JPS61153816A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は垂直磁化される記録媒体に対する薄膜構成の
磁気ヘッドに関するものである。

〔従来の技術〕

この種の磁気ヘッドは非磁性基板上（二設けられたリン
グヘッド類似形状の磁気導体を備え、その二つの磁極片
の記録媒体に向った末端部はヘッドの連動方向において
特定の狭いギャップ幅をもって前後に配置され、両磁極
片のギャップ幅（二比べて大きな間隔を保つ【並行する
部分が書込み・読出し巻線のターンを収容する中間室を
画定する。

この種の磁気ヘッドの一例は欧州特許第００１２９１２
ＡＩ　　号明細書に記載されている。

情報を蓄積するための垂直磁化の原理はよく知られてい
る（例えば「アイ、イー、イー、トランデクジョン、オ
ン、マグネティックス（ＩＥＥｇＴｒａｎｓａｃｔｉｏ
ｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ　）　Ｊ　、ＭＡＧ−
１６，４１，１９８０年１月、ｐ、７１〜７６）。この
記録方式に対しては磁気ディスク、フレキシブル・ディ
スク（フロッピーディスク）又は磁気テープの形の記録
媒体が必要である。この記憶媒体は磁気異方性材料特に
ＣｏＣｒ合金を含む特定の厚さの磁化可能記憶層を備え
その磁化容易軸は媒体表面５二垂直である。特別な磁気
ヘッドを使用しその一つのトラックに沿って個々の情報
がセル又はブロックと呼ばれている小区域において記憶
層の対応する磁化によりピットとして書き込まれる。こ
れらのビットは波長とも呼ばれているドラックの長さ方
向の拡がりを持つ。この拡がりは長手方向（水平方向）
！ａ化方式の場合に消磁によって与えられる限界よりも
著しく小さい。従って垂直磁化方式によれば記録媒体の
情報密度を増大させることができる。

長手磁化（；使用されている書込み・読出し磁気ヘッド
はそのまま垂直磁化に使用することはできない。このヘ
ッドは通常リングヘッド類似の形態であって垂直磁化の
場合に所望される磁気抵抗の低いできるだけ閉結された
回路（＝よって磁束を導くことは可能であるが、ビット
密度が高くそれ（二応じてリングヘッドのギャップ幅が
小さいとき充分強力な垂直方向の書込み磁界を作ること
は困難である。

これらの点を考えて垂直磁化方式に対して特別の書込み
・読出し磁気ヘッドの開発が開始された。

前述の欧州特許明細書に記載されているような垂直磁化
に適した磁気ヘッドは、磁束を導くため非磁性基板上に
設けられたリングヘッド類似形状の磁気導体を伽えてい
る。この磁気導体は磁性材料から成り二つのＭｉ権片を
備え、記録媒体に向った磁極片末端部はヘッドの連動方
向（二おいてギャップ幅とも呼ばれている小さい間隔を
保って前後に配置される。末端部区域に続く磁極片区域
では磁極片が広い相互間隔を保って平行し、その間に広
い中間室が形成され、書込み・続出し巻線のターンがこ
の室（＝収められる。書込み機能と読出し機能の双方に
対して磁気導体のリングヘッド類似の形態が充分利用さ
れている。

上記の磁気ヘッドの各部は薄膜技術（二より平面基板上
にとりつけられている。この薄膜技術は書込み・読出し
ヘッド（二対して広く使用されているものである。（例
えば［精密技術と測定技術（Ｆｅｉｎｗｅｒｋｔｅｃｈ
ｎｉｋ　ｕｎｄ　Ｍｅβｔｅｃｈｎｉｋ　）　Ｊ　　８
８゜ＩＬ２．１９８０年３月、５３へ５９ページ、また
は゛［シーメンス、ツアイトンユリフト（Ｓｉｅｍｅｎ
ｓＺｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ　）　５２、罵７．１９７８
年、４３４へ４３７ベージ）。

