KR920004216B1 - 자기헤드용 코어 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자기헤드용 코어 제조방법

제 1 도는 본 발명을 실행하는데 사용될 장치의 일실시예의 선도.

제 2a∼2f 도는 VTR 자기헤드용 코어의 제작에 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 절차를 예시한 순서도.

제 3a∼3g 도는 모놀리식 RDD 헤드용 코어의 제작에 본 발명을 적용한 경우의 절차를 예시한 순서도.

제 4a 및 4b 도는 에칭될 부분의 단면 형태와 레이저광의 주사방식을 각각 예시한 선도.

제 5 도는 본 발명에 따라 제작된 복합 RDD 헤드용 코어의 선도.

제 6a 및 6b 도는 본 발명의 코어의 다른 일실시예를 예시한 선도.

제 7 도는 레이저 파워와 표면 조성도 또는 레이저 파워와 에칭 깊이와의 사이의 연관성을 예시한 그래프도.

제 8 도는 표면 조성도를 2㎛로 정했을 경우에 에칭상태 범위를 예시한 그래프도.

제 9 도는 표면 조성도를 1㎛로 정했을 경우에 에칭상태 범위를 예시한 그래프도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연소실 2 : 노즐

3 : 샘플링 홀더 4 : X-Y 스테이지

5 : 석영창 6 : 레이저광원

7 : 밸브 8 : 진공펌프

10 : 밸브 11 : 갭 바아

11a, 11b : 바아부재 12 : 코일권취 구멍

12' : 홈 13 : 자기 갭

16 : 유리 20 : 목적한 코어

30 : 자기헤드용 코어 32 : 오목한 측면

40 : 트랙부

본 발명은 자기헤드용 코어의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 레이저광에 의해 화학반응을 유도시키는 레이저-유도 에칭을 사용한 협폭 트랙의 자기헤드용 코어의 제조방법에 관한 것이다.

레이저 가공에 의해 자기헤드용 코어의 트랙부를 형성하는 방법이 일본국 특허 공개 공보 제 29,118/76,212,617/82호 등에 개시되어 있다. 일본국 특허 공개 공보 제 29,118/76호에는 트랙폭보다 얼마만큼 넓은 폭을 갖는 코어를 형성한 후, 이 코어의 자기 갭부의 양측면을 레이저 가공에 의해 제거하여 트랙폭을 규정하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법에 있어서, 상기 가공은 제거될 물질이 레이저광에 의해 가열, 용융, 증발되어서 제거되는 메카니즘에 따라 진행되므로, 가공된 표면이 열로 인한 가공변형을 가지며, 표면상에 미세균열이 생겨서 최종 자기헤드는 나쁜 자기적 성질을 갖는다.

더우기, 이 방법에 있어서, 제거되기 위하여 용융된 물질이 응고되어 제 10 도에 예시된 바와 같이 가공된 표면과 그 근방에 점착되어 가공된 표면의 표면 조성도를 저하시키고 균일한 열확산을 유발한다. 그러므로 ±5㎛이상의 산란이 기계 가공량에 생기며 최종 트랙폭의 치수 정밀도가 나빠진다. 이런 결점을 해소하기 위하여 일본국 특허 공개 공보 제 212,617/82호에는 우선 불필요한 부분을 고파워 밀도의 레이저광으로 제거하고, 다음에 마무리 가공을 저파워 밀도의 레이저광으로 실행하는 방법이 개시되어 있다. 이 가공 방법에 의하면 용융한 피가공물질이, 가공면 및 그의 주변부에 재부착하던지, 열의 넓혀짐의 불균일에 의해 가공량에 불균일이 생겨 치수 정도가 저하하는 등의 문제점을 어느 정도 해소된다. 그러나, 저파워 밀도의 레이저광을 사용한 가공으로는, 일회의 가공에 의한 제거량이 5∼10㎛로 적기때문에, 그 이상의 가공 깊이가 요구될때, 레이저광이 반복적으로 주사되어야 하며, 가공에 장시간이 소요된다. 또, 피가공물의 제거는, 앞서 설명한 방법과 동일하게, 용융, 증발이라는 메카니즘에 따라 진행하기 때문에, 피가공면에는 열에 의한 가공비틀림이나 미세균열등이 발생하고, 자기헤드의 특성열화를 초래하는 단점이 있다.

더우기, 상술한 양 방법에 있어서, 소정의 코어폭을 갖는 코어는 트랙 형성 가공한 것이며 트랙의 양측면에 형성된 홈은 트랙이 형성된 뒤에 상업적인 규모로 트랙을 보호하기 위하여 유리로 채워질 수 없다. 결과적으로, 자기헤드가 자기테이프, 자기디스크 등과 같은 기록 매체상에서 활주될때, 자기헤드의 트랙이 종종 파괴되며 자기헤드는 그 신뢰도가 나빠진다. 이들 결함을 제거하기 위하여, 일본국 특허 공개 공보 제 260,408/86에는 길이가 길고 복수개의 코어를 제작할 수 있는 소위 갭트바아(gapped bar)가, 불필요한 부분을 제거하고 홈 또는 구멍을 형성하도록 상술한 레이저가공을 받는 방법이 개시되어 있으며, 이것에 의해서 제작될 코어수와 일치하는 복수개의 트랙이 형성되며 제거된 부분에는 트랙을 보호하기 위하여 유리로 채워지며, 그런 뒤 갭트바아는 절단되어 복수개의 코어로 나뉘어진다. 그러나, 이 경우에 있어서, 갭트바아가 레이저 가공이 될때, 열이 레이저 가공시에 박지형 코어(thin sheet-like core)에 균일하게 확산되는 것처럼 그렇게 균일하게 갭트바아로 확산되지는 않으며, 트랙부에 균열이 생긴다. 따라서, 이 방법은 상업적인 규모로 실행될 수 없다.

