JP2529194B2 - Thin film magnetic head - Google Patents

Thin film magnetic head

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JP2529194B2
JP2529194B2 JP60246557A JP24655785A JP2529194B2 JP 2529194 B2 JP2529194 B2 JP 2529194B2 JP 60246557 A JP60246557 A JP 60246557A JP 24655785 A JP24655785 A JP 24655785A JP 2529194 B2 JP2529194 B2 JP 2529194B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は磁気記録媒体として、磁気テープ,磁性ディ
スクを使用した磁気記録再生装置において、高記録密度
化,高信頼性化に対応した薄膜磁気ヘッドに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film magnetic head capable of achieving high recording density and high reliability in a magnetic recording / reproducing apparatus using a magnetic tape or a magnetic disk as a magnetic recording medium. It is a thing.

従来の技術 最近磁気記録再生装置において、記録線密度及びトラ
ック密度の著しい向上に伴ない記録再生ヘッドに薄膜磁
気ヘッドが広く使用されつつある。特に従来のコンパク
トカセットテープレコーダの高音質,高品質化を目的と
して、或いはコンピュータ用磁気テープ装置,磁気ディ
スク装置での高信頼性を維持しつつ大記憶容量化をめざ
して、従来のバルクヘッドに代わって薄膜磁気ヘッドに
よるディジタル記録,再生が進んでいる。薄膜磁気ヘッ
ドは従来のバルクヘッドに比べて記録時では記録磁界分
布が急峻であること、再生時においては再生出力波形の
ピークシフトが小さいこと、またマルチトラック化が容
易なことなど優れた利点を数多く有している。一方薄膜
磁気ヘッドの製造に関しては半導体IC製造技術を駆使し
て、薄膜微細加工法にも著しい進展が見られ、狭トラッ
ク化,狭磁気ギャップ化,マルチトラック化など高密度
磁気記録の社会的要請に応えられるようになってきてい
る。
2. Description of the Related Art Recently, in a magnetic recording / reproducing apparatus, a thin film magnetic head has been widely used as a recording / reproducing head with a marked increase in recording linear density and track density. In particular, for the purpose of improving the sound quality and quality of conventional compact cassette tape recorders, or aiming to increase the storage capacity while maintaining high reliability in computer magnetic tape devices and magnetic disk devices, conventional bulkheads have been adopted. Instead, digital recording and reproduction with thin-film magnetic heads are progressing. Compared with conventional bulkheads, the thin-film magnetic head has the advantages that the recording magnetic field distribution is steeper during recording, the peak shift of the reproduction output waveform during reproduction is small, and that multitracking is easy. I have many. On the other hand, with regard to the manufacturing of thin film magnetic heads, semiconductor thin film microfabrication methods have made significant progress by making full use of semiconductor IC manufacturing technology, and the social demand for high density magnetic recording, such as narrower tracks, narrower magnetic gaps, and multi-tracks. Is becoming available.

薄膜磁気ヘッドの構造に関しては数多くのものが提案
されている。最も代表的な従来の構造例として2層マル
チターンコイル構造の薄膜磁気ヘッドを第4図に示す。
以下、図面を参照しながら従来の薄膜磁気ヘッドについ
て説明を行なう。
Many proposals have been made for the structure of the thin film magnetic head. FIG. 4 shows a thin-film magnetic head having a two-layer multi-turn coil structure as the most representative conventional structure example.
A conventional thin film magnetic head will be described below with reference to the drawings.

