专利名称：磁头及其制造方法、以及磁头悬臂组合的制作方法
技术领域：
本发明是涉及具备厚度薄、耐磨、耐腐蚀性能的保护膜的磁头及其制造方法，以及使用这种磁头的磁头悬臂组合(head suspension assembly)。
背景技术：
磁盘装置作为小型电脑系统的外部存储装置已被广泛应用。
目前，磁盘装置在小型化以及大容量化的基础上沿着兼顾高存储密集化趋势发展。因此提供了基体与通过薄膜技术形成在该基体上的磁头。这种磁头中，迎合高密集化要求，作为读取用磁头单元，依次已开发有使用了AMR(异向性磁阻效果)单元、GMR(巨型磁阻效果)单元、及TMR(隧道磁阻效果)单元的磁头，甚至建议使用CPP(Current Perpendicular to Plane)型GMR单元。
并且，还广泛使用在这种读取用磁头单元上层叠有作为存储用磁头单元的感应型磁变换单元的，具有这种结构的复合型磁头。
具备基体与形成在该基体上的磁头单元的磁头，其中，由于构成磁头单元的金属层端面露出在相对于磁性存储介质的一侧(air bearing surface，以下略称ABS)，因此，有必要对该金属面进行防腐蚀措施。并且，为了防止磁头的碰撞或者磁性存储介质的损伤，有必要进行使ABS的摆动性可以长时间(即，接触次数的增加)保持良好的措施。
特别是CSS(Contact Start Stop)类磁盘装置中，由于开始及结束驱动时磁盘表面上接触磁头的ABS，因此，要求ABS具有长时间的高摆动性能(低摩擦性)。为此，现有技术中，为了提高耐腐蚀性能及摆动性能，在ABS上形成保护膜，利用该保护膜覆盖构成磁头单元的金属层端面。还有，为了实现高存储密集化，应尽量缩小构成磁头单元的金属层(特别是磁性层)断面与磁性存储介质的磁性膜之间的间隔，并且要求上述保护膜尽可能保持薄厚度。
现有的磁头中，上述保护膜是由硅膜或者氧化硅膜组成的基层膜与在该基层摸上形成的类金刚石膜(Diamond Like Carbon，DCL)而成的双层膜所构成(请参考日本特开平8-297813号公报、日本特开平9-91620号公报等)。
DCL膜很难附着在铁或者铁系合金的金属膜上，因此，在金属上直接形成并紧密结合该DCL膜实为困难。从而，在现有技术中，提供由硅膜或者氧化硅构成的基层膜，并使之充当附着DCL膜用接合层。另外，将具有有机性与无机性的硅元素或者硅元素的氧化物作为基层使用，则可以会提高其紧密结合性能。
还有，在特开2002-8217号公报中揭示了提供一种对应于20nm以下的浮动量，在厚度为5nm以下的情况下也能具有良好的耐摆动性、耐磨性、耐腐蚀性、耐电压性以及紧密结合性的保护膜为目的技术内容，其中，相对于介质的表面具有SP3结合为70％以上的碳元素纯度为95atm％以上的高硬质非晶碳膜，该膜与基板或者缓冲器层(Si、SiC膜等)之间设置有含5～50atm％氢元素的含氢非晶碳膜。
然而，在日本特开2002-8217号公报中，由于结合使用了性质完全不同的两层碳膜，因此即使短时间内起到效果，也不能充分确保长时间的保护效果(以及施加震动时的保护效果)。并且，还存在膜的构成复杂，以及为了得到所需薄膜的工程上的控制困难，而使薄膜特性的缺乏可靠性等问题。
专利文献1日本专利申请特开平8-297813号公报专利文献2日本专利申请特开平9-91620号公报专利文献3日本专利申请特开2002-8217号公报发明内容因此，鉴于上述现有技术的不足，本发明技术方案的目的在于提供一种厚度薄而具有持续长期的耐久性、耐磨性、耐腐蚀性的保护膜的磁头及其制造方法，以及使用这种磁头的磁头悬臂组合。
为了解决上述目的，本发明所提供的磁头包括基体、形成在该基体之上的磁头单元、以及形成在与磁性存储介质相对一侧的上述基体的至少一部位上的保护膜，其中，上述保护膜从基体一侧起依次包括第一DLC(Diamond LikeCarbon)膜及第二DLC膜，上述第一DLC膜中的碳膜密度低于3.1(g/cm3)，上述第二DLC膜中的碳膜密度高于3.1(g/cm3)。
