JP3023573U - 浮上型磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浮上型磁気ヘッドにおいて、書き込み／読み
取りの動作時の周囲温度上昇に伴う磁気コア等の熱膨張
による伸びにより、浮上用レールが歪み変形を生じる。 【解決手段】 スライダの磁気コアを固着するスリット
部付近の機械的強度を、空気軸受面（ＡＢＳ）側が大き
くなる構成にする。また、磁気コアのスリットにおける
固着を、ＡＢＳ面側より反ＡＢＳ側をよりゆるくする。
これにより磁気コアなどの熱膨張による伸びの悪影響を
ＡＢＳ面側に及ぼさない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は浮上型磁気ヘッドに係り、特に巻き線作業に好適な形状を有し、良好 な摺動性能と低浮上に適した高記録密度対応の浮上型磁気ヘッドの構造に関する ものである。

【０００２】

【従来の技術】

小型ＨＤＤ（ハードディスク装置）は、パソコン，ワークステーション等の外 部記憶装置に使用されている。これら小型ＨＤＤは磁気ディスクが記録媒体とし て用いられ、浮上型磁気ヘッドによって情報の書き込み／読み出しを行うもので ある。 近年、小型ＨＤＤに関して磁気ディスク一枚当たりの記憶容量が急速に且つ飛 躍的に高められ、また同時にノート型パソコンなどの用途向けとしてＨＤＤ装置 自体の軽薄短小化が精力的に進められている。これらニーズに応えるべく磁気デ ィスクへの高記録密度化と主要部品の高性能小型化等の開発が活発に行われてい る。因みに、記録密度は年率２５〜３０％以上の驚異的ペースで高密度化が進行 しており、更にこの高い伸び率は今後とも衰えることなく、寧ろ一層の加速を以 て進められていく動向にある。

【０００３】 ＨＤＤ用磁気ヘッドは書き込み／読み取り時に磁気ディスクと僅かな間隙を介 して動作し、動作開始あるいは終了時には磁気ディスクと摺動接触する浮上型で ある。浮上型磁気ヘッドは小型偏平と高記録密度化の追求の繰り返しの歴史であ ると言える。磁気ヘッドのサイズは100%→70%→50%→35%と段階的に縮小されて きた。磁気コアも同様な過程を採りながら、狭ギャップで且つ狭トラック化され てきた。このような構造的な改善と平行しながら、一層の高周波域における良好 な電磁変換性能を付与する努力がなされてきた。

【０００４】 浮上型磁気ヘッドとしては、薄膜誘導型磁気ヘッド，磁気抵抗効果を利用した 録再分離構造の磁気抵抗効果型磁気ヘッドが実用化または開発段階にある。これ ら磁気ヘッドは薄膜プロセスを適用して製造されるが、製造プロセスが多い上に 複雑な構造であるため、後述するコンポジット型に比べ製造コスト，信頼性等の 点で未解決な点が多い。 一方、一対のコアチップを接合して磁気ギャップを形成させた磁気コアを、非 磁性基板から作製されたスライダのスリット内に固着するコンポジット構造の浮 上型磁気ヘッドは、構造が簡単である上長い使用実績があり、信頼性が高いとい う利点を持つ。これは長時間大量のデータを扱うパソコン，ワークステイション などのＯＡ分野では、他には代え難い大きなメリットであると言える。 コンポジット構造の浮上型磁気ヘッドは、各構成部品に相当するバルク材を機 械加工して部品レベルで完成させた後、磁気ヘッドに組み立てる製造方法がとら れている。本考案はこのようなコンポジットの磁気ヘッドを製造する際起こる独 特な問題を解決するために考案されたものである。

【０００５】 コンポジット構造の浮上型磁気ヘッドの概略構成を図５に示す。図５において 電磁変換素子の主要部を構成する磁気コア１２は、構造上スライダ１０の空気軸 受面（ＡＢＳ面）側３２に設けられた浮上用レール２１の媒体流出側の一端にあ るスリット部１４に、磁気ギャップ１６をＡＢＳ面側に露出させてボンディング ガラス１８により固着される。磁気コア１２はＩおよびＣコアチップ１２ａ，１ ２ｂをガラス等で接合したもので、所要の巻き回数のコイルが配されるが、本図 では省略してある。コイル巻き線用溝２９は、スライダ１０の媒体流出端２７側 に平行に切り欠き加工されたものであり、スリット１４中に固着された磁気コア １２にコイルを巻く目的で設けられる。 書き込み／読み出し時には、スライダ１０は反ＡＢＳ側３４にジンバル等のバ ネが取り付けられて、ＡＢＳ面側を磁気ディスク（省略）に対向させて軽く押し 付けられる。次に、磁気ディスクの回転によりスライダに浮力が作用し、僅かな 距離（浮上量）をもって磁気ディスク面上を滑空することになる。磁気ディスク の回転および停止の前後には、スライダは磁気ディスク面を接触摺動することに なり、この摺動性能の良否がＨＤＤの性能、寿命、信頼性などに影響する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

