JPS5874581A - セラミツク片の接着方法 - 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】 本発明は、セラミック構成要素を接着する方法に係り、
特にガラスによって接着嘔れるフェライト構成要素を取
扱うのに熱間均衡圧力を使用する磁気ヘッド製造方法に
関する。

磁気ヘッドを製造する際ｖｃは、セラミック材から成る
２つ又はそれ以上の片を接着する必要がしばしば生じる
。フェライトは一般的なコア材でめリ、通常、２つのフ
ェライト片が接着材としてのガラスを使用して互いに接
着さ牡る。フェライト片はガラス接着材が充填嘔扛る磁
気ギヤーツブを形成するように配置さｎる。

非磁性ギャップを有する磁気ヘッドを製造するための公
知方法においては、フェライト材から成るチャネ゛状、
構成要素が・面を形成するそ門ら″′キャップガラスを
充填し得るように配置テ扛る。ガラスは最終的ヘッド形
態においてフェライト構成要素を互いに接着するように
作用する。接着は、対向するフェライト面の間に薄いガ
ラス・ホイルを配置し、フェライト片を互いに押圧しつ
つ加熱によりガラスを軟化させることによって、或は対
向するフェライト面を離隔させ、溶融ガラスを毛細管作
用によってスロットへ流し込むこと゛によって行わ扛る
。

しかし、ギャップにガラスを充填させる際、フェライト
面が十分にぬｉでいない可能性がメジ、空気氷ギャップ
に吸収誓ｆる可能性かめる。空気はセラミックとガラス
との間の反応の結果である。

コア片及び磁気ギャップは一般に非常に／」ンさい。

吸収された空気のためにガラス材中の空所は磁気ギャッ
プの比較的大きな部分を占めそのためにガラスとフェラ
イトとの間の接着が弱くな”る。ガラス中に期成される
空所すなわち泡（ｂｕｂｂｌｅ　）のためにヘッド部分
は劣悪となり、極端な場合には、ヘッド材をすぐさま廃
棄しなければならなくなる。

米国特許第３６８７６５０号匹は、フェライト構成要素
のガラス接着部分に泡が発生するのを防止する方法が開
示す扛ている。この特許の場合、加熱を行って接着を行
う間閉鎖さｎた周囲環境の圧力を低減させ、然る後、熱
を維持しつつ周囲環境の圧力を増大させ−てガラスをギ
ャップに流し込む。次ニ、ガラスを硬化させてフェライ
ト構成要素を接着するために熱が低下させられる。　′
ガラス接着材の溶融疎び流し込みの間、閉鎖きれた周囲
環境の圧力を低下でせると、ガラスが泡立ち、泡が増大
する。高い圧力が必要であることが判明した。　　′：
′ 従って、本発明の目的は、セラミック構成要素がガラス
接着され、然る後にガラス接着材から泡を除去するため
に高い温度及び圧力の環境に置かれるようなセラミック
構成要素の接着方法を提供することにるる。

本発明によるセラミック構成要素接着方法は、所定ギャ
ップ離隔されたセラミック構成要素を適当な位置に置く
過程を含む。ガラス接着材が所定のギャップ内に与えら
れる。ガラスはセラミック片に接触しながら動作点まで
熱処理でれる。然る後、ガラス接着セラミック片は周囲
温度まで冷却される。ガラス接着セラミック片は焼鈍温
度まで冷却し、然る後に室温まで冷却することができる
。

然る後Ｋ、冷却さバたガラス接着セラミック片ハ熱間均
衡圧力閉鎖環境（ｈｏｔ　　１ｓｏａｔａｔｉｃｐｒｅ
ｓｓｕｒｅＣ１ｏｓ’ｅｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　
）中におかれる。ここで構成要素は高圧の不活性気体の
下でガラス軟化点より高い温度まで迅速に加熱される。

