JPH05225521A

JPH05225521A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH05225521A
Application number: JP2415592A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ishikawa; 理石川; Tadao Suzuki; 忠男鈴木; Kosuke Narisawa; 浩亮成沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-02-10
Filing date: 1992-02-10
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【構成】薄膜磁気ヘッドの上層コアを、フロントギャ
ップ部を除いて複数の磁性体膜が非磁性体膜を介して積
層された積層膜とし、且つ上記非磁性体膜として金属膜
を使用する。【効果】高周波数域においても良好な特性を発揮する
薄膜磁気ヘッドが簡易な製造工程で製造することが可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばハードディスク
等に情報を書き込みあるいは読出しするのに好適な薄膜
磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスクシステムにおいては、ま
すます、高記録密度化が要求されるようになっており、
使用する磁気ヘッドにも、このような高密度記録化に対
応すべく、高周波数領域（１０ＭＨｚ以上）において高
い記録再生出力が得られることが求められるようになっ
ている。

【０００３】ハードディスク用磁気ヘッドとしては、一
般に薄膜磁気ヘッドが使用される。すなわち、薄膜磁気
ヘッドは、通常、下層コア上に絶縁膜を介して単層また
は複数層の導体コイルが積層形成され、さらにこの導体
コイル上部に絶縁膜を介して上層コアが形成された磁気
回路部が構成されてなるものである。

【０００４】ここで、磁気ヘッドの高周波数領域での記
録再生出力を向上させるには、この領域におけるコアの
透磁率が高く、渦電流損失も少ないこと等が求められ
る。このため、近年、薄膜磁気ヘッドにおいては、磁性
体膜に該磁性体膜を膜厚方向に分断するように非磁性体
膜を介在させてなる多層構造の磁気コアが使用されるよ
うになっている。磁気コアは、このような多層構造とす
ると、上記非磁性体膜によって膜厚方向において磁区が
分断されるので、これにより磁区が安定化して透磁率が
向上し、渦電流の発生も上記非磁性体膜によって効果的
に抑えられるものと考えられ、高周波数領域においても
良好な特性を発揮するようになる。なお、磁性体膜を分
断する非磁性体膜としては、通常、ＳｉＯ₂膜，Ａｌ₂
Ｏ₃膜等のガラス系材料が使用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気コアの
形成方法としては、各膜をスパッタリングで成膜した
後、ドライエッチングでコア形状に成形するドライプロ
セス，コア形状に対応したフレームを使用して電解メッ
キを行うフレーム電解メッキ法等が挙げられるが、スパ
ッタリングやドライエッチングは極めて時間のかかるプ
ロセスであることから、通常は、フレーム電解メッキ法
が採用される。

【０００６】ここで、フレーム電解メッキ法によって、
多層構造の磁気コアを形成する場合、たとえば３層構造
の磁気コア（第１の磁性体，非磁性体膜，第２の磁性体
よりなる磁気コア）を例にして説明すると、基本的に
は、絶縁膜（下層コアの場合には基板）上に第１の磁性
体膜，非磁性体膜，第２の磁性体膜を形成してコア形状
に成形すればよい。しかし、たとえばＳｉＯ₂やＡｌ₂
Ｏ₃等のガラス系材料を非磁性体膜材料とする場合、ガ
ラス系材料は金属材料よりなる磁性体とは密着性が悪い
ために、非磁性膜と磁性体の間にＣｒ，Ｔｉ等よりなる
下地膜を設けなればならない。また、磁性体膜を電解メ
ッキにて形成するための電極膜も設ける必要がある。こ
のため、実際には、上記多層構造の磁気コアは、第１の
下地膜、第１の電極膜、第１の磁性体膜、非磁性体膜、
第２の下地膜、第２の電極膜、第２の磁性体膜というよ
うに磁性体膜，非磁性体膜の他に複数の下地膜，電極膜
を形成することとなり、以下に示すように極めて複雑な
製造工程によって形成されることとなる。

