JP2760137B2 - 磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

磁気ヘッドの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気ヘッドの製造方法に関するものであ
り、特に微粒子の噴射による非磁性材料の堆積を利用し
た新規な製造方法に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、磁気コアの溝部への非磁性材料の充填を、
微粒子の噴射による堆積を利用して行うことにより、偏
摩耗の少ない磁気ヘッドを製造可能とするものである。
さらに本発明は、微粒子の噴射による非磁性材料の堆
積と、金属拡散によるギャップ接合を組み合わせること
により、ガラス融着の如き高温での熱処理が必要のない
磁気ヘッドの製造方法を提供しようとするものである。
〔従来の技術〕
近年、低温金属拡散を応用した接合方法が開発され、
磁気ヘッドの製造において主としてギャップ接合(ギャ
ップ形成時の磁気コア同士の接合)への適用が考えられ
ている。
この低温金属拡散を利用すれば、ガラス融着の如き高
温での熱処理が不要となり、例えば,いわゆるメタル・
イン・ギャップ型の磁気ヘッドにおいて、耐熱性の低い
アモルファス合金等の使用が可能となる。
ところで、前述の低温金属拡散により磁気コアをギャ
ップ接合した場合、トラック幅規制溝内への非磁性材料
の充填が問題となる。
すなわち、通常のビデオヘッドにおいては、耐摩耗性
を考慮してトラック幅に比べてコア幅(磁気記録媒体に
対する摺動幅)を大きく設計するのが一般的であり、し
たがって磁気コアにはトラック幅を規制する溝加工が施
されている。これまでのガラス融着によりギャップ接合
を行った場合、前記溝内はガラスによって充填されるこ
とになるが、前記低温金属拡散を採用した場合、前記溝
は空間として残る。かかる空間が残ると、例えば磁気テ
ープ走行時に磁気テープに損傷を与えたり、磁気テープ
に対する当たりを悪化させる等の不都合が生ずる。
そこで、低温金属拡散により磁気コアをギャップ接合
した後、ガラスを充填すれば前記不都合が解消されるも
のと考えられるが、結局ヘッド作製プロセスにおいてガ
ラス作業温度まで温度を上げる必要があり、信頼性の高
い高融点ガラスを使用した場合には結晶化温度の低いア
モルファス合金等を使用することが不可能となり、低温
金属拡散による接合のメリットが薄れることになる。
低温金属拡散接合の利点を生かすためには、融点の低
いガラスを使用すればよいが、ガラスの信頼性に欠け、
偏摩耗による悪影響が問題となる。また、融点が低いと
言ってもある程度の熱処理は避けられず、やはり使用可
能な金属磁性材料に制約が加わる。
〔発明が解決しようとする課題〕
このように、トラック幅規制溝内へのガラスの充填
は、高温での熱処理が必要であることから磁気ヘッド材
の選択等に関して様々な制約を与え、低温金属拡散接合
の利点を生かしきれないのが実情である。また、ガラス
融着の場合には、低温金属拡散接合の有無にかかわら
ず、ガラス自身の耐摩耗性の不足に起因して偏摩耗の問
題が生ずる虞れもある。
そこで本発明は、前述の従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、偏摩耗による悪影響のない磁気ヘッド
の製造方法を提供することを目的とする。
また本発明は、高温での熱処理が不要で、低温金属拡
散接合の利点を最大限に生かすことが可能な磁気ヘッド
の製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明は、溝加工によ
りトラック幅が規制されてなる磁気コアに対して非磁性
材料からなる微粒子を噴射し、前記溝内に前記非磁性材
料を充填することを特徴とするものである。
さらに本発明は、溝加工によりトラック幅が規制され
てなる磁気コアに対して非磁性材料からなる微粒子を噴
射し、前記溝内に前記非磁性材料を充填するとともに、
磁気コアの接合面にそれぞれ金属層を形成し、加圧加熱
によりこれら金属層を拡散せしめ、磁気コア同士を接合
