專利名稱：玻璃組合物、磁頭用封接玻璃及磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于陶瓷、玻璃及金屬等材料的粘合用材料、封接用材料、覆蓋用材料或糊狀材料等的低軟化點(diǎn)玻璃組合物。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及適用于磁記錄媒體中進(jìn)行磁信息的記錄和重現(xiàn)的磁頭及粘合構(gòu)成上述磁頭的分成兩半的一對(duì)磁芯體所用的封接玻璃。
背景技術(shù)：
在電子設(shè)備使用的各種部件中，采用各種玻璃材料作為粘合、封接或覆蓋由陶瓷、玻璃或金屬等構(gòu)成的各種部件的材料。使用的由玻璃單獨(dú)構(gòu)成的材料或玻璃材料和其他材料形成的復(fù)合材料有塊狀、粉末、纖維或薄膜等各種形態(tài)。此外，將玻璃材料以作為焊料玻璃和其他材料及適當(dāng)?shù)奶盍匣蛎浇槲锏然旌隙@得的具有各種性能的糊狀材料也可用于各種領(lǐng)域。
使用玻璃材料達(dá)到上述目的的例子包括對(duì)磁記錄媒體中進(jìn)行磁信息的記錄和重現(xiàn)的磁頭。該磁頭由分成兩半的一對(duì)磁芯體粘合而成，為形成磁路氣隙，使用玻璃材料。這種玻璃材料一般被稱為封接玻璃，它是影響磁頭特性的重要構(gòu)成材料。
以下，對(duì)傳統(tǒng)的磁頭進(jìn)行說明。
由于鐵氧體具有良好的磁特性、耐磨損性及機(jī)械加工性，所以廣泛用作磁頭用磁芯材料。由鐵氧體形成的分成兩半的一對(duì)磁芯體的至少一個(gè)磁芯體上設(shè)置繞線用槽，將分成兩半的一對(duì)磁芯體對(duì)接，在它們中間隔有非磁性體形成的磁路氣隙，再用封接玻璃對(duì)它們進(jìn)行粘合就獲得了磁頭，該磁頭被稱為鐵氧體磁頭。
近年來，隨著磁記錄重現(xiàn)裝置的小型化及高容量化，希望使用具有高矯頑力的磁記錄媒體。因此對(duì)前述鐵氧體磁頭進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)出了具有能夠充分寫入信息能力的上述磁記錄媒體的高密度磁記錄用磁頭。
特別是將分成兩半的磁芯體的磁路氣隙的相對(duì)面用具有高飽和磁通密度的金屬磁性膜(例如，F(xiàn)e-Ta-N、Fe-Nb-N、Fe-Nb-Si-B-N、Fe-Ta-C、Co-Ta-Zr-Nb或Co-Nb-Zr-N等磁性金屬材料薄膜，以下稱為“金屬磁性膜”)覆蓋，將分成兩半的一對(duì)磁芯體對(duì)接，在它們中間隔有磁路氣隙材料，用封接玻璃對(duì)它們進(jìn)行粘合就獲得了磁頭，該磁頭被稱為金屬含隙(MIG)磁頭。
此外，具有由非磁性基板夾住金屬磁性膜結(jié)構(gòu)的分成兩半的一對(duì)磁芯體，在它們中間隔有磁路氣隙材料，將前述兩個(gè)金屬磁性膜的端面對(duì)接，再用封接玻璃粘合而獲得的磁頭稱為層疊型磁頭。
近年來，隨著對(duì)于上述磁頭等電子設(shè)備及其各種部件的高性能化和高可靠性的要求越來越高，對(duì)達(dá)到上述目的而使用的玻璃材料的要求也越來越嚴(yán)格。
上述玻璃材料在使用時(shí)必須要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，但為了不使玻璃材料以外的材料、包含玻璃材料的部件及包含玻璃材料的設(shè)備等因熱而劣化，要求盡量降低熱處理溫度。滿足這一要求的玻璃材料可采用所謂的低軟化點(diǎn)玻璃。
