JPH03278306A - 浮上型磁気ヘッド - 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　の１ 本発明、４よ、磁気ディスク装置に使用される浮上型磁
気ヘッドに関するものであり、特に、ヘッドコアとして
薄膜積層コアを使用したコンポジットタイプの浮上型磁
気ヘッドに関するものである。

【未り上１ 一般に、磁気ディスク装置に使用される浮上型磁気ヘッ
ドは、スライダとヘッドコアとを備え、板バネ支持機構
を介して装置本体のアクチュエータに接続されている。

従来、斯かる浮上型磁気ヘッドとしては、（１）スライ
ダをフェライトにて構成し、そのスライダの一部にギャ
ップを形成した後、所定形状に切削及び研削することに
より作製されるモノリシックタイプ、及び（２）スライ
ダはセラミックスのような非磁性材料で形成し、フェラ
イトにて作製されたヘッドコアをスライダにガラスによ
り溶着して作製されるフェライト型コンポジットタイプ
があるが、近年、高密度記録を達成するために、飽和磁
束密度が高（、透磁率の高周波特性が優れているＦｅ−
５ｉ−Ａ４２合金（センダスト）、アモルファス磁性体
などからなる磁性薄膜をフェライト製ヘッドコアのギャ
ップを挾んだ両側に或は片側に設けた、いわゆるＭＩＧ
（Ｍｅｔａｌ　　Ｉｎ　　Ｇａｐ）型ヘッドをヘッドコ
アとして使用するＭＩＧ型コシコンポジットタイプ上型
磁気ヘッドが注目を浴びている。フェライト型及びＭｒ
Ｇ型コシコンポジットタイプ上型磁気ヘッドは第５図に
図示するように、単体のセラミックスを切削及び研削す
ることにより形成されたセラミックスライダ２の所定溝
状凹所３にヘッドコア１を組込み、接合ガラス４により
溶着することにより形成されている。

更に、ＶＴＲに用いられ、高密度記録が達成でき、かつ
狭トラツク化が可能な薄膜積層コア、すなわちＦｅ−５
ｉ−Ａ４合金（センダスト）、アモルファス磁性体など
からなる磁性薄膜を非磁性基板上に積層することによっ
て作製された薄膜積層コアをヘッドコアとして用いた薄
膜積層型コンポジットタイプの浮上型磁気ヘッドが提供
されており、特開昭６２−１８６１７号に一例が示され
る。これは、本願第６図（Ａ）〜（Ｃ）にも図示するよ
うに、単体のセラミックスを切削及び研削することによ
り形成されたセラミックスライダ２の所定溝状凹所３に
ヘッドコア１を組込み、接合ガラスにより溶着すること
により作製されている。

明が　決しようとする課 本発明者らは、コンポジットタイプの浮上型磁気ヘッド
を研究開発する過程において、従来のコンポジットタイ
プの浮上型磁気ヘッドにおいては、スライダと、ｌ＼ラ
ッドアとの間で偏摩耗か起こったり、接合ガラスの表面
が摩耗により荒れた面となり、さらにその上にゴミが付
着し、耐Ｃ８Ｓ性を低下させることが分かった。

すなわち、フェライト型及びＭＩＧ型コシコンポジット
タイプ上型磁気ヘッドでは、スライダとヘッドコアの材
質が異なることと、ギャップの狭ｌ・ラック化のため第
５図に示すようにヘッドコアのギャップ側を薄く加工し
ているため接合ガラス表面の面積が大きくなっているこ
とにより耐Ｃ８Ｓ性が低下している。また、従来提案さ
れている薄膜積層型コンポジットタイプの浮上型磁気ヘ
ッドでは、接合ガラス表面の面積について何ら言及され
ていない。

