JP2554041B2 - 磁気ヘッドコアの製造方法 - Google Patents

磁気ヘッドコアの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明はスパッタリング法、真空蒸着法等の薄膜形成
技術を用いて形成された軟磁性金属薄膜をコアとして用
いた磁気ヘッドコアの製造方法に関するものである。
〈従来技術〉 磁気記録の分野において、最近の記録密度の向上は著
しく、電磁変換素子としての磁気ヘッドに対しても、狭
トラック化、コア材料の飽和磁化の増大化あるいは高周
波領域における透磁力の増大化等の要求が高まってい
る。狭トラックヘッドを得るために従来磁気ヘッドのコ
ア部材は第5図に示す様なフェライトあるいはセンダス
トから成るブロックにダイシングブレード、マルチワイ
ヤーソー等でトラック幅規制の為の溝1を形成する加工
を施していたが、30μm以下の狭トラックを形成する際
にはダイシング装置の送り精度や切り込み部分のチッピ
ング等の理由によって、形状、寸法及び精度の不良が発
生するという問題があった。一方、センダスト薄帯やア
モルファス合金薄帯をコア材として使用する場合には超
急冷薄帯を樹脂接着材を用いて非磁性基板ではさみ込ん
でコアを形成する方法や非磁性基板上にこれらの金属の
薄膜をスパッタリング法、真空蒸着法等の薄膜形成技術
を用いて形成した後にさらに樹脂接着剤を用いてもう一
枚の非磁性基板ではさみ込んでコアを形成する方法が採
用されている。これらの方法によれば準備する薄帯また
は薄膜の厚さを所望のトラック幅に制御することによっ
て上記トラック幅加工時の問題点は除外されるが新たに
次の様な問題点が生ずる。
(1) 超急冷薄帯の場合には表面に凹凸がありまた平
坦性も悪く一様な接合が困難である。
(2) スパッタリング法、真空蒸着法等の薄膜形成法
によって形成された薄膜の場合には表面の凹凸の問題は
基板の表面粗度を管理することで解決されるが、薄膜自
身の持つ内部応力によって基板に反りを生ずるので接合
面全面での一様な接合が困難である。
(3) 樹脂接着剤の接着層が0.5μm以上の有限な幅
を有するとコアのギャップ対向面の精密研磨や磁気ヘッ
ド形成後の記録媒体摺動に対して接着層が異常に凹にな
る。
(4) 樹脂接着剤を用いるのでギャップ対向面の精密
研磨加工後、コアのアニール処理を行なうことができ
ず、加工変質層によって実効的な磁気的ギャップ長が大
きくなる。
(5) 樹脂接着剤の吸湿性や薄膜の持つ内部応力によ
って、時間の経過と共に剥離を生ずる。
(6) コアの形成に樹脂接着材を用いるので磁気的な
ギャップを形成する突合せも樹脂接着材によるボンディ
ングを採用しなければならず(ガラスボンディングに要
する温度領域では樹脂接着材が炭化してしまう。)上記
(5)と同様に磁気ヘッド形成後時間経過に対して磁気
的なギャップが一定に維持されなくなる。
特に(6)の問題点は磁気ヘッドの耐久性に大きく係
わるものであり機械的に強固な磁気的ギャップを得る為
の方法を開発する必要があった。又軟磁性金属薄膜をコ
アとしてヘッドを形成した場合には形の上での狭トラッ
ク化は容易に実現できるが、トラック幅を決定している
この軟磁性金属の膜厚がコア全体の厚みとなっているた
め、狭トラック化が進んだ際にコアの体積が小さいこと
より、再生感度が著しく低下してしまうという問題があ
った。
この問題を解決するために、実開昭57-138119号には
均一な厚みの磁性層(薄膜材料)の両側を磁性体(バル
ク材料)で挟み込むことによってギャップ部のコアを薄
くし、他の部分のコアを厚くした磁気ヘッドが記載され
ている。
しかしながら、この薄膜材料(磁性層)をバルク材料
(磁性体)で挟み込む構造では、薄膜材料とバルク材料
とでは一般に特性が異なるため両者の界面で磁気的な不
整合が起こりやすく、均一な特性の磁気ヘッドが得にく
いという問題がある。
また、磁性層として狭トラック化が可能な軟磁性金属
薄膜や軟磁性金属薄膜と電気的絶縁膜との積層膜を磁性
薄膜として用いる場合、狭トラック化のために磁性薄膜
をスパッタリング等で形成することになるのであるが、