することを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明においては、非磁性材料からなる微粒子を噴射
することにより、熱処理を必要とすることなく溝内に非
磁性材料が堆積される。
このとき、噴射する非磁性材料として耐摩耗性の高い
材料を選択することで、偏摩耗による悪影響が解消され
る。
また、微粒子の噴射による非磁性材料の充填と低温金
属拡散によるギャップ接合を組み合わせることで、磁気
ヘッド製造過程における高温での熱処理が皆無となる。
〔実施例〕
以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明
する。
実施例1 本実施例は、トラック幅規制溝内に予め微粒子の噴射
により非磁性材料を充填し、しかる後低温金属拡散によ
りギャップ接合を行うようにした例である。
本実施例では、先ず第1図Aに示すように、フェライ
ト等からなる基板(1)に対してトラック幅規制溝(1
a)並びに巻線溝(1b)の溝加工を施し、磁気ギャップ
面にスパッタリング等の真空薄膜形成技術あるいはメッ
キ法等によりアモルファス合金等からなる軟磁性金属薄
膜(2)を成膜する。
成膜する軟磁性薄膜(2)としては、例えばCoZr,CoN
b等からなるアモルファス合金や,いわゆる2相アモル
ファス合金等の非晶質軟磁性薄膜の他、Fe−N系軟磁性
薄膜やFe−Al−Si,Fe−Ga−Si,Fe−Ga−Si−Ru等の結晶
質軟磁性薄膜等、公知の材料がいずれも使用可能であ
る。
次いで、第1図Bに示すように、先端形状が矩形状の
ノズル(3)より非磁性材料(4)を噴射し、前記トラ
ック幅規制溝(1a)及び巻線溝(1b)内に当該非磁性材
料(4)を充填する。
この非磁性材料(4)を噴射において、最も特徴的な
ことは、平均粒径0.01〜3μmの極微粒子を使用するこ
とである。このような極微粒子を使用することで、被加
工面においてこれまでとは全く異なる現象が起こり、例
えば極微粒子の入射角を被加工面の法線方向に対して0
〜10゜とすることで、前記極微粒子を構成する材料が被
加工面上に堆積(デポジション)される。
非磁性材料(4)〔極微粒子〕としては、非磁性で微
粒子となることが可能な材料であれば如何なるものであ
ってもよく、例えばアルミナやSiO2等の酸化物,窒化
物,炭化物が使用でき、さらにはガラス(例えば鉛ガラ
ス)等融点の低い材料も使用可能である。ただし、耐摩
耗性を考慮すると硬度の高い材料が好ましい。
以下、非磁性材料(4)を噴射してトラック幅規制溝
(1a),巻線溝(1b)内に充填するための加工装置の一
例について説明する。
この加工装置は、大別して圧縮空気を供給するエアー
コンプレッサー(101)と、このエアーコンプレッサー
(101)よりも送り出された圧縮空気に極微粒子を混合
する混合室(102)と、圧縮空気と共に極微粒子を被加
工物に噴射するための噴射室(103)及びこの噴射室(1
03)より極微粒子を回収吸引する排風機(104)とによ
り構成されている。
上記エアーコンプレッサー(101)からは、空気供給
パイプ(105)が導出され、この空気供給パイプ(105)
は、さらに第1の供給パイプ(106)と第2の供給パイ
プ(107)とに分岐され、それぞれ混合室(102)に接続
されている。なお、前記空気供給パイプ(105)の中途
部には、混合室(102)へ供給される圧縮空気の圧力を
調整する調整弁(108)及び混合室(102)への圧縮空気
の供給を制御する電磁弁(109)が設けられ、また第2
の供給パイプ(107)の中途部には、当該第2の供給パ
イプ(107)への圧縮空気の流量を調整する調整弁(11
0)が設けられている。
一方、上記混合室(102)の上部には、極微粒子の供
給部(111)が設けられており、当該供給部(111)の蓋
体(112)を開蓋して極微粒子を供給するようになって
いる。
極微粒子としては、先にも述べた通り平均粒径3μm
以下程度の微粒子が使用される。
前記供給部(111)の底部は、円錐形状の斜面とさ
れ、中央部には前記混合室(102)への投入口(111a)
が設けられるとともに、当該投入口(111a)に嵌合する
円錐形状の供給弁(113)が設けられている。前記供給