优选地，作为本发明提供的磁头的一个实施例，其上述基体与上述第一DLC膜之间设置有以硅元素为主要成分的基层膜。
优选地，作为本发明提供的磁头的一个实施例，其上述以硅元素为主要成分的基层膜由硅、氧化硅、氮化硅或者碳化硅材料等所形成。
优选地，作为本发明提供的磁头的一个实施例，其上述第一DLC膜的厚度范围为0.5～2.0nm，上述第二DLC膜的厚度范围为1.0～2.0nm。
优选地，作为本发明提供的磁头的一个实施例，其上述保护膜的表面电阻为107～1010Ω。
另外，本发明所提供的磁头制造方法，其包括在基体上形成磁头单元的工序及在与磁性存储介质相对一侧的上述基体表面的至少一部位上形成保护膜的工序，其中上述形成保护膜的工序具体为，在基体之上形成以硅元素为主要成分的基层膜；在该基层膜上形成第一DLC膜，使得所述磁头处于接地或浮动的状态；在该第一DLC膜上，施加偏压的同时通过阴极电弧(Cathodic arc)法形成第二DLC膜，且上述所施加的偏压值为-25～-150V。
优选的，作为本发明提供的磁头制造方法的一个实施例，其上述所施加的偏压值为-50～-100V。
优选地，作为本发明提供的磁头制造方法的一个实施例，其作为形成基层膜之前的前处理，通过离子蚀刻(IBE，Ion Beam Etching)法对上述基层膜表面进行清洗处理。
优选地，作为本发明提供的磁头制造方法的一个实施例，其上述保护膜至少延伸至相对于上述磁性存储介质一侧的上述磁头单元的表面上的金属面。
并且，本发明还包括磁头以及悬臂，所述磁头设置在该悬臂的尖端部附近并被该悬臂支撑，其中，上述磁头包括基体、形成在该基体上的磁头单元、以及形成在与磁性存储介质相对一侧的上述基体表面的至少一部位上的保护膜，且该保护膜从基体侧起依次包括以硅元素为主要成分的基层膜、第一DLC膜以及第二DLC膜，其中，上述第一DLC膜中碳膜密度低于3.1(g/cm3)，上述第二DLC膜中碳膜密度高于3.1(g/cm3)。
本发明提供的磁头包括基体、形成在于该基体之上的磁头单元、以及形成在与磁性存储介质相对一侧的上述基体的至少一部位上的保护膜，其中，上述保护膜从基体一侧起依次包括第一DLC膜及第二DLC膜，且上述第一DLC膜中的碳膜密度低于3.1(g/cm3)，上述第二DLC膜中的碳膜密度高于3.1(g/cm3)，因此根据这种结构，本发明中的磁头可具有长时间的耐磨性、耐腐蚀性等现有技术中并为起到的极其优异的效果。
图1表示本发明磁头的一实施例相关的简略立体图。
图2表示图1所示的磁头的GMR单元与感应型磁变换单元部分的放大剖视图。
图3表示图2的A-A’方向示意图。
图4表示进一步放大图2所示的GMR单元部位的示意图。
图5表示本发明磁头制造方法的一实施例相关的流程图。
图6表示经过晶片工序以后切出长形条的切断工序相关的简略立体图。
图7表示本发明磁头悬臂组合的一实施例相关的简略平面图。
具体实施例方式
本发明的磁头图1是表示本发明中的一实施例所涉及的磁头的简略立体斜视图。图2是表示图1所示的磁头的GMR单元20及感应型磁变换单元30的部分的放大剖视图。图3是表示沿图2中的A-A’方向剖开的简略图。图4是进一步放大图2所示的GMR单元20部位的放大示意图。
为了易于理解发明内容，如图1至图4中所示，定义相互垂直的X、Y、Z轴(在后述图中也同样定义)。其中，X轴方向与磁性存储介质的移动方向一致。
如图1所示，本实施例的磁头包括，作为基体的一具体体现形态的磁头滑块(slider)100、作为读取用磁头单元的GMR单元20、作为写入用磁头单元的感应型磁变换单元30以及保护膜40，并构成复合型磁头。
