JPH05217113A - 浮上型磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浮上型磁気ヘッドにおいて、ヘッドを構成す
る主要材料であるＭｎ−Ｚｎフェライトの不純物量を規
制し、再生波形のベースラインノイズを低減する。 【構成】 Ｍｎ−ＺｎフェライトにＣａＯ，ＺｒＯ2あ
るいはＮｂ2Ｏ5を含有させ、かつＳｉＯ2含有量を０．
０１ｗｔ％以下にすることにより、結晶粒界と結晶粒内
での組成の均一化を図る。該材料を用いて浮上型磁気ヘ
ッドを作成し、再生時における波形のベースラインノイ
ズを小さく、かつ波形形態を良好なものにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高透磁率のＭｎ−Ｚｎ
多結晶フェライトと、多結晶フェライトより高い飽和磁
束密度を有する金属磁性薄膜とで磁気回路を構成し、高
周波，高密度記録の磁気記録装置に用いられるモノリシ
ック型の浮上型磁気ヘッドに関するものであり、特に再
生時のベースラインノイズが小さく、再生波形形態が良
好な浮上型磁気ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高周波や高密度記録の磁気記録装置に使
用される浮上型磁気ヘッドの一つとして、図１（ａ），
（ｂ）に示すような一対の磁性体コアからなるコアスラ
イダー方式のモノリシック型（例えば特開昭５８−１４
３１１号公報参照）がある。図１（ａ），（ｂ）のモノ
リシック型の浮上型磁気ヘッド１は、例えば、一対のＭ
ｎ−Ｚｎ多結晶フェライトの磁性体よりなるＣ型コア５
とＩ型コア６の突き合わせ面に、スパッタリング等によ
り形成されたＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系等の金属磁性薄膜４
と、磁気ギャップＧ，補強ガラス７，及び磁気ヘッド１
の窓部３に巻回された巻線（図示せず）とで構成されて
いる。そして、近年の磁気記録媒体のトラック密度と線
記録密度の一層の高密度化に対処するために、磁気ギャ
ップ部のトラック幅Ｔｗの狭トラック化とギャップ長Ｇ
ｌの狭ギャップ化が著しい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｍｎ−Ｚｎ多結晶フェ
ライトと金属磁性薄膜とで磁気回路を構成した浮上型磁
気ヘッドは、金属磁性薄膜を付与しない浮上型磁気ヘッ
ドに比較して、記録再生特性が良好で、特に記録電流が
大きい領域での再生出力の低下が少ないという優位性を
有していた。

【０００４】しかしながら、近年の磁気記録媒体のトラ
ック密度の高密度化に対処するために、磁気ギャップ部
の狭トラック化が著しい最近の磁気ヘッドでは、特にそ
の狭トラック化のために再生出力が低下し、再生波形の
ベースラインに図２（ｂ）に示すような波形変動、即ち
ノイズが発生する傾向が強くなってきた。金属磁性薄膜
を付与した磁気ヘッドの再生波形に生じるノイズには、
このようなベースラインのノイズと、金属磁性薄膜とフ
ェライトコアとの磁気特性の差によって発生する図２
（ａ）に示すような疑似ギャップノイズとがある。この
疑似ギャップノイズは、金属磁性薄膜とフェライトコア
との間にＣｒ等の薄膜を成膜することによりほぼ解決さ
れている。（特開昭６３−５３７０６７号公報，特開昭
６３−２９８８０５号公報等参照）

【０００５】しかしながら、再生出力波形に発生するベ
ースラインノイズは、その発生原因が主磁気回路を構成
する多結晶フェライトにあるのか、補助磁気回路を構成
する金属磁性薄膜によるものなのか、Ｉ型コアとＣ型コ
アとを接合するガラス等なのか、明らかでなく未だに解
決されていない。そして、このようなベースラインノイ
ズが発生すると、ノイズによる出力波形の変動によりメ
インパルスのピーク位置が変動し、それによりビットシ
フトエラーが大きくなり相対マージンが低下する。図３
に示すように相対マージンの低下は、トラック幅が２０
μｍ以下のときに目立ち始め、特に１６μｍ以下になる
と顕著になり、狭トラック化を指向する高密度記録用の
磁気ヘッドにとっては大きな問題となってきている。

