JPH05334611A

JPH05334611A - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH05334611A
Application number: JP234293A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kumasaka; 登行熊坂; Moichi Otomo; 茂一大友; Takeo Yamashita; 武夫山下; Hideo Zama; 秀夫座間; Juichi Morikawa; 寿一森川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1993-12-17
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JP2762885B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は金属酸性膜とガラスの組み合せ
で構成される磁気ヘッドの特性劣化を改善し、製造歩留
りを大幅に向上することにある。【構成】磁気ギャップ３６を介して対向する一対の磁気
コア３１と、磁気コアの磁気ギャップ近傍に設けられて
トラック幅ｔｗを規制する絞り溝と、絞り溝に充填され
るガラス３５を有し、磁気コアの磁気ギャップ近傍の少
なくとも一部に金属磁性材３２を用いた磁気ヘッドにお
いて、金属磁性材とガラスの間に設けられる中間膜とし
て、金属磁性材側に配置される炭化物膜３３と、ガラス
側に配置される非磁性金属膜３４の少なくとも２層の膜
からなる中間膜を用いることを特徴とする磁気ヘッドが
開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録再生および消
去用磁気ヘッドに係り、特に、磁気ヘッドコア材に金属
磁性材料が用いられ、かつ磁気ヘッドのトラック幅規制
用溝部にガラスが充填されてなる高密度記録再生および
消去用に好適な磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高密度記録用の磁気ヘッドは、磁
気コア材料として高飽和磁束密度を有する金属磁性材料
を用い、線記録密度を高めるために磁気ギャップを狭く
し、さらに、トラック密度を高めるためにコア幅を狭く
した構造となっている。このトラック幅に着目してみる
と、通常の狭トラック磁気ヘッドは、コアの磁気抵抗、
耐摺動寿命、機械的強度等の観点から、磁気コア幅を広
くしておき、磁気ギャップ近傍の必要部分のみに絞り溝
を設け所要のトラック幅とする方法がとられている。そ
して、この絞り溝には非磁性材として信頼性の高いガラ
スが充填される。

【０００３】このような磁気ヘッドにおいて、狭トラッ
ク絞り溝に直接ガラスを充填すると、金属磁性材とガラ
スとの反応により磁性材の特性劣化が問題となる。特
に、磁性材が薄膜形成技術で形成された膜では、ガラス
との反応がバルク材よりきびしいものとなる。

【０００４】そのため、例えば、特開昭５６−１２４１
１１号公報に記載のように、金属磁性材と充填ガラスの
間に数千Å〜数μｍのＳｉＯ，ＳｉＯ₂あるいは高融点
ガラス等の高融点物質の膜を保護膜として被着しておく
方法が提案されている。

【０００５】また、特開昭６０−１２５９０９号公報に
おいては、金属磁性材とガラスのぬれ性が十分得られな
いことから、金属磁性材を用いた磁気ヘッドのトラック
幅規制溝部に金属膜および酸化物膜を設け、前記酸化物
膜上にガラスを充填する方法が提案されている。他に、
同種の構成要件として特開昭５９−１４２７１６号公報
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図５は従来の金属磁膜
を用いた磁気ヘッドの記録媒体対向平面図を示す。磁気
ヘッドは、２個の磁気コア半体１５，１５′からなって
いる。それぞれのコア半体は、フェライト１０と金属磁
性膜１１の複合材からなり、トラック幅絞り溝部にガラ
ス１２が充填され補強した構造となっている。このコア
半体１５，１５′は非磁性ギャップ膜１４を介して接合
されている。上記磁気ヘッドは製造工程において、フェ
ライト基板１０の傾斜面に金属磁性膜１１を形成した
後、ガラス１２を溶融して充填される。この際、ガラス
１２と金属磁性膜１１の一部が反応して、金属磁性膜の
磁気特性が劣化してしまう。このため金属磁性膜の被着
後に数千Å〜数μｍのＳｉＯ，ＳｉＯ₂あるいは高融点
ガラス等の高融点物質の膜１３を保護膜として被着して
おき、これを金属磁性膜とガラスの反応防止膜としてい
る。

【０００７】しかし、この方法においては下記のような
欠点があった。

【０００８】（１）ガラスと保護膜の反応によって気泡
が発生する。この気泡はガラス中にとじ込められ、穴と
なって記録媒体対向面に現われるため媒体に損傷を与え
原因となる。

