JP2534014B2

JP2534014B2 - 浮動型磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2534014B2
Application number: JP5140433A
Authority: JP
Inventors: 彰田口; 重敏森田; 俊一高; 宏秀山田; 良晶高田; 眞治古市; 雅裕青
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1996-09-11
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JPH0628619A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は浮動型磁気ヘッド（以
下、単にヘッドということがある。）に係り、特に、磁
気記録媒体に磁気ディスク（以下、単にディスクという
ことがある。）を使用した小型ハードディスク用浮動型
磁気ヘッドに係る。

【０００２】

【従来の技術】現在、磁気記録媒体としてのハードディ
スクは、酸化物磁性粉末をアルミ合金基板に塗布したも
のが主流であるが、近年の高記録密度の要求に対応し
て、メッキ法あるいはスパッタ法を使用して磁性体を基
板に密着させたハードディスクが使用されつつある。磁
気ディスク装置は、上記のメッキ法あるいはスパッタ法
のディスクを用いることで、より小型化，ハンディ化が
進み、そのディスクを駆動させるモータ等も小型化し、
低トルクのものとなってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のメッキ法および
スパッタ法で作られたディスクの表面は、従来の塗布型
のものに比べて面精度が良く仕上げられており、かつ潤
滑材をオーバーコートしているために、従来あまり問題
とされていなかったヘッドとディスク面との間で生ずる
スティッキング現象が問題となってきている。つまり、
磁気記録媒体であるディスクの面精度が高くなると、静
止しているディスクの表面とスライダ−のディスク対向
面とが粘着（スティック）する。そして、このスライダ
−とディスク間の粘着力が過度に強くなると、装置寿命
のＣＳＳ（コンタクト・スタート・アンド・ストップ）
寿命が短くなる。特に数枚のディスクが組み合わさった
装置であれば、より問題は大きなものとなってきてい
る。

【０００４】かかるスティッキング現象を緩和するため
に、ヘッドのディスク対向面であるスライダ−のエアベ
アリング面の面粗さがある程度粗くなるように処理する
ことが種々考えられているが、いずれも十分な効果はあ
げていない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、多結晶材で作られたスライダ−の磁気記録
媒体であるデイスクと対向するエアベアリング面の少な
くとも一部が、高さが急激に変化する段差により境界づ
けられた多数の微細な面から構成され、その多数の微細
な面における面粗さは前記段差よりも充分に小さいよう
にすることを特徴とするものである。

【０００６】図１は、本発明による浮動型磁気ヘッドに
おけるエアベアリング面の表面の光学顕微鏡による観察
写真に基づき作成した模式的平面図である。図示の如
く、本発明による磁気ヘッドのエアベアリング面は、高
さが急激に変化する段差により境界づけられた多数の微
細な面が適当な間隔で不規則かつ異なった高さで存在す
るように構成することが特徴である。これによって、ヘ
ッドとディスクとのスティッキング（粘着）現象が防止
ないし緩和される。

【０００７】また、高さが急激に変化する境界部分は、
主として結晶の粒界に沿って延在しているが、このよう
な構成とすることにより、デイスクのＣＳＳ損傷を防ぐ
ものと考えられる。すなわち、境界部分が主として結晶
粒界に沿って延在するので、この境界部分では実質的に
単結晶粒子と同等の強度を有するようになり、境界のエ
ッジの部分がディスクと繰り返し（例えば数万回以上）
衝突しても欠け等を発生することがない。そして、欠け
に伴う鋭角部や鋭粒子の発生がないことにより、ディス
クに対し損傷を与えないようになるものと推察される。

【０００８】また、本発明による磁気ヘッドのエアベア
リング面において、段差により境界づけられた多数の微
細な面はほぼ平坦な面として観察される。すなわち、こ
の微細な面の面粗さは、段差に比較して小さい面粗さに
形成されており、このようにすることにより、ヘッドが
ディスク表面に着陸したり逆にディスクから離陸したり
する際に微小な突起でディスク表面をひっかくという現
象も回避される。本発明において、段差をなす隣合う面
の高さの差は、後述する理由により、平均して５０〜２
００Åとすることが好ましい。また、段差をなす隣合う
微細な面の大きさは、スライダーを構成する多結晶材の
結晶粒径と関係があり、平均して５〜２０Åであること
が望ましい。

