JPH0349124B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は合金磁気記録ヘツド及びその製造方法
に関し、特に高強度なギヤツプをもつ鉄−アルミ
ニウム−シリコン合金磁気ヘツド及びその容易な
ギヤツプ形成方法に関するものである。 従来例の構成とその問題点 近年、磁気記録は高密度化の方向へ進みつつあ
る。高密度記録達成のためには、記録減磁の点か
ら、記録磁界の広がりをできるだけ狭くする必要
があり、このためには記録媒体−磁気ヘツド間の
接触をよくするヘツド構造と、ギヤツプの精密加
工およびギヤツプ近傍の磁気飽和の生じにくい高
飽和磁束密度コア材料（自己減磁の点から高抗磁
力磁気記録媒体の使用が必要なため）が望まれて
いる。 そして、現在このような高性能磁気ヘツドのコ
ア材として鉄−アルミニウム・シリコン（Fe−
Al−Si）合金、例えば、鉄（Fe）84.2重量％，
アルミニウム（Al）6.2重量％，シリコン（Si）
9.6重量％からなる合金（センダスト）を用いた
高精度なナローギヤツプを有する磁気ヘツドが最
も適したものの１つとされており、その普及が磁
気記録の分野で切望されている。 しかしながら、コア材として用いるFe−Al−
Si合金の性質上、Fe−Al−Si合金磁気ヘツドに
おいて高精度で、かつ機械的強度に優れたナロー
ギヤツプを形成することが極めて困難であり、こ
れが上述の磁気ヘツドの普及を阻んでいた。例え
ば、従来のFe−Al−Si合金（センダスト）磁気
ヘツドのギヤツプ形成法の一例を示すと、第１図
のように片方のFe−Al−Si合金（センダスト）
ヘツドコア１のギヤツプ形成面（テープ走行面）
に石英（SiO₂）膜３をスパツタ法にて形成し、
次に低融点の銀ロウはく（例えば銀−銅−カドミ
ウム−亜鉛系合金）４を用いてもう一方のFe−
Al−Si合金（センダスト）ヘツドコア２とはり
合わせるという方法で形成されていた。しかし、
上記の方法では、テープ走行面のギヤツプ部（フ
ロントギヤツプ部）に用いられる石英（SiO₂）
とFe−Al−Si合金（センダスト）とは、その熱
膨張係数が大幅に異なるために（石英の熱膨張係
数1.7×10^-6／℃，Fe−Al−Si合金の熱膨張係数
13.5×10^-6／℃）フロントギヤツプの石英部分が
テープ走行時にFe−Al−Si合金からはがれてし
まい、ギヤツプの精度が低下する原因となつてい
た。すなわちギヤツプかけの原因となつていた。
またテープ走行面と反対側のギヤツプ（バツクギ
ヤツプ）に用いられている銀ロウ材４は、一般に
Fe−Al−Si合金との結合力を増すために低融点
の銀−銅−カドミウム−亜鉛系のロウ材が用いら
れている。このロウ材はその熱膨張係数が大きく
（約17〜18×10^-6／℃）しかもギヤツプ形成時に
Fe−Al−Si合金との相互拡散が大きいため銀ロ
ウ材が融解後固化する時にFe−Al−Si合金部分
にひび割れが生じ、その影響を受けて、ギヤツプ
長の制御や平行性を得ることが困難であるという
欠点を有していた。 以上の欠点を克服するために、われわれは種々
の工夫をしてきた。たとえば、一対のFe−Al−
Si合金コア半体のフロントギヤツプ面にZrO₂な
どの非磁性セラミツク薄膜層を形成し、さらにそ
の上にガラス薄膜層を形成して二層膜とし、バツ
クギヤツプ面にはAg−Cu−In合金などの銀ロウ
系特殊融着金属の薄膜を形成して、それぞれのコ
ア半体の接合面を突き合わせた状態で加圧加熱し
てフロントギヤツプ部分のガラスとバツクギヤツ
プ部分の銀ロウ合金を融着させることによつて接
