JP2004005970A - Magnetic head - Google Patents

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JP2004005970A
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Nozomi Matsukawa
松川 望
Masayoshi Hiramoto
平本 雅祥
Hiroshi Sakakima
榊間 博
Koichi Osano
小佐野 浩一
Terumasa Sawai
沢井 瑛昌
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic head which is excellent in corrosion resistance and input-output characteristics and reduces base material cracking, a method for manufacturing the magnetic head, a video tape recorder using the magnetic head and a movie created by using the magnetic head. <P>SOLUTION: This magnetic head 100 is provided with a pair of magnetic core halves MC1 and MC2 and a nonmagnetic material formed between the pair of magnetic core halves to connect the pair of magnetic core halves. The pair of magnetic core halves are provided with oxide magnetic bodies F3A and F3B respectively, at least one layer of a base film formed on each of the oxide magnetic bodies, and a thin metallic magnetic film FM3 formed between each of the base films and the nonmagnetic material. A winding window 21A is formed in at least one of the magnetic core halves. The thin metallic magnetic films are formed so as to prevent the oxide magnetic bodies from being cracked by undesired internal stress generated in the thin metallic magnetic films. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食性と入出力特性に優れるとともに基材割れを減ずることが出来る構造を有する磁気ヘッド、磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッドを用いたビデオおよび磁気ヘッドを用いたムービーに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、VTR用などの磁気ヘッドとしては、一対のフェライトを接合して磁気コアを形成したフェライトヘッドが用いられてきた。近年の磁気記録の高密度化に伴って、記録/再生ギャップ周辺に、フェライトより高飽和磁束密度な金属磁性材料を形成したメタルインギャップヘッド(MIGヘッド)が用いられるようになっている。
【0003】
従来のフェライトヘッド、MIGヘッドの例の模式図をそれぞれ図8、図9A〜図9Dに示す。
【0004】
図8を参照して、フェライトヘッド300は、一対のフェライトF1A、F1Bと、一対のフェライトF1A、F1Bの間に形成され一対のフェライトF1A、F1Bを接合する非磁性材料N1と接合ガラスG1とを備える。
【0005】
図9A〜図9Dを参照して、MIGヘッド400は、一対の磁気コア半体MCA、MCBと、一対の磁気コア半体MCA、MCBの間に形成され一対の磁気コア半体MCA、MCBを接合する非磁性材料N2と接合ガラスG2とを備える。一対の磁気コア半体MCA、MCBのそれぞれは、フェライトF2A、F2Bと、フェライトF2A、F2Bとのそれぞれの上に形成される少なくとも1層の下地膜(図示せず)と、下地膜のそれぞれと非磁性材料N2との間に形成される金属磁性薄膜FM2とを備える。
【0006】
金属磁性薄膜としては、非晶質材料(例えば特開昭63−120653号公報)や、Feを主体とする非晶質膜から熱処理を施し5〜20nm程度の微結晶を析出させた、Fe−N系、Fe−C系材料(例えば、長谷川:日本応用磁気学会誌、14、319−322(1990)、Nago IEEE,Trans.,magn.,vol.28,No.5(1992))などが開発されている。
【0007】
これら金属磁性薄膜の内、特に、磁性金属組成の微結晶粒子を析出または粒成長させることにより、1.2T以上の高飽和磁束密度と軟磁気特性を持たせている材料では、耐食性の改善が必要である。
【0008】
そのために、不動態を形成する軽元素をこれらの材料に添加することが試みられているが、このような軽元素は、酸素、窒素などと反応しやすいために、非晶質化もしくは微結晶化のために用いられる酸素などと反応してしまい、磁性金属微結晶粒中に残りにくい。
【0009】
そこで、不動態を形成する軽元素を添加すると共に、磁性結晶粒を比較的大きくかつ表面積が大きい形状に組織制御し、磁気特性や高飽和磁束密度と同時に耐食性を満たす金属磁性薄膜(例えば、特開平10−223435号公報)が開発されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、MIGヘッドは、酸化物であるフェライトと金属磁性薄膜との複合デバイスであるために、ヘッドの構造や金属磁性薄膜の材料特性に起因して、金属磁性薄膜に生じる内部応力による基材(フェライト)の割れ、界面での反応による磁気特性の劣化などが生じるという課題がある。
【0011】
また、金属磁性薄膜の材料特性に応じて、最適なヘッド構造は変化する。磁気ヘッドとしての特性を向上するためには、材料設計のみならず、これら内部応力による基材(フェライト)の割れ、界面での反応による磁気特性の劣化の課題を解決しなければならない。
【0012】
本発明の目的は、耐食性と入出力特性に優れると共に基材割れを減ずることが出来る磁気ヘッド、磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッドを用いたビデオおよび磁気ヘッドを用いたムービーを提供することにある。
【0013】
本発明の他の目的は、金属磁性薄膜の材料特性とMIGヘッドの構造とを互いに最適な物にすることにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気ヘッドは、一対の磁気コア半体と、前記一対の磁気コア半体の間に形成され前記一対の磁気コア半体を接合する非磁性材料とを備え、前記一対の磁気コア半体のそれぞれは、酸化物磁性体と、前記酸化物磁性体のそれぞれの上に形成される少なくとも1層の下地膜と、前記下地膜のそれぞれと前記非磁性材料との間に形成される金属磁性薄膜とを備え、前記金属磁性薄膜は、平均体積Vaと平均表面積Saとが、Sa>4.84Va2/3を満たす磁性結晶粒を母相とする磁性膜を含む磁性薄膜であり、前記磁気コア半体の少なくとも一方には巻き線窓が形成され、前記金属磁性薄膜は、前記金属磁性薄膜内に発生する好ましくない内部応力により前記酸化物磁性体が割れないように形成され、そのことにより上記目的が達成される。
【0015】
前記金属磁性薄膜は、磁性結晶粒を含み、前記磁性結晶粒は、50nmを超える平均最大長を有してもよい。
【0016】
前記磁性結晶粒は、略針状体、略柱状体またはこれらの組み合わせからなる多枝形状体を含み、前記略針状体または前記略柱状体の短手方向の平均結晶サイズは、5nmよりも大きく、60nmよりも小さくてもよい。
【0017】
前記磁性結晶粒の短手方向の結晶サイズの平均dSおよび長手方向の結晶サイズの平均dLが5nm<dS<60nm、60nm<dL<5000nmを満たしてもよい。
【0018】
前記金属磁性薄膜は、(M100−dで示される組成を有し、MはFe、Co、Niから選ばれる少なくとも1種の磁性金属元素を含み、XはSi、Al、Ga及びGeから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、ZはIVa族、Va族、Al、Ga及びCrから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、AはOおよびNの少なくとも1種の元素を含み、a、b、cおよびdは、0.1≦b≦26、0.1≦c≦5、a+b+c=100および1≦d≦10 なる関係式を満たす数値であってもよい。
【0019】
前記一対の磁気コア半体のそれぞれは、他方の磁気コア半体と前記非磁性材料を介して接合する接合面と、被記録媒体と摺動する摺動面と、前記接合面と前記摺動面とに連続する側面とを有し、前記金属磁性薄膜は、前記側面には形成されてもよい。
【0020】
前記金属磁性薄膜は、(FeSiAl100−eで示される組成を有し、TはTiおよびTaから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、a、b、c、dおよびeは、10≦b≦23、0.1≦d≦5、0.1≦c+d≦8、a+b+c+d=100および1≦e≦10
なる関係式を満たす数値であってもよい。
【0021】
ZはIVa族、Va族及びCrから選ばれる少なくとも1種の元素を含んでもよい。
【0022】
XはSi及びGeから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、a、b、cおよびdは、0.1≦b≦23、0.1≦c≦8、a+b+c=100および1≦d≦10 なる関係式を満たす数値であってもよい。
【0023】
前記金属磁性薄膜は、(FeSiAlTi100−e−fで示される組成を有し、a、b、c、d、eおよびfは、
10≦b≦23、0.1≦d≦5、0.1≦c+d≦8、
a+b+c+d=100、1≦e+f≦10および0.1≦f≦5
なる関係式を満たす数値であってもよい。
【0024】
前記下地膜は、Al、Siの酸化物、窒化物およびその混合物のいずれかを含んでもよい。
【0025】
前記下地膜は、前記磁気コア半体に接する下地層Aと、前記金属磁性薄膜に接する下地層Bとを含み、前記下地層Aは、Al、Siの酸化物、窒化物およびその混合物のいずれかを含み、前記下地層Bは、前記金属磁性薄膜の主構成元素と、前記金属磁性薄膜より多くの酸素または窒素を含み、前記下地層Bは、結晶粒を含み、前記結晶粒の平均粒径は、少なくとも前記下地層Bが前記下地層Aに接する界面近傍において、5nm以下であってもよい。
【0026】
前記下地層Aは、Al酸化物を含み、前記下地層Aの厚みは、0.5nm以上4nm以下であり、前記下地層Bの厚みは、0.5nm以上200nm以下であってもよい。
【0027】
前記酸化物磁性体は、単結晶フェライトを含み、前記単結晶フェライトは、前記一対の磁気コア半体が前記非磁性材料を介して接合する面に対応する接合面と前記一対の磁気コア半体が被記録媒体と摺動する面に対応する摺動面とを有してもよい。
【0028】
前記単結晶フェライトは、Amol%のFeと、Bmol%のMnOと、Cmol%のZnOとから構成されるMnZn単結晶フェライトを含み、A、BおよびCは、
52≦A≦57、5≦B≦29、16≦C≦21
なる関係式を満たす数値であってもよい。
【0029】
前記磁気コア半体は、前記一対の磁気コア半体が前記非磁性材料を介して接合する面に対応する接合面と前記一対の磁気コア半体が被記録媒体と摺動する面に対応する摺動面とを有し、前記少なくとも1つの磁気コア半体は、前記巻き線窓を形成する底面と前記巻き線窓を形成する第1側面とを有し、前記第1側面は、前記底面から前記接合面に向かって形成され、前記第1側面は、前記底面に対して前記摺動面側に形成され、前記第1側面と前記接合面とのなす角度は、22.5゜以上70゜以下であってもよい。
