JP5148502B2

JP5148502B2 - セラミック焼結体とそれを用いた磁気ヘッド用基板および磁気ヘッドならびに記録媒体駆動装置

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Publication number: JP5148502B2
Application number: JP2008543109A
Authority: JP
Inventors: 秀司中澤; 雨叢王; 雅英秋山; 拓哉源通; 敏幸須恵
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-11-07
Also published as: WO2008056710A1; US20100061013A1; US8173281B2; CN101535213A; CN101535213B; JPWO2008056710A1

Description

本発明は、記録媒体駆動装置に用いられる磁気抵抗効果（ＭＲ）ヘッド，巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）ヘッド，トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）ヘッドまたは異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）ヘッド等の磁気ヘッドを構成するスライダの基材として、あるいはこのような磁気ヘッドの加工治具として用いられるセラミック焼結体とこれを用いた磁気ヘッド用基板および磁気ヘッドならびに記録媒体駆動装置に関する。

近年、記録媒体へ記録する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、記録媒体上を浮上走行するスライダに電磁変換素子を搭載した磁気ヘッドが使用されている。

かかる磁気ヘッドに用いるスライダは、機械加工性，耐磨耗性および記録媒体等に相対して空気により浮力を受ける浮上面の表面平滑性に優れることが要求されており、一例として以下のような手順で作製されるものである。

まず、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系セラミックス等からなるセラミック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、この絶縁膜上に磁気抵抗効果を用いたＭＲ（Magnetro Resistive）素子（以下、ＭＲ素子と称す），ＧＭＲ（Giant Magnetro Resistive）素子（以下、ＧＭＲ素子と称す），ＴＭＲ（Tunnel Magnetro Resistive）素子（以下、ＴＭＲ素子と称す）またはＡＭＲ（Anisotropic Magnetro Resistive）素子（以下、ＡＭＲ素子と称す）等の電磁変換素子のいずれかを複数、所望の間隔で列状に配設して搭載する。

そして、列状に配設した複数の電磁変換素子が搭載されたセラミック基板をスライシングマシンやダイシングソーを用いて短冊状に切断する。そして、短冊状のセラミック基板の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して得られた面を流路面とし、除去されずに残った鏡面を浮上面としている。この後、短冊状に切断されたセラミック基板をチップ状に分割することで、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。

また、スライダが磁気記録層を有する記録媒体に相対する面には、研磨して鏡面とした浮上面と鏡面の一部を除去して空気を通す流路面とが形成されており、記録媒体の高速回転に伴って生じる浮力により磁気ヘッドが浮上して記録媒体と接触しないように保たれた状態で情報の記録や再生が行なわれる。

このような磁気ヘッドが搭載された記録媒体駆動装置（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ハード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、高速回転するハードディスクと磁気ヘッドとの隙間が10ｎｍ以下であれば、不意の振動や衝撃によってハードディスクと磁気ヘッドとが接触し、磁気ヘッドを構成するスライダの組成物の結晶粒子が脱落（以下、脱粒と称す。）してハードディスクや磁気ヘッドが損傷し、情報の記録や再生が行なわれなくなるおそれがある。また、磁気ヘッド用基板を短冊状およびチップ状とするために切断した部分や、イオンミリング加工法または反応性イオンエッチング法により流路面を形成した部分から結晶粒子の脱粒が生じて高速回転するハードディスク上に落ちても、同様のおそれが生じる。

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、その組成物の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。

このような要求に応じるために、特許文献１では、50〜75重量％のＡｌ_２Ｏ_３と25〜50重量％のＴｉＣを主成分と成し、該主成分100重量部に対し、少なくとも焼結助剤成分を0.03〜0.5重量部の割合で含有して成るＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系焼結体であって、焼結体中の円相当平均結晶粒径が0.4〜1.2μｍであり、且つ各結晶粒子の円相当径の標準偏差が0.35以下であるＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系焼結体が提案されている。そして、この焼結体は耐チッピング性が向上させられた、破壊靱性の高い焼結体であることが記載されている。

また、特許文献２では0.5μｍ〜100μｍの結晶粒子を有するＡｌ_２Ｏ_３マトリックスの結晶粒内に粒子径2.0μｍ以下のＴｉＣ微粒子を分散させたセラミックス複合材料が提案されている。
特開2000−103667号公報特許第2664760号公報

しかしながら、特許文献１で提案されたＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系焼結体は、耐チッピング性は向上するものの、破壊靱性も高いため、この焼結体にラップ加工を施しても研磨効率が低く、良好な表面平滑性を得ることができなかったため、低浮上化に対応した磁気ヘッドを作製することができないという問題があった。

特許文献２で提案されたセラミックス複合材料は、高強度ではあるものの、Ａｌ_２Ｏ_３マトリックスの結晶粒内にＴｉＣ微粒子を分散させることで破壊靱性の向上を狙ったものであり、特許文献１と同様に破壊靭性が高いためにラップ加工を施しても研磨効率が低く、容易に加工することができないという問題があった。

特に、近年の磁気記録の高密度化への要求は一段と高まる傾向にあり、浮上高さ（浮上量）が10ｎｍ以下の磁気ヘッドでは、浮上面の表面平滑性が重視されるようになり、この浮上面を得るには、平均粒径0.1μｍ以下の小さなダイヤモンド砥粒を用いて研磨しなければならない。そのため、特許文献１，２でそれぞれ提案されたＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系焼結体またはセラミックス複合材料を用いた磁気ヘッド用基板を、平均粒径0.1μｍ以下の小さなダイヤモンド砥粒を用いて研磨すると、機械加工性が良好であるとは言えず、これらの焼結体から製作される磁気ヘッドを10ｎｍ以下の浮上高さ（浮上量）に対応させることはできなかった。

また、磁気ヘッドの浮上面の表面平滑性も良好であるとは言えなかった。

本発明は上述のような問題を解決するためになされたものであり、導電性を維持するとともに良好な機械加工性を備えたセラミック焼結体およびそれを用いた磁気ヘッド用基板、磁気ヘッドおよび記録媒体駆動装置を提供することを目的とする。

本発明のセラミック焼結体は、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子と、該Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部に存在する内部ＴｉＣ結晶粒子と、該内部ＴｉＣ結晶粒子以外の外部ＴｉＣ結晶粒子とを有し、断面視において、全ＴｉＣ結晶粒子の面積に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率が、８０％以上９９．７％以下であり、前記外部ＴｉＣ結晶粒子は、主として前記Ａｌ _２Ｏ _３結晶粒子に接触して存在するとともに、前記セラミック焼結体に対する全ＴｉＣの含有量が３６質量％以上５０質量％以下であることを特徴とする。

また、本発明のセラミック焼結体は、前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径が1.5μｍ以下、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が0.6μｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明のセラミック焼結体は、前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径比率が、45％以上95％以下であることを特徴とする。

また、本発明のセラミック焼結体は、熱伝導率が21Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする。

また、本発明の磁気ヘッド用基板は、セラミック焼結体からなることを特徴とする。

また、本発明の磁気ヘッド用基板は、両主面部および厚み方向の中央部における前記ＴｉＣの格子定数の差が１×10^−４ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明の磁気ヘッド用基板は、磁気ヘッド用基板の両主面部および中央部における前記ＴｉＣの格子定数が0.43150ｎｍ以上0.43168ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明の磁気ヘッド用基板は、Ａｌ_２Ｏ_３を60質量％以上65質量％以下、前記ＴｉＣを35質量％以上40質量％以下の範囲であることを特徴とする。

また、本発明の磁気ヘッド用基板は、抗折強度が700ＭＰａ以上であることを特徴とする。

また、本発明の磁気ヘッド用基板は、磁気ヘッド用基板の両主面部および厚み方向の中央部における密度の差が0.004ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする。

また、本発明の磁気ヘッド用基板は、密度が4.326ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする。

本発明の磁気ヘッドは、前記磁気ヘッド用基板をチップ状に分割してなる各スライダに電磁変換素子を備えてなることを特徴とする。

本発明の磁気ヘッドは、前記各スライダは、浮上面と空気を通す流路面とを有しており、該流路面は、算術平均高さ（Ｒａ）が25ｎｍ以下であることを特徴とする。

本発明の記録媒体駆動装置は、前記磁気ヘッドと、該磁気ヘッドによって情報の記録および再生を行な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、を備えてなることを特徴とする。

本発明のセラミック焼結体によれば、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子と、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部に存在する内部ＴｉＣ結晶粒と、この内部ＴｉＣ結晶粒子以外の外部ＴｉＣ結晶粒子とを有することから、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子および外部ＴｉＣ結晶粒子には、焼結後に、熱膨張係数の差に起因する応力がそれぞれ残り、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子と外部ＴｉＣ結晶粒子との界面では互いに引っ張り合った状態となっているので、機械加工を施すと、この機械加工による剪断力に加え、残った応力により、界面に発生したマイクロクラックは容易に進展するので機械加工性を良好にすることができる。

また、本発明のセラミック焼結体によれば、前記外部ＴｉＣ結晶粒子が、主として前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に接触して存在することから、外部ＴｉＣ結晶粒子同士が連結あるいは凝集する場合に比べ、外部ＴｉＣ結晶粒子とＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子とが接触する界面が多く形成された状態になるため、機械加工を施すと、この機械加工による剪断力に加え、残った応力により、界面に発生したマイクロクラックがより容易に進展するため、さらに機械加工性を良好にすることができる。

また、本発明のセラミック焼結体によれば、断面視における全ＴｉＣ結晶粒子の面積に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率が、80％以上99.7％以下であることから、外部ＴｉＣ結晶粒子は、前記剪断力が加えられない状態ではＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子同士を結合するように作用して、機械的強度を維持し、それぞれの結晶粒子に剪断力が加えられると、外部ＴｉＣ粒子およびＡｌ_２Ｏ_３粒子に発生したマイクロクラックがより容易に発生して、進展するため、さらに機械加工性を良好にすることができる。

