JP2004123534A - 磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents

磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 Download PDF

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高橋　　研
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Kenkichi Inada
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Abstract

【課題】
　融点を上げることなく、高硬度、かつ高強度なガラス組成物を用いて、長寿命，高信頼性の磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】
　希土類元素を含有する母相と、その希土類元素を同種の結晶質粒子が母相中に均一に分散されたガラス組成物を用いて製造された磁気ヘッド。
【選択図】図１３

Description

　本発明はガラス組成物，封着用ガラス及びそれにより接合された磁気ヘッド並びに磁気記録再生装置に係り、特に融点を上げることなく、高強度できるため、封着用ガラス，ブラウン管用のパネルガラス，耐熱性機器の他、液晶ディスプレイ，プラズマディスプレイの前面ガラス等に適用可能なガラス組成物とその製法及び封着用ガラスにより接合された構造体，高性能な磁気ヘッドとその製法、並びにこの磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置に関する。
　従来より、ＶＴＲ等の磁気記録再生装置に搭載される磁気ヘッドのコア材や半導体センサーの接合，ＩＣ，ＬＳＩ等の電子回路部品の被覆，電子管の封止等には、各部品の耐熱温度以下で作業可能な封着用ガラスが用いられている。耐熱温度が高い場合には化学的耐久性や機械的強度が比較的良好なＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系やＰｂＯ−ＳｉＯ2系等の封着用ガラスが用いられているが、耐熱温度が低い場合には、主としてＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系の封着用ガラスが用いられている。
　ＶＴＲ用の磁気ヘッドの場合、現在磁気コア材料として飽和磁束密度（Ｂｓ）が約5000ガウスの単結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライトが用いられている。このフェライトの耐熱温度は約８００℃であるため、接合ガラスとして、７００〜８００℃で接合可能なＰｂＯ−ＳiＯ2−Ｒ2Ｏ 系やＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｒ2Ｏ−ＲＯ系ガラスが用いられている。ここで
Ｒ2Ｏ はアルカリ金属酸化物、ＲＯはアルカリ土類金属酸化物である。近年、磁気記録再生装置の高性能化及び磁気記録媒体の高記録密度化が進み、それに対応して磁気ヘッドもＢｓが約１００００ガウスのＣｏ系アモルファス金属磁性膜やセンダスト合金膜、及び
１２０００ガウス以上のＦｅ−Ｎ系、もしくはＦｅ−Ｃ系等の鉄元素を主成分とした磁性膜が開発されるようになった。
　これらの磁性膜は高い飽和磁束密度を有している一方、耐熱温度がＭｎ−Ｚｎフェライトより著しく低く、そのため接合温度はＣｏ系アモルファス金属磁性膜で４８０℃以下，センダスト合金膜で６００℃前後，Ｆｅ−Ｎ系磁性膜では５００℃〜５５０℃、及びＦｅ−Ｃ系では５５０℃〜６００℃となっている。そのため、特開昭63−170240号，特開昭63−298807号，特開平3−265539号，特開平2−184541号，特開平2−258649 号等に記載のように、これらの耐熱温度以下で接合可能なＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系封着用ガラスが用いられている。また、特開平4−132634 号等に記載のようにＶ2Ｏ5−Ｐ2Ｏ5系封着用ガラスも提案されている。
特開昭６３−１７０２４０号 特開昭６３−２９８８０７号 特開平３−２６５５３９号 特開平２−１８４５４１号 特開平２−２５８６４９号 特開平４−１３２６３４号
　上記従来技術では、６００℃以下の低温での接合性、十分な機械的強度及び脱泡性の三者を同時に満足するために十分な配慮がなされていなかった。最近では磁気記録再生装置の高密度記録化への要求がさらに高まっており、それに搭載される磁気ヘッドは高出力を有し、かつより過酷な使用条件下での使用に耐えられる強度をもつことが要求されている。この要求に応えられる磁気コア材として飽和磁束密度が非常に高いＦｅ−Ｃ系もしくはＦｅ−Ｎ系の磁性膜が検討されている。このため、６００℃以下の低温で封着可能なガラスを用いる必要がある。
　また、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間のテープタッチを向上させるため、磁気ヘッドの磁気記録媒体との摺動幅を低減させなければならない。さらに、記録容量を増加させるため、磁気ヘッドと磁気記録媒体との相対速度を従来よりも著しく大きくする必要がある。
　これらの要請により、磁気ヘッドのガラス接合部は従来にも増して過酷な使用環境にさらされる。従って、従来の低温で封着可能な封着用ガラスでは、機械的強度が不十分なため、テープ摺動中にガラス接合部から破壊してしまうことがある。すなわち、例えば特開昭63−170240号，特開昭63−298807号及び特開平3−265539 号記載のようなガラスでは、その機械的強度が不十分であり、上記の使用環境に十分に耐えることは難しい。
　また特開平2−184541号及び特開平2−258649号記載の封着用ガラスでは、機械的強度は優れている一方、結晶化成分が多いため、ガラスの粘度を調整しにくく、脱泡制御が難しい。さらに特開平4−132634 号記載の封着用ガラスでは、Ｐ2Ｏ5を含むため、原料中に含まれる水分による気泡の発生が懸念される。
　本発明の目的は、機械的強度が高くかつ気泡発生の少ないガラス組成物を提供することにある。また、特に低温で溶融し、かつ封着時に気泡発生が少ない封着用ガラスとその製法及びこれを用いた構造体を提供することにある。
　また、本発明の目的は、このガラスを用いて、ハイビジョン用デジタルＶＴＲ等に搭載されるような過酷な使用条件にも耐え得る高性能かつ高信頼性の磁気ヘッドとその製法及びその磁気ヘッドを搭載した高性能，高信頼性の磁気記録再生装置を提供するにある。
　上記目的を達成するため、本発明によれば、ガラス母相中に少なくとも１種の希土類元素を含有し、かつ同種の希土類元素を含む結晶質粒子が分散しているガラス組成物が提供される。上記希土類元素としてはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，
Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの中から選ばれたものであることが好ましい。
　更に、上記希土類元素は、ガラス組成物全体に対して、酸化物換算で、０.３〜３.０重量％含有されていることが望ましい。
　また、上記の結晶質粒子は、その粒径が１〜５０ｎｍであることが好ましく、更に粒径が３〜１０ｎｍであることが好ましい。粒子の粒径が１ｎｍより小さい場合には機械的強度向上の効果が小さく、５０ｎｍを超える場合には、ガラスの良好な流動性や脱泡性が得られにくい。より好ましくはその粒径を３〜１０ｎｍとすることにより、さらに良好な機械的強度が得られる。
　また、本発明の封着用ガラスは、希土類元素のうち少なくとも一種以上を含有する封着用ガラスであって、このガラスはマトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなる。前記微細粒子は前記希土類元素のうち少なくとも一種以上を含んでいる。前記希土類元素はＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。また前記微細粒子は、その粒径が１〜５０ｎｍであり、より好ましくはその粒径は３〜１０ｎｍである。また前記微細粒子は結晶質である。さらに前記マトリックスは重金属酸化物と、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有している。好ましくは前記重金属酸化物を鉛酸化物とする。マトリックスが鉛酸化物等の重金属酸化物と、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有する低温で封着可能なガラスから構成される場合に、その機械的強度改善に効果がある。
　また本発明の封着用ガラスは以下の酸化物換算で、ＰｂＯ：４４〜９１重量％，Ｂ2Ｏ3：６重量％以上，ＳｉＯ2：０〜３０重量％、かつＢ2Ｏ3とＳｉＯ2の合計が６〜４０重量％，Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ：Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）：０.３〜２.９重量％を含み、微細粒子が均一に分散されている。さらに好ましくは以下の酸化物換算でＰｂＯ：４４〜７７重量％，Ｂ2Ｏ3：６〜２０重量％，SiO2 ：０〜３０重量％、かつＢ2Ｏ3とＳｉＯ2 の合計が６〜４０重量％，ＺｎＯ，Ａｌ2Ｏ3，Ｒ2Ｏ(Ｒ：アルカリ金属元素)のうち少なくとも一種以上：０〜２５重量％，Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ：Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）：０.５〜１.５重量％を含み、微細粒子が均一に分散されている。ＰｂＯ含有量が４４重量％未満或いは９１重量％を超える場合、ガラス化しにくい。Ｂ2Ｏ3が６重量％未満であると希土類元素を含んだ微細粒子をガラス中に均一に分散させることができない。ＳiＯ2が３０重量％を超え、或いはＢ2Ｏ3とＳｉＯ2 の含有量の合計が６重量％未満であると、加えた希土類酸化物が粉末の状態でガラス中に残存する。またＢ2Ｏ3とＳｉＯ2 の含有量の合計が４０重量％を超えるとガラス化傾向が増大する。またＬｎ2Ｏ3（Ｌｎ：Ｐｒ，
Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）が０.３ 重量％未満であると機械的強度の向上の効果が小さく、２.９ 重量％を超えるとガラスの流動性，脱泡性が損なわれる。
　さらに本発明の封着用ガラスは希土類元素のうち少なくとも一種以上を含有する封着用ガラスであって、このガラスはマトリックス中に微細粒子と低膨張フィラー材が均一に分散されてなっている。前記微細粒子は前記希土類元素のうち少なくとも一種以上を含んでいる。また前記希土類元素はＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。前記微細粒子の粒径が１〜５０ｎｍであり、前記マトリックスは鉛酸化物と、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有している。さらに、低膨張フィラー材は珪酸ジルコニウム，チタン酸鉛，β−ユークリプタイト，石英ガラスのうち少なくとも一種以上である。ガラスマトリックス中に珪酸ジルコニウム，チタン酸鉛，β−ユークリプタイト，石英ガラス等の低膨張フィラー材を均一に分散することによって、見かけの熱膨張係数を低下でき、低膨張の被封着体の封着に適用することができる。
