JPH06195914A

JPH06195914A - 浮動型磁気ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06195914A
Application number: JP34798392A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Maeda; 成夫前田; Kenichiro Kaneko; 健一郎金子; Junichi Kimura; 淳一木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】浮動型磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面
を凹凸状に加工し、浮動型磁気ヘッドのＣＳＳ特性を改
善する。【構成】フェライトをスライダー２として用いる浮動
型磁気ヘッド１の磁気記録媒体との対向面４を、浮動型
磁気ヘッド１が適度にめりこむ弾性を有するラップ定盤
１５とダイヤモンド粒子２１を分散させたスラリーを用
いてラップ加工する。【効果】磁気記録媒体との対向面４を、ラップ加工と
いうコスト的に優れた手法で、逆スパッタ法に比べて小
さな粗さを有する凹凸性状とすることができ、薄膜媒体
に対応した浮動型磁気ヘッド１のＣＳＳ特性を改善する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェライトからなるス
ライダーを有する浮動型磁気ヘッド、特に小型ハードデ
ィスク用の浮動型磁気ヘッド及びその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年小型ハードディスク装置における浮
動型磁気ヘッドの浮上方式は、浮動型磁気ヘッドが磁気
記録媒体の停止・回転とともに磁気記録媒体上で停止
し、磁気記録媒体から一定の間隔で浮上するというＣＳ
Ｓ（コンタクト・スタート・ストップ）方式が採用され
ている。また、近年磁気ディスク装置の高密度記録化か
ら特に浮上量を小さくすることが要求されており、さら
にこの浮上量を小さくすべく種々の取り組みが行われて
いる。磁気記録媒体においては、スパッタ法によって磁
性体及び保護層を作製する薄膜媒体が採用され、低浮上
化に対応すべく薄膜媒体表面の平坦化が進んでいる。

【０００３】従来浮動型磁気ヘッドとしては、コスト的
に優れたフェライトセラミックスをスライダーとする通
称モノリシックタイプの磁気ヘッド、さらにはＭＩＧ
（メタルインギャップ）ヘッドといわれるフェライト磁
気ヘッドが用いられている。

【０００４】また浮動型磁気ヘッドの磁気記録媒体と対
向する面の加工は、微小なダイヤモンド砥粒と軟質金属
ラップによる錫製定盤を用いた方法と、例えば特開平１
−２５１３０８号公報にみられるような逆スパッタ法に
よる加工が行われている。なお、この逆スパッタ法によ
る加工はフェライトの結晶粒子間での微妙な結合エネル
ギーの違いを利用した方法であり、この方法によれば、
Ａｒイオンによるスパッタによってこの結合エネルギー
の違いが反映された個々の結晶粒子間において凹凸状と
なった表面形状を得ることができる。

【０００５】また、逆スパッタ法では図９の従来の浮動
型磁気ヘッドにおける対向面（浮上面）の模式的断面図
に示すごとく定義された凹凸段差及び平均段差と凸凹の
繰り返しピッチｅにおいて、この凹凸段差ｄが平均値に
おいて５０〜２００オングストローム（好ましくは７０
〜１７０オングストローム）でかつ凸（山）２８と凹
（谷）２９の繰り返しピッチｅが５〜２０μｍであると
き、コンタクト・スタート・ストップ特性（以下ＣＳＳ
特性と称す）とよばれているヘッド−ディスク間の摩擦
摩耗特性が顕著に改善される。図９において、山２８と
谷２９が急激に変化する部分である崖３０は、結晶粒子
３１〜４１の境界に沿って延在している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】浮動型磁気ヘッドとハ
ードディスクを用いた磁気ディスク装置においては、Ｃ
ＳＳ特性は電磁変換特性と並んで重要な特性であり、前
述したような浮上量がますます小さくなり、薄膜媒体表
面の平坦化が要求される状況においては、ＣＳＳ特性の
改善はますますより重要な課題となる。

【０００７】かかるＣＳＳ特性の改善を行うための取り
組みとして、磁気記録媒体との接触面積を減らす観点よ
り対向面をある程度粗すことが有効とされ、粗い砥粒で
加工するとか、あるいは逆スパッタ法によってヘッド表
面に微小な凹凸を付加する方法が提起されている。

