(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録面との間で記録再生を行う記録再生部（または記録再生素子）を支持する、セラミクスを主材料とする可撓性アームにおいて、その表面の少なくとも一部に、１層以上の可撓性を有する樹脂を被覆した可撓性アーム。
【請求項２】
請求項１において、樹脂が熱硬化性シリコン、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ブタジェンアクリレート、シリコンアクリレートのいずれかである可撓性アーム。
【請求項３】
請求項１において、樹脂が熱可塑性ポリマである可撓性アーム。
【請求項４】
請求項１において、樹脂がナイロンである可撓性アーム。
【請求項５】
請求項１において、樹脂がフッ素系ポリマまたは耐熱性ポリマである可撓性アーム。
【請求項６】
請求項１において、樹脂がＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＥＥＫまたはポリエーテルイミドいずれかとする可撓性アーム。
【請求項７】
走行する磁気記録媒体の表面に極接近または接触して配置された記録再生素子を先端部に形成し、かつ後端部はガイドアームに固定され、かつ該ガードアームと前記記録再生素子との間を電気的に接続する信号伝送路を備えて成り、前記記録再生素子を所定位置に保持し、かつ主成分がセラミクスである素材によって形成された可撓性アームの少なくも表面の一部分が、１層以上の可撓性を有する樹脂層によって被覆されており、更に、上記記録再生素子は、上記先端部の母材内部に埋設するかまたは母材表面に形成して集積一体化構造とする可撓性アーム。
【請求項８】
記録面との間で記録再生を行う記録再生部（または記録再生素子）を支持する、セラミクスを主材料とする可撓性アームの製造方法において、前記可撓性アームの表面の少なくとも一部に、１層以上の可撓性を有する樹脂層または材料層を、ディップ法または噴霧法により被覆した可撓性アームの製造方法。
【請求項９】
記録面を持つ記録媒体と、記録再生部（または記録再生素子）と、記録再生部をその一端で支持または、その一端に形成してなる、セラミクスを主材料とする可撓性アームと、可撓性アームの他端を支持するガイドアームと、より成る記録装置において、可撓性アームは、その表面の少なくとも一部に１層以上の可撓性を有する樹脂を被覆したものとする記録装置。
【請求項１０】
磁気記録面を持つ記録媒体と、磁気記録面との間で非接触または接触式により記録再生を行う記録再生部（または記録再生素子）と、記録再生部をその一端で支持またはその一端に形成してなる、セラミクスを主材料とする可撓性アームと、可撓性アームの他端を支持するガイドアームと、より成る記録装置において、可撓性アームは、その表面の少なくとも一部に１層以上の可撓性を有する樹脂を被覆したものとする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高密度記録に好適な磁気記録装置等の記録装置に係り、とくに記録再生素子を保持する可撓性アームとその製造方法およびこれを用いた磁気記録装置等の記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報処理技術の多様化、高度化に伴い、処理された情報の格納装置として高密度磁気記録装置が急速に発展してきた。とくに、コンピュータの外部記憶装置としての磁気記録装置は、コンピュータの高性能化、ダウンサイジングによって小型軽量化、高密度化が進み、いわゆるディスクメモリの形で記憶容量の増加が進展している。
【０００３】
ディスクメモリは、円盤状の磁気ディスク、ディスク駆動部、ディジタル信号を磁気記録用に変換する変・復調器、変調された情報をディスクに記録したり読み出す磁気ヘッド（記録再生素子）、記録再生回路、ディスクにアクセスするため磁気ヘッドを法線方向（ディスク半径方向）に移動させるヘッドアクセス部、ディスクコントロール部および機構コントロール部などから成る。
【０００４】
超高密度磁気記録を達成するため、ディスクメモリの機構上の工夫として磁気ヘッドの微細化、薄膜化とディスク／磁気ヘッド間隔の狭隘化が進められている。とくに後者の例では磁気記録媒体であるディスクの表面と磁気ヘッド（記録再生素子）の先端面を極近接させながらディスクを高速回転させるやり方がある。さらに記録再生素子の先端面をディスクに接触摺動させながら記録再生動作を行う、いわゆるコンタクトレコーディングのやり方も提案されている。コンタクトレコーディングを可能にするには、軽質量の記録再生素子構造体を超軽荷重でディスク面に接触させる必要から、上記ヘッドアクセス部に超軽重量の可撓性アームを用いることが求められる。
【０００５】
従来コンタクトレコーディングを可能とする超軽重量の磁気ヘッドおよびヘッドアクセス部として以下のような技術が提案されている。
特開平３−１７８１０７号公報では、細長いＡｌ２Ｏ３などのセラミクスから成るヘッドアクセス部の先端近傍にコイル、磁極および導体手段を埋設して記録再生素子とした集積一体型構造体が開示されている。細長いセラミクスは超軽量であり、可撓性アームを構成する。
また、特開平４−３４５９７８号公報ではセラミクスから成る可撓性アームの先端部表面に記録再生素子が形成されている。
【０００６】
薄膜形状で、かつ細い超軽量のヘッドアクセス部をガイドアームに取付けて固定すると、たとえ可撓性アームの母材が従来のように金属であっても、ディスク回転による細かい振動やヘッドアクセスによる大振幅動作によって、とくに固定端付近で作用応力が大きくなるため脆性破壊をおこす。これを防ぐためのひとつの方法として、特開平５−１６６１３５号公報にはガイドアームへの取付け部の断面積を大きく設計したセラミクスの可撓性アームが開示されている。
【０００７】
