JP4169743B2 - 磁気ヘッドスライダ - Google Patents

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Description

本発明は磁気ディスク装置で使用される磁気ヘッドスライダに関し、特には、コンピュータのハードディスクに用いられる磁気ヘッドスライダに関する。
磁気ディスク装置は、ディスクと、ディスクに情報を書き込み及びディスクから情報を読み出しするためにサスペンションに支持された磁気ヘッドスライダとを含む。磁気ヘッドスライダは磁気変換素子と浮上レールとを有し、浮上レールに作用する空気の流れが磁気ヘッドスライダをディスクに対して浮上させる。最近の磁気ヘッドスライダは、ベース部分と、ベース部分に接合され且つ磁気変換素子が形成された素子形成部分とを含む。典型的には、ベース部分はアルチックで形成され、素子形成部分はアルミナで作られる。
特開平5−28429号公報は、素子形成部分の表面をベース部分の表面よりも後退させ、使用時に素子形成部分の表面の磁気変換素子の先端のギャップがディスクに接触しにくくするようにした磁気ヘッドスライダを開示している。
特開平7−182628号公報は、ベース部分をガラス等によって形成し、ベース部分及び素子形成部分をカーボン膜で覆うようにした磁気ヘッドスライダを開示している。
特開平7−230615号公報は、ベース部分及び素子形成部分の間の段差部において素子形成部分のみに保護膜を形成した磁気ヘッドスライダを開示している。
特開2000−173217号公報は、負圧型の磁気ヘッドスライダを開示している。この負圧型の磁気ヘッドスライダの浮上レールは、スライダ本体の横方向に延びる横方向成分とこの横方向成分の両端からスライダ本体の長手方向に延びる長手方向成分とを有する第1の浮上レール部分と、第1の浮上レール部分の後方でスライダ本体の横方向に間隔をあけて配置された2つの第2の浮上レール部分とを含む。
第1及び第2の浮上レール部分の表面には空気軸受が形成される。使用時に、浮上レールの空気軸受の表面に発生する浮上力と、第1の浮上レール部分の背後側に発生する負圧とをバランスさせ、磁気ヘッドスライダのディスクに対する浮上量をより小さい値で維持することができるようにしている。
第1及び第2の浮上レール部分の表面及びそれから突出する空気軸受の表面にはカーボン膜等の保護膜が形成されている。一方、スライダ本体の浮上レールが突出する表面には、従来保護膜は設けられていなかった。
磁気ヘッドスライダのディスクに対する浮上量は低下する傾向にある。磁気ヘッドスライダの浮上量の低下に伴い、磁気ヘッドスライダはディスクにより接近する。ディスクの表面に潤滑剤が塗布してあり、磁気ヘッドスライダがディスクに接近すると、ディスク上の潤滑剤が磁気ヘッドスライダにベーパーとしてあるいはその他の状態で移着することがある。
ディスクから移着した磁気ヘッドスライダに潤滑剤は、磁気ヘッドスライダから流れ去ってしまえば問題はない。しかし、潤滑剤が磁気ヘッドスライダに堆積すると、磁気ヘッドスライダのバランスが崩れたり、磁気変換素子に好ましくない影響を与えたりする問題がある。アルミナで作られた素子形成部分とアルチックで作られたベース部分との間に段差があると潤滑剤がその段差の部分に堆積しやすい。磁気ヘッドスライダの製造時に、磁気ヘッドスライダはラッピングによる機械加工で平坦化されるが、素子形成部分とベース部分とでは硬さが異なるため、素子形成部分とベース部分との間に微小な段差がついてしまう。そのため、磁気変換素子の近傍に付着した潤滑剤が磁気変換素子に好ましくない影響を与えたり、Seek中の浮上吸着が発生し、浮上姿勢が悪くなり、特性が不安定になる等の問題があった。
本発明の目的は、媒体の潤滑剤が磁気変換素子の近傍に付着しにくいようにした磁気ヘッドスライダを提供することである。
