JPH04276302A - 積層型磁気ヘッド - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】この発明は、磁気的異方性を持た
ないように改良した積層型磁気ヘッドに関する。

【０００３】

【従来の技術】ＶＴＲなどの最近の磁気記録分野におい
ては、高画質化や高音質化などの向上をめざし高密度の
記録が要求されている。就中、金属磁性媒体の実用化に
伴って、狭トラック化、コア材の高飽和磁束密度化、高
周波帯域での高透磁率化など、磁気ヘッドの性能向上に
対する要求は高いものがある。

【０００４】こうした要求に対応すべく、磁気ヘッドと
して、Ｆｅ―Ａｌ―Ｓｉ（通称、センダスト）などの高
飽和磁束密度を有する合金磁性薄膜を用いた薄膜積層型
ヘッドが、注目を浴び、急速に開発が進んできている。 図７及び図８は従来の薄膜積層型ヘッドチップの斜視図
、断面図をそれぞれ示している。

【０００５】図７，図８において、ヘッドチップ２０は
、例えば複数のセンダスト合金の磁性薄膜２２ａ〜２２
ｄの間に、例えばＳｉＯ２　からなる複数の絶縁膜２３
ａ〜２３ｃを介在し積層構造としている。絶縁膜２３ｃ
と対向する磁性薄膜２２ｄの反対面には、さらに接着ガ
ラス２４を積層してある。積層した磁性薄膜２２ａ〜２
２ｄ，絶縁膜２３ａ〜２３ｃ，接着ガラス２４を挟む形
でＳｉーＡｌＯ３　系の結晶化ガラスあるいはＭｎーＺ
ｎーＣｏーＯ系セラミック等の非磁性の基板２１ａ，２
１ｂを配置し、積層コアブロック１９を構成する。

【０００６】スパッタ法又は蒸着法などにより、積層コ
アブロック１９の磁性薄膜２２ａ〜２２ｄはそれぞれ厚
さ１〜２０μｍ程度に形成し、絶縁膜２３ａ〜２３ｃは
０．０３〜０．５μｍの厚さに形成し、これを交互に必
要回数だけ繰返している。最終的に磁性薄膜の厚さが、
所定トラックの幅となるように磁性薄膜及びこの薄膜の
層間を絶縁する絶縁膜の枚数を設定する。又、積層接着
ガラス膜２４はガラスの融点以上の温度を保持すること
により、基板２１ｂと磁性薄膜２２ｄとをガラス融着し
てある。

【０００７】積層コアブロック１９は、膜の厚さ方向に
切断して、一対の半体ブロックとなる。巻線溝２６を形
成した一方の半体ブロック２０ａと、他方の半体ブロッ
ク２０ｂとの互いの切断面は、例えばガラス融着により
接着して、ギャップを形成する。ガラス融着は、巻線溝
２６へギャップ接着用のガラス棒を挿入し、ガラスの融
点以上の温度を保持することにより行う。次に、接着さ
れた一対の半体ブロック２０ａ，２０ｂは、磁性薄膜と
平行に切断され、図７に示すよなヘッドチップ２０を得
ることができる。

【０００８】このような積層型磁気ヘッドは、材料とし
て高飽和磁束密度を有する合金磁性薄膜２２を用いてい
ることから、高い記録能力を有し、層間絶縁膜２３を挾
んで積層していることから、過電流損失が小さく、高周
波帯域まで高い透磁率、すなわち、高い再生能力を有し
ている。また、積層膜の膜厚が、そのままヘッドのトラ
ック幅であるので、±１μｍという高い精度で膜厚の形
成が容易に達成でき、高密度記録用ヘッドとして、最も
期待できる磁気ヘッドの一つといえる。この薄膜積層型
磁気ヘッドでは、全方向で均一の磁気特性を有すること
が望ましい。

【０００９】しかしながら、前記磁性膜の形成をスパッ
タリング等で行う場合、回転成膜による方法では、磁性
膜の面内に一軸磁気異方性が現れる。固定による方法で
は、ターゲットとなる合金磁性材の中心付近の真下では
、等方的な膜が形成されるが、それ以外の領域では異方
性が現れるため、有効に利用できる部分がすくなかった
。

