專利名稱：磁頭封接玻璃及用其制造的磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁頭，它適合在磁性記錄介質(zhì)上記錄/再現(xiàn)大量磁信息，本發(fā)明還涉及一種封接玻璃，用于將一對磁芯半連接形成所述磁頭。
圖2顯示了MIG磁頭的結(jié)構(gòu)。在兩個鐵氧體磁芯半1和2面向磁隙的表面上形成高飽和磁通量密度的金屬鐵磁性膜3和4，然后通過磁隙材料5將面向磁隙的表面對接，并用封接玻璃6和7相互固定。
MIG磁頭大體上是按照圖3所示的方法制造的。首先，在一對鐵氧體磁芯上形成繞線槽10和玻璃槽11(圖3(a))。然后，形成用于調(diào)節(jié)磁道寬度的磁道槽12(圖3(b))。接著，在已經(jīng)打磨過的面向磁隙的表面上形成金屬鐵磁性膜3和4(未顯示)，并在金屬鐵磁性膜3和4上形成磁隙材料膜5(未顯示)。接著，將面向磁隙的兩表面對接，放置前封接玻璃6和后封接玻璃7(圖3(c))，然后通過對封接玻璃的熱處理將兩磁芯半相互連接(圖3(d))。于是，將以封接玻璃封接兩個鐵氧體磁芯半而成的磁芯塊切割成預(yù)定的厚度，并打磨，由此制成磁頭片13(圖3(e))。對此磁頭片進行基片粘合和繞線等加工，即制成磁頭。
封接玻璃6和7的封接必需在約500℃進行，以避免破壞磁性膜的磁性。后磁隙面上的后封接玻璃7是使用加工溫度為500℃的封接玻璃，將其加熱軟化后傾倒注入。后封接玻璃的合適加工溫度是490-520℃。加工溫度即玻璃粘度約為103pa.s時的溫度。而且，為了減少扭曲或其他缺陷造成的磁頭碎裂，以高得率地制造磁頭，后封接玻璃的熱膨脹系數(shù)應(yīng)以(75-100)×10-7℃-1為宜(例如，日本專利申請公開No.8-180310)。
另一方面，連接前磁隙面的前封接玻璃6是用一定壓力從前磁隙面壓入的，其時的溫度為500℃，所用前封接玻璃的加工溫度在500℃以上。這是因為，如果前封接玻璃6用低加工溫度的玻璃傾倒充填，就會因此時粘度低玻璃易粘度低而與磁性膜反應(yīng)而造成磁隙皺縮(collapse)或氣泡，從而破壞磁性。所以，使用加工溫度略高于加熱溫度的玻璃，通過對高粘度狀態(tài)的玻璃施加壓力將其壓入，就可減少上述反應(yīng)。此時，前封接玻璃的加工溫度應(yīng)以540-560℃為宜。而且，考慮到磁頭的輸出特征，為了使磁性物質(zhì)產(chǎn)生適當?shù)幕?，前封接玻璃的熱膨脹系?shù)應(yīng)以(80-95)10-7℃-1為宜(例如，日本專利申請公開No.7-161011)。
作為滿足以上條件的磁頭封接玻璃，目前，前磁隙面上的封接玻璃使用的是氧化物組成為6-17wt％SiO2,7-16wt％B2O3,60-77wt％PbO,0-13wt％ZnO,0-2wt％Al2O3,0-1wt％K2O,0-3wt％Na2O,0-5wt％La2O3，和0-5wt％BaO的玻璃，后磁隙面上的封接玻璃使用的是氧化物組成為1-6wt％SiO2,7-10wt％B2O3,60-78wt％PbO,10-25wt％ZnO,0-3wt％Al2O3,0-8wt％ZrO2,0-3wt％BaO的玻璃(例如，日本專利申請公開No.7-161011和No.8-180310)。
如上所述，在磁頭制造過程中，切割和磨削會產(chǎn)生強沖擊力，封接玻璃的強度比磁頭內(nèi)的任何其他材料都低，有時會在其中產(chǎn)生裂紋，并最終造成磁頭內(nèi)裂紋。所以，前后封接玻璃必需具有高強度。
