JP4499473B2 - 磁気ヘッド及び磁気ディスクシステム - Google Patents

Description

本発明は、磁気ハードディスクドライブに関する。さらに詳しく述べると、本発明は、読み取り／書き込み用の磁気ヘッドを腐蝕から保護する方法に関する。

ハードディスクドライブは、一般的な情報記憶装置であって、本質的には一連の回転可能なディスクからなり、また、磁気的な読み取り及び書き込み素子によってこれらのディスクにアクセス可能である。一般的にトランスデューサとして知られているこれらのデータ伝達素子は、通常、スライダ本体によって支承され、かつそれに埋め込まれている。スライダ本体は、読み取りあるいは書き込み作業を実施可能とするため、ディスク上に形成された個々のデータトラックの上に、それに近接した相対的な位置で保持される。ディスクの表面に関してトランスデューサを適正に位置決めするため、スライダ本体の上に形成されたエアベアリング表面（ＡＢＳ）が流体空気の流れを経験し、ディスクのデータトラック上でスライダ及びトランスデューサを「浮上」させるのに十分なリフト力を提供する。磁気ディスクの高い回転速度のため、そのディスクの表面に沿って、ディスクの接線方向に対して実質的に平行な方向で空気流量あるいは風の流れが発生せしめられる。空気の流量がスライダ本体のＡＢＳと協働するため、回転しているディスクの上にスライダを浮上させることが可能となる。その結果、この自己実現によるエアベアリングを介して懸架中のスライダをディスク表面から物理的に分離することができる。

ＡＢＳデザインにおける主たる課題のいくつかには、スライダとそれに付属のトランスデューサを回転中のディスクの表面にでき得るかぎり接近させつつ浮上させること、及びいろいろに変化する浮上条件とは無関係に一定の接近距離を一様に維持することがある。エアベアリングスライダと回転磁気ディスクの間の高さ、すなわち分離ギャップは、一般的には浮上高さとして規定されている。取り付けられたトランスデューサあるいは読み取り／書き込み素子は、回転ディスクの表面上でほんの数ナノメートル前後だけ浮上するのが一般的である。スライダの浮上高さは、取り付けられた読み取り／書き込み素子の磁気ディスクの読み取り及び記録能力に対して影響を及ぼす最も臨界的なパラメータの１つであるとみなされている。浮上高さが比較的に小さい場合には、トランスデューサを使用してディスク表面の異なるデータビットロケーション間でより大きな変換を達成し、したがってデータ密度及び記憶容量を改良することが可能である。また、比較的に小形でしかも強力なディスクドライブを使用した軽量かつコンパクトなノートブックタイプのコンピュータを使用する傾向が増大するとともに、より低い浮上高さについての要求が絶えず増加している。

図１に示すように、一般的なカタマラン型スライダ５について知られたＡＢＳデザインは、ディスクに対面するスライダの外部エッジに沿って延在する一対の平行なレール２及び４でもって形成される。また、種々の表面積や幾何学形状を備えた、３本もしくはそれ以上の追加のレールを含むその他のＡＢＳ形状も開発されている。２本のレール２及び４は、通常、スライダ本体の長さの少なくとも一部分に沿って、誘導エッジ６からトレーリングエッジ８まで延びている。誘導エッジ６は、スライダのエッジであって、回転ディスクがトレーリングエッジ８に向かってスライダ５の長さを走行する前に通過する部分として規定される。図示されるように、誘導エッジ６は、通常この機械加工プロセスと組み合わさった大きくて不所望な許容誤差があるにもかかわらず、テーパー加工が施されていてもよい。トランスデューサ又は磁気素子７は、図１に示されるように、スライダのトレーリングエッジ８に沿ったある位置のところに取り付けられるのが一般的である。レール２及び４は、その上でスライダが浮上するところのエアベアリング表面を形成し、回転ディスクによって発生せしめられた空気の流れと接触することによって必要な揚力を提供する。ディスクが回転した時、発生せしめられた風あるいは空気の流れは、カタマラン型スライダのレール２及び４の下方にそった、かつそれらのレールの間を、流動する。空気の流れがレール２及び４の下方を通過する時、それらのレールとディスクの間の空気圧が増加し、正の加圧と揚力がもたらされる。カタマラン型スライダは、通常、回転中のディスクの上の適当な高さのところでスライダを浮遊させるのに十分な揚力、すなわち、正の負荷力を発生する。レール２及び４が存在しない場合には、スライダ本体５が大面積を有するため、過度に大きな面積をもったエアベアリング表面が形成されるであろう。一般的に、エアベアリング表面の面積が増加した場合には、発生せしめられる揚力の量もまた増加せしめられる。そのために、レールが存在しない場合、回転ディスクからかなり離れた位置までスライダが浮上し、低い浮上高さに由来する上記した利点のすべてが先送りされることになるであろう。

