JPH08239284A

JPH08239284A - セラミックス製品の製造方法

Info

Publication number: JPH08239284A
Application number: JP6666095A
Authority: JP
Inventors: Yatsuyo Akai; 八代赤井
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気ヘッドコアスライダーのような摺動部品に
おいて、所定の中心線平均粗さ（Ｒａ）を有するテクス
チャーを形成する新たな方法を提供すること。【構成】非磁性多結晶セラミックスからなる被処理材に
おいて、非磁性多結晶セラミックスが、微視的に見て相
異なる組成系からなる複数種の結晶相によって構成され
ている。被処理材の表面を研磨加工し、少なくともこの
研磨面を熱処理して、複数の結晶相の間に段差を生じさ
せる。好ましくは、被処理材の表面を研磨加工すること
によって、研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を３ｎｍ以
下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッドコアスライ
ダー等の摺動部品として好適なセラミックス製品を製造
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固定磁気ディスク装置において、浮上型
磁気ヘッドコアスライダーの中に、いわゆるコンポジッ
ト型と呼ばれるものがある。この型式においては、空気
ベアリング部を備えたスライダー本体と、コアチップと
を別々に作成し、これらを組み合わせて一体化して磁気
ヘッドを製造する。この型式の磁気ヘッドによれば、モ
ノリシック型のものと比較して、記録／再生を担うコア
の厚さ、ひいてはインダクタンスを小さくすることがで
き、高周波特性を改善できる。

【０００３】こうした型式の浮上型磁気ヘッドコアスラ
イダーの一例を、図１の斜視図に示す。まず、磁気ヘッ
ドコアスライダー１と磁気ヘッドコア４とを、別個に作
成する。スライダー１は、非磁性多結晶セラミックスか
らなる。スライダー１の上側面には、一対のレール形状
の空気ベアリング部２Ａ、２Ｂが設けられている。スラ
イダー１において、磁気ディスクの摺動方向の一方の端
部に、コイル巻線用溝３とコア挿入孔５とが形成されて
いる。トラック部を形成した磁気ヘッドコア４を、この
コア挿入孔５に挿入する。封着用のガラスからなる棒
（図示しない）をトラック部４ａ上に配置し、この棒を
加熱して溶融させ、挿入孔５内にガラスを流し込み、磁
気ヘッドコア４をスライダー１に対して固定する。次い
で、スライダー１の空気ベアリング部２Ａ、２Ｂを研磨
加工するが、このとき同時にヘッドコア４のトラック部
のギャップデプスを調整する。

【０００４】しかし、磁気ディスク表面の平滑性が高い
ディスクにおいては、いわゆるヘッドスティックという
問題がある。即ち、ハードディスクドライブでは、装置
の起動時および停止時に、磁気ヘッドと磁気ディスクと
の間で接触摩擦力が発生するが、これが、磁気ヘッドと
磁気ディスクとを磨耗させ、磁気特性の劣化の原因とな
っている。この方式をコンタクト・スタート・ストップ
（ＣＳＳ）と称している。特に、磁気ディスクの表面に
水分が吸着している状態では、ヘッドとディスクとの間
に水が入り込み、凝着現象を引き起こすことがある。こ
の状態で起動すると、磁気ヘッドとディスクとの双方に
対して大きな抵抗力が生じ、磁気ヘッドの損傷や磁気デ
ィスクの破壊を引き起こしかねない。この問題を、ヘッ
ドスティックと呼んでいる。そして、磁気ヘッドコアス
ライダーの表面をラッピングして、平滑性のきわめて高
い表面を形成すると、この磁気ヘッドと磁気ディスクと
の摩擦力が非常に大きくなりやすく、ヘッドスティック
が起こり易くなるので、対策が必要である。

【０００５】こうしたヘッドスティックを防止するため
に、磁気ヘッドの表面を荒らす方法が知られており、テ
クスチャリング加工と呼ばれている。例えば、磁気ヘッ
ドの表面を平滑化した後に、この平滑面に対して化学的
エッチング処理を施すことによって、所定形状のテクス
チャーを形成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、化学的エッチ
ング処理法やスパッタリング法は、処理設備が高価であ
り、工程数が多く、かつ処理工程に労力がかかるので、
全体として高コストである。

【０００７】本発明の課題は、磁気ヘッドコアスライダ
ーのような摺動部品において、所定の中心線平均粗さ
（Ｒａ）を有するテクスチャーを形成する新たな方法を
提供することである。また、この際に、テクスチャーの
周辺におけるマイクロクラックや、加工跡でのゴミの残
留といった加工自体に起因する問題が生じず、かつ量産
に適した方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、非磁性多結晶
セラミックスからなる製品を製造する方法であって、非
磁性多結晶セラミックスからなる被処理材において、非
磁性多結晶セラミックスが、微視的に見て相異なる組成
系からなる複数種の結晶相によって構成されており、被
処理材の表面を研磨加工し、次いで少なくともこの研磨
面を熱処理して複数の結晶相の間に段差を生じさせるこ
とを特徴とする、セラミックス製品の製造方法に係るも
のである。

