JPH07311913A

JPH07311913A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH07311913A
Application number: JP6102628A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Onuma; 博大沼
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【構成】ＭＲ素子等の磁気ヘッド素子３が形成される
基板４上に、この磁気ヘッド素子を挟み込むように保護
基板９を接合してなる薄膜磁気ヘッドにおいて、保護基
板９を塗布型ＳｉＯ₂により接合する。【効果】保護基板と磁気ヘッド素子とが、磁気ヘッド
素子の特性劣化を引き起こすことなく均一且つ短い接合
距離で接合され、またこの接合層が、円筒研削加工や記
録媒体と摺動する際の摺動熱によって変形することがな
く、狭小な磁気ギャップが精密な形状で形成できる。し
たがって、短波長域において良好な記録再生特性を得る
ことができ、データレコーダのさらなる高密度化，高転
送レート化への対応が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンピュータの
データレコーダ等に搭載される薄膜磁気ヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、コンピュータのデータレコーダ
等においては、一般に、記録ヘッドとして誘導型磁気ヘ
ッド（以下、インダクティブヘッドと称する。）が、再
生ヘッドとして短波長感度に優れた磁気抵抗効果型ヘッ
ド（以下、ＭＲヘッドと称する。）が用いられる。

【０００３】かかるＭＲヘッドは、基本的には磁気抵抗
効果薄膜よりなる磁気抵抗感磁部（以下、ＭＲ感磁部と
称する。）と、このＭＲ感磁部に所要の向きの磁化状態
を与えるバイアス磁界用導体を有して構成される。そし
て、このＭＲヘッドでの再生は、ＭＲ感磁部に直流電源
からの電流を供給してＭＲ感磁部のセンス電流を流すと
ともに、バイアス導体の端子部に直流電流を流して上記
ＭＲ感磁部に所要の向きの磁化状態を与えて行う。

【０００４】このようなＭＲヘッドでは、分解能を向上
させ、短波長域における再生特性を改善するために、図
８に示すように、これらＭＲ感磁部３１とバイアス導体
３２よりなるＭＲ素子３３を接合層３４を介して一対の
シールド磁性体３５，３６により挟み込む両シールド型
や、ＭＲ素子の上側下側のいずれか片方にのみシールド
磁性体を配する片シールド型、あるいは図９に示すよう
にＭＲ素子３３を磁性体よりなるヨーク３７の内部に配
するヨーク型が提案されている。このうち、ヨーク型の
ＭＲヘッドは、ＤＣＣシステムの再生ヘッドとして実用
化されているが、構造が複雑で、しかも再生出力が小さ
いといった欠点があり、また非微分型の出力波形を示す
等から一般にはシステム導入が難しいとされている。こ
のため、コンピュータのデータレコーダ用の磁気ヘッド
では、ＭＲ素子を一対のシールド磁性体によって挟み込
む，両シールド型のＭＲヘッドが採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構造のＭＲヘッドにおいて、再生用磁気ギャップｇは、
記録媒体対接面に臨むベース基板と上部シールド磁性体
の距離によって決まる。この再生用磁気ギャップｇは、
近年のデータレコーダにおける記録波長の短波長化に応
えるべく、サブミクロンオーダにまで狭小化することが
求められている。

【０００６】このため、ＭＲ感磁部やシールド磁性体の
特性もさることながら、ベース基板と上部シールド磁性
体の間を大きく占め、再生用磁気ギャップｇを決定する
ことになるＭＲ素子とシールド磁性体を接合する接合層
にも、各種条件，すなわち接合力が大きいこと，接合距
離が精密に管理できること，記録媒体摺動性が良好であ
ること等の条件が厳しく要求されるようになっている。

【０００７】ここで、従来より、ＭＲヘッドとシールド
磁性体との接合には、ガラス溶着法，樹脂接着法，金接
合法等の方法が用いられている。しかし、これら接合方
法は、それぞれ長所，短所を有しており、上述の要求に
十分に応えることができないのが実情である。

【０００８】まず、樹脂接着法で形成された接合層の場
合、シールド磁性体と接する接合槽と、その硬度が違い
過ぎる為に記録媒体摺接面を円筒研削加工等する際に、
シールド磁性体に欠けを生じる等の問題が発生しやす
い。また、繰り返し記録媒体と摺動していると、摺動熱
によって、接合層がＸ軸，Ｙ軸あるいはＺ軸方向にず
れ、記録媒体対接面が形状劣化するといった不都合があ
る。さらに、樹脂接着法で用いる樹脂の多くは、揮発性
有機物を多く含んでおり、熱による体積膨張率も大きい
ことから加熱圧着する際の体積変動が大きい。このた
め、近年要求されているサブミクロンオーダの均一なギ
ャップ形成が困難である。

