JPH06243417A - 磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気ヘッドの磁路全体にわたって高い透磁率を
確保し、磁気ヘッドの電磁変換特性を改善する。 【構成】磁場中熱処理による磁気ヘッドの特性改善にお
いて、印加磁場を制御することで磁気ヘッドに対し巻線
窓を中心として放射状の磁化容易軸を付与し、磁気ヘッ
ドの磁路全体にわたって高い透磁率を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強磁性合金薄膜を主コア
として用いた磁気ヘッドの製造方法に関するものであ
り、特に磁気ヘッドの電磁変換特性を改善する製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）
等の磁気記録再生装置においては、記録信号の高密度化
や高周波数化等が進められており、この高密度記録化に
対応して磁気記録媒体として磁性粉にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
等の強磁性金属の粉末を用いた所謂メタルテープや強磁
性金属材料を蒸着によりベースフィルム上に被着した所
謂蒸着テープ等が使用されるようになっている。

【０００３】そして、この種の磁気記録媒体は高い残留
磁束密度Ｂｒと高い保磁力Ｈｃを有するために、記録再
生に用いる磁気ヘッドのヘッド材料にも高い飽和磁束密
度Ｂｓと高い透磁率を有することが要求されている。一
方、上述の高密度記録化に伴って、磁気記録媒体に記録
される記録トラック幅の狭小化も進められており、これ
に対応して磁気ヘッドのトラック幅も極めて狭いものが
要求されている。

【０００４】そこで従来、セラミックス等の非磁性基板
上に磁気コアとなる磁性薄膜と絶縁層を交互に被着形成
し、これをトラック部分とした所謂複合型磁気ヘッドが
提案されている。この種の複合型磁気ヘッドでは磁束の
主磁路が前記磁性薄膜の面内となるために、磁性薄膜の
磁気特性が磁気ヘッドの電磁変換特性を大きく左右する
ことになる。

【０００５】ところで、このような磁性材料を高周波領
域で使用する場合、磁気的感度を表す指標である透磁率
は回転磁化過程により支配されるため、磁気異方性の容
易軸に対して垂直方向（困難軸方向）で最も透磁率は高
くなる。たとえば図９（ａ）に示すように短冊形状の薄
膜の短軸方向に磁化容易軸を付与した場合と、図９
（ｂ）に示すように長手方向に磁化容易軸を付与した場
合では、長手方向（図中の破線方向）での透磁率は前者
の方が後者に対して格段に高い値を示す。透磁率の周波
数特性の一例を図示すれば、前者の透磁率は図１０のＡ
で示される周波数特性を呈し、後者はＢで示される周波
数特性を呈する。

【０００６】従って、磁気ヘッドにおいて高感度な電磁
変換特性を得るためには、磁路を磁気的困難軸方向とな
るように設計する必要がある。磁場中熱処理により磁気
異方性を付与する場合、通常、一方向性の磁場中で処理
するが、例えば磁気ヘッドのギャップデプス方向に磁場
を加えると磁化容易方向は図１１（ａ）に示す矢印方向
となり、ギャップに平行な方向で透磁率が低くなり、一
方ギャップデプスに垂直方向に磁場を加えると磁化容易
方向は図１１（ｂ）に示す矢印方向となりギャップに垂
直方向で透磁率が低くなって、磁気ヘッドの磁路全体に
わたって高い透磁率を確保するのは困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上述
の従来のものの有する欠点を解消するために提案された
ものであって、磁気ヘッドの磁路全体にわたって高い透
磁率を確保し、磁気ヘッドの電磁変換特性を改善せんと
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前述の如き
目的を達成せんものと鋭意研究の結果、磁場中熱処理に
よる磁気ヘッドの特性改善において印加磁場を制御する
ことで磁気ヘッドに対し巻線窓を中心として放射状に磁
化容易軸を付与し、磁気ヘッドの磁路全体にわたって高
透磁率を確保し、磁気ヘッドの電磁変換特性を改善する
ことができることを見いだし本発明を完成するに至った
ものであって、磁気ヘッドと略同形状の導電コイル上に
隣接して磁気ヘッドを固定し、前記コイルに通電しなが
ら熱処理することで、磁気ヘッドに対し巻線窓を中心と
して放射状に磁化容易軸を形成することを特徴とするも
のである。

