專利名稱：磁頭滑塊用燒結(jié)體、磁頭滑塊和磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁頭滑塊用燒結(jié)體、磁頭滑塊和磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法。
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面。
并且，在制造現(xiàn)有的磁頭滑塊時(shí)，例如，如下述日本特開昭57-82172號(hào)公報(bào)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)燒結(jié)體作為磁頭滑塊的基板。
現(xiàn)在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，今后，伴隨著硬盤裝置的小型化、低成本化，磁頭滑塊將會(huì)變得更小型化，預(yù)計(jì)將來會(huì)向小型滑塊的約20％大小的飛米滑塊(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)生的空氣軸承面的階梯差。并且也要求充分提高被研磨了的空氣軸承面上的基板的表面平滑性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而做出的，其目的在于提供可實(shí)現(xiàn)空氣軸承面的階梯差的降低，且研磨面具有足夠的表面平滑性的磁頭滑塊用燒結(jié)體，和使用它的磁頭滑塊，以及磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法。
本發(fā)明者進(jìn)行了專心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為現(xiàn)有的磁頭滑塊的基板使用的鋁鈦碳燒結(jié)體的研磨速度，與包含薄膜磁頭的層壓體的研磨速度相比極低，由此，在研磨時(shí)層壓體的研磨量與基板的研磨量相比變得過大而產(chǎn)生大的階梯差。并且，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，含有TiC和XC的至少一種和含有Ti和X的碳化物，以及Al2O3和游離碳，且具有規(guī)定的組成的燒結(jié)體(其中，X是選自Ta、W、Mo、Nb、Zr、V和Cr的至少一種元素)的研磨速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的鋁鈦碳燒結(jié)體的研磨速度，并且研磨面變得非常平滑，從而想到了本發(fā)明。
本發(fā)明的磁頭滑塊用燒結(jié)體，具有TiC和XC的至少一種、含有Ti和X的碳化物、Al2O3和游離碳，相對(duì)于100體積份的Al2O3，含有TiC和XC的至少一種、以及、含有Ti和X的碳化物的合計(jì)總碳化物25～160體積份，相對(duì)于Al2O3和總碳化物的合計(jì)100體積份，含有1～15體積份的游離碳(其中，X是選自Ta、W、Mo、Nb、Zr、V和Cr的至少一種元素)。
此外，本發(fā)明的磁頭滑塊具備由燒結(jié)體制成的基板，和在所述基板上形成的含有薄膜磁頭的層壓體，燒結(jié)體具有TiC和XC的至少一種和含有Ti和X的碳化物，以及Al2O3和游離碳，相對(duì)于100體積份的Al2O3，含有TiC和XC的至少一種以及含有Ti和X的碳化物的合計(jì)總碳化物25～160體積份，相對(duì)于Al2O3和總碳化物的合計(jì)100體積份，含有1～15體積份的游離碳(其中，X是選自Ta、W、Mo、Nb、Zr、V和Cr的至少一種元素)。
根據(jù)這些發(fā)明，該燒結(jié)體相比于現(xiàn)有的用于磁頭滑塊用燒結(jié)體的鋁鈦碳燒結(jié)體研磨速度快，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，充分減少了使用該磁頭滑塊用燒結(jié)體的基板的研磨速度，與含有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)，詳細(xì)地說，在由該磁頭滑塊用燒結(jié)體制成的基板上層疊含有薄膜磁頭的層壓體來制成層疊構(gòu)造體，對(duì)平行于該層疊構(gòu)造體的層疊方向的斷面進(jìn)行研磨以制造磁頭滑塊時(shí)，在由研磨而形成的空氣軸承面上，在層壓體與基板之間難以產(chǎn)生階梯差。此外，該磁頭滑塊用燒結(jié)體，其研磨面具有足夠的表面平滑性。
在燒結(jié)體不含有Ti和X的碳化物和XC而只含有TiC時(shí)，有表面平滑性不充分的傾向。此外，TiC和XC的至少一種、以及、含有Ti和X的碳化物的合計(jì)總碳化物的濃度達(dá)不到上述下限時(shí)，研磨速度和表面平滑性有不充分的傾向。此外，總碳化物的濃度超過上述上限時(shí)，有燒結(jié)性變差的傾向。此外，游離碳的濃度不到上述下限時(shí)，研磨速度不夠，游離碳的濃度超過上述上限時(shí)，表面平滑性不夠。
