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KR0130192B1 - 자기헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

자기헤드 및 그 제조방법 Download PDF

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Publication number
KR0130192B1
KR0130192B1 KR1019930000299A KR930000299A KR0130192B1 KR 0130192 B1 KR0130192 B1 KR 0130192B1 KR 1019930000299 A KR1019930000299 A KR 1019930000299A KR 930000299 A KR930000299 A KR 930000299A KR 0130192 B1 KR0130192 B1 KR 0130192B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic
thin film
metal
magnetic head
core
Prior art date
Application number
KR1019930000299A
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English (en)
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KR930016952A (ko
Inventor
마사미찌 사이또
도시노리 와따나베
후미히또 고이께
Original Assignee
가다오까 마사다까
알프스 덴기 가부시기가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by 가다오까 마사다까, 알프스 덴기 가부시기가이샤 filed Critical 가다오까 마사다까
Publication of KR930016952A publication Critical patent/KR930016952A/ko
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Publication of KR0130192B1 publication Critical patent/KR0130192B1/ko

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Abstract

목적 : 본 발명은 내식성 우수한 자기헤드와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구성 : 본 발명은 한쌍의 자기코어를 갭층을 거쳐 접합하고, 갭층과 자기코어와의 사이에 금속자성박막을 설치하여 이루어지는 자기헤드에 있어서, 금속자성박막을 Fe-X-M-C의 식으로 표시되는 자성재료로 형성함과 동시에, 상기 금속자성박막의 표면부분에 있어서의 원소 X의 농도를 다른 부분 보다도 높게 하여 이루어진다. 상기 원소 X는 Al, Si, Cr, Mo, W중 1종 또는 2종이상을 나타내고, 원소 M은 Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta중 1종 또는 2종이상을 나타낸다.
효과 : 본 발명 구조에 의하면, 금속자성박막의 표면부분에 원소 X를 고농도로 함유시켜, 표면부분에서 산소와 결합시켜 산화피막을 생성시킬 수가 있어 내식성이 우수한 자기헤드를 제공할 수 있다. 또, 금속자성박막에 Al을 함유시킨 것에 있어서는, 표면부분에 Al을 고농도로 함유시킴으로써, Al의 산화물을 생성시켜 내식성을 향상시킬 수 있다.

Description

자기헤드 및 그 제조방법
제1도는 본 발명의 제1실시예의 자기헤드의 요부를 나타낸 사시도.
제2도는 제1도에 나타낸 자기헤드의 평면도.
제3도는 본 발명 방법의 실시에 사용하는 페라이트 블록의 사시도.
제4도는 2개의 코어블록을 잘라내어 홈가공을 실시한 상태를 나타낸 측면도.
제5도는 코어블록에 요철부를 형성한 상태를 나타낸 측면도.
제6도는 요철부의 일부가 자성막과 갭층을 형성한 상태를 나타낸 측면도.
제7도는 2개의 코어블록을 나타낸 평면도.
제8도는 접합된 코어블록을 나타낸 평면도.
제9도는 제조예에서 얻어진 자기코어의 출력의 측정결과를 나타낸 그래프.
제10도는 제조예에서 얻어진 자기코어에 대하여 상온에 있어서의 각 원소의 농도분포를 나타낸 그래프.
제11도는 제조예에서 얻어진 자기코어에 대하여 200℃에서 열처리한 후의 깊이방향에 있어서의 각 원소의 농도분포를 나타낸 그래프.
제12도는 제조예에 자기코어에 대하여 300℃에서 열처리한 후의 깊이방향에 있어서의 각 원소의 농도분포를 나타낸 그래프.
제13도는 제조예에서 얻어진 자기코어에 대하여 400℃에서 열처리한 후의 깊이방향에 있어서의 각 원소의 농도분포를 나타낸 그래프.
제14도는 제조예에서 얻어진 자기코어의 투자율의 측정결과를 나타낸 그래프.
제15도는 제조예에서 얻어진 자기코어의 자왜정수와 포화자속밀도의 측정결과를 나타낸 그래프.
제16도는 본 발명에 의한 자기헤드의 금속자성층에 있어서의 성분 농도분포를 나타낸 도.
제17도는 실시예에 있어서의 자기헤드 제조공정에 있어서의 금속자성층의 Al 농도 확산을 나타낸 도.
제18도는 본 실시예에 있어서의 막 박리율의 측정방법을 설명하기 위한 도.
제19도는 종래의 자기헤드의 일구성예의 요구를 나타낸 사시도.