并且，在本发明提供的磁头，例如可以利用TMR单元或者AMR单元等其他读取用磁头单元来代替GMR单元20，也可以只具备读取用磁头单元或者写入用磁头单元。且在本实施例中，各只设置一个单元20、30，但其个数不受限制。
磁头滑块100，其相对磁性存储介质的一侧具有磁轨部111、112，磁轨部111、112的表面构成ABS。虽然在图1中只显示两个磁轨部111、112，但不限制其个数。例如，可以设置1～3个磁轨部，ABS也可以是不具有磁轨部的平面。并且，为了改善漂浮特性，ABS上也可以附着各种几何形状。本发明磁头装置中可以使用任何型号的磁头。
在本实施例中，保护膜40被设置在磁轨部111、112的表面上，并且保护膜40表面构成ABS。当然，该保护膜40也可以设置在磁头滑块100的相对磁性存储介质的全部表面上。此时，保护膜40覆盖单元20、30的与磁性存储介质相对一侧的全部表面。即，保护膜40至少延伸至相对上述磁性存储介质一侧的上述磁头单元的表面上的金属面。关于保护膜40在后面详细叙述。
如图1所示，GMR单元20与感应型磁变换单元30被设置在磁轨部111、112的空气流出端部TR一侧。存储介质移动方向与图中X轴方向相一致，即，与磁性存储介质高速移动时的空气流出方向相一致。空气从流入端部LE进入，从流出端部TR流出。磁头滑块100的空气流出端部TR的端面上，设置有与GMR单元20相连接的连接触点95a、95b以及与感应型磁变换单元30相连接的连接触点95c、95d。
如图2、图3所示，设置在构成磁头滑块100的陶瓷基体1上的底漆层(undercoat)2之上，被层积有GMR单元20与感应型磁变换单元30。陶瓷基体1通常由Al2O3-TiC构成。由于Al2O3-TiC具有导电性，因此，作为底漆层2被采用由Al2O3构成的绝缘膜。
如图4所示，GMR单元20包括非磁性层21以及夹住该非磁性层21而被层积的强磁性层22、软磁性层23。在本实施例中，GMR单元20还包括被层积在强磁性层22下侧的反强磁性层(Pin层)24。从而通过与反强磁性层24之间的交叉结合偏压磁场，强磁性层22成为该磁化方向指向于规定方向的基准层(ピンド层)。另外，迎合作为基本磁性数据的外部磁场，软磁性层23成为自由变换磁化方向的自由层。并且，本实施例的GMR单元20还包括被层积在反强磁性层24下侧的基层25以及被层积在软磁性层23之上的覆盖层(保护层)26。
如图3所示，软磁性层23的Z轴向两侧形成有施加用于磁区控制的偏压磁场的偏压层(磁区控制层)。
强磁性层22与软磁性层23分别由Fe、Co、Ni、FeCo、NiFe、CoZrNb或者FeCoNi等材料形成。非磁性层21由Cu膜等材料形成。反强磁性层24由IrMn合金、FeMn合金、NiMn合金或者PtMn合金等Mn系材料形成，或者由Fe2O3或者NiO等氧化物系列的材料形成。基层25由Ta、Hf或者Nb等材料形成。覆盖层26由Ta或者Nb等材料形成。偏压层由Co、TiW/CoP(钴白金合金)、TiW/CoCrPt(钴铬白金合金)等硬磁性材料形成。
如图2至图4所示，在GMR单元20中，由NiFe等磁性材料构成的下部磁屏蔽层3与上部磁屏蔽层8之间，设置有覆盖层4、7。下部磁屏蔽层3被设置在底漆层2之上。
GMR单元20还通过电极层(图未示)把上述连接触点95a、95b电性连接。
如图2、3所示，感应型磁变换单元30包括，兼有GMR单元20的上部磁屏蔽层8作用的下部磁性层8，上部磁性层12(12a)，两段构成的线圈层10、15，由氧化铝等构成的轻盖(light cap)层9，由酚醛树脂(novolac)等有机树脂构成的绝缘层11、16以及由氧化铝等构成的保护层17。作为磁性层8、12的材质可使用NiFe或者FeN。利用由厚度极薄的氧化铝等构成的轻盖层9隔开下部磁性层8及上部磁性层12的前端部，从而构成相互对应的下竿部8a及上竿部12a，下竿部8a及上竿部12a对磁性存储介质读写数据。符号14表示绝缘层。下部磁性层8及上部磁性层12的连接部与设置在下竿部8a及上竿部12a的相反侧的结合部12b相连接，从而使磁性电路相连接。
