(57)【要約】【課題】磁気ディスク装置において、生産性を向上して低コスト化を図ると共に、信頼性を確保しつつ記録密度の増大・装置の大容量化或いは小型化を図ること。【解決手段】本発明の磁気ディスク装置１３は、回転自在に配設された磁気ディスク１０と、この磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダ１と、この磁気ヘッドスライダ１を磁気ディスク面の半径方向に移動させる駆動装置とを備える。磁気ヘッドスライダ１は、シリコン製スライダ基板部１ａと、スライダ基板部１ａ上に薄膜プロセスを用いて形成されスライダ基板部１ａと並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部１ｂとを備える。また、薄膜ヘッド部１ｂは、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子２、３と、アルミナ及びシリコン系セラミックスを有してシリコン製スライダ基板部１ａの線膨張係数と概略同じ線膨張係数を持つセラミック絶縁膜５とを備える。【選択図】図３
2006099907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に配設された磁気ディスクと、
この磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク面の半径方向に移動させる駆動装置とを備え、
回転する前記磁気ディスクと前記磁気ヘッドスライダとの間に空気流を発生させて前記磁気ヘッドスライダを浮上させた状態で記録／再生を行なう磁気ディスク装置において、
前記磁気ヘッドスライダは、シリコン製スライダ基板部と、前記スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成され前記スライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備え、
前記薄膜ヘッド部は、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子と、アルミナ及びシリコン系セラミックスを有して前記シリコン製スライダ基板部の線膨張係数と概略同じ線膨張係数を持つセラミック絶縁膜とを備える
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
回転自在に配設された磁気ディスクと、
この磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク面の半径方向に移動させる駆動装置とを備え、
回転する前記磁気ディスクと前記磁気ヘッドスライダとの間に空気流を発生させて前記磁気ヘッドスライダを浮上させた状態で記録／再生を行なう磁気ディスク装置において、
前記磁気ヘッドスライダは、シリコン製スライダ基板部と、前記スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成され前記スライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備え、
前記薄膜ヘッド部は、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子と、前記記録／再生素子を保護するセラミック絶縁膜とを備え、
前記セラミック絶縁膜は、アルミナで形成された薄膜部と、シリコン系セラミックスで形成された薄膜部とから構成されている
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気ディスク装置において、前記シリコン系セラミックスで形成された薄膜部は、シリカで形成された薄膜部、シリコンカーバイドで形成された薄膜部、またはシリコンナイトライドで形成された薄膜部、の何れかの薄膜部で構成されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気ディスク装置において、前記記録／再生素子の近傍における前記セラミック絶縁膜は、前記アルミナで形成された薄膜部が１５％乃至５０％の体積であり、その残りの薄膜部が前記シリコン系セラミックスで形成された薄膜部であることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項５】
請求項２に記載の磁気ディスク装置において、前記記録／再生素子を形成する金属膜を備え、前記シリコン系セラミックスで形成された薄膜部は、前記金属膜の近傍部分よりもそれから離れた部分の方の前記アルミナで形成された薄膜部の割合を大きくしたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】
回転自在に配設された磁気ディスクと、
この磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク面の半径方向に移動させる駆動装置とを備え、
回転する前記磁気ディスクと前記磁気ヘッドスライダとの間に空気流を発生させて前記磁気ヘッドスライダを浮上させた状態で記録／再生を行なう磁気ディスク装置において、
前記磁気ヘッドスライダは、シリコン製スライダ基板部と、前記スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成され前記スライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備え、
前記薄膜ヘッド部は、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子と、前記記録／再生素子を保護するセラミック絶縁膜とを備え、
