技術 磁気ヘッド溶着用ガラス組成物

0001

本発明は、磁気ヘッド溶着用ガラス組成物に関し、さらに詳しくは磁気ヘッド等の空隙部に充填され、比較的低温で溶着処理が可能な磁気ヘッド溶着用ガラス組成物に関する。

0002

近年、ビデオテープレコーダ等の磁気記録再生装置には高密度の記録再生機能が要求され、これに伴い、磁気ヘッドも高密度記録再生を行い得るものが求められている。そこで、このような磁気ヘッドでは、例えばフェライト等の高透磁率を有する酸化物磁性材料や、セラミックあるいは液晶化ガラス等の非磁性基板材料等からなるコアブロックのギャップ対向面に、高飽和磁束密度を有するセンダスト等の合金磁性材料からなる合金薄膜を形成したヘッドコア等が使用されている。

0003

従来から、上述のようなヘッドコアに形成されたギャップには、ガラスが充填されており、このガラスは通常鉛の中間酸化物や、網目形成酸化物であるシリカを主成分とした低融点ガラス等が使用されている。しかし、結晶化ガラス基板、アモルファス合金薄膜及び、蒸着による合金薄膜をガラスを用いて溶着する場合、溶着工程における結晶化ガラス基板の熱変形や合金薄膜の熱応力による剥離等が生じやすい。そこで、これらを防止するために、溶着用ガラスにおいては、なるべく低い温度、理想的には６００℃以下で溶着を行い得るような特性が必要とされ、同時に十分な濡れ性を備えていることも必要とされる。さらに、溶着行程において、合金薄膜の剥離を生じさせず、かつ、ガラス自体の割れ欠けをも生じさせないためには、磁気ヘッド溶着用ガラス組成物とそれ以外の材料との間の熱膨張係数の差をできるだけ小さくする必要がある。

0004

上述した要求を満足させるためには、常温からガラス屈伏点まで一定な熱膨張挙動を有する低融点ガラスが必要になる。又、磁気ヘッド摺動面においてコア基板、合金薄膜及び、低融点ガラスの間に偏磨耗が生じないように、ビッカース硬度が５００以上であるようなガラス組成物であって、さらに、良好な耐水性をも備えたガラス組成物が望まれている。現在、実用化されているガラス組成物の例を表１に示す。また、耐湿試験（６０℃ ９５％ＲＨ ５００時間放置）が施された表中のガラスＮｏ．１及びガラスＮｏ．２の表面の金属顕微鏡写真を図２及び図３にそれぞれ示す。

0005

0006

しかしながら、上記表１に示すような６００℃以下の低い温度で溶着を行うことが可能、すなわち作業点Ｔｗが６００℃以下の従来の磁気ヘッド溶着用ガラス組成物は、一般に、硬度や耐水性等に問題を有するものが多く、一方、ビッカース硬度が５００以上の溶着用ガラスは、６００℃以下という温度で十分な濡れ性を有するものが少ないという問題がある。

0007

また、上述したように、常温から屈伏点まで一定な熱膨張挙動を有する低融点ガラスが必要とされているが、このような溶着用ガラスはあまり存在していないというのが現状である。たとえこのような低融点ガラスが存在しているとしても、ガラスの安全性や強度等に問題を有しているものが多いという問題がある。さらに、ガラスの強度不足から磁気ヘッド製造工程中において、ガラスの割れ欠けを生じやすいという問題を有している。

0008

これらの結果、従来の低融点ガラスを用いた場合、磁気ヘッド製造工程において歩留まりの低下を招き、さらには、完成した磁気ヘッドを搭載したＶＴＲでは、偏磨耗による段差により記録再生特性の劣化を招くという問題がある。

0009

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ガラス中に歪みが生じにくく、ガラスの割れ欠けを減少させ、熱応力による合金薄膜等の剥離を防止することを可能にした磁気ヘッド溶着用ガラス組成物を提供することを目的としている。

0010

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、網目形成酸化物であるＳｉＯ2と、Ｂの酸化物と、Ｖの酸化物とを含有することを特徴とする磁気ヘッド溶着用ガラス組成物である。

0011

請求項２記載の発明は、請求項１において、さらに、網目修飾酸化物として、Ｋの酸化物と、Ｎａの酸化物とを含有することを特徴とする磁気ヘッド溶着用ガラス組成物である。

0012

請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、さらに、ガラス化を補うための中間酸化物として、Ｐｂの酸化物と、Ｚｎの酸化物と、Ａｌの酸化物とを含有することを特徴とする磁気ヘッド溶着用ガラス組成物である。

0013

請求項４の発明は、請求項３において、ＳｉＯ2を４２重量％以上４７重量％以下、Ｂの酸化物を２重量％、Ｖの酸化物を２重量％、Ｐｂの酸化物を３重量％、Ｚｎの酸化物を１４重量％以上１９重量％以下、Ａｌの酸化物を４重量％、Ｋの酸化物を５重量％以上１０重量％以下、及び、Ｎａの酸化物を２０重量％以上２５重量％以下含有することを特徴とする磁気ヘッド溶着用ガラス組成物である。