この技術（−よる薄膜磁気ヘッドの製作に際しては平面
基板の表面（二磁性材料例えばＮｉＦｅ合金の層と絶縁
材料例えば８ｉ０．又はラックの層と導電材料例えば銅
の層を多数交互（二重ねて設ける。例えば書込み・読出
し巻線の扁平な巻線ターン配置を可能にするためのこれ
らの層の形態は、最初にラック層を設け、マスクを通し
て照射し化学処理により構造化するフォトリソグラフィ
過程によって作られる。このようにして作られた構造は
純化学エツチング又はプラズマエツチング（二より金属
層又は絶縁層に移される。これらの層は順次に重ねられ
構造化されるから、ヘッドの形状に応じて全体の厚さは
１０乃至２０μｍあるいはそれ以上となる。層の数が増
すにつれて構造化が不精確になるが、この場合最下の構
造化層に対する最後のマスクに対する位置合せ精度が低
下する。順次に使用されるマスクをそれぞれ最初（；作
られる最下の構造に対して位置合せする場合にも位置合
せ許容誤差と投像条件の変化があるから事情は同じであ
る。特ｌ二投像精度が高くμ島領域の微細構造の投像が
可能であることにより広く使用されているハードコンタ
クト法（マスクを基板表面のラック層（二直接接触させ
て行なうエツチング法）の場合この現象が顕著である（
例えばＡＣ８８ｙｍｐｏｓｉｕｍ！３ｅｒｉｅｓ　２）
９　”　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｍｉｃｒｏ
ｌｉｔ−ｈｏｇｒａｐｈｙ″、　　Ｗａｓｈｉｎｇｔｏ
ｎ　、　　１９８３参照）。

前記の欧州特許明細書の磁気ヘッドを製作する場合、最
後の工程段即ち基板から遠い外側磁極片の構造化が特に
困難である。この磁極片は例えば幅が５乃至５０μ溝の
末端部に重くもので約１０２ｍ以上の高さに作られその
構造化に必要なマスクは常にその最高点に乗せられるか
らこの重要な個所ζ：おいて不鮮明な構造誤差が起り再
現性が悪くなり不良品が多くなる。

別の問題は基板側の磁極片が書込み・読出し尖端となっ
ている末端部（＝至るまで数μ喝厚さの磁性材料層で補
強され磁気導体の磁気抵抗を低下させ磁気ヘッド全体と
しての効率を高めるようＣ：なっていることから生ずる
。公知の磁気ヘッドではこの磁気補強層は磁極片尖端の
できるだけ近くまで拡１ｆておくのが有利であると考え
られていた。

しかしこれによって磁気補強層の前方の縁端と外側の磁
極片の間で磁束線が短絡されて杏込み・読出し尖端とな
っている末端部を通して導かれなくなる危険が生ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明の目的は冒頭（二挙げた磁気ヘッドを改良して
再現性の良い製作が可能となＩＩ、許されない構造誤差
が充分防止されるよう（ニすることである。更に書込み
と読出しの両機能において高い効率が確保されるよう（
−することもこの発明の目的である。

〔問題点を解決するための手段〕

これらの目的は特許請求の範囲第ｘｌＪｉ＋＝特徴とし
て挙げた構造とすることによって達成される。

この発明による磁気ヘッドではそれを構成する層が平面
基板上に重ね合わされずにヘッドの大部分が基板のくぼ
み（−埋め込まれ、書込み・読出し機能（二必要な磁極
末端部は直接基板表面に接している。この構成は特に基
板から遠い磁極片の末端部の微細構造化（二対して不利
な背の高い〜ラド構成を少くともある程度まで避けるこ
とができ、それＣ；よづて両末端部を高精度でラック塗
装し高分解能のマスキング過程により構造化することが
できるという利点がある。更に基板（：接する下側の磁
極片の磁気補強ｆ＠を二基く磁束の短絡の危険は磁極片
の磁気補強層がこの磁極片の外側面に置かれることによ
って避けられる。この場合磁極片と補強層が共同で磁気
導体を構成する。