【０００９】

【作用】本発明者は、非磁性多結晶セラミックスの磁気
ヘッドコアスライダーにおいて、ヘッドスティックを効
率的に防止できるようなテクスチャーを形成する方法に
ついて、研究を重ねていた。

【００１０】この過程で、スライダーの被処理材の空気
ベアリング部をラッピングによって精密研磨加工し、そ
の中心線平均粗さ（Ｒａ）を３ｎｍ以下にまで減少させ
た後、この磁気ヘッドコアスライダーを５５０℃以下の
温度で熱処理してみた。この結果、３００℃以上の温度
領域において、平坦面に微小な凹凸が発生し、中心線平
均粗さ（Ｒａ）や十点平均粗さ（Ｒｚ）等が上昇してく
ることを確認した。

【００１１】そして、この後にＣＳＳ試験を実施して見
ると、この微構造によってヘッドスティックを効率的に
防止できることを確認し、本発明に到達した。

【００１２】こうした凹凸が生じてくる理由について
は、次のように考えられる。まず、磁気ヘッドコアスラ
イダーを構成する非磁性多結晶セラミックス、例えばフ
ェライトの微構造を微分干渉顕微鏡によって観察する
と、相異なる成分系からなる結晶相に分割されており、
これらの結晶相が互いに入り組み、組み合わされた構造
となっている。

【００１３】例えば、ＭｎＯ−ＮｉＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系非
磁性多結晶セラミックスでは、精密研磨加工の段階で、
磁気ヘッドコアスライダーの表面に微細な機械的応力が
加わると、このような異質の成分系からなる各結晶相に
ついて、それぞれ残留歪みが発生し、こうした残留歪み
の量が微妙に異なるはずである。このとき、３００℃程
度以上の熱処理を加えると、各結晶相について歪みの緩
和の度合いが異なるので、この差が段差として現れてく
るものと考えられる。

【００１４】しかも、この方法によれば、テクスチャリ
ング加工を熱処理によって行えることから、テクスチャ
リング加工のための設備が低コストであり、工程も簡素
であり、特別な前処理工程、後処理工程を必要としない
ので、この工程を低コストで実施することができる。

【００１５】しかも、こうした熱処理の間には、機械的
応力はまったく加わらないため、マイクロクラックが生
成する可能性はない。更に、ラッピングの段階で基板に
残留していた加工歪みを、この熱処理の間に低減するこ
とができる。

【００１６】特に、磁気ヘッドコアスライダーに対して
本発明を適用した場合には、磁気ヘッドコアスライダー
と磁気ヘッドコアとの間をガラスによって結着した後
に、磁気ヘッドコアスライダーの空気ベアリング部を精
密研磨加工し、次いで磁気ヘッドコアスライダーを熱処
理することになる。この際、５５０℃以下の低温で熱処
理を行うので、ガラス部分がゆるんだり、ヘッド特性が
劣化するというおそれがない。

【００１７】更には、一般に、摺動部品の摺動面に対し
て本発明の方法を適用することによって、やはり摺動面
のＲａをきわめて小さく保持しつつ、かつこの摺動面が
相手に対して張りついたり、摩擦が増大したりするの
を、効果的に防止することができた。この際、磁気ディ
スク用基板の磁気記録面や磁気ヘッドスライダーの空気
ベアリング部のように、摺動しつつ着脱を繰り返す摺動
部品に対して、本発明は特に効果的である。しかし、本
発明は、摺動しないようなセラミックス製品に対して
も、適用することは可能である。

【００１８】

【実施例】本発明においては、被処理材の表面を研磨加
工することによって、この研磨面の中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）を３ｎｍ以下とすると、一層好ましい。このように
予め特に平滑な研磨面を形成しておくことによって、本
発明における熱処理の温度によって、熱処理後の中心線
平均粗さ（Ｒａ）、十点平均粗さ（Ｒｚ）、最大粗さ等
を正確に制御できるようになる。また、現在の加工技術
では、この中心線平均表面粗さ（Ｒａ）の下限は約０．
１ｎｍである。

【００１９】熱処理の温度は、前記非磁性多結晶セラミ
ックスの種類によって変動するが、例えばＭｎＯ−Ｎｉ
Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃系非磁性多結晶セラミックスの場合に
は、熱処理を３００℃〜５５０℃で実施することが好ま
しい。これが３００℃未満であると、前述した段差の生
成、特に中心線平均粗さ（Ｒａ）等の変化が小さい。ま
た、５５０℃を越えると、ヘッド特性が低下するので、
５５０℃以下とすることが好ましい。

