JP4453627B2 - 磁気ヘッドスライダ用焼結体、磁気ヘッドスライダ、及び、磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気ヘッドスライダ用焼結体、磁気ヘッドスライダ、及び、磁気ヘッドスライダ用焼結体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等のアルミナ系焼結体が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

現在では、ミニスライダの約３０％程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％程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。また、ラッピング工程により形成された研磨面の表面粗さをより一層低下させることも求められている。

本発明は、上記課題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研磨面の平坦性を有する磁気ヘッドスライダ用焼結体、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焼結体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らが検討した結果、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やアルミナ焼結体等のアルミナ系焼結体の研磨速度は、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ことを見出した。

そして、本発明者らが、従来よりも研磨速度が高くかつ研磨面の平滑性が高いアルミナ系焼結体を探索したところ、アルミナ粉、チタニア粉及び所定の炭素粉分散液を含む所定の組成の成形体を焼成した焼結体が特殊な構造を有し、この焼結体の研磨速度が、従来のアルティック焼結体の研磨速度よりも十分に高くなりかつ研磨面の表面粗さが十分に小さくなることを見出して本発明に想到した。

本発明の磁気ヘッドスライダ用焼結体は、アルミナ結晶粒、炭化チタン結晶粒、及び炭素結晶粒を含み、焼結体断面中の炭素結晶粒の個数基準の粒径分布において、粒径１００ｎｍ超の炭素結晶粒の割合が３５％以下であり、焼結体中のアルミナの重量を１００重量部とした時に焼結体中に炭素を６重量部以下含み、アルミナの重量を１００重量部としたときに炭素を０．５重量部以上含み、アルミナの重量を１００重量部としたときに炭化チタンを４０〜７０重量部含む。

この磁気ヘッドスライダ用焼結体は、従来の磁気ヘッドスライダ用焼結体に用いられるアルティック焼結体等のアルミナ系焼結体に比して研磨速度が高く、また、研磨面の平滑性が高い。

そして、この磁気ヘッドスライダ用焼結体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、の差が従来よりも十分に少なくなる。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焼結体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。また、この磁気ヘッドスライダ用焼結体はその研磨面が十分な平滑性を有する。

このような構成の磁気ヘッドスライダ用焼結体が上述の特性を示す理由は明らかでないが、炭素結晶粒が極めて小さい粒径で存在している、すなわち、炭素結晶粒が極めて良好に分散しているので、アルミナ結晶粒等の粒成長が十分に抑制されることが一因と考えられる。また、粗大なカーボン結晶粒が殆ど存在しないため、研磨時にこの粗大なカーボン結晶粒が抜け落ちてできる穴が少ないので研磨面が極めて平滑となるものと考えられる。

なお、炭素が多すぎると炭素粉を十分に分散させることが困難になる。

また、炭素が少なすぎるとアルミナ結晶粒の粒成長の抑制効果が小さくなる傾向がる。

また、焼結体が、さらにチタニアを含んでもよい。この場合には、焼結体は、アルミナの重量を１００重量部とした時にチタニアを１〜１０重量部含むことが好ましい。チタニアの添加により焼結性が良くなり、十分な強度を実現しやすい。

また、焼結体が、さらに炭化珪素を含んでもよい。この場合には、焼結体は、アルミナの重量を１００重量部とした時に炭化珪素を２０〜６０重量部含むことが好ましい。炭化珪素の添加により熱伝導性が良くなる。

本発明にかかる磁気ヘッドスライダは、焼結体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、焼結体は上述の磁気ヘッドスライダ用焼結体である。

本発明にかかる磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法は、混合工程と、成形工程と、焼結工程とを備える。

