JPH0559657U - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型、高密度記録の磁気ディスク装置用の薄
膜磁気ヘッドのＣＳＳ特性を向上する。 【構成】 ＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，ＳｎＯ₂，Ａｌ₂
Ｏ₃，ＳｒＯ，ＮｉＯの中から選ばれた少なくとも１種
以上を０．０２〜７ｗｔ％含有する非磁性の多結晶Ｍｎ
−Ｚｎフェライトでスライダ−１３を構成し、そのスラ
イダ−１３の浮上面側のエアベアリング１１に凹凸状の
段差を設けた薄膜磁気ヘッド１であって、スライダ−１
３のエアベアリング１１に設けられた凹凸状の段差は、
凸部の面積比率が２０〜８０％である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は特に小型、高密度記録の磁気ディスク装置に用いられるＣＳＳ（コン タクト.スタ−ト.ストップ）特性の良好な薄膜磁気ヘッドに係わる。

【０００２】

【従来の技術】

磁気ディスク装置の録再兼用の浮上式磁気ヘッドには、軟磁性のフェライトで 全形を作るモノリシックタイプと電磁変換部のみ軟磁性のＭｎ−Ｚｎフェライト コア、または、金属磁性薄膜を成膜した磁気ヘッドコアを作製し、非磁性材のス ライダ−に組み込むコンポジット型及び非磁性基板の上に金属磁性薄膜で電磁変 換部を構成する薄膜型とがある。 ３.５インチや２.５インチ以下の高密度、小型磁気ディスク装置に使用される 浮上型磁気ヘッドは、現在コンポジット型の磁気ヘッドが主流であるが、更に高 密度化が進むにつれて非磁性基板上に電磁変換部をリソグラフィ技術と薄膜技術 で構成する、従来主として大型の装置に採用されていた薄膜型磁気ヘッドの採用 が多くなる傾向にある。 薄膜磁気ヘッドに使われる非磁性のスライダ−には、通常スライダ−端面にＡ ｌ₂Ｏ₃膜を形成し、その上に金属磁性薄膜を成膜するために製作上、使用上から 熱膨張係数を適正な関係にする必要がある。このような関係からスライダ−材に はアルミナ・炭化チタン（ＡＴＣ）を主原料にした基板材料が一般的に用いられ ている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

磁気ディスク装置においては、近年の高密度記録化に対応するために、磁気記 録媒体としてのハードディスクは、メッキ法、スパッタ法を使用して、磁性体を ディスク基板に密着させたハードディスクが使用されている。 上記のメッキ法及びスパッタ法で作られたディスク表面は、従来の塗布型のも のに比べて面精度がよく仕上げられており、かつ潤滑材をオーバーコートしてい るため、従来あまり問題となっていなかったヘッドとディスク面とで生じるステ ィッキング現象が問題となってきている。つまり、磁気記録媒体との対向面の面 精度が高くなると、静止しているディスクの表面とヘッドのディスク対向面とが 粘着（スティック）するという現象が現われる。そして、このヘッドとディスク 間の粘着力が過度に強くなると、ディスクを回転させるモ−タのトルクを越えて しまい装置が動作しにくくなる。また、同時にＣＳＳ（コンタクト．ストップ． アンドスタート）動作に対する寿命が短くなる。特に、数枚のディスクが組合わ さった装置であれば、より問題は大きなものとなってきている。 かかるスティッキング現象を緩和するために、ヘッドのディスク対向面の面粗 さがある程度粗くなるように処理することが種々考えられている。 上記課題を解決するための一手段として、特願昭６３−２９５６５２号公報に は、多結晶材で作られた浮動型磁気ヘッドにおいて、磁気記録媒体と対向する面 のエアベアリング面を、山と谷の深さの差が平均して５０〜２００Å面であり、 山と谷の繰り返しピッチが平均５〜２０μｍ、山と谷との間の高さが急激に変化 する部分は結晶の粒界に沿って延在しているように凹凸付けしたことを特徴とす る浮上式磁気ヘッドが開示されている。図３はその一例のモノリシック型磁気ヘ ッドの斜視図である。 しかしながらモノリシック型の磁気ヘッドは、全形が軟磁性材料で構成されて おり、材料のインダクタンス（Ｌ）が大きく、高周波での応答が悪く、ノイズが 発生しやすい等の欠点を持っており、今後更に高密度記録化する磁気ディスク装 置には適当ではない。

