JPH04119508A - 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 この発明は磁気ヘッドに関するものである。

従来の技術 従来より磁気ヘッド用コア材として、加工性、耐摩耗性
が良いという特長からフェライトが広く使用されている
が、飽和磁束密度Ｂｓが合金材料に比べて３０−５０％
低い。従って、近年登場してきた高抵磁力の高密度記録
媒体に使用した場合、ヘッドコア材料の磁気飽和が問題
となり、このような観点から、高密度記録媒体の対応ヘ
ッドとして、センダストや非晶質の合金材料をヘッドギ
ャップ近傍に配したいわゆるメタルインギャップヘッド
が実用に供されている。この様な構造とすることで、前
記記載の高密度記録媒体の対応ヘッドとして実用に供さ
れている。

このヘッドの一般的なテープ摺動面を第５図に示す。

しかしながら、このヘッドにおいては合金材料１とフェ
ライト２との界面の磁気劣化により、その接合界面が疑
似的なギヤ・ノブとなり、信号再生時に疑似出力を生じ
ることが問題となっていた。

その問題点の解決策として、その接合界面にＳｉＯ□を
形成しておくことにより、疑似出力の抑制が可能なこと
は公知である。（電子情報通信学会春季全国大会１９８
９年Ｃ−４１） また、第４図に示したように磁性合金膜３と絶縁材料４
を交互に積層した多層構造の磁性体を非磁性基板５でサ
ンドイッチした構造からなる磁気コアにおいては層間絶
縁材料にＳｉＯ□が用いられているのは公知である。（
電子通信学会論文誌印刷Ｔｒａｎｓ、　ＩＥＣＥ　　’
７４／９　　ＶＯＬ、５７−ＣＮｏ、９、電気学会研究
会資料　ＭＡＧ８２−３６　）また、ギャップスペーサ
材料としてＳｉＯ□を用いるのも公知である。

ところが最近、従来の磁性合金材料よりも更に飽和磁束
密度の高い窒素を含む磁性合金や、窒素を含む磁性合金
膜が成膜方向に組成変調された新しい材料が開発されて
いる。

しかしながら、こられの材料を用いて第４図。

第５図に示したヘッドを作製するとき従来公知の材料で
あるＳｉＯ□を使用すると問題のあることがわかった。

発明が解決しようとする課題 窒素を含む磁性合金や、窒素を含む磁性合金膜が成膜方
向に組成変調された磁性合金膜を使用した磁気ヘッドに
於いて、これら磁性合金膜とフェライトとの接合界面や
磁性合金膜と絶縁材料を交互に積層した多層構造の磁性
体からなる磁気ヘッドの層間絶縁材料やギャップスペー
ス材料に５ｉｎ２を用いると、接合界面にＳｉＯ□を形
成したものは疑似出力の抑制が十分でなく、層間絶縁材
料に５ｉｎ２を用いたものは、特に磁性材料の１層の厚
みを薄くしたものについて磁気特性が悪くなり、又、ギ
ャップスペース材料にＳｉＯ□を用いた磁気ヘッドにお
いては光学ギャップ長と実効ギャップ長の差が大きく、
実効ギャップ長が大きく測定された。光学ギャップ長と
実効ギャップ長の差が大きいと、要求されるギャップ長
より、広がる分だけ補正して作製しなければならず、か
つギャップ長がバラツク原因となる。

課題を解決するための手段 前記課題を解決するために本発明の磁気ヘッドでは、窒
素を含む磁性合金膜を、好ましくは絶縁材料を介して多
層積層して用い、ヘッドギャップの接合を酸化アルミニ
ウム膜を介して構成するものである。また、金属系磁性
材料をヘッドギャップ近傍に配したいわゆるＭＩＧヘッ
ドにおいては、前記窒素を含む磁性合金膜とフェライト
（ヨーク）との接合もヘッドギャップの接合と同様酸化
アルミニウム膜を介して構成する。

作用 本発明の構成によれば、合金を単体で使用するいわゆる
バルクヘッドにおいては、窒素を含む磁性合金膜を多層
積層して用いるので漏電流損失が減少し、高周波領域で
の出力が向上する。また旧Ｇヘッドにおいては、窒素を
含む磁性合金膜とフェライト（ヨーク）との接合を酸化
アルミニウム膜を介して行うので接合界面における特性
の劣化が少なく、疑似出力が小さくなる。さらにバルク
ヘッドおよびＭＩＧヘッド両者に共通して、ギャップス
ペーサ材として酸化アルミニウム膜を用いているので、
酸化アルミニウム膜厚が即実効ギャップ長となり、ギャ
ップ管理が容易になるばかりでなく製造の歩留まりも向
上する。

