JPS615407A - 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、二つの磁脚を持って磁束を導くリングベッ
ド類似の磁気導体を備える垂直磁化式記録媒体に対する
磁気ヘッドに関する。このヘッドの磁脚は特定の飽和磁
化値を示す高透磁率材料がら成る多数の磁性層で構成さ
れ、その記録媒体（＝向う磁極はヘッドの運動方向にお
いて特定の間隔　　　　　　　　　　１′を保って前後
に設けられ、その間に形成される申開室内に少くとも近
似的に平板形の書込み・続出しコイル巻線が拡がってい
る。

〔従来の技術〕

この種の磁気ヘッドの一例はドイツ連邦共和国特許出願
公開第２９２４０１３号公報に記載されている。

情報を記憶するための垂直磁化の原理は一般によく知ら
れているものである（例えば［アイ・イー・イー・イー
・　トランサンクション　オンマグイ・チフスＪ　　（
ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｍａ−ｇｎｅ
ｔｉｃｓ　）　、　ＭＡＧ−ｉ　６．　（１〕、　１９
８０年１月、ｐ、７１〜７６その他）。この方式に対し
ては硬い磁気ディスク、たわみ性のフロッピィディスク
又は磁気テープ等が必要である。これらの記憶媒体は特
定の厚さの磁化可能記憶層を備え、この層には磁気異方
性材料例えばＣ，ｏ　Ｃｒ合金が含まれ、その磁化容易
軸は媒体の表面に垂直である。

特殊な磁気ヘッドを使用して一つのトラックに沿って個
々の情報がビットとしてセル又はブロックと呼ばれてい
る区分内に記憶層の対応する磁化によって書き込まれる
。実際上は一般に磁束の反転即ち一つの磁化方向から逆
向きの磁化方向への転換が情報として利用される。この
ようにして作られたビットは波長と呼ばれている特定の
拡がりをトラックの長さ方向に持っている。この拡がり
は　゛水平磁化方式において消磁によって与えられる限
界に比べて著しく小さい。従って垂直磁化方式により記
録媒体の情報密度を高めることができる。

水平磁化方式Ｃ：対して使用されている書込み・続出し
ヘッド即ち書込み機能と続出し機能の双方を行うヘッド
はそのまま垂直磁化方式に使用することはできない。一
般にリングベッド類似の形を持つこの種のヘッドを使用
する場合垂直磁化方式においても所望される磁気抵抗の
低いできるだけ閉結した磁路に沿っての磁束の案内は可
能であるが、ビット密度が高くそれに対応してリングベ
ッドの間隙幅が狭いとき充分強い書込み磁場を作ること
は困難である。

これらの問題から垂直磁化方式に対して独特の書込み・
読出しヘッドの開発が必要となった。このヘッドはその
磁脚が１０００程度又はそれ以上比透磁率と一般Ｃ］　
ｎ　ｋＡ／ｃｍ以上の飽和磁化を示す高透磁率材料から
成る層構造のものである。これに適した磁気ヘッドの実
施形態は一般に主磁極を形成する磁脚を持つ磁束案内体
を備え、それＣ二よって記憶層の個々の区間の反転磁化
に必要な垂直磁場を作る。これＣ二必要な磁気帰還は例
えば主磁極と同じ側において別の磁脚に作られる補助磁
極を通して行なわれる（例えば「アイ・イー・イー・　
トランサクション　オン　マグ不チクス」（ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓ、　Ｍａｇｎ、　）、ＭＡ＋］−１７，［ｓ　
〕。

１９８１、ｐ、３１２０〜３］２Ｌ同ＭＡＧ−１８，［
６、］、＋９８２．ｐ、１１５８〜３１６３　　「ジャ
ーナル　オン　アプライド　フィツクス」。

（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、　）　　２３（３）、　　
１９８２．　ｐ。

２５９３〜２５９５．ドイツ連邦共和国特許出願公開第
２９２４０’　１３号公報）。

例えば上記のドイン連邦元和国特許出願公開公報に記載
されているリングベッド形の磁気ヘッドでは、補助磁極
は常に磁束帰還だけに使用される。時として起るこの磁
極による同伴書込みはそれに書込み用の主磁極が続き、
補助磁極によって書込まれた情報の上に重ね書込みが行
われる場合には甘受しなければならないものである。し
かし補助磁極の立去り側の縁端における同伴読出しを充
分抑制するためには、両磁極間に形成された空気間隙と
呼ばれる間隙層が充分厚く補助磁極における磁束密度を
充分低減させるものでなければならない。

