JP2513232B2 - 複合磁気ヘッド - Google Patents

複合磁気ヘッド

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複合磁気ヘッドに関し、特に主コア材とし
て軟磁性の金属磁性薄膜を、補助コア材として酸化物磁
性材料を用い、高周波記録・再生に適する複合磁気ヘッ
ドに関する。
〔発明の概要〕
本発明は、少なくとも一方の磁気コア半体が酸化物磁
性材料と金属磁性薄膜により構成される一対の磁気コア
半体を突合せ、上記金属磁性薄膜により磁気ギャップが
形成されるいわゆるメタル・イン・ギャップ型の複合磁
気ヘッドであって、かつ上記酸化物磁性材料と金属磁性
薄膜の界面の一部が上記磁気ギャップに略平行な複合磁
気ヘッドにおいて、上記金属磁性薄膜と上記酸化物磁性
材料との界面に非磁性窒化物薄膜を配することにより、
上記金属磁性薄膜と上記酸化物磁性材料との間の反応を
抑制し、疑似ギャップの形成を防止することを可能とす
るものである。
〔従来の技術〕
近年、磁気記録の分野においては、記録信号の高密度
化が進行しており、高い抗磁力と残留磁束密度を有する
磁気記録媒体が使用されるようになっている。これに伴
って、磁気ヘッドのコア材料には高い飽和磁束密度およ
び透磁率を有することが要求されている。
しかしながら、コア材料として最も広く使用されてい
る酸化物磁性材料であるフェライトでは、飽和磁束密度
が不十分である。そこで、フェライトを補助コア材と
し、磁気ヘッドのギャップ部に高飽和磁束密度を有する
軟磁性合金を主コア材として挿入した、いわゆるメタル
・イン・ギャップ型の磁気ヘッドが古くから提案されて
おり、既に一部の消去用ヘッドに採用されている。
このような用途に使用される軟磁性合金としては、従
来Fe−Ni系合金(パーマロイ)、Co−Nb−Zr等のアモル
ファス合金、Fe−Al−Si系合金(センダスト)等が開発
されてきた。しかし、パーマロイは耐摩耗性に劣り、ア
モルファス合金は高温下でのガラス融着に耐えず、また
センダストは飽和磁束密度を11kG以上に高めることが困
難であること等の問題点があった。
これらの諸問題を解決するため、本願出願人はこれま
でに高飽和磁束密度を有する軟磁性合金として、たとえ
ば特願昭60−77336号公報にFe−Co−Si−Al系合金を、
特願昭60−77337号公報にFe−Al−Ge系合金を、また特
願昭60−77338号公報にFe−Ga−Si系合金を開示してき
た。これらの合金の飽和磁束密度は12〜15kGにも達する
ことから、メタル・イン・ギャップ型の複合磁気ヘッド
の主コア材として有用であることが期待され、開発が続
けられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、フェライト等の酸化物磁性材料から成る補
助コア材の上に、高飽和磁束密度を有する上記軟磁性合
金を主コア材として成膜し、メタル・イン・ギャップ型
の磁気ヘッドを構成した場合、再生信号の周波数特性が
周期的に変動する、いわゆるうねりが観測されていた。
これは、磁気ヘッドの製造工程において不可欠なガラス
融着工程時の高温加熱により、上記軟磁性合金と酸化物
磁性材料とがその界面において反応し、著しく透磁率の
低下した領域、すなわち反応層が形成されるためであ
る。上記反応層は疑似ギャップとして作用し、本来のギ
ャップにおける磁束と干渉を起こして疑似信号を生成
し、再生信号の品質を低下させる。このような欠点が、
複合磁気ヘッドの記録・再生兼用ヘッドとしての実用化
を妨げる原因となっていた。
この反応層の形成を防止するため、たとえば酸化シリ
コン等の非磁性材料を用いて上記界面に反応防止層を形
成する試みもなされているが、従来反応防止層として使
用されてきた各種の材料は、反応防止効果を得るために
ある程度以上の膜厚を必要とし、反応防止層自体が疑似
ギャップとして悪影響を及ぼす虞れがある。
そこで本発明は、上記軟磁性合金と酸化物磁性材料と
の界面における反応を効果的に抑制し、かつ疑似ギャッ
