陶瓷晶片及薄膜磁头制造技术

一种复合陶瓷晶片，它包含： （ａ）金属氧化物为基的、具有第一主表面和平均厚度约为０．５至５ｍｍ的基片；以及 （ｂ）在所述第一主表面层上的β碳化硅层，所述的β碳化硅层的平均厚度约为３至２０微米，平均表面粗糙度为３至２５＊。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造薄膜磁头的陶瓷晶片及其制备方法，该晶片包括以金属氧化物为基的基片，在其一个主表面上具有碳化硅层。有关技术的说明薄膜磁记录头是通过将薄膜器件制作在通常称为晶片的陶瓷基质上而制成的。一般的晶片材料包括Al2O3-TiC组合物。氧化铝／碳化钛复合材料通常是电导体，而且通常约包括60-80％(重量)的Al2O3，20-40％(重量)的TiC，以及最高约5％(重量)的其他氧化物添加剂，(例如氧化钇，氧化镁，氧化钛，氧化锆和氧化硅)。例如，由于典型的晶片的导电性和表面特性(即表面粗糙度)，标准工业实践是在器件制造前通过溅射方法将厚的(即10-20微米)，无孔的(非导体)非晶态氧化铝层沉积到晶片上。将非晶态氧化铝涂层抛光至其平均厚度在约3-10微米间，和表面粗糙度Ra至少为5。非晶态氧化铝涂层比Al2O3-TiC复合材料显著地软和不耐磨，也因此相当易于加工和抛光。虽然相邻的磁性膜层能有助于耗散局域化的热，厚的和热传导较差的非晶态氧化铝涂层是显著的热阻挡层并妨碍电子器件的冷却。除了热传导性差以外，溅射的非晶态氧化铝涂层相对于陶瓷晶片来说比较软，结果使磁头制造过程的修整(finishing)步骤中，传感元件附近的耐磨性能不能合乎要求。这后一现象一般称为极尖凹陷(PTR；Pole tip recession)，一般会使传感器极尖从支承空气的表面凹陷高达8毫微米，从而使读取和写入信号严重损失。因此需要在陶瓷晶片表面提供一种有效的导热体，其表面粗糙度或抛光度适合于在其上制作薄膜器件，同时在修整时的PTR极小。专利技术概述本专利技术提供了一种复合陶瓷晶片，它包括(a)以金属氧化物为基的基片，它具有第一主表面，平均厚度在约0．5-5mm范围；和(b)在所述第一主表面上的β-碳化硅层，该β-碳化硅层的平均厚度在约3-20μm范围，其平均表面粗糙度约为3-25。另一方面，本专利技术提供了一种制备复合陶瓷晶片的方法，该方法包括以下步骤(a)将β-碳化硅层化学气相沉积在以金属氧化物为基的陶瓷基片的主表面上，所述的基片的平均厚度约为0．5-5mm，其主表面的平均表面粗糙度为约3-25；和(b)抛光上述碳化硅层，使其平均厚度约为3-20μm，平均表面粗糙度约为3-25。在另一方面，本专利技术提供了一种薄膜磁记录头，它包括以金属氧化物为基的陶瓷基片，基片具有第一主表面，在其上具有β-碳化硅层，所述碳化硅层的平均厚度为约3-20μm，并具有平均表面粗糙度为3-25的一个主表面；以及在该碳化硅层主表面上的薄膜磁器件线路。在另一方面，本专利技术提供了一种制备薄膜磁记录头的方法，该方法包括以下步骤(a)将β-碳化硅层化学气相沉积在以金属氧化物为基的陶瓷基片的主表面上，所述的主表面的平均表面粗糙度为约3-25；(b)抛光上述碳化硅层，使其平均厚度为3-20μm，平均表面的粗糙度为3-25；(c)将薄膜磁器件线路沉积在碳化硅层的主表面上；以及(d)将步骤(c)所得到的晶片转化为至少一个薄膜磁记录头。在基片第一表面背面的的第二主表面也可以有涂层或β-碳化硅层。较好地，第二主表面的平均表面粗糙度约为25-1000毫微米的范围内，第二碳化硅层较好具有约3-20微米的平均厚度以及约3-50的平均表面粗糙度。本申请中“基片”(本领域内有时称为晶片)是指适合作为支撑的陶瓷基片，将线路(本领域一般称为薄膜电路)沉积在其上而制得诸如磁记录头之类的电磁和／或磁电阻装置；“金属氧化物为基”的材料是指至少包含50％重量的金属氧化物的材料；“β碳化硅”是指碳化硅的立方晶相；涉及氧化铝基片的“氧化铝”是指，以理论上的氧化物为基准，至少包含50％重量的Al2O3的基片；涉及氧化锆基片的“氧化锆”是指，以理论上的氧化物为基准，至少包含50％重量的ZrO2基片；涉及Al2O3-TiC基片的“Al2O3-TiC”是指，以理论上的氧化物为基准，包含60-95％重量的Al2O3及40-5％重量的TiC的基片，其中氧化铝和碳化钛分别作为分散颗粒存在；涉及Al2O3-SiC基片的“Al2O3-SiC”是指，以理论上的氧化物为基准，包含60-98％重量的Al2O3和40-2％重量的SiC的基片，其中氧化铝和碳化硅分别作为分散颗粒存在；“薄膜磁头”是指由覆盖有β碳化硅的基片(其上具有薄膜磁路)切片和加工制得的单个电路元件或元件组合。