JPH01222071A

JPH01222071A - 磁気ヘッド用コアの製造方法

Info

Publication number: JPH01222071A
Application number: JP63047540A
Authority: JP
Inventors: Hideto Midaiji; 三大寺　秀人; Fuminori Takeya; 竹矢　文則
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1988-03-02
Filing date: 1988-03-02
Publication date: 1989-09-05
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPH0689460B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、磁気ヘッド用コアの製造方法に関し、特にレ
ーザーによって熱化学反応を誘起させるレーザー誘起エ
ツチングを用いたトラックの磁気ヘッド用コアを製造す
る方法に関するものである。

（従来の技術）近年、フロッピーディスク装置（ＦＤＤ）　、固定磁気
ディスク装置（ＲＤＤ）　、ＶＴＲ等の磁気記録は高密
度化の一途をたどり、それに伴ない磁気ヘッドのトラッ
ク幅は狭（且つ高精度になる傾向にある。

現在、トラック幅の寸法精度は、ＶＴＲ，ＦＤＤで±２
μｍ以下、ＲＤＤでは±１μ…以下が必要である。

これらの磁気ヘッド用コアを形成するに際して、従来か
らトラック部を空気中においてレーザー加工で行うこと
が知られており、特開昭５１−２９１１８号公報、特開
昭５７−２１２６１７号公報等に開示されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながらこれらの方法では、被加工物の加工温度は
被加工物の融点温度以上に達するため、加工面には熱に
よる加工歪やそれに伴うクラックを生じ、磁気ヘッドの
特性劣化を招いていた。また、加工面及びその周辺部に
は、被加工物の溶融凝固物や溶融飛散物の付着が起こる
とともに熱歪やクラック等の問題もあり、面粗度や寸法
精度が低下して近年要望の高い寸法精度±２μｍ以下の
高精度のトラック加工が行えない問題があった。

この発明は上記従来の課題を解消するためになされたも
のであり、その目的とするところは、レーザー誘起エツ
チング方法により高精度のトラックを加工し、信頬性の
高い磁気ヘッド用コアを製造し得る方法を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）本発明に従う磁気ヘッド用コアの製造方法は、磁気ヘッ
ド用コアのトラック幅をレーザー加工で規定する製造方
法において、１０−ｔ％〜９０ｗｔ％のリン酸水溶液中
で、５０〜１９００ｍＷのパワーＰを有する５０μｍ以
下の径のレーザービームを、走査速度■が２〜２００　
ｕ　ｍ／ｓｅｅの範囲で、■≦０．３ＩＰ　＋３４の関
係式と■≦−０，１４Ｐ　＋　２７１の関係式を同時に
成り立たせる走査速度で照射し、レーザー誘起エツチン
グにより加工することを特徴とするものである。

（作　用）上述した構成において、コイル巻線孔と磁気ギャップを
有するギャップバーに対して、リン酸水溶液中でギャッ
プバー表面に所定のレーザー光を所定の走査速度で照射
することにより、ギャップバーとリン酸との化学反応を
誘起させるとともに、リン酸水溶液が加工点の進行方向
前方から加工点の後方に向かって流れを起こす。そのた
め、加工点へのリン酸の供給が常に行われると同時に、
加工点から切削くずの排除が速やかに行われ、レーザー
誘起エツチングが進行することとなる。その結果、本発
明のレーザー誘起エツチングにより溝あるいは孔加工を
行い、トラックを形成すれば、従来のレーザー加工にお
ける被加工物の溶融凝固、熱による加工歪や変質、クラ
ック等の問題を解消することができる。

磁気へラドコアは、フェライト等からなるギャップバー
に対してレーザー誘起エツチングによりトラック幅を規
定する溝あるいは孔加工を行って、トラックを形成した
後、必要に応じてトラックを補強するためのガラスを溝
あるいは孔の内部に埋込む工程、磁気ヘッドの記録媒体
との摺動面からコイル巻線孔までの磁気ギャップの深さ
、すなわちデプス深さが所要の寸法となるまで摺動面を
研磨する工程、さらに所要のコア幅にスライスする工程
等の後加工を経て得られる。

チフス深さは、ＶＴＲ，ＦＤＤで３０μ鋼程度、ＲＤＤ
で５μｍ程度である。従って、このギャップバーに対し
てトラックを形成するに際し、トラックを規定す、るた
めの溝あるいは孔の深さは、摺動面研磨等の後加工のこ
とを考慮に入れると、少なくとも１０１Ｉ１１以上が必
要であり、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは５
０μｍ以上が必要である。また、トラックを規定する寸
法精度は±２μｍ以下が必要であり、好ましくは±１μ
清以下が必要である。

