WO1998012696A1 - Coulisseau de tete magnetique et son procede de production - Google Patents

Description

明 細 書

磁気へッ ドスライダとその製造方法 技術分野

本発明は、 コンピュータなどの外部記録装置に用いられる磁気記録装 置に係わり 、 特に記録再生素子部やそれを搭載するスライダの摺動耐久 性向上および記録密度向上に好適な磁気ヘッ ドスライダに関する。

背景技術

従来の磁気へッ ドスライダは、 特開平 2 — 1 0 3 7 1 1 公報に開示 されているよ うに、 記録再生素子部は、 磁極やコイル及び磁気抵抗効果 素子などを形成把持するためのベース膜と して、 あるいは加工工程にお いておよび取り扱い時に磁極、 コイルや磁気抵抗効果素子が損傷しない よ う に素子形成プロセス上の保護膜と してアルミナ膜をが形成されてい る。 このアルミ ナ膜は前記公報で述べられている よ う に、 媒体との接触 摺動によ り比較的容易に摩耗損傷する。 そこで前記従来例ではこのアル ミナ膜が媒体と接触摺動する確率を減らすために摺動面に露出する面積 を ¾小限にと どめている。 従ってこのアルミナ膜は媒体との接触摺動に 対する摺動保護膜と しての機能は持っておらず上述のよ うに、 素子形成 部材の 1 部と してのベース膜、 あるいは素子形成プロセス上の保護膜で ある。

近年、 スライダ浮十-量の狭小化や、 スライダと媒体が常時接触する接 触記録方式の実用化にと もないスライ ダと媒体の接触頻度が埤加したこ と、 さらに摺動耐久性の悪い磁気抵抗効果素子の実用化によ り 、 本公知 例のよ う にプロセス保護膜の面積を減ら しても摺動耐久性の向 hは期待 されず、 素子部走行面が摩耗損傷する という問題があった。

そこで、 スライ ダ走行面や浮上レール面および素子部走行面 （以下、 この方向の面を総称する場合、 走行面と称する） にこれらの面の摺動保 護の H的でシ リ コ ン、 炭素などの多層膜からなる摺動保護膜が形成され 用いられるよ う になった。

磁気ディスク装置の高記録密度化のためには、 素子部走行面と媒体磁 性層との距離 （以下この距離を、 磁気的スペーシングと称する） を狭小 化する必要がある。 この摺動保護膜は磁気的スペーシングの狭小化にお いては損失となるため、 従来よ り この摺動保護膜の) ¥さは数十 nm以下の ものが用いられてきた。 しかし、 上述のよ う にスライ ダと媒体の接触頻 度が増加し、 この厚さの摺動保護膜では耐久性が不十分である という 問 題が生じてきた。

そ こで、 特開平 7- 6340号公報、 特開平 8- 45022 公報および特開平 8— 45045号公報に示すよ う に、 ダイヤモン ド様炭素 （D1.C) などさ らに 耐久性が良い材料を薄く 形成した膜が摺動保護膜に用いられる よ う に なったが、 接触記録方式では DLCなどの材料でも耐久性が不足している。 DLCなどの摺動保護膜は、 一般にスパッタ リ ングゃ CVDと呼ばれる膜 形成法によ り付加加工されるが、 これらの膜形成法では成膜厚さが厚い ほど緻密で耐久性の良い膜が形成でき る。 特に、 も耐久性の良いダイ ャモン ド膜の形成においては、 膜を結晶成長させる必要があるので、 現 在の技術では 1 μ m以下の厚さの実用的な膜は形成できない。 従って、 さ らに材料の K久性を向上させるためには摺動保護膜の厚さを厚く しなけ ればならず、 磁気的スペーシングの狭小化と相反する という問題があつ た。

