JPH0765316A

JPH0765316A - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH0765316A
Application number: JP1604794A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Hisamura; 達雄久村; Fusashige Tokutake; 房重徳竹; Akira Urai; 彰浦井; Junichi Honda; 順一本多; Hideaki Kojima; 秀明小島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【構成】積層型の磁気ヘッドにおいて、磁性コア膜
３，４として、磁性体膜１１が非磁性体膜１２を介して
積層され、且つ積層された磁性体膜１１同士が端部で相
互に静磁的結合した単位積層磁性体膜１３が、絶縁体膜
１４を介して積層された積層磁性体膜を用いる。【効果】ギャップデプス，トラック幅を狭小化した場
合でも、ギャップデプス方向に異方性を付与することで
ギャップデプスに対して垂直方向の透磁率μｘを高くで
き、高密度記録領域において良好な電磁変換特性を発揮
する磁気ヘッドが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる積層型の磁気
ヘッドに関し、特に電磁変換特性の改善に関する。

【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等の強磁性金属粉末を用いた，いわゆるメタルテー
プや強磁性金属材料を蒸着によりベースフィルム上に直
接被着した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
生にもち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。

【０００４】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。

【０００５】そこで従来、一対の非磁性基板により磁性
コア膜を挟み込んでなる磁気コア半体同士を前記磁性コ
ア膜の端面同士を対向させて突き合わせ、これら磁性コ
ア膜が突き合わされた界面に磁気ギャップが形成される
ようにした，いわゆる積層型磁気ヘッドが提案されてい
る。この積層型磁気ヘッドでは、磁性コア膜を挟み込む
基板が非磁性材料であることから、トラック幅が上記磁
性コア膜の膜厚によって決まる。したがって、この磁性
コア膜の膜厚を制御することでトラック幅を比較的容易
に狭小化することが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の磁気ヘッドにおいては磁性コア膜の膜面内での透
磁率が磁気ヘッドの性能に直接影響するため、磁気ヘッ
ドの電磁変換特性の向上を図る上では磁性コア膜面の磁
化状態の制御が極めて重要になる。

【０００７】磁気ヘッドの再生効率を改善するために
は、例えば第１１回日本応用磁気学会学術講演概要集４
ａＡ−４で報告されている磁路解析結果によれば、磁性
コア膜の膜面内でギャップデプスに平行方向の透磁率μ
ｙとギャップデプスに垂直方向の透磁率μｘがμｘ＞μ
ｙなる関係を満足させることが必要である。

【０００８】ここで、μｘ＞μｙなる関係を成立させる
には、ギャップデプス方向を磁化容易軸とすれば良い。

【０００９】しかし、高密度記録用の積層型ヘッドで
は、ギャップデプス，トラック幅がともに数十μｍ程度
と狭小とされている。このようにギャップデプス，トラ
ック幅が狭小な磁気ギャップにはギャップデプス方向を
磁化困難方向とする形状異方性がある。このため、磁化
がギャップデプス方向を向いたときの反磁界が非常に大
きくなる。

【００１０】したがって、異方性を磁化容易軸がギャッ
プデプスに平行となるように付与しても、その異方性が
比較的小さい場合には、形状異方性に磁区構造が大きく
影響を受け、結果的に磁化容易軸が図１３に示すように
ギャップデプスと垂直な方向に向いてしまう。このた
め、μｘ＞μｙなる関係は成立しない。なお、図１３
は、一対の磁気コア半体１２１，１２２によって閉磁路
を構成する磁気ヘッドのギャップ部分を拡大して示した
ものである。

【００１１】一方、ギャップデプス方向に付与する異方
性が比較的大きい場合には、図１４に示すように、形状
異方性の影響で生じた反磁界によって磁性コア膜面内に
磁気的エネルギーを最小とするような三角磁区１２３が
発生する。この場合、μｘ＞μｙなる関係は成立する
が、三角磁区はこのように膜面内で磁束の流れが閉じる
ような還流化した磁区構造であり、実質的なμｘの向上
には繋がらない。また、磁化困難方向の透磁率は異方性
の大きさに反比例するので、あまり大きな異方性を付与
すると、μｘそのものが小さな値になってしまう。

【００１２】このようにギャップデプス，トラック幅が
狭小な積層型磁気ヘッドでは、単にギャップデプス方向
が磁化容易軸となるように異方性を付与しても再生効率
を十分向上させることができず、高周波数領域における
電磁変換特性の改善が困難なのが実情である。

【００１３】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、ギャップデプス，トラッ
ク幅を狭小化した場合でも、ギャップデプスに対して垂
直方向の透磁率μｘを高くでき、高周波数領域において
良好な電磁変換特性が得られる磁気ヘッドを提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【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、本発明の磁気ヘッドは一対の非磁性基板により
磁性コア膜を挟み込んでなる磁気コア半体同士が前記磁
性コア膜の端面同士を対向させて突き合わされ、これら
磁性コア膜が突き合わされた界面に磁気ギャップが構成
されてなる磁気ヘッドにおいて、上記磁性コア膜は、磁
性体膜が非磁性体膜を介して複数積層され、且つ積層さ
れた磁性体膜同士が端部で相互に静磁的結合した単位積
層磁性体膜が、絶縁体膜を介して複数積層された積層磁
性体膜であることを特徴とするものである。

