(57)【要約】【課題】積層型磁気ヘッドにおいて、アペックス部近傍の残留応力や積層膜中の磁性層の電気的短絡（渦電流損失の発生）を抑制するプロセスと、アペックス部におけるコア半体の突合せずれを解消するプロセスとを同時に成立させ、かつ安定的に生産する工法が未確立であり、特に高周波領域におけるヘッド特性に課題があった。【解決手段】一対のコア半体を接合一体化した後に予め形成しておいた第１の巻線溝内に、略半円形の第２の溝を微小かつ高精度加工可能な工具を使用して加工しアペックス部を形成する。この方法よれば、ヘッド特性に大きく影響を及ぼすアペックス部の加工負荷を最小限に抑えるとともに積層膜の電気的絶縁を維持して高周波領域における渦電流損失を防ぐことができる。加えてＡ、Ｂコア半体のアペックス部における突合せずれを無くすことができるため、優れた特性を有する積層型磁気ヘッドを得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板に挟持された金属磁性膜が主磁路をなす積層型磁気ヘッドにおいて、第１の巻線溝内に施される第２の略半円形の溝によりアペックス部が形成され、ギャップデプスが規制されていることを特徴する磁気ヘッド。
【請求項２】
第１の巻線溝内に施される第２の略半円形の溝の先端が、第１の巻線溝より少なくとも５０マイクロメートル以上切り込まれており、かつ第２の略半円形の溝の局率半径が２００マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記金属磁性膜がＣｏを主成分とする非結晶構造を有する金属磁性膜、またはＦｅを主成分とし粒径が５０ナノメートル以下の微細結晶構造を有する金属磁性膜のいずれかであり、かつ絶縁層との積層構造になっていることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
非磁性基板に挟持された金属磁性膜が主磁路をなす積層型磁気ヘッドの製造方法において、非磁性基板と金属磁性膜を交互に積層した一対の積層プレートに巻線溝を形成した後、非磁性材料からなる磁気ギャップを介して接合一体化しコアブロックを作製する工程と、前記コアブロックを所定の形状に加工しチップ化する工程と、前記巻線溝内に略半円形の第２の溝加工を施しアペックス部を形成する工程とを含む磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記略半円形の第２の溝加工を施す工具として、粒径が３０マイクロメートル以下の円柱状のダイヤモンド焼結体または電着（電鋳）工具を使用することを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯域においても優れた特性を有する、民生用・放送用デジタルＶＴＲやテープストリーマ用として好適な積層型磁気ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年デジタルＶＴＲやその他のデータストレージ分野において、高品位画像データに代表されるように取り扱うデータ量の急増から、磁気テープ一巻当たりの記録容量を増大させ、且つ転送レートを高めた機器の開発が活発である。これらの機器で使用される磁気ヘッドとしては、高飽和磁束密度材料を使用して記録能力が高く且つ４０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波領域においても優れた特性を有することが要求される。
【０００３】
これに対し積層型磁気ヘッドはＣｏを主成分とする非結晶構造磁性膜やＦｅを主成分とする微細結晶構造磁性膜などの高性能金属磁性膜とＳｉＯ２に代表される絶縁膜とを交互に堆積して高周波領域での渦電流損失を低減しており、特に高周波特性に優れたものである。更には絶縁層を挟んで隣接する金属磁性膜の磁気異方性を交互に制御して膜全体として等方的に高周波透磁率を飛躍的に高めた積層膜が開発され、この積層膜を磁気ヘッドの高速回転化に耐え得る耐磨耗性を持つ非磁性基板で挟持した構造の積層型磁気ヘッドが開発されてきた。
【０００４】
