JP2007004934A - 磁気ヘッドスライダ用材料、磁気ヘッドスライダ、及び磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法 - Google Patents

磁気ヘッドスライダ用材料、磁気ヘッドスライダ、及び磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 エアベアリング面の段差の低減を図ることができかつ十分な強度を有する磁気ヘッドスライダ用材料、これを用いた磁気ヘッドスライダ、及び磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法を提供すること。
【解決手段】 本発明の磁気ヘッドスライダ用材料は、アルミナ110および炭化チタン120を含む焼結体1からなる磁気ヘッドスライダ用材料であって、焼結体1の切断面におけるアルミナ結晶粒110および炭化チタン結晶粒120の占める面積のうち、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒110および炭化チタン結晶粒120の占める面積比率が８０％以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ヘッドスライダ用材料、磁気ヘッドスライダ、及び磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法に関する。
薄膜磁気ヘッドを含む磁気ヘッドスライダは、１９７９年に初めてハードディスク装置に使用されたが、このときの磁気ヘッドスライダは一般にミニスライダ（１００％スライダ）と呼ばれている。その後、磁気ヘッドスライダは、ミニスライダの約７０％の大きさのマイクロスライダ（７０％スライダ）を経て、ミニスライダの約５０％の大きさのナノスライダ（５０％スライダ）へと小型化が進められてきている。
この磁気ヘッドスライダは、一般に、基板上に薄膜磁気ヘッドを含む積層体を有してなる。このような磁気ヘッドスライダは、基板上に薄膜磁気ヘッドを含む積層体を積層して積層構造体とした後、この積層構造体を積層方向に平行に切断して薄膜磁気ヘッドの露出面を形成し、この露出面をラッピング（研磨）してエアベアリング面とすることにより得られる。
そして、従来の磁気ヘッドスライダを製造する際においては、例えば下記特許文献１に記載されているように、アルミナと炭化チタンとを主成分とする高強度の焼結体、いわゆる、アルティック焼結体を磁気ヘッドスライダの基板として用いている。
特開昭５７−８２１７２号公報
ところで、現在では、ミニスライダの約３０％の大きさのピコスライダ（３０％スライダ）と呼ばれる磁気ヘッドスライダが主流となっており、今後、ハードディスク装置の小型化、低コスト化に伴い磁気ヘッドスライダは更に小型化され、将来的にはミニスライダの約２０％の大きさのフェムトスライダ（２０％スライダ）へと移行することが予想されている。
このような磁気ヘッドスライダの小型化に伴い、エアベアリング面を形成する際のラッピング工程において、基板と、基板上に積層した積層体との研磨量の違いにより生じるエアベアリング面の段差を低減することが求められている。
しかしながら、上記特許文献１に記載のものをはじめとする従来の磁気ヘッドスライダの基板として用いられるアルティック焼結体は、その研磨速度が、薄膜磁気ヘッドを含む積層体の研磨速度に比べて極めて低く、これによって、ラッピング時に積層体の研磨量が基板の研磨量にくらべて大きくなりすぎて大きな段差が生じるという課題を有している。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、エアベアリング面の段差の低減を図ることができかつ十分な強度を有する磁気ヘッドスライダ用材料、これを用いた磁気ヘッドスライダ、及び磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、新規のアルティック焼結体を開発する過程において特定のアルティック焼結体の製造方法を開発し、その結果、従来その製法が確立されていなかったために十分な検討がなされていなかった結晶構成を示すアルティック焼結体が、機械強度と機械加工性の双方に優れていることを見出した。
そして、上記課題を解決するため、かかる知見に基づいて本発明者らは更に詳細に検討した結果、焼結体に、特定の結晶粒径を有するアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒が、特定の割合で含まれると、十分な強度を有するとともに研磨速度を十分に高くできることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の磁気ヘッドスライダ用材料は、アルミナおよび炭化チタンを含む焼結体からなる磁気ヘッドスライダ用材料であって、焼結体の切断面におけるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積のうち、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率が８０％以上であることを特徴とする。
ここで、「結晶粒径」とは、同一面積の円を想定した円相当粒子径を意味する。
本発明の磁気ヘッドスライダ用材料によれば、上記の構成を有することにより、十分な強度を有するとともに、従来の磁気ヘッドスライダ用材料に用いられるアルティック焼結体に比して研磨速度を速くすることが可能となり、この磁気ヘッドスライダ用材料を用いた基板の研磨速度と、薄膜磁気ヘッドを含む積層体の研磨速度と、の差を従来よりも十分に少なくできる。これにより、磁気ヘッドスライダの製造時に、詳しくは、この磁気ヘッドスライダ用材料から作られた基板上に薄膜磁気ヘッドを含む積層体を積層して積層構造体とし、この積層構造体における積層方向に平行な断面をラッピングして磁気ヘッドスライダを製造する時に、ラッピングにより形成されるエアベアリング面において積層体と基板との間に段差が生じにくくなる。
