JPH05258227A - 磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気ヘッドにおいて、テープなどの磁性媒体
とヘッドの良好な当たりを実現するために、ヘッドと磁
性媒体の摺動する面に露出する接合層厚が１μｍ以下で
かつ十分な機械的強度を得る構造と、それを歩留り良く
得るための製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 磁気ヘッドと磁性媒体の摺動する面に露出す
る、磁気コアである積層膜１と非磁性基板２の接合層厚
を１μｍ以下にし、積層膜１と非磁性基板２の接合面の
うち、ヘッド摺動面に露出しない位置に接合ガラス３の
ガラス溜まりを設けるものであり、接合は、積層膜上に
被置換層８を物理的あるいは化学的蒸着法を用いて、所
定の膜厚に形成し、基板に埋め込まれたガラスが被置換
層８を所定の量だけ侵食する温度で、複数枚積み重ねた
基板を接合することにより、所定の接合強度を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ヘッドおよびその製
造方法に関し、特に磁気ヘッドと磁性媒体が接触して動
作する例えばＶＴＲのような磁気記録装置に用いる磁気
ヘッドおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高密度かつ広帯域記録用ヘッドと
して、金属磁性材の高い飽和磁束密度を利用し、その欠
点である渦電流損失の対策として、金属磁性膜と絶縁体
膜を交互に積層し、これを非磁性基板で挟持した構造の
磁気ヘッド（積層膜ヘッド）が提案されている。

【０００３】例えば文献「電子通信学会研究会報告ＭＲ
８６−３１（１９８６）」で提案されている積層膜ヘッ
ドを図１４に示す。図中、１は金属磁性膜と絶縁体膜の
積層膜、２は非磁性基板、３は積層膜１と非磁性基板２
を接合する接合ガラス、４は磁気ギャップ、５はコア半
体どうしをギャップ材を介して接着するギャップ溶着ガ
ラス、６はコイル巻き線窓である。この文献では、金属
磁性膜にCo系４元合金膜、絶縁体膜にSiO₂、非磁性基板
にセラミック、接合ガラスに結晶化ガラス、溶着ガラス
に低融点ガラスを用いている。

【０００４】このように構成された積層膜ヘッドは、積
層膜１の膜厚がトラック幅となるので、その制御が容易
である。また、積層膜の成膜方向がトラック幅方向とほ
ぼ一致するため、金属磁性膜の膜厚を渦電流の表皮深さ
より小さくすることにより、渦電流損失を十分に抑圧す
ることができる。このため、高周波特性に優れた広帯域
用の磁気ヘッドとして使用することが可能である。

【０００５】また、磁路を形成する磁性体がコア全体に
わたってトラック幅の膜厚しかないので、コイル巻き数
当たりのヘッドインダクタンスはコア全体が磁性体であ
るフェライトヘッドに較べかなり小さくなり、電磁変換
特性上かなり有利である。更に積層膜ヘッドは、フェラ
イトを使用しないため摺動ノイズがほとんど発生せずノ
イズの点からも有利である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の積層膜
ヘッドは前述したように金属磁性膜と非磁性基板を接合
ガラスで接合していたので、接合強度の問題で接合ガラ
ス層の膜厚を制限されていた。図１５にガラス層厚と接
合強度の関係を示す。但し測定用試料形状は１０mm角で
ある。この図１５より、層厚１μｍ以下では接合できな
いことが明らかである。一方、接合ガラスの層厚が大き
いと、ヘッドとテープの摺動状態に悪影響が表れる。一
般にガラスは金属磁性膜や非磁性基板より摩耗速度が速
く、接合ガラス層で段差が生じる。図１６に触針式の粗
さ計で測定した積層膜ヘッドの摺動面の粗さ状態を示す
が、接合ガラス層で段差が生じ、しかも粗さが大きいこ
とがわかる。この部分に磁性媒体のバインダーなどがつ
まることによって、テープを傷つける問題があった。

【０００７】更に、この接合ガラス層の形成は例えば文
献「ＮＥＣ技報 Vol.４４ No.１０ｐ１４３−１４７
（１９９１）」に記載されているように、スパッタリン
グ法で行うのが一般的であるが、多くの元素の酸化物で
構成されているガラスを安定的に同一組成で形成するの
は、困難であり、接合力、ガラス作業温度などにばらつ
きが生じやすく、歩留りの低下ひいてはコストの上昇を
招くという問題点があった。