合する方法を工夫し、ギヤツプ長を高精度に制御
した狭ギヤツプのFe−Al−Si合金による磁気ヘ
ツドが得られるようになつた。しかしこの構成の
磁気ヘツドは、フロントギヤツプ部分の接合用薄
膜形成が二種類の異なつた薄膜材料の二層構造膜
によつてなされること、さらにバツクギヤツプ部
分の接合用薄膜形成がこれらとも異なる金属系の
薄膜材料によつてなされることのために、磁気ヘ
ツドの製造工程、特にコアのギヤツプ形成面への
接合材料薄膜形成工程が複雑であるという新たな
欠点が生じていた。 発明の目的 本発明の目的は、磁気的なナローギヤツプを容
易に形成でき、かつ形成されたギヤツプが高い機
械的強度を持つことを可能とするFe−Al−Si合
金磁気ヘツド及びその製造方法を提供するもので
ある。 発明の構成 テープ走行面側に磁気的ギヤツプを有するフロ
ントギヤツプを、そして上記テープ走行面側と反
対側に接合を目的としたギヤツプであるバツクギ
ヤツプを有するFe−Al−Si合金磁心材料よりな
るコア突合せ型磁気ヘツドにおいて、一対のFe
−Al−Si合金コア半体のそれぞれのフロントギ
ヤツプ形成面及びバツクギヤツプ形成面に銀ロウ
合金としては低融点でしかも比較的熱膨張係数が
Fe−Al−Si合金磁心に近いAg−Cu−In系合金を
スパツター法で高精度に厚みを制御して薄膜形成
した後、これら一対のコアのそれぞれのギヤツプ
形成面同士に突き合わせた状態で、あるいは、一
対のFe−Al−Si系合金コア半体の両ギヤツプ面
の間にAg−Cu−In合金箔を狭むように配置し
て、ギヤツプ形成面同士を突き合わせた状態で、
Ag−Cu−In系合金の溶融温度以上の非酸化性雰
囲気において熱処理することにより、Fe−Al−
Si合金とAg−Cu−Iu合金の接合面において極く
わずかに相互拡散をおこさせて、Fe−Al−Si合
金同士の強固でかつ、ひび割れを生じることのな
いフロントギヤツプとバツクギヤツプを同時に得
ることが可能となるものであり、高密度磁気記録
用ヘツドのギヤツプ部分の形成を容易ならしめる
ものである。 実施例の説明 以下、本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 以下に示すような方法で、第１図と類似の形状
のFe−Al−Si合金ヘツドチツプを作製し、検討
した。 まず第２図ａのような幅３mm，高さ２mm，長さ
20mmの棒状のFe−Al−Si合金上にダイヤモンド
砥石によつて幅0.35mmの巻線用のミゾ入れを行な
つた一対のヘツドコア半体１，２を用意し、フロ
ントギヤツプ形成面５及びバツクギヤツプ形成面
６を鏡面研摩（最大表面荒さ12max×0.01μｍ）
した。 次に第２図ｂのようにフロントギヤツプ部分と
バツクギヤツプ部分の両方にスパツタ法を用いて
Ag−Cu−In系合金薄膜７を形成した。ここで上
述のAg−Cu−In薄膜は、厚さが均一に0.50μｍで
その組成がAg75重量％，Cu10重量％，In15重量
％なるものである。これらのスパツタ法によつて
得られたフロントギヤツプ部とバツクギヤツプ部
をそれぞれ互いにつき合わせた状態でN₂雰囲気
中で900℃の温度で１時間熱処理を行なつて、両
者を接合した。 このようにして得られた第３図に示すギヤツプ
接合されたコア半体ブロツクを切断と機械的研摩
により150μｍの薄片状にしてFe−Al−Si合金ヘ
ツドチツプを得た。 得られた薄板Fe−Al−Si合金ヘツドチツプの
フロントギヤツプ部およびバツクギヤツプ部を研
摩し、ギヤツプ長を光学顕微鏡を用いて測定し
た。その結果、フロントギヤツプのギヤツプ長も