【０００７】すなわち、上層コアは、図２５〜図３１に
示すように、基板３１上に下層コア３２，導体コイル３
４，絶縁層３３を形成した後、この絶縁層３３上に形成
する。まず、図２５に示すように、絶縁膜３３上に金属
材料との密着性を得るためのＣｒ，Ｔｉ等よりなる第１
の下地膜４０を形成し、この第１の下地膜上にＣｕある
いはパーマロイ等の導電性材料よりなる第１の電極膜４
１をスパッタリングにて成膜する。次いで、図２６に示
すように上記第１の電極膜４１上にコア形状に対応した
フレーム４２を形成し、図２７に示すように、第１の磁
性体となるパーマロイ等よりなる磁性体膜４３を電解メ
ッキ法により形成する。そして、図２８に示すようにフ
レーム４２を除去するとともに、フレーム部の各膜をド
ライエッチングにより除去し、図２９に示すようにコア
となる部分のみをレジスト４４にて覆う如くコートし、
ウェットエッチングを行ってコア以外の余分な膜を除去
する。さらに、図３０に示すように上記磁性体膜４３上
に，非磁性体膜４５をスパッタリングにて成膜し、上述
と同様にして、第２の下地膜４６および第２の電極膜４
７のスパッタリングによる形成、フレーム４８の形成を
行い、第２の磁性体となる磁性体膜４９を電解メッキ法
によって形成する。その後、フレーム４８の除去，ドラ
イエッチングによりフレーム下部のスパッタ膜除去を行
い、レジストによってコア部分をコートし、ウェットエ
ッチングによってコア以外の余分な膜を除去して図３１
に示すような上層コア３５が形成される。

【０００８】このように、磁性体膜、非磁性体膜の他
に、電極膜や下地膜を複数回設けるとその分製造工程が
増えることとなり、極めて製造操作が複雑となる。そこ
で、本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案された
ものであり、高周波数領域において良好な特性を有する
とともに簡易な工程で製造できる薄膜磁気ヘッドを提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の薄膜磁気ヘッドは、下層コア上に絶縁層
を介してコイル導体及び上層コアが積層されて磁気回路
部が構成されてなる薄膜磁気ヘッドにおいて、少なくと
も上記上層コアは、フロントギャップ部を除いて複数の
磁性体膜が非磁性体膜を介して積層された積層膜であ
り、且つ上記非磁性体膜が金属膜であることを特徴とす
るものである。

【００１０】また、上記非磁性体膜がＣｕであることを
特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明の薄膜磁気ヘッドでは、少なくとも上層
コアが、フロントギャップ部を除いて、複数の磁性体膜
が金属材料よりなる非磁性体膜を介して積層されてなる
多層構造とされる。したがって、非磁性体膜により、磁
区が安定化し、高周波数領域においても高透磁率を示す
とともに渦電流損失も少なく高記録再生出力を発揮す
る。

【００１２】また、非磁性体膜として金属材料を使用し
ているので、非磁性体膜と磁性体膜との密着性が良く、
非磁性体膜と磁性体膜の間に密着性を確保するための下
地膜を設ける必要がない。また、非磁性体膜が電極とし
て代用できるようになり、電極膜の成膜回数も少なくな
る。したがって、製造工程が簡易なものとなり、薄膜磁
気ヘッドの生産性が向上する。特に、非磁性体膜の材料
として、銅を使用すると、銅は蝕食性が高く、通常の磁
性体をエッチングするのに使用するウェットエッチング
液にて容易にエッチングされるため、より製造工程が簡
易化する。なお、上記コアのフロントギャップ部を多層
構造としないのは、フロントギャップ部が多層構造であ
る場合には、非磁性体膜が疑似ギャップとして機能し、
記録再生特性に悪影響を及ぼすからである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を適用した薄膜磁気ヘッドの具
体的な実施例について説明する。

