專利名稱：用于磁頭的密封玻璃、磁頭和磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁頭和磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備，所述磁頭適合用來記錄/再現(xiàn)大量磁記錄介質(zhì)上的磁性信息，所述設(shè)備使用了磁頭，更具體地說是使用密封玻璃粘合一對磁芯半塊組成的磁頭。
背景技術(shù)：
最近，具有更高矯頑力的磁記錄介質(zhì)開始用作磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備，使其尺寸變小、容量更高。作為用于高密度磁記錄介質(zhì)(在這些介質(zhì)上具有足夠容量用來寫信號)的磁頭，已經(jīng)開發(fā)了一種金屬在狹縫內(nèi)(MIG)(metal-in-gap)磁頭。MIG磁頭是這種類型的磁頭，即使用金屬磁膜沉積磁芯半塊的狹縫對置表面，所述磁膜具有高的飽和磁通密度(例如，磁性金屬材料薄膜(下文縮寫為金屬磁膜)如Fe-Ta-N、Fe-Ta-Si-N、Fe-Nb-N、Fe-Nb-Si-B-N、Fe-Ta-C、Co-Ta-Zr-Nb或Co-Nb-Zr-N)，然后該狹縫對置表面通過用密封玻璃粘結(jié)的磁性狹縫材料互相鄰接。傳統(tǒng)磁性物質(zhì)(如鐵鎳合金(Fe-Ni合金)和鋁硅鐵粉(Fe-Al-Si合金))具有較低的飽和磁通密度，因此不能用作高性能MIG磁頭的金屬磁膜。
MIG磁頭的結(jié)構(gòu)如

圖1所示。在磁芯半塊1，2的磁性狹縫對置表面上具有高飽和磁通密度的金屬磁膜3，4，磁芯半塊由鐵氧體構(gòu)成。磁性狹縫對置表面通過磁性狹縫材料5互相鄰接，接著使用密封玻璃6，7固定。
MIG磁頭用如圖2所示的方法制造。首先，在一對磁芯半塊1，2上做出纏繞凹槽8和玻璃槽9(a)。其次，形成規(guī)定卡槽寬度的卡槽10(b)。再者，金屬磁膜3，4(沒有顯示)沉積到研磨的磁性狹縫對置表面上，并且在其上面沉積磁性狹縫材料5(沒有顯示)。此后，磁性對置表面互相鄰接，并且分別在上狹縫和底狹縫放置密封玻璃6，7(c)，這對磁芯半塊通過熱處理粘結(jié)起來(d)。這樣，通過模壓密封玻璃把磁芯半塊粘結(jié)起來，形成了磁芯塊，切割成預(yù)定的尺寸，再研磨制成了磁頭片11(e)。這種磁片經(jīng)過處理(如底粘(base bonding)和繞線)做成磁頭。
密封玻璃的粘合可這樣進行，即使用合適的熱處理方法軟化、冷卻和固化玻璃。在這個過程中，為了防止組分(如上述金屬磁膜)的熱降解，需要選擇能夠在不超過這些組分的耐熱溫度下使用的密封玻璃。對于MIG磁頭，需要使用能夠在不超過600℃的低溫?zé)崽幚碇惺褂玫拿芊獠ＡА?br> 通常，當(dāng)通過加熱使玻璃軟化和液化進行粘合時，實際熱處理是在所謂的密封玻璃工作點溫度進行的。因此，對于MIG磁頭，使用的密封玻璃工作點不超過600℃。玻璃的工作點是一種特性溫度，在這個溫度，玻璃的粘度達到103帕·秒，因此使玻璃液化。
但是，也可以使用工作點超過磁頭組分的耐熱溫度的密封玻璃，只要能夠達到原來的目的，即粘合一對鐵氧體磁芯制造磁頭。例如，當(dāng)在高粘度狀態(tài)下壓力下擠壓玻璃進行模壓時，可使用高工作點的密封玻璃。
因為上述原因，對于MIG磁頭，要求使用工作點不超過650℃的密封玻璃。已經(jīng)開發(fā)了具有這種低工作點的密封玻璃，其包括SiO2-B2O3-PbO玻璃體系和B2O3-PbO-ZnO玻璃體系，鉛玻璃主要由鉛氧化物(例如，參見日本專利公開公報7-161011)組成。
由于對高性能的需求，近年來高可靠性的磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備越來越多，此外也需要開發(fā)具有更高記錄密度和更耐用的磁頭。為了得到更高的記錄密度，需要實現(xiàn)這樣的磁頭，即具有高飽和磁通密度的金屬磁膜和更狹窄卡槽寬度結(jié)構(gòu)。
