JPH0218704A - 磁気ヘッド - 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〕 本発明は磁気ヘッドに関し、特に記録・再生効率に優れ
た高密度磁気記録用の磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録の高密度化、高性能化の進展は著しく、
特に高保磁カメタルテープの出現により、磁気記録密度
は大幅に向上しつつある。しかし、この高保磁カテーブ
の特性を十分に引出すためには、磁気ヘッド用材料とし
て高い飽和磁束密度を有する材料が必要である。このよ
うな磁性材料として、Ｎｉ−Ｆｅ系（パーマロイ）、Ｆ
ａ−八〇−８ｉ（センダスト）系などの結品質磁体合金
、およびＦｓ、Ｇｏ、Ｎｉを主成分とし、Ｚｒ、Ｈｆ。

Ｔｉなどの金属元素あるいはＳｉ、Ｂなどのメタロイド
元素を非晶質化元素として含み、場合によっては特性改
良のためにその他の元素を含む非晶質磁性合金が挙げら
れる。さらに近年、飽和磁束密度が極めて高く、軟磁気
特性も優れたＦｅ−Ｃ系合金も開発されている。

これらの磁性材料を磁気ヘッドに応用する場合には、従
来、バルク状の磁性材料を圧延あるいは切断、切削によ
り板状にした後にヘッドコア形状にするか、あるいは非
晶質合金等の場合には、スプラットクーリング法などに
より薄帯状の試料を作製し、これをヘッドコア形状に整
形加工を行い。

磁気ヘッドを製造して来た。しかし高密度記録の進展に
よってトラック幅が狭小化するに伴い、トラック幅精度
を向上する必要があること、高周波でのヘッド特性を向
上する必要であること等から、これらの磁性材料をスパ
ッタリング法、真空蒸着法などの薄膜形成技術により基
板上に形成し、磁性材料の膜厚を制御することにより高
精度のトラック幅を構成した磁気ヘッド、さらにまた磁
性膜を電気的絶縁膜と交互に積層することにより渦電流
損失を押えて高周波特性を向上させた磁気ヘッド等が開
発されて来た。これらの磁気ヘッドの例として、特開昭
６０−２２９２１０号、特開昭５９−２０７４１５号明
細書等に開示される磁気ヘッドが挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの磁性膜を磁気ヘッドに使用する場合、磁路の方
向に沿って、磁性膜の透磁率が高くなるように磁性膜の
磁気異方性を配向させることが記録再生効率の優れた磁
気ヘッドを得る上で重要である。特に作動ギャップ近傍
においては、磁路断面積は急激に小さくなるため、透磁
率を高くすることが必要である。一方、磁性膜の透磁率
は磁性膜の磁化容易方向で小さくし、磁化困難方向で大
きいという性質があり、従って、磁路の方向に磁化困難
方向を一致させる必要がある。

ＣＳ題を解決するための手段〕 本発明の磁気ヘッドにおいては、上記要請に応えるため
、柱状構造が膜面に対して傾斜するように形成した磁性
膜を用い、柱状構造の傾斜した方向が磁化容易方向とな
ることを利用して、柱状構造の傾斜方向を磁気ヘッド特
性にとって好ましい力向に配向させる。

真空蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成技術によっ
て形成した結晶質磁性合金膜には、一般に基板面、膜面
に垂直方向に成長した柱状構造が１６１される。この柱
状構造の軸が、膜面に対して傾斜するように、基板と入
射する蒸着粒子あるいはスパッタ粒子を傾けて磁性膜を
形成した場合、傾斜方向を磁化容易方向とする磁気異方
性で発生する。これは、柱状構造を構成する結晶粒の間
に微少なすきまが生じ、これが柱状構造の軸方向に整列
する結果、形状異方性により磁気異方性が発生すると考
えられる。上記のような柱状構造は、Ｆ　ｅ　Ａ　Ｑ　
Ｓ　ｉ系合金、Ｆｅ−Ｃ系合金等の結晶質磁性合金膜の
みでなく、結晶構造をもたない非晶質磁性合金膜にも生
ずる場合が多く、結晶質磁性合金膜と同様、形状異方性
により、柱状構造の軸が傾斜した方向に磁気異方性を生
ずる。

〔作用〕

前記によって生じた磁気異方性の磁化困難方向すなわち
、柱状構造の傾斜方向に対する直角方向が、作動ギャッ
プ近傍において磁路の方向と一致するように構成するこ
とにより、磁路方向に透磁率が高く、記録・再生特性に
優れた磁気ヘッドを得ることが出来る。上記のようにす
るには、磁性膜の柱状構造の軸方向と、膜面に垂直方向
を含む面が、磁気ヘッドの磁気コア半体のギャップ面お
よび記録媒体対向面と交鎖するように、磁気ヘッドの磁
気コア半体中の磁性膜の柱状構造を配向させるとよい。

上記の柱状構造の傾斜により磁気異方性を発生するには
、柱状構造の軸が膜面に対して１度以上の角度で傾斜す
る必要がある。

〔実施例〕

次に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例Ｉ Ｆｅを主成分とし、Ｃを５ａｔ％、Ｒｕを１ａｔ％含有
した磁性膜を０．１　　ｐｍ、Ｎｉ−Ｆｅ膜を０．００
５　　μｍ交互に形成した多層膜１をイオンビームスパ
ッタリング法によって形成し、第１図に示すように記録
媒体走行方向と磁性膜の膜面がほぼ平行となるように構
成された磁気ヘッドを作製した。ここで、基板２には、
結晶化ガラスを用い上記多層膜の膜厚１μｍごとに厚さ
０．０５μｍのＢＮ膜を形成して渦電流を防止し、総膜
厚は５μｍとした。また１図の３は保護膜、４は作動ギ
ャップ、５はコイル巻線窓である。

以上の膜形成においては、第２図に示すようなイオンビ
ームスパッタ装置を使用したが、基板ホルダー８上には
スパッタ粒子が基板面に垂直方向から３０〜６０度の範
囲で斜め入射するように、イオンガン６、ターゲットホ
ルダー７および基板ホルダー８の位置と角度を設定した
。さらに基板ホルダー８への基板２の固定は、第２図に
示すようにし、基板ホルダーは５０〜１１００ｒｐの高
速で回転させた。

膜形成時に同時に挿入したダミーのガラス基板上に形成
された多層磁性膜の構造および配向を断面透過電子顕１
１！鏡およびＸｌｉＡ回折で調べた。この結果、磁性膜
は０．０２〜０．０５μｍの径の柱状晶からなる柱状構
造を示しており、柱状晶の軸は結晶の＜１１０＞方向と
一致しており、かつ、この（１１０）方向は基板の垂直
方向から約６度傾いていた。この傾いた方向は基板ホル
ダーの半径方向と一致しており、基板ホルダーを回転さ
せても（１１０）配向方位は基板ホルダーの半径方向に
傾くことが確認された。

得られた磁性膜は飽和磁束密度２．ＯＴ、比透磁率２７
００（５ＭＨｚ）、保磁力０．６０ｅの値を示す軟磁性
膜であった。また、膜の磁化容易方向は柱状構造の軸、
すなわち（１１０）配向方位が傾いた基板ホルダーの半
径方向に存在することが確認された。

第３図に上記磁性膜１の柱状構造の軸１２の傾斜方向１
３からの角度による比透磁率の変化を示した。図のよう
に、軸の傾斜方向の比透磁率は約３００と低く、傾斜方
向から直角方向の透磁率は約１ケタ高い。

第４図は上記の膜を用いて作製した第１図に示した如き
磁気ヘッドにおける磁性膜の柱状構造の方向を示したも
のである。見やすくするため保護林３は省略して示しで
ある０図のように磁性膜の柱状構造の軸１２と、膜面に
垂直な方向１４を含む面１５が記録媒体対向面１６との
なす角がそれぞれ０およびθ′となるように、磁気コア
半体１７および１７′の磁性膜を形成した。第１表に。

