JPS61295606A - 軟磁性薄膜コア - 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） 本発明は磁気センサ、磁気ヘッド等の磁気変換器に用い
られる軟磁性薄膜コアに関する。

（従来技術とその問題点） 従来より、磁気テープ、磁気ディスク等の磁気記憶媒体
に磁気的情報を書き込んだり、読み出したりするための
、軟磁性薄膜コアを用いた種々の磁気変換器が知られて
いる。例えば、誘導型薄膜磁気ヘッドに用いられる軟磁
性薄膜コアは、磁気記憶媒体からの信号磁束を、有効に
収束し、コイルと鎖交させることを目的としている。磁
束応答型磁気ヘッドとして知られる磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの磁気シールドに用いられる軟磁性薄膜コアは、
不要な磁界をしやへいし、再生分解能を向上させること
を目的としている。これらの目的のため、軟磁性薄膜に
は、高透磁率であること、及びその周波数特性が良好で
あること等の性能が要求される。従って、軟砂性簿膜コ
アは、一般に、−軸異方性が付与され、その磁化困難軸
と平行に信号磁束が導かれるように、形状及び磁気記憶
媒体との位置関係が最適に設計される。

これに対し、軟磁性薄膜コアの磁化容易軸方向に信号磁
束を導入する様に設計された磁気ヘッドでは、低周波領
域において高透磁率が得られるものの信号磁束の周波数
が増加するにつれ、その透磁率は急峻に低下する。これ
は、磁壁移動が信号磁束を伝播する担い手と作用するか
らである。

この結果コイルと鎖交する信号磁束も減少し、再生出力
の鬼綾な減衰が見られる。更に、磁壁の移動及び磁区形
状の変化に伴う、バルクハウゼンノイズ及び再生出力の
変動等も観測される。

上述した様に、軟磁性薄膜コアを用いた磁気変換器にお
いては、一般に、軟磁性薄膜コアに一軸異方性を付与す
ると共に、その磁化困難軸と平行（即ち、磁化容易軸と
直交方向）に信号磁束を径由させる。そして、軟磁性薄
膜コアの磁化回転によって信号磁束を伝播させることが
良好な特性を得るための必須条件となる。

こう言った軟磁性薄膜コアに一軸異方性を付与する方法
として、従来、基体上に真空蒸着、スパッタリング及び
電着等の手法を用いて、均一磁界中で、軟磁性薄膜を成
膜したり、あるいは、成膜後、均一磁界中でアニール処
理を施したりして、磁化容易軸を該磁界と略平行にする
ことにより、−軸異方性を形成してきた。その後、基体
上に成膜された該軟磁性薄膜は７オ）　ＩＪソグラフイ
技術により、その磁化容易軸と所定の配置をした軟磁性
薄膜コアの形状に加工され、コイル等の他の機能部分を
形成して、磁気変換器として完成させていた。

しかし、上記の製造工程で、軟磁性薄膜コアとその磁化
容易軸との配ｔ［！４！係は設定通りにはならず、バラ
ツキが生じる。これは、−軸異方性を付与する際の磁界
分布及び膜質の不均一性により、必ずしも、磁化容易軸
方向が基体全面で均一でないためである。又、軟磁性範
膜コアの形状に加工する際の、磁化容易軸方向との配置
ズレも反映される。これらは、結果として、磁気変換器
の特性のバラツキ及び製造歩留の低下を招く。

又、挟トラック用の磁気（ヘッドに用いられる、軟磁性
ｔＶ膜ココア、該コア幅が極めて小さく、例えば数μｍ
乃至数十μｍの大きさに設定されるため、反磁界の影響
による磁区の乱れ（例えば、バック乃ング磁区）が生じ
ることが知られている（例えば、信学技報ＭＲ８４−２
８（１９８４）　）。

従って、この種の軟磁性薄膜コアを用いた磁気ヘッドで
は、磁化困難軸と平行に信号磁束が流れても、磁壁移動
及び磁区形状の変化に伴う、バルクハウゼンノイズ及び
再生出力の変動が観測される。

