JPS6394422A - 磁気ヘツド - 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】 産業上の利用分野 この発明は、軟磁性金属膜を磁気コアとする磁気ヘッド
に関する。

従来の技術 従来より磁気ヘッド用コア材として、加工性。

耐摩耗性が良いという特長からフェライトが広く使用さ
れているが、飽和磁束密度Ｂｓが合金材料に比べて３０
〜６０％低い。従って、近年登場してきた高抗磁力の高
密度記録用媒体に使用した場合、ヘッドコア材料の磁気
飽和が問題となり、このような観点から、高密度記録媒
体の対応ヘッドとして、センダストや非晶質の合金材料
がヘッド用コア材料に供されている。

これらの合金材料を、磁気ヘッドのコア材料として使用
した場合、材料の比抵抗が７０〜１２０μΩ・菌と低い
ので、高周波領域で、うず電流による損失が大きい為フ
ェライトコア材料のようにバルク形状で加工した磁気ヘ
ッドでは特性が十分でない。

そのため、コア材料である非晶質合金やセンダスト合金
を、超急冷法により、リボン化し、耐摩耗性の良好な非
磁性基板材料で該リボン材料を両側から挾持したサンド
インチ構造が採用されている。

他方近年のように高密度化すなわち狭トラツク化が進め
られると、上記リボン材料を機械加工により加工するの
は非常に難しく量産性で問題がある。従って薄板化コア
材料を、蒸着やスパッタなどの薄膜作製装置を用いて非
磁性基板上に作製する方法が現在の所最良の方法である
。またこの方法では高周波対応用ヘッドとして、前記う
ず電流損失を防止する目的で、磁性材料と眉間絶縁材料
を交互に形成した積層コア材料が容易に得られる利点が
ある。

ここで問題となるのは磁性材料と非磁性基板材料の熱膨
張係数である。

すなわち、基板材料と磁性材料の熱膨張係数が一致して
いないと、両者の接着後クラックが発生したり、接着界
面より破損する。特に薄膜作製装置による方法では、両
者の熱膨張係数が一致していないと基板より磁性膜が剥
離する。

一方磁気ヘッド用基板材料を考慮した場合、以下の点が
望まれる。

（１）金属磁性材料と熱膨張係数が等しいか近い事。

（２）機械加工性が良い事。

（３）耐摩耗性が良い事。

（４）非磁性である事。

（に）テープ媒体より付着がない事。

（６）熱的安定性が良い事。

以上全項目を満足する材料が望まれているが、現在の所
全てを満足する材料は得られていない。

非晶質合金用基板材料を考慮した場合、Ｍｎ−Ｚｎフェ
ライトの熱膨張係数（、以後αと称す）が１１０〜１２
ｏＸ１０−７７Ｃと、非晶質合金ノα（−＊　１ｏｘ　
１ｏ　／”Ｃ）　と一致シテイル事、機械加工性が良い
事、耐摩耗性が良い事などの理由で、多結晶のＭｎ−Ｚ
ｎフェライト材料が使用されている。しかしながら、こ
れらの材料は磁性材料であるので、ギャップ近傍には配
さす、代りに非磁性材料例えばガラスを充填した構造と
なっている（特開昭５８−１３３６２０号公報、同５９
−９４２１９号公報他）。

すなわち第２図のように、一対のフェライト１０間に磁
性材料３を挾み、ギャップ４の周辺はフェライト１に代
えてガラス２を充填する。この様な構造のヘッドは効率
のよい再生信号を得ることが出来るものの、フェライト
材料は合金材料にくらべ、テープ走行時に摺動ノイズの
発生度合が大きい為Ｓ／Ｎが劣るという欠点がある。更
に製造時の工数も多く複雑となる。第２図に示した構造
のヘッドでもギャップ近傍にフェライトがなくても同様
の傾向がある。

このヘッドを市販の塗布型メタルテープによる各種環境
下におけるテープ走行試験をした所、特に低湿環境（０
例えば２０″Ｃ９１ｏ％ＲＨ）でヘッド出力の大きな低
下が見られた。この出力が低下したヘッドのテープ摺動
面を観察したところ、いずれもガラス２に選択的に付着
物があり、その程度を段差計により測定した所、最大６
００〜ｅｏｏ入であった。

この付着物をオージェ分析により分析した所、付着成分
はメタルテープ中の磁性材料成分であり、段差計による
値とオージェ分析による深さが一致した。

以上の結果より、塗布型メタルテープを低湿環境下で走
行すると、ガラス材料部に選択的にメタルテープ中の磁
性材料が付着し、その付着物の盛り上りのために、ヘッ
ドとテープ間のスペーシングロスにより、ヘッド出力が
低下する事が分かった。

次に金属材料の特長を生かすため、テープ摺動面にフェ
ライトを配さない第３図に示す構造のヘッドが各種提案
されている（特開昭５８−１４３１３号公報他）。第３
図に示すようにギャップ７の形成されたテープ摺動面が
金属磁性材料６と非磁性基板材料５から構成されている
。非磁性基板材料６としては通常ガラス材料が用いられ
る。ガラス材質は通常のソーダ、カリ系ガラスを用いて
も良いが、耐摩耗性に劣る点と熱膨張係数が小さいので
非晶質合金には適さない。