作為具有高飽和磁通密度、適合用于高密度記錄的合金薄膜，可使用合金TaMbXcNd，可參見日本專利公開公報2-208811。在上式中，T是至少一種選自Fe、Co和Ni的金屬；M是至少一種選自Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W和Mn的金屬；X是至少一種選自B、Si和Ge的半金屬/半導(dǎo)體；N是氮；a、b、c和d表示原子百分數(shù)，其中65≤a≤93、4≤b≤20、1≤c≤20、2≤d≤20，且a+b+c+d＝100。
此外，TaMbXcAd合金薄膜包括除了上述TaMbXcNd合金外的其他具有高飽和磁通密度合金，因此適合用于高密度記錄。在上式中，T是至少一種選自Fe、Co和Ni的金屬；M是至少一種選自Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W和Mn的金屬；X是至少一種選自B、Si和Ge的半金屬/半導(dǎo)體；A是氮或碳；a、b、c和d表示原子百分數(shù)，其中65≤a≤93、4≤b≤20、0≤c≤20、2≤d≤20，且a+b+c+d＝100。
為了制成適合用于高密度記錄的磁頭，也需要更狹窄卡槽寬度的結(jié)構(gòu)。為了保持這種磁頭的強度，需要提高用來粘合鐵氧體磁芯的密封玻璃的強度。而且，因為密封玻璃在磁頭滑動面占據(jù)了相對較大的面積，所以當(dāng)磁記錄介質(zhì)移動時密封玻璃容易磨損。因此，對于用于高性能磁頭的密封玻璃來說，高強度以及滑動面的高耐磨性都是很重要的。
但是，使用傳統(tǒng)玻璃就會出現(xiàn)問題，因為它們?nèi)鄙贆C械強度；例如，它們的滑動面容易磨損，或者容易破裂或碎裂。例如，日本專利公開公報7-161011提出了一種密封玻璃的實例。它包含9.9重量％的SiO2、12.2重量％的B2O3、70.2重量％的PbO、1.6重量％的Al2O3、4.5重量％的ZnO和1.3重量％的Na2O。但是人們發(fā)現(xiàn)使用這種密封玻璃制造的磁頭，密封玻璃會嚴重磨損或者磁頭會破裂。
發(fā)明簡述本發(fā)明涉及解決上述問題，其目的是提供高性能、高耐用性的磁頭以及使用這種磁頭的磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備，制造磁頭的方法是使用具有高飽和磁通密度的合金薄膜作為金屬磁膜以及改進密封玻璃，因此提高密封玻璃組合物的機械強度。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于磁頭的密封玻璃，它包括(按折算成氧化物)17.2-25重量％的SiO2、1-10重量％的B2O3、58-75重量％的PbO、0.2-7重量％的Al2O3和ZnO中的至少一種以及0.2-5重量％的Na2O和K2O中的至少一種。
上述用于磁頭的密封玻璃的特征為優(yōu)選包含不少于63重量％的PbO。
此外，上述用于磁頭的密封玻璃的特征為優(yōu)選包含不少于0.5重量％的Al2O3和不少于0.5重量％的ZnO。
而且，上述用于磁頭的密封玻璃的特征為優(yōu)選包含總量不超過4重量％的Na2O和K2O。
此外，本發(fā)明提供一種磁頭，其結(jié)構(gòu)為使用密封玻璃把一對磁芯半塊粘合起來，所述磁芯半塊的至少一個狹縫對置表面是使用金屬磁膜形成的，而且所述狹縫對置表面通過磁性狹縫材料互相鄰接，其中所述密封玻璃由上述用于磁頭的密封玻璃組成。