本発明の磁気ヘッドスライダ用材料が十分な強度を有するとともに研磨速度を速くできる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のとおり推察する。すなわち、上記焼結体においては、焼結体を構成するアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の結晶粒径が極めて微細であるとともにそのバラツキは小さい。一方、研磨に使用される研磨粒子の平均粒径は０．０５〜０．２５μｍであり、研磨粒子が焼結体結晶粒に衝突する際に発生する焼結体のクラック長が研磨粒子サイズに見合うため、研磨過程において効率よく焼結体にエネルギーを与えていると考えられる。その結果、焼結体は十分な強度を有しつつ、機械加工においてはミクロオーダーの結晶粒間の剥離がスムーズに進行し、研磨速度の向上が達成されたものと推察される。
また、本発明の磁気ヘッドスライダ用材料において、上記焼結体が、炭素をさらに含むことが好ましい。炭素を含むことにより、材料の機械的強度と研磨速度とをさらに高水準で両立させることが可能となる。すなわち、磁気ヘッドスライダ用材料の強度を十分確保しつつ研磨速度をさらに上げることや、十分な研磨速度を確保しつつ強度をさらに上げることや、両者をさらに向上させることが可能となる。このような効果が得られる理由としては、結晶粒界の界面面積に対する炭素量（炭素濃度）を最適化することで、機械的強度を維持しつつミクロオーダーでの結晶粒の剥離強度をさらに弱めることができるためと考えられる。
さらに、炭素の含有量が、アルミナ、炭化チタンおよび炭素の総質量を１００質量部としたときに０．４〜３．０質量部であることが好ましい。かかる範囲で炭素を含有させることにより、材料の機械的強度と研磨速度とを高水準で両立させることがより確実に実現可能となる。
また、上記焼結体が、前記アルミナ結晶粒間の粒界に炭素を含む薄膜を有することが好ましい。これにより、材料の機械的強度と研磨速度とをさらに高水準で両立させることが可能となる。このような効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、炭素の薄膜によってアルミナ結晶粒の成長が十分に抑えられているため、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒の含有割合がさらに高められるとともに粒径のバラツキが更に小さくなるためと考えられる。
また、本発明の磁気ヘッドスライダ用材料において、上記焼結体が、チタニアをさらに含むことが好ましい。磁気ヘッドスライド用材料がチタニアを含むと、焼結性が高くなって高強度化が容易となる。
また、本発明の磁気ヘッドスライダは、上記本発明の磁気ヘッドスライダ用材料から作られた基板と、基板上に形成された、薄膜磁気ヘッドを含む積層体とを備えることを特徴とする。
本発明の磁気ヘッドスライダによれば、上記磁気ヘッドスライダ用材料から作られた基板を備えることにより、磁気ヘッドスライダの製造時に、詳しくは、上記積層体における積層方向に平行な断面をラッピングして磁気ヘッドスライダを製造する時に、ラッピングにより形成されるエアベアリング面において積層体と基板との間に段差が生じにくくなるので、磁気ヘッドスライダの小型化を図ることが容易となる。
また、本発明に係る磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法は、アルミナ粒子、炭化チタン粒子および炭素を含む成形体を用意する工程と、成形体を非酸化性雰囲気中、所定の焼結温度で焼結させて焼結体を製造する焼結工程とを備え、アルミナ粒子および炭化チタン粒子の平均粒径が０．３５μｍ以下であり、且つ、炭素の含有量が、アルミナ粒子、炭化チタン粒子および炭素の総質量を１００質量部としたときに０．４〜３．０質量部であり、焼結工程において、焼結温度を１６５０℃以上とし、５００℃から当該焼結温度まで昇温するときの昇温速度を５℃／分以上とすることを特徴とする。
かかる製造方法によれば、成形体が炭素を上記含有量で含み、且つ、上記焼結工程を経ることにより、アルミナ及び炭化チタンの粒成長を抑制しつつ上記成形体を焼結させ、焼結体の切断面におけるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積のうち、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率を８０％以上とすることができる。そして、十分な強度を有するとともに研磨速度を速くできる磁気ヘッドスライダ用材料を得ることができる。
さらに、上記焼結工程において、５００℃から焼結温度まで昇温するときの昇温速度を１０℃／分以上とすることが好ましい。このような条件で、アルミナ、炭化チタン、及び炭素を含有する成形体を昇温することによって、焼結工程においてアルミナ及び炭化チタンの粒成長を抑制しつつ上記成形体を焼結させることが容易となり、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率をさらに増加させることが可能となる。これにより、機械的強度と研磨速度とをさらに高水準で両立する磁気ヘッドスライダ用材料を得ることができる。
