JP5020210B2

JP5020210B2 - 磁気ヘッド用基板および磁気ヘッドならびに磁気記録装置

Info

Publication number: JP5020210B2
Application number: JP2008247504A
Authority: JP
Inventors: 弘一朗尾崎; 伸起堀内; 雅英秋山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010076974A

Description

本発明は、ハードディスクドライブやテープドライブ等の磁気記録装置、これに使用される磁気ヘッド、および磁気ヘッドの基材であるスライダを形成するための磁気ヘッド用基板に関する。

近年、磁気記録の高密度化は急速に進んでおり、一般に記録再生用の磁気ヘッドとして磁性薄膜を利用した磁気ヘッドが使用されている。

かかる磁気ヘッドは、耐摩耗性、浮上面における表面平滑性、機械加工性等に優れることが要求されており、以下のような手順で作製されている。

まず、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系セラミックスからなる磁気ヘッド用基板上に非晶質状のアルミナからなる絶縁膜をスパッタリング法により成膜して、この絶縁膜上に複数の電磁変換素子を形成する。電磁変換素子は磁気抵抗効果を用いたものであり、たとえばＭＲ（Magnetro Resistive）素子、ＧＭＲ（Giant Magnetro Resistive）素子、ＴＭＲ（Tunnel Magnetro Resistive）素子、またはＡＭＲ（Anisotropic Magnetro Resistive）素子である。例示した電磁変換素子は、１種または複数種が所望の間隔で絶縁膜上に形成される。

次いで、電磁変換素子が搭載された磁気ヘッド用基板をスライシングマシーンやダイシングソーを用いて短冊状に切断する。このとき、短冊状の磁気ヘッド用基板の厚み方向に平行に切断し、切断面を研磨して鏡面とした後に、イオンミリング加工法や反応性イオンエッチング法によって鏡面の一部を除去する。この後、短冊状に切断された磁気ヘッド用基板をチップ状に分割することにより、スライダに電磁変換素子を搭載した磁気ヘッドが得られる。この磁気ヘッドでは、短冊状の磁気ヘッド用基板の鏡面の一部が除去され、短冊状の磁気ヘッド用基板の除去された部分が流路面となり、除去されずに残った鏡面が浮上面となる。流路面は、空気が流れるところであり、記録媒体との間に形成される狭い空間に空気が流入・流出することによって発生する浮力によって磁気ヘッドが記録媒体と接触しないように保たれる。

このような磁気ヘッドが搭載された磁気記録装置（ハードディスク駆動装置）は、益々その記録容量を増加させることが望まれ、記録密度をさらに高くすることが求められるようになってきている。この要求に応じようとすれば、磁気ヘッドの記録媒体である磁気ディスクからの浮上高さ（浮上量）は１０ｎｍ以下と極めて小さくしなければならなくなる。
しかしながら、この１０ｎｍ以下の浮上高さ（浮上量）では、磁気ヘッドが記録媒体に接触しやすく、この接触による衝撃によって磁気ヘッドを構成するスライダの結晶粒子が脱粒して、磁気ヘッドの特性が劣化するという問題が顕在化している。

そのために、磁気ヘッドを構成するスライダの基材である磁気ヘッド用基板に対しては、結晶粒子が容易に脱粒しない材料が求められており、結晶粒子間の結合力の向上、即ち焼結性の向上が要求されている。従来、脱粒を抑制したものとして、アルミナを３５質量％以上７０質量％以下、炭化チタンを３０質量％以上６５質量％以下の範囲で含む焼結体からなる磁気ヘッド用基板であって、焼結体の平均結晶粒径を０．２５μｍ以下とした磁気ヘッド用基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−８４５２０号公報

しかしながら、焼結体の平均結晶粒径を小さくすることにより、脱粒を抑制することができるものの、磁気ヘッド用基板（スライダ）自体に歪みや反りが存在すると、磁気ヘッドと記録媒体とが接触し易くなり、磁気ヘッドの特性が劣化する可能性があった。そのため、電磁変換素子が搭載された磁気ヘッド用基板をスライシングマシーンやダイシングソーを用いて短冊状に切断する際の応力の低減と緩和が要求されていた。