本発明の方法に於いては、加工深さ及び寸法精度はレー
ザーパワーとレーザービーム走査速度との関係で論じら
れる。実験の結果によると、レーザーパワーが大きい程
また走査速度が小さい程、加工深さは大きくなる傾向に
ある。しかしながら、レーザーパワーがあまりにも大き
くなり過ぎると、レーザー光の熱による溶融量がリン酸
による化学反応量よりも多くなるため、加工面には溶融
凝固物の付着やクラックが発生し寸法精度は低下する。

また走査速度があまりにも大きくなり過ぎても充分な化
学反応を起こすことができず、同様の傾向を示す。

そのため、レーザーパワーが５０１以下では、レーザー
誘起エツチングを起こすのに充分なパワーには足りず、
必要とする１０ｔＩＩｌ１以上の深さを得ることができ
ない。更に、このレーザー誘起エツチングを工業的に実
施し得るためには、従来の機械加工と比較すると１トラ
ツク当たり３０秒以下で加工することが望ましく、走査
速度は少なくとも２μｍ／ｓｅｃ以上を必要とする。

寸法精度が±２μｍ以下で、加工深さ１０μｍ以上のト
ラックを工業的に実施し得る加工速度で加工するための
条件は、本発明の特許請求の範囲における限定条件であ
るレーザーパワーＰが５０〜１９００ｍＷ、走査速度Ｖ
が２〜２００μｍ／ｓｅｃの範囲であって、且つ関係式
Ｖ≦０．３１　Ｐ　＋３４と関係式Ｖ≦−０，１４Ｐ＋
２７１とによって囲まれる領域となる（後述する第２図
参照）。

このレーザー誘起エツチング法に於いて、リン酸水溶液
は被加工物であるギャップパーのエツチング液として作
用する。ギャップバーは主にフェライトからできており
、従来からリン酸がフェライトの化学エツチングに適し
ていることが本出願人による特開昭６２−８３４８３号
公報等に開示されている。加工深さは、このリン酸水溶
液の濃度によっても変化する。濃度が高いほど加工深さ
は大きくなるが、濃度が高すぎると液の流れが遅くなり
、水溶液は過度に温められて沸騰して気泡を発生し、レ
ーザー光はこの気泡によって散乱され、所定箇所の被加
工物表面の加熱が妨げられるため、加工深さが減少した
り、寸法精度が低下したりする。

また濃度が低すぎると、化学反応量が減少し、充分なレ
ーザー誘起エツチングを起こすことができず、必要とす
る加工深さが得られなくなる。従って、リン酸水溶液の
濃度は１０ｗｔ％〜９０％１ｔ％にする必要がある。

レーザービームの収束径は５０μｍ以下であれば所要の
加工深さ及び寸法精度を得ることができるが、レーザー
ビームの収束径は加工形状等に影響を与えるので、加工
条件の選定に於いては、更にレーザービームの収束径と
上記リン酸水溶液の濃度の関係も考慮する必要がある。

レーザー光源として各種レーザーを使用することができ
るが、フェライトが１μｍ以下の波長の吸収率が高い点
から、発振の安定性に優れレーザー光の拡がり角が小さ
いＡｒイオンレーザ−やＹＡＧレーザーの第２高調波等
のレーザー光源を使用することが望ましい。

（実施例） ■装置構成第１図は本発明を実施する装置の一例を示す図である。

本実施例では、Ｘ−Ｙテーブルｌに加工容器２が載置さ
れており、その中には試料台３とその上に置かれた被加
工物であるギャップバー４が配置されている。加工容器
２の内部にはリン酸水溶液５が満たされており、マイク
ロメータ６でその位置を調整可能な石英窓７によって、
ギャップパー４上のリン酸水溶液５の液面高さをコント
ロールしている。液面高さは、小さ過ぎると液の流れが
遅くなり、水溶液は過度に温められて気泡が発生しやす
くなるため、加工深さは減少し寸法精度は低下する。液
面高さが２００μｍ以上ではこの影響はほとんどないが
、液面高さが大き過ぎるとレーザー光が水溶液中を通過
する間に損失する光量が増して加工深さが減少したり、
液の流れが液面の上下方向の対流となって発生するため
、加工点から排出された切削くずや気泡がこの対流にの
って巻き上げられ、レーザ光を散乱させ、加工深さの減
少や寸法精度の低下を招く。従って、液面高さは２００
μｍ以上にすることが望ましく、より好ましくは、３０
０〜１００００μ請にすることが望ましい。

