JPH11203620A - 磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】擬似ギャップノイズのない再生特性に優れた構
造の磁気ヘッド。 【解決手段】酸化物磁性金属等の高透磁率磁性コア半体
の突合せ部に金属磁性膜を形成し、磁気ギャップを挟ん
で金属磁性膜同士を相対してなる磁気ヘッドにおいて該
金属磁性膜の透磁率（Ｍμ）、高透磁率磁性材料の透磁
率（Ｆμ）の関係を（Ｍμ）＞（Ｆμ）にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気記録再生に用い
られる磁気ヘッドに関する。特にビデオテープレコーダ
（ＶＴＲ）やデータレコーダなどに用いる高保磁力媒体
に適した磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年高密度磁気記録の進歩は著しく、記
録密度の増加により装置の小型化，高性能化が進んでい
る。高密度磁気記録再生装置においては磁気記録媒体の
保磁力（Ｈｃ）を高くすることが有利であることは良く
知られている。そのため、近年ＶＴＲなどではＨｃが１
５００Ｏｅ以上のメタル粉塗布テープ、メタル蒸着テー
プなどが実用化され、また、Ｈｃが２５００Ｏｅ以上の
記録媒体が検討されている。

【０００３】このような高Ｈｃ媒体に信号を記録するに
は磁気ヘッドコア材に高飽和磁束密度を有する金属磁性
膜、例えばＦｅＳｉＡｌ（センダスト），ＣｏＮｂＺｒ
（アモルファス合金）Ｆｅ系微結晶膜などを用いて主磁
極とし、従来のフェライトと複合した磁気ヘッドが種々
実用化されている。

【０００４】この磁気ヘッドの一例として、例えば特開
平８−１７０１２号公報等に示されるメタルインギャッ
プヘッド（以下 ＭＩＧヘッドと略す）がある。

【０００５】以下、図面を用いて説明する。図６は従来
の複合コアを用いた磁気ヘッドの概観図、図７はテープ
摺動面の拡大図である。これらの図においてフェライト
コア半体１，１１のギャップ側先端部には金属磁性体
２，１２が形成され、それぞれ磁気コア半体１,１１が
構成されている。磁気コア半体の金属磁性面側にＳｉＯ
₂膜等のギャップ材を介して突合せ磁気ギャップ３とな
るように構成され、ガラスで接合された構造である。

【０００６】このＭＩＧヘッドの特徴は構造が簡単であ
ることから安価に出来る。反面、図に示す様に金属磁性
膜とフェライトの界面がギャップ面に平行な構造であ
り、その界面が磁気的に不連続になり、擬似ギャップ
（ΔＧｌ）になり、擬似信号ノイズ（Δｓ）を発生し
（コンタ効果ともいわれる）、Ｓ／Ｎを劣化させる。

【０００７】そのため、この構造のヘッドはこの擬似ギ
ャップの影響を抑えることが高品質ヘッドにつながる重
要な問題である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の擬似ギャップの
原因は１）金属磁性膜、フェライトの磁気特性（特にμ
特性）が違うことから磁束が金属磁性膜、フェライトの
界面で不連続になる。２）金属磁性膜、フェライトの界
面でフェライトから金属磁性膜への酸素の拡散、金属磁
性膜の元素のフェライトへの拡散が起こり、その拡散層
が非磁性化する。

【０００９】等がある。

【００１０】これまでの対策としては２）の拡散層を少
なくする方法が多かった。

【００１１】その方法はｉ）金属磁性膜の元素組成を拡
散しにくいものにする（例えば特開平７−１１４００６
号公報）。ii）フェライトを単結晶にし反応しにくい結
晶面、方位にする（例えば特開平８−１７００９号公
報）。iii)フェライト、金属磁性膜の中間に反応防止膜
を介在させる。

【００１２】iii）の方法である反応防止膜は古くから
検討され、例えばＳｉＯ₂，Ｃｒ₂Ｏ₃等の酸化物、Ｃｒ
Ｎ等の窒化物、Ｃｒ，Ａｕ等の金属、Ｎｉ、パーマロ
イ、アモルファス磁性等の磁性金属がある。