【０００４】 図４は薄膜型磁気ヘッドの一例を示す斜視図である。１０’は磁気ヘッドであ り、１１’はエアベアリング、１２’は電磁変換部、１３’はスライダ−である 。薄膜ヘッドのスライダ−を構成する基板に用いられるアルミナ・炭化チタンは 炭化チタンが活性であるため、記録媒体であるディスクの潤滑材と問題が生じた り、ビッカ−ス硬度が２，０００Kg／mm²程度と硬いため加工性に問題がある材 料である。また、磁気記録媒体の対向面に好ましい凹凸状の段差を形成すること が困難であり、小型、高密度記録化に伴い浮上高さが０．１μｍ以下が要求され る浮上型磁気ヘッドでは特にＣＳＳ特性が問題となっている。 本考案者等は先に特開平３−１２６６６２号公報において磁気ヘッド用の非磁 性Ｍｎ−Ｚｎフェライトを、特開平３−１２７３１５号公報において非磁性Ｍｎ −Ｚｎフェライトでスライダ−を構成したコンポジット型の浮上式磁気ヘッドを 開示している。本考案者等は更に検討を重ねた結果、非磁性の多結晶Ｍｎ−Ｚｎ フェライトを用いて、エアベアリング面に適度な凹凸状の段差を設け、熱膨張係 数がスライダ−と金属磁性薄膜との間に成膜するＡｌ₂Ｏ₃膜の熱膨張係数に近似 させ、ＣＳＳ特性が良好で金属磁性薄膜の剥離のない薄膜磁気ヘッドを提供する ことを可能とした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案の薄膜磁気ヘッドは、モル％で、 Ａ(Ｆｅ₂Ｏ₃:２０，ＭｎＯ:３４，ＺｎＯ:４６)、 Ｂ(Ｆｅ₂Ｏ₃:２０，ＭｎＯ:４０，ＺｎＯ:４０)、 Ｃ(Ｆｅ₂Ｏ₃:３０，ＭｎＯ:４０，ＺｎＯ:３０)、 Ｄ(Ｆｅ₂Ｏ₃:４５，ＭｎＯ:２５，ＺｎＯ:３０)、 Ｅ(Ｆｅ₂Ｏ₃:５８，ＭｎＯ:４，ＺｎＯ:３８)、 Ｆ(Ｆｅ₂Ｏ₃:５０，ＭｎＯ:４，ＺｎＯ:４６) のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆに囲まれた範囲内の組成物に、 ＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，ＳｎＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｒＯ，ＮｉＯの中から選ばれ た少なくとも１種以上を０．０２〜７ｗｔ％含有する非磁性の多結晶Ｍｎ−Ｚｎ フェライトでスライダ−を構成し、そのスライダ−の浮上面側のエアベアリング に凹凸状の段差を設け、その凹凸段差はＣＳＳ特性の面から凸部の面積を２０〜 ８０％にしたものである。そして、前記非磁性の多結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライトは キュリ−温度Ｔｃが０℃以下、平均結晶粒径が１５μｍ以下、空孔率が０．２％ 以下、熱膨張係数が（８２〜９８）×１０-⁷／℃のものを用いるのが望ましい。

【０００６】 このような構成のスライダ−を得るためには、素材を前加工し加工面にリソグ ラフィ薄膜技術で電磁変換部を作製し、その後磁気ヘッドの形状に加工して薄膜 型の磁気ヘッドを作製する。このようにして作製した磁気ヘッドの磁気記録媒体 との対向面に何らかの加工により、凹凸状の段差が得られるようにすれば良い。 図１に示す薄膜磁気ヘッド１が正規の停止姿勢である時に、エアベアリング面 １１のうち静止状態のディスクと接触するのは、１４の傾斜部以外の領域である 。本考案ではこれら傾斜部以外の領域のすべて、または同図のように一部を上記 特定の面粗さとなるように処理しても良いが、ＣＳＳ特性からみると傾斜部以外 の全ての領域を処理するのが好ましい。凹部と凸部の段差量は余りにも少ないと 、段差をつけた効果がうすくなるので、少なくとも５０Å以上が望ましい。さら に、凸部と凹部のピッチは５〜２０μｍ程度に適当に分散されていたほうが磁気 記録媒体との接触が安定になるので良い。 ここで成分組成を限定した理由は、Ｆｅ₂Ｏ₃２０モル％未満５８％を越え、 ＭｎＯが４モル％未満、ＺｎＯが４６％を越えると焼結性が悪く、高密度化しに くく、異相が発生しやすい。また、ＭｎＯが４０モル％を越えると耐食性が悪く 、ＺｎＯが３０モル％未満ではキュリ−温度Ｔｃが０℃を越え非磁性とならない ためである。添加物の量については、０．０２ｗｔ％未満では異常粒が発生しや すく、７ｗｔ％を越えると高密度化しにくいためである。