【０００９】（２）酸化物保護膜を数μｍ以下にすると
金属磁性膜、コア材との熱膨張係数の差があまり問題と
ならないため、酸化物保護材の選択範囲が広くなる反
面、反応防止膜として膜厚が十分でない。そのため、ガ
ラスとの反応層は金属磁性膜まで到達し金属磁性膜の特
性が劣化する。

【００１０】（３）また、酸化物保護膜を数μｍ以上形
成して反応層が金属磁性膜まで到達しないようにする
と、保護膜の熱膨張係数の差が無視できなくなり、ガラ
スにスラックが入ってしまう。また、気泡の量も増加す
る。

【００１１】図６は別の従来例を示すための磁気ヘッド
の記録媒体対向平面図である。この磁気ヘッドは金属磁
性材（例えば、センダスト）１１からなる２個のコア半
体１５，１５′からなっている。このコア半体は磁気ギ
ャップ近傍部に狭トラック用の切り欠き溝が設けられて
おり、磁気ギャップ１４を介して接合一体化される。こ
の接合はガラス１２を充填して行なわれる本実施例にお
いては、金属磁性材１１とガラスの密着、接合強度を向
上する目的で、ガラス充填溝に、非磁性金属膜１６を被
着し、その上に酸化物膜を被着した後、ガラスを充填し
た構造となっている。

【００１２】これによって、センダスト合金等の金属磁
性材１１と非磁性金属膜１６の付着力、非磁性金属膜１
６と金属酸化物膜１３の付着力、金属酸化物膜１３とガ
ラス１２の付着力といった親和性の大きいもの同士の付
着の連鎖が得られる結果、充填ガラスの機械的強度およ
びコア半体の接合が非常に強固なものとなることが提案
されている。

【００１３】しかし、上記のような構造においても以下
のような欠点があることがわかった。（１）前記従来例
と同様にガラス１２を充填する面に金属酸化物膜１３が
あるために、反応によって気泡が発生する。逆に、ガラ
スと反応しない金属酸化物膜とすると、接着強度が劣
り、ガラスが欠落してしまう。

【００１４】本発明の目的は上記従来の欠点を解消し、
金属酸性膜とガラスの組み合せで構成される磁気ヘッド
の特性劣化を改善し、製造歩留りを大幅に向上すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、金属磁性材
料を用いた磁気ヘッドのトラック幅絞り溝部に非磁性酸
化物もしくは炭化物、非磁性金属膜の順に保護膜を設
け、さらに、前記非磁性金属膜上にガラス充填すること
により達成される。

【００１６】金属磁性材としては蒸着あるいはスパッタ
リング等の薄膜形成技術で形成される、非晶質磁性合
金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ｆｉ−Ｆｅ合金、窒化鉄
等の高飽和磁束密度のものからなる。

【００１７】保護膜は、非磁性酸化物もしくは炭化物と
して、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂の群からなるもの、
ＴｉＣ，ＳｉＣ，Ｂ₄Ｃの群からなるものが選ばれる。

【００１８】非磁性金属膜としてはＣｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，
Ａｌ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｇｅの群からなる１種もしくは２種
以上からなる。

【００１９】

【作用】本発明は金属磁性膜の上に非磁性酸化物膜もし
くは炭化物膜、さらにその上に非磁性金属膜を形成し、
そしてガラスを充填する構成からなる。

【００２０】金属磁性膜の上に高硬度の非磁性酸化物膜
もしくは炭化物膜を形成することで、金属磁性膜で形成
されるトラック幅の端部が明確になり寸法精度の高いト
ラック幅が得られる。また、磁気ギャップ端部のだれが
なくなる。非磁性酸化物膜もしくは炭化物膜の上にさら
に非磁性金属膜を形成することによって、充填ガラスと
非磁性酸化物膜もしくは炭化物膜が直接接触しないため
充填ガラス内の気泡がほとんど生じない。そして、本発
明の非磁性金属膜はＰｂＯを主成分とするガラスとぬれ
易く、付着力が強い。また、非磁性酸化物膜もしくは炭
化物膜とガラスの反応深さより浅いため膜厚が薄くでき
る。薄くできることはそれぞれの構成材料との熱膨張係
数の差がほとんど問題とならなくなる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４に
より説明する。

【００２２】図１は、本発明に係る磁気ヘッドの記録媒
体対向平面図である。図２はその斜視図である。図３は
製造方法の一例を説明するための一部片の側面図であ
る。図４は実施例を示す図である。

