DE69014210T2

DE69014210T2 - Magnetkopf und Herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE69014210T2
Application number: DE69014210T
Authority: DE
Inventors: Ken Hirota; Koichi Kugimiya; Yuuji Omata; Mitsuo Satomi Mitsuo Satomi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2010-01-10
Also published as: KR900012208A; DE69014210D1; KR930002479B1; EP0378160A3; EP0378160B1; EP0378160A2

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopf es sowie einen Magnetkopf.
Bisher hat Ferrit breite Verwendung als Material für einen Magnetkopfkern gefunden, bedingt durch seine hervorragende Bearbeitbarkeit und Verschieißfestigkeit. Im allgemeinen hat jedoch Ferrit eine magnetische Sättigungsflußdichte Bs, die etwa 30 bis 50% niedriger ist als die von Legierungsmaterialien gezeigte, und kann daher nicht in zufriedenstellender Weise mit den gegenwärtigen Aufzeichnungsmedien hoher Dichte verwendet werden, die ein hohes Niveau von Koerzitivkraft haben. Um dieses Problem zu vermeiden, werden aus Sendust- oder amorphen Legierungen hergestellte Magnetköpfe, bekannt als Metallköpfe, sowie sogenannte Metallspaltköpfe, bei welchen Sendust- oder amorphe Legierungen in der Nähe des Kopfspaltes angeordnet sind, in der Praxis als Magnetköpfe verwendet, die zusammen mit magnetischen Aufzeichnungsmedien, die hohe Niveaus von Aufzeichnungsdichte haben, verwendbar sind. Bei dem Metallspaltkopf liegt jedoch hinsichtlich der Bandgleitfläche ein Problem vor, und daher wurde Einkristall-Ferrit in Kombination mit Legierungen als Material für den Metallspaltkopf verwendet.
Es wurde festgestellt, daß ein derartiger Metallspaltkopf nach einer bestimmten Bandlaufdauer, beispielsweise 100 Stunden, eine Verringerung des Kopfausgangspegels zeigt. Figur 4 zeigt schematisch den Metallspaltkopf, der eine Verringerung des Ausgangspegels zeigt. Bezugszeichen 1 und 2 bezeichnen einen Ferritabschnitt bzw. einen Legierungsabschnitt. Eine Messung des Abschnittes (oder eine Messung des Niveauunterschiedes durch ein Oberflächenprofil-Meßgerät) des Kopfes, der durch einen Pfeil in Figur 4 bezeichnet ist, zeigte, daß der Legierungsabschnitt 2 verschleißbedingt im Ausmaß von mehreren hundert Angstrom (Å) vom Oberflächenniveau des Ferritabschnittes 1 vertieft wurde, was die Tendenz eines örtlich ungleichmäßigen Verschleißes bewies. Ein ähnlicher Test wurde an einem Metallkopf durchgeführt, wobei ein beträchtlicher Unterschied im Ausmaß der Vertiefung zwischen dem Legierungsabschnitt und dem keramischen Substrat, d.h. ein ungleichmäßiger Verschleiß zwischen dem Legierungsabschnitt und dem keramischen Substrat festgestellt wurde. Es wurde so bestätigt, daß die Verringerung des Kopfausgangspegels einem Abstandsverlust zuzuschreiben ist, der durch den ungleichmäßigen Verschleiß des Kopfes verursacht wird.
Die Herstellung eines Magnetkopf es des Metallspalttyps erfordert eine Wärmebehandlung, die bei 500 ºC bis 700 ºC durchgeführt wird, zum Zweck des Verschmelzens eines Verbindungsglases. Diese Wärmebehandlung verursacht eine wechselseitige Diffusion der Materialien an den Grenzflächen zwischen dem Ferritabschnitt und dem Legierungsabschnitt. Diese Diffusion wird als die Ursache des sogenannten Pseudospaltrauschens betrachtet, welches eine Beeinträchtigung des Aufzeichnungs/Wiedergabegerätes verursacht.
Auch sei hervorgehoben, daß Magnetköpfe des Metallspalttyps einen höheren Pegel des Gleitrauschens im Vergleich mit Metallköpfen zeigen.
Die DE 35 37 110 Al zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 auf.
Aus der EP 0 088 992 A3 ist es bekannt, ein weichmagnetisches Material durch Verbinden einer Masse von pulverigen Körnern zu schaffen, eine Beschichtung um die Körner zu bilden, welche Beschichtung Eisenoxid und/oder ein Oxid von Silizium, Aluminium und/oder Titan enthält.
