JPH0827904B2 - 磁気ヘッド用コアの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、VTRや磁気ディスク装置等に使用されてい
る記録再生用乃至は消去用の磁気ヘッドコアの製造方法
に係り、特にフェライトコアと称されるフェライト材料
からなるコアにおいて、フェライト部材の接合部分の接
合強度が高く、且つ高精度な磁気ギャップ幅の形成を可
能にした磁気ヘッド用コアの製造方法に関するものであ
る。

（従来技術） 従来から、磁気ヘッド用コアとして、コア材料にフェ
ライトを用いて構成したフェライトコアが知られてい
る。このフェライトコアは、よく知られているように、
一般に一対のフェライト部材にて構成されたリング形状
を為すものであって、その中心部の空間が、コイル巻線
用の孔とされている。より具体的には、第１図に示され
るように、コア半体となる、一般にＣ字形状の一対のフ
ェライト部材2,4が突き合わされて、その間に大きな空
間６が形成され、これがコイル８を巻くための孔とされ
ている。そして、この二つのフェライト部材2,4によっ
て環状の磁路（磁気回路）が構成される一方、かかる磁
路を横切る方向に所定間隙：αの磁気ギャップ10が設け
られており、この磁気ギャップ10によって、それを挟む
フェライト部材2,4の外面を摺動せしめられる磁気テー
プ12や磁気ディスク等の磁気記録媒体に対して、周知の
如く、所定の記録や再生を行なうようになっている。

ところで、このようなフェライトコアの二つのフェラ
イト部材2,4の一方の端部間には、上述のように、所定
間隙：αの磁気ギャップ10が設けられているが、他方の
端部間は、全体として環状の磁路を構成し且つその形態
を固定するためにガラスにて接着されている。

しかしながら、このようなガラスによる接着を行なう
従来のフェライトコアにあっては、その二つのフェライ
ト部材2,4の接合部14の接合強度が低く、後工程におい
て施されるコイル巻装等の取扱い中に、かかる接合部分
が破損するという問題があった。

また、別の後工程において各種のガラスの流込み等の
熱処理が施される際に、この熱処理によって前記接合部
14のガラスが軟化してしまい、これにより、磁気ギャッ
プ幅（α）が変動して、その精度が低下したり、更にか
かる問題を防止するために、軟化温度の異なる２種類以
上のガラスを使用しなければならなかったのである。

更にまた、ガラスを用いて二つのフェライト部材を接
合する場合にあっては、第２図に示される如き治具を用
いて、二つのフェライト部材2,4を仮固定し、その接合
部14及び磁気ギャップ部18に、それぞれ、ガラス16,16
を流し込んで接合させられることとなるが、その際に、
フェライト部材に加わる押圧力が不均一になると、形成
される磁気ギャップ幅の精度が低下するという問題があ
った。

そして、上記の如き問題点を解決するために、本願出
願人は、先に、特開昭60−138710号公報等において、磁
気ヘッド用コアを製造するに際し、環状の磁路を複数個
のフェライト部材にて構成してリング状と為すと共に、
それらフェライト部材の磁気ギャップ形成部分を除く当
接部を固相反応にて直接接合せしめて一体と為す磁気ヘ
ッド用コア及びその製造方法を明らかにした。

要するに、かかる製造方法は、磁気ギャップ幅を想定
するに際して、環状の磁路を構成する二つのフェライト
部材のうち、一方のフェライト部材のギャップ構成面を
化学的処理によってギャップ幅（α）に見合う厚さ分の
み除去せしめた後、ギャップ幅（α）に相当する間隙を
維持したまま、他方のフェライト部材と固相反応にて接
合一体化し、次いで前記間隙にガラスを流し込んだ後、
かかるガラスの充填せしめられた接合体に対して、その
磁気ギャップを外側に露出せしめるための切除操作を施
して、以て目的とするフェライトコアを得ようとするも
のである。

しかしながら、このような製造方法によれば、二つの
フェライト部材を固相反応にて接合一体化するために、
約1100℃〜1250℃まで昇温することとされているが、か
かる温度まで昇温すると、フェライト部材の周囲の雰囲
気中の酸素分圧によって、フェライト外表面だけではな
く、ギャップ幅（α）に相当する間隙部を構成するフェ
ライト表面においても、フェライトの一成分たる亜鉛の
揮散や酸化還元反応が惹起され、以て磁気ギャップ幅
（α）に±0.1μｍ以上のバラツキが生じてしまうので
ある。

