JPH10134316A

JPH10134316A - 磁気ヘッドの加工方法

Info

Publication number: JPH10134316A
Application number: JP28276096A
Authority: JP
Inventors: Michio Endo; 道雄遠藤; Hisao Ushigome; 尚夫牛込
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】異種材料から成る磁気ヘッドの記録媒体対向
面を、加工段差を少なく加工する。【解決手段】表面がセラミックス部材である定盤に修
正リングとダミーワークを装着し、砥粒を含んだ液を滴
下しながら回転した後、遊離砥粒を除去し、次に砥粒を
含まない液を滴下しながら回転するような前処理を行
い、前記前処理を行った定盤に修正リングと加工対象の
磁気ヘッドを装着し、砥粒を含まない液を滴下しながら
定盤を回転して加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッドの記録
媒体対向面（以下浮上面と称する）をラッピング（ラッ
プとも称する）で加工する方法に係り、特に磁気ヘッド
本体をなす基板上に異種材料の保護膜や金属磁性膜を成
膜した複合材からなる磁気ヘッドに好適な加工方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ヘッドの浮上面のラッピング方法と
して、錫等の軟質金属の定盤上へ砥粒を含んだラップ液
を定期的に供給しながらラッピング加工する方法が一般
的に知られている（従来例１とする）。また、複合材か
らなる磁気ヘッドの、浮上面の異種材料間に生じる加工
段差を低減するラップ方法として、砥粒を含むラップ液
にて粗ラップした後に、砥粒を含まないラップ液で仕上
ラッピングを行う方法及びその装置が、特開平０３−９
２２６４号公報に開示されている（従来例２とする）。
さらに、複合材料の加工段差が小さくかつ定盤の形状劣
化も少ないラップ方法として、アルミナを主成分とし砥
粒が入り込む程度の孔を分散させたセラミック定盤にて
ラッピング加工を行う方法が、特公平５−９２２７号公
報に開示されている（従来例３とする）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図２及び図３に示すよ
うな、例えば基板材１０がアルミナチタンカーバイト製
で、これにアルミナ製の保護膜１３およびパーマロイ等
の磁性金属の磁性膜１２が形成されているような複合材
からなる磁気ヘッド１の浮上面１１をラップするに際し
て、従来例１では図８に示すように、基板材１０より軟
質の保護膜１３及び保護膜１３よりさらに軟質の磁性膜
１２が、遊離砥粒３１で選択的に加工されるので、加工
段差は１０００オングストローム程度生じ、また縁だ
れ、加工面の傷も多く生じる。

【０００４】従来例２では、仕上げ加工に遊離砥粒を用
いないため、加工段差、縁だれが低減されると述べられ
ている。しかし、粗ラップと仕上げラップを同一の定盤
で連続して行っているために、仕上げラップにおいては
まだ遊離砥粒が残存している。また、遊離砥粒で粗ラッ
プを行いながら同時に定盤への砥粒の埋め込みを行なう
ため、砥粒が定盤へ押圧される面積は実ワーク分だけで
小さく、かつ埋め込みの時間は粗ラップ加工仕様で決ま
ってしまうため、均一で密度の高い砥粒の埋め込みがで
きない。このため安定して加工段差を低減させることが
できず、２００オングストローム程度の段差は発生して
しまう。さらに、ラップ加工能率が安定しないという問
題もある。また、定盤に軟質金属を用いているために磁
気ヘッドと定盤との接触などにより、浮上面に定盤材を
構成する軟質金属が付着してしまうという問題もある。

【０００５】一方、従来例３では、定盤がアルミナを主
成分とする硬質のセラミックスであるために、定盤の形
状劣化という点については有効であるが、逆に定盤を精
度良く凹曲面に形成することができないという問題があ
る。磁気ヘッドは記録媒体との吸着を防ぎ摩擦抵抗を減
少させるために、その浮上面をわずかに凸曲面形状とな
るように加工するが、そのためには定盤を凹曲面にし、
ラップ時その定盤曲率を浮上面に転写する方法が用いら
れる。これに対し、定盤の硬度が高いため機械加工によ
り所定の寸法形状に精度良く効率的に加工できない。ま
た、砥粒は孔部にしか入り込まず、固定される砥粒密度
が高くできないという問題もある。

