JPS62229511A - 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〕 本発明は薄膜磁気ヘッド、特に磁気誘導型の薄膜磁気ヘ
ッドに関する。

〔従来の技術〕

磁気誘導型薄膜磁気ヘッド（以下、薄膜磁気ヘッドと称
す）は、磁気ドラム、磯気テープ或いは磁気ディスクの
磁気記録密度を高くする為に，薄膜技術を用いて構成し
た磁気ヘッドである・このような薄膜磁気ヘッドは、通
常、磁気ギャップを有する磁気回路を形成するように対
向配置された下部磁性膜及び上部磁性膜と、前記内磁性
膜間を通って磁気回路と交差する所定巻回数のコイルを
形成する導体膜と、導体膜相互間及び導体膜と内磁性膜
間を電気的に絶縁する絶縁部材とを。

基板上に薄膜技術により積層した構成を採っている（特
開昭５５−１０１１２４号公報など）。

なお、前記の構成において、基板の一部或いは全部を磁
性体とすることにより、下部磁性膜を省略する場合があ
る。

かかる薄膜磁気ヘッドの続出特性及び書込特性等の電磁
変換特性は、磁性膜の磁気特性に大きく欧存している０
薄膜磁気ヘツドは高周波領域で使用されるために、磁性
膜としては高周波領域での透磁率が大きい事が要求され
る。

高周波領域で大きい透磁率を得るためには、前記特開昭
５５−１０１１２４号公報にも示されるように、薄膜磁
気ヘッドのトラック幅方向が磁化容易軸となるように、
磁性膜に−＠磁気異方性を付与し、励磁方向を磁化容易
軸方向とした時の磁化反転が磁化回転によって行なわれ
、この磁化反転速度が、励磁方向を磁化容易軸方向とし
た場合の、ｍ壁移動による磁化反転速度より著しく高い
ことを利用することが、知られている。

さらに、１！磁変換特性の不安定さをできるだけ少す＜
シ、或いは除去する為に、一定範囲内の大きさの負の磁
歪定数を持つ磁性膜とする必要がある。

また、磁性膜にはトラック幅方向と直角方向の引張応力
に加えてトラック幅方向にも引張応力が作用する事、さ
らにトラック幅方向及びトラック幅方向と直角方向に圧
縮応力が作用するために。

逆磁歪効果により、磁歪定数が負の大きな値を取る場合
には、引張応力に対して透磁率が減少し。

ヘッドの再生出力が低下する事が分っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

薄膜磁気ヘッドの電磁変換特性は、磁歪定数だけを制御
しても、波形歪みなどの面で、安定に、かつ再現性良く
、良好な特性を得る事は難かしい。

磁性膜の磁気特性にも種々の特性があり、その中で磁歪
定数以外の磁気特性も制御しないと十分な安定性を得る
事はできないという問題があった。

本発明の目的は、波形歪みや、磁性薄膜の面内およびロ
ッド間でのばらつきが無く、安定した電磁変換特性と高
い読出出力を持つ薄膜６ａ気ヘツドを提供する事にある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、薄膜磁気ヘッドのコア形状での磁区構造を
制御する事、即ち第１図に示すように、１８０度磁壁が
トラック幅方向に揃った環流磁区となるようにすると共
に、コア先端部で９０度磁壁の占める割合をできるだけ
小さくすることにより、達成される。

〔作用〕

薄膜磁気ヘッドの電磁変換特性の不安定性は。

磁性膜の透磁率の不安定性に原因しており、透磁率の不
安定性は磁区構造の不安定性に基づくものである。

磁性膜の磁区構造は、垂直磁気異方性エネルギー、誘導
磁気異方性エネルギー、磁気弾性エネルギー、磁壁エネ
ルギー、静磁エネルギー及び交換エネルギーの和が出来
るだけ小さくなるようにして決まる。さらに、外部磁界
が印加されている場合には磁化エネルギーが追加される
。

磁区構造の不安定性には垂直磁気異方性が主要な役割を
果たしている。垂直磁気異方性の大きさが支配的になる
と、縞状磁区が形成され、−軸異方性が損われてくる。

縞状磁区では、各磁区内部の磁化が、面内成分は平行で
あるが、垂直成分は交互に上下を向いているので、磁化
反転は磁化回転だけでは行なわれなくなる。このため５
反転速度が遅（なり、高周波領域での透磁率は小さくな
る・すなわち、読出出力が小さくなる。

