JPH11506247A - 磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、スライダ（１０）のトレーリング表面（９）を低い表面エネルギ薄膜でもって被覆された高パフォーマンス磁気記録装置の改良に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気記録装置 技術分野 本発明は、改良されたスライダを有する改良された磁気記録装置及び磁気記録 するための改良されたプロセスに関するものである。 背景技術 ディジタル磁気記録のデータ記憶装置産業に関する現在の成長率は、毎年６０ ％の記録密度の向上を示している。この成長率曲線を持続するために、その記録 産業は、磁気記録装置の設計において多くの重要な変更を行うことを強いられて いる。データ記憶のためのディジタル磁気記録装置は、一般に、薄膜磁気記録デ ィスクと、回転するディスク上の情報を読み取る又はそれを書き込むためにその ディスクの表面に沿って或いはその表面の上を移動するヘッド又は変換器とより 成る。先進の高い面積密度の薄膜磁気記録ディスクは、望ましくは、二重ゾーン ・テクスチャ表面、コバルト・ベース金属合金のような磁性層、保護アモルファ ス・カーボン層、及びそのカーボン被覆の上に配されたパーフルオロポリエーテ ルのような潤滑層を有する固い基板を含む。ディスク基板の二重ゾーン・テクス チャは、データを読み取り及び書き込む ために使用されるそのディスクの領域を覆う高度に研磨された表面、及びその記 録装置が使用中でない時にヘッドを着地させるために使用されるそのディスクの 領域を覆うテクスチャ表面より成る。「データ・ゾーン」の高度に研磨された表 面は、 （ａ）ディスクの表面及びヘッドの間の相互作用を最小にする （ｂ）読取り及び書込みオペレーション中に遭遇するエラーの数を少なくする ように機能する。テクスチャ化されたの「着地ゾーン」にはデータは記録され ず、それの存在はファイル始動時の粘り状態を排除することを求められる。粘り とは、着地した静止磁気記録ヘッドが移動、例えば、ディスクの表面に沿った変 換動作のための移動に抗するという性質のことである。大きな粘りは、ヘッド又 はディスクの機械的障害を導くことがある。 変換器は、ディスクのデータ表面に隣接して動作中、回転するディスクによっ て発生される空気のクッションにより支持される空気ベアリング面を持ったキャ リア又はスライダに取り付けられる。記録密度はヘッドの記録素子とディスクの 磁性層との離間距離に指数関数的に依存するので、高い面積密度の記録のために は、低い浮動高が必要とされる。又、高い面積密度を得るために、米国特許第４ ,８９４,７４０号に開示されているような負性の空気ベアリングを利用したヘッ ドを使用することも可能である。しかし、低い浮動高は正規の浮動時にヘッドと ディスクとの相互作用の増大を引き起こすことがある。 記録装置は、読取り又は書込みオペレーション中、ディスク上の所望のロケー ションまでヘッドを移動させるためのキャリアに接続された位置決めアクチュエ ータを含む。 １９９４年４月１４日に発行されたGitis氏のＰＣＴ出願ＵＳ９３／０９４６ ０号は、オペレーション中、ヘッド／ディスクの接触によりディスクの保護カー ボン層から砕け散ったカーボン粒子及び埃のような汚染物質に、ヘッド及びディ スクが曝されることを教示している。これらの粒子はスライダの上に堆積する傾 向があり、最終的には、記録装置の動作中のヘッド破壊に導くことかある。この ＰＣＴ出願は、スライダにおける粒子の堆積を最少にするために、接触形記録装 置のスライダの磨耗パッド上に及び垂直方向サイドに低い表面エネルギのポリマ を蒸着することを要旨としている。 通常の非接触形磁気記録装置は、約３６００ＲＰＭ乃至５４００ＲＰＭの回転 速度及び８０乃至１００nmの浮動高で動作する。