JP4016146B2 - ガラス組成物及びガラス組成物を用いた磁気ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低融性と実用的な化学的耐久性を兼ね備えたガラス組成物及びそれを用いた磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気ヘッドには、ギャップ形成材料、空隙部充填材料、接合材料或いは絶縁材料として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）、三酸化二ホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）などを成分とする低融点ガラスが使用されていた。
【０００３】
然し、従来の組成では、ガラスの融点と化学的耐久性の関係は非常にやっかいなもので、一方を優先させると他方が劣化してしまうという関係にあった。即ち、この種のガラスを低融化させる場合、ＰｂＯやアルカリ金属酸化物を多量に含有させるが、この場合化学的耐久性が劣化してしまう。また、ガラスの化学的耐久性を向上させるためには、ＳｉＯ2 を多量に含ませていたが、この場合融点が高くなってしまう問題があった。
【０００４】
即ち、一般に磁気ヘッドの磁心材料などは、高温で磁気特性が劣化する性質を有するものが多く、磁気ヘッドの製造工程において、ガラスは通常粘度が約１０3 ｐａ・ｓになる温度（以下、融着温度という）で融着され、その後研削液などに浸される。このため従来のガラス組成では、磁気ヘッドの磁気特性の劣化を防止させるために、低融性を重視したガラスとすれば、製造工程中におけるガラス部の化学的損傷が問題となり、化学的耐久性を重視したガラスとすれば、磁気ヘッドとして高い磁気特性が得られないという問題があった。
【０００５】
即ち、磁気ヘッドの製造工程において接合材料などとして用いられる融着ガラスは、融着後のブロックを研削加工する際、アルカリ性（ＰＨ９〜１１程度）の研削液ならびに洗浄液に浸されるため、化学的耐久性の中でも特に耐アルカリ性に優れなければならず、このためには、従来の技術では融着温度が７００℃以上のガラスを使わなければ、満足できる結果が得られなかった。
【０００６】
上述の如き問題点を解決するために本出願人は先に特願平６−３１５０３７号に於いて低融性と化学的耐久性を兼ね備えたガラス組成物およびこのガラス組成物を使用して品質向上などを実現した磁気ヘッドを提案した。
【０００７】
上述のガラス組成物はＰｂＯが６０乃至６５重量パーセント、ＳｉＯ2が２０乃至２６重量パーセント、Ｂ2Ｏ3が２乃至１０重量パーセント、二酸化テルル（ＴｅＯ 2 ）が３乃至８重量パーセント、Ｎａ2Ｏが０乃至５重量パーセント、二酸化ジリコニウム（ＺｒＯ2）が１乃至３重量パーセントを含有し、融着温度を５８０℃乃至６５０℃と成し、特にＴｅＯ2及びＺｒＯ2を含有させることで低融性と化学的耐久性を向上させている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
然し、更に低融化を望む場合には上述のガラス組成物では対応出来ない問題があり、特に、アモルファス金属を使用する磁気ヘッド製作工程に用いる融着ガラスとして上述の様に融着温度が５８０℃乃至６５０℃程度のガラスを選択するとアモルファス金属の結晶化が進み、磁気ヘッドとしての磁気特性が劣化する問題が生ずる。このためアモルファス金属の磁気特性を有効に生かすには、その結晶化温度よりも出来るだけ低温で融着できるガラスを用いて接合する必要があった。
【０００９】
更に、２回以上のガラス融着工程を経て組み立てが行なわれる磁気ヘッドの２回目以降の融着に用いるガラスは１回目のガラス融着工程で用いられたガラスのガラス転移点より低い温度で融着を行なわないと１回目で融着した融着部分の再溶融等を生じ、磁気ヘッドを所定寸法内に維持出来なくなるために融着温度としては５５０℃付近未満のものが要求され、上述の様な５８０℃〜６５０℃程度の融着温度のガラス組成物では使用することが出来なかった。
【００１０】
一般に磁気ヘッドの製造工程において、接合用の融着ガラスは通常、前記した様に粘度が約１０3 Ｐａ・ｓになる温度で融着され、その後の加工工程で研削液や洗浄液に浸される。このため従来のガラス組成では、低融性を重視したものとすれば、製造工程中におけるガラス部の化学的損傷が問題になり、逆に化学的耐久性を重視するために融点を上げた組成にすると、コアの磁気特性を劣化させたり、あるいは前回に融着したガラスを緩ませることによる磁気ヘッドの寸法精度の逸脱という問題があった。特に上記に述べた様な磁気ヘッドに用いる融着ガラスは、著しく低い融着温度が要求されるため、従来の組成の低融性ガラスでは、磁気ヘッドの加工工程中にガラスが研削液等に溶出し始めて、著しい段差やクラックが発生して、磁気ヘッドの形状形成自体も困難なことが多かった。
【００１１】
即ち、ガラス融着後のヘッドブロックを加工する際、アルカリ性（ｐＨ９〜１１程度）の研削液ならびに洗浄液に浸されるため、磁気ヘッドに用いられる融着ガラスは、化学的耐久性の中でも特に耐アルカリ性に優れなければならず、このためには、先に提案したガラス組成物では融着温度が５８０℃程度以上のガラスを使う必要があるが、磁気ヘッドの磁気特性や寸法精度の保持を優先させるため、５５０℃未満の低い融着温度の融着ガラスを使用せざるを得ず、この様な磁気ヘッドは加工時の歩留りが悪く、更に信頼性にも問題があった。
【００１２】
本発明は上述の各種問題点を解決したガラス組成物及びこのガラス組成物を用いた磁気ヘッドを提供しようとするもので、その課題とするところは低融性と実用的な化学的耐久性を共に備えたガラス組成物及びこのガラス組成物を用いた磁気ヘッドを得る様に成したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のガラス組成物は６７乃至７４重量パーセントのＰｂＯと、１１乃至２０重量パーセントのＳｉＯ２と、３乃至８重量パーセントのＢ２Ｏ３と、３乃至９重量パーセントのＴｅＯ２と、０乃至３重量パーセントとＮａ２Ｏと、１重量パーセントのＺｒＯ２とを組成範囲として含有し、且つＳｉＯ２とＴｅＯ２とＺｒＯ２の合計量が１９〜２５重量％の範囲内であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のガラス組成物を用いた磁気ヘッドはこの磁気ヘッドのギャップ形成材料、空隙部充填材料、接合材料或いは絶縁材料として６７乃至７４重量パーセントのＰｂＯと、１１乃至２０重量パーセントのＳｉＯ２と、３乃至８重量パーセントのＢ２Ｏ３と、３乃至９重量パーセントのＴｅＯ２と、０乃至３重量パーセントのＮａ２Ｏと、１重量パーセントのＺｒＯ２とを組成範囲として含有し、且つＳｉＯ２とＴｅＯ２とＺｒＯ２の合計量が１９〜２５重量％の範囲内であるガラス組成物を用いて成るものである。
【００１５】
本発明のガラス組成物によれば、ＰｂＯを６７乃至７４重量パーセント、ＳｉＯ２を１１乃至２０重量パーセント、Ｂ２Ｏ３を３乃至８重量パーセント、ＴｅＯ２を３乃至９重量パーセント、Ｎａ２Ｏを０乃至３重量パーセント、ＺｒＯ２を１重量パーセントの組成範囲とし、且つＳｉＯ２とＴｅＯ２とＺｒＯ２の合計量を１９〜２５重量％の範囲内とすることにより、優れた低融性と実用的な化学的耐久性を得ることができる。
【００１６】
