JP3965257B2 - Magnetic head slider and magnetic disk drive equipped with the same - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置用磁気ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置に係り、特に、高信頼性と高密度記録を実現するための低浮上の磁気ヘッドスライダとそれを搭載した磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、磁気ディスク装置ではスライダの低浮上量化と、浮上量の安定化が進められている。
【０００３】
例えば、特開平６-３２５５３０号公報に開示されているような、スライダの浮上用レール（気体軸受レール）の流入側に、浮上用レールの平面部から窪み方向の段差をもって構成する面（段差面）を設け、この段差面の深さ（段差の高さ）を極小にすることにより、周速に依存しないで、一定浮上量を実現するスライダが提案されている。この公知例によれば、浮上用レールを、流入側に設けた段差面と、段差部と、それに続く平面部とで構成し、段差面の深さ（段差面と平面部の高さの差）を７００nmより小さくすることにより、ディスクの周速に依存しないで、一定の浮上量で浮上するスライダを提供できることが開示されている。
【０００４】
以後、このような微小な深さ（高さ）の段差（ステップ）を持つスライダを、微小ステップスライダと呼ぶ。
【０００５】
また、特開平７−２１７１７号公報には、スライダに２つの流入パッド及び１つの流出パッドを設け、両パッドの側縁は予想最大傾斜に略等しい傾斜角をなして配位することにより、平滑磁気ディスク上でもスライダと磁気ディスクが線接触を行って、スライダとディスクのステックションを防止するスライダが開示されている。
【０００６】
また、上述したスライダの低浮上量化を実現するために、ディスク面は平滑化されている。現在のディスク表面の平均粗さＲａは１０nm以下に低減されている。磁気ディスクの回転が停止している時にはスライダがディスク面と接触し、ディスクの回転時にはディスク面上に浮上するコンタクトスタートストップ方式（以後、ＣＳＳ方式と称す）が採用されている。このＣＳＳ方式を採用する装置では、ディスク面の平滑化に伴い、ディスク回転停止時に、スライダがディスク面に引っ付く（吸着する）、いわゆる吸着問題が発生する。スライダがディスクに吸着すると、ディスクが回転しない等の障害が発生する。この問題を解決するために、微少突起を設けてディスク面との接触面積を低減するスライダが、特開平４−２８０７０号公報や、特開平９−２４５４５１号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平６−３２５５３０号公報に開示されているような、微小ステップスライダではディスク面の平滑化に伴い、吸着問題が発生する。この吸着問題を回避するために、特開平４−２８０７０号公報や特開平９−２４５４５１号公報の微小突起を浮上用レール面の後方又は前後、或いは負圧ポケット等に設けても、以下の課題がある。
【０００８】
（１）ＣＳＳ時、或いは、スライダが回転ディスク上に浮上中に何らかの理由により、スライダの浮上用レール、或いは微小突起がディスク面と接触した場合、スライダの浮上面（ディスク対向面）が摩擦力により引っ張られ、スライダがサスペンションのピボット（荷重作用点）を中心に回転し、前のめりの姿勢となって、スライダの段差面の前縁がディスク面と接触する。段差面の前縁は鋭いエッジとなっており、ディスク面と接触すると、その前縁によりディスクが損傷を受けるという問題がある。特に、スライダの浮上量が低くまた、低浮上量を実現するために平滑ディスクを用いる磁気ディスク装置では摩擦力が大きく深刻である。このため、スライダが前のめりの姿勢となり、前縁がディスク面と接触することを防ぐことが、ディスク損傷を防ぎ、信頼性を確保するための重要な課題である。
【０００９】
この問題を解決するために、段差面の前縁に面取りを施し（曲率を設け）て、接触面積を増大させることにより接触応力（面圧）を低減する方法は、段差面の開口（ディスク表面との距離）が大きくなり、この開口部から進入する塵埃が増加し、浮上用レールに付着して、浮上量変動を発生させる危険性がある。浮上量変動が発生すると、データの読み出し・書き込みの誤動作となる。このため、段差面の前縁（エッジ部）によるディスク損傷を防止するための有効な手段とならない。
【００１０】
（２）また、スライダの浮上量変動の主要因として、雰囲気圧力の低下がある。具体的には、磁気ディスク装置を高地で使用する場合には、雰囲気圧力が低下するために浮上量が低下する。浮上量が低下すると、スライダとディスクが接触して損傷するという問題が発生する。この、気圧低下による浮上低下量を低減することが、スライダの低浮上量化を実現し、かつスライダとディスクとの接触を避けて信頼性を確保するための重要な課題である。
【００１１】
更に、スライダの浮上用レール上に微小突起を設けると、その突起の高さによっては浮上量を低くすることが制限され、低浮上化が実現できない場合がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、スライダが前のめりの姿勢となった場合でも、段差面の前縁がディスク面と接触することを防ぎ、気圧低下による浮上低下量を低減して安定して読み書きできる磁気ヘッドスライダを提供し、かつ信頼性の高い磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記、目的を達成するために、ステップスライダが前のめりの姿勢となり、段差面の前縁がディスク面と接触することを防ぐために、段差面を有するように構成された浮上用レールを設け、浮上用レールの流入側に設けられた段差面（ステップ面）上に微小突起を設ける。微小突起の高さは、前述の段差深さ（高さ）と略同じか、それよりも高くなっている。なお、この微少突起を設けることにより、気圧低下による浮上量変動を低減できる。
【００１４】
本発明のスライダは、浮上用レールの段差面（ステップ面）に微小突起を設けている。また、段差面の前縁はスライダの流入端と略一致する位置に設けてある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例を図１から図６、および図１４を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施例のスライダの浮上面側の斜視図を示している。
【００１７】
スライダ１はブリード面１１の上に、浮上力を発生させる３つの浮上用パッド１０を設けている。そのうちの２つは、スライダ１の流入側（ディスク回転に伴い発生する空気流の流入側）の両端に、残りの１つは流出側の中央に設けてある。浮上用パッド１０は平面部１３と、空気流の流入側に設けた段差部１４（平面部１３に対して略垂直方向の面）と段差面１２とで構成している。ここで、３つの平面部１３は略同一水平面上に形成されている。また、段差面１２は平面部１３と略平行に、平面部１３から略垂直方向に微小な深さ（段差部１４）を持って構成されている。３つの段差面１２は略同一水平面上に形成されている。そして、流入側の２つの浮上パッド１０の段差面１２には、微小突起１７を設けてある。微小突起１７は、段差面１２の外側角部１６aの近くに形成されている。流出側の浮上用パッドの平面部１３の後方には、薄膜磁気ヘッド２０が形成されている。磁気ヘッド２０のギャップ部２１は平面部１３とほぼ同一面にあり、コイル部２２、リード端子２３はスライダ１の流出端の端面に設けられている。
【００１８】
本実施例で、浮上パッド１０を段付きのパッドとした理由は、従来の浮上用レールで空気流入側に設けた傾斜部の効果を得るためである。すなわち、浮上力を得るために段付きパッドとしたものである。
【００１９】
また、本実施例における具体的数値の一例は次の通りである。スライダ１の長さは１．２ｍｍ、幅を１ｍｍ、厚さを０．３ｍｍとし、浮上パッドの段差面１２と平面部１３の面積は各々０．４ｍｍ×０．１ｍｍとし段差部１４の高さを０．０９μｍとしてある。また平面部１３からスライダ面までの高さ（ブリード１１の深さ（高さ））は６μｍとしている。更に、微小突起１７は円柱状をしておりその直径は０．０６ｍｍで段差面１２からの高さは０．１３μｍである。このため、微小突起１７は平面部１３から０．０４μｍ突出している。なお、スライダ１は前述の大きさに限定されるものではなく、現状でも更に微小化する傾向にある。
【００２０】
次に、本発明の効果を図２と図３を用いて説明する。図２には、本発明の磁気ヘッドスライダの側面図を示したものである。図３は微少突起が有る場合と無い場合の、磁気ディスクとスライダの接触状態を示したものである。
【００２１】
ＣＳＳ時、或いはスライダ１と回転中の磁気ディスク７０が何らかの理由で接触した場合に、スライダ１と磁気ディスク７０との接触点には図２のような力が作用する。なお、図示していないが、サスペンションに設けたピボットからスライダ１に磁気ディスク方向への押付け力が作用している。スライダ１と磁気ディスク７０との摩擦力ＦによるモーメントＭｆが、サスペンションのスライダ押し付け荷重による回転モーメントＭwよりも大きくなると、スライダ１はピボットを中心に前のめりに回転し、段差面の前縁が磁気ディスク表面と接触する。
【００２２】
スライダが前のめりになる条件はＭｗ＜Ｍｆとなる。ここで、Ｍｗ＝Ｗ×ｌ、Ｍｆ＝F×dの式で表わされ、Ｗはサスペンションのスライダ押し付け荷重、ｌはピボット（荷重作用点）からスライダとディスク接触点（回転中心）までの距離、Ｆはスライダとディスクの摩擦力、ｄはスライダの厚さである。