図２に示すように、ジンバル式ヘッドアセンブリ（ＨＧＡ；head gimbal assembly）４０は、例えば垂直方向のスペース、あるいはスライダの浮上高さを規定するピッチ角度及び回転角度のような多数の自由度を備えたスライダを提供することがしばしばである。図２に示すように、矢印８０によって示される方向に移動している移動ディスク７６（エッジ７０を有する）の上で、サスペンション７４によってＨＧＡ４０が保持される。図２に示されるディスクドライブを運転する際、アクチュエータ７２（例えば、ボイス−コイルモータ（ＶＣＭ））がＨＧＡを、いろいろな直径（例えば、内径（ＩＤ）、中間径（ＭＤ）及び外径（ＯＤ））を有するディスク７６の上で、円弧７５に沿って移動させる。

ヘッドとディスクの間のスペース（間隔）を縮小する場合、ポールとチップの間の窪みやヘッド上の保護層の厚さを低減することが必要である。保護層は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のコーティングの形をとることができるもので、磁気材料を腐蝕や機械的磨耗（例えば、スライダと記録用ディスクの間の接触によって引き起こされる）から保護する。ＤＬＣコーティングを非常に薄く形成できる場合、磁気材料の上においてＤＬＣの均一な被覆量を得ることが、ＤＬＣコーティングにおけるピンホールの存在、表面粗さ及び基板上の不純物に原因して１つの問題として発生する。薄いＤＬＣコーティングの場合、腐蝕や機械的磨耗を防止するのに有効でなくなるおそれがある。

上記のような従来技術に鑑みて、磁気ヘッドにコーティングを施すための改良された方法及びシステムが必要となっている。

本発明は、その１つの面において、下地層と、その下地層を少なくとも部分的に被覆した単層表面コーティングとを含んでなることを特徴とする読み取り／書き込み用の磁気ヘッドにある。

また、本発明は、そのもう１つの面において、データを記憶するディスクと、
前記ディスクに記憶されたデータを読み取り及び書き込みためのものであって、単層表面コーティングによって少なくとも部分的に被覆された磁気ヘッドとを含んでなることを特徴とする磁気ディスクシステムにある。

さらに、本発明は、そのもう１つの面において、読み取り／書き込み用の磁気ヘッドを製造する方法であって、
ディスクドライブ用の読み取り／書き込み用の磁気ヘッドを作製する工程と、
読み取り／書き込み用の前記磁気ヘッドを単層表面コーティングで少なくとも部分的に被覆する工程と
を含んでなることを特徴とする読み取り／書き込み用の磁気ヘッドの製造方法にある。

本発明は、読み取り／書き込み用の磁気ヘッドについて腐食に対する保護を提供するためのシステム及び方法にあり、いろいろな態様で実施することができる。

１態様において、読み取り／書き込み用の磁気ヘッドの下地層のうち予め適用されたダイヤモンドライクのコーティングによってすでに被覆されていない部分をカバーするために単層表面コーティングを適用する。これを行った場合、この技術分野において従来適用されていたものよりも薄いダイヤモンドライクのコーティングを適用することが可能となる。ある態様の場合、単層表面コーティングは、自己構築の単層、例えば、ヒドロキシル化表面（例えば、ＳｉＯｘ、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラス等）のための有機シリコン（例えば、アルキルトリクロロシラン、フッ素化アルキルトリクロロシラン、アルキルトリアルキルオキシシラン、フッ素化アルキルトリアルキルオキシシランなど）、あるいはアルミニウム又は金属酸化物のためのカルボン酸類（例えば、アルキルカルボン酸、フッ素化アルキルカルボン酸など）であることができる。さもなければ、単層表面コーティングは、ダイヤモンドライクのコーティングが存在していない常態で、下地層に対して直接的に適用することができる。単層表面コーティングは、例えば、液体含浸法、蒸気コーティング法などによって適用することができる。

図３は、単層コーティングを読み取り／書き込み用の磁気ヘッドに適用した場合の１態様を示したものである。１態様において、単層表面コーティング３１０は、読み取り／書き込み用の磁気ヘッドの下地層を少なくとも部分的に被覆するような形で適用される。１態様において、下地層は、シリコン又は酸化物層３３０によって被覆された磁性層３２０を含むことができる。１態様において、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のコーティング３４０が下地層に対して適用され、下地層のうちＤＬＣによって被覆されていない部分が単層表面コーティングによって被覆される。別の１態様において、ＤＬＣは、５０オングストローム未満の厚さを有している。単層表面コーティング３１０は、シリコン又は酸化物層３３０と強力に結合するけれども、ＤＬＣ３４０とは弱く結合する。この表面コーティングは、ＤＬＣ表面に対するその結合力が弱いため、引き続いて行われるクリーニングを通じて容易に除去せしめられるであろう。クリーニングは、有機溶媒を使用するか、布を用いた機械的ラビングを使用して行うことができる。表面コーティングは、磁気的スペースに対して追加の厚さを付与すべきではなく、また、被覆をもたない酸化物領域でとどまりながら腐食に対する保護を依然として提供すべきである。