上記実開昭57-138119号に記載の構造の場合、基板とし
て非磁性体と磁性体とを接合したものを準備する必要が
あり、構造が複雑になるとともに製造工程が複雑になる
という問題もある。
〈発明の目的〉 本発明は上記従来技術の欠点を解消するためになされ
たものであり、軟磁性金属薄膜をコアとして使用する磁
気ヘッドにおいて機械的に強固なギャップを実現ししか
も狭トラック化に対して再生感度を著しく低下させるこ
とのない狭トラック磁気ヘッドに用いる磁気ヘッドコア
の製造方法を提供することを目的とする。
〈実施例〉 以下本発明の1実施例として電子ビーム蒸着法を利用
して作製された鉄(Fe)−硅素(Si)−アルミニウム
(Al)系の高透磁率合金膜を用いた磁気ヘッドについて
説明する。
第1図乃至第4図は本発明の1実施例である磁気ヘッ
ドを製造工程順に示す要部斜視図である。第1図はFe-A
l-Si膜を下地基板に形成した状態を示す。まずガラス、
セラミック、ステンレス等より選択された非磁性基板4
上に電子ビーム蒸着法により、鉄、硅素及びアルミニウ
ム合金膜(以下Fe-Al-Si膜と称す)2を磁気ヘッドのト
ラック幅に相当する厚さに形成する。この際、高周波領
域における渦電流損失に起因する透磁率の低下を防ぐた
めに電気的絶縁性を有する材料例えばSiO2,Al2O3等の酸
化物や窒化物を中間層として介層し、ラミネート構造の
薄膜コアとしても良い。本実施例ではFeAlSi膜2を約5
μm、SiO2膜3を約0.15μmに設定し2層ラミネート構
造の薄膜コアとした。次に三角形の突起部を中央に有す
る帯状のマスク5を準備してフロントコアになる部分を
マスキングし、更にFeAlSi膜2の蒸着を続行する。本実
施例では第2図に示す如くFeAlSiを更に20μm堆積して
FeAlSi膜9とした。また非磁性基板材料としてはFe-Al-
Si膜2,9との熱膨張係数αの整合を考慮してα>130×10
-7/degの結晶化ガラスを用いた。Fe-Al-Si膜9上には酸
化等の防止、耐摩耗性の向上、後述する低融点ガラスシ
ートとの相互拡散による熱融合での接合強度向上の目的
でSiO2あるいはAl2O3の薄膜13を形成した。該SiO2ある
いはAl2O3の薄膜上には低融点ガラス基板とのなじみを
よくするために、スパッタリング法によってPbO,SiO2
主成分とする低融点ガラスの薄膜8を形成してもよい。
Fe-Al-Si膜9は成膜後真空中あるいは不活性ガス雰囲気
中600℃で熱処理を施すと磁気特性が向上することが判
明しているので接合材としてのガラス特性において屈伏
点の温度が熱処理温度600℃より低い500〜540℃、軟化
点の温度が熱処理温度600℃より高い620〜650℃、αが1
30〜150×10-7/degのガラス材料を低融点ガラス基板8
として利用する。このようなガラス材料としてはSiO2,A
l2O3を主成分としてアルカリ金属の酸化物を添加物とし
て含むものが知られている。薄膜13の上に低融点ガラス
基板8、非磁性基板7を順次載置し、両非磁性基板4,7
を加圧冶具6の中で外方より圧力P1でコア部材全体を加
圧支持する。この状態で窒素ガスを流し、窒素ガス雰囲
気中において600℃の温度で30分以上の加熱処理を施
す。この際熱処理時間が長すぎると接合面から低融点ガ
ラス基板8内に気泡が発生するので処理時間を適当に選
択する必要がある。低融点ガラス板8の屈伏点の温度以
上で熱処理を行っているのでガラスの粘性流動によって
マスク蒸着で生じたマスク5に対応する凹部12は完全に
モールドされ、又FeAlSi膜の保護薄膜13と低融点ガラス
基板8、非磁性基板7と低融点ガラス基板8の界面は材
料の相互拡散によって均一に接合される。前述した如く
この熱処理によってFeAlSi膜9のアニール処理を兼ねる
ことができる。以上の工程によってFe-Al-Si膜9が非磁
性基板4,7によってはさみ込まれた構造をもつ磁気コア
を作製することができる。
次に第2図のABCD,EFGHで囲まれる平面でこのコアを
切断しABCD面で切断した面についてその一方にコイル巻
線の為の溝を入れ、さらに表面を精密研磨しギャップ突
合せ前のコア部材とする。これを第3図に示す。次に点