前記セラミック絶縁膜は、アルミナで形成された薄膜部と、アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部とから構成されている
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項７】
請求項６に記載の磁気ディスク装置において、前記アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部は、アルミナとシリカとの混合薄膜部、アルミナとシリコンカーバイドとの混合薄膜部、またはアルミナとシリコンナイトライドとの混合薄膜部、の何れかの混合薄膜部で構成されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項８】
請求項７に記載の磁気ディスク装置において、前記記録／再生素子の近傍における前記セラミック絶縁膜は、前記アルミナで形成された薄膜部が１５％乃至５０％の体積であり、その残りの薄膜部が前記アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部であることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項９】
請求項６に記載の磁気ディスク装置において、前記記録／再生素子を形成する金属膜を備え、前記アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部は、前記金属膜の近傍部分よりもそれから離れた部分の方の前記アルミナで形成された薄膜部の割合を大きくしたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１０】
回転自在に配設された磁気ディスクと、
この磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク面の半径方向に移動させる駆動装置とを備え、
回転する前記磁気ディスクと前記磁気ヘッドスライダとの間に空気流を発生させて前記磁気ヘッドスライダを浮上させた状態で記録／再生を行なう磁気ディスク装置において、
前記磁気ヘッドスライダは、シリコン製スライダ基板部と、前記スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成され前記スライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備え、
前記薄膜ヘッド部は、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子と、前記記録／再生素子を保護するセラミック絶縁膜とを備え、
前記セラミック絶縁膜はアルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜で構成されている
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の磁気ディスク装置において、前記セラミック絶縁膜は、アルミナとシリカとの混合薄膜、アルミナとシリコンカーバイドシリコンとの混合薄膜、またはアルミナとシリコンナイトライドとの混合薄膜、の何れかの混合薄膜で構成されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１２】
回転する磁気ディスクとの間に空気流を発生させて磁気ディスク面から浮上させた状態で記録／再生を行なう磁気ヘッドスライダにおいて、
シリコン製スライダ基板部と、前記スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成され前記スライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備え、
前記薄膜ヘッド部は、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子と、アルミナ及びシリコン系セラミックスで形成して前記シリコン製スライダ基板部の線膨張係数と概略同じ線膨張係数を有するセラミック絶縁膜とを備える
ことを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置及び磁気ヘッドスライダに係わり、特にスライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成された薄膜ヘッド部を備える磁気ヘッドスライダ及びこれを用いた磁気ディスク装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置では、記録／再生素子を搭載した磁気ヘッドスライダが空気のくさび膜効果によって磁気ディスクから浮上し、磁気ディスク上の磁気情報を記録／再生するようになっている。磁気ディスク装置の高記録密度化とそれによる装置の大容量化あるいは小型化を実現するためには、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクの距離（スライダ浮上量）を縮め、線記録密度を上げることが有効である。近年、スライダ浮上量は１０ｎｍ程度あるいは１０ｎｍ以下まで縮められている。
【０００３】
従来の磁気ディスク装置に用いられる一般的な磁気ヘッドスライダとしては、アルミナおよび炭化チタンの混合焼結体（アルチックと表記することもある）で形成されたスライダ基板部と、スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成されスライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備えて構成されたものがある。そして、その薄膜ヘッド部は、スライダ基板部の線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するアルミナ絶縁膜とを備えて構成されている。