일본국 공개 특허 제 82,780/90호, 제 125,677/83호 및 82,289/85호에 자기헤드의 제작을 위한 가공과 다른 기술분야에 속하는 방법이 개시되어 있으며, 여기서, 레이저광은 할로겐가스 또는 할라이드가스 대기중에서 세라믹 또는 금속에 조사되어서 레이저 유도 에칭에 의해 세라믹 또는 금속을 에칭한다. 그러나, 이들 세가지방법 모두다 자게헤드 제작에 필요한 고정밀도를 얻기 위한 요구조건들을 만족시키지 못한다.

예를들면, 일본국 공개 특허 제 82,780/80에는 펄스 레이저의 사용이 개시되어 있다. 그러나, 펄스 레이저는 순간적으로 매우 고파워를 가지므로, 제거될 물질이 레이저 유도 에칭될 물질과 함께 용융되며, 열로인해서 가공변형, 미세균열 등과 같은 것이 나머지 부분에 형성되어서 최종 자기헤드의 성질의 저하를 초래한다.

또한, 일본국 공개 특허 제 125,677/83에 개시된 방법에 있어서는 상당히 고파워(0.5∼1KW)를 갖는 레이저광이 사용되므로 상술한 결점들이 제거될 수 없다.

일본국 공개 특허 제 82,289/85호에는 예상 표면경도를 얻기 위해 필요한 조건들이 레이저광의 파워, 가스압력등이 전혀 개시되어 있지 않다. 그러므로, 이 방법에 있어서는 충분히 고정밀도로 페라이트를 가공할 수가 없다.

본 발명의 목적은 상술한 통상의 방법들의 결함을 제거하고, 갭트바아를 레이저 유도 에칭시켜서 홈내에 뛰어난 표면 조성도를 가지며 트랙을 형성하고 고신뢰도를 갖는 자기헤드용 코어를 저가격으로 제작하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 특징은 자기헤드용 코어의 제조방법에 있으며, 상기 방법에 있어서 트랙을 형성하기 위하여 페라이트로 만들어지고, 코일권취 구멍과 자기 갭을 갖는 갭트바아(gapped bar)에 트랙폭을 한정하기 위하여 레이저 가공시키며, 적어도 갭을 포함한 갭 근방의 트랙을 규정하는 개소를 가스압이 10∼200Torr의 할로겐 혹은 할로겐화물 가스를 함유한 가스중에 있어서, 레이저 파워가 50∼1100mW, 상대적 빔 주사속도가 2∼110㎛/sec의 조건으로 레이저광을 조사하여 트랙부의 면조도를 2㎛이내에 형성하도록 한 것이다.

본 발명에 있어서, 할로겐 또는 할라이드 가스 분위기하에서 레이저광이 페라이트에 조사된 경우에 일어나는 가스와 페라이트간의 화학반응은 페라이트를 에칭하고 그곳에 홈 또는 구멍을 가공하는데 이용된다(이후, 이 에칭은“레이저 유도 에칭(laser-induced etching)”이라 칭한다). 본 발명은 종래의 레이저 가공에 있어서의 페라이트의 용융, 증발등에 의한 가공변형, 균열 등의 결함을 해소한 것이다.

본 발명에 사용되는 갭트바아는 단면이 C자형인 페라이트 바아 부재 및 단면이 C자형인 페라이트 바아부재와 단면이 직사각형인 페라이트 바아 부재중 한개와 맞대여 배열 형성하여, 바아 부재의 맞댄 부분에 갭을 형성한 것이다.

트랙을 갭트바아에 형성할 경우에는, 트랙을 형성하는 홈 또는 구멍은 코일권취 구멍까지 관통한다. 최종적으로 완성한 자기헤드의 기록매체와의 슬라이드 기능 접촉면으로부터 자기헤드의 코일권취 구멍까지의 거리 즉, 최종적으로 완성한 자기헤드의 갭 깊이는 자기헤드의 종류에 따라 다르며, 일반적으로 VTR 화상용 자기헤드는 30∼50㎛이고, 고정 자기디스크 드라이브(rigid magnetic disc drive)(RDD)용 자기헤드에서는 2∼20㎛이며, 플로피 디스크 드라이브용 자기헤드에서는 30∼50㎛이고, 고정 자기디스크 드라이브(rigid magnetic disc drive)(RDD)용 자기헤드에서는 2∼20㎛이며, 플로피 디스크 드라이브용 자기헤드에서는 30∼50㎛이다.

트랙을 형성하기 위한 홈 혹은 구멍의 깊이는, 그후의 공정으로 행하여지는 홈 혹은 구멍내의 유리의 채워 넣기, 혹은 헤드 미끄럼면(sliding surface)의 연마가공등을 고려하면, 최종적 자기헤드의 갭 깊이보다 크게 하지 않으면 아니되며, 적어도 10㎛이상, 바람직하게는 20㎛이상 큰 홈 혹은 구멍뚫기 가공을 할 필요가 있다. 따라서, 레이저 유도 에칭에 의한 트랙 가공으로는, 적어도 20㎛이상, 바람직하게는 50㎛의 홈 혹은 구멍을 형성하는 것이 필요하다.

