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CN1831949A - 磁头滑块用材料、磁头滑块及磁头滑块用材料的制造方法 - Google Patents

磁头滑块用材料、磁头滑块及磁头滑块用材料的制造方法 Download PDF

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CN1831949A
CN1831949A CNA2006100003823A CN200610000382A CN1831949A CN 1831949 A CN1831949 A CN 1831949A CN A2006100003823 A CNA2006100003823 A CN A2006100003823A CN 200610000382 A CN200610000382 A CN 200610000382A CN 1831949 A CN1831949 A CN 1831949A
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Abstract

本发明涉及磁头滑块用材料，其由含有氧化铝、碳化钛、及碳的烧结体构成，烧结体中的碳化钛结晶粒的平均结晶粒径大于氧化铝结晶粒的平均结晶粒径。

Description

磁头滑块用材料、磁头滑块及磁头滑块用材料的制造方法
技术领域
本发明涉及磁头滑块用材料、磁头滑块及磁头滑块用材料的制造方法。
背景技术
含有薄膜磁头的磁头滑块在1979年首次被用于硬盘装置，但那时的磁头滑块一般称作小型滑块(Mini-Slider，100％滑块)。之后，磁头滑块经过约为小型滑块的70％大小的微型滑块(Micro-Slider，70％滑块)，向着约为小型滑块的50％大小的纳米滑块(Nano-Slider，50％滑块)的小型化发展。
该磁头滑块，一般在基板上具有含薄膜磁头的积层体。这样的磁头滑块是通过以下操作而得到的：在基板上层叠含薄膜磁头的积层体使其成为积层结构体，之后，将该积层结构体以平行于层积的方向切断，形成薄膜磁头的露出面，将该露出面抛光(研磨)使其成为空气轴承面。
目前在制造磁头滑块时，例如，如下述日本专利文献1所记载，使用以氧化铝和碳化钛为主要成分的高强度烧结体，即所谓的，铝钛碳(AlTiC，アルテイツク)烧结体作为磁头滑块的基板。另外，最近，正在大力进行以提高加工性为目的材料的开发，例如，提出了使烧结体中的氧化铝结晶粒的平均结晶粒径比碳化钛结晶粒的平均结晶粒径大5～50％的磁头用基板(例如，参照日本专利文献2)。该磁头用基板是以，改善用离子照射进行加工时的加工速度以及加工后的表面品质为目的的基板。
【专利文献1】特开昭57-82172号公报
【专利文献2】特许3121980号公报
目前，成为主流的是小型滑块的约30％大小的被称作皮米滑块(Pico-Slider，30％滑块)的磁头滑块，今后，伴随着硬盘装置的小型化、低成本化，磁头滑块将向会更小型化的方向发展，预计将来会发展到约为小型滑块的20％大小的飞米滑块(Femto-Slider，20％滑块)。
随着这种磁头滑块的小型化，在形成空气轴承面时的研磨工序中，要求降低由于基板与层叠在基板上的积层体的研磨量的不同产生的空气轴承面的段差。
但是，以上述专利文献1所记载的基板为代表的目前作为磁头滑块的基板所使用的铝钛碳烧结体，其研磨速度远远小于含薄膜磁头的积层体的研磨速度，因此，就有了在研磨时积层体的研磨量比基板的研磨量过大而产生较大的段差的问题。
另外，根据本发明者们的研究发现，即使是上述专利文献2所记载的磁头滑块用材料，也很难在研磨工序等机械加工时确保基板的机械强度的同时充分提高研磨速度。
发明内容
本发明就是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的是提供一种磁头滑块用材料，该材料既能够降低空气轴承面的段差，且具有充分的强度，本发明还提供使用该材料的磁头滑块，以及磁头滑块用材料的制造方法。
本发明者们为解决上述课题进行了深入研究，其结果发现，在至少含氧化铝、碳化钛、以及碳的烧结体中，烧结体中的碳化钛结晶粒的平均结晶粒径与氧化铝结晶粒的平均结晶粒径满足特定关系的烧结体，具有充分强度的同时研磨速度也足够高，从而完成了本发明。
即，本发明的磁头滑块用材料由含有氧化铝、碳化钛、以及碳的烧结体构成，其特征在于，烧结体中的碳化钛结晶粒的平均结晶粒径大于氧化铝结晶粒的平均结晶粒径。
本发明的磁头滑块用材料，通过具有上述构成具有充分的强度，同时，与已有的磁头滑块用材料使用的铝钛碳烧结体相比，能够提高其研磨速度，相对于现有技术来讲，可充分降低使用该磁头滑块用材料的基板的研磨速度与含薄膜磁头的积层体的研磨速度之差。由此，在制造磁头滑块时，具体来讲，在由该磁头滑块用材料制作的基板上层叠含薄膜磁头的积层体得到积层结构体，研磨该积层结构体的平行于层叠方向的断面制造磁头滑块时，在通过研磨形成的空气轴承面中，不容易在积层体与基板之间产生段差。
本发明的磁头滑块用材料具有充分的强度的同时研磨速度也可以加快的理由虽然并不能确定，但本发明者们作了如下的推测。即，推测：烧结体含有氧化铝、碳化钛以及碳，并且烧结体中的氧化铝结晶粒的平均结晶粒径小于碳化钛结晶粒的平均结晶粒径，由此，烧结体能维持充分的强度，同时，还可以在机械加工中使微细的结晶粒间的剥离平稳地进行。
另外，在本发明的磁头滑块用材料中，优选上述氧化铝结晶粒的平均结晶粒径在0.75μm以下。据此，可在确保磁头滑块用材料的强度的同时进一步提高研磨速度。
