JPH03119508A - 薄膜磁気ヘッド，薄膜磁気ヘッド用基板および該基板の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気ディスク装置等に用いる記録再生用の薄
膜磁気ヘッド用基板およびその製法に係り、特に加工性
に優れた薄膜磁気ヘッド用基板１こ関する。

［従来の技術］ 磁気ディスク装置などの磁気記録装置の分野においては
、記録媒体への記録密度を高めるるために、薄膜磁気ヘ
ッドが使用されている。

薄ｌＩ！Ａ磁気ヘツ１へは、高い精度が要求されると同
時に、量産性が要求される製品であって、通常、基板上
へ多数の磁気コアやコイル、ギャップスペーサ等の薄膜
を、極めて多数の工程を経て形成し、さらに機械加工工
程を経て製造される。

上記のうちでも、基板を所定の形状に機械加工する工程
で起る、切削、研摩によるチッピング（欠け）不良に基
づく損失は、それまでに多数の工程を経てきているだけ
に極めて大きい。また、こうしたチッピングの発生を防
ぐために慎重に加３ 工することが重要ではあるが、そのために製造に時間が
かかると量産性が悪くなる。

前記チッピングの他に、加工中の変形を小さくするため
、基板材料としてヤング率の大きなものが要求されてい
る。

また、薄膜磁気ヘッドは、記録媒体（磁気ディスク）と
摺動、衝突を繰り返す状態で使用される。

すなわち、磁気ディスク装置では、アクセス時間を短縮
するために薄膜磁気ヘッドが磁気ディスクの表面から僅
か０．３μｍ程度の間隔を保ちつ）高速で移動するが、
記録密度を向上させるために、この間隔が近年槽々縮め
られてきている。そのため、軽量な磁気ヘッドが求めら
れ、基板材料として比重の小さなものが要求されている
。

以上の如き薄膜磁気ヘッド用基板に対する要求を満足す
ることができるものとしては、アルミナがある。アルミ
ナはその熱膨張係数が薄膜磁気ヘッドの作成に適してお
り、また材料としても安定供給ができると云う特長があ
る。

アルミナ系材料を用いた磁気ヘッド用基板としては、例
えば、アルミナにＴｉＣや少量の酸化物または金属等を
添加したものが提案されている（特開昭６１−１５８８
６号）。

［発明が解決しようとする課題］ 前記アルミナは機械加工性は比較的よいが、しかし、今
後ますます高精度化、小型化が要求される磁気ヘッドの
基板材料として十分なものとは云い短い。

とくに、機械加工時のチッピングや加工抵抗を十分に小
さくできないと云う問題がある。

本発明の目的は、チッピングが少なく、更に機械加工が
容易なアルミナ系の薄膜磁気ヘッド用基板およびその製
法、およびそれを用いた薄膜磁気ヘッド、並びに磁気デ
ィスク装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は下記によって達成することができる。

アルミナ５０体積％以」二と、フッ素０．０１〜２重量
％を含む薄膜磁気ヘッド用基板および該基板を用いた薄
膜磁気ヘッド。

づ また、アルミナ５０体積％以上と、フッ素０．０１〜２
重量％を含み、平均結晶粒径が５μｍ以下の焼結体から
なることを特徴とする薄膜磁気ヘッド用基板および該基
板を用いた薄膜磁気ヘッド・ さらにまた、アルミナ５０体積％以上、Ｓ〕Ｃ９ＴｉＣ
１またはＺｒＯ２の少なくとも１種が１．Ｏ〜５０体積
％未満と、フッ素０．０１〜２重量％を含み、平均結晶
粒径が５μｍ以下の焼結体からなることを特徴とする薄
膜磁気ヘッド用基板および該基板を用いた薄膜磁気ヘッ
ド。

前記においてフッ素の全体に対する割合は、０．０１〜
２重量％のものが後述する理由から必要である。前記フ
ッ素は、アルカリ元素またはアルカリ土類元素のフッ化
物として添加する。これらのアルカリ元素またはアルカ
リ土類元素のフッ化物としては、ＭｇＦ２．Ｃａ　Ｆ２
．Ｓ　ｒＦ２゜ＢａＦ７．ＬｉＦ　等があり、これらの
１種以上用いることができる。これらのフッ化物は平均
粒径５μｍ以下のものが好ましい。また、これらのフッ
化物をアルミナ粉末に所定のフッ素量となるように配合
し、ホラ１−プレスにより製造することができる。なお
、焼結は前記フッ化物の融点以上の温度で焼結すること
が、本発明の前記基板を得る上で好ましい。