一般，玻璃材料具有軟化點(diǎn)越低熱膨脹系數(shù)越大的傾向。為了避免因冷卻后的形變而導(dǎo)致的破壞及開裂等，要求熱膨脹系數(shù)要小。例如，為了使上述磁頭顯現(xiàn)出最佳磁記錄特性，必須對(duì)形變進(jìn)行控制。因此需要具有可適應(yīng)各種磁頭規(guī)格的熱膨脹系數(shù)的玻璃材料。
上述玻璃必須具有適用于各種不同用途的適當(dāng)?shù)臏囟忍匦院蜔崤蛎浵禂?shù)。具體來講，要求近年來用于電子設(shè)備和各種部件的玻璃材料的作業(yè)溫度為450～650℃，且熱膨脹系數(shù)為70×10-7～130×10-7/℃。這里的作業(yè)溫度表示使玻璃材料的粘度為103Pa·s時(shí)的溫度。軟化點(diǎn)是由JIS試驗(yàn)方法R3104測得的溫度，玻璃材料的粘度為106.6Pa·s時(shí)的溫度。除去玻璃材料的粘性性質(zhì)特殊的情況以外，玻璃材料都有軟化點(diǎn)越低其作業(yè)溫度越低的傾向。
一直以來，低軟化點(diǎn)玻璃包括SiO2-B2O3-PbO系及B2O3-PbO-ZnO系等鉛玻璃。為了實(shí)現(xiàn)低軟化點(diǎn)，必須使玻璃材料中含有鉛。
但是，近年來用于具有高性能及高可靠性的電子設(shè)備用各部件時(shí)，以往使用的鉛玻璃為代表的低軟化點(diǎn)玻璃的耐水性不夠充分。
特別是隨著對(duì)性能及可靠性的更高要求，磁頭需在加工過程中長時(shí)間浸在磨削液中，這樣就存在封接玻璃被腐蝕的問題。即，封接玻璃的化學(xué)耐久性屢屢出現(xiàn)問題。
此外，要求這些玻璃材料中不含鉛。
因此，本發(fā)明的目的是解決上述以往存在的問題，提供不含鉛且具有低軟化點(diǎn)及良好耐水性的玻璃組合物。此外，本發(fā)明還提供了由前述玻璃組合物形成的磁頭用封接玻璃及使用該封接玻璃的磁頭。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了玻璃組合物，該玻璃組合物的特征是，包含0.5～14重量％的SiO2，3～15重量％的B2O3，4～22重量％的ZnO，55～90重量％的Bi2O3，0～4重量％的Al2O3，0～5重量％的選自Li2O、Na2O及K2O的至少1種，0～15重量％的選自MgO、CaO、SrO及BaO的至少1種。上述玻璃組合物中各組分的含量都是以氧化物為基準(zhǔn)換算的量。
此外，本發(fā)明還提供了由前述玻璃組合物形成的磁頭用封接玻璃。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種磁頭，其特征在于，在至少一個(gè)磁芯體上設(shè)置繞線用槽、至少一個(gè)磁芯體的氣隙相對(duì)面上形成了金屬磁性膜的分成兩半的一對(duì)磁芯體中間隔有磁路氣隙材料，并以前述氣隙相對(duì)面對(duì)接，再用前述磁頭用封接玻璃粘合分成兩半的這對(duì)磁芯體。
本發(fā)明還提供了一種磁頭，其特征在于，在至少一個(gè)磁芯體上設(shè)置繞線用槽、用非磁性基板夾住金屬磁性膜的分成兩半的一對(duì)磁芯體中間隔有磁路氣隙材料，并使前述兩個(gè)金屬磁性膜端面對(duì)接，再用前述磁頭用封接玻璃粘合分成兩半的這對(duì)磁芯體。
