JPH0291806A - 垂直磁化薄膜ヘッド - 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】 〔概　要〕 磁気ディスク装置等に使用される垂直磁化方式の薄膜へ
ラドに関し、 記録再生効率が高く、かつエツジノイズが少なく、しか
も製造が容易な薄膜ヘッド構造の提供を目的とし、 先端が記録媒体面に近接あるいは接触して設けられた第
１磁性薄膜よりなる記録再生用の主磁極と、主磁極の後
端に磁極中心を有し該主磁極の片側に対向して配置され
たスパイラル・薄膜コイルと、主磁極の後端に中心を磁
気的結合し磁極全体が薄膜コイルの前部及び後部を覆う
ように配置された磁束帰還用の第２磁性薄膜と、を備え
る薄膜ヘッドにおいて、主磁極の他の片側に非磁性絶縁
材を介して第２磁性薄膜と対向する補助磁極を設け、こ
の補助磁極は後端が第２磁性薄膜の後端と磁気的結合さ
れて磁束帰還路を形成し、かつ補助磁極と主磁極との間
隔を、記録媒体上の磁化の変化により該補助磁極の先端
に発生する磁束の前記薄膜コイルを互いに逆方向に鎖交
する２つの経路、すなわち補助磁極から漏洩し直接第２
磁性薄膜へ流れる第１の経路、及び補助磁極から第２磁
性薄膜の後端を迂回してその薄膜を通り主磁極へ流れる
第２の経路、のそれぞれの磁束量がほぼ同等となるよう
な距離に設定した、構成とする。

〔産業上の利用分野〕

この発明は、磁気ディスク装置等に使用される垂直磁化
方式の薄膜ヘッドに係２）、さらに詳細には記録再生効
率が高く、かつエツジノイズが少な（、しかも製造が容
易な主磁極励磁型の垂直磁化薄膜ヘッドに関する。

垂直磁化方式の磁気ヘッドは、大別して補助磁極ＭＪ５
磁型と主磁極励磁型に分類される。後者の主磁極励磁型
磁気ヘッドは、記録媒体の厚みに関係なく良好な垂直記
録再生が行えることから、リジットディスク、フロッピ
ーディスクのディスク・ファイル装置、及びテープ・フ
ァイル装置へ採用され製品開発が進められている。

ところでこの垂直磁化ヘッドでは、高密度記録化のため
のトラック密度の向上に対しては狭トラツク化が要求さ
れるが、この狭トラツク化を行うと十分な記録再生出力
が得られ難い傾向がある。

このため記録再生効率が高く、大きな記録再生出力の得
られる主磁極励磁型の垂直磁化方式ヘッドが要望されて
いる。

〔従来の技術〕

第７図ｔａｇ、　（ｂｌは、本出願人により提案された
特願昭５６−１１８５２５号（特公昭６１−１８２４９
号）の主磁極励磁型薄膜ヘッドを示す。

この垂直薄膜ヘッド１は、（ａｌの要部平面図及び（ｂ
）のＡ−Ａ線断面図に示すように、非磁性基板１１の面
上に、先端部を細幅とした磁性薄膜からなる主磁極１２
が形成され、その上に眉間絶縁層１３で挟まれた渦巻状
あるいは螺旋状の薄膜コイル１４、さらに磁性薄膜から
なる補助磁極（リターン磁極ともいう）１５、保護層１
６が順に積み重ねて形成される。

記録再生用の主磁極１２は、先端を薄く且つ細く形成し
さらに基板１１の媒体対向面１７と面一にすることによ
り記録再生効率を良くしている。

磁束リターン用の補助磁極１５は、その中心が主磁極１
２の後端に接続されて磁束の帰還路を形成するが、先端
エツジ部で発生する擬似パルスいわゆるエツジノイズを
抑制するために、磁極先端を主磁極の先端から所定寸法
ｔ（例えば２０μｍ）だけ後退させている。なお、符号
１８はコイル引出し線である。

一方、このような薄膜ヘッド１により記録再生される垂
直磁化記録媒体２は、基板２１の面上に、高透磁率軟磁
性層（裏打ち層ともいう）２２を介して垂直磁化膜（記
録層）２３が設けられた二層膜構造からなっている。