さらに、縞状磁区のある領域では、外部から強い磁場が
印加されると、瞬時にその印加磁場の方向に回転が生ず
るので異方性の方向を一方向に再現よく位置付けするの
が困難となり、十分に安定して、再現性のよいヘッド特
性を得る事は出来ない。

以上のことから、縞状磁区を生じない磁性膜を作製でき
れば、ヘッド特性が良好となることが推測出来る。そし
て、縞状磁区は組成、膜厚、膜作製条件等によって生じ
やすいことが分っている。

さらに、−軸異方性が支配的な領域に１部分的に縞状磁
区が形成されると、シート状で測定される磁化曲線、即
ち困難軸方向の保磁力に影響を及ぼすことが分った。そ
こで、シート状での困難軸方向の保磁力を測定する事に
より、部分的縞状磁区の形成の割合を知ることが可能と
なる。

特に、トラック幅（第１図に符号４で示す）が１０−ｔ
５ｐｍ、コア後部の幅が約１００１’ｔｎ　％トラック
幅に直角方向の長さが１００μｍ程度の。

薄膜磁気ヘッド用のコア形状では形状異方性も生ずるが
、それよりも部分的縞状磁区の形成に伴う、わずかな自
画異方性の発生がコア形状での一軸異方性をより一層損
ない易いので１部分的縞状磁区を出来るだけ形成させな
いようにすべきであることが分った。

〔実施例〕

以下本発明を実施例として示した図面により詳細に説明
する。

第１図に本発明の一実施例における磁性膜１０の平面形
状と磁区構造を示す。図において上部の細い部分は他の
磁性膜（図示せず）と対向して薄膜磁気ヘッドのギャッ
プを構成する部分であり、符号４はトラック幅方向を示
している。

磁性膜１０は先端のギャップ部から離れるにつれて幅広
となり、他端では前記他の磁性膜と磁気的に接続される
。図中の１は１８０度磁壁％２は９０度磁壁、３は磁区
幅である。磁化容易軸はトラック幅方向４と一致させら
れており、磁化困難軸はこれと直角な方向、すなわちギ
ャップ深さ方向と一致させられている。

第１図に示したような一軸異方性を有する磁性膜は、ヘ
ッドのトラック幅方向を膜形成時の磁界方向、即ち膜の
一軸異方性の容易軸方向に一致させ。

磁界中スパッタリング法で形成することができた。

スパッタリング時の磁界強さは５０エルステッドであっ
た。３インチ径基板上に膜厚的１．５μｍに堆積した。

コア形状へのパターニングはイオンミリング法で行ない
、トラック幅の寸法は１０〜１５μｍであり、拡がり角
（第１図のθ）を３〜６度とした。

第２図に、磁歪定数が正、負と異る場合についての、磁
区構造とシート状での磁化曲線および緒特性との関係を
示す。

なお、良く知られていることであるが、第２図に示した
磁化曲線のうち、はぼ矩形状の磁化曲線は磁化容易軸方
向（トラック幅方向）に対するものであり、また傾斜直
線状のものは、これと直角方向の磁化困難軸方向に対す
るものである。他の第３．４．５図においても同様であ
る。

第２図の測定結果から分るように、磁歪定数が正の膜の
うち、その値が４×１０　の磁歪定数の膜は磁区幅が広
く、膜周辺部の三角形状の磁区を囲む、互いに９０度を
なす磁壁（以下、９０度磁壁という）も長い・ 更に、１８Ｘ１０　　と正で大きな磁歪定数の膜は、ｇ
＆磁区幅さらに広くなるが、コア先端では磁壁の方向が
９０度変化し、異方性が９０度変化するので透磁率は小
さくなってしまう。一方、−２ｘ　１０　　、−３　ｘ
　１０　　と磁歪定数が負の膜は、正の磁歪定数を有す
る膜に比べて磁区幅が狭い。

この原因は％　１８０度磁壁と直角方向に引張応力が作
用していると考えれば、磁気弾性効果で説明出来る。

磁区１１９ｉ１３が広いという事は、コア形状に成形し
た場合に、透磁率が大きく、ヘッドの読出電圧が大きい
という長所をもたらすが、その反面、磁区構造的には磁
壁が動き易いため読出波形歪が生じるという短所をもた
らす。これは、正磁歪定数の膜の磁区構造では、膜層辺
部の前記三角磁区を囲む９０１ｉ磁壁が読出過程で移動
して波形歪の原因になっているものと考えられる。