Die CH-A-560956 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Fe- AlSi-Legierungspulvers, umfassend einen Schritt des Oxidierens des Pulvers in Luft bei einer Temperatur im Bereich von 232 bis 343 ºC auf, um die Verschleißfestigkeit von Magnetpolen zu steigern, die aus dem Pulver durch Druck bei einer Temperatur von etwa 1000 ºC hergestellt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Magnetkopf des Metallspalttyps aufzuzeigen, der insofern verbessert ist, als er die Verringerung des Kopfausgangspegels unterdrückt, die durch einen Abstandsverlust bedingt ist, der durch ungleichmäßigen Verschleiß des Kopfes nach langem Laufen eines Bandes in Gleitkontakt mit dem Kopf verursacht ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Erzeugung von Pseudo-(oder Quasi-)Spaltrauschen bei einem Magnetkopf des Metallspalttyps zu verhindern, das durch Diffusion an der Grenzfläche zwischen dem Ferrit- und dem Legierungsabschnitt des Kopfes bedingt ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Magnetkopf aufzuzeigen, der zur Verringerung des Gleitrauschens verbessert ist.
Gemäß der Erfindung werden die vorstehenden Aufgaben durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein entsprechender Magnetkopf ist in Anspruch 4 beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Der Magnetkopf wird hergestellt durch ein Verfahren, das einen Schritt der Bewirkung einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von nicht niedriger als 800 ºC und nicht höher als 1200 ºC in einer Atmosphäre, die Sauerstoff als ein Verunreinigungsgas enthält, umfaßt, um so eine Phase hoher Sauerstoffkonzentration um die Kristallkorngrenze des magnetischen Legierungsmaterials zu erlauben und somit eine Verschleißbeständigkeit zu erzielen, die höher ist als die der Matrixphase der magnetischen Legierung, wodurch der unerwünschte ungleichinäßige Verschleiß des Kopfes in hohem Maß unterdrückt wird.
Vorzugsweise werden beim Zusammenbau des Ferrits, das eine hohe magnetische Permeabilität hat, und des magnetischen Legierungsmaterials, um so einen magnetischen Kern zu bilden, bei dem das magnetische Legierungsmaterial in der Nähe des Kopfspaltes angeordnet ist, feine Vorsprünge und Vertiefungen einer mittleren Rauhigkeit von 0,12 um oder größer auf den Oberflächen ausgebildet, die die Grenzfläche zwischen dem Ferrit und der magnetischen Legierung bilden.
Auch ist es bevorzugt, daß ein Antidiffusionsfilm in der Grenzfläche zwischen dem Ferrit und der polykristallinen magnetischen Legierung gebildet wird.
Der Antidiffusionsfilm hat vorzugsweise eine Dicke, die nicht geringer ist als 50 Å (5 nm) und nicht größer als 300 Å (30 nm), und kann aus wenigstens einer Si-Verbindung hergestellt sein, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus dem Si-O-Verbindungssystem Si-C-Verbindungssystem, Si-N-Verbindungssystem und Si-O-N-Verbindungssystem, wenigstens einer Al-Verbindung, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus dem Al-O-Verbindungssystem, Al-C-Verbindungssystem, Al-N- Verbindungssystem und Al-O-N-Verbindungssystem, oder aus wenigstens einem Fe-Si-Verbindungssystem, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus dem Fe-Si-O-Verbindungssystem, Fe-Si-C-Verbindungssystem, Fe-Si-N-Verbindungssystem und Fe-Al-O-Verbindungssystem.
Ferner zeigt im Gegensatz zu dem herkömmlichen Ferritkopf und anderen bekannten Köpfen, die aus Einkristall-Ferrit hergestellt sind, der Magnetkopf des Metallspalttyps gemäß vorliegender Erfindung einen verringerten Pegel des Gleitrauschens dank verschiedener Verbesserungsmaßnahmen, wie z.B. der Einführung von Metall, der Bildung eines Pseudospaltes und der Verwendung von polykristallinem Ferrit, das vorteilhafte Auswirkungen durch die Wirkung der Korngrenze erzeugt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1a bis 1e sind Darstellungen der Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Magnetkopfes als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ist eine Vorderansicht eines Magnetkopfes, der einen Antidiffusionsfilm hat;
Figur 3 ist eine Darstellung eines Auger-(AES)-Profils in der Region um die Grenzfläche zwischen dem Antidiffusionfilm und Ferrit und dem Film und der Legierung; und
Figur 4 ist eine Darstellung eines herkömmlichen Magnetkopfes, welche insbesondere den Zustand des ungleichmäßigen Verschleißes der Bandgleitfläche zum Zweck der Erläuterung der bei dem bekannten Kopf auftretenden Probleme zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Beispiele des Magnetkopfes der Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf Figur 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

