JPS6331006A - 磁気ヘツド素子及びその駆動方法並びにその製造方法 - 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、局所的な交番磁界の検出及び発生手段に関す
るものである。更に詳しく述べれば、極めて狭トラツク
の磁気記録用磁気ヘッドに関するものである。

（従来の技術） 大型コンピューターやパーソナルコンピューターに於い
ては、データやプログラムの保存には、外部ファイルメ
モリが用いられている。外部ファイルメモリとしては、
主としてハード磁気ディスクやフロッピーディスクが用
いられている。今日の情報化社会に於いては取り扱うデ
ーター量は膨大なものであり、これを有効に処理するに
は、大容量のメモリが必要である。しかしながら、単に
記憶容量を増大するだけでは、ファイルメモリの占める
容積が大きくなり、コンピューターの収納スペース時に
問題が生じる。このため、外部ファイルメモリとしての
磁気記録に於いては、情報記憶密度の向上がその大きな
技術課題であった。

磁気ディスクの如き磁気記録技術においては、記録密度
はトラック密度とトラック内のビット密度によって規定
される。この記録密度を決定する要因は磁気記録媒体と
、磁気ヘッドの特性である。磁気記録媒体としては、酸
化鉄粉末の塗布媒体から近年に至っては高密度記録に適
したアモルファス金属媒体等が開発されて、充分に高密
度対応が可能なレベルに達している。一方、磁気ヘッド
は、当初はバルクのフェライトの切削加工とコイル巻線
加工により形成されていたため、あまり微小な情報の読
み出し、書き込みが出来なかった。これを改善する目的
で、いわゆる薄膜磁気ヘッドの開発が行われた。

薄膜磁気ヘッドの一般的形状は第７図に示す様に、基板
材料３の上に二層の軟強磁性体バタン１′によりヨーク
を形成し、その間に導体バタンで巻線２°を付すことに
よりなりたっている。この磁気ヘッドで記録密度を決め
るのは２層のヨーク間のギャップｇと、その幅Ｗである
。ギャップｇは主として、ビット密度を決め、幅Ｗはト
ラック密度を決める。現状での平均的なヨークのギャッ
プｇは０．４μｍ、幅Ｗは１６μｍ程度である。この値
から、直ちにビット密度は高々２５ｋｂ／ａｓ、トラッ
ク密度は高々　６２５トラツク／′１が得られる。そし
て、記憶密度としては約１６Ｍｂ／ｃｍ”が限度となり
、これより高い密度は得られない。実際は、トラック選
択のための余裕を考慮すると、トラック密度は理論値の
半分程度になる。これにより実際の記憶密度は約８Ｍｂ
／ｃｍ”が限界となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の様に、従来の磁気記録技術では、主として、磁気
ヘッドの寸法によって最大記憶密度が決まる。したがっ
て、第７図に示したヘッド幅Ｗを小さくすると、トラッ
ク密度を上げることが出来る筈である。いま、第７図で
示した従来の磁気ヘッドでは、読み出し出力は約３００
μＶＰ−Ｐである。

トラック密度増大のためにＷを小さくするとこの出力は
大幅に低下する。このため実質上の記憶密度の向上は望
めない。本発明は、トラック密度の増大を可能とする詳
しい磁気ヘッド素子を提供することを目的とするもので
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、本発明は以下の手段を
提供するものである。即ち、長軸方向に一軸磁気異方性
をもつ軟強磁性体バタンと、該軟磁性体バタンの両端部
及び中央部に巻線を付すことを特徴とする磁気ヘッド素
子、及び長軸方向に一軸異方性をもつ軟磁性バタンの両
端部及び中央部に付した巻線に於いて、両端部の巻線に
は互いに極性の異なる磁界を発生する直流電流を印加し
、中央部の巻線の両端には電圧検出手段を設け、この電
圧変化を検出することにより、前記軟磁性体バタンに加
わる交番磁界を検出する磁気ヘッド素子駆動方法又は、
前記両端部の巻線に同極性の磁界を発生ずる電流パル、
スを印加することにより前記軟強磁性体バタンの端部よ
りパルス状磁界を発生する磁気ヘッド素子駆動法、並び
に基板材料上に第１の導体層を被着し、露光現像エツチ
ングによる第１の導体バタン形成後、絶縁層を被着し平
坦化加工処理を行ない、軟強磁性体を被着パターニング
後、絶縁層を被着し、第１の導体バタンに達するバイア
ホールを形成し、しかる後に第２の導体層を被着しパタ
ーニングする磁気ヘッド素子の製造方法の提供である。