【０００９】以下に簡単な発明の原理を説明する。まず
図１２または図１３に示すように、対象となる磁気ヘッ
ドとほぼ同じ大きさの導電コイル（図中点線で示す）上
に隣接して前記磁気ヘッドを固定する。この状態で導電
コイルに電流を流すとコイルを中心とした磁界が発生す
る。図１２のＣ−Ｃ’断面図である図１４、または図１
３のＣ−Ｃ’断面図である図１５に示すように、このコ
イルにより発生する磁界は磁気ヘッドの磁性薄膜を磁路
として貫通した閉磁路を構成する。

【００１０】後者の例の場合、常温では磁性フェライト
部分も磁路となるが、熱処理は通常フェライトのキュー
リー温度（１５０〜２００℃）よりもかなり高い温度で
行なわれるため熱処理中ではフェライトは非磁性となっ
ており、図１５に示す磁路構成となる。熱処理中にこの
磁界を印加し、その状態で除冷していくと磁性薄膜の磁
化は前記磁界方向に固着されるため、図１６に示される
ように磁化容易方向は磁気ヘッドの巻線窓を中心として
放射状に付与されることになる。

【００１１】付与される磁気異方性の大きさは熱処理時
の保持温度、保持時間、及び印加磁界の強度により決定
づけられる。保持温度は低すぎると磁性材料内の磁気的
再配列を起こすには不十分であり、また上限としては、
例えば非晶質材料を熱処理する場合には結晶化温度を越
えないことが必要である。通常結晶化温度、あるいはキ
ューリー温度が結晶化温度よりも低い場合にはキューリ
ー温度に対して５０〜１５０℃低い温度で行なうのが効
果的である。保持時間は、長いと保持温度を高くするこ
とと同様な効果となるため、保持温度が高いときは比較
的短く設定し、プロセス時間の短縮化も合わせて考慮す
ると３０〜１２０ｍｉｎが好ましい。

【００１２】印加磁界強度は導電コイルの形状、及び電
流により決定付けられるが、形状は磁気ヘッドの形状に
依存して決められるため、通常、コイルに流す電流によ
り制御される。コイルの中心半径が０．４ｍｍであれば
２Ａの電流を流した場合、コイル中心での磁界強度は２
５００Ａ／ｍとなり、磁性薄膜に付与する異方性の大き
さが１００Ａ／ｍ前後であることから十分な磁界が得ら
れることになる。更に大きな磁界強度を必要とする場合
には、コイルの断面積を増やし電流を多く流すことで十
分な磁界を確保できる。

【００１３】一般的にはヘッド形状での磁場中熱処理で
は、ヘッド形状での反磁界により磁場印加時の有効磁界
が減少し、特にフロントギャップ側ではギャップデプス
が小さい為反磁界の影響を受け易い。従って、上記磁場
中熱処理はフロントギャップデプスを大きく形成した状
態で行ない、後工程で所定ギャップデプスまで削るよう
にする。この熱処理時のギャップデプスは通常磁性薄膜
の膜厚に対して１０倍以上、好ましくは２０〜４０倍に
設定する。

【００１４】対象とする磁気ヘッドが、たとえば図７の
形状の場合には、導電コイルの形状もこのヘッド形状に
類似するものが用いられ、磁気ヘッドと導電コイルの形
状、位置関係としては図８（ａ）、（ｂ）等が考えられ
る。ところで、前記磁場中熱処理は大気中で行なうと磁
性薄膜の表面が酸化させ、部分的にではあるが磁気特性
を劣化させる事になるため、真空中あるいは窒素雰囲気
中で行なうことが好ましい。

【００１５】

【作用】本発明の磁気ヘッドの製造方法においては、印
加磁界を制御した磁場中熱処理により磁気ヘッドの巻線
窓を中心として放射状に磁化容易軸を付与し、磁気ヘッ
ドの磁路全体にわたって高透磁率を確保し、磁気ヘッド
の電磁変換特性を改善する。

