JP2658638B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜磁気ヘッドに係わ
り、特に高密度磁気記録に好適な薄膜磁気ヘッドに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】最初に、図８を参照して従来の薄膜磁気
ヘッド２０の構造と製造方法を説明する。基板２１上に
磁性膜を形成し、フォトリソグラフィーやエッチングに
より下コア２２を形成する。下コア２２上に端部が（磁
気）ギャップ２３となるように非磁性材２４を形成す
る。次に、絶縁層２５，導体層を形成し、フォトリソグ
ラフィーやエッチング法等を用いて、コイルパターン２
６とする。コイルパターン２６が形成され段差のついた
コイル形成面上に、絶縁層２７，磁性層を形成して、上
コア２８とする。

【０００３】従来の薄膜磁気ヘッド２０においては、絶
縁層２５と段差のあるコイルパターン２６上に、絶縁層
２７を形成し、さらにこの絶縁層２７の上に、上コア２
８を形成しているので、層を重ねるごとに、その段差は
大きくなる。例えば、通常の両コアの厚さが約５μm 、
コイルパターンの厚さが約３μmの場合、上コア形成直
前においては、段差は１０μm にまで達する。

【０００４】このような段差がある面上においては、フ
ォトリソグラフィーによる解像度が極端に悪くなり、段
差の大きさ程度の解像度が限度であった。そのため、コ
イルの巻数を多くするために、コイルパターン２６のピ
ッチ間隔を小さく形成しようとしても解像度が悪いた
め、小さくできない。その結果、その上下に形成する上
下コア２２、２８の長さを大とする必要があり、磁路長
の増加により磁気抵抗が高くなり、薄膜磁気ヘッドとし
ては、性能が悪くなるという問題点があった。

【０００５】このような問題点を解決したものとして、
本出願人が先に出願した特開平３−５８３０８号公報記
載の薄膜磁気ヘッドがある。これは、図９に示すよう
に、絶縁層にエッチングによりコア形状の溝を形成し、
その溝に磁性体を充填し、表面を平坦化し、それを積み
重ねて磁気回路を形成した薄膜磁気ヘッド３０である。
３１，３２ａ，３２ｂ，３３は磁性体からなるコア、３
５はコイルパターン、３６，３７，３８は絶縁層、３９
は磁気ギャップである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記薄膜磁気ヘッド３
０には以下のような問題点があり、高性能で信頼性の高
い薄膜磁気ヘッドを提供することが困難であった。通
常、ヘッドが媒体と対向する面（スライダ面）からギャ
ップが開き始めるところまでを寿命寸法またはギャップ
深さと呼び（図９及び図１０中のｌ）、これが大きけれ
ば磨耗によるヘッド寿命は伸びる。しかし、大きすぎる
と磁気抵抗が大きくなるため記録時はギャップ先端での
漏れ磁束が減少して効率が落ち、再生時は出力が減少す
るため、適当な長さに設定する必要がある。例えば磁気
ディスク用浮動ヘッドの場合、寿命寸法は一般に１μｍ
前後に設定される。しかし、図１０のように、寿命寸法
を短く設定するほど中間コアの媒体対向面と垂直方向の
厚みが薄くなるため、磁極の一部が飽和しやすい。

【０００７】また、図９のような薄膜磁気ヘッド３０
においては、コア状の溝を例えば反応性ドライエッチン
グ（ＲＩＥ）によって加工するため，エッチング側壁が
垂直形状となり易く，そこに埋込み形成された磁性体
（コア）断面も垂直となり、１層分のコアはブロック状
を呈する。そして、このようなブロック状のコアを積み
重ねることにより、全体としてリング状の磁気回路を形
成するので、角張ったコア断面形状を有することとな
り、図８に示した薄膜磁気ヘッドの磁束（図中のＧ１）
と比較して磁束（図中のＧ２）が磁気ギャップ先端に集
中しにくい。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために、下コア，上コア，これらを接続する中間
コアが絶縁層中の磁性体により構成され、前記各コアの
接続面を含む前記各絶縁層の表面が略平坦であって、前
記コアの接続部にギャップを形成してなる薄膜磁気ヘッ
ドにおいて、ギャップを挟むコアの間で、ギャップ上の
媒体対向面からギャップ深さ分だけ引き込んだ箇所に、
ギャップ層より厚いスペーサ層を形成した薄膜磁気ヘッ
ドを提供するものである。