磁気ヘッドの種々の実施形態は特許請求の範囲第２項以
下（二重されている。

〔実施例〕

この発明の実施例の断面の概略を示す図面についてこの
発明を更（；詳細に説明する。

図面に一部分だけを示した書込み・読出し磁気ヘッドは
垂・直磁化に使用される公知のリングヘッド類似の薄膜
積層磁気ヘッドを基本にするものである（例えば前述の
欧州特許明細書または欧州特許第００７１４８９．Ａ２
明細書）。全体が２とじて示されているヘッドは飛白１
体と呼ばれている素子の前面又は背面を形成する基板３
にとりつけられている。このヘッドは垂直方向に磁化さ
れる記録媒体Ｍに対して例えば０．２μ鴫の高度を保っ
て移動する。一般に記録媒体の方がヘッドの下で移動し
、ヘッドに対する記録媒体の相対的連動方向は矢印Ｖで
示されている。

磁気ヘッドｌは軟磁性材料から成る磁束嚮導体１を含む
。この磁性材料の磁化容易方向は常に磁束清導方向に少
くとも近似的に垂直でなければならない。磁気導体１は
二つの磁極片！と１から構成され、これらの磁極片の記
録媒体に対向する末端部８と９は少くとも近似的（：紀
妙媒体面シ；垂直であり、この部分ζ；磁極Ｐ、又はＰ
、が作られる。これらの末端部の間（二はエアギャップ
１１が形成されるが、その長手即ち連動方向マの幅ｖ＃
ｉ１μ亀以下特に０．５μ鶏以下とするのが有利である
０ヘツド３の中央区域１２では両方の磁極片旦と１の間
の間隔がエアギャップの幅Ｗに比べて拡げられている。

そのためこの区域において基板３に口形のくぼみ１３が
作られ、磁極片ヱの一部分７ａがこのくぼみの底面の上
（二拡がっている。これ（−よって基板３に接するＦＩ
Ｈ掻片ヱはその末端部９に続く磁極片部分７ａが基板か
ら遠い直線形の磁極片！から大きな間隔Ｓを保って平行
する。記録媒体ＭＣ対して反対の側では磁極片りが区域
１２の外で磁掻片旦との結合区域１４に移り磁気ヘッド
２にリングヘッド類似の形態を与える。

磁橋片旦と１は更に回置喀二重すよ・うに末端部８又は
９の区域に至るまで磁性材料から成る補強層１５又は１
６を備える。これらは磁気導体１の外側面を形成するよ
う（＝するのが有利である。

続出し・書込み両用の垂直磁化式磁気ヘッドｌは更（二
条層構造の扁平巻線１８を備え、そのターンは磁極片旦
とｌの中央区域１２の間に形成された中間室１９内に収
められている。薄膜磁気ヘッドｌは書込み機能Ｃ；対す
る大きな電流負荷に備えなければならないから、それに
対応して充分な冷却が必要となる。そのためにはヘッド
を基板３に埋め込みヘッドと基板の間に大きな接触面を
作ることが有効である。基板材料としてはＡＩ、Ｏ，層
を備えＡＩ、Ｏ，を３Ｇ％含むＴＩＣが使用される。

この材料はそのＴ飯Ｃ成分（：よって導電性であるから
基板３には絶縁分離用のＡｌ、Ｏ，層を付加しなければ
ならない。ＴｉＣの代昏月二ＡｌＮを基板材料として使
用することも有利である。この材料は高い熱伝導率を示
すのに加えて電気絶縁性で・ある。

磁気ヘラ・ド、ｌの製作に際してはまず基板３の所定個
所にマスクを使用するイオンビーム照射又は反応性イオ
ンエツチングによってくぼみ１３を作ろ。続いて補強用
の磁性層例えばＮｉＦｅ１ｉ１６を蒸着又はスパッタリ
ングじより２乃至３μ簿の厚さに形成させる。その際く
ばみ１３の外の基板表面に析出した材料は例えば機械的
の研磨により除去する。これには斜めイオン照射が有利
である。