第4図は従来の薄膜磁気ヘッドの断面図である。第4
図において、1はMn−Zn単結晶フェライトなどの高透磁
性を有する強磁性基板、2は強磁性基板1上にスパッタ
法,プラズマCVD法などによって形成されたSiO2,Si3N4
などの第1の絶縁層である。第1の絶縁層2上には第1
の薄膜コイル3を有し、第4図では4ターンを構成して
いる。薄膜コイル3は銅,アルミニウム,金などから成
り、スパッタ法,蒸着法,電気メッキ法などで成膜され
た後、フォトリソグラフィ技術によって所望の形状にパ
ターニングされる。4は第1の薄膜コイル3を絶縁する
ための第2の絶縁層である。第2の絶縁層4は第1の絶
縁層2と同一の材料を用いて所望の形状にパターニング
するか又は耐熱性ホトレジストを用いることもでき、こ
の場合パターニング後熱硬化してコイル絶縁材とするも
のである。第2の絶縁層4の表面は適切な手法によって
平坦化された後、第2層目の第2の薄膜コイル5が形成
される。第1層目の第1の薄膜コイル3と上記第2の薄
膜コイル5は結合導体6で連結され、その結果薄膜コイ
ル構成としては、バックギャップ部を形成するスルーホ
ール8部を中心として渦巻き状に巻回される。第2の薄
膜コイル5は第1の薄膜コイル3と同一材質,同一プロ
セスにて形成される。7は第2の薄膜コイル5を絶縁す
る第3の絶縁層で、第2の絶縁層4と同一材質,同一プ
ロセスで形成され、かつ表面が平坦化される。前述した
スルーホール8は各絶縁層のパターニング段階で形成し
ていく手法では寸法精度,工程数などに問題がある。そ
こで第1の絶縁層2のパターニング工程時と、第3の絶
縁層7が成膜されかつ平坦化された時点で、第2,第3の
絶縁層4,7を一括して所望の形状にパターニングする工
程で完成する方法が好ましい。スルーホール8には磁気
ポール10の形成に先立ってバック磁気ポール9が形成さ
れ、強磁性基板1と連結している。10は磁気ポールで高
透磁率を有するパーマロイ,センダスト或いはアモルフ
ァス合金から成る軟磁性薄膜である。製法としてはスパ
ッタ法,電子ビーム蒸着法,電気メッキ法などが使われ
る。ホトリソグラフィ技術によってパターニングされ
る。11は磁気ポール10を保護する保護層で、SiO2,Si
O2,Al2O3などの絶縁膜を蒸着法やスパッタ法を用いて
積層される。その後接着材12を介してセラミック,ガラ
ス材などから成るバルク状の保護基板13が接着され、磁
気記録媒体15との安定走行と磁気ギャップデプス作成を
目的としてヘッド先端加工と鏡面研摩される。
FIG. 4 is a sectional view of a conventional thin film magnetic head. Fourth
In the figure, 1 is a ferromagnetic substrate having a high magnetic permeability such as Mn-Zn single crystal ferrite, 2 is SiO 2 , Si 3 N 4 formed on the ferromagnetic substrate 1 by a sputtering method, a plasma CVD method or the like.
Is the first insulating layer. The first insulating layer 2 has a first
The thin film coil 3 has a structure of 4 turns in FIG. The thin film coil 3 is made of copper, aluminum, gold or the like, and is formed into a desired shape by a photolithography technique after being formed by a sputtering method, a vapor deposition method, an electroplating method, or the like. Reference numeral 4 is a second insulating layer for insulating the first thin film coil 3. The second insulating layer 4 can be patterned into a desired shape by using the same material as that of the first insulating layer 2 or a heat-resistant photoresist can be used. In this case, after patterning, heat curing is performed to obtain a coil insulating material. It is a thing. The surface of the second insulating layer 4 is planarized by an appropriate method, and then the second thin film coil 5 of the second layer is formed. The first thin-film coil 3 of the first layer and the second thin-film coil 5 are connected by a coupling conductor 6, and as a result, the thin-film coil structure has a spiral shape around a through hole 8 forming a back gap. Is wound around. The second thin-film coil 5 is formed of the same material and the same process as the first thin-film coil 3. Reference numeral 7 is a third insulating layer that insulates the second thin-film coil 5, is made of the same material and has the same process as the second insulating layer 4, and has a flattened surface. In the method of forming the through holes 8 described above at the patterning step of each insulating layer, there are problems in dimensional accuracy and the number of steps. Therefore, at the time of patterning the first insulating layer 2 and when the third insulating layer 7 is formed and planarized, the second and third insulating layers 4 and 7 are collectively formed into a desired shape. A method of completing the step of patterning is preferable. A back magnetic pole 9 is formed in the through hole 8 prior to the formation of the magnetic pole 10 and is connected to the ferromagnetic substrate 1. 10 is a magnetic pole, which is a soft magnetic thin film made of permalloy, sendust or an amorphous alloy having high magnetic permeability. As a manufacturing method, a sputtering method, an electron beam evaporation method, an electroplating method, or the like is used. Patterned by photolithography technique. Reference numeral 11 is a protective layer that protects the magnetic pole 10, and is composed of SiO 2 , Si.
Insulating films such as O 2 and Al 2 O 3 are laminated by vapor deposition or sputtering. After that, a bulky protective substrate 13 made of ceramic, glass or the like is adhered via an adhesive material 12, and head tip processing and mirror polishing are performed for the purpose of stable running with the magnetic recording medium 15 and creation of the magnetic gap depth.

以上のように構成された薄膜磁気ヘッドについて動作
説明する。薄膜磁気ヘッドとしての磁気ギャップ14は第
1の絶縁層2の膜厚で形成される。記録動作時では、薄
膜コイル3,5に記録電流が印加され、磁気ポール10→磁
気ギャップ14→磁気記録媒体15→強磁性基板1→バック
ギャップ磁気ポール9→磁気ポール10の経路を流れる誘
導磁束が発生し、磁気記録媒体15に信号が記録される。
再生動作時においては、情報が記録された磁気記録媒体
15からの信号磁束が前記の磁気回路内を流れ、薄膜コイ
ル3,5と鎖交することにより薄膜コイル3,5の両端子間に
再生出力を得る。
The operation of the thin film magnetic head configured as described above will be described. The magnetic gap 14 as a thin film magnetic head is formed with the thickness of the first insulating layer 2. At the time of recording operation, a recording current is applied to the thin film coils 3 and 5, and an induced magnetic flux flows through the path of the magnetic pole 10 → magnetic gap 14 → magnetic recording medium 15 → ferromagnetic substrate 1 → back gap magnetic pole 9 → magnetic pole 10. Occurs, and a signal is recorded on the magnetic recording medium 15.
A magnetic recording medium on which information is recorded during a reproducing operation.
The signal magnetic flux from 15 flows in the above magnetic circuit and interlinks with the thin film coils 3 and 5, whereby a reproduction output is obtained between both terminals of the thin film coils 3 and 5.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の様な構造では次の如き理由でいく
つかの問題点を有していた。
Problems to be Solved by the Invention However, the structure as described above has some problems due to the following reasons.

