專利名稱：磁頭滑塊用材料、磁頭滑塊及磁頭滑塊用材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁頭滑塊用材料、磁頭滑塊及磁頭滑塊用材料的制造方法。
背景技術(shù)：
含有薄膜磁頭的磁頭滑塊在1979年首次被用于硬盤裝置，但那時(shí)的磁頭滑塊一般稱作小型滑塊(Mini-Slider，100％滑塊)。之后，磁頭滑塊經(jīng)過小型滑塊的約70％大小的微型滑塊(Micro-Slider，70％滑塊)，向著小型滑塊的約50％大小的納米滑塊(Nano-Slider，50％滑塊)的小型化發(fā)展。
該磁頭滑塊，一般在基板上具有含薄膜磁頭的層壓體。這樣的磁頭滑塊是通過以下操作而得到的在基板上層疊含薄膜磁頭的層壓體制成層壓結(jié)構(gòu)體，之后，平行于層疊方向地切斷該層壓結(jié)構(gòu)體而形成薄膜磁頭的露出面，拋光(研磨)該露出面使其成為空氣軸承表面。
并且，制造現(xiàn)有的磁頭滑塊時(shí)，例如，如下述專利文獻(xiàn)1所記載，使用以氧化鋁和碳化鈦為主要成分的高強(qiáng)度燒結(jié)體，即所謂的，鋁鈦碳(AlTiC，アルティック)燒結(jié)體作為磁頭滑塊的基板。
專利文獻(xiàn)1日本特開昭57-82172號公報(bào)不過，現(xiàn)在，成為主流的是小型滑塊的約30％大小的被稱作皮可滑塊(Pico-Slider，30％滑塊)的磁頭滑塊，今后，伴隨著硬盤裝置的小型化、低成本化，磁頭滑塊將會更小型化，預(yù)計(jì)將來會向小型滑塊的約20％大小的飛母托滑塊(Femto-Slider，20％滑塊)過渡。
隨著這種磁頭滑塊的小型化，在形成空氣軸承表面時(shí)的研磨工序中，要求降低由于基板與層疊在基板上的層壓體的研磨量的不同而產(chǎn)生的空氣軸承表面的段差。
但是，作為以上述專利文獻(xiàn)1所記載的基板為代表的現(xiàn)有的磁頭滑塊的基板使用的鋁鈦碳燒結(jié)體，其研磨速度與含薄膜磁頭的層壓體的研磨速度相比是極小的，因此，就有在研磨時(shí)層壓體的研磨量與基板的研磨量相比過大而產(chǎn)生較大的段差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述的實(shí)際情況而完成的，其目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)空氣軸承表面的段差的降低且具有足夠的強(qiáng)度的磁頭滑塊用材料，使用它的磁頭滑塊，以及磁頭滑塊用材料的制造方法。
本發(fā)明者們在開發(fā)新的鋁鈦碳燒結(jié)體的過程中開發(fā)特定的鋁鈦碳燒結(jié)體的制造方法，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，顯示由于目前其制法沒有確立而未作充分研究的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的鋁鈦碳燒結(jié)體，在機(jī)械強(qiáng)度和機(jī)械加工性兩方面都優(yōu)異。
于是，為解決上述課題，基于該見解發(fā)明者們進(jìn)行了更加詳細(xì)的研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在燒結(jié)體中，若以特定比例含有具有特定結(jié)晶粒徑的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒，就可以具有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)研磨速度可以足夠高，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的磁頭滑塊用材料，其特征在于，是由含有氧化鋁以及碳化鈦的燒結(jié)體構(gòu)成的磁頭滑塊用材料，在燒結(jié)體的切斷面中的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積中，結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例為80％以上。
這里，所謂“結(jié)晶粒徑”，意思是假設(shè)相同面積的圓的圓等效粒徑。
根據(jù)本發(fā)明的磁頭滑塊用材料，通過具有上述的結(jié)構(gòu)，而具有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)，與現(xiàn)有的磁頭滑塊用材料所用的鋁鈦碳燒結(jié)體相比，能夠提高其研磨速度，相比于現(xiàn)有技術(shù)，也可充分降低使用該磁頭滑塊用材料的基板的研磨速度與含薄膜磁頭的層壓體的研磨速度之差。由此，在制造磁頭滑塊時(shí)，具體來說，在由該磁頭滑塊用材料制作的基板上層疊包含薄膜磁頭的層壓體而制成層壓結(jié)構(gòu)體，在研磨該層壓結(jié)構(gòu)體中的平行于層疊方向的斷面而制造磁頭滑塊時(shí)，在通過研磨形成的空氣軸承表面上不容易在層壓體與基板之間產(chǎn)生段差。
雖然本發(fā)明的磁頭滑塊用材料具有足夠的強(qiáng)度的同時(shí)可以加快研磨速度的理由并不能確定，但本發(fā)明者們作了如下的推測。即，在上述燒結(jié)體中，構(gòu)成燒結(jié)體的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒的結(jié)晶粒徑極其微細(xì)，同時(shí)其偏差小。另一方面，在研磨中使用的研磨粒子的平均粒徑為0.05～0.25μm，在研磨粒子與燒結(jié)體結(jié)晶粒沖撞時(shí)產(chǎn)生的燒結(jié)體的裂縫長與研磨粒子大小相符，所以認(rèn)為在研磨過程中有效地給予燒結(jié)體能量。其結(jié)果是，推測燒結(jié)體是既具有足夠的強(qiáng)度，在機(jī)械加工中又可以平穩(wěn)地進(jìn)行納米級的結(jié)晶粒間的剝離，達(dá)到研磨速度的提高的燒結(jié)體。
