JPS63298806A - 複合磁気ヘッド - 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、複合磁気ヘッドに関し、特に主コア材として
軟磁性の金属磁性薄膜を、補助コア材として酸化物磁性
材料を用い、高周波記録・再生に適する複合磁気ヘッド
に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、少なくとも一方の磁気コア半体が酸化物磁性
材料と金属磁性薄膜により構成される一対の磁気コア半
体を突合せ、上記金属磁性薄膜により磁気ギャップが形
成されるいわゆるメタル・イン・ギャップ型の複合磁気
ヘッドであって、かつ上記酸化物磁性材料と金属磁性薄
膜の界面の一部が上記磁気ギャップに略平行な複合磁気
ヘッドにおいて、上記金属磁性薄膜と上記酸化物磁性材
料との界面に非磁性窒化物薄膜を配することにより、上
記金属磁性ｆｉ膜と上記酸化物磁性材料との間の反応を
抑制し、疑憤ギャップの形成を防止することを可能とす
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、記録信号の高密度化
が進行しており、高い抗磁力と残留磁束密度を有する磁
気記録媒体が使用されるようになっている。これに伴っ
て、磁気ヘッドのコア材料には高い飽和磁束密度および
透磁率を有することが要求されている。

しかしながら、コア材料として最も広く使用されている
酸化物磁性材料であるフェライトでは、飽和磁束密度が
不十分である。そこで、フェライトを補助コア材とし、
磁気ヘッドのギャップ部に高飽和磁束密度を有する軟磁
性合金を主コア材として挿入した、いわゆるメタル・イ
ン・ギャップ型の磁気ヘッドが古くから提案されており
、既に一部の消去用ヘッドに採用されている。

このような用途に使用される軟磁性合金としては、従来
Ｆｅ−Ｎｉ系合金（パーマロイ）、Ｃ。

−Ｎｂ−Ｚｒ等のアモルファス合金、Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ
系合金（センダスト）等が開発されてきた。

しかし、パーマロイは耐摩耗性に劣り、アモルファス合
金は高温下でのガラス融着に耐えず、またセンダストは
飽和磁束密度を１１　ｋＧ以上に高めることが困難であ
ること等の問題点があった。

これらの諸問題を解決するため、本願出願人はこれまで
に高飽和磁束密度を有する軟磁性合金として、たとえば
特願昭６０−７７３３６号公報にＦｅ−Ｃｏ−３ｉ−Ａ
Ｉ系合金を、特願昭６０−７７３３７号公報にＦｅ−Ａ
ｌ−Ｇｅ系合金を、また特願昭６０−７７３３８号公報
にＦｅ−Ｇａ−３ｉ系合金を開示してきた。これらの合
金の飽和磁束密度は１２〜１５ｋＧにも達することから
、メタル・イン・ギャップ型の複合磁気ヘッドの主コア
材として有用であることが期待され、開発が続けられて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点］ ところで、フェライト等の酸化物磁性材料から成る補助
コア材の上に、高飽和磁束密度を有する上記軟磁性合金
を主コア材として成膜し、メタル・イン・ギャップ型の
磁気ヘッドを構成した場合、再生信号の周波数特性が周
期的に変動する、いわゆるうねりが観測されていた。こ
れは、磁気ヘッドの製造工程において不可欠なガラス融
着工程時の高温加熱により、上記軟磁性合金と酸化物磁
性材料とがその界面において反応し、著しく透磁率の低
下した領域、すなわち反応層が形成されるためである。

上記反応層は疑１Ｑギャップとして作用し、本来のギャ
ップにおける磁束と干渉を起こして疑似信号を生成し、
再生信号の品質を低下させる。このような欠点が、複合
磁気ヘッドの記録・再生兼用ヘッドとしての実用化を妨
げる原因となっていた。

この反応層の形成を防止するため、たとえば酸化シリコ
ン等の非磁性材料を用いて上記界面に反応防止層を形成
する試みもなされているが、従来反応防止層として使用
されてきた各種の材料は、反応防止効果を得るためにあ
る程度以上の膜厚を必要とし、反応防止層自体が疑似ギ
ャップとして悪影響を及ぼす戊れがある。