제20도는 제19도에 나타낸 자기헤드의 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A : 자기헤드 11 : 자기코어
12 : 금속자성박막 13 : 갭층
14 : 주갭층 15 : 유리층
16 : 권선홈
본 발명은 자기코어와 갭과의 사이에 금속자성박막을 설치한 구조의 메탈인 갭형의 자기헤드에 관한 것이다.
종래, VTR용등의 자기헤드로서 제19도와 제20도에 나타난 바와 같이, 한쌍의 페라이트제의 자기코어(1,1)를 갭층(3)을 거쳐 맞대어, 갭층(3)과 자기코어(1)와의 경계부분에 금속자성박막(4)을 개재시키고, 자기코어(1,1)를 유리층(5,5)에서 접합하여 이루어진 MIG(Metal In Gap)형의 자기헤드(6)가 알려져 있다.
이 자기헤드(6)는, 금속자성박막(4)을 사용하고 있지 않은 구성의 자기헤드와 비교하면, 자기갭으로부터 발생되는 자계를 강하고 급준한 것으로 할 수가 있으므로 자기기록의 고밀도화에 대응할 수 있는 우수한 것이어서, VTR의 영상기록용의 자기헤드, 또는 디지탈테이프 레코더용의 자기헤드등으로서 널리 사용되고 있다.
종래 상기 구조의 자기헤드(6)를 제조하는데는 먼저 페라이트 등의 자성체로 이루어지는 2개의 코어블록을 준비하고, 이것들의 코어블록에 홈가공을 실시하여 복수의 요철부를 형성하고, 이들의 요철부의 일부에 스퍼터 등의 성막법으로 금속자성박막을 형성하고, 이어서 스퍼터 등의 성막법으로 자성박막상에 SiO2층등으로 이루어지는 갭층을 형성한다.
다음에, 상기 갭층을 형성한 코어블록끼리를 갭층끼리를 거쳐 맞대고, 맞댄부분의 요철부를 메우도록 유리를 흘려넣어 코어블록끼리를 접합한다. 그리고, 접합한 코어블록을 복수의 자기코어로 잘라내고 각 자기코어에 마무리가공을 실시하여 상기 1쌍의 코어블록으로 복수의 자기헤드를 동시에 제조하고 있다.
상기 구성의 자기헤드(6)에 있어서, 통상, 금속자성박막(4)의 구성재료로서 사용되는 것은 자기코어(1)를 구성하는 페라이트보다도 자기특성에 우수한 철계의 자성재료가 일반적인데, 이 종류의 철계의 자성재료는 주성분이 철이기 때문에, 내환경성, 특히 내식성의 면에서 문제가 있는 것이 많다.
그러므로 종래 금속자성박막의 내식성을 개선할 목적으로 여러가지의 첨가원소의 검토가 이루어지고 있으나, 내식성을 향상시키는 원소를 많이 첨가하면 금속자성박막의 자기특성이 저하하는 문제가 있다.
또, 자기헤드의 제조방법에 있어서, 코어블록을 구성하는 페라이트와 금속자성박막은 열팽창계수가 다르기 때문에 코어블록에 성막법으로 금속자성박막을 형성하면, 성막후의 금속자성박막의 수축에 의하여 코어블록에 응력이 부가된 상태가 됨과 동시에, 코어블록에는 홈가공이나 절단가공등의 여러가지의 기계가공이 행하여지기 때문에 코어블록에 가공왜곡이 부가된 상태가 된다. 따라서 MIG형의 자기헤드의 자기코어에 있어서, 갭근방부분에 왜곡이 축적되기 쉬운 문제가 있고, 이 왜곡이 자기특성을 열화시킬 염려를 가지고 있었다.
또, 종래의 자기헤드에서는 상기 금속자성박막과 SiO2로 이루어지는 갭층과의 층간의 밀착강도 및 상기 금속자성박막과 자기코어와의 층간의 밀착강도가 충분하지 않아 성막단계에서 막박리를 일으키기 쉽다고 하는 문제를 가지고 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서 금속자성박막중의 특정원소를 선택적으로 금속자성박막의 표면부에 집중시킴으로써 내식성과 자기특성을 향상시킬 수 있는 자기헤드를 제공하고 자기헤드를 제조하는 도중의 공정에 있어서, 열처리함으로써 가공왜곡이나 열왜곡을 제거할 수가 있어 내식성과 자기특성을 향상시킨 자기헤드를 제조하는 방법의 제공을 목적으로 한다.
