JPH08190710A - 磁気ヘッド - Google Patents
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- JPH08190710A JPH08190710A JP7000301A JP30195A JPH08190710A JP H08190710 A JPH08190710 A JP H08190710A JP 7000301 A JP7000301 A JP 7000301A JP 30195 A JP30195 A JP 30195A JP H08190710 A JPH08190710 A JP H08190710A
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5806—Thermal treatment
- C23C14/5813—Thermal treatment using lasers
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- G11B23/00—Record carriers not specific to the method of recording or reproducing; Accessories, e.g. containers, specially adapted for co-operation with the recording or reproducing apparatus ; Intermediate mediums; Apparatus or processes specially adapted for their manufacture
- G11B23/50—Reconditioning of record carriers; Cleaning of record carriers ; Carrying-off electrostatic charges
- G11B23/505—Reconditioning of record carriers; Cleaning of record carriers ; Carrying-off electrostatic charges of disk carriers
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- G11B15/60—Guiding record carrier
- G11B15/62—Maintaining desired spacing between record carrier and head
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- G11B33/00—Constructional parts, details or accessories not provided for in the other groups of this subclass
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- G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
-
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- G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
- G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion
- G11B5/6011—Control of flying height
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヘッド／媒体間の吸着防止、摩擦係数低減、
媒体損傷抑制を達成し、磁気ディスク装置の機械的耐久
性、長期信頼性の向上を図る。 【構成】 Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣセラミックやシリコン製
のスライダ走行面４の少なくとも一部に多結晶シリコン
膜５を有する磁気ヘッド１である。この多結晶シリコン
膜５は化学的気相成長法により直接形成するか、スパッ
タリング法などにより非晶質シリコンを成膜し、その後
エキシマレーザーを照射することによって非晶質シリコ
ンを結晶化して形成する。この多結晶シリコン膜５の膜
厚は３〜１０nmが適当である。
媒体損傷抑制を達成し、磁気ディスク装置の機械的耐久
性、長期信頼性の向上を図る。 【構成】 Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣセラミックやシリコン製
のスライダ走行面４の少なくとも一部に多結晶シリコン
膜５を有する磁気ヘッド１である。この多結晶シリコン
膜５は化学的気相成長法により直接形成するか、スパッ
タリング法などにより非晶質シリコンを成膜し、その後
エキシマレーザーを照射することによって非晶質シリコ
ンを結晶化して形成する。この多結晶シリコン膜５の膜
厚は３〜１０nmが適当である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気記憶装置に用いられ
る磁気ヘッドに関し、更に詳しくは機械的耐久性の優れ