0014

本発明にかかる磁気ヘッド溶着用ガラス組成物は、網目形成酸化物であるＳｉＯ2と、Ｂの酸化物と、Ｖの酸化物とを含有し、さらに、網目修飾酸化物として、Ｋの酸化物と、Ｎａの酸化物と、ガラス化を補うための中間酸化物として、Ｐｂの酸化物と、Ｚｎの酸化物と、Ａｌの酸化物とを含有する。

0015

また、本発明にかかる磁気ヘッド溶着用ガラス組成物を構成する各成分の含有量は、それぞれＳｉＯ2が４２重量％以上４７重量％以下、Ｂの酸化物が２重量％、Ｖの酸化物が２重量％、Ｐｂの酸化物が３重量％、Ｚｎの酸化物が１４重量％以上１９重量％以下、Ａｌの酸化物が４重量％、Ｋの酸化物が５重量％以上１０重量％以下、及び、Ｎａの酸化物が２０重量％以上２５重量％以下である。

0016

本発明にかかる磁気ヘッド溶着用ガラス組成物を構成する各成分の含有量を上記のように限定したのは、以下の理由による。ＳｉＯ2は、熱膨張係数の調整とガラスの硬度及び、融点に影響し、その含有量は４２重量％以上４７重量％以下の範囲が望ましい。この範囲より少ない場合は、熱膨張係数が低下すると共にガラスの硬度も低下する。一方、上記範囲より多い場合は、融点が高くなるため実用レベルではなくなる。

0017

Ｂの酸化物は、粘性と熱膨張及び、化学的耐久性に影響し、その含有量は２重量％であるのが好ましい。この範囲より少ない場合は、粘性が高くなり、６００℃以下での作業が困難になる。一方、上記範囲より多い場合は、熱膨張が低下してしまう。

0018

Ｖの酸化物の含有量は、２重量％であるのが望ましい。Ｖの酸化物を２重量％含有させることにより、摺動時の摩擦の低減を図ることができる。なお、含有量が２重量％より多いと熱膨張が大きくなってしまう。

0019

Ｐｂの酸化物は、低融化と耐水性の向上に影響し、その含有量は３重量％であるのが好ましい。含有量が３重量％より少ない場合は、融点が高くなると共に耐水性が悪くなる。また、含有量が３重量％より多い場合は、６００℃以下での作業が困難になる。

0020

Ｚｎの酸化物は、熱膨張と化学的耐久性及び、摺動時の摩擦に影響し、その含有量は１４重量％以上１９重量％以下の範囲であるのが好ましい。含有量がこの範囲より少ない場合は、化学的耐久性が悪くなり、かつ、粘性温度曲線が急になってしまう。一方、上記範囲より多い場合、熱膨張が低下してしまう。

0021

Ａｌの酸化物は、化学的耐久性と硬度及び、失透の生成抑制に影響し、その含有量は４重量％であるのが望ましい。含有量が４重量％より少ない場合は、硬度が小さくなると共に失透しやすくなる。一方、上記範囲より多い場合は、ＮａとＫとの含有比率に注意を要し、ガラス化が難しくなる。

0022

Ｋの酸化物及びＮａの酸化物は、熱膨張係数と低融化及び、耐水性に影響し、その含有量はＫの酸化物が５重量％以上１０重量％以下、Ｎａの酸化物が２０重量％以上２５重量％以下の範囲が好ましい。この範囲より少ない場合は、熱膨張係数が小さくなると共に融点が高くなる。一方、上記範囲より多い場合は、耐水性が極端に悪くなり実用レベルではなくなるのと同時に、ガラス作成時に溶解が難しくなる。

0023

以下、本発明の実施例について説明する。ＳｉＯ2、ＰｂＯ、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3及びＶ2Ｏ5の各原料を表２に示すようにそれぞれ所定量ずつ採取して配合し、白金るつぼ中、１２５０℃の温度で約１．５時間溶融及び混合することにより、ガラス組成物を調製した。得られたガラス組成物の熱特性及び機械特性を表２に示すと共に耐湿試験（６０℃ ９５％ＲＨ ５００時間放置）が施された本発明のガラス組成物表面の金属顕微鏡写真を図１に示す。

0024

0025

上記ガラス組成物を用いて種々の磁気ヘッドのコアを作成した結果、フェライト、センダスト及びその他合金磁性材料の保護膜に使われるクロムとはほとんど反応せず、核化を抑制する効果があった。従って、磁気特性の劣化を防止することができた。