트랙을 형성하는 홈 또는 구멍의 측벽은 트랙폭을 규정하며, 따라서 측벽의 요철(uneveness) 즉, 면조도는 트랙폭의 치수 정밀도에 직접적으로 영향을 미친다. 당연히 면조도는 작으면 작을수록 좋은 것이지만, 레이저 가공법을 자기헤드의 트랙 가공에 적용하기 위하여는, 적어도 면조도를 2㎛이하로 할 필요가 있고, 바람직하게는 1μ이하로 함으로써, 본원 발명에 관계되는 레이저 가공법을 모든 종류의 자기헤드의 트랙가공에 적용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 홈 또는 구멍의 측벽의 표면 조성도와 에칭 깊이는 레이저 파워와 레이저광의 주사속도에 관계한다. 실험의 결과에 의하면, 주사속도 및 레이저 파워는 일정의 범위까지는, 주사속도가 작을수록 또, 레이저 파워가 클수록 가공깊이는 커질 영향이 있다. 그러나, 주사속도가 과도하게 크면, 충분한 화학반응을 일으키게 할 수는 없으며, 또, 레이저 파워가 과도하게 크면, 페라이트의 용융 및 증발이 화학반응 때문이기보다는 오히려 열로 인해서 현저하게 이루어지며, 미세균열이 발생하여 용융된 페라이트가 에칭된 부분에 부착하고, 면조도도 현저히 저하하게 된다. 레이저 파워를 50mW이하로 하면, 공업적으로 유효한 대량의 레이저-유도 에칭을 실행시킬 수 없게 된다. 더우기, 이 레이저-유도 에칭을 공업적으로 실행하기 위하여는, 1트랙당 에칭시간이 보통의 가공 방법보다 더욱 효과적으로 본 발명의 에칭방법을 실행하기 위하여 30초 이내로 하는 것이 바람직하다. 본 발명이 적용되는 갭 바의 가공에 있어서, 가공왜곡이 없으며, 높은 가공정도가 요구되는 트랙폭을 규정하는 개소는, 자기 갭의 양측에 적어도 10㎛ 필요하며, 또한 그 이외의 개소에서 트랙을 형성하기 위하여 필요한 절제부도 포함하여 30초 이하에서 가공하기 위하여는, 적어도 2㎛/sec에서 가공할 필요가 있다.

면 조성도를 2㎛이하로 유지하면서, 공업적으로 유효한 고에칭 속도로, 통상의 자기헤드용 코어에 요구되는 20㎛이상의 에칭 깊이를 달성하기 위한 조건은 레이저 파워가 50∼100mW이며, 주사속도가 2∼110㎛인 범위내이다. 더우기 레이저 파워를 상술한 범위내의 소정의 값에 세트시킬때 주사속도의 하한치는 면조도에 의해 결정된다. 그리고 주사속도의 상한치는 에칭 깊이와 면조도에 의해 결정된 범위내에 있다(제 8 도를 참조하여 이후에 설명한다). 또한, 면조도를 1㎛이하로 유지하면서 20㎛이상의 에칭 깊이를 달성하기 위하여는, 50∼650mW의 범위내의 레이저 파워와 2∼100㎛/sec의 범위내의 주사속도가 필요하며, 더우기 레이저 파워가 상술한 범위내의 어떤 값에 세트될때, 주사속도의 하한치는 면조도에 의하여 결정되며, 주사속도의 상한치는 에칭 깊이와 면조도에 의해 설정된 범위내에 있다(제 9 도를 참조하여 뒤에 설명되어 있다).

본 발명의 레이저 유도방법에 있어서, 분위기 가스는, 피가공물과의 열화학반응에 의해 분위기중에 안정적으로 휘발하는 물질인 것이 바람직하다. 페라이트의 주성물인 철은 할로겐원소와 반응하여 비교적 증기압이 높은 화합물을 만든다. 따라서, 분위기 가스에는 할로겐 가스-또는 할로겐화물가스를 함유하는 가스가 적절하며, 그중에서도 할로겐가스-또는 할로겐화물가스-함유가스(CCl₄)가 유리하게 사용된다. 그 이유는 CCl₄가 비교적 안정하고, 독성도 비교적 낮기 때문에, 취급이 용이하여 바람직하다.

에칭된 페라이트(피가공물)를 효과적으로 제거하기 위해, 화학반응생성물인 페라이트 성분의 할로겐화물가스를 가공점에서 빨리 제거함과 동시에, 가공점에, 화학반응에 충분한 양의 할로겐 혹은 할로겐 화합물을 함유하는 가스를 새로히 공급하지 않으면 아니된다. 따라서, 분위기의 진공도, 즉, 할로겐 또는 할로겐화물을 함유하는 가스의 가스압을 적절한 범위로 제어하지 않으면 안된다. 여기서 가스압 200Torr이상이면, 화학반응생성물인 페라이트 성분 원소의 할로겐 가스의 휘발이 곤란하게 되고, 에칭 표면과 그 부근에 부착하여 면조도가 낮게 된다. 비록 에칭된 표면의 면조도가 에칭된 페라이트의 양과 홈 또는 구멍의 형태에 의존하지만, 폭이 3㎛, 길이가 50㎛인 구멍을 형성하려는 경우, 가스압이 10Torr이하에서는 에칭된 면은 종래의 레이저 가공과 동일하게 처리 변형을 갖는다. 따라서, 할로겐 혹은 할로겐화물을 함유하는 가스는, 10∼200Torr, 바람직하게는 40∼100Torr로 세트되어야 한다.

또 가공중은 분위기를 밀폐하여 높을 필요는 반드시 없고, 가스를 유통하는 방법도 유효하다. 그 방법의 하나로서, 가공점 부근에 할로겐 혹은 할로겐화물을 함유하는 가스를 노즐등으로 강제적으로 공급하는 방법은, 반응생성물의 제거와 새로운 가스의 공급에 유효하다. 또한 경제적으로는 상기 레이저 에칭을 실온에서 행하는 것이 유효하며, 550℃이하로 예열하여, 약한 레이저 파워하에 가공을 행하는 것도 가능하다.

