JPH01287811A - 磁気ヘッド用非磁性基板及び磁気ヘッド - Google Patents

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】 〜−１ノ！ 本発明は、金属性磁性膜を蒸着するための非磁性の磁気
ヘッド用非磁性基板及び該基板を使用した磁気ヘッドに
関するものである。特に、本発明はＦｅ−３ｔ−Ａ１合
金磁性膜を用いた磁気ヘッドを製造するのに有効であり
、高周波用で且つ高いＳ／Ｎ比が要求される高密度記録
用ヘッド、主としてビデオヘッド、デジタル用ヘッド等
に好適に利用し得る。

【久二丑ｊ 磁気記録技術の分野における最近の記録密度の向上は著
しく、これに伴なって例えば電磁変換素子としての磁気
ヘッドに対する挟トラック化及びコア材料の飽和磁化の
増大並びに高周波領域における透Ｆａ率の改善といった
要求が高まっている。

近年、磁気記録分野における上記要求を満足せしめる磁
気ヘッドとして、Ｆｅ−３ｔ　−Ａ１合金磁性膜を用い
た薄膜積層磁気ヘッドが急速に注目を浴びている。該磁
気ヘッドの一例が第１図及び第２図に図示される。Ｍ弔
にその構造を説明する。

第２図を参照すると、例えば５ｉＯｚ−ＬｉｚＯ−Ａ文
ＺＯＩ系結晶化ガラス等のような非磁性材料から成る基
板ｌｌ上にＦｅ−３ｔ−Ａｕ合金薄膜１２が膜厚ｌ〜２
０ｕＬｍにて成膜される０次いで、該合金磁性膜１２上
にＳｉＯ２から成る非磁性絶縁膜、即ち、層間膜１３が
膜厚０．０３〜０．５ルｍにて形成される。

更に、磁性膜１２と非磁性絶縁膜１３が必要回数積層さ
れ、磁性膜構造体１４が形成される。斯る磁性膜１２と
非磁性絶縁膜１３の膜厚及び積層回数は積層部の厚さが
トラック輻Ｗ（第２図）となるように適宜設定される。

次いで、前記磁性膜構造体１４の丘にガラス膜１５が形
成され、その上に他の非磁性基板１６が積層される。ガ
ラス膜１５としてはＳｉＯ２−Ｂｚ０３　　　ＺｎＯ系
の接合ガラスが使用されている。基板１６は前記基板１
１と同様の材料にて作製される。

このようにして作製された積層膜構造体１７は、第１図
に図示されるように、積層した厚さ方向に切断し、一対
のコア半休ブロック１８．１９が形成され、少なくとも
片方のコア半休、本例ではコア半休１８にａ線溝２０を
形成する。

続いて、両コア半休ブロック１８．１９の突合せ面の接
合を強固なものとするために、従来、第１図に図示され
るように、巻線溝２ｏに対向した、本例ではコア半体１
９の両側面部に面取部２２を形成し、又１両コア半休の
前記ギャップ部とは反対側にも凹所２３を形成した後１
両コア半休ブロック１８．１９の突合せ面は研摩加工後
、ＳｉＯ２から成る非磁性のギャップスペーサ−２１を
形成する。

この後、両コア半休ブロック１８．１９を突合せ面にて
突合せ、該面取部及び凹所にＰｂ０−Ｂｚ０１第０１ル
ドガラス２２を充填し両コア半休ブロックを接合する。

最後に、テープ梧動面を形成するべくＲ研摩加工及び他
の成形加工並びに！！８線加工が行なわれ、磁気へラド
１０が得られる。

が　　しよう　　る 所る構成の磁気へラドｌＯは、′３板上に真空蒸着法、
スパッタリング法、イオンブレーティング法等の公知の
物理蒸着法技術を用いて数Ｂｍ〜数士ｐｍの膜厚に、Ｆ
ｅ−Ａ立−Ｓｉ系の金属磁性膜を形成し、その後、磁気
特性改善のため５００〜７００℃で真空中加熱による熱
処理を実施している。