本発明による磁気ヘッドスライダは、ベース部分と該ベース部分に接合され且つ磁気変換素子が形成された素子形成部分とを含むスライダ本体と、使用時に媒体と対向する該スライダ本体の第1表面と、該スライダ本体の第1表面から突出して設けられ且つ第2表面を有する浮上レールと、スライダ本体の第1表面に該素子形成部分と該ベース部分との境界を覆って設けられた第1の保護膜と、該磁気変換素子を保護するために該浮上レールの第2表面に設けられた第2の保護膜と、を備えたことを特徴とする。
この構成においては、第1の保護膜がスライダ本体の第1表面の素子形成部分とベース部分との境界を含む部分に設けられている。第1の保護膜は素子形成部分とベース部分との境界を覆い、素子形成部分とベース部分との境界に段差があってもその段差を軽減し、磁気ヘッドスライダに移着した潤滑剤の堆積を防ぐようになっている。従って、潤滑剤の堆積による磁気変換素子への悪影響を緩和することができる。第2の保護膜は磁気変換素子を保護する。
好ましくは、第1の保護膜の厚さと第2の保護膜の厚さが異なる。この場合、好ましくは、第2の保護膜の厚さが第1の保護膜の厚さより厚い。これによって、磁気ヘッドスライダの磁気変換素子の磁極が位置する部分の厚さを増大させることなく、磁気ヘッドスライダへの潤滑剤の堆積を防ぐことができる。
好ましくは、第1の保護膜と第2の保護膜とはフッ素を含有するカーボン膜で形成されており、第1の保護膜のフッ素含有量が第2の保護膜のフッ素含有量よりも多い。第1及び第2の保護膜にフッ素を含有したカーボン膜を用いることで、潤滑剤の付着が抑制される。また、保護膜のフッ素量を増やすと撥水性、撥油性は向上するが耐久性は悪くなる。そのため、第1の保護膜のフッ素含有量を第2の保護膜のフッ素含有量よりも多くすることで、浮上レールの第2の保護膜の特性を劣化させることなく、第1の保護膜の潤滑剤堆積防止作用を向上させることができる。
本発明のもう1つの態様による磁気ヘッドスライダは、ベース部分と該ベース部分に接合され且つ磁気変換素子が形成された素子形成部分とを含むスライダ本体と、使用時に媒体と対向する該スライダ本体の第1表面と、該スライダ本体の第1表面から突出して設けられ且つ第2表面を有する浮上レールと、該浮上レールの第2表面から突出して設けられ且つ第3表面を有する空気軸受部分と、スライダ本体の第1表面に該素子形成部分と該ベース部分との境界を覆って設けられた第1の保護膜と、該浮上レールの第2表面に設けられた第2の保護膜と、該磁気変換素子を保護するために該空気軸受の第3表面に設けられた第3の保護膜と、を備えたことを特徴とする。
この構成においても、第1の保護膜がスライダ本体の第1表面の素子形成部分とベース部分との境界を含む部分に設けられている。第1の保護膜は素子形成部分とベース部分との境界を覆い、素子形成部分とベース部分との境界に段差があってもその段差を軽減し、磁気ヘッドスライダに移着した潤滑剤の堆積を防ぐようになっている。従って、潤滑剤の堆積による磁気変換素子への悪影響を緩和することができる。第2及び第3の保護膜は磁気変換素子を保護する。
好ましくは、浮上レールは、該スライダ本体の横方向に延びる横方向成分と該横方向成分の両端から該スライダ本体の長手方向に延びる長手方向成分とを有する第1の浮上レール部分と、該第1の浮上レール部分の後方で該スライダ本体の横方向に間隔をあけて配置された2つの第2の浮上レール部分とを含む。これは負圧型磁気ヘッドスライダとして作用する。
図1は本発明の実施例によるディスク装置を示す平面図である。
図2は本発明の実施例による磁気ヘッドスライダを示す斜視図である。
図3は保護膜を省略した図2の磁気ヘッドスライダを示す斜視図である。
図4は図3の磁気ヘッドスライダの素子形成部分とベース部分との境界を含む部分を示す略断面図である。
図5は図2の磁気ヘッドスライダの素子形成部分とベース部分との境界を含む部分を示す略断面図である。
図6は保護膜のフッ素含有量と保護膜の硬度との関係を示す図である。
図7は保護膜のフッ素含有量と保護膜の水との接触角との関係を示す図である。
図8は本発明の他の実施例による磁気ヘッドスライダを示す平面図である。