そこで本発明は、上記軟磁性合金と酸化物磁性材料との
界面における反応を効果的に抑制し、かつ疑似ギャップ
の発生を防止することにより、良好な記録・再生を可能
とする複合磁気ヘッドの提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述のような従来の問題点を解決する目的で、本発明者
らは軟磁性合金と酸化物磁性材料の界面に挿入される反
応防止層の材料として種々の物質を検討した結果、５ｌ
ｓＮ４等の窒化物が熱安定性が高く、かつ極めて薄い膜
に成膜された場合にも良好な反応防止効果を示すことを
見出し、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明にかかる複合磁気ヘッドは、少なくと
も一方の磁気コア半体が酸化物磁性材料と金属磁性薄膜
により構成される一対の磁気コア半体を突合せ、上記金
属磁性薄膜により磁気ギャップが形成されてなる複合磁
気ヘッドであって、上記金属磁性薄膜と上記酸化物磁性
材料との界面の一部が上記磁気ギャップの近傍において
該磁気ギャップと略平行であり、かつ上記金属磁性薄膜
と上記酸化物磁性材料との間に非磁性窒化物薄膜を配し
たことを特徴とするものである。

〔作用〕 本発明にかかる複合磁気ヘッドは、補助コア材となるフ
ェライト等の酸化物磁性材料と、主コア材となる軟磁性
合金との界面の一部が磁気ギャップの近傍に、かつ該磁
気ギャップと略平行に配置された構造を有している。上
記界面にはさらに、非常に膜厚の薄い反応防止層である
非磁性窒化物薄膜が挿入されているので、ガラス融着等
の熱処理を経た場合にも上記酸化物磁性材料と金属磁性
薄膜との間に反応が起こらず、したがって反応層が形成
されない、さらに、上記非磁性窒化物薄膜は極めて薄い
膜厚に成膜された場合でも良好な反応防止効果を発渾す
るので、該薄膜自身が疑憤ギャップとして作用する虞れ
もない。

したがって、このような複合磁気ヘッドを使用すること
により、極めて良好な記録・再生特性が実現される。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な実施例について、図面を参照しな
がら説明する。

本実施例は、補助コア材となる酸化物磁性材料としてＭ
ｎ−Ｚｎ系フェライトを、主コア材である金属磁性薄膜
に使用される軟磁性合金としてＦｅ−Ｇａ−５ｉ系合金
を、また非磁性窒化物薄膜の材料として窒化シリコンを
使用した、複合磁気ヘッドの例である。

以下、本実施例にかかる複合磁気ヘッドの構成を、第１
図および第２図を参照しながら説明する。

まず第１図に、いわゆるメタル・イン・ギャップ型の複
合磁気ヘッドの外観を示す、このような複合磁気ヘッド
は、記録媒体対接面（１）の中央に位置する磁気ギャッ
プ（２）を境として左右側々の磁気コア半体（１）、　
（ＩＩ）として作成され、最後にガラス融着等により該
磁気コア半ｍｍ、　（ＩＩ）が対向して接合される。上
記磁気コア半体（１）、　（ｎ）の少なくとも一方には
、コイルを巻装するための＠線溝（１３）が穿設されて
いる。

第２図は、この複合磁気ヘッドを記録媒体対接面（１）
から見た拡大図である。各磁気コア半体（Ｉ）。

（Ｉｔ）はフェライトからなる補助コア部（３）　、　
（４）とＦｅ−Ｇａ−５ｉ系合金からなる主コア部であ
る軟磁性ｆｉＭ！　（５）　、　（６）とに大別され、
上記主コア部（３）　、　（４）と上記軟磁性薄膜（５
）、　（６）との間には非磁性窒化物である５ｉＪａか
らなる反応防止層（７）。

（８）がそれぞれ形成されている。上記磁気ギャップ（
２）の両端にはトラック幅Ｔ。を規制するための略円弧
状の切溝（９）、（１０）が設けられており、該切溝（
９）　、　（１０）には磁気記録媒体との当たり特性を
確保するとともに磁気記録媒体の摺接による偏摩耗を防
止するためにガラス等の非磁性材料が充填され、ガラス
充填層（１１）となっている、さらに、本実施例にかか
る複合磁気ヘッドにおいては、上記軟磁性薄膜（５）　
、　（６）の中で磁気ギャップ（２）が形成される部分
、および該軟磁性薄膜（５）　、　（６）とガラス充填
層（１１）との界面となる部分に酸化シリコン層（１２
）が被着形成されており、ギャップ・スペーサーとして
機能するようになっている。ここで、酸化シリコン層（
１２）を使用せずに、融着ガラスをギャップ・スペーサ
ーとして使用しても良い。

