专利名称:磁头滑块组件的制作方法
本发明涉及一种磁头滑块组件，尤其关系到用作该滑块的材料。
这种装有磁性传感器的滑块，一般用来浮置磁盘单元里的磁头。
近年来，正如1980年3月1日的“电子设计”(Electronic Design)杂誌第5期第60～62页所述，薄膜磁头已被用作浮动磁头。
迄今为止，可考虑用作薄膜磁头滑块材料的，是那些具有良好机加工性能，并适于成型加工为高精度部件的材料，例如象美国专利No4，251，841里所述的薄膜磁头。用作磁盘单元的磁头材料，尤其需要能经得起出现在磁盘与磁头间的事故接触-磁头的碰击。在稳态，磁头通常被维持在相距旋转磁盘表面0.2～0.5微米处浮动。另一方面，在磁盘趋于稳定旋转或停止的瞬态中，会出现磁盘与磁头滑板彼此处于滑动接触的现象。这就是通常所说的接触起停(CSS)。该装置的可靠性一般取决于这些滑动性能。然而至今，氧化铭与碳化钛烧结物(Al2O3·Tic-在前述美国专利4，251，841说明书中，作为为此目的而描述的一种材料，尚未为装置的这种可靠性提供保证。
对于用作薄膜磁头组件的基片，要求具有如下性能第一，在形成薄膜元件的工艺过程中，未受腐蚀或变形的情况下，其化学与热性能稳定;第二，当加工成滑块时，它必须易于保证其尺寸精度和易于切割、磨削和抛光;第三，它必须具有相对于磁盘的优良的滑动性能。
如前所述，由于已发现烧结物Al2O3·TiC相对于磁盘的滑动性能是低劣的，本发明的发明者们已对具有令人满意的滑动性能的基片材料作了探寻，并发现二氧化锆(ZrO2)显示了优良的滑动性能。
因此，本发明的一个目的是为提供一种相对于磁盘具有优良滑动性能的磁头滑块。
氧化锆是一种难以煅烧的材料，因为它呈现三种不同的晶体结构，即单斜晶体、四方晶体和立方晶体，它们在各自的温度范围内是稳定的。例如，在高温下已烧结的氧化锆在冷却至室温的过程中，会由立方晶体变为四方晶体结物，再由四方晶体变为单斜晶体结构，而且在每个转变过程中，烧结物会发生体积变化或裂化。然而，最近，通过将其与氧化钇(Y2O3)或氧化钙结合成一种固溶体，已能制成不仅在高温下相稳定而且在室温下也呈现稳定相的氧化锆。部分稳定的氧化锆是氧化锆与别的物质结合产生的，例如与2～4克分子%的氧化钇结合成的固溶体，能使其保持形式稳定的四方晶体结构，而这种结构在室温下通常是不稳定的。不过，当把这种部分稳定的氧化锆，用作薄膜磁头基片，同一层绝缘体、一层导体和一层磁性材料一起制成叠层制板，再承受热循环时，这种部分稳定的氧化锆的晶体结构会由四方晶体变为单斜晶体，继而是由于相变引起的体积膨胀。结果，在该工艺过程的起始阶段形成的晶格和后来阶段形成的晶格之间产生了位移。此外，在把这种材料加工成滑块的过程中，由于机加工产生的应力，使其顶部由四方晶体转变为单斜晶体结构，而为抵消该加工过程产生的应变，又要进行膨胀。这样，该材料由于其顶部不能平滑地切削而变得难以加工。
为获得尺寸稳定性和优良的加工性能，申请人在氧化锆中添加较多的氧化钇或氧化钙。例如，当添加量为6～11克分子%时(8～10克分子%更佳)，氧化钇与氧化锆的烧结物，使通常仅在高温下稳定的立方晶体结构，在常温下依然存在。因此，上述材料不仅加工性能得到改善，而且避免了加工期间的相变。由此材料制成的磁头滑块，具有相对于磁盘的极好的滑动性能。
图1为上述薄膜磁头组件的立体图图2表示氧化锆中氧化钇的含量分别与单斜晶体含量、基片变形和CSS寿命之间的关系。
