JPH11339229A - 薄膜磁気ヘッド用基板およびこれを用いた薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド用基板およびこれを用いた薄膜磁気ヘッド

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JPH11339229A
JPH11339229A JP14335298A JP14335298A JPH11339229A JP H11339229 A JPH11339229 A JP H11339229A JP 14335298 A JP14335298 A JP 14335298A JP 14335298 A JP14335298 A JP 14335298A JP H11339229 A JPH11339229 A JP H11339229A
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JP
Japan
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film
substrate
thin
magnetic head
amorphous alumina
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JP14335298A
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Osamu Matsuda
修 松田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】薄膜磁気ヘッド素子部の放熱性を上げるととも
に、素子のメディア面への接触を防止し、さらに膜密着
強度、電気的な耐圧、面品位に優れた薄膜磁気ヘッド用
基板を提供する。 【解決手段】基板6上に厚み0.7〜3.5μmのDL
C膜7と、厚み1.3μm以下のアモルファスアルミナ
膜8とを順次積層してなる薄膜磁気ヘッド用基板1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピューターの記
録装置であるハードディスクドライブやテープドライブ
等に用いられる薄膜磁気ヘッドならびにそれに用いる薄
膜磁気ヘッド用基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜磁気ヘッド用基板には主成分
としてアルミナ(Al2 3 )およびチタンカーバイド
(TiC)の複合材からなるセラミック基板上にアモル
ファスアルミナからなる絶縁膜をスパッタリング法にて
成膜し、その面を片面ポリッシュ機にて鏡面加工したも
のが用いられている。
【0003】上記絶縁膜は導電材であるセラミック基板
との絶縁性を得るため、さらに平滑性を達成するために
形成するが、とくに絶縁膜の面粗さについては、その上
に素子を形成するために重要であって、より平滑な面を
得るためにCMP(CHEMICAL MECHANI
CAL POLISHING)等で加工している。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】近年、記録密度を向
上させるために、薄膜磁気ヘッドの素子に磁気抵抗効果
を用いたMR(MAGNETRORESISTIV
E)、あるいはGMR(Giant MR)が用いるこ
とが提示されているが、このようなMR素子やGMR素
子の場合、読み取り感度を向上させるためにセンス電流
値を上げる必要がある。
【0005】また、ハードディスクドライブ用MRヘッ
ドやGMRヘッドにおいては、ヘッドの浮上量が1マイ
クロインチ程度と小さく、ニアコンタクトに近くなって
きている。そのため磁気ヘッドとメディアが接触摺動し
やすく、この時の摩擦熱により薄膜磁気ヘッドのMR素
子部に温度変化が生じ、その結果、読み取り感度が低減
する、いわゆるサーマルアスペリティ現象が非常に大き
な問題点となってきた。
【0006】かかる問題点を解消するために、素子周り
の放熱性を上げる必要があるが、そのためにアモルファ
スアルミナ膜の厚みを薄くして、MR素子を熱伝導の高