【００２３】図１および図２において３０，３０′は磁
気ヘッドコアを構成するコア半体である。一方のコア半
体３０にはコイル巻線用の溝３７が形成されている。そ
れぞれのコア半体３０，３０′は保護コア材３１と金属
磁性膜３２からなり、ガラス３５と金属磁性膜３２の間
に保護膜３３および３４が形成されている。保護膜は非
磁性酸化物もしくは炭化物３３、非磁性金属膜３４の順
に形成される。そして、非磁性磁気ギャップ膜を介し
て、２個のコア半体３０，３０′はガラス３５によって
接合一体化される。

【００２４】なお、金属磁性膜３２はコア幅Ｔよりも狭
いトラック幅ｔwを得るために山形に加工された傾斜面
に形成する構造となっている。また、金属磁性膜３２、
保護膜３３，３４は、記録媒体対向面のみならず、コイ
ル巻線窓周囲にも形成される。

【００２５】具体的な実施例を以下に従来例と比較しな
がら説明する。

【００２６】図３はコア部片の側面図である。Ｍｎ−Ｚ
ｎフェライト基板３０の上面に山形の突出部を残すよう
にＶ字状の溝を多数形成した。山形の角度θは６０°と
した。次に、この山形および溝の全面にＣｏ−Ｎｂ−Ｚ
ｒなる非晶質合金膜３２を１層の厚さが６μｍの４層膜
をスパッター法により形成した（図示せず。）。この
際、非晶質合金膜層間に厚さ約０.０５μｍのＳｉＯ₂膜
をやはりスパッター法により形成し、高周波特性を改善
するために多層膜とした。

【００２７】次に、前記金属磁性膜３２の上に保護膜と
して非磁性磁化物もしくは炭化物３３、非磁性金属膜３
４の順にスパッター法により形成した。その後、ＰｂＯ
が８５％で、他にＢ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃を含む鉛
ガラス３５を４６０℃に加熱し充填した。このような構
成した磁気コア部片をＡ−Ａ面まで研削、研磨し金属磁
性膜３２をトラック幅だけ露出させ、２個のコア部片を
対称に重ね合せて、再び４６０°で加熱し、ガラス３５
を軟化、溶融することによって接合した。これをコア形
成に切断して図２に示すような磁気ヘッドコアを得た。

【００２８】このような工程によって作製される磁気ヘ
ッドに対して、保護膜の材料、構成を種々検討した結果
を表１，表２に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表１は従来方法によって作製した磁気ヘッ
ドについて調べたガラス中の気泡歩留り、金属磁性膜と
保護膜の反応、金属磁性膜とガラスの反応、およびガラ
スのクラック状態を示したものである。

【００３２】表２は本発明による保護膜材料、構成につ
いて調べた結果である。

【００３３】図４（イ）〜（ホ）は表１，表２の結果を
模式図で示した磁気ヘッドコアの記録媒体対向平面の主
要部である。

【００３４】従来例表１のNo.１は図４（イ）に対応す
る。金属磁性膜３２に直接ガラス３５を充填したもので
あり、金属磁性膜３２とガラス３５が反応し、保磁力が
１００Ｏｅ以上ある永久磁石膜４１が形成されているこ
とがわかった。この永久磁石膜４１は記録した信号を消
去してしまうため重要な問題となる。また、磁気ギャッ
プ端部４４も反応して、ギャップが広がっていることが
わかった。さらに、ガラス中に気泡３８も多く見られ
た。

【００３５】No.２は図４（ロ）に対応する。保護膜と
してＳｉＯ₂膜を２μｍ形成したものであるが、２μｍ
のＳｉＯ₂膜４０はガラス３５との反応によって完全に
消失し、金属磁性膜３２とも反応が起り、永久磁石膜４
１が形成されていることがわかった。

【００３６】No.３はＳｉＯ₂膜を５μｍと厚くし、反応
防止を行なった結果である。図４（ハ）のようにＳｉＯ
₂膜のうち４０の部分が反応するが、ＳｉＯ₂膜３９とし
て残り、金属磁性膜３２までは到達していない。しか
し、ガラス３５にクラック４２が生じてしまった。ま
た、気泡３８も多く発生し、好ましい結果が得られなか
った。