【００１３】ところで、信号（Ｓ）と擬似信号（Δｓ）
な関係は次のようになる。

【００１４】

【数１】

【００１５】ここで（ΔＧｌ）は擬似ギャップ長、（Ｇ
ｌ）はギャップ長である、擬似ギャップ長は拡散防止膜
厚（ここでは反応防止膜により拡散層が無いとする）に
仮定するとＳ／Ｎは図８のようになる。高品質な画像或
いは情報を得るＳ／Ｎ３０ｄＢ以上にするためにはギャ
ップ長０．１８μｍでは反応防止膜厚が５０Å以下にな
る。

【００１６】このような極薄膜で拡散を防止し、しかも
付着強度が強い膜は極めて困難という問題があった。す
なわち、拡散が少ない場合は付着強度が弱く、膜の剥離
が起こりやすく、それが隙間になり、擬似ギャップにな
る。また、付着強度を上げるためにはある程度の拡散が
おこらなければならない、という相反したことを解決す
る必要があった。

【００１７】従って、本発明の目的は上述の問題点を解
消することにあって、擬似ギャップによるノイズを抑
え、少なくとも再生特性が良好な磁気ヘッドを提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決し、擬似
ギャップ信号の影響を少なくするためにはフェライト、
金属磁性膜の磁気特性（特に再生特性に影響するμ特
性）に着目し、金属磁性膜の透磁率μ（Ｍμ）、フェラ
イトの透磁率μ（Ｆμ）の関係を次のようにする。以
下、図を用いて説明する。

【００１９】前述したように擬似ギャップ信号は主に金
属磁性膜とフェライトの界面が両者の拡散による非磁性
化した拡散層によっておこるが、それを防止する反応防
止膜（主に非磁性膜）によっても同様におこり、その擬
似ギャップ信号ノイズは図４に示されるようになる。図
４は磁気ギャップ（Ｇｌ）で再生された信号であり、そ
の主信号（Ｓ）、２２の前後にある出力Δｓ₁,Δｓ₂、
２１,２３は擬似ギャップΔＧｌ₁，ΔＧｌ₂で再生され
たノイズである。このノイズは主信号（Ｓ）と同様の形
であるが、金属磁性膜とフェライトの境界に相当する時
間に現われる。そのため、周波数特性においては出力が
うねる現象になる。

【００２０】金属磁性膜の透磁率μ（Ｍμ）、フェライ
トの透磁率μ（Ｆμ）の関係が（Ｍμ）＜（Ｆμ）の場
合は図４と同様になるためノイズ部が加算され大きくな
る。

【００２１】また、金属磁性膜の透磁率μ（Ｍμ）、フ
ェライトの透磁率μ（Ｆμ）の関係が（Ｍμ）＞（Ｆ
μ）の場合は図５のように主信号（Ｓ）、３２の前後に
あるノイズ（Δｓ₁,Δｓ₂）、３１,３３は主信号（Ｓ）
と全く逆になる。

【００２２】この現象はＨＤＤ等に用いられている薄膜
ヘッドに見られる、いわゆるコンタ効果であり、反応防
止膜、拡散層によって現われるノイズと全く逆出力であ
るために、加算されるとノイズ出力を減少させることが
できる。

【００２３】しかし、金属磁性膜の透磁率μ（Ｍμ）は
トラック幅が小さい場合に２０μｍ以下形状異方性の影
響で小さくなる可能性がある。これはヘッドの磁路に沿
って透磁率を大きくするため、トラック幅磁化容易方向
にするとトラック幅が小さいためにトラック端に三角状
の磁区が発生し、還流磁区となるためである。

【００２４】この三角状の磁区はトラック幅が２０μｍ
以下になってくると急激に大きくなり、透磁率μが急激
に小さくなってくる。すなわち、金属磁性膜の透磁率μ
（Ｍμ）が（Ｍμ）＞（Ｆμ）の条件を満たすようにす
ると、擬似ギャップによるノイズは小さくできるが、磁
気ヘッドの再生効率が悪くなり、再生出力が劣化する可
能性がある。

