JPS63168006A - マンガン亜鉛フエライト及び複合磁気ヘツド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に強磁性金属材料に近い熱膨張係数を示す
マンガン亜鉛フェライトに関するものであり、さらには
磁気コアがこのマンガン亜鉛フェライトと強磁性金属薄
膜との複合体で構成されてなる複合磁気ヘッドに関する
ものである。

〔発明の概要〕

本発明は、Ｆａｔ’ｓ　、　ＺｎＯ、ＭｎＯを主体とす
るフェライトの組成を、通常のフェライトヘッドにおい
て広く用いられている組成範囲よりもＭｎＯの含有量が
多く　ＺｎＯの含有量が少ない所定の範囲に設定するこ
とにより１ 、　　平均線熱膨張係数が１３Ｘ１０−’　ｄｅｇ−’
以上と強磁性金属材料に近く、かつ高ｉ３ｍ率を有する
マンガン亜鉛フェライトを提供するものであり、さらに
本発明は、酸化物磁性材料と強磁性金属薄膜との複合体
で磁気コアが構成されてなる複合磁気ヘッドの前記酸化
物磁性コアとして、このマンガン亜鉛フェライトを使用
することにより、上記強磁性金属薄膜との熱膨張係数の
整合性を向上し、ヒビや欠けが無（高性能で生産性に優
れた複合磁気ヘッドを提供しようとするものである。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録の分野においては、例えばビデオテープ
レコーダ等の機器の小型化や長時間記録の要請等から、
高密度記録、短波長記録が進められ、これに対応して所
謂メタルテープや蒸着テープ等の高抗磁力を有する磁気
記録媒体が使用されるようになっている。これに伴い、
磁気ヘッドに対しても当然のようにその性能向上が要求
されている。

かかる状況より、磁気コア材料として、酸化物磁性材料
（例えばフェライト等）と強磁性金属薄膜（例えばＦｅ
−Ａｆ−３ｉ系合金やアモルファス合金等）とからなる
複合体を用い、上記強磁性金属薄膜同士の突き合わせ部
分を作動ギヤノブとした。いわゆる複合磁気ヘッドが提
案され実用化されている。

すなわち、上記複合磁気ヘッドは、その作動ギャップ近
傍が高飽和磁束密度を有する強磁性金属薄膜で構成され
るとともに、磁気コアの大部分が高透磁率材料であるフ
ェライト材で構成されることから、記録時には作動ギャ
ップ近傍での磁気飽和が起こり難く、再生時には磁気ヘ
ッド全体としてのｉ３［率が大きいことから特に高い周
波数での使用時にも良好な電磁変換特性を示す構造とな
っている。さらには、耐摩耗性の点でも磁気記録媒体対
接面の大部分がフェライト材で構成されることは有利で
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、この種の複合磁気ヘッドにおいては、酸化物
磁性材料と強磁性金属薄膜との物理的特性の差異に起因
して様々な問題が発生している。特に、酸化物磁性材料
と強磁性金属ＴＲ膜との熱膨張係数の差は、加工歩留や
性能劣化の原因となり、その解消が大きな課題となって
いる。

例えば、高磁束密度を有する強磁性金属′ｇＩ膜は一般
に１３　Ｘ　１０”　”ｄｅｇ　−’以上（以下の記載
でも同様であるが、数値は１００℃〜３５０℃での平均
線熱膨張係数を表す。）と熱膨張係数が大きく、これに
対してフェライト単体ヘッドにおいて用いられているフ
ェライト材の熱膨張係数はおよそ１１　Ｘ　１０−’ｄ
ｅｇ−’とかなり小さいことから、これらの適合性が悪
く、したがってヘッド作成時にヒビや欠けが現れ、歩留
や性能の低下の要因となっている。

そこで本発明は、このような従来の実情に迄みて提案さ
れたものであって、高飽和磁束密度を有する強磁性金属
薄膜に近い熱膨張係数を示し、かつ高い透磁率を有する
マンガン亜鉛フェライトを提供することを目的とする。