また、この超軽量のヘッドアクセス部（母材はセラミクスまたは金属）の振動特性を改善するには、特開昭５９−１８０８５５号公報で開示されているように補強金属を両面テープで接着して粘着部材による振動エネルギを吸収することや、特開昭５６−１９５５４号公報で開示されているように金属アームの両面に制振塗料や粘弾性材料を付着させることが有効であると指摘されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
コンタクトレコーディングの思想から発した超軽量可撓性アームの磁気記録媒体に対する押し付け荷重は数十ｍｇ程度が望まれる。これは、現行の磁気ディスク装置における浮上式ヘッドスライダの荷重５〜１０ｇに対して２桁も低い。浮上式ヘッドスライダは、プレス加工されたスランレス製可撓性アームに支持されているが、このアームは磁気ディスクの高速回転によって発生する揚力によって最小０．０５〜０．１μｍの隙間をもってヘッドスライダを浮上させる機能をもつ。しかるに、この方式より２桁も低い超軽荷重で磁気ディスク面にヘッドをコンタクトさせ、高速回転するディスク面の振動に伴う荷重変動に対応するには、押し付け方向のバネ係数が約１ｍｇ／μｍ以下の柔軟な可撓性アームが必要になる。
【０００９】
さらに、可撓性アームの先端部に記録再生素子を形成し、その配線を可撓性アームに設ける必要から、可撓性アームの母材（主構成材料）は電気的に絶縁物であることが好ましい。
【００１０】
以上の要請から、コンタクトレコーディングに対応できる可撓性アームはスパッタリング、蒸着、フォトリングラフ、エッチングなどの微細薄膜形成加工技術を適用したセラミクスを母材とすることが望ましい。ここで、セラミクスというのは、非金属無機材料の総称であり、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２に代表される酸化物、ＳｉやＳｉＣなどの半導体および非晶質（ガラス）材料をもさす。
【００１１】
前記した従来技術では、セラミクスを用いた可撓性アーム自体は開示されている。しかし薄膜セラミクス材料はきわめて脆い材料である。薄膜構造の過程で表面および内部に微小のボイドやクラックが多数発生する。これら微小欠陥は、薄膜全体に応力が印加された時応力が集中するため、クラックが進展して局部的な材料疲労を生ずる根源となる。この結果、限界応力以下で突然脆性破壊を生ずる。脆性破壊は、実使用時における繰り返し応力によっても、また製造時におけるハンドリング、組立て、調整過程においても生ずる。
【００１２】
しかるに、従来技術では、セラミクス製可撓性アームに脆性破壊対策が全く講じられていない。とくに脆性破壊は、片持ちはりとなるガイドアームへの取付け部で曲げてモーメントが最大となって生ずる。この部分における脆性対策として、前記特開平５−１６６１３５号公報では取付け部分の断面積をアーム先端部より大きくするとか、アーム全体で均等に応力が印加される形状にアームを設計することなどが述べられている。しかし、この結果、可撓性アームの曲げ剛性が増加して可撓性が損なわれるという問題点がある。
【００１３】
本発明の目的は、セラミクスを母材とする可撓系性アームの柔軟性を損なうことなく限界強度、すなわち、許容変形量を増大せしめた可撓性アームおよびその製造方法を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、可撓性アームのバネ機能を向上させ高い信頼性、製造性をもたせた結果、従来より小型大容量化された記録装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、セラミクス製の可撓性アームの表面に、可撓性アームの柔軟性を損なわないように樹脂を１層以上被覆することでほぼ達成される。樹脂のみではなくヤング率がセラミクスのヤング率の０．１％以下の材料層を１層以上被覆させてもよい。樹脂層または０．１％以下のヤング率の材料層を２層以上あるいは３層被覆することにより脆性破壊に対する効果が増大することはもちろんであるが、その他の付随する効果も得られる。
【００１６】
上記樹脂層やヤング率がセラミクスのヤング率の０．１％以下の材料層は、可撓性アームの取  付け部周辺に被覆するのが最も効果的である。
上記の樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性ポリマ、フッ素系ポリマ、耐熱性ポリマのどれかが良い。樹脂以外の０．１％以下のヤング率の材料としては合成ゴム、天然ゴム、繊維、絶縁紙等がある。
【００１７】
さらにこれらの具体的樹脂材料は、熱硬化性シリコン、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ブタジエンアクリレート、シリコンアクリレート、ナイロン、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＥＥＫ、ポリエーテルイミドのいずれかであればが一般に生産され供給も安定しているという利点がある。
これらの樹脂を、ディップ法あるいは噴霧法により形成し、必要に応じて熱硬化あるいは紫外線硬化させる。
【００１８】
また、本発明の範囲外であるが、可撓性アームの表面粗さを中心線平均表面粗さ：Ｒａで０．１μｍ以下にすることである。このように表面を仕上げる方法は研磨あるいは窒素、Ａｒなどを用いたスパッタエッチングが良い。
【００１９】
また、さらに上記目的を達成する別の手段として、可撓性アームの形状を円柱もしくは略円柱形状にする技術が開示される。
【００２０】
これらの手段により、可撓性アームの柔軟性を損なうことなく脆性破壊の危険性を極端に低減でき、可撓性アームに対する本発明の目的は十分達成されるものである。
【００２１】