このような従来の積層型磁気ヘッドの構成図を図１０（ａ）に、また巻線溝６およびアペックス部７の拡大図を図１０（ｂ）に示す。一般的に積層型磁気ヘッドは、図１０（ａ）に示すように金属磁性膜２と絶縁膜３とを交互に積層した積層膜４を非磁性基板１により両側から挟持したコア半体Ａ、Ｂが、非磁性材料からなる磁気ギャップ５を介して接合一体化された構造である。図１０（ｂ）においてアペックス部７は、Ａ、Ｂ両コア半体に予め形成された巻線溝６の斜面部で規定される。このアペックス部７の先端ａは磁気ヘッドとして動作する限界点を示しており、摺動面からこのアペックス部先端ａまでの距離がギャップデプスと呼ばれ、磁気ヘッドの特性や寿命に大きく影響するものである。
【０００５】
この巻線溝の、斜面部を含めた内面は、磁気回路として最も磁気抵抗が小さく磁束が集中して流れるため、この部分の磁性膜の特性はヘッド特性を左右することが知られている。例えば巻線溝加工時の加工歪みによる残留応力は著しく磁気特性を下げてしまう要因となる。また積層膜は高周波領域における渦電流の発生を防止するため、磁性膜と絶縁膜とを交互に積層した構造が必要であるが、巻線溝加工時に金属部分がフローすると絶縁膜を越えて隣接磁性膜と短絡状態となるため高周波特性を下げてしまうことがある。
【０００６】
これを解決するための技術としては、巻線溝を加工する砥石としてレジン系ボンド剤を使用し、＃２５００程度の粒度の細かいダイヤモンド砥石を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば巻線溝加工の際のメタルフローが防止され、加工面の表面粗さも０．２マイクロメートル以下に抑えられるとされている。しかしながら耐摩耗性に優れたチタン酸マグネシウム系やチタン酸カルシウム系のような非磁性基板材料に対し巻線溝のような大容積の除去加工を粒度の細かい砥石で行えば、切削抵抗の増大により砥石の逃げや蛇行が生じ精度の高い加工が実現できない。また砥石のボンド剤に砥粒の目立てに優れるレジン系のものを用いれば切削性は向上するが、切削量が多いため砥石の磨耗が進行し砥石寿命が短く生産性や生産コストに大きく影響する。
【０００７】
そこで巻線溝加工には切削性を重視した砥石を使用し、加工後にメタルフローを除去するような方法もある（例えば、特許文献２参照）。これによれば化学的エッチングにより、巻線溝加工時に生じたメタルフローや加工変質層を除去でき、良好な磁気特性を確保することができる。その他イオンミリングなどの物理的エッチングによる加工も同様の効果を得る。
【０００８】
一方、アペックス部先端近傍では磁気ギャップを経由せず反対側のコア半体に空間を経由して流れる漏洩磁束が発生する。このため理想的にはアペックス部における両コアの突合せずれがなく、両コアの磁気ギャップにおける磁気抵抗を等しくし漏洩磁束を減らすことが磁気ヘッド効率にとって重要である。しかしながら現行の製造方法では、予め巻線溝加工されアペックス部が形成されたＡ、Ｂコア半体を接合一体化するため、アペックス部における両コアの突合せずれ量を、例えば１０マイクロメートル以下に制御することは極めて困難である。
【０００９】
これを解決するための技術としては、一対のコア半体を接合した後にアペックス部における両コアの突合せずれ部分に対し所定量の除去加工を行う方法が考えられる（例えば、特許文献３参照）。この方法によるとアペックス部における突合せずれを無くし、再生出力を向上させることができる。ただしその除去加工の方法として放電加工によれば、非導電性である非磁性基板材料や積層膜中の絶縁層を加工することは不可能であるし、この工法のみでは前述したようなヘッド特性に大きく寄与する巻線溝斜面部の面性向上などの課題は解決されることがない。
【特許文献１】特開平７−２２０２１９号公報
【特許文献２】特開平５−２１７１１２号公報
【特許文献３】特開２００２−３０４７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、ヘッド特性に大きく影響を及ぼすアペックス部の加工負荷を最小限に抑えるとともに、積層膜の電気的絶縁を維持して高周波領域における渦電流損失を防ぐこと、かつＡ、Ｂコア半体のアペックス部における突合せずれを防ぐことができ、高性能の積層型磁気ヘッドを安定的に提供する工法が未確立であるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を克服するための加工方法として、一対のコア半体を接合一体化した後に予め形成しておいた第１の巻線溝内に、アペックス部を形成しギャップデプスを規制する第２の溝を、微小かつ高精度加工可能な工具を使用し形成することを主な特徴とする。この方法を用いれば、ヘッド特性に大きく影響を及ぼすアペックス部の加工負荷を最小限に抑えるとともに積層膜の電気的絶縁を維持して高周波領域における渦電流損失を防ぐことができる。加えてＡ、Ｂコア半体のアペックス部における突合せずれを無くすことができるため、優れた特性を有する積層型磁気ヘッドを得ることができる。