【００１５】また、磁性体膜は、（Ｆｅ_aＲｕ_bＧａ_c
Ｓｉ_d）_xＮ_yＯ_zＣ_w（但し、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｘ，
ｙ，ｚ，ｗは、各元素の比率を原子％で表すものであ
る）なる組成式で表され、その組成範囲が、６８≦ａ≦９００．１≦ｂ≦１００．１≦ｃ≦１５１０≦ｄ≦２５８０≦ｘ≦１０００≦ｙ≦２００≦ｚ≦２００≦ｗ≦２０ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１００である合金よりなることを特徴とするものである。

【００１６】さらに、磁性体膜の膜厚が０．１〜１．０
μｍであることを特徴とするものである。さらに、非磁
性体膜の膜厚が１〜２０ｎｍであることを特徴とするも
のである。さらに、磁性体膜は非晶質磁性材料よりな
り、磁性体膜同士の静磁結合が４００℃以上の温度にお
いても維持されることを特徴とするものである。

【００１７】さらに、非晶質磁性体膜は、Ｃｏを主成分
とし、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｈｆの中
から選ばれる少なくとも一種の元素を含む非晶質磁性材
料よりなることを特徴とするものである。さらに、非磁
性体膜は、Ｐｔよりなることを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】本発明の磁気ヘッドは、一対の非磁性基板によ
り磁性コア膜を挟み込んでなる磁気コア半体同士が前記
磁性コア膜の端面同士を対向させて突き合わされ、これ
ら磁性コア膜が突き合わされた界面に磁気ギャップが構
成されてなり、特に上記磁性コア膜が、磁性体膜が非磁
性体膜を介して積層され、且つ積層された磁性体膜同士
が端部で相互に静磁的結合した単位積層磁性体膜が、絶
縁体膜を介して積層された積層磁性体膜構成とされてい
る。

【００１９】磁性コア膜にこのような単位積層磁性体膜
を用いると、ギャップデプス方向の異方性を付与したと
きにギャップデプスに対して垂直方向の透磁率μｘが大
幅に向上するようになる。これは、以下の理由による。

【００２０】すなわち、磁性体膜が非磁性体膜を介して
複数積層され、且つ磁性体膜同士がその端部で互いに静
磁結合した単位積層磁性膜では、ある方向に異方性を付
与したときに、隣合う磁性体膜同士の磁化方向が反平行
関係になる。これにより、磁気的エネルギーが減少する
ので、単層の磁性体膜に異方性を付与したときに静磁エ
ネルギーが増大し、これを最小とするために生じる三角
磁区が発生することがない。したがって、三角磁区が生
じて膜面内での磁束が還流化するといったことがなく、
付与された異方性を反映して、それと垂直な方向に高い
透磁率が得られる。

【００２１】このため、このような単位磁性体膜を用い
る上記磁気ヘッドでは、ギャップデプス方向に異方性を
付与することにより、透磁率μｘが効率良く向上し、μ
ｘ＞μｙの関係が満たされる。また、上記磁気ヘッドで
は、単位積層磁性体膜がさらに絶縁体膜を介して複数層
積層されており、これによって高周波数領域における渦
電流損失が抑えられる。これら両作用により、高周波数
領域で極めて良好な電磁変換特性を発揮する。

【００２２】なお、このような構成の磁気ヘッドにおい
て、磁性体膜として所定の組成範囲の（Ｆｅ_aＲｕ_bＧ
ａ_cＳｉ_d）_xＮ_yＯ_zＣ_w磁性材料膜やＣｏを主成分
とする非晶質磁性材料膜を用いると、これら合金膜は良
好な軟磁気特性を有するとともに耐熱性，耐摩耗性に優
れるので、ガラス融着等の熱処理工程に際する磁気特性
の劣化も最小限に抑えられる。また、偏摩耗と称され
る，磁性コア膜が非磁性基板に比べて大きく摩耗すると
いった現象が抑えられ、電磁変換特性がより一層改善さ
れる。

【００２３】また、さらに、非磁性体膜としてＰｔ膜を
用いると、Ｐｔ膜は、例えばガラス融着工程時の熱処理
に際して磁性体膜中へ拡散し難いので、この工程で非磁
性体膜が磁性体膜中へ拡散して静磁結合が破壊されてし
まうといった可能性が極めて低い。したがって、接合方
法にガラス融着を用いる場合に非常に有利になる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００２５】本発明が適用される磁気ヘッドはいわゆる
積層型ヘッドであり、本実施例の磁気ヘッドは特に図１
に示す構成とされている。

【００２６】すなわち、本実施例の磁気ヘッドは、図１
に示すように、閉磁路を構成する一対の磁気コア半体
１，２が突き合わされて接合一体化され、その突合せ面
間に記録再生ギャップとして動作する磁気ギャップｇを
形成してなっている。