また、アルミナの割合が５０体積％未満とならない範囲
で、アルミナ以外の炭化物、窒化物、はう化物等、例え
ばＳ　Ｉ　Ｃ＋　Ｔ　ｊ、　Ｃ＋　Ｚ　ｒ　Ｏ２を配合
してもよい。これらはＪ−０〜５０体積％未満が好まし
い。

［作用］ 本発明者らは、アルミナにフッ素を添加して焼結すると
、アルミナの結晶粒界が割れやすくなることを見出した
。

これは、機械加工時例えば切削用の砥石がくい込むと粒
界が優先して割れることになり、その結果切削粉を生じ
させ易くなり、加工抵抗が減少して加工がし易くなると
云う特長を有する。さらに、切削ホイールが進んだ後の
加工部の端では、亀裂が横に伸びることによってチッピ
ングが生じるが、一 亀裂は粒界に沿って進むため、チッピングは結晶粒単位
で生じ易くなる。従って、結晶粒が小さければチッピン
グは小さいものとなる。

ところで、フッ素の含有量は、前述の効果を得るために
は、全体の０．０１〜重量％以上が必要であるが、多す
ぎると基板が脆くなってしまい逆効果となるので、２重
量％以下がよい。また、主材であるアルミナの粒径は、
前述した通り亀裂のまわり込みによってチッピングを小
さくさせるので、結晶粒として５μｍ以下がよい。今後
ますます高精度な薄膜磁気ヘッドを要求されることを考
慮すれば３μｍ以下がより好ましい。

また、アルミナの結晶粒径を小さくする効果があるので
、アルミナ以外の炭化物、窒化物、はう化物等、例えば
Ｓ　ｉ　Ｃ、Ｔ　ｉ　Ｃ、Ｃｕｂｉｃ　Ｚ　ｒ○２など
を混合してもよい。しかし、これらが５０体積％以上に
なると、前述の比重、ヤング率、熱膨張率の点で不利と
なるので好ましくない。

前記の焼結体から成る薄膜磁気ヘッド用基板は薄膜磁気
ヘッド製造時の機械加工を容易にする。

［実施例コ 次に本発明を実施例により具体的に説明する。

〔実施例１〕 まず本発明における焼結体基板の製造方法について述べ
る。

第１表に示す各組成の混合粉末を、アセトンを分散媒と
して、１０時間以上ボールミルで混合し、粗粒を粉砕し
た。なお、第１表にはＴｉＣを配合したものも示す。Ｔ
ｉＣは、添加により結晶粒径をより小さくする効果があ
る。

得られたスラリーをかきまぜながら乾燥した後、金型に
入れて圧粉成形した。

次に、成形体を減圧下の炉中で、第１表に示す温度で３
０分間ホットプレス焼結した。なお、ホットプレス圧は
　４００ｋｇｆ／ａｍ”とした。

得られた焼結体の表面を機械研削および研磨にすること
によって最大面粗さ０１１８μｍ以下の鏡面に仕上げ、
本発明の薄膜磁気ヘッド用基板を得た。

該基板は、まず結晶粒径を調入るために一部を】０ 切断してエツチングし、エツチング面を走査型電子顕微
鏡で観察し、インタセプト法により平均粒径を測定した
。測定結果を第１表に示すが、本発明に係る材料はＴｉ
Ｃを添加した場合に約１．５μｍ、添加しない場合に約
３μｍと、いずれの場合においても５μｍ以下であった
。なお、この粒径は焼結温度によっても調整可能である
。従来材（Ｎｏ、１１）の粒径は約３μｍであるので、
粒径の点では本発明に係る材料と同程度であることがわ
かる。

更に、基板に残留するフッ素元素の量を化学分析法によ
り定量した。測定結果を第１表に示すが、いずれも０．
３７〜０．８５重量％で本発明の範囲内にある。なお、
フッ素の残存量がこのように変化しているのは、フッ化
物の融点、蒸気圧、原子量などの違いによるものと考え
られる。また、フッ素の存在場所を電子顕微鏡で調へた
ところ、いずれもアルミナ結晶粒の粒界に一部偏析して
いることが分かった。

これらの基板を用いて第１図に示す磁気ディスク用薄膜
磁気ヘッドを作製した。

第１図はテーパフラット型薄膜磁気ヘッドの一例を示す
外観斜視図である。前述した焼結体基板より成るスライ
ダ１と、磁気ヘッド素子２とにより構成されている。こ
れの作製過程での機械加工においては、スライダ溝を加
工する際のチッピングの発生を防ぐことが最も重要であ
る。

