JPH09128718A - 磁気ヘッドとその製造法並びに磁気記録再生装置 - Google Patents

磁気ヘッドとその製造法並びに磁気記録再生装置

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JPH09128718A
JPH09128718A JP7287274A JP28727495A JPH09128718A JP H09128718 A JPH09128718 A JP H09128718A JP 7287274 A JP7287274 A JP 7287274A JP 28727495 A JP28727495 A JP 28727495A JP H09128718 A JPH09128718 A JP H09128718A
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magnetic head
film
stylus
recording medium
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Akio Kuroe
章郎 黒江
Akio Murata
明夫 村田
Kazuo Yokoyama
和夫 横山
Osamu Kusumoto
修 楠本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】記録密度及びデータ転送レートを大幅に向上せ
しめる新規な磁気記録再生装置を提供する。 【解決手段】磁気ヘッドが断面形状が階段上でかつ両端
に電極を有する導電性薄膜を有し、その上に形成した磁
性体とからなるスタイラス１６とスタイラスの周囲を取
り囲むよう配した励磁用導電性薄膜１５とを有し、磁気
記録媒体とスタイラスとを閉磁路を形成するよう構成し
た磁性ヨーク２６と、磁性ヨークの磁気記録媒体と相対
する面に対摩耗性の材料膜２９を構成し、カンチレバー
４の裏面上の電極８とアーム６上の電極７間に磁気ヘッ
ドと磁気記録媒体間の静電容量に応じた直流電圧を印加
することによってカンチレバーを撓ませ磁気ヘッドと相
対する磁気記録媒体との間隔を制御しながら、記録時に
は薄膜１５に信号電流を加えることによってスタイラス
１６の先端より磁界を発生させて磁気記録媒体を磁化
し、再生時には電極に高周波発信器を接続して磁気記録
媒体上の信号磁化から発生する磁界によるスタイラスの
磁気インピーダンスの変化を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録密度を大幅に
向上させる磁気ヘッド、その製造方法並びに記録再生装
置に関し、特に感度の良好なアクティブな磁気ヘッドを
製造し、それを用いて、磁気録媒体に信号を記録し再生
する磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁気記録再生装置に用いられてい
るほとんどの磁気記録方式は、リング型磁気ヘッドと長
手記録用磁気記録媒体に対して信号を記録再生するもの
であった。特にＶＴＲでは、１８００rmsで回転するシ
リンダー上に磁気ヘッドを登載し、ビテオテープ上を長
手方向に対して斜めに走査し記録再生するものである。
記録密度が大幅に向上し、使用される最短記録波長は、
VHSでは１．３２μm、８mmVTRでは０．７μm、DVCでは
０．４８８μmと次第に小さくなって来ている。記録面
積で表現すると、DVCでは情報の記録１ビットあたり
２．５μm2の面積を用いるまでになっている。
【０００３】また、導電性のスタイラスを使用して磁気
記録再生をすることが提案されている（特開平３−５２
１０２号公報、特開平３−５２１０２号公報など）。そ
れによると導電性スタイラスを導電性の磁気記録媒体の
表面に１０Åまで近ずけると、トンネル電流が流れ始
め、また、該スタイラスは上記磁気記録媒体上に磁化部
分が存在すると、そこから発生する磁束を横切ることに
よって、磁性体であるスタイラスが磁化され、磁気記録
媒体上の磁化より力を受けて変位する。そこで、磁気記
録媒体とスタイラスとの間隔を一定になるようトンネル
電流を一定に制御すると、その制御電圧が変化する。こ
れを検出することによって、磁気記録媒体上の信号磁化
の強さを検出できる。この方式によれば、記録密度を大
幅に向上できるものである。
【０００４】従来のスタイラスの製造方法としては次の
ようなものがあった。すなわち、タングステンワイヤー
等を電解エッチングすることによって先端を鋭くし、コ
バルトCo,鉄Fe,ニッケルNi系の強磁性合金を鍍金やスパ
ッタによって形成することが試みられている。その他、
フォトリソ技術を用いて窒素シリコンによりピラミッド
型の先端を形成し、その上に強磁性体を形成する方法が
試みられている。
【０００５】また、記録時には、磁性のスタイラスを信