シリコン又は酸化物層３３０に対してＤＬＣ３４０が適用されていない別の１態様において、単層表面コーティング３４０は、シリコン又は酸化物層３３０に対して直接的に適用される。この表面コーティングの厚さは分子の長さである１ナノメートルあるいはそれ以下のあたりに調整することができるので、実際の磁気的スペースをこれに伴って小さくすることができる。

１態様において、ここで使用されるタイプの単層表面コーティングは、酸化物表面に対する付着力が強く、ＤＬＣ表面に対する付着力が弱く、充填密度が大きく、そして疎水性が高いものである。単層表面コーティングとして使用することのできる材料の例は、自己構築された単層、例えば、ヒドロキシル化表面（例えば、ＳｉＯｘ、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラス等）については有機シリコン（例えば、アルキルトリクロロシラン、フッ素化アルキルトリクロロシラン、フッ素化アルキルトリアルキルオキシシランなど）、あるいはアルミニウム又は金属酸化物についてはカルボン酸類（例えば、アルキルカルボン酸、フッ素化アルキルカルボン酸など）を包含する。

実施例１
本発明の１態様では、磁気ヘッドに対して単層表面コーティングを適用するために液体プロセスが提供され、また、この液体プロセスは、図５のシステムを使用して、図４のフローチャートで示されるようにして実施される。

このプロセスは、溶媒で満たされた容器５１０に単層形成剤を溶解すること（ブロック４１０）でもって開始される（ブロック４００）。本例において、単層形成剤は、室温で単層溶液５２０を調製するためにペルフルオロデシルトリクロロシラン（ＰＦＤＴＳ）を溶媒である２，２，４−トリメチルペンタン中に１／１００〜１／２００の容量比で溶解することによって調製したものである。上記したような下地層及びＤＬＣ層を備えた読み取り／書き込み用の磁気ヘッド３００をラック５３０に吊るし、単層溶液５２０に浸漬する（ブロック４２０）。１０分後、単層溶液５２０を底部ドレイン５４０を介して抜き取ることによって磁気ヘッド３００を単層溶液５２０から取り出す（ブロック４３０）。溶媒、例えば２，２，４−トリメチルペンタンを使用して、ヘッドから余分なコーティング材料をクリーニングにより除去し、かつコーティングのコンディショニングを行う（ブロック４４０）。以上をもってプロセスを終了する（ブロック４５０）。

実施例２
本発明のもう１つの態様では、磁気ヘッドに対して単層表面コーティングを適用するために真空コーティング（塗布）プロセスが提供され、また、この真空塗布プロセスは、図７のシステムを使用して、図６のフローチャートで示されるようにして実施される。

このプロセスは、ガラスフラスコ７２０に単層形成剤７１０を充填すること（ブロック６１０）でもって開始される（ブロック６００）。次いで、このガラスフラスコ７２０から塗布室（コーティングチャンバ）７２０に対して活性剤の低圧蒸気７３０を供給する。本例において、単層形成剤７１０は、ガラスフラスコ７２０に入った純粋（９６％もしくはそれ以上）なＰＦＤＴＳであり、より高い蒸気圧を得るため、ヒーティングテープ７５０でもって１００℃まで加熱せしめられる。温度コントローラ７６０でもって単層形成剤７１０の加熱をコントロールすることができる。塗布室では、読み取り／書き込み用の磁気ヘッド３００をラック７７０によって吊り下げる（ブロック６２０）。最初に、ポンプによって低真空レベルに排気して塗布室７４０をクリーニングし、そして残留する水分を除去するために窒素ガスを数サイクルにわたって充填する（ブロック６３０）。次いで、読み取り／書き込み用の磁気ヘッド３００を単層形成剤の蒸気７３０に３０分間にわたって曝露する（ブロック６４０）。活性剤のバルブ７８０を閉じた後、ポンプによって低真空に排気して塗布室７４０を再びクリーニングし、そして過剰のコーティング及び副生成物を除去するために窒素ガスを数サイクルにわたって充填する（ブロック６５０）。読み取り／書き込み用の磁気ヘッド３００を塗布室７４０から取り出し（ブロック６６０）、プロセスを終了する（ブロック６７０）。このプロセスの時間は、塗布室の清浄度やコーティングの品質についての要件に応じて変化する。１態様において、塗布室の温度は、１０５℃であった。しかし、単層コーティングは、２０〜２５０℃の広い温度範囲において成功裏のうちに基板上に堆積せしめられた。

