JPS6045916A - 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】 技術分野 本発明は薄膜磁気ヘッドに係り、さらに詳しくは磁気回
路の構造を改良した薄膜磁気ヘッドに関するものである
。

従来技術 薄膜磁気ヘッドは蒸着法あるいはスパッタリング法など
の薄膜堆積法により形成されるもので、従来のバソレク
型の磁気ヘッドに比較して次のような多くの利点がある
。

（１）全体寸法が小さいため、コイルのインダクタンス
を通常の磁気ヘッドと等しいとした場合、容量を小さく
できこのため共振点が高周波領域側へずれ、従来型の磁
気ヘッドに比較して高い周波数で駆動することができ、
信号の伝達速度を増大させることができる。

（２）磁気コアを薄膜で形成することにより、渦電流が
抑制され、高周波記録、再生時のコア損失が減少し、磁
気ヘッドの周波数特性が向上する。

（３）薄膜堆積手段により製造されるためマルチトラッ
ク化が容易である。

薄膜磁気ヘッドはこのような利点を生かし、コンピュー
タの磁気ディスク用の磁気ヘッドとして採用されている
。

第１図に従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す５第１図に
おいて符号１で示すものは磁性基板で、この磁性基板１
上には３ターンとして例示するコイル導体６が渦巻状に
形成されている。

このコイル導体６上をも含めて基板１上には電極７が形
成されている。

一方、符号４で示すものは上部磁性層で、その一端は渦
巻状のコイル導体の中心部であるコンタクトホール２側
に固定され、磁性基板１と磁気的に結合がとられている
。

上部磁性層４の他端は磁気記録媒体摺動面９側に導かれ
幅の狭い磁極部８を介して磁性基板１上に固定される。

磁極部８の先端部と磁性基板１の間が磁気ギャップ５と
なっている。

なお、上部磁性層４をコンタクトホール２側に接触させ
るためにこの部分には四部３が形成される。

上述した構造を持つ薄膜磁気ヘッドの各層は薄膜堆積法
とホトリングラフィ技術によって形成される。

このような構造の薄膜磁気ヘッドを用いて記録を行なう
場合には導体６，７に記録電流を流すことにより磁気ギ
ャップ５に磁界を発生させ、ギャップ部５の近傍に位置
する図示していない磁気記録媒体を磁化して記録が行な
われる。

一方、磁気信号の再生時には磁気ギャップ５の付近に位
置する磁気記録媒体の記録磁化部分から発生する磁束が
磁性基板１と上部磁性層４およびコンタクトホール２を
通って導体６．７と交差しこれが磁気記録媒体の移動に
従って変化することによ多導体６，７に発生する誘起電
圧を検出して行なわれる。

一方、第２図に磁極部８の概略断面図を示す。

第２図において矢印で示すものは磁束である。

また、符号Ｇはギャップ幅、１゛、は磁極の厚み、Ｄは
ギャップデプスを指す。

ギャップデプスＤは耐摩耗性の点からある長さが必要で
ある。例えばバルク型のＶＴＲヘッドなどにおいては３
０μｍ以上の長さを有する。

このギャップデプスＤは磁気ヘッドの使用形態によって
も異なるが、摩耗を考えると最低１０μｍｎ以上必要で
ある。

一方、上部磁性層の厚みは薄膜ヘッドの場合５μｍ程度
が普通である。

合が生じるとともに、製造が極めて難しくなシ、ヘッド
として形成しても信頼性が著しく低下するなどの欠点が
あるからである。

このような理由により従来の薄膜磁気ヘッドでは上部磁
性層の厚さよりもギャップデプスが大きく、このため、
バルク型の磁気ヘッドに比較して記録効率が悪かった。

その理由は次のような現象が生じるからである。

すなわち、磁性ヨークを形成する上部磁性層の磁極部８
から他方の磁性ヨークを形成する磁性基板１側へギャッ
プ５を通って流れる矢印で示す磁束は磁極部８の基部、
すなわちギャップデプスの最深部９において磁束密度が
最も高くなってしまう。