上述のような複合磁気ヘッドの構成においては、上記軟
磁性薄Ｊｌ！（５）、　（６）が、上記切溝（９）　、
　（１０）に沿い、かつ磁気ギャップ（２）を囲むよう
に形成され、磁気ギャップ（２）へ向かって収束する形
状を有しているので、磁束を集中的に該磁気ギャップ（
２）へ導くことができる。

上述の軟磁性′ＰＩ膜（５）、　（６）の材料としては
、たとえば組成が次式 ％式％ （ただし、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ組成比を原子％として
表す、） で表され、その組成範囲が ６８≦ａ＋ｂ≦８４ １≦ｂ≦２３ ９≦Ｃ≦３１ ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ なる関係を満足するＦｅ−Ｇａ−５ｉ系合金が使用され
る。

また、上記Ｆｅ−Ｇａ−３ｉ系合金材料において、耐蝕
性、耐摩耗性を向上させるためにＦｅの１５原子％まで
をＣＯで置換してもよいが、これより多（Ｃｏを使用す
ると飽和磁束密度が低下するので注意を要する。

さらに、上記Ｆｅ−Ｇａ−５ｌ系合金材料の耐蝕性や耐
摩耗性の一層の向上を図るために、Ｆｅ。

Ｇａ、Ｃｏ　（Ｆｅの一部をＣ−ｏで置換したものを含
む）、Ｓｔを基本組成とする合金に、Ｔｉ、Ｃｒ。

Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｕ、Ｏｓ。

Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｎｔ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｈｆ、Ｖの少な
くとも１種を添加しても良い、この場合、添加元素毎に
添加量による飽和磁束密度の低下率が異なるため、添加
量は添加元素毎に所定の範囲内で適宜設定する。特に、
Ｒｕは耐摩耗性の改善に好適であり、１５原子％以内の
添加量であれば軟磁気特性にも悪影響を及ぼさない。

上記軟磁性薄膜（５）、　（６）の材料として使用でき
る軟磁性合金には、上述のＦｅ−Ｇａ−５ｉ系合金の他
にも、Ｆｅ−Ａｌ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ−Ｇａ−Ｇｅ系合
金、Ｆｅ−５ｉ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−３ｌ系合金
、Ｆｅ−Ｃｏ−３ｌ−ＡＩ系合金等があり、いずれも高
い飽和磁束密度を有し、かつ軟磁気特性に優れている。

なお、この軟磁性薄膜（５）、　（６）は、各種スパッ
タリング、イオン・ブレーティング、真空蒸着法、クラ
スター・イオン・ビーム法等により被着形成することが
できる。

また、反応防止層（７）　、　（８）の材料として使用
できる非磁性窒化物としては、上述の窒化シリコンの他
、窒化モリブデン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等が
ある。この反応防止層（５）も、上述の軟磁性薄膜（５
）　、　（６）と同様の手段にて被着形成される。この
とき、反応防止層の膜厚は５Å以上、かつ光学ギャップ
長の１０分の１以下の範囲で適宜設定する。この範囲よ
り膜厚が小さいと反応防止効果が得られなくなり、逆に
大きいと疑似ギャップによる弊害が現れる虞れがある。

本発明者らは、上述のような複合磁気ヘッドを、実際に
以下に示す工程により作成した。

まず、各磁気コア半体の補助コア剤となるＭｎ−Ｚｎ系
のフェライト基板を用意し、トラック幅Ｔ、を規制する
ための切溝および必要に応じて巻線溝を切削形成した。

次に、これらの各フェライト基板を高周波マグネトロン
・スパッタリング装置内に載置し、窒素を含有するアル
ゴン雰囲気下で、５０人の膜厚に窒化シリコンからなる
反応防止層を被着形成した。

このとき、アルゴン雰囲気中の窒素量は、化学量論的に
５ｉｓＮ４の組成を有する窒化シリコンが形成され得る
ように調節した。

次に、アルゴン雰囲気中における同様のスパッタリング
により、上記反応防止層の上に軟磁性薄膜となるＲｕ含
有Ｆｅ二Ｇａ−３ｌ合金を３μｍの膜厚に被着形成した
。

次に、同様のスパッタリングにより上記軟磁性薄膜の上
にギャップ・スペーサーとなる酸化シリコン層を１２０
０人の膜厚に被着形成した。このようにして、各磁気コ
ア半体が作成された。