【００１６】

【実施例】

〔実施例１〕次に本発明の具体的な実施例について説明
する。まず図１に示される、非晶質磁性薄膜を非磁性セ
ラミクス基板で挟持した磁気ヘッドを熱処理用非磁性治
具に取り付ける。この治具には磁気ヘッド固定用の凹部
が形成されており、その凹部直下に導電コイルが埋め込
まれている。磁気ヘッドを前記治具の凹部に取り付ける
ことで図３に示される、磁気ヘッドが導電コイル上に隣
接して固定された状態が達成される。磁気ヘッドを治具
に取り付けた後、窒素置換熱処理炉に入れ、治具内埋め
込みコイルに外部通電線を接続し電流を加えた状態で熱
処理を行なう。この時の電流は２Ａで、熱処理条件は２
５０℃、３０ｍｉｎである。

【００１７】この実験に用いた磁気ヘッドの磁性薄膜は
総膜厚１０μｍの積層膜で、層間絶縁膜としてＳｉＯ₂
を ０．２μｍ挿入したＣｏＺｒＭｏＰｄアモルファス
の５μｍ２層膜と２．５μｍ４層膜の２種類である。図
５の改善例１、改善例２はそれぞれ５μｍ２層膜、２．
５μｍ４層膜の磁気ヘッドに上記熱処理を施した場合の
特性を示す。なお、従来例は５μｍ２層膜、２．５μｍ
４層膜の磁気ヘッドを磁気ヘッドのギャップデプスに垂
直方向に８０ｋＡ／ｍの一方向性磁界を加えて、窒素置
換熱処理炉で上記同様条件下で熱処理したものであり、
インダクタンスの周波数特性は両者でほぼ同様な結果を
示す。

【００１８】また、これらのヘッドは磁界印加時の形状
による反磁界を軽減させるために、フロントのギャップ
デプスは熱処理時には３００μｍとし、熱処理後にテー
プラップにより所定の２５μｍまで削り取り、この状態
でインダクタンスの測定が行なわれている。

【００１９】図５より従来の一方向性磁場中熱処理に比
べ、本発明適用例ではインダクタンスの周波数特性が改
善され、特に積層数を増やし一層の膜厚を薄くした場合
には、金属磁性膜の渦電流損失の軽減化による効果と合
わせて大幅な改善が認められる。

【００２０】〔実施例２〕本発明の他の実施例について
説明する。まず図２に示される、非晶質磁性薄膜を非磁
性セラミクス基板と多結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライトからな
る複合基板で挟持した磁気ヘッドを熱処理用非磁性治具
に取り付ける。この治具には磁気ヘッド固定用の凹部が
形成されており、その凹部直下に導電コイルが埋め込ま
れている。磁気ヘッドを前記治具の凹部に取り付けるこ
とで図４に示される、磁気ヘッドが導電コイル上に隣接
して固定された状態が達成される。磁気ヘッドを治具に
取り付けた後、窒素置換熱処理炉に入れ、治具内埋め込
みコイルに外部通電線を接続し電流を加えた状態で熱処
理を行なう。この時の電流は２Ａで、熱処理条件は２６
０℃、３０ｍｉｎである。

【００２１】この実験に用いた磁気ヘッドの磁性薄膜は
総膜厚１０μｍの積層膜で、層間絶縁膜としてＳｉＯ₂
を ０．２μｍ挿入したＣｏＺｒＭｏＰｄアモルファス
の５μｍ２層膜と２．５μｍ４層膜の２種類である。図
６の改善例１、改善例２はそれぞれ５μｍ２層膜、２．
５μｍ４層膜の磁気ヘッドに上記熱処理を施した場合の
特性を示す。なお、従来例は５μｍ２層膜、２．５μｍ
４層膜の磁気ヘッドを８０ｋＡ／ｍの回転磁界を加え
て、窒素置換熱処理炉で上記同様条件下で熱処理したも
のであり、インダクタンスの周波数特性は両者でほぼ同
様な結果を示す。