另外，优选上述碳化钛结晶粒的平均结晶粒径在1μm以下。若平均结晶粒径超过1μm，则研磨速度有下降的倾向。
另外，本发明的磁头滑块用材料中，优选上述烧结体还含有碳化硅。烧结体通过含有碳化硅可进一步提供热传导性，并且本发明的磁头滑块用材料可具有充分的放热性。由此，形成薄膜磁头的薄膜部分的衬底的氧化膜(例如，氧化铝等)的膜厚可变薄，可以得到提高薄膜磁头的生产率的效果，和在薄膜磁头的制造过程中，在真空、减压下的成膜工序中的基板材料的温度控制变得容易的效果。
另外，本发明的磁头滑块具备由烧结体制作的基板，和在基板上形成的、含有薄膜磁头的积层体，其特征在于，烧结体含有氧化铝、碳化钛及碳，同时，烧结体中的碳化钛结晶粒的平均结晶粒径大于氧化铝结晶粒的平均结晶粒径。
根据本发明的磁头滑块通过具备由上述烧结体制作的基板，在制造磁头滑块时，具体来说，在研磨上述积层体的平行于层叠方向的断面而制造磁头滑块时，由于通过研磨形成的空气轴承面上难以产生积层体与基板之间的段差，所以易于实现磁头滑块的小型化。
另外，本发明的磁头滑块中，优选上述氧化铝结晶粒的平均粒径为0.75μm以下。由此，可以在充分确保上述基板的强度的同时还能进一步提高研磨速度，所以使上述磁头滑块更加适合于小型化。
进一步，上述碳化钛结晶粒的平均结晶粒径优选为1μm以下。当该平均结晶粒径超过1μm时，研磨速度有下降的倾向。
另外，本发明的磁头滑块中，优选上述烧结体还含有碳化硅。烧结体通过含有碳化硅可提高基板的热传导性，本发明的磁头滑块可以具有更加优异的放热性。由此，可以减轻通电时热的影响，可实现更高可靠性的磁头滑块。
另外，本发明还提供磁头滑块用材料的制造方法，其特征在于，包括：准备含氧化铝、碳化钛、及碳的成形体的工序；在非氧化性气氛、规定的烧结温度下烧结成形体，从而制造烧结体的烧结工序；使烧结体中的氧化铝结晶粒的平均结晶粒径小于碳化钛结晶粒的平均结晶粒径。
通过该制造方法可以得到上述本发明的磁头滑块用材料。
这里，在准备成形体的工序中，可以混合含氧化铝的粉末、含碳化钛的粉末、及含碳的粉末而得到混合粉末，使该混合粉末成形。
另外，在准备成形体的工序中，可以混合含氧化铝的粉末、含碳化钛的粉末、及有机物而得到混合物，通过在非氧化性的气氛中对该混合物进行热处理，碳化混合物中的有机物，得到混合粉末，使该混合粉末成形。
另外，在准备成形体的工序中，可以混合含氧化铝的粉末、含碳化钛的粉末、及有机物而得到混合粉末，使该混合粉末成形，在非氧化性气氛中对成形后的混合物进行热处理使混合物中的有机物碳化。
另外，在本发明的磁头滑块用材料的制造方法中，从更容易且更确实地制造上述磁头滑块用材料的观点出发，在准备上述成形体的工序中，优选成形体所含的氧化铝的平均粒径为0.6μm以下，成形体所含的碳化钛的平均粒径为1μm以下。由此，可以更加容易且更加确实地使烧结体中的氧化铝结晶粒的平均结晶粒径小于碳化钛结晶粒的平均结晶粒径。之所以能得到这样的效果被认为是由于以下原因：由于使成形体所含的氧化铝及碳化钛的平均粒径在上述的范围，并且，使成形体含有碳，在上述烧结工序中，即使是在碳化钛几乎不进行结晶粒的成长、只有氧化铝容易进行结晶粒的成长的条件下，特别是从500℃升温至烧结温度时的升温速度小的情况(1～5℃/分钟)下，也可以充分地抑制氧化铝的结晶粒的成长。
另外，在上述烧结工序中，优选从500℃升温至烧结温度时的升温速度为5℃/分钟以上。在这样的条件下，通过使含有氧化铝、碳化钛、及碳的成形体升温，可充分抑制烧结工序中的氧化铝的结晶粒的成长，可以更加容易且更加确实地使烧结体中的氧化铝结晶粒的平均结晶粒径小于碳化钛结晶粒的平均结晶粒径。
进一步，从更加容易且更加确实地制造上述磁头滑块用材料的观点出发，在准备上述成形体的工序中，优选成形体所含的氧化铝的平均粒径为0.2～0.6μm，成形体所含的碳化钛的平均粒径为0.2～1μm。
成形体通过含有上述平均粒径的氧化铝、上述平均粒径的碳化钛、及碳，在上述烧结工序中，即使是在碳化钛几乎不进行结晶粒的成长、只有氧化铝容易进行结晶粒的成长的条件下，特别是从500℃升温至烧结温度时的升温速度小的情况(1～5℃/分钟)下，也可以更加确实地使烧结体中的氧化铝结晶粒的平均结晶粒径小于碳化钛结晶粒的平均结晶粒径。
另外，本发明的磁头滑块用材料的制造方法中，优选上述成形体还含有碳化硅。由此，可容易地得到放热性优异的磁头滑块用材料。
根据本发明可以实现既具有充分强度又能降低空气轴承面的段差的磁头滑块。由此，可以制造更小尺寸的磁头滑块，并能够实现进一步的高密度化。
附图说明
图1是本发明实施方式的磁头滑块的立体图。
图2是图1的磁头滑块中的II-II向视图。
图3是用于说明本发明实施方式的磁头滑块的制造方法的立体图。
图4(a)、图4(b)是用于说明本发明实施方式的磁头滑块的制造方法的接着图3的立体图。
图5是表示研磨图4(b)的杆的状态的截面示意图图。
符号说明
10薄膜磁头、11磁头滑块、13基板、14积层体、50涂层、D段差、S空气轴承面。
具体实施方式
下面，参照附图具体说明本发明的合适的实施方式。另外，在附图说明中对相同或相当的部分使用同一符号，并省略重复说明。另外，各附图的尺寸比例并不一定与实际尺寸比例一致。
(磁头滑块用材料)
首先，对本实施方式的磁头滑块用材料进行说明。本实施方式的第1磁头滑块用材料为含有氧化铝(Al2O3)、碳化钛(TiC)及碳(C)的烧结体。这里，在烧结体中分别形成有氧化铝和碳化钛的结晶粒。另外，烧结体中的碳为不与氧化铝或碳化钛化学结合的游离成分，主要存在于氧化铝和碳化钛的结晶的晶界。