【００２７】これら一対の磁気コア半体１，２は、磁性
コア膜３，４と、この磁性コア膜３，４を厚み方向より
挟み込む非磁性材料よりなる非磁性基板５，６とからな
る。

【００２８】これら一対の磁気コア半体１，２は、互い
の突合せ面に露出する磁性コア膜３，４の端面同士が突
き合わされることによって上記磁気ギャップｇが構成さ
れている。上記磁気ギャップｇのトラック幅Ｔｗは、前
記基板５，６が非磁性体であることから、上記磁性コア
膜３，４の膜厚によって規制される。

【００２９】また、上記磁気コア半体１，２の突合せ面
には、当該磁気ギャップｇのデプスＤｐを規制するとと
もにコイルを巻くための巻線窓７が形成されている。す
なわち、上記巻線窓７は、磁気コア半体１，２の突合せ
面の中途部で平面略矩形状の孔としてコア厚方向に貫通
して形成されている。

【００３０】そして、本実施例の磁気ヘッドでは、図２
に示すように上記磁性コア膜３，４が、比較的膜厚の薄
い磁性体膜１１が非磁性体膜１２を介して何層にも積層
され、且つ磁性体膜１１同士が端部で相互に静磁結合し
た単位積層磁性膜１３が、さらに比較的膜厚の厚い絶縁
体膜１４を介して何層にも積層された積層磁性膜とされ
ている。なお、図２は、上記磁気ヘッドを磁気記録媒体
摺動面Ｓ側から見たときの磁気ギャップ部分を拡大して
示すものである。

【００３１】まず、磁性コア膜３，４に、複数の磁性体
膜１１が非磁性体膜１２を介して複数層積層され、且つ
磁性体膜１１同士が端部で相互に静磁結合した単位積層
磁性膜１３を用いるのは、トラック幅Ｔｗ，ギャップデ
プスＤｐの狭小化を図った場合でも、ギャップデプス方
向に異方性を付与することでギャップデプスに対して垂
直方向の透磁率μｘを高くできるようにし、高周波数領
域で良好な電磁変換特性を獲得するためである。

【００３２】すなわち、このような積層型磁気ヘッドで
は、磁性コア膜にギャップデプス方向に磁化容易軸を持
たせることでギャップデプスに対して垂直方向の透磁率
μｘが高くなり、電磁変換特性が向上する。

【００３３】図３（ａ）に、単層の磁性体膜１０３のギ
ャップデプス方向に異方性を付与し、この方向での反磁
界を考慮しない場合の磁区構造を模式的に示す。なお、
図中、短軸方向がギャップデプス方向に相当し、矢印は
磁化の向きである。

【００３４】しかし、トラック幅Ｔｗ，ギャップデプス
Ｄｐを狭小化した磁性コア膜は、ギャップデプス方向を
磁化困難方向にするような形状異方性があり、ギャップ
デプス方向に異方性を付与すると非常に大きな反磁界が
生じる。このため、図３（ａ）のような理想的な磁区構
造はとれず、付与する異方性が比較的大きな場合には、
図３（ｂ）に示すように、磁気的エネルギーを最小とす
るために三角磁区１０５が発生して膜面内で磁束の還流
化が生じる。このため実質的な透磁率μｘを向上させる
ことができない。

【００３５】また、ギャップデプス方向に付与する異方
性が比較的小さな場合には、磁区構造が、形状異方性の
影響を受け、図３（ｃ）に示すように、磁化容易方向が
ギャップデプスと垂直な方向に向いてしまい、透磁率μ
ｘを向上させることができない。

【００３６】一方、磁性コア膜を、図３（ｄ）に示すよ
うに、磁性体膜１０５が非磁性体膜１０４を介して複数
層積層された構成とすると、ギャップデプス方向に異方
性を付与したときに上層の磁性体膜１０３と下層の磁性
体膜１０３とが膜端部で相互に静磁結合し、それぞれの
磁化方向が反平行関係になる。これにより、磁気的エネ
ルギーが減少して三角磁区が消失し、理想的な磁区構造
が実現する。

【００３７】したがって、このような積層磁性体膜を磁
性コア膜３，４とする本実施例の磁気ヘッドでは、ギャ
ップデプス方向に異方性を付与すると、たとえトラック
幅Ｔｗ，ギャップデプスＤｐが数十μｍ程度であったと
しても、付与した異方性を反映して透磁率μｘが向上し
てμｘ＞μｙなる関係が満たされ、高周波数領域の電磁
変換特性が大幅に改善されることになる。

【００３８】上記単位積層磁性膜１３を構成する磁性体
膜１１としては、通常の積層型磁気ヘッドにおいて磁性
コア膜として用いられている軟磁気特性に優れた強磁性
合金材料であればいずれでもよく、結晶質，非晶質であ
るかを問わない。

【００３９】結晶質磁性材料としては、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ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−Ｓｉ−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、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉ
ｒ，Ｒｅ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｈｆ，Ｖ等のうち少なく
とも一種を添加したものであってもよい。

