JPS6233413A - 軟磁性薄膜コアの製造方法 - 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の製造方法に関する。

（ｇＥ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
界をしゃへいし、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、軟磁性薄膜コアは、一般に一軸異方性が付与さ
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、その透磁率は急速に低下し、この結
果コイルと鎖交する信号磁束も減少し、再生出力の急峻
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、軟磁性薄膜コアに一軸異方性を付与すると供に
、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ことが、良好な特性を得るだ
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、スパッタリンク及び
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フォトリングラフィ技術
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置
関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
性により必すしも磁化容易軸方向か基体全面で均一でな
いためである。又、軸磁性薄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、狭トラツク用の磁気ヘッドに用
いられる。軟磁性薄膜コアは、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ｔこ設定されるた
め、反磁界の影響による磁区の乱れ（例えば、バックリ
ンク磁区）が生じることが知られている（例えば、信学
技報ＭＲ８４−２８（１９８４））。従って、この檻の
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
年講演番号１７のＢ−１０）。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
ら膜面内を径由させ、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５９−１８５０１３）。

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。便って、
信号磁束にょる磁壁の移動、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方を大き
く減少させてしまうことになる。

（発明の目的） 本発明の目的は前記便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
番こ伴う、バルクハウゼンノイズの発生、再生出力の変
動及び高周波特性の劣化を抑制し、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
の製造方法を提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、曲線状の磁束経路あるいは
、コア幅が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の製造方法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、第２の軟磁性膜とを非磁性薄膜を介して静磁気的
結合を行い得る間隔で積層した構成を有する軟磁性薄膜
コアの製造方法において、前記第２の軟磁性膜の少なく
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形成する工程と、前記軟磁性薄膜
コアをアニールする工程とを備えたことを特徴とする軟
磁性薄膜コアの製造方法が得られる。

（構成の詳細な説明） 本発明は、上述の製造方法により、従来技術の問題点を
解決した。即ち、本発明では、第２の軟磁性膜上に直線
状の複数の溝を形成することにより、溝と直交する方向
の反磁界を太きくし、その磁化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積層しで
あるため、第１の軟磁性膜には、第２の軟磁性膜の磁化
と平行に、磁化が揃えられる。かかる状態で該軟磁性薄
膜コアにアニール処理を施こすことにより複数の溝の直
線方向に平行な磁化容易軸を有する一軸異方性を生成せ
しめることができる。

従って、溝の直線方向と直交する方向に信号磁束の経路
を一致せしめることにより、磁化困難軸と平行方向、即
ち磁化回転によって信号磁束が導かれるため、バルクハ
ウゼンノイズの発生、再生出力の変動及び高周波特性の
劣化を抑制できる。

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、直線状の
溝の方向は、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１上に、軟磁性アモルファ
ス合金（例えば、（：ｏｚｒ。

Ｃｏ’ｌ’ａ　等のＣｏ−メタル系アモルファス）又は
パーマロイの高透磁率磁性体から成る第１の軟磁性膜２
をスパッタリング、真空蒸着、又は電着等の手法で形成
した。該第１の軟磁性）トさ２の上には、非磁性薄膜３
を積層し、該非磁性薄膜３の表面に、フォトリングラフ
ィ技術及びイオンエチング技術を用いて、多数の＃＃＃
５をｙ軸方向に伸びる直線状に形成した。続いて、該多
数の溝５上に、軟磁性アモルファス合金、又はパーマロ
イから成る第２の軟磁性膜４を形成した。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、溝５
の凹凸パターンが転写されることになる。非磁性薄膜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
結合を行える範囲に選定される。例えば、１００Ａ乃至
数μｍ程度の厚みが良い。又、非磁性薄膜３の材質は、
第１及び第２の軟磁性膜２及び４と熱拡散を生じない材
料が選定される。例えば、Ｔｉ＊　Ｔ　ａ　、ｈｉｏ等
の導電性材料、８ｉ０．、Ａｔ。

０、．８ｉ、Ｎ、　、等の絶縁性材料が良い。

一方、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。

第１の軟磁性薄膜２の厚み、飽和磁化をそれぞれｔ、、
Ｍ、とおき、第２の軟磁性薄膜４の厚み、飽和磁化をそ
れぞれ、ｔ、、Ｍ、とおくと、ｔ、Ｍ、　−ｔ、Ｍ。

の条件を満すことが、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、Ｍｌ−１
１００ｅｍｕ／ｃｃのＣＯＺ　ｒアモＪＬ／ファス軟磁
性体を用い、第２の軟磁性膜４として、Ｍ、−８００ｅ
ｍｕ／ＣＣのパーマロイ合金を用いると、その厚みｔ、
は０．５５μｍ程度に設定すれば良い。

ここまでの製造工程において、第２の軟磁性膜４の磁化
は、溝５の長手方向（ｙ軸方向）に揃えられる。これは
、該磁化が溝５の長手方向（Ｘ軸方向）に向かおうとす
れば、溝５によって形成された第２の軟磁性膜４の凹凸
の端面に多大な磁荷が発生し、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、磁荷が発生する。該磁荷は、第１の軟磁
性膜２のｙ軸方向の両端に異符号の磁荷を誘起し、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。問、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。

