JPH1116313A - 磁気ヘッドスライダおよびその製造方法 - Google Patents

磁気ヘッドスライダおよびその製造方法

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JPH1116313A
JPH1116313A JP16567197A JP16567197A JPH1116313A JP H1116313 A JPH1116313 A JP H1116313A JP 16567197 A JP16567197 A JP 16567197A JP 16567197 A JP16567197 A JP 16567197A JP H1116313 A JPH1116313 A JP H1116313A
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magnetic head
head slider
film
oil
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JP16567197A
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Yoichi Inoue
陽一 井上
Yasuhiro Yoshimura
保廣 吉村
Yukiko Ikeda
由紀子 池田
Kiju Endo
喜重 遠藤
Hiromitsu Tokisue
裕充 時末
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ヘッドスライダの表面への磁気ディスク
媒体側の潤滑剤の付着を抑制し、磁気ディスク停止時に
おけるスライダの粘着現象を回避する。 【解決手段】 磁気ヘッドスライダの表面を活性な酸素
等により活性化した表面にしておき、そこにフルオロア
ルキルシランのフッ素を含むアルキルシラン剤を塗布す
ることにより、末端のシラノール基と前記スライダ表面
とが脱水縮合反応し、極めて撥油性に富む表面を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク装置に
おける磁気ヘッドスライダ表面の低表面エネルギ被膜作
成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスク装置はその記憶容量の増大
とともに、記録すき間を微小化して高記録密度化を実現
することが重要な課題となっている。この記録すき間の
微小化を実現するには磁気ディスク媒体表面を平滑化す
る必要がある。しかし、平滑化した磁気ディスク媒体
は、運転停止時にはスライダと接触しているのでスライ
ダを吸着してしまい、起動ができなくなってしまうとい
う障害が発生する。特に、磁気ディスク媒体表面には回
転起動および回転停止時における摺動性を考慮して通常
数ナノメータの厚みに潤滑剤が塗布してあるので、この
潤滑剤が静止時にスライダとのすき間に集まって入り込
むことが主原因で吸着現象を引き起こす。この吸着を抑
制するために、スライダ表面に潤滑剤が付着しにくく、
かつ停止時に表面拡散等によりすき間への潤滑剤の進入
を抑制することを目的にした撥油処理を行うことが提案
されている。例えば、特開昭54-58736号公報記載のよう
に、スライダの表面をアルカリで処理した後に、フッ素
化されたアルキル基を持ちかつ末端にハロゲン、シアン
化物、またはアルコキシド基を有する物質を付着させ、
低表面エネルギ被膜を形成する方法が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】被処理表面をアルカリ
で処理すると、フッ素化されたアルキル基を持ちかつ末
端にハロゲン、シアン化物、またはアルコキシド基を有
する前記物質の付着性を高める効果はあるものの、スラ
イダの後端にある磁気ヘッド磁性膜を腐食させてしまう
欠点があった。また、スライダがカーボン系物質などの
ように非金属である場合上記末端基は付着しにくく、そ
の安定性は非常に低いものとなってしまうという課題が
あった。
【0004】本発明の目的は、スライダがカーボン系物
質などのように非金属である場合でも、スライダ表面
を、フッ素化されたアルキル基を持ちかつ末端にハロゲ
ン、シアン化物、またはアルコキシド基を有する前記物
質がきちんと付着する表面にすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】スライダ表面に接する領
域に活性化した酸素を外部から導入し、スライダの表面
を酸素富裕な状態にすることにより、被処理面であるス
ライダ表層に多くの水酸基を導入することができる。一
方、シラン系撥油剤、例えばアルキルアルコキシシラン
はフッ素を含有するアルキル基を持ち、その末端にはシ
ランを有する。これは余剰の水分と反応して末端はシラ
ノール基Si−OHとなる。このシラノール基は、前記
スライダ表面の水酸基と反応し、式(1)に示すように
脱水縮合反応が進行する。
【0006】 なお、Xはスライダ表層を構成する元素で通常はカーボ
ン、Rはフッ素を持つアルキル基である。この結果、ス
ライダ母材元素と前記のフッ素を持つシラン系撥油剤と
の結合がなされ、極めて結合点密度が高くかつ緻密な被
