JP2004152454A

JP2004152454A - 磁気ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004152454A
Application number: JP2002319434A
Authority: JP
Inventors: Kazue Kudo; 一恵工藤; Gen Oikawa; 玄及川; Tetsuya Okai; 哲也岡井; Ichiro Otake; 一郎大嶽; Hiromi Shiina; 宏実椎名
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-05-27
Also published as: US20070177299A1; US7515380B2; US20040101712A1; US7267757B2

Abstract

【課題】高飽和磁束密度を有し、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提供する。
【解決手段】下部磁気コア、上部磁気コアのうち少なくとも一方は、めっき浴のｐＨ２以下の範囲で電気めっき法により作製したＣｏ、Ｎｉ及びＦｅのうち２種類以上の元素を含有する磁性膜からなる飽和磁束密度２３０００ガウス以上の磁極層を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置等の記録・再生に用いられる磁気ヘッド及びその製造方法、ならびにそれを搭載した磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、記録媒体の高保磁力化が進行している。これに伴い、記録ヘッドの磁気コア材料として、飽和磁束密度（Ｂｓ）が高く、高保磁力媒体に十分書きこめるだけの磁界をだせる材料が、要求されている。
【０００３】
高飽和磁束密度（Ｂｓ）を有する材料としては，特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に記載のように、現在磁気コア材として採用されているＮｉ_４５Ｆｅ_５５（Ｂｓ：１．６Ｔ）と比較して、より高いＢｓを有するＣｏＮｉＦｅ（Ｂｓ＞１．７Ｔ）がある。また、特許文献５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ることにより、Ｂｓの高いめっき膜を作製する方法が開示されている。さらに、特許文献６にはＣｏ，Ｆｅ２元系合金を用い、高Ｂｓ化を達成している。
【特許文献１】
特開平６−８９４２２号公報
【特許文献２】
特開平８−２４１５０３号公報
【特許文献３】
特開平６−３４６２０２号公報
【特許文献４】
特開平７−３４８９号公報
【特許文献５】
特許公報第２８２１４５６号
【特許文献６】
特開２００２−２８０２１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
高記録密度の磁気ディスク装置を実現するためには、より強い磁界を発生させることが可能な磁気コアを備える磁気ヘッドを実現する必要がある。そこで、飽和磁束密度（Ｂｓ）が高く、高保磁力媒体に十分書きこめるだけの磁界を出せる材料を用いて、磁気コアを安定にかつ膜厚を厚く形成することが検討されている。
【０００５】
しかしながら、従来報告されているＣｏＮｉＦｅ系の材料を電気めっきで作製しようとしても、白濁、凹凸など、光沢膜を安定にかつ、厚く形成することができなかった。また、Ｃｏ，Ｆｅ２元系合金では、耐食性が不十分であった。
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、従来と比較して、耐食性が高く、より強い磁界を発生することができる磁気コアを備える磁気ヘッド及びこれを備える磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するために、本発明に係る磁気ヘッドは、下部磁気コアと、上部磁気コアとを備え、下部磁気コアおよび上部磁気コアのうち少なくとも一方は、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅのうち２種類以上の元素を含有する磁性膜からなり、かつ、磁気ギャップ近傍の磁性層は、２０≦Ｃｏ≦４０ｗｔ％、０＜Ｎｉ≦２ｗｔ％、６０≦Ｆｅ≦８０ｗｔ％の組成からなるＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅを含有するめっき膜からなる磁性膜で構成され、その飽和磁束密度は２３０００ガウス以上であることを特徴とする。さらに、前記めっき膜は、めっき浴のｐＨ２以下の範囲で電気めっきを行うことにより前記磁性膜を形成することを特徴とする。
【０００８】
