专利名称：磁头支承机构和其制造方法以及磁盘设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁盘设备中的磁头支承机构及其制造方法，更具体来说，涉及一种有效的技术，其适用于陶瓷材料，单晶硅材料或绝缘体衬底硅片(SOI材料)用作硬盘设备中的磁头支承机构的主要材料的情况。
在硬磁盘设备中，作为改善磁头滑座向着转动磁盘的跟踪能力或改善高速寻找的稳定性的措施，已经减小了磁头滑座的尺寸和重量。
但是，在现有技术中，在其上安装磁头的磁头滑座和不锈钢的磁头支承机构是分别在分开的过程中制造的，再相互连接起来。因此，要求减小磁头滑座的尺寸和重量就不可避免地使磁头滑座难于装配。当将一很小的关头滑座安装在磁头支承机构上时，由于很小的磁头滑座不能容易地处置，因而使装配误差增大，从而引起磁头滑座浮动性能等改变，未来，由于磁盘设备尺寸更小，这还会引起更严重的问题。
例如，在日本未审定的专利公开文本第3-178017号、第5-135525号和第4-345978号中已提出了对策。这就是由氧化铝等将磁头滑座和磁头支承机构结合成一个单体以便减小其尺寸和重量。
日本未审定的专利公开文本第3-178017号公开了一种技术，其中，将氧化铝用作磁头支承机构的材料，磁头整体地设在其上以减小尺寸和重量。在这种情形中，磁头支承机构形成一长而窄的梁，作为挠性体，其适于为磁盘产生压力。
日本未审定的专利公开文本第5-135525号公开了一种技术，其中，日本未审定的专利公开文本第3-178017号所公开的磁头支承机构装在一刚性臂上，该刚性臂固定在一致动器上并与磁盘表面间隔开，具有一弯角的另一零件夹在其间以减小磁盘的表面间距。
日本未审定的专利公开文本第4-345978号已提出，为了减小磁头的尺寸和重量并改善可靠性，磁头支承机构进一步结合到一磁头定位设备上，该设备具有一条带有专门为磁头支承机构的转动机构的刚性臂。该专利文献注意到下述问题，即，根据为从磁头输出信号而安排磁头信号线路的情况，磁头滑座的浮动性质可变劣，该文献公开了一种线集中式(Wire-integration type)磁头支承机构，其中，作为一种措施，信号线路在磁头支承机构上组成图案。但是在日本未审定的专利公开文本第3-178017号中公开的磁头支承机构中，产生压力的梁没有弯曲部分。因此，为了将磁头支承机构安装在磁盘设备上，必须采用日本未审定的专利公开文本第5-135525号中所述的方法，在该方法中，设置一个带弯曲角的分离零件，机构借助该零件装在一刚性臂上，或者采用另一种方法，其中，为安装磁头支承机构的刚性臂的一个表面是锥形的，以便在磁头支承机构和刚性臂之间形成预定的倾角。这样就增加了制造步骤和组成零件的数目，从而增加了生产成本。另外，这种复杂的方法会引起零件精度变劣，使产品可靠性下降。
按照日本未审定的专利公开文本第4-345978号的技术，需要重新研制带有转动机构的刚性臂。因此，要有效地使用现有技术和设备低成本地生产高性能的磁头及其支承机构尚有不少困难。
另外，按照上述的普通技术，磁头支承机构是以相对于平行于磁盘表面的一平面的预定角度安装的。当磁头支承机构的磁头压在磁盘表面上时，磁头支承机构整体偏转，从平行于磁盘表面的平面偏离。这相当于日本未审定的专利公开文本第5-135525号的图20所示的集成磁头的整体偏转。因此，存在的问题是，在平行于磁盘的表面内的平面内刚度或平面内特性频率会减小，寻找工作的稳定性会下降。
本发明的一个目的是提供一种磁头支承机构，它能够以同普通不锈钢磁头支承机构相同的方式处置，无需实施特殊加工作结构上的修改，以在现有磁盘设备的刚性臂上产生压负荷，或者无需增加具有弯曲角的新零件。
本发明的另一个目的是提供一种磁头支承机构，它既可满足减小尺寸和重量的要求，又可满足消除装配时处置困难的要求。
本发明的另一个目的是提供一种磁头支承机构，它可以防止磁盘设备的可靠性由于在磁盘设备操作的悬挂过程中磁头与磁盘的接触而变劣。
本发明的另一个目的是提供一种由陶瓷材料、单晶硅材料或SOI材料制成的磁头支承机构，其无需研制新的磁头支承机构及其定位机构，并且能与普通的不锈钢磁头支承机构相似地进行方便的处置。
本发明的另一个目的是提供一种方法，它能够大量制造磁头支承机构，每个磁头支承机构都可实现尺寸小、重量轻的要求，而且可以与普通的不锈钢磁头支承机构相似地进行方便的处置，具有良好的精度以便能够容易地进行质量控制。
本发明的另一个目的是提供一种方法，它能够制造磁头支承机构，同时精确地控制其弯曲角，使磁头支承机构能够与普通的不锈钢支承机构相似地进行处置。并可实现尺寸、重量轻的要求。
本发明的另一个目的是提供一种用陶瓷材料、单晶硅材料或SOI材料制造磁头支承机构的方法，它无需研制新的磁头支承机构及其定位机构，并可以与普通不锈钢磁头支承机构相似地进行容易的处置。
本发明的另一个目的是提供一种磁盘设备，其中，上述磁头支承机构安装在位时可以产生磁头对磁盘表面的压负荷，而无需为产生这种压负荷作任何结构上的修改或增加特殊的零件。
本发明的另一个目的是提供一种磁盘设备，其中，上述磁头支承机构安装在位时不会从平行于磁盘表面的平面偏离，并且在寻找操作中有极好的稳定性。
为了实现上述目的，本发明的要点是在磁头支承机构的一个零件中形成一个弯曲部分。这个弯曲部分是利用基底内应力和在基底表面一部分上形的薄膜的内应力之差而通过内应力引起的自发变形而形成的。当在磁头支承机构从基底切割之前已形成薄膜的情况下，上述变形是在切割而产生内应力时出现的，这样就形成了上述弯曲部分。