绝缘层11、16的内部形成有围绕结合部12b的旋涡状线圈层10、15。线圈层10、15的两端与连接触点95c、95d相导通。线圈层10、15的绕线次数与绕线层数可任取。并且，感应型磁变换单元30的结构也可任取。
如图1至图4所示，本发明的保护膜40可覆盖构成单元的ABS一侧的层积端面及陶瓷基体1的ABS一侧的表面而被形成。该端面上露出有构成GMR单元20及感应型磁变换单元30的磁性金属或者非磁性金属的金属面，假设没有保护膜40，这些金属面会露出在外。
形成保护膜40之前最好是进行清洗材料工序以及基层膜的成膜工艺。清洗工序中通常利用喷溅蚀刻法(Sputter etching)获得清净面。但是，由于这些方法很难控制PTR(Pole Tip Recession)，因此清洗效果不佳。在本发命中可以通过IBE法(Ion Beam Etching)进行清洗处理。在IBE法中可以最适化电子束的入射角度，因此其具有可控制PTR的同时获得清净面的好处。并且，还改善清净面与基层膜之间的连接性，因此，本发明的极薄的保护膜也确保其保护效果。
形成保护膜40之前最好是在上述被清洗处理过的表面上形成作为保护膜40的基层膜的以硅元素为主成分的基层膜39(即实施基层膜的成膜工序)。在本发明中，作为保护膜基本上使用DLC膜，由于碳元素与铁等金属之间的吸引力也不良好，所以基层膜的作用很大。作为以硅元素为主成分的基层膜，可以使用驾硅、氧化硅、氮化硅或者碳化硅。作为基层膜的成膜方法，可使用喷溅法(Sputtering)或者IBD法(Ion Beam Deposition)，其中，由于IBD法中利用能量，因此可以形成更加细密的薄膜，所以，在此特别推荐IBD法。。
本发明的保护膜40被设置在上述基层膜39之上，该保护膜40从基体1(磁头滑块100)侧算起依次由第一DLC膜41及第二DLC膜42构成。
第一DLC膜41是在不施加偏压的状态下通过阴极电弧(Cathodic arc)法被形成，即，把磁头接触或者浮动地设置于基体的状态下，通过阴极电弧法形成该膜层。
通过上述方法被形成的第一DLC膜41中的碳膜密度低于3.1(g/cm3)，特别是2.7至3.1(g/cm3)，在2.8至3.0(g/cm3)范围为最佳。若碳膜密度超过3.1(g/cm3)，底漆层没有衬垫(cushion)效果，会产生下降密着性等问题。通常形成3000埃(angstrom)以上膜厚的薄膜，然后称重，并计算碳膜密度。其厚度是通过利用AFM测定。然后利用声音(acoustic)传播法，通过声音的传播速度来确认其趋势，以及确认其密度有无达到期望值。若密度过高，传播速度就变快，从而双重确认(Double-check)成膜条件有无异常。
在此，第一DLC膜41通过金刚石锥硬度标测量的硬度为20至50GPa，表面电阻为10E7至10E10(Ω/cm)。
所谓利用阴极电弧法的成膜技术，是指在石墨棒与电极之间施加电压并产生电弧，利用该电弧的能量使碳离子化并使其蒸发，并通过电磁线圈只感应离子，使其到达基盘，并形成薄膜的方法。其中，由于作为原料使用纯正的碳元素，因此可获得非常细密并且高硬度的薄膜。
现有技术中，主要利用CVD法制作DLC保护膜，但是近年来随着薄膜化要求的提高，很难制作出保护膜效果令人满意的薄膜，例如，通过ECR(ElectronCyclotron Resonance)型等离子体CVD法很难获得良好的DLC。
本发明的第一DLC膜41的厚度为0.5～2.0nm，最好为0.7～1.0nm。当该值小于0.5nm时，不具有锚层(anchor)功能，即看不到设置第一DLC膜41的效果。当该值大于2.0nm时，会出现全体膜的硬度全部被第一DLC膜41所控制的倾向。
