JPS6077406A - 薄膜磁気ヘツド用基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高密度記録用としての用途が期待される薄膜磁
気ヘッドに適したセラミックス基板及びその製造方法に
関するものである。

近年、フエライ（・、センダス（−などを使用した磁気
ヘッドに代わって、小型、高密度記録などの特徴をもつ
薄膜磁気ヘッドが注目されている。

薄膜磁気ヘッド基板として製水される特性としては、〈
１）表面が平坦で気孔が存在しない、（２）加工性が良
好で加工中にクラックやデツピングを生じない、（３）
耐摩耗性が９好、（４）摺動特性が良好、（５）絶縁Ｉ
Ｉ９のＡｌ２Ｏ３と熱膨張率の差が小さい、などが重要
である。このような特性を満たす材料としては、一般に
セラミックスが用いられているが、現在主流となってい
るＡ１２０ａ−■ＩＣ基板では（２＞（３）の特性は優
れるが、（４）の摺動特性は良好ではなく短時間で磁気
ディスクに傷をつ番ノでしまう欠点をもっている。そこ
で、種々の材料を探索した結果、とを見出した。

ジルコニアは周知のように約１２００℃で単斜晶（ｍ）
【→正方品（１）の変態を生じ、ぞの際に体積変化を伴
なうために単独では焼結Ｃさない。そのためＹ２０３．
　ＭｇＯ，Ｃａ　Ｏ等の安定化剤を添加し、安定な立方
晶を析出さけて焼結体どしている。焼結は通常、大気中
常圧焼結により行われているが、（１）の特性を満たず
ため、相対密度は少なくとも９９％以上は尋問であり、
常圧焼結ではなお不十分である。

本発明では、焼結助剤どしてＡｌ２Ｏ３と＄１０２を同
時添加し、ホットプレス焼結を行）かあるいは、大気中
子備焼結後熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）を（１うことに
より、相対密度を９９．５％以上にすることができるこ
とを見出しｌζ。この場合には気孔率は０．５％以下で
あり、（１）の表面に気孔に存在しないという条件を満
たす。Ａｌ２Ｏ３の添加ｍは１〜４０Ｗ１％が望まｌノ
い。これは、ｉ　ｗｔ％以下では焼結助剤としての効果
がないためである。また、Ａｌ　２０ａｊｌを増加して
いくと助剤として必要な聞以上の余分のＡｌ２Ｏ３は、
安定化ジルコニアマトリックス中に分散粒子として存在
するようになる。Ａ　Ｉ　２０３は７１゛０２に比べ硬
度は人さいので、このように２相混合組織となると、基
板どしての耐摩耗性が向上ηる。ただし、４０ｗｔ％を
越えるようになると、安定化ジルコニアのもつ摺動特性
が失われるばかりでなく、切削抵抗が増加し、精密加工
を必要とづる基板拐と（）では不適となるためＡｌ２０
３１は４０ｗｔ％以下に押える必要がある。ｓｒ　０２
はＡｌ２Ｏ３ど同時に添加りることにより焼結を促進す
る作用がある。

添加量は１〜３　ｗｔ％が好ましい。また、安定化剤と
してのＹ２Ｏ３徂を６・−９０ｍｏ１％に限定したが、
これは６　ｍｏ１％以下では準安定正方晶の含有率が高
いために、基板への膜イ旧プ、パターンイｑ【ノの際の
数１００℃の加熱・冷却に起因して、残留正方品が単斜
晶へ変態し、基板のソリ、パターンずれなどの問題が生
じるからである。また、上限を２０ｍｏ１％と定めたの
は２０　ｍｏ１％を越えるど立方晶中にＹ　４　Ｚ　ｒ
３０１２が析出し、強度低下をまねき好ましくないため
である。

高密度、摺動特性と並んで薄膜磁気ヘッド基板どしての
必要な特性に耐デツピング性がある。安定化ジルコニア
はＡｌ２Ｏ３ＴｉＣに比べ切削抵抗は小さいが、組織の
大半を占める立方晶の結晶粒径が大きいこと及び立方晶
の強度が小さく脆いことなどにより、切断、溝入れなど
の加工を行う際に、大きなデツピングを生じゃずいとい
う欠点をもっている。

