WO2001003128A1 - Sealing glass for magnetic head and magnetic head using the same - Google Patents

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Shinya Hasegawa
Tetsuya Kamimoto
Hideo Torii
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    • C03C8/245—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders containing more than 50% lead oxide, by weight
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    • G11B5/1335—Assembling or shaping of elements

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic head suitable for recording and reproducing a large amount of magnetic information on a magnetic recording medium, and further for joining a pair of magnetic core halves constituting such a magnetic head.
  • a magnetic head suitable for recording and reproducing a large amount of magnetic information on a magnetic recording medium, and further for joining a pair of magnetic core halves constituting such a magnetic head.
  • the magnetic head is designed to be compatible with high-capacity magnetic recording media by using a magnetic material with a high saturation magnetic flux density for the core and narrowing the gap length.
  • a magnetic material with a high saturation magnetic flux density eg, Fe-Ta-N, Fe-Nb-N,
  • a metal-in-gap (MIG) head has been proposed in which a magnetic material such as Zr-N (hereinafter abbreviated as a magnetic material) is applied in a thin film shape.
  • a magnetic material such as Zr-N (hereinafter abbreviated as a magnetic material) is applied in a thin film shape.
  • FIG. 1 shows the structure of the MIG head. Ferrite magnetic core half 1,
  • Metal ferromagnetic films 3 and 4 having a high saturation magnetic flux density are formed on the surface facing the magnetic gap 2, and the surfaces facing the magnetic gap are abutted via the magnetic gap material 5.
  • the MIG head is manufactured by a process schematically shown in FIG. First, a winding groove 10 and a glass groove 11 are formed in a pair of ferrite cores (a). Next, a track groove 12 for defining a track width is formed (b). Further, metal ferromagnetic films 3 and 4 (not shown) are formed on the polished surface facing the magnetic gap, and a magnetic gap material 5 (not shown) is formed thereon. Then, the front sealing glass 6 and the back sealing glass 7 are arranged with their magnetic facing surfaces abutting each other (c), and the pair of core halves are joined by heat treatment (d).
  • the magnetic core block in which the sealing glass is molded and the ferrite core is joined is cut and polished to a predetermined thickness to produce the magnetic head chip 13 (e).
  • the magnetic head chip is processed such as base bonding and winding, and the magnetic head is completed.
  • the molding of the sealing glasses 6 and 7 must be usually performed at about 500 ° C. so as not to impair the magnetic properties of the magnetic film.
  • the back sealing glass 7 on the back gap side is sealed by using a sealing glass having an operating temperature of about 500 ° C. and flowing the glass by heating and softening the glass.
  • the working temperature suitable for the back sealing glass is 0.490 to 52 ° C. Note that the working temperature is a temperature at which the viscosity of the glass is approximately in the 1 0 3 P a ⁇ s.
  • the thermal expansion coefficient of the back sealing glass is (75 to 100) X 10— “C —1 is desirable (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-180310).
  • sealing glass having a working temperature higher than 500 ° C. is used, and the heating temperature is set to about 500 ° C. It is sealed by applying pressure and pushing it.
  • the heating temperature is set to about 500 ° C. It is sealed by applying pressure and pushing it.
  • the glass is sealed by pouring in a glass with a low working temperature, the glass has a low viscosity so that it easily reacts with the magnetic film, causing gap collapse and bubbles to occur, deteriorating the magnetic properties.
  • pressure is applied in a state with a high viscosity to push it in, and measures are taken to reduce the mutual reaction.
  • the working temperature of the sealing glass is 540 to 560 ° C.
  • the thermal expansion coefficient of the port sealing glass must be (80 to 95) X 10 ° C- 1 in order to cause appropriate distortion in the magnetic material. Is desirable (for example, JP-A-7-161011).
  • the for front gap side, S I_ ⁇ 2 6-17 weight 0 /. , B 2 ⁇ 3 7-16 wt%, P b O is 60 to 77 wt%, Shiguma110 is 0 to 13 wt%, eight 1 2 ⁇ 3 0 2 wt%, K 2 0 0 to 1 wt%, Na 2 O 0 to 3 wt%, the teeth and 2 ⁇ 3 0-5 wt%, glass of composition B a Omicron is 0-5 wt% is used, the use reverse gear-up side, S i 0 2 1 to 6 weight. /.
  • B 2 0 3 is 7-10 wt%, Pb_ ⁇ 6 0-78 wt%, Z Itashita 10 to 25 wt%, A 1 2 ⁇ 3 0-3 wt%, Z r ⁇ 2 0 8% by weight, BaO is 0 to 3% by weight.
  • / 0 glass is used (for example, JP-A-7-161011 and 8-180310).
  • Fig. 4 shows the outline of the manufacturing process.
  • winding grooves 10, glass grooves 11 and track grooves 12 were formed in a pair of ferrite core halves and polished.
  • Metal ferromagnetic films 3 and 4 (not shown) and magnetic gap material 5 (not shown) are formed on the surface facing the magnetic gap.
  • the back sealing glass 7 is first placed on the pair of core halves butted against each other (c), and the back gap side is heated and bonded first. Processing is performed near the front gap of the integrated magnetic core block to regulate the track width of the butted portion on the front gap side.
  • the front sealing glass 6 is arranged (d), and the front gap side is sealed by heating again (e).
  • This is cut and polished to produce a magnetic head chip 13, which is then subjected to processing such as base bonding and winding, to complete a magnetic head.
  • processing such as base bonding and winding
  • a crystal may be precipitated in the glass by heat treatment.
  • a large amount of microcrystals precipitate on the glass surface and their distribution is uneven, so that cracks are likely to occur and the apparent strength of the glass material decreases.
  • the back sealing glass is heated twice, so that crystals are easily deposited on the glass.
  • the strength is reduced. Therefore, when the integrated core is cut and polished after sealing, cracks and cracks occur at the joint.
  • glass material called so-called crystallized glass is a material whose apparent strength has been improved by precipitating microcrystals uniformly throughout the glass by heat treatment, unlike the crystallization of many glass materials. is there.
