JPH066796B2 - フェライト単結晶の加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はフェライト単結晶の加工方法に係り、特に単結
晶フェライトを使用した磁気ヘッド用コアにおいて、傾
斜した面を有する、例えば固定磁気ディスクヘッド用コ
アや、磁気ギャップ近傍のみが金属磁性材料からなる構
造の複合型磁気ヘッド用コア等の製造に際して採用され
るフェライト単結晶の加工方法に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来から、フェライト単結晶は、磁気ヘッド用コア等の
構成材料として用いられてきているが、目的とする用途
に適用するには、正確な加工が施される必要がある場合
がある。

例えば、固定磁気ディスク装置（ＲＤＤ）に使用される
磁気ヘッドの代表的コアとしては、第１図に示される如
きモノリシック型コア１が知られており、かかるコア１
の記録媒体との摺動面は、溝２により形成された空気浮
上面３と信号を記録再生するトラック４とから構成され
ており、そして磁気ヘッドが記録媒体と摺動する際に、
空気浮上面３及びトラック４のエッジ部の損傷を防止す
るために、それぞれのトラック幅は、傾斜加工された面
５，６，７，８，９，１０によって規定されている。

ところで、かかる磁気ヘッド用コア１の溝２及び傾斜面
５〜１０は、それぞれ、ダイヤモンド砥石等による機械
加工により形成されることとなるが、チップ１個当た
り、合計８ヶ所の砥石加工を施す必要があり、そのため
前工程の中で最も加工時間を必要とする工程であったの
である。また、傾斜面５〜１０の加工においては、ダイ
ヤモンド砥石の割出し誤差に加えて、製品の高さや接着
誤差により、浮上面３及びトラック４の幅に±１０μｍ
の誤差の発生が避けられなかったのである。

しかしながら、近年、記録密度の向上に伴って、ＲＤＤ
磁気ヘッド用コア１の浮上量と磁気特性に対する要求が
厳しくなり、これらの幅に±５μｍの精度が要求される
ようになってきている。更に、浮上面やトランクにチッ
ピングが発生する等の問題が生じ、これらの問題は、磁
気ヘッド用コアの作動時の浮上特性及び磁気特性等の信
頼性に重大な障害となっている。

更にまた、他の例として、第２図に示される如き複合型
の磁気ヘッド用コア１１にあっては、磁気ギャップ１２
近傍の金属磁性材料１３を形成するための基板材料とし
て、フェライト単結晶が使用され、そして金属磁性材料
１３との境界部のフェライト表面には、第３図からも明
らかなように、所定の角度をもった波形の溝１４が形成
されているのであり、一般に、この波形の溝が形成され
たフェライト単結晶基板材料は、波形基板と呼ばれてい
る。

ところで、従来、この波形の溝は、第４図に示される如
く、マスク材１５でマスクしたフェライト単結晶を所定
の電解液中で電解エッチングすることにより、形成され
ていた。しかし、この方法では、電解エッチング時の電
位分布と反応物質の拡散の原因から、波形の山部１６の
先端が鋭角になると共に、谷部１７は円弧状乃至平坦状
になってしまい、このような波形基板の上に金属磁性膜
（１３）を形成すると、山部１６の先端では膜の密着性
の低下、応力の発生等により、金属磁性膜（１３）の磁
気特性が低下するという問題が避けられなかったのであ
る。しかも、第２図に示される磁気ヘッド用コア１１を
形成すると、谷部１７の一部に磁気ギャップ面１２と並
行になる部分が生じ、この部分が擬似ギャップとして使
用することにより、記録・再生時のノイズ発生の原因と
なる等の問題があった。

（発明の目的） ここにおいて、本発明は、かかる問題を解決するために
為されたものであって、その目的とするところは、信頼
性の高い磁気ヘッド用コアを安価に製造するために有利
に採用される、フェアイト単結晶の加工方法に提供する
ことにある。