号によって励磁して磁性スタイラスの先端に磁界を発生
させて磁気記録媒体を磁化し、再生時には、磁気記録媒
体上に記録した信号磁界から受ける力を、先端の一部に
磁性スタイラスが設けられたカンチレバーを振動させ、
カンチレバーの共振カーブがシフトすることによる共振
振幅を、レーザ光によって検出しすることによって、５
００Å径以下／ビットの高密度記録を達成しようとする
試みが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来技術
における記録密度の向上は、磁気テープとヘッドの改良
によって、極めて長期間かけて達成されてきた。即ち、
記録波長の短波長化と記録波長とトラック幅の積である
磁気記録媒体の利用面積を小さくすることによりそれを
追求することは、ヘッド／テープ系のＳＮ比を改良しな
がら進めなければならなかった。そのため、これ以上大
幅な記録密度の向上を急激に求めることは非常に困難で
ある。それにもかかわらず、更に、記録密度の向上が求
められている。
【０００７】そのため、これ以上、大幅な記録密度の増
加を達成するには、全く異なる新規な思想による記録再
生方式の提供が必要であった。上記方法では記録密度
は、大幅に向上できることが予想されるが、カンチレバ
ーの機械的共振の限界があり、高速のデータ転送レート
はカンチレバーの共振周波数で決定されるため、比較的
高くても３０kbps程度である。これでは、ハードディス
ク並の８０Mbpsを得るには不十分であった。
【０００８】一方、“日本応用磁気学会誌,18,PP493-49
8(1994)”で磁気センサーとして報告されているよう
に、わずかに負の磁歪のアモルファス線は円周方向に磁
気容易軸を有し、アモルファス線の両端に高周波電圧を
加えた時、その電圧は、アモルファスの抵抗分とアモル
ファス線に高周波電流を流すことによって円周方向に磁
束φが流れたために生じるdφ/dtの和で表現される。こ
のアモルファス線の長手方向に磁界を印加すると円周方
向の磁化が影響され、アモルファス線の両端のインピ−
ダンスが変り電圧が印加した磁界の強弱によって変化す
る。これによれば１０ＭＨｚ以上の信号磁界まで応答す
ることが予想される（以降磁気インピーダンス素子すな
わちＭＩ素子と呼ぶ）。
【０００９】そこで、上記のような導電性スタイラスや
磁性スタイラスの設けられているカンチレバーによる再
生方式やＭＩ素子に着眼したが、それはまだ磁気記録再
生装置にスタイラスを装着して適切に利用しうる装置は
開発されていなかった。またＭＩ素子を磁気記録再生用
スタイラスとして適切に利用し、また製造する方法が開
発されていなかった。したがって、上記方法では、記録
密度は大幅に向上できることが予想されるが、カンチレ
バーの機械的共振の限界のため、高速のデータ転送レー
トは比較的高くても３０kbps程度であり、ハードディス
ク並の８０Mbpsを得るには不十分である。更にデータ転
送レートを向上させるには、新規なアイディアを加える
必要があった。
【００１０】本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされ
たものであり、磁気記録再生装置に使用して大幅に記録
密度とデータ転送レートを向上させる新規な磁気ヘッド
及びその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
【００１１】また、更に上記従来の課題に鑑みてなされ
たもので、従来のような磁気テープ及び磁気ヘッドの組
み合わせを用いずに、新規な磁気ヘッド使用して大幅に
記録密度を増加させる磁気記録再生装置を提供すること
を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による磁気ヘッド
は、主として、両端に電極を有し断面が段状になるよう
に形成した導電性多層膜と該導電性多層膜上に形成した
磁性体とからなるスタイラスと該スタイラスの周囲を取
り囲むよう配した励磁用導電性薄膜とを有し、磁気記録
媒体と該スタイラスとを閉磁路を形成するよう構成した
磁性ヨークと、該磁性ヨークの磁気記録媒体と相対する
面に対摩耗性の材料膜を構成し、記録時には該励磁用導
電性薄膜に信号電流を加えることによって該スタイラス
の先端より磁界を発生せしめることにより磁気記録媒体
を磁化し、該再生時には該電極に高周波発信器を接続し
て磁気記録媒体上の信号磁化から発生する磁界によるス
タイラスの磁気インピーダンスの変化を検出することを
特徴とするものである。
【００１３】また、本発明による磁気ヘッド製造方法
は、主として、上記の目的を達成するため、基板上に第
１の軟磁性体膜を形成した後、絶縁膜を介して第２の軟
磁性膜を形成して耐摩耗性の材料膜を形成したブロック
を構成する工程、第１のマスクを用いてドライエッチン
グにより耐摩耗性膜に鑽孔する工程、この後所定のケミ