本発明の磁気ヘッドによれば、ギャップ形成材料、空隙部充填材料、接合材料或いは絶縁材料として上述のガラス組成物を使用することにより、より品質の向上した磁気ヘッドを得ることが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明ガラス組成物の一実施例について図２及び表１を参照しながら説明する。
【００１８】
先ず、本例によるガラス組成物の組成比を、表１の試料Ａ，Ｂ，Ｃに示す。尚同表における試料Ｄ乃至Ｈは、比較例の組成を示している。
【００１９】
【表１】
【００２０】
一般的にガラスは非結晶固体で明確な溶融点や擬固点を示さないものの総称であるが、ここではＰｂＯを多量に含有した軟化温度が低い融着ガラスについて説明する。
【００２１】
例えば、磁気ヘッドに用いる融着ガラスを得るには上述の表１のＡ乃至Ｃに示す様な重量パーセント（以下ｗｔ・％と記す）の割合の各組成原料を採取し、白金ルツボ内で温度１１００℃乃至１３００℃で、約１時間溶解混合し、通常はロッド状に線引きして、使用する。
【００２２】
即ち、試料Ａでは組成物としてＰｂＯを７３．０ｗｔ・％、ＳｉＯ2を１３．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ3を８．０ｗｔ・％、ＴｅＯ2を５．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2を１．０ｗｔ・％に選択し、試料Ｂでは組成物としてＰｂＯを６７．５ｗｔ・％、ＳｉＯ2を２０．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ3を５．５ｗｔ・％、ＴｅＯ2を４．０ｗｔ・％、Ｎａ2Ｏを１．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2を１．０ｗｔ・％に選択し、試料Ｃでは組成物としてＰｂＯを７０．０ｗｔ・％、ＳｉＯ2を１７．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ3を６．０ｗｔ・％、ＴｅＯ2を５．０ｗｔ・％、Ｎａ2Ｏを２．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2を１．０ｗｔ・％に選択している。
【００２３】
この様にして得られた融着ガラスの特性は、熱膨張係数及び融着温度は表１の下欄に示す通りで融着温度は試料Ａ，Ｂ，Ｃが夫々５００，５４０，５２０℃であった。
【００２４】
表１のＡ，Ｂ，Ｃに示す本例の融着ガラス試料は低融性及び実用的な化学的耐久性（耐水及び耐アルカリ性）に優れた特性を示している。
表１に挙げた試料Ａ乃至Ｈについて、耐アルカリ性の優劣を検査した。ここで、耐アルカリ性試験の方法としては、先ず、得られたロット状のガラスである試料Ａ乃至Ｈの入った容器を各々用意する。このときの試料サイズは、直径０．４５ｍｍ、長さ５０ｍｍとした。
次に、強アルカリとして水酸化ナトリウム（４Ｎ−ＮａＯＨ）溶液を一定量ずつ各々の容器に入れ、試料を浸漬する。
【００２５】
その後、時間の経過とともに試料の重量を計測した結果を図２に示す。図２で横軸は浸漬時間（Ｈｒ）、縦軸は融着ガラスのアルカリによる質量変化（％）を示す。この試験によれば、重量の低下が少ないものほど、高い耐アルカリ性があるものと判断され、図２では試料Ａより試料Ｆ，ＣよりＨ，ＢよりＧの方が早く試料の質量が低下していることが解る。
【００２６】
上述の表１及び図２を参照して本例の融着ガラスを説明する。例えば、表１のＡで示す本例の試料の融着温度は５００℃であり、比較例として示したＦで示す試料も略同様の融着温度（５００℃）を示しているが、図２の耐アルカリ性をみると試料Ｆでは浸漬時間が４時間で質量維持率は５８％に対し、本例の試料Ａでは４時間後での質量維持率は７７％で耐アルカリ性は本例がより優れた特性を示している。特に試料Ｆでは融着ガラス表面に大量のクラックや変色が発生するのに対し、試料Ａではクラックや変色の発生はみられなかった。
【００２７】
同様に融着温度が共に５２０℃の本例の試料Ｃと比較例の試料Ｈとを対比すると、耐アルカリ性は比較例の試料Ｈでは４時間後の質量維持率が８３％程度であるのに対し、本例の試料Ｃでは４時間後の質量維持率は９７％程度であり、８３％程度に達するには略１３時間を要している。この場合は両者ともクラックや変色の発生はみられなかった。即ち、試料Ｈに比べて、より高い耐アルカリ性を示している。
【００２８】
更に、融着温度が５４０℃である本例の試料Ｂと比較例の試料Ｇとを対比すると試料Ｇは本例の試料Ｂに比べて４０℃も融着温度が高いにもかかわらず、図２の耐アルカリ特性は７２時間後で本例の試料Ｂの質量維持率が７６％であるのに対し比較例の試料Ｇでは５３％程度となって本例の耐アルカリ性が優れていることが解る。
【００２９】
尚、表１に示した比較例の試料Ｄは本例のガラス組成物のＳｉＯ2 の組成範囲１１〜２０ｗｔ・％の最小値より１ｗｔ・％だけ少ない１０ｗｔ・％とし、Ｂ2 Ｏ3 を本例の組成範囲３〜８ｗｔ・％の最大値より１ｗｔ・％だけ多く９ｗｔ・％としたものであるが、この場合は図２の比較例の試料Ｆに比べても耐アルカリ性が大幅に悪くなっている。
【００３０】
更に、表１の比較例の試料Ｅは本例のガラス組成物のＺｒＯ2 の組成範囲１ｗｔ・％以下を２ｗｔ・％と１ｗｔ・％だけ増加させたものであるが図２に示す様に本例の試料Ｂよりも化学的耐久性は優れているが融着温度は表１に示す様に５６０℃と極めて高く、化学的耐久性と低融性を両立し得る融着ガラス組成物でなくなっていることが解る。
【００３１】
これらの各考察から表１に示した試料Ａ乃至Ｃは融着温度及び耐アルカリ性並びに熱膨張係数等で優れたガラス組成物であり磁気ヘッドに用いて好適な特性を持っていることが解る。
【００３２】
本発明による融着ガラス組成物はＰｂＯ６７乃至７４ｗｔ・％、ＳｉＯ2 １１乃至２０ｗｔ・％、Ｂ2 Ｏ3 ３乃至８ｗｔ・％、ＴｅＯ2 ３乃至９ｗｔ・％、Ｎａ2 Ｏ０乃至３ｗｔ・％、ＺｒＯ2 １ｗｔ・％以下（但し０を除く）の組成範囲に選択することで低融性及び化学的耐久性の両立可能なものが得られることを見出した。従って、表１で実施例として開示したＡ，Ｂ，Ｃだけのガラス組成物範囲に限定されるものでないことは明らかである。
【００３３】
又、上記組成範囲は、前記した問題を解決するために種々の検討を行った結果見出したものであり、各成分がいかに相互作用しているかは、必ずしも明らかではないが、上記のように組成範囲を限定した理由は、以下のとおりである。
【００３４】
ＰｂＯは、低融点ガラスの主成分である。ＰｂＯが６７ｗｔ・％未満では、ガラスの融着温度が５５０℃より高くなってしまい、ＰｂＯが７４ｗｔ・％を越えると、実用的な耐アルカリ性が得られなくなってしまう。
【００３５】
ＳｉＯ2 は、ガラスの網目を形成する必須成分であり、耐アルカリ性の向上に有効である。ＳｉＯ2 が１１ｗｔ・％未満では、図２の比較例Ｄの様に耐アルカリ性が悪くなり、更に、ガラスの線引も困難と成り、一方２０ｗｔ・％を越えると、ガラスの融着温度が５５０℃より高くなるので、融着時に支障を来す。
【００３６】
Ｂ2 Ｏ3 は、ＳｉＯ2 と同様にガラスの網目を形成する必須成分である。Ｂ2 Ｏ3 が３ｗｔ・％より少ないとガラスが安定化せず、線引も難しくなり、８ｗｔ・％より多いと耐アルカリ性（図２のＤ参照）に支障を来す。
【００３７】
ＴｅＯ2 は、ＰｂＯの一部と置換することにより融着温度を比較的上昇させずに耐アルカリ性を向上させる成分である。ＴｅＯ2 が、３ｗｔ・％未満では、この効果が得られず、９ｗｔ・％を越えると融着時のガラス中に析出物が発生し易くなり、ガラスの濡れが悪くなったり、析出部にクラックが入ったりする。