【0030】
前記巻き線窓は、前記磁気コア半体の一方にのみ形成され、前記第1側面と前記接合面とのなす角度は、45゜以上70゜以下であってもよい。
【0031】
前記巻き線窓は、前記磁気コア半体の双方に形成され、前記第1側面と前記接合面とのなす角度は、22.5゜以上50゜以下であってもよい。
【0032】
前記第1側面は、前記接合面に隣接して形成される第2側面と前記底面に隣接して形成される第3側面とを有し、前記第2側面と前記接合面とのなす角度は、22.5゜以上70゜以下であり、前記第3側面と前記底面とのなす角度は、実質的に90°であってもよい。
【0033】
前記巻き線窓は、前記磁気コア半体の一方にのみ形成され、前記第2側面と前記接合面とのなす角度は、45゜以上70゜以下であってもよい。
【0034】
前記巻き線窓は、前記磁気コア半体の双方に形成され、前記第2側面と前記接合面とのなす角度は、22.5゜以上50゜以下であってもよい。
【0035】
前記金属磁性薄膜は、(FeSiAlTi100−e−fで示される組成を有し、a、b、c、d、eおよびfは、
10≦b≦13、1≦c≦3、1≦d≦3、a+b+c+d=100、4≦e+f≦10、0.1≦f≦2
なる関係式を満たす数値であってもよい。
【0036】
前記酸化物磁性体は、前記一対の磁気コア半体が前記非磁性材料を介して接合する面に対応する接合面と前記接合面に連続した側面とを有し、前記接合面と前記側面とがなす角度が70゜以上90゜以下であり、前記金属磁性薄膜は、前記接合面と前記側面とのうち前記接合面にのみ形成されてもよい。
【0037】
本発明に係る磁気ヘッドの製造方法は、一対の磁気コア半体と、前記一対の磁気コア半体の間に形成され前記一対の磁気コア半体を接合する非磁性材料とを備え、前記一対の磁気コア半体のそれぞれは、酸化物磁性体と、前記酸化物磁性体のそれぞれの上に形成される少なくとも1層の下地膜と、前記下地膜のそれぞれと前記非磁性材料との間に形成される金属磁性薄膜とを備え、前記金属磁性薄膜は、平均体積Vaと平均表面積Saとが、Sa>4.84Va2/3を満たす磁性結晶粒を母相とする磁性膜を含む磁性薄膜であり、前記磁気コア半体の少なくとも一方には巻き線窓が形成され、前記金属磁性薄膜は、前記金属磁性薄膜内に発生する好ましくない内部応力により前記酸化物磁性体が割れないように形成され、前記金属磁性薄膜は、(MX1Z1100−dで示される組成を有し、前記金属磁性薄膜は、磁性結晶粒を含み、前記磁性結晶粒は、略針状体、略柱状体またはこれらの組み合わせからなる多枝形状体を含み、前記磁性結晶粒の短手方向の結晶サイズの平均dSおよび長手方向の結晶サイズの平均dLが5nm<dS<60nm、60nm<dL<5000nmを満たし、MはFe、Co、Niから選ばれる少なくとも1種の磁性金属元素を含み、X1はSi、Al、Ga及びGeから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、Z1はIVa族、Va族、Al、Ga及びCrから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、AはOおよびNの少なくとも1種の元素を含み、a、b、cおよびdは、0.1≦b≦26、0.1≦c≦5、a+b+c=100および1≦d≦10なる関係式を満たす数値である磁気ヘッドの製造方法であって、一対の略平板形状の前記酸化物磁性体の少なくとも一方に巻き線窓を形成する巻き線窓形成工程と、前記酸化物磁性体上に少なくとも1層の下地膜を形成する下地膜形成工程と、前記下地膜上に、前記金属磁性薄膜の主構成元素からなる固体原料を用いて、酸素、窒素の少なくとも一方を含む雰囲気下において前記金属磁性薄膜を気相法で形成する金属磁性薄膜形成工程と、前記金属磁性薄膜の幅がトラック幅に対応するように、前記金属磁性薄膜が形成された前記酸化物磁性体に溝を形成するトラック加工工程と、前記非磁性材料を介して、前記一対の酸化物磁性体を突き合わせて接合する接合工程とを包含し、そのことにより上記目的が達成される。
【0038】
前記工程のそれぞれは、前記巻き線窓形成工程、前記下地膜形成工程、前記金属磁性薄膜形成工程、前記トラック加工工程、前記接合工程の順番に実行されてもよい。
【0039】
前記工程のそれぞれは、前記下地膜形成工程、前記金属磁性薄膜形成工程、前記巻き線窓形成工程、前記トラック加工工程、前記接合工程の順番に実行されてもよい。
【0040】
本発明に係るビデオは、本発明に係る磁気ヘッドを搭載したシリンダと、前記シリンダに磁気テープを巻き付けるヘッドテープインターフェース機構と、前記シリンダを駆動するシリンダ駆動部と、前記シリンダに巻き付けられた前記磁気テープを駆動する磁気テープ駆動部とを備え、そのことにより上記目的が達成される。
【0041】
本発明に係るムービーは、本発明に係る磁気ヘッドを搭載したシリンダと、前記シリンダに磁気テープを巻き付けるヘッドテープインターフェース機構と、前記シリンダを駆動するシリンダ駆動部と、前記シリンダに巻き付けられた前記磁気テープを駆動する磁気テープ駆動部と、映像信号を電気信号に変換する光学系と、前記光学系により変換された前記電気信号を前記磁気ヘッドへ出力する信号処理回路とを備え、そのことにより上記目的が達成される。
【0042】
磁気ヘッドの構成をこのような構成にすることにより、一つの磁性結晶粒の体積に対する表面積の割合が大きくなるため、粒間で及ぼしあう交換結合の影響が大きくなり、従来の微結晶系材料より大きな粒サイズにおいても軟磁気特性が向上する。また、結晶粒が大きいために、熱処理による粒成長が抑制され、組成中の耐食性元素が金属磁性結晶内に固溶したまま残存する比率が高くなり、高い飽和磁束密度と耐食性の両立が可能になる。また、被記録媒体と摺動する面では、磁気コア半体の接合面に連続した面に金属磁性薄膜が形成されていないため、前記接合面の端、いわゆるトラックエッジへの応力集中による破壊を防ぐことが出来、磁気ヘッド特性の劣化を防ぐことが出来る。
【0043】
このように本発明によれば、(M100−dで示される組成を有し、かつ、その母相をなす磁性結晶粒が略針状体、略柱状体またはこれらの組み合わせからなる多枝形状体からなり、結晶粒の短手方向の結晶サイズの平均dSおよび長手方向の結晶サイズの平均dLが5nm<dS<60nm、60nm<dL<5000nmを満たす金属磁性薄膜、ただし、MはFe、Co、Niから選ばれる少なくとも1種の磁性金属元素であり、XはSi、Al、Ga及びGeから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、ZはIVa族、Va族、Al、Ga及びCrから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、AはOおよびNの少なくとも1種の元素であり、a、b、c、dは、
0.1≦b≦26 0.1≦c≦5 a+b+c=100 1≦d≦10
なる関係式を満たす数値である金属磁性薄膜を用いたメタル−イン−ギャップ(Metal In Gap)タイプの磁気ヘッドにおいて、ヘッドの構造を、磁気ヘッドの被記録媒体と摺動する面において、磁気コアの接合面に連続した面に金属磁性薄膜が形成されていない形状にすることにより、ヘッド特性と耐食性を向上し、かつフェライト割れによるヘッドの不良率を低減することができる。
【0044】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1A〜図1Eに実施の形態1に係る磁気ヘッド100の模式図を示す。図1Aは磁気ヘッド100をヘッド先端すなわち、テープ摺動面側から見た図である。図1Bは、図1A中に矢印A1で示した方向から見た断面図である。実施の形態1に係る磁気ヘッド100の加工工程の内、特に実施の形態1に関わる部分の工程を図2A〜図2Dに示す。
【0045】
図1A〜図1Bを参照して、磁気ヘッド100は、一対の磁気コア半体MC1、MC2と、一対の磁気コア半体MC1、MC2の間に形成され一対の磁気コア半体MC1、MC2を接合する非磁性材料N3と接合ガラスG3とを備える。一対の磁気コア半体MC1、MC2のそれぞれは、フェライトF3A、F3Bと、フェライトF3A、F3Bのそれぞれの上に形成される下地膜(図示せず)と、下地膜(図示せず)のそれぞれと非磁性材料N3との間に形成される金属磁性薄膜FM3とを備える。磁気コア半体MC1には巻き線窓21Aが形成される。
【0046】
図1Aを参照して、フェライトF3A、F3Bのそれぞれは、非磁性材料N3に対応する接合面S1と接合面S1に連続した側面S2、S3とを有する。金属磁性薄膜FM3は、接合面S1にのみ形成され、側面S2、S3には形成されない。接合面S1と側面S2とのなす角度および接合面S1と側面S3とのなす角度は、70°以上90°以下である。
【0047】
側面S2、S3に金属磁性薄膜FM3が形成されると、側面S2、S3に形成された金属磁性薄膜FM3内に好ましくない内部応力が発生する。金属磁性薄膜FM3内に内部応力が発生すると、フェライトF3A、F3Bが割れる原因となる。このように金属磁性薄膜FM3は、金属磁性薄膜FM3内に発生する好ましくない内部応力によりフェライトF3A、F3Bが割れないように形成される。フェライトF3A、F3Bのそれぞれは、単結晶フェライトを含む。単結晶フェライトは、Amol%のFeと、Bmol%のMnOと、Cmol%のZnOとから構成されるMnZn単結晶フェライトを含み、A、BおよびCは、
52≦A≦57、5≦B≦29、16≦C≦21
なる関係式を満たす数値である。単結晶フェライトは、Ca酸化物、Ni酸化物またはCu酸化物をさらに含み得る。
【0048】
図1Cおよび図1Dは、実施の形態1に係る磁気ヘッドの変形例の断面図を示す。図1Cに示す磁気ヘッド100Aでは、一対の磁気コア半体MC1の双方に巻き線窓が形成される。図1Dに示す磁気ヘッド100Bでは、一対の磁気コア半体MC3の双方に巻き線窓が形成される。
【0049】
図2A〜図2Dおよび図3Cを参照して、実施の形態1の磁気ヘッド100、100A、100Bの製造方法を説明する。磁気ヘッド100Bの製造方法を例に挙げて説明する。磁気ヘッド100、100Aは、同様の製造方法に適切な変更を加えることにより得られる。
【0050】
図2Aに示す各面S21、S22およびS23の結晶方位が略(100)面である直方体のMnZnフェライトの単結晶を図2Bに示す形状に加工する。面S21を研磨した後、加工変質層を除去し、巻き線窓21を形成する(S101)。なお図1Bに示す磁気コア半体MC2を製造するときは、巻き線窓21は形成されない。
【0051】
ヘッド特性上、面S21は(100)面、面S22および面S23は(100)面もしくは(110)面である時、好ましい結果が得られる。使用時の磁気テープとの摩耗特性の点から、面S23は(100)面の時より好ましい結果が得られる。面S21および面S23が(100)面だと面S22は必然的に(100)面になる。
【0052】
実用上の観点から、各面S21、S22およびS23を厳密に(100)面、(110)面とすることは困難であるが、各結晶方位に対して±4゜以内にすると実質上同等の効果が得られる。
【0053】
図2Bに示す巻き線窓21の形状を拡大した断面図を図3Aに示す。一般的な巻き線窓21Aの形状としては図3Bに示した物がある。接合面付近に傾斜をつけ磁束を絞り込むことで磁気ヘッドの特性は向上する。
【0054】
図3Bに示す形状では接合面S1と第1側面S1Aとのなす角θ1と、底面S1Bと第1側面S1Aとのなす角θ2とは等しく、θ1=θ2である。図1Bに示した片窓形状の場合には、θ1は45゜〜70゜の時、絞り込みの好ましい効果が得られる。図1Cに示したような両窓形状の場合には、θ1は22.5゜〜50゜の時、絞り込みの好ましい効果が得られる。
【0055】
巻き線窓21Aの大きさは必要な巻き線数を巻くことが出来るように決められる。同じ巻き線数が可能な大きさで比較した時、ヘッド摺動面からみた磁路長が短い方が磁気ヘッドの再生感度は向上する。
【0056】
絞り込みの効果を持たせながら磁路長を短くするためには、図3Aに示すように、接合面S1と第2側面S1Cとのなす角度θ11と、第3側面S1Dと底面S1Bとのなす角度θ12とが異なるような形状にすると好ましい効果が得られる。
