JP2885724B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

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JP2885724B2
JP2885724B2 JP25168896A JP25168896A JP2885724B2 JP 2885724 B2 JP2885724 B2 JP 2885724B2 JP 25168896 A JP25168896 A JP 25168896A JP 25168896 A JP25168896 A JP 25168896A JP 2885724 B2 JP2885724 B2 JP 2885724B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
に使用される薄膜磁気ヘッドに関し、特に薄膜磁気ヘッ
ドにおけるNiFe膜の形成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の薄膜磁気ヘッドは、図4に示すよ
うに、Al2 O3 −TiC基板1上にスパッタリング
法,フォトリソグラフィー技術、電気めっき法等を用い
てAl23 絶縁層2および磁気コアとなる下部磁極3
を形成後、外部磁界を発生させるためのギャップ膜4を
成膜し、有機絶縁膜5a〜5dおよびコイル導体6a〜
6cを交互に積層し、次いで、上部磁極8b、Al2
3 保護膜10を順次積層する。
【0003】ここで、磁極の材料として軟磁性体である
16〜20wt%のFe組成からなるNiFe膜(Ni
Feは、一般的にNiFeの組成を頭につけて呼ぶ習慣
があり、ここでは16〜20wt%のFe組成の平均値
が18%であることから82NiFeと呼ぶ)を使用し
たものが最もよく用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の薄膜磁
気ヘッドでは、高密度記録のために磁気記録媒体の保持
力(Hc)を高くすると、書き込み電流をさらに増加す
る必要があるが、必要以上に書き込み電流を増加する
と、82NiFe膜が磁気的に過飽和してしまい、書き
込み時の磁界勾配が悪化するため、磁気記録媒体が磁化
されにくく、再生時に磁気記録媒体からの漏れ磁束が減
少し、再生出力が低下する。すなわち、上部磁極に82
NiFe膜のみを用いると、高密度記録を行う場合に十
分な再生出力が得られない。
【0005】また、書き込み時の磁界勾配の悪化によ
り、磁気記録媒体に磁化されるパターンの磁化遷移領域
が大きくなり、再生波形の半値幅(PW50)が大きくな
って悪化するため、波形干渉に弱くなりリードエラーが
発生しやすくなる。
【0006】本発明の目的は、高密度記録における書き
込み時の性能向上と読み込み時の波形干渉によるリード
エラーを防止することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜磁気ヘッド
は、磁気記録媒体と相対運動をなすスライダと、上部磁
極および下部磁極を含む電磁変換素子とを備える薄膜磁
気ヘッドであって、前記上部磁極を形成する前に前記磁
気記録媒体に対向する前記スライダ表面に露出せず、か
つスロートハイトの範囲内から前記電磁変換素子後部に
向かって下部磁極との接合部を含まない範囲に成膜する
Fe組成が52〜57wt%の第1のNiFe膜と、こ
第1のNiFe膜の上に形成する前記上部磁極とを備
えることを特徴とする。
【0008】また、上部磁極は、全面にFe組成が52
〜57wt%であって0.1〜0.5μmの膜厚にて成
膜された第2のNiFe膜を含んでもよく、Fe組成5
2〜57wt%の第1と第2のNiFe膜の積層膜厚の
合計が、0.2〜1.0μmであってもよく、さらに、
Fe組成52〜57wt%の第2のNiFe膜を含む上
部磁極は、下部磁極との接合部を含まない範囲に成膜
てもよい。
【0009】本発明の薄膜磁気ヘッドは、Al23
TiC基板1上にAl23 絶縁膜2,下部磁極3,ギ
ャップ膜4,有機絶縁膜5およびコイル導体6を順次積
層する。そして、上部磁極を形成する段階において、上
部磁極を形成する前にFe組成が52〜57wt%の4
5NiFe厚付け膜7をスライダ浮上面15に露出する
ことなく、スロートハイト11の範囲内から電磁変換素
子後部に向かって下部磁極接合部16を含まない範囲に
積層する。
【0010】次に、Fe組成が52〜57wt%の45
NiFe上部磁極8aを0.1〜0.5μmの膜厚にて
上部磁極全面に成膜し、Fe組成52〜57wt%の4
5NiFe膜の積層膜厚の合計が0.2〜1.0μmに
なるようにし、さらに、82NiFe8bを積層し、最
後にAl2 3 保護膜10を積層する。
【0011】本発明の薄膜磁気ヘッドは、上部磁極に4
5NiFeと82NiFeを積層することにより、書き
込み時には飽和磁束密度(Bs)の高い45NiFe側
で記録を行い、読み込み時には透磁率の低い45NiF