【０００６】本発明は、異種材料の複合材から成る磁気
ヘッドの浮上面に対し、加工段差、縁だれ、傷などの少
ない高精度な加工を実現するとともに、金属等の付着が
ほとんどなく、かつ実際の生産ラインで適用可能な生産
性の高いラッピング方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気ヘッドの
記録媒体対向面をラッピングで加工する磁気ヘッドの加
工方法において、表面がセラミックス部材である定盤に
修正リングとダミーワークを装着し、砥粒を含んだ液を
供給しながら回転した後、定盤表面に残った遊離砥粒を
除去し、次に砥粒を含まない液を供給しながら回転する
ような前処理を行い、前記前処理を行った定盤に修正リ
ングと加工対象の磁気ヘッドを装着し、砥粒を含まない
液を供給しながら定盤を回転して加工することを基本と
する。前記前処理をより詳しく述べると、砥粒を含んだ
液を供給しながら定盤を回転した後、ダミーワークを取
り除いて修正リングだけを定盤上で自転させながら定盤
表面を水にて洗い流した後、定盤表面へ残った水を拭き
取り、その後再びダミーワークを装着し、砥粒を含まな
い液を供給しながら定盤を回転した後、ダミーワークを
取り除いて修正リングだけを定盤上で自転させながら定
盤表面を水にて洗い流すものである。

【０００８】さらに、前記加工対象の磁気ヘッドの加工
においては、定盤上の修正リング内部に加工対象の磁気
ヘッドを装着し、砥粒を含まない液を供給しながら回転
させるだけでなく、同時に定盤表面清浄手段で定盤表面
を清浄にしながら加工する方法もある。また、定盤はそ
の表面が凹状に仕上げ加工され、かつ砥粒が侵入できる
孔部がほぼ全面に分散されているものを用いてもよい。
さらに、ダミーワークは加工対象の磁気ヘッドと同材質
で、前記磁気ヘッドの加工総面積以上の加工総面積を有
するものを用いてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図２及び図３に複合材からなる磁
気ヘッド１を示す。アルミナチタンカーバイトからなる
基板材１０に、アルミナの保護膜１３、パーマロイの磁
性膜１２が成膜されており、各々硬度は異なっている。
以下、浮上面１１は、予め別工程で粗ラップ等により所
要の寸法に調整されており、その後の仕上げ加工に適用
する場合として説明する。図１において、定盤２は機械
加工が可能な硬度のセラミックスの一体構造、あるいは
少なくともセラミックス部材が表面を構成する構造であ
る。セラミックス材としてはフッ素金雲母と珪酸塩ガラ
スで構成されたものや、硬度が類似なものであればチタ
ン酸アルミ系、窒化アルミ系等他の組成のものでもよ
く、表面に直径又は幅が数μｍ〜数十μｍ程度の孔がほ
ぼ全面に分散されたものを用いる。

【００１０】まず、定盤２の表面を対象の磁気ヘッドの
浮上面凸寸法仕様から設定できる凹状寸法形状に加工成
形する。加工成形は前記セラミックスを加工できる例え
ばダイヤバイトでＮＣ旋盤等で行うことができる。加工
成形後の定盤２上に、修正リング４を設置し、ＧＣまた
はＷＡ砥粒を定期的に滴下しながら定盤を回転し、表面
の加工痕を除去する修正ラップを行う。

【００１１】仕上げ加工は３つの工程から成る。第１工
程は定盤２への砥粒３の埋め込みのためのラップ工程で
ある。ラップリング５上にダミーワーク７をワックス
で、またはシリコンあるいは塩化ビニルを主成分とする
表面に粘性のある弾性体で保持し、ダミーワーク７を定
盤表面に当接する向きで修正リング４の内部へ回転自在
になるように収納するとともに、反対面にはおもり９を
設置する。修正リング４はアルミナ又はジルコニア等の
セラミックス製のものが望ましい。ダミーワーク７は、
基板材と同材質のアルミナチタンカーバイトを用い、定
盤２との総接触面積は加工を行う磁気ヘッド１の加工総
面積以上、望ましくは２倍以上にする。

【００１２】定盤２を１０〜５０ｒｐｍで回転させなが
ら、砥粒を含む液３（以降ラップ液と呼ぶ）を一定量定
期的に滴下してラップする。ラップ液３は、グリコール
系有機溶剤と水を主成分とする基油にダイヤモンド砥粒
を分散させた懸濁液である。砥粒としてダイヤモンドの
他に、例えばＧＣ砥粒、ＷＡ砥粒を用いることもでき
る。この時修正リング４及び内部のダミーワーク７を固
着したラップリング５は、回転する定盤２上で自転する
（駆動部図示せず）。このためラップ液３は、修正リン
グ４により定盤２表面にほぼ均一に分散されるととも
に、定盤２と、修正リング４及びダミーワーク７の間隙
に侵入した砥粒は、定盤表面に埋め込まれていく。ダミ
ーワーク７には上からおもり９で加圧をすることによ
り、定盤表面への砥粒の埋め込みは効率的に行われる。
図４に示すように、遊離している砥粒３１の一部は、修
正リング４とダミーワーク７により定盤表面２１に埋め
込まれるとともに、孔へも侵入凝集し、脱落しにくい固
定砥粒３０となる。