另外，在本發(fā)明的磁頭滑塊用材料中，上述燒結(jié)體，優(yōu)選還含有碳。通過含碳，還可以以高水準(zhǔn)兼具材料的機(jī)械強(qiáng)度和研磨速度。即，可以充分確保磁頭滑塊用材料的強(qiáng)度的同時(shí)進(jìn)一步提高研磨速度，或確保足夠的研磨速度的同時(shí)進(jìn)一步提高強(qiáng)度，或使兩者進(jìn)一步提高。作為得到這樣的效果的原因，可以認(rèn)為是由于通過最佳化相對于結(jié)晶粒界的界面面積的碳量(碳濃度)，而可以在維持機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)進(jìn)一步削弱納米級的結(jié)晶粒的剝離強(qiáng)度。
并且，碳的含有量，在以氧化鋁、碳化鈦及碳的總質(zhì)量為100質(zhì)量份時(shí)優(yōu)選為0.4～3.0質(zhì)量份。通過在這樣的范圍含有碳，可以確實(shí)地實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)地兼具材料的機(jī)械強(qiáng)度和研磨速度。
另外，上述燒結(jié)體，優(yōu)選在上述氧化鋁結(jié)晶粒間的粒界具有含碳薄膜。由此，可進(jìn)一步高水準(zhǔn)地兼具材料的機(jī)械強(qiáng)度和研磨速度?？梢缘玫竭@樣的效果的原因未必明確，但是可認(rèn)為是由于通過碳的薄膜可以充分抑制燒結(jié)時(shí)的氧化鋁結(jié)晶粒的成長，其結(jié)果是，進(jìn)一步提高結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒的含有比例，粒徑的偏差也變得更小。
另外，在本發(fā)明的磁頭滑塊用材料中，優(yōu)選上述燒結(jié)體還含有二氧化鈦。若磁頭滑塊用材料含二氧化鈦，則燒結(jié)性增大且高強(qiáng)度化變得容易。
另外，本發(fā)明的磁頭滑塊，其特征在于，具備由上述本發(fā)明的磁頭滑塊用材料制作的基板、以及在基板上形成的、含有薄膜磁頭的層壓體。
根據(jù)本發(fā)明的磁頭滑塊，通過具備由上述磁頭滑塊用材料制作的基板，在制造磁頭滑塊時(shí)，具體的是，研磨平行于在上述層壓體中的層疊方向的斷面而制造磁頭滑塊時(shí)，由于在通過研磨形成的空氣軸承表面上不容易在層壓體與基板之間產(chǎn)生段差，所以實(shí)現(xiàn)達(dá)到磁頭滑塊的小型化。
另外，本發(fā)明的磁頭滑塊用材料的制造方法，其特征在于，具備準(zhǔn)備含有氧化鋁粒子、碳化鈦離子和碳的成形體的工序，在非氧化性氣氛中、規(guī)定的燒結(jié)溫度下燒結(jié)成形體，從而制造燒結(jié)體的燒結(jié)工序；氧化鋁粒子和碳化鈦粒子的平均粒徑在0.35μm以下，并且，碳的含有量，在以氧化鋁粒子、碳化鈦粒子和碳的總質(zhì)量為100質(zhì)量份時(shí)為0.4～3.0質(zhì)量份；在燒結(jié)工序中，將燒結(jié)溫度設(shè)為1650℃以上，將從500℃至該燒結(jié)溫度升溫時(shí)的升溫速度設(shè)為5℃/分鐘以上。
根據(jù)該制造方法，通過成形體按上述含有量含有碳，并且，經(jīng)過上述燒結(jié)工序，可在抑制氧化鋁和碳化鈦的粒成長的同時(shí)燒結(jié)上述成形體，可在燒結(jié)體的切斷面上的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積中，使結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例為80％以上。從而可以得到既具有充分強(qiáng)度又可提高研磨速度的磁頭滑塊用材料。
另外，在上述燒結(jié)工序中，優(yōu)選使從500℃至燒結(jié)溫度升溫時(shí)的升溫速度為10℃/分鐘以上。在這樣的條件下，通過使含有氧化鋁、碳化鈦、和碳的成形體升溫，在燒結(jié)工序中抑制氧化鋁和碳化鈦的粒成長的同時(shí)燒結(jié)上述成形體變得容易，可進(jìn)一步增加結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例。由此，可得到以更加高水準(zhǔn)同時(shí)具有機(jī)械強(qiáng)度和研磨速度的磁頭滑塊用材料。
另外，在上述燒結(jié)工序中，優(yōu)選燒結(jié)溫度為1680℃以上。通過在這樣的條件下，燒結(jié)含有氧化鋁、碳化鈦、和碳的成形體，在燒結(jié)工序中抑制氧化鋁和碳化鈦的粒成長的同時(shí)燒結(jié)上述成形體變得容易，可進(jìn)一步增加結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例。由此，可得到以更加高水準(zhǔn)同時(shí)具有材料的機(jī)械強(qiáng)度和研磨速度的磁頭滑塊用材料。
另外，在本發(fā)明的磁頭滑塊用材料的制造方法中，在準(zhǔn)備成形體的工序中，可以混合含氧化鋁的粉末、含碳化鈦的粉末、及含碳的粉末而得到混合粉末，使該混合粉末成形。
