JP2531145B2 - 薄膜磁気ヘツド - Google Patents

薄膜磁気ヘツド

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JP2531145B2
JP2531145B2 JP61194034A JP19403486A JP2531145B2 JP 2531145 B2 JP2531145 B2 JP 2531145B2 JP 61194034 A JP61194034 A JP 61194034A JP 19403486 A JP19403486 A JP 19403486A JP 2531145 B2 JP2531145 B2 JP 2531145B2
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109Details

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばビデオフロッピーディスク等に情報
を書き込みあるいは読み出しするのに好適な薄膜磁気ヘ
ッドに関し、詳細には磁気回路を構成する磁性膜の改良
に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、基板上に絶縁膜を介してコイル導体及び磁
性膜を積層してなる薄膜磁気ヘッドにおいて、 前記下部磁性膜及び上部磁性膜の少なくとも一方をFe
-Ga-Si系軟磁性薄膜で構成することにより、 磁性薄膜の磁気特性を向上し、記録再生効率の向上を
図ろうとするものである。
〔従来の技術〕
一般に、磁気テープや磁気ディスク等の磁気記録媒体
に情報を高密度に記録する装置として薄膜磁気ヘッドが
知られている。
上記薄膜磁気ヘッドは、磁気コアにFe-Al-Si系合金を
使用しているので高周波数領域での透磁率が高くしかも
飽和磁束密度が高いこと、ギャップ厚のコントロールが
容易であること、デプス近傍が薄く急峻な磁界が形成で
きるので記録の高密度化に適していること、ウエハ上に
多数のヘッドを一括形成するため均質なヘッドを大量生
産できること、等の利点を有しており、高密度記録が可
能な磁気ヘッドとして実用化されている。
一方、情報の記憶手段である磁気記録媒体は、上述の
高密度記録化に伴って、高抗磁力化の方向にあり、記録
再生波長も短波長化の一途をたどっている。したがっ
て、上記薄膜磁気ヘッドにおいても、より一層の飽和磁
束密度を有する磁気コア材を用い、また狭ギャップ化を
進める等、上記の高密度記録化への対応を図る必要があ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上記薄膜磁気ヘッドを構成する磁性薄膜と
しては、従来よりFe-Al-Si系合金,Fe-Ni系合金,強磁性
非晶質合金等の高飽和磁束密度,高透磁率材料が多用さ
れている。
しかしながら、上記磁性材料をコア材とした薄膜磁気
ヘッドでは、より一層の狭ギャップ化を図ろうとした場
合に良好な記録再生特性が得難くなっている。
例えば、作動ギャップのギャップ長を0.30〜0.34μm
とし、磁性薄膜としてFe-Al-Si系合金(飽和磁束密度Bs
が11000ガウス)を使用した薄膜磁気ヘッドでは、周波
数特性(7MHz対11MHzの出力比)は良いが、色信号いわ
ゆるクロマ信号(1.2MHz)の出力が小さくなり満足でき
るヘッド特性が得られなくなっている。かかる状況よ
り、現状では上記ギャップ長を大きく設定し(例えば0.
