(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、ＺｎＯからなる非磁性多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多結晶フェライト。
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に記載の非磁性多結晶フェライトを、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等に用いる非磁性多結晶フェライト、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】
ＶＴＲ、ＨＤＤ等に用いる磁気ヘッドは、フェライトコアなどの基板上に金属磁性薄膜を被着した積層構造となっており、磁気ヘッド用基板は、磁気特性、加工性に優れ、製造が容易であるとともに、熱膨張係数が大きいことが要求される。
【０００３】
従来、磁気ヘッド用基板としてアルミナ・チタン・カーボン（アルチック）等の非磁性セラミックス多結晶、Ｍｎ−Ｎｉ系非磁性多結晶フェライトや酸化鉄の一部をＴｉＯ2で置換したＺｎフェライト単結晶などが使用されている。
【０００４】
アルミナ・チタン・カーボン（アルチック）等の非磁性セラミックス多結晶は高硬度であるため加工性が悪いという問題点がある。Ｍｎ−Ｎｉ系非磁性多結晶や酸化鉄の一部をＴｉＯ2で置換したＺｎフェライト単結晶は熱膨張係数が小さく、不十分であった。
【０００５】
【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、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。
【０００６】
【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からなる非磁性多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多結晶フェライトである。
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。
【０００７】
また本発明は上記非磁性多結晶フェライトを、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セラミック基板を装着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。
【０００８】
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）に示す非磁性多結晶フェライトがさらに好適である。
【０００９】
（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。
【００１０】
（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。
【００１１】
（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。
【００１２】
（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。
【００１３】
（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。
【００１４】
（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。
【００１５】
（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。
【００１６】
本発明においては、Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯ（以下これらを基本要素と称す）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。
【００１７】
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。
【００１８】
【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多結晶フェライトを用いた基板を用いることにより、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。
【００１９】
図１は、本発明に係る磁気ヘッドの例を示す斜視図である。その構造は、積層状のＭＲ（磁気抵抗）素子３を非磁性多結晶基板１に形成したアルミナ等の酸化膜２上に形成し、さらに絶縁体４及びバイアスフイルム５を形成する。この例は、書き込みヘッド（インダクティブヘッド）を同時に形成する複合ヘッドであるため、バイアスフイルム５上に更に書き込み用ボール６を形成している。本発明に係わる部分は上記記号１〜５で示す部分である。
【００２０】
非磁性多結晶基板1は、加工性が良く、かつテープ走行時にテープに損傷を与えない硬度を有し、従来のＭＲ（磁気抵抗）ヘッドやＧＭヘッドのコア材であるアルミナ・チタン・カーボン（アルチック）多結晶基板より優れた特性を持つ。この多結晶では、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／℃）及び室温での非磁性（キュリー温度≦０℃）が保たれる。
【００２１】
ところで、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。
【００２２】
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℃、多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。
【００２３】
次に、この非磁性多結晶フェライト基板２の具体的実施例を示す。
【００２４】
Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯを表１に示すモル％組成比とし、置換率を表１に示すようにを焼成してフェライトを得た。この多結晶及び、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に掲記した。また、図２に三元系組成図上の本発明の範囲及び表１に示す実施例及び比較例の点をプロットし、これらの点に表１と同じ番号を付して示した。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。
【００２５】
置換率を２．７％〜２５．０％と変化させて焼成を行ったが本発明の成分範囲外又は置換率が５未満又は２０超の場合は強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。一方、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、焼成も問題が無かった。また、比較例３、４、６、７のように置換率が適正な範囲でない場合には割れが発生した。
【００２６】
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、且つ焼成制御の容易な組成として、適当であることがわかった。
【００２７】
【表１】
0004031153.tif 000002
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明による非磁性多結晶フェライトを用いた磁気ヘッド用基板は、ガラス基板、又は多結晶焼結セラミックス基板に比して、優れた耐摩耗性を有する。
【００２９】
又、本発明による非磁性多結晶フェライトは、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非磁性多結晶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焼成することが可能であること、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    非磁性多結晶板
２    酸化膜
３    ＭＲ（磁気抵抗）素子
４    絶縁体
５    バイアスフィルム
６    書き込み用ボール
【図１】
0004031153.tif 000003
【図２】
0004031153.tif 000004