また、本発明のセラミック焼結体によれば、ＴｉＣの含有量が36質量％以上50質量％以下であることから、この焼結体を磁気ヘッド用基板に用いると、導電性の高いＴｉＣの含有量は適正な範囲にあるため、帯電した電荷を速やかに除去させることができる。

また、本発明のセラミック焼結体によれば、前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径が1.5μｍ以下、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が0.6μｍ以下であることから、ＴｉＣ結晶粒子がＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部に存在し難くなり、破壊靱性の過度な上昇は抑制されるため、機械加工性の良好なセラミック焼結体とすることができる。また、高い導電性を有するＴｉＣ粒子は、セラミック焼結体の表面で放電を引き起こし、導電性の高いセラミック焼結体とすることができる。

また、本発明のセラミック焼結体によれば、前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径の比率が、45％以上95％以下であることから、磁気ヘッドを構成した場合、反応性イオンエッチング法を用いて流路面を形成すると、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子、ＴｉＣ結晶粒子間の反応性の差によって生じる高低差を小さくすることができるため、浮上姿勢の安定した磁気ヘッドを得ることができる。

また、本発明のセラミック焼結体によれば、熱伝導率が21Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることから、研磨による剪断力によって発生する熱をセラミック焼結体自身が研磨治具やラップ盤に容易に逃がすことができるため、ラップ盤との焼き付けが原因で発生する大きな脱粒を防ぐことができる。

特に、本発明の磁気ヘッド用基板によれば、上述したように、導電性と機械加工性、特に研磨における良好な加工性を兼ね備えたセラミック焼結体からなるので、好適である。

また、本発明の磁気ヘッド用基板によれば、磁気ヘッド用基板の両主面部および厚み方向の中央部におけるＴｉＣの格子定数の差が1×10^−４ｎｍ以下であるときには、焼結助剤として添加されるＴｉＯ_２は、そのほとんどがＴｉＣに変化し、ＴｉＣ結晶粒子内へのＴｉＯの固溶により発生する直径100ｎｍ〜500ｎｍの微小な気孔が低減されているため、磁気ヘッド用基板を短冊状に切断し、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して得られる流路面の表面粗さのばらつきを小さくすることができる。

また、本発明の磁気ヘッド用基板によれば、磁気ヘッド用基板の両主面部および中央部におけるＴｉＣの格子定数が0.43150ｎｍ以上であるときには、上述のようにＴｉＣ結晶粒子内へのＴｉＯの固溶をさらに抑制することができ、直径が100ｎｍ〜500ｎｍの微小な気孔を低減させることができる。これにより、流路面の表面粗さのばらつきをより低減することができる。併せて、ＴｉＣの格子定数が0.43168ｎｍ以下であることで、ＴｉＣ結晶粒子内へのＴｉＯの固溶量が最適な範囲になっているため、焼結性が低下することなく、より均一な結晶組織となり、機械的特性および熱的特性の安定した磁気ヘッド用基板とすることができる。

また、本発明の磁気ヘッド用基板によれば、Ａｌ_２Ｏ_３を60質量％以上65質量％以下、前記ＴｉＣを35質量％以上40質量％以下としたことから、導電性と機械加工性とをバランスよく維持することができる。

また、本発明の磁気ヘッド用基板によれば、抗折強度が700ＭＰａ以上であるときには、チップ状に分割してスライダとする場合に、マイクロクラックの発生が抑制され、このマイクロクラックの発生に伴う脱粒が起こりにくくなるため、良好なＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）特性を得ることができる。

また、本発明の磁気ヘッド用基板によれば、磁気ヘッド用基板の両主面部および厚み方向の中央部における密度の差を0.004ｇ／ｃｍ^３以下としたことから、焼結助剤として添加されるＴｉＯ_２は、そのほとんどがＴｉＣ結晶粒子に変化し、ＴｉＣ結晶粒子内へのＴｉＯの固溶により発生する直径が100ｎｍ〜500ｎｍの微小な気孔が低減されるため、磁気ヘッド用基板全体に亘り、気孔が部分的に凝集することがなく、またＴｉＣ結晶粒子内における酸素の分布が略均一になるため、イオンミリング加工法や反応性イオンエッチング法等によって鏡面の一部を除去して得られた流路面の表面粗さのばらつきを小さくすることができる。その結果、この基板より磁気ヘッドを形成した場合、均質性が高いため浮上特性が安定した磁気ヘッドを得ることができる。

また、本発明の磁気ヘッド用基板によれば、密度が4.326ｇ／ｃｍ^３以上であるときには、上述のようにＴｉＣ結晶粒子内へのＴｉＯの固溶をさらに抑制することができ、直径が100ｎｍ〜500ｎｍの微小な気孔を低減させることができる。これにより、流路面の表面粗さのばらつきをより低減することができる。

本発明の磁気ヘッドは、前記磁気ヘッド用基板をチップ状に分割してなる各スライダに電磁変換素子を備えてなることから、個々に切り出されたスライダには大きな脱粒のおそれが少なく、フェムトスライダ、アトスライダ等の小型化されたスライダには好適である。

本発明の磁気ヘッドは、各スライダは、浮上面と空気を通す流路面とを有しており、該流路面は算術平均高さＲａが25ｎｍ以下であることから、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子、ＴｉＣ結晶粒子間の反応性の差によって生じる高低差は小さく、浮上姿勢が安定する。

本発明の記録媒体駆動装置は、磁気ヘッドと、この磁気ヘッドによって情報の記録および再生を行なう磁気記録層を有する記録媒体と、記録媒体を駆動するモータと、を備えてなることから、小型化されたスライダにおいても、高精度な浮上面を有するため、その浮上量を一定に保持して、情報を長期間、正確に記録、再生することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明のセラミック焼結体の組織を示す模式図であり、（ａ）は組織の最小単位の概念の模式図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。図１（ａ）は、原料粉末として用いられたＴｉＯ_２粉末が還元作用を受けて変化したＴｉＣ結晶粒子の一部がＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子１に接触して存在する外部ＴｉＣ結晶粒子２ａと、ＴｉＣ結晶粒子の一部がＴｉＣ粉末の内部に取り込まれて、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子１の外部に存在する外部ＴｉＣ結晶粒子２ｂとを有する結晶組織を示している。また、図１（ｂ）は、ＴｉＣ結晶粒子の一部がＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子１の内部で内部ＴｉＣ粒子３として存在する状態を示している。

本発明のセラミック焼結体（以下、セラミック焼結体を単に焼結体という。）は、Ａｌ_２Ｏ_３およびＴｉＣを含むＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ系焼結体であって、図１に示すようにＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子と、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部に存在する内部ＴｉＣ結晶粒子と、該内部ＴｉＣ結晶粒子以外の外部ＴｉＣ結晶粒子とを有することが重要である。

ところで、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子および外部ＴｉＣ結晶粒子には、焼結後に、熱膨張係数の差に起因する応力がそれぞれ残っており、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子と外部ＴｉＣ結晶粒子との界面では互いに引っ張り合った状態となっている。微小なダイヤモンド砥粒を用いて焼結体を研磨する場合やスライシングマシンやダイシングソーを用いて焼結体を切断する場合、研磨，切断等の機械加工による剪断力に加え、残った応力により、それぞれの結晶粒子に発生したマイクロクラックは容易に進展するので機械加工性を良好にすることができる。

特に、外部ＴｉＣ結晶粒子２ａ，２ｂが、主としてＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子１に接触して存在すると、外部ＴｉＣ結晶粒子２ａ，２ｂおよびＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子１の熱膨張係数の差に起因して発生する残留応力により、外部ＴｉＣ結晶粒子２ａ，２ｂおよびＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子１の各界面では互いに何も介さずに直接引っ張り合った状態になる。このような状態で、機械加工による剪断力が外部ＴｉＣ結晶粒子２ａ，２ｂおよびＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子１に加わると、界面に発生したマイクロクラックは容易に進展するので、機械加工性をさらに高いものとすることができる。図１（ａ）は外部ＴｉＣ結晶粒子２ａ，２ｂが、ともにＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子１に接触して存在する状態を示している。

また、外部ＴｉＣ結晶粒子が主としてＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子に接触するとは、焼結体の任意の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した倍率13,000〜20,000倍の画像内における外部ＴｉＣ結晶粒子の全個数に対して、85％を超える個数の外部ＴｉＣ結晶粒子がＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子に接触する状態をいい、さらには外部ＴｉＣ結晶粒子の全個数の92％以上が接触することが好ましい。

但し、複数の外部ＴｉＣ結晶粒子が１個のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子を完全に取り囲むと、機械加工により発生した熱がＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部から外部ＴｉＣ結晶粒子を伝わって放熱しようとしても外部ＴｉＣ結晶粒子による散乱の影響を強く受け、熱伝導率が低下するので、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した画像（以下、ＳＥＭ画像という。）内の任意の直線上で複数の外部ＴｉＣ結晶粒子が１個のＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子を挟持するように配置することが好ましい。

外部ＴｉＣ結晶粒子２ａ，２ｂがＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子１を取り囲んだ状態については、例えば、倍率が10,000〜20,000倍のＳＥＭ画像を観察することで確認することができる。

なお、外部ＴｉＣ結晶粒子２ａ，２ｂおよび内部ＴｉＣ結晶粒子３は、その組成式がＴｉＣ_ｘＯ_ｙ（但し、ｘおよびｙは、ｘ＋ｙ＜１、かつｘ＞＞ｙ）であってもよい。この場合、ｘ＝0.85〜0.9，ｙ＝0.1〜0.15であることが好適である。

図２は本発明の焼結体の組織を２値化処理によって得られた画像の一例を示す図であって、黒色の部分がＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子、白色の部分がＴｉＣ結晶粒子に相当する。また、３ａ〜３ｄで示す白色の部分が内部ＴｉＣ結晶粒子、それ以外の２で示す白色の部分が外部ＴｉＣ結晶粒子に相当する。