【０００４】
係る従来の一般的な磁気ヘッドスライダは、アルチック製のスライダ基板を構成するウエハ上に薄膜プロセスを用いて金属膜、セラミックス絶縁膜及び樹脂膜などを積層すると共に複数の記録／再生素子を形成し、最後に機械加工でウエハから個々の磁気ヘッドスライダを切り出すことにより製作されている。しかし、係る製作方法によれば、機械加工により磁気ヘッドスライダを切り出すようにしているため、生産性が低いものとなっていた。
【０００５】
そこで、非特許文献１に記載されているように、スライダ基板部の材料としてアルチックを用いず、シリコンを用いた磁気ヘッドスライダが案出されている。スライダ基板部の材料としてシリコンを用いる目的は、機械加工に代えて、エッチングでスライダ基板を切断してスライダ外形を形成することにより、低コスト化することである。
【０００６】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Transactions on Magnetics誌４０巻１号３３２頁乃至３３６頁、Flying-height adjustment technologies of magnetic head sliders
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、アルチックで形成されたスライダ基板部とアルミナ絶縁膜を有する薄膜ヘッド部とからなる従来の磁気ヘッドスライダにおいて、スライダ基板部の材料を単にシリコン材料に代えると、低い加工コストなどの利点を有するものの、環境温度変化によって薄膜ヘッド部の熱凹凸が生じ、信頼性を低下させるということが分かった。この環境温度変化による熱凹凸とは、スライダ基板部と薄膜ヘッド部との線膨張係数の違いにより、平滑に仕上げられたはずの空気軸受面（浮上面とも称す）に、低温時または高温時に微小な凹凸が生じることである。
【０００８】
即ち、スライダ基板部に比べて薄膜ヘッド部の線膨張係数が大きいと、平滑に仕上げられたはずの浮上面に、高温時に凸部が生じる。そうすると、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの距離（浮上量）が設計値に比べて小さくなり、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの接触の可能性が高まる。磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとが接触すると、摩擦振動の影響で磁気情報を記録／再生できなくなったり、摩耗で記録／再生素子がダメージを受けたりする。高温時でも接触しないようにするためには、設計浮上量、すなわち記録／再生素子と磁気ディスクとの距離を十分高くせざるを得ず、記録／再生性能を向上することが困難になる。また、低温時には、薄膜ヘッド部は浮上面から凹むことになり、記録／再生素子と磁気ディスクとの距離が設計値より大きくなり過ぎて、記録／再生性能が低下する。
【０００９】
逆に、スライダ基板部に比べて薄膜ヘッド部の線膨張係数が小さいと、低温時に浮上面に凸部が生じ、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの接触の危険性が高まる。また、高温時は凹部が生じ、記録／再生素子と磁気ディスクとの距離が設計値より大きくなり過ぎる。
【００１０】
従来の一般的な磁気ヘッドスライダにおいては、スライダ基板部の材料であるアルチックと、薄膜ヘッド部で大きな比重を占めるセラミックス絶縁膜の材料であるアルミナとは、ともに約７ｐｐｍ／Ｋ（温度１度あたり百万分の７）という似通った線膨張係数を持ち、環境温度変化による熱凹凸の懸念は小さかった。しかし、特許文献１の磁気ヘッドスライダにおいては、スライダ基板部の材料であるシリコンの線膨張係数が約３ｐｐｍ／Ｋであり、薄膜ヘッド部のセラミックス絶縁膜としてアルミナを用いると、その線膨張係数が約７ｐｐｍ／Ｋであるため、スライダ基板部の線膨張係数に比べて大き過ぎることとなる。また、特許文献１の磁気ヘッドスライダにおいて、薄膜ヘッド部のセラミックス絶縁膜としてシリカを用いると、その線膨張係数が０．６ｐｐｍ／Ｋであるため、スライダ基板部の線膨張係数に比べて小さ過ぎることとなる。
【００１１】
本発明の目的は、磁気ヘッドスライダの生産性を向上して低コスト化を図ることができると共に、信頼性を確保しつつ記録密度の増大・装置の大容量化或いは小型化を図ることができる磁気ディスク装置及び磁気ヘッドスライダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、回転自在に配設された磁気ディスクと、この磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク面の半径方向に移動させる駆動装置とを備え、回転する前記磁気ディスクと前記磁気ヘッドスライダとの間に空気流を発生させて前記磁気ヘッドスライダを浮上させた状態で記録／再生を行なう磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドスライダは、シリコン製スライダ基板部と、前記スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成され前記スライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備え、前記薄膜ヘッド部は、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子と、アルミナ及びシリコン系セラミックスを有して前記シリコン製スライダ基板部の線膨張係数と概略同じ線膨張係数を持つセラミック絶縁膜とを備えるものである。
【００１３】
