(57)【要約】【課題】磁性膜コアが非磁性基板で挟持された構造で、少なくとも片側の非磁性基板と磁性膜コアがガラスを介して接合された積層型の磁気ヘッドにおいては、ガラスと磁性膜との間の反応を抑制するため、両者の間にＳｉＯ２膜が厚く形成されている。ＳｉＯ２の熱膨張係数は磁性膜に比べて極端に小さいために磁性膜に応力が働き、ヘッド特性が低下する。【解決手段】ＳｉＯ２の膜厚を小さく、例えば０．３μｍ、するとともに、ガラスの組成を特定組成にすることにより、ＳｉＯ２の膜厚が薄くとも、磁性膜とガラスの反応を防止する。ＳｉＯ２の厚みが薄くなることで、磁性膜に及ぼす応力が小さくなり、良好なヘッド特性が得られる。【選択図】図１
2007095123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属磁性膜の両側を一対の非磁性基板で挟持した構造の磁気ヘッドで、前記金属磁性膜と少なくとも片側の非磁性基板との接合部分の構造が、金属磁性膜側からＳｉＯ２、ガラスとなっており、前記ＳｉＯ２の厚さが０．１μｍ〜０．５μｍであり、前記ガラスの組成が酸化物基準の重量％で、ＳｉＯ２：２〜３０％、Ｂ２Ｏ３：２９〜６８％、ＺｎＯ：８〜４７％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜２１％、Ｒ２Ｏ：１〜２０％（Ｒ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種類の元素）であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
金属磁性膜の両側を一対の非磁性基板で挟持した構造の磁気ヘッドで、前記金属磁性膜と少なくとも片側の非磁性基板との接合部分の構造が、金属磁性膜側からＳｉＯ２、ガラスとなっており、前記ＳｉＯ２の厚さが０．１μｍ〜０．５μｍであり、前記ガラスの組成が酸化物基準の重量％で、Ｂｉ２Ｏ３：４０〜６０％、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０％、ＳｉＯ２：１〜２０％、ＺｎＯ：５〜２０％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜６％、ＳｒＯ：１０〜２０％、ＣａＯ：０〜１０％、Ｆｅ２Ｏ３：０〜３％、ＭｎＯ：０〜３％、ＴｉＯ２：０〜２％、Ｌａ２Ｏ３：０〜２％、Ｙ２Ｏ３：０〜２％、Ｒ２Ｏ：０〜３％（Ｒ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種類の元素）であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
前記ＳｉＯ２の厚さが、０．１μｍ〜０．３μｍであることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記ガラスの厚みが、０．２μｍ〜３μｍであることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記ガラスの厚みが、０．２μｍ〜１．５μｍあることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記ガラスの熱膨張係数が、８０〜１２５×１０−７／℃であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記ガラスの軟化点が、４５０〜６３０℃であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
金属磁性膜が金属磁性層と絶縁膜との積層膜であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
金属磁性膜の金属磁性層が、ＦｅとＴａを主成分とする窒化膜であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
金属磁性膜の金属磁性層が、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａを主成分とするアモルファス合金膜であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度記録再生において優れたヘッド出力、信頼性を有する、ＶＴＲおよびテープストリーマ用の磁気ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルＶＴＲやストリーマ等、大量の情報を高転送レートで記録再生する磁気記録装置の開発が盛んに行われている。このような大量の情報を記録する磁気記録装置においては、磁気記録媒体も従来の酸化鉄系の媒体から、合金粉末の媒体や金属蒸着膜の媒体等の高い抗磁力を有する媒体へと変わってきた。これらの高い抗磁力を有する媒体に対応できるように、高い飽和磁束密度を有し、５０ＭＨｚ以上の高い周波数帯域で優れた特性を有する磁気ヘッドの開発が望まれている。このような要望に対応するため、センダスト、アモルファス磁性合金又はＦｅＴａＮ等の金属磁性膜と絶縁膜とを交互に積層して積層膜を作り、この積層膜の両側を非磁性基板で挟持する構成にして高周波特性を向上させた積層型磁気ヘッドが開発されている。
【０００３】