また、上記焼結工程において、焼結温度を１６８０℃以上とすることが好ましい。このような条件で、アルミナ、炭化チタン、及び炭素を含有する成形体を焼結することにより、焼結工程においてアルミナ及び炭化チタンの粒成長を抑制しつつ上記成形体を焼結させることが容易となり、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率をさらに増加させることが可能となる。これにより、機械的強度と研磨速度とをさらに高水準で両立する磁気ヘッドスライダ用材料を得ることができる。
また、本発明に係る磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法において、成形体を用意する工程では、アルミナを含む粉末、炭化チタンを含む粉末、及び炭素を含む粉末を混合して混合粉末を得、この混合粉末を成形することができる。
また、成形体を用意する工程では、アルミナを含む粉末、炭化チタンを含む粉末、及び有機物を混合して混合物を得、この混合物を非酸化性雰囲気中で熱処理することにより混合物中の有機物を炭化して混合粉末を得、この混合粉末を成形することもできる。
また、成形体を用意する工程では、アルミナを含む粉末、炭化チタンを含む粉末、及び有機物を混合して混合物を得、この混合物を成形し、成形された混合物を非酸化性雰囲気中で熱処理することにより混合物中の有機物を炭化することもできる。
本発明よれば、十分な強度を有しつつエアベアリング面の段差が低減された磁気ヘッドスライダを実現することができる。これにより、より小さなサイズの磁気ヘッドスライダを製造でき、さらなる高密度化が可能となる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。
（磁気ヘッドスライダ用材料）
まず、本実施形態に係る磁気ヘッドスライダ用材料について説明する。本実施形態に係る磁気ヘッドスライダ用材料は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び炭化チタン（ＴｉＣ）を含む焼結体である。ここで、焼結体において、アルミナや炭化チタンはそれぞれ結晶粒を形成している。
ここで、上記焼結体は、焼結体の切断面におけるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積のうち、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率が８０％以上であることが必要である。これにより、上記磁気ヘッドスライダ用材料は、十分な強度を有するとともに研磨速度を十分に上げることが可能となる。なお、本明細書において、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率は、以下の方法により求められる。
先ず、焼結体を切断し、その切断面の任意の範囲を走査型電子顕微鏡「ＳＳ−５５０」（島津製作所製）で観察する。次に、切断面の画像を処理することにより、円相当粒子径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒を検出する。そして、それらの結晶粒の占める面積を合計する。そして、この合計値を、画像処理で検出されたアルミナ結晶粒及び炭化チタン結晶粒の切断面に占める総面積で割ることにより、上記面積比率（％）を算出する。
本実施形態の磁気ヘッドスライダ用材料における炭化チタンの含有割合は、アルミナの質量を１００質量部としたときに、２０〜１２０質量部であることが好ましい。このような範囲にすると、十分な強度の磁気ヘッド用基板が得られやすくなるとともに、材料の電気抵抗が低下し、帯電防止の効果が得られやすい。炭化チタンの濃度が２０質量部を下回ると、剛性が低下して強度が低くなる傾向がある。一方、炭化チタンの濃度が１２０質量部を超えると、焼結性が低下して強度が低下する傾向がある。
本実施形態においては、材料の機械的強度と研磨速度とをさらに高水準で両立させる観点から、焼結体が炭素を含んでいることが好ましい。なお、焼結体において炭素はアルミナや炭化チタンとは化学的に結合していない遊離成分であり、主として、アルミナや炭化チタンの結晶粒界に存在する。
焼結体が炭素を含む場合、炭素を含む薄膜がアルミナ結晶粒間の粒界に存在することが好ましい。これにより、材料の機械的強度と研磨速度とをさらに高水準で両立させることが可能となる。
また、炭素の含有量は、アルミナ粒子、炭化チタン粒子および炭素の総質量を１００質量部としたときに０．４〜３．０質量部であることが好ましい。
炭素の含有量を上記の範囲とすることにより、焼結体において上述の炭素を含む薄膜をより確実に形成することができる。
また、炭素の含有量が０．４質量部よりも少ないと、研磨速度を十分に高くすることが困難となる傾向にある。一方、炭素の含有量が３質量部を超えると、材料の強度が弱くなりすぎる傾向があり好ましくない。
また、上記の磁気ヘッドスライダ用材料は、さらにチタニア（ＴｉＯ２）を含むことが好適である。チタニアの好適な含有量は、アルミナの質量を１００質量部としたときに、０．５〜１０質量部である。磁気ヘッドスライド用材料がチタニアを含むと、焼結性が高くなって高強度化がより容易となる。
なお、本実施形態の磁気ヘッドスライダ用材料は、特性に影響を与えない程度に他の成分を含んでもよい。
（磁気ヘッドスライダ用材料（焼結体）の構造）
上述した本発明に係る焼結体の実施形態のうち、アルミナ、炭化チタン及び炭素を含み、且つ、炭素を含む薄膜がアルミナ結晶粒間の粒界に存在する焼結体の構造を、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる、アルミナ、炭化チタン及び炭素を含む焼結体１の模式断面図を示す。図１に示されるように、焼結体１において、アルミナはアルミナ結晶粒１１０を形成し、炭化チタンは炭化チタン結晶粒１２０を形成し、さらにアルミナ結晶粒１１０間に炭素を含む薄膜１３０が存在している。