0026

又、７００℃に加熱し、１時間保持した後冷却する工程を３回繰り返した場合においても、上記ガラス中の透明度は変化せず、色のくすみもなく、熱膨張も変化しないことから磁気ヘッド作成工程における、再加熱加工にも十分耐え得ることが確認された。

0027

さらに、上記ガラス組成物は、一般的な磁気ヘッド溶着用低融点ガラスと比較した場合、急冷却した際の残留歪みが比較的少なく、さらに本発明によるガラス組成物は、ヤング率が７５００ｋｇ／ｍｍ2とかなり大きく、その結果、ガラスの割れ欠けの発生を防止することができた。

0028

従って、本発明のガラス組成物は、一般的な磁気ヘッド溶着用低融点ガラスと比較した場合、ガラスの強度、安定性等と密接に関係するＳｉＯ2等の網目形成酸化物のガラス中における占有率が高いこと、また、ＺｎＯを多く含むことからビッカース硬度も５５０と高硬度であり磁気テープ摺動時の耐磨耗性にも優れており、偏磨耗もみられなかった。そして同時に、化学的耐久性、耐水性、耐酸性の向上も図られ、耐湿試験（６０℃ ９５％ＲＨ ５００時間放置）の結果からも明らかなように、表１に示す従来の磁気ヘッド溶着用低融点ガラス組成物表面（図２及び図３）と本発明のガラス組成物表面（図１）との間には、顕著な差が現れた。

0029

また、ヤング率が６０００〜７５００ｋｇ／ｍｍ2と低融点ガラスでは異例なほど弾性に富み、歪みに強く、ガラスの割れ欠けが減少し、熱応力による合金薄膜等の剥離を防止した。さらに、本発明のガラス組成物は、網目修飾酸化物であるＫの酸化物及びＮａの酸化物を多量に含んでいることから、低融点、低粘度であり、したがって、被溶着材料との間の濡れ性に富み、作業温度（Ｔｗ）が５６０℃と網目形成酸化物のＳｉＯ2を多量に含んでいるにも拘わらず、比較的低温で溶着が可能であった。また、結晶化ガラス基板の熱変形によるガラスの割れ欠けを減少させ、合金薄膜の熱応力による剥離等を防止することができた。

0030

一方、表２に示す組成からなる本発明の磁気ヘッド溶着用ガラス組成物は、熱膨張係数が１５１（×１０-7／℃）であり、磁気ヘッド基板及び合金薄膜のうちセンダストの熱膨張とよく合致させることができた。従って、基板及び溶着ガラスの間の熱膨張の違いによる応力、割れ欠け等の発生を防ぎ両者の良好な密着を得ることができた。

0031

本発明の磁気ヘッド溶着用ガラス組成物は、以上に説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。すなわち、本発明にかかる磁気ヘッド溶着用ガラス組成物は、網目形成酸化物であるＳｉＯ2を３０重量％以下しか含まれていなかった従来の溶着用ガラス組成物と比較し、多量の４２重量％以上含むため、ビッカース硬度が４５０以上の高硬度で耐磨耗性に優れ、さらに、ヤング率が６０００〜７５００ｋｇ／ｍｍ2と弾性に富み、その結果、歪みに強く、ガラスの割れ欠けが減少し、熱応力による合金薄膜等の剥離を防止することができる。

0032

また、本発明によるガラス組成物は、網目修飾酸化物であるＫ及びＮａの酸化物を合計２５重量％以上と、従来の磁気ヘッド用低融点ガラス組成物とは異なり、非常に多く含有しているため、融点は極めて低く、かつ、被溶着材との濡れ性にも富み、低温による溶着が可能となる。そして、さらにＫ及びＮａの酸化物を多量に含有しているため、熱膨張係数が１００〜１６０×１０-7／℃までの通常の熱膨張から極端に高い熱膨張まで安定した特性を得ることができる。

0033

さらに、本発明によるガラス組成物は、網目形成酸化物であるＢの酸化物と、ガラス化を補うための中間酸化物としてＰｂ、Ｚｎ及びＡｌの酸化物を合計２１重量％以上含むことにより、前述のアルカリ金属（Ｉ族）であるＫ及びＮａを多量に含んでいるにも拘わらず、化学的耐久性の向上と、耐水性の向上を実現することが可能となっている。また、微量なＶの酸化物と、上述したＺｎを多量に含ませることが可能なため、摩擦の低下を実現させることができる。したがって、磁気ヘッドとして摺動させた場合に起こっていた、偏磨耗による段差により記録再生特性の劣化をも防止することができる。

0034

図１耐湿性試験後の本発明にかかる磁気ヘッド溶着用ガラス組成物の表面の金属顕微鏡写真である。
図２耐湿性試験後の従来の磁気ヘッド溶着用ガラス組成物の表面の金属顕微鏡写真である。
図３耐湿性試験後の従来の磁気ヘッド溶着用ガラス組成物の表面の金属顕微鏡写真である。