実施例 実施例１ 本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。

単結集Ｍｎ−Ｚｎフェライト材料１７を基板とする。

次にスパッタ法により反応防止膜１８として、ＡＬｚ０
３をターゲットに用いてスパッタする。

次いで、同じくスパッタ法により、ターゲットにＦｅ−
Ｎｂ−Ｂ、　Ｆｅ−丁ａ−Ｂ及びＦｅ−Ｔｉ−Ｚｒ合金
板を用い、スパッタ中のＡｒガス中にＮ２ガスを混合す
ることで単層窒化膜を、また、Ｎ２ガスを周期的に混合
することによりＦｅ−Ｎｂ−Ｂ／Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ−Ｎ、
　Ｆｅ−Ｔａ−Ｂ／ＦｅＴａ−Ｂ−Ｎ及びＦｅ−Ｔｉ−
Ｚｒ／Ｆｅ−Ｔｉ−Ｚｒ−Ｎなる非窒化層と窒化層より
成る１層の層厚が約１０ｎｍの組成変調膜を、それぞれ
合金窒化層１９として反応防止膜１８上に１５μ形成し
た。

この時Ｎ２ガスの混合分圧比を変えることにより平均膜
組成として ＜Ｆｅ７ａＮｂｓＢ＋ｚＮｚ＞、　＜Ｆｅ７４ＮｂＪｚ
Ｎｅ＞、　＜Ｆｅ、、、Ｔａ４［ＩＪＩＯ＞、　　＜Ｆ
ｅ７ｓＴｉ＋ｏＺｒ５Ｎ、。＞及び＜ＦｅｔｓＮｂｓＢ
、。Ｎ１４〉 なる組成変調膜を得た。

次に第１図（ｄ）に示すごとく、合金窒化層１９の１つ
の稜に切込み溝２０を入れ、トラック部２１を順次形成
する。

トラック部２１の幅はヘッドのトラック幅Ｗと等しくす
る。

次に第１図（ｅ）に示すごとく、切込み溝２０中にガラ
ス２２を熔融して充填する。この時、同時に切込み溝２
０の反対側も溝２３を加工し同様Ｓこガラス２２を溶融
して充填する。

次に、巻線溝２４を加工した後ギャップ突合せ面２５を
鏡面に仕上げた後、この面にギャップスペース材料Ｓｉ
Ｏ□をスパッタしく図示せず）これを突き合わせて第１
図げ）に示すごとくギヤンブドハーを作製した後、ノツ
チ部２６を通る線２７で所定のアジマス角、コア幅で切
断しヘッドを仕上げた。２８はギャップをしめす。

こうして作製したヘッドの疑似ギャップの影響を調べる
ため、周波数特性曲線のうねりを測定した。

結果を第１表に示す。比較のために反応防止膜のないも
の及び、反応防止膜としてＳｉｎｇを使用したものにつ
いても合わせて示す。

なお、ギャップ長はいずれも０．２５μｍ、反応防止膜
の厚みは１０ｎｍである。

以下余白 第１表 第１表に示した値は、単層窒化膜および、Ｎ２ガスを周
期的に混合することにより非窒化層と窒化層より成る組
成変調膜において、上記組成範囲ではいずれもほぼ同し
値であった。

なお、反応防止膜の厚みは１０ｎｍについて述べたが、
実用的には５〜２０ｎｍが望ましい。

なぜならば、５層ｍ以下だと反応防止膜の効果が十分で
な（，２０ｎｍ以上になるとそれ自身が疑（以ギャップ
となるからである。

実施例２ 実施例と全く同様にして磁気ヘッドを作製した。

但し、実施例１に述べたようにギャップ突合せ面９を鏡
面に仕上げた後、この面にギャップスペース材料として
ＳｉＯ□Ｏ代わりにＡｈＯｉをターゲットに用いてスパ
ッタを行い、以後同様にへンドを作製した。