また、 ダイヤモン ドの成膜においては、 膜およびその周辺温度がおよ そ 800 以上になる。 記録再生素子を形成した後に摺動保護膜を形成す る という従来の方法では、 記録再生素子がこの温度では破壊されて しま うため、 摺動保護膜にダイヤモン ドを用いるこ とができなかった。

次に、 特開平 8- 45022号公報および特 | 平 8- 45045号公報では、 素子 の腐^:防止、 スライダのェッジ部保護などの観点から走行面のみならず これと直角方向の面にも摺動保護膜を形成する技術が開示されているが、 互いに直角の 2面に連続した膜を形成するこ とは非常に困難であるこ と と、 いずれにせよ素子部走行面にも摺動保護膜が存在するので前述の磁 的スペーシングのさ らなる狭小化には不向きである という問題があつ た。

また、 従来の磁気ヘッ ドスライ ダの製造方法では、 スライ ダ基板表面 に通常の膜形成法によ り記録再生素子を形成した後、 機械加工によ り ス ライ ダブ口 ック状に切断し、 その切断面に再び膜形成法によ り摺動保護 膜を形成していたため、 製造工程数が多く複雑であった。

上記従来技術は、 磁気的スペーシング狭小化と走行面の摺動耐久性向 上という ^方の要求をさ らに高性能化しながら両立するこ とに配慮がな されておらず、 今後の記録密度の向上と、 それにと もなう接触頻度の^ 加に対する借頼性確保の両立を実現できないという問題があつた。

発明の開示

本発明の H的は、 磁気的スペーシングの狭小化と走行面の摺動耐久性 向上を両立し、 さ らに製造が容易で安価な新しい磁気へッ ドスライ ダを 提供することにある。

上記目的は、 磁気へッ ドスライ ダの媒体と対向する面である走行面の う ち記録再生素子部を被覆する摺動保護膜を設ける代わり に、 走行面と 直角方向のいずれかの面に、 少なく と も一部で走行面に達する部分を被 覆する摺動保護膜を設けるこ とによ り達成される。

また、 この摺動保護膜を磁気へッ ドスライダ本体と記録再生素子の間、 あるいは磁気へッ ドスライダの流入端側端面に配置するこ とによ り 、 招 動保護膜の材料選択の範囲が広がるこ と と、 後者の場合はさ らに流入端 のエッジを保護するこ とができる。 さ らにこの摺動保護膜の成膜方向の厚さが l O O n m以上であればよ り望 ま しく 、 その摺動保護膜の少なく と も一-屑がダイャモン ドあるいはダイ ャモン ド様炭素であればよ り摺動耐久性が増加する。

また、 磁気へッ ドスライ ダの素材である ¾板の表面に記録再尘索子を 形成する際の成膜方向と同一の方向に摺動保護膜を形成するこ とによ り、 製造が容 で安価な磁気へッ ドスラィ ダを提供でき る。

本発明の磁気へッ ドスラィ ダを川いれば、 素子部走行面に摺動保護膜 がないので磁気的スぺ一シングを小さ く でき、 , 録密度の磁気記録が 実現できる。

また、 走行面と直角の方向で走行面に违するよ う に摺動保護膜が設け られており 、 スライ ダと媒体が接触する場合、 その摺動保護膜の走行面 側端面が接触摺動する。 この摺動保護膜は硬質で摺動耐久性が良いので、 この端面以外の他の走行面部分の接触応力を低減して摩耗拟傷を低減す る。

