(57)【要約】【課題】ラッピングプレートを製造するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】ダイヤモンド粒子が金属マトリックスと予備混合される。ダイヤモンド粒子がラッピングプレートの表面上に電着される。ラッピングプレートは、軟質金属のコーティングを備えた硬質金属の基材を有することができる。金属マトリックスとラッピングプレートは同じ金属であることができる。金属マトリックスは、スズ、銅、ニッケル又は銀であることができる。金属マトリックスは、スズ、銅、ニッケル又は銀の合金であってもよい。ダイヤモンド粒子は、０．１〜０．２５μｍのサイズであることができる。ダイヤモンド粒子と金属マトリックスからなる複数の均一な層をラッピングプレート上に積層することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド粒子を金属マトリックスと予備混合する工程と、
該ダイヤモンド粒子をラッピングプレートの表面上に電着する工程と
を含む、方法。
【請求項２】
前記ラッピングプレートの表面をテクスチャー加工する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記テクスチャー加工が、
フォトレジスト層を金属プレートの表面に適用する工程と、
該金属プレートの表面から該フォトレジスト層を選択的に除去する工程と
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ラッピングプレートが、軟質金属のコーティングを備えた硬質金属の基材である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
１つのタイプの金属を用いて前記金属マトリックスと前記ラッピングプレートを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
スズ、銅、ニッケル又は銀のうちの１つである金属を用いて前記金属マトリックスを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
スズ、銅、ニッケル又は銀のうちの１つの合金を用いて前記金属マトリックスを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ダイヤモンド粒子が０．１〜０．２５μｍのサイズである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ダイヤモンド粒子と前記金属マトリックスからなる複数の均一な層を前記ラッピングプレート上に積層する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ラッピング面を支持するための基材と、
該ラッピング面に電着されたダイヤモンド粒子と予備混合された金属マトリックスと
を含む、ラッピングプレート。
【請求項１１】
前記ラッピング面がテクスチャー加工された、請求項１０に記載のラッピングプレート。
【請求項１２】
前記ラッピング面が、フォトレジスト層を適用し、次いでそれを選択的に除去することによりテクスチャー加工された、請求項１１に記載のラッピングプレート。
【請求項１３】
前記基材が硬質金属である、請求項１０に記載のラッピングプレート。
【請求項１４】
前記基材と前記金属マトリックスの間に軟質金属のコーティングをさらに含む、請求項１３に記載のラッピングプレート。
【請求項１５】
前記基材が軟質金属である、請求項１０に記載のラッピングプレート。
【請求項１６】
１つのタイプの金属が前記金属マトリックスと前記基材を形成する、請求項１０に記載のラッピングプレート。
【請求項１７】
前記金属マトリックスが、スズ、銅、ニッケル又は銀のうちの１つから形成された、請求項１０に記載のラッピングプレート。
【請求項１８】
前記金属マトリックスが、スズ、銅、ニッケル又は銀のうちの１つの合金から形成された、請求項１０に記載のラッピングプレート。
【請求項１９】
前記ダイヤモンド粒子が０．１〜０．２５μｍのサイズである、請求項１２に記載のラッピングプレート。
【請求項２０】
前記ダイヤモンド粒子と前記金属マトリックスからなる複数の均一な層が前記ラッピング面に積層された、請求項１２に記載のラッピングプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブなどのためのスライダデバイスを加工するための方法及び装置に関する。より詳しくは、本発明は、特に巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）タイプのヘッドについて、スライダのエアベアリング面をラッピングすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブは、磁気読み取り及び書き込み素子によってアクセスされる一連の回転可能なディスクを有する一般的な情報記憶デバイスである。一般にトランスデューサとして知られるこれらのデータ転送素子は、典型的にはスライダ本体によって運ばれ、そこに埋め込まれており、このスライダ本体は、読み取り又は書き込み操作を実行できるようにディスク上に形成された個別のデータトラック上の近接した相対位置に保持されている。