次に、温度はガラスの焼鈍点まで低下させられ、ガラス
接着材を焼鈍する間この温度に保持される。次に、ガラ
ス接着構成要素が冷却てれる。

従って、本発明の別の目的は、所定期間の量子活性ガス
圧を使用した高圧環境でろってガラス軟化点より高い高
温環境を使用する、のみで、セラミック構成要素の接着
を改良すること、ニメる。

本発明の別の態様によれば、セラミック構成要素を接着
する方法は、標準的方法によってセラミック構成要素を
接着し、次にガラス接着セラミック構成要素を閉鎖され
た環境に置き、次に閉鎖された環境を排気する。そして
、次に、高圧不活性ガスが導入ざｎ１然る後、閉鎖され
た環境は少くともガラス軟化点まで加熱でれる。この温
度は所定期間の間保持きれ、然る後に、閉鎖された環境
はガラス材の焼鈍温度まで冷却される。ガラス接着され
た構成要素は、ガラスを焼鈍するのに十分な時間の間焼
鈍温度に保持でれる。然る体ニ、閉鎖環境は周囲温度ま
で迅速に冷却され、閉鎖環境は減圧される。

従って、本発明の主目的は、磁気ヘッド製造方法の改良
にめる。１ 不発明の別の目的は、熱間均衡圧力方法を使用すること
によってセラミック構成要素のガラス接・着を改良する
ことに’６る。

本発明の更に別の態様においては、セラミック構成要素
接着方法は、離隔されたセラミック片を閉鎖された環境
へ挿入する過程を含む。接着用のガラスはセラミック片
の間隔に挿入される。セラミック構成要素は少くともガ
ラスの動作点温度まで加熱される。閉鎖された環境は、
熱間均衡圧力形態を得るために不活性ガスを使用して加
圧される。動作点温度はガラスから泡を除去するために
所定期間の間維持される。閉鎖環境は、ガラスの焼鈍温
度まで冷却され、ガラスを焼鈍するためしくその温度に
保持される。然る後に、閉鎖環境は急速に冷却され、不
活性ガスが解放され、構成要素が炉から取り去られる。

本発明のでらに別の目的は、Ｓ、、接着材を流し込んだ
後、加圧室を使用することに：゛゛・よってセラミック
構成要素の接着を改良する方法を提供することにある。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例ニついて説明
する。

不発明の好ましい実施ｆｌｌにおいては、接着材から泡
を除去するようにフェライト片の接着が行われる。好ま
しい接着材はガラスであり、好ましいセラミックはニッ
ケルー亜鉛フェライトでるり、本発明による方法の好ま
しい実・食倒においては熱間均衡圧力炉（ｈｏｔ　　１
ｓｃｏｈｔａｔｉｃ　　ｐｒｅａｓｕｒｅｆｕｒｎａｃ
ｅ）が使用でれ一′。な４．−ｌ以下に述べる好ましい
動作形態は、実施例り、：はいて使用ざｎる特定の構成
要素についてのものｒ６る。

第１図を参照するに、フエ：５１ト・セラミック１０は
、個々の磁気的に絶縁されたブロック１４を形成するた
めに該フェライト１０に切込ま扛る溝１２を含む。例え
ば、ブロックの形のガラス接着材１６はギャップ１２の
上に配置される。第２図の処理においてスロ７　）　１
２にガラス１６が流れ込むようにガラス１６・・、倉溶
かすために構成要素が加熱でれる。然る後に、ガラス中
の泡が第５図の処理過程によって消散される。次に、フ
ェライト１０は破線１８に沿って切断ぢれる。フェライ
ガラスによって磁気的に絶縁され、磁気ヘッドを構成す
るのに適したものにでれる。