另外，在準(zhǔn)備成形體的工序中，可以混合含氧化鋁的粉末、含碳化鈦的粉末、及有機(jī)物而得到混合物，通過在非氧化性的氣氛中對該混合物進(jìn)行熱處理，碳化混合物中的有機(jī)物，得到混合粉末，使該混合粉末成形。
另外，在準(zhǔn)備成形體的工序中，也可以混合含氧化鋁的粉末、含碳化鈦的粉末、及有機(jī)物而得到混合物，成形該混合物，通過在非氧化性的氣氛中對成形混合物進(jìn)行熱處理而碳化混合物中的有機(jī)物。
根據(jù)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)既具有充分強(qiáng)度又能降低空氣軸承表面的段差的磁頭滑塊。由此，可以制造更小尺寸的磁頭滑塊，并能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的高密度化。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的磁頭滑塊用材料(燒結(jié)體)的斷面圖的一例。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式的磁頭滑塊的立體圖。
圖3是圖2的磁頭滑塊中的II-II向視圖。
圖4是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式的磁頭滑塊的制造方法的立體圖。
圖5(a)、圖5(b)是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式的磁頭滑塊的制造方法的接著圖4的立體圖。
圖6是表示將圖5(b)的條研磨了的狀態(tài)的截面示意圖。
符號說明10薄膜磁頭、11磁頭滑塊、13基板、14層壓體、50涂層、D段差、S空氣軸承表面。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的合適的實(shí)施方式。另外，在

中對相同或相當(dāng)?shù)囊厥褂孟嗤?，并省略重?fù)的說明。另外，各附圖的尺寸比例并不一定與實(shí)際的尺寸比例一致。
(磁頭滑塊用材料)
首先，對本實(shí)施方式的磁頭滑塊用材料進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的磁頭滑塊用材料為含有氧化鋁(Al2O3)和碳化鈦(TiC)的燒結(jié)體。這里，在燒結(jié)體中氧化鋁和碳化鈦分別形成結(jié)晶粒。
這里，上述燒結(jié)體需要，在燒結(jié)體的切斷面上的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積中，結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例在80％以上。由此，上述磁頭滑塊用材料可以在具有充分強(qiáng)度的同時(shí)使研磨速度充分提高。另外，在本說明書中，結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例，采用以下方法求出。
首先，切斷燒結(jié)體，用掃描型電子顯微鏡(SS-550，島津制作所制)觀察其切斷面的任意范圍。然后，通過對切斷面的圖像進(jìn)行處理，檢測出圓等效粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒。并且，合計(jì)這些結(jié)晶粒所占的面積。然后，用在經(jīng)圖像處理檢測出的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒的切斷面中所占的總面積分割該合計(jì)值，算出上述面積比例(％)。
本實(shí)施方式的磁頭滑塊用材料中的碳化鈦的含有比例，在以氧化鋁的質(zhì)量為100質(zhì)量份時(shí)，優(yōu)選為20～120質(zhì)量份。在這樣的范圍內(nèi)，就容易得到具有充分強(qiáng)度的磁頭用基板，同時(shí)材料的電阻降低，容易得到防靜電干擾的效果。如果碳化鈦的濃度低于20質(zhì)量份，則有剛性下降且強(qiáng)度降低的傾向。另一方面，如果碳化鈦的濃度超過120質(zhì)量份，則有燒結(jié)性降低且強(qiáng)度下降的傾向。
在本實(shí)施方式中，從使更加高水準(zhǔn)地兼具材料的機(jī)械強(qiáng)度和研磨速度的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選燒結(jié)體含碳。另外，在燒結(jié)體中碳為不與氧化鋁或碳化鈦化學(xué)結(jié)合的游離成分，主要存在于氧化鋁和碳化鈦的結(jié)晶粒界。
在燒結(jié)體含碳時(shí)，優(yōu)選含碳薄膜存在于氧化鋁結(jié)晶粒間的粒界。由此，可以更高水準(zhǔn)兼具材料的機(jī)械強(qiáng)度和研磨速度另外，碳的含有量，在以氧化鋁粒子、碳化鈦粒子和碳的總質(zhì)量為100質(zhì)量份時(shí)，優(yōu)選為0.4～3.0質(zhì)量份。
通過使碳的含有量在上述范圍，可以更加確實(shí)地形成在燒結(jié)體中含上述碳的薄膜。
另外，如果碳的含有量少于0.4質(zhì)量份，則有難以充分提高研磨速度的傾向。另一方面，如果碳的含有量超過3質(zhì)量份，則有材料強(qiáng)度變得過弱的傾向，而不優(yōu)選。
另外，優(yōu)選上述磁頭滑塊用材料優(yōu)選還含有二氧化鈦(TiO2)。二氧化鈦的合適的含有量，在以氧化鋁的質(zhì)量為100質(zhì)量份時(shí)，為0.5～10質(zhì)量份。如果磁頭滑塊用材料含有二氧化鈦，則燒結(jié)性提高，高強(qiáng)度化變得更加容易。