【０００７】

【作用】

本考案の薄膜磁気ヘッドのスラダ−を構成するＭｎ−Ｚｎ多結晶フェライトは 非磁性でありノイズ発生の恐れが少ない。また、空孔率が０．２％以下であり結 晶粒界の強度が強く、仕上げ研削時のチッピングの発生も少ない。平均結晶粒径 が１５μｍ以下であるので凹部と凸部のピッチを適度な５〜２０μｍに分散させ ることができる。 このようにして、磁気ディスクと接触する磁気ヘッドのエアベアリング面に適 度な凹凸状の段差を設け、磁気ディスクと磁気ヘッドとの吸着力を下げることに より、ＣＳＳ特性を向上することができる。 また、ビッカ-ス硬度が６００〜７００kg／mm²と適度な硬さであり、ディスク との接触による双方の損耗も少ない。 また、熱膨張係数が（８２〜９８）×１０-⁷／℃であり、Ａｌ₂Ｏ₃の（８０〜 ９０）×１０-⁷／℃に近似しており、Ａｌ₂Ｏ₃の密着性が良く金属磁性薄膜の剥 離が減少する。

【０００８】

【実施例】

Ｆｅ₂Ｏ₃:４０モル％、ＭｎＯ：１６モル％、ＺｎＯ：４４％の非磁性Ｍｎ− Ｚｎ多結晶フェライトでスライダ−を構成し、スライダ−の流出側端部にＡｌ₂ Ｏ₃膜を成膜し、金属磁性薄膜で電磁変換部を形成した。ついで仕上げ加工を行 ない薄膜磁気ヘッドを作成した。 図１に示すように逆スパッタ法により、その磁気ヘッドのスライダ−のディス ク対向面のエアベアリングに凹凸状の段差形状を形成した。逆スパッタ法は、ス パッタ装置による逆スパッタ状態を用いて加工する方法である。通常のスパッタ が不活性ガス、例えば、所定のガス圧のＡｒガス雰囲気の中で、高電圧をかけ Ａｒガスをイオン化して、ターゲット表面に衝突させ、その際に飛び出したター ゲット粒子を他の基板上に付着させ、膜形成していくのに対し、逆スパッタでは 磁気ヘッド表面に、イオン化した不活性ガスを衝突させて、ヘッド表面の原子を 除去する。スライダ−を形成している各粒子は、イオン化したガスが衝突するこ とで、その表面が除去されてゆくが、各粒子で原子の結合エネルギーに差があり 、表面を除去するのに必要なエネルギーも異なるため、このような除去過程で微 妙な高さの段差を作るようになる。 なお、逆スパッタ処理時に、加工変質相の除去と表面の清浄化処理が行われる 。また、逆スパッタ時には、不要箇所をマスクし、必要箇所のみを逆スパッタ処 理しても良い。また、凹凸状の段差形状を形成するには、必ずしも逆スパッタに 限定されるものではなく、イオンミ−リングや、化学的エッチング処理を用いて も良い。

【０００９】 逆スパッタ処理を行なうと凸状の山と凹状の谷とが交互に現れ、かつ山と谷と の間は高さが急激に変化する部分（崖）のある凹凸状の段差が形成される。この 崖の部分は多結晶の粒界の境界に沿って延在している。このように山と谷とが適 度な段差を有し、かつ適度なピッチで繰り返されることにより、ヘッドとディス クとのスティッキング（粘着）現象が防止ないし緩和されるようになる。また、 この崖の部分が粒界に沿って延在する事により、ディスクのＣＳＳ損傷を防ぐも のと考えられる。即ち、崖部分が粒界に沿って延在するので、この崖の部分では 実質的に単結晶と同等の性質を有する。 このように処理したスライダ−のベアリング面の凸部のみが停止時(非駆動時) には記録媒体と接触し、凹部は磁気記録媒体に接触しないことになる。磁気ヘッ ドと磁気記録媒体とが起動・停止（ＣＳＳ）が繰り返される時に、崖の部分は単 結晶の性質を有しているので、摩耗によるゴミの発生が減少し、スティッキング 防止に役立つものと考えられる しかしながら、図１に示す磁気ヘッド１のエアベアリング面１１は適度な凹凸 状の段差を形成されても、凸部の面積が多すぎると磁気記録媒体に接触する面積 が多くなり、ＣＳＳ時の摺動抵抗（摩擦抵抗）が増加し、装置の寿命に影響を及 ぼすことになる。そのために、凹凸状の段差の凸部の面積比は８０％未満が良い 。凸部の面積割合が少なくなりすぎると、装置停止時の着地安定性が悪くなり、 停止時に磁気記録媒体と浮動型磁気ヘッドとでスティッキングをおこし易くなる 。このようなことから、凸部の面積割合は２０％を越えるのが望ましい。