【０００８】しかしながら、粗い砥粒での加工はスクラ
ッチを発生させることから問題であり、逆スパッタ法を
用いる方法では微小な無機物系の塵や有機物が存在する
と、同様なエッチング速度の不均一化が生じ凹凸量のコ
ントロールができなくなったり、場合によってはＣＳＳ
時にヘッドクラッシュを引き起こしたりする突起が発生
するといった問題点や、この方法で仕上げた浮動型磁気
ヘッドを用いた磁気ディスク装置においては、ディスク
あるいはフェライトスライダーから摩耗粉が発生すると
いう問題点もあった。さらに、逆スパッタ法を用いる方
法は、微小な無機物系の塵や有機物突起を除去するため
の完全な洗浄を必要とするため工程数が増加し、コスト
的にも問題であった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の浮動型磁気ヘッドの製造方法は、磁気記録媒
体との対向面を弾性定盤とダイヤモンド粒子を分散させ
たスラリーを用いてラップ加工する。また本発明の浮動
型磁気ヘッドは、加工された対向面の表面形状が、逆ス
パッタ法で加工した場合より小さな粗さ、すなわち２５
〜４５オングストロームの平均段差を有した凹凸状であ
り、凸ブロック表面の粗さの標準偏差が５〜８オングス
トロームとしたものである。

【００１０】

【作用】上記構成において、ラップ加工時に浮動型磁気
ヘッドが弾性定盤に適度にめりこみ、ダイヤモンド粒子
がスライダーと弾性定盤間に押し込められたような状態
が得られて微小切削が可能となり、フェライト結晶粒子
間での機械的特性の違いに応じた各粒界を境界とする凹
凸状の形状を得ることができ、さらには凹凸部表面の粗
さが逆スパッタ法で得られる場合に比べて小さくなる。
この結果、摩耗粉を発生することがなく、大きい硬度を
有する磁気ディスクに対しても、逆スパッタ法で得られ
る以上のＣＳＳ特性を有する浮動型磁気ヘッドを得るこ
とができる。

【００１１】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例における浮動型磁
気ヘッドの製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの斜視図
であり、このタイプはＭＩＧヘッドと呼ばれる。この浮
動型磁気ヘッド１は、フェライトからなるスライダー２
の間にＣ字型コア３を備えており、磁気記録媒体との対
向面４を片面ラッピング加工機を用いて（表１）に示し
たように、加工Ｎｏ１〜Ｎｏ３のラップ加工条件によっ
て鏡面加工して実施例とし、また比較例として従来の方
法を用いて加工Ｎｏ４をラップ加工で、加工Ｎｏ５を逆
スパッタ法によって製作した。

【００１３】

【表１】

【００１４】図２は本発明の一実施例における浮動型磁
気ヘッドの製造方法に用いた片面ラッピング加工機の側
面図であり、本体ボックス１１の内部には駆動シャフト
１２と、この駆動シャフト１２を駆動するモータ１３が
内蔵されている。駆動シャフト１２の上端部にはドライ
ビングプレート１４が結合されており、このドライビン
グプレート１４上には軟質の弾性定盤からなるラップ定
盤１５が装着されている。本体ボックス１１の上面側部
にはブロック１６が設けられており、このブロック１６
にはラップ定盤１５の上方へ延出するアーム１７が取り
付けられている。アーム１７の下面にはアームローラ１
８が設けられており、またアーム１７の上面にはアーム
ローラ１８を回転させるモータ１９が設けられている。
２０はモータ１３、１９を制御する制御ボックスであ
る。

【００１５】図３は本発明の一実施例における浮動型磁
気ヘッドの製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドが載置さ
れたラップ定盤の部分拡大断面図である。ラップ定盤１
５にはダイヤモンド粒子２１が混入されており、このラ
ップ定盤１５は加圧されることにより浮動型磁気ヘッド
１の対向面４がわずかにめり込む弾性を有している。２
２は潤滑剤である。

【００１６】ラップ加工の場合は、ラッピング砥粒とし
て平均粒径０．１２μｍのダイヤモンド粒子２１を用
い、ラップ定盤１５として、（表１）に示すように一つ
は径３０ｃｍで厚み２０ｍｍの錫を約３０体積％、アク
リルを約６０体積％、気孔を約１０体積％含む定盤を用
い（加工Ｎｏ１）、一つは、前記寸法を有する鉛を約６
体積％、気孔を約６体積％含む錫製定盤（加工Ｎｏ２）
と、鉛を約４６体積％、気孔を約６体積％含む錫製定盤
を用いた（加工Ｎｏ３）。また比較例として従来の錫製
定盤をラップ定盤１５の代わりに用いた（加工Ｎｏ
４）。ラップ加工は、粘着性ゴムに張り付けた４０個の
浮動型磁気ヘッド１について、定盤回転数４０ｒｐｍと
ラッピング時間６０（ｓｅｃ）の条件にて行った。

