JPH02302918A - 磁気装置の磁極を形成する方法 - Google Patents

磁気装置の磁極を形成する方法

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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】 本発明は高密度磁気記録のてきる読み出し/書き込み装
置に関する。
磁気ヘッド等における磁束の伝導は2つのメカニズム、
すなわち、領域壁移動と領域回転によって行なわれる。
領域壁移動では、磁束は1つの領域あるいは複数の領域
の壁に沿ってヘッドを貫いて伝わり、平衡状態に戻ろう
としながら領域壁に沿って広かる。しかしなから、領域
壁移動は低周波数における磁束の伝導を促進はするが、
高周波数で磁束の伝導を行なう伝導手段としては劣って
いる。さらに、ヘッド材料の欠陥がバルクハウゼン・ノ
イズの原因となる可能性があると共に、この結果によっ
て壁移動が乱されることもある。
このようなノイズは記録データの読み取゛りてエラーを
招く可能性かある。
第1a図は成る従来の薄膜へラドである磁気トランスジ
ューサの磁極端領域10を概略的に示しており、これは
磁気媒体から磁束を読み出すとき領域回転による伝導を
行なうような形態となっている。磁極P1は中央磁気領
域12を備えており、この中央磁極領域は磁極の長手軸
線に対して横断方向の静止領域状態矢印14て示す異方
性軸線(イージー軸線)を有する。磁極P1は全幅Wt
であり、この全幅は中央領域の幅Wcと縁領域の合計幅
2WXを含む。ずなわち、Wt =Wc+ 2WXであ
る。中央領域ては、領域回転による所望の伝導か生じる
。バルクハウゼン・ノイズの可能性は中央領域幅Wcに
反比例する。
第1b図は十字形領域構造を備えた狭い幅を有する成る
従来の磁極片P1を示している。この構造では、各縁領
域はまだ幅WXを有し、中央伝導セクションの幅は適切
なものてはない。それ故、この場合には、wt −2W
Xである。
回転メカニズムによる磁極端における磁性切り換えは領
域壁移動による切り換えより好ましい。
回転による切り換えの利点は、周波数応答性が高く、効
率か高く、バルクハウゼン・ノイズの可能性が低いとい
うことにある。
静止領域形態は、部分的に、付着中に中軸異方性を生じ
させることによって制御される。従来の薄膜ヘッドにお
いては、正、負両方の磁気ひずみ(異方性ストレスと関
連する)が用いられてヘッド磁極片のめっき中に磁界に
よって生じる好適な領域形態を補強している。
代表的な薄膜ヘッドの異方性磁界(Hh )は次のよう
に実効、固有異方性によって表現することがてきる。す
なわち、 Hk(実効) =Hk (固有)千旦d入ここで、d=
異方性ストレス、λ=耐磁気ずみ定数、M、=飽和磁化
。それ故、実効異方性磁界Hkは付着プロセスならびに
磁極ジェオメトリの結果としての磁気ひずみと異方性ス
トレスの適用を制御することによっ−で高めることがて
きる。
本発明の1局面は磁気装置の少なくとも1つの磁極を成
形する方法であって、選定した磁極幅について最大のパ
ーミアンスを決定する段階と、このパーミアンスを選定
磁極幅を有する磁極についての予想異方性磁界に関係付
ける段階と、この異方性磁界を付着流内の所望のコバル
ト濃度に関係付ける段階と、付着流がらほぼ所望のコバ
ルト濃度を有する少なくとも1つの磁極を成形する段階
とを包含することを特徴とする方法に関する。好ましく
は、この方法は約−5,3xlO−7〜Oの範囲内の近
ゼロ磁気ひずみを有する磁極を成形し、この成形した磁
極を焼なましする段階を包含する。
本発明は以下の特徴の任意のものを含み得る。
すなわち、成形済みの磁極の保持力か1エルステッド以
下であること。成形済みの磁極が、その先端のところで
、1ミクロン厚より大きい3ミクロン幅であり、150
0未満の透磁率を有すること。成形済みの磁極の異方性
磁界が3〜14エルステッドの範囲にあること。磁極の
異方性か焼なまし前は9エルステッドであり、焼なまし
後は12エルステッドであること。成形済の磁極か約1
以下のエルステッドの保磁力の場合に約0.5〜0.7
の範囲にあるWc/WLの比を有すること。成形済みの
磁極がが約13000ガウスの飽和束密度を有すること
。成形済みの磁極か約61.5〜66重量%のニッケル
、13〜14.5重量%の鉄、21〜24重量%のコバ
ルトであり、好ましくは、焼なまし後に重量て約64.