最近、露光により結晶化するＬｉＯｔ　Ｓ　１０２を主
成分とする感光性結晶化ガラスを用いることが提案され
ている。この材料では非晶質合金とほぼ同一の熱膨張係
数が得られるのと、耐摩性が良いので基板材料に供され
ている。

結晶化ガラスは機械加工性が悪く、例えばダイヤモンド
カッターによる切断速さは、フェライト材料の％〜凡と
悪く量産性に向いていない。

また前述と同様、市販の塗布型メタルテープによるテー
プ走行試験では、結晶化ガラス部のテープ摺動面全域に
わたりテープ成分の付着があり。

ヘッド出力の大きな低下が見られた。

発明が解決しようとする問題点 以上を総合すると、ヘッド用基板材料としては非磁性で
かつフェライトの性質（加工性、摩耗性。

付着性）を持つＺｎフェライトが最も適している。

しかしながらＺｎフェライトのαは８５Ｘ１０．／”Ｃ
と非晶質合金のαよりも小さいので、薄膜作製装置によ
る方法では、基板より磁性膜が剥離してしまい製作が不
可能であった。

従ってこのような材料で磁気ヘッドを作製するには、例
えばエポキシなどの有機横着剤による方法しかなかった
。しかしながらこのような接着剤では、接着後の温度、
湿度の変化に対する信頼性は乏しく、ビデオテープレコ
ーダ用ヘッドなどの狭ギャップ長のヘッド特性を維持す
ることは困難である。

問題点を解決するための手段 基板と磁性材料の間に、磁性材料の熱膨張係数とほぼ同
じ中間層を介在して磁性材料を形成する。

作　　　用 基板材料と金属磁性材料の熱膨張係数が一致していない
にもか＼わらず薄膜作製装置を用いて磁性膜が作製でき
、例えば低隔点ガラスなどの無機接着剤による加熱接着
が可能になる。

従ってＺｎフェライト基板においては、Ｍｎ　−Ｚｎ７
エライトと同等の機械加工が可能であり、耐摩耗性、Ｓ
／Ｎ　が良好で、テープ媒体よりの付着がないので安定
した出力が得られ、信頼性の高い磁気ヘッドの作製が可
能となる。

実施例 本発明の実施例について詳細に説明する。

第１表に示したように、αの異なる各種基板を鏡面加工
した後、その各々の表面にαの異なる各種材料をターゲ
ットとして各々Ａｒ圧２〜４　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒで
約８ｏｏｏへの膜厚になるように薄膜作製装置でスパッ
ターシた（下地処理）。このように処理した各々の基板
を薄膜作製装置によシ、装置内部を３　Ｘ　１０−７Ｔ
ｏｒτに排気した後、Ａｒガスを導入して２　Ｘ　１０
　　Ｔｏｒｒとし、ＣｏＮｂＺｒ合金をターゲットとし
てＣｏ８３Ｎｂ１３ＺＩ４（各原子％）組成で約４Ｑμ
ｍ厚みの非晶質合金膜を作製した。

こうして得られた各々の下地処理を施した上に形成され
た非晶質合金膜ブロックを、３００’Ｃに加熱して表面
観察をした。結果を第１表に示す。

なお参考例として従来の下地処理を何も施さ々い基板に
ついても合わせて示しである。

第１表中○印は非晶質合金膜に全く異状がないもの、Δ
印は非晶質合金膜の表面にクラックが発生もしくは、部
分的に剥離したもの、Ｘ印は完全に剥離したものを示す
。

（）ＡＶ：　粂　１ｊ） 第１表 第１表中の基板材料もしくは中間層材のターゲツト材と
して使用した材料の一例を第２表に示す。

第２表 以上のように従来例では基板材料のαが９９Ｘ１０　７
℃以下、または１３５以上では問題があったが適当なα
値の中間層を介在して非晶質合金をスパッタすることに
より問題はなくなった。

次に本発明の一実施例の磁気ヘッドの構成を第１図のヘ
ッド工程の順に従って説明する。

ホットプレス焼結により得られたＺｎフェライトを基板
材料８として表面を鏡面に仕上げ、この面上にスパッタ
リングの薄膜作製装置で前述と同様の条件で、下地層８
′としてα−Ｆｅ２ｏ３を１μｍスパッタした後さらに
その上に非晶質合金膜９として３０μｍスパッタした。

さらに反対側のＺｎフェライト基板材料１ｏの表面に、
無機接着層１１をあらかじめ形成しておく。

然る後第１図Ｂに示すように、双方を非晶質合金膜９と
上記無機接着層１１が対面するように重ね合わせて加熱
接着することにより、コアブロック１２　、１２’を形
成し、一方に巻線窓１３を形成した。１組のコアブロッ
ク１２　、１２’の少なくとも一方側面に５１０２等の
ギャップスペーサ膜１４とギャップボンディング用溶着
ガラス膜１５をスパッタリング等の薄膜作製技術を用い
て上記コアブロックの突き合わせ面の必要な部分に付着
させた。第１図Ｃに示すように、上記スペーサ膜１４と
ガラス膜１５が対面するように突合わせて加熱接着する
。この時巻線窓１３の先端に必要に応じて無機接着剤で
構成されるポンディング剤１６を配する。