【0057】
角度θ11の範囲は磁束の絞り込みのためであるので図3Bの例と同様の範囲の時、好ましい結果が得られる。すなわち、図1Bに示した片窓形状の場合には、θ11は45゜〜70゜の時、絞り込みの好ましい効果が得られる。図1Cに示したような両窓形状の場合には、θ11は22.5゜〜50゜の時、絞り込みの好ましい効果が得られる。角度θ12は、図3Aに示すように、実質的に90゜の時、巻き線のための大きさを確保しつつ、磁路長を短くできるため、より好ましい効果が得られる。
【0058】
酸化物であるフェライトF3A、F3B上に直に金属磁性膜FM3を作成すると、熱処理の際に酸素の拡散が生じる。このため、面S1上に下地層UL1(図1A)としてアルミナを成膜する(S102)。酸素拡散防止のための下地層UL1としては他に、珪素酸化物、アルミ窒化物、珪素窒化物もしくはその混合物を用いたとき好ましい結果が得られる。下地層UL1の厚みは0.5nm以上で酸素拡散防止効果が得られる。厚ければ厚いほど酸素拡散の防止効果が得られるが、上記の物質は非磁性であり、厚すぎると磁束が漏れる効果により磁気ヘッドの特性は劣化するため4nm以下にすると好ましい結果が得られる。
【0059】
下地層UL1上に金属磁性膜FM3を形成する(S103)。成膜初期に窒素、酸素の量を増やし、下地層UL1との界面近傍の平均粒径を5nm以下とした第2の下地層UL2(図1E)を0.5nm〜200nm(好ましくは0.5nm〜20nm)作成した後に、金属磁性膜FM3を形成するとより好ましい効果が得られる。金属磁性膜FM3を金属磁性薄膜の主構成元素からなる固体原料を用いて成膜した後の状態を図2Cに示す。
【0060】
金属磁性膜FM3上に非磁性のギャップ材(図示せず)を作成した後、トラック幅規制のための溝22を加工する(S104)。溝22を加工した後の状態を図2Dに示す。非磁性材料N3を形成し、もう一方の磁気コア半体と突き合わせ、不活性ガス中での熱処理で接合ガラスG3を流し込み、一対の磁気コア半体を接合する(S105)。所望の形状に切断、研削して外形を加工し(S106)、図1A〜図1Eに示す形状を有する磁気ヘッド100、100Aまたは100Bの製造が完了する。
【0061】
本発明の磁気ヘッドを形成するには、通常の加工手段を用いることが出来る。例えば切断、切削手段としてはレジンボンドダイアモンドブレードや、メタルレジンボンドダイアモンドブレードを用いたダイシングソー、スライシングソー等、研磨手段としてはグリーンカーボン(SiC)砥粒や、ダイアモンド砥粒と、鋳鉄や錫製の定盤を用いた回転ラッピング等、あるいは、アルミナやダイアモンド砥粒を、有機樹脂テープ上に分散したラッピングテープを用いた研磨を用いることが出来る。
【0062】
また必要に応じて、フェライトの加工変質層を除去する手段を用いることが出来る。例えば、リン酸などを用いた酸による表面エッチングや、低加重錫定盤とpHを弱酸性に調整したコロイダルシリカ砥粒を用いたメカノケミカルラッピング等を用いることが出来る。
【0063】
本発明の下地層、及び磁気コア半体を接合する非磁性材料は、通常の気相成膜法で形成することが出来る。例えば、高周波マグネトロンスパッタリング、対向ターゲットスパッタリング、イオンビームスパッタリング、ECRスパッタリング等に代表されるスパッタリング法や、CVD等で成膜する事が出来る。
【0064】
本発明の構造組成を有する金属磁性薄膜は、低ガス圧雰囲気で形成することができ、例えば高周波マグネトロンスパッタリング、直流スパッタリング、対向ターゲットスパッタリング、イオンビームスパッタリング、ECRスパッタリング等に代表されるスパッタリング法で成膜する事が出来る。
【0065】
具体的には、本発明の金属磁性薄膜の組成からの組成ずれを考慮して組成を決定した合金ターゲットを、アルゴン等の不活性ガスを用いてスパッタし基板上に成膜する。あるいは添加物の一部をペレットとして、合金ターゲット上に配置して同時にスパッタする、もしくは添加物の一部をガス状態で装置内に導入し、反応性スパッタにより成膜すればよい。
【0066】
本発明の一組の磁気コア半体を突き合わせて接合する手段としては、通常のフェライトヘッドやMIGヘッドで用いられる、接合ガラスを用いたガラスボンディングを用いることが出来る。例えば、軟化点が460℃から560℃の範囲から選ばれる接合ガラスを、不活性ガス雰囲気中、軟化点〜軟化点+40℃の範囲から選ばれる温度で熱処理し、接合したい磁気コアの周り、少なくとも2カ所に溶かし込み、固めることにより接合することが出来る。
【0067】
以上のように実施の形態1によれば、金属磁性薄膜FM3は接合面S1にのみ形成され側面S2、S3には形成されないので、金属磁性薄膜FM3内に発生する好ましくない内部応力によりフェライトF3A、F3Bが割れる事を防止することができる。
【0068】
このため、耐食性と入出力特性に優れると共に基材割れを減ずることが出来る磁気ヘッド、磁気ヘッドの製造方法を提供することができる。
【0069】
(実施の形態2)
実施の形態2に係る磁気ヘッド200を説明する。
【0070】
図4A〜図4Bは、実施の形態2に係る磁気ヘッド200の模式図である。図4Aは、実施の形態2に係る磁気ヘッド200をヘッド先端、テープと摺動する側から見た図である。図4Bは、図4Aに示した矢印A2の方向から見た磁気ヘッド200の断面図である。図4Cおよび図4Dは、実施の形態2に係る磁気ヘッドの変形例の断面図を示す。図4Cに示す磁気ヘッド200Aでは、一対の磁気コア半体MC4の双方に巻き線窓21が形成される。図4Dに示す磁気ヘッド200Bでは、一対の磁気コア半体MC5、MC6のうち磁気コア半体MC6に巻き線窓21が形成される。
【0071】
実施の形態2に係る磁気ヘッド200の加工工程のうち、特に実施の形態2に関わる部分の工程を図5A〜図5Dに示す。図5Eは、実施の形態2の磁気ヘッド200の製造方法を示すフローチャートである。
【0072】
実施の形態1と同様のMnZnフェライトの単結晶を図5Bに示す形状に加工し、面S21を研磨した後、加工変質層を除去する。酸素拡散防止の下地層UL1としてアルミナを成膜する(S201)。下地層UL1として他に実施の形態1で前述したと同様に珪素酸化物、アルミ窒化物、珪素窒化物もしくはその混合物を用いることが出来る。
【0073】
図5Cに示すように、下地層UL1(図4A)上に金属磁性薄膜FM3を作成する(S202)。成膜初期に窒素、酸素の量を増やし、下地層UL1との界面近傍の平均粒径を5nm以下とした第2の下地層UL2(図4E)を0.5nm〜20nm(好ましくは0.5nm〜200nm)作成した後に、金属磁性膜FM3を作成するとより好ましい効果が得られる。
【0074】
金属磁性薄膜FM3上に非磁性のギャップ材(図示せず)を作成した後、図5Dに示すように、巻き線窓21とトラック幅規制のための溝22とを加工する(S203、S204)。なお図4B、図4Dに示すように、磁気コア半体MC5を製造するときは、巻き線窓21は形成されない。
【0075】
巻き線窓21は、実施の形態1と同様の形状にする事が出来る。非磁性材料N3を形成し、もう一方の磁気コア半体と突き合わせ、不活性ガス中での熱処理で接合ガラスG3を流し込み、接合する(S205)。所望の形状に切断、研削し(S206)、図4A〜図4Dに示す形状を有する磁気ヘッド200、200Aまたは200Bの製造が完了する。
【0076】
以上のように実施の形態2によれば、金属磁性薄膜FM3は接合面S1にのみ形成され側面S2、S3には形成されないので、金属磁性薄膜FM3内に発生する好ましくない内部応力によりフェライトF3A、F3Bが割れる事を防止することができる。このため、耐食性と入出力特性に優れると共に基材割れを減ずることが出来る磁気ヘッド、磁気ヘッドの製造方法を提供することができる。
【0077】
(実施の形態3)
図6は、本発明に係る磁気ヘッド100を用いたビデオ800のブロック図である。本発明に係る磁気ヘッド100は、シリンダ801に固定される。映像音声信号の記録再生時には、シリンダ駆動部802は、シリンダ801を一定速度で回転させる。磁気テープ駆動部803は、磁気テープ804を一方のリールから他方のリールへ一定の速度で送り出しかつ巻き取る。ヘッドテープインターフェース機構805は、磁気テープ804をシリンダ801に対して斜めに巻き付ける。
【0078】
シリンダ801が回転すると、磁気ヘッド100は磁気テープ804上を一定周期で走査する。記録時には、磁気ヘッド100は入力された電気信号を磁束に変換し、磁気テープ804上の磁性体の磁化状態を変化させて記録する。再生時には、磁気ヘッド100は磁気テープ804から漏れる磁束を電気信号に変換する。
【0079】
(実施の形態4)
図7は、本発明に係る磁気ヘッド100を用いたムービー900のブロック図である。映像音声信号を磁気ヘッド100により磁気テープ804上に記録再生する機構は、実施の形態3と同様である。実施の形態4に係るムービー900は、映像を電気信号に変換する光学系901と、音声を電気信号に変換するマイク902と、映像を表示する液晶モニタ903とを備える。
【0080】
記録時には、映像音声信号は磁気ヘッド100により磁気テープ804上に記録され、同時に映像信号は液晶モニタ903上に表示される。磁気ヘッド100により再生された再生信号は、信号処理回路904を介して液晶モニタ903上に表示され、インターフェース部905を介して外部機器(図示せず)に出力される。
【0081】
以上のように実施の形態4によれば、耐食性と入出力特性に優れると共に基材割れを減ずることが出来る磁気ヘッドを用いたムービーを提供することができる。
【0082】
(実施例)
以下に実施例を用いて本発明を詳しく説明する。
【0083】
(実施例1)
比較のための図9A〜図9Dに示した従来のヘッド形状(側面膜FM2B有)を有する磁気ヘッドと実施の形態1に示す磁気ヘッド(側面膜無し)とを、後述する共通仕様と、表1に示す条件で試作し、録再出力、耐食性、フェライト割れ率を評価した。
【0084】
表1中、金属磁性薄膜は符号aa〜ag、ba〜bgで示した。各符号で示す金属磁性薄膜の組成の詳細は表2にまとめる。耐食性は、作成した磁気ヘッドを塩水噴霧試験にかける前後の録再出力を比較し、劣化の程度により評価した。フェライト割れ率は、作成した磁気ヘッドの内フェライト割れにより、不良になった率により評価した。
【0085】
【表1】

Figure 2004005970
【0086】
【表2】
Figure 2004005970
評価は、No.1で示される従来の磁気ヘッドよりも劣るときは×で示し、No.1で示される従来の磁気ヘッドと同等の時は△で示し、No.1で示される従来の磁気ヘッドよりも改善されているときは○で示し、No.1で示される従来の磁気ヘッドよりも顕著に改善されているときは二重丸で示す。割れ率に関する評価は、数値で示す。録再出力および耐食性に関しては、改善されているとは0〜+2dBの改善を意味するものとし、顕著に改善されているとは+2dB以上の改善を意味するものとする。
【0087】
金属磁性薄膜は、磁性結晶粒を含み、磁性結晶粒は、略針状体、略柱状体またはこれらの組み合わせからなる多枝形状体を含む。表2におけるdSおよびdLは、磁性結晶粒の短手方向の結晶サイズの平均dSおよび長手方向の結晶サイズの平均dLを示す。
【0088】
表2に示すように、長手方向の結晶サイズの平均dLは、50nmを超える。好ましくは長手方向の結晶サイズの平均dLは、60nmよりも大きく、5000nmよりも小さい。磁性結晶粒の短手方向の結晶サイズの平均dSは、5nmよりも大きく、60nmよりも小さい。
【0089】
金属磁性薄膜aa〜agは、(M100−dで示される組成を有する。MはFe、Co、Niから選ばれる少なくとも1種の磁性金属元素を含み、XはSi、Al、Ga及びGeから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、ZはIVa族、Va族、Al、Ga及びCrから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、AはOおよびNの少なくとも1種の元素を含む。
【0090】
a、b、cおよびdは、
0.1≦b≦26、0.1≦c≦5、a+b+c=100および1≦d≦10
なる関係式を満たす数値である。
【0091】
