JPH06274817A

JPH06274817A - 磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH06274817A
Application number: JP6223793A
Authority: JP
Inventors: Hironari Eguchi; 裕也江口; Fusashige Tokutake; 房重徳竹; Tadatoshi Hirata; 忠敏平田; Tatsuo Hisamura; 達雄久村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】接合強度が高く信頼性に優れた磁気ヘッドを
歩留りよく製造する。【構成】積層型ビデオヘッドを作成するに際して、第
１の磁気コア基板６に成膜される金属磁性膜４の膜面上
に、Ｃｒ等よりなる第１の金属層１１をスパッタリング
によって成膜する際、そのスパッタ条件を最適化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばビデオテープレ
コーダ（以下、ＶＴＲと称する。）等に搭載される磁気
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、膜厚の薄い金属磁性膜を絶縁膜
を介して何層にも積層してなる積層膜を一対の非磁性材
料よりなる磁気コア基板によって挟み込んでなる一対の
磁気コア半体を、互いの突合わせ面に露出する金属磁性
膜同士を突合わせ、その突合わせ面間に磁気ギャップを
形成してなる，いわゆる積層型のビデオヘッドが提案さ
れている。

【０００３】かかる積層型のビデオヘッドを製造する場
合、金属磁性膜が成膜された磁気コア基板と、この金属
磁性膜を膜厚方向から挾み込む磁気コア基板とを高融点
ガラスを用いた高温プロセスによって接合するようにし
ている。

【０００４】積層型ビデオヘッドに限らず、一般に磁気
ヘッドの作製において融着ガラスを用いた場合、ガラス
接合時の融着温度が極めて高いことから、耐熱性に劣る
アモルファス合金等のような磁気特性に優れた磁性材料
を使用できないという欠点がある。また、ガラスによる
金属磁性膜が侵食されたり、リップル（疑似ギャップ）
等の原因となる反応が生じることがある。

【０００５】これらを回避するためにさらに従来におい
ては、ガラス融着に変えて金属磁性膜面とこの金属磁性
膜を挾み込む一方の磁気コア基板の主面にＣｒよりなる
第１の金属層をそれぞれ成膜した後、この第１の金属層
上にＡｕよりなる第２の金属層を成膜して、これら第２
の金属層同士の低温金属拡散接合により、上記一対の磁
気コア基板を接合一体化する方法が提案されている。

【０００６】Ａｕによる熱拡散は、ガラス接合による融
着温度に比べて極めて低温で行われるため、熱膨張に起
因する歪みの影響や疑似ギャップの発生がなく、さらに
は結晶化による磁気特性の劣化も防止できるという利点
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、積層型磁気
ヘッドの作製に低温金属拡散接合を用いた場合、膜厚の
薄い金属磁性膜の成膜には通常の単層膜の成膜とは違
い、その成膜工程が複雑になるため、ゴミ等による突起
が発生しやすく、それが原因となって接合力が弱まる。
特に、金属にはガラス融着のような充填性がないため、
金属膜の成膜量より大きいゴミ等が付着した場合には、
加工歩留りが大幅に低下するばかりか、ヘッドが作成で
きない虞れもある。

【０００８】これを回避するために、酸化クロムテープ
等によって積層膜表面をテープラップして当該積層膜表
面の突起を削り取ることにより、接合強度を高めること
が行われている。この方法を採用すれば、接合強度は向
上するが、実際に接合面に垂直に荷重を加えて破壊した
ときの力（抗折強度）を測定したところ、本来低温金属
拡散接合が持っている強度よりも弱い強度でしかないこ
とが判った。

【０００９】原因を探るため、本願出願人は剥離面を観
察したところ、積層膜と第１の金属層との境界で剥離し
ていることが判った。これは、テープラップによって金
属表面が変質し、第１の金属層の付着力が減少したもの
と考えられる。

【００１０】そこで本発明は、かかる従来の課題を解決
するべく提案されたものであって、接合強度の高い信頼
性に優れた磁気ヘッドを歩留りよく製造することができ
る磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、第１の磁気コア基板の一主面に金属磁
性膜が成膜され、その金属磁性膜を膜厚方向より第２の
磁気コア基板によって挟み込んでなる一対の磁気コア半
体を、互いの突合わせ面に露出する金属磁性膜同士を突
合わせてその突合わせ面間に磁気ギャップを形成してな
る磁気ヘッドの製造方法において、上記第１の磁気コア
基板に成膜される金属磁性膜面上及び第２の磁気コア基
板の主面上にそれぞれ第１の金属層を、１＜スパッタパ
ワー密度＜１１、０＜逆スパッタパワー密度＜０．５、
逆スパッタパワー密度＜−０．０８３×スパッタパワー
密度−０．００２５Ｔ＋０．８（但し、Ｔは基板温度）
なる条件で成膜した後、この第１の金属層上に第２の金
属層を成膜してこれら第２の金属層同士を低温金属拡散
接合により接合一体化することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明においては、金属磁性膜上に成膜する第
１の金属層の成膜条件を最適化してスパッタリングする
ので、第１の金属層と金属磁性膜間の接合強度が大幅に
向上する。