【０００９】上記のように構成された薄膜磁気ヘッドに
おいては、ギャップ層より厚いスペーサによりギャップ
を挟むコアの媒体対向面からの垂直方向の厚みＬが寿命
寸法ｌよりも薄くならないので（Ｌ＞ｌ）、コアの部分
的な磁束飽和がない。また、ギャップを挟むコアの間に
スペーサ層を形成したので、磁束の漏れが減少する。

【００１０】

【実施例】本発明になる薄膜磁気ヘッドの一実施例を以
下図面と共に詳細に説明する。本薄膜磁気ヘッドは、絶
縁層にエッチングによりコア形状の溝を形成し、その溝
に磁性体を充填し表面を平坦化し、それを積み重ねて磁
気回路を形成するものであり、さらに、磁気ギャップ層
を挟む磁性体層（コア）の間にギャップ層より厚いスペ
ーサ層を形成したものである。

【００１１】［実施例１］第１図は本発明になる薄膜磁
気ヘッド１を示す概略断面図である。同図に示すよう
に、基板２上には平坦な下部絶縁層３が形成されてお
り、この下部絶縁層３に形成された溝に磁性材が充填さ
れ、前記下部絶縁層３と段差なく平坦に形成された下コ
ア４が形成されている。

【００１２】下部絶縁層３上には中間絶縁層５が形成さ
れており、この中間絶縁層５の端部（記録媒体対向面
６）には（磁気）ギャップ７を介して、磁性材からなる
中間コア８ａが下コア４と近接するように埋設され、こ
の中間コア８ａと距離を隔てた内側には磁性材からなる
中間コア８ｂが下コア４と直接接合するように埋設され
ている。中間絶縁層５の内部には、平面的なコイルパタ
ーン１０が前記中間コア８ｂを取り巻くように螺旋状に
埋設されている。コイルパターン１０の一端部は、上部
絶縁層１１に穿設されたスルーホール内に埋められた導
体１２を介して、外部のリード線１３と接合し、外部装
置と電気的な接続が可能となっている。なお、１５はコ
イルパターン１０と上コア９との絶縁層である。

【００１３】また、前記中間絶縁層５の上には上部絶縁
層１１が形成され、この上部絶縁層１１には両端部が中
間コア８ａ及び８ｂと接合するように上コア９が形成さ
れ、前記下コア４と共に磁気回路を形成している。さら
に、ギャップ７を挟む下コア４と中間コア８ａの間で、
ギャップ上の媒体対向面６からギャップ深さ１の分だけ
引き込んだ箇所に、下コア４上でギャップ（層）７（厚
さｔ）より厚いスペーサ層１４（厚さｓ）が形成されて
いる（ｔ＜ｓ）。媒体対向側のスペーサ層１４の端部１
４ａの厚みはヘッド先端部（記録媒体対向面６、ギャッ
プ７に接する側）に向かって減少し、スペーサ層１４の
端部１４ａはテーパ状である。

【００１４】このように、本発明になる薄膜磁気ヘッド
１においては、平坦な３つの絶縁層、すなわち、下部絶
縁層３、中間絶縁層５、上部絶縁層１１が積み重ねら
れ、これら絶縁層内の所定の個所に形成された磁性層が
接続され磁気回路を形成しているため、段差のない各絶
縁層面でフォトリソグラフィが可能となる。よって、寸
法精度の優れた小型のコイルパターン・磁気コアが得ら
れるので、磁気抵抗が低く、性能の良い薄膜磁気ヘッド
を得ることが可能となる。