すなわち磁^的スペーシングの狭小化と走行而の抦動耐久性向 hを両 立するこ とができる。

また、 本発明の摺動保護膜を、 磁気ヘッ ドスライ ダ本体と記録再生^ 子の間、 あるいは磁気へッ ドスライ ダの流入端側端面に配置するこ とに よ り 、 記録再生素子を形成する前に、 摺動保護膜を形成するこ とができ るので、 ダイヤモン ドのよ う に製造プロセスにおいて高温になるもので も使用可能となった。 また、 磁 ヘッ ドスライ ダが媒体上を接触摺動す る際、 その摩擦力の作用によ り磁気へッ ドスライ ダの流人端のエ ッジ部 に働く接触応力が大き く なり 、 そこが特に摩耗する。 本発明の摺動保護 膜は厚く形成するこ とができ るので、 これを磁¾へッ ドスライ ダの流入 端側端面に配置すれば、 流入端のエッジ部分は 的に保護されたこ と になり、 従籴のよ う に走行面に摺動保護膜を設ける必要がない。 摺動保護膜は通常、 スパッタ リ ングゃ C V Dなどの成膜技術によ り形成 され、 このよ うな技術で形成された膜はその厚さが厚いほど緻密で耐久 性の良い膜になるという性質がある。 特に膜厚が l O O n m以 トになる とそ の性質は飛躍的に向上する。 本発明の摺動保護膜は走行面と直角方向に 存在し、 膜の厚さが磁気的スペーシングの損失にはならないため、 摺動 保護膜を厚くするこ とができる。 これによ り従来よ り も摺動耐久性の良 い厚さ i o o _{n m}以上の摺動保護膜が使用可能となった。 さ らに、 擠動保護 膜はダイヤモン ド様炭素やダイヤモン ドなどの硬質で耐久性:の良い材質 であれば、 なおいっそ う上記作用が確实に逹成される。

したがって、 従来は使用不可能であった厚さ】 μ m以上のダイ ヤモン ド様 炭素やダイヤモン ドをも使用可能となる。

次に、 本発明の磁気へッ ドスライ ダは、 その素材である S板の表面に 記録再生素子を形成する際に、 それと同一方向で摺動保護膜を成膜でき るため、 製造工程が大幅に削減でき、 不良が少なく 、 製造容易で安価な 磁気ヘッ ドスライダを提供できる。

図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の磁気へッ ドスライダの斜視図であ り 、 第 2 図は第 1 図における A A断面拡大図、 第 3図は本発明の磁気へッ ドスラィダの斜 視図、 第 4図は第 3図における B B断面拡大図、 第 5図は本発明の摺動 保護膜を含む記録再生素子部の断面拡大図、 第 6図は本発明の摺動保護 膜を含む記録再生素子部の断面拡大図、 第 7図は本発明の磁¼へッ ドス ライ ダの斜視図、 第 8図は本発明の磁気ヘッ ドス ライダの斜視図、 第 9 図は本発明の磁気へッ ドスライダの斜視図、 第 1 0図は磁気へッ ドスラ イダ製造工程の説明図である。

発明を実施するための最曳の形態

以下、 本発明の一実施例を磁 ディスク装置用磁気へッ ドスライ ダを 図面を用いて説明する。

第 1 図に本発明の一実施例である磁気へッ ドスライ ダの斜視図、 その

Α Λ断而断面拡大図を第 2図に示す。 本実施例は、 磁気ヘッ ドスライ ダ 本体 8 ( A 1 2 O 3— T i Cで形成されている） と記録再生素了- 2 の間 に摺動保護膜 1 0 0を設けた例である。 摺動保護膜 1 0 0は C V D成膜 法によ り 形成した厚さ 1 Ο μ πιのダイヤモン ドである。 摺動保護膜 1 0 0 とスライダ本体 8 、 摺動保護膜 1 0 0 とプロセス保護膜 1 ( A 1 2 O 3で作られている） の密着性を向上するために、 それぞれの界面 2 1 および 2 2 には S i 02を厚さ約 2 0 n m形成した。 密着性を向上するため に、 このよ う に中間膜を用いるこ とは一般的によ く知られている。 その 材質は S i 02の他、 S i (：、 S i N、 S iなど多くの種類があり 、 本発明を実施 する場合もこれらおよぴこれら以外の中間膜であっても良い。 プロセス 保護膜 1 4 の外側にはパーマロイ からなる磁極 1 1 、 前記磁極 1 1 Rf]の 絶縁膜 2 3 中に磁気抵抗効果尜子 1 3、 及びコイル 1 2が形成され、 - 外端面はアルミ ナ膜からなるプロセス保護膜 1 4が形成されている。 本 実施例の場合、 記録再生素子 2を形成するまえに摺動保護膜〗 0 ()を形 成するので、 ダイヤモン ドの成膜プロセスにおいて周辺温度が卨温に なっても悪影饗を受ける部分がない。 本実施例では、 特に攒動保護膜 1 0 0の近傍に設けられている素子部走行面 4ゃスライ ダ走行面 5が、 こ の摺動保護膜によ り摩耗損傷から保護される効果が大きい。