本发明的详细说明如下图1表示包括一个薄膜磁头元件的磁头滑块组件。滑板1由一基片加工而成。组件有一个包括彼此有一定间距的导轨111和112的空气负载承受面10，它有助于组件相对浮动在旋转磁盘的表面。薄膜磁头元件2安装在滑板1的一端。该薄膜磁头元件2至少有一个磁性传感器211，以便在磁盘上记录数据。另有一个用作补偿的磁性传感器212。该薄膜磁头元件2还有几个引线端22，以便向该处引入导线。
上述基片的制备过程如下将纯度为99.5%的氧化锆(ZO2)粉末与纯度为99.5%，数量为3、4、6和10克分子%的氧化钇(Y2O3)粉末分别在球磨机里混合，而每一种混合物均通过真空中热压烧结而产生一种氧化锆合成物。利用上述过程获得的氧化锆作基片制作了薄膜磁头组件。
表1表明了每一种氧化钇含量(克分子%)所对应的氧化锆合成物的以下三种变量由X射线衍射法确定的晶体结构;接触起停(CSS)寿命及其抗磨削力。
表1添加的氧化钇的重量 X射线衍射结果 CSS 抗磨百分比(克分子%) 基片 滑板 寿命 削力3 单斜晶体 单斜晶体 98 8四方晶体 四方晶体4 单斜晶体 单斜晶体 103 7四方晶体 四方晶体6 立方晶体 立方晶体 103 1.210 立方晶体 立方晶体 110 1.1Al2O3·Tic - - 1 1
用铜(Cu)作靶，在加速电压为40(KV)千伏和电流为30毫安(mA)条件下，观测该种基片的X射线衍射图。CSS寿命是通过观测外缘线速度为50米/秒(50m/S)直到磁头破损时的旋转数，并与Al2O·Tic材料的这一测值比来表示的。以粘结有400号金刚砂的金属砂轮，磨削4毫米(mm)厚的基片所需电功率，与Al2O·Tic的这一测值相比来表示抗磨削力。
根据上述实验结果，X射线的衍射图2表明以氧化锆和3或4克分子%氧化钇制成的基片是由两种晶体组成，即单斜晶体和四方晶体;而以添加6或10克分子%氧化钇的氧化锆所制成的基片是由单纯的立方晶体构成，即使在加工时，它也决不会变成四方或单斜晶体。上述这些结果都说明添加3或4克分子%的氧化钇的部分稳定氧化锆，是难以加工的，这点也可从上表所示的抗磨削力的比较中得到证实。
如表中所示，所有的氧化锆样品的CSS寿命均胜过Al2O·Tic的。至于说到加工性能，由立方晶体组成的在室温下稳定的氧化锆，用来作薄膜磁头滑块组件的基片，有明显的优越性。
另一个实验是将纯度为99.5%的氧化锆粉末与同样纯度的氧化钇粉末，以增量为1克分子%从3～13克分子%，在球磨机里混合，每种混合物都在真空中进行热压烧结，得到氧化锆合成物，以该氧化锆作基片，制备了薄膜磁头。
图2表示经球磨机研磨并烧结了的氧化锆中的单斜晶体含量、基片在加工成薄膜磁头元件时的变形、和CSS寿命分别随氧化锆中含氧化钇数量的多少而变化的关系，即曲线(C)，(A)，(B)。单斜晶体含量可通过具有40千伏(KV)加速电压和30毫安(mA)电流，用铜(Cu)作靶的X射线衍射仪来观测;基片的变形可通过利用高频偏压装置，对3英寸见方、4毫米的基片，进行溅射，以形成30微米(um)厚的氧化铝保护层来观测;接触起停(CSS)寿命是通过观测外缘线速度50米/秒下直至磁头损坏时的转数来表示的。这里表示的这些值，均是以氧化钇添加量为3克分子%时的测值作基数，进行归一化后的值。
