JP3510165B2 - ヨーク型mr読み取り磁気ヘッドおよびその製造方法並びに磁気記録再生装置 - Google Patents

ヨーク型mr読み取り磁気ヘッドおよびその製造方法並びに磁気記録再生装置

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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、磁気媒体から磁気
信号を読み取るために用いられるヨーク型MR(磁気抵
抗)読み取り磁気ヘッドに関し、より詳細には、磁性ヨ
ークの構造およびその製造方法の改善、ならびにそのM
R磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気記録が高密度化されるに従っ
て薄膜技術を用いて製造されるMRヘッドが注目されて
いる。MRヘッドは大きく分けて、シールド型とヨーク
型に分かれる。現状では、シールド型の方が特性が高い
とされ、より精力的に研究されてきている。
【0003】しかしながらシールド型は、MR素子が記
録媒体と接触する表面に出てくるために、摩耗等の課題
を抱えていた。そのため、耐摩耗特性に有利なヨーク型
で、特性を向上させる取り組みも合わせてなされてきて
いる。
【0004】ヨーク型のMRヘッドの典型的な構造につ
いて、図8に斜視図、図9にその断面図を示す。同図に
おいて、11は下部磁性ヨークであり、図面上で左側に
位置する端面において、磁気テープ、磁気ディスク等の
記録媒体に接触する。記録媒体から発生する磁束を下部
磁性ヨーク11から、上部後部磁性ヨーク13、MR素
子14、上部前部磁性ヨーク15へと導き、MR素子1
4の磁化回転による抵抗変化を出力端子16により取り
出すように構成されている。なお、18は磁気ギャッ
プ、19はバイアス層、20は基板である。
【0005】この構成の磁気ヘッドにおいては、MR素
子14の抵抗変化率がそのまま磁気ヘッドの特性に結び
つく。磁束を効率よくMR素子14に導くためには、上
部後部磁性ヨーク13と上部前部磁性ヨーク15と、M
R素子14とが、磁気的に短絡していることが望まし
い。しかしながら、現状においては、各磁性ヨークの材
料としては概ね合金膜が用いられ、導電性であるため、
MR素子14と上部磁性ヨーク13、15との間に絶縁
膜17を設ける必要性があった。そのため磁気効率の低
下を引き起こしていた。しかしながら、絶縁膜17がな
いと、出力端子16間に流れる電流が、磁性ヨーク1
3、15内を流れることになり、MR素子14の抵抗変
化を十分に取り出せなくなる。
【0006】これを回避するために、特開昭62−64
20号公報に開示されているように、絶縁性の高いNi
−Znフェライトからなる磁性ヨーク材料を用い、直接
磁性ヨークに接するようにMR素子を形成し、効率を上
げようとする試みもなされている。図10にその一例の
断面図を示す。41は非磁性基板であり、その上に、下
部磁性ヨーク42、43が接合部44により接合されて
いる。下部磁性ヨーク42、43の間には加工溝50が
形成され、ガラス45が埋め込まれている。ガラス45
上に、下部磁性ヨーク42、43にまたがるようにして
MR素子34が形成されている。38は磁気ギャップ、
39はバイアス層、46は上部磁性ヨークである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
の構造のMR磁気ヘッドにおいても、以下のような課題
があった。
【0008】MR素子34の特性を、最大限に発揮させ
るためには、隙間Aの長さを、精度良く作製する必要が
あった。この長さは一般的に数ミクロンから十数ミクロ
ンであり、この幅を精度良く機械加工等で加工し、加工
溝50を形成するのは、困難であり、また、この下部磁
性ヨーク42、43は厚さBが数ミクロンあり、乾式ま
たは、湿式エッチング等で加工溝50形成することも、
精度、生産性の観点から困難であった。
【0009】また、このような構造では、下部磁性ヨー
ク42、43の下に非磁性基板41が必要となり、生産
する上で、工程数が増え、コスト高となっていた。
【0010】また、加工溝50に埋め込む材料として
は、低融点ガラスを使用していたが、ガラス面積が大き
く、MR素子34を形成する面を平滑にするのが難し
く、良好な特性を持つMR素子34を形成することが困
難であった。
【0011】本発明は、上述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、磁気効率の良いヨーク型MRヘッドを高
歩留まりで生産できるヘッド構造を持つヨーク型MR読
み取り磁気ヘッドを提供することを目的とする。また、
そのようなMR磁気ヘッドを実現する製造方法を提供す