【００４０】特に、Ｆｅ−Ｒｕ−Ｇａ−Ｓｉ系合金に
Ｎ，Ｏ，Ｃを含有させることで結晶粒を微細化した磁性
体膜、すなわち（Ｆｅ_aＲｕ_bＧａ_cＳｉ_d）_xＮ_yＯ
_zＣ_w（但し、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｘ，ｙ，ｚ，ｗは、各
元素の比率を原子％で表すものである）なる組成式で表
され、その組成範囲が、６８≦ａ≦９００．１≦ｂ≦１００．１≦ｃ≦１５１０≦ｄ≦２５８０≦ｘ≦１０００≦ｙ≦２００≦ｚ≦２００≦ｗ≦２０ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１００なる磁性体膜は、透磁率，保磁力がヘッドのコア材とし
て適当であり、高い飽和磁束密度を有する。しかも、耐
蝕性，耐摩耗性，熱安定性にも優れるのでガラス融着に
よる接合工程後にも良好な磁気特性が維持できる。さら
に偏摩耗と称される，媒体摺動によって磁性コア膜が非
磁性基板に比べて大きく摩耗する現象も抑えられ、より
一層の電磁変換特性の改善を実現する。

【００４１】ここで、Ｆｅ，Ｒｕ，Ｇａ，Ｓｉの組成
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の範囲は、磁気特性の観点から設定
されたものであり、この範囲を外れると飽和磁束密度や
透磁率を高い値とすることが難しい。なお、前記組成の
うちＦｅの１５原子％までをＣｏあるいはＮｉで置換し
ても良く、さらには、Ｇａ及びＳｉの合計量の６原子％
までをＴｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｒ
ａ，Ｗ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｒｅ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｈｆ，
Ｙ，Ｂ，Ｉｎの一種以上で置換してもよい。

【００４２】窒素や酸素、炭素の割合（ｙ，ｚ，ｗ）は
軟磁気特性の観点から決められたもので、これらの割合
があまり多くなりすぎると（２０原子％を越えると）、
低保磁力，高透磁率を維持することが難しくなる。

【００４３】磁性体膜１１としては、これら結晶質磁性
材料に限らず、強磁性非晶質金属合金、いわゆるアモル
ファス合金も使用される。アモルファス合金は、結晶磁
気異方性がなく、結晶質磁性材料に比べて、高透磁率を
得やすい。アモルファス合金としては、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Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏを
主成分としてＡｌ，Ｇｅ，Ｂｅ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｐｄ，Ｔ
ａ，Ｐｄ，Ｔａ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，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が挙げられる。

【００４４】特に、Ｃｏ_aＺｒ_bＮｂ_cＴａ_d（但し、
ａ，ｂ，ｃ，ｄは各元素の比率を原子％で表す）なる組
成式で表され、その組成範囲が、６８≦ａ≦９００≦ｂ≦１００≦ｃ≦２００≦ｄ≦１０ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００なるアモルファス合金は、軟磁気特性に優れている。

【００４５】また、このような組成のＣｏＺｒＮｂＴａ
アモルファス合金のうち、さらに組成範囲が、７９≦ａ≦８３２≦ｂ≦６１０≦ｃ≦１４１≦ｄ≦５ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００なるアモルファス合金は、耐熱性，耐摩耗性に優れ、ガ
ラス融着工程時の５００〜６００℃の熱処理後にも軟磁
気特性が維持できる。また、磁性コア膜が非磁性基板に
比べて大きく摩耗する偏摩耗が抑えられ、ＶＴＲ（ビデ
オテープレコーダ）のデジタル化やＨｉｇｈ−Ｄｅｆｉ
ｎｉｔｉｏｎ等に伴った媒体の高速摺動化にも十分対応
可能なヘッドを実現できる。

【００４６】一方、以上のような材料よりなる磁性体膜
１１の間に介在させる非磁性体膜１２としては、Ｃｒの
他、Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｕ等の非磁性金属、ＳｉＯ₂，Ｚｒ
Ｏ₂，Ｔａ₂Ｏ₅等の酸化膜、Ｓｉ₃Ｎ₄，ＴａＮ，Ｔ
ｉＮ等の窒化膜等が挙げられる。中でもＰｔ膜は、４０
０℃以上の温度によっても磁性体膜中へ拡散しないこと
から、例えばガラス融着工程で非磁性体膜が磁性体膜中
へ拡散して静磁結合が破壊されてしまうといった可能性
が極めて低く、接合方法にガラス融着を用いる場合に有
利である。

【００４７】これら磁性体膜１１，非磁性体膜１２の形
成には、ガス中蒸着法，クラスターイオンビーム法，ス
パッタ法等の真空薄膜形成法が用いられ、特に膜密着性
の観点からスパッタ法による膜形成が適当である。スパ
ッタ法としては、二極平行平板型や対向ターゲット型、
直流タイプや高周波タイプ、又はこれらにバイアス方式
を組み合わせたスパッタ法等が挙げられる。

【００４８】スパッタ法を用いる場合、磁性体膜１１，
非磁性体膜１２は、例えばアルゴンガスをスパッタガス
として別々のスパッタ装置あるいは同一のスパッタ装置
内でそれぞれの条件で交互に連続して成膜される。ここ
で、いずれの膜の成膜に際してもアルゴンガス導入前の
スパッタ装置内の真空度は、酸素，窒素や不純物の残存
が単位積層磁性膜の特性に影響するのを防止するために
１０^-4Ｐａ以上の高真空にすることが好ましい。

