JPS5996519A - 薄膜磁気ヘツド - 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】 〔発明の利用分計〕 本発明は、ビデオテープレコーダなどに好適な薄膜磁気
ヘッドに関する。

〔従来技術〕

近年、ビデオテープレコーダに用いられる磁気テープと
してメタルテープが普及し、これとともに、かかる磁気
テープに適する磁気ヘッドとして、高飽和磁束密変のセ
ンダスト膜をコア材とする薄膜磁気ヘッドが注目されて
おり、従来のフェライトヘッドに比べて優れた性能を有
していることが確認されている。

かかる薄膜磁気ヘッド（ま、ｎ；本釣には、２つの非磁
性基板ｒ１１１にセンダスト膜を挾み込んでｆｉｌ　Ｇ
されるものであるが、磁気テープに形成すべきｆｆ１３
　録トラックの幅が比較的広いことおよびセンダストＢ
ｑの膜厚がトラック申ｊｌｌを決宇するものであること
から、センダス）　ＩＰのｌＩｒＡｌ１ｉ＜、を比較的
大きくしなければならない。しかしｌｊから、センダス
ト膜の抵抗値は非常に小さく、その膜厚を大きくすると
、高同波での渦電流損失が著しく大きくなり、高１ｆｄ
波での再生効率が低下してしまうことになる。

そこで、かかる欠点を除去するために、非磁性基板間で
センダスト膜とｌｔｔ気的軸的絶縁性する非磁性絶縁膜
とを交互に枚数積層し、多層構造にして所定のトラック
幅を得るように薄膜磁気ヘッドのコア材を構成し、コア
材の′ＫＬ気抵抗抵抗大ざぜて高周波での渦電流損失を
大幅に減少させるようにしている。

ところで、かかるセンダスト多層膜のコア材からなる薄
膜磁気ヘッドにおいて、センダスト膜のｐ、厚をはｖ６
μ惧で、かつ、センダスト膜間の非磁性絶縁膜の膜１ζ
１をＱ、　５　／ｌ　ｍとすることが提案された（特開
昭４９−１２７１９５）。これは、上記のように、セン
ダスト膜と非磁性絶縁膜との夫々の膜厚を設定すると、
センダスト膜に対する飽和磁束密度ＢＳと保磁力Ｈｃと
の比Ｂｓ／Ｈｃが最大となることによるものであるとし
ている。

しかしながら、上記従来の薄膜磁気ヘッドにおいて、非
磁性絶縁膜として、たとえは、５ｉ０２膜を用いた場合
、センダスト膜と８ｉ０２膜との間で熱膨張係数αが異
なるために、非磁性絶縁１模のｊ膜厚を上記のように０
．５　／７　ｔ）ＬとＡると、センダスト膜に応力が加
わって磁気特性の劣化をきたすことになる。′ｌなわち
、センダスト膜のＢｓ　／　Ｉｌｃが最大となるように
、センダス）Ｍおよび非磁性絶縁膜の膜厚を設定したと
しても、非磁性絶縁膜の種類や熱膨張係数α、熱処理な
どの影神を受け、良゛好な磁気特性を有する薄膜磁気ヘ
ッドを得ることができなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、センダス
ト膜間に設けられろ非磁性絶縁）漢に係わらず、対象と
する周波帯域の全域にわたって良好な磁気特性を有する
薄膜磁気ヘッドを提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、コア材を形成す
るセンダスト膜の膜厚を１〜１０μｍとし、かつ、同じ
く非磁性絶縁膜の膜）１”メ、を０．０１〜０．２μ音
とした点に特徴がある。

数１０μ′ｎ＋のトラック幅のセンダスト膜による薄ｌ
ｌＩ４磁気ヘッドを作成するにあたり、まず、センダス
トはフェライトなどに比べて比抵抗が著しく小さいため
に、渦電流損による高ｒＩ波での初透磁率の劣化がある
ことを考慮する必要がある。これは、スキンデプスの式
、すなわち、次式但し、ρ：センダストの比抵抗（＃ｌ
ＯＯμΩ−ｔＭ）ω：Ｆ＃Ｊ波数 μ０：真空中の透磁率 μＣ：センダスト（コア）の透磁率 ｔｓ：ＩＩ＠厚 に、センダストの比抵抗ρと周波数ωとを代入すること
により見積ることができる。また、センダストのコア材
により薄膜磁気ヘッドを作成する際には、熱処理などの
工程を経ることがら、応力による磁気特性の劣化、すな
わち、磁歪が生ずることも考慮する必要がある。

