(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯ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、ＭｎＯ、ＺｎＯの三元系組成図における、下記の点（Ａ）と点（Ｂ）、点（Ｂ）と点（Ｃ）、点（Ｃ）と点（Ｄ）、点（Ｄ）と点（Ａ）を結んだ線で囲まれる範囲の組成からなり、かつ、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値が５〜２０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）：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６１：１：３８、
（Ｂ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５１：１：４８、
（Ｃ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５１：１６：３３、
（Ｄ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６１：６：３３
【請求項２】
請求項１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３】
請求項２に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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＶＴＲ、ＨＤＤ等に用いる非磁性単結晶フェライト、このフェライトを用いた磁気ヘッド用基板および磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＶＴＲ用テープとしては、高密度記録が可能なメタルテープが用いられるようになってきている。このメタルテープを使用する場合の磁気ヘッドとしては、従来のフェライト製ヘッドより強力な磁場を作ることができるものでなければならない。このようなヘッドとして、特開昭５９−８１２０号に記載される、いわゆる「積層ヘッド」の構造のものが知られている。この磁気ヘッドにおいては、フェライトコア半体上に、より高飽和磁束密度の金属磁性膜を被着し、ギャップを形成するガラス等のギャップ形成材を挟んで、二個の該フェライト半体を接合することにより、通常のフェライトヘッドより強力な磁束を該ギャップ部に発生することが可能となり、メタルテープなどの高密度記録媒体への記録再生を可能としている。
【０００３】
しかし、磁性フェライトでヘッドコアの大部分が構成されるため、励磁コイルの単位巻き数当たりのインダクタンスが高いこと、フェライト単結晶を用いるためしゅう動ノイズが大きいこと、などの難点がある。
【０００４】
これらの点を改良するため、例えば、アルミナ及びアルミナ主体のセラミックス基板等の非磁性基板で構成したものがある。
【０００５】
また、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、アルミナ・チタン・カーボン（アルチック）のような非磁性セラミックス多結晶、Ｆｅ2Ｏ3の一部をＴｉＯ2で置換したＺｎフェライト（特開平４−５３０１３号公報）や感温フェライトと称されるＦｅ2Ｏ3、ＭｎＯ、ＺｎＯからなるＭｎ−Ｚｎフェライト（特開平６−６８４１５号公報、特許第２５１９００４号公報）などが用いられている。
【０００６】
しかし、セラミックス多結晶は、高硬度であるため加工性が悪く、多結晶体であるため加工中及び金属磁性膜形成時に脱粒が生じ、耐摩耗性が悪いという問題がある。
【０００７】
ＴｉＯ2で一部を置換したＺｎフェライトやＭｎ−Ｚｎフェライトでは、Ｚｎを多量に含むため熱膨張係数が小さく、磁気ヘッドとしての所望の熱膨張係数を得ることが困難である。また、結晶育成温度が高いため、クラックが生じやすいという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フェライト基板としての特性を損なわず、基板として適当な熱膨張係数を有し、製造時にクラックなどの欠陥が生ぜず、耐摩耗性に優れ、加工性の良好な非磁性単結晶フェライト、磁気ヘッド用基板および、これを装着した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、ＭｎＯ、ＺｎＯ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、ＭｎＯ、ＺｎＯの三元系組成図における、下記の点（Ａ）と点（Ｂ）、点（Ｂ）と点（Ｃ）、点（Ｃ）と点（Ｄ）、点（Ｄ）と点（Ａ）を結んだ線で囲まれる範囲の組成からなり、かつ、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値が５〜２０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）：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６１：１：３８、
（Ｂ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５１：１：４８、
（Ｃ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５１：１６：３３、
（Ｄ）（Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６１：６：３３
本発明では上記基本成分のモル組成範囲を外れると本発明の特性を達成できないので、上記のように限定する。
【００１１】
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及びこ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を提供する。磁気ヘッドについては、従来のアルチック等の非磁性焼結体基板上に作成した磁気ヘッドと同等の性能を有し、アルチックの場合、その硬さを原因とするヘッドの偏摩耗による性能悪化を適当な硬さを有するフェライトを用いることによって防止し、長期に亘って、その性能を維持することが可能である。また、脱粒によるヘッド性能の悪化やテープをキズつけるという悪影響を除去できる特性を持つ。
【００１２】
なお、本発明に係るフェライトの組成として、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯからなる下記（１）〜（７）に示す非磁性単結晶フェライトがさらに好適である。
【００１３】
（１）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯの三元系組成図における前記フェライトのモル％で示す組成が、（Ａ1）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６１：１：３８、（Ｂ1）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５２：１：４７、（Ｃ1）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５２：１３：３５、（Ｄ1）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６１：４：３５で囲まれる組成からなり、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝＝５であるフェライト。
【００１４】
（２）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯの三元系組成図における前記フェライトのモル％で示す組成が、（Ａ2）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６１：１：３８、（Ｂ2）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５１：１：４８、（Ｃ2）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５２：１５：３４、（Ｄ2）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６１：５：３４で囲まれる組成からなり、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝＝１０であるフェライト。
【００１５】