このため、磁極最深部において磁気飽和が生じ、磁極先
端部における磁束密度が疎になってしまう。

この結果記録再生用のヘッドの場合にはギャップデプス
が小さい程再生時のギャップ損失が大きくなってしまう
。

これを避けるためにはギャップデプスを大きくしなけれ
ばならない。

ところが、ギャップデプスを大きくすれば上述したよう
に磁極最深部と先端部の磁束密度が大きく異ってしまう
。

ところで、バルク型の磁気ヘッドの場合には磁極全体が
磁気飽和をする構造となっている。

一般にギャップ先端から発生する記録磁界は磁極先端部
の磁束密度に比例するため、薄膜磁気ヘッドの記録磁界
は磁極先端部で磁束密度が疎であることがらバルク型磁
気ヘッドより小さくなり、記録能力も劣ってしまう。

従って、薄膜磁気ヘッドの記録磁界をバルク型磁気ヘッ
ドと同等とするためには上部磁性層の磁極部の厚みをギ
ャップデプスと同等以上に太き゛くする必要があるが、
磁極部の厚みを大きくすると前述したような各種の不都
合が生じる。

薄膜磁気ヘッドのもう一つの欠点は再生出力の周波数特
性が第３図に示すように磁極部の厚みに依存して波打つ
現象、すなわち形状効果が生じてしまうという点にある
。

なお、第３図においてＶは磁気記録媒体とヘッドとの間
の相対速度である。

この現象はギャップ損失と類似のものであり、磁極部の
厚みの整数倍に等しい波長の再生出力が小さくなるとい
う事実としてあられれる。

第４図はその理由を説明するもので磁極部８と磁気記録
媒体とをトラック方向側から見た状態を示す。

第４図に示すように信号波長の整数倍が磁極部の厚みに
等しいと信号磁化が発生する磁界は破線で示すように磁
極部８表面のみを通って閉磁路を形成するため磁極部内
部に滲透せず、ヘッドの巻線側に再生電圧を誘起しなく
なってしまう。

この現象は信号波長の整数倍が磁極部の厚みに等しい時
に生じる。

ギャップ損失についてはギャップ長を使用する信号波長
よりも小さくすることによりギャップ損失が生じないよ
うにすることができるが、磁極部の厚みの使用波長より
も小さくするとヘッドの記録再生効率が極端に悪化する
ため現実にはこのような方法を採用できない。

この結果、磁気ヘッドの記録、再生効率を確保しようと
すると再生損失がどうしても使用波長領域に発生し、信
号処理上問題が生じた。

以上説明したように従来の薄膜磁気ヘッドはバルク型の
磁気ヘッドに比較して記録磁界が小さく、メタルテープ
などの高保持力の磁気記録媒体などでは記録が極めて困
難であった。

また、再生時に磁極部の厚みに依存した形状効果が生じ
、再生出力の周波数特性が再生信号に悪影響が生じるな
どの欠点があった。

目　的 本発明は以上のような従来の欠点を除去するためになさ
れたもので、記録能力を向」ニさせ、再・生出力の周波
数特性を改善することができるように構成した薄膜磁気
ヘッドを提供することを目的としている。

実施例 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１実施例 第５図〜第７図は本発明の第１の実施例を説明するもの
で、図中第１図〜第４図と同一または相当する部分には
同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例にあっては第５図に示すように磁極部８の厚み
を上部磁性層４の他の部分の厚みよりも大きくしである
。

具体的には磁極部８の厚みをキャップデプスと同程度と
なるようにしである。

この結果、第６図に示すようにギャップ部における磁路
の断面積が増大し、従来のように磁極部の最深側に極部
的に磁気飽和が発生することがなく、磁極郡全体を一様
に磁化することができる。

この結果、磁極部８の先端における磁束密度を高くする
ことができ記録磁界を大きくすることができる。

なお、第６図では上部磁性層４と肉厚の大きな磁極部８
との間の連結部では、磁束密度が高いように見え−るが
、実際には第５図からも明らかなように、磁極部８を除
いて上部磁性層４はトラック方向に大きな幅を持つため
、全体としての磁路の断面積は大きく、磁気飽和が局部
的に生じることはない。

