JP2002183909A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッドとそれを搭載した磁気ディスク装置 - Google Patents
薄膜磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッドとそれを搭載した磁気ディスク装置Info
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Abstract
するための磁極の材料、構造及び製法を提供する。 【解決手段】Co、Ni及びFeを含有するスパッタ磁性膜に
よるめっき下地膜3上に、Co、Ni及びFeを含有するめっ
き磁性膜4を形成した磁極層を用いた薄膜磁気ヘッドと
する。また、40≦Co≦70wt%、10≦Ni≦25wt%、10≦Fe
≦30wt%であり、かつ、X線回折におけるピーク強度比
がI(200)/I(111)≧0.5、かつI(110)/I(111)≧1であ
るCoNiFe磁性膜を磁極層に用いた薄膜磁気ヘッドとす
る。(面心立方晶fcc(111)面、fcc(200)面、及び体
心立方晶bcc(110)面のピーク強度をそれぞれI(111),I
(200),I(110)とする)。
Description
等の記録・再生に用いられる薄膜磁気ヘッド及びその製
造方法さらにはそれを搭載した磁気ディスク装置及びデ
ィスクアレイ装置に関するものである。
い、記録媒体の高保磁力化が進み、記録ヘッドの磁気コ
ア材料としては高保磁力媒体に十分書きこめるだけの磁
界がだせる飽和磁束密度(Bs)の高い材料が要求されてい
る。高飽和磁束密度を有する材料としては,特開平6-89
422号、特開平8-241503号や特開平6-346202号、特開平7
-3489号に記載のように、現在磁気コア材として採用さ
れているNi45Fe55(Bs:1.6T)より高いBsを有するCoNiF
e(Bs>1.7T)がある。また,特許公報第2821456号には
めっき液組成としてサッカリンナトリウムを添加しない
浴を用いてさらにBsの高いめっき膜を作製する方法が開
示されている。
スク装置を実現するためには、高保磁力媒体に十分書き
こめるだけの磁界がだせる飽和磁束密度(Bs)の高い材料
を用い、より強い磁界を発生させるために磁気コアを安
定にかつ膜厚を厚く形成可能な製膜技術が必要である。
ように、応力緩和剤を含まない浴から作製したCo−N
i−Fe軟磁性材料膜は、Bsが1.9T以上、Hch
が2.5Oe以下という特性を有するものであるが、めっき
膜の応力が大きいため、膜厚2.0μm以上の膜に剥離が
生じ、成膜が困難である。
載のあるように、応力緩和剤を含む浴から作製したCo
−Ni−Fe軟磁性材料膜では、Hch=0.4 Oe程度と
いう、保磁力の低い膜が得られているが、X線回折にお
けるfcc(111)面、fcc(200)面、bcc(110)面のピーク
強度を、それぞれI(111),I(200),I(110)とすると、ピ
ーク強度比が0.1≦I(200)/I(111)≦0.2と実質的に面心
立方晶とし、かつ膜作成後に熱処理を施さなければこの
ような膜を得ることができなかった。また、このような
面心立方晶にごく微量の体心立方晶を含む領域では、膜
組成がずれると膜の表面形状に凹凸が増え、白濁してし
まい、光沢膜が得られなくなってしまうという問題があ
った。
和磁束密度を有し、かつ、高記録密度に対応する十分な
磁界が発生できる磁気ヘッドを安定して量産するのは困
難であった。
ために、本発明では Co、Ni及びFeを含有する磁性膜を
スパッタ法により形成してめっき下地膜とし、該めっき
下地膜上にCo、Ni及びFeを含有する磁性膜を電気めっき
法により形成して磁極層を作成ことを特徴とする。ま
た、前記めっき膜及び前記めっき下地膜であるスパッタ
膜中にCo、Ni、Feがそれぞれ40≦Co≦70wt%、10≦Ni≦
25wt%、10≦Fe≦30wt%含まれることを特徴とする。ま
た、めっき下地膜であるスパッタ膜はX線回折においてb
ccのみが観測され、かつ、前記めっき膜のX線回折にお
けるfcc(111)面、fcc(200)面、bcc(110)面のピーク
強度を、それぞれI(111),I(200),I(110)とすると、ピ
ーク強度比がI(200)/I(111)≧0.5、かつI(110)/I(11
1)≧1であることを特徴とする。
1)が小さいということは、面心立方晶fcc(111)面に強く
配向していることを意味し、特開平6-34620号公報や特
許公報第2821456号に記載の実質的にfccである膜はこれ
に属する。しかし、本発明では面心立方晶相と体心立方
晶相の構成比(磁性膜中における体心立方晶相、面心立
方晶の占める比率)が40≦体心立方晶相≦80%、20%≦
