JP2725556B2

JP2725556B2 - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2725556B2
Application number: JP5132578A
Authority: JP
Inventors: 秀治折原
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1998-03-11
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: JPH06325321A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク等の磁気
記録再生装置に使用されて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】以下、添付図面を参照して、従来の技術
を説明する。図７は、第１の従来例の薄膜磁気ヘッドの
概略部分断面斜視図である。図７において、３０は薄膜
磁気ヘッドを、３２は下コアを、３３は上コアを、３４
は磁気ギャップ部を、３５ａ、３５ｂは中間コアを、３
６は第２絶縁層を、３７はコイル部を、３９は基板を、
４０は第１絶縁層を、４１は第４絶縁層を、４２はコン
タクト部を、４３はリ−ド部を、４４は合金層を、４５
はリ−ドワイヤを、４６は第３絶縁層を、それぞれ示
す。

【０００３】まず、薄膜磁気ヘッド３０の構成を、その
作製順序にしたがって説明する。薄膜磁気ヘッド３０
は、非磁性の基板３９上に、磁性膜、導体膜及び絶縁膜
を、蒸着、スパッタリング等の薄膜形成技術、フォトリ
ソグラフィ、ドライエッチング等の薄膜加工技術を用い
て、それぞれ数μｍの厚みを持つ所定の形状に成形、積
層することによって、作製される。まず、非磁性の基板
３９上に、所定形状の磁性体からなる下コア３２と、こ
の下コア３２の周囲に、下コア３２と同じ厚さの第１絶
縁層４０が形成される。

【０００４】この上に、ギャップ幅の厚みの絶縁体層を
形成し、中間コア３５ｂの形成されるべき位置の絶縁体
層を除去して、磁気ギャップ層３４とする。次に、所定
形状の中間コア３５ａ、３５ｂが形成され、この中間コ
ア３５ａ、３５ｂの周囲に、中間コア３５ａ、３５ｂと
同じ高さまで第２絶縁層３６が形成される。この第２絶
縁層の所定の位置に、導体から成る渦巻状のコイル部３
７が形成されている。次に、絶縁体層を、蒸着、スパッ
タリング等により、所定の厚さに形成し、中間コア３５
ａ、３５ｂの上部の絶縁体層を除去し、第３絶縁層４６
とする。次に、磁性薄膜を形成し、これを、所定の形状
に加工し、上コア３３とし、この上コア３３の周囲に、
上コア３３と同じ厚さの第４絶縁層４１が形成される。

【０００５】次に、コンタクト部４２の形成されるべき
位置にある、第３絶縁層４６及び第４絶縁層４１を除去
し、導体層を、コンタクト部４２とリ−ド部４３を形成
するのに必要な厚みに形成し、その後、不要部分を除去
して、コンタクト部４２とリ−ド部４３とする。次に、
基板３９を所定の形状に機械加工し、摺動面（媒体対向
面）側を研磨加工して、薄膜磁気ヘッド３０を得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図８は、薄膜磁気ヘッ
ドにおける漏洩磁束を説明するための概念図である。図
８において、３１は磁気記録媒体を、３２は下コアを、
３３は上コアを、３５ａはフロントギャップ側の中間コ
アを、３５ｂはバックギャップ側の中間コアを、３６は
絶縁層を、３７はコイルを、３８は磁束の流れを、３８
ａは漏洩磁束をそれぞれ示す。

【０００７】図８に示すように、磁気記録媒体３１の磁
化から出た磁束の流れ３８は、近接するフロントギャッ
プ側の中間コア３５ａに入り込み、上コア３３と、バッ
クギャップ側の中間コア３５ｂと、下コア３２とを通
り、磁気記録媒体３１の磁化に吸い込まれ、閉磁気回路
を構成する。コアの中を通る磁束の時間変化がコイルに
よって検出され、薄膜磁気ヘッドの出力になるが、その
出力は、コアの中を通る磁束の量に比例する。

【０００８】ところで、磁気回路を構成する磁性体の比
透磁率が小さく、しかも接近して配置されていると、磁
性体のコア中を通るべき磁束３８は漏洩磁束３８ａとな
って、コアの外部に漏洩し、その分、薄膜磁気ヘッドの
出力が低下する。