そこで、＃１５００のダイヤモンド砥石を用いて基板に
溝入れ加工を行った際の溝の陵部に生じたチッピングの
最大値を調べた。砥石の送り速度を　Ｑ、３ｍｍ／秒と
し、また加工抵抗を比較するために加工中の砥石の回転
ホイールの消費電力を測定して相対値で比較した。第１
表にこれらの測定結果を併せて示す。

１１ １２ 本発明に係る材料は、チッピング５μｍ以下、加工抵抗
７．５以下で、Ａ　Ｑ　２０３　　Ｔ　Ｉ　Ｃ（Ｎ　ｏ
　。

１１）よりも小さいことが分かる。本発明に係る材料を
用いれば、薄膜磁気ヘッドのスライダ作製のための機械
加工時のチッピングを小さくすることができ、かつ、加
工作業も容易である。

なお、この薄膜磁気ヘッドを用い、塗布型およびスパッ
タ型の磁気ディスクとの摺動試験を行なったところ、摺
動特性は良好であった。

〔実施例２〕 フッ素量の影響を調べるために、第２表に示す組成の原
料を用いて、実施例１と同様の方法で焼結、加工、及び
試験を行った。これらの結果を第２表に示す。

第２表の結果によると、Ｂ　ａ　Ｆ、の添加量が多くな
るほど残存するフッ素の量が多くなっていることが分か
る。しかし、結晶粒径はフッ素の量に依存しなかった。

結果として、残存するフッ素の量が０．０１〜重量％よ
りも少ない場合には、チッピング寸法および加工抵抗の
両方が大きくなり、３ ４ 良好な基板を得ることができなかった（Ｎｏ、１２゜１
６）。

一方、残存するフッ素の量が２重量％よりも多い場合に
は、加工抵抗はやや減少したが、チッピング寸法は大き
くなる（Ｎｏ、１５．１９）。残存するフッ素の量が２
重量％よりも多くなると、焼結体が脆くなることが分か
った。なお、ディスクとの摺動性はほとんど同じであっ
た。

上記からフッ素量は０．０１〜２重量％の範囲がよいこ
とが分かる。

〔実施例３〕 粒径の違いによる影響を調べるために、第３表に示す組
成で原料を用い、粒径を変えるために１４５０１５５０
および１６５０”（ｊ：温度を変えて焼結した。

この際、残存するフッ素の量が同程度となるようにＢ　
ａ　Ｆ２の添加量を調整した。また、実施例１と同様に
加工し試験を行なった。これらの結果を第３表に示した
。

５ ６ 基板の結晶粒径は、ＴｉＣを含有しない場合には２．２
−９．８　μｍ（Ｎｏ、２０〜２２）と大きく変化した
が、ＴｉＣを含有する場合には１．２〜１．５μｍ（Ｎ
ｏ、２３−２４）と焼結温度の違いによる影響はなく、
いずれも小さい。フッ素の残存量もほぼ同じで本発明の
範囲内にあった。

また、加工性とディスクとの摺動性とを評価した結果、
粒径が５μｍよりも大きい（Ｎｏ、２２）時にチッピン
グが大きく、他の特性はいずれも同程度であった。

前記の結果から、粒径はチッピングの点で５μｍ以下が
好ましく、ＴｉＣを添加することで、焼結温度によらず
粒径を小さくすることができる。

ＴｉＣの他に、ＳｉＣ，ＺｒＯ□についてもほぼ同様の
結果を得た。

また、前記アルミナセラミックから成るスライダと、該
スライダに磁気ヘッド素子を設けた薄膜磁気ヘッドは、
走査時にディスク面から浮上させるために、第１図に示
すように溝３が設けられている。該溝は機械加工によっ
て形成するがその際７ ８ に溝稜部４しこチッピングが発生しにくき、仮しこ発生
してもチッピングサイズが小さいのでスライダの小型化
を図る」二でも有利である。

更にまた、前記薄膜磁気ヘッドと、磁気デイスク，ヘッ
ドアーム及びキヤリツジーを具備した磁気ディスク装置
においても、該磁気ヘッドを用いることによって、記録
密度等の性能をより高めることができる。即ち、スライ
ダを機械加工する際に砥石の先端には加工抵抗が生じ、
これが原因で切断ラインの歪曲や加工歪が発生する。こ
のため、第１図に示したスライダの二つのレール状の浮
上面は、精密に測定すれば０．０２〜０．０５μｍ程度
の反り変形は、これまで避けられなかった。

しかし、記録密度を大きくするために浮上高さが０．２
μｍ以下と小さくなってくると、前記反り変形が問題と
なることが分かった。即ち、磁気ヘッドの電磁変換特性
からの要求により、浮上高さ（磁気ディスクとヘッド素
子との距離）は、精密に制御されなければならない。

