JPS63311611A - 複合型磁気ヘッド - 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】 利用産業分野 この発明は、フェライト等の強磁性酸化物を主体とし、
作動ギャップ近傍に金属磁性体を用いた複合型磁気ヘッ
ドの改良に係り、前記強磁性酸化物と金属磁性体との接
合部に生じる相互拡散を防止して磁気的な疑似ギャップ
をなくし、磁気特性、例えば、再生出力の周波数特性の
うねり等を防止してフラットな出力特性を有し、また、
製造性の良い構成からなり、高保磁力を有する記録媒体
を用いる各種の磁気記録再生装置に適した複合型磁気ヘ
ッドに関する。

背景技術 近年、磁気記録分野では、記録信号の高密度化の要望に
ともない、高保磁力を有する所謂メタル系記録媒体が使
用されてきている。例えば、ＦＤＤ、　ＨＤＤ、　ＶＴ
Ｒ１電算機用磁気テープ記憶装置、５−ＤＡＴ、スチル
ビデオフロッピー等多種多様の記録形態の磁気記録再生
装置に使用されつつある。

メタルテープのような高い残留磁束密度を持つ磁気記録
媒体に、磁気記録・再生する磁気ヘッドは、その磁気ギ
ャップに発生させる磁界強度を従来より高くする必要が
あった。

一方、単結晶フェライトの如き強磁性酸化物よりなる磁
気コアを半割体として、その−肘を突合せ、突合せ部を
磁気ギャップとした構成からなる磁気ヘッドの場合、そ
のギャップを形成しているフェライトのＢｓがせいぜい
６０００Ｇと低いため、十分な記録磁界強度が取れない
問題があった。

そこで、強磁性酸化物を主体とした磁気ヘッドにおいて
、磁気ヘッドの磁気ギャップ近傍部を、フェライトより
飽和磁束密度Ｂｓの高い金属磁性薄膜にて構成した所謂
複合型磁気ヘッドが種々提案されている。

例えば、第３図ａ、ｂに示す従来の複合型磁気ヘッドの
媒体対向面の概略図にて説明すると、複合型磁気ヘッド
は、単結晶フェライトのような強磁性酸化物よりなる一
対の磁気コア半休片（ＩＸ２）の各突合せ面（１ａＸ２
ａ）に、スパッタリング法の如き真空薄膜形成技術を用
いて金属磁性薄膜（３Ｘ４）を形成したのち、該磁気コ
ア半休片（ＩＸ２）を突き合せて、磁気ギャップ（５）
を形成する構成からなる。

また、かかる構成からなる複合型磁気ヘッドの金属磁性
薄膜には、次のような特性が要求され、下記要求を満た
す材料として、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系の金属磁性薄膜があ
る。

■フェライト材のＢｓより高いＢｓを有すること■耐摩
耗性にすぐれていること ■熱的安定性にすぐれていること ■高い周波数（例えば、１０ＭＨｚ）での透磁率がすぐ
れていること 従来技術の問題点 前述の金属磁性薄膜にＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金膜を用い
た複合型磁気ヘッドは、メタルテープの使用に対応する
諸条件を満足するすぐれた磁気ヘッドとして多用されて
いる。しかし、以下の問題があった。

第４図の磁気ヘッドの模式図にて説明すると、磁気コア
（ＩＸ２）の突合せ面上に、金属磁性薄膜（３Ｘ４）を
被着形成し、ガラス等を用いて高温にて磁気へラドコア
を形成する際に、金属磁性薄膜と磁気ヘッドコアとの相
互拡散、薄膜形成条件やコア（ＩＸ２）と薄膜（３Ｘ４
）の熱膨張係数の差等により、金属磁性薄膜の被着初期
層の磁気特性が劣化し、磁気コア（ＩＸ２）との接合部
（１ｂＸ２ｂ）に磁気的な不連続が生じ、このような複
合型磁気ヘッドで再生した時、接合部（１ｂＸ２ｂ）が
疑似ギャップとして働き、第６図（従来法、ピークｂ）
に示すような疑似ピークが現われ、再生出力の周波数特
性にうねりを生じる問題があった。