또 메탈인갭형의 자기헤드에 있어서, 상기 금속자성박막의 특정원소의 농도를 조정함으로써, 상기 금속자성박막과 갭층 및 상기 금속자성박막과 페라이트에 있어서의 각 층간의 밀착강도를 향상시켜, 층간부착력을 확보함으로써 상기 금속자성박막과 각층간에 있어서의 막박리를 회피하고, 또한 상기 금속자성박막의 항절(抗折)강도를 향상시킬 수 있는 자기헤드의 제공을 목적으로 하고 있다.
제1의 발명은 상기 과제를 해결할 목적으로 1쌍의 자기코어를 갭층을 거쳐 접합하여 이루어지고, 갭층과 자기코어와의 사이에 금속자성박막을 설치하여 이루어진 자기헤드에 있어서, 상기 금속자성박막을 Fe-X-M-C의 식으로 나타내는 자성재료로 구성함과 동시에, 상기 금속자성박막의 표면부에 있어서의 원소 X의 농도를 다른 부분보다도 높게 한 것이다. 단, 원소 X는 Al, Si, Cr, Mo, W중 1종 또는 2종이상을 나타내고, 원소 M은 Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta중 1종 또는 2종이상을 나타낸다.
제2의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 상기한 Fe-X-M-C의 조성식에 있어서, 0.5C25, 2M25, 0.2X25, 50Fe95의 관계를 만족시킨 것이다.
제3의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 상기한 금속자성박막에 있어서 원소 X로서 Al을 7원자%이상 함유하여 이루어진 것이다.
제4의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 상기한 Fe-X-M-C의 자성재료에 의하여 구성된 자기헤드에 있어서, 상기 금속자성박막이 X를 포함하는 철계의 금속자성막으로 형성됨과 동시에, 금속자성박막중의 X성분의 농도가 상기 갭의 근방측에서 낮고, 상기 자기코어의 근방측에서는 높은 것을 특징으로 하는 것이다.
제5의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 한쌍의 자기코어를 갭층을 거쳐 접합하여 이루어지고, 갭층과 자기코어와의 사이에 금속자성박막을 설치하여 이루어지는 자기헤드의 제조방법에 있어서, 자성체로 이루어지는 코어블록에 홈가공을 실시하고, 이 홈가공에서 형성한 요철부에 금속자성박막과 갭층을 성막수단에 의하여 형성하고, 이어서 한쌍의 코어블록을 갭층을 거쳐 유리에 의하여 접합하고, 다시 연마가공을 실시하여 자기헤드를 제조하는 방법으로서, 상기 연마가공 후에 코어블록을 200℃이상의 온도에서 열처리하는 것이다.
제6의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 상기한 자기헤드의 제조방법에 있어서, 금속자성박막으로서 Fe-X-M-C의 조성식으로 표시되는 자성재료로 이루어지는 금속자성박막을 사용하는 것이다. 단, 상기 조성식에 있어서, X는 Al, Si, Cr, Mo, W중에서 선택되는 1종 또는 2종이상을 나타내고, M은 Ti, Zr, V, Nb, Hf, Ta중에서 선택되는 1종 또는 2종이상을 나타낸다.
제7의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 상기한 Fe-X-M-C의 조성식으로 표시되는 자성재료로서, 0.5C25, 2M25, 0.2X25, 50Fe95의 관계를 만족하는 자성재료를 사용하는 것이다.
금속자성박막을 구비한 MIG형의 자기헤드에 있어서, 금속자성박막의 표면부분에 원소 X를 고농도로 함유시켜, 표면부분에서 산소와 결합시켜 산화피막을 생성시킴으로써, 내식성이 우수한 자기헤드를 제공할 수 있다. 또, 금속자성박막에 Al을 함유시킨 것에 있어서는 표면부분에 Al을 고농도로 함유시킴으로써 표면부분에 Al의 산화물을 생성시켜 내식성을 향상시킬 수 있다.
금속자성박막으로서는 Fe-X-M-C의 식으로 표시되는 자성재료로 이루어진 것을 사용하고, 상기 원소 X로서 Al, Si, Cr, Mo, W중 1종 또는 2종이상을 사용하고, 원소 M으로서 Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta중 1종 또는 2종이상을 사용할 수가 있다.
또, 제1항 기재의 Fe-X-M-C인 조성식에 있어서, 원자 %로 0.5C25, 2M25, 0.2X25, 50Fe95의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
금속자성박막을 구비한 자기헤드를 제조하는 경우, 코어블록에 홈가공을 실시하고, 유리에 의하여 접합하여 코어블록으로부터 잘라낸 후에 열처리함으로써, 코어블록에 실시한 가공에 따른 왜곡이 제거되고, 금속자성박막에 의한 막응력도 해제되어 자기특성이 향상한다. 또, 열처리에 의하여 금속자성박막중의 원소의 이동이 일어나, 금속자성박막의 표면부에 특정원소의 고농도영역이 생겨 이것이 내식성을 향상시킨다.