【０００９】また、金接合法は、重ね合わせた一対の被
接合体の接合面同士の間に金属を介在させ、この金属を
被接合体内部に拡散させることで接合させる方法であ
り、接合距離を均一にするには、重ね合わせた接合面が
高度に平坦化されている必要がある。しかし、ＭＲ素子
が形成されている面は段差を有しており、例えばＡｌ₂
Ｏ₃膜を被着させ、ラップ加工を施すことで平坦化処理
を行っても、Ａｌ₂Ｏ₃膜を面内に均一に且つ薄く残す
ことが困難であり、場所によってはＭＲ素子を露出させ
たり、Ａｌ₂Ｏ₃が残り過ぎたりといった問題が生じ、
高精度な磁気ギャップが得られない。すなわち、金接合
法を成立させる為には、高度なラップ加工技術が必要で
ある。

【００１０】さらに、ガラス溶着法は、重ね合わせた一
対の被接合体の接合面同士の間に溶着ガラスを介在さ
せ、４００℃以上の温度をかけて溶着ガラスを溶融させ
ることで接合させる方法である。しかし、ＭＲ薄膜の耐
熱温度は、一般に３００℃前後であり、ガラス溶着法を
採用した場合にはＭＲ薄膜の熱による特性劣化は免れ
ず、高性能な再生ヘッドが得られないといった問題があ
る。

【００１１】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、ＭＲ素子と保護基板と
が、ＭＲ素子の特性劣化を引き起こすことなく均一且つ
短い接合距離で接合され、またこの接合層が、円筒研削
加工や記録媒体と摺動する際の摺動熱によって変形する
ことがなく、狭小な磁気ギャップが精密な形状で形成で
きる薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。

【００１２】

【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、磁気ヘッド素子が形
成される基板上に、この磁気ヘッド素子を挟み込むよう
に保護基板を接合してなる薄膜磁気ヘッドにおいて、保
護基板が塗布型ＳｉＯ₂により接合されていることを特
徴とするものである。

【００１３】また、保護基板が磁性材料よりなることを
特徴とするものである。さらに、磁気ヘッド素子が磁気
抵抗効果素子であることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】ＭＲ素子等の磁気ヘッド素子が形成される基板
上に、この磁気ヘッド素子を挟み込むように保護基板を
接合してなる薄膜磁気ヘッドでは、記録媒体対接面に臨
むこれら一対の保護基板の距離が磁気ギャップ長にな
る。本発明では、このような薄膜磁気ヘッドの保護基板
の接合を、塗布型ＳｉＯ₂によって行う。

【００１５】塗布型ＳｉＯ₂による接合では、加熱圧着
の際の加熱温度が２５０℃程度とされ、ガラス溶着法の
ように高温にする必要がない。したがって、例えばＭＲ
感磁部等の磁気ヘッド素子の熱劣化を生じることなく、
シールド磁性体とが接合される。

【００１６】また、塗布型ＳｉＯ₂は、樹脂接着法で用
いる樹脂に比べて揮発性有機物の含有量が少なく、且つ
熱膨張係数が小さいため、加熱圧着時の体積変動が小さ
い。したがって、接合距離の精密性が高く、接合層の厚
さを０．２〜０．１μｍ程度までの薄厚化ができる。

【００１７】さらに、塗布型ＳｉＯ₂によって形成され
る接合層は、ＳｉＯ₂を主成分とすることから強度が高
く、円筒研削加工，記録媒体の摺動によって変形するこ
とがなく、その形状が精密に維持される。

【００１８】したがって、このような塗布型ＳｉＯ₂に
よって保護基板を接合すれば、サブミクロンオーダの狭
小な磁気ギャップが精密な形状で形成され、短波長域に
おいて良好な記録再生特性を発揮する薄膜磁気ヘッドが
獲得されることになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について、本発
明をＭＲヘッドに採用した場合を例にして説明する。

【００２０】本実施例の薄膜磁気ヘッドは、図１に示す
ように、ＭＲ感磁部１と、このＭＲ感磁部１に所要の向
きの磁界状態を与えるバイアス導体２からなるＭＲ素子
３を、磁性フェライトからなるベース基板４上に積層形
成してなるものである。

【００２１】ＭＲ感磁部１は、長方形パターンとして上
記ベース基板４上に下部絶縁膜５を介して形成され、そ
の一端縁は上記記録媒体対接面Ａに臨むようになってい
る。なお、ＭＲ薄膜は、例えばパーマロイ等の軟磁性体
薄膜から構成される。