(1)ヘッド構成上、薄膜コイル3,5及びコイル絶縁膜
(第4図においては第2,第3の絶縁層4,7)のそれぞれ
の膜厚が2μm程度必要とされる。この結果磁気ポール
10に大きな段差部a,b又は凹部cを生じる。スパッタ法
等によって成膜される磁気ポールでは、段差部a,b部の
膜厚が他の平坦部に比べて薄くなり、磁束の流れる断面
積が小さくなり、磁気飽和を発生しやすい。また第4図
の如く2層薄膜コイル構造の様にコイルの多層化が進む
につれて段差部a,bの段差値が大きくなる。これは段差
部における磁気ポール10の透磁率に大きな劣化を招く。
以上の現象は薄膜磁気ヘッドにおける記録効率,再生効
率低下の主要原因となっている。
(1) Due to the head structure, the film thickness of each of the thin film coils 3 and 5 and the coil insulating films (the second and third insulating layers 4 and 7 in FIG. 4) is required to be about 2 μm. This results in a magnetic pole
A large step portion a, b or a concave portion c is formed at 10. In the magnetic pole formed by the sputtering method or the like, the film thickness of the step portions a and b is smaller than that of the other flat portion, the cross-sectional area through which the magnetic flux flows is small, and magnetic saturation is likely to occur. Further, as shown in FIG. 4, as the number of layers of the coil is increased like the two-layer thin film coil structure, the step difference value of the step portions a and b increases. This causes a large deterioration in the magnetic permeability of the magnetic pole 10 in the step portion.
The above phenomenon is the main cause of the decrease in recording efficiency and reproducing efficiency in the thin film magnetic head.

磁気飽和を防ぐためには磁気ポール10の磁性膜を厚く
成膜することであるが、厚くなるとその下地材料との熱
膨張係数の相異,長時間スパッタなどの原因で磁気ポー
ル又は基板の亀裂,割れ、或いははく離などの弊害を招
く。さらに厚膜時の高精度なパターニングをむずかしく
するものである。
In order to prevent magnetic saturation, it is necessary to form a thick magnetic film of the magnetic pole 10. However, when the magnetic film becomes thicker, the difference in thermal expansion coefficient from the underlying material, cracks in the magnetic pole or the substrate due to long-time sputtering, etc. This causes harmful effects such as cracking or peeling. Further, it is difficult to perform highly accurate patterning when a thick film is formed.

一方磁気ポール段差部の透磁率劣化を防止する適切な
手段はなく、段差量を小さくする構造設計にゆだねられ
ている現状である。
On the other hand, there is no suitable means for preventing the deterioration of the magnetic permeability of the magnetic pole step portion, and the present situation is left to the structural design to reduce the step amount.

(2)磁気ポール10の保護層11の表面が平坦化された状
態においても、磁気記録媒体15と摺動するヘッド先端部
に露出する保護層11の膜厚が、最小でも磁気ポール10の
段差量だけ出現する。この結果ヘッド先端部に露出する
異質薄膜材料として、第4図の場合SiO2などから成る第
1の絶縁層2と保護11と磁気ポール10となり、磁気記録
媒体15との接触摺動に伴なうヘッド先端部の偏摩耗が生
じ易くなる。この偏摩耗量は磁気ポール10及び保護層11
の膜厚が増えるにつれて増大するものである。
(2) Even when the surface of the protective layer 11 of the magnetic pole 10 is flattened, the film thickness of the protective layer 11 exposed at the tip of the head sliding on the magnetic recording medium 15 is at least the level difference of the magnetic pole 10. Appears only in quantity. As a result, as the foreign thin film material exposed at the tip of the head, in the case of FIG. 4, the first insulating layer 2 made of SiO 2 and the like, the protection 11 and the magnetic pole 10 are formed, which are accompanied by contact sliding with the magnetic recording medium 15. Uneven wear on the tip of the head is likely to occur. This uneven wear amount is due to the magnetic pole 10 and the protective layer 11.
It increases as the film thickness increases.

(3)高密度ディジタル記録可能な磁気記録媒体は最近
高保磁力化に進んでいる。高保磁力化に対応して従来の
薄膜磁気ヘッド技術では薄膜コイル層の多層化,磁気ポ
ールの厚膜化で対処することになり上述した(1),
(2)の中で特に基板又は多層から成る薄膜層の亀裂,
割れ,はく離問題,高精度パターニングの困難性、ヘッ
ド先端の偏摩耗の問題,段差部の透磁率劣化が顕著とな
ってくる。
(3) The magnetic recording medium capable of high-density digital recording has recently been improved in coercive force. In order to increase the coercive force, the conventional thin film magnetic head technology is dealt with by increasing the number of thin film coil layers and increasing the thickness of the magnetic pole, as described above (1),
In particular, in (2) cracks in the substrate or thin film layers consisting of multiple layers,
The problems of cracking, peeling, difficulty of high-precision patterning, uneven wear of the head tip, and deterioration of the magnetic permeability of the stepped portion become significant.