更に、信号磁束の経路と磁化困難軸とが必ずしも軟磁性
薄膜コアの全域で平行とならない、即ち、磁束の経路が
曲線的な磁気ヘッドも開示されている（例えば、第６回
日本応用磁気学会学術講演概要集１９８２年溝演番号１
７８Ｂ−１０）Ｏかかる磁気ヘッドは、磁気記憶媒体か
ら流入する信号磁束を軟磁性薄膜の一端から膜面内を経
由させ、他端から再び磁気記憶媒体に戻す閉磁路構成と
なっている。この種の磁気変換器においては、信号磁束
経路が曲線状となるため、前述した均一磁界を利用した
軟磁性薄膜コアの製造方法では、磁化容易軸と信号磁束
の方向が一致する領域が存在し周波数特性の劣化及び再
生効率の低下を招く。

一方、上述した、磁区形状の乱れ、磁壁移動を制御する
ために、多数の細い溝を形成した軟磁性薄膜コアを用い
た磁気ヘッドが開示されている（特開昭５９−１８５０
１３）。かかる軟磁性薄膜コアは、磁壁が該溝の方向に
揃えられるため、磁化回転によって磁束が伝播される。

従って、信号磁束による磁壁の移動、磁区形状の変化が
抑制される。しかし、多数の溝の存在は、軟磁性薄膜コ
アの実質的な磁気抵抗の増加をもたらし、信号磁束を大
きく減衰させてしまう。これは、結果的に、磁気ヘッド
としての再生出力を大きく減少させてしまうことになる
。

（発明の目的） 本発明の目的はｍｌ記従来の欠点を解決した、製造時の
特性のバラツキが少くなく、磁壁移動及び磁区形状の変
化に伴う、バルクハウゼノイズの発生、再生出力の変動
、及び高周波特性の劣化等を抑制し、しかも、磁気抵抗
の増加による信号磁束の減衰を小さくした軟磁性薄膜コ
アを提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、曲線状の磁束Ｍ路あるいは
、コア幅で極めて小さく設定されても、良好な特性を有
する軟磁性薄膜コアを提供することにある。

（発明の構成） 本発明によれば、高透磁率磁性体から成る第１の軟磁性
膜と、この第１の軟磁性股上に積層された非磁性薄膜と
、この非磁性Ｎ膜上に前記第１の軟磁性膜と静磁気的結
合を行い得る間隔で積層された第２の軟磁性膜から構成
され、前記第２の軟磁性膜の少くなくとも一面に、前記
第１の軟磁性膜を通る信号磁束の方向に直交する複数の
溝を設けたことを特徴とする軟磁性薄膜コアが得られる
。

（構成の詳細な説明） 本発明は、６上述の構成により従来技術の問題点を解決
した。即ち、本発明では、第２の軟磁性膜上に形成され
た複数の溝により、溝と直交する方向の反磁界を大きく
シ、その磁化及び磁壁を溝の方向に揃えている。

しかも、第１の軟磁性膜が、非磁性薄膜を介して、第２
の軟磁性膜と静磁気的結合を行い得る間隔で隣接してい
るため、第１の軟磁性膜には、第２の軟磁性膜の磁化及
び磁壁と平行な磁化及び磁壁が形成される。

従って、溝の方向と直交する方向に信号磁束の経路を一
致させることにより、信号磁束は、第１及び第２の軟磁
性膜の磁化回転により伝播するため、バルクハウゼンノ
イズの発生、再生出力の変動、高周波特性の劣化等を抑
制できる。

しかも、第２の軟磁性膜の大きな反磁界による透磁率の
低下及び磁気抵抗の増加を、第１の軟磁性膜で補うこと
により、信号磁束の減衰を抑制している。

又、溝は軟磁性薄膜コアのパターン形状により一意的に
決定できるため、−軸異方性の方向は軟磁性薄膜コアの
パターン形状に応じて一意的に決定される。これは、軟
磁性薄膜コアを同−基体上で、一括大量製造する際に生
ずる特性のバラツキを解消し、しかも曲線状の軟磁性薄
膜コアパターンであっても、信号磁束の経路の全域で、
はぼ均一な特性が実現される。