따라서, 본 발명의 자기헤드에서는 x를 포함하는 철계의 금속자성막으로 형성된 금속자성박막중의 일부분 x와 페라이트중의 0원소와의 결합력이 크다는 성질을 이용하여, 층중의 x성분의 농도분포가, SiO2로 이루어진 자기갭층 근방에서는 낮고, 자기코어의 근방에서는 높은 농도구비를 가짐으로써, 상기 금속자성박막과 자기갭층과의 층간 결합안정성을 유지하여 층간 부착력을 향상시키고, 자기기록특성을 향상시킴과 동시에, 상기 금속자성박막의 항절강도의 개선을 도모할 수가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예의 자기헤드(A)를 나타내고, 이 자기헤드(A)는 페라이트제의 자기코어(11,11)각각의 측면에 금속자성박막(12)과 갭층(13)을 순차형성함과 동시에, 갭층(13)끼리의 사이에 주갭(14)을 형성하여 자기코어(11)끼리를 맞대어, 양자를 유리층(15,15)으로 접합 일체화하여 이루어지는 것이다. 또, 제1도에 있어서 부호 16은 권선홈을 나타내고 있다. 이 자기헤드(A)는 금속자성박막(12)을 구비한 MIG(Metal In Gap)형의 자기헤드이다.
상기 금속자성박막(12)은 페라이트보다도 높은 포화자속밀도를 가지는 Fe-X-M-C계의 자성재료로 이루어진 것이다. 상기 조성식에 있어서, 원소 x는 Al, Si, Cr, Mo, W중, 1종 또는 2종이상을 나타내고,원소는 M는 Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta중 1종 또는 2종이상을 나타낸다. 또한 각 원소의 함유율은 원자 %로 0.5C25, 2M25, 0.2X25, 50Fe95의 관계를 만족하는 것으로 하는 것이 바람직하다.
상기 조성에 있어서, Fe(철)는 자성을 담당하는 원소의 주성분이고, 10000G이상의 포화자속밀도를 얻기 위해서는 50원자%이상 함유시키는 것이 바람직하고, 15000G이상의 고포화자속밀도로 하기 위해서는 70원자%이상이 보다 바람직하다. 원소 M과 C(탄소)는 연(軟)자성을 얻기 위하여 필요한 원소이고, Fe에 M과 C를 동시에 특정량 첨가함으로써 막의 연자성은 현저하게 향상한다. 양호한 연자성을 얻기 위해서는 막중의 각 원소의 함유량을 상기의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또, Si(규소), Al(알루미늄)등은 막의 전기저항을 높게 하기 때문에, 와전류손실을 저감할 수가 있어 고주파영역에서의 투과율을 높일 수가 있다.
다음에 상기 구성의 자기헤드(A)의 제조방법에 대하여 설명한다.
자기헤드(A)를 제조하려면 먼저, 페라이트 등의 자성재료로 이루어진 제3도에 나타낸 기둥형상의 코어블록(20)을 준비하고, 이 코어블록(20)에 숫돌(砥石)등을 사용하여, 그 길이방향에 따라 제4도에 나타낸 바와 같이 홈가공을 실시하여 권선홈(21)과 보강홈(22)을 형성한다. 이어서 홈(21,22)을 형성한 각 코어블록(20)에 홈(21,22)에 직교하는 방향으로 숫돌등을 이용하여 홈가공하여 제5도에 나타낸 바와같은 블록부(24)를 복수형성한다.
이어서 각 블록부(24)의 위에 제6도에 나타낸 바와 같이 스퍼터나 진공증착 등의 성막수단에 의하여 상기한 연자성박막을 형성하는 재료로 이루어진 금속자성박막(25)과, SiO2등으로 이루어진 갭층(26)을 형성한다.
갭층(26)을 형성했으면 제7도에 나타낸 바와 같이 권선홈(21)끼리, 또 보강홈(22) 끼리를 맞대고, 다시 이들의 맞댄홈에 유리(28,29)를 충전하여 코어블록(20,20)을 접합일체화한다. 다음에 접합한 코어블록(20,20)을 길이방향에 따라 복수로 절단함으로써, 제8도에 나타낸 자기코어(30,30)를 갭(31)을 거쳐 유리층(32,32)으로 접합한 자기헤드소재(B)을 얻을 수가 있다. 이 자기헤드소재(B)의 자기코어(30,30)에 있어서의 코어블록(20)으로 가공했을 때에 부가된 왜곡인, 성막수단에 의하여 금속자성박막(25)을 형성했을 때에 부가된 응력이 부가된 상태로 되어 있다.