金属磁性膜ac〜agは、(FeSiAl100−eで示される組成を有し、TはTiおよびTaから選ばれる少なくとも1種の元素を含む。
【0092】
a、b、c、dおよびeは、
10≦b≦23、0.1≦d≦5、0.1≦c+d≦8、a+b+c+d=100および1≦e≦10
なる関係式を満たす数値である。
【0093】
前述した共通仕様の内容を以下に示す。
・ヘッド仕様
トラック幅:17μm
ギャップデプス:12.5μm
ギャップレングス:0.2μm
巻き線数:16
磁性膜厚:4.5μm
下地膜:アルミナ2nm
C/N特性:
テープ相対速度=10.2m/s
録再周波数=20.9MHz
テープ:MPテープ
表1に示す実施の形態1のヘッド形状(側面膜無形状)を実施の形態2のヘッド形状に変えても表1と同様の傾向が得られる。
【0094】
また、表2中のSiをGeに変えても表1と同様の傾向が得られる。AlをGaに変えても表1と同様の傾向が得られる。表2中の実施例に示す金属磁性薄膜aa、abのSiをAlに変えても表1と同様の傾向が得られる。
【0095】
また、表2中のTaをTi、Zr、Hf、V、Nb、Crに変えても表1と同様の傾向が得られる。
【0096】
ここでいう表1と同様の傾向とは、例えば向上した録再出力の数値自身は完全に同じではないが、向上の程度×〜◎の評価は同様の結果が得られるという意味である。
【0097】
以上の結果から、No.11〜No.21で示される磁気ヘッドで録再出力、耐食性、フェライト割れ率の改善が確認された。また特に、No.14〜No.21で示される磁気ヘッドを用いた場合には耐食性でより好ましい結果が得られた。また、θ=90°の形状の巻き線窓を有するNo.20およびNo.21で示される磁気ヘッドの場合、録再出力でより好ましい結果が得られた。
【0098】
上記実施例のいずれの磁気ヘッドも金属磁性薄膜の構造を観察すると、略針状体、略柱状体またはこれらの組み合わせからなる多枝形状体を有しており、磁性結晶粒の平均体積Vaと平均表面積Saとが、Sa>4.84Va2/3という関係を有していることが確認された。
【0099】
(実施例2)
実施例1と同様の評価を、以下に示す共通仕様と表3に示す条件で試作した磁気ヘッドに関して行った。表3中、金属磁性薄膜は符号ca〜cg、da〜dgで示した。表3中の金属磁性薄膜の詳細を表4に示す。
【0100】
【表3】
Figure 2004005970
【0101】
【表4】
Figure 2004005970
表1と同様に、評価は、No.1で示される従来の磁気ヘッドよりも劣るときは×で示し、No.1で示される従来の磁気ヘッドと同等の時は△で示し、No.1で示される従来の磁気ヘッドよりも改善されているときは○で示し、No.51で示される従来の磁気ヘッドよりも顕著に改善されているときは二重丸で示す。割れ率に関する評価は、数値で示す。録再出力および耐食性に関しては、改善されているとは0〜+2dBの改善を意味するものとし、顕著に改善されているとは+2dB以上の改善を意味するものとする。
【0102】
金属磁性薄膜ca〜cgは、(MX1Z1100−dで示される組成を有する。MはFe、Co、Niから選ばれる少なくとも1種の磁性金属元素を含み、XはSi及びGeから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、Z1はIVa族、Va族及びCrから選ばれる少なくとも1種の元素を含み、AはOおよびNの少なくとも1種の元素を含む。
【0103】
a、b、cおよびdは、
0.1≦b≦23、0.1≦c≦8、a+b+c=100および1≦d≦10
なる関係式を満たす数値である
金属磁性薄膜cc、ceは、(FeSiAlTi100−e−fで示される組成を有し、
a、b、c、d、eおよびfは、
10≦b≦23、0.1≦d≦5、0.1≦c+d≦8、
a+b+c+d=100、1≦e+f≦10および0.1≦f≦5
なる関係式を満たす数値である。
【0104】
前述した共通仕様の内容を以下に示す。
・ヘッド仕様
トラック幅:17μm
ギャップデプス:12.5μm
ギャップレングス:0.2μm
巻き線数:16
磁性膜厚:4.5μm
下地膜:アルミナ2nm
C/N特性:
テープ相対速度=10.2m/s
録再周波数=20.9MHz
テープ:MPテープ
表3に示す実施の形態1のヘッド形状(側面膜無形状)を実施の形態2のヘッド形状に変えても表3と同様の傾向が得られる。
【0105】
また、表4中のSiをGeに変えても表3と同様の傾向が得られる。Al、TiをGa、Zr、Hf、V、Ta、Nb、Crから選ばれる元素に変えても表3と同様の傾向が得られる。
【0106】
ここでいう同様の傾向とは、実施例1で前述したように、例えば録再出力の向上数値自身は完全に同じではないが、向上の程度×〜◎の評価は同様の結果が得られるという意味である。以上の結果により、本発明の効果が確認された。
【0107】
上記実施例のいずれの磁気ヘッドも金属磁性薄膜の構造を観察すると、略針状体、略柱状体またはこれらの組み合わせからなる多枝形状体を有しており、磁性結晶粒の平均体積Vaと平均表面積Saとが、Sa>4.84Va2/3という関係を有していることが確認された。
【0108】
(実施例3)
以下に本発明の実施例3を示す。
【0109】
実施の形態1の磁気ヘッドを、後述する共通仕様と、表5に示す条件とで試作し、録再出力、リップルを評価した。表5中、金属磁性薄膜は符号で示した。各符号は表2、表4に示す金属磁性薄膜に付された符号に対応する。
【表5】
Figure 2004005970
【表6】
Figure 2004005970
【0110】
表5において、下地層1とはフェライトに接する側の下地層を意味するものとし、下地層2とは金属磁性膜に接する側の下地層を意味するものとする。No.73、No.75、No.77、No.79、No.81、No.83、No.85およびNo.87で示される金属磁性薄膜acを有する磁気ヘッドの評価に関しては、下地層1および下地層2が形成されないNo.71で示される磁気ヘッドと比較して、同等の時は△で示し、No.71で示される磁気ヘッドよりも改善されているときは○で示し、No.71で示される磁気ヘッドよりも顕著に改善されているときは二重丸で示す。リップルに関する評価は、数値で示す。録再出力および耐食性に関しては、改善されているとは0〜+3dBの改善を意味するものとし、顕著に改善されているとは+3dB以上の改善を意味するものとする。
【0111】
表5中の下地層2の成膜条件を表6にまとめる。ターゲットとしては金属磁性薄膜用の合金ターゲットを用いて成膜した。
【0112】
共通仕様を以下に示す
・ヘッド仕様
トラック幅:17μm
ギャップデプス:12.5μm
ギャップレングス:0.2μm
巻き線数:16
磁性膜厚:4.5μm
C/N特性:
テープ相対速度=10.2m/s
録再周波数=20.9MHz
テープ:MPテープ
表5中のAlをSiに変えても同様の傾向が得られた。表6中の窒素を酸素に変えても表5と同様の傾向が得られた。表5中の金属磁性薄膜ac、ccをそれぞれ、表2、表4に示す金属磁性薄膜aa〜ab、ad〜ag、金属磁性薄膜ca〜cb、cd〜cgに変えても同様の傾向が得られた。
【0113】
ここでいう同様の傾向とは、実施例1で前述したように、例えば録再出力の向上数値自身は完全に同じではないが、向上の程度×〜◎の評価は同様の結果が得られるという意味である。以上より本発明の効果が確認された。
【0114】
上記実施例のいずれの磁気ヘッドも金属磁性薄膜の構造を観察すると、略針状体、略柱状体またはこれらの組み合わせからなる多枝形状体を有しており、磁性結晶粒の平均体積Vaと平均表面積Saとが、Sa>4.84Va2/3という関係を有していることが確認された。
【0115】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、耐食性と入出力特性に優れると共に基材割れを減ずることが出来る磁気ヘッド、磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッドを用いたビデオおよび磁気ヘッドを用いたムービーを提供することができる。
【0116】
また本発明によれば、金属磁性薄膜の材料特性とMIGヘッドの構造とを互いに最適な物にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】本発明の実施の形態1の磁気ヘッドを摺動面からみた模式図。
【図1B】本発明の実施の形態1の磁気ヘッドの断面模式図。
【図1C】本発明の実施の形態1の磁気ヘッドの変形例の断面模式図。
【図1D】本発明の実施の形態1の磁気ヘッドの他の変形例の断面模式図。
【図1E】本発明の実施の形態1の第2下地層を含む磁気ヘッドを摺動面からみた模式図。
【図2A】本発明の実施の形態1の磁気ヘッド製造過程の模式図。
【図2B】本発明の実施の形態1の磁気ヘッド製造過程の模式図。
【図2C】本発明の実施の形態1の磁気ヘッド製造過程の模式図。
【図2D】本発明の実施の形態1の磁気ヘッド製造過程の模式図。
【図3A】本発明の実施の形態1の磁気ヘッドの巻き線溝形状の拡大図。
【図3B】本発明の実施の形態1の磁気ヘッドの巻き線溝形状の変形例の拡大図。
【図3C】本発明の実施の形態1の磁気ヘッドの製造方法を示すフローチャート。
【図4A】本発明の実施の形態2の磁気ヘッドを摺動面からみた模式図。
【図4B】本発明の実施の形態2の磁気ヘッドの断面模式図。
【図4C】本発明の実施の形態2の磁気ヘッドの変形例の断面模式図。
【図4D】本発明の実施の形態2の磁気ヘッドの他の変形例の断面模式図。
【図4E】本発明の実施の形態2の第2下地層を含む磁気ヘッドを摺動面からみた模式図。
【図5A】本発明の実施の形態2の磁気ヘッド製造過程の模式図。
【図5B】本発明の実施の形態2の磁気ヘッド製造過程の模式図。
【図5C】本発明の実施の形態2の磁気ヘッド製造過程の模式図。
【図5D】本発明の実施の形態2の磁気ヘッド製造過程の模式図
【図5E】本発明の実施の形態2の磁気ヘッドの製造方法を示すフローチャート。
【図6】本発明に係る磁気ヘッドを用いたビデオのブロック図。
【図7】本発明に係る磁気ヘッドを用いたムービーのブロック図。
【図8】従来のフェライトヘッドの模式図。
【図9A】従来のMIGヘッドの模式図。
【図9B】従来のMIGヘッドにおける磁気コア半体の平面図。
【図9C】従来のMIGヘッドにおける磁気コア半体の斜視図。
【図9D】従来のMIGヘッドにおける磁気コア半体の断面図。
【符号の説明】
G1、G2、G3 接合ガラス
N1、N2、N3 非磁性ギャップ
F3A、F3B、F3C フェライト
FM2、FM3 磁性金属薄膜
S1 接合面
S1A 第1側面
S1B 底面
S1C 第2側面
S1D 第3側面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic head having a structure that is excellent in corrosion resistance and input / output characteristics and can reduce substrate cracking, a method of manufacturing the magnetic head, a video using the magnetic head, and a movie using the magnetic head.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a ferrite head having a magnetic core formed by joining a pair of ferrites has been used as a magnetic head for a VTR or the like. With the recent increase in density of magnetic recording, a metal-in-gap head (MIG head) in which a metal magnetic material having a higher saturation magnetic flux density than ferrite is formed around a recording / reproducing gap.