【００３８】
Ｎａ2Ｏは、熱膨張係数を大きくし、ガラスの融点を下げるが、その含有率が３ｗｔ・％を越えると、実用的な耐アルカリ性が得られなくなってしまう。よって目的の低融性と耐アルカリ性を得るためにＮａ2Ｏの範囲をこのように限定した。
【００３９】
ＺｒＯ2 は、耐アルカリ性を向上させる成分である。ＺｒＯ2 が含有されていないと、耐アルカリ性の向上に効果を示さず、１ｗｔ・％を越えると、ガラスの融点が高くなるので、融着時に支障を来す（表１の比較例Ｅ参照）。
【００４０】
従って、上記組成例の試料Ａ，Ｂ，Ｃの様な融着ガラスを磁気ヘッドのギャップ形成材、空隙部充填材料、接合材料或いは絶縁材料として使用すれば、５００〜５５０℃程度の低温で融着が可能になるとともに、磁気ヘッドの製造工程中あるいは市場環境における化学的損傷が低減され、磁気特性に優れた良質な磁気ヘッドが歩留良く製造できるなどの効果がある。
【００４１】
特に磁気特性の劣化を防ぐために５１０℃程度以下の低温での融着を必要とするアモルファス金属使用の磁気ヘッドや、ガラス緩みによる寸法逸脱を防ぐために出来るだけ低温での融着を必要とする複数回のガラス融着工程のある磁気ヘッドの複数回目の融着工程に適用して高い効果が得られる。
【００４２】
以下に、上述の様な効果の得られる上記ガラス組成物をギャップ形成材料、空隙部充填材、接合材料、或いは絶縁材料として使用した磁気ヘッドの構成を図１、図３乃至図５で説明する。
【００４３】
図１はアモルファス金属薄膜積層ヘッド１を示すもので、該ヘッド１はガード材８となる非磁性セラミック基板に結晶化温度が５５０℃程度のコバルト系のアモルファス金属磁性薄膜２をスパッタして積層した磁気コア半体３Ｌ及び３Ｒ同士を対向させ、金属磁性薄膜２面をギャップ膜（図１では省略）を介して突き合わせてギャップ部４を形成し、融着用のガラスロッドを巻線溝６及びガラス接合溝７に挿入して溶融させてガラス５として充填することで磁気コア半体３Ｌ及び３Ｒ同士の接合材料、又は半体３Ｌ及び３Ｒ同士を磁気的に絶縁する絶縁材料並びに巻線溝６及びガラス接合溝７に充填する空隙充填材料とされる。更にギャップ４周辺部分に曲率を形成して摺動面９と成したものである。
【００４４】
この融着ガラス５としては表１の実施例Ａに示したＰｂＯ７３．０ｗｔ・％、ＳｉＯ2１３．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ３3８．０ｗｔ・％、ＴｅＯ2５．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2１．０ｗｔ・％のガラス組成を使用した。
【００４５】
融着ガラスの融着温度はアモルファス金属の結晶化温度（上述の例では５５０℃）よりも３０℃位低い程度ではアモルファス金属が完全に結晶化しないまでも若干の結晶化が始まり、高周波域におけるヘッドの出力劣化が起こるため、比較例の試料Ｈの組成（融着温度５２０℃）のガラスの使用は不可能であった。したがって、本例の場合、融着温度が５１０℃未満のガラスが必要であった。
この様な融着温度を有する比較例の試料としては５００℃の融着温度を持つ表１の試料Ｆだけである。
【００４６】
従って、図１と同様のアモルファス金属薄膜積層ヘッド１を試料Ｆのガラス組成を持つもので作製し、加工終了時までの形状保持率を実施例Ａと比較したデータを表２として下記に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
即ち、本例の融着ガラスＡでは形状保持率が９７〜１００％であるのに対し比較例の融着ガラスＦでは形状保持率は０〜３３％と略２／３が不良となっている。この様に加工終了時まで形状保持出来なかったヘッド１はほとんど融着ガラス５が工程中の研削液や洗浄液で侵され、クラック、段差が生じたものである。この様にクラックや段差を生じたヘッドは、テープ等の磁気記録媒体と摺動する際、テープ等のドロップアウトを発生させる可能性があり、ヘッドとして使用不可能となる。
【００４９】
上述の様に比較例Ｆに比べ本例のＡに示す融着ガラスによって磁気コア半体３Ｌ及び３Ｒ同士を接合すると、接合時の融着温度は５００℃と５１０℃以上の高温で加熱することなく製造出来て低融性が保てると共に研削加工等に於いて、研削液等に浸されても融着ガラス５部分が実用的範囲内で損傷することはほとんどないので高い歩留りで高品質なアモルファス金属薄膜積層ヘッドが生産可能となる。
【００５０】
次に図３を用いてデータカートリッジ用磁気ヘッド１０を説明する。該磁気ヘッド１０は再生用ギャップ１１及び記録用ギャップ１２が摺動面１３に並設され、再生ギャップ１１側はフェライトヘッド構成１４と成され、記録用ギャップ１２側はＭＩＧ（メタル・イン・ギャップ）ヘッド１５とした複合ヘッドである。
【００５１】
フェライトヘッド１４はフェライト半体１４Ａ及び１４Ｂ同士を１回目の融着ガラス１６で融着する。又ＭＩＧヘッド１５はフェライト半体１８をフェライトヘッド１４の一方のフェライト半体１４Ｂに２回目の融着ガラス１７で融着させたものである。ＭＩＧヘッド１５のフェライト半体１８の記録用ギャップ１２部分にはセンダスト等の結晶性金属磁性膜１９を介してＳｉＯ2 膜２０が形成されてギャップ幅を規定している。従って、この２回目の融着ガラス１７は記録用ギャップ１２内に浸透してギャップ膜（ＳｉＯ2 の上側に浸透）の一部を形成してギャップ形成材、空隙部充填材、接合材料或いは絶縁材料と成る。
【００５２】
図３の磁気ヘッド１０では、先ず、再生ギャップ側のフェライトヘッド１４のフェライト半体１４Ａ及び１４Ｂを下記の表３に示す試料Ｉの融着ガラスを用いて高温（７５０℃）で融着させる。
【００５３】
【表３】
【００５４】
フェライトヘッド１４側の１回目の融着ガラス１６として、Ｉ組成のガラスを用いるのは、融着後の寸法精度を重視するため、融着治具が劣化しない程度（７５０℃程度以下）の融着温度を有し、然も、２回目以降の融着（ＭＩＧ側の融着）も考慮して、出来るだけ高いガラス転移点を有し、更にフェライト等への侵食拡散反応が少ない様に成すためである。
【００５５】
上述の様に、再生ギャップ１１側を表３のＩ組成のようなガラスを用いて高温で融着し、次に、そのガラスを溶かさない温度、即ち、Ｉ組成ガラスのガラス転移点より低い融着温度を有する融着ガラス１７を用いて、記録側ギャップ１２の融着を行なう。
【００５６】
このＭＩＧヘッド１５側の融着ガラス１７として、表１の本発明例のＢ組成、即ち、ＰｂＯ６７．５ｗｔ・％、ＳｉＯ2２０．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ3５．５ｗｔ・％、ＴｅＯ2４．０ｗｔ・％、Ｎａ2Ｏ２．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2１．０ｗｔ・％の組成ガラスを使用すると、高い耐アルカリ性を保ったまま、再生ギャップ側のガラスを緩ませないような低温で融着を行なえる。従来のＧ組成ガラスは融着温度が、Ｉ組成のガラスのガラス転移点よりも３５℃高いため、Ｇ組成ガラスの融着時にＩ組成のガラスが緩み、ヘッド寸法が保てないことが多かった。
【００５７】
又、上述の様にＭＩＧヘッド１５側のガラスとして表１のＢ組成の融着ガラスを用い、表１のＡ，Ｃ，Ｈ等の組成を使用できないのは、摺動面１３のガラス部の面積が本発明例の中でも最大で、記録媒体に影響を与え易いため、実用的には、図２のＧ組成ガラス以上の耐アルカリ性を確保したいためである。