しかしながら、上記従来の基板材料１１．１６の多くは
、その熱膨張係数が磁性膜構造体１４の熱膨張係数と大
きく異なっているため、蒸着した磁性膜構造体が剥離し
やすかったり、又、斯る熱膨張係数の相違に起因してモ
ールドガラス部２２等に過大の引張応力又は圧縮応力が
発生し、モールドガラス部２２にクラックが発生したり
することがあった。

従来、非磁性基板１１．１６としてはチタン酸バリウム
、チタン酸カルシウム、アルミナ、亜鉛フェライト、ガ
ラス等が頻繁に使用されているが、最とも磁性膜構・遺
体１４の熱膨張係数に近いとされる、」二連のようなＳ
　ｉ　０１−Ｌ　ｉｚ　０−Ａ１．０３系結晶化ガラス
等を用いた場合にも上記問題を完全に解決することはで
きなかった。

更には、斯るガラス材料を非磁性基板１１，１６として
使用した場合には、ガラス材料の硬さが低く、特に高保
磁力テープ、所謂メタルテープが使用された場合等には
、非磁性基板１１．１６が磁性膜構造体１４と硬度及び
耐摩耗性が異なり、磁気テープとの摺動により生じる庁
擦にて偏庁耗等を起こし、磁気特性に変化を来たすとい
う問題があった。特に、非磁性基板として結晶化ガラス
を用いた場合には、摩耗速度が大きく磁気ヘッドのノミ
命が短いという問題があり、又、材質がもろく、９１０
　ｇ　ｍにも達する薄膜を形成した場合には基板が膜応
力にて変形し割れたり、磁性膜構造体の界面部から剥離
してしまうという欠点があった。

このため、非磁性材料基板は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａ文合金磁
性膜の熱膨張係数α（１２０〜１５０Ｘ１０’／”Ｃ）
に近い熱膨張係数を有し、しかも硬さは磁気テープに含
まれる磁性粉の硬さ（Ｈｖ５００〜７００Ｋｇ／ｍｒｎ
’）なみの特性を有し、更には、他のヘッド構成材料、
つまりガラス膜、モールドガラス等の各材料間で過度の
化学的浸食反応を起さないような材料を選定することが
必要である。

本発明者等は、斯る観点から多くの非磁性基板材料を検
討した結果、基板としてはＺ　ｎ　ｘ　Ｍ　ｙ　Ｃ０ｚ
−ｙ−ｙｏｚ（ただし、ＭはＭｎ又はＮｉ、０≦ｘ≦０
．４、０．４　≦　ｙ≦　１．０、０．８≦ｘ＋ｙ≦１
．０）で表わされ岩塩型構造を有することを特徴とする
Ｆｅ−５ｉ−Ａ交合全磁性膜蒸着用非磁性基板材料を使
用することにより、モールドガラス部にクラ７りが発生
することのない、且つ高硬度を有した耐摩耗性の高い高
品質のＦｅ−Ｓｉ−Ａ文合金磁性膜を用いた磁気ヘッド
を製造し得ることを見出した。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

従って、本発明の主たる目的は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａ１合金
磁性膜を物理１〜着法により形成するに最適な高硬度、
耐摩耗性のある非磁性基板を提供することである。

本発明の他の目的は、磁性膜構造体の熱膨張係数と大き
く相違することがなく、蒸着した磁性膜構造体が剥離し
難く、又、斯る熱膨張係数の相違に起因して生じたモー
ルドガラス部等におけるクラックが発生を防市すること
ができ、更には数１０ｇｍ厚の膜厚に形成したとしても
割れ、剥Ｓ等を起こすことのない非磁性基板を使用した
高品質のＦｅ−３ｔ　−Ａ１合金磁性膜を用いた磁気ヘ
ッドを提供することである。