【００２２】また、これらのヘッドは磁界印加時の形状
による反磁界を軽減させるために、フロントのギャップ
デプスは熱処理時には３００μｍとし、熱処理後にテー
プラップにより所定の２５μｍまで削り取り、この状態
でインダクタンスの測定が行なわれている。

【００２３】図６より従来の回転磁場中熱処理に比べ、
本発明適用例ではインダクタンスの周波数特性が改善さ
れ、特に積層数を増やし一層の膜厚を薄くした場合に
は、金属磁性膜の渦電流損失の軽減化による効果と合わ
せて大幅な改善が認められる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては印
加磁界を制御した磁場中熱処理により磁気ヘッドの巻線
窓を中心として放射状に磁化容易軸を付与することで、
磁気ヘッドの磁路全体にわたって高透磁率を確保し、磁
気ヘッドの電磁変換特性を改善することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用される磁気ヘッドの基本構成図の
一例である。

【図２】本発明の適用される磁気ヘッドの基本構成図の
他の例である。

【図３】本発明の実施例１における、導電コイルと磁気
ヘッドの形状、位置関係を示す図である。

【図４】本発明の実施例２における、導電コイルと磁気
ヘッドの形状、位置関係を示す図である。

【図５】実施例１での発明の効果を示す特性図で、磁気
ヘッドのインダクタンスの周波数特性を示す図である。

【図６】実施例２での発明の効果を示す特性図で、磁気
ヘッドのインダクタンスの周波数特性を示す図である。

【図７】本発明の適用される磁気ヘッドの基本構成図の
他の例である。

【図８】図８（ａ）、（ｂ）は図７の磁気ヘッドに適用
される２つの発明例を示す形状、位置関係簡略図であ
る。

【図９】図９（ａ）、（ｂ）は薄膜面内の磁気異方性と
透磁率測定方向の関係を表す簡略図である。

【図１０】透磁率の周波数特性に及ぼす磁気異方性の効
果を表す特性図である。

【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は磁気ヘッドと磁化容
易方向の関係を示す図である。

【図１２】磁気ヘッドと導電コイルの形状、位置関係を
示す図である。

【図１３】他の磁気ヘッドと導電コイルの形状、位置関
係を示す図である。

【図１４】図１２のＣ−Ｃ’断面での熱処理時の磁界の
方向を示す概念図である。

【図１５】図１３のＣ−Ｃ’断面での熱処理時の磁界の
方向を示す概念図である。

【図１６】本発明に係る、磁気ヘッドと磁化容易方向の
関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 導電コイル ２ 電流の方向 ３ 磁気ヘッドコア ４ 非磁性基板 ５ 磁性薄膜 ６ 巻線窓 ７ 磁性フェライト １１ 磁化容易方向 １２ 磁界の方向

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性合金薄膜を非磁性体で挟持してな
   る磁気ヘッドの製造方法において、磁場中での熱処理に
   より巻線窓を中心にして放射状に磁化容易軸を付与する
   ことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 強磁性合金薄膜を非磁性体と磁性フェラ
   イトからなる複合基板で挟持し、かつ、フロントギャッ
   プ部ではギャップを介して強磁性合金薄膜でのみ磁気的
   に結合してなる磁気ヘッドの製造方法において、磁場中
   での熱処理により巻線窓を中心にして放射状に磁化容易
   軸を付与することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記強磁性合金薄膜が電気的絶縁膜を介
   して積層された構造を有することを特徴とする請求項１
   乃至請求項２のうちいずれかに記載の磁気ヘッドの製造
   方法。
4. 【請求項４】 前記強磁性合金薄膜が非晶質磁性薄膜で
   あることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいず
   れかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 前記磁場中での熱処理において、磁場は
   磁気ヘッドと略同形状の導電コイルに通電することによ
   り発生させ、磁気ヘッドを前記導電コイル上に隣接して
   熱処理することを特徴とする請求項１乃至請求項４のう
   ちいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 前記磁場中での熱処理を、前記強磁性合
   金薄膜の膜厚に対して１０倍以上のフロントギャップデ
   プスを形成した状態で行なうことを特徴とする請求項１
   乃至請求項５のうちいずれかに記載の磁気ヘッドの製造
   方法。