【００１３】次に、固定砥粒３０以外の遊離砥粒３１及
び削り滓を洗浄により取り除く。図５に定盤２の洗浄状
況を示す。砥粒埋め込み後ダミーワーク７を固着したラ
ップリング５を修正リング４より取り出し、定盤２を回
転させながら定盤２の表面に水８を散布する。この作業
により、定盤２の表面及び修正リング４の下面に付着し
ている遊離砥粒３１と汚れが、水８で流されるととも
に、修正リング４の回転Ａと定盤２の回転Ｂに伴う遠心
力によつて定盤２の表面からほぼ除去される。その後図
６に示すように、水で湿らせた軟らかい皮、あるいはス
ポンジ性状タオル、例えばセーム皮６を定盤２の上に押
圧して矢印Ｃの方向へ摺動させ、定盤２の表面に残って
いる遊離砥粒３１等を含む水をセーム皮６に含浸させ
て、残った遊離砥粒３１の除去を行う。

【００１４】第２工程は、砥粒の切れ刃を一定に揃える
ためのラップ工程である。前記埋め込み時に用いたダミ
ーワーク７を固着したラップリング５を、埋め込み時と
同様、定盤２に当接する向きで修正リング４内に収納設
置し、砥粒を含まない液３３（以降潤滑液と呼ぶ）を滴
下しながら定盤を回転させラップする。潤滑液３３には
グリコール系有機溶剤を基油にした水溶性潤滑液を用い
る。なお、この処理の前にはダミーワーク７はよく洗浄
しておき、付着していた遊離砥粒等を取り除いておく。
この操作をすることによって、定盤２の表面には表面部
や空孔部に埋め込まれた固定砥粒３０が、突出部が削ら
れほぼ均一な高さの状態で固定され、完全には固定され
ず遊離した砥粒３１はほぼ取り除かれる。このとき、上
記固定砥粒の切れ刃部はダミーワーク７で馴染んだ状態
になっており、ダミーワーク７が実際に加工する磁気ヘ
ッドと同材質であるため、実際の加工に当たって、浮上
面に傷等が付き難くなる。

【００１５】その後、ダミーワーク７を固着したラップ
リング５を修正リング４より取り出し、定盤２を回転さ
せながら定盤２の表面に水８を散布する。この作業によ
り、定盤２の表面及び修正リング４の下面に付着してい
る遊離した砥粒３１と削り滓及び汚れが、水８で流され
ながら修正リング４の回転Ａと定盤２の回転Ｂに伴う遠
心力によって定盤２の表面から除去され、定盤表面はさ
らに清浄になる。以上説明した第１行程と第２行程は、
次の第３行程のための前処理である。

【００１６】第３工程は、実際に加工対象の磁気ヘッド
１の浮上面１１を加工するラップ工程である。図９に示
すように、定盤２の表面及び孔に埋め込まれた固定砥粒
３０のみでラップを行う。図７に示すように、複数個の
磁気ヘッド１を、ラップ治具１５に固着されたシリコ
ン、塩化ビニル等を主成分とする表面に粘性のある弾性
体からなるホルダー１４に所定の間隔で配置し、その粘
着力で保持する。前記ラップ治具１５を磁気ヘッド１が
定盤２に対向する向きに定盤２上の修正リング４の中へ
挿入し、砥粒を含まない潤滑液３３を滴下しながら定盤
２を回転させる。磁気ヘッド１に対する加圧は、ラップ
治具１５の自重又はおもり９を載置する等により行う。
定盤２の回転数は５〜５０ｒｐｍとし、設定した所定時
間だけラッピングする。なお、この工程で使用する潤滑
液は、第２工程で用いるものと同じものでよいが、適宜
変えてもよい。上記加圧は、ホルダー１４を磁気ヘッド
１の当接部で弾性変形させ、磁気ヘッド１を保持すると
ともに、均一な荷重を与える作用をする。また、修正リ
ング４により定盤２の表面に均一な潤滑液の被膜が形成
され、定盤２の表面２１と磁気ヘッドの浮上面１１との
接触面積を低減する。