カルエッチャントを用いて第２の磁性体をエッチングす
る工程、複数のマスク等を用いて励磁用導電性薄膜及び
両端に電極を有し断面が段状になるように形成した導電
性多層膜とを形成した後絶縁膜と磁性膜とを形成する工
程とを有することを特徴とするものである。
【００１４】また、本発明の磁気記録再生装置は、主と
して、上記の目的を達成するため、磁気記録媒体と相対
的に移動して記録再生する請求項１記載の磁気ヘッド
と、前記磁気ヘッドを磁気記録媒体の面上を相対的に駆
動する水平方向の駆動手段と、前記磁気記録媒体に対す
る前記磁気ヘッドの間隔を微調整する垂直方向駆動手段
と、前記磁気ヘッド対し記録信号を供給する記録信号供
給手段と前記磁気記録媒体上の信号を導電性多層膜の電
極に高周波電圧を印加しインピーダンスの変化として磁
気記録媒体上の信号を再生する再生手段とから成り、前
記磁気記録媒体と前記磁気ヘッド間に生じる静電容量の
変化を検出し、垂直方向に磁気ヘッドを制御駆動する手
段とからなることを特徴とするものである。
【００１５】本発明は以上のように構成し、特に、磁気
ヘッドの磁気ヨークと磁気記録媒体間の静電容量を利用
したスペーシングの制御方法と、再生時には磁気インピ
ーダンスの変化を感度良く検出し記録時には効率良く記
録できる軸方向とほぼ直角方向に磁気異方性を有するス
タイラスを有する磁気ヘッドを採用したことによって、
極めて微細な磁化を記録再生でき、記録密度およびデー
タ転送レートを大幅に向上した磁気記録再生装置を提供
することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施の形態例を詳細に説明する。
【００１７】まず、図１及び図２を参照して、本実施の
形態例による磁気記録再生装置について説明する。
【００１８】図１は本発明の一実施の形態例による磁気
記録再生装置を示す構成図である。図２はカンチレバー
上に磁気ヘッドを形成した磁気ヘッドユニットを示す構
成図である。
【００１９】まず、図１及び図２を用いて磁気記録再生
装置の動作原理について説明する。図１における垂直磁
気２層記録媒体１上に相対するよう磁気ヘッド２が配置
され、記録増幅器１４から図２の励磁用導電性薄膜１５
に信号電圧を印加し、スタイラス１６を励磁することに
よってスタイラスの先端から発生する信号磁界によっ
て、矢印３の方向に回転する該磁気記録媒体１の微少面
積を磁化する。詳細には後述するが、再生時には信号磁
化から発生する磁束をスタイラス１６を構成する磁気イ
ンピーダンス素子（以降MI素子と呼ぶ）によって再生す
る（構成の詳細については図４以下を用いて説明す
る）。該MI素子の導電性薄膜の両端に電極３６及び３５
を設け、高周波の共振回路６９を接続してスタイラスの
インピーダンスと共振させる。このように構成すること
によって、磁気記録媒体上から発生する信号磁界による
スタイラスの磁気インピーダンスの変化によって共振曲
線がシフトして、高周波信号の振幅あるいは周波数が変
化する。ここでは高周波信号の振幅を変化を高周波信号
増幅器７０により増幅し検出した。
【００２０】また、上記記録再生に際し、上記磁気記録
媒体と磁気ヘッドとのスペーシングを、両者間に発生す
る静電容量を検出し常に一定になるようにコントロール
することによって一定のスペーシングに制御することが
できるものである。その際、該磁気記録媒体１は磁気ヘ
ッド２間の静電容量を安定に検出するために電気的に接
地されている。磁気記録媒体１を形成する垂直膜２０
（図４）及びパーマロイやアモルファス材料から成る軟
磁性膜２１（図４）及び磁気ヘッドの磁気ヨーク２６も
パーマロイ等の軟磁性体より成りる導電性金属膜からな
っている。従って磁気ヨーク２６に静電容量検出用電極
１７を設け、電気共振回路１３によって該磁気記録媒体
及び磁気ヘッド間スペーシングでの静電容量１０と共振
系を形成し、該静電容量１０が該磁気記録媒体１及び磁
気ヘッド２間のスペーシング変動によって変化すること
によって共振周波数が移動する。この変化した振幅ある
いは周波数を検出して増幅する静電容量増幅器１２の信
号に応じ、カンチレバー４の磁気ヘッド２と反対側の面
に形成した電極８及びアーム６上に形成した電極７にス
ペーシングの変化に応じた直流電圧を直流電圧器１１よ
り加えてカンチレバー支持台５上のカンチレバー４を撓
ませることによって、該磁気記録媒体と該磁気ヘッドと
のスペーシングを制御することができるものである。
【００２１】なお、上記アーム６は粗調用のアクチュエ
ータ９上に固定され、大まかなスペーシングを調整でき
るように構成されている。この静電容量型のスペーシン
グ制御法は、磁気記録媒体の速度が遅く磁気ヘッドが浮
上しにくい場合に特に有効である。この磁気ヘッドユニ
ットに関して更に詳細に説明する。磁気ヘッド２及び磁
気ヘッドユニットは図２に示すように構成されている。