た磁気ディスク装置を提供するために最適な磁気ヘッド
に関する。
る磁気ヘッドに関し、更に詳しくは機械的耐久性の優れ
た磁気ディスク装置を提供するために最適な磁気ヘッド
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記憶装置における記録密度の
向上は著しく、年率２００％にも達する記録密度の向上
を達成する多くの技術革新がなされている。特に、線記
録密度の向上をもたらす磁気ヘッドと磁気記録媒体との
分離長を低減化する技術の進歩はめざましく、分離長１
００nm以下、磁気ヘッドの浮上量５０nmといった固定型
磁気ディスク装置が実用化されているのが現状である。
分離長と浮上量を低減するために、主に、以下のような
手段が適用されている。 （１）低浮上型磁気ヘッドの採用 （２）磁気記録媒体表面および磁気ヘッド走行面の平滑
化 （３）磁気記録媒保護膜の膜厚低減 （４）磁気記録媒体潤滑膜の膜厚増加 これらは分離長、浮上量の低下を通して線記録密度の向
上に寄与する反面、以下に説明するような磁気ディスク
装置の信頼性や機械的耐久性を損なうといった負の効果
をも有している。
向上は著しく、年率２００％にも達する記録密度の向上
を達成する多くの技術革新がなされている。特に、線記
録密度の向上をもたらす磁気ヘッドと磁気記録媒体との
分離長を低減化する技術の進歩はめざましく、分離長１
００nm以下、磁気ヘッドの浮上量５０nmといった固定型
磁気ディスク装置が実用化されているのが現状である。
分離長と浮上量を低減するために、主に、以下のような
手段が適用されている。 （１）低浮上型磁気ヘッドの採用 （２）磁気記録媒体表面および磁気ヘッド走行面の平滑
化 （３）磁気記録媒保護膜の膜厚低減 （４）磁気記録媒体潤滑膜の膜厚増加 これらは分離長、浮上量の低下を通して線記録密度の向
上に寄与する反面、以下に説明するような磁気ディスク
装置の信頼性や機械的耐久性を損なうといった負の効果
をも有している。
【０００３】例えば、浮上量の低下は磁気ディスク装置
稼働時に磁気ヘッドが高速で回転する磁気記録媒体に対
して接触摺動する確率の増大をもたらし、磁気ディスク
装置の信頼性や機械的耐久性を低下させる。
稼働時に磁気ヘッドが高速で回転する磁気記録媒体に対
して接触摺動する確率の増大をもたらし、磁気ディスク
装置の信頼性や機械的耐久性を低下させる。
【０００４】前記（２）の表面の平滑化は、媒体上の潤
滑膜を介したヘッド／媒体間の吸着現象を助長する。ヘ
ッド／媒体間に強い吸着力（この場合の吸着力は静止摩
擦力に相当する。）が作用していると、磁気ディスク起
動時にディスク回転用モーターのトルクではディスクを
起動回転しえないといった状況が発生する。したがっ
て、ヘッド／媒体間の静止摩擦力を許容値以下にとどめ
るためには、記憶媒体、磁気ヘッドともに所定の表面あ
らさを与える必要がある。実際に、磁気記録媒体には一
般にテクスチャと呼ばれる制御された表面粗さ形状が形
成されている。この表面あらさは前述したヘッド／媒体
間の高速接触摺動確率増加の要因である。
滑膜を介したヘッド／媒体間の吸着現象を助長する。ヘ
ッド／媒体間に強い吸着力（この場合の吸着力は静止摩
擦力に相当する。）が作用していると、磁気ディスク起
動時にディスク回転用モーターのトルクではディスクを
起動回転しえないといった状況が発生する。したがっ
て、ヘッド／媒体間の静止摩擦力を許容値以下にとどめ
るためには、記憶媒体、磁気ヘッドともに所定の表面あ
らさを与える必要がある。実際に、磁気記録媒体には一
般にテクスチャと呼ばれる制御された表面粗さ形状が形
成されている。この表面あらさは前述したヘッド／媒体
間の高速接触摺動確率増加の要因である。
【０００５】磁気録媒体保護膜はその膜厚低下に伴っ
て、媒体自身の耐摩耗性が低下し、やはり信頼性や寿命
の低下をまねく要因となる。保護膜の膜厚低下に伴う耐
摩耗性の劣化を抑えることを意図した手段が前記（４）
の潤滑膜厚の増加である。しかし、これは前述したヘッ
ド／媒体間の吸着現象を加速することから、媒体上に塗
布する潤滑膜厚も制限され、膜厚５nmを越える潤滑膜を
設けることは危険とされている。したがって、潤滑膜に
よって媒体表面が受ける機械的損傷を抑えることにも自
ずから制限がある。
て、媒体自身の耐摩耗性が低下し、やはり信頼性や寿命
の低下をまねく要因となる。保護膜の膜厚低下に伴う耐
摩耗性の劣化を抑えることを意図した手段が前記（４）
の潤滑膜厚の増加である。しかし、これは前述したヘッ
ド／媒体間の吸着現象を加速することから、媒体上に塗
布する潤滑膜厚も制限され、膜厚５nmを越える潤滑膜を
設けることは危険とされている。したがって、潤滑膜に
よって媒体表面が受ける機械的損傷を抑えることにも自
ずから制限がある。
【０００６】以上のような状況から、分離長と浮上量の
低減を図り、かつ装置信頼性を確保するためには、磁気
ヘッドによる媒体損傷を防止する必要があるとの考えに
立って、磁気ヘッドの走行面に保護膜を設けることが提
案されている。
低減を図り、かつ装置信頼性を確保するためには、磁気
ヘッドによる媒体損傷を防止する必要があるとの考えに
立って、磁気ヘッドの走行面に保護膜を設けることが提
案されている。
【０００７】例えば、特開昭６３−２８２９１２号公報
にはグラシーカーボン製磁気ヘッドスライダの走行面に
フッ化処理を施すことによって、フッ化黒鉛層を設ける
ことが記述されている。良好な固体潤滑特性を有するフ
