JPH02154307A - 磁気ヘッド用基板材料及び磁気ヘッド - 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】 産業上の利用分野 この発明は軟磁性金属膜を蒸着するための非磁性の磁気
ヘッド用基板材料および磁気ヘッドに関するものである
。

従来の技術 従来より磁気ヘッド用コア材として、加工性、耐摩耗性
が良いという特長からフェライトが広く使用されている
が、飽和磁束密度Ｂａが合金材料に比べて３０〜５０％
低い。従って、近年登場してきた高抗磁力の高密度記録
媒体に使用した場合、ヘッドコア材料の磁気飽和が問題
となり、このような観点から、高密度記録媒体の対応ヘ
ッドとして、センダストや非晶質の合金材料がヘッド用
コア材料に供されている。この様な合金材料用基板材料
としてチタン酸バリウムＢａＴｉＯ３、やチタン酸カル
シウムＣａ　Ｔ　ｉ　Ｏｓ等のセラミック材料が提案さ
れていた。所がこのような材料で構成されたセラミック
基板では、金属磁性材料であるセンダストや非晶質の合
金膜を蒸着もしくはスパッタリング等の膜形成時に、熱
膨張係数の違いにより金属膜が剥離するという難点があ
った。

この様な基板材料に対して、熱膨張係数がほぼ、合金膜
と等しくかつ、非磁性の基板材料として露光により結晶
化するＬｉｄ、５ｉｎ２を主成分とする感光性結晶化ガ
ラスが用いられている。

他方、前述の合金材料を、磁気ヘッドのコア材料として
使用した場合、材料自身の比抵抗が７０〜１２０μΩｃ
ｍと低いので、高周波領域で渦電流による損失が大きい
為、通常積層構造により改善をはかっている。オーディ
オヘッドに於いては、トラック幅が数百μと大きく、周
波数領域も低いので１枚当たりのコアの厚みも２００〜
３００μと厚（、積層、ギャップ形成は、エポキシ系樹
脂などの、いわゆる接着剤が使用されている。しかしな
がら、ビデオ、コンピュータ、計測器用ヘッドとなると
、トラック幅が非常に小さく（例えば数十μ）、かつギ
ャップ長が非常に短い（例えば０．３μ以下）ので、接
着剤によるヘッド構成では高精度のギャップを維持する
ことは困難である。またトラック幅が小さく、かつ使用
周波数領域も数ＭＨｚと高いので、１枚当たりのコア厚
みも１０μあるいはそれ以下がのぞましい。このような
厚みでは、現在の加工技術では難しく、超急冷法による
リボンアモルファスやリボンセンダストでも厚みが２０
μ以下では難しい。従って上記観点より、磁性材料であ
る非晶質合金やセンダスト合金を、スパッタ法や蒸着法
によって薄板化する方法が採用されている。これらの方
法によると、１枚当たりのコアの厚みが１０μ以下のも
のが容易に得られ、かつ磁性材料と眉間絶縁材料を交互
に積層することが可能であり各材料間の付着強度も強い
ので、前記高精度のギャップを維持する事が可能である
。この時の眉間絶縁材料として、ＳｉＯ２が用いられる
のは公知である。（を子通信学会論文誌別刷Ｔｒａｎｓ
、ＩＥＣＥ・７４／９ＶＯＬ、５’？−ＣＮｏ、９、電
気学会研究会資料　ＭＡＧ８２−３６）。またギャップ
スペーサ材料としてＳ　ｉ　Ｏ２を用いるのも公知であ
る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら結晶化ガラスは機械加工性が患く、例えば
ダイヤモンドカッターによる切断速さは、フェライト材
料の１１５〜１／１０と悪く量産性に向いていない。ま
た結晶化ガラスを基板材料として用いまた層間絶縁材料
、ギャップスペーサ材料として、ＳｉＯ２を用いて磁気
ヘッドを作製し、市販の塗布型メタルテープによる各種
環境下におけるテープ走行試験をした所、特に低湿環境
（例えば２００Ｃ１１０％ＲＨ）でヘッド出力の大きな
低下がみられた。出力が低下したヘッドのテープしゅう
動面を観察したところ、ガラス基板部及び眉間絶縁材料
、ギャップスペーサ材料部に選択的に付着物があり、そ
の程度を段差計により測定した所、最大５００〜６００
Ａであった。

