(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形板状の長辺の一方に配置された、棒状の磁気ヘッド素材をワックスで加熱貼付する素材保持部と、この素材保持部側の半分の領域に備えた、上記素材保持部に貼付された磁気ヘッド素材の湾曲を補正するために上記素材保持部を変形させるための複数の押圧用孔および変形用孔と、上記素材保持部と反対側の半分の領域に中央部を挟んで長辺方向に対称的な配置で形成された、回転ラップ盤の治具ホルダーに固定するための２つの治具固定用孔とを有し、上記素材保持部に貼付した磁気ヘッド素材をラップ加工するための磁気ヘッド加工用治具において、上記素材保持部と反対側の半分の領域に、少なくとも上記治具固定用孔の間に形成された、上記磁気ヘッド素材を加熱貼付する際の冷却時における上記素材保持部側の半分の領域との熱収縮の差を小さくするための熱拡散孔を備えたことを特徴とする磁気ヘッド加工用治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばハードディスク装置用磁気ヘッドのＭＲ素子高さを高精度にラップ加工する時に使用される加工用治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク装置用の磁気ヘッドとしては、薄膜ヘッドやＭＲヘッドが広く使用されている。薄膜ヘッドは磁性薄膜と平面コイルとを組み合わせた磁気ヘッド、ＭＲヘッドは磁気抵抗素子（以下ＭＲ素子）を使用した磁気ヘッドである。ＭＲヘッドは再生専用であり、通常は記録用の薄膜ヘッドと一体化された複合ヘッドの形で使用される。また、ハードディスク装置用の磁気ヘッドは、ハードディスクの回転時にその表面よりわずかに浮上するスライダーの後端部に磁気ヘッド素子を設けた構造となっている。
【０００３】
ここで、図６に磁気ヘッド素子の構造の一例としてＭＲヘッドと記録用の薄膜ヘッドとを一体化した複合ヘッドの例を挙げる。この例における磁気ヘッド素子４１は、ウェハー４２上に、下地膜４３、下部シールド膜４４、下部絶縁膜４５、ＭＲ素子４６および上部絶縁膜４７、上部シールド膜兼下部磁極４８、ギャップ層４９、絶縁層５０およびコイル５１、上部磁極５２、保護膜５３を形成して構成されている。ウェハー４２は例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）によって形成される。下地膜４３、下部絶縁膜４５、上部絶縁膜４７、保護膜５３およびギャップ層４９は、例えばＡｌ２Ｏ３によって形成される。下部シールド膜４４、上部シールド膜兼下部磁極４８および上部磁極５２は、例えばＮｉＦｅによって形成される。絶縁層５０は、例えばフォトレジストによって形成される。コイル５１は、例えばＣｕによって形成される。
【０００４】
このような薄膜磁気ヘッドやＭＲヘッドのような磁気ヘッドは、一般に半導体製造技術を利用して製造される。磁気ヘッドの製造工程は、通常、ウェハー工程、加工工程、組立工程からなる。ウェハー工程は、薄膜が形成される基板としてのウェハーを作製し、このウェハー上に磁極、コイル、絶縁層、保護膜等の薄膜を形成する工程である。加工工程は、薄膜が形成されたウェハーを切断して磁気ヘッド素材を形成し、この磁気ヘッド素材を研削・研磨して、磁気ヘッドを含むスライダーを作製する工程である。組立工程は、スライダーをサスペンションに取り付ける工程である。
【０００５】
加工工程においては、薄膜が形成されたウェハー（不図示）を一方向に切断して棒状にし、例えば図７に示すような特殊形状の変形用孔３０を有する加工用治具２１に棒状の磁気ヘッド素材２８を貼付固定し、研磨等の加工を行なう（米国特許第５，６０７，３４０号明細書、特開平１１−４２５２５号公報等参照）。
【０００６】
