JPS5819716A - 薄膜磁気ヘツドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気の記録再生を行なう磁気ヘッドの信号入出
力用のコイルに関するものである。本発明はコイルを形
成する導体の高さを該導体の幅より大きくすることによ
り、磁気ヘッドのできるたけ先端近傍に複数巻きのコイ
ルを形成して記録再生の効率を大幅に改善し、かつ導体
を流れる信号電流を大きくとることのできる薄膜磁気ヘ
ッドを提供するものである。

従来の薄膜磁気ヘッドはその断面の１例を第１図に示す
ように、磁気的に絶縁性の基板６上に第２磁極２および
第１磁極１、該第１磁極および該第２磁極２を電気的、
磁気的に分離する絶縁層３、さらに該絶縁層３内にあっ
て信号入出力用のコイルを形成する導体４より構成され
ている。なお、場合によっては磁性基板を用い第２磁極
と兼用させることもあるし、電気的絶縁性や密着性等を
改善するために適当な絶縁層や金属層を中間に設けるこ
ともあるが、ここでは簡単のため省略した。

以下においても説明に必要な主要な部分についてのみ述
べ、本発明の説明に不必要な部分については省略した。

導体４に信号電圧を印加することにより磁気ヘッド先端
の第１磁極１、第２磁極２間で記録媒体５を通過する漏
れ磁束が生じ記録が行なわれる。一方、再生出力は記録
媒体５より発生している磁束が第１磁極１、第２磁極２
を通過することによる、いわゆる電磁誘導により導体４
に出力電圧として表われる。したがって、導体４（コイ
ル）の巻数の多い程、信号の記録、再生は容易となると
考えられるが、実際には単に巻数を増すと、磁路が増し
て磁気抵抗が太きくなるので必ずしも効率は改善されな
い。効率を改善するには磁気ヘッド先端にできるだけ近
く密にコイルを多数巻く必要がある。一方記録電流をた
くさん流すためには導体の断面積を犬きくとる必要があ
る。

すなわち、限られた領域内に導体４の断面積は犬きく、
かつ導体４（コイル）の巻き数を多くするという圧いに
矛盾する問題を解決しなければならない。以下に導体４
の従来の形成方法を述べる。

第２図はウェットエツチング法による導体コイルの形成
例を示す。簡単のためコイルの形成過程のみを説明する
。基板８上に例えは導体としてＡｌ層を積層し（ａ）、
さらにこの上にホトエツチング法によりレジストパター
ン９を形成する（ｂ）。その後、リン酸系のエツチング
液によりＡｌ層をエツチングし導体層４を形成する（ｄ
）。このとき第２図（Ｃ）に示すようにウェットエツチ
ング法ではレジストパターンの下にアンダーカットｄ、
が生じ導体４の断面積が減少する。また、アンダーカッ
トｄ。

はＡ形層７の膜厚ｔの増加とともに大きくなるため、導
体４０幅ｄ１を小さくし巻数を増すことには限界がある
し、膜厚ｔを増して断面積を増すことも困難である。発
明者らの実験結果では膜厚が小さい場合（ｔ（ｄｌ）ア
ンダーカット量ｄｓ−ｔである。膜厚を犬きくｔ＞ｄ１
なる導体パターンを形成しようとしても、アンダーカッ
ト量がさらに著しく大きくなるばかりでなく導体が著し
く細り、エツチング中にホトレジストパターンがハクリ
するなどして実際にはこのような導体パターンは得られ
ない。たとえば、Ａ１層の膜厚を２μｍとすると導体４
の幅ｄ１は５μｍ程度が限界である。

これに対し、アンダーカットｄｓの少ない加工法として
反応性スパッタエツチングが行なわれている。第３図に
エツチングの過程を示す。基板８上にたとえばＡｌ層を
積層しく第３図−（ａ））、レジストパターンを形成す
る（第３図−（ｂ））。その後、ＢＣｌ層系の反応性ス
パッタエツチングによりＡｌ層を加工する。反応性スパ
ッタエツチングにおいてはＡｌ層のみならずレジスト層
もエツチングされ膜厚はしだいに減少する（第３図−（
ｃ））。Ａｌ層のエッチングが終了した時、レジストは
残っている必要がある（第３図−（ｄ））。その後、レ
ジスト層を除去ずれはアンターカットの少ない、導体４
を形成できる。したがって、反応性スパッタエッチング
は前述のウェットエッチングに比較し断面積の大きな導
体４を形成しやすい加工法である。