高い面積密度の記録装置が高速 度で、例えば、７２００ＲＰＭで且つ低い浮動高で連続的に動作する時の粘りの 問題がわかっている。しかし、その粘りの問題に遭遇することなくディスクの回 転速度を増加させることによって、高い面積密度の記録のためのデータ・アクセ ス・タイムを少なくすることが望ましい。この分野では、高い回転速度で粘りが なく動作し得る高い面積密度の磁気記録装置に対する要求が依然として存在する 。 発明の開示 本発明の磁気記録装置は、ディスクと、前記ディスクと関連付けられ、前記デ ィスクを回転するように動作可能なモータと、空気ベアリング・キャリア上に支 持され、前記ディスクからデータを磁気的に読み取り又は前記ディスクにデータ を磁気的に書き込むためのヘッドと、前記キャリアに接続され、前記ディスクを 横切ってヘッドを移動させるためのアクチュエータとを含み、前記キャリアのト レーリング表面は、望ましくは、２５ergs/cm²よりも小さい表面エネルギを有す る薄膜層でもって被覆され、前記薄膜層は圧縮可能な汚染物質に混和しない、例 えば、炭化水素の潤滑剤である。 望ましくは、キャリアにおける薄膜層は、物理吸着又は化学吸着、紫外線、熱 によって表面上に安定化されるか、又はキャリアのトレーリング表面上に、例え ば、イオン・ビーム、プラズマ重合、又はスパッタリングによってビーム付着さ れるフッ素重合体を含む。 キャリアのトレーリング表面を覆う薄膜層は、高パフォーマンス、高密度の磁 気記録装置と関連した粘着問題を排除する。 望ましくは、モータは、７５nmの浮動高の場合、７０００ＲＰＭ以上の回転速 度でディスクを回転する。望ましくは、 薄膜はスライダのエッチ・ポケット上に形成される。 本発明は、磁気記録装置によって磁気的に読み取り又は書き込むためのプロセ スにも関連し、それは、磁気記録ディスクを回転させるステップと、ディスクか らデータを磁気的に読み取り又はディスクにデータを磁気的に書き込むためにス ライダ上で磁気記録ヘッドを空気力学的に浮動させるステップとを含み、スライ ダのトレーリング表面は圧縮可能な汚染物質には混和しない及び２５ergs/cm²よ りも小さい表面エネルギを持った薄膜を有する。 図面の簡単な説明 第１図は、磁気記録ディスク・ドライブの断面図である。 第２図は、磁気記録ディスク・ドライブの平面図である。 第３図は、磁気記録ヘッドのためのキャリアの底面図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明は、データを磁気的に読み取り及び書き込むための改良された高パフォ ーマンスのディジタル磁気記録装置に関するものである。 第１図及び第２図を参照すると、本発明の磁気記録ディスク・ドライブが示さ れる。磁気記録ディスク２は、ドライブ・モータ４に取り付けられたハブ６と共 にドライブ・モータ４によって回転させられる。ディスクは、基板、金属磁性層 、 カーボン層、及び高分子潤滑層、例えば、パーフルオロポリエーテルより成る。 ディスク上の潤滑層の厚さは、約５Å乃至２５Åであることが望ましい。 読取／書込ヘッド又は変換器８は、キャリア又はスライダ１０の後端に形成さ れる。適正なスライダは、正性又は負性の空気ベアリング・スライダである。適 正な負性の空気ベアリング・スライダが、米国特許第４,８９４,７４０号及び同 ５,４３８,４６７号に開示されている。スライダ１０はトレーリング表面９を有 する。ヘッド８は、誘導性の読取／書込変換器、又は磁気抵抗性読取変換器を持 った誘導性の書込変換器であってよい。スライダ１０は、剛性のアーム１４及び サスペンション１６によってアクチュエータ１２に接続される。サスペンション １６は、スライダ１０を記録ディスク２の表面上に押しつけるバイアス力を与え る。