레이저 빔의 집속지름이 20㎛이하일때, 목적한 면조도와 에칭 깊이를 얻을 수 있으나, 집속 레이저 빔 지름이 에칭부의 에칭된 페라이트의 제거에 영향을 줌으로 에칭조건의 선정에 있어서도 레이저 빔의 집속지름과 상기 가스압 및 에칭될 페라이트 은도도 다소 고려할 필요가 있다. 레이저광의 파장은 상기 집속 지름과의 관계에서 원리적으로는 20㎛이하이면 좋고, 이 20㎛이하의 범위에 더욱이 렌즈의 성능, 기타의 조건을 고려하여 적당히 선택된다. 이 조건을 충족시키는 레이저광원으로서, YAG, CO₂, Ar이온 등의 각종의 레이저를 사용할 수 있으나, 이중에서, Ar이온 레이저가 고발진 안정성과 레이저광의 소발산각으로 인하여 우선적으로 사용된다.

트랙폭을 규정하는 에칭에 있어서는, 고정확도와 저가공 변형이 요구되는바, 트랙폭 구성부의 부분에 있어서, 고정확도의 저가공 변형은 그다지 중시되지 않는 경우가 대부분이다. 따라서, 트랙폭을 규정하는 부분을 에칭하기 전 또는 후에 트랙폭을 규정하는 이외의 부분을 비교적 고속으로 에칭하는 것이 에칭시간 단축의 관점에서 유리하다.

상기 트랙폭을 규정하는 개소 이외의 가공은, 소위 고멍뚫기 가공임으로, 대기중에서 레이저가공, 초음파 가공, 또는 방전가공등의 방법이 적절히 채용된다. 이외에도, 인산등의 산 혹은 수산화칼륨 등의 알칼리 에칭액 중에서, 레이저광을 조사하여 가공할수도 있으나, 보다 바람직하게는, 트랙폭을 규정하는 개소와 동일하게, 할로겐 혹은 할로겐화물을 함유하는 가스중에 있어서의 레이저 유도 에칭법에 의해서 수행하는 것이다.

이 경우, 가공속도를 빨리하기 위해, 레이저 파워와 상대적 빔 주사속도를 올릴 필요가 있다. 상기한 바와 같이, 레이저 유도 에칭을 공업적으로 실시하기 위해서는, 1트랙당 30초내에 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 트랙폭을 규정하는 이외의 부분을 100㎛/sec이상의 주사속도로 에칭할 필요가 있다. 이 부분에서, 에칭은 약 ±20㎛, 바람직하게는 약 ±10㎛의 정확도로 실시하는 것이 좋으므로, 트랙폭을 규정하는 이외의 부분에 형성된 홈 혹은 구멍 면조도는 20㎛이하, 바람직하게는 10㎛이하가 좋다. 또한, 가공왜곡도 자기헤드의 특성에 영향을 주지 않는한 허용되므로, 레이저 파워를 최대 150mW까지 올릴 수 있다. 그러나, 레이저 파워가 700mW이하일때는, 주사속도 100㎛/sec로 20㎛의 가공 깊이를 얻을 수 없으므로, 레이저 파워는 700∼1500mW로 하는 것이 바람직하다. 반면에, 주사속도가 700㎛이상일때는, 레이저 파워 1500mW로 20㎛의 가공 깊이를 얻을 수 없으므로 주사속도는 100∼700㎛/sec로 하는 것이 바람직하다. 또한 홈 혹은 구멍의 측벽의 면조도를 10㎛이하로 하기 위하여는 레이저 파워를 100mW, 주사속도를 100∼350㎛/sec로 하는 것이 바람직하다. 이상, 트랙폭을 규정하는 부분(개소) 이외의 부분에서의 에칭 시간을 단축하기 위해서는 고레이저출력과 고주사속도를 사용하는 방법에서의, 에칭시간을 단축하기 위해서는 고레이저출력과 고주사속도를 사용하는 방법에 관하여는 설명하였으나, 가공시간의 단축이 필요하지 않는 경우는, 본 개소의 가공을 트랙폭을 규정하는 개소와 동일한 조건으로 가공하는 것이 면조도 및 가공비틀림의 점에서 가장 유리하다는 것을 말할 필요도 없다.

상기에서는, 트랙폭을 규정하는 개소 및 그 이외의 전체(절제부 전체)에 레이저광을 주시하고, 열화학반응에 의해 가공하여 트랙을 형성하는 방법에 관해 설명하였으나, 코일 권선구멍이 자기 갭면에 대하여 양측에 연장하도록, 또, 그의 폭이 절제부와 같던가 약간 크게 형성되어 있는 갭 바를 사용하고, 화학반응에 의해 코일 권선 구멍까지 관통하는 홈을 형성하도록 절제부분의 단면상에만 레이저광을 주사하며, 제거되는 부분(가공되는 부분)은 홈을 형성하는 방법에 의해 트랙을 형성할 수 있다. 본 발명에 의해 에칭시간을 더욱 단축할 수 있다.

이 경우의 에칭조건은, 상기와 동일하게 트랙폭을 규정하는 개소의 가공에는 저레이저 파워와 저주사속도를 사용하고, 그 이외의 부분의 가공에는 고레이저 파워와 고주사속도를 사용하는 것이 물론 바람직하다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

I. 장치

제 1 도는 본 발명을 실시하는 장치의 일예를 나타낸다. X-Y 스테이지(4) 상에 배설된 쳄버(1)는 밸브(9)를 통해 진공펌프(8)에 직열된다. 쳄버(1)의 내부로 연장하고 그 내에서 개방되는 노즐(2)은, 밸브(10)를 통해 할로겐 또는 할로겐화물을 함유하는 가스중 적어도 한 종류 이상의 가스원에 접속되어 있다. 또한, 이 쳄버(1)의 상면에는 석영창(5)이 설치되어 있고, 이 석영창(5)이 상편 위치에 설치된 레이저광원(6)으로 부터 레이저광이 이 석영창(5)을 통하여 쳄버내에 조사되도록 되어 있다. 쳄버(1)내에는, 에칭 가공되어야 할 하기의 갭 바(11)가 샘플 링 홀더(3)상에 배치되어 있고, 이 갭 바(11)에 대하여 이하의 수단 및 조건으로 레이저 유도 에칭 가공을 하도록 되어 있다.