また、磁気コア（ＩＸ２）の突合せ面の金属磁性薄膜の
被着予定面に加工歪層があると、接合部（１ｂ）に磁気
的な不連続が生じて前記と同様に疑似ギャップとして働
くことが判明した。

このような疑似ギャップ生成問題に対しては、一般には
、アジマスロスを利用し、疑似ギャップとなる接合部（
１ｂＸ２ｂ）と磁気ギャップ（５）とが非平行になるよ
うに、例えば、第３図に示す如く、所定のアジマス角を
設けることにより対処していた。

しかしながら、前記第３図に示すような構造では、該金
属磁性薄膜を２０ｐｍ程度に厚く被着形成する必要があ
り、膜剥離による歩留低下、あるいは被着形成に長時間
を要して生産性が悪いなどの問題があった。

発明の目的 この発明は、高抗磁力Ｈｅを有する磁気記録媒体に高密
度記録再生するのに適した複合型磁気ヘッドを目的とし
、金属磁性薄膜と磁気へラドコアとの相互拡散を防止し
て所謂疑似ギャップの生成を防止し、量産にすぐれかつ
信頼性が高く、耐摩耗性の良好な複合型磁気ヘッドを目
的とする。

発明の構成 発明者らは、複合型磁気ヘッドにおける金属磁性薄膜と
磁気へラドコアとの相互拡散の防止を目的に種々検討し
た結果、強磁性酸化物等からなる基板上に最初にＣｒ薄
膜を成膜し、次いで、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金膜を成膜す
れば、下地のＣｒ薄膜の結晶配向に沿ったＦｅ−Ａｌ−
Ｓｉ合金膜（いわゆるエピタキシャル成長によるＦｅ−
Ａｌ−Ｓｉ合金膜）が形成されると考えられ、初期層の
結晶配向の乱れが少なく、熱処理により容易にＦｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉ合金膜の軟磁気特性が向上することを知見した
。

すなわち、この発明は、強磁性酸化物を主体とする磁気
コアの少なくとも作動ギャップ近傍部が金属磁性体から
なる複合型磁気ヘッドにおいて、該金属磁性体が１００
Ａ〜１００ＯＡ厚みのＣｒ薄膜とＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合
金薄膜とからなり、無歪高平坦度面となした強磁性酸化
物表面とＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜の間に特定厚みの
Ｃｒ薄膜が形成されていることを特徴とする複合型磁気
ヘッドである。

この発明の複合磁気ヘッドは、例えば、Ｎｉ−Ｚｎフェ
ライトやＭｎ−Ｚｎフェライトなどの強磁性酸化物より
なる磁気コア半休片の突合せ面となる表面を、メカノケ
ミカル研摩、フロートポリッシュ等の無歪加工により高
精度平坦面で無歪の面に加工した後、該面上に１００Ａ
〜１００ＯＡ厚みのＣｒ薄膜を被着形成し、さらに、Ｆ
ｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜、所謂センダスト膜を被着形
成し、所定形状に加工したのち、該磁気コア半休片を突
き合せて磁気ギャップを形成した構成からなることを特
徴とする。

発明の効果 この発明の特徴であるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜とＣ
ｒ薄膜の２層構造の金属磁性体を、強磁性酸化物磁気コ
ア面に設けることにより、薄膜の応力を緩和する効果が
あり、熱処理後の膜の剥離を防止できると共に前記磁性
コアとＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜との接合力の向上に
有効である。

また、熱処理によるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜と強磁
性酸化物との間の相互拡散が生じ難く、強磁性酸化物磁
気コア表面層の磁気特性が劣化しない効果があり、高抗
磁力Ｈｅを有する磁気記録媒体に高密度記録再生するの
に適した複合型磁気ヘッドが得られ、所謂疑似ギャップ
を実質的になくし、周波数特性のうねりが著しく減少す
る効果が得られる。

また、金属磁性体は比較的薄い膜でよく、その被着形成
に時間を要せず生産性にすぐれ、かつ信頼性が高く、耐
摩耗性の良好な複合型磁気ヘッドが得られる。

発明の好ましい実施態様 この発明において、複合型磁気ヘッドの構成は、金属磁
性体が無歪高平坦度面となした強磁性酸化物表面に被着
されるＣｒ薄膜とさらにその上に被着されるＦｅ−Ａｌ
−Ｓｉ系合金薄膜との積層構成であれば、公知のいかな
る構成も利用できる。