而且，所述金屬磁膜由TaMbXcAd合金薄膜組成，其中T是至少一種選自Fe、Co和Ni的金屬；M是至少一種選自Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W和Mn的金屬；X是至少一種選自B、Si和Ge的半金屬/半導(dǎo)體；A是N或C；a、b、c和d表示原子百分數(shù)，其中65≤a≤93、4≤b≤20、0≤c≤20、2≤d≤20，且a+b+c+d＝100。
此外，本發(fā)明的磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備的特征為包含上述磁頭。
附圖簡述圖1是本發(fā)明一個實例的磁頭的透視圖。
圖2(a)-2(e)是說明磁頭制造過程的示意圖。
圖3是本發(fā)明一個實例的磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備滾筒單元的透視圖。
圖4是本發(fā)明一個實例的磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖。
符號說明1，2是磁芯半塊3，4是金屬磁膜5是磁性狹縫材料6，7是密封玻璃8是纏繞槽9是玻璃槽10是卡槽11是磁頭片12是滾筒單元13是下筒14是上滾筒15是磁頭16是線17是槽18是供帶盤19是卷繞盤20，21，22，23，24，25是滾柱26，27是傾斜柱28是主動輪
29是夾緊輪30是張力臂31是磁帶實施發(fā)明的最佳方式下面將詳細描述本發(fā)明的用于磁頭的密封玻璃、磁頭和磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備的實例。
按照本發(fā)明，用于磁頭的密封玻璃的特征為包含(按折算成氧化物)17.2-25重量％的SiO2、1-10重量％的B2O3、58-75重量％的PbO、0.2-7重量％的Al2O3和ZnO中的至少一種以及0.2-5重量％的Na2O和K2O中的至少一種。
上述密封玻璃的特征為更優(yōu)選包含不少于63重量％的PbO。
上述密封玻璃的特征為還要優(yōu)選包含不少于0.5重量％的Al2O3和不少于0.5重量％的ZnO。
上述密封玻璃的特征為還要優(yōu)選包含總量不超過4重量％的Na2O和K2O。
下面參照實例詳細說明限制密封玻璃中的每種組分的原因。
本發(fā)明磁頭具有這樣的特征，其結(jié)構(gòu)為使用密封玻璃把一對磁芯半塊粘合起來，所述磁芯半塊的至少一個狹縫對置表面具有在其上面形成的金屬磁膜，而且所述狹縫對置表面通過磁性狹縫材料互相鄰接，密封玻璃由上述用于磁頭的密封玻璃組成。
上述金屬磁膜由TaMbXcAd合金薄膜組成，其中T是至少一種選自Fe、Co和Ni的金屬；M是至少一種選自Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W和Mn的金屬；X是至少一種選自B、Si和Ge的半金屬/半導(dǎo)體；A是N或C；a、b、c和d表示原子百分數(shù)，其中65≤a≤93、4≤b≤20、0≤c≤20、2≤d≤20，且a+b+c+d＝100。
因為使用由TaMbXcAd組成的高飽和磁通密度金屬磁膜以及具有高機械強度的密封玻璃，這種磁頭提供了高密度記錄和高耐用性所需的高性能。
磁頭的磁芯、磁性狹縫材料等由用作同樣目的的傳統(tǒng)材料組成。
而且，對于粘合磁頭的底狹縫面(其在磁記錄介質(zhì)上不滑動)，不一定要使用本發(fā)明的密封玻璃，只要磁頭的結(jié)構(gòu)是可行的即可。
接下來，將描述本發(fā)明磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備的一個實例。