즉, 먼저 이 진공펌프(8)를 작동시켜서 쳄버(1)를 진공으로 한 후, 밸브(10)를 열고 쳄버(1)내에 소정 압력의 CCl₄가스를 충전한다. 이 CCl₄가스의 중기압은 실온에 있어서 약 60Torr이며, 본 발명에서는 이 수치를 그대로 사용한다. 다음에, 갭 바(11)의 표면에, 파장이 514.5nm, 집속빔 직경이 2.5㎛인 Ar이온 레이저빔을 조사하고, 동시에 갭 바(11)를 소정의 주사 패턴에 따라 X-Y테이블(4)에 의해 이동시켜 소정의 위치에서 화학반응을 일으키게 한다.

II. 갭 바

본 발명에 있어서, Mn-Zn 페라이트, Ni-zn 페라이트 등과 같은 여러가지 페라이트를 갭 바로서 사용할 수 있다. 페라이트는 단결정 페라이트 또는 다결정 페라이트일 수도 있으며, 또한 단결정 페라이트와 다결정 페라이트로 이루어지는 복합 페라이트일 수도 있다.

이와 같은 페라이트 재료를 사용하여, 먼저 제 2a∼2f 도 혹은 제 3a∼3g 도에 도시한 공정에 따라 자기헤드용 코어를 제조한다.

즉, 코일 권선 구멍에 일치하는 홈(12')은 각각 장방형 단면형태를 가지는 한쌍의 바부재(11a와 11b)중 하나에 형성되며, 바부재(11a와 11b)는 상호 정면으로 위치하고, 동시에 소정의 갭(폭)을 가지는 자기잽이 두 바부재의 정면에 형성되게 되어 코일 권선 구멍(12)을 가지는 갭 바(11)가 제조된다. 코일 권선 구멍용 홈(12')의 형성, 자기 갭의 형성, 바부재(11a)와 바부재(11b)의 접착은 일반적으로 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를들면, 바부재(11a와 11b)는 유리를 사용함으로써 또는 고체상 반응을 통해 상호 접착할 수 있다.

본 발명에 있어서, 제 6a 도에 나타낸 바와 같이 다음 실시예에서 특별히 설명된 바와 같이 갭 바(11)를 사용하는 것이 가공속도를 향상시키는데 효과적이며, 여기서 갭 바(11)는 상호 접착된 두개의 페라이트 바부재(11a 와 11b)로 구성되고, 각각의 바부재는 접착된 후에 두 부재의 접착면에 코일권취 구멍을 형성하기 위한 홈(12')을 가진다. 그리고 갭 바(11)는 바부재의 접착에 의해 형성된 코일권취 구멍(12)을 갖추고 자기 갭(13)의 양측으로 연장하며 절제부(15)의 폭보다 같거나 다소 더 큰 폭을 가지게 된다.

III. 에칭순서

제 2a∼2f 도에 따라서, VTR용 자기헤드용 코어의 제조공정을 설명하면, 먼저 상기와 같이 형성된 갭 바(11)의 자기 갭에 교차되어, 트랙폭을 규정하는 개소(14)를 소정 조건의 파워를 갖는 레이저를 소정 조건의 주사속도로 조사하여, 레이저 유도 에칭법에 의해 가공하고, 그후 또는 그것에 앞서서, 에칭될 부분(절제부)(15)의 트랙폭을 규정하는 개소 이외의 개소를 상기의 조건에 의해 높은 파워의 레이저로, 비교적 빠른 상대적 빔 주사속도로 가공함으로써, 트랙부(40)를 복수개 형성한다. 또한 이 에칭 공정에 대한 구체적인 방법은, 후에 상세히 설명한다.

비자성 재료로서 유리(16)는 트랙부(40)를 가지는 갭 바(11)상에 위치하며, 가열되고 용융되어 홈(15)내에 유리를 채우게 된다. 최종적으로, 소정의 폭과 소정의 방위각을 가지는 목적한 코어(20)가 갭 바(11)로부터 잘라내어진다.

이와 같이 하여 얻어진 자기헤드용 코어(20)는 종래 방법에 의해 제조된 자기헤드용 코어(30)에 비하여 트랙부(40)의 양측에 형성된 리세스의 측면(32)에서 용융된 페라이트 부착과 균열이 전혀 일어나지 않는다. 더우기, 유리(16)는 트랙부를 보호하도록 트랙(40)의 기계적 강도를 높일 수 있고, 종래의 자기헤드용 코어(30)에 비하여 신뢰성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

본 발명에 사용되는 장치의 한 실시예와 자기 갭을 가지는 자기헤드용 코어 제조방법의 한 실시예가 설명되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지는 않고 다수ㅢ 변화, 수정 그리고 개선이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 기술내에서 가능하다는 것은 물론 당연하다.

레이저-유도 에칭방법을 VTR 헤드용 코어의 트랙 가공에 적용하는 방법에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 방법에 한정되는 것은 아니고, FDD자기헤드 및 모놀리식 또는 복합 RDD 자기헤드용 코어 트랙 제조를 위한 가공, 그리고 더우기 RDD, 자기헤드용 코어의 이동면 형성용 홈형성을 위한 가공, 그리고 여러가지 페라이트 제품 제조용 가공에 유리하게 사용될 수 있다.