棒状の磁気ヘッド素材２８には、複数の磁気ヘッド素子が一列に配列されており、研磨等の加工を施した後に、各磁気ヘッド素子４１に備えられたメディアに磁気記録を行なうためのスロート高さｔ、メディアから磁気記録を読み取るＭＲ素子高さｈ、および被加工面の面精度を全て所定の許容誤差の範囲内に収める必要がある。近年、磁気ヘッドの記録密度が飛躍的に向上しているため、その特性を決める最も重要な箇所であるＭＲ素子高さｈは、サブミクロンオーダーの精密加工が要求されている。
【０００７】
加工工程について具体的に説明する。
まず、加工用治具２１の素材保持部２７に磁気ヘッド素材２８をワックスで加熱貼付し、その加工用治具２１を治具固定用孔２２，２３で回転ラップ盤２９の治具ホルダー（不図示）に固定する。次に、押圧用孔２４，２５，２６にピン（不図示）を差込み、磁気ヘッド素材２８を加工用治具２１を介して図８に示すように回転ラップ盤２９に押さえつけ、さらに上下方向に荷重を加えて所定の寸法までラップ加工する。この時、押圧用孔２４，２５，２６の周辺部に備えた変形用孔３０および各孔間に形成される骨組部３１は、各押圧用孔２４，２５，２６に独立に力が加えられた時に、各力の大きさに応じて適宜に変形して磁気ヘッド素材２８の湾曲を補正する機能を有する。
【０００８】
また、磁気ヘッドの加工用治具２１は、磁気ヘッド製造時の導通短絡による取り扱い事故といった不具合を極力発生させないために、適度に静電気を放出できる材質でなければならない。これは体積固有抵抗値で１０６〜１０９Ω・ｃｍにあたる。さらに磁気ヘッドに悪影響を及ぼさないために非磁性とする。ここで、非磁性であるとは、残留磁束密度が１４ガウス以下であることをいう。打痕による精度劣化防止のために十分な硬度も必要である。このような必要特性を満足する材質としては、ジルコニア、アルミナ等のセラミックスが採用されている（特開平１１−２５４１６号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の加工用治具においては、図７に示すように、磁気ヘッド素材２８を素材保持部２７にワックスで加熱貼付した後に室温まで冷却する際、素材保持部２７の周辺部は加工用治具２１の下部に変形用孔３０を有するため大気に接する面積が加工用治具２１の上部の治具固定用孔２２，２３よりも大きいことから先に冷却されて収縮するが、治具固定用孔２２，２３の周辺部は冷却速度が遅いために収縮が遅れ、その冷却速度差により素材保持部２７が内側に弓なりに変形してしまっていた。そして素材保持部２７のワックスがこの経過で冷却固化する時、加工用治具２１全体が室温まで下がると、収縮速度差によりワックスの内部には残留応力が蓄えられ、この残留応力により磁気ヘッド素材２８が変形し、その加工面の平面度が悪化するという問題があった。そのため磁気ヘッド素材２８を加工用治具２１に貼り付け、磁気ヘッド素材２８がワックスのクリープ現象により加工用治具２１の素材保持部と同等の平面度に到るまで数時間〜数十時間放置した後にＭＲ素子高さｈ調整のためのラップ加工を施さねばならず、この方法では工程時間が長くなり、コストが増加するという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気ヘッド加工用治具においては、長方形板状の長辺の一方に配置された、棒状の磁気ヘッド素材をワックスで加熱貼付する素材保持部と、この素材保持部側の半分の領域に備えた、上記素材保持部に貼付された磁気ヘッド素材の湾曲を補正するために上記素材保持部を変形させるための複数の押圧用孔および変形用孔と、上記素材保持部と反対側の半分の領域に中央部を挟んで長辺方向に対称的な配置で形成された、回転ラップ盤の治具ホルダーに固定するための２つの治具固定用孔とを有し、上記素材保持部に貼付した磁気ヘッド素材をラップ加工するための磁気ヘッド加工用治具において、上記素材保持部と反対側の半分の領域に、少なくとも上記治具固定用孔の間に形成された、上記磁気ヘッド素材を加熱貼付する際の冷却時における上記素材保持部側の半分の領域との熱収縮の差を小さくするための熱拡散孔を備えたことによって全体を均一に冷却させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１２】