[Beispiel 1]

Ein Ferritmaterial 4 wurde als Substrat hergestellt. Das Ferritmaterial sollte eine hohe magnetische Permeabilität haben, vorzugsweise 1000 oder höher. In diesem Fall wurde ein gewöhnliches Mn-Zn-Ferrit mit einer Zusammensetzung, die 53 mol-% Fe&sub2;O&sub3;, 28 mol-% MnO und 19 mol-% ZnO enthält, als das Ferritmaterial 4 des Substrats verwendet. Auch wurde ein magnetisches Legierungsmaterial hergestellt, welches in diesem Fall eine Sendust-Legierung (Fe-Si-Al-Legierung) war, die Al und Si enthält und welche eine hohe Sauerstoffaffinität zeigt. Das Substrat und das Legierungsmaterial als Target wurden in einen Behälter gegeben, der auf ein Niveau von 5 x 10&supmin;&sup7; Torr (665 x 10&supmin;&sup7; Pa) evakuiert und mit Ar-Gas auf einen Druck von 1,5 x 10&supmin;³ Torr (200 x 10&supmin;³ Pa) geladen wurde. Anschließend wurde ein Sputter-Vorgang durchgeführt, so daß die Sendust-Legierung 5 auf das Ferritsubstrat, wie in Figur 1b dargestellt, gesputtert wurde. Dann wurde nach der Ausbildung von Kerben 6, w:e in Figur 1C dargestellt, eine Wärmebehandlung 20 Stunden lang bei 800 ºC bis 1200 ºC in einer Stickstoffatmosphäre, die 50 ppm Sauerstoff enthielt, durchgeführt. Anschließend wurden die Kerben 6 mit Glas oder Verbindungsglas 7 gefüllt, und nach der Ausbildung eines Wicklungsfensters B wurden die an dem Spalt anliegenden Oberflächen mit einer Diamantpaste hochglanzpoliert. Anschließend wurde ein Spaltabstandshaltermaterial (nicht dargestellt) durch Sputtern auf der hochglanzpolierten Oberfläche ausgebildet, womit ein Halbrohling des Magnetkopfkerns vollendet war. Ein Paar derartiger Halbrohlinge wurde so verbunden, daß ein Spalt 9, wie in Figur 1e dargestellt, ausgebildet wurde, und der erhaltene Stab wurde entlang den Schneidlinien 10 geschnitten, wodurch mehrere Köpfe erzeugt wurden.
Die dergestalt erzeugten Köpfe wurden auf einem VTR angebracht und in Gleitkontakt mit einem Band getestet. Das Ausmaß der Verringerung des Kopfausgangssignals und das Ausmaß des ungleichmäßigen Verschleißes, d.h. die Differenz im Ausmaß des Verschleißes zwischen dem Ferritabschnitt und den Magnetlegierungsabschnitten wurden nach 200 Stunden Testlauf gemessen, und die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Wärmebehandlung Kopfausgangssignal (dB) ungleichmäßiger Verschleiß Å keine * Anmerkung 1: Das Kopfausgangssignal ist als Verringerung in dB des unmittelbar nach Beginn des Tests erhaltenen Kopfausgangssignals dargestellt. * Anmerkung 2: In jedem Fall wurde die Wärmebehandlung 20 Stunden lang in einer Stickstoffatmosphäre, die 50 ppm Sauerstoff enthielt, durchgeführt, nachdem die Kerben in einer in Figur 1C dargestellten Weise ausgebildet wurden.
Gemäß der Erfindung ist die Temperatur der Wärmebehandlung auf einen Bereich zwischen 800 ºC und 1200 ºC beschränkt. Eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur unter 800 ºC kann keine ausreichend hohe Verschleißbeständigkeit der Sendust- Legierung schaffen, was zu ungleichmäßigem Verschleiß führt, wohingegen die Wärmebehandlung bei Temperaturen von mehr als 1200 ºC die Magneteigenschaften, bedingt durch das Wachstum von Kristallkörnern der Sendust-Legierung und wechselseitige Diffusion der Sendust-Legierung und des Ferrits beeinträchtigt. Somit wird eine Wärmebehandlung vorzugsweise bei einer Temperatur um 900 ºC ausgeführt.
Obgleich die Sauerstoffkonzentration in diesem Beispiel mit 50 ppm gewählt ist, zeigt ein Versuch, daß die Erfindung in zufriedenstellender Weise ausgeführt werden kann, wenn die Sauerstoffkonzentration zwischen 1 ppm und 500 ppm liegt. Wenn die Sauerstoffkonzentration unter 1 ppm ist, kann die Diffusion von Sauerstoff in zufriedenstellender Weise durchgeführt werden, wohingegen dann, wenn die Sauerstoffkonzentration 500 ppm übersteigt, die Oberfläche des Magnetkopfes in unerwünschter Weise oxidiert wird. Die Wärmebehandlungsatmosphäre kann eine Stickstoffgasatmosphäre, eine Argongasatmosphäre, eine Wasserstoffgasatmosphäre oder ein Vakuum sein, vorausgesetzt, daß sie eine Sauerstoffkonzentration aufweist, die in den vorstehend dargelegten Bereich fällt. Auch wurde festgestellt, daß die Sendust-Legierungen, die eine Fe-Si-Al- Zusammensetzung haben, einen deutlichen Effekt schaffen, wenn festgestellt wurde, daß die Zusammensetzung die Magneteigenschaft nicht verschlechtert. Der Bereich, der die überragende Verschleißfestigkeit zeigt hat eine Dicke von etwa 100 Mikron, gemessen von der wärmebehandelten Oberfläche. In dem erfindungsgemäßen Magnetkopf, in welchem die Sendust-Magnetlegierung in der Nachbarschaft des Kopfspaltes angeordnet ist, übersteigt die Dicke des Sendust-Legierungsabschnitts praktischerweise nicht 100 Mikron, auch wenn das Ausmaß des Schleifens in Betracht gezogen wird. Die Wärmebehandlung kann zu jedem Zeitpunkt im Produktionsprozeß durchgeführt werden. Berücksichtigt man eine Reaktion mit dem Glas und um jede Tendenz zum Lösen des Kopfspaltes zu vermeiden, wird die Wärmebehandlung vorzugsweise mach der Ausbildung der Kerben wie bei diesem Beispiel durchgeführt.
Leider wurde der Grund für die Verbesserung der Verschleißbeständigkeit bisher nicht geklärt. Es sei hervorgehoben, daß eine Analyse des magnetiscLen Legierungsmaterialabschnitts der Magnetlegierung der Erfindung die Anwesenheit einer Phase mit hoher Sauerstoffkonzentration nahe den Kristallkorngrenzen zeigte. Die Anwesenheit einer Art von Sub-Oxid, das in dem Bereich der Phase hoher Sauerstoffkonzentration erzeugt wurde, sowie Al, das eine hohe Affinität zu Sauerstoff hat, werden als die Ursache für die Verbesserung der Verschleißbeständigkeit in Betracht gezogen, obgleich keine Ausfällung von Aluminiumoxid in Form von Al&sub2;O&sub3; vorliegt. Es versteht sich somit, daß die Anwesenheit eines metallischen Elements mit einer hohen Affinität zu Sauerstoff im Magnetkopf gemäß der vorliegenden Erfindung essentiell ist. Zusätzlich zeigt ein Oxid eines derartigen metallischen Elements allgemein eine überlegene Verschleißbeständigkeit und es kann somit angenommen werden, daß es dieselbe Auswirkung wie die durch dieses Beispiel erzeugte erzielt.
Auch wurde festgestellt, daß Erhöhungen und Vertiefungen an der Korngrenze nicht nur jede drastische Abstufung verringern, sondern auch das Pseudospaltrauschen beträchtlich reduzieren.