【００３７】No.４，No.５は金属磁性膜３２の上にＣｒ
膜もしくはＴｉ膜３４を形成しガラス３５を充填した結
果である。この構成では気泡の発生は認められなかった
が、金属磁性膜３２とＣｒ膜４３の境界に薄い反応層が
認められ、約１０Ｏｅの磁性層が形成されていた。この
反応層は記録再生に対して信号を劣化させる原因とな
る。

【００３８】No.６，No.７は金属磁性膜３２の上に保護
膜として、Ｃｒ膜、ＳｉＯ₂膜の順に形成した例、Ｃｒ
膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜の順に形成した例である。この場合もガ
ラスと接触する部分は酸化物膜であり、図４（ハ）と同
様にガラス３５と酸化物膜４０との反応によって気泡の
発生が多く見られた。酸化物膜の厚みが１μｍと薄いた
めクラックは生じなかった。

【００３９】一方、表２は本発明による実験結果を示
す。この結果は図４（ホ）の構成によるもので金属磁性
膜３２の上に非磁性酸化物膜もしくは炭化物膜３３、非
磁性金属膜３４の順に形成した後、ガラス３５を充填し
たものである。

【００４０】表２は非磁性酸化物膜もしくは炭化物膜３
３としてＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，ＴｉＣ，Ｓｉ
Ｃ，Ｂ₄Ｃで、非磁性金属膜はＣｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ａ
ｌ，Ｇｅ，Ｓｉで同様にスパッター法で形成した。

【００４１】その結果は、No.８〜No.２０に示すよう
に、従来法に比べ、ガラス中の気泡の発生が少なく高い
歩留りを示すことがわかった。また、０.１〜１μｍと
薄い膜でも反応防止効果が優れていることがわかった。

【００４２】なお、本発明の保護膜は記録媒対向面のみ
ならず、金属磁性膜とガラスが接触するすべての部分に
設けることが好ましい。

【００４３】例えば、磁気ギャップ近傍部のコイル巻線
用溝の内側のギャップ深さを精度よく規定するために効
果がある。

【００４４】本発明の保護のスパッタ条件はＡｒガス５
×１０^-3Ｔｏｒｒで行ない、十分洗滌した後、鉛ガラス
を溶融充填した。充填ガラスとしては非晶質磁性合金の
場合結晶化温度が５００℃〜５６０℃であるため、結晶
化を起さない条件として４５０℃〜５３０℃が適当であ
る。従って、低融点ガラスとしてＰｂＯが重量％で７５
〜８５％含有する実開昭５７−１９５６２１号に開示さ
れたものを用いた。

【００４５】ガラス充填はＡｒあるいはＮ₂雰囲気中で
も行なったが、ＰｂＯ含有率の高いガラスにおいては鉛
が金属化する場合があり、酸素を少量含有する雰囲気で
充填すると鉛が遊離することもなく接着強度を増すこと
がわかった。

【００４６】本発明に用いられる非晶質磁性合金膜はＣ
ｏ系のメタル−メタル系、メタル−メタロイド系が用い
られるが、耐食性、耐摩耗性、スパッタリングによる組
成ずれ等を考慮するとメタル−メタル系が適している。

【００４７】一方、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系（センダスト）
合金においても同様の結果が得られることを確認した。
センダストの場合にはスパッタしたままの膜では保磁力
の大きな膜となっているため、スパッタ後に約６００℃
でアニールする必要がある。したがって、耐熱性に優れ
ていることから非晶質合金よりも高温でガラス充填する
ことができる。しかし、高温にすると保護膜との反応の
面できびしくなり、５００℃〜６００℃が好適であっ
た。

【００４８】次に第２の実施例について以下に説明す
る。

【００４９】本実施例においては前記実施例の構成保護
膜の上にさらにスパッタ法によってガラス膜を形成し、
ガラス充填を行なうことによって、気泡発生歩留りを向
上させた。

【００５０】

【表３】

【００５１】表３はその実験結果を示す。上記実験結果
より、保護膜として非磁性酸化物膜もしくは炭化物膜、
次に非磁性金属膜、さらに鉛ガラス膜を形成した後、ガ
ラスを充填することによって、ガラス中の気泡歩留りを
９０％以上に向上した。これによって、密着力も向上し
た。ガラス膜ＡはスパッタターゲットにＰｂＯ８５％、
Ｂ₂Ｏ₃１３％、ＳｉＯ₂１％、Ａｌ₂Ｏ₃１％（重量％）
のものを用いた。ガラス膜ＢはＳｉＯ₂６８％、ＰｂＯ
１５％、ＮａＯ１０％、Ｋ₂Ｏ６％、ＣａＯ１％（重量
％）である。ガラス膜のスパッタ条件として、Ａｒに５
％のＯ₂を含有した雰囲気で行なうことによって、酸素
欠乏状態を補うことができる利点がある。