本発明は上記問題点に鑑み、薄膜磁気ヘッドの記録効
率,再生効率の向上を図る中で、特に高密度ディジタル
記録再生可能な高保磁力を有する磁気記録媒体の適用を
可能とし、さらに偏摩耗特性を大幅に改善することので
きる高信頼性薄膜磁気ヘッドを提供するものである。
In view of the above problems, the present invention makes it possible to apply a magnetic recording medium having a high coercive force capable of recording and reproducing high density digital data, while improving recording efficiency and reproducing efficiency of a thin film magnetic head, and further, uneven wear characteristics. It is intended to provide a highly reliable thin film magnetic head capable of significantly improving the above.

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために本発明の薄膜磁気ヘッ
ドは、磁気ポールの段差部と段差によって発生する厚膜
の保護層を除去するように、段差部の発生原因となって
いたヘッド先端磁気ギャップ部とバック磁気ギャップ部
の凹部に高透磁率強磁性薄膜材を充填し、その表面が薄
膜コイルの最上位絶縁層の上面と同一平面となる様に最
適な製造プロセスに従って調整加工し、上記充填された
強磁性薄膜材と上記薄膜コイル最上位絶縁層上に高透磁
率を有するバルク状の強磁性基板を配置するものであ
る。この結果、先端磁気ギャップとバック磁気ギャップ
部に充填された強磁性薄膜材はバルク状の強磁性基板で
磁気的に連結されることになる。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the thin film magnetic head of the present invention has a step portion so that the step portion of the magnetic pole and the thick protective layer generated by the step are removed. The head magnetic gap and the recess in the back magnetic gap, which had been the cause, were filled with a high-permeability ferromagnetic thin film material, and it was optimal that the surface be flush with the upper surface of the uppermost insulating layer of the thin-film coil. A bulk-shaped ferromagnetic substrate having a high magnetic permeability is arranged on the filled ferromagnetic thin film material and the thin film coil uppermost insulating layer by adjusting and processing according to a manufacturing process. As a result, the ferromagnetic thin film material filled in the tip magnetic gap and the back magnetic gap is magnetically coupled by the bulk ferromagnetic substrate.

作用 本発明は上記した構成により最上位面にある薄膜コイ
ル絶縁層の形成後パターンエッチングされた段階で生じ
る大きな段差部又は凹部は先端磁気ギャップ部とバック
磁気ギャップ部で、これらの段差部又は凹部に高透磁率
強磁性薄膜材を充填することで、先端磁気ギャップ長と
磁気回路上磁気抵抗がほぼゼロの状態でバック磁気ギャ
ップを形成することができる。上記強磁性薄膜材は最上
位面の薄膜コイル絶縁層と同一平面となる様に平坦加工
され、それぞれ先端磁気ポールピースとバック磁気ポー
ルピースを形成し、この時点で強磁性薄膜材の段差は取
り除かれている。分離された先端磁気ポールピースとバ
ック磁気ポールピースは、その上に配置されたバルク状
の高透磁率強磁性基板で連結される。さらにこの強磁性
基板のもう一つの役割は従来構造で言われる保護基板と
しての動作である。以上の本発明によるヘッド構造によ
ると、従来の磁気ポールの如く、磁束伝搬経路上に段差
部が生じない、磁気ポール絶縁層が不要である、磁気ポ
ールの高精度パターニングを必要としないなどにより記
録効率,再生効率の向上と高信頼性及び優れた生産性を
期待することができる。
The present invention has the above-described structure, and the large step portions or recesses formed at the stage of pattern etching after the formation of the thin film coil insulating layer on the uppermost surface are the tip magnetic gap portion and the back magnetic gap portion. The back magnetic gap can be formed in a state where the tip magnetic gap length and the magnetic resistance on the magnetic circuit are almost zero by filling the high magnetic permeability ferromagnetic thin film material with. The above ferromagnetic thin film material is flattened so as to be flush with the thin film coil insulating layer on the uppermost surface to form a tip magnetic pole piece and a back magnetic pole piece, respectively. At this point, the step of the ferromagnetic thin film material is removed. Has been. The separated tip magnetic pole piece and back magnetic pole piece are connected by a bulky high-permeability ferromagnetic substrate arranged thereon. Furthermore, another role of this ferromagnetic substrate is the operation as a protective substrate, which is said in the conventional structure. According to the above-described head structure of the present invention, unlike the conventional magnetic pole, there is no stepped portion on the magnetic flux propagation path, the magnetic pole insulating layer is not required, and high-precision patterning of the magnetic pole is not required. It can be expected to improve efficiency, regeneration efficiency, high reliability and excellent productivity.

実施例 以下本発明の一実施例について第1図〜第3図を参照
しながら説明する。第3図は本発明の薄膜磁気ヘッドの
断面を概念的に示したものである。第3図において、40
と60はそれぞれバルク材から成る基板及び保護基板であ
る。50は、この両者間に設けられた複数の材料によって
積層構成されている薄膜層である。この薄膜層50には高
透磁率薄膜磁性材,薄膜コイル,絶縁層などが混成さ
れ、上記基板40,保護基板60と共働して磁気ヘッドを構
成している。70は外部電気回路との接続部材である。ヘ
ッド先端は目的に応じた形状で研削され、鏡面仕上げさ
れる。第3図において点線部80は磁気媒体摺動面であ
る。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 3 conceptually shows a cross section of the thin film magnetic head of the present invention. In FIG. 3, 40
Reference numerals 60 and 60 respectively denote a substrate made of a bulk material and a protective substrate. Reference numeral 50 is a thin film layer which is provided between the two and is laminated and composed of a plurality of materials. A high permeability thin film magnetic material, a thin film coil, an insulating layer and the like are mixed in the thin film layer 50, and cooperate with the substrate 40 and the protective substrate 60 to form a magnetic head. 70 is a connecting member for connecting to an external electric circuit. The tip of the head is ground and mirror-finished in a shape according to the purpose. In FIG. 3, a dotted line portion 80 is a magnetic medium sliding surface.