本発明者らは、この問題を解決するべ（多（の研究、実
験を行った結果、薄膜積層コアをヘッドコアとしたコン
ポジットタイプの浮上型磁気ヘッドにおいて、スライダ
とヘッドコア非磁性基板とを同じ材料で形成し、且つヘ
ッドコアの基板材料の熱膨張係数を、ヘッドコアの磁性
薄膜材料の熱膨張係数とを実質的に同一とし、ヘッドコ
アとスライダとを接合する接合ガラス層の厚さを極めて
薄くすることにより、このような問題を解決し得ること
を見出した。

つまり、スライダとヘッドコア基板とを同じ材料で形成
することにより、スライダと、ヘッドコア（ヘッドチッ
プ）と間の偏摩耗を防止し、しかも、スライダとヘッド
コア基板との熱膨張係数が同じとされることにより、ヘ
ッドコアをスライダに接合するための接合ガラス層にか
かる応力が極めて小さくなり、接合後のガラスの劣化を
防止でき、信頼性が高まることが分かった。

又、従来のフェライト型及びＭＩＧ型コシコンポジット
タイプ上型磁気ヘッドでは、狭トラツク化のために、第
７図に示すようにフロントギャップ部Ｆ、のみを加工し
てトラック幅Ｗを規定しているが、ヘッドコア１の機械
的強度を保つため、リアギャップ部Ｒ０の厚みＴは、１
５０〜２００μｍ程度必要であり、例えば、トラック幅
Ｗを２０μｍ以下とする場合は、ヘッドコアｌをスライ
ダに接合した際のガラス層の厚さは、１００〜２００μ
ｍ程度となる。

一方、本発明者らは、トラック幅を磁性合金膜の厚みで
規定し、その両側をセラミックスで補強することにより
、スライダにヘッドコアを接合する際のガラス層の厚み
を大幅に減少させることができ、従って、接合後のガラ
スを劣化することなく、信頼性を確保しながら、この接
合ガラス層の厚みを２０μｍ以下、更には１０μｍ以下
にすることにより、全体として信頼性のあるコンポジッ
トヘッドを実現できることを見出した。

又、このように、接合ガラス層を極めて薄くすることが
できたために機械的強度の弱いガラス層の荒れた表面積
を減少させ、さらにその表面へのゴミの付着量を大幅に
減少させ、耐Ｃ８Ｓ性を向上させ得ることが分かった。

又、ヘッドコア基板の熱膨張係数をヘッドコアの磁性′
材料の熱膨張係数と実質的に同一とすることにより磁性
材料にかかる応力を低減し、ヘッドの磁気特性の低下を
防ぐことができる。

本発明は斯かる新規な知見に基づきなされたものである
。

従って、本発明の目的は、スライダとヘッドコアの非磁
性基板との間での偏摩耗をな（し、接合ガラス層の表面
積を減少させ、さらにその上へのゴミの付着量を減少さ
せ、耐Ｃ８Ｓ性の向上を図ることができ、又、磁性材料
にかかる応力を低減しヘッド特性の向上を図った、ヘッ
ドコアとして薄膜積層コアを使用したコンポジットタイ
プの浮上型磁気ヘッドを提供することである。

を　　　るための 上記目的は本発明に係るコンポジットタイプの浮上型磁
気ヘッドにて達成される。要約すれば本発明は、非磁性
基板上に磁性薄膜を積層して形成されるヘッドコアを、
スライダに形成された凹所に接合ガラス層を介して一体
に接合して構成される浮上型磁気ヘッドにおいて、前記
ヘッドコアの基板と前記スライダとを同じ材料で作製し
、且つ前記ヘッドコアの基板の熱膨張係数と磁性薄膜の
熱膨張係数とを実質的に同一とし、前記ヘッドコアと前
記スライダとを接合する接合ガラス層の厚さを２０μｍ
以下としたことを特徴とする浮上型磁気ヘッドである。

好ましくは、前記ヘッドコアの基板と前記スライダとは
、Ｃｏｘ　Ｎ　ｉ　２−Ｘ　Ｏ□（但し、０．２≦Ｘ≦
１．８）で表されるセラミックス材料にて作製され、前
記磁性薄膜はＦｅ−５ｉ−Ａ４合金とされる。

更に、前記ヘッドコアの基板と前記スライダとを作製す
るセラミックス材料は、ＣｏＯ及びＮｉＯを基本組成と
して、ＭｎＯ，Ｔｉ０ｚ、Ａｊ２．Ｏ，及びＣａ０Ｏ中
から選ばれた少なくとも１種を０．１〜５重量％添加す
ることができ、又、１〜５重量％のＹ２Ｏ，，０，１〜
１重量％のＴｉＮ及び０．３〜２重量％のＢ　２０−の
うち、少なくとも１種を添加することもできる。更には
、前記ヘッドコアの基板と前記スライダとは、ＭｇＯ，
Ｃａｂ、ＣｏＯ及びＮｉＯからなる組成の混合セラミッ
クスであって、ＭｇＯ及びＣａＯがそれぞれが３０モル
％以下含有し、且つ残部がＣｏｘ　Ｎ　ｉ　２−Ｘ　Ｏ
ａ　　（但し、０．２≦Ｘ≦１．８）とされる、岩塩型
構造を有したセラミックス材料にて作製されることも可
能である。

及五１ 次に、本発明に係る浮上型磁気ヘッドを図面に則して更
に詳しく説明する。

第４図を参照すると、本発明に従って構成されるコンポ
ジットタイプの浮上型磁気ヘッドの一実施例が図示され
る。本実施例では、浮上型磁気ヘッドは、従来と同様に
、スライダ２とヘッドコア１とを備え、板バネ支持機構
５を介して磁気ディスク装置本体のアクチュエータ（図
示せず）に接続されている。

次に、第３図を参照して、ヘッドコア１として使用され
る、非磁性基板上に磁性薄膜を積層して構成される薄膜
積層コアの製造方法の一実施例を説明する。磁性薄膜と
してはＦｅ−Ｓｉ−Ａρ合金磁性体、或はアモルファス
磁性体が使用されるが、本実施例ではＦｅ−５ｉ−Ａ４
合金磁性体が使用されるものとする。

先ず、非磁性基板１１が準備され（第３図（Ａ））、該
基板ｌｌ上に、スパッタリング法によりＦｅ−５ｉ−Ａ
１２合金膜１２が膜厚１〜２０μｍにて成膜される。次
いで、該Ｆｅ−Ｓｉ−Ａρ合金膜１２上に非磁性絶縁膜
１３が膜厚０．０３〜０．５μｍにてスパッタリング（
去にて形成される（第３図（Ｂ））　非磁性絶縁膜１３
としてはＳ　ｉ　Ｏｔ　、Ａρ、０３等が用いられる。

上記工程を繰返して、Ｆｅ−５ｉ−Ａ、ｊ２合金膜１２
と非磁性絶縁膜１３が必要回数積層され、第３図（Ｃ）
に図示するように、合金磁性薄膜１４が基板１１上に成
膜される。合金磁性薄膜１４の最外層は、Ｆｅ−５ｉ−
ＡＡ合金膜１２とされるのが好ましい。このとき、合金
磁性薄膜１４の総厚さ（１）は、経済的な点から考えて
３０μｍ以下が好ましい。

次いで、合金磁性薄膜１４上に積層ガラス１５が膜厚０
，０５〜１．０μｍにてスパッタリング法などで形成さ
れ（第３図（Ｄ））、更に該積層ガラス１５上に、先の
基板１１と同じ材料にて作製された他方の非磁性基板１
６が接合されて磁気コアブロック１７が作製される（第
３図（Ｅ））　積層ガラス１５としてはＳ　ｉ　Ｏｚ−
ＡＩ２２０．−Ｎａ２０系のガラス或は８１０２−８２
０ｘ　−Ｎａａ　Ｏ系のガラスが好適である。

このようにして作製された磁気コアブロック１７は、第
３図（Ｆ）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が形成される
。

次いで、第２図に図示されるように、少なくとも片方の
コア半休、本実施例ではコア半休１８に巻線溝２０を形
成した後、両コア半休ブロック１８．１９の突合せ面１
８ａ、１９ａを研摩し、該面にＳｉＯ□等の非磁性のギ
ャップスペーサ−２１をスパッタリング法などの手段に
て形成しく第３図（Ｆ））、その後、第２図に図示され
るように、両コア半休ブロック１８．１９は前記接合面
１８ａ、１９ａ部にてガラス接着され、薄膜積層コアか
らなるヘッドコア１が得られる。

このようにして作製されたヘッドコアｌは、第１図及び
第２図に図示されるように、所定の形状寸法に作製され
たスライダ２の凹所３に接合ガラス層４（４ａ、４ｂ、
４ｃ）を介して一体に接合され、コンポジットタイプの
浮上型磁気ヘッドが形成される。

ここで、本発明に従えば、上記構成の浮上型磁気ヘッド
において、ヘッドコア１の非磁性基板１１．１６とスラ
イダ２とは同じ材料で作製され、且つヘッドコア１の基
板１１．１６の熱膨張係数と合金磁性薄膜１４の、即ち
センダストの熱膨張係数とを実質的に同一とし、接合ガ
ラス層４の厚さを２０ＬＬｍ以下となるようにされる。

一般に、Ｆｅ−５ｉ−Ａ４２合金磁性体の熱膨張係数（
α）は、１３５〜１５０Ｘ１０−７／’Ｃであるので、
ヘッドコア１の基板１１．１６はこのような熱膨張係数
を有する材料が選定される。

従来スライダ材料として最適であるとされていたＡｊ２
ｚ　０８−ＴｉＣ系セラミックス材料及びＣａ　Ｔ　ｉ
　Ｏ３セラミツクス材料は、その熱膨張係数（ａ）が、
それぞれ７５〜８０Ｘ１０−’／’Ｃ及び１１０〜１．
１５　Ｘ　１０−’／”Ｃであり、センダスト薄膜との
熱膨張係数の差が大きく、本実施例には使用し得ない。

本発明者らは、センダスト薄膜と実質的に同じ熱膨張係
数を有した材料を開発するべ（検討した結果、Ｃｏｘ　
Ｎ　ｉ　ｔ−ｘ　Ｏｘ　　（但し、０．２≦Ｘ≦１．８
）なる組成の酸化物が有効であることを見出した。本組
成範囲内では、熱膨張係数は１２８〜１５０Ｘ１０−’
／”Ｃの範囲内に容易に調整でき、又、硬度（ビッカー
ス硬度）は５５０〜６００でセンダストの物性値に近い
ものである。

又、後述するように、ダミースライダによるテスト結果
によると、該セラミックス自体の耐Ｃ８Ｓ性も、従来の
Ｃａ　Ｔ　ｉ　Ｏ＊のようなセラミックススライダ材料
と同程度に良好であった。

又、添加材についても検討を行なったところ、上記組成
を基本組成として、Ｍｎ　Ｏ，Ｔ　ｉ　Ｏ２、ＡＩ２□
０３及びＣａＯの中から選ばれた少なくとも１種を０．
１〜５重量％添加することが有効であることが分かった
。つまり、ＭｎＯは焼結性を促進し、Ｔ　ｉ、　Ｏｘ　
、　Ｃａ　Ｏは硬度の増加をもたらし、ＡβＺＯａは粒
成長の抑制に効果がある。

又、Ｙ２Ｏ，を１〜５重量％添加した場合は、粒成長の
抑制に効果があり、０．１〜１重量％のＴｉＮを添加し
た場合は、硬度の増加をもたらし、０．３〜２重量％の
Ｂ、０．を添加した場合には焼結底の促進をもたらす。

これらの添加材により硬度は６００〜７００となり、セ
ンダストの値により近い値となり、好ましい。

更に、Ｃｏｘ　Ｎ　ｉ　２−Ｘ　Ｏｘ　　（但し、０．
２≦Ｘ≦１．８）と他の酸化物との混合セラミックスに
ついても検討し、ＭｇＯ，ＣａＯ％ＣｏＯ及びＮｉＯか
らなる組成の混合セラミックスにおいて、ＭｇＯ及びＣ
ａＯをそれぞれ３０モル％以下含有し、かつ残部がＣｏ
ｘ　Ｎ　ｉ　ａ−ｘ　ＯＸ　　（但し０．２≦Ｘ≦１．
８）から成り、岩塩型構造を有する場合でも、本発明に
好適に使用し得ることを見出した。

ＭｇＯ，ＣａＯは焼結促進の効果があり、硬度が増加し
、又熱膨張率もＣｏｄ、ＮｉＯと比べて大きな差がない
ことから有効である。上記組成範囲外では熱膨張率の低
下が著しく、偏析が生じ密度が低下するので望ましくな
い。

本発明者らが、上記ＣｏＯ、ＮｉＯを基本組成とするセ
ラミックスをヘッドコアの基板及びスライダに使用して
浮上型磁気ヘッドを作製したところ、各部材間の熱整合
性が極めて良く、従って、ヘッドコア（ヘッドチップ）
をスライダに接合するための接合ガラス層４にかかる応
力が極めて小さくなり、接合後のガラスの劣化を防止で
き、信頼性が高まった。

又、従来のフェライト型及びＭＩＧ型コシコンポジット
タイプ上型磁気ヘッドでは、狭トラツク化のために、第
７図に関連して上述したように１、フロントギャップ部
Ｆ０のみを加工し、トラック幅Ｗを規定しているが、ヘ
ッドコア１の機械的強度を保つため、リアギャップ部Ｒ
０の厚みＴは、１５０〜２００μｍ程度必要であり、例
えば、トラック幅Ｗを２０μｍ以下とする場合は、ヘッ
ドコアをスライダに接合した際のガラス層の厚さは、１
００〜２００μｍ程度となる。

一方、本発明によるヘッドコアは、トラック幅は磁性合
金膜の厚みで規定でき、その両端はセラミックスで補強
されているため、スライダにヘッドコアを接合する際の
ガラス層の厚みを大幅に減少させることができる。

このようにして、接合後のガラスを劣化することなく、
信頼性を確保し、この接合ガラス層の厚みを２０μｍ以
下、更には１０μｍ以下にすることにより、全体として
信頼性のあるコンポジットヘッドを実現できる。

なお、接合ガラス層の厚みの下限値は、ヘッドコアとス
ライダの嵌合精度から制約され、現状の技術水準では２
〜３μｍ程度とされる。

上述の如く、本発明によれば、接合ガラス層４を１０μ
ｍ以下とすることにより、機械的強度の弱い接合ガラス
層の荒れた表面積を減少させ、さらにその領域に付着し
ていたゴミの量を大巾に低減させ、耐Ｃ８Ｓ性を向上さ
せることができる。この点に関しては、後に第８図及び
第９図を参照して更に詳しく説明する。

次に、本発明に使用し得るセラミックス材料の一実施例
を次に具体的に説明する。

る。

上記実施例においては、ヘッドコアはセンダスト磁性薄
膜を使用した場合について説明したが、アモルファス磁
性薄膜をも使用することができる。この場合、例えば希
土類元素−ＣＯ合金磁性体のようなアモルファス薄膜を
使用した場合、磁性薄膜の熱膨張係数（α）は１１０〜
１２０×１０−’／”Ｃであるので、ヘッドコア１の基
板１１．１６及びスライダ２の材料としてはこのような
熱膨張係数を有する材料が選定される。斯かるセラミッ
クス材料としてはＭｇＯ系セラミックスなどを挙げるこ
とができる。

１豆皮匁１ 以上の如くに構成される本発明に係る浮上型磁気ヘッド
は、スライダとヘッドコアの非磁性基板との間で偏摩耗
が起こったり、接合ガラス層の表面積を減少させ、さら
にその上にゴミが付着することが極めて少な（、又、磁
性材料にかかる応力を低減し、耐Ｃ８Ｓ性及びヘッド特
性を向上せしめ得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るコンポジットタイプの浮上型磁
気ヘッドの一部拡大詳細図である。 第２図は、本発明に係るコンポジットタイプの浮上型磁
気ヘッドの斜視図である。 第３図は、ヘッドコアの製造方法を示す工程図である。 第４図は、本発明に係るコンポジットタイプの浮上型磁
気ヘッドの全体構成を示す斜視図である。 第５図は、従来のフェライト型コンポジットタイプの浮
上型磁気ヘッドの斜視図である。 第６図（Ａ）は、従来提案されている薄膜積層型コンポ
ジットタイプの浮上型磁気ヘッドの斜視図であり、第６
図（Ｂ）はセラミックスライダを示す斜視図であり、第
６図（Ｃ）はヘッドコアを示す斜視図である。 第７図は、従来のフェライト型コンポジットタイプのヘ
ッドコア（ヘッドチップ）の斜視図である。 第８図は、Ｃ８Ｓサイクル数と動摩擦係数の関係を示す
グラフである。 第９図は、接合ガラス層の厚みとＣ８Ｓサイクル数との
関係を示すグラフである。 ：ヘッドコア ：スライダ ：スライダの溝状凹所 ：接合ガラス層 ４：積層磁性薄膜 ！止ノ 第３図 （Ｃ） （Ｆ） 第５図 第６図 ／２ 第９図 接合ガラス層の厚み （μｍ） 手斧売ネ甫装置（自発） 平成　２年１１月１５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）非磁性基板上に磁性薄膜を積層して形成されるヘッ
   ドコアを、スライダに形成された凹所に接合ガラス層を
   介して一体に接合して構成される浮上型磁気ヘッドにお
   いて、前記ヘッドコアの基板と前記スライダとを同じ材
   料で作製し、且つ前記ヘッドコアの基板の熱膨張係数と
   磁性薄膜の熱膨張係数とを実質的に同一とし、前記ヘッ
   ドコアと前記スライダとを接合する接合ガラス層の厚さ
   を２０μｍ以下としたことを特徴とする浮上型磁気ヘッ
   ド。 ２）前記ヘッドコアの基板と前記スライダとは、Ｃｏ＿
   ｘＮｉ＿２＿−＿ｘＯ＿２（但し、０．２≦Ｘ≦１．８
   ）で表されるセラミックス材料にて作製され、前記磁性
   薄膜はＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金とされることを特徴とする
   請求項１記載の浮上型磁気ヘッド。 ３）前記ヘッドコアの基板と前記スライダとは、ＣｏＯ
   及びＮｉＯを基本組成として、ＭｎＯ、ＴｉＯ＿２、Ａ
   ｌ＿２Ｏ＿２及びＣａＯの中から選ばれた少なくとも１
   種を０．１〜５重量％添加したセラミックス材料にて作
   製されることを特徴とする請求項２記載の浮上型磁気ヘ
   ッド。 ４）前記ヘッドコアの基板と前記スライダとは、ＣｏＯ
   及びＮｉＯを基本組成として、１〜５重量％のＹ＿２Ｏ
   ＿３、０．１〜１重量％のＴｉＮ及び０．３〜２重量％
   のＢ＿２Ｏ＿３のうち、少なくとも１種を添加したセラ
   ミックス材料にて作製されることを特徴とする請求項２
   記載の浮上型磁気ヘッド。 ５）前記ヘッドコアの基板と前記スライダとは、ＭｇＯ
   、ＣａＯ、ＣｏＯ及びＮｉＯからなる組成の混合セラミ
   ックスであって、ＭｇＯ及び ＣａＯがそれぞれが３０モル％以下含有し、且つ残部が
   Ｃｏ＿ｘＮｉ＿２＿−＿ｘＯ＿２（但し、０．２≦Ｘ≦
   １．８）とされる、岩塩型構造を有したセラミックス材
   料にて作製されることを特徴とする請求項２記載の浮上
   型磁気ヘッド。