상기 자기헤드소재(B)를 얻었으면 이것에 이하에 설명하는 조건으로 열처리를 실시하여 제1도와 제2도에 나타낸 자기헤드(A)를 얻는다. 이 열처리는 불활성가스 분위기중 보다 바람직하게는 전공분위기중에 있어서, 200℃이상의 온도에서 유리층(32)을 형성하는 유리조성물의 진이온도보다 낮은 온도에서 수시간이상 행한다. 이 열처리에 의하여, 자기코어(30)에 부가된 왜곡은 제거됨으로 자기코어(30)와 금속자성박막(25)이 발생시키는 자기특성이 향상한다.
또, 400℃이상의 온도에서 열처리함으로써, 금속자성박막(25)중에 존재하는 Al(Si,Cr,Mo,W)이 금소자성박막(25)중에서 그 표면부에 이동하고, 여기에서 산소와 결합하여 잔류한다. 즉, 금속자성박막의 표면부에 있어서의 x의 농도가 다른 부분보다도 높아진다.
이에 의하여 금속자성박막(25)의 표면부분에 이들 원소의 산화물이 생성되어 산화피막이 생성되고, 금속자성박막(25)의 내식성이 향상한다.
(시험예 1)
본 발명방법에 의거하여 자기헤드를 제작하고, 이것에 대하여 헤드출력을 측정하는 시험을 행하였다. 시험에 사용한 자기헤드는 Mn-Zn 단결정 페라이트로 이루어지는 자기코어에, Fe-5 Al-12Ta-11C인 조성의 두께 6㎛의 금속자성박막과 SiO2로 이루어진 두께 0.2㎛의 갭층을 형성하여 이루어진 것을 사용했다. Mn-Zn 페라이트의 코어블록으로부터 자기헤드소재를 잘라내어 가열로에 수납하고, 질소가스를 흘린 분위기중에 있어서 가열온도를 200℃와 300℃와 370℃로 설정하여 5시간 열처리했다.
제9도에 상기 자기헤드의 출력과 열처리온도와의 관계를 나타낸다.
제9도에서 명확한 바와 같이, 200℃이상의 온도에서 가열처리함으로써 헤드출력의 향상효과가 얻어지는 것이 판명되었다.
(시험예 2)
제10도∼제13도는 상기와 마찬가지로 제조된 자기헤드에 있어서, 상온에 방치한 것과, 200℃에서 열처리한 것과, 300℃에서 열처리한 것과, 400℃에서 열처리한 것, 각각에 대하여 오제전자분광분석을 행한 결과를 나타낸다.
제10도∼제13도에 나타낸 결과로부터 400℃로 가열함으로써 금속자성박막의 표면부(표면으로부터 180옹그스트롬의 부분)에서 Al 농도가 향상되고 있는 것이 명확하다.
(시험예 3)
상기 구성의 자기헤드에 있어서, 금속자성박막의 Al 함유량을 7.0원자%와 3.5원자%로 설정한 시료와 Al을 포함하지 않는 시료를 각각 5개씩 준비하여 내식시험을 행하였다. 각 자기헤드에 대하여 생리식염수에 24시간 침적하여 표면부분에 녹이 발생하는지의 여부를 조사하여 그 결과를 표 1에 기재했다.
표 1에 있어서, ◎은 녹의 발생이 전혀 보이지 않는 시료이고, ○은 일부에 녹이 발생한 시료가 있는 것을 나타내고, △는 모든 수의 시료에 대하여 일부에 녹이 발생한 것을 나타낸다.
표 1에 나타낸 결과로부터 명확한 바와 같이, Al을 7.0원자%이상 함유시킨 시료의 내식성이 특히 우수한 것이 판명됐다. 이것은 충분한 양의 Al을 첨가한 금속자성박막에 적절한 열처리를 실시하면 우수한 내식성이 얻어지는 것을 나타내고 있다.
(시험예 4)
상기 구성의 자기헤드에 있어서, 금속자성박막의 조성을 변화시켜 투과율(μ)과 보자력(Hc)과 포화자속밀도(Bs)를 각각 측정했다. 그 결과를 표 2에 기재하였다.
표 2에 나타낸 결과로부터 명백한 바와 같이, Fe-X-M-C인 조성식의 원자 %로 0.5C25, 2M25, 0.2X25, 50Fe95에 있어서, 투과율(μ), 보자력(Hc)은 모두 양호하고, 포화자속밀도도 10000G이상인 것을 나타내고 있다.