【００１０】従って、従来においては、非常に生産性の
悪い固定成膜を用いて等方的な積層薄膜を得るか、回転
成膜により大量生産はできるが異方性を有する積層薄膜
を得るか、どちらかを選択しなければならなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の積層型磁気ヘッ
ドは、回転成膜法では、多量生産に富んでいたとしても
、磁気的特性の面で難点があり、固定成膜法では、磁気
的特性の良いものを得ることができても、多量生産が困
難であった。

【００１２】この発明は、磁気的異方性を持たないよう
にでき、また素材を無駄なく利用すると共に多量生産が
できることから、高い記録再生能力で、かつ低コストの
積層型磁気ヘッドを提供することを目的としている。

【００１３】［発明の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段】この本発明は、高飽和磁
束密度を有する磁性薄膜に、絶縁膜を介して積層構造と
した磁性薄膜を、回転成膜法により非磁性基板上に形成
した積層型磁気ヘッドにおいて、前記非磁性基板として
、面内方向に熱膨張係数の異なる非磁性基板を用いたも
のである。

【００１５】

【作用】この構成で、面内方向に熱膨張係数の異なる非
磁性基板上に、積層磁性薄膜を形成し、非磁性基板の熱
膨張係数の異方性によって、この非磁性基板と積層磁性
薄膜の熱膨張係数の違いにより生じる熱応力の異方性が
、成膜時に生じる積層磁性薄膜の応力の異方性と相殺す
る。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例につき図面を参照し
て詳細に説明する。本発明の実施例を説明する前に、ま
ず本発明の原理を説明する。

【００１７】積層の磁性薄膜の形成過程において、非磁
性基板の温度を上昇させ、成膜が終わって、初期の温度
まで下げるときに、磁性薄膜と非磁性基板の熱収縮の割
合の違いにより、内部に応力を生じる。この熱収縮に基
づいた熱応力σｔｈは、磁性薄膜及び基板の線膨脹率を
それぞれαｆ　，αｓ　、磁性薄膜のヤング率をＥｆ　
とし、磁性薄膜及び基板の温度がＴまで上昇し、成膜後
にＴｏに下がった場合、張力を正とすると、 　　　　　　σｔｈ＝Ｅｆ　ΔαΔＴ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　……（１）　　　　　　　　　　　　　　　　但
し、Δα＝αｆ　−αｓ　，ΔＴ＝Ｔ−Ｔｏである。非
磁性基板の線膨脹率αｓ　が非磁性基板内の方向により
異なる場合は、熱応力σｔｈも方向により異なることに
なる。

【００１８】一方、非磁性基板は、後述するように、単
体でも応力が内部に生じるように形成できるので、この
非磁性基板が本来有する応力と、非磁性基板に磁性薄膜
を成膜した後に生じる熱応力σｔｈを等しくした場合に
は、２つの応力が互いに打ち消しあう。一方、磁性薄膜
を回転成膜により形成した場合、内部に生じる応力は、
異方性がある。従って、異方性のある応力を有する非磁
性基板を形成すると共に、この非磁性基板の向きを選択
することにより、磁性薄膜との間に生じる応力の差を無
くし、等方的な膜を得ることができる。

【００１９】次に、磁性薄膜の材料としてセンダスト、
また非磁性基板の材料としてセラミックスを例に、具体
的な成膜及び基板の配置について説明する。

【００２０】センダスト薄膜の形成は、例えば、ＲＦマ
グネトロンスパッタリング装置により回転成膜法を用い
て行う。スパッタリングの条件は、例えば、投入電力　
　　　１ｋｗ Ａｒ圧力　　　　６×１０−１Ｐａ 基板表面温度　　　　３００℃ 基板回転数　　　　５ｒｐｍ とする。

【００２１】以下の条件により生成したセンダスト薄膜
は、図５に示すテーブル４の回転方向とテーブル４の半
径方向に２×１０９　ｄｙｎｅ／ｃｍ２　程度の内部応
力差を有する。また、ヤング率は、３×１０１２ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ　２　程度になる。一方、非磁性基板に用いる
セラミックは、ホットプレスにより、一定方向に圧力を
かけて形成したもので、加える圧力方向と、その圧力方
向に垂直な方向とで、熱膨張率が異なるように形成する
。ホットプレスの圧力方向と、この方向に垂直な方向で
は、室温から３００℃の範囲で、それぞれ熱膨張率が、
１１０×１０−７［　℃−１］　，８２×１０−７［　
℃−１］　程度である。

