JPH01251308A

JPH01251308A - 浮動型磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH01251308A
Application number: JP63295652A
Authority: JP
Inventors: Akira Taguchi; 彰田口; Shigetoshi Morita; 森田　重敏; Shunichi Ko; 高　俊一; Hirohide Yamada; 山田　宏秀; Yoshiaki Takada; 高田　良晶; Shinji Furuichi; 眞治古市; Masahiro Ao; 雅裕青
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1989-10-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH0719459B2; US5052099A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は浮動型磁気ヘッド（以下、単にヘッドというこ
とがある。）とその製造方法に係り、特に、薄膜媒体を
使用した小型ハードディスク用浮動型磁気ヘッドとその
製造方法に係る。

［従来の技術］現在、磁気記録媒体としてのハードディスクは、酸化物
磁性粉末を、アルミ合金基板に塗布したものが主流であ
るが、近年の高記録密度の要求に対応して、メツキ法、
スパッタ法を使用して、磁性体を基板に密着させたハー
ドディスクが使用されつつある。磁気ディスク装置は、
上記のメツキ法、スパッタ法のディスクを用いて、より
小型、ハンディ化が進み、そのディスクを駆動させるモ
ータ等も薄く、低トルクのものとなってきている。

［発明が解決しようとする課題］上記のメツキ法およびスパッタ法で作られたディスク表
面は従来の塗布型のものに比べて、面積度がよく仕上げ
られており、かつ潤滑材をオーバーコートしているため
、従来あまり問題とされていなかったヘッドとディスク
面とで生ずるスティッキング現象が問題となってきてい
る。つまり、磁気記録媒体との対向面の面精度が高くな
ると、静止しているディスクの表面とヘッドのディスク
対向面とが粘着（スティック）する。そして、このヘッ
ドとディスク間の粘着力が過度に強くなると、装置寿命
のＣＳＳ　（コンタクト・スタート・アンドストップ）
寿命が短くなる。特に数枚のディスクが組み合わさった
装置であれば、より問題は大きなものとなってきている
。

かかるスティッキング現象を緩和するためにヘッドのデ
ィスク対向面の面粗さがある程度粗くなるように処理す
ることが種々考えられているが、いずれも十分な効果は
あげていない。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するために、請求項（１）は、多結晶材
で作られた浮動型磁気ヘッドにおいて、磁気記録媒体と
対向する面を、山と谷の深さの差が平均して５０〜２０
０Ａの面であり、山と谷の繰り返しのピッチが平均して
５〜２０μｍであり、山と谷との間の高さが急激に変化
する部分は結晶の粒界に沿って延在しているように凹凸
付けしたことを特徴とする浮動型磁気ヘッドを提供する
。

また、本発明は、請求項（２）において、磁気記録媒体
と対向する面が平坦な頂面の凸部と平坦な凹底面とから
主として構成されていることを特徴とする浮動型磁気ヘ
ッドを提供する。

さらに、請求項（３）において磁気ヘッドのディスク対
向面の全面又はその一部分のうねりの平均振幅を、触針
式粗さ計によるあらさ曲線で測定して５０〜３００Ａに
なるように仕上げたことを特徴とする浮動型磁気ヘッド
を提供し、請求項（４）において磁気記録媒体との対向
面を、逆スパッタ法を用い、所定の面粗さに処理するこ
とを特徴とする浮動型磁気ヘッドの製造方法を提供し、
請求項（５）において逆スパッタ処理時に加工変質層の
除去および表面の清浄化処理を行うことを特徴とする請
求項（４）の浮動型磁気ヘッドの製造方法を提供し、請
求項（６）において磁気記録媒体との対向面の処理対象
外の部分をマスクで被い、マスクから露出した処理対象
部のみを処理する請求項（４）又は（５）の浮動型磁気
ヘッドの製造方法を提供する。

さらに、請求項（７）において、逆スパッタの途中でマ
スクを取り除き、マスクで被膜した部分と、露出した部
分との間に段差を付ける請求項（６）の浮動型磁気ヘッ
ドの製造方法を提供する。

以下、本発明の構成とその作用について詳細に説明する
。

本発明において、磁気ヘッドとしてはモノリシック形の
ものでもコンポジット形のものでも良い。

第１図はモノリシック形磁気ヘッド１０の一例を示す斜
視図であり、符号１で示すスライダは２条の主ベアリン
グ面２．３をその側辺部に有している。スライダ１の中
央には細幅のベアリング面４が主ベアリング面２．３と
平行に突条様に延設されている。該ベアリング面４の後
端部分には６１ｉ気ギヤツプ５を介してコア６がガラス
等により接合されている。このコア６のスライダ１との
接合筋（フロントギャップ及びバックギャップ）には高
透磁率の合金薄膜を形成することもできる。

