JP2006073069A - 磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアッセンブリ、および磁気再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性に優れる保護膜を有する磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを備えるヘッドサスペンションアッセンブリ、および磁気再生装置を提供すること。
【解決手段】磁気ヘッドの基板４上にスパッタ法によりＳｉ膜３を形成し、前記Ｓｉ膜３上にバイアス電圧０ＶでのＦＣＶＡ法により下層ｔａ−Ｃ膜２を成膜することでＳｉ膜３とのミキシングを防止する。さらに、下層ｔａ−Ｃ膜２上に高バイアス電圧でのＦＣＶＡ法により上層のｔａ−Ｃ膜１を形成するようにする。これにより、優れた耐摩耗性を持つ保護膜を提供することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスク装置に用いられる磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを搭載するヘッドサスペンションアッセンブリおよび磁気再生装置に関する。

ハードディスク装置などに用いられる磁気ヘッドの表面には、摩耗を防ぐために保護膜を形成することが多い（例えば、特許文献１を参照）。この文献の技術では磁気ヘッドの基板上にスパッタ法によりＳｉ膜を形成し、このＳｉ膜上にＣＶＤ法によりＤＬＣ膜を成膜し、さらに、このＤＬＣ膜上にＦＣＶＡ（Filtered Cathodic Vacuum Arc）法によりｔａ−Ｃ膜を成膜するようにしている。これによりステップカバレッジに劣るｔａ−Ｃ膜の欠点を改善しようとしている。

ところで、磁気ヘッドのＡＢＳ（Air Bearing Surface）上に密着層としてＳｉ膜を形成し、その上にＦＣＶＡ法により保護膜を形成することがある。その際、硬度を高めるために高バイアス電圧を印加するとＳｉ膜とＣ（Carbon）膜とのミキシングが生じ、磁気ヘッド表層側にＳｉが移動するために耐摩耗性が劣化する。
特許文献１においてはＦＣＶＡ法に加えてＣＶＤ法も併用しているために成膜装置が２つ必要である。よって量産性の低下やコスト増加などといった不具合を伴う。
特開２００２−２７９６０５号公報

以上述べたように、ＦＣＶＡ法を用いて耐摩耗性に優れる保護膜を簡易に形成可能な手法の提供が待たれている。本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、耐摩耗性に優れる保護膜を有する磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを備えるヘッドサスペンションアッセンブリ、および磁気再生装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、磁気記録媒体に近接して用いられる磁気ヘッドにおいて、基板と、この基板上に積層される密着層と、この密着層上に積層され前記磁気記録媒体に対向する保護層とを具備し、この保護層は、前記密着層上に積層材料をＦＣＶＡ法により第１のバイアス電圧のもとで積層して形成される第１層と、前記第１のバイアス電圧よりも高い第２のバイアス電圧のもとで前記積層材料を前記ＦＣＶＡ法により前記第１層よりも前記磁気記録媒体に近接して積層して形成される第２層とを備えることを特徴とする磁気ヘッドが提供される。密着層は例えばＳｉ（シリコン）膜であり、保護層は例えばＣ（カーボン）膜である。

このような手段を講じることにより、カーボン保護膜が２層構造で形成される。すなわちカーボン保護層は、低バイアスのＦＣＶＡ法により形成される第１層と、高バイアスのＦＣＶＡ法により形成される第２層とを備える。第１層と第２層とはバイアス電圧に応じて異なる構造を持ち、第２層のほうがより高い硬度を持つ。この構成において、Ｓｉ膜に密着する第１層は低バイアスで形成されているため、Ｓｉ膜とのミキシングの虞が無い。また第２層が第１層を介してＳｉ膜と隔てられるため、やはりＳｉ膜とのミキシングの虞が無い。これにより優れた耐摩耗性を持つ保護膜を形成することができる。さらに、ＦＣＶＡ法だけにより保護層を成膜できるので、量産性を損なうこともない。

本発明によれば、耐摩耗性に優れる保護膜を有する磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを備えるヘッドサスペンションアッセンブリ、および磁気再生装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係わる磁気ヘッドを搭載可能なハードディスク装置を示す外観斜視図である。本発明に係わる磁気ヘッドは、磁気記録媒体に磁気的に記録されるディジタルデータを読み取る磁気再生装置に搭載することが可能である。磁気記録媒体としては、ハードディスクドライブに内蔵されるプラッタが代表的である。さらに、本発明に係わる磁気ヘッドは、磁気記録媒体にディジタルデータを書き込む機能を併せ持つ磁気記録再生装置に搭載することも可能である。

図１のハードディスク装置１５０は、磁気ヘッドをロータリーアクチュエータを用いて移動させる。図１において、記録用のディスク媒体２００はスピンドル１５２に装着される。このディスク媒体２００は、駆動装置制御部（図示せず）からの制御信号に応答するモータ（図示せず）により、矢印Ａの方向に回転駆動される。なおディスク媒体２００を複数備えられても良く、この種の装置は複数プラッタ型と称される。

