JPH0352113A - 薄膜磁気ヘッド - 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、コンピュータ用ハードディスクドライブ等に
用いられる薄膜磁気ヘッドに関し、殊に摩擦係数が小さ
くて記録媒体に接して摺勤するときの抵抗が少なく、該
記録媒体の損傷を抑制し得るばかりでなくスライダー自
体の摩耗も少なく、且つ浮上特性の優れた薄ＩｌｌＴｆ
１気ヘッドは関するものである． ［従来の技術］ 近年における情報量の増加は著しいものがあり、こうし
た状況の下でコンピュータ等の高記録密度化が急速に発
展してきており、磁気記録に係わる磁気ヘッド等諸部品
の改良、新規磁気記録方式の開発等様々の改良研究が盛
んに進められている。

磁気ヘッドについてみると、フエライトコアを用いた従
来のリング型磁気ヘッドから、高記録密度化を推進し得
る薄膜磁気ヘッドに移行してきており、たとえば次の様
なものが提案されている。

（１）　Ａ　１　２　０３−Ｔ　ｉ　Ｃをスライダー材
料とする薄膜磁気ヘッド この磁気ヘッドは、Ａｌ２　ｏ３−”ｒｉｃ基板上に、
Ｎ　ｉ−Ｆｅ薄膜をコア材とする磁気回路とＣｕｇＩｔ
膜コイルパターンを作製した後、基板を切り出してスラ
イダ一部を形成し磁気ヘッドとするものである。

（２）ガラス状カーボンをスライダー材料とする薄膜磁
気ヘッド（特開昭５９−１４４０１９号公報等） この磁気ヘッドは、ポリアクリロニトリル系カーボン、
レーヨン系カーボン、ピッチ系カーボン、リグニン系カ
ーボン、フェノール樹脂系カーボン、フラン樹脂系カー
ボン、アルキド樹脂系カーボン、不飽和ポリエステル樹
脂系カーボン、キシレン樹脂系カーボン等のカーボン材
料と、フェノール樹脂、エボキシ樹脂、ポリエステル樹
脂、フラン樹脂、エリア樹脂、メラミン樹脂、アルキド
樹脂、キシレン樹脂等の熱硬化性樹脂との複合成形体を
基板とし、この表面にＮｉ−Ｆｅ薄膜をコア材とする磁
気回路とＣｕ薄膜コイルパターンを作製した後、基板を
切り出してスライダ一部を形成し薄膜磁気ヘッドとした
ものであり、ここで使用されるカーボン材料の見かけ密
度は１．４０〜１．５０程度である。

ところが上記（１）のＡｔ２０，−Ｔｉｃをスライダー
材料とする薄膜磁気ヘッドは、Ａ１２０３−ＴｉＣが非
常に高硬度（　Ｈ　ｖ　＝　２０００Ｋｇ／　ｍｍ”　
）であるため、磁気ヘッドと記録媒体が接触し、摺勤時
の記録媒体摩耗が著しく、またそのとき生ずる摩耗粉に
よってクラッシュ現象を引き起こすことがある．一方、
上記（２）のガラス状カーボンをスライダー材料とする
薄膜磁気ヘッドは、前述の如くカーボン材料を熱硬化性
樹脂で固めたものであるから密度が低く（見かけ密度で
１．４〜１．５程度）、また硬度が低い（ショア硬さで
１００前後〉ため、スライダ一部の摩耗が激しく、ヘッ
ド浮上が不安定になり易いばかりでなく、摩耗粉による
クラッシュを引き起こす恐れもある。しかもＮｉ−Ｆｅ
薄膜をスパッタリングによって形成する際に、基板から
放出されるガス（熱硬化性樹脂の分解ガス）の影響でＮ
ｉ−Ｆｅ薄膜の磁気特性が劣化することがある． ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の様な従来技術の問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、記録媒体上の摺動に際して
抵抗が少なく、該媒体やスライダー自体の摩耗も少なく
てクラッシュ現象を生ずることがなく、しかも優れたヘ
ッド浮上特性を発揮し得る様な薄膜磁気ヘッドを提供し
ようとするものである． ［課題を解決するための千段］ 上記課題を解決することのできた本発明に係る薄膜磁気
ディスクの構成は、球状結晶子内の気孔径が３０Ａ以下
であり、且つ見かけ密度が１．８０以上であるガラス状
カーボンをスライダー材料として構成してなるところに
要旨を有するものであり、ここで使用されるガラス状カ
ーボンは、炭化焼成によりガラス状カーボン質となる熱
硬化性樹脂を成形した後、１０００〜２０００℃で予備
焼成し、次いでこの予備焼成品に、２０５０℃以上の温
度で１０００気圧以上の等方的圧力を加えることによっ
て容易に得ることができる． ［作用］ 本発明で磁気ヘッドのスライダー材料として使用するガ
ラス状カーボンは、見かけ密度が１，８０以上の緻密な
材料であり、通常の記録媒体表面に設けられるカーボン
買保謹膜と同程度の硬さを有しており、しかも球状結晶
子内の気孔径は３０Ａ以下と極めて微細である．従って
このガラス状カーボンをスライダー材料として用いた薄
膜磁気ヘッドは、記録媒体と接して摺勤するときの抵抗
が非常に小さく、ヘッド浮上特性が良好で極めて安定し
ている．しかも摺勤時ｌ．：磁気ヘッドおよび記録媒体
が摩耗することもなく、摩耗粉によってクラッシュ現象
を起こす恐れもなくなる。