更具体来说，当基底上形成的薄膜与基底材料不同时，或者当薄膜的形成温度高于或低于常温时，由于基底材料的聚积和薄膜材料的聚积之差，或者其材料热膨胀系数之差，基底上形成的薄膜会产生内应力。具有内应力的薄膜在基底的两面形成，然后，通过腐蚀法将想形成弯曲的基底部分一面上的薄膜除掉，因此，通过在除去薄膜部分的相对一面留下的薄膜中产生的内应力而形成弯曲。薄膜可以只在基底的一面上形成，然后，队去想形成弯曲的一部分之外，从其余部分除去薄膜。由于这种薄膜的形成，在已除去薄膜的区域基本无应力，而应力存在于留下薄膜的区域中，因而在留下薄膜的区域中可形成弯曲部分。在这种情形中，基底必须基本上是平的。
或者也可以使用原来是弯曲的基底。在弯曲基底的一面形成薄膜，从而使基底基本变平。然后，在准备形成弯曲部分的区域上除去薄膜，因而借助无薄膜的基底部分形成弯曲部分。
一般来说，形成弯曲的区域可以是磁头支承机构的梁部。在这种情形中，磁头支承机构包括一个固定座和梁部，固定座固定在由致动器支承的刚性臂上。梁部的一端是静止的，即，用于固定和连接固定座。另一端是自由的，一磁头承载在该自由端上。磁头只包括一磁头件，或包括一磁头滑座和一由磁头滑座支承的磁头件。前者是指在梁部自由端区域中整体地形成很小磁头的情形。当磁头包括磁头滑座和磁头件时，梁部的自由端区域包括一个万向接头，磁头滑座装在其中。
上述基底可以是有机材料或无机材料的，只要有一定的硬度并具有挠性。但是，考虑到热稳定性、化学稳定性及制造工艺设计的方便性，基底最好是陶瓷材料、单晶硅材料或SOI材料制成的。基底的厚度一般为10μm至100μm，最好为20μm至35μm。
薄膜的材料并不局限于专门的一种，只要其可以在基底上形成以产生应力，但是，当基底使用陶瓷材料、单晶硅材料或SOI材料时，最好使用无机材料，例如，氮化硅、氧化硅、二氧化铝、氮化钛、氧化钛、PSG(磷硅酸盐玻璃)、BPSG(硼磷硅酸盐玻璃)、自旋玻璃(spin on glass)等，或者金属如铝、金、铂、金合金、铂合金、铬、钨、钛、钼等。采用这些材料是因为其机械强度足以产生应力，还因为考虑到化学稳定性、有效控制所产生的应力的基底温度可选择的范围宽，即，在宽的温度范围内形成膜的可能性等因素。具体来说，按照本发明使用硅化合物作为产生内应力的薄膜的优点在于可以容易地取得制造设备，还可以利用现有的制造工艺。这些硅化合物的代表是氮化硅和氧化硅，这些材料在半导体器件领域是为人熟知的。
至于制造上述薄膜的典型方法，可以使用等离子溅射法、CVD(化学蒸汽淀积)法、真空沉积法、反应溅射法、玻璃再流法、自旋法、浸渍法等。虽然薄膜的厚度取决于基底的厚度、薄膜中的内应力和设计弯曲角，但是厚度应为0.1μm至2μm，最好为0.3μm至1μm。
至于有选择地除去薄膜的方法，可以使用光刻技术。虽然这种方法过去已在硅片工艺中使用(其代表为大规模集成电路制造)，但是，下文将要讲到，当按照本发明制造磁头支承机构时，上述方法具有独特效果。
以上的描述讲的是在基底整个表面上形成薄膜，然后有选择地除去薄膜而形成弯曲部分的方法。但是，本发明还包括在平的基底上的某一区域有选择地形成薄膜，以便在有薄膜的区域形成弯曲部分。
在这种情形中，作为有选择地形成薄膜的方法，可以采用一金属罩，通过金属罩的开口形成薄膜，或者形成一个例如辅助膜那样的罩，在包括辅助膜的基底的整个表面上形成薄膜，然后剥掉辅助膜。
另外，作为靠内应力自动变形形成弯曲部分的加工方法，除了上述的形成并除去薄膜的方法以外，还可以采用对基底的前或后表面进行化学改造或物理处理的方法。
化学改造基底表面的方法是，将能量束如离子束、电子束、高输出激光束或聚焦的红外线照射在基底的一定区域上(准备形成弯曲部分的区域)，以便使该区域靠近表面的部分局部熔化，停止照射以迅速冷却上述部分，从而在被照射表面的内应力和靠近与被照射表面相对的表面的内应力之间形成一个差。
另外，下述方法也是有效的。当向特定区域照射具有化学激励性的能量束如离子束、电子束、激光束或紫外线时，向其输送一种气体以激活该区域，从而通过化学反应改造该区域。例如，当基底是一种氧化物如氧化硅或氧化铝时，照射上述能量束，同时喷射氢气或类似气体，其在激活状态有很强的还原效果。因此，被照射的表面被还原成具有小量的氧，从而使相对于被照射的表面的表面产生内应力差。
特定区域的表面可以同罩有辅助膜的其它区域一起改造。
至于物理处理方法，可以采用将想形成弯曲部分的特定区域磨削至预定深度的方法。至于磨削方法，除了精机加工外，还可以采用下述方法用辅助膜等罩住除特定区域以外的基底表面，然后用等离子溅射等方法进行腐蚀，用离子减薄(ion milling)法，或用激光研磨法也可以。
在上述物理处理中，内应力在基底的厚度方向合理地分布，但是甚至当没有这样的合理分布时，借助材料的表面张力和聚集作用也会自然形成弯曲。因此，在厚度方向的内应力分布并不是必要条件。当然可以将物理处理和化学处理相结合进行。
借助内应力自动变形的方法可以在用作磁头支承机构的构件从基底切下之前或切下之后进行。也就是说，产生内应力的过程可以在切削基底之前或之后进行。
另外，本发明的磁头支承机构具有一个在一梁部的自由端上整体形成的磁头，而该梁部具有上述弯曲部分。在这种情形中，磁头包括一个用于将输入的电流信号转变成磁场的磁头件和一个磁头滑座。磁头滑座的作用是产生一个浮力，使磁头保持在与磁盘表面离开预定距离处。那种用来与磁盘接触的很小的磁头则不包括磁头滑座，而只有微小凸起。在这种情形中，这些微小凸起的作用是减小磁头和磁盘之间的摩擦系数。当然，磁头也可以包括磁头滑座和微小凸起两者。或者，可以只是整体形成磁头滑座或微小凸起，然后安装磁头件。