さらに、本発明の可撓性アームは全体のプロファイルを薄く製作することが可能なため、例えば磁気ディスク装置では複数枚の円板を０．５ｍｍ以下の間隔で用いるという手段により薄型大容量の装置を提供できる。また、本発明の可撓性アームを用いてコンタクトレコーディング方式にすることにより２Ｇｂｉｔ／ｉ  ｎｃｈ２以上の高密度磁気記録装置をも安価に提供できる。
【００２２】
【作用】
セラミクス脆性破壊の基本的メカニズムは、前記したように材料内部や表面に存在する微小な欠陥やクラックへの応力集中である。とくに、曲げモーメントが作用する場合は材料表面で応力が最大になるため、表面あるいは表面付近に存在するクラックが破壊に対して支配的である。応力集中が生じるとクラックは進展し、さらにそこに応力が集中し、局部的に大きな変形が生じる。その結果、その部分が局部的に限界強度を超えてしまい破壊に至る。巨視的には全体に作用した曲げモーメントは許容値以下であるのに突然破壊に至るのである。従って、セラミクス材料の脆性破壊を防止するには、製造時において表面に微小クラックが生じないようにすることはもちろんであるが、ハンドリング時に表面を損傷しないこと、および変形を集中させないように対策することが重要である。
【００２３】
そこでまず本発明のうち、樹脂層、またはヤング率がセラミクスのヤング率の０．１％以下の材料層を被覆した場合の作用を説明する。
セラミクス製の可撓性アームは、例えばスパッタリングにより製作された後、それが他の硬質部材に接触する前に、表面が１層以上の樹脂層で被覆されることが望ましい。これにより、以後のハンドリングや組立工程における表面の微細損傷を防止する作用がある。また、仮にセラミクス表面に微細損傷やクラックが既に存在していたとしても、樹脂層はヤング率が小さいため応力集中により局部的に集中しようとする変形を分散し、変形の曲率半径が過度に小さくなるのを低減する作用がある。
【００２４】
セラミクスのヤング率は７０００〜１６０００ｋｇ／ｍｍ２程度で  あり、ヤング率がそれの０．１％（７ｋｇ〜１６ｋｇ／ｍｍ２）以下の材料層はそれに比べて無視できる  程度にヤング率が小さいので、全体としての曲げ剛性を増加させることがない。つまり、これによりセラミクス製可撓性アームの柔軟性を損なうことなく、構造体としての見かけ上の限界強度、いいかえれば許容変形量を増加向上することができる。
【００２５】
さらに、２層以上被覆することにより脆性破壊に対する効果が増大することはもちろんであるが、その他の付随する効果として、振動を吸収する緩衝材としても機能するという作用を持つ。これは、一般に樹脂を含めヤング率の低い材料、とくに高分子材料は変形時に材料内部で剪断エネルギーが吸収されることによる。従って、緩衝の効果を持たせるためには、２層共同一組成を有する材料から構成されていても第１層と第２層の樹脂とは境界に接合面を設け、その面を通じて剪断変形エネルギを伝達させるために、２層構造にすることが望ましい。もちろん、１層だけの被覆でも緩衝効果があることは言うまでもない。２層が異なる組成の例もありうる。
【００２６】
また、第３層を設けて第２層の緩衝材にさらに積極的に剪断変形を生じさせれば振動吸収効果はさらに高くなる。この場合、第３層にヤング率がやや大きい物質を被覆することにより振動吸収効果は増大するが、可撓性アームの曲げ剛性はやや増加することになる。しかし、それを利用して曲げ剛性を自由に設計、調整できること、および破壊強度をさらに向上することが可能となる。
【００２７】
上述してきた樹脂は、熱硬化性、紫外線硬化性樹脂であれば、硬化させるときに熱あるいは紫外線を与えれば即座に硬化するのでプロセス上取扱いが簡便である。また、その代案としては熱可塑性ポリマ、フッ素系ポリマ、耐熱性ポリマがあり、これらは化学的安定性に優れている。
【００２８】
トライボロジ的観点からは、上記樹脂材料やヤング率がセラミクスのヤング率の０．１％以下  の材料は、記録再生素子や記録媒体と接触摺動する部分には被覆しない方が好ましく、逆に可撓性アームの曲げモーメントが最大になる点、通常はガイドアームへの取付け部周辺にさえ被覆すれば、脆性破壊の防止という本発明の主目的はおおむね達成されるので都合が良い。
【００２９】
さらにこれらの具体的材料は、熱硬化性シリコン、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ブタジエンアクリレート、シリコンアクリレート、ナイロン、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＥＥＫ、ポリエーテルイミドが一般に生産され供給も安定しているという利点がある。
【００３０】
次に、表面粗さを中心線平均表面粗さ：Ｒａで０．１μｍ以下にしたことによる作用を説明する。
通常のセラミクス部品で、圧縮成型、焼結されたものは表面粗さがかなり良いものもある。また、半導体分野で供給されている単結晶シリコンウェハのＲａは約１ｎｍ以下程度に平滑に仕上げられている。しかし本発明で対象にしている、たとえばスパッタリング、蒸着、フォトリソグラフ、エッチングなどの薄膜加工技術で製造されたセラミクス部材、つまり可撓性アーム表面のＲａは通常１〜数μｍ程度に荒れた面である。また、上記シリコンウェハを用いても異方性エッチングなどの薄膜加工を行うと、加工面のＲａは１μｍ程度になる。
【００３１】
このように表面粗さの粗い面には、微小クラックや亀裂が多数存在するので、上述した通り、このような面は脆性破壊を起こしやすい。そこで、表面を研磨あるいはスパッタエッチングにより滑らかに、いいかえれば表面粗さを小さくすることによりこのような微小クラックや亀裂は減少する。表面の平滑化はもちろん平滑であればあるほど本効果は大きいが、加工のコスト、時間とその効果を考えれば、Ｒａを０．１μｍ以下にすることが工業的に最も望ましい。
【００３２】