e膜がコア内の磁束の流れを妨げることはない。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明の請求項1に記載の薄膜磁
気ヘッドの一実施の形態を示す断面図であり、図2は、
本発明の請求項2および3に記載の薄膜磁気ヘッドの一
実施の形態を示す断面図である。また、図は、図2の
薄膜磁気ヘッドの先端部の詳細を示す拡大断面図であ
る。
【0014】図1,図2および図を参照すると、本発
明の薄膜磁気ヘッドは、従来例と同様に、スライダ材料
となるAl2 3 −TiC基板1上に、磁気ヘッドをA
23 −TiC基板と絶縁するためのAl2 3 絶縁
膜2、磁気コアとなる下部磁極3を形成し、外部磁界を
発生させるためのギャップ膜4を形成する。これらはス
パッタリング法,フォトリソグラフィー技術,電気めっ
き法を用いて形成される。
【0015】次いで、フォトレジストをフォトリソグラ
フィー技術にてパターニング後、これをハードベークし
て有機絶縁膜5aを形成し、フォトリソグラフィー技術
とスパッタリング技術,電気めっき法にてコイル導体6
aを形成する。同様にして有機絶縁膜5b〜5d、コイ
ル導体6b〜6cを交互に形成する。ここで有機絶縁膜
5は各層で形成される磁極、コイル導体間の絶縁を行う
とともに、上下の磁極を分離させることを目的とする。
【0016】次に、上部磁極は以下のプロセスにより形
成される。まず、めっき電極となる下地膜をスパッタリ
ング法によって成膜する。このとき、下地膜は後の工程
で形成する52〜57wt%のFe組成を有するNiF
e膜(45NiFe)と同一組成であることが望まし
い。次いで、フォトリソグラフィー技術によってレジス
トフレームを形成した後、電気めっき法によって45N
iFe厚付け膜7を形成する。
【0017】この45NiFeのめっきは、N.C.A
nderson and C.R.Grover.J
r.,U.S.Patent 4,279,707(1
981)に記載のLCD−B浴を一部改良したものを使
用した。
【0018】そして、45NiFe膜の成膜部分は、後
の工程で磁気記録媒体と対向し走行運動するためのスラ
イダ浮上面15となる部分より有機絶縁膜5bによって
磁極が分離される部分までの距離を指すスロートハイト
11の範囲内で、かつスライダ浮上面15に45NiF
eが露出しない位置から素子後部の上下磁極接合部14
の手前までの範囲に成膜される。
【0019】さらに、この45NiFe厚付け膜7の膜
厚は0.1〜0.5μmの範囲で成膜される。次いで、
45NiFe厚付け膜7の上に45NiFeからなる4
5NiFe上部磁極8aを上部磁極全面に形成する(図
2および図参照)。このとき、先に形成された45N
iFe厚付け膜7と45NiFe上部磁極8aの膜厚の
総厚は0.2〜1.0μmとなるようにする。
【0020】次に、45NiFe上部磁極8aを形成
後、15〜20wt%のFe組成からなるNiFe膜
(82NiFe)によって82NiFe上部磁極8bを
形成する(図1,図2および図参照)。そして、上部
磁極形成後、45NiFe厚付け膜7,45NiFe上
部磁極8a,82NiFe上部磁極8bの磁気異方性を
安定化するために、150〜250℃のアニール(磁気
焼鈍)を行う。これら45NiFeおよび82NiFe
の磁気特性(透磁率,飽和磁束密度,磁気異方性)は、
表1に示すとおりとなる。
【0021】
【表1】
【0022】次に、このようにして作製した磁性膜につ
いて、薄膜磁気ヘッドの三次元モデリングを行い、これ
を有限要素法によりシミュレーションを行った結果につ
いて表2に示す。
【0023】
【表2】
【0024】表2からわかるように、読み込み時のリー
ド効率は、82NiFeのみの場合とほぼ同程度である
が、最大磁界強度Hmax および磁界勾配は、本発明の薄
膜磁気ヘッドの方が大きいことから、記録能力が大きく
向上することがわかる。そして、記録能力が向上するこ
とにより、再生時における再生波形の半値幅(PW50
が減少するため波形干渉に強くなる。すなわち、リード
エラーを起こしにくい薄膜磁気ヘッドができる。
【0025】次に、NiFeの組成の違いによる磁歪
(λ)の値を表3に示す。
【0026】
【表3】
【0027】表3からわかるように、45NiFeのλ
は、82NiFeのλに比べ正磁歪であり、しかも圧縮
応力のため、82NiFeの引っ張り応力に対して逆向
きに働く。このため、45NiFe厚付け膜7と82N
iFe上部磁極8bを積層した部分の上部磁極の磁区構
造は磁壁が見えにくくなり、いわゆる単磁区構造に近い
状態となる。これにより、再生時における磁壁の位相遅
れによるノイズ(ウィグル)を低減することができる。
【0028】次に、本発明の薄膜磁気ヘッドの動作につ
いて説明する。
【0029】まず、コイル導体6に電流を流すことによ
り、発生する磁束を下部磁極3と45NiFe上部磁極
8a,82NiFe上部磁極8bとによって先端部に導
き、ギャップ膜4に対向する部分から外部に漏れる磁束
により、磁気記録媒体を磁化し情報を記録する。
【0030】このとき、磁気記録媒体に記録される磁化