本专利技术的有涂覆层的晶片具有基片(晶片)所需的特性(即切割性、机械加工性和抛光性能)。较佳实施例的说明基片一般是致密的(一般至少为理论值的99．9％)、坚硬的、耐磨损的、可抛光至精细的表面层(即可抛光至平均表面粗糙度Ra小于约25)，并且不会碎裂或开裂。以金属氧化物为基的基片一般是结晶的陶瓷，其平均厚度约为0．5-5mm；较好为1-3mm。它们可制成各种大小和形状。普通的大小和形状包括方形[如10．2cm(4英寸)×10．2cm(4英寸)的正方形]和盘形[如7．6-12．5cm(3-4．92英寸)的盘形]。基片的大小、形状和厚度决定于制造基片所用的方法以及制造磁头所用的方法。准备涂覆碳化硅的表面，其平均表面粗糙度较好约在25-1000毫微米的范围，更好是约在100-500毫微米。据信平均表面粗糙度大于25毫微米，与较低的表面粗糙度相比，可使碳化硅层更好地与基片粘合。如果表面粗糙度太低，碳化硅涂层与基片的粘合力就会不足，使复合晶片不能实际应用。合适的基片包括氧化铝基片，氧化锆基片，Al2O3-TiC基片，和Al2O3-SiC基片。基片可以包含添加剂(最好在5％重量以下)，如晶粒生长抑制剂、烧结助剂、和机械加工性能增强剂。这些添加剂可产生抑制晶粒生长。帮助烧结和／或增强机械加工性能的作用。每种添加剂的用量可视所用的特定添加剂、所希望产生的影响以及所希望得到的效果而定。晶粒生长抑制剂一般是无机材料或其前体，它们可抑制微结构变粗，这种微结构变粗常会在典型的基片制造方法中的烧结或烧成步骤中发生。常用的晶粒生长抑制剂和烧结助剂包括氧化镁(MgO)，二氧化硅(SiO2)，二氧化钛(TiO2)，氧化钙(CaO)，氧化钡(BaO)，氧化钇(Y2O3)和氧化铈(Ce2O3)。机械加工助剂是加入来优化磁头制造过程中的切削和研磨速率的。据信这些添加剂可降低基片中各晶粒之间的结合强度。典型的机械加工助剂包括二氧化锆(ZrO2)，氧化钙，氧化钡，氧化钇和氧化铈。基片的密度最好至少为理论值的99．9％。氧化铝基片在其总重量中包含(按理论氧化物计算)至少50％重量的Al2O3(较好至少95％重量，更好至少99％重量，最好至少99．9％重量)。可以存在于氧化铝基片中的附加的金属氧化物包括氧化镁、氧化铁、二氧化硅、二氧化锆、二氧化钛、氧化镧、氧化钇以及它们的组合。一种较好的氧化铝基片(按理论氧化物计算)包括约99．9％重量的Al2O3和约0．1％重量的MgO。构成基片的材料的平均晶粒大小较好为小于2．5微米。该平均晶粒大小更好为约0．7-1．1微米。氧化锆基片(按理论氧化物计算)包含至少50％重量(较好至少85％重量，更好至少88％重量)的ZrO2。可以存在于氧化铝基片中的附加的金属氧化物包括氧化钇、氧化铈、氧化镁和氧化钙。这些金属氧化物在基片中的数量较好在12％重量以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1．一种复合陶瓷晶片，它包含(a)金属氧化物为基的、具有第一主表面和平均厚度约为0．5至5mm的基片；以及(b)在所述第一主表面层上的β碳化硅层，所述的β碳化硅层的平均厚度约为3至20微米，平均表面粗糙度为3至25。2．按照权利要求1所述的晶片，其特征在于所述的基片在第一主表面层背面还有第二主表面层，其上的β碳化硅层的平均厚度约为3至20微米而平均表面粗糙度约为3至50。3．按照权利要求1所述的晶片，其特征还在于所述的第一主表面的平均表面粗糙度约为25至1000毫微米。4．按照权利要求3所述的晶片，其特征还在于所述的晶片是选自氧化铝基片，二氧化锆基片，Al2O3-TiC基片和Al2O3-SiC基片。5．按照权利要求4所述的晶片，其特征还在于所述的基片的密度至少为理论密度的99．9％。6．按照权利要求3所述的晶片，其特征还在于所述的基片是一种氧化铝基片，以该基片的总重量为基准，它含有95-99．9％重量的Al2O3和5-0．1％重量的MgO。7．按照权利要求6所述的晶片，其特征还在于所述的基片的密度至少为理论密度的99．9％。8．按照权利要求3所述的晶片，其特征还在于所述的基片是一种Al2O3-TiC基片，以该基片的总重量为基准，它含有60-95％重量的Al2O3和40-5％重量的TiC。9．按照权利要求8所述的晶片，其特征还在于所述基片的密度至少为理论密度的99．9％。10．按照权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德C·邱，罗伯特G·史密斯，比利L·韦弗，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：