すなわち、磁気ヘッド用基板を構成する結晶粒子の微粒化を行うことにより結晶粒界が多くなり、磁気ヘッド用基板を短冊状に切断する際に発生した応力が結晶粒界により吸収、緩和され、短冊状にした磁気ヘッド用基板内における歪みや反りをある程度低減できるものの、未だ、磁気ヘッド用基板自体に発生する歪みや反りが大きかった。そして、このように歪みや反りが大きい短冊状の磁気ヘッド用基板（スライダ）を用いた場合、磁気ヘッドが記録媒体に接触しやすくなり、磁気ヘッドの特性が劣化する可能性があった。

本発明は、磁気ヘッドと記録媒体との接触を抑制することができる磁気ヘッド用基板および磁気ヘッドならびに磁気記録装置を提供することを目的とする。

本発明の磁気ヘッド用基板は、Ａｌ_２Ｏ_３を６０〜７０質量％、ＴｉＣを３０〜４０質量％含有する磁器ヘッド用基板であって、平均結晶粒径が４００ｎｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子と平均結晶粒径が２００ｎｍ以下のＴｉＣ結晶粒子とを有するとともに、任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包された前記ＴｉＣ結晶粒子が２０個以上存在することを特徴とする。

本発明の磁気ヘッドは、スライダに電磁変換素子を設けてなる磁気ヘッドであって、前記スライダは、Ａｌ_２Ｏ_３を６０〜７０質量％、ＴｉＣを３０〜４０質量％含有し、平均結晶粒径が４００ｎｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子と平均結晶粒径が２００ｎｍ以下のＴｉＣ結晶粒子とを有するとともに、任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包された前記ＴｉＣ結晶粒子が２０個以上存在することを特徴とする。

本発明の磁気記録装置は、上記磁気ヘッドと、該磁気ヘッドによって情報の記録および再生を行う磁気記録層を有する記録媒体と、該記録媒体を駆動させるモータとを具備してなることを特徴とする。

本発明の磁気ヘッド用基板によれば、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子およびＴｉＣ結晶粒子の個々の結晶粒子が小さいために結晶粒界が多くなり、さらに、任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包されたＴｉＣ結晶粒子が２０個以上であることで、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部にも結晶粒界が存在し、結晶粒界がさらに多くなる。また、ＴｉＣ結晶粒子よりも大きな結晶粒子となり易いＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部にも結晶粒界が存在することにより、焼結体全体で見ると結晶粒界がほぼ均一に存在することになる。

従って、磁気ヘッド用基板をスライシングマシーンやダイシングソーを用いて切断する際に、数多く存在し、かつほぼ均一に存在する結晶粒界で切断時の応力の吸収、緩和を向上でき、切断後の短冊状の磁気ヘッド用基板（スライダ）の反り、歪みを小さくでき、この短冊状の磁気ヘッド用基板で磁気ヘッドや磁気記録装置を構成した場合、磁気ヘッドと記録媒体との接触を有効に抑制することができる。

本発明の磁気ヘッドによれば、スライダを形成する磁気ヘッド用基板は、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子およびＴｉＣ結晶粒子の個々の結晶粒子が小さいために結晶粒界が多くなり、さらにＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包されたＴｉＣ結晶粒子が２０個以上であることで、結晶粒界がさらに多くなるとともに、焼結体全体で見ると結晶粒界がほぼ均一に存在することになり、磁気ヘッド用基板を切断してスライダを構成しても反りや歪みが小さく、磁気ヘッドと記録媒体との接触を有効に抑制することができる。

本発明の記録媒体駆動装置によれば、磁気ヘッドと記録媒体との接触を有効に抑制することができるので、磁気ヘッドの特性劣化を抑制し、情報を長期間、正確に記録、再生することができる。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の磁気ヘッド用基板７、７′を示すもので、図１（ａ）に示した磁気ヘッド用基板７は、図１（ｂ）に示した円板状の磁気ヘッド用基板７′にオリエンテーションフラット７０を形成したものである。オリエンテーションフラット７０は、スライダに電磁変換素子を搭載するとき、あるいは磁気ヘッド用基板７を短冊状に切断するときの位置決めに用いられるものである。このオリエンテーションフラット７０は、図１（ｂ）に示した磁気ヘッド用基板７′の一部をダイシングソーで切除することで形成することができる。もちろん、図１（ｂ）に示した磁気ヘッド用基板７′を用いて磁気ヘッドを形成することもできる。

磁気ヘッド用基板７、７′は、たとえば直径Ｄが１０２〜１５３ｍｍ、厚みＴが１．２〜２ｍｍの焼結体である。この磁気ヘッド用基板７、７′は、主成分としてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の結晶粒子、副成分として炭化チタン（ＴｉＣ）の結晶粒子を含有する複合焼結体である。