【００１３】

【実施例】本発明を適用した具体的な実施例について図
面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施例で
は、何処と何処の部分の接合強度を高めるかを明確なも
のとするために、本発明の方法によって作成される磁気
ヘッドの構成について簡単に説明し、その接合部分につ
いての接合方法を具体的に説明する。

【００１４】本実施例の製法によって作成する磁気ヘッ
ドは、図１に示すように、一対の磁気コア半体１，２が
ギャップ接合されることにより、その突合わせ面間に記
録再生ギャップとして動作する磁気ギャップｇを形成し
てなっている。

【００１５】これら一対の磁気コア半体１，２は、磁気
ギャップｇのトラック幅Ｔｗと同一寸法とされた厚みを
有する金属磁性膜３，４と、この金属磁性膜３，４を厚
み方向より挾み込む非磁性材料よりなる第１の磁気コア
基板５，６と第２の磁気コア基板７，８とから構成され
ている。

【００１６】上記金属磁性膜３，４は、高周波数領域で
の渦電流損失を低減するために例えばＳｉＯ₂等からな
る絶縁膜を介して膜厚の薄い磁性金属膜を何層にも積層
した積層膜とされている。この積層膜を構成する磁性金
属材料には、高い飽和磁束密度を有し且つ軟磁気特性に
優れた強磁性材料が使用されるが、かかる磁性材料とし
ては従来から公知のものがいずれも使用でき、結晶質、
非結晶質を問わない。

【００１７】例示するならば、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合
金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ
−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ−Ｇａ−
Ｇｅ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓ
ｉ−Ａｌ系合金等の強磁性金属材料、あるいは、Ｆｅ−
Ｇａ−Ｓｉ系合金、さらには、上記Ｆｅ−Ｇａ−Ｓｉ系
合金の耐蝕性や耐摩耗性の向上を図るために、Ｆｅ，Ｇ
ａ，Ｃｏ（Ｆｅの一部をＣｏで置換したものを含む）、
Ｓｉを基本組成とする合金、例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉ
ｒ，Ｒｅ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｈｆ，Ｖの少なくとも1
種を添加したものであってもよい。

【００１８】また、強磁性非晶質金属合金、いわゆるア
モルファス合金（例えば、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの一つ以上
の元素とＰ，Ｃ，Ｂ，Ｓｉの一つ以上の元素となる合
金、またはこれを主成分とし、Ａｌ，Ｇｅ，Ｂｅ，Ｓ
ｎ，Ｉｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｎｂ等を含んだ合金等のメタル−メタロイド系、あるい
はＣｏ，Ｈｆ，Ｚｒ等の遷移元素や希土類元素等を主成
分とするメタル−メタル系アモルファス合金）等が挙げ
られる。

【００１９】一方、第１の磁気コア基板５，６と第２の
磁気コア基板７，８としては、いずれも非磁性材料、例
えばホトセラム等の結晶化ガラスやＣａＯ−ＴｉＯ₂等
のセラミックス材、ヘッド摩耗に有利である耐摩耗材料
（ヘマタイト、ジルコニア）からなる基板等が使用でき
る。また、これらの磁気コア基板は、非磁性材料，フェ
ライト等の磁性材の複合材であってもよい。なお、これ
ら基板のうち第１の磁気コア基板５，６の主面には、上
記積層膜とされる金属磁性膜３，４がスパッタリングに
よって成膜される。

【００２０】上記金属磁性膜３，４が成膜された第１の
磁気コア基板５，６と第２の磁気コア基板７，８は、低
温金属拡散接合によって接合一体化されて磁気コア半体
１，２を構成する。そして、これら磁気コア半体１，２
は、互いの突合わせ面に露出する金属磁性膜３，４の端
面同士を位置合わせしてギャップ接合されることによ
り、その突合わせ面間に記録再生ギャップとして動作す
る磁気ギャップｇを形成する。なお、上記磁気ギャップ
ｇのデプスは、一方の磁気コア半体２の突合わせ面側に
形成される巻線溝９によって規制されるようになってい
る。

