JPH06203328A - Thin-film magnetic transducer - Google Patents

Thin-film magnetic transducer

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Publication number
JPH06203328A
JPH06203328A JP27525693A JP27525693A JPH06203328A JP H06203328 A JPH06203328 A JP H06203328A JP 27525693 A JP27525693 A JP 27525693A JP 27525693 A JP27525693 A JP 27525693A JP H06203328 A JPH06203328 A JP H06203328A
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JP
Japan
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magnetic
layer
thin film
read
write
Prior art date
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Pending
Application number
JP27525693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
William Charles Cain
ウイリアム・チャールズ・ケイン
Harvey Kaufman James
ジェームス・ハーベィ・カウフマン
Miettin Sirhat
サーハット・ミーティン
Dawn Saperstein David
ディビッド・ドーン・サパースティン
Way Wu Anthony
アンソニー・ウェイ・ウー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Abstract

PURPOSE: To obtain a thin film magnetic head. CONSTITUTION: This thin film magnetic head contains some groups of gap layers 31-33 each made of nitrided and hydrogenated amorphous carbon. This head contains a thin film writing layer 26 and two thin film reading layers 28 (separately positioned on the MR layer sides) and each of the layers 26, 28 is made of amorphous carbon doped with <=25at.% nitrogen and 5-25at.% hydrogen. The nitrogen existing in the amorphous carbon remarkably relieves the stresses of the layers. Since the layer 26 does not peel from its adjacent layer 30 made of other material such as ferrite or an Ni-Fe material even in the case of >=2,500Å thickness, it is not necessary to interpose a middle layer between the layers 26, 30. Since the hydrogen in the layer 26 extremely increases hardness, the wear of this head is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、改善された対磨耗性を
有する薄膜磁気ヘツドに係り、より詳細に言えば、窒化
され水素化されたアモルフアス炭素の変換ギヤツプ材料
を有する薄膜磁気ヘツドに関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to thin film magnetic heads having improved wear resistance and, more particularly, to thin film magnetic heads having a nitrided and hydrogenated amorphous carbon conversion gearstock material.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビデオテープ・システム、オーデイオテ
ープ・システム、コンピユータのデータテープ・システ
ム、あるいはコンピユータのフロツピ・デイスク・シス
テムのような磁気ストレージ・システムにおいて、情報
は磁気テープ面に磁気的に記録される。例えば、コンピ
ユータへの周辺ストレージ装置として使用される磁気テ
ープ・システムにおいて、デイジタル情報は、運動する
磁気テープの表面に沿つて連続した磁気領域を選択的に
磁化することによつて表示される。情報が磁気テープか
ら読み取られるときに磁気的な極性が感知され、電気的
な信号が出力される。読み取り/書き込み動作は、磁気
テープ面に近接して変換を行なう読み取り/書き込みヘ
ツドによつて行なわれる。
In magnetic storage systems such as video tape systems, audio tape systems, computer data tape systems, or computer floppy disk systems, information is magnetically recorded on a magnetic tape surface. It For example, in magnetic tape systems used as peripheral storage devices to computers, digital information is displayed by selectively magnetizing a continuous magnetic region along the surface of a moving magnetic tape. When information is read from the magnetic tape, the magnetic polarity is sensed and an electrical signal is output. The read / write operation is performed by a read / write head that performs conversion close to the magnetic tape surface.

【0003】テープに情報を記録する場合、可能な限り
高い情報密度で記録することが望ましい。書き込みヘツ
ドの変換ギヤツプから発生される磁束密度は、変換ギヤ
ツプからの距離が大きくなるに従つて減少する。従つ
て、可能な限り高い記録密度を達成し、しかも実用的な
信号対ノイズ比を維持するような接触記録動作が用いら
れる。接触記録動作の間で書き込みヘツドにより磁化さ
れるテープ面の領域を最小限の大きさにするために、テ
ープは書き込みヘツドに対して可能な限り接触して維持
される。磁気テープは、テープの通路上の汚染物とかテ
ープ面アスピレート(aspirate)(吸引)によつてヘツ
ドから偶発的に離れることがあるけれども、磁気テープ
は、通常、書き込みヘツドの最小限近接した変換距離
(closest possible transducing proximity)内に維持
される。同様に、磁気テープに書き込まれたデータを読
み取るときには、磁気テープは読み取りヘツドの最小限
近接した変換距離内に維持される。
When recording information on a tape, it is desirable to record information at the highest possible information density. The magnetic flux density generated from the conversion head of the write head decreases as the distance from the conversion head increases. Therefore, a contact recording operation is used which achieves the highest possible recording density while maintaining a practical signal-to-noise ratio. The tape is kept in contact with the write head as much as possible to minimize the area of the tape surface magnetized by the write head during contact recording operations. Although magnetic tapes may accidentally leave the head due to contaminants on the tape's path or tape surface aspirate (suction), magnetic tapes typically have a minimum proximity conversion distance of the writing head. (Closest possible transducing proximity). Similarly, when reading the data written to the magnetic tape, the magnetic tape is maintained within a minimum proximate conversion distance of the read head.