そこで、これらの点を考慮し、磁歪入を零とするよう７
：ｆセンダストの組成を選定し、スパッタリングにより
センダスト膜を形成してその特１”Ｉ−を１ｐ１１べた
ところ、スキンデプスによる１Ｍ波数特性の劣化が表わ
れるのは、大略１３μｍ以上のＩ＋＜、ｌｊ１１１であ
ることがわ力）つた。そして、１５μｍのｌ−ｌ１１負
の一ヒンダスト膜をｓｔｏ、膜を介して２層相ｂ　シ、
その磁気特性を測定したところ、１５／７ｍの厚膜のセ
ンダスト膜一層の磁気特性に比べ、特に、初透磁率が全
同波数帯域（〜ｔＯＭＨｚ）　　にわたって約１７２以
下となった。また、次に、約８７１　ｍのｌｉ’！　＋
’ｆの単層のセンダスト膜を作成し、その磁気特性を調
ヘタところ、１３μｍのｌｒＪ　ｌｊ；ｔの１１を層の
センダスト膜に比べ、全周波数？ｖｉ城にわたって平行
移動的に初透磁率が向上した。

一方、周波数が１００ＫＩｌｚ、　４ＭＴＩＺであると
きのコアの初透磁率Ｍｅ　１０００．２０００について
、前記スキンデプスの式からｌｌｔ人厚ｔｓｔＸ：ｌｌ
神すると、次のようになる。

本発明におけるセンダスト膜の初Ｍ　１ｉＥ（率は約２
０００程度とするものであるが、このことからすると、
膜厚が８μη１前後以下で＆コ、同波数特性の劣化があ
るような透磁率特性を示すことになり、換言すれば、１
００ＫＨｚ近傍での／ｌは膜厚を薄くしても向上しない
ということにｒ（るが、実験の結果テは、このような現
象は表ゎイｌ、てぃない。

すなわち、Ｍｎ　−Ｎｌの酸化物からなる熱膨張係数α
が約１３０×１ｏ　／ｄｅ７の非（υρ性基板上に相数
のセンダスト月（八を夫々Ｓ　ｌ　０２　ＩＱ、を介し
テ積層してコア例を作成し、Ｓ　ｉ０２　ｌ１ｌｊ”、
の膜厚を約７（）ｏλとし、センダスト膜の全ＰＪ　７
％１が約２４７１７７１となるように１センダスト膜一
層当りのＩＩＮＡ　Ｉ’＄をｌ〜１２７７　ｍにわたっ
て変化させた場合の該コア例の磁気特性を藺べた結果、
第１図（Ａ）、（Ｂ）に示すような実験結果を得た。こ
の場合、上記コア材は、一方の基板上にセンダスト膜と
８１０２膜とを交互−に形成し１さらにその最上のセン
ダスト膜上と他方の基板上とに低融点ガラススパッタ膜
を形成し、この低融点ガラススパッタ膜を接着ｔｆＡと
し、最上のセンダスト膜と他方の基板とを加熱接着して
作成されたものであって、２枚の非１厩性Ｊ、１：、　
物によりセンダスト多層膜がサンドイッチ伏にラミネー
トされている。

第１図（Ａ）はセンダスト膜１層当りの膜厚を横軸に、
初透磁率を縦軸にとったものであり、曲＠σは１００　
Ｋ　Ｈ’ｚでの透磁率を、而ｇｉ　ｂは４Ｍ１ｉｚでの
透磁率を表わしている。また、同図（Ｂ）は同じ＜：　
Ｈｃ、　Ｂｓを縦軸にとったものであり、σケ飽和磁束
Ｖ５度ＢＳを、ｂは保磁力ＩＩｃを表わしている。

