JPH103611A

JPH103611A - 薄膜磁気ヘッド及び磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPH103611A
Application number: JP15370596A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Hoshino; 勝美星野; Masaaki Sano; 雅章佐野; Shunichi Narumi; 俊一鳴海; Yoshiaki Kita; 芳明北; Gen Oikawa; 玄及川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】正の大きな磁歪定数を有する磁性めっき膜を記
録ヘッドに用いた場合、凹凸のあるコイル上に形成され
た上部磁性膜の磁化は、対向面に対し垂直方向に向きや
すくなる。このため、高周波における磁気特性が悪く、
記録ができない。【解決手段】コイル１５上に形成する絶縁膜１４，１６
に、対向面に対し垂直方向に溝を形成することにより、
絶縁膜１４，１６上に形成された上部磁性膜１７は、対
向面に対し平行方向に応力がかかり、磁区が対向面に対
し平行に向き、適正なコアの磁区構造が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い磁気記録密度
に対応した磁気ヘッド，磁気記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置の高記録密度化
に伴い、高い保磁力の媒体に記録できる薄膜磁気ヘッド
が要求されている。そのためには、磁気ヘッドのコア材
料には、高い飽和磁束密度を有し、かつ高周波特性に優
れた材料を用いる必要がある。現在の薄膜磁気ヘッド材
料は、パーマロイ（７８ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金）が公知
であるが、飽和磁束密度が１.０Ｔと低く、かつ、比抵
抗が２０μΩcm程度と低いため、うず電流損失が大き
く、高周波領域における記録磁界強度が低下する問題が
ある。また、他の材料として、Ｃｏ系非晶質材料，セン
ダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金）等が挙げられるが、非
晶質材料は熱的に不安定であり、センダストは５００℃
程度の熱処理が必要であることなどから、磁気ヘッドプ
ロセス上に問題があり、実用化には至っていない。

【０００３】また、高周波に対応した薄膜ヘッド材料と
して、４０〜５５ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金にＮｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ等を添加したスパッタリング法で形成する磁
性膜が提案されている（特開平3−68744号公報）。しか
し、この膜をスパッタリング法で２μｍ以上形成する
と、結晶粒は大きくなる。この膜は、大きな結晶磁気異
方性を有しているため、磁気特性が劣化してしまうとい
う問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高い磁気記録密度を有
する磁気ディスク装置には、高い飽和磁束密度を有し、
かつ、高周波で記録磁界強度が低下しない材料を用いた
薄膜磁気ヘッドを用いることが必要である。めっき法で
作製した４０〜６０ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金は、１.４Ｔ
以上の高い飽和磁束密度を有し、５μｍもの厚い膜を形
成しても磁気特性は劣化しない。また、比抵抗も３０μ
Ωcm以上と高いため、うず電流損失が小さい。しかし、
Ｎｉ−Ｆｅ合金の磁歪定数は４０／１０⁷と高い。この
ため、磁気コア形状，めっき面の凹凸等の影響を受けや
すく、膜に大きな応力が働くめっき法で磁気コアを作製
した場合に、良好な磁区構造が得られにくい。このた
め、高周波領域で高い保磁力を有する媒体に記録するこ
とが困難となっている。

【０００５】本発明の目的は、薄膜磁気ヘッドの問題の
解決方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、薄膜磁気
ヘッドにおける磁気コア材料について、誠意研究を行っ
た結果、４０〜６０ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金を、対向面に
対し垂直方向に溝を形成した絶縁膜上にめっき法で形成
することにより、対向面に対し平行に向いた磁区が安定
して形成されることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００７】すなわち、めっき法で作製される４０〜６
０ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金を、薄膜磁気ヘッドの磁気コア
に用いる場合、対向面に対し垂直方向に溝を形成した絶
縁膜上に形成することにより、膜の応力を対向面に対し
平行方向にかけることができる。これにより、正の大き
な磁歪定数を有する４０〜６０ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金
は、膜の応力を受けて、主磁区の磁化が対向面に対し平
行方向に向いた適正な磁区構造が得られ、高周波に対応
できる薄膜磁気ヘッドが得られる。

