JP3790517B2 - 磁気ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスク装置などに搭載されるスライダを備えた磁気ヘッドに係り、記録媒体の始動に要する起動力を軽減させると同時に、前記スライダのトレーリング側端部に設けられている薄膜素子を記録媒体との接触などから保護できるようにした磁気ヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１（ａ）はハードディスクなどに搭載される磁気ヘッドを記録媒体との対向面を上向きにして示した平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す磁気ヘッドのＩｂ―Ｉｂ線の断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）に示す磁気ヘッドのＩｃ―Ｉｃ線の断面図である。
【０００３】
この磁気ヘッドＨでは、ディスクの移動方向Ｘに対して上流側（イ）がリーディング側と呼ばれ、下流側（ロ）が、トレーリング側と呼ばれている。スライダ１は、セラミック材料などにより形成され、前記スライダ１のディスク対向部には、エアーグルーブ７の両側にレール部４，４が形成されている。図１（ｂ）に示すように、前記レール部４，４の断面は凸形状となっており、最上段には磁気ヘッドＨの静止時にディスクの記録面と接触する対向面（浮上面；ＡＢＳ面）５，５が形成されている。なお、前記対向面５，５は所定の曲率のクラウン形状に加工されている。また、図１（ｃ）に示すようにレール部４，４のリーディング側の端部には傾斜面６，６が形成されている。
【０００４】
図１（ａ）および（ｃ）に示すように、スライダ１のトレーリング側（ロ）端部２には薄膜素子３およびこの薄膜素子３を覆うための保護層８が設けられている。この薄膜素子３は、磁気抵抗効果を利用してハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界を検出し磁気信号を読み取るＭＲヘッド（読み出しヘッド）と、コイルなどがパターン形成されたインダクティブヘッド（書き込みヘッド）とを有している。また、前記保護層８は、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの非磁性のセラミック材料で形成されている。
【０００５】
磁気ヘッドＨのスライダ１は、ロードビームの先端に固定されたフレキシャに支持され、スライダ１は、板バネにより形成されたロードビームの弾性力により、ディスクに付勢されている。この磁気ヘッドＨは、いわゆるＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）方式のハードディスク装置に使用され、ディスクが停止しているときは、前記弾性力によりスライダ１の対向面５，５がディスクの記録面に接触する。ディスクが始動すると、ディスクの移動方向（Ｘ方向）に沿ってスライダ１とディスク表面との間に空気流が導かれ、対向面５，５が空気流による浮上力を受けて、スライダ１がディスク表面から短い距離だけ浮上する。
【０００６】
浮上姿勢では、リーディング側（イ）がトレーリング側（ロ）よりもディスク上に高く持ち上がる傾斜した浮上姿勢となる。この浮上姿勢にて、薄膜素子３のＭＲヘッドによりディスクからの磁気信号が検出され、あるいはインダクティブヘッドにより前記磁気信号が書き込まれる。
【０００７】
ＣＳＳ方式のハードディスク装置に設けられるディスク駆動用のモータでは、ディスクとスライダとが確実に摺動を開始できるだけの起動トルクが必要とされる。ディスクとスライダとの始動に必要な起動トルクが高くなると、ハードディスク装置に大型のモータを使用しなくてはならなくなり、機器の小型化を制限するとともに、消費電力が多くなるという問題がある。
【０００８】
ディスクの始動に必要なトルクは、スライダ１の対向面５，５とディスク表面との静摩擦力に依存する。ディスクの起動に必要な起動トルクを低下させるにはこの静摩擦力を低下させる必要がある。
【０００９】
従来の記録媒体としてのハードディスクでは、ディスク表面の凹凸が比較的粗かったため、スライダ１の対向面５，５が比較的平滑な面であっても、ディスクの表面と前記対向面５，５との真実接触面積を小さくすることができ、その結果静摩擦力を小さくすることが可能であった。
【００１０】
しかし、最近の高密度記録対応のハードディスクは、ディスク面が平滑になる傾向にある。その理由としては、まずハードディスクのディスク面を粗くすると、前記ディスク表面に凸部が不均一に突出しやすくなるため、磁気ヘッドが浮上姿勢で磁気記録・再生が行われているときに、スライダ１がディスク表面上の前記凸部に衝突しディスク表面を傷つける恐れがあるからである。また、スライダ１がディスク表面の凸部に衝突・接触を頻繁に起すと、スライダ１の端面２に取付けられている薄膜素子３を傷つけ、記録・再生性能が劣化するばかりか、スライダ１とディスク表面との衝突・接触により熱が発生し、再生出力にノイズが入るという問題も起こる。また、特に高密度記録を行なうハードディスクでは、薄膜素子３とディスク表面とのスペーシングを小さくする必要があるため、ディスク面に不規則な凸部が形成されるのを避ける必要がある。以上から高密度記録用のハードディスクでは、ディスク面が鏡面に近い平滑面となる傾向にある。
【００１１】
このように、ハードディスクのディスク表面が平滑な面になると、前述した問題点を解決することができるが、ディスク表面およびスライダ１の対向面５，５が共に平滑な面であると、ハードディスク装置の停止時において、ディスク表面に塗布された潤滑剤や水膜がディスクとスライダ１との間に介在し、スライダ１がディスクに対して吸着された状態となる。このため、ディスクを起動するときに静摩擦力が増大し、ディスクを始動させるためには、非常に大きな起動トルクが必要となる。
【００１２】
したがって、ディスク面が平滑な高密度記録対応のハードディスク用のディスク装置では、スライダ１の対向面５，５を粗くし、対向面５，５とディスク面との真実接触面積を小さくする必要がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、スライダ１の対向面５，５を粗くする方法として、例えば前記対向面５，５上に化学的エッチング処理やスパッタリング処理を施すことにより、前記対向面５，５に突起部を形成するテクチャリング加工と呼ばれる方法が知られている。
【００１４】
しかし、このような方法では、化学的エッチングにより薄膜素子３が損傷しやすく、素子リセスが大きくなりやすい。素子リセスが大きくなると薄膜素子３とディスク面とのスペーシングロスが増加し、信号の書き込み効率の低下や、読み出し感度の低下を招く。または薄膜素子３を破壊し、正常な読み取りと書き込みができなくなる場合もある。
【００１５】
また、前述したテクチャリング加工では、薄膜素子３の周囲に、前記薄膜素子３を傷つけずに突起部を形成することは難しい。このため、薄膜素子３の周囲には突起部が形成されておらず、従ってハードディスクの停止時に、薄膜素子３がディスク表面と直接接触し、ハードディスクが摺動し始めると、前記薄膜素子３に傷がつきやすく、摩耗しやすくなっていた。
【００１６】
さらに、テクチャリング加工は、工程が複雑で且つ工程数が多く、また前記テクチャリング加工に用いられる処理設備は非常に高価なものとなっている。
【００１７】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、レーザを用いることによって容易にスライダの対向面に突起部を形成できるようにし、特に薄膜素子３の周辺に前記薄膜素子３を傷つけることなく突起部を形成できるようにした磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、記録媒体が停止しているときに記録媒体表面に接触し、記録媒体の始動後は記録媒体表面の空気流による浮上力を受けてリーディング側端部が浮上し、トレーリング側端部が記録媒体上に摺動する浮上姿勢となるスライダと、前記スライダのトレーリング側端部に設けられた磁気記録用と再生用の少なくとも一方の薄膜素子と、この薄膜素子を覆う保護層とが設けられて成る磁気ヘッドにおいて、
前記保護層の記録媒体との対向面のうちトレーリング側端部付近であって、前記薄膜素子の周囲のトレーリング側に、前記薄膜素子の記録媒体と対向する表面から突出する突起部が形成されているとともに、前記スライダの記録媒体との対向面のうちトレーリング側端部付近であって、前記薄膜素子の周囲のリーディング側に、前記薄膜素子の記録媒体と対向する表面から突出する突起部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