さてこの記録媒体２に情報を記録するには、薄膜ヘッド
１の薄膜コイル１４に情報対応の電流を流して主磁極１
２を励磁し、その先端から強い磁束を発生させる。この
磁束は、記録媒体２の記録層２３をその面に垂直に通り
裏打ち層２２を経て再び記録層２３を垂直に通過して、
補助磁極１５の帰還路に入り元の主磁極１２に戻る。記
録媒体２はこの主磁極先端における垂直方向の磁化によ
り当該情報の記録が行われる。

また、記録媒体２に記録された情報を再生する場合は、
その記録層２３上の情報に対応した磁化の変化により薄
膜ヘッド１の主磁極１２に磁束が発生し、この磁束が補
助磁極１５−記録層２３−１１打ち層２２−主磁極１２
の閉磁路を流れる過程において薄膜コイル１４がこれを
電圧の変化として検出し、この電圧によって情報の再生
が行われる。

このように従来の垂直磁化薄膜ヘッド１では記録再生時
に、補助磁極１５が主磁極１２との間でリング型に近似
の閉じた磁気回路を形成するため、主磁極１２の裏面側
すなわち基板１１側へ漏れる磁束を低減し記録再生効率
を高めている。しかしこの閉磁路は、第７図（′ｂ）に
示すように、補助磁極１５の前部においてだけ形成され
る。すなわち、補助１ｆｆ１５の後部は、主磁極１２に
対し開放し閉磁路を形成しない。このため主磁極１２に
発生した磁束は、補助磁極１５の前部に対応する薄膜コ
イル１４の前部に対しては十分に鎖交するが、薄膜コイ
ル後部を鎖交する磁束はこれに比べて非常に少ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従って、前述した特公昭６１−１８２４９号に示す従来
の主磁極励磁型薄膜ヘッドは、薄膜コイルの後部が記録
及び再生に寄与する割合は小さく、そのため全体として
高い記録再生効率が得られない、という問題があった。

この発明は、以上のような従来の状況から、補助磁極の
後部が主磁極とは別の補助磁極（リターン磁極）に対し
閉じた磁気回路を形成するように改良し、もって薄膜コ
イルの後部も情報の記録再生に寄与させ全体として高い
記録再生効率が得られ、またエツジノイズの少ない、し
かも製造が容易な主磁極励磁型の垂直磁化薄膜ヘッドを
提供することを口約、とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の垂直磁化薄膜ヘッドは、第１図の基本構成図
に示すように、主磁極１２のスパイラル・薄膜コイル１
４が形成されていない他方の片側にも磁束帰還用の補助
磁極３が非磁性絶縁材４を介して設けられる。ここで説
明の理解を容易にするため、この補助磁極３を第２補助
磁極と呼び、従来より主磁極１２の一方の側において中
心を咳主磁極後端に磁気的結合し薄膜コイル１４を覆う
ようにして設けられた補助磁極１５を第１補助磁極と呼
ぶことにする。

この第２補助磁極３は、その後端が第１補助磁極１５の
後端１５ａと磁気的に結合されて磁束帰還路を形成する
。また第２補助磁極３と主磁極１２との間隔Ｄｓを次の
ような距離に設定する。すなわち、記録媒体２上の磁化
の変化により第２補助磁極３の先端に発生する磁束の薄
膜コイル１４ヲ互いに逆方向に鎖交する２つの経路、す
なわち第２補助磁極３から漏洩し直接第１補助磁極１５
の前部へ流れる第１の経路、及び第２補助磁極３１から
第１補助磁極１５の後１ｆｉ１５　ａを迂回してその磁
極後端を通り主磁極１２へ流れる第２の経路、のそれぞ
れの磁束量がほぼ同等となるような距離に設定する。

〔作　用〕

このようにして垂直磁化薄膜ヘッドを構成すると、主磁
極１２は従来よりの第１補助磁極１５との間の閉磁路と
共に、この第１補助磁極１５を中継して第２補助磁極３
との間にもリング型に近似の閉磁路が形成される。これ
により主磁極１２の先端に発生した磁束は、薄膜コイル
１４全体を鎖交することになめ、その結果、記録再生効
率が向上する。

