磁頭滑塊組件的製作方法

2023-10-23 17:37:02 2

專利名稱:磁頭滑塊組件的製作方法
本發明涉及一種磁頭滑塊組件，尤其關係到用作該滑塊的材料。
這種裝有磁性傳感器的滑塊，一般用來浮置磁碟單元裡的磁頭。
近年來，正如1980年3月1日的「電子設計」(Electronic Design)雜誌第5期第60～62頁所述，薄膜磁頭已被用作浮動磁頭。
迄今為止，可考慮用作薄膜磁頭滑塊材料的，是那些具有良好機加工性能，並適於成型加工為高精度部件的材料，例如象美國專利No4，251，841裡所述的薄膜磁頭。用作磁碟單元的磁頭材料，尤其需要能經得起出現在磁碟與磁頭間的事故接觸-磁頭的碰擊。在穩態，磁頭通常被維持在相距旋轉磁碟表面0.2～0.5微米處浮動。另一方面，在磁碟趨於穩定旋轉或停止的瞬態中，會出現磁碟與磁頭滑板彼此處於滑動接觸的現象。這就是通常所說的接觸起停(CSS)。該裝置的可靠性一般取決於這些滑動性能。然而至今，氧化銘與碳化鈦燒結物(Al2O3·Tic-在前述美國專利4，251，841說明書中，作為為此目的而描述的一種材料，尚未為裝置的這種可靠性提供保證。
對於用作薄膜磁頭組件的基片，要求具有如下性能第一，在形成薄膜元件的工藝過程中，未受腐蝕或變形的情況下，其化學與熱性能穩定;第二，當加工成滑塊時，它必須易於保證其尺寸精度和易於切割、磨削和拋光;第三，它必須具有相對於磁碟的優良的滑動性能。
如前所述，由於已發現燒結物Al2O3·TiC相對於磁碟的滑動性能是低劣的，本發明的發明者們已對具有令人滿意的滑動性能的基片材料作了探尋，並發現二氧化鋯(ZrO2)顯示了優良的滑動性能。
因此，本發明的一個目的是為提供一種相對於磁碟具有優良滑動性能的磁頭滑塊。
氧化鋯是一種難以煅燒的材料，因為它呈現三種不同的晶體結構，即單斜晶體、四方晶體和立方晶體，它們在各自的溫度範圍內是穩定的。例如，在高溫下已燒結的氧化鋯在冷卻至室溫的過程中，會由立方晶體變為四方晶體結物，再由四方晶體變為單斜晶體結構，而且在每個轉變過程中，燒結物會發生體積變化或裂化。然而，最近，通過將其與氧化釔(Y2O3)或氧化鈣結合成一種固溶體，已能製成不僅在高溫下相穩定而且在室溫下也呈現穩定相的氧化鋯。部分穩定的氧化鋯是氧化鋯與別的物質結合產生的，例如與2～4克分子%的氧化釔結合成的固溶體，能使其保持形式穩定的四方晶體結構，而這種結構在室溫下通常是不穩定的。不過，當把這種部分穩定的氧化鋯，用作薄膜磁頭基片，同一層絕緣體、一層導體和一層磁性材料一起製成疊層制板，再承受熱循環時，這種部分穩定的氧化鋯的晶體結構會由四方晶體變為單斜晶體，繼而是由於相變引起的體積膨脹。結果，在該工藝過程的起始階段形成的晶格和後來階段形成的晶格之間產生了位移。此外，在把這種材料加工成滑塊的過程中，由於機加工產生的應力，使其頂部由四方晶體轉變為單斜晶體結構，而為抵消該加工過程產生的應變，又要進行膨脹。這樣，該材料由於其頂部不能平滑地切削而變得難以加工。
為獲得尺寸穩定性和優良的加工性能，申請人在氧化鋯中添加較多的氧化釔或氧化鈣。例如，當添加量為6～11克分子%時(8～10克分子%更佳)，氧化釔與氧化鋯的燒結物，使通常僅在高溫下穩定的立方晶體結構，在常溫下依然存在。因此，上述材料不僅加工性能得到改善，而且避免了加工期間的相變。由此材料製成的磁頭滑塊，具有相對於磁碟的極好的滑動性能。