（発明の構成） そして、本発明にあっては、かかる目的を達成するため
に、フェライト単結晶の表面に、凹所形態のパターンを
形成するに際して、該パターンの境界線が前記フェライ
ト単結晶の表面に垂直なる（１００）面または（１１
０）面内に含まれるように、該フェライト単結晶の表面
に該パターンを与えるマスクを形成した後、少なくとも
２０重量％の水分を含むリン酸主体水溶液に接触せしめ
て、化学エッチングすることにより、かかるフェライト
単結晶の前記マスクの形成された表面に、前記パターン
境界線に沿って延びる傾斜壁面を有するエッチング凹部
を形成するようにしたことを、その要旨とするものであ
る。

（構成の具体的説明・実施例） ところで、このようなフェライト単結晶に対する加工操
作たるエッチングを行なうに際して、マクスの形成に
は、スクリーン印刷等の公知の手法が、必要精度と経済
性の点から適宜に選択されるのであるが、好適には、パ
ターン精度と工程の簡便さから、フォトレジストを用い
た露光による方法が採用されることとなる。

また、マスクには、ポジ型或いはネガ型ほフォトレジス
トや、真空蒸着、スパッタリグ若しくはＣＶＤ法等によ
って形成されたＳｉＯ若しくはＳｉＯ_２等の各種のマス
クを使用することが可能であり、操作性、経済性と併わ
せて、マスクのフェライト表面への密着性等の点から、
便宜の選択されることとなるが、工程の簡便さからフォ
トレジストが好適に採用される。

さらに、エッチングの手法としては、エッチング速度が
速いことと、溝壁面の傾斜角のコントロールが容易であ
る点から、化学エッチング法が最も好適に採用される。
この化学エッチング法の詳細は、同出願人による特願昭
６０−２２２３８８号に開示されているように、少なく
とも２０重量％の水分を含リン酸主体水溶液中に、前述
のマスクが形成された単結晶フェライトを静置して、所
定時間放置することによって行なわれることとなる。ま
た、エッチング深さは、リン酸主体水溶液中の水分量、
処理温度、処理時間によって決定される。

なお、かかるエッチングにおける処理温度は、第５図に
示される如き、エッチング量と処理時間との関係から決
定されることとなるが、比較的エッチング量の少ない波
形基板においてもエッチング量が９μｍ必要であるとこ
ろから、処理温度５０℃以下においては、約９時間以上
を要し、工業的に実施するには不適切である。また、マ
スクにフォトレシストを使用した場合にあっては、長時
間に亘って化学エッチングを行なうと、マスクが膨潤
し、フェライト表面との密着性が低下して、寸法精度の
低下を招くため、処理時間は短ければ短い程、望まし
い。

しかしながら、処理温度を９０℃以上にすると、リン酸
主体水溶液の水分量の変化が著しくなると共に、溶液内
での温度分布が不均一になり、エッチング量のバラツキ
が大きくなる。従って、処理温度は９０℃以下となるこ
とが望ましく、より好適には、５０〜９０℃の範囲とす
ることが望ましい。但し、温度の下限に関しては、エッ
チング量が少ない場合や密着性の良いマスクを使用した
場合等、他の条件との関係から、最適な条件が定められ
るべきものであり、この範囲に限定されるものではな
い。

ところで、かかる本発明に伴うフェライト単結晶のエッ
チング加工方法においては、第６図に示されるように、
エッチングにより露呈される傾斜面１８の結晶方位によ
って、傾斜面（壁面）１８の表面の面粗さが変化し、そ
れに伴ってエッチング稜部（境界線）１９の直線性も変
化する。而して、例えば、前述のＲＤＤ磁気ヘッド用コ
アにおいては、エッチング稜部１９は、最終的に空気浮
上面３のエッジ部となる箇所であり、空気浮上面の幅を
決定する部分であるため、±５μｍ以上の凹凸がないこ
とが望ましい。また、波形基板として使用する場合に
も、壁面の面粗さによる凹凸は磁性膜の密着性が磁気特
性に影響し、凹凸が激しい場合、フェライトと磁性膜の
境界部に空隙が生じ、磁気特性の低下に繋がる。従っ
て、傾斜面１８の表面の平坦度の維持とエッチング稜部
１９の直線性を±５μｍ以内に維持するために、エッチ
ング稜部１９が、表面に垂直なる（１００）面若しくは
（１１０）面の何れかの結晶面に含まれる方向に延びる
ように、パターンを形成する必要があるのである。

このように、エッチングにより形成されるパターンの断
面形状は、空気浮上面や波形基板等に適用した場合、そ
の後の加工工程等の簡便さのためには、線対称であるこ
とが望ましい。なお、一般に、かかるエッチングにより
形成されるパターンの断面形状は、第６図に示される如
く、深さ方向のエッチング速度：Ｖ_ｖと横方向のエッチ
ング速度：Ｖ_h1，Ｖ_h2によって決定され、Ｖ_h1＝Ｖ_h2で
ある場合に、断面形状は線対称となるのである。また、
エッチングにより、所定の凹所形態のパターンを形成す
るためには、Ｖ_h1やＶ_h2とＶ_ｖとの間に極端に差がない
ことが有利に作用する。

本発明では、この断面形状の線対称と磁気特性とを考慮
して、（１００），（１１０）（３１１），（３３
２），（６１１），（３３１）の各結晶方位が、フェラ
イト単結晶の被エッチング面として有利に利用されるこ
ととなるのである。そして、上記したように、エッチン
グにより形成された傾斜面の表面の平坦度を維持しつ
つ、エッチング稜部の直線性を±５μｍ以内に維持し、
且つ断面形状を線対称にするためには、被エッチング面
の結晶方位が上記の中から選択され、且つパターンの境
界線が単結晶の表面に垂直なる（１００）或いは（１１
０）面内に含まれるように、設定されるのである。従っ
て、例えば、被エッチング面として（１００）面を選択
した場合において、パターンは〈１００〉若しくは〈１
１０〉軸方向に延びるように形成されることとなり、ま
た（３１１）面を選択した場合には、パターン〈３３
２〉軸方向に延びるように形成されるのである。

その他、同様の理由により、適切な結晶方位とパターン
の境界線の延びる方向との組合せは、それぞれ、（１１
０）と〈１００〉、（１１０）と〈１１０〉、（３３
２）と〈３１１〉、（６１１）と〈３３１〉、（３３
１）と〈６１１〉の何れかの組合せが好適に選択される
こととなる。

また、単結晶表面に対して傾斜した傾斜面１８の傾斜角
度：θは、Ｖ_h1またはＶ_h2とＶ_ｖとの比によって決定さ
れるものであり、単結晶表面の結晶方位を選択すること
によって、傾斜角度：θを制御することも可能である。

さらに、本発明の好ましい実施態様に例えば、エッチン
グにより形成したパターンの寸法精度を±５μｍ以内と
するためには、フェライト単結晶の表面は、面粗さ±５
μｍ以内に加工されていることが必要であり、更に単結
晶の表面とその近傍の歪は、エッチング速度を不均一に
する原因となるため、熱処理、化学エッチングまたはイ
オンビームエッチング等の手法により表面を無歪状態に
しておくことが望ましい。

更にまた、マスクとフェライト表面の密着強度も寸法精
度と傾斜角度の点から重要である。マスクとフェライト
表面との密着強度が低い場合、第７図で２０として示さ
れるように、アンダーエッチングが発生し、エッチング
稜部１９のエッジが丸みを帯びて、寸法精度が低下す
る。また、密度強度が低い場合、マスク材とフェライト
との境界部への液の浸透が起こり易くなり、あたかもＶ
_h1またはＶ_h2が増加したように作用し、溝の傾斜角度：
θが小さくなる。従って、寸法精度と傾斜角度の安定性
の点から、マスクはフェライトとの密着強度が高いこと
が望ましい。

