JPH0283809A - 薄膜磁気ヘッドの製法 - 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の製法に係り、特に、磁気ヘッ
ドの高出力化に好適な磁気ヘッドの磁界中の熱処理法に
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
記録密度を高くするために薄膜技術で形成した磁気ヘッ
ドで、通常、磁気ギャップをもつ磁気回路を形成する下
部磁性膜と上部磁性膜、陶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、この導体
膜の相互間、及び、導体膜と陶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てい
る。また、基板の一部、或いは、全部を磁性体として下
部磁性膜を省略する場合がある。

この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いに依存する。薄
膜磁気ヘッドは高周波領域で使用されるため、磁性膜と
しては高周波領域での透磁率が大きいことが要求される
。高周波領域で大きい透磁率を得るには、薄膜磁気ヘッ
ドの媒体対向面から薄膜磁気ヘッドの対向面に対して垂
直方向（以下、ギャップ深さ方向と呼ぶ）が磁化困難軸
となるように磁性膜に一軸磁気異方性を付与する。

これは、励磁方向を磁化困難軸とした時の磁化回転によ
る高周波領域での磁化反転速度が励磁方向を磁化容易軸
とした時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。

薄膜磁気ヘッドの磁気コアに用いる磁性膜には、パーマ
ロイ合金が最も一般的に知られている。というのは、パ
ーマロイ膜は一軸磁気異方性の付与が容易で、磁歪定数
は小さく、困難軸方向の保磁力も小さく出来るからであ
る。一方、パーマロイ膜の飽和磁束密度は約１テスラで
あり、薄膜磁気ヘッドの磁気コア厚減少による記録密度
の向上には限界があった。即ち、第２図に示す薄膜磁気
ヘッドの下部磁性膜２、及び、上部磁性膜３のそれぞれ
の厚さｔ、及びｔｕ　を薄くすることにより、書込磁界
９を急峻にし、記録媒体１２に書込まれる記録ビット１
１の長さを小さくすることで記録密度を増すことが可能
であるが、書込み磁界強度は減少する。これを補うため
、コイル４に流す電流を増加させるが、パーマロイの飽
和磁束密度は前述のように１テスラであるため、磁気コ
アの一部が飽和して書込み磁界が十分でない。従って、
磁気コア部にパーマロイより飽和磁束密度の高い結晶質
、及び、非晶質Ｇｏ系系合金粘結晶質及び、非晶質Ｆｅ
系合金等の適用が考えられている。しかし、これら高飽
和磁束密度磁性膜（以後高Ｂｓ膜と呼ぶ）のうち、特に
非晶質膜では、特開昭５９−３３６１２号公報で報告さ
れているように、膜作製後の膜の透磁率は低く、回転磁
界中、熱処理によって透磁率の向上が図られてきた。し
かし、発明者らが実験によって確認したところによれば
、膜作製後に回転磁界中、熱処理をしても透磁率の向上
には限界があり、ヘッドの続出効率の高効率化が達成さ
れていない。３Ｍの学会発表（Ｔｏ　ｂｅｐｕｂｌｉｓ
ｈｅｄ　ｉｎ　Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、　（１９８８
））でもＣｏ　Ｚ　ｒ　／　Ｔ　ａの非晶質多層膜を磁
気コアに用いたヘッドが報告されているが、その内容で
もパーマロイに比べて高Ｂｓ化による記録特性は向上し
ているものの、続出効率は低い。一方、納品質膜では非
晶質膜に比べてプロセス時の熱履歴に対する磁性膜の磁
気特性変動が小さいので、膜作製時に、所望の磁気特性
を得るように１作製条件を決定すれば良いと考えられて
いた。しかし、プロセス時の熱履歴による磁気特性の変
動が生じ、ヘッドの読出効率は低かった。

また、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓｊｌａｇｎ、　、　Ｍ　Ａ
　Ｇ　−２３、２９８１（１９８７）で発表されている
ように、Ｇｏ−Ｆｅ結晶質膜を磁気コアに用いたヘッド
では、パーマロイに比べて高Ｂｓ化により記録特性が向
上しているのに対し、読出効率は低い。このように、記
録密度を向上するための必須条件である高保磁力媒体に
充分書き込むように、パーマロイより飽和磁束密度の高
い磁性膜を用いた磁気ヘッドが必要であるが、ヘッドプ
ロセス時の熱履歴により磁気特性が劣化し、読出効率は
パーマロイヘッドと比べて高Ｂｓ化の効果が得られてい
なかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はヘッド作製プロセス時の熱履歴による磁
性膜の磁気特性変動の点について考慮がなされておらず
、パーマロイより高Ｂｓの磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッ
ドの読出特性の効率に問題があった。

