磁頭滑塊用材料、磁頭滑塊及磁頭滑塊用材料的製造方法

2023-06-04 13:37:16 2

專利名稱：磁頭滑塊用材料、磁頭滑塊及磁頭滑塊用材料的製造方法
技術領域：
本發明涉及磁頭滑塊用材料、磁頭滑塊及磁頭滑塊用材料的製造方法。
背景技術：
含有薄膜磁頭的磁頭滑塊在1979年首次被用於硬碟裝置，但那時的磁頭滑塊一般稱作小型滑塊(Mini-Slider，100％滑塊)。之後，磁頭滑塊經過約為小型滑塊的70％大小的微型滑塊(Micro-Slider，70％滑塊)，向著約為小型滑塊的50％大小的納米滑塊(Nano-Slider，50％滑塊)的小型化發展。
該磁頭滑塊，一般在基板上具有含薄膜磁頭的積層體。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積層體使其成為積層結構體，之後，將該積層結構體以平行於層積的方向切斷，形成薄膜磁頭的露出面，將該露出面拋光(研磨)使其成為空氣軸承面。
目前在製造磁頭滑塊時，例如，如下述日本專利文獻1所記載，使用以氧化鋁和碳化鈦為主要成分的高強度燒結體，即所謂的，鋁鈦碳(AlTiC，アルテイツク)燒結體作為磁頭滑塊的基板。另外，最近，正在大力進行以提高加工性為目的材料的開發，例如，提出了使燒結體中的氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑比碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑大5～50％的磁頭用基板(例如，參照日本專利文獻2)。該磁頭用基板是以，改善用離子照射進行加工時的加工速度以及加工後的表面品質為目的的基板。
專利文獻1特開昭57-82172號公報專利文獻2特許3121980號公報目前，成為主流的是小型滑塊的約30％大小的被稱作皮米滑塊(Pico-Slider，30％滑塊)的磁頭滑塊，今後，伴隨著硬碟裝置的小型化、低成本化，磁頭滑塊將向會更小型化的方向發展，預計將來會發展到約為小型滑塊的20％大小的飛米滑塊(Femto-Slider，20％滑塊)。
隨著這種磁頭滑塊的小型化，在形成空氣軸承面時的研磨工序中，要求降低由於基板與層疊在基板上的積層體的研磨量的不同產生的空氣軸承面的段差。
但是，以上述專利文獻1所記載的基板為代表的目前作為磁頭滑塊的基板所使用的鋁鈦碳燒結體，其研磨速度遠遠小於含薄膜磁頭的積層體的研磨速度，因此，就有了在研磨時積層體的研磨量比基板的研磨量過大而產生較大的段差的問題。
另外，根據本發明者們的研究發現，即使是上述專利文獻2所記載的磁頭滑塊用材料，也很難在研磨工序等機械加工時確保基板的機械強度的同時充分提高研磨速度。

發明內容
本發明就是鑑於上述的實際情況而完成的，其目的是提供一種磁頭滑塊用材料，該材料既能夠降低空氣軸承面的段差，且具有充分的強度，本發明還提供使用該材料的磁頭滑塊，以及磁頭滑塊用材料的製造方法。
本發明者們為解決上述課題進行了深入研究，其結果發現，在至少含氧化鋁、碳化鈦、以及碳的燒結體中，燒結體中的碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑與氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑滿足特定關係的燒結體，具有充分強度的同時研磨速度也足夠高，從而完成了本發明。
即，本發明的磁頭滑塊用材料由含有氧化鋁、碳化鈦、以及碳的燒結體構成，其特徵在於，燒結體中的碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑大於氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑。
本發明的磁頭滑塊用材料，通過具有上述構成具有充分的強度，同時，與已有的磁頭滑塊用材料使用的鋁鈦碳燒結體相比，能夠提高其研磨速度，相對於現有技術來講，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積層體的研磨速度之差。由此，在製造磁頭滑塊時，具體來講，在由該磁頭滑塊用材料製作的基板上層疊含薄膜磁頭的積層體得到積層結構體，研磨該積層結構體的平行於層疊方向的斷面製造磁頭滑塊時，在通過研磨形成的空氣軸承面中，不容易在積層體與基板之間產生段差。
本發明的磁頭滑塊用材料具有充分的強度的同時研磨速度也可以加快的理由雖然並不能確定，但本發明者們作了如下的推測。即，推測燒結體含有氧化鋁、碳化鈦以及碳，並且燒結體中的氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑小於碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑，由此，燒結體能維持充分的強度，同時，還可以在機械加工中使微細的結晶粒間的剝離平穩地進行。
另外，在本發明的磁頭滑塊用材料中，優選上述氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑在0.75μm以下。據此，可在確保磁頭滑塊用材料的強度的同時進一步提高研磨速度。
另外，優選上述碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑在1μm以下。若平均結晶粒徑超過1μm，則研磨速度有下降的傾向。
另外，本發明的磁頭滑塊用材料中，優選上述燒結體還含有碳化矽。燒結體通過含有碳化矽可進一步提供熱傳導性，並且本發明的磁頭滑塊用材料可具有充分的放熱性。由此，形成薄膜磁頭的薄膜部分的襯底的氧化膜(例如，氧化鋁等)的膜厚可變薄，可以得到提高薄膜磁頭的生產率的效果，和在薄膜磁頭的製造過程中，在真空、減壓下的成膜工序中的基板材料的溫度控制變得容易的效果。