[Beispiel 2]

Oberflächen von Einkristall-Ferritsubstraten wurden mit Diamanttassen mit verschiedenen Rauhigkeitsgraden geschliffen, um mittlere Oberflächenrauhigkeiten von 0,01 um oder darunter, 0,06 um, 0,09 um, 0,12 um, 0,18 um und 0,23 um zu erhalten. Unter Verwendung eines Legierungsmaterials (Fe-Si-Al-Legierung) wurde ein Sputter--Vorgang auf diese Substrate in derselben Weise wie bei Beispiel 1 durchgeführt und Proben des Magnetkopfes wurden gemäß demselben Verfahren wie in Beispiel 1 erzeugt.
Die auf diese Weise hergestellten Köpfe wurden in einem VTR angebracht und in Gleitkontakt mit einem Band getestet. Das Ausmaß der Verringerung des Kopfausgangssignals und das Ausmaß des ungleichmäßigen Verschleißes, d.h. die Differenz des Verschleißausmaßes zwischen dem Ferritabschnitt und den Sendust-Legierungsabschnitten sowie die Pegel des Pseudospaltrauschens wurden nach 200 Stunden Testlauf gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 und 3 nachstehend dargestellt. Tabelle 2 Wärmebehandlung Kopfausgangssignal (dB) ungleichmäßiger Verschleiß Å keine (Mindestaufzeichnungswellenlänge 0, 5 um) Tabelle 3 Rauhigkeit (um) * Anmerkung 1: Das Kopfausgangssignal ist als Verringerung in dB des unmittelbar nach Beginn des Tests erhaltenen Kopfausgangssignals dargestellt. * Anmerkung 2: "N" bezeichnet das Pseudospaltrauschen.
Ein Vergleich zwischen den in Tabelle 2 gezeigten Daten mit den in Tabelle 1 gezeigten beweist, daß das Aufrauhen der Oberflächen, die die Grenzflächen bilden, alleine einen wesentlichen Effekt bei der Verringerung des ungleichmäßigen Verschleißes bietet, und dieser Effekt wird weiter als Folge der Wärmebehandlung verbessert.
Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, daß ein Rauschpegel von 22 dB, der praktisch für sogenannte DAT (Digitale Audiobandrekorder) akzeptierbar ist, zu erzielen ist, wenn die mittlere Oberflächenrauhigkeit 0,12 um oder mehr beträgt. Zusätzlich wird ein Rauschpegel von 30 dB, der praktisch für Videoköpfe akzeptierbar ist, erzielt, wenn die Rauhigkeit 0,2 um oder größer ist. Auch ist klar, daß eine bedeutende Verbesserung auch hinsichtlich des Ausmaßes des ungleichmäßigen Verschleißes mittels der teilweisen Oxidation erzielt wird.
Eine Analyse des Legierungsabschnittes der Legierung des Metallspalttyps dieses Beispiels zeigte die Anwesenheit einer Phase mit einer hohen Sauerstoffkonzentration im Bereich nahe den Kristallkorngrenzen, wie im Fall von Beispiel 1. Somit versteht sich, daß Beispieffi 2 Vorteile bietet, die den in Beispiel 1 erzielten ähnlich sind.

