JPH09320012A

JPH09320012A - 磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH09320012A
Application number: JP13885596A
Authority: JP
Inventors: Hironari Eguchi; 裕也江口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ヘッドのトラック幅を高精度に製造する
ことができる磁気ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】磁気ギャップ近傍に金属磁性膜が形成さ
れ、金属磁性膜の膜厚によってトラック幅が規定されて
なる磁気ヘッドを製造する際に、所定の精度に設定され
た測定器を用いてダミー基板の重量を測定し、ダミー基
板の所定面積上に金属磁性膜を成膜した後のダミー基板
の重量を前記測定器を用いて測定し、ダミー基板の重量
と金属磁性膜が成膜されたダミー基板の重量から金属磁
性膜の重量を求め、この金属磁性膜の重量から成膜装置
の単位成膜時間当たりの成膜厚さを求め、成膜時間を設
定して所望の膜厚の金属磁性膜を形成して磁気ヘッドを
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオテー
プレコーダー（ＶＴＲ）やデジタルデータレコーダー等
の高密度記録可能な磁気記録再生装置に搭載して有用な
磁気ヘッドの製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】例えばＶＴＲ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
て磁性分にＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性金属の粉末を用
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被着したいわゆる蒸着テープ等が
使用されるようになっている。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。

【０００３】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強磁性金属膜を被着形成し、これを
トラック部分としたいわゆるラミネート型の磁気ヘッド
やいわゆるＭＩＧ（メタル・イン・ギャップ）ヘッドが
開発されている。

【０００４】これらのヘッドでは、堆積される磁性の金
属薄膜の膜厚は、磁気記録媒体の記録トラックに対応す
るトラック幅に関係し、特にラミネート型の磁気ヘッド
では、この膜厚の精度がトラック幅の精度そのものとな
る。トラック幅として要求される制度は、２０μｍ程度
のトラック幅に対しプラスマイナス１μｍ程度で、膜厚
に対しプラスマイナス５％程度の精度が要求される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在行
っている触針法による薄膜の膜厚測定では、段差部分の
膜のダレや基板の反りによって１０％程度の誤差が生じ
ることがある。

【０００６】成膜時間Ｔと、顕微鏡により磁気ヘッド完
成後に直接測定したトラック幅Ｔｗについて、これら
Ｔ，Ｔｗの関係式を一度求めれば、その関係式を用いて
次回以降の磁気ヘッド作製において所望の膜厚を成膜で
きると考えられる。ところが、スパッタ法により成膜を
行う場合には、成膜レート（単位時間当たり成膜される
厚さ）がターゲットの消費量の影響を受け、成膜レート
が初回と同じであるとは限らない。即ち、上述の関係式
もターゲットの消費量により変化するものである。

【０００７】このようなターゲットの消費量による成膜
レートの変化に対応するために、磁気ヘッドの作製の直
前に、ダミー基板に金属磁性膜を成膜して、ダミー基板
上の金属磁性膜の膜厚を測定して成膜レートを求め、こ
の成膜レートを適用して磁気ヘッドを作製する方法が採
られる。このとき、膜厚は前述の触針法により測定する
ため１０％程度の精度であり、結局トラック幅の精度は
１０％程度となってしまい、トラック幅の精度を向上す
ることができない。

【０００８】上述した問題に鑑み、本発明においては、
磁気ヘッドのトラック幅を高精度に製造することができ
る磁気ヘッドの製造方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気ヘッドの製
造方法は、磁気ギャップ近傍に金属磁性膜が形成され、
この金属磁性膜の膜厚によってトラック幅が規定されて
なる磁気ヘッドを製造する際に、所定の精度に設定され
た測定器を用いてダミー基板の重量を測定し、ダミー基
板の所定面積上に金属磁性膜を成膜した後のダミー基板
の重量を前記測定器を用いて測定し、ダミー基板の重量
と金属磁性膜が成膜されたダミー基板の重量から金属磁
性膜の重量を求め、この金属磁性膜の重量から成膜装置
の単位成膜時間当たりの成膜厚さを求め、成膜時間を設
定して所望の膜厚の金属磁性膜を形成するものである。

【００１０】上述の本発明製法によれば、金属磁性膜の
成膜前後のダミー基板の重量を測定して重量増加を求
め、この重量増加を基に金属磁性膜の膜厚を求め、これ
により成膜装置の成膜レート、即ち単位成膜時間当たり
の成膜厚さを正確に知ることができ、次に磁気ヘッドを
製造する際に、磁気ヘッドのトラック幅と成膜装置の成
膜レートから成膜時間を設定することにより、金属磁性
膜の膜厚を精度良く形成して、従って金属磁性膜の膜厚
に相当する磁気ヘッドのトラック幅の精度を向上させる
ことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明製法は、例えばいわゆるラ
ミネート型磁気ヘッドのように、非磁性基板に金属磁性
膜を形成して、この金属磁性膜により磁路を構成する磁
気ヘッドの製造に適用するもので、この金属磁性膜をそ
の膜厚を高精度に形成するものである。