ここでガラス状カーボンの球状結晶子内の気孔径が３０
Ａを超える場合は、研磨後の表面にできる窪みが３０Ａ
を超えるものとなり、スライダーとしての表面粗度Ｒａ
を、高密度記録用磁気ヘッド基板として要求される表面
粗度Ｒａ＝１０〜３５Ａに適合させることができなくな
る。しかもこの気孔径を３０Ａ以下に抑えると、該基板
中の気孔率は０．２％以下で結晶子サイズＬ　Ｃ　＋ｏ
ｏｚ＋　は１００Ａ以下となり、見かけ密度は１．８０
以上の極めて緻密なものとなる． この様な気孔径と見かけ密度を満たすガラス状カーボン
の製法は特に制限されないが、以下に示す様な方法を採
用すれば容易に得ることができる。

即ち炭化焼成によってガラス状カーボン質となる熱硬化
性樹脂を所定の形状に成形した後、１０００〜２０００
℃で予備焼成し、成形体中に残存するＨ，Ｎ．Ｏ等のガ
ス成分を除去する．次いでこの予備焼成品を２０５０℃
以上に加熱し、１０００気圧以上の等方的圧力を加える
．そうすると、予備焼成品中に存在する閉気孔が消滅し
、球状結晶子内の気孔径が３０Ａ以下になると共に見か
け密度は１．８０以上となり、研ＮＩＡ理をすれば優れ
た表面精度を示すガラス状カーボンが得られる． 以下、スライダー材料を構成するガラス状カーボンの原
料および成形加工法について具体的に説明する． 炭化焼成後にガラス状カーボンとなる熱硬化性樹脂とし
ては、フェノール系樹脂、フラン系樹脂、キシレン系樹
脂、メラミン系樹脂、アニリン系樹脂等よりなる粉末状
のものと、レゾール型またはノボラック型のフェノール
ホルムアルデヒド系樹脂、フラン系樹脂、キシレン系樹
脂、メラミン系樹脂、アニリン系樹脂等よりなる水性ま
たは油性の液状のものはいずれも使用できる。

本発明では、これらの熱硬化性樹脂を公知の方法で所定
の形状に成形する．例えば、液状の熱硬化性樹脂を枠に
流し込んで硬化させる型込め方法がある．また、粒状の
熱硬化性樹脂を金型に充填し、冷間もしくは熱間でプレ
スする方法もある。