従って、磁極部８はこれを構成する磁性材の持つ磁気飽
和点まで完全に磁化することができ、バルク型磁気ヘッ
ドと同等の記録能力を持つこととなる。

また、肉厚の犬なる部分は」二部磁性層４の一部分だけ
であるため、全体を肉厚とした場合と比較すると内部応
力の蓄積が小さく、剥離が生じることがなく信頼性を著
しく向上させることができる。

ところで、このような構造を有する磁性層を形成するた
めには二部に分けて成膜し、磁極部８゛と上部磁性層４
とをそれぞれ形成すればよい。

第７図は磁極部の厚みと相対出方（記録再生出力）との
関係を示すもので、磁極部以外の上部磁性層４の厚みを
５μｍとした時の記録再生出力と磁極部をも含めて上部
磁性層全体を５μｍとした場合を記録再生出力との相対
値として示しである。

ただし、両者ともギャップデプス１０μｍ、ギャップ長
さ０３μｍ、周波数ＭＨｚ、磁気記録媒体の相対速度５
ｍ／ｓ　、磁気記録媒体磁力１３５０６　として実験し
た。

第７図からも明らかなように磁極部８の厚みを１０μｍ
程度と大きくすることにより、記録再生出力’ｋ　２５
ｄＢ程度向上させることができる。

この結果、記録特性に関しては磁極部の厚みをギャップ
デプスと同じ程度とすることが最も効果的であることが
わかる。

また、再生特性について見ると上部磁性層４の厚みが全
体にあたって５μｍの場合には周波数特性が波長５μｍ
　（Ｉ　ＨＭＺ　）付近で出力の極小値を持つ磁極部の
厚みを１０μｍとした場合には出力の極小値は１０μ”
　（５００ＫＨｚ　）付近へ移動するため、高周波領域
の悪影響を軽減することができる。

具体的に説明すると、画像信号をＦＭ変調して記録する
場合、輝度信号の中心周波数が５Ｍｌ−１ｚ、色信号の
中心周波数ＩＭＨｚとすると、磁極部の厚みを５μｍか
ら１０μｍへ変更することにより再生出力芝 が極小値を持つ周波数がＩ　Ｍｌ（Ｚから５００ＭＨ７
へ移すことができ、出力の極小値が色信号の中心周波数
１■Ｉから離れるため、信号成分への悪影響を大幅に軽
減できる。

なお、理論的には磁極部の厚みの整数分の−の全ての波
長、周波数で言うと整数倍の周波数、出力の極小値が生
じるわけであるが、実際には最も低周波の極小値だけが
問題となり整数倍の周波数における出力の減少は少なく
、信号成分への影響は小さい。

従って、この最も低周波の極小値の生じる周波数を使用
帯域から離すことにより信号処理」二極めて大きな効果
を持つ。

この結果、再生特性に関しては磁極部の厚みを使用する
信号波長を例えば２倍以上と大きくすることがのぞまし
い。

なお、再生特性の場合には磁極先端の厚みのみのみに限
定してもよい。

この場合には上部磁性層の厚みの大なる領域を更に小さ
くできるため、内部応力の蓄積を小さくでき、磁性層の
剥離は更に生じにくく、信頼性を更に向上させることが
できる。

捷だ、再生特性における形状効果を低減させるためには
２層で形成した磁極部の各層の透磁率を異る値に設定す
ることもできる。

このような構造を採用すると磁極面を記録媒体の摺動方
向に沿って媒体から少しずつ離すと同じ効果となり、形
状効果を軽減することができる。

例えば、磁極郡全体の厚みが１０μｍで、磁極部のギャ
ップ側の磁性層を５μｍずつの２層とし、１層を比透磁
率５０００（ａｔ　Ｉ　ＭＨｚ　）とし、もう１層のそ
れを１０００（ａｔ　ｉ■七）とした場合、形状効果の
振幅は全体を比透磁率５０００（ａ　ｔ　ＩＭＨｚ）の
磁性膜で形成した場合に比較して５〜６ｄＢ改善できる
。