混合工程では、アルミナ粉、炭化チタン粉、及び、炭素粉を含む炭素粉分散液を、アルミナ粉の重量を１００重量部としたときに炭素粉が６重量部以下含まれるように混合して混合粉を得る。成形工程では、混合粉を成形して成形体を得る。焼結工程では、成形体を非酸化性雰囲気で焼結させる。ここで、炭素粉分散液は、表面に極性基を有する炭素粉を極性溶媒中に分散させたものである。
また、炭素粉分散液中において、炭素粉が二次粒子として分散しており、二次粒子の平均径が１５０ｎｍ以下である。また、混合工程において、アルミナ粉の重量を１００重量部としたときに炭素粉が０．５重量部以上含まれるように混合を行う。また、混合工程において、アルミナ粉の重量を１００重量部としたときに炭化チタン粉が４０〜７０重量部含まれるように混合を行う。

このような製造方法によると、上述の如く、アルミナ結晶粒、炭化チタン結晶粒、及び炭素結晶粒を含む焼結体であり、焼結体断面中の炭素結晶粒の個数基準の粒径分布において、粒径が１００ｎｍを超える炭素結晶粒の割合が３５％以上である磁気ヘッドスライダ用焼結体が得られる。

この理由は明らかでないが、例えば、表面に極性基を有する炭素粉を予め極性溶媒中に分散した炭素粉分散液を用いると、混合工程において炭素粉が十分に分散されることがその一因と考えられる。

炭素粉の濃度が６重量部を超えると、炭素粉の分散性が悪くなり、炭素粉同士が凝集した粗大な炭素結晶粒が生成する傾向がある。そのため、焼結体断面中の炭素結晶粒の個数基準の粒径分布において、粒径１００ｎｍ超の炭素結晶粒の割合が十分に小さくならない。この場合、研磨速度や研磨面の平滑性が十分でない。

炭素粉としては、例えば、カーボンブラック等のナノカーボンが挙げられる。このようなナノカーボンは、１０〜５０ｎｍ程度の一次粒子が強固に凝集して二次粒子を形成したものであり、極性溶媒中には二次粒子が分散することとなる。

なお、炭素粉分散液中の炭素粉の二次粒子の平均径が１５０ｎｍを超えると、焼結体断面において、粒径１００ｎｍ超の炭素結晶粒が増えやすい傾向がある。

また、混合工程において、アルミナ粉の重量を１００重量部としたときに炭素粉が０．５重量部以上含まれるように混合を行うので、十分な研磨速度及び平滑性を得やすい。

また、炭素粉分散液の極性溶媒として水を用いることができ、この場合には、アルミナ粉、炭化チタン粉、及び炭素粉分散液を有機溶媒中で混合することが好ましい。

これによれば、炭化チタンの不要な酸化を抑制しつつ、好適な混合が可能である。

一方、炭素粉分散液の極性溶媒として有機溶媒を用いることができ、この場合には、アルミナ粉、炭化チタン粉、及び炭素粉分散液を極性溶媒と同一又は異なる有機溶媒中で混合することが好ましい。

この場合にも、炭化チタンの酸化を抑制しつつ良好な混合が可能である。

また、炭素粉の表面に付与される極性基としては、カルボキシル基等が挙げられる。

ここで、成形体が、さらに、チタニア粉を含んでもよく、炭化珪素粉を含んでもよい。

本発明によれば、エアベアリング面の段差が低減されかつ研磨面の平滑性の高い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。

（磁気ヘッドスライダ用焼結体）
まず、本実施形態に係る磁気ヘッドスライダ用焼結体について説明する。本実施形態に係る磁気ヘッドスライダ用焼結体は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化チタン（ＴｉＣ）、及び炭素（Ｃ）を含む焼結体であり、必要に応じて、チタニア（ＴｉＯ_２）及び／又は炭化珪素（ＳｉＣ）を含む。

ここで、この磁気ヘッドスライダ用焼結体における炭素の濃度は、アルミナの重量を１００重量部とした時に６重量部以下、好ましくは、０．５〜６重量部である。また、炭化チタンの濃度は、好ましくは、アルミナの重量を１００重量部とした時に４０〜７０重量部であることが好ましい。また、チタニアを含む場合のチタニアの濃度は、アルミナの重量を１００重量部とした時に１〜１０重量部であることが好ましい。また、炭化珪素を含む場合の炭化珪素の濃度は、アルミナの重量を１００重量部とした時に２０〜６０重量部であることが好ましい。