另外，本實(shí)施方式的磁頭滑塊用材料在不影響特性的程度上也可以含有其他成分。
(磁頭滑塊用材料(燒結(jié)體)的結(jié)構(gòu))參照圖1說明對上述本發(fā)明的燒結(jié)體的實(shí)施方式中、含氧化鋁、碳化鈦和碳、且含碳薄膜存在于氧化鋁結(jié)晶粒間的粒界上的燒結(jié)體的結(jié)構(gòu)。圖1表示本實(shí)施方式的、含氧化鋁、碳化鈦和碳的燒結(jié)體1的截面示意圖。如圖1所示，在燒結(jié)體1中，氧化鋁形成氧化鋁結(jié)晶粒110，碳化鈦形成碳化鈦結(jié)晶粒120，并且在氧化鋁結(jié)晶粒110間還存在含碳的薄膜130。
在薄膜130中，夾在2個(gè)氧化鋁結(jié)晶粒110之間的部分的厚度的平均值，即，薄膜130的厚度A，例如為1～20nm左右。
薄膜中的碳的摩爾濃度，根據(jù)有否添加二氧化鈦而不同，但是優(yōu)選為50％以上。另外，如圖1所示，碳化鈦形成碳化鈦結(jié)晶粒120，但碳化鈦也存在于薄膜130中。
(磁頭滑塊用材料的制造方法)接著，對本發(fā)明的磁頭滑塊用材料的制造方法進(jìn)行說明。首先，對磁頭滑塊用材料的第1制造方法進(jìn)行說明。
首先，準(zhǔn)備氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、及碳粉末，另外，再根據(jù)需要準(zhǔn)備作為添加物的二氧化鈦粉末。
這里，原料的氧化鋁粉末的平均粒徑，從使燒結(jié)體中的氧化鋁結(jié)晶粒的粒徑在200nm以上350nm以下的范圍的觀點(diǎn)出發(fā)，需要在0.35μm以下，優(yōu)選為0.2～0.35μm。
另外，碳化鈦粉末的平均粒徑，從使燒結(jié)體中的碳化鈦結(jié)晶粒的粒徑在200nm以上350nm以下的范圍的觀點(diǎn)出發(fā)，需要在0.35μm以下，優(yōu)選為0.2～0.35μm。另外，碳化鈦粉末也可以含有碳。
另外，碳粉末的平均粒徑優(yōu)選為10～100nm。作為碳粉末可以使用例如，由碳黑、乙烯黑等的碳構(gòu)成的粉末。
另外，二氧化鈦粉末的平均粒徑優(yōu)選為0.1～3μm，更優(yōu)選為0.5～1μm。
然后，在例如乙醇、IPA、95％改性乙醇等的有機(jī)溶劑中混合這些粉末，得到混合粉末。另外，由于若使用水作為溶劑，則溶劑與碳化鈦會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，碳化鈦粉末會被氧化，所以不能使用水。
這里，在混合粉末中，在以氧化鋁的總質(zhì)量為100質(zhì)量份時(shí)，以碳化鈦粉末和二氧化鈦的質(zhì)量分別滿足上述的優(yōu)選條件的方式，配合氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、二氧化鈦粉末，并且，在以氧化鋁粒子、碳化鈦粒子和碳的總質(zhì)量為100質(zhì)量份時(shí)以碳的含有量為0.4～3.0質(zhì)量份的方式配合碳粉末。
在這里，粉末的混合優(yōu)選在球磨機(jī)(ball mill)或超微磨碎機(jī)(attritor)中進(jìn)行。另外，粉末的混合優(yōu)選進(jìn)行10～100小時(shí)左右。另外，作為球磨機(jī)和超微磨碎機(jī)中的混合介質(zhì)，優(yōu)選使用例如，直徑為1～20mm左右的氧化鋁球等。
然后，對混合粉末進(jìn)行噴霧造粒。這里，只要在幾乎不含氧的氮或氬等的惰性氣體的60～200℃左右的溫風(fēng)中進(jìn)行噴霧干燥即可，由此，可得到上述組成的混合粉末的造粒物。在這里，例如，造粒物的粒徑優(yōu)選為50μm～200μm左右。
接著，根據(jù)需要添加上述有機(jī)溶劑進(jìn)行造粒物的液體含有量的調(diào)節(jié)，使造粒物中含0.1～10質(zhì)量％左右的有機(jī)溶劑。作為用于液體含有量的調(diào)節(jié)的有機(jī)溶劑，例如，可舉出乙醇、IPA、95％改性乙醇等的有機(jī)溶劑，通常使用在混合粉末時(shí)使用的有機(jī)溶劑。另外在這里，因?yàn)槿粲盟鳛槿軇?，溶劑與碳化鈦會起化學(xué)反應(yīng)，碳化鈦粉末會被氧化，所以也不能使用水。
接著，將該造粒物填充到規(guī)定的模具內(nèi)，通過冷壓進(jìn)行一次成形得到成形體。在這里，也可以，例如，將造粒物填充至內(nèi)徑150mm的圓板形成用的金屬制或碳制的模具內(nèi)，在例如5～15MPa(約50～150kgf/cm2)左右的壓力下進(jìn)行冷壓即可。
然后，將得到的成形體熱壓而得到燒結(jié)體。
在這里，作為熱壓的條件，將燒結(jié)溫度設(shè)為1650℃以上，將從500℃至該燒結(jié)溫度升溫時(shí)的升溫速度設(shè)為5℃/分鐘以上。作為其他條件，可以舉出，將壓力設(shè)為10～50MPa(約100～500kgf/cm2)，使氣氛為真空、氮、氬等的非氧化氣氛中。另外，設(shè)為非氧化性氣氛是為了抑制碳化鈦的氧化。另外，在混合粉體的成形中優(yōu)選使用碳制的模具。另外，成形體的燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選在1～3小時(shí)左右。
通過熱壓按上述條件得到的成形體，可以使在燒結(jié)體的切斷面上的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積中，結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例為80％以上，可以得到在具有足夠的強(qiáng)度的同時(shí)加快研磨速度的磁頭滑塊用材料。