【００５８】
即ち、図３に示したデータカートリッジ用磁気ヘッド１０によれば、１回目の融着ガラス１６は表３のＩに示す様にガラス転移点が５４５℃であるのに対し、２回目に用いる表１のＢ組成の融着ガラス１７は融着温度が５４０℃であるので、１回目に融着済みのガラス１６を再溶融させずに、再生ギャップの寸法を変化させることなく融着が行なわれ、高い耐アルカリ性（化学的耐久性）を保ったままデータカートリッジ用ヘッド１０を作製することが出来る。
【００５９】
次にハードディスク用磁気ヘッド２１を図４により説明する。図４でヘッドチップ２２には高記録密度化の為に、結晶性金属薄膜をスパッタ法等で形成したＭＩＧヘッドが用いられることが多く、ギャップ形成は結晶性金属薄膜上にＳｉＯ2 等の非磁性ギャップ膜２３を形成し、磁性劣化防止の為に出来るだけ低温でフェライトコア半体２４Ｌ及び２４Ｒ同士の融着を行なう必要がある。
【００６０】
上述の如き理由によって、ヘッドチップ２２形成用の融着ガラス２５としては図３のＩ組成に代わって表３に示すＪ組成を用いる。Ｊ組成のガラスはＩ組成のガラスに比べてガラス転移点は５２５℃と略２０℃低いため、セラミック等のスライダ２７の溝部２８にヘッドチップ２２を矢印Ａの様に嵌め込み、２回目のボンディング用融着ガラス２６で融着させる場合、表１に示した本例のＢ組成のガラスよりも更に融着温度の低い融着ガラスが要求される。
【００６１】
従って、本例では２回目の融着ガラス２６として表１の試料Ｃに示した組成即ち、ＰｂＯ７０．０ｗｔ・％、ＳｉＯ2 １７．０ｗｔ・％、Ｂ2 Ｏ3 ６．０ｗｔ・％、ＴｅＯ2 ５．０ｗｔ・％、Ｎａ2 Ｏ１．０ｗｔ％、ＺｒＯ2 １．０ｗｔ・％のガラスを空隙部充填材料として用いる。この場合融着温度で考えれば５２０℃であるから表１に示した比較例で融着温度５２０℃の試料Ｈ組成の融着ガラスを用いることも考えられるので、図４に示す磁気ヘッド２１の作製時の２回目の融着ガラス２６として本例のＣ組成の融着ガラスを用いて得た磁気ヘッド２１と比較例のＨ組成ガラスを用いて作製した磁気ヘッド２１との化学的耐久性を表４の様に比較した。
【００６２】
【表４】
【００６３】
即ち、表４は２回目の融着ガラス２６の組成が表１のＣのものとＨのものを用いてスライダの溝部にヘッドチップを埋め込んだ磁気ヘッドを各々ＰＨ１１の洗浄液に３０分浸漬させ、ヘッドの摺動面２９のガラス部が、スライダ２７の摺動面よりもどの程度へこんだか（溶出したか）を測定した数値である。
【００６４】
従来のＨ組成のガラスは、本発明のＣ組成のガラスの３倍溶出していることが分かる。従って、融着温度が同じ５２０℃の融着ガラスとしては、本発明のＣ組成を使用した方が有利である（３０分の洗浄液浸漬による０．１μｍのガラス段差は、実用的な信頼性は確保できていると考えて良い）。
【００６５】
本例でのＣ組成のガラスはＢ組成ほど耐アルカリ性は高くないが、ガラスの露出面積が図３のデータカートリッジ用ヘッドほど大きくないので、実用的に問題はない。
【００６６】
更に、図５によって本発明のフロッピーディスク用磁気ヘッド（以下ＦＤヘッドと記す）３０について説明する。このＦＤヘッド３０はヘッド埋め込みタイプであり、１回目の融着ガラス３５としてはリードライトギャップ３２用のヘッドチップ半体３４Ｒ，Ｌ及びイレーズギャップ３３用のヘッドチップ半体３４Ｅ，Ｆの接合に用いられる。
【００６７】
このヘッドチップ半体３４Ｒ，Ｌ及び３４Ｅ，Ｆの接合には表３のＪ組成のガラスが使用される。即ち、ガラス転移点が５２５℃で融着温度が７３０℃のガラス組成が選択される。
【００６８】
次にリートライトギャップ３２を形成したヘッドチップとイレーズギャップ３３を形成したヘッドチップ同士を図５の様に２回目の融着ガラス３６で接合する。
【００６９】
このリードライトギャップ３２を形成したヘッドチップとイレーズギャップ３３を形成したヘッドチップの接合には表３のＫ組成のガラスが使用される。このＫ組成のガラスの融着温度は７２０℃であり、Ｊ組成のガラスのガラス転移点５２５℃を大幅に超えているため、第２回目のガラス融着でヘッドチップ同士を接合する際にＦＤヘッド独自の融着用治具によって各ギャップ幅方向が広がらない様に圧力を加える等の工夫を施し、１回目の融着部分のリード、ライトギャップ３２及びイレーズギャップ３３のギャップ寸法に変化が起きない様に成されている。
１回目の融着に用いるＪ組成のガラスに対して、２回目の融着に用いるガラスとして融着温度が１０℃低いＫ組成とするのは、各ギャップのガラスによる侵食拡散反応を防止するためである。
【００７０】
次に、リード、ライトギャップ３２及びイレーズギャップ３３を一体化したヘッドチップをセラミック等のスライダ３８の溝３９にＢの様に埋め込み第３回目の融着ガラス３７を用いて空隙部充填材料として接合する場合には前回の融着部を保護する手段を設けることが出来ないために１回目及び２回目に用いた融着ガラス３５及び３６のガラス移転点５２５℃よりも低温で融着出来る組成のガラスを必要とする。
【００７１】
このため、本例では図４の場合と同様の表１のＣ組成の融着ガラスを３回目の融着ガラス３７として用いた。この場合のＦＤヘッドの３回目の融着ガラス３７の化学的耐久性を表すガラス組成Ｃ及びＨのガラス部の段差についての測定結果は表４の如くハードディスク用磁気ヘッドと変わらない結果を得た。従って、この場合もハードディスク用磁気ヘッドと同様の効果を奏するＦＤヘッドを得ることが出来た。
【００７２】
なお、本発明のガラス組成物は、上記実施例のような磁気ヘッドのみならず、高温加熱が許されず化学的耐久性が要求される箇所にガラス融着をする必要のある、例えば、半導体装置や電気部品の気密封着（hermetic seal ）用の付着ガラス等の分野等にも利用できることはいうまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、ボンディングガラスの低温での融着が可能になるうえ、磁気ヘッドを製造または使用する上での実用的に問題のない化学的耐久性が実現される。したがって、これを磁気ヘッドの接合手段等に使用すれば、融着時の加熱による磁心材料等の磁性劣化を防止したり、複数回の融着工程があるヘッドの加熱による寸法変化を防止したりするとともに、ブロック加工時等の研削液等によるガラス部分の化学的損傷を抑制して、磁気ヘッドの品質向上、歩留向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ヘッドの一実施例を示すアモルファス金属膜積層ヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の融着ガラス及び比較例の化学的耐久性を示すグラフである。
【図３】本発明の磁気ヘッドの他の実施例を示すデータカートリッジ用ヘッドの斜視図である。
【図４】本発明の磁気ヘッドの更に他の実施例を示すハードディスク用磁気ヘッドの組立斜視図である。
【図５】本発明の磁気ヘッドの更に他の実施例を示すフロッピーディスク用磁気ヘッドの組立斜視図である。
【符号の説明】
１ アモルファス金属薄膜積層ヘッド、５ 融着ガラス、１０ データカートリッジ用磁気ヘッド、１７，２６ ２回目の融着ガラス、２１ ハードディスク用磁気ヘッド、３０ ＦＤヘッド、３７ ３回目の融着ガラス
【発明の属する技術分野】