【００２３】
上記の式により、スライダが前のめりを防止するためには、押し付け荷重Ｗを大きくするか、ピボットからスライダとディスクとの接触点までの距離ｌを長くするか、スライダ厚さｄを薄くすることが有効で有る。しかし、Ｗの増加はＣＳＳ時のスライダとディスクとの摩耗量を増大させることなどから好ましくない。また、ｄを小さくするためには、磁気ヘッドの大きさも小さくする必要があり難しい。このため、ｌを増加させることが有効で有る。
【００２４】
図２に示すように、スライダの流入側に設けられた浮上用パッドの段差面に微小突起１７を設けると、上記のＭｗが増大して、スライダが前のめりに回転しにくくなる。具体的には、スライダの全長をＬ、段差面の長さをｌｓ、ピボットはスライダの略中心に設け、微小突起を段差面の中心に設けたと仮定すると、以下のようになる。
【００２５】
従来の微小ステップスライダの回転モーメントをＭｗ１とすると、
Ｍｗ１＝Ｗ×（Ｌ/２−ｌｓ） (１)
本発明の微小ステップスライダのモーメントをＭｗ２とすると
Ｍｗ２＝Ｗ×（Ｌ/２） (２)
本発明では、段差面１２の流入側に微小突起１７が設けられている。このために、スライダ１が前のめりになり、回転する時の回転中心は、微小突起１７と磁気ディスク７０との接触点となる。回転する条件は前述したように式（２）で表される。一方、従来型のスライダでは、微小突起１７が無いため、段差面１２と平面部１３のと境、つまり平面部１３の流入端が回転中心（ディスクとの接触点）となる。このため、段差面１２の長さｌｓだけｌが短くなり、スライダが前のめりし易くなる。換言すると、本発明のように、段差面１２に微小突起１７を設けると、ｌを長くできるので、スライダが前のめりし難くなる。
【００２６】
以上の式から、段差面に微小突起を設けることにより、モーメントを大きく出来るので、スライダを前のめりし難くすることができる。
【００２７】
また、本発明ではスライダが前のめりになった場合でも、スライダが磁気ディスク表面を損傷させにくいという効果がある。図３（１）に示すように、段差面１２に微小突起１７を設けない場合には、前述したように摩擦力Ｆにより、スライダが前のめりしやすい。また、前のめりすると段差面１２の前縁１６がディスク７０の表面と接触しディスク面を損傷させる。段差面１２の前縁１６は塵埃の進入を防ぎ、また、段差面１２の深さＤｓを小さくするために、鋭いエッジとなっている。このために、ディスク表面と接触すると接触応力がディスク表面の応力限界を容易に超えて、ディスクが損傷する。ディスクが損傷すると情報の読み出し・書き込みの誤動作となり装置の信頼性を損なう。
【００２８】
一方、微小突起１７を設けた場合は、図３（２）に示すように、前のめりした場合にも、段差面１２の前縁１６がディスク７０の表面と接触して、ディスク面を損傷させることは少ない。なお、本図に示すように微小突起１７の高さは平面部１３の角部が接触しない高さにすれば良く、平面部１３よりも低くても良い。
【００２９】
また、微小突起１７を設けずに、スライダが幅方向（短手方向）に回転しながら前のめりになった場合は、段差面１２の前縁１６の角部１６aがディスク面と接触する。角部１６ａによる接触は、前縁１６による接触時よりもディスク面を損傷させ易い。一方、段差面１２の外側の端に微少突起１７を設けてある場合は、微小突起１７がディスク７０の表面と接触し、角部１６ａが磁気ディスク７０面と接触することはない。このため、本発明により、ディスクとの接触でスライダが前のめりとなった場合にも、ディスク７０を損傷を防止できる。
【００３０】
図４に平面部１３と段差面１２高さの差である、段差面の深さＤｓと浮上力Ｑの関係を計算により求めた結果を示す。計算条件は、スライダの長さを１．２５ｍｍ、幅を１ｍｍとし、浮上パッドの段差面１２を０．３ｍｍ×０．２５ｍｍ、平面部１３を０．３ｍｍ×０．０５ｍｍ、平面部１３からブリード１１までの高さを６μｍとした。また、スライダの空気流出端の浮上量を３０ｎｍ、流入端の浮上量を９０ｎｍとし、段差部１４の高さＤｓをパラメータとして、算出したものである。
【００３１】
図から、Ｄｓが小さくなればなるほど、周速６ｍ／ｓと１２ｍ／ｓの浮上力の差がなくなる。Ｄｓが０．３μｍから０．２μｍにかけて、速度差による浮上力の差は急激に小さくなる。そして、Ｄｓが０．２μｍ以下になると、浮上力の差は１０％以下となる。この値は加工・組立誤差等による浮上量の変動に比べて十分に小さい。このため、Ｄｓを０．２μｍ以下にすれば安定浮上を実現することができる。本実施例では０．２μｍとしているため、ディスクの周速に依存しないで一定の浮上力を得られ、浮上量変動が小さく、ディスク全周で一定浮上量となるスライダを実現できる。
【００３２】
図５に計算により求めた、微少突起を設けたスライダの浮上面の圧力分布を示す。
【００３３】
段差面１２に微小突起１７を設けることにより、微小突起１７によって発生する負圧力の影響により、周囲の気圧が下がっても浮上量の低下を小さくできる。具体的には、磁気ディスク装置を高度３０００ｍの高地で使用する場合には、周囲の気圧が通常の大気圧（１気圧）よりも小さくなり、スライダの浮上量が低下る。このため従来のスライダでは、浮上量の低下を防止するために、負圧力発生機構を別に設ける必要があった。本発明の段差面１２に微小突起１７を設けたスライダでは、図５に示すように微小突起１７の後方に負圧力の発生領域ができる。このため、従来のスライダのように負圧力発生部を新たに設けなくともよい。これにより、高度差（０ｍと３０００ｍの差）による浮上量の低下を、微小突起１７が無いスライダに比べて、小さくすることができる。
【００３４】
なお、本実施例の構成では微小突起１７が無い場合のと比べ、浮上量の低下が約１／２以下になることを計算により確認した。
【００３５】
詳細なメカニズムの説明はここでは省略するが、スライダの浮上量Ｆｓ、荷重Ｗ、と負圧力Ｆｎとは下記の関係が成立している。また、この関係が成立する浮上量でスライダが浮上している。
【００３６】
Ｆｓ＝Ｗ＋Ｆｎ （３）
本実施例では、大気圧が小さくなると、従来スライダと同様に浮上力Ｆｓが小さくなり、同時に負圧力Ｆｓも小さくなる。このため、スライダの浮上量は気圧の低下により浮上量が変化することは無い。この効果は、前述したように微小な深さ（高さ）の段差面に微小突起を設けることにより達成される。また、従来の負圧力を併用するスライダと同様に、ディスク周速の変化による浮上力変動を小さくできる利点もある。
【００３７】
図６に図２のＡ部を拡大して示している。但し、図６では微少突起１７の高さは平面部１３より突出した高さとしている。図６に示すように、段差面１２に微小突起１７が設けられており、その微小突起17の高さＤｐは、段差面１２から平面部１３までの高さＤｓ（平面部１３から段差面１２までの深さＤｓ）よりも高いため、微小突起１７が磁気ディスク７０の表面と接触している。このため、微少突起１７を設けた側の平面部１３と磁気ディスク７０とは接触していない。平面部１３と磁気ディスク７０との接触面積は、微小突起１７の高さＤｐを調整することにより任意に変えることができる。
【００３８】
本実施例では、微小突起１７が平面部１３より高いため、空気流入側の浮上用パッド１０の平面部１３が磁気ディスク７０面と接触しない。また、空気流出側に設けた浮上用パットは平面部１３で接触するのではなく所定の傾斜で磁気ディスク７０と接触する。このために、スライダ１とディスク７０との接触面積を大幅に低減することができる。スライダが磁気ディスクに吸着する、吸着力は両者の接触面積に比例することが知られている。さらに、本実施例では、微小突起１７により接触面積を低減できるので吸着力を低減することができる。
【００３９】
次に本実施例における各部の寸法について説明する。前述のように、平面部１３から段差面１２までの深さＤｓは0.０９μｍに設定されている。浮上用パッド１０の平面部１３からブリード面１１迄の深さＤｂは６μｍである。このブリード深さＤｂはブリード面が浮上力を発生しない範囲で、加工量を低減することを目的に、なるべく小さい値としているが６μｍである必要はない。また、微小突起１７の高さＤｐは、Ｄｓより大きくするために、Ｄｐ＞０．１３μｍとしている。
【００４０】
ここで、微小突起１７の直径は０．０６ｍｍとしている。これは、直径を小さくすると（例えば０．０１ｍｍ以下）、磁気ディスクの接触により摩耗し、逆に大きくすると（例えば０．１ｍｍ以上）、磁気ディスクとの吸着が発生するためである。摩耗と吸着は荷重Ｗと磁気ディスク面の粗さにより変化することは言うまでもない。
【００４１】
また、本実施例では、微小突起１７の平面部１３から磁気ディスク面方向への突出量を４０ｎｍ（Ｄｐ−Ｄｓ＝０．１３μｍ−０．０９μｍ）としている。ここで、微小突起１７の高さＤｐは、磁気ディスク面との接触を避けるために、前記突出量（Ｄｐ−Ｄｓ）を、平面部１３の浮上量より小さくし、且つ、磁気ディスク面の粗さより大きくするためである。今磁気ディスク面の平均粗さＲａが２ｎｍの場合、最大面粗さＲｍａｘはＲａの約３倍の値の６ｎｍとなるため、６ｎｍ以上とする必要がある。
【００４２】
スライダの空気流出側の浮上用パッドの浮上量ｈ₀と空気流入側の浮上パッドの浮上量ｈｉは、スライダが傾斜しているため、その隙間比（ｈｉ／ｈ₀）は通常２から８の値となる。本実施例では、ｈｉ／ｈ₀＝３としており、ｈ₀＝２０ｎｍ、ｈｉ＝６０ｎｍとなる。このため、突出量が４０ｎｍとなっても回転する磁気ディスクと接触することはない。
【００４３】
上述した理由から、浮上量を狭小化する場合には、磁気ディスクとの接触を避けるために突起高さＤｐを小さくする必要がある。また、突出量（Ｄｐ−Ｄｓ）は最大面粗さＲｍａｘ（＝３Ｒａ）よりも大きければ良いので、Ｒｍａｘが小さくなればＤｐを小さくして良い。
【００４４】