[Beispiel 3]

Proben des Magnetkopfes wurden durch dasselbe Verfahren wie bei Beispiel 2 hergestellt, wobei als die polykristallinen Ferrite mit einer hohen magnetischen Permeabilität ein polykristallines Mn-Zn-Ferrit mit Zusammensetzungen verwendet wurde, die 52 mol-% Fe&sub2;O&sub3;, 24 mol-% MnO&sub2; und 24 mol-% ZnO enthielten. Die mittleren Korngrößen betrugen 1 um, 3 um, 5 um, 8 um und 12 um. Nach dem Schleifen wurde mit warmer Phosphorsäure eine Ätzung bewirkt, so daß feine Erhöhungen und Vertiefungen mit Größen, die den Korngrößen entsprechen, ausgebildet wurden. Genauer waren die Rauhigkeitsgrade bezüglich den Korngrößen: 0,16/1, 0,42/3, 0,6/5, 0,81/8, 1,1/12, wobei die auf der linken Seite des Schrägstriches (/) erscheinenden Zahlen die Oberflächenrauhigkeit in um bezeichnen, während die auf der rechten Seite des Schrägstriches (/) erscheinenden Zahlen die mittlere Korngröße in um bezeichnen. Die Ergebnisse von Rauschmessungen zeigten, daß eine Verringerung des Pseudospaltrauschens in einem Ausmaß nicht geringer als 20 dB erzielbar ist, wenn die Oberflächenrauhigkeit 0,12 um oder mehr beträgt, womit eine hervorragende Leistungsfähigkeit bewiesen wurde.
Das Gleitrauschen des Metallspaltkopfes wurde ebenfalls gemessen. Während das Rauschen des Metallspaltes von Beispiel 2 einen Rauschpegel von etwa -1,5 dB bezüglich dem Ausgangsrauschpegel zeigte, zeigten Proben von Beispiel 3 größere Ausmaße der Verringerung der Gleitdüse (richtig: des Gleitrauschens), d.h. -3,5 dB, -3 dB, -3,2 dB, -2,5 dB und -2,8 dB bezüglich des Ausgangspegels des Gleitrauschens. Der Mittelwert des Gleitrauschens betrug etwa -3 dB. Dieser außergewöhnliche Effekt bei der Verringerung des Gleitrauschpegels ist bedingt durch die Vervielfachung der Effekte, wie etwa des durch die Korngrenzen in dem polykristallinen Ferrit erzeugten Effekts, des durch die Legierung/Ferrit-Grenzflächen erzeugten Effekts und des durch die Wärmebehandlung erzeugten Effekts.
Somit wird in Beispiel 3 der Erfindung ein überlegener Effekt durch die Aufrauhung der Grenzfläche erzeugt.

[Beispiel 4]

