專利名稱：磁頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相對于磁記錄介質(zhì)如軟盤、硬盤等用作接觸型或浮動型結(jié)構(gòu)的磁頭的改進(jìn)。本發(fā)明的特征在于帶有細(xì)小的不規(guī)則突起的表面是通過應(yīng)用具有所需成分的蝕刻溶液進(jìn)行化學(xué)蝕刻而不改變通過拋光完成的磁芯件的光滑表面的性能而形成的，其中包括多晶非磁性陶瓷的滑動件中面對磁記錄介質(zhì)的支承表面的表面處只有突起的頂端幾乎是一個平面。本發(fā)明提供一種磁頭和高生產(chǎn)率的磁頭制造方法，期望用它得到對磁記錄介質(zhì)不產(chǎn)生損害的滑動性能的改進(jìn)并且保持磁芯件的光滑表面，沒有電磁性能的惡化。
背景技術(shù)：
除了傳統(tǒng)的記錄容量的軟盤外，作為改進(jìn)的記錄介質(zhì)的結(jié)果，大容量高密度軟盤正被使用，并且正在開發(fā)超過100MB的大容量軟盤。
支承表面的鏡面光潔度對過去用在FD驅(qū)動器中的接觸型磁頭的電磁性能是很重要的，但是當(dāng)使用時，由于記錄介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)負(fù)載增加會出現(xiàn)問題，可以看見吸附現(xiàn)象等。為了防止這種吸附等，(粘附)，必須提高驅(qū)動扭矩。但是，因為目前為省電正使用低扭矩馬達(dá)，上述問題變得越來越嚴(yán)重。
多晶非磁性陶瓷如CaO-TiO2體系、AlTiC體系、MnO-NiO體系、CaTiO3-NiO體系、CaO-MgO-TiO2體系、CaO-MgO-TiO2-SiO2體系、CaO-MgO-TiO2-SiO2-Al2O3體系等正被用于當(dāng)今的磁頭的滑動件以響應(yīng)于密度的提高而提高電磁性能。
而且，具有一種結(jié)構(gòu)從而在盤高速旋轉(zhuǎn)時并被用于硬盤驅(qū)動器等中時飄浮起來的面對浮動型磁頭的盤的支承表面必須具有高準(zhǔn)確度的鏡面光潔度，并且必須保證它的浮動性能。但是，在鏡面光潔度更完美時出現(xiàn)了在驅(qū)動停止時互相接觸的盤和磁頭的支承表面之間的吸附現(xiàn)象或所謂的滑動性能問題，結(jié)果磁頭的CSS性能被降低。
簡言之，如果支承表面，即磁頭的面對記錄介質(zhì)的表面被拋光到一種程度使得原來過程中產(chǎn)生的研磨殘留層全部被移除，在接觸時就有上述吸附等的問題。
各種結(jié)構(gòu)，如磁芯件被插入滑動件的結(jié)構(gòu)或磁芯件被附接或埋置于滑動件的結(jié)構(gòu)被用于磁頭結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)良好的電性能和滑動性能的目的，所有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用下面的兩個方法來防止上述吸附問題等。即，已經(jīng)使用的方法是滑動件的支承表面和面對磁記錄介質(zhì)的磁頭的磁芯件同時被拋光到在[它們]被拋光到鏡面光潔度時不發(fā)生上述吸附問題的一種程度，或者是在上述拋光到鏡面光潔度后僅使滑動件的支承表面粗糙化到一定程度。
在包括氧化鋁和氧化鈦的陶瓷滑動件上實施反應(yīng)離子蝕刻以除去鈦成分并且產(chǎn)生凹坑的該方法公開在日本專利No.63-55157中。但是，除了蝕刻環(huán)境需要特定的真空環(huán)境并且需要特殊的設(shè)備這一事實外，非磁性陶瓷材料的所述離子蝕刻還有生產(chǎn)過程時間長生產(chǎn)率低的問題。
而且，日本專利No.04-34203提出一種方法，從而一旦由Mn-Zn鐵氧體或Ni-Zn鐵氧體制成的滑動件的支承表面被拋光到鏡面光潔度，實施反應(yīng)離子蝕刻以獲得需要的粗糙表面。而且，日本專利申請公開No.02-276074公開一種方法，從而在由Mn-Zn鐵氧體制成的滑動件的滑動表面已經(jīng)達(dá)到鏡面光潔度后，實施反濺射以得到50到100深的凹坑。但是，這種方法不能被用在多晶非磁性陶瓷材料上，并且有上述的生產(chǎn)過程時間長和生產(chǎn)率低的問題。
日本專利特許公開No.02-310869公開一種方法，從而由磁性陶瓷如Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體等制成的滑動件的支承表面用鹽酸蝕刻溶液被粗糙化。由于滑動件和磁芯件均被粗糙化，這種方法由于得到研磨殘留層而出現(xiàn)問題，在磁芯連接時產(chǎn)生缺陷和刮傷，導(dǎo)致磁性能惡化，并且花費(fèi)時間來在磁芯連接處進(jìn)行對齊，導(dǎo)致低的生產(chǎn)效率。
而且，日本專利申請公開No.08-36852公開一種方法，從而由非磁性陶瓷如CaTiO3或AlTiC等制成的滑動件的支承表面用包括氧化劑和酸或氧化劑和堿的含水蝕刻溶液處理，從而該支承表面被粗糙化，同時不侵蝕具有鏡面光潔度的磁芯件。
