JPH0442411A - 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） この発明は、磁気記録再生装置に用いられる磁気ヘッド
において、特にビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）の映像
信号等の記録・再生に用いられる磁気ヘッドに関するも
のである。 〔従来の技術〕 ビデオテープレコーダ（以下ｒＶＴＲ、という、）の映
像信号等の記録・再生に用いられる従来の磁気ヘッド、
例えば強磁性材料よりなる磁気コア間に磁気ギャップを
形成した磁気ヘッドを第３図（ａ）ら）に基づいて説明
する。 第３図Ｔａ）は従来の磁気ヘッドの構造を示す概念図、
第３図（ハ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ’線における断面
図である。 第３図（ａ）および第３図（ｂ）において、１．２は各
々例えばフェライト等の磁性材料よりなる磁気コアの半
体であり、磁気コアの半体１と磁気コアの半体２とを突
き合わすことにより単一の磁気コアが構成される。また
どちらか一方の磁気コアの半休（第３図（ａ）、　（ｂ
）における磁気コアの半体ｌ）の突き合わせ面には、巻
線溝３が形成される。 磁気コアの半体１および磁気コアの半体２は、非磁性材
料からなるギャップ材（図示せず）を挟んで突き合わさ
れ、このギャップ材により、磁気テープ（図示せず）と
の摺動面１３に、ギャップ１４（例えばギャップ長が約
０．２〔μｍ〕〜０．５〔μｍ））が形成される。 １５はトラック幅規制溝であり、摺動面１３上のギャッ
プ１４の両端部から巻線溝３にかけて、トラック幅１６
（輻約２０（μｍ）〜３０（ｙｍ））を規制する溝であ
る。 ４はトラック幅規制溝１５と巻線溝３との一部に充填さ
れるガラスであり、このガラス４は例えば５００℃以上
の軟化点を有するガラスが使用される。 ５は巻線ガイドであり、この巻線ガイド５と巻線溝３と
を利用してコイル（図示せず）が巻かれる。 またｄはギャップ１４の深さを示し、例えば、家庭用１
７２インチＶＴＲ等において、このギャップ１４の深さ
ｄは約３０　（ｐｍ３〜４０　（ｕｍ）である。 近年、上述のように構成した磁気へラドＹを用いたＶＴ
Ｒに対して、益々、高画質化が要求されている。したが
って、高画質化を実現するため、水平解像度の向上およ
びＳ／Ｎ比の向上等を実現することが求められており、
それに伴い、磁気ヘッドの再生出力特性の向上および磁
気ヘッドのＱ値を高めることによりアンプ系システムの
ノイズ低減を図る必要が生している。このような要求に
応える一つの方法として、磁気ヘッドＹのギャップ１４
の深さｄを小さくする方法が考えられる。 例えばギャップの深さが４０〔μｍ〕の磁気ヘッドと、
ギャップの深さが５　（ｐｍ）の磁気ヘッドとの再生出
力特性を比較するため、これら各々の磁気ヘッドを用い
て、磁気ヘッドに対する磁気テープの走行速度を５．８
（ｍ／Ｓ）とし、磁気テープを再生した結果を（表１）
に示す、なお磁気テープは、保磁力９００　（Ｏｅ）、
残留磁束密度１５００（Ｇ）のフェライト系のものであ
る。またギャップの深さが４０〔μｍ〕の磁気ヘッドに
おいて、周波数９　（ＭＨｚ）の再生出力をＯ（ｄＢ）
に定めるとする。 （表１） （以下空白） （表１）から明らかなように、３〜９　［ＭＨｚｌの周
波敞帯において、ギャップの深さ５　（ｐｍ）の磁気ヘ
ッドの再生出力は、ギャップの深さ４０（〃ｍ〕の磁気
ヘッドの再生出力と比較して、６（ｄＢ）向上している
ことがわかる。 また同様のギャップの深さ５〔μｍ〕の磁気ヘッドと、
ギャップの深さ４０〔μｍ〕の磁気ヘッドとのＱ値を測
定した結果を（表２）に示す、但し、測定に使用した周
波数は５　（ＭＨｚ）であり、周波数（ＭＨｚｌにおけ
るギャップの深さ４０〔μｍ〕の磁気ヘッドのインダク
タンスの値を２〔μＨ〕となるようにした。 （表２） Ｃ表２）から明らかなように、周波数５　（ＭＨｚ）に