ッ化黒鉛をスライダ走行面に設けることによって、磁気
記録媒体の摩耗損傷を抑制するとともに、ヘッド／媒体
間の吸着に起因する起動不能やスティックスリップ現象
を防止できることが報告されている。また、同様の効果
を期待して、スライダ走行面に化学的気相成長法（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、Ｃ
ＶＤ法と略す。）、スパッタ法によりカーボン膜を設け
た磁気ヘッドが実用化されている。
にはグラシーカーボン製磁気ヘッドスライダの走行面に
フッ化処理を施すことによって、フッ化黒鉛層を設ける
ことが記述されている。良好な固体潤滑特性を有するフ
ッ化黒鉛をスライダ走行面に設けることによって、磁気
記録媒体の摩耗損傷を抑制するとともに、ヘッド／媒体
間の吸着に起因する起動不能やスティックスリップ現象
を防止できることが報告されている。また、同様の効果
を期待して、スライダ走行面に化学的気相成長法（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、Ｃ
ＶＤ法と略す。）、スパッタ法によりカーボン膜を設け
た磁気ヘッドが実用化されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記磁気ヘッド用保護
膜（以下、ヘッド保護膜と略記する。）が抱えている問
題点は以下のようである。後者のカーボン保護膜は一般
にアルミナと炭化チタンを混合したセラミック（Ａｌ2
Ｏ3 ・ＴｉＣ）製のスライダ走行面に被覆される。カー
ボン／Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ間の密着性に難があるため、
密着向上層としてシリコンが設けられており、このシリ
コン層の存在は当然分離長の増加をまねく。また、カー
ボン保護膜は高速接触摺動条件で摩擦係数が低く、明ら
かに媒体の摩耗損傷低減効果を有している。しかし、カ
ーボン保護膜なしの磁気ヘッドに比較して、低速領域で
の摩擦係数が高く、相対速度＝０すなわち静止摩擦係数
も高いことから、ヘッド／媒体間の吸着現象により磁気
ディスク装置の起動故障を起こす可能性が高いことが指
摘されている。
膜（以下、ヘッド保護膜と略記する。）が抱えている問
題点は以下のようである。後者のカーボン保護膜は一般
にアルミナと炭化チタンを混合したセラミック（Ａｌ2
Ｏ3 ・ＴｉＣ）製のスライダ走行面に被覆される。カー
ボン／Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ間の密着性に難があるため、
密着向上層としてシリコンが設けられており、このシリ
コン層の存在は当然分離長の増加をまねく。また、カー
ボン保護膜は高速接触摺動条件で摩擦係数が低く、明ら
かに媒体の摩耗損傷低減効果を有している。しかし、カ
ーボン保護膜なしの磁気ヘッドに比較して、低速領域で
の摩擦係数が高く、相対速度＝０すなわち静止摩擦係数
も高いことから、ヘッド／媒体間の吸着現象により磁気
ディスク装置の起動故障を起こす可能性が高いことが指
摘されている。
【０００９】また、グラシーカーボン製磁気ヘッドスラ
イダの走行面にフッ化処理を施すことによって、フッ化
黒鉛層を設ける技術は、適用可能な材料がグラシーカー
ボンに限定され、他のスライダ材料、例えばＡｌ2 Ｏ3
・ＴｉＣセラミックに適用できないという問題点が挙げ
られている。
イダの走行面にフッ化処理を施すことによって、フッ化
黒鉛層を設ける技術は、適用可能な材料がグラシーカー
ボンに限定され、他のスライダ材料、例えばＡｌ2 Ｏ3
・ＴｉＣセラミックに適用できないという問題点が挙げ
られている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気ヘッドは、
磁気記憶媒体に対して接触摺動する走行面の少なくとも
一部に多結晶シリコン層を設けたものであり、これによ
り耐久性、媒体損傷性に優れた磁気ヘッドを提供すると
ともに、低浮上量ヘッドを用いた磁気ディスク装置の信
頼性と寿命を向上させるものである。
磁気記憶媒体に対して接触摺動する走行面の少なくとも
一部に多結晶シリコン層を設けたものであり、これによ
り耐久性、媒体損傷性に優れた磁気ヘッドを提供すると
ともに、低浮上量ヘッドを用いた磁気ディスク装置の信
頼性と寿命を向上させるものである。
【００１１】
【作用】本発明で磁気ヘッド上に設ける多結晶シリコン
層は、前述した技術的な課題を解決しうる以下のような
特性を有しており、それぞれの特性を介して磁気ヘッド
走行面の保護膜として優れた効果を発揮する。 （１）多くの基板または下地材料に対して良好な密着性
を有するとともに、その化学的な安定性ゆえに経時的あ
るいは高温高湿のような過酷な環境に暴露しても、密着
性劣化の程度は僅かである。
層は、前述した技術的な課題を解決しうる以下のような
特性を有しており、それぞれの特性を介して磁気ヘッド
走行面の保護膜として優れた効果を発揮する。 （１）多くの基板または下地材料に対して良好な密着性
を有するとともに、その化学的な安定性ゆえに経時的あ
るいは高温高湿のような過酷な環境に暴露しても、密着
性劣化の程度は僅かである。
【００１２】磁気ディスク媒体と間欠的にまたは連続的
に接触摺動する磁気ヘッド走行面はそれ自身が良好な耐
摩耗性を有するとともに、媒体損傷をできるだけ軽微に
とどめるという機能を具備する必要がある。接触摺動時
