JP2761969B2 - 垂直磁気記録再生薄膜ヘッド用積層基板 - Google Patents

垂直磁気記録再生薄膜ヘッド用積層基板

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JP2761969B2 JP16334890A JP16334890A JP2761969B2 JP 2761969 B2 JP2761969 B2 JP 2761969B2 JP 16334890 A JP16334890 A JP 16334890A JP 16334890 A JP16334890 A JP 16334890A JP 2761969 B2 JP2761969 B2 JP 2761969B2
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Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、電算機用、テープ用、映像記録用などの
垂直磁気記録再生薄膜ヘッドを成膜形成するための溝構
造磁性基板の改良に係り、リターンパス用磁性部材を薄
膜として耐摩耗性にすぐれた非磁性材基板上に成膜積層
することにより、耐摩耗性の向上を図った積層構成から
なる溝構造積層基板であり、さらに、直交配置され非磁
性材を充填する溝部交点直上に成膜積層して、加工組立
後に磁気記録媒体との対向位置となるリターンパス用磁
性部材の形状を、主磁極膜の対向方向及びトラック幅方
向にリターンパス用磁性部材を露出させて、出力特性の
改善向上を図った薄膜ヘッドを、容易にかつ効率よく製
造できる垂直磁気記録再生薄膜ヘッド用積層基板に関す
る。
背景技術 一般に、垂直磁気記録再生薄膜ヘッド(以下、薄膜磁
気ヘッドという)は、磁気回路が微小であること、高透
磁率、高飽和磁束密度の磁性薄膜を用いるという点で、
磁気記録の高密度化に適しており、半導体テクノロジー
に基づく製造プロセスで製造されるため、高精度の磁気
ヘッドを低コストで製造可能であり、今後、垂直磁気ヘ
ッドの主流となるものと考えられる。
垂直磁気記録再生用薄膜ヘッドは、例えば、第5図に
薄膜ヘッドのトランスジューサー部の媒体対向面及び縦
断側面説明図を示す如く、ソフトフェライト等の磁性部
材(10)と、これにギャップ層となる非磁性材(3)と
薄膜導体コイル(4)と絶縁層(5)を介して配設する
パーマロイ、センダスト、あるいはCo系アモルファス等
からなり、該主磁極膜の記録時の磁気飽和を防ぐための
厚膜磁性膜(7)と主磁極膜(8)とヘッド保護膜
(9)からなる。
従来技術の問題点 前述した露出する積層端面で記録媒体と対向する構成
の垂直薄膜ヘッドにおいて、第5図(a)に示す如く、
記録媒体(30)に対するリターンパス用磁性部材(10)
の溝部(2)に充填される非磁性材(3)との境界面
(12)が主磁極膜(8)と平行になっているため、主磁
極より発生した磁束は主磁極に対向する面にリターンす
るのみで、十分な再生出力が得られない問題があった。
発明者は、薄膜磁気ヘッドの再生出力を一段と向上さ
せることを目的に、発生磁束を効率よくリターンさせる
ことができるリターンパス用磁性部材について種々検討
した結果、直交溝部の交点直上部に成膜積層した構成と
することにより、発生磁束を主磁極膜の対向方向にリタ
ーンさせるだけでなく、トラック幅方向にも磁束をリタ
ーンさせることができ、再生出力を向上、改善されるこ
とを知見し、上記リターンパス用磁性部材に直交溝部を
有する構成の薄膜ヘッドを提案(特願平2−50292号)
