JPH09178458A - バンプディスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ヘッドの浮上高さの測定やグライドテス
ターの浮上高さの測定等の基準検定に用いられるバンプ
ディスクにおいて、ヘッドが突起形状に追従して飛行し
ない程度に突起底部の面積が小さく、しかも形状及び高
さの精度が高く、耐久性の高い突起を有するとともに、
一枚で２種類以上の浮上高さを検定できるバンプディス
クおよびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 非磁性基板、下地層、磁性層又は保護層
上に、突起の高さが１〜１００ｎｍ、突起底部の面積が
１ｍｍ² 以下である突起を有することを特徴とするバン
プディスクおよび所定の条件下でエネルギービームを照
射して所定の突起を得るバンプディスクの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッドの浮上
高さの測定やグライドテスターの浮上高さの測定等の基
準検定に用いられるバンプディスクおよびその製造法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ヘッドの浮上高さの測定やグ
ライドテスターの浮上高さの測定等の基準検定には、基
板上に所望の高さの突起を形成したバンプディスクが、
例えば以下のように用いられている。磁気ヘッドの浮上
高さは、ディスクとヘッドの相対速度に応じて変化する
ものであるため、まず浮上高テスターにより、ヘッド浮
上高さと該相対速度との関係を求めておく。次いで、予
め突起高さの分かっているバンプディスクを、浮上高さ
を測定しようとするグライドテスターにかけ、該突起高
さと等しい高さでヘッドが浮上するように相対速度を変
化させる。

【０００３】そして、バンプディスクの突起に被検定ヘ
ッドが衝突する時に発生する信号電圧レベルから判定し
きい値を設定することにより、基準検定が行われる。被
検定ヘッドが衝突する時の回転数とその時の突起高さ、
即ち、ヘッド浮上高さとの関係を求めることにより基準
検定が行われる。

【０００４】従来、このような基準検定用のバンプディ
スクとしては、ディスク基板の板面に荷重をかけた針
（ダイヤモンド等）や微小硬度計などの圧針を押し込
み、これにより圧針押し込み部の周囲の板面が盛り上が
ることを利用して突起を形成したものが用いられてい
る。このバンプディスクにおいて、形成する突起の高さ
の調整は、板面に押し込む圧針にかける荷重を調節する
ことにより行われている。また、基板上で突起を形成し
たいところを残してマスキングをし、その上からスパッ
タリング法によりチタン等の金属膜の成膜を行い、その
後マスクを外すことにより突起を得たものも用いられて
いる。

【０００５】しかしながら、圧子等を押し込むことによ
り突起を形成した従来のバンプディスクでは、突起の底
部が比較的大きくならざるを得ない。このため、突起高
さが５０ｎｍ以下である場合であっても、その突起底部
は通常直径２ｍｍ程度となり、突起の高さに対して、底
部の面積が大きく、所期の突起に比べて非常になだらか
な丘状突起となる。このようなバンプディスクを用いた
場合、磁気ヘッドはこのなだらかな丘状突起に追従して
飛行するようになるため、ヘッドと突起との衝突が検出
されなくなる。したがって、基準検定用ディスクとして
適切でない。また、突起高さの制御は板面に押し込む圧
子にかける荷重を調節することで行われるが、高さ方向
のばらつきが大きく、一様な突起形状と高さを精度良く
作製することが困難であるという問題もある。

【０００６】一方、マスクを用いて突起を形成する従来
法では、基板上に複数個の突起を作製することは可能で
あるが、これら突起はすべて同じ高さになる。従って、
２種類以上の浮上高さで検定するためには、突起高さの
異なる２枚以上のディスクを用意する必要があり、操作
が煩雑になりやすい。また、突起の上部と側部のエッジ
が鋭いため、エッジ部が摩耗しやすく、使用するにした
がって、形状が変化するという欠点があった。

【０００７】したがって、ヘッドが突起形状に追従して
飛行しない程度に突起底部の面積が小さく、所期の突起
形状及び、突起高さとなるように精度良く作製され、同
一のバンプディスクを用いて２種類以上の浮上高さを検
定できることが望まれる。また、使用回数が増えても形
状変化しないことが好ましい。また、前述したように、
バンプディスクの突起と被検定ヘッドを衝突させ、その
時に発生する信号電圧レベルをグライドテスターのしき
い値としているが、上記従来法により得られるバンプデ
ィスクの突起の大きさは、実際の製品（磁気ディスク）
で欠陥となるバリ等の突起と比べて大きいため、正確な
しきい値を得ることが困難である。