另外，本發明的磁頭滑塊具備由燒結體製作的基板，和在基板上形成的、含有薄膜磁頭的積層體，其特徵在於，燒結體含有氧化鋁、碳化鈦及碳，同時，燒結體中的碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑大於氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑。
根據本發明的磁頭滑塊通過具備由上述燒結體製作的基板，在製造磁頭滑塊時，具體來說，在研磨上述積層體的平行於層疊方向的斷面而製造磁頭滑塊時，由於通過研磨形成的空氣軸承面上難以產生積層體與基板之間的段差，所以易於實現磁頭滑塊的小型化。
另外，本發明的磁頭滑塊中，優選上述氧化鋁結晶粒的平均粒徑為0.75μm以下。由此，可以在充分確保上述基板的強度的同時還能進一步提高研磨速度，所以使上述磁頭滑塊更加適合於小型化。
進一步，上述碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑優選為1μm以下。當該平均結晶粒徑超過1μm時，研磨速度有下降的傾向。
另外，本發明的磁頭滑塊中，優選上述燒結體還含有碳化矽。燒結體通過含有碳化矽可提高基板的熱傳導性，本發明的磁頭滑塊可以具有更加優異的放熱性。由此，可以減輕通電時熱的影響，可實現更高可靠性的磁頭滑塊。
另外，本發明還提供磁頭滑塊用材料的製造方法，其特徵在於，包括準備含氧化鋁、碳化鈦、及碳的成形體的工序；在非氧化性氣氛、規定的燒結溫度下燒結成形體，從而製造燒結體的燒結工序；使燒結體中的氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑小於碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑。
通過該製造方法可以得到上述本發明的磁頭滑塊用材料。
這裡，在準備成形體的工序中，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、及有機物而得到混合物，通過在非氧化性的氣氛中對該混合物進行熱處理，碳化混合物中的有機物，得到混合粉末，使該混合粉末成形。
另外，在準備成形體的工序中，可以混合含氧化鋁的粉末、含碳化鈦的粉末、及有機物而得到混合粉末，使該混合粉末成形，在非氧化性氣氛中對成形後的混合物進行熱處理使混合物中的有機物碳化。
另外，在本發明的磁頭滑塊用材料的製造方法中，從更容易且更確實地製造上述磁頭滑塊用材料的觀點出發，在準備上述成形體的工序中，優選成形體所含的氧化鋁的平均粒徑為0.6μm以下，成形體所含的碳化鈦的平均粒徑為1μm以下。由此，可以更加容易且更加確實地使燒結體中的氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑小於碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑。之所以能得到這樣的效果被認為是由於以下原因由於使成形體所含的氧化鋁及碳化鈦的平均粒徑在上述的範圍，並且，使成形體含有碳，在上述燒結工序中，即使是在碳化鈦幾乎不進行結晶粒的成長、只有氧化鋁容易進行結晶粒的成長的條件下，特別是從500℃升溫至燒結溫度時的升溫速度小的情況(1～5℃/分鐘)下，也可以充分地抑制氧化鋁的結晶粒的成長。
另外，在上述燒結工序中，優選從500℃升溫至燒結溫度時的升溫速度為5℃/分鐘以上。在這樣的條件下，通過使含有氧化鋁、碳化鈦、及碳的成形體升溫，可充分抑制燒結工序中的氧化鋁的結晶粒的成長，可以更加容易且更加確實地使燒結體中的氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑小於碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑。
進一步，從更加容易且更加確實地製造上述磁頭滑塊用材料的觀點出發，在準備上述成形體的工序中，優選成形體所含的氧化鋁的平均粒徑為0.2～0.6μm，成形體所含的碳化鈦的平均粒徑為0.2～1μm。
成形體通過含有上述平均粒徑的氧化鋁、上述平均粒徑的碳化鈦、及碳，在上述燒結工序中，即使是在碳化鈦幾乎不進行結晶粒的成長、只有氧化鋁容易進行結晶粒的成長的條件下，特別是從500℃升溫至燒結溫度時的升溫速度小的情況(1～5℃/分鐘)下，也可以更加確實地使燒結體中的氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑小於碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑。
另外，本發明的磁頭滑塊用材料的製造方法中，優選上述成形體還含有碳化矽。由此，可容易地得到放熱性優異的磁頭滑塊用材料。
根據本發明可以實現既具有充分強度又能降低空氣軸承面的段差的磁頭滑塊。由此，可以製造更小尺寸的磁頭滑塊，並能夠實現進一步的高密度化。


圖1是本發明實施方式的磁頭滑塊的立體圖。
圖2是圖1的磁頭滑塊中的II-II向視圖。
圖3是用於說明本發明實施方式的磁頭滑塊的製造方法的立體圖。
圖4(a)、圖4(b)是用於說明本發明實施方式的磁頭滑塊的製造方法的接著圖3的立體圖。
圖5是表示研磨圖4(b)的杆的狀態的截面示意。
符號說明10薄膜磁頭、11磁頭滑塊、13基板、14積層體、50塗層、D段差、S空氣軸承面。
具體實施例方式
下面，參照附圖具體說明本發明的合適的實施方式。另外，在