膜(低表面エネルギ被膜)を形成することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。第1の実施例については図1〜図5をもって、
第2の実施例については図6、第3の実施例については
図7、第4の実施例については図8をもってそれぞれ説
明する。
【0008】第1の実施例である磁気ディスク装置の磁
気スライダと磁気ディスク7の側面断面図を図1に示
す。図1は、磁気スライダと磁気ディスク7を、磁気デ
ィスクの移動方向に平行で磁気ディスクの表面(記録
面)に垂直な面で切った断面を概念的に示している。記
録媒体である磁気ディスク7は、NiPメッキしてある
ディスク基板8と、その上に形成されたCr中間膜9
と、Cr中間膜9の上に形成された厚さ30nmのCoCr
系の磁性膜10と、磁性膜10の上に摺動保護膜として
形成された厚さ20nmのカーボン保護膜11と、を含ん
で構成されている。さらに、その摺動信頼性を確保する
ため、カーボン保護膜11に液体潤滑剤12が約2nmの
厚さで塗布されている。一方、サスペンション1の先端
には、柔軟支持するためのジンバル2が形成され、これ
を介してスライダ3が接合されている。このスライダ3
の磁気ディスク移動方向の長さは2mmであり、後端には
データを記録再生する磁気変換素子4を搭載している。
磁気ディスク7は、図の左から右に向かって動く。この
スライダ3は、アルミナチタンカーバイドAl23TiC
のスライダ本体にヘッド保護膜としてカーボン薄膜5を
約10nmの厚さに成膜したもので、カーボン薄膜5の表
面に撥油膜6が形成されている。
【0009】図2には、撥油処理したスライダ表面の分
子構造、つまり撥油膜6の分子構造を模式的に示してあ
る。この分子構造は、最表面すなわち磁気ディスクと対
向する面には表面張力が非常に低いCF3,CF2の末端
基があり、反対側のスライダ面とはシラノール基により
スライダ保護膜(カーボン薄膜5)と密に結合してい
る。
【0010】本発明の撥油処理の特徴を図3を用いて説
明する。シラン系撥油剤、例えばアルキルアルコキシシ
ランのフッ素基を持つアルキル基の末端は、メトキシ基
−CH3Oを持っている。このアルキルアルコキシシラ
ンを溶媒に溶かすと、内在する微量な水分と反応して、
末端は水酸基を持つようになる。
【0011】 CF3−(CF2)n−CH2−CH2−Si(O−CH33 + 3H2O →CF3−(CF2)n−CH2−CH2−Si(OH)3 + 3CH3OH ……………………(2) 図3中の〈A〉,〈B〉図に示すように、脱アルコール
反応が進み、シラノール(Si−OH)が生成される。
【0012】一方、スライダは、以下に示すプラズマ表
面処理をする。処理槽は、大気圧下で容器内にHeの雰
囲気ガスにメタノールあるいはエタノールの副反応ガス
を混入した混合ガスを用い、電源として10MHz以上
の高周波電源でプラズマを発生できるものである。この
上記混合ガス雰囲気に前記高周波を印加してプラズマを
生成させ、その中に磁気ヘッドスライダを約1分入れて
表面処理することにより、メタノールあるいはエタノー
ルの一部が分解して図中の〈D〉に示すように、水酸基
を表面に多く導入することができる。
【0013】この表面処理したスライダを、前記の溶媒
に浸漬し、ディッピングにより引き上げた後、約150
度に加熱すると図中の〈E〉に示すように脱水反応が生
じ、アルコキシル基が形成される。
【0014】 R−Si(OH)3 + X−OH → R−Si(OH)2−OX + H2O……(3) 但し、表面材料の元素をXとする。R−Si(OH)2−O
Xがアルキルシラン化合物である。
【0015】この反応は表面に活性化された酸素基、水
酸基が多数存在するため、多くのフッ素アルコキシル基
が吸着し、緻密で吸着点の多い膜を形成することができ
る。また、隣り合う分子間では、Si−O−Siなるシロ
キサン結合も生成でき架橋も進むので、強固な被膜を形
成することができる。
【0016】この膜の撥油効果を確認するため、処理面
にフッ素系潤滑剤の液を0.05ml滴下し接触角を測定
した。この結果を図4に示す。未処理状態のスライダ、
そのスライダに直接撥油処理したもの、およびこのプラ
ズマ前処理をいれたものの3種類で測定し、結果を比較
した。未処理のものは、接触角は平均約12°と低いの
に対し、撥油処理したものは平均で24°となり、また
本発明である前処理としてプラズマ処理を導入した試料
では平均約40°と大きな接触角を示すことが確認され
た。
【0017】次に、この性能が実ディスクにおいて発揮
されるかどうかを確認するため、実際のディスク装置を
用い一定時間駆動した後に、30℃,60%RHの環境
下で24時間停止し、その後起動する際の静摩擦力を計
測した。磁気ディスク媒体はカーボン膜表面の粗さRa
が5nmのものの上に、フッ素系潤滑剤を1.5nm塗布し
たものを用いた。サスペンションの押付け荷重は3gfで
ある。結果を図5に示す。未処理のスライダの摩擦力
は、2〜12gfとばらつきが多く、その平均値も8gfと
高いのに対し、プラズマ処理なしで撥油処理したものは
2〜6gfとなり、平均でも4gfと低くなる。次に、プラ
ズマ前処理を導入した本発明の実施例である試料を作成
した。この実施例によれば、スライダの摩擦力は、1.