この付着物をオージェ分析によりしたところ、付着成分
はテープ媒体中の磁性材料であり、段差計による値とオ
ージェ分析による深さが一致した。

以上の結果より、塗布型メタルテープを低湿環境下で走
行すると、ガラス基板部及び層間絶縁材料、ギャップス
ペーサ材料部に選択的にメタルテープ中の磁性材料が付
着し、その付着物の盛り上がりのために、ヘッドとテー
プ間のスペーシングロスにより、ヘッド出力が低下する
事がわかった。

他方積層枚数を多くして行くと、磁性材料の厚みが同一
にもかかわらず、透磁率（μ′）が低下する傾向が見ら
れた。これは磁性材料の磁歪定数（λＳ）が完全に零に
なっていない事を意味するが、磁性材料とＳｉＯ２の熱
膨張係数（α）が１桁以上大きい事にも起因する。

課題を解決するだめの手段 磁気ヘッド用基板、層間絶縁材料、またはギャップスペ
ーリー材料を、ＣｏＯ　　ＭＯＸＯ２を主成分（但しＭ
＝ＮｉまたはＭｎの夕な（とも−種、Ｘ＝Ｔｉ、Ｚｒま
たはＨｆの少なくとも−ｆｔ１　）とする材料で構成す
る。

作用 基板が金属磁性材料と熱膨張係数が一致しているので、
薄膜作製装置を用いて磁性膜が作製でき、また、Ｍｎ−
Ｚｎフェライトに近い機械加工が可能であり、これを基
板、層間絶縁材料、及びギャップスペーサ材料とした磁
気ヘッドはテープ媒体よりの付着がないので安定したヘ
ッド出力が得られる。また層間絶縁材料の熱膨張係数が
５ｉ０２に比べて１桁以上大きく、より金属磁性材料に
近くなるので、特に積層枚数が多くなった時の磁性材料
に対する応力の影響が少なくなり、磁気ヘッド特性の劣
化がすくなくなる。

実施例１ 第１表に示した組成になる様にＣｏＯ、ＮｉＯ，ＭｎＯ
，Ｔ　ｉ　０２をひょう量し、ボールミルで１６時間混
合した後乾燥後水をバインダーとして加え、油圧プレス
で金型を用い５００　ｋｇ　／　ｃ−で成形した後、空
気中で１３００℃２時間３００　ｋｇ／　ｃｕｔで加圧
保持しホットプレス焼結した。こうして得られた焼結体
の熱膨張係数および同一寸法の焼結体をダイヤモンドカ
ッターで切断した時のスピンドルモータの負荷電流値を
同一寸法のＭｎ−Ｚｎフェライト切断時を１に規格化し
た値を切断負荷として示す。いずれの材料も結晶化ガラ
スよりも小さく、切断が容易であり、フェライトに近い
加工性をしめす。なお実施例ではＸとしてＴｉについて
示したが、Ｚｒ、Ｈｆについてもほぼ同様の結果を得た
。但し熱膨張係数についてはＺｒ、Ｈｆの方がやや小さ
い傾向がある。

実施例２ 本発明の一実施例を第１図、第２図を用いて説明する。

第１表に示した組成の焼結体を基板材料として境面研摩
し十分洗浄して基板１として、真空槽内を３Ｘ１０　　
’Ｔｏｒｒに排気した後、Ａｒガスを導入して２Ｘ１０
−２Ｔｏｒｒとし、タゲット組成としてＣｏ　８１Ｎ　
ｂ　１３Ｚ　ｒ　ａをスパッタして１０μの非晶質合金
膜２ａを作製した。