なお、２値化処理とは画像の濃度を白か黒の２つの値に変換する処理をいい、この２値化処理では、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子は黒色、ＴｉＣ結晶粒子は白色として処理され、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いてＳＥＭ画像を元素分析することで各結晶粒子の組成を特定することができる。

ところで、図２に示すように、焼結体を断面視した場合、全ＴｉＣ結晶粒子の面積に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率は、焼結体の破壊靱性や脱粒に影響を与える。外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率がある程度高いと、内部ＴｉＣ結晶粒子が占める面積の比率が相対的に低くなるため、良好な機械加工性が維持できる適度な破壊靭性を有することができるが、高過ぎると、焼結体の破壊靱性は低下し、機械加工により脱粒が発生するおそれがある。

このような観点から、全ＴｉＣ結晶粒子の面積に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率は80％以上99.7％以下とすることが好適で、この範囲にすることで良好な機械加工性が維持できるとともに、適度な破壊靭性を有することができる。

特に、外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率は、85.5％以上95.5％以下とすることが好ましい。

なお、外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率の測定については、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。その後、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、平均的な面を選び、倍率13,000倍で撮影した画像（以下、この画像をＳＥＭ画像という。）を得る。

次に、ＳＥＭ画像を例えば「Jtrim」というフリーソフトを用いて画像処理する。

具体的には、ＳＥＭ画像をグレースケールに変換し、その後、フィルタによって細かいノイズを除去して、ＳＥＭ画像のコントラストを求める。そして、このコントラストのヒストグラムをイコライザ処理（平均化処理の１種）して、コントラストを修正した後、ＳＥＭ画像を２値化処理し、この２値化処理によって得られた画像より、全ＴｉＣ結晶粒子の総面積（Ｓ_Ｔ）および外部ＴｉＣ結晶粒子の総面積（Ｓ_ＯＴ）を算出して、面積比率（Ｓ_ＯＴ／Ｓ_Ｔ）を求めればよい。

ところで、焼結体におけるＴｉＣの含有量は、内部ＴｉＣ結晶粒子の含有量と外部ＴｉＣ結晶粒子含有量との合計であり、ＴｉＣの含有量は焼結体の導電性に影響する。ＴｉＣはその体積固有抵抗が1.8×10^−４Ω・ｃｍと低いため、帯電した電荷を速やかに除去させることができるので、焼結体中のＴｉＣの含有量が36質量％以上50質量％以下であることが好ましい。焼結体中のＴｉＣの含有量が36質量％未満では、ＴｉＣ結晶粒子の分散状態によっては焼結体に導電性を十分与えることができず、帯電した電荷を速やかに逃がすことができないおそれがある。一方、50質量％を超えるとＴｉＣの融点は3257℃と高いので、焼結が困難となったり、焼結できたとしても焼結体の表面が白っぽくなり外観の価値を低下させたりする場合があるからである。したがって、焼結体中のＴｉＣの含有量は36質量％以上50質量％以下とすることが好ましい。

なお、焼結体中のＴｉＣの含有量は、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）発光分光分析で測定することができる。具体的には、ＩＣＰ発光分光分析を用いて、Ｔｉの質量を求め、このＴｉの質量をＴｉＣの質量に換算し、ＴｉＣの含有量を求めればよい。

また、焼結体におけるＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径の大きさは機械加工性に影響を及ぼす。Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径が大きくなると、ＴｉＣ結晶粒子がＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部に取り込まれ易くなり、破壊靱性は上がり、機械加工性は低下する。一方、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径を小さくすると、ＴｉＣ結晶粒子はＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子の外部に存在し易くなり、破壊靱性は過度に上がらず、機械加工性は向上する。そこで、本発明の焼結体では、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径を1.5μｍ以下とすることが好ましく、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部にＴｉＣ結晶粒子が極力取り込まれないようにするためであり、内部ＴｉＣ結晶粒子の比率を相対的に少なくすることで、破壊靱性の過度な上昇は抑制され、機械加工性の良好な焼結体とすることができるからである。

上述のようにＴｉＣ結晶粒子の比率がある一定範囲の下では、特に、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径の大きさも焼結体の導電性に影響する。この理由は、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が小さくなるほど、焼結体の表面における外部ＴｉＣ結晶粒子の分散状態はよくなり、隣り合う外部ＴｉＣ結晶粒子間で放電を引き起こしやすくなるからである。

本発明の焼結体では、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径を0.6μｍ以下とすることが好適であり、その場合は、それ自身高い導電性を有するＴｉＣ結晶粒子は、焼結体の表面で放電を引き起こし、導電性を高くすることができる。

Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子および外部ＴｉＣ結晶粒子の各平均結晶粒径の測定についても、面積比率の測定と同様、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。その後、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、エッチング処理した面のうち、平均的な面を選択し、倍率10,000〜20,000倍で撮影した画像（以下、この画像をＳＥＭ画像という。）を得る。

得られたＳＥＭ画像よりＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子および外部ＴｉＣ結晶粒子をそれぞれ20個抽出し、各結晶粒子の最大長さを測定し、その平均値を平均結晶粒径として求めることができる。
ところで、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径比率（以下、粒径比率という。）は、機械加工性や、例えば、反応性イオンエッチング法に代表される化学反応を利用した加工の微細加工性に影響し、その比率は45〜95％とすることが好ましい。この粒径比率を45〜95％としたのは、45％未満では、焼結体が磁気ヘッドであって反応性イオンエッチング法によってスライダに流路面を形成する場合、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子よりＴｉＣ結晶粒子は、その反応性が高いためにＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子とＴｉＣ結晶粒子との間で大きな高低差を生む。その結果、流路面の凹凸が大きくなり、磁気ヘッドが浮上しているときに凹凸に起因する乱流が発生して、磁気ヘッドの浮上姿勢が不安定となるおそれがあるからである。粒径比率が95％を超えると、ＴｉＣ結晶粒子の粒成長に伴う残留歪みが増加し、磁気ヘッド用基板からチップ形状の磁気ヘッドに切断するときに生じる欠けが大きくなるおそれがある。

また、粒径比率を45〜95％とすることによって、反応性イオンエッチング法によってスライダに流路面を形成する場合、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子、ＴｉＣ結晶粒子間の反応性の差によって生じる高低差は小さくなる。その結果、磁気ヘッドが浮上しているときに乱流が発生しにくく、磁気ヘッドの浮上姿勢を安定させることができる。併せて、ＴｉＣ粒子の粒成長に伴う残留歪みは抑制され、磁気ヘッド用基板からチップ形状の磁気ヘッドに切断するときに生じる欠けを小さくすることができる。

さらに、粒径比率については、先に求めたＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子および外部ＴｉＣ結晶粒子の各平均結晶粒径より計算して求めればよい。

また、焼結体の熱伝導率は、機械加工性、特にラップ加工における研磨効率に影響し、研磨効率を上げるには、その値を高く設定する必要がある。

特に、本発明の焼結体では熱伝導率を21Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることが好ましく、この範囲にすることで研磨による剪断力によって発生する熱を焼結体自身がラップ治具やラップ盤に容易に逃がすため、ラップ盤との焼き付けが原因で発生する大きな脱粒を防ぐことができる。

また、本発明の焼結体より後述する磁気ヘッド用基板を介してスライダを形成する場合、スライダの放熱性を考慮すると、その熱伝導率は高いほうが好ましく、磁気ヘッド用基板の熱伝導率は21Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であることが好適である。その理由は、ＭＲ素子，ＧＭＲ素子，ＴＭＲ素子またはＡＭＲ素子等の電磁変換素子のいずれかを備えた磁気ヘッドを構成する場合、その記録密度を大きくするため、磁気ヘッドの浮上高さ（浮上量）を10ｎｍ以下とするが、ハードディスクに記録された磁気記録が電磁変換素子から発生した熱の影響を受けやすくなっても、この熱を速やかに逃がせるため、磁気記録は破壊されにくくなるからである。

なお、前記熱伝導率は、ＪＩＳＲ 1611−1997に準拠して測定することができる。

磁気ヘッド用基板は、Ａｌ_２Ｏ_３およびＴｉＣの複合焼結体からなり、焼結助剤としてＴｉＯ_２が用いられる。このＴｉＯ_２は、焼成工程で雰囲気中に含まれる微量の一酸化炭素（ＣＯ）により、式（１）に示すようにＴｉＯに還元される。還元されたＴｉＯは、ＴｉＣに固溶して、新たにＴｉＣ_ｘＯ_ｙ（ｘ＋ｙ＜１、かつｘ＞＞ｙ）を生成する。なお、ｘ＝0.85〜0.9，ｙ＝0.1〜0.15である。

ＴｉＯ_２＋ＣＯ→ＴｉＯ＋ＣＯ_２・・・（１）
生成したＴｉＣ_ｘＯ_ｙは、ＴｉＯの固溶量ｙに応じて、ＴｉＣの格子定数は異なり、固溶量ｙが0.15のときに格子定数が最も大きく、0.15より大きくても小さくても格子定数は小さくなり、その差はＴｉＣからなる結晶相の均一性に影響を与える。

このことから、本発明では、磁気ヘッド用基板の両主面部および厚み方向の中央部におけるＴｉＣの格子定数の差を１×10^−４ｎｍ以下とすることが好適である。この範囲にすることで、焼結助剤として添加したＴｉＯ_２は、そのほとんどがＴｉＣに変化して、ＴｉＣ結晶粒子内へのＴｉＯの固溶により発生する直径が100ｎｍ〜500ｎｍの微小な気孔が低減されている。このため、磁気ヘッド用基板を短冊状に切断し、切断面を研磨して鏡面とした後に、イオンビームによる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して得られる流路面の表面粗さのばらつきを低減させることができる。また、両主面部および中央部におけるＴｉＣの格子定数の差を２×10^−５ｎｍ以下とすることがより好ましく、さらに微小な気孔が低減され、表面粗さのばらつきもほとんどない磁気ヘッド用基板を得ることができる。

