JPS6275924A - 一体化薄膜磁気ヘツド - 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 本発明は磁気記録再生装置の高密度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配録再生ヘッドに薄膜ヘッ
ドが広く使用されつつある。特に従来のコンパクトカセ
ットテープレコードの高音質、高品質化を目的として、
或いはコンピュータ３　・ 用磁気テープ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、多チヤンネルディジタル記録が進んでい
る。この結果記録ヘッド及び再生ヘッドは狭トラツク化
とトラック数の増大が要求されているが、これを実現す
る薄膜ヘッド技術の向上は近年著しいものがある。特に
小型高密度対応ヘッドとして記録ヘッドと再生ヘッドを
一基板上に一体化した構造のものが提案されている。従
来の一体化薄膜磁気ヘッドとして、例えば特開昭５８−
１２８０２２号公報に示されている。

以下従来の構成について図面を参照しながら一体化薄膜
マルチトラノク磁気ヘッドの一例について説明する。

第３図は従来の一体化薄膜マルチトラノク磁気ヘッドに
おける１トラック分の断面図である。第３図において、
１は強磁性体や非磁性材料から成る基板、２は基板１上
にスパッタ法等によって形成された８１０２などの第１
の絶縁層である。第１の絶縁層２上には磁気抵抗効果（
以後ＭＲと呼ぶ）を有するＮｉ−Ｆｅ膜から成る磁気抵
抗効果素子（以後ＭＲＥと呼ぶ）３が磁気テープ１４と
摺動するヘッド先端部に配置されている。このＭＲＥ３
には駆動電流を供給するリード線（図示せず）が形成さ
れている。４はＭＲＥ３及びリード線を絶縁する目的で
積層される第２の絶縁層でＳｉ０２などから成っている
。５はパーマロイなどの高透磁率を有する第１の強磁性
薄膜層であり、その上に第３の絶縁層６が積層されてい
る。８は記録ヘッドとして動作させるための導電体コイ
ルで、第３図では３ターン構成を示している。この導電
体コイル８は銅、アルミニウムなどかう成す、スパッタ
、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ン化される。９け導
電体コイル８を絶縁するための第４の絶縁層である。こ
の第４の絶縁層９もフォトリソグラフィ技術によってパ
ターン化される。

１０は第１の強磁性薄膜層６と同−材料の高透磁率を示
す第２の強磁性薄膜から成る磁気ポールである。この磁
気ポール１０と第１の強磁性薄膜層５とは、第３の絶縁
層６に形成された小孔７部で５べ−１ 結合されている。１１は５１０２膜などから成る保護層
であり、保護層１１の表面は平坦化されている。磁気テ
ープ１４と磁気ヘッドとの接触を安定にする目的から、
セラミック、ガラスなどから成る保護基ｔｆｉ、１３が
接着剤１２によって接着されている。最後に所望のへラ
ドチップ寸法として仕上げた後に磁気テープと接触する
ヘッド先端が鏡面研磨される。

以」二の様に構成された記録・再生一体化磁気ヘッドで
は、基板１から第１の強磁性薄膜層５までの積層部材に
よってＭＲ再生ヘッドが形成されている。ＭＲＥ３は磁
気テープ１４に接触する位置にあり、ＭＲＥ３のトラッ
ク幅方向には一定のセンス電流が流れ、ＭＲＥ３の抵抗
変化は電圧変化に変換されて再生ヘッドの読出し出力と
している。

第１の強磁性薄膜層５は磁気シールド兼記録ヘッドコア
として作用している。再生出力の直線性と高感度化の目
的で、ＭＲＥ３にバイアス磁界を印加する必要がある。

バイアス磁界方向はＭＲＥＳ内に流れるセンス電流と直
角で、かつＭＲＥＳ平而内で面る。バイアス磁界印加方
式には、ＭＲＥ３に近接した導線に電流を流す電流方式
、又ｄコＭＲＥ３に近接した位置に永久磁石を配する方
式％式％ 次に記録ヘッド部は、第１の強磁性薄膜層６から以後の
上層部にて構成されている。導電体コイル８内を流れる
記録電流によって誘導磁束が発生し、この磁束は第１の
強磁性薄膜層５と磁気ポール１ｏとで構成される磁気回
路内を流れる。第３の絶縁層６の膜厚で規定されるギャ
ップから発生する磁界によって磁気テープ」二に信号が
書き込まれる。