【０００８】また、Ｎｉ−Ｆｅ合金に、Ｃｏを添加する
ことにより更に高い飽和磁束密度が得られる。また、Ｍ
ｏ，Ｃｒ，Ｐｄ，Ｂ，Ｉｎ，Ｗ等の元素を添加すること
により、比抵抗が高くなり、うず電流損失が低下する。
これらの効果により、更に高い周波数特性を有する薄膜
磁気ヘッドが得られる。

【０００９】さらに、薄膜磁気ヘッドを用いることによ
り、高い磁気記録密度を有した磁気記録再生装置が得ら
れる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１に金属イオン濃度を変化させてめっき
した磁性膜の組成と飽和磁束密度，電気抵抗率，磁歪定
数の関係を示したものである。ここで、めっき浴は、表
１に示す浴を用い、Ｎｉ++の濃度を変化させた。ここ
で、ｐＨは３.０，浴温度は３０℃，めっき電流密度は
１５ｍＡ／cm²とし、膜厚は約３.０μｍとした。

【００１１】

【表１】

【００１２】図１に示すように、Ｎｉ含有量が４０〜６
０ｗｔ％の領域で、飽和磁束密度が１.４Ｔ以上，電気
抵抗率は３０μΩcm以上と従来良く知られているパーマ
ロイ膜と比較して優れている。また、保磁力も１.０Ｏ
ｅ以下と低い。しかし、本実施例のＮｉ−Ｆｅ合金膜
は、磁歪定数が＋４０／１０⁷以上と高くなっている。
このような特性は、ｐＨが２.５〜３.５の範囲，電流密
度は５〜３０ｍＡ／cm²の範囲，浴温度は２０〜４０℃
の範囲で変化させたが、大きく変わらなかった。

【００１３】図２に薄膜磁気ヘッドの断面を示す。基板
１１には、表面を十分に研磨，洗浄したセラミックス基
板を用いた。基板１１上に、下部磁性膜１２として、厚
さ２.８μｍの窒素を含んだパーマロイ（７８ｗｔ％Ｎ
ｉ−Ｆｅ）薄膜を高周波スパッタリング法で作製した。
この窒素を含んだＮｉ−Ｆｅ膜の磁気特性は、保磁力が
０.５Ｏｅ，飽和磁束密度が１.０Ｔ，磁歪定数が−
１.０／１０⁷であった。下部磁性膜１２をイオンミリン
グにより、所定の形状にパターニング後、Ａｌ₂Ｏ₃から
なる磁気ギャップ膜１３をスパッタし、イオンミリング
法によりパターニングを行った。次に、ホトレジストか
らなる絶縁膜１４を塗布，露光，現像，熱処理により、
所定の形状にパターニングした。絶縁膜１４上に、Ｃｕ
からなるコイル１５をめっき法により作製後、絶縁膜１
６を形成、所定の形状にパターニングした。絶縁膜１６
上に、フレームめっき法により、厚さ３μｍのＮｉ−Ｆ
ｅ合金からなる上部磁性膜１７を形成した。最後に、Ａ
ｌ₂Ｏ₃からなる保護膜１８を形成した。

【００１４】図３には、上部磁性膜１７のフレームめっ
き法による形成法を示す。基板２１(図１の１６に相当
する)上に、基板と磁性膜との密着性を高めるため、３
０ｎｍ厚のＣｒ層２２を、さらにめっきをするための電
極として８０ｎｍ厚の窒素を含んだパーマロイ磁性下地
膜２３を高周波スパッタリング法により形成した。次
に、ホトレジストによりフレーム２４を形成し、電気め
っき法により３μｍ厚のＮｉ−Ｆｅ合金磁性膜２５を形
成した（ａ）。めっき後、フレーム内のめっき磁性膜を
ホトレジスト２６でカバーし（ｂ）、フレーム外側のめ
っき膜をケミカルエッチングを用いて除去し、上部レジ
スト２６およびフレーム２４を除去する（ｃ）。この時
のめっき浴は、表１に示す組成を用いた。これにより、
形成された磁性膜の組成は、４６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅであ
った。このＮｉ−Ｆｅ合金の磁気特性を調べたところ、
保磁力は０.５Ｏｅ，飽和磁束密度は１.６２Ｔ，磁歪定
数は＋５０／１０⁷であった。