続いて、本実施形態にかかる磁気ヘッドスライダ用焼結体１の構造を、図１を参照して説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る焼結体の模式断面図を示す。

図１に示すように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、炭素は炭素結晶粒１３０を形成している。また、炭化珪素やチタニアを含む場合には、これらの結晶粒１４０、１５０が形成される。

ここで、アルミナ結晶粒１１０の平均径は、例えば、０．２〜０．６μｍである。炭化チタン結晶粒１２０の平均径は、例えば、０．２〜１μｍである。炭素結晶粒１２０の平均径は、例えば、２０〜３００ｎｍである。炭化珪素結晶粒１４０の大きさは、例えば、０．２〜１μｍである。

なお、チタニアや炭化珪素を添加した場合、これらの添加濃度によってはこれらが結晶粒界に偏在し、結晶粒を形成しない場合もある。

そして、本発明にかかる焼結体１は、特に、焼結体断面における炭素結晶粒１２０の平均粒径の個数分布において、１００ｎｍ超の炭素結晶粒１２０の割合が３５％以下である。

結晶粒の平均径は、例えば以下のようにして求めることができる。まず、焼結体を破断し、その破断面を鏡面加工し、（焼結温度−１００）℃で熱エッチングする。その表面を、走査型電子顕微鏡にて３万倍に拡大して撮影し、この写真に放射状に直線を引く。具体的には、縦９ｍｍ×横１２ｍｍの矩形状の写真に対して、その中心を通るように、縦、横、及び２本の対角線の直線を引く（直線の合計は３０ｍｍ）。そして、各直線が結晶粒界をよこぎる交点を数え、（直線の総延長（ｍｍ））／（交点総数×写真倍率）の演算により、結晶粒の平均径を求めることができる。平均径の個数分布は、例えば、焼結体について１２．５×９．３７５μｍ四方の断面写真を１０枚程度取得すると共に、全断面写真中の各炭素粒の平均径を取得することにより得られる。

なお、この磁気ヘッドスライダ用焼結体は、特性に影響を与えない程度に他の成分を含んでもよい。

このような磁気ヘッドスライダ用焼結体は、研磨速度が従来のアルティックに比して高くなり、また、研磨面の中心線平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２）が従来のアルティックに比して十分に低い。また、研磨面の最大高さＲｍａｘ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２）も従来のアルティックに比して十分に小さくなる。

（磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法）
続いて、このような磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法について説明する。

まず、アルミナ粉、炭化チタン粉、及び、炭素粉分散液、さらに、必要に応じて炭化チタン粉やチタニア粉を用意する。

ここで、原料のアルミナ粉の平均一次粒子径は１μｍ以下であることが好ましく、２００〜６００ｎｍであることがより好ましい。

また、炭化チタン粉の平均一次粒子径は３μｍ以下であることが好ましく、０．２〜１．５μｍであることがより好ましい。炭化チタン粉は、炭素を含んでいてもよい。

また、チタニア粉の平均一次粒子径は３μｍ以下であることが好ましい。また、炭化珪素粉の平均一次粒子径は１μｍ以下であることが好ましい。

炭素粉分散液は、表面に極性基を付加した炭素粉を極性溶媒中に分散させたものである。炭素粉としては、カーボンブラック等のナノカーボン粒子が挙げられる。ナノカーボン粒子は、粒径１０〜５０ｎｍ程度の一次粒子が強固に凝集して二次粒子を形成している。この場合、極性溶媒中では、炭素粉の二次粒子が分散している。

極性溶媒中で分散する炭素粉の二次粒子の平均径は１５０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、５０〜１３０ｎｍ程度であることが好ましい。極性溶媒中の炭素粉の二次粒子の平均径は、レーザドップラー式の粒度分布測定器等により容易に測定できる。

極性基としては、例えば、カルボキシル基、カルボニル基、水酸基、エーテル基、イミノ基、スルホン基等の親水基が挙げられる。極性溶媒としては、アルコール（エタノール、ＩＰＡ、９５％変性エタノール等）、アセトン等の有機溶媒や、水が挙げられる。