ところで、第８図には、本発明に従う加工手法を採用し
たモノリシック型ＲＤＤ磁気ヘッド用コアの製造方法が
示されている。

そこでは、ギャップ対向面が（１００）面、摺動面が
（１１０）面となるように組み合せられたフェライト単
結晶により、所定間隙の磁気ギャップ１２を有し、環状
の磁路を形成した、所謂ギャップバー２１を作製した
御、その摺動面２２を鏡面研磨せしめ、次いでそれを５
０℃に設定された水分量：２０重量％のリン酸水溶液中
に１時間静置して、表面の加工歪を除去した後、その表
面の加工歪を除去した摺動面２２の全面にポジ型フォト
レジスト１５を塗布し、露光することにより、磁気ギャ
ップ面１２と直角の方向、即ち〈１００〉軸方向に所定
のエッチングパターンが形成される。

次いで、このエッチングパターンの形成されたギャップ
バー２１を、８０℃に設定された水分量２０重量％のリ
ン酸水溶液中に２時間静置することにより、傾斜角度：
４５°、深さ：５０μｍの空気浮上面３及びトラック４
が得られる。但し、この場合、サイドエッチング量が５
０μｍであるため、エッチング前の空気浮上面及びトラ
ックのマスクの幅は、最終仕上がり寸法により１００μ
ｍ広く形成する必要がある。

そして、その後、ギャップバー２１の両サイドにテーパ
部２３を設けた後、ヨーク部２４が残るように溝加工
し、所定の幅に切断することにより、第９図に示される
如く、モノシリック型ＲＤＤ磁気ヘッド用コア２５が得
られるのである。

このようなエッチング加工手法によれば、空気浮上面３
及びラック４の幅の規定と、それぞれのエッジ部の傾斜
加工が施された面５〜１０を、化学エッチングにより同
時に形成出来るので、ダイヤモンド砥石で切削加工する
従来の工程に比べて、工数が大幅に削減出来る利点があ
る。また、従来は、空気浮上面３及びトラック４の幅寸
法が、面取り加工時の機械加工精度によって決定されて
いたため、その精度は最高±１０μｍ程度が限界であっ
たのに比べて、前記のエッチング加工手法によれば、寸
法精度は、フォトマスクの露光精度とエッチング時のサ
イドエッチングにより決定され、±５μｍ精度で形成す
ることが可能となったのである。

また、本発明を、第２図に示す複合型磁気ヘッド用コア
の製造に適用した例が第１０図に示されている。

先ず、（１００），（１１０）及び（１１０）面で構成
されたフェライト単結晶の板材の（１００）面を鏡面研
磨した後、前例と同様に除歪し、次いで（１００）面全
面にレジスト１５を塗布して、単結晶の〈１１０〉軸方
向に延びる所定間隔のクリット２６が一定ピッチで複数
本形成されるようにマスクを形成し、そしてこのフェラ
イト単結晶を、８０℃に設定した水分量２０重量％のリ
ン酸水溶液中に２０分間静置することにより、山部１６
及び谷部１７共に、角度が１１０°で、山の高さが９μ
ｍの波形基板が得られる。

ところで、かくして得られる波形基板は、第４図に示さ
れる電解エッチングにより形成された波形基板に比べ
て、山部の先端の角度が鋭角である上に、先端部に１μ
ｍ以下の丸み（アール）が付いているため、後工程の金
属磁性膜の密着強度並びに磁気特性が著しく改善された
ものとなるのである。また、谷部１７の形状も一定の傾
斜角度をもった直線状であるため、第４図に示される波
形基板のように、擬似ギャッブとして作用することもな
く、磁気特性の良好な複合形磁気ヘッド用コア１１が得
られることとなる。

また、この場合、マスクのパターンのスリット２６の間
隔を制御することにより、谷部１７の底部の形状を直線
状から半径：数μｍの円弧状若しくは数μｍの水平状ま
で制御することが可能であるが、擬似ギャップ効果の点
で、直線状の場合が最も磁気特性の良い複合型磁気ヘッ
ド用コアが得られるのである。

以上、本発明を、図面に示される実施例に基づいて、詳
細に説明してきたが、本発明は、かかる例示の具体例の
み限定されるものでは決してなく、当業者の知識に基づ
いて、種々なる変更、修正、改良等を加え得ものである
ことが、理解されるべきである。

例えば、上記実施例では、ＲＤＤ磁気ヘッド用コアや、
磁気ギャップ近傍のみの金属磁性材料を有する複合型磁
気ヘッド用コアの製法方法についてのみ述べたが、本発
明は、それらに限定されるものでは決してなく、フロッ
ピーディスクドライブ用磁気ヘッド用コアやＴＶＲ用磁
気ヘッド用コアのトラック加工等、フェライト単結晶の
表面に凹凸形状のパターンを形成する工程の全てに適用
することが可能であり、従来の機械加工では成し得なか
った微細孔加工等も可能となるのである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明に従えば、エッ
チングマスタのパターンの延長線（境界線）がフェライ
ト単結晶の（１００）或いは（１１０）面内に含まれる
ように形成されることにより、エッチング稜部の直線性
が向上し、エッチングパターンの寸法精度を±５μｍ以
内に維持することが出来ると共に、傾斜面の平坦度も維
持されるようになり、化学エッチングで形成された凹凸
形状のパターンをＲＤＤ磁気ヘッド用コアの空気浮上面
やトラック、更には複合型磁気ヘッド用コアの波形基板
等、高精度、高信頼性の要求される加工部にも適用する
ことが可能となったのである。

また、マスクを形成した後、少なくとも２０重量％の水
分を含むリン酸主体水溶液を静置しておくだけで所定の
パターンが形成されるので、従来のような機械設備を必
要としにと共に、製品１個当たりの加工時間を大幅に削
減することが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、固定磁気ディスク装置に用いられる磁気ヘッ
ド用コアの一例を示す斜視図であり、第２図は、磁気ギ
ャップ近傍のみが金属磁性材料を有する複合型磁気ヘッ
ド用コアの一例に係る斜視図であり、第３図は、第２図
に示される複合型磁気ヘッド用コアの磁気ギャップ近傍
の要部拡大説明図であり、第４図は、従来法により得ら
れる波形基板の一例を示す要部斜視図であり、第５図
は、リン酸水溶液によるエッチング速度と処理温度との
関係を示すグラフであり、第６図及び第７図は、それぞ
れ化学エッチングの状態を示す模式図（断面説明図）で
あり、第８図は、本発明を適用して固定磁気ディスク装
置の磁気ヘッド用コアを製造する方法の一例を示す工程
説明図であり、第９図は、第８図の工程によって得られ
る磁気ヘッド用コアの斜視図であり、第１０図は、本発
明を採用して波形基板を製造する方法の一例を示す工程
概略説明図である。 １，１１，２５：磁気ヘッド用コア ３：空気浮上面 ４：トラック ５，６，７，８，９，１０：傾斜加工面 １２：磁気ギャップ １３：金属磁性材料 １５：マスク １６：波形基板山部 １７：波形基板谷部 １８：傾斜面 １９ エッチング稜部 ２０：アンダーエッジ部 ２１：ギャップバー ２２：摺動面 ２３：テーパ加工部 ２４：ヨーク部 ２６：スリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フェライト単結晶の表面に、凹所形態のパ
   ターンを形成するに際して、該パターンの境界線が前記
   フェライト単結晶の表面に垂直なる（１００）面または
   （１１０）面内に含まれるように、該フェライト単結晶
   の表面に該パターンを与えるマスクを形成した後、少な
   くとも２０重量％の水分を含むリン酸主体水溶液に接触
   せしめて、化学エッチングすることにより、かかるフェ
   ライト単結晶の前記マスクの形成された表面に、前記パ
   ターン境界線に沿って延びる傾斜壁面を有するエッチン
   グ凹部を形成することを特徴とするフェライト単結晶の
   加工方法。
2. 【請求項２】前記フェライト単結晶のマスク形成表面の
   結晶方位と、前記パターンの境界線に延びる方向とが、
   （１００）と〈１００〉、（１００）と〈１１０〉、
   （１１０）と〈１００〉、（１１０）と〈１１０〉、
   （３１１）と〈３３２〉、（３３２）と〈３１１〉、
   （６１１）と〈３３１〉、（３３１）と〈６１１〉の組
   合せから選定される特許請求の範囲第１項記載のフェラ
   イト単結晶の加工方法。