【0004】最近のより高性能の磁気ヘツドは1個以上
のインダクシヨン式の薄膜書き込み変換器と、1個以上
の読み取り磁気抵抗(以下、MRと略記する)変換器と
を含んでいる。これらの変換器の薄膜構造は飽和モーメ
ント特性及びシステムの動作効率を改善する。磁気テー
プまたは磁気デイスクの名目動作速度において、ストレ
ージ媒体と読み取り/書き込みヘツドとの間の接触は研
磨作用を生じて、ヘツド面を磨耗する。変換ギヤツプ領
域の薄膜は、このような磨耗に対して特に敏感である。
ギヤツプ領域が磨耗し、ギヤツプとテープ面との間の有
効空間が増加することによつて、ヘツドの性能を低下す
る。加えて、汚染物が磨耗された領域に集められ、そし
て若しそれが導電性であればヘツドの素子を短絡し、若
し導電性でなければヘツドの素子を絶縁する。
Recent higher performance magnetic heads include one or more inductive type thin film write transducers and one or more read magnetoresistive (hereinafter abbreviated as MR) transducers. The thin film structure of these transducers improves saturation moment characteristics and system operating efficiency. At nominal operating speeds of magnetic tape or disk, contact between the storage medium and the read / write head causes an abrasive action that wears the head surface. The thin film in the conversion gap area is particularly sensitive to such wear.
The wear of the gear area reduces the performance of the head by increasing the effective space between the gear area and the tape surface. In addition, contaminants are collected in the abraded area and short circuit the head element if it is conductive, or otherwise insulate the head element.

【0005】磁極片及びMR素子は、ニツケル−鉄の材
料のような最適な磁気的性能を持つ材料で全体が作られ
ている。変換ギヤツプ領域は、書き込み/読み取り動作
の境界領域を小さくするために磁気的な絶縁体で全体が
満たされている。ヘツドの表面の磨耗を少なくするため
に、アルミナのような硬質セラミツク材料が磁気ヘツド
の変換ギヤツプ領域に用いられている。不幸なことに
は、このような材料はヘツド面の磨耗を減少しない。
The pole pieces and MR element are generally made of a material with optimum magnetic performance, such as nickel-iron material. The transducing gap region is wholly filled with a magnetic insulator to reduce the write / read boundary area. To reduce wear on the surface of the head, hard ceramic materials, such as alumina, are used in the conversion head region of the magnetic head. Unfortunately, such materials do not reduce head surface wear.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のことに鑑みて、
本発明の目的は薄膜磁気ヘツドを改良することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above,
It is an object of the present invention to improve thin film magnetic heads.

【0007】本発明の他の目的は、薄膜磁気ヘツドの変
換ギヤツプ領域の磨耗を最小限にとどめることにある。
Another object of the present invention is to minimize wear of the conversion gap area of the thin film magnetic head.

【0008】本発明の他の目的は、薄膜磁気ヘツドの変
換ギヤツプ領域の磨耗を最小限にとどめるための付加的
な経費を軽減し、かつ製造を容易にすることにある。
Another object of the present invention is to reduce the additional expense of minimizing wear on the conversion gap area of a thin film magnetic head and to facilitate manufacture.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】上述の目的及び
他の目的は、窒化され水素化されたアモルフアス炭素か
ら製造された変換ギヤツプ素子を有する薄膜磁気ヘツド
によつて達成される。本発明の磁気ヘツドは薄膜書き込
みギヤツプ層と、2つの薄膜読み取りギヤツプ層(MR
層の各側に1つづつ)を含んでおり、各ギヤツプ層は2
5原子パーセントの窒素と、5乃至25原子パーセント
の水素とでドープされたアモルフアス炭素で作られてい
る。アモルフアス炭素中に存在する窒素は層の応力を顕
著に減少する。2500オングストロームを越えた厚さ
においてさえも、この層は鉄、またはニツケル−鉄材料
のような隣接した他の材料から剥離(delaminate)しな
い。従つて、アモルフアス炭素と他の隣接材料との間に
介在する被着層を与える必要がない。層中に存在する水
素は層相互を電気的に絶縁し、かつ層を極めて強固にす
るので、磨耗量を少なくする。
SUMMARY OF THE INVENTION The foregoing and other objects are met by a thin film magnetic head having a conversion gear element made from nitrided and hydrogenated amorphous carbon. The magnetic head of the present invention comprises a thin film write gap layer and two thin film read gap layers (MR).
2), one on each side of the layer)
Made of amorphous carbon doped with 5 atomic percent nitrogen and 5 to 25 atomic percent hydrogen. Nitrogen present in amorphous carbon significantly reduces layer stress. Even at thicknesses above 2500 Å, this layer does not delaminate from iron or other adjacent materials such as nickel-iron materials. Therefore, there is no need to provide an intervening deposited layer between the amorphous carbon and other adjacent materials. The hydrogen present in the layers electrically insulates the layers from each other and makes the layers extremely strong, thus reducing the amount of wear.

【0010】[0010]

【実施例】添付の各図を参照して磁気テープの並置式
(interleaved)薄膜磁気ヘツドに適用された本発明の
実施例を以下に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention applied to an interleaved thin film magnetic head of a magnetic tape will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0011】並置式薄膜磁気ヘツドは複数の並列トラツ
クを持つ磁気ストレージ媒体から磁気遷移を読み取り、
またはそのような磁気ストレージ媒体に磁気遷移を書き
込むために用いられる。このような磁気ヘツドは、例え
ばIBMの3490磁気テープ・サブシステムのような
テープ駆動システムにおいて使用されている。磁気テー
プは磁気ヘツド中の幾つかの変換器を用いて情報を読み
取り、または書き込むために、磁気ヘツドに対して両方
向に移動される。複数個の変換器はテープ上の複数のト
ラツクから情報を読み取り、またはこれらのトラツクに
情報を書き込むために同時に付勢される。並置式磁気ヘ
ツドは、トラツクの数を増加することができ、しかもテ
ープを両方向に移動する動作を与えることによりテープ
上に書き込まれたばかりの情報の直接読み戻しチエツク
を与えるから特に重要である。
The juxtaposed thin film magnetic head reads magnetic transitions from a magnetic storage medium having a plurality of parallel tracks,
Or used to write magnetic transitions in such magnetic storage media. Such magnetic heads are used in tape drive systems, such as the IBM 3490 Magnetic Tape Subsystem. The magnetic tape is moved in both directions with respect to the magnetic head in order to read or write information using several transducers in the magnetic head. A plurality of transducers are simultaneously energized to read information from, or write information to, a plurality of tracks on the tape. The side-by-side magnetic heads are particularly important because they can increase the number of tracks and yet provide a direct readback check of the information just written on the tape by providing the action of moving the tape in both directions.