【００２５】これを解決する方法として、金属磁性膜の
透磁率μ（Ｍμ）を大きくするために、図２のようにト
ラック幅規制溝の傾斜角（θ₁）をギャップ面に対して
小さくする。この傾斜角は斜面膜の磁気特性が急激に劣
化する６０°以下に設定する。すなわち傾斜角（θ₁）
を（θ₁）＜６０°にすれば良い。

【００２６】この方法は単に形状異方性を考慮してトラ
ック幅方向に長くして、トラック端に三角状磁区を発生
させないようにしたものである。

【００２７】しかし、この傾斜角（θ₁）が小さいと隣
接トラックからの信号漏れ、いわゆるクロストークが問
題となる。そのため、図２のように隣接トラックのクロ
ストークが問題にならないようにトラック端のある距離
（トラック幅を含め２０μｍ以上）からトラック幅規制
溝の傾斜角（θ）をギャップ面に対して大きくする。す
なわち、（θ）を（θ）＞（θ₁）にすれば良い。この
ようなヘッド構造にすることにより、擬似ギャップによ
るノイズを抑え、少なくとも再生特性が良好な磁気ヘッ
ドを提供する。なお、（θ）は隣接トラックからのクロ
ストーク対策のためであり、（θ）＞（θ₁）であれば
良く、その形状は規制しない。例えば、多段、或いは円
弧状であっても良い。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気ヘッドの実施
の形態を図を用いて詳細に説明する。

【００２９】図１および図２は本発明をＶＴＲ用のＭＩ
Ｇヘッドに実施した１例を示している。図１は磁気ヘッ
ドの概観図、図２にテープ摺動面の拡大図を示す。これ
らの図において、１，１１はフェライトコア、２，１２
はＦｅＴａＣＡｌからなる微結晶金属磁性膜、３はＣｒ
₂Ｏ₃などのギャップ、４，１４はガラス、５はトラック
幅を示す。フェライトコア半体１，１１のギャップ側に
は金属磁性膜２，１２がそれぞれ接合されて複合コアを
構成しており、金属磁性膜間にギャップＧｌ３が形成さ
れ、そのギャップ長を０．１８μｍにしている。

【００３０】また、金属磁性膜とフェライト間にはフェ
ライト表面を鏡面研磨した後、加工変質層を除去する燐
酸エッチングし、反応防止膜ＳｉＯ₂６，１６を５０Å
被着させた。金属磁性膜はフェライト半体上にスパッタ
装置等を用いて形成し、その膜厚を４．５μｍにした。
ギャップを形成する金属磁性膜のトラック幅端は図２の
ように（θ₁）を４５°、（θ）を７０°にした。

【００３１】本実施例の磁気ヘッドのフェライトは図３
に示すように単結晶を用い、テープ摺動面を（２１１）
面、ギャップ対向面を（１１１）面、磁路構成面を（１
１０）面で構成した。また、磁路構成面を（１１１）面
の磁化容易軸である＜１００＞軸をギャップ対向面に対
して角度を４種類変えた図３のようなヘッドを作製し
た。

【００３２】また、各々のヘッドに対して金属磁性膜の
磁化容易軸がトラック幅方向、ギャップ深さ方向になる
ように磁界中熱処理をした。また、従来ヘッドは図７の
ようにトラック幅端を円弧状にし、フェライトの結晶面
を図３に示す（Ａ）のヘッド構成にした。

【００３３】磁気ヘッドのμ特性は光学式Ｍ−Ｈ装置を
用い、スポット径を２μｍにした。正確にはダミー基板
で測定し、校正した。フェライト基板は磁気ヘッドと同
様の結晶構成とし、（１１０）面の磁化容易軸＜１００
＞軸を基準にして角度を変えて測定し、図３に示す磁気
ヘッドの結晶方位に相当する透磁率にした。また、金属
磁性膜のμ特性は基板を非磁性基板に変え、実際のヘッ
ドプロセスと同じプロセスにして測定した。

【００３４】結果は表１に示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】また、金属磁性膜とフェライトの拡散状態
は測定終了後のヘッドの断面を断面ＴＥＭ、及び電子分
光分析（オージェ深さ方向組成分析）で分析し、（反応
防止膜＋拡散層）がいずれのヘッドにおいても６０Å以
下であることを確認した。