巻線窓７を通しでコア６に所定ターンとなるように巻線
が施される。

なお、高透磁率の磁性合金としては、センダストと通称
されるＦｅ−Ａｌ１−３ｔ系合金が好適である。特に好
適なＦｅ−Ａｌ１−Ｓｉ系磁性合金としては、重量％に
てＡｌ２：２〜１０％、Ｓｉ：３〜１６％、残部実質的
にＦｅであるものがあげられ、Ａ１：４〜８％、Ｓｉ：
６〜１１％、残部実質的にＦｅであるものがとりわけ好
適である。

なお、Ｔｉ％Ｒｕをそれぞれ２％以下ずつ含んでいても
、耐食性、耐摩耗性を向上させることができ、好適であ
る。また、Ｃｒを４％以下含んでいても同様の効果が得
られる。

また、高透磁率磁性合金として、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系ア
モルファス合金（例えば、Ｃｏを７０〜９０ａｔ％、Ｎ
ｂを５〜２０ａｔ％、Ｚｒを２〜１０ａｔ％含むもの）
も好適である。

第３図はコンポジット形磁気ヘッドの一例を示す斜視図
である。磁気ヘッド１１は非磁性スライダ１２とチップ
１３とからなり、チップ１３はスライダ１２の２木のベ
アリング面１４．１５の一方の面１４に形成されたスリ
ット１６中に、ガラス等でモールド固定されている。

チップ１３の一例の詳細な構造を第４図に示す。第４図
において、Ｃ形コア２０及び■形コア２１上にスパッタ
ｌｌ１２２．２３が形成されている。Ｃ形コア２０とＩ
形コア２１とは、ギャップ２４を有するように、ガラス
接合されている。

２５はガラスを示す。また、巻線窓２６を通してＩ形コ
ア２１に所定ターンとなるように巻線が施される。

上記のチップ１３の構成材料としては多結晶の磁性セラ
ミックス材料が好適に用いられ、Ｍｎ−Ｚｎフェライト
、Ｍｎ−Ｎｉフェライト等が好適であるが、Ｍｎ−Ｚｎ
フェライトが特に好適である。好適なＭｎ−Ｚｎフェラ
イＩ・の組成としてはモル％で、ＭｎＯ２５〜３７％、
Ｚｎ０８〜２３％、Ｆ　ｅ　２０３　５１〜５７％があ
げられる。

前記第３図のスライダ１２の構成材料としては多結晶の
非磁性セラミックス材料が好適に用いられ、チタン酸カ
ルシウム、チタン酸バリウム、アルミナ、亜鉛フェライ
ト等があげられる。もちろん、これらスライダ１２は上
記以外の材料としても良い。

本発明では前記ベアリング面２．３．４．１４．１５の
表面が特定の面粗さとなるように処理する。ヘッド１０
．１１が正規の停止姿勢であるときにベアリング面２．
３．４．１４．１５のうち静止状態のディスクと実際に
接触するのは第１．３図でＡの領域（ヘッドの前縁部と
後縁部に設けられた傾斜部Ｂ、Ｃ以外の領域）である。

本発明では、これら領域Ａ、Ｂ、Ｃのすべてを上記特定
の面粗さとなるように処理しても良いが、Ａ領域のみを
処理しても良い。また、Ａ領域のうちの主要部、例えば
第２図でハツチを付した領域のみを処理しても良い。

第５図は請求項（１）、（２）の実施例に係るヘッドの
ベアリング面を模式的に示す断面図である。図示の如く
、ベアリング面では山２８と谷２９とが交互に現われ、
かつ山２８と谷２９との間は高さが急激に変化する部分
（崖）３０となっている。この崖３０の部分は結晶３１
〜４１の粒界４２に沿って延在している。山２８と谷２
９との深さの差ｄの平均値は５０〜２００Ａ（好ましく
は７０〜１７０Ａ）であり、山と谷の繰り返しのピッチ
ｅは５〜２０μｍ（好ましくは７〜１７μｍ）である。