しかしこのように広い間隙層は薄膜技術（−よって作ら
れる磁気ヘッドでは実現困難である。

更にこの種の磁気ヘッドでは単一のコイル巻線が読出し
機能と書込み機能の双方Ｃ１使用されるため、取り出さ
れる読出し信号は比較的微弱である。

：（７）＠　Ａ（７）ｒ″６＊５３１Ｊ（７）ＭａｌＩ
ａＭ＆！Ｉ’ｌ’ｌゝｆｌｂｌｆ５　　　　　　。

気ヘッドも提案されている（　「アイ・イー・イー　　
　　　　　　　　トイ−トランサクション　オン　マダ
イ・チフスＪ　（ＩＥＩＥ　Ｔｒａｎｓ、Ｍａｇｎ、’
、’　ＭＡＧ−ｓ　ｓ、　　（ｓ　Ｅ。

Ｊ　９８２．ｐ、、１１７０〜Ｊ１７２、欧州特許＠０
０７１　’４８６　Ａ　２号）、この磁気ヘッドは記録
媒体し向う磁脚を一つだけ備え１、これに平板形の書込
み・読出しコイル巻線が設けられている。磁気還流は洩
れ磁束による。単一ヘッドとも呼ばれているこの磁気ヘ
ッドによって高いピット密度をもって記録する際に必要
な記憶層反転磁化用の強磁場を作ることができる。更に
磁化反転の過渡領域幅を小さくするための前提となる立
去り側のヘッド縁端における磁場の急峻な降下もこれに
よって実現される（　「アイ・イー・イー・イー　トラ
ンサクション　オン　マグ不チクス　Ｊ　ＣＩＥＢＥ　
Ｔｒａ−ｎｓ、　Ｍａｇｎ、　）、ＭＡＧ　−１９，（
５〕、　　１９８３．　ｐ。

ｚ２ａｃ＋７２ｚ４４）。しかし補助磁極のないこの種
の磁気ヘッドでは充分強い読出し信号は得られない。

この読出しに際して生ずる問題から書込み機能と読出し
機能を別々のヘッドに行わせる系も公知である。これら
のヘッドはそれぞれの機能により良く適合させることが
できる（　「アイ・イー・イー・イー　トランサクショ
ン　オン　マグネチフスＪ　（、ＩＢＢＥ　　Ｔｒ＋ａ
ｎｓ、Ｍａｇｎ、　）ＭＡＧ−３６，（５）１’９８０
．ｐ、９６７〜９７２　）、即ち読取りには公知のリン
グベッドが使用され、書込みは上記の単一極ヘッドによ
る。これに連した公知の書込みヘッドは記録媒体の記憶
層（１向う側に縦方向の拡がりが例えば３μ島の主磁極
を備え、記録媒体の背面にある著しく拡がった補助磁極
がこれに対向している。読取り専用の第二リングベッド
は間隙幅が例えば０２μ扉になっている（　「アイ・イ
ー・・イー・イー　トランサクション　オン　マグネチ
フスＪ　、　（Ｉ　ＥＥＥ　　Ｔｒａｎｓ、　Ｍａｇｎ
、　）、ＭＡＧ−１７（６）１９８１、ｐ、２５３８〜
２５４０）。それぞれの機能Ｃ二連合した特殊ヘッドを
備える磁気読出し・書込み系はしかし構造が複雑で高価
となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明の目的は、冒頭Ｃ１挙げた磁気ヘッドを改良し
て組合せヘッドにおける上記の機械的構成上の問題を軽
減し、同時に書込み機能と読取り機能がそれぞれ比較的
高い効率をもつそ切換え可能に遂行されるよう（こする
ことである。特にこの磁気ヘッドによって単一極ヘッド
の持つ利点を少くとも相当程度に保持したまま充分高い
読出し電圧が作られるようにすることもこの発明の目的
である。