記録密度を高めて行くと、磁気記録媒体に記録される１ビットの物理的な大き さは記録密度に反比例して減少して、書き込み／読み出し動作が益々困難になる 。このため浮上量を一層下げることによって、書き込み／読み出し時の信号強度 の低下を回避することが行われて来た。しかし、高記録密度化が進み一段と低浮 上が求められて行くと、以前では見過されあるいは無視されていた事象が大きな 影響を与えることを見い出した。

【０００７】 現在実用化されている記録密度の上限は３００〜４００Ｍｂ／ｉｎ²で、この 場合の浮上量は０．１ミクロンを下回る程度である。しかし、更に４００Ｍｂ／ ｉｎ²を超える記録密度に対しては、浮上量は低下してサブミクロン領域の下限 側に入り込むことになる。また、従来に増して浮上量の許容される変化幅が狭く なり、より一定値に維持される必要がある。 浮上量を低下させていくと、磁気ヘッドと磁気ディスクとの摺動性能であるＣ ＳＳ(Contact Start and Stop)特性の低下と再生信号の不安定現象が生じる。こ のＣＳＳ特性はＨＤＤの寿命および信頼性の目安になっており、また再生信号が 安定しないことは記録再生データの信頼性を欠くことなる。 従来型のコンポジット構造の磁気ヘッドをサブミクロンの下限領域で動作させ た場合の摺動性能劣化の主な原因は、スライダの浮上用レール面の変形、即ち浮 上用レール面のＡＢＳ面側への反りであることが、様々な試行錯誤とサンプルモ デルによる性能の評価検討の結果、本考案者により見い出された結論である。

【０００８】 この浮上用レール面の変形は加工時と動作時に発生する。図５に示すような浮 上型構造のスライダ１０において、磁気コア１２をスリット１４中に固着後、磁 気ディスク面との良好な摺動性を確保するため、浮上用レール面の加工仕上げ工 程がとられる。研削あるいは研磨加工時にＡＢＳ面側３２の浮上用レール２１に は、全面に亘り研削砥石等の加工圧力が加わることになる。スライダの媒体流出 端２７側にはコイル巻き線用溝２９があるため、ＡＢＳ面側の梁部２９ａが下側 に変形してしまう。加工後切削砥石は取り除かれるため、この梁部２９ａはバネ 作用によりＡＢＳ面側に飛び出すことになる。この結果、浮上用レール面が変形 することになる。この変形はスライダ側面から観察すると、凸状でなく媒体流出 端が跳ね上がった形状であるが、ＣＳＳ特性には決定的ダメージを与える。この 変形量は０．０１〜０．０３ミクロンと微小であるが、浮上量が０．０５ミクロ ン以下であることを考慮すれば、摺動特性に大きな影響を持つことは充分理解で きるところである。

【０００９】 また、従来よりスライダを薄型化した磁気ヘッドを使用して、浮上量０．０５ ミクロン以下の条件で再生動作をさせたところ、動作開始からある時間を経た後 、再生信号の不安定現象が頻発するようになった。 この発生原因を調査検討すると、前述したと同様に浮上用レールの変形が起き ていることを確認した。これはＨＤＤの動作開始時には磁気ヘッドの周囲温度が 低く室温程度であるが、時間が経過するに従って周囲温度が上昇し、磁気コアと スライダ材の熱膨張係数の差による変形が生じ増加したためであるを究明した。 この時のＡＢＳ面の変形プロファイルを図６に示す。図中実線は、磁気コアを固 着していない浮上用レール面のスライダ長さ方向に対する面の状態を、また磁気 コア固着側の浮上用レール面を破線で示したものである。この測定に際して、周 囲温度は実際の動作状態に近い６０℃にて行った。 実線で示した磁気コアが装着されない浮上用レール面は、スライダ中央付近に 関してほぼ対称に滑らかな凸状面であり、ほぼ理想状態の曲面になっている。一 方、破線の磁気コアを装着した浮上用レール面は、磁気コアを固着した部分が異 常に突出変形していることが観察できる。実線と比較すると、媒体流入側から磁 気コアが固着されている区間までが相似形であるが、それ以降で媒体流出端まで は全く相違している。磁気コアの有無によって浮上用レールの変形に大きな違い があるのが分かる。