さらに、前記保護層および前記対向面に形成された突起部は、その平均高さが５〜５０ｎｍで形成されていることが好ましい。
【００２１】
なお、前記保護層および前記対向面には硬質炭素薄膜が成膜されていることが好ましく、前記硬質炭素膜は、その膜厚が５〜１５ｎｍで成膜されるとさらに好ましい。
【００２２】
本発明において、前記スライダは、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）の結晶粒と、ＴｉＣ（チタンカーバイト）の結晶粒とが混合されたアルミナ・チタンカーバイト、またはＳｉ（シリコン）を使用することができる。
【００２３】
本発明では、薄膜素子の周囲のトレーリング側、及びリーディング側に前記薄膜素子の記録媒体と対向する表面から突出する突起部を形成しており、従って前記薄膜素子がディスク表面と直接接触しないようになっている。このため、スライダとディスク表面が摺動を繰り返しても、前記薄膜素子は突起部に保護され、前記薄膜素子が破損するなどの問題が起こりにくい。
【００２４】
また本発明では、研磨加工が施されたスライダの対向面および保護層にレーザ光を照射させることにより、突起部を形成している。レーザを使用すれば、容易に突起部を形成でき、しかも任意の場所に突起部を形成しやすい。このため薄膜素子の周囲に前記薄膜素子を傷つけることなく容易に突起部を形成できる。またレーザ加工の間、スライダの対向面および薄膜素子の周囲に機械的応力や熱的応力がかかることもないため、クラックおよび接合部分の歪みなどが発生することもない。またレーザの種類、あるいはレーザ光の出力を適正に選択することにより、突起部の形状、および前記突起部の平均高さを任意に変えることができる。
【００２５】
なお、前記スライダは、浮上姿勢において、薄膜素子が設けられているトレーリング側端部が記録媒体上に浮上または摺動するが、この摺動は連続的なものであってもよいし、不連続なものであってもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）はハードディスクなどに搭載される磁気ヘッドを記録媒体との対向面を上向きにして示した本発明の第１の実施形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す磁気ヘッドのＩｂ―Ｉｂ線の断面図である。また図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す磁気ヘッドのＩｃ―Ｉｃ線の断面図である。
【００２７】
図１に示した磁気ヘッドＨのスライダ１はセラミック材料により形成されており、記録媒体であるハードディスクとの対向部にエアーグルーブ７が形成され、その両側にレール部４，４が形成されている。
【００２８】
本発明では前記スライダ１を形成するセラミック材料に、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）の結晶粒と、ＴｉＣ（チタンカーバイト）の結晶粒とが混合されたアルミナ・チタンカーバイト、またはＳｉ（シリコン）を例示することができる。
【００２９】
アルミナ・チタンカーバイトは、耐摩耗性・切削性に優れており、シリコンは微細加工に適している。
【００３０】
また上述した２種類のセラミック材料以外に、Ａｌ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＯ3，ＣｅＯ2―ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，ＴｉＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮで形成されてもよく、これらのセラミック材料は耐摩耗性、耐熱性に優れたものである。
【００３１】
なお、本発明では、前述したセラミック材料を単体で、または２種類以上の化合物で使用してもよい。
【００３２】
前記レール部４，４の断面は、図１（ｂ）に示すように凸型形状となっており、前記レール部４，４の最上段の表面には対向面（浮上面；ＡＢＳ面）５，５が形成されている。この対向面５，５は所定の曲率のクラウン形状に形成されており、前記対向面５，５表面には多数の突起部がレーザにより形成されている。
【００３３】
また、スライダ１のトレーリング側（ロ）の端面（端部）２には、薄膜素子３が設けられており、この薄膜素子３は、図１（ａ）および図１（ｃ）に示すように、記録媒体と対向する表面以外の面を、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミック材料による保護層８で覆われている。この保護層８にも前記対向面５，５と同じようにレーザにより多数の突起部が形成されている。
【００３４】
前記薄膜素子３は、磁性材料のパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ系合金）や絶縁材料のアルミナなどが積層されたものであり、ディスクに記録された磁気記録信号を再生する磁気検出部、またはディスクに磁気信号を記録する磁気記録部、あるいは磁気検出部と磁気記録部の双方を含むものである。磁気記録部は例えば磁気抵抗硬化素子（ＭＲ素子）により構成されたＭＲヘッドである。また磁気検出部は、コイルとコアがパターン形成されたインダクティブヘッドにより構成される。
【００３５】
図１に示した磁気ヘッドＨは、ロードビームの先部に設けられたフレキシャにスライダ１が支持される。スライダ１が所定の力により記録媒体であるハードディスクに付勢される。
【００３６】
また、この磁気ヘッドはＣＳＳ方式のハードディスク装置（磁気記録再生装置）に使用される。ディスクが停止しているときには、スライダ１の対向面５，５が、スライダ表面に接触する。ディスクが図１に示すＸ方向へ移動すると、スライダ１とディスクとの間に導かれる空気流により、スライダ１全体がディスク表面から浮上し、リーディング側（イ）がトレーリング側（ロ）よりもディスク上に高く持ち上がる浮上姿勢となるか、あるいはリーディング側（ロ）のみがディスク表面から浮上し、トレーリング側（ロ）端部がディスク表面に連続または不連続に接触して摺動する浮上姿勢となる。
【００３７】
本発明では、前述したようにスライダ１の対向面５，５および保護層８に多数の突起部がレーザにより形成されている。レーザの種類などについては後で詳述するが、レーザによる突起部の形成は非常に簡単で、工程数も少なくて済み、しかもほぼ正確に任意の位置に突起部を形成できる。このため、保護層８など薄膜素子３に非常に近い位置に前記薄膜素子３を傷つけることなく突起部を形成できる。また、レーザ処理の間、スライダ１に機械的応力や熱的応力がかかることもないため、クラックの発生および接合部分の歪みなどが発生しない。
【００３８】
レーザにより対向面５，５および保護層８に形成された突起部のうち、薄膜素子３の周辺に形成された突起部の形状および形成位置について図２を用いて説明する。なお、薄膜素子３の周辺以外に形成された突起部も図２に示す突起部と同様の形状で形成されている。
【００３９】
図２は図１のＩＩの範囲内に形成された突起部を示した拡大平面図である。
図２（ａ）では、対向面５のトレーリング側端面２付近に突起部１０が形成されている。この突起部１０は図３（ａ）または図３（ｂ）に示すような形状となっている。図２（ｂ）では、保護層８にも突起部１０が形成されている。また、図２（ｃ）では、対向面５のトレーリング側端面２付近および薄膜素子３の両側に突起部１０が形成されている。なお、本発明では突起部１０の個数や位置に関して何ら限定を与えるものではない。ただし、薄膜素子３の周辺部（保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近）にできるだけ多くの突起部を形成することが好ましい。
【００４０】
図２（ａ）に示すように、薄膜素子３のリーディング側（例えば対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近）に突起部１０が形成されると、ディスク上のゴミ等（コンタミネーション）が薄膜素子３に接触するのを防止でき、薄膜素子３の機能が低下したりする恐れがない。また図２（ｃ）に示すように薄膜素子３の両側に突起部１０が形成されると、磁気ヘッドのトラック間移動時に、ディスク上のゴミ等が薄膜素子３に接触するのを防止でき、薄膜素子３の機能が低下したりする恐れがない。
【００４１】