更に、破壊靭性を高めるために、人造黒鉛、天然黒鉛又
はカーボンブラック等の炭素粒を添加し、有機増結剤と
共じ混練して押出した後、圧延する方法もある． なお、後述する超高温高圧の等方的加圧処理によって予
備焼結体の閉気孔は消滅するが、開気孔は変化しないの
で、成形に当たっては、熱間ブレス等により成形体の表
面層を溶融させてｍ密化しておくことは極めて有効であ
る． 次いで、この熱硬化性樹脂成形体を乾燥した後、Ｎ２や
Ａｒガス等の不活性ガスの雰囲気下で１０００〜２００
０℃の温度に加熱して予備焼成する．この予備焼成が、
成形体中のＨ．Ｎ．Ｏ等の残留ガス成分を除去する為に
行なわれることは先に述べた。たとえば第１図は、フェ
ノール・ホルムアルデヒド樹脂を用いた場合の予備焼成
温度と残留水素量の関係を示すグラフであり、低温側Ｃ
おける残留水素量は非常に多いが、予備焼成温度を１０
００℃以上に高めると残留水素量は１００ｐｐ■以下に
低減しており、こうした傾向は窒素や酸素についてもほ
ぼ同様であった．しかし予備焼成温度が２０００℃を超
えると炭化物の結晶化が進行し、次工程で高温高圧の等
方的圧力を加えても緻密化が達成し得なくなる．この様
なところから、予備焼成温度は１０００〜２０００℃と
する。

予備成形体は次いで２０５０℃以上の温度に加熱し、１
０００気圧以上の等方的圧力を加えて緻密化する。この
等方的加圧は、たとえば超高温熱間静水圧加圧装置（Ｈ
　Ｉ　Ｐ）により実施することができる．この工程は、
予備焼成品に内在する閉気孔を消滅させるために行なわ
れるもので、２０５０℃未満の温度では高圧を加えても
閉気孔が消滅しない．温度の上限は特に存在しないが、
２５００〜２６００℃程度で緻密化効果は飽和するので
、それ以上の加熱は無駄である． また圧力が１０００気圧未満では閉気孔が十分に消滅せ
ず、緻密化が不十分になるので、圧力は１０００気圧以
下にすべきである． 第２図は、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂よりなる
予備焼成体（予備焼成温度：　１２００℃）を、ＨＩＰ
により２０００気圧で等方的加圧したときの加熱温度と
閉気孔率の関係を示したグラフであり、温度を２０５０
℃以上、より好ましくは２３００℃以上にすることによ
って閉気孔をｍ．減し得ることが分かる．尚、等方的加
圧を行なうと、黒鉛結晶の成長が抑制され、ガラス状を
保ったままで組成変形して緻密化が進行するが、大気圧
下あるいは熱間ブレスの様な一軸加圧等の異方的加圧で
は、２０００℃以上の高温域で黒鉛結晶が成長して一方
向への収縮が起こり、かえって気孔が増加してくる。従
って、本発明で意図する様な高密度のガラス状カーボン
を得るには、等方的加圧法を採用する必要がある。