ディスク表面に関してトランスデューサを適切に位置させるために、スライダ本体上に形成されるエアベアリング面（ＡＢＳ）は、ディスクデータトラックよりも上にスライダ及びトランスデューサを「浮上」させるのに十分な揚力を提供する流体気流を受ける。磁気ディスクの高速回転は、ディスクの接線速度に実質的に平行な方向においてディスク表面に沿って気流の流れを発生させる。気流はスライダ本体のＡＢＳと共に作用して、それによりスライダを回転ディスク上に浮上させることができる。実質的には、浮遊しているスライダは、この自己作動エアベアリングを介してディスク表面と物理的に離れている。スライダのＡＢＳは、回転ディスクに対面するスライダ表面に一般に構成され、種々の条件下においてそのディスク上でスライダを浮上させる能力に対して大きな影響を与える。
【０００３】
図１に示されるように、一般的なカタマランスライダ１００で知られるＡＢＳのデザインは、ディスクに対面するスライダ表面の外縁に沿って延びる一対の平行なレール１０２及び１０４で形成することができる。３つ以上の追加のレールを含む、種々の表面積及び幾何学的形状を有する他のＡＢＳ構成もまた開発されている。２つのレール１０２及び１０４は、前縁１０６から後縁１０８までのスライダ本体長さの少なくとも一部に沿って典型的に延びている。前縁１０６は、回転ディスクが後縁１０８に向かってスライダ１００の長さを走行する前に通過するスライダの縁として規定される。示されるように、前縁１０６は、テーパの機械加工プロセスに典型的に関連した大きな望ましくない公差にもかかわらずテーパになっている場合がある。トランスデューサ又は磁気素子１１０は、図１に示されるようにスライダの後縁１０８に沿ったある場所に典型的に取り付けられる。レール１０２及び１０４は、スライダが浮上するエアベアリング面を形成し、回転ディスクにより作り出される気流との接触によって必要なリフトを提供する。ディスクが回転すると、発生した風又は気流が、カタマランスライダのレール１０２と１０４の下に沿って及びその間に流れる。気流がレール１０２と１０４の下を通過すると、レールとディスクの間の空気圧が増加し、それによって正の加圧及びリフトが提供される。カタマランスライダは、回転ディスクより上の適切な高さでスライダを浮上させるのに十分な量のリフト又は正の負荷力を一般的に作り出す。レール１０２及び１０４がない場合には、スライダ本体１００の大きな表面積のために、過度に大きなエアベアリング面の面積が形成されるであろう。一般的に、エアベアリング面の面積が増加すると、作り出されるリフト量もまた増加する。
【０００４】
図２に示されるように、ヘッドジンバルアセンブリ２０２が、スライダに複数の自由度、例えば、垂直間隔、又はスライダの浮上高さを説明するピッチ角及び横転角を提供する場合が多い。図２に示されるように、サスペンション２０４が（縁２０８を有し）矢印２１０によって示される方向に移動する移動ディスク２０６の上にＨＧＡ２０２を保持している。図２に示されるディスクドライブの操作においては、アクチュエータ２１２が、弧２１４にわたってディスク２０６の種々の直径（例えば、内径（ＩＤ）、中央径（ＭＤ）及び外径（ＯＤ））上にＨＧＡを移動させる。
【０００５】
ラッピングプロセスでは、スライダ製作の際にスライダ上にＡＢＳを予め規定する。ディスクドライブ容量の増加とともに、ＡＢＳの現在の要件、例えば、表面仕上げや、油性汚れ、引っかき傷及び窪みの低減は一層厳しくなっている。この面はドライブ操作の際に磁気媒体の上を浮上するので、それはラッピングに典型的に関連する上記すべての問題と無縁でなければならない。
【０００６】
ＡＢＳ面は、スライダのポールチップ後退（ＰＴＲ）にも影響を与える。このパラメータは、ディスクにおける磁気スペーシングの一部を規定し、ラッピングプロセスの際にＰＴＲを最小かつ一定の値に維持する必要がある。スライダのＰＴＲは、ラッピングプロセスのパラメータ、例えば、スラリーのタイプ、サイズ、形状、ラッピングプレート、圧力などの特性の直接的な結果である。ＰＴＲ及び表面仕上げに対するラッピングプロセスの各パラメータの影響を実験的に定量化することは困難である。
【０００７】
従来、ラッピングは、典型的にスズ−ビスマス又はスズ−アンチモン合金である軟質ラップ上でダイヤモンドスラリーを用いて行なわれてきた。図３は、軟質ラップを機能させるためのシステム３００の１つの実施態様を示している。重り３３０によって圧力が加わるように、チャージングリング３１０を用いてラッピングプレート３２０に負荷をかけることができる。ラッピングプレートは、種々の技術を用いてテクスチャー加工することができる。負荷をかけている間、ダイヤモンドスラリー３４０がスラリーフィード３５０からラッピングプレート３２０に加えられる。ダイヤモンドスラリーのサイズ、形状及び分布は、ユーザに特有のものであることができる。このプレートは、得られるヘッドの表面を欠陥なく仕上げねばならないだけでなく、寿命も長くなくてはならない。
【０００８】