Ａｌ_２Ｏ_３は、焼結体（磁気ヘッド用基板７、７′）の機械的特性、耐摩耗性および耐熱性を確保するためのものである。焼結体の機械加工性は、たとえばラップ加工における単位時間当たりの研磨量を測定することにより評価することができる。焼結体におけるＡｌ_２Ｏ_３の含有量は、６０〜７０質量％とされている。

ＴｉＣは、焼結体（磁気ヘッド用基板７、７′）の導電性および破壊靱性を調整するものである。焼結体の導電性は、例えば、体積固有抵抗として評価することができる。体積固有抵抗は、ＪＩＳＣ２１４１−１９９２に準拠して測定することができる。焼結体の導電性は、体積固有抵抗として、２×１０^-３Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、特に２×１０^-５Ω・Ｃｍ以下であることが好適である。焼結体におけるＴｉＣの含有量は３０〜４０質量％とされている。焼結体におけるＴｉＣの含有量が３０質量％以上であると、高い導電性を確保することができる。そのため、磁気ヘッド用基板７、７′を用いて形成した磁気ヘッドにおいて、電磁変換素子に電荷が帯電したときに、速やかに電荷を除去することができる。

一方、焼結体におけるＴｉＣの含有量が４０質量％以下であると、後に説明する焼結工程において、微少な気孔（たとえば直径が１００〜５００ｎｍの気孔）が焼結体の内部に発生することを抑制することができる。そのため、焼結工程後の加工、たとえば切断、イオンミリング加工法、反応性イオンエッチング法を行なうときに結晶粒子が脱粒するのを抑制することができる。

ここで、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量を６０〜７０質量％、ＴｉＣの含有量が３０〜４０質量％と限定したのは、ＴｉＣの含有量が３０質量％よりも少ない場合（Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が７０質量％よりも多い場合）には、導電性および密度が低下して、脱粒が多くなり、一方、ＴｉＣの含有量が４０質量％よりも多い場合（Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が６０質量％よりも少ない場合）には、脱粒が多くなるからである。

焼結体におけるＡｌ_２Ｏ_３およびＴｉＣの比率は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductivity Coupled Plasma）発光分析法によりＡｌ元素およびＴｉ元素の比率により求めることができる。Ａｌ_２Ｏ_３についてはＡｌ元素の比率を酸化物に換算し、ＴｉＣについてはＴｉ元素の比率を炭化物に換算することにより求めることができる。

また、本発明の磁気ヘッド用基板は、図２に示すように、ＴｉＣ結晶粒子７７とＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９とからなり、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径は４００ｎｍ以下であり、ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径は２００ｎｍ以下とされている。Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径が４００ｎｍよりも大きいと、結晶粒界が少なくなり、切断時に反りが大きくなるとともに、研削抵抗が大きくなり、ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が２００ｎｍよりも大きいと、結晶粒界が少なくなり、切断時に反りが大きくなるとともに、研削抵抗が大きくなるからである。Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径は、切断時における反りを抑制するという観点から、３２０ｎｍ以下、さらには、製造上の観点から２００ｎｍ以上であることが望ましい。一方、ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径は、切断時における反りを抑制するという観点から、１２０ｎｍ以下、さらには製造上の観点から７０ｎｍ以上であることが望ましい。

ＴｉＣ結晶粒子７７の平均結晶粒径およびＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９の平均結晶粒径は、以下のような手順で求めることができる。まず、焼結体の任意の面をダイヤモンド砥粒を用いて研磨加工して鏡面とした後、この面を燐酸により数１０秒程度エッチング処理する。次に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、エッチング処理した面のうちで任意の場所を選び、倍率を１０，０００〜１３，０００倍程度で撮影した１０μｍ×８μｍの範囲の画像（以下、この画像をＳＥＭ画像と称す。）を得る。そして、ＳＥＭ画像を例えば「Image-Pro Plus」という画像解析ソフト（日本ビジュアルサイエンス（株）製）を用いて解析することにより、ＴｉＣ結晶粒子７７の平均結晶粒径およびＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９の平均結晶粒径を求めることができる。