【００１０】 このようにして逆スパッタ処理を施して、適度な凹凸状の段差をエアベアリン グに形成した薄膜磁気ヘッドのＣＳＳ特性試験を行なった。 ＣＳＳ特性試験は、デイスクは３．５インチハ−ドディスク（基板：アルミニ ウム、下地：Ｃｒ、磁性膜：Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａスパッタ膜）、周速９．４ｍ／ｓ ｅｃの条件でおこなった。評価は静止した磁気ディスク上に磁気ヘッドをジンバ ルで約９．５ｇ−ｆの力で押しつけておき、磁気ディスク回転を開始するのに要 する力（トルク）を測定して、これを摩擦係数に換算しておこなった。摩擦係数 は、１．０以下、好ましくは０．７以下が望ましい。 その結果を表１に示す。 ＮＯ．１、ＮＯ．２は本考案の実施例で凸部の面積比率は２５％と７５％、 ＮＯ．３、ＮＯ．４は比較例で凸部の面積比率は１７％と８５％である。ＮＯ． ５は同じ非磁性のＭｎ−Ｚｎ多結晶フェライトであるが逆スパッタ処理をしない 薄膜ヘッドである。 表１に示すように本考案の凸部の面積比が２０〜８０％のスライダ−を用いた ＮＯ．１、ＮＯ.２磁気ヘッドは、ＣＳＳ回数が５０，０００回を越えてもその 摩擦は０．７以下である。凸部の面積比率が１７％のＮＯ．３、８５％のＮＯ． ４の磁気ヘッドは、ＣＳＳ回数５０，０００回で好ましい範囲の０．７を越えて しまう。しかし、無処理のＮＯ.５の磁気ヘッドでは、ＣＳＳ回数が１０００回 程度までは本考案と殆ど同じレベルであるが、５０００回程度になると急激に増 大し、１０，０００回になると１．０に達して磁気ディスク装置には使用できな くなる。 このことより凹凸状の段差はＣＳＳ特性を向上することが明白であるが、特に 凸部の面積比率が２０〜８０％のものが特に効果があることが判る。

【表１】

【００１１】

【考案の効果】

本考案によれば、従来の薄膜型磁気ヘッドの最大の課題であったＣＳＳ特性に おいて、非磁性のＭｎ−Ｚｎ多結晶フェライトでスライダーを作製し、磁気記録 媒体の磁気ヘッドの対向面であるエアベアリング面に凹凸状の段差を形成し、凸 部の面積比率を２０〜８０％の範囲にすることによりＣＳＳ特性を大幅に向上す ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一例を示す薄膜磁気ヘッドの斜視図で
ある。

【図２】本考案の薄膜磁気ヘッドのスライダ−を構成す
るＭｎ−Ｚｎ多結晶フェライトの組成範囲を示す図であ
る。

【図３】モノリシック型の浮上式磁気ヘッドを示す斜視
図である。

【図４】薄膜型磁気ヘッドの基本構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０ 薄膜磁気ヘッド １１ エアベアリング １２ 電磁変換部 １３ スライダ− １４ 傾斜部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 モル％で、 Ａ(Ｆｅ₂Ｏ₃:２０，ＭｎＯ:３４，ＺｎＯ:４６)、 Ｂ(Ｆｅ₂Ｏ₃:２０，ＭｎＯ:４０，ＺｎＯ:４０)、 Ｃ(Ｆｅ₂Ｏ₃:３０，ＭｎＯ:４０，ＺｎＯ:３０)、 Ｄ(Ｆｅ₂Ｏ₃:４５，ＭｎＯ:２５，ＺｎＯ:３０)、 Ｅ(Ｆｅ₂Ｏ₃:５８，ＭｎＯ:４，ＺｎＯ:３８)、 Ｆ(Ｆｅ₂Ｏ₃:５０，ＭｎＯ:４，ＺｎＯ:４６) のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆに囲まれた範囲内の組成物
   に、 ＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，ＳｎＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｓｒ
   Ｏ，ＮｉＯの中から選ばれた、少なくとも１種以上を
   ０．０２〜７ｗｔ％を含有する非磁性の多結晶Ｍｎ−Ｚ
   ｎフェライトでスライダ−を構成し、そのスライダ−の
   浮上面側のエアベアリングに凹凸状の段差を設けた薄膜
   磁気ヘッドであって、前記スライダ−のエアベアリング
   に設けられた凹凸状の段差は、凸部の面積比率が２０〜
   ８０％であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 【請求項２】前記非磁性の多結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライト
   は、キュリ−温度Ｔｃが０℃以下、平均結晶粒径が１５
   μｍ以下、空孔率が０．２％以下、熱膨張係数が（８２
   〜９８）×１０-⁷／℃である請求項１記載の薄膜磁気ヘ
   ッド。