  • the sealing glass used for the magnetic head is required to satisfy many conditions, such as working temperature, coefficient of thermal expansion, chemical durability, etc., that meet the specifications of the magnetic head. High, stable and difficult to crystallize It is desirable to select an amorphous glass.
  • the above sealing glass for a magnetic head is desired to have high strength without being crystallized under heating conditions in a magnetic head manufacturing process.
  • the sealing glass having the composition proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-16101 and 8-180310 was not developed in consideration of the problem of crystallization and strength, and was compatible with the above-mentioned high-density recording.
  • a magnetic head is manufactured by the above-described manufacturing method, cracks may occur and the magnetic head may be cracked or chipped because the strength of the front and back sealing glasses is not sufficient. Disclosure of the invention
  • the present invention solves such a conventional problem. Since the glass does not crystallize and the chip strength of the head can be increased, cracks or heads in the sealing glass can be produced even when a magnetic head is manufactured.
  • An object of the present invention is to provide a high-performance magnetic head that is unlikely to crack or chip.
  • the present invention provides a front sealing glass and a back sealing glass for a magnetic head.
  • the chemical composition of the front sealing glass in terms of oxide, S I_ ⁇ 2 13-17 by weight 0/0, B 2 ⁇ 3 5 to 6.8 wt%, P b O is 70 to 77 weight 0 / 0, a l 2 OAZ least also one ⁇ is 0. 1 to 5% by weight, and Na 2 one ⁇ and K 2 ⁇ of least also is characterized by a 1 to 3 wt% 0.
  • S i ⁇ 2 is 16-17 weight 0 /.
  • PbO is 75.5 to 77 wt%
  • a Na. 2O At least one of K 20 is 0.1 to 3% by weight.
  • the chemical composition of the back sealing glass in terms of oxide, S 1_Rei 2 3-9 wt%, B 2 Cb is 1 1 to 1 7% by weight, characterized in that P b O 6 6-7 7 wt%, and A 1 one 2 ⁇ 3 and Z N_ ⁇ the least even is 3-1 5 wt% and then, further preferred details, 3 1 0 2 3 to 9 wt%, B 2 0 3 is 1 1-1 7 wt 0/0,? ⁇ 6 8-7 7 wt%, and A 1 2 0 3 and at least one of 4-1 4 weight Z n O. / 0 .
  • a pair of magnetic core halves each having a winding groove provided on at least one side and a metal ferromagnetic film formed on at least one gap-opposing surface are abutted with the gap opposing surface via a magnetic gap material.
  • FIG. 1 is a (a) perspective view and (b) a plan view of a main part of a magnetic head according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a (a) perspective view and (b) a plan view of a main part of a conventional magnetic head.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a conventional magnetic head manufacturing process.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of the magnetic head according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 5 shows the method for measuring chip strength. Explanation of reference numerals
  • a pair of magnetic core halves each having a winding groove provided on at least one side and a metal ferromagnetic film formed on at least one of the gap facing surfaces are provided with a magnetic gap material therebetween.
  • the surfaces are abutted, and the front gap side is joined with front sealing glass, and the knock gap side is joined with back sealing glass.
  • Front sealing glass of the present invention in terms of oxide, S I_ ⁇ 2 13 to 17 wt%, B 2 0 3 is 5 to 6.8 wt%, P B_ ⁇ is 70 to 77 wt%, eight 1 2 ⁇ 3 and 211, at least one of 0.1 to 5 wt% of O, and N a 2 ⁇ at least one of K 2 ⁇ is characterized in that 1 to 3% by weight 0.1, more preferably, S i O 2 is 16 to 17 wt%, B 2 ⁇ 3 5 to 6. 8 weight 0 /.
  • PbO is 75.5 to 77 by weight 0/0
  • a 1 2 ⁇ 3 and Z at least one of N_ ⁇ is 0.1 to 5 wt%
  • Na 2 ⁇ and at least one of 0.1 to K 2 0 This is a sealing glass for a magnetic head, characterized in that the magnetic head has a high strength, so that a high-performance magnetic head can be obtained with a high yield.
  • Si 2 is 3 to 9 weight in terms of oxide. /. , B Rei_3 1 to 17 wt%, PbO is characterized in that 66 to 77 wt%, and A 1 at least one of the 2 0 3 and Zn O is 3 to 15% by weight, rather more preferably is 51 ⁇ 2 3-9 wt%, B 2 ⁇ 3 11 to 17 weight 0/0, Pb_ ⁇ is 68-7 7 wt%, and Al 2 ⁇ 3 and at least one of Zn_ ⁇ is at 4-14% by weight
  • This is a sealing glass for magnetic heads, and when used, the glass does not crystallize in the magnetic head manufacturing process and has high strength. It can be obtained in yield.
  • FIG. 1 shows a magnetic head according to an embodiment of the present invention.
  • Metal ferromagnetic films 3 and 4 having a high saturation magnetic flux density are formed on the facing surfaces of the magnetic core halves 1 and 2 made of the fluoride, and a magnetic gap material 5 is formed between the metal ferromagnetic films 3 and 4. Have been.
  • the bonding in the gap of the core is performed by the front sealing glass 6 and the back sealing glass 7.
  • it has the same structure as the conventional magnetic head shown in FIG. 2, but in order to improve the track width accuracy, the track width is further restricted by the manufacturing method shown in FIG. Track width regulating grooves 8 and 9 are formed near the front gap.
  • the metal ferromagnetic film, the magnetic gap material, and the like in this magnetic head basically, conventionally used materials can be used.
  • the front sealing glass in the form status of the present embodiment in terms of oxide S I_ ⁇ 2 13 to 17 wt%, B 2 0 3
  • P b O is 70 to 77 weight 0/0
  • a 1 2 ⁇ 3 and Z n least also one O is from 0.1 to 5 wt%
  • at least one of K 20 is 0.1 to 3% by weight, more preferably 6 to 17% by weight. /.
  • PbO is 75.5 to 77 wt%
  • a 1 20 3 and at least one of 0.1 to 5 wt% of Z ⁇ , and Na 2 ⁇ and K 2 0 At least one of them is 0.1 to 3% by weight.