なお、図２中のスタイラス１６の部分に関しては図４を
用いて更に詳細に後述する。
【００２２】図３は本発明の磁気ヘッドユニットの製造
工程を示すものである。まず、図３を用いて磁気ヘッド
ユニットの製造方法について説明する。まず、図３
（Ｃ）に示すように図１のアクチュエータ９に固定する
アーム６上にアルミ、銅、金等の導電性の良好な金属薄
膜によって電極７を形成したブロックを構成する。な
お、このアームの材料としてセラミックなどの絶縁材料
を用いた。次に図３（Ａ）に示すように、0.6mm厚みの
シリコン基板３０上に0.5〜1.0μm厚みの窒化シリコン
膜１９及び２９（図４）を形成した後、該窒化シリコン
膜１９をマスクを用いてドライエッチングすることによ
り、a-a′の部分を鑽孔し、次にシリコン基板３０を水
酸化カリウム水溶液を用いてエッチングすることによっ
て点線で示したa-a′-b-b′の四辺形がシリコン基板３
０の異方性エッチングにより除去される。その後、窒化
シリコン膜２９上にSiO2などの絶縁膜１８を形成しその
上に電極８を設けた。次に図３（Ｂ）に示すようにスタ
イラス１６を含んだ磁気ヘッドを窒化シリコン膜２９上
にホトリソの技術を用いて構成した後、（Ｂ）のe-f面
と（Ｃ）のe′-f′の面を無機接着剤で固定することに
より、図２に示す磁気ヘッドユニットを得る。
【００２３】図４はスタイラス部を拡大した磁気ヘッド
の構成を示すものである。更に、図４を用いてスタイラ
ス部分を拡大した具体的構成に付いて説明する。
【００２４】まずその製造方法について説明する。図１
で説明したカンチレバー４は窒化シリコン膜２９上にパ
ーマロイやコバルト系アモルファス合金などからなる軟
磁性膜７１を形成し、SiO2やセラミック、アルミナなど
の絶縁膜２７を形成した。なお、絶縁膜は磁気的な抵抗
を小さくするため0.1μm以下が望ましい。
【００２５】その後、該絶縁膜２７上に再びパーマロイ
などの軟磁性膜２６を、更にその上に耐摩耗性のＤＬＣ
（ダイアモンドライクカーボン）の皮膜２５を形成し
た。その後マスクを用いＤＬＣ膜２５てスタイラスが形
成できるだけの直径Ｄの穴をドライエッチングによって
うがち、パーマロイ２６をケミカルエッチングした。
【００２６】次に、励磁用導電性薄膜１５と断面が段状
に構成した多層導体膜３１を形成した後、絶縁膜３２で
皮膜し、この上にパーマロイなどの軟磁性膜３３を形成
した。その後、最上段の軟磁性体上に所定の形状をした
微小の穴を持つマスクを用いて、先端が極めて小さな針
状もしくはブレード状のパーマロイなどからなる軟磁性
体３４を形成した。この工程では該マスク状からパーマ
ロイなどの軟磁性体をスパッタ蒸着すると時間ととも
に、マスク上ではスパッタ時間とともに、該所定形状の
穴が小さくなり最終的には塞がれた形になる。それに伴
って、最上段の磁性体３３上に形成される軟磁性体３４
は針状もしくはブレード状に形成されるものである。
【００２７】このようにして製造した磁気ヘッドを矢印
２８の方向に移動する垂直磁気２層媒体１と相対して配
置せしめ、励磁用導体薄膜１５に信号記録電流を流す
と、該導電性多層膜３１上の軟磁性体３３及び３４が磁
化されそれによって針状もしくはブレード状磁性体３４
の先端に強い磁界が発生し、該垂直磁気２層媒体１の垂
直膜２１を磁化することによって信号磁化２３が残留す
る。励磁されて発生する磁束２４は、スタイラスの周囲
やカンチレバー上に透磁率の高い軟磁性体からなる磁気
ヨーク２６及び軟磁性膜７１及びスタイラスを構成する
軟磁性体３３及び針状の軟磁性体３４によって磁気記録
媒体の軟磁性膜２０と閉磁路をなしているため効率よく
流れることになる。
【００２８】なお、磁気ヨーク２６の磁性体に対する面
積は十分大きく形成しているため磁気記録媒体を磁化す
ることはないものである。また該磁気ヨーク２６の上に
構成されたＤＬＣ膜２５は極めて硬い材料であり、磁気
記録媒体との当接の際にスタイラスをの針状軟磁性体３
４の先端を保護する効果がある。従って該磁気記録媒体
の表面に対する針状磁性体の先端の距離は該磁気記録媒
体とＤＬＣ膜との距離より大きく形成することが重要で
ある。
【００２９】なお、垂直磁気２層記録媒体１について更
に詳細に説明すると、それは、シリコンやガラス、アル
ミニウム（Ａｌ）などをポリッシングしてその表面を３
０Å以下に仕上げた非磁性基板２２と、非磁性基板２２
の上にパーマロイやコバルト系アモルファス合金膜など
からなる軟磁性膜２０と、その上にコバルトークロム
（Ｃｏ−ＣｒーＴａ）などからなる垂直膜２１をスパッ
タリング又は蒸着によって形成したものからなる。基板
２６の材料としては表面性の良好なシリコン、ガラス以
外にセラミックス、アルミなどの金属、カーボン基板が
有効である。
【００３０】次に、再生時には針状磁性体３４が、記録
