JP3539732B2 - 薄いニッケル下層を備えた薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Description

発明の背景
本発明はデータ記憶装置のための薄膜ヘッドの製造に関する。特に、本発明は読取り不安定性の効果を減らすため薄膜磁気ヘッドの磁気コアに隣接してニッケルシード（seed）層を堆積させることに関する。
薄膜磁気読取り書込みヘッドは磁気ディスクのごときヘッドに相対して運動する磁気記憶媒体に対する情報の磁気的読取りと書込みとのため使用されている。薄膜磁気ヘッドは該ヘッドの磁気コアを形成する対の“ヨーク”と“極”とを有する。導電体（すなわちコイル）がコアの間に通されていて磁気記憶媒体に対する情報の読取りと書込みとのために使用される。書込み動作間、電流がコイルを流れ通ってコアに磁場を生じさせる。ギャップ域が磁気コアの２つの極の間の小さな空間を占めている。コイルの書込み電流によって磁束がギャップ域にまたがるようにされる。この磁束は次いで記憶媒体に対し磁場を印加して磁気転移を生じさせるのに使用され、次いで磁気転移が記録される。読取り動作間、磁気ヘッド記憶媒体はやはり互いに相対して運動し、磁束をコイルを通じてリンクさせる。コイル中の電気信号は電気回路によって感知され得それは磁気媒体に記憶された情報の取出しを可能にする。
薄膜ヘッドにおいて、磁気コアは記憶媒体における磁気転移から発生する磁束とコイルとの間のリンクとして働く。そうすることによって、コアの磁化は信号磁束の変動を反映するように変化する。コアの変化する磁気状態は磁気回転または磁壁運動のいずれかによって特徴づけられる。ある場合においては、書込み信号の励磁がコアの磁壁を非可逆的に動かし得る。
消磁過程間、（すなわち、書込み電流パルスの終止後）、コアは望ましくない磁区パターンを有する状態にされる。特に、コアは安定磁気状態に復するように緩和することができない。リードバックのため、安定磁気状態は磁区が磁化容易方向に配向されているとき存在する。極チップ域における縦磁壁のごとき、特定磁区パターンはリードバック間の高磁気不安定度と関連している。磁気ヘッドの安定緩和状態への復帰不性能は、引っ掻き傷、堆積過程によって生じる応力、またはヘッドのコア材料組成の不均等性のごとき欠陥によって生じさせられる。いずれにせよ、もしヘッドの磁区パターンが“望ましい”緩和磁化状態と有意的に異なるならば、ヘッドの性能は落ちる。
薄膜磁気ヘッドの性能が劣化される一態様は読取り不安定性と関連する効果による。読取り不安定性の一効果は“ヘッド揺動（head wiggle）”であり、それは読取り信号のひずみである。ひずみは主としてリードバック信号の後縁において雑音として現れる。
欧州特許明細書第0301823号とIBM技術開示速報、第34巻、番号1B、1992年６月号、457−459頁掲載論文“めっきした薄膜ヘッド及び構造のための積層化されたシード”は、Ni−Fe合金薄膜を使用する薄膜磁気ヘッドを説明している。欧州特許明細書第0387143号はNi−Si薄膜を使用する薄膜磁気ヘッドを説明している。応用物理ジャーナル、第60巻、番号１、1988年８月号、1343−1346頁掲載論文“Ni/Fe人工格子膜における磁気異方性”は積層Ni/Fe複合膜の磁気特性の若干を説明し、そしてそのような積層膜が薄膜磁気ヘッド内の磁気ヨークを形成するのに使用され得ることを示唆している。これら文書は何れも読取り不安定性の問題については論及していない。
ヘッド揺動の発生によって正しくないデータが記憶媒体から検索される。先行技術は薄膜ヘッドの製造に使用される材料の設計と特性とにおける読取り不安定性の効果に対して適正に補正していない。読取り不安定性の効果が首尾一貫して減じられる改良された薄膜ヘッドはおそらく当業者にとって有意の改良である。
発明の摘要
第１の観点において、本発明は、
基板と、該基板上に堆積されたベースコートとを有する薄膜ヘッドにおいて、該薄膜ヘッドが、
前記ベースコート上に堆積された第１のニッケルシード層と、
前記第１のニッケルシード層上に及び前記第１のニッケルシード層に接触して配置された下磁気コア片と、
第２のニッケルシード層と、
前記第２のニッケルシード層上に及び前記第２のニッケルシード層に接触して配置された上磁気コア片と、
前記下磁気コア片と前記第２のニッケルシード層との間に堆積された絶縁材であって、コイルを包囲している絶縁材
とをさらに有することを特徴とする薄膜ヘッドを提供する。
第２の観点において、本発明は、
基板と、下極片と、下ヨークと、上極片と、上ヨークと、前記上極片と前記上ヨークの組立体と前記下極片と前記下ヨークの組立体との間に位置して、導電コイルを包囲している絶縁材とを有する薄膜ヘッドにおいて、該薄膜ヘッドが、
前記基板と、前記下極片と下ヨークの組立体との間に挟まれた第１のニッケルシード層と、
前記絶縁材と、前記上極片と上ヨークの組立体との間に挟まれた第２のニッケルシード層とを有していることを特徴とする薄膜ヘッドを提供する。
第３の観点において、本発明は、
薄膜ヘッドを製造する方法であって、
基板上に第１のニッケルシード層を堆積させることと、
前記第１のニッケルシード層上に磁気コアの下部分を形成することと、
前記磁気コアの下部分上に絶縁層を形成することと、
前記絶縁層上に第２のニッケルシード層を堆積させることと、
前記第２のニッケルシード層上に磁気コアの上部分を、前記絶縁層が前記磁気コアの上部分と下部分との間に位置するように、形成すること
とを有している薄膜ヘッドを製造する方法を提供する。
本発明は読取り不安定性の効果を最小限にすることによって薄膜ヘッドの性能を高めることに関する。本発明は改良された薄膜ヘッドとそれを製造する方法とを提供する。特に、磁気コアを形成する各ヨーク／極構造物は純ニッケル下層上に堆積される。薄膜ヘッドの磁気コア構造に隣接してニッケル下層が存在することは、磁気コアに磁気力を加える。この磁気力は書込み励磁後ヘッドを安定読取り状態になるようにプッシュする。補強ニッケルシード層を備えた薄膜磁気ヘッドはリードバックにおいて磁壁の“バルクハウゼン（Barkhausen）”効果によるジャンプを生じる可能性がより小さい。その結果、読取り性能が著しく改良された磁気ヘッドが得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は薄膜磁気読取り書込みヘッドの平面図である；
第２図は不安定な磁区パターンを生じる先行技術薄膜磁気読取り書込みヘッドの平面図である；
第３図は安定した磁区パターンを生じる薄膜磁気読取り書込みヘッドの平面図である；
第４図はスライダ上に在るときの本発明によって製造された薄膜磁気読取り書込みヘッドの横断面図である；
第５図は本発明によって作られる薄膜ヘッドの製造過程の横断面図である。
好適実施例の詳細な説明
本発明は改良された薄膜磁気ヘッドとその製造方法に指向される。４つの主素子は、それらが配置されている順序によると、下磁気コア片、絶縁材層、絶縁材層中に配置された１つまたはそれ以上のレベルの導電コイル、そして上磁気コア片である。本発明は各磁気コア片の下のニッケルから成るシード層（seed layer）に指向される。ニッケルの磁気特性はコアに磁気力を加え、磁気力はコアを“望ましい”消磁状態になるように誘導するまたはプッシュする。
第１図は上極片14と下極片16とを有するコア13から成る薄膜ヘッド12の平面図を示している。コイル巻線18が薄膜ヘッド12を通って延びており、そして上極片14と下極片16との間に挟まれている。上極片14は上極チップ20を有し、一方、下極片16は下極チップ22を有する（この図面にヨークは示されていない）。ギャップ24が上極チップ20と下極チップ22との間に形成されている。典型的には、アルミナ（Al₂O₃）がギャップを埋めている。磁気記憶媒体（図示されていない）が、情報が媒体に書込まれるまたはそれから読取られるようにギャップ24の近くに配置されている。
また第１図には、加えられた磁場Ｈの方向を示すＨ（印加）というラベルを付された矢印と、緩和状態における薄膜ヘッド12の磁化ベクトルＭを示すＭ（緩和）というラベルを付された矢印が示されている。動作中、磁気ディスクのような磁気記憶媒体は上極チップ20と下極チップ22との間に形成されたギャップ24に近い領域内で運動する。電流が表示方向にコイル巻線18を流れるにつれて、磁場ＨはＨ（印加）というラベルを付された矢印によって示される方向に薄膜ヘッド12へ作用させられる。この磁場は、極材料の磁化ベクトルＭをしてＭ（緩和）というラベルを付された矢印によって示されたその磁化容易軸からＭ（合成）というラベルを付された破線によって形成される矢印によって示される方向へとその方向を変更せしめる。ベクトルＭ（合成）がギャップ24と磁場Ｈ（印加）とに向かう方向に磁化容易軸から偏向されるにつれて、上極チップ20は漸次的に強い北極になり、一方、下極チップ22は南極になる。これは上極チップ20から下極チップ22へ至る方向を有する磁場ベクトルを有するフリンジ磁場（fringe field）（図示せず）をギャップ24のまわりに形成させる。
同様に、もしコイル巻線18を通る電流が図面に示された方向とは逆であるならば、上極チップ20は南極になり、一方、下極チップ22は北極になる。これは下極チップ22から上極チップ20に至る方向を有する磁場ベクトルを有するフリンジ磁場をギャップ24のまわりに生じさせるであろう。したがって、コイル巻線18を通る電流の流れを調整することによって上極チップ20と下極チップ22との磁化を制御することが可能である。ギャップ24はその領域を越えて延びるフリンジ磁場を生じさせる。磁気ディスクのごとき磁気記憶媒体がこのフリンジ磁場内に配置されているとき、磁場情報は前記媒体に磁場を印加することによって記録され得る。同様に、薄膜ヘッド12のフリンジ磁場界領域を通過する記憶媒体上に印加された磁化パターンは、記憶された情報が検索されるように、コイル巻線18において電圧を誘導する。
データが磁気媒体上に書込まれないときは、薄膜ヘッド12の磁区パターンは、エッジを除いて、磁化容易軸の方向に向いていることが望ましい。言い換えると、薄膜ヘッド12に対して磁場Ｈが加えられていないときは、薄膜ヘッド12の磁化はその緩和状態、Ｍ（緩和）、に在るべきである。しかし、しばしば、薄膜ヘッドは書込み終了後不安定な磁区パターンを示す。
第２図は不安定な先行技術の薄膜ヘッド12Pを概略的に示している。電流がコイル巻線18に通されたとき、上極片14の磁区における磁化方向は、磁化容易軸（図示せず）から偏向されていた。電流の終止後、上極片14は緩和磁化状態に戻らなかった。矢印15は書込み電流の終止後の上極片14における磁区の磁化ベクトルの方向を示している。線17は書込み電流の終止後に存在する磁区壁を示している。第２図に示されるように、上極片14は上極チップ20に垂直の縦磁壁17Aを示す。上極チップ20に対して垂直である磁壁17Aの存在は磁気読取りの不安定性を生じさせるおそれがある。この不安定性はリードバック性能を著しく低下させるヘッド揺動を生じさせる。
第３図は本発明に従って製造された磁気的に安定した薄膜ヘッドを概略的に示している。薄膜ヘッド12は上極片14の磁区における磁化ベクトルＭ（緩和）の方向を表す矢印15を有するものとして示されている。線17は磁壁を示す。薄膜ヘッド12は書込み電流の終止後のその最小エネルギ緩和状態において示されている。第３図に示される様々の磁区の向きは極チップ20にまたはその近くに縦磁壁が全く存在しないから望ましい。磁気的に安定したコアの実際的な成果はリードバック雑音が第２図に示された先行技術薄膜ヘッド12Pのそれより小さいことである。
第４図は本発明に従って製造された薄膜磁気ヘッド12の断面図である。薄膜ヘッド12は基板25とコア13とを有する。コア13は上ヨーク11、上極片14、下ヨーク10そして下極片16を有する。上極片14と下極片16は上極チップ20と下極チップ22とを形成し、それらの間にギャップ24が形成されている。またコア13は後上部分26と後下部分28とを有する。上極片14と下極片16そして後上部分26と後下部分28は、それぞれ、センタ30において接している。
薄膜ヘッド12は２つのレベルのコイル18によって形成されたコア巻線を使用している。両レベルのコイル18はコア13のセンタ30のまわりに巻かれており、巻線の一部分はコア13の間に挟まれている。典型的に、ベースコート（basecoat）36はアルミナ（Al₂O₃）のごとき絶縁体である。コア13間の領域は絶縁材38が充填されている。通常、絶縁材38はフォトレジストである。上極チップ20と下極チップ22との間のギャップ24はアルミナ（Al₂O₃）を充填されている。絶縁材38はまたコア13の後上部分26と後下部分28との間に挟まれている。コア13はベースコート36によって基板25から隔離されている（第５図に示されている）。本発明はベースコート36とコア13との間に挟まれたニッケルシード層37を使用している。製造中、薄膜ヘッド12と同様の複数ヘッドが基板25の全面にわたって配置され得る。しかし、本例の目的のため、単一薄膜磁気ヘッド12の製造が示されるにすぎない。
第５図はベースコート36がスライダ（図示されない）の基板25の全面にわたって配置されることによって始まる製造過程を示している。ベースコート36は不導性アルミナ材から成り、そして通常はスパッタリング技術によって付着される。第１のニッケルシード層37がベースコート36と磁気コア13の底部との間に挟まれる。層37は磁気コア13の底に対して基礎として働く。パーマロイのごとき磁性材料の一薄膜層がニッケルシード層37の表面に付着される。この薄膜層は下ヨーク10、下極チップ22、下後部分28そしてセンタ30の一部を含む磁気コア13の底部を形成する。フォトリトグラフ技術を使用して絶縁層38がコア13の底に配置される。
アルミナがギャップ24内に配置される。次に、コイル巻線18が絶縁層38上に配置され、そしてセンタ30のまわりに巻付けられる。絶縁層38がコイル巻線18を覆うように堆積される。第２のニッケルシード層39が絶縁層38と磁気コア13の上部分との間に挟まれる。次に、パーマロイのごとき磁性材料のもう１つの層が第２のニッケルシード層39の上に配置されて、上ヨーク11、上極片14、後上部分26そしてセンタ30の一部分を含む磁気コア13の頂部を形成する。すべての層は電着またはスパッタリング技術を使用して堆積される。
本発明の方法によって製造された薄膜磁気ヘッドは先行技術薄膜ヘッドの読取り不安定性と関連するヘッド揺動量を約半分に減らすことが試験によって判明している。純ニッケルシード層37、39は、緩和状態に在るとき磁気コア（すなわち、ヨークと極片）の磁区パターンが磁化容易軸の向きへプッシュされるように磁気コア13の各半分に磁気力を加える。本発明の方法は任意の種類の磁性材料から作られる変換器に好適である。また本方法はその他の形式のデータ記憶媒体と共に使用され得る。本発明は変換器の磁気安定性を増すために効率的な費用対効果比の装置を生じさせる。
本発明は好ましい実施例を参照して説明されたが、当業者は変更が本発明の意図と範囲から逸脱することなしに形式と細部とに関して為され得ることを理解するであろう。

Claims (14)

1. 基板（25）と、該基板上に堆積されたベースコート（36）とを有する薄膜ヘッドにおいて、該薄膜ヘッドが、
   前記ベースコート上に堆積された第１のニッケルシード層（37）と、
   前記第１のニッケルシード層上に及び前記第１のニッケルシード層に接触して配置された下磁気コア片（10、16）と、
   第２のニッケルシード層（39）と、
   前記第２のニッケルシード層上に及び前記第２のニッケルシード層に接触して配置された上磁気コア片（11、14）と、
   前記下磁気コア片と前記第２のニッケルシード層との間に堆積された絶縁材（24）であって、コイル（18）を包囲している絶縁材
   とをさらに有することを特徴とする薄膜ヘッド。
2. 請求項１の薄膜ヘッドにおいて、前記ベースコートがアルミナから成っている薄膜ヘッド。
3. 請求項１の薄膜ヘッドにおいて、前記上磁気コア片が上ヨーク（11）と上極（14）とから成り、前記下磁気コア片が下ヨーク（10）と下極片（16）とから成っている薄膜ヘッド。
4. 請求項１の薄膜ヘッドにおいて、前記第１のニッケルシード層（37）が前記下磁気コア片（10、16）の全長に沿って延在している薄膜ヘッド。
5. 請求項１の薄膜ヘッドにおいて、前記第２のニッケルシード層（39）が前記上磁気コア片（11、14）の全長に沿って延在している薄膜ヘッド。
6. 基板（25）と、下極片（16）と、下ヨーク（10）と、上極片（14）と、上ヨーク（11）と、前記上極片と前記上ヨークの組立体（11、14）と前記下極片と前記下ヨークの組立体（10、16）との間に位置して、導電コイル（18）を包囲している絶縁材（24）とを有する薄膜ヘッドにおいて、該薄膜ヘッドが、
   前記基板（25）と、前記下極片と下ヨークの組立体（10、16）との間に挟まれた第１のニッケルシード層（37）と、
   前記絶縁材（24）と、前記上極片と上ヨークの組立体（11、14）との間に挟まれた第２のニッケルシード層（39）とを有していることを特徴とする薄膜ヘッド。
7. 請求項６の薄膜ヘッドにおいて、前記第１のニッケルシード層（37）が前記下極片と下ヨークの組立体（10、16）の全長に沿って延在している薄膜ヘッド。
8. 請求項６の薄膜ヘッドにおいて、前記第２のニッケルシード層（39）が前記上極片と上ヨークの組立体（11、14）の全長に沿って延在している薄膜ヘッド。
9. 薄膜ヘッドを製造する方法であって、
   基板（25）上に第１のニッケルシード層（37）を堆積させることと、
   前記第１のニッケルシード層（37）上に磁気コアの下部分（10、16）を形成することと、
   前記磁気コアの下部分（10、16）上に絶縁層（24）を形成することと、
   前記絶縁層（24）上に第２のニッケルシード層（39）を堆積させることと、
   前記第２のニッケルシード層（39）上に磁気コアの上部分（11、14）を、前記絶縁層（24）が前記磁気コアの上部分と下部分との間に位置するように、形成すること
   とを有している薄膜ヘッドを製造する方法。
10. 請求項９の製造方法において、前記第１のニッケルシード層（37）を堆積させることが、前記基板（25）上にニッケルをスパッタリングさせることから成る製造方法。
11. 請求項９の製造方法において、前記基板がスライダのベースコート（36）である製造方法。
12. 請求項９の製造方法において、前記第２のニッケルシード層（39）を堆積させることが、前記絶縁材（24）の上にニッケルをスパッタリングさせることから成る製造方法。
13. 請求項９の製造方法において、前記第１のニッケルシード層上に磁気コアの下部分を形成することが、前記第１のニッケルシード層の上にパーマロイ材を堆積させることから成る製造方法。
14. 請求項９の製造方法において、前記第２のニッケルシード層上に磁気コアの上部分を形成することが、前記第２のニッケルシード層の上にパーマロイ材を堆積させることから成る製造方法。

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