在这里，上述烧结体中的碳化钛结晶粒的平均结晶粒径必须大于氧化铝结晶粒的平均结晶粒径。由此，上述磁头滑块用材料在具有充分强度的同时还可以使研磨速度充分提高。另外，在本说明书中，碳化钛结晶粒及氧化铝结晶粒的平均结晶粒径采用用以下方法求出的值。
碳化钛及氧化铝的结晶粒的平均结晶粒径通过以下方法求出。首先，使烧结体断裂，对该断裂面进行镜面加工，在(烧结温度-100)℃进行热蚀刻。用扫描型电子显微镜对该表面进行放大3万倍的摄影，在该照片上画出放射线状的直线。具体来说，在纵9mm×横12mm的矩形照片上画出穿过中心的纵、横直线、以及2根对角线(直线合计为30mm)。然后，数各直线通过结晶粒界的交点，通过计算(直线的总延长(mm))/(交点总数×照片倍率)求得碳化钛及氧化铝的结晶粒的平均结晶粒径。
在本实施方式中，氧化铝结晶粒的平均结晶粒径优选为0.2～0.75μm，更优选为0.2～0.6μm，进一步优选为0.2～0.4μm。如果氧化铝结晶粒的平均结晶粒径超过0.75μm，会有研磨速度下降的倾向，如果低于0.2μm，则有难于得到这样的烧结体的倾向。
另外，碳化钛结晶粒的平均结晶粒径优选为0.2～1μm，更优选为0.2～0.6μm。如果碳化钛结晶粒的平均结晶粒径超过1μm，会有研磨速度下降的倾向，如果低于0.2μm，则有难于得到这样的烧结体的倾向。
本实施方式的磁头滑块用材料中的碳化钛的含有比例是，在以氧化铝的重量为100重量份时，优选为20～120重量份。在这样的范围内，不但容易得到具有充分强度的磁头用基板，同时材料的电阻降低，容易得到防静电干扰的效果。如果碳化钛的浓度低于20重量份，刚性下降，有强度降低的倾向。另一方面，如果碳化钛的浓度超过120重量份，烧结性降低，会有强度下降的倾向。
磁头滑块用材料中碳的含有比例是，在以氧化铝的重量为100重量份时，优选为0.2～9重量份，更优选为0.3～2.0重量份，进一步优选为0.5～1.5重量份。如果碳的含有比例高于9重量份，有材料的强度过弱的倾向，因此不优选。另一方面，如果碳的含有比例低于0.2重量份，则有难于充分提高研磨速度的倾向。
本实施方式的第2磁头滑块用材料为含有氧化铝(Al2O3)、碳化钛(TiC)、碳化硅(SiC)及碳(C)的烧结体。这里，在烧结体中分别形成有氧化铝、碳化钛、及碳化硅的结晶粒。另外，烧结体中的碳为不与氧化铝、碳化钛、及碳化硅化学结合的游离成分，主要存在于氧化铝、碳化钛、碳化硅的结晶的晶界。
第2磁头滑块用材料与上述第1磁头滑块用材料的不同点在于，前者的烧结体还含有碳化硅。第2磁头滑块用材料中，烧结体中的碳化钛结晶粒的平均结晶粒径也必须大于氧化铝结晶粒的平均结晶粒径。由此，磁头滑块用材料在具有充分的强度的同时能够充分提高研磨速度。
但是，在薄膜磁头动作时，在写入过程中有写入用电流的通电，读出过程中有读出用电流的通电，薄膜磁头的薄膜部分被加热。在写入过程中，由写入用电流发生的热会使薄膜部分膨胀并使薄膜部分的媒体相对面成为凸状。这样的变形，有时会使其与媒体的间隙过小，与失效的发生有关。另外，由读出用电流发生的热有时会影响磁头功能的寿命。与此相对，第2磁头滑块用材料通过进一步含有碳化硅可具有高热传导性，在适用于磁头滑块时，可减轻如上所述的通电时由于热产生的影响，可赋予高可靠性。
第2磁头滑块用材料中的碳化钛及碳化硅的含有比例的合计是，在以氧化铝的重量为100重量份时，优选为20～150重量份。在该范围内，容易得到具有充分强度的磁头用基板。若碳化钛的浓度低于20重量份，刚性下降，有强度降低的倾向。另一方面，若碳化钛的浓度超过150重量份，烧结性下降，有强度降低的倾向。
另外，第2磁头滑块用材料中的碳化硅的含有比例是，在以氧化铝的重量为100重量份时，优选为10～90重量份，更优选为25～45重量份。若碳化硅的含有比例不足10重量份，则有得不到充分的材料的热传导率的倾向，和磁头滑块的放热性不充分的倾向。另一方面，若碳化硅的含有比例超过90重量份，有材料的热膨胀率下降的倾向，若与薄膜部分的热膨胀率的差显著，在使用磁头时，在基板与氧化铝的底膜之间容易产生段差。
另外，第2磁头滑块用材料中的碳化钛的含有比例是，在以氧化铝的重量为100重量份时，优选为35重量份以上。此时，材料的电阻下降，容易得到防静电干扰的效果。
另外，第2磁头滑块用材料中的碳的含有比例是，在以氧化铝的重量为100重量份时，优选为0.2～9重量份，更优选为0.3～6重量份，进一步优选为0.5～3重量份。
在这里，若碳浓度高于9重量份，有材料强度变得过弱的倾向，因此不优选。另一方面，若碳浓度低于0.2重量份，则有难于充分提高研磨速度的倾向。
另外，上述第1及第2磁头滑块用材料优选还含有二氧化钛。二氧化钛的合适的浓度为，在以氧化铝的重量为100重量份时，0.5～10重量份。磁头滑块用材料含有二氧化钛时，烧结性增高，高强度化变得容易。
另外，本实施方式的磁头滑块用材料在不影响特性的程度上也可以含有其他成分。
(磁头滑块用材料的制造方法)
接着，对本发明的磁头滑块用材料的制造方法进行说明。首先，作为磁头滑块用材料的第1制造方法，对上述第1磁头滑块用材料的制造方法进行说明。
首先，准备氧化铝粉末、碳化钛粉末、及碳粉末，另外，再根据需要准备作为添加物的二氧化钛粉末。
这里，原料的氧化铝粉末的平均粒径，从小于烧结体中的氧化铝结晶粒的粒径的观点出发，优选为0.1～0.6μm，更优选为0.2～0.4μm。
另外，碳化钛粉末的平均粒径优选为0.1～1μm，更优选为0.2～0.6μm。碳化钛粉末也可以含有碳。