次に層間絶縁材料として５１０２及び第１表に示した組
成の焼結体ををターゲットとして非晶質合金ｍ　２　ａ
上にＡｒ圧４Ｘ１０−２Ｔｏｒｒでスパッタして約１０
００Ａの層間絶縁材料３ａを作製した。以下同様に非晶
質合金膜と眉間絶縁材料を交互に２ｂ、３ｂ、２ｃとス
パッタし非晶質合金膜が３層のブロックを得た。他方基
板１と同じ材料の基板５を、接着用ガラス層４を介して
接着を行い積層コアを得た。

次にギャップ突き合わせ面に巻線窓６を加工した後、突
き合わせ面をダイヤモンドペーストで鏡面に加工した後
、この面にギャップスペーサ材として眉間絶縁材料と同
じ材料を所定の厚みにスパッタして、ギャップ形成用の
片側が完成する。

このブロックと全く同じ構造１゛〜５゛からなる積層コ
ア半休を突き合わせ、・接着用ガラス７によりギャップ
形成を行った。この１対のバーより所定のヘッドを切り
出しヘッドを完成した。なお比較例として市販の結晶化
ガラス基板を用い層間絶縁材料、ギャップスペーサ材と
して５ｉ０２を用いたヘッドも合わせて作製した。

これらのヘッドをビデオテープレコーダ（ヘッドテープ
相対速度３．８ｍ／秒）に取り付け、市販の塗布型メタ
ルテープを用いて各種環境下におけるテープ走行試験を
した所、結晶化ガラス基板を用い、ＳｉＯ２を眉間絶縁
材料もしくはギャップ材で構成したヘッドでは、低湿環
境下でヘッド出力の大きな低下が見られたのに対して、
本発明の材料を基板に用い、眉間絶縁またはギャップ材
で構成したヘッドでは、全ての環境下で安定した出力が
得られた。

なお本発明の材料、すなわち基板材料、眉間絶縁または
ギャップ材とはＣｏＯ　　ＭＯ−ＸＯ２を主成分（但し
Ｍ＝ＮｉまたはＭｎの少なくとも一種、Ｘ＝Ｔｉ、Ｚｒ
または）Ｉｆの少なくとも一種）とするもので、いずれ
の材料も、同様の効果がある。第２表に２３℃、１０％
相対湿度下における本発明のヘッドと、参考に従来のヘ
ッドのヘッド出力をしめす。なおヘッド出力は２３℃、
７０％相対湿度下のヘッド出力をＯ（ｄＢ）で示す。

（以下余白） 実施例３ 次に基板に非磁性ステンレスを用い、センダスト合金（
Ｆｅ、Ｓｉ、Ａ１合金）をターゲットとして、真空槽内
を５Ｘ１０−７Ｔｏｒｒに排気した後、Ａｒガスを導入
して１．５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒとし、スパッタした。次
に眉間絶縁材料をターゲットとしてセンダスト膜上にＡ
ｒ圧４Ｘ１０−２Ｔｏｒｒでスパッタして約１００ＯＡ
の眉間絶縁材料を作製した。

以下同様にセンダスト合金膜と眉間絶縁材料を交互に積
層して多層センダスト膜を作製した。

こうして得られた膜のＩＫＨｚにおける１　ｍＯｅの透
磁率を第３表にしめす。

なお表中の透磁率は磁性材料の厚みに対して、“すなわ
ち層間絶縁材料は無視して示しである。

本発明において、ＣｏＯを２５〜８０モル％、ＭＯを０
〜５０モル％、Ｘ　Ｏ２を５〜２０モル％と限定したの
は、この範囲を越えると熱膨張係数が１２５以上もしく
は１００以下となり、非晶質合金をスパッター装置等に
より蒸着すると合金ＩＩＩが剥離する恐れがある為であ
る。また層間絶縁材料の熱膨張係数も、より合金膜に近
づけるためである。また数％内のレベルでの他の元素の
混入は熱膨張係数及び機械加工性が損なわなければ許さ
れるものである。又、非晶質合金膜としてはメタル−メ
タル系であるＣｏ−Ｍ（ＭはＮｂ、Ｔｉ。