以下、本発明の実施例を示す図面を用いて、更に詳細に
説明する。

（実施例） 第１図は、本発明の第１の実施例を示す概略斜視図であ
る。図において、ガラス、セラミックス等の表面が滑ら
かな非磁性材料から成る基体ｌ上に、軟磁性アモルファ
ス合金（例えば、ＣＯ′ｉＬｒ、Ｃｏ　’Ｉ’　ａ　等
のＣｏ−メタル系アモルファス）、パーマロイ等の高透
磁率磁性体から成る第１の軟磁性膜２が形成され、該第
１の軟磁性膜２の上には、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ等の導電性
材料あるいはＳｉＯ□、８　ｉ、　Ｎ、　、　Ａｌ、　
０．等の非導電性材料から成る非磁性薄膜３が積層され
、更に、その上に、＃磁性７モルフッス合金、パーマロ
イ等から成る第２の軟磁性膜４が形成されている。非磁
性薄膜３の表面には、フメトリソグラフイ技術、イオン
エツチング法等により、多数の溝５がｙ軸方向に伸びる
直線状に形成されている。従って、非磁性薄膜３の上に
積層された第２の軟磁性膜４には、溜５の凹凸パターン
が転写されている。第１及び第２の軟磁性膜２及び４の
間隔、即ち、非磁性段ｊ膜３の膜厚は、第１及び第２の
軟磁性膜２及び４が静磁気的結合が行える範囲に選定さ
れる。例えば、ｘｏｏ！乃至数μｍ程度の厚みが良い。

又、第２の軟磁性膜４の厚みは、第１の軟磁性薄膜２の
厚み及び飽和磁化に応じて決定される。８１の軟磁性薄
膜２の厚み、飽和磁化をそれぞれ、ｔｌ　、Ｍｌとおき
、第２の軟ω性Ｕ膜４の厚み、飽和磁化をそれぞれ、ｔ
２、Δ（２とおくと、ｔ　Ｉ　Ｍ、　＝ｔ、　！’４の
条件を滴すことが、おおよその目安となる。

例えば、第１の軟磁性膜２として、ｔ、＝０．４μｍ。

Ｍ、　＝　１１００　ｅｍｕ／ｃｃ　のＣｏＺｒアモル
ファス軟磁性体を用い、第２の軟磁性膜４としてｊｉ２
＝　８００　ｅｍｕ　／ｃ　ｃのパー’ｖｏイ合金を用
いる）と、その厚みｔ２は０，５５μｍ程度に設定すれ
ば良い。

かかる構成において、第２の軟磁性膜４の磁化は、構５
の長手方向（ｙ＠方向）に揃えられる。

これは、該磁化が溝５の長手方向に向こうとすれば、溝
５によって形成された第２の伏留’！’！ｌｌＮ４の凹
凸の端面に多大な出荷が゛発生し、その反磁界が増大す
るためである。従って、第２の軟磁性膜４の磁化を溝５
の長手方向により安定に揃えるためには、多数の溝５の
ピッチを小さくするか、溝５の深さを大きくすることに
よりＸ軸方向の反磁界を大きく設定すれば良い。一方、
第２の軟磁性膜４の磁化は、溝５の長手方向（ｙ軸方向
）−に揃っているため、第２の軟磁性膜４のｙ軸方向の
両端には、出荷が発生する。該出荷は、第１の軟磁性膜
２のｙ軸方向の両端に異符号の出荷を誘起し、第１の軟
磁性膜２の磁化を第２の軟磁性膜４の磁化の向きと反平
行に励磁する。即ち、第１の軟磁性膜２の磁化は、第２
の軟磁性膜４の磁化と同様、ｙ軸方向に揃えられ、かつ
、その方向で安定となる。尚、第２の軟磁性膜４の磁化
は、その全域で一方向に揃っていない場合も存在する。

即ち、ある領域では、他の領域の磁化の方向に反平行な
磁化が存在し、その境界で磁壁が形成される場合もある
。この場合も、第１の軟磁性膜２には、第１の軟磁性膜
４の磁化及び磁壁と、平行、即ち、ｙ軸方向に磁化及び
磁壁が形成される。

この様な、磁化、磁壁を有する軟磁性薄膜コア６に、外
部から信号磁界が溝５と直交する方向（Ｘ軸方向）に印
加されると、第１の軟磁性膜２の′磁化はｙ軸方向から
回転し、Ｘ軸方向に磁束を伝播する。しかも、磁壁は、
その方向が信号磁界と直交するため移動しない。即ち第
１の軟磁性膜２は磁化回転のみで信号磁束を通すことに
なる。