炭素粉分散液中の炭素粉の濃度は、例えば、５〜４０ｗｔ％程度である。このような炭素粉分散液は、例えば、東海カーボン社製aqua black等として入手可能である。

そして、アルミナ粉、炭化チタン粉、及び、炭素粉分散液、さらに、必要に応じてチタニア粉、炭化珪素粉を、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、混合粉を得る。

なお、水が存在すると、水と炭化チタンとが化学反応を起こして炭化チタン粉が酸化する懸念があるが、混合溶媒として使用する有機溶媒の量が、炭素粉分散液に由来する水の量よりも十分に多ければ、例えば、（水の体積／有機溶媒の体積）＜０．０５であれば、特に問題とはならない。

ここでは、混合粉において、アルミナの全重量を１００重量部としたときに、炭素粉が６重量部以下となるように炭素粉分散液を添加する。好ましくは、炭素粉が、０．５〜６重量部となるように炭素粉分散液を添加する。

また、炭化チタン粉をアルミナ１００重量部に対して好ましくは４０〜７０重量部添加する。チタニア粉を添加する場合には、チタニア粉を好ましくは１〜１０重量部添加する。炭化珪素粉を添加する場合には、炭化珪素粉を好ましくは２０〜６０重量部添加する。

また、粉の混合は、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重量％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が酸化してしまうため、炭化チタン粉を含む場合に水の使用は好ましくない。

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／ｃｍ^２）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、例えば、焼成温度を１５００〜１７５０℃、圧力を１０〜５０ＭＰａ（約１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２）、雰囲気を真空、窒素、アルゴン等の非酸化雰囲気中とする。なお、非酸化性雰囲気とするのは、炭素や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。なお、焼結温度を１６８０〜１７００℃とすることが好ましい。

これにより、磁気ヘッドスライダ用焼結体が完成する。ここでは、磁気ヘッドスライダ用焼結体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。

（磁気ヘッドスライダ）
次に、この磁気ヘッドスライダ用焼結体を用いた磁気ヘッドスライダについて図２及び図３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５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焼結体から作られた基板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３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３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（Anisotropy 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-type Magneto 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焼結体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６（ａ）中の点線で示したように切断することにより、図６（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等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。

さらに、ラッピング後の研磨面の表面粗さが従来に比して向上する。したがって、エアベアリング面と記録媒体との距離の低減が可能となる。

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。

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。

本実施例では、構成材料の異なる磁気ヘッドスライダ用焼結体を複数製造し、それぞれについて焼結体の微細構造の電子顕微鏡観察、研磨速度の測定、断面における炭素結晶粒の粒径の個数分布、粒径１００ｎｍ以上の炭素結晶粒の発生率、及び、焼結体を研磨した後の表面粗さＲａについて測定した。

（実施例１）
アルミナ粉（平均一次粒径３２０ｎｍ）、炭化チタン粉（平均一次粒径３００ｎｍ）、炭素粉分散液（表面にカルボキシル基が付加されたカーボンブラック粒子が水中に分散されているものであり水中でのカーボンブラックの体積基準の粒径分布における累積５０％粒子径（平均二次粒径）が１００ｎｍ、カーボンブラック粒子濃度２０ｗｔ％）を各々所定量秤量し、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、その後窒素中において、１５０℃でスプレー造粒し造粒物を得た。

ここで、アルミナ粉、炭化チタン粉、及び、炭素粉分散液は、造粒物中において以下の条件を満たすような濃度で混合された。すなわち、アルミナ粉の重量を１００重量部とした時に、炭化チタン粉の重量が５６．３重量部、炭素粉（カーボンブラック）の重量が１．６重量部となるようにした。