本発明は安定化ジルコニアの持つこの欠点を解消すべく
種々の添加剤を探索したところ、「ｅ２０３　、Ｃｒ　
２０３．ＭＩ＋０２．斉土類酸化物などの添加により耐
チッピング性が向」ニすることが明らかになった。これ
は主にこれらの添加剤により、立方晶の結晶粒が微細化
するためと考えられる。

添加ｍは０．２〜２　ｗｔ％が望ましい。これ以下では
耐デツピング↑りの向−Ｌに寄与しない。

製造方法どしては平均粒径０．１μｍ以下のＺ　ｒＯ，
微粉末どＹ２Ｏ３及び助剤等を所定Φ配合し、混合溶媒
を純水、１タノールとして振動ミル、ボールミルにより
２４時間以上混合する。混合溶液を乾燥後、ＰＶＡ等の
バインダーを通過添加し、らいかい機による造粒を行い
６０メツシユのふるいで整粒する。次に１ｊｂ する。ホラ１−プレス焼結の場合には、成型体を黒鉛ダ
イスに装入し、真空中温度１４００〜１６００℃、圧力
２００＝３００ｋｇ　／　Ｃｍ２の条件で焼結する。小
ツトプレス温度を限定したのは、１４００℃以下では相
対密度が９９５％以上にならないためであり、また１６
００°Ｃ以上ては粒成長が著しくなるためである。また
、ＨＩ　Ｐを行う場合には、人気中１４００〜１７００
℃で予備焼結を行う。ＨＩ　Ｐでは圧力媒体にＡ　ｒガ
スを使用しているので、予備焼結後の相対密度が約９５
％以下ではＡｒが浸透してしまい緻密化しない。しかし
ながら本発明ではＡｌ　２０ｓ　、　Ｓ：　０２等の助
剤を添加しているので予備焼結の段階ｒ９８〜９９％に
緻密化する。これを１４００〜１５００℃、　１１００
０ａｔでＨＩＰづることにより相対密度は９９．５％以
上になる。

以下、本発明を実施例により説明する。

実り％例１ 平均ｆｆｉ径０．０３　ＪｉｍのＺｒＯ２微粉末９１　
ｍａｔ％。

Ｙ２Ｑ３９ｎｌＯ１％の総量に対し、△１２Ｑ、、５ｗ
ｔ％、　Ｓｉ　０９１ｗｔ％、及び種々の添加物（Ｆｅ
２０３　、ＣＩ’　２０３　、Ｍｎ　０２．　Ｙｂ　２
０３．１ａ２０３、　Ｓｍ　２０ａ　、　Ｃｅ　２０３
　）　（１，５ｗｔ％を添加し、純水を溶媒としてアル
ミナボールミルで２４時間混合した。混合溶液を乾燥し
、１０％ＰＶＡ溶液を添加し、１ういかい機で造粒後、
Ｎｏｎ／’ｃｍ２の１王力で８０ψ×６・〜・７の成型
体に予備成型した。次にこれを真空中１４５０℃Ｘ　３
００に！＋　／’０ｎ１２Ｘ　ｉｌｌの条件トでホラ１
−プレスした。焼結体の密度は水中置換法で測定し、理
論密度で除して相ヌ・１密度を締出した。

次に焼結体をタイ＼アモンドブレートで切削し試験片ど
した。曲げ強度試験には４Ｘ　３Ｘ３５の試験Ｊ１を使
用し、ＪＩＳ／Ｉ点曲げで測定した。破面はＳ［Ｍで観
察し、平均粒径を測定した。また、試片の一部を鏡面研
摩し、荷重２００ｇでごツカース硬さをもとめた。耐デ
ツピング性は、鏡面研摩しＩこ試料に高速ダイ９−で溝
を入れ、ラッピング面と切削面の綾に生じるデツピング
の大小で比較した。