5%のニッケル、13.5%の鉄、22%のコバルトで
あること。成形済みの磁極が横イージー軸線を有し、焼
なましを行なうのに、磁極のイージー軸線に対して平行
な方向性磁界において約8時間にわたって約240 ’
Cて真空中で磁極をベータし、方向性磁界が好ましくは
約1100エルステッド以上であることである。
好ましい付着流は約20〜25重量%の範囲にあるコバ
ルト成分を有するニッケル・鉄めっき浴であり、好まし
くは、約3.65グラム/リットルの塩化コバルト・ヘ
キサヒトレートを有する。
この浴は、好ましくは、改質ワット浴であり、塩化ニッ
ケル、サッカリン・ナトリウム、塩化第一鉄、塩化コバ
ルトを含有する。
本発明の別の局面においては、薄膜ヘッドを製造する方
法が、ウェーハの蒸着面に磁極パターンを定める段階と
、陰極固定具にウェーハを取り付け、それをめっき浴内
に浸漬する段階と、磁気ひ、ずみをほぼゼロに維持しか
つ所望の磁極パーミアンスを得るようにコバルト成分を
制御しながら磁極パターンに従ってコバルト合金磁極を
成形する段階と、成形した磁極を焼なましする段階とを
句会する。好ましくは、少なくとも1つの磁極を焼なま
しして、Wc/Wc比を0.5〜0.7の範囲とする。
他の利点および特徴は好ましい実施例についての以下の
説明と特許請求の範囲から明らかとなろう。
高密度記録では、狭いトラック幅を持ったヘッド設計が
必要であり、好ましくは、領域形態か第1a図に示すも
のてなければならない。これは磁極(単数または複数)
の幅Wtを減らすことによって達成されるが、このヘッ
ド磁極幅WLか3ミクロンはどまで狭くされると、中央
磁束伝導領域幅Wcがゼロに近くなりかちであり、この
場合の領域構造は第ib図に示す公知の形態を採る。
この時点で、領域回転が磁束伝導の機能的なメカニズム
としての役割りを失い、ヘッドの効率は低下することに
なる。したかって、Wc/wLの比は幅の狭いトラック
を持つヘッドテザインては意味を持つように思える。本
発明者等か好ましいとするWcZWt比は0.5〜0.