した。
しかし、前記提案の薄膜ヘッドは、リターンパス用磁
性部材がNi−Zn系、Mn−Zn系フェライト部材であるた
め、硬度が低く、磁気記録媒体との摺動の際、耐摩耗性
の点で問題があった。
そこで、この発明は、かかる現状に鑑み、従来の薄膜
磁気ヘッドの再生出力特性を向上させ、かつ磁気記録媒
体との耐摩耗性の向上を図り、容易にかつ効率よく製造
するための垂直磁気記録再生薄膜ヘッド用積層基板の提
供を目的としている。
発明の概要 この発明は、薄膜磁気ヘッドの再生出力を一段と向上
させ、かつ耐摩耗性を向上させることを目的に、耐摩耗
性にいすぐれかつ発生磁束を効率よくリターンさせるこ
とができるリターンパス用磁性部材について種々検討し
た結果、薄膜ヘッド用の磁性基板を、耐摩耗性にすぐれ
た非磁性材基板の上に磁性材をスパッタリングなどで気
相成膜した構成となし、基板上層のリターンパス用磁性
部材に直交溝部を配置して、直交溝部該交点直上部に成
膜積層することにより、露出する積層断面の大半が耐摩
耗性にすぐれた非磁性材となり、耐摩耗性が著しく向上
し、該溝構造により発生磁束を主磁極膜の対向方向にリ
ターンさせるだけでなく、トラック幅方向にも磁束をリ
ターンさせることができ、再生出力を向上、改善される
ことを知見し、この発明を完成した。
また、前記構成は、非磁性材基板の上に気相成長法に
て成膜した磁性材に、エッチング技術にてこの発明の特
徴である特定溝構造を容易に作成することができ、製造
性が極めてよいだけでなく、非磁性材基板の上に設ける
リターンパス用磁性薄膜の厚みを薄くでき、薄膜ヘッド
総厚みを薄くできることから耐摩耗性が著しく向上する
ことを知見した。
さらに、耐摩耗性の向上させるため、種々検討した結
果、上記構成の薄膜ヘッドの最上層のヘッド保護膜上に
接着層を介して耐摩耗性非磁性材を積層し、一対の耐摩
耗性非磁性材間に当該薄膜ヘッドを配置することによ
り、耐摩耗性がさらに向上することを知見し、この発明
を完成した。
すなわち、この発明は、 リターンパス用磁性部材の一主面に、磁気記録媒体に
対向する摺動面に平行な主溝部を有し該溝に非磁性材を
充填し、該溝部上部に、少なくとも薄膜導体コイル、層
間絶縁膜、主磁極膜、ヘッド保護膜が成膜積層され、か
つリターンパス部にて磁性部材と主磁極膜と接続し、露
出する前記積層端面における主磁極膜近傍にリターンパ
ス用磁性部材を露出させ、磁気記録媒体と対向させた構
成からなる薄膜ヘッドを成膜形成するための垂直磁気記
録再生薄膜ヘッド用基板において、 上記基板が、耐摩耗性非磁性材基板上に膜厚みが50μ
m以下のリターンパス用磁性薄膜を成膜した構成からな
り、 かつ、リターンパス用磁性薄膜に、前記の非磁性材を
充填した主溝部と、該主溝部と直交しかつ非磁性材を充
填した主磁極膜幅より0.5μm〜50μm大きな幅と、深
さ3μm〜30μmを有する細溝部を配設したことを特徴
とする垂直磁気記録再生薄膜ヘッド用積層基板である。
発明の構成 溝構造積層基板 この発明は、第1図に示す如く、ZrO2系、Al2O3系セ
ラミックスなどの耐摩耗性にすぐれた非磁性材基板
(11)の上に、パーマロイ、センダスト、Co系アモーフ
ァス、Ni−Zn系、Mn−Zn系フェライト等の磁性薄膜
(12)を、気相成長法などにて成膜積層した構成からな
り、磁性薄膜(12)主面に、一定間隔で複数の平底状の
主溝部(2)と、これに直交する細溝部(20)を一定間
隔で設け、溝部にガラス、SiO2、Al2O3、チタン酸バリ
ウム等の非磁性材(3)の充填した溝構造積層基板
(1)である。