(시험예 5)
상기한 구성의 자기헤드에 있어서, 특히 Al의 원자 %를 7Al9로 했을때의 투과율(μ)을 측정하였다. 그 결과를 제14도에 나타낸다.
또한, 어닐시의 절대온도는 823K이고, 시간은 20분으로 정자장 중에서 행하였다.
제14도에 나타낸 결과에 명백한 바와 같이, Fe-Al-Ta-C인 조성식의 원자 %로 6Ta16, 8C20에 있어서, 투과율이 1000이상임을 나타내고 있다.
(시험예 6)
상기 구성의 자기헤드에 있어서, 특히 Al의 원자%를 0Al28.7까지 변화시켰을 때의 자왜정수(λs)와 포화자속밀도(Bs)를 측정했다. 그 결과를 제15도에 나타낸다.
또한, 어닐시의 절대온도는 823K이고, 시간은 약 40분으로 행하였다.
제15도에 나타낸 결과에서 명백한 바와 같이, Al이 많아지면 자왜도 증가하나, 최대 3×10-6정도이다. 또 포화자속밀도는 Al이 많아지면 저하하여 버린다. 이로부터 Al은 원자%로 대략 0.2Al25에 있어서 자기헤드로서 사용하는데 충분한 특성이 얻어지고 있음을 나타내고 있다.
다음에 본 발명의 제2의 실시예를 설명한다.
본 발명의 자기헤드와 상기 종래의 자기헤드와의 상위점은 그 금속자성박막(12,12)의 조성과 구조에 있다. 즉, 본 실시예에 있어서의 자기헤드에서는 금속자성박막(12,12)는 Fe-Al-Ta-C계의 자성막으로 구성됨과 동시에 자기코어(11,11)에 면하는 측의 금속자성박막(12,12)은 Al 성분의 농도가 높고, 한편, 자기갭측에 면하는 측의 금속자성박막(12,12)은 상기 Al성분농도가 낮은 상태로 구성되어 있다. 여기서 각 금속자성박막(12,12)중의 성분농도분포의 일예를 제16도에 나타낸다.
상기와 같은 Al 성분농도에 구배를 가진 금속자성박막(12,12)의 제작방법에 대하여 이하에 설명한다.
먼저 페라이트로 이루어진 한쌍의 자기코어(11,11)의 각각의 대향단면에 증착 또는 스퍼터 등에 의한 박막형성장치에 의하여 Fe-10% Al-Ta-C막을 두께 1㎛정도 성막한다. 이어서, 상기와 동일한 방법에 의하여 Fe-5%, Al-Ta-C막을 두께 5㎛정도 성막한다. 그러나, 이와같이 제작한 그대로의 금속박막은 아몰퍼스상을 상당한 비율로 포함한 것으로 불안정하기 때문에 550℃정도의 고온에서 가열하는 열처리를 행함으로써 미세결정을 석출시켜, 성분확산을 시킨다.
제17도에 열처리전과 열처리후에 있어서의 막중의 Al 성분농도 분포를 나타냈다.
열처리를 행하기 전의 적층된 금속층중의 Al 농도분포 ①에는 명확하게 층 사이에 Al 농도분포에 치우침이 확인되나, 열처리후의 적층금속층중의 Al 농도분포 ②에는 층사이의 Al 농도의 치우침은 보이지 않고, 층사이에 있어서도 원활한 농도구배를 가지는 층이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 상기 열처리는 자기헤드의 제조공정에 있어서의 유리용착공정과 겸하여 행할 수가 있다.
또한, 상기한 금속자성박막(11,11)의 제작방법에 있어서는 금속자성박막(11,11)을 2층의 Al 성분농도가 다른 Fe-Al-Ta-C계의 자성막으로 형성했으나, 다시 다수의 금속자성막을 적층함으로써 형성하여도 좋다. 상기 금속자성막을 Al 성분농도가 미묘하게 다른 금속자성박막으로 수많게 나누어 적층하여, 상기 금속자성박막(12,12)을 형성했을 경우는 Al 성분 농도가 더욱 완만한 구배를 가지는 금속자성박막(12,12)을 형성할 수가 있다.
따라서, 상기와 같은 자기헤드에 의하여, 종래 자기코어의 포화자속밀도의 낮음에 기인하여 발생하고 있던 기록자계, 자계구배의 포화라고 하는 현상을 피하고, 복수의 박막층의 존재에 의하여 이들 박막층(특히 자기갭 근방의 박막층)이 가지는 포화자속밀도의 높이를 유효하게 이용하여 기록자계, 자계구배의 개선을 도모할 수가 있다. 또, 금속자성박막의 두께를 증가시키지 않고 충분히 특성을 확보하는 것이 가능하여, 금속자성박막의 두께의 증가에 의한 와전류손실의 증대를 회피하고, 또 유리벤딩시의 열변형에 기인하여 생기는 막응력의 증대등을 방지하는 것이 가능하다.