続いて、得られた造粒物を各々約０．５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）で一次成形し、その後、ホットプレス法によって真空雰囲気で１時間、焼結温度１６８０−１７００℃、プレス圧力約３０ＭＰａ（約３００ｋｇｆ／ｃｍ²）で焼成し、磁気ヘッドスライダ用焼結体を各実施例について得た。その後、これらを２０×２０×１．８ｍｍ程度の切片にそれぞれ切り出し、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切片を研磨した。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、研磨速度を取得した。さらに、焼結体の断面について、ＳＥＭ観察により１２．５×９．３７５μｍの視野を１００枚撮影し、上述の方法によりカーボン結晶粒の粒径の個数分布を作成した。さらに、研磨後の焼結体表面の表面粗さを表面粗度測定装置により測定した。

（実施例２〜５）
実施例２〜５では、さらに、チタニア粉（平均一次粒径６２０ｎｍ）を混合した。具体的には、アルミナ粉、炭化チタン粉、炭素粉分散液、及び、チタニア粉の配合割合は、実施例２では、アルミナ粉の重量を１００重量部とした時に、炭化チタン粉が５６．３重量部、炭素粉が０．５重量部、チタニア粉が６．３重量部となるように、実施例３では、アルミナ粉の重量を１００重量部とした時に、炭化チタン粉が５６．３重量部、炭素粉が重量を０．８重量部、チタニア粉が６．３重量部となるように、実施例４では、アルミナ粉の重量を１００重量部とした時に、炭化チタン粉が５６．３重量部、炭素粉の重量が１．６重量部、チタニア粉が６．３重量部となるように、実施例５では、アルミナ粉の重量を１００重量部とした時に、炭化チタン粉が５６．３重量部、炭素粉の重量が４．７重量部、チタニア粉が６．３重量部となるようにする以外は、実施例１と同様にした。

（実施例６）
実施例６では、さらに、炭化珪素粉（平均一次粒径４００ｎｍ）を混合して成形体を得た。具体的には、アルミナ粉、炭化チタン粉、炭素粉分散液、チタニア粉、及び、炭化珪素粉の配合割合を、アルミナ粉の重量を１００重量部とした時に、炭化チタン粉が５９．６重量部、炭素粉が５．９重量部、チタニア粉が６．７重量部、炭化珪素粉が４０．０重量部とする以外は、実施例１と同様にした。

（比較例１）
比較例１では、炭素粉分散液を添加しない以外は実施例２と同様とした。なお、炭化チタン粉自体には、炭化チタンの重量の０．１％程度の炭素が不可避的に含まれる。

（比較例２，３）
比較例２では、炭素粉として、水中に分散したものでなく、表面が疎水性であり乾燥している通常のカーボンブラック（平均一次粒径１４ｎｍ）を用いた。具体的には、アルミナ粉、炭化チタン粉、炭素粉、及び、チタニア粉の配合割合を、比較例２では、アルミナ粉の重量を１００重量部とした時に、炭化チタン粉が５６．３重量部、炭素粉が０．５重量部、チタニア粉が６．３重量部となるように、比較例３では、アルミナ粉の重量を１００重量部とした時に、炭化チタン粉が５６．３重量部、炭素粉が４．７重量部、チタニア粉が６．３重量部となるように設定する以外は実施例２と同様にした。

（比較例４）
比較例４では、アルミナ粉、炭化チタン粉、炭素粉分散液、及び、チタニア粉の配合割合を、アルミナ粉の重量を１００重量部とした時に、炭化チタン粉が５６．３重量部、炭素粉が６．３重量部、チタニア粉が６．３重量部となるようにする以外は、実施例２と同様にした。

（比較例５）
比較例５では、炭素粉として、表面が疎水性であり乾燥したカーボンブラック（平均一次粒径１４ｎｍ）を原料として成形体を得る以外は、実施例６と同様にした。

これらの条件及び結果を、図７に表にして示す。なお、研磨速度は比較例１のアルティックの研磨速度を１００とし、各実施例及び比較例の研磨速度を比較例１の研磨速度に対する相対比として表した。ここで、比較例１の研磨速度は、１．７μｍ／１０ｍｉｎであった。

実施例１〜６の如く、表面に極性基が結合されることにより極性溶媒中に炭素粉が分散された炭素粉分散液を、炭素粉の濃度が６重量部以下となるように他の粉と混合して製造した焼結体は、従来のアルティックに比して研磨速度が十分なものとなり、かつ、焼結体の表面粗さも十分に小さいものとなった。