雖然得到這種傾向的原因不明確，但例如可以考慮如下。若在含有Al2O3和TiC的燒結(jié)體中添加游離碳，則可以抑制燒結(jié)時(shí)的Al2O3或TiC等的晶粒的生長(zhǎng)，由此，燒結(jié)體的研磨速度得到了提高。此外，若在該燒結(jié)體中添加元素X，即選自Ta、W、Mo、Nb、Zr、V和Cr的1種或多種元素，則該元素的一部分可以固溶于TiC，可以形成金屬碳化物的固溶體，所以認(rèn)為也可以實(shí)現(xiàn)表面粗糙度的改善。即，X是可以與TiC固溶的元素。
這里，在磁頭滑塊用燒結(jié)體和磁頭滑塊中，優(yōu)選相對(duì)于Al2O3和總碳化物的合計(jì)100體積份，含有3～7體積份的游離碳。這樣可以得到更充分的研磨速度和研磨面的平滑性。
此外，總碳化物中的X與Ti的摩爾比優(yōu)選為1∶3～3∶1。這樣可以充分提高表面平滑性。此外，當(dāng)相對(duì)于100體積份的Al2O3含有70～160體積份的總碳化物時(shí)，總碳化物中的X與Ti的摩爾比也可以是1∶10～3∶1。這樣的話容易提高研磨速度。
本發(fā)明的磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法，包括在非氧化性氣氛中燒結(jié)粉末的成形體的工序，該粉末的成形體含有Al2O3、TiC、XC和碳，相對(duì)于100體積份的Al2O3，含有TiC和XC的合計(jì)25～160體積份，相對(duì)于Al2O3、TiC和XC的合計(jì)100體積份，含有1～15體積份的碳。其中，X是選自Ta、W、Mo、Nb、Zr、V、Cr、Si的1種或多種元素。
由此，可以適當(dāng)?shù)刂圃焐鲜龃蓬^滑塊用燒結(jié)體。
在這里，成形體優(yōu)選相對(duì)于Al2O3、TiC和XC的合計(jì)100體積份含有3～7體積份的碳。此外，在成形體中優(yōu)選XC與TiC的摩爾比為1∶3～3∶1。此外，優(yōu)選相對(duì)于100體積份的Al2O3含有70～160體積份的總碳化物，且總碳化物中的X與Ti的摩爾比為1∶10～3∶1。
此外，在上述制造方法中可以還包括，對(duì)含有Al2O3、TiC、XC和碳的混合粉末進(jìn)行成形而形成前述成形體的工序。
此外，還可以包括以下工序混合Al2O3、TiC、XC和有機(jī)物而得到混合物，通過在非氧化性氣氛中熱處理所述混合物來炭化上述混合物中的有機(jī)物得到混合粉末，對(duì)前述混合粉末進(jìn)行成形以形成前述成形體。
并且，還可以包括以下工序混合Al2O3、TiC、XC和有機(jī)物來得到混合物，對(duì)前述混合物進(jìn)行成形，通過在非氧化性氣氛中對(duì)被成形的混合物進(jìn)行熱處理來炭化上述混合物中的有機(jī)物，得到上述成形體。
根據(jù)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)空氣軸承面具有足夠的表面平滑度且空氣軸承面的階梯差降低了的磁頭滑塊。由此，可以制造更小尺寸的磁頭滑塊，可以實(shí)現(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4(a)、圖4(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3的立體圖。
圖5是表示將圖4(b)的條研磨了的狀態(tài)的截面示意圖。
圖6是表示實(shí)施例1～9和比較例1～10的磁頭用基板制作時(shí)的成形體的配合量的表。
圖7是表示在實(shí)施例1～9和比較例1～10中制作的磁頭用基板的特性的表。
圖8是關(guān)于實(shí)施例1、2的燒結(jié)體的XRD數(shù)據(jù)，(a)是關(guān)于熱壓軸方向的面的XRD數(shù)據(jù)，(b)是關(guān)于垂直于熱壓軸方向的面的XRD數(shù)據(jù)。
符號(hào)說明
10薄膜磁頭、11磁頭滑塊、13基板、14層壓體、50涂層、D階梯差、S空氣軸承面。
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(duì)相同或相當(dāng)?shù)囊厥褂孟嗤?hào)，并省略重復(fù)的說明。
(磁頭滑塊用燒結(jié)體)首先，對(duì)本實(shí)施方式的磁頭滑塊用燒結(jié)體進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的磁頭滑塊用燒結(jié)體為含有TiC和XC的至少一種，和含有Ti和X的碳化物即(Ti，X)C，以及Al2O3和游離碳(C)的燒結(jié)體。其中，X是選自Ta、W、Mo、Nb、Zr、V和Cr的至少1種元素。該X為可與TiC形成固溶體的元素組。并且，X中優(yōu)選的元素為Ta、W、Mo、Nb、Zr、V，更優(yōu)選的元素為Ta、W、Mo、Nb，特別優(yōu)選的為W。