【００１２】
また第１の巻線溝に対し第２の溝は切削量そのものが小さいこと、また第１の巻線溝を形成する工具とは異なり第２の溝を形成する工具は、粒径が３０マイクロメートル以下の微粒子ダイヤモンドの焼結体を放電ツルーイングにより円柱状に成型したもの、またはダイヤモンドが電着（電鋳）されたものを用いるため、優れた切削性、耐磨耗性により被加工物に負荷を与えず鏡面またはそれに近い加工面を得ることができる。したがって加工負荷による特性の劣化やチッピングなどを生じることなく高精度で安定的にアペックス部の形成加工ができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高周波帯域においても優れた特性を有する、民生用・放送用デジタルＶＴＲやテープストリーマ用として好適な積層型磁気ヘッドを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、非磁性基板に挟持された金属磁性膜が主磁路をなす積層型磁気ヘッドにおいて、第１の巻線溝内に施される第２の略半円形の溝によりアペックス部が形成され、ギャップデプスが規制されていることを特徴する磁気ヘッドであり、コア半体Ａ、Ｂのアペックス部における突合せずれが無く、またアペックス部の磁性膜に与える加工負荷を抑制するとともに、積層膜の電気的絶縁を維持して高周波領域における渦電流損失を防ぐことにより、極めて優れた特性を有する積層型磁気ヘッドを得るものである。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、第１の巻線溝内に施される第２の略半円形の溝の先端が、第１の巻線溝より少なくとも５０マイクロメートル以上切り込まれており、かつ第２の略半円形の溝の局率半径が２００マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドであり、特に磁気特性への影響が大きいアペックス部を５０マイクロメートル以上の範囲で加工し、かつアペックス部の磁気ギャップ近傍での急峻なコア断面積の縮小（磁束の絞込み効果）を確保するために２００マイクロメートル以下の範囲で除去加工を実施するのが効果的である。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記金属磁性膜がＣｏを主成分とする非結晶構造を有する金属磁性膜、またはＦｅを主成分とし粒径が５０ナノメートル以下の微細結晶構造を有する金属磁性膜のいずれかであり、かつ絶縁層との積層構造になっていることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の磁気ヘッドであり、特に高周波領域でも優れた透磁率を示す金属磁性膜に対しその積層膜における磁性層間での電気的絶縁を確実に維持することで、高周波特性に優れた磁気ヘッドを作製することができるものである。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発明は、非磁性基板に挟持された金属磁性膜が主磁路をなす積層型磁気ヘッドの製造方法において、非磁性基板と金属磁性膜を交互に積層した一対の積層プレートに巻線溝を形成した後、非磁性材料からなる磁気ギャップを介して接合一体化しコアブロックを作製する工程と、前記コアブロックを所定の形状に加工しチップ化する工程と、前記巻線溝内に略半円形の第２の溝加工を施しアペックス部を形成する工程とを含む磁気ヘッドの製造方法であり、両コアのアペックス部におけるずれが皆無であるともにアペックス部での優れた磁気特性を得ることができるため、高周波帯域においても優れた特性を有する、民生用・放送用デジタルＶＴＲやテープストリーマ用として好適な積層型磁