すなわち、第1図に示す如き、溝構造積層基板(1)
を用いることにより、この発明の薄膜ヘッドを容易に効
率よく製造することができる。
換言すると、主磁極とリターンパス用磁性薄膜間の漏
れ磁束を防止するための主溝部(2)と、該主溝部
(2)に直交してトラック幅より僅かに大きい(0.5μ
m〜50μm)幅を有するギャップ層に相当する細溝部
(20)を有する溝構造磁性基板(1)を用い、一連の薄
膜ヘッド製造プロセスにより垂直薄膜ヘッド化すること
により、記録媒体の摺動面となる非磁性材基板上に積層
されたリターンパス用磁性基板形状が、第2図aに示す
如く、主磁極膜(8)に対して特定寸法、形状を有する
細溝部(20)を形成する。
このようにして得られた垂直薄膜磁気ヘッドにおい
て、主磁極膜より発生した磁束は主磁極膜の対向方向の
みならず、トラック幅方向にもリターンし、記録再生特
性を向上させることができる。
また、リターンパス用磁性薄膜を気相成長にて成膜
し、さらにエッチング技術にてこの発明の特徴である特
定溝構造を容易に作成することができ、製造性が極めて
よい。
製造方法 この発明による薄膜磁気ヘッドを製造する工程を、第
2図、第3図a〜fに基いて説明する。
第1図に示すごとく、ZrO2系、Al2O3系セラミックス
などの耐摩耗性にすぐれた非磁性材基板(11)の上に、
スパッタリング法にて成膜したパーマロイなとの磁性薄
膜(12)の主面に、所定間隔で複数の主溝部(2)及び
主溝部(2)に直交する複数の細溝部(20)を所要パタ
ーンにて配設し、各溝部(2)(20)に、ガラス、Si
O2、Al2O3、チタン酸バリウム等の非磁性材(3)を溶
着法、スパッタリング法にて充填し、その後、溝構造積
層基板(1)の前記溝部(2)(20)を設けた磁性薄膜
(12)の主面に、メカノケミカル研摩を施す。
溝構造積層基板(1)の磁性薄膜(12)の前記研摩面
に、Au、Cu、Cr、Al等からなる薄膜導体コイル(4)を
スパッタリング法、真空蒸着法にて形成する。(第3図
a図) なお、前記磁性薄膜材がMn−Zn系フェライトの場合、
薄膜導体コイル形成前に絶縁層を設ける。
この薄膜導体コイル(4)層と後に被着する厚膜主磁
極膜(7)との電気的絶縁のために、SiO2、Al2O3等と
の無機酸化膜あるいはポリイミド等の有機膜からなる層
間絶縁被膜(5)を形成する(第3図b図) 前記薄膜導体コイル(4)による層間絶縁被膜(5)
の凹凸面を除去するため、ダイヤモンド研摩等の精密研
摩あるいはエッチバック法を施して、500Å以下に平坦
化する。
後工程にて被着する膜厚主磁極膜(7)と磁性薄膜
(12)を接続するためのリターンパス部(6)を、前記
層間絶縁被膜(5)に、イオンエッチング、ケミカルエ
ッチング等の方法に形成する。(第3図c図) 層間絶縁薄膜(5)面及びリターンパス部(6)の磁
性薄膜(12)面上に、パーマロイ、センダスト等のFe系
合金あるいはアモルファス等からなる厚膜主磁極膜
(7)をスパッタリング法、蒸着法、めっき法等にて被
着形成し、パターン化する。(第3図d図) その後、前記厚膜主磁極膜(7)上に主磁極膜(8)
をスパッタリング法、蒸着法、めっき法等にて被着形成
し、パターン化する。(第3図e図) ヘッド保護膜(9)を積層被着する。(第3図f図) さらに、耐摩耗性を向上させるため、ヘッド保護膜
(9)にガラス層などの接着層を介して、ZrO2系、Al2O
3系セラミックスなどの耐摩耗性にすぐれた非磁性材を
積層することができる。
その後、主溝部(2)の所要位置及び細溝部(20)の