【００１５】さらに、寿命寸法（図中のｌ）を短く設定
しても、スペーサ１４により中間コア８ａの媒体対向面
からの垂直方向の厚みＬが薄くならないので、コアの部
分的な磁束飽和がなく、高抗磁力媒体に記録が可能とな
る。また、スペーサ（層）１４を形成することにより磁
束の漏れを減少することができるので、効率の良い記録
特性が得られる。さらに、スペーサ１４の端部１４ａを
テーパ形状にすることにより、ヘッド先端部分（ギャッ
プ近傍）の磁界がギャップ先端に集中するので、効率の
良い書き込みが可能となる。

【００１６】次に、薄膜磁気ヘッド１の製造方法につい
て、図６及び図７を参照して説明する。 第１工程（図６のＡ） 基板２にSiO2，TiO2，WO3 等の絶縁層３を１〜１０μm
の厚さに、スパッタ，蒸着，ＣＶＤ等により形成し、フ
ォトリソグラフィーとエッチングにより、コア形状の溝
４Ｘを形成する。

【００１７】第２工程（図６のＢ） Fe，Co，Niを主成分とした軟磁性薄膜をスパッタ，蒸
着，ＣＶＤ，めっき等により前記溝４Ｘの深さより厚く
形成し、研磨により上部の余分な磁性層を除去して表面
を平坦化し、下コア４とする。

【００１８】第３工程（図６のＣ） エッチング剤、例えばCF4 によるドライエッチングに対
してエッチングレートの低い材料（例えば、CaTiO3，Ba
TiO3，ZrO2，α-Fe2O3等）を、１〜数μm の厚さでスパ
ッタ等により成膜し、イオンミリング等の方法により中
間コア（８ａ，８ｂ）と下コア４が接続する部分を除去
する。この層がスペーサ１４（厚さｓ）となる。また、
スペーサ１４の端部１４ａをテーパ形状にすることによ
って、磁界をより急峻にすることができる。テーパ形状
は、イオンミリング加工時にイオンビーム入射角を適当
に選んでやることにより容易に得られる。

【００１９】第４工程（図６のＤ） 下コア４，スペーサ１４上に、SiO2，TiO2，WO3 等の絶
縁層５を１〜５μm 形成する。

【００２０】第５工程（図６のＥ） 絶縁層５中に、コアと同じようにコイル状の溝をエッチ
ングにより形成し、Cu，Al，Au，Ag等の導体膜を蒸着，
スパッタ，めっき等により形成して、研磨により上層の
余分な導体を除去して表面を平坦化し、コイル１０とす
る。このコイル溝の形成時、スペーサ１４が被加工材で
ある絶縁層５よりエッチングレートが遅い材料としてあ
るので、スペーサ１４はエッチングストッパとして働
き、スペーサ１４の上部でエッチングは停止し、下コア
４までエッチングが進行することを防止する。スペーサ
１４により、コイル１０と下コア４との電気的な絶縁が
とられる。

【００２１】第６工程（図６のＦ） 上コア（９）とコイル１０との電気的な絶縁のためにSi
O2，TiO2，WO3 等の絶縁層１５を 0.1〜１μm 形成す
る。

【００２２】第７工程（図６のＧ） 前部中間コア８ａの溝８ａＸをフォトリソグラフィーと
エッチングにより形成する。この時、溝８ａＸを下コア
４の磁性体までエッチングせず、ギャップ長分残してエ
ッチングを止め（厚さｔ）、残った絶縁層が（磁気）ギ
ャップ７となる。エッチング途中で露出するスペーサ１
４はエッチングレートが小さいため、エッチングによる
膜厚の減少は殆ど無い。