【００４９】ここで、以上のような材料よりなる磁性体
膜１１，非磁性体膜１２で、複数の磁性体膜１１同士の
端部が相互に静磁結合した単位積層磁性膜１３を実現す
るには、磁性体膜１１と非磁性体膜１２の厚みの設定が
重要である。

【００５０】磁性体膜１１が厚過ぎる場合には、その膜
端の面積が大きくなるため端部での静磁結合が弱まる。
また逆に薄すぎる場合には磁性コア膜の総膜厚に占める
磁性体膜の割合が相対的に減少し、磁性コア膜３，４の
実質上の磁気特性が低下する。このような観点から、磁
性体膜１１の厚みは、０．１〜１．０μｍ、より好まし
くは０．１〜０．５μｍの範囲とすることが良い。

【００５１】一方、非磁性体膜１２が厚すぎる場合に
は、非磁性体膜１２を挟んで上下に配された磁性体膜１
１間の距離が離れ、静磁結合が弱まる。また、薄すぎる
場合には上下の磁性体膜１１を完全に分断することがで
きず、単位積層磁性膜１３が単層に近い構造となってし
まい、意味がない。したがって、非磁性体膜１２の厚み
は１〜２０ｎｍの範囲とするとが好ましい。

【００５２】そして、磁性コア膜１３は、このように磁
性体膜１１と非磁性体膜１２よりなる単位積層磁性膜１
３がＳｉＯ₂等からなる比較的膜厚の厚い絶縁体膜１４
を介して何層にも積層された積層膜とされている。これ
により高周波数領域での渦電流損失が低減し、電磁変換
特性がより一層向上することになる。

【００５３】次に、前述した図１に示す磁気ヘッドを製
造する方法について、以下工程順に従って図面を参照し
ながら説明する。

【００５４】先ず、上記磁気ヘッドを作製するには、図
４に示すように、長方形状の複数の非磁性基板３１を用
意し、この非磁性基板３１の両主面を鏡面加工する。

【００５５】次に、上記非磁性基板３１に鏡面加工した
一主面全面に、スパッタ法等の真空薄膜形成法によって
磁性体膜，非磁性体膜を交互に繰り返し成膜することで
単位積層磁性膜を形成する。そして、さらにその上に絶
縁体膜を成膜した後，同様に単位積層磁性膜を形成する
といった成膜工程を交互に繰り返し、磁性コア膜３２を
形成する。

【００５６】次いで、この磁性コア膜３２が形成された
複数の非磁性基板３１を、図５に示すように非磁性基板
３１と磁気コア膜３２とが交互に並列するように重ね合
わせて接合一体化し、基板ブロック３３作製する。

【００５７】次に、この基板ブロック３３を図中Ａ−Ａ
線，Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線で示すように上記磁性コア膜３
２の略直交方向に切断し、図６に示す磁気コア半体ブロ
ック３４を作製する。

【００５８】そして、この磁気コア半体ブロック３４の
磁気ギャップｇ形成面となる面，すなわち突合せ面にコ
イルを巻回するための巻線溝３６を、磁気コア半体ブロ
ック３４全体に亘って形成する。

【００５９】この巻線溝を形成した磁気コア半体ブロッ
ク３４の突合せ面を鏡面仕上げした後、図７に示すよう
に、同様にして形成された他の磁気コア半体ブロック３
４と、突合せ接合一体化する。なお、突合せに際して
は、それぞれの磁気コア半体ブロック３４の磁性コア膜
３２同士の端面が精密に重なるように位置合わせする。
この結果、突き合わされた磁性コア膜の間に磁気ギャッ
プｇが形成される。

【００６０】次いで、図８に示すように、これら接合さ
れた磁気コアブロック３５に対し、磁気記録媒体との当
たりを確保するための円筒研磨を施して磁気記録媒体摺
動面Ｓを形成し、図中Ｄ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線で示す位置
でスライスする。この結果、図１に示すような、複数の
磁性体膜同士が端部で相互に静磁結合した単位積層磁性
膜が絶縁体膜を介して複数積層された積層磁性膜を磁性
コア膜とする，磁気ヘッドが完成する。

【００６１】なお、以上の製造工程において、各部材の
接合には、従来公知の接合方法を用いてよく、例示する
ならば、接合面に金属層を形成し、該金属層の熱拡散に
より部材同士を接合する低温熱拡散接合法や、接合面に
融着ガラスを配し、該融着ガラスの熱融着によって部材
同士を接合するボンディングガラス等による接合方法が
挙げられる。

【００６２】磁性コア膜に用いる磁性体膜の検討次に、実際に上記構造の磁気ヘッドを、磁性コア膜の構
成を変化させて５種類（ヘッド１〜ヘッド５）作製し、
再生出力を調べた。

【００６３】なお、ヘッド１では、磁性体膜が膜厚３６
６ｎｍのＣｏＺｒＰｄＭｏアモルファス膜、非磁性体膜
が膜厚１０ｎｍのＣｒ膜、絶縁体膜が膜厚２００ｎｍの
ＳｉＯ₂膜である。単位積層磁性膜はこの磁性体膜８層
が非磁性体膜７層を介して積層されて構成され、総膜厚
が３μｍである。磁性コア膜全体は、この単位積層磁性
膜５層が絶縁体膜４層を介して積層され、総膜厚が１
５．８μｍである。

