JPS60187910A - 合金磁気ヘツドのギヤツプ形成法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、合金磁気記録ヘッドのギャップ形成方法に関
するものである。

（従来例の構成とその問題点） 近年、磁気記録は高密度化の方向へ進みつつある。高密
度記録を図るためには、記録減磁の点から、記録磁界の
広がりをできるだけ狭くする必要がアシ、このためには
記録媒体と磁気へ、ド間の接触をよくするヘラｒ構造と
７、ギャップの精密加工および磁心ギャップ近傍で磁気
飽和の生じにくい高飽和磁束密度磁心材料（自己減磁の
点から高抗磁力磁気記録媒体の使用が必要なため）が望
まれている・ そして、現在このような高性能磁気ヘッドのコア材とし
て鉄（Ｆｅ）８４．２重量％・アルミニウム（Ａｔ）６
．２重量％、シリコン（８１）９．６重量％から成る合
金（一般にセンダストと呼ばれている）を用いた高精度
なナローギャップを有する磁気ヘッドが最も適したもの
の１つとされておシ、その普及が磁気記録の分野で切望
されている。

しかしながら、コア材として用いるＦｅ　−ｋｌ　−８
１合金の性質上、高精度なナローギャップを形成するこ
とが極めて困難であシ、これが上述の磁気ヘッドの普及
を阻んでいた。例えば、従来のＦｅ　−Ａｔ−８ｊ合金
磁気ヘッドのギャップ形成法の一例を示すと、第１図に
示したような片方のコア１のギャップ形成面に石英（Ｓ
ｉＯ２）膜３をス・ヤッタ法にて形成し、次に低融点の
銀ロー箔（例えば銀−銅−カドミウム−亜鉛系合金）４
を接合面に用いて他方のコア２とはシ合わせるという方
法で形成されていた。しかし、上記の方法では、ギャッ
プ部（フロントギャップともいう）に用いられる石英と
Ｆｅ　−ＡＡ　−８１合金とは、その熱膨張係数が大幅
に異なるために（石英の熱膨張係数１．７　Ｘ　１０−
６／ｋｌ：　、　Ｆｅ　−Ａｔ−８１合金の熱膨張係数
１３．５ＸＩＯ−６／℃）、ギヤツノ部の石英がテープ
走行時にコアからはがれてしまい、ギャップの精度が低
下する原因となっていた。すなわちギャップ欠けの原因
となっていた。またテープ走行仰１と反対側の接合面（
この部分をバックギャップともいう）に用いられている
銀ロー材４は、一般にＦｅ　−ｋｌ　−８１合金との結
合力を増すために低融点の銀−銅一カドミウムー亜鉛系
のロー材が用いられている。このロー材はその熱膨張係
数が大きく（約１７〜１８×１０−’／’Ｃ）、しかも
ギャップ形成時にＦｅ　−Ａ／、　−８１合金との相互
拡散が大きいため、銀ロー材が融解後固化する時にＦｅ
−Ａｔ−８ｉ合金部分にひび割れが生じ、その影響を受
けて、ヤヤップ幅の制御や平行性を得ることが困難であ
った。

（発明の目的） 本発明の目的は、磁気的なナローギャップを高精度で形
成し、かつ形成されたギャップが高い機械的強度を持つ
ようにしたＦｅ　−Ａｔ−８１合金磁気ヘッドのギヤ、
プ形成法を提供するものである。

（発明の構成） 本発明のＦｅ　−Ａｔ−Ｓ１合金磁気ヘッドのギャップ
形成法は壕ず、２つのコアを結合することにより磁気ヘ
ッドの形状となる一対のＦｅ−Ａｔ−８１合金コアのテ
ープ走行時側にあるフロントギャップ形成面にそれぞれ
高精度の厚みでＦｅ　−Ａｔ−８１合金と熱膨張係数の
近い非磁性セラミック薄膜を形成し、さらにその上に均
一な厚さで酸化亜鉛が６０重量％、酸化ナトリウムが１
５重量％、酸化ケイ素が２５重量％からなるガラス薄膜
を形成するとともに、テープ走行面とは反対側のパック
ギヤ、デ形成面（接合面）に、銀ロー合金としては高融
点でしかも比較的熱膨張係数がＦｅ　−Ａｔ−８１に近
い銀ロー（例えば銀−銅　、銀−銅一インジウム、銀−
銅２．スズ、銀−銅一）やラジウム等の合金で、いずれ
の組成も熱膨張係数が１４〜１５×１０−６／ｃである
。）をス・母ツタ法で高精度に厚みを制御してそれぞれ
形成する。次に、これらのコアをガラス薄膜面どうしお
よび銀ロー面どうしを合わせた状態で保持したまま、ガ
ラスの軟化点および銀ローの液相出現温度以上の温度条
件で熱間静水圧プレス（ＨＩＰ　）処理を施し、合わせ
た膜どうしを拡散接合することによってナローギヤ、デ
を形成するものである。