【０００６】本発明者らは、その発生原因が不明な再生
波形のベースラインノイズについて調査を行い、このノ
イズの特徴として、ノイズの位置が磁気記録媒体である
磁気ディスクの回転数にほぼ反比例して変化することを
確認した。この事実は、ベースラインノイズの発生が磁
気ディスクと磁気ヘッドとの相対的な幾何学的配置に関
連していることを示唆している。

【０００７】更に詳細に磁気ヘッドを調査した結果、多
結晶フェライトの粒界層の位置と、ノイズが発生してい
る位置とが対応する傾向が強いことを確認した。そこ
で、粒界層や粒界層近傍が疑似ギャップ的作用を有し、
それがベースラインノイズの発生原因であるとの推定に
基づき、焼結性，結晶粒径，粒界層等に影響を与える添
加物を選択し、更に焼結性，結晶粒径，粒界層に影響を
与える製造工程上混入する不純物であるＳｉＯ2を制御
し、添加物の量及び不純物の混入量とベースラインのノ
イズの発生状況との関連を調査した。ここで、ＳｉＯ2
は、Ｍｎ−Ｚｎ多結晶フェライトの製造工程である原料
粉末の混合工程あるいは原料粉末を仮焼した後の粉砕工
程において、混合あるいは粉砕に使用する鋼製ボールミ
ル及び鋼製ボールが摩耗し、これらの摩耗粉より混入す
るものが多い。

【０００８】本発明者らは、このような製造工程上混入
するＳｉＯ2を抑えるため、Ｓｉを含まない、例えば樹
脂製のボールミルや樹脂製あるいはＺｒＯ2ボールのよ
うなＳｉを含まないボールを使用して、原料粉末の混
合，粉砕を行うことにより、焼結性，結晶粒径，粒界層
に影響を与えるＳｉＯ2の混入量を０．０１ｗｔ％以下
に抑えることが可能であることを見い出し、そのＳｉＯ
2混入量とベースラインノイズの発生状況の関連を詳細
に調査した。その結果、次のような解決策を見い出し
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本願発明は、Ｍ
ｎ−Ｚｎ多結晶フェライトよりなり、突き合わせ面に磁
気ギャップを有し、主磁気回路を構成する一対の磁性体
コアとその磁性体コアの少なくとも一方のコアの突き合
わせ面に前記磁気ギャップに接して形成され、補助磁気
回路を構成する金属磁性薄膜と、前記磁性体コアの窓部
に巻線された励磁用のコイルとを有し、トラック幅が１
６μｍ以下の狭トラックであるモノリシック型の浮上型
磁気ヘッドにおいて、前記磁性体コアを構成するＭｎ−
Ｚｎ多結晶フェライトは、主成分（ＭｎＯ，ＺｎＯ，Ｆ
ｅ2Ｏ3）に対し、重量％で副成分としてＣａＯを０．０
１〜０．１ｗｔ％と、更にＺｒＯ2及び／またはＮｂ2Ｏ
5を０．０１〜０．２ｗｔ％（ＺｒＯ2とＮｂ2Ｏ5の２種
類含有の場合はその合計が０．０１〜０．２ｗｔ％）含
有させ、かつＳｉＯ2の含有量を０．０１ｗｔ％以下と
し、ＳｉＯ2が結晶粒に偏在せず、その含有量が結晶粒
界と結晶粒内で同等であるようにすることにより再生波
形のベースラインノイズが小さく、その波形形態が良好
なことを特徴とする浮上型磁気ヘッドを提供するもので
あり、また、前記浮上型磁気ヘッドの製造方法におい
て、前記磁性体コアＭｎ−Ｚｎフェライトの原料の混合
及び仮焼後の粉砕を樹脂製のボールミル，樹脂製または
ＺｒＯ2ボールを用いるものである。