使用簡單的裝置，從而用包括氧化劑和酸或氧化劑和堿的含水溶液蝕刻的上述方法得到良好的生產(chǎn)率。但是，由于面對所獲得的磁記錄介質(zhì)的支承表面具有帶有不規(guī)則突起的粗糙表面，這些不規(guī)則突起具有尖銳的峰和深陷的缺口，這些突起的頂端是尖銳的峰，會出現(xiàn)磁記錄介質(zhì)容易被損壞的問題，并且沒有獲得足夠的空氣流動的良好的滑動性能的改進(jìn)是不合乎需要的。尤其，出現(xiàn)由包括氧化劑和酸或氧化劑和堿的含水溶液構(gòu)成的蝕刻溶液溶解非磁性陶瓷成分的問題，從而蝕刻性能容易飽和。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供具有良好的電磁性能和滑動性能的磁頭。而且，本發(fā)明的另一個目的是直到原來過程產(chǎn)生的研磨殘留層全部被移除時給面對磁記錄材料的支承表面提供鏡面光潔度，并且然后僅在滑動件的面對磁記錄介質(zhì)的支承表面處形成帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面以得到改變通過拋光已經(jīng)拋光完成的上述磁芯件的光滑表面的性能的好的空氣流動路徑。本發(fā)明的另一個目的是提供一種磁頭和良好的生產(chǎn)效率的磁頭的生產(chǎn)方法，由于已經(jīng)形成的帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面不損壞磁記錄介質(zhì)，用這種方法可實現(xiàn)對滑動性能的改進(jìn)和對磁性能的改進(jìn)。
發(fā)明人感到在滑動期間在記錄介質(zhì)和磁頭之間必須具有良好的空氣流動才能改進(jìn)滑動性能。他們還感到為實現(xiàn)這種良好的空氣流動，必須在滑動件的支承表面處在深度方向上改進(jìn)橫截面的形狀。因此，他們感到盡管相對于磁記錄介質(zhì)形成帶有傳統(tǒng)磁頭的滑動件的不規(guī)則突起的粗糙表面的突起的頂端是與接下來的深陷的缺口相關(guān)的尖銳的峰，這些突起的頂端應(yīng)幾乎是一個平面。
發(fā)明人進(jìn)行各種蝕刻溶液成分的研究，這將可能形成帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面，其中為形成好的空氣流動路徑，滑動件的支承表面的突起的頂端幾乎是平面，結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)在材料是至少2個化合物相的混合物如CaO-TiO2多晶非磁性陶瓷時蝕刻性能在相之間變化。
發(fā)明人進(jìn)行進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)如果蝕刻溶液是包括氧化劑和堿的含水溶液，滑動件的支承表面中的突起的頂端將是尖銳的峰，磁芯的連接被包括氧化劑和酸的含水溶液腐蝕，但是，突起的頂端可制成幾乎是平面，并且通過拋光已經(jīng)完成的磁芯件的表面不被由包括氧化劑和酸和堿的含水溶液的蝕刻液體改變。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)由于在支承表面等處滑動件和磁記錄介質(zhì)之間的吸附問題可通過本發(fā)明的上述蝕刻解決，可能提供所述支承表面更高的鏡面光潔度并且完全移除磁芯件的研磨殘留層來改進(jìn)磁頭的性能。
即，本發(fā)明的特征在于由多晶非磁性陶瓷，尤其是由至少2種或更多不同蝕刻性能的化合物相制得的多晶非磁性陶瓷構(gòu)成的滑動件的面對磁記錄介質(zhì)的支承表面在支承表面與磁芯件一起被拋光到鏡面光潔度后用由包括氧化劑和酸和堿的含水溶液構(gòu)成的蝕刻液體蝕刻到一種程度，從而磁芯件上研磨殘留層可完全被移除。
本發(fā)明可能由上述蝕刻得到特殊表面改形，即，形成由帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面制成的支承表面，其中滑動件中的突起的頂端幾乎是平面，但保持磁芯件的鏡面光潔度并實現(xiàn)良好的電磁性能和滑動性能。
為有效進(jìn)行上述化學(xué)蝕刻發(fā)明人進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并且集中在蝕刻并非簡單的陶瓷與各種化學(xué)品之間的反應(yīng)而是幾個平行的反應(yīng)這一事實，他們感到僅促進(jìn)有效反應(yīng)并禁止那些不必要或具有相反作用或干擾有效反應(yīng)體系的反應(yīng)對提高蝕刻化學(xué)反應(yīng)速率、把反應(yīng)中的波動降低到最小和使反應(yīng)穩(wěn)定是必不可少的。
因此，作為蝕刻溶液成分的各種研究的結(jié)果，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用含有要求數(shù)量的螯合劑，并且在蝕刻期間產(chǎn)生的陽離子將捕集在溶液中(螯合)的蝕刻溶液(該溶液為所述陶瓷的特殊的表面改形而選擇)時，所需的表面改形的產(chǎn)生效率被改進(jìn)，并且這種蝕刻反應(yīng)可被控制。
