JPS5840245B2

JPS5840245B2 - ハクマクジキヘツド

Info

Publication number: JPS5840245B2
Application number: JP13929175A
Authority: JP
Inventors: 満雄佐藤; 真治成重
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-11-21
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1983-09-05
Also published as: JPS5263711A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、例えば蒸着、めっき、スパッタリング、エツ
チング等の薄膜形成技術を利用して製作される薄膜磁気
ヘッドに関する。

第１図は薄膜磁気ヘッドの一例を示すもので、下部磁性
膜２と、下部磁性膜２上に形成され一端が下部磁性膜２
の一端に接触し、他端が下部磁性膜２の他端と磁気ギャ
ップＧを介して対向し、下部磁性膜２と共に一部に磁気
ギャップＧを有する磁気回路を形成する上部磁性膜３と
、両磁性膜２゜３間を通り磁気回路と交差する所定巻回
数（図で１ターン）のコイルを形成する導電膜５と、導
電膜５と７部磁性膜２及び上部磁性膜３との間を電気的
に絶縁する絶縁膜４と、を具備し、これらが薄膜技術に
より基板１上に形成された構成となっている。

かかる薄膜磁気ヘッドは、下部磁性膜２、上部磁性膜３
及び導電膜５を薄く形成できることから、磁気ヘッドの
記録媒体１０に対向する面Ｓにおける記録媒体１０の移
動方向Ｘの厚さ即ち下部磁性膜２の厚さＰｌ、上部磁性
膜３の厚さＰ２及び磁気ギャップＧの間隔ｇの和が小さ
くなり、薄膜技術によらず磁性板及びコイル導体板の積
層によって構成する従来の磁気ヘッド（浮型磁気ヘッド
と称す）に比較して、次のような利点と欠点がある。

すなわち、利点としては、読出電圧の記録密度特性が良
好であること即ち短波長での読出電圧の低下が少ないこ
と、また欠点としては、パターンピークシフトが大きい
こと即ち短波長での読出電圧のピーク位置のずれが大き
いことである。

これを図面を用いて説明する。

第２図は薄膜磁気ヘッドの孤立読出波形Ｗ１及び浮型磁
気ヘッドのそれＷ２をそれぞれ示している。

ここで、読出波形とは、読出電圧■を記録媒体の移動方
向の距離Ｘに対してプロットしたものである。

距離Ｘは記録媒体の移動速度を■、時間をｔとしたとき
、Ｘ−Ｖ−ｔで表わされる。

これによると、薄膜磁気ヘッドの読出波形Ｗ１の方が浮
型磁気ヘッドの読出波形Ｗ２よりシャープであることが
わかる。

これは薄膜磁気ヘッドの記録媒体に対向する面における
下部磁性膜２の導電膜５側とは反対側端部２１及び上部
磁性膜３の導電膜５側とは反対側端部３１付近でエッチ
効果を生じ、コイルに生じる波形は正方向のピークとそ
の両側に位置する負方向のはね返りピークとを有する形
状となる点に原因している。

ＦＭ変調方式又はＭＦＭ変調方式での動作周波数がｆ及
び２ｆである場合、記録媒内の移動速度を■とすれば、
記録波長は、λ１−Ｖ／ｆ及びλ２−Ｖ／２ｆの２つが
ある。