透磁率を変えるためには材料の組成を変えることによっ
ても可能であるが、同じ組成でも成膜条件によって制御
する方がよい。

この場合には透磁率だけを磁極の厚み方向に変化させる
ことができ、飽和磁化は影響を受けず、記録特性にはほ
とんど影響がなく、再生特性のみを改善できる。

第２実施例 第８図〜第１０図は本発明の第２の実施例を説明するも
ので図中第５図〜第７図と同一部分には同一符号を付し
、その説明は省略する。

本実施例にあっては磁極部８の厚みを大きくしたことに
ついては第１の実施例と同様である。

しかし、この磁極部にギャップ１ｔｔｌから内側に向か
って溝８ａを形成しである。

このような構造を採用すると第９図に示すように磁極部
８の厚みがトラック方向の位置によって変化することに
なる。

すなわち、両端部にＴ２の肉厚を有し、中央に幅Ｔ、を
有している。

仁のような構造を採用した場合の再生出力の周であり、
磁気記録媒体とヘッドの相対速度５ｍ／ｓである。

第１０図において実線で示す特性は磁極部をも含めて上
部磁性層４全体の厚みを５μｍとした従来構造の再生特
性を示し、破線は本実施例の再生特性を示す。

従来構造ではＩ　ＭＨ２（波長５μｍ）において出力の
大きな波打ちが出しており、その大きさは約１０　ｄ　
Ｂである。

１だ、２Ｍ１（７，の部分においてもわずかの波打ちが
生じている。

これに対し本実施例においては５００ＫＨｚと１ＫＨ２
にわずかな波打ちがある。この程度は３ｄＢ以内である
。

このように溝８ａを設は磁極部先端に２種類の厚みを持
たせると磁極部の厚みに依存する出力の波打ち現象を軽
減させることができる。

なお、上述した実施例においては厚み＄１．　、　Ｉｌ
ｌ。

の比を１対２としたが、記録特性の上からは磁極部の平
均の厚みは大きい方が望ましい。

従って、このような観点からＴＩとＴ２の比について実
験を行ったところ１．１≦Ｔ２／Ｔ１り２の範囲にあれ
ばよいことがわかった。

例えばＴ１が８μｍ、’ｌ’、が１０μｍの場合には波
打ち現象の程度は上述した実施例よりも少し大きくなり
、出力減少の生じる周波数領域が全体として低域側にず
れるため信号成分に与える影響を総合的に判断すると上
述した実施例と同程度の効果が得られる。

ただし、磁極部の平均厚みが大きいため、記録特性は１
０ｄＢ程度向上する。

また、溝８ａのギャップデプス方向の長さはヘッドとし
て機能するギャップデプス以上あればよい。

このような観点から溝８ａの形状を考えると第９図に示
したものに限定されず、第１１図（Ａ１−（Ｉ））に示
すような各種の形状を採用することができる。

すなわち、第１１図（５）の場合には溝８ａが左右の両
側にある例で、この場合には記録時のフリンジング現象
や再生クロストークの抑制に効果がある。

また、マルチトラックとした場合隣接トラック間の磁極
の対向面積が小さいためクロストークが小さい。

第１１図（Ｂ）に示す例は溝８ａを複数条形成した場合
で、この場合には溝１個のものに比較して磁極内の磁束
密度を均一にでき、特に記録特性を向上させることがで
きる。

第１１図（Ｃ）に示す例は溝８ａの側面を磁気ギヤツブ
面の法線に対して所定の角度θを有している状態に傾斜
している。

このような構造を採用すると溝８ａの側面において磁極
部の厚みが連続的に変化することになる。

従って、磁極部の平均厚みの整数波長において、再生信
号の極小値が生じる現象を抑える再生出力の周波数特性
改善により効果的である。

第１１図の）に示す例にあっては溝８ａの断面形状を曲
面としてあり、このような構造を採用すると周波数特性
の改善に対して更に効果がある。

すなわち、溝８ａの側面が直線状である場合に比較して
、磁極部に進入する信号磁界の位相がずれ、規則性を失
うため信号波長と磁極部との厚みとの相関性が低下する
からである。