また、摩耗テストを行い摩耗Ｍを測定し、ジルコニアの
摩耗性を１００どしたときの相対比較を（ｊっだ。以上
の結果を第１表に示ず。

第１表で、本発明範囲内の実施例はＮｏ、１〜７であり
、Ｎ０１８は比較例である。

相対密度は、すべて９９．５％以上になっており、また
ラッピング面のボア観察においても（Ｊとんどポアは観
察されず、基板どしての基本的特性Ｃある表面にボアが
存在しないという条件を渦たりことがわかった。これは
７ｒ０２が元来焼結ｆ１が良好であるのに加え、ＡＩ　
２０３　、Ｓ！　０２等の助剤を加え、圧力下で焼結し
ていることに起因りるものと思われる。ビッカース硬さ
１曲げ強度は添加物の影響を余りう（プない。平均粒径
は、添加物なしの場合には１２〜１５μｍとかなり人さ
く、それに対応してデツピングもかなり人さｈものが観
察されるのに対し、添加物を加えると平均粒径はいずれ
も小さくなっており、それに伴ない耐チッピング性も向
」−シた。特にＰｅ２０３とＹｂ、Ｏ３にその効果が顕
著であった。なお摩耗ｍは添加物の影響をあまりうけて
いない。

実施例２ Ｚ　ｒ　Ｑ　、９１　’ｍｏ１％、　Ｙ　２０　ａ　９
〜Ｇ１％の総量に対し、ｉｗｔ％のＳｉ　Ｏ２，０，５
ｗｔ％のＦｅ２０ａを添加し、さらに△１２０３添加ｍ
をＯ〜５０Ｗ１％まで変化させて実施例１と同様に混合
、成ｙノを行った。

これを１５５０℃、　１時間大気中で予備焼結し、さら
に１４００°Ｃ，１０００気圧、　１時間の条件下でＨ
Ｉ　ｆ）した。評価は実施例１と同様の方法０行っｌ、
：。また、焼結体から実際のＮ膜磁気ヘッドの形状に切
り出し、磁気ディスクと接触さけて磁気ディスクを回転
し、摺動特性を比較した。以上の測定結果を第２表に示
す。

第２表で本発明範囲内の実施例はＮｏ、２〜Ｇであり、
Ｎ００７は比較例である。

相対密度はいずれも９９．５％以上になっている。

ビッカース硬さ１曲げ強度共△１２０３−ＴｉＣきくな
っていく。これと共に摩耗ｍもＡｌ２０３−Ｔｉ　Ｃに
はおよばないが、減少していく。しかし、摺動特性はＡ
ｌ２Ｏ３量が多くなるにつれ悪化していく。

以上のことから、最適のＡＩ　、０３ｆｆｉを選択覆る
ことにより、耐摩耗性と摺動特性をかねそなえた基板を
つくることができる。

可−翁にネｒＯ、ｓ−Ｅ　円 昭和５９年１　月１７日 事件の表示 昭和５８年　特許願　第１８５４９５号発明の名称　薄
膜磁気ヘッド用基板及びイの製造り法 補正をする者 事件どの関係　特許出願人 住所　東京都千代田区丸ノ内二丁目１番２号名称　（５
（１８）日立金属株式会社 補正の対中 明細書の１−光明の詳細な説明」の欄。

補正の内容 １、明細書第６頁第２行の「通過添ｔＪｌｌ　Ｊを［適
Ｗ添ハロ４に訂正する。

１二）１− 手続補正書（方式） ％式％ 事件の表示 昭和５８年１−１゛許願第１Ｌ８５４９５号発明の　名
　称　′ｆｄｉ展磁気ヘッド用基板及びその製造方法補
正をする者

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）８０〜９４ＩＩＩＯ
   １％。 酸化イツトリウム（Ｙ２０３　）　Ｇ　〜２０　ｍｏ１
   ％からなる主成分に対し、酸化アルミニウム（Ａ１２０
   ３）１−〜４０ｗｔ％、酸化ケイ素（Ｓ！０２）１〜３
   　ｗｔ％及びＦ０２０ａ、Ｃｒ２０ａ、Ｍｌ］０２゜斉
   十類酸化物のうち一種または二種以上を０．２−２ｗｔ
   ％を添加して構成されることを特徴とりる薄膜磁気ヘッ
   ド用基板。 ２、特許請求の範囲第１項記載の薄膜磁気ヘッド用基板
   を、１４００℃〜１６００℃でボッ［〜プレスづること
   を特徴どづる薄膜磁気ヘッド用基板の製造方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載のＭＩＱ磁気ヘッド用基
   板を１４００℃〜１７００℃で大気中子備焼結後、１４
   ００℃・〜１５００℃で熱間静水圧プレス（ト１１Ｐ）
   することを特徴とづる薄膜磁気ヘッド用基板の製造方法
   。