JPH06251332A

JPH06251332A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH06251332A
Application number: JP6117393A
Authority: JP
Inventors: Takekatsu Matsumoto; 武勝松本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁性薄膜により
閉磁路を構成する磁気回路部１０が基板１上に複数形成
され、さらにこの上に保護板８が形成されてなってい
る。そして、上記保護板８としては、上記基板１と略等
しい熱膨張率となるように成分比を微調整したＣａＴｉ
Ｏ₃系セラミックスが用いられる。【効果】基板１と保護板８に反りが発生しないので、
アジマスロスが抑えられる。

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
等の磁気記録媒体に情報を書き込みあるいは読み出しを
するのに好適な薄膜磁気ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、薄膜磁気ヘッドは、磁気回路部
を構成する磁性体膜や導体コイルが真空薄膜形成技術に
より形成されるため、狭トラック化や狭ギャップ化等の
微細寸法化が容易でしかも高分解能記録が可能であると
いう特徴を有しており、高密度記録化に対応した磁気ヘ
ッドとして注目されている。

【０００３】かかる薄膜磁気ヘッドとしては、通常、下
部磁性薄膜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に絶縁
膜を介して上部磁性薄膜が形成されて磁気回路部が構成
されるようになっている。下部磁性薄膜と上部磁性薄膜
は、磁気記録媒体との対向面側において微小間隔をもっ
て互いに平行に対向配置され、一対の磁気コアとなって
磁気ギャップを形成する。

【０００４】そして、上述のようにして基板上に形成さ
れた磁気回路部は、容易に剥離したり、破壊したりする
ので、露出したままで用いることはできず、通常、保護
板によって覆われている。また、この保護板を設けるこ
とによって、上記薄膜磁気ヘッドの作動磁気ギャップに
おいて磁気記録媒体とのあたりを確保することもでき
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記保護板としてはジ
ルコニア等の非磁性材料が用いられ、フェライト等より
なる基板に対して、４８０〜５９０℃なる高温でガラス
融着される。基板と保護板とは異なる材料よりなるの
で、融着時の高温状態から冷却される間に、両者の熱膨
張率の差によって反りが発生してしまう。

【０００６】そして、上述のように反りが発生した薄膜
磁気ヘッドにおいては、磁気ギャップの記録トラックに
対する角度にズレが生じ、記録再生特性に悪影響を及ぼ
す虞れがある。特に、上記基板上に複数の磁気回路部を
形成してマルチチャンネルとしたとき、上記反りによっ
て、大きなアジマスロスが発生するチャンネルができて
しまう。

【０００７】そこで本発明は、かかる実情に鑑みて提案
されたものであり、上記アジマスロスが低減された薄膜
磁気ヘッドを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために提案されたものである。すなわち、本発
明は、基板上に磁性薄膜により閉磁路が構成されてなる
磁気回路部が形成され、該磁気回路部を覆って保護板が
ガラス融着されてなる薄膜磁気ヘッドにおいて、上記保
護板として、基板の熱膨張率と略等しい熱膨張率を有す
る材料を用いることを特徴とするものである。

【０００９】また、上記保護板がＣａＴｉＯ₃ 系セラミ
ックスからなることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】保護板の熱膨張係数を基板の熱膨張係数と等し
くすると、高温でガラス融着して冷却する際に保護板と
基板の収縮レートが等しいため、反りが発生しない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例の
薄膜磁気ヘッドは、図１に示すように、基板１上に磁性
薄膜よりなる磁気回路部１０が形成され、この上に保護
板８が融着ガラス９により融着されてなっている。

【００１２】上記磁気回路部１０は、基板１上に下層コ
ア２（下部磁性薄膜）が形成され、この上に絶縁層３を
介して導体コイル４及び上層コア５（上部磁性薄膜）が
形成されてなる。そして、これら下層コア２と上層コア
５とが磁気記録媒体摺動面側において、微小間隔をもっ
て平行に対向配置されることにより磁気ギャップとして
動作するフロントギャップＦＧを構成するようになって
いる。

【００１３】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
板が使用される。この他、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト，Ｎ
ｉ−Ｚｎ系フェライト等の強磁性材料よりなる基板も使
用することができる。なお、この場合には、下層コア２
との絶縁性を確保するために当該基板１上にアルミナ等
の非磁性膜を形成する必要がある。

【００１４】上記基板１上には、上層コア５と共働して
磁気回路部１０を構成する下層コア２が形成されてい
る。下層コア２は、トラック幅方向に対して略直交する
方向，すなわちフロントギャップＦＧのデプス方向と同
一方向に一体的に形成されるとともに、バックギャップ
ＢＧが形成される位置よりも若干バック側に至る箇所ま
で形成されている。