図9は図8の磁気ヘッドスライダの一部を示す拡大斜視図である。
図10は図8の磁気ヘッドスライダの線X−Xに沿った断面図である。
図1は本発明の実施例によるディスク装置を示す平面図である。図1において、ディスク装置(HDD)10は、ハウジング11を有し、スピンドルモータ12に装着される磁気ディスク13と、磁気ディスク13に対向する磁気ヘッドスライダ14とが、ハウジング11に配置されている。磁気ヘッドスライダ14はシャフト15のまわりで揺動することができるキャリッジアーム16の先端に固定される。キャリッジアーム16はアクチュエータ17によって揺動駆動され、磁気ヘッドスライダ14が磁気ディスク13の所望の記録トラックに位置決めされる。それによって、磁気ヘッドスライダ14は磁気ディスク13に情報を書き込みあるいは磁気ディスク13から情報を読み取ることができる。
図2は本発明の実施例による磁気ヘッドスライダ14を示す斜視図である。図3は保護膜を省略した図2の磁気ヘッドスライダを示す斜視図である。図2及び図3において、磁気ヘッドスライダ14はスイダ本体20を備える。スライダ本体20は、ベース部分21と、ベース部分20に接合された素子形成部分22とを含む。素子形成部分22は薄膜形成工程により作られた磁気変換素子23を有し、磁気変換素子22は磁極24を有する。ベース部分21はアルチック(AlTiC)で作られ、素子形成部分22はアルミナ(Al)で作られる。25は素子形成部分22とベース部分21との境界を示す。矢印Aはディスク装置10の使用時に磁気ヘッドスライダ14に対して相対的に空気が流れる方向を示す。
磁気ヘッドスライダ14は使用時に磁気ディスク13と対向する表面(第1表面)26を有する。磁気ヘッドスライダ14の第1表面26は素子形成部分22とベース部分21との境界25を含む。一対の平行な浮上レール27がスライダ本体の第1表面26から突出して設けられる。浮上レール27は第2表面28を有する。磁極24は浮上レール27の第2表面28に現れる。
第1の保護膜29がスライダ本体20の第1表面26に素子形成部分22とベース部分21との境界25を覆って設けられる。第2の保護膜30が磁気変換素子23の磁極24を保護するために浮上レール27の第2表面28に設けられる。第2の保護膜30は磁気変換素子23の磁極24の腐食及び損傷を防止するためのものである。図3においては、第1の保護膜29及び第2の保護膜30が省略されているので、第1表面26及び第2表面28が見えている。図2においては、第1の保護膜29及び第2の保護膜30はそれぞれ第1表面26及び第2表面28の上に形成されている。
図4は図3の磁気ヘッドスライダ14の素子形成部分22とベース部分21との境界25を含む部分を示す略断面図である。磁気ヘッドスライダ14の製造時に、第1表面26はラッピングによる機械加工で平坦化される。しかし、素子形成部分22はアルミナで作られ、ベース部分21はアルチックで作られていて、アルミナとアルチックとは硬さが異なるため、第1表面26の素子形成部分22とベース部分21との間の境界25に微小な段差31がついてしまう。つまり、素子形成部分22の第1表面26の部分はベース部分21の第1表面26の部分よりも低くなる。このような段差31があると、磁気ディスク13の表面に塗布してある潤滑剤が磁気ヘッドスライダ14に移着した後、第1表面26に沿って流れる潤滑剤が段差31の底部に堆積しやすい。
図5は図2の磁気ヘッドスライダ14の素子形成部分22とベース部分21との境界25を含む部分を示す略断面図である。第1の保護膜29がスライダ本体20の第1表面26に素子形成部分22とベース部分21との境界25を覆って、すなわち素子形成部分22とベース部分21にわたって、設けられる。第1の保護膜29は素子形成部分22とベース部分21との境界25を覆っているので、第1の保護膜29の段差31における表面は段差31が露出している場合よりもなだらかになる。従って、磁気ディスク13から磁気ヘッドスライダ14に移着した潤滑剤はスライダ本体20の第1表面26に沿って流れやすくなり、潤滑剤の堆積が防止される。従って、潤滑剤の堆積による磁気変換素子23への悪影響を緩和することができる。また、磁気ヘッドスライダ14の浮上動作が堆積した潤滑剤に妨げられることがなくなる。