在有一种情形中，磁头和其支承机构是分开形成，然后相互连接为一件的，而且传统上大多数磁头机构是用上述方法制成的。但是，上述的本发明的磁头支承机构的特征在于形成并有选择地除去薄膜，其特征还在于为此而采用光刻工艺。因此，作为本发明磁头支承机构的主要零件的梁部和固定座可以通过光刻法制造，然后可整体地形成磁头部分。
这也就是说，磁头部分也可以类似于本发明的磁头支承机构借助光刻法制造。使用光刻法相当方便，这是因为可以简化工艺过程，并提高加工精度、可靠性及产量。
磁头滑座或微小凸起的材料最好是陶瓷材料、单晶硅材料、或者SOI材料，这些材料是磁头支承机构的基底材料。也可以使用氢化硅、氧化硅、氧化铝、氮化钛、氧化钛、PSG(磷硅酸盐玻璃)、BPSG(硼磷硅酸盐玻璃)或自旋玻璃(spin on glass)等，这些材料是用于产生内应力的薄膜的材料。当使用与薄膜同种的材料时，其优点在于不同设置新设备，也无需研究新工艺。
至于形成磁头滑座或微小凸起的方法，可以使用等离子溅射法、CVD法、真空沉积法、反应溅射法、玻璃再流法、自旋法，浸渍法等。为预定形状进行的加工可以光刻法腐蚀，可以为干式腐蚀，也可以为湿式腐蚀，或者为离子减薄(ion milling)。
与磁头滑座为整体的磁头件或者直接设置在梁部自由端的磁头件可以综合上述成形薄膜和腐蚀的步骤，将非铁磁材料、顺磁材料、导电材料等加工并连接成预定的形状。
在本发明的磁盘设备中，当将具有上述弯曲部分的磁头支承机构安装在设备上时，支承在磁头支承机构的梁部自由端区域中的磁头压靠磁盘表面以产生压力。同时，磁头支承机构中形成的弯曲部分在与其弯曲相反的方向上弯曲。以这种方式，磁头支承机构作为一个整体基体与磁盘表面平行地布置。
在这种情形中，磁头支承机构的整个表面，即，梁部的支承磁头的表面和固定在刚性臂上的固定座的表面最好都平行于磁盘表面。但是上述各部分无需都平行于磁盘表面。这是因为，考虑到本发明的目的，要求不减小磁头支承机构的特征频率。为此目的，重要的是，主要决定特征频率的梁部要设计得平行于磁头表面。但是，由于本发明的磁头支承机构可以高精度地制造，当其安装在原来已设计得平行于磁盘的刚性臂上时，磁头支承机构就在一定精度范围内平行于磁盘。相对于平行于磁盘的平面，上述范围为±1°，最好为±3°。
如上所述，本发明的磁头支承机构，在其安装在磁盘设备上之前已具有弯曲部分。在除去弯曲部分的梁部和固定座之间的角度一般设定为3°至10°，最好为4°至7°。
在磁头滑座与梁部为整体的磁头支承机构中，在整体式磁头滑座的后表面上同时形成为弯曲部分而设置的薄膜，从而可以形成一个冠部或一个凸拱。
按照上述措施，象安装普通的不锈钢磁头支承机构那样可以方便地处置很小的结构紧凑的磁头支承机构，将其安装在磁盘设备上，这些磁头支承机构采用陶瓷材料、单晶硅材料或SOI材料制成的，这是因为弯曲部分已在靠近其安装在刚性臂的部分上形成，而刚性臂则分置在磁头支承机构的滑架上。
另外，按照本发明，磁头支承机构已经设置于弯曲部分，因此，只要与刚性臂平行地安装磁头支承机构就可以获得将磁头部分压在磁盘上的压力。因此，无需在安装部分附近形成弯曲的复杂步骤，也无需另外的零件。这样，在组装磁头支承机构时就可以省去麻烦的手工弯曲步骤，从而简化了制造过程并降低了生产成本。这种技术可以满足减小磁盘设备尺寸的要求，而这种要求在未来是日益迫切的。
另外，在本发明中，磁头支承机构和磁头是整体的，可以保持高的制造精度，可以提供可靠性很高的零件。另外，当使用构成本发明另一方面的磁头支承机构制造方法制造本发明的整体式磁头支承机构时，可以取得更为显著的效果，更具体来说，由于磁头可通过与形成弯曲部分相同的方法(薄膜形成技术和光刻法的综合-本发明的特征)形成，因而制造设备和工艺技术是可以共用的，这样就可以设计和运转合理的制造线，并可以实现磁头支承机构和磁头的连续生产，不仅降低了零件成本，而且也提高了产品的可靠性并提高了产量。
在按照本发明的磁头支承机构及其制造方法中，可以使用单晶硅基底、陶瓷基底如Al2O3-TiC基底或Al2O3基底，或者利用Al2O3、SiO2等作为绝缘材料的SOI基底作为磁头支承机构的基底材料。这是因为上述材料对于在机构表面形成的薄膜具有极好的粘接亲合力，而且热和化学稳定性以及在制造方法中所采用的薄膜形成和腐蚀都需要的腐蚀剂的选择性都很好。
另外，在本发明的磁盘设备中，当安装上述磁头及其支承机构时，磁头部分压靠在磁盘上，使弯曲部分基本变平，从而平行于磁盘表面。因此，可以保证寻找操作的稳定性，而不会减小设备工作时磁头支承机构的振动特征频率。
附图的简要说明
图1是按照本发明的一个实施例的磁头支承机构的立体图；图2是图1的磁头支承机构的立体图，其中已卸去了磁头滑座；图3是在其上安装图1的磁头支承机构的定位装置的立体图；图4是表示装有图1的磁头支承机构的磁盘设备的视图；图5A-5E用于说明按照本发明的磁头支承机构制造方法的各个步骤，其中，图5B-5E是沿图5A中A-A′线的剖视图6A-6F用于说明另一种按照本发明的磁头支承机构制造方法的各个步骤，其中，图6B-6F是沿图6A中A-A′线的剖视图；图7是按照本发明另一实施例的磁头支承机构的立体图；图8是按照本发明另一实施例的磁头支承机构的立体图；图9是按照本发明另一实施例的磁头支承机构的立体图；图10是产生内应力之前按照本发明的磁头支承机构的立体图；图11是产生内应力之后按照本发明的磁头支承机构的立体图；图12A是沿图8中XIIA-XIIA线的局部剖视图，表示本发明的磁头支承机构中的冠部和凸拱的形状，图12B是沿图8中XIIB-XIIB线的剖视图。