従来例の積層型磁気ヘッドのコアの一例を図３（ａ）の斜視図に示す。磁気ヘッドは例えばＣｏＮｂＺｒＴａからなる金属磁性層２１とＳｉＯ２膜からなる絶縁層２２とを交互に積層して構成した金属磁性膜２３が、チタン酸カルシウム系セラミクスの非磁性基板２４により挟みこまれてなる構造になっている。図３（ｂ）に本磁気ヘッドのテ−プ走行面のギャップ近傍の拡大図を示す。金属磁性膜２３と非磁性基板２４の接合は、一般的には片側はスパッタ膜成膜面２５であり、もう片側はＳｉＯ２膜２６とガラス膜２７とが、金属磁性膜２３と非磁性基板２４の間に介された構成になっており、プロセス的には、これらを加圧加熱処理することで両者の接着が行われている。ここでこの境界部分での各材料の働きは、ガラス膜２７は、非磁性基板２４と金属磁性膜２３とを強固に接合する働きをしており、これら両者の間に存在するＳｉＯ２膜６は両者が熱処理時に反応を起こさないように、１μｍ程度の厚みで形成された構成となっている。なお、この技術に関係する文献として、以下のものがある（例えば、特許文献1参照。）。
【０００４】
さらにこの場合のガラス接合層は、加熱接着を行っても金属磁性膜の磁気特性を確保するため、４００〜６００℃程度の比較的低温で加熱接着が可能なガラスであることが必要であり、一般的にはＰｂＯを含んだ鉛ガラスが使われている。
【０００５】
本構成の磁気ヘッドは、金属磁性膜２３、非磁性基板２４、ＳｉＯ２膜２６、ガラス膜２７など多くの材料から構成される複合体であることから、熱応力が発生しやすい構造である。ここで金属磁性膜が応力を受けると、その応力の影響を受けた部分での磁気特性、特に透磁率が劣化し、その結果ヘッド出力が低下する。
【０００６】
現在、デジタルＶＴＲやストリーマは装置の小型化、高記録密度化、高転送レート化がますます進んでおり、特に高記録密度化に対しては、従来は３０μｍ以上であった磁気ヘッドのトラック幅が、１０μｍ以下に狭くなっている。トラック幅が大きい場合は、この応力の影響を受ける部分の割合が小さかったのでさほど問題にはならなかった。しかしながら、トラック幅が小さくなるほど、この影響を受ける部分の割合が大きくなり、今後ますます高密度化が進むとトラック幅がどんどん小さくなるために、ますます応力により影響を受ける割合が大きくなる。そこでこの影響を小さくするための改善が必要となる。
【特許文献１】特開２００４−２２０６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ガラス材料を介して、金属磁性膜と非磁性基板を接着する場合に、金属磁性膜とガラス材料との境界に、両者が反応しないようにＳｉＯ２膜が１μｍ程度と厚く形成されている。しかしながらＳｉＯ２の熱膨張係数（以下、αと表示）は金属磁性膜のαに比べて非常に小さい。例えば金属磁性膜のαはおおよそ１１０Ｘ１０−７に対して、ＳｉＯ２の場合は５Ｘ１０−７程度である。そのために、金属磁性膜はＳｉＯ２膜から大きな応力を受け、そのため磁気特性が低下し、ヘッド出力の低下が起こる。ヘッド出力を上げる為にはこのＳｉＯ２膜を薄くして応力を小さくするのが望ましいが、一方でこのＳｉＯ２膜が薄くなると、金属磁性膜とガラス接合層が反応して、磁性膜の特性劣化、接着強度の低下が起こる。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
金属磁性膜と非磁性基板の接合部分で、αの小さいＳｉＯ２膜を薄く形成することで、金属磁性膜に及ぼす応力を小さくしてヘッド出力を上げると共に、接合に用いるガラス材料の組成を反応の起こりにくい特定組成のガラスにすることにより、ＳｉＯ２膜や金属磁性膜との反応を低減する。その結果ガラス材料と金属磁性膜との反応が起こりにくい構造となり、高いヘッド出力の磁気ヘッドを実現することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁気ヘッドのトラック幅が非常に小さくなった際にも、磁気コアの磁気特性を高く保つことができ、周波数特性に優れた、高性能な磁気ヘッドの実現が可能となる。さらに、金属磁性膜と非磁性基板の境界での応力が小さいことから、ヘッド製造工程における歩留も向上する。さらにはガラスに鉛成分を含まないことから、環境負荷の小さな磁気ヘッドの実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、金属磁性膜の両側を一対の非磁性基板で挟持した構造の磁気ヘッドで、前記金属磁性膜と少なくとも片側の非磁性基板との接合部分の構造が、金属磁性膜側からＳｉＯ２、ガラスとなっており、前記ＳｉＯ２の厚さが０．１μｍ〜０．５μｍであり、前記ガラスの組成が酸化物基準の重量％で、ＳｉＯ２：２〜３０％、Ｂ２Ｏ３：２９〜６８％、ＺｎＯ：８〜４７％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜２１％、Ｒ２Ｏ：１〜２０％（Ｒ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種類の元素）であることを特徴とする磁気ヘッドであり、ガラスの組成をこのような特定組成にすることにより、ＳｉＯ２や金属磁性膜との反応を低減することが可能になり、その結果としてαが磁性膜に対して非常に小さいＳｉＯ２の膜厚を小さくして、磁性膜に及ぼす応力の低減を図り、記録再生特性に優れた磁気ヘッドの実現が可能になるとともに、本組成のガラスにおいてはＰｂＯを含まないことから、環境負荷の小さな磁気ヘッドを実現することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、金属磁性膜の両側を一対の非磁性基板で挟持した構造の磁気ヘッドで、前記金属磁性膜と少なくとも片側の非磁性基板との接合部分の構造が、金属磁性膜側からＳｉＯ２、ガラスとなっており、前記ＳｉＯ２の厚さが０．