また本発明では、突起部１０の形状を図２（ａ）ないし（ｃ）に示す形状に限定するものではなく、例えば図２（ｄ）に示すように、突起部１１が壁形状に形成されていてもよい。このようにレーザを用いれば薄膜素子３の周辺部に前記薄膜素子３を傷つけることなく突起部を形成でき、またどの様な形状の突起部でも容易に形成できる。
【００４２】
また、対向面５，５および保護層８に形成された突起部は、その平均高さが５〜５０ｎｍの範囲内で形成されることが好ましい。突起部の平均高さが５ｎｍ以下であると、スライダ１の対向面５，５とディスク表面との真実接触面積が大きくなり、起動トルクが増大する。また、突起部の平均高さが５０ｎｍ以上であると、スペーシングが大きくなり、記録密度を高めることができなくなる。なお、後で詳述するが、本発明で使用されるレーザを使用して突起部を形成すれば、前記突起部の平均高さを５〜５０ｎｍの範囲内で形成できることが確認された。
【００４３】
また、保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近（薄膜素子３の周辺部）に形成される突起部を、トレーリング側（ロ）端面２付近以外の対向面５，５に形成される突起部よりも密に形成することが好ましい。
【００４４】
保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近に形成される突起部はディスクとの接触・摺動頻度も高く、よって前記突起部は摩耗しやすくなっている。よって保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近の突起部が密に形成されると、個々の突起部に加わる面圧力を低下させることができ、摩耗の発生を抑えることができる。ただし、トレーリング側（ロ）端面２付近以外の対向面５，５の突起部まで密に形成されると、ＣＳＳ時の起動トルクが大きくなってしまう。従って保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近の突起部のみが密に形成されれば、ＣＳＳ時の起動トルクを減少でき、且つ耐摩耗性に優れた磁気ヘッドを製造できる。
【００４５】
本発明では、薄膜素子３の周辺部および対向面５，５全体に突起部が形成されているため、ディスク表面に塗布されている潤滑油および水膜による吸着を防止することができる。よってディスクを始動させるための起動トルクを小さくすることが可能となる。また、特に薄膜素子３の周辺部に突起部が形成されることにより、前記薄膜素子３がディスク面との直接的な接触を回避できるものとなっている。このため、スライダ１とディスク表面が摺動を繰り返しても、薄膜素子３に傷がついたり、また前記薄膜素子３が摩耗したりすることがない。
【００４６】
なお、対向面５，５および保護層８に硬質炭素膜が被覆形成されることが好ましく、これにより対向面５，５および保護層８に形成された突起部がディスク表面に接触しても摩耗しにくいものとなる。なお、前記硬質炭素膜の膜厚は５〜１５ｎｍ程度であることが好ましい。
【００４７】
次に本発明に使用されるレーザについて詳述する。
使用するレーザ装置としては、量産性に優れ、且つ突起部を適正な寸法で形成しやすいものとして、本発明ではＮｂ−ＹＡＧレーザを例示できる。前記Ｎｂ−ＹＡＧレーザのレーザ光としては４次高調波（２６６ｎｍ）または２次高調波を使用することが好ましい。４次高調波および２次高調波は波長が短く、また４次高調波および２次高調波をレーザ光として使用すれば、高精度な加工を期待できる。
【００４８】
また、Ｎｂ―ＹＡＧレーザ以外のレーザとしてＡｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，ＡｒＦ，ＫｒＦなどのガスによるエキシマレーザ（波長は１２０〜４００ｎｍ）を使用してもよい。前記エキシマレーザは高エネルギーでしかも単一組成のセラミック材料にも適正に突起部が形成できる。
【００４９】
前述したレーザを用いて突起部を形成するには、予め研磨加工されたスライダ１の対向面５，５および保護層８の所定の位置に、レーザのレーザ光を照射させればよい。レーザ光が照射された場所が、盛り上がって突起部が形成される。なお、対向面５，５および保護層８は、レーザ光を照射する前に、その中心線平均粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ以下となるように研磨加工されることが好ましい。
【００５０】
また、突起部をスライダ１の対向面５，５および保護層８に形成した後に、膜厚が５〜１５ｎｍの硬質炭素膜を被覆形成することがより好ましい。
【００５１】
次に、前述したＮｂ−ＹＡＧレーザおよびエキシマレーザを使用して実際に突起部を形成し、この突起部の形状および寸法を測定した。
【００５２】
（実験１：Ｎｂ−ＹＡＧレーザによる加工）
スライダ１をアルミナ・チタンカーバイトで形成し、前記スライダ１の対向面５，５を中心線粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ以下となるように研磨加工した。
【００５３】
次にＮｂ―ＹＡＧレーザの４次高調波を出力１．５ｍＷ，２ｍＷ，３ｍｗと変化させて前記対向面５，５にレーザを照射し、各出力に対して１０個の突起部を形成した。
【００５４】
この突起部をレーザ干渉による表面形状測定装置で測定したところ、出力が１．５ｍＷの場合、前記突起部は図３（ａ）に示すような形状であり、出力が２ｍＷ，３ｍＷの場合、突起部は図３（ｂ）に示すような形状であった。また各突起部の高さ寸法ｈ、幅寸法ｗ、および深さ寸法ｄを測定し、その結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表に示すように出力が１．５ｍＷの場合の突起部の平均高さは約２５ｎｍであり、出力２ｍＷの場合の突起部の平均高さは約３３ｎｍ、出力３ｍＷの場合の平均高さは約４１ｎｍであった。このように、出力を変化させることにより、突起部の形状を変化させることができ、また出力を大きくすることにより、平均高さを高くできることがわかった。
【００５７】
また、突起部とその周辺をＥＰＭＡによって化学分析したところ、突起部にはＴｉが多く含まれており、周辺部にはＡｌが多く含まれていた。これによりアルミナ・チタンカーバイトの場合、ＴｉＣが主に突起部を形成していることがわかった。
【００５８】
（実験２：エキシマレーザによる加工）
ガスをＫｒＦとしたエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を使用して、アルミナ・チタンカーバイトで形成されたスライダ１の対向面５，５に複数の突起部を形成した。
【００５９】
突起部をレーザ干渉による表面形状測定装置で測定したところ、高さの平均値は１６ｎｍであり、また高さの最高値は２５ｎｍ、最低値は１１ｎｍであった。
【００６０】
また、ＥＰＭＡにより突起部とその周辺を化学分析したところ、突起部にはＴｉが多く含まれており、周辺部にはＡｌが多く含まれていた。よってアルミナ・チタンカーバイトの場合、ＴｉＣが主に突起部を形成していることがわかった。
【００６１】
このように、Ｎｂ−ＹＡＧレーザおよびエキシマレーザを使用して突起部を形成すれば、少なくとも前記突起部の平均高さを５〜５０ｎｍの範囲内で形成でき、またＮｂ−ＹＡＧレーザのレーザ光の出力を変化させることにより、任意に突起部の形状および平均高さを変られることがわかった。
【００６２】
次に、前述したレーザを使用して突起部を形成する第２の形成方法を以下に説明する。
【００６３】
まず、研磨加工が施されたスライダ１の対向面５，５上に熱硬化性樹脂を塗布する。なお、前記熱硬化樹脂の膜厚が突起部の膜厚となるので、前記熱硬化性樹脂の膜厚を５〜５０ｎｍ程度にしておくことが好ましい。
【００６４】
次に、前述したレーザのレーザ光を所定の場所に照射させ、照射された熱硬化性樹脂を硬化させる。そして、硬化されていない熱硬化性樹脂をエッチングで除去する。なお、熱硬化性樹脂に代えてフォトレジストを使用してもよい。
【００６５】
このような方法でも容易に、しかも任意の場所に突起部を形成できる。
図４（ａ）は、本発明の第２の実施の形態を示す磁気ヘッドＨであり、記録媒体との対向面を上向きにして示した平面図である。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す磁気ヘッドの右側側面図である。
【００６６】
図に示すようにスライダ１の対向面５は、図１に示す対向面５，５のように完全に２つに分離されておらず、リーディング側（イ）で繋がっている。
【００６７】