圖3是磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備滾筒單元的透視圖，而圖4是磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖。如圖3所示，磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備的滾筒單元12有下筒13和上滾筒14，磁頭15安裝在筒單元的外周。磁帶(沒有顯示)沿著線16走動，線與上滾筒14的旋轉(zhuǎn)軸成傾斜方向。磁頭15在磁帶運動方向的斜方向滑動。許多槽17刻在上滾筒14的外周，從而上滾筒14和磁帶相互之間緊密接觸、穩(wěn)定滑動?？諝獗晃氪艓Ш蜕蠞L筒之間，并從槽17排出去。
磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)包括(如圖4所示)滾筒單元12，供帶盤18，卷繞盤19，滾柱20、21、22、23、24、25，傾斜柱26、27，主動輪28、夾緊輪29和力臂30。滾筒單元12安裝在帶有用于記錄/再現(xiàn)的磁頭15的外周上。
纏繞在供帶盤18上的磁帶31經(jīng)過夾緊輪29和主動輪28，通過卷繞盤19卷繞，這種滾筒單元是上滾筒型，兩個磁頭15以這樣的方式固定起來，即它們從滾筒外周突起約20微米。
因為本發(fā)明的磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備裝有本發(fā)明高性能、高耐用性的磁頭作為用于記錄/再現(xiàn)的磁頭15，所以能可靠地進行高密度磁記錄/再現(xiàn)(例如用于數(shù)字式VTR)。
在上述實例中，雖然以上滾筒型設(shè)備的滾筒作為例子，其也可以是由上、中和下筒組成的中滾筒型設(shè)備。而且，雖然以磁帶作為例子，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用到磁盤型介質(zhì)。
接著，將通過實施例說明本發(fā)明。
實施例1作為本發(fā)明用于磁頭的密封玻璃的實施例和比較例，制造了如表1-8所示的各種組成的玻璃，用來評價每個組合物的工作點。
通過制備和混合預(yù)定的原料制造玻璃，然后把混合物放入坩鍋，使之在1000-1200℃的電爐中熔化1小時，然后快速冷卻。
測量玻璃熔體的粘度，根據(jù)粘度為103帕·秒時的溫度得到每個組合物的工作點。
表1說明制造用來研究SiO2含量的玻璃的組成。編號2-4為本發(fā)明的實施例，編號1和5是比較例。
表2說明制造用來研究B2O3含量的玻璃的組成。編號7-9是本發(fā)明的實施例，編號6和10是比較例。
表3說明制造用來研究PbO含量的玻璃的組成。編號12-14是本發(fā)明的實施例，編號11和15是比較例。
表4說明制造用來研究Al2O2和ZnO中至少一種含量的玻璃的組成。編號19-24是本發(fā)明的實施例，編號16-18以及編號25-27是比較例。
表5說明制造用來研究Na2O和K2O含量的玻璃的組成。編號31-36是本發(fā)明的實施例，編號28-30以及編號37-39是比較例。
表1

表2

表3

表4

表5

另外，表6說明制造用來研究PbO含量的玻璃的組成。編號42-44是本發(fā)明的實施例，編號40和41是比較例。
此外，表7說明制造用來研究Al2O3和ZnO含量的玻璃的組成。編號45-50是本發(fā)明的實施例，編號51-55是比較例。
而且，表8說明制造用來研究Na2O和K2O含量的玻璃的組成。編號56-58是本發(fā)明的實施例，編號59-61是比較例。
表6

表7

表8

實施例2除了表1-8中所示具有不同組成的玻璃，可使用工作點不超過650℃的玻璃作為密封玻璃，來制造圖1所示結(jié)構(gòu)的磁頭。
圖1顯示了本發(fā)明磁頭結(jié)構(gòu)的一個實例，其中金屬磁膜3，4具有高飽和磁通密度，它們在磁芯半塊1，2的狹縫對置表面上形成，所述磁芯半塊由鐵氧體組成，這些磁性狹縫對置表面通過磁性狹縫材料5互相鄰接，并使用密封玻璃固定。