このように山２８と谷２９とが適度な段差を有し、かつ
適度なピッチで繰り返されることにより、ヘッドとディ
スクとのスティッキング（粘着）現象が防止ないし緩和
されるようになる。また、この崖３０の部分が結晶粒界
４２に沿って延在することにより、ディスクのＣ８Ｓ損
傷を防ぐものと考えられる。即ち、崖３０の部分が結晶
粒界に沿って延在するので、この窪３０の部分では実質
的に単結晶粒子と同等の強度を有するようになり、崖３
０のエツジの部分がディスクと繰り返しく例えば数万回
以上）衝突しても欠は等を発生することがない。そして
、欠けに伴う鋭角部や鋭角粒子の発生がないことにより
、ディスクに対し損傷を与えないようになるものと推察
される。

また、本発明では、ベアリング面が平坦な凸頂面と平坦
な凹谷面とで主として構成されることにより、ヘッドが
ディスク表面に着陸したり逆にディスクから離陸したり
する際のヘッドがディスク表面をひつかく現象も確実に
回避され、これによりてもＣ３Ｓ特性が向上するものと
考えられる。

ディスクとヘッドとの静止摩擦係数μｍを１．０以下、
望ましくは０．７以下に保つことができる。この静止摩
擦係数は、静止した磁気ディスク上に磁気ヘッドをジン
バルで約８ｇ−ｆの力で押し付けておき、磁気ヘッドの
回転を開始するのに要する力（トルク）を測定して、こ
れを摩擦係数に換算した。

このようなベアリング面を構成するには後述する逆スパ
ッタ法を採用すれば良い。なお、逆スパッタ法によって
ベアリング面を処理する場合、ベアリング面又はその一
部分のうねりの振幅を、触針式粗さ計によるあらさ曲面
で測定して５０〜３００Ａになるように仕上げた浮動型
磁気ヘッドも本発明の目的を達成する。

逆スパッタ法は、磁気ヘッドのディスク対向面の面粗さ
を加工する場合にスパッタ装置による、逆スパッタ状態
を用いて加工する方法である。通常のスパッタが不活性
ガス、例えば、所定ガス圧のＡｒ（アルゴン）ガス雰囲
気の中で、高電圧をかけＡｒガスをイオン化して、ター
ゲット（基板）表面に衝突させ、その際に飛び出したタ
ーゲット粒子を他の基板上に付着させ、膜形成していく
のに対し、逆スパッタでは、磁気ヘッド表面に、イオン
化した不活性ガスを衝突させて、ヘッド表面の原子を除
去する。この際、ヘッドの材質としては、多結晶材であ
り、小さな結晶粒から形成されている。ヘッドを形成し
ている各結晶粒は、その面方位が異なり、イオン化した
ガスが衝突することで、その表面を除去してゆくが、各
結晶方向で原子の結合エネルギーに差があり、表面を除
去してゆくに必要なエネルギーも異なるため、このよう
な除去過程で、各結晶粒ごとに除去量に差を生じ、結果
として、各粒界間で微小な高さの段差を作るようになる
。また、この加工は、原子状態での加工で、時間によっ
て、微小な段差から比較的大きな段差まで制御すること
が可能な手段である。なお、逆スパッタ処理時に、加工
変質層の除去と表面の清浄化処理が行なわれる。また、
逆スパッタ時には、不要箇所をマスクし、必要箇所のみ
を逆スパッタ処理しても良い。

［実施例コ実施例ｌＭｎ０　３１モル％、ＺｎＯｌＢモル％、Ｆｅ２Ｏ３５
３モル％よりなる多結晶材で作られた磁気ヘッドを用い
、そのディスク対向面を、ダイヤモンドの微細砥粒を用
いた湿式ラップで、面粗さ１０〜４０Ａに鏡面仕上した
。

スパッタ装置としてＲ−Ｆ型のものを用いて、ターンテ
ーブルの大きさがφ４２ｃｍ、投入電力０．５ｋＷに設
定し、ガスとしては、Ａｒを用いガス圧０．４４〜０．
４８Ｐａとした。第６図にその時の逆スパッタ時間と而
粗さの関係を示した。これらの関係は、投入電力、不活
性ガスの種類、または、数種のガス構成、ガス圧等の条
件によって変化するようになるが、粗さは、やはり時間
にほぼ比例して、変化してゆき、その直線の傾きが変る
といった関係にある。また、この時のヘッド表面の除去
量も第６図に併せて示したが、除去量以上の厚みのもの
をヘッド表面にマスクすることで、マスクされたヘッド
表面は逆スパッタによって除去されないで、元の状態に
あり、マスクのない所は、逆スパッタによって除去され
、第２図に示したような、ディスクとの接触を部分的に
したヘッドも作ることが出来た。逆スパッタの途中で、
このマスクを取除くことによって、スライダのディスク
対向面のスライダ面の段差を大きくし、他の対向面の段
差を小さくすることで、これらの面間に段差が付き、ス
ライダ面が直接にディスクに接することを防ぐこともで
きる。第７図には、ヘッドの山と谷の段差を変えた時の
ディスクとヘッドの間に生ずる静止摩擦力の変化をＣ３
Ｓの繰返し回数との関係で測定したものを示した。従来
の湿式ラップにて加工したのみのものは、ｃ　ｓ　Ｓ　
ａ返し回数の増加とともにその摩擦力は増大し、約１万
回から、その増加量を大きく変化してきている。これに
対し、本発明の山と谷の段差を有したヘッドについては
、その摩擦力の増加も小さなものとなっている。（この
ことから、ヘッドのディスク対向面の段差は、荒くすれ
ばするほど効果は大きいと考えられるが、あまり表面を
荒すと、ヘッド、ディスクへ傷を付けるという問題が発
生することがあり、傷の発生がない山と谷の深さの差が
上限となる。