また、この発明において、磁気コア主体となる強磁性酸
化物には、Ｎｉ−ＺｎフェライトやＭｎ−Ｚｎフェライ
トなどの単結晶フェライト、ＨＩＰ処理された焼結フェ
ライトが利用できる。

また、最外層に設けるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜は、
所謂センダスト合金であり、従来より複合型磁気ヘッド
に多用されており、磁気ヘッドの用途等に応じて、公知
の組成が適宜選定し得るが、３〜１０ｗｔ％Ａｌ、６〜
１５ｗｔ％Ｓｉ、８０〜９０ｗｔ％Ｆｅの範囲の合金が
用いられることが多く、また、必要に応じて、Ｃｒ、　
Ｔａ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｍｏ、　Ｚｒ、希土類元素な
どを添加するのもよい。

磁気コア半休を構成する強磁性酸化物の表面に、Ｃｒ薄
膜とさらにその上にＦｅ−Ａｌ−８ｔ系合金薄膜を成膜
するが、その被着方法としては、各種スパッタリング法
、真空蒸着、イオンブレーティング等の公知の気相成膜
方法が利用できる。

好ましい被着方法、条件としては、いずれの方法におい
ても、到達真空度は高い程好ましく、少なくとも１（１
６′ｒｏｒｒ台以下の高真空にする必要があり、望まし
くは２　ｘ　１Ｏ−１ＳＴ′ｏｎ−以下、さらに望まし
くは１×１０−町ｏｒｒ以下が良い。

スパッタリング法を用いる場合には、アルゴンガス等の
不活性ガスをスパッタリングガスとして用いるが、この
圧力はスパッタ装置の構造によって適宜選定すれば良い
。

この発明において、強磁性酸化物表面に被着形成するＣ
ｒ薄膜の膜厚は１００Ａ〜１００ＯＡと薄いため、強磁
性酸化物の表面状態、例えば、残留歪応力や粗度等に強
く影響され、磁気特性が悪化する可能性があり、前記Ｃ
ｒ薄膜の効果を発揮させるには、強磁性酸化物表面粗度
は、好ましくは１００Ａ以下、さらに好ましくは４０Å
以下がよい。

かかる強磁性酸化物表面の無歪、高平坦度状態を得る方
法としては、メカノケミカル研摩、フロートポリッシン
グ、ダイヤモンド研摩の後メカノケミカル研摩する方法
、あるいはダイヤモンド研摩の後メカノケミカル研摩し
、さらにフロートポリッシングする方法が良い。また、
逆スパツタリング法を用いるのもよい。

また、この発明において、メカノケミカル研摩法として
は、粒径０，１−以下のＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３
，５ｉ０２等の単独または混合微粉末を、純水中に０．
５ｗｔ％〜２０ｗｔ％懸濁させた懸濁液を用い、該懸濁
液中において、例えば、硬質クロス、はんだ、Ｓｎ等か
らなる円盤型ポリラシャ−を回転可能に配設して、被加
工材をこの懸濁液中でポリラシャ−表面に所定荷重で当
接させ、両者を相対的に回転させて研摩を行なうが好ま
しい。

前記研摩方法において、ポリラシャ−材及び回転速度、
荷重圧力は微細粉末の粒径や純水中の懸濁量、被加工材
等の条件により適宜選定すればよいが、ラップ圧力；　
０．０１　ｋｇ／ｅｍ２〜１　ｋｇ／ｃｍ２、回転速度
；　１０ｍ／ｍｉｎ〜１００ｍ／ｍｉｎ　、の条件が好
ましい。また、前記単独または混合微細粉末粒径は０．
１ｐｍを越えると、引っかき疵が生じるため、粒径０．
１ｐｍ以下が好ましい。

この発明において、Ｃｒ薄膜とＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金膜
とからなる金属磁性体厚みは、合金磁性膜の磁気特性、
ヘッドの生産性、信頼性より、 ０．２ｐｍ〜３０ｐｍ、望ましくは、０．５ｐｍ〜２０
ｐｍである。