【０００９】本発明による実現される浮動型磁気ヘッド
としては、モノリシック型のものでもコンポジット型の
ものでも良い。図２はモノリシック型磁気ヘッド１０の
一例を示す斜視図であり、符号１で示すスライダ−は２
条の主エアベアリング面２、３をその側辺部に有してい
る。スライダ−１の中央には細幅の副エアベアリング面
４が主エアベアリング面２、３と平行に凸条に延設され
ている。副エアベアリング面４の後端部分には磁気ギャ
ップ５を介してコア６がガラス等により接合されてい
る。このコア６のスライダ１−との接合面（フロントギ
ャップ及びバックギャップ）には高透磁率の磁性合金薄
膜を形成することもできる。そして、巻線窓７を通して
コア６に所定ターンとなるように巻線が施される。

【００１０】前記高透磁率の磁性合金としては、センダ
ストと通称されるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金が好適であ
る。特に好適なＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系磁性合金としては、
重量％にてＡｌ：２〜１０％、Ｓｉ：３〜１６％、残部
実質的にＦｅからなるものであるが、Ａｌ：４〜８％、
Ｓｉ：６〜１１％、残部実質的にＦｅのものがとりわけ
好適である。なお、Ｔｉ、Ｒｕをそれぞれ２％以下ずつ
含んでいるものは、耐食性、耐摩耗性を向上させること
ができ、より好適である。また、Ｃｒを４％以下含んで
いても同様の効果が得られる。また、高透磁率磁性合金
として、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系アモルファス合金（例え
ば、Ｃｏを７０〜９０ａｔ％、Ｎｂを５〜２０ａｔ％、
Ｚｒを２〜１０ａｔ％含むもの）も好適である。

【００１１】図３はコンポジット形磁気ヘッドの一例を
示す斜視図である。磁気ヘッド１１は非磁性スライダ−
１２とチップ１３とからなり、チップ１３はスライダ−
１２の２本のエアベアリング面１４、１５の一方の面１
４に形成されたスリット１６中に、ガラス等でモールド
され固定されている。チップ１３の詳細な構造の一例を
図４に示す。図４において、Ｃ形コア２０及びＩ形コア
２１上にスパッタ膜２２、２３が形成されている。Ｃ形
コア２０とＩ形コア２１とは、ギャップ２４を有するよ
うに、ガラス接合されている。２５はガラスを示す。ま
た、巻線窓２６を通してＩ形コア２１に所定ターンとな
るように巻線が施される。

【００１２】上記のチップ１３の構成材料としては磁性
セラミックス材料が用いられ、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、
Ｍｎ−Ｎｉフェライト等が好適であるが、なかでもＭｎ
−Ｚｎ単結晶フェライトが特に好適である。好適なＭｎ
−Ｚｎ単結晶フェライトの組成としては、モル％で、Ｍ
ｎＯ：２５〜３７％、ＺｎＯ：８〜２３％、Ｆｅ₂Ｏ₃：
５１〜５７％のものがあげられる。

【００１３】図３に示すスライダ−１２の構成材料とし
ては、多結晶の非磁性セラミックス材料が好適に用いら
れ、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、アルミ
ナ、亜鉛フェライト等があげられる。また、スライダ−
１２としては上記以外の多結晶材料を使用することも可
能である。

【００１４】本発明では、前記エアベアリング面２，
３，４，１４，１５の表面を前述したような構成となる
ように処理する。通常、ヘッド１０、１１が正規の停止
姿勢であるときにエアベアリング面２，３，４，１４，
１５のうち静止状態のディスクと実際に接触するのは、
図２または図３で示すＡの領域（ヘッドの前縁部と後縁
部に設けられた傾斜部Ｂ、Ｃ以外の領域）である。本発
明では、これら領域Ａ、Ｂ、Ｃのすべてを上記特定の面
粗さとなるように処理しても良いが、Ａ領域のみを処理
しても良い。また、Ａ領域のうちの少なくとも一部、例
えば図５でハッチを付したようにエアベアリング面の更
に特定の領域のみを処理しても良い。

【００１５】上述したような構成のエアベアリング面を
構成するには、例えば、逆スパッタ法を採用することに
より実現できる。通常のスパッタ法は、所定ガス圧の不
活性ガス（例えば、Ａｒ（アルゴン）ガス）雰囲気の中
で高電圧をかけてガスをイオン化し、ターゲット（基
板）表面に衝突させ、その際に飛び出したターゲット粒
子を他の基板上に付着させて、膜を形成する方法であ
る。これに対し、逆スパッタ法は、スライダ−表面にイ
オン化した不活性ガスを衝突させることにより、スライ
ダー表面の原子を除去するのである。スライダ−は多結
晶材からなり微細な結晶粒から形成されており、かつス
ライダ−を形成している各結晶粒は、その面方位が異な
る。したがって、イオン化したガスが衝突することで、
その表面を除去される際に、各結晶方向で原子の結合エ
ネルギーに差があり、表面を除去してゆくに必要なエネ
ルギーも異なるため、このような除去過程で、各結晶粒
ごとに除去量に差を生じ、結果として、各粒界間で微小
な高さの段差を作るようになる。