第1図は本発明の一実施例における2層4ターンコイ
ル構造の薄膜磁気ヘッドの断面図を示している。
FIG. 1 is a sectional view of a thin film magnetic head having a two-layer four-turn coil structure according to an embodiment of the present invention.

第1図において、20は高透磁率を有するMn−Zn単結晶
フェライト,Ni−Znフェライト等から成る強磁性基板で
あり、その表面は鏡面研摩されている。強磁性基板20上
に、SiO2,Al2O3,Si3N4などから成る第1の絶縁層21が
磁気ギャップ長に相当する膜厚で形成される。薄膜形成
手段としてはスパッタ法,プラズマCVD法などが一般的
である。この後エッチング技術によってバック磁気ギャ
ップとなる小窓22が開けられる。23は第1層目となる第
1の薄膜コイルで第1図では4ターン巻きであり、Cu,A
lなどの導電性金属体がスパッタ法,電気メッキ法等に
よって付着させた後、エッチング手法によりコイル形状
にパターニングされる。薄膜コイル23上には薄膜コイル
の絶縁を目的とした第2の絶縁層24が付けられている。
この第2の絶縁層24はSiO2,Al2O3,Si3N4などの他に耐
熱性ホトレジストを用いて層間絶縁材に使用することも
できる。第2の絶縁層24の表面は平坦化されている。25
は第2層目に形成される第2の薄膜コイルで、第1の薄
膜コイル23とは第2の絶縁層24に形成されたスルーホー
ル39で連結している。第2の薄膜コイル25上には第2の
絶縁層24と同一の製法で第3の絶縁層26が形成される。
この第3の絶縁層26も第2の絶縁層24と同じ様に適切な
手段で平坦化が施された後先端磁気ギャップ27とバック
磁気ギャップとなるスルーホール22の貫通孔を形成する
ため、第2,第3の絶縁層24,26を一括して所望の形状で
エッチングする。この時点で発生する最大のエッチング
段差は第1図に示す如くhである。この後センダスト,
アモルファス合金,パーマロイなどの高透磁率を有する
強磁性薄膜材をスパッタ法,電気メッキ法などを使って
段差h以上の膜厚で付着する。この強磁性薄膜材は適切
な手段(第2図を使って後述する)を用いて薄膜コイル
の最上位絶縁層(第1図の場合、第3の絶縁層26)の表
面と同一平面となる様に加工する。この加工により強磁
性薄膜材は先端磁気ポールピース28とバック磁気ポール
ピース29が形成される。この後先端磁気ポールピース28
とバック磁気ポールピース29の保護を目的として極めて
薄い保護層を形成しておくと良い。強磁性基板20と同一
材料から成る強磁性保護基板31が接着剤30によって接着
される。接着剤30は可能な限り薄い層で形成されること
が好ましく先端磁気ギャップ27長より充分薄くする必要
がある。この製法としてエポキシ系接着剤又強磁性保護
基板31に予め付着された比較的高融点をもつガラス膜,
SiO2膜などを溶融接着する方法があるが、設計に応じて
使い別けることである。38は磁気記録媒体である。
In FIG. 1, reference numeral 20 is a ferromagnetic substrate made of Mn-Zn single crystal ferrite, Ni-Zn ferrite or the like having a high magnetic permeability, and its surface is mirror-polished. A first insulating layer 21 made of SiO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 or the like is formed on the ferromagnetic substrate 20 with a film thickness corresponding to the magnetic gap length. As a thin film forming method, a sputtering method, a plasma CVD method, etc. are generally used. After this, a small window 22 serving as a back magnetic gap is opened by an etching technique. Reference numeral 23 is a first thin-film coil which is the first layer and has four turns in FIG.
A conductive metal body such as l is deposited by a sputtering method, an electroplating method, or the like, and then patterned into a coil shape by an etching method. A second insulating layer 24 is attached on the thin film coil 23 for the purpose of insulating the thin film coil.
The second insulating layer 24 can be used as an interlayer insulating material by using a heat resistant photoresist in addition to SiO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4, and the like. The surface of the second insulating layer 24 is flattened. twenty five
Is a second thin-film coil formed on the second layer, and is connected to the first thin-film coil 23 by a through hole 39 formed in the second insulating layer 24. A third insulating layer 26 is formed on the second thin-film coil 25 by the same manufacturing method as that for the second insulating layer 24.
Since the third insulating layer 26 is also flattened by an appropriate means in the same manner as the second insulating layer 24 to form a through hole of the rear magnetic tip 27 and the through hole 22 to be the back magnetic gap, The second and third insulating layers 24 and 26 are collectively etched into a desired shape. The maximum etching step generated at this point is h as shown in FIG. After this, sendust,
A ferromagnetic thin film material having a high magnetic permeability such as an amorphous alloy or permalloy is deposited with a film thickness equal to or larger than the step h using a sputtering method or an electroplating method. This ferromagnetic thin film material is flush with the surface of the uppermost insulating layer (third insulating layer 26 in FIG. 1) of the thin film coil using suitable means (discussed below with reference to FIG. 2). To process. By this processing, the tip end magnetic pole piece 28 and the back magnetic pole piece 29 are formed in the ferromagnetic thin film material. After this tip magnetic pole piece 28
It is advisable to form an extremely thin protective layer for the purpose of protecting the back magnetic pole piece 29. A ferromagnetic protection substrate 31 made of the same material as the ferromagnetic substrate 20 is adhered by an adhesive 30. The adhesive 30 is preferably formed in the thinnest possible layer, and needs to be sufficiently thinner than the length of the tip magnetic gap 27. As this manufacturing method, an epoxy adhesive or a glass film having a relatively high melting point previously attached to the ferromagnetic protective substrate 31,
There is a method of fusion bonding an SiO 2 film or the like, but it can be used properly according to the design. 38 is a magnetic recording medium.