如图2所示随着氧化锆中氧化钇含量的增加，基片被加工成薄膜磁头元件时的变形减小，最后，当其含量增至8～9克分子%时，变形趋于零。CSS寿命曲线表明当氧化钇含量为3～10克分子%时，寿命不变;但当它的含量大于或等于11克分子%时，寿命缩短。这些结论可解释如下烧结的氧化锆不含单斜晶体，当它经受机加工或研磨处理时，留在里面的四方晶体受到某种应力作用而变为单斜晶体，继而是体积的膨胀。因此，如果氧化锆烧结物中氧化钇的含量增加，留在里面的四方晶体就会减少而立方晶体要增加，这样，在把基片加工成薄膜磁头元件时，由应力引起的相变及基片变形造成的体积膨胀都将减小。
由上述研究结果可断定为减小由于氧化锆的相变引起的基片变形，同时确保基片具有足够的CSS寿命和优良的加工性能，氧化锆中氧化钇的含量范围应是6～11克分子%，最好为8～10克分子%。
权利要求
1.一种磁头滑块组件，包括a)一个滑块，b)在该滑块上至少安装一个磁性传感器，其特征在于组件中所述滑块，由包含氧化锆的合成物加工而成。
2.根据权项1的组件，其中所述的合成物包括氧化锆和氧化钙。
3.根据权项1的组件，其中所述的合成物包括氧化锆和氧化钇。
4.根据权项3的组件，其中所述合成物中氧化钇的具体含量范围是6～11克分子%。
5.根据权项3的组件，其中所述合成物中氧化钇的具体含量范围是8～10克分子%。
6.根据权项1的组件，其中所述滑块具有一空气负载承受面10。
7.根据权项1或4的组件，其中所述合成物中的氧化锆，为立方晶体结构。
8.用作磁头滑块的合成物，特征在于所述合成物包含氧化锆。
9.根据权项8的合成物，其中所述氧化锆为立方晶体结构。
10.根据权项8的合成物，还包含氧化钙。
11.根据权项8的合成物，还包含氧化钇。
12.根据权项11的合成物，其中氧化钇在所述合成物中含量的具体范围为6～11克分子%。
13.根据权项11的合成物，其中氧化钇在所述合成物中含量的具体范围为8～10克分子%。
14.根据权项11或12的合成物，其中所述的氧化锆为立方晶体结构。
15.用作磁头滑块合成物的一种制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤
a)提供氧化锆;b)提供氧化钇;c)混合上述氧化锆和氧化钇;d)烧结该混合物。
16.根据权项15的方法，其中所述氧化钇的具体数量范围为合成物的6～11克分子%。
17.根据权项15的方法，其中所述氧化钇的具体数量范围为合成物的8～10克分子%。
18.用作磁头滑块合成物的一种制备方法，特征在于所述方法包括如下步骤a)提供纯度为99.5%的氧化锆;b)提供纯度为99.5%的氧化钇;c)将数量为合成物的6～11克分子%的氧化钇添加到氧化锆中。d)在球磨机里混合;e)在真空中热压烧结生成该合成物。
专利摘要
一种磁头滑块组件，包括一个能使滑块相对于旋转磁盘表面浮动的空气承载面，和一个薄膜磁头元件，该组件由包含氧化锆的合成物加工而成。此合成物又能包含数量范围为6～11克分子％，最好为8～10克分子％的氧化钇，这种磁头滑块具有结构稳定和工艺性能好的优点。
文档编号G11B21/21GK85101172SQ85101172
公开日1986年10月8日 申请日期1985年4月1日
发明者长池完训, 中岛博泰, 大浦正树, 竹下幸二 申请人:株式会社日立制作所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan