JPS62107418A - 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 本発明は磁気記録媒体として、磁気テープ、磁気ディス
クを使用した磁気記録再生装置において、高記録密度化
、高信頼性化に対応した薄膜磁気ヘッドに関するもので
ある。

従来の技術 最近磁気記録再生装置において、記録線密度及びトラッ
ク密度の著しい向上に伴ない記録再生ヘッドに薄膜磁気
ヘッドが広く使用されつつある。

特に従来のコンパクトカセットテープレコーダの高音質
、高品質化を目的として、或いはコンピュータ用磁気テ
ープ装置、磁気ディスク装置での高信頼性を維持しつつ
大記憶容量化をめざして、従来のバルクヘッドに代わっ
て薄膜磁気ヘッドによるディジタル記録、再生が進んで
いる。薄膜磁気ヘッドは従来のバルクヘッドに比べて記
録時では記録磁界分布が急峻であること、再生時におい
ては再生出力波形のピークシフトが小さいこと、またマ
ルチトラック化が容易なことなど優れた利点を数多く有
している。一方薄膜磁気ヘッドの製造に関しては半導体
工Ｃ裂造技術を駆使して、薄膜微細加工法にも著しい進
展が見られ、狭トラック化、狭磁気ギャップ化、マルチ
トラック化など高密度磁気記録の社会的要請に応えられ
るようになってきている。

薄膜磁気ヘッドの構造に関しては数多くのものが提案さ
れている。最も代表的な従来の構造例として２層マルチ
ターンコイル構造の薄膜磁気ヘッドを第４図に示す。以
下、図面を参照しながら従来の薄膜磁気ヘッドについて
説明を行なう。

第４図は従来の薄膜磁気ヘッドの断面図である。

第４図において、１はＭｎ−Ｚｎ単結晶フェライトなど
の高透磁性を有する強磁性基板、２は強磁性基板１上に
スパッタ法、プラズマＣｖＤ法などによって形成された
ＳｉＯ□、Ｓｉ３Ｎ４などの第１の絶縁層である。第１
の絶縁層２上には第１の薄膜コイル３を有し、第４図で
はチターンを構成している。

薄膜コイル３は銅、アルミニウム、金などから成り、ス
パッタ法、蒸着法、電気メツキ法などで成膜された後、
フォトリングラフィ技術によって所望の形状にパターニ
ングされる。４は第１の薄膜コイル３を絶縁するための
第２の絶縁層である。

第２の絶縁層４は第１の絶縁層２と同一の材料を用いて
所望の形状にパターニングするが又は耐熱性ホトレジス
トを用いることもでき、この場合パターニング後熱硬化
してコイル絶縁材とするものである。第２の絶縁層４０
表面は適切な手法によって平坦化された後、第２層目の
第２の薄膜コイル６が形成される。第１層目の第１の薄
膜コイル３と上記第２の薄膜コイル６は結合導体６で連
結され、その結果薄膜コイル構成としては、パックギャ
ップ部を形成するスルーホール８部を中心として渦巻き
状に巻回される。第２の薄膜コイル６は第１の薄膜コイ
ル３と同一材質、同一プロセスにて形成される。７は第
２の薄膜コイル６を絶縁する第３の絶縁層で、第２の絶
縁層４と同一材質。

同一プロセスで形成きれ、かつ表面が平坦化されるＯ前
述したスルーホール８は各絶縁層のパターニング段階で
形成していく手法では寸法精度、工程数などに問題があ
る。そこで第１の絶縁層２のバターニング工程時と、第
３の絶縁層子が成膜されかつ平坦化された時点で、第２
．第３の絶縁層４．７を一括して所望の形状にパターニ
ングする工程で完成する方法が好ましい。スルーホール
８には磁気ポール１０の形成に先立ってバック磁気ボー
ル９が形成され、強磁性基板１と連結している。１０は
磁気ポールで高透磁率を有するパーマロイ、センダスト
或いはアモルファス合金から成る軟磁性薄膜である。製
法としてはスパッタ法。

電子ビーム蒸着法、電気メツキ法などが使われる。

ホトリソグラフィ技術によってパターニングされる。１
１は磁気ポール１ｏを保護する保護層で、ＳｉＯ，Ｓｉ
Ｏ２，Ａｇ２Ｏ３などの絶縁膜を蒸着法やスパッタ法を
用いて積層される。その後接着材１２を介してセラミッ
ク、ガラス材などから成るバルク状の保護基板１３が接
着され、磁気記録媒体１５との安定走行と磁気ギャップ
デプス作成を目的としてヘッド先端加工と鏡面研摩され
る。

以上のように構成された薄膜磁気ヘッドについて動作説
明する。薄膜磁気ヘッドとしての磁気ギャップ１４は第
１の絶縁層２の膜厚で形成される。

記録動作時では、薄膜コイル３，６に記録電流が印加さ
れ、磁気ポール１０−４気ギャップ１４→磁気記録媒体
１５→強磁性基板１→バックギャップ磁気ボール９→磁
気ポール１ｏの経路を流れる誘導磁束が発生し、磁気記
録媒体１５に信号が記録される。再生動作時においては
、情報が記録された磁気記録媒体１６からの信号磁束が
前記の磁気回路内を流れ、薄膜コイル３，６と鎖交する
ことにより薄膜コイル３，５の両端子間に再生出力を得
る。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の様な構造では次の如き理由でいくつ
かの問題点を有していた。

（１）ヘッド構成上、薄膜コイル３，６及びコイル絶縁
膜（第４図においては第２．第３の絶縁層４．７）のそ
れぞれの膜厚が２μｍ程度必要とされる。この結果磁気
ボール１ｏに大きな段差部ａ、ｂ又は凹部Ｃを生じる。

スパッタ法等によって成膜される磁気ボールでは、段差
部ａ。

ｂ部の膜厚が他の平坦部に比べて薄くなり、磁束の流れ
る断面積が小さくなり、磁気飽和を発生しやすい。また
第４図の如く２層薄膜コイル構造の様にコイルの多層化
が進むにつれて段差部ａ、ｂの段差値が大きくなる。こ
れは段差部における磁気ボール１０の透磁率に大きな劣
化を招く。以上の現象は薄膜磁気ヘッドにおける記録効
率、再生効率区下の主要原因となっている０ 磁気飽和を防ぐためには磁気ボール１０の磁性膜を厚く
成膜することであるが、厚くなるとその下地材料との熱
膨張係数の相異、長時間スパッタなどの原因で磁気ボー
ル又は基板の亀裂。

割れ、或いははく離などの弊害を招く。さらに厚膜時の
高精度なパターニングをむずかしくするものである。

一方磁気ボール段差部の透磁率劣化を防止する適切な手
段はなく、段差量を小さくする構造設計にゆだねられて
いる現状である。

（２）磁気ボール１０の保護層１１の表面が平坦化され
た状態においても、磁気記録媒体１５と摺動するヘッド
先端部に露出する保護層１１の膜厚が、最小でも磁気ポ
ール１００段差量だけ出現する。この結果ヘッド先端部
に露出する異質薄膜材料として、第４図の場合ＳｉＯ□
などから成る第１の絶縁層２と保護１１と磁気ボール１
ｏとなり、磁気記録媒体１５との接触摺動に伴なうヘッ
ド先端部の偏摩耗が生じ易くなる。

この偏摩耗量は磁気ボール１０及び保護層１１の膜厚が
増えるにつれて増大するものである。

（３）高密度ディジタル記録可能な磁気記録媒体は最近
高保磁力化に進んでいる。高保磁力化に対応して従来の
薄膜磁気ヘッド技術では薄膜コイル層の多層化、磁気ボ
ールの厚膜化で対処することになり上述した（１）、（
ａの中で特に基板又は多層から成る薄膜層の亀裂１割れ
、はく難問題。

高精度パターニングの困難性、ヘッド先端の偏摩耗の問
題１段差部の透磁率劣化が顕著となってぐる。

本発明は上記問題点に鑑み、薄膜磁気ヘッドの記録効率
、再生効率の向上を図る中で、特に高密度ディジタル記
録再生可能な高保磁力を有する磁気記録媒体の適用を可
能とし、さらに偏摩耗特性を大幅に改善することのでき
る高信頼性薄膜磁気ヘッドを提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために本発明の薄膜磁気ヘッド
は、磁気ボールの段差部と段差によって発生する厚膜の
保護層を除去するように、段差部の発生原因となってい
たヘッド先端磁気ギャップ部とバック磁気ギャップ部の
凹部に高透磁率強磁性薄膜材を充填し、その表面が薄膜
コイルの最上位絶縁層の上面と同一平面となる様に最適
な製造プロセスに従って調整加工し、上記充填された強
磁性薄膜材と上記薄膜コイル最上位絶縁層上に高透磁率
を有するバルク状の強磁性基板を配置するものである。

この結果、先端磁気ギヤノブとバック磁気ギャップ部に
充填された強磁性薄膜材はバルク状の強磁性基板で磁気
的に連結されることになる。

作用 本発明は上記した構成により最上位面にある薄膜コイル
絶縁層の形成後パターンエツチングされた段階で生じる
大きな段差部又は凹部は先端磁気ギャップ部とバック磁
気ギャップ部で、これらの段差部又は凹部に高透磁率強
磁性薄膜材を充填することで、先端磁気ギャップ長と磁
気回路上凪気抵抗がほぼゼロの状態でバック磁気ギャッ
プを形成することができる。上記強磁性薄膜材は最上位
面の薄膜コイル絶縁層と同一平面となる様に平坦加工さ
れ、それぞれ先端磁気ポールピースとバック磁気ポール
ピースを形成し、この時点で強磁性薄膜材の段差は取り
除かれている。分離された先端磁気ポールピースとバッ
ク磁気ポールピースは、その上に配置されたバルク状の
高透磁率強磁性基板で連結される。さらにこの強磁性基
板のもう一つの役割は従来構造で言われる保護基板とし
ての動作である。以上の本発明によるヘッド構造による
と、従来の磁気ポールの如く、磁束伝搬経路上に段差部
が生じない、磁気ボール絶縁層が不要である、磁気ポー
ルの高精度パターニングを必要としないなどにより記録
効率、再生効率の向上と高信頼性及び優れた生産性を期
待することができる。

実施例 以下本発明の一実施例について第１図〜第３図を参照し
ながら説明する。第３図は本発明の薄膜磁気ヘッドの断
面を概念的に示したものである。

第３図において、４ｏと６０はそれぞれバルク材から成
る基板及び保護基板である。６０は、この両者間に設け
られた複数の材料によって積層構成されている薄膜層で
ある。この薄膜層６０には高透磁率薄膜磁性材、薄膜コ
イル、絶縁層などが混成され、上記基板４０．保護基板
６ｏと共働して磁気ヘッドを構成している。７０は外部
電気回路との接続部材である。ヘッド先端は目的に応じ
た形状で研削され、鏡面仕上げされる。第３図において
点線部８ｏは磁気媒体摺動面である。

第１図は本発明の一実施例における２層チターンコイル
構造の薄膜磁気ヘッドの断面図を示している。

第１図において、２０は高透磁率を有するＭｎ−Ｚｎ単
結晶フェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト等から成る強磁
性基板であり、その表面は鏡面研摩されている。強磁性
基板２ｏ上に、ＳｉＯ２，ム１２０５’Ｓｉ３Ｎ４　　
などから成る第１の絶縁層２１が磁気ギャップ長に相当
する膜厚で形成される。薄膜形成手段としてはスパッタ
法、プラズマＣＶＤ法などが一般的である。この後エツ
チング技術によってバック磁気ギャップとなる小窓２２
が開けられる。

２３は第１層目となる第１の薄膜コイルで第１図ではチ
ターン巻きであり、Ｃｕ、Ａｄなどの導電性金属体がス
パッタ法、電気メツキ法等によって付着させた後、エツ
チング手法によりコイル形状にバターニングされる。薄
膜コイル２３上には薄膜コイルの絶縁を目的とした第２
の絶縁層２４が付けられている。この第２の絶縁層２４
はＳｉＯ□。

ム、ｌ？２０　、　、３１５Ｎａなどの他に耐熱性ホト
レジストを用いて層間絶縁材に使用することもできる。

第２の絶縁層２４の表面は平坦化されている。２５は第
２層目に形成される第２の薄膜コイルで、第１の薄膜コ
イル２３とは第２の絶縁層２４に形成されたスルーホー
ル３９で連結している。第２の薄膜コイル２６上には第
２の絶縁層２４と同一の製法で第３の絶縁層２６が形成
される。この第３の絶縁層２６も第２の絶縁層２４と同
じ様に適切な手段で平坦化が施された後先端磁気ギャッ
プ２７とバック磁気ギャップとなるスルーホール２２の
貫通孔を形成するため、第２．第３の絶縁層２４゜２６
を一括して所望の形状でエツチングする。この時点で発
生する最大のエツチング段差は第１図に示す如くｈであ
る。この後センダスト、アモルファス合金、パーマロイ
などの高透磁率を有する強磁性薄膜材をスパッタ法、電
気メツキ法などを使って段差り以上の膜厚で付着する。

この強磁性薄膜材は適切な手段（第２図を使って後述す
る）を用いて薄膜コイルの最上位絶縁層（第１図の場合
、第３の絶縁層２６）の表面と同一平面となる様に加工
する。この加工により強磁性薄膜材は先端磁気ポールピ
ース２８とバンク磁気ポールピース２９が形成される。

この後先端磁気ポールピース２８とバック磁気ポールピ
ース２９の保護を目的として極めて薄い保護層を形成し
ておくと良い。

強磁性基板２ｏと同一材料から成る強磁性保護基板３１
が接着剤３ｏによって接着される。接着剤３ｏは可能な
限り薄い層で形成されることが好ましく先端磁気ギャッ
プ２７長より充分薄くする必要がある。この製法として
エポキシ系接着剤又強磁性保護基板３１に予め付着され
た比較的高融点をもつガラス膜、　５ｉｎ２膜などを溶
融接着する方法があるが、設計に応じて使い別けること
である。

３８は母気記′録媒体である。

第２図は第２．第３の絶縁層２４．２６が一括エッチン
グによって段差又はスルーホールが形成された以後の主
要な製造プロセスについて一例を示したものであり、第
１図と同一部材には同一番号を付している。

第２図体）は高透磁率強磁性薄膜材３２が厚さｈ′（１
１’＞ｈ）で付着されている状態を示すものである。こ
の強磁性薄膜材３２の表面は下地の形状を反映して段差
が生じている。強磁性薄膜材３２の上に、表面が平坦に
なるようホトレジスト材３３をコーティングする。この
後イオンビーム３４照射によりエツチングを行なう。イ
オンビームの入射角度θ、はホトレジスト材３３と強磁
性薄膜材３２のエツチング速度が等しくなる様に調節さ
れる。エツチング深度は第２図（ム）の点線のラインま
で実施される。

同図中）は先端磁気ポールピース２８とバック磁気ポー
ルピース２９が形成された時点で、不要な強磁性薄膜材
３５を除去する工程を示している。

不要な強磁性薄膜材３５の露出部以外はホトレジスト３
６で被覆し、イオンビーム３７で強磁性薄膜材３６を除
去する。この時イオンビーム入射角θ２が調整される。

同図（Ｃ）は強磁性保護基板３１が樹脂又は強磁性基板
３１に予め付着されたガラス膜、　５ｉｎ２膜等を溶融
接着された時点を示す。

以上のように構成された薄膜磁気ヘッドについて、以下
その動作について説明する。

本発明の最大の特徴は高透磁性磁性材で構成される磁束
伝送経路内に急激な段差が取り除かれていることである
。特に磁性薄膜の段差を取り除き、透磁率の劣化や磁気
飽和を押さえることである。

第１図に示す本実施例に従って詳しく説明する。

第２の薄膜コイル２６上の第３の絶縁層２６が第２図で
説明したプロセスによってエツチングされる。この結果
、先端磁気ギャップ２７となる第１の絶縁層２１上とバ
ック磁気ギャップとなる小窓２２上に第３の絶縁層２６
による段差又は凹部が生じる。この段差部又は小窓に高
透磁率材を充填することで先端磁気ポールピース２８と
バック磁気ポールピース２９が形成される。先端磁気ポ
ールピース２８はヘッド設計上重要な先端磁気ギャップ
２７とギャップデプスを形成する。一方バツク磁気ポー
ルピース２９は強磁性基板２０と短絡し、上記両者間に
発生する磁気抵抗をゼロに近づけ、磁気回路効率を上げ
ている。強磁性保護基板３１は先端磁気ポールピース２
８とバック磁気ポールピース２９とを連結し閉磁路を形
成する。

すなわち記録時についてみると、薄膜コイル２３゜２６
に記録電流が流れると強磁性保護基板３１→先端磁気ポ
ールピース２８→強磁性基板２ｏ→バック磁気ポールピ
ース２９→強磁性基板３１の経路を流れる誘導磁束が発
生する。この結果先端磁気ギャップ２了から信号磁界が
漏洩し、磁気記録媒体３８に信号が記録される。次に再
生時を考える。信号が書き込まれた磁気記録媒体３８か
らの信号磁束は、先端磁気ポールピース２８→強磁性保
護基板３１→バック磁気ポールピース２９→強磁性基板
２ｏの経路で流れ、薄膜コイル２３゜２５と鎖交し、薄
膜コイル２３．２５の両端子間に鎖交する総礎束の時間
変化に応じた出力が誘゛導される。