【００１７】次に、これらの浮動型磁気ヘッド１の表面
形状を比較した。浮動型磁気ヘッド１の磁気記録媒体と
接触する対向面４の表面形状は、５個の浮動型磁気ヘッ
ド１について、各々５箇所触針式表面粗さ計にて約０．
３ｍｍの距離にわたり測定した。この結果を図４（ａ）
〜（ｃ）の本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッド
の製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの対向面の表面形
状の測定図に示し、ここでは粗さ曲線における山と谷
（図９参照）の段差に着目して解析した。ここで、図４
（ａ）、（ｂ）は加工Ｎｏ２、加工Ｎｏ３の実施例、図
４（ｃ）は加工Ｎｏ５の比較例である。またさらに、５
５μｍの距離にわたりより精密な測定を１０箇所行い、
山あるいは谷の表面粗さに着目して解析した。なお表面
粗さ計は、０．３ｍｍの距離の場合は先端半径０．５μ
ｍのダイヤモンド製の触針を、縦倍率１００万倍、横倍
率５００倍の条件にて用いた。距離５５μｍの場合は、
先端が０．１μｍ×２．５μｍのダイヤモンド製の触針
を縦倍率１００万倍、横倍率２０００倍の条件にて用い
測定した。またこの場合は、測定値をパソコンに取り込
み解析した。

【００１８】（表２）に加工Ｎｏ１〜５による山と谷の
平均段差についての結果を示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】（表２）に示すように、加工Ｎｏ１〜３で
は平均段差（図９参照）２５〜４５オングストロームを
有する明確な凹凸形状が得られた。一方比較例としての
加工Ｎｏ４においては明確な凹凸形状が得られなかった
が、加工Ｎｏ５の逆スパッタ法においては、段差を有す
る明確な凹凸形状が得られた。なおこの平均段差は、５
０〜７０オングストロームであって実施例のラップ加工
での結果に比べ大きかった。

【００２１】また、微分干渉顕微鏡を用いてこの表面を
観察すると、実施例のラップ定盤１５を用いた加工Ｎｏ
１〜３による加工表面と、比較例の逆スパッタ法による
加工Ｎｏ５による加工表面間において違いは認められな
かった。即ち、実施例のラップ加工の凹凸形状の発生機
構が、比較例の逆スパッタ法による凹凸発生機構のよう
な結晶粒子の結合強度に起因する粒子間の機械的特性の
違いに基づくものであることが推察される。

【００２２】また浮動型磁気ヘッド１の断面形状につい
て、実施例のラップ加工と比較例のラップ加工では大き
な違いがあった。図５（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施
例における浮動型磁気ヘッドの製造方法に用いた浮動型
磁気ヘッドの対向面を非接触式形状測定器ＷＹＫＯで測
定した断面形状図である。図５（ａ）に示すように、実
施例の加工Ｎｏ１〜３において得られた浮動型磁気ヘッ
ド１は蒲鉾状の断面形状を有しているが、図５（ｂ）に
示すように比較例の加工Ｎｏ４において得られた浮動型
磁気ヘッド１は蒲鉾状の断面形状を有していなかった。

【００２３】従って以上の結果により、実施例の加工Ｎ
ｏ１〜３と比較例の加工Ｎｏ４間での得られた表面形状
の違いは、浮動型磁気ヘッド１とラップ定盤１５あるい
は錫製定盤との接触状態の違いに起因するものと考えら
れる。即ち、加工Ｎｏ１〜３の場合は、浮動型磁気ヘッ
ド１が砥粒によって切削される時に、ラップ定盤１５の
弾性が大きいためにスライダー２がラップ定盤１５中に
適度にめりこんだ状態となりスライダー２の表面の加工
は移動速度の小さいスライダー２の表面とラップ定盤１
５間に閉じ込められたダイヤモンド粒子２１によって行
われる。そしてその結果速度の小さい微小切削が行わ
れ、フェライト結晶粒子の機械特性の違いによる摩耗速
度の違いが顕著になるのである。