以上のように構成される磁気ヘッドは、下部磁気コア、上部磁気コアのうち少なくとも一方において、飽和磁束密度は２３０００ガウス以上の磁性膜を用いるので、記録トラック幅が狭くなっても、必要となる記録磁界も容易に達成できる。また、Ｃｏ，Ｆｅ合金系にＮｉを入れることにより、耐食性の向上が期待できる。
【０００９】
また、めっき膜を成膜するに際し、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を用いることを特徴とする。
【００１０】
以上のように構成される磁気ヘッドの製造方法によれば、サッカリンナトリウムを含んだめっき浴を用いてめっき膜を成膜することにより、３μｍ以上の厚膜化も可能である。
【００１１】
また、本発明に係る磁気ディスク装置は、再生ヘッドと、下部磁気コア及び上部磁気コアを有する記録ヘッドとを備え、下部磁気コア及び上部磁気コアのうち少なくとも一方は、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅを含有する材料を含み、該Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅの組成は、２０≦Ｃｏ≦４０ｗｔ％、０＜Ｎｉ≦２ｗｔ％、６０≦Ｆｅ≦８０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする磁気ヘッドと、保磁力が４０００Ｏｅ以上である磁気記録媒体とを備えることを特徴とする。
【００１２】
以上のように構成される磁気ディスク装置では、上述した磁気ヘッドを備えているので、例えば４０００Ｏｅといった高保持力の磁気記録媒体に対しても、記録可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した磁気ヘッド及びその製造方法について詳細に説明する。
【００１４】
本発明を適用した磁気ヘッドは、いわゆる記録再生分離型の薄膜磁気ヘッドである。この磁気ヘッドにおける記録ヘッド（誘起型磁気ヘッド）の磁気コアのプロセスフローを、図１に示す。
【００１５】
図１の（ｄ）に示すように、下部磁気コアは、図示しない磁気シールド上に４６ＮｉＦｅ膜２、ＣｏＮｉＦｅ下地膜３、ＣｏＮｉＦｅめっき膜４が順次に形成されたものである。また、上部磁気コアは、磁気ギャップ膜５を介して下部磁気コアと対向して設けられており、磁気ギャップ５膜上に、めっき下地膜３、ＣｏＮｉＦｅめっき膜４、４６ＮｉＦｅ膜７が順次に形成されたものである。
【００１６】
つまり、下部磁気コア及び上部磁気コアは、めっき下地膜３と、めっき下地膜３上に形成されたＣｏＮｉＦｅめっき膜４とを有する。また、めっき膜４は、組成が、２０≦Ｃｏ≦４０ｗｔ％、０＜Ｎｉ≦２ｗｔ％、６０≦Ｆｅ≦８０ｗｔ％の範囲であるＣｏＮｉＦｅを含有することが良い。上記組成範囲にすることにより、高記録密度に対応できる磁界を得ることができる。また、下地膜３にもＣｏＮｉＦｅ膜あるいはＣｏＦｅ膜を用いることにより、めっき膜４の結晶性が良好になり、配向性の制御も容易になる。
【００１７】
以上のように構成される磁気コアを備える磁気ヘッドは、以下のようにして作製される。
【００１８】
（ａ）まず、図示しない磁気シールド上に４６ＮｉＦｅ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ＣｏＮｉＦｅ下地膜３を形成する。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。次に、下記表１に示すめっき条件で、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てＣｏＮｉＦｅめっき膜４を、４６ＮｉＦｅ膜２上に、電気めっき法で成膜する。このときの、めっき液のｐＨ＜２．０であり、好ましくは、１．７≦ｐＨ≦１．９の範囲で行うのがよい。このようにして作製しためっき膜の組成はＣｏ３３Ｎｉ１Ｆｅ６６（ｗｔ％）である。
【００１９】
（ｂ）次に、ＣｏＮｉＦｅめっき膜４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、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２などの絶縁膜を単層または積層して用いる。次に、磁気ギャップ膜５上に、ＣｏＮｉＦｅ下地膜３を前述と同様にスパッタ法により形成する。
【００２０】
（ｃ）次に、上部磁気コアを形成するためのレジストフレーム６を作製し、これを所望の形状にパターニング後、ＣｏＮｉＦｅめっき膜４、４６ＮｉＦｅ膜７を順次めっき法にて成膜する。なお、ここでは上部磁気コア及び下部磁気コアの一部に４６ＮｉＦｅ膜を用いたが、８０ＮｉＦｅ膜を用いる、あるいは、すべて本発明によるＣｏＮｉＦｅ膜を用いてもかまわない。また、下地膜の厚さを１００ｎｍとしたが、膜厚は１５ｎｍ〜２００ｎｍで、本発明の目的を達成できる。
（ｄ）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。
【００２１】
【表１】