【００１０】

【作用】多結晶フェライトの粒界層は、原料中に含まれ
ていた不純物や製造工程中で混入する微量成分のうちで
フェライト結晶粒中に固溶しにくい成分が残留して薄い
境界層を形成したものである。この粒界層は非晶質であ
ったり、粒界層及び結晶粒界近傍はＣａ2+やＳｉ4+のよ
うな非磁性イオンが偏析し易いために非磁性であった
り、磁気的特性が劣化している。また、この粒界層は、
結晶粒とは化学組成が異なるために熱膨張係数の差等に
より粒界層を含めた粒内の粒界近傍に応力が発生し、粒
界近傍の結晶粒内は、磁気的に劣化していると考えられ
る。

【００１１】しかしながら、このような磁気的特性が劣
化している粒界層や粒界近傍の粒内でも、Ｃａ2+やＳｉ
4+のような非磁性イオンの偏析を低減することで再生出
力波形に与える影響の度合を弱められることができると
考えられる。特に、粒界層を形成し易いＣａ2+，Ｓｉ4+
イオンのうち、Ｃａ2+イオンはＳｉ4+イオンと結合して
粒界層に析出し、Ｓｉ4+イオンが微量であればフェライ
ト結晶粒中に固溶することが知られている。つまり、こ
のような磁気的に劣化している粒界層や粒界近傍の粒内
の層を小さくするためには、Ｃａ2+イオンの含有量を制
御すると同時にＳｉ4+イオンを低減すれば良いと考えら
れる。

【００１２】このような知見に基づき、Ｍｎ−Ｚｎフェ
ライトに添加する副成分の含有量及びＳｉＯ2の含有量
を以下の理由に基づき決定した。ＣａＯは結晶粒の粒成
長を制御するために、添加含有するものであるが、その
含有量が０．０１ｗｔ％未満ではその効果がなく、０．
１ｗｔ％を越えると、粒界層及びその近傍に高濃度に偏
析し、磁気的劣化層を拡大するため、ＣａＯの添加量は
０．０１〜０．１ｗｔ％とした。ＺｒＯ2とＮｂ2Ｏ5の
添加は、ＣａＯやＳｉＯ2が粒界層及び結晶粒の粒界近
傍へ偏析することを抑制すると考えられるが、その含有
量が０．０１ｗｔ％未満ではその効果がなく、０．２ｗ
ｔ％を越えて含有してもその効果に変わりがなく、逆に
０．２ｗｔ％を越えて含有すると異相の析出を生じ易く
するので、０．０１〜０．２ｗｔ％の範囲とした。

【００１３】また、ＳｉＯ2の含有量を０．０１ｗｔ％
以下とした理由は以下の通りである。 ＳｉＯ2が０．
０１ｗｔ％を越えると、Ｃａ2+の影響によりＳｉ4+は粒
界，または粒界の粒界近傍に偏析を起こし始め、粒界に
磁気的な劣化層を形成する。しかし、ＳｉＯ2が０．０
１ｗｔ％以下であれば、Ｓｉ4+は粒界に析出することな
く、粒内と粒界とでその含有量がほぼ同等となる。ま
た、それと同時にＣａ2+も粒界に偏析することなく、ほ
ぼ粒界と粒内に均一に分布する。ところで、特開昭６２
−８６５１０号公報には、酸化ケイ素０．０２重量％以
下及び／または酸化カルシウム０．１重量％以下と酸化
ニオブ０．０２重量％及び／または酸化バナジウム０．
０２重量％以下含有させたＭｎ−Ｚｎフェライトを用い
た磁気ヘッドの例が記載されているが、同号公報の目的
は、グレイン粒界の強度が大きく、しかも高周波数領域
での透磁率及び最高磁束密度が大きく、損失係数が小さ
い磁気ヘッドを提供することが主体であり、その作用，
効果は本発明とは異なる。

【００１５】また、特開平１−１０８１６０号公報に
は、微粉砕工程を直径０．５ｍｍ〜３ｍｍのジルコニア
ボールを用いて行うフェライトの製造方法の記述がある
が、同号公報の目的は、ジルコニアボールを用いること
により不純物の混入を抑え、低い温度で焼結して高密度
の焼結体を得ることが主体であり、その作用，効果は本
発明と異なる。