たとえば、２〜３μｍのポジ壁レジストパターン９で４
μｍ厚のＡｌ層７をレジストパターン９にほぼ忠実に加
工できる。しかし、レジストの厚さを２〜３μｍ以上と
厚くすると、レジストパターン９の形成において微細加
圧が難しくなり、パターン幅ｄ４、パターン間隔ｄｓを
小さくできない。また、第３図においてＡｌ層７の厚さ
ｈがレジストパターン間隔ｄ３より大きく（ｈ＞ｄ２）
なると、Ａｌ層７の深部のエッチングが難しくなる。す
なわち、反応性スパッタエツチングによる方法はウェッ
トエッチング法に比較すれば有効であるが、それでもた
とえばｈ＞５μｍ、ｄ１＜３μｍ、ｄ２＜３μｍという
ようなｈ＞ｄ１、ｈ＞ｄ２の導体４を形成することは困
難である。

以上の理由のため従来の薄膜磁気ヘッドにおいては第３
図におけるｄ１を広げて断面積を増大させ、これによっ
て磁路が増大するのを防ぐため導体４を２層、３層と重
ねる方法が行なわれているが、これらの方法は工程がが
増し■■りが低下するなど工業的に望ましい方法ではな
い。

本発明は従来法の欠点をなくし、１層でも導体４（コイ
ル）の巻き数を増し、かつ導体４の断面積の大きい薄膜
磁気ヘッドおよびその製造方法を提供するものである。

第４図に本発明による薄膜磁気ヘッドの断面構造を示す
。導体１０は基板６に対して縦長であり絶縁層３の厚さ
の大部分を占めている。また、導体１０の幅ｄｓが狭く
ヘッド先端に密に巻き数を増すことかでき、記録再生の
効率を向上できる。

以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。

実施例１ 第５図を用いて説明する。基板６にはホトセラム（コー
ニング社製）を用いた。先ず該基板６上に第２磁極２と
なる磁性層、磁気ヘッド先端のギャップとなる磁気的、
電気的絶縁層１１を積層する（第５図−ａ）。ここでは
磁性層２としてパーマロイを２μｍ１絶縁層１１として
ＳｉＯ２を２μｍスパッタリング法で形成した。次に該
絶縁層１１上に第１磁極と第２磁極を分離する絶縁層１
２としてＰＩＱ（ポリイミド系樹脂、日立化成工業株商
標）層を８μｍスピン塗布した（第５図−ｂ）。

その後、該ＰＩＱ上にＭｏ２Ｂを０．４μｍ蒸着し、サ
ラにホトエツチング法によりｄ、＝３μｍ、ｄ、−２μ
ｍにＭＯ層１３をパターンニングする（第５図−ｃ）。

そして、該ＭＯ層１３をマスクとしてＰＩＱを酸素によ
りスパッタエツチングして、ＰＩＱに絶縁層１１に達す
る溝を加工する。この場合、ＰＩＱに対するＭＯのスパ
ッタエッチ速度は極めて小さくＭＯ層はほとんどエツチ
ングされない。またＭＯの代りにＣｒを用いても同様で
あった。また、ＰＩＱはＭＯマスクの下に０．５μｍ前
後のアンダーカットを生ずる（第５図−ｄ）。

次に、基板６に対してほぼ垂直方向から導体層４となる
Ａｌ１４をＰＩＱ膜厚より若干薄く（７，５μｍ）積層
した（第５図−ｅ）。ここで、ＭＯマスク１３の上面は
Ａｌが積層されているが、ＭＯマスク１３のアンダーカ
ット部分にはＡｌは付着していない。

そこで、Ａｌ層１４に電圧を印加してＭｏ層１３をシュ
ウ酸系溶液中で電解・選択エツチングを行なうとＭ０層
およびＭＯマスク上のＡｌ層が除去される（第５図−ｆ
）。ここまでで、Ａｌ導体がＰＩＱに形成した溝に埋め
込まれた形状となる。

その後、ＰＩＱ層１２とＡｅ層１４の段差を平坦化し、
かつＡｌ導体と第１磁極１を電気的に絶縁するために、
再度ＰＩＱ層１５をスピンコードした。Ａ２層１４とＰ
ＩＱ層１２との段差は０．５μｍであり、ＰＩＱＪｍ１
２の膜厚を２μｍとすればＰＩＱ層の段差は０１μＩｎ
前後に容易に抑さえることができる。最後にＰＩＱ層１
２および１５、絶縁層１１をパターンニングし、さらに
該ＰＩＱ上および第２磁極２の一部にパーマロイを蒸着
し第１磁極１を形成すれは磁気ヘッドは完成する。

本実施例において形成された導体の幅、すなわち磁気ギ
ャップが形成されている斑気ヘッド先端の方向にはかっ
た１つの連続した導体長さの最小値はｄ６〜３μｍ１導
体の高さ、すなわち導体層の磁気ギャップが形成されて
いる磁気ヘッド先端方向への射影の連続した長さ１１〜
７．５μｍ１　となりあった導体間の最小距離は６７〜
２μｍであって、導体４の断面積は２０８ｍ１程度とな
る。前述した反応性スパッタエツチング法により本実施
例と同じ３μｍ幅の導体４ｆ：形成すると、導体４の厚
さは〜３μｍが限界である。すなわち、本発明は従来法
に比較して断面積で約２倍大きくできる。丑だ磁気ヘッ
ド先端伺近にコイルを多数回巻くことができるのでヘッ
ドの記録再生効率が良好である。