ｃ問題点の解決手段〕 これらの目的は特許請求の範囲第】項イニ特徴として挙
げた構造とすることによって達成される。

〔発明の効果〕

この発明の磁気ヘッドは、書込みに際しては楡めて微弱
な書込み電流をもって第一磁脚の低飽和磁化磁性層を少
くともＩａ株区域においては飽和にまで磁化することが
できる。この区域はこの磁脚を通る磁束に対して堰とし
て作用し、書込み機能Ｃ二は実質上関与しないようにす
る。従ってこの発明による磁気ヘッドは第二磁脚により
準単−極ヘッドとして情報を記録媒体に書込む。この場
合磁束還流は磁極間の狭い空気間隙を除いてリングベッ
ド類似の閉結した磁気還路によって確保される。磁束の
還流が広い空気間隙を通して行われる単一極ヘッドの開
放構造がこれによって回避され、効率がそれに応じて高
められる。

読出しに際しては磁束変化が書込みの場合よりも著しく
小さいから、特定の飽和磁化を示す材料層を備える磁脚
がその磁極区域で磁気飽和となる危険は実際上発生しな
い。これによってこの発明による磁気ヘッドは読出し機
能に対しては高効率のリングベッドとして動作し、特ｌ
二両磁極間の間隙幅は著しく小さくすることができる。

磁気ヘッドの有利な実施態様は特許請求の範囲第２項以
下に示されている。

（実施例〕 この発明による磁気ヘッドの縦断面を示す図面について
この発明を更に詳細に説明する。

図面（ニ一部分だけを示した書込み・読出し用の磁気ヘ
ッドは垂直磁化方式に対する公知のリングベッド類似積
層形磁気ヘッドを基本にするものである。図に且として
示されているヘッドは、飛行体と呼ばれている素子の前
面又は背面を構成する基板３の平坦面にとりつけられて
いる。このヘッドは垂直磁化式記録媒体Ｍに対し０２μ
切高度を保ってその一つのトラックに沿って移動する。

記録媒体Ｍは例えば磁気ディスクであり、ＣｏＣｒ合金
のメモリ層４を備え、場合に上って磁気ヘッド２に対し
て反対の側に例えば特殊ＮｉＦｅ合金層が設けられる。

ヘッドの下を通過する記録媒体Ｍとヘッドの相対運動方
向は矢印Ｖで示されている。

磁気ヘット°工は２本の磁脚７と８を持つ磁束案内林立
を含む。これらの磁脚は記録媒体Ｍに向う終端部１０と
１１が記録媒体面に垂直であり、そこに磁極ｐ、、ｐ、
が作られる。これらの磁極の間には運動方向の幅Ｗが１
μｍ以下、特に〇３μｍ以下の空気間隙１２が形成され
ている。ヘッドの中央区域１３では磁脚７と８の間の間
隔が空気間隙幅Ｗ（＝比べて拡大され、例えばヘッドの
連動方向において後に置かれた磁脚８が前方のまっすぐ
な磁脚７から大きな間隔ａを保つよう（＝曲げられてい
る。区域１３の外では記録媒体に対して反対側の区域】
４において磁脚８が磁脚７に近づき磁気ヘッド２１ニリ
ングヘツド類似の形態を与えている。

磁気〜ツドヱは更に読出し機能と垂直磁化による書込み
機能のいずれに対しても多層構造の偏平コイル巻線】６
を備え、その巻回は中間区域１３において磁脚７と８の
間に形成された中間室１７内に拡がっている。