Das gleiche Ferritmaterial 4 wie das in Beispiel 1 verwendete wurde als Material der Substrate zusammen mit einer Legierung (Fe-Al-Legierung) als das Target verwendet. Das Probensubstrat und das Target wurden in einem Gefäß plaziert, das auf einen Druck von 5 x 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert wurde und anschließend mit Ar-Gas auf einen Druck von 1,5 x 10&supmin;³ Torr (200 x 10&supmin;³ Pa) geladen wurde. Anschließend wurde ein Diffusionsverhinderungsfilm 5n aus SiN durch Sputtern als Antidiffusionsfilm auf dem Ferritmaterial 4 des Substrats ausgebildet, gefolgt von einem weiteren Besputtern mit einer Sendust- Legierung 5. Anschließend wurden Proben des Magnetkopfes, der einen mit Glas (oder Spaltglas) 3 gefüllten Spalt (siehe Figur 2) hat, durch dasselbe Verfahren wie die vorangehenden Beispiele hergestellt.
Die auf diese Weise hergestellten Köpfe wurden an einem VTR befestigt und in Gleitkontakt mit einem Band getestet. Das Ausmaß der Verringerung des Kopfausgangssignals und das Ausmaß des ungleichmäßigen Verschleißes, das heißt die Differenz des Verschleißausmaßes zwischen dem Ferritabschnitt und den Magnetlegierungsabschnitten, wurden nach 200 Stunden Testlauf gemessen und die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4 Wärmebehandlung Kopfausgangssignal (dB) ungleichmäßiger Verschleiß Å keine * Anmerkung 1: Das Kopfausgangssignal ist als Verringerung in dB des unmittelbar nach Beginn des Tests erhaltenen Kopfausgangssignals dargestellt. * Anmerkung 2: In jedem Fall wurde die Wärmebehandlung zwanzig Stunden lang in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, die 50 ppm Sauerstoff enthielt, nachdem die Kerben in einer in Fig. 1c dargestellten Weise gebildet wurden.
Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, schafft Beispiel 4 denselben Effekt wie Beispiel 1, wodurch eine außergewöhnliche Verschleißbeständigkeit und eine überlegene Reproduzierbarkeit bewiesen wurde.
Eine Analyse des Legierungsabschnitts des Kopfes gemäß vorliegender Erfindung zeigte die Anwesenheit einer Phase hoher Sauerstoffkonzentration im Bereich um die Kristallkorngrenzen. Eine Oberflächenätzung mit Sauerstoffplasma zeigte deutlich Korngrenzen, womit die Abscheidung von Sauerstoff bewiesen wurde. Es ist somit klar, daß der Bereich einer hohen Sauerstoffkonzentration zu einer Verbesserung der Verschleißfestigkeit beiträgt.
Die Messung des Pseudospaltrauschens zeigt, daß die Proben von Beispiel 4, die die Antidiffusionsfilme haben, eine Verbesserung im Ausmaß von etwa 12 dB im Vergleich mit denjenigen zeigen, die keinen Antidiffusionsfilm haben. Ein Versuch zeigte, daß ein ähnlicher Effekt erzielbar ist, wenn die Dicke des Antidiffusionsfilms 50 Å oder mehr beträgt. Übermäßig große Dicken, z.B. 300 Å oder größer, sind nicht zu empfehlen, da derartig große Dicken sich der Mindestaufzeichnungswellenlänge annähern.
Figur 3 zeigt den Effekt des Anordnens eines Antidiffusionsfilm, der aus einem Si-O Verbindungssystem gebildet ist. Insbesondere wird der Effekt aus den Kurven von Al, Si und Sauerstoff deutlich, die die Veränderung der chemischen Zusammensetzung der genannten Elemente zeigen.
Nachfolgend sind die Untersuchungsergebnisse von Proben von Legierungen auf Kobaltbasis, die Nb und/oder Zr enthalten, beschrieben, von denen erwartet wird, daß sie den vorstehend genannten Effekt deutlich verbessern.
Der Effekt des Anordnens der Antidiffusionsfilme wurde mittels SIMS analysiert. Keine wesentliche wechselseitige Diffusion wurde sowohl in den Nb-reichen als auch in den Zr-reichen Legierungen beobachtet, wohingegen Proben, denen der Antidiffusionsfilm fehlte, eine beträchtliche wechselseitige Diffusion zwischen dem Ferrit und der magnetischen Legierung zeigten. Es wird angenommen, daß jedes Material, das in der Lage ist, die wechselseitige Diffusion zwischen dem Ferrit und dem magnetischen Legierungsmaterial zu verhindern, und das stabil genug ist, die Reaktion oder Diffusion zwischen dem Material selbst und diesen magnetischen Materialien zu verhindern, als das Material für den Antidiffusionsfilm verwendet werden kann. Der Effekt des Anordnens des Antidiffusionsfilms wird durch die Tatsache gezeigt, daß die Verbindung von Sauerstoff mit Nb und/oder Zr sehr gering ist, trotz der hohen Affinität dieser Elemente zu Sauerstoff.
Ein ähnlich hervorragender Effekt wurde auch dann erzielt, wenn der Antidiffusionsfilm und der polykristalline Legierungsfilm abwechselnd geschichtet wurden.
Es ist somit möglich, einen Magnetkopf zu erhalten, der eine stabile Leistung, das heißt eine geringere Verringerung des Kopfausgangspegels hat, sowie ein verringertes Pseudospaltrauschen.
Die Verbesserung der Leistung, insbesondere die Verringerung des Pseudospaltrauschens, ist der Anwesenheit des Antidiffusionsfilms zuzuschreiben.