第 3図に本発明の他の突施例である磁気へッ ドスライダの斜視図、 そ の B B断面断面拡大図を第 4 図に示す。 先の実施例と異なる部分は、 ス ライ ダ本体 8 とプロセス保護膜 1 4 の問に擠動保護膜を設ける代わり に、 記録再生素子 2 の後方 （流出端側） のプロセス保護膜 1 4 の外側に C V D成膜法によ り厚さ 5 0 0 ri mのダイャモン ド様炭尜の抦動保護膜 1 0 1 を設けた点である。 この場合記録再生素子 2を形成した後に摺動保護膜 1 0 1 を形成する。 記録再生素子 2の耐熱温度は約 2 0 0でであるので 成膜温度が 2 0 0 "C以上になるものは使用できない。 ダイャモン ド様炭 素の成膜温度は約 1 8 0 °Cであるので記録再生素子 2を破壊するこ とが なく 、 摺動耐久性もよいので製造上問題はない。

更に、 本実施例の場合、 素子部走行面 4 の特に流出端側エッジ 1 5を 保護する効果が大き く 、 この流出端側ェッジ 1 5 を保護し摩耗を防！]:す れば接触時の媒体との幾何学的関係上、 実質的には素子部走行面 4 全体 の摩耗が防止される。

第 5図に本発明の他の実施例を示す。

第 5図は、 先に示した、 第 1 図の例と第 3図の例を組み合わせて実施 したものである。 すなわち、 記録再生素子 2の両側に本発明の摺動保護 膜 1 0 0および 1 0 1 を設けたもので、 これによ り素子部走行 ώϊ 4およ びスライダ走行面 5 を保護する効果が先に示した実施例に比べて、 よ り 一層大き く なる。

第 6図に、 第 5図の ¾施例の走行面 7の最終仕上げと して平面研削を 行った後の記録再生素子部周辺の断面拡大図を示す。 平面研削における 加工条件によっては第 6図の hに示すよ うな加ェ段差が生じる場合があ る。 この加工段差は、 摺動保護膜〗 0 0および 1 0 1 よ り素子部走行面 4 のほうが摩耗しやすいために生じるものであり 、 摺動保護膜や^子を 形成する材質の組み合わせによ り所望の深さを得ることが可能である。 本実施例の場合は、 摺動保護膜 1 0 0はダイヤモン ド、 1 0 1 はダイ ャモン ド様炭素、 素子部走行面 4 の主な材質はプロセス保護膜 1 4 の A 1 2 03 (アルミナ） である。 本実施例の場合、 この加 Τ-段差 h は約 5 n m 以下となり、 磁気的スペーシングの損失はそれほど大き く はない。 また、 この加丁-段差 hは記録媒体との接触状態では空問、 言い換えれば空気層 となる。 この空気層は電気的にも熱的にも性能の良い絶縁^となり 、 特 に磁気抵抗効果素子 1 3 と記録媒体との間の放電、 導通を防止する とい う効果がある。 また、 磁気抵抗効果素子 1 3 と記録媒体とが強く接触す ると、 接触による発熱で磁気抵抗効果素子 1 3の温度が上昇し、 熱的ノ ィズを生じるこ とが知られている。 しかし、 本^施例のよ う に加工段差 hが有る と、 この加工段差 hが磁気抵抗効果素子 1 3 と記録媒体との接 触を軽減する と と もに熱的に絶縁するので、 上記発熱を防止し、 熱的ノ ィ ズの発生を防止する効果が人きい。 この加工段差 h は、 平面研削加丁- のみで生じる ものではなく 、 摺動面が平滑な磁 へッ ドスライ ダを記録 媒体面と接触して摺動するこ と にって も作られる。 いずれの場^も、 摺 動保護膜が摩耗しないため、 ある程度の加工段差 hが生じれば素子部走 行面 4は接触しにく く なるため、 加 に段差 hがそれほど大き く なるこ と はなく 、 これまで結果を見ると、 加 T.段 ¾ hは 5 n mよ り人き く なるこ と はなかつた。