本発明の第２の態様は、回転自在に配設された磁気ディスクと、この磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク面の半径方向に移動させる駆動装置とを備え、回転する前記磁気ディスクと前記磁気ヘッドスライダとの間に空気流を発生させて前記磁気ヘッドスライダを浮上させた状態で記録／再生を行なう磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドスライダは、シリコン製スライダ基板部と、前記スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成され前記スライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備え、前記薄膜ヘッド部は、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子と、前記記録／再生素子を保護するセラミック絶縁膜とを備え、前記セラミック絶縁膜は、アルミナで形成された薄膜部と、シリコン系セラミックスで形成された薄膜部とから構成されているものである。
【００１４】
係る本発明の第２の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記シリコン系セラミックスで形成された薄膜部は、シリカで形成された薄膜部、シリコンカーバイドで形成された薄膜部、またはシリコンナイトライドで形成された薄膜部、の何れかの薄膜部で構成されていること。
（２）前記記録／再生素子の近傍における前記セラミック絶縁膜は、前記アルミナで形成された薄膜部が１５％乃至５０％の体積であり、その残りの薄膜部が前記シリコン系セラミックスで形成された薄膜部であること。
（３）前記記録／再生素子を形成する金属膜を備え、前記シリコン系セラミックスで形成された薄膜部は、前記金属膜の近傍部分よりもそれから離れた部分の方の前記アルミナで形成された薄膜部の割合を大きくしたこと。
【００１５】
本発明の第３の態様は、回転自在に配設された磁気ディスクと、この磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク面の半径方向に移動させる駆動装置とを備え、回転する前記磁気ディスクと前記磁気ヘッドスライダとの間に空気流を発生させて前記磁気ヘッドスライダを浮上させた状態で記録／再生を行なう磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドスライダは、シリコン製スライダ基板部と、前記スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成され前記スライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備え、前記薄膜ヘッド部は、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子と、前記記録／再生素子を保護するセラミック絶縁膜とを備え、前記セラミック絶縁膜は、アルミナで形成された薄膜部と、アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部とから構成されているである。
【００１６】
係る本発明の第３の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部は、アルミナとシリカとの混合薄膜部、アルミナとシリコンカーバイドとの混合薄膜部、またはアルミナとシリコンナイトライドとの混合薄膜部、の何れかの混合薄膜部で構成されていること。
（２）前記記録／再生素子の近傍における前記セラミック絶縁膜は、前記アルミナで形成された薄膜部が１５％乃至５０％の体積であり、その残りの薄膜部が前記アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部であること。
（３）前記記録／再生素子を形成する金属膜を備え、前記アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部は、前記金属膜の近傍部分よりもそれから離れた部分の方の前記アルミナで形成された薄膜部の割合を大きくしたこと。
【００１７】
本発明の第４の態様は、回転自在に配設された磁気ディスクと、この磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク面の半径方向に移動させる駆動装置とを備え、回転する前記磁気ディスクと前記磁気ヘッドスライダとの間に空気流を発生させて前記磁気ヘッドスライダを浮上させた状態で記録／再生を行なう磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドスライダは、シリコン製スライダ基板部と、前記スライダ基板部上に薄膜プロセスを用いて形成され前記スライダ基板部と並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部とを備え、前記薄膜ヘッド部は、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子と、前記記録／再生素子を保護するセラミック絶縁膜とを備え、前記セラミック絶縁膜はアルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜で構成されているものである。
【００１８】