なお、各種の溝の形態はエツチング条件を適当に選ぶこ
とによシ容易に形成することができる。

第１２図は溝８ａの方向を前述した実施例とは異らせた
例を示している。

すなわち、磁気記録媒体摺動面１１に対する法線に対し
て溝８ａが９だけ傾斜している。

このような構造を採用しても上述した実施例と同様な効
果が得られる。

なお、上述した各実施例においては磁性基板を使用した
例を示したが非磁性基板を使用してもよいことはもちろ
んである。

効　果 以上の説明から、本発明による、上部磁性層の磁極部分
の厚みを大きくした構造を採用しているため、次のよう
な効果が得られる。

（１）磁性層の内部応力の蓄積を少くして、磁性層の剥
離が生じることなく、磁極部分の厚みを大きくすること
ができ、信頼性を向上させることができる。

局 （２）磁極部分に極部的な磁束密度の疎密が生じないよ
うにし、記録磁界を増大させ、記録能力を著しく向上さ
せることができる。

（３）再生出力の周波数特性における波打ち現象を信号
周波数帯域よりも低周波側へ移すことにより、信号成分
への悪影響を軽減することができる。

（４）磁極部分に溝を形成することにより再生出力の周
波数特性における波打ち現象の振幅自体を小さくシ、信
号成分への悪影響を更に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は従来構造を説明するもので、第１図は
全体斜視図、第２図は磁気回路の説明図、第３図は周波
数と再生出力との関係を示す線図、第４図は磁極部分の
厚みに依存する再生出力現象を説明するトラック方向か
ら見た説明図、第５図〜第７図は本発明の第１の実施例
を説明するもので、第５図は全体斜視図、第６図は磁気
回路の説明図、第７図は磁極部分の厚みと相対再生出力
との関係を示す線図、第８図〜第１０図は本発明の第２
の実施例を説明するもので、第８図は全体斜視図、第９
図は磁極部分の正面図、第１Ｏ図は周波数および波長と
再生出力との関係を説明する線図、第１１図（３）〜（
ＤＪは磁極部分に形成される溝のそれぞれ異った構造例
を示す説明図、第１２図は磁極部分に形成される溝の他
の構造例を示す説明図である。 １・・・磁性基板　４・・・上部磁性層５・・・磁気ギ
ャップ　６・・・導体 ７・・・電極　８・・・磁極部 ８ａ・・・溝 特許出願人　キ　ヤ　）　ン　株式会社第７図 １図　ＣＤ） 第１０図 手糸売ネ巾正書（自効 昭和５８年１１月１０８ 特許庁長官殿 ｉ、１件の表示 昭和　５８　年特ａ１願第　１５３１７５　号２、発明
の名称 ｃ４膜磁気ヘッド ３、補止をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　（１００）　キャノン株式会社４、代理人　電
話　０３　（２６８）２４８１　（イυ６、補正の内容 別紙の通り 補正の内容 １）明細書第６頁第１行目から第８行目の「この結果・
・・・・異なってしまう。」を削除し、「この現象はギ
ャップ幅が小さい程顕著である。特に記録、再生用のヘ
ッドでは再生時のギャップ損失の関係から、ギャップ幅
を使用する信号の最短波長よりも狭くしなければならな
いのでこの現象が顕著になる」を加入する。 ２）同第１１頁第１６行目の「あたって」を「わたって
」に訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上コイル導体及び上部磁性層などを薄膜堆積
   法により形成した薄膜磁気ヘッドにおいて、上部磁性層
   の磁気キャップ側に上部磁性層に連続して設けられた磁
   極部の厚みが上部磁性層の他の部分の厚みよりも犬とな
   るように形成したことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. （２）磁極部分の磁気ギャップ面と反対側の側面