　本発明のガラスの製法は、ガラスの原料の混合粉末をるつぼ中で加熱してガラス融液を得る工程と、ガラス融液中に微細粒子を析出させる工程と、前記るつぼの外壁に接触した振動発生機により発生する振動によって前記ガラス融液を連続撹拌する工程と、そのガラス融液を冷却することによってガラスを得る工程と、このガラスを再加熱し、徐冷する工程とを含んでいる。前記ガラスの原料は、希土類，鉛，硼素及び／または珪素の各元素を含んでいる。また前記希土類元素はＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。前記微細粒子は、その粒径が１〜５０ｎｍである。
　さらに本発明の構造体は、少なくとも基体とその上面に被覆された封着用ガラスとから構成され、この封着用ガラスが希土類元素のうち少なくとも一種以上を含有し、かつこのガラスはマトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなる。また、少なくとも一対の基体とその間に介在された封着用ガラスとから構成され、この一対の基体はこの封着用ガラスによって接合され、この封着用ガラスが希土類元素のうち少なくとも一種以上を含有し、かつこのガラスはマトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなる。
　前記微細粒子は前記希土類元素のうち少なくとも一種以上を含み、前記希土類元素は
Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。また前記微細粒子の粒径が１〜５０ｎｍであり、前記マトリックスは鉛酸化物と、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有している。
　つぎに、本発明の磁気ヘッドは、一対の磁気コアと、その間に介在された非磁性ギャップ材と、その一対の磁気コアを接合する封着用ガラスとからなり、この封着用ガラスが希土類元素のうち少なくとも一種以上を含有し、かつこのガラスはマトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなる。前記微細粒子は前記希土類元素のうち少なくとも一種以上を含んでいる。前記希土類元素はＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。前記微細粒子の粒径は１〜５０ｎｍであり、好ましくは前記微細粒子の粒径は３〜１０ｎｍである。前記マトリックスは鉛酸化物と、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有している。
　また本発明の磁気ヘッドは、一対の磁気コアと、その間に介在された非磁性ギャップ材と、その一対の磁気コアを接合する封着用ガラスとからなり、その封着用ガラスは以下の酸化物換算でＰｂＯ：４４〜７７重量％，Ｂ2Ｏ3：６〜２０重量％，ＳｉＯ2 ：０〜２５重量％、かつＢ2Ｏ3とＳｉＯ2 の合計が６〜３０重量％，Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ：Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）：０.５〜１.５重量％、残部がＡｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，Ｒ2Ｏ(Ｒ：アルカリ金属元素)のうち少なくとも一種以上を含み、微細粒子が均一に分散されている。以上の封着用ガラスのマイクロビッカース硬度Ｈｖは４２５以上である。さらに前記磁気コアは磁性膜を形成した支持体からなっており、さらに好ましくは前記磁性膜はＦｅ系である。ＰｂＯの含有量が７７重量％を超えると希土類元素を含有させたときの機械的強度の向上効果が小さい。またＢ2Ｏ3が２０重量％を超えた場合も機械的強度の向上効果が小さい。またＺｎＯ，Ａｌ2Ｏ3を含有させると、ガラスの化学的安定性や機械的強度がさらに向上する。また、Ｒ2Ｏ(Ｒ：アルカリ金属元素)を含有するとガラスを低融化することができる。ここで、アルカリ金属元素とは、リチウム，ナトリウム，カリウム，ルビジウム，セシウム等の元素をさす。しかし、ＺｎＯ，Ａｌ2Ｏ3，Ｒ2Ｏ の合計の含有量が２５重量％を超えると、ガラスは結晶化する。またＬｎ2Ｏ3（Ｌｎ：Ｙ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）が０.５重量％未満或いは１.５重量％を超えると、機械的強度の向上に与える効果は小さい。本発明の封着用ガラスは、良好な機械的強度，流動性，脱泡性を持つことから、このガラスを用いて封着された構造体は、その信頼性を大幅に向上できる。このため、磁気ヘッドのような構造体には非常に有効である。
　さらに本発明の磁気ヘッドは、ギャップ部のみが突合わせ面である磁性膜を形成した一対の磁気コアと、この一対の磁気コアの間に介在する非磁性ギャップ材と、封着用ガラスとから構成され、この封着用ガラスは前記突合わせ面を接合している。前記封着用ガラスは希土類元素のうち少なくとも一種以上を含有し、かつこのガラスはマトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなる。前記微細粒子は前記希土類元素のうち少なくとも一種以上を含み、前記希土類元素はＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。前記微細粒子の粒径は１〜５０ｎｍでありより好ましくは前記微細粒子の粒径は３〜１０ｎｍである。前記マトリックスは鉛酸化物と、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有している。より好ましくは前記磁性膜はＦｅ系とする。上記磁気ヘッドの記録媒体との摺動幅は６５μｍ以下であることが好ましい。
　また本発明の磁気ヘッドの製法は、少なくとも、一対の磁気コアの突合わせ部に非磁性ギャップ材を形成する工程と、それら一対の磁気コアを突合わせる工程と、希土類元素のうち少なくとも一種以上を含んだ封着用ガラスで封着する工程と、その封着用ガラス中に微細粒子を析出させる工程と、を含んでいる。前記微細粒子を析出させる工程は前記磁気コアの耐熱温度以下で行われる熱処理によってなされる。前記微細粒子は前記希土類元素のうち少なくとも一種以上を含んでおり、前記希土類元素はＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。また前記微細粒子の粒径は１〜５０ｎｍであり、さらに好ましくは前記微細粒子の粒径は３〜１０ｎｍである。さらに前記封着用ガラスは鉛酸化物と、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有している。
　また本発明の磁気記録再生装置は、磁性膜を形成した支持体からなる一対の磁気コアを、非磁性ギャップ材を介して、封着用ガラスで接合した磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを多数個装着したシリンダー部とこのシリンダー部の駆動部と、情報記録媒体との間の情報処理を行う制御部と、を少なくとも備えており、前記封着用ガラスが希土類元素のうち少なくとも一種以上を含有し、かつこのガラスはマトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなる。
　前記微細粒子は前記希土類元素のうち少なくとも一種以上を含んでおり、前記希土類元素はＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。また、前記微細粒子の粒径は１〜５０ｎｍであり、より好ましくは前記微細粒子の粒径は３〜１０ｎｍである。さらに前記マトリックスは鉛酸化物と、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有している。
　さらに本発明の磁気記録再生装置は、ギャップ部のみが突合わせ面である磁性膜を形成した一対の磁気コアと、この一対の磁気コアの間に介在する非磁性ギャップ材と、封着用ガラスとから構成され、この封着用ガラスは前記突合わせ面を接合して構成される磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを一個または複数個装着する装着用治具と、この装着用治具を多数個装着したシリンダー部とこのシリンダー部の駆動部と、情報記録媒体との間の情報処理を行う制御部と、を少なくとも備えている。前記封着用ガラスは希土類元素のうち少なくとも一種以上を含有し、かつこのガラスはマトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなっている。前記微細粒子は前記希土類元素のうち少なくとも一種以上を含み、前記希土類元素はＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。また前記微細粒子の粒径は１〜５０ｎｍであり、より好ましくは前記微細粒子の粒径は３〜１０ｎｍである。さらに、前記マトリックスは鉛酸化物と、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有している。本発明の磁気記録再生装置に搭載される上記磁気ヘッドは前記磁性膜がＦｅ系であることがよく、好ましくは前記磁気ヘッドの記録媒体との摺動幅は６５μｍ以下であることが望ましい。さらに前記磁気ヘッドと記録媒体との相対速度は２０ｍ／秒以上であるとよい。本発明の封着用ガラスは、低温での流動性に優れていることから、耐熱性は低いが高い飽和磁束密度を有するＦｅを主成分とする磁性膜を使用でき、信頼性と性能ともに優れた磁気ヘッドが得られる。特に封着用ガラスのマイクロビッカース硬度が４２５以上であると、磁気ヘッドの製造歩留りが良好で、ヘッドチップ強度も強く、かつ磁気ヘッドと磁気記録媒体との相対速度が５２ｍ／秒以上であっても高寿命な磁気ヘッドを得ることができる。
　さらに本発明の封着ガラスを用いることによって磁気ヘッドの摺動幅を６５μｍ以下とすることができ、その結果、テープタッチの改善による性能向上と、信頼性保持を図ることができる。また本発明の封着用ガラスによって、磁気ヘッドはギャップ部のみの接合を可能とし、磁気ヘッドのコイル巻線工程を大幅に簡略化できる。
　さらに本発明の磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置は、大幅に性能と信頼性を向上できる。また磁気ヘッドと磁気記録媒体との相対速度が２０ｍ／秒以上であるハイビジョン用デジタルＶＴＲ等の磁気記録再生装置等に対応できる。
　本発明は、次の酸化物換算及び重量で、ＰｂＯ３０〜９３％，Ｂ2Ｏ3２５％以下及び
ＳｉＯ2 ３０％以下からなり、マイクロビッカース硬さが３７０以上及び１０4 ポイズの粘度に達する温度が６００℃以下であることを特徴とする封着用ガラスにある。
　さらに本発明は、上述のガラスにＡｌ2Ｏ3１０％以下，ＺｎＯ１５％以下，Ｎａ2Ｏ
１５％以下，Ｋ2Ｏ１５％以下，Ｂｉ2Ｏ3１５％以下，ＴｅＯ2１０％以下，Ｆｅ2Ｏ3１０％以下，ＳｒＯ５％以下，ＴｉＯ2５％ 以下の少なくとも一種を有するもの、これらに、Ｌｎ2Ｏ3（但し、ＬｎはＳｃ，Ｙ，Ｌａ，ランタニドの少なくとも一種である）を有することを特徴とする封着用ガラスにある。