【００１４】本実施例においては、絶縁材によって所望
のコア形状に対応したフレーム（外枠）を形成してメッ
キを行い、フレーム外のメッキを取り除いて磁気コアを
形成する，いわゆるフレームメッキ法により磁気コアを
形成する薄膜磁気ヘッドの例として説明する。

【００１５】本実施例の薄膜磁気ヘッドは図１に示すよ
うに、基板１上に下層コア２が形成され、この上に絶縁
膜３を介して導体コイル４および上層コア５が形成され
てなっている。

【００１６】上記基板１には、例えばチタン酸カリウ
ム，セラミックス，アルミナ等の非磁性材料よりなる基
板、あるいはＭｎ−Ｚｎ系フェライト，Ｎｉ−Ｚｎ系フ
ェライト等の強磁性材料よりなる基板が使用される。

【００１７】また、上記下層コア２には、高飽和磁束密
度を有し且つ軟磁気特性に優れた強磁性材料が使用でき
る。例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆ
ｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ
−Ａｌ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ−Ｇａ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ−
Ｓｉ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ａｌ系合金等の
強磁性金属材料、あるいはＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ系合金、さ
らには上記Ｆｅ−Ｇａ−Ｓｉ系合金の耐蝕性や耐摩耗性
の一層の向上を図るために、Ｆｅ，Ｇａ，Ｃｏ（Ｆｅの
一部をＣｏで置換したものを含む。），Ｓｉを基本組成
とする合金に、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｔａ，Ｗ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｅ，Ｎｉ，Ｐ
ｂ，Ｐｔ，Ｈｆ，Ｖの少なくとも一種を添加したもので
あってもよい。ただし、通常は磁区のコントロールが容
易な材料、たとえばＦｅ−Ｎｉ系合金（パーマロイ）が
使用される。

【００１８】また、上記下層コア２上には、磁気ギャッ
プｇを構成するためのギャップ膜６が形成されている。
ギャップ膜６としては、例えばＳｉＯ₂やＴａ₂Ｏ₅等
よりなる膜が使用される。さらに上記ギャップ膜６に
は、ＣｕやＡｌ等の導電金属材料よりなる導体コイル４
が絶縁膜３に埋め込まれた形で所定間隔で複数ターン渦
巻状に形成されている。なお、導体コイル４の形態とし
ては、特に限定されるものではなく、例えばヘリカル
型，ジグザグ型等であってもよい。また、この例のよう
に導体コイルを一層巻線構造とするのみならず、多層巻
線構造としてもよい。

【００１９】そして、さらに上記絶縁膜４上には、前記
下層コア２に共働して磁気回路部を構成する上層コア５
が所望の形状に形成されている。すなわち、上記上層コ
ア５は、導体コイルの渦巻の中央部から磁気記録媒体対
接面近傍に跨いで形成され、上記渦巻の中央部では、絶
縁膜３及びギャップ膜６に設けられた窓部を介して下層
コア２と接続されバックギャップを構成している。一
方、磁気記録媒体対接面近傍では、上記上層コア５はギ
ャップ膜６を挟んで下層コア２と対向し、磁気ギャップ
ｇを構成するようになっている。したがって、下層コア
２と上層コア５は、導体コイル４を中央部に挟んでバッ
クギャップ及び磁気ギャップを介して磁気的に結合さ
れ、磁気回路部を構成する。

【００２０】ここで、上記上層コア５は、高周波数領域
において高記録再生出力を得るために、フロントギャッ
プ部５ａを除いて複数の磁性体１３，１６が非磁性体膜
１４を介して積層された多層構造とされる。このような
多層構造の上層コア５は、換言すれば、磁気コアが非磁
性体膜１４によって膜厚方向に分断された構造であり、
該磁気コアは非磁性体膜１４によって分断されることに
より、磁区の安定化、渦電流の防止が図られ、高密度記
録再生が要求される薄膜磁気ヘッドのコアとして好適な
ものとなる。（なお、フロントギャップ部を多層構造と
しないのは、フロントギャップを多層構造とすると、非
磁性体膜が疑似ギュップとして機能し、記録再生特性に
悪影響を及ぼすからである。）