した垂直膜２１の磁化部分より発生する磁界を横切るこ
とによって、磁気記録媒体の磁化表面から発生する磁束
２４が、記録と同様スタイラスの周囲やカンチレバー上
に透磁率の高い軟磁性体からなる磁気ヨーク２６及び軟
磁性膜７１及びスタイラスを構成する軟磁性体３３及び
針状の軟磁性体３４によって磁気記録媒体の軟磁性膜２
０と閉磁路に効率よく導かれる。
【００３１】本出願人が既に特願平６−３１４３６６号
にて提案したように、本発明では軟磁性スタイラスの高
周波インピーダンスが外部磁界によって変化することを
利用している。すなわち、該スタイラスの高周波インピ
ーダンス、すなわち導電性多層薄膜の両端に設けた電極
３５及び３６間の高周波数ｆcでのインピーダンスと導
体の抵抗分との和で表される。この状態に外部磁界（こ
こでは磁気記録媒体手からの信号磁界）を加えるとこの
外部磁界によってスタイラスの磁化方向が変り従って高
周波数ｆcでのインピーダンスが変化する。電極３５及
び３６間で信号を観察すると外部磁界によって高周波数
ｆc信号がＡＭ変調された形で検出される。このように
スタイラスの構成がMI素子を形成している。従って、ス
タイラスの外部磁界によって高周波磁気インピーダンス
を大幅に変化させるためには、スタイラスを構成する磁
性体が外部磁化によって大きく変化することが求められ
る。なお実施の形態例では、５００ＭＨｚ高周波数ｆc
信号を用いた。また、スタイラスを構成するMI素子を効
率よく有効に動作させるために考案したスタイラスの動
作原理に付いて図５を用いて説明する。
【００３２】通常スタイラスとして針状や円錐、四角錐
状に形成される。この場合の長さが約１０μm、底辺直
径が５〜１０μmの円錐や角錐とし先端形状を約６０nm
に仕上げたものや、１００μm径のパーマロイ線をケミ
カルエッチングして先端から２０μm位置で直径１０μm
として更に先端を針状に構成している。図５（Ａ）に示
すようにこのような軟磁性体スタイラスでは、磁化容易
軸がスタイラスの形状で決定し、矢印３７の長さ方向に
形成され、先端に行くほど径が小さくなるためこの効果
が著しくなる。したがって図５（Ｂ）の矢印３８で示す
スタイラスの磁化の方向が矢印３９で示す外部磁界方向
と矢印３７の磁化容易軸方向とが一致するため磁化容易
軸方向に対して回転す角度θは小さく、したがってイン
ピダンスの変化量が少なくなるものである。したがって
この時スタイラスの透磁率が低いことに相当する。
【００３３】これに対して本発明のスタイラスでは図５
平面図（Ｄ）では円形のスタイラスの例を挙げて説明す
るが、階段状に導体薄膜を積み重ねることによって、図
５（Ｃ）では、その上に構成された磁性体膜の磁化容易
軸が各段ごとに紙面に対して垂直方向にとなり、また最
上段では磁化容易軸が矢印４０で示すように磁性体の面
内方向となる。また図５（Ｄ）の平面図では、磁化容易
軸では矢印４１、４２、４３、４０がそれぞれ対応す
る。したがって、外部磁界４４とほぼ直角方向に加り、
該針状もしくはブレード状の磁性体３４以外は、磁化困
難軸方向４５に外部磁界４４が加わることになる。した
がって、この場合には、外部磁界方向に対し磁化が大き
い角度θ′で回転することになる。すなわち透磁率が大
きくインピーダンスが外部磁界に対して大幅に変化する
ものである。また、針状もしくはブレード状の磁性体３
４はできるだけ小さくし、全体のスタイラスの高さhの1
/5以下にすることが望ましい。更に本発明の階段状の導
電性多層薄膜状に形成された各段上の磁性体間の磁気的
インタラクションを少なくし、磁気容易軸方向の異方性
を強くする方法に付いて、図６を用いて説明する。
【００３４】該導電性薄膜４６、４８、５０をスパッタ
ー蒸着によって形成する際に、各層の間にSiO2等の薄膜
４７、４９、５１を蒸着しその後ケミカルエッチングす
ることによって導電性薄膜の上端e-e′より下端f-f′を
小さくしその上から軟磁性体を形成すると各段上の軟磁
性体５２、５３、５４、５５間のエッジ部分で物理的に
分離して磁気的なインタラクションを小さくし、インピ
ーダンスの検出の効率を向上できるものである。導電性
薄膜の上端e-e′より下端f-f′を小さく出来る理由とし
て考えられることは、該導電性薄膜の側面ではSiO2膜が
段上より薄く付着し欠陥が多いため早くエッチングされ
ることが考えられる。なお、SiO2膜以外にCr、TiWなど
に適した材料膜などが有効であるが、電極を形成する必
要があるため導電性の金属材料が望ましい。図７にはス
タイラスの形状をに変えた実施の形態例について説明す
る。
【００３５】図７は本発明のスタイラス形状を変えたと
きの斜視図を示したものである。図７（Ａ）は導電性多
層膜を形成するときに長方形のマスクを用い、ブレード
状の軟磁性体３４を形成するときには微少な長方形の穴
を形成したマスクを用いて前述の製造方法を用いて作成