この様にして得られるガラス状カーボンは、球状結晶内
の気孔径が３０Ａ以下で且つ見かけ密度が１．８０以上
の非常に緻密なものであり、これを表面仕上げ研磨する
と表面精度の卓越したスライダー材料となる。従ってこ
れを基板として使用して、常法によりＮ　ｉ−Ｆｅ薄膜
をコア材とする磁気回路およびｃｕｌｎ！コイルパター
ンを作製してなるスライダ一部を使用すると、高性能の
磁気ヘッドを得ることができる． ［実施例］ ＸΔ里ユ 水溶性のフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を円板状の
型に流し込み、５０℃でｌＯ時間保持した後、８０℃に
昇温して５時間保ち、さらに１００℃で５時間保持して
硬化させた．次いでＮ２ガス雰囲気下で１２００℃まで
５℃／ｈｒの速度で昇温させて予備焼成した。この予備
焼成体をＨＩＰ装置により２５００℃Ｘ　２０００気圧
の等方的圧力を加えて緻密化処理し、直径５０ｍｍ、厚
さ４ｍｍのガラス状カーボン基板を得た。該基板の球状
結晶子内の気孔径は２０Ａ１見かけ密度は１．８５であ
った．このカーボン基板を鏡面加工した後、常法に従っ
てＮ　ｌ−Ｆｅ薄膜をコア材とする磁気回路およびＣｕ
薄膜コイルパターン等を形成してスライダ一部とし、第
３図に示す断面構造の薄膜ｂｉ１気ヘッドを作製した（
第３図において、１はガラス状カーボン基板、２はＮ　
ｉ−Ｆｅコア、３はギャップ、４はＣｕコイルを示す）
． この磁気ヘッドをジンパルスブリングに取り付け、ＣＳ
Ｓ　（コンタクト・スタート・ストップ）テスターにセ
ットして、薄膜ハードディスクと組合せて下記の条件で
耐久テストを行なった．ヘッド　　ギャップ長　０．５
μｍ ギャップ幅　１９μｍ コイル巻数　　Ｂ　ｔｕｒｎｓ 浮上高さ　　０．２μｍ 荷重　　　　１５，ｇｆ 媒体　　　５．２５　ｉｎｃｈハードディスクディスク
構造Ｃ（３０ＯＡ）／ＣｏＮｉＣｒ（６００Ａ）／Ｃｒ
（３ＧＯＡ）／ＮｉＰ メッキ層（１５μ厘》／ ＾１−Ｍｇ合金基板 その結果、記録媒体に液体潤滑剤を塗布しないでＣＳＳ
サイクルテストを２００００回行なってもクラッシュ現
象は見られなかった．これに対し従来Ａｌ２　０３−Ｔ
ｉｃをスライダー材料として用いた薄膜磁気ヘッドでは
、同一の条件で１０００〜１５００回のＣＳＳサイクル
でクラッシュ現象を生じることが確認された． また上記２ｆ！の磁気ヘッドを用いて行なった連続摺勤
試験を行なった．結果は第４図に示す通りであり、本発
明のガラス状カーボン基板を用いた磁気ヘッドは、従来
のものに比べて摩擦係数の増加が緩やかであり、また浮
上特性および記録再生特性も良好であることが確認され
た． 衷１事生１ 実施例１の方法に準じて製造したガラス状カーボン基板
を使用し、第５図に示す断面構造の垂直記録用薄ｆｌ！
磁気ヘッドを作製した。

この磁気ヘッドを用い、下記の組み合わせでＣＳＳサイ
クルテストおよび記録再生テストを行なったところ、Ｃ
ＳＳサイクルテストで２００００回まではクラッシュ現
象が認められず浮上特性は安定しており、また記録再生
特性も良好であった． ヘッド　　ボール長　　０．１μｍ ボール幅　　１９μｍ コイル巻数　　８　ｔｕｒｎｓ 浮上高さ　　０．１μｍ 荷重　　　　１５ｇｆ 媒体　　　５．２５　ｉｎｃｈハードディスクディスク
構造Ｃ（３００Ａ）／ＣＯＣｒ（１５００Ａ　）／Ｔｉ
　（３００　Ａ　）／Ｎ　ｉＰメッキ層（１５μｆｆｉ
）／ ＾１−Ｍｇ合金基板 ［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、球状結晶子内の気
孔径および見かけ密度の特定された緻密なガラス状カー
ボンをスライダ一部材として使用することにより、摩擦
係数が小さくて記録媒体に接して摺勤するときの抵抗が
少なく、また記録媒体および磁気ヘッド自体の摩耗も著
しく抑制されてクラッシュ現象等を起こしにくく、浮上
特性および記録再生特性の優秀な薄ａｍ気ヘッドを提供
し得ることになった．

【図面の簡単な説明】

第１図は予備焼成温度と残留水素量の関係を示すグラフ
、第２図は等方的加圧時の加熱温度と閉気孔率の関係を
示すグラフ、第３、５図は実験例で用いた磁気ヘッドの
要部拡大断面図、第４図は連続摺動試験による勤摩擦係
数の変化を示すグラフである。 １：ガラス状カーボン基板 ２：Ｎｉ−Ｆｅコア ３：ギャップ ４：Ｃｕコイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）球状結晶子内の気孔径が３０Å以下であり、且つ
   見かけ密度が１．８０以上であるガラス状カーボンをス
   ライダー材料として構成してなることを特徴とする薄膜
   磁気ヘッド。
2. （２）ガラス状カーボンが、炭化焼成によりガラス状カ
   ーボン質となる熱硬化性樹脂を成形した後、１０００〜
   ２０００℃で予備焼成し、次いでこの予備焼成品に、２
   ０５０℃以上の温度で１０００気圧以上の等方的圧力を
   加えて作製したものである請求項（１）に記載の薄膜磁
   気ヘッド。