プの発生を防止することにより、良好な記録・再生を可
能とする複合磁気ヘッドの提供を目的とするものであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上述のような従来の問題点を解決する目的で、本発明
者らは軟磁性合金と酸化物磁性材料の界面に挿入される
反応防止層の材料として種々の物質を検討した結果、Si
3N4等の窒化物が熱安定性が高く、かつ極めて薄い膜に
成膜された場合にも良好な反応防止効果を示すことを見
出し、本発明に至ったものである。
すなわち、本発明にかかる複合磁気ヘッドは、少なく
とも一方の磁気コア半体が酸化物磁性材料と金属磁性薄
膜により構成される一対の磁気コア半体を突合せ、上記
金属磁性薄膜により磁気ギャップが形成されてなる複合
磁気ヘッドであって、上記金属磁性薄膜と上記酸化物磁
性材料との界面の一部が上記磁気ギャップの近傍におい
て該磁気ギャップと略平行であり、かつ上記金属磁性薄
膜と上記酸化物磁性材料との間に非磁性窒化物薄膜を配
したことを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明にかかる複合磁気ヘッドは、補助コア材となる
フェライト等の酸化物磁性材料と、主コア材となる軟磁
性合金との界面の一部が磁気ギャップの近傍に、かつ該
磁気ギャップと略平行に配置された構造を有している。
上記界面はさらに、非常に膜厚の薄い反応防止層である
非磁性窒化物薄膜が挿入されているので、ガラス融着等
の熱処理を経た場合にも上記酸化物磁性材料と金属磁性
薄膜との間に反応が起こらず、したがって反応層が形成
されない。さらに、上記非磁性窒化物薄膜は極めて薄い
膜厚に成膜された場合でも良好な反応防止効果を発揮す
るので、該薄膜自身が疑似ギャップとして作用する虞れ
もない。
したがって、このような複合磁気ヘッドを使用するこ
とにより、極めて良好な記録・再生特性が実現される。
〔実施例〕
以下、本発明の好適な実施例について、図面を参照し
ながら説明する。
本実施例は、補助コア材となる酸化物磁性材料として
Mn−Zn系フェライトを、主コア材である金属磁性薄膜に
使用される軟磁性合金としてFe−Ga−Si系合金を、また
非磁性窒化物薄膜の材料として窒化シリコンを使用し
た、複合磁気ヘッドの例である。
以下、本実施例にかかる複合磁気ヘッドの構成を、第
1図および第2図を参照しながら説明する。
まず第1図に、いわゆるメタル・イン・ギャップ型の
複合磁気ヘッドの外観を示す。このような複合磁気ヘッ
ドは、記録媒体対接面(1)の中央に位置する磁気ギャ
ップ(2)を境として左右別々の磁気コア半体(I),
(II)として作成され、最後にガラス融着等により該磁
気コア半体(I),(II)が対向して接合される。上記
磁気コア半体(I),(II)の少なくとも一方には、コ
イルを巻装するための巻線溝(13)が穿設されている。
第2図は、この複合磁気ヘッドを記録媒体対接面
(1)から見た拡大図である。各磁気コア半体(I),
(II)はフェライトからなる補助コア部(3),(4)
とFe−Ga−Si系合金からなる主コア部である軟磁性薄膜
(5),(6)とに大別され、上記主コア部(3),
(4)と上記軟磁性薄膜(5),(6)との間には非磁
性窒化物であるSi3N4からなる反応防止層(7),
(8)がそれぞれ形成されている。上記磁気ギャップ
(2)の両端にはトラック幅Twを規制するための略円弧
状の切溝(9),(10)が設けられており、該切溝
(9),(10)には磁気記録媒体との当たり特性を確保
するとともに磁気記録媒体の摺接による偏摩耗を防止す
るためにガラス等の非磁性材料が充填され、ガラス充填
層(11)となっている。さらに、本実施例にかかる複合
磁気ヘッドにおいては、上記軟磁性薄膜(5),(6)
の中で磁気ギャップ(2)が形成される部分、および該
軟磁性薄膜(5),(6)とガラス充填層(11)との界
面となる部分に酸化シリコン層(12)が被着形成されて
おり、ギャップ・スペーサーとして機能するようになっ