薄膜１３０において、２つのアルミナ結晶粒１１０間に挟まれた部分の厚みの平均値、すなわち、薄膜１３０の厚みＡは、例えば、１〜２０ｎｍ程度である。
薄膜中の炭素のモル濃度は、チタニアの添加の有無により異なるが、５０％以上であることが好ましい。なお、図１に示されるように、炭化チタンは炭化チタン結晶粒１２０を形成するが、炭化チタンは薄膜１３０にも存在する。
（磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法）
続いて、本発明に係る磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法について説明する。先ず、磁気ヘッドスライダ用材料の第１の製造方法について説明する。
まず、アルミナ粉末、炭化チタン粉末、及び炭素粉末、さらに、必要に応じて添加物としてのチタニア粉末を用意する。
ここで、原料のアルミナ粉末の平均粒子径は、焼結体中のアルミナ結晶粒の粒径を２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の範囲にする観点から、０．３５μｍ以下であることが必要であり、好ましくは、０．２〜０．３５μｍである。
また、炭化チタン粉末の平均粒子径は、焼結体中の炭化チタン結晶粒の粒径を２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の範囲にする観点から、０．３５μｍ以下であることが必要であり、好ましくは、０．２〜０．３５μｍである。なお、炭化チタン粉末は、炭素を含んでいてもよい。
また、炭素粉末の平均粒子径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。炭素粉末としては、例えば、カーボンブラック、エチレンブラック等の炭素からなる粉末を使用することができる。
また、チタニア粉末の平均粒子径は０．１〜３μｍであることが好ましく、０．５〜１μｍであることがより好ましい。
そして、これらの粉末を、例えば、エタノール、ＩＰＡ、９５％変性エタノール等の有機溶剤中で混合し、混合粉末を得る。なお、水を溶媒として使用すると、溶媒と炭化チタンとが化学反応を起こして炭化チタン粉末が酸化してしまうため、水は使用できない。
ここでは、混合粉末において、アルミナの全質量を１００質量部としたときに、炭化チタン粉末及びチタニアの質量がそれぞれ上述の好ましい条件を満たすように、アルミナ粉末、炭化チタン粉末、チタニア粉末を配合し、さらに、アルミナ粒子、炭化チタン粒子および炭素の総質量を１００質量部としたときに炭素の含有量が０．４〜３．０質量部となるように炭素粉末を配合する。
ここで、粉末の混合は、ボールミルやアトライター中で行うことが好ましい。また、粉末の混合は、１０〜１００時間程度行うことが好ましい。なお、ボールミルやアトライター中の混合メディアとしては、例えば、直径１〜２０ｍｍ程度の、アルミナボール等を使用することが好ましい。
次に、混合粉末をスプレー造粒する。ここでは、例えば、酸素をほとんど含まない窒素やアルゴン等の不活性ガスの、６０〜２００℃程度の温風中で噴霧乾燥すればよく、これによって、上記の組成の混合粉末の造粒物が得られる。ここで、例えば、造粒物の粒径は、５０μｍ〜２００μｍ程度が好ましい。
次に、必要に応じて上述の有機溶剤を添加して造粒物の液体含有量の調節を行い、０．１〜１０質量％程度、造粒物中に有機溶剤が含まれるようにする。液体含有量の調節に用いる有機溶剤としては、例えば、エタノール、ＩＰＡ、９５％変性エタノール等の有機溶剤が挙げられ、通常、粉末の混合の際に用いた有機溶剤が使用される。なおここでも、水を溶媒として使用すると、溶媒と炭化チタンとが化学反応を起こして炭化チタン粉末が酸化してしまうため、水は使用できない。
次に、この造粒物を所定の型内に充填し、冷間プレスにより一次成形を行って成形体を得る。ここでは、例えば、内径１５０ｍｍの円板形成用の金属製あるいはカーボン製の型内に造粒物を充填し、例えば、５〜１５ＭＰａ（約５０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ２）程度の圧力で冷間プレスすればよい。
続いて、得られた成形体をホットプレスし焼結体を得る。
ここで、ホットプレスの条件としては、焼結温度を１６５０℃以上とし、５００℃から当該焼結温度まで昇温するときの昇温速度を５℃／分以上とする。他の条件としては、圧力を１０〜５０ＭＰａ（約１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２）、雰囲気を真空、窒素、アルゴン等の非酸化雰囲気中が挙げられる。なお、非酸化性雰囲気とするのは、炭化チタンの酸化を抑制するためである。また、混合粉体の成形にはカーボン製の型を用いることが好ましい。また、成形体の焼結時間は１〜３時間程度とすることが好ましい。
上記の条件で得られた成形体をホットプレスすることにより、焼結体の切断面におけるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積のうち、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率を８０％以上とすることができ、十分な強度を有するとともに研磨速度を速くできる磁気ヘッドスライダ用材料を得ることができる。