【００２１】ここで、低温金属拡散接合というのは、図
２に示すように、第１の金属層１０，１１を金属磁性膜
３，４の膜面上と、この金属磁性膜３，４を挾み込む第
２の磁気コア基板７，８の主面上に成膜し、さらにこの
第１の金属層１０，１１の上に第２の金属層１２，１３
を成膜した後、これら第２の金属層１２，１３同士を突
合わせ低温低圧力をかけることにより接合一体化する方
法である。具体的には、１０ＭＰａ以上の圧力を加えて
３００℃程度の温度で熱処理し、熱処理雰囲気を１０^-5
Torr程度の真空とすることにより、より強固な接合強度
が得られる。なお、第１の金属層１０，１１には、Ｃｒ
の他にＴｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉが使用
できる。また、第２の金属層１２，１３としてＡｕの他
にＰｔ，Ｐｄ，Ａｇ等の貴金属も使用できる。

【００２２】かかる低温熱拡散接合によれば、融着ガラ
スを用いたギャップ接合のような高い熱（例えば５５０
℃）をかける必要がないため、金属磁性膜中の応力，歪
みの低減を図ることができる。したがって、従来融着ガ
ラスを用いた高温プロセスには困難とされていたアモル
ファス合金等の非結晶質合金材料を使用することがで
き、磁気特性の大幅な向上を図ることができる。また、
低温プロセスであることから、リップル等の原因となる
反応を防止できるとともに、融着ガラスによる侵食も回
避できる。

【００２３】そして本実施例では、特に金属磁性膜３，
４と第１の金属層１１との間の剥離を防止するために、
以下の実験結果から上記第１の金属層１１をスパッタリ
ングによって成膜する際のスパッタ条件を最適化するこ
とにより、これらの接合力を高めることができることを
見出した。

【００２４】先ず、第１の金属層１１の成膜時の逆スパ
ッタパワー、基板温度、スパッタパワーの条件について
検討して見た。その結果を図３に示す。

【００２５】この結果からわかるように、金属磁性膜
３，４を成膜した後、この金属磁性膜３，４の表面を酸
化クロムテープ等によってテープラップしたものはしな
いものより、また第１の金属層１１の逆スパッタパワー
が大きい程、また基板加熱をしたものがしないものよ
り、抗折強度が大きくなっていることがわかった。

【００２６】次に、抗折強度とこれらのスパッタ条件と
の関係を定量的に調べた。ターゲット基板間距離を１５
ｃｍ、スパッタガス圧０．６Ｐａ、逆スパッタガス圧
０．２Ｐａと固定し、スパッタパワー密度，逆スパッタ
パワー密度を変化させたときの接合面の抗折強度を求め
た。その結果を図４に示す。

【００２７】接合力は、通常のガラス融着で得られる接
合力よりも大きければ信頼性の面で十分である。例え
ば、ガラス融着における接合力は、例えば４×１０^-7Ｎ
／ｍ²程である。接合力がその値以上となるスパッタ条
件は、逆スパッタパワー密度が０．１×１０^-4ｗ／ｍ²
のとき、７．８×１０^-4ｗ／ｍ²以上のスパッタパワー
密度が必要、また逆スパッタパワー密度が０．２３×１
０^-4ｗ／ｍ²のとき、６．２×１０^-4ｗ／ｍ²以上のス
パッタパワー密度が必要、逆スパッタパワー密度が０．
４６×１０^-4ｗ／ｍ²のとき、３．６×１０^-4ｗ／ｍ²
以上のスパッタパワー密度が必要である。

【００２８】また、加工精度の上でスパッタ膜厚のコン
トロールが必要であるが、スパッタパワー密度が１１×
１０^-4ｗ／ｍ²を超えるとレートがかなり高くなり、膜
厚の制御が難しくなる。また、電源の性能面からも上限
である。一方、逆スパッタパワー密度に関しては、０．
５×１０^-4ｗ／ｍ²が性能限界である。以上の結果か
ら、図５に示す斜線部領域が良好な接合力を得るスパッ
タ条件の範囲となる。

【００２９】次に、基板温度を上昇させたときの抗折強
度を調べてみた。基板温度の上昇は、１７０℃の場合は
抵抗加熱、２２０℃の場合は抵抗加熱とランプ加熱の併
用により行った。このとき逆スパッタパワー密度は、
０．２３×１０^-4ｗ／ｍ²と固定した。その結果を図６
に示す。