  • S I_ ⁇ 2 is less the chip strength than 13% by weight is lowered. If the content is more than 17% by weight, the working temperature exceeds 560 ° C, which is not desirable. B 2 ⁇ 3, 5 wt% less than the working temperature exceeds the 560 ° C, the chip strength decreases and 6. greater than 8 wt%. If the content of PbO is less than 70% by weight, the working temperature exceeds 560 ° C, and if it is more than 77% by weight, the chip strength becomes low.
  • the glass of the present embodiment has a high Pb ⁇ content in order to achieve a low working temperature, but on the other hand, has a low water resistance, and therefore has the purpose of improving A1 2
  • at least one of O3 and ZnO is contained in an amount of 0.1% by weight or more.
  • Na 2 ⁇ and K 2 ⁇ play a role of lowering the melting point and adjusting the thermal expansion coefficient, and it is preferable that at least one of them contains 0.1% by weight or more.
  • the actual processing temperature at which such work on the front sealing glass is performed is about 500 ° C. If it is more than that, the magnetic properties of the metal ferromagnetic film deteriorate.
  • a back sealing glass is in terms of oxide of the present invention
  • S i 0 2 3 to 9 wt%, beta 2 0 3 is 11 to 17 wt%
  • P B_ ⁇ is 66-77 wt%
  • at least one of a 1 2 Rei_3 and Z N_ ⁇ is characterized in that 3 to 15 wt%, more preferably, 310 2 3-9 wt%, B 2 ⁇ 3 11 to 17 weight %, at least one of 4-1 4 weight P bO is 68-77 wt%, and a 1 2 ⁇ 3 and Z ⁇ . /. It is characterized by being.
  • each component is as follows, and the supporting data will be described later. If S i 0 2 is less than 3% by weight, the chip strength will be low. Also, If the content is more than 9% by weight, the working temperature exceeds 520 ° C, which is not desirable. When B 20 is less than 11% by weight, the working temperature exceeds 520 ° C, and when it is more than 17% by weight, the chip strength becomes low. If Pb ⁇ is less than 66% by weight, the working temperature exceeds 520 ° C, and if it exceeds 77% by weight, the coefficient of thermal expansion increases.
  • the glass of the present invention has a high content of PbO in order to realize a low working temperature.
  • a 1 2 A 3 And at least one of Zn ⁇ is preferably 3% by weight or more.
  • the glass is crystallized after Netsusho sense in head manufacturing process to, for chip strength decreases undesirably. It is desirable that the actual processing temperature at which such back sealing glass work is performed is about 500 ° C.
  • Glasses of various compositions with a working temperature of 540 to 560 ° C and a coefficient of thermal expansion of (80 to 95) XI ⁇ - 7 ° ⁇ ' were synthesized as front sealing glass. Glass was prepared by placing the specified raw materials in a platinum crucible, melting in an electric furnace at 1000-1100 ° C for 1 hour, and quenching. Tables 1 to 7 show examples of the present invention (No. 2, 3, 4, 7, 8, 9, 12, 13, 14, 14, 17, 18, 19, 20, 25, 26, 26). 27, 31 1, 32, 33, 34, 39, 40, 41) and Comparative Examples (Nos. 1, 5, 6, 10, 11, 11, 15 and 16.2.1.2.2.23, 24, The glass compositions synthesized as 28, 29, 30, 35, 36, 37, 38, 42, 43), their working temperatures, and the coefficients of thermal expansion at 30 to 300 ° C are shown.
  • the water resistance was shown by immersing a cubic glass sample having 10 gussets in boiling ion-exchanged water for 1 hour, and reducing the weight per unit area. Sealing for magnetic head In order to serve as glass, this value is desirably l. OmgZcm 2 or less.
  • the working temperature is 540 to 560 among the manufactured glass.
  • a magnetic head having the configuration shown in Fig. 1 was prepared using a material having good water resistance, and the chip strength was measured. In each case, No. 46 glass in Table 8 was used as the back sealing glass.
  • the chip strength was determined by a load test as shown in Fig.5. As the method, a method described in a third embodiment described later is used.
  • a desirable range of Si0 2 is be read from Table 1
  • the desirable range of B 2 0 3 is be read from Table 2
  • the desirable range of PbO can be read from Table 3
  • desired correct range of ZnO Can be read from Tables 4 and 5
  • the desirable range of Na 20 and K 20 can be read from Tables 6 and 7.
  • Glasses of various compositions with working temperatures of 490 to 520 ° C and thermal expansion coefficients of (75 to 100) X 1 O ⁇ T 1 were synthesized as back sealing glass. Glass was prepared by placing the specified raw materials in a platinum crucible, melting in an electric furnace at 1000-1100 ° C for 1 hour, and quenching. Tables 8 to 12 show examples of the present invention (No. 45, 46, 47, 50, 51, 52, 55. 56. 57. 60, 61, 62, 63, 68, 69, 70) and comparison. Examples (Nos.
  • the sealing glass used had a diameter of 0.5 mm and a length of 30 mm which was obtained by drawing fibers from a molten glass melt.
  • the ferrite constituting the core half of the magnetic head is Mn-Zn single crystal ferrite, and the ferromagnetic metal film is Fe_T a having a saturation magnetic flux density (B s) of 1.6 T. —N film was used, and quartz glass was used as the magnetic gap material.
  • Table 13 shows the results of the manufacturing yield of the manufactured magnetic heads.
  • the manufacturing yield indicates the percentage of magnetic heads made of 500 magnetic heads without cracking or chipping of the heads and no cracks in the sealing glass.
  • S 65 XXXXXXXXX Table 14 shows the results of measuring the chip strength of the magnetic heads that did not crack or chip and did not show any cracks in the sealing glass.
  • the chip strength was determined by a load test as shown in FIG. That is, one end of the head chip was fixed with a jig 14 and a load was applied to the other end with a load tester 15 to measure the load at which the chip was broken. The number of magnetic heads used for the measurement was 100 each.