また図４に示す磁気ヘッドＨは、図１に示す磁気ヘッドＨと同様に、対向面５および薄膜素子３の周辺部にはレーザにより突起部が形成されているため、前記薄膜素子３とディスク表面との直接の接触を回避でき、また対向面５とディスク表面との静摩擦力を小さくでき、ディスクの始動時に必要な起動トルクを低減させることができる。
【００６８】
また、図４に示す磁気ヘッドＨは、図１に示す磁気ヘッドよりも浮上姿勢が安定しているため、スペーシングを小さくでき、高密度記録化により対応可能な磁気ヘッドＨとなっている。
【００６９】
【実施例】
以下にスライダを備えた磁気ヘッドの実施例について説明する。
【００７０】
まず、図１に示す形状で、スライダ１の対向面５，５に平均高さが３０ｎｍで、径が４μｍからなる突起部１０をレーザにより複数形成し、且つ前記対向面５，５に１０ｎｍ程度の硬質炭素膜を被覆形成して成る磁気ヘッドを製作した。そしてこの磁気ヘッドをハードディスク装置に組み込み、ＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）方式により前記ハードディスク装置を起動させ、その時の起動トルクを測定した。
【００７１】
図５はＣＳＳ回数と起動トルクとの関係を示すグラフである。なお、起動トルクの２５（ｇ．ｆ）に点線のラインが引かれているが、このラインは定格トルクを示しておりこのラインよりも大きい起動トルクを必要とする場合は、ハードディスク装置が作動しないなどの不具合が生じやすくなる。
【００７２】
図に示すようにＣＳＳ回数が増加しても起動トルクは４（ｇ．ｆ）程度からほとんど変動していない。このように起動トルクが４（ｇ．ｆ）程度の小さい値となっているのは、対向面５，５に突起部を形成することによりスライダ１とディスク表面との真実接触面積が小さくなっているためである。また、ＣＳＳ回数を増やしてもほぼ一定の起動トルクを維持できるのは、対向面５，５に硬質炭素膜を被覆形成することにより、対向面５，５に形成された突起部がディスク表面と摺動を繰り返しても摩耗しにくくなっているからである。
【００７３】
次に、図１に示す形状で、スライダ１の対向面５，５にレーザにより形成された突起部の径を５μｍ、突起部間の間隔を３０μｍで統一し、突起部の平均高さが異なる磁気ヘッドをそれぞれ製作した。そしてこれら磁気ヘッドをハードディスク装置に取り込み、前記ハードディスク装置を３万回起動させた後の必要な起動トルクについて測定した。
【００７４】
図６は、突起部の平均高さと起動トルクとの関係を示すグラフである。
図に示すように突起部の平均高さが大きくなるほど、起動トルクは小さくなっている。この実験結果により突起部の平均高さを５ｎｍ以上とすると起動トルクを小さくできることが確認された。
【００７５】
これは、突起部の平均高さを大きくすれば、対向面５，５とディスク表面との真実接触面積を小さくでき、その結果静摩擦力が小さくなっているからであると考えられる。
【００７６】
次に、図１に示す形状で、スライダ１の対向面５，５に平均高さが３０ｎｍで、径が４μｍからなる突起部１０をレーザにより複数形成し、且つ前記対向面５に１０ｎｍ程度の硬質炭素膜を被覆形成して成る磁気ヘッドを製作した。この時の素子リセスは５ｎｍであった。なお、ディスク表面にも前記対向面５，５と同様に１０ｎｍの膜厚の硬質炭素膜を被覆形成した。
【００７７】
そして前述の磁気ヘッドをハードディスク装置に組み込み、スペーシングを変化させながら、パルス信号の幅寸法を測定した。
【００７８】
図７は、スペーシングとＰＷ５０との関係を示すグラフである。なお、ＰＷ５０とは、パルス信号の１／２の高さの幅寸法のことである。
【００７９】
図に示すように、スペーシングが大きくなるほど、ＰＷ５０が大きくなっていることがわかる。つまり、スペーシングが大きいほど、パルス信号の幅寸法は大きくなり、従って記録密度が低下する。このため、スペーシングはできるだけ小さいことが好ましく、特に１平方インチ当り１Ｇ（ギガ）バイトの記録信号を得るには、ＰＷ５０を０．３８μｍ以下、つまりスペーシングを７５ｎｍ以下にすることが好ましい。
【００８０】
ところで、対向面５，５に形成された突起部の平均高さはスペーシングから対向面５，５およびディスク表面に被覆形成された硬質炭素膜の膜厚（本実験では各１０ｎｍ）と、素子リセス（本実験では５ｎｍ）を引いた値であるため、好ましい突起部の平均高さは５０ｎｍ以下であることがわかる。
【００８１】
なお、スライダ１のリーディング側（イ）のみがディスク表面から浮上し、トレーリング表面に連続または不連続に摺動する浮上姿勢の場合であっても、本発明では、突起部の高さや硬質炭素膜の膜厚により、スライダ１とディスク表面には常に一定の隙間が保たれており、従って磁気ヘッドの出力を安定にすることが可能である。
【００８２】
以上のように、図６および図７より対向面５，５および保護層８に形成される突起部の平均高さは５〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましいとわかった。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、Ｎｂ−ＹＡＧレーザおよびエキシマレーザを用いることにより、容易に薄膜素子の周辺部に前記薄膜素子を傷つけることなく突起部を形成できる。従って前記薄膜素子がディスク表面に直接接触することがないため、前記薄膜素子が傷ついたりまたは摩耗したりすることがない。
【００８４】
また、前述したレーザを使用することにより、少ない工程数で突起部を形成でき、しかも任意の場所に突起部を形成できる。さらに、レーザによる処理の間、スライダに機械的応力や熱的応力がかかることもないため、クラックの発生および接合部分の歪みなどが発生しない。さらに、レーザのレーザ光の種類やレーザ光の出力を変えることにより突起部の形状および前記突起部の平均高さを適正に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態の磁気ヘッドをディスク対向面を上向きして示した平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＩｂ―Ｉｂ線の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＩｃ―Ｉｃ線の断面図、
【図２】（ａ）〜（ｄ）は図１に示す磁気ヘッドの薄膜素子付近に形成された突起部の形状および位置を示す平面図、
【図３】Ｎｂ―ＹＡＧレーザを使用し、このレーザのレーザ光を４次高調波で統一し、（ａ）は前記レーザ光の出力を１．５ｍＷとしたときの突起部の形状を示す拡大正面図、（ｂ）は前記レーザ光の出力を２ｍＷ，３ｍＷとしたときの突起部の形状を示す拡大正面図、
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態の磁気ヘッドをディスク対向面を上向きにして示した平面図、（ｂ）はその右側側面図、
【図５】図１の形状で、スライダの対向面に複数の突起部（平均高さ；３０ｎｍ，径；４μｍ）が形成された磁気ヘッドのＣＳＳ回数と起動トルクとの関係を示すグラフ、
【図６】図１の形状で、スライダの対向面に形成された突起部（径；５μｍ，突起部の間隔；３０μｍ）の平均高さが異なる磁気ヘッドを複数製造し、ＣＳＳを３万回行った後の突起部の平均高さと起動トルクとの関係を示すグラフ、
【図７】図１の形状で、スライダの対向面に複数の突起部（平均高さ；３０μｍ，径；４μｍ）が形成された磁気ヘッドのスペーシングとＰＷ５０との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
１ スライダ
２ （トレーリング側の）端面
３ 薄膜素子
５ 対向面
６ 傾斜面
７ エアーグルーブ
８ 保護層
１０，１１ 突起部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスク装置などに搭載されるスライダを備えた磁気ヘッドに係り、記録媒体の始動に要する起動力を軽減させると同時に、前記スライダのトレーリング側端部に設けられている薄膜素子を記録媒体との接触などから保護できるようにした磁気ヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１（ａ）はハードディスクなどに搭載される磁気ヘッドを記録媒体との対向面を上向きにして示した平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す磁気ヘッドのＩｂ―Ｉｂ線の断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）に示す磁気ヘッドのＩｃ―Ｉｃ線の断面図である。
【０００３】