典型的なラッピングプロセスが図４のフローチャートに示される。遊離ダイヤモンドスラリーがラッピングプロセスに導入され、浮遊スラリーが除去速度を大きくするための主要なメカニズムである（ブロック４１０）。速度が下げられる（ブロック４２０）。浮遊ダイヤモンドスラリーがラッピングオイルで置換される（ブロック４３０）。そのとき、浮遊ダイヤモンドスラリーがラッピングインターフェイスから拭い去られているので、切削メカニズムは、予備装填されたラップによって支配されている（ブロック４４０）。したがって、ＰＴＲ及び表面仕上げは、予備装填したダイヤモンド、潤滑剤、ラッピング圧力、及びラッピングプレートの関数になる。予備装填されたプレートは、プレートの寿命を延ばすためにダイヤモンドを保持すべきである。時間が経過すると、ダイヤモンドがプレートから出て最終的なスライダの表面特性を変化させ始める可能性がある。
【０００９】
より滑らかで引っかき傷のない表面が要求されるため、業界では、０．１μｍ以下の小さなサイズのダイヤモンドを使用する方向に向かっている。より軟質のラップには、ダイヤモンドの流出や、ラッピングの際に平坦な平面を維持する能力などにおいて問題があり、結果として、形状の制御に失敗したり、引っかき傷が生じたり、ローバー上に不均一な圧力が発生したりする可能性がある。また、研磨サイクルの際に浮遊ダイヤモンドスラリーを取り除くことは実際には難しい。
【発明の開示】
【００１０】
ラッピングプレートを製造するためのシステム及び方法が説明される。ダイヤモンド粒子が金属マトリックスと予備混合される。ダイヤモンド粒子がラッピングプレートの表面上に電着される。ラッピングプレートは、軟質金属のコーティングを備えた硬質金属の基材を有することができる。金属マトリックスとラッピングプレートは同じ金属であることができる。金属マトリックスは、スズ、銅、ニッケル又は銀であることができる。金属マトリックスは、スズ、銅、ニッケル又は銀の合金であってもよい。ダイヤモンド粒子は、０．１〜０．２５μｍのサイズであることができる。ダイヤモンド粒子と金属マトリックスからなる複数の均一な層をラッピングプレート上に積層することができる。
【００１１】
図５ａはラッピングプレート５００の１つの実施態様における正面図を示し、図５ｂはその側面図を示している。基材材料は延性に基づいて選択することができ、ラッピングの際に必要とされるクッションを提供して表面仕上げの品質を向上させる。ラッピングプロセス全体を通じて平坦さと滑らかさを維持するために、鋼の基材を用いてラッピングプレートのベースを形成することができる。予備装填されたプレート５００は、０．０１μｍ以下の非常に小さなダイヤモンドを受け入れることができる。ダイヤモンドをラッピング面に電着して、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）ラッピングのための研磨材が固定されたラッピングプレートを提供することができる。プレート５００は、十分制御された平坦さ（例えば１μｍ未満）と滑らかさを有する硬質のベース上に構成することができる。
【００１２】
図６ａは、テクスチャー加工されたプレート６００の１つの実施態様を示している。プレート６００は、面加工機を用いて模様６１０をつけることができる。この表面に適用される模様６１０のタイプは、個々の要件に適応させることができる。図６ｂは、テクスチャー加工されたプレート６００の表面の１つの実施態様を示している。ラッピングプレートは、直径が約１６インチのステンレス鋼基材６２０であることができる。模様６１０は、３００×３００μｍのランド６３０と、深さ５０μｍ、幅１５０μｍの溝６４０とを備えた単純なメッシュであることができる。ランド６３０は、ニッケル−リンコーティング６５０でコーティングすることができる。プレートのテクスチャー加工に関連する技術に関係なく、ＧＭＲバーをラッピングするためにダイヤモンドが予め固定された表面を得ることができる。均一な単層コーティングダイヤモンドからなる複数の層の積層体６６０を用いることができる。
【００１３】
図７は、ラッピングプロセスの１つの実施態様をフローチャートで示している。ラッピング面は、所望の程度の平坦さ（例えば１μｍ未満）に機械加工することができる（ブロック７０５）。この面は、標準的な化学物質及び溶媒を用いて洗浄され、確実に切りくずのない表面にすることができる（ブロック７１０）。ラッピングプレート６００の表面はテクスチャー加工することができる（ブロック７１５）。１つの実施態様では、ダイヤモンド砥石を用いてラッピングプレートの表面をテクスチャー加工することができる。プレート上に設けられた模様により、スライダのラッピングの際、材料とスラリーを容易に除去することができる。
【００１４】
他の種々の技術、例えば、フォトリソグラフィを用いてプレートをテクスチャー加工することもできる。図８は、ラッピング面に模様６２０を適用するためのフォトリソグラフィプロセスの１つの実施態様をフローチャートで示している。フォトレジスト層がラッピング面に適用される（ブロック８１０）。次いで、フォトレジスト層がラッピング面から選択的に除去され、特定の模様のパターンが形成される（ブロック８２０）。
【００１５】