　本発明は、磁性膜を形成した支持体からなる一対の磁気コアを、非磁性ギャップ材を介して封着用ガラスで接合された磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを多数個装着したシリンダー部と、該シリンダー部の駆動部と、金属磁性膜を有するテープからなる情報記録媒体からの情報を処理する制御と、を備え、前記シリンダー部と情報記録媒体との相対速度が２０ｍ／秒以上又は５０ｍ／秒以上であり、前記磁気ヘッドの前記情報記録媒体との摺動面の摺動幅が６５μｍ以下及び前記シリンダー部の回転と前記情報記録媒体との摺動で前記磁気ヘッドの破壊時間が５００時間以上であることを特徴とするハイビジョン用磁気記録再生装置にある。
　磁気コアに表１に示すようにフェライトより飽和磁束密度が高いＣｏ系非晶質合金，センダスト系合金，Ｆｅ−Ｃ系材料等の磁性膜が使用される。これらの磁性膜の飽和磁束密度は８０００ガウス以上で、フェライトの４０００〜５０００ガウスに比べ非常に高いので、このような磁性膜を用いた磁気ヘッドを用いれば従来の磁気ヘッドより著しい高密度記録化が得られる。
　支持体には、表２に示すように磁気ヘッドの耐摩耗性の点でマイクロビッカース硬さ
Ｈｖが少なくとも６００は必要である。さらに、支持体は磁性膜の熱膨張係数にある程度合わせる必要があるので、表１に示した磁性膜Ａには表２のａ〜ｃの支持体、磁性膜Ｂにはｅとｆの支持体、及び磁性膜Ｃにはｃとｄの支持体の組合せが好ましい。
　本発明は、業務用高精細デジタルＶＴＲ，民生用高精細６mmデジタルＶＴＲ，民生用デジタルビデオカセット，アナログ式８mm−ＶＴＲ，Ｓ−ＶＨＳ，Ｗ−ＶＨＳ−ＶＴＲに用いることができる。
Figure 2004123534
Figure 2004123534
　本発明によれば、特性温度を上昇させずにガラスのマイクロビッカース硬度，三点曲げ強度といった機械的強度を、大幅に向上させることができる。またこの封着用ガラスを用いて構造体を作製することによって、耐熱温度の低い部品に対しても、従来の特性温度の高いガラスと同等、もしくはそれ以上の信頼性の高いガラス接合部を得ることができる。
　またこの封着用ガラスを用いてＦｅ−Ｃ系等の高飽和磁束密度の磁性膜の耐熱温度以下で接合した磁気ヘッドとすることにより、磁気ヘッドの磁気記録媒体との摺動幅を６５
μｍにし、さらに磁気記録媒体との相対速度を２０ｍ／秒以上としても磁気ヘッドは破損しない。さらに、上記の条件で摺動させることにより、高い磁気記録再生特性を持ち、なおかつ信頼性の高い磁気ヘッド及び磁気記録再生装置磁気を供給することができる。
　また本発明の新しい構造を有する磁気ヘッドでは、磁気ヘッドの重量を半分以下にすることができる。そのため、シリンダーを回転させるモーターの消費電力を低減させることが可能である。また、巻かれたコイルをはめこむだけでコイルの取付けが完了するため、従来のコイルを巻く工程が大幅に簡略化される。またヘッド高さが従来の半分以下であるため、切断工程の作業時間を短縮できる。もしくは、従来よりもゆっくり切断して、ヘッドチップの加工歩留りを向上させ、チッピングの少ないヘッドチップを得ることが可能である。
　以下に本発明の実施例を示す。
　表３に、本発明で検討したガラスの配合組成（重量％），含有させた希土類元素の種類（Ｌｎ），熱膨張特性より測定したガラス転移温度(Ｔｇ／℃)及び変形温度(Ｔｄ：℃)，マイクロビッカース硬度（Ｈｖ：kgｆ・mm-2）を示す。また検討したガラスの作製時のガラス化の状態及びこのガラスを用いて構造体を作製したときの構造体の状態を示す。Ｔｇ及びＴｄのいずれも伸び率と温度との関係を示す線図によって求められ、Ｔｇは最初に伸び率が急に大きくなる点を示し、Ｔｄはその伸び率が飽和する点で示したものである。試料は５mmφのもので、これに対し１０ｇの荷重をかけて測定される。
　ガラス作製方法は、定められた量の原料粉末を白金製のるつぼに秤量して入れ、混合した後、電気炉中で約１０００〜１１００℃で溶解した。原料が十分に溶解した後、約１時間，炉床に設けられた超音波発生機により融液中に超音波を発生することにより撹拌を行った。その後、約３００℃に加熱された黒鉛製の治具にガラス融液を流し込むことによりガラスブロックを作製した。その後、５℃／分以下（好ましくは１〜２℃／分）の徐冷，加工し、各試験片を作製した。
Figure 2004123534
　ガラスの熱膨張特性は、５mmφ×３０mmＨの試験片を用いて大気中、５℃／分の昇温速度の条件で測定した。標準試料には石英ガラスを用いた。またマイクロビッカース硬度は、荷重１００ｇ，荷重印加時間１５秒の条件で１０個所測定し、その平均値とした。またガラス化の項には、ガラス作製時にガラス化したものは○、ガラス化が不十分なもの、もしくはガラス化しなかったものは×を記した。構造体の項は、図７に示した構造体を作製し、ガラスの流動性，気泡の脱泡性，透明性等を評価し、良好なものには○、良好でないものにはその原因を記入した。
　図８にこの構造体の作製方法を示す。ａ＝１４mm，ｂ＝７mm，ｃ＝１mmのＭｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板のｂ方向に、深さｄ，幅ｅがともに０.３mm の矩形状の溝を多数本設けた基体として被接合体２の溝きり面に、基体と同じ大きさの封着用ガラス１からなる板を載せ、熱処理して図７に示す構造体を得た。熱処理条件は、各ガラスの粘度が104poiseとなる５８０℃，３０分とした。雰囲気は真空とした。
　Ｎo.１ガラスは、酸化鉛，酸化珪素及び酸化硼素を主成分とし、希土類元素を含有しない基本のガラスである。このＮo.１ガラスのＺｎＯ成分の１重量％を希土類元素の酸化物に置き換えることによってＮo.２〜１７のガラス組成を決定した。
　実施例Ｎo.５のガラスは、添加したＣｅが粉末のままガラス中に残存しており、均一なガラスを作製することができなかった。従って、表１に示した値はこの粉末が残存した状態で測定したものである。その他のガラスは、ガラス作製時、失透等が生じず、良好なガラスであった。
　図１及び図２に、表１に示した各ガラスに含有させた希土類元素の原子番号に対する各ガラスの変形温度とマイクロビッカース硬度の変化を示す。図１に示すように、変形温度はどの希土類元素を含有させた場合でもＮo.１ガラスとほぼ等しく、約４２０℃と一定であった。また、図２に示すように、マイクロビッカース硬度は希土類元素を含有しない
Ｎo.１ガラスに比べ、どのガラスも上昇することが分かった。特に、Ｐｒ以降の希土類元素を含有させたＮo.６からＮo.１７のガラスでは、Ｎo.１ガラスに比べ約１０％〜２６％上昇していた。このように、希土類酸化物を含有することにより、ガラスの特性温度を上昇することなくマイクロビッカース硬度のみを上昇できることが分かった。
　また既述のように、超音波により連続撹拌してガラスを作製した場合にはマイクロビッカース硬度のばらつきは小さかったが、このような連続撹拌を行わないでガラスを作製した場合には、マイクロビッカース硬度が大きくばらついた。従って、信頼性の高い封着用ガラスを得るためには、上記のような連続撹拌を行うことが望ましい。
　次に、機械的強度向上の効果を図９に示す三点曲げ強度によって評価した。試料には
Ｎo.１ガラスとＥｒ2Ｏ3 を１.０重量％を含有したＮo.１４ガラスを用いた。試験片は、各ガラスブロックより厚さ１mm，幅２mm，長さ３mmとした。この試験片を下部スパン1.2
mmの測定用治具にセットし、三点曲げ強度を測定した。測定因数ｎ′は各試料とも１６個とした。加えた荷重をｗ（Ｎ）とすると、三点曲げ強度σ（ＭＰａ）は、σ＝（３ｎｗ／２ｌｍ2）となる。
　ここで、ｎは下部スパン長さ、ｌは試験片の幅、ｍは試験片の厚さである。
　各試料の三点曲げ強度の平均値（σ／ＭＰａ）を表４に示す。希土類元素を含有しないＮo.１ガラスでは、平均の三点曲げ強度は７０ＭＰａであったが、Ｅｒを含有したＮo.
１４ガラスでは１０２ＭＰａと、約４５％向上していた。このように、希土類元素の酸化物を含有させることにより、マイクロビッカース硬度のみならず、三点曲げ強度も大幅に向上させることができた。
Figure 2004123534
　以上のように、希土類元素を含有することにより、特性温度を上昇することなく機械的強度を向上させることができる。この原因を解明するため、透過型電子顕微鏡を用いて希土類元素の有無によるガラスの内部構造の違いを調べた。Ｅｒ2Ｏ3を含有したＮo.１４ガラスと希土類元素を含有しないＮo.１ガラスとを透過型電子顕微鏡にて観察した結果、
Ｎo.１ガラスでは全体が均一な非晶質であったが、Ｎo.１４ガラスでは非晶質のマトリックス内に、粒径が約４.５ｎｍ の微細な粒子が見られた。ＥＤＳによる点分析では、この粒子はＥｒを多く含んでいることが分かった。さらに高倍率の観察により、この粒子が結晶質であることを示す格子像が観察された。このことから、この微粒子は、Ｅｒ2Ｏ3をガラス中に含有させることにより、添加したＥｒが核となって生成した微細な結晶粒子であると推察できる。
　また、Ｅｒ2Ｏ3の原料粉末の粒径が約１μｍ程度であったことから、Ｅｒ2Ｏ3粉末は一旦ガラス融液中に溶解した後、融液の冷却によって飽和溶解度を超え、ガラス中に析出して核形成、及び成長が起こり、上記のような微細粒子が生成したと考えられる。
　またＦＴ−ＩＲによりガラスの結合種を同定した結果、Ｅｒ2Ｏ3を含有したＮo.１４ガラスと含有しないＮo.１ガラスとではほとんど変化が見られなかった。以上のことより、ガラスの結合は希土類元素の添加によってあまり変化しないため、特性温度に与える影響はあまりない。しかし、ガラス中に数ナノメートルオーダーの微細粒子が存在することにより、クラックの進展が抑制され機械的強度が向上したと考えられる。
　以上のように、希土類元素のうち少なくとも一種以上を含有し、かつガラス中に微細粒子が均一に分散されたガラスでは、特性温度を上昇させることなく機械的強度を向上させることができる。また上記希土類元素は、微細粒子中に多く存在しており、このような粒子を生成するためには必須の成分である。従って、添加した希土類元素は微細粒子中に含まれていると、より均一にガラス中に微細粒子を含有させることができる。
　また希土類元素のうち、Ｃｅも特性温度を上昇することなくガラスの機械的強度を向上させるが、Ｃｅ粉末がガラス中に残存するため好ましくなかった。これは、他の希土類イオンが３価であるのに対し、Ｃｅは４価が安定であることから、ガラスに対する溶解度が他の希土類酸化物と異なっていたためと考えられる。さらに図７の構造体を作製したところ、Ｎo.５ガラスでは粉末がガラス中に残存するために気泡の脱泡性が良好ではなかった。他のガラスでは、ガラスの流動性，脱泡性，透明性とも良好であった。このため、これらのガラスは磁気ヘッド等のガラスの透明性が要求される構造体にも使用することができる。
　またＳｃ，Ｙ，Ｌａはその上昇率が小さかった。またＰｍは放射性同位体しか存在しないため、実用に供するのは難しかった。以上のことより、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕを用いることが好ましい。
　次に、実施例１で検討した希土類元素の酸化物の含有量に対するガラスの諸特性を検討する。本実施例では、Ｐｒ，Ｎｄ及びＥｒを含む三種類の酸化物について検討した。ガラスの作製方法及び評価方法は、実施例１に準ずる。
　表５のガラス化の項に示すように、各元素とも酸化物を４.０ 重量％含有する（Ｎo.