【００２１】ところが、上記磁気コアでは、選択する非
磁性体膜によっては、製造に際して磁性体膜と非磁性体
膜の間に密着性を確保するための下地膜や電極膜を多数
回設けることが必要となり、製造工程が煩雑になる。

【００２２】そこで、本発明においては、製造操作の簡
易化を図るために、上記非磁性体膜１４の材料として金
属材料を使用する。非磁性体膜１４の材料として金属材
料を使用すると、金属製の非磁性体膜は、磁性体膜との
密着性に優れるため、製造に際して非磁性体膜と磁性体
膜の間に下地膜を設ける必要がなくなり、また、磁性体
膜が電解メッキの際の電極として代用できるようになる
ので電極膜の成膜回数も少なくてすみ、製造操作が簡易
なものとなる。

【００２３】以下に、上記構成の上層コア５の形成工程
を第１の磁性体１３，非磁性体膜１４，第２の磁性体１
６よりなる３層構造の上層コアを例にして説明する。

【００２４】すなわち、上記上層コア５を形成するに
は、まず図２に示すように、絶縁膜３上に密着性を得る
ためのＣｒ，Ｔｉ等よりなる下地膜１０およびＣｕある
いはパーマロイ等の導電性材料よりなる電極膜１１をス
パッタリングにて成膜する。そして、図３に示すよう
に、この電極膜１１上にコア形状に対応したフレーム１
２を形成し、図４に示すように、第１の磁性体となるパ
ーマロイ等よりなる磁性体膜１３および非磁性体膜１４
を電解メッキ法により形成した後、図５に示すようにフ
レーム１２を除去する。次いで、今度は、図６に示すよ
うにコア部分のうちフロントギャップ部を除いた部分の
みを囲むようにしてフレーム１５を形成し、図７に示す
ように、第２の磁性体となるパーマロイ等よりなる磁性
体膜１６を電解メッキ法によって形成する。そして、図
８に示すように、このフレーム１５を除去した後、図９
に示すようにフレーム部の各膜をドライエッチングによ
って除去する。そして、図１０に示すようにレジスト１
７によってコア部分を覆う如くコートし、図１１に示す
ようにウェットエッチングにてコア部分以外の余分な膜
を除去することによって、上層コア５が形成される。

【００２５】また、上記形成工程は、非磁性体膜１４を
電解メッキ法にて形成する場合であるが、非磁性体膜１
４はスパッタリングにて形成しても差し支えない。

【００２６】その場合には、まず上述の場合と同様にし
て、図１２に示すように絶縁膜３上下地膜１０および電
極膜１１をスパッタリングにて成膜する。そして、図１
４に示すようにこの電極膜１１上にコア形状に対応した
フレーム１２を形成し、図１５に示すように、第１の磁
性体となる磁性体膜１３を電解メッキ法により形成す
る。次いで、図１６に示すように、フレームを除去し、
非磁性体膜をスパッタリングによって形成する。そし
て、図１７に示すように、コア部分のうちフロントギャ
ップ部を除いた部分のみを囲むようにしてフレーム１５
を形成して、図１８に示すように第２の磁性体となる磁
性体膜１６を電解メッキ法によって形成する。そして、
図１９に示すように、このフレーム１５を除去した後、
図２０に示すようにフレーム部の各膜をドライエッチン
グによって除去する。そして、図２１に示すようにレジ
スト１７にてコア部分を覆う如くコートし、図２２に示
すようにウェットエッチングにてコア部分以外の余分な
膜を除去して上層コア５が形成される。