5〜2.5gfと非常に低く、平均約2gfと低減でき、吸
着力の低減に大きな効果があることが示された。
【0018】次に第2の実施例である磁気スライダの表
面処理方法を説明する。まず、ジルコニアのスライダ本
体にスパッタリング成膜時に水素を窒素ガスに混入した
条件でカーボン薄膜を約10nmの厚みに形成した。この
カーボン薄膜をイオン注入により前処理した。注入条件
は、酸素ガスを加速電圧10KVで加速し、処理時間に
して30秒処理した。注入量は、2×1016 ions/cm2
である。カーボンに対する酸素の原子濃度比でほぼ3%
に相当する。この酸素原子濃度比は、3〜20%の範囲
とするのが望ましく、20%を超えると材質がボロボロ
になる恐れがある。
【0019】この前処理を行った後、フルオロアルキル
アルコキシシラン液を密閉容器に入れ約100℃に加熱
蒸発させ、その上部にスライダを設置することにより、
表面に付着させた。この結果、第1の実施例の反応であ
る式(2),(3)が同時に進み、スライダ表面にアル
コキシル基が強固に吸着した撥油膜を形成することがで
きる。この性能を、起動時の摩擦力で測定した結果を図
6に示す。未処理のスライダの摩擦力は、平均で8gfと
高いのに対し、撥油処理したものは4gfとなり、また本
実施例であるイオン注入処理を導入した試料では平均約
2.5gfと非常に小さくなり、吸着力の低減に大きな効
果があることが示された。なお、加速電圧に関しては、
2〜30KVの範囲でも、ほぼ同様の効果が確認され
た。本実施例では、高い撥油効果のある被膜形成ができ
るほか、保護膜自体も硬度が高くなり摩耗低減の効果も
ある。
【0020】第3の実施例である磁気スライダの表面処
理方法を説明する。このスライダ3は、アルミナチタン
カーバイドのスライダ本体に、窒素を混入した条件での
スパッタリングによりカーボン薄膜を8nmの厚さに形成
している。このスライダを、フルオロシラン溶媒液に浸
漬し、ディッピングにより付着させた。次に、オゾン雰
囲気内で低圧水銀灯を用いて紫外光を照射した。紫外光
照射は50mW/cm2の強度で10分間行った。この
後、温度をパラメータとし、30℃から250℃の間で
約20分ベーキング処理した。この処理を行ったスライ
ダの耐粘着性能を、起動時の摩擦力で測定した結果を図
7に示す。未処理のスライダの摩擦力は、8gfと高いの
に対し、紫外光処理したものは全般に低くなっており、
しかもその後のベーキング処理温度依存性があることが
分かった。30℃では6gfとその低減効果は小さいのに
対し、50℃では4gf以下に低下し、その傾向はベーキ
ング温度の上昇に対して若干の上昇はあるもののあまり
変わらないが、200℃を越えると逆に低下がみられ
た。理由は明らかでないが、分子構造の変化あるいは下
地膜の強度劣化に起因していると考えられる。発明者等
の実験によれば、ベーキング温度は、50〜150℃の
範囲とするのが望ましい。
【0021】本実施例では表面の撥油効果のほか、紫外
光照射による有機物等の汚染付着物も分解でき表面の清
浄作用の効果もある。
【0022】次に、吸着力は媒体の粗さにも大きく依存
するため、この影響を明らかにする試験を行った。第3
の実施例でベーキング温度150℃のスライダを用い、
媒体の粗さとして中心線平均粗さRaの大きさが、2、
5、10、15、20nmの磁気ディスク媒体を用意して
試験した。結果を図8に示す。粗さ15nm以上では、こ
の撥油未処理のサンプルでも摩擦力は3gf以下と低く、
処理自体の必要性がないことが確認されたが、Ra10n
m以下のディスク媒体に対しては、未処理スライダでは
8gf以上と大きいのに対し、この撥油処理により5gf以
下に低減される効果が大きいことが確認された。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、スライダ表面に、シラ
ン基を有するフッ化アルキル化合物を強固に付着形成で
きるので、撥油性の高い表面となり、ディスクに対して
吸着が生じない磁気ヘッドスライダを実現できる。ま
た、潤滑剤のみならずコンタミネーションとなる異物の
スライダ面に対する付着も低減できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例である磁気ヘッドスライ
ダの側面断面図である。
【図2】図1に示す磁気ヘッドスライダ表面の撥油高分
子膜の模式図である。
【図3】図1の実施例におけるシラン系撥油剤の表面吸
着過程を示す説明図である。
【図4】図1に示す実施例における磁気ヘッドスライダ