面心立方晶≦60%、ただし、面心立方晶相+体心立方晶
相=100%である軟磁性薄膜を用いたことを特徴とする
ので、ピーク強度比はI(200)/I(111)≧0.5、かつI(110)
/I(111)≧1であればよい。また、本発明のように体
心立方晶相が多く膜に含まれることにより、膜組成のず
れが生じても膜の表面形状には影響なく、光沢ある膜を
安定して作製することができる。
ことにより、めっき膜の結晶性が良好になり、本発明の
ような配向性の制御も容易になる。また、CoNiFe膜を記
録ヘッドの上部磁極の一部または全部に用いる場合、下
地膜は下部磁極との磁気ギャップ側に位置するため、た
とえばパーマロイ膜などを下地膜に用いるとめっき膜よ
りも飽和磁束密度が小さくなり、書きこみ磁界が低減し
てしまうのに対し、本発明のようにCoNiFe膜を用いれ
ば、めっき膜と同等以上の飽和磁束密度を有するため、
ヘッドの特性は良好となる。さらに、異種金属が積層さ
れることにより、電池反応が生じ、CoNiFeめっき膜が腐
食するおそれもあるが、本発明のように下地膜にもCoNi
Fe膜を用いればそのような腐食も生じない。また、本発
明のCoNiFe磁性薄膜はめっき浴中に応力緩和剤としてサ
ッカリンナトリウムを含んだめっき浴から作製してサッ
カリンナトリウムを含んだCoNiFe磁性めっき膜とするこ
とを特徴とし、浴温度25℃〜35℃、電流密度3〜12mA/
cm2、pH3.2〜4.0の範囲で電気めっきを行うことを
特徴とする。このようなめっき条件でめっきを行うこと
により、3μm以上の厚膜化も可能である。
磁気特性は、飽和磁束密度Bsが17500ガウス≦Bs<20000
ガウスであり、困難軸方向の保磁力HchがHch<1.5Oeで
あることを特徴とし、下地膜の飽和磁束密度がめっき膜
のBsよりも大きいことを特徴とする。特開平7-3489では
ピーク強度比がI(200)/I(111)>0.2で保磁力が大きくな
るという記載があるが、本研究では保磁力Hch<1.5Oeを
達成しており、実用上問題はない。
い、記録用素子に誘導型磁気ヘッドを用いた、記録再生
分離型薄膜磁気ヘッドにおいて、記録ヘッドの下部およ
び上部磁気コアの一部または全部に前記CoNiFe軟磁性膜
を用いることにより、保磁力4000 Oe以上の記録媒体に
記録が可能である。
細に説明する図1は本発明の第1の実施の形態におけ
る、薄膜磁気ヘッドの記録ヘッドの磁極層のプロセスフ
ローを示す。(a)再生ヘッドが形成された基板1上に46Ni
Fe膜2を作製後、到達真空度5×10-5Pa以上で、Arガスを
スパッタ室内に導入し、CoNiFe合金ターゲットを
用いてDCまたはRFスパッタ法によりめっき下地膜CoNi
Fe膜3を100nm形成する。このとき、密着層として非磁性
金属を5nm程度形成してもよい。Co,Ni,Feをイオンとし
て含み、さらに応力緩和剤としてサッカリンナトリウム
を1.5g/l含んだめっき液を用い、この上に表1に示す
条件でCoNiFe膜4を電気めっき法で作製する。(b)さらに
この上に磁気ギャップ膜5を形成する。磁気ギャップ膜
としては、Al2O3,SiO2などの絶縁膜を単層または積層し
て用いる。この上にめっき下地膜としてCoNiFe膜3を前
述と同様にスパッタ法により形成する。(c) 上部磁気コ
アを形成するためのレジストフレーム5を作製し、これ
を所望の形状にパターニング後、CoNiFe膜4、46NiFe膜6
を順次めっき法にて作製する。なお、ここでは上部及び
下部磁極の一部に46NiFe膜を用いたが、すべて本発明に
よるCoNiFe膜を用いてもかまわない。
コアを所定のトラック幅に加工するため、トリミング工
程を行う。
に示す範囲において、図2に示す組成範囲すなわち40≦C
o≦70wt%、10≦Ni≦25wt%、10≦Fe≦30wt%のCoNiFe
膜を作製することができ、本発明の目的を達成できる。
/l程度めっき液に添加すれば、膜の応力は約200Mpa程
度まで低減できる。しかし、2.5g/l以上添加しても応
力はほとんど変化しない。また、膜中のS量が増加し耐
食性が劣化してしまうため、添加量は0.5〜2.0g/lが
最適である。
(a)はスパッタ法により作製したCoNiFe膜、(b)は本発明
により、(a)の下地膜上に電気めっき法により作製したC
oNiFe膜、(c)は従来法により作製したCoNiFe膜である。
スパッタ法により作製したCoNiFe膜は、体心立方晶相の
み観測される。さらに、この膜の上に作製したCoNiFeめ
っき膜は面心立方晶相と体心立方晶相が観測され、面心
立方晶fcc(111)面、fcc(200)面、及び体心立方晶bc
c(110)面のピーク強度を、それぞれI(111),I(200),I
(110)とすると、ピーク強度比はI(200)/I(111)=1.62、