第1の保護膜29及び第2の保護膜30はカーボン膜(例えばDLC)で形成されるのが好ましい。第1の保護膜29の厚さと第2の保護膜30の厚さは異ならせるのがよい。この場合、第1の保護膜29の厚さが第2の保護膜30の厚さより厚いのが好ましい。これによって、磁気ヘッドスライダ14の厚さ(磁気変換素子23の磁極23が位置する部分の厚さ)を増大させることなく、よって磁気ヘッドスライダ14の小型化を実現しつつ、第1の保護膜29の厚さを厚くして段差31上の第1の保護膜29をよりなだらかにして、磁気ヘッドスライダ14の第1表面26への潤滑剤の堆積を防ぐことができる。例えば、第1の保護膜29の厚さは10nmであり、第2の保護膜30の厚さは3〜5nmである。
また、第1の保護膜29及び第2の保護膜30はフッ素を含有するカーボン膜で形成されているのが好ましい。この場合、第1の保護膜29のフッ素含有量が第2の保護膜30のフッ素含有量よりも多いのが好ましい。
図6は保護膜のDLCに対するフッ素含有量と保護膜の硬度との関係を示す図である。フッ素含有量が多いほど、保護膜の硬度は低下する。従って、保護膜の機械的な強度を多角するためにはフッ素含有量が少ない方がよい。
図7は保護膜のDLCに対するフッ素含有量と保護膜の水の接触角との関係を示す図である。フッ素含有量が多いほど、保護膜の水との接触角は大きくなる。保護膜の水との接触角は大きくなるほど、異物である潤滑剤は保護膜に付着しにくくなる。
このように、第1の保護膜29及び第2の保護膜30にフッ素を含有したカーボン膜を用いることで、第1の保護膜29及び第2の保護膜30への潤滑剤の付着が抑制される。また、保護膜のフッ素含有量を増やすと撥水性、撥油性は向上するが耐久性は悪くなる。そのため、第1の保護膜29のフッ素含有量が第2の保護膜30のフッ素含有量よりも多くすることで、浮上レール27の機械的な強度を低下させることなく、第1表面26への潤滑剤堆積防止作用を向上させることができる。
図8は本発明の他の実施例による磁気ヘッドスライダを示す平面図である。図9は図8の磁気ヘッドスライダの一部を示す拡大斜視図である。図10は図8の磁気ヘッドスライダの線X−Xに沿った断面図である。図8から図10に示される磁気ヘッドスライダは負圧型ヘッドスライダの例である。
磁気ヘッドスライダ14はベース部分21とベース部分20に接合された素子形成部分22とからなるスライダ本体20を備える。ベース部分21はアルチック(AlTiC)で作られ、素子形成部分22はアルミナ(Al)で作られる。磁気変換素子23(図2及び図3参照)が素子形成部分22に薄膜形成工程により作られる。磁気変換素子22は磁極24を有する。矢印Aはディスク装置10の使用時に磁気ヘッドスライダ14に対して相対的に空気が流れる方向を示す。
磁気ヘッドスライダ14は使用時に磁気ディスク13と対向する表面(第1表面)26を有する。磁気ヘッドスライダ14の第1表面26は素子形成部分22とベース部分21との境界25を含む。浮上レール27がスライダ本体の第1表面26から突出して設けられる。浮上レール27は第2表面28を有する。後で説明するように、浮上レール27の形状は図2及び図3の浮上レール27の形状とは異なっている。さらに、空気軸受33が浮上レール27の第2表面28から突出して設けられる。空気軸受33は第3は第3表面34を有する。磁極24は空気軸受33の第2表面34に現れる。
第1の保護膜29がスライダ本体20の第1表面26に素子形成部分22とベース部分21との境界25を覆って設けられる。第2の保護膜30が浮上レール27の第2表面28に設けられる。第3の保護膜35が磁気変換素子23の磁極24を保護するために空気軸受33の第3表面34に設けられる。図8においては、第1の保護膜29、第2の保護膜30及び第3の保護膜35は省略されている。