[0003]
FIGS. 8 and 9A to 9D show schematic diagrams of examples of a conventional ferrite head and MIG head, respectively.
[0004]
Referring to FIG. 8, a ferrite head 300 includes a pair of ferrites F1A and F1B, a nonmagnetic material N1 formed between the pair of ferrites F1A and F1B, and joining the pair of ferrites F1A and F1B, and a bonding glass G1. Prepare.
[0005]
9A to 9D, the MIG head 400 includes a pair of magnetic core halves MCA and MCB and a pair of magnetic core halves MCA and MCB formed between the pair of magnetic core halves MCA and MCB. A non-magnetic material N2 to be joined and a joining glass G2 are provided. Each of the pair of magnetic core halves MCA and MCB has at least one layer of a base film (not shown) formed on each of the ferrites F2A and F2B, the ferrites F2A and F2B, and each of the base films. And a metal magnetic thin film FM2 formed between the non-magnetic material N2.
[0006]
Examples of the metal magnetic thin film include an amorphous material (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-120563) and a heat treatment performed on an amorphous film mainly containing Fe to precipitate microcrystals of about 5 to 20 nm. N-based and Fe-C-based materials (for example, Hasegawa: Journal of the Japan Society of Applied Magnetics, 14, 319-322 (1990), Nago IEEE, Trans., Magn., Vol. 28, No. 5 (1992)) and the like. Is being developed.
[0007]
Among these metal magnetic thin films, in particular, a material having a high saturation magnetic flux density of 1.2 T or more and a soft magnetic property by depositing or growing microcrystalline particles of a magnetic metal composition has improved corrosion resistance. is necessary.
[0008]
For this reason, attempts have been made to add a light element that forms a passivation to these materials, but since such a light element easily reacts with oxygen, nitrogen, etc., it becomes amorphous or microcrystalline. Reacts with oxygen and the like used for the formation of the metal and hardly remains in the magnetic metal microcrystal grains.
[0009]
Therefore, a light element that forms a passivation is added, and the structure of the magnetic crystal grains is controlled to have a relatively large and large surface area so that the metal magnetic thin film (for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-223435) has been developed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the MIG head is a composite device of ferrite, which is an oxide, and a metal magnetic thin film, the MIG head has a substrate ( There is a problem that ferrite) cracks and magnetic properties deteriorate due to reactions at the interface.
[0011]
The optimum head structure changes according to the material properties of the metal magnetic thin film. In order to improve the characteristics of the magnetic head, not only the material design but also the problem of cracking of the base material (ferrite) due to the internal stress and deterioration of the magnetic characteristics due to reaction at the interface must be solved.
[0012]
An object of the present invention is to provide a magnetic head, a method of manufacturing a magnetic head, a video using the magnetic head, and a movie using the magnetic head, which are excellent in corrosion resistance and input / output characteristics and can reduce substrate cracking. .
[0013]
It is another object of the present invention to optimize the material characteristics of the metal magnetic thin film and the structure of the MIG head.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The magnetic head according to the present invention includes: a pair of magnetic core halves; and a non-magnetic material formed between the pair of magnetic core halves and joining the pair of magnetic core halves. Each of the halves is formed between the oxide magnetic body, at least one underlayer formed on each of the oxide magnetic bodies, and each of the underlayers and the nonmagnetic material. A metal magnetic thin film, wherein the metal magnetic thin film has an average volume Va and an average surface area Sa of Sa> 4.84 Va 2/3 A magnetic thin film including a magnetic film having a magnetic crystal grain as a mother phase, wherein a winding window is formed in at least one of the magnetic core halves, and the metal magnetic thin film is generated in the metal magnetic thin film. The oxide magnetic material is formed so as not to be broken by undesired internal stress, thereby achieving the above object.
[0015]
The metal magnetic thin film may include magnetic crystal grains, and the magnetic crystal grains may have an average maximum length exceeding 50 nm.
[0016]
The magnetic crystal grains include a substantially needle-like body, a substantially columnar body, or a multi-branched body made of a combination thereof, and an average crystal size of the substantially needle-like body or the substantially columnar body in a lateral direction is larger than 5 nm. It may be large, smaller than 60 nm.
[0017]
The average dS of the crystal size in the transverse direction and the average dL of the crystal size in the longitudinal direction of the magnetic crystal grains may satisfy 5 nm <dS <60 nm and 60 nm <dL <5000 nm.
[0018]
The metal magnetic thin film is (M a X b Z c ) 100-d A d Wherein M includes at least one magnetic metal element selected from Fe, Co, and Ni; X includes at least one element selected from Si, Al, Ga, and Ge; and Z includes IVa, Va, at least one element selected from Al, Ga and Cr, A contains at least one element of O and N, and a, b, c and d are 0.1 ≦ b ≦ 26, 0.1 ≦ c ≦ 5, a + b + c = 100 and 1 ≦ d ≦ 10.
[0019]
Each of the pair of magnetic core halves has a joining surface joined to the other magnetic core half via the non-magnetic material, a sliding surface that slides on a recording medium, and the joining surface and the sliding surface. And a side surface that is continuous with the surface. The metal magnetic thin film may be formed on the side surface.
[0020]
The metal magnetic thin film comprises (Fe a Si b Al c T d ) 100-e N e Wherein T contains at least one element selected from Ti and Ta, and a, b, c, d and e are 10 ≦ b ≦ 23, 0.1 ≦ d ≦ 5, 0 1 ≦ c + d ≦ 8, a + b + c + d = 100 and 1 ≦ e ≦ 10
It may be a numerical value satisfying the following relational expression.
[0021]
Z may include at least one element selected from the group IVa, the group Va, and Cr.
[0022]
X contains at least one element selected from Si and Ge, and a, b, c and d are 0.1 ≦ b ≦ 23, 0.1 ≦ c ≦ 8, a + b + c = 100 and 1 ≦ d ≦ 10 It may be a numerical value satisfying the following relational expression.
[0023]
The metal magnetic thin film comprises (Fe a Si b Al c Ti d ) 100-ef N e O f Wherein a, b, c, d, e and f are
10 ≦ b ≦ 23, 0.1 ≦ d ≦ 5, 0.1 ≦ c + d ≦ 8,
a + b + c + d = 100, 1 ≦ e + f ≦ 10 and 0.1 ≦ f ≦ 5
It may be a numerical value satisfying the following relational expression.
[0024]
The base film may include any of oxides and nitrides of Al and Si, and a mixture thereof.
[0025]
The underlayer includes an underlayer A in contact with the magnetic core half, and an underlayer B in contact with the metal magnetic thin film, wherein the underlayer A is any one of oxides and nitrides of Al and Si and a mixture thereof. The underlayer B contains a main constituent element of the metal magnetic thin film and more oxygen or nitrogen than the metal magnetic thin film, the underlayer B contains crystal grains, and the average grain size of the crystal grains The diameter may be 5 nm or less at least near the interface where the underlayer B contacts the underlayer A.
[0026]
The underlayer A may include an Al oxide, the thickness of the underlayer A may be 0.5 nm or more and 4 nm or less, and the thickness of the underlayer B may be 0.5 nm or more and 200 nm or less.
[0027]
The oxide magnetic body includes a single crystal ferrite, and the single crystal ferrite includes a bonding surface corresponding to a surface where the pair of magnetic core halves are bonded via the nonmagnetic material and the pair of magnetic core halves. May have a sliding surface corresponding to the surface that slides on the recording medium.
[0028]
The single crystal ferrite contains Amol% of Fe 2 O 3 And MnZn single crystal ferrite composed of Bmol% MnO and Cmol% ZnO, wherein A, B and C are:
52 ≦ A ≦ 57, 5 ≦ B ≦ 29, 16 ≦ C ≦ 21
It may be a numerical value satisfying the following relational expression.
[0029]
The magnetic core halves correspond to a bonding surface corresponding to a surface where the pair of magnetic core halves are bonded via the non-magnetic material and a surface on which the pair of magnetic core halves slide with a recording medium. A sliding surface, the at least one magnetic core half having a bottom surface forming the winding window, and a first side surface forming the winding window, wherein the first side surface includes the bottom surface. The first side surface is formed on the sliding surface side with respect to the bottom surface, and the angle between the first side surface and the bonding surface is 22.5 ° or more and 70 ° or more.゜ It may be less than or equal to.
[0030]
The winding window may be formed on only one of the magnetic core halves, and an angle between the first side surface and the joining surface may be not less than 45 ° and not more than 70 °.
[0031]
The winding window may be formed on both of the magnetic core halves, and an angle between the first side surface and the joining surface may be not less than 22.5 ° and not more than 50 °.
[0032]
The first side surface has a second side surface formed adjacent to the bonding surface and a third side surface formed adjacent to the bottom surface, and an angle formed between the second side surface and the bonding surface is 22.5 ° or more and 70 ° or less, and an angle formed by the third side surface and the bottom surface may be substantially 90 °.
[0033]
The winding window may be formed on only one of the magnetic core halves, and an angle between the second side surface and the joining surface may be not less than 45 ° and not more than 70 °.
[0034]
The winding window may be formed on both of the magnetic core halves, and an angle between the second side surface and the joining surface may be not less than 22.5 ° and not more than 50 °.
[0035]
The metal magnetic thin film comprises (Fe a Si b Al c Ti d ) 100-ef N e O f Wherein a, b, c, d, e and f are
10 ≦ b ≦ 13, 1 ≦ c ≦ 3, 1 ≦ d ≦ 3, a + b + c + d = 100, 4 ≦ e + f ≦ 10, 0.1 ≦ f ≦ 2
It may be a numerical value satisfying the following relational expression.
[0036]
The oxide magnetic body has a bonding surface corresponding to a surface where the pair of magnetic core halves are bonded via the nonmagnetic material and a side surface continuous with the bonding surface, and the bonding surface and the side surface. The angle formed by the metal magnetic thin film may be 70 ° or more and 90 ° or less, and the metal magnetic thin film may be formed only on the joining surface among the joining surface and the side surface.
[0037]
A method of manufacturing a magnetic head according to the present invention includes a pair of magnetic core halves, and a non-magnetic material formed between the pair of magnetic core halves and joining the pair of magnetic core halves. Each of the magnetic core halves has an oxide magnetic body, at least one underlayer formed on each of the oxide magnetic bodies, and a gap between each of the underlayers and the nonmagnetic material. A metal magnetic thin film to be formed, wherein the metal magnetic thin film has an average volume Va and an average surface area Sa of Sa> 4.84 Va 2/3 A magnetic thin film including a magnetic film having a magnetic crystal grain as a mother phase, wherein a winding window is formed in at least one of the magnetic core halves, and the metal magnetic thin film is generated in the metal magnetic thin film. The oxide magnetic body is formed so as not to be cracked by undesired internal stress, and the metal magnetic thin film is formed of (M a X1 b Z1 c ) 100-d A d Wherein the metal magnetic thin film includes magnetic crystal grains, and the magnetic crystal grains include a substantially needle-like body, a substantially columnar body, or a multi-branched body composed of a combination thereof, The average dS of the crystal size in the transverse direction of the grains and the average dL of the crystal size in the longitudinal direction satisfy 5 nm <dS <60 nm and 60 nm <dL <5000 nm, and M is at least one type of magnetic material selected from Fe, Co, and Ni. X1 includes at least one element selected from Si, Al, Ga and Ge; Z1 includes at least one element selected from IVa group, Va group, Al, Ga and Cr; Contains at least one element of O and N, and a, b, c and d are relational expressions of 0.1 ≦ b ≦ 26, 0.1 ≦ c ≦ 5, a + b + c = 100 and 1 ≦ d ≦ 10 Satisfy Forming a winding window on at least one of the pair of substantially flat oxide magnetic bodies, and forming at least one layer on the oxide magnetic bodies. A base film forming step of forming a base film of the metal magnetic thin film on the base film in an atmosphere containing at least one of oxygen and nitrogen by using a solid raw material comprising a main constituent element of the metal magnetic thin film; A metal magnetic thin film forming step formed by a vapor phase method, and a track processing step of forming a groove in the oxide magnetic body on which the metal magnetic thin film is formed so that the width of the metal magnetic thin film corresponds to the track width. And a joining step of abutting and joining the pair of oxide magnetic bodies via the non-magnetic material, whereby the object is achieved.