弁(113)は、前記蓋体(112)の中央部を貫通して配設
されており、その基端部に設けられた係止部(113a)と
蓋体(112)の間にコイルバネ(114)を介在せしめるこ
とで図中上方に付勢されている。したがって、通常は円
錐部(113b)の周面が前記投入口(111a)に密着するこ
とで閉塞するようにされており、必要に応じて前記コイ
ルバネ(114)に抗して供給弁(113)を押圧操作するこ
とで前記円錐部(113b)の投入口(111a)への密着状態
が解除され、供給部(111)内の極微粒子が混合室(10
2)内に落下せしめられるようになっている。
上記混合室(102)は、円筒状の容器とされ、その内
部に極微粒子(115)が収容されている。該混合室(10
2)の底部はやはり円錐形状とされており、底面にサー
メット(金属粉を焼結して形成される無数の微細孔を有
する多孔質板)等よりなる円板状のフィルター(116)
が設けられるとともに、前記エアーコンプレッサー(10
1)の第1の供給パイプ(106)が当該フィルター(11
6)の背面側に接続されている。したがって、前記第1
の供給パイプ(106)に供給される圧縮空気は、フィル
ター(116)を介して混合室(102)内へ導入されること
になる。
また、上記フィルター(116)の周囲の斜面には、複
数の振動手段(117)が設けられている。前記振動手段
(117)は、例えば上下一対の圧電素子と電極とから構
成される,いわゆるバイモルフであって、その自由端が
フィルター(116)の上方に臨むように円環状に配置さ
れ、基端部が混合室(102)の円錐状の斜面に固定され
ている。
上記振動手段(117)は、例えば所定の交流電圧を印
加することによりその自由端を上下方向に振動させるこ
とができ、前記極微粒子(115)を機械的に分散させな
がらフィルター(116)からの圧縮空気と撹拌混合する
エアーバイブレータ効果を付与することができる。な
お、印加する交流電圧の周波数は、例えば200〜400Hz程
度の高周波であってよく、バイモルフの共振周波数とほ
ぼ等しくすることが望ましい。さらに、隣合う振動手段
(116)の振動の位相を逆にすると一層効果的である。
また本例では、前記振動手段(117)の基端側半分を
覆ってゴムシート(118)が貼着されており、当該振動
手段(117)の下側に極微粒子(115)が入り込んで振動
を阻害するのを防ぐようにしている。
上記フィルター(116)の中央部には、混合室(102)
の底部を貫通する送り出しパイプ(119)が一端を当該
混合室(102)内に開口する如く植立されており、混合
室(102)で圧縮空気により撹拌分散された極微粒子(1
15)を送り出すようになっている。前記送り出しパイプ
(119)の中途部には、上記第2の供給パイプ(107)の
先端部(107a)が挿入されており、この第2の供給パイ
プ(107)より供給される圧縮空気の空気流によって生
じる負圧によって、当該送り出しパイプ(119)内に極
微粒子(115)が吸い込まれ、圧縮空気と混合して送り
出される。また、この送り出しパイプ(119)は、ブラ
スト室(103)まで延在されており、その先端部にノズ
ル(120)が設けられるとともに、中途部には振動手段
(121)が設けられ、送り出される極微粒子(115)が当
該送り出しパイプ(119)の中途部に堆積することを防
止している。
送り出しパイプ(119)は、例えばウレタンチュー
ブ,ナイロンチューブ,ビニールチューブ等の可撓性チ
ューブによって構成されており、急激に曲げることは避
けて緩やかに曲げるように配置されている。また各パイ
プの連結部は、段差等を避けて空気だまりができないよ
うな構造とされており、極微粒子(115)の堆積による
目詰まりを未然に防止するようにしている。
なお、混合室(102)の底面において、前記送り出し
パイプ(119)の周囲には、空気吹き出し口(112)が穿
設されており、前記第1の供給パイプ(106)から供給
される圧縮空気の一部が当該空気吹き出し口(122)か
ら噴出し、送り出しパイプ(119)の入口(119a)近傍
で乱気流を生ぜしめ極微粒子(115)を強力に撹拌する
ようにされている。
混合室(102)内には、さらに上記供給弁(113)の底