7の範囲にあり、少なくとも、約3ミクロン幅の狭いト
ラック・ヘッドにおいて領域回転を維持するためには、
保磁力(Hc)の許容レベルは約1エルステッド未満で
ある。
本発明者等は、約1エルステッドは幅の狭いトラック(
たとえば、3ミクロン)の読み出し/書き込みヘッドの
ための許容保磁力レベルのほぼ上限であるが、実際の望
ましい値は特定の幅と用途に依存することになると考え
ている。本発明の目的のためには、成る所与のジェオメ
トリに対する許容保磁力レベルは横断方向静止領域状態
オリエンテーションを読み出しと書き込みの間て読み出
し前に再開させ得るレベルとして定義することができる
本発明者等は、合金製磁気ヘッドにおいて成る許容保磁
力レベルに対する異方性磁界(すなわち、Hcに対する
Hk)を高めると、WcZWt比か改善され、第1a図
の領域形態をより良好に達成てきることを見出した。そ
れ故、もしHk/Hc比が比較的高く保たれたならば(
すなわち、H,、Hcが後述の許容レベルにある場合)
、第1a図の領域構造を得ることがてきる。
本発明者等は、HkZHc比は制御てきたら好ましいと
認識している。一層詳しく言えは、また、本発明者等は
、コバルトをニッケル・鉄合金に添加すると、Hh、H
cの両方か率は異なっていても増大することを見出した
。これはクラン2aと2bを比較するとわかる。グラフ
2aにおいて、Hc (エルステッド)が付着した薄膜
内のコバルトの重量パーセントの関数としてプロットし
である。第2b図ては、めっき薄膜Hk (エルステッ
ド)が薄膜内のコバルトの重量パーセントの関数として
プロットしである。したがって、Hcの増大率はコバル
ト成分が約25重量%より多い場合により急勾配となり
、それに対して、Hkはコバルト成分のパーセンテージ
か高まるにつれてむしろ単調に増大することがわかる。
それ故に、コバルト成分を慎重に選ぶことによって、ニ
ッケル・鉄台金製の磁極の場合、)(k、H,、の許容
しベルか約25重量%以下のコバルトて得られることに
なる。したかって、コバルトを調節することによってH
k/H0比を所与の磁極について最適化することがてき
る。
加えて、本発明者等は、焼なましを行なうとめっき薄膜
のHk/ H、比を改善てきることを発見した。事実、
焼なまし時にHcの変化は少ないが、あるいは、まった
くないが、Hkには有意の増大がある。H3の焼なまし
による変化はコバルト成分の一次関数であるように見え
る。本発明者等のですとでは、少なくとも、第2c図に
示すようにコバルトか0%から約43重量%までの範囲
内ては上記のような考察を確認した。
さらに、本発明者等は、コバルト成分が少なすぎると、
磁極のHkか低すぎ、パーミアンスが低くなり、バルク
ハウゼン・ノイズが高くなり、首尾一貫したプロセス結
果を欠くと考える。コバルトか多すぎると、保磁力が高
くなりすぎ、透磁率かかなり低下し、作られた磁極のパ
ーミアンスが低くなる可能性かある。
パーミアンスPは透磁率p、磁極幅Wt(まずく寸法に
よって影響を受ける)および磁極厚さT(付着パラメー
タによって影響を受ける)の積として定義される。パー
ミアンスは、第2図に示すように、所与の磁極幅Wtに
対するHbに機能的に関係する。所与の磁極幅について
Pの最高tiは透磁率と厚さくこの磁極の幅を含む)の
種々のレベルを有するサンプルをテストすることによっ
て得ることかてきる。パーミアンスは普通の方法で測定
し得る。
こうして、ここて、領域形態、コバルト成分、Hk、H
c、それらの比、PおよびW 、、/ W を比を関係
付けることかできる。3ミクロンのニッケル・鉄合金の
例では、コバルト成分か低い場合、H3は低くなる(第
2b図参照)。Hkが低いのて、Pは相対的に低くなり
(第2図の領域A参照。曲!!jwt =3 g)、H
h /He比も相対的に低くなる(第2a、2b図を比
較されたい)。コバルトが高い場合、H3は高くなる(
第2b図参照)。Hkが高いため、Pは相対的に低くな
り(第2図の領域B参照。曲線Wt=3ル)。そして、
H,も高くなるのて(第2a図参照)、HkZHc比は
再び相対的に低くなる。
パーミアンスは所与の磁極の透磁率、厚さ、幅について
H3の適切な値を選んだときに磁極で最高となる(第2