（実施例） 次に本発明について、図面を用いて説明する。

本発明の磁気ヘッド素子の基本構成を第１図に示す。即
ち、軟磁性体バタン１は、−軸に伸びた形状を呈してお
り、その異方性磁界Ｈｋの方向は、バタンの長軸方向と
ほぼ一致している。この軟磁性体パタンの両端部１１．
１２の近傍には巻線２１及び２２が施されている。その
中央部には、センス用巻線２０が施されている。便宜上
軟磁性体バタンの幅をＷ、高さｈと定義しておく。通常
この軟磁性体パタンの材料としては、パーマロイの如き
　Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃａ−Ｚｒ系等のアモルファス材料
、Ｆｅ−３ｉ−Ａ　Ｑの如きセンダスト材料等を用いる
。

この磁気ヘッド素子の動作の原理を第１図、第２図及び
第３図を用いて説明する。磁性体バタン１の両端部１１
及び１２に施した巻線２１及び２２を第１図の様に接続
線２５で電気的に接続し、矢印に示す方向に直流電流を
印加する。すると第２図（＾）に示す様に磁性体バタン
端部１１及び１２は磁化Ｍｓで表わされる様に互に異な
る方向に磁化する。両端部の巻線の密度とその総数が等
しいと、この磁化の強さは等しくなり、その結果軟磁性
体バタンの中央部には磁壁１５が生じる。この状態の軟
磁性体パタンに外部より磁界Ｈが第２図（Ｂ）の矢印４
１で示す方向に印加すると、矢印４１に一致する磁化の
向きをもつ磁区が成長して、磁壁１５はΔ２だけ移動す
る。第２図（Ｃ）の様に、外部からの磁界Ｈが矢印４２
で示す前例と逆の方向に印加されると、それに伴って磁
壁１５は逆の方向にΔ２移動する。ΔＱの大きさは、軟
磁性体バタン両端部に印加される磁界の強度で適当に調
整出来る。

この磁壁が移動する範囲即ち、軟磁性体バタン中央から
±ΔＱの幅２ΔＱの範囲にセンス用巻線２０を第３図（
Ａ）の様に施す。この巻線の巻数をＮとすると、外部磁
界Ｈの極性反転に伴ない、巻線部分の磁化が実質的に２
Ｍｓ変化する。ここでＭＳは飽和磁化の強さを表わす。

この外部磁界Ｈの変化が時間ｔの対して■・ＨＯＣＯ５
２πｆｔの形で表わされるとすると、巻線の両端に生じ
る誘導電圧ｅは次式で与えられる（第３図（Ｂ））。

ｄΦ ｔ ＝２πｆ　・２Ｘ　４πＭｓＸ　ＷＸ　ｈＸ　Ｎここで
、ｆ＝２０Ｍ）１．、４πＭ、＝１０’ｇａｕｓｓ＝Ｉ
Ｗｂ／ｍ”。

Ｗ＝　　１　　μ　ｍ＝１０−６ｍ、ｈ＝　　０．５μ
　ｍ＝０．５　　Ｘｉミロ−６ｍ・２０を代入すると、
ｅ吋２．５ｍＶが得られる。即ちピークトウビークで２
．５ｍＶの磁界検出出力が可能となる。従来の薄膜型ヘ
ッドでは、この磁界検出出力は０．３ｍ　Ｖ程度である
ので、約８倍の出力改善が期待出来る。