図１に示すように、本発明の加工用治具１は、長方形板状の長辺の一方に配置された、棒状の磁気ヘッド素材８をワックスで加熱貼付する素材保持部７と、この素材保持部７側の半分の領域に備えた、素材保持部７に貼付された磁気ヘッド素材８の湾曲を補正するために素材保持部７を変形させるための複数の押圧用孔４，５，６および変形用孔１０と、素材保持部７と反対側の半分の領域に中央部を挟んで長辺方向に対称的な配置で形成された、回転ラップ盤９の治具ホルダー（不図示）に固定するための２つの治具固定用孔２，３とを有し、素材保持部７に貼付した磁気ヘッド素材８をラップ加工するための磁気ヘッド加工用治具１において、素材保持部７と反対側の半分の領域に、少なくとも治具固定用孔２，３の間に形成された、磁気ヘッド素材８を加熱貼付する際の冷却時における素材保持部７側の半分の領域との熱収縮の差を小さくするための熱拡散孔１１とを備えている。
【００１３】
次に、加工用治具１の使用方法を図１を用いて具体的に説明する。まず、加工用治具１の素材保持部７に磁気ヘッド素材８をワックスで加熱貼付し、室温になったら直ちに加工用治具１を治具固定用孔２，３で回転ラップ盤９の治具ホルダー（不図示）に固定し、押圧用孔４，５，６にピン（不図示）を差し込み、磁気ヘッド素材８を加工用治具１を介して図１に示すように回転ラップ盤９に押さえつけ、さらに上下方向に荷重を加えて所定の寸法までラップ加工する。この時、押圧用孔４，５，６の周辺部に備えた変形用孔１０および各孔間に形成される骨組部１２は各押圧用孔４，５，６に独立した力が加えられた時に各力の大きさに応じて適宜に変形して磁気ヘッド素材８の湾曲を補正する機能を有する。
【００１４】
また、少なくとも治具固定用孔２，３の間には熱拡散孔１１を設けてあるため、加工用治具１に磁気ヘッド素材８をワックスで加熱貼付した後室温まで冷却する時に、加工用治具１内の熱の拡散を均一にすることができ、これにより、冷却時の加工用治具１の熱収縮が相似的に行なわれるため、加工用治具１が冷却される時にワックスと磁気ヘッド素材８に生じる残留応力が、従来の形状の時よりも小さくなる。従って、加工用治具１全体が室温に到達した時点でも磁気ヘッド素材８の加工面の平面度はそれほど悪化しない。
【００１５】
本発明の加工用治具においては、少なくとも治具固定用孔２，３の間に熱拡散孔１１を設けたことにより、加工用治具１内の収縮量差が極めて小さくなる。従って、室温まで冷却した時のワックス内の残留応力が小さくなるので、応力緩和のために長時間放置する必要がない。この熱拡散孔１１は素材保持部と反対側の半分の領域と素材保持部側の半分の領域との冷却速度に差が生じないために設けられるが、熱拡散孔１１を形成した骨組部１３の断面の形状や面積は、変形用孔１０を形成した部分の骨組部１２の断面の形状や面積に近いほど冷却ムラが小さくなるため、面積換算で約３０％以内の差とすることが好ましい。また、骨組部１２，１３の断面形状は任意の切断面において等しい形状とすることにより、冷却ムラが生じないようにする。
【００１６】
また、押圧用孔４，５，６の周辺部に備えた変形用孔１０および少なくとも治具固定用孔２，３の間に備えた熱拡散孔１１と各孔との間に形成される骨組部１２は、ラップ加工において各押圧用孔４，５，６に独立に力が加えられた時に、各力の大きさに応じて適宜に変形して磁気ヘッド素材８の湾曲を補正する機能を有するので、磁気ヘッド素材８の平面度をコントロールしやすい。なお、このような骨組構造としても、ラップ加工をはじめその他の使用状態においての強度は十分に確保されている。