これに対して負磁歪定数の膜は、第２図から分るように
、９０度磁壁が短く、正磁歪定数の膜に比べて透磁率が
小さいために、磁壁移動も起り難いものと考えられる。

第３図は−２〜−３Ｘ１０　　の負磁歪定数の膜で、膜
作製条件が異る場合についての、磁区構造とシート状で
の磁化曲線との関係を示す・こ＼での膜作製条件の王な
違いはブリスパッタ回数、スパッタ成ｇ前到達真空度で
あるが、最も大きく影響するのは真空の質（残留ガスの
性質や量）の違いであり、ｔ＃に＃ｔ≠分圧の差である
と考えられる０ ブリスパッタ回数を壇やし、スパッタ成膜前到達真空度
を高める事により％階２の試料のように。

１８０度磁壁がほぼトラック幅方向に揃った。環流磁区
構造が得られる。

これに対し、真空の負が恋い隘１の試料では、縞状磁区
が混在した磁区構造となっており、このために、シート
状での困難軸方向の保磁力は０．７９０ｅ　　と大きな
値であった。その上、磁区幅も狭いためヘッドの読出電
圧は小さく、波形歪も生じた。

第４図は、−１〜−２×１０　　の負磁歪定数を有して
いるが、シート状での困難軸方向の保磁力を異にする膜
について、コア形状での磁区構造を比較した結果を示し
ている・ 隘１および２の試料では、１８０度磁壁がほぼトラック
幅方向に揃った環流磁区構造となっているのに対し％Ｎ
ｎ３’、４および５の試料では、一部で編状磁区となっ
ている為、シート状での困難軸方向の保磁力も大きくな
っていた。この原因は膜中の酸素濃度が異るものと考え
ている。このような試料Ｎｈ３〜５の膜でヘッドを作製
すると、ヘッドの寸法・形状および誉込み電流などを同
一条件とした場合、誓込磁界も十分発生しなかった。

第５図は、凪性膜作成装置間変動を調べるために、バッ
チ式およびロードロツタ式の装置で作製した−２〜−３
×ｌＯの負磁歪定数膜の磁気特性の違いを示したもので
ある。また１表１は前記したバッチ式およびロードロッ
ク式による。それぞれの膜作成条件を示したものである
。

第５図から、ロードロック式装置で作製した膜は、バッ
チ式装置で作製した膜と比べ、シート状での異方性磁界
が大きいにもかかわらず、ｆ１１区幅が広く透磁率が大
きくなっていることが分る。これは膜応力の差によるも
ので、磁気弾性効果により説明小米るものと考えられる
。

いずれの装置で磁性膜を作成するにしろ、ａ性膜の困難
軸方向の保磁力が０．３０ｅ　以下であれば。

磁区構造は、１８０度磁壁がトラック幅方向に揃った嬢
流磁区となり、良好なヘッド特性が期待出来ることが確
認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、安定なｔ凪変換特性と大きい読出出力
を持つ薄膜磁気ヘッドを得る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜磁気ヘッドのコア形状での磁区構造を示す
概略図、ｗｃ２図は磁歪定数が正、負の場合での磁区構
造とシート状での磁化曲線との関係を示す図、第３図は
負磁歪の膜で膜作製条件が異なる場合についての磁区構
造とシート状での磁化曲線との関係を示す図、第４図は
負磁歪の膜でシート状での困難軸方向の保磁力の異なる
膜についての磁区構造を示す図、第５図は磁性膜作成装
置のちがいによる磁区構造の変化を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）下部磁性膜と、前記下部磁性膜から隔離し、その
   一端が下部磁性膜の一端と磁気的に接続され、その他端
   が下部磁性膜の他端と対向して所定の磁気ギャップを形
   成するように配置された上部磁性膜と、前記上部および
   下部磁性膜の間に、これらから電気的に絶縁して配置さ
   れた所定巻回数のコイルとよりなる薄膜磁気ヘッドであ
   って、 前記磁性膜は一軸異方性と負磁歪定数を有し、薄膜磁気
   ヘッドのトラック幅方向に磁化容易軸を、またギャップ
   深さ方向に磁化困難軸を有し、磁化困難軸方向の保磁力
   が０．３５エルステッド以下に設定されたことを特徴と
   する薄膜磁気ヘッド。
2. （２）磁性膜の１８０度磁壁が、トラック幅方向に揃っ
   た環流磁区であることを特徴とする前記特許請求の範囲
   第１項記載の薄膜磁気ヘッド。
3. （３）磁性膜の先端からギャップ深さ方向に向かう拡が
   り角が３０度〜６０度であることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の薄膜磁気ヘッド。