一方、第２の軟磁性膜４も、第４１の軟磁性膜２と同様
、磁化回転のみで磁束を伝播するが、Ｘ軸方向の反磁界
が大きく、実質的な透磁率が低下しているため、大部分
の磁号磁束は、第１の軟磁性膜を通過する。

以上、第１の実施例による軟磁性薄膜コア６は、非磁性
薄膜３に形成された多数の溝５を利用して、第２の軟磁
性膜４に凹凸を形成しているが、第２の軟磁性膜４に直
接、多数の溝を形成しても良い。

この様な構成を有する、本発明の第２の実施例を第２図
に示す。

第２図において、表面が滑らかな非磁性材料から成る基
体ｌ上に、軟磁性アモルファス合金、パーマロイ等の高
透磁率磁性体から成る第１の軟磁性膜２が形成され、該
第１の軟磁性膜２の上には、導電性あるいは非導電性材
料から成る非磁性薄膜３が積層され、更に、その上に軟
磁性アモルファス合金、パーマロイ等から成る第２の軟
磁性膜４が積層され、該第２の軟磁性膜４の表面には、
フォトリングラフィ技術、イオンエツチング法等により
、多数の溝５が、ｙ軸方向に伸びる直線状に形成されて
いる。かかる構成の軟磁性薄膜ファ６は、その作用・効
果において、第１の実施例と全く同じである。即ち、溝
５は第２の軟磁性膜４のＸ軸方向の反磁界を増加せしめ
、磁化及び磁壁の方向をｙ軸方向に揃え、非磁性薄膜３
を介した。

その静磁気的結合により、第２の軟磁性膜４の磁化及び
磁壁の方向を、第１の軟磁性膜２に転写し、その磁化及
び磁壁の方向をｙ軸方向に揃えている。

従って、第２の軟磁性膜４は、第１の軟磁性膜２の磁化
及び磁壁を、信号磁束の方向に対して、直交方向に揃え
る作用、第２の軟磁性膜２は、信号磁束の主な伝搬手段
となる作用を有している。

尚、第１の実施例では非磁性薄膜３の膜厚が、溝５の深
さによっても規定されるのに対し、第２の実施例では、
第２の軟磁性膜４上に溝５が形成されているため、非磁
性薄膜３の厚みに、溝５による制限がない。従って、非
磁性薄膜３の膜厚を極めて薄く設定できるため、第１及
び第２の軟磁硅膜２及び４間の静磁気的結合を更に強固
にできる特徴がある。

又、第１及び第２の実施例では、第１及び第２の軟磁性
膜２．４の少くなくとも一方を成膜する際に、溝５の長
手方向（ｙ軸方向）に磁界を印加して、磁化容易軸を溝
５の長手方向に形成しても良い。こうすることにより、
第１及び第２の軟磁性膜２．４の少くなくとも一方の磁
化及び磁壁を溝５の長手方向に、更に安定して揃えるこ
とができる０ 第３図に本発明の第３の実施例を示す。第３図は馬蹄形
の曲線状磁束通路を有する軟磁性薄膜コアに本発明を適
用した例であり、第３図（ａ）はその平面図、第３図（
＋））は、第３図（丙におけるＡ−Ａ’断面を示す図で
ある。図において、基体１上に、第１の軟磁性膜２、非
磁性薄膜３及び第２の軟磁性薄膜４が順次積層され、馬
蹄形の軟磁性薄膜コア６を成している＝非磁性薄膜３の
表面には、曲線状の磁束通路と直交する方向に多数の直
線状の溝５が形成され、その凹凸は、第２の軟磁性膜４
に転写されている。

かかる構成において、第２の軟磁性膜４は磁束の通路方
向に対して、大きな反磁界を有するため、その磁化及び
磁壁は、磁束の通路に対して直交方向に揃えられる。し
かも、第１の軟磁性膜２は、非磁性薄膜３を介して、第
２の軟磁性膜４と静磁気的に結合しているため、第１の
軟磁性膜２の磁化及び磁壁は、第２の軟−性膜４のそれ
と平行に揃えられる。即ち、第１の軟磁性膜２の磁化及
び磁壁は、信号磁束の通路に対して、直交する方向に生
成されている。従って、軟磁性薄膜コア６の一端から他
端の方向に信号磁界が印加されると、軟磁性薄膜コア６
の全域で磁化回転のみによる信号磁束の伝播を行うこと
ができる。