また、本実施形態では、焼結温度を１６８０〜１７００℃とすることが好ましい。かかる温度で焼結することにより、アルミナ及び炭化チタンの粒成長を抑制しつつ上記成形体を焼結させることが容易となり、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率をさらに増加させることが可能となり、また、高密度の焼結体を得ることができる。これにより、機械的強度と研磨速度とをさらに高水準で両立する磁気ヘッドスライダ用材料を得ることができる。
さらに、本実施形態では、ホットプレスの条件として、５００℃から焼結温度まで昇温するときの昇温速度を１０℃／分以上とすることが好ましい。このような条件で、上記成形体を昇温することによって、アルミナ及び炭化チタンの粒成長を抑制しつつ上記成形体を焼結させることが容易となり、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率をさらに増加させることが可能となり、また、高密度の焼結体を得ることができる。これにより、機械的強度と研磨速度とをさらに高水準で両立する磁気ヘッドスライダ用材料を得ることができる。
焼結が終了すると、炉内で放冷し、磁気ヘッドスライダ用材料が完成する。ここでは、磁気ヘッドスライダ用材料の形状は特に限定されず、例えば、直径６インチ、厚み２．５ｍｍの円板状の基板や、矩形基板とすることができる。
続いて、このような磁気ヘッドスライダ用材料の第２の製造方法について説明する。
上述の第１の製造方法では炭素粉末を用いたが、第２の製造方法ではこれに代えて有機物を用いる。具体的には、まず、アルミナ粉末、炭化チタン粉末、及び、有機物を混合して混合物を得る。ここで、有機物は特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂、ブチラール樹脂等を例示できる。また、混合物には、必要に応じて、チタニア粉末等の添加物を添加してもよい。
続いて、この混合物を、真空雰囲気、窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気下で熱処理することにより、混合物中の有機物を炭化させる。ここで、炭化条件は、有機物の種類等によって任意好適に設定できるが、例えば、真空乾燥炉等において、６００℃、５時間程度熱処理をすることにより、アルミナ、炭化チタン、及び、炭素を含み、必要に応じてチタニア等を含む混合粉末を得ることができる。
その後、この混合粉末を第１の製造方法と同様にして成形し、焼結させればよい。
このようにして有機物を用いて製造すると、炭素の均一分散が可能となり、炭素の分散に要する時間を短縮できる。
緻密な磁気ヘッドスライダ用材料を得るためには、上述のように有機物を炭化した後に成形をすることが好ましいが、成形した後に有機物を炭化することもできる。
具体的には、アルミナ粉末、炭化チタン粉末、及び有機物等を含む混合物を得た後、炭化させる前にこの混合物を第１の製造方法と同様にして成形する。そして、この有機物を含む混合物の成形体に対して、上述のような熱処理を施して有機物を炭化し、アルミナ、炭化チタン、及び、炭素等を含む成形体を得ることができる。
ここで、第２の製造方法において、アルミナ粉末、炭化チタン粉末、及び有機物、さらに、必要に応じてチタニア粉末等を混合して混合物とする際における各粉末の濃度は、これらの混合物を炭化した後の混合粉末又は成形体における、アルミナ、炭化チタン、炭素、チタニアの量が、第１の製造方法に規定される濃度となるようにあらかじめ定めればよい。これによって、第１の製造方法と同様の組成の成形体が得られる。
（磁気ヘッドスライダ）
次に、この磁気ヘッドスライダ用材料を用いた磁気ヘッドスライダについて図２を参照して説明する。
本実施形態の磁気ヘッドスライダ１１は薄膜磁気ヘッド１０を有するものであり、ハードディスクを備えたハードディスク装置（不図示）に搭載されるものである。このハードディスク装置は、高速回転するハードディスクの記録面に、薄膜磁気ヘッド１０によって磁気情報を記録及び再生するようになっている。
本発明の実施形態に係る磁気ヘッドスライダ１１は略直方体形状をなしている。図２において、磁気ヘッドスライダ１１における手前側の面は、ハードディスクの記録面に対向配置される記録媒体対向面であり、エアベアリング面（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）Ｓと称される。また、エアベアリング面には、トラック幅方向と直交する方向に１１ａ溝が形成されている。
ハードディスクが回転する際、この回転に伴う空気流によって磁気ヘッドスライダ１１が浮上し、エアベアリング面Ｓはハードディスクの記録面から離隔する。エアベアリング面Ｓには、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等のコーティングを施してもよい。
この磁気ヘッドスライダ１１は、上述した磁気ヘッドスライド用材料から作られた基板１３と、この基板１３上に形成されると共に薄膜磁気ヘッド１０を含む積層体１４とを備えている。より詳しくは、本実施形態では、基板１３は直方体形状を有し、基板１３の側面上に積層体１４が形成されている。
積層体１４の上面１４ａは、磁気ヘッドスライダ１１の端面を形成しており、この積層体１４の上面１４ａには薄膜磁気ヘッド１０に接続された記録用パッド１８ａ，１８ｂ及び再生用パッド１９ａ，１９ｂが取り付けられている。また、薄膜磁気ヘッド１０は、積層体１４内に設けられており、その一部がエアベアリング面Ｓから外部に露出している。なお、図２において、積層体１４内に埋設されている薄膜磁気ヘッド１０を、認識しやすさを考慮して実線で示している。
このような磁気ヘッドスライダ１１は、ジンバル１２に搭載され、図示しないサスペンションアームに接続されることによりヘッドジンバルアセンブリを構成する。