センダスト膜１滴当りのｌＩψ厚が１２μηＬであると
きには、コア材に番」センダスト膜が２層ｆ？ｆ層され
てセンダスト膜の合計膜１１ノが約２４　ｊｌ　？？＋
、であｊｌ、また、センダスト膜１層当りの膜Ｊ！４４
が４μｍであるときには、６層のセンダスト膜が積層さ
れており、以下同様である。

第１図（Ａ）から明らかなように、センダスト膜１層当
りの膜厚が小さくなるにつわて低域の１００ＫＩｔｚで
の初ｆＡ　６Ｇ率α、高域の４ＭＨｚでの初透磁率すは
、同じような１１川合で増加１７、高域の初透磁率すだ
けが特に増加するというような傾向はみられなかった。

また、相１図（■３）から明らかなように、飽和磁束密
度Ｂｓと保磁力ＩＩｃと＆ｊ２センダストＩＩＧ′１１
層当りのＩＩｌ、ＩＩＩ」イに対する癌化がみられなか
った。

なお１上記コア材において、５１０２　　膜はスパッタ
リングによって形成されたものであり、その膜厚を約７
００λとしたのは、センメスｌ−膜に極力応力が加わら
ｆ：「いようにし、かつ、良好な絶縁特性を得るために
設定したものである。

このように、コア材をセンダスト膜を積層して形成する
場合、該センダスト膜１層当りのＢζ（７，１７に応じ
て該コア材の低域、高域におけるイ■Ｇ気特性が同じよ
うな割合で変化するものであって、本発明ｋｌこの点に
循みてなされたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第２図ｉＨｊ本発明による薄１模磁気ヘッドの一実胤例
を示ず正ｉ＋’ｒｉ図であって、１．１′は非磁性基板
、２．２°、２°けセンダスト膜、３　、３’ＬＩ非磁
性絶縁膜、４は接着材、５はギヤップスペーづ、６，６
゜はコア半休である。

９＋　２図は薄膜磁気ヘッドの磁気デーブ摺動ｒ１１ノ
を示すものである。同図において、コア半体６，６゜は
、非磁性基板１．１°間に非磁性絶縁膜３．３゛を介し
てセンダスト膜２，２°、２′が積層され、センダスト
膜２″が接着材４によって非磁ｔ１．絶縁ｌｌｌ５ｌｆ
に接着されて形成され、夫々のコア半休６．６゛がギャ
ップスペーサ５を介して一体化されて薄１１１’Ｌ　（
ｊｉ＆気ヘッドが形成されている。

非磁性基板１，１°は、たとえ（ｊ１熱膨張係数αが約
１４０Ｘ］Ｏ／ｄｅｌｉ’のＭｎ　−Ｎ　ｌの酸化物か
らなり、非磁性絶縁膜３．３°は、たとえは、８ｉ０゜
膜であり、また、接着材として（，１、たとえは、低融
点鉛系ガラスが用いられる。センダスト膜２からセンダ
スト膜グまでの全体のｊワさが薄＋＋ｒｘ磁気ヘッドの
トラック幅となり、ギャップスペーサ５により、トラッ
ク幅に対して所定のアジマス角のヘッドギャップが形成
されている。

センダスト膜２，２°、２″と非磁性絶縁膜３　、３”
との膜厚は、薄膜磁気１ヘツドの全周波数帯域における
磁気特性が良好であるように）１ツ定され、特に、非磁
性絶縁膜３．３゛の膜ＩＩ−は、センダスト膜２゜２’
　、　２”間の膜はがれの防市の点からも考慮して設定
されるものであるが、以干、夫々の１熱厚について、第
１図（Δ＞　　、（Ｂ）の実験結果も勘案してｕ９明す
る。

中ず、ｒ′＋！　２図の薄膜磁気ヘッドの製１１「につ
ぃて説明する。

相３図（Ａ）７：ｒいしくＧ）は第２図の薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法の一具体例を示す工程図であって、７はコ
ア材であり、第２図に対応するＩＶＩ（分には同一符号
をつけている。