【００１２】図面を参照して、本発明製法の実施例を説
明する。まず、ダミー基板１を用意し、予めダミー基板
１の重量Ｗ₁を天秤等により測定する。次に、図１Ａに
示すように、ダミー基板１上に開口２ａを有するマスク
２を形成する。

【００１３】次に、このマスク２を形成したダミー基板
１を、成膜装置（図示せず）中に載置して、図１Ｂに示
すように、ダミー基板１上に金属磁性膜３を成膜する。
このとき、金属磁性膜３がマスク２の開口２ａを通じて
ダミー基板１上に成膜される。また、金属磁性膜３はマ
スク２上にも同様に形成される。尚、このとき金属磁性
膜３の成膜を行っていた時間を測定しておくか、あるい
は所定時間の経過後に成膜を終了させる。

【００１４】金属磁性膜３の成膜が終了した後、マスク
２上の金属磁性膜３ごとマスク２を除去して、図１Ｃに
示すような金属磁性膜３が形成されたダミー基板１を得
る。次に、天秤等により金属磁性膜３が形成されたダミ
ー基板１の重量Ｗ₂を測定する。成膜前後の重量の差
（Ｗ₂−Ｗ₁）から重量増加ΔＷ、すなわちダミー基板
１上の金属磁性膜３の重量Ｗが求められる。

【００１５】金属磁性膜３の重量Ｗと金属磁性膜３の密
度ρとによって、金属磁性膜３の体積Ｖがわかり、体積
Ｖとマスク２の開口部分の面積Ｓから膜厚ｄがわかる。
即ち、金属磁性膜３の膜厚ｄについて、数１が成り立
つ。

【００１６】

【数１】ｄ＝Ｖ／Ｓ＝（Ｗ／ρ）／Ｓ＝Ｗ／（ρＳ）＝
ΔＷ／（ρＳ）（ΔＷ＝Ｗ，Ｗ＝ρＶ，Ｖ＝Ｓｄより）

【００１７】従って、成膜の度に金属磁性膜の密度ρが
変化しないと仮定すると、重量Ｗは膜厚ｄに比例し、一
度重量Ｗと膜厚ｄの関係がわかれば、重量Ｗを測定する
ことが膜厚ｄを測定することと同値となる。この仮定
は、同一条件下の成膜では妥当な仮定であると考えられ
る。

【００１８】また数１の関係から、膜厚ｄの精度は、マ
スク２の開口部の面積Ｓの精度と、重量Ｗの測定機の精
度とによって決定される。従って、重量Ｗを精度良く測
定することにより、膜厚ｄを精度よく求めることができ
る。即ち、成膜された金属磁性膜の重量Ｗを管理するこ
とが、膜厚ｄを管理することになる。

【００１９】このときの膜厚ｄの誤差は、正確には誤差
の伝搬式で議論すべきことだが、近似的に以下のように
考えることができる。マスク２の開口部の面積Ｓの精度
を±Ｅｍ（％）、重量Ｗの測定に用いる天秤の感度をＥ
ｗ（ｍｇ）とするとき、これらＥｍ，Ｅｗと金属磁性膜
の膜厚ｄの精度±Ｅｔ（％）との間には、測定誤差が最
も悪くなる時を考えると、下記数２が成立する。

【００２０】

【数２】｛（Ｗ＋Ｅｗ）／（Ｗ−Ｅｗ）×（１００＋Ｅ
ｍ）／（１００−Ｅｍ）−１｝×１００＝２Ｅｔ

【００２１】このうち、マスク２の開口部の面積Ｓの精
度Ｅｍについては、実際に作製したマスク２の開口部の
面積Ｓを抜き取りで実際に測定したところ、面積Ｓの平
均値に対して、小さいもので−０．１３％、大きいもの
で＋０．１７％であった。従って、マスク２の開口部の
面積Ｓのバラツキは、大きく見積もっても±０．２％程
度であると考えてよいと思われる。また重量Ｗの精度Ｅ
ｗについては、感度０．１ｍｇの天秤を用いれば、金属
磁性膜３の重量Ｗの誤差としては感度の２倍の０．２ｍ
ｇとなる。