现对照附图描述本发明的实施例。
(实施例1)图1是按照本实施例的磁头支承机构的立体图。
按照本实施例的磁头支承机构1包括一个梁部2，一个设在梁部2内，位于其自由端区域2a中的万向节3，用于保证梁部2的强度的凸缘4，弯曲部分5和一个用作固定端部的固定座6。弯曲部分5包括在梁部2中，连接于固定座6。一个磁头滑座1支承在万向接头3上。磁头滑座11具有一个磁头件12，浮力产生表面15和流入端16，线13布置在梁部2的表面上。
在本实施例中，磁头滑座11和用于支承磁头的磁头支承机构是分开制造的，支承磁头件12的磁头滑座11在装配时是通过附着于梁部2自由端区域2a上形成的万向接头3上而固定的。用于输出信号的接头(未画出)在磁头滑座11的磁盘相对表面上形成，即，在形成浮力产生表面15的后侧形成，因此，磁头件12可以电气连接于梁部2上形成的读写信号线13。
图2是按照不装磁头滑座11的实施例的磁头支承机构1的立体图。磁头支以承机构1是由表面形成Si3N4膜的单晶硅制成的。在磁头支承机构1中，弯曲部分5是靠近固定座6在梁部2中形成的，固定座6用作连接在刚性臂上的部分，刚性臂布置在滑架上，从而相对于固定座6提供了梁部2的初始弯曲角。该弈曲部分5是以下述方式形成的。Si3N4膜沉积在磁头支承机构1的梁部2一部分的表面上，以便在梁部2的这个部分产生内应力。
本实施例的磁头支承机构1形成有5°的初始弯曲角。为此，在厚度为25μm的单晶硅基底上形成厚度为0.47μm的Si3N4膜。弯曲部分的尺寸为长2.4mm，宽4mm。
本实施例的磁头支承机构具有小的总体尺寸，即，宽4mm，长10mm。由于弯曲部分是事先形成的，因而现有技术中需要的弯曲工具可以被省掉，可以容易地进行实现预定尺寸精度的装配工作。
按照本实施例的磁头支承机构1，在陶瓷、单晶硅或SOI材料的磁头支承机构中，弯曲部分5在固定座6附近在梁部2上整体地形成，固定座6用作磁头支承机构1的安装部分。因此，当将磁头支承机构安装在磁盘设备上时，精密微小的磁头支承机构1可以同普通不锈钢磁头支承机构相似地被处置，使装配工作简单易行。另外，无需新的零件如具有弯曲角的安装工具，也无需在安装部分附近形成弯曲的复杂工艺。
图3是定位装置的示意图，在定位装置上安装实施例1的梁部2中具有弯曲部分5的磁头支承机构1。
磁头支承机构1由刚性臂31支承在固定座6上，刚性臂31固定在致动器32上。用作刚性臂31的安装部分的固定座6处于一个平行于磁盘33表面的平面内。在磁头支承机构1装入磁盘设备中之前的状况中，即，在无外力作用在磁头的状态中，磁头支承机构1在梁部2的弯曲部分5处是弯曲的。因此，安装滑座11的梁部2的自由端区域2a以一个相应于弯曲角的角度横过磁盘33，磁盘处于平行于固定座6的平面，固定座用作刚性臂31的安装部分。
为了简单起见，虽然在这个图中只画出一个磁头支承机构1，但是显然也可以安装多个磁头支承机构。
图4的示意图表示图3的定位装置应用于磁盘设备的情况，在定位装置上安装实施例1的磁头支承机构1，该机构具有在梁部2上形成的弯曲部分5。
为了表示内部结构，图中未画磁盘设备的上盖。当磁头支承机构1安装在磁盘设备上时，支承在磁头支承机构1的梁部2的自由端区域2a中的磁头具有来自磁盘33反作用，弯曲部分5在与其初始弯曲方向相反的方向上弯曲。换言之，由于弯曲部分5的弯曲角的减少引起的弹力和来自磁盘33的上表面的反作用，一个压负荷作用在包括磁头滑座11和磁头件12的磁头上。这样，在本实施例的磁盘设备中，装在其上的磁头支承机构1无需事先具有弯曲，也无需具有一个弯曲部分的附加零件。这样就避免了磁盘设备装配中的麻烦步骤，因此，可以消除麻烦步骤引起磁盘设备可靠性变劣的因素。因此，磁盘设备的可靠性得以改善。另外，由于简化了麻烦的工艺过程，可以降低磁盘设备的制造成本。
压迫梁部2的自由端区域2a引起的偏转几乎使弯曲部分5的弯曲变平。也就是说，在梁部2的除弯曲部分5以外的区域基本不会出现偏转。因此，固定于刚性臂31的固定座6、梁部2和位于自由端区域2a中的万向接头3可以基本相互对准地布置。为了基本相互对准地布置固定座6、梁部2、凸缘4和万向接头3，可以调节刚性臂31和磁盘33之间的相对距离。此时的压负荷可通过调节下述参数调至一适当的值，这些参数是弯曲部分5的宽度和长度、在磁头支承机构1上形成的薄膜的厚度、磁头支承机构1的基底厚度，以及薄膜材料和具有适当的杨氏模量的基底材料的选择。
在本实施例的磁盘设备中，压负荷是通过磁头支承机构1的弯曲部分5的有选择的弯曲而产生的。此时，由于梁部2上的凸缘4，梁部2的除弯曲部分5之外的部分不会挠曲，梁部2的直度得以保持。因此，在本实施例的磁盘设备中，磁头支承机构1的梁部2的表面平行于磁盘33的表面，平面内刚度和平面内特征频率高于陶瓷或不锈钢制成的、需要挠曲的普通磁头支承机构的相应值，寻找操作的稳定性可以得到改善。
下面描述实施例1的磁头支承机构1的制造方法。
图5A至5G用于说明实施例1的磁头支承机构的制造方法，在这种磁头支承机构中梁部2具有相对于固定座6的初始弯曲角。
首先，为了在磁头支承机构1的梁部2上形成凸缘4和固定座6的台阶，在厚度为25μm的单晶硅基底100上相应于凸缘4和固定座6的区域中形成辅助层110(见图5A和5B)。图5A和5B中的标号a1代表成形完毕时磁头支承机构在固定座6一侧的端部，标号a2代表机构在万向接头3一侧的端部即自由端区域2a。
然后，通过腐蚀来加工梁部2和万向接头3以便形成小的厚度，将得到的结构浸入剥离液中以除去辅助层110(见图5C)。