おける磁気ギャップの深さ５　（ｐｍ）の磁気ヘッドの
Ｑ値は、磁気ギャップの深さ４０〔μｍ〕のＱ値より、
大きい値である。 以上（表１）および（表２）の結果より、磁気ヘッドの
特性を向上させる有効な方法は、磁気へラドＹのギャッ
プ１４の深さｄを小さくすれば良いことがわかる。 〔発明が解決しようとする課！ｌり しかしながら、磁気ヘッドＹのギャップ１４の深さｄは
、磁気へ２ドＹの磁気記録媒体との摺動面１３の摩耗と
大きく関与しているため、あまりギャップ１４の深さｄ
を小さくすると、磁気ヘッドＹの寿命が短縮化されると
いう問題があった。 すなわちＶＴＲ等に用いられる磁気ヘッドＹは、磁気記
録媒体（磁気テープ）を摺動させて、使用するため、使
用中、磁気ヘッドＹの磁気記録媒体との摺動面１３が摩
耗することにより、磁気へラドＹの寿命が決定されるこ
とは避けられないのである。 具体的には、磁気ヘッドｙのギャップ】４の深さｄを大
きくする程、磁気ヘッドの寿命は長くなり、例えば、ビ
ッカース硬度６５０（ｋｇ／−１〕のフェライト系材料
を磁気コアに用いた磁気ヘッドにおいて、１０００時間
程度の寿命を保証するために必要な磁気ヘッドのギャッ
プ１４の深さｄは、２０［μｍ］〜２５〔μｍ〕である
。 現在、実際に用いられている磁気ヘッドは、磁気テープ
の種類等を考慮し、かつ使用者に長時間の寿命を保証す
るために、ギャップ１４の深さｄを３０　（ｐｍ）〜４
０〔μｍ〕としているのが実情である。 このように、磁気ヘッドの特性の向上と、磁気ヘッドの
寿命とは、相反する傾向にあり、従来の磁気ヘッドの特
性は、充分に向上されていないのが現状である。。 この発明の目的は、上記問題点に鑑み、再生出力等の特
性を向上させ、かつ摩耗による寿命の短縮化を防いだ磁
気ヘッドを提供することである。

【課題を解決するための手段〕

この発明の磁気ヘッドは、ギャップの深さを２０μｍ以
下とした磁気ヘッドの磁気記録媒体との摺動面に、ホウ
素元素を含有する物質の真空蒸着と、窒素元素を含有す
るイオンの照射とを併用して、窒化ホウ素を含有する薄
膜を形成したことを特徴とする。 第１図はこの発明の磁気ヘッドの一実施例を示す概念図
である。 第１図において、１．２は磁気コアの半休、３は巻線溝
、４はガラス、５は巻線ガイドであり、第３図と同一の
符号のものは、説明を省略する。 第１図において、６は磁気記録媒体（図示せず）との摺
動面１３に形成した窒化ホウ素を含有する薄膜（以下「
窒化ホウ素含有薄膜６」という、）である。 この磁気ヘッドＸは、ラッピングテープ等で研磨するこ
とにより、ギャップの深さを２０　（ｙｍ）以下とした
ものであり、従来の磁気ヘッド（ギャップ１４の深さｄ
は、−船釣に３０〔μｍ〕〜４０〔μｍ〕である。）に
比較して、磁気ヘッドの特性を向上させたものである。 第２図は第１図に示す磁気ヘッドの製造に用いられる薄
膜形成装置を示す概念図である。 第２図に示すように、窒化ホウ素含有薄膜６を形成すべ
き磁気ヘッド７は、水冷されたホルダ８に保持される。 この磁気ヘンドアは、ギャップの深さが２０（μｍ〕以
下となるように、ラフピングテープ等で研磨したもので
ある。また磁気へ７ド７の磁気記録媒体（図示せず）と
の摺動面１３に対向した位置には、イオンＳ９および蒸
発源１゜を配置する。ｉｆｉ気ヘフド７の両側には、摺
動面１３に形成する蒸ｒＩＷＩの膜厚を測定するための
膜厚計１１およびイオンｓ９により照射するイオン９゜
の電流を測定するためのイオン電流測定器！２を配置す
る。 なお磁気へノド７．ホルダ８．イオン源９．蒸発源１０
．膜厚計１１およびイオン電流測定器】２は、図示しな
い真空容器内に収められる。 蒸発−ａｌＯは、ホウ素元素を含有する物質である蒸発
物質ｌＯ°を蒸発させ、磁気ヘラＹ７の摺動面１３に蒸
着させるものであり、例えば電子ビーム、レーザ線また
は高周波等を用い、その方式は特に限定されない。 またイオン源９は、窒素元素を含有するイオン９゛を摺