【００１５】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される。か
かる強磁性材料としては従来より公知のものがいずれも
使用でき、結晶質、非結晶質であると問わない。例示す
るならば、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金，Ｆｅ−Ａｌ系合
金，Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｏ系合金，Ｆｅ−Ｎｉ系合金，Ｆｅ
−Ａｌ−Ｇｅ系合金，Ｆｅ−Ｇａ−Ｇｅ系合金，Ｆｅ−
Ｓｉ−Ｇｅ系合金，Ｆｅ−Ｓｉ−Ｇａ系合金，Ｆｅ−Ｓ
ｉ−Ｇａ−Ｒｕ系合金，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ａｌ系合金
等が挙げられる。さらには、耐蝕性や耐摩耗性等の一層
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，Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｈｆ，Ｖ等の少なくとも１種を添加したものであっ
てもよい。

【００１６】また、強磁性非晶質金属合金、いわゆるア
モルファス合金（例えば、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの１つ以上
の元素とＰ，Ｃ，Ｂ，Ｓｉの１つ以上の元素とからなる
合金、またはこれらを主成分としＡｌ，Ｇｅ，Ｂｅ，Ｓ
ｎ，Ｉｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｎｂ等を含んだ合金等のメタル−メタロイド系アモルフ
ァス合金、あるいはＣｏ，Ｈｆ，Ｚｒ等の遷移元素や希
土類元素等を主成分とするメタル−メタル系アモルファ
ス合金）等も使用される。

【００１７】上記下層コア２を形成する手法としては、
メッキによる方法あるいは真空薄膜形成技術、例えば蒸
着法，スパッタリング法，イオンプレーティング法，ク
ラスター・イオンビーム法等が挙げられる。

【００１８】上記下層コア２と上層コア５の間には、Ｃ
ｕやＡｌ等の導電金属材料よりなる導体コイル４が所定
間隔で複数ターン渦巻状に形成されている。この導体コ
イル４は、下層コア２とも上層コア５とも絶縁層３によ
って絶縁されており、両コア２，５に所定の向きの電流
を供給するものである。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】上述のように下層コア２と上層コア５間よ
り導出される導体コイル４は、上記下層コア２より後部
においては、基板１上に設けられたコイル形成用補助層
７の上に形成されている。上記コイル形成用補助層６
は、上記下層コア２のバック側の後端縁と接続してフロ
ントギャップＦＧのデプス方向に延在するようにして形
成されており、導体コイル４を形成するための土台とな
っている。

【００２０】また、上記下層コア２上には磁気ギャップ
を構成するためのギャップ膜６が形成されており、この
ギッャプ膜６としては、例えばＳｉＯ₂ やＴａ₂ Ｏ₅ 等
の非磁性材料よりなる膜が使用されている。

【００２１】そして、ギャップ膜６の上には、下層コア
２と共働して磁気回路部１０を構成する上層コア５が形
成されている。上層コア５は、先の導体コイル４の渦巻
の略中央部から磁気記録媒体対接面近傍に跨いで一体的
に形成され、上記渦巻の中央部ではギャップ膜６を挟ん
で下層コア２と対向配置してバックギャップＢＧを構成
している。一方、磁気記録媒体摺動面近傍では、上記上
層コア５は、ギャップ膜６を挟んで下層コア２と対向配
置してフロントギャップＦＧを構成するようになってい
る。したがって、これら上層コア５と下層コア２は、導
体コイル４を中央部に挟んでバックギャップＢＧ及びフ
ロントギャップＦＧを介して磁気的に結合され、磁気回
路部１０を構成するようになっている。

【００２２】上記上層コア５としては、前述した下層コ
ア２と同様な材料を使用することが可能である。また、
磁性薄膜を単層膜で用いてもよいし、高周波帯域での高
記録再生出力を得るために、複数の磁性体が非磁性体膜
を介して積層された多層構造とされてもよい。上層コア
５を多層構造としたとき、磁気コアが非磁性体膜によっ
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のである。なお、一般に
フロントギャップ部は多層構造としないが、これは、フ
ロントギャップを多層構造とすると、非磁性体膜膜が疑
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。

【００２３】以上が磁気回路部１０の主な構成であり、
この磁気回路部１０は、フロントギャップＦＧを上記磁
気記録媒体摺動面に臨ませるように配置されている。そ
して、本実施例においては、磁気回路部１０を基板１に
対して複数設けることにより、マルチチャンネルの薄膜
磁気ヘッドとした。