ヘッドスライダ１５３は薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられ、ディスク媒体２００に情報を記憶し、また、ディスク媒体２００に記録された情報を再生する。ヘッドスライダ１５３は、その先端付近にこの実施形態に係わる磁気ヘッドを搭載する。

ディスク媒体２００が回転することにより、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）はディスク媒体２００の表面から一定の高さだけ浮上する。なお本発明の磁気ヘッドは、スライダがディスク媒体２００と接触する、いわゆる接触走行型の装置にも適用可能である。

サスペンション１５４は、駆動コイル（図示せず）を保持するボビン部（図示せず）などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に、接続される。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられる。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた駆動コイル（図示せず）と、このコイルを挟み込むように対向して配置される永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。

アクチュエータアーム１５５は、スピンドル１５７の上下２箇所に設けられるボールベアリング（図示せず）によって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。

図２は、図１のハードディスク装置における磁気ヘッドアッセンブリ１６０のアクチュエータアーム１５５から先端の部分を、媒体側から眺めた拡大斜視図である。図２において、磁気ヘッドアッセンブリ１６０はアクチュエータアーム１５５を有する。アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続される。サスペンション１５４の先端にはヘッドスライダ１５３が取り付けられる。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有する。リード線１６４は、ヘッドスライダ１５３に組み込まれる磁気ヘッドの各電極に電気的に接続される。リード線１６４は電極パッド１６５にも接続される。

図３は、本発明に係わる磁気ヘッドの一実施の形態を示す模式図である。図３において、基板４、Ｓｉ膜３、下層のｔａ−Ｃ（tetrahedral amorphous carbon）膜２、および、上層のｔａ−Ｃ膜１がこの順に積層される。このうちｔａ−Ｃ膜１がディスク媒体（図示せず）に対向する。Ｓｉ膜３はスパッタ法により成膜される。下層ｔａ−Ｃ膜２、および上層ｔａ−Ｃ膜１はＦＣＶＡ法により成膜される。

ＦＣＶＡ法とは、ターゲットにアーク放電させる事によりイオン化された粒子を発生させ、その粒子のみを基板４に導く成膜方法である。プラズマ発生と同時に発生した不純物はターゲットと基板４との間に設置される３次元構造のフィルタ（図示せず）にトラップされるため、純度の高いｔａ−Ｃ膜を成膜することが可能である。また、非常に高密度かつ高硬度のｔａ−Ｃ膜を成膜することができる。

ＦＣＶＡ法においては、バイアス電圧を印加することにより膜硬度を向上させることができる。バイアス電圧は基板４に印加される。アーク放電によりイオン化されたカーボンイオンは、バイアス電圧により加速され、基板４上において結合する。その構造にはｓｐ２結合とｓｐ３結合との両方が存在し、その割合はバイアス電圧により変化する。ｓｐ２結合はグラファイト構造を持ち、ｓｐ３結合はダイヤモンド構造を持つ。

バイアス電圧が増加するとｓｐ３結合の割合が増加するため、保護膜の硬度をより高めることができる。しかしながらバイアス電圧を増加させてカーボンイオンを過剰に加速すると、Ｓｉ膜３とカーボンとのミキシングが生じ、Ｓｉが表層側に移動して耐磨耗性の低下を招く。

そこで本実施形態では、基板４上に成膜されたＳｉ膜３上に、まずバイアス電圧を０Ｖ（アース電位）としてＦＣＶＡ法により下層のｔａ−Ｃ膜２を成膜する。バイアス電圧を０ＶとすることでＳｉ膜３とカーボンとのミキシングを防止することができる。

図４は、バイアス電圧を０Ｖおよび１００Ｖとした場合の保護膜の構造を、ＡＥＳ（Auger Electron Spectroscopy）法により測定した結果を示す図である。図４において、横軸の左側が保護膜の表面側に相当し、横軸の右側が基板４側に相当する。このグラフから、バイアス電圧が１００Ｖの場合（図中実線）、Ｓｉが左側にブロードなピークを持つことがわかる。これは、表面近傍にＳｉが多く存在すること、すなわちミキシングが生じていることを示す。

一方、バイアス電圧が０Ｖの場合（図中破線）には、Ｓｉは表面近傍に殆ど存在せず、保護膜の下に存在していることがわかる。この実験結果から、バイアス電圧を０Ｖにすることで、Ｓｉ膜とｔａ−Ｃ膜のイオンミキシングが防止されていることが実証された。