【００１７】前述したように、定盤２の少なくとも表面
部はセラミックスで脆性材であり、磁気ヘッド１の接触
等により定盤表面に傷が入っても軟質金属定盤のような
バリ状の突起は発生せず、破片となって脱落する。この
破片は軟質金属のような付着性は弱く、磁気ヘッド１へ
の定盤材の付着は微少であり、付着してもラップ中に容
易に除去される。従って、完成製品に異物特に金属片が
付着することはほとんどない。一方、破片により磁気ヘ
ッド１には傷がつき易くなるが、定盤表面清浄手段とし
て、図１０に示すように定盤２上に弾性材からなるスイ
ーパー６０と、ポリシングパッド５５を接着したクリー
ニングリング５４を装着し、これらにより定盤２より脱
落した破片を除去している。クリーニングリング５４は
定盤の回転に伴い自転するように設置する（駆動部図示
せず）。

【００１８】上述したように、本定盤は単に表面に砥粒
が埋め込まれているだけでなく、孔に砥粒が凝集してい
ることから砥粒の保持力が高く、砥粒の潜り込み、脱落
が少ないことから、第３行程の繰り返し回数は、軟質金
属定盤における時と比較すると３〜５倍程度と生産性も
向上する。しかし、第３行程の繰り返しを行っていく
と、定盤２の表面に保持された砥粒が抜け落ち或いは磨
滅していき、加工に関与する砥粒が少なくなってくる。
これにより加工能率が低下するだけでなく、砥石の切れ
味も悪くなり、加工段差が大きくなり、平滑性に優れた
加工面が得られなくなる。そこで適宜、新たな砥粒を埋
め込む必要がある。

【００１９】埋め込み方法としては、前述した前処理と
ほぼ同様の処理を行うことにする。この時の定盤回転時
間は全く初めての砥粒埋め込み時より短めでも良い。こ
の処理により新しい砥粒が埋め込まれ、加工能率が回復
し精度の良い加工面が得られることになる。このよう
に、基本的に第１工程と第２工程を行った後、第３工程
を何回か行うというサイクルを繰り返すことにより、加
工段差の小さい、金属付着のないラッピング作業が、能
率を低下することなく安定して行える。

【００２０】

【実施例】以下、実施例について説明する。磁気ヘッド
１は、アルミナチタンカーバイト（Ａｌ₂Ｏ₃−Ｔｉｃ、
Ｈｖ２２００）からなる基板材１０に、アルミナからな
る保護膜１３（Ａｌ₂Ｏ₃、Ｈｖ９９０）、パーマロイで
ある磁性膜１２（Ｈｖ１８０）が成膜された複合材構造
のものを用いた。定盤２として、嵩密度１〜５ｇ／ｃｍ
₃、吸水率がほとんど０％、好ましくは０％で、圧縮強
さ３５００〜５０００ｋｇｆ／ｃｍ₂、硬度Ｈｖ＝１５
０〜３００のフッ素金雲母と珪酸塩ガラスの一体構造
で、直径が１０μｍ程度の孔が表面全面に分散されたも
のを用いた。定盤２の表面加工成形はＮＣ旋盤を用いて
行った。バイトはダイヤまたはダイヤ焼結体を用い、粗
加工、仕上げ加工と２段階で面粗さをＲａで２μｍ程度
に仕上げた。この後修正ラップを行い定盤表面粗さをＲ
ａで０．３μｍ以下に仕上げた。図１１に、定盤表面粗
さと磁気ヘッドの加工後の加工段差の関係の実験結果を
示す。横軸に定盤表面粗さを示す。この結果より、定盤
２の表面粗さを向上すれば加工段差は低減し、Ｒａで
０．３μｍ以下に仕上げれば加工段差は平均５０オング
ストローム程度となることことがわかる。

【００２１】第１工程の砥粒埋め込みのためのラップ時
間は６０分とした。図１２に砥粒の埋め込み時間と加工
能率の関係、図１３に砥粒埋め込み時間と磁気ヘッド１
の浮上面１１に発生する傷の発生率の関係の各々実験結
果を示す。砥粒埋め込み時間は、加工能率面からは１５
分程度で０．２μｍ／分となり以降殆ど変化はないが、
傷発生率からは１５分では不十分で、６０分以上が望ま
しいことがわかる。第２工程の砥粒切れ刃揃えのための
ラップ時間は９０分とした。図１４にラップ時間と加工
能率の関係、図１５にラップ時間と加工段差の関係の各
々実験結果を示す。時間を増やすことにより加工能率は
低下して行くが、加工段差については３０分で平均１０
５オングストローム程度であるが、９０分〜１２０分で
は平均２５オングストロームと良好になって行くことか
ら、第２工程の切れ刃を揃える時間は６０〜９０分が望
ましいことがわかる。