【０００９】次に、概略、上述のように作製される薄膜
磁気ヘッドにおいて、磁気コアの形状について説明す
る。図５は、第１の従来例の薄膜磁気ヘッドにおける磁
気コアの概略構成図である。図７に示した薄膜磁気ヘ
ッドと同一である。図５において、（Ａ）は磁気コアの
摺動面側から見た正面図であり、（Ｂ）は磁気コアの上
面図である。いずれにおいても、コイル部は省略してあ
る。図５において、３３は上コアを、３２は下コアを、
３４は磁気ギャップ層を、３５ａはフロント側の中間コ
アを、３５ｂはバック側の中間コアをそれぞれ示す。

【００１０】薄膜磁気ヘッドにおいては、図５に示すよ
うに、上コア３３と下コア３２は、ほぼ同一の形状であ
り、全面が対向するように構成されている。また、通
常、コイル部は、１乃至２層に形成される。この時、上
コア３３と下コア３２との間隔すなわち中間コア３５
ａ、３５ｂの厚みは、２〜１０μｍ程度である。また、
摺動面（媒体対向面）から、摺動面の反対側の面までの
距離は、中間コア３５ａ、３５ｂの間に形成されるコイ
ルの巻数とピッチで決まり、１００〜２００μｍ程度で
ある。すなわち、上コア３３及び下コア３２の長さに比
べて、上コア３３と下コア３２との間隔が非常に狭い構
造になっている。

【００１０】さらに、各コア３２、３３、３５ａ、３５
ｂを構成する磁性体の比透磁率は、１００〜５００程度
と比較的低く、また、各コア３２、３３、３５ａ、３５
ｂの厚みも１〜数μｍと薄いため、各コア３２、３３、
３５ａ、３５ｂによって形成される磁気回路において、
磁気抵抗が高くなり、また、上コア３３と下コア３２の
幾何学的形状は、ほぼ同じであり、上下コア３３、３２
の対向面積が大きいため、従って、漏れ磁束が多くな
る。このため、記録媒体の磁化を再生する場合の薄膜磁
気ヘッドの再生出力の低下を引き起こし、また、薄膜磁
気ヘッドによって、記録媒体に記録する場合において
も、コイルによって発生した磁束を、十分にフロントギ
ャップまで到達させる事ができず、記録効率を低下させ
ていた。

【００１１】そこで、本発明は、薄膜磁気ヘッドにおい
て、上コアと下コアとの間の漏洩磁束を少なく出来るよ
うにし、それにより、記録再生効率の高い薄膜磁気ヘッ
ドを得ることを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜磁気ヘッド
は、基板上に下コアとなる磁性層と、薄膜コイルと、前
記下コアと共に磁気コア部を形成する上コアとなる磁性
層とを、順次積層し、前記下コア及び上コア間に磁気ギ
ャップ部を有し、媒体対向面が所定のトラック幅に形成
されている薄膜磁気ヘッドにおいて、少なくとも前記媒
体対向面を除いて、対向する前記上コアと前記下コアと
の一部の重複部を残して互いにずらして配置すると共
に、前記重複部の幅を、前記上コアの幅及び下コアの幅
のうちいずれか小さい方よりも小さくしたことにより、
上述の目的を達成するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜磁気ヘッド
は、基板上に下コアとなる磁性層と、薄膜コイルと、前
記下コアと共に磁気コア部を形成する上コアとなる磁性
層とを、順次積層し、媒体対向面側の前記下コア及び前
記上コア間に磁気ギャップ部を有し、前記下コアと前記
上コアはリア部で結合し、前記媒体対向面の摺動方向の
幅を所定のトラック幅に形成してある薄膜磁気ヘッドに
おいて、対向する前記上コアと前記下コアとは、媒体対
向面からリア部にわたって重複部を有して互いにずらし
て配置すると共に、前記重複部の幅を、ほぼ前記所定の
トラック幅としたことにより上述の目的を達成するもの
である。

【００１４】図１、図２及び図３において、１は薄膜磁
気ヘッドを、２は基板を、３は下コアを、４は第１絶縁
層を、５は磁気ギャップ層を、６ａ，６ｂは中間コア
を、７は第２絶縁層を、８はコイル溝を、９はコイル
を、１０は第３絶縁層を、１１は上コアを、１２は第４
絶縁層を、１３は合金層を、１４はリ−ド線部を、１５
はコンタクト部を、１６は第５絶縁層をそれぞれ示す。