所要位置で溝構造積層基板(1)を切断して、所要寸
法、形状に成形することにより、第2図に示す如く、磁
気記録媒体に対向する磁性薄膜(102)の摺動面形状は
主磁極に対して、特定形状の溝部を有する薄膜磁気ヘッ
ドが得られる。
この発明に用いる溝構造積層基板(1)において、非
磁性材基板(11)はZrO2系、Al2O3系セラミックスなど
の耐摩耗性に選れた非磁性材であれば、いずれの非磁性
材でもよい。
溝構造積層基板(1)上に成膜する磁性薄膜(12)に
は、パーマロイ、センダスト、Co系アモーファス、Ni−
Zn系、Mn−Zn系フェライト等の公知の磁性材を、要求さ
れる磁気特性等に応じて適宜選定し、スパッタリング
法、蒸着法等の気相成長法など公知の薄膜形成技術に
て、50μm以下の厚みに成膜できれば、何れの磁性薄膜
でも利用できる。
すなわち、磁性薄膜の膜厚が50μmを越えると磁束が
飽和して、リターンパス用磁性薄膜としての効果が小さ
いため好ましくない。
また、磁性薄膜(12)に形成した複数の主溝部(2)
は、薄膜ヘッド組立時に厚膜主磁極膜(7)の先端部か
らリターンパス部(6)の先端部までの長さに等しい幅
を有し、深さは2μm〜30μmの寸法を有し、また、前
記主溝部(2)に直交する細溝部(20)は、主磁極膜幅
より0.5μm〜50μm、さらに好ましくは1μm〜20μ
m大きな幅を有し、また、深さは、3μm〜30μmが好
ましく、さらに10μm〜20μmの深さを有することが好
ましい。
すなわち、この発明において、主磁極膜幅より0.5μ
m〜50μm大きな幅と深さ3μm〜30μmに限定理由し
た理由は、細溝部の幅が主磁極膜より0.5μm未満の大
きな幅では主磁極からリターンパス磁性部材への磁束が
狭くなりすぎて、記録媒体に十分記録できず、又50μm
を越えると主磁極からの磁束が発散して記録できず、一
方、溝の深さが3μm未満では主磁極膜とリターンパス
用磁性部材で閉ループとなり、磁束が十分に広がらず、
又30μmを越えると磁束が広がりすぎて、効率が悪くな
るので好ましくないことによる。
実 施 例 以下、この発明の実施例を説明する。
表面を精密仕上げしたZrO2系セラミックス基板の上
に、センダスト薄膜を15μm厚みにスパッタリング法に
て成膜積層して非磁性基板を作製した。
前記非磁性基板のセンダスト薄膜上に、幅0.15mm×深
さ0.012mm×長さ50mmの溝を複数本、及び前記溝部に直
交する幅0.075×深さ0.012×長さ50mmの溝を複数本、フ
ォトリソ技術を用いてエッチングにて形成した。
このようにして得られた溝部に、1μm以上の気泡が
1ケ/mm3以下の状態でAl2O3を充填した後、前記主面に
メカノケミカル研摩を施し、前記研摩面上に、薄膜導体
コイル用Cu膜をスパッタリングにて形成し、所定形状の
パターン化する。
その後、電気的絶縁のための層間絶縁被膜として、ポ
リイミド系樹脂を用いて被膜した後、エッチバック法を
用いて、表面を平坦化した。
その後、Co系アモルファスからなる厚膜主磁極膜をス
パッタリング法にて被着形成パターン化し、さらに、Co
系アモルファスからなる薄膜主磁極膜をスパッタリング
法にて被着形成パターン化し、さらにAl2O3からなるヘ
ッド保護膜を積層被着した。
その後、記録媒体に対向する摺動面のリターンパス用
磁性部材の形状が主磁極膜に対して、特定形状寸法の溝
部を形成するように所要寸法、形状に切断加工し、垂直
薄膜ヘッドを作製した。
また、比較のため、ZrO2系セラミックス基板の上に、
ガラス接着層介してNi−Zn系フェライト基板を100μm
