JPH04195809A - 薄膜磁気ヘッド - 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〕 本発明はビデオテープレコーダ、磁気ディスクシステム
等に用いて好適な薄膜磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

一般に薄膜磁気ヘッドにおける磁気コアは、トラック幅
方向の幅が媒体対向面近傍で小さくバックコンタクト部
の周辺で大きい。

従来の薄膜磁気ヘッドは、特開平１−１９６７１１号公
報に記載されているように、上述せる磁気コアを具備し
ており、且つ媒体対向部とバックコンタクト部との双方
のコア材が材質１組成ともに一致していた。また、前記
両部位には異方性定数の等しい誘導磁気異方性が付与さ
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

以下に上記従来技術の問題点を図面を用いて説明する。

衆知のように磁気ヘッドの電磁変換効率を決定する主要
因に磁気コアの透磁率がある。一般に薄膜磁気ヘッドに
おいては、磁束の伝播方向で高透磁率を得るために、磁
気コアに一軸異方性を付与し、且つ磁化容易軸の方向を
トラック幅方向に一致させている。第２図（ａ）にこの
様子を示す。同図は従来の薄膜磁気コアにおける磁化容
易軸の方向と磁区構造の一例を示す平面図である。図中
１は薄膜磁気コア、２はパックコンタクト、３は媒体対
向面、白い矢印は磁化容易軸方向、黒い矢印は磁化の方
向、斜線の矢印は磁束の伝播方向、破線は磁壁を示す。

上下の磁気コアは面内で同一形状である。前述の如く磁
化容易軸の方向はトラック幅方向に一致し、これに伴っ
て磁化の向きも磁気コアの殆んどの部分でトラック幅方
向に一致する。このため磁束の伝播方向と磁化の方向が
直交し、広い周波数範囲で高い透磁率が得られる。

また７従来技術では上記の如き磁化容易軸方向の制御に
加えて異方性定数の制御を行っている。

即ち、より−層高い透磁率を得るために異方性磁界を極
力小さい値に制御している。ただし、実際の磁気コアに
おいて高透磁率を得るには適当な大きさの異方性磁界を
必要とする。以下にその理由を第２図（ｂ）を用いて説
明する。

第２図（ｂ）は同図（ａ）と同様磁気コアの磁区構造を
示す平面図であり、第２図（ａ）に比べて異方性定数が
小さい場合の磁区構造の一例を示したものである。異方
性定数の大きさと磁区構造との関係については成重他２
名による応用磁気研究会資料。

資料番号ＭＳＪ　３９−５（１９８５，３）において詳
細に報告されているのでこれを参照されたい。磁気コア
の異方性定数がある程度小さくなると第２図（ａ）、　
（ｂ）のリアコア部分の違いに観られるように三角磁区
が大きくなり、１８０度磁壁の長さが短くなる。異方性
定数が更に小さくなると一旦１８０度磁壁が消失し１つ
いにはフロント部分に観られるように。

１８０度磁壁が磁束伝播方向に平行に生じる。このよう
な磁区構造において磁束伝播方向と直交するコア断面を
考えると、１８０度磁壁と直交する前記断面においては
１面内の磁化が全て磁束伝播方向を向く。従って、磁壁
の移動度が低い高周波領域においては、同品の磁化過程
が実効的に磁化容易軸方向と同様になり、透磁率が小さ
くなる。このような磁区構造を生じない異方性定数範囲
は下記（１）式で示される。

Ｋｕ’　＞（１６ｘ’Ａ）／Ｗ”−−−−−（１）ただ
し、　Ｋｕ’は磁気弾性効果を考慮した実効的異方性定
数であり、八は交換スティッフネス定数。

Ｗは磁化容易軸方向における磁気コア幅である。

従って、磁気コアの透磁率を大きくするためには（＋）
式を満たす範囲で異方性定数を出来るだけ小さ（する必
要がある。このような最大の透磁率の得られる異方性定
数の値を「磁気コアの最適異方性定数Ｊとすると、同定
数は（１）式に示したように磁気コア幅Ｗによって変化
する。即ち、第２図に示した如き磁気コアにおいては、
フロント部とリア部とで最適異方性定数が異なり、その
値はリア部の方が小さい。このため、磁気コア全体で最
大の透磁率を得るためには磁気コア各部の異方性定数の
値を各々最適値に制御する必要がある。