【００１５】まず、本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例
の概略構成を説明する。図１に示すように、薄膜磁気ヘ
ッド１は、ここでは図示されていない基板上に形成され
たそれぞれ所定形状の、磁性体から成る下コア３と、絶
縁体からなる磁気ギャップ層５と、磁性体から成る中間
コア６ａ、６ｂと、ここには図示されていない絶縁層
と、導電体から成るコイル９と、磁性体から成る上コア
１１とから構成されている。下コア３、中間コア６ｂ、
上コア１１と及び中間コア６ａとで、磁気ギャップ層５
で磁気的に開いた磁気回路を形成している。そして、対
向する下コア３と上コア１１とは、中間コア６ａ、６ｂ
の幅だけ上面から見て、重なりあっている。コイル９
は、中間コア６ｂの回りに巻回された渦巻状の導体層よ
り構成される。コイル９の両端は、コンタクト部１５を
通じて合金層１３に接続されており、合金層１３は、こ
こには図示されないリ−ド線部１４に接続されている。

【００１６】まず、本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例
の概略構成を説明する。図１に、示すように、薄膜磁気
ヘッド１は、ここでは図示されていない基板上に形成さ
れたそれぞれ所定形状の、磁性体からなる下コア３と、
絶縁体からなる磁気ギャップ層５と、磁性体からなる中
間コア６ａ、６ｂと、ここには図示されていない絶縁層
と、導電体からなるコイル９と、磁性体からなる上コア
１１とから構成されている。ここで、中間コア６ａは、
媒体対向面側（フロント部）に位置し、中間コア６ｂは
リア部に位置する。下コア３、中間コア６ｂ、上コア１
１及び中間コア６ａとで、磁気ギャップ部５で磁気的に
開いた磁気回路を形成している。そして、対向する下コ
ア３と上コア１１とは、中間コア６ａ、６ｂの幅だけ上
面から見て、重なり合っている。コイル９は、中間コア
６ｂの回りに巻回された渦巻状の導体層より構成され
る。コイル９の両端は、コンタクト部１５を通じて合金
層１３に接続されており、合金層１３は、ここの図示さ
れないリード線部１４に接続されている。

【００１７】次に、蒸着、スパッタリング等により、Ｃ
ｏ、Ｆｅ、Ｎｉを主成分とする中間コア６ｂの厚さより
厚い磁性薄膜を形成し、これを、フォトリソグラフィ及
びエッチングにより、所定の形状に加工し、さらに、Ｓ
ｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等の絶縁体層を、蒸着、
スパッタリング等により、、この磁性薄膜の厚みより厚
い絶縁体層を形成し、次いで、これらを中間コア６ｂの
厚みまで研磨加工し、中間コア６ａ、６ｂと第２絶縁層
７を形成する（図２（Ｃ））。次に、第２絶縁層７のコ
イル９と成るべき所定の位置に、深さ１〜５μｍ幅１〜
５μｍのコイル溝８を、フォトリソグラフィ及びエッチ
ングにより形成する（図２（Ｄ））。次に、蒸着、スパ
ッタリング等により、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の導体
層を、コイル溝８を埋めるに十分な厚みに形成し、これ
を中間コア６ａ、６ｂの上面の位置まで研磨加工し、コ
イル９を形成する（図２（Ｅ））。

【００１８】次に、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等
の絶縁体層を、蒸着、スパッタリング等により、所定の
厚さに形成し、さらに、フォトリソグラフィ及びエッチ
ングにより、中間コア６ａ、６ｂの上部の絶縁体層を除
去し、第３絶縁層１０とする（図３（Ｆ））。次に、蒸
着、スパッタリング等により、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉを主成
分とする上コア１１の厚さより厚い磁性薄膜を形成し、
これを、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、所
定の形状に加工し、さらに、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ
₂Ｏ₃等の絶縁体層を、蒸着、スパッタリング等によ
り、この磁性薄膜の厚みより厚い絶縁体層を形成し、次
いで、これらを上コア１１の厚みまで研磨加工し、上コ
ア１１と第４絶縁層１２を形成する（図３（Ｇ））。な
お、上コア１１の形状は図１に示されたように、薄膜磁
気ヘッドの摺動方向の中心面に対して、非対称になって
いる。