本発明の目的は、たとえ、ヘッド作製プロセス時の熱履
歴を受けて、高Ｂｓ磁性膜の磁気特性が劣化しても、ヘ
ッド状態でギャップ深さ方向に一方向の磁界を印加しな
がら熱処理することにより所望の磁気特性とすることが
でき、ヘッドの続出特性の高効率化を図ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、薄膜磁気ヘッドのいずれの工程でも、磁気
ヘッドのギャップ深さ方向に一方向で１ＫＯｅ以上の磁
界を印加しながら熱処理することにより達成される。出
来れば磁界中熱処理の工程をウェハ状態から所望のギャ
ップ深さ加工後に行い、その後、スライダ加工して所定
の形状のヘッドにした方がより高効率な再生特性をもつ
ヘッドを提供することが出来る。

〔作用〕

薄膜磁気ヘッドの続出特性の変動は、磁性膜を磁気コア
形状にパターニングした際の有効異方性磁界（透磁率の
逆数に比例する量）の磁気コア内の場所による変動に起
因する。有効異方性磁界を磁気コア内のどの場所でも均
一に小さく出来れば、高い読出出力が得られる。しかし
、有効異方性磁界は膜作製時の磁気誘導異方性、磁気弾
性効果による異方性、及び、磁気コア形状による反磁界
に影響される。このため、磁気コア内に均一に小さな有
効異方性磁界（均一な高透磁率）を得ることは現実に不
可能であった。そのため、有効異方性磁界に影響する要
因の内、磁気弾性効果を小さくする手法（プロセス中の
応力変動は制御出来ないので磁歪定数を小さくする）を
採用して、有効異方性磁界を小さくしてきた。しかし、
パーマロイより高Ｂｓの磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッド
では狭トラツク化になり、反磁界の影響が磁気コア内の
有効異方性磁界の変動に対し、大きな割合を占めるよう
になってきた。そのため、膜作製時の磁気誘導異方性の
大きさを反磁界に対して所望の大きさに制御しなければ
ならず、高い再生出力を得るには所定の磁気コア形状に
対し所望の誘導異方性の大きさを決めなければならず、
かなり、困難な開発となっている。これに対し、本発明
では、膜作製時の磁気誘導異方性は構成原子の方向性配
列効果により規定された状態で使用するため、元来、高
Ｂｓ膜での誘導異方性は大きい（従来、直交スイッチン
グ磁界中膜形成、及び、膜形成後の回転磁界中熱処理に
より誘導異方性を小さくしていた）ので、プロセス時の
熱履歴の影響はほとんど無視できるためヘッド状態での
磁気コア内の有効異方性磁界が磁気誘導異方性と反磁界
の和で決まることを利用して、適正な磁界中熱処理条件
下では磁気コア形状での有効異方性磁界を小さく出来る
ので高い再生効率（高出力化）を得ることができる。

〔実施例〕

本発明に使用した薄膜磁気ヘッドを第１図に示す。第１
図において、１は、例えば、ＡＱ２０ｓ−ＴｉＣ系のセ
ラミックス板１１上に、面粗さを小＝８ さくするために、ＡＱ２０ｓ膜１２を形成した基板、２
は基板１のＡＱ、ｚＯｓＯｓ膜上２上成された所定形状
の下部磁性膜、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、これら上、下部磁性膜
は磁歪定数が絶対値で５Ｘ１０−７より小さい値であり
、膜作製時の誘導異方性による異方性磁界が３００ｅ程
度（最終的には磁界中熱処理により３〜５０ｅ程度にな
る）の磁気特性をもつ。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ターン数のコイ
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および上部磁性膜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の
相互間、導体膜４と上部磁性膜３の間、及び、必要に応
じて導体膜４と第一の部分５１間に介在する有機絶縁材
料からなる第二の部分５２とからなる。６は有機材料、
或いは、無機材料からなる保護部材である。