  • the sealing glass for a magnetic head of the composition of the present invention when used, the glass does not crystallize and the chip strength of the head can be increased. Cracking of the sealing glass, cracking of the head, and chipping are unlikely to occur.

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Description

明 細 書 磁気へッド用封着ガラスおよびそれを用いた磁気へッド 技術分野
本願発明は、 磁気記録媒体に対する多量の磁気情報の記録 ·再生に適した 磁気へッドに関するものであり、 さらにこのような磁気へッドを構成する一 対の磁気コア半体を接合するための封着ガラスに関するものである。 背景技術
近年、 磁気記録再生装置の小型、 高容量化に伴い、 高保磁力の磁気記録媒 体が使われるようになってきている。 このような媒体に信号書き込みが充分 にできる能力をもつ高密度磁気記録用の磁気へッドの開発が強く求められて いる。 磁気ヘッドは、 飽和磁束密度が高い値をもつ磁性材料をコアに用いる ことと、 ギャップ長を狭くすることで、 高容量磁気記録媒体に対応できるよ うに設計される。 例えば、 これに応えるため、 磁気コア半体のギャップ対向 面に高飽和磁束密度の磁性体 （例えば、 Fe—Ta—N、 F e—Nb—N、
Fe— Nb— S i—B— N、 Co—Ta— Z r—NbぁるぃはCo—Nb—
Z r— Nなどの磁性材料、 以下、 磁性体と略する） を薄膜形状で被着したメ タルインギャップ （MI G) ヘッドが提案されている。
MI Gへッドの構造を図 2に示す。 フェライ トからなる磁気コア半体 1、
2の磁気ギヤップ対向面上に飽和磁束密度の高い金属強磁性膜 3、 4が形成 され、 この磁気ギャップ対向面が、 磁気ギャップ材 5を介して突き合わされ
、 封着ガラス 6、 7により固定されている。
MI Gヘッドは、 概略、 図 3に示すような工程により製造される。 まず、 一対のフェライ トコアに卷線溝 10およびガラス溝 11を形成する （a) 。 次いで、 トラック幅を規定するトラック溝 1 2を形成する （b ) 。 さらに研 磨した磁気ギャップ対向面上に金属強磁性膜 3、 4 (図示せず） を成膜し、 その上に磁気ギャップ材 5 (図示せず） を成膜する。 そして磁気対向面を突 き合わせてフロント封着ガラス 6およびバック封着ガラス 7を配置し （c ) 、 熱処理により一対のコア半体が接合される （d ) 。 このように、 封着ガラ スをモールドしてフェライ トコァを接合した磁気コアブロックを、 所定の厚 さに切断、 研磨して磁気ヘッドチップ 1 3が作製される （e ) 。 この磁気へ ッドチップについて、 ベース接着 ·卷線等の処理を行い、 磁気へッドが完成 する。
ここで封着ガラス 6、 7をモールドする際には、 磁性膜の磁気特性を損な わないように通常 5 0 0 °C程度で行わなければならない。 バックギャップ側 のバック封着ガラス 7は、 作業温度が 5 0 0 °C程度である封着ガラスを用い て、 ガラスを加熱軟ィヒさせて流し込むことによって封入する。 バック封着ガ ラスとして好適な作業温度は、. 4 9 0〜5 2 0 °Cである。 なお、 作業温度と はガラスの粘度がおおよそ 1 03 P a ·秒になる温度である。 また、 歪みによ る磁気ヘッドの割れの発生等を少なく し、 高歩留まりで製造するためには、 バック封着ガラスの熱膨張係数は、 （7 5〜1 0 0 ) X 1 0— "C—1であること が望ましい （例えば、 特開平 8— 1 8 0 3 1 0 ) 。
一方、 フロントギャップ側を接合するフロント封着ガラス 6は、 5 0 0 °C よりも高い作業温度を有する封着ガラスを用いて、 加熱温度は 5 0 0 °C程度 として、 フロントギヤップ側からガラスに圧力を加えて押し込むことによつ て封入する。 この理由は、 作業温度の低いガラスを流し込むことによって封 入すると、 ガラスが低粘度であるため磁性膜と相互反応しやすく、 ギャップ 崩れや気泡が発生し、 磁気特性を悪化させるためである。 このため、 加熱温 度よりもやや高い作業温度を有するガラスを用いて、 粘度の高い状態で圧力 を加えて押し込み、 相互反応を小さくする工夫がされる。 このとき、 フロン ト封着ガラスの作業温度を 540〜560°Cとすると好適である。 また、 磁 気ヘッドの出力特性の面からは、 磁性体に適当な歪みを生じさせるため、 フ 口ント封着ガラスの熱膨張係数は、 （ 80〜 95 ) X 10 °C— 1であることが 望ましい （例えば、 特開平 7— 16101 1) 。
これまでに上記に対応できる磁気へッド用封着ガラスとして、 酸化物換算 で、 フロントギャップ側用には、 S i〇2が 6〜 17重量0 /。、 B2〇3が 7〜16 重量％、 P b Oが 60〜77重量％、 ∑110が0〜13重量％、 八12〇3が0 〜2重量％、 K20が 0〜1重量％、 Na2Oが0〜3重量％、 し &2〇3が0〜 5重量％、 B a Οが 0〜5重量％なる組成のガラスが用いられ、 バックギヤ ップ側用には、 S i 02が 1〜6重量。/。、 B203が 7〜10重量％、 Pb〇が 6 0〜78重量％、 Z ηθが 10〜25重量％、 A 12〇3が 0〜 3重量％、 Z r 〇2が 0〜8重量％、 B a Oが 0〜 3重量。 /0なる組成のガラスが用いられてい る （例えば、 特開平 7—161011、 8— 180310) 。
ところで、 上記のように、 磁気ヘッド製造工程では、 切断、 研磨の加工時 に少なからぬ衝撃が加わるため、 磁気へッドを構成する材料の中では比較的 強度が低レ、封着ガラスにクラックが生じることがあり、 最終的には磁気へッ ドの割れが発生する原因となる。 このため、 フロントおよびバック封着ガラ スは高い強度を有することが求められる。