I(110)/I(111)=4.9である。さらに、ピーク分割に
より構成比を求めると、体心立方晶相が53%、面心立方
晶相が47%であった。これに対し、従来法で作製した膜
はほとんど面心立法晶相であり、ごくわずかの体心立方
晶相が観測された。なお、X線回折のピーク強度比はI(2
00)/I(111)≧0.5、かつI(110)/I(111)≧1であれば、
本発明の目的を達成できる。また、面心立方晶相と体心
立方晶相の構成比が40≦体心立方晶相≦80%、20%≦面
心立方晶≦60%、ただし、面心立方晶相+体心立方晶相
=100であれば同様に本発明の目的を達成できる。
曲線を示している。前記磁性膜の磁気特性は、飽和磁束
密度Bsが18200ガウスであり、困難軸方向の保磁力Hchが
0.7 Oeである。Bsは17500ガウス≦Bs<20000ガウス、Hc
h<1.5Oeであれば、本発明の目的を達成する。
録ヘッドの上部、下部磁気コアの一部に使用した、記録
再生分離型薄膜磁気ヘッドの断面図を示す。非磁性基板
上に下部シールド膜、下部磁気ギャップ膜を形成しこの
上に再生用素子としてMRまたはGMRセンサを形成する。
磁区制御層、電極膜を形成後、上部磁気ギャップ膜、上
部磁気シールド膜を形成する。さらに再生素子と記録素
子の磁気ギャップ膜を形成し、その上に下部磁気コアを
形成する。下部磁気コアとして46NiFe膜をめっき法で形
成し、さらにCoNiFe膜をスパッタリングで100nm形成
後、めっき法でCoNiFe膜を所定の厚さまでめっきした。
つづいて磁気ギャップ膜を形成する。記録電流を印加す
るためのコイル、及び有機絶縁層を形成後、CoNiFe膜を
スパッタリングで100nm形成後、上部磁気コアを形成す
るためのレジストフレームを作製し、CoNiFe膜、46NiFe
膜を順次めっき法にて作製する。レジスト、下地膜を除
去し、さらに上部、下部磁気コアを所定のトラック幅に
加工するため、トリミング工程を行う。さらにコイル、
及び有機絶縁層を形成し、46NiFe膜をフレームめっきす
る。このようにして作製した記録再生分離型薄膜磁気ヘ
ッドは良好な記録特性を示し、高保磁力媒体にも十分記
録可能であることを確認した。
ドを搭載した磁気ディスク装置の構成図である。磁気デ
ィスク装置は情報を記録する磁気ディスクと磁気ディス
クを回転させるモーターと磁気ディスクに情報を書き込
みまたは磁気ディスクから情報を読み出す磁気ヘッドと
磁気ディスクの目標位置に決めるアクチュエータ及びボ
イスコイルモータとを備えている。また、磁気ヘッドが
取り付けられ、磁気ディスクとのサブミクロンスペース
を安定に維持するためのばねとばねが固定され、前記ア
クチュエータおよびボイスコイルモータにより駆動され
るガイドアームを備えている。さらに、図示していない
が、磁気ディスク回転制御系、ヘッド位置決め制御系、
記録/再生信号処理系とからなる。この構成により、高
記録密度の磁気ディスク装置が実現できる。
とにより、強い記録磁界を発生させることができ、高記
録密度対応の薄膜磁気ヘッドの供給が可能となる。
スフローを示す図。
す3元系図。
応力の関係を示す図。
上部、下部磁気コアの一部に使用した、記録再生分離型
薄膜磁気ヘッドの断面図を示す図。
の構成を示す斜視図。
磁化信号、5…巨大磁気抵抗効果膜、6…電極、7…磁
気コア、8…絶縁膜、9…導体コイル、10…下部シ−
ルド、11…上部シ−ルド。
Claims (14)
- 【請求項1】Co、Ni及びFeを含有する磁性膜をスパッタ
法により形成し、該磁性膜上にCo、Ni及びFeを含有する
磁性膜を電気めっき法により形成して磁極層を作成する
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項2】40≦Co≦70wt%、10≦Ni≦25wt%、10≦Fe
≦30wt%の組成からなるCo、Ni及びFeを含有する磁性膜
をスパッタ法により形成し、該磁性膜上に40≦Co≦70wt
%、10≦Ni≦25wt%、10≦Fe≦30wt%の組成からなるC
o、Ni及びFeを含有す磁性膜を電気めっき法により形成
して磁極層を作成することを特徴とする薄膜磁気ヘッド
の製造方法。 - 【請求項3】前記スパッタ法により形成された磁性膜は
主として体心立方晶相からなり、前記電気めっき法によ
り形成された磁性膜はX線回折における面心立方晶fcc
(111)面、fcc(200)面、及び体心立方晶bcc(110)面
のピーク強度を、それぞれI(111),I(200),I(110)とす
ると、ピーク強度比がI(200)/I(111)≧0.5、かつI(110)
/I(111)≧1であることを特徴とする請求項1または
2記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項4】前記電気めっき法により形成された磁性膜