この磁気ヘッドＨでは、ディスクの移動方向Ｘに対して上流側（イ）がリーディング側と呼ばれ、下流側（ロ）が、トレーリング側と呼ばれている。スライダ１は、セラミック材料などにより形成され、前記スライダ１のディスク対向部には、エアーグルーブ７の両側にレール部４，４が形成されている。図１（ｂ）に示すように、前記レール部４，４の断面は凸形状となっており、最上段には磁気ヘッドＨの静止時にディスクの記録面と接触する対向面（浮上面；ＡＢＳ面）５，５が形成されている。なお、前記対向面５，５は所定の曲率のクラウン形状に加工されている。また、図１（ｃ）に示すようにレール部４，４のリーディング側の端部には傾斜面６，６が形成されている。
【０００４】
図１（ａ）および（ｃ）に示すように、スライダ１のトレーリング側（ロ）端部２には薄膜素子３およびこの薄膜素子３を覆うための保護層８が設けられている。この薄膜素子３は、磁気抵抗効果を利用してハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界を検出し磁気信号を読み取るＭＲヘッド（読み出しヘッド）と、コイルなどがパターン形成されたインダクティブヘッド（書き込みヘッド）とを有している。また、前記保護層８は、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの非磁性のセラミック材料で形成されている。
【０００５】
磁気ヘッドＨのスライダ１は、ロードビームの先端に固定されたフレキシャに支持され、スライダ１は、板バネにより形成されたロードビームの弾性力により、ディスクに付勢されている。この磁気ヘッドＨは、いわゆるＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）方式のハードディスク装置に使用され、ディスクが停止しているときは、前記弾性力によりスライダ１の対向面５，５がディスクの記録面に接触する。ディスクが始動すると、ディスクの移動方向（Ｘ方向）に沿ってスライダ１とディスク表面との間に空気流が導かれ、対向面５，５が空気流による浮上力を受けて、スライダ１がディスク表面から短い距離だけ浮上する。
【０００６】
浮上姿勢では、リーディング側（イ）がトレーリング側（ロ）よりもディスク上に高く持ち上がる傾斜した浮上姿勢となる。この浮上姿勢にて、薄膜素子３のＭＲヘッドによりディスクからの磁気信号が検出され、あるいはインダクティブヘッドにより前記磁気信号が書き込まれる。
【０００７】
ＣＳＳ方式のハードディスク装置に設けられるディスク駆動用のモータでは、ディスクとスライダとが確実に摺動を開始できるだけの起動トルクが必要とされる。ディスクとスライダとの始動に必要な起動トルクが高くなると、ハードディスク装置に大型のモータを使用しなくてはならなくなり、機器の小型化を制限するとともに、消費電力が多くなるという問題がある。
【０００８】
ディスクの始動に必要なトルクは、スライダ１の対向面５，５とディスク表面との静摩擦力に依存する。ディスクの起動に必要な起動トルクを低下させるにはこの静摩擦力を低下させる必要がある。
【０００９】
従来の記録媒体としてのハードディスクでは、ディスク表面の凹凸が比較的粗かったため、スライダ１の対向面５，５が比較的平滑な面であっても、ディスクの表面と前記対向面５，５との真実接触面積を小さくすることができ、その結果静摩擦力を小さくすることが可能であった。
【００１０】
しかし、最近の高密度記録対応のハードディスクは、ディスク面が平滑になる傾向にある。その理由としては、まずハードディスクのディスク面を粗くすると、前記ディスク表面に凸部が不均一に突出しやすくなるため、磁気ヘッドが浮上姿勢で磁気記録・再生が行われているときに、スライダ１がディスク表面上の前記凸部に衝突しディスク表面を傷つける恐れがあるからである。また、スライダ１がディスク表面の凸部に衝突・接触を頻繁に起すと、スライダ１の端面２に取付けられている薄膜素子３を傷つけ、記録・再生性能が劣化するばかりか、スライダ１とディスク表面との衝突・接触により熱が発生し、再生出力にノイズが入るという問題も起こる。また、特に高密度記録を行なうハードディスクでは、薄膜素子３とディスク表面とのスペーシングを小さくする必要があるため、ディスク面に不規則な凸部が形成されるのを避ける必要がある。以上から高密度記録用のハードディスクでは、ディスク面が鏡面に近い平滑面となる傾向にある。
【００１１】
このように、ハードディスクのディスク表面が平滑な面になると、前述した問題点を解決することができるが、ディスク表面およびスライダ１の対向面５，５が共に平滑な面であると、ハードディスク装置の停止時において、ディスク表面に塗布された潤滑剤や水膜がディスクとスライダ１との間に介在し、スライダ１がディスクに対して吸着された状態となる。このため、ディスクを起動するときに静摩擦力が増大し、ディスクを始動させるためには、非常に大きな起動トルクが必要となる。
【００１２】
したがって、ディスク面が平滑な高密度記録対応のハードディスク用のディスク装置では、スライダ１の対向面５，５を粗くし、対向面５，５とディスク面との真実接触面積を小さくする必要がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、スライダ１の対向面５，５を粗くする方法として、例えば前記対向面５，５上に化学的エッチング処理やスパッタリング処理を施すことにより、前記対向面５，５に突起部を形成するテクチャリング加工と呼ばれる方法が知られている。
【００１４】
しかし、このような方法では、化学的エッチングにより薄膜素子３が損傷しやすく、素子リセスが大きくなりやすい。素子リセスが大きくなると薄膜素子３とディスク面とのスペーシングロスが増加し、信号の書き込み効率の低下や、読み出し感度の低下を招く。または薄膜素子３を破壊し、正常な読み取りと書き込みができなくなる場合もある。
【００１５】
また、前述したテクチャリング加工では、薄膜素子３の周囲に、前記薄膜素子３を傷つけずに突起部を形成することは難しい。このため、薄膜素子３の周囲には突起部が形成されておらず、従ってハードディスクの停止時に、薄膜素子３がディスク表面と直接接触し、ハードディスクが摺動し始めると、前記薄膜素子３に傷がつきやすく、摩耗しやすくなっていた。
【００１６】
さらに、テクチャリング加工は、工程が複雑で且つ工程数が多く、また前記テクチャリング加工に用いられる処理設備は非常に高価なものとなっている。
【００１７】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、レーザを用いることによって容易にスライダの対向面に突起部を形成できるようにし、特に薄膜素子３の周辺に前記薄膜素子３を傷つけることなく突起部を形成できるようにした磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、記録媒体が停止しているときに記録媒体表面に接触し、記録媒体の始動後は記録媒体表面の空気流による浮上力を受けてリーディング側端部が浮上し、トレーリング側端部が記録媒体上に摺動する浮上姿勢となるスライダと、前記スライダのトレーリング側端部に設けられた磁気記録用と再生用の少なくとも一方の薄膜素子と、この薄膜素子を覆う保護層とが設けられて成る磁気ヘッドにおいて、
前記保護層の記録媒体との対向面のうちトレーリング側端部付近であって、前記薄膜素子の周囲のトレーリング側に、前記薄膜素子の記録媒体と対向する表面から突出する突起部が形成されているとともに、前記スライダの記録媒体との対向面のうちトレーリング側端部付近であって、前記薄膜素子の周囲のリーディング側に、前記薄膜素子の記録媒体と対向する表面から突出する突起部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
さらに、前記保護層および前記対向面に形成された突起部は、その平均高さが５〜５０ｎｍで形成されていることが好ましい。
【００２１】
なお、前記保護層および前記対向面には硬質炭素薄膜が成膜されていることが好ましく、前記硬質炭素膜は、その膜厚が５〜１５ｎｍで成膜されるとさらに好ましい。
【００２２】
本発明において、前記スライダは、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）の結晶粒と、ＴｉＣ（チタンカーバイト）の結晶粒とが混合されたアルミナ・チタンカーバイト、またはＳｉ（シリコン）を使用することができる。
【００２３】
