JPH0727611B2 - 磁気ヘッド用コアの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁気ヘッド用コアの製造方法に関し、特にレ
ーザーによって熱化学反応を誘起させるレーザー誘起エ
ッチングを用いたトラックの磁気ヘッド用コアを製造す
る方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、フロッピーディスク装置（FDD）、固定磁気ディ
スク装置（RDD）、VTR等の磁気記録は高密度化の一途を
たどり、それに伴ない磁気ヘッドのトラック幅は狭く且
つ高精度になる傾向にある。現在、トラック幅の寸法精
度は、VTR,FDDで±２μｍ以下、RDDでは±１μｍ以下が
必要である。

これらの磁気ヘッド用コアを形成するに際して、従来か
らトラック部を空気中においてレーザー加工で行うこと
が知られており、特開昭51−29118号公報，特開昭57−2
12617号公報等に開示されている。さらに特開昭55−117
26号公報，特開昭61−260408号公報等には、センダスト
等の高透磁率合金よりなる磁気ヘッド用コアや、フェラ
イトと高透磁率合金よりなる複合型磁気ヘッド用コアの
トラック形成を空気中においてレーザー加工で行うこと
が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこれらの方法では、被加工物の加工温度は
被加工物の融点温度以上に達するため、加工面には熱に
よる加工歪やそれに伴うクラックを生じ、磁気ヘッドの
特性劣化を招いていた。また、加工面及びその周辺部に
は、被加工物の溶融凝固物や溶融飛散物の付着が起こる
とともに熱歪やクラック等の問題もあり、面粗度や寸法
精度が低下して近年要望の高い寸法精度±２μｍ以下の
高精度のトラック加工が行えない問題があった。

ところで、特開昭60−60995号公報や昭和60年度精機学
会春季大会学術講演会論文集（講演番号404）、工業材
料第33巻第14号（P.57〜P.62）では、磁気ヘッド加工と
は別の分野で水酸化カリウム水溶液中でレーザーを照射
し、レーザー誘起エッチングにより、フェライトやSi₃N
₄,SiC等のセラミックスを加工する方法が開示されてい
る。しかしながら、ここに開示されている３つの方法
は、何れも磁気ヘッド加工に必要な高い精度を得るため
の要件が欠落しており、磁気ヘッド加工に要求されるよ
うな精度での加工はできなかった。

この発明は上記従来の課題を解消するためになされたも
のであり、その目的とするところは、レーザー誘起エッ
チング方法により高精度のトラックを加工し、信頼性の
高い磁気ヘッド用コアを製造し得る方法を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明の磁気ヘッド用コアの製造方法の第１発明は、フ
ェライトとセンダストよりなる複合型磁気ヘッド用コア
のトラック幅をレーザー加工で規定する製造方法におい
て、５〜55wt％のアルカリ金属水酸化物の水溶液中で、
50〜1000mWのパワーＰを有する20μｍ以下の径のレーザ
ービームを、走査速度Ｖが２〜130μm/secの範囲でＶ≦
0.34P＋13の関係式とＶ≦−0.19P＋190の関係式を同時
に成り立たせる走査速度で照射し、レーザー誘起エッチ
ングにより加工することを特徴とするものである。

本発明の磁気ヘッド用コアの製造方法の第２発明は、フ
ェライトよりなる磁気ヘッド用コアのトラック幅をレー
ザー加工で規定する製造方法において、５〜55wt％のア
ルカリ金属水酸化物の水溶液中で、50〜1300mWのパワー
Ｐを有する20μｍ以下の径のレーザービームを、走査速
度Ｖが２〜150μm/secの範囲でＶ≦0.34P＋13の関係式
とＶ≦−0.17＝＋217の関係式を同時に成り立たせる走
査速度で照射し、レーザー誘起エッチングにより加工す
ることを特徴とするものである。

本発明の磁気ヘッド用コアの製造方法の第３発明は、セ
ンダストよりなる磁気ヘッド用コアのトラック幅をレー
ザー加工で規定する製造方法において、５〜55wt％のア
ルカリ金属水酸化物の水溶液中で、50〜1000mWのパワー
Ｐを有する20μｍ以下の径のレーザービームを、走査速
度Ｖが２〜70μm/secの範囲でＶ≦0.1P＋10の関係式と
Ｖ≦−0.18P＋180の関係式を同時に成り立たせる走査速
度で照射し、レーザー誘起エッチングにより加工するこ
とを特徴とするものである。

（作 用） 上述した構成において、コイル巻線孔と磁気ギャップを
有するギャップバーに対して、水酸化カリウムや水酸化
ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液中でギャ
ップバー表面に所定のレーザー光を所定の走査速度で照
射することにより、ギャップバーとアルカリ金属水酸化
物との化学反応を誘起させるとともに、アルカリ金属水
酸化物の水溶液が加工点の進行方向前方から加工点の後
方に向かって流れを起こす。そのため、加工点へのアル
カリ金属水酸化物の供給が常に行われると同時に、加工
点から切削くずの排除が速やかに行われ、レーザー誘起
エッチングが進行することとなる。その結果、本発明の
レーザー誘起エッチングにより溝あるいは孔加工を行
い、トラックを形成すれば、従来のレーザー加工におけ
る被加工物の溶融凝固、熱による加工歪や変質、クラッ
ク等の問題を解消することができる。

磁気ヘッドコアは、フェライトやセンダスト等よりなる
ギャップバーに対してレーザー誘起エッチングによりト
ラック幅を規定する溝あるいは孔加工を行って、トラッ
クを形成した後、必要に応じてトラックを補強するため
のガラスを溝あるいは孔の内部に埋込む工程、磁気ヘッ
ドの記録媒体との摺動面からコイル巻線数までの磁気ギ
ャップの深さ、すなわちデプス深さが所要の寸法となる
まで摺動面を研磨する工程、さらに所要のコア幅にスラ
イスする工程等の後加工を経て得られる。