したものである。このスタイラスは主として記録時には
媒体磁気記録媒体上を矢印５７の方向に移動した場合、
信号磁化はトレーリング側のブレードの側面５６側で決
定するためこの面側のブレードのエッジで信号を書き込
み、また重ね書きが出来る特徴がある。また再生時には
記録時より幅広のトラックになるが矢印５８方向に磁気
記録媒体上の信号を再生できるものである。したがって
再生時には磁気ヘッドを記録時に対して90°回転させる
ことによって安定な信号を再生できる。このブレード上
の軟磁性膜３４には形状の効果によって該ブレードの長
さ方向に磁化容易軸が付くため再生時には更に良好な動
作をするものである。なお、矢印６０、６１は前述の磁
化容易軸方向を示す。
【００３６】図７（Ｂ）及び（Ｃ）は導電性多層膜を形
成するときにそれぞれ円形及び四角形のマスクを用い、
円錐状の軟磁性体３４を形成するときには微少な円形の
穴を形成したマスクを用いて前述の製造方法を用いて作
成したものである。この動作に関しては既に述べたが、
磁化容易軸方向が（Ｂ）の場合には、矢印６３、６４に
示すように円形の断面をした帯状の磁性体の長さ方向で
あり、また、（Ｃ）の場合には、矢印６６、６７４に示
すように角形の断面をした磁性体に長さ方向に形成され
る。また最上段の磁性体では（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の
いずれ場合にも矢印６２、６５、６８で示すように面内
方向に磁化容易軸が形成されている。この時針状の軟磁
性体３４の先端直径及びブレード状の断面の先端直径は
約５００Åとした。
【００３７】以上のようにして作成した磁気ヘッド及び
磁気ヘッドユニットを前記の装置を用いて記録再生し
た。従来のカンチレバーを用いて記録した結果を比較す
ると、従来のスタイラスで記録した円状の記録パターン
の直径が約５００Åであり、カンチレバーの共振周波数
が３０ｋＨｚでデータ転送レートは３０Ｍｂｐｓに対し
るのに対し、本発明により記録した円状の記録パターン
の直径が約５００Åで同様であり、周波数は５００ＭＨ
ｚの高周波電流を用いて１００ＭＨｚの信号磁界まで良
好なＳ／Ｎで再生することができた。つまりデータ転送
レートは１００Ｍｂｐｓが得られ、データ転送レートが
大幅に向上できること分かった。。
【００３８】従来のスタイラスによる記録密度は１ビッ
ト当り２．５μm2の使用面積に対して、本発明によるス
タイラスのそれは１０-3μm2であり、データ転送レート
もハードディスク以上のの８０Ｍｂｐｓが得られた。こ
れは、従来の記録密度の３桁分に相当する記録密度とデ
ータ転送レートの向上を図ることができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、磁気ヘッドと磁気記録媒体間の静電容量を利用した
スペーシングの制御方法と、アクティブにスタイラスの
磁気インピーダンスの変化を検出する磁気記録再生用ヘ
ッドを採用したことにより、極めて微細な磁化を検出で
き、従来のものと比較して約３桁以上の記録密度とデー
タ転送レートを大幅に向上した磁気記録再生装置並びに
該磁気記録再生用ヘッドの製造方法を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態例による磁気記録再生装
置を示す構成図
【図２】本発明の磁気ヘッドユニットを示す構成図
【図３】本発明の磁気ヘッドユニットの製造工程を示す
構成図であって、 （Ａ）はシリコン基板から製造したカンチレバーの拡大
構成図 （Ｂ）カンチレバーに磁気ヘッドを形成すした拡大構成
図 （Ｃ）アーム部との電極の形成の状態を示す図
【図４】本発明の磁気ヘッドの構成拡大図
【図５】本発明のスタイラスの動作原理図であって、 （Ａ）は従来のスタイラスの磁化容易軸の状態を示す図 （Ｂ）は従来のスタイラス磁化の変化を示す動作原理図 （Ｃ）本発明のスタイラスの磁化容易軸の状態を示す断
面図 （Ｄ）本発明のスタイラスの磁化容易軸の状態を示す平
面図 （Ｅ）本発明のスタイラスの磁化の変化を示す動作原理
図
【図６】本発明のスタイラスを形成する導電性薄膜形状
を示す拡大図
【図７】本発明のスタイラスの構成図であって、 （Ａ）は長方形のスタイラスの構成図 （Ｂ）は円形のスタイラスの構成図 （Ｃ）は四辺形のスタイタスの構成図
【符号の説明】
１ 垂直磁気記録媒体 ２ 磁気ヘッド ３ 磁気記録媒体の回転方向 ４ カンチレバー ５ カンチレバー支持台 ６ アーム ７、８、３５、３６ 電極 ９ アクチュエータ １０ 磁気記録媒体と磁気ヘッド間の静電容量 １１ 直流電圧器 １４ 記録増幅器 １５ 励磁用導電性薄膜 １６ スタイラス １７ 静電容量検出用電極 １８、２７、３２ 絶縁膜 １９、２９ 窒化シリコン膜 ２０ 垂直磁気２層媒体の軟磁性膜 ２１ 垂直磁気２層媒体の垂直膜 ２２ 垂直磁気２層媒体の非磁性基板 ２３ 信号磁化 ２４ 磁束 ２５ 耐摩耗性膜 ２６ 磁気ヨーク ２８ 垂直磁気２層媒体の移動方向 ３０ シリコン基板 ３１ 導電性多層薄膜 ３３ 軟磁性体膜 ３４、５２、５３、５４、５５、７１ 軟磁性体 ３７、４０、４１、４２、４３、５９、６０、６１、６
