JPH09115108A - 磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気コアにおけるギャップデプスの厳密な精
度管理の要求に応えるために、融着ガラスの透明度を十
分に確保するとともに、当該融着ガラス内における泡の
発生を抑止し、歩留り及び信頼性の大幅な向上を実現さ
せる。 【解決手段】 ギャップ膜６を、ＳｉＯ₂ 層６ａと金属
酸化物層６ｂとが交互にそれぞれ２層ずつに積層成膜
し、すなわち各層のうち最上層が金属酸化物層６ｂとな
るように積層成膜する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各突合せ面に高飽
和磁束密度をもつ金属磁性膜と磁気ギャップを形成する
ギャップ膜が順次積層成膜されてなる一対の磁気コア半
体が突き合わせられて磁気コアが形成された磁気ヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）
に設けられている磁気ヘッドは、回転ドラムの周面に設
けられて回転型磁気ヘッド装置とされ、磁気記録媒体で
ある磁気テープに磁気記録媒体摺動面が摺動することに
より映像や音声等の記録・再生を行うものである。

【０００３】近時の要請である高記録密度化に答えるた
めに磁気テープの保磁力が大きくなるに伴って、各磁気
コア半体の突合せ面に高飽和磁束密度をもつ金属磁性膜
が成膜されてなる、いわゆるメタル・イン・ギャップの
磁気ヘッド（ＭＩＧヘッド）が実用化されている。

【０００４】このＭＩＧヘッドは、図１１に示すよう
に、フェライト等の磁性材料からなり、トラック幅規制
溝１０９により形成された突合せ面に金属磁性膜１０３
が成膜されてなる一対の磁気コア半体１０１，１０２が
Ｓｉ０₂ 等の絶縁材料よりなるギャップ膜１０４を介し
て突き合わせられ、溶融された融着ガラス１０５により
接合されて所定のアジマス角をもつ磁気ギャップｇが形
成されてなる磁気コア１１１を備えている。

【０００５】そして、この磁気コア１１１に削設形成さ
れた巻線溝１０６に銅線等の線材が巻回され図示しない
磁気コイルが形成されて当該ＭＩＧヘッドが構成されて
いる。

【０００６】上記ＭＩＧヘッドを製造するに際しては、
先ず、一対の磁気コア半体ブロックの一主面に複数の帯
状のトラック幅規制溝１０９をギャップ幅間隔をもって
切削或は研削により後述の所定形状に形成し、さらに巻
線溝１０６を形成する。

【０００７】続いて、各磁気コア半体ブロックの一主面
にＦｅ−Ｒｕ−Ｇａ−Ｓｉ（ＳＭＸ）等を材料とした金
属磁性膜１０３をスパッタ成膜した後に、当該金属磁性
膜１０３上にＳｉＯ₂ 等よりなるギャップ膜１０４をス
パッタ成膜する。

【０００８】次いで、各磁気コア半体ブロックをこれら
の上記一主面の各磁気コア半体ブロックのギャップ幅間
隔の箇所にて突き合わせる。ここで、各磁気コア半体ブ
ロックのトラック幅規制溝が突き合わされて形成された
各開口部に融着ガラス１０５を挿入し高温に加熱するこ
とにより一対の磁気コア半体ブロックを接合して磁気ヘ
ッドブロックを作製する。

【０００９】続いて、この磁気ヘッドブロックの磁気ギ
ャップｇが形成されてなる一主面に円筒研削を施して磁
気記録媒体摺動面ａを形成し、この磁気記録媒体摺動面
ａに磁気記録媒体に対する当り幅を確保するための当り
幅溝１０８を削設する。

【００１０】次いで、この磁気ヘッドブロックに目的の
アジマス角を同角度にて切断加工を施して所定の磁気ギ
ャップｇを有する磁気コア１１１を作製した後、巻線等
の後処理を施すことにより上記ＭＩＧヘッドが完成す
る。

【００１１】このＭＩＧヘッドは、所定のヘッドベース
に接着固定されて回転ドラムの周面に搭載される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】近時においては、情報
信号の高記録密度化に対する要求が益々高まっている。
それに伴って、磁気コアの小型化が進行し、当該磁気コ
アにおいては特にギャップデプスの更なる厳密な精度管
理が要求されている。

【００１３】一般に上記ＭＩＧヘッドにおいて、図１２
及び図１３に示すように、磁気コア１１１のギャップデ
プスｄが決定される箇所（ギャップデプス部）は融着ガ
ラス１０５により被覆されたかたちとされており、この
ギャップデプスｄを確認するには融着ガラス１０５越し
に測定する。このため、ギャップデプス部の近傍を覆う
融着ガラス１０５を十分な透明度に確保する必要があ
る。

【００１４】ところで、上記ＭＩＧヘッドを製造する際
に、各磁気コア半体ブロックの一主面にスパッタ成膜さ
れる金属磁性膜１０３及びギャップ膜１０４は、図１４
に示すように、当該一主面の全面に成膜されるために、
各磁気コア半体ブロックの突合せ面のみならずトラック
幅規制溝１０９内にも成膜される。これにより、図１５
に示すように、融着ガラス１０５がトラック幅規制溝１
０９内にてギャップ膜１０４と接触することになる。

【００１５】金属磁性膜１０３の材料としては、主にＦ
ｅ系の軟磁性材料が用いられており、このＦｅ系の軟磁
性材料のもつ耐熱性の限界を考慮して、融着ガラス１０
５としては酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分とした低融点ガラ
スが用いられる。

【００１６】しかしながら、このＰｂＯを主成分とした
低融点の融着ガラス１０５を用いて各磁気コア半体ブロ
ックを接合した際に、図１６に示すように、この融着ガ
ラス１０５によりトラック幅規制溝１０９内のギャップ
膜１０４が侵食された後に、さらに金属磁性膜１０３も
侵食され、その結果として融着ガラス１０５中に溶け出
した金属成分により当該融着ガラス１０５の透明度が著
しく劣化することになる。

【００１７】そこで従来では、図１７に示すように、ギ
ャップ膜をＳｉＯ₂ 膜１１３上に例えばＺｒ０₂ を材料
とした金属酸化物膜１１４がスパッタ成膜された２層構
造のギャップ膜１１２とすることが案出されている。こ
の上層の金属酸化物膜１１４の存在により金属磁性膜１
０３に対する融着ガラス１０５の侵食速度が遅くなり、
ＳｉＯ₂ 膜１１３と金属酸化物膜１１４との界面にて金
属磁性膜１０３に対する侵食がほぼ停止し、融着ガラス
１０５の透明度の低下が防止される。

【００１８】ところがこの場合、図１８及び図１９に示
すように、ギャップデプス部を覆う融着ガラス１０５の
透明度は確保される反面、金属酸化物膜１１４の成膜時
に磁気ギャップｇの近傍に融着ガラス１０５内に泡１１
６が発生するという更なる問題が発生する。

【００１９】一般に、スパッタリングにより成膜を行う
際には、スパッタガスとしてＡｒガスが用いられる。ギ
ャップ膜がＳｉＯ₂ のみからなる単層のギャップ膜１０
４である場合では、融着ガラス１０５による各磁気コア
半体ブロックの融着プロセスにおける昇温過程にて、ギ
ャップ膜１０４の成膜時に当該ギャップ膜１０４内に取
り込まれたＡｒガスは融着ガラス１０５が溶け出す以前
に脱離する。そして、溶融した融着ガラス１０５はトラ
ック幅規制溝１０９内のギャップ膜１０４を覆うように
流れ込むため、Ａｒガスにより融着ガラス１０５内に泡
が発生することはない。

【００２０】しかしながら、上述のようにギャップ膜１
１２をＳｉＯ₂ 膜１１３と金属酸化物膜１１４との２層
構造とすると、ＳｉＯ₂ 膜１１３上に積層された金属酸
化物膜１１４により当該ＳｉＯ₂ 膜１１３内のＡｒガス
の脱離が妨げられ、トラック幅規制溝１０９に流れ込ん
だ融着ガラス１０５による金属酸化物膜１１４の侵食が
進行するにつれてＳｉＯ₂ 膜１１３内のＡｒガスが融着
ガラス１０５内に放出され、これが当該融着ガラス１０
５内の泡１１６となる。このような泡１１６の発生は当
該磁気ヘッドの製造において歩留りの低減を引き起こす
主な原因の一つとなっている。

【００２１】ここで、２層構造のギャップ膜１１２の全
膜厚に対する金属酸化物膜１１４の膜厚の比率を大きく
すると、相対的に薄くなったＳｉＯ₂ 膜１１３内から発
生するＡｒガスの量が低減し、融着ガラス１０５内にお
ける泡１１６の発生も低減するが、現在の技術では一般
にＰｂＯを主成分とした低融点ガラスの侵食を抑える金
属酸化物膜の成膜速度は遅く、例えばＺｒ０₂ を材料と
した金属酸化物膜１１４の成膜速度はＳｉＯ₂ 膜１１３
のそれの約１／１０であり、したがってギャップ膜１１
２全体の成膜時間は非常に長くなってしまう。

【００２２】また、金属酸化物膜のみの単層構造にギャ
ップ膜を形成すると、例えばこの金属酸化物膜がＺｒ０
₂ 膜である場合、当該Ｚｒ０₂ 膜により金属磁性膜１０
３が侵食され、当該磁気ヘッドにおける磁気ギャップｇ
の実効的なギャップ長が大きくなるという問題が生じ
る。

【００２３】そこで本発明は、上述の課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、磁気コアに
おけるギャップデプスの厳密な精度管理の要求に応える
ために、融着ガラスの透明度を十分に確保するととも
に、当該融着ガラス内における泡の発生を抑止し、歩留
り及び信頼性の大幅な向上を実現させる磁気ヘッドを提
供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の対象とするもの
は、各突合せ面に高飽和磁束密度をもつ金属磁性膜と磁
気ギャップを形成するギャップ膜が順次積層成膜されて
なる一対の磁気コア半体が融着ガラスにより接合されて
磁気コアが形成されてなる磁気ヘッドである。

【００２５】本発明の磁気ヘッドは上記ギャップ膜がＳ
ｉＯ₂ 層と金属酸化物層とが交互にそれぞれ２層以上に
積層成膜されてなるものである。

【００２６】この場合、上記金属酸化物層の材料として
は、ＺｒＯ₂ ，ＣｒＯ₂ ，Ｔａ₂ Ｏ₅ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，及
びＴｉＯ₂ のうちから選ばれた１種を用いることが好適
である。

【００２７】また、ギャップ膜を構成する各層のうち最
上層を金属酸化物層とするとともに、磁気ギャップとし
ての現実的な効果を考慮して最下層のＳｉＯ₂ 層を１０
μｍ以上の膜厚に成膜することが好ましい。

【００２８】上述のように、本発明の磁気ヘッドにおい
ては、ギャップ膜がＳｉＯ₂ 層と金属酸化物層とが交互
にそれぞれ２層以上に積層成膜されているために、最上
層の金属酸化物層とその下層のＳｉＯ₂ 層との界面で融
着ガラスの金属磁性層に対する侵食速度が大幅に低下す
るとともに、融着ガラスの侵食深さそのものが減少す
る。それに加えて、当該ギャップ膜が積層構造とされて
いることから全ギャップ膜厚を変えることなく各界面直
下のＳｉＯ₂ 層を薄く成膜することが可能となってＳｉ
Ｏ₂ 層に取り込まれるスパッタガスであるＡｒガスの泡
発生率が大幅に低減する。

【００２９】したがって、融着ガラスにおけるＡｒガス
の泡の発生が防止されるとともに、当該融着ガラス９の
透明度が向上してギャップデプスを正確に規定すること
が可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気ヘッドの
具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に
説明する。当該磁気ヘッドは、各突合せ面に高飽和磁束
密度をもつ金属磁性膜と磁気ギャップを形成するギャッ
プ膜が順次積層成膜されてなる一対の磁気コア半体が融
着ガラスにより接合されて磁気コアが形成されてなる、
いわゆるメタル・イン・ギャップ型の磁気ヘッド（ＭＩ
Ｇヘッド）である。

【００３１】上記ＭＩＧヘッドにおいて、図１に示すよ
うに、磁気コア１１は、一対の磁気コア半体１，２のト
ラック幅規制溝３が形成された各主面に高飽和磁束密度
をもつ軟磁性金属材料からなる金属磁性膜５と、磁気ギ
ャップｇを形成するためのギャップ膜６とが順次スパッ
タ成膜され、これら各磁気コア半体１，２が上記各主面
にて突き合わされ磁気ギャップｇが形成されて構成され
ている。これら磁気コア半体１，２が突き合わされた際
に、溶融された融着ガラス９によってこれら磁気コア半
体１，２が接合されている。

【００３２】上記磁気コア半体１，２には、記録電流を
流すための磁気コイルを巻回するための巻線溝７が形成
されている。そして、この巻線溝７に図示しない銅線等
の線材による巻線が施されて上記ＭＩＧヘッドが構成さ
れる。

【００３３】ここで、ギャップ膜６は、図２に示すよう
に、ＳｉＯ₂ 層６ａと金属酸化物層６ｂとが交互にそれ
ぞれ２層ずつに積層成膜され、すなわち各層のうち最上
層が金属酸化物層６ｂとされてなるものである。この場
合、上記金属酸化物層の材料としては、ＺｒＯ₂ ，Ｃｒ
Ｏ₂ ，Ｔａ₂ Ｏ₅ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，及びＴｉＯ₂ のうちか
ら選ばれた１種を用いることが好適であり、また各層の
膜厚をそれぞれ１０μｍ以上、ここでは最下層のＳｉＯ
₂ 層６ａから順にそれぞれ３０μｍ，１０μｍ，，１０
μｍ，及び２５μｍに成膜されている。

【００３４】このように、本実施の形態におけるＭＩＧ
ヘッドにおいては、ギャップ膜６がＳｉＯ₂ 層６ａと金
属酸化物層６ｂとが交互にそれぞれ２層（合計４層）に
積層成膜されているために、最上層の金属酸化物層６ｂ
とその下層のＳｉＯ₂ 層６ａとの界面で融着ガラス９の
金属磁性層５に対する侵食速度が大幅に低下するととも
に、融着ガラス９の侵食深さそのものが減少する。それ
に加えて、当該ギャップ膜６が積層構造とされているこ
とから全ギャップ膜厚を変えることなく各界面直下のＳ
ｉＯ₂ 層６ａを薄く成膜することが可能となって当該Ｓ
ｉＯ₂ 層６ａに取り込まれるスパッタガスであるＡｒガ
スの泡発生率が大幅に低減する。

【００３５】したがって、融着ガラス９におけるＡｒガ
スの泡の発生が防止されるとともに、当該融着ガラス９
の透明度が向上してギャップデプスを正確に規定するこ
とが可能となる。

【００３６】上記ＭＩＧヘッドを製造するに際しては、
先ず図３に示すように、平面研削盤等を用いてＭｎ−Ｚ
ｎ等よりなるフェライト基板２１の平面出しを行う。こ
こでは、図示の如き面方位とされた単結晶基板を用いた
が、他の面方位の単結晶基板や多結晶基板或は単結晶フ
ェライトと多結晶フェライトとの接合基板を用いてもよ
い。

【００３７】続いて、図４に示すように、フェライト基
板２１の一主面に巻線溝７及びガラス溝２２をスライサ
ー等を用いてそれぞれ２本ずつ削設した後に、図５に示
すように、巻線溝７及びガラス溝２２と略々直交する方
向に複数の帯状のトラック幅規制溝３を切削或は研削に
より形成する。

【００３８】次いで、図６に示すように、フェライト基
板２１の一主面にポリッシング等を施して鏡面加工を施
した後に、フェライト基板２１をその中心部にて切断
し、一対の磁気コア半体ブロック２３，２４を作製す
る。

【００３９】次いで、図７（上記図６に示す楕円Ｃ内）
に示すように、各磁気コア半体ブロック２３，２４のト
ラック幅規制溝３，４等が形成された一主面上にＦｅ−
Ｒｕ−Ｇａ−Ｓｉ（ＳＭＸ）等の軟磁性金属材料からな
る金属磁性膜５を膜厚数μｍに当該一主面全体に均一に
スパッタ成膜する。

【００４０】ここでは、金属磁性膜５の材料としてＳＭ
Ｘを用いたが、その代わりにセンダスト，センダスト＋
０，センダスト＋Ｎ，ＳＭＸ＋０，ＳＭＸ＋Ｎ等の結晶
質磁性膜或はＦｅ系微結晶膜，Ｃｏ系微結晶膜等を用い
てもよい。また、フェライト基板２１と金属磁性膜５と
の密着性向上のために、ＳｉＯ₂ やＴａ₂ Ｏ₅ 等の酸化
物やＳｉ₃ Ｎ₄ 等の窒化物、或はＣｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ
ｔ等の金属及びこれらの合金、並びにそれらを組み合わ
せた材料を用いてフェライト基板２１の一主面上に下地
膜を成膜することが好ましい。

【００４１】さらに、金属磁性膜５上にギャップ膜６を
Ａｒガスをスパッタガスとして用いてスパッタ成膜す
る。このとき、当該ギャップ膜６をＳｉＯ₂ 層６ａと金
属酸化物層６ｂとを交互にそれぞれ２層ずつ積層成膜す
ることによって形成する。

【００４２】続いて、図８に示すように、各磁気コア半
体ブロック２３，２４において突合せ面１ａ，２ａとが
対向するように当該磁気コア半体ブロック２３，２４を
突き合わせ、図９に示すように両者を圧着させながら５
００〜７００℃に加熱し、低融点の棒状のガラス材２６
（溶融ガラス９となる）を用いて両者を接合して磁気コ
アブロック２５を作製する。

【００４３】続いて、図９に示すように、この磁気コア
ブロック２５の磁気ギャップｇが形成されてなる一主面
に円筒研削を施して磁気記録媒体摺動面ａを形成し、こ
の磁気記録媒体摺動面ａに対する当り幅を確保するため
の当り幅加工を施す。

【００４４】そして、図１０に示すように、この磁気ヘ
ッドブロックに切断加工を施してそれぞれ磁気ギャップ
ｇをもつ各磁気コア１１を作製する。そして、当該磁気
コア１１に巻線等の後処理を施すことにより上記ＭＩＧ
ヘッドが完成する。

【００４５】

【実施例】以下、本実施の形態における磁気ヘッドを用
いて、ギャップ膜がＳｉＯ₂ 膜と金属酸化物膜とが順次
積層された２層構造とされてなる従来の磁気ヘッドとの
比較に基づいて、融着ガラス内における泡の発生率につ
いて調べた実施例について説明する。

【００４６】この実施例においては、上記実施の形態に
おける磁気ヘッドをサンプルＡ、上記従来の磁気ヘッド
をサンプルＢとし、融着ガラス９により被覆されたギャ
ップデプス部を磁気コアの側面から観察して、微小な泡
が１つでも存在すれば不良品と見なして各サンプルの不
良発生率について調べた。なお、サンプルＡ，Ｂの各ギ
ャップ膜を共に膜厚７５μｍとし、サンプルＢのＳｉＯ
₂ 膜を４０μｍに、金属酸化物膜を３５μｍとなるよう
にそれぞれ成膜した。

【００４７】この実施例の結果としては、サンプルＢに
おける不良発生率が１０％であったのに対して、サンプ
ルＡにおける不良発生率は５％と半値の低下を示した。
このように、ギャップ膜６を上述の如き４層構造とする
ことにより、金属酸化物層の膜厚を増やすことなく融着
ガラス９内の泡の発生が抑制されたことが分かる。

【００４８】

【発明の効果】本発明の磁気ヘッドによれば、磁気コア
におけるギャップデプスの厳密な精度管理の要求に応え
るために、融着ガラスの透明度が十分に確保されるとと
もに、当該融着ガラス内における泡の発生が抑止され、
製品の歩留り及び信頼性の大幅な向上が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態における磁気ヘッドの構成要素で
ある磁気コアを模式的に示す斜視図である。

【図２】上記磁気コアのギャップ膜の積層状態を模式的
に示す断面図である。

【図３】平面出しが施されたフェライト基板を模式的に
示す斜視図である。

【図４】フェライト基板に巻線溝及びガラス溝が削設さ
れた様子を模式的に示す斜視図である。

【図５】フェライト基板にトラック幅規制溝が削設され
た様子を模式的に示す斜視図である。

【図６】フェライト基板を切断して作製された一対の磁
気コア半体ブロックを模式的に示す斜視図である。

【図７】フェライト基板に金属磁性膜が成膜された様子
を模式的に示す斜視図である。

【図８】各磁気コア半体ブロックが融着ガラスにより接
合されて磁気コアブロックが作製された様子を模式的に
示す斜視図である。

【図９】磁気コアブロックに円筒研削が施された様子を
模式的に示す斜視図である。

【図１０】磁気コアブロックから各ヘッドチップを切り
出した様子を模式的に示す斜視図である。

【図１１】従来の磁気ヘッドの構成要素である磁気コア
を模式的に示す斜視図である。

【図１２】上記磁気コアのギャップデプス部を拡大して
模式的に示す斜視図である。

【図１３】ギャップデプスを示す模式図である。

【図１４】磁気コア半体ブロックのトラック幅規制溝近
傍を拡大して模式的に示す断面図である。

【図１５】上記磁気コアの磁気記録媒体摺動面における
磁気ギャップ近傍を拡大して模式的に示す平面図であ
る。

【図１６】磁気ギャップ近傍において、金属磁性膜が融
着ガラスによって侵食された様子を拡大して模式的に示
す平面図である。

【図１７】磁気コア半体ブロックのトラック幅規制溝近
傍において、ギャップ膜がＳｉＯ₂ 膜と金属酸化物膜１
１４とが２層構造に順次積層されるようにスパッタ成膜
された様子を拡大して模式的に示す断面図である。

【図１８】２層構造のギャップ膜を成膜する際に、磁気
ギャップ近傍の融着ガラス内に泡が発生した様子を拡大
して模式的に示す斜視図である。

【図１９】２層構造のギャップ膜を成膜する際に、磁気
ギャップ近傍の融着ガラス内に泡が発生した様子を拡大
して模式的に示す平面図である。

【符号の説明】

１，２ 磁気コア半体 ３ トラック幅規制溝 ５ 金属磁性膜 ６ ギャップ膜 ６ａ ＳｉＯ₂ 層 ６ｂ 金属酸化物層 ７ 巻線溝 ９ 融着ガラス １１ 磁気コア ｇ 磁気ギャップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各突合せ面に高飽和磁束密度をもつ金属
   磁性膜と磁気ギャップを形成するギャップ膜が順次積層
   成膜されてなる一対の磁気コア半体が融着ガラスにより
   接合されて磁気コアが形成された磁気ヘッドであって、 上記ギャップ膜がＳｉＯ₂ 層と金属酸化物層とが交互に
   それぞれ２層以上に積層成膜されてなるものであること
   を特徴とする磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 各金属酸化物層がそれぞれＺｒＯ₂ ，Ｃ
   ｒＯ₂ ，Ｔａ₂ Ｏ₅ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，及びＴｉＯ₂ のうち
   から選ばれた１種よりなることを特徴とする請求項１記
   載の磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 ギャップ膜を構成する各層のうち最上層
   が金属酸化物層とされるとともに、最下層のＳｉＯ₂ 層
   が１０μｍ以上の膜厚に成膜されていることを特徴とす
   る請求項１記載の磁気ヘッド。