【００２２】上記バイアス導体２は、やはり長方形状の
細長い配線パターンとして形成され、上記ＭＲ感磁部１
上に積層されている。そして、このバイアス導体２の両
端部には、該バイアス導体２に直流電源からのバイアス
電流を通電するためのバイアス電極６がそれぞれ積層さ
れている。したがって、このバイアス電極より供給され
る直流電流は配線パターンの長手方向であるトラック幅
方向に流れる。これにより、記録媒体対接面と直交する
方向にバイアス磁界が上記ＭＲ感磁部１に印加される。
なお、このバイアス導体２はＣｕ，Ｍｏ等により構成さ
れ、バイアス導体２の両端部に積層されるバイアス電極
６はＣｕ，Ａｕ等により構成されている。

【００２３】そして、このようなＭＲ感磁部１とバイア
ス導体２よりなるＭＲ素子３上には、さらに上部絶縁膜
７及び接合層８を介して磁性フェライト等よりなる上部
シールド磁性体９が上記記録媒体対向面Ａに対して略直
交する方向に延在して設けられている。

【００２４】この薄膜磁気ヘッドでは、上記磁性フェラ
イト等よりなるベース基板４が下部シールド磁性体とし
て機能し、このベース基板４と上記上部シールド磁性体
９とによってＭＲ素子３が挟み込まれた両シールド構成
となされている。これにより分解能が改善され、短波長
域における再生特性が向上するようになっている。

【００２５】以上のような両シールド構成の薄膜磁気ヘ
ッドでは、記録媒体対接面Ａに臨むベース基板４と上部
シールド磁性体９の間が、すなわち磁気ギャップＧにな
る。したがって、この磁気ギャップＧのギャップ長は、
記録媒体対接面Ａに臨む下部絶縁膜５，ＭＲ感磁部１，
バイアス導体２，上部絶縁膜７及び接合層８の厚さによ
って決まることになる。

【００２６】本実施例では、この磁気ギャップＧを決定
する層のうち、接合層８を薄厚化し、狭小な磁気ギャッ
プＧを精密な形状で形成するために、接合層８を塗布型
ＳｉＯ₂で形成することとする。すなわち、この接合層
８は、ＭＲ素子３と上部シールド磁性体９を接合する際
に形成されるものである。本実施例では、この接合の際
の接合剤として塗布型ＳｉＯ₂を用いる。

【００２７】塗布型ＳｉＯ₂による接合を以下に説明す
る。

【００２８】塗布型ＳｉＯ₂による接合を行うには、そ
れに先立って、まずベース基板４上に下部絶縁膜５，Ｍ
Ｒ感磁部１，バイアス導体２，バイアス電極６，上部絶
縁膜７を形成しておく必要がある。そこで、先ず、これ
ら各要素の形成を説明する。なお、ここでは、多数のヘ
ッドを一度に作製するために、ベース基板上にヘッド素
子３を多数形成してウェハ形成する場合を例にする。

【００２９】すなわち、磁性フェライト等よりなるベー
ス基板上に、ＳｉＯ₂等の絶縁材料をスパッタ法によっ
て被着し、下部絶縁膜を成膜する。なお、ここでは、下
部磁性膜の膜厚は、０．１μｍとした。

【００３０】次に、この下部絶縁膜上に、磁気抵抗効果
を有するＮｉ−Ｆｅ等のＭＲ磁性薄膜を真空蒸着法等に
より成膜し、続いてＭｏ等よりなるバイアス導体膜をス
パッタ法等により成膜する。ここでは、ＭＲ磁性膜の膜
厚は３５ｎｍ、バイアス導体膜の膜厚は５０ｎｍとし
た。

【００３１】そして、これらＭＲ磁性膜，バイアス導体
膜を、フォトリソグラフィーと称される高精度パターン
形成技術とイオンミリング等のエッチング技術を併用す
ることでパターニングする。あるいは、膜厚が薄い場合
には、リフトオフ技術によってパターニングするように
しても良い。

【００３２】その結果、平面形状が長方形パターンをな
し、その一端縁が磁気記録媒体対接面に臨むＭＲ感磁部
１とバイアス導体２が形成される。

【００３３】次に、これらＭＲ感磁部１，バイアス導体
２が形成された上に、Ｃｕ，Ａｕ等よりなる導体膜をス
パッタ法等によって成膜する。そして、フォトリソグラ
フィーとイオンミリングを併用するか、あるいはリフト
オフ技術によってパターニングする。その結果、前端部
がバイアス導体２の一端部に積層され、後端部がバック
側に延在されたバイアス電極６がバイアス導体２の両端
部に対応して形成される。ここでは、バイアス電極６の
膜厚は０．１μｍとした。