【００１０】 磁気ヘッドの周囲温度の上昇は急激でなく、徐々に温度上昇して室温より４０ 〜５０℃ぐらいで飽和温度に到達する。従って、磁気ヘッドはこの温度で動作す るため、動作初期時には問題ないが時間を経るに従い不安定状態に移行する。ス ライダ材は非磁性のα―ヘマタイトあるいはMn-Ni系のセラミックス、磁気コア には単結晶フェライトを使用している。このため、熱膨張係数は磁気コアの方が 高く、図６に示す浮上用レールの変形原因であることが理解できる。 また、形状寸法的な効果も主要な発生原因に挙げることができる。高記録密度 化と同時に、磁気ヘッドが薄型に小型化されているため、磁気ヘッド自体の剛性 が低くなり、変形し易くまた従来無視できる程度の変形量でも、ＣＳＳ特性等に 大きな影響を与えることになる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は以上述べた知見と検討結果を考慮して想到したものであり、具体的に は以下に述べる構成を特徴とする。即ち、本考案においてその趣旨とするところ は、スライダの浮上用レールの変形を無くすかあるいは動作上異常を来さない極 小範囲内に抑制することである。その概念は、浮上型磁気ヘッド特有の構造と 機能目的を考慮した機械加工時の構造上の考案。動作時における温度上昇によ る熱膨張差による変形を可能な限り抑制する構成と最適寸法範囲の考案。磁気 コアの固着方法。である。また、その前提条件は磁気コアへの巻き線作業性を犠 牲にしないこと、および磁気ヘッドの構造的バランスを崩さないことである。 課題を解決する具体的手段は以下の如くである。スライダの媒体流出端側と両 側面側にコイル巻き線用溝を開口させ、ＡＢＳ面側の強度を確保しながら、巻き 線作業性を損なうことなく、且つ巻き線スペースを確保するため、媒体流出端面 に対して１０〜２０度の傾斜をつけた。さらに、コイル巻き線用溝の開口度を媒 体流出端に接近するに従い、広げるように形成してコイル巻き線用溝のスリット 部付近の剛性を、反ＡＢＳ面側よりＡＢＳ面側の方をより大きくするものである 。

【００１２】 動作時の温度上昇による磁気コア部の伸び、特にＩコアチップの伸びは不可避 的である。従って、伸びによる変形応力を出来る限り低く押さえ、且つ機械強度 上許容される範囲の条件を満足させるため、Ｉコアチップの断面をほぼ正方形状 にすると共に、一辺の長さを約５０ミクロンとした。Ｉコアチップの伸びによる 応力は断面が小さいほど低く押さえられるが、単結晶フェライトを機械研磨加工 すること、工業製品としての経済性等を考慮して上述したような形状寸法を考案 したものである。

【００１３】 また、スリット部における磁気コアの固着構造について言及すると、ＡＢＳ面 側をガラスで、また反ＡＢＳ面側を熱硬化性樹脂でよりゆるく固着する構成とす る。 スリット部におけるコアチップの固定を、ＡＢＳ面側に比べ反ＡＢＳ面側をよ りゆるく固着する構成にすることにより、磁気コアとスライダー材料の熱膨張差 による変形を反ＡＢＳ面側の固着部で吸収することが可能となる。この固着部は 主として熱硬化性樹脂のうち弾性に富んだ材質のものを使用すれば、より一層本 考案の効果を得ることが出来る。さらに、固着面を限定したり、固着面間のギャ ップを広げるなどすれば、上記した効果をより多く引き出すことができる。

【００１４】

【考案の実施の形態】

本考案による一実施例を図１に示す。図１はスリット１４中に固着された磁気 コア１２をＡＢＳ面側から見た斜視図である。また、磁気コア部の拡大を図２に 示す。本考案の特徴はコイル巻き線用溝２９’の構造である。図示するようにコ イル巻き線用溝２９’はスライダの媒体流出端２７側の１つの隅を斜めに切り欠 いたような溝に形成し、スライダの媒体流出端２７と両側面１５および１７に開 口している。その開口部は媒体流出端２７側に近ずくに従って、また磁気コア１ ２の配置されているスライダ側面１５に接近すると共に大きく開口するように形 成されている。スライダ１０は非磁性セラミックスがよく用いられるが、適当な 硬さと加工性を持ちながら磁気ディスクとの摺動性の優れた材質を備えたものが 選択される。本実施例ではαヘマタイト材をスライダに加工したものである。ま た、磁気コアは単結晶フェライト材を使用した。