係る本発明の第４の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記セラミック絶縁膜は、アルミナとシリカとの混合薄膜、アルミナとシリコンカーバイドシリコンとの混合薄膜、またはアルミナとシリコンナイトライドとの混合薄膜、の何れかの混合薄膜で構成されていること。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の磁気ディスク装置及び磁気ヘッドスライダによれば、シリコン製スライダ基板部を用いることにより磁気ヘッドスライダの生産性を向上して低コスト化を図ることができると共に、環境温度変化による薄膜ヘッド熱凹凸を抑制することにより、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの接触を防止して信頼性を確保しつつ、磁気ヘッドスライダの低浮上化を可能として記録密度の増大・装置の大容量化或いは小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００２１】
まず、本発明の第１実施例の磁気ディスク装置及び磁気ヘッドスライダを図１から図７を用いて説明する。
【００２２】
この第１実施例に係る磁気ディスク装置の全体構成を図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例の磁気ディスク装置の斜視図である。
【００２３】
磁気ディスク装置１３は、コンピュータ装置などに搭載されるハードディスク装置として適用されるものであり、回転自在に配設された磁気ディスク１０と、磁気ディスク面に対向するように配設される磁気ヘッドスライダ１と、この磁気ヘッドスライダ１を磁気ディスク１０面の半径方向に移動させる駆動装置４１とを備えて構成されている。そして、この磁気ディスク装置１３は、回転する磁気ディスク１０と磁気ヘッドスライダ１との間に空気流を発生させ、この空気流によるくさび効果によって磁気ヘッドスライダ１を磁気ディスク１０から微小間隙で浮上させ、磁気ディスク１０と磁気ヘッドスライダ１とが直接固体接触しない状態で記録／再生するように構成されている。磁気ディスク装置１３の高記録密度化と、それによる装置の大容量化あるいは小型化を実現するためには、スライダ１と磁気ディスク１０の距離、すなわちスライダ浮上量を縮め、線記録密度を上げることが有効である。近年、スライダ浮上量は１０ｎｍ程度あるいは１０ｎｍ以下まで縮められている。
【００２４】
磁気ディスク１０は、磁気情報が格納される円板状の媒体であり、筐体内に設置されたスピンドルモータに装着され、高速で回転される。この磁気ディスク１０は、ガラス等の硬質基板と、この硬質基板上に真空蒸着法等の薄膜形成手段により成膜されてなる磁性膜とを有して構成されている。
【００２５】
磁気ヘッドスライダ１は、磁気ディスク１０に対して情報を記録／再生するためのものであり、駆動装置４１の一部を構成する板ばね状のロードビーム１５の先端部に装着され、ロードビーム１５によって磁気ディスク面への押し付け荷重を与えられている。即ち、磁気ヘッドスライダ１は、相対的に磁気ディスク１０上を走行して、磁気ディスク１０に記録された磁気情報を読み、磁気ディスク１０に書き込みする。
【００２６】
駆動装置４１は、ロードビーム１５及びボイスコイルモータ１６を備えて構成されている。このロードビーム１５はボイスコイルモータ１６により回転運動が可能な形で支持されている。これによって、磁気ヘッドスライダ１は、ロードビーム１５を介してボイスコイルモータ１６により駆動されて磁気ディスク１０上の任意の半径位置に移動され、磁気ディスク面全体で記録／再生を行なう。そして、磁気ヘッドスライダ１は、装置の停止時あるいは記録／再生命令が一定時間無い時に、磁気ディスク１０の外側に位置するランプ１４に待避し、磁気ディスク１０面から離れた状態で保持される。なお、ここではロード・アンロード機構を備えた装置を示したが、装置停止中は磁気ヘッドスライダ１が磁気ディスク１０のある特定の領域で待機するコンタクト・スタート・ストップ方式の磁気ディスク装置１３でも本発明の効果は同様に得られる。
【００２７】
次に、上述した磁気ヘッドスライダ１の具体的構造に関して図２を参照しながら説明する。図２は本実施例の磁気ディスク装置１３に用いる磁気ヘッドスライダの斜視図である。
【００２８】
磁気ヘッドスライダ１は、空気流入端面１１、浮上面８及び空気流出端面１２を備えて構成されている。ここで、浮上面８は、レール面８ａ、浅溝面８ｂ及び深溝面８ｃを備えて構成されている。この磁気ヘッドスライダ１は、シリコンで形成されたスライダ基板部１ａと、このスライダ基板部１ａ上に薄膜プロセスを用いて形成された薄膜ヘッド部１ｂとを備えて構成されている。
【００２９】
また、磁気ヘッドスライダ１は、シリコンの基板（ウエハ）部分１ａと、薄膜ヘッド部分１ｂから成る。ウエハ状態で、スパッタリング、めっき、研磨などの工程を繰り返して、薄膜ヘッド部分１ｂを基板１ａ上に積層した後に、エッチングによってウエハからスライダ１を多数切り出すことにより形成される。従来のアルチック基板では機械加工によってウエハから磁気ヘッドスライダを切り出しているが、本実施例ではシリコンの基板からエッチングによって低コストで磁気ヘッドスライダを切り出すことができる。
【００３０】
磁気ヘッドスライダ１は、例えば長さ１．２５ｍｍ、幅１．０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのほぼ直方体形状をしており、浮上面８、空気流入端面１１、空気流出端面１２、両側面、背面の計６面から構成される。浮上面８は研磨によって平滑に仕上げられている。なお、スライダの寸法は前記以外に、更に小型で長さ０．８５ｍｍ、幅０．７ｍｍ、厚さ０．２３ｍｍの規格がある。小型の磁気ヘッドスライダにおいても、本発明の効果は同様に得られる。
【００３１】
浮上面８にはイオンミリングやエッチングなどのプロセスによって微細な段差（ステップ軸受）が設けられており、磁気ディスク１０と対向して空気圧力を発生し、背面に負荷される荷重を支える空気軸受の役目を果たしている。
【００３２】