ここで、ＨＩＰ処理を施すことＫよってフロントギャッ
プ面では、非磁性セラミック薄膜のごく表面とガラス薄
膜のごく表面が化学反応して別種の組成の化合物となる
が、この化学反応に寄与しなかった大部分のガラスは、
コアの接合面から外部へ押し出されてしまう。すなわち
、ギャップの部分は非磁性セラミック層部分と、新たに
化学反応によって生成したセラミックスとが２スの両組
成からなるごく薄い化合物層とからなり、ギャップ幅は
コアのギャップ面に形成された非磁性セラミック膜の厚
さで規定できることになる。

一方、バックギヤ、プ面では、使用する高融点銀ローは
、通常、温度制御だけでは、Ｆｅ　−Ａｔ−８１合金側
に拡散しにくい組成である（従って接合強度が低い）が
、高温高圧（例えば９００℃、１０００ｋｇ／ｃＪ）の
ＨＩＰ処理によりＦｅ　−Ａｔ−８１合金側へ銀ローが
拡散し、コアの強固な結合が得られる。しかもこの組成
の銀ローは、従来使用していた銀ローのように融点を下
けるための（したがって熱膨張係数の大きい）金属であ
るカドミウムや亜鉛が含まれていないため、ＨＩＰ処理
後もコアの接合部分にひび割れ等を生じることがなく機
械的に高い強度を保持するものである。

（実施例の説明） 以下、実施例について詳細に説明する。

第２図は、本発明の一実施例を示したもので、まず、第
２図（＆）のような幅３間、高さ２闘、長さ２０ｍｍの
棒状のＦｅ　−ｋｌ−’Ｓｔ合金型処、ダイヤモンド砥
石によりて幅０．３５　ｍｍの巻線用の８７を形成した
一対の鉛量のコア５ｍ　、５ｂを用意し、フロントギヤ
、プ形成面８、バックギャップ形成面９をそれぞれ鏡面
研摩（最大表面荒さＲｍＡＸＯ，９１μｍ）した。

次に第２図（ｂ）のように、フロントギャップ形成面８
に、ス・ヤツタ法を用いて酸化ジルコニウム（Ｚｒ（）
２）の薄膜１０を形成し、さらにその−ＦＫ同じくスパ
ッタ法でガラス薄膜１１を形成した。この場合バックギ
ャップ形成面９には、Ｚ　ｒ０２やガラスが入らないよ
うにマスクをほどこした。形ｆ＋、７　した酸化ジルコ
ニウム薄膜１０の厚さは均一で、０．１５μｍであった
。また、ガラス薄膜１１は、厚さが均一に０．０５　μ
ｍで、その組成は、５ＩＯ２が２５重量％、ｐｂｏが６
０重量％、Ｎａ２Ｏが１５重量％からなる鉛系ガラスで
あシ、軟化点が約５８０℃のものである。

次に、同じくスｉ＋ツタ法にて、バックギャップ形成面
９に銀ロー薄膜１２を形成した。この場合フロントギャ
ップ部には銀ローが入らないようにマスクをしておく。

形成した銀ロー薄膜１２は、厚さが均一に０．２０μｍ
でｓｂ、その組成は・銀７２重量％、銅２８重量％から
なるものであった。

以上のように・フロントギャップ形成面８、・ｆツクギ
ャップ形成面９にそれぞれ薄膜を形成した一対のコア５
ａ、５ｂを互いに突き合わせた状態で、熱間静水圧プレ
ス法（ＨＩＰ法）によ、９９００℃、１０００ｋｌ？−
ｚ−２の温度と圧力栄件で１時間の処理を施し、各ギャ
ップ部の薄膜どうしの拡散接合により、コアを接合した
。このようにして結合したコアブロックを所要の厚さに
切断するとともに機械的研摩を施し、第３図に示したよ
うな、厚さ１５０μｍの薄片状のへ、ドピースを得た。

得うれたヘッドピースのフロントギャップ部１３および
バックギャップ部１４を研摩し、ギャップの幅を光学顕
微鏡を用いて測定した結果、両ギャップともに０．３１
μｍであり、ギャップ面が平行であることが観測された
。しかもフロントギャップおよびバックギャップを形成
した材料の熱膨張係数がＦｅ　−Ａｔ−８１合金と近い
ために、接合面にひび割れなどが発生していなかった。

さらに、形成されたギャップ部の機械的強度を検討する
ために、ギヤ、プの両側のコア５ａ　、５ｂに１０ｋｇ
・朋−２の外力を加えて引張シ試験したが、接合面での
剥離はなく・機械的にもすぐれていることがわかった。