こうして第１図りに示すように必要なギャップ１７を形
成する。その後、所定のコア厚みに切断線１８゜１８′
より切り出し、第１図Ｅに示すように、テープ摺動部１
９を形成してヘッドチップが完成する。

次にこのヘッドをビデオテープレコーダ（ヘッドテープ
相対速度３．８ｍ／秒）に取付け、市販の塗布型メタル
テープを用いて、２３°Ｃ，７０％相対湿度下でのヘッ
ド出力（ｏｄＢとする）、およびＣ／Ｎ％性を測定した
く本発明ヘッドをｏｄＢとする）。

次いで２３°Ｃ２１０％相対湿度下におけるヘッド出力
も測定し、第３表に示した。

第　　　３　　　表 第３表より明らかなように、Ｃ／Ｎ特性については、Ｍ
ｎ−Ｚｎ基板ヘッドではテープ摺動ノイズが発生するの
で本発明ヘッドより２ｄＢ劣る。

また２３°Ｃ，１０％低湿環境下では、Ｍｎ−Ｚｎ基板
ヘッドは、ギャップ近傍にガラスが存在するので、前記
媒体中の磁性材料が付着し、ヘッド出力が３ｄＢ低下す
る。

本発明の中間層（下地処理）の厚みとしては、０．２μ
ｍ〜６μｍが望ましくこれ以下であると効果が弱くまた
厚すぎると逆に中間層と基板間のストレスが大きくなり
、クラックや剥離が発生する。

従って０．３〜２μｍの厚みがよシ好ましい。

非晶質合金膜としてはメタル−メタル系であるＣｏ　−
Ｍ　（ＭはＮｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｗ等の金属元素）
やＣｏ−Ｍ、−Ｍ２（Ｍｌ、Ｍ２は上記Ｍで示された金
属元素）系の非晶質金属磁性膜のような、飽和磁束密度
がＭｎ−Ｚｎ単結晶フェライトよりも大きく、高透磁率
を示す金属軟磁性膜であれば、Ｓｔ、Ｂ。

Ｃ，Ｐを含むメタル−メタロイド系よシも耐摩耗性が良
好で最も好ましい。しかしながらＣｏ−Ｆｅ−３ｉ　−
Ｂ　、　Ｎ　１−Ｓ　ｉ−Ｂ系などについても特に不都
合はない。

これら非晶質合金膜の形成はスパッタに限定されるもの
ではなく、蒸着法などによっても可能であり、また超急
冷法によるリボンアモルファスでも良い。

なお本実施例では非晶質合金膜が単層のものについて述
べたが、前述したようにうず電流損失を防ぐ目的で、合
金膜と層間絶縁材料を交互に形成した積層コアを使用す
ればさらに良い。

本発明では非晶質合金について述べたが、同様にして他
の金属磁性膜、例えばセンダスト合金などへの応用が可
能である。

発明の効果 基板により磁性体を挾んだ複合体をコア材として用いる
磁気ヘッドにおいて、基板材料と磁性材料の間に、磁性
材料の熱膨張係数とほぼ同じ中間層を介在して磁性材料
を形成することで、基板材料と磁性材料の熱膨張係数が
一致していなくても磁性膜が作製出来、その結果ヘッド
化が可能になり、従来不可能であったＺｎフェライト基
板ヘッドの無機接着剤による作製が可能になり、機械加
工性、Ｓ／Ｎ　が良好で、テープ媒体よりの付着がない
ので安定した出力が得られ、信頼性の高い磁気ヘッドが
供給出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気ヘッドの一実施例の製造工程を示
す斜視図、第２図、第３図は従来例の磁気ヘッドのテー
プ摺動面を示す正面図である。 ８・・・・・・基板、８′・・・・・・下地層、９・・
・・・・非晶質合金膜、１０・・・・・・基板。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性体の両側を基板で挾んだ構造を有するヘッド
   コアを用いて構成された磁気ヘッドであって、前記基板
   と前記磁性体との間に、前記磁性体の熱膨張係数と同等
   か、少くとも前記基板の熱膨張係数よりも磁性体の熱膨
   張係数に近い中間層を介在させたことを特徴とする磁気
   ヘッド。
2. （２）磁性体と中間層の熱膨張係数の差が２５×１０＾
   −＾７／℃以内であり、かつ基板材料と前記磁性体の熱
   膨張係数の差が３５×１０＾−＾７／℃以内であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッド。
3. （３）中間層と磁性体が、挾持する基板の少くとも一方
   の上にスパッタリングにより形成されたものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッド。
4. （４）中間層の厚みが０．２μｍ〜５μｍであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッド。
5. （５）磁性材料が非晶質合金またはセンダスト合金から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の磁気
   ヘッド。