專利名稱：使用電沉積技術制造帶有固定金剛石的gmr拋光板的方法和設備的制作方法
技術領域：
本申請涉及為硬盤驅動等處理滑塊設備的方法和設備。更特別地，本發(fā)明涉及拋光滑塊的空氣承載面，特別是巨磁阻(GMR)類型的磁頭。
背景技術：
硬盤驅動是通常的信息存儲設備，具有一連串的被磁讀寫元件訪問的可旋轉磁盤。這些數(shù)據(jù)傳輸元件，通常所知為傳感器，通常被滑塊體承載并嵌入其中，該滑塊體處于在磁盤上形成的離散的數(shù)據(jù)軌道的相對接近的位置上，以允許讀或寫操作的執(zhí)行。為了相對于磁盤表面合適地放置傳感器，在滑動體上形成的空氣承載面(ABS)經歷流體空氣流，該空氣流提供足夠的升力以“浮動”磁盤數(shù)據(jù)軌道上的滑塊和傳感器。磁盤的高速旋轉沿其表面產生方向基本上與磁盤的切線速度平行的空氣流?？諝饬骱突瑝K體的ABS相互作用使得滑塊體在旋轉磁盤上浮動。有效的，懸浮的滑塊通過這種自起動空氣承載方式從磁盤表面物理地分離?；瑝K的ABS通常被配置在朝向旋轉磁盤的滑塊表面上，且極大地影響了它在不同情況下在磁盤上浮動的能力。

發(fā)明內容
如圖1所示，所知為普通雙體浮座滑塊100的ABS設計可以由一對沿朝向磁盤的滑塊表面的外部邊緣延伸的平行軌102和104形成。其他的包括3個或更多額外的軌道，有著不同的表面區(qū)域和幾何形狀的ABS配置已經被開發(fā)出來。兩個軌道102和104通常沿著從前緣106到尾緣108的滑塊體長度的至少一部分運行。前緣106被定義為朝著尾緣108運行滑塊100的長度之前旋轉磁盤經過的滑塊的邊緣。如所示，盡管機加工處理通常伴隨著大量的不期望的公差，前緣106可以為錐形。傳感器或磁性元件110通常配置在沿著如圖1所示的滑塊的尾緣108的某位置上。軌道102和104形成滑塊在其上浮動的空氣承載面，并且由于和旋轉磁盤產生的空氣流接觸而提供必要的升力。當磁盤旋轉時，產生的風或空氣流在雙體浮座滑塊軌道102和104下面及其間運行。由于空氣流經過軌道102和104的下面，在軌道和磁盤之間的空氣壓力增加，從而提供正壓力和升力。雙體浮座滑塊通常產生足夠量的升力，或者正負荷力，以使得滑塊在旋轉磁盤上適當?shù)母叨壬细印．敍]有軌道102和104時，滑塊體100的大量表面區(qū)域會產生過度大的空氣承載表面區(qū)域。一般而言，當空氣承載表面區(qū)域增加時，產生的升力量也會增加。
如圖2所描述的，磁頭萬向架組件202經常提供給滑塊多種自由度，例如垂直空間或者傾斜角以及旋轉角，這描述了滑塊的浮動高度。如圖2所示，懸掛204在移動磁盤206(具有邊緣208)上持有HGA202并且在箭頭210指示的方向移動。在磁盤驅動的操作中，如圖2所示，調節(jié)器212沿弧線214在磁盤206的不同直徑(例如，內徑(ID)，中徑(MD)和外徑(OD))移動HGA。
拋光工藝在滑塊制作期間預定義滑塊上的ABS。隨著磁盤驅動容量的增加，ABS的當前需求，例如表面拋光和玷污，劃痕以及凹陷的減少，已經變得更加迫切。由于表面在驅動運作期間在磁介質上浮動，它肯定沒有上述所有通常和拋光相關的問題。
ABS表面也影響滑塊的磁極尖凹陷(pole-tip-recession，PTR)。這個參數(shù)定義了磁盤上的一部分磁分隔，需要在處理中保持PTR在一個最小的和一致的值?；瑝K的PTR是拋光工藝參數(shù)，例如磨料類型、尺寸、形狀、拋光板、壓力等質量的直接結果。每一種拋光工藝參數(shù)對PTR和表面拋光的影響難以在實驗上量化。
傳統(tǒng)上，使用金剛石磨料在軟磨盤上實施拋光，該軟磨盤通常是錫-鉍或錫-銻合金。圖3示出了實施軟拋光的系統(tǒng)300的一個實施方案。加料環(huán)310可以用來給拋光板320加料，而砝碼330提供壓力。拋光板可以使用各種技術來形成紋理。在加料時，金剛石磨料340從磨料送料管350添加至拋光板320。金剛石磨料的尺寸、形狀以及分布對于用戶可以是特定的。板不僅不得不給予得到的磁頭以無缺陷表面，而且它也得有一個長的板壽命。
通常的拋光工藝如圖4的流程圖所示。自由金剛石磨料被引入到拋光工藝中，同時為提高除去速度引入浮置磨料主機制(框410)。速度降低(框420)。浮置金剛石磨料被拋光油所替代(框430)。因為浮置金剛石磨料從拋光界面上被擦去(框440)，切割機制現(xiàn)在受預裝料拋光的控制。因此，PTR和表面拋光目前受預裝金剛石、潤滑劑、拋光壓力和拋光板的影響。預裝料板應該為了延長板壽命而保留金剛石。隨著時間的推移，金剛石可能會脫離板并且開始改變最終的滑塊的表面屬性。
