JPH0449603A - 非磁性酸化物基板とそれを用いた磁気ヘッド - 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］ 本発明は、Ｎ　Ｉ　Ｏ−Ｔ　ｉ　Ｏｚ系の非磁性酸化物
基板と、それを用いた磁気ヘッドとに関する。

［従来の技術］ ＶＴＲ・電子スチールカメラ・ディジタルオーディオ（
ＤＡＴ）等に組込まれる磁気ヘッドとして、基板材料（
コア材料）の表面に磁気薄膜を形成した薄膜磁気ヘッド
が広く用いられている。

かかる薄膜磁気ヘッドにおいては、基板材料の熱膨張係
数が薄膜の熱膨張係数と近似していることが必要とされ
る。すなわち、両者の熱膨張係数の差が大きいと、温度
変化によって両材料の接合界面に応力が生じ、亀裂を発
生させたり、磁気特性を低下させたりするおそれがある
。

ところで、この薄膜として磁気特性に優れたコバルト（
Ｃｏ）系アモルファス薄膜の利用が進められている。こ
のＣｏ系アモルファス合金の熱膨張係数は１００〜ｌ　
２０Ｘ　１０−’　（ｄｅｇ−’　）であるので、基板
材料としても同様の熱膨張係数を有する材料が必要とな
る。

かかる特性を有した基板材料としてＮ１Ｏ−ＴｉＯ□系
酸化物材料が公知である（特開昭６２−９５８１０号、
同６０−２０４６６８号、同６０−２０４６６９号、同
６０−２４６２５８号、同６０−２４６２５９号、同６
０−２６４３６２号、同６０２６４３６３号、同６２−
１４３８５７号）。

特開昭６２−９５８１０号は、ＮｉＯ５０〜９０ｗｔ％
、残部Ｔ　ｉ　Ｏｚよりなる基板材料と、Ｎｉ０１Ｔｉ
Ｏ□にさらにＺ　ｒ　Ｏｚを少量添加した基板材料とを
開示している。これ以外の上記公開公報は、ＮｉＯＴｉ
０ｚ系において、さらにＣａＯｌＭｇＯ，Ａｌ２ｚ　Ｏ
ｓ　、ＺｒＯｘ　、Ｃｒ２Ｏ５、Ｌｉ、０、Ｃａ　Ｍ　
ｎ　Ｏｓを添加した組成系の基板材料を開示している。

しかしながら、これら公知の添加物を含む組成において
は得られた焼成体の加工性が悪（、所望の磁気ヘッドを
得るには適していない。非磁性体を基板材料とし、磁気
ヘッドとしてのギャップ相当部にＣｏ系アモルファス薄
膜を配した例として特開昭６０−２３１９０３号が挙げ
られる。該磁気ヘッドは、「磁気記録媒体対向面におけ
る断面形状が突出しているほぼ７字状の突起部を有し、
該突起部の少な（とも両側面と作動ギャップ形成面上に
前記金属磁性体が被着され、該突起部の先端部において
作動ギャップを介して該金属磁性体が相対峙した」構造
となっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の磁気ヘッドの製造においては、非磁性基板に
Ｖ字状の溝を複数個加工し、この後にＣｏ系アモルファ
ス薄膜を成膜する工程を採用している。しかしながら非
磁性基板の加工性が悪いと、複数個連続的に切り込み加
工を施した際にＶ字状の溝寸法が変化してしまい精度良
（トラック幅を得ることが困難となる。

Ｃｏ系アモルファス薄膜の熱膨張係数に合致した非磁性
基板材料としては、先に本発明者等が出願した「実質的
にＮ　ｉ　Ｔ　ｉ　Ｏｓ相とＮｉＯ相より成り、ＮｉＯ
６０〜７７ｗｔ％、Ｔ　ｉ　Ｏ２４０〜２３ｗｔ％より
成る」組成があるが、これら組成では７字状溝を複数個
加工した場合の加工性が悪く、７字状溝の寸法が変化す
るという欠点があった。