また、本発明の磁気ヘッド用基板は、焼結体の任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９に内包されたＴｉＣ結晶粒子７７ａが２０個以上存在することが重要である。すなわち、ＴｉＣ結晶粒子７７は、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９の外部に存在するＴｉＣ結晶粒子７７ｂと、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９の内部に存在するＴｉＣ結晶粒子７７ａからなり、ＴｉＣ結晶粒子７７ａはＴｉＣ結晶粒子７７ｂよりも平均結晶粒径が小さく、２０〜４０ｎｍとされている。焼結体の任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９に内包されたＴｉＣ結晶粒子７７ａは４０個以下であることが望ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９に内包されたＴｉＣ結晶粒子７７ａが２０個以上存在するとは、焼結体の任意断面には、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９内部にＴｉＣ結晶粒子７７ｂが存在する場合と、存在しない場合があり、また、一つのＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９内部に複数のＴｉＣ結晶粒子７７ａが存在する場合がある。例えば、１個のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９内部に２個のＴｉＣ結晶粒子７７ａが存在する場合には、ＴｉＣ結晶粒子７７ａは２個として数える。尚、任意断面のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９内部にＴｉＣ結晶粒子７７ａが存在しない場合であっても、他の断面では、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９内部にＴｉＣ結晶粒子７７ａが存在する場合がある。

焼結体の任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９に内包されたＴｉＣ結晶粒子７７ａを２０個以上存在せしめたのは、２０個よりも少ない場合には、比較的大きな結晶粒子であるＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９内での切断時の応力の吸収、緩和効果が小さく、切断後の短冊状の磁気ヘッド用基板（スライダ）の反り、歪みが大きくなるからである。

ＴｉＣの平均結晶粒径は、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９内部に存在するＴｉＣ結晶粒子７７ａの粒径も考慮して、２００ｎｍ以下とされている。

焼結体の任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９に内包されたＴｉＣ結晶粒子７７ａの個数は、上記したＳＥＭ画像にて確認できる。

次に、本発明の磁気ヘッド用基板の製造方法について説明する。

本発明の磁気ヘッド用基板を得るには、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末６０〜７０質量％、酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末０．１〜１０質量％、および残部を炭化チタン（ＴｉＣ）粉末とした原料を、ビーズミル、振動ミル、アトライター、高速ミキサー等に投入して、直径３ｍｍ以下の粉砕用ビーズにより平均粒径が０．５μｍ以下、特には０．３μｍ以下になるまで均一に混合、粉砕する。尚、原料として、焼結を促進させて焼結体をより緻密にするために、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、およびＭｇＯのうち少なくとも１種を全量中合計で０．１〜０．６質量％加えても良い。

また、一般に、粉砕して得られる原料の平均粒径（以下、粉砕粒径という。）は用いる粉砕用ビーズの直径が小さいほど小さくなり、一方、原料に与える衝撃力は粉砕用ビーズの直径が大きいほど強くなる。また、粉砕粒径が小さければ、焼成温度の影響はあるものの、焼成後に得られる焼結体の平均結晶粒径を小さくすることができ、焼結体のＴｉＣとＡｌ_２Ｏ_３の平均結晶粒径を制御することができる。

平均結晶粒径４００ｎｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子と平均結晶粒径が２００ｎｍ以下のＴｉＣ結晶粒子を有する焼結体を得るためには、直径０．２ｍｍ以下の粉砕用ビーズを用いることが望ましい。

次に、粉砕した原料に結合剤、分散剤等の成形助剤を添加して均一に混合した後、噴霧乾燥機を用いて、平均粒径１００μｍ以下の造粒粉にする。平均粒径１００μｍ以下の造粒粉としたのは、粉砕された原料が凝集したり、原料を構成する組成が分離したりするのを防止するためであり、特に平均粒径１０μｍ以下の造粒粉とすることがより好適である。

Ａｌ_２Ｏ_３粉末とＴｉＣ粉末を同時に混合粉砕すると、ＴｉＣ粉末よりもＡｌ_２Ｏ_３粉末が粉砕されやすいため、Ａｌ_２Ｏ_３粉末がＴｉＣ粉末よりも微粉に粉砕され、また、添加量はＡｌ_２Ｏ_３粉末がＴｉＣ粉末よりも多いため、ＴｉＣ粉末の周りに多くのＡｌ_２Ｏ_３粉末が付着し、粉砕されたＴｉＣ原料の周囲をＡｌ_２Ｏ_３原料が包み込む状態になり、この状態のままで造粒され、後述する２段階焼成により、任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包されるＴｉＣ結晶粒子を２０個以上とすることができる。