另外，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選將燒結(jié)溫度設(shè)為1680～1700℃。通過在這樣的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，在抑制氧化鋁和碳化鈦的粒成長的同時(shí)燒結(jié)上述燒結(jié)體變得容易，可以進(jìn)一步增加結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例，此外，可以得到高密度的燒結(jié)體。由此，可以得到以高水準(zhǔn)兼具機(jī)械強(qiáng)度和研磨速度的磁頭滑塊用材料。
并且，在本實(shí)施方式中，作為熱壓條件，優(yōu)選使從500℃至燒結(jié)溫度升溫時(shí)的升溫速度為10℃/分鐘。在這樣的條件下，通過升溫上述成形體，在抑制氧化鋁和碳化鈦的粒成長的同時(shí)燒結(jié)上述成形體變得容易，可進(jìn)一步增加結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例，此外，可以得到高密度的燒結(jié)體。由此，可以得到以高水準(zhǔn)兼具機(jī)械強(qiáng)度和研磨速度的磁頭滑塊用材料。
燒結(jié)結(jié)束之后，在爐內(nèi)放冷，完成磁頭滑塊用材料。這里，磁頭滑塊用材料的形狀沒有特別的限定，例如，可以為直徑6英寸、厚度為2.5mm的圓板狀的基板、矩形基板。
接著，對這樣的磁頭滑塊用材料的第2制造方法進(jìn)行說明。
在上述第1制造方法中使用了碳粉末，而在第2制造方法中取代其而使用有機(jī)物。具體來講，首先，混合氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、以及有機(jī)物得到混合物。這里，有機(jī)物沒有特別限定，例如可以示例聚乙烯醇、丙稀酸樹脂、縮丁醛樹脂等。另外，在混合物中也可以根據(jù)需要添加二氧化鈦粉末等添加物。
然后，通過在真空氣氛、氮?dú)鈿夥盏鹊姆茄趸詺夥障聦υ摶旌衔镞M(jìn)行熱處理，使混合物中的有機(jī)物碳化。在這里，碳化條件可以根據(jù)有機(jī)物的種類等而任意合適地設(shè)定，例如，在真空干燥爐等中，通過進(jìn)行600℃、5小時(shí)左右的熱處理，可以得到含有氧化鋁、碳化鈦、和碳、根據(jù)需要含二氧化鈦等的混合粉末。
然后，可以與第1制造方法同樣地使該混合粉末成形、燒結(jié)。
這樣用有機(jī)物制造時(shí)，碳可均勻地分散，可縮短分散碳所需要的時(shí)間。
為了得到致密的磁頭滑塊用材料，優(yōu)選如上所述將有機(jī)物碳化后進(jìn)行成形，但也可以在成形后碳化有機(jī)物。
具體來講，在得到含有氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、以及有機(jī)物等的混合物后，在使其碳化前與第1制造方法同樣地使該混合物成形。之后，可以對含該有機(jī)物的混合物的成形體實(shí)施如上所述的熱處理，使有機(jī)物碳化，得到含有氧化鋁、碳化鈦和碳等的成形體。
在這里，在第2制造方法中，在混合氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、以及有機(jī)物且根據(jù)需要混合二氧化鈦粉末等而制作混合物時(shí)的各粉末的濃度只要預(yù)先設(shè)定為，使得在碳化這些混合物后的混合粉末或成形體中的氧化鋁、碳化鈦、碳、二氧化鈦的量成為第1制造方法中所規(guī)定的濃度即可。由此，可以得到與第1制造方法同樣的組成的成形體。
(磁頭滑塊)下面，參照圖2對使用該磁頭滑塊用材料的磁頭滑塊進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的磁頭滑塊11有薄膜磁頭10，其搭載于具備硬盤的硬盤裝置(未圖示)。該硬盤裝置在高速旋轉(zhuǎn)的硬盤的記錄面上通過薄膜磁頭10記錄及再生磁信息。
本發(fā)明的實(shí)施方式的磁頭滑塊11呈大致為長方體的形狀。在圖2中，磁頭滑塊11上的前面?zhèn)鹊拿媸桥c硬盤的記錄面相向配置的記錄介質(zhì)相對面，被稱作空氣軸承表面(ABSAir Bearing Surface)S。另外，在空氣軸承表面上，在垂直于磁道寬度方向的方向上形成有槽11a。
硬盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于伴隨著該旋轉(zhuǎn)的空氣流磁頭滑塊11上浮，空氣軸承表面S從硬盤的記錄面隔離。也可以對空氣軸承表面S實(shí)施DLC(類金剛石碳，Diamond Like Carbon)等的涂布。
該磁頭滑塊11具備由上述磁頭滑塊用材料制作的基板13，以及形成在該基板13上同時(shí)含薄膜磁頭10的層壓體14。更詳細(xì)地來說，在本實(shí)施方式中，基板13具有長方體形狀，在基板13的側(cè)面上形成有層壓體14。
層壓體14的上面14a形成磁頭滑塊11的端面，在該層壓體14的上面14a上安裝有與薄膜磁頭10連接的記錄用墊片18a、18b及再生用墊片19a、19b。另外，薄膜磁頭10設(shè)在層壓體14內(nèi)，其一部分從空氣軸承表面S向外部露出。另外，在圖2中，考慮到識別的容易性，用實(shí)線表示埋設(shè)在層壓體14內(nèi)的薄膜磁頭10。