【００２０】また、熱処理を還元雰囲気中で実施するこ
とが好ましい。雰囲気中の酸素濃度が上昇すると、フェ
ライトコアが酸化するからである。

【００２１】セラミックス素材を砥粒によって精密研磨
加工する工程では、いわゆるラッピング、ポリッシング
等、公知の精密研磨加工方法を採用できる。

【００２２】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。（実験１）寸法２ｍｍ×３ｍｍ×０．５ｍｍのＭｎＯ−
ＮｉＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系非磁性多結晶セラミックスの試料
を準備し、その表面を、ダイヤモンド砥石を使用して、
平面度８μｍになるまで研削加工した。次いで、この研
削面を、ダイヤモンド砥粒を使用してラッピング加工
し、研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を３ｎｍ以下と
し、精密研磨体を得た。この精密研磨面を微分干渉顕微
鏡によって撮影した写真を、図２に示す。

【００２３】そして、この精密研磨面について、ＥＰＭ
Ａ法によってその元素分布を測定した。ただし、図２に
おいて白く見える白色部分、黒色部分についてそれぞれ
各元素の比率を測定すると共に、精密研磨面の全体につ
いても各元素の比率を測定した。この結果を表１に示
す。

【００２４】

【表１】

【００２５】上記の精密研磨体について、それぞれ表２
に示す条件下で熱処理を行った。即ち、石英管状炉の内
部の雰囲気を、表２に示すように窒素雰囲気とした。ま
た、加熱温度も種々変更し、熱処理を１時間実施した。

【００２６】こうして得た各試料について、それぞれ微
分干渉顕微鏡写真を撮影して、表面状態を観察すると共
に、中心線平均粗さ（Ｒａ）および十点平均粗さ（Ｒ
ｚ）を測定した。この結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】また、各試料のうち、窒素雰囲気中で５５
０℃で熱処理した試料の精密研磨面の状態について、微
分干渉顕微鏡によって撮影し、図３に示した。以上の結
果からわかるように、窒素雰囲気中においては、３００
℃以上の温度での熱処理によって中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）の上昇が見られた。熱処理温度が上昇するのにつれ
て、このＲａの測定値も上昇し、特に４５０℃では大き
く上昇するに至った。Ｒｚについても、これと同様の変
化が見られた。

【００２９】また、熱処理前の精密研磨面のＥＰＭＡに
よる分析結果から明白なように、このＭｎＯ−ＮｉＯ−
Ａｌ₂Ｏ₃系非磁性多結晶セラミックスは、酸化マンガ
ン−酸化ニッケル相と、酸化マンガン−酸化ニッケル−
アルミナ相とに分離されているので、これらの各相に加
わる歪みが、比較的に低温で緩和されたものと考えられ
る。

【００３０】（実験２：ＣＳＳ試験）図１に示すような
形状の磁気ヘッドコアスライダー１を、上記の非磁性多
結晶セラミックスによって製造した。ただし、空気ベア
リング部２Ａ、２Ｂを、実験１と同様にして精密研磨加
工し、次いで実験１と同様にして、これを３５０℃で熱
処理し、空気ベアリング部２Ａ、２Ｂを形成した。磁気
ディスクは窒化アルミニウムによって形成した。

【００３１】この磁気ヘッドスライダーとしては、薄膜
ヘッド５０％サイズを使用し、グラムロードを３．５ｇ
とし、回転数を４５００ｒｐｍとした。

【００３２】この結果、５万回のＣＳＳ試験後にも、磁
気ヘッドと磁気ディスクとの摩擦係数は０．４以下であ
った。

【００３３】（実験３）ＭｎＯ−ＮｉＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系
非磁性多結晶セラミックスの試料を準備し、その表面
を、ダイヤモンド砥石を使用して、平面度８μｍになる
まで研削加工した。次いで、この研削面を、ダイヤモン
ド砥粒を使用してラッピング加工し、研磨面の中心線平
均粗さ（Ｒａ）を３ｎｍ以下とし、精密研磨体を得た。
この精密研磨面を微分干渉顕微鏡によって撮影した写真
を、図４に示す。

【００３４】そして、この精密研磨面について、ＥＰＭ
Ａ法によってその元素分布を測定した。ただし、図４に
おいて白く見える白色部分、黒色部分についてそれぞれ
各元素の比率を測定すると共に、精密研磨面の全体につ
いても各元素の比率を測定した。この結果を表３に示
す。