＋１１１　１　るための 七記諸目的は本発明に係る非磁性基板及び磁気ヘッドに
て達成される。要約すれば本発明は、Ｚｎｘ　Ｍｙ　Ｃ
ｏｚ−ｘ−ｙ　Ｏｚ　　（ただし、ＭはＭｎ又はＮｉ、
０≦ｘ≦０．４．０．４≦ｙ≦１．０．０．８≦ｘ＋ｙ
≦１．０）で表わされ岩塩型構造を看することを特徴と
するＦｅ−３ｔ−Ａ交合全磁性１ｌＩ２蒸着用非磁性基
板材料である。又、本発明の他の態様に従えば、両津磁
性基板の間に、少なくともＦｅ−Ｓｉ−Ａ１合金磁性膜
と居間膜とが交互に積層されて成る磁性膜構造体が挟持
され、前記各非磁性基板は、　Ｚ　ｎｘ　Ｍｙ　ＣＯｚ
　−ｘ−ｙ　Ｏ１！（ただし１ＭはＭｎ又はＮｉ、０≦
ｘ≦０．４．０．４≦ｙ≦１．０．０．８≦ｘ＋ｙ≦１
．０）で表わされ岩塩型構造を有することを特徴とする
磁気ヘッドが提供される。

上述したように、本発明に従えば、非磁性基板はＺ　ｎ
　ｘ　Ｍ　ｙ　ＣＯｌ！　−ｘ　−ｊ　Ｏ２で表される
酸化物非磁性材料であり、本発明者等の研究実験の結果
によると、０≦ｘ≦０．４．０．４≦ｙ≦１．０．０．
８≦ｘ＋ｙ≦１．０で表わされる組成範囲内では、該酸
化物非磁性材料の熱膨張係数αが１２０〜１４０×ｌＯ
／℃程度の特性となり、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａ交合全磁性膜の
熱膨張係数αと大略間等となることが分かった。

又１本発明において、８１気ヘツド用非磁性基板は上記
組成の酸化物から成るが、該酸化物を生成分として、更
にＡｎ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｂａ等の添加物を含有させ
た場合には、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａ文合金磁性膜の熱膨張係数
とほぼ同等の熱膨張係数を得ることができるものであれ
ば、より高外部の、つまり、高硬度、耐摩耗性の優れた
基板を作製し得る。

以下、本発明を実施例に基づき詳述する。

実施例１〜８ 組成式Ｚ　ｎｘ　Ｍｙ　Ｃｏｌ！−ｙ−ｙ　Ｏｚで表わ
される酸化物非磁性材料のうち、ＭがＭｎで（Ｘ＝Ｏ１
ｙ＝１）（実施例１）、（ｘ＝０．１．１＝Ｏ−９）（
実施例２）、（ｘ＝０．２５、ｙ＝Ｑ　、　６５）（実
施例３）及び（ｘ＝０．４、Ｙ＝０゜４）（実施例４）
の各組成のもの、又ＭがＮｉで（ｘ＝　Ｏ，ｙ＝　１）
（実施例６）、（Ｘ＝Ｏ。

ｉ、　　ｙ＝０．９）（実施例７）及び（Ｘ＝０゜４、
ｙ＝ｏ、４）（実施例８）の各組成のもについて、各素
原料ＺｎＯｌＭｎＣＯ３、Ｎ　ｉ　Ｏ及びＣｏｏを秤量
し、所望する酸化物をそれぞれ５００ｇ製造した。

混合、粉砕は木又はアルコール、アセトン等の有機溶媒
中ボールミルで１０〜２０ｈ処理した。

又、上記実施例１　（ｘ＝０．７＝１）の組成のちにＡ
ＪＬｚＯｌを粉砕時に４重量％添加したものも同様に製
造処理した（実施例５）。

仮焼は、７００−１２００℃で実施し、金型成形後、窒
素ガス中１１５０−１３００℃の温度範囲で焼結した。

実施例１〜８にて得られた材料についてＸ線解析したと
ころ、Ｎａ０文（岩塩型）構造であることを確認した。

各実施例の非磁性基板の特性が表１に示される。

表　　１ 実施例９ 次に、実施例１〜８にて作製した基板を使用して薄膜積
層磁気ヘッドを作製した。

第１図に図示されるような構造をした本発明に係る磁気
ヘッドをＤＣマグネトロンスパッタ（ＲＦバイアス印加
）装置を使用して作製した。第３図に該スパッタ装置の
概略が図示される。