まず、熱膨張係数αが約１４０Ｘ１．ｏ／ｄｅ７のに４
ｎ−Ｎｉ酸化物からなる非磁性舶板１，１°を作成しく
箭３図（Δ））、非磁性法板１上に、ＤＣ４極のスパッ
タリング装置により、３μｍ／時の速度でセンダストを
堆積して約８μ’ｒｎｃｒ）膜１’ｆのセンダスト膜２
を形成し、さらに、ＲＦスパッタリング装ｒｔにより、
８１０．　　をスパッタしてＳｔ、２の非磁性絶縁膜３
を約７ｏｏスの膜厚に形成する（第３図（Ｂ））。同様
の方法により、さらに、膜厚的８μｍのセンダスト膜２
”、膜１１約ｒｏｏ’ｓの８１０、膜３°、膜厚的８μ
ｍのセンダスト膜グな順次形成する（第３図（Ｃ））。

しかる後、センダスト男へｆ上に、几Ｆスパッタリング
装置により、Ｉ　Ｗ　／ｅｒｒ？のパワーで低融点鉛系
ガラスをスパッタし７、約０．２５　ｆＬｍの厚さの該
低融点鉛系ガラスから７（る接着利４を）１り成しく第
３図（Ｄ））　、同様にし、で、側方の非れ（性基板１
゜上に、同様の接着ｔ４４を約０２５μ惧の厚さで形成
する。次に、このようにして了りら第１．たＪｌｌ；板
を、接着材４が互いに当接するＪ゛うに突き合わせ、加
重加熱してサンドイッチ臥のコア体７をノヒ成する（第
３図（Ｆ））。なお、センダスト膜２　、２’。

２“をスパッタして彫成後、所望の磁気特性を出すため
に熱処理アニールし、その後、接着材４をスパッタして
非磁性柄版１°とセンダスト１１＠　２”とを接着して
もよいし、また、非磁性基板１′、センダスト膜ｆのい
ずれか一方のみに接別材４をスパッタし、コア体７を形
成するようにしてもよい。。

次に、コア体７を１９１定のアジマス角を付して切断し
、コア半体６．ｄを影成し、ヘッドギャップ面となる切
断面を研磨ラップしてギャップ突き合わせ面を形成する
。そして、夫々のギャップ突き合わせ面を形成する７、
そして、夫々のギャップ突き合わせ「１１に非磁性の、
たとえば、８１（、）、からなるギャップ７、ペーサ材
５をスパッタ（第３図（ｔＪ））シ、これらギャップス
ペーザ柑５が当接するようにコア半休６．６″を突き合
わせ、　加重加熱してホンディングし、第２図に示１薄
１１１”誠磁気−・ラドが？！１られる。

こＱ〕ようにして薄１１（を磁気ヘッドが得られるもの
であるが、同様の製造方法により、第１（ス１に示すよ
うに、センダスト膜１層当りの１換即、がＪｉｉ　７：
（るコア体を作成し、夫々のコア体から７ｉ＋Ｘ　Ｉｌ
ｑ　磁’ｚξヘッドを作成して夫々のヘッド出力（自己
ｔＪ　害出力）を測定したところ、第４図に示されるよ
うな１ｉｉｌｊ定結果な得た。

第４図では横軸に４　Ｍ　Ｈｚでの初啓畿率をセンダス
トＢ９１層当りの膜厚に対してとり、４１’＋ｌｌ＋に
４ＭＨｚにおける１（生出力をとっているが、この第４
図から明らかなように、初６磁率８００〜１０００あた
りからヘッド出力は急激に上昇しており、このことは、
第１１．４（Ａ）における初ｆ４碍率とセンダスト膜１
層当りの膜坤との関係と対応しでいる。

第４図では４ＭＨ２でのヘッド出力を示し、たか、ＩＭ
Ｈｚでのヘッド出力についても全く同じＮｉ回を示した
。

なお、このときの出力測定価ｆ′Ｆは、？−〜弓１λ磁
気ヘッドと磁気テープとの相対ｊ”１！［！’４が４．
１２ル／秒、トラック幅２４μ刀？１、インダクタンス
２μ１１とした。