ところが、最近の磁気記録媒体における高密度化に伴
って、記録波長が短くなると共に、コアの磁気ギャップ
幅に対しては、狭ギャップ且つ高精度が要求されてきて
いる。例えば、VTR画像用磁気ヘッド用コアでは0.4±0.
03μｍ、FDD及びRDD用磁気ヘッド用コアでは0.8±0.08
μｍの磁気ギャップ幅及び精度が要求されているのであ
る。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為
されたものであって、その解決すべき課題とするところ
は、複数のフェライト部材にてリング状のコアを形成す
る磁気ヘッド用コアの製造方法において、フェライト部
材の接合強度が高く、且つ高精度な磁気ギャップ幅を有
する、品質が良好で、しかも安定した磁気ヘッド用コア
を、安価に製造する方法を提供することにある。

（解決手段） そして、本発明にあっては、かかる課題解決のため
に、コイル巻線用の孔の存在にてリング形状を呈し、環
状の磁路が形成されると共に、該磁路を横切る方向に所
定間隙の磁気ギャップが設けられてなる磁気ヘッド用コ
アにおいて、かかる磁路を複数個のフェライト部材にて
構成してリング状と為すと共に、それらフェライト部材
の前記磁気ギャップ形成部分を除く当接部を炉内におい
て固相反応にて直接接合せしめて一体と為すに際し、最
高保持温度を850〜1080℃とし、且つ850℃以上の温度で
は炉内を密閉雰囲気として、雰囲気ガスが流動しないよ
うにしつつ、かかる850℃以上の温度における雰囲気中
の酸素濃度を30〜2000ppmの範囲内で制御して、焼結さ
せるようにしたことを特徴とする磁気ヘッド用コアの製
造方法を、その要旨とするものである。

このような本発明の製造方法に従えば、磁気ギャップ
幅に相当する間隙部分において、フェライトの周囲の酸
素濃度によって惹起される亜鉛の揮散や酸化還元反応
を、効果的に制御せしめ得ることとなり、以て磁気ギャ
ップ幅の精度を著しく向上せしめ得て、従来法では実現
の困難であった±0.1μｍ以内の精度を達成することが
可能となったのである。

また、本発明にあっては、従来の磁気ヘッド用コアの
製造方法（製造工程）と同様の工程が採用され得るた
め、製造工程が簡略であり、更にかかる方法によって、
接合される複数のフェライト部材の当接部にガラス等の
異相が全く存在しない、且つ接合強度の高い磁気ヘッド
用コアを製造することが出来ることとなったのである。

ところで、かかる本発明にあっては、固相反応による
フェライト部材の焼結に際し、その最高保持温度（最高
到達温度）は850〜1080℃の範囲において選定されるこ
とが必要である。即ち、かかる最高保持温度は、低けれ
ば低い程、フェライト表面がギャップ形成部位等の亜鉛
の揮散や酸化還元反応が惹起され難くなるため、磁気ギ
ャップ幅の精度を向上させる上においては有利である
が、850℃未満の温度では、固相反応を起こすために必
要な物質の拡散が活発に行なわれないのである。また、
1080℃を越えるようになると、亜鉛の揮散や酸化還元反
応が活発になるため、周囲の雰囲気中の酸素濃度の制御
に高精度な再現性が要求され、製品の詰め量、汚れ等の
微妙な要因まで制御する必要が生じ、酸素濃度の制御が
困難となる。更に、フェライト部材として多結晶フェラ
イト材料を使用した場合にあっては、昇温することによ
りサーマルエッチングが惹起され、磁気ギャップの構成
面に凹凸が発生するようになるところから、焼結温度は
低いことが望ましく、それ故、余りにも高い焼結温度は
避けるべきであって、一般に1080℃以下が望ましい。