【0012】図1を参照すると本発明の磁気テープ用の
並置式薄膜磁気ヘツドの実施例が示されている。この磁
気ヘツド10は複数個の読み取り変換素子Rと複数個の
書き込み変換素子Wとを含んでいる。読み取り用及び書
き込み用の変換ギヤツプは直接に交番する奇数/偶数の
態様で並べられている。良好な実施例において、磁気テ
ープ12の幅に跨がつて36個のトラツクのデータ・フ
オーマツトを与えるために、36対の読み取り及び書き
込みギヤツプが与えられているけれども、他の実施例と
して、トラツクの数に対応するデータ・フオーマツトを
与えるために、任意の数の読み取り及び書き込みギヤツ
プの対を与えることができる。奇数番目のトラツク1、
3、5等は、磁気テープ12の順方向移動の間で動作さ
れるが、偶数番目のトラツク2、4、6等は、磁気テー
プ12の逆方向移動の間で動作される。
Referring to FIG. 1, an embodiment of a juxtaposed thin film magnetic head for a magnetic tape of the present invention is shown. The magnetic head 10 includes a plurality of read conversion elements R and a plurality of write conversion elements W. The read and write conversion gears are arranged in a direct alternating odd / even manner. In the preferred embodiment, 36 pairs of read and write gears are provided to provide a data format of 36 tracks across the width of the magnetic tape 12, but in another embodiment, the track Any number of pairs of read and write gears can be provided to provide a data format corresponding to the number. Odd numbered track 1,
3, 5, etc. are operated during the forward movement of the magnetic tape 12, whereas even-numbered tracks 2, 4, 6, etc. are operated during the backward movement of the magnetic tape 12.

【0013】磁気テープ12の長さ方向は2つの矢印1
4及び16で示されているように順方向及び逆方向の両
方に移動される。矢印14は順方向の移動を示してお
り、矢印16は逆方向の移動を示している。磁気テープ
12は磁気ヘツド10との接触変換関係によつて動作す
る。磁気ヘツド10は全体として同じ構造の2つのモジ
ユール18及び20を含んでいる。モジユール18及び
20は単一の物理的な単位を形成するように一体に被着
されている。このような態様で1方のモジユールの変換
ギヤツプは他方のモジユールの変換ギヤツプに対して密
に位置付けられ、また、モジユールのギヤツプはテープ
の移動方向に正確に整列されている。各モジユール18
及び20の中に18個の読み取り変換器Rと18個の書
き込み変換器Wとがある。モジユール18及び20の各
々は磁気フエライトの基体22と非磁性セラミツクの封
入ブロツク24とを含んでいる。モジユール18はギヤ
ツプ・ライン26を含み、モジユール20はギヤツプ・
ライン28を含んでいる。変換素子の構造を作るために
ホトリソグラフ・マスク及び蝕刻処理が用いられる。
The length direction of the magnetic tape 12 is two arrows 1
It is moved both forward and backward as indicated at 4 and 16. Arrow 14 indicates forward movement and arrow 16 indicates backward movement. The magnetic tape 12 operates in a contact conversion relationship with the magnetic head 10. The magnetic head 10 comprises two modules 18 and 20 of generally the same construction. Modules 18 and 20 are applied together to form a single physical unit. In this manner, the conversion gears of one module are closely positioned with respect to the conversion gears of the other module, and the gears of the module are precisely aligned with the direction of tape travel. Each module 18
And 20 there are 18 read transducers R and 18 write transducers W. Each of the modules 18 and 20 includes a magnetic ferrite substrate 22 and a non-magnetic ceramic encapsulation block 24. Module 18 includes a gearup line 26 and module 20 includes a gearup line 26.
Includes line 28. Photolithographic masks and etching processes are used to create the structure of the transducer elements.

【0014】図2を参照すると、磁気ヘツド10の書き
込み変換素子が示されている。書き込み変換器は磁気フ
エライトの基体22と非磁性の封入ブロツク24との間
に挟まれている。磁気フエライトの基体22は、例えば
磁気ニツケル−亜鉛フエライトまたは磁気マンガン−亜
鉛フエライトから製造された磁極片である。封入ブロツ
ク24は非磁性材料である任意の非磁性セラミツクから
製造することができる。書き込み変換器を作るために幾
つかの薄膜が使用される。
Referring to FIG. 2, the write conversion element of the magnetic head 10 is shown. The write transducer is sandwiched between a magnetic ferrite substrate 22 and a non-magnetic enclosing block 24. The magnetic ferrite substrate 22 is a pole piece made of, for example, magnetic nickel-zinc ferrite or magnetic manganese-zinc ferrite. Encapsulation block 24 can be manufactured from any non-magnetic ceramic that is a non-magnetic material. Several thin films are used to make the write transducer.

【0015】約200乃至500オングストロームの厚
さの非常に薄いアンダーコート層46はアルミナのよう
な非磁性材料で作られている。アンダーコート層46
は、次の層のための平滑な面を与え、かつ、次の層の中
に磁気フエライトの基体22のグレインの成長、即ちレ
プリカを阻止するために、次の処理の間の蝕刻停止層
(etch-stop)として基体22の上にデポジツトされ
る。第1の磁極チツプ30はニツケル−鉄、ニツケル−
鉄−窒化物、鉄−窒化物などのような1つ、またはそれ
以上の軟磁性材料から作られている。第1の磁極チツプ
30は、基体22の磁極片の磁気飽和特性を向上するた
めにアンダーコート層46上に約9000乃至1000
0オングストロームの厚さにスパツタ・デボジツトされ
る。
A very thin undercoat layer 46, about 200 to 500 angstroms thick, is made of a non-magnetic material such as alumina. Undercoat layer 46
To provide a smooth surface for the next layer and to prevent grain growth, or replicas, of the magnetic ferrite substrate 22 in the next layer in order to stop the etch stop layer (during the next process). It is deposited on the substrate 22 as an etch-stop). The first magnetic pole chip 30 is nickel-iron, nickel-
It is made from one or more soft magnetic materials such as iron-nitride, iron-nitride and the like. The first pole tip 30 is about 9000 to 1000 on the undercoat layer 46 to improve the magnetic saturation characteristics of the pole pieces of the substrate 22.
Sputtered and debossed to a thickness of 0 angstrom.

