JP2897434B2 - Thin film magnetic head - Google Patents
Thin film magnetic headInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置に搭
載する薄膜磁気ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film magnetic head mounted on a magnetic disk drive.
【0002】[0002]
【従来の技術】コンピュータの処理能力の増大に伴い、
磁気ディスク装置の記憶容量は、ますます大容量化され
る傾向にある。2. Description of the Related Art As the processing power of computers increases,
The storage capacity of magnetic disk devices has been increasing.
【0003】このため、磁気ディスク装置に搭載する薄
膜磁気ヘッドの磁気コアのトラック先端部の形状も小さ
くかつ複雑になる方向にある。そして、さらに製造上の
精度も高い水準が要求されている。薄膜磁気ヘッドの構
造について、図1および図2を用いて説明する。図1お
よび図2は、薄膜磁気ヘッドの主要部分の断面構造を表
す斜視図および断面図である。基板21上には、下部磁
性膜22が形成され、後から形成される上部磁性膜23
とともに磁気回路を形成する磁気コアを構成している。
先端部24では、非磁性材料からなる絶縁層25を上部
磁性膜23及び下部磁性膜22の間に介在させ、磁気ギ
ャップを形成する。上部磁性膜23及び下部磁性膜22
と磁気ギャップにより、磁気ディスクにたいして情報の
書き込み及び読みだしを行う。For this reason, the shape of the tip of the track of the magnetic core of the thin-film magnetic head mounted on the magnetic disk drive tends to be small and complicated. Further, a high level of manufacturing accuracy is also required. The structure of the thin-film magnetic head will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are a perspective view and a sectional view showing a sectional structure of a main part of the thin-film magnetic head. A lower magnetic film 22 is formed on a substrate 21, and an upper magnetic film 23 formed later is formed.
Together, they constitute a magnetic core forming a magnetic circuit.
At the tip 24, a magnetic gap is formed by interposing an insulating layer 25 made of a nonmagnetic material between the upper magnetic film 23 and the lower magnetic film 22. Upper magnetic film 23 and lower magnetic film 22
The information is written to and read from the magnetic disk by using the magnetic gap.
【0004】一方、磁気コアの中央部では導体コイル2
6が磁気回路と交差するように設けてあり、導体コイル
26は、上部磁性膜23及び下部磁性膜22と絶縁膜2
7により絶縁されている。また、素子の上部は、素子保
護膜28で覆われている。On the other hand, at the center of the magnetic core, a conductor coil 2
6 is provided so as to intersect the magnetic circuit, and the conductor coil 26 is formed of the upper magnetic film 23 and the lower magnetic film 22 and the insulating film 2.
7 insulated. The upper part of the element is covered with an element protection film 28.
【0005】薄膜磁気ヘッドの記録密度は、主として先
端部24の形状によって決まり、特にトラック幅を決め
る上部磁性膜23の幅d及びオーバーライトや分解能を
決めるポール長t(上部磁性膜23と下部磁性膜22と
磁気ギャップ25との厚さの和)の両者は、高精度に形
成しなければならない。このうちtの値に関係する磁気
ギャップ25の厚さはますます薄くなる傾向にある。The recording density of a thin-film magnetic head is mainly determined by the shape of the tip portion 24. In particular, the width d of the upper magnetic film 23 which determines the track width and the pole length t which determines overwriting and resolution (the upper magnetic film 23 and the lower magnetic (The sum of the thicknesses of the film 22 and the magnetic gap 25) must be formed with high precision. Among them, the thickness of the magnetic gap 25 related to the value of t tends to become thinner.
【0006】従来、この磁気ギャップに用いられる無機
絶縁膜は特公平2−23924号公報に見られるようにスパッ
タ法で形成される。Conventionally, an inorganic insulating film used for the magnetic gap is formed by a sputtering method as disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-24924.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来技術ではスパッタ
法で磁気ギャップの無機絶縁膜を形成する。スパッタ法
は、その成膜方法上、膜の構造は常に柱状構造となり、
膜をある程度以上緻密にすることができない。このため
磁気ギャップの無機絶縁膜の厚さをある程度以上厚くし
なければならないという問題があった。また、無機絶縁
膜をスパッタ法で形成する際、スパッタリングにより下
部磁性膜が劣化し、磁性膜の磁歪定数が変化するという
問題があった。In the prior art, an inorganic insulating film having a magnetic gap is formed by a sputtering method. In the sputtering method, the film structure is always a columnar structure due to its film forming method,
The film cannot be made denser than a certain degree. For this reason, there has been a problem that the thickness of the inorganic insulating film in the magnetic gap must be increased to a certain degree or more. Further, when the inorganic insulating film is formed by the sputtering method, there is a problem that the lower magnetic film is deteriorated by the sputtering and the magnetostriction constant of the magnetic film changes.