而且，為利用作為至少2種類型化合物相組成的混合物的上述材料的相之間在蝕刻性能上存在不同這一事實更有效地使帶有不規(guī)則突起的粗糙表面的各個突起的頂端幾乎成為平面，發(fā)明人研究了適當(dāng)?shù)奶沾?。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)通過控制各個原材料將擴(kuò)散的擴(kuò)散成分和在預(yù)焙燒和燒結(jié)期間(如由粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)陶瓷所需的那樣)擴(kuò)散成分將在其中擴(kuò)散的成分的平均粒徑，可獲得至少2種帶有不同蝕刻性能的化合物相的混合物的陶瓷，并制造所要求的磁頭。
即，本發(fā)明是一種生產(chǎn)磁頭的方法，其特征在于通過由傳統(tǒng)粉末冶金方式構(gòu)成的生產(chǎn)方法，即包括混合、預(yù)焙燒、破碎、壓制、燒結(jié)等的過程，非磁性陶瓷從開始的粉末制得，該粉末由至少作為在加熱期間擴(kuò)散的擴(kuò)散成分的原材料A和作為在加熱期間擴(kuò)散成分將擴(kuò)散進(jìn)入其中的成分的原材料B構(gòu)成，其中原材料A的平均粒徑大于原材料B的，優(yōu)選地為其2倍或更大，通過粉末冶金將上述原料制成用于磁頭的滑動件的陶瓷。
附圖簡要說明

圖1A是表示本發(fā)明的磁頭結(jié)構(gòu)的示例的剖面圖，圖1B是輪廓圖；圖2是本發(fā)明的磁頭的滑動件的支承表面的表面狀態(tài)從頂端看的AFM顯微照片；圖3是表示沿圖2的表面中心線的輪廓狀態(tài)的表面高度的曲線；圖4是表示傳統(tǒng)磁頭的滑動件的支承表面的表面狀態(tài)的頂端看去的AFM顯微照片；圖5是表示在圖4的表面的中心線處的表面輪廓狀態(tài)的表面高度的曲線。
實施本發(fā)明的最佳方案任何磁芯件和滑動件面對磁記錄介質(zhì)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如被組裝來使得磁芯件被插入滑動件的結(jié)構(gòu)、滑動件被附接在特定位置的結(jié)構(gòu)等都可被用于本發(fā)明的磁頭結(jié)構(gòu)，并且磁芯件也根據(jù)上述結(jié)構(gòu)和滑動件材料等的需要來選擇。
當(dāng)描述制造磁頭的過程的示例時，在圖1A中的磁頭的塊狀滑動件1的滑動面2中制作所需的缺口或孔，并且按要求組裝的磁芯件3用固定劑4被固緊到這些缺口或孔的內(nèi)部，從而可以看到面對記錄介質(zhì)的磁芯件的表面。
當(dāng)滑動件1和磁芯件3被完全固緊在一起時，研磨支承表面2以除去例如100到200μm的數(shù)量，從而面對記錄介質(zhì)的磁芯件3的表面與支承表面2同樣高。在研磨后，使用相對大的粒徑的金剛石研磨粒子作為游離研磨粒子來實施粗研磨以除去10到50μm的數(shù)量，然后使用細(xì)小金剛石研磨粒子作為游離研磨粒子進(jìn)行終研磨以除去例如幾個μm的數(shù)量。結(jié)果，把產(chǎn)品最終拋光到一表面粗糙度，即，3.0nm或更小的平均粗糙度Ra。然后使用本發(fā)明實施化學(xué)蝕刻。任何傳統(tǒng)的方法可被用于本發(fā)明的支承表面的研磨和拋光。例如，使用金剛石研磨粒子作為游離研磨粒子的研磨和拋光、機(jī)械化學(xué)拋光、使用細(xì)小金剛石研磨粒子作為靜止研磨粒子的帶拋光、鏡面拋光如電解拋光等可被使用。
而且，使用金剛石粒子作為游離粒子的研磨使用簡單的設(shè)備并且具有良好的工作準(zhǔn)確性和效率。使用2-6μm的平均粒徑來進(jìn)行首先的粗研磨，使用0.5μm或更小的優(yōu)選為0.15μm或更小的平均粒徑來進(jìn)行終研磨。
磁芯件的平均粗糙度Ra應(yīng)被終拋光到3.0nm或更小，優(yōu)選是2.0nm或更小，進(jìn)一步優(yōu)選是1.0nm或更小，這是因為在原來的過程中形成的研磨殘留層有可能保留下來。即，在拋光后表面粗糙度Ra將被終拋光到0.1-2.0nm，原來的過程的研磨殘留層完全被移除。
上述由至少帶有不同蝕刻性能的2相或多相構(gòu)成的多晶非磁性陶瓷被用于作為本發(fā)明的主題的磁頭的滑動件，并且因此，在帶有細(xì)小不規(guī)則突起的所需表面用化學(xué)蝕刻制造時，在支承表面中各個突起的頂端可制成幾乎是平面。
多晶非磁性陶瓷如CaO-TiO2體系、AlTiC體系、MnO-NiO體系、CaTiO3-NiO體系、CaO-MgO-TiO2體系、CaO-MgO-TiO2-SiO2體系、CaO-MgO-TiO2-SiO2-Al2O3體系等可被用于作為本發(fā)明的主題的磁頭的滑動件。
而且，優(yōu)選的滑動件，即由至少帶有不同蝕刻性能的2相或多相構(gòu)成的多晶非磁性陶瓷，是用于磁頭的滑動件的陶瓷，該磁頭是通過按需要控制具有隨加熱而擴(kuò)散的擴(kuò)散成分的原材料A的平均粒徑和作為擴(kuò)散成分隨加熱而擴(kuò)散到那里的成分的原材料B的平均粒徑應(yīng)用粉末冶金而產(chǎn)生的。