通常、スライダの支持アームのバネの力のばらつきなど
を考慮し、浮上高さの誤差は１０％までが許される範囲
である。即ち、　０．２μｍの浮上高さに対して０．０
２μｍの誤差しか許されないと云うことである。ところ
が、」二足のようにスライダの浮」二面が０．０２〜０
．０５μｍ反っていれば、それに応じてヘッド素子とデ
ィスクの実質的な距離は遠ざかり、浮上高さに誤差を与
える。この誤差の大きさは、前記の許容範囲から見て重
大なものとなる。

本発明の基板材料は、加工抵抗が小さく、このためにス
ライダ浮上面の反り変形を　０．０２μｍより小さくで
きるので、前記のような不具合が生じず、低浮」二化に
よる高記録密度化を達成することができるのである。

［発明の効果］ 本発明の薄膜磁気ヘッド用基板は１機械加工を容易で、
かつ、チッピングが小さいと云う効果があるので、より
精密な機械加工を行なうことができる。

また、該簿膜磁気ヘッド基板を用いることによ９ ２〇− り、記録密度の高い該磁気ヘッドを提供することができ
る。従って、記憶容量が同じ場合には、よりコンパクト
な磁気ディスク装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁気ヘッドの拡大斜視図である。 １・・・磁気へラドスライダ、２・・・磁気ヘッド素子
、３・溝、２・・・溝稜部。 第１図 ・　・　焼結体スライダ 磁気ヘッド素子 ・・・溝 溝稜部 ７０−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アルミナ５０体積％以上と、フッ素０，０１〜２重
   量％を含む焼結体からなることを特徴とする薄膜磁気ヘ
   ッド用基板。 ２．アルミナ５０体積％以上と、フッ素０．０１〜２重
   量％を含み、平均結晶粒径が５μｍ以下の焼結体からな
   ることを特徴とする薄膜磁気ヘッド用基板。 ３．アルミナ５０体積％以上、ＳｉＣ，ＴｉＣ、または
   ＺｒＯ＿２の少なくとも１種が１０〜５０体積％未満と
   、フッ素０．０１〜２重量％を含み、平均結晶粒径が５
   μｍ以下の焼結体からなることを特徴とする薄膜磁気ヘ
   ッド用基板。 ４．アルミナを主成分とする薄膜磁気ヘッド用基板にお
   いて、該基板を＃１５００のダイヤモンド砥石により０
   ．３ｍｍ／秒の速度で溝加工した際の溝陵部の最大チッ
   ピングサイズが５μｍ以下であることを特徴とする薄膜
   磁気ヘッド用基板。 ５．アルミナ５０体積％以上と、フッ素０．０１〜２重
   量％を含む焼結体からなる薄膜磁気ヘッド用基板の製法
   において、 前記フッ素はアルカリ元素またはアルカリ土類元素のフ
   ツ化物の粉末としてアルミナ粉末に添加して成形し、 該フツ化物の融点以上の温度で焼結することを特徴とす
   る薄膜磁気ヘッド用基板の製法。 ６．セラミックスライダと、該スライダに磁気ヘッド素
   子を設けた薄膜磁気ヘッドにおいて、前記セラミックス
   ライダがアルミナ５０体積％以上と、フッ素０．０１〜
   ２重量％を含む焼結体からなることを特徴とする薄膜磁
   気ヘッド。 ７．セラミックスライダと、該スライダに磁気ヘッド素
   子を設けた薄膜磁気ヘッドにおいて、前記セラミックが
   、アルミナ５０体積％以上、ＳｉＣ，ＴｉＣ、またはＺ
   ｒＯ＿２　の少なくとも１種が１０〜５０体積％未満と
   、フッ素 ０．０１〜２重量％を含み、平均結晶粒径が５μｍ以下
   の焼結体からなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ８．磁気デイスク，薄膜磁気ヘッド、ヘッドアーム及び
   キヤリツジーを具備した磁気デイスク装置において、 前記薄膜磁気ヘッドはスライダに磁気ヘッド素子を有し
   、該スライダはアルミナ５０体積％以上と、フッ素０．
   ０１〜２重量％を含む焼結体からなることを特徴とする
   磁気デイスク装置。 ９．磁気デイスク，薄膜磁気ヘッド、ヘッドアーム及び
   キヤリツジを具備した磁気デイスク装置において、 前記薄膜磁気ヘッドはスライダに磁気ヘッド素子を有し
   、該スライダはアルミナ５０体積％以上、ＳｉＣ，Ｔｉ
   ＣまたはＺｒＯ＿２の少なくとも１種が１０〜５０体積
   ％未満と、フッ素０．０１〜２重量％を含む焼結体から
   なることを特徴とする磁気デイスク装置。