【００１６】また、逆スパッタ法による加工は、原子状
態での加工であり、加工時間によって、微小な段差から
比較的大きな段差まで制御することが可能である。な
お、逆スパッタ処理による場合は、加工変質層の除去と
表面の清浄化処理も同時に行なわれる利点がある。ま
た、逆スパッタ加工においては、不要箇所をマスクし、
必要箇所のみを処理することができる。さらに、逆スパ
ッタの途中で、このマスクを取り除くことによって、ス
ライダ−のディスク対向面のエアベアリング面の段差を
大きくし、他の対向面の段差を小さくすることで、これ
らの面間に段差が付き、スライダ−が直接にディスクに
接することを防ぐこともできる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
るが、本発明はこれら実施例の範囲に制限されるもので
はない。

【００１８】（実施例１）ＭｎＯ３１モル％、ＺｎＯ
１６モル％、Ｆｅ₂Ｏ₃５３モル％よりなる多結晶材
で作られたスライダーを有する磁気ヘッドを作成し、そ
のエアベアリング面を、ダイヤモンドの微細砥粒を用い
た湿式ラップで面粗さ１０〜４０Åに鏡面仕上し、次い
で、逆スパッタ処理を施した。スパッタ装置にはＲ−Ｆ
型のものを用いた。ターンテーブルの大きさがφ４２ｃ
ｍであり、ガスとしてはＡｒを用い、ガス圧０．４４〜
０．４８Ｐａとし、投入電力は０．５ｋｗに設定した。
逆スパッタ処理時間を、０分、１０分、２０分、３０分
と違えることにより加工量を変えた磁気ヘッドを作成し
た。得られた各磁気ヘッドのエアベアリング面の表面粗
さを触針式粗さ計により測定した。その結果を図６に示
す。

【００１９】図６から、逆スパッタ処理時間が長くなる
につれてエアベアリング表面の粗さは粗くなることがわ
かる。また、その面粗さは、鏡面研磨による粗さとほぼ
同じ粗さを維持する面が、急激に高さの変化する段差に
よって境界付けられて微小に区分されることによって生
じていることがわかる。すなわち、逆スパッタ処理時間
が長くなるにつれて、より大きな高さの変化量をもつ段
差で境界付けられていることがわかる。なお、前述した
図１に示すベアリング面（処理面）の表面の模式図は、
逆スパッタ処理時間が２０分のものについて光学顕微鏡
による観察写真に基づいて作成したものである。

【００２０】表１は、図６に示す各磁気ヘッドについ
て、図６（ｂ）に示すように、高さが急激に変化する段
差によって境界付けられている隣合う微小な面につい
て、高さの差ｈ及びそれぞれの面の大きさｅを測定した
結果である。

【００２１】

【表１】

【００２２】次に、試料１乃至４の磁気ヘッドを用いて
ＣＳＳテストを行った。ＣＳＳテストに用いたディスク
は、次の構成からなる３．５インチハードディスクであ
る。基板：アルミニウム下地：Ｃｒ磁性層：Ｃｏ−Ｎｉスパッタ膜表面層：Ｃスパッタ層及びＣ層表面に塗布されたフッ素
樹脂系潤滑剤層（潤滑剤厚さ約１０〜３０Å）ディスク表面粗さ：４００〜６００Å また、ＣＳＳテスト時のディスク駆動条件は、次の通り
である。回転速度：３６００ｒｐｍ１回の回転時間：７ｓｅｃ回転と回転との間の停止時間：３ｓｅｃ

【００２３】このＣＳＳテストを行ないつつ、ヘッドと
ディスクとの静止摩擦係数μを測定した。その結果をＣ
ＳＳ繰り返し回数と共に図７に示す。この静止摩擦係数
は、静止した磁気ディスク上に磁気ヘッドをジンバルで
約８ｇ・ｆの力で押し付けておき、磁気ディスクの回転
を開始するのに要する力（トルク）を測定して、これを
摩擦係数に換算したものである。なお、ディスクとヘッ
ドとの静止摩擦係数μは１．０以下、好ましくは０．７
以下に保つことが望まれている。

【００２４】試料１のものでは、１万回のＣＳＳでヘッ
ドとディスクとの接触時に“チリチリ”という異音が発
生し、４万回のＣＳＳでディスク回転始動時に時々失敗
が認められる。これに対し、逆スパッタ処理した試料２
乃至４のものは、いずれも静止摩擦係数μが低く、１０
万回のＣＳＳを行なっても、その静止摩擦係数μは約
０．６以下である。このことから、エアベアリング面
を、５０Å以上の大きさの段差により境界づけられた多
数の微細な面（この面自体の面粗さは、ラップ研磨によ
る鏡面粗さ１０〜４０Åとほぼ同程度）から構成するこ
とにより優れたＣＳＳ特性を得られることがわかる。