【００１５】このように作製した薄膜磁気ヘッドにおけ
る上部コアの磁区構造を観察した。磁区構造を図４に示
す。通常、このような方法で薄膜磁気ヘッドを作製した
場合、コイル１５上に形成された絶縁膜１６およびこの
上に形成した上部磁性膜１７は、コイル段差の影響を受
け、対向面に対し、平行方向に凹凸が生じ易い。このた
め、磁歪定数が正で、かつ大きな磁性膜を用いた場合、
膜の応力は対向面に対し垂直方向に働き、磁化が対向面
に対し垂直に向きやすくなる。したがって、図４に示す
ような磁区構造を有する薄膜磁気ヘッドが多くなる。

【００１６】これに対し、絶縁膜１６を形成後、イオン
ビームを用いて、対向面に対し垂直方向に溝を形成し
た。溝の大きさは、幅約１μｍ，深さは約８０ｎｍとし
た。また、幅の間隔は１μｍとした。この上にフレーム
めっき法により上部磁性膜１７を同様に形成し、磁区構
造を観察したところ、図５に示すように、磁化が対向面
に対し平行方向に向いた、すなわち適正な磁区構造を有
する薄膜磁気ヘッドが多く得られた。これは、溝を形成
したことにより、応力が対向面に対し平行に働くことに
よるものと考えられる。

【００１７】図５に示した磁区構造を持つ本発明の薄膜
磁気ヘッドを用い、規格化した記録磁界強度の周波数依
存性を調べた。これを図６に示す。磁気記録媒体には、
残留磁束密度２５００ＯｅのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金か
らなる材料を用いた。また、磁気ヘッドのトラック幅は
３μｍとした。図のように、従来のパーマロイ薄膜ヘッ
ドと比較して、飽和磁束密度，電気抵抗率の高い４０〜
６０Ｎｉ−Ｆｅ合金薄膜ヘッドは、高周波でも高い記録
磁界を有する。さらに、本発明の様に、磁区構造を適正
化させることにより、７０ＭＨｚ以上の高周波領域で
も、優れた記録性能を示すことがわかった。さらに、９
０ＭＨｚの周波数でも、１５％程度しか記録磁界強度は
低下しない。

【００１８】本実施例では、溝をイオンビームを照射す
ることによって形成しているが、その他の方法を用い
て、凹凸を形成しても構わない。また、溝の大きさは、
作製の容易さを考慮すると、幅０.１μｍ〜１０μｍ，
深さ５０ｎｍ〜０.５μｍ，溝間隔０.１μｍ〜１０μｍ
程度にすることが、好ましい。

【００１９】（実施例２）実施例１に示しためっき浴
に、ＣｏＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏを添加して作製される厚さ３μ
ｍのＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ薄膜の諸特性を評価した。図７に
Ｃｏ添加量に対する飽和磁束密度の変化を示す。図のよ
うに、Ｃｏを添加していくと飽和磁束密度は増加する。
しかし、図８に示すように、Ｃｏを１５ｗｔ％以上添加
すると、電気抵抗率は、大きく減少し、３０μΩcm以下
となってしまう。Ｃｏを１５ｗｔ％以上添加した磁性膜
を薄膜磁気ヘッドに用いた場合、うず電流損失の効果が
大きくなり、飽和磁束密度が増加した効果が失われるた
め、好ましくない。