さらに近年は、 媒体への磁気記録密度をより高密度にするために、 従来よ り狭トラック幅、 狭ギャップ長の磁気ヘッドが求められている。 高精度で狭 トラック幅、 狭ギャップ長の磁気へッドを実現するための製造方法として、 一対の磁気コア半体を突き合わせ、 先にバック封着ガラスのみで固定し、 フ ロントギヤップ側のトラック幅を規制した後に、 フロント封着ガラスをモー ルドする方法が提案されている （例えば、 特開平 7— 220218) 。
その製造工程の概略を図 4に示す。 図 3と同様に、 一対のフェライ トコア 半体に巻線溝 10、 ガラス溝 11およびトラック溝 12を形成し、 研磨した 磁気ギャップ対向面上に金属強磁性膜 3、 4 (図示せず） および磁気ギヤッ プ材 5 (図示せず） を成膜する。 次いで、 まず突き合わせた一対のコア半体 にバック封着ガラス 7を配置し （c ) 、 加熱してバックギャップ側を先に接 合する。 一体となった磁気コアブロックのフロントギャップ近傍部に加工を 施し、 フロントギャップ側の突き合わせ部分のトラック幅を規制する。 その 後、 フ trント封着ガラス 6を配置して （d ) 、 再度加熱することによりフロ ントギャップ側を封入する （e ) 。 これを切断、 研磨して磁気ヘッドチップ 1 3を作製し、 ベース接着 ·卷線等の処理を行い、 磁気へッドが完成する。 この製造方法により、 トラックずれのない高精度の狭トラック幅を有し、 ギ ヤップ長精度の安定した磁気へッドを実現できる。
ところが、 一般にガラス材料においては、 熱処理によってガラス中に結晶 が析出する場合がある。 大部分のガラス材料では、 微結晶がガラス表面に多 く析出し、 その分布が不均一であるため、 クラックが生じやすく、 ガラス材 料の見かけの強度が低下する。 特に上記の高密度記録化に対応した磁気へッ ド製造方法では、 バック封着ガラスは二度加熱されることになり、 ガラスに 結晶が析出しやすくなる。 封着ガラスに結晶が不均一に析出すると、 強度が 低下するため、 封着後一体となったコアを切断、 研磨加工する際に、 接合部 でクラックゃ割れが発生する。
ここで、 いわゆる結晶化ガラスと呼ばれるガラス材料は、 多くのガラス材 料の結晶化とは異なり、 熱処理によってガラス全体に均一に微結晶を析出さ せることによって、 見かけの強度を向上させた材料である。 ところが、 結晶 化ガラスの組成は限定されたものであるため、 所望の物性を有する材料を得 ることが難しく、 また使用時の熱処理条件が限定されるため、 実用できない ことが多い。 磁気ヘッドに用いられる封着ガラスは、 磁気ヘッドの仕様に適 合した作業温度、 熱膨張係数、 化学的耐久性等をはじめとする多くの条件を 満たすことが要求されるため、 組成の自由度が高く、 結晶化しにくい安定な 非晶質ガラスを選択することが望ましい。
したがって、 上記の磁気ヘッド用封着ガラスは、 最適な作業温度および熱 膨張係数を有することに加えて、 磁気へッド製造工程での加熱条件では結晶 化せず、 高い強度を有することが望ましレ、。
しかしながら、 特開平 7— 16101 1や 8— 180310に提案されて いる組成の封着ガラスは、 結晶化や強度の問題を考慮して開発されたもので はなく、 上記の高密度記録化に対応した製造方法によって磁気へッドを作製 する際には、 フロントおよびバックの封着ガラスの強度が十分ではないので 、 クラックが生じ、 磁気ヘッドに割れや欠けが発生する場合があった。 発明の開示
本発明は、 かかる従来の問題点を解消するものであり、 ガラスが結晶化せ ず、 ヘッドのチップ強度を高くできるため、 磁気ヘッドを作製する際にも、 封着ガラスのクラックやへッドの割れ、 欠けが起こり難い高性能磁気へッド を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、 本発明は、 磁気ヘッド用のフロント封着ガラ スとバック封着ガラスを提供するものである。
フロント封着ガラスの化学組成は、 酸化物換算で、 S i〇2が 13〜17重 量0 /0、 B2〇3が 5〜6. 8重量％、 P b Oが 70〜77重量0 /0、 A l2OAZ ηθの少なく とも一方が 0. 1〜5重量％、 および Na2〇と K2〇の少なくと も一方が 0. 1〜3重量％であることを特徴とし、 さらに好ましくは、 S i 〇2が 16〜17重量0 /。、 B2〇3が 5〜6. 8重量0 /0、 PbOが 75. 5〜77 重量％、 A 1203と Z ηθの少なくとも一方が 0. 1〜5重量％、 および Na 2Oと K20の少なくとも一方が 0. 1〜 3重量％であることを特徴とするもの である。
バック封着ガラスの化学組成は、 酸化物換算で、 S 1〇2が3〜9重量％、 B2Cbが 1 1〜1 7重量％、 P b Oが 6 6〜7 7重量％、 および A 1 2〇3と Z n〇の少なく とも一方が 3〜1 5重量％であることを特徴とし、 さらに好ま しくは、 3 1 02が3〜9重量％、 B203が 1 1〜 1 7重量0 /0、 ？ 〇が6 8〜 7 7重量％、 および A 1 203と Z n Oの少なくとも一方が 4〜1 4重量。 /0であ ることを特徴とするものである。
さらに本発明は、 少なくとも一方に卷線溝を設け、 少なくとも一方のギヤ ップ対向面に金属強磁性膜を形成した一対の磁気コア半体を、 磁気ギャップ 材を介して前記ギャップ対向面を突き合わせ、 フロントギャップ側を前記フ ロント封着ガラスで接合し、 バックギヤップ側を前記バック封着ガラスで接 合することで、 高性能磁気へッ.ドを提供するものである。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施の形態における磁気ヘッドの （a ) 斜視図および ( b ) 要部の平面図。
図 2は、 従来の磁気ヘッドの （a ) 斜視図および （b ) 要部の平面図。 図 3は、 従来の磁気へッドの製造工程を示す説明図。
図 4は、 本発明の一実施の形態における磁気へッドの製造工程を示す説明 図。