【００２５】特に、試料２および３のものは、静止摩擦
係数μが小さいだけでなく、ディスクおよびヘッドのい
ずれにも異常は生じていない。しかし、大きな段差で境
界付けした試料４のものでは、静止摩擦係数μは低いも
のの、２万回のＣＳＳでヘッド、ディスク面共に傷が発
生し始めているので、高さの差は平均で２００Å以下程
度とするのが好ましいことがわかる。

【００２６】（実施例２）次のメッキディスクを用いた
他は、上記実施例１と同様のテストを行なった。基板：アルミニウム下地：Ｎｉ−Ｐ磁性膜：Ｃｏ−Ｎｉ表面層：Ｃ及び潤滑剤（実施例１と同じ）このＣＳＳテスト例の結果を図８に示す。図８からも前
記実施例１と同様の結果が認められる。

【００２７】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかな通り、本発
明による浮上型磁気ヘッドはディスクとの静止摩擦係数
が小さい。特に、高さの差が平均で５０〜２００Å程度
であるような好ましい大きさの段差で境界付けしたもの
は、くり返しＣＳＳを行なってもディスク、スライダ−
面ともに傷がつきにくく耐久性が良い。このように、本
発明により、ディスクとスライダ−の間に生ずる摩擦を
低減することが可能となり、安価で、しかも安定した手
法により、よりディスク装置の小型、軽量、薄肉化への
対応が出来るようになる。また、本発明によれば、スパ
ッタディスクおよびメッキディスクと浮動型磁気ヘッド
の間に生ずる摩擦を低減することができるため、ＣＳＳ
による寿命を延ばすことができ、ハードディスク装置の
小型、軽量、高密度記録化への対応ができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による磁気ヘッドにおけるベア
リング面の光学顕微鏡による観察写真に基づく模式的平
面図である。

【図２】図２はモノリシック型磁気ヘッドの一例を示す
斜視図である。

【図３】図３はコンポジット形磁気ヘッドの一例を示す
斜視図である。

【図４】図４は、図３に示す磁気ヘッドに使用されるチ
ップの詳細な構造の一例を示す図である。

【図５】図５は、本発明においてエアベアリング面の特
定の領域のみを処理する場合の一例を示す図である。

【図６】図６は、逆スパッタ処理時間を種々変更して得
られた各磁気ヘッドのエアベアリング面の表面粗さの測
定結果を示す図である。

【図７】図７は、エアベアリング面の粗さが異なる各種
ヘッドによるＣＳＳテスト結果を示す図である。

【図８】図８は、図７に示すＣＳＳテストとは異なる条
件で測定した各種ヘッドによるＣＳＳテスト結果を示す
図である。

【符号の説明】

１０，１１：ヘッド１，１２：スライダー２，３，４，１４，１５：エアベアリング面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田宏秀栃木県真岡市松山町18番地日立金属株式会社電子部品工場内 (72)発明者高田良晶栃木県真岡市松山町18番地日立金属株式会社電子部品工場内 (72)発明者古市眞治栃木県真岡市松山町18番地日立金属株式会社電子部品工場内 (72)発明者青雅裕栃木県真岡市松山町18番地日立金属株式会社電子部品工場内 (56)参考文献特開昭54−80728（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−66625（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−151827（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多結晶材で作られたスライダーの磁気記録
媒体と対向するエアベアリング面の少なくとも一部が、
高さが急激に変化する段差により境界づけられた多数の
微細な面から構成され、その多数の微細な面における面
粗さは前記段差に比較して充分小さいことを特徴とする
浮動型磁気ヘッド。
【請求項２】多結晶材で作られたスライダーの磁気記録
媒体と対向するエアベアリング面の少なくとも一部が、
高さが急激に変化する段差により境界づけられた多数の
微細な面から構成され、高さが急激に変化する境界部分
は、主として結晶の粒界に沿って延在していることを特
徴とする浮動型磁気ヘッド。
【請求項３】段差をなす隣合う微細な面の高さの差が、
平均して５０〜２００Åであることを特徴とする請求項
１または２に記載の浮動型磁気ヘッド。
【請求項４】段差をなす隣合う微細な面の繰返しの平均
の大きさが５〜２０Åであることを特徴とする請求項１
ないし３の何れかに記載の浮動型磁気ヘッド。