【００３４】そして、バイアス電極６が形成された上
に、ＳｉＯ₂等よりなる上部絶縁膜７をスパッタ法によ
って成膜することで、ベース基板上に複数のＭＲ素子が
形成されたヘッドウェハが完成する。

【００３５】以上のようにして形成されたＭＲ素子上に
上層シールド層を塗布型ＳｉＯ₂によって接合する。

【００３６】上層シールド層を接合するには、まず、図
２に示すように、複数のＭＲ素子３が形成されたヘッド
ウェハ１０を、カッティングマシーンによって１チップ
１１毎に切り出す。

【００３７】次に、図３に示すように、切り出されたヘ
ッドチップ１１のＭＲ素子３形成面と上部シールド磁性
体９の被接合面を突合せ、図４に示すように、バネ２１
の弾性力を利用する加圧治具２２によって、この突合せ
状態を固定する。なお、加圧治具としては、通常の接合
方法で用いられる加圧治具を用いて差し支えない。

【００３８】このようにして突合せ固定されたＭＲ素子
３形成面と上部シールド磁性体９の間には、ＭＲ素子３
形成面が段差を有していることから、隙間が空いてい
る。

【００３９】具体的には、上部絶縁膜７と下部絶縁膜５
のみしか積層されていない部分と、上部絶縁膜７，ＭＲ
感磁部１，バイアス導体２，バイアス電極６，下部絶縁
膜７が積層された部分とでは０．３μｍ程度の段差があ
り、上部絶縁膜７と下部絶縁膜５のみしか積層されてい
ない部分と上部シールド磁性体９の間には０．３μｍ以
上の隙間が生じていることになる。

【００４０】ヘッドチップ１１と上部シールド磁性体９
を接合するには、このＭＲ素子３形成面と上部シールド
磁性体９の被接合面との間に、ディスペンサ等を用いて
塗布型ＳｉＯ₂２３を充填し、加圧熱処理する。

【００４１】ここで塗布型ＳｉＯ₂とは、珪素化合物及
びガラス質形成剤をアルコールを主成分とする有機溶剤
に溶解したもので、スラリー状を呈している。この塗布
型ＳｉＯ₂を、上述のような狭い隙間に注入すると、毛
細管現象によってＳｉＯ₂がこの隙間に容易に充填され
る。そして、加熱圧着処理が施されることによって、有
機溶媒が揮発するとともにガラス質形成剤が溶融し、さ
らに除冷されることで加熱時の形状を維持して固化し接
合層８が形成される。

【００４２】以上のようにして塗布型ＳｉＯ₂によって
接合を行う場合、加熱温度は２５０℃程度とされ、ガラ
ス溶着法のように高温をかける必要がない。したがっ
て、ＭＲ感磁部の熱による特性劣化を生じることなく、
ヘッドチップ１１と上部シールド磁性体９とが接合され
る。

【００４３】また、塗布型ＳｉＯ₂は、樹脂接着法で用
いるエポキシ系の樹脂に比べて、揮発性有機物の含有量
が少なく、且つ熱膨張係数が６×１０^-7／℃と２桁程小
さいため、加熱圧着時の体積変動が小さい。したがっ
て、接合距離の精密性が高く、接合層８の厚さをＭＲ素
子形成面の段差やパターンの状態に異なるが概ね０．２
〜０．１μｍ程度にまで薄厚化できる。

【００４４】さらに、ＳｉＯ₂よりなる接合層８は、Ｓ
ｉＯ₂を主成分とすることから強度が高く、円筒研削加
工，記録媒体の摺動によって変形することなく、その形
状が精密に維持される。

【００４５】したがって、このような塗布型ＳｉＯによ
ってヘッドチップと上部シールド磁性体を接合すること
により、狭小であるとともに形状の精密な磁気ギャップ
が形成されることになる。なお、本実施例の膜厚構成の
場合では、以上のような塗布型ＳｉＯ₂による接合を採
用することにより、０．５μｍ程度の磁気ギャップＧが
形成された。

【００４６】なお、上記塗布型ＳｉＯ₂は、半導体の分
野において、不純物，拡散剤、段差平滑用塗布剤等とし
て用いられているものがいずれも使用可能であり、具体
的には東京応化社製の商品名ＯＣＤＴｙｐｅ２，ノン
ドープ型の商品名ＯＣＤＴｙｐｅ７あるいは日立化成
工業社製の商品名ＨＳＧ−２２０９シリーズ等が挙げら
れる。