ている。ここで、酸化シリコン層(12)を使用せずに、
融着ガラスをギャップ・スペーサーとして使用しても良
い。
上述のような複合磁気ヘッドの構成においては、上記
軟磁性薄膜(5),(6)が、上記切溝(9),(10)
に沿い、かつ磁気ギャップ(2)を囲むように形成さ
れ、磁気ギャップ(2)へ向かって収束する形状を有し
ているので、磁束を集中的に該磁気ギャップ(2)へ導
くことができる。
上述の軟磁性薄膜(5),(6)の材料としては、た
とえば組成が次式 FeaGabSic (ただし、a,b,cはそれぞれ組成比を原子%として表
す。) で表され、その組成範囲が 68≦a+b≦84 1≦b≦23 9≦c≦31 a+b+c=100 なる関係を満足するFe−Ga−Si系合金が使用される。
また、上記Fe−Ga−Si系合金材料において、耐蝕性、
耐摩耗性を向上させるためにFeの15原子%までをCoで置
換してもよいが、これより多くのCoを使用すると飽和磁
束密度が低下するので注意を要する。
さらに、上記Fe−Ga−Si系合金材料の耐蝕性や耐摩耗
性の一層の向上を図るために、Fe,Ga,Co(Feの一部をCo
で置換したものを含む),Siを基本組成とする合金に、T
i,Cr,Mn,Zr,Nb,Mo,Ta,W,Ru,Os,Rh,Ir,Re,Ni,Pd,Pt,Hf,V
の少なくとも1種を添加しても良い。この場合、添加元
素毎に添加量による飽和磁束密度の低下率が異なるた
め、添加量は添加元素毎に所定の範囲内で適宜設定す
る。特に、Ruは耐摩耗性の改善に好適であり、15原子%
以内の添加量であれば軟磁気特性にも悪影響を及ぼさな
い。
上記軟磁性薄膜(5),(6)の材料として使用でき
る軟磁性合金には、上述のFe−Ga−Si系合金の他にも、
Fe−Al−Si系合金、Fe−Al−Ge系合金、Fe−Ga−Ge系合
金、Fe−Si−Ge系合金、Fe−Co−Si系合金、Fe−Co−Si
−Al系合金等があり、いずれも高い飽和磁束密度を有
し、かつ軟磁気特性に優れている。
なお、この軟磁性薄膜(5),(6)は、各種スパッ
タリング、イオン・プレーティング、真空蒸着法、クラ
スター・イオン・ビーム法等により被着形成することが
できる。
また、反応防止層(7),(8)の材料として使用で
きる非磁性窒化物としては、上述の窒化シリコンの他、
窒化モリブデン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等があ
る。この反応防止層(5)も、上述の軟磁性薄膜
(5),(6)と同様の手段にて被着形成される。この
とき、反応防止層の膜厚は5Å以上、かつ光学ギャップ
長の10分の1以下の範囲で適宜設定する。この範囲より
膜厚が小さいと反応防止効果が得られなくなり、逆に大
きいと疑似ギャップによる弊害が現れる虞れがある。
本発明者らは、上述のような複合磁気ヘッドを、実際
に以下に示す工程により作成した。
まず、各磁気コア半体の補助コア剤となるMn−Zn系の
フェライト基板を用意し、トラック幅Twを規制するため
の切溝および必要に応じて巻線溝を切削形成した。
次に、これらの各フェライト基板を高周波マグネトロ
ン・スパッタリング装置内に載置し、窒素を含有するア
ルゴン雰囲気下で、50Åの膜厚に窒化シリコンからなる
反応防止層を被着形成した。このとき、アルゴン雰囲気
中の窒素量は、化学量論的にSi3N4の組成を有する窒化
シリコンが形成され得るように調節した。
次に、アルゴン雰囲気中における同様のスパッタリン
グにより、上記反応防止層の上に軟磁性薄膜となるRu含
有Fe−Ga−Si合金を3μmの膜厚に被着形成した。
次に、同様のスパッタリングにより上記軟磁性薄膜の
上にギャップ・スペーサーとなる酸化シリコン層を1200
Åの膜厚に被着形成した。このようにして、各磁気コア
半体が作成された。
これら各磁気コア半体を互いに対向させ、550℃程度
まで加熱してガラス融着により接合するとともに、ガラ
ス等の非磁性材料を用いて切溝を充填した。
最後にスライシングにより個々の複合磁気ヘッドとな
るチップに切分け、記録媒体対接面に適当な研磨処理を
