(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｎＯ，ＮｉＯからなる非磁性単結晶フェライトであり、
前記フェライトのモル％で示す組成が、Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＺｎＯ，ＮｉＯの三元系組成図における、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の点で囲まれる組成からなり、かつ、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値が３〜２０であることを特徴とする非磁性単結晶フェライト。
記
（Ａ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝（６５−ｘ）：（３５−ｙ）：（ｘ＋ｙ）、
（Ｂ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝６１：３３：６、
（Ｃ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝５１：４３：６、
（Ｄ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝５２：４６：２、
（Ｅ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝（５３−ｘ）：（４７−ｙ）：（ｘ＋ｙ）、
ただし（ｘ＋ｙ）はゼロを除く正の値である。
【請求項２】
前記（ｘ＋ｙ）が０．２であることを特徴とする請求項１記載の非磁性単結晶フェライト。
【請求項３】
請求項１または２に記載の非磁性単結晶フェライトを、表面に金属磁性薄膜を被着させる基板としたことを特徴とする磁気ヘッド用基板。
【請求項４】
請求項３記載の磁気ヘッド用基板を装着したことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
前記磁気ヘッドは積層ヘッド又は磁気抵抗素子ヘッドであることを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非磁性単結晶フェライト、該フェライトを用いた磁気ヘッド用基板及び磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度記録が可能なＶＴＲ、ＨＤＤ、ＭＲ等に用いられる磁気ヘッドは、磁気特性が優れ強力な磁場を作ることの可能なものが必要であり、例えばフェライトコアに高飽和磁束密度の金属磁性膜を被着した積層構造の磁気ヘッドのものが用いられている。
【０００３】
このような磁気ヘッドに用いるフェライトは、非磁性のフェライトであって、単結晶を生成することが容易で、加工性に富み、熱膨張係数が金属磁性膜と近似することが要請される。
【０００４】
従来、高密度記録媒体の再生ヘッドである、ＭＲ（磁気抵抗）ヘッドにおいては、積層構造の金属磁性膜の支持材として、非磁性のセラミックス多結晶焼結基板、例えば、アルミナ・チタン・カーボン（アルチック）が用いられている。
【０００５】
特許第２５７０８９１号公報にはＴｉＯ2置換Ｚｎフェライトが開示されており、ＴｉＯ2を含まないＺｎフェライトより低温でクラック等の欠陥のはいらない育成が可能なこと、ブリッジマン法によって単結晶を製作する場合に、高温育成でのルツボからの白金の混入の少ない、安定した単結晶育成が可能であることなどが示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の非磁性セラミックス基板は、被着する金属磁性膜と熱膨張係数が大きく異なり、金属被膜の特性を劣化させる問題があった。また、加工が困難で、テープ走行時の耐摩耗性が劣り、又、多結晶体であるために加工中及び金属磁性膜形成時に脱粒等を起こして歩留まり低下をもたらす等と言う問題があった。
【０００７】
ＴｉＯ2置換ＺｎフェライトはＺｎを多量に含むため、熱膨張系が小さいという問題があった。
【０００８】
本発明は、室温において非磁性であり、基板として適当な熱膨張係数を有し、熱プロセスを経過しても被着する金属磁性膜の特性を損なわず、加工性が良く、単結晶育成の容易な組成を有する、Ｆｅ−Ｚｎ−Ｎｉ−Ｔｉ系の非磁性単結晶フェライト、該フェライトを基板として用いた磁気ヘッド用基板および磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その特徴とする技術手段は、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｎＯ，ＮｉＯからなる非磁性単結晶フェライトであり、前記フェライトのモル％で示す組成が、Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2，ＺｎＯ，ＮｉＯの三元系組成図における、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の点で囲まれる組成からなり、かつ、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値が３〜２０であることを特徴とする非磁性単結晶フェライトである。
【００１０】
記
（Ａ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝（６５−ｘ）：（３５−ｙ）：（ｘ＋ｙ）、
（Ｂ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝６１：３３：６、
（Ｃ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝５１：４３：６、
（Ｄ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝５２：４６：２、
（Ｅ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝（５３−ｘ）：（４７−ｙ）：（ｘ＋ｙ）、
ただし（ｘ＋ｙ）はゼロを除く正の値である。
【００１１】
本発明はＦｅ−Ｚｎ−Ｎｉ−Ｔｉ系の非磁性単結晶フェライトである。本発明においては、ＮｉＯは必須であって、その量は０を除く正の値（モル％）である。好ましくは上記（ｘ＋ｙ）が０．２であるとよい。（ｘ＋ｙ）の上限は６である。また好ましくはｘ＝０．１，ｙ＝０．１である。本発明においては、このような基本要素（Ｆｅ2Ｏ3，ＺｎＯ，ＮｉＯ，ＴｉＯ2）のモル数が限定された領域で１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値が３〜２０である。この値が３未満では、フェライト中に強磁性成分が発現するので３以上とする。一方２０を越えると育成した単結晶中にクラックを生ずるので２０を上限とした。さらに好ましい置換量は５〜１５である。