このように、籾温４ぐ率が８００前後以」二で急６Ｎへ
ヘッド出力の上手１がシられることに／ｆす、したがっ
て、第１図（Ａ）がらセンダスト：匣１層当りの膜（す
は８〜ｌＯμｎＬよりも７（〕くすることにより、大き
なヘッド出力が得らＪＬ：’、＞ことに７ぼる。なお、
飽和磁束密度Ｂ９．保磁力Ｈｏはセンダスト膜１　）□
’／ｊ当りの膜厚に対して一定であ４）かＩ；Ｊ（ｉｉ
４１し１（１３））、これらを考慮する必要が７．（い
。

さて、次に、第３（マ（（Ａ）〜（（１）に示した製造
方法により、膜厚４μｍのセンダス）’６９を６層積層
し、ＳｔＯ□の非磁性絶縁いの膜厚が００１μγル〜０
．５２７１　’Ｉｎの範囲で異なる辺数のコア体を作成
ｔ７、夫々のコア体から薄ｆｉ＋、＋磁気ヘッドを作成
した。

そして、夫々の１膜磁気ヘツドについて、４　Ｍ　Ｈｚ
におけるヘッド出力とセンダスト膜の膜−がれ不良率を
調べた。

この結果、第５図に示すように、非磁性絶縁膜の膜厚が
増加すると、ヘッド出力ａは減少し、また、謄はがれ不
良率すも増加し、特に、非磁性絶°　縁膜の膜厚約０２
μｍ近傍が変化点であることがわかった。この膜はがれ
不良率すはセンダス）　ＩｌＫと非磁性絶縁膜との熱膨
張係数αの差に影響され、非磁性絶縁膜が５ｉ０２の場
合には上記のようであルカ、ＳｉＯ２よりＨｈ　Ｄｒ張
係数αが大きいアルミナの場合にＧゴ、Ｓ１０．の場合
よりも厚い膜１ツで出方減少、膜はがれ不良率が生ずる
傾向がある。

また、８ｉ０２による非磁性絶縁膜の場合、ＩＩｉ＾１
室が３００Ｘ近傍からヘッド出力の減少がみられ、膜厚
が約１０ｏ′Ａ近傍では約０．５　ｄ　Ｂの出力低下が
あった。さらに、非磁性絶縁１１＾の膜ｐノを１００Ａ
以下にして実験したところ、約５ＯＣＡの＋＋ｑ　＋ｖ
の非すも性絶縁膜の場合、１層当りの戸Ｊすが４μｍの
センダスト多層膜では、必ずしも良好な磁気特性が得ら
れるものではなかった。これは、Ｓｉｎ、のピンホール
により、あるい（」、必ずしも絶縁性が良好でなくなる
ことから、非磁性絶縁１１ｉ’、（の効果が薄れたこと
によるものである、 したがって、以上のことから、第２図の薄膜磁気ヘッド
の非磁性絶縁膜の岡１ｑは０．０１μｍ〜０、２μｍ、
の範囲内に設定する。

次に、本発明による薄膜磁気ヘッドの載台方法の他の具
体例についてＮｉｌ　ｔ！ＩＪ　する。

Ｍｎ−Ｎｉ酸化物の非磁性絶縁膜に、ＤＣ４極のスパッ
タリング装Ｆにより、ｌｌ？−ｊ　ｌＩＰ、　５　ｐ　
ｍのセンダスト膜を形成し、さらに、ＩＬＦスパッタリ
ング装置により、アルミナをスパッタしてＢｑ厚１００
０Ａの非磁性絶縁膜を形成した。この工程を５回繰り返
し順次非磁性絶縁膜を介して膜厚５　ｐ　ｍのセンダス
ト膜を５ＷＩ形成した。

次に１このセンダスト多層１模７＋（板を、真空度１０
　〜１０　　Ｔｏｒｒの炉内６００℃で３０分間のアニ
ール処理を行ない、さらに、センダスト股上を軽くラッ
プして洗浄し、鉛が約７０〜８０チ含有した（Ｉｔ；　
ｔＡｌｌｊ点ガラスケガラスストｊＣλと他方のＭｎ　
−Ｎｉ酸化物非／Ｉ→性基板上に０．２５μｆｌｔのＩ
Ｉ、Ｉさでスパッタする。これら２つの＾も板は、低融
点ガラス膜を互いに当接させて突き合わせ、アニール条
件と同一条件で加重加熱し、センダスト膜をサンドイッ
チ伏にラミネートしてコア体を形成する。