１μｍ〜０．５μｍであり、前記ガラスの組成が酸化物基準の重量％で、Ｂｉ２Ｏ３：４０〜６０％、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０％、ＳｉＯ２：１〜２０％、ＺｎＯ：５〜２０％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜６％、ＳｒＯ：１０〜２０％、ＣａＯ：０〜１０％、Ｆｅ２Ｏ３：０〜３％、ＭｎＯ：０〜３％、ＴｉＯ２：０〜２％、Ｌａ２Ｏ３：０〜２％、Ｙ２Ｏ３：０〜２％、Ｒ２Ｏ：０〜３％（Ｒ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種類の元素）であることを特徴とする磁気ヘッドであり、ガラスの組成をこのような特定組成にすることにより、ＳｉＯ２や金属磁性膜との反応を低減することが可能になり、その結果としてαが磁性膜に対して非常に小さいＳｉＯ２の膜厚を小さくして、磁性膜に及ぼす応力の低減を図り、記録再生特性に優れた磁気ヘッドの実現が可能になるとともに、本組成のガラスにおいてはＰｂＯを含まないことから、環境負荷の小さな磁気ヘッドを実現することができる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記ＳｉＯ２の厚さが、０．１μｍ〜０．３μｍであることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッドであり、ＳｉＯ２の膜厚をさらに小さくすることにより、金属磁性膜との境界で発生する応力を低減し、ヘッド出力を高めることができる。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記ガラスの厚みが、０．２μｍ〜３μｍであることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッドであり、ガラス膜の膜厚を適切な範囲に設定することで、両者の接着強度を高めてち、ヘッド製造時の歩留を高くすることができる。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記ガラスの厚みが、０．２μｍ〜１．５μｍあることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッドであり、ガラス膜で十分な接合強度を得た上で、厚みをできるだけ薄く設定することである。これは、このガラス材料部分が非磁性基板に対して軟らかい材料であることから、デッキでの長時間のテ−プ走行時に、テ−プとの摺動でガラス部分が窪みやすくなるが、このガラス部分の幅を小さくすることで、窪むことにより発生する悪影響をできるだけ小さくすることが可能となる。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記ガラスのαが、８０〜１２５Ｘ１０−７／℃であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッドであり、ガラスのαを適切に設定することで、金属磁性膜と非磁性基板との間で発生する応力を小さくし、接着強度を強固に保つことが可能となり、ヘッド製造時の歩留りを高く保つことができる。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の発明は、前記ガラスの軟化点が、４５０〜６３０℃であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッドであり、軟化温度をある温度範囲に保つことで、接合を行った後の金属磁性膜の磁気特性を高く保つことができ、その結果高い出力の磁気ヘッドの実現が可能となる。
【００１７】
本発明の請求項８に記載の発明は、金属磁性膜が金属磁性層と絶縁膜との積層膜であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッドであり、金属磁性膜をこのような積層構造にすることにより、透磁率の周波数特性を高め、高周波におけるヘッド出力を高くすることが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項９に記載の発明は、金属磁性膜の金属磁性層が、ＦｅとＴａを主成分とする窒化膜であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッドであり、高い飽和磁束密度、優れた高周波磁気特性、適度なαをあわせもった金属磁性膜であり、高周波まで高いヘッド出力を示す磁気ヘッドの実現が可能となる。
【００１９】
本発明の請求項１０に記載の発明は、金属磁性膜の金属磁性層が、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａを主成分とするアモルファス合金膜であることを特徴とする請求項１，２記載の磁気ヘッドであり、高い飽和磁束密度、優れた高周波磁気特性、適度なαをあわせもった金属磁性膜であり、高周波まで高いヘッド出力を示す磁気ヘッドの実現が可能となる。