図３は、磁気ヘッドスライダ１１におけるエアベアリング面Ｓに対して垂直かつトラック幅方向に垂直な方向の概略断面図（図２のＩＩ−ＩＩ概略断面図）である。上述のように、磁気ヘッドスライダ１１は、概略矩形板状の基板１３と、この基板１３の側面上に積層された積層体１４とを有している。積層体１４は、薄膜磁気ヘッド１０と、この薄膜磁気ヘッド１０を取り囲むコート層５０と、を有している。
薄膜磁気ヘッド１０は、基板１３に近い側から順に、ハードディスクの磁気情報を読取る読取素子としてのＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果；Giant Magneto Resistive ）素子４０と、ハードディスクに磁気情報を書込む書込素子としての誘導型の電磁変換素子６０と、を有しており、いわゆる、複合型薄膜磁気ヘッドとなっている。
電磁変換素子６０は、いわゆる面内記録方式を採用したものであり、基板１３側から順に下部磁極６１及び上部磁極６４を備えると共に、さらに薄膜コイル７０を備えている。
下部磁極６１及び上部磁極６４のエアベアリング面Ｓ側の端部は、エアベアリング面Ｓに露出しており、下部磁極６１及び上部磁極６４の各露出部は所定距離離間されていて記録ギャップＧを形成している。一方、上部磁極６４におけるエアベアリング面Ｓとは離れた側の端部６４Ｂは下部磁極６１に向かって折り曲げられており、この端部６４Ｂは下部磁極６１におけるエアベアリング面Ｓとは離れた側の端部と磁気的に連結している。これにより、上部磁極６４と下部磁極６１とによってギャップＧをはさむ磁気回路が形成される。
薄膜コイル７０は、上部磁極６４の端部６４Ｂを取り囲むように配置されており、電磁誘導により記録ギャップＧ間に磁界を発生させ、これによりハードディスクの記録面に磁気情報を記録させる。
ＧＭＲ素子４０は、図示は省略するが多層構造を有してエアベアリング面Ｓに露出しており、磁気抵抗効果を利用してハードディスクからの磁界の変化を検出し、磁気情報を読み出す。
ＧＭＲ素子４０と電磁変換素子６０との間、上部磁極６４と下部磁極６１との間はそれぞれ絶縁性のコート層５０により離間されている。また、薄膜磁気ヘッド１０自体もエアベアリング面Ｓを除いてコート層５０に覆われている。コート層５０は、主として、アルミナ等の絶縁材料により形成されている。具体的には、通常、スパッタリング等により形成されたアルミナ層が用いられる。このようなアルミナ層は、通常アモルファス構造を有する。
なお、薄膜磁気ヘッド１０を面内記録方式ではなく、垂直記録方式としてもよい。また、ＧＭＲ素子４０の代わりに、異方性磁気抵抗効果を利用するＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive）素子、トンネル接合で生じる磁気抵抗効果を利用するＴＭＲ（Tunnel-typeMagneto Resistive）素子等を利用してもよい。
さらに、コート層５０内には、さらに、ＧＭＲ素子４０と電磁変換素子６０との間を磁気的に絶縁する磁性層等を含んでもよい。
続いて、以上のような磁気ヘッドスライダ１１の製造方法について説明する。
まず、前述のようにして、図４に示すように、上述の磁気ヘッドスライダ用材料を円板ウェハ状に形成した基板１３を用意する。次に、図５(ａ)に示すように、この基板１３上に、薄膜磁気ヘッド１０及びコート層５０を含む積層体１４を周知の手法によって積層する。ここでは、積層体１４中に、薄膜磁気ヘッド１０が行列状に多数並ぶように積層体１４を形成する。
続いて、積層体１４が積層された基板１３を所定の形状・大きさに切断する。ここでは、例えば、図５（ａ）中の点線で示したように切断することにより、図５（ｂ）に示すように、複数の薄膜磁気ヘッド１０が一列に並びかつこれらの薄膜磁気ヘッド１０が側面１００ＢＳにそれぞれ露出するように配置されたバー１００Ｂを形成する。
そして、このバー１００Ｂの側面１００ＢＳを研磨してエアベアリング面Ｓを形成する、いわゆる、ラッピング工程を行う。このラッピング工程では、基板１３とその上に積層された積層体１４とを、同時にかつ積層方向と交差する方向（図３の矢印Ｘの方向）に研磨する。
ここで、本実施形態では、基板１３が、前述の磁気ヘッドスライダ用材料、すなわち、アルミナ、炭化チタン、及び炭素を少なくとも含み、かつ、焼結体中の炭化チタン結晶粒の平均結晶粒径が、アルミナ結晶粒の平均結晶粒径よりも大きい焼結体から作られている。したがって、この基板１３の研磨速度は、従来のアルティック焼結体からつくられた基板の研磨速度よりも十分に高くなり、この基板１３の研磨速度は薄膜磁気ヘッド１０を含む積層体１４の研磨速度と同程度となる。
したがって、ラッピングをした場合に、積層体１４と、基板１３との間での研磨量の差が極めて小さくなり、積層体１４と基板１３との間の段差Ｄ（図６参照）が、従来よりも著しく小さくなる。これにより、例えば、エアベアリング面Ｓをほぼ平坦な状態にすることができる。具体的には、例えば、段差Ｄを１．２ｎｍ以下にすることができる。
したがって、フェムトスライダやそれ以下の大きさのスライダを好適に作成することができ、更なる高密度記録化が容易となる。さらに、本実施形態の基板１３は、十分な強度も有するので信頼性も十分である。また、基板１３が、炭化珪素をさらに含む前述の磁気ヘッドスライダ用材料から作られている場合には、優れた放熱性も有する。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
まず、アルミナ粉末（平均粒径０．２５μｍ）、炭化チタン粉末（平均粒径０．３μｍ、炭素を０．１質量％含む）、及び炭素粉末（カーボンブラック、平均粒径１４ｎｍ）を、表１に示す配合割合となるよう所定量秤量し、ボールミル中でＩＰＡ（イソプロピルアルコール；沸点８２．４℃）と共に３０分粉砕して混合し、その後窒素中で１５０℃でスプレー造粒し造粒物を得た。なお、表１に示される遊離炭素の量は、炭素粉末由来のものと、炭化チタン粉末由来のものとの合計値である。