図７に示されるプロセスを続けると、ラッピングプレート６００は予備洗浄することができる（ブロック７２０）。ダイヤモンド粒子は、金属マトリックスと予備混合することができる（ブロック７２５）。金属マトリックスは、ニッケル−リン浴にすることができる。ダイヤモンド粒子は、ラッピング面に電着させることができる（ブロック７３０）。金属−ダイヤモンド混合物の堆積量は、必要とされる接着強度に応じて異なる場合がある。ダイヤモンド研磨材の平均サイズは、約２５０ｎｍであることができる。研磨材のサイズは、コーティングの品質を損なうことなく、少なくとも１００ｎｍまで小さくすることができる。研磨面に用いられるコーティングの品質は、ラッピングプレート表面上のダイヤモンド分布の濃度と均一性の結果として決まるであろう。これらのパラメータは、コーティングすべき研磨材のサイズに応じて最適化することができる。電着プロセスにおけるダイヤモンド分布の均一性は、プレートの回転速度、スラリー浴の濃度、温度等の因子を最適化し、研磨粒子の分布幅を狭くすることによって達成することができる。プレートは、浴から取り出すことができる（ブロック７３５）。プレートを洗浄してニッケルの如何なる塊も除去することができる（ブロック７４０）。プレートを平坦な表面上でラッピングし、ニッケルマトリックスのでこぼこしたコーティングをすべて除去することができる（ブロック７４５）。ＧＭＲバーのラッピングにこれらのプレートを使用する前に、ダミーのＡｌＴｉＣバー又は他の任意の適切な材料を用いてプレートを手入れすることにより、ダイヤモンドをマトリックスから露出させることができる（ブロック７５０）。
【００１６】
図９は、ラッピングプレート９００の１つの実施態様を示している。硬質金属の基材９１０を軟質金属のコーティング９２０で覆うことができる。軟質マトリックス９３０、例えば、スズ、銅、ニッケル、銀の浴又は合金をダイヤモンド粒子９４０と混合し、軟質コーティング９２０に適用することができる。軟質コーティング９２０と軟質マトリックス９３０は同じ材料であってもよい。
【００１７】
図１０は、ラッピングプレート１０００の他の実施態様を示している。軟質金属の基材１０１０は、軟質金属のマトリックス１０２０と同じ軟質金属であることができる。軟質マトリックス１０２０、例えば、スズ、銅、ニッケル、銀の浴又は合金をダイヤモンド粒子１０３０と混合し、軟質金属の基材１０１０に適用することができる。
【００１８】
このプロセスの結果を表１に示す。得られた切削速度は、主として研磨粒子の平均サイズのために非常に大きい。実験は、さらに最適化によって特定のプロセス要件に合わせることが可能である。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
本発明は上記の適用例を参照して説明されたが、好ましい実施態様に関するこの説明は、限定的な意味で解されることを意図するものではない。本発明のすべての態様は、本明細書に記載される具体的な描写、構成又は大きさに限定されることなく、種々の原理及び変形に依存すると解されるべきである。開示された装置の形態及び詳細における種々の変更並びに本発明の他の変形態様は、本開示を参照すれば当業者にとって明らかであろう。それゆえ、特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨及び範囲内に含まれる限りにおいて、記載される実施態様の任意のこのような変更又は変形を包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】先が細くなった従来のカタマランエアベアリングスライダの構成を有する読み取り及び書き込み素子アセンブリを備えた浮上スライダの斜視図である。
【図２】可動磁気記憶媒体の上方に取り付けられたエアベアリングスライダの平面図である。
【図３】軟質ラップを機能させるためのシステム３００の１つの実施態様を示す。
【図４】典型的なラッピングプロセスの１つの実施態様をフローチャートで示す。
【図５ａ】ラッピングプレートの１つの実施態様を示す。
【図５ｂ】ラッピングプレートの１つの実施態様を示す。
【図６ａ】テクスチャー加工されたラッピングプレートの１つの実施態様を示す。
【図６ｂ】テクスチャー加工されたラッピングプレートの表面の１つの実施態様を示す。
【図７】ラッピングプロセスの１つの実施態様をフローチャートで示す。
【図８】ラッピング面に模様を適用するためのフォトリソグラフィプロセスの１つの実施態様をフローチャートで示す。
【図９】本発明によるラッピングプレートの１つの実施態様を示す。
【図１０】本発明によるラッピングプレートの他の実施態様を示す。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
2007105872.tif 000010
【図６ｂ】
2007105872.tif 000011
【図７】
2007105872.tif 000012
【図８】
2007105872.tif 000013
【図９】
2007105872.tif 000014
【図１０】
2007105872.tif 000015
【外国語明細書】
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