JPS58118015A - 磁気ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は優れた電磁変換特性と耐摩耗特性を兼２　　′
− ね備えた磁気ヘッドに関するものである。

従来より磁気ヘッド用コア材としてはパーマロイ、セン
ダスト、フェライトなどが用いられているが、それぞれ
に一長一短があり、現在のところ耐摩耗と磁気特性の両
方に優れた月料は得られていない。

近年、液体超急冷法の発達により磁気特性の優れた非晶
質磁性合金が得られるようになった。この非晶質合金の
うち、現在知られている代表的なものには、Ｆｅ４ＣＯ
７１Ｓ１１゜Ｂ１．のようなメタル−メタロイド系のも
のとＣ０５ｄ４０１ｏＺ　ｒ　１゜のようなメタル−メ
タル系のものとがある。前者は空気中で容易に作製され
、量産性があるのに対して、後者は酸化性が激しいため
、不活性雰囲気中もしくは真空中でないと作製が困難で
ある。これら非晶質合金はメタル系材料でありながらフ
ェライトに近い周波数特性を示すだめ、ビデオテープレ
コーダ（ＶＴＲ）のような高周波帯域での磁気ヘッド用
コア材に適していることがわかっていたｄ、Ｊさ２ｏ〜
５０μｍの薄帯形状のものしか得られず磁気ヘッドを作
製する際きわめて取扱いが不便であったことと、センダ
ストと同等もしくはそれ以下の面４摩耗特性しか示さず
、フェライトのそれには現 及ばないことなどの理由により、実用化が藷在寸で外さ
れてい々かった。本発明はこれらの問題点を解決し酬摩
耗と電磁変換特性の双方に優れた磁気ヘッドを提供する
ものである。

発明者らは磁気へラドコア用に適した高飽和磁束密度、
高透磁率、高耐摩耗材料という観点から耐摩耗性の良好
な基板に、耐摩耗性が良好で高飽和磁束密度を有する非
晶質合金層をスパッタする方法によった。他に面１摩麻
性良好なセラミックやフェライト、センダスト等の磁性
体と非晶質合金の複合体を作る方法には蒸着法や溶射法
も考えられる。しかし、蒸着法は組成の制御が非常にむ
ずかしく、組成によって磁歪が微妙に変化する非晶質合
金には不適当である。また、実験の結果フェライトと蒸
着膜との剥離の生じやすいことがわかった。溶射法は、
基板温度の上昇が著しいことや、合金粉末を高温炎で溶
かして溶射するため前述のメタル−メタル系のよう々酸
化性の激しい非晶質合金組成には適さない。

一般に非晶質合金はフェライトに比べて高飽和磁束密度
を示すが、而」摩耗性に劣る。しかし外から発明者らは
特定のスパッタされた非晶質合金においてはセンダスト
の３〜５倍の耐摩耗特性を示すことを発見した。これら
の非晶質合金は次の組成式で示される。

Ｃｏ　ａＭｂ　Ｔｃ　Ｘｄ ただし、 ７０≦ａ≦９６．Ｏ≦ｂ≦２０，３≦Ｃ≦２０゜０≦ｄ
≦１０．ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００このうち合金が非晶質
化するためには、７ｏ≦ａ≦９５かつ３≦Ｃ≦２０であ
ることが必要である。寸だ、Ｍは磁歪を調節したり耐蝕
性を向上させたり、非晶質化範囲を広げたりするのに有
用な添加物で、Ｃｒ、Ｍｏ、　Ｗについては磁束密度を
あまり減少させないためには２０％以下であることが、
またＦｅ。

１’Ｔｉ、Ｍｎ　　についてはあ捷り磁歪を零よりずら
さないためにやはり２０％以下であるととが望ましい。

Ｘば、やはり非晶質化範囲を広げるためにきわめて有用
なものであるが、これを１０係より多く添加したものは
耐摩耗特性の劣化が激しくなることが実験よりわかった
。

このような知見を踏甘えて、さらに耐摩耗性の優れた高
飽和磁束密度メタル系磁気ヘッドの検討を押し進めた結
果、耐摩耗性に優れたセラミック板に磁気記録媒体と接
する非晶質磁性合金部を挾んで保護すれば、現用品のフ
ェライトヘッドと同等もしくはそれ以上の耐摩耗性が得
られることを発見した。ただ一つ重大な問題となるのは
セラミック部と非晶質合金部との耐摩耗である。ＶＴＲ
などに用いる場合には、記録波長が短いために０．１７
１ｍの偏摩耗があってもスペーシングロスとなり、犬１
〕な出力低下を招く。・ 発明者らによる実験の結果、耐摩耗性に優れたＡｌ２Ｏ
３，フォルステライト、チタン酸バリウム等６　ぺ′２
′ （でより挾んで保護しても、偏摩耗が実用上無視し得る
非晶質合金としては、前述した組成範囲よりもさらに狭
い組成範囲で、上述のＸすなわちＳＬ。