従って、最小記録波長λは、λ＝λ２となる。

この最小記録波長で書込及び読出を行うと、最小の磁化
反転間隔１は、百λとなる。

第２図のＸ。の点が百λに相当し、かつ２つだけの磁化
反転があるときを考えると、その読出波形は第３図に示
すように、曲線Ｗ１をＸ軸に関して対称でかっＸ。

だけ移動方向に移動した曲線Ｗ１′と曲線Ｗ１とを合成
した曲線Ｗ３となる。

薄膜磁気ヘッドの孤立読出波形Ｗ１の点Ｘ。

における出力■。

は浮型磁気ヘッドの孤立読出波形Ｗ２の点Ｘ。

における出力■１より小さいので、磁化反転間隔がＸ。

−丁λである場合における２つの磁化反転での薄膜磁気
ヘッドの読出出力は、浮型磁気ヘッドの読出出力より大
きくなる。

浮型磁気へラドで薄膜磁気ヘッドと同等の読出出力を得
るためには、浮型磁気ヘッドの孤立読出波形Ｗ２の出力
が■。

となる点Ｘ８を最小記録波長の１／２の点にする必要が
ある。

このことは、薄膜磁気ヘッドの最小記録波長は浮型磁気
ヘッドに比較して小さいことを意味している。

即ち、薄膜磁気ヘッドの読出しの記録密度特性は浮型磁
気ヘッドより良好であることを意味している。

次に、パターンピークシフトを第３図で説明すれば、孤
立読出波形Ｗ１．Ｗ、′のピーク位置と、実際に磁気ヘ
ッドで読出される波形Ｗ３のピーク位置との位置ずれの
大きさを表わすもので、孤立読出波形Ｗ１．Ｗ１′のピ
ーク間距離をＸい波形Ｗ３のピーク間距離をＸ、とする
と、で示される。

このパターンピークシフトが大キイと、記録情報を間違
って読出す恐れが大きい。

第３図の波形Ｗ３のピーク間隔Ｘ８のＸ。

からのずれ量は波形Ｗ１のＸ−Ｏ付近の曲率と波形Ｗ１
のＸ＝Ｘｏでの接線の勾配に依存する。

即ち、Ｘ＝０付近の曲率が小さければピーク間隔のずれ
量（ＸｓＸｏ）は小さく、Ｘ−Ｘｏでの接線の勾配
が小さくてもピーク間隔のずれ量（Ｘ５−Ｘｏ）は小さ
くなる。

薄膜磁気ヘッドの孤立読出波形Ｗ１と浮型磁気ヘッドの
孤立読出波形Ｗ２とを比較すれば、Ｘ−Ｏ付近の曲率は
同じであるが、Ｘ−Ｘ。

での接線の勾配は薄膜磁気ヘッドの方が太きい。

従って、間隔がＸ。

の２つの磁化反転の場合のパターンピークシフトは浮型
磁気ヘッドに比べて薄膜磁気ヘッドは大きい。

読出電圧の記録密度特性及びパターンピークシフトを２
つの磁化反転の場合について説明したが、多数の磁化反
転が連続している場合も同様である。

このパターンピークシフトが大きくなると、記録情報を
間違って読み出すおそれが大きくなる。

本発明の目的は、読出電圧の記録密度特性をそこなわず
にパターンピークシフトを小さくした薄膜磁気ヘッドを
提供することにある。

本発明の他の目的は、読出特性（読出電圧の記録密度特
性及びパターンピークシフト）のみならず書込特性も良
好な薄膜磁気ヘッドを提供することにある。

本発明によれば、前者の目的を達成するため、上部及び
下部磁性膜のうち少なくとも一方の磁性膜の前部（記録
媒体に対向する側）の厚さＰ５と、閉磁路に設けたギャ
ップの間隔ｇと、最小記録波長λとの関係が、次式を満
足させるように規定される。

ｇ＋２Ｐ５くλ（但し、ｇ＼０２Ｐ５べ０）さらに本発
明によれば、後者の目的を達成するため、記録媒体対向
面から前記厚さＰｓの２倍以上離れた少なくとも一方の
磁性膜の後部の厚さが、前記厚さＰ８よりも大きく定め
られる。

薄膜磁気ヘッドの孤立読出波形Ｗ１の接線の勾配Ｇ１は
、Ｘ＝Ｏの点と、ｌＸｌ＝Ｘの点とでゼロと
なる。

従って、最小記録波長λで、書込及び読出を行う場合に
は、Ｘがほぼ上λに等しい薄膜磁気ヘッド構造にすれ
ばパターンピークシフトの小さい薄膜磁気ヘッドを得る
ことができる。