并且，原料的氧化铝粉末的平均粒径相对于碳化硅粉末的平均粒径，优选为1/2～1/1.5。
另外，碳粉末的平均粒径优选为20～100nm。作为碳粉末可以使用例如，由碳黑、乙烯黑等由碳元素构成的粉末。
另外，二氧化钛粉末的平均粒径优选为0.1～3μm，更优选为0.5～1μm。
在例如乙醇、IPA、95％的改性乙醇等有机溶剂中将这些粉末混合，得到混合粉末。另外，若用水作为溶剂使用的话，溶剂与碳化钛会起化学反应，碳化钛粉末被氧化，所以不能使用水。
这里，在混合粉末中，在以氧化铝的总重量为100重量份时，使碳化钛粉末、碳、二氧化钛的重量分别满足上述的优选条件地混合氧化铝粉末、碳化钛粉末、碳粉末、二氧化钛粉末。
在这里，优选在球磨机(ball mill)或立式球磨机(attritor)中进行粉末的混合。另外，粉末的混合优选进行10～100小时程度。
另外，作为球磨机和立式球磨机中的混合介质，优选使用例如，直径为1～20mm程度的氧化铝球等。
然后，对混合粉末进行喷射造粒。这里，在几乎不含氧的氮或氩等惰性气体的，60～200℃程度的温风中进行喷雾干燥即可，如此，可得到上述组成的混合粉末的造粒物。在这里，例如，造粒物的粒径优选为50μm～200μm程度。
接着，根据需要添加上述有机溶剂进行造粒物的液体含量的调节，使造粒物中含0.1～10重量％程度的有机溶剂。用于调节液体含量的有机溶剂，例如，可举出乙醇、IPA、95％的改性乙醇等有机溶剂，通常使用在混合粉末时使用过的有机溶剂。另外，在这里也不能使用水，这是因为若用水作为溶剂，溶剂与碳化钛起化学反应，碳化钛粉末被氧化。
接着，将该造粒物填充到规定的模具内，通过冷压进行一次成形得到成形体。在这里，例如，将造粒物填充至内径150mm的圆板形成用的金属制或碳制的模具内，进行例如5～15MPa(约50～150kgf/cm2)程度的压力下的冷压即可。
然后，热压得到的成形体得到烧结体。
在这里，作为热压的条件，例如，可以举出，烧结温度1200～1700℃，压力10～50MPa(约100～500kgf/cm2)，气氛为真空、氮、氩等的非氧化性气氛。另外，非氧化性气氛是为了抑制碳化钛的氧化。另外，混合粉体的成形优选使用碳制的模具。另外，成形体的烧结时间优选在1～3小时程度。
进一步，在本实施方式中，烧结温度优选为1600～1700℃。通过在这样的温度下进行烧结，可以得到高密度的烧结体。
另外，在本实施方式中，优选使成形体所含的氧化铝的平均粒径为0.6μm以下，使成形体所含的碳化钛的平均粒径为1μm以下。进一步，在达到烧结温度的升温过程中，优选从500℃升温至烧结温度时的升温速度为5℃/分钟以上。
烧结结束之后，炉内放冷，完成磁头滑块用材料的制造。这里，没有对磁头滑块用材料的形状进行特别的限定，例如，可以为直径6英寸、厚度为2.5mm的圆板状的基板，或矩形基板。
接着，对这样的磁头滑块用材料的第2制造方法进行说明。
在上述第1制造方法中使用了碳粉末，在第2制造方法中使用有机物代替碳。具体来讲，首先，混合氧化铝粉末、碳化钛粉末、以及有机物得到混合物。这里，没有对有机物进行特别的限定，例如可以是聚乙烯醇、丙稀酸树脂、丁缩醛树脂等。另外，在混合物中也可以根据需要添加二氧化钛粉末等添加物。
然后，通过在真空气氛、氮气气氛等的非氧化性气氛下对该混合物进行热处理，碳化混合物中的有机物。在这里，碳化条件可以根据有机物的种类等而合适地设定，例如，在真空干燥炉等中，通过进行600℃、5小时程度的热处理，可以得到含有氧化铝、碳化钛、以及碳，根据需要还可以含二氧化钛等的混合粉末。
然后，与第1制造方法相同地使该混合粉末成形，烧结即可。
这样用有机物制造时，碳元素可均匀地分散，可缩短分散碳元素所需要的时间。
为了得到致密的磁头滑块用材料，优选如上所述地将有机物碳化后进行成形，但也可以在成形后碳化有机物。
具体来讲，在得到含有氧化铝粉末、碳化钛粉末、以及有机物等混合物后，在碳化前与第1制造方法相同地使该混合物成形。之后，对含该有机物的混合物的成形体实施如上所述的热处理，使有机物碳化，可以得到含有氧化铝、碳化钛及碳等的成形体。
在这里，在第2制造方法中，在混合氧化铝粉末、碳化钛粉末、以及有机物，进一步，还根据需要混合二氧化钛粉末等而制作混合物时，各粉末的浓度满足这样的条件即可，即，在这些混合物碳化后的混合粉末或成形体中，氧化铝、碳化钛、碳、二氧化钛的量成为第1制造方法中所规定的浓度。据此，可以得到与第1制造方法得到的相同组成的成形体。
下面，作为磁头滑块用材料的第3制造方法，对上述第2磁头滑块用材料的制造方法进行说明。
首先，准备氧化铝粉末、碳化钛粉末、碳化硅粉末及碳粉末，另外，再根据需要准备作为添加物的二氧化钛粉末。
对于碳化硅粉末以外的材料来说，都与上述第1磁头滑块用材料的制造方法相同。
关于碳化硅粉末，优选碳化硅粉末的平均粒径为0.03～1μm，更优选为0.05～0.5μm。碳化硅粉末也可以含碳。
将这些粉末混合在例如乙醇、IPA、95％的改性乙醇等有机溶剂中，得到混合粉末。另外，若将水作为溶剂使用时，溶剂与碳化钛会起化学反应，碳化钛粉末被氧化，所以不能使用水。
在这里，在混合粉末中，在以氧化铝的总重量为100重量份时，使碳化钛粉末、碳化硅、碳、二氧化钛的重量分别满足上述的优选条件地添加氧化铝粉末、碳化钛粉末、碳化硅粉末、碳粉末、二氧化钛粉末。
这以后，与第1磁头滑块用材料的制造方法相同地完成磁头滑块用材料的制造。另外，在第3制造方法中，也可以像上述第2制造方法那样用有机物来代替碳粉末。
(磁头滑块)
下面，参照图1对使用该磁头滑块用材料的磁头滑块进行说明。