中對相同或相當的部分使用同一符號，並省略重複說明。另外，各附圖的尺寸比例並不一定與實際尺寸比例一致。
(磁頭滑塊用材料)首先，對本實施方式的磁頭滑塊用材料進行說明。本實施方式的第1磁頭滑塊用材料為含有氧化鋁(Al2O3)、碳化鈦(TiC)及碳(C)的燒結體。這裡，在燒結體中分別形成有氧化鋁和碳化鈦的結晶粒。另外，燒結體中的碳為不與氧化鋁或碳化鈦化學結合的游離成分，主要存在於氧化鋁和碳化鈦的結晶的晶界。
在這裡，上述燒結體中的碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑必須大於氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑。由此，上述磁頭滑塊用材料在具有充分強度的同時還可以使研磨速度充分提高。另外，在本說明書中，碳化鈦結晶粒及氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑採用用以下方法求出的值。
碳化鈦及氧化鋁的結晶粒的平均結晶粒徑通過以下方法求出。首先，使燒結體斷裂，對該斷裂面進行鏡面加工，在(燒結溫度-100)℃進行熱蝕刻。用掃描型電子顯微鏡對該表面進行放大3萬倍的攝影，在該照片上畫出放射線狀的直線。具體來說，在縱9mm×橫12mm的矩形照片上畫出穿過中心的縱、橫直線、以及2根對角線(直線合計為30mm)。然後，數各直線通過結晶粒界的交點，通過計算(直線的總延長(mm))/(交點總數×照片倍率)求得碳化鈦及氧化鋁的結晶粒的平均結晶粒徑。
在本實施方式中，氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑優選為0.2～0.75μm，更優選為0.2～0.6μm，進一步優選為0.2～0.4μm。如果氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑超過0.75μm，會有研磨速度下降的傾向，如果低於0.2μm，則有難於得到這樣的燒結體的傾向。
另外，碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑優選為0.2～1μm，更優選為0.2～0.6μm。如果碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑超過1μm，會有研磨速度下降的傾向，如果低於0.2μm，則有難於得到這樣的燒結體的傾向。
本實施方式的磁頭滑塊用材料中的碳化鈦的含有比例是，在以氧化鋁的重量為100重量份時，優選為20～120重量份。在這樣的範圍內，不但容易得到具有充分強度的磁頭用基板，同時材料的電阻降低，容易得到防靜電幹擾的效果。如果碳化鈦的濃度低於20重量份，剛性下降，有強度降低的傾向。另一方面，如果碳化鈦的濃度超過120重量份，燒結性降低，會有強度下降的傾向。
磁頭滑塊用材料中碳的含有比例是，在以氧化鋁的重量為100重量份時，優選為0.2～9重量份，更優選為0.3～2.0重量份，進一步優選為0.5～1.5重量份。如果碳的含有比例高於9重量份，有材料的強度過弱的傾向，因此不優選。另一方面，如果碳的含有比例低於0.2重量份，則有難於充分提高研磨速度的傾向。
本實施方式的第2磁頭滑塊用材料為含有氧化鋁(Al2O3)、碳化鈦(TiC)、碳化矽(SiC)及碳(C)的燒結體。這裡，在燒結體中分別形成有氧化鋁、碳化鈦、及碳化矽的結晶粒。另外，燒結體中的碳為不與氧化鋁、碳化鈦、及碳化矽化學結合的游離成分，主要存在於氧化鋁、碳化鈦、碳化矽的結晶的晶界。
第2磁頭滑塊用材料與上述第1磁頭滑塊用材料的不同點在於，前者的燒結體還含有碳化矽。第2磁頭滑塊用材料中，燒結體中的碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑也必須大於氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑。由此，磁頭滑塊用材料在具有充分的強度的同時能夠充分提高研磨速度。
但是，在薄膜磁頭動作時，在寫入過程中有寫入用電流的通電，讀出過程中有讀出用電流的通電，薄膜磁頭的薄膜部分被加熱。在寫入過程中，由寫入用電流發生的熱會使薄膜部分膨脹並使薄膜部分的媒體相對面成為凸狀。這樣的變形，有時會使其與媒體的間隙過小，與失效的發生有關。另外，由讀出用電流發生的熱有時會影響磁頭功能的壽命。與此相對，第2磁頭滑塊用材料通過進一步含有碳化矽可具有高熱傳導性，在適用於磁頭滑塊時，可減輕如上所述的通電時由於熱產生的影響，可賦予高可靠性。
第2磁頭滑塊用材料中的碳化鈦及碳化矽的含有比例的合計是，在以氧化鋁的重量為100重量份時，優選為20～150重量份。在該範圍內，容易得到具有充分強度的磁頭用基板。若碳化鈦的濃度低於20重量份，剛性下降，有強度降低的傾向。另一方面，若碳化鈦的濃度超過150重量份，燒結性下降，有強度降低的傾向。
另外，第2磁頭滑塊用材料中的碳化矽的含有比例是，在以氧化鋁的重量為100重量份時，優選為10～90重量份，更優選為25～45重量份。若碳化矽的含有比例不足10重量份，則有得不到充分的材料的熱傳導率的傾向，和磁頭滑塊的放熱性不充分的傾向。另一方面，若碳化矽的含有比例超過90重量份，有材料的熱膨脹率下降的傾向，若與薄膜部分的熱膨脹率的差顯著，在使用磁頭時，在基板與氧化鋁的底膜之間容易產生段差。
另外，第2磁頭滑塊用材料中的碳化鈦的含有比例是，在以氧化鋁的重量為100重量份時，優選為35重量份以上。此時，材料的電阻下降，容易得到防靜電幹擾的效果。
另外，第2磁頭滑塊用材料中的碳的含有比例是，在以氧化鋁的重量為100重量份時，優選為0.2～9重量份，更優選為0.3～6重量份，進一步優選為0.5～3重量份。