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において次の如き理由でい
くつかの問題点を有している。

（１）へソドチノプの磁気テープ摺動面に異質の薄膜材
料から成る積層体が構成されるため、磁気テープ走行に
伴なう偏摩耗を生じ易く、記録感度や再生感度の劣化を
招くことになる。この感度劣化は記録波長が短かくなる
程大きい。

（２）下層部に再生ヘッドが形成された後、その上層部
に記録ヘッドを構築する過程で記録ヘッドの共通基板と
して作用する不透明な第１の強磁性薄膜層５の介在によ
り再生と記録のそれぞれのトラック位置合わせが極めて
難かしい。特にマルチトラック化した場合のトラック位
置合わせでは、狭トラツクになる程その要求精度は高い
。従来構造では、この要求に応えることはできない。

（３）再生ヘッドのＭＲＥが磁気テープに接しているた
め、磁気テープに導電性を有する蒸着テープが使用され
た場合、ＭＦＩＥ内に流れるセンス電流が、蒸着テープ
に漏洩する。

（４）薄膜作成、微細パターン化プロセスが多く、かつ
複雑であり、歩留シが悪く、製造コストの」：昇を招く
結果となる。

等、種々の問題点を有していた。

本発明は上記の問題点に鑑み、信頼性が高く、量産性に
優れ、蒸着テープ使用可能な高品度記録再生可能な一体
化薄膜磁気へラ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一体化薄膜磁気
ヘッドは、高透磁率材から成る強磁性基板上にＭＲ再生
ヘッドが薄膜プロセスにより積層形成された後、再生ヘ
ッドの磁気回路を一部共用化して、再生ヘッドを内部に
包含する如く記録ヘッド部を構築する。ＭＲ再生ヘッド
の磁気回路は強磁性基板とトラック幅方向に対し垂直方
向に２つに分割された磁気ヨークとさらに上記２つに分
割された磁気ヨーク間にＭＲＥｉ配することにより、磁
気的に閉磁路が構成される。この閉磁路形成部材は互い
に電気的絶縁がなされている。一方記録ヘッド磁気回路
は強磁性基板と、再生ヘッドの２分割された２つの磁気
ヨークのうち１つの磁気ヨークと記録ヘッド専用磁気ポ
ールとから成る閉磁路を構成している。従って記録ヘッ
ドと再生ヘッドは磁気回路上相互に強磁性基板と磁気ヨ
ークの共用化が行なわれ、構造の簡素化を実現している
。

９１、−／ 作用 本発明は上記した構成により、記録時と再生時とで信号
磁束経路が自動的に切換えられる。すなわち、共用化が
行なわれる再生ヘッドの主要部材である磁気ヨークと記
録ヘッド専用の磁気ポールとの磁気回路共用構造におい
て、上記両者間に磁気遮断経路を形成し、磁気結合度を
コントロールすることによって磁気抵抗をつくる。従っ
て再生時には、磁気テープからの信号磁束は共用する磁
気ヨークを経てＭＲＥへ流れ、上記記録ヘッドの磁気ポ
ールには流れ込まない様にすることができる。−実記録
時では、導電体コイルに通電された信号電流によって発
生した磁束は記録ヘッド専用磁気ポールを経て共用する
磁気ヨークから磁気テープに流れ記録が行なわれる。こ
の時再生ヘッドのＭＲＥへ信号磁束はほとんど流れない
。しかも上記した共用磁気ヨークと磁気ポール間の磁気
結合度をコントロールして上記に示した記録・再生時の
信号磁束経路の自動切換と同時に、再生時には導電体コ
イルに直流電流全印加して、ＭＲＫの１０、− 線形動作に必要な直流バイアス磁界を与えることもでき
る。

再生ヘッドのＭＲＥは磁気的には閉磁路構成部材となっ
ているが電気的には基板及び２分割された磁気ヨークと
絶縁されている。さらに磁気テープ摺動面から奥まった
位置にあるのでＭＲＥ内を流れるセンス電流が磁気テー
プへ漏れることがなく、高密度記録可能な導電性蒸着テ
ープを使うことができる。　　。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図は本発明の一実施例における一体化薄膜磁
気ヘッドの断面を示すものである。

第１図において、２０は高透磁率を有するＭｎ−Ｚｎ単
結晶フェライトやＮｉ−Ｚｎフェライト等、或いは非磁
性基板上に高透磁性を有する強磁性薄膜が積層されてい
る強磁性基板である。強磁性基板２００表面は鏡面研磨
された後、５ｉｎ２．ム（ｈｏｓ。

Ｓｉ３Ｎ４などから成る第１の絶縁層２１が０．２μｍ
〜０．７μｍの厚さで形成され磁気ヘッドの磁気ギ１１
　・、−７ ヤツプ５０を規定している。薄膜形成手段はスパッタ法
、プラズマＣＶＤ法などである。この後エツチング技術
によって第１の小窓２２が開けられる。第１の絶縁層２
１の上にはＭＲＥ２３が形成される。ＭＲＥ２３は、例
えば−軸磁気異方性を有するＮ１−Ｆθ膜が好ましく、
厚さ２００八〜７００人で蒸着法やスパッタ法で成膜さ
れる。ＭＲＥ２３の磁化容易軸はトラック幅方向（第１
図では紙面に垂直）になるよう成膜時に制（財）される
。

ＭＲＥ２３がエツチングによシバターニングされた後に
リード線（図示せず）を形成する。２４はＭＲＥ２３及
びリード線の上部絶縁体として付着される第２の絶縁層
である。厚さは０．２μｍ〜０．５７ｚｍであり、第１
の絶縁層２１と同一材料で構成されている。第２の絶縁
層２４は所望の形状にパターニングされた後、高透磁率
を有するフロント磁気ヨーク２５．バック磁気ヨーク２
６が形成される。磁気ヨークはエツチング手法を用いて
パターニングされるが、その際ＭＲＥ２３のストライプ
幅よりわずかに狭い幅の小窓を有する形で２分割され、
そ扛ぞれフロント磁気ヨーり２５゜バック磁気ヨーク２
６と１−て形成さ扛る３、磁気ヨーク材としては、耐摩
耗性、透磁率、飽和磁束密度などの機械的・磁気的特性
を考１復すると、軟磁特性に優れるセンダスト薄膜、ア
モルファス合金薄膜などが通している。膜厚は４１１　
ｍ〜６μｍ程度である。バック磁気ヨーク２６は第１の
パックギャップを形成する第１の小窓２２にて強磁性基
板２０に接しており、磁気的に短絡している。

２７は磁気ヨークを保護するだめのＳｉＯ、５ｉ０２な
どの絶縁体から成る第１の保護層である。この第１の保
護層２了の表面ｒ１平坦化され、さらにエツチングによ
ってパターニングされると同時に第２の小窓２８が強磁
性基板２０ｊ二に形成される。

平坦化された第１の保１１φ層２７」二にＣｕ、ＡＣな
どの金属から成る導電性薄膜コイル３０（この場合３タ
ーン巻き）が、スパッタ法などにより付着された後、コ
イルパターンにエツチング形成される。導電性薄膜コイ
ル３０上には第３の絶縁層３１が付着さ扛エツチング等
によりパターニングされ１３　／・−１・ る。この第３の絶縁層３１は磁気テープ４０と接触する
ことがないので、Ｓ　ｉＯ２１ム（Ｊ　２０　ｓ　、　
Ｓｉ３Ｎ４などの以外に耐熱性ホトレジストを用いてパ
ターニング後硬化してコイル絶縁材として使用すること
もできる。３２はパーマロイ薄膜、センダスト薄膜、ア
モルファス合金薄膜から成る強磁性で高透磁率を有する
磁気ポールである。この磁気ポール３２の付着に先行し
て第２のバックギャップを形成する第２の小窓２８に小
窓用磁気ポール２９が形成されていて、第２のバックギ
ャップ部の磁気抵抗を下げる目的で磁気ポール３２と接
合している。磁気ポール３２はスパッタ法、蒸着法など
の手段で成膜された後エツチングして微細パターンとさ
れる。或いはパターン化されたレジストマスクを通して
選択的な電気メツキ法で形成することもできる。磁気ポ
ール３２の先端部すとフロント磁気ヨーク２６の後端部
ａとが、成る面積と間隔をもって対向している。

３３はＳｉＯ，５ｉ０２．Ａｌ２Ｏ３などの絶縁体から
成る第２の保護層で、成膜後の表面は平坦化され１４　
）、　。

る。最後にセラミック、ガラス等の保護基４ｆｉ、３６
が接着剤３４で接着される。磁気テープ５０の摺動面が
鏡面ラップさ扛て工程は終了し、ヘッドチップは完成す
る。

以上のように構成された一体化薄膜磁気ヘッドについて
、以下その動作を主として第２図に従って説明する。

本発明の最も大きな特徴は強磁性基板２０上に再生ヘッ
ド、記録ヘッドが順に積層構成される過程で、記録ヘッ
ドが再生ヘッドを内部に包み込む形で、かつ上記両ヘッ
ドの磁気回路共用化が図られていることである。第２図
は原理動作を説明するためのモデル化された概略的断面
図であｐ、第１図と同一部材には同一番号を付しである
。

第２図（Ａ）は再生動作を示すものである。再生ヘッド
として機能せしめる磁気回路構成部材は強磁性基板２０
．フロント磁気ヨーク２５．バック磁気ヨーク２６とＭ
ＲＥ２３である。令弟２図（Ａ）の如く連続した残留磁
化パターンによって情報が蓄えられた磁気テープ４０が
再生ヘッド先端を走行１５　ｌ・−２ する時、磁気テープ４０上の例えば残留磁化４１が磁気
ギャップ５０に達した場合を考える。信号磁束は次の経
路と々る。フロント磁気ヨーり２６→ＭＲＥ２３→バッ
ク磁気ヨーク２６→強磁性基板２０の順で磁束４２（第
２図（Ａ）の実線で示す）が、流れ、磁束量−の変化に
応じてＭＲＥ２３の磁気抵抗が変化する。ＭＲＫ２３に
は一定の直流駆動電流がＭＲＥ２３の磁化容易軸方向に
流され、ＭＲＥ２３の抵抗変化は電圧変化として外部回
路で検出される。

ＭＲＥ２３の磁束に対する抵抗変化は本質的には非線形
であるため、この非線形性を改善することと、ＭＲＥ２
３の再生感度を上げる目的からＭＲＫ２３にはバイアス
磁界を印加する必要がある。

本発明の特徴の一つば、再生モード時に記録用コイルを
使用してバイアス磁界を与えることが可能である。第２
図（Ａ）に示すように、導電性薄膜コイル３０に直流バ
イアス電流を流すことにより、磁気ポール３２−１フロ
ント磁気ヨ一ク２５→ＭＲＫ２３→バック磁気ヨーク２
６−、強磁性基板２０→小窓用磁気ポール２９−）磁気
ポール３２の経路で流れるバイアス磁束４３（第２図（
Ａ）の点線で示す）が誘導される。従ってＭＲＥ２３に
は信号磁束４２とバイアス磁束４３が駆動電流方向とは
直角の方向で重畳される。ＭＲＥ２３に必要なバイアス
磁界は１０エルステツド以下でよく、極めて微小磁界で
ある。バイアス磁束経路でフロント磁気ヨーク２６から
磁気テープ４０ヘバイアス磁束の一部が漏れることも考
えられるが、この漏れ量はフロント磁気ヨーク２５から
見てＭＲＥ２３への磁気抵抗と磁気テープ４０側への磁
気抵抗の大小関係で決まるもので、構造設泪の段階でコ
ントロールすることができる。仮シにバイアス磁界が磁
気テープ４０に漏れても、記録さ扛ている残留磁化強度
に与える影響や、磁気テープを着磁するという現象はほ
とんど無視できる。

次に記録動作について述べる。第２図（Ｂ）は磁気テー
プ４０への信号記録状態を示している。導電性薄膜コイ
ル３０に交流信号電流が流れると、磁１７　べ−７ スポール３２→フロント磁気ヨーク２５→磁気テープ４
０→強磁性基板２〇−小窓用磁気ポール２９→磁気ポー
ル３２の経路で流れる信号磁束４４が誘導される。この
結果ヘッド先端を走行する磁気テープ４０上に残留磁化
４５が書き込まれる。磁気テープ４０上への飽和記録の
場合では磁気ギャップ６０に生ずる磁界として磁気テー
プの保磁力以上の値が必要であり、前述したバイアス磁
界に比して極めて大きな値となる。従って信号磁束の一
部がフロント磁気ヨーク２５を経てＭＲＥ２３へ流れた
としても、極めて厚さの薄いＭＲＥ２３は磁気飽和を生
じ、ＭＲＥ２３の磁気抵抗は無限大に近づく。従って信
号磁束はＭＲＥ２３側へ流れることなく、効率良く磁気
テープ４０に到達する。

以」−の再生と記録時のそれぞれの磁気回路効率を」二
げる一部で重要なポイントは、フロント磁気ヨーク２６
と磁気ポール３２との距離間隔である。

記録感度からみると上述したＭＲＥ２３の磁気飽和現象
を利用できることから、距離を近づけるこ１８　・、 とができる。再生感度からみると磁気テープ４０からの
信号磁束が磁気ポール３２へ流れ込むのを防ぐ目的から
距離を離なす必要がある。ＭＲＥ２３へ流れる磁束量の
殖以下に押さえることを目的として約１μｍの距離が好
丑しい。

以上のように本実施例によれば、記録ヘッドと再生ヘッ
ドのそれぞれの磁気回路構成上、フロント磁気ヨークを
共用することによる構造上の簡素化が図られ、製造歩留
まりを向上することができる。また再生ヘッドにおける
平坦化された薄い透明な第１の保護層上に記録ヘッドが
積層構築されるため、再生ヘッドのトラック中心と記録
ヘッドのトラック中心とを容易に合致させることができ
る。特に第１の保護層の厚さが薄くなる程、両者のトラ
ック合わせが容易となる。これはマルチトラックヘッド
構成で、トラックピッチが１００μｍ以下となるような
場合はさらに効果を発揮する。

さらにヘッド先端の磁気テープ摺動面には従来の一体化
薄膜磁気ヘッドに比べて薄膜層の露出層数が少なく、か
つ材質に関しては絶縁層としての１９、＼−１ 例えば５ｉ０２とフロント磁気ヨーり２５の例えばアモ
ルファス合金薄膜だけである。この結果磁気テープ走行
に伴なう偏摩耗を大きく軽減することができる。また再
生ヘッドにおけるＭ　Ｒ’Ｅ　２３　カヘッド先端から
奥まっていることから導電性蒸着磁気テープの使用が可
能である。

発明の効果 本発明は記録ヘッドと再生ヘッドのそれぞれの磁気回路
を構築する中で、相互に一部の磁気回路要素部材を共用
し、かつ再生ヘッドが記録ヘッド部の内側に包含される
構成により、 （１）再生時と記録時の信号磁束伝搬経路は自動的に切
り換えられることから一体化薄膜磁気ヘッドの要素部材
の削減による構造の簡素化と製造プロセスの簡易化を実
現し、さらに再生ヘッドの直流磁気バイアス手段を記録
ヘッド用導電性薄膜コイルに流す直流電流によって容易
に実現できることから、従来の煩雑なバイアス手法（ｆ
ｌＡえばシャントバイアス法）から解放されると共に磁
気抵抗効かれ極めて高品質の特性を有する磁気抵抗効果
素子を作製することができる。さらに （２）ヘッド先端の磁気テープ摺動面に露出する薄膜層
数及び異質な材質の種類が少ないことから、磁気テープ
走行に伴なう偏摩耗を大きく低減することができ、高密
度記録再生ヘッドとして高い信頼性が得られる。また （３）再生ヘッドと記録ヘッドのトラック中心の位置合
わせが従来の一体化薄膜磁気ヘッドに比べて大幅に容易
となり、特に狭トラツクでのマルチトラック化には威力
を発揮する。