【００６４】ヘッド２は、非磁性体膜が膜厚１０ｎｍの
ＳｉＯ₂膜であること以外はヘッド１と同様の構成であ
る。

【００６５】ヘッド３では、磁性体膜が膜厚３６６ｎｍ
のＦｅＲｕＧａＳｉ合金膜、非磁性体膜が膜厚１０ｎｍ
のＳｉＯ₂膜、絶縁体膜が膜厚２００ｎｍのＳｉＯ₂膜
である。単位積層磁性膜はこの磁性体膜８層が非磁性体
膜７層を介して積層されて構成され、総膜厚が３μｍで
ある。磁性コア膜全体は、この単位積層磁性膜５層が絶
縁体膜４層を介して積層され、総膜厚が１５．８μｍで
ある。

【００６６】ヘッド４は、非磁性体膜が膜厚１０ｎｍの
Ｐｔ膜であること以外はヘッド３と同様の構成である。

【００６７】ヘッド５では、磁性体膜が膜厚２４１ｎｍ
のＣｏＺｒＮｂＴａアモルファス膜、非磁性体膜が膜厚
１０ｎｍのＳｉＯ₂膜、絶縁体膜が膜厚２００ｎｍのＳ
ｉＯ ₂膜である。単位積層磁性膜はこの磁性体膜８層が
非磁性体膜７層を介して積層されて構成され、総膜厚が
２μｍである。磁性コア膜全体は、この単位積層磁性膜
９層が絶縁体膜８層を介して積層され、総膜厚が１９．
６μｍである。

【００６８】なお、磁性コア膜を構成する各膜は、スパ
ッタ法によって成膜した。成膜条件を以下に示す。

【００６９】ＣｏＺｒＰｄＭｏアモルファス膜スパッタ方式：ＤＣマグネトロンスパッタターゲット：Ｃｏ₇₇Ｚｒ₁₁Ｍｏ₈Ｐｄ₄（但し、添字は
各元素の比率を原子％で表す）導入ガス：アルゴンアルゴンガス圧：０．４Ｐａ電力密度：５．０Ｗ／ｃｍ² 電極間距離：６０ｍｍ

【００７０】ＦｅＲｕＧａＳｉ合金膜スパッタ方式：ＤＣマグネトロンスパッタターゲット：Ｆｅ₇₆Ｒｕ₄Ｇａ₆Ｓｉ₁₄ 導入ガス：Ａｒ＋Ｏ₂（Ｏ₂分圧１０％）スパッタガス圧：０．５Ｐａ電力密度：５．０Ｗ／ｃｍ² 電極間距離：６０ｍｍ

【００７１】ＣｏＺｒＮｂＴａアモルファス膜スパッタ方式：ＤＣマグネトロンスパッタターゲット：Ｃｏ₈₁Ｚｒ₄Ｎｂ₁₂Ｔａ₃ 導入ガス：アルゴンスパッタガス圧：０．４Ｐａ電力密度：５．０Ｗ／ｃｍ² 電極間距離：６０ｍｍ

【００７２】Ｃｒ膜スパッタ方式：高周波スパッタターゲット：Ｃｒ導入ガス：アルゴンアルゴンガス圧：０．４Ｐａ電力密度：１．０Ｗ／ｃｍ² 電極間距離：６０ｍｍ

【００７３】ＳｉＯ₂膜スパッタ方式：高周波スパッタターゲット：ＳｉＯ₂ 導入ガス：アルゴンアルゴンガス圧：０．３Ｐａ電力密度：５．０Ｗ／ｃｍ² 電極間距離：６０ｍｍ

【００７４】また、各ヘッドの磁性コア膜には、ギャッ
プデプスと平行にＫｕ＝１００Ｊ／ｍ³の異方性を付与
した。

【００７５】そして、相対速度２０ｍ／秒で走行してい
る保磁力１４５０Ｏｅのメタルテープを用い、これら各
ヘッドの再生出力を測定した。表１に、それぞれのヘッ
ドについて、同一形状で非磁性体膜を有しない磁気ヘッ
ド（各ヘッドの比較ヘッド），すなわち、磁性コア膜が
単層の磁性体膜が絶縁体膜を介して複数層積層されただ
けの磁気ヘッドの再生出力をそれぞれ０ｄＢとして、従
来の磁気ヘッドと比較した結果を示す。

【００７６】

【表１】

【００７７】表１からわかるように、ヘッド１〜ヘッド
５はいずれも高い再生出力が得られ、とりわけ、高周波
数領域における再生出力が高いものとなっている。

【００７８】このことから、磁性コア膜を、磁性体膜が
非磁性体膜を介して複数層積層された単位積層磁性体膜
が、さらに絶縁体膜を介して複数積層された積層磁性膜
構成とすることは、ヘッドの電磁変換特性，特に高周波
数領域における電磁変換特性の向上を図る上で有効であ
ることがわかった。