本発明は、磁気ヘッドの基板材料において、突起部作成
のため複数個の溝入れ加工を行う際に溝寸法の変化が著
しいという加工性の悪い点の解決を図り、トラック幅の
精度が良い磁気ヘッドを得られるようにすることを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に関するＮ　ｉ　Ｏ−Ｔ　ｉ　Ｏ，系基板の熱膨
張係数はその組成比により異なる。発明者がＮｉＯＴｘ
Ｏｚ基板（ＢｉｚＯ−の添加なし）の試料を作成しその
熱膨張係数を測定したところ、第２図に示した結果とな
った。１００〜４００℃における平均熱膨張係数はＴ　
１０２量が多い程小さくなるが、Ｃｏ系アモルファス薄
膜の熱膨張係数である１　００〜１２０Ｘ　１０−７ｄ
ｅｇ−’に合致させるためには、Ｔｉ０−量として２３
〜４０ｗｔ％残部ＮｉＯとする必要がある。しかしこれ
らいずれの組成比でも試料を強制破壊しその破壊モード
を調べたところ、全て粒内破壊モードを示していた。

本発明者らが鋭意研究を重ねたところＢｔｚ０３を少量
添加することにより、破壊モードが粒界破壊モードに転
することを見出した。かかるＮｉ０Ｔ　ｉ　Ｏを系基板
においてはＢｉｚＯ−を少量添加することにより、粒界
破壊モードに転するという事実は未だ知られていなかっ
た点である。

本発明は、前記目的を達成したものであり、Ｎ１Ｏ−Ｔ
ｉＯ□系の組成に少量のＢｉｚＯ３を添加して焼成する
ことにより、基板材料の破壊モードを粒界モードにして
、加工性を改善したものである。

すなわちＮｉＯ６２〜９１ｗｔ％、Ｔ　ｉ　Ｏｚ９〜３
８ｗｔ％の母組成に、Ｂｉ２Ｏ３を０．２〜５ｗｔ％添
加して成る非磁性酸化物基板を提供する。Ｂｉ２’ｓの
添加量を前記範囲としたのは、０．２ｗｔ％に満たない
と粒界破壊モードとするだけの効果がなく、５ｗｔ％を
越えるとＢ　ｔ　ｚＯ５を主成分とする異相が急激に多
（なり、研摩時に結晶粒脱落を生じるためである。Ｔ　
ｉ　Ｏ２を９〜３８　ｗ　ｔ％にしたのは、熱膨張係数
を１００〜１２０　Ｘ　１０−７ｄｅｇ−’にするため
である。

また本発明は、前記非磁性酸化物基板により一対のコア
を作成し、両コアの間に磁気ギャップを形成し、そのギ
ャップ部を含むコア合せ面に磁性薄膜を形成した磁気ヘ
ッドを提供する。

［作用］ 上記の非磁性酸化物基板では、■溝などを加工する場合
、粒界破壊をするので加工性が良い。このため磁気ヘッ
ドとして基板に溝を切削してトラックを作成する場合、
トラック幅は精度の良いものとなる。

［実施例］ 通常の粉末冶金的手段により作製したＢｉ＊Ｏｓ粉末と
、試薬特級のＮｉＯ及びＴｉＯ□とを第１表に示す種々
の割合となるように秤量及び混合（湿式ボールミルによ
る。）し、乾燥後ポリビニルアルコール水溶液を１０　
ｗ　ｔ％加えて造粒し、加圧成形した。

第１表 この成形体を１１００〜１３００℃で２時間空気中にて
焼結した。さらに、焼結体を１５００ａｔｍ、１３００
℃、１時間、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）処理した。焼結
温度はなるべく密度が高くなるように添加したＢｉｔ’
ｓの量に合わ−せて選定すれば良く、この様な調製は当
該業者には自明である。