それのみならず、ｗ＝１μｍであるので、トラック密度
も、従来のトラック密度の１６倍となり、総合的な磁気
記録密度も約１６倍即ち、１２８１４ｂ／ａｍ”が得ら
れる。これは、現在で最高の記録密度をもつ光ディスク
の約５０Ｍｂ／ｃ＋ｎ”の２倍以上の記録密度である。

次に、本発明の磁気ヘッド素子の第２の実施例を第４図
、第５図を用いて説明する。第４図に示す様に、軟強磁
性体バタンの中央部の巻線２０が、軟磁性体パタンから
大きく離れて施される場合、軟磁性体パタンの中央部か
らは磁束が漏れ出し、両端部１１．１２へ戻る磁力線４
３は、中央部の巻線内を再び通過することがある。この
様な時には、巻線内での磁束の変化は小さくなり、結果
として、磁界の検出出力が低下する。この検出出力低下
を防ぐには、第５図に示す様に、軟磁性体パタン１に沿
って、その近傍に同じ軟磁性体で出来た補助バタン１０
を設けることが効果的である。この補助バタン１０は、
中央部巻線から充分に離れた位置に配しておく。軟磁性
バタン１の中央部がら漏れ出た磁力線は、その殆んどが
補助バタン１０に吸収され、補助バタン内を還流する。

従って戻りの磁力線は、巻線部を通過することはなく、
磁界検出出力紙下は生じない。

第６図に本発明に係る磁気ヘッド素子の第３の実施例を
示す。前述の様に、軟磁性パタン１の中央部の巻線２０
は、主として磁気誘導効果に基づく磁界検出に用いる。

従って巻線内には殆ど電流が流れる必要はない。巻線２
１．２２には直流磁界発生用の電流が流れる。このため
、巻線２１．２２は電流による発熱を抑える必要がある
ので、巻線のバタン幅をあまり細くは出来ない。中央部
の巻線２０は、前述の式からも判る様に、磁界検出出力
に大きく影響する。即ち、巻線数Ｎに出力は比例する。

Ｎを一定の幅２ΔＱ内で大きくするには巻線幅３細くし
て、巻線密度を高くすることが必要であり、又、それは
可能である。少くとも中央部巻線２０の密度は、両端の
巻線密度よりも大きい方が、検出的に有利である。

次に本発明の磁気ヘッド素子の駆動法を第８図（Ａ）、
（Ｂ）を用いて説明する。磁気記録に於ける磁気ヘッド
素子の役割は、磁気記録媒体に書き込まれた磁区情報の
読み出しと、磁気記録媒体への情報としての磁区の書き
込みである。いま磁気記録媒体として、Ｃｏ−Ｃｒアモ
ルファス材料薄膜の如き垂直磁気記録媒体を例にして、
上記の素子駆動法を説明する。第８図（Ａ）は情報読み
出し時の磁気ヘッド素子駆動法を示している。情報読み
出しは、磁気記録媒体５に存在する磁区５１，５２から
の漏洩磁界４４を検出することにより行われる。磁界の
検出は、これまでに述べた如く、軸磁性体バタン両端の
巻線を、接続線２５で示す様に結線し、これに電流±ｂ
を印加することにより、磁性体パタンの両端の磁化が互
に逆向になる様に磁化する。