在這裡，若碳濃度高於9重量份，有材料強度變得過弱的傾向，因此不優選。另一方面，若碳濃度低於0.2重量份，則有難於充分提高研磨速度的傾向。
另外，上述第1及第2磁頭滑塊用材料優選還含有二氧化鈦。二氧化鈦的合適的濃度為，在以氧化鋁的重量為100重量份時，0.5～10重量份。磁頭滑塊用材料含有二氧化鈦時，燒結性增高，高強度化變得容易。
另外，本實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。
(磁頭滑塊用材料的製造方法)接著，對本發明的磁頭滑塊用材料的製造方法進行說明。首先，作為磁頭滑塊用材料的第1製造方法，對上述第1磁頭滑塊用材料的製造方法進行說明。
首先，準備氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、及碳粉末，另外，再根據需要準備作為添加物的二氧化鈦粉末。
這裡，原料的氧化鋁粉末的平均粒徑，從小於燒結體中的氧化鋁結晶粒的粒徑的觀點出發，優選為0.1～0.6μm，更優選為0.2～0.4μm。
另外，碳化鈦粉末的平均粒徑優選為0.1～1μm，更優選為0.2～0.6μm。碳化鈦粉末也可以含有碳。
並且，原料的氧化鋁粉末的平均粒徑相對於碳化矽粉末的平均粒徑，優選為1/2～1/1.5。
另外，碳粉末的平均粒徑優選為20～100nm。作為碳粉末可以使用例如，由碳黑、乙烯黑等由碳元素構成的粉末。
另外，二氧化鈦粉末的平均粒徑優選為0.1～3μm，更優選為0.5～1μm。
在例如乙醇、IPA、95％的改性乙醇等有機溶劑中將這些粉末混合，得到混合粉末。另外，若用水作為溶劑使用的話，溶劑與碳化鈦會起化學反應，碳化鈦粉末被氧化，所以不能使用水。
這裡，在混合粉末中，在以氧化鋁的總重量為100重量份時，使碳化鈦粉末、碳、二氧化鈦的重量分別滿足上述的優選條件地混合氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、碳粉末、二氧化鈦粉末。
在這裡，優選在球磨機(ball mill)或立式球磨機(attritor)中進行粉末的混合。另外，粉末的混合優選進行10～100小時程度。
另外，作為球磨機和立式球磨機中的混合介質，優選使用例如，直徑為1～20mm程度的氧化鋁球等。
然後，對混合粉末進行噴射造粒。這裡，在幾乎不含氧的氮或氬等惰性氣體的，60～200℃程度的溫風中進行噴霧乾燥即可，如此，可得到上述組成的混合粉末的造粒物。在這裡，例如，造粒物的粒徑優選為50μm～200μm程度。
接著，根據需要添加上述有機溶劑進行造粒物的液體含量的調節，使造粒物中含0.1～10重量％程度的有機溶劑。用於調節液體含量的有機溶劑，例如，可舉出乙醇、IPA、95％的改性乙醇等有機溶劑，通常使用在混合粉末時使用過的有機溶劑。另外，在這裡也不能使用水，這是因為若用水作為溶劑，溶劑與碳化鈦起化學反應，碳化鈦粉末被氧化。
接著，將該造粒物填充到規定的模具內，通過冷壓進行一次成形得到成形體。在這裡，例如，將造粒物填充至內徑150mm的圓板形成用的金屬制或碳制的模具內，進行例如5～15MPa(約50～150kgf/cm2)程度的壓力下的冷壓即可。
然後，熱壓得到的成形體得到燒結體。
在這裡，作為熱壓的條件，例如，可以舉出，燒結溫度1200～1700℃，壓力10～50MPa(約100～500kgf/cm2)，氣氛為真空、氮、氬等的非氧化性氣氛。另外，非氧化性氣氛是為了抑制碳化鈦的氧化。另外，混合粉體的成形優選使用碳制的模具。另外，成形體的燒結時間優選在1～3小時程度。
進一步，在本實施方式中，燒結溫度優選為1600～1700℃。通過在這樣的溫度下進行燒結，可以得到高密度的燒結體。
另外，在本實施方式中，優選使成形體所含的氧化鋁的平均粒徑為0.6μm以下，使成形體所含的碳化鈦的平均粒徑為1μm以下。進一步，在達到燒結溫度的升溫過程中，優選從500℃升溫至燒結溫度時的升溫速度為5℃/分鐘以上。
燒結結束之後，爐內放冷，完成磁頭滑塊用材料的製造。這裡，沒有對磁頭滑塊用材料的形狀進行特別的限定，例如，可以為直徑6英寸、厚度為2.5mm的圓板狀的基板，或矩形基板。
接著，對這樣的磁頭滑塊用材料的第2製造方法進行說明。
在上述第1製造方法中使用了碳粉末，在第2製造方法中使用有機物代替碳。具體來講，首先，混合氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、以及有機物得到混合物。這裡，沒有對有機物進行特別的限定，例如可以是聚乙烯醇、丙稀酸樹脂、丁縮醛樹脂等。另外，在混合物中也可以根據需要添加二氧化鈦粉末等添加物。
然後，通過在真空氣氛、氮氣氣氛等的非氧化性氣氛下對該混合物進行熱處理，碳化混合物中的有機物。在這裡，碳化條件可以根據有機物的種類等而合適地設定，例如，在真空乾燥爐等中，通過進行600℃、5小時程度的熱處理，可以得到含有氧化鋁、碳化鈦、以及碳，根據需要還可以含二氧化鈦等的混合粉末。
然後，與第1製造方法相同地使該混合粉末成形，燒結即可。
這樣用有機物製造時，碳元素可均勻地分散，可縮短分散碳元素所需要的時間。
為了得到緻密的磁頭滑塊用材料，優選如上所述地將有機物碳化後進行成形，但也可以在成形後碳化有機物。
具體來講，在得到含有氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、以及有機物等混合物後，在碳化前與第1製造方法相同地使該混合物成形。之後，對含該有機物的混合物的成形體實施如上所述的熱處理，使有機物碳化，可以得到含有氧化鋁、碳化鈦及碳等的成形體。