對(duì)附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例之一的鐵氧體磁頭的立體圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例之一的MIG磁頭的立體圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例之一的層疊型磁頭的立體圖。
圖4是圖3所示磁頭主要部分的平面圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式為了獲得不含鉛的低軟化點(diǎn)玻璃材料，必須使用具有使軟化點(diǎn)及作業(yè)溫度下降作用的組分以代替鉛氧化物。本發(fā)明提供了主要含有鉍氧化物、作業(yè)溫度為450～650℃、熱膨脹系數(shù)為70×10-7～130×10-7/℃、且耐水性良好的玻璃組合物。
前述玻璃組合物組分的特征是包含0.5～14重量％的SiO2，3～15重量％的B2O3，4～22重量％的ZnO，55～90重量％的Bi2O3，0～4重量％的Al2O3，0～5重量％的選自Li2O、Na2O及K2O的至少1種，0～15重量％的選自MgO、CaO、SrO及BaO的至少1種。
各組分的含量范圍被限定在上述范圍內(nèi)的理由如下所述。
SiO2的含量如果少于0.5重量％，則不能夠獲得穩(wěn)定的玻璃。如果超過14重量％，則作業(yè)溫度將高于650℃。所以，SiO2的含量為0.5～14重量％。
此外，SiO2的含量如果較多，則玻璃中易析出結(jié)晶。為了減少這種結(jié)晶析出，SiO2的含量最好為0.5～12重量％。
B2O3的含量如果少于3重量％，則熱膨脹系數(shù)變大。如果超過15重量％，則不能夠獲得穩(wěn)定的玻璃。所以，B2O3的含量為3～15重量％。
此外，B2O3的含量如果較多，則玻璃中易析出結(jié)晶。為了減少這種結(jié)晶析出，B2O3的含量最好為3～9重量％。
ZnO的含量如果少于4重量％，則耐水性下降。如果超過22重量％，則不能夠獲得穩(wěn)定的玻璃。所以，ZnO的含量為4～22重量％。
此外，ZnO的含量如果較多，則玻璃中易析出結(jié)晶。為了減少這種結(jié)晶析出，ZnO的含量最好為4～19重量％。
為了獲得穩(wěn)定的玻璃，ZnO和B2O3的重量比(ZnO/B2O3)最好為0.8～2.8。
Bi2O3的含量如果少于55重量％，則作業(yè)溫度將超過650℃。如果超過90重量％，則不能夠獲得穩(wěn)定的玻璃。所以，Bi2O3的含量為55～90重量％。
此外，Bi2O3的含量如果較多，則玻璃中易析出結(jié)晶。為了減少這種結(jié)晶析出，Bi2O3的含量最好為55～85重量％。
Al2O3不是必不可少的組分，但該組分能夠促進(jìn)玻璃化，還能夠提高耐水性。其含量如果超過4重量％，則作業(yè)溫度將高于650℃。所以，含量范圍為0～4重量％。
為了獲得穩(wěn)定的玻璃，SiO2和Al2O3的重量比(SiO2/Al2O3)最好在2.0以上。
Li2O、Na2O及K2O也不是必不可少的組分，但如果含有其中的1種以上可使作業(yè)溫度下降。含量如果超過5重量％，則熱膨脹系數(shù)變大，耐水性也下降，所以，含量范圍為0～5重量％。
此外，上述組分的含量如果較多，則玻璃中易析出結(jié)晶。為了減少這種結(jié)晶析出，最好使Li2O的含量為0～2重量％、Na2O的含量為0～3重量％、K2O的含量為0～4重量％，并使它們的合計(jì)含量為0～4重量％。
MgO、CaO、SrO及BaO也不是必不可少的組分，但如果含有其中的1種以上可獲得穩(wěn)定的玻璃。含量如果超過15重量％，則難以玻璃化，所以含量范圍為0～15重量％。