35〜0.40μm程度)、周波数特性を犠牲にしクロマ信号
の出力を確保している。
また、上記Fe-Al-Si系合金の熱膨張係数は150〜160×
10-7/℃であり、基板(Mn-Znフェライト)の熱膨張係
数115〜120×10-7/℃と大きく異なるので、ヘッド作成
過程で基板にそりを発生し易い。この基板のそりは、各
膜のパターニング精度を劣化させ、ヘッド特性や歩留ま
りの低下の大きな原因となっている。
かかる状況より、本発明は提案されたものであり、磁
気回路を構成する磁性薄膜の磁気特性を向上し、記録再
生効率の向上を図ることを目的とし、さらにはヘッドの
作成過程において基板にそり等を解消し歩留まりが良好
な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、上述の薄膜磁気ヘッドの記録再生効率
の向上を図るために、特に作動ギャップを構成し記録・
再生に関与する磁性膜について検討を重ねた結果、Fe-G
a-Si系軟磁性薄膜が高い飽和磁束密度を有することよ
り、薄膜磁気ヘッドの磁性薄膜として有用であるとの知
見を得るに至った。
本発明の薄膜磁気ヘッドは、このような知見に基づい
て完成されたものであって、基板上に下部磁性膜,コイ
ル導体及び上部磁性膜が絶縁膜を介して順次積層されて
なる薄膜磁気ヘッドにおいて、前記下部磁性膜及び上部
磁性膜の少なくとも一方がFe-Ga-Si系軟磁性薄膜である
ことを特徴とするものである。
〔作用〕
Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜は、その飽和磁束密度が略1300
0ガウスであり、Fe-Al-Si系合金(11000ガウス)よりも
大きいことより、記録時にヘッド飽和が起き難く、従っ
てヘッドの狭ギャップ化が可能となる。
また、上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜の熱膨張係数は略13
0×10-7/℃であり、基板(Mn-Znフェライト)の熱膨張
係数(115〜120×10-7/℃)にかなり近づくため、ヘッ
ドの作成過程で基板にそりが発生することがなくなる。
〔実施例〕
以下、本発明を適用した薄膜磁気ヘッドの実施例につ
いて図面を参照しながら説明する。
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、第1図及び第2
図に示すように、基板(1)上に下部磁性膜(11)が形
成され、さらにフロントギャップ部やバックギャップ部
を除いてSiO2等よりなる第1の絶縁膜(2)が形成され
ている。
上記基板(1)として、本実施例ではMn-Znフェライ
トやNi-Znフェライト等の強磁性酸化物基板を使用した
が、これに限定されず、セラミック等の非磁性基板を使
用しても良い。
上記第1の絶縁層(2)上には、CuあるいはAl等の導
電金属材料よりなる第1のコイル導体(3)が、所定の
間隔をもって複数ターン(本実施例では3ターン)を有
する渦巻状に形成されている。このコイル導体(3)
は、通常、上記導電金属材料を基板(1)全面に被着し
た後、パターンエッチングを施すことにより形成され
る。
さらに、上記第1のコイル導体(3)を被覆するよう
に第2の絶縁層(4)が被着形成され、上記第1のコイ
ル導体(3)と同一の巻回方向を有し、上記第2の絶縁
層(4)に形成されたコンタクト窓部(5)を介して上
記第1のコイル導体(3)と電気的に接続された第2の
コイル導体(6)が形成されている。この第2のコイル
導体(6)も渦巻状で、この例では3ターンを有してい
る。したがって、これら第1のコイル導体(3)と第2
のコイル導体(6)とは、合わせて6ターンのスパイラ
ル2層重ね巻線構造となっている。なお、これらコイル
導体としては、前述のスパイラル多層巻線構造に限られ
ず、ヘリカル型,ジグザグ型等、如何なる巻線構造であ
ってもよい。
上記第2のコイル導体(6)には、上記第1のコイル
導体(3)と同様、後述の上部磁性膜との絶縁を図るた
めに、第3の絶縁層(7)が形成されている。
そして、上記第3の絶縁層(7)上には、上記強磁性
酸化物よりなる基板(1)との共働で磁気回路を構成す
る上部磁性膜(8)が被着形成されている。この上部磁
性膜(8)は、上記各コイル導体(3),(6)の渦巻
の中央部から、基板(1)の磁気記録媒体対接面近傍に
跨がって被着形成され、上記渦巻の中央部では、各絶縁
層(2),(4),(7)に設けられた窓部(9)を介
して基板(1)と接続され、バックギャップを構成する
とともに、磁気記録媒体対接面近傍では、SiO2やTa2O5
等のギャップスペーサ(10)を挟んで基板(1)と対向
し、作動ギャップGを構成するようになっている。
さらにまた、図示していないが、通常は上述のコイル
導体(3),(6)や上部磁性膜(8)等により構成さ
れる磁気回路部を保護し磁気記録媒体に対する当りを確
保するための保護板が、低融点ガラス等を接着剤として
融着接合されている。
このように構成される本発明の薄膜磁気ヘッドにおい
ては、上記下部磁性膜(11)及び上部磁性膜(8)少な
くとも一方がFe-Ga-Si系軟磁性薄膜により構成されてい
る。
上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜において、所定の磁気特性
を確保するために、基本成分であるFe,Ga,Siについて
は、Ga1〜23原子%,Si9〜31原子%,残部Feとする。但
し、Feの含有量は68〜84原子%の範囲である。これら基