バツクギヤツプのギヤツプ長も共に0.25μｍであ
り、ギヤツプ端が平行であることが観測された。
しかもギヤツプ材としてのAg−Cu−In合金の熱
膨張係数（14〜15×10^-6／℃）がFe−Al−Si合
金と近いために接合面にひび割れなどが発生して
いなかつた。さらに、形成されたギヤツプ部の機
械的強度を検討するために、ギヤツプ面の両側の
Fe−Al−Si合金材を10Kg．mm^-2の応力で引張試
験したが、ギヤツプ接合面ではがれず、機械的強
度にもすぐれていることがわかつた。次にヘツド
のトラツク幅を25μｍに機械加工した時およびこ
の磁気ヘツドに磁気テープ（保磁力HC：1400エ
ルステツド，飽和磁束密度Pr：3000ガウス）を
相対速度3.45／secで走行させた時ギヤツプ部の
「カケ」の発生は認められなかつた。またこのヘ
ツドの巻線窓にコイル25ターン巻いた時の5MHz
でのヘツドの再生出力電圧は241μV（ピークツー
ピーク）であつた。 この結果を表１の試料番号２に示す。 以下同様の方法でフロントギヤツプ部分および
バツクギヤツプ部分のAg−Cu−In系合金薄膜の
形成を変えた試料を表１の試料番号１及び３〜12
に示す。 なお本実施例において、磁気特性に影響をおよ
ぼすFe−Al−Si合金の組成については、熱処理
の前後で何ら変化していないことがＸ線マイクロ
アナライザを用いた分析によつて確認できた。そ
の結果センダストの飽和磁束密度B_Sは8650ガウ
ス、保磁力H_Cは0.03エールステツド、交流初透
磁率μは61（ただし200μｍ厚の場合）であり、熱
処理により磁気特性の変化も認められなかつた。
またAg−Cu−In膜の組成であるAg，Cu，In等
のイオンは0.02μｍ以上深くセンダスト内部に拡
散しないことも確認できた。 ここで光学的ギヤツプは0.25μｍであることが
確かめられているが、上述したようにセンダスト
中にAg，Cu，In元素の一部が最高0.02μｍ（ギヤ
ツプ長の約10％）浸入しており、磁気的なギヤツ
プは、約0.29μｍになつている。 このために所望の磁気的ギヤツプ長を得るため
には、Ag−Cu−In膜厚をあらかじめ薄く形成す
る必要があるが、その浸入量が多くないためギヤ
ツプ長精度には特に大きな影響を与えない。 ここで接合に有効なAg−Cu−In薄膜の組成と
しては、表１よりCu量が10〜50重量％，In量が
１〜30重量％の範囲であることがわかる。この範
囲をはずれる組成のものは、Fe−Al−Si合金と
のぬれ性がわるくなつたり、溶融温度が高いとい
つた理由で不適当であつた。尚比較例として示し
た試料番号１の試料は接合しなかつたのでギヤツ
プ長の観察、テープ走行試験及び磁気特性の測定
は行えなかつた。また試料番号６の試料は接合後
の機械加工ではがれたので特性の測定は行えなか
つた。

【表】 ※ 比較例
比較例 １ 比較のために、従来の形成法によるギヤツプを
もつヘツドチツプを作製した。すなわちフロント
ギヤツプ形成面に厚さが0.15μｍの硬質石英膜を
形成し、バツクギヤツプ形成面に10μｍ厚のAg−
Cu−Zn−Cd系合金はくを用いて溶着し、第３図
に示すものと同じギヤツプ接合された。Fe−Al
−Si合金ヘツドコア半体ブロツクを作製した。こ
れから加工したヘツドチツプのギヤツプ部分につ
いても実施例と同様の検査を行つた。 その結果10Kg・mm^-2の応力での引張り試験でも
はがれなかつたが、ギヤツプ端の平行性は著しく
劣つていた。フロントギヤツプのギヤツプ長は
0.53μｍであり、バツクギヤツプのギヤツプ長は
0.24μｍであつた。次に実施例と同様にフロント