本实施方式的磁头滑块11有薄膜磁头10，其搭载于具备硬盘的硬盘装置(未图示)。该硬盘装置是在高速旋转的硬盘的记录面通过薄膜磁头10记录及再现磁信息的装置。
本发明实施方式的磁头滑块11呈大致为长方体的形状。在图1中，磁头滑块11的前面的面是相对于硬盘的记录面配置的记录媒体相对面，被称作空气轴承面(ABS：Air Bearing Surface)S。另外，在空气轴承面上，在垂直于磁道宽方向的方向形成有沟槽11a。
硬盘旋转时，伴随着旋转而产生的空气流磁头滑块11上浮，空气轴承面S从硬盘的记录面隔离。也可以对空气轴承面S施行DLC(类金刚碳，Diamond Like Carbon)等涂布。
该磁头滑块11具备由上述磁头滑块用材料制作的基板13，和形成在该基板13上同时含薄膜磁头10的积层体14。更详细地来说，在本实施方式中，基板13具有长方体形状，在基板13的侧面上形成有积层体14。
积层体14的上面14a形成磁头滑块11的端面，在该积层体14的上面14a上安装有与薄膜磁头10连接的记录用垫18a、18b及再现用垫19a、19b。另外，薄膜磁头10设在积层体14内，其一部分从空气轴承面S上露至外部。另外，在图1中，考虑到识别的容易性，用实线表示埋设在积层体14内的薄膜磁头10。
该磁头滑块11搭载在万向架12上，通过与未图示的悬臂(suspension arm)连接，构成磁头悬架组件(Head-Gimbal Assembly)。
图2是垂直于磁头滑块11的空气轴承面S，并垂直于磁道宽方向的方向的剖面示意图(图1的II-II剖面示意图)。如上所述，磁头滑块11具有大致呈矩形板状的基板13，和层叠在该基板13的侧面上的积层体14。积层体14具有薄膜磁头10，和围绕该薄膜磁头10的涂层50。
薄膜磁头10从基板13的附近侧依次具有读取硬盘的磁信息的作为读取元件的GMR(巨磁阻效应；Giant Magneto Resistive)元件40，和将磁信息写入到硬盘的作为写入元件的感应型电磁变换元件60，成为所谓的复合型薄膜磁头。
电磁变换元件60采用了所谓面内记录方式，从基板13侧依次具备下部磁极61及上部磁极64，同时还具备有薄膜线圈70。
下部磁极61及上部磁极64的空气轴承面S侧的端部，露出至空气轴承面S，下部磁极61及上部磁极64的各露出部以规定距离隔开，形成记录间隙G。另一方面，上部磁极64的远离空气轴承面S的一侧的端部64B向下部磁极61弯曲，该端部64B与下部磁极61的远离空气轴承面S的一侧的端部进行磁连接。由此，通过上部磁极64和下部磁极61形成夹着间隙G的磁回路。
薄膜线圈70以包围上部磁极64的端部64B的方式来配置，通过电磁感应，在记录间隙G间发生磁场，由此在硬盘的记录面上记录磁信息。
GMR元件40露出至省略图示但具有多层构造的空气轴承面S，利用磁阻效应检测出来自硬盘的磁场变化，读出磁信息。
GMR元件40与电磁变换元件60之间，上部磁极64与下部磁极61之间，分别通过绝缘的涂层50被隔开。另外，除了空气轴承面S，薄膜磁头10自身也被涂层50覆盖着。涂层50主要由氧化铝等绝缘材料形成。具体来讲，通常使用由溅射等形成的氧化铝层。该氧化铝层通常具有无定形结构。
另外，薄膜磁头10也可以不是面内记录方式，也可以是垂直记录方式。另外，也可以用利用各向异性磁阻效应的AMR(AnisotropicMagneto Resistive)元件、利用隧道结产生的磁阻效应的TMR(Tunnel-type Magneto Resistive)元件等来代替GMR元件40。
进一步，在涂层50内也可以含有使GMR元件40与电磁变换元件60之间磁绝缘的磁性层等。
接着，对如上所述的磁头滑块11的制造方法进行说明。
首先，如前所述，如图3所示，准备用上述磁头滑块用材料形成为圆板晶片状的基板13。然后，如图4(a)所示，在该基板13上用公知的方法层叠含有薄膜磁头10及涂层50的积层体14。这里，在积层体14中，薄膜磁头10以矩阵的形状多个排列的方式形成积层体14。
然后，将层叠有积层体14的基板13以规定的形状、大小切断。在这里，例如，沿如图4(a)中的虚线切断，形成如图4(b)所示的杆100B，其中，多个薄膜磁头10排列成一列、并且这些薄膜磁头10以分别露出至侧面100BS的方式来配置。
然后，研磨该杆100B的侧面100BS形成空气轴承面S，即，进行研磨工序。在该研磨工序中，对基板13和层叠在其上的积层体14，同时并且沿着与层叠方向交叉的方向(图2的箭头X的方向)进行研磨。
这里，在本实施方式中，基板13至少含有前面所述的磁头滑块用材料，即，氧化铝、碳化钛、及碳，并且，由烧结体作成，烧结体中的碳化钛结晶粒的平均结晶粒径大于氧化铝结晶粒的平均结晶粒径。所以，该基板13的研磨速度比用已有的铝钛碳烧结体制作的基板的研磨速度快很多，该基板13的研磨速度达到与含有薄膜磁头10的积层体14的研磨速度相同的程度。
所以，在研磨时，积层体14与基板13之间的研磨量的差极小，积层体14与基板13之间的段差D(参照图5)也显著地小于现有的段差。据此，例如空气轴承面S可几乎成为平坦的状态。具体来讲，例如，可以使段差D在1.2nm以下。
所以，可以良好地制作飞米滑块和大小在其以下的滑块，使得更高密度的记录变得容易。进一步，本实施方式的基板13由于具有足够的强度所以具有充分的可靠性。另外，在用进一步含有碳化硅的上述磁头滑块用材料制作基板13时，还具有优异的放热性。
(实施例)
下面，用实施例及比较例对本发明作进一步说明，但本发明并不限定于这些实施例。