また、本発明では、磁気ヘッド用基板の両主面部および厚み方向の中央部における密度の差を0.004ｇ／ｃｍ^３以下とすることが好適であり、この範囲にすることで、焼結助剤として添加したＴｉＯ_２は、そのほとんどがＴｉＣに変化して、ＴｉＣ結晶粒子内へのＴｉＯの固溶により発生する直径が100ｎｍ〜500ｎｍの微小な気孔が低減できるため、磁気ヘッド用基板全体に亘り、気孔が部分的に凝集することがなく、またＴｉＣ結晶粒子内における酸素の分布が略均一になるため、イオンビームによる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、鏡面の一部を除去して得られる流路面の表面粗さのばらつきを低減させることができる。さらには両主面部および厚み方向の中央部（以下、単に中央部という。）におけるＴｉＣの密度の差を0.002ｇ／ｃｍ^３以下とすることがより好ましく、同じ組成を有する磁気ヘッド用基板においてはさらに微小な気孔を低減でき、表面粗さのばらつきもほとんどない磁気ヘッド用基板を得ることができ、曲げ強度等の機械特性も向上させることができる。

なお、ＴｉＣ結晶粒子内における酸素の分布については、オージェ電子分光分析法（ＡＥＳ）を用いて解析することができ、例えば、オージェ電子分光分析装置（ＰＨＩ社製、Ｍｏｄｅｌ1680）を用い、加速電圧を10ｋＶ、電流を10ｎＡ、測定領域を３μｍ×３μｍとして解析することができる。

ここで、磁気ヘッド用基板の両主面部および中央部の位置を説明する。

図３は、本発明の磁気ヘッド用基板の実施の形態の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図である。

図３に示す磁気ヘッド用基板10は、例えば、直径ｄが102〜153ｍｍ，厚みｔが1.2〜２ｍｍの基板であり、本発明における磁気ヘッド用基板の両主面部とは図３における10ａ，10ｂの上下面を含む領域であり、中央部10ｃとは、磁気ヘッド用基板10の厚みｔの中心線ＣＬ（1点鎖線）、即ち両主面の間の厚みの１／２に位置する線を中心に厚み方向にｔ／２以内の領域（２点鎖線で囲まれた領域）をいう。

図４は、本発明の磁気ヘッド用基板の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ’線での断面図である。

図４に示す磁気ヘッド用基板10は、例えば、直径ｄが102〜153ｍｍ，厚みｔが1.2〜２ｍｍの基板であり、その一部に直線部であるオリエンテーションフラットＯＦを備えている。オリエンテーションフラットＯＦは、絶縁膜を介して電磁変換素子をスライダに搭載するときや磁気ヘッド用基板10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ＯＦは、図４に示す磁気ヘッド用基板10の一部をその厚み方向に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。図３に示す磁気ヘッド用基板10と同様に、図４に示す磁気ヘッド用基板10の両主面部とは図３における10ａ，10ｂの上下面を含む領域であり、中央部10ｃとは、磁気ヘッド用基板10の厚みｔの中心線ＣＬ（１点鎖線）、即ち両主面の間の厚みの１／２の位置する線を中心に厚み方向にｔ／２以内の領域（２点鎖線で囲まれた領域）をいう。

磁気ヘッド用基板10の両主面部10ａ，10ｂおよび中央部10ｃにおけるＴｉＣの格子定数は、詳細を後述する高分解能Ｘ線回折法を用いて求められ、両主面部10ａ，10ｂと、中央部10ｃのそれぞれのＴｉＣの格子定数を同じ厚み方向に沿って測定し、上面側、下面側の２つの主面部10ａ，10ｂのＴｉＣの格子定数と、中央部10ｃのＴｉＣの格子定数の差をそれぞれ求めることで得られる。なお、中央部10ｃのＴｉＣの格子定数は、中央部10ｃの少なくとも一方の表面（磁気ヘッド用基板10より切り出した面のうち一方の面）の値を測定すればよい。

また、本発明の磁気ヘッド用基板10は、ＴｉＣの格子定数によりその密度が影響を受ける。ＴｉＣの格子定数を小さくし過ぎると、ＴｉＯ_２が焼成工程で還元されて発生した二酸化炭素（ＣＯ_２）が磁気ヘッド用基板10中に閉じこめられ、微小な気孔として発生しやすくなる。一方、ＴｉＣの格子定数を大きくし過ぎると、焼結性が損なわれるために、気孔が発生しやすくなる。

このような観点から、磁気ヘッド用基板10の両主面部10ａ，10ｂおよび中央部10cにおけるＴｉＣの格子定数は0.43150ｎｍ以上0.43168ｎｍ以下であることが好適であり、ＴｉＣの格子定数を0.43150ｎｍ以上とすることで、ＴｉＣ結晶粒子内へのＴｉＯの固溶が抑制されるために、直径100ｎｍ〜500ｎｍの微小な気孔を低減させられ、流路面の表面粗さのばらつきをさらに抑制できるとともに、ＴｉＣの格子定数を0.43168ｎｍ以下とすることで、ＴｉＣ結晶粒子内へのＴｉＯの固溶が最適化されるため、焼結性が低下することなく、より均一な結晶組織となり、機械的特性および熱的特性の安定した磁気ヘッド用基板10を得ることができる。

さらに、ＴｉＣの格子定数は、0.43160ｎｍ以上0.43162ｎｍ以下であることが好適であり、流路面の表面粗さのばらつきのほとんどない磁気ヘッド用基板10を得ることができる。

ＴｉＣの格子定数は高分解能Ｘ線回折法を用いて求められる。具体的には、ＣｕＫ_α１特性Ｘ線を磁気ヘッド用基板10に照射し、回折角（２θ）が20°≦２θ≦110°の範囲で、0.008°のステップでスキャンして得られたＸ線回折パターンをRIETAN-2000プログラム（制作者：泉富士夫、参考文献：F.Izumi and T.Ikeda,Mater.Sci.Forum, 321-324 (2000)198）を用いてリートベルト法で解析することにより、格子定数を求めることができる。

但し、上述のように、RIETAN-2000を用いてリートベルト法で解析する場合、ＴｉＣ結晶粒子の各結晶面からの回折線のピーク形状によって格子定数が変動するため、虎谷の分割psedo-voigt関数を用いてピーク形状を限定すればよい。

また、磁気ヘッド用基板10は、Ａｌ_２Ｏ_３の有する機械的特性、耐摩耗性および耐熱性を維持したまま、ＴｉＣにより速やかに電荷を除去するよう構成されており、磁気ヘッド用基板10におけるＴｉＣの比率は、導電性および機械加工性に影響を及ぼす。ＴｉＣの含有比率が低いと、体積固有抵抗が高くなるために導電性が低下し、ＴｉＣの含有比率が高いと、磁気ヘッド用基板10の靱性が高くなるために、機械加工性が低下する。

このような観点から、磁気ヘッド用基板10は、特にＡｌ_２Ｏ_３の含有量を60質量％以上65質量％以下、ＴｉＣの含有量を35質量％以上40質量％以下の範囲とすることがより好適である。この範囲にすることで、導電性と機械加工性をさらにバランスよく維持することができるからである。磁気ヘッド用基板を形成する元素100質量％（但し、炭素（Ｃ）および酸素（Ｏ）を除く）中における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および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すればよい。

なお、磁気ヘッド用基板10の体積固有抵抗は、ＪＩＳＣ 2141−1992に準拠して測定でき、この測定値が1×10^―３Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。また、磁気ヘッド用基板10の機械加工性については、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ればよい。

また、スライダが小型化すると、その抗折強度の影響が大きくなるため、本発明の磁気ヘッド用基板10は、その抗折強度が700ＭＰａ以上であることが好適である。磁気ヘッド用基板10の抗折強度を700ＭＰａ以上とすることで、チップ状のスライダに分割しても、マイクロクラックの発生が抑制され、このマイクロクラックの発生に伴う結晶粒子の脱粒が起こりにくくなるため、良好なＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）特性を有する磁気ヘッドを得ることができ、特に、フェムトスライダ、アトスライダ等の小型化されたスライダを構成する際に好適に用いることができる。なお、抗折強度は、ＪＩＳＲ 160１−1995に準拠して３点曲げ強度で評価することができる。但し、磁気ヘッド用基板10が薄く、前記ＪＩＳ規格で規定する試験片を磁気ヘッド用基板10から切り出せない場合には、磁気ヘッド用基板10の厚みを試験片の厚みとしても差し支えない。

本発明の磁気ヘッド用基板10から磁気ヘッドを作製する場合には、以下のような手順で作製される。

まず、磁気ヘッド用基板10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、磁気抵抗効果を用いたＭＲ素子，ＧＭＲ素子，ＴＭＲ素子，ＡＭＲ素子等の電磁変換素子をこの絶縁膜上に搭載する。

次に、電磁変換素子が搭載された磁気ヘッド用基板10をスライシングマシンやダイシングソーを用いて短冊状に切断し、磁気ヘッド用基板10の厚み方向（図３，４中に白抜き矢印で示す方向）に平行な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とで流路面が形成され、除去されずに残った鏡面は浮上面となる。そして、短冊状に切断された磁気ヘッド用基板10をチップ状に分割することで、磁気ヘッドが得られる。

図５は、本発明の磁気ヘッドの実施の形態の一例を示す斜視図である。

本発明の磁気ヘッド20は、浮上面21ａと空気を通す流路面21ｂとを有するスライダ21に絶縁膜22を介して搭載された電磁変換素子23を形成してなるものである。浮上面21ａは情報の記録および再生を行なう磁気記録層を有する記録媒体であるハードディスク（図示せず）に対向するものであり、その浮上高さ（浮上量）は例えば10ｎｍ以下である。また、流路面21ｂは、ハードディスクに対向して、磁気ヘッド20を浮上させるための空気を通す流路として機能するものであり、流路面21ｂの深さは、例えば1.5〜2.5μｍである。

図６は、上述した本発明の磁気ヘッドを搭載した記録媒体駆動装置（ハードディスク駆動装置）の一例の概略構成を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ’線における断面図である。