ヘツド部分を機械加工した時および磁気テープを
走行させた時においてギヤツプ部分にカケが生じ
た。 またこのヘツドの巻線窓にコイルを25ターン巻
いた時の5MHzでのヘツドの再生出力電圧は
50μV_P-Pであつた。 実施例 ２ 実施例１と同様の方法でFe−Al−Si合金の加
工を行い、一対のヘツドコア半体を作製した。 次に第２図Ｃのように一対のFe−Al−Si合金
コア半体１，２のフロントギヤツプ形成面間とバ
ツクギヤツプ形成面間に1μｍ厚のAg−Cu−In合
金箔８（その組成がAg75重量％，Cu10重量％，
In15重量％なるもの）をはさんだ状態でH₂雰囲
気中で900℃の温度で１時間熱処理を行つて接合
した。 このようにして得られた第３図に示すギヤツプ
接合されたコア半体ブロツクを、切断と機械的研
摩により150μｍの薄片状に加工してFe−Al−Si
合金ヘツドチツプを得た。 得られた薄板Fe−Al−Si合金ヘツドチツプの
フロントギヤツプ部およびバツクギヤツプを研摩
し、ギヤツプ長を光学顕微鏡を用いて測定した。
その結果、フロントギヤツプのギヤツプ長もバツ
クギヤツプのギヤツプ長も共に0.26μｍでありギ
ヤツプ端が平行であることが観測された。しかも
フロントギヤツプおよびバツクギヤツプ材料の熱
膨張係数がFe−Al−Si合金と近いために接合面
にひぼ割れなどが発生していなかつた。さらに、
形成されたギヤツプ部の機械的強度を検討するた
めに、ギヤツプ面の両側のFe−Al−Si合金材を
10Kg・mm^-2の応力で引張り試験したが、ギヤツプ
接合面ではがれず、機械的強度にもすぐれている
ことがわかつた。次にトラツク幅を25μｍに機械
加工した時およびこの磁気ヘツドに磁気テープ
（保磁力H_C：1400エールステツド，飽和磁束密度
B_r：3000ガウス）を相対速度3.45ｍ／secで走行
させた時ギヤツプ部の「カケ」の発生は認められ
なかつた。またこのヘツドの巻線窓にコイルを25
ターン巻いた時の5MHzでのヘツドの再生出力電
圧は242μV（ピークツーピーク）であつた。 この結果を表１の試料番号13に示す。 以下同様の方法Ag−Cu−In合金箔の組成を変
えや試料の各種試験結果を表２の試料番号14〜22
に示す。なお本実施例において、磁気特性に影響
をおよぼすFe−Al−Si合金の組成については、
熱処理の前後で何ら変化していないことが、Ｘ線
マイクロアナライザを用いた分析によつて確認で
きた。その結果センダストの飽和磁束密度B_Sは
8650ガウス、保磁力H_Cは0.03エールステツド、
交流初透磁率μは61（ただし200μｍ厚の場合）で
あり、熱処理による磁気特性の変化も認められな
かつた。またAg−Cu−In膜の組成であるAg，
Cu，In等のイオンは0.02μｍ以上深くセンダスト
内部に拡散していないことも確認できた。 ここで光学的ギヤツプ長は0.26μｍであること
が確かめられているが、上述したようにセンダス
ト中にAg，Cu，In元素の一部が最高0.02μｍ（ギ
ヤツプ長の約10％）浸入しており、磁気的なギヤ
ツプは、約0.30μｍに広がつている。 このために所望のギヤツプ長を得るためには、
Ag−Cu−In合金箔厚をあらかじめ薄く形成する
必要があるが、その浸入量が多くないためギヤツ
プ長精度には特に大きな影響を与えない。

【表】 発明の効果 以上の説明および表１，２から明らかなように
本発明はFe−Al−Si合金磁気ヘツドにおいて、
一対のFe−Al−Si合金コア半体のフロントギヤ
ツプ形成面とバツクギヤツプ形成面にAg−Cu−
In合金薄膜をスパツタ法あるいは合金箔を用いて