[실시예]

(1) 에칭조건의 결정

상기한 갭 바가 상기한 장치에 의해 본 발명에 따라 에칭되는 경우에 있어서 에칭조건은 아래에 설명될 것이다. 제 7 도는 2.5㎛의 집속된 빔 직경을 가지는 Ar이온 레이저 빔이 60Torr의 CCl₄기압하에 30㎛/sec의 주사속도로 주사되는 경우에 있어서 레이저 출력과 표면 조성도 사이의 관계(●표시)와 레이저출력 에칭된 깊이(○표시) 사이의 관계를 나타낸다. 제 7 도에서 볼 수 있는 바와 같이, 200∼800mW범위내의 레이저출력은 적어도 20㎛의 에칭 깊이와 2㎛이하의 표면 조성도를 얻는데 적합하며, 에칭된 깊이와 표면 조성도는 레이저출력에 의존한다. 더우기, 에칭된 깊이와 표면의 조성도가 모두 주사속도에 또한 의존한다는 것은 당연하다. 따라서, 본 발명은 레이저출력, 에칭속도(주사속도), 에칭 깊이와 표면 조성도의 4가지 인자의 상호관계에 기초를 두어 우선적으로 평가되어야 한다.

제 8 도는 2㎛이하의 표면 조성도, 그리고 적어도 20㎛(실선) 또는 적어도 50㎛(점선)의 에칭 깊이를 얻도록 갭 바의 에칭을 수행하기 위한 더욱 양호한 조건 범위를 나타낸다.

제 8 도에서 알 수 있는 바, 2㎛이하의 표면 조성도 그리고 적어도 20㎛ 또는 적어도 50㎛의 에칭 깊이를 얻는데 필요한 조건은 50∼1100mW의 레이저출력 그리고 2∼110㎛/sec의 주사속도의 범위내에 있으며, 더 나아가 레이저출력이 상기한 범위내에서 특정 값으로 세트될때, 주사속도의 하한치는 표면 조성도에 의해 제한되고 그 상한치는 에칭 깊이와 표면 조성도에 의해 정해진 범위내에 있게 된다.

예를들면, 레이저출력이 300mW이고 주사속도가 약 3㎛/sec이하일때, 2㎛이하의 표면 조성도는 얻어질 수 없는 반면에, 레이저출력이 300mW이고 주사속도가 약 45㎛/sec보다 높을때, 20㎛이상의 에칭 깊이가 얻어질 수 없다. 또, 제 8 도에서 나타낸바, 2㎛이하의 표면조성도가 유지되는 동안 레이저출력이 300mW이고 주사속도가 20∼45㎛/sec 범위에 있을때, 20∼50㎛의 에칭 깊이가 얻어질 수 있는 반면에, 2㎛이하의 표면 조성도를 유지하는 동안에 레이저출력이 300mW이고 주사속도가 3∼20㎛ 범위내에 있을때, 5㎛이상의 에칭 깊이가 얻어질 수 있게 된다.

또한, 제 9 도는 면조도가 1㎛이내, 에칭 깊이가 20㎛이상(실선) 및 50㎛이상(파선)의 에칭을 하기 위한, 보다 바람직한 조건 범위를 나타낸 것이다.

제 9 도의 나타낸바, 1㎛이하의 표면 조성도 그리고 적어도 20㎛ 또는 적어도 50㎛의 에칭 깊이를 얻는데 필요한 조건이 50∼650mW의 레이저출력과 2∼100㎛/sec의 주사속도의 범위내에 있으며, 더 나아가 레이저출력이 상기한 범위내의 어떠한 값으로 세트될때, 주사속도의 하한치는 표면 조성도에 의해 제한되고 그 상한치는 에칭 깊이와 표면 조성도에 의해 정해진 범위내에 있게 된다.

예를들면, 레이저 출력이 300mW이고 주사속도가 약 4㎛/sec이하일때, 1㎛이하의 표면 조성도가 얻어질 수 있는 반면에, 레이저출력이 300mW이고 주사속도가 약 45㎛/sec이상일때 20㎛이상의 에칭 깊이가 얻어질 수 있다. 더 나아가, 제 9 도에 나타낸 바, 레이저출력이 300mW이고 주사속도가 20∼45㎛/sec 범위내에 있을때, 1㎛이하의 표면 조성도가 유지되는 동안에 20∼50㎛의 에칭 깊이가 얻어질 수 있다. 반면에 레이저출력이 300mW이고 주사속도가 4∼40㎛/sec내에 있을때, 1㎛이하의 표면 조성도가 유지되는 동안 50㎛이상의 에칭 깊이가 얻어지게 된다.

상기한 조건은 기압이 10∼200Torr이고, 집속된 레이저 빔 직경이 20㎛이하인 조건하의 실험결과에 기초를 둔 것이다. 그러나, 에칭될 페라이트의 양은 에칭 포인트와 기압에 주어진 열량에 의존하여 결정된다. 그러므로, 레이저출력이 동일할때라도 집속된 레이저 빔 직경이 변하면 에칭 포인트에 주어진 열량의 분포가 변하고 따라서 에칭양이 변한다. 따라서, 목적한 표면 조성도와 에칭 깊이를 얻는데 적당한 조건은 제 8 도 또는 제 9 도에 나타낸 범위내에서 레이저출력 밀도와 기압을 고려함으로써 선택되어야 한다. CCl₄는 실온에서 약 60Torr의 증기압을 가지며 따라서 기압은 CCl₄가 사용하는 한 경제적인 관점에서 40∼60Torr의 범위내에 있게 된다. 집속된 레이저 빔 직경은 가능한한 작아야 하며 우선적으로 3㎛이하의 범위내에서 선택된다.

(2) 페라이트 코어의 제작

제 2a∼2f 도는 본 발명에 있어서 VTR용 코어제조 공정중 하나를 나타낸다. 레이저광은 상기한 실험결과에 의거하여 선택된 조건하에 제 4a 도에 나타낸 지그재그 주사패턴에 따라 단결정 Mn-Zn 페라이트로 만들어진 갭 봉상에서 주사되며, 사다리형 단면 형태를 가지는 두개의 홈(15)이 트랙의 양측에서 대칭으로 위치됨으로써 30㎛폭을 가지는 다수의 트랙이 형성되게 되는 갭 바를 에칭하는 것이 다음 표 1에 도시된다.