また、固相反応時の雰囲気中の酸素濃度は、亜鉛の揮
散や酸化還元反応の反応速度に及ぼす影響が大きいとこ
ろから、磁気ギャップの精度をより向上させるために
は、磁気ギャップ幅（α）に相当する間隙部分のフェラ
イト表面における酸化還元反応が平衡状態にあることが
望ましい。それ故、一般に、その酸素濃度としては、温
度、フェライトの組成及び単結晶使用の場合には、その
結晶方位等によって適宜に選択されることとなるのであ
るが、本発明にあっては、特に、最高保持温度が850〜1
080℃とされているところから、磁気ギャップ精度を±
0.08μｍ以内とする必要がある場合、その酸素濃度は30
〜2000ppmの範囲内に制御されることが必要であり、好
ましくは100〜1000ppmの範囲内に制御されることが必要
である。

さらに、本発明にあっては、磁気ギャップ精度を効果
的に高め、特に従来から望まれていた±0.1μｍ以内、
有利には±0.03μｍ以内の精度を実現するためにも、フ
ェライト部材の焼結が進行している温度、換言すれば、
亜鉛の揮散や酸化還元を含め、フェライト部材表面での
物質の移動が活発に行なわれている温度（850〜1080
℃）においては、周囲の雰囲気ガスが流動しないように
する必要がある。即ち、磁気ギャップ幅に相当する間隙
部分の長手方向（コア横方向）において、雰囲気ガスの
流動が行なわれていると、酸素濃度に分布が生じ、その
結果、温度に応じて磁気ギャップ幅に分布が生じるから
である。それ故、850℃以上の温度では、雰囲気ガスの
導入を一旦停止し、炉内を密閉することが必要であり、
少なくとも炉内を最高保持温度にて維持している間は、
炉内を密閉しておくことが、より望ましい。

なお、本発明にて用いられるフェライト部材として
は、単結晶フェライト材、多結晶フェライト材、若しく
はそれらの複合材の何れであってもよいが、単結晶の表
面は焼結に対して活性が低く、単結晶同士では固相反応
によって一体化するのは困難であるところから、二つの
フェライト部材を固相反応によって一体化させるために
は、少なくとも一方のフェライト部材において、その当
接面が多結晶フェライトにて構成されていることが望ま
しい。また、磁気ギャップ構成面に多結晶が存在する
と、温度上昇に伴って、その表面がサーマルエッチング
を受け、磁気ギャップ構成面に凹凸が発生せしめられ
て、磁気ギャップ幅の精度の低下を招くこととなるた
め、最も好ましくは、磁気ギャップ構成面の両側が、共
に単結晶にて構成されることとなる。上記の点に鑑み
て、接合されるフェライト部材の少なくとも一方が、そ
の接合面は多結晶であり、且つ磁気ギャップ構成面は単
結晶である複合材にて構成されていることが望ましいの
である。

また、かかる固相接合されるフェライト部材同士は、
より好適には、同一組成のものであり、更には同一製造
ロットのものが望ましい。即ち、接合されるフェライト
部材同士が異なる組成にて構成されたものである場合に
は、その熱膨張率が異なるところから、焼結後の降温時
に歪が生じ、磁気ギャップ幅を形成する間隙部分が変形
することとなり、また組成により各温度における平衡酸
素濃度も異なるため、磁気ギャップ幅の精度を向上させ
るために必要な適切な酸素濃度を選定することが困難と
なるのである。更に、フェライト部材の組成が同一であ
っても、それらフェライト部材が、それぞれ異なる製造
ロットにより焼成された場合にあっては、その温度条
件、雰囲気条件が僅かに異なるため、各フェライト部材
内の酸素濃度にも影響を与え、その熱膨張率、平衡酸素
濃度が微妙に異なることとなる。従って、接合されるフ
ェライト部材は、同一組成且つ同一製造ロットのものを
使用することが望ましいのである。