【００２２】例えばマスク２の開口部の面積Ｓが７ｃｍ
²で、膜厚ｄが数μｍ程度の金属磁性膜３を形成した場
合、金属磁性膜３の重量Ｗは数十ｍｇ程度であり、膜厚
ｄの精度Ｅｔは上記数２から１％程度となる。

【００２３】このように、ダミー基板１に成膜した金属
磁性膜３の重量Ｗと膜厚ｄとは１％程度の精度で関係づ
けられる。

【００２４】一方、成膜レート（単位時間当たりの成膜
厚さ）の安定性を見るために、連続した数回のダミー基
板１への成膜を行ったところ、金属磁性膜３の重量Ｗの
バラツキは０．５％以下であることがわかった。このと
き、ダミー基板１に成膜する時間の精度は、重量Ｗのバ
ラツキに対して充分小さくすることができるため、成膜
レートの精度は、膜厚ｄの精度すなわち重量Ｗ及びマス
クの面積Ｓの精度により規制される。

【００２５】従って、磁気ヘッド作製時の成膜工程の前
に、同一の成膜装置中でダミー基板１へ金属磁性膜３を
成膜し、成膜前後の重量増加を測定して金属磁性膜の重
量Ｗを求めて、この金属磁性膜３の重量Ｗと作製する磁
気ヘッドのトラック幅Ｔｗとの関係式を求めれば、前述
のようにターゲット消費量の変化によって成膜レートが
変化した後でも、この関係式から磁気ヘッドの製造工程
における成膜時間を決定して１％以下の精度でトラック
幅Ｔｗを形成することができる。上述の金属磁性膜３の
重量Ｗと作製する磁気ヘッドのトラック幅Ｔｗとの関係
式は、次の数３で表される。

【００２６】

【数３】Ｔｗ＝ＲＴ＝（ｄ／Ｔ₀）Ｔ＝ｄ（Ｔ／Ｔ₀）
＝（Ｗ／（ρＳ））・（Ｔ／Ｔ ₀）Ｒ：成膜装置の成膜レートＴ：磁気ヘッドへの金属磁
性膜の成膜時間Ｔ₀：ダミー基板への成膜時間

【００２７】次に、図面を参照して、本発明製法を適用
する磁気ヘッドの製造について説明する。まず、本発明
製法を適用する磁気ヘッドの例の概略構成図を図２に示
す。図２Ａに示す磁気ヘッド１０は、いわゆるラミネー
ト型の磁気ヘッドであり、この磁気ヘッドを構成する磁
気コアは閉磁路を構成する一対の磁気コア半体１１およ
び１２が突き合わされて接合一体化され、磁気記録媒体
との摺動面１３に臨んでコア半体１１および１２の前方
の突き合わせ面間に磁気ギャップｇを構成している。

【００２８】磁気コア半体１１および１２は、金属磁性
膜１４が一対の非磁性ガード材１５によってそれぞれ挟
み込まれてなる。

【００２９】そして、磁気コア半体１１および１２同士
の突き合わせ端面においては、その金属磁性膜１４の端
部が突き合わされることによりその突き合わせ端面間に
磁気ギャップｇが構成されている。従って、この磁気ギ
ャップｇのトラック幅Ｔｗは、金属磁性膜１４の膜厚に
よって設定される。

【００３０】また、磁気コア半体１１および１２の突き
合わせ面には、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装するための巻線溝１６が形成さ
れ、巻線溝１６の摺動面１３側には補強ガラス１７が充
填されている。

【００３１】この磁気ヘッドにおいては、金属磁性膜１
４の膜厚が磁気ギャップｇのトラック幅となるものであ
るため、金属磁性膜１４の膜厚を制御することで簡単に
狭トラック化が図れること、また構造的に疑似ギャップ
が発生しないことの利点がある。

【００３２】このようなラミネート型の磁気ヘッド１０
において、さらに磁気記録媒体との摺動面１３の平面図
を図２Ｂに示すように、この金属磁性膜１４を複数の金
属磁性薄膜をＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄等の酸
化物や窒化物のような電気絶縁膜１４´と交互に積層し
た積層膜構造とすることもできる。この積層膜構造とす
ることにより渦電流損失を回避でき高周波帯域での高出
力化が図れる。この場合には、電気絶縁膜１４′の全膜
厚が金属磁性膜１４の全膜厚に比して充分小さく、かつ
電気絶縁膜１４′の膜厚のバラツキが金属磁性膜１４の
膜厚のバラツキに比して充分小さいため、トラック幅Ｔ
ｗの精度は金属磁性膜１４の膜厚の精度により規定され
る。