動面１３に照射するものであり、例えばカウフマン型ま
たはプラズマを閉じ込めるためにカプス磁場を用いたパ
ケット形であり、その形式は、特に限定されない。 膜厚計１１は摺動面１３に蒸着する蒸発物質１０’の膜
厚およびホウ素の粒子数を計測するものであり、例えば
水晶振動子を用いた振動型膜厚計等である。 イオン電流計測器１２は、摺動面１３に照射するイオン
９°の個数を計測するものであり、例えば、ファラデー
カップのような２次電子抑制電極を有するカップ型構造
等を用いる。 このような薄膜形成装置を用いた第１図に示す磁気ヘッ
ドの製造方法を説明する。 第２図に示す薄膜形成装置を用いて、真空容器内をＩ　
Ｘ　１　（Ｉ’　（Ｔｏｒｒ）以下の高真空状態に維持
し、水冷されたホルダ８に保持した磁気へラド７の磁気
記録媒体との摺動面１３に、蒸発源１０によるホウ素元
素を含有する物質（蒸発物質１０’）の蒸着と同時また
は交互に、イオン源９により窒素元素を含有するイオン
９°を照射して、窒化ホウ素を含有する薄膜Ｃ以下［窒
化ホウ素含有薄膜６」という、）を形成する。この際、
イオン源９により照射するイオン９″と、蒸発源１０に
よる蒸発物質１０゛との衝突および反跳により、磁気ヘ
ッドＸの摺動面」３と、この摺動面１３に形成する窒化
ホウ素含有薄膜６との界面に、両者を構成する原子の混
合層が形成されることにより、摺動面１３に優れた密着
性を有する窒化ホウ素含有薄膜６を得ることができる。 蒸発物質１０′は、ホウ素単体、ホウ素酸化物またはホ
ウ素窒化物等のホウ素元素を含有する物質である。 イオン源９により照射するイオン９°は、窒素元素を含
有するイオンであれば、特に限定されず、例えば、窒素
元素の他に、不活性ガス元素、水素元素等を含んでも良
いが、照射するイオン９°の加速エネルギーは、窒素イ
オン−個当たり、４０（ｋ　ｅ　Ｖ）以下とすることが
好ましい、この範囲を逸脱して、イオン９°の加速エネ
ルギーを４０（ｋｅＶ）より大きくすると、形成した窒
化ホウ素含有薄膜６内に生じる欠陥の数が多くなり、膜
の特性劣化を及ぼす、またイオン９°の加速エネルギー
の下限は、特に限定されないが、実際のイオン源９の構
造を考慮した場合、１００（ｅＶ）位になると考えられ
る。 また窒化ホウ素含有ｆ！ＪＩＷＢ中に含まれるホウ素元
素と、窒素元素との粒子数の割合（以下ｒ１３／Ｎｕｌ
ｌ成比Ｊという、）は、１〜６０であることが好ましい
、そして、この−Ｂ　／　Ｎ　４１！成比は、窒化ホウ
素含有薄膜６全体で同一であっても、摺動面１３と、窒
化ホウ素含有薄膜６との界面から、窒化ホウ素含有薄膜
６の表面方向に、段階的または連続的に減少させても良
い。 このように、蒸発源１０によるホウ素元素を含有する物
質である蒸発物質１０’の蒸着と同時または交互に、イ
オン源９により窒素元素を含むイオン９゛を照射をして
、形成した窒化ホウ素含有薄膜６内には、六方晶グラフ
ァイト型の窒化ホウ素（以下ｒｈ−ＢＮＪという、）だ
けでなく、立方晶系閃亜鉛鉱型の窒化ホウ素（以下ｒｃ
−ＢＮ」という、）および六方晶ウルツ鉱型の窒化ホウ
素（以下ｒｗ−ＢＮＪ）を含有している。 ｃ−ＢＮまたはｗ−ＢＮは、高硬度、高熱伝導率を有し
、化学的安定性に優れる。高硬度を有していることによ
り、窒化ホウ素含有薄膜６を磁気記録媒体との摺動面１
３に形成した磁気ヘッドＸは、耐摩耗性に優れ、また高
熱伝導率を有していることにより、磁気テープとの摺動
により発生する熱を抑制することができるため、この熱
が原因で生じる磁気テープの磁性層、潤滑剤への悪影響
およびバインダ（結着剤）と、磁気ヘッドＸとの焼き付
けを防ぐことができる。 またダイヤモンドはｃ−ＢＮよりも高硬度を有するが、
鉄系の材料と反応するために、鉄元素を含有する磁性層
から構成される磁気テープを摺動させる磁気ヘッドＸに
は、被覆膜として用いることが困難である。これに対し
て、窒化ホウ素含有薄膜６は、ダイヤモンドよりも化学