任意断面における１０μｍ×８μｍの領域に存在するＡｌ_２Ｏ_３結晶に内包されたＴｉＣ結晶粒子の数が２０個以上の焼結体を得るためには、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量がＴｉＣの含有量の１．５〜２．３倍であることが望ましい。特にＡｌ_２Ｏ_３の量がＴｉＣの量の１．８〜２倍であることが好適である。

そして、得られた造粒粉を乾式加圧成形、冷間等方静水圧成形等の成形手段で所望の形状に成形して成形体とした後に、加圧焼結装置内に配置する。

図３は、加圧焼結装置内におけるこの成形体の配置状態を示す断面図である。

成形体８０は、その両主面よりカーボン質離型材８１を介して黒鉛製スペーサ８２で挟まれ、段積み状態で配置される。このようにカーボン質離型材８１を介することで酸化チタン（ＴｉＯ_２）が焼成工程で還元されて発生する二酸化炭素（ＣＯ_２）が容易に排出され、磁気ヘッド用基板７、７′の密度のばらつきを制御することができる。このように配置した後に、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、真空等の雰囲気中、１４００〜１５００℃で１〜２時間保持して、加圧焼結した後に、連続して１６００〜１７００℃で１〜２時間保持して加圧焼結することで、本発明の図２に示す磁気ヘッド用基板７、７′を得ることができる。加圧焼結を２段階に分けることで１４００〜１５００℃においてＡｌ_２Ｏ_３がまず結晶成長し、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９内に一部のＴｉＣ結晶粒子７７ａが取り込まれ、１６００〜１７００℃において、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９外部のＴｉＣ結晶粒子７７ｂが結晶成長する。これにより、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９の外部のＴｉＣ結晶粒子７７ｂは１６００〜１７００℃において、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９の隙間を縫うようにして結晶成長し、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子７９とＴｉＣ結晶粒子７７とが接触する面積が広くなる。

焼結方法のうち、加圧焼結を選択したのは、緻密化を促進し、磁気ヘッド用基板として求められる強度を得るためであり、加圧力は３０ＭＰａ以上とすることが好適であり、図中矢印はこの加圧力の方向を示す。

なお、加圧焼結後、必要に応じて熱間等法加圧焼結（ＨＩＰ）を行ってもよく、熱間等法加圧焼結（ＨＩＰ）を行うことで抗折強度を７００ＭＰａ以上にすることができる。また、図１（ｂ）に示す磁気ヘッド用基板７′をその厚み方向からダイシングソーで一部切除することで図１（ａ）に示す磁気ヘッド用基板７を得ることができる。

また、炭素質材料を含む遮蔽材８３を成形体８０の周囲に配置して加圧焼結することが好適である。このように配置することで、ＴｉＣ結晶粒子からＴｉＯ_２の変質を防ぎ、機械的特性の優れた磁気ヘッド用基板７、７′とすることができる。

この後、図４示すように、磁気ヘッド用基板７、７′に電磁変換素子７２を形成する。電磁変換素子７２は、磁気ヘッド用基板７（７′）上に非晶質状のアルミナからなる絶縁膜７１をスパッタリング法により成膜した後、絶縁膜７１上に形成される。電磁変換素子７２は、磁気抵抗効果を用いたＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子あるいはＡＭＲ素子として形成される。

次に、図５（ａ）に示すように、電磁変換素子７２が搭載された磁気ヘッド用基板７（７′）を切断して、図５（ｂ）に示すような短冊片７３を得る。磁気ヘッド用基板７（７′）の切断は、スライシングマシーンやダイシングソーを用いて行なうことができる。

次に、図５（ｂ）に示すように、短冊片７３は、スライダ２１において浮上面２２（図１１参照）となるべき面を研磨して鏡面とする。この研磨は、たとえば公知のラップ装置を用いて行なうことができる。

次に、図６（ａ）に示すように、短冊片７３の研磨面７４に凹部（流路面）７５を形成する。凹部７５は、磁気ヘッド２を浮上させるための空気を通す流路面２３（図１１参照）として機能するものである。研磨面７４における除去されずに鏡面のままの部分は、磁気ヘッド２において磁気記録媒体に対向させられる浮上面２２（図１１参照）となるものである。