さらに本発明は、酸化物磁性材料と強磁性金属薄膜との
熱膨張係数の整合性を図り、ヒビや欠は等の発生がなく
、加工歩留やへ、ド性能に優れた複合磁気ヘッドを提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上述の目的を達成せんものと種々の検討
を加えた結果、酸化物磁性材料の平均線熱膨張率が１２
．５Ｘ１０−６ｄｅｇ−’以上であれば、強磁性金属薄
膜との組み合わせによって仕じた歪を原因とするヒビ、
欠けの発生を抑制する効果が大であることを見出した。

ただし、この場合磁気コア材として高透磁率であること
が必要である。

このような観点から、マンガン亜鉛フェライトの組成に
ついてさらに研究を重ねた結果、第１１２］中斜線で囲
まれた領域の組成であれば、これらの要求を満たすこと
ができるとの知見を得るに至った。

本発明はかかる知見に裁づいて完成されたものであって
、Ｆｅ２Ｏ３ａモル％、　ＺｎＯｂモル％、　ＭｎｏＣ
モル％とからなり、その組成を（ａ、ｂ、ｃ）で表した
ときに、組成範囲が３元組成図で、Ａ　（５４．０、０
、４６，０） Ｂ　（５２，０，１２，０，３６，０）Ｃ（５５，０，
１５，０，３０，０） Ｄ　Ｃ５Ｂ２Ｏ．０．４２．０） なるＡ点、Ｂ点２Ｏ点、Ｄ点で囲まれた範囲内にあるこ
とを特徴とするものである。

さらに本発明は、酸化物磁性材料よりなる磁気コアの少
なくとも磁気ギャップ部に強磁性金属薄膜が設けられて
なる複合磁気ヘッドにおいて、上記酸化物磁性材料は、
Ｆｅ２Ｏ３　ａモル％、　ＺｎＯｂモル％、　ＭｎＯｃ
モル％とからなり、その組成を（ａ。

ｂ、　　ｃ）で表したときに、組成範囲が３元組成図で
、 Ａ　（５４．０、０、４６，０） Ｂ　（５２，０，１２，０，３６，０）Ｃ（５５，０，
１５，０，３０，０） Ｄ　　（５Ｂ２Ｏ．　０．　４２．０）なるＡ点、Ｂ点
２Ｏ点、Ｄ点で囲まれた範囲内にあるマンガン亜鉛フェ
ライトよりなることを特徴とするものである。

〔作用〕

ＦｅｚＯ３，ＺｎＯ、ＭｎＯとからなるマンガン亜鉛フ
ェライトの組成範囲を、第１図中斜線で囲まれる領域と
することにより、平均線熱膨張係数１２．５Ｘ１０−６
ｄｅｇ−’以上が達成される。また、この’８１３’５
では、結晶磁気異方性に、＝Ｏ近傍の領域であることか
ら、透磁率も確保される。

また、上述の組成範囲にあるマンガン亜鉛フェライトを
複合磁気ヘッドの酸化物磁性材料とすることにより、強
磁性金属薄膜止の熱膨張係数の整合性が図られ、磁気ヘ
ッド作成時のヒビや欠けの発生が抑制される。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的な実施例により説明する。

勿論、本発明がこれら実施例に限定されるものでないこ
とは言うまでもない。

先ず、Ｆｅｚｅｓ　、　ＺｎＯ、ＭｎＯを所定量秤量し
、これら原料をステンレス！Ｉｌ製ボールミルで混合し
乾燥した０次いでこれを粉砕し、再び成型したものを１
％の酸素を含む窒素雰囲気中において１１００〜１２５
０℃で焼成し、多結晶マンガン亜鉛フェライト２式料と
した。

上述の方法に従い、Ｆｅｚｅｓ　＋　ＺｎＯ、ＭｎＯの
組成比を変え、各種サンプルを作成してその平均線熱膨
張係数を調べた。なお、ここで平均線熱膨張係数は、１
００℃〜３５０℃での値とした。結果を第２図に示す。

