JPS58146018A - 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】 本発明は磁化可能なフェライトのコアを有し、このコア
が磁気ヘッドの書き込み／読み取り動作時に磁束に対す
るほぼ閉じた通路を与える磁気ヘッドに関するものであ
る。

磁化可能なフェライト（実際には摩耗に対する抵抗と１
［＃特性とが優れているため通常（単結晶）・１゛） Ｍｎ　−Ｚｎ　７エライトが選ばれる′）のコアを有す
る磁気ヘッドが米国特許第８０７９４７０号明細書から
既知である。

未だよく理解されていないことであるが、磁気・ヘッド
に単結晶ｋｎ　−Ｚｎフェライトのコアを用いることに
は問題があって、それは磁気テープが磁気ヘッドに当る
機械的衝撃により磁壁移動が不連続になるため、読み取
り時にコア材料内に磁気的な雑音（ラビング雑音と称す
る）が生ずることがあることである０重た、現在のＭｎ
　−Ｚｎフェライト磁気ヘッドは６　ＭＨｚ以上の周波
数では磁気損失（ｍａｇｎｅｔｉｃ　１ｏｓｓ　）が大
きいため、１０　Ｍｎ２１７）信号も処理しなければな
らないディジタルビデオレコーダに用いるには適さない
ことが判明している。

本発明の目的は、殊に０．５　ＭＨｚから１０　ＭＨｚ
迄の周波数レンジでＳ／Ｎ比が改良された磁化可能な材
料のコアを有する磁気ヘッドを提供するにある。

この目的を達成するため本発明に係る磁気ヘッドはコア
の磁化可能なフェライトが磁化容易軸が磁束の通路の面
に垂□１直である一軸磁気異方性を示し、この、−軸磁
気異方性が、フェライトの結晶異方性定数とｍ会宇数と
が与えられた時、応力により導入された磁気異方性が結
晶異方性よりも太きいような値と性質の機械的応力がフ
ェライト内に存在することにより惹き起されることを特
徴とするＯ このような本発明は磁化容易軸が上述した態様で方向づ
けられていスと、磁檄移動が磁気ヘッドに影響を及ばさ
ないという事実を認識したことに基づいている◎これで
前記ラビング雑音を相当に小さくできる。

前記の一軸の磁化容易軸の異方性磁界も、１０Ｍｎ２以
下の周波数ではコア材料内に強磁性共鳴が発生せず、こ
のため１０　ＭＨｚ迄の周波数では良好なＳ／Ｎ比が保
てるように選ぶことができる◎磁化容易軸に前述した所
望の方向をとらせることはコア内に機械的応力を発生さ
せ、これにより生ずるコア材料の磁φ効果を介して行な
う。コア材料内に必要な機械的応力を発生させることは
磁気コアの、磁束通路の面に平行な面（主面）を機械的
応力の下にさらすことにより達成できる。この機械的応
力は上記主面に垂直にすることもできるし、平行にする
こともできる。いずれの場合も磁化容易軸は、正しい応
力が発生している時ａφの結果として前記主面、従って
磁束通路の面に垂直方向を向く。

（単結晶）コアの結晶方位と、かける必要のある機械的
応力の諌と方向とは使用−される材料の碍歪定！と結晶
異方性定数とに依存する。これは例えば、磁化容易軸を
方向づけるのにりｌ張込カ又は圧縮応力のいずれかが必
要となることがあることを意味する。従来磁気ヘッド用
に用いられてきた７エライト材料では、必要なストレス
の値は約８ないし５　ＧＩ　ＭＰ＆の範囲に入らねばな
らないことが判明している。

コアの主面に垂直な機械的応力は、例えは、ねじにより
主面に圧力をかけることにより又は接着剤によりコアを
ハウジングに接層することにより（後者はコアに圧縮応
力をかけることも引張応力をかけることもある）行なう
ことができる。しがし、これらの方法では所要の応力を
非常に■−確に調整することはできない。

所要の応力を主面の面内にかける場合は一＊　＋１確に
調整することができる。−軸応力（引張応力１又は圧縮
応力）をかけるか、それとも二輪応力（引張応力又は圧
縮応力）をかけるか選択することができる。二輪応力は
同一の効果を得るのに一軸応力より小さくてよいという
利点を有する〇主面の面内に所望の値の二輪応力を与え
る非常に実際的な方法は、磁気ヘッドの動作温度より高
い温度で当該面上に材料をのせ、このように得られた構
体を冷却させ、この材料の熱膨張をコア材料の熱膨張と
異ならせることである。コアの主面ｌ・・内に引張応力
を得るには与えられる材料の熱膨張をコア材料の熱膨張
よりも小さくシ、圧縮応力を得るには与えられる材料の
熱膨張をコア材料の熱膨張よりも大きくする。

コア材料がフェライト、殊に単結晶Ｉｎ　−Ｚｎ　７１
エライトの場合は、２００°Ｃ以上の温度でガラス、ｓ
ｔ　、　５ｉｏｊｃ（ｉ≦Ｘ≦２）のスパッタリング層
を設け、これを冷却させることにより所望の機械的引張
応力を導入することができる。このスパッタリング層は
７エライトよりも熱膨張係数が小さい。