而且，近年來，為了提高在介質(zhì)上的磁性記錄密度，需要磁道寬度比過去窄，磁隙寬度比過去短的磁頭。作為獲得磁道窄、磁隙短的高精密磁頭的制造方法，曾提出將一對磁芯半對接，先只用后封接玻璃固定，將前磁隙面上的磁道寬度調(diào)節(jié)好后，再進行前封接玻璃封接(例如，日本專利申請公開No.7-220218)。
圖4是大致的制造過程。和圖3所示一樣，在一對鐵氧體磁芯半上形成繞線槽10，玻璃槽11和磁道槽12，在磨削過的面向磁隙的表面上形成金屬鐵磁性膜3和4(未顯示)和磁隙材料膜5(未顯示)。然后，在對接的兩個磁芯半上放置后封接玻璃7(c)，加熱后，后磁隙面首先連接。對已成為一體的磁芯塊的鄰近部分進行加工，以調(diào)節(jié)前磁隙面上對接部分的磁道寬度。然后，放置前封接玻璃6(d)，通過再次加熱使前封接玻璃填入前磁隙面(e)。切割和磨削如此形成的磁芯塊，制得磁頭片13。對該磁頭片進行基片粘合和繞線等處理后即完成一磁頭。用這種制造方法，可以獲得磁道窄且沒有移動，而且磁隙精度穩(wěn)定的高精度磁頭。
然而，對一般玻璃材料來說，有時會因加熱在玻璃內(nèi)析出晶體沉積。對大多數(shù)玻璃材料來說，微晶體會在玻璃的表面大量析出，且分布不均，因而易產(chǎn)生裂紋，降低玻璃材料的表觀強度。特別是，在制造以上高密度記錄所用磁頭的方法中，后封接玻璃被兩次加熱，因而易在玻璃內(nèi)析出晶體。晶體在封接玻璃內(nèi)的不均勻析出使其強度降低。所以，當封接成一體的磁芯被切割和磨削時，就會在封接部位產(chǎn)生裂紋。
所謂結(jié)晶玻璃是這樣一種材料，它的強度因為熱處理使得微晶體在玻璃整體內(nèi)均勻析出而提高，這不同于許多其他玻璃材料中的析晶。然而，因為結(jié)晶玻璃的組成是有定制的，所以難以獲得具有所需物理特性的材料。而且，因為使用時的熱處理條件也是有定制的，使得所述材料不能適用于許多場合。磁頭的封接玻璃還需要滿足許多條件，包括加工溫度，熱膨脹系數(shù)，化學穩(wěn)定性等，以便適合對磁頭的要求。所以，以選用組成自由度大且不易析晶的無定形玻璃為佳。
因此，上述磁頭封接玻璃除了具有最適加工溫度和熱膨脹系數(shù)以外，還因為不會在磁頭制造過程中的加熱條件下析晶而具有高強度。
然而，日本專利申請公開No.7-161011和No.8-180310所述組成的封接玻璃并沒有考慮析晶和強度的問題。因此，在用實現(xiàn)以上高密度記錄的方法制造磁頭時，會產(chǎn)生裂紋，有時，會在磁頭內(nèi)造成破損和開裂。
為了達到以上目的，本發(fā)明提供了一種磁頭前封接玻璃和一種后封接玻璃。
所述前封接玻璃的化學組成按氧化物計為，13-17wt％SiO2,5-6.8wt％B2O3,70-77wt％PbO,0.1-5wt％Al2O3和ZnO至少其一，以及0.1-3wt％Na2O和K2O至少其一。較好的組成是，按氧化物計，16-17wt％SiO2,5-6.8wt％B2O3,75.5-77wt％PbO,0.1-5wt％Al2O3和ZnO至少其一，以及0.1-3wt％Na2O和K2O至少其一。
所述后封接玻璃的化學組成按氧化物計為，3-9wt％SiO2,11-17wt％B2O3,66-77wt％PbO,3-15wt％Al2O3和ZnO至少其一。較好的組成按氧化物計是，3-9wt％SiO2,11-17wt％B2O3,68-77wt％PbO,4-14wt％Al2O3和ZnO至少其一。
本發(fā)明還提供了一種高性能磁頭，具有一對磁芯半，其至少一面上有一個繞線槽，至少一個面向磁隙的表面上有一層金屬鐵磁性膜，所述面向磁隙的兩個表面通過磁隙材料對接，用前封接玻璃連接前磁隙面，用后封接玻璃連接后磁隙面，如此將所述磁芯半連接。
附圖簡述