第２図を参照するに、第１ステツプ２０は、フェライト
・セラミック片が磁気ギヤツブ番形成する接着のために
離隔される。第１図において、これはフェライト１０中
に溝１２を形成することによって行われる。次の過程２
２ｖｃおいて、第１図のガラス１６のような接着材が、
接着の分野で周知なように毛管現象によってギャップに
挿入され該ギャップに隣接して配置される。次の過程２
４は、構成要素をガラス材の動作点へ加熱することであ
る。この過程において、構成要氷は、ガラスの動作点と
して知られている温度に加熱される空気炉中でほぼｊ気
圧の圧力下ｖｃ＞か詐る。空気炉を使珀賂れる特定の動
作点に到達させるのに必要な温度は、後に第３図を参照
して説明する。第６図は異なった温度におけるガラスの
粘性を示す。

ガラス組成が異なると、種々の温度レンジ“において異
なった粘性が得られること門留意でれ１だい。

次の過程２６において、構成要素がガラスの焼鈍温度に
冷却でれる。次の過程２８において、焼鈍温度が所定期
間の間保持される。次の退社３０において、構成要素は
周囲温度に冷却される。焼鈍過程は絶対必要なものでは
ない。何故なら、□不発明においては再加熱が行われる
からでるる。

第２図に示された処理過程は標準的なものでめシ、次に
本発明の利点を得るのに使用されるガラス接着構成要素
を形成するための本発明による好ましい処理過程でるる
。第４図に示された熱間均衡圧力炉を使用する本発明の
好ましい実施例が第５図に示されている。

本発明の詳細な説明を継続する前に、接着に使用される
ガラス材の粘性について説明することにする。何故なら
、ガラスの粘性は、ガラスの組成及び温度によって異な
ったものとなるからである。通常の温度においては、ガ
ラスの粘性はそれが無限大と考えられるほど高゛い。ガ
畏スの温度が上昇すると、粘性゛が低下し、ガラスは徐
々に液体の様相を呈するようになる。第３図に示されて
いるように、粘性一温度曲線の６つの点は、ガラスが固
体から液体に変化する過程の重要な点におけるガラスの
軟嘔を示す。これらの点は所要のガラス接着材について
一般的に記入でれている。

焼鈍点、軟化点及び動作点についての次の定義はＡｍｅ
ｒｉｃａ　　５ｏｃｉｅｔｙ　　ｆｏｒ　　Ｔｅｓｔｉ
ｎｇＭａｔｅｒｉａｌＫよって使用されているものから
取ったものでるる。焼鈍点は、ガラスの内部応力が短時
間の間にかなり軽減される焼鈍レンジの高端の温度でる
る。焼鈍点は、ガラスの焼鈍点の試験法によって測定さ
れた約１０の１６乗ポアズ゛の粘性に相当する（ＡＳＴ
ＭのＣ，３３６）。焼鈍動作において、ガラスは焼鈍点
より幾分高い温度に加熱され、ゆっくりと幾分偉い温度
に冷却される。

軟化点は、特定の直径及び長ざのファイバがその自重に
よって特定の比率で延びる温度でるる。

この温度は、約１ｏａ”ａ乗ポアズの粘性に相当する。

軟化点において、ガラスは非常に急速に変形し、フェラ
イト片のような他の物体に一粘着を開始する。動作点は
、一般的方法によって熱動作するのに十分な程にガラス
が軟くなる温度でるる。動作点におけるガラスの粘性は
約１０の４乗ポアズである。第６図は好ましい実施例に
おいて使用されるガラスについての粘性曲線のグラフで
ある。

第３図の場合、ガラス材の焼鈍点に到達するＫは４００
℃をわずかに越える温度が必要でるる。ガラスの軟化点
に到達するには５００℃と６００℃の間の温度が必要で
あり、ガラスの動作点に到達するには約７００℃の温度
が必要である。

次に、好ましい実施例方法を実行するのに使用される熱
間均衡圧力炉について説明する。第４図には、このよう
な炉の断面が示ざ扛ている。この炉は、強度の高い鋼か
ら成るエンクロージャ３２を含む。この炉の入口は、ス
テンレス鋼から成る閉鎖体３４によって閉じられる頂部
から形成でれる。炉の内部の台３６はるつぼ３８を支持
する。