２、６３、６４、６５、６６、６７、６８ 磁化容易軸
方向 ３８ スタイラスの磁化方向 ３９ 外部磁界方向 ４４ 外部磁界方向 ４５ 容易磁化方向 ４６、４８、５０ 導電性薄膜 ４７、４９、５１ 薄膜 ５６ ブレードの側面 ５７、５８ 磁気ヘッドの移動方向 ６９ 共振回路 ７０ 高周波増幅器
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 9/04 9075−5Ｄ Ｇ１１Ｂ 9/04 (72)発明者 楠本 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】両端に電極を有し断面が階段状になるよう
    に形成した導電性多層膜と該導電性多層膜上に形成した
    磁性体とを有するスタイラスと、該スタイラスの周囲を
    取り囲むよう配した励磁用導電性薄膜と、磁気記録媒体
    と該スタイラスとを閉磁路を形成するよう構成した磁性
    ヨークとを備え、該磁性ヨークの磁気記録媒体と相対す
    る面に対摩耗性の材料膜を構成し、記録時には該励磁用
    導電性薄膜に信号電流を加えることによって該スタイラ
    スの先端より磁界を発生せしめることにより磁気記録媒
    体を磁化し、該再生時には該電極に高周波電圧を印加し
    て磁気記録媒体上の信号磁化から発生する磁界によるス
    タイラスの磁気インピーダンスの変化を検出することを
    特徴とする磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】該スタイラスの先端と磁気記録媒体との距
    離が前記磁気記録媒体と耐摩耗性材料膜面との距離より
    大なることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
  3. 【請求項３】該スタイラスが基板上に形成した導電性の
    多層膜からなり基板からの距離が大なる層ほど面積が小
    さく階段状に形成し、それらの段上に形成した第３の磁
    性体と最上段の該第１の磁性体に上に形成した鋭利な先
    端の第４の磁性体を備えたことを特徴とする請求項１記
    載の磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法であ
    って、基板上に第１の軟磁性体膜を形成した後、絶縁膜
    を介して第２の軟磁性膜を形成して耐摩耗性の材料膜を
    形成したブロックを構成する工程と、第１のマスクを用
    いてドライエッチングにより該耐摩耗性材料膜に鑽孔す
    る工程と、この後所定のケミカルエッチャントを用いて
    第２の軟磁性膜をエッチングする工程と、エッチングさ
    れた空間に複数のマスク等を用いて励磁用導電性薄膜及
    び両端に電極を有し断面が階段状になるように形成した
    導電性多層膜とを形成した後、絶縁膜と第３の磁性膜と
    を形成する工程と、最上段の該第３の磁性体に上に第４
    の先端の鋭利な第４の磁性体を形成する工程とを備えた
    ことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
  5. 【請求項５】基板上に形成した導電性の多層膜からなり
    基板からの距離が大なる層ほど面積が小さく階段状に形
    成した後、スパッタ蒸着法などによって形成した最上段
    上の第３の磁性体上に円、正方形、長方形などの穴を設
    けたマスクを用いて鋭利な先端の第４の磁性体をスパッ
    タ蒸着法等により形成したことを特徴とする請求項４記
    載の磁気ヘッド製造方法。
  6. 【請求項６】スタイラスが基板上に形成した導電性多層
    膜の個々の膜の上端より下端の膜面積を小さく成るよう
    構成し、多層膜の段上に磁性体を形成したことを特徴と
    する請求項１記載の磁気ヘッド。
  7. 【請求項７】請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法であ
    って、基板上に形成した導電性の多層膜からなり断面が
    階段状でかつ基板からの距離が大なる層ほど面積が小さ
    くなるよう形成した後、該導電性の多層膜の段上に絶縁
    膜を形成して、ケミカルエッチングすることにより、多
    層膜の個々の膜の上端より下端の膜面積を小さく成るよ
    う構成した後、多層膜の段上に磁性体を形成したことを