続いて、得られた造粒物を約０．５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ２）で一次成形した。この成形体を、ホットプレス法によって真空雰囲気で、２時間、焼結温度１６８０℃、プレス圧力約３０ＭＰａ（約３００ｋｇｆ／ｃｍ２）で焼成し、実施例１の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。なお、焼結温度までの昇温条件は、常温から５００℃までの昇温速度を２０℃／分、５００℃から焼結温度（１６８０℃）までの昇温速度を１０℃／分とした。また、ホットプレス機はＩＨＩ社製の２００トンホットプレスを用い、成形体の形状は直径１５４ｍｍ×厚さ３ｍｍのディスク状とした。
＜アルミナ結晶粒及び炭化チタン結晶粒の平均結晶粒径の測定＞
得られた磁気ヘッドスライダ用材料の任意の５箇所からＴＥＭ観察用試料を切り出した。切り出した試料の切断面を走査型電子顕微鏡「ＳＳ−５５０」（島津製作所製）で観察し、ＳＳ−５５０の粒子解析ソフトウェアにより、アルミナ結晶粒及び炭化チタン結晶粒の平均結晶粒径を算出した。さらに、５箇所の試料間で平均した。得られたアルミナ結晶粒及び炭化チタン結晶粒のそれぞれの平均結晶粒径（μｍ）を表２に示す。
＜アルミナ結晶粒及び炭化チタン結晶粒の占有面積比率＞
さらに、ＳＳ−５５０で観察された切断面の画像を画像処理することにより、円相当粒子径が２００ｎｍ未満であるアルミナ結晶粒及び炭化チタン結晶粒の切断面に占める面積、円相当粒子径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒及び炭化チタン結晶粒の切断面に占める面積、円相当粒子径が３５０ｎｍを超えるアルミナ結晶粒及び炭化チタン結晶粒の切断面に占める面積をそれぞれ求めた。そして、アルミナ結晶粒及び炭化チタン結晶粒の切断面に占める総面積に対する各粒径範囲の面積比率（％）を算出した。さらに、５箇所の試料間で平均した。このようにして得られた各粒径範囲毎の面積比率（％）を表２に示す。
＜研磨速度の測定＞
得られた磁気ヘッドスライダ用材料を２０×２０×１．８ｍｍ程度の切片に切り出し試験片を作製した。そして、０．１μｍ径のダイアモンド粒子を含むスラリーを用い、片面研磨機を用いてこの試験片を研磨した。ここで、研磨条件は、スズ皿の回転数３７．５回／ｍｉｎ、荷重２５５０ｇ、オスカーモータ回転数５５回／ｍｉｎ、研磨時間１０分とした。そして、研磨前後の厚みを測定し、厚みの変化を研磨時間で除することにより試験片の研磨速度を取得した。なお、研磨速度は、下記比較例１の値を１００とする規格化を行い、下記の判定基準に基づいて表２に記号で示した。
○：比較例１の値に対して１５０％以上
×：比較例１の値に対して１００％以下
＜抗折強度の測定＞
島津製作所製の試験機を用い、ＪＩＳ Ｒ１６０１（１９９５）の条件で上記試験片の抗折強度を測定した。抗折強度が４００ＭＰａ以上の場合を、強度が十分であるとして記号「○」で表２に示し、抗折強度が４００ＭＰａ未満の場合を、強度が不十分であるとして記号「×」で表２に示した。
＜電気抵抗の測定＞
上記試験片の電気抵抗をＪＩＳ Ｒ１６３７（１９９８）に基づいて測定した。電気抵抗が１０６Ω・ｃｍ以下の場合を、十分に低い電気抵抗を有しているとして記号「○」で表２に示し、電気抵抗が１０６Ω・ｃｍを超える場合を、電気抵抗が高すぎるとして記号「×」で表２に示した。
Figure 2007004934
Figure 2007004934
（実施例２）
アルミナ粉末、炭化チタン粉末及び炭素粉末の配合量を表１に示す割合としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（実施例３）
アルミナ粉末、炭化チタン粉末及び炭素粉末の配合量を表１に示す割合としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（実施例４）
平均粒径０．２５μｍのアルミナ粉末の代わりに、平均粒径０．３０μｍのアルミナ粉末を用い、平均粒径０．３０μｍの炭化チタン粉末（炭素を０．１質量％含む）の代わりに、平均粒径０．２５μｍの炭化チタン粉末（炭素を０．１質量％含む）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例４の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（実施例５）
平均粒径０．２５μｍのアルミナ粉末の代わりに、平均粒径０．３０μｍのアルミナ粉末を用い、平均粒径０．３０μｍの炭化チタン粉末（炭素を０．１質量％含む）の代わりに、平均粒径０．２５μｍの炭化チタン粉末（炭素を０．１質量％含む）を用いたこと以外は実施例２と同様にして、実施例５の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（実施例６）
平均粒径０．２５μｍのアルミナ粉末の代わりに、平均粒径０．３０μｍのアルミナ粉末を用い、平均粒径０．３０μｍの炭化チタン粉末（炭素を０．１質量％含む）の代わりに、平均粒径０．２５μｍの炭化チタン粉末（炭素を０．１質量％含む）を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例６の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（実施例７）