【００１９】次に、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等
の絶縁体層を、蒸着、スパッタリング等により、所定の
厚さに形成し、第５絶縁層１６とし、さらに、フォトリ
ソグラフィ及びエッチングにより、コンタクト部１５の
形成されるべき位置にある、第３、第４及び第５絶縁層
１０、１２、１６を除去し、次いで、蒸着、スパッタリ
ング等により、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の導体層を、
コンタクト部１５とリ−ド部１４を形成するのに必要な
厚みに形成し、フォトリソグラフィ及びエッチングによ
り、不要部分を除去して、コンタクト部１５とリ−ド部
１４とする（図３（Ｈ））。次に、基板２を所定の形状
に機械加工し、摺動面側を研磨加工して、薄膜磁気ヘッ
ド１を得る（図３（Ｉ））。

【００２０】次に、本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例
における記録効率の解析の結果を示す。なお、解析は、
有限要素法による磁界シュミレ−ションを用い、コイル
を３０タ−ンとし、これに３０ｍＡの電流を流した時、
磁気ギャップ部に発生する磁界強度の大きさを求めた。
比較のために、従来例の２種類のコア形状における結果
も同時に示す。まず、解析対象の磁気コアの形状を説明
する。磁気コアの形状は、図４、図５及び図６にそれぞ
れ示す。図４は、本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例に
おける磁気コアの概略構成図である。これは、図１に示
した薄膜磁気ヘッドと同一である。図４において、
（Ａ）は摺動面側から見た磁気コアの正面図を、（Ｂ）
は磁気コアの上面図を示し、いずれにおいても、コイル
等は示していない。また、５は磁気ギャップ層を、６ａ
はフロントギャップ側の中間コアを、６ｂはバックギャ
ップ側の中間コアを、１１は上コアを、３は下コアをそ
れぞれ示す。図４には、各部の寸法も同時に示してあ
る。単位は、μｍである。

【００２１】図５は、第１の従来例の薄膜磁気ヘッドに
おける磁気コアの概略構成図である。これは、図７に示
した薄膜磁気ヘッドと同一である。図５において、
（Ａ）は摺動面側から見た磁気コアの正面図を、（Ｂ）
は磁気コアの上面図を示し、いずれにおいても、コイル
等は示していない。また、３４は磁気ギャップ層を、３
５ａはフロントギャップ側の中間コアを、３５ｂはバッ
クギャップ側の中間コアを、３３は上コアを、３２は下
コアをそれぞれ示す。図５には、各部の寸法も同時に示
してある。単位は、μｍである。

【００２２】図６は、第２の従来例の薄膜磁気ヘッドに
おける磁気コアの概略構成図である。図６において、
（Ａ）は摺動面側から見た磁気コアの正面図を、（Ｂ）
は磁気コアの上面図を示し、いずれにおいても、コイル
等は示していない。また、３４は磁気ギャップ層を、３
５ａはフロントギャップ側の中間コアを、３５ｂはバッ
クギャップ側の中間コアを、２５は上コアを、２６は下
コアをそれぞれ示す。図６には、各部の寸法も同時に示
してある。単位は、μｍである。

【００２３】本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例におけ
る磁気コアと、第１の従来例の薄膜磁気ヘッドにおける
磁気コアと、第２の従来例の薄膜磁気ヘッドにおける磁
気コアとは、上コアと下コアの形状以外は全て共通して
いる。すなわち、トラック幅は１０μｍ、コア長は１２
０μｍ、ギャップ深さは２μｍ、上コアおよび下コアの
厚みはそれぞれ２μｍ、上コアとしたコアの間隔は５μ
ｍ、各コアの比透磁率は５００又は１００００とし、ギ
ャップ長は０．３μｍである。

【００２４】図４に示すように、本発明の薄膜磁気ヘッ
ドの一実施例における上コア１１と下コア３の形状は、
基本的には同一であり、摺動面側から見て左右非対称で
あり、対向し重なる部分がトラック幅になっている。一
方、図５に示すように、第１の従来例の薄膜磁気ヘッド
における磁気コアの上コア３３と下コア３２の形状は、
摺動面側から見て左右対称であり、対向し重なる部分が
全面であり、フロントギャップ側の中間コア３５ａと接
続する部分以外は、幅広にしてある。さらに、図６に示
すように、第２の従来例の薄膜磁気ヘッドにおける磁気
コアの上コア２５と下コア２６の形状は、摺動面側から
見て左右対称であり、対向し重なる部分が全面であり、
コア幅はトラック幅と等しい。