ここで主磁極１２と第２補助磁極３との間隔゛を前述し
たような距離Ｄｓにすると、この補助磁極先端に発生す
る磁束によるエツジノイズを減少することができる。こ
の原理を、第２図と第３図を参照して説明する。

まず第２図ｆａ）に示すように、主磁極１２と第２補助
磁極３との間隔が短い距離Ｄｓ、の場合には、記録媒体
２上の磁化の変化に応じ第２補助磁極先端に発生した磁
束は、大部分が近くの主磁極１２へ漏れ、薄膜コイル１
４を紙面の右から左方向へ鎖交し第１補助磁極１５に達
する。ここでこの磁束の流れる経路を第１の経路ＰＡＳ
　Ｉと呼ぶことにする。この経路ＰＡＳ、での磁束の向
きは、主磁極１２で発生した磁束の薄膜コイル１４を鎖
交し第１補助磁極１５をリターンする方向と同一方向に
相当する。従って、同一方向のこれら磁束によれば薄膜
コイル１４には、第２図（ｂ）の再生波形図に示すよう
に、同極性のパルスＰ、、Ｐｔが検出される。なおＰｌ
は主磁極１２による主パルス、Ｐ２は第２補助磁極３に
よる擬似パルスを示す。

次に第３図（ａ）に示すように、主磁極１２と第２補助
磁極３との間隔が長い距離Ｄｓｔの場合は、第２補助磁
極先端に発生した磁束は、大部分がそこから第１補助磁
極１５の後端１５ａを迂回してその磁極後部を通２）、
薄膜コイル１４を紙面の左から右方向へ鎖交し主磁極１
２に達する。ここでこの磁束の流れる経路を第２の経路
ＰＡＳ２と呼ぶことにする。

この第２の経路ＰＡＳｚでの磁束の向きは、主磁極１２
で発生した磁束の薄膜コイル１４を鎖交し第１補助磁極
１５をリターンする方向と逆方向に相当する。

従って、逆方向のこれら磁束によれば薄膜コイル１４に
は、第３図（ｂ）の再生波形図に示すように、逆極性の
パルスＰ、、Ｐ、が検出される。なおＰ、は主磁極１２
による主パルス、Ｐ３は第２補助磁極３による擬似パル
スを示す。

なお、第２補助磁極３に発生した磁束は、第２図Ｃａｌ
の構造において第２の経路ＰＡＳｚにも分岐して流れ、
第３図ｆａ）の構造において第１の経路ＰＡＳＩにも分
岐して流れるが、それら経路での磁束量は比較的に小さ
い。

以上のように主磁極１２と第２補助磁極３との間隔の長
短によりエツジノイズは互いに逆極性のパルスＰＲ，Ｐ
３として現れる。このことから、第２補助磁極３に発生
する磁束の互いに逆向きの二つの経路、すなわち第１の
経路ＰＡＳ＋と第２の経路ＰＡＳｔのそれぞれの磁束量
が等しくなるように、主磁極１２と第２補助磁極３との
間隔を最適距離Ｄｓに選べば、当該補助磁極先端に発生
する磁束による誘起電圧が薄膜コイル１４に発生しなく
な２）、その結果、エツジノイズをなくすことができる
。

〔実施例〕

以下この発明の好ましい実施例につき図面を参照して詳
細に説明する。

第４図は浮上型ヘッドに適用した第１実施例を示す図で
、（ａｌはヘッドの要部を示す平面図、（ｔｅｌは前回
のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。なお、これまでの説
明に用いた各図面と対応する部分は同一符号を記した。

第４図に示す実施例の薄膜ヘッドと第７図に示す従来の
薄膜ヘッドとが大きく異なる点は、基板３１と第１補助
磁極１５の構造である。すなわち、基板３１は、Ｎｉ−
ＺｎあるいはＭｎ−Ｚｎフェライトなどの磁性材料から
な２）、前記した第２補助磁極３と浮上スライダの二つ
の役割をもっている。この磁性基板３１の磁極配設面に
は、これに限定されないが深さ６０〜８０μｍ程度の溝
３２が形成されていてその中に低融点ガラス、　Ｓｉｎ
、などの非磁性絶縁材料４１が埋設される。