パターンは、磁界強度(H)と上部磁極側で発生する磁
界分布の影響を受ける。ギャップ膜に隣接した上部磁極
の材料に82NiFeよりも飽和磁束密度(Bs)の高
い45NiFeを用いると、図に示すように、本発明
の薄膜磁気ヘッドは、従来の薄膜磁気ヘッドの場合に比
べてギャップ先端部で発生するHが大きくなる。
【0031】従って、上部磁極8a,8b側で発生する
本発明のヘッドの磁界分布13は、従来を薄膜磁気ヘッ
ドの磁界分布12よりも横方向の磁界の広がりを小さく
することができるため、磁界勾配を大きくすることがで
きる。すなわち、磁気記録媒体に書き込まれる磁化パタ
ーンの磁化遷移領域を減少させることができる。
【0032】次に、読み込み時には、磁気記録媒体から
の漏れ磁束を磁極に導き、電磁誘導現象によって再生出
力を得る。このとき、45NiFe上部磁極8aの透磁
率(μ)は82NiFe上部磁極8bのμに比べて低い
が、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、浮上面に露出する4
5NiFe上部磁極8aの厚みが十分に薄いため、再生
効率を悪化させることはない。
【0033】また、表3に示すように、82NiFeの
負磁歪に対し、45NiFeは正磁歪となるため、82
NiFe上部磁極と45NiFe上部磁極との積層部で
は両者の応力の干渉によって単磁区に近い構造となる。
従って、ウィグル等の再生時における磁壁の位相遅れに
よるノイズを抑えることが可能となる。
【0034】
【0035】
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜磁気
ヘッドは、上部磁極のギャップ隣接部に飽和磁束密度の
高い52〜57wt%のFe組成を有する45NiFe
を積層するため、書き込み時の能力が向上する。
【0037】また、書き込み時の磁界強度および磁界勾
配を大きくできるため、媒体に書き込まれる磁化パター
ンの磁化反転領域を減少でき、読み込み時においても4
5NiFeの膜厚が十分に薄いため再生効率を悪化させ
ないため、読み込み時の再生出力の半値幅(PW50)が
減少し、再生時のリードエラーが抑制される。
【0038】さらに、正磁歪である45NiFeと負磁
歪である82NiFeを積層することにより、上部磁極
の磁区構造が単磁区構造に近く、磁壁が見えにくくなる
なるため、位相遅れが起こりにくくなり、読み込み時に
おける磁壁の位相遅れによって発生するノイズ(ウィグ
ル)を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1に記載の薄膜磁気ヘッドの一
実施の形態を示す断面図である。
【図2】本発明の請求項2および3に記載の薄膜磁気ヘ
ッドの一実施の形態を示す断面図である。
【図3】 図2の薄膜磁気ヘッドの先端部の詳細を示す
拡大断面図である。
【図4】 従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す断面図で
ある。
【図5】 本発明および従来の薄膜磁気ヘッドのギャッ
プ近傍の磁界分布モデルを示す図である。
【符号の説明】
1 Al2 3 −TiC基板 2 Al2 3 絶縁膜 3 下部磁極 4 ギャップ膜 5a〜5d 有機絶縁膜 6a〜6c コイル導体 7 45NiFe厚付け膜 8a 45NiFe上部磁極 8b 82NiFe上部磁極 10 Al2 3 保護膜 11 スロートハイト 12 従来の薄膜磁気ヘッドの磁界分布 13 本発明の薄膜磁気ヘッドの磁界分布 14 上下磁極接合部 15 スライダ浮上面

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気記録媒体と相対運動をなすスライダ
    と、上部磁極および下部磁極を含む電磁変換素子とを備
    える薄膜磁気ヘッドであって、 前記上部磁極を形成する前に前記磁気記録媒体に対向す
    る前記スライダ表面に露出せず、かつスロートハイトの
    範囲内から前記電磁変換素子後部に向かって下部磁極と
    の接合部を含まない範囲に成膜するFe組成が52〜5
    7wt%の第1のNiFe膜と、この第1のNiFe膜
    の上に形成する前記上部磁極とを備えることを特徴とす
    る薄膜磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記上部磁極は、全面にわたりFe組成
    が52〜57wt%であって0.1〜0.5μmの膜厚
    にて成膜された第2のNiFe膜を含むことを特徴とす
    る請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】 Fe組成52〜57wt%の第1と第2
    NiFe膜の積層膜厚の合計が、0.2〜1.0μm
    であることを特徴とする請求項1または2記載の薄膜磁
    気ヘッド。
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