在這裡，在第2製造方法中，在混合氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、以及有機物，進一步，還根據需要混合二氧化鈦粉末等而製作混合物時，各粉末的濃度滿足這樣的條件即可，即，在這些混合物碳化後的混合粉末或成形體中，氧化鋁、碳化鈦、碳、二氧化鈦的量成為第1製造方法中所規定的濃度。據此，可以得到與第1製造方法得到的相同組成的成形體。
下面，作為磁頭滑塊用材料的第3製造方法，對上述第2磁頭滑塊用材料的製造方法進行說明。
首先，準備氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、碳化矽粉末及碳粉末，另外，再根據需要準備作為添加物的二氧化鈦粉末。
對於碳化矽粉末以外的材料來說，都與上述第1磁頭滑塊用材料的製造方法相同。
關於碳化矽粉末，優選碳化矽粉末的平均粒徑為0.03～1μm，更優選為0.05～0.5μm。碳化矽粉末也可以含碳。
將這些粉末混合在例如乙醇、IPA、95％的改性乙醇等有機溶劑中，得到混合粉末。另外，若將水作為溶劑使用時，溶劑與碳化鈦會起化學反應，碳化鈦粉末被氧化，所以不能使用水。
在這裡，在混合粉末中，在以氧化鋁的總重量為100重量份時，使碳化鈦粉末、碳化矽、碳、二氧化鈦的重量分別滿足上述的優選條件地添加氧化鋁粉末、碳化鈦粉末、碳化矽粉末、碳粉末、二氧化鈦粉末。
這以後，與第1磁頭滑塊用材料的製造方法相同地完成磁頭滑塊用材料的製造。另外，在第3製造方法中，也可以像上述第2製造方法那樣用有機物來代替碳粉末。
(磁頭滑塊)
下面，參照圖1對使用該磁頭滑塊用材料的磁頭滑塊進行說明。
本實施方式的磁頭滑塊11有薄膜磁頭10，其搭載於具備硬碟的硬碟裝置(未圖示)。該硬碟裝置是在高速旋轉的硬碟的記錄面通過薄膜磁頭10記錄及再現磁信息的裝置。
本發明實施方式的磁頭滑塊11呈大致為長方體的形狀。在圖1中，磁頭滑塊11的前面的面是相對於硬碟的記錄面配置的記錄媒體相對面，被稱作空氣軸承面(ABSAir Bearing Surface)S。另外，在空氣軸承面上，在垂直於磁軌寬方向的方向形成有溝槽11a。
硬碟旋轉時，伴隨著旋轉而產生的空氣流磁頭滑塊11上浮，空氣軸承面S從硬碟的記錄面隔離。也可以對空氣軸承面S施行DLC(類金剛碳，Diamond Like Carbon)等塗布。
該磁頭滑塊11具備由上述磁頭滑塊用材料製作的基板13，和形成在該基板13上同時含薄膜磁頭10的積層體14。更詳細地來說，在本實施方式中，基板13具有長方體形狀，在基板13的側面上形成有積層體14。
積層體14的上面14a形成磁頭滑塊11的端面，在該積層體14的上面14a上安裝有與薄膜磁頭10連接的記錄用墊18a、18b及再現用墊19a、19b。另外，薄膜磁頭10設在積層體14內，其一部分從空氣軸承面S上露至外部。另外，在圖1中，考慮到識別的容易性，用實線表示埋設在積層體14內的薄膜磁頭10。
該磁頭滑塊11搭載在萬向架12上，通過與未圖示的懸臂(suspension arm)連接，構成磁頭懸架組件(Head-Gimbal Assembly)。
圖2是垂直於磁頭滑塊11的空氣軸承面S，並垂直於磁軌寬方向的方向的剖面示意圖(圖1的II-II剖面示意圖)。如上所述，磁頭滑塊11具有大致呈矩形板狀的基板13，和層疊在該基板13的側面上的積層體14。積層體14具有薄膜磁頭10，和圍繞該薄膜磁頭10的塗層50。
薄膜磁頭10從基板13的附近側依次具有讀取硬碟的磁信息的作為讀取元件的GMR(巨磁阻效應；Giant Magneto Resistive)元件40，和將磁信息寫入到硬碟的作為寫入元件的感應型電磁變換元件60，成為所謂的複合型薄膜磁頭。
電磁變換元件60採用了所謂面內記錄方式，從基板13側依次具備下部磁極61及上部磁極64，同時還具備有薄膜線圈70。
下部磁極61及上部磁極64的空氣軸承面S側的端部，露出至空氣軸承面S，下部磁極61及上部磁極64的各露出部以規定距離隔開，形成記錄間隙G。另一方面，上部磁極64的遠離空氣軸承面S的一側的端部64B向下部磁極61彎曲，該端部64B與下部磁極61的遠離空氣軸承面S的一側的端部進行磁連接。由此，通過上部磁極64和下部磁極61形成夾著間隙G的磁迴路。
薄膜線圈70以包圍上部磁極64的端部64B的方式來配置，通過電磁感應，在記錄間隙G間發生磁場，由此在硬碟的記錄面上記錄磁信息。
GMR元件40露出至省略圖示但具有多層構造的空氣軸承面S，利用磁阻效應檢測出來自硬碟的磁場變化，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，分別通過絕緣的塗層50被隔開。另外，除了空氣軸承面S，薄膜磁頭10自身也被塗層50覆蓋著。塗層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。該氧化鋁層通常具有無定形結構。
另外，薄膜磁頭10也可以不是面內記錄方式，也可以是垂直記錄方式。另外，也可以用利用各向異性磁阻效應的AMR(AnisotropicMagneto Resistive)元件、利用隧道結產生的磁阻效應的TMR(Tunnel-type Magneto Resistive)元件等來代替GMR元件40。
進一步，在塗層50內也可以含有使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的製造方法進行說明。
首先，如前所述，如圖3所示，準備用上述磁頭滑塊用材料形成為圓板晶片狀的基板13。然後，如圖4(a)所示，在該基板13上用公知的方法層疊含有薄膜磁頭10及塗層50的積層體14。這裡，在積層體14中，薄膜磁頭10以矩陣的形狀多個排列的方式形成積層體14。