ることを目的とする。さらに、そのようなMR磁気ヘッ
ドを、特に耐摩耗性が要求される、回転シリンダ系をテ
ープが走行するシステムに採用したVTR等の磁気記録
再生装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決する手段】上記課題を解決するために、本
発明のヨーク型MR読み取り磁気ヘッドは、磁気信号を
読み取るために磁気媒体近くに配置されるヨーク型MR
読み取り磁気ヘッドであって、MR素子と接続される磁
性ヨークは、一対の非導電性バルク磁性ヨーク材が接合
層により接合された構成を有する。MR素子は、一対の
非導電性バルク磁性ヨーク材に対して接合層上を渡した
橋架構造で直接接合され、接合層は、一対の非導電性バ
ルク磁性ヨーク材の、MR素子の面と略直交する方向の
面に各々積層された多層の非磁性薄膜を、表層膜面をつ
き合わせて加圧・加熱接着することにより形成される。
【0013】上記構成によれば、MR素子に磁束を導く
ための磁性ヨークを非導電性にし、磁性ヨークとMR素
子とを、磁気的なギャップを介さずに直接接続すること
により、大幅に磁気効率が向上する。また、一対の磁性
ヨーク材を非磁性薄膜により接合するので、磁性ヨーク
材どうしの間隙の長さを高精度に形成でき、高歩留まり
の生産が可能となる。
【0014】
【0015】上記の構成において、好ましくは、多層の
磁性薄膜が、表層のAu層とその下層のCr層とを含
む。また好ましくは、多層の非磁性薄膜が、非磁性非導
電性膜―Cr膜―Au膜の順に形成された多層膜であ
【0016】本発明のヨーク型MR読み取り磁気ヘッド
の製造方法は、以下の工程を備えたことを特徴とする。
すなわち、一対の非導電性磁性基板の鏡面仕上げした表
面に、薄膜形成技術により非磁性非導電性膜を成膜する
第1の工程と、一対の非導電性磁性基板に形成された非
磁性非導電性膜の表面にCr膜と、Au膜とを順次成膜
し、Au膜同士の表面を合わせて加圧・加熱接着するこ
とにより、両非導電性磁性基板を接合する第2の工程
と、一対の接合された非導電性磁性基板における、非磁
性非導電性膜、Au膜、及びCr膜と略直交する表面を
鏡面仕上げする第3の工程と、第3の工程により鏡面仕
上げされた表面に、MR膜を薄膜形成技術により形成
し、所望の形状に加工する第4の工程である。
【0017】
【0018】上記の構成において、非磁性非導電性膜を
多層膜とすることが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】図1及び図2は各々、本発明の一
実施の形態におけるヨーク型MR読み取り磁気ヘッドを
示す斜視図と断面図である。図1及び図2において、6
2及び63は、非導電性の下部磁性ヨークである。下部
磁性ヨーク62、63は、接合層61により接合されて
いる。MR素子54は、接合層61の上面、及び下部磁
性ヨーク62、63の端部にかかるように形成されてい
る。58は磁気ギャップ材、59はバイアス層、66は
上部磁性ヨーク、68はMR素子54に接続された出力
端子である。
【0020】本実施の形態では、MR素子54に磁束を
導くための下部磁性ヨーク62、63を非導電性にする
ことにより、下部磁性ヨーク62、63とMR素子54
とを、磁気的なギャップを介さずに直接接続している。
これにより、大幅に磁気効率が向上する。
【0021】本実施の形態では、下部磁性ヨーク62、
63を、比抵抗が104〜109Ωcmと高い値を有する
Ni−Znフェライトを用いて構成した。比抵抗の高い
磁性体は、現状ではバルク材でしか得られず、従来は、
図10の下部磁性ヨーク42及び43で示すような2つ
に分けた構造を形成するには、機械加工もしくはエッチ
ングのような手段に頼るしかなかった。本発明では、図
2に示すように、別々に形成した下部磁性ヨーク62と
下部磁性ヨーク63とを接合層61により接合した構造
をとる。接合層61は、中心部がAu層51で形成さ
れ、その両側にCr層52があり、その外側に非磁性非
導電性膜であるAl23層53があり、各々が下部磁性
ヨーク62,63と接合されている。
【0022】それらの層の膜厚は、Au層51が200
〜500Å、Cr層52が50〜200Åである。Al
23層53の膜厚は、MR素子54が有効に働くよう
に、ヨーク間隙長さDが設計され、それに合わせて決定
される。このヨーク間隙長さDの精度は非常に重要であ
り、ヨーク型MR磁気ヘッドの特性を左右する。通常、
この隙間Dは、数μmから十数μmである。
【0023】本発明では、接合層61は、薄膜プロセス
によりMR素子54の面に対して直行する方向に形成さ
れるため、接合層61の厚さは、±0.1μmという高
い精度を容易に実現できる。かつ、接合に接着材等の有
機物も用いていないため、MR素子54の形成面の状態
が、粗さ的にも、材料的にも良好で、磁気特性の優れた
MR素子54を形成できる。それにより、効率の高いヨ
ーク型MR読み取り磁気ヘッドを実現できる。
【0024】さらに、この接合層61は強度も高く、下
部磁性ヨーク62、63と、接合層61とで十分なヘッ
ド強度を実現でき、構造が簡素化される。構造が簡単で
あることにより、高い生産性で、特性の高いヨーク型M
R読み取り磁気ヘッドを容易に製造できる。
【0025】また、接合層を構成する材料として、A
u、Crの代わりに、非導電性の材料、たとえば、ガラ
ス系の材料を使用することも可能である。それにより、
電流が接合層の中を流れることがなくなるので、出力端
子間においてMR素子の抵抗変化を読み取る効率がさら
に向上する。
【0026】次に、上記構成のヨーク型MR読み取り磁
気ヘッドの製造方法について、図3〜図6を参照して説
明する。まず、図3に示したような、下部磁性ヨークを
形成するための、一組のバー状のNi−Znフェライト
からなる非導電性磁性基板70を用意する。
【0027】図4に示すように、非導電性磁性基板70
の各々の片面に、薄膜形成技術により、Al23層7
1、Cr層72、及びAu層73を順次成膜形成し、そ
れらを突き合わせ、加圧、加熱接着を行う。このとき、
圧力は10MPa、熱処理温度は300℃が望ましい。
各膜厚は、Au層73が200〜500Å、Cr層72
が50〜200Åである。Al23層71は、数μmと
する。それらの層の形成に薄膜形成技術を用いているた
め、膜厚は、精度良く作製することができる。総膜厚E
は±0.1μmを実現できる。この接合されたものを下
部基板75とする。
【0028】次に、下部基板75の上面をラップ処理等
の研磨技術により、平坦に仕上げる。その平坦に仕上げ
た面にMR膜を作製し、図5のように、フォトリソエッ
チング等により所望の形状に形成して、MR素子76を
完成する。この工程において、Al23層71、Cr層
72、及びAu層73からなる接合層は、樹脂等の有機
物を用いていないために、下部基板75の上面の平面度
は高い。従って、特性の高いMR膜を形成することがで
きる。また、接合層の膜厚精度が高いために、MR素子
76の位置決め精度が高く、歩留まりの向上を図ること
ができる。
【0029】次に、図6に示すように、磁気ギャップ材
77を形成し、さらに、フォトリソグラフィ技術、薄膜
形成技術等の、一般に薄膜ヘッドで用いられる技術を用
いて、バイアス層89、出力端子86、上部磁性ヨーク
82を形成して、磁気ヘッド80が完成する。
【0030】本実施形態の場合、一度に、2個の磁気ヘ
ッド80が完成するが、数を増やせば量産性が上がるこ
とはいうまでもない。
【0031】尚、接合層を構成する材料として、Au、
Crの代わりに、非導電性の材料、たとえば、ガラス系
の材料を使用することも可能である。それにより、電流
が接合層の中を流れることがなくなるので、出力端子間
においてMR素子の抵抗変化を読み取る効率がさらに向
上する。
【0032】図7は、本発明にかかる磁気記録再生装置
の一実施の形態を示す。103は、ヘリカル走査する回
転シリンダであり、上記実施形態の磁気ヘッド80及び
記録ヘッド81が取り付けられている。回転シリンダ1
03の周面には磁気テープ104が卷回され、傾斜ポス
ト110に案内されて走行する。磁気ヘッド80は、走
行しつつある磁気テープ104と接触し、磁気テープ1
04上の信号を再生する。106は信号処理回路であ
り、磁気ヘッド80が再生した信号が印加され、映像信
号および音声信号を出力する。
【0033】本実施の形態によれば、ヨーク型MR読み
取り磁気ヘッドを用いているため、摺動面が摩耗して
も、特性を左右するMR素子に対する影響は最小限にお
さえられる。しかも、MR素子と磁性ヨークとが直接磁
気的につながっており、しかもMR素子に磁束を通すた
めのヨーク間隙は長さの精度が高いため、磁気ヘッド特
性が非常に高く、特にデジタル記録のような高密度記録
の再生には有効である。
【0034】尚、記録ヘッド81は従来のインダクティ
ブヘッドを用いればよい。高密度記録再生には、再生ヘ
ッドの特性がより重要である。
【0035】以上述べたことから明らかなように、本磁
気記録再生装置は、高密度記録再生に適したものであ
り、かつ信頼性も非常に高いものである。
【0036】尚、本実施の形態では、磁気テープを用い
る記録再生装置の例を示したが、本発明のヨーク型MR
読み取り磁気ヘッドをディスク状の磁気媒体を用いる記
録再生装置に適用することも可能である。
【0037】また、本発明は、通常のMR素子だけでな
く、GMR、TMR素子を用いたヨーク型読み取り磁気
ヘッドに有効なことは言うまでもない。その場合には、
本発明のヨーク型MR読み取り磁気ヘッドの構造によ
り、GMR、TMR素子が接合されるヨーク間隙長さの
精度が高いため、より高い特性のヨーク型MR読み取り
磁気ヘッドを提供できる。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、磁気効率が良く、しか
も高歩留まりで生産可能なヨーク型MR読み取り磁気ヘ
ッドを実現できる。また、そのような磁気ヘッドの製造
に適した製造方法を実現できる。さらに、そのような磁
気ヘッドを、特に耐摩耗性が要求される、回転シリンダ
系をテープが走行するシステムに採用した磁気記録再生
装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態におけるヨーク型MR読
み取り磁気ヘッドを示す斜視図
【図2】 図1のヨーク型MR読み取り磁気ヘッドの断
面図
【図3】 本発明の一実施形態におけるヨーク型MR読
み取り磁気ヘッドの製造方法の工程を示す斜視図
【図4】 同製造方法の工程を示す斜視図
【図5】 同製造方法の工程を示す斜視図
【図6】 同製造方法の工程を示す斜視図
【図7】 本発明の一実施形態における磁気記録再生装
置の磁気ヘッド周辺を説明するための斜視図
【図8】 従来のヨーク型MR読み取り磁気ヘッドの一
例を示す斜視図
【図9】 図8のヨーク型MR読み取り磁気ヘッドの断
面図
【図10】 従来のヨーク型MR読み取り磁気ヘッドの
他の例を示す断面図
【符号の説明】
51 Au層 52 Cr層 53 Al23層 54 MR素子 58 磁気ギャップ 59 バイアス層 61 接合層 62、63 下部磁性ヨーク 66 上部磁性ヨーク 68 出力端子 70 非導電性磁性基板 71 Al23層 72 Cr層 73 Au層 76 MR膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 5/39

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気信号を読み取るために磁気媒体近く
    に配置されるヨーク型MR読み取り磁気ヘッドであっ
    て、 MR素子と接続される磁性ヨークは、一対の非導電性バ
    ルク磁性ヨーク材が接合層により接合された構成を有
    し、前記MR素子は、前記一対の非導電性バルク磁性ヨ
    ーク材に対して前記接合層上を渡した橋架構造で直接接
    合され、前記接合層は、前記一対の非導電性バルク磁性
    ヨーク材の、前記MR素子の面と略直交する方向の面に
    各々積層された多層の非磁性薄膜を、表層膜面をつき合
    わせて加圧・加熱接着することにより形成されているこ
    とを特徴とするヨーク型読み取りMR磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記多層の非磁性薄膜が、表層のAu層
    とその下層のCr層とを含む請求項に記載のヨーク型
    MR読み取り磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記多層の非磁性薄膜が、非磁性非導電
    性膜―Cr膜―Au膜の順に形成された多層膜である
    求項に記載のヨーク型MR読み取り磁気ヘッド。
  4. 【請求項4】 磁気信号を読み取るために磁気媒体近く
    に配置されるヘッド表面を有するヨーク型MR読み取り
    磁気ヘッドの製造方法であって、 一対の非導電性磁性基板の鏡面仕上げした表面に、薄膜
    形成技術により非磁性非導電性膜を成膜する第1の工程
    と、 前記一対の非導電性磁性基板に形成された前記非磁性非
    導電性膜の表面にCr膜と、Au膜とを順次成膜し、前
    記Au膜同士の表面を合わせて加圧・加熱接着すること
    により、前記両非導電性磁性基板を接合する第2の工程
    と、 前記一対の接合された非導電性磁性基板における、前記
    非磁性非導電性膜、Au膜、及びCr膜と略直交する表
    面を鏡面仕上げする第3の工程と、 前記第3の工程により鏡面仕上げされた表面に、MR膜
    を薄膜形成技術により形成し、所望の形状に加工する第
    4の工程とを備えたことを特徴とするヨーク型MR読み
    取り磁気ヘッドの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記非磁性非導電性膜が多層膜であるこ
    とを特徴とする請求項に記載のヨーク型MR読み取り
    磁気ヘッドの製造方法。
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