これについては例えば「表面のイオン衝撃変調（ｔｏｎ
　Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ、Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ
　ｏｆ　８ｕｒｆａ−ａｓｓ　）　Ｊ　ｇｌｓｅｒｉｅ
ｒ出版、１９８４年、３７２゜３７３．３８３ページに
記載されている。このイオン照射の方向は図（；破線Ｈ
で近似的に重されている。イオン照射Ｃ；際して磁極片
部分９と区域１２の間の移行部においてほぼ垂直（二人
射するイオンは外側磁性層１６の一部を除去して短縮又
は傾斜させるのに対して反対側の部分１４と１２の間の
移行部では基板縁端ｆ二よる遮蔽効果（二よりこのよう
な除去作用は生じない。続いて磁極片ｌの本体を形成す
る磁性層２）を約１μｍの厚さに形成させる。この層は
磁性層・絶縁層・磁性層のチンドイッテ構造とする。部
分９と区域１２の間の移行部では磁性層１６の上記の傾
斜成形により磁性層２）が直接斜めの基板表面に接する
。従って上記の傾斜成形Ｉ：より磁性層２）と２３の間
の間隔が急速に増大し磁極片末端部８と９の区域で磁束
の流れを増強する。以後の工程段は書込み・読出し巻線
五８のターンの形成であり、いくつかの段階に分けて絶
縁ラック、銅、絶縁ラックの１層構造が作られる。その
際最外側ラック層がくぼみの外側の基板表面４に析出し
た磁極片１の層２）の部分と面を合わせるようじすると
有利である。続いて両磁極月旦とｌの間の絶縁分離の外
特（ニエアギャノプ１１を埋めるための薄い絶縁１ｌＩ
２２を設ける。この層にはｓｉｏ、又はＡＩ、Ｏ，が使
用される。

最後に上の磁権片互が厚さ約１　ｐｍの磁性層・絶縁層
・磁性層重層と厚さ約３乃至４μ鴫゛の補強層から成る
チンドイツを層２３の形に作られる。以後の工程は完全
な磁気ヘッドにするための公知工程段である。しかし図
面にはこの発明の磁気ヘッドの構成に必要な絶縁分離層
はギャップ層２２を除いて示されていない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明（二よる磁気ヘッドの断面の概略図であ
る。 ３・・・基板、　１．ｌ・・・磁極片、　　７ａ・・・
磁極片の部分、　８，９・・・磁極片末端部、　１３・
・・くぼみ、　　１８・・・書込み・読出し巻線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）リングヘッド類似形状の磁気導体が非磁性基板上に
   設けられ、その二つの磁極片の記録媒体に対向する磁極
   末端部がヘッドの連動方向において特定のギャップ幅を
   保って前後に配置されギャップ幅に比べて大きな間隔を
   保って並行する磁極片部分が書込み・読出し巻線のター
   ンを収める中間室を形成する垂直磁化用の磁気ヘッドに
   おいて、基板（３）がくぼみ（１３）を備え、このくぼ
   み（１３）に一方の磁極片（￥６￥）から大きな間隔を
   保つ他方の磁極片（￥７￥）の部分（７ａ）の少くとも
   大部分と書込み・読出し巻線（１８）のターンが設けら
   れていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ２）両方の磁極片（￥６￥、￥７￥）がその磁極末端部
   区域に達するまで磁気増強層（１５、１６）を備え、こ
   の層が磁気導体（￥５￥）の外側を形成することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッド。 ３）基板（３）側にあってくぼみ（１３）内に置かれて
   いる磁極片部分（７ａ）を含む磁極片（￥７￥）が書込
   み・読出し巻線（１８）の絶縁材料内に埋込まれている
   ターンと共に少くとも近似的に平坦な外側面を形成し、
   その上に絶縁層（２２）をはさんで他方の磁極片（￥６
   ￥）が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の磁気ヘッド。 ４）基板（３）がＡｌ＿２Ｏ＿３−ＴｉＣ又はＡｌＮか
   ら成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれか一つに記載の磁気ヘッド。 ５）磁束を導く磁気導体（￥５￥）が軟磁性材料から成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項
   のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。 ６）磁束を導く磁気導体（￥５￥）が磁束嚮導方向にほ
   ぼ垂直の磁化容易方向を示す材料から成ることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか一つ
   に記載の磁気ヘッド。