根據(jù)更加平滑和無劃痕表面的需求，工業(yè)趨向于使用小的金剛石，尺寸在0.1微米或更低的范圍內。較軟的研磨盤造成例如金剛石脫離以及在拋光中保持平坦表面的能力的問題，這能潛在地導致幾何形狀控制、劃痕以及行條(rowbar)上非均勻壓力的喪失。同時，在拋光周期中除去浮置金剛石磨料實際上很難實現(xiàn)。


圖1為帶有讀寫元件裝配的具有錐形的傳統(tǒng)雙體浮座空氣承載滑塊配置的浮動滑塊的立體圖。
圖2是在移動的磁存儲介質上的裝配的空氣承載滑塊的平面圖。
圖3示出了實施軟拋光的系統(tǒng)300的一個實施方案。
圖4示出了通常拋光工藝的一個實施方案的流程圖。
圖5a-b示出了拋光板的一個實施方案。
圖6a-b示出了紋理化的拋光板以及拋光板的紋理化的表面的一個實施方案。
圖7示出了拋光工藝的一個實施方案的流程圖。
圖8示出了將紋理施加到拋光表面的光刻工藝的一個實施方案的流程圖。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的拋光板的一個實施方案。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的拋光板的另一實施方案。
具體實施例方式
制造拋光板的系統(tǒng)和方法被描述。金剛石顆粒和金屬基體預混合。金剛石顆粒電沉積到拋光板的表面。拋光板可有一個硬金屬的襯底和一個軟金屬鍍層。金屬基體和拋光板可以是相同的金屬。金屬基體可以是錫、銅、鎳或者銀。金屬基體可以是錫、銅、鎳或者銀的合金。金剛石顆粒的尺寸可以在0.1至0.25微米之間。金剛石顆粒和金屬基體的多個均勻的層可以堆疊在拋光板上。
圖5a示出了拋光板500的一個實施方案的前視圖以及圖5b示出了其側視圖。襯底材料可以根據(jù)延展性選擇，其提供在拋光期間所需的襯墊以增強表面拋光的質量。可以使用鋼襯底材料形成拋光板的基底以便在整個拋光工藝期間保持平坦和光滑。預裝料板500可以容納尺寸范圍在0.01內以及更小的非常小的金剛石?？梢詫伖饷孢M行金剛石的電沉積以便為巨磁阻(GMR)拋光提供固定的磨料拋光板。板500可以建在剛性基底上，該基底的平坦度(例如，小于1微米)和光滑度受到很好的控制。
圖6a示出了紋理化的板600的一個實施方案。板600可使用轉底光面機使之紋理化610。提供給這個表面的紋理610的類型可以適應于個人的需要。圖6b示出了紋理化的板600的表面的一個實施方案。拋光板可以是不銹鋼襯底620，直徑大約是16”。紋理620可以是簡單的網(wǎng)狀，網(wǎng)格630為300x300微米，槽深為50微米，并且槽640的寬度為150微米。網(wǎng)格630可以用鎳-磷鍍層650來電沉積。不管采用什么技術為板制造紋理，預固定的金剛石表面可以通過GMR條的拋光獲得?？梢允褂镁鶆虻膯螌渝兘饎偸亩鄬佣询B660。
圖7示出了拋光工藝的一個實施方案的流程圖。拋光面可以被加工成需要的平坦度，例如小于1微米(框705)。表面可以使用標準化學品和溶劑清洗以確保無屑表面(框710)。拋光板600的表面可以被紋理化(框715)。在一個實施方案中，使用金剛石輪為拋光板的表面制造紋理。提供給板的紋理在滑塊的拋光期間可以增強材料和磨料的除去容易性。
也可以使用不同的其他技術例如光刻法來使板紋理化。圖8示出了提供紋理620給拋光面的光刻法工藝的一個實施方案的流程圖。光刻膠層被提供給拋光面(框810)。接著，將光刻膠層從拋光面選擇性地去除以創(chuàng)造特定的紋理圖案(框820)。