この発明の特徴であるＣｒ薄膜は、前述の如く、Ｆｅ−
Ａｌ−Ｓｉ系合金膜と強磁性酸化物との相互拡散を防止
し、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金膜の成膜初期層の結晶配向
を促す目的のために、まず、ｂｅｅ構造であること、そ
して前記効果を得るためには、少なくとも１００人厚み
が必要であるが、Ｃｒ薄膜自体が疑似ギャップとならな
いために、１０００人厚み以下とする必要がある。さら
に、望ましくは、 ２００Å〜５００Ａの範囲である。

またＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金膜の厚みは、高保磁力媒体
に十分に飽和記録するためには、０．１μｍ以上が必要
であり、高い磁気特性（透磁率、保磁力）を安定して確
保でき、かつ優れた加工性を得るには、３０ｐｍ以下、
望ましくは１０ｐｍ以下である。

また、上記金属磁性体は、強磁性酸化物からなる磁気コ
ア半体対のギャップ近傍部の一方の磁気コア半休だけに
形成されても良いし、両方に形成されても良い。

また、磁気コア半体対の両方に形成される場合、それぞ
れの金属磁性体の膜厚構成は、上記した膜厚範囲内なら
ば良く、統一する必要はない。

このようにして二層に被着された金属磁性膜の磁気特性
を向上させる目的で必要に応じて熱処理を行うとよい。

熱処理は、成膜後加工前に行なっても良く、また、磁気
ヘッドの形状に加工してから行なっても良いし、さらに
また磁気へラドコアの半体対のボンディング加工を行な
う際にガラス溶着のための加熱を熱処理と併用しても良
い。

熱処理の温度と時間は、金属磁性膜の磁気特性を向上さ
せるのに十分な温度と時間を適宜選定すると同時に、磁
気コア半体を構成する強磁性酸化物との熱膨張係数差、
磁気コア半体を構成する強磁性酸化物の耐熱性、強磁性
酸化物とＣｒ薄膜と、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金膜との３
者間の相互拡散を同時に考慮して選定すべきであって、
使用した強磁性酸化物、及び金属磁性膜の組成によって
適宜選定する必要がある。

通常熱処理温度は３００℃以上、８００°Ｃ以下が好ま
しく、さらに４００℃以上、６００℃以下がより好まし
い。時間は１分以上、１０時間以下が好ましく、さらに
は１０分以上、２時間以下がより好ましい。

冷却速度も熱処理温度、時間と同様に使用した強磁性酸
化物、及び金属磁性膜の組成によって適宜選定する必要
があるが、 通常、１℃脂以上、１００００℃／ｈｒ以下が好ましい
が、５０℃／ｈｒ〜６００℃／ｈｒの範囲がより好まし
、い。

雰囲気は、金属磁性膜及び強磁性酸化物の磁気特性を著
しく劣化させるものでなければどのような雰囲気でも良
いが、真空または不活性ガスまたは窒素ガス中が好まし
い。

図面に基づ〈発明の開示 第１図はこの発明による複合型磁気ヘッドの斜視説明図
である。

この発明による複合磁気ヘッドは、第１図に示す如く、
例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト等の強磁性酸化物から
なる磁気コア半休（ＩＯＸＩＩ）の陣ＴＩＪＩＩ王を施
した磁気ギャップ（１２）近傍部の面上に、Ｃｒ薄膜（
１３）、強磁性薄膜（１４）とＣｒ薄膜（１３′八強磁
性薄膜（１４’　）がスパッタリング等の真空薄膜形成
技術によって、それぞれ被着形成され多層構造をなして
おり、前記ギャップ（１２）は、強磁性薄膜上に被着形
成された５ｉ０２等の非磁性材（１５）により形成され
ており、また、コイル巻線用窓（１６）を形成し、ガラ
ス（１７）によってコア（１０）（１１）半休対が接合
されている。

実施例 Ｍｎ−Ｚｎ単結晶フェライトからなる磁性基板の一主面
を、ダイヤモンドパウダーを用いて、鏡面したのち、逆
スパツタリングを施し、前記主面を高精度な無歪面に仕
上げた。