【００２４】図６（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例に
おける浮動型磁気ヘッドの製造方法に用いた浮動型磁気
ヘッドの対向面の表面粗さの測定図であり、図６（ａ）
は実施例の加工Ｎｏ２によるもの、図６（ｂ）は比較例
である加工Ｎｏ５の逆スパッタ法によるものであり、測
定には０．１μｍ×２．５μｍの先端を有するダイヤモ
ンド製の触針を用いた。（表３）に、この表面粗さの結
果を示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】図６及び（表３）で明らかなように、対向
面４の凹凸部における粗さが著しく異なった。すなわ
ち、比較例である加工Ｎｏ５の逆スパッタ法で加工した
場合（ヘッドＮｏ９〜１２）の粗さの標準偏差約１３オ
ングストロームに対し、実施例の加工Ｎｏ１〜３でラッ
プ加工した場合（ヘッドＮｏ１〜８）の粗さの標準偏差
は約５〜８オングストロームとかなり小さくなった。従
って、以上の結果により、実施例のラップ加工によると
凹凸状の表面形状が得られることが明らかになった。ま
た得られる凹凸各部の表面の粗さも、比較例の逆スパッ
タ法で加工した場合に比べてかなり小さくなることも明
らかとなった。

【００２７】次に、実施例のラップ加工及び比較例のラ
ップ加工によって得られた浮動型磁気ヘッド１と比較例
の逆スパッタ法で得られた浮動型磁気ヘッド１のＡＢＳ
幅（対向面４の幅）を調整し組立た後、２種類の３．５
インチハードディスクを用いてＣＳＳ特性及び粉塵の評
価を行った。

【００２８】ＣＳＳ特性の評価は、市販の試験機を用い
て下記条件にて行った、また３．５インチハードディス
クは次のディスクを用いた。

【００２９】磁気ディスク（１）基板；アルミニュウム下地；Ｃｒ磁性層；Ｃｏ−Ｎｉスパッタ膜表面層；カーボンスパッタ層及びカーボン層表面に塗布
されたフッソ系固体潤滑剤層ディスクの表面粗さ；Ｒａ５５オングストローム表面層硬度；３００（ｋｇｆ／ｍｍ² ）注；硬度はカーボンスパッタ層５０００オングストロー
ムに対する微小硬度。

【００３０】磁気ディスク（２）基板；アルミニュウム下地；Ｃｒ磁性層；Ｃｏ−Ｎｉスパッタ膜表面層；カーボンスパッタ層及びカーボン層表面に塗布
されたフッソ系液体潤滑剤層ディスクの表面粗さ；Ｒａ９０オングストローム表面層硬度；６５０（ｋｇｆ／ｍｍ² ）注；硬度はカーボンスパッタ層５０００オングストロー
ムに対する微小硬度。

【００３１】ＣＳＳテスト時のディスク駆動条件は以下
の通りである。ヘッド圧力；９３ｍＮ（９．５ｇｆ）測定位置；２５ｍｍ定常回転数迄の所要時間；６秒定常回転数と時間；３６００ｒｐｍで１秒定常回転数から停止する迄の所要時間；６秒回転と回転間の停止時間；１秒図７、図８はそれぞれ本発明の一実施例における浮動型
磁気ヘッドの製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの磁気
ディスク（１）及び磁気ディスク（２）での２万ＣＳＳ
までのＣＳＳテストの結果を示す図である。結果は、回
転数１ｒｐｍの磁気ディスクと浮動型磁気ヘッド１間の
動摩擦係数μｋの平均値μのＣＳＳ回数による変化で示
した。比較例のラップ加工による浮動型磁気ヘッド１で
は、いずれの磁気ディスクに対してもμが増加し、実施
例のラップ加工による浮動型磁気ヘッド１に対して劣っ
ていた。実施例のラップ加工による浮動型磁気ヘッド１
と比較した比較例の逆スパッタ法で加工した浮動型磁気
ヘッド１においては、磁気ディスクにおける違いが認め
られた。磁気ディスク（１）に対しては、いずれの磁気
ヘッドの場合にも２万ＣＳＳを行ってもμの増加はほと
んど無く、μ値も０．２以下と小さかった。しかしなが
ら、磁気ディスク（２）に対して、実施例のラップ加工
による浮動型磁気ヘッド１についてμの増加がややあっ
たのに対し、比較例の逆スパッタ法で加工した浮動型磁
気ヘッド１においては顕著にμが増加しさらにＣＳＳ後
において対向面４における凹凸状態が一部消滅した。

【００３２】従って、ＣＳＳ特性の向上に対しては対向
面４の凹凸が必要であり、さらには磁気ディスク（２）
のようなより硬い磁気ディスクに対しては粗い表面形状
であることがかえってフェライト自体の摩耗を招きＣＳ
Ｓ特性を悪化させることがわかった。