Ｔ　ａ　、Ｚ　ｒ　＊　Ｗ等の金属元素）やＣｏ−Ｍｌ
−Ｍ２（Ｍｔ、Ｍ２は上記Ｍで示された金属元素）はも
とよりＳｉ、Ｂ、Ｃ，Ｐを含むメタル−メタロイド系等
についても特に不都合はない。なお、上記実施例中では
へラドコアを基板で挟んだサンドイッチ構造を有する磁
気ヘッドについて述べたが、テープ摺動面に基板を含ま
ない、すなわちテープ摺動面が全て多層構造の磁性体か
らなる磁気ヘッドでも同様の効果を有するものである。

センダスト合金についても組成の限定は特にな（、Ｆｅ
−３ｉ−Ａ１合金組成で効果がある。この事は同様に合
金磁性材料であるパーマロイ（鉄ニツケル系合金）につ
いても、特に磁歪に対する透磁率の影響が大きいので同
様の効果が期待できる。

発明の効果 本発明の基板材料は、従来の結晶化ガラスに比べて機械
加工性が良いので加工し易（、これを基板材料とし、か
つ眉間絶縁材料もしくはギャップ材が構成された磁気ヘ
ッドは、熱膨張係数が非晶質合金とほぼ同じであるので
スパッター装置等により蒸着しても合金膜が剥離する心
配がない。、また実用的に使用される幅広い環境のテー
プ走行に対して、テープ中の磁性材料成分の付着がなく
、したがって安定した出力が得られ、信頼の高い磁気ヘ
ッドが供給出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における磁気ヘッドのテープ
摺動面を示す正面図、第２図はその側面図である。 １．１・・・・基板、２ａ、２ａ・・・・非晶質合金、
３ａ、３ａ・・・・絶縁材料、４．４・・・・接着用ガ
ラス層、５．５・・・・基板、６・・・巻線窓、７・・
・接着用ガラス、８・・・ギャップ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣｏＯを２５〜８０モル％、ＭＯを０〜５０モル
   ％、ＸＯ＿２を５〜２０モル％含むことを特徴とする磁
   気ヘッド用基板材料（但し、ＭはＮｉまたはＭｎの少な
   くとも一種、ＸはＴｉ、ＺｒまたはＨｆの少なくとも一
   種）。
2. （２）熱膨張係数が１００〜１２５×１０＾−＾７／℃
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
   気ヘッド用基板材料。
3. （３）少なくとも磁気テープと接触するヘッドチップの
   テープ摺動面が、多層構造の磁性体からなり、前記多層
   構造の層間絶縁材料またはギャップスペーサ材料が、Ｃ
   ｏＯ−ＭＯ−ＸＯ＿２を主成分とする事を特徴とする磁
   気ヘッド。（但しＭ＝ＮｉまたはＭｎの少なくとも一種
   、Ｘ＝Ｔｉ，ＺｒまたはＨｆの少なくとも一種）。
4. （４）多層構造の層間絶縁材料またはギャップスペーサ
   材料が、ＣｏＯを２５〜８０モル％、ＭＯを０〜５０モ
   ル％、ＸＯ＿２を５〜２０モル％（但しＭ＝Ｎｉまたは
   Ｍｎの少なくとも一種、Ｘ＝Ｔｉ、ＺｒまたはＨｆの少
   なくとも一種）含む材料からなることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の磁気ヘッド。
5. （５）多層構造の磁性体が、非晶合金からなる特許請求
   の範囲第３項記載の磁気ヘッド。
6. （６）多層構造の磁性体が、センダスト合金またはパー
   マロイ合金からなる特許請求の範囲第３項記載の磁気ヘ
   ッド。