【００２４】なお、上記薄膜磁気ヘッドをこのまま使用
すると磁気回路部１０が破壊されたり、剥離したりして
しまうので、これを防ぐために通常、ＺｒＯ₂等よりな
る保護板８を設け、上記磁気回路部１０を覆うことがな
されている。また、上記保護板８を設けることによっ
て、矢印ａ方向に摺動する磁気記録媒体とのあたりも確
保している。

【００２５】上記保護板８は、図２に示されるように、
ガラス溝８ａ，８ｂに融着ガラス９が充填されることに
よって、基板１に融着されている。すなわち、上記保護
板８と基板１との融着は、図４に示すような治具１１を
用いて、ガラス融着される。治具１１に納められた２組
の保護板８と基板１は、受け１３と押え１２に挟み込ま
れ、ネジ１４によって押え１２に、例えば２．５kg重の
トルクが与えられる。そして、これに５２０℃程度の高
温をかけることによって、ガラス棒１５が溶け、保護板
８に設けられたガラス溝８ａ，８ｂに充填する。さら
に、これを冷却すると、充填したガラス９が固まって、
基板１と保護板８が接合一体化する。

【００２６】図３は、上述のようにして作成された一般
的な薄膜磁気ヘッドを磁気記録媒体摺動面から見た模式
図である。基板１上にｎ個の磁気回路部１０（順に
ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃，・・・，ｔ_n-1，ｔ_nとする。）が形
成され、この上に保護板８がガラス融着されている。上
記図３においては、ｔ₁を原点として、反りが発生する
前の基板１と平行にｘ軸、これに垂直にｙ軸を定める
と、ｙ軸方向にｄなる量の反りを発生している。また、
このとき、ｔ₁がｘ軸となす角はθ₁ 、ｔ_nがｘ軸とな
す角はθ_nである。

【００２７】上記反りの発生は、以下に示す原因による
ものである。基板Ａと基板Ｂがガラス融着によって接合
される際、（Ｔ＋△Ｔ）℃で固定され、Ｔ℃まで温度を
下げるとする。ここで、温度Ｔ℃における基板Ａの長さ
をｌ₁ ，基板Ｂの長さをｌ₂ とし、基板Ａの熱膨張率α
₁ ，基板Ｂの熱膨張率α₂ 、基板Ａのヤング率Ｅ₁，基
板Ｂのヤング率Ｅ₂とすると、（Ｔ＋△Ｔ）℃におい
て、基板Ａはα₁ △Ｔｌ₁ ，基板Ｂはα₂ △Ｔｌ₂ の伸
びを生じる。

【００２８】なお、簡略化のため、ここではポアソン比
νは考えない。

【００２９】ｌ₁ とｌ₂ が略等しく、α₁ ＞α₂ なら
ば、基板Ａの方が伸びが大きい。したがって、この状態
で基板Ａ，Ｂが固定された後、温度がＴ℃に戻ったと
き、基板Ａが縮もうとする長さは、基板Ｂが縮もうとす
る長さより大きい。そして、この差が残留歪となり、基
板Ａ，Ｂに反りを生じさせる原因となるのである。即
ち、基板Ａ，Ｂ間の熱膨張率が異なるために反りが発生
するといえる。

【００３０】上記反り量ｄは、基板Ａ，Ｂ間に生じてい
る力Ｐ₁，Ｐ₂、曲げモーメントＭ₁，Ｍ₂より、計算
によって求めることもできる。薄膜磁気ヘッドの磁気記
録媒体摺動面において反り量ｄを計算すると、基板１と
して熱膨張率α₁ が１１０×１０^-7の単結晶Ｍｎ−Ｚｎ
フェライトを用い、保護板８として熱膨張率α₂ が１０
５×１０^-7のＺｒＯ₂を用いた場合、ｄ＝１２．２μｍ
となった。

【００３１】ちなみに、上記薄膜磁気ヘッドの磁気記録
媒体摺動面における反り量ｄを実測すると、１３．２μ
ｍなる値であった。

【００３２】そして、上記のような反りが発生すること
によって、各磁気回路部１０において、アジマス損失が
増大する。このアジマス損失も計算によって求めること
ができ、例えば、ｔ₁におけるアジマス損失Ｌ_aは、数
１のようになる。

【００３３】

【数１】

【００３４】同様にして、ｔ_nにおけるアジマス損失Ｌ
_aも求めることができる。θ₁ ＝０．１２０゜，θ_n ＝
０．１２１゜等の値を代入すると、先に反り量ｄ＝１
２．２ｎｍと計算された薄膜磁気ヘッドにおいては、ｔ
₁におけるアジマス損失Ｌ_aは、０．８２ｄＢとなり、
ｔ_nにおけるアジマス損失Ｌ_aは、０．６８ｄＢとな
る。

