JPH01201812A - 薄膜磁気ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜磁気ヘッド、特に、磁気誘導型の薄膜磁気
ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

磁気誘導型薄膜磁気ヘッド（以下薄膜磁気ヘッドと略す
）は磁気ドラム、磁気テープ、或いは、磁気ディスクの
記録密度を向上するために薄膜技術で形成した磁気ヘッ
ドであり、通常、磁気ギャップをもつ磁気回路を形成す
る下部磁性膜、及び、上部磁性膜と両磁性膜間を通り、
磁気回路と交差する所定巻回数のコイルを形成する導体
膜と、導体膜相互間、及び、導体膜と両磁性膜間を電気
的に絶縁する絶縁部材とを、基板上に薄膜技術により積
層した構成をとっている。

薄膜磁気ヘッドの読出特性、及び、書込特性等の電磁変
換特性は、磁性膜の磁気特性に大きく依存している。薄
膜磁気ヘッドは高周波領域で使用するために、磁性膜と
しては高周波領域での透磁率が高いことが要求される。

高周波領域で高い透磁率を得るには、薄膜磁気ヘッドの
トラック方向が磁化困雅軸となるように磁性膜に一軸異
方性を付与し、励磁方向を磁化困難軸方向とすればよい
。

これは、励磁方向を磁化困難軸方向としたときの磁化反
転が磁化回転によって行なわれ、この磁化反転速度が励
磁方向を磁化容易軸方向とした場合の磁壁移動による磁
化反転速度より著しく高いことを利用している。

一方、薄膜磁気ヘッドの課題の一つは、電磁変換特性の
不安定さを出来るだけ少なくするか、或いは取り除くこ
とである。これは、通常の磁気ヘッドでは生じないもの
であり、薄膜磁気ヘッド特有のものである。この課題を
解決するために、従来から種々の方法が提案されている
。

従来法の一つに、負の磁歪定数特に−Ｉ　Ｘ　１０−’
から一５ＸＩＯ−”の範囲の磁歪定数をもつ磁性膜を使
用することが知られている。負の磁歪定数をもつ磁性膜
が好ましい理由は、磁性膜にはトラック方向に引張応力
が作用しており、磁化困難軸方向をトラック方向にでき
ること、及び、主たる磁区の磁気スイッチングが漸次な
だらかな回転によって行なわれることにある。しかし、
本発明者らが実験によって確認したところによれば、磁
歪定数が負の大きな値をとる場合には引張応力が作用し
、逆磁歪効果により見掛けの異方性磁界が大きくなるた
めの透磁率が減少すること及び磁性膜を形成した状態で
は磁性膜には引張応力が作用しており、磁性膜内の磁化
は膜面に対し垂直方向に向き易くなるので磁性膜面に一
軸異方性が付与されにくくなること等が明らかとなった
。従って、磁性膜の磁歪定数を単に負にすることのみで
は、安定した電磁変換特性を持つ薄膜磁気ヘッドを得る
ことはできないことが分った。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術は磁性膜をコア形状にパターニングした際の磁
区構造の点について考慮されてなく、磁区構造の不安定
性の問題があった。本発明の目的は、安定した電磁変換
特性と高い読出出力を持つ薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明薄膜磁気ヘッドの特徴は、下部磁性膜の磁歪定数
を負で、絶対値で５Ｘ１０−７以下としたことと上部磁
性膜の磁歪定数を絶対値で２Ｘ１０−７以下としたこと
にある。上、下部磁性膜の磁歪定数を前述の数値内とす
ることにより、後述するように読出出力の変動率を零、
或いは、極めて小さくでき、かつ、続出出力を大きくで
きる。

磁区構造の点では、上、下部磁性膜の磁歪定数を前述の
数値内とすれば、磁気コア形状で１８０度磁壁がトラッ
ク幅方向に向き、９０度磁壁に囲まれた三角磁区の占め
る割合を小さくできる。このような磁区構造とすること
により、どのような磁界履歴を受けても磁区構造の再現
性は良く、十分安定な電磁変換特性が得られる。また、
信号磁界に対しては１８０度磁壁で囲まれた六角磁区内
の磁化が回転により磁化反転するので透磁率が高く、読
出出力を大きく出来る。