【0016】非磁性の書き込みギヤツプ領域26は約7
500乃至10000オングストロームの厚さであり、
後述するような窒化され水素化されたアモルフアス炭素
で作られている。書き込みギヤツプ領域26は少なくと
も2500オングストロームの厚さでデポジツトされた
アモルフアス炭素材料の3つの別個の絶縁性ギヤツプ層
31、32、33を含んでいる。良好な実施例におい
て、ギヤツプ層31は約2800オングストロームであ
り、ギヤツプ層32は約3200オングストロームであ
り、そしてギヤツプ層33は約3300オングストロー
ムである。第1の磁極チツプ30に用いられた材料と同
じ軟磁性の磁気材料の第2の磁極チツプ40は、磁気ヘ
ツドのベアリング面の近くに第2の磁極チツプを形成す
るために、ギヤツプ層33の上に35000乃至360
00オングストロームの厚さでスパツタ・デポジツトさ
れる。テープを支持するベアリング面とは離れている絶
縁体38は、第2の磁極チツプ40をギヤツプ層33か
ら離隔している。絶縁体38は硬化ホトレジストから作
られており、インダクシヨンコイル(図示せず)を第2
の磁極チツプ40から電気的に絶縁するために与えられ
る。
The non-magnetic write gap area 26 is approximately 7
500 to 10000 Angstroms thick,
It is made of nitrided and hydrogenated amorphous carbon as described below. The write gap region 26 includes three separate insulating gap layers 31, 32, 33 of amorphous carbon material deposited to a thickness of at least 2500 Angstroms. In the preferred embodiment, the gear layer 31 is about 2800 angstroms, the gear layer 32 is about 3200 angstroms, and the gear layer 33 is about 3300 angstroms. A second magnetic pole chip 40 of the same soft magnetic material as the material used for the first magnetic pole chip 30 is used to form the second magnetic pole chip near the bearing surface of the magnetic head to form a second magnetic pole chip 33. 35000 to 360 on
Sputtered deposited to a thickness of 00 Angstroms. An insulator 38, which is remote from the bearing surface that supports the tape, separates the second pole tip 40 from the gear layer 33. Insulator 38 is made of hardened photoresist and includes an induction coil (not shown) in the second position.
To provide electrical isolation from the pole tip 40 of the.

【0017】また、硬化ホトレジストが好ましい支持絶
縁体42は第2の磁極チツプ40の磁極チツプ領域上に
形成される。次に、例えばアルミナ、またはエポキシ樹
脂材料のレベリング層44が第2の磁極チツプ40及び
絶縁層42の上に形成される。レべリング層44は平坦
化のために被着される。クロムを主体とした材料の付加
的な層48は、蝕刻用のマスクとして使用され、ベアリ
ング面から離れたヘツドの部分におけるリード線(図示
せず)を形成している時にレベリング層44中にピンホ
ールが蝕刻されるのを防ぐ。書き込み変換エレメントを
完成するために封入体24が被着される。
A support insulator 42, preferably a hardened photoresist, is also formed on the pole tip region of the second pole tip 40. Next, a leveling layer 44 of, for example, alumina or an epoxy resin material is formed on the second magnetic pole chip 40 and the insulating layer 42. The leveling layer 44 is applied for planarization. An additional layer 48 of chrome-based material is used as a mask for etching and pins into the leveling layer 44 when forming leads (not shown) at the head away from the bearing surface. Prevents holes from being etched. An enclosure 24 is applied to complete the write conversion element.

【0018】図3を参照すると、磁気ヘツド10の読み
取り変換エレメントが示されている。読み取り変換器は
書き込み変換器と同じように、磁気フエライトの基体2
2と非磁性材料の封入体24の間に挟まれている。読み
取り変換器を形成するために幾つかの薄膜が使用され
る。幾つかの薄膜は書き込み変換器と同じ材料であり、
その厚さは、書き込み変換器に用いられた厚さと同じで
ある(従つて、同じ参照数字を付してある)けれども、
読み取り変換器においては異なつた機能を持つている。
例えば、このような共通の層を使用することは、製造コ
ストを安価にすることができる。必要に応じて、書き込
み変換エレメントと読み取り変換エレメントとの間の構
造上の差を作るために、幾つかの層をマスクするのにホ
トリソグラフが用いられる。
Referring to FIG. 3, the read conversion element of the magnetic head 10 is shown. The read transducer is similar to the write transducer in that the magnetic ferrite substrate 2
2 and a nonmagnetic material enclosure 24. Several thin films are used to form the read transducer. Some thin films are the same material as the write transducer,
Its thickness is the same as that used in the write transducer (hence the same reference numeral), but
It has a different function in the reading converter.
For example, using such common layers can reduce manufacturing costs. If desired, photolithography is used to mask several layers in order to make structural differences between the write conversion element and the read conversion element.