なお、石英窓７は液面高さをコントロールすると同時に
、液面のゆらぎをなくし加工精度を向上させている。レ
ーザー光８はレーザー光源９から放射され、レンズ系１
０、石英窓７．を通してギャップパー４上に照射される
。この時、Ｘ−Ｙテーブル１を動かすことによって所要
の形状の加工を行うことができる。

■加工条件の決定上記のような装置を用いてこの発明を適用する場合につ
いて以下に記述する。

第２図は加工深さが１０μｍ以上、寸法精度±２μｍ以
下の加工を行うための条件範囲を示したグラフである。

この範囲が、レーザーパワーＰは５０〜１９００ＩＩＩ
Ｗ、走査速度Ｖは２〜２００　ＩＩ　ｍ／ｓｅｃの範囲
で、且つレーザーパワーを一定とした場合の走査速度の
上限が、加工深さ１０ｍｍを示す関係式■≦０．３ＬＰ
　＋３４　（実線）と寸法精度±２μｍを示す関係式■
≦−０，１４Ｐ＋２７１　　（破線）とで限定される範
囲であることが理解できる。

第２図から、例えばレーザーパワー３００ｍＷ　、走査
速度２〜１３０ｔｌＩＩＩ／ｓｅｃの範囲内で、±２ｐ
ｒｔｒ以下の寸法精度で１０１Ｉｓ以上の加工深さを得
ることができるが、同じパワーで走査速度が１３０μｍ
／ｓｅｃ〜２３０μｓ／ｓｅｃの範囲では、±２μｍ以
下の寸法精度は得られるが１０μｍ以上の加工深さを得
ることはできないことがわかる。さらに、走査速度が２
３０μｍ／ｓｅｃ以上では、±２μｍ以下の寸法精度も
得られないことがわかる。また、レーザーパワーが６０
０ｍＷでは、走査速度が２〜１８５　ｐ　ｍ／ｓｅｃの
範囲内では±２μｍ以下の寸法精度で１０μｍ以上の加
工深さが得られるが、同じパワーで走査速度１８５〜２
２５μｍ／ｓｅｃの範囲内では、１０／／Ｉｌ＋以上の
加工深さは得られるが±２μｍ以下の寸法精度を得るこ
とはできないことがわかる。さらに走査速度２２５μｍ
／ｓｅｃ以上では、加工深さ１０μｍ以上も得ることが
できないことがわかる。

上記の第２図に示す条件は、リン酸水溶液濃度がｌＱｗ
ｔ％〜９０ＩＩｌｔ％、レーザービーム径が５０　ｐ　
ｍ以下の条件下での実験結果に基づいている。しかしな
がら、レーザーパワー、走査速度を一定とした場合でも
、濃度やレーザービーム径が変われば加工深さも寸法精
度も異なってくる。従って、目的とする加工深さと寸法
精度に対する適切な条件は、上記第２図に示された範囲
内で更に濃度とレーザービーム径を考慮して選定されな
ければならない。

特に、レーザービーム径に関して、レーザービーム径を
小さくする場合には、レーザー光の熱による溶融量がリ
ン酸による化学反応量よりも多くならないようにするた
めに、レーザーパワーは低くすることが好ましい。逆に
レーザービーム径を大きくする場合には、レーザー誘起
エツチングを充分に起こさせるために、レーザーパワー
は高（スることが好ましい。

第３図にレーザービーム径４μｍでリン酸水溶液濃度を
２０−ｔ％、　３７ｗｔ％、　５７ｗｔ％、　７７ｗｔ
％、　８５ｗｔ％と変えて、第１図に示す装置において
液面高さ５００μｍで実験を行った結果を示す。実線は
加工深さ５０ｔＩｍの上限であり、破線は寸法精度±２
μｍの上限である。レーザーパワー、走査速度を一定と
した時、加工深さは濃度が高いほど大きくなり、寸法精
度は濃度が５７ｗｔ％前後で低下することがわかる。こ
のように濃度の違いによって加工深さの上限、寸法精度
の上限が異なるため、適切な加工条件の範囲が変化する
ことがわかる。

例えば、レーザーパワー４５０ｍＷ　、走査速度６５μ
ｔａ／ｓｅｃとし゛た時、濃度５７％１ｔ％では寸法精
度±２μｍ以下で、加工深さ５０μｍ以上を得ることが
できるが、濃度３７−ｔ％では寸法精度±２μｍ以下を
得ることができないことがわかる。また濃度７７−ｔ％
でも、寸法精度±２μｍ以下を得ることはできないこと
がわかる。