圖1(a)是本發(fā)明一種磁頭的透視圖，圖1(b)是該磁頭主要部分的平面圖；圖2(a)是常規(guī)磁頭的透視圖，圖2(b)是該磁頭主要部分的平面圖；圖3說明性地顯示了制造常規(guī)磁頭的方法；圖4說明性地顯示了制造一種本發(fā)明磁頭的方法；圖5顯示測定磁頭片強度的方法。
標號說明1,2磁芯半3,4金屬鐵磁性膜5磁隙材料6前封接玻璃7后封接玻璃8,9磁道寬度調(diào)節(jié)槽10繞線槽11玻璃槽12磁道槽13磁頭片14夾具15加載試驗機本發(fā)明最佳實施方式(實施方式1)以下描述本發(fā)明的一種實施方式。
本發(fā)明的一種磁頭，具有一對磁芯半，其至少一面上有一個繞線槽，至少一個面向磁隙的表面上有一層金屬鐵磁性膜，所述面向磁隙的兩個表面通過磁隙材料對接，用前封接玻璃連接前磁隙面，用后封接玻璃連接后磁隙面，如此將所述兩磁芯半連接。
本發(fā)明的前封接玻璃是一種如下組成的磁頭封接玻璃按氧化物計，13-17wt％SiO2,5-6.8wt％B2O3,70-77wt％PbO,0.1-5wt％Al2O3和ZnO至少其一，以及0.1-3wt％Na2O和K2O至少其一；較好是，按氧化物計，16-17wt％SiO2,5-6.8wt％B2O3,75.5-77wt％PbO,0.1-5wt％Al2O3和ZnO至少其一，以及0.1-3wt％Na2O和K2O至少其一。因為用此前封接玻璃的磁頭具有高強度，所以可以高得率地獲得高性能的磁頭。
本發(fā)明的后封接玻璃是一種如下組成的磁頭封接玻璃按氧化物計，3-9wt％SiO2,11-17wt％B2O3,66-77wt％PbO,3-15wt％Al2O3和ZnO至少其一。較好的組成是，按氧化物計，3-9wt％SiO2,11-17wt％B2O3,68-77wt％PbO,4-14wt％Al2O3和ZnO至少其一。如果使用這樣的后封接玻璃，該玻璃不會在磁頭制造過程中析晶，因此可以獲得高強度。所以，可以高得率地獲得高性能的磁頭。
以下是對本發(fā)明磁頭和用于該磁頭的封接玻璃的描述。
圖1顯示了本發(fā)明的一種磁頭。兩磁芯半1和2由鐵氧體制成，在它們面向磁隙的表面上形成高飽和磁通量密度的金屬鐵磁性膜3和4，在金屬鐵磁性膜3和4之間形成磁隙材料5。而且，磁隙處的連接是用前封接玻璃6和后封接玻璃7進行的。雖然，該磁頭的結(jié)構(gòu)與圖2所示是常規(guī)磁頭基本相同，但其磁道寬度用圖4所示方法進行調(diào)節(jié)以提高磁道寬度的精度，并在前磁隙的附近形成磁道寬度調(diào)節(jié)槽8和9。
就該磁頭的磁芯，金屬鐵磁性膜，磁隙材料等而言，一般可使用常用材料。
本實施例中本發(fā)明磁頭封接材料中的前封接材料具有以下組成按氧化物計，13-17wt％SiO2,5-6.8wt％B2O3,70-77wt％PbO,0.1-5wt％Al2O3和ZnO至少其一，以及0.1-3wt％Na2O和K2O至少其一；較好是，按氧化物計，16-17wt％SiO2,5-6.8wt％B2O3,75.5-77wt％PbO,0.1-5wt％Al2O3和ZnO至少其一，以及0.1-3wt％Na2O和K2O至少其一。
以下說明限制各組成的理由，后文將提供支持數(shù)據(jù)。
SiO2含量低于13wt％會降低磁頭片的強度。而SiO2含量高于17wt％會使加工溫度過高而超過560℃。如果B2O3含量低于5wt％，加工溫度會超過560℃，如果高于6.8wt％，磁頭片強度會降低。如果PbO含量低于70wt％，加工溫度會超過560℃，如果高于77wt％，磁頭片強度會降低。本實施例的玻璃為了獲得低加工溫度而含大量PbO，這卻使得玻璃的耐水性降低。所以，為了解決這一問題，該玻璃最好含有0.1wt％或更多的Al2O3和ZnO至少其一。然而，如果Al2O3和ZnO的總含量超過5wt％，加工溫度會過高而超過560℃。Na2O和K2O的作用在于降低熔點并調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)，最好含有0.1wt％或更多的至少其一。然而，如果Na2O和K2O的總含量超過3wt％，熱膨脹系數(shù)會升高過度。對這樣的前封接玻璃進行操作的實際處理溫度以500℃為宜。這是因為，比此更高的溫度有損金屬鐵磁性膜的磁性。
而且，本實施例的后封接玻璃具有以下組成，按氧化物計，3-9wt％SiO2,11-17wt％B2O3,66-77wt％PbO,3-15wt％Al2O3和ZnO至少其一。較好的組成是，按氧化物計，3-9wt％SiO2,11-17wt％B2O3,68-77wt％PbO,4-14wt％Al2O3和ZnO至少其一。
以下說明限制各組分的理由，后文將提供支持數(shù)據(jù)。SiO2含量低于3wt％會降低磁頭片的強度。而SiO2含量高于9wt％會使加工溫度過高而超過520℃。如果B2O3含量低于11wt％，加工溫度會超過520℃，如果高于17wt％，磁頭強度會降低。如果PbO含量低于66wt％，加工溫度會超過520℃，如果高于77wt％，磁頭片強度會降低。本實施例的玻璃為了獲得低加工溫度而含大量PbO，這卻使得玻璃的耐水性降低。所以，為了解決這一問題，該玻璃最好含有3wt％或更多的Al2O3和ZnO至少其一。然而，如果Al2O3和ZnO的總含量超過15wt％，玻璃會在磁頭制造過程中的加熱后析晶，從而降低磁頭片的強度。較好的是，對這樣的后封接玻璃進行操作的實際處理溫度是500℃。
以下將結(jié)合實施例對本發(fā)明進行描述，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。(實施例1)制造了加工溫度為540-560℃，熱膨脹系數(shù)為(80-95)×10-7℃-1的各種不同組成的玻璃作為前封接玻璃。如下制造所述玻璃將預(yù)定原料加入一鉑坩堝內(nèi)，在電爐內(nèi)在1000-1100℃熔制1小時，迅速淬冷該熔融材料。表1-7列出了實施例(2,3,4,7,8,9,12,13,14,17,18,19,20,25,26,27,31,32,33,34,39,40和41)和比較實施例(1,5,6,10,11,15,16,21,22,23,24,28,29,30,35,36,37,38,42和43)所熔制的不同玻璃的組成、加工溫度和30-300℃的熱膨脹系數(shù)。
此外，以單位面積的重量減少來表示耐水性。如此測定重量的減少將立方體玻璃樣品的一個側(cè)面浸入沸騰的去離子水中10mm，1小時。為了該玻璃可用作磁頭封接玻璃，該值應(yīng)低于1.0mg/cm2。
此外，在所制造的各種玻璃中，選用加工溫度540-560℃，且具有高耐水性的玻璃來制造結(jié)構(gòu)如圖1所示的磁頭，并測定磁頭片的強度。表8中的第46號玻璃被用作所有磁頭的后封接玻璃。如圖5所示，用加載試驗機來測定磁頭片的強度。所用的測定方法如實施例3所述。
表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