前述のように、段差面１２に微小突起１７を設けることにより、スライダの前のめり防止し、また、スライダの前のめりが発生した場合にもディスク損傷を防止できる。さらに、周の圧力の低下による浮上量低下を防止し、吸着力も低減できる。ここで、ＤｐがＤｓより低くても、吸着力の低減以外の効果は保たれる。
【００４５】
本発明の第２の実施例を図７と図８を用いて説明する。図７は本発明の本発明の他の実施例のスライダの浮上面側の斜視図を示している。図８は図７の浮上面側の平面図を示している。
【００４６】
本実施例と第１の実施例の違いは、本実施例では、流入側の２つの浮上用パッド１０の位置を、スライダの内側にずらして設けている点である。図８に示すように、段差面１２の前縁１６がスライダ１の本体の前縁１５よりも後方にわずかにずれている。また、浮上用パッドの側縁もスライダの側縁より内側にずれている。これにより、スライダを短冊状のバーから、機械加工により一つ一つ切断するときにチッピング（欠け）が発生した場合にも、チッピングにより浮上用パッドの形状が変わることがない。このため、機械加工による生産性を向上することができる。また、本実施例においても第１の実施例と同様の効果を有する。
【００４７】
本発明の第３の実施例を図９を用いて説明する。図９は、本発明の他の実施例のスライダの浮上面側の斜視図を示している。
【００４８】
本実施例と第１実施例の違いは、本実施例では流入側の浮上用パッド１０の後方に後方段差面１８を設けている点である。後方段差面１８は段差面１２と略同一の平面上にあり（略同一高さであり）、浮上用パッドの外側の側面１３aに沿って設けられている。後方後方段差面１８を設けることにより、平面部１３の後方に流入する空気流が制限され、後方段差面１８側の平面部１８の後方が、負圧力を発生する、負圧力発生領域１８aとなる。負圧力は周囲の圧力の低下と共に弱くなるので、微小突起１７による負圧力の効果と同様に、雰囲気圧力が低下しても、スライダの浮上低下量は小さい。また、負圧力が大きいほうが減圧による浮上低下量が小さい。このために、実施例１に比べて、周囲の圧力の低下による浮上量変動が小さく、より信頼性の高いスライダを提供することができる。また、第１の実施例と同様な効果も期待できる。
【００４９】
本発明の第４の実施例を図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の他の実施例のスライダの浮上面側の斜視図を示している。
【００５０】
本実施例と第３実施例の違いは、本実施例では流入側の２つの浮上用パッド１０の段差面１２を、中央段差面１９により連結た点である。中央段差面１９を設けることにより、２つの浮上用パッド間から流入する空気流が制限されて、浮上用パッドの後方の広い領域で負圧力が発生する。また、段差面１３からブリード面１１までの深さを２μｍとして、負圧力を増大させている。この深さを調整することにより、負圧力の大きさを調整できる。このため、第３の実施例よりもさらに負圧力を大きくでき、周囲の気圧の低下による浮上量の低下を第３実施例よりも小さくできる。さらに、負圧力の増大により、ディスク周速の違いによる浮上量変動もさらに低減することができる。また、第１の実施例と同様な効果も期待できる。
【００５１】
本発明の第５の実施例を図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の他の実施例のスライダの浮上面側の斜視図を示している。
【００５２】
本実施例と第１実施例の違いは、スライダ本体と同一の大きさの、浮上用パッドを一つだけ設けた点である。また、平面部１３の周りに段差面１２を設けている。本実施例のように、磁気ヘッド取り付け面以外の全周に段差面１２を設けると、スライダに流入する空気流が斜めから流入した場合でも（スライダがディスク周方向に対して角度を持って設定された場合）、段差面１２が浮上量を発生するために、ディスクの全周で一定の浮上量を実現できる。さらに、浮上用パッドを１つだけ搭載しているので、スライダの小型化が容易に可能である。また、段差面１２の流入側には、第１実施例と同様に微小突起１７を設けているため、第１実施例と同様な効果も期待できる。
【００５３】
本発明の第６の実施例を図１２を用いて説明する。図１２は、本発明の他の実施例のスライダの浮上面側の斜視図を示している。
【００５４】
本実施例と第４実施例の違いは、後方段差面１８を平面部１８の両側面から後方に延伸して設けた点と、各々の平面部１８に微小突起１７を設けた点で有る。本実施例のように、磁気ヘッド取り付け面以外の全周に段差面１２を設けると、第４実施例と同様に、スライダに流入する空気流が斜めから流入した場合でも、段差面１２が浮上量を発生するために、ディスク全周で一定の浮上量を実現できる。さらに、微小突起１７の数を増加させることにより、負圧力の効果を増大させて、より安定な浮上量スライダを供給する事ができる。また、段差面１２の流入側には第１実施例と同様に微小突起１７が設けられているので、第１実施例と同様な効果も期待できる。
【００５５】
上述した微小突起１７は２つと限るものではなく、浮上力を妨げない限り最適な数を複数個設けることも可能である。また、磁気ディスク７０とスライダ１の接触及び摺動に耐えうる硬さの材料からなり、エッチング等の薄膜プロセス等により形成される。
【００５６】
また、微小突起１７の形状を円柱状とすることにより、磁気ディスク７０と接触する微小突起１７のエッジの長さを矩形とした場合に比較して短くできる。このため、接触面積を小さくでき、吸着力を低減できる。また微小突起１７の先端は平面に限らず、磁気ディスクとの接触応力を低減するために半球面や曲率を設けることも可能である。
【００５７】
また、微小突起１７は、エッチングにより簡単に製作することができる。
【００５８】
図１３に具体的な浮上用パッドおよび微小突起１７の形成方法を示す。
【００５９】
まず、(a)に示すようなスライダ基板２０上に、(b)に示す第１マスク２１を設け、１段目のエッチングを行い、浮上用パッドを形成する。その後、(c)に示す第２マスク２２を設け、(d)に示す２段目のエッチングにより、段差面１２と微小突起１７を形成する。これにより、微小突起１７の高さＤｐと段差面１２の深さ（高さ）Ｄｓが等しいスライダができる。つまり、この時点で平面部１３と同一面の高さの微小突起１７を有するスライダができる。
【００６０】
なお、吸着防止を目的に、微小突起１７の高さＤｐを、段差面１２の深さ（高さ）Ｄｓより高くしたい場合には、(e)に示す第３マスクを設け、平面部１３をエッチングすることにより得られる。ＣＳＳ方式を採用する装置など、吸着問題を解決する必要のある磁気ディスク装置では、(e)まで行なう必要ある。
【００６１】
このエッチング処理方法としては、化学エッチング、レーザ誘起化学エッチング、プラズマエッチング等の化学エッチング、反応性イオンミリング等の物理化学的エッチング、電解エッチング等の電気化学的エッチングがある。これらのエッチング方法を用いることにより、種々の形状の浮上用パッド、微小突起を形成することが可能である。さらに段差面の深さ、突起高さも調節することができる。
【００６２】
本方法では微小突起１７をスライダ基板２０と同一材料としたが、同様の薄膜プロセスを用い、突起をカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、水素入りあるいは窒素が添加されたカーボンで製作することも可能である。これらの材料を用いることにより、微小突起１７の耐摩耗性を向上させることができる。また、ディスク７０と接触する、平面部１３と微小突起１７に保護膜を形成することにより耐摩耗性能を向上させることができる。耐摩耗性の向上により、平面部１３と微小突起１７の接触寿命を延ばすと共に、発塵を低減できるので装置の信頼性を向上することができる。前記保護膜は蒸着、スパッタ、ＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジット）法等により形成される。
【００６３】
図１４は本発明の磁気ヘッドスライダ１を搭載した磁気ディスク装置を示している。
【００６４】
磁気ヘッドスライダ１（以後スライダ１と略す）はサスペンション８１に支持されており、サスペンション８１はガイドアーム８２に連結されている。ガイドアーム８２はボイスコイルモータ８４によりピボットベアリング８３を中心にして回転して、スライダ１をスピンドルモータ６０で回転する磁気ディスク７０の所定の半径位置に移動させる。このようにして、磁気ヘッドスライダ１が、磁気ディスク７０上にデータを読み書きする構成となっている。これらの機構はベース９０とカバー（図示せず）により密閉されている。
【００６５】
本実施例の磁気ディスク装置はＣＳＳ方式であるが、ディスクの回転停止時にスライダ１をディスク７０の外に待避させる、ロードアンロード方式を採用する磁気ディスク装置にも本発明のスライダを搭載する事ができる。
【００６６】
本発明の磁気ヘッドスライダは、磁気ディスク面の面粗さが小さい平滑磁気ディスクにおいて特に有効である。具体的には、面記録密度１０Ｇｂ／inch2以上を実現するためには、磁気ヘッドスライダの浮上量を２０ｎｍ以下に低減することが必須であり、また、これを実現するためには、磁気ディスクの平均面粗さＲａを２ｎｍ以下に低減することが必要である。
【００６７】
なお、Ｒａの測定は触針式の面粗さ計を用い、１ｍｍの測長を行ない両側０．１ｍｍを無視し、カットオフ周波数２５Ｈｚで行なう。ＡＦＳ（アトミックフォースマイクロスコープ）では、１０μｍ角の測定範囲で行なう。
【００６８】