磁気〜ツドヱの両方の磁脚７と８は図示の実施例の場合
、全体で三つの比透磁率μｒが最低１０００、例えば約
２０００である高透磁率磁性層を含む。

ここでは基板３に接している第一磁脚７は少くとも二つ
の磁性層７１．　７〃から成り、外側の第二磁脚８は少
くとも−りの磁性層８′で構成されるものとする。この
発明によれば一方の磁脚の磁極を形成する磁性層の材料
がこの磁脚の区域では例えば８　ｋＡ／ｃｍ以下特に５
ｋＡ／Ｃｌ１１以下の低い飽和磁化を示し、他方の磁極
が作られる磁脚の材料はできるだけ高い飽和磁化例えば
２０　ｋＡ／ｃ＋ｎ以下特に有利なのは１１　ｋＡ／ａ
ｍを示すものとする。これに応じて図示の実施例では、
第一磁脚７の磁極Ｐ１が作られる層７Ｉ　　は低い飽和
磁化ＭＳ、の材料から成り、その運動方向Ｖの厚さｄ、
は比較的小さく、例えば約１乃至２μ溝である。設ける
と有利であるとされている磁極Ｐ、の区域の外で層７’
ｌ二結合される第二の磁性層７１１はこれに叉してでき
るだけ高く例えば目ｋＡ／ｅｌ１以上の飽和磁化ＭＳ、
の材料から成り、それに隣り合せる層７Ｉよりも大きな
連動方向の厚さｄ、を持つ。磁極Ｐ、が作られる第二磁
脚８の少くとも一つの磁性層ぎも高い飽和磁化ＭＳ、を
示す材料から成り、中間区域１３＋二おいてその厚さｄ
ｓは磁性層７Ｉの厚さｄ、　よりも厚い。厚さｄ、とｄ
、は多数の薄い層を重ねたものでもよいが、常に少ぐと
も厚さｄ、の２倍とするのが有利である。図に示されて
いる書込み機能に際してはコイル巻線］６を流れる微弱
電流工。

によって磁性層７Ｉは飽和し、特に磁脚７の厚さを区域
１３におけるｄ　、十ｄ　＠から区域１０Ｔ＝おけるｄ
ｌに縮小することＣ二より少くとも磁極Ｐ−二おける磁
場を対応して高めることができる。残りの磁性層７〃と
８１は強さ工２又はＩ、の電流によって始めて飽和する
が、このＩ、とＩ３は次式で与えられる。

□２へ胚、五−Ｉ、　＞　Ｉ。

Ｍ　Ｓ　＋　　ｄ　＋ これらの式から分るよう（＝この発明による特定の飽和
磁化を示す材料の選定に加えて厚さｄ、とｄ、を厚さｄ
−１比べて厚くすることにより、特定の書込み電流Ｉ、
ｌ二より磁極１０が形成される層７１は飽和磁化される
が、層７１１と８１はなお飽和・′ｙｚｔｚｔ！５“゛
“６°１”″′″−°°″−“°３°゛　　　　　１て
この発明（＝よる磁気ヘッドはその磁脚８をもって書込
みに線しては実際上単一極磁気へ゛ソドとして動作し、
その際磁性層７＃を通して良好な磁束案内が達成される
から開放型の公知ヘッドに比べて単一極ヘッドの効率が
著しく上昇する。読出しの際にはこのヘッドは通常のリ
ングベッドとして例えば約７０％の高い効率をもって動
作する。

図面に示した実施例はその書込み用ではない磁脚７が比
較的低い飽和磁化Ｍ　Ｓ　ｌ　の材料から成る層７Ｉと
並んで比較的高い飽和磁化ＭＳ！の材料から成る磁性層
７ｒｒ　　を備えているものとしていたが、場合によっ
てはこの種の補助層７ｈを完全に省略することができる
。これに対応して図に示すように基板３（＝接する磁脚
７は七や磁性層７１が場合によってそれに追加された別
の磁性層７＃と共に高い飽和磁化の材料から成るとき書
込み用磁脚となる。この場合外側の磁脚８は少くともそ
の磁脚Ｐ２を含む終端部１１が低い飽和磁化の材料で作
られ、　Ｍ　Ｓ　ｓ　＜Ｍ　Ｓ　＋　となるよう（ニし
なければならない。これによって第一磁脚７Ｃ二よって
書込まれた情報が磁脚８によって乱されなくなる。

この発明による磁気ヘッドの製作は公知の薄膜技術によ
るのが有利である。それに使用される基板はＴｉＣおよ
びＡｌ、０３から成る磁脚を構成するためには、特殊合
金あるいは特定の飽和磁化を示す高透磁率軟磁性無定形
材料の薄い層をスパッタリング、蒸着あるいは電解析出
によって基板上に重ね、その間に非磁性中間層を置いて
互（＝分離する。磁化容易方向は例えば各層の析出に線
して磁場を加えることによって設定することができるが
、一般に磁束案内体内の磁束の方向に垂直にし、従って
磁極Ｐ、とＰ２の区域では記録媒体にはぼ平行にする。