次に、可撓性アームを円柱形状あるいは略円柱形状にすることの作用を説明する。これまでの場合と同様に、表面に存在する微小クラックの数は可撓性アームの形状とも関係がある。従来技術では全体が略四角柱のものが報告されているが、この形状には角が存在するため、薄膜加工時においてもハンドリング時においても角部の欠け、いわゆるチッピングが生じやすく、そのような場所には微小クラックが多数存在する。また使用時にも角部に応力が集中する。従って、全体を円柱形状にすることでこれらの問題は解決する。
【００３３】
以上、上述してきた本発明によれば、セラミクス製可撓性アームの曲げ剛性を増加させずに、脆性破壊を防止することができる。その結果、性能向上、コストダウンが可能になったばかりでなく、可撓性アームの取扱いが容易になり、組立性向上、部品間の性能ばらつき低減、寿命向上、さらに表面の被覆材により可撓性アームが空気中の水分を吸収しないため、耐食性、対湿度性をも格段に向上した。また、本発明によるコンタクトレコーディング方式の実現で高密度記録が、薄型可撓性アームの形状により薄型大容量の磁気記録装置が実現できるという作用がある。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１は先端に記録再生素子部を一体で形成した可撓性アームの断面図である。図において２０は可撓性アームであり、１９は記録再生素子部である。可撓性アームの母材１０はＡｌ２Ｏ３をスッパタリングにより形成した。その表面に記録再生素子部１９付近を除いて、１次被覆樹脂１１として熱硬化性シリコンを厚さ５μｍ、ディップ法により形成し、熱硬化させた。熱硬化性シリコンの硬化後のヤング率は３ｋｇ／ｍｍ２程度である。２次被覆樹脂１２も同様に熱硬化性シリコンを厚さ１０μｍ、ディップ法により形成し熱硬化させて得た。３次被覆樹脂１３として１次、２次被覆樹脂よりもややヤング率の大きいナイロン１２を厚さ２５μｍ被覆した。ナイロンの硬化後のヤング率は９ｋｇ／ｍｍ２程度である。
【００３５】
次に、記録再生素子部１９について説明する。コイル（記録素子）１４には銅製コイル、磁極１５には鉄−ニッケル合金のパーマロイ軟磁性膜、磁気抵抗効果素子（再生素子）１６にはとくに磁気抵抗効果の大きいパーマロイ、電極２２および配線１７には銅、磁気記録媒体対抗面１８には耐摺動性の良いカーボン（厚さ２０ｎｍ）、これら素子部品を取り囲む部分２１には絶縁膜および保護膜の働きをするＡｌ２Ｏ３を用いた。これら記録再生素子部１９はすべて、スパッタリング、蒸着、エッチング、メッキなどの薄膜加工技術により順次形成した。記録素子１４には銅のほかアルミニウム合金、再生素子１６にはパーマロイとＣｏ合金との積層膜、パーマロイやＣｏ合金とＮｉＯなどの反強磁性膜との積層膜、磁極１５にはＦｅ−Ｎｉ合金のほか、Ｃｏ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金などの軟磁性材料を用いてもよい。
【００３６】
図２は図１で断面を示した記録再生素子部１９を含む可撓性アーム２０の先端部外観（下方斜視図）を示す。可撓性アーム２０は全体としては四角柱形状であり、その先端部に磁気記録媒体対抗面保護膜１８が全体よりやや突出した形状で設けられている。本実施例の可撓性アーム全体の寸法は樹脂を被覆した部分で、厚さ約１００μｍ、幅６００μｍ、全長は約８ｍｍである。
【００３７】
ここで、可撓性アームの母材１０について説明する。
表１は、各種物質における、可撓性アームの母材１０としての適合性判断基準となる特性値を示す。
【表１】
0003559304.tif 000002
絶縁性についてはセラミクスと樹脂が優れている。シリコンについては、それ自体は半導体であるが、不純物添加により比抵抗が比較的自由に選択できること、および薄膜加工技術が発達しており表面に絶縁物であるＳｉＯ２が容易に形成  できることから絶縁性を良と判断した。軽量性と薄膜加工性についても主にセラミクスと樹脂が良好である。経年変化に対する物質の安定性、とくにばね特性は重要であり、これを化学的安定性として評価すると樹脂が劣る。以上を判断すると、可撓性アームの母材１０としてはセラミクスが最も優れていることがわかるが、脆性破壊の危険性だけが問題となる。従って、脆性破壊の問題だけを解決すれば良好な性能の可撓性アーム２０が得られることが期待される。それを解決することが本発明の主要な目的である。
【００３８】
なお本発明では、非金属無機材料という意味でセラミクスという表現を用いている、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２をはじめ、ガラス、シリコンおよびＳｉＣなどもその範疇であり、本発明ではこれらをセラミクスと定義する。
【００３９】
図１、図２に示した本発明の樹脂を被覆した効果について、参考文献（光通信要覧，科学新聞社出版１９８４．８）を引用しながら、その試験法および評価結果を含めて述べる。
【００４０】
図３は可撓性アームの引っ張り強度と破壊確率の関係を示す。試験に用いた可撓性アームは後記図８に示すような直径１２５μｍのガラス製円柱形状の試験体である。まず、樹脂を被覆しない場合は、引っ張り強度２０ｋｇ／ｍｍ２程度で約２０％の試験体が破  壊し、４０ｋｇ／ｍｍ２では９０％の試験体が破壊することがわかる。これに熱  硬化性シリコンを厚さ５μｍ被覆した場合、１２０ｋｇ／ｍｍ２で１０％、５０  ０ｋｇ／ｍｍ２で９０％の試験体が破壊する。すなわち、たかだか５μｍの樹脂の被覆で、引っ張り強度が約１０倍向上したことになる。また前述したように、樹脂のヤング率はセラミクスのヤング率に比べ１０００倍（０．１％）程度小さいため、被覆しても全体のヤング率はほとんど増加しない、すなわち可撓性アームの柔軟性を損なうことがない。つぎに、シリコン樹脂を厚さ１００μｍ被覆した場合は、図３よりほぼすべての試験体が５００ｋｇ／ｍｍ２付近で破壊する。つまり、この  程度の厚さに被覆すると、試験体間の品質のばらつきがなくなることがわかる。