JPS62150511A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は薄膜磁気ヘッド、特に例えばＶＴＲ、ビデオフ
ロフビディスクドライブ等に用いて好適である、高周波
特性に優れた多層膜構造の）Ｗ膜磁気ヘッドに関する。

〔発明の背景〕

ＶＴＲ用磁気ヘッドとしては、従前バルク型の磁気コア
を用いてこれを突合わせて作動ギャップを形成するもの
が多用されていた。ところで、近時の記録媒体の高密度
・小型化並びＧご記録／再生特性の高性能化等の要求に
よって、バルク型磁気コアを用いた磁気ヘッドに代わる
ものとして、薄膜磁気ヘッドの開発が急である。この薄
膜ヘッドにおいて、うず電流損を低減し、高周波特性を
改善するため、磁気コアを多層構造にすることは必須要
件であるが、製造上の精度出しヤ；の要求によって下部
磁気コアおよび信号コイルを非磁性基板上に形成した凹
部に埋め込んだ構造において、高性能の多層膜構造の薄
ｍ磁気ヘッドを製造するのは後述する如き問題点があり
、その実現が待たれていた。

非磁性基板上に凹部を形成し、この凹部に、下部磁気コ
アを埋め込むという技術思想は、特開昭５７−１１３４
１１号公報並びに特開昭５７−１３０２２２号公報で公
知である。特に、前者の先願では凹部内に下部磁気コア
と信号コイルとを埋め込んでいるが、この両先願は共に
上下の磁気コアが単Ｒ１であり、高周波特性の傍れた多
層膜構造のものではなかった。

上記先願において示された技術思想に、多層膜構造を適
用すると　例えば第２０図および第２１図の如き形態と
なる。

図において、５０は非磁性の基板、５１は下部磁気コア
、５２は上部磁気コア、５３は信号コイル、５４は絶縁
層、５５はギャップスペーサ材で、下部磁気：２７５１
は、磁性ＭＳ６，５７．５８を眉間絶縁膜５９．５９を
介して順次積層され、また上部磁気コア５２は、磁性膜
６０，６１．６２を眉間絶縁１１！６３．６３を介して
順次積層としたものになっており、上部磁気コア５２上
には保護層６４が形成されている。

そして、下部磁気コア５１は基板５０の図示せぬ凹部内
に形成され、この凹部と対応する位置において下部磁気
コア５１にも凹部６５が形成されて、この凹部６５内に
信号コイル５３が３１磁性の絶縁層５４によって埋設さ
れるようになる。しかしながら、この場合凹部６５の深
さを一定以上にしなければ、信号コイル５３および絶縁
Ｎ５４の一定量を有効に埋設することができないため、
下部磁気コア５１の最上層の磁性膜５）１が凹部６５の
加工によって切断され、磁性膜５１１．５７間の眉間絶
縁膜５９がギャップとして動作し、磁気抵抗が大幅に増
加して効率低下を招来するものであった。

また、前述した２つの先願においては、基板５０の凹部
を作動ギャップ形成予定領域１ミで延出していないため
、作動ギャップＧは第２１図の如く基板５０の表面から
下部磁気コア５１の厚み分だけ上に位置し、従ってトラ
ック幅加工後、作動ギヤツブＧ露呈面（摺動面）には非
磁性材６６が厚く形成されることとなって、この非磁性
材６６のクラックの発生、或いは耐摩耗性の間ルで、走
行性能・信頼性にも問題の生じるもので２ｂつた。（な
お、第２０図は説明の簡略化のために、下部磁気コア５
１が基板５０の凹部に沿った凹形状として図示していな
いため、作動ギャップ（］部分は第２１図と対応してい
ない、） 〔発明の目的〕 従って本発明の目的は上記した技術的課題を解決し、多
層構造の薄膜磁気ヘッドにおいて、擬似ギャップによる
損失のない高性能の薄膜磁気ヘッドを提供するにある。

また、本発明の他の目的とするところは、摺動安定性に
優れた１１膜磁気ヘツドを提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の上記した目的は、非磁性基材上に形成した磁性
膜と層間材とからなる多層膜構造の下部磁気コアと、該
下部磁気コアの一部に形成された凹部に埋め込まれた信
号用コイル及び非磁性絶縁材と、少なくともギャップス
ペーサ材を介して下部磁気コアと作動ギャップを形成す
る上部磁気コアとを備え、前記下部磁気コアの最上部層
の磁性膜の膜厚が、前記凹部の深さよりも厚く設定され
た薄膜磁気ヘッドによって概略達成される。

また、本発明の好ましい実ｊＩＩｉｓ様によれば、前記
下部磁気コアは前記非磁性基材上に予め形成した凹部に
一部埋め込まれるように形成され、前記下部磁気コアの
最上部層の磁性膜はラップ工程によって平坦化された後
、前記信号用、フィル埋め込み用の凹部が形成される。

また、本発明の好ましい実施ｆＬＪｌによれば、前記非
磁性基材に形成した凹部の深さ・トｄ１、前記下部磁気
コアの最上部層の磁性膜に形成した凹部の深さをｄｔ、
前記下部磁気コア（全層）の最大膜厚部分の膜厚をＴと
した時、３者・１．、ｄ、。

Ｔはおよそ Ｔ悶ｄ、＋ｄ！ の関係にあるようにされる。

また、本発明の好ましい実施態様によれば、前記非磁性
基材に形成される凹部は、前記作動ギャップ形成予定領
域においても前記下部磁気コアの一部を埋め込むように
なっている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図〜第７図に示した一実施例によっ
て先ず説明する。

第１図は、前記した第２０図と対応するｉｌ膜磁気ヘッ
ドの要部斜視図で簡略・模式化して示してあり、実際の
形状は第２図〜第７図に示した製造工程の説明図によっ
て明らかにされる。

第２関（５）、　ｆｂｌ、　ｔｃ＋は、非磁性基板１上
に形成される凹部２の形状を示しており、同図ｔｃ＋は
その上面図、同図（ａｌは同図ｔｅｌのＡ−Ａ’線断面
を、また同図（ｂｌは同図＋Ｃ１のＢ−Ｂ’線断面を示
しており、第３図以降のｆａｔ、　ｆｂ）、はそれぞれ
第２図のｆａｎ、　Ｑ）１と対応する断面を示している
。第２図におけろ非磁性基１１としては、非磁性のフェ
ライト、セラミック、ガラス等が選択でき、これは基板
として用いても良いし、基板の上に被着或いは積層され
たものであっても良い。また、凹部２の形成はエツチン
グ、或いは機械加工によって行なわれ、その深さｄ、は
、後述する下部磁気コアにおける下層の磁性膜の膜厚と
同程度に設定されている。なお、凹部２における突出部
２ａ（第２図（Ｃ）〕は、作作動ギヤツブ形成予定域に
対応している。

上記した凹部２を含む非磁性基材１上には、第３図の如
く多層構造の下部磁気コア３が薄膜技術によって形成さ
れる。該下部磁気コア３は、磁性膜４．５と眉間絶縁膜
６とのｉｎ層構造となっており、実施例においては下層
側の磁性膜４の膜厚を１０μｍ、上層側の磁性膜５の膜
厚４ニー　２０μｍ、眉間絶！１ｌ１６の膜厚を０．１
μｍとしである。磁性膜４．５は、実施例においてはｃ
ｏ−＋Ｇ　−ｚｒ系非晶質合金膜をＲＦ２極スパッタで
形成しているが、磁性膜４．５の材質・形成方法はこれ
に限られるものではなく、センダスト合金、パーマロイ
、或いは００又はＦ、をベースとした他の非晶質合金を
公知の薄膜形成技術で形成可能である。

また、層間絶縁ＩＩ！６も実施例におい°ζは、Ｓｉｎ
。

膜を同じ＜ＲＦ２極スパッタで形成しているが、アルミ
ナＣＡＲ寞０．）、ジルコニア（ＺＰＯり。

フォルステライト（２Ｍ、Ｏ，Ｓ、Ｏ，、）等を用いて
蒸着、ＣＶＤ等の手法で形成可能である。なお、下部磁
気コア３の各層の膜厚、層数は使用周波数帯域に応じて
変更可能で、これ−よ後述する上部磁気コアについても
同様である。

次に、下部磁気コア３は第４図に孜すラップ工程におい
て、平坦化される。ラップ険は、ラップ面が下部磁気コ
ア３における上層側の磁性膜５の凹部上面に達する量で
あり、これは前述した非磁性基材１の凹部の深さａｌ（
実施例では２０μｍ）に等しい。

平坦化された下部磁気コア３は、次に第５図示の工程で
エツチング等の手段で不要部分が除去される。即ち、該
実施例においては、イオントリミングによって不要部分
を除去し、後記信号コイル埋め込み用の凹部７を形成す
ると共に、同図（ｂｌに示すようにフロントギャップ（
作動ギャップ）部を所定のトラック幅Ｔｗに加工し、且
つ前記凹部２の周縁部の下部磁気コア３を取除いている
。この際、下部磁気コア３に形成される凹部７の深さｄ
２は、下部磁気コア３の最上層の磁性膜５を切断しない
程度で、且つ、信号コイルのｊγさ、および上、下部磁
気コアのり一ケージ等を考慮した特性の最適値によって
決定されるべきもので、該実施例においてはこのｄ！の
値をｌＯｐｍとしている。

即ち、ラップ工程後の下部磁気コア３の最大膜部分の膜
厚をＴとした時、およそ Ｔ＝ｄ、　十ｄｔ の関係となるようになっており、こうすることによって
前述したランプｆｆ１ｄ１の管理が容易となり、また、
磁性膜５も充分磁気特性を発渾できて凝慣ギャップの虞
れもない。また、こうすることによって後述する下側の
信号コイル形成面が、前記非磁性基材１の表面と略一致
することになってコイルの形成が容易となり、延いては
その信頼性も高まる。

然る後、前記磁性ｖ、５の四部７には、第６図示のよう
に、下側（第ＸｒｆｊＪ）の信号コイル８が非磁性絶縁
材９によって埋め込まれて形成される。該実ＡＩ例にお
いては、信号コイル８はＣ，−Ｃ，−Ｃ。

を蒸着した徨、パターンコンタによって所定形状に形成
したものを用いζおり、非磁性絶縁材９は、５ｉＯｚを
ＲＦマグネ］ロンスパッタによって形成している。なお
、この下側のコイル８のターン数。

層数は任意であり、これは後述する上側の信号コイルに
ついても同様であり、信号コイル８．非磁性絶縁材９の
材料・形成方法も他のものが用いられること勿論である
。そして、このように形成された非磁性絶縁材９は、図
示の如くラップによって平坦化される。

次に第７図のように、上側の信号コイル１０が同じく非
磁性絶縁材９によって埋め込み形成される。この形成方
法は前述と同様で、上側の非磁性絶縁材９はラップ平坦
化されると共に、エツチングにより不要部分（フロント
およびリア接合部）を除去される０次に、フロント接合
部にギャップスペーサ材１１が所定ｊγみに被着される
。このギャップスペーサ材は実施例においては、Ｓ、Ｏ
。

をスパッタリングによって０．２５μｍに形成している
。

そして、ギャップスペーサ材１１の形成後、前記した下
部磁気コア３と同一材料、同一手法（勿論場合によって
は変更可能である）で、磁性膜１３゜１４と眉間絶縁膜
１５からなる上部磁気コア１２が形成される。この磁性
１１ａ１３，１４の膜厚は１０μｍ、層間絶縁膜１５の
膜厚はＯ，１μｍとされている。この後、上部磁気コア
１２上には保護層１６が形成される。実施例においては
保ｔ１層１６はフォルステライトを電子ビーム蒸着で形
成している。

然る後、最後に上述してきた工程で形成された積層複合
体を所定の形状に切出せば、多ｒｒＩ薄膜磁気ヘッドが
得られることとなり、そのフロントギャップ（作動ギャ
ップＧ）部分は第１図ｆｂｌに示した形状を呈し、前述
した第２１図の構成に比して、非磁性絶縁材９部分が少
なくて、耐摩耗性に優れ、走行安定性も向上する。

咳実施例は、上述したように下部（１１気コア３の最上
層の磁性Ｉｌｌの膜厚を他のそれの２倍の２０μｍとし
、これに形成する凹部７の深さを１０μｍとしている。

これによって、磁気特性は充分に保証できることが実験
でも６゛信認できた。これを第８゜９図の理論計算によ
る再生出力のグラフ図で確認すると一層明らかで、第８
図は下部（■気コ了３を１０μｍの３層のも９性膜で構
成した場合の凹部７の深さに対する再生出力を、また第
９図は凹部７の深さを１０８ｍとした時の下部磁気コア
の最上部層の磁性膜５の膜厚に対する再生出力をそれぞ
れ示している。即ち、第８図より明らかなように、凹部
７の深さを必要量の１０μｍ以上とすると、深さが８μ
ｍ以前のものに比して２〜３ｄＢ低下し、また、第９図
より明らかなように凹部深さを１０μｍとした場合、下
部磁気コア３の最上部層の磁性膜５の膜厚は１１〜１２
μｍ以下になると２〜３ｄＢ低下することが判る。従っ
て、該実施例においては第２０図に示した構成に較べて
大幅に再生出力の向上が計れ、また、製造工程上、何隻
従前技術との対比において変更を要する点もない、加え
て、前述した如く、摺動画の耐摩耗性も向上でき、また
前述したラップ工程において非磁性基材ｌの表面までラ
ップしていないので、膜の！１Ｍも少なく歩留も向上で
きる。

第１０図〜第１９図は本発明の他の実施例に係る多層膜
磁気ヘッドの製造工程を示す説明図である。同各図に示
されたものは、前記した実施例に比して所謂コンタ−効
果の低減を企ったもので、重複を避けるため均等の部分
には同一符号を付しその説明を省略する。

第１０図ｔａ１．　（ｂｌ、　ｆｃｌは非（ｎ性基材１
上に形成される凹部２°の形状を示しており、同図（Ｃ
１はその上面図、同図（５）は同図ｆｃｌのｃ−ｃ’線
断面を、同図（ｂｌは同図ｆｃｌのＤ−Ｄ’線断面を示
しており、第１１図以降の＋ａ＋、　（ｂ）はそれぞれ
第１０図のｔａｇ、　（ｂｌと対応している。第１０図
における非磁性基材１は前述と同様に適宜の非磁性材料
が選択でき、例えばガラス系の基板に、イオンミリング
によって凹部２°を形成する。該凹部２°の平面形状・
深さは前記実施例と同様（深さは２０μｍ）にされるが
、その断面傾斜部は弧状となっている。特に凹部２゛に
おける作動ギャップ形成予定領域２ａ’においては、そ
の断面は略半円状を呈するように形成されている。

次に第１１図に示すように下部磁気コア３が形成される
。下部磁気コア３は、膜厚１０μｍの磁性膜４と、膜厚
０．１μｍの層間絶縁膜６と、膜厚２０μｍの磁性ｗＡ
５とからなっており、前記実施例とそれぞれ同一材料、
同一手法で形成される。

そして、第１２図示の工程で前述と同様のラップ平坦化
工程で、２０μｍだけラップされる。（このラップ量は
、前述と同様に凹部２°の深さに等しり、磁性膜５の凹
部の表面までなされる。）そして、第１３図に示す工程
において、下部磁気コア３の不要部分が除去されて、フ
ロントギャップ用およびリヤギャップ用凸部と信号コイ
ル埋設用の凹部７の形成が行なわれる。形成方法はイオ
ンミリングによって行なわれ、不要部分が１０μｍ厚除
去される。これは、凹部７の表面の位置が非磁性基材１
の表面と同一高さになる条件であり、また、同時にリー
ケージを考慮した性能検討およびプロセスの妥当性によ
って決定された量である。また、この際図示の如くフロ
ントギャップ（作動ギャップ）形成部は、同時にトラッ
クＩＵ　Ｔ　Ｗの規制もなされる。

然る後、第１４図に示す工程において、下側の信号コイ
ル８の形成並びにこれを埋設する非磁性絶縁材９が被着
される。信号コイル８は蒸着で形成したＣｕであり、周
囲は非磁性絶縁材９が埋め込まれている。非磁性絶縁材
９はＳｉｎ、であり、マグネトロンスパッタにより形成
されている。この他に非磁性絶縁材９としてはフォルス
テライト（ＺＭ、Ｏ，Ｓ、Ｏ□）アルミナ（Ａ１！０．
）等を用いることができ、形成法もまた電子ビーム蒸着
等が可能である。信号コイル８は本実施例では１層２タ
ーンであるが、必要に応じて巻き数、層数を変更可能で
ある。

そして、信号コイル８形成後、非磁性絶縁材９を形成し
再びラップ等の平坦化工程によりフロント　リアギャッ
プ形成面が露出するまでラップし、同時にギャップ形成
面として仕上げる。そして、この上にギャップスペーサ
材１１を形成する。ギャップスペーサ材１１としては３
１０ｚ　、ＺｒＯｘ。

Ａｌ！０３等の非磁性絶縁材、Ｃ，、Ｚ、等の非磁性金
属材を用いることができ、本実施例ではＤＣ４ｉによる
Ｃｒスパッタ膜を０，２５μｍ形成している。

次に、第１５図に示す工程おいて上側のコイル１０およ
びこれを埋設する非磁性絶縁材９が上述と同一材料、同
一手法で形成される。この後、フロントギャップおよび
リヤギャップ形成部の上側非磁性絶縁材９が、図示の如
くギヤ・ンブスベーサ材１１が露呈するまで除去される
。この除去方法は適宜のエツチングが可能であるが、該
実施例ではイオンシリングによって行なっている。（な
お、第１５図における信号コイル１０は場合によっては
形成しないこともあり、また、２Ｎ以上とすることも可
能である。） 続く第１６図、第１７図の工程はコンタ−効果を防ぐた
め、フロントギャップ部に上側の第１層の磁性膜２０を
形成する工程である。まず、第１６図の工程において、
全面に磁性膜２０を１０μｍ程度被着する。この磁性膜
２０の材料・形成方法は前述と同様とされる。そして、
フロントギャップ部にマスク材２１を破着・形成した後
、磁性膜２０をエツチング等によって除去すると、マス
ク材２１に覆われた部分のみが残り、マスク材２１を除
去すると第１７図〔特に同図（ｂ）〕に示すようにフロ
ントギャップ部のみに弧状の磁性膜２ｏが形成されるこ
ととなる。

そして、第１８図の工程においてＦ部磁気コア１２が形
成される。この際まず上述の磁性１１ａ２０上に０．１
μｍ程度の膜厚の層間絶縁＋１！１りを形成し、膜厚１
０μｍの磁性膜１３．１４と眉間絶縁膜１５が、前記実
施例と同一材料、司−手法で形成される。

然る後、第１９図に示した工程において、上部磁気コア
１２の不要部分が図示の如くミリング等で取り除かれ、
前述と同様の材料・手法で保護層１６が形成された後、
全体が所定形状に切出されることとなり、そのフロント
ギャップ（作動ギャップＧ）部分は第１９回出）に示し
たようになる。

この第１９回出）から明らかなように、該実施例によれ
ば前記した実施例と同様に耐摩耗性・走行安定性の向上
を企れるばかりではな（、作動ギャップＧ（ギャップス
ペーサ材１１）と眉間絶縁層６．１５とが非平行である
ので、擬似ギャップによる所謂コンタ−効果の悪影響も
ない、勿論、凹部７形成による前述した第２０図の問題
もなく、極めて高性能・高信鯨性の薄膜磁気ヘッドが期
待できる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、薄膜磁気ヘッドの高周波
特性を改善するために磁気コアを多層膜化した磁気ヘッ
ドにおいても、層間材の影響を著しく低下できヘッドの
効率を下げることなく高周波特性の向上に効果がある。

また、摺動面における非磁性ｍ縁材の面積を小さくでき
るので、耐摩耗性、走行特性の向上を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例に係り、第１図は一
部簡略化した要部斜視図、第２図〜第７図は製造工程を
示す説明図、第８図および第９図はそれぞれ下部磁気コ
アの最上部層の磁性膜に形成する凹部深さと膜厚とに関
連する再生出力を示すグラフ図、第１０図〜第１９図は
本発明の他の実施例に係る薄膜磁気ヘッドの製造工程を
示す説明図、第２０図および第２１図は従来技術（の応
用）を示す図で、第２０図は一部簡略化した斜視湯、Ｘ
２＞図は作動ギャップ部の断正面図である。 １・・・非磁性基材、２．２°・・・凹部、３・・・上
部磁気コア、４．５・・・磁性膜、６・・・層間絶縁膜
、７・・・凹部、８．ＩＯ・・・信号コイル、９・・・
非磁性絶縁材、１１・・・ギャップスペーサ材、１２・
・・−上部磁気コア、１３．１４・・・磁性膜、１５・
・・層間絶Ｊｉ層、１６・・・保護層、２０・・・磁性
膜、２１・・・マスク材。 角゛１： 代理人　弁理士　　弐　顕次部（外１名）−・第１図 第２５ｇ１ （Ｃ） 第３＝ 第４図 第５図 第６ｖＡ ３　　　　　　　　　（ａ）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）　　　３第７図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（ｂ）第８図 四重Ｔｌ　　３ｙ！−さ　　（、ｔｔｍ）第９図 下卯穏其コアのｉと都眉順厚 第１Ｏ図 （Ｃ） 第１／図 ス ２’　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
’０第１２図 ！ 第７３図 第７４図 ｆσノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（ｂ）第７５図 〆σノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　どｂノ第７６図 ｔσノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（ｂ）第１７図 ６７ノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（ｂ）第１９図 ｔσノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　（ｂ）第２０図 第２１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性基材上に形成した磁性膜と層間材とからな
   る多層膜構造の下部磁気コアと、該下部磁気コアの一部
   に形成された凹部に埋め込まれた信号用コイル及び非磁
   性絶縁材と、少なくともギャップスペーサ材を介して下
   部磁気コアと作動ギャップを形成する上部磁気コアとを
   備え、前記下部磁気コアの最上部層の磁性膜の膜厚が、
   前記凹部の深さよりも厚く設定されていることを特徴と
   する薄膜磁気ヘッド。
2. （２）前記下部磁気コアは前記非磁性基材上に予め形成
   した凹部に一部埋め込まれるように形成され、前記下部
   磁気コアの最上部層の磁性膜はラップ工程によつて平坦
   化された後、前記信号用コイル埋め込み用の凹部が形成
   され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。
3. （３）前記非磁性基材に形成した凹部の深さをｄ＿１前
   記下部磁気コアの最上部層の磁性膜に形成した凹部の深
   さをｄ＿２、前記下部磁気コア全層の最大膜厚部分の膜
   厚をＴとした時、３者ｄ＿１、ｄ＿２、Ｔはおよそ Ｔ＝ｄ＿１＋ｄ＿２ の関係にあることを特徴とする特許請求の範囲第（２）
   項記載の薄膜磁気ヘッド。
4. （４）前記非磁性基材に形成される凹部は、前記作動ギ
   ャップ形成予定領域においても前記下部磁気コアの一部
   を埋め込むようになつていることを特徴とする特許請求
   の範囲第（２）項記載の薄膜磁気ヘッド。