このことを第８図で説明する。

第８図ａのＷ２は、λ〈２Ｐ、十ｇとした即ち孤立読出
波形ｗｖの接線の勾等がＯとなる位置Ｘａが２つの磁化
反転の距離Ｘ。

よりも大きい薄膜磁気ヘッドの読出波形である。

この場合には図から明らかなように、Ｗ３のピーク間隔
ＸｓはＸ。

から大きくずれ、パターンピークシフトＩＸ”−Ｘｏｌ
／ＸｏＸ１００（優）力状きい。

第８図すのＷ３は、λ＝２Ｐ６＋ｇとした即ち孤立読出
波形Ｗ０の接線の勾配が０となる位置ＸがＸ。

と等しい薄膜磁気ヘッドの読出波形である。

この場合には、ＷＰのピーク間隔Ｘ賢はＸ。

と一致し、パターンピークシフトは生じない。

第８図ＣのＷ３は、λ〉２Ｐ５千ｇとした即ち孤立読出
波形Ｗ１の接線の勾配がＯとなる位置ｘｅがＸ。

より小さい薄膜磁気ヘッドの読出波形である。

この場合は、ＷｌのＸ＝Ｘｏの点での接線の勾配が小さ
いのでパターンピークシフトは小さい。

しかも、読出回路自身が読出波形Ｗ３のヒーク間隔Ｘｓ
を広げようとする性質を有していることから、第８図Ｃ
に示すようなパターンピークシフトは実用上問題になら
ない。

一方、本願の発明者等は、多数の薄膜磁気ヘッドの孤立
読出波形と薄膜磁気ヘッド構造との相関を調べた；（
但し、ＡＸ＝０．５〜１．０であり、単位はｌ１ｍで
ある。

）の関係があることを見出した。

従って、パターンピークシフトの小さい薄膜磁気ヘッド
構造にするには、２Ｐ＋ｇ−λ−２ＪＸとすればよい。

なお、Ｘ＞Ｘの範囲、及びＸ＞Ｘ＞Ｘ −１
，０（単位はμｍ）の範囲の孤立読出波形の勾配は小さ
いので、結局、次式を満せばよい。

２Ｐ＋ｇ≦λ ・・・・・・・・・（１）
記録密度を大きくするということは、λを小さくするこ
とである。

λが小さくなると、（１）式を満すＰｔｇは小さく
なる。

但し、ｇ＝Ｏは、ギャップ間隔がゼロであることを意味
するから、これは全く実際的でない。

また、Ｐ＝Ｏも磁性体なしであるから、実際的でない。

（１）式を満すように薄膜磁気ヘッドを構成するとパタ
ーンピークシフトが小さくなることは、表１に示す実測
値からも明らかである。

表１は、λ５．００μｍの場合の実測値である。

表１から明らかなように、下部磁性膜の膜厚、上部磁性
膜の膜厚及び磁気ギャップ長の和が記録波長より小さい
範囲ではパターンピークシフトは小さいが、記録波長を
超えるとパターンピークシフトは１０φを超え大きくな
る。

従って、（１）式の範囲に設計する必要がある。

このようにして２２ｇを（１）式を満足させるように小
さくすると、読出特性は良好になるが、書込特性が低下
するという問題が生ずる。

すなわち、磁性膜の厚さが小さくなるために、書込過程
で磁性膜が磁気的に飽和する。

従って、書込電流を犬きくしなければならない。

なお、薄膜磁気ヘッドの書込過程で磁気的に飽和する部
分は、浮型磁気ヘッドとは異なり、磁性膜の後部、すな
わち、記録媒体対向面Ｓから膜厚Ｐの少なくとも２倍以
上離れた部分である。

一方、磁性膜の前部、すなわち、対向面Ｓに隣接する部
分は書込過程では磁気的に飽和しないが、当該前部は、
その膜厚及び磁気特性に応じて記録媒体面におけるヘッ
ド磁界分布を定めている。

相反定理おら明らかなように、磁気ヘッドの読出波形は
、ヘッド磁界分布と、記録媒体と、スペーシングとで決
定されるので、前述した読出特性良好化のための条件で
ある（１）式は、これを磁性膜の前部で充足すればよく
、磁性膜の後部は前部よりも膜厚を大きくして書込過程
での磁気飽和を防止させるようにするのが得策である。

磁性膜の記録媒体に対向する面から磁性膜の厚さの２倍
以上離れた部分を厚くする理由は、上記の仕訳のような
根拠に基づいている。

磁性膜の膜厚が大きくなる位置が記録媒体に対向する面
Ｓから記録媒体に対向する面の膜厚Ｐの２倍以内では、
膜厚の大きい磁性膜に起因して記録媒体面での磁界分布
が広がり、記録媒体に対向する面の磁性膜の膜厚が見掛
上大きくなった場合に相当し、その結果パターンピーク
シフトが大きくなり好ましくない。