６Ｆ，７Ｆ，１４Ｆ)と、ガラス化しなかった。また３.０重量％以上含有させると（Ｎo.６Ｅ，６Ｆ，７Ｅ，７Ｆ，１４Ｅ，１４Ｆ）構造体作製時、ガラスの流動性が良好でなく、脱泡性も良好とはいえなかった。また含有量が２.９重量％(Ｎo.６Ｄ，７Ｄ，１４Ｄ）では、ガラスの流動性も良好で、気泡の発生も少なかった。以上より、希土類元素の酸化物を２.９ 重量％を超えて含有すると、結晶化傾向の増大によりガラスの流動性及び脱泡性が損なわれ、封着用ガラスとしては望ましくない。
　表５中、ガラス作製時及び構造体作製時に良好な結果が得られた各Ａ〜Ｄのガラスの希土類元素の酸化物の含有量と変形温度との関係を図３に、またマイクロビッカース硬度との関係を図４に示す。図３，図４において、○はＰｒ、△はＮｄ、□はＥｒの酸化物を含有したガラスの特性を示している。●はランタニド元素を含有しないＮo.１ガラスのプロットである。
Figure 2004123534
　図３に示すように、各元素の含有量が変化しても、変形温度は約４２０℃と、ほとんど変化していなかった。また図４より、各元素とも酸化物の含有量が1.0重量％（Ｎo.６，７，１４）のとき、マイクロビッカース硬度が最大となっていた。また１.０ 重量％を超えて含有すると、そのマイクロビッカース硬度は約４４０と、Ｎo.１ガラスよりは向上しているが、含有量の増加に伴い低下していた。また、各元素とも酸化物の含有量が０.３ 重量％ではマイクロビッカース硬度は４２０以上と大幅に向上しているが、０.１ 重量％（Ｎo.６Ａ,７Ａ,１４Ａ)では約４００と、その効果が小さかった。
　上記原因を究明するために、希土類元素の含有量を変化させたガラスの透過型電子顕微鏡観察を行い、希土類元素の含有量と析出した微細粒子の粒径との関係を調べた。希土類元素としてＥｒを含有させた場合のＥｒ酸化物の添加量と微細粒子の粒子径との関係を図５に示す。析出している粒子の粒径は、添加するＥｒ酸化物の量が多くなるに従って増加しており、２.０重量％のとき約２０ｎｍ，２.９重量％のとき約５０ｎｍとなっていた。この際、ガラスの流動性は損なわれていなかった。３.０ 重量％のときには粒子径は５０ｎｍを超えていた。この程度の粒子径になると、ガラスの流動性が損なわれていた。従って、ガラス中に存在する微細粒子の粒径は５０ｎｍ以下であるとガラスの流動性が損なわれず、封着用ガラスとして有効である。
　またＥｒ酸化物の含有量が０.３重量％のとき、粒子径は１ｎｍであり、０.１重量％ではそれ以下であった。この粒子径と、マイクロビッカース硬度との関係を図６に示す。この図のように、粒子径が１ｎｍの場合はマイクロビッカース硬度が向上しているが、粒子径がそれ以下ではマイクロビッカース硬度はほとんど変化していなかった。また、粒子径が約３ｎｍ以上１０ｎｍ以下では、マイクロビッカース硬度を約４６０前後にまで高めることができた。粒径が３ｎｍ未満及び１０ｎｍを超える場合、マイクロビッカース硬度の上昇率が小さかった。
　以上より、析出する微細粒子の粒径は１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であると、ガラスのマイクロビッカース硬度を向上させ、なおかつガラスの流動性も損なわれず、良好なガラスが得られる。すなわち、微細粒子の粒径が１ｎｍ未満では、マイクロビッカース硬度の向上の度合いが小さく、５０ｎｍを超える場合はガラスの流動性が低下してしまい、また脱泡性も悪くなる。また、微細粒子の粒径が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であると、マイクロビッカース硬度の上昇率が大きい。
　また希土類元素の酸化物の含有量で見ると、２.９ 重量％を超える場合にはガラスの流動性，脱泡性も良好でなくなる。０.３ 重量％未満ではマイクロビッカース硬度の上昇が小さい。従って、希土類元素の酸化物の含有量は、０.３重量％〜２.９重量％が好ましい。より好ましくは０.５重量％〜１.５重量％であると、マイクロビッカース硬度の上昇率が大きい。
　以上はガラスの網目形成酸化物として酸化硼素及び酸化珪素を用いたが、ほかに、酸化リンやフッ素を含有したガラスが低温接合ガラスの成分として考えられる。これらを成分としてガラスを作製したところ、希土類元素を含有したガラスが得られたが、希土類を添加したことによる機械的強度の向上が見られなかった。これは、これらのガラスの希土類元素の溶解度が大きく、希土類元素を核とした微結晶が生成しないためと考えられる。このことより、ガラスの網目形成酸化物として、酸化硼素及び／または酸化珪素を用いることが好ましい。
　また、本実施例で作製した構造体は、本発明の高強度かつ気泡の発生の少ないガラスを用いて封着されるため、非常に信頼性が高い。
　本実施例では、希土類元素の酸化物の含有により安定にガラスを得ることができ、かつ機械的強度が向上できるガラスの各成分の組成範囲について検討した。検討したガラスの配合組成（重量％），ガラス化の状態，透明性，構造体の良否、及び熱膨張特性より求めたガラス転移温度(Ｔｇ／℃)，変形温度（Ｔｄ／℃)，マイクロビッカース硬度（Ｈｖ）を表６〜表９に示す。表６，表７において、Ｎo.２２〜５０のガラスは、それぞれ表８，表９に示したＮo.５１〜８２のガラスのＰｂＯ，Ｂｉ2Ｏ3等の重金属酸化物を主成分としたガラスに、Ｅｒ2Ｏ3を各１.０ 重量％含有させたものである。
Figure 2004123534
Figure 2004123534
Figure 2004123534
Figure 2004123534
　表６〜表９において、各項目の評価方法は、実施例１に準じた。構造体作製時の熱処理温度は、ガラスの粘度が１０4poiseとなる温度で３０分保持した。雰囲気は真空とした。また透明性は、ガラスブロックから約１０mm厚さを切りだし、可視光の透光性を調べた。
　表８〜表９に示すように、本発明で検討したガラスのうち、希土類元素の酸化物を含有していないＮo.５１〜７９のガラスは、すべてガラス化した。
　表６Ｎo.３５はＰｂＯ含有量が４４％でガラス化したが、表７のＮo.４９では、ＰｂＯ含有量が４３重量％でガラス化しなかった。また、表７のＮo.４３ガラスは、ＰｂＯ含有量が９２重量％でガラス化しなかったが、表６Ｎo.３０ガラスはＰｂＯ含有量が９１重量％，Ｎo.３２ガラスでは９０重量％であったがガラス化した。これらのことから、ＰｂＯ含有量は、４４重量％以上，９１重量％以下であることが好ましい。
　表７Ｎo.４６及び５０では、Ｂ2Ｏ3の含有量が５重量％及び４重量％であるため、添加したＥｒ2Ｏ3が粉末のままガラス中に残存し、ガラス構造中に均一に分散させることができなかった。表６Ｎo.２４，３０及び３２では、Ｂ2Ｏ3含有量が６重量％であったが添加したＥｒ2Ｏ3粉末は均一にガラス中に溶解した。従って、Ｂ2Ｏ3含有量は６重量％以上であることが好ましい。
　表７Ｎo.４４では、ＳｉＯ2 の含有量が３２重量％であるが、Ｅｒ2Ｏ3の粉末がガラス中に残存し、ガラス構造中に均一に分散させることができなかった。また、表６Ｎo.３１ではＳｉＯ2 の含有量が３０重量％であったのでＥｒ2Ｏ3を均一に分散できた。従って、ＳｉＯ2 の含有量は３０重量％以下であることが望ましい。
　表７Ｎo.４５では、ＳｉＯ2 含有量は３０重量％以下、かつＢ2Ｏ3の含有量は６重量％以上であるが、ＳｉＯ2 とＢ2Ｏ3の含有量の合計が４１重量％であるためガラス化領域からはずれ、ガラス化しなかった。一方、表６Ｎo.３１ではＳｉＯ2 とＢ2Ｏ3の含有量の合計が４０重量％であるためガラス化領域内にあり、ガラス化した。また、ＳiＯ2とＢ2Ｏ3の含有量の合計が６重量％未満であると、添加したＥｒ2Ｏ3が粉末のままガラス中に残存するため好ましくない。従って、ＳｉＯ2 とＢ2Ｏ3の含有量の合計が６〜４０重量％であることが望ましい。次に、各ガラスのマイクロビッカース硬度に注目すると、上記ガラスのうち、ガラス化したものは全てマイクロビッカース硬度は上昇していた。表６Ｎo.２２，２３ではＰｂＯ含有量がそれぞれ８３重量％，７８重量％であり、マイクロビッカース硬度の上昇の度合いが小さかった。一方表６Ｎo.３６ではＰｂＯ含有量は、７７重量％であるがマイクロビッカース硬度は大きく向上した。従って、ＰｂＯ含有量は、７７重量％以下であることがより好ましい。
　また表６Ｎo.２９はＢ2Ｏ3を２２重量％含んでおり、マイクロビッカース硬度の上昇の度合いが小さかった。しかし、表７Ｎo.３７は、Ｂ2Ｏ3を２０重量％含むため、マイクロビッカース硬度が大幅に上昇した。従って、Ｂ2Ｏ3含有量は２０重量％以下であることがより望ましい。
　Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ等の酸化物を含有させると、マイクロビッカース硬度を向上させることができるが、表７Ｎo.４７，４８では、アルカリ金属酸化物の種類に依存せず、Al2O3，ＺｎＯ，Ｒ2Ｏ(Ｒ：アルカリ金属元素) の合計が３０重量％であるためガラス化しなかった。表６Ｎo.３４ではＡｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，Ｒ2Ｏ(Ｒ：アルカリ金属元素）の合計が２５重量％，Ｎo.３５では２１重量％であったがガラス化した。従って、Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，Ｒ2Ｏ(Ｒ：アルカリ金属元素）の合計は２５重量％以下であることが好ましい。
　また、表６Ｎo.２５及び２７はＰｂＯの一部を重金属酸化物の一種であるＢｉ2Ｏ3で置換したものである。これらのガラスはＥｒの酸化物の含有によってマイクロビッカース硬度が大幅に向上した。しかし、ガラスが濃く着色しているため、ガラス内部のクラックや気泡を発見することが困難になる。従ってこれらのガラスを封着用ガラスとして用いることは好ましくない。このようなガラスの着色を起こす酸化物には、このほかにＳｂ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3等がある。この理由により、Ｎo.２８ガラスも封着用ガラスとしては好ましくない。
　さらに、ＴｅＯ2 を含有するＮo.２６ガラスもＥｒ酸化物の含有によってマイクロビッカース硬度が大きく向上しており、透明性にも優れている。しかし、構造体を作製してその気泡の発生状況を検討すると、ガラス中に気泡の発生が多数見られることから、封着用ガラスとしては好ましくない。
　以上のことから、重金属酸化物としては、ガラスが着色せず、気泡の発生も少ない鉛酸化物がより好ましい。
　表９Ｎo.８０及び８１ではガラス作製時、ガラス化しなかった。このため、このガラスは封着用ガラスとしては好ましくない。また、Ｎo.８２を含め構造体を作製したところ、ガラス流動性を失っており、図８の基板の溝にガラスが充填されていなかった。従って、これらのガラスは封着用ガラスとして用いることは難しい。
　以上の実施例の透過型電子顕微鏡観察を行ったところ、ガラスにより粒径が異なるが、数ｎｍ〜数十ｎｍの微細粒子が存在していた。このことによりマイクロビッカース硬度が上昇したと思われる。