台３６並びに加熱要素４０は熱シールドによって包囲さ
れる。加熱要素４０に与えられる電力は電力源４３によ
って制御される。

処理されるべき構成要素４４は複数の構成要素が１つの
動作で処理可能なように支持体４５上に配置される。第
２るつぼ４６は構成要素を完全に囲うためにるつぼ３８
内において該るつぼ５８と逆に配置される。アルミナ粉
末４８Ｆｉ、動作の際に生じるガスが炉を汚染するのを
防止するために第２るつぼ４６の上に配置される。制御
熱電対５゜０は炉内の熱量を測定する。サンンル熱電対
５２は構成要素の温度表示を示す。制御熱電対５０及び
構成要素熱電対５２の出力は温度センサ５４に供給され
る。温度センサ５４Ｉｆｉ炉内の温度を外部に表示する
。真空ポンプ５６Ｆｉ弁６０の制御の下に導管５８を介
して室を排気する。弁６２の制御の下に導管５８を介し
てアルゴンのような不活性ガスが導入される。

次に、第４図の炉を使用する第５図に示された本発明方
法の実施例について説明する。第１の過程６４において
、第２図の方法によって得られたガラス接着でれた構成
要素４４が炉内に挿入でれる。次の過程６６は炉の内部
室を排気することでるる。この過程は、アルゴン・ガス
が入υ込むのを防止するために弁６２が閉成さｆした状
態で真空ポンプ５６を付勢し且つ弁６０をオンに切換え
ることによって行われる。この過程において、室から空
気が除去される。次の過程６８は高圧′７′λゴンを導
入することでるる。この過程においては、弁６０が閉成
され且つ真空ポンプ５６が停止１扛る。そして、高圧ア
ルゴン・ガスを室に導入するために弁６２が開放される
。アルゴン・ガスの初期圧は、４２１．８４２　Ｋｆ／
ｃｍ”　（６ｋｐｓｉ　）Ｋ’ｇれる。然る後に１室は
、ガラス軟化点よシ高い温度（こ扛は所要によりガラス
動作点より高い温度にできる）に急速に加熱される。第
３図に示されたガラスの場合、温度は約５５０°Ｃよシ
も高い温度（この温度は必要に応じて８００℃まで高め
ることができる）加熱できる。好ましい実施例において
は、炉の温度は８００℃に上昇させられる。

アルゴン・ガスの圧力は温度の増大によってほぼ２倍Ｋ
ｎる。従って、炉内圧は４２１．８４２Ｋｆ／ｃｍ　　
、（６ｋｐａｉ　）から８４３．６８４乃至９１３゜９
９４　’１１９／１ｍ　　（１２乃至１５　ｋｐｓｉ　
）Ｋ上昇す　′る。

泡を適当量減少させるＫはこの過程において約２１０．
９２１　Ｋ９７ｃｍ　　（５ｋｐａｉ　）必要でるるこ
とが実験により判明した。この圧力より低いと、泡の数
及び寸法は評価し得るほど低減しない。従って、アルゴ
ン・ガスが冷たい炉にはじめて導入サレる過程６８Ｖｃ
おいテハ、約１０５．４６０５　Ｋｇ／ｃｍ　　（１，
５ｋｐｓｉ　）のガス圧が必要でるる、。

第５図の過程７２において、８００℃という温度が所定
期間の間保持でれる。この所定期間の最小時間は約５分
でるり、最も好ましい時間は約５０分である。次の過程
７４においては、炉が最適焼鈍温度に冷却される。最適
焼鈍温度は、上記実施例において使用されるガラスの場
合、４７４±５（’Ｃ〕　　　。