【００３３】また金属磁性膜１４は、例えば次のような
材料により構成する。（１）Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ−Ｓｉ，Ｆ
ｅ−Ｇａ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｇｅ等、およびそれらに
８原子％以下のＣｏ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，
Ｒｕ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｎ，Ｃ，Ｏ等を１種または数種添加
した結晶質材料。（２）Ｃｏに主としてＺｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｍｏ，
Ｎｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｒｕ等を１種または数種添加して構
成したアモルファス材料。（３）Ｃｏ，Ｆｅに主としてＮｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｔｉ，
Ｈｆ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｃ
ｕ，Ｓｎ，Ｒｕ，Ｂ等の１種または数種と、Ｎ，Ｃ，Ｏ
の１種または数種を添加して構成した微結晶材料。

【００３４】上述の磁気ヘッド１０は、例えば次のよう
な方法により製造する。図３に示すような両主面が鏡面
加工された、短冊状の非磁性基板２１を用意する。

【００３５】図４に示すように、この非磁性基板２１の
一方の主面上にスパッタ法などの真空薄膜形成法によ
り、金属磁性膜１４を形成してコア基板２２を形成す
る。このとき、本発明製法によって求めた成膜レートか
ら、必要なトラック幅Ｔｗを得るように成膜時間Ｔを設
定して金属磁性膜を成膜する。

【００３６】その後、図５に示すように、複数のコア基
板２２を重ね合わせて、これらを加圧固定し熱処理を施
し接合一体化してコア体ブロック２３を構成する。

【００３７】このコア体ブロック２３を、図５中のＡ−
Ａ´，Ｂ−Ｂ´，Ｃ−Ｃ´で示す面に沿って切断し、図
６に示すように互いに略対称な一対の磁気コア半体ブロ
ック２４および２５を作製する。

【００３８】次に図７に示すように、この磁気コア半体
ブロック２４および２５に対し、その長手方向に沿って
伸びる巻線溝１６を略コ字状の断面形状となるように形
成する。

【００３９】この後、金属磁性膜１４の巻線溝１６が形
成された側の面を鏡面加工する。この鏡面加工をした研
磨面に、図示しないがギャップ材兼接合材として融着ガ
ラス膜、あるいは金，白金，パラジウム等の貴金属膜を
スパッタ法等の真空薄膜形成法により被着形成する。

【００４０】そして、図８に示すように、磁気コア半体
ブロック２４および２５を、それぞれの金属磁性膜１４
同士が相対向するように突き合わせ、ガラス融着法ある
いは低温金属接合法により接合一体化させる。

【００４１】尚、このときの熱処理工程において、図９
に示すように巻線溝１６内にガラス棒を挿入配置し、こ
のガラス棒を溶融させて、巻線溝１６内の上部に充填さ
せ補強ガラス１７とする。この結果、各磁気コア半体ブ
ロック２４および２５にそれぞれ形成された金属磁性膜
１４の突き合わせ端面間に、記録再生ギャップとして動
作する磁気ギャップｇが形成された磁気コアブロック２
６が形成される。

【００４２】そして、図１０に示すように、磁気コアブ
ロック２６の外面にそれぞれ所要曲率をもった磁気記録
媒体との摺動面１３を円筒研磨等により形成し、さらに
磁気コアブロック２２の外面の巻線を回装する部分に巻
線ガイド溝１８を形成する。

【００４３】次に、図１１に示すように、摺動面１３
に、磁気記録媒体への当たり幅規制溝１９を形成する。
その後、図１２に示すように点線で示すＤ−Ｄ´，Ｅ−
Ｄ´，Ｆ−Ｆ´，Ｇ−Ｇ´，Ｈ−Ｈ´の各線に沿う面に
おいて磁気コアブロック２６を切断して、図２に示すよ
うな非磁性基板１５で金属磁性膜１４を挟み込んだ磁気
コア半体１１および１２が突き合わされ、突き合わせ端
面間に磁気ギャップｇが形成された構造の磁気ヘッド１
０が形成される。

【００４４】上述の例では、ラミネート型の磁気ヘッド
の例であったが、例えば図１３に示すように、磁気ギャ
ップｇ形成面に対して斜めに金属磁性膜３４を形成し磁
路をより小さくした磁気ヘッド３０、いわゆるＴＳＳヘ
ッドにおいても、同様に本発明製法を適用して、金属磁
性膜３４の膜厚を高精度で形成することができる。