第1の保護膜29の作用は前の実施例の第1の保護膜29の作用と同様であり、第2の保護膜30及び第3の保護膜35の作用は前の実施例の第2の保護膜30の作用と同様である。そして、第1の保護膜29、第2の保護膜30及び第3の保護膜35はカーボン膜(例えばDLC)で形成されるのが好ましい。第1の保護膜29の厚さと、第2の保護膜30及び第3の保護膜35の厚さは異ならせるのがよい。この場合、第1の保護膜29の厚さが第2の保護膜30の厚さ及び第3の保護膜35の厚さより厚いのが好ましい。これによって、磁気ヘッドスライダ14の厚さを増大させることなく、よって磁気ヘッドスライダ14の小型化を実現しつつ、第1表面26の素子形成部分22とベース部分21との間の境界25に発生する微小な段差31(図4及び図5参照)上で第1の保護膜29をよりなだらかにして、磁気ヘッドスライダ14の第1表面26への潤滑剤の堆積を防ぐことができる。
同様に、第1の保護膜29、第2の保護膜30及び第3の保護膜35はフッ素を含有するカーボン膜で形成されているのが好ましい。この場合、第1の保護膜29のフッ素含有量が第2の保護膜30及び第3の保護膜35のフッ素含有量よりも多いのが好ましい。
次に、浮上レール27及び空気軸受33の詳細について説明する。浮上レール27は、空気の流れ方向Aで見て上流側に位置する第1の浮上レール部分36と、第1の浮上レール部分36の後方でスライダ本体20の横方向に間隔をあけて配置された2つの第2の浮上レール部分37とを含む。空気軸受33は第1の浮上レール部分36及び第2の浮上レール部分37の各々に設けられる。
第1の浮上レール部分36は、スライダ本体20の横方向に延びる横方向成分36Aと、横方向成分36Aの両端からスライダ本体20の長手方向に延びる長手方向成分36Bとを有する。横方向成分36Aと長手方向成分36Bとによって囲まれた空間は容積が増大される。長手方向成分36Bと第2の浮上レール部分37との間には長手方向の隙間がある。
使用において、一部の空気は第1の浮上レール部分36の横方向成分36Aをのりこえて通過し、その背後側の空間に流入し、さらに下流側に流れる。他の一部の空気は第1の浮上レール部分36の横方向成分36A及び長手方向成分36Bを迂回し、第2の浮上レール部分37に沿って流れる。また、一部の空気は長手方向成分36Bと第2の浮上レール部分37との間の長手方向の隙間を通って一対の第2の浮上レール部分37の間の空間に流入し、さらに下流側に流れる。
空気軸受33は空気の流れによる浮上力を受ける。この浮上力は磁気ヘッドスライダ14を磁気ディスク13から離れさせる方向に作用する。一方、第1の浮上レール部分36の横方向成分36Aを通過し、その背後側の空間に流入する空気の流れは、その空間の容積の増大により負圧を生成する。この負圧は磁気ヘッドスライダ14を磁気ディスク13に引き寄せる方向に作用する。浮上力と負圧とを適切にバランスするようにすれば、磁気ヘッドスライダ14を磁気ディスク13に対して小さな距離で安定的に浮上させることができる。
この磁気ヘッドスライダ14の製造においては、磁気変換素子23が形成された状態では、第2表面28が磁気ヘッドスライダ14(を構成するブロック)の表面になっている。そこで、磁気ヘッドスライダ14の表面(第2表面28)に第1密着層を介して第2の保護膜30となる第1カーボン層(DLC層)を形成する。さらに、第1カーボン層(DLC層)の表面に第2密着層を介して第3の保護膜35となる第2カーボン層(DLC層)を形成する。そこで、第2密着層及び第2カーボン層(DLC層)をマスクを使用してエッチングし、空気軸受33及び第3の保護膜35を形成する。第2密着層の残存部分が空気軸受33となる。さらに、第1密着層及び第2カーボン層(DLC層)をマスクを使用してエッチングし、浮上レール27及び第2の保護膜30を形成する。このエッチングにおいては、ベース部分21を構成するアルチックの層及び素子形成部分22を構成するアルミナの層まで削りとるように実施される。その結果、削りとられた層の底面が第2表面28より低くなり、磁気ヘッドスライダ14の第1表面26となる。よって浮上レール27は第1表面26から突出する。それから、第1の保護膜29が磁気ヘッドスライダ14の第1表面26に形成される。この特徴は図10に示されている。従って、第1の保護膜29、第2の保護膜30及び第3の保護膜35の厚さや組成を変えることが可能である。