でるる。焼鈍温度への冷却竺、１急速に行われ、然る後
、過程７６ｖｃおいて接着、芦トして使用されるガラス
の応力を軽減できるように上記焼鈍温度に維持式れる。

好ましい実施例においては、この温度は１時間維持され
る。過程７８において、室が急速に冷却され、次に、過
程８０において炉内の圧力が低減でれる。圧力の低減は
弁６０を開放することによって行われる。冷却の後、過
程８２において構成要素が取り出きれる。

第６図には時間に対してプログラムさ詐た温度サイクル
が示され゛ている。実線８４は実際にプログラムさｆし
たサイクルを示し、破線８６は構成要素の実際の温度を
熱電対５２によって感知したものを示す。プログラムさ
扛たサイクルでは、室をできるだけ急速に約８００℃に
加熱することが必要である。高部８８は、この温度が所
定時間すなわち約３０分の間維持されることを示す。線
８４の部分９０において、炉内温度は約４７４℃に到達
す、るまで急速に冷却される。参照番号９２ｖｃよって
示されるように１．炉は１時間の間約４７４℃に維持さ
れ、その後、：急速に冷却される。全体のサイクルは約
２．５時Ｉｔｈ′要する。線８６中に示された点９４ｖ
Ｃおける温度降下は、炉内圧が低減さ扛た点のものでる
る。この時点では、ガラスの粘性は１０の１６乗ポアズ
より大きい。

第２図及び第５図に示された工程は、第４図に示された
熱間均衡圧力炉内で行うことができる。

ガラス接着処理は、空気炉からＨＩＰ炉へ移すことなく
１つの連続動作ですべて行うことができる。

キー・ポイントは初期接着過程の間炉を大気圧状態に置
くことである。ガラスをギャップに流し込んだ後、高圧
の不活性ガス（少くとも２１゜０．９２１に９／　（’
ｆｆ１２（３ｋｐＢｉ　）好ましくは７０３．０７Ｋｇ
／ｃｍ２（１０ｋｐｓｉ　）　）　カ炉内ＶＣ注入Ｇし
’ｌケｆｌＪｆならない。温度を増加させることによっ
て不活性ガスの圧力を高めることはこのままの状態では
不可能でるる。そのため、過程２０に示されているよう
に、接着のために離隔でれたセラミック部を第４図のＨ
ＩＰ炉に挿入することが行われる。

次の過程２２は、接着のため、にガラスを挿入すること
でるる。過程２．４　において、構成要素はガラスの動
作点、上記実施例において使用されるガラスの場合には
約８００℃に加熱される。

過程６８において、高圧の不活性ガスが導入ちれる。上
述した圧力よりも高い圧力、少くとも２１０．９２１Ｋ
ｇ／ｃｒｎ（３ｋｐｓｉ）が必要でるる。例数なら、加
熱の結果として圧力が上昇することは不可能だからであ
る。過程７２において、′圧力の増加によってガラス中
の泡の寸法及び数を低減できるように所定時間の量温度
が維持される。次に１過程７４においてガラスの焼鈍温
度まで冷却され、過程７６において焼鈍温度が維持され
、過程７８において室が急速に冷却され、過程８０にお
いて圧力が放出され、過程８２において構成要素が取り
出される。

本発明による方法で最も重要な処理シーケンスは、ガラ
スを大気圧状態で接着ギャップに流し込むことと、構成
要素が熱間均衡圧力炉の加圧装置の作用を受けていると
きに温度をガラスの動作点に維持することである。第５
図の処理過程に従つて４２１．８４２Ｙ’４／ｃｍ　　
（６ｋｐｓｉ　）のアルゴン・ガスを加熱することによ
って行うように、加熱された炉を約８４３．６８４乃至
９１３．９９４に９／ｔ−Ｉｎ　（１２乃至１５　ｋｐ
ｓｉ　）Ｋ加圧することは非常に困難なので、第２図及
び第５図の処理過程は好ましいものである。ＨＩＰ炉は
均一な温度を得るように設計され、高いアルゴン・ガス
圧力の下で制御を行う。両方のガラス接着動作、第２図
の動作及び第５図の動作を別個に行う方がよシ容易でろ
ることが判明した。何故なら、セラミック片にガラスを
付することを空気炉内においてより良い制御の下に行う
ことができるからでるる。ＨＩＰ炉の圧力が高いと、セ
ラミック片の整列の検査に対する制御機能が失われてし
まう。