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１、図２を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは無い。
【００２１】
（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）は磁気ヘッドのテ−プ走行面のギャップ近傍の拡大図である。図１（ａ）に示す磁気ヘッドは、例えばＦｅＴａＮからなる金属磁性層１とＳｉＯ２からなる絶縁層２とを交互に積層して構成した膜厚が８．５μｍの金属磁性膜３が、チタン酸カルシウム系セラミクスの非磁性基板４により挟みこまれてなる構造になっている。図１（ｂ）の拡大図に示す様に、金属磁性膜３と非磁性基板４は、片側はスパッタ膜成膜面５、もう片側は厚さ０．３μｍのＳｉＯ２膜６と厚さ１．２μｍの特定組成のガラス接合膜７を介して接着されている。ここで特定組成のガラス接合膜の組成例としては、重量比率でＳｉＯ２：２０％、Ｂ２Ｏ３：４０％、ＺｎＯ：１０％、Ａｌ２Ｏ３：１５％、Ｎａ２Ｏ：１５％であり、この膜厚は１．２μｍ、αは９３Ｘ１０−７／℃、軟化点は５６０℃となっている。この特定組成のガラス接合膜を用いることで、ＳｉＯ２膜の厚みを０．３μｍにしても、金属磁性膜３とガラス接合膜７の間での反応を抑えることが可能になった。
【００２２】
ここで、ガラス接合膜に用いられるガラス組成としては、例えばＢｉ２Ｏ３：４５％、Ｂ２Ｏ３：１８％、ＳｉＯ２：６％、ＺｎＯ：１４％、Ａｌ２Ｏ３：１．５％、ＳｒＯ：１４％、ＭｎＯ：０．５％、ＴｉＯ２：１％を用いても、同様の効果が得られる。なおここでは例示的にこれらの組成のガラスを示したが、請求項１および請求項２に示した組成範囲であれば、上記のガラス組成に限定される物ではない。
【００２３】
また金属磁性層として例示できる材料としては、例えばＦｅＴａを主成分とした窒化膜や、ＣｏＮｂＺｒＴａアモルファス合金膜などが挙げられるが、本発明はこれらに限定される物ではない。
【００２４】
また非磁性基板としては、ここで例示したチタン酸カルシウム系のセラミクス材料以外にも、酸化チタンと酸化マグネシウムと酸化ニッケルを主成分とするセラミクス材料や、ＭｎＺｎフェライトを主成分としてこれに酸化チタン等を加えた非磁性のフェライト系材料等があげられるが、本発明はこれらに限定される物ではない。
【００２５】
図２に本発明の実施の形態１で構成される磁気ヘッドと従来の構造の磁気ヘッドのヘッド出力の周波数特性を比較した図を示す。横軸が周波数、縦軸がヘッド出力で、ヘッド出力は従来構造の磁気ヘッドの記録再生出力を０ｄＢとして規格化している。測定条件はヘッドとテ−プの相対速度は１５ｍ／ｓ、テ−プはＭＰテ−プを用いた。この時の磁気ヘッドの諸元として、トラック幅：８．５μｍ、ギャップデプス：１０μｍ、ギャップ長：０．１６μｍである。ここでギャップ長は、磁気テ−プに周波数の異なるスイ−プ信号を記録し、その再生出力信号が０となる波長、いわゆるヌル・ポイントの値をギャップ長とした。本発明１は、ＳｉＯ２膜６の厚さが０．３μｍで、接合ガラス膜のガラスの組成は重量比率でＳｉＯ２：２０％、Ｂ２Ｏ３：４０％、ＺｎＯ：１０％、Ａｌ２Ｏ３：１５％、Ｎａ２Ｏ：１５％の磁気ヘッド、本発明２は、ＳｉＯ２膜６の厚さが０．３μｍで、接合ガラス膜のガラスの組成は重量比率でＢｉ２Ｏ３：４５％、Ｂ２Ｏ３：１８％、ＳｉＯ２：６％、ＺｎＯ：１４％、Ａｌ２Ｏ３：１．５％、ＳｒＯ：１４％、ＭｎＯ：０．５％、ＴｉＯ２：１％の磁気ヘッドである。図２からわかるように、本発明の磁気ヘッドは従来構造の磁気ヘッドに比べてヘッド出力が高く、その差は周波数が高くなるにつれて大きくなっていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の磁気ヘッドにより、デジタルＶＴＲやデ−タストリ−マ等の磁気記録再生システムにおいて、今後さらに高密度記録が進んだ場合、さらには高周波でのヘッド特性が求められるようになった場合にも、これらのシステムに用いられる磁気ヘッドに適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１による、磁気ヘッドの斜視図と、テ−プ走行面のギャップ近傍の拡大図
【図２】ヘッド出力を比較した図
【図３】従来の磁気ヘッドの斜視図と、従来の磁気ヘッドのテ−プ走行面のギャップ近傍の拡大図
【符号の説明】
【００２８】
１    金属磁性層
２    絶縁層
３    金属磁性膜
４    非磁性基板
５    スパッタ膜形成面
６    ＳｉＯ２膜
７    ガラス接合膜
８    磁気ギャップ
９    巻線窓
２１    金属磁性層
２２    絶縁層
２３    金属磁性膜
２４    非磁性基板
２５    スパッタ膜形成面
２６    ＳｉＯ２膜
２７    ガラス膜
２８    磁気ギャップ
２９    巻線窓
【図１】
2007095123.tif 000003
【図２】
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【図３】
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