は、面心立方晶相と体心立方晶相の構成比が40≦体心立
方晶相≦80%、20%≦面心立方晶≦60%、且つ、面心立
方晶相+体心立方晶相=100%であることを特徴とする請
求項1乃至3記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項5】前記電気めっき法により形成された磁性膜
は、サッカリンナトリウムを含有することを特徴とする
請求項1乃至4記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項6】前記電気めっき法により形成された磁性膜
は、0.5〜2g/lのサッカリンナトリウムを含むめっき
浴から形成されることを特徴とする請求項5記載の薄膜
磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項7】前記電気めっき法により形成された磁性膜
は、めっき浴温度25℃〜35℃、電流密度3〜12mA/cm
2、pH3.2〜4.0の範囲で電気めっきを行うことにより
形成されることを特徴とする請求項1乃至6記載の薄膜
磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項8】前記電気めっき法により形成された磁性膜
の飽和磁束密度(Bs)は、前記スパッタ法により形成さ
れた磁性膜の飽和磁束密度よりも大きいことを特徴とす
る請求項1乃至7記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項9】Co,Ni及びFeを主成分とし、各元素の含有
量がそれぞれ、40≦Co≦70wt%、10≦Ni≦25wt%、10≦
Fe≦30wt%であり、かつ、X線回折における面心立方晶f
cc(111)面、fcc(200)面、及び体心立方晶bcc(110)
面のピーク強度を、それぞれI(111),I(200),I(110)と
すると、ピーク強度比がI(200)/I(111)≧0.5、かつI(11
0)/I(111)≧1である磁性層を有する磁極層を備えた
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項10】40wt%≦Co≦70wt%、10≦Ni≦25wt%、1
0≦Fe≦30wt%の組成からなるCo,Ni及びFeを含有し、面
心立方晶相と体心立方晶相とから構成され、該面心立方
晶相と体心立方晶相の構成比が40%≦体心立方晶相≦80
%、20%≦面心立方晶≦60%である磁性膜を有する磁極
層を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項11】前記磁性膜は、サッカリンナトリウムを
含有することを特徴とする請求項9乃至10記載の薄膜
磁気ヘッド。 - 【請求項12】前記磁性膜の磁気特性は、飽和磁束密度
Bsが17500ガウス≦Bs<20000ガウスであり、困難軸方向
の保磁力HchがHch<1.5Oeであることを特徴とする請求
項9乃至11記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項13】磁気抵抗効果素子を用いた再生ヘッド
と、ギャップを介した一対の磁極を用いた記録ヘッドと
を備えた磁気ヘッドにおいて、前記磁極の少なくとも一
部に、40wt%≦Co≦70wt%、10wt%≦Ni≦25wt%、10wt%
≦Fe≦30wt%の組成からなるCo,Ni及びFeを含有し、か
つ、X線回折におけるfcc(111)面、fcc(200)面、bcc
(110)面のピーク強度を、それぞれI(111),I(200),I(1
10)とすると、ピーク強度比がI(200)/I(111)≧0.5、か
つI(110)/I(111)≧1である磁性膜を有することを特
徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項14】保磁力4000 Oe以上の磁気記録媒体と、
磁気抵抗効果素子を用いた再生ヘッドと、ギャップを介
した一対の磁極を用いた記録ヘッドとを備え、前記磁極
の少なくとも一部に、40wt%≦Co≦70wt%、10wt%≦Ni≦
25wt%、10wt%≦Fe≦30wt%の組成からなるCo,Ni及びFe
を含有し、かつ、X線回折におけるfcc(111)面、fcc
(200)面、bcc(110)面のピーク強度を、それぞれI(11
1),I(200),I(110)とすると、ピーク強度比がI(200)/I
(111)≧0.5、かつI(110)/I(111)≧1である磁性膜を
有する磁気ヘッドとを具備することを特徴とする磁気記
録装置。
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