圖1為上述薄膜磁頭組件的立體圖圖2表示氧化鋯中氧化釔的含量分別與單斜晶體含量、基片變形和CSS壽命之間的關係。
本發明的詳細說明如下圖1表示包括一個薄膜磁頭元件的磁頭滑塊組件。滑板1由一基片加工而成。組件有一個包括彼此有一定間距的導軌111和112的空氣負載承受面10，它有助於組件相對浮動在旋轉磁碟的表面。薄膜磁頭元件2安裝在滑板1的一端。該薄膜磁頭元件2至少有一個磁性傳感器211，以便在磁碟上記錄數據。另有一個用作補償的磁性傳感器212。該薄膜磁頭元件2還有幾個引線端22，以便向該處引入導線。
上述基片的製備過程如下將純度為99.5%的氧化鋯(ZO2)粉末與純度為99.5%，數量為3、4、6和10克分子%的氧化釔(Y2O3)粉末分別在球磨機裡混合，而每一種混合物均通過真空中熱壓燒結而產生一種氧化鋯合成物。利用上述過程獲得的氧化鋯作基片製作了薄膜磁頭組件。
表1表明了每一種氧化釔含量(克分子%)所對應的氧化鋯合成物的以下三種變量由X射線衍射法確定的晶體結構;接觸起停(CSS)壽命及其抗磨削力。
表1添加的氧化釔的重量 X射線衍射結果 CSS 抗磨百分比(克分子%) 基片 滑板 壽命 削力3 單斜晶體 單斜晶體 98 8四方晶體 四方晶體4 單斜晶體 單斜晶體 103 7四方晶體 四方晶體6 立方晶體 立方晶體 103 1.210 立方晶體 立方晶體 110 1.1Al2O3·Tic - - 1 1
用銅(Cu)作靶，在加速電壓為40(KV)千伏和電流為30毫安(mA)條件下，觀測該種基片的X射線衍射圖。CSS壽命是通過觀測外緣線速度為50米/秒(50m/S)直到磁頭破損時的旋轉數，並與Al2O·Tic材料的這一測值比來表示的。以粘結有400號金剛砂的金屬砂輪，磨削4毫米(mm)厚的基片所需電功率，與Al2O·Tic的這一測值相比來表示抗磨削力。
根據上述實驗結果，X射線的衍射圖2表明以氧化鋯和3或4克分子%氧化釔製成的基片是由兩種晶體組成，即單斜晶體和四方晶體;而以添加6或10克分子%氧化釔的氧化鋯所製成的基片是由單純的立方晶體構成，即使在加工時，它也決不會變成四方或單斜晶體。上述這些結果都說明添加3或4克分子%的氧化釔的部分穩定氧化鋯，是難以加工的，這點也可從上表所示的抗磨削力的比較中得到證實。
如表中所示，所有的氧化鋯樣品的CSS壽命均勝過Al2O·Tic的。至於說到加工性能，由立方晶體組成的在室溫下穩定的氧化鋯，用來作薄膜磁頭滑塊組件的基片，有明顯的優越性。
另一個實驗是將純度為99.5%的氧化鋯粉末與同樣純度的氧化釔粉末，以增量為1克分子%從3～13克分子%，在球磨機裡混合，每種混合物都在真空中進行熱壓燒結，得到氧化鋯合成物，以該氧化鋯作基片，製備了薄膜磁頭。
圖2表示經球磨機研磨並燒結了的氧化鋯中的單斜晶體含量、基片在加工成薄膜磁頭元件時的變形、和CSS壽命分別隨氧化鋯中含氧化釔數量的多少而變化的關係，即曲線(C)，(A)，(B)。單斜晶體含量可通過具有40千伏(KV)加速電壓和30毫安(mA)電流，用銅(Cu)作靶的X射線衍射儀來觀測;基片的變形可通過利用高頻偏壓裝置，對3英寸見方、4毫米的基片，進行濺射，以形成30微米(um)厚的氧化鋁保護層來觀測;接觸起停(CSS)壽命是通過觀測外緣線速度50米/秒下直至磁頭損壞時的轉數來表示的。這裡表示的這些值，均是以氧化釔添加量為3克分子%時的測值作基數，進行歸一化後的值。