【００２２】
なお、図２に示した組成範囲において、４０ｗｔ％＜Ｃｏ、Ｆｅ＜６０ｗｔ％および、Ｃｏ＜２０ｗｔ％、８０ｗｔ％＜Ｆｅでは、図３に示すように保磁力が大きくなり、軟磁性膜としての特性が劣化する。また、２ｗｔ％＜Ｎｉでは、Ｂｓ＜２．３Ｔとなってしまう。また、Ｎｉ＝０ｗｔ％では、例えば、腐食電位を測定すると、Ｎｉが１ｗｔ％含まれた膜と比較して、自然浸漬電位が卑となる、すなわち、耐食性に劣ってしまうため、０ｗｔ％＜Ｎｉが必要である。
【００２３】
ここで、図２に示す組成範囲すなわち２０≦Ｃｏ≦４０ｗｔ％、０＜Ｎｉ≦２ｗｔ％、６０≦Ｆｅ≦８０ｗｔ％のＣｏＮｉＦｅ膜を作製するには、表２に示した範囲の条件でめっきをすることにより、本発明の目的を達成できる。また、このとき印加する電流は直流、パルスのどちらでもよい。
【００２４】
【表２】

【００２５】
上述のように、本発明では、ＣｏＮｉＦｅあるいはＣｏＦｅめっき膜を成膜するに際し、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することを特徴とする。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。また、図４に示すように、サッカリンナトリウムを０．５ｇ／ｌ程度めっき液に添加すると、膜の応力を約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、めっき液中のサッカリンナトリウムが過剰になると、膜中のＳ量が増加し耐食性が劣化してしまうため、サッカリンナトリウムの添加量は０．５〜２．０ｇ／ｌが最適である。
【００２６】
次に、図５に、上部磁気コア及び下部磁気コアの一部において、上記下地膜３およびめっき膜４を有する記録ヘッドを使用した記録再生分離型の薄膜磁気ヘッドの断面図を示す。
【００２７】
この磁気ヘッドを作製するには、まず、非磁性基板８上に下部磁気シールド膜９、下部磁気ギャップ膜（図示せず）を形成しこの上に再生用素子１０としてＭＲまたはＧＭＲセンサを形成する。次に、磁区制御層１１、電極膜１２を形成後、上部磁気ギャップ膜、上部磁気シールド膜（図示せず）を形成する。
【００２８】
次に、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２をめっき法で形成し、さらにＣｏＮｉＦｅ下地膜３をスパッタリングで１００ｎｍ形成後、ｐＨ＜２．０のめっき浴で、ＣｏＮｉＦｅめっき膜４を所定の厚さまでめっきする。ここで、面内の平坦性をあげるために、絶縁膜をめっき膜厚さより厚く製膜し、ケミカルメカニカルポリシング（ＣＭＰ）工程を行ってもよい。次に、磁気ギャップ膜５を形成する。ＣｏＮｉＦｅ下地膜３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めっき膜４、４６ＮｉＦｅ膜７を順次めっき法にて成膜する。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。さらに記録電流を印加するためのコイル１３、及び有機絶縁層１４を形成し、４６ＮｉＦｅ膜をフレームめっきする。
【００２９】
以上のようにして作製された薄膜磁気ヘッドは、良好な記録特性を示し、例えば保磁力４０００Ｏｅ以上の高保磁力媒体にも十分記録可能であることを、本発明者等は確認した。
【００３０】
次に、上記薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の構成を、図６に示す。
【００３１】
この磁気ディスク装置は、情報を記録する磁気ディスク１５と、磁気ディスクを回転させるモーター１６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１７と、磁気ディスクの目標位置に決めるアクチュエータ１８、及びボイスコイルモータ１９とを備える。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２０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２１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。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る磁気ヘッドは、記録用ヘッドの上部磁気コア、下部磁気コアのうち少なくとも一方は、めっき浴のｐＨ２以下の範囲で電気めっきを行うことにより形成されたＣｏ、Ｎｉ及びＦｅのうち２種類以上の元素を含有する磁性膜からなり、かつ、磁気ギャップ近傍の磁性層は、２０≦Ｃｏ≦４０ｗｔ％、０＜Ｎｉ≦２ｗｔ％、６０≦Ｆｅ≦８０ｗｔ％の組成からなるＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅを含有するめっき膜からなる磁性膜で構成され、その飽和磁束密度は２３０００ガウス以上であることを特徴とする軟磁性薄膜を用いるので、より強い磁界を発生させることができる磁気コアを安定に形成でき、高記録密度化に対応したものとなる。
【００３３】
また、本発明にかかる磁気ヘッドの製造方法によれば、磁気コアを安定にかつ膜厚を厚く形成できるので、高記録密度に対応した磁気ヘッドを提供できる。
【００３４】
また、本発明に係る磁気ディスク装置では、上記磁気ヘッドを備えているので、保磁力４０００Ｏｅ以上の磁気記録媒体を用いることが可能となり、高記録密度を達成したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄膜磁気ヘッドの記録ヘッドの磁気コアのプロセスフローを示す図である。
【図２】本発明により得られるＣｏＮｉＦｅ膜の組成範囲を示す３元系図である。
【図３】本発明により得られるＣｏＮｉＦｅ膜の保磁力を示す図である。
【図４】サッカリンナトリウムの添加量とＣｏＮｉＦｅ膜の膜応力の関係を示す図である。
【図５】本発明を適用した薄膜磁気ヘッドの模式図である。
【図６】本発明を適用した磁気ディスク装置の模式図である。
【符号の説明】
１基板、２４６ＮｉＦｅ膜、３めっき下地膜、４ＣｏＮｉＦｅめっき膜、５磁気ギャップ膜、６レジストフレーム、７４６ＮｉＦｅ膜、８非磁性基板、９下部磁気シールド、１０巨大磁気抵抗効果膜、１１磁区制御膜、１２電極膜、１３導体コイル、１４有機絶縁層、１５磁気ディスク、１６モータ、１７磁気ヘッド、１８アクチュエータ、１９ボイスコイルモータ、２０ばね、２１ガイドアーム