【００２５】次に、表２に解析結果を示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２を、グラフで示したのが図９である。
表２及び図９で明らかなように、本発明の一実施例の磁
気コアの場合は、このコアを構成する磁性体の比透磁率
によらず、最も記録効率の良い事を示す、磁気ギャップ
部での磁界の強さが大きい。上述の結果に基ずいて、上
下コアの形状の違いによる効果を定性的に示したもの
が、以下の表１である。

【００２８】

【表１】

【００２９】本発明の一実施例の磁気コアの場合、コア
の断面積が中程度であるので、コアの磁気抵抗は、中程
度となるが、漏洩磁束の少ない構造であるため、結果と
して最も優れた特性を示す。これに対して、第１の従来
例の磁気コアの場合は、コアの断面積が最も大きく、コ
アの磁気抵抗は最も小さいが、上下コアの対向面積が最
も大きいため、漏洩磁束が多くなり、結果として、中程
度の特性を示す。さらに、第２の従来例の磁気コアの場
合は、上下コアの対向面積は、本発明の一実施例の磁気
コアの場合と同じであるから、漏洩磁束は少ないが、コ
アの断面積が最も小さいため、コアの磁気抵抗は最大に
なり、結果として、最も悪い特性を示す。

【００３０】以上、磁気コアを構成する磁性体の比透磁
率が５００〜１００００である場合について説明した
が、比透磁率が５００未満の場合には、磁気回路におけ
る漏洩磁束はさらに多くなるので、この漏洩磁束を少な
くする構造である本発明の一実施例の効果は、さらに大
きくなるのは、言うまでもない。比透磁率が１００００
を越える場合には、磁気回路における漏洩磁束は減少
し、磁気コアの構造よりも、実効的な磁気回路長が問題
になり、構造の効果は、小さくなると考えられる。ま
た、上述の解析は、薄膜磁気ヘッドの記録効率について
説明したが、自然回路の可逆の定理より、薄膜磁気ヘッ
ドの再生効率についても、同様の効果があることは言う
までもない。

【００３１】以上説明したように、本発明の薄膜磁気ヘ
ッドは、基板上に下コアとなる磁性層と、薄膜コイル
と、前記下コアと共に磁気コア部を形成する上コアとな
る磁性層とを、順次積層し、媒体対向面側の前記下コア
及び前記上コア間に磁気ギャップ部を有し、前記下コア
と前記上コアはリア部で結合し、前記媒体対向面の摺動
方向の幅を所定のトラック幅に形成してある薄膜磁気ヘ
ッドにおいて、対向する前記上コアと前記下コアとは、
媒体対向面からリア部にわたって重複部を有して互いに
ずらして配置すると共に、前記重複部の幅を、ほぼ前記
所定のトラック幅としたことにより、上コアと下コアと
の間の漏洩磁束を少なく出来るようにし、それにより、
記録再生効率の高い薄膜磁気ヘッドを提供する事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例を示す概略
構成図である。

【図２】本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例の製造工程
を示した第１の図である。

【図３】本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例の製造工程
を示した第２の図である。

【図４】本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例における磁
気コアの概略構成図である。

【図５】第１の従来例の薄膜磁気ヘッドにおける磁気コ
アの概略構成図である。

【図６】第２の従来例の薄膜磁気ヘッドにおける磁気コ
アの概略構成図である。

【図７】従来例の薄膜磁気ヘッドの概略部分断面斜視図
である。

【図８】薄膜磁気ヘッドにおける漏洩磁束を説明するた
めの概念図である。

【図９】上下コアの形状の違いによるギャップ部の磁界
の強さ示すグラフ図である。

【符号の説明】

３下コア５磁気ギャップ部９薄膜コイル１１上コア

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に下コアとなる磁性層と、薄膜コイ
ルと、前記下コアと共に磁気コア部を形成する上コアと
なる磁性層とを、順次積層し、媒体対向面側の前記下コ
ア及び前記上コア間に磁気ギャップ部を有し、前記下コ
アと前記上コアはリア部で結合し、前記媒体対向面の摺
動方向の幅を所定のトラック幅に形成してある薄膜磁気
ヘッドにおいて、対向する前記上コアと前記下コアとは、媒体対向面から
リア部にわたって重複部を有して互いにずらして配置す
ると共に、前記重複部の幅を、ほぼ前記所定のトラック
幅としたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。