CaO、Al2O3、MnO、NiO、MgO和/或上述氧化物的衍生物中的一種、兩種或多種可被用于滑動件的陶瓷的具有隨加熱而擴(kuò)散的擴(kuò)散成分的原材料A，TiO2、Al2O3、SiO2、C和/或上述氧化物和元素的衍生物中的一種、兩種或多種可被用于具有擴(kuò)散成分隨加熱而擴(kuò)散到那里的成分的原材料B(假設(shè)原材料A與B是不同的)。
對本發(fā)明而言，氧化物和元素的衍生物可以是任何化合物，只要例如在CaO的情況下，CaO是通過加熱如Ca(OH)2、CaCO3、CaSO4等產(chǎn)生的，并且不對上述陶瓷的最終成分產(chǎn)生任何影響。
例如，在其最終成分是CaO和TiO2的CaO-TiO2陶瓷中可出現(xiàn)幾種類型的化合物，并且在通過CaO經(jīng)CaO晶粒與TiO2晶粒接觸的接觸點(diǎn)向TiO2側(cè)的單向擴(kuò)散的粉末冶金方式的預(yù)焙燒和燒結(jié)過程期間可促進(jìn)產(chǎn)生這些化合物的反應(yīng)。根據(jù)TiO2晶粒內(nèi)CaO的濃度梯度連續(xù)產(chǎn)生化合物。但是，生產(chǎn)狀態(tài)受在粉末冶金方式的混合過程期間CaO和TiO2的混合狀態(tài)和這幾種類型的化合物的熱力學(xué)穩(wěn)定性的影響。
通過上述結(jié)構(gòu)，估計如果TiO2的粒徑小于CaO的粒徑，若沒有相對多的TiO2晶粒，將有很多不與CaO晶粒接觸的TiO2晶粒，結(jié)果擴(kuò)散成分CaO將經(jīng)這些TiO2晶粒擴(kuò)散，上述濃度梯度在接觸點(diǎn)處是不連續(xù)的，因此上述許多TiO2晶粒的每一個的CaO濃度將具有分級結(jié)構(gòu)，從而這種CaO-TiO2陶瓷的幾個化合物將容易表現(xiàn)為各個獨(dú)立的晶粒。
換言之，當(dāng)CaO，即包括擴(kuò)散成分的原材料A的粒徑較大，優(yōu)選比TiO2，即包括擴(kuò)散成分將擴(kuò)散到那里的成分的原材料B的粒徑大2倍或多倍時，由幾種化合物的相組成的晶粒形成在CaO-TiO2陶瓷中，這些化合物相的每一個理論上將具有不同的蝕刻性能。
用于磁頭的滑動件的陶瓷，其中由幾種類型的化合物的晶粒制成的相被混合，如前面所述來獲得，并且由于幾個化合物相因其化學(xué)鍵的穩(wěn)定性而具有不同的蝕刻性能，當(dāng)這種陶瓷被用于滑動件并進(jìn)行已經(jīng)達(dá)到鏡面光潔度的滑動表面的蝕刻時，可容易地形成帶有不規(guī)則突起的粗糙表面，該不規(guī)則突起中各個突起的頂端幾乎是平面。因此，在滑動件和磁頭記錄介質(zhì)彼此面對的支承表面處滑動期間有良好的空氣流動，可實現(xiàn)用于滑動件的陶瓷的改進(jìn)的滑動性能。
對本發(fā)明而言，上述原材料A是擴(kuò)散成分，并且其擴(kuò)散到接收擴(kuò)散成分的成分的晶體原材料B中，并且因此原材料B的晶粒通過這種數(shù)量的擴(kuò)散而變大。由于這種效果對更小的原材料B的粒徑更明顯，0.1-10μm的原材料B的粒徑就足夠獲得用于滑動件所需的陶瓷的粒徑1-10μm。
在本發(fā)明中，例如H2O2可用作氧化劑，醋酸(CH3COOH)、甲酸(HCOOH)、硫酸(H2SO4)等可用作酸，氨(NH3)、碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸鉀(K2CO3)等可用作蝕刻溶液的堿，該蝕刻溶液由包括本發(fā)明的氧化劑、酸和堿的含水溶液構(gòu)成，也可按需要使用用于蝕刻的其它酸和堿的組合。
如果作為蝕刻溶液的氧化劑的過氧化氫的成分比率為1，含水溶液中以100％純度考慮的酸的優(yōu)選比率在醋酸的情況下是0.2-1.2，在甲酸的情況下是0.1-0.3，在硫酸的情況下是0.25-0.5，含水溶液中的堿優(yōu)選比率在氨的情況下是0.2-1.2，在碳酸鈉的情況下是0.7-3.5，在碳酸鉀的情況下是0.8-4.5。這些成分比率是根據(jù)要被蝕刻的材料按需要選擇的并根據(jù)用于蝕刻的可加入的傳統(tǒng)酸堿溶液選擇的。
在本發(fā)明中，優(yōu)選化學(xué)蝕刻條件根據(jù)要被蝕刻的材料、蝕刻溶液的類型和蝕刻溶液的成分比率按需要選擇。尤其，上述條件可在面對磁記錄介質(zhì)的滑動件的支承表面處的帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面的各個突起的頂端幾乎是平面時根據(jù)幾乎是平面的必備特性來選擇。
即，在滑動件的滑動表面中帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面處該平面不必要是完全的平面，并且可以是平整到一定程度使得滑動性能在不對磁記錄介質(zhì)產(chǎn)生損壞的情況下得到改進(jìn)。