〔作用〕

薄膜磁気ヘッドの電磁変換特性の不安定性は磁性膜の透
磁率の不安定性に基因しており、透磁率の不安定性は磁
区構造の不安定性に基づくものである。磁性膜の磁区構
造は、誘導−軸異方性エネルギ、静磁エネルギ、磁壁エ
ネルギ、交換エネルギ、及び、磁気弾性エネルギの和が
できるだけ小さくなるように決る。外部磁界が印加され
ている場合には磁化エネルギが追加される。そして、磁
区構造の不安定性は磁気弾性効果が主要な役割を果して
いることが知られている。磁気弾性効果は磁歪定数と膜
に作用する応力の積によって決る。

膜に作用する応力は磁気コア形状によって変わるが、本
発明で検討した形状は第１図に示すようなものでトラッ
ク幅が５〜２０μｍ程度、コア先端から後端までの長さ
が約１００μｍ、コア後部の幅が約１００μｍである。

磁歪定数の大きさにより記録・再生特性に敏感な磁気コ
ア先端領域では見かけの異方性が変化し、大きさによっ
ては磁化が反転し透磁率が低下する。また、磁化が反転
しなくても磁気コア先端領域で異方性が小さいと、外部
磁界履歴によってこの領域の磁区構造が変化する。これ
は磁界が印加されると、この領域近傍の磁壁が動き、こ
の磁壁移動が磁区構造の不安定さに起因していると考え
られる。即ち、磁壁が動き易いだけ、粒界の不純物等に
より磁壁がその部分でとまる可能性が高い。従って、異
方性が小さくなれば透磁率が高くなる反面、外部磁界履
歴により磁区構造が不安定になる可能性が大きい。

下部磁性１２ではシート状では等方的な引張応力があり
、所定形状にパターニングすることによりパターンエツ
ジに沿った方向の引張応力が作用する。従って、磁気弾
性効果の点から下部磁性膜の磁歪定数は負とする必要が
ある。又、磁歪定数の絶対値が大きいと逆磁歪効果によ
り異方性が大きくなり透磁率が低下するので、磁歪定数
の絶対値は小さくしなければならない。

一方、上部磁性膜３では四種類の応力が作用しており、
下部磁性膜２に比較して複雑である。四種類の応力とは
■上部磁性膜２と同様、パターニングすることにより発
生するエツジに沿う方向に作用する引張応力、■上部磁
性膜の一端３１及び他端３２の近傍の段差部に磁性膜形
成に起因してトラック幅方向に沿って作用する引張応力
、■上部磁性膜上に形成される保護部材６に起因してエ
ツジに沿って作用する圧縮応力、■上部磁性膜上に形成
される保護部材６に起因して段差部近傍にトラック幅方
向に沿って作用する圧縮応力である。

このように上部磁性膜３には、エツジ部ではパターニン
グによる引張応力と保護部材６による圧縮応力との合成
された応力が、段差部では磁性膜形成に起因する引張応
力と保護部材６による圧縮応力との合成された応力がそ
れぞれ作用している。

これらの応力を実質的に零にすることは現在の薄膜磁気
ヘッドの製造技術では不可能であり、応力の大きさ、及
び、方向は複雑に入り込んでいると考えられる。磁気弾
性効果の点から上部磁性膜３の磁歪定数の絶対値を小さ
くした方がよいと推測される。

第２図は段差部の透磁率がいかに磁気弾性効果に影響さ
れるかを調べた結果である。第２図によれば磁歪定数が
＋２Ｘ１０−７から−２Ｘ　１０−７の範囲で透磁率が
最も高くなることがわかる。

このように、本発明を用いれば記録・再生特性に敏感な
磁気コアの先端部領域での磁区構造を安定にでき、安定
なヘッド特性となる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例として示した図面により詳細に説
明する。

第１図において、１は、例えば、ＡＱｚＯａ−ＴｉＣ系
セラミックス板１１表面上に面粗さを小さくするための
ＡＱ２０ｓ膜１２を形成した基板、２は基板１のＡｌ２
２０３膜１２上に形成された所定形状の下部磁性膜で、
この下部磁性膜の磁歪定数は負で、絶対値が５Ｘ１０−
７以下であり、３は一端３１が下部磁性膜２の一端２１
に接し、他端３２が下部磁性膜２２の他端に磁気ギャッ
プＧを介して対向するように下部磁性膜２上に形成され
、下部磁性膜２と共に一部に磁気ギャップＧをもつ磁気
回路を構成する上部磁性膜で、この上部磁性膜は絶対値
で２Ｘ１０−７以下の磁歪定数をもつ。

４は下部磁性膜２と上部磁性膜３との間を通り磁気回路
と交差する所定巻数のコイルを形成する導体膜、５は導
体膜４の相互間及び導体膜４と下部磁性膜２、並びに、
下部磁性膜３間を電気的に絶縁する絶縁部材で、この絶
縁部材は導体膜４と下部磁性膜２との間に介在し、かつ
、磁気ギャップＧまで延びる無機絶縁材料からなる第一
の部分５１と、導体膜４相互間、導体膜４と上部磁性膜
３間及び必要に応じて導体膜４と第一の部分５１間に介
在される有機絶縁材料からなる第二の部分５２とからな
っている。６は有機材料、或いは、無機材料からなる保
護部材である。

この構成の薄膜磁気ヘッドによれば、電磁変換特性の安
定化が図れるわれである。

第３図は磁歪定数の異なる上部・下部磁性膜で形成した
′ｆｓ暎磁気ヘッドの読出波形歪の有無を示す。下部磁
性膜が正磁歪では波形歪が生じる。又、上部磁性膜の磁
歪定数の絶対値が２Ｘ１０−７より大きいと波形歪が生
じている。この際、Ｂ１１１定に使用した薄膜磁気ヘッ
ドは第１図の構造で磁気ギャップ長を０．８　　μｍ、
上部及び下部磁性膜の厚さをそれぞれ２μｍとし、磁性
膜はＮｉ−Ｆｅ合金を使用し、組成比のみで一義的に磁
歪定数が決るようにした。記録媒体はｒ−ＦｅｚＯａ磁
性粉を用い、記録媒体の移動速度を４０ｍ／ｓ、記録媒
体と薄膜磁気ヘッドとの浮動スペーシングは０．３μｍ
とした。再生波形歪の有無は外部磁界により再生波形が
変化するかしないかで決めた。第３図によれば、下部磁
性膜の磁歪定数が一５×１０″″７〜０の範囲で、上部
磁性膜の磁歪定数が一２×１０−７〜＋２Ｘ１０−７の
範囲で再生波形歪がないことが分かる。

次に、第１図に示す薄膜磁気ヘッドの製造方法について
説明する。

（１）まず、ＡＱｚＯｓ−ＴｉＣ系セラミックス板１１
と、セラミックス板１１の一方面にスパッタリング法に
よって形成したＡＱｚＯａ膜１２とからなる基板１を準
備する。

（２）基板１のＡＱｚＯｓ膜１２の全１２スパッタリン
グ法によってＮｉ−Ｆｅ合金膜を形成する。

この合金膜はイオンミリング法によって所定形状にパタ
ーニングされて下部磁性膜２となる。

（３）下部磁性膜２及び基板１の露出しているＡＱｚＯ
ａ膜上にスパッタリング法によってＡＱｚＯｓ膜を形成
する。この膜はそのまま残してもよいが、第１図の構造
とするためには下部磁性膜２上の上部磁性膜と接する部
分及び基板上のＡＱｚＯｓ膜をイオンミリング除去する
。これによって絶縁部材５の第一の部分５１が形成され
る。

（４）絶縁部材５の第一の部分５１上に磁気ギャップＧ
となる個所を除きポリイミド系樹脂膜を形成する。この
瞑は基板１上にも同時に形成することが、導体膜の断線
を防止する上で好ましい。

（５）比抵抗の小さい銅を用いて導体膜４を形成する。

具体的には、例えば、下部磁性膜２に対応するポリイミ
ド系樹脂膜上、及び、基板上、或いは、基板上のポリイ
ミド系樹脂膜上にスパッタリング法によって銅膜を形成
し、これをイオンミリング法で所定形状にパターニング
する方法で作製する。

（６）導体膜相互間、及び、導体膜上にポリイミド系樹
脂を塗布し、絶縁部材５の第二の部分５２゛を形成する
。このポリイミド系樹脂は、塗布役所定温度でベーク処
理すると共に、イオンミリング法によって表面の平担化
処理をする。

（７）下部磁性膜２に対応する第一の部分５１、第二の
部分５２及び下部磁性膜２の露出部上に、スパッタリン
グ法によってＮｉ−Ｆｅ合金からなる上部磁性膜を形成
する。ここで、下部、上部磁性膜の作製条件は基板温度
２５０℃、到達真空度を２×１０″″６Ｔｏｒｒ以下、
ターゲットと基板との間の距離を６０ｍｍ、高周波出力
をＩＫＷ、スパッタ時のＡｒガス圧力を２×１０″″３
Ｔｏｒｒ、基板のバイアス電位を零としている。

（８）熱伝導率の優れたＡＱｚＯｓをスパッタリングし
て保護部材６を形成する。

この工程を経て製造された薄膜磁気ヘッドには読出波形
歪は無かった。

以上は、本発明を一実施例として示した図面に　・基づ
いて説明したが、本発明はこれに拘束されることなく種
々の変形が可能である。代表的な変形例を以下に列挙す
る。

（１）基板の一部、或いは、全体を磁性体として下部磁
性膜を兼用した薄膜磁気ヘッド。

（２）上、下部磁気コアの少くとも一方のコアにおいて
ギャップ先端から２０μｍ程度までの磁気コア先端領域
がＮｉ−Ｆｅ合金より高い飽和磁束密度をもつＮｉ−Ｆ
ｅ合金程度の透磁率となるＣｏ系合金薄膜からなり、残
りの領域が高透磁率のＮｉ−Ｆｅ合金膜からなる薄膜磁
気ヘッド。

（３）第１図では導体膜は一層構造であるが、これを多
層構造とした薄膜磁気ヘッド。

（４）上、下部磁性膜中に非磁性膜を介在した多層膜か
らなる薄膜磁気ヘッド。

〔発明の効果〕 本発明によれば、再生波形歪が生じない安定した電磁変
換特性となる薄膜磁気ヘッドが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例の斜視図、
第２図及び第３図は本発明の詳細な説明図である。 １・・・基板、２・・・下部磁性膜、３・・・上部磁性
膜、４・・・コイル、５・・・絶縁物、６・・・保譚膜
、Ｇ・・・ギャップ材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック基板上に設けた下部磁性膜と、前記下部
   磁性膜上に形成され一端が前記下部磁性膜の一端に接し
   、他端が前記下部磁性膜の他端に磁気ギャップを介して
   対向し、前記下部磁性膜と共に一部に磁気ギャップをも
   つ磁気回路を形成する上部磁性膜と、前記下部磁性膜と
   前記上部磁性膜との間を通り磁気回路と交差する所定回
   巻数のコイルを形成する導体膜と、前記導体膜の相互間
   及び前記導体膜と前記下部磁性膜及び前記上部磁性膜間
   を電気的に絶縁する絶縁部材とを具備するもにおいて、 前記下部磁性膜の磁歪定数が負で、５×１０＾−＾７よ
   り小さく、また、前記上部磁性膜の磁歪定数の絶対値が
   ２×１０＾−＾７より小さいことを特徴とする薄膜磁気
   ヘッド。