그러나, 금속자성박막(12,12)중의 Al 성분농도에 구배를 부가할 때, 금속자성박막(12,12)중의 Al함유량을 증가시키면, 금속자성박막(12,12)의 포화자속밀도가 작아져 자기특성의 저감으로 연결되기 때문에, 상기 금속자성박막(12,12)중에 Al 성분의 농도구배를 형성할 때에는 상기 금속자성박막중의 Al 최대농도를 25at%로 하는 것이 필요하다.
[실시예]
여기에서 상기 구성으로 이루어지는 본 발명의 자기헤드와, 비교예의 자기헤드의 막박리율을 이하와 같은 방법에 의하여 측정했다.
상기 본 발명에 의한 자기헤드의 헤드칩 제조공정중에서는 제18도에 나타낸 바와 같은 칩절단공정에 있어서 절단시의 역학적인 힘에 의하여 막박리가 생기기 쉽다. 그러므로, 본 발명에 의한 자기헤드의 칩절단후의 칩외관을 현미경으로 관찰하여, 막박리 개소의 수를 세어, 동일한 관찰방법으로 관찰한 비교예의 종래의 자기헤드에 있어서의 그 결과를 100의 기준으로 하고, 이것과 비교하여 본 발명에 있어서의 자기헤드의 막박리율을 표 3에 나타냈다.
또한, 본 발명의 자기헤드와 비교예의 자기헤드를 각각 사용하여 5㎒에 있어서의 자기기록재생특성을 측정한 결과를 표 3에 나타냈다.
또한, 비교예의 자기헤드의 특성의 각 레벨을 0dB로 하여 규격화하고 있다.
표 3에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명의 자기헤드는 막박리율 및 자기특성 어느 경우에도 종래의 비교예의 자기헤드 보다 우수한 특성을 나타내고 있다. 또한 상기 금속자성박막을 Fe-Al-Ta-C계의 금속자성막으로 형성하고, Al을 금속자성층중에 균일농도로 형성한 경우는 막박리율은 Al 성분을 포함하지 않은 금속자성박막과 비교하면 상당히 향상하고 있으나, 출력특성이 저하하여 버린다고 하는 경향이 있다.
또한, 본 발명의 제2의 실시예에 있어서, Fe-Al-Ta-C계에 대하여 설명했으나, Fe-X-M-C계의 금속자성막에 있어서, X성분의 농도를 동일하게 실시하여도 좋다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 자기헤드에 의하면, 금속자성박막을 구비한 MIG형의 자기헤드에 있어서, 금속자성박막의 표면부분에 원소 X를 고농도로 함유시킴으로써, 표면부분에서 산소와 결합시켜 산화피막을 생성시킬 수가 있어 내식성이 우수한 자기헤드를 제공할 수가 있다.
또, 금속자성박막에 Al을 함유시킨 것에 있어서는 표면부분에 Al을 고농도로 함유시킴으로써, Al의 산화물을 생성시켜 내식성을 향상시킬 수 있다. 또한, Al 함유량을 7원자% 이상으로 한 것은, 내식성에 특히 우수함과 동시에 헤드출력이 커서 우수한 자기특성을 가진다.
또, 금속자성박막으로서 Fe-X-M-C의 식으로 표시되는 자성재료로 이루어진 것을 사용하고, 상기 원소 X로서 Al, Si, Cr, Mo, W중 1종 또는 2종이상을 사용하고, 원소 M으로서 Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta중 1종 또는 2종이상을 사용함으로써 우수한 포화자속밀도를 구비하고, 상기 내식성과 자기특성을 구비한 자기헤드를 제공할 수가 있다.
또한, Fe-X-M-C인 조성의 금속자성박막에 있어서, 원자%로 0.5C25, 2M25, 0.2X25, 50Fe95의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
한편, 금속자성박막을 구비한 자기헤드를 제조하는 경우, 코어블록에 홈가공을 실시하여 유리에 의하여 접합하고, 코어블록으로부터 잘라낸 후에 200℃이상에서 열처리함으로써 제조도중에 코어블록에 실시한 가공에 따른 왜곡을 제거할 수 있음과 동시에, 제조도중에 코어블록에 형성한 금속자성박막에 의한 막응력을 해제할 수 있으므로 자기특성이 우수한 자기헤드를 제조할 수가 있다.