　以上実施例２，３より、以下の酸化物換算で、ＰｂＯ：４４〜９１重量％，Ｂ2Ｏ3：６重量％以上，ＳｉＯ2：０〜３０重量％、かつＢ2Ｏ3とＳｉＯ2の合計が６〜４０重量％，Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ：Ｙ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）：０.３〜２.９重量％からなり、かつ微細粒子が均一に分散されると、良好なガラスが得られる。
　さらに好ましくは、ＰｂＯ：４４〜７７重量％，Ｂ2Ｏ3：６〜２０重量％，ＳｉＯ2：０〜３０重量％，ＺｎＯ，Ａｌ2Ｏ3，Ｒ2Ｏ(Ｒ：アルカリ金属元素）のうち少なくとも一種以上：０〜２５重量％，Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ：Ｙ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）：０.５〜１.５ 重量％からなり、微細粒子が均一に分散されると、機械的特性を大幅に向上させることができる。
　表１０に、表１のＮo.１４ガラスに種々の低膨張フィラー粉末を混合して作製した封着用ガラスのフィラー材添加量，添加したフィラー材の粒径、及び熱膨張特性より求められた熱膨張係数(α，５０℃〜３００℃)，転移温度8Ｔｇ／℃），変形温度(Ｔｄ／℃）及びマイクロビッカース硬度（Ｈｖ）を示す。フィラー材として、ＺｒＳｉＯ4，ＰｂＴｉＯ2，β−ユークリプタイト及び石英ガラスを用いた。また、各フィラー材の添加量、及び粒径は、各フィラー材により最も好ましい量とした。
Figure 2004123534
　この封着用ガラスの作製方法は、Ｎo.１４ガラスのブロックをらいかい機を用いて粉砕し、粉末とした後、低膨張フィラー粉末を加えてアセトンを用いて湿式混合した。混合後、約４０mmφのペレットに成形し、５００℃で加熱し、ガラス粉末と低膨張フィラー粉末とを焼結させ、封着用ガラスのブロックを得た。このブロックから、熱膨張特性、及びマイクロビッカース硬度の試験片を切りだし、各試験に供した。
　表１０に示すように、低膨張フィラー材を添加しないＮo.１４ガラスの熱膨張係数は約１１７×１０-7℃であったが、各種の低膨張フィラー材を添加したＮo.８３〜８６の封着用ガラスでは、５２〜７２×１０-7／℃であった。ガラス転移温度、及び変形温度はＮo.１４ガラスに比べて若干変化していた。これは、フィラー材添加後の加熱による反応によってフィラー材の成分であるＺｒ，Ｓｉ等がガラス構造中に取り込まれたことによる。また、マイクロビッカース硬度は約４７０と、大きな値を示した。
　以上のように、希土類元素を含有し、ガラス中に微細粒子が均一に分散したガラスに低膨張フィラー材を混合した封着用ガラスを用いれば、熱膨張係数の低い被接合材に対しても信頼性の高い接合部が得られる。また、実施例１より、添加する希土類元素はＰｒ，
Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕのうち少なくとも一種以上であることが好ましい。
　また実施例２の検討から、ガラス中に存在する微細粒子の粒径は１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。またガラス中に鉛酸化物と酸化硼素及び／または酸化珪素を含有することが好ましい。さらに、用いる低膨張フィラー粉末は、珪酸ジルコニウム，チタン酸鉛，β−ユークリプタイト，石英ガラスの一種以上であることが好ましい。
　図１０は実施例１〜４におけるＰｂＯ量とＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 量との関係を示す図である。これらの実施例におけるＰｂＯ量とＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3量はａ点（３０％，１８％），ｂ点（５０％，５０％），ｃ点（９４％，６％），ｄ点（８０％，６％），ｅ点（６５％，１８％）及びａ点の各点を結ぶ範囲内にあり、この範囲内でビッカース硬さを３７０以上と変形温度を５００℃以下とすることができる。
　図１１はＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 量とビッカース硬さとの関係を示す線図である。図に示すようにＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 量を多くすることによって硬さが高くなる。白丸印はＰｂＯ−SiO2−Ｂ2Ｏ3の３元系であり、黒丸印はこの３元系に希土類元素を除く他の成分を含むものである。図に示すように、ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 に対してＡｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，Ｎａ2Ｏ，Ｋ2Ｏ，Ｂｉ2Ｏ3，ＴｅＯ2，Ｆｅ2Ｏ3 を含むものは３元系に対してこれらの組合せによって硬さを高めるもの、低めるものがある。これらの成分は互いに有機的に結びついて関係しているものであり、互いの組合せによって目標の硬さと変形温度とを有するものを得ることができる。
　図中の実線はＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3量と硬さとの関係から(ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3８％，Ｈｖ290），(ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3４０％，Ｈｖ４６２)，(ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3４７％，Ｈｖ４２２)の各点を結ぶことによって得られる。硬さＨｖは２４２＋５.５×〔ＳｉＯ2(％)＋Ｂ2Ｏ3(％)〕の式によって求められる値以上の硬さが特に好ましい。点線の硬さＨｖは２３０＋5.23×〔ＳｉＯ2(％）＋Ｂ2Ｏ3(％）〕の式によって求められる値以上が好ましい。
　図１２はビッカース硬さと変形温度との関係を示す線図である。図に示すように変形温度が高くなるにつれて硬さも高くなる。図中、白丸印はＳiＯ2＋Ｂ2Ｏ3を含む３元系のものと、これに希土類元素を除く他の成分を加えたもので、線は３元系のものである。黒丸印は希土類元素を含むもので、３元系のものよりいずれも同じ変形温度に対して高い硬さが得られる。これは希土類元素による微細な析出物の形成によるものと思われる。図中の実線は変形温度と硬さとの関係から（Ｔｄ３３０℃，Ｈｖ２６０），（Ｔｄ４３２℃，
Ｈｖ４１６），（Ｔｄ４８１℃，Ｈｖ４６２），（Ｔｄ５１９℃，Ｈｖ４２２）の各点を結ぶことによって得られ、実線より上の硬さを有するのが特に好ましい。また、点線の硬さは−１０２＋１.０８７×Ｔｄ(℃）の式によって求められ、それ以上の硬さとするのが好ましい。
　本発明を鉛系ガラス以外のものに適用した実施例を示す。表１１に、検討したガラスの組成を示す。
Figure 2004123534
　試料Ｎo.８７はホウケイ酸ガラス、８８はブラウン管用のパネルガラス、８９はソーダライムガラスである。ホウケイ酸ガラスは、耐熱機器の他、液晶ディスプレイ用のパネルガラス等としても用いられている。また、ソーダライムガラスは、板ガラスの他、プラズマディスプレイ用のパネルガラス等としても用いられている。これらのガラスに希土類酸化物の一つであるＥｒ2Ｏ3を表に示した量だけ含有させた。Ｅｒ2Ｏ3を含有したガラスと含有しないガラスのビッカース硬度も示す。このように、これらのガラスの硬度も希土類元素を含有させることによって大きく向上できることがわかった。またこれらのガラスの透過型電子顕微鏡写真には、粒径約１０ｎｍの微細な粒子が均一に分散していることがわかった。上記より、希土類元素の微量添加は、ホウケイ酸ガラス，ソーダライムガラス等においても同様の効果があることがわかった。
　二つの被接合体を低温封着用ガラスを用いて接着して構成される構造体の実施例を示す。被接合体としてＭｎ−Ｚｎフェライト単結晶の平板を用いた。また、封着用ガラスとしてＮo.１４ガラスを用いた。また比較例としてＮo.１４ガラスとほぼ同程度の変形温度を持つ表７Ｎo.７９ガラス、及びＮo.１４ガラスの変形温度よりも１００℃高い変形温度を持つＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｎａ2Ｏ−ＢａＯ系ガラス(Ａ)を用いて同様の構造体を作製した。(Ａ)ガラスは、変形温度が高く、機械的強度が高い。従って耐熱性の高い被接合材の接合に用いられている。
　構造体は長さ２０mm，幅１５mm，厚さ１mmの二枚のフェライト単結晶平板にこの平板よりも若干サイズの小さい封着用ガラス板を挾み、荷重を加えながら熱処理して接合体を得た。熱処理条件は、Ｎo.１４及び７９ガラスでは真空中、５８０℃，３０分で、またガラス（Ａ）では真空中、７５０℃，１０分で行った。得られた接合体を幅２mm，長さ１mm，厚さ２.２mm に切断した。
　この構造体の接合部の接合強度を測定した。測定方法の斜視図を図９に示す。切りだした試験片の接合面が地面に対して垂直に、かつ三点曲げ測定用治具の長手方向に平行になるように三点曲げ強度測定用治具４，４′上にセットした。この時、４，４′間のスパンｎは１.２mm とした。試料をセット後、負荷治具３を用いて荷重ｗを試験片にかけ、最大応力を破壊荷重とし、数１に従って破壊応力σを算出した。
Figure 2004123534
　各種封着用ガラスを用いて接合した構造体の平均の破壊応力σ、及び破壊様式を表１２に示す。この表に示すように、Ｎo.１４ガラスを用いた構造体の破壊応力は１００ＭＰａ，Ｎo.７９ガラスを用いた構造体の破壊応力は８０ＭＰａと、Ｎo.１４ガラスを用いた構造体の破壊応力がＮo.７９よりも２０％高かった。また、(Ａ)ガラスを用いた構造体の破壊応力は９０ＭＰａであり、Ｎo.１４ガラスを用いた構造体の破壊応力の方が大きな破壊応力を示した。
　さらに、試験片の破壊様式を観察したところ、Ｎo.７９ガラスでは接合界面、あるいはガラス部から破壊していたのに対し、Ｎo.１４ガラス及び(Ａ)ガラスではほとんどの試験片がフェライト基板から破壊していた。このように、本発明のガラスを用いた構造体は、接合温度が低いにもかかわらず、変形温度の高いガラスを用いて高い温度で接合した構造体と同等もしくはそれ以上の機械的強度を持ち、接合部分の高信頼化を図ることができた。
　以上のように、本発明の構造体は信頼性が非常に高い接合部を有していた。すなわち、実施例１に示したように低温で接合でき、なおかつ機械的強度の強いガラスを用いることにより、ガラスそのものの信頼性が高い。さらに実施例１〜３に示したように、このガラスは気泡の発生が非常に少なく、被接合体と緻密に接合するため、接合界面からの破壊も起こりにくい。
　表１０のＮo.８４の封着用ガラスを用いて、図７，実施例５と同様の構造体を作製した。基体及び被接合材として、熱膨張係数が７０×１０-7／℃のα−アルミナ焼結体を用いた。また接合条件も実施例１，５と同様に行った。気泡，クラックは観察されず、基体及び被接合体に対する濡れ性も良好であった。また、接合強度も大きく、信頼性の高いガラス接合部を有する構造体を得ることができた。