に剥離脱落することを防止するためには、良好な密着性
を有することが必要かつ十分な条件である。また、磁気
ディスク装置の長期信頼性の観点に立てば、密着力が変
化しにくく、良好な密着性が維持されることは有利な条
件である。 （２）多結晶シリコン自身の耐摩耗性と媒体損傷性の両
者を満足する適度な硬度を有する。
に接触摺動する磁気ヘッド走行面はそれ自身が良好な耐
摩耗性を有するとともに、媒体損傷をできるだけ軽微に
とどめるという機能を具備する必要がある。接触摺動時
に剥離脱落することを防止するためには、良好な密着性
を有することが必要かつ十分な条件である。また、磁気
ディスク装置の長期信頼性の観点に立てば、密着力が変
化しにくく、良好な密着性が維持されることは有利な条
件である。 （２）多結晶シリコン自身の耐摩耗性と媒体損傷性の両
者を満足する適度な硬度を有する。
【００１３】接触摺動時には前述した剥離損傷だけでは
なく、表面から逐次除去されていく摩耗損傷も受ける。
摩耗損傷を抑えるためには、高い硬度が望まれるが、硬
度が高すぎると、媒体表面を過度に損傷させるという問
題が生じる。このためには、両条件を満足する適度な硬
度値を有することが望ましい。磁気ヘッド走行面上の多
結晶シリコン層の厚さが数nmと極めて薄いため、既存の
硬度計では測定不可能であるが、同一の条件で作製した
厚さ０．１μm の多結晶シリコン膜の硬度（日本電気
（株）製薄膜硬度計ＭＨＡ−４００を用いて測定した）
の平均値は約３０ＧＰａ（ビッカース硬度に換算すると
約８２０に相当する。)である。これは、一般に磁気ディ
スクの保護膜に用いられるカーボン薄膜の硬度３５〜４
０ＧＰａ（同：９３０〜１０３０）よりも若干低い値を
示しており、このような相対的な硬度の違いが多結晶シ
リコン自身の耐摩耗性と媒体損傷性の両条件を満たして
いると考えられる。 （３）結晶性に起因して、表面に微細な表面凹凸を有す
るとともに、その表面粗さを比較的容易に制御すること
ができる。
なく、表面から逐次除去されていく摩耗損傷も受ける。
摩耗損傷を抑えるためには、高い硬度が望まれるが、硬
度が高すぎると、媒体表面を過度に損傷させるという問
題が生じる。このためには、両条件を満足する適度な硬
度値を有することが望ましい。磁気ヘッド走行面上の多
結晶シリコン層の厚さが数nmと極めて薄いため、既存の
硬度計では測定不可能であるが、同一の条件で作製した
厚さ０．１μm の多結晶シリコン膜の硬度（日本電気
（株）製薄膜硬度計ＭＨＡ−４００を用いて測定した）
の平均値は約３０ＧＰａ（ビッカース硬度に換算すると
約８２０に相当する。)である。これは、一般に磁気ディ
スクの保護膜に用いられるカーボン薄膜の硬度３５〜４
０ＧＰａ（同：９３０〜１０３０）よりも若干低い値を
示しており、このような相対的な硬度の違いが多結晶シ
リコン自身の耐摩耗性と媒体損傷性の両条件を満たして
いると考えられる。 （３）結晶性に起因して、表面に微細な表面凹凸を有す
るとともに、その表面粗さを比較的容易に制御すること
ができる。
【００１４】ヘッド／媒体間の吸着現象を防止するため
に、テクスチャと呼ばれる傷によって媒体表面をあらす
ことは前述した。ヘッド面に微細なあらさを与えること
ができれば、さらにこの吸着現象を抑制できる。しかし
ながら、ヘッドスライダ材料として最も一般的に用いら
れているＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣセラミックに微細な表面凹
凸を制御して設けることは、高い寸法精度が求められる
スライダ加工では困難であり、実施例の項に後述するよ
うに極めて平滑な状態で使用に供される。結晶性シリコ
ンをヘッド走行面に設けることによってもたらされる微
細な表面凹凸がヘッド媒体間の吸着防止、すなわち静止
摩擦係数の低下と、低速度領域での動摩擦係数の低減に
効果がある。 （４）ＣＶＤ法で作製した多結晶シリコン膜は多量の水
素を含み、ダングリングボンドと呼ばれるシリコン原子
の未結合手の多くが水素原子と結合しているため、化学
的に安定である。また、エキシマレーザーによるアニー
ル法で作製した多結晶シリコンも最終的に水素プラズマ
処理を施すことによって、ＣＶＤ法多結晶シリコンと同
様の特性を付与することができる。
に、テクスチャと呼ばれる傷によって媒体表面をあらす
ことは前述した。ヘッド面に微細なあらさを与えること
ができれば、さらにこの吸着現象を抑制できる。しかし
ながら、ヘッドスライダ材料として最も一般的に用いら
れているＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣセラミックに微細な表面凹
凸を制御して設けることは、高い寸法精度が求められる
スライダ加工では困難であり、実施例の項に後述するよ
うに極めて平滑な状態で使用に供される。結晶性シリコ
ンをヘッド走行面に設けることによってもたらされる微
細な表面凹凸がヘッド媒体間の吸着防止、すなわち静止
摩擦係数の低下と、低速度領域での動摩擦係数の低減に
効果がある。 （４）ＣＶＤ法で作製した多結晶シリコン膜は多量の水
素を含み、ダングリングボンドと呼ばれるシリコン原子
の未結合手の多くが水素原子と結合しているため、化学
的に安定である。また、エキシマレーザーによるアニー
ル法で作製した多結晶シリコンも最終的に水素プラズマ
処理を施すことによって、ＣＶＤ法多結晶シリコンと同
様の特性を付与することができる。