本発明では、薄膜素子の周囲のトレーリング側、及びリーディング側に前記薄膜素子の記録媒体と対向する表面から突出する突起部を形成しており、従って前記薄膜素子がディスク表面と直接接触しないようになっている。このため、スライダとディスク表面が摺動を繰り返しても、前記薄膜素子は突起部に保護され、前記薄膜素子が破損するなどの問題が起こりにくい。
【００２４】
また本発明では、研磨加工が施されたスライダの対向面および保護層にレーザ光を照射させることにより、突起部を形成している。レーザを使用すれば、容易に突起部を形成でき、しかも任意の場所に突起部を形成しやすい。このため薄膜素子の周囲に前記薄膜素子を傷つけることなく容易に突起部を形成できる。またレーザ加工の間、スライダの対向面および薄膜素子の周囲に機械的応力や熱的応力がかかることもないため、クラックおよび接合部分の歪みなどが発生することもない。またレーザの種類、あるいはレーザ光の出力を適正に選択することにより、突起部の形状、および前記突起部の平均高さを任意に変えることができる。
【００２５】
なお、前記スライダは、浮上姿勢において、薄膜素子が設けられているトレーリング側端部が記録媒体上に浮上または摺動するが、この摺動は連続的なものであってもよいし、不連続なものであってもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）はハードディスクなどに搭載される磁気ヘッドを記録媒体との対向面を上向きにして示した本発明の第１の実施形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す磁気ヘッドのＩｂ―Ｉｂ線の断面図である。また図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す磁気ヘッドのＩｃ―Ｉｃ線の断面図である。
【００２７】
図１に示した磁気ヘッドＨのスライダ１はセラミック材料により形成されており、記録媒体であるハードディスクとの対向部にエアーグルーブ７が形成され、その両側にレール部４，４が形成されている。
【００２８】
本発明では前記スライダ１を形成するセラミック材料に、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）の結晶粒と、ＴｉＣ（チタンカーバイト）の結晶粒とが混合されたアルミナ・チタンカーバイト、またはＳｉ（シリコン）を例示することができる。
【００２９】
アルミナ・チタンカーバイトは、耐摩耗性・切削性に優れており、シリコンは微細加工に適している。
【００３０】
また上述した２種類のセラミック材料以外に、Ａｌ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＯ3，ＣｅＯ2―ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，ＴｉＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮで形成されてもよく、これらのセラミック材料は耐摩耗性、耐熱性に優れたものである。
【００３１】
なお、本発明では、前述したセラミック材料を単体で、または２種類以上の化合物で使用してもよい。
【００３２】
前記レール部４，４の断面は、図１（ｂ）に示すように凸型形状となっており、前記レール部４，４の最上段の表面には対向面（浮上面；ＡＢＳ面）５，５が形成されている。この対向面５，５は所定の曲率のクラウン形状に形成されており、前記対向面５，５表面には多数の突起部がレーザにより形成されている。
【００３３】
また、スライダ１のトレーリング側（ロ）の端面（端部）２には、薄膜素子３が設けられており、この薄膜素子３は、図１（ａ）および図１（ｃ）に示すように、記録媒体と対向する表面以外の面を、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミック材料による保護層８で覆われている。この保護層８にも前記対向面５，５と同じようにレーザにより多数の突起部が形成されている。
【００３４】
前記薄膜素子３は、磁性材料のパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ系合金）や絶縁材料のアルミナなどが積層されたものであり、ディスクに記録された磁気記録信号を再生する磁気検出部、またはディスクに磁気信号を記録する磁気記録部、あるいは磁気検出部と磁気記録部の双方を含むものである。磁気記録部は例えば磁気抵抗硬化素子（ＭＲ素子）により構成されたＭＲヘッドである。また磁気検出部は、コイルとコアがパターン形成されたインダクティブヘッドにより構成される。
【００３５】
図１に示した磁気ヘッドＨは、ロードビームの先部に設けられたフレキシャにスライダ１が支持される。スライダ１が所定の力により記録媒体であるハードディスクに付勢される。
【００３６】
また、この磁気ヘッドはＣＳＳ方式のハードディスク装置（磁気記録再生装置）に使用される。ディスクが停止しているときには、スライダ１の対向面５，５が、スライダ表面に接触する。ディスクが図１に示すＸ方向へ移動すると、スライダ１とディスクとの間に導かれる空気流により、スライダ１全体がディスク表面から浮上し、リーディング側（イ）がトレーリング側（ロ）よりもディスク上に高く持ち上がる浮上姿勢となるか、あるいはリーディング側（ロ）のみがディスク表面から浮上し、トレーリング側（ロ）端部がディスク表面に連続または不連続に接触して摺動する浮上姿勢となる。
【００３７】
本発明では、前述したようにスライダ１の対向面５，５および保護層８に多数の突起部がレーザにより形成されている。レーザの種類などについては後で詳述するが、レーザによる突起部の形成は非常に簡単で、工程数も少なくて済み、しかもほぼ正確に任意の位置に突起部を形成できる。このため、保護層８など薄膜素子３に非常に近い位置に前記薄膜素子３を傷つけることなく突起部を形成できる。また、レーザ処理の間、スライダ１に機械的応力や熱的応力がかかることもないため、クラックの発生および接合部分の歪みなどが発生しない。
【００３８】
レーザにより対向面５，５および保護層８に形成された突起部のうち、薄膜素子３の周辺に形成された突起部の形状および形成位置について図２を用いて説明する。なお、薄膜素子３の周辺以外に形成された突起部も図２に示す突起部と同様の形状で形成されている。
【００３９】
図２は図１のＩＩの範囲内に形成された突起部を示した拡大平面図である。
図２（ａ）では、対向面５のトレーリング側端面２付近に突起部１０が形成されている。この突起部１０は図３（ａ）または図３（ｂ）に示すような形状となっている。図２（ｂ）では、保護層８にも突起部１０が形成されている。また、図２（ｃ）では、対向面５のトレーリング側端面２付近および薄膜素子３の両側に突起部１０が形成されている。なお、本発明では突起部１０の個数や位置に関して何ら限定を与えるものではない。ただし、薄膜素子３の周辺部（保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近）にできるだけ多くの突起部を形成することが好ましい。
【００４０】
図２（ａ）に示すように、薄膜素子３のリーディング側（例えば対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近）に突起部１０が形成されると、ディスク上のゴミ等（コンタミネーション）が薄膜素子３に接触するのを防止でき、薄膜素子３の機能が低下したりする恐れがない。また図２（ｃ）に示すように薄膜素子３の両側に突起部１０が形成されると、磁気ヘッドのトラック間移動時に、ディスク上のゴミ等が薄膜素子３に接触するのを防止でき、薄膜素子３の機能が低下したりする恐れがない。
【００４１】
また本発明では、突起部１０の形状を図２（ａ）ないし（ｃ）に示す形状に限定するものではなく、例えば図２（ｄ）に示すように、突起部１１が壁形状に形成されていてもよい。このようにレーザを用いれば薄膜素子３の周辺部に前記薄膜素子３を傷つけることなく突起部を形成でき、またどの様な形状の突起部でも容易に形成できる。
【００４２】
また、対向面５，５および保護層８に形成された突起部は、その平均高さが５〜５０ｎｍの範囲内で形成されることが好ましい。突起部の平均高さが５ｎｍ以下であると、スライダ１の対向面５，５とディスク表面との真実接触面積が大きくなり、起動トルクが増大する。また、突起部の平均高さが５０ｎｍ以上であると、スペーシングが大きくなり、記録密度を高めることができなくなる。なお、後で詳述するが、本発明で使用されるレーザを使用して突起部を形成すれば、前記突起部の平均高さを５〜５０ｎｍの範囲内で形成できることが確認された。
【００４３】