【0019】窒化され水素化されたアモルフアス炭素材
料の絶縁ギヤツプ層が、基体22の上にデポジツトされ
ている。次に、例えばニツケル−鉄−ロジウム、タンタ
ル及びニツケル−鉄のMR層35が、約750乃至10
00オングストロームの厚さにギヤツプ層31の上にス
パツタ・デポジツトされる。次に、窒化され、水素化さ
れたアモルフアス炭素材料の絶縁ギヤツプ層32がMR
層35の上にデポジツトされる。読み取り変換器のニツ
ケル−鉄材料のシールド層40が絶縁ギヤツプ層32の
上にデポジツトされる。また、磁気フエライトの基体2
2は読み取り変換器のシールドとして機能する。レベリ
ング層44、付加的な層48及び封入体24は読み取り
変換エレメントを完成する。
An insulating gap layer of nitrided and hydrogenated amorphous carbon material is deposited on the substrate 22. Next, for example, a nickel-iron-rhodium, tantalum and nickel-iron MR layer 35 is applied to about 750-10.
It is sputter deposited on the gap layer 31 to a thickness of 00 Angstroms. Then, the insulating gap layer 32 of the nitrided and hydrogenated amorphous carbon material is MR
Deposited on layer 35. A read transducer nickel-iron material shield layer 40 is deposited over the insulating gap layer 32. Also, the magnetic ferrite base 2
2 functions as a shield for the read transducer. The leveling layer 44, the additional layer 48 and the encapsulant 24 complete the read conversion element.

【0020】また、上述のデータ読み取り変換器Rに加
えて、基体22はMRサーボ読み取り変換エレメント
(図示せず)を含むことができる。このようなエレメン
トは、磁気テープ12に対して磁気ヘツド10の横方向
の位置を維持する(即ち、変換器が関連するトラツクに
対して変換器の整列を維持する)ための連続サーボ・ル
ープにのみ使用される。サーボ読み取り変換エレメント
は磁気テープ12の1つ以上のトラツク上に予め記録さ
れているパターンに追従するので、従つて、データ読み
取り変換エレメントと同じ動作パラメータの要件を持た
なくてもよい。従つて、サーボ読み取り変換エレメント
は、上述した方法以外の他の方法を使用して作ることが
できるし、あるいは製造工程を単純化するために上述し
た方法と同じ方法を用いることもできる。他の実施例と
して、磁気ヘツド10は、上述した変換器と同じような
データ読み取り変換器を32個か、または書き込み変換
器を32個だけ含ませて、残りの基体部分をサーボ読み
取り変換器に用いたような磁気ヘツドとすることができ
る。このようなサーボ読み取り変換器を使用して、磁気
ヘツドを磁気テープに対して異なつた横方向位置の間で
動作させることにより、読み取り書き込みの各位置にお
いて32個のテープ・トラツクの異なつた組に対してデ
ータの読み取り及び書き込みをすることができる。磁気
ヘツドのサーボ手段についてのこれ以上の説明は本発明
に直接関係がないので省略する。
Also, in addition to the data read transducer R described above, the substrate 22 can include MR servo read transducer elements (not shown). Such elements form a continuous servo loop for maintaining the lateral position of the magnetic head 10 with respect to the magnetic tape 12 (ie, maintaining the alignment of the transducer with respect to the tracks to which the transducer is associated). Used only. Since the servo read conversion element follows a prerecorded pattern on one or more tracks of the magnetic tape 12, it therefore need not have the same operating parameter requirements as the data read conversion element. Thus, the servo read conversion element can be made using other methods than those described above, or the same methods described above can be used to simplify the manufacturing process. In another embodiment, the magnetic head 10 includes 32 data read transducers similar to the transducers described above, or only 32 write transducers, with the remaining substrate portion serving as a servo read transducer. It can be the magnetic head as used. By using such a servo read transducer, the magnetic head is operated between different lateral positions relative to the magnetic tape, resulting in different sets of 32 tape tracks at each read and write position. Data can be read and written. Further description of the magnetic head servo means is omitted as it is not directly related to the present invention.

【0021】ベアリング面から離れている磁気ヘツド1
0の構成が図2及び図3に示されているが、この構成は
本発明に直接関係がない。磁気テープ12は、オーデイ
オ用、ビデオ用、あるいはコンピユータ用の磁気テープ
のような任意の公知のテープであつてよい。動作用の記
録層は酸化クロム層、または金属粒子の磁気層のような
任意のものでよい。磁気テープ12は4分の1インチ
(6.35ミリメートル)、2分の1インチ(12.7
ミリメートル)、または8ミリメートルの任意の幅のも
のであつてよい。
Magnetic head 1 remote from the bearing surface
Although the 0 configuration is shown in FIGS. 2 and 3, this configuration is not directly relevant to the present invention. The magnetic tape 12 may be any known tape, such as audio, video, or computer magnetic tape. The working recording layer may be any such as a chromium oxide layer or a magnetic layer of metal particles. The magnetic tape 12 has a quarter inch (6.35 mm) and a half inch (12.7 mm).
Mm), or any width of 8 mm.

【0022】窒化され水素化されたアモルフアス炭素の
薄膜の特性を検討した結果、従来から公知のすべての絶
縁ギヤツプ材料の特性よりも秀れていることが分つた。
本発明の窒化され水素化されたアモルフアス炭素の薄膜
は、従来から使用されているアルミナのギヤツプ材料よ
りも硬く、従つて、磁気テープ12の研磨作用によつて
生じる磁気ヘツドの磨耗に対して、より大きな耐磨耗性
を与える。また、本発明のこのような薄膜は、低い応力
を持つており、従つて、付加的な被着層を用いることな
く磁気ヘツドに用いることができる。窒化されていない
炭素の薄膜においては、窒化されていない炭素の薄膜が
デポジツトされている基体から剥離することが分かつて
いる。
As a result of examining the characteristics of the nitrided and hydrogenated amorphous carbon thin film, it was found to be superior to the characteristics of all conventionally known insulating gap materials.
The nitrided, hydrogenated, amorphous carbon thin film of the present invention is harder than the conventionally used alumina gearstock material, and thus resists the wear of the magnetic head caused by the abrasive action of the magnetic tape 12. Provides greater wear resistance. Also, such thin films of the present invention have low stress and therefore can be used in magnetic heads without the use of additional deposition layers. It has been found that in non-nitrided carbon thin films, the non-nitrided carbon thin films peel off from the deposited substrate.