在本实施例中，制造了多个构成材料不同的磁头滑块用材料的基板，并测定了它们各自的抗弯强度、研磨速度、及电阻。
(实施例1)
首先，将氧化铝粉末(平均粒径0.3μm)、碳化钛粉末(平均粒径1.0μm，含碳0.1重量％)、碳化硅粉末(平均粒径0.4μm，含碳0.1重量％)、二氧化钛粉末(平均粒径0.1μm、及碳粉末(碳黑，平均粒径35nm)，按照表1所示的添加比例称量规定量，在球磨机中与IPA(异丙醇；沸点82.4℃)一起粉碎30分钟并进行混合，然后，在氮中、在150℃喷射造粒，得到造粒物。另外，表1所示的游离碳的量为来自碳粉末的游离碳、来自碳化钛粉末的游离碳和来自碳化硅粉末的游离碳的合计值。
接着，将得到的造粒物在约0.5MPa(50kgf/cm2)的压力下一次成形。用热压法在真空气氛、烧结温度1600℃、压力机压力约30MPa(约300kgf/cm2)下对该成形体进行烧成2小时，得到实施例1的磁头滑块用材料。另外，至烧结温度的升温条件是，从常温至500℃的升温速度为5.6℃/分钟，从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为20℃/分钟。
<氧化铝结晶粒及碳化钛结晶粒的平均结晶粒径的测定>
将得到的磁头滑块用材料切成20×1.8×2mm程度的切片，对其切出面进行镜面加工，在(烧结温度-100)℃下实施热蚀刻。用扫描型电子显微镜对其表面进行放大3万倍的摄影，在该照片上画出放射线状的直线。具体来讲，在纵9mm×横121mm的矩形照片上画出通过其中心的纵、横、及2根对角线直线(直线合计为30mm)。然后，数各直线通过结晶的晶界的交点，计算(直线的总延长(mm))/(交点总数×照片倍率)，求得碳化钛及氧化铝的结晶粒的平均结晶粒径。如此得到的氧化铝结晶粒及碳化钛结晶粒的平均结晶粒径(μm)如表1表示。
<研磨速度的测定>
将得到的磁头滑块用材料切成20×20×1.8mm程度的切片制作试验片。然后，使用含0.1μm径的钻石粒子的料浆，用单面研磨机研磨该试验片。在这里，研磨条件是：锡盘的旋转数37.5转/分钟，负载2550g，奥斯卡电动机的旋转数为55转/分钟，研磨时间10分钟。并且测定研磨前后的厚度，用研磨时间除厚度变化，得出试验片的研磨速度。另外，以下述实施例14的值为100，对研磨速度进行标准化，并根据下述的判定基准用记号表示在表1中。
○：实施例14的值的120％以上
△：100％以上、不足120％
×：不足100％
<抗弯强度的测定>
使用岛津制作所制造的试验机，按JIS R1601(1995)的条件测定上述试验片的抗弯强度。抗弯强度400MPa以上时，视为强度足够，在表1中用记号(○)表示；抗弯强度不足400MPa时，视为强度不够，在表1中用记号(×)表示。
<电阻的测定>
根据JIS R1637(1998)的条件测定上述试验片的电阻。电阻为106Ω.cm以下时，视为具有足够低的电阻，在表1中用记号(○)表示；电阻超过106Ω.cm时，视为电阻过高，在表1中用记号(×)表示。
[表1]
  氧化铝(重量份)   碳化钛(重量份)   碳化硅(重量份)   游离碳(重量份)   二氧化钛(重量份)   升温速度(℃/分)      结晶粒径(μm)   抗弯强度   研磨速度   电阻
  Al2O3   TiC
  实施例1   100   60   40   3.3   6.7   20   0.30   1.00   ○   ○   ○
  实施例2   100   60   40   3.3   6.7   20   0.30   0.60   ○   ○   ○
  实施例3   100   60   40   3.3   6.7   20   0.30   0.40   ○   ○   ○
  实施例4   100   60   0   0.9   6.7   20   0.35   0.60   ○   ○   ○
  实施例5   100   60   40   3.3   6.7   10   0.30   1.00   ○   ○   ○
实施例6 100 60 40 3.3 6.7 10 0.30 0.60 ○ ○ ○
  实施例7   100   60   40   3.3   6.7   10   0.30   0.40   ○   ○   ○
  实施例8   100   60   0   0.9   6.7   10   0.40   0.60   ○   ○   ○
  实施例9   100   60   40   3.3   6.7   5   0.35   1.00   ○   ○   ○
  实施例10   100   60   40   3.3   6.7   5   0.35   0.60   ○   ○   ○
  实施例11   100   60   40   3.3   6.7   5   0.35   0.40   ○   ○   ○
  实施例12   100   60   0   0.9   6.7   5   0.50   0.60   ○   ○   ○
  实施例13   100   60   40   3.3   6.7   2   0.60   1.00   ○   ○   ○
  实施例14   100   60   40   3.3   6.7   1   0.80   1.00   ○   △   ○
比较例1 100 60 40 3.3 6.7 2 0.60 0.60 ○ × ○