図の領域C参照。曲線Wt=3ル)。第2a図、第2b
図に従ってコバルト成分を適切に選んだときにHkZH
c比は最適化され得る。コバルト成分を焼なましによっ
て調節した後には最高のHk / Ho比を得ることが
できる。
したかって、Hk/Hc比を反映するWe/Wkもまた
、有利に改善され、その結果、非ゼロWc/ w h比
(好ましくは、0.5〜0.7の範囲)となり、Hcが
許容できる低いレベルとなり、第1a図の所望の領域形
態を得ることができる。
本発明の実施に際して、選んだ磁極幅についての磁気ト
ランスジューサの少なくとも1つの磁極を成形する好ま
しい方法は、所望の最高値Pを決定する段階と、とのP
を第2図におけるような目標値H5に関係付ける段階と
、この目標値1(b(焼なまし後の値)をそれを有する
テスト・サンプルを生じる既知のコバルト浴濃度に関係
付ける段階と、次いでこの濃度の浴内で磁極を成形する
段階と、この磁極を焼なましして第2図の目標値Hkを
得る段階とを包含する。
好ましい方法および装置を第3a図、第3b図に関連し
て以下に説明する。ここては、マイクロリングラフ式に
定めたレジスト・マスク磁極パターン24にある開口を
通して浴34からウェーハ基体22の上の導電性蒸着面
26にコバルト含有ニッケル・鉄合金23を電着する。
ウェーハ22は陰極固定具28上に装着されており、め
っきセル30内のめっき浴34内に浸漬されている。
陽極32が浴内に設けであり、めっき回路を完成してい
る。
電流は外部給電装置(I)によってセルに供給され、め
っき浴34から金属薄膜の付着を生しさせる。このめっ
き浴はニッケル、鉄、コバルトの金属塩のほかに緩衝剤
、ストレス制御剤および界面活性剤を含有するが、普通
の方法て操作することかできる。
磁気源36かめつきセル30のまわりに配置しであり、
ウェーハ22の表面は電着中は均一な向きの磁界(矢印
F)内にある。磁界は磁極のイージー軸線(矢印EA)
に対して平行で、磁極長(矢印L)に対して直角に作用
する。
本発明は改質ワット浴で実施できる。好ましい結果を得
る浴は次の通りである。すなわち、109g/l   
 塩化ニッケル(ヒトレーテッド)25g/l  硼酸 0 、8g/ 1    サッカリン・ナトリウム0.
2g/l    ラウリル硫酸ナトリウム1−2g/l
    fn化第−鉄(とトレーテッド)、  P11
〜2.5 T 〜25C 電流密度、5−10ミリアンペア/cm2所望の薄膜を
製造する別の方法としては、別に限定するつもりはない
が、スパッタ蒸着、真空蒸発、イオンめっき、スプラッ
ト・クーリンク、無電解蒸着かある。さらに、上述した
以外の浴組成や合金も本発明の精神、範囲内て考えられ
る。
付着後段階て、ウェーハは、好ましくは、磁極端の計算
減磁界より大きい磁界において真空中て焼なましする。
作用する磁界の軸線はめっき薄膜のイージー軸線に対し
て平行である。この方法では、第2c図に示すようなH
kの変化か生しる。
1実施例では、本発明者等は、12エルステッドの最終
Hkを持った薄膜を製造するように努力した。本発明者
等は、3.65クラム/リットルの塩化コバルト・ヘキ
サヒトレートの儂度の浴内て薄膜をめ9きした。このと
き、薄膜のは9エルステッドてあった。いくつかのサン
プルては、磁極イージー軸線に対して平行な、約110
0エルステッドの磁界内において約8時間にわたって約
2400℃で焼なましした後のHkは12エルステッド
てあった。これらのサンプルのコバルト成分21〜24
重量パーセントの範囲にあった。12エルステッドの焼
なまし後Hkを生しる1つの薄膜組成は、約64.5重
量パーセントのニッケルと、13.5重量パーセントの
鉄と、22重量パーセントのコバルトである。
本発明の実施にあたって、Hk / Hc比は、少なく
とも、約Oから25重量パーセントのコバルトについて
は、25〜118の範囲にあると好まシイ。22重量パ
ーセントのコバルトのとき、Hk/Hcは約109であ
った。
本発明の実施の際、めっき磁極の飽和磁束密度(B8)
を高めて高線形密度用途について余分な書き込み能力を
得ることができる。特に、めっきしたニッケル・鉄薄膜