【0023】窒化され水素化されたアモルフアス炭素の
薄膜の特性をテストするために、本発明に従つた薄膜が
プラズマ強化CVD、またはスパツタのデポジシヨン処
理によつてシリコン・ウエハの基体上に作られた。この
薄膜の硬度が図4に示されている。図4のグラフにおい
て、薄膜の硬度は、薄膜中の水素の量に依存して薄膜中
の窒素の特定の量において最大になることが示されてい
る。窒素の量が約25原子パーセント以上になると、図
とは対照的に、この薄膜は実際上、殆どの適用例に対し
て極めて脆弱になる。水素が約25原子パーセント以上
になると、この薄膜は柔らかすぎになることが見出され
ており、水素が約5原子パーセント以下の薄膜は高い応
力を持つている。
To test the properties of nitrided and hydrogenated amorphous carbon thin films, thin films in accordance with the present invention were fabricated on a silicon wafer substrate by plasma enhanced CVD, or sputtering deposition processes. . The hardness of this thin film is shown in FIG. In the graph of FIG. 4, it is shown that the hardness of the thin film is maximum at a certain amount of nitrogen in the thin film depending on the amount of hydrogen in the thin film. Above about 25 atomic percent nitrogen, in contrast to the figure, this film is, in fact, very vulnerable to most applications. It has been found that above about 25 atomic percent hydrogen, the film becomes too soft, and films below about 5 atomic percent hydrogen have high stress.

【0024】本発明に従つて2000オングストローム
の厚さで被着された薄膜の応力が図5に示されている。
薄膜の応力は基体を反り返らすので、反り返り(deflec
tion)の量を決めるためにデフレクシヨン・ゲージを用
いて応力が測定され、この測定値が薄膜の応力を計算す
るのに用いられた。このテストに関する細部の情報は、
1991年12月16日に出願された米国特許出願第8
08338号を参照されたい。
The stress of a thin film deposited according to the invention with a thickness of 2000 Å is shown in FIG.
Since the stress of the thin film causes the substrate to warp,
The stress was measured using a deflection gauge to determine the amount of friction), and this measurement was used to calculate the stress of the thin film. For more information on this test,
US Patent Application No. 8 filed December 16, 1991
See 08338.

【0025】上述の米国特許に記載されたテストは、磁
性層上に被着された夫々約2800乃至3200オング
ストロームのアモルフアス炭素の薄膜(ギヤツプ層31
乃至33について既に述べたような薄膜)が、隣りの磁
気ヘツド材料から後で剥離するのを阻止するほどこの薄
膜の応力が充分に低いか否かを示していない。このよう
な要件を満足する能力は、上述の米国特許に示されたテ
ストからは明らかではなかつたので、窒化され水素化さ
れたアモルフアス炭素の後続する3000オングストロ
ームの層を他の公知の絶縁ギヤツプ材料の材料特性と比
較した場合、これらの層が秀れた材料特性を持つている
ことを確認するテストが後で行なわれた。本発明の薄膜
はニツケル−鉄、またはフエライト材料の層から剥離し
ない。本発明の3000オングストロームの厚さの薄膜
についてのラサホードの逆方向スキヤツタリング及び順
方向リコイル・スキヤツタリング測定(Rutherford bac
kscattering and forward recoil scattering measurem
ent)の結果は14原子パーセントの窒素と12原子パ
ーセントの水素の存在を示した。
The tests described in the above-referenced US patents are based on a thin film of amorphous carbon (gear layer 31) of about 2800 to 3200 angstroms, respectively, deposited on the magnetic layer.
It does not indicate whether the thin film as described above for .about.33) is low enough in stress to prevent later delamination from the adjacent magnetic head material. The ability to meet such requirements was not apparent from the tests set forth in the above-referenced U.S. Patents, so a subsequent 3000 angstrom layer of nitrided and hydrogenated amorphous carbon was used with other known insulating gap materials. Later tests were carried out to confirm that these layers had excellent material properties when compared to the material properties of. The thin films of the present invention do not delaminate from layers of nickel-iron or ferrite material. Rusherod's reverse and forward recoil and skiutter measurements on 3000 angstrom thick films of the present invention (Rutherford bac
kscattering and forward recoil scattering measurem
ent) results indicated the presence of 14 atomic percent nitrogen and 12 atomic percent hydrogen.

【0026】本発明の実施例の薄膜はプラズマ強化CV
D、またはスパツタ・デポジシヨンによつて作られた。
プラズマ強化CVDのデポジシヨンに対して、炭化水素
ガス(シクロペンタン)が6ミリTorrの圧力に維持
されたプラズマ強化CVDチヤンバの中に0.5ミリT
orrの部分的圧力で導入された。プラズマは、低い周
波数(300キロヘルツ)を用いたマグネトロンに印加
された400ワツトで点火(ignite)された。アンダー
コート層は、直流電圧で約−200乃至−600ボルト
にバイアスされた。1対1比率のアルゴン及び窒素のキ
ヤリヤ・ガスがデポジシヨン処理に用いられた。
The thin film of the embodiment of the present invention is a plasma enhanced CV.
Made by D, or Spatta Deposition.
Hydrocarbon gas (cyclopentane) is maintained at a pressure of 6 mTorr for plasma enhanced CVD deposition in a plasma enhanced CVD chamber with 0.5 mT
It was introduced at a partial pressure of orr. The plasma was ignited at 400 watts applied to the magnetron using a low frequency (300 kilohertz). The undercoat layer was biased with a DC voltage of about -200 to -600 volts. A 1: 1 ratio of argon and nitrogen carrier gas was used for the deposition process.