気ヘッドを安定的に作製することができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記略半円形の第２の溝加工を施す工具として、粒径が３０マイクロメートル以下の円柱状のダイヤモンド焼結体または電着（電鋳）工具を使用することを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッドの製造方法であり、切削性、耐磨耗性に優れた微小工具を使用することで、被加工物であるコアブロックや積層膜にクラックを発生させることなく、積層膜における磁性層間の電気的絶縁を確実に維持することができる。
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１および２を用いて詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、第１の発明の実施の形態の磁気ヘッドの構成を示す図であり、図１（ｂ）は巻線溝６およびギャップデプスを規制するアペックス部７の拡大図を示したものである。図１（ａ）において、金属磁性膜２と絶縁膜３を交互に堆積した積層膜４を非磁性基板１で両側から挟持した一対のコア半体が、非磁性材料からなる磁気ギャップ５を介して接合一体されている。図１（ｂ）において、左右コア半体Ａ、Ｂの第１の巻線溝６にはもともとδのずれ量があったが、略半円形の第２の溝により新たにアペックス部７が形成され、突合せずれの無い形状を実現している。
【００２１】
本実施の形態１では金属磁性膜としてＦｅＴａＮ磁性膜、絶縁膜としてＡｌ２Ｏ３、非磁性基板としてチタン酸マグネシウム基板を用い、ＦｅＴａＮ磁性膜を２．３マイクロメートル、Ａｌ２Ｏ３を０．１マイクロメートルとし、交互に４層積層することで約９．６マイクロメートルの積層膜を作製した。第１の巻線溝６の形状はコアの幅方向の加工幅が２００マイクロメートル、高さ方向の加工幅が３００マイクロメートル、第２の略半円形溝の局率半径が約１５０マイクロメートル、巻線溝６からの切り込み量は約１００マイクロメートルである。このときの第２の略半円形溝内の積層膜の加工面粗さは０．１マイクロメートル以下であった。このように特にアペックス部７の先端近傍においては、磁性膜に与えられた加工負荷が顕著にヘッド特性に影響するため、本実施例のように第２の略半円形溝を第１の巻線窓から少なくとも５０マイクロメートル以上の範囲で形成し、加工歪みをアペックス部７の先端近傍に残留させないようにするのが適切である。また第２の略半円形溝の局率半径を大きくすれば、アペックス部７において磁気ギャップ方向へのコア断面積の変化が緩やかになるため急峻な磁束の絞込みが得られず、逆にヘッド特性を下げてしまう可能性があるため、第２の略半円形溝の局率半径は２００マイクロメートル以下とすることが適切である。この積層型磁気ヘッドの特性は、アペックス部における突合せずれ量が約５０マイクロメートルである従来の積層型磁気ヘッドと比較し、相対値で全周波数帯域にわたり１．５ｄＢ以上、特に６０ＭＨｚにおいては約２．５ｄＢ向上していることがわかった。したがって高周波帯域においても優れた特性を有する、民生用・放送用デジタルＶＴＲやテープストリーマ用として好適な積層型磁気ヘッドを実現することができた。本実施例では金属磁性膜２としてＦｅＴａＮ磁性膜を用いたが、この磁性膜は特に結晶粒径が５０マイクロメートル以下であるとき、見かけの結晶磁気異方性定数が小さく優れた磁気特性を示すものである。またＣｏを主成分とする非結晶構造を有する金属磁性膜でも同様の効果が得られることを確認した。
【００２２】
なお、本実施の形態１では絶縁膜としてＡｌ２Ｏ３を用いたが、ＳｉＯ２などその他の絶縁材料、あるいはＦｅＭｇ系などの高抵抗酸化物磁性材料などでも同様の効果が得られる。また、非磁性基板としてチタン酸マグネシウム基板を用いたが、チタン酸カルシウムや非磁性単結晶フェライトなどの非磁性基板でも当然ながら同様の効果が得られる。また、本実施の形態１で示した金属磁性膜および絶縁膜の膜厚、積層数はこれに限ったものでは無い。
【００２３】
（実施の形態２）