然后，在单晶硅基底100的制造磁头支承机构1的部分的两表面上，通过低压化学蒸汽淀积法(LPCVD法)形成厚度为0.47μm的Si3N4膜101(见图5D)。形成膜的条件详述如下。分别以70cc/秒和18cc/秒供应SiCL2H2气体和NH3气体，压力为26.7巴，温度为850℃。此时，膜的形成速率为0.5μm/分。
通过图象法(patterning)在得到的结构上形成读/写信号线。
然后，为了除去在准备形成弯曲角的弯曲部分5上淀积的Si3N4膜，在磁头支承机构1的除去弯曲部分5之外的部分的另一区域有选择地形成一辅助层111(见图5E)。
在下一个步骤中，为了使磁头支承机构1从单晶硅基底100分离，并形成磁头支承机构1的万向接头3，在形成磁头支承机构1的部分上形成另一辅助层112，腐蚀所得到的结构，并将其浸入剥离液以除去辅助层111和112(见图5G)。
另外，现描述附图中未出现的部分，显然，在形成万向节头3的间隙中未形成辅助层112。按照本发明的形成初始弯曲的原理是利用当单晶硅基底100上的Si3N4膜被除去时，在单晶硅中引起的残余应力。在除去Si3N4膜的单晶硅表面附近仍存在拉应力。该拉应力作用在磁头支承机构面对磁盘的表面上，从而形成弯曲角。
单晶硅的暴露表面被自然氧化。但是氧化物的厚度至多在毫微米数量级，不足以引起变形，因而不会产生问题。
为了增大磁头支承机构1的初始弯曲角，在膜Si3N4从弯曲部分5除去以后，进一步进行腐蚀，以切割单晶硅基底部分，从而可以增大初始弯曲角。
至于形成Si3N4膜的方法，除了LPCVD法之外，也可以使用等离子增强化学蒸汽淀积法、溅射法等。
在本实施例中，虽然所利用的是除去单晶硅基底100上的Si3N4膜时引起的拉应力，但是也可以使用另一种方法，即，在单晶硅基底上形成SiO2膜，这样可以利用除去SiO2膜时在硅中引起的压应力。但是，在这种情形中，由于弯曲方向相反，SiO2膜是从磁头支承机构1的背离磁盘的表面除去的。
在单晶硅基底100上形成SiO2膜的条件是，使用等离子增强化学蒸汽淀积法，即PECVD法，分别以200cc/秒和710cc/秒供应SiH4气体和N2O气体，使用85巴的压力，300℃的温度和60W的RF动力。使用本方法为形成5°的弯曲角，在厚度为25μm的单晶硅基底100上形成厚度为1.9μm的SiO2膜以后，除去弯曲部分5上的SiO2膜。
LPCVD、溅射法等也可以用作形成SiO2膜的方法。
使用按照本实施例的制造磁头支承机构的方法可以容易地控制Si3N4膜或SiO2膜的厚度。因此，弯曲部分5的弯曲角可以得到精确的控制，从而改善产品的尺寸精度。另外，由于产品改善了尺寸精度，因而可以增加薄膜形成、腐蚀等工艺的控制余量，在基底之间，以及在各批量中可以减小弯曲部分5的弯曲角的变化。因此，可以使作为最终产品的磁盘设备的性能更加稳定，使其可靠性得以改善。
在本发明的制造磁头支承机构的方不中，产生内应力的过程是在从基底切割磁头支承机构1之前进行的，因此，以批量方式生产大量具有统一质量的磁头支承机构时可以取得显著的效果。
上面已经描述了利用产生内应力的薄膜来形成弯曲部分的实施例。但是，在图10中形成弯曲部分的区域72可以有选择地进行改造和处理以产生内应力。
(实施例2)图6A至6F用于说明另一种按照实施例2的制造磁头支承机构的方法的各个步骤，其中，梁部2具有相对于固定座6的初始弯曲角。
首先，为了形成磁头支承机构1的凸缘4和固定座6的台阶，在单晶硅基底100的相应于凸缘4和固定座6的部分上形成辅助层110(见图6A和6B)，再腐蚀所得到的结构(图6C)。
在将所得到的结构浸入剥离液以除去留在梁部2上的辅助层110后，在准备形成初始弯曲角的弯曲部分5上溅射Al膜115(见图6D)。
最好，为了从单晶硅基底100上分开磁头支承机构1并形成磁头支承机构1的万向接头3，在构成磁头支承机构1的部分上形成辅助层111(见图6E)，腐蚀所得到的结构，并将其浸入剥离液以除去辅助层111(见图6F)。
按照本实施例形成初始弯曲的原理也是利用在制造磁头支承机构1的过程中，在单晶硅中引起残余应力。在单晶硅基底100上形成Al膜115时，拉应力作用在单晶硅基底100上形成Al膜115的部分上。
在本实施例中，当在其上形成Al膜的弯曲部分5的后表面被腐蚀以切割单晶硅的一部分时，可以增大磁头支承机构1的弯曲部分5的初始弯曲角。或者，在其上准备形成Al膜115的弯曲部分5的后表面可被腐蚀以提前除去一部分单晶硅，然后再形成Al膜115。
在本实施例中，虽然为形成初始弯曲角通过溅射法形成Al膜，但是也可以使用蒸汽淀积法。另外，也可使用蒸汽淀积法形成Cr膜膜以替代Al膜，也可以使用激光CVD法、离子束CVD法等有选择地生成金属膜的方法。
将实施例2的制造方法与上述实施例1的制造方法相比较，前者的优点是可以增大初始弯曲角。另外，由于金属膜比介质膜的制造成本低，因而金属膜在成本方面更具竞争力。
图7表示具有初始弯曲角的磁头支承机构的一个实例，它是由实施例2的方法制造的。磁头支承机构41包括凸缘44、万向接头43、具有弯曲部分45的梁部42和固定座46。在梁部42上形成线13。在本实施例中，在固定座46附近的弯曲部分45上有选择地形成Al膜55、磁头准备由梁部42的自由端区域42a支承。
在按照实施例2的制造磁头支承机构的方法中，使用的金属膜是Al膜。因此，除了产品尺寸精度提高的效果之外，还可以取得下述效果由于厚度增加，因而弯曲角的可控制性提高，以及由于形成金属薄膜的成本一般较低，因而可降低生产成本。
(实施例3)实施例3是针对整体形成磁头和作为磁头支承机构一部分的梁部的情形来描述的。