記録媒体駆動装置30は、磁気ヘッド用基板10をチップ状に分割したスライダ21に電磁変換素子23を備えてなる磁気ヘッド20と、磁気ヘッド20によって情報の記録および再生を行なう磁気記録層を有する記録媒体であるハードディスク31と、ハードディスク31を駆動するモータ32とを備えている。

ハードディスク31はモータ32の回転軸33に装着され、回転軸33とともに回転するハブ34に複数のハードディスク31とスペ−サ35とを交互に挿入した後、最後にスペーサ35をクランプ36で押さえ付け、このクランプ36をネジ37で締め付けることにより固定される。モータ32は記録媒体駆動装置30のシャーシ38に固定され、この状態で回転軸33を駆動することによりハードディスク31を回転させる。

磁気ヘッド20は、基端をキャリッジ39で保持されてなるサスペンション40の先端に固定された状態で、ハードディスク31上を非接触状態で移動することにより、ハードディスク31の任意のトラックにアクセスして、情報の記録および再生を行なうようになっている。このような本発明の記録媒体駆動装置30は、本発明の磁気ヘッド用基板10から得られた磁気ヘッド20を用いているので、磁気ヘッド20からの脱粒が少なく、信頼性の高い記録媒体駆動装置30とすることができる。

図７は、サスペンション40の先端に固定された磁気ヘッド20を拡大した図であり、（ａ）は底面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は拡大した側面図である。

本発明の磁気ヘッド20の浮上特性とは、磁気ヘッド20のローリングおよびピッチングを指し、ローリングとは、矢印θ１に示す方向の浮上特性であり、ピッチングとは、矢印θ２に示す方向の浮上特性である。本発明の磁気ヘッド用基板10から得られた磁気ヘッド20は、均質性が高く、浮上時に気孔による乱流が低減されるので、浮上特性が安定する。

本発明の磁気ヘッド20は、上述のように均一な結晶組織を有するセラミック焼結体から成る磁気ヘッド用基板10から形成されるため、個々に切り出された磁気ヘッド20においてもマイクロクラックを抑制でき、磁気ヘッド20からの脱粒も有効に防止できるため、フェムトスライダ、アトスライダ等の小型化されたスライダに好適に用いることができる。

特に、流路面21ｂは、その算術平均高さＲａを小さくすることが好適で、流路面21ｂの算術平均高さＲａを25ｎｍ以下にすると、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子とＴｉＣ結晶粒子との間の反応性の差によって生じる高低差は小さくなり、浮上姿勢が安定する。

次に、本発明のセラミック焼結体を用いた磁気ヘッド用基板の製造方法について説明する。

本発明のセラミック焼結体を得るには、まず、平均粒径が0.2μｍ以上0.5μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉末、平均粒径が0.3μｍ以上１μｍ以下のＴｉＣ粉末および平均粒径が0.03μｍ以上0.2μｍ以下のＴｉＯ_２粉末を調合して調合原料として、ボールミル、振動ミル、コロイドミル、アトライター、高速ミキサー等で均一に混合する。

ここでＡｌ_２Ｏ_３粉末は焼結体にしたときに機械的強度や耐摩耗性を与えるのに作用し、Ａｌ_２Ｏ_３粉末の平均粒径を0.2μｍ以上0.5μｍ以下としたのは、平均粒径が0.2μｍ未満では成形性が低下しやすく、そのため焼結における制御も難しくなるからである。平均粒径が0.5μｍを超えると、焼結体の緻密化が不十分となり、強度不足となるからである。緻密な焼結体を得ようとすると、温度を上げなければならず、高温で焼結させた場合、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径は大きくなり、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が45％未満になるおそれがある。Ａｌ_２Ｏ_３粉末の平均粒径を0.2μｍ以上0.5μｍ以下とすることで、緻密化は促進され、焼結体として必要な強度を容易に得ることができる。

ＴｉＣ粉末は焼結体にしたときに導電性粒子となって、焼結体に帯電した電荷を速やかに除去する。ＴｉＣ粉末の平均粒径を0.3μｍ以上１μｍ以下としたのは、平均粒径が0.3μｍ未満では、Ａｌ_２Ｏ_３粉末と同様、成形性が低下しやすく、そのため焼結における制御も難しくなるからであり、１μｍを超えると、焼結時に異常な粒成長をしたＴｉＣ結晶粒子が発生するからである。

ＴｉＯ_２粉末は焼結中に還元作用を受けてＴｉＣ結晶粒子となることで、焼結体に帯電した電荷を速やかに除去するとともに、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に影響を及ぼす。

ＴｉＯ_２粉末の平均粒径を0.03μｍ以上0.2μｍ以下としたのは、平均粒径が0.03μｍ未満では、ＴｉＯ_２粉末の凝集力が強過ぎるため、ＴｉＯ_２粉末が凝集しやすくなるからであり、0.2μｍを超えると、ＴｉＯ_２の焼結活性が低くなり、緻密な焼結体が得られにくくなるからである。ＴｉＯ_２粉末の平均粒径を0.03μｍ以上0.2μｍ以下とすることで、ＴｉＯ_２粉末が凝集せず、緻密な焼結体が得られるとともに、ＴｉＣ結晶粒子に変化する焼成温度を下げられるので、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の粒成長が抑制され、その平均結晶粒径を小さくすることができる。

上述したように、本発明のセラミック焼結体を得る場合には、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末の各平均粒径を調整することで、内部ＴｉＣ結晶粒子および外部ＴｉＣ結晶粒子の両者を有する結晶組織とすることができる。

特に、セラミック焼結体を断面視して、全ＴｉＣ結晶粒子の面積に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率を制御する場合は、例えば、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末の各平均粒径を制御することで可能となり、面積比率を80％以上99.7％以下とするには、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末の各平均粒径をそれぞれ0.3μｍ以上1.0μｍ以下、0.05μｍ以上0.2μｍ以下にすればよい。

外部ＴｉＣ結晶粒子を主として前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子に接触して存在させるには、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子およびＴｉＣ結晶粒子の平均粒径の差を大きくすればよく、その差を0.3μｍ以上にすればよい。

また、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径を1.5μｍ以下にする場合は、ＴｉＯ_２粉末の平均粒径を0.05μｍ以上0.1μｍ以下にすればよく、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径を0.6μｍ以下にする場合は、ＴｉＣ粉末の結晶平均粒径を0.3μｍ以上0.4μｍ以下とすればよい。

焼結体におけるＴｉＣの含有量が36質量％以上50質量％以下になるようにするには、Ａｌ_２Ｏ_３粉末を35質量％以上70質量％以下、ＴｉＣ粉末を20質量％以上64質量％以下、残分をＴｉＯ_２粉末とし、これら各粉末の合計が100質量％になるようにすればよい。

また、焼結を促進し、より緻密にするために、前記調合原料に対しＹｂ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯの少なくともいずれか１種を0.05質量部以上0.3質量部以下の範囲で加えてもよい。

なお、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＣ、ＴｉＯ_２各粉末の平均粒径は、液相沈降法、光投下法、レーザー散乱回折法等により測定することができる。

次に、調合原料に結合剤、分散剤等の成形助剤を添加して均一に混合した後、転動造粒機、スプレードライヤー、圧縮造粒機、押し出し造粒機等の各種造粒機を用いて顆粒にする。そして、得られた顆粒を乾式加圧成形、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、加圧焼結装置内に配置する。

図８は、加圧焼結装置内における前記成形体の配置状態を示す断面図である。

成形体10ｚは、その両主面よりエンボス加工の施されたカーボンシート41または多孔質状のカーボンシート41を介して黒鉛製スペーサ42で挟まれ、段積み状態で配置される。本発明の磁気ヘッド用基板10を得るには、成形体10ｚの両主面にカーボンシート41を接触させればよく、磁気ヘッド用基板10の両主面部10ａ，10ｂおよび中央部10ｃにおけるＴｉＣの格子定数およびその差を制御する場合には、エンボス加工の施されたカーボンシート41を用いればよい。この理由は、成形体10ｚの両主面にエンボス加工の施されたカーボンシート41を接触させると、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10の両主面部10ａ，10ｂおよび中央部10ｃにおけるＴｉＣの格子定数およびその差を制御することができるからである。

また、磁気ヘッド用基板10の両主面部10ａ，10ｂおよび中央部10ｃにおける密度の差を制御する場合には、多孔質状のカーボンシート41を用いればよい。この理由は、成形体10ｚの両主面に多孔質状のカーボンシート41を接触させると、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10の両主面部10ａ，10ｂおよび中央部10ｃにおける密度の差を制御して、その差を0.004ｇ／ｃｍ^３以下とすることができるからである。

このように配置した後、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、真空等の雰囲気中にて1400℃以上1700℃以下で加圧焼結することで、本発明の図３に示す磁気ヘッド用基板10を得ることができる。ここで、加圧焼結温度は1400℃以上1700℃以下とすることが重要である。この理由は、加圧焼結温度が1400℃未満では、十分焼結させることができないからであり、加圧焼結温度が1700℃を超えると、ＴｉＣ粉末が成長して結晶組織が不均一になりやすく、ＴｉＣが本来備えている機能を十分に発揮することができないからである。

加圧焼結温度を1400℃以上1700℃以下とすることで、ＴｉＣ粉末を均一に分散させることができるとともに、その分布密度を５×10^５個／ｍｍ^２以上として、隣り合うＴｉＣ結晶粒子の間隔を２μｍ以下とすることができる。

また、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10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る。

また、炭素質材料を含む遮蔽材43を成形体10ｚの周囲に配置して加圧焼結することが好適である。なぜなら、このように配置することで、ＴｉＣ粒子からＴｉＯ，ＴｉＯ_２等の酸化物粒子への変質を防ぎ、機械的特性の優れた磁気ヘッド用基板10とすることができるからである。