このような実施例の焼結体断面中の炭素結晶粒の粒径の個数分布を調べると、１００ｎｍ超の割合が、全体の３５％以下となっており、このような特性は、比較例には見られないものであった。

一方、炭素粉分散液由来の炭素粉が無い比較例１では、研磨速度が十分でなかった。また、通常の乾燥したカーボンブラックを用いた比較例２，３では、研磨速度を向上させることはできたが表面粗さが十分でなかった。乾燥したカーボンブラックを利用し、かつ炭化珪素を含む比較例６では、研磨速度及び表面粗さ共に十分でなかった。また、炭素粉分散液を用いた場合でも、炭素粉の量が６重量部を超える比較例４では、研磨速度及び表面粗さとも十分ではなかった。

なお、Ｒｍａｘについても、実施例３では１０ｎｍを超えなかったのに対し、比較例３では２０ｎｍを超える部分があった。

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１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６（ｂ）のバーを研磨した状態を示す断面概念図である。 図７は、実施例１〜６及び比較例１〜５の磁気ヘッド用基板の組成及び特性を示す表である。

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（焼結体）、１４…積層体、５０…コート層、Ｄ…段差、Ｓ…エアベアリング面。

Claims (10)

1. アルミナ結晶粒、炭化チタン結晶粒、及び炭素結晶粒を含む焼結体であり、
   前記焼結体断面中の炭素結晶粒の個数基準の粒径分布において、粒径が１００ｎｍ超の炭素結晶粒の割合が３５％以下であり、
   アルミナの重量を１００重量部としたときに炭素を６重量部以下含み、
   アルミナの重量を１００重量部としたときに炭素を０．５重量部以上含み、
   アルミナの重量を１００重量部としたときに炭化チタンを４０〜７０重量部含む磁気ヘッドスライダ用焼結体。
2. さらに、チタニアを含む、請求項１記載の磁気ヘッドスライダ用焼結体。
3. さらに、炭化珪素を含む、請求項１又は２記載の磁気ヘッドスライダ用焼結体。
4. 焼結体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、
   前記焼結体は請求項１〜３のいずれかに記載の焼結体である磁気ヘッドスライダ。
5. アルミナ粉、炭化チタン粉、及び、炭素粉を含む炭素粉分散液を、前記アルミナ粉の重量を１００重量部としたときに前記炭素粉が６重量部以下含まれるように混合して混合粉を得る混合工程と、
   前記混合粉を成形して成形体を得る成形工程と、
   前記成形体を非酸化性雰囲気で焼結させる焼結工程と、を備え、
   前記炭素粉分散液は、表面に極性基を有する炭素粉を極性溶媒中に分散させたものであり、
   前記炭素粉分散液中において、前記炭素粉は二次粒子として分散しており、前記二次粒子の平均径が１５０ｎｍ以下であり、
   前記混合工程において、前記アルミナ粉の重量を１００重量部としたときに前記炭素粉が０．５重量部以上含まれるように混合を行い、
   前記混合工程において、前記アルミナ粉の重量を１００重量部としたときに前記炭化チタン粉が４０〜７０重量部含まれるように混合を行う磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法。
6. 前記極性溶媒は水であり、前記アルミナ粉、前記炭化チタン粉、及び、前記炭素粉分散液を有機溶媒中で混合する請求項５記載の磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法。
7. 前記極性溶媒は有機溶媒であり、前記アルミナ粉、前記炭化チタン粉、及び、前記炭素粉分散液を前記有機溶媒と同一又は異なる有機溶媒中で混合する請求項５記載の磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法。
8. 前記極性基はカルボキシル基である、請求項５〜７のいずれかに記載の磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法。
9. 前記混合工程では、さらに、チタニア粉を混合する、請求項５〜８のいずれかに記載の磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法。
10. 前記混合工程では、さらに、炭化珪素粉を混合する、請求項５〜９のいずれかに記載の磁気ヘッドスライダ用焼結体の製造方法。

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