この非磁性絶縁材料４１は、前述した磁極間距離Ｄｓを
決定するギャップ手段４であ２）、その表面には主磁極
１２が形成される。主磁極１２はパーマロイ（Ｎｉ−Ｆ
ｅ）　、ＣｏＺｒなどの軟磁性薄膜により形成され、そ
の薄膜先端の膜厚は０．２〜０．５μｍ、薄膜後部の膜
厚は３〜５μｍが選ばれる。

この主磁極１２の上には、膜厚２０μｍ程度の熱硬化性
樹脂材よりなる眉間絶縁層１３で挟まれた渦巻状の薄膜
コイル１４が配設される。薄膜コイル１４は１４（Ｃｕ
）、アルミニウム（Ａ　ｌ　）により形成され、かつ中
心が主磁極１２の後端に位置付けられている。

この薄膜コイル１４の上には（実際は眉間絶縁層１３の
表面）パーマロイ、　ＣｏＺｒなどの軟磁性薄膜よりな
る第１補助磁極（膜厚３〜５μｍ）１５が配設される。

この第１補助磁極１５の先端は主磁極１２の先端よりも
２０μｍ程度後退し、中心は眉間絶縁層１３を貫通し主
磁極１２の後端に接続されている。この磁極先端形状及
び磁極中心接続構造は従来例と変わりないが、磁極後端
１５ａは従来例よりも延長して磁性基板３１の後部表面
（第２補助磁極３の後端に対応する）に接続され、この
後端構造が従来例とは異なる。

そしてこれらの表面には５ｉＯｚ、　Ａ　ｌ　２０＋な
どの保護膜１６が被覆される。なお、第２補助磁極３を
構成する磁性基板３１に埋設した非磁性絶縁材料４１の
上に積層する主磁極１２、第１補助磁極１５などは、従
来例と同様なスパッタ法などにより形成される。

また磁性基板３１の記録媒体２と対向する面、いわゆる
浮上面（空気ベアリング面ともいう）１７は研磨されて
平坦化され、同時に主磁極１２の先端長が所定値に設定
される。ここで注目すべき点は、主磁極１２の先端と第
２補助磁極３の先端（磁性基板３１の浮上面）とが同じ
面上にある点である。この構造によれば後述するように
、エツジノイズ対策のヘッドが記録再生効率を低下する
ことなく容易に製造できる利点がある。

第５図は、このようにして形成された薄膜ヘッドにおけ
るエツジノイズの主パルス（記録磁界強度）に対する割
合の、Ｄｓ（主磁極−第２補助磁極間距離）依存性を計
算機シミレーションにより求めた図である。この図にお
いて横軸はＤｓ（ｆｉ１位はμｍ）、縦軸はエツジノイ
ズ比率を示し、また中央の横方間点線はエツジノイズＯ
を示す。

この図の実線曲線Ｂより明らかなように、Ｄｓが短い場
合にはエツジノイズ比率はプラスとな２）、。

Ｄｓが長い場合にはこれとは反対にマイナスとな２）、
６０〜８０μｍのＤｓではエツジノイズはＯまたはそれ
に近い値となる。従って、上記実施例における磁性基板
３１の溝３２の深さ６０〜８０μｍによればエツジノイ
ズはほとんど発生しない。

なお、本出願人が特願昭５３−７６２４２（特開昭５５
−４７３０）により提案した別の主磁極励磁型薄膜ヘッ
ド（第８図参照）についても、同様な計算機シミレーシ
ョンを行い、その結果を第５図の点線曲線Ｃにより示し
た。ここでまず、このヘッドの構造を第８図の要部断面
図面の簡単な説明する。このヘッドでは、主磁極５１の
後端を軟磁性材のスライダ５２に接続し、スライダ（磁
性基板）をリターン磁極としている。なお、５３は薄膜
コイル、５４は眉間絶縁層、５５は主磁極５工とリター
ン磁極５２とのギャップを定める非磁性絶縁材料、及び
５６は保護膜である。