【００１２】
本発明においては基本成分のモル数が限定された領域を外れると、本発明の特性が達成されないので、基本成分を、上記（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）の点で囲まれた範囲に限定した。
【００１３】
また本発明は、上記非磁性単結晶フェライトを、表面に金属磁性薄膜を被着させる基板としたことを特徴とする磁気ヘッド用基板を提供する。
【００１４】
さらに本発明は上記磁気ヘッド用基板を装着したことを特徴とする磁気ヘッドを提供する。このような磁気ヘッドは積層ヘッド又は磁気抵抗素子ヘッドであり、磁気抵抗素子ヘッドはＭＲヘッド（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｈｅａｄ）及びＧＭＲヘッド（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ−ＲｅｓｉｓｔｉｖｅＨｅａｄ）を含むものである。このような磁気ヘッドは極めて優れた特性を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
非磁性基板として、非磁性単結晶フェライト基板を用いることにより、非磁性多結晶フェライト基板、ガラス基板、セラミックス基板に比較して磁性膜の特性を損なうことなく、しかも、優れた耐摩耗性が得られる。
【００１６】
ここにいう磁気ヘッドは、例えば図１に示すように積層状の金属磁性薄膜１を非磁性単結晶基板２で挟んだ一対のコア半体３をギャップ形成材を介して合わせて接合し、ギャップ４を形成したものである。非磁性単結晶基板は、偏摩耗、脱粒のない良好な摩耗特性を有し、従来のインダクティブヘッドやＭＩＧヘッドのコア材である磁性フェライト単結晶基板と同等の特性を持つ。本発明は、基板として、非磁性単結晶のＦｅ−Ｎｉ−Ｚｎ−Ｔｉ系フェライトを用いる。
【００１７】
この単結晶では、Ｆｅ2Ｏ3，ＺｎＯ，ＮｉＯ，ＴｉＯ2の基本要素との組成を最適化することにより、金属磁性膜を被着する磁気ヘッド用非磁性基板として必要とされる９５×１０-7  １／℃以上の熱膨張係数（α）、室温での非磁性（キュリー温度≦０℃）、及び単結晶育成の容易さが保たれる。
【００１８】
熱膨張係数αは、フェライトを形成する酸化物単体の熱膨張係数のモル％での加算性が略成立する。Ｍｎに比べてＮｉの熱膨張率が高いことが本発明の磁気ヘッドの熱膨張係数を高めることに寄与する。磁化の強さに関しては、Ｎｉ−Ｚｎフェライトのスピネル構造のＡサイトとＢサイトに配分される磁性元素のスピン磁気能率の差が小さい場合、又、一方のサイトのスピン磁気能率が他方に対して十分大きい場合に小さくなる。
【００１９】
Ｔｉは
２Ｆｅ3+→Ｆｅ2+＋Ｔｉ4+
のように電荷保存を満たしながら、Ｆｅと置換する。この時Ｆｅ3+とＦｅ2+のスピン磁気能率の差が、置換後の磁化の強さに影響する。又、置換された結果生じるＦｅ2+は、単体としては、ＦｅＯを生成し、Ｆｅ2Ｏ3と結合してマグネタイトとして熱膨張係数の増加に寄与する。これらの知見から、非磁性基板として所要の特性、即ち、熱膨張係数α≧９５×１０-7℃、キュリー温度≦０℃、単結晶育成の容易性を得るためには、上記
（Ａ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝（６５−ｘ）：（３５−ｙ）：（ｘ＋ｙ）、
（Ｂ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝６１：３３：６、
（Ｃ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝５１：４３：６、
（Ｄ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝５２：４６：２、
（Ｅ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＺｎＯ：ＮｉＯ＝（５３−ｘ）：（４７−ｙ）：（ｘ＋ｙ）、
ただし（ｘ＋ｙ）はゼロを除く正の値である。
と言う組成範囲であり、かつ、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値が３〜２０であることが必要となることがわかった。
【００２０】
次に、この非磁性単結晶フェライト基板の具体的実施例を以下に示す。Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＮｉＯを表１に示すモル％組成比とし、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値（以下ＴｉＯ2置換率と称す）を表１に示すように変化させてフェライト結晶を育成した。これら育成された結晶及び、それから切り出した試料について熱膨張係数αとキュリー温度Ｔｃを求めた。その結果を併せて表１に示す。
【００２１】
【表１】
0004101980.tif 000002
【００２２】
表１中、熱膨張係数αの単位は１×１０-7  １／℃である。またキュリー温度Ｔｃの単位は℃である。表１から明らかなように、フェライトの組成が本発明の範囲を外れている場合やＴｉＯ2置換率が３未満の場合には、強磁性が発現した。ＴｉＯ2置換率が２０を越えるの場合にはクラックが多発して熱膨張係数αの測定が不能であった。一方、実施例１〜８においては、熱膨張係数α及びキュリー温度Ｔｃ共に概ね満足できる結果が得られ、単結晶の育成も問題が無かった。
【００２３】
これによって、室温において非磁性であり、基板として適当な熱膨張係数を有し、且つ単結晶育成の容易な組成として、本発明の基本要素に対しての所定のＴｉＯ2置換率を持つ組成が適当であることがわかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明による非磁性フェライト単結晶は、非磁性多結晶フェライト基板、ガラス基板、又は多結晶焼結セラミックス基板に比して、単結晶であるために優れた耐摩耗性を有する。
【００２５】
又、本発明による非磁性単結晶フェライトは、ＴｉＯ2 を含むと共に、基本要素として、ＮｉＯを含むため、金属磁性膜を用いる磁気ヘッド用基板として満足すべき熱膨張係数を有し、室温において非磁性であり、低温で安定的に単結晶育成が可能である。
【００２６】
以上の磁気ヘッド用基板を装着した磁気ヘッド（積層ヘッド又は磁気抵抗素子ヘッド）はきわめて優れた特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気ヘッドの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    金属磁性薄膜
２    非磁性単結晶板
３    コア半体
４    ギャップ
【図１】
0004101980.tif 000003