図 5は、 チップ強度の測定方法を示す図。 符号の説明
1、 2 磁気コア半体
3、 4 金属強磁性膜
5 磁気ギャップ材
6 フロント封着ガラス
7 パック封着ガラス 8、 9 トラック幅規制溝
10
ガラス溝
12 卜ラック溝
13 磁気へッドチップ
14 治具
15 発明を実施するための最良の形態
(実施の形態 1)
以下、 本発明の実施の形態について説明する。
本発明の磁気へッドは、 少なくとも一方に卷線溝を設け、 少なくとも一方 のギヤップ対向面に金属強磁性膜を形成した一対の磁気コア半体を、 磁気ギ ャップ材を介して前記ギヤップ対向面を突き合わせ、 フロントギヤップ側を フロント封着ガラスで接合し、 ノ ックギヤップ側をバック封着ガラスで接合 したことを特徴とするものである。
本発明のフロント封着ガラスは、 酸化物換算で、 S i〇2が 13〜17重量 %、 B203が 5〜6. 8重量％、 P b〇が 70〜77重量％、 八12〇3と211 Oの少なくとも一方が 0. 1〜5重量％、 および N a2〇と K2〇の少なくとも 一方が 0. 1〜3重量％であることを特徴とし、 さらに好ましくは、 S i O 2が 16〜17重量％、 B2〇3が 5〜6. 8重量0/。、 PbOが 75. 5〜77重 量0 /0、 A 12〇3と Z n〇の少なくとも一方が 0. 1〜5重量％、 および Na2〇 と K20の少なくとも一方が 0. 1〜 3重量％であることを特徴とする磁気へ ッド用封着ガラスであり、 これを用いた磁気へッドは高い強度を有するため 、 高性能磁気ヘッドを高歩留まりで得ることができる。
本発明のバック封着ガラスは、 酸化物換算で、 S i〇2が 3〜9重量。 /。、 B 〇3が 1 1〜17重量％、 PbOが 66〜77重量％、 および A 1203と Zn Oの少なくとも一方が 3〜15重量％であることを特徴とし、 さらに好まし くは、 51〇2が3〜9重量％、 B2〇3が 11〜17重量0 /0、 Pb〇が 68〜7 7重量％、 および Al2〇3と Zn〇の少なくとも一方が 4〜14重量％である ことを特徴とする磁気へッド用封着ガラスであり、 これを用いると磁気へッ ド製造工程においてガラスが結晶化せず、 高い強度を有するため、 高性能磁 気へッドを高歩留まりで得ることができる。
以下、 本発明の実施の形態の磁気へッドおよび磁気へッド用封着ガラスに ついて説明する。
図 1に本発明の一実施の形態にかかる磁気へッドを示す。 フヱライ トから なる磁気コア半体 1、 2の磁気ギャップ対向面上に飽和磁束密度の高い金属 強磁性膜 3、 4が形成され、 金属強磁性膜 3、 4間に磁気ギャップ材 5が形 成されている。 また、 コアのギャップにおける接合はフロント封着ガラス 6 およびバック封着ガラス 7により行われている。 基本的には図 2に示した従 来の磁気へッドと同様の構成を有するが、 トラック幅精度を向上させるため に、 図 4で示した製造方法によってさらにトラック幅の規制が行われ、 フロ ントギヤップ近傍部にトラック幅規制溝 8、 9が形成されている。
この磁気ヘッドにおける、 磁気コア、 金属強磁性膜、 磁気ギャップ材等に は、 基本的に従来から用いられてきた材料を用いることができる。
本発明の実施の形態の磁気へッドに用いる封着ガラスのうち、 本実施の形 態のフロント封着ガラスは酸化物換算で、 S i〇2が 13〜17重量％、 B20 3が 5〜6. 8重量0 /0、 P b Oが 70〜77重量0 /0、 A 12〇3と Z n Oの少なく とも一方が 0. 1〜5重量％、 および N a2〇と K20の少なくとも一方が 0. 1〜3重量％であることを特徴とし、 さらに好ましくは、 S i〇 Sl 6〜l 7重量。/。、 B2〇3が 5〜6. 8重量。/。、 PbOが 75. 5〜77重量％、 A 1 203と Z ηθの少なくとも一方が 0. 1〜5重量％、 および Na2〇と K20の 少なく とも一方が 0. 1〜3重量％であることを特徴とする。
それぞれの成分の限定理由は以下の通りであり、 裏付けデータについては 後述する。
S i〇2は、 13重量％より少ないとチップ強度が低くなる。 また、 17重 量％より多いと作業温度が 560°Cを越えるので、 望ましくない。 B2〇3は、 5重量％より少ないと作業温度が 560°Cを越え、 6. 8重量％より多いと チップ強度が低くなる。 PbOは、 70重量％より少ないと作業温度が 56 0°Cを越え、 77重量％より多いとチップ強度が低くなる。 本実施の形態の ガラスは、 低作業温度を実現するために Pb〇の含有量を多くしているが、 その一方で、 耐水性の低いガラスであるため、 これを改善する目的で A 120 3と ZnOの少なくとも一方を 0. 1重量％以上含むことが好ましい。 ただし 、 八12〇3と∑110の合計が5重量％ょり多ぃと作業温度が560°Cを越える ので、 望ましくない。 Na2〇と K2〇は、 低融化と熱膨張係数調整の役割を果 たすものであり、 少なくとも一方を 0. 1重量％以上含むことが好ましい。 ただし、 N a2〇と K2〇の合計が 3重量％より多いと熱膨張係数が大きくなる ため、 好ましくない。 なお、 このようなフロント封着ガラスの作業を行う現 実の処理温度は、 500°C程度である。 それ以上だと金属強磁性膜の磁気特 性が劣化するからである。
さらに、 本発明の実施の形態バック封着ガラスは酸化物換算で、 S i 02が 3〜9重量％、 Β203が 11〜17重量％、 P b〇が 66〜77重量％、 およ び A 12〇3と Z n〇の少なくとも一方が 3〜15重量％であることを特徴とし 、 さらに好ましくは、 3102が3〜9重量％、 B2〇3が 11〜17重量％、 P bOが 68〜77重量％、 および A 12〇3と Z ηθの少なくとも一方が 4〜1 4重量。 /。であることを特徴とする。