【００２２】上記条件で磁気ヘッド１の浮上面をラップ
したところ、浮上面の傷の発生率は３％と従来の錫を主
成分としている金属定盤と同等以下であった。また、浮
上面１１の基板材１０と保護膜１３および磁性膜１２の
段差、さらに保護膜１３の端部だれは共に５０オングス
トローム以下であった。

【００２３】

【発明の効果】本発明のラッピング方法では、浮上面の
基板材と保護膜および磁性膜の段差、保護膜の端部だれ
が共に５０オングストローム以下となり、保護膜の傷も
減少し、高精度に加工できると同時に、一度定盤に砥粒
を埋め込んでおけば、従来の金属定盤と比較し加工能率
が低下しないこと等により３〜５倍程度長期に使用で
き、低下した場合でも短時間の再砥粒埋め込み処理を行
うだけで、次々に新規磁気ヘッドを精度よく加工可能な
生産性の高いプロセスを構築することができる。また、
金属付着のない品質良好な磁気ヘッドを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するラップの概念図

【図２】磁気ヘッドの概略図

【図３】図２における磁気ヘッドＡ−Ａ断面図

【図４】図１における加工状態の模式図

【図５】本発明の一作業である定盤洗浄時の略図

【図６】本発明の一作業である定盤拭き取り時の略図

【図７】磁気ヘッドの装着を説明する図

【図８】従来のラッピング法の砥粒の作用図

【図９】本発明のラッピング法の砥粒の作用図

【図１０】磁気ヘッドの加工を説明する図

【図１１】定盤面粗さと加工段差を示すグラフ

【図１２】砥粒埋め込み時間と加工能率を示すグラフ

【図１３】砥粒埋め込み時間と傷発生率を示すグラフ

【図１４】本発明による第２工程ラップ時間と加工能率
を示すグラフ

【図１５】本発明による第２工程ラップ時間と加工段差
を示すグラフ

【符号の説明】

１磁気ヘッド２定盤３ラップ液４修正リン
グ５ラップリング７ダミーワ
ーク１０基板材１１浮上面１２磁性膜１３保護膜１４ホルダー１５ラップ
治具３０固定砥粒３１遊離砥
粒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ヘッドの記録媒体対向面をラッピン
グで加工する磁気ヘッドの加工方法において、表面がセラミックス材である定盤に修正リングとダミー
ワークを装着し、砥粒を含んだ液を供給しながら回転し
た後、遊離砥粒を除去し、次に砥粒を含まない液を供給
しながら回転するような前処理を行い、前記前処理を行
った定盤に修正リングと加工対象の磁気ヘッドを装着
し、砥粒を含まない液を供給しながら定盤を回転して加
工することを特徴とする磁気ヘッドの加工方法。
【請求項２】前記前処理は、砥粒を含んだ液を供給し
ながら定盤を回転した後、ダミーワークを取り除いて修
正リングだけを定盤上で自転させながら定盤表面を水に
て洗い流した後、定盤表面へ残った水を拭き取り、その
後再びダミーワークを装着し、砥粒を含まない液を供給
しながら定盤を回転した後、ダミーワークを取り除いて
修正リングだけを定盤上で自転させながら定盤表面を水
にて洗い流すような請求項１に記載の磁気ヘッドの加工
方法。
【請求項３】加工対象の磁気ヘッドの加工は、定盤上
の修正リング内部に加工対象の磁気ヘッドを装着し、砥
粒を含まない液を供給しながら回転させるとともに、定
盤表面清浄手段で定盤表面を清浄にしながら加工するこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気ヘッドの加
工方法。
【請求項４】定盤表面は、凹状に仕上げ加工され、か
つ砥粒が侵入できる孔部がほぼ全面に分散されているこ
とを特徴とする請求項１、２又は３に記載の磁気ヘッド
の加工方法。
【請求項５】ダミーワークは加工対象の磁気ヘッドと
同材質で、前記磁気ヘッドの加工総面積以上の加工総面
積を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
に記載の磁気ヘッドの加工方法。