また、磁性膜の記録媒体対向面Ｓは切断、研磨等の機械
加工により形成されるので、工業的に生産するに際して
磁性膜の膜厚が大きくなる位置は各薄膜磁気ヘッド毎に
変動する。

磁性膜の膜厚が大きくなる位置が磁性膜の厚さの２倍以
下であれば、上述のように各薄膜磁気ヘッド毎に磁性膜
の膜厚が大きくなる位置が変動することにより、各薄膜
磁気ヘッドの書込、読出特性が変動することになる。

これに対し、磁性膜の膜厚が大きくなる位置が記録媒体
対向面から磁性膜の膜厚の２倍以上離れていれば、各薄
膜磁気ヘッド毎に変動しても、各薄膜磁気ヘッドの書込
、読出特性は実質的に変動しなくなる。

このように、本発明による薄膜磁気ヘッドは、磁性膜の
前部を前記（１）式を充足する構造にして読出特性を改
良し、更に磁性膜の後部の膜厚を前部のそれより太きく
して読出特性を更に改良すると共に、製造過程で生じる
書込、読出特性の変動を除去したものである。

以■、本発明の具体的な実施例を詳述する。

第４図は、本発明の一実施例による薄膜磁気ヘッドの断
面構造を示すものである。

基板１の上には、記録媒体対向面Ｓ側にスペーサ膜６が
形成され、その上には、前部２Ｆと後部２Ｒとで厚さを
異にする（後部の方が厚い）下部磁性膜２が被着されて
いる。

この下部磁性膜２の上には、前部３Ｆと後部３Ｒとで厚
さを異にする（後部の方が厚い）上部磁性膜３が形成さ
れており、上下の磁性膜の間には対向面Ｓが隣接して巻
線用導電膜５が絶縁膜４により各磁性膜から電気絶縁さ
れた形で介在されている。

そして両磁性膜の前部２Ｆ３Ｆ間には、対向面Ｓに隣接
したギャップＧが形成されている。

第４図の磁気ヘッドは、本発明の教示にしたがって、磁
性膜の前部構造が前掲（１）式を充足しているとともに
、前部２Ｆ、３Ｆの厚さＰ、よりも後部２Ｒ，３Ｒの厚
さＰｄの方が大きく定められており、読出及び書込特性
が共に改良されているものである。

第５ａ〜第５ｇ図は、第４図の構造をもつ薄膜磁気ヘッ
ドの製法の各工程をそれぞれ断面にて示すものである。

これについて、本発明の詳細な説明するに、まず第５ａ
図に示すように、基板１の平坦状の研磨面の上に、例え
ば銅からなるスペーサ膜６を蒸着し、つづいてその不要
部をホトエツチングにより除去する。

このスペーサ膜６は、後に形成される上下の磁性膜の前
後−後部間の膜厚差に相当する厚さを有する。

スペーサ膜６を選択的に形成する別のやり方としては、
マスキング蒸着の方法を用いることもできる。

次に、第５ｂ図に示すように、下部磁性膜の第１層２ａ
をスペーサ膜６にとなり合って基板１の表面上に選択的
に形成する。

この場合も、蒸着ホトエツチング工程を使用しうる。

さらに、第５ｃ図に示すように、スペーサ膜６及び第１
層２ａをおおうように下部磁性膜の第２層２ｂを、蒸着
−エツチング工程により選択的に形成する。

この場合、磁性体としては、８０Ｎｉ−２０Ｆｅ
を用い、蒸着時には、紙面に垂直な方向に５００ｅの直
流磁界を印加して単軸異方性膜を形成するのが望ましい
。

ついで第５ｄ図に示すように、ＳｉＯ２をスパックさせ
る方法により絶縁膜の第１層４ａを形成し、その不要部
をエッチ除去する。

第５ｅ図の工程では、つづいて、アルミニウムを蒸着し
、その不要部をエッチ除去して導電膜５を形成した後、
それをおおってＳｉＯ２のスパッタリングにより絶縁膜
の第２層４ｂを形成する。