【００２３】第８工程（図７のＡ） 後部中間コア溝８ｂＸをエッチングする。この時、溝８
ｂＸは下コア４に達するまでエッチングする。

【００２４】第９工程（図７のＢ） 中間コアの溝８ａＸ，８ｂＸにFe，Co，Niを主成分とし
た軟磁性薄膜をスパッタ，蒸着，ＣＶＤ，めっき等によ
り溝の深さより厚く成形し、研磨により上部の余分な磁
性層を除去して表面を平坦化し中間コア８ａ，８ｂとす
る。

【００２５】第１０工程（図７のＣ） 中間コア８ａ，８ｂ上に、SiO2，TiO2，WO3 等の絶縁層
１１を１〜１０μm 形成する。

【００２６】第１１工程（図７のＤ） 絶縁層１１に、下コア４と同じように上コア９を形成す
る。

【００２７】第１２工程（図７のＥ） コイル１０の上層の絶縁層１１にスルーホールをエッチ
ングにより形成しスルーホール内を導体１２で充填し、
Cu，Al，Au，Ag等の導体膜を蒸着，スパッタ，めっき等
により１μm 前後形成しフォトリソグラフィーとエッチ
ングによりリード線１３を形成する。最後にチップを切
断し，Ｘ−Ｘ線上まで研磨等の工程により加工し、所定
の磁気ヘッドの形状にする。

【００２８】［実施例２］第２図は、（磁気）ギャップ
７を上コア９と中間コア８ａの間に設定した薄膜磁気ヘ
ッド１６である。この薄膜磁気ヘッド１６では、上コア
９と中間コア８ａの間にスペーサ１４を設けてある。

【００２９】［実施例３］ 第３図は、２層のコイルパターン１０−１，１０−２、
２層の下中間コア８ａ−１，８ｂ−１，上中間コア８ａ
−２，８ｂ−２からなり、（磁気）ギャップ７を下コア
４と下中間コア８ａ−１の間に設定した薄膜磁気ヘッド
１７である。この薄膜磁気ヘッド１７は、下コア４と下
中間コア８ａ−１の間にスペーサ１４を設けてある。

【００３０】［実施例４］第４図は、２層のコイルパタ
ーン１０-1，１０-2、２層の下中間コア８ａ-1，８ｂ-
1，上中間コア８ａ-2，８ｂ-2からなり、（磁気）ギャ
ップ７を下中間コア８ａ-1と上中間コア８ａ-2の間に設
定した薄膜磁気ヘッド１８である。この薄膜磁気ヘッド
１８では、下中間コア８ａ-1と上中間コア８ａ-2の間に
スペーサ１４を設けてある。

【００３１】［実施例５］第５図は、２層のコイルパタ
ーン１０-1，１０-2、２層の下中間コア８ａ-1，８ｂ-
1，上中間コア８ａ-2，８ｂ-2からなり、（磁気）ギャ
ップ７を上コア９と上中間コア８ａ-2の間に設定した薄
膜磁気ヘッド１９である。この薄膜磁気ヘッド１９で
は、上コア９と上中間コア８ａ-2の間にスペーサ１４を
設けてある。

【００３２】実施例２〜５に示した薄膜磁気ヘッド１４
〜１７においても、平坦な絶縁層が積み重ねられ、これ
ら絶縁層内の所定の個所に形成された磁性層が接続され
磁気回路を形成しているため、段差のない各絶縁層面で
フォトリソグラフィが可能となる。よって、寸法精度の
優れた小型のコイルパターン・磁気コアが得られるの
で、磁気抵抗が低く、性能の良い薄膜磁気ヘッドを得る
ことが可能となる。

【００３３】さらに、寿命寸法（図中のｌ）を短く設定
しても、スペーサ１４により中間コア８ａの媒体対向面
からの垂直方向の厚みＬが薄くならないので、コアの部
分的な磁束飽和がなく、高抗磁力媒体に記録が可能とな
る。また、スペーサ（層）１４を形成することにより磁
束の漏れを減少することができるので、効率の良い記録
特性が得られる。さらに、スペーサ１４の端部１４ａを
テーパ形状にすることにより、ヘッド先端部分（ギャッ
プ近傍）の磁界がギャップ先端に集中するので、効率の
良い書き込みが可能となる。