【００１５】表面の化学的安定性は、前述した密着性の
経時変化だけではなく、磁気ディスク媒体上の潤滑剤分
子の吸着や分解の抑制にも効果がある。潤滑剤分子の吸
着は低速領域での摩擦係数を増加させる。潤滑剤分子は
ヘッドが媒体上を接触摺動すると熱分解を受け、熱分解
に伴って、摩擦係数が増加する。また、潤滑剤に対する
濡れ性も低下しており、この点からも吸着防止に効果が
ある。多結晶シリコン膜は従来用いられてきたＡｌ2 Ｏ
3 ・ＴｉＣセラミックやカーボン膜に比較して化学的安
定性が高く、これによって摩擦係数を低減させるのに有
効である。
経時変化だけではなく、磁気ディスク媒体上の潤滑剤分
子の吸着や分解の抑制にも効果がある。潤滑剤分子の吸
着は低速領域での摩擦係数を増加させる。潤滑剤分子は
ヘッドが媒体上を接触摺動すると熱分解を受け、熱分解
に伴って、摩擦係数が増加する。また、潤滑剤に対する
濡れ性も低下しており、この点からも吸着防止に効果が
ある。多結晶シリコン膜は従来用いられてきたＡｌ2 Ｏ
3 ・ＴｉＣセラミックやカーボン膜に比較して化学的安
定性が高く、これによって摩擦係数を低減させるのに有
効である。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照しながら、実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例に関わる磁気ヘッドを示し
ている。磁気ヘッド１はツーレール浮上型スライダと一
般に総称される磁気ヘッドに適用した例である。磁気ヘ
ッドは磁性媒体表面に対して走行するスライダ２と記録
／再生／消去動作を行う磁気トランスデューサ３で構成
されている。図１（ｂ）は磁気ヘッドのスライダレール
部の部分断面図である。スライダ走行面４に多結晶シリ
コン膜５が設けられている。
る。図１は本発明の一実施例に関わる磁気ヘッドを示し
ている。磁気ヘッド１はツーレール浮上型スライダと一
般に総称される磁気ヘッドに適用した例である。磁気ヘ
ッドは磁性媒体表面に対して走行するスライダ２と記録
／再生／消去動作を行う磁気トランスデューサ３で構成
されている。図１（ｂ）は磁気ヘッドのスライダレール
部の部分断面図である。スライダ走行面４に多結晶シリ
コン膜５が設けられている。
【００１７】スライダ２はＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣセラミッ
ク材料で構成されたものが現在多用されているが、本発
明では半導体等に用いられるシリコン基板を用いること
もできる。
ク材料で構成されたものが現在多用されているが、本発
明では半導体等に用いられるシリコン基板を用いること
もできる。
【００１８】（実施例１）Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣセラミッ
ク製のスライダを用い、スライダ走行面４に多結晶シリ
コン膜５を設けるが、実施例１ではＣＶＤ法によって膜
厚１０nmの多結晶シリコン膜を作製した。
ク製のスライダを用い、スライダ走行面４に多結晶シリ
コン膜５を設けるが、実施例１ではＣＶＤ法によって膜
厚１０nmの多結晶シリコン膜を作製した。
【００１９】ＣＶＤ法による多結晶シリコンの成膜条件
は以下のようである。スライダとなるＡｌ2 Ｏ3 ・Ｔｉ
Ｃセラミック基板を６００℃に加熱する。原料ガスはＳ
ｉＨ4 とＨ2 の混合ガスであり、それぞれを２０ｍｌ／
ｍｉｎと１８ｍｌ／ｍｉｎのガス流速で導入する。反応
ははプラズマ励起により行い、プラズマ励起の投入電力
は２００Ｗである。セラミック基板上に多結晶シリコン
膜を成膜後、機械加工により、長さ２mm、幅１．６mm、
レール幅２００μm のスライダ形状に加工した。
は以下のようである。スライダとなるＡｌ2 Ｏ3 ・Ｔｉ
Ｃセラミック基板を６００℃に加熱する。原料ガスはＳ
ｉＨ4 とＨ2 の混合ガスであり、それぞれを２０ｍｌ／
ｍｉｎと１８ｍｌ／ｍｉｎのガス流速で導入する。反応
ははプラズマ励起により行い、プラズマ励起の投入電力
は２００Ｗである。セラミック基板上に多結晶シリコン
膜を成膜後、機械加工により、長さ２mm、幅１．６mm、
レール幅２００μm のスライダ形状に加工した。
【００２０】（実施例２〜実施例４）多結晶シリコン膜
の膜厚を８〜３nmとしたのみで、他の作製条件は実施例
１とまったく同様とした。
の膜厚を８〜３nmとしたのみで、他の作製条件は実施例
１とまったく同様とした。
【００２１】（実施例５）Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣセラミッ
ク上に高周波スパッタ法によりシリコンを成膜した後、
真空中でエキシマレーザーをシリコン膜に照射すること
によって多結晶シリコン膜を作製した。スパッタ法によ
るシリコン膜の成膜条件は、ターゲットにシリコン基板
を用い、投入電力４００Ｗである。、放電ガスはシリコ
ン中の水素濃度を高くするために、Ａｒ＋２０％Ｈ2 混
合ガスとし、ガス圧は１Ｐａとした。シリコン膜の多結
晶化はエキシマレーザー照射によって行い、その照射条
件は以下のようである。レーザー光の照射面積１mm角、
レーザー光エネルギー４００ｍＪ／cm2 の条件で、同一
箇所に３回レーザー照射を行った。エキシマレーザー処
理後、前述した形状に機械加工を施し、スライダとし
た。この多結晶シリコン膜厚は１０nmであった。
ク上に高周波スパッタ法によりシリコンを成膜した後、