【０００８】本発明において、バンプディスクの高さ
は、ＪＩＳ表面粗さ（Ｂ０６０１）により規定される、
粗さ曲線の中心線を基準とした場合の突起の高さで表
す。本発明のバンプディスクの突起の高さは、通常５〜
１００ｎｍである。ヘッドの浮上高さは、電磁変換特性
の関係から実用上は１００ｎｍを超えることがないた
め、これより高い突起高さは必要なく、また５ｎｍ未満
では、基板が元来有する細かな凹凸に埋もれてしまい突
起としての効果が得られないことがあるため好ましくな
い。

【０００９】また、本発明のバンプディスクは突起を１
個設けていればよいが、必要に応じて２種類以上、好ま
しくは４種類以上高さの異なる突起を複数個設けること
もできる。これにより、ヘッドの浮上高さと、ディスク
とヘッドとの相対速度との関係を精度良く求めることが
可能になる。

【００１０】さらに、本発明のバンプディスクの製造法
によれば、突起底部の面積を１ｍｍ ² 以下、必要に応じ
て１００μｍ² 以下とヘッドのスライダ面積に比べて充
分小さくすることができるため、スライダとディスク間
の空気の圧力変動が生じない。このためヘッドが突起の
形状に追従して飛行することなく、ヘッドが確実に突起
と衝突することができるようになる。

【００１１】また、実際に製品において欠陥となるバリ
等の突起の大きさに近い突起を形成することができるた
め、本発明のバンプディスクを用いるとグライドテスタ
ーによる、検査を正確に行うことができる。

【００１２】本発明のバンプディスクを製造するための
好ましい方法としては、基板上にＮｉＰ等の非磁性体か
らなる下地層を設けた磁気記録媒体用基板を回転させな
がら、その表面に円周方向に沿って、出力を精度良く制
御したエネルギービームを照射して表面に突起を形成す
る方法等が挙げられる。エネルギービームとしては、レ
ーザー、電子線、Ｘ線等が挙げられる。レーザーとして
は、Ａｒガスレーザー、ＣＯ₂ ガスレーザー等のガスレ
ーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー等が挙げら
れる。また、中でもパルスレーザーを用いることが好ま
しい。

【００１３】以下、パルスレーザーを用いた場合を例と
して本発明を説明する。本発明において、突起の生成機
構は未だ十分解明されていないが、次のように考えられ
る。図２は突起の予想される生成機構を示す概念図であ
る。図２（ａ）で、パルスレーザー１が照射された下地
層２の局所的に過熱されたスポット部３は一部溶融し、
基板の回転（方向を矢印で示す）、またはレーザービー
ムの走査によって溶融部分が移動する。図２（ｂ）に示
すように最初にビームが当った部分はその後、温度が下
がり温度勾配が生ずる。一般に、溶融液体においては、
低温側の方が表面張力が大きく、この表面張力の差によ
り、最初にビームで照射され溶融しその後低温になった
部分が、後から溶融した部分の液体を取り込み盛り上が
る。したがって、図２（ｃ）に示すように、最初に溶融
した部分には凸部４ができ、レーザービームの走査方向
に対して突起の後部に凹部５を有することとなる。つま
り、突起の中心を通り、レーザービームの走査方向を含
む垂直断面形状が、突起底部の片側部分に凹部を有する
こととなる。

【００１４】本発明において、レーザービームの走査方
向とは、静止したディスク上でレーザービームが走査す
る方向のみならず、レーザービームは静止させておき、
ディスクを回転させた状態で照射する場合のディスクの
回転方向をも示すこととする。レーザービームの走査あ
るいは基板の回転が遅いか、あるいはレーザービームの
パワーが大きい等の条件によっては、熱収縮により突起
底部の周囲に凹部ができる場合もある。この現象の解明
は十分ではないが、局所的に加熱されたスポット部は膨
張するが、その回りは冷えていて変形しにくいため、膨
張した部分は外気ですぐに冷やされ突起として残る。そ
して突起の周囲は、熱収縮による凹みができる。また、
突起の頂部は平坦ではなく、適度な曲率を有する半球状
である。