高精度に厚みを制御して形成後、これらを互いに
つき合わせた状態で、Ag−Cu−In合金が溶融す
る温度以上で処理することにより、Fe−Al−Si
合金とAg−Cu−In合金の接合部分において極く
わずかに相互拡散が生じ、ひび割れを生じること
のないフロントギヤツプとバツクギヤツプを同時
に得ることが可能となる。 また、Ag−Cu−In合金スパツタ膜の厚みおよ
び合金箔厚をコントロールすることによつて、ギ
ヤツプ長の制御が容易になり、従来困難とされて
いたFe−Al−Si合金磁気ヘツドのギヤツプ形成
に関して機械的強度が高いナローギヤツプの形成
が極めて容易に行えるようになつた。これによつ
て、高密度磁気記録ヘツドに適したギヤツプをも
つFe−Al−Si合金磁気ヘツドの製造が容易に行
えることになる。 実施例において、Fe−Al−Si合金を接合する
ための熱処理雰囲気をN₂中で行つたが、別にこ
れに限るわけではなく、不活性雰囲気（たとえば
Ar真空中等）であれば全て有効であることが確
認されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のFe−Al−Si合金ヘツドチツ
プを示す図、第２図ａ，ｂ，ｃは、本発明の一実
施例におけるFe−Al−Si合金磁気ヘツドのギヤ
ツプ形成に用いた一対のFe−Al−Si合金コア半
体を示す図、第３図は、これらのFe−Al−Si合
金コア半体を用いて作製したギヤツプ接合された
コア半体ブロツクの斜視図である。 １，２……Fe−Al−Si合金ヘツドコア、３…
…ギヤツプ部に形成された硬質石英膜、４……銀
ロウ合金はくを用いた溶着部分、５……フロント
ギヤツプ部、６……バツクギヤツプ部、７……
Ag−Cu−In合金薄膜、８……Ag−Cu−In合金
箔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄−アルミニウム−シリコン合金コア材料よ
   りなる磁気ヘツドにおいて、一対の鉄−アルミニ
   ウム−シリコン合金コア半体のそれぞれのフロン
   トギヤツプ形成面及びバツクギヤツプ形成面に銀
   −銅−インジウム合金層を設け、上記一対の合金
   コア半体を接合したことを特徴とする合金磁気ヘ
   ツド。 ２ 銀−銅−インジウム系合金層が、銅（Cu）
   を10〜50重量％インジウム（In）を１〜30重量％
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の合金磁気ヘツド。 ３ 一対の鉄−アルミニウム−シリコン合金コア
   半体のそれぞれのギヤツプ形成面に銀−銅−イン
   ジウム系合金薄膜を形成した後、前記一対の鉄−
   アルミニウム−シリコン合金コア半体の同種のギ
   ヤツプ面同士を突き合わせた状態で、前記銀−銅
   −インジウム系合金の溶融温度以上の非酸化性雰
   囲気において熱処理し、前記一対のコア半体を接
   合することによつて磁気的なギヤツプを形成する
   ことを特徴とする合金磁気ヘツドの製造方法。 ４ 一対の鉄−アルミニウム−シリコン合金コア
   半体のフロントギヤツプ形成面間及びバツクギヤ
   ツプ形成面間に銀−銅−インジウム合金箔をはさ
   んだ状態で、前記銀−銅−インジウム系合金の溶
   融温度以上の非酸化性雰囲気において熱処理し、
   コア半体を接合することによつて磁気的なギヤツ
   プを形成することを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の合金磁気ヘツドの製造方法。