的安定性に優れており、したがって、鉄系の材料との摺
動の際にも、反応・凝着という現象が生しることがない
。 このように窒化ホウ素含有薄膜６は、化学的安定性にも
研れているため、例えばフェライト系材料を主成分とす
る磁性層で構成される磁気テープにより摺動される磁気
ヘッド７の摺動面１３の被覆膜として必要な特性を有し
ており、耐摩耗膜として最適である。 またｈ−ＢＮも磁気テープとの凝着を生じにくく、低摩
擦係数を有する物質であるため、高硬度のｃ−ＢＮｗ−
ＢＮとともに窒化ホウ素含有薄膜６内に含有させること
により、磁気ヘッドＸと磁気テープとの摺動性を改善す
ることができる。 この場合、窒化ホウ素含有薄膜６の形成時に、摺動面１
３に照射するイオン９゛の加速エネルギーおよびＢ／Ｎ
＆［ｌ威圧を適宜調整することにより、ｃ−ＢＮ、ｗ−
ＢＮおよびｈ−ＢＮの生成量を任意に制御することが容
易にでき、単に硬質であるだけでなく、磁気ヘッドＸと
、磁気テープとの摺動性にも優れた窒化ホウ素含有薄膜
６を形成することができる。 さらに高硬度のｃ−ＢＮやｗ−ＢＮは、従来、高温・高
圧下で生成されるものであったが、水冷されたホルダ８
に保持した磁気へラド７の摺動面１３に、蒸発源１０に
よるホウ素を含有する蒸発物質１０′の蒸着と同時また
は交互に、イオン源９によりイオン９°を照射して、窒
化ホウ素含有薄Ｍ６を形成することにより、常温・低圧
下でＣＢＮやｗ−ＢＮを生成することができる。そのた
め、磁気ヘッドＸを構成するガラス４の軟化点以下で、
高硬度、高熱伝導率等の優れた窒化ホウ素薄膜６を形成
することができ、磁気ヘッドＸに対して熱的な損傷を与
えることがない。 〔作用〕 この発明の構成によれば、磁気ヘッドの磁気記録媒体と
の摺動面に、ホウ素元素を含有する物質の真空蒸着と、
窒素元素を含有するイオンの照射とを併用して、窒化ホ
ウ素を含有する薄膜を形成することにより、磁気記録媒
体との摺動面の耐摩耗性を向上させたため、摺動面の耐
摩耗性を劣化させることなく、磁気ヘッドのギャップの
深さを２０ｐｍ以下の小さなものとすることができる。 〔実施例〕 裏隻班土 第２図に示す薄膜形成装置を用いて、真空容器（図示せ
ず）内を２×ｌロー１（Ｔｏｒｒ　）に排気した後、ギ
ャップの深さを５【μｍ〕とした磁気ヘッド７の磁気記
録媒体との摺動面１３に、蒸発源ｌＯによるホウ素（純
度９９％）の蒸着と同時に、イオン源９に窒素ガス（純
度９９．９９９％）を導入し、窒素イオンを照射して、
窒化ホウ素薄膜を形成した。 この際、窒素イオンの加速エネルギーは、２（ｋｅＶ）
とし、形成した窒化ホウ素薄膜内に含まれるホウ素と窒
素との粒子数比（Ｂ／Ｎ組成比）は４とした。また窒化
ホウ素薄膜のＭＷ−は３００人とした。 なお蒸発源１０は電子ビームによるもの、イオン源９は
パケット型イオン源を用いた。 また磁気へラド７は、ダイヤモンドラフピングテープで
研磨することにより、ギャップの深さを５〔μｍ〕とし
たものである。また磁気ヘッドのコア材はＭｎ−Ｚｎフ
ェライトからなり、トラック幅は約２７ＣＩＩｍ）、ギ
＋ンプ長は約０，２５〔μｍ〕のものである。 また磁気ヘッド７は水冷されたホルダ８に保持されてお
り、したがって磁気へラド７に熱的損傷が加えられるこ
とがなかった。 ｚ隻炎Ｉ 実施例１と同様の磁気ヘッド７の磁気記録媒体との摺動
面１３に、実施例１と同Ｉｉ４のプロセスで窒化ホウ素
薄膜を形成した。 但し、窒化ホウ素薄膜を形成する際に、照射する窒素イ
オンの加速エネルギーを］Ｏ［ｋｅＶ）とし、またＢ／
Ｎ組成比は１とした。 止較班 比較例として、従来の磁気ヘッドを用いた。この磁気ヘ
ッドは、ギャップの深さが４０［ｐｍ）のものであり、
磁気記録媒体との摺動面には、窒化ホウ素薄膜が形成さ
れていないものである。 以下に実施例１．実施例２および比較例の各磁気ヘッド
を用いて、磁気記録媒体となる磁気テープを再生するこ
とにより、各磁気ヘッドの再生出力特性の測定を行った
。この測定結果を（表３）に示す。 なお各磁気ヘッドの再生出力特性を測定するために用い
た磁気テープは、保持力９００　（Ｏｅ）および残留磁
束密度１５００（Ｇ）のフェライト系のものであり、ま
た各磁気ヘッドと磁気テープとの相対速度は５．８（ｍ
／Ｓ）とした。 但し、（表３）に示す各磁気ヘッドの再生出力の測定値
は、比較例としたギャップの深さ４０（ｐｍ）の磁気へ
ラドにおいて、周波数９　（ＭＨｚ）のおける再生出力
を０　（ｄＢ）に定めた値である。 （以下余白） （表３） １表４） （表３）から明らかなように、各実施例１．　２の磁気
ヘッドは、比較例の磁気ヘッドと比較して、各周波数帯
において、再生出力が優れていることがわかる。 次に実施′例１．実施例２および比較例の各磁気ヘッド
のＱ値を（表４）に示す。 但し、使用周波数は５　（ＭＨｚ）とし、また比較例の
磁気ヘッドにおいて、周波数５　（ＭＨｚ）におけるイ
ンダクタンスの値を２〔μＨ〕となるようにした。 （以下余白） （表４）から明らかなように、各実施例１，２の磁気ヘ
ッドは、比較例の磁気ヘッドに比較して、Ｑ値が優れて
いることがわかる。 以上に示すように、各実施例１．２の磁気ヘッドは、比
較例の磁気ヘッドに比べて、再生出力およびＱ値が向上
していることが明らかとなった。 次に各実施例１．２の磁気ヘッドの耐摩耗性試験を行っ
た。 耐摩耗性試験は、一定の環境下（室温下、湿度６０〔％
〕）で、上述再生出力特性を測定する際に用いた磁気テ
ープを用い、磁気ヘッドと磁気テープとの相対速度を５
．８（ｍ／Ｓ）とし、１０００時間走行させ、その後、
各実施例１．２の磁気ヘッドの磁気テープとの摺動面に
おける摩耗量を走査型電子顕微ａ（ＳＥＭ）により観測
したきころ、実施例１は摩耗量約５０人であり、実施例
２は摩耗量約６０人であった。 このように実施例１および実施例２の磁気ヘッドは、ギ
ャップの深さを小さくする（２０　（４ｍ）以下）こと
により、磁気ヘッドの特性を向上させることでき、かつ
磁気記録媒体との摺動面に、窒化ホウ素薄膜を形成する
ことにより、耐摩耗性も得ることができ、比較例とした
従来のギャップの深さの大きい磁気ヘッドが、保証して
いるのと同等の長時間使用をユーザに保証することがで
きた。 〔発明の効果〕 この発明の磁気ヘッドによれば、磁気ヘッドの磁気記録
媒体との摺動面に、ホウ素元素を含有する物質の真空蒸
着と、窒素元素を含有するイオンの照射とを併用して、
窒化ホウ素を含有する薄膜を形成することにより、磁気
記録媒体との摺動面の耐摩耗性を向上させたため、摺動
面の耐摩耗性を劣化させることな（、磁気ヘッドのギャ
ップの深さを２０ｐｍ以下の小さなものとすることがで
きる。その結果、再生出力特性等を向上させ、かつ磁気
記録媒体との摺動面の摩耗による寿命の短縮化を防いだ
磁気ヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の磁気ヘッドの一実施例を示す概念図
、第２図は第１図の磁気ヘッドの製造に用いられる薄膜
形成装冨を示す概念図、第３図（ａ）は従来の磁気へラ
ドの構造を示す概念図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の
Ａ−Ａ’線における断面図である。 Ｘ・・・磁気ヘッド、６・・・窒化ホウ素含有薄膜（窒
化ホウ素を含有する薄膜）、９°・・・イオン、１０・
・・蒸発物質、１３・・・摺動面 Ｘ−、植員へ／ド ロー・−窒化手９朱を市薄曖 （を化ホウ１１♂荀する薄膜） ９゛・−・イ不ン １σ・−Ｌ？楠 １３−・Ｊ勧面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ギャップの深さを２０μｍ以下とした磁気ヘッドの磁
   気記録媒体との摺動面に、ホウ素元素を含有する物質の
   真空蒸着と、窒素元素を含有するイオンの照射とを併用
   して、窒化ホウ素を含有する薄膜を形成したことを特徴
   とする磁気ヘッド。