この際、タリステップ（テーラーホブソン社製）表面段
差測定器による測定では、粗度４ｏÅ以下であった。ま
た、表面歪層の除去状態は、エリプソメトリ−によって
確認した。

上記の無歪加工された磁性基板の主面上に、ＲＦ２極マ
グネトロンスパッタリング装置にょって、９９．９％Ｃ
ｒ膜を０．０３ｐｍ厚みで被着形成し、さらにＦｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉ膜を１．５ｐｍ厚みに被着形成した。

Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ膜の被着形成後、８００℃の熱処理を
施した。

なお、前記のスパッタリング条件は、それぞれ投入電力
１ｋＷ、Ａｒガス圧力５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒであった。

８００℃の熱処理を施した後のＣｒ膜とＦｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ膜の反応状況を、Ｆｅ−Ａｌ−８層組成であるＡＩの
Ｘ線像にて調査した結果を、第２図ａ図に示す。

また、比較のため、Ｍｎ−Ｚｎ単結晶フェライト表面を
高精度な無歪面に仕上げた後、前記スパッタリング条件
にて、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ膜を被着形成し、その後、８０
０℃の熱処理を施した場合のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ薄膜とフ
ェライトとの反応状況を、Ｆｅ−Ａｌ−８層組成である
ＡＩのＸ線像にて調査した結果を、第２図す図に示す。

次に、前記基板上に磁気ギャップを形成するためのＡｌ
２Ｏ３膜をＲＦ２極マグネトロンスパッタリング装置に
て、０．１ｐｍ厚みに被着形成して３層の複合磁性基板
を得る。さらに、トラックを形成するためのトラック溝
及び記録再生のための巻線用巻線溝を多数形成した。

さらに、複合磁性基板を所定寸法の複数の半体状態に切
り出し、巻線溝を有する半体と巻線溝を有しない半休を
、真空熱処理によってガラスボンディングし、同時に、
金属磁性膜の磁気特性を向上させた後、スライシングし
、所定寸法、形状となるように外形加二Ｅを施し、チッ
プ化した。

次に、第５図に示すように、コンポジットヘッド化し、
電磁変換特性を測定した。

また、比較のために、従来法のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ膜のみ
によるコンポジットヘッドも作製し、電磁変換特性を測
定した。

第６図は従来法およびこの発明によるコンポジットヘッ
ドの再生波形の模式図であり、（ａ）は磁気ギャップか
らの出力で、（ｂ）はセンダスト膜と磁気コア半休の間
の磁気的不連続による疑似ギャップによる出力である。

出力比ｂ／ａの測定の結果、本発明のｂ／ａは０．０２
、従来法のｂ／ａは０．２であり、本発明によるヘッド
の場合の方は、疑似ギャップの効果は実質的に問題とな
らない程度に著しく減少し、良好な記録再生特性を有す
ることが確認できた。

また、当然の結果として、本発明によるコンポジットヘ
ッドの再生周波数特性のうねりは大幅に改善され、１ｄ
Ｂ以下であった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による複合型磁気ヘッドの斜視説明図
である。第２図は実施例における基板フェライトとその
表面上の薄膜との反応状況をＦｅ−Ａｌ−８層組成であ
るＡＩのＸ線像にて調査した結果を示す写真である。 第３図ａ、ｂ及び第４図は従来の複合型磁気ヘッドの説
明図である。第５図はコンポジットヘッドの斜視説明図
である。第６図は磁気ヘッドの出力周波数特性の模式図
である。 １０．１１・・・磁気コア半休、１２・・・磁気ギャッ
プ、１３・・・第１磁性膜、１４・・・第２磁性膜、１
５・・・非磁性体、１６・・・コイル巻線用窓、１７・
・・ガラス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 強磁性酸化物を主体とする磁気コアの少なくとも作動ギ
   ャップ近傍部が金属磁性体からなる複合型磁気ヘッドに
   おいて、無歪高平坦度面となした強磁性酸化物表面に、
   １００Å〜１０００Å厚みのＣｒ薄膜、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓ
   ｉ系合金薄膜の順に積層された金属磁性体を有すること
   を特徴とする複合型磁気ヘッド。