しかし、前述したように、従来の薄膜磁気ヘッドでは磁
気コアのフロント部とリア部とを同一の磁性利料によっ
て形成しており、その磁気異方性を熱処理によって一括
して制御するため前記両部位における異方性定数の値が
等しかった。このためリア部の透磁率が小さく、良好な
再生出力が得られなかった。

本発明の目的はリア部磁気コアの透磁率が太きく、再生
出力の良好な薄膜磁気ヘッドを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、媒体対向部とパ
ックコンタクト周辺部におけるコア利の材質または組成
を異にしたものである。

〔作用〕

一般の磁性材料においては、高飽和磁束密度と高透磁率
とが必ずしも両立しない。例えば、高飽和磁束密度のセ
ンダスト合金は、比較的飽和磁束密度の小さいフェライ
トに比べて高周波の透磁率が小さい。また、同じ材質の
非晶質合金に同条件で磁場中熱処理を施す場合、飽和磁
束密度が大きいほど透磁率が小さくなる。ところで、磁
気コアに必要な飽和磁束密度は、コアの断面積に反比例
する。従って、パックコンタクト周辺部においては必要
な飽和磁束密度が媒体対向部に比べて小さ（、その分遣
磁率を大きくすることができる。前述したように、媒体
対向部とパックコンタクト周辺部におけるコア材の材質
または組成を異にすれば、各々の部位で飽和磁束密度と
透磁率とを最適に配分することができるため、再生出力
の良好な薄膜磁気ヘッドが得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明より成る薄膜磁気ヘッドの一例を示す平
面図である。図中１はＣｏＮｂＺｒ非晶質膜より成る薄
膜磁気コア、２はパックコンタクト、３は媒体対向面、
４はＣｕ膜より成る薄膜コイル、５は非磁性基板、６は
Ｃｕ膜より成る電極パッド、７はＣｒ膜より成る磁気ギ
ャップ、矢印は磁区内の磁化の方向、破線は磁壁を示す
。」−下の磁気コアは面内で同一形状である。隠れ線は
図示せず、層間絶縁膜は図面の簡略化のため割愛した。

磁気コアの形状、及び特性を表に示した。

磁気コア１のトラック幅方向の幅は、媒体対向部につい
ては記録フォーマットより決定し、パックコンタクＩ・
周辺部については、磁気抵抗とり一ケージの大きさを考
慮して決定している。磁気コア幅は従来例同様（媒体対
向部くパックコンタクト周辺部部）の関係にある。

本実施例においては、媒体対向部とパックコンタクト周
辺部とで１組成の異なるＣｏＮｂＺｒ膜を用いている。

飽和磁束密度、及び異方性定数は。

媒体対向部で大きく、パックコンタクト周辺部で小さい
。

各々の異方性定数は（１）式を満足する範囲（媒体対向
部：　）　１９５Ｊ／ｍ”　、パックコンタク）・部：
〉２２Ｊ／ｍ’　）で十分小さく制御している。このた
め、磁区構造に観られるように磁路全体で、磁化の方向
と磁束の伝播方向とが直交しており、且つ良好な透磁率
が得られている。特に、パックコンタクト周辺部の透磁
率は、従来例の場合媒体対向部と同様の１６００である
が１本実施例では７５００と大きく上回っている。

なお１本実施例では、媒体対向部とパックコンタクト周
辺部のコア材に、同一の元素を含む合金を採用している
。これに熱処理を加えることにより１両部位の界面でわ
ずかに拡散を起こせしめ。