從玻璃熔體將玻璃拉成直徑為0.5毫米、長度為30毫米的玻璃纖維，以用作密封玻璃。使用Mn-Zn單晶鐵氧體作為鐵氧體，形成磁頭的磁芯半塊，飽和磁通密度不低于1T的TaMbXcAd合金薄膜作為金屬磁膜，二氧化硅玻璃作為磁性狹縫材料。
在分子式TaMbXcAd中，T是至少一種選自Fe、Co和Ni的金屬；M是至少一種選自Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W和Mn的金屬；X是至少一種選自B、Si和Ge的半金屬/半導(dǎo)體；A是N或C；a、b、c和d表示原子百分數(shù)，其中65≤a≤93、4≤b≤20、0≤c≤20、2≤d≤20，且a+b+c+d＝100。在本實施例中使用的合金薄膜的組成如表1-8所示。
每個制造的磁頭進行磁帶運行測試，其條件是環(huán)境溫度為23℃以及相對濕度為70％，1000hr后測量滑動面上密封玻璃相對于初始狀態(tài)的磨損深度。磨損深度宜不超過0.2微米。磨損深度的測量結(jié)果列在表1-5中。
表1清楚地顯示當(dāng)SiO2少于17.2重量％時，耐磨性就會降低。當(dāng)其超過25重量％時，玻璃的工作點就會超過650℃，因此這是不好的。
表2說明，當(dāng)B2O3少于1重量％時，玻璃的工作點就會超過650℃，當(dāng)其超過10重量％時，耐磨性就會下降，因此這也是不好的。
表3說明，當(dāng)PbO少于58重量％時，玻璃的工作點就會超過650℃，當(dāng)其超過75重量％時，耐磨性就會下降，因此這也是不好的。
從實際使用考慮，為了提高玻璃的耐磨性，宜提高耐水性。本發(fā)明的玻璃包含較高量的PbO、Na2O或K2O，以得到低的工作點。但是，一方面，因為玻璃具有低的耐水性，所以可加入Al2O3或ZnO，以提高耐水性。
表4說明，優(yōu)選包含不少于0.2重量％的Al2O3和ZnO中的至少一種。但是，當(dāng)Al2O3和ZnO總量超過7重量％時，玻璃工作點就會超過650℃或者玻璃會結(jié)晶，這是不好的。
Na2O和K2O及PbO均有降低玻璃工作點的傾向。
表5說明，宜包含不少于0.2重量％的Na2O和K2O中的至少一種。但是，當(dāng)Na2O和K2O的總量超過5重量％時，耐磨性就會降低，這也是不好的。
如上述，工作點不超過650℃以及用來制造具有高耐磨性的磁頭的密封玻璃宜包含17.2-25重量％的SiO2、1-10重量％的B2O3、58-75重量％的PbO、0.2-7重量％的Al2O3和ZnO中的至少一種以及0.2-5重量％的Na2O和K2O中的至少一種。
但是，即使密封玻璃的工作點不超過上述的650℃，如果在磁頭制造過程中，在熱處理條件(不超過600℃)下的粘度太高，那么玻璃就不能充分潤濕磁芯半塊，即使其是在加壓下擠壓的，因此不能保證使其可靠密封。
表6表明在密封過程中得到的磁頭制造的產(chǎn)率。產(chǎn)率指在制造的500個磁頭中除去不完全密封或出現(xiàn)破裂的磁頭后，完全密封磁頭所占的比例，所述不完全密封是由于玻璃缺少流動性，而所述出現(xiàn)破裂是由于沒有充分潤濕。PbO有減小玻璃粘度的作用，從而提高其流動性。因此，其可提高玻璃對于鐵氧體磁芯的潤濕性，從而提高產(chǎn)率。表6說明，在不低于90％的高產(chǎn)率下完成磁芯半塊的密封，PbO的含量宜不少于63重量％。
此外，當(dāng)磁帶在高溫、高濕度條件下驅(qū)動時，包含在磁帶中的材料會與玻璃組分發(fā)生反應(yīng)，從而污染或腐蝕磁頭滑動面上的玻璃。因為這些會使玻璃的機械強度下降，所以宜防止污染和腐蝕玻璃。表7和8表明每個磁帶與磁頭的運行測試結(jié)果，其測試條件是環(huán)境溫度為40℃，相對濕度為80％，測試時間為150小時；在表中，沒有觀察到變化的情況記為“○”，出現(xiàn)玻璃污染或腐蝕的情況記為“×”。