這樣的磁頭滑塊11搭載在萬向接頭12上，通過與未圖示的懸架系統(tǒng)定位臂(suspension arm)連接，構(gòu)成磁頭萬向架組件。
圖3是垂直于磁頭滑塊11上的空氣軸承表面S，并垂直于磁道寬度方向的方向的剖面示意圖(圖2的II-II剖面示意圖)。如上所述，磁頭滑塊11具有大致矩形板狀的基板13、以及層疊在該基板13的側(cè)面上的層壓體14。層壓體14具有薄膜磁頭10、以及圍繞該薄膜磁頭10的涂層50。
薄膜磁頭10從基板13的附近側(cè)依次具有作為讀取硬盤的磁信息的讀取元件的GMR(巨磁阻效應(yīng)；Giant Magneto Resistive)元件40、以及作為將磁信息寫入到硬盤的寫入元件的感應(yīng)型電磁變換元件60，成為所謂的復(fù)合型薄膜磁頭。
電磁變換元件60是采用了所謂面內(nèi)記錄方式的電磁變換元件，從基板13側(cè)起依次具備下部磁極61和上部磁極64，同時(shí)還具備薄膜線圈70。
下部磁極61和上部磁極64的空氣軸承表面S側(cè)的端部，在空氣軸承表面S上露出，下部磁極61和上部磁極64的各露出部以規(guī)定距離隔開，形成記錄間隙G。另一方面，上部磁極64上的遠(yuǎn)離空氣軸承表面S的一側(cè)的端部64B向下部磁極61彎曲，該端部64B與下部磁極61上的遠(yuǎn)離空氣軸承表面S的一側(cè)的端部進(jìn)行磁連接。由此，通過上部磁極64和下部磁極61形成夾著間隙G的磁回路。
薄膜線圈70以包圍上部磁極64的端部64B的方式配置，通過電磁感應(yīng)而在記錄間隙G間產(chǎn)生磁場，由此在硬盤的記錄面上記錄磁信息。
GMR元件40具有圖示省略的多層結(jié)構(gòu)且在空氣軸承表面S上露出，利用磁阻效應(yīng)檢測出來自硬盤的磁場的變化，讀出磁信息。
GMR元件40與電磁變換元件60之間，上部磁極64與下部磁極61之間，分別通過絕緣性的涂層50被隔開。另外，除了空氣軸承表面S，薄膜磁頭10自身也被涂層50覆蓋著。涂層50主要由氧化鋁等絕緣材料形成。具體來講，通常使用由濺射等形成的氧化鋁層。這樣的氧化鋁層通常具有無定形結(jié)構(gòu)。
另外，也可以使薄膜磁頭10不是面內(nèi)記錄方式而是垂直記錄方式。另外，也可以使用利用各向異性磁阻效應(yīng)的AMR(Anisotropic MagnetoResistive)元件、利用由隧道結(jié)產(chǎn)生的磁阻效應(yīng)的TMR(Tunnel-typeMagneto Resistive)元件等來代替GMR元件40。
進(jìn)一步，在涂層50內(nèi)也可以還含有使GMR元件40與電磁變換元件60之間磁絕緣的磁性層等。
接著，對如上所述的磁頭滑塊11的制造方法進(jìn)行說明。
首先，如前所述，如圖4所示，準(zhǔn)備將上述磁頭滑塊用材料形成為圓板晶片狀的基板13。然后，如圖5(a)所示，在該基板13上用公知的方法層疊含有薄膜磁頭10和涂層50的層壓體14。這里，在層壓體14中，薄膜磁頭10以多個(gè)排列成行列狀的方式形成層壓體14。
然后，將層疊有層壓體14的基板13切斷成規(guī)定的形狀·大小。在這里，例如，通過如圖5(a)中的虛線所示地切斷，如圖5(b)所示，形成以多個(gè)薄膜磁頭10排列成一列、并且這些薄膜磁頭10分別露出在側(cè)面100BS的方式配置的條100B。
然后，進(jìn)行研磨該條100B的側(cè)面100BS而形成空氣軸承表面S的所謂的研磨工序。在該研磨工序中，對基板13和層疊在其上的層壓體14，同時(shí)并且沿著與層疊方向交叉的方向(圖3的箭頭X的方向)進(jìn)行研磨。
這里，在本實(shí)施方式中，基板13由前述的本發(fā)明的磁頭滑塊用材料制成。所以，該基板13的研磨速度比由現(xiàn)有的鋁鈦碳燒結(jié)體制作的基板的研磨速度高很多，該基板13的研磨速度達(dá)到與含有薄膜磁頭10的層壓體14的研磨速度相同程度。
所以，在研磨時(shí)，在層壓體14與基板13之間的研磨量之差極小，層壓體14與基板13之間的段差D(參照圖6)也顯著地小于現(xiàn)有技術(shù)。由此，例如空氣軸承表面S可成為幾乎平坦的狀態(tài)。具體來講，例如，可以使段差D在1.2nm以下。
所以，可以合適地制作飛母托滑塊和其以下大小的滑塊，更高密度記錄化變得容易。進(jìn)一步，本實(shí)施方式的基板13由于具有足夠的強(qiáng)度所以可靠性也足夠。
(實(shí)施例)下面，用實(shí)施例及比較例對本發(fā)明作更詳細(xì)的說明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例1)首先，將氧化鋁粉末(平均粒徑0.25μm)、碳化鈦粉末(平均粒徑0.3μm，含碳0.1質(zhì)量％)、和碳粉末(碳黑，平均粒徑14nm)，按照表1所示的配合比例稱量規(guī)定量，在球磨機(jī)中與IPA(異丙醇；沸點(diǎn)82.4℃)一起粉碎30分鐘并進(jìn)行混合，然后，在氮中、150℃下噴霧造粒，得到造粒物。另外，表1所示的游離碳的量為來自碳粉末的游離碳和來自碳化鈦粉末的游離碳的合計(jì)值。
接著，將得到的造粒物在約0.5MPa(50kgf/cm2)的壓力下一次成形。用熱壓法在真空氣氛、燒結(jié)溫度1680℃、壓力機(jī)壓力約30MPa(約300kgf/cm2)下對該成形體進(jìn)行燒結(jié)2小時(shí)，得到實(shí)施例1的磁頭滑塊用材料。另外，至燒結(jié)溫度的升溫條件是，從常溫至500℃的升溫速度為20℃/分鐘，從500℃至燒結(jié)溫度(1680℃)的升溫速度為10℃/分鐘。另外，熱壓機(jī)使用IHI公司制造的200噸熱壓機(jī)，成形體的形狀為直徑154mm×厚度3mm的圓盤狀。
<氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒的平均結(jié)晶粒徑的測定>
從得到的磁頭滑塊用材料的任意的5處切出TEM觀察用試樣。對切出的試樣的切斷面用掃描型電子顯微鏡(SS-550)(島津制作所制)進(jìn)行觀察，用SS-550的粒子解析軟件，算出氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒的平均結(jié)晶粒徑。再在5處的試樣間進(jìn)行平均。在表2中表示所得的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒的各平均結(jié)晶粒徑(μm)。
<氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例>
進(jìn)一步通過對用SS-550所觀察到的切斷面的圖像進(jìn)行圖像處理，分別求出圓等效粒徑不足200nm的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒在切斷面中所占的面積，圓等效粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒在切斷面中所占的面積，圓等效粒徑超過350nm的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒在切斷面中所占的面積。從而算出相對氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒在切斷面中所占的總面積的各粒徑范圍的面積比例(％)。再在5處試樣間進(jìn)行平均。在表2中表示如此得到的每個(gè)粒徑范圍的面積比例(％)。
<研磨速度的測定>
將得到的磁頭滑塊用材料切成20×20×1.8mm左右的切片制作試驗(yàn)片。然后，使用包含0.1μm直徑的鉆石粒子的漿料，用單面研磨機(jī)研磨該試驗(yàn)片。在這里，研磨條件是錫盤的旋轉(zhuǎn)數(shù)37.5轉(zhuǎn)/分鐘，荷重2550g，奧斯卡電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù)為55轉(zhuǎn)/分鐘，研磨時(shí)間10分鐘。并且測定研磨前后的厚度，通過將厚度變化除以研磨時(shí)間，得出試驗(yàn)片的研磨速度。另外，研磨速度，進(jìn)行以下述比較例1的值為100的標(biāo)準(zhǔn)化，并根據(jù)下述的判定基準(zhǔn)用記號表示在表2中。
○相對比較例1的值在150％以上×相對比較例1的值在100％以下<抗折強(qiáng)度的測定>
使用島津制作所制造的試驗(yàn)機(jī)，按JIS R1601(1995)的條件測定上述試驗(yàn)片的抗折強(qiáng)度。將抗折強(qiáng)度在400MPa以上時(shí)作為強(qiáng)度足夠而在表2中用記號(○)表示；將抗折強(qiáng)度不足400MPa時(shí)作為強(qiáng)度不夠而在表2中用記號(×)表示。
<電阻的測定>
根據(jù)JIS R1637(1998)的條件測定上述試驗(yàn)片的電阻。將電阻為106Ω·cm以下時(shí)作為具有足夠低的電阻，在表2中用記號(○)表示；將電阻超過106Ω·cm時(shí)作為電阻過高，在表2中用記號(×)表示。
表1

表2

(實(shí)施例2)除了使氧化鋁粉末、碳化鈦粉末及碳粉末的配合量為表1中所示的比例以外，與實(shí)施例1同樣，得到了實(shí)施例2的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行了評價(jià)。將結(jié)果表示在表2中。
(實(shí)施例3)除了使氧化鋁粉末、碳化鈦粉末及碳粉末的配合量為表1中所示的比例以外，與實(shí)施例1同樣，得到了實(shí)施例3的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行了評價(jià)。將結(jié)果表示在表2中。
(實(shí)施例4)除了用平均粒徑0.30μm的氧化鋁粉末代替平均粒徑0.25μm的氧化鋁粉末，用平均粒徑0.25μm的碳化鈦粉末(含碳0.1質(zhì)量％)代替平均粒徑0.30μm的碳化鈦粉末(含碳0.1質(zhì)量％)以外，與實(shí)施例1同樣，得到了實(shí)施例4的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(實(shí)施例5)除了用平均粒徑0.30μm的氧化鋁粉末代替平均粒徑0.25μm的氧化鋁粉末，用平均粒徑0.25μm的碳化鈦粉末(含碳0.1質(zhì)量％)代替平均粒徑0.30μm的碳化鈦粉末(含碳0.1質(zhì)量％)以外，與實(shí)施例2同樣進(jìn)行，得到了實(shí)施例5的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(實(shí)施例6)除了用平均粒徑0.30μm的氧化鋁粉末代替平均粒徑0.25μm的氧化鋁粉末，用平均粒徑0.25μm的碳化鈦粉末(含碳0.1質(zhì)量％)代替平均粒徑0.30μm的碳化鈦粉末(含碳0.1質(zhì)量％)以外，與實(shí)施例3同樣操作，得到了實(shí)施例6的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(實(shí)施例7)除