相對于化學(xué)蝕刻后的磁芯的表面粗糙度，終拋光后表面粗糙度Ra保持原值例如0.1-2.0nm。與此對比，滑動件的滑動表面的粗糙度Ra超過3.0nm并可被控制到50nm，因此可形成所需要的良好空氣流動路徑，如圖1B所示，滑動表面1的帶有不規(guī)則突起的表面中突起5的頂端處幾乎是平面的平面6的高度和磁芯件3的表面高度基本處于同一表面上。
在本發(fā)明中，當(dāng)上述滑動件的滑動表面通過化學(xué)蝕刻被制成帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面并且各個突起的頂端被制成幾乎是平面的表面時，細(xì)小不規(guī)則突起可依據(jù)所用的多晶非磁性陶瓷類型和它的晶體和化合物相而相對變化。
即，帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面中突起的頂端幾乎是平面，如示例所示，整個表面的平均中心線粗糙度Ra(nm)可依據(jù)陶瓷類型和它的晶體和化合物相而相對變化，從而可看到各種形態(tài)，如上述突起頂端的表面是一個平面、而一個或兩個側(cè)邊是彎曲的，整個頂端表面向一側(cè)傾斜，頂端表面中的一部分或全部又有更細(xì)小的不規(guī)則突起之處等。
在任何情況中，帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面的突起的頂端中的上述傾斜和缺口是整個高度的1/2或更少，優(yōu)選是整個高度的1/3或更少。而且，各個突起的頂端的表面的總的表面面積與滑動件的滑動表面的總的表面面積的比率Sa應(yīng)處于10％-70％的范圍內(nèi)，而突起的各個頂端的端部的平均直徑應(yīng)處于1-10μm的范圍內(nèi).
在本發(fā)明中，如果各個突起的頂端的表面的總的表面面積與滑動件的滑動表面的總的表面面積的比率Sa小于10％，將有可能使磁頭施加于磁記錄介質(zhì)的壓力在很窄的表面面積內(nèi)被集中，磁記錄介質(zhì)將被損壞，而如果比率超過70％，空氣流動路徑變窄，很小空氣流動路徑，從而空氣流動變差。因此上述范圍之外的Sa是不希望的，優(yōu)選的比率是15％-50％。
通過本發(fā)明，如果突起的頂端的表面處平均直徑Da小于1μm，不能獲得有效的平面表面并且頂端將成為損壞磁記錄介質(zhì)的尖銳的峰，而如果該直徑超過10μm，端面形狀將多樣化，流動路徑和空氣流動中會產(chǎn)生波動。因此上述范圍之外的Da是不希望的，優(yōu)選的Da是2-7μm。
而且，在本發(fā)明中，通過用螯合試劑捕集溶液中蝕刻所產(chǎn)生的陽離子并實施刻蝕提高所需表面改形的效率。因此，刻蝕溶液根據(jù)表面改形的目的而從包含氧化劑的溶液、包含氧化劑和酸的溶液、包含氧化劑和堿的溶液以及包含氧化劑、酸和堿的溶液等中選擇。蝕刻溶液和螯合試劑的這些溶液可用作陶瓷表面改形的作用劑。
根據(jù)發(fā)明人進(jìn)行的實驗，蝕刻溶液和蝕刻溶液中化學(xué)品如氧化劑、酸、堿等的比率應(yīng)為化學(xué)品/蝕刻溶液＝1×10-2到1(重量比)的數(shù)量，或者螯合試劑和蝕刻溶液的比率應(yīng)在螯合試劑/蝕刻溶液＝1×10-5-10×10-1(摩爾濃度M)的數(shù)量的范圍內(nèi)選擇。
由本發(fā)明的蝕刻溶液和螯合試劑構(gòu)成的表面改形劑可通過按需要簡單地控制化學(xué)成分并按需要搖動和混合化學(xué)成分而不必要提高處理溫度或提高濃度來獲得。
通過本發(fā)明，考慮包括討論中的陶瓷的成分、表面改形的條件和程度、使用的蝕刻溶液、蝕刻條件等的各種條件按需要從各種化學(xué)物質(zhì)中選擇螯合試劑。例如下面的化學(xué)藥品與金屬原子形成螯合劑乙酰丙酮乙二胺四乙酸(EDTA)和堿金屬鹽2，2’，2”-三吡啶新釷試劑(Neothorin)亞硝基苯胲胺鹽(銅鐵靈)二乙基二硫代氨基甲酸和堿金屬鹽釷試劑(也稱為Thoron)4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(紅菲繞啉)Bismuthiol II1，10-菲咯啉berrilon II8-羥基喹啉次氮基三乙酸和堿金屬鹽環(huán)己二胺四乙酸(CyDTA)和堿金屬鹽N-氧乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和堿金屬鹽乙二醇二(β-氨基乙醚)四乙酸(GEDTA)和堿金屬鹽乙二胺四丙酸(EDTP)和堿金屬鹽實施例1在50度下在已經(jīng)被拋光到鏡面光潔度的CaO-MgO-TiO2滑動件上應(yīng)用具有包含過氧化氫、氨和醋酸并且以100％純度算比例為1∶1∶0.25的含水溶液的成分的蝕刻溶液實施3分鐘的化學(xué)蝕刻。確定在蝕刻處理之前和之后的中心線的平均粗糙度Ra(nm)。
而且，為評估帶有滑動件的磁頭的滑動性能，使磁頭與磁記錄介質(zhì)接觸，并且確定開始扭矩來證實開始扭矩T的降低，即，使用扭矩驅(qū)動器改進(jìn)滑動性能。結(jié)果如表1所示。比較例1而且，作為比較，在50度溫度下應(yīng)用具有包含過氧化氫和氨氣并且以100％純度算比例為10∶1的含水溶液的成分的蝕刻溶液實施3分鐘的化學(xué)蝕刻。類似地確定中心線的平均粗糙度Ra(nm)和開始扭矩T并將之示出于表1中。