この様にして得られた各焼結体よりなる基板材料につい
てアルキメデス法により密度を測定した結果、いずれも
９９．５％以上の相対密度を有することが認められた。

各焼結体から試料を切り出し、熱膨張計により室温から
５００℃まで加熱し、１００〜４００℃の間の平均熱膨
張係数を測定し、結果を第１表に示した。

基板に対するＶ字状の溝入れ加工試験は、得られた焼結
体基板を鏡面仕上げにした後、ダイシング機を用い、第
３図に示すように基板ｌに砥石２で複数個のＶ溝３を次
々と切削することによりなされる。加工条件としては砥
石ＳＤ１５００Ｍ（５２ψ）、回転数３０，０００ｒｐ
圃、切込み量０．２５＋ａｍ、切込み速度０　、２　ｍ
ｖａ／　ｓｅｅを採用した。この加工条件は磁気ヘッド
として加工する際の標準的条件である。加工性の評価は
前記第３図に示すように、加工された７字状溝の深さの
変化で行われる。加工性が悪いと砥石が摩耗して溝深さ
が浅くなる。

第１図は、本発明によるＮ　ｉＯ８０Ｔ　Ｉ　Ｏ２２０
ｗ　ｔ％の組成にＢｉ２Ｏ３を３　ｗ　ｔ％添加したも
の、及び添加しないものについて１６本のＶ溝加工を施
した時のＶ溝深さの変化量を測定した結果である。明ら
かにＢｉ２Ｏ５を添加した方がＶ溝深さの変化が少ない
ことがわかる。第１表は、Ｎｉ０１Ｔ　ｉ　Ｏ２の比率
を変え、さらにＢ　ｉ　ｔＯ８の添加量を変化させて作
製した試料について溝深さの変化量を測定した結果であ
る。なお第１表の溝深さの変化量は、１６本口のＶ溝加
工での値である。いずれの組成比においてもＢｉ２’ｓ
を添加しないものでは、溝深さ変化量１６μｍ以上であ
り、Ｂｉ２Ｏ３を添加したものが９μｍ以下に比べ格段
に大きな値である。

これらの試料の破壊モードをみると、溝深さ変化量の小
さいものは全て粒界破壊モードを呈しており、加工性の
向上は、粒界破壊モードとなったためであることが明確
である。このＮ　ｉ　Ｏ−Ｔ　ｉＯ□系基板基板界破壊
モードとするためにＢ　１　ｔ０３を添加すれば良いこ
とは、今迄に知られておらず本発明に到る研究の結果間
らかになったことである。なおりｉ２０．の添加量とし
て０．２ｗｔ％に満たないと粒界破壊モードとするだけ
の効果がなく、また５ｗｔ％を超えるとＢｉ＊Ｏ−を主
成分とする異相が急激に数多く存在する様になることに
よると考えられる研摩時の結晶粒脱落がみられるため試
験は行わなかった。

熱膨張係数は第１表およびＢｉ＊Ｏａ無添加の場合を表
わす第２図かられかるように、無添加に比べＢｉｚＯ３
を０．２〜０．５ｗｔ％添加すると約３ｘ　１０−７ｄ
ｅｇ−’　、　　１　ｗｔ％添加で約５ＸｌＯ−７ｄｅ
ｇ−’　、　３　ｗ　ｔ％添加で約１０　Ｘ　１０−７
ｄｅｇ−’５ｗｔ％添加で約１５　Ｘ　Ｉ　Ｏ−７ｄｅ
ｇ−’それぞれ小さくなる。従って熱膨張係数としてＣ
ｏ系アモルファス薄膜の１００〜１２０ｘｌＯ−７ｄｅ
ｇ−’に合致させるには、Ｂｉ２Ｏ５の添加量に応じて
この範囲の熱膨張係数となる様にＮ　１０　　Ｔ　ｔ　
Ｏ２の比率を多少変えれば良い。Ｂｉ、Ｏ−添加量に対
する熱膨張係数の変化を考えると、熱膨張係数として１
００〜１２０ｘ　１０−７ｄｅｇ−’の得られるＮ　ｉ
　ＯＴ　ｉ　０２の比率は、Ｔｉ０−量で９〜３８　ｗ
　ｔ％となる。