  比较例2   100   60   40   3.3   6.7   2   0.60   0.40   ○   ×   ○
  比较例3   100   60   0   0.9   6.7   2   0.70   0.60   ○   ×   ○
比较例4 100 60 40 3.3 6.7 1 0.80 0.60 ○ × ○
  比较例5   100   60   40   3.3   6.7   1   0.80   0.40   ○   ×   ○
比较例6 100 60 0 0.9 6.7 1 0.90 0.60 ○ × ○
(实施例2)
除了用碳化钛粉末(平均粒径0.6μm，含碳0.1重量％)代替碳化钛粉末(平均粒径1.0μm，含碳0.1重量％)以外，其他与实施例1相同，得到了实施例2的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。另外，实施例2的磁头滑块用材料的研磨速度为实施例14的研磨速度的220％。
(实施例3)
除了用碳化钛粉末(平均粒径0.4μm，含碳0.1重量％)代替碳化钛粉末(平均粒径1.0μm，含碳0.1重量％)以外，其他与实施例1相同，得到了实施例3的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(实施例4)
除了不用碳化硅粉末、游离碳的配合量为表1所示的量以外，其他都与实施例2相同，得到了实施例4的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(实施例5)
除了将实施例1中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为10℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例5的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(实施例6)
除了将实施例2中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为10℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例6的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。另外，实施例6的磁头滑块用材料的研磨速度为实施例14的研磨速度的200％。
(实施例7)
除了将实施例3中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为10℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例7的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(实施例8)
除了将实施例4中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为10℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例8的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(实施例9)
除了将实施例1中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为5℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例9的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(实施例10)
除了将实施例2中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为5℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例10的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。另外，实施例10的磁头滑块用材料的研磨速度为实施例14的研磨速度的180％。
(实施例11)
除了将实施例3中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为5℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例11的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(实施例12)
除了将实施例4中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为5℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例12的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(实施例13)
除了将实施例1中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为2℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例13的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(实施例14)