這里，在燒結(jié)體中Al2O3、TiC、XC、(Ti，X)C分別形成結(jié)晶粒。另外，(Ti，X)C是Ti和X的碳化物，是固溶體。
此外，在燒結(jié)體中游離碳是不與Al2O3或碳化物化學(xué)結(jié)合的游離成分，主要存在于Al2O3或碳化物的結(jié)晶的晶粒邊界。
這里，該磁頭滑塊用燒結(jié)體中的總碳化物，即合計(jì)了TiC和XC的至少一種和(Ti，X)C的總碳化物的濃度為，相對(duì)于100體積份的Al2O3的25～160體積份。TiC、XC和(Ti，X)C之間的體積比率沒有特別限定，但是因?yàn)?Ti，X)C的配合量多時(shí)表面平滑性變高，所以優(yōu)選。另外，TiC、XC和(Ti，X)C中的(Ti，X)C的體積比率，有隨著燒結(jié)溫度的提高而增高的傾向。此外，雖然在燒結(jié)體中只要含有TiC和XC的至少任意一方就可以，但通常情況下包含二者的較多。
此外，該磁頭滑塊用燒結(jié)體中的游離碳的濃度，相對(duì)于Al2O3和總碳化物的合計(jì)100體積份，為1～15體積份。此外，優(yōu)選游離碳的濃度為3～7體積份。
此外，燒結(jié)體中的各化合物和游離碳的體積比可以容易地從燒結(jié)體的斷面照片中的各成分的面積比取得。
這里，當(dāng)燒結(jié)體不含有含X和Ti的碳化物或XC而只含TiC時(shí)，有表面平滑性變得不充分的傾向。此外，當(dāng)合計(jì)了TiC和XC的至少一方和含有Ti和X的碳化物的總碳化物的濃度不到上述下限時(shí)，有研磨速度或表面平滑性變得不充分的傾向。此外，總碳化物的濃度超過上述上限時(shí)，有燒結(jié)性變差的傾向。此外，C的濃度不到上述下限時(shí)研磨速度變得不足夠，碳濃度超過上述上限時(shí)表面平滑性變得不充分。
此外，總碳化物中的X與Ti的摩爾比優(yōu)選為1∶10～3∶1。并且，更優(yōu)選相對(duì)于100體積份的Al2O3含有70～160體積份的總碳化物，總碳化物中的X與Ti的摩爾比為1∶3～3∶1。
另外，該磁頭滑塊用燒結(jié)體還可以含有二氧化鈦(TiO2)。二氧化鈦的合適的濃度，在以Al2O3計(jì)為100體積份時(shí)，為0.5～10體積份。如果磁頭滑塊用燒結(jié)體含有二氧化鈦，則燒結(jié)性提高，容易實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化。
另外，本實(shí)施方式的磁頭滑塊用燒結(jié)體在不影響其特性的程度上也可以含有其他成分。
(磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法)接著，對(duì)這樣的磁頭滑塊用燒結(jié)體的第一制造方法進(jìn)行說明。
首先，準(zhǔn)備Al2O3粉末、TiC粉末、XC(金屬X的碳化物)粉末(這里，X是從Ta、W、Mo、Nb、Zr、V、Cr、Si構(gòu)成的元素組選擇的1種或多種元素)、碳粉末、以及根據(jù)需要作為添加物的二氧化鈦粉末。
這里，原料Al2O3粉末的平均粒徑優(yōu)選為0.1～1μm，更優(yōu)選為0.4～0.6μm。
另外，TiC粉末和XC粉末的平均粒徑優(yōu)選為0.1～3μm，更優(yōu)選為0.1～0.5μm。TiC粉末和XC粉末也可以含有碳。
另外，碳粉末的平均粒徑優(yōu)選為20～100nm。作為碳粉末可以使用例如碳黑、乙烯黑等的由碳構(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，若使用水作為溶劑，則溶劑與TiC會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致TiC粉末被氧化，所以不能使用水。
這里，在混合粉末中配合Al2O3粉末、TiC粉末、XC粉末、碳粉末，并使得相對(duì)于100體積份的Al2O3，合計(jì)含有25～160體積份的TiC和XC，且相對(duì)于Al2O3、TiC和XC的合計(jì)100體積份，含有1～15體積份的碳。此外，這里的體積不是松密度等的粉體的表觀體積，而是各物質(zhì)的真實(shí)體積。通過基于各物質(zhì)的重量和各物質(zhì)的真實(shí)密度容易地計(jì)算出各物質(zhì)的真實(shí)體積。
此外，在TiC和XC等的金屬碳化物粉末中通常含有游離碳1～0.5wt％左右。上述碳的量是含有該游離碳的碳的量。
這里，相對(duì)于Al2O3、TiC、XC的合計(jì)100體積份，優(yōu)選含有3～7體積份的碳。此外，TiC和XC都是必須成分。這里，優(yōu)選XC與TiC的摩爾比為1∶3～3∶1。此外，相對(duì)于100體積份的Al2O3，當(dāng)合計(jì)含有70～160體積份的TiC和XC時(shí)，XC與TiC的摩爾比也可以是1∶10～3∶1。此外，也可以根據(jù)需要添加二氧化鈦等的添加劑。