凹部７５は、たとえばイオンミリング加工法や反応性イオンエッチング法により、目的とする形状、深さおよび表面粗さに形成される。凹部７５の深さは、研磨面７４（浮上面２２）（図１１参照）に対して、たとえば１．５〜２．５μｍとされる。凹部７５の表面における算術平均粗さＲａは、たとえば１５ｎｍ以下（０ｎｍを除く）とされる。このような表面粗さに凹部７５を形成すれば、磁気ヘッド２における流路面２３（図１１参照）の平滑性が向上し、空気の流れを適切に制御できるため、磁気ヘッド２の浮上特性を安定化させることができる。

なお、凹部７５の算術平均高さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下にするには、イオンミリング加工法や反応性イオンエッチング法で適宜加工条件を選択すればよい。たとえば、イオンミリング加工法により凹部７５を形成する場合には、Ａｒイオンを用いて、加速電圧を６００Ｖ、ミリングレートを１８ｎｍ／分として７５〜１２５分間加工すればよい。一方、反応性イオンエッチング法により凹部７５を形成する場合には、たとえばＡｒガスおよびＣＦ_４ガスを用いて、それぞれの流量を３．４×１０^−２Ｐａ・ｍ^３／ｓおよび１．７×１０^−２Ｐａ・ｍ^３／ｓとして混合したガス雰囲気中で、このガスの圧力を０．４Ｐａにして加工すればよい。

最後に、図６（ｂ）に示すように、凹部７５を形成した短冊片７３を切断することにより、図１１に示したようなチップ状の磁気ヘッド２を得ることができる。

従って、磁気ヘッド用基板７、７′をスライシングマシーンやダイシングソーを用いて切断する際に、数多く存在し、かつほぼ均一に存在する結晶粒界で切断時の応力の吸収、緩和を向上でき、切断後の短冊状の磁気ヘッド用基板７、７′（短冊片７３）の反り、歪みを小さくでき、この短冊状の磁気ヘッド用基板７、７′で磁気ヘッド２や磁気記録装置を構成した場合、磁気ヘッド２と記録媒体との接触を有効に抑制することができる。

図７ないし図９に示したハードディスクドライブ１は、磁気記録装置の一例に相当するものであり、ケース１０の内部に、磁気ヘッド２、磁気ディスク３Ａ、３Ｂ、および回転駆動機構４を収容したものである。

磁気ヘッド２は、任意のトラックにアクセスし、情報の記録および再生を行なうためのものである。磁気ヘッド２は、アクチュエータ５に対して、サスペンションアーム５０を介して支持されており、磁気ディスク３Ａ、３Ｂ上を非接触状態で移動するようになっている。より具体的には、磁気ヘッド２は、アクチュエータ５を中心として、磁気ディスク３Ａ、３Ｂの半径方向に回転可能であるとともに、上下方向に往復移動可能とされている。磁気ヘッド２は、電磁変換素子７２および短冊状の磁気ヘッド用基板７、７′（短冊片７３）を切断したものからなるスライダ２１を備えている。

図１０および図１１に示すように、電磁変換素子７２は、磁気抵抗効果を発揮するものであり、たとえばＭＲ（Magnetro Resistive）素子、ＧＭＲ（GIANT Magnetro Resistive）素子、あるいはＴＭＲ（Tunnel Magnetro Resistive）素子として構成されている。電磁変換素子７２は、スライダ２１の端面に設けられた絶縁膜７１の表面に形成されている。

スライダ２１は、磁気ヘッド２の基材となるものであり、浮上面２２および流路面２３を備えている。浮上面２２は、磁気ディスク３Ａ、３Ｂに対向する面であり、鏡面として形成されている。磁気ヘッド２を駆動させたときの浮上面２２の浮上量は、たとえば１０ｎｍ以下とされる。流路面２３は、磁気ヘッド２を浮上させるための空気を通す流路として機能する。流路面２３は、イオンミリング加工法や反応性イオンエッチング法によって目的とする深さ（たとえば１．５〜２．５μｍ）および形状に形成されており、表面における算術平均高さＲａは、たとえば１５ｎｍ以下（０ｎｍを除く）とされている。

磁気ヘッド２は、スライダ２１に形成された流路面２３の表面性状により、浮上特性が影響される。表面性状の指標の１つである算術平均高さ（Ｒａ）を基準に考えると、流路面２３の算術平均高さ（Ｒａ）が小さいと、流路面２３で空気の乱流が発生しにくく浮上特性が安定する。そのため、流路面２３における算術平均高さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下と微小なものにすることで、流路面２３での乱流の発生を抑制し、磁気ヘッド２の浮上特性を安定させることができる。