施して複合磁気ヘッドを完成させた。
さらに、同様の工程により、窒化シリコンからなる反
応防止層の膜厚を25Åとして、複合磁気ヘッドを作成し
た。
次に、このようにして製造された各複合磁気ヘッドの
再生信号特性を調べるため、合金系テープに対して1〜
10MHzの信号の定電流記録を行い、上記複合磁気ヘッド
を使用して再生を行った。この再生信号の周波数特性を
第3図に示す。図中、縦軸は信号レベルを示し(1目盛
りは5dBに対応)、横軸は周波数を示す。曲線Aは窒化
シリコンからなる反応防止層の膜厚が50Åの場合、曲線
Bは窒化シリコンからなる反応防止層の膜厚が25Åの場
合にそれぞれ相当し、いずれもうねりの幅は0.5dB以下
に抑えられ、良好な再生信号特性を有することが分かっ
た。
また、上述の実施例に対する比較例として、反応防止
層を被着形成しないこと以外は上述の実施例と全く同様
に複合磁気ヘッドを製造し、信号再生特性の測定を行っ
た。この結果を第4図に示す。この図をみると、うねり
の幅は3〜4dBに達しており、補助コア材であるフェラ
イトと主コア材である軟磁性薄膜との間に反応層が生成
し、疑似ギャップとして悪影響を与えていることが示唆
された。
なお、本実施例においては、両方の磁気コア半体に軟
磁性薄膜が形成された複合磁気ヘッドについて説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば
片方の磁気コア半体のみに軟磁性薄膜が形成された複合
磁気ヘッドにも応用できることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかなように、本発明にかかる複
合磁気ヘッドにおいては、補助コア材であるフェライト
と主コア材である軟磁性薄膜との間に反応防止層を設け
ることにより、ガラス融着等の熱処理を経ても再生特性
が劣化しない。したがって、記録時および再生時の両方
に良好な特性を発揮する記録再生兼用ヘッドの提供が可
能となる。また、この反応防止層として使用される非磁
性窒化物薄膜は、上述のように極めて薄い膜厚でも良好
な反応防止効果を発揮するので、製造コストおよび製造
時間の観点からも有利であり、経済的な複合磁気ヘッド
の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用した複合磁気ヘッドの一実施例を
示す外観斜視図であり、第2図はその記録媒体対接面を
示す要部拡大平面図である。第3図は本発明にかかる複
合磁気ヘッドの再生信号の周波数特性を示す特性図であ
る。第4図は比較例となる反応防止層を有しない複合磁
気ヘッドの再生信号の周波数特性を示す特性図である。 I,II……磁気コア半体 1……記録媒体対接面 2……磁気ギャップ 3,4……補助コア部 5,6……軟磁性薄膜 7,8……反応防止層
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 平吉 東京都品川区北品川6丁目5番6号 ソ ニー・マグネ・プロダクツ株式会社内 (72)発明者 国頭 義之 東京都品川区北品川6丁目5番6号 ソ ニー・マグネ・プロダクツ株式会社内 (72)発明者 伊豆 悦男 東京都品川区北品川6丁目5番6号 ソ ニー・マグネ・プロダクツ株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一方の磁気コア半体が酸化物磁
    性材料と金属磁性薄膜により構成される一対の磁気コア
    半体を突合せ、上記金属磁性薄膜により磁気ギャップが
    形成されてなる複合磁気ヘッドであって、上記金属磁性
    薄膜と上記酸化物磁性材料との界面の一部が上記磁気ギ
    ャップの近傍において該磁気ギャップと略平行であり、
    かつ上記金属磁性薄膜と上記酸化物磁性材料との間に非
    磁性窒化物薄膜を配したことを特徴とする複合磁気ヘッ
    ド。
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