このように、セラミクス製可撓性アームの表面に樹脂を被覆する効果は絶大である。樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性ポリマ、フッ素系ポリマ、耐熱性ポリマのどれかが良い。さらにこれらの具体的材料は、熱硬化性シリコン、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ブタジエンアクリレート、シリコンアクリレート、ナイロン、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＥＥＫ、ポリエーテルイミドのいずれかであればが一般に生産され供給も安定しているという利点がある。これらの樹脂を、ディップ法あるいは噴霧法により形成し、必要に応じて熱硬化あるいは紫外線硬化させて層形成を行う。また、これらの樹脂層はセラミクスのヤング率の０．１％以下のヤング率を持っているが、樹脂以外にも０．１％以下の他の材料層を設けるようにしてもよい。
【００４１】
図４に可撓性アーム２０の曲げ試験方法を示す。試験装置４１は可撓性アーム２０を両側からはさみ、力Ｐを加えて可撓性アーム２０に曲げモーメントを作用させる。この試験における試験装置４１圧力壁の間隔をｄとし、ｄを小さくしていく際に試験体が破断した時点の曲率を１／ｄと定義する。
【００４２】
図５に試験体である可撓性アーム２０の引っ張り試験における破断強度と曲げ試験の曲率１／ｄの関係を示す。両者は良く対応した比例関係にある。これによれば、引っ張り試験において破断強度が大きいものは、曲げ試験において小さな円弧になるまで破断せずに良く曲がることがわかる。これからも、セラミクス製可撓性アームに樹脂、またはセラミクスのヤング率に比し０．１％以下のヤング率を持つ材料を被覆すれば、許容変形量が格段に向上することがわかる。
【００４３】
このように、セラミクス製の可撓性アームは、例えばスパッタリングにより製作された後、それが他の硬質部材に接触する前に、表面が１層以上の樹脂層で被覆されることが望ましい。これにより、以後のハンドリングや組立工程における表面の微細損傷を防止する作用がある。また、仮にセラミクス表面に微細損傷やクラックが既に存在していたとしても、樹脂はヤング率が小さいため応力集中により局部的に集中しようとする変形を分散し、変形の曲率半径が過度に小さくなるのを低減する作用がある。
【００４４】
また、セラミクスのヤング率７０００〜１６０００ｋｇ／ｍｍ２に比して、ヤング率が０．１％以下の材料はそれに比べて無視できる  程度にヤング率が小さいので、全体としての曲げ剛性を増加させることがない。つまり、これによりセラミクス製可撓性アームの柔軟性を損なうことなく、構造体としての見かけ上の限界強度、いいかえれば許容変形量を増加向上することができる。
【００４５】
さらに、２層以上被覆することにより脆性破壊に対する効果が増大することはもちろんであるが、その他の付随する効果として、振動を吸収する緩衝材としても機能するという作用を持つ。これは、一般に樹脂を含めヤング率の低い材料、とくに高分子材料は変形時に材料内部で剪断エネルギーが吸収されることによる。従って、緩衝の効果を持たせるためには、２層共同一組成を有する材料から構成されていても第１層と第２層の樹脂とは境界に接合面を設け、その面を通じて剪断変形エネルギを伝達させるために、２層構造にすることが望ましい。もちろん、１層だけの被覆でも緩衝効果があることは言うまでもない。
【００４６】
また、第３層を設けて第２層の緩衝材にさらに積極的に剪断変形を生じさせれば振動吸収効果はさらに高くなる。この場合、第３層にヤング率がやや大きい物質を被覆することにより振動吸収効果は増大するが、可撓性アームの曲げ剛性はやや増加することになる。しかし、それを利用して曲げ剛性を自由に設計、調整できること、および破壊強度をさらに向上することが可能となる。
【００４７】
さらに、熱硬化性、紫外線硬化性樹脂を使えば、硬化させるときに熱あるいは紫外線を与えれば即座に硬化するのでプロセス上取扱いが簡便である。また、その代案としては熱可塑性ポリマ、フッ素系ポリマ、耐熱性ポリマがあり、これらは化学的安定性に優れている。
【００４８】
トライボロジ的観点からは、上記樹脂材料やヤング率がセラミクスのヤング率の０．１％以下の材料は、記録再生素子や記録媒体と接触摺動する部分には被覆しない方が好ましく、逆に可撓性アームの曲げモーメントが最大になる点、通常はガイドアームへの取付け部周辺にさえ被覆すれば、脆性破壊の防止という本発明の主目的はおおむね達成されるので都合が良い。
【００４９】
さらにこれらの具体的材料として使う、熱硬化性シリコン、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ブタジエンアクリレート、シリコンアクリレート、ナイロン、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＥＥＫ、ポリエーテルイミドは一般に生産され供給も安定している利点がある。
【００５０】
次に、可撓性アームと記録再生素子部を略一体構造で製作した実施例を説明する。
図６はセラミクス製の可撓性アーム母材６０をＬ字型に製作し、その端面に別に製作した記録再生素子部６１を接着した例である。可撓性アーム母材６０の表面には配線６２を形成し、その上に図１と同様の１次〜３次被覆した樹脂１１、１２、１３を局部的に形成した。このように、記録再生素子部６１を接着する構造つまり、略一体構造にすることで浮上面をもつ従来タイプの磁気ヘッドスライダで製造してきた素子のプロセスがそのまま使用できるので、新たな製造装置の導入や改造の必要がなく、コストを低減できるというメリットがある。
【００５１】