第４図は、レーザービーム径が４μ−でレーザーパワー
を４００１と一定にし、リン酸水溶液濃度を変化させた
時の寸法精度２μ麟以下を得ることができる走査速度の
範囲を示すグラフである。濃度の違いによって、寸法精
度±２μｍ以下を得るための走査速度の範囲が変化する
ことがわかる。

レーザービーム径が４μｍでレーザーパワーが４００１
の場合、寸法精度±２μｍ以下を得ることができる走査
速度の範囲が最大となるのは、リン酸水溶液濃度が３７
−ｔ％〜７７ｗ　ｔ％の間であることがわかる。

第３図及び第４図より、レーザービーム径が４μｍの時
、加工深さ５０／／ｎ１以上で、寸法精度±２μｍ以下
の加工条件の範囲は、レーザーパワー１０〜８００ｍ１
ｊ　、走査速度２〜８５μＩＩＩ／ＳｅＣである。

第５図はレーザービーム径１０μｍでリン酸水溶液濃度
を２０−ｔ％、３７％１ｔ％、５７賀ｔ％、　７７ｗｔ
％、　８５ｗｔ％と変えて液面高さ５００μＩで実験を
行うた結果を示すグラフである。第５図において、実線
は加工深さ３０μＩの上限であり、破線は寸法精度±２
μｍの上限である。第５図から、レーザーパワー、走査
速度を一定とした時、加工深さは濃度が高いほど大きく
なり、寸法精度は濃度が３７ｗｔ％前後で低下すること
がわかる。

例えば、レーザーパワー６００ｍＷ　、走査速度９０μ
ｓ／ｓｅｃとした時、濃度３７％１ｔ％では寸法精度±
２μｍ以下で加工深さ３０μｍ以上を得ることができる
が、濃度が５７ｗｔ％、　２０ｗｔ％では、寸法精度±
２μｍを得ることができないことがわかる。レーザービ
ーム径が１０μ醜の時、加工深さ３０μｍ以上で寸法精
度±２μｍ以下の加工条件の範囲は、レーザーパワー３
０〜１０１００Ｏ、走査速度２〜１１０　ｔｔ　ｖａ／
ｓｅｃである。

第６図はレーザービーム径５０μｍでリン酸水溶液濃度
を２０ｔｎ　ｔ％、　３７ｗｔ％、　５７ｗｔ％、　７
７ｗｔ％、８５賀ｔ％と変えて液面高さ５００μｍで実
験を行った結果を示すグラフである。第６図において、
実線は加工深さ３０μｍの上限であり、破線は寸法精度
±２μｍの上限である。第６図から、レーザーパワー、
走査速度を一定とした時、加工深さは濃度が高いほど大
きくなり、寸法精度は濃度が７７ｗｔ％前後で低下する
ことがわかる。

例えば、レーザーパワー１１００ｍＷ、走査速度１１０
μｍ／ｓｅｃとした時、濃度７７−ｔ％では寸法精度±
２μｍ以下で加工深さは３０μｍ以上を得ることができ
るが、濃度が５７ｗｔ％、　８５ｗｔ％では寸法精度±
２μｍを得ることができないことがわかる。レーザーと
−ム径が５０μｍの時、加工深さ３０μｍ以上で寸法精
度±２μｍ以下の加工条件の範囲は、レーザーパワー２
００〜１９００ｍＷ、走査速度２〜１６０　ａｍ７ｓｅ
ｃである。

上記第３図〜第６図に示すように、レーザービーム径、
リン酸水溶液濃度の違いによって加工条件の範囲が変化
することがわかる。加工条件を決める目安は、加工深さ
を大きくするには（１）レーザーパワーを上げる、（２
）走査速度を下げる、（３）濃度を高（すれば良く、寸
法精度を高くするには、（１）レーザーパワーを下げる
、（２）走査速度を下げる、（３）濃度を３０−ｔ％〜
８０−ｔ％にすれば良いことがわかる。また、加工溝の
アスペクト比（加工深さ／加工幅）を上げるには、レー
ザービーム径を小さくすれば良い。

なお、センダストやパーマロイ等の磁性合金とフェライ
トの複合材料の加工を行う場合には、センダストやパー
マロイが熱伝導率が高い点を考慮して、レーザービーム
径を１０μＩ以下にしてバゲー密度を上げ、さらに濃度
を５０ｓｖ　ｔ％以上にすることによって、良好な加工
を行うことができる。