【００４７】ＭＲ素子とシールド板の間に塗布型ＳｉＯ
₂を充填する方法としては、ディスペンサを用いる方法
に限らず、ＭＲ素子とシールド板の間に塗布型ＳｉＯ₂
を吹き付けて充填させるようにしても良いし、突き合わ
せ固定されたＭＲ素子とシールド板を塗布型ＳｉＯ₂中
に直接浸漬するようにしても良い。

【００４８】あるいは、ヘッドチップとシールド板を突
合せ固定する前に、予め、ヘッドチップの素子形成面，
シールド板の被接合面に塗布型ＳｉＯ₂をスプレー法や
滴下法によって塗布しておくようにしても構わない。

【００４９】また、加圧熱処理は、例えばＮ₂雰囲気
下、温度２５０℃，荷重４０ｋｇ，処理時間３０分の条
件で行えば良い。

【００５０】以上のようにして塗布型ＳｉＯ₂によって
上部シールド磁性体９が接合されたヘッドチップ１１を
図５に示す。

【００５１】薄膜磁気ヘッドを完成するには、さらに、
図６に示すように、このヘッドチップの記録媒体対接面
Ａを円筒研削またはならい研削することによってＲ形状
に加工し、さらにテープラップを施す。そして、図７に
示すように、電極端部６ａに例えばフレキシブルケーブ
ル１２を熱圧着，ワイヤーボンディング等によって接続
する。

【００５２】このようにして製造される薄膜磁気ヘッド
は、磁気ギャップＧが狭小であるとともに形状が精密で
あり、且つその形状が記録媒体の繰り返し摺動によって
変形することがないので、短波長域において良好な再生
特性が得られる。

【００５３】以上、本発明の一実施例を説明したが、本
発明はこれに限らず各種応用が可能である。例えば、Ｍ
Ｒ感磁部１の形成面となるベース基板４表面に塗布型Ｓ
ｉＯ ₂を塗布して平坦化し、ヘッド特性を向上させた
り、あるいは、インダクティブヘッドとの複合構造とす
る場合には巻線コイルを埋め込む絶縁層を形成するに際
してＣＶＤ法と併用しながら塗布型ＳｉＯ₂を用いるよ
うにしても良い。

【００５４】また、本発明は、シングルチャンネルタイ
プの薄膜磁気ヘッドに限らず、マルチチャンネルタイプ
にも適用可能であり、この場合にも同様の効果を発揮す
る。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では、ＭＲ素子等の磁気ヘッド素子が形成される基板
上に、この磁気ヘッド素子を挟み込むように保護基板を
接合してなる薄膜磁気ヘッドにおいて、保護基板が塗布
型ＳｉＯ₂により接合されているので、保護基板と磁気
ヘッド素子とが、磁気ヘッド素子の特性劣化を引き起こ
すことなく均一且つ短い接合距離で接合され、またこの
接合層が、円筒研削加工や記録媒体と摺動する際の摺動
熱によって変形することがなく、狭小な磁気ギャップが
精密な形状で形成できる。したがって、短波長域におい
て良好な記録再生特性を得ることができ、データレコー
ダのさらなる高密度化，高転送レート化への対応が可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した薄膜磁気ヘッドの一構成例を
示す概略断面図である。

【図２】薄膜磁気ヘッドの製造工程のうち、ヘッドチッ
プ切りだし工程を示す斜視図である。

【図３】ヘッドチップと上部シールド磁性体の突合せ工
程を示す斜視図である。

【図４】ヘッドチップと上部シールド磁性体の接合工程
を示す斜視図である。

【図５】上部シールド磁性体がヘッドチップに接合され
た様子を示す斜視図である。

【図６】ヘッドチップの記録媒体対接面形成工程を示す
斜視図である。

【図７】完成した薄膜磁気ヘッドの構成を示す斜視図で
ある。

【図８】両シールド型のＭＲヘッドの構成を示す模式図
である。

【図９】ヨーク型のＭＲヘッドの構成を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１・・・ＭＲ感磁部２・・・バイアス磁界用導体３・・・ＭＲ素子４・・・ベース基板５・・・下部絶縁膜６・・・バイアス電極７・・・上部絶縁膜８・・・接合層９・・・上部シールド磁性体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ヘッド素子が形成される基板上に、
この磁気ヘッド素子を挟み込むように保護基板を接合し
てなる薄膜磁気ヘッドにおいて、保護基板が塗布型ＳｉＯ₂により接合されていることを
特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】保護基板が磁性材料よりなることを特徴
とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】磁気ヘッド素子が磁気抵抗効果素子であ
ることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。