本発明の樹脂被覆可撓性アームの技術は可撓性アーム母材６０をニッケルとした場合にも適用できる。ニッケルはメッキにより容易に厚さ２０μｍ程度の薄膜を製作することができ、弾性変形域も広いので金属ではあるが可撓性アームの材料としては好適である。しかし、金属の場合もメッキなどの薄膜加工技術で製作すると、セラミクスのように脆性的破壊をするものがある。これは、薄膜加工技術で製作された金属が、プレスや圧延などの通常の工程で製造された金属に比べ欠陥やクラックが多いことによる。ニッケルの場合もその例でありこのままでは脆性破壊してしまう。そこで、本発明の手法を適用し熱硬化性シリコンを５μｍ被覆することで良好なニッケル薄膜母材の可撓性アームが得られた。この例のように、本発明の応用はセラミクスに限られたものではなく、脆性破壊する材料で製作された可撓性アームすべてに適用可能なことは容易に類推される。
【００５２】
図７は、図６の可撓性アームを製造するプロセスの基本部分および、その可撓性アームに直接記録再生素子を形成し一体構造とする場合のプロセスを簡略に示す。まず、平滑な基板７１にエッチング可能な層７２を形成する。基板７１にはセラミクスが好適でありＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣを用いた。また、エッチング可能な層７２には銅を用いた。次に、その上にＡｌ２Ｏ３をスパッタリングによりＬ型に形成し可撓性アーム母材６０とする（図７の左図）。量産化のために可撓性アーム母材６０を複数本形成した基板７１をさらに複数個用意し、Ｌ型の端面にフォトレジスト膜７５を形成後、マスク７４を用いて露光する（図７の右図）。このようなフォトリソグラフ工程のほか、もちろん必要に応じてスパッタリング、蒸着、エッチングなどの通常用いられている薄膜加工技術によって、記録再生素子部を形成する（図示せず。例えば、特開平４−３４５９７８号、特開平３−１７８１０７号）。その後、エッチング可能な層７２をエッチングして除去することによりＬ字先端に記録再生素子部を一体化形成した可撓性アームの基本部分が得られる。さらに本発明の樹脂コーティングを図１の場合と同様の方法で行えば、図６に断面を示す構造が得られる。
【００５３】
次に可撓性アームの中心線平均表面粗さＲａを０．１μｍ以下にした場合の実施例を説明する。可撓性アームの形状、外観などは前記の実施例とほぼ同じであり、前記例で被覆した樹脂に代わって、この部位の表面粗さを向上したものであるので、とくに図面は用いない。可撓性アーム母材が図７における基板７１に形成された状態で、その表面をアルミナの遊離砥粒で研磨し、表面粗さを中心線平均粗さＲａで０．１μｍに仕上げ、その後記録再生素子を形成してからエッチングにより基板から離脱させた。可撓性アーム母材の裏面は研磨しない。研磨した面は使用状態において引っ張り応力が作用する面であり、裏面は圧縮応力が作用する。一般に脆性破壊する材料の特性は、引っ張り応力に弱く圧縮応力に強い。従って、引っ張り応力が作用する表面を研磨するだけで、効果は大きい。実際に試験した結果、図３に示した場合と同様、引っ張り強度が約１０倍向上した。
【００５４】
表面粗さを向上する他の手段として、スパッタエッチングした場合を説明する。可撓性アームを通常のスパッタリング装置に入れ、約１０−７Ｔｏｒｒ以下に真空引きした後、窒素の希ガスを真空チャンバ内に導入し１０−５Ｔｏｒｒ程度にする。その状態で１０〜１５ｋＶの加速電圧を与えると窒素イオンが高速で可撓性アーム表面に衝突する。衝突した窒素イオンのエネルギーによってセラミクスの表面突起部は削られるので可撓性アーム表面は滑らかになる。この方法によっても約１０倍の引っ張り強度が得られた。この方法は、一般にはスパッタエッチ、あるいは単にスパッタリング、イオン注入などと呼ばれている。
【００５５】
次に、表面粗さを中心線平均表面粗さ：Ｒａで０．１μｍ以下にしたことによる効果を説明する。
通常のセラミクス部品で、圧縮成型、焼結されたものは表面粗さがかなり良いものもある。また、半導体分野で供給されている単結晶シリコンウェハのＲａは約１ｎｍ以下程度に平滑に仕上げられている。しかし本発明で対象にしている、たとえばスパッタリング、蒸着、フォトリソグラフ、エッチングなどの薄膜加工技術で製造されたセラミクス部材、つまり可撓性アーム表面のＲａは通常１〜数μｍ程度に荒れた面である。また、上記シリコンウェハを用いても異方性エッチングなどの薄膜加工を行うと、加工面のＲａは１μｍ程度になる。
【００５６】
このように表面粗さの粗い面には、微小クラックや亀裂が多数存在するので、上述した通り、このような面は脆性破壊を起こしやすい。そこで、表面を研磨あるいはスパッタエッチングにより滑らかに、いいかえれば表面粗さを小さくすることによりこのような微小クラックや亀裂は減少する。表面の平滑化はもちろん平滑であればあるほど本効果は大きいが、加工のコスト、時間とその効果を考えれば、Ｒａを０．１μｍ以下にすることが工業的に最も望ましい。
【００５７】
図８は可撓性アームを円柱形状にした実施例を示す。可撓性アーム母材８０はガラスにより製作した。ガラスを用いれば、高温状態で線引き加工により容易に細い棒状体が得られるという効果と、薄膜加工技術で製作したものに比べ、表面の微小クラックが少ないという効果がある。前記同様のプロセスによって可撓性アーム母材８０の端面に記録再生素子部８２を形成し、媒体対抗面保護膜８３はカーボンをスパッタリングして厚さ２０ｎｍに形成した。このように可撓性アームの形状を円柱形にすることで、表面微小クラックが減少し、約５倍の引っ張り強度が得られた。即ち、これまでの場合と同様に、表面に存在する微小クラックの数は可撓性アームの形状とも関係がある。従来技術では全体が略四角柱のものが報告されているが、この形状には角が存在するため、薄膜加工時においてもハンドリング時においても角部の欠け、いわゆるチッピングが生じやすく、そのような場所には微小クラックが多数存在する。また使用時にも角部に応力が集中する。従って、全体または一部を円柱形状または略円柱形状にすることでこれらの問題は解決する。