【0008】本発明の目的は、ポール長tを高精度に形
成した高性能薄膜磁気ヘッドを提供することにある。An object of the present invention is to provide a high-performance thin-film magnetic head in which the pole length t is formed with high precision.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明ではゾルゲル法という無機膜を合成する手法
に光照射を加味する新しい手法を開発し、これをトラッ
ク先端部のポール長の高精度加工に適用したものであ
る。本発明の特徴は、薄膜磁気ヘッドにおける無機膜で
あるギャップ層を形成するに当たって、金属アルコキシ
ドを含む溶液を磁性膜に塗布し、溶液を塗布してできた
膜に、金属アルコキシドの金属−アルコキシ基結合に対
応したエネルギを光照射により付与することにある。本
手法を用いれば、緻密な連続した構造の無機膜を低温で
形成できる。このため、無機膜であるギャップ層の厚さ
を従来のスパッタ法で成膜したものに比べて薄くするこ
とができる。また、スパッタによる下部磁性膜の劣化も
ない。また、低温で成膜できるため無機膜と下部磁性膜
との間の熱膨張係数の差による膜の剥がれなどの心配が
ない。以上により、高性能かつ信頼性の高い薄膜磁気ヘ
ッドを提供できるようにした。In order to achieve the above object, in the present invention, a new method of adding a light irradiation to a method of synthesizing an inorganic film called a sol-gel method has been developed. This is applied to high precision processing. A feature of the present invention is that, when forming a gap layer which is an inorganic film in a thin-film magnetic head, a solution containing a metal alkoxide is applied to a magnetic film, and a metal-alkoxy group of the metal alkoxide is applied to a film obtained by applying the solution. Against join
The purpose is to apply the corresponding energy by light irradiation . By using this method, an inorganic film having a dense and continuous structure can be formed at a low temperature. For this reason, the thickness of the gap layer, which is an inorganic film, can be made thinner than that formed by a conventional sputtering method. Also, there is no deterioration of the lower magnetic film due to sputtering. In addition, since the film can be formed at a low temperature, there is no fear of peeling of the film due to a difference in thermal expansion coefficient between the inorganic film and the lower magnetic film. As described above, a high-performance and highly reliable thin-film magnetic head can be provided.
【0010】[0010]
【作用】本発明に用いられる金属アルコキシドは、一般
式M(OR)n(M:金属、R:アルキル基、n:整数)
で表される物質である。金属アルコキシドは、水の存在
下、反応のエネルギを吸収し、加水分解反応を生じ(R
O)n 1MOHで表されるアルコキシ基の一部が水酸基
で置換された構造をもつ化合物を生成する。このよう
に、部分的に加水分解して生成した中間体は、さらに他
の金属アルコキシドと反応し、図5に示す様な縮合生成
物となって成長していく。ゾルゲル法は、上述の化学反
応、すなわち、加水分解反応と縮合反応を基本とし、無
機ポリマ、すなわち、酸化物を合成するものである。こ
のゾルゲル反応の律速段階は、加水分解反応時における
金属−アルコキシ基結合の開裂であるといわれている。The metal alkoxide used in the present invention has the general formula M (OR) n (M: metal, R: alkyl group, n: integer)
It is a substance represented by The metal alkoxide absorbs the energy of the reaction in the presence of water to cause a hydrolysis reaction (R
O) A compound having a structure in which a part of an alkoxy group represented by n 1 MOH is substituted with a hydroxyl group is produced. As described above, the intermediate produced by partial hydrolysis further reacts with another metal alkoxide to grow as a condensation product as shown in FIG. The sol-gel method synthesizes an inorganic polymer, that is, an oxide, based on the above-described chemical reaction, that is, a hydrolysis reaction and a condensation reaction. It is said that the rate-determining step of the sol-gel reaction is cleavage of the metal-alkoxy group bond during the hydrolysis reaction.
【0011】本発明では、金属−アルコキシ基結合に対
応したエネルギを光照射により付与し、金属−アルコキ
シ基結合を選択的に切断し、ゾルゲル反応を理想的な状
態で完遂させようとするものである。また、反応溶液を
用いて基板上に成膜した薄膜にオゾンを発生させるため
の波長の光を照射し、膜中に少量残存する有機物をオゾ
ン酸化し、さらに膜中有機物を減少させることができ
る。In the present invention, energy corresponding to the metal-alkoxy group bond is applied by light irradiation to selectively cut the metal-alkoxy group bond, thereby completing the sol-gel reaction in an ideal state. is there. In addition, a thin film formed on a substrate is irradiated with light having a wavelength for generating ozone by using a reaction solution, and a small amount of organic matter remaining in the film is oxidized with ozone to further reduce organic matter in the film. .