Ｒａ≦２ｎｍの平滑ディスクでは、何らかの理由により、浮上中のスライダがディスク面と接触した場合にでも、摩擦係数が大きく、そのため、従来のスライダでは大きな摩擦力Ｆが発生する。Ｆが大きくなると、従来のスライダでは容易に前のめりに回転しディスク面を損傷させる。一方、本発明によれば、磁気ディスクの平均面粗さＲａ＜２ｎｍの条件でも、スライダがディスク面と接触して、スライダがディスク面を損傷させることは無い。これにより、低浮上量で高信頼性のスライダを提供でき、大容量の磁気ディスク装置を実現できる。
【００６９】
【発明の効果】
上述したように、本発明のスライダは、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクがＣＳＳ時、あるいは、浮上中に回転ディスクと接触した場合にもスライダが前のめりになりにくく、また、前のめりになった場合でも、段差面の前縁がディスク面を損傷することが無い。また、周囲の気圧が低下しても一定浮上量を実現できる。さらに、このスライダと平滑ディスクを組み合わせることにより、大容量・高信頼性の磁気ディスク装置を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のスライダ浮上面の斜視図。
【図２】スライダが摩擦力により前のめりになる条件の検討図。
【図３】微小突起の機能説明図。
【図４】段差面の深さと浮上力の関係示す図。
【図５】スライダの圧力分布を示す図。
【図６】図２のＡ部拡大図。
【図７】第２実施例のスライダ浮上面の斜視図。
【図８】第２実施例のスライダ正面図。
【図９】第３実施例のスライダ浮上面の斜視図。
【図１０】第４実施例のスライダ浮上面の斜視図。
【図１１】第５実施例のスライダ浮上面の斜視図。
【図１２】第６実施例のスライダ浮上面の斜視図。
【図１３】浮上用パッドの形成方法。
【図１４】本発明を搭載する磁気ディスク装置。
【符号の説明】
１…磁気ヘッドスライダ、１０…浮上用パッド、１１…ブリード面、１２…段差面、１３…平面部、１４…段差部、１５…スライダ前縁、１６…段差面の前縁、１６ａ…角部、１７…微小突起、２０…磁気ヘッド、７０…磁気ディスク。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic head slider and a magnetic disk device for a magnetic disk device, and more particularly to a low flying magnetic head slider for realizing high reliability and high density recording, and a magnetic disk device equipped with the magnetic head slider.
[0002]
[Prior art]
At present, in the magnetic disk device, the flying height of the slider is lowered and the flying height is stabilized.
[0003]
For example, as disclosed in JP-A-6-325530, on the inflow side of the flying rail (gas bearing rail) of the slider, a surface (step surface) having a step in the depression direction from the flat portion of the flying rail ) And minimizing the depth of the step surface (height of the step), a slider has been proposed that achieves a constant flying height without depending on the peripheral speed. According to this known example, the levitation rail is composed of a step surface provided on the inflow side, a step portion, and a plane portion following the step surface, and the depth of the step surface (the difference in height between the step surface and the plane portion). ) Less than 700 nm, it is disclosed that a slider can be provided that floats with a constant flying height without depending on the peripheral speed of the disk.
[0004]
Hereinafter, a slider having a step (step) having such a minute depth (height) is referred to as a minute step slider.
[0005]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-21717 provides a slider with two inflow pads and one outflow pad, and the side edges of both pads are arranged with an inclination angle substantially equal to the maximum expected inclination, thereby providing smoothness. There has been disclosed a slider for preventing sticking between the slider and the disk by making a line contact between the slider and the magnetic disk even on the magnetic disk.
[0006]
Further, the disk surface is smoothed in order to realize the above-described low flying height of the slider. The average roughness Ra of the current disk surface is reduced to 10 nm or less. A contact start / stop method (hereinafter referred to as a CSS method) is employed in which the slider contacts the disk surface when the rotation of the magnetic disk is stopped, and floats on the disk surface when the disk rotates. In the apparatus adopting the CSS system, as the disk surface is smoothed, a so-called adsorption problem occurs in which the slider is attracted (adsorbed) to the disk surface when the disk rotation is stopped. When the slider is attracted to the disk, a failure such as the disk not rotating occurs. In order to solve this problem, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4-28070 and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-245451 disclose sliders that provide a small protrusion to reduce the contact area with the disk surface.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In a micro step slider as disclosed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 6-325530, an adsorption problem occurs with the smoothing of the disk surface. In order to avoid this adsorption problem, even if the fine protrusions of Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-28070 and 9-245451 are provided at the rear or front and back of the levitation rail surface, or in the negative pressure pocket, the following problems are encountered. There is.