【００１５】また、レーザービームを走査せずに静止し
たディスクに照射したりレーザービームの走査方向とデ
ィスクの回転方向との相対速度が０である場合は溶融範
囲が広く、溶融した液面の中心部が盛り上がらずにクレ
ーター状の突起となる。突起高さはレーザーの強度とそ
の平均照射時間、及びディスクの線速度を調節すること
によって自由に制御され、突起の密度は、１周当たりの
突起の個数、パルスレーザーの半径方向の照射間隔、及
び上記の突起の高さを制御する条件を調節することによ
り自由に制御させる。通常、レーザーの強度は２０〜５
００ｍＷ、平均照射時間は０．０５〜１００μｓｅｃ、
レーザーのスポット径は０．２〜４μｍ、基板の線速度
は０．８〜１５ｍ／ｓｅｃが好ましい。ここで、レーザ
ーの平均照射時間とは、１つの突起を形成させるのにレ
ーザーを下地層表面に照射した時間を示す。

【００１６】レーザービームの照射面積を変えるには、
通常、対物レンズの開口率を変えればよく、開口率が
０．１〜０．９５の対物レンズを用いることにより、ビ
ームの照射径は０．７〜６μｍ程度まで制御できる。本
発明において、バンプディスクを製造するための非磁性
基板としては、通常アルミニウム合金板またはガラス基
板が用いられるが、銅、チタン等の金属基板、セラミッ
ク基板、樹脂基板又はシリコン基板等を用いることもで
きる。

【００１７】非磁性体からなる下地層は好ましくはＮｉ
Ｐ合金層であり、通常無電解メッキ法またはスパッタ法
により形成される。またその厚みはレーザー照射による
発熱と熱伝導による放熱の関係から重要であり、好まし
くは５０〜２０，０００ｎｍ、特に好ましくは１００〜
１５，０００ｎｍである。

【００１８】突起形成後、下地層の上に形成する成膜層
としては特に制限は無いが、磁気ディスクの層構成と同
様にする事が簡便で有利である。すなわち、下地層／中
間層／磁性層／保護層の構成とすることが望ましい。こ
の場合、Ｃｒ、あるいはＣｕ層等の中間層の膜厚は通常
２０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１００ｎｍであ
る。下地層上または中間層上に設ける磁気記録層は、無
電解メッキ、電気メッキ、スパッタ、蒸着等の方法によ
って形成され、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ
−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−
Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ系合金等の強磁性
合金薄膜が形成され、その膜厚は通常３０から７０ｎｍ
程度である。

【００１９】この磁気記録層上には保護層が設けられる
が、保護層としては蒸着、スパッタ、プラズマＣＶＤ、
イオンプレーティング、湿式法等の方法により、炭素
膜、水素化カーボン膜、ＴｉＣ、ＳｉＣ等の炭化物膜、
ＳｉＮ、ＴｉＮ等の窒化膜等、ＳｉＯ、ＡｌＯ、ＺｒＯ
等の酸化物膜等が成膜される。これらのうち特に好まし
くは、炭素膜、水素化カーボン膜である。又、保護層上
には通常、潤滑剤層が設けられる。

【００２０】

【実施例】次に、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施
例によって限定されるものではない。 実施例１ 無電解メッキ法によりＮｉ−Ｐメッキの下地層を１５μ
ｍ程度の厚みで形成したアルミニウム合金ディスク状基
板の表面を表面粗さＲａが１ｎｍ以下になるように表面
研磨した。次に、表−１に記載した強度を精度良く制御
された波長λ＝５１４．５ｎｍのアルゴンパルスレーザ
ーを、表−１に記載した条件下でＮｉＰ層に照射して高
さが４種類となるように突起を形成させた。

【００２１】ディスクの線速度は１７１４ｍｍ／ｓｅ
ｃ、レーザーの照射時間は１．２５μｓｅｃ、レーザー
の集光に用いた対物レンズの開口率ＮＡは０．３であ
る。エネルギーの８４％が集中するスポット径は、１．
２２×λ／ＮＡで表される。表−１に実施例のレーザー
の強度、突起高さ、突起底部面積を示した。

【００２２】

【表１】

【００２３】図１は、実施例１で得られた基板のＮｉＰ
層の表面形状を示す概略図である。図から明らかなよう
に、孤立した突起の頂部は平坦ではなく適度な曲率を有
する半球状をしている。次いで、スパッタ法により、上
記基板のＮｉＰ下地層上に、順次、Ｃｒ中間層（１００
ｎｍ）、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金磁性膜（５０ｎｍ）及び
カーボン保護膜を（２０ｎｍ）を形成し、その後、浸漬
法によりフッ素系液体潤滑剤（モンテエジソン社製商品
名ＤＯＬ−２０００）を２ｎｍ塗布して、バンプディス
クを作製した。

【００２４】このバンプディスクを用いて、７０％マイ
クロスライダ（スライダ幅２５０μｍ、荷重９．５ｇ
ｆ）の検定を行ったところ、表−２の結果を得た。１枚
のバンプディスクで容易に異なる４種類の高さの検定が
行えることが確認された。

【００２５】

【表２】

【００２６】比較例１ 実施例と同様の表面研磨されたアルミニウム合金ディス
ク状基板を用い従来の圧子を押し込む方法で高さ５５ｎ
ｍの突起を形成した後、実施例と同様の層構成でバンプ
ディスクを作製し、同一ヘッドを用いて検定を行ったと
ころ、相対速度５．５ｍ／ｓｅｃ以下で接触が検出され
た。この相対速度は、実施例のバンプディスクでは、浮
上高さ４５ｎｍと検定されたものである。比較例の突起
は底部面積が、３ｍｍ² もある丘状突起であったため、
ヘッドは突起形状に追従して飛行してしまうためと考え
られ、検定が適切にできないことがわかる。

【００２７】実施例２ 無電解メッキ法によりＮｉ−Ｐメッキの下地層を１５μ
ｍ程度の厚みで形成したアルミニウム合金ディスク状基
板の表面を、表面粗さＲａが７０Å以下になるようにテ
キスチャー処理した。強度を精度よく制御された波長λ
＝１０６４ｎｍ、パルス周波数１０ＫＨｚ、スポット径
１０μｍのＨｅ−Ｎｅパルスレーザーを、ディスクを走
査させないでＮｉＰ層に照射して突起を形成させた。

【００２８】図３は実施例２で得られた基板のＮｉＰ層
の形状を示す図である（米国ｔｅｎｃｏｒ社製三次元粗
さ測定機“ｔｅｎｃｏｒ Ｐ−１０”で測定した）。突
起の高さは１．４４μｍ、直径は３５μｍであった。次
いで、スパッタ法により、上記基板のＮｉＰ下地層上
に、順次、Ｃｒ中間層（１００ｎｍ）、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔ
ａ合金磁性膜（５０ｎｍ）及びカーボン保護膜（２０ｎ
ｍ）を形成し、その後、浸漬法によりフッ素系液体潤滑
剤（モンテエジソン社製商品名ＤＯＬ−２０００）を２
ｎｍ塗布して、バンプディスクを作製した。

【００２９】比較例２ 実施例と同様の表面研磨されたアルミニウム合金ディス
ク状基板を用い、スパッタリング法により図４に示すよ
うな高さ１．４２μｍ、直径１２０μｍの突起を形成し
た後、実施例１と同様の層構成でバンプディスクを作製
した。実施例２及び比較例２で得られたバンプディスク
を、３種類のヘッドを用いて同様に検定を行った結果を
図５及び図６に示す。実施例２のバンプディスクは突起
と衝突したときに発生する信号電圧レベル（判定しきい
値）が４００〜５００ｍＶであるのに対し、比較例２の
バンプディスクは６００〜７５０ｍＶと判定しきい値が
大きくなってしまっており、適切な検定が行えないこと
がわかる。

【００３０】

【発明の効果】本発明のバンプディスクの製造法によれ
ば、突起底部の面積がヘッドスライダ面積に比べて極め
て小さい突起を容易にかつ精度良く形成でき、また、同
一ディスク状に高さの異なる突起を複数個形成できる。
このようにして作られたバンプディスクを用いれば、ヘ
ッドやグライドテスターの浮上高さを複数の高さ水準
で、しかも容易に精度良く検定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られたバンプディスクの突起の形
状を示す概略図である。

【図２】本発明の突起の予想される生成機構を示す概念
図である。

【図３】実施例２で得られたバンプディスクの突起の形
状を示す図である。

【図４】比較例２で得られたバンプディスクの突起の形
状を示す図である。

【図５】実施例２で得られたバンプディスクを用いて検
定を行った結果を示す図である。

【図６】比較例２で得られたバンプディスクを用いて検
定を行った結果を示す図である。

【符号の説明】

１ パルスレーザー ２ 下地層 ３ スポット部 ４ 突起 ５ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神津 順一 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性基板、下地層、磁性層又は保護層
   上に、突起の高さが１〜１００ｎｍ、突起底部の面積が
   １ｍｍ² 以下である突起を有することを特徴とするバン
   プディスク。
2. 【請求項２】 突起がエネルギービームを照射すること
   により形成されたものである請求項１に記載のバンプデ
   ィスク。
3. 【請求項３】 非磁性基板、下地層、磁性層又は保護層
   上に、エネルギービームを照射することにより、突起の
   高さが１〜１００ｎｍ、突起底部の面積が１ｍｍ² 以下
   である突起を形成することを特徴とするバンプディスク
   の製造法。