如圖2所示隨著氧化鋯中氧化釔含量的增加，基片被加工成薄膜磁頭元件時的變形減小，最後，當其含量增至8～9克分子%時，變形趨於零。CSS壽命曲線表明當氧化釔含量為3～10克分子%時，壽命不變;但當它的含量大於或等於11克分子%時，壽命縮短。這些結論可解釋如下燒結的氧化鋯不含單斜晶體，當它經受機加工或研磨處理時，留在裡面的四方晶體受到某種應力作用而變為單斜晶體，繼而是體積的膨脹。因此，如果氧化鋯燒結物中氧化釔的含量增加，留在裡面的四方晶體就會減少而立方晶體要增加，這樣，在把基片加工成薄膜磁頭元件時，由應力引起的相變及基片變形造成的體積膨脹都將減小。
由上述研究結果可斷定為減小由於氧化鋯的相變引起的基片變形，同時確保基片具有足夠的CSS壽命和優良的加工性能，氧化鋯中氧化釔的含量範圍應是6～11克分子%，最好為8～10克分子%。
權利要求
1.一種磁頭滑塊組件，包括a)一個滑塊，b)在該滑塊上至少安裝一個磁性傳感器，其特徵在於組件中所述滑塊，由包含氧化鋯的合成物加工而成。
2.根據權項1的組件，其中所述的合成物包括氧化鋯和氧化鈣。
3.根據權項1的組件，其中所述的合成物包括氧化鋯和氧化釔。
4.根據權項3的組件，其中所述合成物中氧化釔的具體含量範圍是6～11克分子%。
5.根據權項3的組件，其中所述合成物中氧化釔的具體含量範圍是8～10克分子%。
6.根據權項1的組件，其中所述滑塊具有一空氣負載承受面10。
7.根據權項1或4的組件，其中所述合成物中的氧化鋯，為立方晶體結構。
8.用作磁頭滑塊的合成物，特徵在於所述合成物包含氧化鋯。
9.根據權項8的合成物，其中所述氧化鋯為立方晶體結構。
10.根據權項8的合成物，還包含氧化鈣。
11.根據權項8的合成物，還包含氧化釔。
12.根據權項11的合成物，其中氧化釔在所述合成物中含量的具體範圍為6～11克分子%。
13.根據權項11的合成物，其中氧化釔在所述合成物中含量的具體範圍為8～10克分子%。
14.根據權項11或12的合成物，其中所述的氧化鋯為立方晶體結構。
15.用作磁頭滑塊合成物的一種製備方法，其特徵在於所述方法包括如下步驟
a)提供氧化鋯;b)提供氧化釔;c)混合上述氧化鋯和氧化釔;d)燒結該混合物。
16.根據權項15的方法，其中所述氧化釔的具體數量範圍為合成物的6～11克分子%。
17.根據權項15的方法，其中所述氧化釔的具體數量範圍為合成物的8～10克分子%。
18.用作磁頭滑塊合成物的一種製備方法，特徵在於所述方法包括如下步驟a)提供純度為99.5%的氧化鋯;b)提供純度為99.5%的氧化釔;c)將數量為合成物的6～11克分子%的氧化釔添加到氧化鋯中。d)在球磨機裡混合;e)在真空中熱壓燒結生成該合成物。
專利摘要
一種磁頭滑塊組件，包括一個能使滑塊相對於旋轉磁碟表面浮動的空氣承載面，和一個薄膜磁頭元件，該組件由包含氧化鋯的合成物加工而成。此合成物又能包含數量範圍為6～11克分子％，最好為8～10克分子％的氧化釔，這種磁頭滑塊具有結構穩定和工藝性能好的優點。
文檔編號G11B21/21GK85101172SQ85101172
公開日1986年10月8日 申請日期1985年4月1日
發明者長池完訓, 中島博泰, 大浦正樹, 竹下幸二 申請人:株式會社日立製作所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan