JP2640471B2 - 薄膜磁気ヘッド用基板材料 - Google Patents
薄膜磁気ヘッド用基板材料Info
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- JP2640471B2 JP2640471B2 JP62207384A JP20738487A JP2640471B2 JP 2640471 B2 JP2640471 B2 JP 2640471B2 JP 62207384 A JP62207384 A JP 62207384A JP 20738487 A JP20738487 A JP 20738487A JP 2640471 B2 JP2640471 B2 JP 2640471B2
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- Japan
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- thin film
- magnetic head
- additive
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- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はコンピュータの周辺装置であるフロッピーデ
ィスク装置やハードディスク装置に組み込まれる磁気ヘ
ッドの基板材料に関し，特に薄膜磁気ヘッドの非磁性基
板材料に関する。
ィスク装置やハードディスク装置に組み込まれる磁気ヘ
ッドの基板材料に関し，特に薄膜磁気ヘッドの非磁性基
板材料に関する。
＜従来の技術＞ 一般に，コンピュータ,VTR,又はオーディオ関係の磁
気ヘッドは，磁性材料であるフェライトと非磁性セラミ
クスとをガラスボンディングして構成されている。これ
に対し，薄膜磁気ヘッドの場合には，磁性あるいは非磁
性セラミクス基板上へセンダスト，パーマロイなどの磁
性薄膜をメッキ，蒸着あるいはスパッタリングにより成
膜し作成される．以上の工程をとるために，薄膜ヘッド
では狭トラック化が容易であり，故に従来のヘッドを使
用した場合と比較し記録密度を指数関数的に上昇させる
事が可能となる。
気ヘッドは，磁性材料であるフェライトと非磁性セラミ
クスとをガラスボンディングして構成されている。これ
に対し，薄膜磁気ヘッドの場合には，磁性あるいは非磁
性セラミクス基板上へセンダスト，パーマロイなどの磁
性薄膜をメッキ，蒸着あるいはスパッタリングにより成
膜し作成される．以上の工程をとるために，薄膜ヘッド
では狭トラック化が容易であり，故に従来のヘッドを使
用した場合と比較し記録密度を指数関数的に上昇させる
事が可能となる。
ここで，薄膜磁気ヘッドの基板材料としてはAl2O
3（アルミナ）−TiC（炭化チタン）セラミクスが用いら
れている。その理由としては、他材料に比較して高硬度
かつ高強度なため，高密度磁気記録用として使われる金
属系の記録媒体との接触起動停止に対して高い耐久性を
示す事があげられる。
3（アルミナ）−TiC（炭化チタン）セラミクスが用いら
れている。その理由としては、他材料に比較して高硬度
かつ高強度なため，高密度磁気記録用として使われる金
属系の記録媒体との接触起動停止に対して高い耐久性を
示す事があげられる。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 一方，欠点としては，焼結性が悪いために，基板材
料として必要な緻密なものを得るためには焼結温度を18
50〜1900℃の高温としなければならない事，機械加工
性が悪いために小型化の要求に対応できない事，および
比抵抗が低いために磁性層を基板上に直接形成する事
ができず，基板と磁性層の間にAl2O3等の絶縁層を形成
しなければならない事があげられる。
料として必要な緻密なものを得るためには焼結温度を18
50〜1900℃の高温としなければならない事，機械加工
性が悪いために小型化の要求に対応できない事，および
比抵抗が低いために磁性層を基板上に直接形成する事
ができず，基板と磁性層の間にAl2O3等の絶縁層を形成
しなければならない事があげられる。
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は上記の様な問題点，着眼点に基づいて研究し
た結果，焼結促進効果を示す添加物，粒成長整合効果を
示す添加物，比抵抗改善のための添加物とを同時に添加
する事により，良好な薄膜磁気ヘッド用基板材料を得る
事を可能としたものである。
た結果，焼結促進効果を示す添加物，粒成長整合効果を
示す添加物，比抵抗改善のための添加物とを同時に添加
する事により，良好な薄膜磁気ヘッド用基板材料を得る
事を可能としたものである。
具体的に言えば本発明は種々の実験を行った結果、Ti
C15〜60wt％、残部Al2O3よりなる主成分Ａの100wt％に
対し、希土類の酸化物によるSc2O3、La2O3、CeO2、Pr6O
11、Sm2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3のうちからSc2O3、Pr6
O11、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3の少なくとも一種を含むよう
に選択されてなる添加物Ｂを１〜10wt％添加する事によ
りAl2O3とTiCとの間の濡れ性が向上するため焼結性が向
上し，かつCr2O3,TiO2,Y2O3,MgOの一種以上の粒成長整
合効果を示す添加物を１〜5wt％添加する事で小粒径組
織として加工性を改善し，さらに添加物ＤとしてSi3N4
を添加する事により，比抵抗の低い原因であるTiC中の
遊離炭素（freeCarbon）をSi3N4に含まれるSiと反応さ
せて高抵抗のSiCとする事で比抵抗を増加させ，もって
機械加工性に優れかつ比抵抗の値を従来のレベルより一
桁高い薄膜磁気ヘッド用Al2O3−TiCセラミクス基板材料
を製造する事ができた。
C15〜60wt％、残部Al2O3よりなる主成分Ａの100wt％に
対し、希土類の酸化物によるSc2O3、La2O3、CeO2、Pr6O
11、Sm2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3のうちからSc2O3、Pr6
O11、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3の少なくとも一種を含むよう
に選択されてなる添加物Ｂを１〜10wt％添加する事によ
りAl2O3とTiCとの間の濡れ性が向上するため焼結性が向
上し，かつCr2O3,TiO2,Y2O3,MgOの一種以上の粒成長整
合効果を示す添加物を１〜5wt％添加する事で小粒径組
織として加工性を改善し，さらに添加物ＤとしてSi3N4
を添加する事により，比抵抗の低い原因であるTiC中の
遊離炭素（freeCarbon）をSi3N4に含まれるSiと反応さ
せて高抵抗のSiCとする事で比抵抗を増加させ，もって
機械加工性に優れかつ比抵抗の値を従来のレベルより一
桁高い薄膜磁気ヘッド用Al2O3−TiCセラミクス基板材料
を製造する事ができた。
＜実施例＞ 以下，本発明を実施例に従って詳細に説明する。
平均粒径0.1〜0.5μm,純度99％以上のAl2O3,TiC,Se2O
3,La2O3,CeO2,Pr6O11,Sm2O3,Tm2O3,Yb2O3,Lu2O3,Cr2O3,
TiO2,Y2O3,MgO,Si3N4の各粉末原料を第１表に示す組成
比となる様に秤量しNo.1〜23の各試料とした。なお，主
成分ＡはTiCとAl2O3の各wt％を示す。またSc2O3,La2O3,
CeO2,Pr6O11,Sm2O3,Tm2O3,Yb2O3,Lu2O3（添加物Ｂ）,Cr
2O3,TiO2,Y2O3,MgO（添加物Ｃ）,Si3N4（添加物Ｄ）の
秤量値はすべてAl2O3とTiCとを合せて100wt％とした主
成分に対する割合である。なお，試料No.11〜23は比較
のためのものである。
3,La2O3,CeO2,Pr6O11,Sm2O3,Tm2O3,Yb2O3,Lu2O3,Cr2O3,
TiO2,Y2O3,MgO,Si3N4の各粉末原料を第１表に示す組成
比となる様に秤量しNo.1〜23の各試料とした。なお，主
成分ＡはTiCとAl2O3の各wt％を示す。またSc2O3,La2O3,
CeO2,Pr6O11,Sm2O3,Tm2O3,Yb2O3,Lu2O3（添加物Ｂ）,Cr
2O3,TiO2,Y2O3,MgO（添加物Ｃ）,Si3N4（添加物Ｄ）の
秤量値はすべてAl2O3とTiCとを合せて100wt％とした主
成分に対する割合である。なお，試料No.11〜23は比較
のためのものである。
各試料をそれぞれ前述の様に秤量後，エタノールを溶
媒としてボールミルにて20〜40時間混合した。これを
過・乾燥後，有機系バインダを添加し,30×30×10mmの
ブロックに加圧成型した。次に,1750℃の温度で２時間
の焼結を行なった。なお，焼結時の雰囲気は添加したSi
3N4の熱分解を防ぐため9kg/cm2のN2雰囲気下とした。さ
らに焼結後,N2ガスを圧力媒体として用い，圧力1000kg/
cm2,温度1650℃，保持時間２時間の条件でHIP処理を行
なった。
媒としてボールミルにて20〜40時間混合した。これを
過・乾燥後，有機系バインダを添加し,30×30×10mmの
ブロックに加圧成型した。次に,1750℃の温度で２時間
の焼結を行なった。なお，焼結時の雰囲気は添加したSi
3N4の熱分解を防ぐため9kg/cm2のN2雰囲気下とした。さ
らに焼結後,N2ガスを圧力媒体として用い，圧力1000kg/
cm2,温度1650℃，保持時間２時間の条件でHIP処理を行
なった。
以上の工程により得られた試料の材料特性の評価とし
て，相対密度，ビッカース硬化Hv,抗折強度F,比抵抗の
測定を行なった。また，各試料より５×５×20mmの角柱
を切り出した後，該角柱の隣接する５×20mmの２面を鏡
面加工し，陵部に生じた２×２μｍ以上のチッピング数
を1000倍の倍率を有する光学顕微鏡を用いてカウントし
て1cm当りの発生率に換算し，加工性の評価項目とし
た。なお，チッピングの大きさはその長さ別に２〜10μ
m,11〜50μm,51μｍ以上の３水準に分類した。
て，相対密度，ビッカース硬化Hv,抗折強度F,比抵抗の
測定を行なった。また，各試料より５×５×20mmの角柱
を切り出した後，該角柱の隣接する５×20mmの２面を鏡
面加工し，陵部に生じた２×２μｍ以上のチッピング数
を1000倍の倍率を有する光学顕微鏡を用いてカウントし
て1cm当りの発生率に換算し，加工性の評価項目とし
た。なお，チッピングの大きさはその長さ別に２〜10μ
m,11〜50μm,51μｍ以上の３水準に分類した。
以上の結果を第２表に示した。
試料No.1〜10の本発明の適用例と，試料No.11〜23の
比較例からわかる様に,Sc2O3、La2O3、CeO2、Pr6O11、S
m2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3のうち、Sc2O3、Pr6O11、Tm
2O3、Yb2O3、Lu2O3の少なくとも一種を必須要素とする
添加物を１〜10wt％、Cr2O3,TiO2,Y2O3,MgOの少なくと
も一種を１〜5wt％,Si3N4を１〜10wt％，これらを同時
に添加する事により，無添加例（No.11）に比較し，ビ
ッカース硬度Hvは600〜800の著しい向上を示し，組織的
にも小粒径となっている。また，従来例より100℃以上
低い1750℃で焼結し,1650℃でHIP処理をしているにもか
かわらず，相対密度は99.96〜99.98％と高く，抗折強度
Ｆの値も２倍以上の上昇を示している。
比較例からわかる様に,Sc2O3、La2O3、CeO2、Pr6O11、S
m2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3のうち、Sc2O3、Pr6O11、Tm
2O3、Yb2O3、Lu2O3の少なくとも一種を必須要素とする
添加物を１〜10wt％、Cr2O3,TiO2,Y2O3,MgOの少なくと
も一種を１〜5wt％,Si3N4を１〜10wt％，これらを同時
に添加する事により，無添加例（No.11）に比較し，ビ
ッカース硬度Hvは600〜800の著しい向上を示し，組織的
にも小粒径となっている。また，従来例より100℃以上
低い1750℃で焼結し,1650℃でHIP処理をしているにもか
かわらず，相対密度は99.96〜99.98％と高く，抗折強度
Ｆの値も２倍以上の上昇を示している。
以上，密度の上昇，機械強度の向上，粒組織の微細化
のために，チッピング発生率も低く，加工性が改善され
ている。また同時に，比抵抗の値も１桁増加し,10-1Ω
・cmのレベルに達している。
のために，チッピング発生率も低く，加工性が改善され
ている。また同時に，比抵抗の値も１桁増加し,10-1Ω
・cmのレベルに達している。
これに対し,Sc2O3,La2O3,CeO2,Pr6O11,Sm2O3,Tm2O3,Y
b2O3,Lu2O3の少なくとも一種の添加量が1wt％未満の場
合（No.12〜14）焼結性は改善されず，よって相対密度
も91％程度と低く，またチッピングも多発している。
b2O3,Lu2O3の少なくとも一種の添加量が1wt％未満の場
合（No.12〜14）焼結性は改善されず，よって相対密度
も91％程度と低く，またチッピングも多発している。
一方,Cr2O3,TiO2,Y2O3,MgOの少なくとも一種の添加量
が1wt％未満の時（No.15,17）粒成長整合効果は見られ
ず，これが原因となり11〜50μｍの中程度のチッピング
の発生率が増加している。また，添加量が5wt％を越え
ると（No.16）焼結性の低下をきたし，故にチッピング
も多発している。
が1wt％未満の時（No.15,17）粒成長整合効果は見られ
ず，これが原因となり11〜50μｍの中程度のチッピング
の発生率が増加している。また，添加量が5wt％を越え
ると（No.16）焼結性の低下をきたし，故にチッピング
も多発している。
また，試料No.19では，添加物B,Cともに本発明の範囲
を越えているが，この場合，焼結性は向上し相対密度は
高いものの粒界に添加物が析出し，強度の低下をきた
し，故にチッピングが多発している。特に、添加物Ｂに
ついては、添加量が10wt％を越えると、高価となるだけ
でなく、硬度及び強度の低下、チッピングの多発とな
る。
を越えているが，この場合，焼結性は向上し相対密度は
高いものの粒界に添加物が析出し，強度の低下をきた
し，故にチッピングが多発している。特に、添加物Ｂに
ついては、添加量が10wt％を越えると、高価となるだけ
でなく、硬度及び強度の低下、チッピングの多発とな
る。
さらに,Si3N4の添加量が1.0wt％未満の場合（No.11〜
21），比抵抗の値は10-2Ω・cmの従来のレベルであり，
これに対し10wt％を越えると（No.22〜23）,Si3N4の難
焼結性が現れるため反応性が低下し，相対密度も上らな
い。添加量が1wt％以上で比抵抗の値が上昇しているの
は,Al2O3−TiCセラミクスが導電性を示す原因であるTiC
中の遊離炭素がSi3N4中のSiと反応して高抵抗のSiCが生
成した事，および絶縁材であるSi3N4が均一に分散した
事の相乗効果によるものと推察される。添加量が1wt％
未満ではSi3N4が均一に分散されにくく，このため上記
の効果が得られない。また，添加量が１〜10wt％の時
（No.1〜10）Si3N4の高強度特性が現れ,1wt％未満（No.
20,21）に比較してビッカース硬度Hv,抗折強度Ｆともに
向上している。
21），比抵抗の値は10-2Ω・cmの従来のレベルであり，
これに対し10wt％を越えると（No.22〜23）,Si3N4の難
焼結性が現れるため反応性が低下し，相対密度も上らな
い。添加量が1wt％以上で比抵抗の値が上昇しているの
は,Al2O3−TiCセラミクスが導電性を示す原因であるTiC
中の遊離炭素がSi3N4中のSiと反応して高抵抗のSiCが生
成した事，および絶縁材であるSi3N4が均一に分散した
事の相乗効果によるものと推察される。添加量が1wt％
未満ではSi3N4が均一に分散されにくく，このため上記
の効果が得られない。また，添加量が１〜10wt％の時
（No.1〜10）Si3N4の高強度特性が現れ,1wt％未満（No.
20,21）に比較してビッカース硬度Hv,抗折強度Ｆともに
向上している。
従って,Sc2O3、La2O3、CeO2、Pr6O11、Sm2O3、Tm
2O3、Yb2O3、Lu2O3のうち、Sc2O3、Pr6O11、Tm2O3、Yb2
O3、Lu2O3の少なくとも一種を必須要素とする添加物を
１〜10wt％、Cr2O3,TiO2,Y2O3,MgOの少なくとも一種を
１〜5wt％,Si3N4を１〜10wt％これらを同時に添加する
事で機械加工性に優れ，かつ比抵抗の値が従来のものよ
り１桁高い高密度Al2O3−TiCセラミクス基板材料が得ら
れる事が分った。
2O3、Yb2O3、Lu2O3のうち、Sc2O3、Pr6O11、Tm2O3、Yb2
O3、Lu2O3の少なくとも一種を必須要素とする添加物を
１〜10wt％、Cr2O3,TiO2,Y2O3,MgOの少なくとも一種を
１〜5wt％,Si3N4を１〜10wt％これらを同時に添加する
事で機械加工性に優れ，かつ比抵抗の値が従来のものよ
り１桁高い高密度Al2O3−TiCセラミクス基板材料が得ら
れる事が分った。
これは添加物B,C,Dの添加量が上記範囲内の時に，添
加物Ｂの焼結促進効果，添加物Ｃの粒成長整合効果，添
加物Ｄ（Si3N4）の強度向上かつ比抵抗改善の相乗効果
が最大となるためである。
加物Ｂの焼結促進効果，添加物Ｃの粒成長整合効果，添
加物Ｄ（Si3N4）の強度向上かつ比抵抗改善の相乗効果
が最大となるためである。
なお，主成分に関してはTiCとAl2O3の合計に対するTi
Cのwt％が15未満では，ビッカース硬度Hvが2000以下に
なり，また60を越えると焼結性が著しく低下し密度が向
上しないため，主成分のTiC量を15〜60wt％に限定して
いる。
Cのwt％が15未満では，ビッカース硬度Hvが2000以下に
なり，また60を越えると焼結性が著しく低下し密度が向
上しないため，主成分のTiC量を15〜60wt％に限定して
いる。
＜発明の効果＞ 以上の結果から明らかな様に本発明によれば，小粒径
組織かつ緻密で機械加工性に優れ，比抵抗の値が従来の
10-2Ω・cmのレベルから１桁高い10−１Ω・cmのレベル
を示す薄膜磁気ヘッド用高密度Al2O3−TiCセラミクス基
板を容易に製造する事ができる。
組織かつ緻密で機械加工性に優れ，比抵抗の値が従来の
10-2Ω・cmのレベルから１桁高い10−１Ω・cmのレベル
を示す薄膜磁気ヘッド用高密度Al2O3−TiCセラミクス基
板を容易に製造する事ができる。
Claims (1)
- 【請求項１】TiCを15〜60wt％含み残部Al2O3よりなる主
成分Ａの100重量部に対し、Sc2O3、La2O3、CeO2、Pr6O
11、Sm2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3のうちからSc2O3、Pr6
O11、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3の少なくとも一種を含むよう
に選択されてなる添加物Ｂを１〜10wt％、Cr2O3、Ti
O2、Y2O3、MgOより選択されてなる添加物Ｃを１〜5wt
％、かつ添加物ＤとしてSi3N4を１〜10wt％、を同時に
添加してなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド用基板材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62207384A JP2640471B2 (ja) | 1987-08-22 | 1987-08-22 | 薄膜磁気ヘッド用基板材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62207384A JP2640471B2 (ja) | 1987-08-22 | 1987-08-22 | 薄膜磁気ヘッド用基板材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6452213A JPS6452213A (en) | 1989-02-28 |
| JP2640471B2 true JP2640471B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=16538841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62207384A Expired - Fee Related JP2640471B2 (ja) | 1987-08-22 | 1987-08-22 | 薄膜磁気ヘッド用基板材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2640471B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0477372A (ja) * | 1990-07-18 | 1992-03-11 | Natl House Ind Co Ltd | 無機質発泡板の製法 |
-
1987
- 1987-08-22 JP JP62207384A patent/JP2640471B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6452213A (en) | 1989-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |