JPH03290808A - 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、ビデオテーブレコ〜ダ（ＶＴＲ）やフロッ
ピーディスクあるいはオーディオテープレコーダや磁気
カードリーグ等の磁気記録媒体の磁気記録、磁気記録再
生または磁気消去に使用される磁気ヘッドに関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来の磁気ヘッドは、第２図に示すように一対のコア１
１の各々の中央部にコイル１３が所定数巻かれた後、ギ
ャップ１２の隙間を開けた状態で固定する。そして、こ
のコイル１３を巻いた一対のコア１１を樹脂（図示せず
）でモールドしている。このように構成された各々のコ
ア１１の上面が磁気記録媒体との摺動面１４となる。こ
のコア１１を形成する材料は、パーマロイ、センダスト
またはフェライト等の材料が使用されている。しかし、
摺動面１４は磁気記録媒体と常に摺動して使用されるた
め番こ摩耗が避けられず、その摩耗により磁気ヘッドの
寿命が短い。

これを解決するために、特公昭５５−１２６５２号でコ
ア１１の磁気記録媒体との摺動面１４に少なくとも１種
以上の金属原子のイオンをイオン注入してこの摺動面１
４を硬化させることにより磁気ヘッどの耐摩耗性を向上
させる方法が提案されている。

また、特公昭５６−０１６８２号ではコア１１の磁気記
録媒体との摺動面１４にボロン賦与材を塗布し、加熱処
理を行い摺動面この１４にホウ素拡散層を形成して耐摩
耗性を向上させる方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の前者の方法は、硬化される表面層
の厚さが薄く、耐摩耗性を飛躍的に向上させることは難
しい。また、十分な耐摩耗性を得るためにはイオン注入
時または注入後に加熱処理を行う必要があり、この加熱
処理によりコア１１の磁気特性が劣化したり、各部分の
寸法精度に悪影響を及ぼすという欠点がある。また、後
者の方法は、加熱処理時間、加熱温度および冷却速度を
厳密に管理しなければ磁気特性の劣化が生しる。そのた
め工程管理が複雑になり製造コストが高くなるという欠
点がある。さらに、この方法は例えばパーマロイからな
るコアに対しては有効であるが、それ以外の材質（フェ
ライト等）からなるコアに対しては適用できない。よっ
て、いかなる材質のコアに対しても実用上十分な耐摩耗
性を付与する方法は確立されていない。

この発明の目的は、磁気ヘッドを構成する材料の寸法精
度に影響を与えたり、磁気特性が変化しないのはもちろ
んのこと、コアを構成する材質にかかわらず耐摩耗性が
向上した磁気ヘッドを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の請求項（１）の磁気ヘッドは、窒化ホウ素（
ＢＮ）含有薄膜を磁気記録媒体との摺動面に被覆した磁
気ヘッドにおいて、ホウ素と窒素とのｍ酸比が前記窒化
ホウ素（ＢＮ）含有薄膜の表面から前記摺動面の表面に
移行するに従い断続的または連続的に増加していること
を特徴とするものである。

請求項（２）の磁気ヘッドは、請求項（１）記戦の磁気
ヘッドにおいて、前記窒化ホウ素（ＢＮ）含有薄膜中に
含まれているホウ素と窒素との組成比が前記窒化ホウ素
（ＢＮ）含有薄膜表面では１〜８であり、前記窒化ホウ
素（ＢＮ）含有薄膜と前記摺動面との界面近傍では４〜
２０である。

窒化ホウ素（以下、ＢＮと略す）は、結晶構造によって
立方晶系閃亜鉛鉱型窒化ホウ素（以下、ｃ−ＢＮと略す
）、六方晶系グラファイト型窒化ホウ素（以下、ｈ−Ｂ
Ｎと略す）、六方晶系ウルツ鉱型窒化ホウ素（以下、ｗ
−ＢＮと略す）の３種類に大別できる。特に、ｃ−ＢＮ
やｗ−ＢＮは高硬度を有し、熱的・化学的安定性に優れ
ているので各種の耐摩耗性が要求される分野に応用され
ている。

しかし、ＢＮｉｉ膜は磁気ヘッドのコアとして用いられ
るパーマロイ、センダストまたはフェライト等との親和
性（濡れ性）が悪いことや、これらのコアとの熱膨張係
数や格子定数の違いにより、それらの表面にＢＮ薄膜を
形成しても、形成されるＢＮＩＭの内部応力が大きくな
り密着性に劣る傾向にある。さらに、ＢＮｉ膜とコアと
の格子定数の差が大きいとＢＮ薄膜中で硬質のｃ−ＢＮ
やｗ−ＢＮの形成が妨げられる傾向がある。

そこで、磁気ヘッド１１の磁気記録媒体との摺動面１４
にホウ素元素（Ｂ）を含有する物質の薫着と窒素元素（
Ｎ）を含有する物質のイオンの照射とを組み合わせて形
成されるＢＮ薄膜中にｃ　−ＢＮやｗ−ＢＮを含有させ
、かつ、ＢＮＩ膜中のＢ／Ｎ！ｆｉ威比を適宜調整する
ことにより、高硬度でコアと密着性に優れた磁気ヘッド
を得る。

磁気ヘッドの磁気記録媒体との摺動面に窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）ｍ膜を形成する製造装置の一例を第１図に基づいて
説明する。

従来と同様の方法で形成した磁気ヘッド２が、真空装置
内（図示せず）のホルダ１に固定されている。イオン［
５は、窒素ガスまたは窒素元素を含む化合物と不活性ガ
スとの混合ガス等の窒素元素（Ｎ）を含有する物質をイ
オン化した後、イオン６にして磁気ヘッド２の磁気記録
媒体との摺動面１４に照射するもので、例えばカウフマ
ン型またはプラズマを閉し込めたるためにカプス磁場を
用いたパケット型等のものが使用されるが特に限定する
ものではない。また、磁気ヘッド２の下方には電子ビー
ム、レーザ線または高周波等により高温度に加熱するこ
とのできる蒸発源３が設けられている。この蒸発源３の
中にはホウ素単体、ホウ素酸化物またはホウ素窒化物等
よりなるホウ素元素（Ｂ）を含有する蒸発物質４が入れ
られている。そして、膜厚計７とイオン電流測定器８と
が配置されている。この膜厚計７は、蒸発源３から蒸発
する蒸発物質４の粒子数や磁気へラド２の磁気記録媒体
との摺動面１４に蒸着される膜厚を計測するものであり
、例えば水晶振動子を使用した振動型膜厚計等である。

また、イオン電流測定器８は、磁気へラド２の摺動面１
４に照射されるイオン６の個数を計測するものであり、
例えばファラデーカップのような２次電子抑制電極をも
つカップ型構造のものである。なお、ホルダ１は、水冷
等により冷却されているのが望ましい。

このような構成において、真空装置内を高真空度に維持
した後、蒸発源３からホウ素元素（Ｂ）を含有する蒸発
物質４を磁気ヘッド２の磁気記録媒体との摺動面１４に
蒸着すると同時、交互または蒸着後にイオン源５から窒
素元素（Ｎ）を含有するイオン６を照射する。このとき
、磁気ヘッド２の磁気記録媒体との摺動面１４に形成さ
れるＢＮ薄膜中のホウ素と窒素との組成比（以下、Ｂ／
Ｎｌｌ＊比と略す）が、ＢＮ薄膜の表面から摺動面１４
の側に移行するに従い連続的または断続的に増加するよ
うに膜厚計７．電流測定器８で蒸発物質４の蒸着量とイ
オン６の照射量とを測定制御しながら形成する。具体的
には、ＢＮＩ膜の形成し始めは、形成されるＢＮ薄膜の
Ｂ／Ｎ組成比が４〜２０の範囲になるように制御して磁
気ヘッド２゛の磁気記録媒体との摺動面１４にＢＮｆｌ
膜を形成し始め、その後積層されるＢＮ薄膜のＢ／Ｎ組
威組成連続的または断続的に減少していくように制御し
、最終的に形成されるＢＮ薄膜の表面のＢ／Ｎ組威組成
１〜８になるように形成する＊’　Ｂ　Ｎ　ｆ１膜の形
成し始めでＢ／Ｎ組威組成４〜２０の範囲を逸脱した場
合、形成されるＢＨ３膜と摺動面１４との間の熱膨張係
数および格子定数の差が大きくなるため、ｃ−ＢＮ、ｗ
−ＢＮ構造の生成や密着性の特性に悪影響を及ぼす。ま
た、ＢＮ薄膜の表面のＢ／Ｎ＆ｌｌ成比が１〜８の範囲
を逸脱した場合、形成されるＢＮ薄膜中に含まれるｃ−
ＢＮやＷＢＮ構造の窒化ホウ素の含有量が少なくなり、
高硬度や化学的安定性等の特性に悪影響を及ぼす。

そして、イオン６の加速エネルギの値は特に限定するも
のではないが、イオン−個当たり２ＫｅＶ以下に調整す
るのが好ましい、加速エネルギの値が２ＫｅＶより大き
くなると、イオン６の照射により磁気ヘッド２の各部位
の寸法精度に影響を与えたり、磁気特性に悪影響を与え
る。

さらに、ＢＮ薄膜の形成工程の途中でイオン６の照射エ
ネルギの値を２ＫｅＶ以下の範囲で随時変更しても良い
。たとえば、摺動面１４の付近では形成されるＢＮ薄膜
との密着性を高めるために１〜２ＫｅＶの照射エネルギ
でイオン６を照射して一定の膜厚のＢＮ薄膜を形成した
後、ＢＮ薄膜内部の欠陥等を少なくするためにイオン６
の照射エネルギをＩＫｅＶ以下に下げてＢＮ薄膜をさら
に積層して形成しても良い。

〔実施例〕

夫旌班土 従来と同様の方法でパーマロイ（７８％Ｎｉ−Ｆｅ合金
）からなる所定形状のコア材を積層接着して得られたコ
ア１１にコイル１３を巻いた後、正確な幅のギャップ１
２を形成するためにチタン（Ｔｉ）系の合金からなるス
ペーサ（図示せず）をギャップ１２を形成する位置に挟
んだ状態で一対のコア１１を固定し、コア材と同し材料
のパーマロイよりなるシールドケース（図示せず）に収
め、一対のコア１１とシールドケースとの空間をエポキ
シ系の樹脂で固定する。樹脂が硬化した後、摺動面１４
を研磨して磁気へラド２を形成した。

そして、この磁気ヘッド２の摺動面１４がイオン源５に
正対するようにホルダ１に固定し、真空装置内を２　Ｘ
　１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空に保持した後、ホウ素
（純度９９％）からなる蒸発物質４を入れた蒸発源３を
電子ビームで加熱して磁気ヘッド２の摺動面１４に蒸着
すると同時にパケット型のイオン源５に窒素ガス（純度
９９．９９９％）を導入し、磁気ヘッド２の摺動面１４
に窒素元素（Ｎ）のイオン６を照射した。

このとき、イオン６を２ＫｅＶの加速エネルギで照射し
、積層されるＢＮＷｉｙ、のＢ／Ｎ＆Ｉ威比の値が８に
なるようにして磁気ヘッド２の摺動面１４にＢＮ薄膜を
１０００人の厚さ積層した。

さらに、イオン６の加速エネルギを２Ｋｅνのままで、
形成されるＢＮ）ｌ膜のＢ／Ｎ組威組成３に減少させて
５００人のＢＮ薄膜を積層して最終的に１５０ＯＡ（７
）ＢＮｉｉｌｌｌを得た。

裏施班１ 実施例１と同様にして形成した磁気ヘッド２を真空装置
内のホルダ１に固定した後、実施例１と同じイオン６お
よび蒸発物質４を用いて磁気ヘッド２の摺動面１４に蒸
発物質４の蒸着と同時にイオン６を２ＫｅＶの加速エネ
ルギで照射し、積層されるＢＮｍ膜のＢ／Ｎ組威組成８
になるように制御して摺動面４に１０００人のＢＮ薄膜
を積層した。

さらに、イオン６の加速エネルギを５００ｅＶとし、形
成されるＢＮＩ膜のＢ／Ｎ、ｉｌｌ威比を２に減少する
ように制御して５００人のＢＮ薄膜を積層して最終的に
１５００人のＢＮｉ膜を得た。

且藍班工 実施例１と同様にして形成した磁気ヘッド２を真空装置
内のホルダ１に固定した後、実施例１と同しイオン６お
よび蒸発物質４を用いて磁気ヘッド２の摺動面１４に蒸
発物’１４の蒸着と同時にイオン６を１０ＫｅＶの加速
エネルギで照射し、積層されるＢＮ薄膜のＢ／Ｎ組威組
成２になるように制御して摺動面１４にＢＮｉ膜を積層
して１５００人のＢＮ薄膜を得た。

且較班主 実施例１と同様にして形成した磁気ヘッド２を真空装置
内のホルダｌに固定した後、実施例１と同じイオン６お
よび蒸発物質４を用いて磁気ヘッド２の摺動面１４に蒸
発物１ｔ４の蒸着と同時にイオン６を５００ｅＶの加速
エネルギで照射し、積層されるＢＮｆｉｌ膜のＢ／Ｎ＆
ｌｌ戒比が２に酸比ように制御して摺動面１４にＢＮｆ
ＩＷ！Ａを積層して１５００人のＢＮ薄膜を得た。

比較班主 実施例１と同様にして形成した磁気ヘッド２を真空装置
内のホルダＩに固定した後、実施例１と同しイオン６お
よび蒸発物質４を用いて磁気ヘット′２の摺動面１４に
蒸発物質４の蒸着と同時にイオン６を１０Ｋｅνの加速
エネルギで照射し、積層されるＢＮ薄膜のＢ／Ｎｌｌ戒
比が８酸比るように制御して摺動面１４にＢＮＩ膜を積
層して１０００人のＢＮ薄膜を積層した。

さらに、イオン６の加速エネルギを５００ｅνとし、形
成されるＢＮ薄膜のＢ／Ｎ＆ｌ威比を２に減少するよう
に制御して５００人のＢＮ薄膜を積層して最終的に１５
００人のＢＮ薄膜を得た。

このようにして得られた各実施例および比較例の磁気ヘ
ッド２の磁気特性と寿命（耐摩耗性）とを測定し、その
結果を次表に示す。

なお、磁気特性の測定方法は、低域特性として周波数３
１５Ｈｚにおける低域感度と、高域特性として周波数６
．３ＫＨｚの３１５出に対する出力レヘル差とを測定し
た。また、寿命（耐摩耗性）の測定方法は、各磁気ヘッ
ト２の摺動面１４番こ磁気記録媒体（γ〜Ｆｅｚ○、製
カセットテープ）をテープ速度４．７５　ｃｔａ　／　
ｓｅｅ　（室温３０°Ｃ１湿度７０％）の条件で３００
時間走行させて摺動面１４の摩耗その結果、実施例１．
　２と比較例１〜３の磁気ヘッド２を比較すると、低域
特性の３１５Ｈｚにおける再生周波数特性の差は２ｄＢ
以内の範囲であるが、高域特性の６．３ＫＨｚにおける
再生周波数特性の差においては比較例１．３の磁気ヘッ
ドが太きく劣っている。

また、各磁気ヘッドの寿命（耐摩耗性）の測定結果は、
無処理の磁気ヘノド（参考）が２５μｍ。

比較例２の磁気ヘッドが１３μｍの摩耗量であったのに
対し、実施例１．２の磁気ヘッドは摩耗量が０μｍと摩
耗が認められなかった。

〔発明の効果〕 この発明の請求項（１）の磁気ヘッドは、ＢＮ薄膜を磁
気記録媒体との摺動面に被覆した磁気ヘッドにおいて、
Ｂ／Ｎ組威組成ＢＮ薄膜の表面から摺動面の表面に移行
するに従い断続的または連続的に増加しているので、Ｂ
Ｎｌｉ膜と磁気ヘッドとの密着性に優れ、かつｃ−ＢＮ
やｗ−ＢＮといった硬質のＢＮを薄膜中に含有すること
により、コアの摺動面の耐摩耗性を向上することができ
る。

請求項（２）の磁気ヘッドは、ＢＮｉｉ膜中に含まれて
いるＢ／Ｎ組威組成、ＢＮｆ薄膜の表面では１〜Ｂであ
り、ＢＮ薄膜と摺動面との近傍では４〜２０としたので
、ＢＮ薄膜と磁気ヘッドとの間の熱膨張係数や格子定数
の不一致によって生しる密着性の劣化やｃ−ＢＮ、ｗ−
ＢＮの成長の妨げを防ぎ、コアの摺動面の耐摩耗性を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の磁気ヘッドの製造装置の概
略図、第２図は磁気ヘッドの構造の概略側面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化ホウ素（ＢＮ）含有薄膜を磁気記録媒体との
   摺動面に被覆した磁気ヘッドにおいて、ホウ素と窒素と
   の組成比が前記窒化ホウ素（ＢＮ）含有薄膜の表面から
   前記摺動面の表面に移行するに従い断続的または連続的
   に増加していることを特徴とする磁気ヘッド。
2. （２）前記窒化ホウ素（ＢＮ）含有薄膜中に含まれてい
   るホウ素と窒素との組成比が前記窒化ホウ素（ＢＮ）含
   有薄膜表面では１〜８であり、前記窒化ホウ素（ＢＮ）
   含有薄膜と前記摺動面との界面近傍では４〜２０である
   請求項（１）記載の磁気ヘッド。