【００２２】また、非磁性基板を得るためセラミックブ
ロックを形成する際には、切り出される非磁性基板の面
と平行方向にホットプレスの圧力方向を設定する。そし
て、この非磁性基板の上にセンダスト薄膜を形成する場
合には、非磁性基板上に形成したセンダスト薄膜の熱膨
脹率が、全方向で一様であると仮定すると、内部に生じ
る熱応力の差は、（１）式より２．４×１０９　ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ２　程度となる。従って、この熱応力２．４×
１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２　を利用し、センダスト薄膜の
内部応力差２×１０９　ｄｙｎｅ／ｃｍ２　を打ち消す
ようにした場合、その差は、０．４×１０９　ｄｙｎｅ
／ｃｍ２　となる。即ち、センダスト薄膜の応力異方性
を非常に小さくできる。

【００２３】非磁性基板の面方向における熱膨張係数の
異なり（異方性）は、成膜時における磁性薄膜であるセ
ンダスト薄膜と、非磁性基板との熱膨張係数の差に起因
する熱応力により、磁性薄膜の応力異方性を相殺する大
きさに設定すれば良いことになる。

【００２４】図１〜図６はこの発明の一実施例を示すも
のである。図１は非磁性材のブロックを示すもので、ホ
ットプレスの圧力方向と非磁性基板の位置関係を示して
いる。

【００２５】図１において、ブロック１は非磁性材とし
ての多結晶セラミック・ブロックである。このブロック
１は、図中矢印ａの方向に圧力が加えられる同時に加熱
された状態で（いわゆる、ホットプレスにより）形成さ
れたものである。そして、ブロック１から板状に切り出
されたものが、非磁性基板としてのセラミック基板２と
なる。

【００２６】図２は図１のブロックから切り出したセラ
ミック基板２を示すもので、図３は面内方向に熱膨脹係
数の異なるセラミック基板２に磁性薄膜としてのセンダ
スト薄膜３を形成した場合の状態を示すもので、図３（
ａ）は、前記センダスト薄膜３を形成したセラミック基
板２の矢印ａ方向の断面図を示し、図３（ｂ）は、同セ
ラミック基板２の矢印ｂ方向の断面図を示している。

【００２７】図２において、矢印ａがホットプレス加工
における加圧方向であり、図中矢印ｂが加圧方向に対し
て垂直な方向を示している。セラミック基板２の熱膨脹
係数は、前記加圧方向ａで１１０×１０−７［　℃−１
］　であり、前記垂直方向ｂで８２×１０−７［　℃−
１］　となっている。セラミック基板２の熱膨脹係数は
、いずれもセンダスト薄膜の熱膨脹係数よりも小さいの
で、熱膨脹率が一様なセンダスト薄膜３を形成した場合
、図３に示すように、センダスト薄膜には、引張り応力
が加わることになる。

【００２８】前記センダスト薄膜３を形成したセラミッ
ク基板２は、図３（ａ）に示すように、図２に示す矢印
ａ方向において、熱膨脹係数が大きい方向なので、大き
く引張られることになる。また、セラミック基板２は、
図３（ｂ）に示すように、図２に示す矢印ｂ方向におい
て、熱膨脹係数が小さい方向なので、弱い引張り応力と
なる。

【００２９】図４はスパッタリング装置内の概略的な配
置を示し、テーブル中心３を中心に回転する回転テーブ
ル４の上にセラミック基板２ａを置き、ターゲットとな
るセンダスト５は、固定テーブル６の上に載置された状
態になっている。ここで、セラミック基板２ａは全面に
おいて一様な熱膨張係数を有するものとする。