[0008]
(1) During CSS, or when the slider floats on the rotating disk for some reason, the slider's flying surface (disk facing surface) is subject to friction The slider is rotated about the suspension pivot (loading point), and the front edge of the slider comes into contact with the disk surface. The front edge of the stepped surface is a sharp edge, and there is a problem that the disk is damaged by the front edge when it contacts the disk surface. In particular, a magnetic disk device using a smooth disk with a low flying height of the slider and a low flying height has a large and serious frictional force. For this reason, it is an important issue for preventing the disk damage and ensuring the reliability to prevent the front edge of the slider from coming into contact with the disk surface.
[0009]
In order to solve this problem, the method of reducing the contact stress (surface pressure) by chamfering the front edge of the step surface (providing curvature) and increasing the contact area is as follows. ) Increases, and dust entering from the opening increases and adheres to the levitation rail, and there is a risk of causing fluctuations in the levitation amount. When the flying height variation occurs, a data read / write malfunction occurs. For this reason, it is not an effective means for preventing disc damage due to the leading edge (edge portion) of the stepped surface.
[0010]
(2) Also, the main factor of the flying height fluctuation of the slider is a decrease in atmospheric pressure. Specifically, when the magnetic disk device is used at a high altitude, the flying height decreases because the atmospheric pressure decreases. When the flying height decreases, there arises a problem that the slider and the disk come into contact with each other and are damaged. Reducing the flying height drop due to the pressure drop is an important issue for realizing a low flying height of the slider and for ensuring reliability by avoiding contact between the slider and the disk.
[0011]
Furthermore, if a minute protrusion is provided on the flying rail of the slider, the flying height may be limited depending on the height of the protrusion, and a low flying height may not be realized.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to prevent the leading edge of the step surface from coming into contact with the disk surface even when the slider is in a forward-facing posture, and to reduce the amount of decrease in flying due to a decrease in atmospheric pressure and stably read and write. An object is to provide a head slider and to provide a highly reliable magnetic disk device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned purpose, in order to prevent the step slider from being in a forward-facing posture and to prevent the front edge of the step surface from coming into contact with the disk surface, a flying rail configured to have a step surface is provided, A minute protrusion is provided on a step surface (step surface) provided on the inflow side of the rail. The height of the microprotrusions is substantially the same as or higher than the step depth (height) described above. In addition, by providing this minute protrusion, the flying height fluctuation due to the pressure drop can be reduced.
[0014]
The slider of the present invention is provided with minute protrusions on the step surface (step surface) of the levitation rail. Further, the front edge of the step surface is provided at a position substantially coincident with the inflow end of the slider.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 and FIG.
[0016]
FIG. 1 is a perspective view of the air bearing surface side of a slider according to an embodiment of the present invention.
[0017]
The slider 1 has three levitation pads 10 on the bleed surface 11 for generating a levitation force. Two of them are provided at both ends on the inflow side of the slider 1 (inflow side of the airflow generated as the disk rotates), and the other one is provided at the center on the outflow side. The levitation pad 10 includes a flat portion 13, a step portion 14 (a surface in a direction substantially perpendicular to the flat portion 13) provided on the air flow inflow side, and a step surface 12. Here, the three plane portions 13 are formed on substantially the same horizontal plane. Further, the step surface 12 is configured to have a very small depth (step portion 14) in a substantially vertical direction from the plane portion 13, substantially parallel to the plane portion 13. The three step surfaces 12 are formed on substantially the same horizontal plane. And the microprotrusion 17 is provided in the level | step difference surface 12 of the two floating pads 10 of an inflow side. The microprojections 17 are formed near the outer corner 16 a of the step surface 12. A thin film magnetic head 20 is formed behind the plane portion 13 of the floating pad on the outflow side. The gap portion 21 of the magnetic head 20 is substantially flush with the flat portion 13, and the coil portion 22 and the lead terminal 23 are provided on the end surface of the outflow end of the slider 1.
[0018]
In this embodiment, the reason why the levitation pad 10 is a stepped pad is to obtain the effect of the inclined portion provided on the air inflow side in the conventional levitation rail. That is, a stepped pad is used in order to obtain levitation force.
[0019]
An example of specific numerical values in the present embodiment is as follows. The slider 1 has a length of 1.2 mm, a width of 1 mm, and a thickness of 0.3 mm, and the areas of the stepped surface 12 and the flat portion 13 of the floating pad are each 0.4 mm × 0.1 mm, and the height of the stepped portion 14. Is 0.09 μm. The height from the flat surface portion 13 to the slider surface (the depth (height) of the bleed 11) is 6 μm. Furthermore, the microprotrusion 17 has a cylindrical shape, the diameter is 0.06 mm, and the height from the step surface 12 is 0.13 μm. For this reason, the microprotrusions 17 protrude from the flat portion 13 by 0.04 μm. The slider 1 is not limited to the above-described size, and tends to be further miniaturized even at present.
[0020]
Next, the effect of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a side view of the magnetic head slider of the present invention. FIG. 3 shows the contact state between the magnetic disk and the slider with and without the minute protrusions.
[0021]
A force as shown in FIG. 2 acts on the contact point between the slider 1 and the magnetic disk 70 during CSS or when the slider 1 and the rotating magnetic disk 70 come into contact for some reason. Although not shown, a pressing force in the direction of the magnetic disk acts on the slider 1 from a pivot provided on the suspension. When the moment Mf due to the frictional force F between the slider 1 and the magnetic disk 70 becomes larger than the rotational moment Mw due to the suspension slider pressing load, the slider 1 rotates forward about the pivot, and the leading edge of the step surface is the magnetic disk. Contact the surface.
[0022]
The condition that the slider is tilted forward is Mw <Mf. Here, Mw = W × l and Mf = F × d, where W is the slider pressing load of the suspension, and l is the distance from the pivot (load application point) to the slider and disk contact point (rotation center). , F is the frictional force between the slider and the disk, and d is the thickness of the slider.
[0023]
According to the above formula, in order to prevent the slider from turning forward, it is necessary to increase the pressing load W, increase the distance l from the pivot to the contact point between the slider and the disk, or decrease the slider thickness d. It is effective. However, an increase in W is undesirable because it increases the amount of wear between the slider and the disk during CSS. In order to reduce d, it is difficult to reduce the size of the magnetic head. For this reason, increasing l is effective.
[0024]
As shown in FIG. 2, when the minute protrusions 17 are provided on the stepped surface of the flying pad provided on the inflow side of the slider, the Mw increases, and the slider is difficult to rotate forward. Specifically, assuming that the total length of the slider is L, the length of the step surface is ls, the pivot is provided at substantially the center of the slider, and the minute protrusion is provided at the center of the step surface, the following is obtained.
[0025]
When the rotational moment of the conventional minute step slider is Mw1,
Mw1 = W × (L / 2−ls) (1)
When the moment of the small step slider of the present invention is Mw2.
Mw2 = W × (L / 2) (2)
In the present invention, the minute projections 17 are provided on the inflow side of the step surface 12. For this reason, the slider 1 is turned forward, and the center of rotation when rotating is the contact point between the minute protrusion 17 and the magnetic disk 70. The rotating condition is expressed by the equation (2) as described above. On the other hand, since the conventional slider does not have the minute protrusions 17, the boundary between the stepped surface 12 and the flat surface portion 13, that is, the inflow end of the flat surface portion 13 becomes the rotation center (contact point with the disk). For this reason, l is shortened by the length ls of the stepped surface 12, and the slider is easily turned forward. In other words, if the minute protrusions 17 are provided on the stepped surface 12 as in the present invention, l can be lengthened, and the slider is difficult to turn forward.
[0026]
From the above formula, the moment can be increased by providing the minute projections on the step surface, so that it is difficult to turn the slider forward.