次に図２〜７は第２の発明の実施の形態の積層型磁気ヘッドの製造工程を示したものである。まず図２に示すように、スパッタリングにより積層膜を成膜した非磁性基板８を１６枚、接合ガラス層を介して接着することで積層ブロック９を作製し、ワイヤーソーを用いて所定のアジマスをつけた積層プレート１０を切出した。次に図３のように両方の積層プレートのギャップ対向面上に第１の巻線溝６を砥石加工により形成した。
【００２４】
その後、前記一対の積層プレートのギャップ対向面を所定の面粗さに鏡面研磨し非磁性のギャップ材料や接着ガラスを成膜する工程、その一対の積層プレートを加圧保持しながら熱処理を行う工程を経て、図４に示すギャップボンディングされた接合プレート１１を作製した。この接合プレート１１から図６に示すコアブロック１２を切り出した後、所定の外形加工およびチップ化加工を行い、図７に示すような磁気ヘッドチップを作製した。
【００２５】
次に図８（ａ）に示すような微小ダイヤモンド工具２０を図８（ｂ）に示すように第１の巻線溝６内に挿入し、ギャップデプスを規制する方向に移動させて除去加工を行い、アペックス部７を形成した。このとき使用した工具２０の直径は約０．１ｍｍ、長さは約０．５ｍｍである。このツールはもともと粒径約３０マイクロメートルのダイヤモンドの焼結体であるが、これを放電ツルーイングした結果、ツール表層のダイヤモンド粒径は約０．５マイクロメートル（＃１００００相当）となっていることが確認できている。このように粒径が３０マイクロメートル以下の微粒子ダイヤモンドを放電ツルーイングすることにより、加工面粗さが極めて小さく、第２の略円形溝加工に好適な微小ツールを作製することができる。またこのときの加工速度は５マイクロメートル／秒、工具回転数は５００００回転／分で行った。このようにして図９に示す積層型磁気ヘッドを作製することができた。そしてこの積層型磁気ヘッドはアペックス部７におけるＡ、Ｂコア半体の突合せずれが無く、かつ高周波帯域においても優れた特性を有することが確認できた。
【００２６】
なお、本実施の形態２では第１の巻線溝６をプレート初期の状態で砥石加工により形成したがこれに限ったものではなく、磁気ヘッドチップを作製してから第２の略半円形溝と同様の工具を使用し孔あけ加工を行うことでも実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明にかかる磁気ヘッドおよびその製造方法は、ダイヤモンドの微小工具を用いることでアペックス部の高精度かつ高品位の加工を実現しており、酸化物磁性体を磁気コアとした磁気ヘッド、非磁性コアのギャップ面に形成された金属磁性膜が磁路をなす構造の磁気ヘッド、および酸化物磁性体の磁気ギャップ近傍のみ金属磁性膜を配した構造のメタルインギャップ型磁気ヘッドなど他のバルク型磁気ヘッドにおいても、精密なアペックス部の形成加工が必要な用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１による、積層型磁気ヘッドを示す概略図
【図２】本発明の実施の形態２による、積層型磁気ヘッドの製造工程を示す概略図
【図３】本発明の実施の形態２による、積層型磁気ヘッドの製造工程を示す概略図
【図４】本発明の実施の形態２による、積層型磁気ヘッドの製造工程を示す概略図
【図５】本発明の実施の形態２による、積層型磁気ヘッドの製造工程を示す概略図
【図６】本発明の実施の形態２による、積層型磁気ヘッドの製造工程を示す概略図
【図７】本発明の実施の形態２による、積層型磁気ヘッドの製造工程を示す概略図
【図８】本発明の実施の形態２による、ダイヤモンド工具及び製造工程を示す概略図
【図９】本発明の実施の形態２による、積層型磁気ヘッドを示す概略図
【図１０】従来の積層型磁気ヘッドを示す概略図
【符号の説明】
【００２９】
Ａ、Ｂ    コア半体
ａ    アペックス部先端
１    非磁性基板
２    金属磁性膜
３    絶縁膜
４    積層膜
５    磁気ギャップ
６    巻線溝
７    アペックス部
８    非磁性基板
９    積層ブロック
１０    積層プレート
１１    接合プレート
１２    コアブロック
２０    ダイヤモンド工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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