浮上面８には前記のように段差が設けられ、実質的に平行な３種類の面に分類される。最も磁気ディスク１に近いレール面８ａ、レール面より約１００ｎｍ乃至２００ｎｍ深いステップ軸受面である浅溝面８ｂ、レール面より約１μｍ深くなっている深溝面８ｃの３種類である。磁気ディスク１が回転することで生じる空気流が、浅溝面８ｂからレール面８ａへ進入する際に、先すぼまりの流路によって圧縮され、正の空気圧力を生じる。一方、レール面８ａや浅溝面８ｂから深溝面８ｃへ空気流が進入する際には流路の拡大によって、負の空気圧力が生じる。
【００３３】
磁気ヘッドスライダ１は空気流入端１１側の浮上量が空気流出端側１２の浮上量より大きくなるような姿勢で浮上するように設計されている。従って、流出端近傍の浮上面がディスクに最も接近する。流出端近傍では、レール面８ａが周囲の浅溝面８ｂ、深溝面８ｃに対して突出しているので、スライダピッチ姿勢およびロール姿勢が一定限度を超えて傾かない限り、レール面８ａが最もディスクに近づくことになる。記録素子２および再生素子３は、レール面８ａの薄膜ヘッド部分１ｂに属する部分に形成されている。ロードビームから押し付けられる荷重と、浮上面８で生じる正負の空気圧力とがうまくバランスし、記録素子２および記録／再生素子３からディスクまでの距離を１０ｎｍ程度あるいはそれ以下の適切な値に保つよう、浮上面８の形状が設計されている。
【００３４】
なお、ここでは浮上面８が実質的に平行な３種類の面８ａ、８ｂ、８ｃから形成される二段ステップ軸受浮上面の磁気ヘッドスライダ１について説明したが、４種類以上の平行な面から形成されるステップ軸受浮上面の磁気ヘッドスライダでも本発明は同様の効果が得られる。
【００３５】
次に、上述した薄膜ヘッド部１ｂの詳細構造に関して図３を参照しながら説明する。図３は本実施例の磁気ディスク装置１３に用いる磁気ヘッドスライダの要部断面図である。図３において、１７は磁気ディスク１０の回転方向を示す。
【００３６】
磁気情報を記録／再生する薄膜ヘッド部１ｂは、コイルを流れる電流で磁極間に磁界を発生して磁気情報を記録するインダクティブ記録素子２と、磁界によって抵抗値が変化するのを測る磁気抵抗型の再生素子３とを備えている。具体的には、アルチック基板１ａ上に、メッキ、スパッタ、研磨などの薄膜プロセスを用いて形成された、金属膜４、セラミックス絶縁膜５、樹脂膜６などによって構成されている。浮上面にはレール面８ａ、浅溝面８ｂなどのステップ軸受が形成されている。また、レール面８ａ上にはディスク１０との短時間かつ軽微な接触が起こっても摩耗しないよう、また記録素子２および再生素子３の腐食を防ぐため、厚さ数ｎｍの炭素保護膜９が形成されている。記録方式には、磁気ディスク１０上の磁化の方向が長手（面内）方向と垂直方向の二種類があり、記録／再生素子および磁気ディスク１０の構造が方式によって異なるが、本発明の効果はどちらの方式でも同様な効果が得られる。
【００３７】
セラミックス絶縁膜５は、アルミナ及びシリコン系セラミックス有し前記シリコン製スライダ基板部の線膨張係数と概略同じ線膨張係数を持つように構成されている。具体的には、セラミックス絶縁膜５は、アルミナで形成されたアルミナ薄膜部５ａと、シリカで形成されたシリカ薄膜部５ｂとの２つの材料から成っている。後述するように、両者の熱膨張量の合成が、シリコン基板１ａの熱膨張量と概ね等しくなるように、アルミナ薄膜部５ａとシリカ薄膜部５ｂとの体積比を決定している。
【００３８】
ここで、環境温度変化による薄膜ヘッド部１ｂの熱凹凸について図４〜図６を参照しながら説明する。図４はシリコンで形成されたスライダ基板１ａとアルミナで形成されたセラミック絶縁膜５を有する薄膜ヘッド部１ｂとで構成された磁気ヘッドスライダ（比較例１）の熱凹凸を説明する図、図４はシリコンで形成されたスライダ基板１ａとシリカで形成されたセラミック絶縁膜５とで構成された磁気ヘッドスライダ（比較例２）の熱凹凸を説明する図、図６は熱変形解析によって求めた環境温度上昇に対する熱膨張量を示す図である。
【００３９】
記録／再生素子２、３を保護したり、層間の絶縁をしたりする役目のセラミックス絶縁膜５の材料として、従来のアルチック製スライダではアルミナを用いてきた。アルミナの線膨張係数は、アルチックとほぼ同じで、約７ｐｐｍ／Ｋである。ここでｐｐｍは百万分の一の意味である。アルチックのスライダ基板部とアルミナのセラミック絶縁膜との組み合わせならば、浮上面の研磨加工時に比べて装置使用時の環境温度が異なっても、スライダ基板部とセラミックス絶縁膜との線膨張係数の差に起因する凹凸は生じなかった。これに対して、シリコンで形成されたスライダ基板部１ａを用いた場合には、セラミックス絶縁膜５の熱凹凸に注意する必要が生じる。
【００４０】
シリコンの線膨張係数が約３ｐｐｍ／Ｋであるので、線膨張係数が約７ｐｐｍ／Ｋのアルミナをセラミックス絶縁膜５（５ａ）として使った場合、高温では薄膜ヘッド部１ｂが突出し（図４の点線部分を参照）、低温では薄膜ヘッド部１ｂが凹む。例えば３０度の環境温度上昇により、空気流出端１２においては、基板部分に比べて１５ｎｍ以上の突出が起こる。図４の表面形状Ｓ１が通常の状態の室温における表面形状を示し、表面形状Ｓ２が高温における表面形状を概念的に示す。図４から明らかなように、高温では磁気ディスク１０と磁気ヘッドスライダ１との間の距離最小値は、設計値よりも小さくなり、両者１０、１が接触する可能性が高まる。低温では逆に基板部分に比べて凹部が生じる。記録／再生素子２、３からディスク媒体までの距離が設計値よりも大きくなり、記録再生性能に支障を来たすことになる。
【００４１】