[0038]
Each of the steps may be performed in the order of the winding window forming step, the base film forming step, the metal magnetic thin film forming step, the track processing step, and the joining step.
[0039]
Each of the steps may be performed in the order of the base film forming step, the metal magnetic thin film forming step, the winding window forming step, the track processing step, and the joining step.
[0040]
The video according to the present invention includes a cylinder on which the magnetic head according to the present invention is mounted, a head tape interface mechanism that winds a magnetic tape around the cylinder, a cylinder driving unit that drives the cylinder, and the magnetic around the cylinder. A magnetic tape drive unit for driving the tape, whereby the object is achieved.
[0041]
A movie according to the present invention includes a cylinder on which the magnetic head according to the present invention is mounted, a head tape interface mechanism that winds a magnetic tape around the cylinder, a cylinder driving unit that drives the cylinder, and the magnetic around the cylinder. A magnetic tape drive unit for driving a tape, an optical system for converting a video signal into an electric signal, and a signal processing circuit for outputting the electric signal converted by the optical system to the magnetic head, and thereby, Objective is achieved.
[0042]
By adopting such a configuration of the magnetic head, the ratio of the surface area to the volume of one magnetic crystal grain becomes large, so that the influence of exchange coupling exerted between the grains becomes large, and compared with the conventional microcrystalline material. Soft magnetic properties are improved even with a large grain size. In addition, since the crystal grains are large, grain growth due to heat treatment is suppressed, and the ratio of corrosion-resistant elements in the composition remaining as solid solution in the metal magnetic crystal increases, enabling both high saturation magnetic flux density and corrosion resistance to be achieved Become. In addition, since the metal magnetic thin film is not formed on the surface that slides on the recording medium and is continuous with the joining surface of the magnetic core half, destruction due to stress concentration on the end of the joining surface, the so-called track edge, is prevented. Thus, deterioration of the magnetic head characteristics can be prevented.
[0043]
Thus, according to the present invention, (M a X b Z c ) 100-d A d And, the magnetic crystal grains forming the parent phase are substantially needle-like bodies, substantially columnar bodies or a multi-branched body composed of a combination thereof, and the crystal size of the crystal grains in the transverse direction of the crystal grains A metal magnetic thin film having an average dS and an average dL of the crystal size in the longitudinal direction satisfying 5 nm <dS <60 nm and 60 nm <dL <5000 nm, wherein M is at least one magnetic metal element selected from Fe, Co, and Ni. , X contains at least one element selected from Si, Al, Ga and Ge, Z contains at least one element selected from the group IVa, Va, Al, Ga and Cr, and A is O and N Wherein at least one element of a, b, c, and d is
0.1 ≦ b ≦ 26 0.1 ≦ c ≦ 5 a + b + c = 100 1 ≦ d ≦ 10
In a metal-in-gap (Metal In Gap) type magnetic head using a metal magnetic thin film having a numerical value satisfying the following relational expression, the structure of the head is changed by a magnetic core on a surface of the magnetic head that slides on a recording medium. By forming a shape in which the metal magnetic thin film is not formed on the surface continuous with the bonding surface of the above, it is possible to improve the head characteristics and corrosion resistance and to reduce the defective rate of the head due to ferrite cracking.
[0044]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
1A to 1E are schematic diagrams of the magnetic head 100 according to the first embodiment. FIG. 1A is a diagram of the magnetic head 100 viewed from the head end, that is, the tape sliding surface side. FIG. 1B is a cross-sectional view seen from the direction indicated by arrow A1 in FIG. 1A. FIGS. 2A to 2D show, among the processing steps of the magnetic head 100 according to the first embodiment, the steps of the portion related to the first embodiment.
[0045]
Referring to FIGS. 1A and 1B, a magnetic head 100 includes a pair of magnetic core halves MC1 and MC2 and a pair of magnetic core halves MC1 and MC2 formed between the pair of magnetic core halves MC1 and MC2. A non-magnetic material N3 to be joined and a joining glass G3 are provided. Each of the pair of magnetic core halves MC1, MC2 has a ferrite F3A, F3B, a base film (not shown) formed on each of the ferrites F3A, F3B, and a base film (not shown), respectively. And a metal magnetic thin film FM3 formed between the nonmagnetic material N3. A winding window 21A is formed in the magnetic core half MC1.
[0046]
Referring to FIG. 1A, each of ferrites F3A and F3B has a joint surface S1 corresponding to nonmagnetic material N3 and side surfaces S2 and S3 continuous with joint surface S1. The metal magnetic thin film FM3 is formed only on the bonding surface S1, and is not formed on the side surfaces S2 and S3. The angle between the joining surface S1 and the side surface S2 and the angle between the joining surface S1 and the side surface S3 are 70 ° or more and 90 ° or less.
[0047]
When the metal magnetic thin film FM3 is formed on the side surfaces S2 and S3, an undesirable internal stress is generated in the metal magnetic thin film FM3 formed on the side surfaces S2 and S3. When an internal stress occurs in the metal magnetic thin film FM3, it causes the ferrites F3A and F3B to crack. As described above, the metal magnetic thin film FM3 is formed so that the ferrites F3A and F3B are not cracked by undesired internal stress generated in the metal magnetic thin film FM3. Each of the ferrites F3A and F3B includes single crystal ferrite. Single-crystal ferrite is composed of Amol% Fe 2 O 3 And MnZn single crystal ferrite composed of Bmol% MnO and Cmol% ZnO, wherein A, B and C are:
52 ≦ A ≦ 57, 5 ≦ B ≦ 29, 16 ≦ C ≦ 21
It is a numerical value that satisfies the following relational expression. The single crystal ferrite may further include a Ca oxide, a Ni oxide or a Cu oxide.
[0048]
1C and 1D are cross-sectional views of a modification of the magnetic head according to the first embodiment. In the magnetic head 100A shown in FIG. 1C, winding windows are formed on both of the pair of magnetic core halves MC1. In the magnetic head 100B shown in FIG. 1D, winding windows are formed on both of the pair of magnetic core halves MC3.
[0049]
With reference to FIGS. 2A to 2D and 3C, a method of manufacturing the magnetic heads 100, 100A, 100B of the first embodiment will be described. The method for manufacturing the magnetic head 100B will be described as an example. The magnetic heads 100 and 100A can be obtained by making appropriate changes to the same manufacturing method.
[0050]
A rectangular parallelepiped MnZn ferrite single crystal in which each of the surfaces S21, S22 and S23 shown in FIG. 2A has a substantially (100) crystal orientation is processed into the shape shown in FIG. 2B. After the surface S21 is polished, the affected layer is removed to form the winding window 21 (S101). When manufacturing the magnetic core half MC2 shown in FIG. 1B, the winding window 21 is not formed.
[0051]
In terms of head characteristics, a preferable result is obtained when the surface S21 is the (100) surface and the surfaces S22 and S23 are the (100) or (110) surfaces. From the viewpoint of wear characteristics with the magnetic tape during use, a more favorable result is obtained when the surface S23 is the (100) surface. If the plane S21 and the plane S23 are (100) planes, the plane S22 is necessarily a (100) plane.
[0052]
From a practical viewpoint, it is difficult to strictly set each of the planes S21, S22 and S23 to be the (100) plane and the (110) plane. The effect is obtained.
[0053]
FIG. 3A is a cross-sectional view in which the shape of the winding window 21 shown in FIG. 2B is enlarged. The shape of the general winding window 21A is shown in FIG. 3B. The characteristics of the magnetic head are improved by inclining the magnetic flux near the joining surface and narrowing the magnetic flux.
[0054]
In the shape shown in FIG. 3B, the angle θ1 formed by the bonding surface S1 and the first side surface S1A is equal to the angle θ2 formed by the bottom surface S1B and the first side surface S1A, and θ1 = θ2. In the case of the single window shape shown in FIG. 1B, a favorable effect of narrowing down is obtained when θ1 is 45 ° to 70 °. In the case of a double window shape as shown in FIG. 1C, when θ1 is 22.5 ° to 50 °, a favorable effect of narrowing down is obtained.
[0055]
The size of the winding window 21A is determined so that the required number of windings can be wound. When compared with a size that allows the same number of windings, the shorter the magnetic path length as viewed from the head sliding surface, the higher the reproduction sensitivity of the magnetic head.
[0056]
In order to shorten the magnetic path length while having the effect of narrowing down, as shown in FIG. 3A, an angle θ11 formed between the joint surface S1 and the second side surface S1C, and an angle formed between the third side surface S1D and the bottom surface S1B. A preferable effect can be obtained by making the shape different from θ12.
[0057]
Since the range of the angle θ11 is for narrowing down the magnetic flux, a preferable result can be obtained in the same range as the example of FIG. 3B. That is, in the case of the single window shape shown in FIG. 1B, when θ11 is 45 ° to 70 °, a favorable effect of narrowing down is obtained. In the case of a double window shape as shown in FIG. 1C, when θ11 is 22.5 ° to 50 °, a favorable effect of narrowing down is obtained. As shown in FIG. 3A, when the angle θ12 is substantially 90 °, the magnetic path length can be shortened while securing a size for the winding, so that a more preferable effect is obtained.
[0058]
When the metal magnetic film FM3 is formed directly on the ferrites F3A and F3B, which are oxides, diffusion of oxygen occurs during the heat treatment. Therefore, an alumina film is formed on the surface S1 as the underlayer UL1 (FIG. 1A) (S102). Preferred results are obtained when a silicon oxide, an aluminum nitride, a silicon nitride or a mixture thereof is used as the underlayer UL1 for preventing oxygen diffusion. When the thickness of the underlayer UL1 is 0.5 nm or more, an oxygen diffusion preventing effect can be obtained. The greater the thickness, the more the effect of preventing oxygen diffusion can be obtained. However, the above-mentioned substances are non-magnetic, and if the thickness is too large, the effect of leakage of magnetic flux deteriorates the characteristics of the magnetic head.
[0059]
The metal magnetic film FM3 is formed on the underlayer UL1 (S103). In the initial stage of film formation, the amount of nitrogen and oxygen is increased, and the second underlayer UL2 (FIG. 1E) having an average particle size near the interface with the underlayer UL1 of 5 nm or less is set to 0.5 nm to 200 nm (preferably 0.5 nm). After forming the metal magnetic film FM3, a more preferable effect can be obtained. FIG. 2C shows a state after the metal magnetic film FM3 is formed using a solid raw material composed of the main constituent elements of the metal magnetic thin film.