第2図は第2,第3の絶縁層24,26が一括エッチングに
よって段差又はスルーホールが形成された以後の主要な
製造プロセスについて一例を示したものであり、第1図
と同一部材には同一番号を付している。
FIG. 2 shows an example of the main manufacturing process after the steps or through holes are formed in the second and third insulating layers 24 and 26 by collective etching. The same number is attached.

第2図(A)は高透磁率強磁性薄膜材32が厚さh′
(h′>h)で付着されている状態を示すものである。
この強磁性薄膜材32の表面は下地の形状を反映して段差
が生じている。強磁性薄膜材32の上に、表面が平坦にな
るようホトレジスト材33をコーティングする。この後イ
オンビーム34照射によりエッチングを行なう。イオンビ
ームの入射角度θはホトレジスト材33と強磁性薄膜材
32のエッチング速度が等しくなる様に調節される。エッ
チング深度は第2図(A)の点線のラインまで実施され
る。
In FIG. 2A, the high permeability ferromagnetic thin film material 32 has a thickness h '.
(H '> h) shows the state of being attached.
The surface of the ferromagnetic thin film material 32 has a step difference reflecting the shape of the base. A photoresist material 33 is coated on the ferromagnetic thin film material 32 so that the surface is flat. After that, etching is performed by irradiation with the ion beam 34. The incident angle θ 1 of the ion beam is the photoresist material 33 and the ferromagnetic thin film material.
The etching rates of 32 are adjusted to be equal. The etching depth is performed up to the dotted line in FIG.

同図(B)は先端磁気ポールピース28とバック磁気ポ
ールピース29が形成された時点で、不要な強磁性薄膜材
35を除去する工程を示している。不要な強磁性薄膜材35
の露出部以外はホトレジスト36で被覆し、イオンビーム
37で強磁性薄膜材35を除去する。この時イオンビーム入
射角θが調整される。
FIG. 3B shows an unnecessary ferromagnetic thin film material when the tip magnetic pole piece 28 and the back magnetic pole piece 29 are formed.
The process of removing 35 is shown. Unwanted ferromagnetic thin film material 35
Except for the exposed parts of the
At 37, the ferromagnetic thin film material 35 is removed. At this time, the ion beam incident angle θ 2 is adjusted.

同図(C)は強磁性保護基板31が樹脂又は強磁性基板
31に予め付着されたガラス膜,SiO2膜等を溶融接着され
た時点を示す。
In FIG. 6C, the ferromagnetic protection substrate 31 is a resin or a ferromagnetic substrate.
Figure 31 shows the time when the glass film, SiO 2 film, etc., which were previously attached, were melt-bonded.

以上のように構成された薄膜磁気ヘッドについて、以
下その動作について説明する。
The operation of the thin film magnetic head having the above structure will be described below.

本発明の最大の特徴は高透磁性磁性材で構成される磁
束伝送経路内に急激な段差が取り除かれていることであ
る。特に磁性薄膜の段差を取り除き、透磁率の劣化や磁
気飽和を押さえることである。第1図に示す本実施例に
従って詳しく説明する。
The greatest feature of the present invention is that abrupt steps are removed in the magnetic flux transmission path made of a highly permeable magnetic material. In particular, the step of the magnetic thin film is removed to suppress deterioration of magnetic permeability and magnetic saturation. A detailed description will be given according to this embodiment shown in FIG.