強固な付着力を得ている。

第３図は前記実施例の製造工程流れ図を示したものであ
る。

まず、非磁性基板５上に高速ダイサーを用いてＶ字状の
溝を形成し、この溝が埋め込まれるようにフロントコア
となるＣ　ｏ　Ｎ　ｂ　Ｚ　ｒ　Ｊｅｓｔ　］をスパッ
タ形成する（第３図（ａ））。次に、フォトリソグラフ
ィック法およびイオンエツチング法により。

液溝と中心線が一致するように、リアコア形状の溝を形
成する（第３図（ｂ））。液溝が埋め込まれるようにリ
アコアとなるＣｏＮｂＺｒ膜１′をスパッタ形成しく第
３図（ｃ））、研摩によって溝外に付着した膜を取除き
、下部磁気コアを形成する。

（第３図（ｄ））。この際、溝内に残る膜の厚さが２０
μｍとなるように研摩量を調節する。下部磁気コアの上
に層間絶縁用のＳｉＯｘ膜（膜厚２μｍ）と膜厚３ｐｍ
のＣｕ膜をスパッタ形成し、フォトリソグラフィック法
、及びイオンミリング法でＣｕ膜より成る薄膜コイル４
を形成する。その」二に該薄膜コイルが埋没するように
５ｉＯ２１］！を形成し、磁気ギャップ形成部とパック
コンタクト部２の直」ニの３ｉ０ｚ膜を除去して層間絶
縁部８を形成する。

更に膜厚０．２３μｍのＣｒ膜を成膜し、フォトリソグ
ラフィック法、及びイオンミリング法を用いて磁気ギャ
ップ７を形成する（第３図（ｅ））。その上にフロント
コアとなるＣｏＮｂＺｒ膜１をスバ・ンタ形成しく第３
図（ｆ））、研摩によって表面を平坦化してフロントコ
ア１を得る。（第３図（Ｇ））。

この際、上部磁気コアｌの膜厚が２０μｍになるよう研
摩量を調節する。更に膜厚２０μｍのＣｏＮｂＺｒ膜１
′をスパッタ形成しく第４図（Ｈ））、フ第１・リング
ラフイック法、及びイオンミリング法を用いてリアコア
１′を形成する（第４図（１））。この後、保護膜とし
て膜厚６０μｍのフォルステライトをスパッタ形成し、
ウェハプロセスが完了する。

ＣｏＮｂＺｒ膜、及びＣｒ膜の作製にはＣｏｎｖ。

ＲＦスパッタリング法を用い、５ｉｎ２膜、及びフォル
ステライト膜の作製にはマグネトロンスパッタ法を用い
る。また、Ｃｕ膜の作製には抵抗加熱蒸着法を用いる。

ウェハプロセス終了後、トラック幅方向に磁場強度８．
８Ｘ１０’八／ｍの磁場を印力１ｊして、４６０℃で３
０分間熱処理する。

ここで、ＣｏＮｂＺｒ非晶質膜における飽和磁化と異方
性定数の関係について説明する。

磁場中熱処理後のＣｏＮｂＺｒ膜の異方性定数は、下記
の式で示される。

Ｋｕ　ｃｃ　（Ｍ、、）２（Ｍ、、、）２／Ｔ、−−−
−−−（２）ここで、　Ｔａは熱処理温度ｇ　ＭＳ１’
ａ及びし、はそれぞれ熱処理温度及び異方性定数測定温
度における飽和磁化である。

（２）式に示されるように、特定の熱処理条件の元では
、磁場中熱処理後の異方性定数が飽和磁化と共に増減す
る。従って、リアコアの異方性定数をフロントコアに対
して相対的に制御したい場合。