[0060]
After a non-magnetic gap material (not shown) is formed on the metal magnetic film FM3, a groove 22 for controlling a track width is processed (S104). FIG. 2D shows a state after processing the groove 22. The non-magnetic material N3 is formed, butted against the other magnetic core half, and the bonding glass G3 is poured by heat treatment in an inert gas to join the pair of magnetic core halves (S105). The outer shape is processed by cutting and grinding into a desired shape (S106), and the manufacture of the magnetic head 100, 100A or 100B having the shape shown in FIGS. 1A to 1E is completed.
[0061]
In order to form the magnetic head of the present invention, ordinary processing means can be used. For example, as cutting and cutting means, dicing saws and slicing saws using a resin-bonded diamond blade or a metal resin-bonded diamond blade, and as polishing means, green carbon (SiC) abrasive grains, diamond abrasive grains, and cast iron or tin Or a polishing method using a lapping tape in which alumina or diamond abrasive grains are dispersed on an organic resin tape.
[0062]
If necessary, a means for removing the work-affected layer of ferrite can be used. For example, surface etching with an acid using phosphoric acid or the like, mechanochemical lapping using a low-weighted tin platen and colloidal silica abrasive grains whose pH has been adjusted to slightly acidic, or the like can be used.
[0063]
The nonmagnetic material for bonding the underlayer and the magnetic core half of the present invention can be formed by a normal vapor deposition method. For example, a film can be formed by a sputtering method typified by high-frequency magnetron sputtering, facing target sputtering, ion beam sputtering, ECR sputtering, or the like, or CVD.
[0064]
The metal magnetic thin film having the structural composition of the present invention can be formed in a low gas pressure atmosphere, and is formed by a sputtering method typified by, for example, high-frequency magnetron sputtering, DC sputtering, facing target sputtering, ion beam sputtering, ECR sputtering, and the like. Can be filmed.
[0065]
Specifically, an alloy target having a composition determined in consideration of a composition deviation from the composition of the metal magnetic thin film of the present invention is formed on a substrate by sputtering using an inert gas such as argon. Alternatively, a part of the additive may be formed as a pellet, placed on the alloy target and sputtered at the same time, or a part of the additive may be introduced into the apparatus in a gas state and formed into a film by reactive sputtering.
[0066]
As means for abutting and joining a pair of magnetic core halves of the present invention, glass bonding using a bonding glass, which is used in a normal ferrite head or MIG head, can be used. For example, a bonded glass having a softening point selected from the range of 460 ° C. to 560 ° C. is heat-treated in an inert gas atmosphere at a temperature selected from the range of softening point to softening point + 40 ° C., and at least around the magnetic core to be bonded. It can be joined by melting it into two places and solidifying it.
[0067]
As described above, according to the first embodiment, the metal magnetic thin film FM3 is formed only on the bonding surface S1 and is not formed on the side surfaces S2 and S3. Therefore, the undesired internal stress generated in the metal magnetic thin film FM3 causes the ferrite F3A, F3B can be prevented from cracking.
[0068]
For this reason, it is possible to provide a magnetic head and a method of manufacturing a magnetic head which are excellent in corrosion resistance and input / output characteristics and can reduce substrate cracking.
[0069]
(Embodiment 2)
A magnetic head 200 according to the second embodiment will be described.
[0070]
4A and 4B are schematic diagrams of a magnetic head 200 according to the second embodiment. FIG. 4A is a diagram of the magnetic head 200 according to the second embodiment as viewed from the head end and the side that slides on the tape. FIG. 4B is a cross-sectional view of the magnetic head 200 viewed from the direction of arrow A2 shown in FIG. 4A. 4C and 4D are cross-sectional views of a modification of the magnetic head according to the second embodiment. In the magnetic head 200A shown in FIG. 4C, the winding windows 21 are formed on both of the pair of magnetic core halves MC4. In the magnetic head 200B shown in FIG. 4D, the winding window 21 is formed in the magnetic core half MC6 of the pair of magnetic core halves MC5 and MC6.
[0071]
5A to 5D show, among the processing steps of the magnetic head 200 according to the second embodiment, particularly those of the portion relating to the second embodiment. FIG. 5E is a flowchart illustrating a method for manufacturing the magnetic head 200 according to the second embodiment.
[0072]
A single crystal of MnZn ferrite similar to that in the first embodiment is processed into the shape shown in FIG. 5B, and after polishing the surface S21, the work-affected layer is removed. Alumina is formed as an underlayer UL1 for preventing oxygen diffusion (S201). Silicon oxide, aluminum nitride, silicon nitride, or a mixture thereof can be used as underlayer UL1 in the same manner as described in the first embodiment.
[0073]
As shown in FIG. 5C, a metal magnetic thin film FM3 is formed on the underlayer UL1 (FIG. 4A) (S202). In the initial stage of film formation, the amounts of nitrogen and oxygen are increased, and the second underlayer UL2 (FIG. 4E) having an average particle size near the interface with the underlayer UL1 of 5 nm or less is set to 0.5 nm to 20 nm (preferably 0.5 nm). After forming the metal magnetic film FM3, a more preferable effect can be obtained.
[0074]
After forming a non-magnetic gap material (not shown) on the metal magnetic thin film FM3, as shown in FIG. 5D, the winding window 21 and the groove 22 for regulating the track width are processed (S203, S204). . As shown in FIGS. 4B and 4D, when manufacturing the magnetic core half MC5, the winding window 21 is not formed.
[0075]
The winding window 21 can have the same shape as in the first embodiment. A non-magnetic material N3 is formed, butted against the other half of the magnetic core, and a bonding glass G3 is poured by heat treatment in an inert gas and bonded (S205). Cutting into a desired shape and grinding (S206), the manufacture of the magnetic head 200, 200A or 200B having the shape shown in FIGS. 4A to 4D is completed.
[0076]
As described above, according to the second embodiment, since the metal magnetic thin film FM3 is formed only on the bonding surface S1 and not on the side surfaces S2 and S3, the ferrite F3A due to the undesired internal stress generated in the metal magnetic thin film FM3, F3B can be prevented from cracking. For this reason, it is possible to provide a magnetic head and a method of manufacturing a magnetic head which are excellent in corrosion resistance and input / output characteristics and can reduce substrate cracking.
[0077]
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a block diagram of a video 800 using the magnetic head 100 according to the present invention. The magnetic head 100 according to the present invention is fixed to a cylinder 801. When recording / reproducing a video / audio signal, the cylinder driving unit 802 rotates the cylinder 801 at a constant speed. The magnetic tape drive 803 sends out and winds the magnetic tape 804 from one reel to the other at a constant speed. The head tape interface mechanism 805 winds the magnetic tape 804 obliquely around the cylinder 801.
[0078]
When the cylinder 801 rotates, the magnetic head 100 scans the magnetic tape 804 at a constant period. At the time of recording, the magnetic head 100 converts the input electric signal into a magnetic flux, and changes the magnetization state of the magnetic material on the magnetic tape 804 for recording. At the time of reproduction, the magnetic head 100 converts a magnetic flux leaking from the magnetic tape 804 into an electric signal.
[0079]
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a block diagram of a movie 900 using the magnetic head 100 according to the present invention. The mechanism for recording and reproducing video and audio signals on the magnetic tape 804 by the magnetic head 100 is the same as that of the third embodiment. The movie 900 according to the fourth embodiment includes an optical system 901 that converts a video into an electric signal, a microphone 902 that converts audio into an electric signal, and a liquid crystal monitor 903 that displays a video.
[0080]
During recording, the video and audio signals are recorded on the magnetic tape 804 by the magnetic head 100, and at the same time, the video signals are displayed on the liquid crystal monitor 903. The reproduced signal reproduced by the magnetic head 100 is displayed on a liquid crystal monitor 903 via a signal processing circuit 904 and output to an external device (not shown) via an interface unit 905.
[0081]
As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to provide a movie using a magnetic head that is excellent in corrosion resistance and input / output characteristics and that can reduce base material cracking.
[0082]
(Example)
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
[0083]
(Example 1)
For comparison, the magnetic head having the conventional head shape (with the side film FM2B) shown in FIGS. 9A to 9D and the magnetic head (without the side film) shown in the first embodiment are shown in a common specification described later. A prototype was made under the conditions shown in Example 1, and the recording / reproduction output, corrosion resistance, and ferrite cracking rate were evaluated.
[0084]
In Table 1, the metal magnetic thin films are indicated by symbols aa to ag and ba to bg. Table 2 summarizes the details of the composition of the metal magnetic thin film indicated by each symbol. The corrosion resistance was evaluated by comparing the recording / reproduction output before and after subjecting the prepared magnetic head to the salt spray test, and evaluating the degree of deterioration. The ferrite cracking rate was evaluated based on the rate of failure due to ferrite cracking in the prepared magnetic head.
[0085]
[Table 1]
Figure 2004005970
[0086]
[Table 2]
Figure 2004005970
The evaluation was made by When it is inferior to the conventional magnetic head shown by No. 1, it is shown by x, and No. When it is equivalent to the conventional magnetic head shown by No. 1, When the magnetic head is improved over the conventional magnetic head shown by No. 1, When the magnetic head is significantly improved over the conventional magnetic head indicated by 1, it is indicated by a double circle. The evaluation regarding the crack rate is shown by numerical values. Regarding the recording / reproducing output and the corrosion resistance, “improved” means an improvement of 0 to +2 dB, and “notably improved” means an improvement of +2 dB or more.
[0087]
The metal magnetic thin film includes magnetic crystal grains, and the magnetic crystal grains include a substantially needle-like body, a substantially columnar body, or a multi-branched body composed of a combination thereof. DS and dL in Table 2 indicate the average dS of the crystal size in the lateral direction and the average dL of the crystal size in the longitudinal direction of the magnetic crystal grains.
[0088]
As shown in Table 2, the average dL of the crystal size in the longitudinal direction exceeds 50 nm. Preferably the average dL of the longitudinal crystal size is greater than 60 nm and less than 5000 nm. The average dS of the crystal size in the lateral direction of the magnetic crystal grains is larger than 5 nm and smaller than 60 nm.
[0089]
The metal magnetic thin films aa to ag are (M a X b Z c ) 100-d A d Has a composition represented by M includes at least one type of magnetic metal element selected from Fe, Co, and Ni; X includes at least one type of element selected from Si, Al, Ga, and Ge; and Z includes group IVa, group Va, Al, A contains at least one element selected from Ga and Cr, and A contains at least one element of O and N.
[0090]
a, b, c and d are
0.1 ≦ b ≦ 26, 0.1 ≦ c ≦ 5, a + b + c = 100 and 1 ≦ d ≦ 10
It is a numerical value that satisfies the following relational expression.
[0091]
The metal magnetic films ac to ag are made of (Fe a Si b Al c T d ) 100-e N e Wherein T contains at least one element selected from Ti and Ta.
[0092]
a, b, c, d and e are
10 ≦ b ≦ 23, 0.1 ≦ d ≦ 5, 0.1 ≦ c + d ≦ 8, a + b + c + d = 100 and 1 ≦ e ≦ 10
It is a numerical value that satisfies the following relational expression.
[0093]
The contents of the common specifications described above are shown below.
・ Head specification
Track width: 17 μm
Gap depth: 12.5 μm
Gap length: 0.2 μm
Number of windings: 16
Magnetic film thickness: 4.5 μm
Underlayer: 2 nm alumina
C / N characteristics:
Tape relative speed = 10.2m / s
Recording / playback frequency = 20.9 MHz
Tape: MP tape
The same tendency as in Table 1 can be obtained by changing the head shape (without side surface film) of Embodiment 1 shown in Table 1 to the head shape of Embodiment 2.