また、保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近（薄膜素子３の周辺部）に形成される突起部を、トレーリング側（ロ）端面２付近以外の対向面５，５に形成される突起部よりも密に形成することが好ましい。
【００４４】
保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近に形成される突起部はディスクとの接触・摺動頻度も高く、よって前記突起部は摩耗しやすくなっている。よって保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近の突起部が密に形成されると、個々の突起部に加わる面圧力を低下させることができ、摩耗の発生を抑えることができる。ただし、トレーリング側（ロ）端面２付近以外の対向面５，５の突起部まで密に形成されると、ＣＳＳ時の起動トルクが大きくなってしまう。従って保護層８や対向面５のトレーリング側（ロ）端面２付近の突起部のみが密に形成されれば、ＣＳＳ時の起動トルクを減少でき、且つ耐摩耗性に優れた磁気ヘッドを製造できる。
【００４５】
本発明では、薄膜素子３の周辺部および対向面５，５全体に突起部が形成されているため、ディスク表面に塗布されている潤滑油および水膜による吸着を防止することができる。よってディスクを始動させるための起動トルクを小さくすることが可能となる。また、特に薄膜素子３の周辺部に突起部が形成されることにより、前記薄膜素子３がディスク面との直接的な接触を回避できるものとなっている。このため、スライダ１とディスク表面が摺動を繰り返しても、薄膜素子３に傷がついたり、また前記薄膜素子３が摩耗したりすることがない。
【００４６】
なお、対向面５，５および保護層８に硬質炭素膜が被覆形成されることが好ましく、これにより対向面５，５および保護層８に形成された突起部がディスク表面に接触しても摩耗しにくいものとなる。なお、前記硬質炭素膜の膜厚は５〜１５ｎｍ程度であることが好ましい。
【００４７】
次に本発明に使用されるレーザについて詳述する。
使用するレーザ装置としては、量産性に優れ、且つ突起部を適正な寸法で形成しやすいものとして、本発明ではＮｂ−ＹＡＧレーザを例示できる。前記Ｎｂ−ＹＡＧレーザのレーザ光としては４次高調波（２６６ｎｍ）または２次高調波を使用することが好ましい。４次高調波および２次高調波は波長が短く、また４次高調波および２次高調波をレーザ光として使用すれば、高精度な加工を期待できる。
【００４８】
また、Ｎｂ―ＹＡＧレーザ以外のレーザとしてＡｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，ＡｒＦ，ＫｒＦなどのガスによるエキシマレーザ（波長は１２０〜４００ｎｍ）を使用してもよい。前記エキシマレーザは高エネルギーでしかも単一組成のセラミック材料にも適正に突起部が形成できる。
【００４９】
前述したレーザを用いて突起部を形成するには、予め研磨加工されたスライダ１の対向面５，５および保護層８の所定の位置に、レーザのレーザ光を照射させればよい。レーザ光が照射された場所が、盛り上がって突起部が形成される。なお、対向面５，５および保護層８は、レーザ光を照射する前に、その中心線平均粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ以下となるように研磨加工されることが好ましい。
【００５０】
また、突起部をスライダ１の対向面５，５および保護層８に形成した後に、膜厚が５〜１５ｎｍの硬質炭素膜を被覆形成することがより好ましい。
【００５１】
次に、前述したＮｂ−ＹＡＧレーザおよびエキシマレーザを使用して実際に突起部を形成し、この突起部の形状および寸法を測定した。
【００５２】
（実験１：Ｎｂ−ＹＡＧレーザによる加工）
スライダ１をアルミナ・チタンカーバイトで形成し、前記スライダ１の対向面５，５を中心線粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ以下となるように研磨加工した。
【００５３】
次にＮｂ―ＹＡＧレーザの４次高調波を出力１．５ｍＷ，２ｍＷ，３ｍｗと変化させて前記対向面５，５にレーザを照射し、各出力に対して１０個の突起部を形成した。
【００５４】
この突起部をレーザ干渉による表面形状測定装置で測定したところ、出力が１．５ｍＷの場合、前記突起部は図３（ａ）に示すような形状であり、出力が２ｍＷ，３ｍＷの場合、突起部は図３（ｂ）に示すような形状であった。また各突起部の高さ寸法ｈ、幅寸法ｗ、および深さ寸法ｄを測定し、その結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
表に示すように出力が１．５ｍＷの場合の突起部の平均高さは約２５ｎｍであり、出力２ｍＷの場合の突起部の平均高さは約３３ｎｍ、出力３ｍＷの場合の平均高さは約４１ｎｍであった。このように、出力を変化させることにより、突起部の形状を変化させることができ、また出力を大きくすることにより、平均高さを高くできることがわかった。
【００５７】
また、突起部とその周辺をＥＰＭＡによって化学分析したところ、突起部にはＴｉが多く含まれており、周辺部にはＡｌが多く含まれていた。これによりアルミナ・チタンカーバイトの場合、ＴｉＣが主に突起部を形成していることがわかった。
【００５８】
（実験２：エキシマレーザによる加工）
ガスをＫｒＦとしたエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を使用して、アルミナ・チタンカーバイトで形成されたスライダ１の対向面５，５に複数の突起部を形成した。
【００５９】
突起部をレーザ干渉による表面形状測定装置で測定したところ、高さの平均値は１６ｎｍであり、また高さの最高値は２５ｎｍ、最低値は１１ｎｍであった。
【００６０】
また、ＥＰＭＡにより突起部とその周辺を化学分析したところ、突起部にはＴｉが多く含まれており、周辺部にはＡｌが多く含まれていた。よってアルミナ・チタンカーバイトの場合、ＴｉＣが主に突起部を形成していることがわかった。
【００６１】
このように、Ｎｂ−ＹＡＧレーザおよびエキシマレーザを使用して突起部を形成すれば、少なくとも前記突起部の平均高さを５〜５０ｎｍの範囲内で形成でき、またＮｂ−ＹＡＧレーザのレーザ光の出力を変化させることにより、任意に突起部の形状および平均高さを変られることがわかった。
【００６２】
次に、前述したレーザを使用して突起部を形成する第２の形成方法を以下に説明する。
【００６３】
まず、研磨加工が施されたスライダ１の対向面５，５上に熱硬化性樹脂を塗布する。なお、前記熱硬化樹脂の膜厚が突起部の膜厚となるので、前記熱硬化性樹脂の膜厚を５〜５０ｎｍ程度にしておくことが好ましい。
【００６４】
次に、前述したレーザのレーザ光を所定の場所に照射させ、照射された熱硬化性樹脂を硬化させる。そして、硬化されていない熱硬化性樹脂をエッチングで除去する。なお、熱硬化性樹脂に代えてフォトレジストを使用してもよい。
【００６５】
このような方法でも容易に、しかも任意の場所に突起部を形成できる。
図４（ａ）は、本発明の第２の実施の形態を示す磁気ヘッドＨであり、記録媒体との対向面を上向きにして示した平面図である。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す磁気ヘッドの右側側面図である。
【００６６】
図に示すようにスライダ１の対向面５は、図１に示す対向面５，５のように完全に２つに分離されておらず、リーディング側（イ）で繋がっている。
【００６７】
また図４に示す磁気ヘッドＨは、図１に示す磁気ヘッドＨと同様に、対向面５および薄膜素子３の周辺部にはレーザにより突起部が形成されているため、前記薄膜素子３とディスク表面との直接の接触を回避でき、また対向面５とディスク表面との静摩擦力を小さくでき、ディスクの始動時に必要な起動トルクを低減させることができる。
【００６８】
また、図４に示す磁気ヘッドＨは、図１に示す磁気ヘッドよりも浮上姿勢が安定しているため、スペーシングを小さくでき、高密度記録化により対応可能な磁気ヘッドＨとなっている。
【００６９】
【実施例】
以下にスライダを備えた磁気ヘッドの実施例について説明する。
【００７０】
まず、図１に示す形状で、スライダ１の対向面５，５に平均高さが３０ｎｍで、径が４μｍからなる突起部１０をレーザにより複数形成し、且つ前記対向面５，５に１０ｎｍ程度の硬質炭素膜を被覆形成して成る磁気ヘッドを製作した。そしてこの磁気ヘッドをハードディスク装置に組み込み、ＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）方式により前記ハードディスク装置を起動させ、その時の起動トルクを測定した。