　実施例１〜４に示した本発明の封着用ガラスを用いて磁気ヘッドを作製した。本発明で作製した磁気ヘッドの斜視図を図１３，図１４に示す。図１３はＭｎ−Ｚｎフェライト単結晶を用いたいわゆるフェライトヘッドである。図１４はこのＭｎ−Ｚｎフェライト単結晶を支持体として磁性膜をスパッタリングで形成した磁気ヘッドである。１１，１１′は磁気コア、１２はコイル巻線窓、１４は磁性膜、１５は磁気ギャップ、１６は封着用ガラスである。またｔは摺動幅、Ｔはコア幅で約０.１５mm 、Ｃ′はコア厚さ約２.３mm 、Ｈはヘッド高さ約１.７mm 、摺動部コア幅ｔは約０.１４mm である。本実施例では、磁性膜１４としてＦｅ−Ｔａ−Ｃ系磁性膜（飽和磁束密度Ｂｓ＝１２０００ガウス）を用いた。以降、図１４に示した磁気ヘッドをＦＴＣヘッドと記す。
　本発明の磁気ヘッド作製方法を図１５〜図１７に示す。図１５に示すように、磁気コア１１となる基板にコイル巻線溝１２及びトラック溝１３を設け、磁気ギャップ面を形成した。次に図１６に示すように、磁気ギャップ面にＦｅ−Ｔａ−Ｃ系磁性膜１４を高周波スパッタリング法により約５μｍ形成した。さらに基板としての磁気コア１１または磁性膜１４の上にギャップスペーサーとしてＳｉＯ2層１５を高周波スパッタ法により約０.１５μｍ形成した。さらに、封着用ガラスとの反応を防止するため、反応防止膜としてＣｒ膜１７を約０.１０μｍ 形成した。
　次に図１７に示すように磁気コアとなる磁性膜を形成した基板としての磁気コア１１，１１′を左右突合わせ、封着用ガラス１６の棒を配置し、ガラスの粘度が１０4Poiseになる温度まで真空中で加熱し、２５分間保持して左右のコアブロックを接合させ、１〜２℃／分の速度で冷却時、封着温度よりも約７０℃低い温度で２０分保持した。その後、研磨，研削，切断を行い、図１４に示すＦＴＣヘッドを得た。また、図１３に示すフェライトヘッドは、上記工程のうち、磁気ギャップ面にＦｅ−Ｔａ−Ｃ系磁性膜１４及び反応防止膜１７を形成する工程を省いて作製した。
　次に、接合に用いる封着用ガラスについて検討する。Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ磁性膜は、飽和磁束密度が１.３〜１.５テスラであるがその耐熱温度が６００℃と低いため、ガラスの接合工程はこの温度以下で行う必要がある。従って、表６Ｎo.３１，３５及び表７Ｎo.３８，４０，４１，４２ガラスは、変形温度が４５０℃以上であるため、６００℃以下で接合することは難しい。従って、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ磁性膜を用いた磁気ヘッドの封着用ガラスとしては好ましくない。
　すなわち、これらのガラスはＢ2Ｏ3，ＳｉＯ2 といった網目形成酸化物成分の合計の含有量がほぼ３５重量％であるために特性温度が高い。表７Ｎo.３７ガラスはＢ2Ｏ3とSiO2の合計の含有量は３０重量％であるが、変形温度が４１１℃と低いため接合温度が６００℃以下となり得る。このことから、Ｂ2Ｏ3とＳｉＯ2 の合計の含有量は、３０重量％以下であることが望ましい。また、実施例３における検討より、ＰｂＯの含有量は４４から
７７重量％であることが好ましい。またＢ2Ｏ3は６〜２０重量％であり、ＳｉＯ2 は３０重量％以下であることが好ましい。さらに、Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，Ｒ2Ｏ(Ｒ：アルカリ金属元素）を含むとより信頼性の高いガラス接合部を有する磁気ヘッドが得られる。
　以上により、封着用ガラスとしてＮo.１０，１４，６Ｂ，３４，３７，３９を選択し、ＦＴＣヘッドを作製した。また、比較例として、表８，表９からＮo.５５及び７９ガラスを選び、同様にＦＴＣヘッドを作製した。さらに、Ｎo.１４ガラスを用いてフェライトヘッドも作製した。表１３に、作製した磁気ヘッドの、封着用ガラスのＮo.，接合温度，製造歩留り(％），ヘッドチップ強度(ｇｆ),ヘッド性能、及び磁気記録媒体との相対速度が１１，２０及び５２ｍ／秒で摺動試験したときのヘッド破壊時間を示す。磁気記録媒体には保磁力として１０００エルステッド以上、好ましくは１５００Ｏｅ以上のメタルテープ又は蒸着テープが使用される。
　なお、ヘッドチップ強度は図１８に示す引っ張り試験方法によった。図１８において、２９，２９′はヘッドチップの固定治具、３０は抗折試験機、３１は抗折試験機の設置台、３２はヘッドチップである。またヘッド性能は五つのヘッドチップにコイルを巻線し、その磁気特性を評価することによった。良好なものは○、問題のある場合は△を示した。摺動試験のヘッド破壊時間は、５００時間を超えたヘッドチップは２重丸で示した。また５００時間以下の時間で破壊したヘッドチップは、破壊した時間を記した。作製した磁気ヘッドの摺動幅ｔは６５μｍ、コア幅Ｔは２０７μｍ、コア厚さＣ′は１.５２mm 、またヘッド高さＨは １.９mmとした。
Figure 2004123534
　ガラスＮo.１０，１４，３７，３９で接合したヘッドチップは、製造歩留りが９０％を超え、さらにチップ強度も３００ｇを超えており、信頼性の高いヘッドチップである。また、これらのヘッドチップは、相対速度５２ｍ／秒の摺動試験でも、５００時間以上破損することはなかった。しかし、ガラスＮo.６Ｂ，３４では比較例のガラスＮo.５５，７９で接合したヘッドチップよりは高歩留りかつ高強度を有していたが、製造歩留りも９０％未満であり、チップ強度も３００ｇに満たなかった。また、摺動試験でも、条件によって５００時間に満たなかった。従って、信頼性の高いヘッドとは言い難い。
　これは、ガラスＮo.１０，１４,３７,３９のマイクロビッカース硬度が４２５以上であるのに対し、ガラスＮo.６Ｂ，３４のそれはそれぞれ４０５，４２２と、４２５に満たないためと思われる。これらのことから、用いる封着用ガラスのマイクロビッカース硬度は、４２５以上であることが好ましい。
　フェライトヘッドは、ヘッド性能は出力が小さく、問題があるが、製造歩留りが９４％，チップ強度が４００ｇｆであり、ヘッド破壊時間も５００時間を超え、信頼性の高い磁気ヘッドが得られた。このように、本発明の磁気ヘッドを用いれば、ＦＴＣヘッドや、フェライトヘッドといった異種の磁気ヘッドの間に同一のガラスを用いることができる。従って、生産性を大幅に向上できる。
　以上より実施例１〜４に示した本発明の封着用ガラスを用いることにより、信頼性の高い磁気ヘッドが得られる。また高性能な磁気ヘッドを得るために、用いる磁気コアは磁性膜を形成した支持体からなることが好ましく、さらに好ましくはＦｅ系磁性膜であることがよい。さらに、本発明の封着用ガラスを用いて磁気ヘッドを製造することにより、量産効率を向上させ、製造歩留りを向上させることができる。
　本実施例では磁気ヘッドの製造工程において磁気ヘッドをガラス封着温度よりも約７０℃低い温度で保持したが、この冷却時保持をしないで作製した磁気ヘッドとのヘッドチップ強度を比較した。封着用ガラスにはＮo.１４ガラスを用いた。その結果、冷却時保持した磁気ヘッドのヘッドチップ強度は冷却時保持しない磁気ヘッドのヘッドチップ強度より約１０％高い値となった。これは、冷却時保持によりガラス中に生成する微細粒子の生成が促進され、ガラス自身の機械的強度が向上するためと考えられる。
　このことから、封着用ガラスとして希土類元素を含有したガラスを用いて磁気ヘッドを作製する際、ガラス充填温度よりも低い温度で加熱処理する等の方法で封着用ガラス中に微細粒子を生成させることにより、より信頼性の高い磁気ヘッドが得られる。
　次に、封着用ガラスとしてＮo.１０，１４，６Ｂ，７９を用いて、摺動幅が１００μｍ，６５μｍ，５５μｍの三種類のヘッドチップを作製した。チップ強度，ヘッド性能及びヘッド破壊時間は、実施例７と同様に評価した。結果を表１４に示す。
Figure 2004123534
　磁気ヘッドの磁気記録媒体との接触状態により磁気記録再生特性が変化することから、磁気記録再生特性によりテープタッチとして評価した。○は良好なテープタッチを示したもの、△は良好とはいえないものである。また装置性能は相対速度を１１ｍ／秒，２０ｍ／秒，５２ｍ／秒と変化させたときの、以上のパラメータから得られた特性と、装置の出力との総合評価である。○は良好、△はいずれかのパラメータに問題が残されているもの、×は磁気ヘッドとして使用不可能であることを示す。
　ガラスＮo.１０及び１４を用いた磁気ヘッドでは、その摺動幅に係わらず高歩留りで製造でき、高チップ強度を示した。また、ヘッド性能も良好であった。また、ヘッド破壊時間も摺動幅５５μｍ，相対速度が５２ｍ／秒の場合でも５００時間を超えた。摺動幅100μｍでは、テープタッチがよくないため、磁気記録再生特性が低く、問題があった。また摺動幅が６５μｍ以上の場合でも、相対速度が１１ｍ／秒では装置性能に問題があった。
　一方、Ｎo.６Ｂで接合した磁気ヘッドでは、摺動幅の低減に伴い、ヘッド製造時、ガラス接合部、もしくはガラスと磁性膜との界面による剥離が増加し、製造歩留りが低減した。また、チップ強度はコア幅が等しいため、ほぼ変化しなかった。摺動幅１００μｍでは、テープタッチが悪かった。摺動幅６５μｍでは相対速度が２０ｍ／秒以上でヘッド破壊時間が５００時間に満たなかった。摺動幅５５μｍの磁気ヘッドは、出力の安定性がなく、ヘッド性能は良好ではなかった。さらに、ヘッド破壊時間も５００時間に満たなかった。以上のことから、これらの磁気ヘッドを用いた場合の装置性能は、良好なものは得られなかった。Ｎo.７９で接合した磁気ヘッドもＮo.６Ｂで接合した磁気ヘッドほぼ同様の特性を示し、良好とはいえない。
　以上のように、実施例１〜３で示した本発明の封着用ガラスを用いた磁気ヘッドを搭載することにより、高性能な磁気記録再生装置が得られる。さらに好ましくは、磁気記録媒体との摺動幅が６５μｍ以下であることがよい。また、磁気記録媒体との相対速度は、
２０ｍ／秒以上であると、より高性能な磁気記録再生装置が得られる。
　図１９は実施例８の単結晶フェライト基板としての磁気コア１１，１１′を用いたスパッタリング磁性膜（Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ合金）からなる磁気ヘッドに対し、封着用ガラスをスパッタリングによって約０.３mm の厚さで形成して接合するタイプのもので、若干実施例８のタイプのものより接合強度が低いが、同等の摺動特性を有する。(３３２)，(１１３)及び（１１０）は各々の表面の面指数を示すものである。各部材は９０％以上がかかる面指数になるようにするのが好ましい。
　図中、高さＨは２.０mm、幅Ｃ′は２.０mm、厚さＴは１４０μｍ，テープ摺動面の摺動幅ｔが６５μｍ又は５５μｍである。厚さＴは幅Ｃ′に対し０.０５〜 ０.１ 倍の大きさにするのが好ましい。摺動幅はより高記録密度化に対してはさらに小さくなる。
　本発明の封着用ガラスを用いて、図２０に示す磁気ヘッドを作製した。図２０において、１１，１１′はＭｎ−Ｚｎフェライト基板からなる磁気コア、１４，１４′は磁性膜、１５は磁気ギャップ、１６は封着用ガラスである。本実施例では、ヘッド高さＨを０.７
mm，コア厚さＣ′を１.５mmとした。磁性膜には飽和磁束密度が１.０〜１.５ＴのＦｅ−Ｔａ−Ｃ系又はＦｅ−Ｔａ−Ｎ系磁性膜を用いた。この磁気ヘッドの製造方法は実施例７と同様であるが、磁気コアの加工形状を変更した。また、封着用ガラスには表１のＮo.