第2の薄膜コイル25上の第3の絶縁層26が第2図で説
明したプロセスによってエッチングされる。この結果、
先端磁気ギャップ27となる第1の絶縁層21上とバック磁
気ギャップとなる小窓22上に第3の絶縁層26による段差
又は凹部が生じる。この段差部又は小窓に高透磁率材を
充填することで先端磁気ポールピース28とバック磁気ポ
ールピース29が形成される。先端磁気ポールピース28は
ヘッド設計上重要な先端磁気ギャップ27とギャップデプ
スを形成する。一方バック磁気ポールピース29は強磁性
基板20と短絡し、上記両者間に発生する磁気抵抗をゼロ
に近づけ、磁気回路効率を上げている。強磁性保護基板
31は先端磁気ポールピース28とバック磁気ポールピース
29とを連結し閉磁路を形成する。すなわち記録時につい
てみると、薄膜コイル23,25に記録電流が流れると強磁
性保護基板31→先端磁気ポールピース28→強磁性基板20
→バック磁気ポールピース29→強磁性基板31の経路を流
れる誘導磁束が発生する。この結果先端磁気ギャップ27
から信号磁界が漏洩し、磁気記録媒体38に信号が記録さ
れる。次に再生時を考える。信号が書き込まれた磁気記
録媒体38からの信号磁束は、先端磁気ポールピース28→
強磁性保護基板31→パック磁気ポールピース29→強磁性
基板20の経路で流れ、薄膜コイル23,25と鎖交し、薄膜
コイル23,25の両端子間に鎖交する総磁束の時間変化に
応じた出力が誘導される。
The third insulating layer 26 on the second thin film coil 25 is etched by the process described in FIG. As a result,
A step or a recess is formed by the third insulating layer 26 on the first insulating layer 21 which will be the tip magnetic gap 27 and on the small window 22 which will be the back magnetic gap. The tip magnetic pole piece 28 and the back magnetic pole piece 29 are formed by filling the stepped portion or the small window with a high magnetic permeability material. The tip magnetic pole piece 28 forms a gap depth with the tip magnetic gap 27 which is important in head design. On the other hand, the back magnetic pole piece 29 is short-circuited with the ferromagnetic substrate 20, and the magnetic resistance generated between the two is brought close to zero to improve the magnetic circuit efficiency. Ferromagnetic protection substrate
31 is the tip magnetic pole piece 28 and the back magnetic pole piece
29 and are connected to form a closed magnetic circuit. That is, regarding recording, when a recording current flows through the thin-film coils 23 and 25, the ferromagnetic protective substrate 31 → the tip magnetic pole piece 28 → the ferromagnetic substrate 20.
→ Back magnetic pole piece 29 → Induction magnetic flux flowing in the path of the ferromagnetic substrate 31 is generated. As a result, the tip magnetic gap 27
The signal magnetic field leaks from the recording medium and a signal is recorded on the magnetic recording medium 38. Next, consider the time of playback. The signal magnetic flux from the magnetic recording medium 38 in which the signal is written is generated by the tip magnetic pole piece 28 →
Ferromagnetic protection substrate 31 → Pack magnetic pole piece 29 → Ferromagnetic substrate 20 in the path, interlink with the thin-film coils 23, 25, and change with time of the total magnetic flux interlinking between both terminals of the thin-film coils 23, 25. A corresponding output is induced.

以上のように本実施例によれば、段差部又は凹部に高
透磁性薄膜材を積層後、エッチングにより先端磁気ポー
ルピース28,バック磁気ポールピース29を形成し、さら
に高透磁率を有するバルク状の保護基板を重ね合わせる
構成により、 (1)磁束伝搬経路上に薄膜磁性体の段差部が除去さ
れ、薄膜磁性体の透磁率を劣化させることなく磁束伝搬
効率の高い磁気回路を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the tip magnetic pole piece 28 and the back magnetic pole piece 29 are formed by stacking the high-permeability thin film material on the step portion or the concave portion, and then forming the bulk magnetic material having a high magnetic permeability. (1) It is possible to realize a magnetic circuit having high magnetic flux propagation efficiency without degrading the magnetic permeability of the thin film magnetic body by removing the stepped portion of the thin film magnetic body on the magnetic flux propagation path. it can.

(2)ヘッド先端部での磁気飽和を起こすことなくギャ
ップデプスを任意に設定できる。
(2) The gap depth can be arbitrarily set without causing magnetic saturation at the head tip.

(3)従来構造の如く、磁気ポール上に非磁性体から成
る保護基板を別途使用する必要はなく、保護基板自身を
磁気回路の一部として動作するよう兼用せしめることが
でき製造工程を短縮できる。
(3) Unlike the conventional structure, it is not necessary to separately use a protective substrate made of a non-magnetic material on the magnetic pole, and the protective substrate itself can be used so as to operate as a part of the magnetic circuit, and the manufacturing process can be shortened. .

(4)従来構造にみられる磁気ポールと保護基板との間
に段差量以上の薄膜保護層を介在させる必要がないこと
から、磁気記録媒体と摺動するヘッド先端に露出する薄
膜層の厚さが減少し、偏摩耗特性を大幅に向上させるこ
とができる。また数10μmを必要としていたこの薄膜保
護層(例えばSiO2)と強磁性基板又は薄膜磁性体との熱
膨張係数の大きな相異から、薄膜保護層の成膜中は成膜
後に生じる基板の亀裂,ひび割れ,薄膜層のはく離など
薄膜保護層の介在に伴なうトラブルから完全に解放され
る。
(4) The thickness of the thin film layer exposed at the tip of the head that slides on the magnetic recording medium does not need to be interposed between the magnetic pole and the protective substrate, which is seen in the conventional structure. Can be reduced, and uneven wear characteristics can be significantly improved. Also, due to the large difference in thermal expansion coefficient between the thin film protective layer (eg, SiO 2 ) which required several tens of μm and the ferromagnetic substrate or the thin film magnetic material, cracks in the substrate that occur after the thin film protective layer is formed. , Cracks, peeling of the thin film layer, and other troubles associated with the inclusion of the thin film protective layer are completely eliminated.