【００３５】

【表３】

【００３６】上記の精密研磨体について、それぞれ表４
に示す条件下で熱処理を行った。即ち、石英管状炉の内
部の雰囲気を、表４に示すように窒素雰囲気とした。ま
た、加熱温度も種々変更し、熱処理を１時間実施した。
こうして得た各試料について、それぞれ微分干渉顕微鏡
写真を撮影して、表面状態を観察すると共に、中心線平
均粗さ（Ｒａ）および十点平均粗さ（Ｒｚ）を測定し
た。この結果を表４に示す。

【００３７】

【表４】

【００３８】また、各試料のうち、窒素雰囲気中で３０
０℃で熱処理した試料の精密研磨面の状態について、微
分干渉顕微鏡によって撮影し、図５に示した。また、窒
素雰囲気中で５５０℃で熱処理した試料の精密研磨面の
状態について、微分干渉顕微鏡によって撮影し、図６に
示した。

【００３９】表４からわかるように、窒素雰囲気中にお
いては、４５０℃以上の温度で、Ｒｚに大きな上昇が見
られた。これ以下では、Ｒａ、Ｒｚの上昇が顕著ではな
い傾向がある。しかし、図５にも示したように、３００
℃以上の温度領域では、微分干渉顕微鏡写真によれば、
既に表面に凹凸の発生が確認された。

【００４０】また、熱処理前の精密研磨面のＥＰＭＡに
よる分析結果から明白なように、この非磁性多結晶セラ
ミックスは、酸化マンガン−酸化ニッケル相と、酸化マ
ンガン−酸化ニッケル−アルミナ相とに分離されている
ので、これらの各相に加わる歪みが、比較的に低温で緩
和されたものと考えられる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、磁
気ヘッドコアスライダーのような摺動部品において、所
定の中心線平均粗さ（Ｒａ）を有するテクスチャーを形
成する新たな方法を提供することができ、この際に、テ
クスチャーの周辺におけるマイクロクラックや、加工跡
でのゴミの残留といった加工自体に起因する問題が生じ
ず、かつ量産に適した方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気ヘッドコアスライダー１を示す斜視図であ
る。

【図２】ラッピングによって形成したＭｎＯ−ＮｉＯ−
Ａｌ₂Ｏ₃系非磁性セラミックス試料の研磨面のセラミ
ックス組織を示す微分干渉顕微鏡写真である。

【図３】図２のＭｎＯ−ＮｉＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系非磁性セ
ラミックス試料を５５０℃で熱処理した後の前記の研磨
面のセラミックス組織を示す微分干渉顕微鏡写真であ
る。

【図４】ラッピングによって形成した他のＭｎＯ−Ｎｉ
Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃系非磁性セラミックスの研磨面のセラミ
ックス組織を示す微分干渉顕微鏡写真である。

【図５】図４のＭｎＯ−ＮｉＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系非磁性セ
ラミックスを３００℃で熱処理した後の前記の研磨面の
セラミックス組織を示す微分干渉顕微鏡写真である。

【図６】図４のＭｎＯ−ＮｉＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系非磁性セ
ラミックスを５５０℃で熱処理した後の前記の研磨面の
セラミックス組織を示す微分干渉顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１磁気ヘッドコアスライダー，２Ａ、２Ｂ空気ベア
リング部，４磁気ヘッドコア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性多結晶セラミックスからなる製品を
製造する方法であって、前記非磁性多結晶セラミックス
からなる被処理材において、前記非磁性多結晶セラミッ
クスが、微視的に見て相異なる組成系からなる複数種の
結晶相によって構成されており、前記被処理材の表面を
研磨加工し、次いで少なくともこの研磨面を熱処理して
前記複数の結晶相の間に段差を生じさせることを特徴と
する、セラミックス製品の製造方法。
【請求項２】前記研磨面に前記段差を生じさせることに
よって摺動面を形成することを特徴とする、請求項１記
載のセラミックス製品の製造方法。
【請求項３】前記被処理材の表面を研磨加工することに
よって、この研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を５ｎｍ
以下とすることを特徴とする、請求項１または２記載の
セラミックス製品の製造方法。
【請求項４】前記非磁性多結晶セラミックスが、酸化マ
ンガン−酸化ニッケル相と、酸化マンガン−酸化ニッケ
ル−アルミナ相とを備えており、前記熱処理で前記酸化
マンガン−酸化ニッケル相と前記酸化マンガン−酸化ニ
ッケル−アルミナ相との間に段差を生じさせることを特
徴とする、請求項１記載のセラミックス製品の製造方
法。
【請求項５】前記熱処理を３００℃〜５５０℃で実施す
ることを特徴とする、請求項４記載のセラミックス製品
の製造方法。
【請求項６】前記熱処理を行う雰囲気中の酸素の分圧を
２００ｐｐｍ以下とすることを特徴とする、請求項４記
載のセラミックス製品の製造方法。
【請求項７】前記熱処理を還元雰囲気中で実施すること
を特徴とする、請求項４記載のセラミックス製品の製造
方法。