また、ヘッドのトラック幅が２５μｍになるように機械
加工した時およびこの磁気ヘッドに磁気テープ（保磁力
Ｈ：１４００エルステ、ラド、飽和磁束密度Ｂｒ：３０
００ガウス）を相対速度３、４５　ｙｎ／ｓｅｅで走行
させた時、ギャップ部の欠けの発生は認められなかった
。捷たこのヘッドの巻線みぞにコイルを２５タ一ン巻い
た時の５　ＭＨｚでのヘッドの再生出力電圧は、２５０
μＶ（ピークツ−ビーク）でありた。

以上の結果を表の試料番号１に示す。

Ｊ″Ｊ、下回様の方法で、フロントギャップ部の非磁性
薄膜およびパックギャップ部の銀ロー薄膜の材質や組成
を変えたヘッドピースを製作し、上記と同様の検査を行
なって得られた結果を表の試料番号２〜１２に示す。

なお以上の実施例において、磁気特性に影響をおよほす
Ｆｅ　−Ａｔ−Ｓ１合金の組成については、ＨＩＰ処理
の前後で何ら変化していないことが、Ｘ線マイクロアナ
ライザを用いた分析によって確認された。その結果、Ｆ
ｅ　−Ａｔ−Ｓ１合金の飽和磁束密度Ｂ８は８６５０ガ
ウス、保磁力Ｈは０．０３エルステツド、交流初透磁率
μは６１（ただし２００μｍ厚の場合）であシ、ＨＩＰ
処理による磁気特性の変化も認められなかった。また非
磁性セラミック薄膜の組成であるＭｇ　＋　Ａｔ　＋　
Ｚｒ等のイオンは００１μｍ以上深（Ｆｅ　−Ａｌ　−
Ｓｉ合金内部に拡散していないことも確認できた。

また比較のために、従来の形成法によるギヤッ７をもつ
ヘッドピースを作製した。すなわちフロントギャップ部
に硬質石英膜を形成し、パックギヤ、プ部Ｋ　３　ｔｉ
ｍ厚のＡｇ　−Ｃｕ　−Ｚｎ　−Ｃｄ糸銀ロー箔を用い
てヘッドピースを溶着し、第３図に示すものと同じＦｅ
−Ａｔ−８１合金ヘッドを作製した。

とのへラドピースのギャップ部分についても実施例と同
様の検査を行なった。その結琳、１０ｋｇ・ｍｒｉ２の
外力による引張シ試験′でははがれなかったが、ギャッ
プ面の平行性は著しく劣っていた。フロントギャップの
幅は０．５３μｍであシ、パックギャップの幅は、０．
２４μｍであった。次に実施例と同様にヘッド前部を機
械加工した時および磁気テープを走行させた時に、ギャ
ップ部分に欠けが生じた。

またこのヘッドの巻線みぞにコイルを２５タ一ン巻いた
時の５　ＭＪ（ｚでのヘッドの再生出力Ｗｊ圧は５０μ
Ｖ、−２であった。この結果も表の試料番号１３に示す
。

なお非磁性セラミック薄膜としては、酸化ジルコニウム
（Ｚｒ０２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、スピネル
（Ｍｇ（ｌＡｔ２０．）が好適であり、それはＦｅ−Ａ
ｔ−８ｉ合金と比較的熱膨張係数が近（（ＺｒＯｚ　１
０　Ｘ　１０−’／ＣＭｇＯ１２Ｘ１０−’／’Ｃ，Ｍ
ｇＯ−Ａｔ２０３１０Ｘ１０−６／℃）ｌ、かも硬度が
大きいのでテープ走行時にギャップの欠けがおこりにく
いためである。

また銀ローの組成は、銀７２重量％−銅２８重量％のも
の、銀６０重量％−銅２７重量％−インゾウム１３重量
％のもの、銀６０重量％−銅２７重量％−スズ１３重量
％のもの、銀６８重量％−銅２７重ｉ％−パラジウム５
重着係のもの等が好適であわ、これらはそれぞれの液相
出現温度が上記組成でも低い値を取っているため、Ｆｅ
　−Ａｔ　−８１合金との相互拡散が行なわれやすく、
したがって上記組成で最も強固な結合が得られる。上記
組成が多少ずれてもかなりの強度が得られることは言う
までもない。

さらに、ガラスの組成としては、ＰｂＯが６０重量％、
Ｎａ　２０が１５重量％、８１０２が２５重ｔ％のもの
が好適であり、それは、この組成のものがＦｅ−Ａｔ−
８ｉ合金の熱膨張係数と、一致しており、したがって熱
ひずみが入りに＜＜、強い接着強度が得られるためであ
る。

なお、熱膨張係数がＦｅ−Ａｔ−８ｉ合金と一致してい
るガラスであれば上記以外の組成でもかなり強い接着力
が得られることが確認された。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明はＦｅ−Ａｔ−８１合金か
らなる一対のコアを突き合わせて構成する磁気ヘッドに
おいて、コアのフロントギャップ形成面に高精度の厚み
で非磁性セラミック薄膜を形成し、さらにその上に均一
な厚さでｐｂｏが６０重鯖チ、Ｎａ　２０が１５重−１
％、５ＩＯ２が２５重量％からなるガラス薄膜を形成す
るとともに、バックギャップ形成面に銀−銅系、銀−銅
−インジウム系、銀−銅一スズ系、又は銀−銅一パラジ
ウム系の釧ロー薄膜を形成した後、各ガラス薄膜面、銀
ロー薄膜面が互いに当接するようにして一対のコアを突
き合わせ、これを保持したままガラスの軟化点以上でし
かも銀ローが溶融する温度以上の温度条件で熱間静水圧
プレス（ＨＩＰ　）処理し、合わせた薄膜どうしを拡散
接合することによってナローギャップを形成するもので
あり、ＨＩＰ処理によって接合に寄与しないほとんどの
ガラスはギャップ外へ押し出されるので、非磁性セラミ
ック薄膜の厚さによってギャップ幅が規定されることに
なる。またパックギャップ部は、ＨＩＰ処理によし銀ロ
ーがＦｅ　−Ａｔ−８ｉ合金側に拡散し、一対のコアの
強固な結合が得られる。以上のように、非磁性薄膜形成
時の膜厚をコントロールすることによって、ギャップ幅
の制御が容易になり、かつＨＩＰ処理によってパックギ
ャップ部の強固な接合が得られるために、高精度々ナロ
ーギャップの形成が容易になり、その結果高密度磁気記
録に適し九Ｆｅ−Ａｔ−８ｉ合金磁気ヘッドを実現する
ことが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のＦｅ−Ａｔ−８１合金磁気ヘッドの接
合したコアを示す平面図、第２図（−）　、　（ｂ）は
、本発明の一実施例におけるＦｅ−Ａｔ−８１合金コア
の分解斜視図、第３図は、同コアを接合したものの斜オ
見図である。 ５　ａ　、　５　ｂ　−＝　Ｆｅ−Ａｔ−８ｔ合金コア
、８−７０ントギャップ形成面、９・・・接合面、ＩＯ
・・・非磁性セラミック薄膜、１１・・・ガラス薄膜、
１２・・・銀ロー薄膜。 第１図 ３ 第２図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）それぞれテープ走行面側に磁気的ギャップ形成面
   を有し、テープ走行面側とは反対側に接合を目的とした
   接合面を有する左右一対の鉄−アルミニウム−シリコン
   合金からなるコアを互いに突き合わせて構成する磁気ヘ
   ッドにおいて、前記コアの各ギャップ形成面にそれぞれ
   非磁性セラミック薄膜を形成し、さらに前記セラミック
   薄膜上にそれぞれガラス薄膜を形成するとともに前記接
   合面にそれぞれ銀−銅系合金からなる銀ロー薄膜を形成
   した後、前記ギャップ形成面及び接合面をそれぞれ合わ
   せるようにして一対のコアを突き合わせ、前記ガラスの
   軟化点および銀ローの液相が出現する温度以上の温度東
   件で、熱間静水圧プレス処理を施して前記一対のコアを
   固着し、磁気的ギャップを形成することを特徴とする合
   金磁気ヘッドのギャップ形成法。 （２）前記非磁性セラミック薄膜が、酸化ジルコニウム
   （ＺｒＯ□）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）　、スピネ
   ル（ＭｇＯ−Ａｚ２ｏ５）のうちのいずれか−釉からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）記載２８重
   ｆ％）系合金、銀−銅一インジウム（Ａｇ６０重量％−
   Ｃｕ　２７重量％　−Ｉｎ　１３重輩係）系合金、銀−
   銅一錫（Ａｇ６０．！ｈ’１％−Ｃｕ　２７重量％−８
   ｎ　１３重量％）系合金、銀−銅一パラジウム（Ａｇ　
   ６８重量％　−Ｃｕ　２７．７ａ量％−ＰｄＳ重１％）
   系合金のうちのいずれか一種からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の合金磁気ヘッドのギャ
   ップ形成法。 （４）前記ガラス薄膜が、酸化鉛（ＰｂＯ）　６０重量
   ％、酸化す）　ＩＪウム（Ｎａ２Ｏ）　１５重量％、酸
   化ケイ素（８１０２）２５重量％からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の合金磁気ヘラＰの
   ギャップ形成法。