本発明は、低融性と実用的な化学的耐久性を兼ね備えたガラス組成物及びそれを用いた磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気ヘッドには、ギャップ形成材料、空隙部充填材料、接合材料或いは絶縁材料として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）、三酸化二ホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）などを成分とする低融点ガラスが使用されていた。
【０００３】
然し、従来の組成では、ガラスの融点と化学的耐久性の関係は非常にやっかいなもので、一方を優先させると他方が劣化してしまうという関係にあった。即ち、この種のガラスを低融化させる場合、ＰｂＯやアルカリ金属酸化物を多量に含有させるが、この場合化学的耐久性が劣化してしまう。また、ガラスの化学的耐久性を向上させるためには、ＳｉＯ2 を多量に含ませていたが、この場合融点が高くなってしまう問題があった。
【０００４】
即ち、一般に磁気ヘッドの磁心材料などは、高温で磁気特性が劣化する性質を有するものが多く、磁気ヘッドの製造工程において、ガラスは通常粘度が約１０3 ｐａ・ｓになる温度（以下、融着温度という）で融着され、その後研削液などに浸される。このため従来のガラス組成では、磁気ヘッドの磁気特性の劣化を防止させるために、低融性を重視したガラスとすれば、製造工程中におけるガラス部の化学的損傷が問題となり、化学的耐久性を重視したガラスとすれば、磁気ヘッドとして高い磁気特性が得られないという問題があった。
【０００５】
即ち、磁気ヘッドの製造工程において接合材料などとして用いられる融着ガラスは、融着後のブロックを研削加工する際、アルカリ性（ＰＨ９〜１１程度）の研削液ならびに洗浄液に浸されるため、化学的耐久性の中でも特に耐アルカリ性に優れなければならず、このためには、従来の技術では融着温度が７００℃以上のガラスを使わなければ、満足できる結果が得られなかった。
【０００６】
上述の如き問題点を解決するために本出願人は先に特願平６−３１５０３７号に於いて低融性と化学的耐久性を兼ね備えたガラス組成物およびこのガラス組成物を使用して品質向上などを実現した磁気ヘッドを提案した。
【０００７】
上述のガラス組成物はＰｂＯが６０乃至６５重量パーセント、ＳｉＯ2が２０乃至２６重量パーセント、Ｂ2Ｏ3が２乃至１０重量パーセント、二酸化テルル（ＴｅＯ 2 ）が３乃至８重量パーセント、Ｎａ2Ｏが０乃至５重量パーセント、二酸化ジリコニウム（ＺｒＯ2）が１乃至３重量パーセントを含有し、融着温度を５８０℃乃至６５０℃と成し、特にＴｅＯ2及びＺｒＯ2を含有させることで低融性と化学的耐久性を向上させている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
然し、更に低融化を望む場合には上述のガラス組成物では対応出来ない問題があり、特に、アモルファス金属を使用する磁気ヘッド製作工程に用いる融着ガラスとして上述の様に融着温度が５８０℃乃至６５０℃程度のガラスを選択するとアモルファス金属の結晶化が進み、磁気ヘッドとしての磁気特性が劣化する問題が生ずる。このためアモルファス金属の磁気特性を有効に生かすには、その結晶化温度よりも出来るだけ低温で融着できるガラスを用いて接合する必要があった。
【０００９】
更に、２回以上のガラス融着工程を経て組み立てが行なわれる磁気ヘッドの２回目以降の融着に用いるガラスは１回目のガラス融着工程で用いられたガラスのガラス転移点より低い温度で融着を行なわないと１回目で融着した融着部分の再溶融等を生じ、磁気ヘッドを所定寸法内に維持出来なくなるために融着温度としては５５０℃付近未満のものが要求され、上述の様な５８０℃〜６５０℃程度の融着温度のガラス組成物では使用することが出来なかった。
【００１０】
一般に磁気ヘッドの製造工程において、接合用の融着ガラスは通常、前記した様に粘度が約１０3 Ｐａ・ｓになる温度で融着され、その後の加工工程で研削液や洗浄液に浸される。このため従来のガラス組成では、低融性を重視したものとすれば、製造工程中におけるガラス部の化学的損傷が問題になり、逆に化学的耐久性を重視するために融点を上げた組成にすると、コアの磁気特性を劣化させたり、あるいは前回に融着したガラスを緩ませることによる磁気ヘッドの寸法精度の逸脱という問題があった。特に上記に述べた様な磁気ヘッドに用いる融着ガラスは、著しく低い融着温度が要求されるため、従来の組成の低融性ガラスでは、磁気ヘッドの加工工程中にガラスが研削液等に溶出し始めて、著しい段差やクラックが発生して、磁気ヘッドの形状形成自体も困難なことが多かった。
【００１１】
即ち、ガラス融着後のヘッドブロックを加工する際、アルカリ性（ｐＨ９〜１１程度）の研削液ならびに洗浄液に浸されるため、磁気ヘッドに用いられる融着ガラスは、化学的耐久性の中でも特に耐アルカリ性に優れなければならず、このためには、先に提案したガラス組成物では融着温度が５８０℃程度以上のガラスを使う必要があるが、磁気ヘッドの磁気特性や寸法精度の保持を優先させるため、５５０℃未満の低い融着温度の融着ガラスを使用せざるを得ず、この様な磁気ヘッドは加工時の歩留りが悪く、更に信頼性にも問題があった。
【００１２】
本発明は上述の各種問題点を解決したガラス組成物及びこのガラス組成物を用いた磁気ヘッドを提供しようとするもので、その課題とするところは低融性と実用的な化学的耐久性を共に備えたガラス組成物及びこのガラス組成物を用いた磁気ヘッドを得る様に成したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のガラス組成物は６７乃至７４重量パーセントのＰｂＯと、１１乃至２０重量パーセントのＳｉＯ２と、３乃至８重量パーセントのＢ２Ｏ３と、３乃至９重量パーセントのＴｅＯ２と、０乃至３重量パーセントとＮａ２Ｏと、１重量パーセントのＺｒＯ２とを組成範囲として含有し、且つＳｉＯ２とＴｅＯ２とＺｒＯ２の合計量が１９〜２５重量％の範囲内であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のガラス組成物を用いた磁気ヘッドはこの磁気ヘッドのギャップ形成材料、空隙部充填材料、接合材料或いは絶縁材料として６７乃至７４重量パーセントのＰｂＯと、１１乃至２０重量パーセントのＳｉＯ２と、３乃至８重量パーセントのＢ２Ｏ３と、３乃至９重量パーセントのＴｅＯ２と、０乃至３重量パーセントのＮａ２Ｏと、１重量パーセントのＺｒＯ２とを組成範囲として含有し、且つＳｉＯ２とＴｅＯ２とＺｒＯ２の合計量が１９〜２５重量％の範囲内であるガラス組成物を用いて成るものである。
【００１５】
本発明のガラス組成物によれば、ＰｂＯを６７乃至７４重量パーセント、ＳｉＯ２を１１乃至２０重量パーセント、Ｂ２Ｏ３を３乃至８重量パーセント、ＴｅＯ２を３乃至９重量パーセント、Ｎａ２Ｏを０乃至３重量パーセント、ＺｒＯ２を１重量パーセントの組成範囲とし、且つＳｉＯ２とＴｅＯ２とＺｒＯ２の合計量を１９〜２５重量％の範囲内とすることにより、優れた低融性と実用的な化学的耐久性を得ることができる。
【００１６】
本発明の磁気ヘッドによれば、ギャップ形成材料、空隙部充填材料、接合材料或いは絶縁材料として上述のガラス組成物を使用することにより、より品質の向上した磁気ヘッドを得ることが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明ガラス組成物の一実施例について図２及び表１を参照しながら説明する。
【００１８】
先ず、本例によるガラス組成物の組成比を、表１の試料Ａ，Ｂ，Ｃに示す。尚同表における試料Ｄ乃至Ｈは、比較例の組成を示している。