【０００８】本発明の目的は、かかる従来の磁気ヘッド
およびその製造方法における問題点を解決するためにな
されたもので、テープなどの磁性媒体とヘッドの良好な
当たりを実現するために、ヘッドと磁性媒体の摺動する
面に露出する接合層厚が１μｍ以下で且つ十分な機械的
強度を得る磁気ヘッドと、それを歩留り良く得るための
製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気ヘッド
は、ヘッドと磁性媒体の摺動する面に露出する、磁気コ
アである積層膜と非磁性基板の接合層厚を１μｍ以下に
し、積層膜と非磁性基板の接合面のうち、ヘッド摺動面
に露出しない位置に接合ガラスのガラス溜まりを設ける
ものである。

【００１０】更に、本発明に係る磁気ヘッドの製造方法
は、基板上にガラスを埋め込むための溝を加工する工
程、その溝にガラスをモールドし余剰ガラスを除去する
工程、上記基板の溝加工面の裏面上に物理的あるいは化
学的蒸着法を用いて、金属磁性膜あるいは金属磁性膜と
絶縁体膜の積層膜を形成する工程、前工程で形成した磁
性膜上に被置換層を物理的あるいは化学的蒸着法を用い
て、所定の膜厚に形成する工程（以下被置換層形成工
程）、以上の工程で得られた基板を複数枚積み重ねて両
端から加圧し、基板に埋め込まれたガラスが被置換層を
所定の量だけ侵食する温度で、複数枚積み重ねた基板を
接合する工程（以下侵食置換接合工程）、前工程で得ら
れた接合基板を切断しピースを得る工程、コイル用の巻
き線窓になる溝を前工程で得られたピースに加工する工
程、上記工程で得られた一対のピースをギャップ長に相
当する非磁性材を介して接合する工程を含むものであ
る。

【００１１】

【作用】磁気ヘッドと磁性媒体の摺動する面に露出す
る、磁気コアである積層膜と非磁性基板の接合層厚が１
μｍ以下になると、磁性媒体のバインダーなどがほとん
どつまることがないので、良好なヘッドとテープの当た
りが得られ、磁性媒体を傷つけることもない。また、ヘ
ッド摺動面に露出しない位置にガラス溜まりを設けてい
るので、強い接合力を有することができる。

【００１２】摺動面に露出する接合層厚は、被置換層形
成工程における膜厚で決まるため、容易に精度良く制御
することができ、ばらつきを抑えることができる。また
基板接合力は、ガラス溝のガラスによる接合力と侵食置
換接合工程における、被置換層に侵食したガラスの接合
力の合計となり十分の大きさを有するため、摺動面に露
出する接合層厚を１μｍ以下にしてもヘッドの破壊など
が起こらず製造時の歩留りが向上する。

【００１３】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は、本発明の一実施例による磁気ヘッドを示
す斜視図であり、７はガラス溝に充填された接合ガラス
である。図２に本発明によって得られたヘッドの摺動面
を触針式の粗さ計で測定した粗さ状態を示す。測定方向
は図１中のＡ−Ａ′である。ここで非磁性基板２はMn−
Ni系セラミックであり、積層膜１は、センダスト膜とSi
O₂膜で構成されている。また接合層は、被侵食層であっ
たSiO₂とPb系ガラスの混合物であり、層厚は約0.３μｍ
である。

【００１４】次に、本磁気ヘッドの製造方法について図
について順に説明する。図３はMn−Ni系セラミックであ
る非磁性基板２にガラス溝１１を回転ホイールを用いて
機械加工を施した図である。本実施例においては、ガラ
スの溝の深さを５０μｍ、ガラス溝幅を３００μｍ、ガ
ラス溝のピッチを４００μｍとした。図４は、高融点の
Pb系棒状ガラスをこの基板上に置き加熱モールドした
後、研摩機によって、余剰ガラスを除去した図である。

【００１５】図５は、ガラス溝を加工した裏面にセンダ
スト膜とSiO₂膜の積層膜１をトラック幅相当分スパッタ
装置で成膜し、連続して被置換層８を成膜した図であ
る。本実施例においては、被置換層をSiO₂とし、その膜
厚を0.３μｍとした。この膜厚は、接合膜厚とほぼ等価
である。図６は、図５で得られた基板２を複数段積み重
ねて、積み重ね方向に加圧し、加熱することによって接
合した図である。本実施例においては、基板積み重ね数
は、３０段である。

【００１６】この加熱接合の様子を詳細に図について示
す。図７は、加熱接合前の接合面の拡大図である。この
状態で加熱するとガラス溝１１にある接合ガラス７は軟
化を始め、更には被置換層８を侵食していく。この状態
を図８に示す。但し、１２は、被置換層８のうち接合ガ
ラス７に侵食された部分を、１３は侵食された長さを示
す。この侵食長１３は加熱の条件によって決まるもので
ある。