厚みに積層した磁性基板を用いて、上述の製造方法で垂
直薄膜ヘッドを作製した。
このようにして、得られた垂直薄膜ヘッドの特性並び
に摺動耐摩耗性を評価した。
これら、溝形状の異なる2種のヘッドからの再生出力
特性の試験結果を第4図に示す。なお、再生出力特性測
定は自己記録再生により行い、その測定条件は下記の通
りであり、テープにより摺動テストを行った。
また、摺動耐摩耗性の評価として、下記条件のシュー
シャインテストを行い、その後非磁性材とフェライト部
材間の段差を測定した。
その結果、耐摩耗性にすぐれた非磁性材基板の上に磁
性薄膜を成膜した溝構造積層基板を使用した場合は、耐
摩耗性はほとんど変わらないが、リターンパス用磁性部
材と非磁性材間の段差は、従来ヘッドでは、0.1μm以
上であったが、本発明ヘッドでは0.03μm以下であり、
本発明ヘッドは耐摩耗性にすぐれていることが明らかで
ある。
また、第4図より明らかな如く、本発明ヘッドな再生
出力特性において、非常に良好な特性を示している。
媒体 CoCr/NiFe 2層膜、垂直保磁力 Hc=500Oe、保護膜/カーボン ヘッド 本発明、従来ともにトラック幅TW=50μm 相対速度 7.5m/sec 回転数 1800rpm メカノケミカル研摩条件 加工機 ;15インチMCP盤 ポリッシャー;不織布 パウダー ;粒度0.02μm以下、MgO 回転数 ;20rpm 加圧力 ;0.5kg/mm2 ダイヤモンド研摩条件 加工機 ;15インチ片面ラップ盤 ポリッシャー;Sn盤 ダイヤモンド;粒度0.5〜1μm 回転数 ;30rpm 加圧力 ;0.5kg/mm2 再生出力波形測定条件 媒体 ;Co−Cr/Ni−Fe 記録周波数 ;0.5〜20MHz 記録電流 ;20mAp−p 相対速度 ;v=7.5m/sec シューシャインテスト テストテープ材料;CrO2テープ テープスピード ;3.2m/sec テープ張力 ;250gr
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による溝構造非磁性基板の斜視説明図
である。 第2図a,b,cはこの発明による薄膜磁気ヘッドの正面説
明図、縦断説明図、上面説明図である。 第3図a〜fはこの発明による薄膜磁気ヘッドの製造工
程を示す説明図である。 第4図は薄膜磁気ヘッドの再生出力の関係を示すグラフ
である。 第5図a,bは従来の磁性部材を用いた薄膜磁気ヘッドの
正面説明図、縦断説明図である。 1……溝構造非磁性基板、11……非磁性材基板、 12……磁性薄膜、2……主溝部、20……細溝部、 3……非磁性材、4……薄膜導体コイル、 5……層間絶縁被膜、6……リターンパス部、 7……厚膜主磁極膜、8……主磁極膜、 9……ヘッド保護膜、101……非磁性材基板、 102……磁性薄膜、30……記録媒体。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】耐摩耗性非磁性材基板上に、膜厚みが50μ
    m以下のリターンパス用磁性薄膜を成膜した構成からな
    り、かつ、リターンパス用磁性薄膜に、薄膜ヘッド組立
    後に磁気記録媒体に対向する摺動面に平行で非磁性材を
    充填した主溝部と、該主溝部と直交しかつ非磁性材を充
    填した主磁極膜幅より0.5μm〜50μm大きな幅と、深
    さ3μm〜30μmを有する細溝部を配設したことを特徴
    とする垂直磁気記録再生薄膜ヘッド用積層基板。
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