[0094]
Further, the same tendency as in Table 1 can be obtained even if Si in Table 2 is changed to Ge. Even when Al is changed to Ga, the same tendency as in Table 1 can be obtained. The same tendency as in Table 1 can be obtained even when Si of the metal magnetic thin films aa and ab shown in Examples in Table 2 is changed to Al.
[0095]
Further, even when Ta in Table 2 is changed to Ti, Zr, Hf, V, Nb, and Cr, the same tendency as in Table 1 can be obtained.
[0096]
The tendency similar to that in Table 1 means that, for example, the numerical value of the improved recording / reproducing output is not completely the same, but the evaluation of the degree of improvement x to ◎ provides the same result.
[0097]
From the above results, No. 11-No. The recording / reproducing output, the corrosion resistance, and the ferrite cracking rate of the magnetic head indicated by No. 21 were confirmed to be improved. Also, in particular, No. 14-No. When the magnetic head indicated by No. 21 was used, more favorable results were obtained in terms of corrosion resistance. In addition, No. 1 having a winding window having a shape of θ = 90 °. 20 and no. In the case of the magnetic head indicated by 21, a more preferable result was obtained in recording / reproducing output.
[0098]
When observing the structure of the metal magnetic thin film, any of the magnetic heads of the above examples has a substantially needle-like body, a substantially columnar body, or a multi-branched body composed of a combination thereof, and has an average volume Va of magnetic crystal grains and The average surface area Sa is Sa> 4.84 Va 2/3 It was confirmed that they had the relationship.
[0099]
(Example 2)
The same evaluation as in Example 1 was performed on a magnetic head prototype manufactured under the following common specifications and the conditions shown in Table 3. In Table 3, the metal magnetic thin films are indicated by symbols ca to cg and da to dg. Table 4 shows details of the metal magnetic thin films in Table 3.
[0100]
[Table 3]
Figure 2004005970
[0101]
[Table 4]
Figure 2004005970
As in Table 1, the evaluation was No. When it is inferior to the conventional magnetic head shown by No. 1, When it is equivalent to the conventional magnetic head shown by No. 1, When the magnetic head is improved over the conventional magnetic head shown by No. 1, When the magnetic head is significantly improved over the conventional magnetic head indicated by 51, it is indicated by a double circle. The evaluation regarding the crack rate is shown by numerical values. Regarding the recording / reproducing output and the corrosion resistance, “improved” means an improvement of 0 to +2 dB, and “notably improved” means an improvement of +2 dB or more.
[0102]
The metal magnetic thin films ca-cg are (M a X1 b Z1 c ) 100-d A d Has a composition represented by M includes at least one magnetic metal element selected from Fe, Co, and Ni; X includes at least one element selected from Si and Ge; and Z1 includes at least one selected from the group IVa, Va, and Cr. A includes at least one element of O and N.
[0103]
a, b, c and d are
0.1 ≦ b ≦ 23, 0.1 ≦ c ≦ 8, a + b + c = 100 and 1 ≦ d ≦ 10
Is a numerical value that satisfies
The metal magnetic thin films cc and ce are (Fe a Si b Al c Ti d ) 100-ef N e O f Having a composition represented by
a, b, c, d, e and f are
10 ≦ b ≦ 23, 0.1 ≦ d ≦ 5, 0.1 ≦ c + d ≦ 8,
a + b + c + d = 100, 1 ≦ e + f ≦ 10 and 0.1 ≦ f ≦ 5
It is a numerical value that satisfies the following relational expression.
[0104]
The contents of the common specifications described above are shown below.
・ Head specification
Track width: 17 μm
Gap depth: 12.5 μm
Gap length: 0.2 μm
Number of windings: 16
Magnetic film thickness: 4.5 μm
Underlayer: 2 nm alumina
C / N characteristics:
Tape relative speed = 10.2m / s
Recording / playback frequency = 20.9 MHz
Tape: MP tape
The same tendency as in Table 3 can be obtained by changing the head shape (without side surface film) of Embodiment 1 shown in Table 3 to the head shape of Embodiment 2.
[0105]
Further, even when Si in Table 4 is changed to Ge, the same tendency as in Table 3 is obtained. Even if Al and Ti are changed to elements selected from Ga, Zr, Hf, V, Ta, Nb, and Cr, the same tendency as in Table 3 can be obtained.
[0106]
The similar tendency here means that, as described above in the first embodiment, for example, the improved numerical value of the recording / reproducing output is not completely the same, but the evaluation of the degree of improvement x to ◎ yields the same result. Meaning. From the above results, the effect of the present invention was confirmed.
[0107]
When observing the structure of the metal magnetic thin film, any of the magnetic heads of the above examples has a substantially needle-like body, a substantially columnar body, or a multi-branched body composed of a combination thereof, and has an average volume Va of magnetic crystal grains and The average surface area Sa is Sa> 4.84 Va 2/3 It was confirmed that they had the relationship.
[0108]
(Example 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described.
[0109]
The magnetic head of the first embodiment was prototyped under the common specifications described below and under the conditions shown in Table 5, and the recording / reproducing output and the ripple were evaluated. In Table 5, the metal magnetic thin films are indicated by symbols. Each code corresponds to the code given to the metal magnetic thin film shown in Tables 2 and 4.
[Table 5]
Figure 2004005970
[Table 6]
Figure 2004005970
[0110]
In Table 5, the underlayer 1 means the underlayer on the side in contact with the ferrite, and the underlayer 2 means the underlayer on the side in contact with the metal magnetic film. No. 73, no. 75, no. 77, no. 79, no. 81, no. 83, no. 85 and No. Regarding the evaluation of the magnetic head having the metal magnetic thin film ac indicated by No. 87, No. 87 in which the underlayers 1 and 2 were not formed Compared with the magnetic head indicated by No. 71, the equivalent time is indicated by △, and No. When the magnetic head is improved over the magnetic head indicated by No. 71, it is indicated by a circle. When the magnetic head is markedly improved over the magnetic head indicated by 71, it is indicated by a double circle. The evaluation of the ripple is indicated by numerical values. Regarding the recording / reproducing output and the corrosion resistance, “improved” means an improvement of 0 to +3 dB, and “notably improved” means an improvement of +3 dB or more.
[0111]
Table 6 summarizes the film forming conditions of the underlayer 2 in Table 5. The target was formed using an alloy target for a metal magnetic thin film.
[0112]
The common specifications are shown below.
・ Head specification
Track width: 17 μm
Gap depth: 12.5 μm
Gap length: 0.2 μm
Number of windings: 16
Magnetic film thickness: 4.5 μm
C / N characteristics:
Tape relative speed = 10.2m / s
Recording / playback frequency = 20.9 MHz
Tape: MP tape
The same tendency was obtained even when Al in Table 5 was changed to Si. Even when nitrogen in Table 6 was changed to oxygen, the same tendency as in Table 5 was obtained. The same tendency can be obtained by changing the metal magnetic thin films ac and cc in Table 5 to metal magnetic thin films aa-ab and ad-ag, metal magnetic thin films ca-cb and cd-cg shown in Tables 2 and 4, respectively. Was done.
[0113]
The similar tendency here means that, as described above in the first embodiment, for example, the improved numerical value of the recording / reproducing output is not completely the same, but the evaluation of the degree of improvement x to ◎ yields the same result. Meaning. From the above, the effect of the present invention was confirmed.
[0114]
When observing the structure of the metal magnetic thin film, any of the magnetic heads of the above examples has a substantially needle-like body, a substantially columnar body, or a multi-branched body composed of a combination thereof, and has an average volume Va of magnetic crystal grains and The average surface area Sa is Sa> 4.84 Va 2/3 It was confirmed that they had the relationship.
[0115]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there are provided a magnetic head, a method of manufacturing a magnetic head, a video using the magnetic head, and a movie using the magnetic head, which are excellent in corrosion resistance and input / output characteristics and can reduce substrate cracking. can do.
[0116]
Further, according to the present invention, the material characteristics of the metal magnetic thin film and the structure of the MIG head can be mutually optimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic view of a magnetic head according to a first embodiment of the present invention as viewed from a sliding surface.
FIG. 1B is a schematic sectional view of the magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 1C is a schematic sectional view of a modification of the magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 1D is a schematic sectional view of another modified example of the magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 1E is a schematic view of a magnetic head including a second underlayer according to the first embodiment of the present invention, as viewed from a sliding surface.
FIG. 2A is a schematic view of a magnetic head manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a schematic view of the magnetic head manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2C is a schematic view of the magnetic head manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2D is a schematic view of the magnetic head manufacturing process according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 3A is an enlarged view of a winding groove shape of the magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3B is an enlarged view of a modification of the winding groove shape of the magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3C is a flowchart showing a method of manufacturing the magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a schematic view of a magnetic head according to a second embodiment of the present invention as viewed from a sliding surface.
FIG. 4B is a schematic sectional view of the magnetic head according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 4C is a schematic sectional view of a modification of the magnetic head according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 4D is a schematic sectional view of another modification of the magnetic head according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 4E is a schematic view of a magnetic head including a second underlayer according to the second embodiment of the present invention, as viewed from a sliding surface.
FIG. 5A is a schematic view of a magnetic head manufacturing process according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5B is a schematic view of the magnetic head manufacturing process according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5C is a schematic view of the magnetic head manufacturing process according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5D is a schematic diagram of the magnetic head manufacturing process according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 5E is a flowchart showing a method for manufacturing a magnetic head according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of a video using the magnetic head according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a movie using the magnetic head according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic view of a conventional ferrite head.
FIG. 9A is a schematic view of a conventional MIG head.
FIG. 9B is a plan view of a magnetic core half in a conventional MIG head.
FIG. 9C is a perspective view of a magnetic core half in a conventional MIG head.
FIG. 9D is a sectional view of a magnetic core half in a conventional MIG head.
[Explanation of symbols]
G1, G2, G3 bonded glass
N1, N2, N3 Non-magnetic gap
F3A, F3B, F3C Ferrite
FM2, FM3 Magnetic metal thin film
S1 joining surface
S1A 1st side
S1B bottom
S1C 2nd side
S1D 3rd side

Claims (1)

一対の磁気コア半体と、
前記一対の磁気コア半体の間に形成され前記一対の磁気コア半体を接合する非磁性材料とを備え、
前記一対の磁気コア半体のそれぞれは、酸化物磁性体と、前記酸化物磁性体のそれぞれの上に形成される少なくとも1層の下地膜と、
前記下地膜のそれぞれと前記非磁性材料との間に形成される金属磁性薄膜とを備え、
前記金属磁性薄膜は、平均体積Vaと平均表面積Saとが、
Sa>4.84Va2/3
を満たす磁性結晶粒を母相とする磁性膜を含む磁性薄膜であり、
前記磁気コア半体の少なくとも一方には巻き線窓が形成され、
前記金属磁性薄膜は、前記金属磁性薄膜内に発生する好ましくない内部応力により前記酸化物磁性体が割れないように形成される磁気ヘッド。
A pair of magnetic core halves,
A non-magnetic material formed between the pair of magnetic core halves and joining the pair of magnetic core halves,
Each of the pair of magnetic core halves includes an oxide magnetic body, and at least one underlayer formed on each of the oxide magnetic bodies,
A metal magnetic thin film formed between each of the base film and the non-magnetic material,
The metal magnetic thin film has an average volume Va and an average surface area Sa,
Sa> 4.84Va 2/3
A magnetic thin film including a magnetic film having a magnetic crystal grain as a mother phase,
A winding window is formed on at least one of the magnetic core halves,
The magnetic head, wherein the metal magnetic thin film is formed so that the oxide magnetic material is not broken by undesired internal stress generated in the metal magnetic thin film.
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