ＤＣスパッタ装と３０は高圧直流電源３１に接続された
陰極３２と、ＲＦバイアス電源３３に接続され電気的に
絶縁された基板ホルダー３４とを具備し、前記陰極３２
にはターゲット３５が配置され、ホルダー３４には基板
ｉｔが配置された。

又、装置は一方の口３６から真空ポンプ（図示せず）に
て真空引され、又他方の口３７からＡｒカスが導入され
た。

ターゲット３５としては５ｉｌＯ，５ｗｔ％、Ａｌ１．
５ｗｔ％、残部Ｆｅから成るホットプレスされた直径４
インチ、厚さ４ｍｍのものを使用した。

基板１１は１両面を鏡面仕上げした０、５Ｘ２０×２０
なる形状に加工し、これらの鏡面仕上げした面上にスパ
ッタリング法にてＦｅ−３ｔ−Ａ文合金磁性膜（センダ
スト膜）を形成した。

Ａｒ圧力は４Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ、投入電力は５ＯＯＷ
とした。基板１１上にＦｅ−Ｓｉ−Ａ１合金膜１２を膜
厚４ｐｍにて成膜した。

続いて、このＦｅ−Ｓｉ−Ａ１合金膜１２の上に層間膜
１３を形成した０層間膜の作製は、Ｆｅ−３ｔ−Ａ１合
金膜作製に使用した前記マグネトロンスパッタ装置にＲ
Ｆ主電源接続したものを用い、ターゲットとして直径４
インチ、厚さ５　ｍ　ｍの５ｉＣ）ｚを使用した。Ａｒ
圧力は４　Ｘ　Ｉ　Ｏ−Ｉ　Ｔｏｒｒ、投入電力は３０
０Ｗとした。斯る条件にて基板の磁性膜上に５ｉＯｚｔ
！Ｉが膜厚０．３ルｍにて形成された。

次いで、上記方法にて前記層間膜１３上に磁性膜１２及
び絶縁膜１３の順に４回繰り返し、磁性膜構造体１４を
得た。該磁性膜構造体１４の全膜厚は２０ルｍであった
。該成膜された軟磁性膜は、その後熱処理した。

更に、前記磁性膜構造体１４の上にガラス膜１５を通常
のスパッタリング等で形成した。該ガラスＩＩＱ　ｌ　
５は５ＩＯｚ　　（５０ｗｔ％）−ＮａｚＯ（２０ｗｔ
％）−Ａ１２０３　（ｌ　Ｑｗｔ％）、残部としてＢａ
ｄ、ＫＺ　Ｏ，Ｃａｌ′：４を含んだ組成のガラスを使
用し、Ａｒ圧力４　Ｘ　１０　’　Ｔ　ｏ　ｒｒ、ＲＦ
入力ｔｏｏｗ、基板温度１００℃の条件でスパッタリン
グにより膜厚１ｇｍのガラス膜を作製した９次いで、こ
れを多数のチップに切断し積み屯ねることにより前記基
板１１と同じ材料の基板１６が前記ガラス膜のヒに積層
された積層膜構造体１７を作製した。該積層膜構造体１
７は、６５０℃で１５分の溶融圧着を行なった。

次に、このようにして作製された積層膜構造体１７は、
第１図に図示されるように、積層したＩｇ。

さ方向に切断し、一対のコアを体ブロック１８．１９を
形成し、コア半休１８に巻線ｙ＃２０を形成した後、ｖ
４コア半休ブロック１８．１９の突合せ面の接合を強固
なものとするために、第１図に図示されるように、巻線
溝２０に対向した、コア半休１９の両側面部に面取部を
形成し、又、両コア半休の前記ギャップ部とは反対側に
も凹所を形成し、同コア半休ブロック１８．１９の突合
せ面は研摩加工後、ＳｉＯ２から成る非磁性のギャップ
スペーサ−２１をスパッタリングにより形成した０次い
で、該面取部及び凹所にＳｉＯｚ（３８ｗｔ％）−Ｂ２
０３　（２０ｗｔ％）−ＮａｚＯ（２２ｗｔ％）、残部
としてに、０１ＬｉｚＯ等から成る組成を有したモール
ドガラスを溶融充填した。