【0027】スパツタ・デポジシヨン処理に対しては、
高純度の直流マグネトロンの炭素ターゲツトが1.5キ
ロワツトの直流電源で用いられた。アンダーコート層は
300キロヘルツで動作する低い周波数の電源で650
ワツトでバイアスされた。キヤリヤ・ガスは4%の水素
と50%の窒素を含むアルゴンである。
For the sputter deposition process,
A high-purity DC magnetron carbon target was used with a 1.5 kilowatt DC power supply. The undercoat layer is 650 with a low frequency power supply operating at 300 kHz.
Biased by Watts. Carrier gas is argon with 4% hydrogen and 50% nitrogen.

【0028】なお、本発明に従つて窒化され水素化され
た炭素の薄膜は、磁気テープ・システム用の磁気変換器
以外の薄膜磁気ヘツド中の絶縁ギヤツプ材料としても用
いることができる。
It should be noted that the thin film of carbon nitrided and hydrogenated according to the present invention can also be used as an insulating gap material in thin film magnetic heads other than magnetic transducers for magnetic tape systems.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は薄膜磁気ヘツドの対磨耗性を向
上し、しかも、変換ギヤツプ層の応力を減少した薄膜磁
気ヘツドを与える。
The present invention provides a thin film magnetic head having improved wear resistance of the thin film magnetic head and reduced stress in the conversion gap layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した並置式薄膜磁気ヘツドの模式
図である。
FIG. 1 is a schematic view of a juxtaposed thin film magnetic head to which the present invention is applied.

【図2】図1の並置式薄膜磁気ヘツドの書き込み素子の
ベアリング(支持)面の断面図である。
2 is a sectional view of a bearing surface of a write element of the juxtaposed thin film magnetic head of FIG.

【図3】図1の並置式薄膜磁気ヘツドの読み取り素子の
ベアリング面の断面図である。
3 is a cross-sectional view of the bearing surface of the read element of the juxtaposed thin film magnetic head of FIG.

【図4】異なつた水素の量を含む薄膜に対して、含まれ
た窒素の量の関数としての窒化され水素化されたアモル
フアス炭素の薄膜の硬度を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the hardness of nitrided and hydrogenated amorphous carbon thin films as a function of the amount of nitrogen included for films containing different amounts of hydrogen.

【図5】プラズマ強化の化学式蒸着(CVD)、又はス
パツタ・デポジシヨンによつて製造された薄膜に対し
て、含まれた窒素の量の関数として窒化され水素化され
たアモルフアス炭素の薄膜の応力を示すグラフである。
FIG. 5 shows the stress of thin films of nitrided and hydrogenated amorphous carbon as a function of the amount of nitrogen contained for thin films produced by plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) or sputter deposition. It is a graph shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 薄膜磁気ヘツド 12 磁気テープ 18、20 モジユール 22 基体 24 封入ブロツク 26 ギヤツプ・ライン(書き込みギヤツプ領域) 28 ギヤツプ・ライン(読み取りギヤツプ領域) 30 第1の磁極チツプ 31、32、33 ギヤツプ層 35 磁気抵抗(MR)層 38 絶縁体 40 第2の磁極チツプ 42 支持絶縁体 44 レベリング層 46 アンダーコート層 48 付加的な層 10 thin film magnetic head 12 magnetic tape 18, 20 module 22 substrate 24 encapsulation block 26 gearup line (writing gearup area) 28 gearup line (reading gearup area) 30 first magnetic pole chip 31, 32, 33 gearup layer 35 magnetic resistance (MR) layer 38 Insulator 40 Second magnetic pole chip 42 Supporting insulator 44 Leveling layer 46 Undercoat layer 48 Additional layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームス・ハーベィ・カウフマン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ノゼ、サウス・ツェルブス・ストリート 499 (72)発明者 サーハット・ミーティン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ノゼ、ターナー・コート 230 (72)発明者 ディビッド・ドーン・サパースティン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 ポー トラ・バリー、ドュラズノ・ウエイ 130 (72)発明者 アンソニー・ウェイ・ウー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ノゼ、ブライア・ランチ・レーン 663 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor James Harvey Kauffman, South Zerubs Street, San Jose, California 499 (72) Inventor Sahhat Meetin, San Jose, California, Turner Court 230 (72) Inventor David Dawn Superstin Durazno Way 130, Portola Barry, California, USA 130 (72) Inventor Anthony Way Woo Briar Ranch Lane, San Jose, CA 663