第３図を参照すると、内側レール１８及び外側レール１９、並びにその内側 レール及び外側レールの間に形成された窪みであるエッチ・ポケット２０を有す る適正な負性の空気ベアリング・スライダの底面図が示される。 ディスク・ドライブの動作中、ドライブ・モータ４はディスク２を矢印２２の 方向に一定の速度で回転させる。一般に、線形又は回転運動のコイル・モータで あるアクチュエータ１２は、読取／書込ヘッドがディスク２の上の種々のデータ ・トラックをアクセスできるように、ディスク２の表面をほぼ半径方向に横切っ て７５nm以下の高さでスライダ１０を移動 させる。 高パフォーマンスの磁気記録装置に対する粘り問題の原因は分かっている。第 １に、記録装置の高い回転速度（例えば、７０００ＲＰＭ以上）が、スピンドル ・ベアリング、ディスク・モータ、並びに、アクチュエータ・ベアリング及びコ イルにおいて使用される炭化水素の潤滑剤の蒸気圧におけるかなりの増加に起因 した摩擦熱の増加を生じさせる。更に、高い回転速度が、回転部分とスライダと の間の温度勾配の増加を生じさせる。第２に、低い浮動高がスライダとディスク との間の接触を増し、汚染物質の移動の機会を増加させる。これらの要素は、飛 翔速度の増加によりキャリアが受ける空気圧縮及び空気流の増加と結合して、ト レーリング表面における及び連続動作後のスライダの各エッチ・ポケットにおけ る炭化水素、水、潤滑剤等のような流体の汚染物質の圧縮を生じさせる。スライ ダがディスク表面上で停止する時、これらの液滴はディスクとのギャップを埋め スライダに対する大きな粘りを生じさせる。 スライダ１０のトレーリング表面に及びスライダ１０のエッチ・ポケット２０ 上に設けられた低い表面エネルギの薄膜は、高パフォーマンスの磁気記録装置の 動作時におけるスライダ上の圧縮可能な汚染物質の集積を最少にし、それによっ て粘り問題を排除する。望ましくは、ヘッド８のトレーリング表面の部分全体及 びスライダ１０のエッチ・ポケット２０は、動作中のスライダにおける汚染物質 のすべての圧縮を最 少にするために低い表面エネルギの薄膜で覆われる。 望ましくは、低い表面エネルギの薄膜は有機フッ素材料、望ましくは、フッ素 重合体を含む。本願において使用されるフッ素重合体は、フッ素を含む有機ポリ マを意味する。スライダを覆う薄膜は、望ましくは、数多くの固有の特性を有す る。その薄膜は、２５ergs/cm²よりも低い、望ましくは、２０ergs/cm²よりも低 い表面エネルギを有し、更に、圧縮可能な汚染物質の圧縮を最少にするためには 、望ましくは、１５ersg/cm²よりも低い表面エネルギを有する。フッ素重合体薄 膜は、２５°Ｃよりも大きい、望ましくは、５０°Ｃよりも大きいガラス転移温 度（Ｔｇ）を有する。その薄膜は炭化水素潤滑剤には不溶性であり、ディスク上 に配された潤滑剤には混和しない。スライダ上の薄膜層の厚さは、１００Åより も小さく、望ましくは、５０Åよりも小さく、最も望ましくは、２０Åよりも小 さい。その薄膜は、スライダの後端及びエッチ・ポケット上には空隙がなく、連 続したものになろう。本発明において使用するためのフッ素重合体の望ましいク ラスは、フッ素化合物系アクリル酸塩／メタクリル酸塩、ポリフッ素化合物系ア ルカン、及び表面におけるＣＦ₃及びＣＦ₂基を含むポリマを含む。望ましい特定 のフッ素重合体は、ポリテトラフルオロエチレン及びポリヘキサフルオロプロピ レンである。当業者には、他の適当なフッ素重合体も知られている。 フッ素重合体は、種々の既知のプロセスによってスライダ のトレーリング表面に付加可能である。例えば、浸漬プロセス、蒸気輸送プロセ ス、又はスプレイ・プロセスを使用して、フッ素重合体をスライダに付加するこ とが可能である。浸漬プロセスでは、低い表面エネルギのフッ素重合体、例えば 、３Ｍ社により作られたフルオラッドＦＣ７２２のようなポリ（フルオラアルキ ルメタメタクリル酸塩）が４００−７００ppmの濃度におけるフルオロカーボン ・ベースの溶媒、例えば、パーフルオロヘキサンに溶解される。