然後，將層疊有積層體14的基板13以規定的形狀、大小切斷。在這裡，例如，沿如圖4(a)中的虛線切斷，形成如圖4(b)所示的杆100B，其中，多個薄膜磁頭10排列成一列、並且這些薄膜磁頭10以分別露出至側面100BS的方式來配置。
然後，研磨該杆100B的側面100BS形成空氣軸承面S，即，進行研磨工序。在該研磨工序中，對基板13和層疊在其上的積層體14，同時並且沿著與層疊方向交叉的方向(圖2的箭頭X的方向)進行研磨。
這裡，在本實施方式中，基板13至少含有前面所述的磁頭滑塊用材料，即，氧化鋁、碳化鈦、及碳，並且，由燒結體作成，燒結體中的碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑大於氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑。所以，該基板13的研磨速度比用已有的鋁鈦碳燒結體製作的基板的研磨速度快很多，該基板13的研磨速度達到與含有薄膜磁頭10的積層體14的研磨速度相同的程度。
所以，在研磨時，積層體14與基板13之間的研磨量的差極小，積層體14與基板13之間的段差D(參照圖5)也顯著地小於現有的段差。據此，例如空氣軸承面S可幾乎成為平坦的狀態。具體來講，例如，可以使段差D在1.2nm以下。
所以，可以良好地製作飛米滑塊和大小在其以下的滑塊，使得更高密度的記錄變得容易。進一步，本實施方式的基板13由於具有足夠的強度所以具有充分的可靠性。另外，在用進一步含有碳化矽的上述磁頭滑塊用材料製作基板13時，還具有優異的放熱性。
(實施例)下面，用實施例及比較例對本發明作進一步說明，但本發明並不限定於這些實施例。
在本實施例中，製造了多個構成材料不同的磁頭滑塊用材料的基板，並測定了它們各自的抗彎強度、研磨速度、及電阻。
(實施例1)首先，將氧化鋁粉末(平均粒徑0.3μm)、碳化鈦粉末(平均粒徑1.0μm，含碳0.1重量％)、碳化矽粉末(平均粒徑0.4μm，含碳0.1重量％)、二氧化鈦粉末(平均粒徑0.1μm、及碳粉末(碳黑，平均粒徑35nm)，按照表1所示的添加比例稱量規定量，在球磨機中與IPA(異丙醇；沸點82.4℃)一起粉碎30分鐘並進行混合，然後，在氮中、在150℃噴射造粒，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、來自碳化鈦粉末的游離碳和來自碳化矽粉末的游離碳的合計值。
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、燒結溫度1600℃、壓力機壓力約30MPa(約300kgf/cm2)下對該成形體進行燒成2小時，得到實施例1的磁頭滑塊用材料。另外，至燒結溫度的升溫條件是，從常溫至500℃的升溫速度為5.6℃/分鐘，從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為20℃/分鐘。
氧化鋁結晶粒及碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑的測定
將得到的磁頭滑塊用材料切成20×1.8×2mm程度的切片，對其切出面進行鏡面加工，在(燒結溫度-100)℃下實施熱蝕刻。用掃描型電子顯微鏡對其表面進行放大3萬倍的攝影，在該照片上畫出放射線狀的直線。具體來講，在縱9mm×橫121mm的矩形照片上畫出通過其中心的縱、橫、及2根對角線直線(直線合計為30mm)。然後，數各直線通過結晶的晶界的交點，計算(直線的總延長(mm))/(交點總數×照片倍率)，求得碳化鈦及氧化鋁的結晶粒的平均結晶粒徑。如此得到的氧化鋁結晶粒及碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑(μm)如表1表示。
研磨速度的測定
將得到的磁頭滑塊用材料切成20×20×1.8mm程度的切片製作試驗片。然後，使用含0.1μm徑的鑽石粒子的料漿，用單面研磨機研磨該試驗片。在這裡，研磨條件是錫盤的旋轉數37.5轉/分鐘，負載2550g，奧斯卡電動機的旋轉數為55轉/分鐘，研磨時間10分鐘。並且測定研磨前後的厚度，用研磨時間除厚度變化，得出試驗片的研磨速度。另外，以下述實施例14的值為100，對研磨速度進行標準化，並根據下述的判定基準用記號表示在表1中。
○實施例14的值的120％以上△100％以上、不足120％×不足100％抗彎強度的測定
使用島津製作所製造的試驗機，按JIS R1601(1995)的條件測定上述試驗片的抗彎強度。抗彎強度400MPa以上時，視為強度足夠，在表1中用記號(○)表示；抗彎強度不足400MPa時，視為強度不夠，在表1中用記號(×)表示。
電阻的測定
根據JIS R1637(1998)的條件測定上述試驗片的電阻。電阻為106Ω.cm以下時，視為具有足夠低的電阻，在表1中用記號(○)表示；電阻超過106Ω.cm時，視為電阻過高，在表1中用記號(×)表示。


(實施例2)除了用碳化鈦粉末(平均粒徑0.6μm，含碳0.1重量％)代替碳化鈦粉末(平均粒徑1.0μm，含碳0.1重量％)以外，其他與實施例1相同，得到了實施例2的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。另外，實施例2的磁頭滑塊用材料的研磨速度為實施例14的研磨速度的220％。