【００１９】
【表１】
一般的にガラスは非結晶固体で明確な溶融点や擬固点を示さないものの総称であるが、ここではＰｂＯを多量に含有した軟化温度が低い融着ガラスについて説明する。
【００２１】
例えば、磁気ヘッドに用いる融着ガラスを得るには上述の表１のＡ乃至Ｃに示す様な重量パーセント（以下ｗｔ・％と記す）の割合の各組成原料を採取し、白金ルツボ内で温度１１００℃乃至１３００℃で、約１時間溶解混合し、通常はロッド状に線引きして、使用する。
【００２２】
即ち、試料Ａでは組成物としてＰｂＯを７３．０ｗｔ・％、ＳｉＯ2を１３．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ3を８．０ｗｔ・％、ＴｅＯ2を５．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2を１．０ｗｔ・％に選択し、試料Ｂでは組成物としてＰｂＯを６７．５ｗｔ・％、ＳｉＯ2を２０．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ3を５．５ｗｔ・％、ＴｅＯ2を４．０ｗｔ・％、Ｎａ2Ｏを１．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2を１．０ｗｔ・％に選択し、試料Ｃでは組成物としてＰｂＯを７０．０ｗｔ・％、ＳｉＯ2を１７．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ3を６．０ｗｔ・％、ＴｅＯ2を５．０ｗｔ・％、Ｎａ2Ｏを２．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2を１．０ｗｔ・％に選択している。
【００２３】
この様にして得られた融着ガラスの特性は、熱膨張係数及び融着温度は表１の下欄に示す通りで融着温度は試料Ａ，Ｂ，Ｃが夫々５００，５４０，５２０℃であった。
【００２４】
表１のＡ，Ｂ，Ｃに示す本例の融着ガラス試料は低融性及び実用的な化学的耐久性（耐水及び耐アルカリ性）に優れた特性を示している。
表１に挙げた試料Ａ乃至Ｈについて、耐アルカリ性の優劣を検査した。ここで、耐アルカリ性試験の方法としては、先ず、得られたロット状のガラスである試料Ａ乃至Ｈの入った容器を各々用意する。このときの試料サイズは、直径０．４５ｍｍ、長さ５０ｍｍとした。
次に、強アルカリとして水酸化ナトリウム（４Ｎ−ＮａＯＨ）溶液を一定量ずつ各々の容器に入れ、試料を浸漬する。
【００２５】
その後、時間の経過とともに試料の重量を計測した結果を図２に示す。図２で横軸は浸漬時間（Ｈｒ）、縦軸は融着ガラスのアルカリによる質量変化（％）を示す。この試験によれば、重量の低下が少ないものほど、高い耐アルカリ性があるものと判断され、図２では試料Ａより試料Ｆ，ＣよりＨ，ＢよりＧの方が早く試料の質量が低下していることが解る。
【００２６】
上述の表１及び図２を参照して本例の融着ガラスを説明する。例えば、表１のＡで示す本例の試料の融着温度は５００℃であり、比較例として示したＦで示す試料も略同様の融着温度（５００℃）を示しているが、図２の耐アルカリ性をみると試料Ｆでは浸漬時間が４時間で質量維持率は５８％に対し、本例の試料Ａでは４時間後での質量維持率は７７％で耐アルカリ性は本例がより優れた特性を示している。特に試料Ｆでは融着ガラス表面に大量のクラックや変色が発生するのに対し、試料Ａではクラックや変色の発生はみられなかった。
【００２７】
同様に融着温度が共に５２０℃の本例の試料Ｃと比較例の試料Ｈとを対比すると、耐アルカリ性は比較例の試料Ｈでは４時間後の質量維持率が８３％程度であるのに対し、本例の試料Ｃでは４時間後の質量維持率は９７％程度であり、８３％程度に達するには略１３時間を要している。この場合は両者ともクラックや変色の発生はみられなかった。即ち、試料Ｈに比べて、より高い耐アルカリ性を示している。
【００２８】
更に、融着温度が５４０℃である本例の試料Ｂと比較例の試料Ｇとを対比すると試料Ｇは本例の試料Ｂに比べて４０℃も融着温度が高いにもかかわらず、図２の耐アルカリ特性は７２時間後で本例の試料Ｂの質量維持率が７６％であるのに対し比較例の試料Ｇでは５３％程度となって本例の耐アルカリ性が優れていることが解る。
【００２９】
尚、表１に示した比較例の試料Ｄは本例のガラス組成物のＳｉＯ2 の組成範囲１１〜２０ｗｔ・％の最小値より１ｗｔ・％だけ少ない１０ｗｔ・％とし、Ｂ2 Ｏ3 を本例の組成範囲３〜８ｗｔ・％の最大値より１ｗｔ・％だけ多く９ｗｔ・％としたものであるが、この場合は図２の比較例の試料Ｆに比べても耐アルカリ性が大幅に悪くなっている。
【００３０】
更に、表１の比較例の試料Ｅは本例のガラス組成物のＺｒＯ2 の組成範囲１ｗｔ・％以下を２ｗｔ・％と１ｗｔ・％だけ増加させたものであるが図２に示す様に本例の試料Ｂよりも化学的耐久性は優れているが融着温度は表１に示す様に５６０℃と極めて高く、化学的耐久性と低融性を両立し得る融着ガラス組成物でなくなっていることが解る。
【００３１】
これらの各考察から表１に示した試料Ａ乃至Ｃは融着温度及び耐アルカリ性並びに熱膨張係数等で優れたガラス組成物であり磁気ヘッドに用いて好適な特性を持っていることが解る。
【００３２】
本発明による融着ガラス組成物はＰｂＯ６７乃至７４ｗｔ・％、ＳｉＯ2 １１乃至２０ｗｔ・％、Ｂ2 Ｏ3 ３乃至８ｗｔ・％、ＴｅＯ2 ３乃至９ｗｔ・％、Ｎａ2 Ｏ０乃至３ｗｔ・％、ＺｒＯ2 １ｗｔ・％以下（但し０を除く）の組成範囲に選択することで低融性及び化学的耐久性の両立可能なものが得られることを見出した。従って、表１で実施例として開示したＡ，Ｂ，Ｃだけのガラス組成物範囲に限定されるものでないことは明らかである。
【００３３】
又、上記組成範囲は、前記した問題を解決するために種々の検討を行った結果見出したものであり、各成分がいかに相互作用しているかは、必ずしも明らかではないが、上記のように組成範囲を限定した理由は、以下のとおりである。
【００３４】
ＰｂＯは、低融点ガラスの主成分である。ＰｂＯが６７ｗｔ・％未満では、ガラスの融着温度が５５０℃より高くなってしまい、ＰｂＯが７４ｗｔ・％を越えると、実用的な耐アルカリ性が得られなくなってしまう。
【００３５】
ＳｉＯ2 は、ガラスの網目を形成する必須成分であり、耐アルカリ性の向上に有効である。ＳｉＯ2 が１１ｗｔ・％未満では、図２の比較例Ｄの様に耐アルカリ性が悪くなり、更に、ガラスの線引も困難と成り、一方２０ｗｔ・％を越えると、ガラスの融着温度が５５０℃より高くなるので、融着時に支障を来す。
【００３６】
Ｂ2 Ｏ3 は、ＳｉＯ2 と同様にガラスの網目を形成する必須成分である。Ｂ2 Ｏ3 が３ｗｔ・％より少ないとガラスが安定化せず、線引も難しくなり、８ｗｔ・％より多いと耐アルカリ性（図２のＤ参照）に支障を来す。
【００３７】
ＴｅＯ2 は、ＰｂＯの一部と置換することにより融着温度を比較的上昇させずに耐アルカリ性を向上させる成分である。ＴｅＯ2 が、３ｗｔ・％未満では、この効果が得られず、９ｗｔ・％を越えると融着時のガラス中に析出物が発生し易くなり、ガラスの濡れが悪くなったり、析出部にクラックが入ったりする。
【００３８】
Ｎａ2Ｏは、熱膨張係数を大きくし、ガラスの融点を下げるが、その含有率が３ｗｔ・％を越えると、実用的な耐アルカリ性が得られなくなってしまう。よって目的の低融性と耐アルカリ性を得るためにＮａ2Ｏの範囲をこのように限定した。
【００３９】