実ｔＭ例２上記１０〜４０Ａに鏡面仕上げされた浮動型ヘッドを使
用し、この浮動型磁気ヘッドを、上記と同じＲ−Ｆのマ
グネトロン型スパッタ装置内のターンテーブル（直径４
２ｃｍ）の所定の位置にセットし、投入電力を０．３〜
１．ＯｋＷ、Ａｒガス圧０．４〜０．５Ｐａ、逆スパッ
タ時間１０〜６０分と変化させ、浮動型磁気ヘッドのデ
ィスク対向面を表面処理した。その結果、得られた、本
発明による浮動型磁気ヘッドは第２図に示した通りであ
る。なお第２図では斜線を施した部分が逆スパッタによ
って表面ＩＡ埋した部分であり、他の部分はマスク処理
を施して、逆スパッタ時に表面処理がされないように工
夫した。このようにして表面処理された部分を、触針式
粗さ計により表面粗さを測定した。その結果得られたあ
らさ曲線の一例を第８図に示す、あらさ曲線は周期的な
うねりを示す。そのうねりの平均波長λを、第８図に示
すように連続する、ビークＬ＋。

Ｌ２１Ｌ３・・・Ｌ２１を抜き取り、Ｌｌ−Ｌ２１間の
距離１を測定して、λ＝ｊＱ／２０より計算で求めた。

なお、あらさ曲線は、１０箇所、５ｍｍの距離にわたり
測定し、１０ケの平均値をλとした。

またＲ　ｗａｘはいずれも０．０２０〜０．０３０μｍ
であった。以上のようにして得られる種々のＸを有する
この浮動型磁気ヘッドと、スパッタディスクおよびメツ
キディスクとのＣ３Ｓ特性を測定したところ、山と谷の
深さの差５０〜３００Ａであれば、Ｃ５５ＩｌｉｌＵ数
が３万回以上でも静止摩擦係数μｓは０．７以下に保持
され、スパッタおよびメツキディスクともクラッシュさ
れないことが確認できた。λが３０Ｘ１０−３μｍ以上
になると、表面粗さＲｍａｘが小さくなり、静止摩擦係
数μが０．７以上となり通常の浮動型ヘッドと同様５千
回未満でディスクがクラッシュし、又、λ＝５×１０″
″３μ以下の場合にも、１万回未満でディスクのクラッ
シュが起ることが明らかとなった。

実施例３．４、比較例１．２実施例１において逆スパッタ処理時間を０分（比較例１
）、１０分（実施例３）、２０分（実施例４）、３０分
（比較例２）とした。得られたベアリング面の表面粗さ
曲線を第９図に示す。これらの場合の凹凸の深さｄとピ
ッチｅ　（ｄ、ｅの定義は第５図の通り。）は次の通り
である。

なお、第１０図に実施例１のベアリング面（処理面）の
表面の顕微鏡写真の模式図を示す。

実施例３，４、比較例１，２のヘッドを用いてＣＳＳテ
ストを行なった。

Ｃ８Ｓテストに用いたディスクは次の３，５インチハー
ドディスクである。

基　板ニアルミニウム下地：Ｃｒ磁性層：Ｃｏ−Ｎｉスパッタ膜表面層：Ｃスパッタ層及びＣ層表面に塗布されたフッ素
樹脂系潤滑剤層（潤滑剤厚さ約１０〜３０人）ディスク表面粗さ＝４００〜６００ＡＣ８Ｓテスト時のディスク駆動条件は次の通りである。