了在實(shí)施例1中使燒結(jié)溫度為1650℃以外，與實(shí)施例1同樣地操作，得到了實(shí)施例7的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(實(shí)施例8)除了在實(shí)施例2中使燒結(jié)溫度為1650℃以外，與實(shí)施例2同樣地操作，得到了實(shí)施例8的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(實(shí)施例9)除了在實(shí)施例3中使燒結(jié)溫度為1650℃以外，與實(shí)施例3同樣地操作，得到了實(shí)施例9的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(實(shí)施例10)除了在實(shí)施例6中使從500℃到燒結(jié)溫度(1680℃)的升溫速度為2℃/分鐘以外，與實(shí)施例6同樣地操作，得到了實(shí)施例10的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(比較例1)除了使氧化鋁粉末、碳化鈦粉末及碳粉末的配合量為表1中所示的比例以外，與實(shí)施例1同樣地操作，得到了比較例1的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(比較例2)除了使氧化鋁粉末、碳化鈦粉末及碳粉末的配合量為表1中所示的比例以外，其他與實(shí)施例1相同，得到了比較例2的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(比較例3)除了在實(shí)施例1中使從500℃至燒結(jié)溫度(1680℃)的升溫速度為2℃/分鐘以外，與實(shí)施例1同樣地操作，得到了比較例3的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
(比較例4)除了在實(shí)施例1中使燒結(jié)溫度為1600℃以外，與實(shí)施例1同樣地操作，得到了比較例4的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的評價(jià)。結(jié)果表示在表2中。
如表2所示，確認(rèn)了，實(shí)施例1～10的磁頭滑塊用材料具有足夠的抗折強(qiáng)度，同時(shí)，可以得到足夠高的研磨速度。另外，確認(rèn)了，實(shí)施例1～10的磁頭滑塊用材料的基板，其電阻低于106Ω·cm(109mΩ·cm)。另一方面，由比較例1～4的磁頭滑塊用材料，不能得到足夠高的研磨速度。
權(quán)利要求
1.一種磁頭滑塊用材料，其特征在于，由含有氧化鋁和碳化鈦的燒結(jié)體構(gòu)成，在所述燒結(jié)體切斷面上的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積中，結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例為80％以上。
2.如權(quán)利要求1所述的磁頭滑塊用材料，其特征在于，所述燒結(jié)體還含有碳。
3.如權(quán)利要求2所述的磁頭滑塊用材料，其特征在于，在以氧化鋁、碳化鈦和碳的總質(zhì)量為100質(zhì)量份時(shí)，所述碳的含有量為0.4～3.0質(zhì)量份。
4.如權(quán)利要求2所述的磁頭滑塊用材料，其特征在于，所述燒結(jié)體在所述氧化鋁結(jié)晶粒間的粒界上具有含碳薄膜。
5.如權(quán)利要求1所述的磁頭滑塊用材料，其特征在于，所述燒結(jié)體還含有二氧化鈦。
6.一種磁頭滑塊，其特征在于，具備由權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的磁頭滑塊用材料構(gòu)成的基板、以及在所述基板上形成的含有薄膜磁頭的層壓體。
7.一種磁頭滑塊用材料的制造方法，其特征在于，具備準(zhǔn)備含有氧化鋁粒子、碳化鈦粒子和碳的成形體的工序，以及在非氧化性氣氛中、規(guī)定的燒結(jié)溫度下，燒結(jié)所述成形體而制造燒結(jié)體的燒結(jié)工序；所述氧化鋁粒子和所述碳化鈦粒子的平均粒徑在0.35μm以下，并且，在以氧化鋁粒子、碳化鈦粒子和碳的總質(zhì)量為100質(zhì)量份時(shí)，所述碳的含有量為0.4～3.0質(zhì)量份；在所述燒結(jié)工序中，使所述燒結(jié)溫度為1650℃以上，且從500℃升溫至該燒結(jié)溫度時(shí)的升溫速度為5℃/分鐘以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)降低空氣軸承表面的段差且具有足夠的強(qiáng)度的磁頭滑塊用材料、使用它的磁頭滑塊、以及磁頭滑塊用材料的制造方法。本發(fā)明的磁頭滑塊用材料，是由含有氧化鋁和碳化鈦的燒結(jié)體構(gòu)成的磁頭滑塊用材料，在燒結(jié)體的切斷面中的氧化鋁結(jié)晶粒以及碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積中，結(jié)晶粒徑為200nm以上350nm以下的氧化鋁結(jié)晶粒和碳化鈦結(jié)晶粒所占的面積比例為80％以上。
文檔編號G11B21/21GK1892826SQ200610094249
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
發(fā)明者杉浦啟, 川口行雄, 人見篤志 申請人:Tdk株式會社