【００３０】この結果より、抗折強度の限界となるスパ
ッタパワー密度を求め、逆スパッタパワー密度の効果が
室温（２０℃）時と同じであると仮定して、良好な接合
が得られるスパッタ領域を示したものが図７である。

【００３１】この図７中、直線Ａ₁の位置は基板温度に
よってＡ₁→Ａ₂→Ａ₃のように変化し、基板温度が高
くなればなる程その領域が広がる。また、直線Ａは、基
板温度Ｔ℃に対して逆スパッタパワー密度＝−０．０８
３×スパッタパワー密度−０．００２５Ｔ＋０．８と表
せる。

【００３２】以上の実験から、以下のスパッタ条件で第
１の金属層１１を成膜すると、接合強度は十分となる。
すなわち、第１の金属層１１をスパッタリングによって
成膜するに際しては、１≦スパッタパワー密度≦１１、
０≦逆スパッタパワー密度≦０．５、逆スパッタパワー
密度≧−０．０８３×スパッタパワー密度−０．００２
５Ｔ＋０．８（但し、Ｔは基板温度）なるスパッタ条件
の下に行う。

【００３３】ここで、第１の金属層１１を成膜する前に
逆スパッタ〔Ａｒイオンをスパッタ成膜面（金属磁性膜
３，４の膜面）にぶつける〕するのは、テープラップに
よる金属磁性膜３，４の表面変質をエッチングして、第
１の金属層１１との接合力を高めるためである。

【００３４】以上の条件で第１の金属層１１を成膜すれ
ば、低温金属拡散接合が持っている接合力により、上記
金属磁性膜３，４と第１の金属層１１との接合強度を高
めることができる。したがって、その後に行われるヘッ
ド加工工程において、膜剥がれを防止でき、加工歩留り
を大幅に向上させることができる。

【００３５】なお、第２の磁気コア基板７，８の主面に
第１の金属層１０を成膜するに際しても前述のスパッタ
条件に基づいて行うことにより、やはりこの第２の磁気
コア基板７，８と第１の金属層１０との接合強度を高め
ることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の製造方法によれば、金属磁性膜上に成膜する第１の
金属層の成膜条件を最適化してスパッタリングしている
ので、この第１の金属層と金属磁性膜間の接合強度を大
幅に向上させることができ、その後のヘッド加工工程に
おける膜剥がれを回避することができ、信頼性の高い磁
気ヘッドを歩留り良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した磁気ヘッドの斜視図である。

【図２】第１の磁気コア基板と第２の磁気コア基板を低
温金属拡散接合する前の状態を示す要部拡大斜視図であ
る。

【図３】第１の金属層の成膜時における逆スパッタパワ
ー密度、基板温度、スパッタパワー密度の条件について
検討した際の特性図である。

【図４】逆スパッタパワー密度を変化させたときのスパ
ッタパワー密度と抗折強度の関係を示す特性図である。

【図５】図３の特性図から得られる逆スパッタパワー密
度とスパッタパワー密度の関係を示す特性図である。

【図６】基板温度を変化させたときの抗折強度とスパッ
タパワー密度の関係を示す特性図である。

【図７】良好な接合強度が得られるスパッタ領域を示す
特性図である。

【符号の説明】

１，２・・・磁気コア半体３，４・・・金属磁性膜５，６・・・第１の磁気コア基板７，８・・・第２の磁気コア基板１０，１１・・・第１の金属層１２，１３・・・第２の金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久村達雄東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の磁気コア基板の一主面に金属磁性
膜が成膜され、その金属磁性膜を膜厚方向より第２の磁
気コア基板によって挟み込んでなる一対の磁気コア半体
を、互いの突合わせ面に露出する金属磁性膜同士を突合
わせてその突合わせ面間に磁気ギャップを形成してなる
磁気ヘッドの製造方法において、上記第１の磁気コア基板に成膜される金属磁性膜面上及
び第２の磁気コア基板の主面上にそれぞれ第１の金属層
を、１≦スパッタパワー密度≦１１、０≦逆スパッタパ
ワー密度≦０．５、逆スパッタパワー密度≧−０．０８
３×スパッタパワー密度−０．００２５Ｔ＋０．８（但
し、Ｔは基板温度で単位は℃，パワー密度の単位は１０
^-4ｗ／ｍ²）なる条件で成膜した後、この第１の金属層
上に第２の金属層を成膜してこれら第２の金属層同士を
低温金属拡散接合により接合一体化することを特徴とす
る磁気ヘッドの製造方法。