以上、本発明の実施例について説明したが、構成、配列
、使用要素、材料等について種々の変更を行うことがで
きることは当業者には明らかでろろう。例えば、本発明
の範囲を逸脱することなく、異なった種類のガラスを含
’ｔｙ４　＜の接着材及び他のセラミックを使用できる
。へ２ドの磁気ギャップを形成する際の接着１として例
えばエポキシ樹脂を使用できる。、磁気−キツブを形成
するようにフェライト・セラミックを接着するために別
のガラス材も使用できる。本発明の方法を実施するのに
必要な温度及び時間は過度の実験を行うことなく得るこ
とができる。

本発明を実施するには他の形態の炉を使用できることも
明らかでろろう。また、２つあ別個のセラミック片を特
定のギャップをおいてクランプ中で互いに保持しガラス
によって互いに接着することもできる。第１図に示され
ているように、単一ブロック中の離隔したギャップの間
には接着を必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を使用して接着されるセラミ
ック材の一例を示す斜視図、第２図はセラミック構成要
素をガラス接着する標準的処理過程を示す工程図、第３
図は本発明の実施例に使用されるガラスの温度に対する
粘性の変化を示す特性図、第４図は本発明による改良方
法を実施するために使用され名閉鎖環境装置を示す概略
的構成図、第５図は第２″□図に示された工程によって
処理でれたセラミック構成要素に加えられる改良さ扛た
処理過程を示す工程図、第６図Ｆｉ−’％定のガラス及
びセラミック構成要素に第５図の処理を施したときの温
度変化の一例を示すグラフでるる。 １０・・・・フェライト、１２・・・・スロット、１４
・・・・ブロック、１６・・・・ガラス、５２・・・・
エンクロージャ、３８．４６・・・・るつぼ、４０・・
・加熱要素、４４・・・・ガラス接着されたフェライト
、５０・・・・制御熱電対、５２・・・・サンプル熱電
対、５６・・・・真空ポンプ、６０．６２・・・・弁。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コづｆレーション代理人　弁理士　　山　　　本　　　
仁　　　朗（外１名） 賃写

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）離隔されたセラミック片と、該セラミック片の間
   の間隔に配置でれた接着材とを閉鎖された環境におく過
   程と、 前記接着材が前記セラミック片の間の間隔に流れ込む温
   度に前記セラミック片及び接着材を加熱する過程と、 前記加熱された閉鎖環境に高圧不活性ガスを導入する過
   程と、 前記接着材の泡の寸法及び数を低減するのに必要な時間
   の間前記−鎖された環境の温度及び圧力を維持する過程
   と、 圧力を維持しつつ前記セラミック片及び接着材を冷却す
   る過程と、 前゛記閉鎖された環境内の圧力を低減する過程と、を含
   むセラミック片の接着方法。
2. （２）　　ガラぶ接着てれたセラミック片を閉鎖された
   環境におく過程と、 前記閉鎖式れた環境に高圧不活性ガスを導入する過程と
   、 前記閉鎖でれた環境を少くともガラスの軟化点まで加熱
   する過程と、 前記ガラス中の泡の寸法及び量を低減するのに必要な時
   間の間前記閉鎖された環境内の温度を保持する過程と、 前記閉鎖てれた環境の圧力を維持しつつ前記ガラス接着
   されたセラミック片を冷却する過程と、前記閉鎖された
   環境内の圧力を低減する過程と、を含むセラミック片の
   接着方法。