いAl2 3 −TiC基板に近づけ、これによって放熱
性を上げたり、もしくはAl2 3 −TiC基板とアモ
ルファスアルミナ膜との硬度差によるリセスを利用し、
MR素子がメディア面と衝突することを防止する等の対
策がおこなわれている。
【0007】しかしながら、アモルファスアルミナ膜の
膜厚が3μm以下になると、耐電圧の点で不十分であっ
た。
【0008】したがって本発明者は上記事情に鑑みて鋭
意研究を重ねた結果、アモルファスアルミナ膜に比べ熱
伝導性および耐電圧特性の双方ともに優れたダイヤモン
ド・ライク・カーボン膜を被覆させることで、かかる問
題点が解消されることを見出した。
【0009】本発明は上記知見に基づいて完成されたも
のであり、その目的は薄膜磁気ヘッド素子部の放熱性を
上げるとともに、素子のメディア面への接触を防止し、
さらに膜密着強度、電気的な耐圧、面品位に優れた薄膜
磁気ヘッド用基板を提供することにある。
【0010】本発明の他の目的は本発明の薄膜磁気ヘッ
ド用基板を用いた高品質かつ高信頼性の薄膜磁気ヘッド
を提供することにある。
【0011】
【問題点を解決するための手段】本発明の薄膜磁気ヘッ
ド用基板は、基板上に厚み0.7〜3.5μmのダイヤ
モンド・ライク・カーボン膜と厚み1.3μm以下のア
モルファスアルミナ膜とを順次積層したことを特徴とす
る。
【0012】本発明の薄膜磁気ヘッドは、本発明の薄膜
磁気ヘッド用基板のアモルファスアルミナ膜上に磁性膜
を形成してなることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1〜
図4によって説明する。図1の(a)および(b)は本
発明の薄膜磁気ヘッド用基板1を示す斜視図、図2は図
1(a)における切断面線X−Xによる要部拡大断面
図、図3は本発明の薄膜磁気ヘッド用基板1の上に磁性
膜を形成した層構造を示す要部拡大断面図である。ま
た、図4は本発明の薄膜磁気ヘッド2の使用状態を示す
断面図である。
【0014】図4の薄膜磁気ヘッド2において、3はA
2 3 −TiC系セラミックス、フェライト、サファ
イアなどからなるスライダ、4はMR素子、5はメディ
アである。
【0015】上記薄膜磁気ヘッド2は下記の製造工程に
より得られる。まず、図1の薄膜磁気ヘッド用基板1に
よれば、(a)に示すようにオリエンテーションフラッ
トを有する直径2〜8インチの円板状基板6、もしくは
(b)に示すように一辺3〜6インチの角板状基板6で
ある。これらの基板6の上に、図2に示すようにダイヤ
モンド・ライク・カーボン(DLC)膜7を常温プラズ
マCVD法により形成し、ついでアモルファスアルミナ
膜8をRFスパッタ法やECRスパッタ法により形成す
る。ちなみに上記常温プラズマCVD法については高真
空中の放電プラズマ中で炭化水素ガスを分解し、プラズ
マ中のイオン、励起分子を基板に電気的に加速し、この
ような高エネルギーでもって衝突させることで形成す
る。
【0016】上記DLC膜7は炭素原子4個の結合形体
においてダイヤモンドがほとんどSP3 軌道であるのに
対しSP3 軌道とSP2 軌道の両方を含むものであっ
て、表面平滑性に優れ、さらに硬度が高く、耐磨耗性に
優れている。
【0017】また、DLC膜7はアモルファスアルミナ
膜8に比べ熱伝導性が高く、さらに電気的絶縁性にも優
れるが、その反面、表面性状に劣り、膜欠陥が生じやす
い。さらにDLC膜7はHV3000以上の高硬度なた
めに、表面研磨がむずかしく、表面平滑化が困難であ
る。
【0018】そこで、DLC膜7の欠点を補完させるた
めに、その上にアモルファスアルミナ膜8を形成し、こ
れによって表面を平滑にするとともに、欠陥の発生を防
止し、良好で高い耐電圧を具備させる。
【0019】アモルファスアルミナ膜8を形成したこと
で、その表面8aはきわめて滑らかな面となり、ついで
図3に示すように表面8aの上に磁性膜9を形成する。
このようなウエハ工程の後に、スライシング工程、AB
S面ポリッシュ工程、イオンミリング加工(RIE加
工)を順次経て、多数の薄膜磁気ヘッド2を同時に得
る。MR素子については、読み込みで使用する素子であ