の潤滑剤接触角の試験結果を従来例と比較して示す図で
ある。
【図5】図1に示す実施例における磁気ヘッドスライダ
の静摩擦力試験結果を従来例と比較して示す図である。
【図6】本発明の第2の実施例である磁気ヘッドスライ
ダの静摩擦力試験結果を従来例と比較して示す図であ
る。
【図7】本発明の第3の実施例である磁気ヘッドスライ
ダの静摩擦力試験結果を従来例と比較して示す図であ
る。
【図8】本発明の撥油処理磁気ヘッドスライダを用いた
場合の静摩擦力に対する磁気ディスクの面粗さ依存性を
示すグラフである。
【符号の説明】
1 サスペンション 2 ジンバル 3 スライダ 4 磁気記録変換素子 5 ヘッド保護膜 6 撥油膜 7 磁気ディスク 8 ディスク基板 9 Cr中間膜 10 磁性膜 11 カーボン保護膜 12 液体潤滑剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 喜重 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 時末 裕充 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 浮上型磁気ヘッドスライダを、酸素イオ
    ンを含むプラズマに入れ表面を活性化した後に、フッ素
    を有するアルキルシラン化合物を、前記スライダ浮上面
    あるいは浮上面と周囲に付着させることを特徴とする磁
    気ヘッドスライダの表面処理方法。
  2. 【請求項2】 浮上型磁気ヘッドスライダの浮上面ある
    いは浮上面とその側面に、酸素イオンを照射した後に、
    フッ素を有するアルキルシラン化合物を付着させたこと
    を特徴とする磁気ヘッドスライダの表面処理方法。
  3. 【請求項3】 浮上型磁気ヘッドスライダの浮上面ある
    いは浮上面と周囲に、フッ素を有するアルキルシラン化
    合物を付着させた後、酸素あるいはオゾン雰囲気で紫外
    線照射させたことを特徴とする磁気ヘッドスライダの表
    面処理方法。
  4. 【請求項4】 磁気ヘッドスライダの表層はカーボンを
    主材料とした薄膜で被われており、その表面にフッ素を
    有するアルキルシラン化合物の膜が形成されていること
    を特徴とする磁気ヘッドスライダ。
  5. 【請求項5】 磁気ヘッドスライダの表層はカーボンを
    主材料とした薄膜で被われており、その表面にフッ素を
    有するアルキルシラン化合物の膜が形成され、前記カー
    ボン被膜のカーボンに対する酸素原子濃度比O/Cは少
    なくとも3%であることを特徴とした磁気ヘッドスライ
    ダ。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至4のいずれかの方法で表面
    処理された磁気ヘッドスライダと、表面の中心線平均粗
    さRaが10nmを超えない平滑な磁気ディスク媒体と、
    を含んでなる磁気ディスク装置。
JP16567197A 1997-05-23 1997-06-23 磁気ヘッドスライダおよびその製造方法 Pending JPH1116313A (ja)

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US09/080,417 US6249403B1 (en) 1997-05-23 1998-05-18 Magnetic hard disk drive and process for producing the same
KR1019980020056A KR100276535B1 (ko) 1997-05-30 1998-05-30 자기 하드 디스크 드라이브 및 그 제조 공정
US09/784,218 US6329023B2 (en) 1997-05-30 2001-02-16 Process for producing a magnetic head slider

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002041318A1 (fr) * 2000-11-17 2002-05-23 Fujitsu Limited Patin de tete, unite de disque pourvue de ce patin, et procede de finition hydrofuge de du patin
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