尚、第３図では、非磁性薄膜３上に溝５を形成し、その
凹凸を第２の軟磁性膜４に転写しているが、第２図に示
した実施例と同様、第２の軟磁性膜４上に直接、多数の
直線状の溝を形成しても良い。

ところで、本発明では、軟磁性薄膜コアの高周波を用い
ることが望ましい。この様な材料により、信号磁束の通
路と直交する軟磁性薄膜の断面に発生する渦電流を小さ
くし、渦電流損失による高嵩波特性の劣化を抑制できる
。

なお、コア形状は実施例の長方形状や馬蹄形状に限られ
ず、また溝も必ずしも直線でなくともよい。

（発明の効果） 以上述べた様に、本発明では、軟磁性薄膜コア６を、第
１の軟磁性膜２、非磁性薄膜３、第１の軟磁性膜２と静
磁気結合を行う間隔でｍ層された第２の軟磁性膜３の３
層構成にし、該軟磁性薄膜コア６の信号磁束の経路と直
交する方向の多数の溝５を、非磁性薄膜３あるいは、第
２の軟磁性薄膜４に形成することにより、第２の軟磁性
薄膜４の信号磁束の経路方向の反磁界を増大せしめ、そ
の磁化及び磁壁を信号磁束の経路と直交方向に揃えてい
る。しかも第１の軟磁性薄膜２の磁化及び磁壁も、第２
の軟磁性薄膜４との静磁気的結合により、信号磁束の経
路と直交方向に揃えられている。

従って、信号磁束の伝播は磁化回転のみによって生ずる
から、磁壁の移動及び−区形状の変化が抑制され、これ
等が生ずることによる、高周波特性の劣化、バルクハウ
ゼンノイズの発生、及び再生出力の変動を小さくした養
好な特性を有する軟磁性薄膜コアが得られる。しかも、
第２の軟磁性膜４は磁化及び磁壁の方向を揃える効果、
第１の軟磁性膜２は信号磁束伝搬の効果を有するため、
信号磁束の経路と直交する方向の反磁界の増加による透
磁率の低下、磁気抵抗の増加に伴う信号磁束の減衰を小
さくした軟磁性＊ｉココア得られる。

又、第１及び第２の軟磁性膜２及び４の磁化及び磁壁は
溝５の長手方向に揃えられるため、一括大量製造する際
の磁気特性のバラツキが極めて小さく、歩留の高い軟磁
性薄膜コアが得られる。

しかも、曲線状の軟磁性薄膜コアであっても、尚５の方
向はフォトリソグラフィ技術で任意に決定できるため、
軟磁性薄膜コア全域で信号磁束に対して磁化回転を行う
軟磁性薄膜コアが得られる。

更に、第１及び第２の軟磁性膜２及び４は静磁気的に結
合しているため、信号磁束の方向と直交する方向のコア
暢（トラック幅）が小さく設定されても、該コア幅方向
の反磁界は極めて小さいため、磁化方向の乱れ、磁区の
乱れは生じず、これ等に伴う、バルクハウゼンノイズ、
再生出力の変動を極めて小さくした軟磁性薄膜コアが得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による軟磁性薄膜コアの第１の実施例を
示す既略斜視図、第２図は本発明による軟磁性薄膜コア
の第２の実施例を示す既略斜視図、第３図（ａ）及び（
ｂ）は本発明による軟磁性１Ｂコアの第３の実施例を示
す平面図及び断面図である。 図において、 】・・・基体、２・・・第１の軟磁性膜、３・・・非磁
性薄膜、４・・・第２の軟磁性膜、５・・・溝、６・・
・軟磁性薄膜コア 第　／　図 第Ｚ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　高透磁率磁性体から成る第１の軟磁性膜と、この第１
   の軟磁性膜上に積層された非磁性薄膜と、この非磁性薄
   膜上に、前記第１の軟磁性膜と静磁気的結合を行い得る
   間隔で積層された第２の軟磁性膜とから構成され、前記
   第２の軟磁性膜の少くなくとも一面に前記第１の軟磁性
   膜を通る信号磁束の方向に直交する複数の溝を設けたこ
   とを特徴とする軟磁性薄膜コア。