图8表示实施例3的磁头支承机构21，其中，梁部2具有相对于固定座6的初始弯曲角。磁头滑座22和具有初始弯曲角的作为磁头支承机构21一部分的梁部2是在梁部2的自由端区域2a中相互整体形成的。
当制造实施例3的磁头支承机构21时，磁头支承机构21和磁头滑座22是采用一系列薄膜形成技术制成的。为了简化工艺过程，包括线圈14的磁头件12是通过在磁头滑座22的面对磁盘的表面上形成薄膜而形成的，在制造磁头件12的过程中，使其与溅射和腐蚀的方向一致。
直至城磁头支承机构上形成线13的图案，实施例3的制造磁头支承机构的方法与实施例1的方法都是相同的。其后，通过溅射硅而形成磁头滑座22。此时，也形成传递信号的金属膜，以便将磁头件22连接于磁头支承机构21。
溅射持续直至硅材料的磁头滑座22具有足够的厚度之后，在磁头滑座22面对磁盘的表面上形成磁头件12和气垫表面。在本实施例中，形成三个微小凸起，每个长20μm，宽10μm，高10μm。
在其后的步骤中，象在实施例1中那样，形成弯曲部分5，有选择地同时形成万向接头3的辅助层111和112，并切割磁头支承机构21，调整其厚度，并腐蚀所得到的结构。
在实施例3的磁头支承机构中，由于磁头滑座22和磁头件12是与用作其支承机构的梁部2整体形成的，因而以后无需将滑座部分附着在支承机构上，可以提高完工尺寸的精度，并生产出性能稳定的零件。
在实施例3中，在磁头支承机构21的面对磁盘的表面上整体地形成磁头滑座22和磁头件12，从而可通过一系列溅射技术连续地制造磁头支承机构21和磁头。磁头滑座22和磁头支承机构21的装配引起磁头支承机构21中的变化的情况可以得到避免，这可以满足工艺自动化的要求。
另外，通过连续地生产磁头支承机构21、磁头滑座22和包括线圈14的磁头件12，可以降低零件成本、改进生产可靠性并增加产量。
磁头滑座22和磁头件12是使用薄膜工艺由无机材料制成的，因此，当使用陶瓷材料、单晶硅材料或SOI材料时，由于这些材料相对于无机材料一般有极好的附着性和极好的亲合性，因而可以取得更为显著的效果。
在制造磁头支承机构21的方法中，在磁头滑座22上可以形成冠部或凸拱，或形成这两者。
图12A和12B是沿图8中XIIa-XIIa线和XIIb-XIIb线的局部剖视图。现参阅图12A，磁头滑座22是与万向接头3整体形成的，万向接头3连接于固定座6并位于包括弯曲部分5和凸缘4的梁部的自由端区域2a中。在制作万向接头3和切割磁头支承机构21之前，通过腐蚀除去留在磁头滑座22后表面上的Si3N4，从而在磁头滑座22上形成冠部22a。另外，如图12B所示，以和形成冠部22a相同的方式，在与万向接头3整体形成的磁头滑座22中可以形成凸拱22b。虽然在上述实施例中冠部22a和凸拱22b是同时形成的，但是，根据在磁头滑座后表面上Si3N4膜的腐蚀形状，可以形成冠部22a或凸拱22b。冠部22a和凸拱22b也可以在磁头滑座22的后表面上通过物理或化学腐蚀基底而形成。
由于在磁头滑座22中设有上述冠部22a或凸拱22b或这两者，因而当停止磁盘设备的工作，使磁头滑座22与磁盘33相接触时，可以减小在磁盘33表面的润滑剂、大气中的水汽等影响下磁头滑座22粘附于磁盘33的可能性。因此，磁盘设备的可靠性等以改善。
虽然在本实施例中磁头件12是接续磁头滑座22的制作而形成的，但是，磁头件12也可以提前分开地制造。在这种情形中，在磁头滑座22与磁头支承机构21整体形成之后再安装磁头件。
另外，虽然本实施例采用通过溅射形成薄膜的方法作为形成磁头滑座22的方法，但是，当然也可以使用CVD法等形成薄膜的方法。
(实施例4)下面描述另一种情况，其中，磁头滑座是与作为磁头支承机构一部分的梁部整体形成的。
图9是磁头支承机构81的立体图，其中，梁部82具有相对于固定座86的初始弯曲角。
实施例4的磁头支承机构81具有弯曲部分85、包括凸缘84和万向接头83的梁部82、固定座86和磁头滑座93。磁头滑座93在自由端区域82a与梁部82是整体的。磁头滑座93具有流入端96和浮力产生表面95，在其上支承包括线圈94的磁头件92。实施例4与实施例3的不同之处在于，磁头滑座93是通过腐蚀由单晶硅基底形成的，而实施例3的滑座是通过溅射沉积薄膜而形成的。下面描述制造实施例4的磁头支承机构81的方法的要点。
首先，在单晶硅基底上形成一个穿过读/写信号线的通孔，通过一系列溅射和腐蚀工艺形成包括磁头件92和线圈94的薄膜头部，然后，通过腐蚀形成磁头滑座93而对磁盘的表面形状，它是由流入端96和浮力产生表面95构成的。然后，与图7的磁头支承机构相似，通过腐蚀形成作为主要部分的具有凹缘84的板部和梁部82。
然后通过图案法(patterning)在磁头支承机构81上形成读/写线。在这种情形中，读写线设置在磁头支承机构81的后表面上，它们通过上述通孔连接于磁头件92。进行预定的薄膜形成和腐蚀工艺以便形成磁头支承机构81的弯曲部分85，最后腐蚀可得到的结构，同时调节辅助层的厚度，使万向接头83的制作和磁头支承机构81的切割同时进行，从而制成磁头支承机构81。
在实施例4的磁头支承机构81中，磁头滑座93不是通过实施例3所述的薄膜形成法，而是通过作为湿式工艺的腐蚀法形成的。因此，除了实施例3的效果之外，本实施例可以进行同时处理大量基底的批量生产工艺。因此，可以增加处理速率和产量，大批量生产性极好。另外，由于可以改善磁头支承机构81的制造精度，以及可容易地进行质量管量，从而可以制造质量一致、良好的大量零件。
(实施例5)在上述实施例1至4中，都是在从基底切割磁头支承机构之前在一个预定的区域进行为产生内应力的工艺过程。但是，在下面描述的情况中，在预定区域产生内应力的工艺过程是在从基底切割磁头支承机构之后进行的。