デプス深さは、VTR,FDDで30μｍ程度、RDDで５μｍ程度
である。従って、このギャップバーに対してトラックを
形成するに際し、トラックを規定するための溝あるいは
孔の深さは、摺動面研磨等の後加工のことを考慮に入れ
ると、少なくとも10μｍ以上が必要であり、好ましくは
30μｍ以上、より好ましくは50μｍ以上が必要である。
また、トラックを規定する寸法精度は±２μｍ以下が必
要であり、好ましくは±１μｍ以下が必要である。

本発明の方法に於いては、加工深さ及び寸報精度はレー
ザーパワーとレーザービーム走査速度との関係で論じら
れる。実験の結果によると、レーザーパワーが大きい程
または走査速度が大きい程、加工深さは大きくなる傾向
にある。しかしながら、レーザーパワーがあまりにも大
きくなり過ぎると、レーザー光の熱による溶融量がアル
カリ金属水酸化物による科学反応量よりも多くなるた
め、加工面には溶融凝固物の付着やクラックが発生し寸
法精度は低下する。また走査速度があまりにも大きくな
り過ぎても十分な化学反応を起こすことができず、同様
の傾向を示す。

そのため、フェライトやセンダストを加工するには、レ
ーザーパワーが50mW以下では、レーザー誘起エッチング
を起こすのに充分なパワーには足りず、必要とする10μ
ｍ以上の深さを得ることができない。更に、このレーザ
ー誘起エッチングを工業的に実施し得るためには、従来
の機械加工と比較すると１トラック当たり30秒以下で加
工することが望ましく、走査速度は少なくとも２μm/se
c以上を必要とする。フェライトとセンダストよりなる
複合型磁気ヘッド用コアのトラックを寸法精度が±２μ
ｍ以下、加工深さ10μｍ以上で、工業的に実施し得る加
工速度で加工するための条件は、本発明の特許請求の範
囲における限定条件であるレーザーパワーＰが50〜1000
mW、走査速度Ｖが２〜130μm/secの範囲であって、且つ
関係式Ｖ≦0.34P＋13と関係式Ｖ≦−0.19P＋190とによ
って囲まれる領域となる（後述する第15図参照）。

また、フェライトよりなる磁気ヘッド用コアのトラック
を寸法精度が±２μｍ以下、加工深さ10μｍ以上で、工
業的に実施し得る加工速度で加工するための条件は、本
発明の特許請求の範囲における限定条件であるレーザー
パワーＰが50〜1300mW、走査速度Ｖが２〜150μm/secの
範囲であって、且つ関係式Ｖ≦0.34P＋13と関係式Ｖ≦
−0.17P＋217とによって囲まれる領域となる（後述する
第２図参照）。

また、センダストよりなる磁気ヘッド用コアのトラック
を寸法精度が±２μｍ以下、加工深さ10μｍ以上で、工
業的に実施し得る加工速度で加工するための条件は、本
発明の特許請求の範囲における限定条件であるレーザー
パワーＰが50〜1000mW走査速度Ｖが２〜70μm/secの範
囲であって、且つ関係式Ｖ≦0.1P＋１と関係式Ｖ≦−0.
18P＋180とによって囲まれる領域となる（後述する第10
図参照）。

このレーザー誘起エッチング法に於いて、アルカリ金属
水酸化物の水溶液は被加工物であるギャップバーのエッ
チング液として作用する。フェライト及びセンダストの
主成物である鉄は、アルカリ金属水酸化物に良好にエッ
チングされる。加工深さは、このアルカリ金属水酸化物
の水溶液の濃度によっても変化する。濃度が高いほど加
工深さは大きくなるが、濃度が高すぎるとエッチングが
過度に進み、加工面には面粗れが生じ、寸法精度が低下
する。また濃度が低すぎると、化学反応量が減少し、充
分なレーザー誘起エッチングを起こすことができず、必
要とする加工深さが得られなくなる。従って、アルカリ
金属水酸化の水溶液の濃度は５〜55wt％にする必要があ
る。

レーザービームの収束径は20μｍ以下であれば所要の加
工深さ及び寸法精度を得ることができるがレーザービー
ムの収束径は加工形状等に影響を与えるので、加工条件
の選定に於いては、更にレーザービームの収束径と上記
アルカリ金属水酸化の水溶液の濃度の関係も考慮する必
要がある。

レーザー光源として各種レーザーを使用することができ
るが、フェライト及びセンダストが１μｍ以下の波長の
吸収率が高い点から、発振の安定性に優れレーザー光の
広がり角が小さいArイオンレーザーやYAGレーザーの第
２高調波等のレーザー光源を使用することが望ましい。

（実施例） 装置構成 第１図は本発明を実施する装置の一例を示す図である。
本実施例では、Ｘ−Ｙテーブル１に加工容器２が載置さ
れており、その中には試料台３とその上に置かれた被加
工物であるギャップバー４が配置されている。加工容器
２の内部には水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のア
ルカリ金属水酸化物の水溶液５が満たされており、マイ
クロメータ６でその位置を調整可能な石英窓７によっ
て、ギャップバー４上のアルカリ金属水酸化物の水溶液
５の液面高さをコントロールしている。液面高さは、小
さ過ぎると液の流れが遅くなり、水溶液は過度に温めら
れて気泡が発生しやすくなるため、加工深さは減少し寸
法精度は低下する。液面高さが200μｍ以上ではこの影
響はほとんどないが、液面高さが大き過ぎるとレーザー
光が水溶液中を通過する間に損失する光量が増して加工
深さが減少したり、液の流れが液面の上下方向の対流と
なって発生するため、加工点から排出された切削くずや
気泡がこの対流にのって巻き上げられ、レーザー光を錯
乱させ、加工深さの減少や寸法精度の低下を招く。従っ
て、液面高さは200μｍ以上にすることが望ましく、よ
り好ましくは、300〜10000μｍにすることが望ましい。

なお、石英窓７は液面高さをコントロールすると同時
に、液面のゆらぎをなくし加工精度を向上させている。
レーザー光８はレーザー光源９から放射され、レンズ系
10、石英窓７を通してギャップバー４上に照射される。
この時、Ｘ−Ｙテーブル１を動かすことによって所要の
形状の加工を行うことができる。