なお、加圧焼結後、必要に応じて、熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）を行なってもよい。例えば、圧力が150ＭＰａ以上200ＭＰａ以下、温度が1350℃以上1700℃以下で熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）を行なうことで、抗折強度を700ＭＰａ以上にすることができる。特に、熱伝導率が21Ｗ／（ｍ・ｋ）以上の磁気ヘッド用基板10を得ようとする場合には、温度1500℃以上1700℃以下で熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）を行なえばよい。

上述したように、成形体10ｚの両主面にエンボス加工の施されたカーボンシート41を接触させて、焼結した磁気ヘッド用基板10は、両主面部10ａ，10ｂおよび中央部10ｃにおけるＴｉＣの格子定数の差を１×10^−４ｎｍ以下とすることができるので、磁気ヘッド用基板10全体に亘り、密度のばらつきが少ない緻密質な基板となる。

また、成形体10ｚの両主面に多孔質状のカーボンシート41を接触させて焼結した磁気ヘッド用基板10は、両主面部10ａ，10ｂおよび中央部10ｃにおける密度の差を0.004ｇ／ｃｍ^３以下とすることができるので、磁気ヘッド用基板10全体に亘り、気孔が部分的に凝集することがなく、この基板10より磁気ヘッド20を形成した場合、均質性が高いので、浮上特性が安定した磁気ヘッド20を得ることができる。

そして、図３に示す磁気ヘッド用基板10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４に示す磁気ヘッド用基板10を得ることができる。

なお、磁気ヘッド20において流路面21ｂを形成するには、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く、イオンミリング加工法により流路面21ｂの算術平均高さ（Ｒａ）を25ｎｍ以下にするには、例えば、Ａｒイオンを用いて、加速電圧を600Ｖとし、ミリングレートを18ｎｍ／分として、75〜125分間加工すればよい。また、反応性イオンエッチング法で流路面21ｂの算術平均高さ（Ｒａ）を25ｎｍ以下にするには、例えば、ＡｒガスおよびＣＦ_４ガスをそれぞれ流量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。

以下、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
まず、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末をそれぞれ表１に示す比率にて調合した後、混合して調合原料を得た。また、Ａｌ_２Ｏ_３粉末およびＴｉＣ粉末のみを用いた原料粉末も作製した。

なお、Ａｌ_２Ｏ_３粉末の平均粒径は0.2μｍ以上0.5μｍ以下、ＴｉＣ粉末の平均粒径は0.3μｍ以上１μｍ以下、ＴｉＯ_２粉末の平均粒径は0.03μｍ以上0.2μｍ以下とした。

これら調合原料100質量部に対し、焼結助剤として0.1質量部のＹｂ_２Ｏ_３粉末、成形用結合剤および分散剤を均一に混合して、スラリーを作製した。得られたスラリーをそれぞれ噴霧乾燥機に投入して、顆粒とした後、乾式加圧成形にて成形体を得た。

次に、これら成形体を所定の金型にそれぞれ配置し、非酸化性雰囲気中、温度1650℃で加圧焼成した後、圧力を180ＭＰａ、温度を1600℃で熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）により焼結体を作製した。

次に、得られた焼結体について、面積比率（Ｓ_ＯＴ／Ｓ_Ｔ）、破壊靱性および機械加工性を評価した。

面積比率（Ｓ_ＯＴ／Ｓ_Ｔ）については、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。その後、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、エッチング処理した面のうち、平均的な面を選び、倍率13,000倍で撮影したＳＥＭ画像を用いて、外部ＴｉＣ結晶粒子と内部ＴｉＣ結晶粒子とを識別した。そして、このＳＥＭ画像を「Jtrim」というフリーソフトを用いて画像処理した。具体的には、ＳＥＭ画像をグレースケールに変換し、その後、フィルタによって細かいノイズを除去し、前記ＳＥＭ画像のコントラストを求めた。

次いで、コントラストのヒストグラムをイコライザ処理（平均化処理の１種）して、コントラストを修正した後、ＳＥＭ画像を２値化処理し、この２値化処理によって得られた画像より、全ＴｉＣ粒子の総面積（Ｓ_Ｔ）および外部ＴｉＣ粒子の総面積（Ｓ_ＯＴ）を算出して、面積比率（Ｓ_ＯＴ／Ｓ_Ｔ）を求めた。

焼結体の破壊靱性についてはＪＩＳＲ 1607−1995で規定するＳＥＰＢ法に準拠して測定した。

また、機械加工性については、ラップにおける単位時間当たりの研磨量（以下、ラッピングレートという。）を測定した。

図９は焼結体の研磨に使用するラップ装置44の概略構成図を示すものであり、この実施例ではラップマスターＳＦＴ製９”型を用いた。ラップ装置44は、水性スラリー状の研磨液46が容器47から供給されながらラップ盤45が駆動部（図示しない）により回転し、円形形状のラップ治具48に配置された焼結体49が、ラップ盤45上で所定の圧力を受けながら回転して研磨される構成となっている。

なお、研磨条件は、平均粒径0.1μｍのダイヤモンド砥粒を濃度0.5ｇ／ｌで分散させたｐＨ8.1の水性スラリー状の研磨液46と、平坦度10μｍ以下、ビッカース硬度（Ｈ_ｖ）78ＭＰａの錫製のラップ盤45と、円板形状のラップ治具48とを使用し、厚み方向に対し、垂直な断面の大きさを10ｍｍ×10ｍｍの基板状にした焼結体49を図10に示すようにラップ冶具48に30枚等間隔で円周状に配置して、研磨液46をラップ盤45に供給しながら、圧力を0.08ＭＰａ、周速を0.5ｍ／秒とした。また、ラップ装置44にはラップマスターＳＦＴ社製９“型を、ラップ盤45には矩形状の溝を螺旋状に形成し、隣り合う溝の間隔を0.3ｍｍとしたものを用いた。

測定結果は表１に示す通りである。

表１に示す通り、本発明の試料Ｎｏ．２〜７は、内部ＴｉＣ結晶粒子と外部ＴｉＣ結晶粒子とを有することから、破壊靱性が3.6ＭＰａ・ｍ^１／２以上4.2ＭＰａ・ｍ^１／２以下と適度でありながら、ラッピングレートは0.07μｍ／分以上１μｍ／分以下となり、機械加工性が優れていることが分かった。特に、試料Ｎｏ．３〜６は、外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率（Ｓ_ＯＴ／Ｓ_Ｔ）が80％以上99.7％以下であることから、破壊靱性が3.6ＭＰａ・ｍ^１／２以上4.1ＭＰａ・ｍ^１／２以下と機械加工に対して適度でありながら、ラッピングレートは0.08μｍ／分以上１μｍ／分以下となり、機械加工性がより優れていることが分かった。

これに対し、比較例の試料Ｎｏ．１は、面積比率（Ｓ_ＯＴ／Ｓ_Ｔ）が０％であり、外部ＴｉＣ結晶粒子がない、即ちＴｉＣ結晶粒子はすべて内部ＴｉＣ結晶粒子であることから、破壊靱性が６ＭＰａ・ｍ^１／２と高く、ラッピングレートも0.06μｍ／分と低いものであった。

（実施例２）
実施例１と同様に、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末をそれぞれ表２に示す比率にて調合した後、混合して調合原料を得た。

なお、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末の平均粒径は、実施例１で用いた各粉末の平均粒径と同じにし、これら粉末の各比率は表２に示す通りとした。これら調合原料100質量部に対し、焼結助剤として0.1質量部のＹｂ_２Ｏ_３粉末、成形用結合剤および分散剤を均一に混合して、スラリーを作製した。得られたスラリーをそれぞれ噴霧乾燥機に投入して、顆粒とした後、乾式加圧成形にて成形体を得た。

次に、この成形体を所定の金型に配置し、実施例１で示した焼成条件と同じ条件にて焼結体を作製した。

そして、ＩＣＰ発光分光分析を用いて、各試料におけるＴｉの比率を求め、この比率をＴｉＣの含有量に換算した。また、ＪＩＳＲ 1634−1998に準拠して相対密度と、ＪＩＳＣ 2141−1992に準拠して体積固有抵抗とを測定した。

測定結果は表２に示す通りである。

表２に示す通り、試料Ｎｏ．９，10は、焼結体中のＴｉＣの含有量が36質量％以上50質量％以下であることから、相対密度が99.8％以上と高く、体積固有抵抗値は1.0×10^―５Ω・ｍ以下と低く、導電性を備えた緻密体を得ることができた。

これに対し、試料Ｎｏ．11，12は、ＴｉＣの含有量が36質量％未満であることから体積固有抵抗値が2.9×10^８Ω・ｍ以上と高く、導電性は低いものであった。また、試料Ｎｏ．８は、ＴｉＣの含有量が50質量％を超えることから、相対密度が低く、機械加工性が悪いものであった。

（実施例３）
実施例１と同様に、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末をそれぞれ表３に示す比率にて調合した後、混合し原料粉末を得た。

なお、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末の平均粒径は、実施例１で用いた各粉末の平均粒径と同じにし、これら粉末の各比率は表３に示す通りとした。これら調合原料100質量部に対し、焼結助剤として0.1質量部のＹｂ_２Ｏ_３粉末、成形用結合剤および分散剤を均一に混合して、スラリーを作製した。得られたスラリーをそれぞれ噴霧乾燥機に投入し、顆粒とした後、乾式加圧成形にて成形体を得た。

そして、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子および外部ＴｉＣ結晶粒子の各平均結晶粒径を測定した。具体的には、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。その後、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、エッチング処理した面を倍率13,000倍で撮影した。得られたＳＥＭ画像よりＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子および外部ＴｉＣ結晶粒子をそれぞれ20個抽出し、各結晶粒子の最大長さを測定し、その平均値を平均結晶粒径として求め、この平均結晶粒径からＡｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径比率を求めた。

また、各試料の機械加工性を評価した。機械加工性については、実施例１で示した研磨条件と同じとしてラップし、ラッピングレートを測定した。ラップした焼結体をダイヤモンド砥石（ＳＤ800）を用いて長さ1.25ｍｍ、幅1.0ｍｍ、厚み0.3ｍｍのチップ形状に分割して、側面と表面で形成される長さ1.25ｍｍの直線上における深さ５μｍ以上の欠けの個数を金属顕微鏡を用いて倍率200倍で調べた。