图10表示按照实施例5的磁头支承机构，它所使用的制造步骤除形成薄膜的步骤外与实施例1所述的制造方法的步骤相同。由于没有形成薄膜，所以当从基底切割磁头支承机构时，磁头支承机构没有产生的内应力和弯曲的部分。
在这种状态中，向弯曲部分的区域72照射能量束71以便在被照射的表面内产生内应力，从而形成需要角度的弯曲部分，如图11所示。
例如，可以使用波长为193.2nm的ArF准分子激光束作为能量束71。在ArF准分子激光束的照射中，当气氛中注有氢气，氢气被激光束激励。受激励的氢气的还原作用将氧从基底表面除去，内应力可以更有效地产生。在氢的还原作用弱的情况下，可以设置用于初步激励的等离子室或类似装置，然后供送气体。
能量束并不局限于ArF准分子激光束，也可以使用另一种准分子激光束，例如KrF准分子激光束或XeCl准分子激光束。另外，除上述准分子激光束以外当然还可使用如Ar离子激光束或钇铝石榴石激光束等。
另外，也可以使用电子束、离子束或其它能量束。但是，最好使用激光束，因为它无需高真空状态，易于聚焦。
另一种方法也是有效的，即，除了形成弯曲部分的区域72以外的支承机构罩上辅助膜，将具有还原作用的一种气体如氢气作为能量束71向上述区域射去。
另外，也可以用离子束作为能量束71，离子注入基底以产生内应力。在这种情形中，当能量束照射的腐蚀作用强时会产生拉应力，而当离子注入的互定位(interlocation)作用强时会产生压应力。因此有一种情形是，在本实施例中必须沿着与上述照射方向相反的方向照射离子束。
在从基底切割一件之后，某种构思对进行上述各种工艺过程是有效的，例如，在基底后表面粘附一条带或类似物以便使从基底切割的件易于处置。
在实施例5的制造磁头支承机构1的方法中，由于各个磁头支承机构1在其从基底切割后承受产生内应力的工艺如照射能量束71，因而各弯曲部分5的曲率值可能相互不同。另外，存在一种使曲率值可被精确控制的作用，即，曲率值可被精确地调节。实现这一点的方式是在由适当的监测装置观测曲率值时，控制照射能量束的能量，从而形成预定的曲率值。作为监测曲率值的方法，可从使用激光、CCD等通过光学杠杆认识在计算机中取得的图象数据的方法。
作为使用各种能量束71的改造而在弯曲部分中产生内应力的方法，在实施例5中例举的情况中，在磁头从基底切割后对其进行处理。但是，显然在从基底切割之前也可对磁头支承机构进行产生内应力的工艺过程，然后再从基底切割。
顺便提及，虽然在实施例1至5中，磁头支承机构都是由单晶硅基底制成的，但是它也可由陶瓷基底如Al2O3-TiC膜或Al2O3膜制成。另外，磁头支承机构也可以由使用Al2O3膜、SiO2膜等作为绝缘层的SOI基底制成。
当使用SOI基底时，除了象上述方法那样，在基底的整个表面形成薄膜并有选择地腐蚀，或者在基底上有选择地形成金属膜，而且也可以有选择地在SOI基底的表面上有选择地腐蚀硅膜以产生内应力。在这种情形中，无需形成另一薄膜，使方法得以简化。
在磁头支承机构的基底是由硅、陶瓷或SOI基底构成的情况下，当磁头滑座22和磁头件通过实施例3和4所述的薄膜工艺上相互整体形成时，由于这些薄膜是无机材料的，因而这些薄膜相对于无机材料的基底具有极好的附着性和极好的亲和性。另外，无机材料的硅、陶瓷或SOI基底在化学和物理性质上是稳定的，其优点在于当在本实施例的制造方法中采用液相腐蚀法和薄膜形成法时，这种基底可以稳定地使用。有利的是，适合基底的腐蚀剂是现有的。
本发明是在上述各实施例的基础上描述的。本发明并不局限于上述实施例，可以进行各种修改和变化而并不超出本发明的范围。
例如，虽然在实施例1至5中都在梁部2的固定座6附近形成弯曲部分，但是弯曲部分也可以在磁头支承机构1的另一区域形成，例如，在梁部2的中部、梁部2的万向接头3附近的区域，或者在万向接头3处。
权利要求
1.一种磁头支承机构，包括一个梁部和一个在梁部上整体形成的，用于将梁部固定在致动器上的固定座，所述梁部具有一个自由端和支承在梁部自由端侧上的一个磁头，其中，所述梁部在其一部分上具有一个弯曲部分，该弯曲部分是由内应力引起的自动变形而形成的。
2.如权利要求1所述的磁头支承机构，其特征在于在所述梁部的自由端侧上的所述磁头包括至少一个磁头件和一个磁头滑座，所述磁头滑座是在所述梁部上整体形成的。
3.如权利要求2所述的磁头支承机构，其特征在于所述磁头滑座具有由内应力引起的自动变形形成的冠部或凸拱。
4.如权利要求1所述的磁头支承机构，其特征在于由内应力引起的自动变形形成的所述弯曲部分是通过下述方式形成的，即，在梁部的所述部分上的一个区域或在其余区域有选择地淀积一薄膜，或者有选择地腐蚀所述梁部的基底。
5.如权利要求1所述的磁头支承机构，其特征在于由内应力引起的自动变形形成的所述弯曲部分是通过化学改造基底的梁部的所述部分。
6.如权利要求1所述的磁头支承机构，其特征在于由内应力引起的自动变形形成的所述弯曲部分是通过向梁部的所述部分照射能量束如离子束、电子束或具有化学激活能力的激光束形成的。
7.如权利要求1所述的磁头支承机构，其特征在于所述梁部和固定座是由在陶瓷材料、单晶硅材料和SOI材料中选择的一种材料制成的。
8.如权利要求2所述的磁头支承机构，其特征在于所述梁部和固定座是由在陶瓷材料、单晶硅材料和SOI材料中选择的一种材料制成的。
9.如权利要求1所述的磁头支承机构，其特征在于所述梁部和固定座是由在陶瓷材料、单晶硅材料和SOI材料中选择的一种材料制成的，所述由内应力引起的自动变形形成的弯曲部分是通过在梁部所述部分上的一个区域或在其余区域中有选择地淀积氮化硅或氧化硅薄膜而形成的。