【００１７】
次に本発明の他の実施形態を説明する。
【００１８】
図２および図３に示す治具は熱拡散孔１１の形状が図１とは異なるタイプである。図２は、四角形の孔を複数形成して熱拡散孔１１としたものであり、図３は１つの長四角形の孔を熱拡散孔１１としたものであり、熱拡散孔１１は治具固定用孔２，３と、押圧用孔４，５と、変形用孔１０との寸法や配置にあわせて適正な形状を決める必要がある。
【００１９】
但し、冷却時の雰囲気や置き方が変化すると収縮パターンも変化するため、熱拡散孔１１の形状を検討する際には周囲の環境も考慮する必要がある。具体的には、治具の冷却場所で使用されている材質の熱伝導率が高い場合には、治具の接触部は冷却が早くなり、全体的に均等に収縮することが困難となる。また、熱拡散孔１１にフックを引っかけ空中で自然冷却する場合には、空調設備などからのエアーが直接あたると冷却ムラが生じる可能性がある。これらの環境も考慮に入れ、治具が均等に収縮するように設計を行なうと、熱拡散孔１１の形状や配置が必ずしも一通りになるとは限らない。
【００２０】
また、本発明の磁気ヘッド加工用治具１は、磁気ヘッド製造時の導通短絡による取り扱い事故といった不具合を極力発生させないために、適度に静電気を放出できる材質であることが望ましい。磁気ヘッドに悪影響をおよぼさないため非磁性の材質であり、打痕による精度劣化防止のために十分な硬度を持つ材質であることも重要である。このような必要特性を満足する材質として、例えば、導電性が付加されたジルコニア、アルミナ等の各セラミックス材料があげられる。
【００２１】
これらのセラミックス材料は主成分のジルコニアやアルミナに導電性を有する酸化鉄や酸化マンガン等を添加して得ることができる。これら導電成分の添加量は、通常２重量％〜５０重量％の範囲で、体積固有抵抗値が１０３〜１０１０Ω・ｃｍとなる量で調合される。調合量は主成分の結晶粒径、不純物量、焼成条件、等に影響を受けて変化するため、事前に調合テストを行ない評価する必要がある。原料は調合された後、ボールミルや振動ミルにて粉砕されスラリーとなり、さらにバインダーが加えられ、スプレードライすることにより粉末原料となる。この粉末原料を使用してメカプレスや油圧プレスで治具の原型を成形した後、焼成工程を経て磁器となる。熱拡散孔１１は磁器加工の負担を軽減するため、成形工程にて形成することが好ましい。磁器は各種の機械加工を施すことにより所定の寸法とし、磁気ヘッド加工用治具が得られる。
【００２２】
以上のように本発明の磁気ヘッド加工用治具１を使用すれば、加工用治具１内の熱を均一に拡散するための熱拡散孔１１を備えたことにより磁気ヘッド素材に応力が残留しにくいため、その後のクリープ現象による応力開放の時間が大幅に短縮される。また、熱分布を均等にするため治具に熱バランス用部材を接着、塗布することにより上記と同等の効果を得ることができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００２４】
平均粒径が０．６μｍのＺｒＯ２粉末と、安定化剤であるＹ２Ｏ３とを合計で約７０重量％、および導電性付与剤としてＦｅ２Ｏ３が約３０重量％となるように調合し、バインダーと溶媒とを加えて混錬乾燥して顆粒を作製した。こうして得られた原料粉末を金型中に充填し、メカプレス成形により１．０ｔｏｎ／ｃｍ２のプレス圧にて所定の形状に成形した。この時、熱の拡散状態を比較するため、熱拡散孔１１がない従来タイプと、熱拡散孔１１とを備えた本発明のタイプを作製した。
【００２５】
こうして得られた成形体を、約１３９０℃の大気雰囲気中で２時間程度焼成し、各形状のジルコニア焼結体を得た。次に、これらの焼結体に機械加工を施して接着面の平面度を１μｍとし、熱拡散孔以外の形状は全て同等にした。
【００２６】