加工条件の決定 （ｉ）フェライトの場合 上記のような装置を用いてこの発明を適用する場合につ
いて以下に記述する。

第２図はフェライトからなる磁気ヘッド用コアの加工深
さが10μｍ以上、寸法精度±２μｍ以下のトラック加工
を行うための条件範囲を示したグラフである。この範囲
がレーザーパワーＰが50〜1300mW、走査速度Ｖは２〜15
0μm/secの範囲で、且つレーザーパワーを一定とした場
合の走査速度の上限が、加工深さ10μｍを示す関係式Ｖ
≦0.34P＋13（実線）と寸法精度±２μｍを示す関係式
Ｖ≦−0.17P＋217（破線）とで限定される範囲であるこ
とが理解される。

第２図から、例えばレーザーパワー300mW、走査速度２
〜115μm/secの範囲内で、±２μｍ以下の寸法精度で10
μｍ以上の加工深さを得ることができるが、同じパワー
で走査速度が115μm/sec〜165μm/secの範囲では、±２
μｍ以下の寸法精度は得られるが10μｍ以上の加工深さ
を得ることはできないことがわかる。さらに、走査速度
が165μm/sec以上では±２μｍ以下の寸法精度も得られ
ないことがわかる。また、レーザーパワーが500mWで
は、走査速度２〜135μm/secの範囲内では±２μｍ以下
の寸法精度で10μｍ以上の加工深さが得られるが、同じ
パワーで走査速度135〜85μm/secの範囲内では、10μｍ
以上の加工深さは得られるが±２μｍ以下の寸法精度を
得ることはできないことがわかる。さらに走査速度185
μm/sec以上では、加工深さ10μｍ以上も得ることがで
きないことがわかる。

上記の第２図に示す条件は、水酸化カリウム水溶液濃度
が５〜55wt％および水酸化ナトリウム水溶液濃度が５〜
55wt％、レーザービーム径が20μｍ以下の条件下での実
験結果に基づいている。しかしながら、レーザーパワ
ー、走査速度を一定とした場合でも、濃度やレーザービ
ーム径が変われば加工深さも寸法精度も異なってくる。
従って、目的とする加工深さと寸法精度に対する適切な
条件は、上記第２図に示された範囲内で更に濃度とレー
ザービーム径を考慮して決定されなければならない。

特にレーザービーム径に関して、レーザービーム径を小
さくする場合には、レーザー光の熱による溶融量が水酸
化カリウム及び水酸化ナトリウムによる化学反応量より
も多くならないようにするために、レーザーパワーは低
くすることが好ましい。逆にレーザービーム径を大きく
する場合には、レーザー誘起エッチングを充分に起こさ
せるために、レーザーパワーは高くすることが好まし
い。

第３図にレーザービーム径11μｍで水酸化カリウム水溶
液濃度を10wt％,20wt％,30wt％,40wt％,50wt％と変え
て、第１図に示す装置において液面高さ500μｍで実験
を行った結果を示す。実線は加工深さ10μｍの上限であ
り、破線は寸法精度±２μｍの上限である。レーザーパ
ワー、走査速度を一定とした時加工深さは濃度が高いほ
ど大きくなり、寸法精度は濃度30wt％前後で低下するこ
とがわかる。

このように濃度の違いによって加工深さの上限、寸法精
度の上限が異なるため、適切な加工条件の範囲が変化す
ることがわかる。

例えば、レーザーパワー700mW、走査速度10μm/secとし
た時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で、加工深
さ10μｍ以上を得ることができるが、濃度20wt％では寸
法精度±２μｍ以下を得ることができないことがわか
る。また濃度40wt％でも、寸法精度±２μｍ以下を得る
ことはできないことがわかる。

第４図は、レーザービーム径が11μｍでレーザーパワー
を550mWと一定にし、水酸化カリウム水溶液濃度を変化
させた時の寸法精度±２μｍ以下を得ることができる走
査速度の範囲を示すグラフである。濃度の違いによっ
て、寸法精度±２μｍ以下を得るための走査素度の範囲
が変化することがわかる。レーザービーム径が11μｍで
レーザーパワーが550mWの場合、寸法精度±２μｍ以下
を得ることができる走査速度の範囲が最大となるのは、
水酸化カリウム水溶液濃度が20〜40wt％の間であること
がわかる。第３図及び第４図より、レーザービーム径が
11μｍの時、加工深さ10μｍ以上で、寸法精度±２μｍ
以下の加工条件の範囲は、レーザーパワー300〜1000m
W、走査速度２〜20μm/secである。

第５図はレーザービーム径４μｍで水酸化カリウム水溶
液濃度を10wt％,20wt％,30wt％,40wt％,50wt％と変えて
液面高さ500μｍで実験を行った結果を示すグラフであ
る。第５図において、実線は加工深さ10μｍの上限であ
り、破線は寸法精度±２μｍの上限である。第５図か
ら、レーザーパワー、走査速度を一定とした時、加工深
さは濃度が高いほど大きくなり、寸法精度は濃度が30wt
％前後で低下することがわかる。

例えば、レーザーパワー500mW、走査速度40μｍ％とし
た時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で加工深さ
10μｍ以上を得ることができるが、濃度が20wt％、40wt
％では、寸法精度±２μｍ以下を得ることができないこ
とがわかる。

レーザービーム径が４μｍの時、加工深さ10μｍ以上で
寸法精度±２μｍ以下の加工条件の範囲は、レーザーパ
ワー200〜1000mW、走査速度２〜65μm/secである。

第６図はレーザービーム径２μｍで水酸化カリウム水溶
液濃度を10wt％,20wt％,30wt％,40wt％,50wt％と変えて
液面高さ500μｍで実験を行った結果を示すグラフであ
る。第６図において、実線は加工深さ20μｍの上限であ
り、破線は寸法精度±２μｍの上限である。第６図か
ら、レーザーパワー、走査速度を一定とした時、加工深
さは濃度が高いほど大きくなり、寸法精度は濃度が30wt
％前後で低下することがわかる。

例えば、レーザーパワー580mW、走査速度70μm/secとし
た時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で加工深さ
20μｍ以上を得ることができるが、濃度が20wt％、40wt
％では、寸法精度±２μｍ以下を得ることができないこ
とがわかる。レーザービーム径が２μｍの時、加工深さ
20μｍ以上で寸法精度±２μｍ以下の加工条件の範囲
は、レーザーパワー175〜925mW、走査速度２〜90μm/se
cである。

第７図にレーザービーム径４μｍで水酸化ナトリウム水
溶液濃度を10wt％,20wt％,30wt％,40wt％と変えて、第
１図に示す装置において液面高さ500μｍで実験を行っ
た結果を示す。実線は加工深さ10μｍの上限であり、破
線は寸法精度±２μｍの上限である。レーザーパワー、
走査速度を一定とした時、加工深さは濃度が高いほど大
きくなり、寸法精度は濃度20wt％前後で低下することが
わかる。

このように濃度の違いによって加工深さの上限、寸法精
度の上限が異なるため、適切な加工条件の範囲が変化す
ることがわかる。

例えば、レーザーパワー500mW、走査速度95μm/secとし
た時、濃度20wt％では寸法精度±２μｍ以下で、加工深
さ10μｍ以上を得ることができるが、濃度10wt％では寸
法精度±２μｍ以下を得ることができないことがわか
る。また濃度30wt％でも、寸法精度±２μｍ以下を得る
ことはできないことがわかる。

第８図は、レーザービーム径が４μｍでレーザーパワー
を400mWと一定にし、水酸化ナトリウム水溶液濃度を変
化させた時の寸法精度±２μｍ以下を得ることができる
走査速度の範囲を示すグラフである。温度の違いによっ
て、寸法精度±２μｍ以下を得るための走査速度の範囲
が変化することがわかる。レーザービーム径が４μｍで
レーザーパワーが400mWの場合、寸法精度±２μｍ以下
を得ることができる走査速度の範囲が最大となるのは、
水酸化ナトリウム水溶液濃度が10〜30wt％の間であるこ
とがわかる。第７図及び第８図より、レーザービーム径
が４μｍの時、加工深さ10μｍ以上で、寸法精度±２μ
ｍ以下の加工条件の範囲は、レーザーパワー260〜1000m
W、走査速度２〜105μm/secである。

第９図はレーザービーム径２μｍで水酸化ナトリウム水
溶液濃度を10wt％,20wt％,30wt％,40wt％と変えて液面
高さ500μｍで実験を行った結果を示すグラフである。
第９図において、実線は加工深さ20μｍの上限であり、
破線は寸法精度±２μｍの上限である。第９図から、レ
ーザーパワー、走査速度を一定とした時、加工深さは濃
度が高いほど大きくなり、寸法精度は濃度が30wt％前後
で低下することがわかる。

例えば、レーザーパワー400mW、走査速度40μm/secとし
た時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で加工深さ
20μｍ以上を得ることができるが、濃度が20wt％,40wt
％では、寸法精度±２μｍを得ることができないことが
わかる。レーザービーム径が２μｍの時、加工深さ20μ
ｍ以上で寸法精度±２μｍ以下の加工条件の範囲は、レ
ーザーパワー150〜525mW、走査速度２〜55μm/secであ
る。

（ii）センダストの場合 第10図はセンダストからなる磁気ヘッド用コアの加工深
さが10μｍ以上、寸法精度±μｍ以下のトラック加工を
行うための条件範囲を示したグラフである。この範囲
が、レーザーパワーＰは50〜1000mW、走査速度Ｖは２〜
70μm/secの範囲で、且つレーザーパワーを一定とした
場合の走査速度の上限が、加工深さ10μｍを示す関係式
Ｖ≦0.1P＋10（実線）と寸法精度±２μｍを示す関係式
Ｖ≦0.18P＋180（破線）とで限定される範囲であること
が理解できる。第10図から、例えばレーザーパワー500m
W、走査速度２〜60μm/secの範囲内で、±２μｍの寸大
精度で10μｍ以上の加工深さを得ることができるが、同
じパワーで走査速度が60μm/sec〜88μm/secの範囲で
は、±２μｍ以下の寸法精度は得られるが10μｍ以上の
加工深さを得ることはできないことがわかる。さらに、
走査速度が88μm/sec以上では±２μｍ以下の寸法精度
も得られないことがわかる。また、レーザーパワーが70
0mWでは、走査速度２〜52m/secの範囲内では±２μｍ以
下の寸法精度で10μｍ以上の加工深さが得られるが、同
じパワーで走査速度52〜80μm/secの範囲内では、10μ
ｍ以上の加工深さは得られるが±２μｍ以下の寸法精度
を得ることはできないことがわかる。さらに走査速度80
μm/sec以上では、加工深さ10μｍ以上も得ることがで
きないことがわかる。

上記の第10図に示す条件は、水酸化カリウム水溶液濃度
が５〜55wt％および水酸化ナトリウム水溶液濃度が５〜
55wt％、レーザービーム径が20μｍ以下の条件下での実
験結果に基づいている。しかしながら、レーザーパワ
ー、走査速度を一定とした場合でも、濃度やレーザービ
ーム径が変われば加工深さも寸法精度も異なってくる。
従って、目的とする加工深さと寸法精度に対する適切な
条件は、上記第10図に示された範囲内で更に濃度とレー
ザービーム径を考慮して選定されなければならない。

特にレーザービーム径に関して、センダストは熱伝導率
が高い為、レーザービーム径を小さくして、熱の拡がり
を小さくすることが好ましい。

第11図にレーザービーム径11μｍで水酸化カリウム水溶
液濃度を10wt％,20wt％,30wt％,40wt％,50wt％と変え
て、第１図に示す装置において液面高さ500μｍで実験
を行った結果を示す。実線は加工深さ10μｍの上限であ
り、破線は寸法精度±２μｍの上限である。レーザーパ
ワー、走査速度を一定とした時、加工深さは濃度が高い
ほど大きくなり、寸法精度は濃度30wt％前後で低下する
ことがわかる。

このように濃度の違いによって加工深さの上限、寸法精
度の上限が異なるため、適切な加工条件の範囲が変化す
ることがわかる。

例えば、レーザーパワー625mW、走査速度10μm/secとし
た時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で、加工深
さ10μｍ以上を得ることができるが、濃度20wt％では寸
法精度±２μｍ以下を得ることができないことがわか
る。また濃度40wt％でも、寸法精度±２μｍ以下を得る
ことはできないことがわかる。

第12図は、レーザービーム径が11μｍでレーザーパワー
を550mWと一定にし、水酸化カリウム水溶液濃度を変化
させた時の寸法精度±２μｍ以下を得ることができる走
査速度の範囲を示すグラフである。濃度の違いによっ
て、寸法精度±２μｍ以下を得るための走査速度の範囲
が変化することがわかる。レーザービーム径が11μｍで
レーザーパワーが550mWの場合、寸法精度±２μｍ以下
を得ることができる走査速度の範囲が最大となるのは、
水酸化カリウム水溶液濃度が20〜40wt％の間であること
がわかる。第11図及び第12図より、レーザービーム径が
11μｍの時、加工深さ10μｍ以上で、寸法精度±２μｍ
以下の加工条件の範囲は、レーザーパワー150〜750mW、
走査速度２〜25μm/secである。

第13図は、レーザービーム径が４μｍで水酸化カリウム
水溶液濃度を10wt％,20wt％,30wt％,40wt％,50wt％と変
えて液面高さ500μｍで実験を行った結果を示すグラフ
である。第13図において、実線は加工深さ10μｍの上限
であり、破線は寸法精度±２μｍの上限である。第13図
から、レーザーパワー、走査速度を一定とした時、加工
深さは濃度が高いほど大きくなり、寸法精度は濃度が30
wt％前後で低下することがわかる。

例えば、レーザーパワー600mW、走査速度40μm/secとし
た時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で加工深さ
10μｍ以上を得ることができるが、濃度が20wt,40wt％
では、寸法精度±２μｍ以下を得ることができないこと
がわる。レーザービーム径が４μｍの時、加工深さ10μ
ｍ以上で寸法精度±２μｍ以下の加工条件の範囲は、レ
ーザーパワー100〜875mW、走査速度２〜50μm/secであ
る。

第14図はレーザービーム径２μｍで水酸化カリウム水溶
液濃度を10wt％,20wt％,30wt％,40wt％,50wt％と変えて
液面高さ500μｍで実験を行った結果を示すグラフであ
る。第14図において、実線は加工深さ10μｍの上限であ
り、破線は寸法精度±２μｍの上限である。第14図か
ら、レーザーパワー、走査速度を一定とした時、加工深
さは濃度が高いほど大きくなり、寸法精度は濃度が30wt
％前後で低下することがわかる。

例えば、レーザーパワー500mW、走査速度40μm/secとし
た時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で加工深さ
10μｍ以上を得ることができるが、濃度が20wt,40wt％
では、寸法精度±２μｍ以下を得ることができないこと
がわる。レーザービーム径が２μｍの時、加工深さ10μ
ｍ以上で寸法精度±２μｍ以下の加工条件の範囲は、レ
ーザーパワー10〜700mW、走査速度２〜55μm/secであ
る。

上記第２図〜第９図及び第10図〜第14図に示すように、
レーザービーム径、アルカ金属水酸化物の水溶液濃度の
違いによって加工条件の範囲が変化することがわかる。
フェライトよりなる磁気ヘッド用コアのトラック及びセ
ンダストよりなる磁気ヘッド用コアのトラックの加工条
件を決める目安は、加工深さを大きくするには（１）レ
ーザーパワーを上げる、（２）走査速度を下げる、
（３）濃度を高くすれば良く、寸法精度を高くするに
は、（１）レーザーパワーを下げる、（２）走査速度を
下げる、（３）濃度を20wt％〜40wt％にすれば良いこと
がわかる。また、加工溝のアスペクト比（加工深さ／加
工幅）を上げるには、レーザービーム径を小さくすれば
良い。

ところが、フェライトとセンダストよりなる複合型磁気
ヘッド用コアのトラック加工を行うには、上述した内容
の他に、更にフェライトとセンダストの加工速度の違い
を考慮に入れなければならない。これは，直接寸法精度
に影響を与えるので、少なくともフェライトとセンダス
トの加工溝幅の差は２μｍ以下であることが望ましく、
好ましくは１μｍ以下であることが望ましい。

フェライトの熱伝導率はセンダストの熱伝導率より低い
為、同一パワーでフェライトとセンダストを加工した場
合、加工溝の幅はフェライトの方が大きくなる。また水
酸化カリウムに対するエッチング速度は、センダストの
方がフェライトより大きい為、同一濃度でフェライトと
センダストを加工した場合、加工溝の幅はセンダストの
方が大きくなる。上記の２つの関係をうまく組み合わせ
ることによって、フェライトとセンダストを等しい溝幅
で加工することができる。

（iii）フェライト＋センダストの場合 第15図はフェライトとセンダストよりなる磁気ヘッド用
コアの加工深さが10μｍ以上、寸法精度±２μｍ以下の
トラック加工を行うための条件範囲を示したグラフであ
る。この範囲が、レーザーパワーＰは50〜1000mW、走査
速度Ｖは２〜125μm/secの範囲で、且つレーザーパワー
を一定とした場合の走査速度の上限が加工深さ10μｍを
示す関係式Ｖ≦0.34P＋13（実線）と寸法精度±２μｍ
を示す関係式Ｖ≦−0.19P＋190（破線）とで限定される
範囲であることが理解できる。第15図から、例えばレー
ザーパワー300mW、走査速度２〜115μm/secの範囲内
で、±２μｍ以下の寸法精度で10μｍ以上の加工深さを
得ることができるが、同じパワーで走査速度が115μm/s
ec〜130μm/secの範囲では、±２μｍ以下の寸法精度は
得られるが10μｍ以上の加工深さを得ることはできない
ことがわかる。さらに、走査速度が130μm/sec以上では
±２μｍ以下の寸法精度も得られないことがわかる。ま
た、レーザーパワーが400mWでは、走査速度２〜115μm/
secの範囲内では±２μｍ以下の寸法精度で10μｍ以上
の加工深さが得られるが、同じパワーで走査速度1155〜
150μm/secの範囲内では、10μｍ以上の加工深さは得ら
れるが±２μｍ以下の寸法精度を得ることはできないこ
とがわかる。さらに走査速度150μm/sec以上では、加工
深さ10μｍ以上も得ることができないことがわかる。