(5)従来構造に比べ薄膜磁性体のヘッドチップに占め
る面積が大幅に低下していることから、薄膜特有の内部
応力を低減でき、高透磁性を保持することができる。
(5) Since the area occupied by the thin film magnetic material in the head chip is significantly reduced as compared with the conventional structure, the internal stress peculiar to the thin film can be reduced and high magnetic permeability can be maintained.

なお実施例ではシングルトラック構造にて説明してき
たが、マルチトラックヘッドにおいても同様のことが言
える。
In the embodiment, the single track structure has been described, but the same applies to the multi-track head.

発明の効果 本発明は、エッチング手法により表面が平坦な先端磁
気ポールピースとバック磁気ポールピースを形成し、そ
の上部にバルク状の強磁性保護基板を重ねることによ
り、薄膜磁性体の段差部を取り除くことができ、記録効
率或いは再生効率の向上に寄与できる。さらに厚膜の保
護層も除去することができ、偏摩耗特性の向上,生産歩
留りの改善,製造工程の短縮化など、数々の優れた効果
を得ることのできる薄膜磁気ヘッドを実現できるもので
ある。
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention removes a stepped portion of a thin film magnetic body by forming a tip magnetic pole piece and a back magnetic pole piece having flat surfaces by an etching method, and stacking a bulk ferromagnetic protection substrate on top of them. Therefore, the recording efficiency or the reproducing efficiency can be improved. Further, the thick protective layer can be removed, and a thin film magnetic head can be realized which can achieve various excellent effects such as improved uneven wear characteristics, improved production yield, and shortened manufacturing process. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの断
面図、第2図は本発明の製造プロセスの一例を示す工程
図、第3図は本発明を説明するための概念図、第4図は
従来の薄膜磁気ヘッドの断面図である。 20……強磁性基板、21……第1の絶縁層、22……小窓、
23……第1の薄膜コイル、24……第2の絶縁層、25……
第2の薄膜コイル、26……第3の絶縁層、27……先端磁
気ギャップ、28……先端磁気ポールピース、29……バッ
ク磁気ポールピース、31……強磁性保護基板、32,35…
…強磁性薄膜材、33,36……ホトレジスト、34,37……イ
オンビーム、38……磁気記録媒体、39……スルーホー
ル、40……基板、50……薄膜層、60……保護基板、70…
…接続部材。
FIG. 1 is a sectional view of a thin film magnetic head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a process drawing showing an example of a manufacturing process of the present invention, FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the present invention, and FIG. The figure is a cross-sectional view of a conventional thin film magnetic head. 20 ... ferromagnetic substrate, 21 ... first insulating layer, 22 ... small window,
23 …… first thin film coil, 24 …… second insulating layer, 25 ……
Second thin-film coil, 26 ... Third insulating layer, 27 ... Tip magnetic gap, 28 ... Tip magnetic pole piece, 29 ... Back magnetic pole piece, 31 ... Ferromagnetic protective substrate, 32, 35 ...
… Ferromagnetic thin film material, 33, 36 …… Photoresist, 34, 37 …… Ion beam, 38 …… Magnetic recording medium, 39 …… Through hole, 40 …… Substrate, 50 …… Thin film layer, 60 …… Protective substrate , 70 ...
... connection member.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】バルク状高透磁率強磁性基板上に第1の絶
縁層を形成し、上記絶縁層上に薄膜コイルと上記薄膜コ
イルの絶縁層を順次積層し、かつ上記薄膜コイル絶縁層
の最上位面と同一平面になるよう高さを調整加工された
平坦な先端磁気ポールピースとバック磁気ポールピース
と、上記平面上に配置されたバルク状高透磁率強磁性保
護基板と上記強磁性基板との主要部材で構成された磁気
回路を有し、上記薄膜コイルは上記第1の絶縁層又は上
記コイル絶縁層で形成される先端磁気ギャップに磁界を
発生し、かつ磁気記録媒体上の信号を読み取るよう巻回
された構造の薄膜磁気ヘッド。
1. A first insulating layer is formed on a bulky high-permeability ferromagnetic substrate, a thin film coil and an insulating layer of the thin film coil are sequentially laminated on the insulating layer, and a thin film coil insulating layer is formed. A flat tip magnetic pole piece and a back magnetic pole piece whose height is adjusted to be flush with the uppermost surface, a bulk high magnetic permeability ferromagnetic protective substrate and the ferromagnetic substrate arranged on the plane. And the thin film coil generates a magnetic field in the tip magnetic gap formed by the first insulating layer or the coil insulating layer, and the signal on the magnetic recording medium is generated. A thin film magnetic head with a structure wound to read.
【請求項2】高透磁率強磁性保護基板の接合面側には予
めSiO2膜,低融点ガラス膜の順で積層付着され熱融着法
により強磁性基板と接合することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の薄膜磁気ヘッド。
2. A high-permeability ferromagnetic protection substrate, wherein a SiO 2 film and a low-melting point glass film are laminated in advance on the bonding surface side and bonded to the ferromagnetic substrate by a heat fusion method. The thin film magnetic head according to claim 1.
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