図２に示すように、角形の熱拡散孔１１が４箇所形成された加工用治具１（本発明１）、および図３に示すように、長四角形状の熱拡散孔１１を１箇所に形成した加工用治具１（本発明２）を作製し、比較例として図７に示すものを作製した。それぞれの加工用治具１の素材保持部７にはワーク固定用のワックスにより磁気ヘッド素材８が固定されている。磁気ヘッド素材８の固定方法は、治具を加熱器により約１００〜１７０℃に加熱した後、接着面にワックスを塗り溶かした状態とし磁気ヘッド素材８をワックスの上に置き固定しながら冷却することにより行なわれる。
【００２７】
これらの治具を約１５０℃に加熱した後、室温約２８℃の部屋で自然冷却しながら平面度の測定を行なった。図５のグラフに示す結果から、本発明による治具は従来の治具と比較して接着面の平面度が短時間で加熱前の状態となることが分かり、熱拡散孔１１の効果が確認できた。本発明の実施例は素材保持部７の面の平面度が短時間で加熱前の状態に戻るため、ワックスが固化した後の磁気ヘッド用素材８の変形は微小となり、平面度の低下を抑えることが可能となった。さらに熱拡散孔１１の形状が変化すると平面度に影響を及ぼすことが分かり、その形状設計には十分な検討が必要であることを知見した。また、これら素材保持部７の面の平面度は、加熱条件，冷却条件，測定条件とが異なると容易に値が変化するので、比較には注意を要する。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の磁気ヘッド加工用治具においては、磁気ヘッド素材を貼付してＭＲ素子の高さをラップ加工により調整する加工用治具において、熱拡散孔を備えたことにより、治具に磁気ヘッド素材を接着したときの平面度が向上し、クリープ変形量が小さくなるため冷却後の放置時間を短縮することが可能となり、その結果、工程時間の短縮やコストの削減が可能となる。また、治具容積が減少するので、原料費の節約にもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の磁気ヘッド加工用治具を示す正面図である。
【図２】  本発明の磁気ヘッド加工用治具の他の実施形態を示す正面図である。
【図３】  本発明の磁気ヘッド加工用治具の他の実施形態を示す正面図である。
【図４】  本発明の磁気ヘッド加工用治具の他の実施形態を示す正面図である。
【図５】  従来例と本発明実施例の平面度の変化を示すグラフである。
【図６】  磁気ヘッド素子の構造の一例を示す断面図である。
【図７】  従来の磁気ヘッド加工用治具を示す正面図である。
【図８】  磁気ヘッド加工用治具の使用状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  加工用治具
２  治具固定用孔
３  治具固定用孔
４  押圧用孔
５  押圧用孔
６  押圧用孔
７  素材保持部
８  磁気ヘッド素材
９  回転ラップ盤
１０  変形用孔
１１  熱拡散孔
１２  骨組部
２１  加工用治具
２２  治具固定用孔
２３  治具固定用孔
２４  押圧用孔
２５  押圧用孔
２６  押圧用孔
２７  素材保持部
２８  磁気ヘッド素材
２９  回転ラップ盤
３０  変形用孔
３１  骨組部
４１  磁気ヘッド素子
４２  ウェハー
４３  下地膜
４４  下部シールド膜
４５  下部絶縁膜
４６  ＭＲ素子
４７  上部絶縁膜
４８  上部シールド膜兼下部磁極
４９  ギャップ層
５０  絶縁層
５１  コイル
５２  上部磁極
５３  保護膜
９０  放熱促進塗料
ｔ    スロート高さ
ｈ    ＭＲ素子高さ
【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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