最後に、テープ摺動面を形成するべくＲ研摩加工及び他
の成形加工並びに巻線加工が行なわれ、薄膜積層磁気ヘ
ッド１０が得られた。

上記方法にて各実施例ごとに５０個の磁気ヘットを作製
したが、モールドガラス部にクラックが発生することに
起因した不良品は８個発生したに過ぎず１歩留りは８４
％であった。

斯る構成の磁気ヘッド１０は、極めて良好な磁気特性を
有するものであり、保磁力０．１８０ｅ、１ＭＨｚでの
比初透磁率２０００が得られた。

又１本磁気ヘッドをトラック幅が膜厚方向とされるＶ　
Ｔ　ＲＪＴＩ磁気ヘッドとし、トラック幅２０ｉＬｍ、
テープヘッド相対速度５　、８　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃと
し、メタルテープを用いて、再生出力を測定したところ
、５　Ｍ　Ｈｚでの再生出力で従来の基板、ガラス膜、
モールドガラスを用いた磁気ヘッドと同程度の性ず七が
得られた。

本発明に従った薄膜磁気ヘッドは、製造過程においても
、又、長時間の使用においてもギャップ部に近接したモ
ールドガラス部にクラックが生じることはなかった。

表２に磁気ヘッドの特性が詳細に示される。

表２ （５０個のデータ） 兄１と文り末 以上の如くに構成される本発明に係る非磁性基板及び磁
気ヘッドは、Ｆｅ−３ｔ−Ａ１合金磁性膜を物理蒸着法
により形成するに最適な高硬度、耐摩耗性のある非磁性
基板を提供することができ、又、本発明によれば、磁性
膜構造体の熱膨張係数と大きく相違することがなく、蒸
着した磁性膜構造体が′Ａ離し難く、又、斯る熱膨張係
数の相違に起因して生じたモールドガラス部等における
クラックが発生を防止することができ、更には数１０ｇ
ｍ厚の膜厚に形成したとしても割れ、剥離等を起こすこ
とのない非磁性基板を使用して磁気ヘッドが作製される
ために、耐摩耗性に優れた高品質のＦｅ−Ｓｉ　−Ａ１
合金磁性膜を用いた磁気ヘッドを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る薄膜ａ層磁気ヘッドの一実施例
を示す斜視図である。 第２図は、第１図の磁気ヘッドの層構成を示す部分平面
図である。 第３図は、薄膜積層磁気ヘッドを作製するためのスパッ
タリング装置の概略構成図である。 ｌＯ：薄膜積層磁気ヘッド １■、１６　：　、１５板 １２：磁性膜 １３：層間膜 １５ニガラス膜 代理人　　弁理士　　倉　橘　　　暎　１・τｌｉ、、
’−、’、　′す゛で

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｚｎ＿ｘＭ＿ｙＣｏ＿ｚ＿−＿ｘ＿−＿ｙＯ＿ｚ（
   ただし、ＭはＭｎ又はＮｉ、０≦ｘ≦０．４、０．４≦
   ｙ≦１．０、０．８≦ｘ＋ｙ≦１．０）で表わされ岩塩
   型構造を有することを特徴とするＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金
   磁性膜蒸着用非磁性基板。 ２）両非磁性基板の間に、少なくともＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ
   合金磁性膜と層間膜とが交互に積層されて成る磁性膜構
   造体が挟持され、前記各非磁性基板は、Ｚｎ＿ｘＭ＿ｙ
   Ｃｏ＿ｚ＿−＿ｘ＿−＿ｙＯ＿ｚ（ただし、ＭはＭｎ又
   はＮｉ、０≦ｘ≦０．４、０．４≦ｙ≦１．０，０．８
   ≦ｘ＋ｙ≦１．０）で表わされ岩塩型構造を有すること
   を特徴とする磁気ヘッド。