[표 1]

각 홈의 칫수는 다음과 같다. 즉, 홈의 단면이 사다리꼴인 것은, 그 길이가 트랙폭을 규정하는 윗변은 그 총길이가 100㎛이며 자기 갭의 양측면에 50㎛의 간격에 이르기까지 연장되고, 밑변은 300㎛이며, 높이가 100㎛이고 홈의 깊이는 최종 코어에 있어서 트랙폭을 규정하는 갭 깊이보다 50㎛ 더 크다. 다음에, 유리(16)를 갭 바아 위에 놓고 전기로에서 가열시켜 유리를 녹여서 트랙폭 한정 부분과 다른 부분을 한정하는 홈에 유리를 채운다. 전기로의 분위기에 페라이트의 자성이 전기로에서 페라이트와 산소의 반응에 의해 저하되지 않도록 페라이트의 평형 산소분압과 본질적으로 같도록 조절된다.

최종 코어 바아는 최종 코어편이 200㎛의 폭을 가지며 그것의 중간에 갭부분을 갖도록 갭부분의 직각 방향에 대해 약 60°의 각도로 경사진 방향으로 코어편들로 절단된다. 다음에 코어편의 양측면은 VTR 헤드용 코어를 얻기 위해 35㎛만큼 마모시킨다. 자기헤드용 최종 코어는 제 10 도에 예시된 자기헤드용 보통 코어에 반해 트랙부분에 용융된 페라이트의 점착과 미세균열의 형성이 없다. 더우기, 트랙부분(40)을 형성하는 오목한 측면(32)은 표면 조성도가 작으며, 트랙폭의 칫수 정밀도를 ±2㎛이내로 유지시킬 수 있다. 더우기, 트랙부분의 양측은 유리로써 강화되므로 자기헤드용 최종 코어는 트랩부분에 높은 기계강도와 활주면에 높은 마모 저항력을 가지므로 고신뢰도를 갖는다.

본 발명의 에칭 방법에 의하면, 1개의 트랙 제작에 약 90초가 소요되기 때문에, 종래의 다이아몬드 절단기에 의한 기계가공에 비하여 약 2배가 걸리나, 숫돌차(grinding wheel)의 마모에 의한 치수 정밀도가 저하가 일어나지 않으며, 한번에 트랙 유리를 채울 수 있으며, 더우기, 가공 공정수를 요하는 트랙의 위치 맞춤이 불필요하므로, 종합적으로는 대폭적인 공정수를 삭감할 수 있다.

에칭될 부분의 단면모양은 제 4a 도에 예시된 사다리꼴에 한정되는 것은 아니며 사용목적에 따라 반다각형, 반원형, 반타원형 등과 같은 것이어도 된다.

본 발명은 상술한 VTR 헤드용 코어의 제조방법에 한정되는 것은 아니며 자기디스크 드라이브에 사용되는, 제 3a∼3g 도에 예시된 모놀리식 RDD 헤드용 코어의 제작에도 적용될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 갭트 바아는 단결정 Mn-Zn 페라이트로 형성되며, 갭을 구성하는 표면 (100)이며, 기록매체에 의한 활주 표면은 (100)면이며, 각각 20㎛의 폭을 갖는 다수개의 트랙과, 윗변의 길이가 100㎛이고 밑변의 길이가 300㎛이며, 높이가 100㎛인 사다리꼴 단면 모양을 각각 가지며 더우기 최종 코어에 있는 트랙부분을 형성하는 갭 깊이보다 50㎛ 더 깊은 깊이를 갖는 다수의 홈(15)들을 형성하기 위하여 상술한 바와 같은 상태하에서 제 4a 도에서 예시된 지그재그 주사패턴을 따라 에칭되어질 부분(15), 즉 상술한 바와 같은 사다리꼴 단면 모양을 갖는 부분(15)에 레이저광으로써 조사된다. 그런뒤, 홈은 상술한 바와 같은 방식으로 유리(16)로 채워진다. 따라서 처리된 갭트 바아는 코어 바아를 얻기 위해 예정된 갭 깊이까지 마멸된다. 그 다음에, 부동면(18)을 형성하기 위한 홈(17)은 갭부분이 최종 코어의 한가운데에 배치되도록 트랙에 나란하게 0.4mm의 간격으로 형성된다. 그런뒤, 소정 각도를 갖는 테이퍼 부분이 형성되며 0.4mm의 폭을 갖는 요오크가 형성되고 다음에 각각 3.4mm의 폭을 갖는 코어편과 각각 길이가 0.75mm인 부동면(18)이 상기 처리된 코어 바아로부터 잘려나간다. 다음에, 최종 코어편의 부동면과 중심 레일은 모놀리식 RDD 헤드용 코어를 얻기 위해 홈이 페인다.

자기헤드용 최종 코어는 제 11 도에 예시된 모놀리식 RDD 헤드용 보텅이 코어와 비교해서 트랙부분에 미세균열의 형성과 용융된 페라이트의 점착이 없다. 더우기, 트랙부분이 양측에 유리로써 강화되어 있으므로, 트랙이 높은 기계적 강도를 갖는다. 그러므로 트랙폭을 소폭으로 만들 수 있다.

본 발명에 있어서, 제 2a∼2f 도에 예시된 제조방법을 쓸때, 복합 RDD 헤드용 코어를 제작할 수 있다. 이 경우에 있어서, 트랙폭은 제 5 도에 도시한 바와 같이 쉽게 소폭으로 만들어질 수 있다. 게다가, 활주 표면에 노출된 유리의 면적비는 효과적으로 감소될 수 있으므로 코어의 마모 저항이 현저하게 개선될 수 있다.