Claims

Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅのうち２種類以上の元素を含有する磁極層を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記磁性層はめっき膜からなり、かつ、磁気ギャップ近傍の磁性層は、２０≦Ｃｏ≦４０ｗｔ％、０＜Ｎｉ≦２ｗｔ％、６０≦Ｆｅ≦８０ｗｔ％の組成からなるＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅを含有するめっき膜からなる磁性膜で構成され、その飽和磁束密度は２３０００ガウス以上であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅのうち２種類以上の元素を含有する磁極層を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
前記磁性層を、めっき浴のｐＨ２以下の範囲で電気めっきを行うことにより形成し、
磁気ギャップ近傍の磁性層を、２０≦Ｃｏ≦４０ｗｔ％、０＜Ｎｉ≦２ｗｔ％、６０≦Ｆｅ≦８０ｗｔ％の組成からなるＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅを含有する飽和磁束密度２３０００ガウス以上のめっき膜からなる磁性膜で構成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
前記磁性層は、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むめっき浴から形成することを特徴とする請求項２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
前記めっき浴中に含まれるサッカリンナトリウムの量は、０．５〜２ｇ／ｌであることを特徴とする請求項２又は３に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
磁気抵抗効果素子を再生素子に用い、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Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅのうち２種類以上の元素を含有する磁性膜からなる磁極層を有し、前記磁性膜はめっき膜からなり、かつ、磁気ギャップ近傍の磁性層は、２０≦Ｃｏ≦４０ｗｔ％、０＜Ｎｉ≦２ｗｔ％、６０≦Ｆｅ≦８０ｗｔ％の組成からなるＣｏＮｉＦｅを含有するめっき膜からなる磁性膜で構成され、その飽和磁束密度は２３０００ガウス以上であり、かつ、前記めっき膜は、めっき浴のｐＨ２以下の範囲で電気めっきを行うことにより作製された軟磁性薄膜をもちいたことを特徴とする記録再生分離型薄膜磁気ヘッド。