上述第一DLC膜41之上被设置有第二DLC膜42。第二DLC膜42是通过施加偏压的同时利用阴极电弧法被形成。施加的偏压值为-25～-150V范围内，最好为-50～-100V范围内。通过上述方式被形成的第二DLC膜42具有高硬度。
上述第二DLC膜42中，碳膜密度高于3.1(g/cm3)，特别是3.1至3.9(g/cm3)，在3.2至3.5(g/cm3)范围为最佳。如果第二DLC膜42的碳膜密度低于3.1(g/cm3)，则因其密度不足很难发现其针对腐蚀的保护效果，如果其中碳膜密度高于3.9(g/cm3)，由于过硬，有可能会被割断。碳膜密度测定方法跟上述方法相同，在此不再熬述。
上述第二DLC膜42的厚度为1.0～2.0nm，最好为1.5～2.0nm。该值小于1.0nm时，设置第二DLC膜42所产生的效果不明显(并无高硬度的特征)，因此不能通过CSS持有。并且，该值大于2.0nm时，使用在高密度磁头中，就会损伤间隔。
如上所述，依次层积考虑过偏压的施加与否的第一DLC膜41及第二DLC膜42。即，不施加偏压的状态下形成第一DLC膜41，其次，施加偏压的同时形成第二DLC膜42。通过上述两个步骤地成膜方法，在面向磁性存储介质的最外层表面上，可以回避压力而设置第二DLC膜42。并且，只要针孔的位置与第一及第二DLC膜不重合，就不会出现贯通的针孔，因此，再薄的膜也可以具有高保护效果。并且，形成第二DLC膜42时，即使在第一DLC膜41上存在针孔，由于偏压集中在电压可见处，因此，可根据第一DLC膜41的针孔选择性的进行成膜，从而修补该针孔的效果。
如果不采用上述两个步骤的成膜方法，即不形成第一DLC膜而直接形成硬硬的第二DLC膜的话，在膜内压力的作用下，使用中会出现膜剥离现象，因此保护膜的效果也不佳。
在此，第二DLC膜的表面电阻为107～1010Ω，最好为10E9数量级的电阻值(Ω)。由于原料只有碳元素，因此电阻依存于原料。
磁头制造方法接下来，结合图5及图6介绍本发明的一实施例相关的磁头制造方法。图5表示磁头制造方法的流程图。图6表示经过晶片工序以后切出长形条116的切断工序相关的简略立体图。
首先进行晶片工序(步骤S1)。即，利用如图6所示的陶瓷基体1与Al2O3-TiC等晶片115，通过形成薄膜技术，在晶片115上的多数磁头单元的矩阵状形成领域上，形成保护膜40之外的，用于形成上述各单元的层积膜以及连接触点95a～95d的要素。
图6a表示经过该晶片工序以后的晶片115。但是，在图6a中省略了被形成在晶片115上的要素，而只显示各个磁头单元的领域R。
接下来，切断图6a所示的晶片115。利用钻石切割机等工具切割由复数磁头在基体上的排成一列的各长形条116(长形条状磁头集合体，步骤S2)。图6b表示该长形条116。该长形条116的图6b中的与XZ面平行的上部面位ABS面，该表面上露出形成图2中的各单元的层积膜的端面。并且，在图6b中平行于YZ面的可见平面上露出图1中的连接触点95a～95d等。在此图中省略这些详细结构。
接下来，为了在图6b所示的长形条116上设定开沟高度、MR高度等，在其ABS侧进行研磨处理(步骤S3)。该处理中，先把长形条116安装于固定工具，并按压在定盘上，并滴下含有钻石抛光粉的悬浊液的同时旋转定盘，从而研磨ABS侧的表面。
接下来清洗长形条116(步骤S4)。该清洗过程中，可利用酒精等材料擦除含油物质，也可以进行超声波清洗。并且，这些清洗处理可有可无。
其次，对于长形条116的ABS侧的表面直接形成保护膜40也可。但是，最好是在形成保护膜40之前进行清洗工序(喷溅蚀刻法或者IBE法，步骤S5)。进而，最好是在清洗工序结束之后，形成上述以硅元素为主成分的基层膜为佳。