図9において、磁気変換素子23が位置する浮上レール27の部分の端部(下流側の第2の浮上レール部分37の端部)もエッチングにより削りとられている。このようなエッジカットにより、磁気変換素子23の磁極24は磁気ディスク13により接近させられることができる。第1の保護膜29は第1表面26上で磁気変換素子23が位置する浮上レール27の部分の端部38の後側まで形成されている。これによって、磁気変換素子23の形成位置近傍での潤滑剤の堆積を防止することができる。

Claims (7)

  1. ベース部分と該ベース部分に接合され且つ磁気変換素子が形成された素子形成部分とを含むスライダ本体と、
    使用時に媒体と対向する該スライダ本体の第1表面と、
    該スライダ本体の第1表面から突出して設けられ且つ第2表面を有する浮上レールと、
    スライダ本体の第1表面に該素子形成部分と該ベース部分との境界を覆って設けられた第1の保護膜と、
    該磁気変換素子を保護するために該浮上レールの第2表面に設けられた第2の保護膜と、
    を備え、かつ
    該第1の保護膜と該第2の保護膜とはフッ素を含有するカーボン膜で形成されており、該第1の保護膜のフッ素含有量が該第2の保護膜のフッ素含有量よりも多いことを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
  2. 該第1の保護膜の厚さと該第2の保護膜の厚さが異なることを特徴とする請求項1に記載の磁気ヘッドスライダ。
  3. 該第1の保護膜の厚さが該第2の保護膜の厚さより厚いことを特徴とする請求項2に記載の磁気ヘッドスライダ。
  4. ベース部分と該ベース部分に接合され且つ磁気変換素子が形成された素子形成部分とを含むスライダ本体と、
    使用時に媒体と対向する該スライダ本体の第1表面と、
    該スライダ本体の第1表面から突出して設けられ且つ第2表面を有する浮上レールと、
    該浮上レールの第2表面から突出して設けられ且つ第3表面を有する空気軸受部分と、
    スライダ本体の第1表面に該素子形成部分と該ベース部分との境界を覆って設けられた第1の保護膜と、
    該浮上レールの第2表面に設けられた第2の保護膜と、
    該磁気変換素子を保護するために該空気軸受の第3表面に設けられた第3の保護膜と、
    を備え、かつ
    該第1の保護膜と、該第2の保護膜及び第3の保護膜とはフッ素を含有するカーボン膜で形成されており、該第1の保護膜のフッ素含有量が該第2及び第3の保護膜のフッ素含有量よりも多いことを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
  5. 該浮上レールは、該スライダ本体の横方向に延びる横方向成分と該横方向成分の両端から該スライダ本体の長手方向に延びる長手方向成分とを有する第1の浮上レール部分と、該第1の浮上レール部分の後方で該スライダ本体の横方向に間隔をあけて配置された2つの第2の浮上レール部分とを含むことを特徴とする請求項に記載の磁気ヘッドスライダ。
  6. 該第1の保護膜の厚さと該第2及び第3の保護膜の厚さが異なることを特徴とする請求項に記載の磁気ヘッドスライダ。
  7. 該第1の保護膜の厚さが該第2及び第3の保護膜の厚さより厚いことを特徴とする請求項に記載の磁気ヘッドスライダ。
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