在此，可從表1中看出SiO2的優(yōu)選含量，可從表2中看出B2O3的優(yōu)選含量，可從表3中看出PbO的優(yōu)選含量。此外，可從表4和5中看出Al2O3和ZnO的優(yōu)選含量，可從表6和7中看出Na2O和K2O的優(yōu)選含量。(實施例2)制造了加工溫度為490-520℃，熱膨脹系數(shù)為(75-100)×10-7℃-1的各種不同組成的玻璃作為后封接玻璃。如下制造所述玻璃將預(yù)定原料加入一鉑坩堝內(nèi)，在電爐內(nèi)在1000-1100℃熔制1小時，迅速淬冷該熔融材料。表8-12列出了實施例(45,46,47,50,51,52,55,56,57,60,61,62,63,68,69和70)和比較實施例(44,48,48,53,54,58,59,64,65,66,71和72)所熔制的不同玻璃的組成、加工溫度和30-300℃的熱膨脹系數(shù)。
此外，以單位面積的重量減少來表示耐水性。如此測定重量的減少將立方體玻璃樣品的一個側(cè)面浸入沸騰的去離子水中10mm,1小時。為了該玻璃可用作磁頭封接玻璃，該值應(yīng)低于1.0mg/cm2。
此外，在所制造的各種玻璃中，選用加工溫度490-520℃，且具有高耐水性的玻璃來制造結(jié)構(gòu)如圖1所示的磁頭，并測定磁頭片的強度。表1中的第3號玻璃被用作所有磁頭的前封接玻璃。如圖5所示，用加載試驗機來測定磁頭片的強度。所用的測定方法如實施例3所述。
表8