上記θおよびθ′による１本発明の磁気ヘッドの記録・
再生出力の変化を示した。なお、比較のために、上記柱
状構造の軸が膜面に垂直な方向から傾斜していない膜を
使用した磁気ヘッドも作製した。記録・再生出力の測定
には、　Ｈｃ　１５０００　ｅのメタルテープを使用し
た、記録周波数は５　Ｍ　Ｈｚとした。なお、ここでは
θおよびθ′は等しい値とした６表のように、柱状構造
の軸と膜面垂直方向を含む面、と媒体対向面とのなす角
Ｏ１θ′を０から９０°の間にとることにより、出力は
大幅に向上し、９０′″から１８０’間では、出力は低
下した。第２表には、磁気コア半体の一方に柱状構造の
軸の傾斜のない磁性膜を使用し１片側の磁気コア半体の
磁性膜のみ柱状構造の軸の傾斜した磁性膜を用いた磁気
ヘッドの記録再生特性を示した６条件は第１表に示した
ものと同様である。本磁気ヘッドでは１巻線窓のある磁
気コア半体のみに、柱状構造の軸が傾斜した磁性膜を用
いた。表のように、両側の磁気コア半体に柱状構造の軸
が傾斜した磁性膜を用いた場合に比較して、再生出力の
向上は少ないが、柱状構造の軸を含む面とテープ摺動面
の角度を０〜９０度とすることにより、再生出力の向上
の効果が得られた。

第４図に示すように、θおよびθ′を０〜９０度とする
には、柱状構造の軸と、膜面に垂直方向を含む面が、磁
気コア半体内において記録媒体対向面とギャップ面とに
交鎖するように構成するとよい、また、第１表、第２表
よりθおよびθ′を第　　１ 表 第　　２ 表 １５〜７５度の範囲にとるのがさらに好ましい。

第５図は第４図に示した磁気ヘッドにおいて、０および
θ′を６０’とし、柱状構造の軸の傾斜角αによる再生
出力の変化を示したものである。

図のように、傾斜角の増加とともに出力は増加するが、
傾斜角が大きすぎるとかえって出力が減少する。これは
、傾斜角が大きすぎた場合には磁気異方性で大きくなり
すぎ、透磁率が減少するためと考えられる。第５図より
柱状Ｎ４造の軸の傾斜角は１度から１０度の範囲とする
必要がある。

実施例２ ０ｏ８δＮｂｔａＺｒ３の組成を有する非晶質合金スパ
ッタ膜をプレーナーマグネトロンスパッタ装置により、
Ｍｎ○・Ｎ３０を主成分とする非磁性基板上に形成し、
第６図に示した記録媒体走行方向と磁性膜の膜面が傾斜
するように構成した磁気ヘッドを作製しまた。本ヘッド
は、山型に形成した基板２の上に磁性膜１を形成した磁
気コア半体１７゜１７′をギャップ４を介して接合し、
−休出したものであり、磁気コア半体の間の溝には充填
ガラス１８を充填している。上記ヘッドの充填ガラスを
取除き、記録媒体対向面近傍を拡大した図を第７図に示
した、走査電子顕微鏡を用いて観察した結果、第７図に
模式的に示したように非晶質合金膜には柱状構造がＮｌ
？ｉ４され、柱状構造の軸は膜面の垂直方向よりギャッ
プ面方向に５０〜６５°傾斜していた。これはスパッタ
装置中で、スパッタ粒子が、山形の基板２の頂点方向か
ら入射し、基板内とスパッタ粒子が傾斜しているために
、磁性膜が面と垂直方向から傾斜した方向に成長するた
めである。このように記録媒体走行方向と磁性膜の膜面
とを１５′以上傾斜して構成した磁気／＼ラッドは、柱
状構造の軸はもともとＯおよびθ′がＯｏの方向に傾斜
していることが多い。このような磁気ヘッドにおいても
、第７図に示したようにθおよびθ′が０６以」二とな
るように柱状構造の軸を媒体対向面と垂直な方向に沿っ
て巻線窓り向へ傾斜させることにより、実施例１と同様
に記録也生特性を向上させる効果がある。柱状構造の軸
の巻線窓力向への傾きβ（第７図（ｂ）参照）による記
録・再生特性の変化を第３表に示した。記録・再生特性
の測定方法は実施例１．は同様とした。

第　　３　　表 第３表のように非晶質合金膜の柱状構造の軸を媒体対向
面垂直方向に沿って媒体対向面から巻線窓方向へ傾斜し
た時に、再生出力が向」ニする。また逆に摺＃＋１ｆｒ
ｉ方向に傾斜した時は再生出力は低下する。さらに、傾
斜角度が４０′以上の時は、膜の磁気特性の劣下のため
、再生出力はかえって低下する。このため傾斜角は５〜
４０度とすることが好ましい。

上記のように柱状構造の軸の傾斜角度を変化することは
、膜の形成時における基板面と蒸着粒子あるいはスパッ
タ粒子の平均入射方向との角度を制御することにより可
能である。

本発明の効果は、第６図に示した磁気ヘッドの基板がＭ
　ｎ　−Ｚ　ｎフェライトのように強磁性フェライトの
場合にも同様に得られる。また、第８図のように磁性膜
が、山形基板の一方の斜面のみに形成されているような
構成の磁気ヘッドについても同様の効果が得られる。ま
た、磁性膜の非晶質合金でなく、Ｆｅ−ＡＱ−８ｉ系合
金等の結晶質合金の場合、柱状構造はさらに顕著であり
１本発明の効果は同様に得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の磁気ヘッドにおいて、磁性膜の
柱状構造の軸の方向を制御することにより、記録再生特
性に優れた磁気ヘッドが得られることが明らかとなった
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図、第６図、第７図（ａ）、第８図は本発
明の磁気ヘッドの一実施例を示す傾斜図。 第７図（ｂ）は同図（ａ）の一部拡大平面図、第２図は
本発明の磁気ヘッドに用いる磁性膜を形成する装置の概
略横断面図、第３図は本発明の磁気ヘッドに用いる磁性
膜の比透磁率を示すグラフ、第５図は磁性膜の柱状構造
の軸の傾斜角による本発明の磁気ヘッドの再生出力の変
化を示す図である。 １・・・磁性膜、２・・・基板、３・・・保ｉＩ材、４
・・・ギャップ、５・・・巻線窓、６・・・イオンガン
、７・・・ターゲットホルダー、８・・・基板ホルダー
、９・・・真空槽、１０・・・ターゲット、１１・・・
排気口、１２・・・柱状構造の軸、１６・・・記録媒体
対向面、１７・・・磁気コアネ虹イ大ンリｔｉダｌ−釘
の一輯斜方自り　　リー睡度デ゛（ｃｔｅｔ）３　保護
材 ９・−・舅を槽 ６・・イ不シγン １７−　石ｉ教コア率体 第 ＃状構造り１繻斜魯 （度） 早 超

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、柱状構造を有する磁性膜を磁気ヘッドの作動ギャッ
   プ近傍の少なくとも一部に用い、上記磁性膜の少なくと
   も一部が磁性膜の膜面とギャップ面とが非平行となるよ
   うに構成され、かつ２個の磁気コア半体がギャップを介
   して一体化して構成されている磁気ヘッドにおいて、少
   なくとも一方の磁気コア半体の磁性膜の柱状構造の軸が
   膜面に垂直な方向から傾斜しており、かつ上記軸と膜面
   に垂直な方向を含む面が、磁気コア半体のギャップ面お
   よび記録媒体対向面と交鎖するように上記柱状構造の軸
   を傾斜せしめたことを特徴とする磁気ヘッド。 ２、磁性膜の膜面と記録媒体走行方向がほぼ平行となる
   ように構成された、特許請求範囲第１項記載の磁気ヘッ
   ドにおいて、上記柱状構造の軸と膜面に垂直な方向との
   角度を１から１０度としたことを特徴とする磁気ヘッド
   。 ３、特許請求の範囲第２項記載の磁気ヘッドにおいて、
   上記柱状構造の軸と膜面に垂直な方向を含む面、と記録
   媒体対向面とのなす角を１５〜７５度としたことを特徴
   とする磁気ヘッド。 ４、磁性膜の膜面と記録媒体走行方向との角度が１５度
   以上となるように構成された特許請求範囲第１項記載の
   磁気ヘッドにおいて、上記柱状構造の軸の記録媒体対向
   面に垂直な方向への傾斜角が、５〜４０度であることを
   特徴とする磁気ヘッド。