（３）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯの三元系組成図における前記フェライトのモル％で示す組成が、（Ａ3）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６０：１：３９、（Ｂ3）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５２：１：４７、（Ｃ3）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５２：１４：３４、（Ｄ3）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６０：６：３４で囲まれる組成からなり、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝＝１５であるフェライト。
【００１６】
（４）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯの三元系組成図における前記フェライトのモル％で示す組成が、（Ａ4）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６０：１：３９、（Ｂ4）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５４：１：４５、（Ｃ4）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝５４：１１：３５、（Ｄ4）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2：ＭｎＯ：ＺｎＯ＝６０：５：３５で囲まれる組成からなり、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝＝２０であるフェライト。
【００１７】
（５）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯの三元系組成図における、前記フェライトのモル％で示す組成が上記Ａ1−Ａ2、Ｂ1−Ｂ2、Ｃ1−Ｃ2、Ｄ1−Ｄ2の各線分を（ｎ−５）／５で按分して得られる、Ａ5、Ｂ5、Ｃ5、Ｄ5の４点を結んで得られる組成からなり、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値が、ｎ（ただしｎは５＜ｎ＜１０）であるフェライト。
【００１８】
（６）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯの三元系組成図における、前記フェライトのモル％で示す組成が上記Ａ2−Ａ3、Ｂ2−Ｂ3、Ｃ2−Ｃ3、Ｄ2−Ｄ3の各線分を（ｎ−１０）／５で按分して得られる、Ａ6、Ｂ6、Ｃ6、Ｄ6の４点を結んで得られる組成からなり、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値が、ｎ（ただしｎは１０＜ｎ＜１５）であるフェライト。
【００１９】
（７）Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯの三元系組成図における、前記フェライトのモル％で示す組成が上記Ａ2−Ａ3、Ｂ3−Ｂ4、Ｃ3−Ｃ4、Ｄ3−Ｄ4の各線分を（ｎ−１５）／５で按分して得られる、Ａ7、Ｂ7、Ｃ7、Ｄ7の４点を結んで得られる組成からなり、１００×（ＴｉＯ2のモル％）／｛（ＴｉＯ2のモル％）＋（Ｆｅ2Ｏ3のモル％）｝の値が、ｎ（ただしｎは１５＜ｎ＜２０）であるフェライト。
【００２０】
本発明においては、Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯ（基本要素と称す）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（以下この値を置換率とも称す）を５〜２０とする。この置換率が５未満では、フェライト中に強磁性成分が発現するので置換率は５以上とする。一方置換率が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置換率は２０を上限とした。
【００２１】
また、本発明においては基本要素のモル数が限定された領域とする。この領域を外れると、適正な性能を得ることができなくなるからである。このことは、多数の実験研究の結果、導出されたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
非磁性基板として、本発明に係る非磁性単結晶フェライトを用いた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。
【００２３】
図１は、本発明に係る磁気ヘッドの例である。その構造は、積層状の金属磁性薄膜１を非磁性単結晶基板２、２で挟んだ一対のコア半体３、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２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。
【００２４】
この単結晶では、基本要素のモル数と置換率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所定の熱膨張係数（α≧９０×１０-7  １／℃）、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。
【００２５】
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。そして、磁化の強さに関しては、Ｍｎ−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。
【００２６】
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≧９０×１０-7  １／℃、キュリー温度≦０℃、単結晶育成の容易性を得るためには、上記組成範囲が必要となることがわかった。
【００２７】
次に、この非磁性単結晶フェライトの具体的実施例を示す。
【００２８】
Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯを表１に示すモル％組成比とし、置換率を変化させてフェライトをブリッジマン法で育成した。
【００２９】
これら育成された単結晶及び、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。
【００３０】
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、実施例１〜１２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。本発明の記本要素のモル数、置換率が本発明の範囲を外れる場合は、磁性成分が発現したり、或い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りした。
【００３１】
これによって、本発明の基本要素のモル％と置換率を満足する組成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、且つ単結晶育成の容易な組成であることがわかった。
【００３２】
【表１】
0004142820.tif 000002
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明による非磁性単結晶フェライトを用いた磁気ヘッド用基板は、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し、これを用いた磁気ヘッドは優れた特性を有する。
【００３４】
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、Ｍｎ（ＭｎＯ）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、所定の熱膨張係数を有すること、室温において非磁性であること、及び基本要素よりなる、いわゆる、感温組成Ｍｎ−Ｚｎフェライトや亜鉛フェライトへのＴｉＯ2添加により非磁性基板を得る場合よりも、より低温で安定的に単結晶育成が可能であること、更に、これらよりも熱膨張係数がより大きく、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。
【図２】本発明の範囲及び実施例、比較例の点を表示した三角組成図である。
【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】
0004142820.tif 000003
【図２】
0004142820.tif 000004