表9

表10

表11

表12

在此，可從表8中看出SiO2的優(yōu)選含量，可從表9中看出B2O3的優(yōu)選含量，可從表10中看出PbO的優(yōu)選含量。此外，可從表11和12中看出Al2O3和ZnO的優(yōu)選含量。(實施例3)用表1-7中某些組成的玻璃作為前封接玻璃，用表8-12中某些組成的玻璃作為后封接玻璃，制造圖1結(jié)構(gòu)的磁頭。
由熔融的玻璃拉絲形成一根直徑0.5mm，長30mm的纖維，將其用作封接玻璃。用Mn-Zn單晶鐵氧體作為制造磁頭兩個磁芯半的鐵氧體。此外，用飽和磁通量密度(Bs)為1.6T的Fe-Ta-N膜作為金屬鐵磁性膜，用石英玻璃作為磁隙材料。
表13是磁頭生產(chǎn)得率的結(jié)果。所示的生產(chǎn)得率是磁頭內(nèi)沒有碎裂而且封接玻璃內(nèi)沒有裂紋的磁頭數(shù)與所制500個磁頭之比。表13中，得率高于等于98％以◎表示，得率高于等于95％以○表示，得率低于95％以×表示。
表13

表14是磁頭的芯片強度測定結(jié)果，這些磁頭中沒有產(chǎn)生破損和開裂，而且封接玻璃內(nèi)也沒有裂紋。芯片強度是用圖5所示加載試驗機測定的。用該加載試驗機時，磁頭片的一端用夾具4固定，由加載試驗機15對另一端施加負荷，由此測定使磁頭片斷裂的負荷量。對100片磁頭片進行了測定。
表14

由表13和14可以看出，用本發(fā)明實施例3、8、9和13的前封接玻璃和本發(fā)明實施例46、51、47和56的后封接玻璃的磁頭，得率高，磁頭片強度高。
相反，用比較實施例的玻璃作為前封接玻璃和后封接玻璃至少其一的磁頭得率低，磁頭片強度低。
工業(yè)用途如上所述，如果使用本發(fā)明組成的磁頭封接玻璃，這樣的玻璃不會析晶，可以提高磁頭的芯片強度。因此，即使是在磁頭制造過程中，也不易產(chǎn)生封接玻璃內(nèi)的裂紋，不易使磁頭破損和開裂。
由此，可以顯著提高制造磁道窄、磁隙短的高性能磁頭的得率。
權(quán)利要求
1．一種磁頭封接玻璃，其組成為13-17wt％SiO2,5-6.8wt％B2O3,70-77wt％PbO,0.1-5wt％Al2O3和ZnO至少其一，以及0.1-3wt％Na2O和K2O至少其一。
2．一種磁頭封接玻璃，其組成為3-9wt％SiO2,11-17wt％B2O3,66-77wt％PbO,3-15wt％Al2O3和ZnO至少其一。
3．一種磁頭，具有一對磁芯半，其至少一面上有一個繞線槽，至少一個面向磁隙的表面上有一層金屬鐵磁性膜，所述面向磁隙的表面通過磁隙材料對接，用前封接玻璃連接前磁隙面，用后封接玻璃連接后磁隙面，如此將所述兩個磁芯半連接起來，所述前封接玻璃的組成為13-17wt％SiO2,5-6.8wt％B2O3,70-77wt％PbO,0.1-5wt％Al2O3和ZnO至少其一，以及0.1-3wt％Na2O和K2O至少其一；所述后封接玻璃的組成為3-9wt％SiO2,11-17wt％B2O3,66-77wt％PbO,3-15wt％Al2O3和ZnO至少其一。
全文摘要
常規(guī)磁頭封接玻璃因為易析晶、強度低,所以容易因切割和磨削磁頭片時的沖擊力而破裂,不利于制造近年來高密度記錄所需磁道窄、隙寬短的磁頭。用組成為13－17wt%SiO
文檔編號C03C8/00GK1315034SQ00801198
公開日2001年9月26日 申請日期2000年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月2日
發(fā)明者長谷川真也, 紙本徹也, 鳥井秀雄 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社