作为一实施例，在上述被形成基层膜的长形条116的ABS侧的全体表面上形成保护膜40(步骤S6)。即，不施加偏压的状态下(把磁头接触或者浮动地设置于基体而不施加偏压的状态下)，通过阴极电弧法形成第一DLC膜41之后，在施加偏压的同时通过阴极电弧法形成第二DLC膜42。
上述保护膜40在厚度小于5nm的极薄状态下(膜厚1～5nm、特别是1～3nm、进而1～2nm)可发挥现有薄膜中从没出现过的极其良好的耐久性、耐腐蚀性效果(如后述实施例的结果所示)。虽然不太了解其理由，但很可能是因为通过合理的顺序组合具有不同物理特性的第一DLC膜41与第二DLC膜42，从而成为最适合的保护膜，并发现相乘的效果，其耐久性、耐腐蚀性效果比起各薄膜单独作用时所具有的特性的总和还要优异。
在本发明中，基体之上直接形成保护膜40也能表现很好的结合性能和耐久性。因此，现有技术中的为了改善结合性能而作为基层膜设置的硅膜或者氧化硅膜并非是必不可少的。
步骤S6之后，选择性地对长形条116的ABS一侧的表面的磁轨111、112区域之外的区域进行蚀刻，从而形成磁轨111、112(步骤S7)。最后，通过机械加工方式切断长形条116而使其分离成各个磁头(步骤S8)。从而得到本实施例的磁头。
磁头悬臂组合相关的实施例图7表示本发明磁头悬臂组合的一实施例，该图为从磁性存储介质相对侧所看到的简略平面图。
本实施例的磁头悬臂组合包括磁头与支撑被设置有磁头的磁头滑块100的悬臂件72。作为磁头可利用上述实施例中所例举的任何磁头。
悬臂件72包括被装配有磁头滑块100的挠性件73(flexure)、支撑挠性件73并给磁头滑块100施加压力的负载杆74(load beam)以及基板75(base plate)。
从挠性件73的前端到基端包括，不锈钢钢板等材料构成的带状延伸的基板(图未示)、被形成在该基板之上的由聚酰亚胺层等材料构成的绝缘层(图未示)、被形成在该绝缘层纸上的写入/读取数据用4根导体图案(pattern)81a～81d、被形成在上述各层之上的由绝缘层等形成的保护层。导体图案81a～81d在挠性件73的长度方向上大致跨过其长度而被形成。
挠性件73的前端部形成有平面示图中呈略“匚”状的沟部82，从而构成折片部83，折片部83上通过结合剂连接有磁头滑块100。挠性件73上的，与磁头滑块100的连接触点95a～95d(参考图1)接近的部位上，被形成有四个连接触点，其上各自电性连接有导体图案81a-81d的一端。这些连接触点于磁头的连接触点95a～95d通过金球等部件被电性连接。并且，挠性件73的基端侧形成有与外部电路连接用的连接触点84a～84d(bonding pads)，导体图案81a～81d的另一端分别被连接于连接触点84a～84d。
负载杆74由比较厚一点的不锈钢钢板等材料被形成。负载杆74包括其前端侧的平面示图中呈略三角形状的刚性部74a、其基端侧的基板结合部、位于上述刚性部74a与结合部之间并产生紧密结合于磁头滑块100的按压力的弹性部74b、从上述结合部延伸至侧面并支撑负载杆74的基端侧部位的支撑部74c。
如图7所示，其中，74d为提高刚性部74a的刚性的弯曲部，74e为调整弹性部74b所产生的按压力的孔。挠性件73通过激光熔接等方式所产生的多个熔接点91被固定在负载杆74的刚性部74a上。并且，基板75通过多个熔接点92被固定在负载杆74的上述结合部上。挠性件73的基端侧部位通过从基板75延伸至侧面的负载杆74的支撑部74c被支撑。
本实施例中搭载的磁头为通过前述实施例或者其变形例相关的磁头，因此，在磁盘装置中使用本实施例相关的磁头悬臂组合，可提高磁盘装置的存储密度以及延长其寿命。
接下来，通过具体实施例对本发明进行进一步的说明。
按顺序实施图5中的步骤S1至S3，利用钻石切割机将把被形成读写用复合单元的晶片切割成规定大小的薄片，并制作多个样品长形条(bar)(相当于上述长形条116(图6b所示)，即具有相同结构的多个长形条)。