Ｓｉハｆｉも速くスパッタリングできるという利点を有
する・たいていのガラスはフェライトよりも熱膨張係数
が大きく、圧縮応力を導入する必要がある時に使うこと
ができる。所望の磁気方位を実現するために加える必要
のある機械的応力は一般に磁気ヘッドのコアの他の処理
（例えば、レーザによりギャップ幅を用成する凹所や巻
線用の開口を作る処理）により導入される機械的応力よ
りも大きい。これは本発明にかかる磁気ヘッドの書き込
み／読み取り動作が従来の磁気ヘッドよりも使用される
技術に依存しないことを意味する。

図面につき本発明の一実施例を詳細に説明する。

第１図はビデオレコーダで用いられるタイプの磁気ヘッ
ドを略式図示したものである０磁気ヘツド１は結晶の）
（ｎ　−ｚｎ−第１鉄フエライト（例えば、組成が弐Ｍ
”０．６１　”　（１，８１ＦｅＯ，ＯＩ　””ｆｉ０
４を満足し、磁気ヘッドの動作温度（約８０℃）での異
方性定数に０が一１００Ｊ／ＩＩ’で、磁歪定数が２−
−１０ＸＩＯ，λ　−りＸＩＯで１００　　　　　　　
　　　　　　　　　、　　　　１１１　−ある）のコア
２を具え、２個の互に平行な主ｒＩｎ８及び番を示す。

コア３は開口５を有し、この開口６を通して電気巻ｌＩ
６を設けである。コアＳ内での磁束Ｂの通路を破線で示
した。単結晶Ｉｎ　−Ｚｎ７エライトコア２の結晶方位
は磁束Ｂの通路が（００１）結晶面に平行な平面内に存
在するようなものである。図示した実施例ではフ７２は
（１１０）結晶面にほぼ平行なテープコンタクト面７と
、（１１０）結晶面に平行なギャップ面Ｇとを有する。

二軸引張応力をかけるために、コア怠の（００１）方向
を向いている主面（８，４）をスト□バッタリングによ
りシリコン層８．９で覆う。これらのシリコン層８．９
の厚さは約ｓ　Ｐｍであり、これに対しコア３の厚さｔ
は８００μｍである。

スパッタリングする時の温度は約８００℃で、コアｇ（
７）（００１）結晶面にかかる二軸引張応力の値は約１
１１　ＭＰａである。この引張応力の影響の下に磁化容
易軸Ｍは（００１）面に直角な方向を向く。これを第Ｓ
ｔ図及び第２ｂ図につき説明するが、これらの図は第１
図の単結晶Ｉｎ　−Ｚｎフェライトコアを具える磁気ヘ
ッドの（１１０）方向のテープコンタクト面の一部の磁
区構造を示したものである。磁気コアに機械的応力がか
からない時は、磁化容易軸には（１１１）方向に石う（
＠２ａ図）、他方（００１）面内に約？　ＭＰａ以上の
二軸引張応力σがかけられた場合は、磁化容易軸は（０
０１）＠に直角に延在する（＠’Ｂｂ図）。２輪（引張
）応力に対する限界値Ｃ０は理論から導びかれた次式に
従う。

％式％ （００１）面内に二輪（引張）応力をかける他に、（Ｉ
ＩＯ）方向に沿って一軸（引張）応力を→ かけることにより夏を方向づけることもできる。

この時この一軸（引張）応力に対する限界値♂。

は次式に従う。

引張応力をかけるべきか、圧縮応力をかけるべきかは異
方性定数及び磁歪定数の符号（及び値）に依存する・即
ち、材料の組成の選択に依存する。

第８図の三元系状態図に、ｌ（ｎ　−Ｚｎ　−１！！　
１鉄フエライト（組成式ＩｎａＺｎｂｙｅｏＦ’９　＠
０４　）の場合につき、等しいλ、。。を有する点（組
成）を結んだ線及び等しいス、□、を有する点（組成）
を結んだ線並びにに１＝０の線を夫々゛何本か示した。

このように磁化容易軸が再度整列するとｍＩｌ！の移動
が相当＆−ヘ制約されるが、この結果周波数レンジ０．
６〜１０　ＭＨｚでの透磁率が相当にて改良されると共
に、磁気コア内での磁気損失が相当に小さくなる。

この改良の具合を第４図に示すが、これは第１図の向き
をとる環状磁気コアにつき種々の周波数で測った磁気透
磁率の実成分μ′と虚成分声１のグラフを示したもので
ある。第４図はコアに応力をかけない場合（ａ　＝　０
ＭＰａ　）の状態と、（００１）面内の１１　ＭＰａの
二軸引張応力σをコアに導入した場合の改良された状態
とを示している。この図−から判かることであるが、本
発明に係る磁気ヘッドの磁気コアは１０　Ｍｎ２でも所
望の磁気特性を実現できるような磁気−弾性相互作用に
よりひき起こされた異方性磁界を有する。

本発明は（単結晶の）　Ｍｎ　−Ｚｎ　７エライトのコ
アを有する磁気ヘッドに限定されるものではない。

例えば、（単結晶若しくはアモルファスの）センダスト
又はＮｉ　−Ｆｅを主成分とする（アモルファス）合金
のコアを有する磁気ヘッドでも所望の態様で磁化容易軸
の方向づけを実現できる。

Ｉｎ　−Ｚｎ　７エライトの場合−結晶異方性の絶対＠
に、は組成に依存しｒＯＪ／ｍ”　　と　１５０　　Ｊ
／ｍ”との間をとり得るが、うまいことに磁気ヘッドの
動作ｆｌｌｔ度（８０〜４０”Ｃ）”Ｃ’ＪＩＩ　ＯＯ
ＪＡ”　ヨ？）大きくはならない。これはに工の強い温
度依存性と関係している。Ｋｏが一定の時は結晶方位並
びに導入すべき機械的応力の値及び性質はコア材料の磁
歪定数に基づいて決められる。１例えば、−例では（０
０１）ｆｌ内の少なくとも？　）［Ｐａの二軸引張応力
との関係で磁束通路に平行な面として（００１）結晶面
を選んでいる。（二輪）応力は値５０　ＭＰａ迄制御自
在のｓｌｌで加えることができる。これは一般にコアに
は結晶異方性が５０　ＭＰａの応力で誘起できる磁歪異
方性より小さい材料を選ぶ必要があることを意味する。

Ｋｎ−Ｚｎフェライトの場合、これは、Ｉｎ　−Ｚｎフ
ェライトの異方性定数に０及から導びかれる、コア２の
磁束通路に平行な（Ｘ）’Ｚ）面内に加えられる二軸応
力σ。の値の大きさが１５０ＭＰａよりも小さくなるよ
うな値を有することを意味する。

【図面の簡単な説明】

！１！１図は磁気ヘッドの略式斜視図、第２ａ図は磁気
ヘッドのコアに機械的応力がかかつていない場合の磁気
ヘッドのテープコンタクト面の一部の磁区構造の略図、 第２ｂ図は磁気ヘッドのコアに二軸引張応力をかけた場
合の磁気ヘッドのテープコンタクト面の一部の磁区ＩＩ
ｆＥの略図、 ｌ！！８図はＩｎ　−Ｚｎ−第１鉄フエライトの三元系
状態図、 第４図は応力が磁気コアにかけられない場合と、応力が
磁気コアにかけられた場合の、周波数ｆの関数としての
透磁率の実成分μ′と虚成分μ′を示すａｍである。 １・・・磁気ヘッド　　　　３・・・コア８　、４−・
主［ｔ　　　　　　５−ＩＩ　口６・・・電気巻線　　
　　　）・・・テープコンタクト面８．９．、・シリコ
ン層。 特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　磁化可能な７エライトのコアを有し、このコアが磁
   気ヘッドの書き込み／読み取り動作時に磁束（Ｂ）に対
   するほぼ閉じた通路を与える磁気ヘッドにおいて、コア
   の磁化可能なフェライトが磁化容易軸が磁束の通路の面
   に垂直である一軸磁気異方性を示し、この−軸磁気異方
   性が、フェライトの結晶異方性定数と磁歪定数とが与゛
   えられた時、応力により導入された磁気異方性が結晶異
   方性よりも大きいような値と性質の機械的応力がフェラ
   イト内に存在することにより惹き起こされることを特徴
   とする磁気ヘッド。 亀　コアの、磁束の通路の面に平行な面を機械的応力の
   下におく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。 亀　前記面の平面内に機械的応力をかけることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の磁気ヘッド。 表　機械的応力を二輪方向に向けることを特徴とする特
   許請求の範囲第８項記載の磁気ヘッド〇 翫　コアの前記面を熱膨張がコアの材料の熱膨張とは異
   なる材料の層で覆っ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。 亀　前記面をスパッタされた材料の層で覆ったことを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の磁気ヘッド。 ｉ　コアの前記面をガラス、Ｓｌ及びＳｉＯｘ　（１≦
   Ｘ≦ｇ）から成る群から選んだ材料の層で覆ったことを
   特徴とする特許請求の範ＩＭ第す項又は第６項に記載の
   磁気ヘッド。 ＆　コアの磁化可能な材料を単結晶Ｉｎ　−Ｚｎ　７エ
   ライトとしたことを特徴とする特許請求の範囲前記各項
   のいずれかに記載の磁気ヘッド。 ｉＬ　　Ｍｎ　−Ｚｎ　７　ｘライト単一結晶の（００
   １）面を磁束の通路に対し平行としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第８項記載の磁気ヘツド。 ｌａ　　Ｍｎ−Ｚｎ　７エライトの異方性定数に０と磁
   歪定数λｘｙｚの絶対値が、コアの磁束通路に平行な（
   ｘｙｚ　）面内にかけられる二輪応力ｔＩｏの関係式 あるような値を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第９項記載の磁気ヘッド。