１４ガラスを用い、実施例９と同様に接合した。
　図２０のように、この磁気ヘッドはギャップ部のみが突合わせ面になっており、封着用ガラスによってこの突合わせ面が接合された構造になっている。
　図２１に示すように、この磁気ヘッドを専用の装着治具に装着した。装着治具は、Ｆｅ−Ｃ系の軟磁性体を用いて作製した。図２１において、１８は磁気ヘッドに装着されるコイル、１９は装着治具、２０はコイルの端子誘導孔である。この磁気ヘッドにあらかじめ数回巻かれたコイル１８を磁気コア１１の下端にはめこんだ。コイルのはめこまれた磁気ヘッドを装着治具にはめこみ、接合した。コイルの端子は端子誘導孔２０から外部に誘導した。
　装着治具をＦｅ−Ｃ系軟磁性体を用いたことにより、この材料が導電性であるため、摺動時に生じる静電荷をアースすることができた。また、ヘッドコアが小さいことによる磁気特性の劣化も防止できた。
　この磁気ヘッドは、従来の磁気ヘッドのコイル巻線窓より下の部分を欠いた構造になっており、ヘッド高さＨが従来の磁気ヘッドの半分以下としたため、磁気ヘッドの重量を半分以下にすることができた。そのため、シリンダーを回転させるモーターの消費電力を低減させることができた。また封着用ガラスはギャップ部のみに充填されており、この封着用ガラスのみによって二つの磁気コアが接合されている。そのため、コイル巻線窓より下の部分に充填される封着用ガラスがないので、本発明の高強度の封着用ガラスを用いなければ作製することは困難であった。
　また、巻かれたコイルをはめこむだけでコイルの取付けが完了するため、従来のコイル巻線工程が大幅に簡略化することができた。またヘッド高さが従来の半分以下であるため、切断工程の作業時間を約半分に短縮できた。また、従来よりもゆっくり切断した場合には、ヘッドチップの加工歩留りを向上させ、チッピングの少ないヘッドチップを得ることができた。
　実施例９〜１１で得た磁気ヘッドを装着した装着治具を搭載した磁気記録再生装置の概略の構成図を図２２に示す。使用した磁気ヘッドであるビデオヘッド２１は、シリンダー２２に多数個装着されている。またビデオヘッド２１はそれにより収集した情報を処理する色信号処理部２３及び輝度信号処理部２４からなる制御部と接続され、カセット２５に収められている磁気記録テープ２６との間で情報を読みだし、再生，記録できるようになっている。またビデオヘッドはモーター２７及びモーター駆動部２８を含む駆動部に接続されている。
　この磁気記録再生装置により記録再生特性を測定したところ、良好な特性を示した。以上のことから、高性能で信頼性の高い磁気記録再生装置を、量産性よく、高歩留りで生産することができた。
　テープ２６には保磁力として１０００Ｏｅ以上、好ましくは１５００Ｏｅ以上の蒸着メタルテープが用いられ、本実施例の磁気ヘッドによって信頼性の高い記録，消去ができる。
　図２３は本発明の要部をなすテープガイド回転シリンダーの部分断面図である。１０１は磁気テープを外周面で添接ガイドする回転シリンダーである。固定シリンダーは外周に磁気テープをヘリカル状に案内するガイド部を有し、図示しない基板に固定されている。軸受手段は固定シリンダーに設けられ、回転自在に支持された軸であり、ディスクは軸に固着される。回転シリンダー１０１はこのディスクに固定されている。１１０ａ，110ｂ
（図には示されていないが、１１０ａと１８０゜対向する位置に設置）はフィールド毎に設けた色信号の記録再生用のヘッドで所定のヘッドキャップを形成したフェライト等の磁性薄板からなり、それぞれヘッドベース１０４ａ，１０４ｂに接着固定されている。111a，１１１ｂは同様にフィールド毎に設けた輝度信号の記録再生用のヘッドで色信号用ヘッドチップ１１０ａ，１１０ｂと同じくそれぞれヘッドベース１０３ａ，１０３ｂに接着固定されている。ヘッドベース１０３ａはヘッド支持体１０２の一方の面１０２ａ，ねじ
１０７ａにより固定されている。一方、ヘッドベース１０４ａはヘッド支持体１０２の面１０２ａと平行で軸方向に所定の間隙を持って形成されている面１０２ｂにねじ１０８ａにより固定されている。また、このヘッド支持体１０２は面１０２ａと面１０２ｂから軸方向に突出している部分がないように形成されているのでラッピング加工等により、厚さ寸法，面１０２ａ，面１０２ｂの平行度面相度も高精度にかつ簡単に加工される。
　図２４は上側から見た他の例の本発明の磁気ヘッドを搭載した回転シリンダーを示す。図において、（７１Ａ），（７１Ｂ）は音声信号の記録ヘッド、（７２Ａ），（７２Ｂ）は音声信号の記録確認用の再生ヘッド、（７３Ａ），（７３Ｂ）は音声信号の再生ヘッド、（７４Ａ），（７４Ｂ）は映像信号が変速再生時用の音声信号の再生ヘッドである。さらに（８１）は映像信号の記録再生ヘッド、（８２）は映像信号の変速再生ヘッド、
（８３）は映像信号の消去ヘッドである。
　ここで音声信号の記録再生用のヘッドは全部で８個、これに対して映像信号用のヘッドは３個であり、合計１１個のヘッドをバランス良く設けることは、特に映像信号用の記録再生ヘッド（８１）と変速再生ヘッド（８２）の配置ではできないので、図中に示すようにバランス用のダミーヘッド９０が設けられ、計１２個のヘッドが等分割で配置される。
　これらの配置は色々な組合せがあり、他に周方向に４個及びそれを縦方向に４連にした計１６個にすることができる。
　本実施例はハイビジョンの新しい展開に対し使用できるものである。表１５は３２形の直視形ディスプレイの主な仕様及び表１６は高精細投写形ディスプレイの主な仕様を示すものである。後者のスクリーンサイズは５３形から２５０形及び走査周波数は水平が３５ｋＨｚ又は７０ｋＨｚまでのマルチスキャンである。図２５は６面ハイビジョンマルチシステムの標準系統図である。ハイビジョン信号は、ハイビジョン拡大分配器で各ディスプレイに高精細（ＥＤ：Extended Definition）信号で分配され、各ディスプレイは走査線５２５本の順次走査である。
　業務用ハイビジョンにおいてはテープの相対速度は５１.５ ｍ／秒以上となり、前述のように高いヘッド性能が要求される。民生用においては２０ｍ／秒以上の相対速度が要求される。
Figure 2004123534
Figure 2004123534
　本発明で作製した６mmデジタルＶＴＲの概略の構造図の一例を図２６に示す。各信号処理、及び磁気ヘッド周辺の摺動系の構成は図２２に示したものと同一とした。光学系を介して取り込まれる映像信号、及びマイクロホンを介して取り込まれる音声信号がそれぞれシリンダー２２に装着された書き込み用ヘッド、及びオーディオヘッドに伝達され、媒体への書き込みを行う。また媒体からの信号再生は、読み出し用ヘッドから再生端子へ送られる。
　本発明で作製した６mmデジタルビデオカセット（６mm−ＤＶＣ）の構成の概略図の一例を図２７に示す。図２７において、３０はパーソナルコンピュータまたはワークステーションを示す。３１は本発明の６mm−ＤＶＣである。３０で作製されたコンピュータグラフィックス等の画像情報を６mm−ＤＶＣに記録，保存した。さらに６mm−ＤＶＣからの情報をコンピュータで処理した。また、ビデオカセットとして、図２２，図２５等から得られた情報を有するソフトを３１に装着することによって、それらの情報を３０により処理可能であった。
　図２８は本発明で作製した透過型電子顕微鏡に装着したデジタルビデオカセットの一構成図を示す。図において、３２は鏡筒、３３は検鏡試料、３４は電子線のディテクター、３５はファイバーケーブル、３６はデジタルビデオカセット、３７はモニター、３８はデジタルプリンター、３９は電子線である。試料を通過した電子線はその強度情報をディテクターによって光信号に変換され、３６のデジタルビデオカセットに入力される。この情報は３７のモニターで高精細な画面を見ながら検鏡できるのみならず、プリントすることによって印画紙に焼き付けた写真以上の高精細な画像が得られる。
　さらに試料から発生する特性Ｘ線の情報を収集し、３６に収集することにより、同時に試料の組成の分析も行うことができた。
　図２９は本発明で作製した走査型電子顕微鏡に装着したデジタルビデオカセットの一構成図を示す。図において、４０は二次電子，反射電子等の検出器である。この場合も図
２７の透過型電子顕微鏡の例と同様な高精細な画像を得ることが可能であった。
ガラス中に含有させた希土類元素の原子番号とガラスの変形温度との関係を示す図。 ガラス中に含有させた希土類元素の原子番号とガラスのマイクロビッカース硬度との関係を示す図。 希土類酸化物の含有量とガラスの変形温度との関係を示す図。 希土類酸化物の含有量とマイクロビッカース硬度との関係を示す図。 希土類酸化物の含有量とガラス中に存在する微細粒子粒径との関係を示す図。 微細粒子の粒径とマイクロビッカース硬度との関係を示す図。 本発明の構造体の斜視図。 構造体の接合方法。 接合強度の測定方法。 ＰｂＯ−ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 組成を示す図。 ビッカース硬さとＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 量との関係を示す図。 ビッカース硬さと変形温度Ｔｄとの関係を示す図。 本発明の磁気ヘッドの斜視図。 本発明の磁性膜を有する磁気ヘッドの斜視図。 磁気ヘッドの作製手順を示す図。 磁気ヘッドの作製手順を示す図。 磁気ヘッドの作製手順を示す図。 ヘッドチップ強度の測定治具。 本発明の磁気ヘッドの斜視図。 本発明の磁気ヘッドの斜視図。 本発明の磁気ヘッドの装着方法を示す図。 本発明の磁気記録再生装置の構成図。 本発明の磁気ヘッドを搭載した回転ドラムの斜視図。 本発明の磁気ヘッドを搭載した回転ドラムの正面図。 ハイビジョンマルチシステムの系統図。 本発明の６mmデジタルＶＴＲの構成図。 本発明の６mmデジタルビデオカセットの構成図。 本発明の透過型電子顕微鏡の構成図。 本発明の走査型電子顕微鏡の構成図。
符号の説明
　１…封着用ガラス、２，２′…被接合体、１１，１１′…磁気コア、１４，１４′…磁性膜、１５…磁気ギャップ、１６…封着用ガラス、１８，１８′…コイル、１９…装着治具、２０…端子誘導孔、２１…ビデオヘッド、２２…シリンダー、２６…磁気記録媒体。



Claims (37)

  1. 　ガラス母相中に少なくとも１種の希土類元素を含有し、かつ同種の希土類元素を含む結晶質粒子が分散していることを特徴とするガラス組成物。
  2. 　請求項１記載の希土類元素がＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの中から選ばれたものであることを特徴とするガラス組成物。
  3. 　請求項２記載の希土類元素が、ガラス組成物全体に対して、酸化物換算で、０.３〜3.0重量％含有されていることを特徴とするガラス組成物。