【００７９】磁性コア膜に用いる非磁性体膜の検討以上のような単位積層磁性膜を用いる磁気ヘッドでは、
例えば接合方法にガラス融着を採用した場合には、その
処理熱によって非磁性体膜材料が磁性体膜中に拡散し、
磁性体膜の分断が破壊されたり磁性体膜の磁気特性が劣
化する可能が考えられる。そこで、ここでは、非磁性体
膜の熱安定性について検討した。

【００８０】まず、図９に示すような、モデル試料を作
製した。すなわち、磁性体膜１０６に相当するＣｏＺｒ
ＭｏＰｄ非晶質磁性体膜を非磁性体膜１０７に相当する
Ｃｒ膜あるいはＰｔ膜を中間膜として何層にも積層する
ことにより、非磁性基板１０８上に総膜厚約３μｍの積
層磁性膜１０９を形成し、機械加工により幅３０μｍの
短冊形状とすることで磁性コア膜試料を作製した。非磁
性体膜１０７がＣｒ膜である場合を磁性コア膜試料１，
非磁性体膜１０７がＰｔ膜である場合を磁性コア膜試料
２とする。なお、成膜は、ＤＣ二極スパッタ装置によっ
て行った。スパッタ条件を以下に示す。

【００８１】ＣｏＺｒＭｏＰｄ非晶質磁性体膜ターゲット：Ｃｏ₇₇Ｚｒ₁₁Ｍｏ₈Ｐｄ₄ 導入ガス：アルゴンアルゴンガス圧：０．４Ｐａ電力密度：５．０Ｗ／ｃｍ² 電極間距離：６０ｍｍ

【００８２】非磁性体膜ターゲット：Ｃｒ又はＰｔ導入ガス：アルゴンアルゴンガス圧：０．４Ｐａ電力密度：１．０Ｗ／ｃｍ² 電極間距離：６０ｍｍ

【００８３】そして、このようにして作製された磁性コ
ア膜試料の幅方向に３２０ｋＡ／ｍの磁場を加えた状態
で２３０℃、３０分保持の真空中熱処理を施した後、透
磁率を測定した。なお、透磁率は８の字コイル法により
試料の長手方向に対して測定した。また、比較として中
間膜を形成しないこと以外は同様にして形成された単層
のＣｏＺｒＭｏＰｄ非晶質磁性体膜についても、磁場を
加えた状態で２３０℃、３０分保持の真空熱処理を施し
た後、透磁率を測定した。

【００８４】

【表２】

【００８５】ここで、表２は非晶質磁性体膜の１層の厚
みを０．３７μｍに固定して８層構造とし、中間膜であ
る非磁性金属膜として厚みの異なるＣｒ、Ｐｔを用いた
場合の積層磁性体膜の透磁率を表したものである。表２
より、単層構造の磁性体膜に比べて中間膜を介した積層
磁性体膜は、高い透磁率を示し、また透磁率改善に対し
て中間膜として最適膜厚が存在することがわかる。

【００８６】

【表３】

【００８７】表３は中間膜の厚みをＣｒ，Ｐｔでそれぞ
れ９，１０ｎｍに固定し、積層磁性体膜１０９の総膜厚
が３μｍになるように非晶質磁性体膜の積層数と厚みを
変えて積層化したときの透磁率を表したもので、非晶質
磁性体膜の積層数が多くなるほど、言い換えれば非晶質
磁性体膜の厚みが薄くなるほど透磁率改善効果が増す結
果となった。

【００８８】図１０は厚さ０．３７μｍの非晶質磁性体
膜を、それぞれ厚さ〜１０ｎｍのＣｒ，Ｐｔを介して８
層構造とした２種類の積層磁性体膜について熱処理温度
を変えた場合の透磁率を示したものである。その結果、
Ｐｔ積層膜では４４０℃の熱処理においても高い透磁率
を維持することがわかる。

【００８９】磁性コア膜の絶縁体膜の検討ここでは、単位積層磁性膜間に絶縁体膜を介在させるこ
とによる効果を調べた。

【００９０】図１１に示すように、磁性体膜１０６の８
層を非磁性体膜１０７の７層を介して積層することによ
り、非磁性基板１０８上に総膜厚約３μｍの単位積層磁
性膜（８層構造）を形成した。そして、この単位積層磁
性膜１０９上に絶縁体膜１１０に相当する膜厚０．２μ
ｍのＳｉＯ₂膜を積層し、さらにこのＳｉＯ₂膜上に同
様の構成の単位積層磁性膜１０９を積層した後、同様に
０．２μｍのＳｉＯ2膜，３μｍの単位積層磁性膜を積
層して、いわゆる３層構造の層膜厚９．４μｍの磁性コ
ア膜試料（磁性コア膜試料３）を作製した。なお、磁性
体膜１０６，非磁性体膜１０７の成膜条件は、上述の磁
性コア膜試料と同様である。ＳｉＯ₂膜の成膜条件は以
下の通りである。

【００９１】ＳｉＯ₂膜スパッタ方式：高周波スパッタ電力密度：５．０Ｗ／ｃｍ² アルゴンガス圧：０．５Ｐａ電極間距離：６０ｍｍ

【００９２】図１２は透磁率の周波数特性を示したもの
で、Ａが３層構造の磁性コア膜試料３、Ｂが非磁性絶縁
体膜を介さない厚さ９μｍの積層磁性体膜（２４層構
造）の特性を表す。かかる図１２から明らかなように、
非磁性絶縁体膜の挿入により高周波特性の改善が認めら
れた。