そして、反応性イオンエッチング法やイオンミリング加工法により浮上面からの深さが0.2μｍである流路面を形成し、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子、ＴｉＣ結晶粒子間の反応性の差によって生じる高低差を原子間力顕微鏡を用いて、ＪＩＳＢ 0601−2001に準拠して算術平均高さＲａとして測定した。但し、測定する長さは10μｍとした。

なお、表３で試料Ｎｏ．の後にａを付した試料はイオンミリング加工法により、また、ｂを付した試料は反応性イオンエッチング法により流路面を形成した試料である。

また、別途、上述と同様の製造方法で体積固有抵抗を測定するための焼結体を作製し、ＪＩＳＣ 2141−1992に準拠して体積固有抵抗を測定した。

これらの測定結果は表３に示す通りである。

表３に示す通り、試料Ｎｏ．13，14，16は、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径が1.5μｍを以下、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が0.6μｍ以下であることから、ラッピングレートが0.1（μｍ／分）以上と高く、欠けも14個以下となり、流路面の算術平均高さＲａは24μｍ以下と機械加工性の優れたものであった。

また、試料Ｎｏ．13，14，16〜18は、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が45％以上95％以下であることから、流路面の算術平均高さＲａが25μｍ以下と小さく、欠けの個数も24個以下と少ないものであった。

また、イオンミリング加工法により流路面を形成した試料Ｎｏ．13ａ，14ａ，15ａ，16ａ，17ａ，18ａは、反応性イオンエッチング法によりそれぞれ流路面を形成した試料Ｎｏ．13ｂ，14ｂ，15ｂ，16ｂ，17ｂ，18ｂよりも、流路面の算術平均高さＲａはより小さいものであった。

これに対し、試料Ｎｏ．18，19は、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径が1.5μｍを超え、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が0.6μｍを超えていることから、ラッピングレートが0.05（μｍ／分）以下と低く、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が0.6μｍを超える試料Ｎｏ．15,17〜19は、焼結体の表面で発生する放電が弱いために、導電性は低いものであった。

また、試料Ｎｏ．19は、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が45％未満であることから、流路面の算術平均高さＲａが大きく、Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が95％を超える試料Ｎｏ．15は、欠けの個数が36個と多いことが分かった。

（実施例４）
実施例１と同様に、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末をそれぞれ表４に示す比率にて調合した後、混合して調合原料得た。

なお、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末の平均粒径は、実施例１で用いた各粉末の平均粒径と同一にし、これら粉末の各比率は表４に示す通りとした。これら調合原料100質量部に対し、焼結助剤として0.1質量部のＹｂ_２Ｏ_３、成形用結合剤および分散剤を均一に混合して、スラリーを作製した。得られたスラリーをそれぞれ噴霧乾燥機に投入し、顆粒とした後、乾式加圧成形にて成形体を得た。次に、この成形体を所定の金型に配置し、実施例１で示した焼成条件と同じ条件にて焼結体を作製した。

そして、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。その後、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、エッチング処理した面のうち、平均的な面を選び、倍率13,000倍でＳＥＭ画像を撮影し、このＳＥＭ画像中に存在するＡｌ_２Ｏ_３粒子に対し、複数の外部ＴｉＣ粒子が直接接触して配置している組み合わせの比率を接触率として求めた。

また、機械加工性については、実施例１で示した研磨条件と同じとしてラップし、ラッピングレートを測定した。

その結果は、表４に示す通りである。

表４に示す通り、試料Ｎｏ．20は接触率が高いことから、接触率が低い試料Ｎｏ．21，22に比べて、ラッピングレートが上がり、機械加工性が向上していることが分かった。

（実施例５）
実施例１と同様に、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末をそれぞれ表５に示す比率にて調合した後、混合して調合原料を得た。

なお、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末およびＴｉＯ_２粉末の平均粒径は、実施例１とで用いた各粉末の平均粒径と同一にし、これら粉末の各比率は表５に示す通りとした。これら調合原料100質量部に対し、焼結助剤として0.1質量部のＹｂ_２Ｏ_３、成形用結合剤および分散剤を均一に混合して、スラリーを作製した。得られたスラリーをそれぞれ噴霧乾燥機に投入し、顆粒とした後、乾式加圧成形にて成形体を得た。次に、この成形体を所定の金型に配置し、実施例１で示した焼成条件と同じ条件にて焼結体を作製した。

得られた焼結体については、ＪＩＳＲ 1611−1997に準拠して熱伝導率を測定した。

また、得られた焼結体の機械加工性を評価した。機械加工性については、実施例１で示した研磨条件と同じとしてラップし、ラッピングレートを測定して、脱粒の有無を観察した。

脱粒については、金属顕微鏡を用い、倍率200倍で観察し、最大長さ２μｍ以上の脱粒が観察されなかったものを○、脱粒が観察されたものを△で示した。

測定結果および観察結果は表５に示す通りである。

表５に示す通り、試料Ｎｏ．23，24は、熱伝導率が21Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることから、脱粒が観察されなかった。これに対し、試料Ｎｏ．25は、熱伝導率が21Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であることから、脱粒が観察された。また、試料Ｎｏ．23〜25は、熱伝導率が高くなるほど、ラッピングレートは高くなり、好適であることが分かった。

（実施例６）
まず、Ａｌ_２Ｏ_３粉末，ＴｉＣ粉末，ＴｉＯ_２粉末，Ｙｂ_２Ｏ_３粉末，成形用結合剤および分散剤を所定量混合し、スラリーを作製した。このスラリーを噴霧乾燥機に投入して、顆粒とした後、乾式加圧成形にて成形体を得た。次に、この成形体を図８に示すような段積み状態で20段配置し、アルゴン雰囲気中で加圧焼結した後、熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）を行なうことで、直径が152.4ｍｍ、厚みが３ｍｍの磁気ヘッド用基板である試料Ｎｏ．26〜30，32〜35，37〜39を作製した。

なお、カーボンシート41は、エンボス加工の施されたカーボンシートを用いた。

但し、試料Ｎｏ．31，36は加圧焼結でとどめ、熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）を行なわない磁気ヘッド用基板とした。

また、成形体の両主面に黒鉛製スペーサ42を直接接触させて、段積み状態で配置した後、上述と同様の方法で加圧焼結、熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）を順次行ない、直径が152.4ｍｍ、厚みが３ｍｍの磁気ヘッド用基板である試料Ｎｏ．40，41を作製した。

なお、試料は、各組成それぞれ６枚準備し、それぞれの試料に対して、以下の方法にてＡｌ_２Ｏ_３およびＴｉＣの比率、格子定数、表面粗さを示す算術平均高さ（Ｒａ）、ラッピングレート、体積固有抵抗、熱伝導率および３点曲げ強度を測定して評価した。

これら磁気ヘッド用基板を形成する元素100質量％（但し、炭素（Ｃ）および酸素（Ｏ）を除く）中におけるＡｌ_２Ｏ_３およびＴｉＣの比率はＩＣＰ発光分析装置（島津製作所製、ＩＣＰＳ−8100）を用いてＡｌおよびＴｉの各比率を測定し、Ａｌについては酸化物に、Ｔｉについては炭化物に換算した。その値を表６に示す。

各種組成の試料における格子定数を以下の方法で測定した。即ち、試料より上述で説明した両主面部および中央部を切り出し、切り出した各試料にＣｕＫ_α１特性Ｘ線を照射し、回折角（２θ）が20°≦２θ≦110°の範囲で、0.008°のステップでスキャンして得られたＸ線回折パターンをRIETAN-2000プログラムを用いてリートベルト法で解析することにより、格子定数を求めた。但し、ＴｉＣ結晶の各結晶面からの回折線のピーク形状によって格子定数は変動するため、虎谷の分割psedo-voigt関数を用いて上記ピーク形状を限定した。なお、格子定数は上面側、下面側の両主面部および中央部を切り出した試料のそれぞれ10箇所（厚み方向で両主面部および中央部でほぼ同じ位置）で両主面部、中央部の３点を測定した。そして両主面部における20（10箇所×２面（上面側、下面側の主面））箇所、中央部における10箇所の測定値のそれぞれの平均値およびこれら平均値の差の絶対値を算出した。その結果を表６に示す。

また、各種組成の試料における表面粗さを示す算術平均高さ（Ｒａ）を測定した。具体的には、まず、各種試料より格子定数の測定と同様に両主面部および中央部を切り出し、切り出した各試料にイオンミリング装置（日本電子製ＡＰ−ＭＩＥＤ）を用いてイオンミリング加工を行なった。加工条件は、加速電圧を３ｋｖ、電流を30ｍＡ、アルゴンガスの圧力を１Ｐａ、イオン銃と試料との衝突角度を35°とし、加工深さが0.2μｍになるまで加工した。加工した表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（Degital Instrument製Ｄ3000）により、測定方法としてタッピングモード、探針としてＳｉプローブを採用し、30×30ｎｍの範囲でそれぞれ両主面部および中央部での算術平均高さ（Ｒａ）を測定した。表６には、両主面部の算術平均高さ（Ｒａ）の平均値，中央部の算術平均高さ（Ｒａ）の測定値および両者の差の絶対値を示す。

また、磁気ヘッド用基板の機械加工性については、ラップにおける単位時間当たりの研磨量（以下、ラッピングレートという。）を測定した。このときの研磨条件は、圧力を0.07ＭＰａ、周速を0.65ｍ／秒とした以外は、実施例１に示した研磨条件と同じとしてラップし、ラッピングレートを測定した。

また、各種組成の試料の体積固有抵抗、熱伝導率および３点曲げ強度について、それぞれＪＩＳＣ 2141−1992、ＪＩＳＲ 1611−1997およびＪＩＳＲ 1601−1995に準拠して測定した。但し、３点曲げ強度で用いた試験片の厚みは、いずれも２ｍｍとした。