上記の第15図に示す条件は、水酸化カリウム水溶液濃度
が５〜55wt％および水酸化ナトリウム水溶液濃度が５〜
55wt％、レーザービーム径が20μｍ以下の条件下での実
験結果に基づいている。しかしながら、レーザーパワ
ー、走査速度を一定とした場合でも、濃度やレーザービ
ーム径が変われば加工深さを寸法精度と異なってくる。
従って、目的とする加工深さと寸法精度に対する適切な
条件は、上記第15図に示された範囲内で更に濃度とレー
ザービーム径を考慮して選定されなければならない。

第16図にレーザービーム径11μｍで水酸化カリウム水溶
液濃度10wt,20wt％,30wt％,40wt％,50wt％と変えて、第
１図に示す装置において液面高さ500μｍで実験を行っ
た結果を示す、レーザービーム径が11μｍの場合、フェ
ライトとセンダストを等しい溝幅で加工することができ
るのは、濃度が10wt％の時であることがわかる。実線は
加工深さ10μｍの上限であり、破線は寸法精度±２μｍ
の上限であり、一点鎖線はフェライトとセンダストの加
工溝幅の差が２μｍ以下である上限である。例えば、レ
ーザーパワー550mWとした時、走査速度５μm/secでは、
加工深さ10μｍ以上を得ることができるが、走査速度10
μm/secでは、加工深さ10μｍ以上を得ることができな
い。また、レーザーパワー650mWとした時、走査速度５
μm/secでは、寸法精度±２μｍ以下を得ることができ
るが、走査速度10μm/secでは、寸法精度±２μｍ以下
を得ることができないことがわかる。

またレーザーパワー475mWとした時、走査速度２μm/sec
では、フェライトとセンダストの加工溝幅の差が２μｍ
以下であるが、走査速度５μm/secでは、加工溝幅の差
が２μｍ以下を得ることができないことがわかる。レー
ザビーム径が11μｍの時、加工深さ10μｍ以上で、寸法
精度±２μｍ以下の加工条件の範囲は、レーザーパワー
450〜750mW、走査速度２〜10μm/secである。

第17図は、レーザービーム径が４μｍで水酸化カリウム
水溶液濃度10wt％,20wt％,30wt％,40wt％,50wt％と変え
て液面高さ500μｍで実験を行った結果を示すグラフで
ある。第17図において、実線は加工深さ10μｍの上限で
あり、破線は寸法精度±２μｍの上限であり、一点鎖線
はフェライトとセンダストの加工溝幅の差が２μｍ以下
である上限である。第17図から、レーザービーム径が４
μｍの場合、フェライトとセンダストを等しい溝幅で加
工することができるのは、濃度が10〜40wt％の時である
ことがわかる。

また、レーザーパワー、走査速度を一定とした時、加工
深さは濃度が高いほど大きくなり、寸法精度は30wt％前
後で低下することがわかる。

例えば、レーザーパワー40mW、走査素度30μm/secとし
た時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で加工深さ
は10μｍ以上を得ることができるが、濃度が20wt％,40w
t％では寸法精度±２μｍ以下を得ることができないこ
とがわかる。

レーザービーム径が４μｍの時、加工深さ10μｍ以上で
寸法精度±２μｍ以下の加工条件の範囲は、レーザーパ
ワー275〜1000mW、走査速度２〜65μm/secである。

第18図は、レーザービーム径が２μｍで水酸化カリウム
水溶液濃度10wt％,2wt％,30wt％,40wt％,50wt％と変え
て、液面高さ500μｍで実験を行った結果を示すグラフ
である。第18図において実線は加工深さ20μｍの上限で
あり、破線は寸法精度±２μｍの上限であり、一点鎖線
はフェライトとセンダストの加工溝幅の差が２μｍ以下
である上限である。第18図から、レーザービーム径が２
μｍの場合、フェライトとセンダストを等しい溝幅で加
工することができるのは、濃度が30〜50wt％の時である
ことがわかる。

また、レーザーパワー、走査速度を一定とした時、加工
深さは濃度が高いほど大きくなり、寸法精度は30wt％前
後で低下することがわかる。

例えば、レーザーパワー600mW、走査素度50μm/secとし
た時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で加工深さ
は20μｍ以上を得ることができるが、濃度が40wt,50wt
％では寸法精度±２μｍ以下を得ることができないこと
がわかる。レーザービーム径が２μｍの時、加工深さ20
μｍ以上で寸法精度±２μｍ以下の加工条件の範囲は、
レーザーパワー175〜925mW、走査速度２〜90μm/secで
ある。

第19図は、レーザービーム径が４μｍで水酸化ナトリウ
ム水溶液濃度10wt％,20wt％,30wt％,40wt％と変えて液
面高さ500μｍで実験を行った結果を示すグラフであ
る。第19図において、実線は加工深さ10μｍの上限であ
り、破線は寸法精度±２μｍの上限であり、フェライト
とセンダストの加工溝幅の差が２μｍ以下である範囲の
み示してある。第19図から、レーザービーム径が４μｍ
の場合、フェライトとセンダストを等しい溝幅で加工す
ることができるのは、濃度が10〜20wt％の時であること
がわかる。また、レーザーパワー、走査速度を一定とし
た時、加工深さは濃度が高いほど大きくなる。

例えば、レーザーパワー400mW、走査速度50μm/secとし
た時、濃度20wt％では寸法精度±２μｍ以下で加工深さ
は10μｍ以上を得ることができるが、濃度が10wt％では
加工深さ10μｍ以上を得ることができないことがわか
る。レーザービーム径が４μｍの時、加工深さ10μｍ以
上で寸法精度±２μｍの加工条件の範囲は、レーザーパ
ワー250〜925mW、走査速度２〜105μm/secである。

第20図は、レーザービーム径が２μｍで水酸化ナトリウ
ム水溶液濃度10wt％,20wt％,30wt％,40wt％と変えて液
面高さ500μｍで実験を行った結果を示すグラフであ
る。第20図において、実線は加工深さ20μｍの上限であ
り、破線は寸法精度±２μｍの上限であり、フェライト
とセンダストの加工溝幅の差が２μｍ以下である範囲の
み示してある。第20図から、レーザービーム径が２μｍ
の場合、フェライトとセンダストを等しい溝幅で加工す
ることができるのは、濃度が10〜30wt％の時であること
がわかる。

また、レーザーパワー、走査速度を一定とした時、寸法
精度は30wt％までは濃度が高いほど高くなることがわか
る。例えば、レーザーパワー400mW、走査速度40μm/sec
とした時、濃度30wt％では寸法精度±２μｍ以下で加工
深さは20μｍ以上を得ることができるが、濃度が100mW
％,20wt％では寸法精度±２μｍ以下を得ることができ
ないことがわかる。レーザービーム径が２μｍの時、加
工深さ20μｍ以上で寸法精度±２μｍ以下の加工条件の
範囲は、レーザーパワー150〜525mW、走査速度２〜55μ
m/secである。

上記第15図〜第20図に示すように、レーザービーム径、
水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの水溶液濃度の
違いによって加工条件の範囲が変化することがわかる。
フェライトとセンダストよりなる複合型磁気ヘッド用コ
アのトラックの加工条件を決める目安は、加工深さを大
きくするには（１）レーザーパワーを上げる、（２）走
査速度を下げる、（３）濃度を高くすれば良く、寸法精
度を高くするには、（１）レーザーパワーを下げる、
（２）走査速度を下げる、（３）濃度を10〜40wt％にす
れば良いことがわかる。また、加工溝のアスペクト比
（加工深さ／加工幅）を上げるには、レーザービーム径
を小さくすれば良い。さらにフェライトとセンダストの
加工溝の幅を等しくするには、レーザービームの径を小
さくした方が良く、レーザービーム径を小さくするほ
ど、濃度は高くするほうが好ましい。またレーザーパワ
ーを大きくする場合も、濃度は高くするほうが好まし
い。

上述のように適切な加工条件の決定は、加工深さ、寸法
精度、加工速度、加工形状等を考慮して、レーザーパワ
ー、走査速度、レーザービーム径、水溶液濃度を総合的
に判断して行うことが必要である。

磁気ヘッド用コアの作製 第21図（ａ）〜（ｇ）はそれぞれフェライトとセンダス
トよりなる複合型のVTR磁気ヘッド用コアの本発明によ
る製造工程の一例を示す斜視図である。

まず、第21図（ａ）に示すように、フェライト棒材11a
とコイル巻線孔に対応する溝12を有するフェライト棒材
11bのギャップ対向面13に、それぞれ５μｍの厚さのセ
ンダスト膜14を第21図（ｂ）に示すように形成し、さら
にその上に磁気ギャップとなるSiO₂等の非磁性材料15を
所定の磁気ギャップ長と等しい厚さで第21図（ｃ）に示
すように形成した後、これらをつき合わせガラス溶着に
より接合して、第21図（ｄ）に示すような磁気ギャップ
15を有するギャップバー４を形成する。次に、レーザー
パワー500mW、走査速度30μm/sec、レーザービーム計４
μｍ、水酸化カリウム水溶液濃度30wt％、液面高さ500
μｍの条件で、準備したギャップバー４を第１図に示す
装置に装着して、第21図（ｅ）に示すように加工した溝
16内にガラス17を第21図（ｆ）に示すように埋め込み、
所定の寸法まで研磨する。最後に、これを所定の幅に切
り出して第21図（ｇ）に示すような複合型VTRヘッド用
コア18を得た。かくして得られた磁気ヘッド用コア18
は、クラックや溶融物の付着がない高精度のトラックが
形成され、信頼性の高いものであった。

