(57)【要約】【課題】  本発明は磁気ヘッド用封着ガラスに関し、封着時の熱処理工程においても結晶化しにくく、作業環境及び廃棄物処理に問題のない無鉛系のガラス組成物を提供することを目的とする。【解決手段】磁気ヘッド用のガラス組成物において、酸化物基準の質量％表示でＰｂＯ：５０〜７０％、Ｂ2Ｏ3：１〜８％、ＳｉＯ2：１０〜２０、ＴｅＯ2：１０〜３０％、Ａｌ2Ｏ3：０．５〜８％、Ｆｅ2Ｏ3：０．１〜５、ＭｎＯ：０〜５％、ＴｉＯ2、ＳｒＯ、Ｌａ2Ｏ3の何れかを０．０５〜５％の組成を含有するもの。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物基準の質量％表示でＰｂＯ：５０〜７０％、Ｂ2Ｏ3：１〜８％、ＳｉＯ2：１０〜２０、ＴｅＯ2：１０〜３０％、Ａｌ2Ｏ3：０．５〜８％、Ｆｅ2Ｏ3：０．１〜５、ＭｎＯ：０〜５％、ＴｉＯ2、ＳｒＯおよびＬａ2Ｏ3の少なくとも１種を０．０５〜５％の組成を含有することを特徴とする磁気ヘッド用ガラス組成物。
【請求項２】
熱膨張係数が８５〜１４０×１０-7／℃であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド用ガラス組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッド用材料、特にフェライトとの接着に使用されるガラス組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビデオ、フロッピィーディスク等の磁気ヘッドコア材は、磁気特性、耐摩耗性、機械加工性等に優れるフェライト材が主に用いられる。また、磁気ヘッドの高性能化のため、センダスト合金やＣｏ系アモルファス合金等の金属強磁性膜を磁気ギャップ部に配した材料も使われている。これら磁性材料からなる一対のコア材をガラスで封着成型して磁気ヘッドとなる。
【０００３】
この封着に用いられるガラスは、次の特性を満足する必要がある。磁性材料の熱膨張係数に近い材料であること。水、研磨液、洗浄液に侵されない化学的耐久性に優れていること。磁性材料と反応しないこと。ガラスが安定で熱処理工程においてガラスが結晶化しないことである。
【０００４】
これらの要求に対して従来は、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系や、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の低温封着ガラスが使われていたが、化学的耐久性、耐水性は不十分であった。
【０００５】
この問題を解決するために、特開平０６−１３５７３６に開示されているＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＴｅＯ2系の低温封着ガラスが開発された。この公報に開示されているガラス組成物は、耐水性向上のためにＰｂＯをＴｅＯ2、ＳｉＯ2に置き換え、ＣｕＯを添加することを特徴としたものであった。
【特許文献１】特開平０６−１３５７３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし近年、洗浄工程などでは廃液の管理や、換気設備等の設置など取扱いに負担の大きい有機溶剤が敬遠され、水や水系洗浄剤を使った工程が増えており、更に耐水性の優れたガラスが必要とされている。しかし前述したＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＴｅＯ2系の低温封着ガラスでは、この環境に対応するためには不十分で、更なる耐水性の向上が望まれていた。
【０００７】
そこで、本発明は磁気ヘッド用封着ガラスに関し、磁気ヘッド製造時の化学的耐久性、特に耐水性を向上させたものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明者はＰｂＯ、ＳｉＯ2、ＴｅＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3を含有する磁気ヘッド用ガラス組成物を鋭意研究の結果、ＴｉＯ2、ＳｒＯ、Ｌａ2Ｏ3の少なくとも１種の成分を含有させることにより、従来の低温封着ガラスの他の特性を劣化することなく、耐水性が向上するガラス組成を見出した。他の特性とは、熱膨張係数、軟化温度、磁性材料と反応性、熱処理工程で結晶化しないことである。