第 7図は接触記録に用いられる磁気へッ ドスライダに本発明を適用 し た一実施例である。 図に示すよ う に、 2つの流入パッ ド 1 7 と素子部を 內蔵する流出バッ ド 1 8が常に記録媒体と接触して走行するものである。 このよ う な方式の場合、 これらのパッ ドに働く摩擦力の作用によ り 、 特 に流人パッ ド 1 7のエッジ部分が摩耗しやすい。 そのため、 本実施例の よ うに、 摺動保護膜 1 0 2を磁気へッ ドスライ ダの流入パッ ド 1 7の流 入端惻端面 1 6 に設けるこ とによ り流入パッ ド 1 7 のエッジ部分が保護 されるので、 特に磁 へッ ドスライ ダ 8の前後方向の接触荷重変動に対 して摺動耐久性が向 ！:する。 また、 記録 W A素子 2 を形成する前に摺動 保護膜 1 0 2 を形成するこ とができるので、 第 1 図の場合と同様にダイ ャモン ドを用いるこ とができる。

第 8図に本発明の他の実施例を示す。

第 8図は、 第 1 図に示した摺動保護膜 1 0 0に加えて、 磁気へッ ドス ライ ダ 8 の両側面に摺動保護膜 1 0 3 を設けた例である。 これによ り特 に磁気へッ ドスライダの左右方向の接触荷重変動に対し、 流入パッ ド 1 7の摩耗防止効果が大きい。

第 9図は、 流人側パッ ドはその摺動側面全面を覆う よ う に摺動保護膜 1 9 を形成し、 素子部を備えた流出側パッ ド 1 8 に本発明の攒動保護膜 1 0 0を設けた例である。

流入パッ ド 1 7の摺動保護膜 1 9の表面と流出パッ ド 1 8の表面は灾 質的にほぼ同一平面内になるよ う に形成されている。 本実施例では、 素 子部走行面 4 の表面に摺動保護膜を設けないこ と によ り 、 磁気的スぺ一 シングの損失を低減するこ とにある。 本実施例のよ う に、 素子部走行面 4以外の -行面を被覆するよ うに括動保護膜 1 9 を設けても本発明の効 果は十分発揮される。

第 1 0図に磁気へッ ドスライダの製造工程を示す。

まず、 従来技術による製造工程を説明する。 セラ ミ ク ス製円筒 ¾基板 3 1 の表面に、 スパッタ リ ング、 蒸着、 メ ツキなどの膜製造 Τ.程によ り X方向から記録再生素子 2 を形成する。 次に機械加丁-によ りスライ ダブ ロ ック 3 2を取り 出し、 その後切断面 3 3 に再び膜製造工程によ り Ζ方 向よ り摺動保護膜を形成する。 最後に、 機械加工などによ り Ζ方向から 走行面形状を形成する。 このよ う に従来技術では、 切断面 3 3 に掊動保 護膜を形成しなければならないため、 膜製造工程を 2度行う必要があつ た。 膜製造工程では、 真空、 高温、 :浄雰囲気などの特殊な環境が必要 であるこ と、 それを 2度行う ので工程数が多いこ となどから磁 ζヌ ίへッ ド スライ ダの製造コス トが髙い。