【００３３】粉塵の評価は、磁気ディスク（１）を用い
た市販の磁気ディスク装置とパーテイクルカウンタを用
いて、０．３μｍ以上の粉塵の発生数について、２万Ｃ
ＳＳと０ＣＳＳ間の増加量から行った。（表４）はその
結果を示したものである。

【００３４】

【表４】

【００３５】（表４）に示すように実施例のラップ加工
による浮動型磁気ヘッド１の場合は、粉塵の増加は認め
られず３０ＣＦ（個／Ｆｅｅｔ³ ）以下であった。一
方、比較例の逆スパッタ法での浮動型磁気ヘッド１の場
合には、当初約３０ＣＦであったのが約１２０ＣＦに増
加した。なお、この違いの原因については、詳細は不明
であるが、おそらく表面粗さの違いが要因となっている
と推察される。比較例の逆スパッタ法による浮動型磁気
ヘッド１の場合に見られる粗な表面が微小に摩耗する
か、あるいはこの粗な表面が磁気ディスクの摩耗を促進
するものと考えられる。

【００３６】従って、以上の結果より、２種類の磁気デ
ィスクに対する平均値μ及び粉塵の評価からなる総合的
ＣＳＳ特性において、２５〜４５オングストロームの平
均段差と凸部における表面粗さにおいてその標準偏差が
５〜８オングストロームである実施例のラップ加工によ
る浮動型磁気ヘッド１の方が比較例の逆スパッタ法によ
る浮動型磁気ヘッド１より優れていることが明確になっ
た。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、逆スパッ
タ法に比べてはるかに生産性が高いダイヤモンド粒子を
用いたラップ加工を用いて、フェライトをスライダーと
する浮動型磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面を、逆
スパッタ法で得られるような凹凸状形状で逆スパッタ法
に比べてかなり小さい表面粗さを有するものにできる。
さらに、逆スパッタ法による浮動型磁気ヘッドのＣＳＳ
特性と同等な特性を、大きい硬度の磁気ディスクに対し
てはるかに優れた特性を有し、かつＣＳＳ時に発生する
摩耗粉塵については逆スパッタ法によるものよりも摩耗
粉塵の発生を抑えることができ、ドライブ装置としての
信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッドの
製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの斜視図

【図２】本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッドの
製造方法に用いた片面ラッピング加工機の側面図

【図３】本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッドの
製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドが載置されたラップ
定盤の部分拡大断面図

【図４】（ａ）は本発明の一実施例における浮動型磁気
ヘッドの製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの対向面の
表面形状の測定図（ｂ）は本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッドの
製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの対向面の表面形状
の測定図（ｃ）は本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッドの
製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの対向面の表面形状
の測定図

【図５】（ａ）は本発明の一実施例における浮動型磁気
ヘッドの製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの対向面を
非接触式形状測定器ＷＹＫＯで測定した断面形状図（ｂ）は本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッドの
製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの対向面を非接触式
形状測定器ＷＹＫＯで測定した断面形状図

【図６】（ａ）は本発明の一実施例における浮動型磁気
ヘッドの製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの対向面の
表面粗さの測定図（ｂ）は本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッドの
製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの対向面の表面粗さ
の測定図

【図７】本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッドの
製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの磁気ディスク
（１）での２万ＣＳＳまでのＣＳＳテストの結果を示す
図

【図８】本発明の一実施例における浮動型磁気ヘッドの
製造方法に用いた浮動型磁気ヘッドの磁気ディスク
（２）での２万ＣＳＳまでのＣＳＳテストの結果を示す
図

【図９】従来の浮動型磁気ヘッドにおける対向面の模式
的断面図

【符号の説明】

１浮動型磁気ヘッド２スライダー４対向面１５ラップ定盤２１ダイヤモンド粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェライトからなるスライダーを有する浮
動型磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面が、弾性定盤
とダイヤモンド粒子を分散させたスラリーを用いたラッ
プによって加工され、前記対向面の表面形状が、２５〜
４５オングストロームの平均段差を有した凹凸状であ
り、凸部表面の粗さの標準偏差が５〜８オングストロー
ムであることを特徴とする浮動型磁気ヘッド。
【請求項２】フェライトからなるスライダーを有する浮
動型磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面が、弾性定盤
とダイヤモンド粒子を分散させたスラリーを用いたラッ
プによって加工することを特徴とする浮動型磁気ヘッド
の製造方法。