【０００９】
本発明の請求項１に対応する発明は、磁気ヘッド用ガラス組成物において、酸化物基準の質量％表示でＰｂＯ：５０〜７０％、Ｂ2Ｏ3：１〜８％、ＳｉＯ2：１０〜２０、ＴｅＯ2：１０〜３０％、Ａｌ2Ｏ3：０．５〜８％、Ｆｅ2Ｏ3：０．１〜５、ＭｎＯ：０〜５％、ＴｉＯ2、ＳｒＯおよびＬａ2Ｏ3の少なくとも１種を０．０５〜５％の組成を含有するものとした。
【００１０】
本発明の請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する磁気ヘッド用ガラス組成物において、熱膨張係数が８５〜１４０×１０-7／℃であるものとした。
【００１１】
ここで、本発明を構成する各成分の限定理由を以下に示す。ＰｂＯは主要成分であり軟化点を下げる効果がある。その含有量は５０〜７０％（以下％とは特に断りのない限り質量％を意味する。）である。ＰｂＯの含有量が７０％を超えるとガラスの化学的耐久性が著しく悪くなる。５０％未満では軟化温度が高くなり所定の作業温度での焼成が困難となる。好ましくは５５〜６６％、さらに好ましくは５８〜６６％である。
【００１２】
Ｂ2Ｏ3はガラス形成成分として必須成分であり、その含有量は１〜８％である。Ｂ2Ｏ3の含有量が８％を超えるとガラスの軟化温度が高くなり所定の作業温度での焼成が困難となり、更に化学的耐久性が悪くなる。一方、１％未満ではガラスが不安定になって結晶化しやすくなる。好ましくは１．５〜６％、さらに好ましくは１．５〜５％である。
【００１３】
ＳｉＯ2はガラス形成成分として必須成分であり化学的耐久性に効果がある。その含有量は１０〜２０％である。ＳｉＯ2の含有量が２０％を超えると軟化温度が高くなり所定の作業温度での焼成が困難となる。１０％未満ではガラスが不安定になって結晶化しやすくなる。好ましくは１０〜１８％、さらに好ましくは１１〜１７％である。
【００１４】
ＴｅＯ2は、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性に効果があり、その含有量は１０〜３０％である。ＴｅＯ2の含有量が３０％を超えると、軟化点が低くなり所定の作業温度での焼成が困難となる。１０％未満では化学的耐久性、特に耐水性が悪くなる。好ましくは１０〜２５％、さらに好ましくは１０〜１８％である。
【００１５】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの安定化に効果があり、その含有量は０．５〜８％、好ましくは１〜７％まで添加することができる。但し８％を超えると軟化温度が高くなり所定の作業温度での焼成が困難となる。０．５％未満ではガラスの安定化に効果がない。
【００１６】
Ｆｅ2Ｏ3は磁性材料との反応性を抑える効果があり、その含有量は０．０５〜５％である。Ｆｅ2Ｏ3の含有量が５％を超えると、熱処理時に結晶化しやすくなり安定したガラスが得られなくなる。また、Ｆｅ2Ｏ3は着色成分でもあり含有量が５％を超えると着色が強くなり、光学顕微鏡を利用してのクラック発生の判別が難しくなるため好ましくない。Ｆｅ2Ｏ3の含有量が０．０５％未満では上記効果を期待できない。好ましくは０．１〜３％、さらに好ましくは０．１〜１．５％である。
【００１７】
ＴｉＯ2、ＳｒＯ、Ｌａ2Ｏ3はガラスの化学的耐久性を向上させる効果があり、その合量は０．０５〜５％まで、好ましくは０．１〜３％までである。３成分の合量が５％を超えると結晶化しやすくなり安定したガラスが得られなくなる。０．０５％未満ではガラスの化学的耐久性向上の効果はない。ＴｉＯ2は０〜５％、ＳｒＯは０〜５％、Ｌａ2Ｏ3は０〜５％である。好ましくは、ＳｒＯを必須成分とし、ＳｒＯ含有量を０．０５〜５％とする。
【００１８】
ＭｎＯは必須成分ではないが磁性材料との反応性を抑える効果があり、その含有量は０〜５％まで、好ましくは３％までである。ＭｎＯの含有量が５％を超えると、熱処理時に結晶化しやすくなり安定したガラスが得られなくなる。また、ＭｎＯは着色成分でもあり含有量が５％を超えると着色が強くなり、光学顕微鏡を利用してのクラック発生の判別が難しくなるため好ましくない。