ＺｒＯ2 は、耐アルカリ性を向上させる成分である。ＺｒＯ2 が含有されていないと、耐アルカリ性の向上に効果を示さず、１ｗｔ・％を越えると、ガラスの融点が高くなるので、融着時に支障を来す（表１の比較例Ｅ参照）。
【００４０】
従って、上記組成例の試料Ａ，Ｂ，Ｃの様な融着ガラスを磁気ヘッドのギャップ形成材、空隙部充填材料、接合材料或いは絶縁材料として使用すれば、５００〜５５０℃程度の低温で融着が可能になるとともに、磁気ヘッドの製造工程中あるいは市場環境における化学的損傷が低減され、磁気特性に優れた良質な磁気ヘッドが歩留良く製造できるなどの効果がある。
【００４１】
特に磁気特性の劣化を防ぐために５１０℃程度以下の低温での融着を必要とするアモルファス金属使用の磁気ヘッドや、ガラス緩みによる寸法逸脱を防ぐために出来るだけ低温での融着を必要とする複数回のガラス融着工程のある磁気ヘッドの複数回目の融着工程に適用して高い効果が得られる。
【００４２】
以下に、上述の様な効果の得られる上記ガラス組成物をギャップ形成材料、空隙部充填材、接合材料、或いは絶縁材料として使用した磁気ヘッドの構成を図１、図３乃至図５で説明する。
【００４３】
図１はアモルファス金属薄膜積層ヘッド１を示すもので、該ヘッド１はガード材８となる非磁性セラミック基板に結晶化温度が５５０℃程度のコバルト系のアモルファス金属磁性薄膜２をスパッタして積層した磁気コア半体３Ｌ及び３Ｒ同士を対向させ、金属磁性薄膜２面をギャップ膜（図１では省略）を介して突き合わせてギャップ部４を形成し、融着用のガラスロッドを巻線溝６及びガラス接合溝７に挿入して溶融させてガラス５として充填することで磁気コア半体３Ｌ及び３Ｒ同士の接合材料、又は半体３Ｌ及び３Ｒ同士を磁気的に絶縁する絶縁材料並びに巻線溝６及びガラス接合溝７に充填する空隙充填材料とされる。更にギャップ４周辺部分に曲率を形成して摺動面９と成したものである。
【００４４】
この融着ガラス５としては表１の実施例Ａに示したＰｂＯ７３．０ｗｔ・％、ＳｉＯ2１３．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ３3８．０ｗｔ・％、ＴｅＯ2５．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2１．０ｗｔ・％のガラス組成を使用した。
【００４５】
融着ガラスの融着温度はアモルファス金属の結晶化温度（上述の例では５５０℃）よりも３０℃位低い程度ではアモルファス金属が完全に結晶化しないまでも若干の結晶化が始まり、高周波域におけるヘッドの出力劣化が起こるため、比較例の試料Ｈの組成（融着温度５２０℃）のガラスの使用は不可能であった。したがって、本例の場合、融着温度が５１０℃未満のガラスが必要であった。
この様な融着温度を有する比較例の試料としては５００℃の融着温度を持つ表１の試料Ｆだけである。
【００４６】
従って、図１と同様のアモルファス金属薄膜積層ヘッド１を試料Ｆのガラス組成を持つもので作製し、加工終了時までの形状保持率を実施例Ａと比較したデータを表２として下記に示す。
【００４７】
【表２】
即ち、本例の融着ガラスＡでは形状保持率が９７〜１００％であるのに対し比較例の融着ガラスＦでは形状保持率は０〜３３％と略２／３が不良となっている。この様に加工終了時まで形状保持出来なかったヘッド１はほとんど融着ガラス５が工程中の研削液や洗浄液で侵され、クラック、段差が生じたものである。この様にクラックや段差を生じたヘッドは、テープ等の磁気記録媒体と摺動する際、テープ等のドロップアウトを発生させる可能性があり、ヘッドとして使用不可能となる。
【００４９】
上述の様に比較例Ｆに比べ本例のＡに示す融着ガラスによって磁気コア半体３Ｌ及び３Ｒ同士を接合すると、接合時の融着温度は５００℃と５１０℃以上の高温で加熱することなく製造出来て低融性が保てると共に研削加工等に於いて、研削液等に浸されても融着ガラス５部分が実用的範囲内で損傷することはほとんどないので高い歩留りで高品質なアモルファス金属薄膜積層ヘッドが生産可能となる。
【００５０】
次に図３を用いてデータカートリッジ用磁気ヘッド１０を説明する。該磁気ヘッド１０は再生用ギャップ１１及び記録用ギャップ１２が摺動面１３に並設され、再生ギャップ１１側はフェライトヘッド構成１４と成され、記録用ギャップ１２側はＭＩＧ（メタル・イン・ギャップ）ヘッド１５とした複合ヘッドである。
【００５１】
フェライトヘッド１４はフェライト半体１４Ａ及び１４Ｂ同士を１回目の融着ガラス１６で融着する。又ＭＩＧヘッド１５はフェライト半体１８をフェライトヘッド１４の一方のフェライト半体１４Ｂに２回目の融着ガラス１７で融着させたものである。ＭＩＧヘッド１５のフェライト半体１８の記録用ギャップ１２部分にはセンダスト等の結晶性金属磁性膜１９を介してＳｉＯ2 膜２０が形成されてギャップ幅を規定している。従って、この２回目の融着ガラス１７は記録用ギャップ１２内に浸透してギャップ膜（ＳｉＯ2 の上側に浸透）の一部を形成してギャップ形成材、空隙部充填材、接合材料或いは絶縁材料と成る。
【００５２】
図３の磁気ヘッド１０では、先ず、再生ギャップ側のフェライトヘッド１４のフェライト半体１４Ａ及び１４Ｂを下記の表３に示す試料Ｉの融着ガラスを用いて高温（７５０℃）で融着させる。
【００５３】
【表３】
フェライトヘッド１４側の１回目の融着ガラス１６として、Ｉ組成のガラスを用いるのは、融着後の寸法精度を重視するため、融着治具が劣化しない程度（７５０℃程度以下）の融着温度を有し、然も、２回目以降の融着（ＭＩＧ側の融着）も考慮して、出来るだけ高いガラス転移点を有し、更にフェライト等への侵食拡散反応が少ない様に成すためである。
【００５５】
上述の様に、再生ギャップ１１側を表３のＩ組成のようなガラスを用いて高温で融着し、次に、そのガラスを溶かさない温度、即ち、Ｉ組成ガラスのガラス転移点より低い融着温度を有する融着ガラス１７を用いて、記録側ギャップ１２の融着を行なう。
【００５６】
このＭＩＧヘッド１５側の融着ガラス１７として、表１の本発明例のＢ組成、即ち、ＰｂＯ６７．５ｗｔ・％、ＳｉＯ2２０．０ｗｔ・％、Ｂ2Ｏ3５．５ｗｔ・％、ＴｅＯ2４．０ｗｔ・％、Ｎａ2Ｏ２．０ｗｔ・％、ＺｒＯ2１．０ｗｔ・％の組成ガラスを使用すると、高い耐アルカリ性を保ったまま、再生ギャップ側のガラスを緩ませないような低温で融着を行なえる。従来のＧ組成ガラスは融着温度が、Ｉ組成のガラスのガラス転移点よりも３５℃高いため、Ｇ組成ガラスの融着時にＩ組成のガラスが緩み、ヘッド寸法が保てないことが多かった。
【００５７】
又、上述の様にＭＩＧヘッド１５側のガラスとして表１のＢ組成の融着ガラスを用い、表１のＡ，Ｃ，Ｈ等の組成を使用できないのは、摺動面１３のガラス部の面積が本発明例の中でも最大で、記録媒体に影響を与え易いため、実用的には、図２のＧ組成ガラス以上の耐アルカリ性を確保したいためである。
【００５８】
即ち、図３に示したデータカートリッジ用磁気ヘッド１０によれば、１回目の融着ガラス１６は表３のＩに示す様にガラス転移点が５４５℃であるのに対し、２回目に用いる表１のＢ組成の融着ガラス１７は融着温度が５４０℃であるので、１回目に融着済みのガラス１６を再溶融させずに、再生ギャップの寸法を変化させることなく融着が行なわれ、高い耐アルカリ性（化学的耐久性）を保ったままデータカートリッジ用ヘッド１０を作製することが出来る。
【００５９】