【００１６】

【実施例】

実施例１ 主成分（Ｆｅ2Ｏ3：５３．５ｍｏｌ％，ＺｎＯ：１５．
５ｍｏｌ％，ＭｎＯ：３１．０ｍｏｌ％）に対し、第１
の副成分としてＣａＯを０．０７５ｗｔ％と、更に第２
の副成分としてＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5のうちどちらか１種
類または２種類を０．１ｗｔ％含有するように添加し、
ボールミルで混合し、１０００℃で仮焼を行い、更にボ
ールミルで粉砕した。この時のボールミルは、ＳｉＯ2
の混入量を制御するため、鋼製ボールミル及び鋼製ボー
ルと樹脂製ボールミル，ＺｒＯ2ボールの２種類を使用
した。その後、１２５０℃で一次焼結を行い、更に１２
００℃，１０００気圧で熱間静水圧プレスを行い、Ｍｎ
−Ｚｎフェライトの焼結体を得た。得られた焼結体を電
子線マイクロアナライザーを用い、ＳｉＯ2の含有量を
調査した。その結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】樹脂製のボールミル，ＺｒＯ2ボールを使
用したものは、ＳｉＯ2の含有量は０．０１ｗｔ％以下
であり、その含有量は粒界と結晶粒内で同等であった。

【００１９】実施例２ 次に、ＣａＯ，ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5の含有量及びＳｉＯ2
の含有量とベースラインノイズの関連性を調査するた
め、実施例１と組成の等しい主成分に対し、第１の副成
分としてのＣａＯを０．０７５〜０．２ｗｔ％、第２の
副成分としてのＺｒＯ2及び／またはＮｂ2Ｏ5を０．０
２〜０．３ｗｔ％添加含有し、実施例１と同様の方法で
Ｍｎ−Ｚｎ多結晶フェライトの焼結体を得た。得られた
Ｍｎ−Ｚｎ多結晶フェライトのブロックを所定の寸法に
加工し、Ｃ型コアとＩ型コアとを製作し、そして、Ｃ型
コアのＩ型コアとの突き合わせ面に厚さ約２μｍのＦｅ
−Ａｌ−Ｓｉの金属磁性薄膜を形成した。次いで、Ｃ型
コアとＩ型コアとをガラスにより接合し、所定の寸法へ
研削，研磨することにより、トラック幅１２μｍ，ギャ
ップ長０．６μｍ，ギャップ深さ８μｍのモノリシック
型の浮上型磁気ヘッドを作成した。この磁気ヘッドにコ
イルを巻線し、３．５インチの磁気記録装置により再生
波形のベースラインノイズに及ぼす添加副成分の影響を
調査した。この時の磁気ディスクはＨｃが１２００（Ｏ
ｅ）のスパッタディスクで、回転数は３６００ｒｐｍ，
浮上量は０．１９μｍであった。そして、これらの磁気
ヘッドについて、再生波形のノイズについて調査を行っ
た。その結果を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】ＣａＯを０．１ｗｔ％より多く添加含有さ
せると、再生波形ノイズが低減できず、また、ＣａＯの
みの添加では、ＣａＯが粒界層とその近傍に高濃度に偏
析するためか、ＣａＯが０．０７５ｗｔ％でも再生波形
ノイズは低減できなかった。ＺｒＯ2またはＮｂ2Ｏ5を
０．２ｗｔ％より多く添加すると、異相が析出して加工
時に脱粒を起こし、磁気ヘッドとしては使用できなかっ
た。しかし、ＣａＯの添加量を０．０１〜０．１ｗｔ
％，ＺｒＯ2またはＮｂ2Ｏ5を０．０１〜０．２ｗｔ％
添加含有させれば、再生ノイズの発生がない良好な磁気
ヘッドを得ることができた。更に、樹脂製のボールミル
を用いＺｒＯ2ボールを使用して作成したＭｎ−Ｚｎフ
ェライトを用いた磁気ヘッドは、鋼製ボールミル，鋼製
ボールを用いて作成したＭｎ−Ｚｎフェライトを用いた
ヘッドよりも、更にベースラインノイズの小さい良好な
磁気ヘッドを得ることができた。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、Ｍｎ−Ｚｎ多結晶フェライト
で主磁気回路を、金属磁性薄膜で補助磁気回路を構成し
た、モノリシック型の浮上型磁気ヘッドに発生する再生
波形のベースラインノイズの原因を調査し、Ｍｎ−Ｚｎ
多結晶フェライトの主成分に対しＣａＯ，ＺｒＯ2，Ｎ
ｂ2Ｏ5の副成分を添加し、かつ、その含有量を好適な値
とすることにより、またＳｉＯ2の含有量を０．０１ｗ
ｔ％以下と適度に制御することにより、高密度記録化に
対処するための磁気記録媒体の高保持力化，磁気ヘッド
自体の特に狭トラック化が進展した磁気記録装置におい
ても、記録再生特性の良好な浮上型磁気ヘッドを提供す
ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ） モノリシック型の浮上型磁気ヘッドの
構成を表す斜視図である。