線で囲まれた立体A−B−C−D−E−F−G−H及び
I−J−K−L−M−N部分内にあるFeAlSi膜は10μm
(5μm×2層)でその他の部分は10μm+マスク蒸着
時の膜厚20μmで計30μmの厚さとなっている。このマ
スク蒸着によるバックコア部形成に際しては、用いる周
波数帯域によっては表皮深さを考慮して、SiO2等の絶縁
膜を介挿したラミネート積層構造としてもよい。
次に、磁気的なギャップ用スペーサー(SiO2膜Al2O3
膜などの非磁性膜)を介してギャップ形成を行なうこと
になるが、一対の磁気コアを相互に突き合わせる方法と
しては第4図(a)に示す様に低融点ガラス層8が互い
に対向する配置と同(b)に示す様にFeAlSi膜層9をは
さんで低融点ガラス層8と非磁性基板17が対向する配置
の2種類がある。第4図(a)タイプの配置の場合には
第3図に示す対向面M−N−O−P、E−F−G−H及
びQ−R−S−T面に磁気的なギャップを形成するスペ
ーサーとしてSiO2膜などをスパッタ法で形成した後に対
向面後方からP2なる圧力で保持し窒素雰囲気中で低融点
ガラス基板8の屈伏点温度とガラス転移温度の間(本実
施例では500℃)で熱処理することで、低融点ガラス基
板8が相互に拡散して良好なボンディング状態を得るこ
とができる。第4図(b)の様な配置の場合でも同
(a)と同様のプロセスでボンディングが可能である。
同(b)の場合には低融点ガラス基板8が非磁性基板7
に拡散して接合が行われるがこの接合がFeAlSi膜9をは
さんで両側で行われるので機械的な強度の点から同
(a)に比してより強固なボンディングが得られる。又
強度を増加させるという意味においては突合せ対向面に
低融点ガラスを必要ギャップ長に応じた厚さに全面スパ
ッタするか第3図おいてM−N−O−P面には低融点ガ
ラスを、又E−F−G−H,Q−R−S−T面にはSiO2
をあるいはその反対の組み合わせでスパッタした後ボン
ディングすることも考えられる。
以上は単数のヘッド加工プロセスを示したが複数個を
1度に処理するためには第6図に示す様に、非磁性基板
18上にFeAlSi膜20を形成したコア部材を低融点ガラス板
19をはさんで積層する形で配置支持し、前述した熱処理
プロセスによって複数層のFeAlSi膜層を有するコア部材
を得ることができる。ヘッドにアジマス角θを設けるた
めには第6図に示した様なブロックを切断の際に角度θ
を考慮して切断しておけばよい。
以上詳述した方法によって得られたボンディング済の
ブロックをヘッド外形寸法に整形し、円筒研削、ヘッド
チップのスライス、コイル巻線、テープ研磨仕上げの工
程を経て磁気ヘッドが作製される。本実施例では軟磁性
金属薄膜として電子ビーム蒸着法で形成したFeAlSi膜を
用いたがスパッタリング法による形成方法を用いても良
くあるいは他の軟磁性金属の材料薄膜でも本発明の実施
に際しては何ら支障は生じない。
本発明のギャップ深さ部分の磁性膜コア厚やフロント
コア厚に対してそれ以外の磁性膜コア厚(バックアコ
厚)を厚くすることによって、コア全体の厚みをフロン
トコア厚と同等に均一とした場合に比して再生感度を1
〜3dB向上させることができる。本実施例形状に基づい
て、コアの再生効率をコア厚の薄い部分の面積、実効透
磁率をパラメータとして計算した結果を第7図に示す。
結果から明らかな様に透磁率の大きさに依らず、コア厚
の均一な場合に比べてバックコア厚をフロントコア厚に
対して厚くした場合には再生効率が増加すること及びフ
ロントコア部分の面積を小さくする程再生効率が増加す
ることがわかる。図中lはフロントコア厚が他の部分と
同一である場合、mはギャップ中心より半径100μmの
領域をフロントコアとした場合、nはギャップ中心より
半径300μmの領域をフロントコアとした場合の曲線で
ある。ギャップ長は0.3μm、ギャップ深さは40μmで
ある。またフロントコア厚でバックコア厚の比は1:4と
した。
〈発明の効果〉 磁気記録分野において記録の高密度化が進む状況下で
狭トラックのヘッドの開発が急がれているが、本発明の
実施により次に挙げる効果を期待することができる。
(1) バックコア厚をフロントコア厚に対して厚く形
成することによってフロントコア厚で均一に磁気ヘッド
コアを形成した場合より再生感度を改善できる点におい
てフロントコア厚を薄くしてより狭トラック化を進める
ことが可能となる。
(2) 従来のヘッドの様に機械的な加工によって、フ
ロントコアを絞り込んで狭トラックを形成する方法では
機械的な加工能力によって、トラック幅に制約があった
が本発明の磁気ヘッドでは基板に積層する膜厚でトラッ
ク幅及びフロントコア厚とバックコア厚の比を制御でき
るので上述の制約が除去され、再現性も向上する。
(3) 薄膜材料をバルク材料で挟み込むことによって
コアの厚みを変えるのではなく、軟磁性金属薄膜あるい
は軟磁性金属薄膜と電気的絶縁膜との積層膜からなる磁
性層(薄膜材料)の厚みそのものを変えるので、バルク
材料と薄膜材料との接合等がなく磁気的特性が安定して
おり、本質的に均一な特性を有する磁気ヘッドを得るこ
とができる。
(4) 軟磁性金属以外の余計な磁性体が不要で、しか
も、非磁性体基板の平面上に順次軟磁性金属薄膜あるい
は軟磁性金属薄膜と電気的絶縁膜との積層膜、ガラス層
等の各層を積層すれば良いので、製造工程の簡素化が実
現できる。
この発明によって得られる磁気ヘッドは、コア材とし
て軟磁性金属を用いているのでコア材の飽和磁化の大き
さが従来のフェライトに比べて大きく高保磁力テープで
の記録が可能である。また高周波領域での透磁率の増大
化及び狭トラック化とも相俟って高密度での磁気記録再
生が可能となる。本発明の磁気ヘッドは回転ヘッド型デ
ィジタルオーディオシステム、8ミリVTRシステム、次
世代のディジタルVTRシステム等広範囲にわたっての利
用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例である磁気ヘッドの製造工程
において非磁性基板上にFeAlSi膜を蒸着した状態を示す
斜視図である。 第2図は同じく熱処理を施す際の基板の支持状態を示す
斜視図である。 第3図は同じくギャップ突き合わせ前のコア部材の斜視
図である。 第4図は同じくギャップ突き合わせ完了状態を示すコア
の斜視図である。 第5図は従来の磁気ヘッドコア構造を示す斜視図であ
る。 第6図は複数個のヘッドを同時に加工する為のコアを示
す平面図である。 第7図は本発明の磁気ヘッドにおける再生効率の計算結
果を示す説明図である。 2……FeAlSi膜、3……絶縁膜、4,7……非磁性基板、
5……マスク、6……治具押圧板、8……低融点ガラス
基板、9……FeAlSi膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 光彦 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シヤー プ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−38922(JP,A) 特開 昭57−55527(JP,A) 特開 昭57−141010(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非磁性基板上に軟磁性金属薄膜を成膜して
    なるコアを前記軟磁性金属薄膜が相対向するように非磁
    性スペーサを介して突き合わせた構造の磁気ヘッドに用
    いる磁気ヘッドコアの製造方法において、 非磁性基板上にFe-Al-Si膜を磁気ヘッドのトラック幅に
    相当する厚さに形成し、 フロントコア部分をマスキングしてさらにFe-Al-Si膜を
    形成することによって磁気ヘッドのトラック幅に相当す
    る厚さのフロントコア部分と、トラック幅より厚い厚さ
    のバックコア部分とを形成し、 その上に低融点ガラス基板及び非磁性基板を順次積層し
    た後、加圧、加熱処理することによってマスキングした
    フロントコア部分を低融点ガラスでモールドすることを
    特徴とする磁気ヘッドコアの製造方法。
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