【００３４】

【発明の効果】本発明になる薄膜磁気ヘッドは、下コ
ア，上コア，これらを接続する中間コアが絶縁層中の磁
性体により構成され、前記各コアの接続面を含む前記各
絶縁層の表面が略平坦であって、前記コアの接続部にギ
ャップを形成してなる薄膜磁気ヘッドにおいて、ギャッ
プを挟むコアの間で、ギャップ上の媒体対向面からギャ
ップ深さ分だけ引き込んだ箇所に、ギャップ層より厚い
スペーサ層を形成したものであるから、寿命寸法を短く
設定しても、スペーサによりギャップを挟むコアの媒体
対向面からの垂直方向の厚みが薄くならないので、コア
の部分的な磁束飽和がなく、高抗磁力媒体に記録が可能
となり、さらに、スペーサにより磁束の漏れを減少する
ことができるので、効率の良い記録特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる薄膜磁気ヘッドの一実施例を示す
概略断面図である。

【図２】磁気ギャップを上コアと中間コアの間に設定し
た薄膜磁気ヘッドの実施例である。

【図３】コイル（及び中間コア）を２層にして、磁気ギ
ャップを下コアと下中間コアの間に設定した薄膜磁気ヘ
ッドの実施例である。

【図４】コイル（及び中間コア）を２層にして、磁気ギ
ャップを上中間コアと下中間コアの間に設定した薄膜磁
気ヘッドの実施例である。

【図５】コイル（及び中間コア）を２層にして、磁気ギ
ャップを上コアと上中間コアの間に設定した薄膜磁気ヘ
ッドの実施例である。

【図６】本発明になる薄膜磁気ヘッドの製造工程（第１
工程から第７工程）を示す図である。

【図７】本発明になる薄膜磁気ヘッドの製造工程（第８
工程から第１２工程）を示す図である。

【図８】従来の薄膜磁気ヘッドを示す概略断面図であ
る。

【図９】従来の薄膜磁気ヘッドを示す概略断面図で、コ
アが角張っているために磁界が急峻にならない様子を説
明する図である。

【図１０】従来の薄膜磁気ヘッドを示す概略断面図で、
寿命寸法の大小により磁路が狭くなる様子を説明する図
である。

【符号の説明】

１ 薄膜磁気ヘッド ２ 基板 ３ 下部絶縁層 ４ 下コア ５ 中間絶縁層 ６ 記録媒体対向面 ７ （磁気）ギャップ ８ 中間コア ８ａ−１，８ｂ−１ 下中間コア ８ａ−２，８ｂ−２ 上中間コア ９ 上コア １０ コイルパターン １０−１，１０−２ コイルパターン １２ 導体 １４ スペーサ（層） １４ａ スペーサ（層）の端部 １５ 絶縁層 １６〜１９ 薄膜磁気ヘッド ｓ スペーサ（層）の厚さ ｔ ギャップの厚さ（ギャップ長） ｌ 寿命寸法（ギャップ深さ）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下コア，上コア，これらを接続する中間コ
   アが絶縁層中の磁性体により構成され、前記各コアの接
   続面を含む前記各絶縁層の表面が略平坦であって、前記
   コアの接続部にギャップを形成してなる薄膜磁気ヘッド
   において、 ギャップを挟むコアの間で、ギャップ上の媒体対向面か
   らギャップ深さ分だけ引き込んだ箇所に、ギャップ層よ
   り厚いスペーサ層を形成したことを特徴とする薄膜磁気
   ヘッド。
2. 【請求項２】スペーサ層材料のエッチンクルートが、被
   加工材である絶縁層材料のエッチングレートより遅い材
   料であることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】スペーサ層は、媒体対向側端部の厚みがギ
   ャップに接する側に向かって減少したテーパ状であるこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載の薄膜磁気
   ヘッド。