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】薄膜磁気変換器のベアリング面に隣接した
ストレージ媒体上に情報を記録するための薄膜磁気変換
器において、 第1の磁極チツプと、 第1の磁極チツプ上のアモルフアス炭素、水素及び窒素
の非磁性ギヤツプ領域と、 上記ギヤツプ領域上の第2の磁極とからなり、 第1の磁極はベアリング面に書き込みギヤツプを形成す
るために第2の磁極から離隔されていることを特徴とす
る薄膜磁気変換器。
1. A thin film magnetic transducer for recording information on a storage medium adjacent to a bearing surface of the thin film magnetic transducer, comprising: a first magnetic pole chip; and amorphous carbon, hydrogen, and hydrogen on the first magnetic pole chip. A nitrogen magnetic non-magnetic gap region and a second magnetic pole on the gear magnetic region, the first magnetic pole being separated from the second magnetic pole to form a write gear on the bearing surface. Thin film magnetic transducer.
【請求項2】上記ギヤツプ領域は約5乃至25原子パー
セントの間の量の水素を含んでいる請求項1に記載の薄
膜磁気変換器。
2. The thin film magnetic transducer of claim 1 wherein said gap region contains hydrogen in an amount between about 5 and 25 atomic percent.
【請求項3】上記ギヤツプ領域は約25原子パーセント
以下の量の窒素を含んでいる請求項1に記載の薄膜磁気
変換器。
3. The thin film magnetic transducer of claim 1 wherein said gap region contains nitrogen in an amount less than or equal to about 25 atomic percent.
【請求項4】上記ギヤツプ領域は約25原子パーセント
以下の量の窒素を含んでいる請求項2に記載の薄膜磁気
変換器。
4. The thin film magnetic transducer of claim 2 wherein said gap region contains nitrogen in an amount less than or equal to about 25 atomic percent.
【請求項5】上記ギヤツプ領域は少なくとも2500オ
ングストロームの厚さである請求項4に記載の薄膜磁気
変換器。
5. The thin film magnetic transducer of claim 4 wherein said gap region is at least 2500 Angstroms thick.
【請求項6】隣接したストレージ媒体上の情報を読み取
るための薄膜磁気変換器において、 第1の磁気シールドと、 アモルフアス炭素、水素及び窒素の第1の非磁性ギヤツ
プ層と、 上記第1のギヤツプ層上の磁気抵抗層と、 上記磁気抵抗層上のアモルフアス炭素、水素及び窒素の
第2の非磁性ギヤツプ層と、 上記第2のギヤツプ層上の第2の磁気シールドとからな
る薄膜磁気変換器。
6. A thin film magnetic transducer for reading information on an adjacent storage medium, comprising: a first magnetic shield, a first non-magnetic gap layer of amorphous carbon, hydrogen and nitrogen; and the first gear gap. Thin-film magnetic transducer comprising a magnetoresistive layer on a layer, a second non-magnetic gap layer of amorphous carbon, hydrogen and nitrogen on the magnetoresistive layer, and a second magnetic shield on the second gap layer .
【請求項7】磁気ヘツドのベアリング面に隣接したスト
レージ媒体から情報を読み取り、かつ、上記ストレージ
媒体に情報を書き込むための並置式の薄膜磁気ヘツドに
おいて、 第1及び第2のモジユールを一体的に被着したモジユー
ルであつて、各モジユールは複数個の読み取り変換器及
び/又は書き込み変換器を交互に有し、第1のモジユー
ルの複数個の読み取り変換器の各々は第2のモジユール
の複数個の書き込み変換器の異なつた変換器と対向し、
第1のモジユールの複数個の書き込み変換器は第2のモ
ジユールの複数個の読み取り変換器の異なつた変換器と
対向していることと、 各モジユールは、 磁気フエライトの基体を含むことと、 複数個の書き込み変換器の夫々の上記基体は、 基体上の非磁性のアンダーコート層と、 非磁性のアンダーコート層上の第1の磁極チツプと、 第1の磁極チツプ上のアモルフアス炭素、水素及び窒素
の非磁性書き込みギヤツプ領域と、 上記書き込みギヤツプ領域上の第2の磁極チツプとを含
むことと、 第1の磁極チツプはベアリング面に磁気書き込みギヤツ
プを形成するために書き込みギヤツプ領域によつて第2
の磁極チツプから離隔されていることと、 複数個の読み取り変換器の夫々の上記基体は、 基体上のアモルフアス炭素、水素及び窒素の第1の非磁
性読み取りギヤツプ層と、 第1の読み取りギヤツプ層上の磁気抵抗層と、 磁気抵抗層上のアモルフアス炭素、水素及び窒素の第2
の非磁性読み取りギヤツプ層と、 第2の読み取りギヤツプ層上の磁気シールドと、 第2の読み取りギヤツプ層上で第2の磁極チツプ上の非
磁性レベリング層と、 レベリング層上の非磁性封入体とを含むこととを具備す
る薄膜磁気ヘツド。
7. A juxtaposed thin film magnetic head for reading information from and writing information to a storage medium adjacent to a bearing surface of the magnetic head, wherein the first and second modules are integrally formed. A deposited module, each module having a plurality of alternating read and / or write transducers, wherein each of the plurality of read transducers of the first module is a plurality of second modules. Opposite the different converter of the writing converter of
The plurality of write transducers of the first module oppose the different transducers of the plurality of read transducers of the second module, each module including a magnetic ferrite substrate; The substrate of each of the write transducers includes a non-magnetic undercoat layer on the substrate, a first magnetic pole chip on the non-magnetic undercoat layer, and amorphous carbon, hydrogen, and hydrogen on the first magnetic pole chip. A non-magnetic write gap region of nitrogen and a second magnetic pole chip on the write gear gap region, the first magnetic pole chip having a first magnetic pole chip for forming a magnetic write gear region on the bearing surface. Two
Being separated from the magnetic pole tip of the plurality of read transducers, and the substrate of each of the plurality of read transducers includes a first non-magnetic read gap layer of amorphous carbon, hydrogen and nitrogen on the substrate and a first read gap layer. The upper magnetoresistive layer and the amorphous carbon on the magnetoresistive layer
A non-magnetic read gear layer, a magnetic shield on the second read gear layer, a non-magnetic leveling layer on the second magnetic pole chip on the second read gear layer, and a non-magnetic enclosure on the leveling layer. A thin film magnetic head comprising:
JP27525693A 1992-11-27 1993-11-04 Thin-film magnetic transducer Pending JPH06203328A (en)

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US98236792A 1992-11-27 1992-11-27
US982367 1992-11-27

Publications (1)

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JP27525693A Pending JPH06203328A (en) 1992-11-27 1993-11-04 Thin-film magnetic transducer

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5901021A (en) * 1995-05-19 1999-05-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Thin-film magnetic head
US6271994B1 (en) * 1997-10-01 2001-08-07 Alps Electric Co., Ltd. Magnetic head having a thin film element

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