(實施例3)除了用碳化鈦粉末(平均粒徑0.4μm，含碳0.1重量％)代替碳化鈦粉末(平均粒徑1.0μm，含碳0.1重量％)以外，其他與實施例1相同，得到了實施例3的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(實施例4)除了不用碳化矽粉末、游離碳的配合量為表1所示的量以外，其他都與實施例2相同，得到了實施例4的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(實施例5)除了將實施例1中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為10℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例5的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(實施例6)除了將實施例2中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為10℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例6的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。另外，實施例6的磁頭滑塊用材料的研磨速度為實施例14的研磨速度的200％。
(實施例7)除了將實施例3中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為10℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例7的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(實施例8)除了將實施例4中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為10℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例8的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(實施例9)除了將實施例1中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為5℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例9的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(實施例10)除了將實施例2中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為5℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例10的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。另外，實施例10的磁頭滑塊用材料的研磨速度為實施例14的研磨速度的180％。
(實施例11)除了將實施例3中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為5℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例11的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(實施例12)除了將實施例4中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為5℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例12的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(實施例13)除了將實施例1中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為2℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例13的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(實施例14)除了將實施例1中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為1℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了實施例14的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(比較例1)除了將實施例2中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為2℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，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，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。另外，比較例1的磁頭滑塊用材料的研磨速度為實施例14的研磨速度的70％。