【００５８】
図９は、図８に示した円柱形状の可撓性アーム端面に記録再生素子８２を量産的に形成する場合の露光プロセスを示す。図８のガラス円柱体から成る可撓性アーム母材を複数本圧迫しつつ集めると、円柱は自然に最密充填配置すなわち、ちどり配置に整列する。これによりマスク７４との位置関係が保証されるのでプロセス上好適であるというメリットがある。この状態で図示したように円柱の一端面（上面）にフォトレジスト膜７５を形状し、マスク７４を用いて通常のフォトレジスト工程を行う。さらに、図示していない薄膜加工技術を複合的に採用すると、図８に示した記録再生素子部８２が形成される。つぎに、図８における媒体対抗部８３をスパッタリングなどにより形成する。最後に樹脂層を形成するか、その部分の表面粗さを向上するなど、前述した本発明の技術を組み合わせるとより１層の効果が得られる。
【００５９】
図１０に可撓性アームを三角形状にした場合の別の実施例を示す。可撓性アーム１００には記録再生素子部１０１において媒体から押し付け荷重が作用するため、その曲げモーメントはガイドアーム（図示せず）への取付け部１０２で最大となる。したがって、可撓性アーム１００に働く作用応力を小さくするには、取付け部１０２近傍の断面積を大きくすることが望ましい。さらに、磁気記録媒体の走行時やシーク動作時における記録再生素子部１０１の媒体への運動追従性を考えると、先端つまり記録再生素子部１０１に近い部分ほど軽量であればなお好ましい。この考えによれば本実施例のごとく可撓性アーム１００の形状は三角形状が良い。さらに脆性破壊防止のために可撓性アーム１００の表面には、図１と同様の樹脂層を被覆した。
【００６０】
図１１に可撓性アームをガイドアームに取付けた実施例を示す。先端に記録再生素子部１１１を有する可撓性アーム１１０は取付け部１１３でガイドアーム１１２に取付けられる。例えば磁気ディスク装置において、磁気ディスクを複数枚使用する場合は、本実施例のように可撓性アーム１１０を複数本取付けることになる。ガイドアーム１１２には、記録再生素子部１１１からの信号を処理、増幅するリードライトＩＣ１１４が装着され、可撓性アーム１１０との間に配線１１５が施されている。前述のように可撓性アーム１１０に働く応力は、取付け部１１３において最大となるので、この部位に本発明の樹脂層を被覆する、あるいは表面粗さを向上するあるいは円柱形状にするといった脆性破壊防止対策を施すのが最も効果的である（図１１で斜線部位）。なお特別な場合として、本発明を取付け部１１３周辺のガイドアーム１１２の表面に実施しても効果が得られる。つまり、ガイドアーム１１２先端の取付け部１１３のとくに角部が可撓性アーム１１０に接触して可撓性アームに応力集中をもたらすので、その角部を滑らかにする、あるいは樹脂層を被覆することでかなり効果があることは本発明から容易に類推される。
【００６１】
図１２は、磁気ディスク装置を例にとり、図１１のデバイスを記録媒体にコンタクトさせた状態を示す。図１１で説明した通り、ガイドアーム１１２に装着された可撓性アーム１１０は２枚の記録媒体１２０の間に挿入される。このとき可撓性アーム１１０は曲げられた状態であり、先端の記録再生素子部１１１は磁気記録媒体１２０に約５０ｍｇの荷重で押し付けられている。この状態で磁気記録媒体１２０は矢印の方向に走行し情報が記録再生される。装置全体の薄型化のためには、図中に示した間隔Ａが小さいことが要求される。本発明の可撓性アーム１１１は厚さ１００μｍ程度と非常に薄いため間隔Ａを０．５ｍｍ以下にすることができる。この結果、媒体を２枚有する磁気ディスク装置全体の厚さを約５ｍｍに設計できた。
【００６２】
図１３に磁気ディスク装置全体の平面図を示す。
先端に記録再生素子部１１１を装着した可撓性アーム１１０は、リードライトＩＣ１１４、配線１１５を有するガイドアーム１１２に取付けられている。ガイドアーム１１２はボイスコイルモータ１３１に取付けられ、これにより記録再生素子部１１１は記録媒体である磁気ディスク１２０の半径方向への移動が可能となる。磁気ディスク１２０はスピンドルモータ１３２に取付けられ約５４００ｒｐｍで回転する。これら装置全体はケーシング１３０にコンパクトに納められている。本発明の可撓性アーム１１０は軽量かつ、曲げ剛性が小さいので記録再生素子と媒体間の荷重が軽荷重に設定でき、とくにコンタクトレコーディングに好適である。そのため本実施例では記録密度は２Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２が達成できた。
【００６３】
図１４〜図１７は本発明の可撓性アームを、記録再生、素子、配線を含む集積一体型構造体としたそれぞれ別の実施例で、いずれも取付け部周辺に樹脂層１４０を被覆しており、各部に使用した材料は図１の実施例と同じである。集積一体型構造体を得るには、可撓性アームと記録再生素子の製作方法が重要である。本発明では集積一体型構造体を、薄膜加工技術によって可撓性アームを製作する過程において、その内部に記録再生素子を埋設するか、別に形成された可撓性アームの表面あるいは表面近傍に薄膜加工技術によって記録再生素子部を直接形成することにより得られた構造体と定義している。このように集積一体型構造体にすることで、可撓性アームと記録再生素子部を別に製作して接着する場合に比べ、素子と配線との接続やそれに伴う位置決めの工程を省くことができコストが低減できるというメリットがある。
【００６４】
図１４は図１に示したものと同じ集積一体型構造体の断面図であり、さらに全体形状を表している。とくに本実施例は、樹脂を取付け部周辺にのみ被覆したものを示した。
【００６５】
図１５は図１４の実施例に対し、磁気抵抗効果素子（再生素子）１６とコイル（記録素子）１４の位置を入れ替えた構造をしており、こうすることでコイルから取り出す電極２２およびそれと接続する配線１７の形成が比較的容易になるという特長がある。