【００２７】このように、非磁性体膜材料として金属材
料を使用する場合には、非磁性体膜をスパッタリング
法，電解メッキ法のいずれの方法で形成した場合でも、
非磁性体膜と磁性体の間に下地膜や電極膜を設けなくて
すむので、その分、従来の形成工程に比べて、製造工程
数が少なくなっており、製造操作が簡易化する。

【００２８】ここで、上記非磁性体膜の膜厚は、少なく
ともギャップ幅よりも小さいことが望ましく、０．１μ
ｍ以下とすることがより望ましい。

【００２９】また、上記非磁性体膜に使用する金属材料
としては、たとえばメッキによって成膜される非磁性金
属材料として、銅、錫、亜鉛、銀、カドミウム、クロ
ム、黄銅、半田、銀−鉛合金、銅−鉛合金、銅−錫合
金、銀−カドミウム合金、銀−鉛合金、銀−銅合金、銀
−ビスマス合金、銀−ガリウム合金、鉛等がある。ま
た、スパッタリングによって成膜される非磁性金属材料
として、これら金属，合金の他、アルミニウム、鉛、ア
ルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金
等がある。ここで、金属材料を選択するに際しては、磁
性体をエッチングする際のウェットエッチング液によっ
てエッチング可能な金属材料を採用すると、エッチング
液が１種類ですみ、コストの低減、製造工程の簡略化に
有利となる。そのような金属材料としては、銅、黄銅、
錫、亜鉛、半田、銅−錫合金等が挙げられ、この内、特
に銅は、蝕食性が高いことから非磁性体膜材料として好
適である。

【００３０】以下に、銅を非磁性体膜材料とする場合の
成膜条件の一例を示す。電解メッキ条件メッキ液：硫酸銅系メッキ液メッキ温度：２５℃ メッキ電流：２〜３Ａ／ｄｍ² スパッタ条件スパッタガス：Ａｒガススパッタガス圧：４×１０^-3Ｔｏｒｒターゲット：外径３投入パワー：２００Ｗ

【００３１】なお、上記多層構造のコアにおいて、第１
の磁性体および第２の磁性体となる磁性材料には、上記
した下層コアに使用する強磁性材料がいずれも使用可能
である。

【００３２】以上が本発明にかかる薄膜磁気ヘッドの代
表的な例であるが、本発明の薄膜磁気ヘッドとしては、
下層コアも上層コアと同様にフロントギャップ部を除い
た部分が多層構造とされたものであっても差し支えな
い。しかし、フロントギャップ部を除いて多層構造とさ
れた磁気コアは、フロントギャップ部とそれ以外の部分
の境界が段差になり易い。下層コアの場合、さらにこの
上に絶縁層，導体コイル、上層コアが形成されるので、
このような段差があると該段差がその上に形成される膜
の膜厚に大きく影響を与えることとなる。したがって、
下層コアを多層構造とする場合には、この点を考慮する
必要がある。

【００３３】次に、上記構成を有する磁気コアの透磁率
特性を調べるために以下の実験を行った。

【００３４】まず、図２３に示すように、フレーム電解
メッキ法にて、基板８１上に膜厚２．０μｍの第１のパ
ーマロイ磁性体８２、膜厚０．１μｍのＣｕ非磁性膜８
３，膜厚２．０μｍの第２のパーマロイ磁性体８４より
なる３層構造の棒状コア８５（幅１０μｍ，長さ１５ｍ
ｍ）１０００本を形成して、ストライプコア８６を作成
した。そして、作成されたストライプコア（サンプルコ
ア）について周波数と透磁率の関係を調べた。その結果
を図２４に示す。

【００３５】なお、Ｃｕ非磁性膜の膜厚はＣｕをメッキ
する際のクーロン数より推定したものである。

【００３６】また、比較として、膜厚４μｍのパーマロ
イ磁性体１層よりなるストライプコア（比較コア）も同
様にして作成し、周波数と透磁率の関係を調べた。その
結果も併せて図２４に示す。なお、図２４中、点線がサ
ンプルコア、実線が比較コアの特性をそれぞれ示すもの
である。