のB8は薄膜のコバルト成分が増大するにつれて増大す
る。これは高いB、コバルトが低いB、ニッケル・鉄と
置換するからである。それ故、本発明のコバルト含有量
の高い薄膜はおそらくは約1300ガウスまて向上した
B8を有するという好結果を奏す”る。
前記のことに加えて、本発明の好ましい実施例は、さら
に、実効Hkにおける3dλフアクタのM。
プロセス容易化要件に対する影響を最小限に抑える段階
も包含する。同時に、本発明者等は成る許容低レベルの
Hcについて成形製品の固有H3を高めてバルクハウゼ
ン・ノイズの可能性を低下させながら高パーミアンス磁
極内て所望のWc/Wtを達成した。好ましくは、・磁
気ひずみは、少なくとも、25重量パーセント以下のコ
バルトについて、ゼロの負側およびゼロ付近に、好まし
くは、−5,3X10−7の範囲内に維持する。本発明
者等は、サンプルのめっき薄膜の磁気弾性感度を測定し
、次に、普通の要領で塩化ニッケル、塩化第1鉄の浴内
濃度を調節して、次のサンプルか所望の磁気ひずみ組成
となるが、あるいは、それに近いものとなるようにした
上記の説明は磁極について行なったが、磁極端領域と磁
極ヨーク領域の間には差異があるかも知れない、P、)
(□、Hcの値は磁極端と磁極ヨークでは異なる可能性
があり、所与の装置についてのこれらの変数の最適化を
上記の差異に照らして考慮しなければならない。
他の実施例は特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
第1a図は回転による磁束の伝導を行なえる磁極の磁極
端領域における領域形態を示す図である。 第1b図は磁極の十字形領域形態を示す図である。 第2図はめっき薄膜における異方性磁界の関数としてパ
ーミアンスをプロットしたグラフである。 第2a図はめっき薄膜内のコバルト成分の重量パーセン
トの関数としてめっき薄膜保磁力をプロットしたグラフ
である。 第2b図はめワき薄膜内のコバルトの重量パーセントの
関数としてめっき薄膜異方性磁界Hkをプロットしたグ
ラフである。 第2c図はめっき薄膜内のコバルトの重量パーセントの
関数として異方性磁界Hkの変化をプロットしたグラフ
である。 第3a図、第3b図は好ましい付着方法、装置を示す図
である。 図面において、22・・・ウェーハ、23・・・コバル
ト含有ニッケル・鉄合金、24・−・レジスト・マスク
磁極パターン、26・・・導電性蒸着面、28・・・陰
極固定具、30・・・めっきセル、32・・・陽極、3
4・・・浴、36・・・磁気源 dxlLミーざ〆

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)磁気装置の少なくとも1つの磁極を 成形する方法であって、 (a)選定した磁極幅について最大のパーミアンスを決
    定する段階と、 (b)このパーミアンスを選定磁極幅を有する磁極につ
    いての予想異方性磁界に関係付ける段階と、 (c)この異方性磁界を付着流内の所望のコバルト濃度
    に関係付ける段階と、 (d)付着流からほぼ所望のコバルト濃度を有する少な
    くとも1つの磁極を成形する段階とを包含することを特
    徴とする方法。
  2. (2)請求項1記載の方法において、 (d)の段階の後に成形済みの磁極を焼なましすること
    を特徴とする方法。
  3. (3)請求項1記載の方法において、成形 済みの磁極の保持力が1エルステッド以下てあることを
    特徴とする方法。
  4. (4)請求項1記載の方法において、成形 済みの磁極が、その先端のところで、1ミクロン厚より
    大きい3ミクロン幅であり、1500未満の透磁率を有
    することを特徴とする方法。
  5. (5)請求項2記載の方法において、異方 性磁界が3〜14エルステッドの範囲にあることを特徴
    とする方法。
  6. (6)請求項2記載の方法において、磁極 の異方性が焼なまし前は9エルステッドであり、焼なま
    し後は12エルステッドであることを特徴とする方法。
  7. (7)請求項1記載の方法において、付着 流がニッケル・鉄めっき浴てあり、コバルト成分がこの
    浴内で約20〜25重量%の範囲にあることを特徴とす
    る方法。
  8. (8)請求項1記載の方法において、成形 済みの磁極が約61.5〜66重量%のニッケル、13
    〜14.5重量%の鉄、21〜24重量%のコバルトで
    あることを特徴とする方法。
  9. (9)請求項1または2に記載の方法にお いて、(d)の段階で近ゼロ磁気ひずみを有する磁極を
    成形することを特徴とする方法。
  10. (10)請求項9記載の方法において、近ゼロ磁気ひず
    みか約−5.3×10^−^7〜0の範囲にあることを
    特徴とする方法。
  11. (11)請求項1記載の方法において、 (d)の段階が、約3.65グラム/リットルの塩化コ
    バルト・ヘキサヒトレートを有する浴濃度で磁極を成形
    する副段階を包含することを特徴とする方法。
  12. (12)請求項2記載の方法において、焼なましされた
    磁極製品の組成が重量て約64.5%のニッケル、13
    .5%の鉄、22%のコバルトであることを特徴とする
    方法。
  13. (13)請求項1記載の方法において、 (d)の段階て約1以下のエルステッドの保磁力の場合
    に約0.5〜0.7の範囲にあるW_c/W_tの比を
    得ることを特徴とする方法。
  14. (14)請求項1記載の方法において、浴が改質ワット
    浴てあり、塩化ニッケル、サッカリン・ナトリウム、塩
    化第一鉄、塩化コバルトを含有することを特徴とする方
    法。
  15. (15)請求項1記載の方法において、段階(d)の製
    品が約13000ガウスの飽和束密度を有することを特
    徴とする方法。
  16. (16)請求項2記載の方法において、磁極が横イージ
    ー軸線を有し、焼なましを行なうのに、磁極のイージー
    軸線に対して平行な方向性磁界において約8時間にわた
    って約2400℃で真空中で磁極をベークすることを特
    徴とする方法。
  17. (17)請求項16記載の方法において、方向性磁界が
    約1100エルステッド以上であることを特徴とする方
    法。
  18. (18)薄膜ヘッドを製造する方法てあっ て、 (a)ウェーハの蒸着面に磁極パターンを定める段階と
    、 (b)陰極固定具にウェーハを取り付け、それをめっき
    浴内に浸漬する段階と、 (c)磁気ひずみをほぼゼロに維持しかつ所望の磁極パ
    ーミアンスを得るようにコバルト成分を制御しながら磁
    極パターンに従ってコバルト合金磁極を成形する段階と
    、 (d)段階(c)の製品を焼なましする段階と を包含することを特徴とする方法。
  19. (19)請求項1記載の方法において、磁極をスパッタ
    蒸着、真空蒸発、イオンめっき、スプラット・クーリン
    グ、電着あるいは無電解めっきで成形することを特徴と
    する方法。
  20. (20)請求項18記載の方法において、浴が改質ワッ
    ト浴であり、この浴が塩化ニッケル、サッカリン・ナト
    リウム、塩化第一鉄、塩化コバルトを含むことを特徴と
    する方法。
  21. (21)約61.5〜66重量%のニッケ ル、13〜14.5重量%の鉄、21〜24重量%のコ
    バルトを含有し、かつ、近ゼロ磁気ひずみを有する少な
    くとも1つの磁極を有する磁気トランスジューサ。
  22. (22)請求項21記載の磁気トランス ジューサにおいて、少なくとも1つの磁極か焼なましさ
    れていることを特徴とする磁気トランスジューサ。
  23. (23)請求項22記載の磁気トランス ジューサにおいて、少なくとも1つの磁極のW_c/W
    _t比が0.5〜0.7の範囲にあることを特徴とする
    磁気トランスジューサ。
  24. (24)請求項23記載の磁気トランス ジューサにおいて、磁極か約1エルステッド以下の保磁
    力を有し、有効磁極幅が約3ミクロンであり、異方性磁
    界が約12エルステッドであることを特徴とする磁気ト
    ランスジューサ。
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