本発明は導体の高さｈが導体の幅ｄ１および導体間隔ｄ
２よりも大きいことを特徴とするが、第１磁極と第２磁
極が離れており、その間に存在する絶縁層中の大部分が
導体で占められているときに、さらに効率が改善される
。したがってｈ／ｄ１＞１．５とすることが望ましくさ
らにｈ／ｄ１＞２とすると非常に良好な記録再生効率が
得られる。

（１１） 第５図−ｅ、ｆの工程は通常リフトオフ法として知られ
ている方法に類似している。しかし、リフトオフ法では
導体形成のために用いる層（ここではＰＩＱ層１２にあ
たる）を最終的に除去するが、本実施例では該ＰＩＱ層
１２を残すことによって第５図−ｇに示した平坦化を容
易にした。すなわちこの層を除去してしまうと約７．５
μｍの凹凸を平坦化しなければならず非常に困難である
。

ＰＩＱは電気的絶縁性が良好で耐熱性にもすぐれている
ので第１磁極と第２磁極を電気的磁気的に分離する絶縁
層として１史用でき、かつスピン塗布により容易に平坦
化できることを利用した。丑だ、第５図−〇において過
剰のＡ１層はＭ　０層１３を境界として除去芒れるため
Ｐ　１．　Ｑの凹部壁面にＡｌが回わり込んで伺層して
も何ら問題はない。

本実施例に示したプロセスではｈ（３ｄ、の範囲でＡｌ
導体を比較的容易にかつ再現性よく形成できた。

実施例２ 実施例１において基板６にフェライトを用い第（１２） ２磁極とすることにより、磁性層２の形成を省略しても
何ら問題はない。

実施例３ 本実施例で（は導体４の形成を以下に述べる方法で形成
した。第６図に形成過程を示した。第６図−（ａ）は実
施例１（第５図−（ａ）〜（ｄ））と同様である。次に
ＭＯ層１３を除去しく第６図−（ｂ））、その後Ａｌ層
１４をＰＩＱ層により若干薄く７．５μｍ積層する（第
６図−（ｃ））。さらに該Ａｌ層１４上にＰＩＱ１５を
スピン塗布する。ＰＩＱは流動性があり、約２０μｍの
１早さに塗布するとＰＩＱ表面は約１μｍ程度の凹凸に
平坦化される。その後、Ａ形層１４の凸部上面が現われ
るまでＰＩＱをエツチングし（第６図−（ｄ））、次に
該ＰＩＱ層１５をマスクとしてＡｌ層１４をエツチング
する。

Ａｌ層はＰＩＱ層１２の凸部上のＡ−６のみをエツチン
グする（第６図−（ｅ））。ここまでで、ＰＩＱ層凹邪
にのみＡ１が埋めこまれた形状となる。最後にＰＩＱ層
１５の凹凸を平坦化するために、再びＰＩＱ層１６をス
ピン塗布した（第　図−（ｆ））。

（１３） 以上の工程により、幅３μｍ１高さ７．５μｒｎのＡ−
ｅ導体層を形成できた。

実施例４ 本発明による薄膜磁気ヘッドでは導体層の形成に該導体
自身のエツチング工程が営マれない。そのため、エツチ
ング時のアンダーカットが大きい等の理由によりエツチ
ングの難しい材料には特に有効である。本実施例では嗣
エレクトロマイグレーション性に優れ、寿命の点からも
好ましいＣｕを導体層として用いた。Ｃｕは通常過硫酸
アンモニウム水溶液でエツチングを行なうが、Ｃｕ六簡
の酸化、パターンの精度が悪い等の問題がある。

本発明による方法では、前記の事項は全く問題なく、信
頼性の大幅に向上した薄膜磁気ヘッドを製造できた。

実施例５ ＰＩＱは耐熱性、絶縁性において優れた高分子樹脂であ
る。しかし前記ＰＩＱの代りに環化ポリブタジェン（日
本合成ゴム（株）商標）、バイラリン（Ｄｕｐｏｎｔ社
商標）全商標ても同様の工程で本発（１４） 明による薄膜磁気ヘッドを作製できた。