【００１５】 スリット部のＡＢＳ面側部５ａおよび５ｂと反ＡＢＳ面側部３ａおよび３ｂの 肉厚寸法の関係は、図中に示す記号を使って表現すると次にようになっている。 即ち、ｔ₁＞ｔ₂，ｔ₄＞ｔ₅との関係を持たせ、更にｔ₃＜ｔ₁とｔ₆＜ｔ₄の条件が 付加されている。また、ｔ₃とｔ₆は前述した条件を満たすならば実質的に一定値 であっても本考案の趣旨には反しないことは明らかである。 また、コイル巻き線用溝２９’は図面上直線的な加工を施してあるかのように なっているが、媒体流出端と両側面に開口し、ＡＢＳ面側の剛性が反ＡＢＳ面よ り高くなるような構成ならば、本考案の意図するところの技術範囲に当然含まれ る。

【００１６】 反ＡＢＳ面側のスリット１４中における磁気コア１２の固着には、樹脂固着部 ９が配置されている。この樹脂固着部９は磁気コア１２の片側面だけであり、ス リット１４とのギャップが広い側面に配したものである。しかし、その反対側面 はスリットに当接するだけである。樹脂は熱硬化性であり、弾性に富んでいれば より本考案の効果を得ることできる。このような構成にすることにより、磁気コ ア１２の固着状態をＡＢＳ面側と比べると、よりゆるく固着された状態に維持す ることが可能である。 以上の説明から直ちに分かるように、楔形状にコイル巻き線用溝２９’を形成 するため、スリット部付近の剛性はＡＢＳ面の方が反ＡＢＳ面に比べて高くする ことができる。また、磁気コアの固着をＡＢＳ面より反ＡＢＳ面側をよりゆるく 固定するため、磁気ヘッドの周囲温度の上昇によって磁気コアの伸びなどの熱変 形が発生しても、浮上用レールの変形は実質的に無くすことが可能である。

【００１７】 図３は本考案を実施した場合のＡＢＳ面から見た平面図を示す。コイル巻き線 用溝２９’はスライダの媒体流出端と両側面に開口し、その傾斜面３０の角度θ は１０〜２０度の範囲に選択してある。実公平７ー１８００８号公報にはスライ ダの媒体流出端の隅を一部切り取るコイル巻き線用溝が開示されてるが、この場 合以下に述べるような課題が解決されていない。 Ｉコアチップ１２ｂにコイル４０を巻き終わると、図中４２で示される範囲を コイルが占めることになる。コイル巻き線作業が終わりになるに従い、コイル巻 き線用溝２９’の傾斜面３０に近づきながらコイル４０を巻くことになるため、 この傾斜面が巻き線作業の障害になる。特に、傾斜面の角度が深いと巻き線作業 はさらに困難になることは図から明らかである。また、スライダの一部を切り取 ることは機械的なバランスを欠くことになり、低浮上用磁気ヘッドとしての好ま しい動特性を得ることが非常に難しくなる。しかしながら、本考案を実施するな らば上記した課題を容易に解決できる。

【００１８】 図４は本考案を実施した磁気コアの浮上用レール面状態を、周囲温度をパラメ ータに採って示したものである。周囲温度１０〜６０℃の範囲で、４ケースにつ いて測定したものである。周囲温度に関係なく、また浮上用レールに磁気コアを 含むか否かに無関係に浮上用レールの形状は、一定で且つ滑らかにできることが 分かる。このスライダを用いてＣＳＳ特性を測定したところ特性の劣化は認めら れず、また再生信号の不安定現象も発生していないことを確認した。

【００１９】

【考案の効果】

以上詳細な説明から容易に理解されるように、本考案によれば機械加工時や周 囲温度の上昇によるＡＢＳ面側の浮上用レールの変形を無くすことが可能であり 、この結果摺動性能即ちＣＳＳ特性の改善および再生信号の安定化を図ることが できる。また、巻き線作業性を損なうことなく、スライダの機械的バランスに十 分配慮してあるため、長寿命で信頼性の高い浮上型磁気ヘッドを得ることが可能 となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による磁気ヘッドの斜視図である。