それぞれの成分の限定理由は以下の通りであり、 裏付けデータについては 後述する。 S i 02は、 3重量％より少ないとチップ強度が低くなる。 また、 9重量％より多いと作業温度が 520°Cを越えるので、 望ましくない。 B20 は、 1 1重量％より少ないと作業温度が 520°Cを越え、 1 7重量％より多 いとチップ強度が低くなる。 P b〇は、 66重量％より少ないと作業温度が 520°Cを越え、 77重量％より多いと熱膨張係数が大きくなる。 本発明の ガラスは、 低作業温度を実現するために P bOの含有量を多くしているが、 その一方で、 耐水性の低いガラスであるため、 これを改善する目的で A 12〇 3と Z n〇の少なくとも一方を 3重量％以上含むことが好ましい。 ただし、 A 1203と∑ 11〇の合計が1 5重量％より多いと、 へッド製造工程における熱処 理後にガラスが結晶化し、 チップ強度が低くなるため、 望ましくない。 なお 、 このようなバック封着ガラスの作業を行う現実の処理温度は、 500°C程 度で行われることが望ましい。
以下、 本発明を実施例により説明するが、 本発明は、 これらの実施例に限 定されるものではない。
(実施例 1 )
フロント封着ガラスとして、 作業温度が 540〜560°Cであり、 かつ熱 膨張係数が （80〜95) X I ο—7°σ'である各種組成のガラスを合成した。 ガラスは、 所定の原料を白金るつぼに入れ、 電気炉で 1000〜1 100°C で 1時間溶融し、 急冷することによって作製した。 表 1〜表 7に、 本発明の 実施例 （No. 2, 3， 4， 7， 8， 9， 1 2， 1 3， 14， 1 7， 1 8， 1 9、 20、 25、 26， 27， 3 1， 32， 33， 34、 39， 40， 4 1) および比較例 （No. 1， 5、 6， 10， 1 1， 1 5、 1 6. 21. 2 2. 23， 24， 28， 29， 30， 35， 36、 37， 38， 42， 43 ) として合成した各種ガラス組成、 各々の作業温度および 30〜300°Cに おける熱膨張係数を示す。
また、 耐水性は、 一辺が 10膽の立方体のガラス試料を沸騰したイオン交換 水中に 1時間浸漬し、 単位面積あたりの重量減少で示した。 磁気ヘッド用封着 ガラスとして供するためには、 この値が l. OmgZcm2以下であることが望ましい。 また、 作製したガラスのうち、 作業温度が 540〜560。Cで、 耐水性が良好な ものを用いて図 1に示した構成の磁気へッドを作製し、 チップ強度を測定した。 いずれもバック封着ガラスには、 表 8の No. 46のガラスを使用した。 チップ強 度は図 5に示すような荷重試験により求めた。 その方法は、 後述する実施例 3 で述べる方法を用いる。
Figure imgf000013_0002
表 2
Figure imgf000013_0001
表 3
Figure imgf000014_0002
表 4
Figure imgf000014_0001
表 5
Figure imgf000015_0001
表 6 比較例 実施例 比較例
No. 30 31 32 33 34 35 36 組成 S i 02 16.6 14.6 16.1 15.6 14.7 14.5 13.2
(wt%) B2〇3 6.4 6.8 6.2 5.5 6.8 5.8 6.7
P b O 72.5 74.4 76.6 73.1 72.1 74.9 74.5
A 1 203 3.2 1.0 0.2 1.5 1.6 0.8 0.9
Z nO 1.3 3.1 0.8 1.3 1.8 0.7
N a 20 0.1 3.0 4.0 κ2ο 0.1 3.0 4.0 計 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 作業温度 （°C) 570 555 550 550 550 550 545 熱膨張係数 （X10— 7Z°c) 85 90 91 94 93 97 98 耐水性 （mgZcm2 ) 0.3 0.4 0.3 0.5 0.7 0.8 0.7 チップ強度 (gf) 90 89 86 86 74 72 表 7
Figure imgf000016_0001
ここで、 Si02の望ましい範囲は、 表 1から読みとれ、 B203の望ましい範囲は、 表 2から読みとれ、 PbOの望ましい範囲は、 表 3から読みとれ、 Al203，ZnOの望ま しい範囲は表 4、 5から読みとれ、 Na20， K20の望ましい範囲は表 6， 7から読み とれれる。
(実施例 2 )
バック封着ガラスとして、 作業温度が 490〜520°Cであり、 かつ熱膨 張係数が （75〜100) X 1 O^T1である各種組成のガラスを合成した。 ガラスは、 所定の原料を白金るつぼに入れ、 電気炉で 1000〜1 100°C で 1時間溶融し、 急冷することによって作製した。 表 8〜表 12に本発明の 実施例 （No. 45， 46， 47， 50， 5 1， 52， 55. 56. 57. 60， 6 1， 62， 63、 68， 69， 70) および比較例 （No. 44、 48， 49， 53， 54， 58， 59， 64， 65， 66， 71， 72) と して合成した各種ガラス組成、 各々の作業温度および 30〜300°Cにおけ る熱膨張係数を示す。 また、 耐水性は、 一辺が 10mmの立方体のガラス試料を沸騰したイオン交換水 中に 1時間浸漬し、 単位面積あたりの重量減少で示した。 磁気ヘッド用封着ガ ラスとして供するためには、 この値が l. Omg/cm2以下であることが望ましい。 また、 作製したガラスのうち、 作業温度が 490〜520°Cで、 耐水性が良好な ものを用いて図 1に示した構成の磁気へッドを作製し、 チップ強度を測定した。 いずれもフロント封着ガラスには、 表 1の No. 3のガラスを使用した。 チップ強 度は図 5に示すような荷重試験により求めた。 その方法は、 後述する実施例 3 で述べる方法を用いる。
表 8
Figure imgf000017_0001
表 9
Figure imgf000018_0002
表 1 0
Figure imgf000018_0001
表 11
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表 12
. 比較例 実施例 比較例