支持されたスラ イダから成るアクチュエータは支持台上に装着され、フッ素重合体を含む溶液に 浸漬される。所望の厚さを得るために、浸漬角度及び引張り速度が調節される。 別の実施例では、フッ素化合物系の長い連鎖極性分子、例えば、フッ素化合物 系脂肪酸のような有機フッ素材料が浸漬によってスライダの表面上に自然に吸着 される。それらの分子は、表面上に密にパックされた単分子層を形成する。それ らの分子は、極性基が表面に結合する場所で自己集合し、フッ素化合物系の基、 例えば、ＣＦ₂及びＣＦ₃を有する残りの分子は表面から離れて位置決められる。 別の実施例では、フッ素重合体がビーム析出によってスライダのトレーリング 表面に付加可能である。ヘッドのフッ素重合体処理は、イオン・ビーム析出、プ ラズマ重合、又はスパッタリングのような既知の薄膜処理技法を使用して真空中 で行われる。磁気記録ヘッド上へのフッ素重合体の真空中の析出は、プラズマ重 合技法を使用して達成可能である。この プロセスでは、サスペンションに取り付けられたスライダ、自由スライダ、個々 の形成前のスライダ列、又はスライダ列が形成される前のウェハが被覆可能であ る。所望のフッ素重合体のフッ素化合物系前駆物質が公称１mtorrの圧力にポン プ操作される真空室に入れられる。例えば、ヘキサフルオロプロパン、ヘキサフ ルオロプロピレン、及びアルゴンが、それぞれ、２５０SCCM、３５SCCM、及び９ ００SCCMの流れでプラズマ・チャンバに流し込まれる。プラズマ形成を開始する ために、チャンバ圧力は２００mtorrに設定され、１７kHzにおける７５０ＷのＲ Ｆ電力が使用される。３０−６０秒の間に析出が行われる。これらの条件の下で 、２５オングストロームのフッ素重合体がスライダの空気ベアリング面の上に形 成され、４０オングストロームのフッ素重合体がヘッドの後端／エッチ・ポケッ トの上に形成される。このプロセスにおける前駆物質として使用するための他の 薄膜形成有機フッ素が当業者には知られているであろう。 このプロセスの別の実施例は、スライダ表面上に有機フッ素材料の単分子層を 形成することに関連する。このプロセスでは、パーフルオロカーボンＣ₁−Ｃ₁₀ ガス、例えば、トリフルオロメタン、ヘキサフルオロエタン、オクタフルオロプ ロパン等のような炭化水素ガスをプラズマ・チャンバに入れることができ、ＲＦ プラズマを発生することができる。この実施例では、炭化水素前駆物質は、磁気 記録ヘッドの表面に取り付けられる一般形式ＣｘＦｙのフッ素化合物系有機フラ グメントを生じさせるための供給原料として働く。公称１５ergs/cm²の表面エネ ルギを持ったＣＦ３基は有利な付着物であろう。しかし、ＣＦ２基（２０ergs/c m²）も望ましいものであろう。 フッ素重合体は、低い自由エネルギの表面材料から作られたターゲットからＲ Ｆスパッタリングを使用してスライダの表面上に形成可能である。例えば、２０ ergs/cm²の表面エネルギを持った（ポリ）テトラフルオロエチレン（テフロン） が適当であろう。一般に、スパッタリング・プロセスのための必要なプラズマを 生じさせるために、アルゴンのような不活性ガスが使用される。それは、１０mt orrの桁の圧力における真空チャンバに入れられる。そこで、これらの不活性ガ ス・イオンは低い表面エネルギ・ターゲットまで加速され、そのターゲットのス パッタリングを生じさせる。そこで、スパッタされたターゲット・フラグメント が磁気記録ヘッドの所望の表面上に集められる。このプロセスは、支持されたヘ ッド、又は、自由ヘッドにおいて行うことが可能であり、或いは、行レベルで又 はウェハ・レベルで行うことが可能である。 この実施例の変形は、スパッタリングに必要なプラズマを生じさせるためにフ ッ素化合物のガスの使用を必要とするであろう。このプロセスでは、更なるＣＦ ３を析出ポリマ薄膜に組み込むために、有機フッ素の適切な選択、例えば、テト ラフルオロメタン、ヘキサフルオロエタン等が期待され、そ れによって、表面エネルギ全体を公称２０ergs/cm²から１５ergs/cm²に低下させ る。 本発明は磁気記録装置により磁気的に読み取り又は書き込むためのプロセスに も関連する。そのプロセスの好適な実施例は、 （ａ）磁気記録ディスクを７０００ＲＰＭよりも高い速度で回転させるステップ 、 （ｂ）ディスクからデータを読み取るために又はディスクデータを書き込むため に、回転するディスクに隣接して磁気記録ヘッドを７５nmよりも低い浮動高で空 気力学的に浮動させるステップ、 を含み、ヘッドのトレーリング表面は２５ergs/cm²よりも小さい表面エネルギ を有し且つ圧縮可能な汚染物質に混和しない低表面エネルギ薄膜を有するもので ある。 望ましくは、浮動高は７０nmよりも低く、望ましくは、約５５nmから約７０nm までであり、更に望ましくは、約５５nmから約６５nmまでであり、更に望ましく は、約６０nmである。 次の例は本発明を詳細に記述したものである。その詳細な記述は、前述の更に 一般的に記述した本発明の技術的範囲内のものであり、それを例証するものであ る。これらの例は説明の目的のためだけに示され、本発明の技術的範囲を限定す ることを意図するものではない。 例 （ａ）スライダ 本発明のスライダのトレーリング表面は、次のような手順により低い表面エネ ルギのフッ素重合体でもって被覆された。 溶媒内にポリ（フルオロアルキルメタクル酸塩）を含む溶液が作成された。ス ライダは溶液に十分に浸漬され、１mm/秒の引上げ速度で取り出される。スライ ダはその液体から溶媒蒸気に回収される。 （ｂ）テスト装置 テスタは、７２００ＲＰＭの回転容量を持ったディスク用の２つの標準的スピ ンドルを含む。ディスクの外形（約４０mmの半径）における一定のロケーション に、１つのディスクに対して２つのスライダが装着される（上側及び下側）。サ スペンション・マウントに対する圧縮された空気がスライダをディスク上にロー ドすること及びディスクからアンロードすることを可能にする。 スピンドルは、空気排出を可能にするための開口を含むプラスチック・ガラス のフードでもって覆われる。直径が１０mm及び長さが約１mのプラスチック管に よって、一様な流れの炭化水素の豊富な流れが外部の発生源からそのプラスチッ ク・ガラスのフードに注入される。 この炭化水素の発生源は、ヒータ・プレート上に置かれたアルミニウム・ボッ クスである。ベアリング・グリースのような炭化水素材料がアルミニウム・ボッ クスの内側底部のプレート（ソース・プレート）に加えられる。そこで、そのボ ックスは閉じられ、一般には、７０°Ｃまで加熱され、そして調節可能な空気流 、一般には、１１/minの空気流がアルミニウム・ボックスを通してプラスチック ・フードに、及び上述のようにスピンドルの回りに供給される。 （ｃ）テストの操作 クリーン・ディスクがスピンドルに装着され、スライダがディスク上にロード される。プラスチック・ガラスのフードがスピンドルに被せられる。炭化水素の 発生源は、適切なグリースと、ヒータと、プラスチック・ガラスのフード内に炭 化水素の豊富な雰囲気を与えるためにオンにされた空気流とをロードされる。ヘ ッド／ディスクの対は７２００ＲＰＭで１２時間の間稼働させられる。 （ｄ）結果 トレーリング表面上にフッ素重合体を持ったスライダ：２−７gmの粘り。 トレーリング表面上にフッ素重合体を持たないスライダ：２０−４０gmの粘り 。 産業上の利用可能性 特定の実施例に関して本発明を説明したけれども、これの詳細は本発明に対す る限定として解釈されるべきではない。本発明の精神及び技術的範囲から逸脱す ることなく、種々の実施例、変更、及び修正を施し得ることは明らかであり、そ のような同等の実施例が本発明の技術的範囲に含まれるよう に意図されることは明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギルス、ドナルド アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ホ セ、ハーマ・ストリート 5820 (72)発明者 ホモラ、アンドリュー、マリアン アメリカ合衆国カリフォルニア州モーガ ン・ヒル、ソーレル・ウエイ 16823 (72)発明者 レーマン、ヴェダンザウム アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ホ セ、アベニダ、パルマズ 407 (72)発明者 タインデール、ジョージ、ウィリアム、サ ード アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ホ セ、サニー・オークス・ドライブ 5535

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ディスクに関してデータを磁気的に読み取るための又は書き込むための磁 気記録装置にして、 （ａ）．ディスク（２）と、 （ｂ）．空気ベアリング・スライダ（１０）上に支持され、前記ディスクから磁 気的にデータを読み取るための、又は前記ディスクに磁気的にデータを書き込む ためのヘッド（８）と、 （ｃ）．前記ディスク（２）を回転するように動作し得るモータ（４）と、 （ｄ）．前記スライダに接続され、前記ディスクを横切って前記ヘッドを移動さ せるためのアクチュエータ（１２）と、 を含み、前記スライダのトレーリング表面（９）は、圧縮可能な汚染物質に混 合しない且つ２５erga/cm²よりも小さい表面エネルギを有する薄膜でもって覆わ れることを特徴とする磁気記録装置。 ２． 前記薄膜はフッ素重合体を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載 の装置。 ３． 前記薄膜は、前記スライダのエッチ・ポケット（２０）に設けられること を特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ４． 前記モータ（４）は、７０００ＲＰＭよりも高い回転速度で前記ディスク を回転させることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の装置。 ５． 前記ヘッド（８）の浮動高は７５nmよりも小さいことを特徴とする請求の 範囲第４項に記載の装置。 ６． 磁気記録装置でもって磁気的に読み取る又は書き込むためのプロセスにし て、 （ａ）磁気記録ディスク（２）を回転させるステップと、 （ｂ）前記ディスクからデータを磁気的に読み取るために、又は前記ディスクに データを磁気的に書き込むために、スライダ（１０）上で磁気記録ヘッド（８） を空気力学的に浮動させるステップと、 を含み、前記スライダ（１０）のトレーリング表面（９）は、圧縮可能な汚染 物質に混合しない且つ２５erga/cm²よりも小さい表面エネルギを持った薄膜を有 することを特徴とするプロセス。 ７． 前記薄膜はフッ素重合体を含むことを特徴とする請求の範囲第６項に記載 のプロセス。 ８． 前記薄膜は、前記スライダのエッチ・ポケット（２０）に設けられること を特徴とする請求の範囲第６項に記載のプロセス。 ９． 前記モータ（４）は、７０００ＲＰＭよりも高い回転速度で前記ディスク を回転させることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のプロセス。 １０．前記ヘッド（８）の浮動高は７５nmよりも小さいことを特徴とする請求の 範囲第９項に記載のプロセス。