この場合もＳｉＯ２よりなる第２層４ｂの不要部はエツ
チングにより除去される。

さらに、第５ｆ図に示すように、上部磁性膜の第１層３
ａを、蒸着−エツチングにより選択的に形成する。

最後に、第５ｇ図に示すように、上部磁性膜の第２層３
ｂを、前工程と同様な蒸着−エツチングにより選択的に
形成する。

この後は、第５ｇ図に示す破線Ｓに沿って切断研磨処理
をほどこせば、Ｓを記録媒体対向面とする第４図に示す
ような薄膜磁気ヘッドを得ることができる。

なお、上記実施例において、上下の磁性膜の形成に関し
、前述の第１層２ａ、３ａと第２層２ｂ。

３ｂとの形成順序を逆にしても第４図の構造を得ること
ができることは明らかである。

次の表は、第１図の従来構造の薄膜磁気ヘッドと本発明
による第４図の構造の薄膜磁気ヘッドとを、書込及び読
出特性について比較するために必要なデータを掲載した
ものである。

なお、上部の表２において、パターンピークシフトの値
は、（００１０１１１１，１パターンの最大ピークシフ
トの値を示している。

上記のデータによれば、本発明による薄膜磁気ヘッドが
良好な書込及び読出特性を有していることが明らかであ
る。

第６図は、本発明の他の実施例による薄膜磁気ヘッドの
断面構造を示すもので、第４図におけると同様な部分に
は、同様な符号を付しである。

第６図のヘッドは、スペーサ膜を有しない点で第４図の
ものとは異なるが、その他の構造は第４図のものに類似
しており、本発明の特徴点をすべてそなえている。

第７図は、本発明のさらに他の実施例を示すものである
。

図示される薄膜磁気ヘッドの特徴は、基板１の材料とし
て磁性体を用い、これにＦ部磁性膜を兼用させた点にあ
る。

この場合の磁性材料としては、Ｎｉ−Ｚｎフェライトを
用いることができる。

第７図の構造において、磁性体基板１の表面には導電膜
５が形成され、その上に絶縁膜４が形成されている。

さらに絶縁膜４をおおって、上部磁性膜３が前部３Ｆに
おいて薄く（厚さＰｓ）且つ後部３Ｒにおいて厚く（厚
さＰｄ）形成されている。

この場合、書込過程で磁気飽和するおそれのあるのは、
厚さが比較的薄い上部磁性膜３のみであるので、この磁
性膜３についてのみ前部３Ｆでうずく、後部３Ｒで厚く
しである。

第７図のヘッドも本発明の特徴点をすべてそなえている
。

以上、本発明を主として１クーンの薄膜磁気ヘッドに適
用する場合について説明したが、本発明は、導電膜が磁
性膜による磁路と複数回交鎖するマルチクーン型薄膜磁
気ヘッドにも同様に適用しうるものであり、その場合に
おいても書込及び読出特性を改善しうるという前記同様
のすぐれた作用効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の薄膜磁気ヘッドを示す断面図、第２図
は、従来の薄膜磁気ヘッド及び浮型磁気ヘッドの孤立読
出波形を示すグラフ、第３図は、薄膜磁気ヘッドの孤立
読出波形及び２つの磁化反転の読出波形を示すグラフ、
第４図は、本発明の一実施例による薄膜磁気ヘッドを示
す断面図、第５３乃至第５ｇ図は、第４図のヘッドの製
法を示す断面図、第６図及び第７図は、本発明の他の実
施例による薄膜磁気ヘッドを示すそれぞれ断面図、第８
図はパターンピークシフトを説明するための波形図であ
る。１・・・・・・基板、２・・・・・・下部磁性膜、３・
・・・・・上部磁性膜、４・・・・・・絶縁膜、５・・
・・・・導電膜、６・・・・・・スペーサ膜。

Claims

【特許請求の範囲】

１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、これによって下部磁性膜と共に一
部に磁気ギャップを有する磁気回路を形成する上部磁性
膜と、両磁性膜間を通り磁気回路と交差する所定巻回数
のコイルを形成する導電部材と、を具備するものにおい
て、記録媒体に対向する側における下部磁性膜及び上部
磁性膜の厚さと磁気ギャップの間隔との和を最小記録波
長と等しいか或いはそれより小さくすると共に、下部磁
性膜及び上部磁性膜のうち少なくとも一方の磁性膜を、
記録媒体に対向する側から該磁性膜の厚さの２倍以上離
れた部分を記録媒体に対向する側よりも大きくしたこと
を特徴とする薄膜磁気ヘッド。