ここで、磁気ヘッド２の浮上特性とは、磁気ヘッド２のローリングおよびピッチングを指す。ローリングとは、図１０に矢印θ_１に示す方向の浮上特性である。ピッチングとは、図１０に矢印θ_２に示す方向の浮上特性である。

流路面２３の算術平均高さ（Ｒａ）は、原子間力顕微鏡を用いて、ＪＩＳＢ０６０１−２００１に準拠して測定することができる。

図７ないし図９に示した磁気ディスク３Ａ、３Ｂは、記録媒体の一例に相当するものであり、磁気記録層（図示略）を備えている。これらの磁気ディスク３Ａ、３Ｂは、貫通孔３０Ａ、３０Ｂを有する円板状に形成されている。

回転駆動機構４は、磁気ディスク３Ａ、３Ｂを回転させるためのものであり、モータ４０および回転軸４１を備えている。モータ４０は、回転軸４１に対して回転力を付与するためのものであり、ケース１０の底壁１１に固定されている。回転軸４１は、モータ４０により回転させられるものであるとともに、磁気ディスク３Ａ、３Ｂを支持するためのものである。この回転軸４１に対しては、ハブ４２が固定されている。ハブ４２は、回転軸４１とともに回転するものであり、挿入部４３およびフランジ部４４を有するものである。

磁気ディスク３Ａ、３Ｂは、磁気ディスク３Ａ、３Ｂの貫通孔３０Ａ、３０Ｂが挿入部４３に挿入された状態で、スペーサ４５、４６、４７を介して、フランジ部４４に積層されている。磁気ディスク３Ａ、３Ｂはさらに、クランプ４９をネジ４８によりスペーサ４７に固定することにより、ハブ４２ひいては回転軸４１に固定されている。このような回転機構４では、モータ４０により回転軸４１を回転させることにより、ハブ４２ひいては磁気ディスク３Ａ、３Ｂが回転させられる。

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

先ず、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＯ_２粉末、Ｙｂ_２Ｏ_３粉末、成形用バインダー、分散剤、および０．２〜３ｍｍの粉砕用ビーズを所定量ビーズミルに投入して混合、粉砕し、スラリーを作製した。粉砕粒径は、遠心沈降光透過法を用いて測定し、その測定値を表１に示した。

作製した各スラリーを噴霧乾燥法で造粒粉とした後、乾式加圧成形にて成形体を得た。次に、これら成形体を図３に示すような加圧焼結装置を用いて、加圧力４０ＭＰａの真空雰囲気中、１４００〜１５００℃の中間保持温度で表１に示す時間保持した後、１６００〜１７００℃の最高保持温度で１時間保持して加圧焼結した後、アルゴン雰囲気中で熱間等法加圧焼結（ＨＩＰ）を行い、直径が１０２ｍｍ、厚みが２ｍｍの磁気ヘッド用基板を作製した。

試料中におけるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）および炭化チタン（ＴｉＣ）の比率は、ＩＣＰ（Inductivity Coupled Plasma）発光分析装置（島津製作所製、ＩＣＰＳ−８１００）を用いてＡｌ、Ｔｉの各比率を求め、Ａｌについては酸化物に、Ｔｉについては炭化物に換算し、その値を表１に示した。なお、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）については、いずれの試料においても１質量％未満の微量であったため、表１には記載していない。

また、上記各試料のＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径、およびＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径は、以下のような手順で求めた。

まず、焼結体の任意の面をダイヤモンド砥粒を用いて研磨加工して鏡面とした後、この面を燐酸により数１０秒程度エッチング処理した。次に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、エッチング処理した面のうちで任意の場所を選び、倍率１００００倍で撮影した１０μｍ×８μｍの範囲のＳＥＭ画像を得た。そして、ＳＥＭ画像を「Image-Pro Plus」という画像解析ソフト（日本ビジュアルサイエンス（株）製）を用いて解析することにより、試料のＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径およびＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径を求め、表１に記載した。

さらに、上記ＳＥＭ画像を用いて、任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に存在するＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包されたＴｉＣ結晶粒子の個数を算出し、表１に記載した。