【００３７】図２４から明らかなように、比較コアにお
いては、記録周波数が５ＭＨｚを越えた辺りから、透磁
率が減少し始め、１０ＭＨｚ以上の記録周波数では十分
な透磁率が得られない。これに対して、サンプルコアで
は、記録周波数を１０ＭＨｚとした場合でも高透磁率を
維持している。したがって、以上のことから、コアを金
属製の非磁性層によって多層化すると、生産性を維持し
て高周波数域における特性が向上し、薄膜膜磁気ヘッド
の実用性，性能の向上が可能となることがわかった。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の薄膜磁気ヘッドにおいては、少なくとも上記上層コ
アが、フロントギャップ部を除いて複数の磁性膜が金属
膜よりなる非磁性膜を介して積層された積層膜であるの
で、生産性を維持して高周波数域のおける特性の向上を
図ることが可能である。

【００３９】したがって、本発明によれば、ハードディ
スクシステム等の薄膜磁気ヘッドを使用するシステムの
さらなる高密度気記録化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの一例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程の一例を工
程順に従って示すもので、下地膜，電極膜形成工程を示
す断面図である。

【図３】第１のフレーム形成工程を示す断面図である。

【図４】第１の磁性体膜形成工程を示す断面図である。

【図５】第１のフレーム除去工程を示す断面図である。

【図６】第２のフレーム形成工程を示す断面図である。

【図７】第２の磁性体膜形成工程を示す断面図である。

【図８】第２のフレーム除去工程を示す断面図である。

【図９】ドライエッチング工程を示す断面図である。

【図１０】レジスト形成工程を示す断面図である。

【図１１】ウェットエッチング工程を示す断面図であ
る。

【図１２】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程の他の例
を工程順に示すもので、下地膜，電極膜形成工程を示す
断面図である。

【図１３】第１のフレーム形成工程を示す断面図であ
る。

【図１４】第１の磁性体膜形成工程を示す断面図であ
る。

【図１５】第１のフレーム除去工程を示す断面図であ
る。

【図１６】非磁性体膜形成工程を示す断面図である。

【図１７】第２のフレーム形成工程を示す断面図であ
る。

【図１８】第２の磁性体膜形成工程を示す断面図であ
る。

【図１９】第２のフレーム除去工程を示す断面図であ
る。

【図２０】ドライエッチング工程を示す断面図である。

【図２１】レジスト形成工程を示す断面図である。

【図２２】ウェットエッチング工程を示す断面図であ
る。

【図２３】ストライプコアの形状を示す概略斜視図であ
る。

【図２４】記録周波数と透磁率の関係を示す特性図であ
る。

【図２５】従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程の一例を工
程順に従って示すもので、下地膜，電極膜形成工程を示
す断面図である。

【図２６】フレーム形成工程を示す断面図である。

【図２７】第１の磁性体膜形成工程を示す断面図であ
る。

【図２８】フレーム除去およびドライエッチング工程を
示す断面図である。

【図２９】レジスト形成工程を示す断面図である。

【図３０】第２のフレーム形成、非磁性体膜、下地膜、
電極膜、第２の磁性体膜形成工程を示す断面図である。

【図３１】形成された上層コアを示す断面図である。

【符号の説明】

２・・・下層コア３・・・絶縁膜４・・・導体コイル５・・・上層コア１３・・・第１の磁性体１４・・・非磁性体膜１６・・・第２の磁性体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下層コア上に絶縁層を介してコイル導体
及び上層コアが積層されて磁気回路部が構成されてなる
薄膜磁気ヘッドにおいて、少なくとも上記上層コアは、フロントギャップ部を除い
て複数の磁性体膜が非磁性体膜を介して積層された積層
膜であり、且つ上記非磁性体膜が金属膜であることを特
徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】上記非磁性体膜がＣｕであることを特徴
とする薄膜磁気ヘッド。