って、フォトリソグラフによる微細加工技術で形成す
る。
【0020】上記基板6をAl2 3 −TiC系セラミ
ックスで作製する場合には、60〜80%のAl2 3
と40〜20%のTiCを主成分とする原料を用い、大
気あるいは還元雰囲気中1600〜1800℃でホット
プレスあるいはHIP処理して得られる。このAl2
3 −TiC系セラミックスは非常に緻密な焼結体とな
り、表面を滑らかにすることができる。なお、Al2
3 −TiC系セラミックスは導電材であるが、基板6上
にDLC膜7とアモルファスアルミナ膜8を形成するこ
とによって絶縁性をもたせる。
【0021】また、アモルファスアルミナ膜8を形成し
た後には、膜表面をさらに平滑にすべくCMP加工する
よい。
【0022】これによって、表面はAFM(ATOMI
C FORCE MICROSCOPY)で測定される
表面粗度(Ra)であらわすと、10Å以下にできる。
【0023】そして、かかる研磨後の厚みを1.3μm
以下、好適には1μm以下にするとよく、これによって
アモルファスアルミナ膜8を通ってDLC膜7に放熱さ
れる効率が高くなるとなる点で望ましい。
【0024】また、DLC膜7の厚みを0.7〜3.5
μm、好適には1〜3μmにするとよく、0.7μm未
満の場合には耐電圧が低下し、3.5μmを越えるとア
モルファスアルミナ膜8との間で剥離する。
【0025】かくして常温プラズマCVD法により形成
したDLC膜7では、膜内および膜表面に多くの欠陥が
発生しているが、さらにRFスパッタ法やECRスパッ
タ法により形成したアモルファスアルミナ膜8では高い
成膜充填率が得られ、これにより、DLC膜7でもって
熱伝導性を高め、その結果、熱伝導性の高いスライダ3
に熱をよりはやく伝えることができ、放熱性が高められ
た。
【0026】また、DLC膜7によって耐電圧特性も高
め(DLC膜7とアモルファスアルミナ膜8との積層に
対する印加電圧10Vにおける常温抵抗値は1011Ω以
上となる)、しかも、アモルファスアルミナ膜8でもっ
て優れた表面平滑性が得られたことで、面品位に優れた
薄膜磁気ヘッド用基板1が提供された。
【0027】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。出発原料
としてアルミナ(純度99.9%、原料粉末の平均粒
径:0.4μm)とチタンカーバイド(純度99.5
%、原料粉末の平均粒径:0.3μm)を使用し、アル
ミナが70重量%、チタンカーバイドが30重量%の比
率となるように秤量し、さらにチタンカーバイドに対し
約10重量%の酸化チタンTiO2を添加し、そして、
アルミナボールにて混合した。ついで混合粉末を成形
し、1600℃、250kg/cm2 の圧力で1時間ホ
ットプレス焼成した。
【0028】このようにして作製した焼結体をダイヤモ
ンドホイールにより所定の円板形状に研削加工した後、
ダイヤモンド砥粒を用いて表面のラッピング加工をおこ
なった。ついで平均粒径0.5μmのダイヤモンドパウ
ダーを用いて、基板表面と研磨板あるいは研磨布を相対
的に摺動させて精密研磨をおこない、これによって基板
の表面粗度Raを18Åとした。本実施例では上記研磨
板として錫定盤を用いた。
【0029】つぎに下記成膜工程にともなう成膜応力に
起因して基板自体が変形することから、あらかじめ成膜
裏面をショットブラスト処理をおこない、基板表面の平
面度を凹面に変形しておく。
【0030】そして、表1に示すとおり、メタンガスと
水素ガスを用いて、RFプラズマCVD法(RF電力:
500W、DCバイアス:−250V)によりDLC膜
を1〜5μmの範囲で成膜形成した。このような膜の表
面粗度Raは28〜140Åである。
【0031】さらに純度99.5%のアルミナターゲッ
トを用いてスパッタ法にて、アモルファスアルミナ膜を
3μmの厚みで成膜し、その後、球状アルミナ微粉末を
純水中に懸濁させた研磨液にて鏡面加工をおこなった
後、球状セリア微粉末を純水中に懸濁させた研磨液にて
最終精密加工をおこない、試料No.1〜8のとおり、
厚みを変えたDLC膜と、0.5μm、1μm、1.5
μmの厚みのアモルファスアルミナ膜(膜面表面粗度