回転速度：３６００ｒｐｍ。

１回の回転時間：　７ｓｅｃ回転と回転との間の停止時間：　３ｓｅｃこのＣ３Ｓテ
ストを行ないつつヘッドとディスクとの静止摩擦係数μ
を測定した。その結果をＣ３Ｓ繰り返し回数と共に第１
１図に示す。

第１１図より次のことが誌められる。

実施例３．４では１０万回のＣ３Ｓを行なっても静止摩
擦係数μは約０．６以下であり、かつディスク、ヘッド
のいずれにも異常はない。比較例１では、１万回のＣ５
Ｓでヘッドとディスクとの接触時に“チリチリ”という
異音が発生し、４万回のＣ３Ｓでディスク回転始動時に
時々失敗が認められる。比較例２では、静止摩擦係数μ
は低いものの、２万回のＣ８Ｓでヘッド、ディスク面共
傷が発生し始める。

ＣＳＳテスト例２次のメツキディスクを用いた他は、上記テスト例１と同
様のテストを行なった。

基　板ニアルミニウム下　地：Ｎ１−Ｐ磁性膜：Ｃｏ−Ｎｉ表面層：Ｃ及び潤滑剤（テスト例１と同じ）このＣ３Ｓ
テスト例の結果を第１２図に示す。

第１２図からも上記テスト例１と同様の結果が認められ
る。

［発明の効果コ以上の実施例からも明らかな通り、請求項（１）、（２
）、（３）のヘッドはディスクとの静止摩擦係数が小さ
く、しかもくり返しｃｓｓを行なってもディスク、ヘッ
ド面ともに傷がつきに（く耐久性が良い。

請求項（４）、（５）、（６）、（７）によればかかる
ヘッドを製造することができる。

このように、本発明により、ディスクと磁気ヘッドの間
に生ずる摩擦を低減することが可能となり、安価で、し
かも安定した手法により、よりディスク装置の小型、軽
量、薄肉化への対応が出来るようになる。

また、本発明によれば、スパッタディスクおよびメツキ
ディスクと浮動型磁気ヘッドの間に生スる摩擦を低減す
ることができるため、Ｃ５Ｓによる寿命を延ばすことが
できるため、ハードディスク装置の小型、軽量、薄肉化
への対応ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、浮動型磁気ヘッドの斜視
図、第４図はへラドチップの斜視図、第５図はベアリン
グ表面の断面図、第６図、第７図、第８図、第９図、第
１１図及び第１２図はそれぞれ測定結果を示すグラフ、
第１０図はベアリング面の表面の模式的平面図である６１．１０・・・ヘッド、２．３，４，１４．１５・・・ベアリング面、２８・・
・山、　　２９・・・谷、　　３０・・・崖、３１．３
２，３３，３４，３５，３６，３７゜３８．３９，４０
．４１・・・結晶粒。代理人　　弁理士　　重　野　　剛第１図第２図逆スパッタ時間（分）第７図Ｃ５Ｓ回数（ｘｌｏｏｏ）第８図第９図Ｘ、５ｏ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多結晶材で作られた浮動型磁気ヘッドにおいて、
磁気記録媒体と対向する面を、山と谷の深さの差が平均
して５０〜２００Åの面であり、山と谷の繰り返しのピ
ッチが平均して５〜２０μｍであり、山と谷との間の高
さが急激に変化する部分は結晶の粒界に沿って延在して
いるように凹凸付けしたことを特徴とする浮動型磁気ヘ
ッド。
（２）磁気記録媒体と対向する面が平坦な頂面の凸部と
平坦な凹底面とから主として構成されていることを特徴
とする浮動型磁気ヘッド。
（３）磁気ヘッドのディスク対向面の全面又はその一部
分のうねりの平均振幅を、触針式粗さ計によるあらさ曲
線で測定して５０〜３００Åになるように仕上げたこと
を特徴とする浮動型磁気ヘッド。
（４）磁気記録媒体との対向面を、逆スパッタ法を用い
、所定の面粗さに処理することを特徴とする浮動型磁気
ヘッドの製造方法。
（５）逆スパッタ処理時に加工変質層の除去および表面
の清浄化処理を行うことを特徴とする請求項（４）の浮
動型磁気ヘッドの製造方法。
（６）磁気記録媒体との対向面の処理対象外の部分をマ
スクで被い、マスクから露出した処理対象部のみを処理
する請求項（４）又は（５）の浮動型磁気ヘッドの製造
方法。
（７）逆スパッタの途中でマスクを取り除き、マスクで
被膜した部分と、露出した部分との間に段差を付ける請
求項（６）の浮動型磁気ヘッドの製造方法。