在這里，粉末的混合優(yōu)選在球磨機(jī)或超微磨碎機(jī)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(duì)混合粉末進(jìn)行噴霧造粒。這里，例如，只要在幾乎不含氧的氮或氬等的惰性氣體的60～200℃左右的熱風(fēng)中進(jìn)行噴霧干燥即可，由此可以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)溶劑對(duì)造粒物的液體含有量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使造粒物中含0.1～10重量％左右的有機(jī)溶劑。作為用于調(diào)節(jié)液體含有量的有機(jī)溶劑，可舉出例如，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。另外在這里如果用水作為溶劑使用，溶劑與碳化鈦會(huì)起化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致碳化鈦粉末會(huì)被氧化，所以不能使用水。
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在內(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。
然后，對(duì)得到的成形體進(jìn)行熱壓(HIP)而得到燒結(jié)體。在這里例如將燒結(jié)溫度設(shè)為1200～1750℃，壓力設(shè)為10～50MPa(約100～500kgf/cm2)，使氣氛設(shè)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。另外，由于在燒結(jié)體中增加(Ti，X)C成分即固溶體成分，有提高表面平滑性的傾向，所以優(yōu)選燒結(jié)溫度為1650～1750℃。
由此，完成磁頭滑塊用燒結(jié)體。這里，磁頭滑塊用燒結(jié)體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(duì)這樣的磁頭滑塊用燒結(jié)體的第二制造方法進(jìn)行說明。
在上述第一制造方法中使用了碳粉末，而在第2制造方法中取而代之使用有機(jī)物。具體來講，首先混合Al2O3粉末、TiC粉末、XC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、丙烯酸樹脂、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?duì)該混合物進(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)物的種類等而任意并且合適地設(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Al2O3、TiC、XC和碳、且根據(jù)需要還含有二氧化鈦等的混合粉末。
然后，可以與第一制造方法同樣地對(duì)該混合粉末進(jìn)行成形、燒結(jié)。
這樣用有機(jī)物進(jìn)行制造時(shí)，可以均勻地分散碳，從而可以縮短碳分散所需要的時(shí)間。在這里，被碳化了的有機(jī)物也包含在上述的成形體中的碳成分中。
為了得到致密的磁頭滑塊用燒結(jié)體，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Al2O3粉末、TiC粉末、XC粉末以及有機(jī)物等的混合物后，在碳化前與第一制造方法同樣地對(duì)該混合物進(jìn)行成形。之后，可以對(duì)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Al2O3、TiC、XC和碳等的成形體。
在這里，在第2制造方法中，在混合Al2O3粉末、TiC粉末、XC粉末以及有機(jī)物且根據(jù)需要還混合二氧化鈦粉末等來制作混合物時(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Al2O3、TiC、XC、碳、二氧化鈦的量，成為第一制造方法中所規(guī)定的濃度即可。由此，可以得到與第一制造方法同樣的組成的成形體。
(磁頭滑塊)下面，參照?qǐng)D1對(duì)使用該磁頭滑塊用燒結(jié)體的磁頭滑塊進(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記錄以及再生磁信息。