真空中でエキシマレーザーをシリコン膜に照射すること
によって多結晶シリコン膜を作製した。スパッタ法によ
るシリコン膜の成膜条件は、ターゲットにシリコン基板
を用い、投入電力４００Ｗである。、放電ガスはシリコ
ン中の水素濃度を高くするために、Ａｒ＋２０％Ｈ2 混
合ガスとし、ガス圧は１Ｐａとした。シリコン膜の多結
晶化はエキシマレーザー照射によって行い、その照射条
件は以下のようである。レーザー光の照射面積１mm角、
レーザー光エネルギー４００ｍＪ／cm2 の条件で、同一
箇所に３回レーザー照射を行った。エキシマレーザー処
理後、前述した形状に機械加工を施し、スライダとし
た。この多結晶シリコン膜厚は１０nmであった。
【００２２】（実施例６〜８）多結晶シリコン膜の膜厚
を８〜３nmに変化させたのみで、他の作製条件は実施例
５とまったく同様とした。
を８〜３nmに変化させたのみで、他の作製条件は実施例
５とまったく同様とした。
【００２３】（実施例９〜１２）スライダ材料にシリコ
ン基板を用い、実施例１と同一条件のＣＶＤ法により膜
厚１０〜３nmの多結晶シリコン膜を設けたものであり、
多結晶シリコン成膜後、ドライエッチング法により実施
例１と同一のスライダ形状に加工して、試験に供した。
ン基板を用い、実施例１と同一条件のＣＶＤ法により膜
厚１０〜３nmの多結晶シリコン膜を設けたものであり、
多結晶シリコン成膜後、ドライエッチング法により実施
例１と同一のスライダ形状に加工して、試験に供した。
【００２４】（実施例１３〜１６）スライダ材料にシリ
コン基板を用い、実施例５と同一条件のスパッタ法とエ
キシマレーザー法を適用することにより膜厚１０〜３nm
の多結晶シリコン膜を設けたものであり、多結晶シリコ
ン成膜後、ドライエッチング法により実施例１と同一の
スライダ形状に加工して、試験に供した。
コン基板を用い、実施例５と同一条件のスパッタ法とエ
キシマレーザー法を適用することにより膜厚１０〜３nm
の多結晶シリコン膜を設けたものであり、多結晶シリコ
ン成膜後、ドライエッチング法により実施例１と同一の
スライダ形状に加工して、試験に供した。
【００２５】（比較例１）Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣセラミッ
ク上に高周波スパッタ法によりシリコンを膜厚５nm成膜
した後、高周波スパッタ法によりカーボン膜を５nm成膜
した。スパッタ法によるシリコン膜の成膜条件は、ター
ゲットにシリコン基板を用い、投入電力４００Ｗであ
る。放電ガスはＡｒとし、ガス圧は１Ｐａとした。スパ
ッタ法によるカーボン膜の成膜条件は、ターゲットにカ
ーボン基板を用い、投入電力３００Ｗである。放電ガス
はＡｒとし、ガス圧は１Ｐａとした。カーボン成膜後、
機械加工法により実施例１と同一のスライダ形状に加工
して、試験に供した。
ク上に高周波スパッタ法によりシリコンを膜厚５nm成膜
した後、高周波スパッタ法によりカーボン膜を５nm成膜
した。スパッタ法によるシリコン膜の成膜条件は、ター
ゲットにシリコン基板を用い、投入電力４００Ｗであ
る。放電ガスはＡｒとし、ガス圧は１Ｐａとした。スパ
ッタ法によるカーボン膜の成膜条件は、ターゲットにカ
ーボン基板を用い、投入電力３００Ｗである。放電ガス
はＡｒとし、ガス圧は１Ｐａとした。カーボン成膜後、
機械加工法により実施例１と同一のスライダ形状に加工
して、試験に供した。
【００２６】（比較例２〜４）シリコン膜とカーボン膜
の膜厚を２〜４nmと変化させたことを除けば、比較試料
１と同一様とした。
の膜厚を２〜４nmと変化させたことを除けば、比較試料
１と同一様とした。
【００２７】（比較例５）Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣセラミッ
ク製のスライダを用いた磁気ヘッドであり、スライダ走
行面に保護膜を設けていない。
ク製のスライダを用いた磁気ヘッドであり、スライダ走
行面に保護膜を設けていない。
【００２８】（比較例６）シリコン製のスライダを用い
た磁気ヘッドであり、スライダ走行面に保護膜を設けて
いない。
た磁気ヘッドであり、スライダ走行面に保護膜を設けて
いない。
【００２９】なお、実施例１〜１６および比較試料１〜
６の作製法、用いたスライダ材料、多結晶シリコン膜の
膜厚を一括して表１に示す。
６の作製法、用いたスライダ材料、多結晶シリコン膜の
膜厚を一括して表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】実施例１〜１６および比較試料１〜６の合
計２２個の磁気ヘッドについて下記の磁気ディスク媒体
を用いて各種試験を行い、性能を比較した。磁気ディス
ク媒体は直径３．５インチのアルミニウム合金基板上に
非磁性ＮｉＰ無電解めっき層を約２０μm 被覆し、この
ＮｉＰ膜に機械加工によりテクスチャと呼ばれる傷を設
けたものである。さらに、ＮｉＰ膜上にスパッタ法によ
り磁性下地膜としてＣｒ膜を１００nm、磁性膜としてＣ
ｏＣｒＴａ膜を４０nm、保護膜としてカーボン膜を２０
nm被覆した。最後に、カーボン膜上にはパーフロロポリ
エーテル系の潤滑剤を２０nm被覆した磁気ディスク媒体
である。磁気ディスク媒体の平均表面あらさは、中心線
平均あらさで約５nm、最大あらさで約３５nmである。
計２２個の磁気ヘッドについて下記の磁気ディスク媒体
を用いて各種試験を行い、性能を比較した。磁気ディス