这些样品长形条具有如图2至图4所示的多层膜结构。主要膜结构包括，作为基体1晶片的AlTiC基板、作为底漆层2的厚度为5μm的铝层、作为下部磁屏蔽层3的厚度为2μm的坡莫合金(permalloy)、作为覆盖层4的厚度为0.05μm的Ta层、GMR单元20(详细积层结构请参考后述部分)、作为覆盖层7的厚度为0.05μm的钽(Ta)层、作为上部磁屏蔽层8的厚度为4μm的坡莫合金、作为轻盖层9的厚度为2μm的NiFe层。
上部磁性层12由坡莫合金构成，并且作为其前端部的上竿部12a的高度为5μm、宽度为0.5μm。保护层17由全厚度30μm的铝材形成。
GMR单元20中，基层25为由下述方式从覆盖层4开始按顺序层积而成的层积基层膜。即，3nm厚度的钽(Ta)层、3nm厚度的坡莫合金层、20nm厚度的铜层以及3nm厚度的坡莫合金层。反强磁性层24为30nm厚度的PtMn层、强磁性层22(基准层，ピンド层)为10nm厚度的CoFe层、非磁性层21为1.9nm厚度的Cu层。强磁性层23(自由层)为3nm厚度的坡莫合金层。覆盖层26为5nm厚度的Ta层。
上述长形条状的样品长形条安装于固定工具，并按压在定盘上，并滴下含有钻石抛光粉的悬浊液的同时旋转定盘，从而研磨单元表面及磁头表面。达到预期研磨量时，使样品脱离工具。在此，一个长形条内具有50个磁头。
其次，在样品长形条的研磨面上，通过下表1所示的方式形成基层膜以及作为保护膜的第一、第二DLC膜而制作样品。
第一、第二DLC膜的主要成膜条件为如下电弧电流利用30A。电磁线圈内流9A的电流，从而感应碳离子。作为电磁线圈利用的是双弯曲结构。搭载磁头的碟片为直径210mm的不锈钢碟片。在上述碟片上施加偏压。为了改善均匀性(uniformity)而将把上述碟片设置成可旋转结构。
对下表1所示的各样品进行(1)第一腐蚀测试，(2)第二腐蚀测试，(3)FHσ(nm)(4)保护膜表面电阻值的评测。
并且通过上述方式测定并记载第一、第二DLC膜中的碳膜密度。
(1)第一腐蚀测试将把被形成的长形条(Row bar)浸泡在硫酸水溶液(pH＝2)内5分钟，并计算出被腐蚀的磁头数。其中，利用200倍光学显微镜判断其有无腐蚀。本测试中，利用两个长形条共50×2＝100个磁头作为样品基数。
(2)第二腐蚀测试进行3万次的CSS(Contact Start Stop)测试以后，对样品进行与上述第一腐蚀测试相同的测试。其表示100个磁头中的被腐蚀磁头数。
第二腐蚀测试中将把长形条分离成各个磁头，并将分离后的磁头组合以后进行试验。
其中，CSS测试方式如下在搭载磁头的磁盘装置或者试验器中，该磁头的负载设置为2.5g，将在3秒钟内把磁性存储介质从停止状态上升为7200rpm的旋转状态，并持续3秒钟的7200rpm旋转状态以后，又在3秒钟内下降为停止状态并持续3秒钟。这一连串的CSS动作视为1次CSS动作。并进行3万次的这种CSS动作。
(3)FHσ(nm)在飞行高度试验装置(Phase Co.制)中，测定50个磁头的飞行高度并求出其标准偏差值σ。在此使用规格为14nm的装置(基准磁盘与磁头的读写(writer)部)。
FHσ(nm)值越小就意味着飞行高度的变化越小，该值越小越好。
(4)保护膜表面电阻值铝材基板之上各自形成10nm的DLC膜(第一、第二DLC膜)，其次，按1cm间隔配置金属触点，并测定其之间的电阻。电压分别置于1V、5V、10V后测定，并求出所得电阻的平均值。其结果如下表1所示。
表1
IBE(Ion Beam Etching，离子蚀刻法)SE(Sputter Etching，溅射蚀刻)FCVA(Filtered Cathodic Vacuum arc，过滤阴极真空电弧)ECR(Electron Cyclotron Resonance电子回旋共振)注表中带有*标记后面所记载的数值为施加的偏压值，该单位为伏特(V)。