本發(fā)明的實(shí)施方式的磁頭滑塊11呈大致長(zhǎng)方體形狀。在圖1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(duì)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，空氣軸承面S從硬盤的記錄面隔離。也可以對(duì)空氣軸承面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，和形成在該基板13上的同時(shí)含有薄膜磁頭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(zhǎng)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面S向外部露出。另外，在圖1中，考慮到識(shí)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搭載在萬向架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2是垂直于磁頭滑塊11上的空氣軸承面S，并垂直于磁道寬度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具有大致矩形板狀的基板13，和層疊在該基板13的側(cè)面上的層壓體14。層壓體14具有薄膜磁頭10和圍繞該薄膜磁頭10的涂層50。
薄膜磁頭10從基板13附近的一側(cè)起依次具有，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，和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的一側(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的空氣軸承面S側(cè)的端部，在空氣軸承面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的遠(yuǎn)離空氣軸承面S的一側(cè)的端部64B向著下部磁極61彎曲，該端部64B與下部磁極61的遠(yuǎn)離空氣軸承面S的一側(cè)的端部磁連接。由此，通過上部磁極64和下部磁極61形成了夾著間隙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)在記錄間隙G間產(chǎn)生磁場(chǎng)，由此在硬盤的記錄面上記錄磁信息。
GMR元件40具有省略圖示的多層結(jié)構(gòu)且在空氣軸承面S上露出，利用磁阻效應(yīng)檢測(cè)出來自硬盤的磁場(chǎng)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，作為GMR元件40替代，也可以使用利用各向異性磁阻效應(yīng)的AMR(Anisotropic Magneto Resistive)元件、利用由隧道結(jié)產(chǎn)生的磁阻效應(yīng)的TMR(Tunnel-type Magneto Resistive)元件等。
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(duì)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3所示，準(zhǔn)備將上述磁頭滑塊用燒結(jié)體形成為圓板晶片狀的基板13。然后，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和涂層50的層壓體14。這里，以在層壓體14中多個(gè)薄膜磁頭10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)定的形狀和大小。在這里，例如，通過沿圖4(a)中所示的虛線進(jìn)行切斷，形成如圖4(b)所示的方式配置的條100B，即，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。
然后，對(duì)該條100B的側(cè)面100BS進(jìn)行研磨形成空氣軸承面S，即進(jìn)行所謂研磨工序。在該研磨工序中，對(duì)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2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由前述的磁頭滑塊用燒結(jié)體制成。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的研磨速度相同的程度。
所以，在研磨時(shí)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之間的階梯差D(參照?qǐng)D5)也顯著地小于現(xiàn)有技術(shù)。由此，例如可以使空氣軸承面S成為幾乎平坦的狀態(tài)。具體來講，例如可以使階梯差D在1.2nm以下。
此外，該燒結(jié)體也可以使研磨面的最大高度Rmax(JISB0601-1982)充分小，使表面的平滑性極高。
所以，可以合適地制作飛米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)度所以也非?？煽啃浴?br> (實(shí)施例)下面，列舉實(shí)施例及比較例對(duì)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。
在本實(shí)施例中制造了多個(gè)構(gòu)成材料不同的磁頭滑塊用燒結(jié)體的基板，并分別測(cè)定了研磨速度和表面粗糙度。
(實(shí)施例1～9)
首先，分別稱量規(guī)定量的Al2O3粉末(平均粒徑0.5μm)、TiC粉末(平均粒徑0.3μm，含碳0.1重量％)、WC粉末(平均粒徑0.1μm，含碳0.1重量％)、TiO2粉末(平均粒徑0.6μm)、碳粉末(碳黑，平均粒徑35nm)，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，得到了造粒物。
在這里Al2O3粉末、TiC粉末、WC粉末、碳粉末以及TiO2粉末，以在造粒物中滿足圖6的條件的濃度被混合。另外，體積比和摩爾比是從重量比基于真實(shí)密度和分子量換算得到的數(shù)據(jù)。另外，Al2O3、TiC、WC、TiO2、碳的真實(shí)密度分別為3990、4920、15770、4260、2000kg/m3。
接著，將得到的造粒物在約0.5MPa(50kgf/cm2)的壓力下進(jìn)行一次成形，其后用熱壓法在真空氣氛、規(guī)定的燒結(jié)溫度、壓力機(jī)壓力約30MPa(約300kgf/cm2)下進(jìn)行燒結(jié)1小時(shí)，得到了各實(shí)施例的磁頭滑塊用燒結(jié)體。另外，實(shí)施例1的燒結(jié)溫度為1720℃，實(shí)施例2～8的燒結(jié)溫度為1700℃。
然后，將它們分別切成20×20×1.8mm程度的切片，對(duì)該切片的表面在2000#的樹脂平臺(tái)上使用油進(jìn)行10分鐘的預(yù)研磨后，使用包含0.1μm直徑的鉆石粒子的漿料，用單面研磨機(jī)對(duì)該切片進(jìn)行主研磨。在這里，主研磨的研磨條件是錫盤的旋轉(zhuǎn)數(shù)37.5轉(zhuǎn)/分鐘，負(fù)荷2550g，奧斯卡電動(dòng)機(jī)(Oscar Motor)的旋轉(zhuǎn)數(shù)為55轉(zhuǎn)/分鐘，研磨時(shí)間40分鐘。并且測(cè)定研磨前后的厚度，通過厚度變化除以研磨時(shí)間取得了各實(shí)施例的研磨速度。另外，通過表面粗度測(cè)定裝置(AFM)測(cè)定了研磨后的燒結(jié)體表面的表面粗糙度Ra、Rmax(JIS B 0601-1982)。
(比較例1～10)除了不添加碳粉末以外，比較例1與實(shí)施例3相同。除了使碳粉末的添加量為34.6體積份以外，在比較例2與實(shí)施例3相同。
在比較例3、4中，除了將WC和TiC的合計(jì)量和碳量設(shè)為圖6那樣以外，與實(shí)施例3同樣。
在比較例5中，除了不添加二氧化鈦并且將WC和TiC的合計(jì)量和碳量設(shè)為圖6那樣以外，與實(shí)施例3同樣。
在比較例6、7中，除了用SiC取代WC并且將SiC、TiC、C的量設(shè)為圖6那樣以外，與實(shí)施例3同樣。
在比較例8、9中，除了不添加WC并且將TiC、TiO2、C的量設(shè)為圖6那樣以外，與實(shí)施例3同樣。
在比較例10中，除了不添加WC、碳和二氧化鈦并且將TiC的量設(shè)為圖6那樣以外，與實(shí)施例3同樣。
分別在圖6中表示這些條件，在圖7中表示制成的燒結(jié)體的特性。另外，研磨速度是，將比較例10的研磨速度計(jì)為100，以各實(shí)施例和比較例的研磨速度相對(duì)于比較例10的研磨速度的比值來表示。在這里，比較例10的研磨速度為1.7μm/10min。
實(shí)施例1～9的切片上可以得到足夠高的研磨速度(120以上)，此外，表面平滑性也足夠(Rmax為20nm以下)。另一方面，在組成不滿足上述條件的比較例1～10中，研磨速度和表面平滑性不足夠。
另外，在圖8的(a)中表示對(duì)于熱壓軸方向的面的實(shí)施例1、2的XRD數(shù)據(jù)，在圖8的(b)中表示對(duì)于垂直于熱壓軸方向的面的實(shí)施例1、2的XRD數(shù)據(jù)。在相比于實(shí)施例2溫度較高的實(shí)施例1中，顯示了WC的峰減少，表示固溶體的增加。通過TEM也確認(rèn)了固溶體的存在。
權(quán)利要求
1.一種磁頭滑塊用燒結(jié)體，其特征在于，具有TiC和XC的至少一種、含有Ti和X的碳化物、Al2O3和游離碳，相對(duì)于100體積份的Al2O3，含有TiC和XC的至少一種以及含有Ti和X的碳化物的合計(jì)總碳化物25～160體積份，相對(duì)于Al2O3和總碳化物的合計(jì)100體積份，含有1～15體積份的游離碳，其中，X是選自Ta、W、Mo、Nb、Zr、V和Cr的至少一種元素。
2.如權(quán)利要求1所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體，其特征在于，相對(duì)于Al2O3和總碳化物的合計(jì)100體積份，含有3～7體積份的游離碳。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體，其特征在于，總碳化物中的X與Ti的摩爾比為1∶3～3∶1。
4.如權(quán)利要求1或2所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體，其特征在于，相對(duì)于100體積份的Al2O3含有70～160體積份的總碳化物，總碳化物中的X與Ti的摩爾比是1∶10～3∶1。
5.一種磁頭滑塊，其特征在于，具備由燒結(jié)體制成的基板，和在所述基板上形成的含有薄膜磁頭的層壓體，所述燒結(jié)體具有TiC和XC的至少一種、含有Ti和X的碳化物、Al2O3和游離碳，相對(duì)于100體積份的Al2O3，含有TiC和XC的至少一種以及含有Ti和X的碳化物的合計(jì)總碳化物25～160體積份，相對(duì)于Al2O3和總碳化物的合計(jì)100體積份，含有1～15體積份的游離碳，其中，X是選自Ta、W、Mo、Nb、Zr、V和Cr的至少一種元素。
6.如權(quán)利要求5所述的磁頭滑塊，其特征在于，所述燒結(jié)體相對(duì)于Al2O3和總碳化物的合計(jì)100體積份，含有3～7體積份的游離碳。
7.如權(quán)利要求5或6所述的磁頭滑塊，其特征在于，在所述燒結(jié)體中，總碳化物中的X與Ti的摩爾比為1∶3～3∶1。
8.如權(quán)利要求5或6所述的磁頭滑塊，其特征在于，相對(duì)于100體積份的Al2O3含有70～160體積份的總碳化物，總碳化物中的X與Ti的摩爾比是1∶10～3∶1。
9.一種磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，包括在非氧化性氣氛中燒結(jié)粉末的成形體的工序，該粉末的成形體含有Al2O3、TiC、XC和碳，相對(duì)于100體積份的Al2O3含有TiC和XC合計(jì)25～160體積份，相對(duì)于Al2O3、TiC和XC的合計(jì)100體積份，含有1～15體積份的碳，其中，X是選自Ta、W、Mo、Nb、Zr、V、Cr、Si的1種或多種元素。
10.如權(quán)利要求9所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，所述成形體相對(duì)于Al2O3、TiC和XC的合計(jì)100體積份，含有3～7體積份的碳。
11.如權(quán)利要求9或10所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，在所述成形體中XC與TiC的摩爾比為1∶3～3∶1。
12.如權(quán)利要求9或10所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，在所述成形體中，相對(duì)于100體積份的Al2O3含有TiC和XC合計(jì)70～160體積份，XC與TiC的摩爾比為1∶10～3∶1。
13.如權(quán)利要求9或10所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，還包括對(duì)含有Al2O3、TiC、XC和碳的混合粉末進(jìn)行成形而形成所述成形體的工序。
14.如權(quán)利要求9或10所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，還包括以下工序混合Al2O3、TiC、XC和有機(jī)物得到混合物，通過在非氧化性氣氛中熱處理所述混合物來炭化所述混合物中的有機(jī)物得到混合粉末，對(duì)所述混合粉末進(jìn)行成形形成所述成形體。
15.如權(quán)利要求9或10所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，還包括以下工序混合Al2O3、TiC、XC和有機(jī)物得到混合物，對(duì)所述混合物進(jìn)行成形，通過在非氧化性氣氛中熱處理被成形的混合物來炭化所述混合物中的有機(jī)物得到所述成形體。
16.如權(quán)利要求9或10所述的磁頭滑塊用燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，在對(duì)所述燒結(jié)體進(jìn)行燒結(jié)的工序中通過HIP法進(jìn)行燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁頭滑塊用燒結(jié)體，其具有TiC和XC的至少一種、含有Ti和X的碳化物、Al
文檔編號(hào)C04B35/56GK1974473SQ20061016338
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者杉浦啟, 川口行雄 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社