[0027]
Further, the present invention has an effect that the slider hardly damages the surface of the magnetic disk even when the slider is turned forward. As shown in FIG. 3A, when the minute protrusion 17 is not provided on the stepped surface 12, the slider is easily turned forward by the frictional force F as described above. Further, when the front is turned, the front edge 16 of the step surface 12 comes into contact with the surface of the disk 70 and damages the disk surface. The front edge 16 of the step surface 12 is a sharp edge in order to prevent dust from entering and to reduce the depth Ds of the step surface 12. For this reason, when contacting the disk surface, the contact stress easily exceeds the stress limit of the disk surface and the disk is damaged. If the disk is damaged, information read / write malfunctions and the reliability of the apparatus is impaired.
[0028]
On the other hand, when the minute protrusions 17 are provided, as shown in FIG. 3B, the front edge 16 of the stepped surface 12 comes into contact with the surface of the disk 70 and damages the disk surface even when the front surface is turned forward. There are few. As shown in this figure, the height of the minute projections 17 may be set to a height at which the corners of the flat portion 13 do not contact, or may be lower than the flat portion 13.
[0029]
Further, when the slider is turned forward while rotating in the width direction (short direction) without providing the minute projections 17, the corner 16a of the front edge 16 of the step surface 12 contacts the disk surface. The contact by the corner 16a is easier to damage the disk surface than the contact by the front edge 16. On the other hand, when the minute protrusion 17 is provided at the outer end of the step surface 12, the minute protrusion 17 is in contact with the surface of the disk 70, and the corner portion 16 a is not in contact with the surface of the magnetic disk 70. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the disk 70 from being damaged even when the slider is turned forward by contact with the disk.
[0030]
FIG. 4 shows the result of calculating the relationship between the step surface depth Ds and the levitation force Q, which is the difference between the height of the flat portion 13 and the step surface 12. The calculation condition is that the slider has a length of 1.25 mm and a width of 1 mm, the stepped surface 12 of the flying pad is 0.3 mm × 0.25 mm, the flat portion 13 is 0.3 mm × 0.05 mm, and the flat portion 13 is bleeded. The height up to 11 was 6 μm. Further, the flying height at the air outflow end of the slider is 30 nm, the flying height at the inflow end is 90 nm, and the height Ds of the step portion 14 is calculated as a parameter.
[0031]
From the figure, the smaller the Ds is, the more the difference in levitation force between the peripheral speeds of 6 m / s and 12 m / s disappears. As Ds increases from 0.3 μm to 0.2 μm, the difference in levitation force due to the speed difference decreases rapidly. When Ds is 0.2 μm or less, the difference in levitation force is 10% or less. This value is sufficiently smaller than the fluctuation of the flying height due to processing / assembly errors. For this reason, if Ds is 0.2 μm or less, stable levitation can be realized. In the present embodiment, since it is 0.2 μm, a constant flying force can be obtained without depending on the peripheral speed of the disk, a flying height fluctuation is small, and a slider having a constant flying height over the entire circumference of the disk can be realized.
[0032]
FIG. 5 shows the pressure distribution on the air bearing surface of the slider provided with minute protrusions, which was obtained by calculation.
[0033]
By providing the minute projections 17 on the stepped surface 12, the decrease in the flying height can be reduced even if the ambient atmospheric pressure decreases due to the negative pressure generated by the minute projections 17. Specifically, when the magnetic disk device is used at a high altitude of 3000 m, the ambient atmospheric pressure becomes smaller than the normal atmospheric pressure (1 atm), and the flying height of the slider decreases. For this reason, in the conventional slider, it was necessary to provide a separate negative pressure generating mechanism in order to prevent the flying height from decreasing. In the slider provided with the minute protrusions 17 on the stepped surface 12 of the present invention, a negative pressure generating region is formed behind the minute protrusions 17 as shown in FIG. For this reason, it is not necessary to newly provide a negative pressure generation part like the conventional slider. Thereby, the fall of the flying height due to the altitude difference (difference between 0 m and 3000 m) can be reduced as compared with the slider without the fine protrusions 17.
[0034]
In the configuration of this example, it was confirmed by calculation that the decrease in the flying height was about ½ or less compared to the case without the minute protrusions 17.
[0035]
Although a detailed description of the mechanism is omitted here, the following relationship is established among the flying height Fs of the slider, the load W, and the negative pressure Fn. Further, the slider floats with a flying height that establishes this relationship.
[0036]
Fs = W + Fn (3)
In this embodiment, when the atmospheric pressure decreases, the levitation force Fs decreases as in the conventional slider, and at the same time, the negative pressure Fs decreases. For this reason, the flying height of the slider does not change due to a decrease in atmospheric pressure. This effect is achieved by providing minute protrusions on the step surface having a minute depth (height) as described above. In addition, as with a conventional slider that also uses negative pressure, there is also an advantage that fluctuations in levitation force due to changes in disk peripheral speed can be reduced.
[0037]
FIG. 6 is an enlarged view of part A of FIG. However, in FIG. 6, the height of the minute protrusion 17 is a height protruding from the flat surface portion 13. As shown in FIG. 6, a minute protrusion 17 is provided on the step surface 12, and the height Dp of the minute protrusion 17 is a height Ds from the step surface 12 to the flat portion 13 (from the flat portion 13 to the step surface 12. Therefore, the minute protrusions 17 are in contact with the surface of the magnetic disk 70. For this reason, the flat surface portion 13 on the side where the minute protrusions 17 are provided and the magnetic disk 70 are not in contact with each other. The contact area between the flat surface portion 13 and the magnetic disk 70 can be arbitrarily changed by adjusting the height Dp of the minute protrusion 17.
[0038]
In the present embodiment, since the minute protrusions 17 are higher than the flat surface portion 13, the flat surface portion 13 of the flying pad 10 on the air inflow side does not contact the surface of the magnetic disk 70. Further, the flying pad provided on the air outflow side does not contact with the flat surface portion 13 but contacts the magnetic disk 70 with a predetermined inclination. For this reason, the contact area between the slider 1 and the disk 70 can be greatly reduced. It is known that the attractive force that the slider is attracted to the magnetic disk is proportional to the contact area between the two. Furthermore, in this embodiment, the contact area can be reduced by the minute protrusions 17, so that the attractive force can be reduced.
[0039]
Next, the dimension of each part in a present Example is demonstrated. As described above, the depth Ds from the flat surface portion 13 to the step surface 12 is set to 0.09 μm. The depth Db from the flat surface portion 13 of the flying pad 10 to the bleed surface 11 is 6 μm. The bleed depth Db is set as small as possible for the purpose of reducing the processing amount within the range where the bleed surface does not generate levitation force, but it is not necessary to be 6 μm. Further, the height Dp of the minute protrusion 17 is set to Dp> 0.13 μm in order to make it larger than Ds.
[0040]
Here, the diameter of the microprotrusion 17 is 0.06 mm. This is because if the diameter is reduced (for example, 0.01 mm or less), it is worn by contact with the magnetic disk, and conversely if it is increased (for example, 0.1 mm or more), adsorption with the magnetic disk occurs. Needless to say, wear and adsorption vary depending on the load W and the roughness of the magnetic disk surface.
[0041]
In the present embodiment, the protrusion amount of the fine protrusion 17 from the flat surface portion 13 in the magnetic disk surface direction is 40 nm (Dp−Ds = 0.13 μm−0.09 μm). Here, the height Dp of the microprojections 17 is set such that the projection amount (Dp−Ds) is smaller than the flying height of the flat portion 13 and the roughness of the magnetic disk surface in order to avoid contact with the magnetic disk surface. This is to make it larger. If the average roughness Ra of the magnetic disk surface is 2 nm, the maximum surface roughness Rmax is 6 nm, which is about three times the value of Ra, and therefore needs to be 6 nm or more.
[0042]
The flying height h of the flying pad on the air outflow side of the slider ₀ And the flying height hi of the floating pad on the air inflow side is the clearance ratio (hi / h) because the slider is inclined. ₀ ) Is usually a value between 2 and 8. In this embodiment, hi / h ₀ = 3, h ₀ = 20 nm, hi = 60 nm. For this reason, even if the protrusion amount is 40 nm, there is no contact with the rotating magnetic disk.
[0043]
For the reasons described above, when the flying height is reduced, it is necessary to reduce the projection height Dp in order to avoid contact with the magnetic disk. Further, since the protrusion amount (Dp−Ds) only needs to be larger than the maximum surface roughness Rmax (= 3Ra), Dp may be decreased if Rmax is decreased.
[0044]
As described above, by providing the minute protrusions 17 on the stepped surface 12, it is possible to prevent the front of the slider from being bent and to prevent the disk from being damaged even when the front of the slider is generated. Furthermore, the flying height can be prevented from lowering due to the lowering of the circumferential pressure, and the attractive force can be reduced. Here, even if Dp is lower than Ds, effects other than the reduction of the adsorption force are maintained.
[0045]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a perspective view of the air bearing surface side of a slider according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 shows a plan view of the air bearing surface in FIG.
[0046]
The difference between this embodiment and the first embodiment is that, in this embodiment, the positions of the two floating pads 10 on the inflow side are shifted to the inside of the slider. As shown in FIG. 8, the front edge 16 of the step surface 12 is slightly shifted rearward from the front edge 15 of the main body of the slider 1. Further, the side edge of the flying pad is also shifted inward from the side edge of the slider. As a result, even when chipping (chips) occurs when the sliders are cut one by one from the strip-shaped bar by machining, the shape of the flying pad does not change due to chipping. For this reason, productivity by machining can be improved. This embodiment also has the same effect as that of the first embodiment.
[0047]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a perspective view of the air bearing surface side of a slider according to another embodiment of the present invention.
[0048]
The difference between the present embodiment and the first embodiment is that a rear step surface 18 is provided behind the floating pad 10 on the inflow side in this embodiment. The rear step surface 18 is on the same plane as the step surface 12 (has substantially the same height), and is provided along the outer side surface 13a of the flying pad. By providing the rear rear step surface 18, the air flow flowing into the rear of the flat portion 13 is restricted, and the rear of the flat portion 18 on the rear step surface 18 side becomes a negative pressure generation region 18 a that generates negative pressure. . Since the negative pressure becomes weaker as the ambient pressure decreases, the amount of decrease in the flying height of the slider is small even if the atmospheric pressure decreases, as in the effect of the negative pressure due to the minute protrusions 17. In addition, the higher the negative pressure, the smaller the amount of decrease in flying due to the reduced pressure. For this reason, compared with Example 1, the flying height fluctuation | variation by the fall of the surrounding pressure is small, and a more reliable slider can be provided. In addition, the same effect as in the first embodiment can be expected.
[0049]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a perspective view of the air bearing surface side of a slider according to another embodiment of the present invention.
[0050]
The difference between the present embodiment and the third embodiment is that, in this embodiment, the stepped surfaces 12 of the two floating pads 10 on the inflow side are connected by a central stepped surface 19. By providing the central step surface 19, the air flow flowing in between the two levitation pads is restricted, and a negative pressure is generated in a wide area behind the levitation pad. Further, the negative pressure is increased by setting the depth from the step surface 13 to the bleed surface 11 to 2 μm. By adjusting this depth, the magnitude of the negative pressure can be adjusted. For this reason, the negative pressure can be further increased than in the third embodiment, and the decrease in the flying height due to the decrease in the surrounding atmospheric pressure can be made smaller than in the third embodiment. Further, the increase in the negative pressure can further reduce the flying height fluctuation due to the difference in the disk peripheral speed. In addition, the same effect as in the first embodiment can be expected.
[0051]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a perspective view of the air bearing surface side of a slider according to another embodiment of the present invention.
[0052]
The difference between this embodiment and the first embodiment is that only one floating pad having the same size as the slider body is provided. Further, a step surface 12 is provided around the flat portion 13. If the step surface 12 is provided on the entire circumference other than the magnetic head mounting surface as in the present embodiment, even when the airflow flowing into the slider is obliquely entered (the slider is set with an angle with respect to the disk circumferential direction). In this case, since the step surface 12 generates a flying height, a constant flying height can be realized over the entire circumference of the disk. Furthermore, since only one flying pad is mounted, the slider can be easily downsized. Further, since the minute projections 17 are provided on the inflow side of the step surface 12 as in the first embodiment, the same effect as in the first embodiment can be expected.
[0053]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a perspective view of the air bearing surface side of a slider according to another embodiment of the present invention.
[0054]
The difference between the present embodiment and the fourth embodiment is that the rear stepped surface 18 is provided by extending rearward from both side surfaces of the flat portion 18 and the minute protrusions 17 are provided on each flat portion 18. When the step surface 12 is provided on the entire circumference other than the magnetic head mounting surface as in the present embodiment, the step surface 12 is lifted even when the air flow flowing into the slider flows obliquely as in the fourth embodiment. In order to generate the amount, a constant flying height can be realized all around the disk. Furthermore, by increasing the number of the fine protrusions 17, the effect of the negative pressure can be increased, and a more stable flying height slider can be supplied. Further, since the minute protrusions 17 are provided on the inflow side of the step surface 12 as in the first embodiment, the same effect as in the first embodiment can be expected.
[0055]
The above-described minute protrusions 17 are not limited to two, and it is possible to provide a plurality of optimum numbers as long as the floating force is not hindered. Further, it is made of a material that can withstand the contact and sliding between the magnetic disk 70 and the slider 1 and is formed by a thin film process such as etching.
[0056]
In addition, by making the shape of the minute protrusions 17 cylindrical, the edge length of the minute protrusions 17 that come into contact with the magnetic disk 70 can be shortened as compared with the case where the edges are rectangular. For this reason, a contact area can be made small and adsorption power can be reduced. Further, the tip of the minute protrusion 17 is not limited to a flat surface, and a hemispherical surface or a curvature can be provided in order to reduce the contact stress with the magnetic disk.
[0057]
Moreover, the microprotrusion 17 can be easily manufactured by etching.
[0058]
FIG. 13 shows a specific method for forming the flying pad and the minute protrusions 17.
[0059]
First, the first mask 21 shown in (b) is provided on the slider substrate 20 as shown in (a), and the first stage etching is performed to form a flying pad. After that, the second mask 22 shown in (c) is provided, and the step surface 12 and the minute protrusions 17 are formed by the second-stage etching shown in (d). As a result, a slider in which the height Dp of the microprojections 17 and the depth (height) Ds of the step surface 12 are equal can be obtained. In other words, at this time, a slider having the minute protrusions 17 having the same height as the flat surface portion 13 is obtained.
[0060]
For the purpose of preventing adsorption, when the height Dp of the fine protrusion 17 is desired to be higher than the depth (height) Ds of the stepped surface 12, a third mask shown in FIG. It is obtained by etching. In a magnetic disk device that needs to solve the adsorption problem, such as a device adopting the CSS method, it is necessary to carry out up to (e).
[0061]
Examples of the etching method include chemical etching, laser induced chemical etching, chemical etching such as plasma etching, physicochemical etching such as reactive ion milling, and electrochemical etching such as electrolytic etching. By using these etching methods, various shapes of floating pads and minute protrusions can be formed. Further, the depth of the step surface and the height of the protrusion can be adjusted.
[0062]
In this method, the minute protrusions 17 are made of the same material as that of the slider substrate 20, but it is also possible to manufacture the protrusions using carbon, diamond-like carbon, hydrogen-added or nitrogen-added carbon using a similar thin film process. By using these materials, the wear resistance of the fine protrusions 17 can be improved. In addition, the wear resistance can be improved by forming a protective film on the flat surface portion 13 and the minute protrusions 17 that are in contact with the disk 70. By improving the wear resistance, the contact life between the flat portion 13 and the minute protrusions 17 can be extended, and dust generation can be reduced, so that the reliability of the apparatus can be improved. The protective film is formed by vapor deposition, sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposit) method or the like.
[0063]
FIG. 14 shows a magnetic disk drive equipped with the magnetic head slider 1 of the present invention.
[0064]
The magnetic head slider 1 (hereinafter abbreviated as slider 1) is supported by a suspension 81, and the suspension 81 is connected to a guide arm 82. The guide arm 82 is rotated around the pivot bearing 83 by the voice coil motor 84 to move the slider 1 to a predetermined radial position of the magnetic disk 70 rotated by the spindle motor 60. In this way, the magnetic head slider 1 is configured to read and write data on the magnetic disk 70. These mechanisms are sealed by a base 90 and a cover (not shown).