此外，上述組分的含量如果較多，則玻璃中易析出結(jié)晶。為了減少這種結(jié)晶析出，最好使MgO的含量為0～6重量％、CaO的含量為0～8重量％、SrO的含量為0～10重量％、BaO的含量為0～12重量％，并使它們的合計(jì)含量為0～12重量％。
在不影響本發(fā)明效果的前提下，還可添加除上述組分以外的組分來進(jìn)行改質(zhì)。
使用由上述玻璃組合物制得的封接玻璃的本發(fā)明磁頭將在以下的實(shí)施例中進(jìn)行詳細(xì)說明。
以下，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不僅限于此。
實(shí)施例1～30作為本發(fā)明的玻璃組合物的實(shí)施例，制得表1～3所示組成的玻璃組合物1～30。
調(diào)和并混合規(guī)定原料后，將所得混合物放入白金坩堝中，用電爐以900～1300℃的溫度加熱1小時(shí)使該混合物熔融。然后用輥筒對(duì)所得熔融玻璃進(jìn)行急冷，制得本發(fā)明的玻璃組合物。所得玻璃組合物的組成、作業(yè)溫度、熱膨脹系數(shù)及耐水性如表1及表2所示。
對(duì)作業(yè)溫度、熱膨脹系數(shù)及耐水性的評(píng)估如下所述。
首先，測定熔融玻璃的粘度，將該粘度達(dá)到103Pa·s時(shí)的溫度作為作業(yè)溫度，以此來評(píng)估作業(yè)溫度。
然后，將所得玻璃組合物制成直徑為4mm、長為20mm的玻璃棒，測定以10℃/分鐘的速度升溫時(shí)的熱膨脹率，算出30～300℃的平均熱膨脹系數(shù)，以此來評(píng)估熱膨脹系數(shù)。
此外，將得到的玻璃組合物制成一邊為10mm的立方體試樣，使其在沸騰過的離子交換水中浸泡1小時(shí)后，求得單位面積的重量減少量，以此來評(píng)估耐水性。為了使玻璃組合物能夠用于各種部件等，該值最好在1.0mg/cm2以下。
表1

表2

如表1和表2所示可知，本發(fā)明的封接玻璃中不含鉛，作業(yè)溫度為450～650℃，熱膨脹系數(shù)為70×10-7～130×10-7/℃。且耐水性良好。
考慮到流動(dòng)性等，以上制得的玻璃組合物在使用時(shí)最好為非晶態(tài)。但是，根據(jù)不同用途，也可在熱處理后使該玻璃組合物晶化。
使用的這些玻璃組合物可以是塊狀、粉末狀、纖維狀或薄膜等各種形態(tài)。也可以是其他形狀。前述玻璃組合物可以是僅由前述玻璃組合物形成的材料，也可以是前述玻璃組合物和其他材料的復(fù)合材料。
這些玻璃組合物作為陶瓷、玻璃及金屬等各種材料的粘合材料、封接材料、覆蓋材料或具有各種性能的糊狀材料能夠用于以電子設(shè)備用各種部件為代表的所有用途以替代以往所用的玻璃組合物。例如，可用于磁頭、各種LCR部件、半導(dǎo)體組件、其他電子部件、陰極射線管、液晶顯示器和等離子體顯示器等顯示裝置。還可用于照明用燈管燈泡制品、搪瓷制品及陶瓷制品等。
比較例1～6作為本發(fā)明的玻璃組合物的比較例，制得表3所示組成的玻璃組合物31～37調(diào)和并混合規(guī)定原料后，將所得混合物放入白金坩堝中，用電爐以900～1200℃的溫度加熱1小時(shí)使該混合物熔融。然后用輥筒對(duì)所得熔融玻璃進(jìn)行急冷，制得比較用玻璃組合物。所得玻璃組合物的組成、作業(yè)溫度、熱膨脹系數(shù)及耐水性如表3所示。評(píng)估方法與實(shí)施例1相同。
表3