ク媒体は直径３．５インチのアルミニウム合金基板上に
非磁性ＮｉＰ無電解めっき層を約２０μm 被覆し、この
ＮｉＰ膜に機械加工によりテクスチャと呼ばれる傷を設
けたものである。さらに、ＮｉＰ膜上にスパッタ法によ
り磁性下地膜としてＣｒ膜を１００nm、磁性膜としてＣ
ｏＣｒＴａ膜を４０nm、保護膜としてカーボン膜を２０
nm被覆した。最後に、カーボン膜上にはパーフロロポリ
エーテル系の潤滑剤を２０nm被覆した磁気ディスク媒体
である。磁気ディスク媒体の平均表面あらさは、中心線
平均あらさで約５nm、最大あらさで約３５nmである。
【００３２】はじめに、各磁気ヘッドの高温湿環境下で
の吸着特性を比較した。温度５０℃、相対湿度８０％の
環境内で静止した磁気ディスク媒体に対して、各磁気ヘ
ッドを荷重４ｇで押しつけ、この状態を２４時間保持し
た後に静止摩擦係数を測定した。静止摩擦係数が低いほ
どヘッド／媒体間の吸着現象を抑制する効果が高いと判
定される。比較試料の静止摩擦係数が０．４以上、多く
が０．５を越えているのに対して、本発明の実施例では
ほとんどが０．３以下、多結晶シリコン層の厚さが３nm
と薄いヘッドでも０．４以下と、比較試料に比較する
と、本発明の多結晶シリコン膜が良好な吸着現象抑制効
果を有していることがわかる。
の吸着特性を比較した。温度５０℃、相対湿度８０％の
環境内で静止した磁気ディスク媒体に対して、各磁気ヘ
ッドを荷重４ｇで押しつけ、この状態を２４時間保持し
た後に静止摩擦係数を測定した。静止摩擦係数が低いほ
どヘッド／媒体間の吸着現象を抑制する効果が高いと判
定される。比較試料の静止摩擦係数が０．４以上、多く
が０．５を越えているのに対して、本発明の実施例では
ほとんどが０．３以下、多結晶シリコン層の厚さが３nm
と薄いヘッドでも０．４以下と、比較試料に比較する
と、本発明の多結晶シリコン膜が良好な吸着現象抑制効
果を有していることがわかる。
【００３３】
【表２】
【００３４】次に、低速領域における動摩擦係数の速度
依存性を測定した。磁気ディスクを速度０ｍ／ｓｅｃ
（前述した静止摩擦係数）〜２ｍ／ｓｅｃで回転させ、
磁気ヘッドに作用するを摩擦力を測定し、押しつけ荷重
４ｇで除することによって動摩擦係数を求めた。なお、
測定環境は温度５０℃、相対湿度８０％である。
依存性を測定した。磁気ディスクを速度０ｍ／ｓｅｃ
（前述した静止摩擦係数）〜２ｍ／ｓｅｃで回転させ、
磁気ヘッドに作用するを摩擦力を測定し、押しつけ荷重
４ｇで除することによって動摩擦係数を求めた。なお、
測定環境は温度５０℃、相対湿度８０％である。
【００３５】実施例１（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＴｉＣスライダ、
ＣＶＤ、多結晶シリコン膜厚１０nm）、実施例５（Ａｌ
2 Ｏ3 ／ＴｉＣスライダ、エキシマレーザー、多結晶シ
リコン膜厚１０nm）、実施例９（シリコン、ＣＶＤ、多
結晶シリコン膜厚１０nm）、比較例１（Ａｌ2 Ｏ3 ／Ｔ
ｉＣスライダ、スパッタ、Ｓｉ５nm／Ｃ５nm）および比
較例５（（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＴｉＣスライダ、スライダ走行
面保護膜なし）の５種類についての測定結果を図２に示
す。本発明の多結晶シリコン保護膜を適用することによ
り、低速領域の摩擦係数が著しく低下することがわか
る。図２は多結晶シリコン膜の膜厚が１０nmについての
測定結果であるが、低速領域での動摩擦係数低減効果は
その他の実施例、すなわち低膜厚の多結晶シリコンにお
いても確認できた。
ＣＶＤ、多結晶シリコン膜厚１０nm）、実施例５（Ａｌ
2 Ｏ3 ／ＴｉＣスライダ、エキシマレーザー、多結晶シ
リコン膜厚１０nm）、実施例９（シリコン、ＣＶＤ、多
結晶シリコン膜厚１０nm）、比較例１（Ａｌ2 Ｏ3 ／Ｔ
ｉＣスライダ、スパッタ、Ｓｉ５nm／Ｃ５nm）および比
較例５（（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＴｉＣスライダ、スライダ走行
面保護膜なし）の５種類についての測定結果を図２に示
す。本発明の多結晶シリコン保護膜を適用することによ
り、低速領域の摩擦係数が著しく低下することがわか
る。図２は多結晶シリコン膜の膜厚が１０nmについての
測定結果であるが、低速領域での動摩擦係数低減効果は
その他の実施例、すなわち低膜厚の多結晶シリコンにお
いても確認できた。
【００３６】媒体損傷性は、磁気ディスクの起動・回転
と停止動作を繰り返すコンタクト・スタート・ストップ
試験（以下、ＣＳＳ試験と略す。）を行い、ディスク起
動回転中の最大摩擦係数を測定することにより判定し
た。磁気ヘッド走行面の媒体損傷性が高いと、ＣＳＳ試
験回数の増加に伴って、媒体表面が損傷を受け、あらか
じめ設けたディスク表面のあらさが平滑化し、摩擦係数
が増加する。実施例３におけるＣＳＳ試験回数に伴う摩
擦係数の経時変化を図３に、比較例１についてのそれを
図４に示す。本発明により多結晶シリコン膜はＣＳＳ回
数５万回までほとんど摩擦係数が変化しないのに対し
て、従来技術であるＳｉ５nm／カーボン５nmの走行面保
護膜ではＣＳＳ回数１万回から徐々に摩擦係数が増大し
てくることがわかる。そこで、ＣＳＳ試験回数５万回後
の摩擦係数と、光学顕微鏡で確認できる媒体損傷の有無
に基づいて媒体損傷性の良否を判断した。測定結果を表
３に示す。表３に示すように、本発明の多結晶シリコン