10.一种制造磁头支承机构的方法，所述磁头支承机构包括一个梁部和在梁部上整体形成，用于将梁部固定在致动器上的固定座，所述梁部具有一个自由端和一个支承在梁部自由端上的磁头，包括一系列圆片工艺的所述方法至少包括第一步骤在基底的构成梁部区域的一部分上形成一个有选择地产生内应力的区域；以及第二步骤；从所述基底将梁部和固定座切成一个单体。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于在基底上的用于产生内应力的所述区域是通过下述方式形成的，即，在梁部的所述部分上的，准备成为弯曲部分的区域中，或在基底的其余区域中有选择地淀积一薄膜，或者有选择地腐蚀基底。
12.一种制造磁头支承的方法，所述磁头支承包括一个梁部和一个在梁部上整体形成的用于将梁部固定在致动器上的固定座，所述梁部具有一个自由端和一个支承在梁部自由端侧上的磁头，包括一系列圆片工艺的所述方法至少具有第一步骤，从一基底切割用作梁部和固定座的一个区域；以及第二步骤化学改造基底上用作梁部的一个区域的一部分，以便形成用于产生内应力的区域。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述用于产生内应力的区域是通过向基底上的用作梁部的区域的所述部分上照射能量束如离子束、电子束或具有化学激活能力的激光束而形成的。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述基底是从陶瓷基底、单晶基底和SOI基底中选择的。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述基底是从陶瓷基底、单晶基底和SOI基底中选择的。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述基底是从陶瓷基底、单晶基底和SOI基底中选择的。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述基底是从陶瓷基底、单晶基底和SOI基底中选择的。
18.一种磁盘设备，包括一个磁盘；一个用于转动磁盘的机构；一个用于在磁盘上记录信盘和从磁盘再现信息的磁头；一个磁头支承机构，其具有一个可移动设置在所述磁盘上方的梁部和一个在梁部上整体形成的，用于固定梁部的固定座，所述梁部具有一个自由端，并将所述磁头支承在梁部的自由端侧，以及一个用于使所述磁头相对于所述磁盘定位的致动器，所述致动器具有一个支承在其上的刚性臂，所述固定座固定在所述刚性臂上，其中，所述磁头支承机构的梁部具有一个弯曲部分，该弯曲部分是由内应力引起的自动变形而形成的，从而具有一个相对于所述固定座的弯曲角，当所述磁头支承机构安装在所述磁盘设备上时，所述弯曲部分变形，使得其弯曲角从不受外力的自由状态减小；从而产生一个将所述磁头压向所述磁盘表面的负荷。
19.一种磁盘设备，包括一个磁盘；一个转动磁盘的机构；一个用于在磁盘上记录信息和从磁盘再现信息的磁头；一个磁头支承机构，其具有一个可移动地设在所述磁盘上方的梁部和一个用于固定梁部的固定座，所述梁部具有一个自由端并将所述磁头支承在梁部的自由端侧，所述梁部和固定座是由从陶瓷材料、单晶硅材料和SOI材料中选择的一种材料制成的；以及一个用于使所述磁头相对于所述磁盘定位的致动器，所述致动器具有一个支承在其上的刚性臂，所述固定座固定在刚性臂上，其中，所述磁头支承机构的梁部具有一个弯曲部分，该弯曲部分是由内应力引起的自动变形而形成的，从而具有一个相对于所述固定座的弯曲角，当将所述磁头支承机构安装在所述磁盘设备上时，所述弯曲部分变形，使其弯曲角从不受外力的自由状态减小，从而产生一个将所述磁头压向所述磁盘表面的负荷。
20.如权利要求18所述的磁盘设备，其特征在于构成所述磁头支承机构的所述梁部基本平行于所述磁盘的表面。
21.如权利要求19所述的磁盘设备，其特征在于构成所述磁头支承机构的所述梁部基本平行于所述磁盘的表面。
22.如权利要求10所述的磁盘设备，其特征在于由内应力引起的自动变形形成的所述弯曲部分是通过下述方式形成的，即，在所述梁部的准备成为所述弯曲部分的部分上的一个区域中，或在其余区域有选择地淀积薄膜，或者有选择地腐蚀所述梁部的基底。
23.如权利要求21所述的磁盘设备，其特征在于由内应力引起的自动变形形成的所述弯曲部分是通过下述方式形成的，即，在所述梁部的准备成为所述弯曲部分的部分上的一个区域，或在其余区域有选择地淀积薄膜，或者有选择地腐蚀所述梁部的基底。
24.如权利要求20所述的磁盘设备，其特征在于由内应力引起的自动变形形成的所述弯曲部分是通过化学改造所述梁部的一部分而形成的。
25.如权利要求21所述的磁盘设备，其特征在于由内应力引起的自动变形形成的所述弯曲部分是通过化学改造所述梁部的一部分而形成的。
全文摘要
一种磁头支承机构包括一个梁部和一个用于连接致动器的固定座，它们是由陶瓷材料整体形成的。梁部具有一个支承在其自由端侧的磁头，磁头包括一个磁头件和一个磁头滑座，梁部在其一部分有一个弯曲部分，该弯曲部分是由内应力引起的自动变形而形成的。这种整体式磁头支承机构能够与普通的不锈钢磁头支承机构相似地容易地处置。
文档编号G11B21/21GK1147672SQ9611014
公开日1997年4月16日 申请日期1996年6月27日 优先权日1995年6月27日
发明者东谷辉义, 德山干夫, 今井乡充, 原田武, 竹内芳德 申请人:株式会社日立制作所