成長した種々の材料の層はフォトリングラフィ、プラズ
マ又はイオンビームを使用するエツチング、湿化学エツ
チング等の公知技術により構造化して磁脚を形成する。

書込み・読出し機能用のコイル巻線はＣｕ、Ａｌ又はＡ
ｕの層を析出させ構造化することによって作る。磁気ヘ
ッドの構成に必要な各絶縁層特にＩ’Ｊ［層は、図を児
易くするため図では除かれている。

この発明Ｃ二よる磁気ヘッドの製造技術上特に有利な点
は、その成形処理と実施形態が大部分公知の水平磁化型
磁気ヘッドのものに対応していることである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明による磁気ヘッドの縦断面を示すもので
、３は基板、６は磁脚７と８を持つ磁束案内体、７′と
７１７と８Ｉは磁性層、Ｍは記録媒体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）二つの磁脚を持ち多数の高誘磁率材料層から成るリ
   ングベッド類似の磁束案内体を備え、その記録媒体に向
   う磁極がヘッドの運動方向において特定の間隔を保つて
   前後に配置され、その間に形成された中間室にほぼ平板
   形の書込み・読出しコイル巻線が拡がつている垂直磁化
   式の記録媒体に対する積層形磁気ヘッドにおいて、第一
   磁脚（７）が少くともその磁極（Ｐ＿１）の区域（１０
   ）において特定の比較的低い飽和磁化（ＭＳ＿１）を示
   す第一磁性層（７′）から成り、第二磁脚（８）が少く
   ともその磁極（Ｐ＿２）の区域（１１）において第一磁
   脚（７）の磁性層（７″）よりも高い飽和磁化（ＭＳ＿
   ３）を示す磁性層（８′）を含み、これによつて第一磁
   脚（７）の磁性層（７′）の磁極（Ｐ＿１）の区域（１
   ０）が書込み機能に際してコイル巻線（１６）を流れる
   書込み電流（Ｉ＿１）により磁気飽和に磁化されること
   を特徴とする磁気ヘッド。 ２）第一磁脚（７）が低い飽和磁化を示す第一磁性層（
   ７′）の外にその磁極（Ｐ＿１）の区域の外側に磁性層
   （７′）の低い飽和磁化よりも高い飽和磁化（ＭＳ＿２
   ）を示す別の磁性層（７″）を備えていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッド。 ３）第一磁脚（７）の別の磁性層（７″）と第二磁脚（
   ８）の磁性層（８′）との一方又は双方の飽和磁化の値
   （ＭＳ＿２又はＭＳ＿３）が第一磁脚（７）の第一磁性
   層（７′）の飽和磁化の値（ＭＳ＿１）の少くとも２倍
   であ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）第一磁脚（７）の第一磁性層（７′）が８ｋＡ／ｃ
   ｍ以下特に５ｋＡ／ｃｍ以下の飽和磁化を示す材料から
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
   の一つに記載の磁気ヘッド。 ５）第一磁脚（７）の別の磁性層（７″）と第二磁脚（
   ８）の少くとも一つの磁性層（８′）との一方又は双方
   が少くとも１０ｋＡ／ｃｍ特に１１ｋＡ／ｃｍ以上の飽
   和磁化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項乃至第４項の一つに記載の磁気ヘッド。 ６）第一磁脚（７）の第一磁性層（７′）の厚さ（ｄ＿
   １）がこの磁脚の別の磁性層（７″）の厚さ（ｄ＿２）
   又は第二磁脚（８）の中間室（１７）を含む区域（１３
   ）における磁性層（８′）の厚さ（ｄ＿３）の半分以下
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５
   項の一つに記載の磁気ヘッド。 ７）磁束案内体（６）が軟磁性材料で作られていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の一つに
   記載の磁気ヘッド。 ８）磁束案内体（￥６￥）が磁束案内方向に少くともほ
   ぼ垂直の方向を磁化容易方向とする材料で作られている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項の一
   つに記載の磁気ヘッド。 ９）磁束案内体（￥６￥）が比透磁率（ｕ＿ｒ）が最低
   １０００、特に最低２０００である材料で作られている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項の一
   つに記載の磁気ヘッド。