【００７１】
図５はＣＳＳ回数と起動トルクとの関係を示すグラフである。なお、起動トルクの２５（ｇ．ｆ）に点線のラインが引かれているが、このラインは定格トルクを示しておりこのラインよりも大きい起動トルクを必要とする場合は、ハードディスク装置が作動しないなどの不具合が生じやすくなる。
【００７２】
図に示すようにＣＳＳ回数が増加しても起動トルクは４（ｇ．ｆ）程度からほとんど変動していない。このように起動トルクが４（ｇ．ｆ）程度の小さい値となっているのは、対向面５，５に突起部を形成することによりスライダ１とディスク表面との真実接触面積が小さくなっているためである。また、ＣＳＳ回数を増やしてもほぼ一定の起動トルクを維持できるのは、対向面５，５に硬質炭素膜を被覆形成することにより、対向面５，５に形成された突起部がディスク表面と摺動を繰り返しても摩耗しにくくなっているからである。
【００７３】
次に、図１に示す形状で、スライダ１の対向面５，５にレーザにより形成された突起部の径を５μｍ、突起部間の間隔を３０μｍで統一し、突起部の平均高さが異なる磁気ヘッドをそれぞれ製作した。そしてこれら磁気ヘッドをハードディスク装置に取り込み、前記ハードディスク装置を３万回起動させた後の必要な起動トルクについて測定した。
【００７４】
図６は、突起部の平均高さと起動トルクとの関係を示すグラフである。
図に示すように突起部の平均高さが大きくなるほど、起動トルクは小さくなっている。この実験結果により突起部の平均高さを５ｎｍ以上とすると起動トルクを小さくできることが確認された。
【００７５】
これは、突起部の平均高さを大きくすれば、対向面５，５とディスク表面との真実接触面積を小さくでき、その結果静摩擦力が小さくなっているからであると考えられる。
【００７６】
次に、図１に示す形状で、スライダ１の対向面５，５に平均高さが３０ｎｍで、径が４μｍからなる突起部１０をレーザにより複数形成し、且つ前記対向面５に１０ｎｍ程度の硬質炭素膜を被覆形成して成る磁気ヘッドを製作した。この時の素子リセスは５ｎｍであった。なお、ディスク表面にも前記対向面５，５と同様に１０ｎｍの膜厚の硬質炭素膜を被覆形成した。
【００７７】
そして前述の磁気ヘッドをハードディスク装置に組み込み、スペーシングを変化させながら、パルス信号の幅寸法を測定した。
【００７８】
図７は、スペーシングとＰＷ５０との関係を示すグラフである。なお、ＰＷ５０とは、パルス信号の１／２の高さの幅寸法のことである。
【００７９】
図に示すように、スペーシングが大きくなるほど、ＰＷ５０が大きくなっていることがわかる。つまり、スペーシングが大きいほど、パルス信号の幅寸法は大きくなり、従って記録密度が低下する。このため、スペーシングはできるだけ小さいことが好ましく、特に１平方インチ当り１Ｇ（ギガ）バイトの記録信号を得るには、ＰＷ５０を０．３８μｍ以下、つまりスペーシングを７５ｎｍ以下にすることが好ましい。
【００８０】
ところで、対向面５，５に形成された突起部の平均高さはスペーシングから対向面５，５およびディスク表面に被覆形成された硬質炭素膜の膜厚（本実験では各１０ｎｍ）と、素子リセス（本実験では５ｎｍ）を引いた値であるため、好ましい突起部の平均高さは５０ｎｍ以下であることがわかる。
【００８１】
なお、スライダ１のリーディング側（イ）のみがディスク表面から浮上し、トレーリング表面に連続または不連続に摺動する浮上姿勢の場合であっても、本発明では、突起部の高さや硬質炭素膜の膜厚により、スライダ１とディスク表面には常に一定の隙間が保たれており、従って磁気ヘッドの出力を安定にすることが可能である。
【００８２】
以上のように、図６および図７より対向面５，５および保護層８に形成される突起部の平均高さは５〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましいとわかった。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、Ｎｂ−ＹＡＧレーザおよびエキシマレーザを用いることにより、容易に薄膜素子の周辺部に前記薄膜素子を傷つけることなく突起部を形成できる。従って前記薄膜素子がディスク表面に直接接触することがないため、前記薄膜素子が傷ついたりまたは摩耗したりすることがない。
【００８４】
また、前述したレーザを使用することにより、少ない工程数で突起部を形成でき、しかも任意の場所に突起部を形成できる。さらに、レーザによる処理の間、スライダに機械的応力や熱的応力がかかることもないため、クラックの発生および接合部分の歪みなどが発生しない。さらに、レーザのレーザ光の種類やレーザ光の出力を変えることにより突起部の形状および前記突起部の平均高さを適正に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態の磁気ヘッドをディスク対向面を上向きして示した平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＩｂ―Ｉｂ線の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＩｃ―Ｉｃ線の断面図、
【図２】（ａ）〜（ｄ）は図１に示す磁気ヘッドの薄膜素子付近に形成された突起部の形状および位置を示す平面図、
【図３】Ｎｂ―ＹＡＧレーザを使用し、このレーザのレーザ光を４次高調波で統一し、（ａ）は前記レーザ光の出力を１．５ｍＷとしたときの突起部の形状を示す拡大正面図、（ｂ）は前記レーザ光の出力を２ｍＷ，３ｍＷとしたときの突起部の形状を示す拡大正面図、
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態の磁気ヘッドをディスク対向面を上向きにして示した平面図、（ｂ）はその右側側面図、
【図５】図１の形状で、スライダの対向面に複数の突起部（平均高さ；３０ｎｍ，径；４μｍ）が形成された磁気ヘッドのＣＳＳ回数と起動トルクとの関係を示すグラフ、
【図６】図１の形状で、スライダの対向面に形成された突起部（径；５μｍ，突起部の間隔；３０μｍ）の平均高さが異なる磁気ヘッドを複数製造し、ＣＳＳを３万回行った後の突起部の平均高さと起動トルクとの関係を示すグラフ、
【図７】図１の形状で、スライダの対向面に複数の突起部（平均高さ；３０μｍ，径；４μｍ）が形成された磁気ヘッドのスペーシングとＰＷ５０との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
１ スライダ
２ （トレーリング側の）端面
３ 薄膜素子
５ 対向面
６ 傾斜面
７ エアーグルーブ
８ 保護層
１０，１１ 突起部
Claims (6)
- 記録媒体が停止しているときに記録媒体表面に接触し、記録媒体の始動後は記録媒体表面の空気流による浮上力を受けてリーディング側端部が浮上し、トレーリング側端部が記録媒体上に摺動する浮上姿勢となるスライダと、前記スライダのトレーリング側端部に設けられた磁気記録用と再生用の少なくとも一方の薄膜素子と、この薄膜素子を覆う保護層とが設けられて成る磁気ヘッドにおいて、
前記保護層の記録媒体との対向面のうちトレーリング側端部付近であって、前記薄膜素子の周囲のトレーリング側に、前記薄膜素子の記録媒体と対向する表面から突出する突起部が形成されているとともに、前記スライダの記録媒体との対向面のうちトレーリング側端部付近であって、前記薄膜素子の周囲のリーディング側に、前記薄膜素子の記録媒体と対向する表面から突出する突起部が形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。 - 前記突起部は、その平均高さが５〜５０ｎｍで形成されている請求項１記載の磁気ヘッド。
- 前記保護層および前記対向面には硬質炭素薄膜が成膜されている請求項１又は２に記載の磁気ヘッド。
- 前記硬質炭素膜は、その膜厚が５〜１５ｎｍで成膜される請求項３記載の磁気ヘッド。
- 前記スライダは、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）の結晶粒と、ＴｉＣ（チタンカーバイト）の結晶粒とが混合されたアルミナ・チタンカーバイトにより形成されている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記スライダは、Ｓｉ（シリコン）により形成される請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気ヘッド。
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