膜は媒体損傷性の面で従来の走行面保護膜に比較して優
れていることがわかる。
と停止動作を繰り返すコンタクト・スタート・ストップ
試験（以下、ＣＳＳ試験と略す。）を行い、ディスク起
動回転中の最大摩擦係数を測定することにより判定し
た。磁気ヘッド走行面の媒体損傷性が高いと、ＣＳＳ試
験回数の増加に伴って、媒体表面が損傷を受け、あらか
じめ設けたディスク表面のあらさが平滑化し、摩擦係数
が増加する。実施例３におけるＣＳＳ試験回数に伴う摩
擦係数の経時変化を図３に、比較例１についてのそれを
図４に示す。本発明により多結晶シリコン膜はＣＳＳ回
数５万回までほとんど摩擦係数が変化しないのに対し
て、従来技術であるＳｉ５nm／カーボン５nmの走行面保
護膜ではＣＳＳ回数１万回から徐々に摩擦係数が増大し
てくることがわかる。そこで、ＣＳＳ試験回数５万回後
の摩擦係数と、光学顕微鏡で確認できる媒体損傷の有無
に基づいて媒体損傷性の良否を判断した。測定結果を表
３に示す。表３に示すように、本発明の多結晶シリコン
膜は媒体損傷性の面で従来の走行面保護膜に比較して優
れていることがわかる。
【００３７】
【表３】
【００３８】最後に、結晶化シリコン膜の表面性に関し
て説明する。図５は、実施例１のスライダ走行面（多結
晶シリコン表面）の原子間力顕微鏡像、図６は比較例１
の走行面の原子間力顕微鏡像である。多結晶シリコン膜
の結晶性に起因する表面あらさが形成されていることが
わかる。実施例１の最大表面あらさは６nm、比較試料１
のそれは１nmであり、この表面あらさの違いも前述して
きた諸特性の違いに反映していると思われる。
て説明する。図５は、実施例１のスライダ走行面（多結
晶シリコン表面）の原子間力顕微鏡像、図６は比較例１
の走行面の原子間力顕微鏡像である。多結晶シリコン膜
の結晶性に起因する表面あらさが形成されていることが
わかる。実施例１の最大表面あらさは６nm、比較試料１
のそれは１nmであり、この表面あらさの違いも前述して
きた諸特性の違いに反映していると思われる。
【００３９】なお、本発明の実施例の固定型磁気ディス
ク装置に用いられるツーレール形式の浮上型磁気ヘッド
に限定されるものではなく、スリーレール方式の磁気ヘ
ッド、フロッピー磁気ディスクや磁気テープ用の磁気ヘ
ッドに適用できることはもちろんである。
ク装置に用いられるツーレール形式の浮上型磁気ヘッド
に限定されるものではなく、スリーレール方式の磁気ヘ
ッド、フロッピー磁気ディスクや磁気テープ用の磁気ヘ
ッドに適用できることはもちろんである。
【００４０】
【発明の効果】本発明の磁気ヘッドは多結晶シリコン膜
による１）密着性、２）高温高湿度のような過酷な環境
における化学的安定性、３）多結晶シリコン自身の耐摩
耗性と媒体損傷性の両者を満足する適度な硬度特性、
４）結晶性に起因する微細な表面凹凸とその制御性、
５）潤滑剤分子に対するの吸着性および濡れ性の面で優
れた特性を有するため、従来の磁気ヘッドと比較して、
ヘッド／媒体間の吸着防止、摩擦係数低減、媒体損傷性
の面で優れて効果がある。このような優れた特性を有し
た磁気ヘッドを搭載することにより、磁気ディスク装置
の高密度記録化を可能にするとともに、機械的耐久性、
信頼性、長期稼働寿命の保証も可能となる。
による１）密着性、２）高温高湿度のような過酷な環境
における化学的安定性、３）多結晶シリコン自身の耐摩
耗性と媒体損傷性の両者を満足する適度な硬度特性、
４）結晶性に起因する微細な表面凹凸とその制御性、
５）潤滑剤分子に対するの吸着性および濡れ性の面で優
れた特性を有するため、従来の磁気ヘッドと比較して、
ヘッド／媒体間の吸着防止、摩擦係数低減、媒体損傷性
の面で優れて効果がある。このような優れた特性を有し
た磁気ヘッドを搭載することにより、磁気ディスク装置
の高密度記録化を可能にするとともに、機械的耐久性、
信頼性、長期稼働寿命の保証も可能となる。
【図１】（ａ）本発明の一実施例に関わる斜視図、及び
（ｂ）スライダ走行面を示す部分断面図である。
（ｂ）スライダ走行面を示す部分断面図である。
【図２】低摺動速度領域における動摩擦係数の速度依存
性を測定した結果を示す図である。
性を測定した結果を示す図である。
【図３】実施例３についてのＣＳＳ試験回数に伴う最大
摩擦係数の経時変化を測定した図である。
摩擦係数の経時変化を測定した図である。
【図４】比較例１についてのＣＳＳ試験回数に伴う最大
摩擦係数の経時変化を測定した図である。
摩擦係数の経時変化を測定した図である。
【図５】実施例１のスライダ走行面（多結晶シリコン表
面）の原子間力顕微鏡像である。
面）の原子間力顕微鏡像である。
【図６】比較例１の走行面（スパッタカーボン表面）の
原子間力顕微鏡像である。
原子間力顕微鏡像である。
１ 磁気ヘッド ２ スライダ ３ 磁気トランスデューサ ４ スライダ走行面 ５ 多結晶シリコン膜
Claims (2)
- 【請求項１】磁気記憶媒体に対して接触摺動する走行面
の少なくとも一部に多結晶シリコン層が設けられている
ことを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項２】多結晶シリコン層の膜厚が３〜１０nmであ
ることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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