[Beispiel 5]

Die gleiche Untersuchung und Auswertung wie bei dem vorstehenden Beispiel wurde unter Verwendung von anderen Materialien durchgeführt. Es wurde bestätigt, daß ein SiO&sub2;-Dünnfilm, ein TaO&sub2;-Dünnfilm, ein Dünnfilm aus einer Al-Verbindung, ein Dünnfilm aus einer FeSi-Verbindung und ein Dünnfilm aus einer FeAl-Verbindung, von welchen jeder ein Metallelement mit einer hohen Sauerstoffaffinität enthält, in der Lage sind, effektiv das Pseudospaltrauschen zu reduzieren. Diese Filme wurden durch Ausführen eines Sputtervorganges in Atmosphären, wie zum Beispiel Ar-O&sub2;, Ar-N&sub2;, Ar-O&sub2;-N&sub2;, Ar-O&sub2;-N&sub2;, Ar-CH&sub4; durchgeführt, wobei die jeweiligen Metalle oder Legierungen als Targets verwendet wurden. Die Konzentrationen der mit Ar gemischten Gase waren 15%.
Proben mit SiO&sub2;-Filmen, die eine Dicke hatten, die nicht kleiner ist als 50 Å und nicht größer als 300 Å und die auf den Grenzflächen abgeschieden wurden, zeigten etwa -30 dB Pseudospaltrauschen im Gegensatz zu Proben, die keinen derartigen SiO&sub2;-Film hatten, wodurch die Verbesserung im Ausmaß von 5 dB bewiesen wurde.
Die Proben wurden durch Besputtern der Grenzflächen mit Al- Metall hergestellt, um so Verbindungsfilme aus Al&sub2;-O&sub3;, AlN, Al-(O,N) und Al-C zu bilden. In einer Röntgenbeugungsuntersuchung zeigten diese Filme nur feinkristalline Zustände, jedoch keine deutlich ausgebildete kristalline Schicht. Ein Versuch zeigte jedoch, daß etwa 5 bis 8 dB Reduzierung des Pseudospaltrauschens durch Bilden derartiger Verbindungsfilme auf den Grenzf lächen erzielbar ist.
Das Sputtern wurde ebenfalls unter Verwendung einer FeAl-Legierung in den vorstehend genannten vier Arten von Sputteratmosphären durchgeführt. Filme mit feinkristallinen Strukturen ähnlich denjenigen, die mit Al erhalten wurden, wurden in diesem Fall gebildet, und es wurde bestätigt, daß auch etwa 6 bis 7 dB Reduzierung des Pseudospaltrauschens mittels der Anwesenheit eines derartigen feinkristallinen Films erzielbar sind.
Derselbe Vorteil wurde beobachtet, wenn das Sputtern mit einer FeSi-Legierung durchgeführt wurde. In diesem Fall betrug das Ausmaß der Verbesserung der Reduzierung des Pseudospaltrauschens etwa 4 bis 6 dB.
Die Grenzflächen dieser Verbindungsfilme wurden untersucht und der Diffusionsverhinderungseffekt, der im wesentlichen dem in Figur 3 entsprach, wurde bestätigt.

[Beispiel 6]

Die Pegel des Gleitrauschens wurden in einem Metallspaltkopf gemessen, der unter Verwendung des Einkristall-Ferrits von Beispiel 4 hergestellt wurde, und in einem Metallspaltkopf, der in derselben Weise wie Beispiel 4 unter Verwendung des polykristallinen Ferrits, das in Beispiel 3 verwendet wurde, hergestellt wurde. Die gemessenen Pegel von Gleitrauschen wurden unter Verwendung des Pegels der Gleitdüse (richtig: des Gleitrauschens) als Bezugssignal bewertet, das durch den Einkristall-Ferrit-Metallspaltkopf von Beispiel 4 gezeigt wurde, das heißt durch Festlegen des Pegels des Kopfes aus Beispiel 4 als 0 dB. Die Proben des polykristallinen Ferritmetallspaltkopfes zeigten etwa 1 bis 1,5 dB Verringerung des Gleitrauschpegels, was im wesentlichen demjenigen von Metallköpfen entspricht. Es zeigt sich somit, daß die Köpfe des Metallspalttyps der vorliegenden Erfindung, die polykristallines Ferrit verwenden, überlegene Eigenschaften haben, die sich gut mit denjenigen vergleichen lassen, die Metallköpfe zeigen.
Die Wärmebehandlung im Vert-ahren zur Herstellung des Magnetkopf es wurde in vorstehend beschriebenen Beispielen bei einer Temperatur nicht höher als 1000 ºC durchgeführt. Wir können jedoch die Wärmebehandlungstemperatur nicht höher als 1200 ºC durch Auswahl einer geeigneten Gasatmosphäre der Wärmebehandlung auswählen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Magnetkopfes mit einem magnetischen Kern, der aus einem Paar aus einem Ferrit hoher magnetischer Permeabilität bestehender Substrate gebildet ist und mit einer magnetischen Al-Si-Fe-Legierungsschicht versehen ist, wobei das Paar benachbart angeordnet ist, um einen Kopfspalt des Magnetkopfes dazwischen zu bilden, mit dem Schritt des Sputterns der Legierungsschicht (5) unmittelbar oder mittelbar auf das Ferritsubstrat (4), um einen Rohling des Kopfes herzustellen, gekennzeichnet durch einen Schritt des Durchführens einer Wärmebehandlung des Rohlings bei einer Temperatur, die nicht geringer als 800ºC und nicht höher als 1200ºC ist, und zwar innerhalb einer Atmosphäre, die Sauerstoff als ein Verunreinigungsgas beinhaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit den Schritten des Aufrauhens derjenigen Oberfläche des Ferrits hoher magnetischer Permeabilität, die die Grenzfläche zwischen dem Ferrit und der magnetischen Legierung darstellt, und zwar mit einer mittleren Rauhigkeit von 0,12 um oder mehr, und des Ausbildens einer Schicht des magnetischen Legierungsmaterials auf der aufgerauhten Oberfläche, um die Schicht magnetischer Legierung benachbart dem Kopfspalt anzuordnen.