【図１】（ｂ） 磁気ギャップの主要部の斜視図であ
る。

【図２】（ａ） 再生波形の疑似ギャップノイズを表す
図である。

【図２】（ｂ） ベースラインノイズを表す図である。

【図３】 トラック幅と相対マージンとの関係を表す図
である。

【符号の説明】 １ 磁気ヘッド ２ スライダー ３ 巻線窓 ４ 金属磁性薄膜 ５ Ｃ型コア ６ Ｉ型コア ７ 補強用ガラス Ｇ ギャップ Ｔｗ トラック幅 Ｇｌ ギャップ長

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｎ−Ｚｎ多結晶フェライトよりなり、
   突き合わせ面に磁気ギャップを有し、主磁気回路を構成
   する一対の磁性体コアとその磁性体コアの少なくとも一
   方のコアの突き合わせ面に前記磁気ギャップに接して形
   成され、補助磁気回路を構成する金属磁性薄膜と、前記
   磁性体コアの窓部に巻線された励磁用のコイルを有し、
   トラック幅が１６μｍ以下の狭トラックであるモノリシ
   ック型の浮上型磁気ヘッドにおいて、前記磁性体コアを
   構成するＭｎ−Ｚｎ多結晶フェライトは、主成分（Ｍｎ
   Ｏ，ＺｎＯ，Ｆｅ2Ｏ3）に対し、重量％で副成分として
   のＣａＯを０．０１〜０．１ｗｔ％と、更にＺｒＯ2及
   び／またはＮｂ2Ｏ5を０．０１〜０．２ｗｔ％（ＺｒＯ
   2とＮｂ2Ｏ5の２種類含有の場合はその合計が０．０１
   〜０．２ｗｔ％）含有し、かつＳｉＯ2の含有量が０．
   ０１ｗｔ％以下であり、ＳｉＯ2が結晶粒界に偏在する
   ことなく、その含有量が結晶粒界と結晶粒内で同等であ
   ることを特徴とする浮上型磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 Ｍｎ−Ｚｎ多結晶フェライトよりなり、
   突き合わせ面に磁気ギャップを有し、主磁気回路を構成
   する一対の磁性体コアとその磁性体コアの少なくとも一
   方のコアの突き合わせ面に形成され、補助磁気回路を構
   成する金属磁性薄膜と、前記磁性体コアの窓部に巻線さ
   れた励磁用のコイルとを有するモノリシック型の浮上型
   磁気ヘッドにおいて、その磁気ヘッドのトラック幅が１
   ６μｍ以下であり、前記金属磁性薄膜の厚さが５μｍ以
   下である浮上型磁気ヘッドの製造方法において、前記磁
   性体コアを形成するＭｎ−Ｚｎフェライトの構成する各
   元素の原料粉末を混合及びその粉末を仮焼した後、粉砕
   する工程で樹脂製のボールミルと樹脂製またはＺｒＯ2
   のボールを用いることを特徴とする浮上型磁気ヘッドの
   製造方法。