繼續(xù)如圖7所示的工藝，拋光板600可以被預先清洗(框720)。金剛石顆粒可以和金屬基體預混合(框725)。金屬基體可以是鎳-磷鍍液(bath)。金剛石顆?？梢噪姵练e到拋光面(框730)。金屬-金剛石混合物的沉積量可以根據(jù)粘附強度的需要而不同。金剛石研磨劑的平均尺寸大約為250nm。研磨劑的尺寸可以減少到至少100nm而不會損壞鍍層的質量。用于研磨表面的鍍層的質量可以是拋光板面上的金剛石分布的濃度和均勻性的結果。這些參數(shù)可以根據(jù)電鍍的研磨劑的尺寸被最優(yōu)化。電沉積過程中的金剛石分布的均勻性可以通過最優(yōu)化例如板旋轉速度、磨料槽濃度、溫度和選擇研磨顆粒分布的緊密分布這樣的因素而獲得。板可以從槽中取出(框735)。板可以被清洗以去除任意鎳塊(框740)。板可以疊置在平面上以去除鎳基體的任意不規(guī)律的鍍層(框745)。在使用這些板拋光GMR條之前，金剛石可以通過用偽(dummy)AlTiC條或任何其他合適的材料打磨(dress)板，從基體中暴露出來(框750)。
圖9示出了拋光板900的一個實施方案。硬金屬910的襯底可以用軟金屬920鍍層來覆蓋。軟基體930，例如錫，銅，鎳、銀鍍液或合金，可以與金剛石顆粒940混合并提供給軟鍍層920。軟鍍層920和軟基體930可以是相同的材料。
圖10示出了拋光板1000的替代實施方案。軟金屬1010襯底可以是和軟金屬基體1020相同的軟金屬。軟基體1020，例如錫、銅、鎳、銀鍍液或合金，可以和金剛石顆粒1030混合并被施加到軟金屬襯底1010上。
這個工藝的結果在表1中顯示。獲得的切割率非常高主要是因為研磨顆粒的平均尺寸?？筛鶕?jù)我們特定工藝的需求進一步調整實驗到最優(yōu)化。

盡管本發(fā)明已經根據(jù)前述的發(fā)明被描述，但是優(yōu)選實施方案的描述并不意味著用限定的含義來解釋。應該了解的是本發(fā)明的所有方面并不限定于這里根據(jù)多種原則和變化所提出的特定的描述，配置或尺寸。根據(jù)本發(fā)明公開的內容，公開設備在形式上和細節(jié)上的各種修改，以及本發(fā)明的其他的變化對于本領域技術人員來說是顯而易見的。因此應該被理解的是附加的權利要求將涵蓋落在本發(fā)明實質精神和范圍之內的所描述的實施方案的任意的這樣的修改或變化。
權利要求
1.一種方法，包括預混合金剛石顆粒和金屬基體；以及將金剛石顆粒電沉積到拋光板的表面上。
2.權利要求1的方法，進一步包括使拋光板的表面紋理化。
3.權利要求2的方法，其中紋理化包括施加光刻膠層到金屬板的表面；以及選擇性地從金屬板的表面除去光刻膠層。
4.權利要求1的方法，其中拋光板是具有軟金屬鍍層的硬金屬襯底。
5.權利要求1的方法，進一步包括使用一種類型的金屬來形成金屬基體和拋光板。
6.權利要求1的方法，進一步包括使用錫、銅、鎳或銀中的一種金屬來形成金屬基體。
7.權利要求1的方法，進一步包括使用錫、銅、鎳或銀中的一種的合金來形成金屬基體。
8.權利要求1的方法，其中金剛石顆粒的尺寸在0.1微米和0.25微米之間。
9.權利要求1的方法，進一步包括疊置金剛石顆粒和金屬基體的多個均勻層到拋光板上。
10.一種拋光板，其包括支撐拋光面的襯底；以及與電沉積到拋光面上的金剛石顆粒預混合的金屬基體。
11.權利要求10的拋光板，其中拋光面被紋理化。
12.權利要求11的拋光板，其中通過施加光刻膠層并選擇性地除去光刻膠層將拋光面紋理化。
13.權利要求10的拋光板，其中襯底是硬金屬。
14.權利要求13的拋光板，在襯底和金屬基體之間進一步包括軟金屬鍍層。
15.權利要求10的拋光板，其中襯底是軟金屬。
16.權利要求10的拋光板，其中一種類型的金屬形成金屬基體和襯底。
17.權利要求10的拋光板，其中金屬基體由錫、銅、鎳或銀中的一種形成。
18.權利要求10的拋光板，其中金屬基體由錫、銅、鎳或銀中的一種的合金形成。
19.權利要求12的拋光板，其中金剛石顆粒的尺寸在0.1微米和0.25微米之間。
20.權利要求12的拋光板，其中金剛石顆粒和金屬基體的多個均勻層疊置到拋光面上。
全文摘要
制造拋光板的系統(tǒng)和方法被描述。金剛石顆粒和金屬基體預混合。金剛石顆粒電沉積到拋光板的表面上。拋光板可以具有硬金屬襯底和軟金屬鍍層。金屬基體和拋光板可以是相同的金屬。金屬基體可以是錫、銅、鎳或銀。金屬基體可以是錫、銅、鎳或銀的合金。金剛石顆粒的尺寸可以在0.1微米和0.25微米之間。金剛石顆粒和金屬基體的多個均勻層可以疊置在拋光板上。
文檔編號G11B5/187GK1958241SQ20061016058
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權日2005年10月13日
發(fā)明者N·馬哈德, W·喬塞, T·黨 申請人:新科實業(yè)有限公司