3. Verfahren zum Herstellen eines Magnetkopfes nach Anspruch 2, bei dem das Aufrauhen durch Schleifen oder durch chemisches Ätzen bewirkt wird.

4. Magnetkopf, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, mit einem magnetischen Kern, der hergestellt ist aus einem Paar Substrate aus einem Ferrit hoher magnetischer Permeabilität und versehen mit einem gesputterten magnetischen Al-Si-Fe-Legierungsmaterial, wobei das Paar benachbart angeordnet ist, um einen Kopfspalt des magnetischen Kopfes dazwischen auszubilden, wobei Abschnitte hoher Sauerstoffkonzentration nur in einem Bereich um jede Kristallkorngrenze des magnetischen Legierungsmaterials herum existieren.

5. Magnetkopf nach Anspruch 4, bei dem feine Kankavitäten und Konvexitäten einer mittleren Rauhigkeit von 0,12 um oder mehr in der Grenzfläche zwischen dem Ferrit hoher magnetischer Permeabilität und dem magnetischen Legierungsmaterial existieren.

6. Magnetkopf nach Anspruch 5, bei dem eine Phase hoher Sauerstoffkonzentration in der Nähe der Korngrenzen des magnetischen Legierungsmaterials existieren.

7. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem das Ferrit hoher magnetischer Permeabilität ein gesinterter Körper ist, der eine mittlere Korngröße von nicht mehr als 5 um hat.

8. Magnetkopf nach einem der Ansprüch 4 bis 7, bei dem ein Antidiffusionsfilm mit einer Dicke von nicht mehr als 30 nm in der Grenzfläche zwischen dem Ferrit hoher magnetischer Permeabilität und dem magnetischen Legierungsmaterial ausgebildet ist.

9. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und 8, ferner aufweisend einen Antidiffusionsfilm einer Si-Verbindung mit einer Dicke von nicht weniger als 5 nm und nicht mehr als 30 nm, ausgebildet in der Grenzfläche zwischen dem Ferrit hoher magnetischer Permeabilität und dem magnetischen Legierungsmaterial, wobei die Si-Verbindung mindestens eine Ausgewählte aus einer Gruppe ist, die besteht aus einem Si-O-Verbindungssystem, einem Si-C-Verbindungssystem, einem Si-N-Verbindungssystem und einem Si-O-N-Verbindungssystem.

10. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und 8, ferner aufweisend einen Antidiffusionsfilm einer Fe-Si-Verbindung mit einer Dicke von nicht weniger als 5 mm und nicht mehr als 50 nm, ausgebildet in der Grenzfläche zwischen dem Ferrit hoher magnetischer Permeabilität und dem magnetischen Legierungsmaterial, wobei die Fe-Si-Verbindung mindestens eine Ausgewählte aus einer Gruppe ist, die besteht aus einem Fe-Si- O-Verbindungssystem, einem Fe-Si-C-Verbindungssystem, einem Fe-Si-N-Verbindungssystem und einem Fe-Si-O-N-Verbindungssystem.

11. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und 8, ferner aufweisend einen Antidiffusionsfilm aus einer Al-Verbindung mit einer Dicke von nicht weniger als 5 nm und nicht mehr als 50 mm, ausgebildet in der Grenzfläche zwischen dem Ferrit hoher magnetischer Permeabilität und dem magnetischen Legierungsmaterial, wobei die Al-Verbindung mindestens eine Ausgewählte aus einer Gruppe ist, die besteht aus einem Al-O- Verbindungssystem, einem Al-C-Verbindungssystem und Al-N-Verbindungssystem und einem Al-O-N-Verbindungssystem.

12. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und 8, ferner aufweisend einen Antidiffusionsfilm eines Fe-Al-O-Systems und/oder eines Fe-Al-N-Verbindungssystems mit einer Dicke von nicht weniger als 5 mm und nicht mehr als 50 mm, ausgebildet in der Grenzfläche zwischen dem Ferrit hoher magnetischer Permeabilität und dem magnetischen Legierungsmaterial.