제 6a 도에 예시된 단면 모양을 갖고 자기 갭의 양측에 연장하여 형성된 코일권취 구멍을 갖는 갭트 바아 제 2a∼2f 도에 예시된 상기 갭트 바아 대신에 사용되며 레이저광이 코일권취 구멍에까지 연장된 홈을 형성하기 위하여 제 4b 도에 예시딘 8각형의 주사 패턴에 따라 갭트 바아에 조사되며, 트랙폭-규정부분과 트랙폭-규정 이외의 부분을 에워싸는 측면부가 트랙형성을 위해 갭트 바아에서 폐일때, 제 6b 도에 설명한 바와 같이 자기헤드용 코어는 쉽게 얻을 수 있다. 이 예에서, 자기 갭의 양측면에 연장된 코일권취 구멍(12)을 갖는 갭트 바아(11)는, 트랙폭이 30㎛인 다수의 트랙부와 한변이 100㎛인 8각형의 단면 모양을 가지며 최종 코어에서 트랙부분을 형성하는 갭 깊이보다 더 큰 50㎛의 깊이를 갖는 8각 구멍을 형성하기 위하여 제 4b 도에 예시된 바와 같이 에칭될 8각부(15)(이 경우에, 에칭될 인접부(15)는 상호간에 공동으로 전도된다)의 측면을 따라 레이저광을 주사함으로써 상술한 바와 같이 레이저광으로 조사딘다.

다음에, 상기 방식으로 구멍에 유리(16)를 채우며, 따라서 처리된 갭트 바아는 코어 바아를 얻기 위해 소정의 갭 깊이까지 마손된다. 다음에, 갭 부분이 최종 코어편의 한가운데에 우치하도록 갭부분의 방향에 수직인 방향에 대해 약 6°의 각으로 경사진 방향으로 코어 바아는 코어편들로 절단된다. 다음에, 코어편의 양측면은 제 6b 도에 예시된 바와 같이 VTR 헤드용 코어를 얻기 위해 35㎛만큼 마모된다. 이 예에서, 레이저광의 총 주사거리와 트랙당 가공시간은 상기예에서의 가공시간의 약 1/5만큼 짧으며 보통의 기계가공에 요구된 가공시간의 약 2/3만큼 짧다. 그러므로 제 6b 도에 예시된 코어의 제조에 있어서, 공정수를 크게 감소시킬 수 있다. 에칭된 부분(15)의 단면모양은 제 4b 도에 예시된 모양에 한정되지 않으며, 사용목적에 따라 다각형, 원형, 타원형 등과 같은 다른 모양이어도 된다. 제 6b 도에 설명된 방법은 VRT 헤드용 코어의 제작에 한정하는 것은 아니며, RDD, FDD등을 위해 사용된 자기헤드용 코어의 제작을 위해 유리하게 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 협폭을 갖는 트랙이 가공변형을 유발시키거나 미세균열을 형성함이 없이 고정밀도로 갭트 바아에 형성될 수 있으며, 더우기, 트랙부의 양측면에 형성된 홈은 유리로 채워질 수 있다. 그러므로, 더우기 본 발명에 있어서, 표면 조성도의 관점에서 2개 등급의 에칭상태가 선택되므로 가공시간을 크게 단축시킬 수 있으며 자기헤드용 코어를 저가격으로 제작할수가 있다.

Claims (9)

1. 코일 권선구멍과 자기 갭을 갖는 페라이트 재료로 이루는 갭 바(grapped bar)에 대하여 레이저 가공에 의해 트랙을 형성하는 자기헤드용 코어의 제조방법에 있어서, 적어도 트랙을 규정하는 개소를 10∼200Torr의 할로겐 혹은 할로겐화물을 함유하는 분위기중에서, 50∼100mW의 파워를 가지는 20㎛이하의 지름의 레이저 빔을 20∼110μ/sec의 주사속도로 조사하여, 레이저 유도 에칭에 의해 2㎛이하의 면조도를 달성하는 것을 특징으로 하는 자기헤드용 코어의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 할로겐화물 가스는 사염화탄소임을 특징으로 하는 자기헤드용 코어의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저광이 아르곤이온 레이저임을 특징으로 하는 자기헤드용 코어의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 트랙폭을 규정하는 이외의 개소를 레이저 유도 에칭으로 가공할때에 레이저 파워를 700∼1500mW, 주사속도를 100∼700㎛/sec로 함을 특징으로 하는 자기헤드용 코어의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 트랙폭을 규정하는 개소 이외의 개소를, 인산등의 산 혹은 수한화칼륨등의 알칼리 에칭액중에서, 레이저광을 조사하여 가공함을 특징으로 하는 자기헤드용 코어의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 트랙폭을 규정하는 개소 이외의 개소를, 대기중에서의 야그(YAG) 레이저등에 의한 레이저가공, 초음파가공, 또는 방선가공으로 행하는 자기헤드용 코어의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 갭 바의 코일 권선구멍이 절제부(에칭되어질 부분)의 폭과 같던가 혹은 약간 넓게 형성되며, 상기 절제부는 트랙폭 규정하는 개소 및 트랙폭을 규정 개소 이외의 개소의 전체임을 특징으로 하는 자기헤드용 코어의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 코일 권선구멍까지 관통한 홈이 절제부의 윤곽에 따라 형성되고, 상기 절제부를 상기 갭 바아에서 도려내어져 트랙을 형성함을 특징으로 하는 자기헤드용 코어의 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 홈이 유리등의 비자성재로 채워진 후에 갭 바아가 소정의 폭을 갖는 코어들을 절단됨을 특징으로 하는 자기헤드용 코어의 제조방법.

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