【００１７】侵食長と加熱温度、加熱保持時間の関係を
図９に示す。図９より、侵食長は、加熱温度、加熱保持
時間を適当に選ぶことにより、任意に設定できる。本実
施例においては、加熱温度を６５０℃、保持時間を２時
間としており、侵食長は約５０μｍであるので、ガラス
溝間の被置換層であったSiO₂はほぼすべて接合ガラスに
置き換わった。図１０に、この接合方法で得られた接合
強度を従来の接合方法の接合強度と比較を示す。但し測
定試料形状は図１６と同様に１０mm角である。

【００１８】次に、図６で得られたブロックを適当なピ
ッチで切断して得られたピースを図１１に示す。本実施
例においては、ヘッドのアジマスに対応するため、切断
方向θを６度傾けて切断している。図１２に、所定の位
置にギャップ溶着用ガラス溝１４を形成し、低融点ガラ
ス５を溝１４にモールドし、次に所定の位置に巻き線溝
６を施し、ギャップ突き合わせ面を研摩し、磁気ギャッ
プ４のギャップ長に対応する膜厚のギャップ材１７をス
パッタリング法などで形成したピースを示す。なお、本
実施例においては、ギャップ材として、SiO₂を真空蒸着
で形成した。

【００１９】図１３に、図１２で得られた一対のピース
をギャップ材１７を介して加圧しギャップ溶着を行い、
チップに切断した状態を示す。但し図中一点鎖線は、チ
ップの切断線を示す。本実施例では、一対のピースのう
ち片側だけに、巻き線溝６を施してある。また、ギャッ
プ溶着は、低融点ガラス５の作業点である５３０℃で行
った。次に、この切断されたチップの両面を所定のチッ
プ厚みになるように研磨すると、本実施例の図１に示す
積層膜ヘッド即ち磁気ヘッドを得ることができる。

【００２０】実施例２．なお、上記実施例においては、
被置換層８はSiO₂であったが、接合ガラス７に侵食され
れば良いのであって、材料としてはなんら制限を持つも
のではない。また被置換層厚は0.３μｍとしたが、１μ
ｍ以下のいずれの層厚であっても良い。

【００２１】実施例３．また、上記実施例では、非磁性
基板２はMn−Ni系のセラミックを用いているが、CaTiO₃
など他のセラミックであっても良いし、結晶化ガラスな
どのセラミック外のものであっても良い。

【００２２】実施例４．また、上記実施例では、積層膜
１はセンダストとSiO₂から構成されているが、磁性膜と
して、Fe系の微結晶膜やCo系のアモルファスなどであっ
てもよく、接合ガラス７の作業点温度以上の耐熱性を有
していれば、なんら制限を持つものではなく、また絶縁
膜も同様である。更に、積層膜に対しては、基板との整
合性を向上させるために、Crなどの下地膜を形成しても
良く、また磁性膜と絶縁膜との層間に磁気特性の向上や
応力の低減を目的として、Crなどの層を入れても良い。
また、積層膜２と被置換層の層間についても同様であ
り、磁性膜の種類によっては、接合ガラスに侵食される
ものがあるので、この場合は特に、侵食防止膜を挿入す
ると良い。

【００２３】

【発明の効果】本発明の磁気ヘッドは、ヘッドとテープ
などの磁性媒体の摺動する面に露出する、磁気コアであ
る積層膜と非磁性基板の接合層厚を１μｍ以下にし、積
層膜と非磁性基板の接合面のうち、ヘッド摺動面に露出
しない位置にガラス溜まりを設けることにより、磁性媒
体のバインダーなどがヘッドの接合層につまることがな
いので、磁性媒体を傷つけることなく良好なヘッドと磁
性媒体の当たりが得られ、磁気記録装置としての信頼性
を高めることができる。また、ヘッド摺動面に露出しな
い位置にガラス溜まりを設けているので、強い接合力を
有することができ、ヘッドの信頼性を向上させることが
できる。

【００２４】本発明の磁気ヘッドの製造方法は、基板上
にガラスを埋め込むための溝を加工する工程、その溝に
ガラスをモールドし余剰ガラスを除去する工程、上記基
板の溝加工面の裏面上に物理的あるいは化学的蒸着法を
用いて、金属磁性膜あるいは金属磁性膜と絶縁体膜の積
層膜を形成する工程、前工程で形成した磁性膜上に被置
換層を物理的あるいは化学的蒸着法を用いて、所定の膜
厚に形成する工程（以下被置換層形成工程）、以上の工
程で得られた基板を複数枚積み重ねて両端から加圧し、
基板に埋め込まれたガラスが被置換層を所定の量だけ侵
食する温度で、複数枚積み重ねた基板を接合する工程
（以下侵食置換接合工程）、前工程で得られた接合基板
を切断しピースを得る工程、コイル用の巻き線窓になる
溝を前工程で得られたピースに加工する工程、上記工程
で得られた一対のピースをギャップ長に相当する非磁性
材を介して接合する工程を含むものからなるので、接合
層厚を容易に精度良く制御することができる。また基板
接合力は、ガラス溝のガラスによる接合力と侵食置換接
合工程における、被置換層に侵食したガラスの接合力の
合計となり十分の大きさを有するため、摺動面に露出す
る接合層厚を１μｍ以下にしてもヘッドの破壊などが起
こらず製造時の歩留りが向上することにより、安価にヘ
ッドを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る磁気ヘッドを示す斜視
図である。