另外，用AFM(數(shù)字設(shè)備公司制造的內(nèi)原子力顯微鏡NanoScope 3)檢查支承表面的表面狀態(tài)并且在該中心線的方向上確定的長度L的部分從作為結(jié)果得到的粗糙度曲線抽樣。該樣本的中心線用作X軸，并且它的軸向振幅用作Y軸。當(dāng)粗糙度曲線以函數(shù)y＝f(x)表示時，中心線的平均粗糙度Ra(nm)以下面公式表示。而且，突起的各個頂端的總的表面面積與滑動表面的總的表面面積的比率Sa和突起的頂端的表面的平均直徑Da應(yīng)用AFM確定。確定結(jié)果如表1所示。Ra=1I∫0L|f(x)|dx]]>實施例2在30度下在已經(jīng)被拋光到鏡面光潔度的CaO-TiO2滑動件上應(yīng)用具有包含過氧化氫、氨氣和甲酸并且以100％純度算比例為1∶0.25∶0.20的含水溶液的成分的蝕刻溶液實施3分鐘的化學(xué)蝕刻。如實施例1一樣確定中心線的平均粗糙度Ra(nm)。帶有滑動件的磁頭與磁記錄介質(zhì)接觸，并且使用扭矩驅(qū)動器確定開始扭矩T。結(jié)果如表1所示。
表1

實施例3應(yīng)用CaO-MgO-TiO2非磁性陶瓷作為滑動件并且Mn-Zn磁性材料作為磁芯件來組裝圖1A所示的磁頭4，并且然后實施應(yīng)用細(xì)小金剛石研磨粒子(3μm的平均粒徑)作為游離研磨粒子的粗研磨以及應(yīng)用細(xì)小金剛石研磨粒子(0.5μm的平均粒徑)作為游離研磨粒子進(jìn)行的終研磨。使中心線的平均粗糙度Ra(nm)為2.0nm。
在50度的溫度下在已經(jīng)得到的磁頭上應(yīng)用具有包含過氧化氫、氨和醋酸并且以100％純度算比例為1∶1∶0.25的含水溶液的成分的蝕刻溶液實施5分鐘的化學(xué)蝕刻。
確定在蝕刻處理之前和之后的中心線的平均粗糙度Ra(nm)，而且，為評估帶有滑動件的磁頭的滑動性能，使磁頭與磁記錄介質(zhì)接觸，并且使用扭矩驅(qū)動器確定開始扭矩T。結(jié)果如表2所示。比較例2作為比較，通過保持陶瓷在50度溫度下應(yīng)用具有包含過氧化氫和氨并且以100％純度算比例為10∶1的含水溶液的成分的蝕刻溶液實施5分鐘的化學(xué)蝕刻。類似地確定中心線的平均粗糙度Ra(nm)和開始扭矩T并將之示出于表2中。中心線的平均粗糙

島的高度是很均勻的。另一方面，很清楚比較例在小島之間有很寬的間隔，并且有許多具有尖銳的峰的小島，尖銳的峰的高度是不均勻的。實施例4應(yīng)用用于滑動件的CaO-TiO2非磁性陶瓷及用于磁芯件的Mn-Zn磁性材料來組裝圖1A所示的磁頭4，并且實施應(yīng)用細(xì)小金剛石研磨粒子(3μm的平均粒徑)作為游離研磨粒子的初步研磨以及應(yīng)用具有表3(平均粒徑)中的粒徑的細(xì)小金剛石研磨粒子作為游離研磨粒子進(jìn)行的終研磨。
然后在50度的溫度下在已經(jīng)得到的磁頭上應(yīng)用具有包含過氧化氫、氨和醋酸并且以100％純度算比例為1∶0.5∶0.2的含水溶液的成分的蝕刻溶液實施3分鐘的化學(xué)蝕刻。化學(xué)蝕刻之后的Ra(nm)如表3所示。
而且，為了比較，沒有被蝕刻的未處理樣品和在上述終研末后應(yīng)用金剛石研磨粒子傳統(tǒng)粗糙化處理的樣品表示于表3中。
通過本發(fā)明的化學(xué)蝕刻方法，磁芯的支承表面在蝕刻后保持與蝕刻前同樣的表面粗糙度，滑動件的支承表面蝕刻后的表面粗糙度僅在實施例4-1到4-3中提高了，而形成在滑動件的滑動表面上帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面的突起的頂端處的幾乎是平面。
表3

實施例5實施例4得到的磁頭的滑動性能與磁性能(輸出、分辨率)被確定并表示在表4中。實施例4-1到4-3中的所有磁頭具有與不蝕刻的未處理樣品相同的或更好的電特性，并且滑動性能都比未處理的傳統(tǒng)地粗糙化的樣品顯著地改進(jìn)了。
表4

實施例6在50度溫度下應(yīng)用由表5中的蝕刻溶液和表6中的螯合劑構(gòu)成的表面改形劑對表5中的已經(jīng)被拋光到鏡面光潔度的陶瓷實施5分鐘的表面改形。為了評估表面改形程度，表面改形之前和之后的中心線平均粗糙度Ra(nm)表示于表6中。中心線平均粗糙度Ra(nm)以和實施例1相同的方法確定。比較例3為了比較，在除了改形劑中不包含螯合劑這一點(diǎn)外實施與實施例6相同的處理時，確定Ra(nm)并將其表示在表5中。這里表中的O表示表面改形之前，·表示比較例。蝕刻溶液是包含各種化學(xué)品的含水溶液，并且制備來使得包含溶液的化學(xué)品以純度100％算處于括號內(nèi)所示的成分比率。螯合劑的成分比率和使用的化學(xué)品及蝕刻溶液一樣在括號中表示。
從表5中明顯看到帶有本發(fā)明的包含螯合試劑的表面改形劑使Ra與僅帶有蝕刻溶液的表面改形相比，即與比較例的Ra相比，有明顯的改進(jìn)。
表5

表6