次に、 本発明の磁気ヘッ ドスライ ダの製造工程を説明する。 第 1 図の 実施例の場合は、 円简型基板 3 1 の表 ι に X方向から膜製造工程によ り 摺動保護膜を形成し、 つづいて膜製造ェ1¾によ り 記録再生素子 2を Mじ X方向から形成する。 第 3図の -施例の場合は、 記録再生素子 2 を形成 した後に、 つづいて摺動保護膜を形成する。 第 7 |¾|の実施例の場合は、 記録再生素子 2を形成する X方向と同一逆向きの Y方向から摺動保護膜 を形成する。 このよ う に、 本発明の磁気へッ ドスライダのなかで、 第 1 、 3 、 5 、 7図の実施例の場合は、 記録再生素子 2 を形成する成膜方向で ある X方向と同一方向同一向きの X方向から、 あるいは同一方向逆向き である Y方向から摺動保護膜を形成できるので、 大幅な製造工程削減、 コス ト低減ができる。

本発明によれば、 磁気的スペーシング狭小化と走行面の摺動耐久性向 上という両方の要求をさ らに高性能化しながら両立するこ とができるの で、 今後の記録密度の向上と、 それにと もなう接触頻度の增加に対する 信頼性確保の両立を実現できる。 さらに磁 へッ ドスライ ダの製造コス 卜も低減できる。

産業上の利用可能性

以上のよ う に本発明の磁気ヘッ ドスライ ダは記録媒体との素子部の摩 耗ゃ発熱によるノイズの発生-を防止し、 かつ製造も容易であるため高性 能で信頼性の高い磁気へッ ドスラィダを安価に実現できき、 本磁気へッ ドスライダを磁気ディスク装置に用いるこ とによって高精度の記録再生 の可能な磁気ディスク装置に用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 磁^記録媒体に情報を記録再生する記録再生素子を備えた磁気 へッ ドスライダにおいて、

前記磁 へッ ドスライダの前記磁気記録媒体と対向する走行面に ιή: Λ な方向であって前記記録再生素子を構成する部分の外側の一方側乂は両 側に、 少なく と も -部で前記走行面に達する部分を被覆する摺動保護膜 を設けたこ とを特徴とする磁 へッ ドスライダ。

2 . 特許請求の範囲第 1 項記載の磁気へッ ドスライダにおいて、 前記摺動保護膜を前記磁気ヘッ ドス ライ ダの本体とそれに搭載された 記録再生素子の間に形成したこ とを特徴とする記載の磁気へッ ドスライ ダ。

3 . 特許請求の範囲第 1 項記載の磁気へッ ドスラィダにおいて、 前記摺動保護膜を前記磁気へッ ドスラィ ダの空気流入端側端面に設け たことを特徴とする磁気へッ ドスライダ。

4 - 特許請求の範两第 1項記載の磁気ヘッ ドス ライ ダにおいて、 前記捎動保護膜の成膜方向の厚さが i o o _{n m}以上である こ と を特徴とす る磁¾へッ ドス ラ イダ。

5 . 特許請求の範囲第 1 項記載の磁 へッ ドスライダにおいて、 該摺動保護膜の少なく と も一層がダイ ヤモン ドあるいはダイヤモン ド 様炭素であるこ とを特徴とする磁気へッ ドスライダ。

6 . 磁気記録媒体に情報を記録再生する記録再生素子を備えた磁気 へッ ドスライダの製造方法において、

磁 へッ ドスライダの素材である基板の表面に前記記録 生素了-を形 成する前または後に、 前記記録再生索子の成膜方向と同 -の方向に摺動 保護膜を形成するこ とを特徴とする磁気へッ ドスラィダの製造方法。