ところで、かくの如き本発明の従って磁気ヘッド用コ
アを製造するに際しては、例えば、先の特開昭60−1387
10号公報に開示した如き工程が、好適に採用されること
となるのである。即ち、第３図に概略的に示されている
ように、（ａ）一対のフェライト部材のうち一方のフェ
ライト部材22に対して、コイル巻線用の孔34を形成する
ための溝28、及びギャップ構成面30を仕切る仕切り溝26
を、それぞれ加工する溝加工工程と、（ｂ）かかる溝加
工工程に先立って若しくはその後に、前記フェライト部
材22の磁気ギャップ構成面30に対して、研削加工或いは
リン酸等による化学的処理により、所定の深さ：βだけ
表面を除去せしめるギャップ加工工程と、（ｃ）それら
溝加工工程並びにギャップ加工工程の施されたフェライ
ト部材22を、その加工の施された面を間にして、他方の
フェライト部材24と突き合わせ、二つのフェライト部材
22,24の当接部分を、固相反応により直接接合せしめ
て、一体化せしめる接合工程と、（ｄ）該固相接合され
たフェライト接合体32の磁気ギャップ36形成部にガラス
38を流し込むガラス溶融工程と、（ｅ）かかるガラス溶
融工程を経たフェライト接合体32を、磁気ギャップ36が
外側に露出されるように、所定の厚みに切り出すスライ
ス工程とを含む方法が好適に採用され、以て磁気テープ
等の磁気記録媒体が摺接せしめられる面42を有する、目
的とするフェライトコア40が製造されるのである。

（実施例） 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更
に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、その
ような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるも
のでないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修
正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべ
きである。

実施例 １ 先ず、化学組成がFe₂O₃:53.8モル％、ZnO:16.7モル
％、MnO:29.5モル％からなるMn−Znフェライト多結晶及
び単結晶より構成される単結晶・多結晶複合材の二つを
用いて、第４図に示される如き構造のフェライト部材を
作製した。

すなわち、前記組成の単結晶・多結晶複合材のうちの
一方のフェライト部材50において、その単結晶部分50a
に、50℃のリン酸水溶液中にて60分間化学エッチングを
施すことにより、該フェライト部材50を0.4μｍの深さ
に亘って除去せしめる一方、他方のフェライト部材52の
前記フェライト部材50対向面には、コイル巻線用の溝56
とギャップガラスの流込み用の溝54を、ダイヤモンドカ
ッターによる機械加工によって、それぞれ設けた。な
お、第４図において、50bはフェライト部材50の多結晶
部分であり、また52a,52bはそれぞれフェライト部材52
の単結晶部分、多結晶部分である。

そして、これら加工の施された二つのフェライト部材
50,52を、それぞれの加工の施された面が突き合わされ
た状態において、それらの間に（水:1容量部＋濃硝酸:1
0容量部）水溶液を付与して、仮固定した後、内壁面が
同一組成の多結晶フェライトで囲まれたアルミナ製の鞘
内にセットせしめ、第５図に示される如き温度と雰囲気
スケジュールに従って、焼結し、固相反応させた。な
お、かかる固相反応磁の炉内における最高保持温度とし
ては、900℃〜1250℃の範囲において、50℃間隔で設定
し、また酸素濃度に関しては、850℃まで昇温したとこ
ろで、500ppmの（O₂＋N₂）混合ガスを30分間流して、ガ
ス置換した後、炉内を密閉した。

このようにして得られたフェライト接合体に対して、
磁気ギャップ部58の間隙にガラスを流し込んだ後、磁気
ギャップ部58が露出するまで研磨して、所定の環状の磁
路を有するフェライトコアを形成した。

かくして得られたフェライトコアにおいて、その磁気
ギャップ幅を測定し、その結果を、第６図に示す。

かかる第６図の結果より明らかなように、路内の最高
保持温度が低い程、磁気ギャップ幅のばらつきが少な
く、例えば、1050℃以下においては、±0.04μｍ以内の
ばらつきであるのに対して、1100℃以上では±0.07μｍ
以上のばらつきとなることから、本発明に従って得られ
る磁気ヘッド用コアにおいて、そのギャップ幅の精度が
著しく向上していることが認められた。

実施例 ２ 実施例１と同一の組成及び構造のフェライト部材を用
い、更に同様の方法に従ってフェライトコアを製造する
に際し、二つのフェライト部材50,52を固相反応により
接合する際の炉内を密閉した場合と、炉内への雰囲気ガ
スを流し続けた場合とにおいて、形成される磁気ギャッ
プ幅の精度をそれぞれ測定した。

なお、最高保持温度は1000℃とし、また酸素濃度は、
850℃の温度において500ppmの（O₂＋N₂）混合ガスを30
分間流して、ガス置換することにより、調整した。その
後、一方の炉内を密閉すると共に、他方の炉内へは1.0
／分の流量において雰囲気ガスを流し続けた。