除了将实施例1中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为1℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了实施例14的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(比较例1)
除了将实施例2中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为2℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了比较例1的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。另外，比较例1的磁头滑块用材料的研磨速度为实施例14的研磨速度的70％。
(比较例2)
除了将实施例3中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为2℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了比较例2的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(比较例3)
除了将实施例4中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为2℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了比较例3的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(比较例4)
除了将实施例2中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为1℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了比较例4的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。另外，比较例4的磁头滑块用材料的研磨速度为实施例14的研磨速度的50％。
(比较例5)
除了将实施例3中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为1℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了比较例5的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
(比较例6)
除了将实施例4中的从500℃至烧结温度(1600℃)的升温速度为1℃/分钟以外，其他与实施例1相同，得到了比较例6的磁头滑块用材料。对得到的磁头滑块用材料，与实施例1同样地进行了评价。结果表示在表1中。
从表1所示结果确认了：实施例1～14的磁头滑块用材料具有充分高的抗弯强度，同时，可以得到充分高的研磨速度。另外，还确认了：实施例1～14的磁头滑块用材料的基板，其电阻低于106Ω.cm(109Ω.cm)。另一方面，磁头滑块用材料中的氧化铝结晶粒的平均结晶粒径在碳化钛结晶粒的平均结晶粒径以上的、比较例1～6的磁头滑块用材料，不能得到充分高的研磨速度。

Claims (12)

1.一种磁头滑块用材料，其特征在于，
由含有氧化铝、碳化钛、及碳的烧结体构成，
所述烧结体中的碳化钛结晶粒的平均结晶粒径大于氧化铝结晶粒的平均结晶粒径。
2.如权利要求1所述的磁头滑块用材料，其特征在于，
所述氧化铝结晶粒的平均结晶粒径在0.75μm以下。
3.如权利要求1或2所述的磁头滑块用材料，其特征在于，
所述碳化钛结晶粒的平均结晶粒径在1μm以下。
4.如权利要求1或2所述的磁头滑块用材料，其特征在于，
所述烧结体还含有碳化硅。
5.一种磁头滑块，其特征在于，
具备：由烧结体制作的基板；和，在所述基板上形成的含有薄膜磁头的积层体，
所述烧结体含有氧化铝、碳化钛及碳，同时，所述烧结体中的碳化钛结晶粒的平均结晶粒径大于氧化铝结晶粒的平均结晶粒径。
6.如权利要求5所述的磁头滑块，其特征在于，
所述氧化铝结晶粒的平均结晶粒径在0.75μm以下。
7.如权利要求5或6所述的磁头滑块，其特征在于，
所述碳化钛结晶粒的平均结晶粒径在1μm以下。
8.如权利要求5或6所述的磁头滑块，其特征在于，
所述烧结体还含有碳化硅。
9.一种磁头滑块用材料的制作方法，其特征在于，
具备：
准备含有氧化铝、碳化钛、及碳的成形体的工序；和
在非氧化性气氛中、规定的烧结温度下，烧结所述成形体，制造烧结体的烧结工序，
使所述烧结体中的氧化铝结晶粒的平均结晶粒径小于碳化钛结晶粒的平均结晶粒径。
10.如权利要求9所述的磁头滑块用材料的制作方法，其特征在于，
在准备所述成形体的工序中，所述成形体所含的所述氧化铝的平均粒径在0.6μm以下，所述成形体所含的所述碳化钛的平均粒径在1μm以下。
11.如权利要求9或10所述的磁头滑块用材料的制作方法，其特征在于，
在所述烧结工序中，使从500℃升温至所述烧结温度时的升温速度为5℃/分钟以上。
12.如权利要求9或10所述的磁头滑块用材料的制作方法，其特征在于，
所述成形体还含有碳化硅。
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