こうして作製したヘッドの光学ギャップ長と、実効ギャ
ップ長を測定した。

結果を第２表に示す。参考に従来がらギャップスペース
材料として使用されている５ｉＯｚを用いたものについ
ても合わせて示す。

第２表 以上の様に本発明のヘッドによると、光学ギャップ長と
、実効ギャップ長の差がほとんどない事がわかった。

なお、実施例１同様上記組成範囲では第２表に示したよ
うにいずれもほぼ同し値であった。

実施例３ 本発明の一実施例を第２図を用いて説明する。

非磁性の基板材料を鏡面研磨し、十分洗浄して基板９と
した。ターゲットにＦｅ−Ｎｂ、　Ｆｅ−Ｎｂ−Ｃ，Ｆ
ｅＮｂ−５ｉｐ　Ｆｅ−Ｎ１−Ｗ−Ｎｂ−Ｇｅ、Ｃｏ−
Ｎｂ−Ｈｆ、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｎｂ−ＨｆＣｏ−Ｍｏ−Ｚｒ
−Ｃｒを用い、実施例１と同様の方法で窒化単層膜およ
び、窒化層と非窒化層より成る組成変調窒化合金膜を反
応スパッタ法により、非磁性基板９上に１層０．５ミク
ロンの窒化合金磁性膜１０を形成した。層間絶縁材料と
してはＡｌ２Ｏ：ｌをターゲ７）として用い、窒化合金
磁性膜１０上にスパッタとして約５０ｎｍの層膜絶縁層
１１を形成した。以下、同様に窒化合金磁性膜１０と層
間絶縁層１１を交互に形成し、窒化合金磁性膜が４０層
のブロックを得た。

他方基板９と同じ材料の基Ｖｉ１３を、接着用ガラス層
１２を介して接着し、積層コアを得た。次にギャップ突
合せ面に巻線窓１４を加工した後、突合せ面をダイヤモ
ンドペーストで鏡面に加工した後、この面にギャップス
ペース材料を所定の厚みにスパッタ（図示せず）して、
ギャノブ形成用の片側が完成する。このブロックと全く
同じ構造からなる積層コア半休を突合せ、接着用ガラス
層５によりギャップ形成を行った。１６はギャップを示
す。

これらヘッドをビデオテープレコーダに取り付け、ヘッ
ド出力を測定した。

結果を第３表に示す。

比較として層間絶縁層として５１０２を使用したものを
あわせて示す。

第３表におけるヘッド出力は、ギャンプ長および、ギャ
ップデプスを同しに備えて作成した種々のヘッドの２０
ＭＨｚにおけるヘッド８カを、本発明の窒化層と非窒化
層よりなる組成変調窒化合金膜を使用したヘッドのヘッ
ド出力と比較して示したのである。

なお、本発明のヘッドの出力は上記組成範囲で１ｄＢ以
内のバラツキであった。

第３表 なお、実施例では０．５ミクロン４０層について述べた
が、１層当りが薄くなるほど、また、使用周波数が高く
なるほど本発明の効果が発揮されるものである。

また、第３図に示したような構造のメタルインギャップ
ヘッドについても、同様の効果があるものである。

また、本発明（実施例Ｌ　　２，３）に効果がある組成
は、次式で示された組成の磁性合金膜Ｔａ　Ｍｂ　Ｘｃ
　Ｎｄ　　　　　　　　・・・１１）（ただし、ＴはＦ
ｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉより成る群から選択された少なくと
も１種の金属、ＭはＮｂ＋　Ｚｒ、　Ｔｌｌ　Ｔａ＋Ｈ
ｆ＋　Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ５Ｍｎより成る群から選択さ
れた少なくとも１種の金属、ＸはＢ、　Ｓｉ、　Ｇｅ、
　Ｃより成る群より選択された少なくとも１種の半金属
・半導体、Ｎは窒素であって、ａ、ｂ、ｃ、ｄは原子パ
ーセントを表わし、それぞれ ６５≦ａ≦９３　　　　　　　　　　・・・・（２）−
〇≦ｂ≦２０　　　　　　　　　　・・・・（３）０≦
Ｃ≦２０　　　　　　　　　　・・・・（４）１≦ｄ≦
２０　　　　　　　　　　　　　　・　・　・　・（５
）５≦ｂ＋ｃ　　　　　　　　　　　　　・　・　・　
・（６）ａ＋ｂ＋ｃ−１−ｄ＝１００　　　　　・・・
・（７）である）であり、 （１）式において合金膜が軟磁気特性を示すにはａ≦９
４．５≦ｂ＋ｃ　　　　　　−（８）である事が必要で
あり、合金膜が高飽和磁化を有するには ６５≦ａ、ｂ≦２０．ｃ≦２０　　　−−−−（９）で
ある事が望ましい。又耐飽性改善等の効果を得るには １≦ｄ　　　　　　　　　　　・・・・００）である事
が必要である事がわかった。更に熱処理により窒素が膜
から解離するのを防くためには４≦ｂ＋ｃ　　　　　　
　　　°・・・・θＤである事が必要であり、合金膜の
内部応力を抑えて膜が基板より剥離しないためには ｄ≦２０　　　　　　　　　　　　　・・・・面である
事が望ましい。以上（８）　−０２）式より＜２）　−
（７）式の条件式が得られた。