【0012】このように、光照射をゾルゲル反応に加味
することにより、低温で化学量論比が揃った酸化物薄膜
が得る手法を光アシストゾルゲル法と呼ぶ。この手法で
は膜形成後に膜質を向上させるための熱処理が不要とな
り、耐熱温度が低い有機物基板や熱膨張係数の差の大き
な基板上への膜の形成が可能になる。また、本手法は、
溶液塗布後、マスクを用いて光を照射し、必要部にのみ
無機膜を形成することが可能である。The technique of obtaining an oxide thin film having a uniform stoichiometric ratio at a low temperature by adding light irradiation to the sol-gel reaction in this manner is called a light-assisted sol-gel method. In this method, heat treatment for improving film quality after film formation is not required, and a film can be formed on an organic substrate having a low heat-resistant temperature or a substrate having a large difference in thermal expansion coefficient. In addition, this method
After the application of the solution, light irradiation is performed using a mask, so that an inorganic film can be formed only on necessary portions.
【0013】本発明によれば、溶液中ですでにある程度
の分子量をもった無機ポリマを用いて成膜するため、図
4に示すように極めて緻密な膜を作製することができ
る。このため、ギャップ層の無機膜を従来のものより薄
くすることができ、薄膜磁気ヘッドの性能の向上につな
がる。従来のスパッタ法では、成膜方法の本質的な問題
により、膜の構造は常に柱状構造となり、膜をある程度
以上緻密にすることができない。このため、ギャップ層
も厚いものとなり、性能のよい薄膜磁気ヘッドが得られ
ない。According to the present invention, since an inorganic polymer having a certain molecular weight is already formed in a solution, a very dense film can be produced as shown in FIG. For this reason, the inorganic film of the gap layer can be made thinner than the conventional one, which leads to an improvement in the performance of the thin-film magnetic head. In the conventional sputtering method, due to an essential problem of the film forming method, the structure of the film always has a columnar structure, and the film cannot be denser than a certain degree. For this reason, the gap layer becomes thick, and a thin-film magnetic head having good performance cannot be obtained.
【0014】また、本発明によれば、スパッタ法などの
ように高価な真空チャンバなどがいらず簡便な装置によ
り成膜することができる。Further, according to the present invention, a film can be formed by a simple apparatus without using an expensive vacuum chamber or the like such as a sputtering method.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0016】〈実施例1〉図3に薄膜磁気ヘッドの作製
プロセスを示す。図中、1は下部磁性膜、2はギャップ
層、3はホトレジスト膜、4はコイル、5は上部磁性
膜、6および8は無機膜、7は上部磁性膜である。薄膜
磁気ヘッドのコイル層間絶縁膜としてホトレジストを、
磁性膜としてパーマロイ膜を、無機膜にはアルミナ膜を
用いた。薄膜磁気ヘッドの基板、すなわち、スライダ材
料にはジルコニア基板を用いた。磁性膜およびアルミナ
膜の作製は、スパッタ法を用いて、ホトレジストの作製
は塗布法によった。Embodiment 1 FIG. 3 shows a manufacturing process of a thin-film magnetic head. In the figure, 1 is a lower magnetic film, 2 is a gap layer, 3 is a photoresist film, 4 is a coil, 5 is an upper magnetic film, 6 and 8 are inorganic films, and 7 is an upper magnetic film. A photoresist is used as a coil interlayer insulating film of the thin film magnetic head,
A permalloy film was used as the magnetic film, and an alumina film was used as the inorganic film. A zirconia substrate was used as the substrate of the thin-film magnetic head, that is, the slider material. The magnetic film and the alumina film were formed by a sputtering method, and the photoresist was formed by a coating method.
【0017】以下、ギャップ層形成プロセスについて説
明する。このプロセスで使用されるゾルゲル膜は、次の
ように作製される。The gap layer forming process will be described below. The sol-gel film used in this process is prepared as follows.
【0018】タンタルエトキシドノの0.5mol/l
のエタノール溶液を作製した。この溶液4mlに水の
0.5mol/l エタノール溶液16mlと塩酸0.0
1mol/lのエタノール溶液0.5ml の混合溶液にエ
タノール4mlを加えた溶液を3ml/minの速度で
滴下し、透明な均一溶液をえた。この混合溶液を30分
撹拌した。この溶液を下部磁性膜1の上にスピンナを用
いて塗布し、ゾルゲル膜9を形成した。ついで、この膜
にタンタル−アルコキシ基の結合エネルギに対応する2
54nmの光を15分間照射した。このとき、マスクを
使用し、必要部分のみに光を照射し膜を硬化した。必要
以外の部分は、エタノールに溶解させ取り除いた。つい
で、184nmの光を照射し、膜をオゾン酸化した。以
上のようにしてギャップ層2に無機絶縁膜を形成した。
この膜の厚さは二千オングストロームと従来のものの半
分の厚さであった。0.5 mol / l of tantalum ethoxydono
Was prepared. 16 ml of a 0.5 mol / l ethanol solution of water and 0.0 ml of hydrochloric acid were added to 4 ml of this solution.
A solution obtained by adding 4 ml of ethanol to a mixed solution of 0.5 ml of a 1 mol / l ethanol solution was dropped at a rate of 3 ml / min to obtain a transparent homogeneous solution. This mixed solution was stirred for 30 minutes. This solution was applied on the lower magnetic film 1 using a spinner to form a sol-gel film 9. Then, a film corresponding to the binding energy of the tantalum-alkoxy group is added to the film.
Light of 54 nm was irradiated for 15 minutes. At this time, a film was cured by irradiating light only to a necessary portion using a mask. Unnecessary parts were dissolved in ethanol and removed. Then, the film was irradiated with light of 184 nm to oxidize the film with ozone. The inorganic insulating film was formed on the gap layer 2 as described above.
The thickness of this film was 2,000 angstroms, which is half the thickness of the conventional one.
【0019】以下、通常の方法により層間絶縁膜,コイ
ル,磁性膜等を形成し、薄膜磁気ヘッドを完成した。こ
の薄膜磁気ヘッドのギャップ層は薄いため、分解能は従
来のものに比べて向上した。Thereafter, an interlayer insulating film, a coil, a magnetic film, and the like were formed by an ordinary method to complete a thin-film magnetic head. Since the gap layer of the thin-film magnetic head is thin, the resolution is improved as compared with the conventional one.
【0020】[0020]
【発明の効果】本発明によれば、薄く緻密な無機絶縁膜
を低温で形成できるため、薄膜磁気ヘッドのギャップ層
を従来のものより格段に薄くすることができる。このた
め高性能な信頼性の高い薄膜磁気ヘッドを得ることがで
きる。スパッタによる下部磁性膜の劣化もないため磁歪
定数の高い磁性膜を得ることができる。また、低温で成
膜できるため無機膜と下部磁性膜との間の熱膨張係数の
差による膜の剥がれなどの心配がない。また、ポール長
を小さくできギャップ幅変動のマージンを小さくできる
ため薄膜磁気ヘッドの超高密度化に対応できる。以上に
より、高性能かつ信頼性の高い薄膜磁気ヘッドを提供で
きる。 According to the present invention, since a thin and dense inorganic insulating film can be formed at a low temperature, the gap layer of the thin-film magnetic head can be made much thinner than the conventional one. Therefore, a high-performance and highly reliable thin-film magnetic head can be obtained. Since the lower magnetic film is not deteriorated by sputtering, a magnetic film having a high magnetostriction constant can be obtained. In addition, since the film can be formed at a low temperature, there is no fear of peeling of the film due to a difference in thermal expansion coefficient between the inorganic film and the lower magnetic film. Further, since the pole length can be reduced and the margin of the gap width variation can be reduced, it is possible to cope with ultra-high density of the thin film magnetic head. more than
Provide thinner magnetic heads with higher performance and higher reliability
Wear.
【図1】一般的な薄膜磁気ヘッドの斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a general thin-film magnetic head.
【図2】一般的な薄膜磁気ヘッドの断面図。FIG. 2 is a sectional view of a general thin-film magnetic head.
【図3】ギャップ層形成プロセスの説明図。FIG. 3 is an explanatory view of a gap layer forming process.
【図4】ゾルゲル膜の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a sol-gel film.
【図5】縮合生成物の構造説明図。FIG. 5 is a structural explanatory view of a condensation product.
21…基板、22…下部磁性膜、23…上部磁性膜、2
4…先端部、25…ギャップ層、26…導体コイル、2
7…無機絶縁膜、28…素子保護膜。21: substrate, 22: lower magnetic film, 23: upper magnetic film, 2
4 ... tip, 25 ... gap layer, 26 ... conductor coil, 2
7 ... inorganic insulating film, 28 ... element protection film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G11B 5/31
Claims (1)
び無機膜であるギャップ層を有する薄膜磁気ヘッドの製
造方法において、 前記ギャップ層を形成するに当たって、金属アルコキシ
ドを含む溶液を前記磁性膜に塗布し、前記溶液を塗布し
てできた膜に前記金属アルコキシドの金属−アルコキシ
基結合に対応したエネルギを光照射により付与すること
を特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。1. A method for manufacturing a thin-film magnetic head having a conductor coil, an insulating layer, and a gap layer which is an inorganic film between two magnetic films. In forming the gap layer, a solution containing a metal alkoxide is mixed with the magnetic layer. A metal-alkoxy of the metal alkoxide is applied to a film formed by applying the solution to the film;
A method of manufacturing a thin-film magnetic head, wherein energy corresponding to a base bond is applied by light irradiation .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP366891A JP2897434B2 (en) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | Thin film magnetic head |
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Publications (2)
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