【図２】本発明の一実施例に係る磁気ヘッドの摺動面を
触針式粗さ計で測定した粗さ状態を示す図である。

【図３】本発明の磁気ヘッドを製造する方法においてMn
−Ni系セラミックである非磁性基板にガラス溝を機械加
工した状態を示す斜視図である。

【図４】図３に示される非磁性基板のガラス溝に棒状ガ
ラスを置き加熱モールドした後研摩機によって余剰ガラ
スを除去した状態を示す斜視図である。

【図５】図４に示される非磁性基板の裏面に積層膜およ
び被置換層を成膜した状態を示す斜視図である。

【図６】図５に示される非磁性基板を複数段積み重ねて
ブロックとし、これを加圧加熱して接合した状態を示す
斜視図である。

【図７】図５に示される非磁性基板を積み重ねた時加熱
接合前の接合面を拡大して示す断面図である。

【図８】図７に示される接合面が加熱され、ガラス溝の
接合ガラスが被置換層を侵食する状態を示す断面図であ
る。

【図９】図８に示される非磁性基板加熱時の接合面にお
ける侵食長と加熱温度、加熱保持時間との関係を示す特
性図である。

【図１０】図６に示される非磁性基板ブロックの接合強
度と従来の接合方法での接合強度との比較を示す特性図
である。

【図１１】図６に示される非磁性基板ブロックを適当な
ピッチで切断して得られたピースを示す斜視図である。

【図１２】図１１に示されるピースにガラス溝を形成し
て低融点ガラスをこの溝にモールドするなどして所定の
加工をしたピースを示す斜視図である。

【図１３】図１２に示されるピースをギャップ材を介し
て加圧し、ギャップ溶着を行い、チップに切断した状態
を示す斜視図である。

【図１４】従来の積層膜ヘッドを示す斜視図である。

【図１５】金属磁性膜と非磁性基板とを接合ガラスで接
合する際のガラス層厚と接合強度との関係を示す特性図
である。

【図１６】従来の積層膜ヘッドにおける摺動面を触針式
の粗さ計で測定した粗さ状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 金属磁性膜と絶縁体膜の積層膜 ２ 非磁性基板 ３ 接合ガラス ４ 磁気ギャップ ５ ギャップ溶着ガラス ６ コイル巻線窓 ７ ガラス溝に充填された接合ガラス ８ 被置換層 １１ ガラス溝 １２ 被置換層のうち接合ガラスに侵食された部分 １３ 被置換層のうち接合ガラスに侵食された長さ １４ ギャップ材 １５ 切断方向 １６ ギャップ溶着用ガラス溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属磁性膜あるいは金属磁性膜と絶縁体
   膜の積層膜からなる磁気コアとそれを両側より挟む非磁
   性基板よりなるコア半体がギャップ長に相当する膜厚を
   有する非磁性体膜を介して接合され、且つ磁気コアと非
   磁性基板の接合を少なくとも一方はガラスにより行って
   いる磁気ヘッドにおいて、ヘッド摺動面に露出する磁気
   コアと非磁性基板の接合ガラスの厚みが１μｍ以下であ
   り、接合面のうちヘッド摺動面に露出しない位置に接合
   ガラスのガラス溜まりを有することを特徴とする磁気ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】 （１）基板上にガラスを埋め込むための
   溝を加工する工程、（２）その溝にガラスをモールドし
   余剰ガラスを除去する工程、（３）溝加工面の裏面上に
   物理的あるいは化学的蒸着法を用いて、金属磁性膜ある
   いは金属磁性膜と絶縁体膜の積層膜を形成する工程、
   （４）積層膜上に被置換層を物理的あるいは化学的蒸着
   法を用いて、所定の膜厚に形成する工程、（５）上記工
   程で得られた基板を複数枚積み重ねて両端から加圧し、
   工程（２）により埋め込まれたガラスが工程（４）で形
   成された被置換層を所定の量だけ侵食する温度で複数枚
   積み重ねた基板を接合する工程、（６）前工程で得られ
   た接合基板を切断しピースを得る工程、（７）コイル用
   の巻き線窓になる溝を前工程で得られたピースに加工す
   る工程、（８）一対のピースをギャップ長に相当する非
   磁性材を介して接合する工程を含むことを特徴とする磁
   気ヘッドの製造方法。