ただし、バイアス電圧０Ｖでは充分な硬度を得ることは難しい。そこでｔａ−Ｃ膜下層２の上に、ｔａ−Ｃ膜上層１を高バイアス電圧で成膜するようにする。つまり、保護膜を２層構造にすることで、硬度を向上させることができる。図５は、Journal of Non-Crystalline Solids 164-166 （1993） 1111-1114のFigure.1を引用する図であり、バイアス電圧１００Ｖ近傍において、最も高い硬度を得られることが分かる。

このように本実施形態では、磁気ヘッドの基板４上にスパッタ法によりＳｉ膜３を形成し、前記Ｓｉ膜３上にバイアス電圧０ＶでのＦＣＶＡ法により下層ｔａ−Ｃ膜２を成膜することでＳｉ膜３とのミキシングを防止する。さらに、下層ｔａ−Ｃ膜２上に高バイアス電圧でのＦＣＶＡ法により上層のｔａ−Ｃ膜１を形成するようにする。これにより、優れた耐摩耗性を持つ保護膜を提供することができる。

また図１および図２に示されるように、図３の磁気ヘッドを用いてハードディスク装置を実施することにより、既存のハードディスク装置よりも耐摩耗性を向上したハードディスク装置を実現することが可能となる。ひいては磁気記録密度をさらに向上させ、記録容量の更なる増大を促すことが可能になる。これらのことから、耐摩耗性に優れる保護膜を有する磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを備えるヘッドサスペンションアッセンブリ、および磁気再生装置を提供することが可能となる。

なお本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また本発明思想は、ＦＣＶＡ法により形成される保護層を具備する磁気ヘッドを製造する方法としても、表現することができる。すなわち本発明思想は、［磁気記録媒体に近接して用いられ、基板と、この基板上に積層される密着層と、この密着層上に積層され前記磁気記録媒体に対向する保護層とを具備する磁気ヘッドの製造方法において、前記密着層上に積層材料をＦＣＶＡ（Filtered Cathodic Vacuum Arc）法により第１のバイアス電圧のもとで積層して、前記保護層に第１層を形成する第１工程と、前記第１のバイアス電圧よりも高い第２のバイアス電圧のもとで前記積層材料を前記ＦＣＶＡ法により前記第１層よりも前記磁気記録媒体に近接して積層して、前記保護層に第２層を形成する第２工程とを備えることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法］としても、表現することができる。

さらに、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明の実施の形態に係わる磁気ヘッドを搭載可能なハードディスク装置を示す外観斜視図。 図９のハードディスク装置における磁気ヘッドアッセンブリ１６０のアクチュエータアーム１５５から先端の部分をディスク側から眺めた拡大斜視図。 本発明に係わる磁気ヘッドの一実施の形態を示す模式図。 バイアス電圧を０Ｖおよび１００Ｖとした場合の保護膜の構造を測定した結果を示す図。 バイアス電圧と硬度との関係を示す図。

符号の説明

１…上層ｔａ−Ｃ膜、２…下層ｔａ−Ｃ膜、３…Ｓｉ膜、４…基板、１５０…ハードディスク装置、１５２…スピンドル、１５３…ヘッドスライダ、１５４…サスペンション、１５５…アクチュエータアーム、１５６…ボイスコイルモータ、１５７…スピンドル、１６０…磁気ヘッドアッセンブリ、１６４…リード線、１６５…電極パッド、２００…ディスク媒体

Claims (7)

1. 磁気記録媒体に近接して用いられる磁気ヘッドにおいて、
   基板と、
   この基板上に積層される密着層と、
   この密着層上に積層され前記磁気記録媒体に対向する保護層とを具備し、
   この保護層は、
   前記密着層上に積層材料をＦＣＶＡ（Filtered Cathodic Vacuum Arc）法により第１のバイアス電圧のもとで積層して形成される第１層と、
   前記第１のバイアス電圧よりも高い第２のバイアス電圧のもとで前記積層材料を前記ＦＣＶＡ法により前記第１層よりも前記磁気記録媒体に近接して積層して形成される第２層とを備えることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 前記第１のバイアス電圧はアース電位であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
3. 前記密着層はＳｉ膜であり、
   前記保護層は、ｔａ−Ｃ膜であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
4. 前記Ｓｉ膜は、スパッタ法により前記基板上にＳｉ元素を積層して形成されることを特徴とする請求項３に記載の磁気ヘッド。
5. 前記第２層は、ｓｐ３結合のＣ元素を前記第１層よりも多く含むことを特徴とする請求項３に記載の磁気ヘッド。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気ヘッドと、当該磁気ヘッドを磁気記録媒体の記録面に対向支持する支持機構とを具備することを特徴とするヘッドサスペンションアッセンブリ。
7. 請求項６に記載のヘッドサスペンションアッセンブリを具備し、磁気記録媒体に記録された磁気的情報を前記磁気ヘッドを用いて読み取ることを特徴とする磁気再生装置。

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