【００１９】
本発明のガラス組成物は、磁気ヘッド用封着ガラスであるので、磁気ヘッドに用いられる磁性材料との熱膨張係数がマッチングしていなければ、熱処理工程、研磨工程、洗浄工程などで、ガラスにクラックが入ったり剥がれたりする。この磁性材料には主にフェライト系のものが使用されており、このフェライト系磁性材料では、Ｆｅ2Ｏ3含有量により熱膨張係数が変化し、現在使用されているものでは、熱膨張係数が９０〜１３５×１０-7／℃のものがそのほとんどである。したがって、本発明のガラス組成物の熱膨張係数は、その磁性材料とのマッチングを考え、８５〜１４０×１０-7／℃が好ましい。
【００２０】
磁性材料は７５０℃を超える温度になると、磁気特性が劣化するため、低温で熱処理を行うことが必要である。本発明のガラス組成物を磁気ヘッド用磁性材料との封着に使用する場合、５００〜７５０℃の熱処理で封着が可能である。熱処理温度とガラスの軟化点には相関があり、本発明のガラス組成物の軟化点は６５０℃以下が好ましい。熱処理温度は、軟化点＋１００℃でガラスが完全に溶融し、良好な封着が行える。このため、軟化点が６５０℃を超えると７５０℃の熱処理で封着が難しくなる。
【００２１】
本発明のガラス組成物の熱膨張係数は、磁性材料の熱膨張係数に近く、水、研磨液、洗浄液に侵されない化学的耐久性に優れて、磁性材料と反応せず、さらにガラスが安定で熱処理工程においてガラスが結晶化しない。したがって、このガラス組成物を、例えば、所定の形状、大きさのガラスロッド又は角棒に成型し、５００℃〜７５０℃の熱処理を行えば、磁気ヘッド用の磁性材料の封着に用いることができる。なお、本発明は請求項1記載の組成からなるものでも実用可能であるが、本発明の目的・効果を損なわない範囲で他の成分を添加することも可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の磁気ヘッド用ガラス組成物はＰｂＯ、ＳｉＯ2、ＴｅＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3を必須成分とし、ＴｉＯ2、ＳｒＯおよびＬａ2Ｏ3の少なくとも１種を含有することで、化学的耐久性、特に耐水性が向上したものである。また、その他の磁気ヘッドの封着に要求される特性も満足するガラスであるので、磁気ヘッド用材料の封着に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の磁気ヘッド用ガラス組成物は、酸化物基準の質量％表示でＰｂＯ：５０〜７０％、Ｂ2Ｏ3：１〜８％、ＳｉＯ2：１０〜２０、ＴｅＯ2：１０〜３０％、Ａｌ2Ｏ3：０．５〜８％、Ｆｅ2Ｏ3：０．１〜５、ＭｎＯ：０〜５％、ＴｉＯ2、ＳｒＯ及びＬａ2Ｏ3の少なくとも１種を０．０５〜５％の組成を有することを特徴とする。
【００２４】
そして、上記組成となるように、原料を調合してバッチ原料として、このバッチ原料を白金ルツボに入れ、１１００〜１４００℃の電気炉中で、１〜３時間加熱して溶融させた後、鉄板上に流し出してガラスブロックを得た。このガラスブロックを除冷した後、切断研磨して所定形状のガラスロッドや角棒に成形する。または除冷後のガラスブロックを切断した後、リドロー加工して所定形状のガラスロッドや角棒に成形する。
【実施例】
【００２５】
以下、表１を参照して本発明の実施例および比較例を詳細に説明する。本発明が下記実施例に限定されるものでないことはもとよりである。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
（実施例１）表１に記載してあるように、ＰｂＯ：６３．１％、Ｂ2Ｏ3：２．９％、ＳｉＯ2：１４．１％、ＴｅＯ2：１５．４％、Ａｌ2Ｏ3：３．９％、Ｆｅ2Ｏ3：０．５、ＳｒＯ：０．１％となるように、原料を調合してバッチ原料とする。このバッチ原料を白金ルツボにいれ１２００℃の電気炉中で２時間加熱溶融させた後、鉄板上に流し出してガラスブロックを成形し、一晩かけて除冷した。
【００２８】
このようにして得られたガラスの特性を以下に示すようにして測定した。
【００２９】