【００２０】（実施例３）実施例１に示しためっき浴
に、ＣｒＣｌ₃・６Ｈ₂Ｏを添加して作製される厚さ３μ
ｍのＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒ薄膜の諸特性を評価した。図９に
Ｃｒ添加量に対する電気抵抗率の変化を示す。図のよう
に、Ｃｒ添加量が２ｗｔ％以上の時に、６０μΩcm程度
の高い電気抵抗率が得られる。しかし、図１０の飽和磁
束密度のＣｒ添加量依存性をみると、Ｃｒを３ｗｔ％以
上添加すると、飽和磁束密度は大きく低下し、１.４Ｔ
以下となる。このため、３ｗｔ％以上Ｃｒを添加するこ
とは好ましくない。

【００２１】本実施例では、Ｃｒを添加した場合につい
て述べたが、Ｍｏ，Ｐｄ，Ｂ，Ｉｎ，Ｗを添加した場合
も同様な効果が得られる。

【００２２】（実施例４）実施例１で示した薄膜磁気ヘ
ッドを用い、記録再生分離型ヘッドを作製した。磁気ヘ
ッドの構造を以下に示す。図１１は、磁気ヘッドの一部
分を切断した場合の斜視図である。磁気抵抗効果膜３１
をシールド層３２，３３で挟んだ部分が再生ヘッドとし
て働く。また、シールド層３３は、記録ヘッドの下部磁
極もかねており、コイル３４を挟むシールド層３３，上
部磁極３５の部分が記録ヘッドとして働く。この記録ヘ
ッドは、実施例１に記載の薄膜磁気ヘッドである。ま
た、電極３８には、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒという多層構造の
材料を用いた。

【００２３】以下にこのヘッドの作製方法を示す。

【００２４】Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣを主成分とする焼結体を
スライダ用の基板３６とした。シールド層３２，３３に
はスパッタリング法で形成した窒素を含んだパーマロイ
を用いた。各磁性膜の膜厚は、以下のようにした。上下
のシールド層３２，３３は２.０μｍ，上部磁極３６は
３.０μｍ，各層間のギャップ材はスパッタリングで形
成したＡｌ₂Ｏ₃を用いた。ギャップ層の膜厚は、シール
ド層と磁気抵抗効果素子間で０.２μｍ，記録磁極間で
は０.４μｍとした。磁気抵抗効果膜３１には、厚さ２
０ｎｍのパーマロイ膜を用いた。コイル３４には膜厚１
μｍのＣｕを使用した。

【００２５】以上述べた構造の磁気ヘッドで、記録再生
を行ったところ、最高記録周波数が７０ＭＨｚ以上の高
周波記録が可能であることがわかった。これは、磁気ヘ
ッドに、本発明による磁気ヘッドを用いたためであると
考えられる。

【００２６】本実施例では、上部シールド層３３は、ス
パッタリング法を用いているが、めっき法を用いて形成
することもできる。

【００２７】（実施例５）実施例２で述べた本発明の磁
気ヘッドを用い、磁気ディスク装置を作製した。図１２
に磁気ディスク装置の構造の概略図を示す。

【００２８】磁気記録媒体４１の記録層には、残留磁束
密度２５００ＯｅのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金からなる材
料を用いた。磁気ヘッド４３の記録ヘッドのトラック幅
は２.５μｍ，再生ヘッドのトラック幅は２μｍとし
た。磁気ヘッド４３における記録ヘッドの磁気コア材料
は、従来のパーマロイを用いた記録ヘッドと比較して、
高抵抗，高飽和磁束密度を有し、かつ、磁極の磁区構造
が良好であるため、高周波に対応した磁気ディスク装置
を作製することができる。本発明の磁気ヘッドは、最高
記録周波数が７０ＭＨｚ以上である磁気記録再生装置に
有効である。