以上、本願明細書においていくつかの態様を特に図示し、説明したけれども、本発明の改良及び変更は、本発明の精神及び意図される範囲から逸脱することなく、上記した教示内容によって、かつ特許請求の範囲の記載の範囲内でカバーされるものであることを理解されたい。

この技術分野において公知な、読み取り／書き込みヘッドを備えたスライダ装置の斜視図である。 この技術分野において公知な、ディスクドライブ装置の斜視図である。 本発明の１態様に従い読み取り／書き込み用の磁気ヘッドの下地層に対して単層コーティングが適用された状態を示した模式図である。 本発明の１態様に従い単層コーティングを適用するために用いられる液体プロセスを示したフローチャートである。 本発明の１態様に従い液体プロセスで磁気ヘッドに対して単層材料をコーティングするシステムを示した模式図である。 本発明の１態様に従い単層コーティングを適用するために用いられる真空プロセスを示したフローチャートである。 本発明の１態様に従い真空プロセスで磁気ヘッドに対して単層材料をコーティングするシステムを示した模式図である。

符号の説明

２…レール
４…レール
５…スライダ
６…誘導エッジ
７…磁気素子
８…トレーリングエッジ

Claims (16)

1. 下地層と、その下地層を部分的に被覆し、かつ表面が不均一及び不連続であるダイヤモンドライクカーボンコーティングと、その下地層を少なくとも部分的に被覆した単層表面コーティングとを含んでなり、前記単層表面コーティングが、前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングによって被覆されていない前記下地層の露出部分のみを選択的に被覆しており、かつ前記単層表面コーティングが、液体含浸法及び蒸気コーティング法のいずれかによって形成された不均一及び不連続の単層であることを特徴とする読み取り／書き込み用の磁気ヘッド。
2. 前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングが５０オングストローム未満の厚さを有していることを特徴とする請求項１に記載の読み取り／書き込み用の磁気ヘッド。
3. 前記単層表面コーティングが、フッ素化アルキルトリクロロシランからなることを特徴とする請求項１に記載の読み取り／書き込み用の磁気ヘッド。
4. 前記単層表面コーティングが、アルキルトリクロロシランからなることを特徴とする請求項１に記載の読み取り／書き込み用の磁気ヘッド。
5. 前記単層表面コーティングが、フッ素化アルキルトリアルキルオキシシランからなることを特徴とする請求項１に記載の読み取り／書き込み用の磁気ヘッド。
6. 前記単層表面コーティングが、アルキルトリアルキルオキシシランからなることを特徴とする請求項１に記載の読み取り／書き込み用の磁気ヘッド。
7. 前記単層表面コーティングが、フッ素化アルキルカルボン酸からなることを特徴とする請求項１に記載の読み取り／書き込み用の磁気ヘッド。
8. 前記単層表面コーティングが、アルキルカルボン酸からなることを特徴とする請求項１に記載の読み取り／書き込み用の磁気ヘッド。
9. データを記憶するディスクと、
   前記ディスクに記憶されたデータを読み取り及び書き込みするためのものであって、下地層、その下地層を部分的に被覆し、かつ表面が不均一及び不連続であるダイヤモンドライクカーボンコーティング、及び前記下地層を少なくとも部分的に被覆した単層表面コーティングを含む磁気ヘッドとを含んでなり、前記単層表面コーティングが、前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングによって被覆されていない前記下地層の露出部分のみを選択的に被覆しており、かつ前記単層表面コーティングが、液体含浸法及び蒸気コーティング法のいずれかによって形成された不均一及び不連続の単層であることを特徴とする磁気ディスクシステム。
10. 前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングが５０オングストローム未満の厚さを有していることを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスクシステム。
11. 前記単層表面コーティングが、フッ素化アルキルトリクロロシランからなることを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスクシステム。
12. 前記単層表面コーティングが、アルキルトリクロロシランからなることを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスクシステム。
13. 前記単層表面コーティングが、フッ素化アルキルトリアルキルオキシシランからなることを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスクシステム。
14. 前記単層表面コーティングが、アルキルトリアルキルオキシシランからなることを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスクシステム。
15. 前記単層表面コーティングが、フッ素化アルキルカルボン酸からなることを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスクシステム。
16. 前記単層表面コーティングが、アルキルカルボン酸からなることを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスクシステム。