JPS6317309B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は結合の分野に関し、さらに具体的には
２つの部材間に極めて薄い、ほとんど存在しない
様なギヤツプを形成するのに有用な結合方法に関
する。

２つの例示的用途は磁気変換ヘツドの非磁気変
換ギヤツプを形成する事、及び２つの導電性部材
間に導電性のシム（詰物）を結合する事である。

［発明の背景］ 本発明は一般的な結合において有用であるが、
２つの特定の技法の分野、即ち磁気的もしくは電
気的絶縁を与える結合の分野について説明され
る。

磁気的な記録媒体上に記録され得るデータ密度
は多くの物理的パラメータによつて制限される
が、その一つは媒体のデータ・トラツクに書込み
もしくは読取りを行うための変換ヘツドの非磁気
ギヤツプ幅である。ギヤツプ幅はヘツドと磁気記
録媒体との相対的移動の方向において測定され
る。従来技法の努力の大部分は薄い均一な耐久力
のあるヘツド・ギヤツプを与える事に費やされ
た。以下はその例である。

磁気ヘツドの変換ギヤツプの形成のために隣接
する層を熱／圧力結合方法を使用する概念は周知
であり、米国特許第4182643号はその例である。

ヘツド・スライダの動作中に磁気ヘツドのもろ
いフエライト材料を支えるためにアルミナ薄膜を
使用する方法が米国特許第4298899号に開示され
ている。この特許においては、先ずアルミナの薄
膜が２つのセラミツク部材上にスパツタ付着され
る。次にアルミナの薄膜は低温度のガラスもしく
はエポキシ樹脂の拡散によつて結合される。

ガラスの如き層を物品上に付着するためにコロ
イドもしくはスラリーを使用する事も周知であ
る。米国特許第4039702号は例えばスパツタリン
グ、蒸着もしくは濃縮（シロツクス過程）といつ
た色々の方法で半導体もしくは電子部品上に薄い
均一なガラス被膜を形成する方法を開示してい
る。この特許は遠心力によつてガラスの粒子の懸
濁液から沈澱物を生ずるガラス被覆方法の改良、
特に懸濁液に塩化水素酸、水酸化アンモニウムも
しくは過酸化水素の如き極性材料を加える事によ
る改良に係わる。この方法は遠心力を使用して物
品を被覆するのを好ましいとするものであるが、
懸濁された粒子の凝集及び沈積を起こさせる任意
の方法がこの特許の概念の中に含まれると言え
る。

1978年６月刊IBM
TECHNICALDISCLOSURE BULLETINの第
328頁には、ホログラフイ干渉計を使用して表面
を解析する時に有用な拡散反射媒体を表面上に与
える目的で、２酸化チタンもしくはアルミナの極
めて薄い、均一な層を基体の表面上に形成する方
法を開示している。さらに具体的には、表面が先
ず洗浄され、次いで水溶性シリカ浴に浸漬され、
親水性の表面が与えられる。余分のシリカは水で
洗い落とされ、表面が乾燥される。次いで表面は
水溶性の無機重合体中に置かれ、２酸化チタンの
スラリーもしくはアルミナへ浸漬される。余分な
粒子は水で洗浄する事によつて除去され、空気乾
燥される。

1973年12月刊のIBM TECHNICAL
DISCLOSURE BULLETINの第2369頁は例えば
磁気媒体を形成する際に基板上に単分子層を付着
する方法を開示している。

［発明の説明］ 本発明の目的は２つの表面を結合する事であ
る。磁気記録ヘツドを形成するのに使用される同
種もしくは異種のセラミツク部材が本発明に従つ
て結合され得る。例示的セラミツク部材はNIZn
フエライトである。

本発明は導電性の炭化チタン（70％）酸化アル
ミニウム（30％）材料（TiC・Al₂O₃）の２つの
ブロツク間に薄い緻密な非導電性アルミナのシム
（厚さ12.7×10^-3cm乃至25.4×10^-3cm）を結合する
ために使用可能である。

この様な分野における結合線は極めて薄くなく
てはならず、数オンクストロームから約５ミクロ
ンの範囲になくてはならず、数オングストローム
から約５ミクロンの範囲になくてはならない。特
に磁気ヘツドの分野では、結合線は厚さが極めて
一様でなくてはならず、耐久性がなければならな
い。

ヘツド製造に使用される種類の多くのセラミツ
クは水の存在の下に正の電荷を示すが、本発明は
２つのこの様な表面を結合する場合について説明
される。しかしながら、本発明は水の存在の下で
負の表面電荷を示す材料にも使用され得る。

いずれの場合にも、本発明の実施には、反対の
電荷の２種の水／コロイド溶液、即ち一方は陽イ
オン性他方は陰イオン性の溶液を必要とする。

本明細書で使用されるコロイドなる用語は通常
のものであり、粒子の表面積がその体積よりもは
るかに大きい程粒子が小さく、例えば粒子が重力
によつて懸濁液から沈澱せず、濾過器の膜を通過
し得る程に十分小さい粒子の物理化学的現象に関
するものである。

第１の水／コロイド溶液は、例えば負の電荷溶
液であり得る。さらに具体的には、この溶液は
150オングストロームの寸法のコロイド状シリカ
（SiO₂）の１％溶液である事が好ましい。この材
料の例は、E.I.du Pont de Nemours社製の
LUDOX（登録商標）である。コロイドの寸法は
販売されている中で最小のものから1/2ミクロン
に及ぶ。陽イオン性の（表面を正に帯電する）
水／コロイド溶液は水溶性のアクリル型高分子電
解質の如き重合体を使用する事によつても得られ
る。これ等の重合体も同様に本発明で使用され得
る。この様な材料の例はHercules社製のRETEN
（登録商標）である。

第２の水／コロイド正電荷溶液は例えば100オ
ングストロームの寸法のアルミナ（Al₂O₃）の１
％溶液である。その例はContinental Oil社の
Conoco Chemical部製のCATAPAL SB（登録商
標）である。

これ等の溶液のコロイド濃度は約0.1から５％
の範囲中を変動し得る。一般的に言つて粒子の寸
法が小さい程、溶液は薄くなる。しかしながら、
本発明の方法においては、濃度が低過ぎると、溶
液は良好な被覆力を示さず、濃度が高過ぎると、
粒子の凝集が生じ始める。

本発明を使用して２つのセラミツク表面を結合
する最初の段階は、２つの表面を清浄にする事で
ある。清浄剤としてはLIQUINOX（登録商標）が
好ましい。結合されるべき表面が清浄剤でこすら
れ、水洗いされ、プロパノールで洗われ、次いで
水洗いされる。

２つの表面は当然の事ながら極めて平坦でなけ
ればならない。

ここで互に結合されるべき平坦で清浄な表面の
一方もしくは両方が第１の陰イオン性溶液中に置
かれる。この処理によつて表面はシリカの単層で
被覆される。溶液から取り出される時に多重のシ
リカ層が表面上に存在する時は、最初の層を除く
すべての層は脱イオン水で表面を清浄にされる。
その後、表面は空気で乾燥される。ここで表面は
150オングストロームの厚さのシリカの層によつ
て被覆されている。

ここで表面は第２の、陽イオン性溶液中に浸漬
される。この溶液中で表面のシリカ層が正に帯電
され、その上に100オングストロームの厚さのア
ルミナの単分子層が付着される。再び部品が取り
出されて、脱イオン水で水洗いされ、アルミナ層
が単分子層である事が確実にされる。

種々の層が陽イオンもしくは陰イオンを吸引す
る事によつて上述のおだやかな清浄工程の後に単
分子層が確実に残される事が見出だされている。

この時点で、結合されるべき表面は250オング
ストロームの厚さの層で覆われている。この層の
厚さはこのプロセスが繰返されない限り結合線の
厚さとなる。このプロセスが繰返される度に、結
合線の厚さが250オングストロームだけ増大する。
同様に、もし両方の表面が同様に処理されるなら
ば、結合線の厚さは２つの表面の一方だけを処理
した場合の２倍となる。

処理の最後の工程において、２つのアルミナの
表面は好ましくは窒素の雰囲気内で１乃至２時
間、800乃至1300℃の温度で例えば約210Kg／cm²の
圧力の下で接触状態に置かれる。

拡散（圧力／熱）結合を行うための装置は本発
明にとつてはさほど重要ではない。しかしなが
ら、先ず結合されるべき表面を直接物理的に接触
させ、次いで互に物品を保持するためにゴム糊を
使用し、次に高温度モールド内に含まれる大量の
Al₂O₃粉末の中に物品を埋没させる。次にAl₂O₃
粉末は周囲の電熱器によつて加熱されつつ圧力が
与えられる。

上述の説明から明らかな如く、結合線の厚さは
多重処理工程もしくはコロイド粒子の寸法を変化
する事によつて制御され得る。実際には、処理工
程サイクルを過度に増すことを必要としない様な
最小の寸法の粒子が使用される。例えば、大きな
寸法の粒子に対しては10乃至20サイクルが好まし
く、小さな寸法の粒子に対しては１サイクルもし
くは２サイクルが好ましい。

上述の溶液は約４のPHを示す事が好ましい。

上述の圧力、温度及び時間は使用されるコロイ
ド材料に依存して選択され、結合される材料の関
数として選択される。

上述の第１の溶液で使用するために上述の如き
陽イオン性重合体が選択されると、結合線の厚さ
は第２の溶液のコロイドの寸法となる。これはプ
ロセスの圧力／熱印加工程中に重合体が蒸発する
ので、重合体が結合部の厚さに寄与しないからで
ある。

本発明の他の例示的用途は、70重量％の炭化チ
タン（TiC）及び30重量％の酸化アルミニウム
（Al₂O₃）より成る市販の２相の堅い緻密な材料
の如き導電性材料の２つのブロツク間に極めて薄
い酸化アルミニウムより成る非導電性シムを有す
る感知プルーブを与える事にある。

Al₂O₃シムで結合される２つのTiC・Al₂O₃表
面の寸法はシム自体と同じで、例えば5.08cm平方
である。このシムは10ミクロンの厚さを有する。
TiC・Al₂O₃のブロツクは４mmの厚さの範囲内に
ある。

２つのTiC・Al₂O₃表面は２ミクロンの寸法の
ダイアモンドでラツピングされる。この様にして
も、5.08cm平方の表面の平坦度には中心から辺迄
に５ミクロンもの誤差がある。Al₂O₃シムも同様
に完全に平坦ではない。

上述の方法に従つて、シリカ粒子及びアルミニ
ウム粒子の交互重畳層が結合されるべき表面上に
置かれ、結合表面間に良好な物理的接触が補償さ
れる。しかしながら、所望の厚さを形成するのに
必要とされる工程の数を現象するためには、陰イ
オン性水／コロイド溶液中のアルミナ粒子は約
0.3ミクロンの粒子寸法を有する事が最も好まし
い事が分つた。50枚のシリカ及びアルミナの層
が、結合されるべき表面の平坦度の欠如を補償す
るのに適している。

さらに具体的には、研摩され清浄にされた結合
されるべきTiC・Al₂O₃表面は先ず上述のシリ
カ／水コロイド溶液中に浸漬される。なんとなれ
ばTiC・Al₂O₃材料は水の中に正に帯電されるか
らである。次にこれ等の表面は脱イオン水中で清
浄され、空気で乾燥される。

この過程は次に陰イオン性のAl₂O₃／水コロイ
ド溶液を使用して繰返される。

このプロセスが１乃至３ミクロンの範囲の厚さ
の交互のコロイド層が得られる迄繰返される。

次に２つのTiC・Al₂O₃ブロツクが約12.7×
10^-3cm乃至25.4×10^-3cmの厚さの薄い研摩された
緻密なアルミナ・シートの対向する表面に接する
様に置かれる。取扱いを容易にする目的で組立体
を互に保持するために、この３部品より成る組立
体の端にはゴム糊が塗布される。

次に組立体はAl₂O₃粉末を含む炭化ケイ素モー
ルド中に置かれる。このモールドはAl₂O₃粉末を
圧縮し得る可動ピストン及び圧縮された粉末を加
熱するための電熱器を含む。

その後、組立体は窒素雰囲気中で約210Kg／cm²
の圧力、約1300℃の温度に約１時間にわたりさら
される。次にモールドは冷却され、組立体が除去
される。

このプロセスの結果として、シリカ及びアルミ
ナの充填物層が互に、又、TiC・Al₂O₃部剤のア
ルミナの部分及びアルミナのシムと反応し、共晶
スピネル材料が形成される。この共晶は隣接材料
に拡散し、共晶でなくなり、TiC・Al₂O₃及びア
ルミナ・シム間の極めて強く明確に確定された結
合線がTiC・Al₂O₃とアルミナ・シムとの間に残
される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負の極性を有しコロイド状シリカを含む0.1
   ないし５％濃度の第１のコロイド溶液と、正の極
   性を有し0.1ないし５％濃度の第２のコロイド溶
   液を準備し、 互いに結合すべき２つのセラミツク部材の２つ
   の表面の少くとも一方を、上記第１または第２の
   コロイド溶液のうちの一方に浸漬し、上記少くと
   も一方のセラミツク部材の表面を取出して洗浄す
   ることにより該浸漬したコロイド溶液のコロイド
   の単分子層を該表面に残し、 次に上記少くとも一方のセラミツク部材の表面
   を上記第１または第２のコロイド溶液のうちの他
   方に浸漬し、上記少くとも一方のセラミツク部材
   の表面を取出して洗浄することにより該浸漬した
   コロイド溶液のコロイドの単分子層を該表面に残
   し、 次に上記互いに結合すべき２つのセラミツク部
   材の上記表面を接触させ所定の圧力及び温度を加
   えて両部材を結合する工程を有する、 ２つの部材を結合する方法。 ２ 上記第２のコロイド溶液はアルミナを含む特
   許請求の範囲第１項記載の方法。