本発明の磁気ヘッドは、上記のようにして製造された基
板材料にて１対のコアを作成し、その−対のコアをガラ
ス接合（ガラスボンディング）することにより製造され
る。これらのコアには、それらの合せ面に磁気ギャップ
が形成され、その磁気ギャップを含むコア合わせ面に高
透磁率の磁性薄膜がスパッタリング・蒸着・ＣＶＤ・め
っき等の手法により形成される。

この磁性薄膜としては１００〜１２０Ｘ１０−７ｄｅｇ
−’の熱膨張係数を有する合金の薄膜が好適であり、特
にＣｏ系アモルファス合金の薄膜が好適である。好適な
Ｃｏ系アモルファス合金の組成としてはＣ０８３〜８６
、Ｎｂ１Ｏ〜１２、Ｚ工・２〜７ａｔ％が例示される。

実施例に従って製造された基板材料からＣ形コア及び工
形コアを切り出し、これらの接合される側の面にＣｏ系
アモルファス合金（組成：　Ｃｏ８４、Ｎｂ１２、Ｚｒ
４ａｔ％、熱膨張係数１１０Ｘ　１０−７ｄｅｇ−’　
）を厚さ３０μｍにスパッタリングした。スパッタリン
グ前には第３図に示すＶ溝をＣ形及び工形コアに加工（
各々のブロックについて２５本）した。なおスパッタリ
ング後にＣＯ系アモルファス膜の■溝を削って作成した
突起部をトラック幅とした。これら１対のＣ形及び工形
コアをガラスボンディング（ガラス組成は■２０゜６０
、Ｐ２０．２０、Ｔｌ２２０　１５、ＳｂｚＯｓ５ｗｔ
％、ボンディング温度４５０℃）した。かくして得られ
た磁気ヘッドのトラック幅の誤差は±２μｍの範囲内に
あり、ＢｕｔＯ−無添加の従来材を使用した場合が±５
μｍの範囲内であったのに対し、誤差が半分以下であっ
て精度の良いものであった。

［発明の効果］ 以上詳述した様に、本発明の非磁性酸化物基板材料はＴ
ｉ０ｚ−ＮｉＯ母材にＢ１２０ｓを少量添加して焼結さ
れることにより、基板が粒界破壊するようにしたので、
加工性が良く■溝加工を施した時の溝深さ変化量が小さ
い。よって、その基板材料を用いた磁気ヘッドは、トラ
ック幅精度が優れるので工業的利用価値大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は基板材料のＶ溝加工における溝深さの変化量を
表わすグラフ、第２図は従来の無添加ＮｉＯＴｉ１ｔ系
基板におけるＴ　ｉ　０２量と熱膨張係数の関係を示す
グラフ、第３図は基板への■溝加工法を示す説明図であ
る。 ｌ；基板　　　２：砥石　　３．　Ｖ溝部願人　　日　
立　金　属　株式会社 株式会社　日　立　製　作　所 代理人　　弁理士　　牧　　克　　次 第１ 図 第３図 第２ 図 Ｔ＋Ｃ）２量（ｗｔ％）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＴｉＯ＿２９〜３８ｗｔ％残部ＮｉＯからなる組
   成に、Ｂｉ＿２Ｏ＿３をＴｉＯ＿２とＮｉＯ全量に対し
   て０．２〜５ｗｔ％添加して焼成したことを特徴とする
   非磁性酸化物基板。
2. （２）熱膨張係数が１００〜１２０×１０＾−＾７ｄｅ
   ｇ＾−＾１であることを特徴とする請求項１に記載の非
   磁性酸化物基板。
3. （３）１対のコアの間に磁気ギャップが形成され、その
   磁気ギャップ部を含むコアの合せ面に磁性薄膜を形成し
   た磁気ヘッドにおいて、ＴｉＯ＿２９〜３８ｗｔ％残部
   ＮｉＯからなる組成に、Ｂｉ＿２Ｏ＿３をＴｉＯ＿２と
   ＮｉＯ全量に対して０．２〜５ｗｔ％添加して焼成して
   なる非磁性酸化物基板からコアが形成されていることを
   特徴とする磁気ヘツド。