【００３０】図５は図４に示すテーブルを上から見た図
であり、テーブル中心３を軸に回転して成膜が行われた
場合、セラミック基板２ａ上に形成されたセンダスト薄
膜３ａは、回転テーブル４の径方向（図５中のＡ−Ａ線
方向）と、回転テーブル４の周方向（図５中のＢ−Ｂ線
方向）とにおいて、それぞれ異なる応力を有することと
なる。すなわち、センダスト薄膜３ａは、応力異方性を
有する。

【００３１】つぎに、図４のスパッタリング装置で、セ
ンダタスト薄膜を回転成膜により形成した場合について
述べる。

【００３２】図６は、全面において一様な熱膨脹係数を
有するセラミック基板２ａを使用して、回転成膜法によ
りセンダスト薄膜３ａを成膜したものの断面図を示して
いる。そして、図６（ａ）は、図５中のＡ−Ａ線方向に
おける断面図であり、また図６（ｂ）は図５中のＢ−Ｂ
線方向における断面図である。この場合、図６（ａ）に
示すように、回転テーブル４の周方向（Ｂ−Ｂ線方向）
には、図６（ｂ）に示す回転テーブル４の径方向（Ａ−
Ａ線方向）より強い圧縮応力を生じることになる。

【００３３】本実施例では、スパッタリング等により回
転成膜法により形成された、図６に示すセンダスト薄膜
３ａに対して、図２に示す前記セラミック基板２の熱膨
脹係数の大小方向を合わせ、センダスト薄膜の応力差を
緩和することができる。

【００３４】具体的には、図２に示すセラミック基板２
を使用して回転成膜を行う場合、セラミック基板２の矢
印ａ方向（熱膨脹係数の大）と、図４に示す回転テーブ
ル４の径方向（圧縮応力が小）とが一致するように、セ
ラミック基板２を回転テーブル４に載置する。このとき
、セラミック基板２の矢印ｂ方向（熱膨脹係数の小）と
、図４に示す回転テーブル４の周方向（圧縮応力が大）
とが一致している。従って、この状態で、スパッタリン
グによる回転成膜を行い、図６に示すようなセンダスト
薄膜３ａを形成すれば、セラミック基板２の熱膨張係数
の異方性により生じる応力の異方性は、セラミック基板
２に形成されたセンダスト薄膜３ａの応力の異方性と相
殺、あるいは緩和することができる。

【００３５】従って、回転成膜法により、非磁性基板に
磁性薄膜、絶縁膜を交互に形成することにより、図８に
示したのと同様の積層コアブロックを得ることができ、
面内のどの方向でも磁気的等方性のあるヘッドチップを
形成することできる。このような磁気的等方性のある磁
気ヘッドチップは、回転成膜により多量に製造できるの
で、この磁気ヘッドチップを用いれば、高い記録再生能
力を有し、かつ低コスト化を図ることができる。

【００３６】

【発明の効果】この本発明の積層型磁気ヘッドによれば
、磁気的等方性を持たせることができるので、高い記録
再生能力で、かつ低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気ヘッドに使用する非磁
性材のブロックを示す斜視図。

【図２】図１のブロックから切り出された非磁性基板の
斜視図。

【図３】熱膨脹係数に異方性のある図２の非磁性基板に
磁性薄膜を形成した場合の状態を示す断面図。

【図４】非磁性基板に対して回転成膜を行うスパッタリ
ング装置内部の概略的な構成図。

【図５】図４のスパッタリング装置の平面図。

【図６】熱膨脹係数に異方性のない非磁性基板に、磁性
薄膜を図５の装置にて回転成膜法により形成した場合の
状態を示す断面図。

【図７】従来の磁気ヘッドの斜視図、

【図８】従来の磁気ヘッドの積層磁性薄膜の断面図。

【符号の説明】

２，２ａ…セラミック基板（非磁性基板）３，３ａ…セ
ンダスト薄膜（磁性薄膜）４…回転テーブル ５…センダストターゲット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高飽和磁束密度を有する磁性薄膜に、絶縁
   膜を介して積層構造とした磁性薄膜を、回転成膜法によ
   り非磁性基板上に形成した積層型磁気ヘッドにおいて、
   前記非磁性基板として、面内方向で熱膨張係数が異なる
   非磁性基板を用いたことを特徴とする積層型磁気ヘッド
   。