この薄膜磁気ヘッドの磁気コアにパーマロイより高Ｂｓ
の磁性膜を用いた場合には、磁気ヘッドのギャップ深さ
方向に一方向の磁界中熱処理をすることにより、高い再
生効率が得られた。検討に用いた磁性膜はＣｏＮｉＦｅ
Ｐｄからなる結晶質膜（Ｂｓ＝１．５テスラ）、及び、
ＣｏＨｆＴａＰｄからなる非晶質膜（Ｂｓ＝１．４テス
ラ）である。ここで、Ｐｄを添加した効果の一つに耐食
性がある。

これらの合金膜は１２０℃、二気圧の飽和水蒸気圧下で
の磁束量の時間変化でパーマロイ膜と同等な特性を示す
。即ち、ヘッド作製プロセス時に磁気特性を劣化させる
他の要因の−っである腐食による影響を無視出来ないが
、本発明に用いた磁性膜ではその影響は無視出来ること
が分る。このヘッドでは誘導異方性が大きいため、有効
異方性磁界も大きく（透磁率が低い）、再生出力はほと
んど検知出来ない。

〈実施例１〉 本発明の一手法により、スライダ形状まで加工した磁気
ヘッドを磁気ヘッドのギャップ深さ方向に一方向磁界中
熱処理を行った。熱処理条件は温度を１００〜４００℃
まで変え保持時間を一時間とし、磁界の強さｔｒ２ＫＯ
ｅとした。試料は１Ｏ−６Ｔｏｒｒオーダの真空中にセ
ットしており、得られた結果を第３図に示す。図は縦軸
に２　、２５　Ｍ　Ｈｚでの出力値を、横軸に熱処理温
度でプロットしている。但し、出力値は最大となる熱処
理温度での値で規格化しである。図より、熱処理温度が
２００℃以上で再生出力に変化を与え、４００℃になる
と出力が低下することが分る。このことから、２００℃
以上の熱処理温度で構成原子の配列が熱処理時の磁界に
より再配列を起こし、誘導異方性が低減され、その結果
、有効異方性磁界を小さくしたものと考えられる。一方
、３５０℃以上の熱処理温度では構成原子の配列効果が
著しく大きくなり、誘導異方性の方向と９０’異なる方
向、即ち、熱処理時の印加磁界の方向に異方性が付与さ
れ、そのため、有効異方性磁界も反磁界の小さい磁気コ
ア中央部では異方性の方向が９０’反転する箇所が生じ
るため出力が低下していると考えられる。無磁界下の単
なる熱処理をしても、出力向上は認められなかった。ま
た、磁界印加の効果が大きく、１ＫＯｅ以上の磁界強度
が必要であることが分った。

〈実施例２〉 実施例１ではスライダ形状について磁界中で熱処理をし
た。スライダ加工時の基板へのストレスを及ぼさずに加
工出来れば良いが、一般に、加工時の歪は相当大きく、
本実験でも磁界中熱処理後のスライダ形状は０．１〜０
．２μｍ程度歪んだクラウン型となった。このスライダ
形状では、高記録密度化に必須であるヘッドの低浮上化
が困難となる。そこで、スライダ形状に加工する前、即
ち、ウニハエ程完了後、実施例と同様な磁界中熱処理条
件を用いて、熱処理した後、スライダ形状に加工した。

実施例１からみて熱処理温度は２００℃。

３００℃及び４００℃とした。規格化した読出出力の変
化についてまとめた結果を下表に示す。

この結果は、実施例１と同様な傾向、即ち、４００℃の
熱処理温度では出力の増加が小さい−を示す。このこと
から、ウニハエ程完了後、本発明の磁界中熱処理条件を
用いることにより、高い再生出力を得ることが出来る。

〈実施例３〉 実施例２に於いて磁性膜の磁歪定数の絶対値が１〜２Ｘ
１’Ｏ−７程度より小さいものでは、実施例２の条件で
熱処理することにより、高出力化することができる。し
かし、磁歪定数の絶対値が５×１０−７より大きいもの
になると実施例２の条件で熱処理した後、スライダ形状
に加工して再生出力を測定すると出力が向上していない
ことが分った。