線膨張係数が約０．５乃至０．６ｐｐｍ／Ｋのシリカをセラミックス絶縁膜５（５ｂ）として使った場合、高温では薄膜ヘッド部１ｂが凹み（図５の点線部分を参照）、低温では薄膜ヘッド部１ｂが突出する。例えば３０度の環境温度上昇により、空気流出端１２においては、基板部分に比べて約１０ｎｍの凹みが起こる。図５の表面形状Ｓ１が通常の状態の室温における表面形状を示し、表面形状Ｓ２が高温における表面形状を概念的に示す。図５から明らかなように、磁気ディスク１０と磁気ヘッドスライダ１との間の距離最小値が設計値よりも大きくなり、記録再生性能に支障を来たすことになる。低温では逆に磁気ディスク１０と磁気ヘッドスライダ１との間の距離最小値が設計値よりも小さくなり、両者１０、１が接触する可能性が高まる。
【００４２】
従って、シリコンで形成されたスライダ基板部１ａを用いた場合においては、セラミックス絶縁膜５の材料として、アルミナでは線膨張係数が大き過ぎ、シリカでは線膨張係数が小さ過ぎることとなる。
【００４３】
図３に示した本実施例のセラミックス絶縁膜５は、アルミナ薄膜部５ａと、シリカ薄膜部５ｂとの２つの材料の薄膜部から成っている。両者５ａ、５ｂの熱膨張量の合成がシリコン基板部１ａの熱膨張量と概ね等しくなるように、アルミナ薄膜部５ａとシリカ薄膜部５ｂの体積比を決定している。環境温度上昇が３０度の場合の磁気ヘッドスライダ１の熱膨張量を熱変形解析によって求めた結果を図６に示す。セラミック絶縁膜５がアルミナ１００％の場合の膨張量曲線Ｃ１およびシリカ１００％の場合の膨張量曲線Ｃ２に比べ、アルミナ３３％、シリカ６７％の場合の膨張量曲線Ｃ３は、スライダ基板部分からスライダ薄膜部分までフラットな形状を確保している。従って、アルミナの割合を３０％から３５％程度にするのが、アルミナ薄膜部５ａが突出しようとする力と、シリカ薄膜部５ｂが凹もうとする力が釣り合って、最も望ましいベストケースである。
【００４４】
アルミナの割合を１５％から３０％にするのが次に望ましいセカンドベストケースである。低温時の突出が多少生じるが、磁気ディスク装置１３の使用条件としては低温側より高温側の温度変化幅が広いことが多いので、高温時の信頼性に重きを置いた場合、アルミナの割合を１５％から３０％にすることが望ましい。また、記録電流発熱による熱突出を低減する意味でも、線膨張係数の小さいシリカを多く、アルミナを少なくすることが望ましい。もっとも、スライダ基板部１ａのシリコンは従来のアルチックに比べて熱伝導率が高く、記録電流発熱による熱突出はシリコンを基板材料として用いることによっても低減できる。
【００４５】
アルミナの割合を３５％から５０％にしても、アルミナ１００％よりは突出を軽減する効果が得られるので、その次の望ましいベターケースである。上記を纏めると、アルミナの割合を１５％から５０％にするのが良い。
【００４６】
ただし、ここまで述べてきた割合というのは、スライダ幅方向に関して記録／再生素子２、３の近傍においてのことである（例えば図２のＡ−Ａ断面部分）。記録／再生素子２、３やレール面８ａが存在しない部分、例えば図２のＢ−Ｂ断面部分におけるアルミナの割合、シリカの割合は、磁気ヘッドスライダ１と磁気ディスク１０の接触可能性や記録／再生性能に影響を殆ど及ぼさない。
【００４７】
本実施例の変形例を図７を参照しながら説明する。図７は図３に示す磁気ヘッドスライダの変形例の要部断面図である。
【００４８】
薄膜ヘッド部１ｂにおける金属膜４は、例えばニッケル、鉄、あるいはコバルトなどの組成からなるパーマロイ磁性膜で形成されている。パーマロイはアルチックより大きな約１３ｐｐｍ／Ｋの線膨張係数を持つため、装置使用時の環境温度が加工温度に比べて上昇すると、金属膜４によってナノメートルオーダのヘッド熱突出を起こし、磁気ヘッドスライダ１と磁気ディスク１０が接触する原因となる。金属膜４にはインダクティブコイルを形成する銅膜も含まれ、これも同様にアルチックより大きな線膨張係数を持つため、ヘッド熱突出を起こす原因となる。
【００４９】
そこで、金属膜４の膨張を考慮に入れ、金属膜４の近傍部分（スライダ基板部１ａに近く、記録／再生素子２、３の近傍）と金属膜４から遠く離れた部分（スライダ基板部１ａから遠く、空気流出端１２に近い部分）とでアルミナの割合を変えたものが、図７に示す変形例である。この構成によれば、更に薄膜ヘッド部１ｂの突出量を軽減することができる。金属膜４は、シリコン基板部１ａよりも、アルミナ薄膜部５ａよりも、更に線膨張係数が大きい。従って、金属膜４の近傍（金属膜４のある層）ではシリカ薄膜部５ｂの割合を多くし、金属膜４から離れた部分（金属膜４のない層）ではアルミナ薄膜部５ａの割合を多くして、セラミック絶縁膜５の線膨張係数を部分的に微調整するようにしている。図６の膨張量曲線Ｃ４は、基板１ａに近い部分ではアルミナ３３％であるが、図７に示す上方の空気流出端１２に近い部分ではアルミナの割合を増やした場合を示している。この膨張量曲線Ｃ４より明らかなように、単純にアルミナ３３％の場合の膨張量曲線Ｃ３より、更にフラットな形状を実現している。
【００５０】
本実施例によれば、磁気ヘッドスライダ１は、シリコン製スライダ基板部１ａと、スライダ基板部１ａ上に薄膜プロセスを用いて形成されスライダ基板部１ａと並んで浮上面を構成する薄膜ヘッド部１ｂとを備えているので、シリコン製スライダ基板部１ａをエッチングで切断することができ、磁気ヘッドスライダ１の生産性を向上して低コスト化を図ることができる。また、薄膜ヘッド部１ｂは、磁気ディスク面に対向する記録／再生素子２、３と、アルミナ及びシリコン系セラミックスを有してシリコン製スライダ基板部１ａの線膨張係数と概略同じ線膨張係数を持つセラミック絶縁膜５とを備えるので、環境温度変化による薄膜ヘッド熱凹凸を抑制することにより、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの接触を防止して信頼性を確保しつつ、磁気ヘッドスライダの低浮上化を可能として記録密度の増大・装置の大容量化或いは小型化を図ることができる。換言すれば、セラミック絶縁膜５は、アルミナで形成された薄膜部５ａと、シリコン系セラミックスで形成された薄膜部５ｂとから構成されているので、係る効果を得ることができる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施例について図８を用いて説明する。図８は本発明の第２実施例の磁気ディスク装置の磁気ヘッドスライダの要部断面図である。この第２実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００５２】