本成分が上記範囲を外れると、飽和磁束密度,透磁率,
抗磁力等の磁気特性を確保することが難しくなる。
すなわち、上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜の組成を、 FeaGabSic (但し、a,b,cはそれぞれ組成比を原子%として表
す。) とした場合に、その組成範囲は、 68≦a+b≦84 1≦b≦23 9≦c≦31 a+b+c=100 なる関係を満足するものとする。
また、上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜において、Feの一部
をCoが置換してもよい。この場合、Coの増加とともに飽
和磁束密度のみならず耐蝕性,耐摩耗性が向上するが、
Co置換量が多過ぎると飽和磁束密度の劣化が顕著になる
ばかりか、軟磁気特性も悪化するので、Feに対するCo置
換量は0〜15原子%に抑えるのが好ましい。
すなわち、上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜の組成を、 FedCoeGafSig (但し、d,e,f,gはそれぞれ組成比を原子%として表
す。) とした場合に、その組成範囲は、 68≦d+e≦84 0<e≦15 1≦f≦35 1≦g≦35 d+e+f+g=100 なる関係を満足するものとする。
また、上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜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)を基本組成とする合金にTi,Cr,M
n,Zr,Nb,Mo,Ta,W,Ru,Os,Ir,Re,Ni,Pd,Pt,Hfの少なくと
も1種を添加しても良い。
すなわち、上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜の組成を、 FehCoiGajSikML (但し、h,i,j,k,lはそれぞれ組成比を原子%として表
し、MはTi,Cr,Mn,Zr,Nb,Mo,Ta,W,Ru,Os,Ir,Re,Ni,Pd,P
t,Hfの少なくとも1種を表す。) とした場合に、その組成範囲が、 68≦h+i≦84 0≦i≦15 1≦j≦23 6≦k≦31 0.5≦1≦6 h+i+j+k+l=100 なる関係を満足するFe-Ga-Si系軟磁性薄膜としても良
い。上記添加元素Mの添加量を0.5〜6原子%としたの
は、添加量が0.5原子%未満では耐摩耗性や耐蝕性の改
善に十分な効果が期待できず、一方、添加量が6原子%
を越えると軟磁気特性の劣化や飽和磁束密度の減少をも
たらし好ましくない。但し、添加元素Mを2種以上使用
する場合には、各添加元素の添加量はそれぞれ0〜5原
子%の範囲内とするのが好ましい。
なお、これら何れの場合にも、上記組成式中、Gaの一
部がAlで置換されていてもよく、またSiの一部がGeで置
換されていてもよい。
ここで、上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜の形成方法として
は、従来公知の種々の方法が考えられるが、なかでも真
空薄膜形成技術の手法が好適である。
この真空薄膜形成技術の手法としては、スパッタリン
グやイオンプレーティング,真空蒸着法,クラスター・
イオンビーム法等が挙げられる。特に、酸素ガスあるい
は窒素ガスを含む不活性ガス(Arガス等)雰囲気中でス
パッタリングを行い、得られる軟磁性薄膜の耐蝕性等を
より一層改善するようにしても良い。
また、上記各成分元素の組成を調節する方法として
は、 i)各成分元素を所定の割合となるように秤量し、これ
らをあらかじめ例えば高周波溶解炉等で溶解して合金イ
ンゴットを形成しておき、この合金インゴットを蒸発源
として使用する方法、 ii)各成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸発源
の数で組成を制御する方法、 iii)各成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸発
源に加える出力(印加電圧)を制御して蒸発スピードを
コントロールし組成を制御する方法、 iv)合金を蒸発源として蒸着しながら他の元素を打ち込
む方法、 等が挙げられる。
なお、上述の真空薄膜形成技術等により膜付けされた
軟磁性薄膜は、そのままの状態では保磁力が若干高い値
を示し良好な軟磁気特性が得られないので、熱処理を施
して膜の歪を除去し、軟磁気特性を改善することが好ま
しい。
このような組成のFe-Ga-Si系軟磁性薄膜はこの飽和磁
束密度が略13000ガウスと大きいので、記録時に作動ギ
ャップG近傍以外の部分が磁気的に飽和し難くなる。こ
のため、作動ギャップGの狭隘化が可能となるととも
に、高抗磁力磁気記録媒体(1500Oe程度)に対して優れ
た記録再生特性を示す。
また、上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜の熱膨張係数は略13
0×10-7/℃であり、従来から多用されているMn-Znフェ
ライトの基板(1)の熱膨張係数115〜120×10-7/℃と
略同程度となるので、これら膜(11),(8)の成膜に
発生する膜応力等に起因する基板(1)のそりが解消で
きる。したがって、コイル導体(3),(6)や上部磁
性膜(8)等のパターニングを基板(1)が平坦な状態