中央部の巻線２０は、センスアンプ６に継いで、巻線２
０の両端に生じる誘導起電圧を検出する。

第８図＜８＞は、情報書き込み駆動方法の説明図である
。本発明になる磁気ヘッド素子を磁気記録媒体５上に、
軟磁性体バタンの一端が近接する様に配置する。磁気記
録媒体５には、磁気ヘッド素子からの磁束の通過効率を
上げるために面内磁化層５０が設けられている。軟磁性
体パタン１の両端の巻線２１及び２２は、第８図（Ｂ）
に示す如く接続線２５にて両端が同方向に磁化する様に
接続されている。これに、パルス電流を比較的強く印加
すると、磁極性体パタンは一方向に磁化する。一方向に
磁性体バタンか磁化すると、その先端からは、概ね飽和
磁束密度４πＭｓ程度の磁界４５が発生する。ＮｉＦｅ
合金の場合は、これはほぼ１０　、００００ｅとなる。

このため磁気記録媒体は、その抗磁力Ｈｅに勝る外部磁
界を受けて局所的にその磁化が反転した磁区５３が生じ
る。この磁区の大きさは、ｗｘｈのオーダーである。こ
の様にして、磁気ヘッド素子と相対的に媒体５を一定の
方向５５に沿って移動させ、次々と磁区を書き込み、情
報となす。この情報書き込みの際に、軟磁性体バタン中
央部巻線２０にも、同方向の磁化を生じせしめる方向の
磁界発生電流パルスを印加することは、軟磁性体パタン
の飽和に対して一層の効果がある。

最後に本発明の磁気ヘッド素子の製造方法について第９
図〜第１０図の素子断面図を用いて説明する。本発明の
磁気ヘッド素子は、従来の第７図に示した薄膜磁気ヘッ
ド素子と異なり、軟磁性体バタンが導体パタンでサンド
イッチされている構造に特徴がある。従ってその製造方
法も従来と違ったものになる。即ち第９図に示す如く、
基板材料３上に第１の導体層を被着して露光・現像・エ
ツチングの工程を経て第１導体パタン３１を形成する。

次に例えば５ｉ０２やＡ　Ｑ　２０３の如き第１の絶縁
層３２を蒸着、スパッタ若くはプラズマＣＵＤ法等の方
法で被着する。このままでは、第１導体バタン３１の有
無により絶縁層に段差が生じていて、軟磁性体バタンの
形成に問題が生じる。従って絶縁層３２を被着後、スピ
ンコード決着くはエッチバック法を用いて平坦化を行な
う。然る後に軟磁性体層３真空蒸着法、スパッタ決着く
はイオンビームデポジション法或いはメッキ法等にて被
着し、露光・現像・エツチング等の加工工程を経て、軟
磁性体パタン１を形成する。又は、上記の工程を逆にし
て、レジスト材料の露光・現像・エツチング後、軟磁性
体層を被着し、リフトオフ法によりバタン１を形成して
も効果は同じである。次に、再び第２の絶縁層３３を、
第１の絶縁層と同様な方法で被着する。更に平坦化加工
を施し、次いで第２、第１の絶縁層に第１の導体バタン
層に達するバイア・ホール３４をイオンミリング、Ｉ？
ＩＥ法若く決着学エツチング法で形成する。最後に、第
２の導体層３５を被着パターニングを行うと、そのバイ
アホール３４を介して、第１の導体バタン３１と第２の
導体層とは電気接触がとれ、軟磁性体バタンの囲りに巻
線が完成する。

第１０図（Ａ＞は、本発明の磁気ヘッド素子の製造法の
第２の実施例を示す。第２の絶縁層形成後、バイアホー
ルを加工する工程までは、第８図の場合と同じである。

その後、第１の導体バタン３１を電極にして、電気メッ
キ法若くは無電解メ・ツキ法で導体を被着すると、バイ
アホールの箇処３４にのみ導体が析出し、バイアホール
を導体で埋めることが出来る。次に、第２の屠体パタン
３５を前述と同様に被着・パターニングを行なうと、精
度の良い、巻線が完成する。

第１０図（Ｂ）は、バイアホール３４の導体での埋込み
が若干不足した場合を示している。この場合でも、第２
の屠体パタン３５の被着・パターニングにより、良好な
巻線が行なえる。