次にハードディスク用磁気ヘッド２１を図４により説明する。図４でヘッドチップ２２には高記録密度化の為に、結晶性金属薄膜をスパッタ法等で形成したＭＩＧヘッドが用いられることが多く、ギャップ形成は結晶性金属薄膜上にＳｉＯ2 等の非磁性ギャップ膜２３を形成し、磁性劣化防止の為に出来るだけ低温でフェライトコア半体２４Ｌ及び２４Ｒ同士の融着を行なう必要がある。
【００６０】
上述の如き理由によって、ヘッドチップ２２形成用の融着ガラス２５としては図３のＩ組成に代わって表３に示すＪ組成を用いる。Ｊ組成のガラスはＩ組成のガラスに比べてガラス転移点は５２５℃と略２０℃低いため、セラミック等のスライダ２７の溝部２８にヘッドチップ２２を矢印Ａの様に嵌め込み、２回目のボンディング用融着ガラス２６で融着させる場合、表１に示した本例のＢ組成のガラスよりも更に融着温度の低い融着ガラスが要求される。
【００６１】
従って、本例では２回目の融着ガラス２６として表１の試料Ｃに示した組成即ち、ＰｂＯ７０．０ｗｔ・％、ＳｉＯ2 １７．０ｗｔ・％、Ｂ2 Ｏ3 ６．０ｗｔ・％、ＴｅＯ2 ５．０ｗｔ・％、Ｎａ2 Ｏ１．０ｗｔ％、ＺｒＯ2 １．０ｗｔ・％のガラスを空隙部充填材料として用いる。この場合融着温度で考えれば５２０℃であるから表１に示した比較例で融着温度５２０℃の試料Ｈ組成の融着ガラスを用いることも考えられるので、図４に示す磁気ヘッド２１の作製時の２回目の融着ガラス２６として本例のＣ組成の融着ガラスを用いて得た磁気ヘッド２１と比較例のＨ組成ガラスを用いて作製した磁気ヘッド２１との化学的耐久性を表４の様に比較した。
【００６２】
【表４】
即ち、表４は２回目の融着ガラス２６の組成が表１のＣのものとＨのものを用いてスライダの溝部にヘッドチップを埋め込んだ磁気ヘッドを各々ＰＨ１１の洗浄液に３０分浸漬させ、ヘッドの摺動面２９のガラス部が、スライダ２７の摺動面よりもどの程度へこんだか（溶出したか）を測定した数値である。
【００６４】
従来のＨ組成のガラスは、本発明のＣ組成のガラスの３倍溶出していることが分かる。従って、融着温度が同じ５２０℃の融着ガラスとしては、本発明のＣ組成を使用した方が有利である（３０分の洗浄液浸漬による０．１μｍのガラス段差は、実用的な信頼性は確保できていると考えて良い）。
【００６５】
本例でのＣ組成のガラスはＢ組成ほど耐アルカリ性は高くないが、ガラスの露出面積が図３のデータカートリッジ用ヘッドほど大きくないので、実用的に問題はない。
【００６６】
更に、図５によって本発明のフロッピーディスク用磁気ヘッド（以下ＦＤヘッドと記す）３０について説明する。このＦＤヘッド３０はヘッド埋め込みタイプであり、１回目の融着ガラス３５としてはリードライトギャップ３２用のヘッドチップ半体３４Ｒ，Ｌ及びイレーズギャップ３３用のヘッドチップ半体３４Ｅ，Ｆの接合に用いられる。
【００６７】
このヘッドチップ半体３４Ｒ，Ｌ及び３４Ｅ，Ｆの接合には表３のＪ組成のガラスが使用される。即ち、ガラス転移点が５２５℃で融着温度が７３０℃のガラス組成が選択される。
【００６８】
次にリートライトギャップ３２を形成したヘッドチップとイレーズギャップ３３を形成したヘッドチップ同士を図５の様に２回目の融着ガラス３６で接合する。
【００６９】
このリードライトギャップ３２を形成したヘッドチップとイレーズギャップ３３を形成したヘッドチップの接合には表３のＫ組成のガラスが使用される。このＫ組成のガラスの融着温度は７２０℃であり、Ｊ組成のガラスのガラス転移点５２５℃を大幅に超えているため、第２回目のガラス融着でヘッドチップ同士を接合する際にＦＤヘッド独自の融着用治具によって各ギャップ幅方向が広がらない様に圧力を加える等の工夫を施し、１回目の融着部分のリード、ライトギャップ３２及びイレーズギャップ３３のギャップ寸法に変化が起きない様に成されている。
１回目の融着に用いるＪ組成のガラスに対して、２回目の融着に用いるガラスとして融着温度が１０℃低いＫ組成とするのは、各ギャップのガラスによる侵食拡散反応を防止するためである。
【００７０】
次に、リード、ライトギャップ３２及びイレーズギャップ３３を一体化したヘッドチップをセラミック等のスライダ３８の溝３９にＢの様に埋め込み第３回目の融着ガラス３７を用いて空隙部充填材料として接合する場合には前回の融着部を保護する手段を設けることが出来ないために１回目及び２回目に用いた融着ガラス３５及び３６のガラス移転点５２５℃よりも低温で融着出来る組成のガラスを必要とする。
【００７１】
このため、本例では図４の場合と同様の表１のＣ組成の融着ガラスを３回目の融着ガラス３７として用いた。この場合のＦＤヘッドの３回目の融着ガラス３７の化学的耐久性を表すガラス組成Ｃ及びＨのガラス部の段差についての測定結果は表４の如くハードディスク用磁気ヘッドと変わらない結果を得た。従って、この場合もハードディスク用磁気ヘッドと同様の効果を奏するＦＤヘッドを得ることが出来た。
【００７２】
なお、本発明のガラス組成物は、上記実施例のような磁気ヘッドのみならず、高温加熱が許されず化学的耐久性が要求される箇所にガラス融着をする必要のある、例えば、半導体装置や電気部品の気密封着（hermetic seal ）用の付着ガラス等の分野等にも利用できることはいうまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、ボンディングガラスの低温での融着が可能になるうえ、磁気ヘッドを製造または使用する上での実用的に問題のない化学的耐久性が実現される。したがって、これを磁気ヘッドの接合手段等に使用すれば、融着時の加熱による磁心材料等の磁性劣化を防止したり、複数回の融着工程があるヘッドの加熱による寸法変化を防止したりするとともに、ブロック加工時等の研削液等によるガラス部分の化学的損傷を抑制して、磁気ヘッドの品質向上、歩留向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ヘッドの一実施例を示すアモルファス金属膜積層ヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の融着ガラス及び比較例の化学的耐久性を示すグラフである。
【図３】本発明の磁気ヘッドの他の実施例を示すデータカートリッジ用ヘッドの斜視図である。
【図４】本発明の磁気ヘッドの更に他の実施例を示すハードディスク用磁気ヘッドの組立斜視図である。
【図５】本発明の磁気ヘッドの更に他の実施例を示すフロッピーディスク用磁気ヘッドの組立斜視図である。
【符号の説明】
１ アモルファス金属薄膜積層ヘッド、５ 融着ガラス、１０ データカートリッジ用磁気ヘッド、１７，２６ ２回目の融着ガラス、２１ ハードディスク用磁気ヘッド、３０ ＦＤヘッド、３７ ３回目の融着ガラス
Claims (3)
- ６７乃至７４重量パーセントのＰｂＯと、１１乃至２０重量パーセントのＳｉＯ２と、３乃至８重量パーセントのＢ２Ｏ３と、３乃至９重量パーセントのＴｅＯ２と、０乃至３重量パーセントのＮａ２Ｏと、１重量パーセントのＺｒＯ２とを組成範囲として含有し、且つＳｉＯ２とＴｅＯ２とＺｒＯ２の合計量が１９〜２５重量％の範囲内である
ことを特徴とするガラス組成物。 - 磁気ヘッドのギャップ形成材料、空隙部充填材料、接合材料、或いは絶縁材料として請求項１記載のガラス組成物を用いて成る
ことを特徴とする磁気ヘッド。 - 前記磁気ヘッド組立時の複数回目の融着工程に前記ガラス組成物を用いて成ることを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッド。
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