〔Ra〕)との積層を形成した。なお、比較例としてD
LC膜を形成しないものを表2に試料No.9〜12と
して示す。
【0032】
【表1】
【0033】
【0034】
【表2】
【0035】これら各試料に対し、加熱処理後の膜剥
離、DLC膜とアモルファスアルミナ膜の表面粗度およ
び抵抗値を測定したところ、同表に示すような結果が得
られた。
【0036】加熱処理後の膜剥離については、各試料を
真空雰囲気内で600℃の温度で加熱し、微分干渉顕微
鏡(50倍)にて成膜段階の剥離状態を確認した。ま
た、最外表面の表面粗度はAFMにて測定した。
【0037】常温抵抗値についてはTi/Auの電極を
膜面に20ヶ所/φ4マイクロインチ形成し、常温で印
加電圧10Vでもって三端子法を用いて膜表面と、基板
の裏面との間の抵抗値を測定し、最低抵抗値を求めた。
【0038】表1に示す結果から明らかなとおり、本発
明の試料No.3〜5、7については、抵抗値は1012
Ω以上になり、優れた耐電圧が得られ、さらに加熱処理
後に膜剥離が生じなくなり、表面粗度Raは3.3Å以
下になった。
【0039】また、本発明の各試料はすでの実用化され
ている試料No.9(アモルファスアルミナ膜だけを4
μmの厚みで形成したもの)とほぼ同程度の放熱性が得
られており、そこで、本発明の各試料に磁性膜を形成し
た各種薄膜磁気ヘッドを作製し、それぞれサーマルアス
ペリティ現象を調べたところ、その発生が著しく減少
し、実用上何ら支障がなかった。
【0040】しかるに試料No.1、2ではDLC膜が
厚いので、その表面粗さが大きくなり、そのためにアモ
ルファスアルミナ膜との間で膜剥離が発生した。また、
試料No.6においては、DLC膜が薄いので、抵抗値
が小さくなった。さらに試料No.8ではアモルファス
アルミナ膜が厚いので、膜剥離が発生した。
【0041】
【発明の効果】以上のとおり、本発明においては、基板
上に厚み0.7〜3.5μmのDLC膜と厚み1.3μ
m以下のアモルファスアルミナ膜とを順次積層したこと
で、薄膜磁気ヘッド素子部の放熱性を上げるとともに、
素子のメディア面への接触を防止し、さらに膜密着強
度、電気的な耐圧、面品位に優れた薄膜磁気ヘッド用基
板が提供できた。
【0042】また、本発明においては、本発明の薄膜磁
気ヘッド用基板を用いたことで、高品質かつ高信頼性の
薄膜磁気ヘッドが提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)および(b)は本発明の薄膜磁気ヘッド
用基板を示す斜視図である。
【図2】図1(a)における切断面線X−Xによる要部
拡大断面図である。
【図3】本発明の薄膜磁気ヘッドの層構造を示す要部拡
大断面図である。
【図4】本発明の薄膜磁気ヘッドの使用状態を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 薄膜磁気ヘッド用基板 2 薄膜磁気ヘッド 3 スライダ 4 MR素子 5 メディア 6 基板 7 DLC膜 8 アモルファスアルミナ膜 9 磁性膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に厚み0.7〜3.5μmのダイヤ
    モンド・ライク・カーボン膜と厚み1.3μm以下のア
    モルファスアルミナ膜とを順次積層してなる薄膜磁気ヘ
    ッド用基板。
  2. 【請求項2】請求項1の薄膜磁気ヘッド用基板のアモル
    ファスアルミナ膜上に磁性膜を形成してなる薄膜磁気ヘ
    ッド。
JP14335298A 1998-05-25 1998-05-25 薄膜磁気ヘッド用基板およびこれを用いた薄膜磁気ヘッド Pending JPH11339229A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR101021627B1 (ko) * 2010-06-25 2011-03-17 대명에스앤에스(주) 방열 세라믹 필름 및 그 제조 방법

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