実施例１において、焼結温度を１６５０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例７の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（実施例８）
実施例２において、焼結温度を１６５０℃としたこと以外は実施例２と同様にして、実施例８の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（実施例９）
実施例３において、焼結温度を１６５０℃としたこと以外は実施例３と同様にして、実施例９の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（比較例１）
アルミナ粉末、炭化チタン粉末及び炭素粉末の配合量を表１に示す割合としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（比較例２）
アルミナ粉末、炭化チタン粉末及び炭素粉末の配合量を表１に示す割合としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例２の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（比較例３）
実施例１において、５００℃から焼結温度（１６８０℃）までの昇温速度を２℃／分としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例３の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
（比較例４）
実施例１において、焼結温度を１６００℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例４の磁気ヘッドスライダ用材料を得た。得られた磁気ヘッドスライダ用材料について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
表２に示されるように、実施例１〜９の磁気ヘッドスライダ用材料は、十分に高い抗折強度を有するとともに、十分に高い研磨速度が得られることが確認された。また、実施例１〜９の磁気ヘッドスライダ用材料の基板は、電気抵抗が１０６Ω・ｃｍ（１０９ｍΩ・ｃｍ）を下回ることが確認された。一方、比較例１〜４の磁気ヘッドスライダ用材料では、十分に高い研磨速度を得ることができなかった。
図１は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドスライダ用材料（焼結体）の断面図の一例である。 図２は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドスライダの斜視図である。 図３は、図２の磁気ヘッドスライダにおけるＩＩ−ＩＩ矢視図である。 図４は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドスライダの製造方法を説明するための斜視図である。 図５（ａ）、図５（ｂ）は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドスライダの製造方法を説明するための図４に続く斜視図である。 図６は、図５（ｂ）のバーを研磨した状態を示す断面概念図である。
符号の説明
１０…薄膜磁気ヘッド、１１…磁気ヘッドスライダ、１３…基板、１４…積層体、５０…コート層、Ｄ…段差、Ｓ…エアベアリング面。

Claims (7)

  1. アルミナおよび炭化チタンを含む焼結体からなる磁気ヘッドスライダ用材料であって、
    前記焼結体の切断面におけるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積のうち、結晶粒径が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であるアルミナ結晶粒および炭化チタン結晶粒の占める面積比率が８０％以上である、磁気ヘッドスライダ用材料。
  2. 前記焼結体が、炭素をさらに含む、請求項１に記載の磁気ヘッドスライダ用材料。
  3. 前記炭素の含有量が、アルミナ、炭化チタンおよび炭素の総質量を１００質量部としたときに０．４〜３．０質量部である、請求項２に記載の磁気ヘッドスライダ用材料。
  4. 前記焼結体が、前記アルミナ結晶粒間の粒界に炭素を含む薄膜を有する、請求項２又は３に記載の磁気ヘッドスライダ用材料。
  5. 前記焼結体が、チタニアをさらに含む、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の磁気ヘッドスライダ用材料。
  6. 請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の磁気ヘッドスライダ用材料から作られた基板と、前記基板上に形成された、薄膜磁気ヘッドを含む積層体と、を備える、磁気ヘッドスライダ。
  7. アルミナ粒子、炭化チタン粒子および炭素を含む成形体を用意する工程と、
    前記成形体を非酸化性雰囲気中、所定の焼結温度で焼結させて焼結体を製造する焼結工程と、を備え、
    前記アルミナ粒子および前記炭化チタン粒子の平均粒径が０．３５μｍ以下であり、且つ、前記炭素の含有量が、アルミナ粒子、炭化チタン粒子および炭素の総質量を１００質量部としたときに０．４〜３．０質量部であり、
    前記焼結工程において、前記焼結温度を１６５０℃以上とし、５００℃から当該焼結温度まで昇温するときの昇温速度を５℃／分以上とする、磁気ヘッドスライダ用材料の製造方法。
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