なお、本発明はVTRヘッド用コアの製造方法に何等限定
されるものではなく、RD,FDD等各種磁気ヘッド用コアに
も好適に使用されるものである。また、本発明はトラッ
ク加工に限定されるものではなく、コイル巻線孔加工や
RDD磁気ヘッド用コアの浮上面加工等、フェライト材料
やセンダスト材料、さらにフェライトとセンダストの複
合材料の各種加工にも好適に利用されるものである。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明の製造法によれば、所定
濃度のアルカリ金属水酸化物の水溶液中で所定のレーザ
ービームを所定の走査速度で照射することにより、ギャ
ップバーに対して溶融凝固物や溶融飛散物の付着がな
く、熱による変質や加工歪それに伴うクラックがなく、
幅の狭い高精度のトラックを形成するため、信頼性の高
い磁気ヘッド用コアを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する装置の一例を示す概念図、 第２図は、フェライトよりなる磁気ヘッド用コアのトラ
ック加工を、加工深さ10μｍ以上且つ寸法精度±２μｍ
以下で行うための条件範囲を示すグラフ、 第３図は、レーザービーム径11μｍで水酸化カリウム水
溶液濃度を変えて、フェライトよりなる磁気ヘッド用コ
アのトラック加工実験を行った結果を示すグラフ、 第４図は、レーザービーム径11μｍで、レーザーパワー
を550mWと一定にし、水酸化カリウム水溶液濃度を変化
させた時のフェライトよりなる磁気ヘッド用コアのトラ
ック加工を寸法精度±２μｍ以下で行うことができる走
査速度の範囲を示すグラフ、 第５図は、レーザービーム径４μｍで水酸化カリウム水
溶液濃度を変えて、フェライトよりなる磁気ヘッド用コ
アのトラック加工実験を行った結果を示すグラフ、 第６図は、レーザービーム径２μｍで水酸化カリウム水
溶液濃度を変えて、フェライトよりなる磁気ヘッド用コ
アのトラック加工実験を行った結果を示すグラフ、 第７図は、レーザービーム径４μｍで水酸化ナトリウム
水溶液濃度を変えて、フェライトよりなる磁気ヘッド用
コアのトラック加工実験を行った結果を示すグラフ、 第８図はレーザービーム径４μｍで、レーザーパワーを
550mWと一定にし、水酸化ナトリウム水溶液濃度を変化
させた時のフェライトよりなる磁気ヘッド用コアのトラ
ック加工を寸法精度±２μｍ以下で行うことができる走
査速度の範囲を示すグラフ、 第９図は、レーザービーム径２μｍで水酸化ナトリウム
水溶液濃度を変えて、フェライトよりなる磁気ヘッド用
コアのトラック加工実験を行った結果を示すグラフ、 第10図は、センダストよりなる磁気ヘッド用コアのトラ
ック加工を、加工深さ10μｍ以上且つ寸法精度±２μｍ
以下で行うための条件範囲を示すグラフ、 第11図は、レーザービーム径11μｍで水酸化カリウム水
溶液濃度を変えてセンダストよりなる磁気ヘッド用コア
のトラック加工実験を行った結果を示すグラフ、 第12図は、レーザービーム径11μｍで、レーザーパワー
を550mwと一定にし、水酸化カリウム水溶液濃度を変化
させた時のセンダストよりなる磁気ヘッド用コアのトラ
ック加工を寸法精度±２μｍ以下で行うことができる走
査速度の範囲を示すグラフ、 第13図は、レーザービーム径４μｍで水酸化カリウム水
溶液濃度を変えて、センダストよりなる磁気ヘッド用コ
アのトラック加工実験を行った結果を示すグラフ、 第14図は、レーザービーム径２μｍで水酸化カリウム水
溶液濃度を変えて、センダストよりなる磁気ヘッド用コ
アのトラック加工実験を行った結果を示すグラフ、 第15図は、フェライトとセンダストよりなる磁気ヘッド
用コアのトラック加工を、加工深さ10μｍ以上且つ寸法
精度±２μｍ以下で行うための条件範囲を示すグラフ、 第16図は、レーザービーム径11μｍで水酸化カリウム水
溶液濃度を変えて、フェライトとセンダストよりなる磁
気ヘッド用コアのトラック加工実験を行った結果を示す
グラフ、 第17図は、レーザービーム径４μｍで水酸化カリウム水
溶液濃度を変えて、フェライトとセンダストよりなる磁
気ヘッド用コアのトラック加工実験を行った結果を示す
グラフ、 第18図は、レーザービーム径２μｍで水酸化カリウム水
溶液濃度を変えて、フェライトとセンダストよりなる磁
気ヘッド用コアのトラック加工実験を行った結果を示す
グラフ、 第19図は、レーザービーム径４μｍで水酸化ナトリウム
水溶液濃度を変えて、フェライトとセンダストよりなる
磁気ヘッド用コアのトラック加工実験を行った結果を示
すグラフ、 第20図は、レーザービーム径２μｍで水酸化ナトリウム
水溶液濃度を変えて、フェライトとセンダストよりなる
磁気ヘッド用コアのトラック加工実験を行った結果を示
すグラフ、 第21図（ａ）〜（ｇ）はそれぞれこの発明をフェライト
とセンダストよりなる複合型のVTR磁気ヘッド用コアの
製造に適用した場合の加工手順を示す斜視図である。 １……Ｘ−Ｙテーブル、２……加工容器 ３……試料台、４……ギャップバー ５……アルカリ金属水酸化物水溶液 ６……マイクロメータ、７……石英窓 ８……レーザー光、９……レーザー光源 10……レンズ系 11a,11b……フェライト棒材 12……コイル巻線孔（に対応する溝） 13……対向面、14……センダスト膜 15……非磁性材料、16……溝 17……ガラス、18……コア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フェライトとセンダストよりなる複合型磁
   気ヘッド用コアのトラック幅をレーザー加工で規定する
   製造方法において、５〜55wt％のアルカリ金属水酸化物
   の水溶液中で、50〜1000mWのパワーＰを有する20μｍ以
   下の径のレーザービームを、走査速度Ｖが２〜130μm/s
   ecの範囲でＶ≦0.34P＋13の関係式とＶ≦−0.19P＋190
   の関係式を同時に成り立たせる走査速度で照射し、レー
   ザー誘起エッチングにより加工することを特徴とする磁
   気ヘッド用コアの製造方法。
2. 【請求項２】フェライトよりなる磁気ヘッド用コアのト
   ラック幅をレーザー加工で規定する製造方法において、
   ５〜55wt％のアルカリ金属水酸化物の水溶液中で、50〜
   1300mWのパワーＰを有する20μｍ以下の径のレーザービ
   ームを、走査速度Ｖが２〜150μm/secの範囲でＶ≦0.34
   P＋13の関係式とＶ≦−0.17P＋217の関係式を同時に成
   り立たせる走査速度で照射し、レーザー誘起エッチング
   により加工することを特徴とする磁気ヘッド用コアの製
   造方法。
3. 【請求項３】センダストよりなる磁気ヘッド用コアのト
   ラック幅をレーザー加工で規定する製造方法において、
   ５〜55wt％のアルカリ金属水酸化物の水溶液中で、50〜
   1000mWのパワーＰを有する20μｍ以下の径のレーザービ
   ームを、走査速度Ｖが２〜70μm/secの範囲でＶ≦0.1P
   ＋10の関係式とＶ≦−0.18P＋180の関係式を同時に成り
   立たせる走査速度で照射し、レーザー誘起エッチングに
   よる加工することを特徴とする磁気ヘッド用コアの製造
   方法。