【００４５】この磁気ヘッド３０は、非磁性材料または
フェライト材料からなる基板３５に金属磁性膜３４が形
成された対の磁気コア半体３１，３２が突き合わされて
成り、その磁気コア半体３１，３２の突き合わせ面にお
いて金属磁性膜３４が対向してその間に磁気ギャップｇ
が形成されて成る。そして、金属磁性膜３４の磁気ギャ
ップｇを構成する部分以外の磁気コア半体の突き合わせ
面近傍には補強ガラス３７が充填されて成る。また、先
の実施例の磁気ヘッド１０と同様に、曲面形状の磁気記
録媒体との摺動面３３を有し、コイルを巻回する巻線溝
３６及び巻線ガイド溝３８を有して成る。

【００４６】さらに、この磁気ヘッド３０では、磁気ギ
ャップｇ形成面に対して金属磁性膜３４が斜めに形成さ
れており、金属磁性膜３４がこの磁気ギャップｇ形成面
に臨む長さがトラック幅Ｔｗとなる。すなわち、金属磁
性膜３４の膜面と磁気ギャップｇ形成面とのなす角度を
θとすると、トラック幅Ｔｗは金属磁性膜３４の膜厚ｄ
から、次の数４により求められる。

【００４７】

【数４】Ｔｗ＝ｄ／ｓｉｎθ

【００４８】従って、この場合も本発明製法を適用し
て、ダミー基板１上に金属磁性膜３を成膜して成膜レー
トを求めることにより、金属磁性膜の成膜時間Ｔを決定
して金属磁性膜３４の膜厚ｄを高精度に形成し、さらに
磁気ヘッド３０のトラック幅Ｔｗを高精度に形成するこ
とができる。

【００４９】また本発明製法は、この他の金属磁性膜を
形成して磁路を構成する磁気ヘッドにも同様に適用する
ことができる。

【００５０】本発明の磁気ヘッドの製造方法は、上述の
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲でその他様々な構成が取り得る。

【００５１】

【発明の効果】上述の本発明製法によれば、ダミー基板
上に金属磁性膜を成膜し、金属磁性膜の重量を精度良く
測定することにより、金属磁性膜の膜厚を高精度に形成
することができ、これにより磁気ヘッドの磁気記録媒体
に対する記録トラック幅の精度を向上することができ
る。

【００５２】従って、本発明により、磁気ヘッドの記録
トラック幅のバラツキを少なくし、所望の記録トラック
幅を有する磁気ヘッドを製造することができ、不良品の
発生を著しく低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ、Ｂ、Ｃ本発明製法のダミー基板への成膜
工程を示す図である。

【図２】Ａ本発明製法を適用する磁気ヘッドの一例の
概略構成図（斜視図）である。Ｂ図２Ａの磁気ヘッドにおいて、金属磁性膜を積層膜
とする場合の摺動面の平面図である。

【図３】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図であ
る。

【図４】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図であ
る。

【図５】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図であ
る。

【図６】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図であ
る。

【図７】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図であ
る。

【図８】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図であ
る。

【図９】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図であ
る。

【図１０】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図で
ある。

【図１１】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図で
ある。

【図１２】図２Ａの磁気ヘッドの一製造工程の工程図で
ある。

【図１３】本発明製法を適用する磁気ヘッドの他の例の
概略構成図（斜視図）である。

【符号の説明】

１ダミー基板、２マスク、３，１４，３４金属磁
性膜、１０，３０磁気ヘッド、１１，１２，３１，３
２磁気コア半体、１３，３３摺動面、１４′電気絶
縁膜、１５非磁性材、１６，３６巻線溝、１７，３
７補強ガラス、１８，３８巻線ガイド溝、１９ト
ラック幅規制溝、２１非磁性基板、２２コア基板、２
３コア体ブロック、２４，２５磁気コア半体ブロッ
ク、２６磁気コアブロック、３５基板、ｇ磁気ギャ
ップ、Ｄｐデプス、Ｔｗトラック幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ギャップ近傍に金属磁性膜が形成さ
れ、該金属磁性膜の膜厚によってトラック幅が規定され
てなる磁気ヘッドを製造する際に、所定の精度に設定された測定器を用いてダミー基板の重
量を測定し、上記ダミー基板の所定面積上に金属磁性膜を成膜した後
の上記ダミー基板の重量を前記測定器を用いて測定し、上記ダミー基板の重量と上記金属磁性膜が成膜された上
記ダミー基板の重量から金属磁性膜の重量を求め、該金属磁性膜の重量から成膜装置の単位成膜時間当たり
の成膜厚さを求め、成膜時間を設定して所望の膜厚の金属磁性膜を形成する
ことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。