  4. 　請求項１記載の結晶質粒子は、その粒径が１〜５０ｎｍであることを特徴とするガラス組成物。
  5. 　請求項１記載の結晶質粒子は、その粒径が３〜１０ｎｍであることを特徴とするガラス組成物。
  6. 　請求項１〜５のいずれかに記載のガラス組成物に低膨張フィラー材が分散されてなることを特徴とする封着用ガラス。
  7. 　請求項５記載の低膨張フィラー材が珪酸ジルコニウム，チタン酸鉛，β−ユークリプタイト，石英ガラスのうち少なくとも一種であることを特徴とする封着用ガラス。
  8. 　母相中に結晶質粒子が均一に分散されてなることを特徴とする封着用ガラス。
  9. 　請求項６〜８のいずれかに記載の前記母相は重金属酸化物を最も多く有し、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有することを特徴とする封着用ガラス。
  10. 　請求項９記載の前記重金属酸化物が鉛酸化物であることを特徴とする封着用ガラス。
  11. 　酸化物換算で、ＰｂＯ：３０〜９３重量％，Ｂ2Ｏ3：２５重量％以下，ＳｉＯ2 ：３０重量％以下，Ｂ2Ｏ3とＳｉＯ2 の合計が６〜５０重量％，Ｌｎ2Ｏ3（但し、ＬｎはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ,Ｙｂ,Ｌｕの一種以上である）：０.３〜３.０重量％を含み、マトリックス中にＬｎ2Ｏ3の微細粒子が均一に分散されていることを特徴とする封着用ガラス。
  12. 　酸化物換算でＰｂＯ：４４〜７７重量％，Ｂ2Ｏ3：６〜２０重量％，ＳｉＯ2 ：０〜
    ３０重量％，Ｂ2Ｏ3とＳｉＯ2の合計が６〜４０重量％，ＺｎＯ,Ａｌ2Ｏ3，Ｒ2Ｏ (但し、Ｒはアルカリ金属元素である）のうち少なくとも一種以上：０〜２５重量％，Ｌｎ2Ｏ3（但し、ＬｎはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの一種以上である）：０.５〜１.５重量％を含み、マトリックス中にＬｎ2Ｏ3微細粒子が均一に分散されていることを特徴とする封着用ガラス。
  13. 　ガラスの原料の混合粉末をるつぼ中で加熱してガラス融液を得る工程と、ガラス融液中に微細粒子を析出させる工程と、前記るつぼの外壁に接触した振動発生機により発生する振動によって前記ガラス融液を連続撹拌する工程と、そのガラス融液を冷却することによってガラスを得る工程と、このガラスを再加熱し、徐冷する工程とを含むことを特徴とするガラスの製造法。
  14. 　少なくとも基体と、その表面に被覆された封着用ガラスとを有し、前記封着用ガラスは希土類元素を含有し、マトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなることを特徴とする構造体。
  15. 　少なくとも一対の基体が封着用ガラスによって接合され、該封着用ガラスは希土類元素を含有し、マトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなることを特徴とする構造体。
  16. 　磁性膜を形成した一対の磁気コアと、該一対の磁気コア間に介在された非磁性ギャップ材と、前記一対の磁気コアを接合する封着用ガラスとを有し、該封着用ガラスは希土類元素を含有し、マトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなり、コの字型形状を有することを特徴とする磁気ヘッド。
  17. 　磁性膜を形成した一対の磁気コアと、該一対の磁気コアの間に介在する非磁性ギャップ材と、前記一対の磁気コアを接合する封着用ガラスとを備え、コの字型形状を有することを特徴とする磁気ヘッド。
  18. 　請求項１５〜１７のいずれかに記載の微細粒子が前記希土類元素であることを特徴とする磁気ヘッド。
  19. 　請求項１５〜１８のいずれかに記載の希土類元素がＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，
    Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの一種以上であることを特徴とする磁気ヘッド。
  20. 　請求項１５〜１９のいずれかに記載の微細粒子の粒径が１〜５０ｎｍであることを特徴とする磁気ヘッド。
  21. 　請求項２０に記載の微細粒子の粒径が３〜１０ｎｍであることを特徴とする磁気ヘッド。
  22. 　請求項１５〜２１のいずれかに記載のマトリックスは鉛酸化物が最も多く、酸化硼素及び／または酸化珪素を含有することを特徴とする磁気ヘッド。
  23. 　一対の磁気コア間に介在された非磁性ギャップ材と、その一対の磁気コアを接合する封着用ガラスとを有し、該封着用ガラスは次の酸化物換算で、ＰｂＯ：４４〜７７重量％，Ｂ2Ｏ3：６〜２０重量％，ＳｉＯ2 ：０〜２５重量％，Ｂ2Ｏ3とＳｉＯ2 の合計が６〜
    ３０重量％、又はこれにＬｎ2Ｏ3（但し、ＬｎはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの一種以上である）：０.５〜１.５重量％，残部がＡｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，Ｒ2Ｏ(但し、Ｒはアルカリ金属元素である）のうち少なくとも一種を含み、微細粒子が均一に分散されていることを特徴とする磁気ヘッド。
  24. 　請求項１５〜２３のいずれかに記載の封着用ガラスのマイクロビッカース硬度Ｈｖが
    ４００以上であることを特徴とする磁気ヘッド。
  25. 　請求項１５〜２４のいずれかに記載の磁気コアが磁性膜を形成した支持体からなることを特徴とする磁気ヘッド。
  26. 　請求項１５〜２５のいずれかに記載の磁性膜がＦｅ系であることを特徴とする磁気ヘッド。
  27. 　請求項１５〜２６のいずれかに記載の記録媒体との摺動幅が６５μｍ以下であることを特徴とする磁気ヘッド。
  28. 　少なくとも一対の磁気コアの突合わせ部に非磁性ギャップ材を形成する工程と、前記少なくとも一対の磁気コアを突合わせ、希土類元素のうち少なくとも一種を含んだ封着用ガラスで接合する工程と、その封着用ガラス中に前記希土類元素の微細粒子を析出させる工程とを含むことを特徴とする磁気ヘッドの製法。
  29. 　請求項２８に記載の微細粒子を析出させる工程が前記磁気コアの磁気特性に悪影響を与えない温度で熱処理することを特徴とする磁気ヘッドの製法。
  30. 　磁性膜を形成した支持体からなる一対の磁気コアを、非磁性ギャップ材を介して、封着用ガラスで接合した磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを多数個装着したシリンダー部と、このシリンダー部の駆動部と、情報記録媒体との間の情報処理を行う制御部とを備え、前記封着用ガラスが希土類元素の一種以上を含有し、該ガラスはマトリックス中に微細粒子が均一に分散されてなることを特徴とする磁気記録再生装置。
  31. 　磁性膜を形成した一対の磁気コアと、該一対の磁気コアの間に介在する非磁性ギャップ材と、封着用ガラスとを備え、コの字型形状を有する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを一個または複数個装着する装着手段と、該装着手段を多数個装着したシリンダー部と、該シリンダー部の駆動部と、情報記録媒体との間の情報処理を行う制御部とを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
  32. 　請求項３１に記載の磁気ヘッドと記録媒体との相対速度が２０ｍ／秒以上であることを特徴とする磁気記録再生装置。
  33. 　酸化物換算及び重量で、ＰｂＯ３０〜９３％，Ｂ2Ｏ3２５％以下及びＳｉＯ2 ３０％以下からなり、マイクロビッカース硬さが３７０以上及び１０4 ポイズの粘度に達する温度が６００℃以下であることを特徴とする封着用ガラス。
  34. 　酸化物換算及び重量で、ＰｂＯ３０〜９３％，Ｂ2Ｏ3２５％以下及びＳｉＯ2 ３０％以下と、Ａｌ2Ｏ3１０％以下，ＺｎＯ１５％以下，Ｎａ2Ｏ １５％以下，Ｋ2Ｏ１５％以下，Ｂｉ2Ｏ3１５％以下，ＴｅＯ2１０％以下，Ｆｅ2Ｏ3１０％以下，ＳｒＯ５％以下及びＴｉＯ2５％ 以下の少なくとも一種とからなり、マイクロビッカース硬さが３７０以上及び１０4 ポイズの粘度に達する温度が６００℃以下であることを特徴とする封着用ガラス。
  35. 　酸化物換算及び重量で、ＰｂＯ３０〜９３％，Ｂ2Ｏ3２５％以下，ＳｉＯ2 ３０％以下及びＬｎ2Ｏ3（但し、ＬｎはＳｃ，Ｙ，Ｌａ，ランタニドの少なくとも一種である）を含み、マイクロビッカース硬さが３７０以上及び１０4 ポイズを示す粘度に達する温度が
    ６００℃以下であることを特徴とする封着用ガラス。
  36. 　酸化物換算及び重量で、ＰｂＯ３０〜９３％，Ｂ2Ｏ3２５％以下及びＳｉＯ2 ３０％以下と、Ａｌ2Ｏ3１０％以下，ＺｎＯ１５％以下，Ｎａ2Ｏ１５％以下，Ｋ2Ｏ１５％以下，Ｂｉ2Ｏ3１５％以下，ＴｅＯ2 １０％以下，Ｆｅ2Ｏ3１０％以下，ＳｒＯ５％以下及び
    ＴｉＯ2５％ 以下の少なくとも一種と、Ｌｎ2Ｏ3（但し、ＬｎはＳｃ，Ｙ，Ｌａ，ランタニドの少なくとも一種である）とを含み、マイクロビッカース硬さが３７０以上及び104ポイズを示す粘度に達する温度が６００℃以下であることを特徴とする封着用ガラス。
  37. 　磁性膜を形成した支持体からなる一対の磁気コアを、非磁性ギャップ材を介して封着用ガラスで接合された磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを多数個装着したシリンダー部と、該シリンダー部の駆動部と、金属磁性膜を有するテープからなる情報記録媒体からの情報を処理する制御とを備え、前記シリンダー部と情報記録媒体との相対速度が２０ｍ／秒以上又は５０ｍ／秒以上であり、前記磁気ヘッドの前記情報記録媒体との摺動面の摺動幅が６５μｍ以下及び前記シリンダー部の回転と前記情報記録媒体との摺動で前記磁気ヘッドの破壊時間が５００時間以上であることを特徴とするハイビジョン用磁気記録再生装置。

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JP2013220982A (ja) * 2012-04-19 2013-10-28 Central Glass Co Ltd ガラス粉末材料及び多孔質なガラス質膜の製造方法。
WO2022080096A1 (ja) * 2020-10-13 2022-04-21 日本電気硝子株式会社 半導体素子被覆用ガラス及びこれを用いた半導体被覆用材料

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