面に回動軸(123)が固定される撹拌機構(124)が設け
られている。この撹拌機構(124)は、前記回動軸(12
3)から延長されるアーム部(124a)と、金属の細線
(いわゆる針金)等からなる枠体(124b)と、前記枠体
(124b)の下側縁に沿って設けられるブラシ(124c)と
から構成されるもので、回動軸(123)を駆動すること
で混合室(102)内で凝集した極微粒子(115)の塊を粉
砕する機能を有している。
また、混合室(102)の上記送り出しパイプ(119)の
上方位置には、集粉器(125)が設けられており、この
集粉器(125)の底部は、送り出しパイプ(119)の入口
(119a)と対向する台形状の集粉凹部(125a)が形成さ
れている。前記集粉器(125)の上半分は、多孔質体か
らなるフィルター(125b)とされており、導出パイプ
(126)を介して排風機(104)に接続されている。な
お、前記導出パイプ(126)の中途部には、排気の流れ
や量を調整する電磁弁(127)や排気量調整弁(128)が
設けられている。
排風機(104)は、内部にフィルター(129)及び吸引
ファン(130)を有し、吸引ファン(130)によってフィ
ルター(129)を介して導出パイプ(126)より空気を吸
引し、排気口(131)より排気するものである。したが
って、混合室(102)内からの排気は、前記フィルター
(129)によって清浄化されて外部に排出される。な
お、フィルター(129)によって取り除かれた極微粒子
は、当該フィルター(129)の下方に設けられる集塵溜
まり部(132)内に収容される。
その他、前記混合室(102)の上部には、シリカゲル
等の吸湿手段(133)及びヒータ等の加熱手段(134)が
設けられており、さらに混合室(102)の周囲にもヒー
タ(135)が巻回され、混合室(102)内の極微粒子(11
5)を乾燥状態に保ち凝集を防止するようになされてい
る。
一方、噴射室(103)には、前記混合室(102)からの
送り出しパイプ(119)の先端に取り付けられるノズル
(120)〔先の第1図Bにおけるノズル(3)に相当す
る。〕が配設され、これと対向して被加工物(136)
〔ここでは第2図Aに示す構成を有するフェライト基
板〕が配置されている。
被加工物(136)の周囲は、吸気ボックス(139)によ
って覆われており、噴射室(103)内への極微粒子(11
5)の散乱が防止されている。噴射室(103)内に極微粒
子(115)が散乱すると、例えば作業者が噴射室(103)
の扉を開けたときに極微粒子(115)が外部に漏れる危
険があり、また、極微粒子(115)の回収効率も低下す
る。
上記噴射室(103)の底部はやはり円錐状とされると
ともに返送パイプ(140)が設けられ、この返送パイプ
(140)は吸気ボックス(139)の返送パイプ(141)と
共に蓋体(112)を介して前述の供給部(111)へと導か
れている。また、噴射室(103)の底部にもバイモルフ
等からなる振動手段(142)が設けられており、落下す
る極微粒子(115)をエアーバイブレーションによって
速やかに排出するようになされている。
ここで、前記蓋体(112)の他端側には前記導出パイ
プ(126)と共に排風機(104)と接続される排気パイプ
(143)が配管されており、また円筒状の仕切り板(14
4)が垂下されている。したがって、返送パイプ(14
0),(141)を介して回収された極微粒子は、前記仕切
り板(144)による迂回路を経由することで、サイクロ
ンと同様の原理により大まかに分級され、前記供給部
(111)内へと落下される。これに対して、不要な空気
は、排気パイプ(143)を通して排風機(104)から排出
される。なお、前記排気パイプ(143)の中途部には、
排気の流れを制御する電磁弁(145)が設けられてい
る。
以上のように構成される加工装置は、次の如く動作さ
れる。
先ず、エアーコンプレッサー(101)から送り出され
た圧縮空気は、第1の供給パイプ(106)と第2の供給
パイプ(107)に分流され、第1の供給パイプ(106)に
分流された圧縮空気はフィルター(116)あるいは空気
吹き出し口(122)から混合室(102)内へ流入される。