如表3所示可知，含有鉛的比較用玻璃組合物的作業(yè)溫度為450～650℃，且熱膨脹系數(shù)為70×10-7～130×10-7/℃。但它們的耐水性都較差。
實(shí)施例31圖1所示為本發(fā)明磁頭一實(shí)施例的鐵氧體磁頭的立體圖。將由鐵氧體構(gòu)成的分成兩半的一個(gè)磁芯體2和設(shè)置了繞線用槽1的同樣由鐵氧體構(gòu)成的另一個(gè)磁芯體3對(duì)接，在它們中間隔有磁路氣隙材料4，兩者由封接玻璃5及6粘合。
封接玻璃5及6使用的是上述實(shí)施例制得的玻璃組合物8，在605℃的溫度下進(jìn)行熱處理，制得圖1所示鐵氧體磁頭。
構(gòu)成分成兩半的磁芯體2及3的鐵氧體使用的是Mn-Zn單晶鐵氧體，磁路氣隙材料4使用的是石英玻璃。
制得的鐵氧體磁頭未出現(xiàn)裂縫和破損，封接玻璃部分也未見侵蝕等，能夠顯現(xiàn)出所希望的磁轉(zhuǎn)換特性。
實(shí)施例32圖2所示為本發(fā)明磁頭一實(shí)施例的MIG磁頭的立體圖。設(shè)置了繞線用槽7的鐵氧體構(gòu)成的分成兩半的磁芯體8及9在磁路氣隙相對(duì)面上形成金屬磁性膜10及11，金屬磁性膜10及11間形成了磁路氣隙材料12。磁芯半體8及9由封接玻璃13及14粘合。
所用封接玻璃13及14為上述實(shí)施例的玻璃組合物8，在515℃的溫度下進(jìn)行熱處理，制得圖2所示MIG磁頭。構(gòu)成分成兩半的磁芯體8及9的鐵氧體使用的是Mn-Zn系單晶鐵氧體，金屬磁性膜10及11使用的是飽和磁通密度(Bs)為1.6T的Fe-Ta-N膜，磁路氣隙材料12使用的是石英玻璃。
制得的MIG磁頭未出現(xiàn)裂縫和破損，封接玻璃部分也未見侵蝕等，能夠顯現(xiàn)出所希望的磁轉(zhuǎn)換特性。
實(shí)施例33圖3及圖4所示是作為本發(fā)明磁頭一實(shí)施例的層疊型磁頭的例子。圖3為本發(fā)明磁頭的另一實(shí)施例的立體圖。圖4為圖3所示磁頭的主要部分的平面圖。
將設(shè)置了繞線用槽15、且具有用非磁性基板18及19夾住金屬磁性膜16和絕緣膜17的層疊體結(jié)構(gòu)的分成兩半的一個(gè)磁芯體21和具有用非磁性基板夾住前述層疊體的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)磁芯體20對(duì)接，在它們中間隔有磁路氣隙材料22，兩者由封接玻璃23、24及25粘合。
所用封接玻璃23、24及25為上述實(shí)施例的玻璃組合物9，在495℃的溫度下進(jìn)行熱處理，制得圖3所示層疊型磁頭。所用金屬磁性膜16是飽和磁通密度(Bs)為0.8T的Co-Ta-Zr-Nb系合金，所用絕緣膜17為石英玻璃。此外，非磁性基板18及19使用的是MgO-NiO-TiO2系陶瓷基板，磁路氣隙材料22使用的是石英玻璃。
制得的層疊型磁頭未出現(xiàn)裂縫和破損，封接玻璃部分也未見侵蝕等，能夠顯現(xiàn)出所希望的磁轉(zhuǎn)換特性。
此外，以上鐵氧體磁頭、MIG磁頭及層疊型磁頭中所用的磁芯、金屬磁性膜、磁路氣隙材料、絕緣膜及非磁性基板等基本上都是采用以往一直采用的材料。
本發(fā)明的磁頭用封接玻璃也可用于結(jié)構(gòu)不同于以上的磁頭。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明提供了不含鉛、且耐水性良好的低軟化點(diǎn)玻璃材料。還提供了可用于陶瓷、玻璃及金屬等各種材料的粘合材料、封接材料、覆蓋材料及具有各種性能的糊狀材料。