[0065]
Although the magnetic disk apparatus of the present embodiment is a CSS system, the slider of the present invention is also mounted on a magnetic disk apparatus that employs a load / unload system in which the slider 1 is retracted outside the disk 70 when the disk rotation is stopped. Can do.
[0066]
The magnetic head slider of the present invention is particularly effective for a smooth magnetic disk having a small surface roughness of the magnetic disk surface. Specifically, in order to realize a surface recording density of 10 Gb / inch 2 or more, it is essential to reduce the flying height of the magnetic head slider to 20 nm or less. It is necessary to reduce the average surface roughness Ra to 2 nm or less.
[0067]
Ra is measured using a stylus type surface roughness meter, measuring 1 mm, ignoring 0.1 mm on both sides, and at a cutoff frequency of 25 Hz. In AFS (Atomic Force Microscope), measurement is performed in a 10 μm square measurement range.
[0068]
A smooth disk with Ra ≦ 2 nm has a large coefficient of friction even when the flying slider comes into contact with the disk surface for some reason. Therefore, a large friction force F is generated in the conventional slider. When F increases, the conventional slider easily rotates forward and damages the disk surface. On the other hand, according to the present invention, even if the average surface roughness Ra <2 nm of the magnetic disk, the slider does not come into contact with the disk surface and the slider does not damage the disk surface. As a result, a highly reliable slider with a low flying height can be provided, and a large-capacity magnetic disk device can be realized.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, the slider of the present invention is less likely to turn forward even when the magnetic head slider and magnetic disk come into contact with the rotating disk during CSS or during flying, and even when the slider is turned forward, The leading edge of the step surface does not damage the disk surface. In addition, a constant flying height can be realized even if the ambient atmospheric pressure decreases. Further, by combining this slider and a smooth disk, a large capacity and high reliability magnetic disk device can be supplied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a slider flying surface according to a first embodiment.
FIG. 2 is a view for examining conditions under which a slider is turned forward by a frictional force.
FIG. 3 is a functional explanatory diagram of a minute protrusion.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the depth of the step surface and the levitation force.
FIG. 5 is a diagram showing a pressure distribution of a slider.
6 is an enlarged view of a part A in FIG.
FIG. 7 is a perspective view of a slider flying surface according to a second embodiment.
FIG. 8 is a front view of a slider according to a second embodiment.
FIG. 9 is a perspective view of a slider flying surface of a third embodiment.
FIG. 10 is a perspective view of a slider flying surface according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is a perspective view of a slider flying surface of a fifth embodiment.
FIG. 12 is a perspective view of a slider floating surface according to a sixth embodiment.
FIG. 13 shows a method for forming a flying pad.
FIG. 14 shows a magnetic disk device equipped with the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic head slider, 10 ... Floating pad, 11 ... Bleed surface, 12 ... Step surface, 13 ... Plane portion, 14 ... Step portion, 15 ... Slider front edge, 16 ... Front edge of step surface, 16a ... Corner portion , 17 ... minute projections, 20 ... magnetic head, 70 ... magnetic disk.

Claims (6)

磁気ディスクに情報を記録再生する磁気ヘッドを搭載した磁気ヘッドスライダであって、
この磁気ヘッドスライダのディスク対向面に浮上用パッドを設け、
この浮上用パッドは、平面部と、この平面部の空気流入側に設けたこの平面部より低い段差面とを備え、
この段差面に突起を形成し、この突起の高さは前記段差面から前記平面部までの高さ以上とした磁気ヘッドスライダ。 It met magnetic head slider having a magnetic head for recording and reproducing information on a magnetic disk,
A flying pad is provided on the disk facing surface of the magnetic head slider ,
The floating pad includes a flat portion, Bei example a lower step surface the flat portion provided on the air inflow side of the flat portion,
The step surface to form a protrusion, magnetic head slider height of the projections is that the above height from the stepped surface to said flat portion. 前記浮上用パッドの空気流入側の前縁が、前記ディスク対向面の空気流入側の前縁と一致している請求項１に記載の磁気ヘッドスライダ。 2. The magnetic head slider according to claim 1, wherein a leading edge of the flying pad on the air inflow side coincides with a leading edge of the air bearing side of the disk facing surface . 磁気ディスク面上を浮上し、この磁気ディスク面に情報を記録再生する磁気ヘッドを搭載した磁気ヘッドスライダであって、
平面部と、この平面部の空気流入側に設けたこの平面部より低い段差面とを有する浮上用パッドを、前記磁気ヘッドスライダのディスク対向面の空気流入側で前記磁気ヘッドスライダの幅方向の両側と、前記磁気ヘッドスライダのディスク対向面の空気流出側とに設け、
前記空気流入側に設けた浮上用パッドは前記段差面に突起を有し、この突起の高さは前記段差面から前記平面部までの高さ以上である磁気ヘッドスライダ。 A magnetic head slider mounted with a magnetic head that floats on the magnetic disk surface and records and reproduces information on the magnetic disk surface,
A flying pad having a flat surface portion and a step surface lower than the flat surface portion provided on the air inflow side of the flat surface portion is arranged on the air inflow side of the disk facing surface of the magnetic head slider in the width direction of the magnetic head slider. Provided on both sides and the air outflow side of the disk facing surface of the magnetic head slider,
The flying pad provided on the air inflow side has a protrusion on the step surface, and the height of the protrusion is equal to or higher than the height from the step surface to the flat portion . 前記空気流出側に設けた浮上用パッドは、前記平面部に前記磁気ヘッドを備えた請求項３に記載の磁気ヘッドスライダ。 The magnetic head slider according to claim 3, wherein the flying pad provided on the air outflow side includes the magnetic head on the planar portion . 磁気ディスクと、この磁気ディスクを回転するスピンドルモータと、前記磁気ディスクに情報を記録又は再生する磁気ヘッドとを備えた磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダを支持するサスペンションと、このサスペンションを回転させ前記磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク上で移動させる機構とを備え、  A magnetic head, a spindle motor that rotates the magnetic disk, a magnetic head slider that includes a magnetic head that records or reproduces information on the magnetic disk, a suspension that supports the magnetic head slider, and a suspension that rotates the suspension. A mechanism for moving the magnetic head slider on the magnetic disk,
平面部と、この平面部の空気流入側に設けたこの平面部より低い段差面と、この段差面に形成したこの段差面から前記平面部までの高さ以上の高さの突起とを有する浮上用パッドを前記磁気ヘッドスライダのディスク対向面に設けた磁気ディスク装置。A floating surface having a flat surface portion, a step surface lower than the flat surface portion provided on the air inflow side of the flat surface portion, and a protrusion having a height higher than the height from the step surface to the flat surface portion formed on the step surface. A magnetic disk drive in which a pad is provided on the disk facing surface of the magnetic head slider. 磁気ディスクと、この磁気ディスクを回転するスピンドルモータと、前記磁気ディスクに情報を記録又は再生する磁気ヘッドとを備えた磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダを支持するサスペンションと、このサスペンションを回転させ前記磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスク上で移動させる機構とを備え、  A magnetic head, a spindle motor that rotates the magnetic disk, a magnetic head slider that includes a magnetic head that records or reproduces information on the magnetic disk, a suspension that supports the magnetic head slider, and a suspension that rotates the suspension. A mechanism for moving the magnetic head slider on the magnetic disk,
前記磁気ヘッドスライダは、平面部と、この平面部の空気流入側に設けたこの平面部より低い段差面とを有する浮上用パッドを前記磁気ヘッドスライダのディスク対向面の空気流入側で前記磁気ヘッドスライダの幅方向の両側と、前記磁気ヘッドスライダのディスク対向面の空気流出側とに設け、前記空気流入側に設けた浮上用パッドには前記段差面にこの段差面から前記平面部までの高さ以上の高さの突起と備え、前記空気流出側に設けた浮上用パッドには前記平面部に前記磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置。  The magnetic head slider has a flying pad having a flat portion and a step surface lower than the flat portion provided on the air inflow side of the flat portion on the air inflow side of the disk facing surface of the magnetic head slider. Provided on both sides of the slider in the width direction and on the air outflow side of the disk facing surface of the magnetic head slider, the flying pad provided on the air inflow side has a height from the step surface to the flat portion on the step surface. A magnetic disk drive comprising: a protrusion having a height higher than that; and a flying pad provided on the air outflow side having the magnetic head on the flat surface.

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