上記各試料の導電性については、ＪＩＳＣ２１４１−１９９２に準拠して体積固有抵抗を測定することにより評価し、表２に記載した。

また、上述と同様の方法で作製した磁気ヘッド用基板を準備し、磁気ヘッド用基板の中心部から長さ７０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚み２ｍｍの短冊状の試料２０本をダイヤモンドブレードを備えたスライシングマシンで切り出し、その切り出すときの切削抵抗を歪みゲージで検出し、その検出された切削抵抗を荷重で示し、研削抵抗として表２に記載した。なお、ダイヤモンドブレードはＳＤ１２００を用い、このダイヤモンドブレードの回転数を１００００ｒｐｍ、送り速度を１００ｍｍ／分、１回の切り込み量を２ｍｍとして切り出した。

この切断されたバーを、平面上に切断面を上にして置き、その凹凸を三次元測定装置で測定し、凹凸差の最大値を反りの最大値とし、凹凸差の最小値を反りの最小値として求め、表２に記載した。

これらの表１、２から、任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包されたＴｉＣ結晶粒子の個数が２０個よりも少ない場合（試料Ｎｏ．２、１０）には、反りの最大値が１０．２３μｍ以上と大きく、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子およびＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が大きい場合（試料Ｎｏ．１０）には、研削抵抗が大きく、反りの最大値が１０．２８μｍと大きいことがわかる。さらに、Ａｌ_２Ｏ_３量が少ない場合（試料Ｎｏ．１）には、研削抵抗が大きく、反りの最大値が大きく、Ａｌ_２Ｏ_３量が多い場合（試料Ｎｏ．１２）には、体積固有抵抗が大きいことがわかる。

一方、Ａｌ_２Ｏ_３を６０〜７０質量％、ＴｉＣを３０〜４０質量％含有し、平均結晶粒径が４００ｎｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子と平均結晶粒径が２００ｎｍ以下のＴｉＣ結晶粒子を有し、さらに、任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包されたＴｉＣ結晶粒子が２０個以上存在する本発明の試料では、体積固有抵抗が大きく、研削抵抗が小さく、さらに反りの最大値が９．７１μｍ以下と小さいことがわかる。

（ａ）（ｂ）は本発明の磁気ヘッド用基板の例を示す全体斜視図である。本発明の磁気ヘッド用基板の断面写真である。加圧焼結装置に成形体を配置した状態を示す加圧焼結装置の要部を示す断面図である。本発明の磁気ヘッド用基板に電磁変換素子を形成する工程を説明するための斜視図である。（ａ）（ｂ）は本発明の磁気ヘッド用基板を切断して短冊片を得る工程を説明するための斜視図である。（ａ）（ｂ）は短冊片から磁気ヘッドを得る工程を説明するための斜視図である。本発明の磁気記録装置の一例を示す平面図である。図７のII−II線に沿う断面図である。図７のIII−III線に沿う断面図である。本発明の磁気記録装置における磁気ヘッドの周りを拡大して示した斜視図である。本発明の磁気ヘッドの一例を裏面側から見た全体斜視図である。

符号の説明

１ハードディスクドライブ（磁気記録装置）
２磁気ヘッド
７、７′ 磁気ヘッド用基板
２１（磁気ヘッドの）スライダ
２３（スライダの）流路面
３Ａ、３Ｂ磁気ディスク（記録媒体）
７２電磁変換素子
７７ＴｉＣ結晶粒子
７７ａＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包されたＴｉＣ結晶粒子
７７ｂＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子外部のＴｉＣ結晶粒子
７９Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子

Claims

Ａｌ_２Ｏ_３を６０〜７０質量％、ＴｉＣを３０〜４０質量％含有する磁器ヘッド用基板であって、平均結晶粒径が４００ｎｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子と平均結晶粒径が２００ｎｍ以下のＴｉＣ結晶粒子とを有するとともに、任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包された前記ＴｉＣ結晶粒子が２０個以上存在することを特徴とする磁気ヘッド用基板。
スライダに電磁変換素子を設けてなる磁気ヘッドであって、前記スライダは、Ａｌ_２Ｏ_３を６０〜７０質量％、ＴｉＣを３０〜４０質量％含有し、平均結晶粒径が４００ｎｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子と平均結晶粒径が２００ｎｍ以下のＴｉＣ結晶粒子とを有するとともに、任意断面の１０μｍ×８μｍの領域に、前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に内包された前記ＴｉＣ結晶粒子が２０個以上存在することを特徴とする磁気ヘッド。
請求項２に記載の磁気ヘッドと、該磁気ヘッドによって情報の記録および再生を行う磁気記録層を有する記録媒体と、該記録媒体を駆動させるモータとを具備してなることを特徴とする磁気記録装置。