これら各磁気コア半体を互いに対向させ、５５０℃程度
まで加熱してガラス融着により接合するとともに、ガラ
ス等の非磁性材料を用いて切溝を充填した。

最後にスライシングにより個々の複合磁気ヘッドとなる
チップに切分け、記録媒体対接面に適当な研磨処理を施
して複合磁気ヘッドを完成させた。

さらに、同様の工程により、窒化シリコンからなる反応
防止層の膜厚を２５人として、複合磁気ヘッドを作成し
た。

次に、このようにして製遺された各複合磁気ヘッドの再
生信号特性を調べるため、合金系テープに対して１〜１
０　Ｍｎ２の信号の定ｉｔ流記録を行い、上記複合磁気
ヘッドを使用して再生を行った。この再生信号の周波数
特性を第３図に示す０図中、縦軸は信号レベル、を示し
く１目盛りは５　ｄＢに対応）、横軸は周波数を示す。

曲線Ａは窒化シリコンからなる反応防止層の膜厚が５０
人の場合、曲線Ｂは窒化シリコンからなる反応防止層の
膜厚が２５人の場合にそれぞれ相当し、いずれもうねり
の幅は０．５　ｄＢ以下に抑えられ、良好な再生信号特
性を有することが分かった。

また、上述の実施例に対する比較例として、反応防止層
を被着形成しないこと以外は上述の実施例と全く同様に
複合磁気ヘッドを製造し、信号再生特性の測定を行った
。この結果を第４図に示す。

この図をみると、うねりの幅は３〜４　ｄＢに達してお
り、補助コア材であるフェライトと主コア材である軟磁
性薄膜との間に反応層が生成し、疑似ギャップとして悪
影響を与えていることが示唆された。

なお、本実施例においては、両方の磁気コア半体に軟磁
性薄膜が形成された複合磁気ヘッドについて説明したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば片
方の磁気コア半体のみに軟磁性’１１１Ｍが形成された
複合磁気ヘッドにも応用できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明にがかる複合
磁気ヘッドにおいては、補助コア材であるフェライトと
主コア材である軟磁性薄膜との間に反応防止層を設ける
ことにより、ガラス融着等の熱処理を経ても再生特性が
劣化しない、したがって、記録時および再生時の両方に
良好な特性を発揮する記録再生兼用ヘッドの提供が可能
となる。

また、この反応防止層として使用される非磁性窒化物薄
膜は、上述のように極めて薄い膜厚でも良好な反応防止
効果を発揮するので、製造コストおよび製造時間の観点
からも有利であり、経済的な複合磁気ヘッドの提供が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した複合磁気ヘッドの一実施例を
示す外観斜視図であり、第２図はその記録媒体対接面を
示す要部拡大平面図である。第３図は本発明にかかる複
合磁気ヘッドの再生信号の周波数特性を示す特性図であ
る。第４図は比較例となる反応防止層を存しない複合磁
気ヘッドの再生信号の周波数特性を示す特性図である。 ■、■　・・・　磁気コア半体 １　　・・・　記録媒体対接面 ２　　・・・　磁気ギャップ ３．４　　・・・　補助コア部 ５．６　　・・・　軟磁性薄膜 ７．８　　・・・　反応防止層 特許出願人　　　　ソニー株式会社 代理人　　　弁理士　　小　池　　　見間　　　田村榮
− 同　　　佐胚　勝 第１図 第２図 イも号しｇｔし　　（＋８グ記＝５ｄＢ）他見し〆ル　
　（１目公：＝５ｄＢ） 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６２年　特許願　第１３３９９５号２、発明の名称 複合磁気ヘッド ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２１
８）ソニー株式会社 代表者大賀典雄 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門二丁目６番４号第１１
森ビル１１階　Ｔｎ　（５０８）　８２６６１１６６、
補正の対象 ７、補正の内容 明細書第１１頁第１７行目に「他にも、」とある記載の
後にｒＦｅ−Ａｌ−３ｉ系合金、」を挿入する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも一方の磁気コア半体が酸化物磁性材料と金属
   磁性薄膜により構成される一対の磁気コア半体を突合せ
   、上記金属磁性薄膜により磁気ギャップが形成されてな
   る複合磁気ヘッドであって、上記金属磁性薄膜と上記酸
   化物磁性材料との界面の一部が上記磁気ギャップの近傍
   において該磁気ギャップと略平行であり、かつ上記金属
   磁性薄膜と上記酸化物磁性材料との間に非磁性窒化物薄
   膜を配したことを特徴とする複合磁気ヘッド。