以上のように本実施例によれば、段差部又は凹部に高透
磁性薄膜材を積層後、エツチングにより先端Ｓ気ポール
ピース２８．バック磁気ポールピース２９を形成し、さ
らに高透磁率を有するバルク状の保護基板を重ね合わせ
る構成により、（１）磁束伝搬経路上に薄膜磁性体の段
差部が除去され、薄膜磁性体の透磁率を劣化させること
なく磁束伝搬効率の高い磁気回路を実現することができ
る。

（２）ヘッド先端部での磁気飽和を起こすことなくギャ
ップデプスを任意に設定できる。

（３）従来構造の如く、磁気ポール上に非磁性体から成
る保護基板を別途使用する必要はなく、保護基板自身を
磁気回路の一部として動作するよう兼用せしめることが
でき製造工程を短縮できる０ （４）従来構造にみられる磁気ポールと保護基板との間
に段差量以上の薄膜保護層を介在させる必要がないこと
から、磁気記録媒体と摺動するヘッド先端に露出する薄
膜層の厚さが減少し、偏摩耗特性を大幅に向上させるこ
とができる。また数１０μｍを必要としていたこの薄膜
保護層（例えば５ｉｎ２）と強磁性基板又は薄膜磁性体
との熱膨張係数の大きな相異から、薄膜保護層の成膜中
又は成膜後に生じる基板の亀裂、ひび割れ、薄膜層のは
く離など薄膜保護層の介在に伴なうトラブルから完全に
解放される。

（５）従来構造に比べ薄膜磁性体のへラドチップに占め
る面積が大幅に低下していることから、薄膜特有の内部
応力を抵減でき、高透性を保持することができる。

なお実施例ではシングルトラック構造にて説明してきた
が、マルチトラックヘッドにおいても同様のことが言え
る。

発明の効果 本発明は、エツチング手法により表面が平坦な先端磁気
ポールピースとバック磁気ポールピースを形成し、その
上部にバルク状の強磁性保護基板を重ねることにより、
薄膜磁性体の段差部を取り除くことができ、記録効率或
いは再生効率の向上に寄与できる。さらに厚膜の保護層
も除去することができ、偏摩耗特性の向上、生産歩留り
の改善。

製造工程の短縮化など、数々の優れた効果を得ることの
できる薄膜磁気ヘッドを実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの断
面図、第２図は本発明の製造プロセスの一例を示す工程
図、第３図は本発明を説明するだめの概念図、第４図は
従来の薄膜磁気ヘッドの断面図である。 ２ｏ・・・・・・強磁性基板、２１・・・・・・第１の
絶縁層、２２・・・・・・小窓、２３・・・・・・第１
の薄膜コイル、２４・・・・・・第２の絶縁層、２５・
・・・・・第２の薄膜コイル、２６・・・・・・第３の
絶縁層、２７・・・・・・先端磁気ギャップ、２８・・
・・・・先端磁気ポールピース、２９・・・・・・バッ
ク磁気ポールピース、３１・・・・・・強磁性保護基板
、３２．３５・・・・・・強砒性薄膜材、３３，３１３
・・・・・・ホトレジスト、３４，３７・・・・・・イ
オンビーム、３８・・・・・・磁気記録媒体、３９・・
・・・・スルーホール、４゜・・・・・・基板、６０・
・・・・・薄膜層、６０・・・・・・保護基板、７ｏ・
・・・・・接続部材。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名、ｙ
＃、　３７−−　イオンＣ′−人 ４０−＃−狡 π−−一掃地部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルク状高透磁率強磁性基板上に第１の絶縁層を
   形成し、上記絶縁層上に薄膜コイルと上記薄膜コイルの
   絶縁層を順次積層し、かつ上記薄膜コイル絶縁層の最上
   位面と同一平面になるよう高さを調整加工された平坦な
   先端磁気ポールピースとパック磁気ポールピースと、上
   記平面上に配置されたバルク状高透磁率強磁性保護基板
   と上記強磁性基板との主要部材で構成された磁気回路を
   有し、上記薄膜コイルは上記第１の絶縁層又は上記コイ
   ル絶縁層で形成される先端磁気ギャップに磁界を発生し
   、かつ磁気記録媒体上の信号を読み取るよう巻回された
   構造の薄膜磁気ヘッド。
2. （２）高透磁率強磁性保護基板の接合面側には予めＳｉ
   Ｏ＿２膜、低融点ガラス膜の順で積層付着され熱融着法
   により強磁性基板と接合することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の薄膜磁気ヘッド。