第１実施例では、アルミナ薄膜部５ａが外側にあり、炭素膜９が付与されている浮上面８ａ以外の浮上面８ｂ、８ｃではアルミナ薄膜部５ａが露出していた。これに対し、第２実施例では、シリカ薄膜部５ｂが外側にあり、浮上面８ｂ、８ｃではシリカ薄膜部５ｂが露出している。この第２実施例の薄膜ヘッド構造でも、環境温度変化による熱凹凸を低減する効果が得られる。
【００５３】
ランプ１４上に退避していた磁気ヘッドスライダ１およびサスペンションがランプ上から磁気ディスク１０上に移動して空気浮上を始めるロード時に、磁気ヘッドスライダ１の角部が磁気ディスク１０に当たって打痕を付けることがある。アルミナよりもシリカは硬度が小さいので、第２実施例の方が、ロード時等にディスクに与えるダメージを小さくできる可能性がある。逆に第１実施例の方がスライダ自身のダメージを小さくできる可能性がある。
【００５４】
次に、本発明の第３実施例について図９及び図１０を用いて説明する。図９は本発明の第３実施例の磁気ディスク装置の磁気ヘッドスライダの要部断面図、図１０は第３実施例の磁気ヘッドスライダの変形例の要部断面図である。この第３実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００５５】
この第３実施例では、薄膜ヘッド部１ｂを構成する薄膜を順次形成していく層方向に、アルミナ薄膜部５ａとシリカ薄膜部５ｂを使い分けている。図９に示す磁気ヘッドスライダ１は、シリカ薄膜部５ｂの両側にアルミナ薄膜部５ａが形成されている。シリカ薄膜部５ｂは金属膜４及び記録／再生素子２、３のある層に形成されている。図１０に示す磁気ヘッドスライダ１は、再生素子３の上下シールドと同層、記録素子２の下部磁極と同層、および上部磁極の上方に、それぞれシリカ薄膜部５ｂが形成されている。
【００５６】
この第３実施例の薄膜ヘッド構造でも、環境温度変化による熱凹凸を低減する効果が得られる。この場合も、アルミナ薄膜部５ａの体積割合を１５％から５０％にすると良い。なお、これらは一例であって、体積割合を保ったまま他の層をシリカ薄膜部にしても本発明の効果は得られる。
【００５７】
次に、本発明の第４実施例について説明する。第４実施例では、図３および図７から図１０に示したシリカ薄膜部５ｂの代わりに、アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部としたものである。この混合薄膜部として、アルミナとシリカの混合スパッタリング薄膜を用いることができる。また、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、あるいはそれらとアルミナの混合スパッタリング薄膜でも良い。第４実施例では、シリカを形成された薄膜部５ｂである第１〜第３実施例に比べて、混合薄膜部５ｂの線膨張係数が大きくなるので、突出を抑える効果は限定的になるが、それでもアルミナ１００％の場合に比べれば効果がある。
【００５８】
次に、本発明の第５実施例について説明する。第５実施例では、図５に示す構造で、シリカ薄膜５ｂの代わりに、アルミナとシリコン系セラミックスとの混合薄膜部としたものである。この混合薄膜部として、アルミナとシリカの混合スパッタリング薄膜を用いている。即ち、アルミナとシリカを部分的に分けるのではなく、混合させて一様な膜のまま、シリコン基板部１ａに近い線膨張係数を実現するものである。シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、あるいはそれらとアルミナの混合スパッタリング混合薄膜としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施例の磁気ディスク装置の斜視図である。
【図２】第１実施例の磁気ディスク装置に用いる磁気ヘッドスライダの斜視図である。
【図３】第１実施例の磁気ディスク装置に用いる磁気ヘッドスライダの要部断面図である。
【図４】磁気ヘッドスライダ（比較例１）の熱凹凸を説明する図である。
【図５】磁気ヘッドスライダ（比較例２）の熱凹凸を説明する図である。
【図６】熱変形解析によって求めた環境温度上昇に対する熱膨張量を示す図である。
【図７】図３に示す磁気ヘッドスライダの変形例の要部断面図である。
【図８】本発明の第２実施例の磁気ディスク装置の磁気ヘッドスライダの要部断面図である。
【図９】は本発明の第３実施例の磁気ディスク装置の磁気ヘッドスライダの要部断面図である。
【図１０】第３実施例の磁気ヘッドスライダの変形例の要部断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…磁気ヘッドスライダ、１ａ…スライダ基板部、１ｂ…薄膜ヘッド部、２…記録素子、３…再生素子、４…金属膜、５…セラミックス絶縁膜、５ａ…アルミナ薄膜部、５ｂ…シリカ薄膜部、６…樹脂膜、８…浮上面、８ａ…レール面、８ｂ…浅溝面、８ｃ…深溝面、９…炭素保護膜、１０…磁気ディスク、１１…空気流入端面、１２…空気流出端面、１３…磁気ディスク装置、１４…ランプ、１５…ロードビーム、１６…ボイスコイルモータ、１７…ディスク回転方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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