또, 금속자성박막으로서 Fe-X-M-C의 식으로 표시되는 자성재료로 이루어진 것을 사용하고, 상기 원소 X로서 Al, Si, Cr, Mo, W중 1종 또는 2종이상을 사용하고, 원소 M으로서 Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta중 1종 또는 2종이상을 사용함으로써 우수한 포화자속밀도를 구비하여 상기 내식성과 자기특성을 구비한 자기헤드를 제공할 수가 있다.
또, Fe-X-M-C인 조성의 금속자성박막에 있어서, 원자%로 0.5C25, 2M25, 0.2X25, 50Fe95의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
또, 상기한 Fe-X-M-C인 자성재료에 의하여 구성된 자기헤드에 있어서, 상기 금속자성박막이 x를 포함하는 철계의 금속자성박막으로 형성하고, 또한 층중의 x성분의 농도분포가, SiO2로 이루어지는 자기갭층 근방에서는 낮고, 자기코어의 근방에서는 높은 농도구배를 가지는 형상으로 함으로써, 상기 금속자성박막중의 일성분 Al과 페라이트중의 O원소와의 결합력이 크다고 하는 성질을 이용하여, 상기 금속자성박막과 자기갭층과의 층간 결합안정성을 유지하여, 층간부착력을 향상시켜, 자기기록특성을 향상시킴과 동시에 상기 금속박막의 항절강도의 개선을 도모할 수가 있다.
또, 이와같은 자기헤드에 의하면 종래, 자기코어의 포화자속밀도의 낮음에 기인하여 발생하고 있던 기록자계, 자계구배의 포화라고 하는 현상을 피하고 복수의 박막층의 존재에 의하여 이들 박막층(특히 자기갭 근방의 박막층)이 가지는 포화자속밀도의 높이를 유효하게 이용하여 기록자계, 자계구배의 개선을 도모할 수가 있다. 또, 금속자성박막의 두께를 증가시키지 않고 충분히 특성을 확보하는 것이 가능하고, 금속자성박막의 두께의 증가에 의한 와전류 손실의 증대를 회피하고, 또한 유리벤딩시의 열변형에 기인하여 생기는 막응력의 증대등을 방지하는 것이 가능하다.

Claims (8)

  1. 한쌍의 자기코어를 갭층을 거쳐 접합하여 이루어지고, 갭층과 자기코어와의 사이에 철계의 금속자성박막을 설치하여 이루어지는 자기헤드에 있어서, 상기 금속자성박막이 Fe-X-M-C의 식으로 표시되는 자성재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기헤드. 단, 상기 원소 X는 Al, Si, Cr, Mo, W중 1종 또는 2종이상을 나타내고, 원소 M은 Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta중 1종 또는 2종이상을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, Fe-X-M-C의 조성식에 있어서, 원자%로 0.5C25, 2M25, 0.2X25, 50Fe95의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
  3. 제1항에 있어서, 원소 X로서 Al을 7원자%이상 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속자성박막중의 X성분의 농도가, 상기 자기갭의 근방에서 낮고, 상기 자기코어 근방에서는 높은 것을 특징으로 하는 자기헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속자성박막중의 Al성분의 농도가, 상기 자기갭의 근방측에서 낮고, 상기 자기코어근방측에서는 높은 것을 특징으로 하는 자기헤드.
  6. 한쌍의 자기코어를 갭층을 거쳐 접합하여 이루어지고, 갭층과 자기코어와의 사이에 금속자성박막을 설치하여 이루어지는 자기헤드의 제조방법에 있어서, 자성체로 이루어지는 코어블록에 홈가공을 실시하고, 이 홈가공으로 형성한 요철부에 금속자성박막과 갭층을 성막수단에 의하여 형성하고, 이어서 한쌍의 코어블록을 갭층을 거쳐 유리에 의하여 접합하고, 다시 코어블록을 절단 가공을 하여 자기헤드를 제조하는 방법으로서 상기 절단가공후에 200℃이상의 온도로 열처리하는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 금속자성박막으로서, Fe-X-M-C의 조성식으로 표시되는 자성재료로 이루어지는 금속자성박막을 사용하는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제조방법, 단, 상기 조성식에 있어서, X는 Al, Si, Cr, Mo, W중에서 선택되는 1종 또는 2종이상을 나타내고, M은 Ti, Zr, V, Nb, Hf, Ta중에서 선택되는 1종 또는 2종이상을 나타낸다.
  8. 제6항에 있어서, Fe-X-M-C의 조성식으로 표시되는 자성재료로서 원자%로 0.5C25, 2M25, 0.2X25, 50Fe95의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제조방법.
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