実施例６ 第４図に示した本発明による薄膜磁気ヘッドにおいて、
磁束を磁気ヘッド先端より有効に放出させるために導体
１０はでき得る限り磁気ヘッドの先端近傍に形成される
ことか望ましい。第４図に示した例では、基板６に対し
て導体１０が垂直方向に長いために、ギャップ後端と導
体１０との距離ｄ、が広がりやすい。本実施例では、第
７図に示すように基板６に対して導体１０を傾斜させる
ことによりｄｅ＜屯とした。導体１０の１頃き角θｌは
第１磁極１先端近傍の肩部の傾き角θ雪とほぼ等しいこ
とがよい。θ１〉θ、となるとｄ、を小さくできず、θ
１〈θ、となると第１磁極１の肩部で導体１０と第１磁
極１が離れてしまい好ましくない。

本実施例による薄膜磁気ヘッドは実施例１とほとんど同
様のプロセスで製造できるが、ＰＩＱのスパッタエツチ
ングおよび導体層１０の形成を斜め方向（角度θ、）か
ら行なう必要がある。

【図面の簡単な説明】

（１５） 第１図は従来の薄膜磁気ヘッドを示す概略断面図、第２
図（ａ）〜（ｄ）、第３図（ａ）〜（ｅ）Ｕ　４体１ｍ
　ｏ　ウェットおよびドライによる導体コイル形成工程
を示ず断面図、第４図は本発明による薄膜磁気ヘッドの
概略断面図、第５図（ａ）〜（ｈ）は本発明の一実施例
におけるＲ膜磁気ヘッドの製造方法を示す概略断面図、
第６図（ａ）〜（ｆ）は本発明の他の実施例による磁気
ヘッドの導体層の製造方法を示す概略断面図、第７図は
本発明のさらに他の実施例における薄膜磁気ヘッドを示
す概略断面図である。 １・・・第１磁極、２・・・第２磁極、３・・・絶縁層
、４・・・導体、６・・・基板。 代理人　弁理士　薄田利暉 （１６） 第　　１　　図 第２図 （良） （ｂ） （Ｃ） （ｃｌ） 第　　３　　図 ′ｆ′Ｊ　４　図 一頑へ ８　　　　　　　　ｖ　　　　　　　０〕≦ 第　　ｂ　　図 １３ 第７図 第１頁の続き ・７２発　明　者　熊坂登行 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 考発　明　者　城石芳博 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 （η・発　明　者　工藤実弘 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 １０３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気記録媒体に記録再生を行なうための磁気ギャッ
   プをはさんでなる第１磁極および第２磁極、および該第
   １磁極と該第２磁極の少なくとも一部を磁気的、電気的
   に分離する絶縁層、およげ該絶縁層内にあって信号入出
   力用のコイルとなる多巻の導体層などによって構成され
   る薄膜磁気ヘッドにおいて、前記導体の幅ｄ１、すなわ
   ち磁気ギャップが形成されている磁気ヘッド先端の方向
   にはかった１つの連続した導体の長さの最小値が、導体
   層の高さｈ、すなわち導体層の磁気ギャップが形成され
   ている磁気ヘッド先端方詩モ射影の連続した長さの最大
   値よりも小さく、かつｈはとなりあった導体間の最小距
   離部よりも大きいことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ２、特許請求の範囲第１項記載の薄膜磁気ヘッドにおい
   てｈ／ｄ１〉１．５を満たすことを特徴とする薄膜磁気
   ヘッド。 ３、特許請求の範囲第１項記載の薄膜磁気ヘッドにおい
   てｈ／ｄ１＞２．０を満たすことを％徴とする薄膜磁気
   ヘッド。 ４、特許請求の範囲第１項、第２項もしくは第３項記載
   の薄膜磁気ヘッドにおいて絶縁層の少なくとも１部にポ
   リイミド系の高分子樹脂を用いたことを特徴とする薄膜
   磁気ヘッド。 ５、特許請求の範囲第１項記載の薄膜磁気ヘッドにおい
   て、該導体層が薄膜磁気ヘッドの後部側に傾むいて形成
   されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ６、薄膜磁気ヘッドの導体層を形成する場合において、
   下部コアを形成する第２磁極上に直接または間接に絶縁
   層を形成したのら、この上に該絶縁層とは選択的なエツ
   チングが可能な薄膜を設け、該薄膜をマスクに該絶縁層
   をエツチングし、その後導体層となる金ｍを積層し、さ
   らに該薄膜を該導体層、該絶縁層に対して選択的にエッ
   チングすることにより過剰の該金属薄膜を除去し導体層
   を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法 ７、特許請求の範囲第６項記載の薄膜磁気ヘッドの製造
   方法において、第２磁極十に形成されたのちこの上に設
   けられた薄膜をマスクとして、エツチングされたあとの
   絶縁層の１部または全部は導体層が形成きれた後も除去
   されず、第１磁極と第２磁極を磁気的、電気的にへたて
   るだめの絶縁層の１部とすることを特徴とした薄膜磁気
   ヘッドの製造方法。