次ニ、コノコア体は所定のアジマス角をイ」シて切断し
、２つのコア半休を得る。これらコア半休の切断面は鏡
面ラップ仕上げしてヘッドギャップ面とし、これらヘッ
ドギャップ面に鉛系低融点ガラスなＲＦスパッタリング
装ｖｔによりスパッタし、厚さ約０．１５μｍの接着材
を形成する。そして、夫々の接着材を互いに当接するよ
うに２つのコア半休を突き合わせ、１０〜１ｇＴｏｒｒ
の真空炉内で上記ラミネート時にりもイルい１（ａ　Ｕ
でボンディングし、さらに所定の加工を経て傳）ｌ＠ｉ
Ｇ気ヘッドが作成される。

このようにして得られた薄膜磁気ヘッドに１５いては、
実効ギャップ長が約０．２５〜０３μ兜であり１短波長
記録を充分に満足するものである。

なお、以上の実施例および製造方法では、−力の非磁性
絶縁膜にのみセンダスト１イを１回層し、これに他方の
非磁性基板を接着する場合について説明したが、双方の
非磁性基板に夫々−ヒンダスト膜を積層し、それらを互
いに突き合わゼでラミネートしてもよく、また、非磁性
絶縁）ＩＩ′へとしてＩＪ、　８　ｉ　０．。

アルミナに限るものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明にＪ、わ１４．　％　ｔｉ
！１層されるセンダスト膜の１層当りのｌｌ■八１へ１
〜ｌ　Ｏ／ｌ憎とし、該センダスト１１θ間の非（ＩＩ
′ζ性絶靭ｒｐ’、＼のＩｌｌ：！、　＋＋；＋を０．
０１〜０．２　ｐ　ｎｔとするものであるから、飽和磁
束密度および保磁力が変化することなく、初カク碩率が
著しく増加して６ｒ、Ｉｔ磁気、γ性が改善され、ヘッ
ド出力が著しく増大化して性能のバラツキも番；十とん
どなく、さらに、性能の劣化をきた′りことなく、膜は
がれ不良を低減化することができ、１１１ηｉ？歩留り
が大幅に向上して、上記従来技術にない優１１．た機能
を有する薄膜磁気ヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

ｕｌ　１　図（Ａ）　　、　　（Ｂ）　４；ｌ種層すｆ
ｌ、　ター１＝　ｙ　メスｌ−膜の磁気特性の実験結果
を示す特性図、第２しＩＣ１１本発明による薄膜磁気ヘ
ッドの一実施例を示ず止面図、第３図（Δ）ないしく　
Ｇ　）は第２図の薄膜磁気ヘッドの５９を造方法の一具
体例を示ず工稈図、第４レロ；１第２図の薄１換磁気ヘ
ッドにおける初透磁率に苅するｒｌ、ｌＦ生出力の測定
結果を示す特性図、第５図Ｉｆ第２図における薄膜磁気
ヘッドの非（１５６性絶縁１１ξｈのｌｌ（、ｊ　＋！
□１に対する再生出力の測定ｆＩＩ、果を示す特性図で
ある。 １．１′・・・・・・非イ面性暴板、２，２°、ｆ・・
・・・・センダス　＋−１ｉ：へ　、　　３　　、　３
゛・・・　・・・　非磁　８１三　１穐　糸絵　ル、（
っ／２４（８１０１７ ヤ＞ｙλト旺１４ふたりのｎＴ１４（μ１第２図 第３図 （Ｂ）　　　　　　　　（Ｅ） （Ｆ） −ｗ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２つの非磁性基板間に、複数のセンダスト膜と非磁性絶
   縁膜とが交互に積層されてなる薄膜１“・ｊ磁気ヘッド
   において、該センダスト膜の膜厚が１〜１０μｍで、か
   つ該非磁性絶縁膜のＩＰ、　Ｊ’／が００１〜０．２μ
   ｍであることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。