この際、圧縮空気が極微粒子(115)の中を通ることに
より,いわゆるエアーバイブレーター効果によって極微
粒子(115)が撹拌され、その一部が集粉器(125)の集
粉凹部(125a)によって送り出しパイプ(119)の入口
(119a)付近に集められる。
この撹拌に際しては、振動手段(117)による機械的
な分散も行われ、前記エアーバイブレーター効果が効果
的に持続される。また、集粉器(125)に接続される導
出パイプ(126)の中途部に設けられる電磁弁(127)
と、供給部(111)の蓋体(112)に接続される排気パイ
プ(143)の中途部に設けられる電磁弁(145)は、一定
の周期で互いに開閉状態が逆になるように制御され、こ
れらの開閉操作による圧力差によって混合室(102)内
の極微粒子(115)が一層撹乱されるようになってい
る。なお、このとき、排気量調整弁(128)によって混
合室(102)内からの排気量をある一定量まで減らすと
上記圧力差が小さくなり、前記周期的な開閉操作を行っ
ても極微粒子(115)はほぼ一定に噴射されるようにな
る。
一方、第2の供給パイプ(107)に分流された圧縮空
気は、送り出しパイプ(119)にストレートに送り込ま
れ、その空気流によって負圧となることによって入口
(119a)付近に集められた極微粒子(115)が吸い込ま
れ、当該送り出しパイプ(119)内で圧縮空気と混合さ
れる。
そして、この圧縮空気と極微粒子(115)の混合物が
送り出しパイプ(119)を通ってノズル(120)より噴射
され、被加工物(136)の被加工面に吹きつけられて加
工(堆積)が行われる。研磨粉(115)の吹きつけ速度
は50m/秒以上であることが好ましく、50km/秒以上であ
ることがより好ましい。
使用済みの極微粒子は、返送パイプ(140),(141)
を介して供給部(111)に戻され、再使用に供される。
以上の加工装置により、トラック幅規制溝(1a)及び
巻線溝(1b)内に非磁性材料(4)を充填した後、第1
図Cに示すように、ポリッシング加工により軟磁性金属
薄膜(2)の被ギャップ形成面を磨き出し、さらに再度
巻線溝(1c)加工を施す。
次いで、一対のフェライト基板(1)を第1図Dに示
す如く突き合わせ、低温金属拡散により接合する。
この低温金属拡散による接合に際しては、第4図に示
すように、双方の軟磁性金属薄膜(2)の表面に第1の
金属層(5)並びに第2の金属層(6)を形成し、第2
の金属層(6)同士を1M〜100MPa程度の圧力下,150〜30
0℃程度の条件で加圧加熱する。したがって、前記第2
の金属層(6)には熱拡散し易い材料が用いられ、Au,A
g,Pd等が用いられる。一方、第1の金属層(5)は、密
着性等を考慮してCr,Ti等の金属材料が用いられるが、
さらにSiO2等の下地層を設けるようにしてもよい。
ここでは、第1の金属層(5)をCr,第2の金属層
(6)をAuとし、100kg f/cm2の圧力を加えながら、10
-6Torrの真空下で250℃,一時間の熱処理を行った。
これをスラインシグすることにより、第2図に示す磁
気ヘッドが得られる。
得られる磁気ヘッドにおいては、磁気ギャップgの両
側に存在するトラック幅規制溝(1a)内が非磁性材料
(4)で充填された形となっており、偏摩耗の少ない磁
気ヘッドとされている。
実施例2 本実施例は、非磁性材料をフェライト基板接合後に磁
気記録媒体対接面側から充填するようにした例である。
本例においては、第5図Aに示すように、先ずフェラ
イト基板(11)にトラック幅規制溝(11a)及び巻線溝
(11b)を切削加工し、軟磁性金属薄膜(12)を成膜す
る。
次いで、第5図Bに示すように、これらフェライト基
板(11)を低温金属拡散によりギャップ接合する。低温
金属拡散による接合は、先の実施例1と同様に行えばよ
い。
本実施例では、フェライト基板(11)を接合した後、
磁気記録媒体摺動面側から非磁性材料を噴射する。
すなわち、第5図Cに示すように、接合一体化したフ
ェライト基板(11)の巻線溝(11b)内にストッパ(1
3)を入れ、この状態でノズル(14)から非磁性材料(1
5)を噴射する。非磁性材料(15)を噴射するための加
工装置や噴射条件,使用する材料等は先の実施例1と同