【００９３】

【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、積層型の磁気ヘッドにおいて、磁性コア膜とし
て、磁性体膜が非磁性体膜を介して積層され、且つ積層
された磁性体膜同士が端部で相互に静磁的結合した単位
積層磁性体膜が、絶縁体膜を介して積層された積層磁性
体膜を用いるので、ギャップデプス，トラック幅を狭小
化した場合でも、ギャップデプス方向に異方性を付与す
ることでギャップデプスに対して垂直方向の透磁率μｘ
を高くできる。したがって、高密度記録領域において良
好な電磁変換特性を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した磁気ヘッドを示す概略斜視図
である。

【図２】上記磁気ヘッドの磁気ギャップ近傍を示す模式
図である。

【図３】図３（ａ）は膜の幅方向に磁化容易軸が付与さ
れ、この方向での反磁界を考慮しない場合の磁区構造を
示す模式図、図３（ｂ）は膜の幅方向に比較的大きな異
方性で磁化容易軸を付与した場合の磁区構造を示す模式
図、図３（ｃ）は膜の幅方向に比較的小さな異方性で磁
化容易軸を付与した場合の磁区構造を示す模式図、図３
（ｄ）は積層磁性体膜を中間膜を介して積層した場合の
磁区構造を示す模式図である。

【図４】本発明の磁気ヘッドを製造する工程を順次示す
もので、非磁性基板に磁性コア膜を形成する工程を示す
斜視図である。

【図５】本発明の磁気ヘッドを製造する工程を順次示す
もので、磁性コア膜が形成された非磁性基板を接合する
工程を示す斜視図である。

【図６】本発明の磁気ヘッドを製造する工程を順次示す
もので、接合された基板ブロックを切断して磁気コア半
体ブロックを形成する工程を示す斜視図である。

【図７】本発明の磁気ヘッドを製造する工程を順次示す
もので、磁気コア半体ブロックに巻線窓を形成する工程
を示す斜視図である。

【図８】本発明の磁気ヘッドを製造する工程を順次示す
もので、磁気コアブロックを切断する工程を示す斜視図
である。

【図９】磁性体膜と非磁性体膜よりなる単位積層磁性体
膜の拡大断面図である。

【図１０】単位積層磁性体膜の熱処理温度と透磁率の関
係を示す特性図である。

【図１１】単位積層磁性体膜と絶縁体膜よりなる積層磁
性体膜の拡大断面図である。

【図１２】積層磁性体膜の周波数と透磁率の関係を示す
特性図である。

【図１３】従来の磁気ヘッドの磁気ギャップ部に小さい
異方性を付与したときの磁区構造を示す模式図である。

【図１４】従来の磁気ヘッドの磁気ギャップ部に大きい
異方性を付与したときの磁区構造を示す模式図である。

【符号の説明】

１，２磁気コア半体３，４磁性コア膜５，６非磁性基板７巻線窓１１磁性体膜１２非磁性体膜１３単位積層磁性膜１４絶縁体膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本多順一東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者小島秀明東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の非磁性基板により磁性コア膜を挟
み込んでなる磁気コア半体同士が前記磁性コア膜の端面
同士を対向させて突き合わされ、これら磁性コア膜が突
き合わされた界面に磁気ギャップが形成されてなる磁気
ヘッドにおいて、上記磁性コア膜は、磁性体膜が非磁性体膜を介して複数
積層され、且つ積層された磁性体膜同士が端部で相互に
静磁的結合した単位積層磁性体膜が、絶縁体膜を介して
複数積層された積層磁性体膜であることを特徴とする磁
気ヘッド。
【請求項２】磁性体膜は、（Ｆｅ_aＲｕ_bＧａ_cＳｉ
_d）_xＮ_yＯ_zＣ_w（但し、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｘ，ｙ，
ｚ，ｗは、各元素の比率を原子％で表すものである）な
る組成式で表され、その組成範囲が、６８≦ａ≦９００．１≦ｂ≦１００．１≦ｃ≦１５１０≦ｄ≦２５８０≦ｘ≦１０００≦ｙ≦２００≦ｚ≦２００≦ｗ≦２０ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１００である磁性材料よりなることを特徴とする請求項１記載
の磁気ヘッド。
【請求項３】磁性体膜の膜厚が０．１〜１．０μｍで
あることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項４】非磁性体膜の膜厚が１〜２０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項５】磁性体膜は非晶質磁性材料よりなり、磁
性体膜同士の静磁結合が４００℃以上の温度においても
維持されることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッ
ド。
【請求項６】非晶質磁性体膜は、Ｃｏを主成分とし、
Ｚｒ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｈｆの中から選
ばれる少なくとも一種の元素を含む非晶質磁性材料より
なることを特徴とする請求項５記載の磁気ヘッド。
【請求項７】非磁性体膜は、Ｐｔよりなることを特徴
とする請求項５又は請求項６記載の磁気ヘッド。