JPS6171405A - 合金磁気ヘツドの製造方法 - 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製造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あり、このためには
記録媒体と磁気ヘッド間の接触をよくするヘッド構造と
、ギャップの精密加工および磁心ギャップ近傍の磁気飽
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）４８．２重量％、アルミニウム（Ａｌｌ）
６．２重量％、シリコン（Ｓｉ）９．６重量％から成る
合金（センダスト）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とされており、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−Ａ１１−５Ｌ
合金の性質上、高精度なナローギャップを形成すること
が極めて困難であり、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Ｆａ−ｉ−Ｓｉ合金（セン
ダスト）磁気ヘッドのギャップ形成法の一例を示すと、
第１図のように片方のＦｅ−Ａｌ−３Ｌ合金（センダス
ト）チップ１のギャップ形成面（テープ走行面）に石英
（ＳｉＯ２）膜３をスパッタ法にて形成し、次に低融点
の銀ローはく（例えば銀−銅一カドミウムー亜鉛系合金
）４を用いてもう一方のＦｅ−１−Ｓｉ合金（センダス
ト）チップ２とはり合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、テープ走行面のギャップ部
（フロントギャップ部）に用いられる石英（Ｓｉｎ、　
）とＦｅ−Ａｌｌ−Ｓｉ合金（センダスト）とは、その
熱膨張係数が大巾に異なるため（石英の熱膨張係数１．
７Ｘ１０−’／’Ｃ。

Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金の熱膨張係数１３．５　Ｘ　１０
−’／’Ｃ）および金属と酸化物は相互拡散しにくいた
めにフロントギャップの石英部分がテープ走行時にＦｅ
−Ａｌｌ−Ｓｉ合金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。すなわちギャップかけ
や。

ギャップはずれの原因となっていた。またテープ走行面
と反対側の接合を目的としたギャップ（パックギャップ
）に用いられている銀ロー材４は、一般にＦｅ−Ａｉｄ
−Ｓｉ合金との結合力を増すために低融点の銀−銅−カ
ドミウム−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　Ｘ　１０
−’／’Ｃ）　Ｌかもギャップ形成時にＦｅ−１−Ｓｉ
合金との相互拡散が大きいため銀ロー材がＦＡＭ後固化
する時にＦｅ−Ａ１１−ＳＬ合金部分にひび割れが生じ
、その影響を受けて、ギヤツブ巾の制御や並行性を得る
ことが困難になるという欠点を有していた。また、比較
的熱膨張係数が小さいＡｇ−Ｃｕ系あるいはＡｇ−Ｃｕ
−Ｉｎ系は、合金との相互拡散が少ないため、銀ローど
うしは拡散接合するが、銀ローとコアとは相互拡散が少
ないため、コアどうしの接着力が弱く、ヘッドの加工中
にコアどうしがはがれたるする欠点を有していた。また
これらの欠点を改良するために高温高圧（例えば９００
℃で１０００ｋｇ／ａｄ）の１（ＩＰ処理により拡散接
合を行なう試みもあるがフロントギャップ面の接合強度
は十分でないし、高温高圧によってフロントギャップの
界面に磁気的な変化が生じ再生出力の低下をきたすとい
う欠点を有していた。

（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−Ａｌｌ−Ｓｉ合金磁気ヘッドの製造方
法を提供するものである。

（発明の構成） 本発明のＦｅ−Ａｌ−３Ｌ合金磁気ヘッドの製造方法は
まず、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−Ａｌｌ−Ｓｉ合金コアのテープ走
行面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鉛が６０重景気、酸化すトリウムが
１５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
クギャップ形成面（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−ＡＮ−５ｉに近
い銀ロー（例えば銀−銅、銀−銅一インジウムの合金）
をスパッタ法で高精度に厚みを制御してそれぞれ形成す
る。

次に、これらのフロントギャップ形成面（テープ走行面
）およびパックギャップ形成面（接合面）に窒素、アル
ゴンのうちのいずれか一種からなるイオンを注入し、そ
の後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処理を施
して、合せた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る。

ここで、イオン注入することによってフロントギャップ
面では、ガラス薄膜および非磁性セラミック薄膜を通し
てイオンがＦｅ−Ａｌ−５ｉ合金側にも進入してくるた
め、これらの合金とセラミック膜との界面に拡散層が形
成される。（すなわち、進入してきたイオンは大きな運
動エネルギーを持っているためその一部は薄いガラス膜
および非磁性セラミック膜を通り抜は合金側にも達する
。その際セラミック膜の構成原子がはじき飛ばされて反
跳原子となり、この反跳原子がまた次々と他の原子に衝
突するいわゆるカスケード衝突をする、その際セラミッ
ク膜の構成原子も一部合金側に達する。

このようにしてセラミック膜と合金との間に拡散層が形
成される。）このためセラミック膜と合金とが多少熱膨
張係数が異なっていても互いに強固に接合され、テープ
走行時に合金とセラミック膜がはく離することはない。

（また、ガラス膜とセラミック膜およびガラス膜どうし
は、共に酸化物であるため通常の熱処理により相互拡散
がおこり強固に接着する。） 一方、パックギャップ面では、使用する高融点銀ローは
１通常、温度制御だけでは、Ｆｅ−１−Ｓｉ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）が銀ロ
ー側からイオンを注入することにより銀ローを通して銀
ローとＦｅ−Ａ？ＳＬ合金側にも進入してくるため、こ
れらの合金と銀ローとの界面に拡散層が形成される６　
（すなわち進入してきたイオンにより銀ロー合金の成分
原子がはじき飛ばされて反跳原子となり、この反跳原子
がまた次々と衝突するいわゆるカスケード衝突をする。

このため、原子は衝突による運動エネルギーによって移
動し合金側に拡散し、拡散層を形成する。）そのため機
械的に高い強度を保持できる磁気ヘッドが製造できるも
のである。（ただし銀ローどうしは熱処理によってたや
すく相互拡散する。）（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１本発明の一実施例を示したもので、まず、第
２図（ａ）のような幅３ｍ、高さ２ｍｍ、長さ２０ｎｗ
ｎの棒状のＦｅ−ＡトＳｉ合金上に、ダイヤモンド砥石
によって幅０．３５ｍｍの巻線用の溝７を形成した一対
の船型のコア５ａ　、　５ｂを用意し、フロントギャッ
プ形成面８．パックギャップ形成面９をそれぞれ鏡面研
Ｆ９（最大表面荒さＲｍａｘ　Ｏ，０１μｍ）した。

次に第２図（ｂ）のように、フロン１へギャップ形成面
８に、スパッタ法を用いて酸化ジルコニウム（ＺｒＯ，
）の薄膜１０を形成し、さらにその上に同じくスパッタ
法でガラス薄膜１１を形成した。この場合パックギャッ
プ形成面９には、ＺｒＯ□やガラスが入らないようにマ
スクをほどこした。形成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　ｐ　ｍでその組成
は、　Ｓｕｎ、が２０重量Ｌ　ｐｂｏが６５重量％、　
Ｎａ、Ｏが１５重量ヌからなる鉛系ガラスであり、軟化
点が約５００℃のものである。

次に、同じくスパッタ法にて、パックギャップ形成面９
に銀ロー薄膜１２は、厚さが均一に０．１６μｍであり
、その組成は、銀７２重量％、銅２８重量％からなるも
のであった。

次にフロントギャップ形成面８、上のガラス薄膜面１１
およびパックギャップ形成面９上の銀ロー薄膜面１２の
上から窒素イオンをその加速電圧が１０ｋＶで１０１３
イオン／ｄ注入する。

つぎにフロントギャップ形成面８、バックギャツブ形成
部９にそれぞれ薄膜を形成後イオンを注入した一対のコ
ア５ａ　、　５ｂを互いに突き合わせた状態で、真空中
で８００℃の条件で３０分の熱処理を施し、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の薄片状のへラドピースを得た。

得られたヘッドピースのフロントギャップ部１３および
パックギャップ部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
。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、ギャップの両側のコア５ａ　、　５ｂに１０
　ｋｇ　／　ｍｍ　２の外力を加えて引張り試験したが
、接合面およびフロン１−ギャップ面での剥離はなかっ
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Ｈｃ：　１４００エールステツド、飽和磁束密度Ｂ
ｒ：３０００ガウスのメタルテープ）を相対速度５．８
０ｍ／ｓｅｅで走行させた時、ギャップ部の欠けやはず
れの発生は認められなかった。

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５ＭＨｚでのヘッドの再生出力電圧は、０．５Ｉｌ
ｌｖであった。

以上の結果を表の試料番号１に示す。

以下同様の方法で、フロントギャップ部の非磁性薄膜、
パックギャップ部の銀ロー薄膜およびイオン注入時のイ
オンの加速電圧と注入量を変えたベ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２〜９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ぼす
Ｆｅ−ＡトＳｉ合金の組成については、イオン注入や熱
処理の前後で何ら変化していないことがＸｓ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、
Ｆｅ−ＡＮ−Ｓｉ合金の飽和磁束密度Ｂｓは９０１０ガ
ウス、保磁力Ｈｃは０．０３エールステツドであり、特
許請求の範囲内の条件でのイオン注入による磁気特性の
変化は認められなかった。

またイオン注入の加速電圧を１０ｋＶ〜２００ｋＶに限
定したのは、１ｏｋＶ以下では、イオンの運動エネルギ
ーが小さくて、非磁性セラミック薄膜の成分元素である
Ｚｒ、Ｏ，Ｓｉ等のイオンがＦｅ−Ａｌ１−３ｉ側に拡
散しにくいためＦｅ−ＡトＳｉ合金と非磁性セラミック
薄膜の接合強度が低下するためである。ＺＯＯｋＶ以上
になるとイオンの運動エネルギーが大きくなりすぎてＺ
ｒ、Ｓｉ等がＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金側に深く進入しすぎ
て磁気的なギャップが広がってしまい再生出力の低下を
まねくためである。

またイオン注入量を１ｏ１３イオン／ｃｎｆ−１０”イ
オン／ｄに限定したのは、１０１３イオン／ｄ以下の注
入量では、非磁性セラミック薄膜の成分元素であるＺｒ
、Ｏ，Ｓｉ等のイオンのＦｅ−ＡトＳｉ側への拡散量が
少ないためＦｅ−１−Ｓｉ合金と非磁性セラミック薄膜
の接合強度が低下するためであり、１０１７イオン／ｄ
以上の注入量では、Ｚｒ、Ｏ，Ｓｉ等のイオンの注入量
が多くなりすぎＦｅ−ＡＩＤ−Ｓｉ合金の磁気特性を劣
化させるためである（保磁力Ｈｅが増加し、再生出力が
低下する。）。また比較例として特許請求の範囲外（イ
オン注入量およびその加速電圧を変えた時）の試料を試
料番号１０〜１３に、従来の熱拡散法およびＨＩＰ処理
法により作成したギャップを持つヘッドピースの結果を
試料番号１４〜１５にそれぞれ示す。

なお非磁性セラミック薄膜としては、酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が好適であるの
は、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重重量−＠２８重量２のも
の、銀６０重飛ぶ一銅２７重量％−インジウム１３重Ｍ
％のものが好適であり、これらはそれぞれの液相出現温
度が、比較的高い値を取っているため、　Ｆｅ−Ａｌ−
５ｉ合金との相互拡散が行なわれにくい。そのため接合
時における合金のわれがおこりにくく高精度のギャップ
を持つヘッドが得られる。（接合時の強度に関しては、
イオン注入によりその保障をする。） さらに、ガラスの組成としては、ＰｂＯが６０重量２、
Ｎａ２Ｏが１５重重量、Ｓｉｎ、が２５重量％のものが
好適であり、それは、この組成のものがＦｅ−１−５ｉ
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＜＜１強い接着強度が得られるためである。

強い接着強度が得られれば、上記組成以外のガラス組成
でも使用可能であることは言うまでもない。

なお、熱膨張係数がＦｅ−Ａｌ−５ｉ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１本発明はＦｅ−Ａｌ’−３ｉ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重量％、Ｎａ
２Ｏが１５重重量、　Ｓｉｎ、が２５重量％からなるガ
ラス薄膜を形成するとともに、パックギャップ形成面に
銀−銅系、銀−銅−インジウム系、薄膜を形成した後、
窒素イオンまたは、アルゴンイオンを各ガラス薄膜面、
および銀ロー薄膜面に注入し、その後各薄膜面が互いに
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処理し１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
のであリイオン注入によりＦｅ−Ａｌ−５ｉ合金とｔｒ
ｏ□、あるいは５ｉｎ２との接合強度およびＦｅ−ＡＮ
−５ｉ合金と銀ローとの接合強度が大巾に向上し、その
結果高密度磁気記録に適したＦｅ−Ａ１１−３ｉ合金磁
気ヘッドを実現することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のＦｅ−Ａ１１−３Ｌ合金磁気ヘッドの
接合したコアを示す平面図、第２図（ａ）、（ｂ）は１
本発明の一実施例におけるＦｅ−Ａｌ−５ｉ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視図
である。 ５ａ、５ｂ　−−−Ｆｅ−ＡＮ−５Ｌ合金コア、　８　
・・・　フロントギャップ形成面、　９　・・・接合面
、ｌＯ・・・非磁性セラミックｆ４膜、１１・・・ガラ
ス薄膜、１２・・・銀ロー薄膜。 特許出願人　松下電器産業株式会社 第１図 第２図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）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非磁性セラミック薄
   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、これらのギャップ形成面および接合面に、窒素、
   アルゴンのうちのいずれか一種からなるイオンを注入し
   た後、前記ギャップ形成面及び接合面をそれぞれ合せる
   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条件で
   、熱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製造
   方法。
2. （２）非磁性セラミック薄膜が、酸化ジルコニウム（Ｚ
   ｒＯ＿２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ＿２）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製造方法。
3. （３）銀ロー薄膜が、銀−銅（Ａｇ７２重量％、Ｃｕ２
   ８重量％）系合金、銀−銅−インジウム（Ａｇ６０重量
   ％−Ｃｕ２７重量％−Ｉｎ１３重量％）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製造方法。
4. （４）ガラス薄膜が、酸化鉛（ＰｂＯ）６０重量％酸化
   ナトリウム（Ｎａ＿２Ｏ）１５重量％、酸化ケイ素（Ｓ
   ｉＯ＿２）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ッドの製造方法。
5. （５）窒素イオンの注入時におけるイオンの加速電圧が
   １０ｋＶ〜２００ｋＶで、イオンの注入量が１０＾１＾
   ３〜１０＾１＾７イオン／ｃｍ＾２であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の合金磁気ヘッドの
   製造方法。
6. （６）アルゴンイオンの注入時におけるイオンの加速電
   圧が１５ｋＶ〜２００ｋＶでイオンの注入量が１０＾１
   ＾３〜１０＾１＾７イオン／ｃｍ＾２であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の合金磁気ヘッド
   の製造方法。