様である。また、ストッパ(13)は、後に溶剤等によっ
て溶解除去し得る材料で構成することが好ましく、ワッ
クス(例えば日化精工社製,ステッキワックスやエレク
トロンワックス等)等が好適である。これらワックス
は、軟化点が低いため、60〜70℃程度に加熱して一部軟
化させることにより前記巻線溝(11b)内に固定するこ
とができ、極微粒子の噴射により安定して非磁性材料
(15)を堆積することが可能である。
非磁性材料(15)の噴射の後、磁気記録媒体摺動面の
円筒加工を行い、溶剤洗浄によりストッパ(13)を除去
し、最後にスライシング加工することで第6図に示すよ
うな磁気ヘッドが得られる。
この磁気ヘッドにおいても、磁気ギャップgの両側に
存在するトラック幅規制溝(11a)内が非磁性材料(1
5)で充填された形となっており、やはり偏摩耗の少な
い磁気ヘッドとされている。
またいずれの実施例においても、低温金属拡散による
ギャップ接合と非磁性材料の噴射による充填を組み合わ
せているので、高温での熱処理工程が不要となってお
り、軟磁性金属薄膜(2)あるいは軟磁性金属薄膜(1
2)の材料選択の自由度が大きなものとなっている。
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかなように、本発明において
は、非磁性材料を噴射することにより溝の充填を行うよ
うにしているので、耐摩耗性の高い材料を充填すること
が可能となり、ガラス充填ヘッドに比べて偏摩耗による
悪影響が少なく、出力の高い磁気ヘッドが製造可能であ
る。
また、低温金属拡散によるギャップ接合と組み合わせ
ることにより、高温での熱処理を必要とすることがで
き、結晶化温度の低いアモルファス材料等をコア材とし
て使用することが可能となる。したがって、低温金属拡
散接合の利点を十分に生かし、電磁変換特性に優れた磁
気ヘッドの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図A乃至第1図Dは本発明を適用した一実施例にお
ける製造工程を工程順に示す概略斜視図であり、第2図
は製造される磁気ヘッドの構成を示す概略斜視図、第3
図は非磁性材料を噴射するための加工装置の構成例を示
す概略断面図、第4図は低温金属拡散による接合状態を
示す要部拡大断面図である。 第5図A乃至第5図Cは本発明を適用した他の実施例に
おける製造工程を工程順に示す概略斜視図であり、第6
図は製造される磁気ヘッドの構成を示す概略斜視図であ
る。 1,11……フェライト基板 1a,11a……トラック幅規制溝 2,12……軟磁性金属薄膜 4,15……非磁性材料
フロントページの続き (72)発明者 池田 義人 東京都品川区北品川6丁目5番6号 ソ ニー・マグネ・プロダクツ株式会社内 (72)発明者 青木 薫 東京都品川区北品川6丁目5番6号 ソ ニー・マグネ・プロダクツ株式会社内 (72)発明者 小島 直人 東京都品川区北品川6丁目5番6号 ソ ニー・マグネ・プロダクツ株式会社内 (72)発明者 三島 彰生 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/127 - 5/255

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溝加工によりトラック幅が規制されてなる
    磁気コアに対して非磁性材料からなる微粒子を噴射し、
    前記溝内に前記非磁性材料を充填することを特徴とする
    磁気ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】溝加工によりトラック幅が規制されてなる
    磁気コアに対して非磁性材料からなる微粒子を噴射し、
    前記溝内に前記非磁性材料を充填するとともに、 磁気コアの接合面にそれぞれ金属層を形成し、加圧加熱
    によりこれら金属層を拡散せしめ、磁気コア同士を接合
    することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
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