リアコアの飽和磁化を変化させれば良い。例えば。

フロントコアとリアコアの異方性定数の関係を（リアコ
ア〈フロントコア）としたい場合、飽和磁化の関係を同
様にすれば良い。

前記磁場中熱処理の後、チップ加工及びヘッド組立て工
程を経て薄膜磁気ヘッドが完成する。

第４図は上記実施例による薄膜磁気ヘッドと従来の薄膜
磁気ヘッドの再生出力を比較したものである。同図から
明らかなように、上記実施例による薄膜磁気ヘッドの再
生用ノｊは、従来例を２〜３ｄｂＪ二回る。

次に本発明より成る第２の実施例について第５図を用い
て説明する。

第５図は第２の実施例である薄膜磁気ヘッドの　　・平
面図である。図中１，１′は薄膜磁気コア、２はバック
コンタクト、３は媒体対向面、４はＣｕ膜より成る薄膜
コイル、５は非磁性基板、６はＣｕ膜より成る電極パッ
ド、７はＣｒ膜より成る磁気ギャップである。上下の磁
気コアは面内で同一形状であり１層間絶縁膜は図面の簡
略化のため割愛した。製造方法は第１の実施例と同様で
ある。

本実施例では、フロントコアｌを膜厚２０μｍのセンダ
スト膜で形成し、リアコア１′　を同様のフェライト膜
で形成する。フェライトは、金属磁性材料に比べて飽和
磁束密度が小さいが、高周波で良好な透磁率を示す。

第２の実施例の薄膜磁気ヘッドを試作した結果。

周波数２０ＭＩＩｚにおいて従来例を３ｄｂ上回る再生
出力が得られた。

〔発明の効果］ 以」二１本発明によれば、リア部磁気コアの透磁率を太
き（することが出来るため、再生出力の良好な薄膜磁気
ヘッドが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄膜磁気ヘッドの第１の実施例を
示す平面図、第２図は従来の薄膜磁気ヘッドにおける磁
気コアの磁気異方性を示す説明図。 第３図は第１図に示した薄膜磁気ヘッドの製造プロセス
の一具体例を示す工程流れ図、第４図は第１図に示した
薄膜磁気ヘッドと従来の薄膜磁気ヘッドとの再生用カー
周波数特性図、第５図は本発明による薄膜磁気ヘッドの
第２の実施例を示す平面図である。 １．１’・・・薄膜磁気コア。 ２・・・パックコンタクト。 ３・・・媒体対向面。 ４・・・薄膜コイル。 ５・・・非磁性基板。 ６・・・電極パッド。 ７・・・磁気ギャップ。 ８・・・層間絶縁部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１、第２の薄膜磁気コアが媒体対向面近傍で互い
   に近接して磁気ギャップを形成し、且つ該媒体対向面側
   に対して奥部で互いに結合されてバックコンタクト部を
   形成し、更に該磁気コアのトラック幅方向の幅が（媒体
   対向部＜バックコンタクト周辺部）の関係にある薄膜磁
   気ヘッドにおいて、該磁気コアの材質または組成が、媒
   体対向部とバックコンタクト周辺部とで異なることを特
   徴とする薄膜磁気ヘッド。 ２、請求項第１項記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、該磁
   気コアの方飽和磁束密度が（媒体対向部＞バックコンタ
   クト周辺部）の関係にあることを特徴とする薄膜磁気ヘ
   ッド。 ３、請求項第１項記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、該磁
   気コアの誘導磁気異方性、もしくは結晶磁気異方性に基
   づく異方性定数の大きさが（媒体対向部＞バックコンタ
   クト部）の関係にあることを特徴とする薄膜磁気ヘッド
   。 ４、請求項第１項記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、該磁
   気コアの媒体対向部とバックコンタクト部とが、同一元
   素より成る合金、もしくは同一の元素を少なくとも１種
   類以上含んだ合金より成ることを特徴とする薄膜磁気ヘ
   ッド。 ５、請求項第１項記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、該磁
   気コアが非晶質磁性材料より成ることを特徴とする薄膜
   磁気ヘッド。 ６、請求項第１項記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、該磁
   気コアの少なくともバックコンタクト周辺部が酸化物磁
   性体より成ることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。