實施例7平均粒徑為3.5μm的40重量份的碳酸鈣和平均粒徑為4.0μm的4重量份的碳酸鎂作為包括擴(kuò)散成分的原材料A，平均粒徑為0.8μm的46重量份的碳酸鈦作為包括擴(kuò)散成分向那里擴(kuò)散的成分的原材料B，稱出它們，然后由粉末冶金方式通過混合、預(yù)焙燒、破碎模壓及燒結(jié)制成CaO-MgO-TiO2陶瓷。此時主要產(chǎn)品和它們的數(shù)量被表示于表7。
而且，一旦上述陶瓷的指定表面被拋光到鏡面光潔度，在50度溫度下應(yīng)用具有包含過氧化氫、氨和醋酸并且以100％純度算成分比例為1∶1∶0.25的含水溶液的成分的蝕刻溶液實施3分鐘的化學(xué)蝕刻。
應(yīng)用AFM(數(shù)字設(shè)備公司制造的內(nèi)原子力顯微鏡NanoScope 3)檢查滑動表面的表面狀態(tài)并且確定各個突起的頂端的表面的總的表面面積與支承表面的總的表面面積的比率Sa和突起的頂端的表面的平均直徑Da。確定結(jié)果如表7所示。比較例4平均粒徑為1.5μm的58重量份的碳酸鈣作為原材料A，平均粒徑為1.5μm的42重量份的碳酸鈦作為原材料B，稱出它們，然后由與例7同樣的粉末冶金方式得到用于滑動件的陶瓷。此時主要產(chǎn)品和它們的數(shù)量被表示于表7。
從表7明顯看到，本發(fā)明的陶瓷使用帶有至少兩種在蝕刻中具有不同蝕刻性能的化合物相的陶瓷，并且尤其可能使在已經(jīng)達(dá)到鏡面光潔度的支承表面中形成的不規(guī)則突起表面中的各個突起的頂端幾乎是平面并可能在用CaO-MgO-TiO2陶瓷滑動期間在滑動件和磁記錄介質(zhì)之間獲得良好的空氣流動，因此在磁記錄介質(zhì)以高速旋轉(zhuǎn)時可實現(xiàn)高密度FDD和HDD的良好的磁性能和滑動性能。
表7產(chǎn)生量(％)<tab

>工業(yè)實用性通過本發(fā)明，一旦磁頭被組裝起來并且磁芯件和滑動件的面對磁記錄介質(zhì)的支承表面已經(jīng)被拋光到鏡面光潔度以使平均粗糙度Ra達(dá)到例如2.0nm或更小，通過用由包含氧化劑、酸和堿的含水溶液構(gòu)成的蝕刻溶液進(jìn)行的化學(xué)蝕刻，可在滑動件的支承表面處形成帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面，并可能使帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面的各個突起的頂端幾乎是平面，而同時在磁芯的已經(jīng)被拋光并研磨來移除研磨殘留層的光滑表面的特性上沒有任何改變。
即，可能在用本發(fā)明的磁頭進(jìn)行滑動期間改進(jìn)支承表面與磁記錄介質(zhì)之間的空氣流動，其中帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面的各個突起的頂端幾乎是平面，并且尤其可能在記錄介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)的高密度FD驅(qū)動器中獲得良好的磁性能和滑動性能。
而且，通過控制由在預(yù)焙燒和燒結(jié)期間擴(kuò)散的擴(kuò)散成分和擴(kuò)散成分按需要擴(kuò)散到那里的成分組成的原材料的平均粒徑并通過粉末冶金將它們制成陶瓷，有可能獲得滑動件用的陶瓷，其中該陶瓷中有至少兩種不同蝕刻性能的化合物相出現(xiàn)。
因此，幾種類型的化合物相的混合的陶瓷由于各個化合物相的化學(xué)鍵的穩(wěn)定性不同而具有不同的蝕刻性能，并且當(dāng)已經(jīng)被拋光到鏡面光潔度的支承表面被蝕刻時，可容易形成各個突起頂端幾乎是平面的不規(guī)則突起粗糙表面，使得在滑動件和磁記錄介質(zhì)彼此面對的滑動表面處滑動期間得到良好的空氣流動，并且也使得用于滑動件的陶瓷的滑動性能得到改進(jìn)。
而且，通過把特定數(shù)量的螯合劑加入到本發(fā)明的蝕刻溶液中并實施蝕刻從而使在蝕刻期間產(chǎn)生的陽離子由螯合試劑捕集在溶液中，就能提高想要的表面改形的效率。
權(quán)利要求
1.一種磁頭，具有磁芯件和由多晶非磁性陶瓷制成的滑動件，其特征在于滑動件的面對磁記錄介質(zhì)的支承表面采用帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面，并且各個突起的頂端幾乎是平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其特征在于各個突起的頂端表面的總的表面面積與滑動件的支承表面的總的表面面積的比率Sa為10％-70％，且各個突起的頂端的表面的平均直徑為1-10μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其特征在于磁芯件的面對磁記錄介質(zhì)的支承表面的是平均粗糙度Ra為3.0nm或更小的光滑表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的磁頭，其特征在于磁芯件的面對磁記錄介質(zhì)的支承表面具有Ra為2.0nm或更小的平均粗糙度，并且研磨殘留層已經(jīng)被移除。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其特征在于滑動件的支承表面的平均粗糙度Ra超過3.0nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其特征在于多晶非磁性陶瓷具有至少2個不同蝕刻性能的化合物相。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的磁頭，其特征在于多晶非磁性陶瓷是CaO-TiO2、AlTiC、MnO-NiO、CaTiO3-NiO、CaO-MgO-TiO2、CaO-MgO-TiO2-SiO2、和CaO-MgO-TiO2-SiO2-Al2O3中的任何一種。