本發(fā)明的磁頭用封接玻璃不僅不含鉛，且具有軟化點(diǎn)較低和耐水性良好的特性。
因此，使用本發(fā)明的磁頭用封接玻璃，能夠獲得具備較高性能和可靠性的鐵氧體磁頭、MIG磁頭及層疊型磁頭等磁頭。
權(quán)利要求
1.玻璃組合物，其特征在于，包含0.5～14重量％的SiO2，3～15重量％的B2O3，4～22重量％的ZnO，55～90重量％的Bi2O3，0～4重量％的Al2O3，0～5重量％的選自Li2O、Na2O及K2O的至少1種，0～15重量％的選自MgO、CaO、SrO及BaO的至少1種。
2.磁頭用封接玻璃，其特征在于，包含0.5～14重量％的SiO2，3～15重量％的B2O3，4～22重量％的ZnO，55～90重量％的Bi2O3，0～4重量％的Al2O3，0～5重量％的選自Li2O、Na2O及K2O的至少1種，0～15重量％的選自MgO、CaO、SrO及BaO的至少1種。
3.磁頭，其特征在于，將至少一個(gè)磁芯體上設(shè)置了繞線槽的分成兩半的一對(duì)磁芯體對(duì)接，在它們中間隔有磁路氣隙材料，所述分成兩半的一對(duì)磁芯體通過包含0.5～14重量％的SiO2，3～15重量％的B2O3，4～22重量％的ZnO，55～90重量％的Bi2O3，0～4重量％的Al2O3，0～5重量％的選自Li2O、Na2O及K2O的至少1種，0～15重量％的選自MgO、CaO、SrO及BaO的至少1種的磁頭用封接玻璃粘合。
4.磁頭，其特征在于，在至少一個(gè)磁芯體上設(shè)置了繞線槽、至少一個(gè)磁芯體的氣隙相對(duì)面上形成了金屬磁性膜的分成兩半的一對(duì)磁芯體中間隔有磁路氣隙材料，使前述氣隙相對(duì)面對(duì)接，所述分成兩半的一對(duì)磁芯體通過包含0.5～14重量％的SiO2，3～15重量％的B2O3，4～22重量％的ZnO，55～90重量％的Bi2O3，0～4重量％的Al2O3，0～5重量％的選自Li2O、Na2O及K2O的至少1種，0～15重量％的選自MgO、CaO、SrO及BaO的至少1種的磁頭用封接玻璃粘合。
5.磁頭，其特征在于，在至少一個(gè)磁芯體上設(shè)置了繞線槽、用非磁性基板夾住金屬磁性膜的分成兩半的一對(duì)磁芯體中間隔有磁路氣隙材料，使前述兩個(gè)金屬磁性膜端面對(duì)接，所述分成兩半的一對(duì)磁芯體通過包含0.5～14重量％的SiO2，3～15重量％的B2O3，4～22重量％的ZnO，55～90重量％的Bi2O3，0～4重量％的Al2O3，0～5重量％的選自Li2O、Na2O及K2O的至少1種，0～15重量％的選自MgO、CaO、SrO及BaO的至少1種的磁頭用封接玻璃粘合。
全文摘要
本發(fā)明提供了實(shí)質(zhì)上不含鉛、可用于電子設(shè)備的各種部件的具有低軟化點(diǎn)和耐水性的玻璃組合物,以及使用該玻璃組合物的磁頭。所述玻璃組合物中包含0.5～14重量%的SiO
文檔編號(hào)G11B5/187GK1372532SQ01801195
公開日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2001年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月11日
發(fā)明者長谷川真也, 金井美紀(jì)江, 鳥井秀雄, 紙本徹也 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社