二の窒化合金膜の軟磁気特性を更に改善するには、少な
くとも作製時において膜厚方向、即ち成膜方向に組成変
調された窒化合金膜 Ｔａ　　Ｍｂ、Ｘｃ、Ｎｄ　　　　　・・・・（１’）
を用いる事が望ましい。ただしＴ、Ｍ、Ｘ、Ｎは（１）
式記載のものと同しであり、ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄは膜
厚方向に変動する、それぞれの構成元素の平均組成で原
子パーセントで ６５≦ａ′≦９３　　　　　　　　　・・・・（２゛）
０≦ｂ”≦２０　　　　　　　　　・・・・（３゛）Ｏ
≦Ｃ”≦２０　　　　　　　　　・・・・（４゛）１≦
ｄ°≦２０　　　　　　　　　・・・・（５”）５≦ｂ
’＋ｃ　　　　　　　　　　・・・・（６゛）ａ’＋ｂ
’＋ｃ’＋ｄ’＝１００　　　・・・・（７’）であり
、限定理由は（２）−（７）の場合と同様である。

このような組成変調膜（広い意味で積層構造膜も含む）
は優れた軟磁気特性を示し、作製法としては周期的に窒
素ガスを混合した反応スパッタ法等により、窒化層と非
窒化層を積層する事により積層構造のものが、又、この
膜を熱処理する事により組成変調構造もしくは積層構造
のものが得られる。

同時に（１）もしくは（１′）式においてこれらのＭ元
素、即ちＮｂ、　Ｚｒ、　Ｔｉ、　Ｔａ等やＸ元素、即
ちＢ、　Ｓｉ等が窒素との結合力が大であるため、高温
の熱処理においても窒素が膜から解離せず膜質及び膜の
緒特性の安定性に寄与している。

発明の効果 以上、述べたように本発明によるメタルインギャンブヘ
ッドにおいては、磁性合金膜とフェライトの接合界面に
酸化アルミニウム（Ａｌ□０３）よりなる反応防止膜を
介在させることによって、疑似出力を非常に小さくする
ことができる。

多層構造の層間絶縁層用材料として酸化アルミニウム（
Ａ１２０．）を使用した磁気ヘッドでは積層効果が十分
発揮されるために、高周波でのヘッド出力が向上する。

更に、ギャップスペース材料を酸化アルミニウム（Ａ１
２０３）で構成したへンドにおいては、光学ギャップ長
と実効ギャップ長の差が小さく、ギャップスペース材料
の厚みがほぼ実効ギャップ長となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における磁気ヘッドの製造工
程図、第２図は本発明の一実施例における磁気ヘッドの
斜視図、第３図は本発明による磁気ヘッドのテープ摺動
面を示す正面図、第４図。 第５図は従来例における磁気ヘッドのテープ摺動面を示
す正面図である。 ９．１３・・−・・・非磁性基板材料、１０・・・・・
・窒化合金磁性膜、１１・・・・・・層間絶縁材料、１
２・・・・・・接着ガラス層、１４・・・・・・巻線窓
、１５・・・・・・接着用ガラス、１６・・・・・・ギ
ャップ、Ｉ７・・・・・・単結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライト
、１８・・−・・・反応防止膜、１９・・・・・・合金
窒化層、２０・・・・・・切込み溝、２１・・・・・・
トラック部、２２・・・・・・ガラス、２３・・・・・
・溝、２４・・・・・−巻線溝、２５・・・・・−ギャ
ップ突合せ面、２６・・・・・・ノツチ部、２７・・・
・・・切断線、２８・・・・・・ギャップ。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治明　はか２名−ト笥 ４８心 Ｑコ 帳 ”）＋す 呼 ＼Ｎ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヘッドギャップ近傍に金属系磁性材を配してなる
   メタルインギャップ（ＭＩＧ）型磁気ヘッドであって、
   前記金属系磁性材が窒素を含む磁性合金膜であり、前記
   窒素を含む磁性合金膜とフェライトとの接合面に酸化ア
   ルミニウムよりなる反応防止膜が介在されてなることを
   特徴とする磁気ヘッド。
2. （２）窒素を含む磁性合金膜が成膜方向に組成変調され
   ていることを特徴とする請求項（１）記載の磁気ヘッド
   。
3. （３）金属系磁性材が窒素を含む磁性合金膜と絶縁材料
   を交互に積層した多層構造の磁性体からなり、層間に介
   在する前記絶縁材料が酸化アルミニウムであることを特
   徴とする磁気ヘッド。
4. （４）窒素を含む磁性合金膜が製膜方向に組成変調され
   ていることを特徴とする請求項（３）記載の磁気ヘッド
   。
5. （５）金属系磁性材が窒素を含む磁性合金膜からなり、
   ヘッドギャップ間に介在するスペーサ材料が酸化アルミ
   ニウムであることを特徴とする請求項（１）、（２）、
   （３）または（４）のいずれかに記載の磁気ヘッド。
6. （６）窒素を含む磁性合金膜が製膜方向に組成変調され
   ていることを特徴とする請求項（５）記載の磁気ヘッド
   。