【図２】本考案を実施した磁気コア部の拡大図である。

【図３】磁気コアにコイルを巻く場合の概念図である。

【図４】本考案を実施したスライダの各周囲温度におけ
る浮上用レール面状態を示す。

【図５】従来のコンポジット構造の浮上型磁気ヘッドで
ある。

【図６】従来のコンポジット構造の浮上型磁気ヘッドの
周囲温度を高めた場合の浮上用レール面状態である。

【符号の説明】

９ 樹脂固着部、１０ スライダ、１２ 磁気コア、１
４ スリット、１５スライダ側面、１６ 磁気ギャッ
プ、１７ スライダ側面、１８ ボンディングガラス、
２１ 浮上用レール、２３ 媒体流入側、２７ 媒体流
出側、２９，２９’ コイル巻き線用溝、３０ 傾斜
面、３２ ＡＢＳ面側、３４ 反ＡＢＳ面側、４０ コ
イル、４２ コイルの占有領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 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)考案者 後藤 良 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

Claims (9)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性体のスライダに浮上用レールおよ
   びコイル巻き線用溝が設けられ、前記コイル巻き線用溝
   と交差して磁気コア収容のためのスリットとを備えた浮
   上型磁気ヘッドにおいて、前記コイル巻き線用溝はスラ
   イダの媒体流出側端面および両側面に開口していると共
   に、前記コイル巻き線用溝の開口は、少なくとも媒体流
   出側端面若しくは前記スリットに近いスライダ側面に接
   近するに従い、実質的に大きくなることを特徴とする浮
   上型磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の浮上型磁気ヘッドにお
   いて、前記コイル巻き線用溝の空気軸受面（ＡＢＳ面）
   側の肉厚は、少なくとも媒体流出端若しくは前記スリッ
   トに接近するに従い減少し、ＡＢＳ面側の剛性が反ＡＢ
   Ｓ面側に比べて大であることを特徴とする浮上型磁気ヘ
   ッド。
3. 【請求項３】 請求項１または２のいずれかに記載の浮
   上型磁気ヘッドにおいて、前記コイル巻き線用溝は奥行
   き面を有していると共にその奥行き面が媒体流出端面に
   対して１０〜２０度の傾斜を有していることを特徴とす
   る浮上型磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の浮上型
   磁気ヘッドにおいて、書き込み／読み取りの動作時にお
   ける雰囲気温度上昇に伴う前記磁気コアの熱膨張による
   伸びが、実質的に浮上用レール面の歪み変形として現れ
   ない構成であることを特徴とする浮上型磁気ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の浮上型磁気ヘッドにお
   いて、前記スリットに収容される前記磁気コアはＡＢＳ
   面側がボンディングガラスで、また反ＡＢＳ面側が熱硬
   化性樹脂で固着され、読み込み／書き込みの動作時にス
   リット部のＡＢＳ面側は反ＡＢＳ面側に比べて、雰囲気
   温度上昇による熱膨張の歪み変形量が少く、実質的に摺
   動特性に影響しないことを特徴とする浮上型磁気ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の浮上型磁気ヘッドにお
   いて、前記熱硬化性樹脂は前記磁気コアの片側面の間隙
   の広い側面側のみに配され、反対側面はスリット内面に
   当接されていることを特徴とする浮上型磁気ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項３に記載の浮上型磁気ヘッドにお
   いて、前記コイル巻き線用溝の反ＡＢＳ面側の肉厚は実
   質的に一定であることを特徴とする浮上型磁気ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の浮上型磁気ヘッドにお
   いて、書き込み／読み取りの動作時の雰囲気温度上昇に
   伴う前記磁気コアの熱膨張による伸びを、反ＡＢＳ面側
   部と前記熱硬化性樹脂部の変形で吸収して実質的に摺動
   特性の劣化を抑制することを特徴とする浮上型磁気ヘッ
   ド。
9. 【請求項９】 請求項６〜８のいずれかに記載の浮上が
   磁気ヘッドにおいて、前記磁気コアはＩおよびＣコアチ
   ップからなり、Ｉコアチップは巻き線窓側の側面に段差
   が無く平坦であり、且つ少なくとも磁気ギャップ側全面
   に亘ってＩコアチップ厚さの1/5〜1/10の磁性膜が配置
   されていると共に、断面が５０ミクロン程度のほぼ正方
   形に近いことを特徴とする浮上型磁気ヘッド。