続いての工程として、軟磁性薄膜コア６を所定の時間及
び温度の条件下でアニール処理する。アニール処理の条
件は、第１及び第２の軟磁性膜２及び４の材質に応じて
選定される。即ち、アモルファス軟磁性体を採用するな
ら、その結晶化温度（４００〜５００Ｃ）以下、パーマ
ロイ、センダスト合金等の多結晶質の材料であれば、グ
レイン成長を生じない温度（３００〜４００℃）以下の
アニール温度が望ましい。上記、いずれの材料において
も２００〜３００℃の温度にて、数時間のアニール処理
で充分である。°又、アニール処理の雰囲気は真空中又
は水素、窒素゛ガス中で行うか、又は、Ａｔ２Ｕ、。

５ｉｎ２等の保護膜を軟磁性覆版コア６上に被着させた
後に行うのが望ましい。これ等は、第１及び第２の軟磁
性膜２及び４の酸化に伴う磁気特性の劣化を防止する。

以上のアニール工程の結果、第１及び第２の軟磁性膜２
及び４の磁化は溝５の長さ方向（ｙ軸方向）に揃えられ
たため、ｙ軸方向に磁化容易軸ＥＡ、ｘ軸方向に磁化困
難軸を有する一軸異方性が生成された。

以上の様な製造工程によって得られる軟磁性薄膜コア６
に、外部から信号磁界が溝５と直交する方向（Ｘ軸方向
）に即ち、磁化容易軸と直交して印加されると、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１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は第２の軟
磁性膜４に凹凸（溝）を形成する際、予じめ、非磁性薄
膜３に多数の溝５を形成し、該溝５の凹凸を第２の軟磁
性膜４に転写しているが、第２図に示す、本発明の第２
の実施例の如く、第２の軟磁性膜４に直接、多数の直線
状の溝５を形成しても良い。第２図の実施例では、第１
の実施例と全つく同様のアニール工程を経ることにより
軟磁性薄膜コア６には溝５の直線方向（ｙ軸方向）と平
行な磁化容易軸Ｅ−Ａを有する一軸異方性を生成できる
。

伺、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の軟磁性膜２及び４間の静磁気的結合を更に強固にで
きる特徴かある。

しかも、第２の実施例では、スパッタリング又は真空蒸
着等の手法を用いれば、第１の軟磁性膜２、非磁性薄膜
３及び第２の軟磁性ｐ＆４を同一真空系内で、連続して
成膜できるため、第１の実施例より、製造工程が簡単に
なる。

第３図に本発明の第３の実施例を示す。第３図は馬　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（ａＪはその平面図、第３図は
、第３図（ｂ）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　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、予じめ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が形成されており、その凹凸は第２の軟磁性
膜４に転写されてる。

ここまでの製造工程において、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の軟磁性膜
４のそれと平行に揃えられる。即ち、第１の軟磁性ＤΔ
２の磁化及び磁壁は、信号磁束の通路に対して、直交す
る方向に固定される。

続いての工程として、第１の実施例と全つく同様なアニ
ール処理を施すことにより、溝５の直線方向と平行な磁
化容易軸Ｅ−Ａｈ≦生成される。即ち該磁化容易軸Ｅ、
Ａは、軟磁性薄膜コア６の全領域で信号磁束の通路と直
交することになる。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って、信号磁束が伝播され
る。

同、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Ｉこ直接、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信号磁束に対する応答を最良
にするために１、非磁性薄膜３にＡｔ２０３．Ｓｉｎ、
　、８ｉ、Ｎ４　等（Ｄ絶ｍ性の材料を用いることが望
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
流損失による高周波特性の劣化を抑制できる。

（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積層された第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の信号磁束の径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。そして、かかる状態でアニ
ール処理を施すことにより溝５の直線方向と平行な磁化
容易軸Ｅ、Ａを有する一軸異方性を生成せしめている。

従って、溝５の直線方向と直交する方向に信号磁界を印
加することにより信号磁束の伝搬は磁化回転のみによっ
て生ずるから、磁壁の移動及び磁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
した良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は信号磁束伝播の効果を有する
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薄膜コアが得られる。

又、第１及び第２の軟磁性ｐａ、２及び４の磁化容易軸
Ｅ、Ａの方向は、溝５の長手方向に一意的に決定される
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、溝５の方向は
フォトリン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＠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
幅（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
示す概略斜視図、第２図は本発明による軟磁性薄膜うア
の第２の実施例を示す概略斜視図第３図（ａ）及び（ｂ
）は本発明による軟磁性薄膜コアの第３の実施例を示す
平面図及び断面図である。 図において、 ｌ・−・・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。 ζ１．−１ 第１図 第２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、第２の軟
   磁性膜とを非磁性薄膜を介して静磁気的結合を行い得る
   間隔で積層した構成を有する軟磁性薄膜コアの製造方法
   において、前記第２の軟磁性膜の少なくとも一面に、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
   の溝を形成する工程と、前記軟磁性薄膜コアをアニール
   する工程とを備えたことを特徴とする軟磁性薄膜コアの
   製造方法。