【００３７】表１に本発明ヘッドの信号（Ｓ）と擬似信
号（△ｓ）の関係、（△ｓ）／（Ｓ）及び出力の結果を
併記した。なお、表中の出力は従来ヘッドの金属磁性膜
の磁化容易方向をトラック幅方向にした（図３Ａ構造）
ヘッドを基準に相対比較したものである。

【００３８】測定に用いた磁気テープはＨｃが１５５０
Ｏｅのメタル粉塗布テープで、相対速度３．８ｍ／ｓ、
記録周波数５ＭＨｚ、周期５０ｋＨｚの１バースト信号
で、最適記録電流で記録した。磁気ヘッドはトラック幅
１３μｍ、ギャップ長０．１８μｍである。

【００３９】この結果からわかるように、本発明の金属
磁性膜の透磁率μ（Ｍμ）、フェライトの透磁率μ（Ｆ
μ）が（Ｍμ）＞（Ｆμ）の条件では反応防止膜とギャ
ップ長から予想される（Δｓ／Ｓ）が−３０ｄＢ以下に
なり、擬似ギャップノイズが小さく、再生信号出力も向
上した磁気ヘッドが得られる。

【００４０】なお、本実施例では主コアの透磁率を簡単
に変えることが可能なフェライト単結晶を用いたが、酸
化物磁性等の高透磁率材であり、その透磁率μ（Ｆμ）
と金属磁性膜の透磁率（Ｍμ）の関係が（Ｍμ）＞（Ｆ
μ）であれば同様の結果になる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明の磁気ヘッドは酸
化物磁性等の高透磁率磁性のコア半体の突合せ部に金属
磁性膜を形成し、磁気ギャップを挟んで金属磁性膜同士
を相対してなる磁気ヘッドにおいて該金属磁性膜の透磁
率μ（Ｍμ）、高透磁率磁性材の透磁率μ（Ｆμ）が
（Ｍμ）＞（Ｆμ）にすることにより擬似ギャップ信号
ノイズを抑制し、高品質な磁気ヘッドを得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る複合型磁気ヘッドの概観
図。

【図２】本発明の実施例である磁気ヘッドのギャップ近
傍の拡大図。

【図３】本発明の実施例である磁気ヘッドの結晶方位を
示す図。

【図４】本発明の実施例である磁気ヘッドの擬似ギャッ
プノイズ図。

【図５】本発明の実施例である磁気ヘッドの擬似ギャッ
プノイズ図。

【図６】従来の磁気ヘッドの概観図。

【図７】従来の磁気ヘッドのテープ摺動面を拡大した
図。

【図８】反応防止膜と擬似信号（Δｓ）／信号（Ｓ）の
関係を示す特性図。

【符号の説明】

１，１１…フェライトコア、２，１２…金属磁性膜、３
…磁気ヘッドギャップ、４，１４…ガラス、５…トラッ
ク幅、６，１６…ＳｉＯ₂等の反応防止膜、２２，３２
…主信号、２１，２３、３１，３３…擬似ギャップ信
号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有川 康之 茨城県ひたちなか市稲田1410番地株式会社 日立製作所映像情報メディア事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化物磁性材料などの高透磁率磁性材料か
   らなるコア半体の突合せ部に金属磁性膜を形成し、磁気
   ギャップを挟んで該金属磁性膜同士を相対してなる磁気
   ヘッドにおいて、該金属磁性膜の透磁率μが該高透磁率
   磁性材料の透磁率μより大きいことを特徴とした磁気ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】酸化物磁性材料が単結晶フェライトである
   ことを特徴とした請求項１記載の磁気ヘッド。
3. 【請求項３】前記磁気ギャップの延長線に対するトラッ
   ク幅規制溝の傾斜角を多段とし、トラック幅端部におけ
   る傾斜角（θ₁）が（θ₁）＜６０°、他の傾斜角（θ）
   が(θ）＞（θ₁）であることを特徴とする請求項１ない
   し２記載の磁気ヘッド。