（４）記録ヘッド用磁気ポールが磁気テープ摺動面に露
出することが々いので、摩耗特性を考慮することなく磁
気特性のみを配慮すれば良い。

（６）再生ヘッドにおける磁気抵抗効果素子をヘッド先
端から奥まった位置に設け、導電性蒸着磁気テープの使
用が可能である。

など、数々の優れた効果を得ることができる一体化薄膜
磁気ヘッドを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

２１１３一つ 第１図は本発明の一実施例における一体化薄膜磁気ヘッ
ドの断面図、第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明の詳細
な説明するためにモデル化された概略断面図、第３図は
従来の一体化薄膜磁気ヘッドの断面図である。 ２０・・・・・強磁性基板、２１・・・・第１の絶縁層
、２２・・・・・・第１の小窓、２３・・・・磁気抵抗
効果素子、２４・・・・・・第２の絶縁層、２６　・・
・・フロント磁気ヨーク、２６・・・・・バック磁気ヨ
ーク、２７・・・用第１の保護層、２８・・・・・第２
の小窓、２９・・・・・小窓用磁気ポール、３０・・・
・・導電性薄膜コイル、３１・・・・・・第３の絶縁層
、３２・・・・磁気ポール、３３・・・・・第２の保護
層、３６・・・・・保護基板。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２Ｑ
−踵苗社暮Ｊ イーーー基ふｋ ｔＪ−−−４μＡ刃ご４几、引Ｔｉト ２ｑ−−−ホズ至、甲右自ｔヒエ′−、シ２θ−−−算
ｔ＋生１月莫ゴうル ３２−　極【ボ″−曳 ４０−−−　　　ｒｒ　　　テーツ０ （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　４ｆ、４５−−−　ＤＭｉｍ　ｒｆｆ
２−　　千１シ鱈ル４ ３−〜−猛裏模抗勤果１ト ７−一−ホ尤 トーー声１電イＩ（ボイル ９−一一オイー！０裂４ ｆｏ−−−＝＊九ム″〜ル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）強磁性基板上に第１の絶縁層を形成し、上記第１
   の絶縁層上に磁気ギャップから奥まって帯状の磁気抵抗
   効果素子と上記磁気抵抗効果素子の両端にはトラック幅
   方向に駆動電流を流す一対のリード電極手段を有し、第
   ２の絶縁層を介してトラック幅方向に対して垂直方向で
   上記磁気抵抗効果素子上のほぼ中央で２分割された高透
   磁性のフロント磁気ヨークと上記強磁性基板と第１のバ
   ックギャップ部で磁気的に結合されるバック磁気ヨーク
   を形成し構成される再生ヘッド部と、上記磁気ヨーク上
   に平坦化された非磁性絶縁体から成る第１の保護層と、
   上記第１の保護層上に薄膜コイルと前記強磁性基板と第
   ２のバックギャップで磁気的に結合される高透磁性磁気
   ポールを有し、上記磁気ポールと上記フロント磁気ヨー
   クとの磁気的結合を図り、上記第１の絶縁層或いは第２
   の絶縁層で形成される磁気ギャップに記録磁界を発生す
   るように上記薄膜コイルが巻回された構造から成る記録
   ヘッド部と有し、上記記録ヘッド部と上記再生ヘッド部
   とが複合されたことを特徴とする一体化薄膜磁気ヘッド
   。
2. （２）再生モード時に記録ヘッド用薄膜コイルに直流電
   流を印加して磁気抵抗効果素子への磁気バイアス手段と
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の一体
   化薄膜磁気ヘッド。