このヘッドによれば比較的大きな記録磁界強度が得られ
るが、エツジノイズは点線曲線Ｃに示すように、本実施
例のヘッドよりも大きくあられれる。因にこのエツジノ
イズを低減する対策として、スライダ５２の主磁極側の
エツジ部を所定量だけ切除する方法が従来より知られて
いるが、完全にはエツジノイズをなくすことができず、
またそのエツジ部切除の分だけ製造工程が増えるし作業
が容易でない、という問題がある。

以上説明したように第１実施例の薄膜ヘッドによれば、
高い記録再生効率がエツジノイズを発生することなく得
られる。しかも製造が容易であ２）、なおかつリターン
磁極を構成する基板が磁性材料であるため、外部磁界を
誘導し主磁極へのそれの量を低減する効果を奏する。し
かし反面、磁性基板としてのＮｉ−ＺｎやＦＩｎ−Ｚｎ
フェライトは高周波特性が劣るため、最近の、磁気ヘッ
ドの動作周波数領域が数Ｍ　Ｈｚのオーダから数１０Ｍ
）ｌｚのオーダへ移行してきている状況では、高周波領
域での十分な記録再生効率は得難い。

次の第６図に示す第２実施例は、そのような問題点をも
解消した薄膜ヘッドである。このヘッドの特徴を簡単に
説明すると、第２補助磁極３を高周波特性に優れた軟磁
性薄膜３２により構成し、これをスライダとなる非磁性
基板ｌｌ上に形成した構造を特徴としている。

さらに具体的には、第６図（ａ）の要部平面図、（ｂ）
のＡ−Ａ線断面図に示すように、Ａ　Ａ　、０３・Ｔｉ
Ｃなの非磁性基板１１の面上に、パーマロイ、　ＣｏＺ
ｒなどの軟磁性薄膜３２が例えばスパッタ法により形成
され（膜厚は第１補助磁極１５と同等の３〜５μｍ）、
この薄膜を第２補助磁極３とする。そして、この軟磁極
薄膜３２の後端部及び左右両端部を除く表面に、３　ｉ
　０２１　Ａ　ｌ　２０　：１等の非磁性絶縁層４２を
形成する。

この絶縁層４２は前記磁極間距離Ｄｓを決定するための
ギャップ手段４で、所定の膜厚が選ばれる。

そしてこの面上に、前述した要領で主磁極１２、層間絶
縁層１３、薄膜コイル１４、第１補助磁極１５がその順
に形成され、また第１補助磁極１５の後端１５ａを軟磁
極薄膜３２の後端部露出面（第２補助磁極３の後端に対
応する）に接続する。この後その上に保護膜１７が形成
され、さらに媒体対向面１７が研磨される（主磁極１２
と軟磁性薄膜３２の各先端を同一面にする）ことによ２
）、薄膜ヘッドが完成する。

この第２補助磁極３を軟磁性薄膜３２により構成した薄
膜ヘッドによれば、高周波領域においても十分に高い記
録再生効率が得られ、また第１実施例の薄膜ヘッドと同
様に、簡単な製造によりエツジノイズ及び外部磁界によ
るノイズの減少が図れる。

以上２つの好ましい実施例について説明したが、本発明
はこれに限定されないことは勿論であ２）、特に主磁極
と第２補助磁極（リターン磁極）との間の距離Ｄｓは、
ヘッド構成部品の材料、形状に応じてその最適値が選ば
れる。また、第２補助磁極の先端は主磁極先端と必ずし
も同一面にする必要がなく、第１補助磁極の先端と同程
度後退させることも可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明の垂直磁化薄
膜ヘッドによれば、高い記録再生効率がエツジノイズを
発生することなく、しかも容易な製造により得られる。

従って、狭トランク化が容易とな２）、高トラツク密度
化が可能となることから、磁気ディスク装置の大容量化
、小型化の促進ができる等、実用上顕著なる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る垂直磁化薄膜ヘッドの基本構
成を示す図、 第２図及び第３図は、そのヘッドの動作原理を説明する
図、 第４図は、この発明の第１実施例を示す図、第５図は、
その実施例の効果を説明する図、第６図は、この発明の
第２実施例を示す図、第７図及び第８図は、それぞれ従
来の垂直磁化薄膜ヘッドを示す図である。 第１図乃至第６図において、 １は垂直磁化薄膜ヘッド、２は垂直磁化記録媒体、３は
補助磁極（第２補助磁極）、 ４は非磁性絶縁材（磁極間ギャップ手段）、１１は非磁
性基板（浮上スライダ）、　１２は主磁極、１３は眉間
絶縁層、　１４は薄膜コイル、１５は第２磁性薄膜（第
１補助磁極）、１６は保護膜、　１７は媒体対向面（浮
上面）、１８はコイル引出し線、　２１は記録媒体基板
、２２は高透磁率軟磁性薄膜（裏打ち層）、２３は垂直
磁化膜（記録層）、 ３１は磁性基板（第２補助磁極）、 ３２は軟磁性薄膜（第２補助磁極）、 ４１は非磁性絶縁材料（磁極間ギャップ手段）、４２は
非磁性絶縁層（磁極間ギヤツブ手段）、Ｄｓは主磁極−
補助磁極間距離（磁極間ギャップ）ＰＡＳ　Ｉは第１の
磁束経路、　ＰＡＳ、は第２の磁束経路、Ｐ、は主パル
ス、 Ｐ２及びＰ、は擬似パルス（エツジノイズ）、をそれぞ
れ示す。 本発明のる木構成因 第１図 磁橿間距離 第２図 第３区 Ｕｓ　ＬＩＪｍ） 第５図 従来の垂ｔヘッドを示す断面図（その２）第８図 第４圀ａ） 本発明の′Ｗｉ、１実施例を示すＡ−Ａ線断面図第４図
ｔｂ＋ 第６図（ａｌ 本発明の第２実於Ｉｌｌを示すＡ 第６図（１）） Ａ線断面図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端が記録媒体（２）面に近接あるいは接触して
   設けられた第１磁性薄膜よりなる記録再生用の主磁極（
   １２）と、主磁極の後端に中心を有し該主磁極の片側に
   対向して配置された渦巻状あるいは螺旋状の薄膜コイル
   （１４）と、主磁極の後端に磁極中心を磁気的結合し磁
   極全体が薄膜コイルの前部及び後部を覆うように配置さ
   れた磁束帰還用の第２磁性薄膜（１５）と、を備える薄
   膜磁気ヘッド構成において、 前記主磁極（１２）の他の片側に非磁性絶縁材（４）を
   介して前記第２磁性薄膜（１５）と対向する補助磁極（
   ３）を設け、 前記補助磁極（３）は後端が第２磁性薄膜（１５）の後
   端と磁気的結合されて磁束帰還路を形成し、かつ前記補
   助磁極（３）と主磁極（１２）との間隔（ＤＳ）を、記
   録媒体（２）上の磁化の変化により該補助磁極先端に発
   生する磁束の前記薄膜コイル（１４）を互いに逆方向に
   鎖交する２つの経路、すなわち補助磁極（３）から漏洩
   し直接第２磁性薄膜（１５）へ流れる第１の経路（ＰＡ
   Ｓ＿１）、及び補助磁極（３）から第２磁性薄膜（１５
   ）の後端を迂回してその薄膜を通り主磁極（１２）へ流
   れる第２の経路（ＰＡＳ＿２）、のそれぞれの磁束量が
   ほぼ同等となるような距離に設定した ことを特徴とする垂直磁化薄膜ヘッド。
2. （２）前記補助磁極が基板を兼ねる軟磁性材（３１）よ
   りなり、該磁性基板は磁極形成面が開口されてそこに非
   磁性絶縁材料（４１）を充填してなることを特徴とする
   請求項１記載の垂直磁化薄膜ヘッド。
3. （３）前記補助磁極が軟磁性薄膜（３２）よりなり、該
   軟磁性薄膜は非磁性基板（１１）に形成されてなること
   を特徴とする請求項１記載の垂直磁化薄膜ヘッド。
4. （４）前記補助磁極（３）の先端が前記主磁極（１２）
   の先端と同じ面上に位置されてなる ことを特徴とする請求項１、２または３記載の垂直磁化
   薄膜ヘッド。