なお、以下の図面でも同様であるが、図中の一点鎖線は
本発明のマンガン亜鉛フェライトの組成範囲を示す。ま
た、第２図中の数値は各組成点での熱膨張係数の値（Ｘ
１０−’　ｄｅｇ−’）を示すもので、熱膨張係数がお
よそＩＩＸＩＯ−ｂｄｅｇ−’。

１２Ｘ１０−６ｄｅｇ−’、　１３Ｘ１０−’ｄｅｇ−
’、　１４Ｘ１０−’ｄｅｇ−’。

ｔ５ｘｉｏ−’　ｄｅｇ−’となる領域を実線で示した
。

この第２図より、ＺｎＯの割合が減少するにつれ熱膨張
係数が大きくなる傾向にあり、特にＢ点（５２゜０．１
２．０．３６．０）と０点（５５，０，１５，０，３０
，０）とを結んだ線よりも図中下側に位置する領域では
、平均線熱膨張係数αが１２．５　Ｘ　１０−　ｂｄｅ
ｇ　−’以上となることがわかる。

また、これらサンプルの１ｋＨｚ及びＩＭＨｚにおける
実効ｉ３磁率を測定したところ、第３図及び第４図に示
すような結果が得られた。

第３図は１ｋＨｚにおける実効透磁率を示すもので、図
中の数値は各組成点における実効透磁率の値を示す、第
４１Ｍも同様で、図中の数値は各組成点でのＩＭＩＩｚ
における実効ｉ３磁率の値を示す。

一般に、マンガン亜鉛フェライトの透磁率は、作成条件
、原料選定及び測定条件等によって異なるが、結晶磁気
異方性に、−〇の線に近いほど高透磁率となる。第３図
及び第４図からも同様の傾向が認められ、したがって実
用的にはＡ点（５４，０゜０、４６．０）とＢ点（５２
，０，１２，０，３６，０）を結ぶ線、及び０点（５５
，０，１５，０，３０，０）とＤ点（５８，０，０゜４
２．０）を結ぶ線より内側の領域であれば良い。

すなわち、Ａ点（５４．０、０、４６，０）、Ｂ点（５
２，０゜１２．０．３６．０）　２Ｏ点（５５，０，１
５，０，３０，０）及びＤ点（５Ｂ２Ｏ．０．４２．０
）で囲まれる領域では、熱膨張係数と透るｎ率の両者が
充分に実用範囲となる。

そこで、次に上記の方法で作成した多結晶体を白金るつ
ぼに入れ、酸素雰囲気中で１６５０℃程度の温度によっ
て溶融させ、底部より徐冷することにより単結晶化させ
る方法（ブリッジマン法）で単結晶サンプルを作成した
。

そしてこれら単結晶サンプルについて多結晶サンプルと
同様に熱膨張係数や実効透磁率を測定したところ、同様
の傾向が確認された。例えば、熱膨張係数に関して言え
ば、多結晶サンプルにおける異常熱膨張の原因である自
発体積磁歪は等方的であるので、単結晶サンプルでも同
等の値を示したものと考えられる。

そこで、上述の組成を有するマンガン亜鉛フェライトを
酸化物磁性材料として用い、複合磁気ヘッドを作成した
。

第５図は複合磁気ヘッドの一実施例を示す斜視図である
。

この複合磁気ヘッドは、上述のマンガン亜鉛フェライト
よりなる酸化物磁性材料（多結晶、単結晶のいずれでも
良い。）で構成される磁気コア部（１）　、　（２）の
突き当て面（ｌａ）　、　（２ａ）の両端部を円弧状に
切り欠き、これをトラック幅規制溝（ｌｂ）　、　（ｌ
ｃ）　。

（２ｂ）　、　（２ｃ）　とするとともに、これらトラ
ック幅規制４（１ｂＬ　（ｌｃ）、　（２ｂ）、　（２
ｃ）内を含む前記突き当て面（ｌａ）　、　（２ａ）上
に強磁性金属薄膜（３）　、　（４）を被着形成し、こ
れら強磁性金属薄膜（３）　、　（、りの平行部分（３
ａ）　、　（４ａ）同士を突き合わせ、強（（１性金属
薄膜（３）　、　（４）間に作動ギャップｇを形成した
ものである。なお、上記トラック幅規制溝（ｌｂ）　、
　（ｌｃ）　、　（２ｂ）　。

（２ｃ）内には、ガラス等の非磁性材（６）　、　（７
）が充填され、磁気記録媒体に対する当たりを確保する
ようになっている。かかる構成の磁気ヘッドは、トラン
ク幅Ｔｗを強磁性金属薄膜（３）、（４）の膜厚とは無
関係に設定することができるので、特にある程度広いト
ランク幅を必要とする場合に好適である。

ここで、一方の磁気コア部（２）の突き当て面（２ａ）
のバックギャップ側の中途部には、所定の形状の巻線窓
（５）が穿設され、図示は省略するが、この巻線窓（５
）を介してコイル導体を巻回し、このコイル導体に電流
を供給することにより記録ヘッドとして動作し、また逆
に磁気コア部（２）に発生する磁束を電気信号として取
り出すことにより再生ヘッドとして動作するようになっ
ている。

上記磁気ヘッドにおいて、強磁性金属薄膜（３）。

（４）は、Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ系合金やアモルファス合金
（例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏの一つ以上の元素とＰ、Ｃ，
Ｂ、Ｓｉの一つ以上の元素とからなる所謂メタル−メタ
ロイド系アモルファス合金や、これらを主成分としてＡ
Ｉ。

Ｇｃ、Ｂｅ、Ｓｎ、Ｉｎ＋Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｒ
、Ｚｎ、ｌｌｆ、Ｎｂ等を含んだメタル−メタロイド系
アモルファス合金、あるいはＣｏ等の遷移金属とＨｆ、
Ｚｒ等の希土類元素を主成分とする所謂メタル−メタル
系アモルファス合金等）、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−３
ｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−５ｉ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金
、Ｆｅ−Ｇａ−５ｉ系合金等の強磁性金属材料により構
成されるが、上記磁気コア部（１）　、　（２）が熱膨
張係数が１２．５Ｘ１０−６ｄｅｇ　−’以上のマンガ
ン亜鉛フェライトにより構成されているので、例えば上
記強磁性金属薄膜（３）　、　（４）の膜付は時やガラ
ス融着時等に、金属薄膜（３）、（４）の剥がれや磁気
コア部（１）　、　（２）のマイクロクランク、チッピ
ング、ヒビ、欠は等の発生が非常に少なくなる。

例えば、Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ系合金であるセンダストの平
均線熱膨張係数αは、およそ１５．７Ｘ１０−Ｉ′ｄｅ
ｇ　−’であるので、マンガン亜鉛フェライトの組成を
選択することにより、これとほぼ同一の熱膨張係数とす
ることができ、整合性の点で極めて好適であると言える
。

本発明は、上記の複合磁気ヘッドばかりでなく、例えば
第６図に示すような構成の複合磁気へノドにも適用可能
である。

本実施例の複合磁気へノドにおいては、磁気コア半休の
大部分を占める磁気コア部（１１）　、　（１２）は、
やはり上述の組成を存するマンガン亜鉛フェライトで構
成され、これら磁気コア部（１１）、（１２）の突き当
て面を磁気記録媒体対接面から見たときに斜めに切り欠
いた傾斜面（ｌｌａ）　、　（１２ａ）には、フロント
ギャップからバックギャップに至るまで高飽和磁束密度
を有する強磁性金属薄膜（１３）　、　（１４）が被着
形成されている。突き当て面（ｌｌａ）　、　（１２ａ
）に対して斜めに配置された強磁性金属薄膜（１３）　
、　（１４）は、磁気記録媒体対接面で略−直線状に連
なる如く突き合わされ、作動ギャップＧが形成されてい
る。

勿論、この磁気ヘッドにおいても、一方の磁気コア部（
１２）に巻線窓（１５）が穿設され、コイル導体が巻回
されるとともに、作動ギャップＧ近傍にはガラス等の非
磁性材（１６）　、　（１７）が充填されることは同様
である。

また、本実施例の磁気ヘッドにおいて、強磁性金属ｇｌ
膜（ｔ３）、　（１４）　としては第５図に示すものと
同様の強磁性金属材料が使用されるが、この場合にも磁
気コア部（１１）　、　（１２）が熱膨張係数が１２．
５Ｘ１０−”ｄｅｇ−’以上のマンガン亜鉛フェライト
により構成されているので、加工歩留やヘッドの性能等
に優れたものとなっている。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
れら実施例ばかりでなく、酸化物磁性材料と強磁性金属
薄膜との複合体を磁気コアとする磁気ヘッドであれば如
何なる構造、形状を有する重合磁気ヘッドにも適用可能
である。

〔発明の効果〕

以上の実施例の説明からも明らかなように、本発明にお
いては、マンガン亜鉛フェライトの組成を所定の組成範
囲（第１図中斜線で示す領域）に設定しているので、熱
膨張係数を強磁性金属材料に近い値に設定することがで
き、これらとの整合性をとるうえで有利であるばかりか
、透磁率の点でも実用範囲にあり、非常に有用である。

また、本発明の複合磁気ヘッドにおいては、前記組成範
囲のマンガン亜鉛フェライトを酸化物磁性材料としてい
るので、強磁性金属薄膜との間に発生する残留応力が大
幅に低減され、この残留応力が原因で発生していた様々
な損傷９例えば強磁性金属薄膜の膜剥がれや酸化物磁性
材料よりなる磁気コアのマイクロクランク、加工時のチ
ッピング等が解消される。これらの損傷はヘッド特性に
も悪影響を及ぼすものであるので、加工歩留のみならず
ヘッド性能にも優れた複合磁気ヘッドを提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したマンガン亜鉛フェライトの組
成範囲を示す３元組成図である。 第２図はマンガン亜鉛フェライトの膨張係数の組成依存
性を示す３元組成図、第３図はマンガン亜鉛フェライト
の実効透磁率（１ｋＨｚ）の組成依存性を示す３元組成
図、第４図はマンガン亜鉛フェライトの実効透磁率（Ｉ
ＭＩｌｚ）の組成依存性を示す３元組成図である。 第５図は本発明を適用した複合磁気ヘッドの一例を示す
斜視図であり、第６図は本発明を適用した複合磁気ヘッ
ドの他の例を示す斜視図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ＿２Ｏ＿３　ａモル％、ＺｎＯ　ｂモル％、
   ＭｎＯ　ｃモル％とからなり、その組成を（ａ、ｂ、ｃ
   ）で表したときに、組成範囲が３元組成図で、 Ａ（５４．０、０、４６．０） Ｂ（５２．０、１２．０、３６．０） Ｃ（５５．０、１５．０、３０．０） Ｄ（５８．０、０、４２．０） なるＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点で囲まれた範囲内にあるこ
   とを特徴とするマンガン亜鉛フェライト。
2. （２）酸化物磁性材料よりなる磁気コアの少なくとも磁
   気ギャップ部に強磁性金属薄膜が設けられてなる複合磁
   気ヘッドにおいて、 上記酸化物磁性材料は、Ｆｅ＿２Ｏ＿３　ａモル％、Ｚ
   ｎＯ　ｂモル％、ＭｎＯ　ｃモル％とからなり、その組
   成を（ａ、ｂ、ｃ）で表したときに、組成範囲が３元組
   成図で、 Ａ（５４．０、０、４６．０） Ｂ（５２．０、１２．０、３６．０） Ｃ（５５．０、１５．０、３０．０） Ｄ（５８．０、０、４２．０） なるＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点で囲まれた範囲内にあるマ
   ンガン亜鉛フェライトよりなることを特徴とする複合磁
   気ヘッド。