No. 66 67 68 69 70 71 72 組成 S i 02 6.4 6.8 7.9 4.1 4.2 4.0 3.2
(wt%) B2〇3 15.9 15.0 14.6 13.3 12.4 12.1 13.7
P b O 76.2 76.7 74.5 67.6 68.4 67.4 66.6
A 1203 1.5 1.5 6.0 9.0 7.5 9.0
Z nO 1.5 1.5 9.0 6.0 9.0 7.5 計 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 作業温度 （°C) 500 500 510 515 515 515 515 熱膨張係数 （X10— 7Z°C) 95 96 93 87 89 84 84 耐水性 （mg/cm2 ) 1.4 1.5 0.7 0.4 0.5 0.4 0.4 チップ強度 (gf) 87 85 86 69 67 ここで、 Si02の望ましい範囲は表 8から、 B203の望ましい範囲は表 9から、 P bOの望ましい範囲は表 10から、
Α1203， Ζη0の望ましい範囲は表 11、 12から得られる。
(実施例 3 )
フロント封着ガラスとして表 1〜表 7に示した各種組成のガラスの一部を 使用し、 パック封着ガラスとして表 8〜表 1 2に示した各種組成のガラスの 一部を使用して、 種々の組み合わせについて、 図 1に示した構成の磁気へッ ドを作製した。
使用する封着ガラスは、 溶融したガラス融液からファイバーを線引きし、 直径 0 . 5 mm, 長さ 3 0瞧としたものを使用した。 なお、 磁気ヘッドのコア 半体を構成するフェライ トとしては M n— Z n単結晶フェライ トを、 金属強 磁性膜としては飽和磁束密度 （B s ) が 1 . 6 TのF e _ T a—N膜を、 磁 気ギャップ材としては石英ガラスを用いた。
表 1 3は、 作製した磁気ヘッドの製造歩留まりの結果を示したものである。 製造歩留まりは、 5 0 0個の磁気へッドを作製し、 へッドの割れや欠けが発 生せず、 封着ガラスにもクラックが認められなかったものの割合を示し、 9
8 %以上のものは◎、 9 5 %以上のものは〇、 9 5 %に満たないものは Xと して示した。
表 1 3 製造歩留まり フロント封着ガラス
実施例 比較例
3 8 9 13 1 10 15 43
ノ 46 © ◎ . 〇 〇 X X X X
ッ 施 51 ◎ ◎ 〇 〇 X X X X
ク 例 47 〇 〇 〇 〇 X X X X
封 56 〇 〇 〇 〇 X X X X
比 44 X X X X X X X X ガ 較 53 X X X X X X X X
ラ 例 58 X X X X X X X X
ス 65 X X X X X X X X 表 1 4は、 作製した磁気へッドのうち、 割れや欠けが発生せず、 封着ガラ スにもクラックが認められなかつたものについて、 チップ強度を測定した結 果を示したものである。 ここで、 チップ強度は、 図 5に示すような荷重試験 により求めた。 すなわち、 ヘッドチップの一端を治具 1 4で固定し、 もう一 端に荷重試験機 1 5により荷重をかけ、 チップが破壊する荷重を測定した。 なお、 測定に用いた磁気へッドは各 1 0 0個とした。
表 1 4
Figure imgf000021_0001
表 1 3および 1 4から明らかなように、 フロント封着ガラスとして本発明 の実施例である N o . 3， 8， 9， 1 3を使用し、 かつバック封着ガラスと して本発明の実施例である N o . 4 6， 5 1， 4 7， 5 6を使用した磁気へ ッドにおいては、 歩留まりが高く、 チップ強度も高かった。
これに対し、 フロント封着ガラスおよびバック封着ガラスの少なくとも一 方に比較例のガラスを使用した磁気へッドにおいては、 歩留まりが低く、 チ ップ強度も低いものであった。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明の組成の磁気ヘッド用封着ガラスを用いれば、 ガラ スが結晶化せず、 へッドのチップ強度を高くできるため、 磁気へッドを作製 する際にも、 封着ガラスのクラックやヘッドの割れ、 欠けが起こり難い。
これによつて、 狭トラック幅、 狭ギャップ長の高性能磁気ヘッドの歩留ま りが大幅に向上するという効果が得られる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 酸化物換算で、 S i 02が 13〜； I 7重量。/。、 B2〇3が 5〜6. 8重 量0 /。、 P bOが 70〜77重量0 /0、 A 12〇3と Z ηθの少なくとも一方が 0. 1〜5重量％、 および N a20と K20の少なくとも一方が 0. 1〜3重量％で ある組成を有することを特徴とする磁気へッド用封着ガラス。
2. 酸化物換算で、 3 1〇2が3〜9重量％、 Β203が 1 1〜17重量％、 P b Οが 66〜77重量0 /0、 および A 12〇3と Z ηθの少なくとも一方が 3〜 15重量％である組成を有することを特徴とする磁気へッド用封着ガラス。
3. 少なくとも一方に卷線溝を設け、 少なくとも一方のギャップ対向面 に金属強磁性膜を形成した一 の磁気コア半体を、 磁気ギヤップ材を介して 前記ギャップ対向面を突き合わせ、 フロントギャップ側を、 酸化物換算で、
S i〇2が 13〜17重量0 /0、 B203が 5〜6. 8重量％、 ？1)0が70〜77 重量％、 八12〇3と2110の少なくとも一方が0. 1〜5重量％、 および Na 2Oと KzOの少なくとも一方が 0. 1〜 3重量％である組成からなるフロント 封着ガラスで接合し、 パックギャップ側を、 酸化物換算で、 S i〇2が 3〜9 重量％、 B2〇3が 11〜 17重量％、 P bOが 66〜77重量％、 および A 1 2〇3と Z ηθの少なくとも一方が 3〜15重量％である組成からなるバック封 着ガラスで接合したことを特徴とする磁気へッド。
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