かくして得られた磁気ギャップ部58の幅を測定したと
ころ、炉内を密閉した場合には、磁気ギャップ幅が0.35
±0.03μｍであったのに対し、密閉しないでガスを流通
させた場合にあっては、0.35±0.06μｍであった。

かかる結果より明らかなように、炉内を密閉した場合
の方が、ガスを流通させた場合より、磁気ギャップ幅の
ばらつきが1/2に縮小することが認められた。

実施例 ３ 実施例１と同一の組成及び構造のフェライト部材を用
いて、更に同様の方法に従ってフェライトコアを製造す
るに際し、固相反応時の酸素濃度の磁気ギャップ幅に対
する影響を調べた。

最高保持温度は1000℃とし、酸素濃度については、85
0℃において各種濃度の混合ガスを30分間流して、それ
ぞれガス置換し、各種濃度のガス雰囲気を構成した。更
に、ガス置換後も、各種濃度の雰囲気ガスを0.5／分
の流量にて流し続けた。その結果を、第７図に示す。

かかる結果より明らかなように、酸素濃度が200ppm付
近での磁気ギャップ幅の精度が最も良好であり、酸素濃
度で高過ぎても、また低過ぎても、磁気ギャップ幅のバ
ラツキが大きくなることが判った。更に、酸素濃度が低
くなるに従ってエッチングによって除去されたギャップ
幅規定用の溝の深さよりも、形成された磁気ギャップの
幅の方が広くなっていることから、フェライトの磁気ギ
ャップ形成面からの亜鉛や酸素の揮散が認められ、また
酸素濃度が高くなるに従って、形成された磁気ギャップ
の幅が狭くなっていることから、磁気ギャップ形成面に
おいて酸化が生じていることが認められた。それ故、固
相反応時においては、磁気ギャップ形成面付近の酸素濃
度が平衡酸素濃度となっていることが望ましいことが判
った。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明に従う磁気ヘ
ッド用コアの製造手法によれば、磁気ギャップの幅のバ
ラツキを±0.03μｍ以内とすることが出来、以て磁気ギ
ャップの精度が一層向上されることとなり、またフェラ
イト部材が固相反応により直接接合せしめられて一体化
されているため、かかる接合部分の強度も向上せしめら
れ、且つ製造工程が簡略であるところから、品質の高い
磁気ヘッド用コアを安価に製造することが可能となった
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の磁気ヘッドの構造を示す説明図であり、
第２図は従来の磁気ヘッド用コアを製造する際の一工程
説明図であり、第３図は磁気ヘッド用コアの製造例を工
程的に概説するための説明図である。第４図は、実施例
において採用されるフェライト材の組合せ形態を示す説
明図であり、第５図は、実施例１における温度及び雰囲
気スケジュールのグラフであり、第６図は、実施例１に
おける磁気ギャップ幅の精度に及ぼす最高保持温度の影
響を示すグラフであり、また第７図は、磁気ギャップ幅
の精度に及ぼす酸素濃度の影響を示すグラフである。 2,4,22,24,50,52:フェライト部材 10,18,36,58:磁気ギャップ 14:接合部、16,38:ガラス 26:仕切り溝、32:接合体 34:孔、40:フェライトコア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイル巻線用の孔の存在にてリング形状を
   呈し、環状の磁路が形成されると共に、該磁路を横切る
   方向に所定間隙の磁気ギャップが設けられてなる磁気ヘ
   ッド用コアにおいて、かかる磁路を複数個のフェライト
   部材にて構成してリング状と為すと共に、それらフェラ
   イト部材の前記磁気ギャップ形成部分を除く当接部を炉
   内において固相反応にて直接接合せしめて一体と為すに
   際し、最高保持温度を850〜1080℃とし、且つ850℃以上
   の温度では炉内を密閉雰囲気として、雰囲気ガスが流動
   しないようにしつつ、かかる850℃以上の温度における
   雰囲気中の酸素濃度を30〜2000ppmの範囲内で制御し
   て、焼結させるようにしたことを特徴とする磁気ヘッド
   用コアの製造方法。