(比較例2)除了將實施例3中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為2℃/分鐘以外，其他與實施例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，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(比較例3)除了將實施例4中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為2℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，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，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(比較例4)除了將實施例2中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為1℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，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，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。另外，比較例4的磁頭滑塊用材料的研磨速度為實施例14的研磨速度的50％。
(比較例5)除了將實施例3中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為1℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了比較例5的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
(比較例6)除了將實施例4中的從500℃至燒結溫度(1600℃)的升溫速度為1℃/分鐘以外，其他與實施例1相同，得到了比較例6的磁頭滑塊用材料。對得到的磁頭滑塊用材料，與實施例1同樣地進行了評價。結果表示在表1中。
從表1所示結果確認了實施例1～14的磁頭滑塊用材料具有充分高的抗彎強度，同時，可以得到充分高的研磨速度。另外，還確認了實施例1～14的磁頭滑塊用材料的基板，其電阻低於106Ω.cm(109Ω.cm)。另一方面，磁頭滑塊用材料中的氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑在碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑以上的、比較例1～6的磁頭滑塊用材料，不能得到充分高的研磨速度。
權利要求
1.一種磁頭滑塊用材料，其特徵在於，由含有氧化鋁、碳化鈦、及碳的燒結體構成，所述燒結體中的碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑大於氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑。
2.如權利要求1所述的磁頭滑塊用材料，其特徵在於，所述氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑在0.75μm以下。
3.如權利要求1或2所述的磁頭滑塊用材料，其特徵在於，所述碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑在1μm以下。
4.如權利要求1或2所述的磁頭滑塊用材料，其特徵在於，所述燒結體還含有碳化矽。
5.一種磁頭滑塊，其特徵在於，具備由燒結體製作的基板；和，在所述基板上形成的含有薄膜磁頭的積層體，所述燒結體含有氧化鋁、碳化鈦及碳，同時，所述燒結體中的碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑大於氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑。
6.如權利要求5所述的磁頭滑塊，其特徵在於，所述氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑在0.75μm以下。
7.如權利要求5或6所述的磁頭滑塊，其特徵在於，所述碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑在1μm以下。
8.如權利要求5或6所述的磁頭滑塊，其特徵在於，所述燒結體還含有碳化矽。
9.一種磁頭滑塊用材料的製作方法，其特徵在於，具備準備含有氧化鋁、碳化鈦、及碳的成形體的工序；和在非氧化性氣氛中、規定的燒結溫度下，燒結所述成形體，製造燒結體的燒結工序，使所述燒結體中的氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑小於碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑。
10.如權利要求9所述的磁頭滑塊用材料的製作方法，其特徵在於，在準備所述成形體的工序中，所述成形體所含的所述氧化鋁的平均粒徑在0.6μm以下，所述成形體所含的所述碳化鈦的平均粒徑在1μm以下。
11.如權利要求9或10所述的磁頭滑塊用材料的製作方法，其特徵在於，在所述燒結工序中，使從500℃升溫至所述燒結溫度時的升溫速度為5℃/分鐘以上。
12.如權利要求9或10所述的磁頭滑塊用材料的製作方法，其特徵在於，所述成形體還含有碳化矽。
全文摘要
本發明涉及磁頭滑塊用材料，其由含有氧化鋁、碳化鈦、及碳的燒結體構成，燒結體中的碳化鈦結晶粒的平均結晶粒徑大於氧化鋁結晶粒的平均結晶粒徑。
文檔編號G11B21/21GK1831949SQ20061000038
公開日2006年9月13日 申請日期2006年1月6日 優先權日2005年1月6日
發明者杉浦啟, 川口行雄, 人見篤志 申請人:Tdk株式會社