再度、スライダ形状のヘッドを熱処理すると実施例２で
得られた結果と同等な値を示し、ギャップ深さ加工時に
加わる加工歪の影響が効いていることが分った。そこで
、磁歪定数の変動を見込み、ギャップ深さ加工後に本発
明の磁界中熱処理条件を用いた結果、実施例１及び２と
同等な高い再生出力が得られた。

〈実施例４〉 実施例１，２及び３は磁性膜作製後は構成原子の方向性
配列効果により大きな誘導異方性になったものを用いた
。しかし、従来用いられているように、結晶質磁性膜の
膜作製時に直交スイッチングを用いたり、非晶質磁性膜
の膜作製後に回転磁界中熱処理を用いることにより誘導
異方性を小さくした磁性膜を用いて薄膜磁気ヘッドを作
製したものでも本発明を用いて、再生効率を上げること
が出来る。実施例１，２にも述べたように、この場合に
もヘッド作製プロセス時の熱履歴を受けるため、再生出
力は従来用いているパーマロイに比べて低かった。この
ヘッドを実施例１と同様に磁界中で熱処理することによ
り、高い再生出力が得られることが分った。その結果を
第４図に示す。

この例では膜状態での誘導異方性を小さくしすぎていな
いために磁気コア内のいずれの場所でも有効異方性の方
向が所定の方向（ギャップ深さ方向）になっていると考
えられる。これは、実施例１と同じ磁界中熱処理条件に
より、同等な規格化出力と熱処理温度との関係が得られ
ていることからも判る。

実施例１，２．３で、磁気ヘッドのギャップ深さ方向に
一方向磁界を印加する方法として薄膜磁気ヘッドのコイ
ルに電流を流して熱処理をしても差しつかえない。但し
、熱処理温度が高くなるとリード線と素子の端子部との
接続がオープンになる場合が生じるが、接続を維持出来
る専用治具を用いれば問題ない。出来れば、コイルに流
す電流は直流より交流で用いた方が接続に対してはよい
。

どちらの場合でも、磁界中熱処理の効果があることは確
認された。

又、熱処理工程のスループットを上げるには、真空中に
試料をセットするよりも、窒素ガス中で熱処理した方が
良い。窒素ガス中に試料をセットすることにより、媒体
対向面の磁性膜が酸化していないことは別途確認してお
り、プロセス上の問題はない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ヘッド作製プロセス時の熱履歴によっ
て増大した磁気コア形状内の有効異方性磁界を磁気ヘッ
ドのギャップ深さ方向の一方向の磁界中熱処理によって
減少させ、磁気コア形状内の透磁率を向上することが出
来るので、再生効率が高まる。

【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図は薄膜磁気ヘッドの断面図、第３図、第４図は規
格化出力値と熱処理温度との関係を示す特性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一部に磁性膜を用いた磁気コアからなる
   薄膜磁気ヘッドにおいて、 前記薄膜磁気ヘッドの媒体対向面から前記薄膜磁気ヘッ
   ドの対向面に対して垂直方向に沿つた方向に一方向の磁
   界を印加しながら２００〜３５０℃の温度下で熱処理す
   ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製法。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記磁界中で熱処理する工程が少なくとも一部の前記磁
   性膜を前記磁気コアに形成後、他の工程を行う前に、又
   は前記磁気コアの上に保護膜を作製した後に、又はウェ
   ハから切断したブロック状態で、又はスライダ形状を所
   定のギャップ深さに加工した後の少なくとも前記四工程
   の内の一工程に一方向磁界中熱処理することを特徴とす
   る薄膜磁気ヘッドの製法。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項の一方向磁界中
   の熱処理法として、前記薄膜磁気ヘッドのコイルに電流
   を流す方法、又は、前記薄膜磁気ヘッドの媒体対向面か
   ら前記磁気ヘッドの対向面に対して垂直方向に沿つた方
   向に外部より１ＫＯｅ以上の一方向磁界を印加する方法
   の少なくとも一方法を用いて一方向磁界中で熱処理する
   ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製法。 ４、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   薄膜磁気ヘッドを熱処理する方法で、前記薄膜磁気ヘッ
   ドを真空中、又は、窒素ガス雰囲気中で一方向磁界中で
   熱処理することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製法。 ５、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   薄膜磁気ヘッドの前記磁気コアに用いる前記磁性膜がパ
   ーマロイの飽和磁束密度より高いことを特徴とする薄膜
   磁気ヘッドの製法。