で行えるので、マスクのずれ等がなくなり、均一な品質
の薄膜磁気ヘッドを得ることができる。特に近年では、
基板(ウエハ)大型化を図り一層の量産化を図る傾向に
あり、上述の基板のそりは大きな問題となっているが、
本発明を適用することにより有効に除去できる。
また、上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜は、耐摩耗性や耐蝕
性にも優れているので、ヘッドの寿命が伸び、長期に亘
って良好な記録再生特性が持続できる。しかも、高密度
記録に要求される媒体とヘッドとの相対速度の上昇に対
しても、初期のヘッドの電磁変換特性を長時間維持でき
る。したがって、磁気記録媒体対接面の偏摩耗等による
スペーシングロスが解消できるので、高周波数領域の記
録再生には好適となる。
さらに、本発明は従来の構造、製法、工程等を何等変
更することなく実施できるので、この実用価値は極めて
高いといえる。
さらに、本発明者等の実験によれば、磁性薄膜(1
1),(8)に上記Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜を用い、作動
ギャップGのギャップ長を0.35〜0.4程度に設定し周波
数特性の若干の劣化を許容することにより、各磁性薄膜
(11),(8)の膜厚を10〜15%程度薄く設定できるこ
とが確認された。したがって、Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜を
磁気コアとして使用することにより、成膜時間やエッチ
ング時間等の短縮が可能となるので、製造上のメリット
は図り知れない。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明
は、この実施例に限定されず本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で、従来公知の如何なる薄膜磁気ヘッドにも適用で
きることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかなように、本発明の薄膜磁気
ヘッドにおいては、磁気回路を構成する磁性薄膜をFe-G
a-Si系軟磁性薄膜としているので、飽和磁束密度が大幅
に向上し狭ギャップ化が可能となるとともに、高抗磁力
磁気記録媒体に対して優れた記録再生特性を示す薄膜磁
気ヘッドが提供できる。
また、本発明によれば、薄膜磁気ヘッドの製造プロセ
スの変更は必要なく、生産効率の低下や精度の低下等の
心配はない。
さらに、ヘッドの作成過程における基板のそりが有効
に除去できるので、パターニング精度に優れ、ヘッド特
性が均一な薄膜磁気ヘッドを歩留まり良く製造できる。
さらに、Fe-Ga-Si系軟磁性薄膜は、耐蝕性や耐摩耗性
にも優れているので、薄膜磁気ヘッドの耐久性の点でも
有利である。
これらの利点は、薄膜磁気ヘッドの構成に由来する小
型化の容易性,高生産性,高信頼性,高密度記録化等の
特徴と相俟って薄膜磁気ヘッドの性能の向上に有効に働
き、実用価値の高い薄膜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薄膜磁気ヘッドの一例を示す
要部拡大平面図であり、第2図は第1図A−A線におけ
る要部拡大断面図である。 1……基板 3,6……コイル導体 8……上部磁性膜 11……下部磁性膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 和彦 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 早川 正俊 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 石川 理 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−234509(JP,A) 特開 昭62−78805(JP,A) 特開 昭62−104105(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に下部磁性膜,コイル導体及び上部
    磁性膜が絶縁膜を介して順次積層されてなる薄膜磁気ヘ
    ッドにおいて、 前記下部磁性膜及び上部磁性膜の少なくとも一方が、以
    下のからのいずれかの組成からなるFe-Ga-Si系軟磁
    性薄膜であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 FeaGabSic (但し、a,b,cはそれぞれ組成比を原子%として表し、6
    8≦a+b≦84、1≦b≦23、9≦c≦31、a+b+c
    =100である。) FedCoeGafSig (但し、d,e,f,gはそれぞれ組成比を原子%として表
    し、68≦d+e≦84、0<e≦15、1≦f≦35、1≦g
    ≦35、d+e+f+g=100である。) FehCoiGajSikMl (但し、h,i,j,k,lはそれぞれ組成比を原子%として表
    し、MはTi,Cr,Mn,Zr,Nb,Mo,Ta,W,Ru,Os,Ir,Re,Ni,Pd,P
    t,Hfの少なくとも一種を表す。また、68≦h+i≦84、
    0≦i≦15、1≦j≦23、6≦k≦31、0.5≦1≦6、
    h+i+j+k+l=100である。)
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