【００３５】また、ｔ₁においてアジマス損失Ｌ_aが発
生しないようにｘ軸を設定すると、ｔ_nがｘ軸となす角
θは、θ₁ ＋θ_n となり、このときｔ_nにおけるアジマ
ス損失Ｌ_aの最大値をとる。同様に、ｔ_nにおいてアジ
マス損失Ｌ_aが発生しないように設定したとき、ｔ₁に
おけるアジマス損失Ｌ_aの最大値をとる。計算すると、
ｔ_nにおけるアジマス損失Ｌ_aの最大値は２．８４ｄ
Ｂ、ｔ₁におけるアジマス損失Ｌ_aの最大値は３．５１
ｄＢといった大きな値となる。

【００３６】上述のように、基板１と保護板８に反りが
発生すると、アジマス損失Ｌ_aが増大するトラックが必
ずでてくる。したがって、アジマス損失Ｌ_aを増大させ
ないためには、基板１と保護板８に反りを発生させない
ようにする必要がある。基板１と保護板８に、Ｐ₁，Ｐ
₂なる応力、Ｍ₁，Ｍ₂なる曲げモーメントを生じさ
せ、反りを発生させたのは、基板の熱膨張率α₁ と保護
板の熱膨張率α₂の値に差によるものであることは前述
したとおりである。

【００３７】これより、基板１の熱膨張率α₁ と保護板
８の熱膨張率α₂ の値を等しくすることにより、反りが
防止でき、アジマス損失Ｌ_aの増大が防げることがわか
る。そこで、本実施例においては、保護板として、Ｍｎ
−Ｚｎフェライトの熱膨張率１１０×１０^-7と等しい熱
膨張率を有するＣａＴｉＯ₃ 系セラミックス（トーキン
社製，商品名ＳＣＴ−１１０、又は、ソニー社製，商品
名ＣＴ−３９ＲＭ）を用いた。

【００３８】Ｃａ−Ｔｉ系セラミックスである、上記Ｃ
ａＴｉＯ₃ 系セラミックスにおいては、ＣａとＴｉの比
率、混入物（Ｎｉ等）の含有量等によって、熱膨張率α
の値を調整できる。例えば、Ｃａの比率を増やせばαは
大きくなり、Ｔｉの比率を増やせばαは小さくなる。ま
た、Ｎｉの含有量を増やすとαを大きくできる。このよ
うにして、αの値を微調整してやることによって、Ｃａ
ＴｉＯ₃ 系セラミックスを基板１の熱膨張率α₁ と等し
くすることが可能である。

【００３９】また、Ｎｉ−Ｚｎフェライトを基板１とし
て用いたときには、保護板８として、Ｂａ−Ｔｉ系セラ
ミックスであるＢａＴｉＯ₃ 系セラミックスを使用する
ことも可能である。Ｎｉ−Ｚｎフェライトは、Ｍｎ−Ｚ
ｎフェライトよりも多少熱膨張率が小さいが、ＢａＴｉ
Ｏ₃ 系セラミックスの熱膨張率は、これに近いものであ
るからである。もちろん、ＢａＴｉＯ₃ 系セラミックス
を使用する場合も成分比を微調整することにより、基板
１の熱膨張率α₁ と等しくして用いる。

【００４０】ここで、基板１の熱膨張率α₁ と保護板８
の熱膨張率α₂ の値が等しい材料よりなる薄膜磁気ヘッ
ドについて、反り量ｄを測定したところ、０〜５μｍ程
度であるという結果が得られた。従来の材料を用いたも
のでは反り量ｄが１０〜１５μｍ程度であったことと比
較すると、大きく反りの発生が抑えられていることがわ
かる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、保護
板には、基板の熱膨張率と等しい材料を選択してやれ
ば、反りが発生するのを防ぐことができる。よって、基
板に磁気回路部を複数形成したマルチチャンネルの磁気
ヘッドにおいてもアジマスロスが抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの一構成例を示す断面
図である。

【図２】本発明の薄膜磁気ヘッドの外形を示す斜視図で
ある。

【図３】薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体摺動面を模式的
に示す正面図である。

【図４】融着治具を模式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・基板２・・・下層コア３・・・絶縁層４・・・導体コイル５・・・上層コア６・・・ギャップ膜７・・・導体コイル形成用補助層８・・・保護板９・・・融着ガラス１０・・・磁気回路部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に磁性薄膜により閉磁路が構成さ
れてなる磁気回路部が形成され、該磁気回路部を覆って
保護板がガラス融着されてなる薄膜磁気ヘッドにおい
て、上記保護板として基板の熱膨張率と略等しい熱膨張率を
有する材料を用いることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】保護板がＣａＴｉＯ₃ 系セラミックスか
らなることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッ
ド。