Ｂ等の半金属を含捷ない。すなわち、 Ｃｏ　ｘ　Ｍｙ　Ｔｚ 々る組成範囲が望ましいことがわかった。上記組成範囲
のうちＸおよび２はこの系の合金が非晶質化するのに必
要な範囲であるが、メタル系磁気へノドとしてフェライ
トより飽和磁束密度Ｂｓ　が高いという条件ではＸ≧７
６であることがより望ましい。

Ｍは磁歪を調整するのに有効でかつ非晶質化を妨げない
添加物であるが、Ｆｅと庵についてはあまり磁歪を犬き
く正にずらさないために、また他の元素について一コあ
捷りＢｓ　を低下させないために２０％以下にするのが
望寸しい。さらに、原料の価格面からは、」二記組成中
Ｔとして主にＴａ、Ｈｆを含むものは高価になるので、
許される範囲でその使用を避けることが好ましい。Ｔ１
　　を主として含むものでＢｓ　Ｏ犬なるものは結晶化
温度が４００℃程度と低く、磁気ヘッドのギャップ面の
ガラス接着Ｃてはあ捷り好丑しくない。しだがって、価
格と加工性という面から口１、Ｔとしては主にＮｂ、Ｚ
ｒを含むものが現在のところもつとも実際的と考えられ
る。

磁気ヘッドコア材としては、以上のような諸条件のほか
に、耐蝕性が必要である。Ｎｂはそれ自体が耐蝕性を向
上させるのに有用な元素である。

Ｚｒ　はそれ自体では耐蝕性が悪い。したがって、耐蝕
性を向上させるだめにはＣｒ、Ｎｂ、Ｔｉのいずれか少
なくとも一つを加えてやればよい。スノ（ツタ手されだ
Ｃｏ−Ｎｂは磁歪が負、’Ｃｏ　−Ｚｒは磁歪が正であ
るので、この場合には磁歪を小さくするためには適当量
のＦ　ｅ　＋　Ｍｎ　＋　Ｎ　ｌｒ　Ｃｒ＋　ＭＯｒ　
Ｗ等を添加すればよい。以上の考際より、磁気へソドコ
ア材としてより厳密な条件の下では次の二つの組成がよ
り好捷しいものと言える。

（Ａ）　　Ｃｏ　ｘＮｂｙ　Ｍ’ｚ　Ｔ’ｕ（Ｂ）　　
Ｃｏ　ｘ　Ｚｒ　ｙ　Ｍ”ｚ　Ｔ”ｕ上述の組成（Ａ）
において、耐蝕性を得るだめに、Ｎｂ　　は８％以上必
要であり、したがってＸく９２゜８＜ｙとなる。また、
Ｔ’−Ｚｒ、Ｔａ　は結晶化温度を上昇させるのに有効
なものである。しかし、ｚｒは耐蝕性を低下させ、また
、Ｔａは価格を」二昇させるほかに、これらばＢｓ　を
下げるので、５係以内にすることが望せしい。Ｍ′は上
述のように磁歪を零にするために有効である。特にＮｂ
の場合にはＦｅ、Ｍｎ　　が有効であるがＭ′のいろい
ろな組合せを用いても磁歪を小さくすることができる。

上述の組成（Ｂ）においては、耐蝕性を得るだめにＣｒ
　を６％以上、Ｔｉ、Ｎｂを８％以」ユ添加する。

ただ、これらはやけりＢｓ　を低下させるので１゜係以
下にすることが望ましい。Ｚｒ　　が５％以上であれば
Ｃｏ　−Ｚｒ非晶質膜が得られるが、上記のようにＴｉ
、Ｃｒ、Ｎｂを５％以上添加するのでＢｓをあまり低下
させないためにもＺｒ　は１２襲以下にするのが望まし
い、Ｍ“の添加は一ヒ述と同様磁歪の調節に必要である
が、Ｃｏ−Ｚｒ　系では磁歪が正であるだめに、Ｎｉ　
、Ｍｏ　、　Ｗ等が特に有効である。

次に、本発明の実施例について、比較例と対比させて説
明する。

〔実施例１〕 真空槽内を３Ｘ１０　　Ｔｏｒｒに排気した後、Ａｒガ
スを導入してｌＸ１０　　Ｔｏｒｒでフォルステライ１
０　′− ト基板上に第１表に示す組成の非晶質合金を約５時間ス
パッタした。なお、基板表面はあらかじめ鏡面研摩し、
十分洗浄しておいた。

次に、第１図に示すように二枚の基板１，１′を非晶質
合金膜２，２′が対向するように貼り合わせ、磁気テー
プ摺動面を研摩仕上げして擬似ヘッドを作製した。次に
市販のＶＴＲデツキにこの擬似ヘッドを取りつけ、市販
のＣｏ　　ドープγＦ　ｅ　２０３テープによる５００
時間時間後の偏摩耗量Δ℃を調べだ。偏摩耗の状態の一
例を第２図に示す。実験に使用したヘッド形状は厚さ４
２０μｍ１巾２閣で、非晶質合金部分の厚み、す々わち
トラックに相当する部分の厚みは約２０７１ｍであった
。結果を第１表に示す。

第　　　１　　　表 １ま ただし、試料番号１６〜２８は比較例 」−表の結果よりもわかるように、本発明の実施例は偏
摩耗が非常に少なかった。それに対して、比較例は０．
１７！ｍ以上の偏摩耗を示し、実用的でない。

〔実施例２〕 非晶質のＣ０８ｏＮｂ１゜Ｚ　ｒ　１ｏを第２表に示す
基板上に形成した場合の絶対摩耗量および非晶質合金部
の偏摩耗量を、実施例１におけると同じ形状の擬似ヘッ
ドについて調べだ。比較例としてのフェライトヘッドに
ついては単結晶Ｍｎ　−Ｚｎｎフシイ）・を用い、磁気
テープ摺動面が（２，１，１）面となるようにしだ。結
果を第２表に示す。

ただし、０内は偏摩耗量を示す。

１３−゛ 上表から明らかなように絶対摩耗量においてもフェライ
トを上回る磁気ヘッドを得ることができる。

〔実施例３〕 第３表に示す組成のスパッター膜を温度４０℃、相対湿
度９０〜９５％の雰囲気中に２４０時間放置し、耐蝕試
験を行なった。試験後、非晶質薄膜の変色度を調べた。

その結果を第３表に示す。

第　　３　　表 １４　ページ 以上の結果より、耐蝕性が実用的な非晶質合金はＣｒ　
を５％以上、Ｔｉ、Ｎｂでは８チ以上含んでいることが
わかる。したがって、実用上耐蝕性を問題とする場合に
は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂを適当量添加含有させるのが好ま
しい。

〔実施例４〕 次に従来のＭｎ　−Ｚｎ系フェライトのＶＴＲ用ヘッド
と本発明にかかる磁気ヘッドの特性の比較を行々っだ。

本発明の磁気ヘッドは次のようにして作製した。

１×１０　ＴｏｒｒのＡｒ　　ガス中でのスパッタリン
グ法で、第４表に示す非晶質合金薄膜をフォルステライ
ト基板上に形成した。それぞれの厚さを６μｍとした。

それから、非晶質合金薄膜上に厚さ０．１μｍの８１０
２薄膜をそれぞれスパッタリング法で形成し、再び厚さ
６μｍの同種の非晶質合金薄膜、続いて厚さ０．１μｍ
のＳｉＯ２薄膜というように順次積層して、トラック幅
３０．４μｍのフロントコア部を作製した。これと７オ
ルステライトとＭｎ　−Ｚｎフェライトの複合体バック
コアとを貼り合せ、第３図に示す」：う々磁気ヘッドを
作製した。

第３図において、１１．１２はそれぞれ７オルステライ
ト部分とＭｎ　−Ｚｎフェライト部分で、これらによっ
て複合体バックコアが構成されている。

１３は上述のようにして５ＩＯ２薄膜と交互に積層され
た非晶質合金薄膜部、１４はフォルステライト基板、１
５はガラスからなる磁気ギャップ接合部、１６は磁気ギ
ャップであり、これらによって複合フロントコアが構成
されている。１７は巻線である。

このような形状の磁気ヘッドの磁気摺動面を研摩加工に
より形成し、市販のＶＴＲの回転シリンダに塔載した。

上述のようにして作製された種々の非晶質合金磁気ヘッ
ドとほぼ同じトラック幅を有し、テープ摺動面に（２，
１，１）面を用いた単結晶Ｍｎ　−Ｚｎフェライトとの
特性比較を同じ条件の下で行なった、特性評価用テープ
として抗磁力Ｈａ　が１１０゜Ｏｅ　のいわゆるメタル
テープを使用し、８　ＭＨｚにおける基準シグナル自己
録再感度の相対比をＭｎ　−Ｚｎ単結晶フェライトヘッ
ドを。ｄＢとして第４表に示しだ。摺動ノイズの測定に
はなんら信号を記録していない磁気テープを使用し、８
ＭＨ２成分の値をＭｎ　−Ｚｎ単結晶フェライトのノイ
ズを。ｄＢとして比較した。この結果も第４表にあわせ
て示す。

第　　　４　　　表 １７　べ−″ 第４表の結果から明らかなように、適当量のＦｅ。

Ｎ　ｉ　、　Ｃｒ　、Ｍｏ　、　Ｗ、　Ｍｎ　　を含む
非晶質合金ヘッドは、録再感度と摺動ノイズにおいて、
Ｍｎ　−Ｚｎ単結晶フェライトヘッドの特性を上回って
いる。そして、耐摩耗特性においてもフェライ］・ヘッ
ドと同等もしくはそれ以」二の特性を示すことは、第２
表の結果からも明らかである。さらに、本発明の磁気ヘ
ッドの長所の一つは、金属薄膜を用いた磁気ヘッドであ
るため、従来のフェライトを用いたヘッドに比べてコア
材料自体の電磁変換周波数特性が優っているということ
とＢｓ　が高いということである。したがって、これは
メタルテープ対応の高周波磁気特性を必要とする磁気ヘ
ッドにきわめて適代 した磁気ヘッドとなるものである。第５表に相表的な本
発明磁気ヘッドコア材の緒特性をＭｎ−Ｚｎフェライト
と比較して示す。ただしコア材の厚さはフェライト１ｏ
○μｍ、非晶質合金３μｍとした。

以　　　下　　　余　　　白 １８　ページ １９　パ′ 以上、本発明の磁気へノドの特長をまとめると、次のと
おりになる。

Ｂ。

（１）　　フェライトヘッドに比べて例が高い。

（２）耐摩耗特性がフェライトヘッドに比べて優れてい
る。なお、従来の非晶質合金ヘッドはフェライトヘッド
に比べて耐摩耗特性に劣っていた。

（３）摺動ノイズは適当な添加物により磁歪を調整して
フェライトヘッドに比較して小さくすることができる。

（４）再生感度２周波数特性においてフェライトヘッド
を上回る。

（５）トラック幅が狭いヘッドが容易に作製され、フェ
ライトヘッドのような加工時のチッピングの問題が生じ
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気ヘッドにおける偏摩耗量の測定を
説明するだめの要部断面図、第２図は偏摩耗量の定義を
説明するだめの要部断面図、第３図は本発明にかかる磁
気ヘッドの一実施例の斜視図である。 １１．１２　　・、バックコアｋＪｍｆ＆ｆるフォルス
テライト部、Ｍｎ−ｚＨフェライト部、１３　、・非晶
質合金薄膜部、１４・・−・・フォルステライト基板、
１５・・・・・磁気ギャップ接合部、１６・・・・・磁
気ギャップ、１７・・・・・・巻線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名９２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐摩耗性の良好な基板とＣｏ　ｘ　Ｍｙ　Ｔｚ　
   　なる原子組成を有する非晶質合金膜とからなる複合体
   で磁心部の少なくとも一部分が構成されており、前記非
   晶質合金の組成においては、　Ｆｅ　、Ｎｉ　、Ｃｒ　
   、Ｍｏ　、Ｗ。 およびＭｎ　からなる群より選ばれる１千重もしくは２
   種以上の金属、ＴはＮｂ、Ｚｒ、Ｔｉ　、Ｔａ、および
   Ｈｆからなる群より選ばれる１種もしくは２種以上の金
   属であり、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ７５＜Ｘ＜９５゜○く
   Ｙ＜、２ｏ、５くｚく２０．ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００である
   ことを特徴とする磁気ヘッド。
2. （２）少なくとも磁気コア部の磁気テープが接するヘッ
   ド。