如上述结果所示，本发明的效果显著。即，本发明的磁头包括基体、形成在该基体之上的磁头单元、以及形成在与磁性存储介质相对一侧的上述基体的至少一部位上的保护膜，上述保护膜从基体一侧算起依次由第一DLC(DiamondLike Carbon)膜与第二DLC膜构成，上述第一DLC膜为碳膜密度低于3.1(g/cm3)的膜，上述第二DLC膜为碳膜密度高于3.1(g/cm3)的膜，因此，不仅厚度薄，而且具有耐久性、耐腐蚀性等极其优异的效果。
本发明的磁头特别是被装配在电脑上使用，其可以利用在存储数据用装置的产业上。
权利要求
1.一种磁头，其包括基体、形成在该基体之上的磁头单元、以及形成在与磁性存储介质相对一侧的上述基体的至少一部位上的保护膜，其特征在于上述保护膜从基体一侧起依次包括第一类金刚石碳膜(Diamond LikeCarbon Film，DLC)与第二类金刚石碳膜；上述第一类金刚石碳膜为碳膜密度低于3.1(g/cm3)的膜；上述第二类金刚石碳膜为碳膜密度高于3.1(g/cm3)的膜。
2.如权利要求1所述的磁头，其特征在于上述基体与上述第一类金刚石碳膜之间设置有以硅元素为主要成分的基层膜。
3.如权利要求2所述的磁头，其特征在于上述以硅元素为主要成分的基层膜由硅、氧化硅、氮化硅或者碳化硅所形成。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的磁头，其特征在于上述第一类金刚石碳膜的厚度为0.5～2.0nm，上述第二类金刚石碳膜的厚度为1.0～2.0nm。
5.如权利要求1至4中的任意一项所述的磁头，其特征在于上述保护膜的表面电阻为107～1010欧姆。
6.一种磁头的制造方法，其包括在基体上形成磁头单元的工序及在与磁性存储介质相对一侧的上述基体表面的至少一部位上形成保护膜的工序，其特征在于上述形成保护膜的工序具体为在基体上形成以硅元素为主要成分的基层膜；在该基层膜之上形成第一类金刚石碳膜，使得所述磁头处于接地或者浮动的状态；在该第一类金刚石碳膜上，施加偏压的同时通过阴极电弧法(Cathodicarc)形成第二类金刚石碳膜，其中上述所施加的偏压值为-25～-150伏。
7.如权利要求6所述的磁头的制造方法，其特征在于上述所施加的偏压值为-50～-100伏。
8.如权利要求6或者7所述的磁头的制造方法，其特征在于作为形成基层膜之前的前处理，通过离子蚀刻法(Ion Beam Etching)对上述基层膜表面进行清洗处理。
9.如权利要求6至8中的任意一项所述的磁头的制造方法，其特征在于上述保护膜还可以至少延伸至与上述磁性存储介质相对一侧的上述磁头单元的表面上的金属面。
10.一种磁头悬臂组合，包括磁头以及悬臂(suspension)，所述磁头搭载在悬臂的尖端部附近并被该悬臂支撑，其特征在于上述磁头包括基体、形成在该基体上的磁头单元以及形成在与磁性存储介质相对一侧的上述基体表面的至少一部位上的保护膜；其中，上述保护膜从基体侧起依次包括以硅元素为主要成分的基层膜、第一类金刚石碳膜以及第二类金刚石碳膜；上述第一类金刚石碳膜为碳膜密度低于3.1(g/cm3)的膜；上述第二类金刚石碳膜为碳膜密度高于3.1(g/cm3)的膜。
全文摘要
本发明公开了一种磁头及其制造方法，本发明的磁头包括基体、形成在该基体之上的磁头单元、以及形成在与磁性存储介质一侧相对的上述基体的至少一部位上的保护膜，上述保护膜从基体一侧算起依次由第一DLC膜(类金刚石碳膜)与第二DLC膜构成，上述第一DLC膜为碳膜密度低于3.1(g/cm
文档编号G11B21/21GK1758340SQ200510085658
公开日2006年4月12日 申请日期2005年7月22日 优先权日2004年10月8日
发明者上田国博 申请人:新科实业有限公司