ガラス転移点および軟化点…ガラスブロックの一部を切り出し、このガラス塊を１００メッシュ以下の粉末とした。そして、示差熱分析装置を用いて、昇温速度１０℃／分でそれぞれの温度を測定したところ、転移点３７９℃、軟化点４６５℃であった。軟化点が４６５℃であるので、実際の封着時の熱処理温度が５６５℃程度となることから、磁性材料の磁気特性を劣化させることなく封着を行うことができる。
【００３０】
熱膨張係数…ガラスブロックから切り出したものを、５φ×２０ｍｍのサイズに加工し、示差膨張計を用いて昇温速度１０℃／分で、３０〜３００℃までの平均熱膨張係数を測定したところ、９５×１０-7／℃であった。したがって、このガラスは熱膨張係数が９０〜１００×１０-7／℃までの磁性材料の封着に用いることができる。
【００３１】
化学的耐久性…ガラスブロックから切り出したものを、１０×１０×１０ｍｍのサイズに加工し、全表面を鏡面仕上げした。そして、８５℃の蒸留水中に２時間浸漬した後、ガラス表面の変色の有無を肉眼で判定した。その結果、ガラス表面に変色は見られず、優れた化学的耐久性を備えたものであった。したがって、磁性材料を封着後、研磨等の工程を得てもガラス部分が侵食されないので、ヘッドの摺動部に段差が生じたり、溶出析出物がヘッドに付着したりしてヘッドの機能を損なわせることがない。
【００３２】
ガラス安定性…ガラスブロックから切り出したものを、０．５×０．５×３０ｍｍのガラスロッドに成形し、アルミナ基板上に載置した状態で、７５０℃で１時間の熱処理をし、室温まで冷却した後、５０倍の光学顕微鏡でガラス表面を観察した。その結果、結晶の析出は見られなかった。したがって、結晶析出による封着強度の低下を防ぐことができる。このガラス自体は、上記したように、５６５℃程度の熱処理で十分封着することはできるが、本評価では、磁性材料の磁気特性の劣化が生じない限度の高温で評価した。
【００３３】
フェライトとの反応性…ガラスブロックから切り出したものを、３×３×１０ｍｍのサイズに加工し、これを鏡面状態に仕上げた単結晶フェライト上に載置した状態で、軟化点＋１００℃で１時間の熱処理をした。その後、室温まで冷却してから、ガラスとフェライトとの断面を研磨仕上げし、その界面を５００倍の光学顕微鏡で観察した。その結果、フェライト面にガラスとの反応による侵食は生じていなかった。したがって、このガラスを用いて封着を行っても磁性材料の磁気特性の劣化は生じないものである。
【００３４】
（実施例２〜９）表１に記載してあるように、原料を調合してバッチ原料としたものを白金ルツボで、表１に記載した溶融条件で溶融した後、実施例１と同様に、鉄板上に流し出してガラスブロックを成形後、一晩かけて除冷した。
【００３５】
そして、このガラスブロックから特性評価用のサンプルを上記実施例１と同様に作成し、評価したところ、ガラス転移点は３２０〜３８２℃となっており、軟化点は３９５〜５０１℃となった。したがって、熱処理温度は４９５〜６０１℃程度となり、磁性材料の磁気特性を劣化させることなく封着を行うことができる。
【００３６】
熱膨張係数は９１〜１３０×１０-7／℃となり、熱膨張係数が８６〜１３５×１０-7／℃までの磁性材料の封着に用いることができる。
【００３７】
化学的耐久性の評価では、すべてのサンプルでガラス表面に変色が表れたものはなく、実施例１と同様にこれらのガラスを用いて磁性材料を封着してもヘッドの機能を損なわせることがない。
【００３８】
ガラス安定性の評価では、すべてのサンプルを５０倍の光学顕微鏡で観察したが、結晶の析出しているものはなかった。したがって、これらガラスを用いて磁性材料を封着しても封着強度の低下の心配はない。
【００３９】
フェライトとの反応性の評価では、すべてのサンプルのガラスとフェライトとの界面を５００倍の光学顕微鏡で観察したが、フェライト面にガラスとの反応による侵食は生じていなかった。したがって、これらガラスを用いて磁性材料を封着しても磁気特性を劣化させるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の磁気ヘッド用ガラス組成物は、単独または耐火性フィラーを混合することによって、電子回路部品用ペーストの結合材、電子回路の絶縁層、電子回路の誘電体層、オーバーコート材、光部品の封着、接着材、ガラス、セラミックス、金属等の封着、接着材、真空封止材等に使用することができる。