【００２９】

【発明の効果】下部磁性膜と、下部磁性膜上に形成され
一端が下部磁性膜の一端に接しており、他端が下部磁性
膜の他端に磁気ギャップを介して対向し、磁気回路を形
成する上部磁性膜と、両磁性膜の間に電気的に絶縁され
た膜を介して、磁気コアと交差する所定巻回数のコイル
からなる薄膜磁気ヘッドであり、上部磁性膜が電気めっ
き法によって形成された薄膜磁気ヘッドで、対向面に対
し、垂直方向に溝を形成した絶縁膜上に磁性膜を形成す
ることにより、大きな磁歪定数を有する磁性膜を用いて
も、磁気コアの磁区構造は良好になる。これにより、高
抵抗，高飽和磁束密度を有する４０〜６０ｗｔ％Ｎｉ−
Ｆｅ合金膜を記録ヘッドに用いることができる。また、
この記録ヘッドを用いることにより、最高記録周波数が
７０ＭＨｚ以上である磁気ヘッドが作製できる。さら
に、磁気ヘッドを用いることにより、高性能磁気記録再
生装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｎｉ含有量に対する飽和磁束密度，電気抵抗
率，磁歪定数の変化の説明図。

【図２】薄膜磁気ヘッドの断面図。

【図３】フレームめっき法の説明図。

【図４】従来法による上部コアの磁区構造の説明図。

【図５】本発明による上部コアの磁区構造の説明図。

【図６】本発明の薄膜磁気ヘッドを用いた記録磁界強度
の周波数依存性の特性図。

【図７】Ｃｏ添加量に対する飽和磁束密度の変化の特性
図。

【図８】Ｃｏ添加量に対する電気抵抗率の変化の特性
図。

【図９】Ｃｒ添加量に対する電気抵抗率の変化の特性
図。

【図１０】Ｃｒ添加量に対する飽和磁束密度の変化の特
性図。

【図１１】本発明の薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ヘッド
の斜視図。

【図１２】本発明の薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ディス
ク装置の説明図。

【符号の説明】

１１…基板、１２…下部磁性膜、１３…磁気ギャップ
膜、１４，１６…絶縁膜、１５…コイル、１７…上部磁
性膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北芳明東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者及川玄神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部磁性膜と、上記下部磁性膜上に形成さ
れ一端が下部磁性膜の一端に接しており、他端が上記下
部磁性膜の他端に磁気ギャップを介して対向し、磁気回
路を形成する上記上部磁性膜と、上記両磁性膜の間に電
気的に絶縁された膜を介して、磁気コアと交差する所定
巻回数のコイルからなり、少なくとも上記上部磁性膜が
電気めっき法によって形成された薄膜磁気ヘッドにおい
て、上記上部磁性膜が、対向面に対し垂直方向に溝を形
成した絶縁膜上に形成されたことを特徴とする薄膜磁気
ヘッド。
【請求項２】請求項１において、上記磁性膜がＮｉとＦ
ｅを主成分とする合金からなり、Ｎｉ組成が、４０〜６
０ｗｔ％である薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】請求項１または請求項２において、めっき
浴のＮｉ++金属イオンおよびＦｅ++金属イオン濃度範囲
が、それぞれ５〜２０ｇ／ｌ，０.５〜２.７ｇ／ｌであ
り、Ｎｉ++金属イオンとＦｅ++金属イオンの濃度比（Ｎ
ｉ++／Ｆｅ++）が６〜８である溶媒からなるめっき浴で
あり、かつ、応力緩和剤，界面活性剤が添加されてお
り、ｐＨが２.５〜３.５，浴温度が２０〜４０℃である
めっき浴から磁性膜が形成された薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】請求項１，２または３において、Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金に、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｂ，Ｉｎ，Ｗから
選ばれる少なくとも１種類の元素が添加されており、Ｃ
ｏの添加量は１５ｗｔ％以下、その他の元素の添加量は
総量で３ｗｔ％以下である薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】請求項１，２，３または４に記載の上記薄
膜磁気ヘッドと多層磁気抵抗効果素子とを組み合わせた
複合型磁気ヘッド。
【請求項６】請求項１，２，３，４または５に記載の上
記磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置。