（発明の効果） 以上に述べた様に、本発明を用いれば、非常に高密度磁
気記録に適した磁気ヘッド素子が提供される。本発明の
磁気ヘッド素子は、その高感度性から、記録トラック幅
Ｗを充分に小さくし得る。

単純な光学的露光、食刻技術でも１μｍ幅は充分に実用
的であり、２μｍ間隔で記録トラックを形成することが
可能となる。更に、本発明の磁気ヘッド素子の狭トラツ
ク性を用いれば、磁気テープへの静止ヘッド型の多チャ
ンネル記録が可能となり、構造の簡単なＶＴＲやＰＣｌ
４録音装置が実現出来る。

簡単な図面の説明 第１図は本発明の基本形状図、第２図（Ａ）〜（Ｃ）及
び第３図は本発明の原理を示す図、第４図、第５図は本
発明の実施態様を示す図、第６図は本発明の第２の実施
態様を、第７図は従来の磁気ヘッド素子を示す図、第８
図は本発明磁気ヘッド素子の駆動方法を示す図、第９図
、第１０図は。

本発明の素子の製造方法を説明する図である。

図に於いて、 １．１′・・・軟磁性体パタン　２”・・・巻線３・・
・基板　　　　　　　５・・・磁気記録媒体６・・・セ
ンスアンプ　　　１０・・・補助バタン１１．１２・・
・軟磁性体バタン端部 １５・・・磁壁　　　　　　２０・・・中央部のセンス
巻線２１．２２・・・端部巻線　　２５・・・接続線３
１・・・第１の導体バタン　３２．３３・・・絶縁層３
４・・・バイアホール　　　３５・・・第２の導体バタ
ン４１．４２・・・外部磁界　　　４３，４４．４５・
・・磁力線５０・・・面内磁化層　　　　５１，５２，
５３．５４・・・磁区５５・・・媒体進行力筒 第１図 第２図（Ａ） （Ｂ） 第２図（Ｃ） （Ｂ） 第４図 第６図 １・軟、□ヨ性体７、ウラ　　第　７　図第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長手方向に一軸磁気異方性をもつ軟強磁性体パタン
   と、該軟強磁性体パタンの両端部近傍及び中央部に巻線
   を形成することを特徴とする磁気ヘッド素子。 ２、軟強磁性体パタンの中央部に付した巻線密度が、そ
   の両端部の巻線密度に比して高いことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の磁気ヘッド素子。 ３、軟強磁性体パタンに沿って、他の軟強磁性パタンを
   配することを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の磁気ヘッド素子。 ４、長手方向に一軸磁気異方性をもつ軟強磁性体パタン
   と、その両端部近傍及び中央部に形成した巻線とを備え
   た磁気ヘッド素子の駆動方法に於いて、両端部近傍の巻
   線には、互いに極性の異なる磁界を発生する直流電流を
   印加し、中央部の巻線の両端の電圧変化を検出すること
   により、前記軟強磁性体パタンに加わる交番磁界を検出
   し、又は、前記両端部近傍の巻線に同極性の磁界を発生
   する電流パルスを印加することにより、前記軟強磁性体
   パタンの端部よりパルス状磁界を発生させることを特徴
   とする磁気ヘッド素子駆動方法。 ５、基板材料上に第１の導体層を被着し、露光現像エッ
   チングによる第１の導体パタン形成後、絶縁層を被着し
   平坦化加工処理を行ない、軟強磁性体を被着パターニン
   グ後、絶縁層を被着し、第１の導体パタンに達するバイ
   アホール形成し、しかる後に第２の導体層を被着しパタ
   ニングすることを特徴とする磁気ヘッド素子製造方法。 ６、バイアホール形成後、第１の導体パタンを電極とし
   て電気メッキ若くは無電解メッキ法によりバイアホール
   を埋めることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
   磁気ヘッド素子製造方法。