因為Al2O3和ZnO可提高玻璃的耐化學(xué)性，所以它們可以減少磁帶材料和玻璃之間的反應(yīng)。為了得到這個效果，均宜包含Al2O3和ZnO。表7說明，密封玻璃更宜包含不少于0.5重量％的Al2O3和不少于0.5重量％的ZnO。
因為在玻璃中較高含量的Na2O或K2O可以減少其耐化學(xué)性，所以含有較多這些物質(zhì)的玻璃容易被腐蝕。為了防止這種現(xiàn)象，如表8所示，Na2O和K2O的總量更宜不超過4重量％。
工業(yè)應(yīng)用如上述，本發(fā)明的用于磁頭的密封玻璃具有優(yōu)良的機械性能，因此使用這種密封玻璃的磁頭提供了適合高密度磁記錄優(yōu)良的耐用性和高的可靠性。
此外，因為本發(fā)明的磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備使用了上述磁頭，所以其能夠在磁記錄介質(zhì)上進行記錄和再現(xiàn)大量的磁性信息。
權(quán)利要求
1.一種用于磁頭的密封玻璃，折算成氧化物，它包含17.2-25重量％的SiO2、1-10重量％的B2O3、58-75重量％的PbO、0.2-7重量％Al2O3和ZnO中的至少一種以及0.2-5重量％Na2O和K2O中的至少一種。
2.如權(quán)利要求1所述的用于磁頭的密封玻璃，其特征在于，折算成氧化物，它包含不少于63重量％的PbO。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于磁頭的密封玻璃，其特征在于，折算成氧化物，它包含不少于0.5重量％的Al2O3，不少于0.5重量％的ZnO，以及總量不超過4重量％的Na2O和K2O。
4.一種磁頭，其結(jié)構(gòu)為使用密封玻璃把一對磁芯半塊粘合在一起，所述磁芯半塊的至少一個狹縫對置表面是用金屬磁膜形成的，所述狹縫對置表面通過磁性狹縫材料互相鄰接，所述密封玻璃由如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的用于磁頭的密封玻璃組成。
5.如權(quán)利要求4所述的磁頭，其特征在于所述金屬磁膜由TaMbXcAd合金薄膜組成，其中T是至少一種選自Fe、Co和Ni的金屬；M是至少一種選自Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W和Mn的金屬；X是至少一種選自B、Si和Ge的半金屬/半導(dǎo)體；A是N或C；a、b、c和d表示原子百分數(shù)，其中65≤a≤93、4≤b≤20、0≤c≤20、2≤d≤20，且a+b+c+d＝100。
6.一種磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備，它包含如權(quán)利要求4或5所述的磁頭以及磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備的主要單元。
全文摘要
提供用于適合高密度記錄的磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備的磁頭，其中，使用有高飽和磁通密度的金屬磁膜并提高用于磁頭密封玻璃的機械強度；從而獲得高可靠性、高性能的磁頭，還提供使用該磁頭的磁記錄/再現(xiàn)設(shè)備。用于磁頭的密封玻璃具有下列組成(折算成氧化物)17.2－25重量％的SiO
文檔編號G11B5/23GK1458910SQ02800576
公開日2003年11月26日 申請日期2002年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月8日
發(fā)明者長谷川真也, 金井美紀江, 紙本徹也, 鳥井秀雄 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社