【００５２】また、スパッタ中に膜中にとじ込められた
ガスを放出させるためにガラス充填前に３００℃〜４０
０℃で加熱脱ガスする方法も好適である。

【００５３】以上説明した本発明の中で保護コアはＭｎ
−Ｚｎフェライトの他にＮｉ−Ｚｎフェライトを上げる
ことができる。また、結晶化ガラス、セラミックス等の
非磁性材でもよい。

【００５４】保護コアが高透磁率の磁性体とした場合に
は、金属磁性膜と共に磁路が形成されるため、磁路後部
において金属磁性膜に要求される磁気特性のきびしさが
ゆるくなり、磁気ヘッドの製造が容易である。

【００５５】一方、非磁性保護コアとした場合には、金
属磁性膜のみで磁路が構成される。従って、フェライト
を保護コアとした場合と比較して、摺動雑音小く、Ｓ
／Ｎが向上する。インダクタンスが小さいため、コイ
ル巻数を増加することができ、再生出力が向上する等の
利点がある。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、（１）金属磁性膜とガラス反応の問題がなくなり、記録
再生特性が向上する。いいかえれば、金属磁性膜とガラ
スの反応層により記録信号を劣化させる問題が解消され
る。

【００５７】（２）ガラス中に発生する気泡が大幅に減
少するため、気泡部によって記録媒体面の損傷がなくな
り、磁気ヘッドの寿命が長くなる。また、ヘッド製造歩
留りも大幅に向上する。

【００５８】等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す磁気ヘッドの記録媒体
対向平面図である。

【図２】図１磁気ヘッドの斜視図である。

【図３】本発明の磁気ヘッドの製造方法を説明するため
のコア部片を示す断面図である。

【図４】（イ）〜（ホ）は本発明の実験結果を従来例比
較説明するための磁気ヘッドコアにおける記録媒体対向
平面の主要部図である。

【図５】従来例の記録媒体対向平面を示す図である。

【図６】従来例の記録媒体対向平面を示す図である。

【符号の説明】

３０，３０′…磁気ヘッドを構成するコア半体、３１…
保護コア、３２…金属磁性膜、３３…非磁性酸化物膜も
しくは炭化物膜、３４…非磁性金属膜、３５…ガラス、
３６…磁気ギャップ、３７…コイル巻線用溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者座間秀夫茨城県勝田市大字稲田1410番地株式会社日立製作所東海工場内 (72)発明者森川寿一茨城県勝田市大字稲田1410番地株式会社日立製作所東海工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ギャップを介して対向する一対の磁気
コアと、該磁気コアの磁気ギャップ近傍に設けられてト
ラック幅を規制する絞り溝と、該絞り溝に充填されるガ
ラスを有し、上記磁気コアの磁気ギャップ近傍の少なく
とも一部に金属磁性材を用いた磁気ヘッドにおいて、上
記金属磁性材とガラスの間に設けられる中間膜として、
上記金属磁性材側に配置される炭化物膜と、上記ガラス
側に配置される非磁性金属膜の少なくとも２層の膜から
なる中間膜を用いることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】前記非磁性金属膜の上にさらにガラス膜を
設けた後、ガラスを充填したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の磁気ヘッド。
【請求項３】前記磁気コアは、前記金属磁性材とフェラ
イトの複合材からなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至第２項のうちいずれかに記載の磁気ヘッド。
【請求項４】前記ガラスは、鉛ガラスであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のうちいずれか
に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】前記金属磁性材は、非晶質磁性合金，Ｆｅ
−Ａｌ−Ｓｉ系合金，Ｎｉ−Ｆｅ合金，及び窒化鉄から
選択される少なくとも１種であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項乃至第４項のうちいずれかに記載の磁
気ヘッド。
【請求項６】前記炭化物膜は、ＴｉＣ，ＳｉＣ，及びＢ
₄Ｃから選択される少なくとも１種であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第５項のうちいずれかに
記載の磁気ヘッド。
【請求項７】前記非磁性金属膜は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，
Ａｌ，Ｃｕ，Ｓｉ，及びＧｅから選択される少なくとも
１種を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第６項のうちいずれかに記載の磁気ヘッド。