これら測定値は表６に示す通りである。

表６に示す通り、試料Ｎｏ．28〜30，32〜39は、ＴｉＣが30質量％以上65質量％以下の範囲であることから、導電性、機械加工性とも高い。さらに、試料Ｎｏ．28〜30，32〜39は、両主面部および中央部におけるＴｉＣの格子定数の差が１×10^−４ｎｍ以下であることから、その差が１×10^−４ｎｍを超える試料Ｎｏ．27，31，40，41より両主面部および中央部における算術平均高さ（Ｒａ）の差が小さく、基板全体にわたって高精度に加工することができ、基板の結晶組織が均質化していることが分かる。

特に、試料Ｎｏ．35，37〜39は、両主面部および中央部におけるＴｉＣの格子定数が0.43150ｎｍ以上0.43168ｎｍ以下であることから、両主面部および中央部における算術平均高さ（Ｒａ）の差が、0.28ｎｍ以下と、非常に小さく、基板の均質性がさらに高いことが分かる。

また、試料Ｎｏ．34〜37は、ＴｉＣの含有量が35質量％以上40質量％以下の範囲であることから、導電性と機械加工性をバランスよく維持している。

また、試料Ｎｏ．35〜39は、熱伝導率が19Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であることから、磁気ヘッドを作製した場合、スライダに搭載された電磁変換素子から発生した熱を速やかに逃がせるため、記録媒体に記録された磁気記録は破壊されずにすむといえる。

また、試料Ｎｏ．28〜30，32〜35，37〜39は、３点曲げ強度が700ＭＰａ以上であることから、チップ状のスライダに分割しても、マイクロクラックの発生が抑制され、良好なＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）特性を有する磁気ヘッドを得ることができる。

（実施例７）
まず、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＯ_２粉末、Ｙｂ_２Ｏ_３粉末、成形用結合剤および分散剤を所定量混合し、スラリーを作製した。このスラリーを噴霧乾燥機に投入して、顆粒とした後、乾式加圧成形にて成形体を得た。次に、この成形体を図８に示すような段積み状態で20段配置し、アルゴン雰囲気中で加圧焼結した後、熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）を行なうことで、直径が152.4ｍｍ、厚みが３ｍｍの磁気ヘッド用基板である試料Ｎｏ．42〜46，48〜50を作製した。

なお、カーボンシート41は、多孔質状のカーボンシートを用いた。

但し、試料Ｎｏ．47，52は加圧焼結でとどめ、熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）を行なわない磁気ヘッド用基板とした。

また、成形体の両主面に黒鉛製スペーサを直接接触させて、段積み状態で配置した後、上述と同様の方法で加圧焼結、熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）を順次行ない、直径が152.4ｍｍ、厚みが３ｍｍの磁気ヘッド用基板である試料Ｎｏ．51を作製した。

なお、試料は、各組成でそれぞれ６枚準備し、それぞれの試料に対して、以下の方法にてＡｌ_２Ｏ_３およびＴｉＣの比率、密度、気孔の個数、ラッピングレート、体積固有抵抗、熱伝導率および３点曲げ強度を測定して評価した。

これら磁気ヘッド用基板を形成する元素100質量％（但し、炭素（Ｃ）および酸素（Ｏ）を除く）中におけるＡｌ_２Ｏ_３およびＴｉＣの比率はＩＣＰ発光分析装置（セイコー電子工業製、ＳＰＳ1200ＶＲ）を用いてＡｌおよびＴｉの各比率を測定し、Ａｌについては酸化物に、Ｔｉについては炭化物に換算した。その値を表７に示す。

各種組成の試料における密度を以下の方法で測定した。即ち、試料より上述で説明した中央部と上面側、下面側の両主面部を切り出し、切り出した各試料の見掛密度をＪＩＳＲ 1634−1996に準拠して測定した。なお、密度は、中央部と上面側、下面側の両主面部から切り出した各試料について測定し、表７には中央部の値、両主面部の平均値および中央部の値と両主面部の平均値との差の絶対値を示した。

次いで、上述と同様に中央部と上面側、下面側の両主面部より切り出した試料の各表面を平均粒径0.1μｍのダイヤモンド砥粒でラップ加工した後、加工面を10,000倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、気孔の個数を計測した。１視野の面積は96.8μｍ^２とし、３視野で計測した後、この計測された数値を900μｍ^２当たりの気孔の個数に換算した値を表７に示した。

なお、換算した値は、中央部と、上面側および下面側の両主面部から切り出した各試料について求め、表７には中央部の値、両主面部の平均値を示し、さらに中央部の値と両主面部の平均値との差の絶対値を示した。

また、磁気ヘッド用基板の機械加工性について、ラッピングレートを測定した。そのときの研磨条件は、実施例６に示した研磨条件と同じとしてラップし、ラッピングレートを測定した。

また、各種組成の試料の体積固有抵抗、熱伝導率および３点曲げ強度について、それぞれＪＩＳＣ 2141−1992、ＪＩＳＲ 1611−1997およびＪＩＳＲ 1601−1995に準拠して測定した。但し、３点曲げ強度で用いた試験片の厚みは、いずれも３ｍｍとした。

これら測定値は表７に示す通りである。

表７に示す通り、試料Ｎｏ．44〜46，48〜55は、ＴｉＣが30質量％以上65質量％以下の範囲であることから、導電性、機械加工性とも高いことが分かる。さらに、試料Ｎｏ．44〜46，48〜55の両主面部の密度と、中央部の密度との差が0.004ｇ／ｃｍ^３以下であることから、その差が0.004ｇ／ｃｍ^３を超える試料Ｎｏ．47，56〜58より、両主面部および中央部における気孔の個数の差は小さく、その値は15個以下であり、ラッピングレートも12μｍ／時間〜18μｍ／時間と良好であることが分かる。

特に、試料Ｎｏ．51〜53，55は、両主面部の密度と、中央部の密度との差が0.002ｇ／ｃｍ^３以下であることから、気孔の個数の差は０であり、３点曲げ強度が925ＭＰａ以上と高く、熱伝導率も19Ｗ／（ｍ・ｋ）以上と高いことが分かる。

本発明のセラミック焼結体の組織を示す模式図であり、（ａ）は組織の最小単位の概念の模式図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。本発明のセラミック焼結体の組織を２値化処理によって得られた画像の一例を示す図である。本発明の磁気ヘッド用基板の実施の形態の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図である。本発明の磁気ヘッド用基板の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ’線での断面図である。本発明の磁気ヘッドの実施の形態の一例を示す斜視図である。本発明の磁気ヘッドを搭載した記録媒体駆動装置（ハードディスク駆動装置）の一例の概略構成を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ’線における断面図である。サスペンションの先端に固定された磁気ヘッドを拡大した図であり、（ａ）は底面図であり（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は拡大した側面図である。加圧焼結装置内における成形体の配置状態を示す断面図である。本発明のセラミック焼結体の研磨に用いるラップ装置の概略構成図である。本発明のセラミック焼結体をラップ治具に円周状に配置した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１：Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子
２ａ、ｂ：外部ＴｉＣ結晶粒子
３ａ〜３ｄ：内部ＴｉＣ結晶粒子
10：磁気ヘッド用基板
20：磁気ヘッド
21：スライダ
21ａ：浮上面
21ｂ：流路面
22：絶縁膜
23：電磁変換素子
30：記録媒体駆動装置
31：ハードディスク
32：モータ
33：回転軸
34：ハブ
35：スペ−サ
36：クランプ
37：ネジ
38：シャーシ
39：キャリッジ
40：サスペンション
44：ラップ装置
45：ラップ盤
46：研磨液
47：容器
48：ラップ治具
49：セラミック焼結体

Claims

Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子と、該Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の内部に存在する内部ＴｉＣ結晶粒子と、該内部ＴｉＣ結晶粒子以外の外部ＴｉＣ結晶粒子とを有し、断面視において、全ＴｉＣ結晶粒子の面積に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の面積比率が、８０％以上９９．７％以下であり、前記外部ＴｉＣ結晶粒子は、主として前記Ａｌ _２Ｏ _３結晶粒子に接触して存在するとともに、前記セラミック焼結体に対する全ＴｉＣの含有量が３６質量％以上５０質量％以下であることを特徴とするセラミック焼結体。
前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径が１．５μｍ以下、外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径が０．６μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック焼結体。
前記Ａｌ_２Ｏ_３結晶粒子の平均結晶粒径に対する外部ＴｉＣ結晶粒子の平均結晶粒径比率が、４５％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミック焼結体。
熱伝導率が２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセラミック焼結体。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のセラミック焼結体からなることを特徴とする磁気ヘッド用基板。
前記磁気ヘッド用基板の両主面部および厚み方向の中央部における前記ＴｉＣの格子定数の差が１×１０^−４ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の磁気ヘッド用基板。
前記磁気ヘッド用基板の両主面部および中央部における前記ＴｉＣの格子定数が０．４３１５０ｎｍ以上０．４３１６８ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の磁気ヘッド用基板。
前記Ａｌ_２Ｏ_３を６０質量％以上６５質量％以下、前記ＴｉＣを３５質量％以上４０質量％以下の範囲であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の磁気ヘッド用基板。
抗折強度が７００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の磁気ヘッド用基板。
前記磁気ヘッド用基板の両主面部および厚み方向の中央部における密度の差が０．００４ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする請求項５乃至請求項９のいずれかに記載の磁気ヘッド用基板。
前記磁気ヘッド用基板は、密度が４．３２６ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする請求項５乃至請求項１０のいずれかに記載の磁気ヘッド用基板。
請求項５乃至請求項１１のいずれかに記載の磁気ヘッド用基板をチップ状に分割してなる各スライダに電磁変換素子を備えてなることを特徴とする磁気ヘッド。
前記各スライダは、浮上面と空気を通す流路面とを有しており、該流路面は、算術平均高さ（Ｒａ)が２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の磁気ヘッド。
請求項１３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な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、を備えてなることを特徴とする記録媒体駆動装置。