8.一種磁頭制造方法，其中磁頭具有磁芯件和由多晶非磁性陶瓷制成的滑動件，將滑動件的面對磁記錄介質(zhì)的支承表面處理成帶有細(xì)小不規(guī)則突起的表面并且通過化學(xué)蝕刻使各個突起的頂端幾乎是平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的磁頭制造方法，其特征在于多晶非磁性陶瓷由至少2個不同蝕刻性能的化合物相制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的磁頭制造方法，其特征在于化學(xué)蝕刻中使用的蝕刻溶液由包含氧化劑和酸和堿的含水溶液制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的磁頭制造方法，其特征在于蝕刻溶液與螯合試劑被用于化學(xué)蝕刻。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的磁頭制造方法，其特征在于在磁芯件和滑動件的面對磁記錄介質(zhì)的支承表面已經(jīng)被拋光到3.0nm或更小的平均粗糙度Ra后實施化學(xué)蝕刻。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的磁頭制造方法，其特征在于用金剛石游離研磨粒子來進(jìn)行兩步研磨作為拋光方式以獲得磁芯件的2.0nm或更小的平均粗糙度Ra并移除研磨殘留層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的磁頭制造方法，其特征在于拋光中的第二步研磨期間金剛石研磨粒子的平均粒徑是0.5μm或更小。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的磁頭制造方法，其特征在于多晶非磁性陶瓷由至少原材料A和原材料B組成的初始粉末來制成，原材料A作為在加熱期間進(jìn)行擴(kuò)散的擴(kuò)散成分，原材料B作為在加熱期間擴(kuò)散成分向其中進(jìn)行擴(kuò)散的成分，并且所述陶瓷通過粉末冶金方法制得，原材料A的平均粒徑大于原材料B的平均粒徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的磁頭制造方法，其特征在于原材料A的平均粒徑是原材料B的平均粒徑的2倍或更大。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的磁頭制造方法，其特征在于原材料A是從CaO、Al2O3、MnO、NiO、MgO和/或上述氧化物的衍生物中選擇的一種、兩種或多種，原材料B是從TiO2、Al2O3、SiO2、C和/或上述氧化物和元素的衍生物中選擇的一種、兩種或多種，條件是原材料A與B是不同的。
全文摘要
本發(fā)明的一個目的是提供一種磁頭和具有良好生產(chǎn)效率的磁頭生產(chǎn)方法,用該方法僅在滑動件的面對磁記錄介質(zhì)的支承表面上形成帶有細(xì)小的不規(guī)則突起的表面以形成良好的空氣流動路徑而不改變已經(jīng)被拋光完成的磁芯件的光滑表面的性能,并且通過帶有細(xì)小不規(guī)則突起的該表面還改進(jìn)了滑動性能和磁性能,而且對磁記錄介質(zhì)不產(chǎn)生損壞,這些都是為了獲得磁頭的良好磁性和滑動性能。通過本發(fā)明,細(xì)小的不規(guī)則突起形成在滑動件的支承表面中,并且?guī)в屑?xì)小不規(guī)則突起的表面中各個突起的頂端幾乎是平面,不對磁芯件的光滑表面的性能產(chǎn)生任何改變,在磁頭被組裝起來并且磁芯材料的滑動表面和滑動件的面對磁記錄介質(zhì)的滑動表面已經(jīng)被拋光到例如2.0nm或更小的平均表面粗糙度Ra后,通過用由包含氧化劑、酸和堿的含水溶液構(gòu)成的蝕刻溶液進(jìn)行的化學(xué)蝕刻,直到移除研磨殘留層,磁芯的光滑表面已經(jīng)被拋光完成,結(jié)果在滑動期間滑動件和記錄介質(zhì)之間的空氣流動可被改善。
文檔編號G11B5/10GK1274458SQ99801212
公開日2000年11月22日 申請日期1999年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月24日
發(fā)明者藤井博滿, 行方武彥, 橫內(nèi)伸, 中村克弘 申請人:住友特殊金屬株式會社