【００６６】
図１６はコイル１４を可撓性アーム上部の長手方向平面内に形成した場合の実施例である。この場合、コイルに関する磁極１５は１本のみで構成され、垂直磁気記録方式に好適であるという特長を有する。
【００６７】
図１７はコイル１４を可撓性アーム下部の長手方向平面内に形成した場合の実施例である。この例では磁極１５の一部であるリターンヨーク１７１を形成し、面内磁気記録方式に好適な構造にした。
【００６８】
以上、本発明の実施例を図を用いて説明した。いずれの実施例を用いても、信頼性、組立性にすぐれた高密度、大容量、薄型の磁気記録装置が安価に提供できる。なお、記録再生とは、記録と再生とを行うとの意味の他に、記録のみ、再生のみの意味をも含む。さらに２層以上の多層の例にあっては、可撓性アームを直接に被覆する第１層が０．１％以下のヤング率を持つことが必要であり、第２層以上の層はこれよりも大きいこともありうる。脆性破壊に特に寄与するのが第１層だからである。勿論、各層が０．１％以下の例もありうる。さらに実施例では、主に磁気ディスク装置を例に説明したが、本発明の適用は磁気ディスク装置に限られたものではなく、広く一般に磁気記録装置に適用可能である。また光ディスク装置等の高密度実装の記録装置にも適用できる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、セラミクス製の可撓性アームの表面に、可撓性アームの柔軟性を損なわないように樹脂を１層以上被覆することにより、脆性破壊を効果的に防止することができる。また、許容変形量を増大向上でき、その結果、取扱いの容易性、部品ばらつき低減、長寿命化、耐候性向上、振動特性改善が可能で、軽量性、信頼性、組立性に優れた可撓性アームを安価で提供できるという効果がある。さらに表面の樹脂被覆によってセラミクスの吸水性を改善することができ、耐食性が向上する。また、本発明の可撓性アームを用いることで装置の薄型化、コンタクトレコーディング方式による高密度、大容量の磁気記録装置が提供できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による可撓性アームおよび記録再生素子部の部分断面図である。
【図２】図１に示した可撓性アームおよび記録再生素子部の斜視図である。
【図３】本発明の効果を表す脆性破壊特性の説明図である。
【図４】可撓性アームの試験方法を表す概念図である。
【図５】可撓性アームの破断特性の説明図である。
【図６】本発明の別の一実施例による可撓性アームおよび記録再生素子部の断面図である。
【図７】可撓性アーム製造プロセスの一部を表す概念図である。
【図８】本発明のさらに別の一実施例による可撓性アームおよび記録再生素子部の斜視図である。
【図９】図８に示す可撓性アーム製造プロセスの一部を表す概念図である。
【図１０】本発明のさらに別の一実施例による可撓性アームおよび記録再生素子部の斜視図である。
【図１１】本発明の可撓性アームとガイドアームの取付け状態を表す斜視図である。
【図１２】図１１の複合可撓性アームの使用状態を表す側面図である。
【図１３】本発明の可撓性アームを用いた磁気ディスク装置の平面図である。
【図１４】本発明の他の一実施例による可撓性アームおよび記録再生素子部の断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の一実施例による可撓性アームおよび記録再生素子部の断面図である。
【図１６】本発明の別の一実施例による可撓性アームおよび記録再生素子部の断面図である。
【図１７】本発明のさらに別の一実施例による可撓性アームおよび記録再生素子部の断面図である。
【符号の説明】
１０  可撓性アームの母材
１１  １次被覆樹脂
１２  ２次被覆樹脂
１３  ３次被覆樹脂
１４  コイル（記録素子）
１５  磁極
１６  磁気抵抗効果素子（再生素子）
１７  配線
１８  媒体対抗面保護膜
１９  記録再生素子部
２０  可撓性アーム
２１  素子部絶縁保護膜
２２  電極
６０  可撓性アーム母材
６１  記録再生素子部
６２  配線
７１  基板
７２  エッチング可能な層
７４  マスク
７５  フォトレジスト膜
８０  可撓性アーム母材
８１  樹脂層または表面粗さ向上部分
８２  記録再生素子部
８３  媒体対抗面保護膜
１００  可撓性アーム
１０１  記録再生素子部
１０２  取付け部
１１０  可撓性アーム
１１１  記録再生素子部
１１２  ガイドアーム
１１３  取付け部
１１４  リードライトＩＣ
１１５  配線
１２０  磁気記録媒体
１３０  ケーシング
１３１  ボイスコイルモータ
１３２  スピンドルモータ
１４０  取付け部周辺の樹脂層
１７１  リターンヨーク
【図１】
0003559304.tif 000003
【図２】
0003559304.tif 000004
【図３】
0003559304.tif 000005
【図４】
0003559304.tif 000006
【図５】
0003559304.tif 000007
【図６】
0003559304.tif 000008
【図７】
0003559304.tif 000009
【図８】
0003559304.tif 000010
【図９】
0003559304.tif 000011
【図１０】
0003559304.tif 000012
【図１１】
0003559304.tif 000013
【図１２】
0003559304.tif 000014
【図１３】
0003559304.tif 000015
【図１４】
0003559304.tif 000016
【図１５】
0003559304.tif 000017
【図１６】
0003559304.tif 000018
【図１７】
0003559304.tif 000019