    特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
  8. 【請求項８】スタイラス先端方向から見た導電性多層膜
    の形状が、磁気記録媒体との摺動方向に長辺を持つ長方
    形をなし、最上段の第４の磁性体の先端を該長方形の長
    辺に平行なブレード状に構成したことを特徴とする請求
    項１記載の磁気ヘッド。
  9. 【請求項９】スタイラス先端の軸方向から見た導電性多
    層膜の形状が、磁気記録媒体との摺動方向に短辺を持つ
    長方形をなし、最上段の第４の磁性体の先端を該長方形
    の短辺に平行なブレード状に構成したことを特徴とする
    請求項１記載の磁気ヘッド。
  10. 【請求項１０】スタイラス先端の軸方向から見た導電性
    多層膜の形状が、磁気記録媒体との摺動方向に長辺を持
    つ長方形をなし、最上段の第２の磁性体を円錐もしくは
    角錐状に形成したことを特徴とする請求項１記載の磁気
    ヘッド。
  11. 【請求項１１】スタイラス先端の軸方向から見た導電性
    多層膜の形状が、正方形あるいは円形であり、かつ最上
    段の第２の磁性体を円錐もしくは角錐状に形成したこと
    を特徴とした請求項１記載の磁気ヘッド。
  12. 【請求項１２】磁気ヘッドを形成したカンチレバーの他
    方の面上に第１の電極と該第１の電極と相対するよう第
    ２の基板上に第２の電極を構成し、該第１及び第２の電
    極に電圧を印加することによってカンチレバーを撓ませ
    て磁気記録媒体との間隔を制御することを特徴とする磁
    気ヘッドユニット。
  13. 【請求項１３】請求項１２記載の磁気ヘッドユニットの
    製造方法であって、シリコン基板の両面に窒化シリコン
    を形成する工程、該シリコン基板上の窒化シリコン膜の
    一方の面を除去し、シリコン基板を異方性エッチングし
    て、他方の窒化シリコン膜をカンチレバーにする工程、
    該カンチレバーのシリコン基板と反対側の面上に磁気ヘ
    ッドを形成する請求項２記載の製造工程を含み、該カン
    チレバーの磁気ヘッド形成面と反対側の面に電極を形成
    するし第１のブロックを製造する工程、第２の基板上に
    電極を形成し第２のブロックを製造する工程、第１のブ
    ロックと第２のブロックとを無機接着剤にて接合する工
    程とを備えたことを特徴とする磁気ヘッドユニットの製
    造方法。
  14. 【請求項１４】磁気記録媒体と相対的に移動して記録再
    生する請求項１記載の磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを
    磁気記録媒体の面上を相対的に駆動する水平方向の駆動
    手段と、前記磁気記録媒体に対する前記磁気ヘッドの間
    隔を微調整する垂直方向駆動手段と、前記磁気ヘッド対
    し記録信号を供給する記録信号供給手段と前記磁気記録
    媒体上の信号を導電性多層膜の電極に高周波電圧を印加
    しインピーダンスの変化として磁気記録媒体上の信号を
    再生する再生手段と、前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッ
    ド間に生じる静電容量の変化を検出し、垂直方向に磁気
    ヘッドを制御駆動する手段とを備えたことを特徴とする
    磁気記録再生装置。
  15. 【請求項１５】前記磁気ヘッドは、請求項４、請求項５
    又は請求項７記載の磁気ヘッド製造方法により製造され
    たものであることを特徴とする請求項１４記載の磁気記
    録再生装置。
  16. 【請求項１６】垂直方向に磁気ヘッドを制御駆動する手
    段が請求項１２の磁気ヘッドユニットによることを特徴
    とする請求項１４記載の磁気記録再生装置。
  17. 【請求項１７】垂直方向に磁気ヘッドを制御駆動する手
    段は請求項１３記載の磁気ヘッドユニット製造方法によ
    り製造されたものであることを特徴とする請求項１４記
    載の磁気記録再生装置。
  18. 【請求項１８】静電容量の変化を前記磁気記録媒体と磁
    気ヘッドの磁気ヨークで間で検出することを特徴とする
    請求項１４記載の磁気記録再生装置。
  19. 【請求項１９】磁気ヘッドとして請求項８記載の磁気ヘ
    ッドで記録し、請求項９記載の磁気ヘッドで再生するこ
    とを特徴とする請求項１４記載の磁気記録再生装置。
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US5835312A (en) 1998-11-10

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