上述のように適切な加工条件の決定は、加工深さ、寸法
精度、加工速度、加工形状等を考慮して、レーザーパワ
ー、走査速度、レーザービーム径、リン酸水溶液濃度を
総合的に判断して行うことが必要である。

■磁気へラドコアの作製第７図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれＶＴＲ磁気ヘッド用コ
アの本発明による製造工程の一例を示す斜視図である。

まず第７図（ａ）に示すように、フェライト棒材１１ａ
とコイル巻線孔１２を有するフェライト棒材１１ｂとを
、ガラスによる接合や固相反応による接合等の手段によ
り接合して、磁気ギャップ１１を有するギャップパー４
を形成する。次に、レーザーパワー４００１ｍＷ、走査速度２０ｐｍｌｓｅ
ｃ　、レーザービーム径１０μｍ、リン酸水溶液濃度７
７ｗｔ％、液面高さ５００μｍの条件で、準備したギャ
ップパー４を第１図に示す装置に装着して、第７図（ｂ
）に示すようにギャップパー４にトラック幅１３を規定
する溝１４を複数個加工する。次いで、第７図（Ｃ）に
示すように、加工した溝１４内にガラス１５を埋め込み
、所定の寸法まで研磨する。最後に、これを所定の幅に
切り出して第７図（ｄ）に示すようなＶＴＲヘッド用コ
ア１６を得た。かくして得られた磁気ヘッド用コア１６
は、クラックや溶融物の付着がない高精度のトラックが
形成され、信頬性の高いものであった。

なお、本発明はＶＴＲヘッド用コアの製造方法に何等限
定されるものではなく、ＲＤＤ、　ＦＤＤ等各種磁気ヘ
ッド用コアにも好適に使用されるものである。

また、本発明はトラック加工に限定されるものではなく
、コイル巻線孔加工やＲＤＤ磁気ヘッド用コアの浮上面
加工等、フェライト材料の各種加工にも好適に利用され
るものである。

（発明の効果）以上述べてきたように、本発明の製造法によれば、所定
濃度のリン酸水溶液中で所定のレーザービームを所定の
走査速度で照射することにより、ギャップパーに対して
溶融凝固物や溶融飛散物の付着がなく、熱による変質や
加工歪それに伴うクランクがなく、幅の狭い高精度のト
ラックを形成できるため、信顛性の高い磁気ヘッド用コ
アを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する装置の一例を示す概念図、第２図は、加工深さ１０μｍ以上且つ寸法精度上２μ霧
以下としたときの条件範囲を示すグラフ、第３図はレー
ザービーム径４μｍでリン酸水溶液濃度を変えて実験を
行った結果を示すグラフ、第４図はレーザービーム径４
μｍで、レーザーパワーを４００ｍＷと一定にし、リン
酸水溶液濃度を変化させた時の寸法精度２μｍ以下を得
ることができる走査速度の範囲を示すグラフ、第５図はレーザービーム径１０μｍでリン酸水溶液濃度
を変えて実験を行った結果を示すグラフ、第６図はレー
ザービーム径２０μｍでリン酸水溶液濃度を変えて実験
を行った結果を示すグラフ、第７図（ａ）〜（ｄ）はそ
れぞれこの発明をＶＴＲ磁気ヘッド用コアの製造に適用
した場合の加工手順を示す斜視図である。１・・・Ｘ−Ｙテーブル２・・・加工容器　　　　３・・・試料台４・・・ギャ
ップパー　　５・・・リン酸水溶液６・・・マイクロメ
ータ７・・・石英窓　　　　　８・・・レーザー光９・・・
レーザー光源　　１０・・・レンズ系１１・・・磁気ギ
ャップ１１ａ、１１ｂ・・・フェライト棒材１２・・・コイル巻線孔　　１３・・・トラック幅１４
・・・溝　　　　　　１５・・・ガラス１６・・・コア

Claims

【特許請求の範囲】

１、磁気ヘッド用コアのトラック幅をレーザー加工で規
定する製造方法において、１０ｗｔ％〜９０ｗｔ％のリ
ン酸水溶液中で、５０〜１９００ｍＷのパワーＰを有す
る５０μｍ以下の径のレーザービームを、走査速度Ｖが
２〜２００μｍ／ｓｅｃの範囲でＶ≦０．３１Ｐ＋３４
の関係式とＶ≦−０．１４Ｐ＋２７１の関係式を同時に
成り立たせる走査速度で照射し、レーザー誘起エッチン
グにより加工することを特徴とする磁気ヘッド用コアの
製造方法。