JPS6358611A - インラインギヤツプ型薄膜磁気ヘツドおよびその製造方法 - 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〕 本発明はインラインギャップ型薄膜磁気ヘッド及びその
製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、°インラインギャップ型薄膜磁気ヘッドの磁気コ
アは、特開昭５９−２２１８２１　Ｋ記載のように。

磁性層の中心線、即ち磁路方向と磁化容易軸方向とが直
交するような磁気異方性を備えていた。また、上述の磁
気異方性を実現する方法として、磁気コア形成面に補助
導磁束層を設ける方法、及び同面に編上凹凸を設ける方
法があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来技術においては、上部及び下部磁性層
の各々について、補助導磁束層又は縞状凹凸を形成する
必要があり、ヘッド製造プロススが−複雑になるという
問題があった。また、上記の方法によって得られる効果
も十分なものと言えず、その実現性に間４があった。

本発明の目的は、従来例の問題点を解決し、良好な再生
出力の祷られるインラインギャップ厘薄膜磁気ヘッドを
得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は磁気コアとして％　　４１１異方性を有し、
且つ磁化容易動方向の透磁率の虚数成分が・＼ラドの使
用周波数帯域内で極大となる非晶質合金を用いることに
よって達成できる。

〔作用〕

一軸異方性を有し、且つ磁化困難軸方向の透磁率の虚数
成分がヘッドの使用周波数帯域内で極大となる非晶質合
金においては、同方向、同使用周波数帯域内における透
磁率が大きくなる。従って、磁気コアとして前記非晶質
合金を用いることにより、磁束の漏洩が少なく、記録再
生効率の良好なヘッドが得られる。

〔実施例〕

本発明は、薄膜インラインギャップヘッドにおける信号
磁束の流入経路に関する系統的検討に基づきなされたも
のである。本発明の詳細な説明に先だち、薄膜インライ
ンギャップヘッドにおける信号磁束の流入経路について
第２図を用いて説明する。また、引き続き１発明者が本
発明を案出するに至った経緯を述べる。

第２図は薄膜インラインギャップヘッドの磁気コアの概
略形状を示したものである。図中１は薄膜磁気コア、２
はギャップ部、３は媒体摺接面、４はリア接続部、９は
駆動用コイルを示し、図中矢印は磁束の流れを、又、−
点鎖線は磁路方向を示す。尚、コイルは簡略化のため、
コターンのみ図示した。

図に示したように薄膜インラインギャップヘッドは２チ
ヤンネル構成であり、両チャンネルのリアコア接続部４
間には、１！Ａ動用コイル９が形成される。従って１両
チャンネルの磁路方向、即ち磁束の主経路は、互いに非
平行となる。

本発明者は、まず、従来法の問題点を解決する一手法、
即ち磁気コアの磁路方向において容易に且っ確実に高透
磁率を得る手法として、磁場中熱処理法に着目した。一
般に磁場中熱処理は、静磁場中熱処理及び回転磁場中熱
処理に大別され、各々、磁性体において一軸異方性及び
等方性を得るのに用いられる。

一般の１チヤンネル用薄膜磁気ヘツドにおいては、磁気
コアに静磁場中熱処理が施され、磁化困難軸方向が磁路
方向と一致するような一軸異方性が付与される。これに
より、流入磁束は磁気抵抗最小の経路を通ることＫなり
、良好な記録再生効率が得られる。しかし、インライン
ギャップ屋薄膜磁気ヘッドの場合、前述せるように、そ
の磁路方向が両チャンネルで互いに非平行となるため。

両チャンネル共に、磁路方向と磁化困難軸方向とを一致
させることは不可能である。このような場合、磁束は磁
化困難軸に対し、ある角度を持って流入することになる
。−軸異方性・単磁区理論によれば、磁束の流入方向と
困難方向との成す角をθとすると、透磁率μｐ）は次式
で表される。

μ（θ）＝μ（ｏ＠）　ｃｏｓ２θ 従って、薄膜インラインギャップヘッドに静磁場中熱処
理を施し、磁気コアに一軸異方性を付与する場合、少く
とも一方のチャンネルで流入磁束が磁気抵抗大の経路を
通過すること罠なり、良好な記録再生効率が得られなく
なる。

前述した静磁場中熱処理の問題点を解決する方法として
は１回転磁場中熱処理法がある。即ち磁気コアに回転磁
場中熱処理を施し、その透磁率特性を等吉凶にする方法
がある。しかし、薄膜インラインギャップヘッドは、非
磁性絶縁層、コア磁性層等、複合材料から形成されてお
り、且つ薄膜形成法によって形成されているため、前述
した各部位には内部応力が残留している。このため、ヘ
ッド形状加工後に、逆磁歪効果に起因する磁気異方性が
誘福され、前述した等方性を維持することは極めて困難
である。

以上のよ５に、従来の磁場中熱処理法は、製造プロセス
上簡単であるという利点を持つ一方、薄膜インラインギ
ャップヘッドに適用した場合、両チャンネルの磁路方向
において高透磁率を得ることが困難であるという欠点が
あった。

これに対し１発明者は、磁気コア材料、磁場中熱処理条
件等を十分検討した結果、磁場中熱処理以外に特別な手
段を興することなく１両チャンネルにおいて良好な再生
効率の得られる薄膜インラインギャップヘッドの開発に
成功し１本発明に至った。

ここで、本発明の基本的な考え方を第５図を用いて説明
する。

第３図は、第２図同様、薄膜インラインギャップヘッド
の概略形状を示したものであり、各部位の記号は、第２
図と対応するものである（但し。

駆動用コイルは図示せず）。図中、矢印は磁束の流れを
示す。％に、破線の矢印は磁路に平行な磁束であり、実
線の矢印は、前述の磁束を媒体摺接面に対し垂直成分と
、トラック幅方向に対し平行な成分とに分解したもので
ある。本発明者は、薄膜インラインギャップヘッドにお
ける流入信号磁束を、前記両成分忙分げて考え、該両方
向において高透磁率が得られれば、媒体摺接面に対しあ
る角度を持って流入する信号磁束に対しても、ガ率の良
い伝播が可能であると考えた。即ち、前述した両方向で
高透磁率が得られれば、磁束は実線の矢印で示した経路
をたどり、効率の良い伝播が行われると考えた。

更に１以上の透磁′ａ特性を実現する方法として、薄膜
磁気コアに静磁場中熱処理を厖し、以下に示すような磁
気異方性を付与することを考えた。

即ち、磁化困難軸と媒体摺接面の法線とが略平行であり
、且つ磁化容易軸方向（トラック＠圧平行方向）及び磁
化困難軸方向において、良好な透磁率特性が得られるよ
うな磁気異方性を付与することを考えた。

しかし、現用のコア材は、高周波領域においては、磁化
容易軸方向の透磁率が著しく小さい。よって、薄膜イン
ラインギャップヘッドの前記問題点を前述した方法によ
り解決するためにはヘッドの使用周波数帯域内で磁化容
易軸方向の透磁率が大きい磁性膜が必要である。

以上の観点から各種磁性膜における磁化容易軸方向の透
磁率について系統的検討を行った結果、ある種の非晶質
磁性合金において前述の特性が得られることが判った。

次Ｋ、前述の特性を実現する上で磁性膜に不可欠な磁気
的性質を述べ合わせて、該磁気的性質を得るには、非晶
質磁性合金が有利であることを説明する。

磁化容易軸方向の透磁率を決定する因子の一つに磁壁の
共振がある。ここで、磁壁移動の共鳴現象、言わゆる磁
壁の共振を説明し、透磁率との関わりを述べる。一般に
交流磁界を与えたときの１８０７磁壁の運動は１次式で
表わされる。

ｍｘ＋βｘ　−４−ａｘ　＝　２　ＩｓＨ−＝・・・・
（１）但し、Ｘは磁壁の移ｌ距離１ｍは同慣性質量、β
。

αはそれぞれ制動及び復元を表わす係数、Ｉｓは自発磁
化、Ｈは磁界である。単位体積中にある磁壁の数をｎと
すると、磁壁がＸだげ移動したことによる磁化の変化、
ＩＩは２次式で示される。

Ｉ　＝　Ｉ　ｓｘｎ　　　　　　　　　　　−−−−−
（２）ところで１８０°磁壁に交流磁界Ｈを与えると、
磁−壁が振動し、磁化工も変動する。このことを考慮し
、交流磁化Ｈ１及び磁化工をそれぞれ（３）式、（４）
式で表わす。

Ｈ＝　Ｈａ　ｅｊ′’　　　　　　　　　　　−１，−
、、−＝　（３）Ｉ　＝ＩＯｅｊ（”ｔ−リ＝　Ｉｃｅ
ｊ″１（但し、　　Ｉｌ　＝　Ｉｏｅ−”）　　　　・
・・・・・・・・（４）但し、Ｈａ　、　Ｉｎは、それ
ぞれＨｌ及び工の変化の最大振幅であり、―は角周波数
、ｄは磁壁Ｈに対する磁化工の遅れ成分である。

（２）〜（４）式を（１）式に代入、整理すると次式が
得られる。

Ｉｔ（−ｍｉｓ２＋ｊｆｉｍ＋α）＝２Ｉｓ２Ｈｏｎ　
　　−■−−−−（５）（５）〜（５）式より、磁化率
Ｘは。

となる。

これより、Ｘの実数成分Ｘ′及び、同虚数成分Ｘ“は、
次式で示される。

従って、損失ｔａｎａは、 となる。

（７）〜（９）式から判るように、もし−が小さくて。

（α−ｍ−２）にくらべてβ−を無視できるような場合
、α−ｍＩ−”、　＝　Ｏとなる周波数でＸ′もＸ′も
無限大となる。これが共鳴現象であり、このとき、損失
ｔａｎδも無限大となる。この共鳴を生ずる周波数ｆｒ
は。

α−ｍｍ２＝ｏより次式で表わされる。

実際には、βは０でないからその大きさくよって共鳴の
鋭さは鈍る。その結果、該共振周波数−ｒの近傍で、透
磁率の虚数成分が極大となり、それに伴って透磁率も大
きくなる。

以上説明したよ５に、前記共振周波数がヘッドの使用周
波数帯域内にあるようなコア材においては、該周波数帯
域内における磁化容易軸方向の透磁率が大きくなる。

しかし、フェライト等、従来、磁気コアとして用いられ
た磁性体においては、前記共振周波数は。

数十〜数百Ｍ、Ｈｚ程度であり、一般の磁気ヘッドの使
用周波数帯域に比べ遥かに高い周波数であった。

このため、従来の磁気コアは、ヘッドの使用帯域におい
て磁化容易軸方向の透磁率が非常に小さかった。

そこで、前記共振周波数が従来のコア材に比べて小さく
、ヘッドの使用周波数帯域内にあるようなコア材が必要
となる。前記（１０）式から判るように、共振周波数ｆ
ｒは、係数αが小さいほど小さくなる傾向にある。また
、一般に該係数αは、磁性体の磁化率と反比例の関係に
あり、内部の均質性が良い磁性体はどαが小さくなるこ
とが知られている。従って、フェライト等のコア材に比
べて均質性の良い磁性材料はど、磁壁の共振周波数が小
さくなり、ヘッドの使用周波数帯域に近づくことになる
。

本発明者は、以下の考えに基づき、均質性の優れた非晶
質合金−特ＫＣｏ系非晶質合金について。

形成条件及び熱処理条件を検討し、前述せる共振周波数
が汎用磁気ヘッドの使用周波数帯域にある非晶質合金の
開発に成功した。また、これＫより。

−軸異方性を有し、かつ磁化容易軸方向の透磁率が大き
い薄膜磁気コアを実現した。

なお、上述の非晶質合金を薄膜磁気コアに適用する場合
、ギャップ部−リアコア接続部間に少くも１本以上の１
８０°磁壁が形成されるように磁気異方性を付与する必
要がある。これＫよって、第３図中実線の矢印で示した
ような磁束の伝播が可能となる。

以上、薄膜磁気コアとして、−軸異方性を有し。

かつ磁化容易軸方向の透磁率の虚数成分が、ヘッドの使
用周波数帯域内で極太となる非晶質合金を用いることＫ
より、インラインギャップ型薄膜磁気ヘッドの有する前
記問題点を解決することができる。

以下１本発明について実施例を用いて詳細に説明する。

本発明の一実施例を第４図を用いて説明する。

第４図は使用周波数帯域が１ＫＨｚ〜１０ＭＨｚの薄膜
磁気ヘッドの製造工程図である。同図において。

６は基板、７はＣｏ　８０．３　、　Ｎｂ　１４．２　
、　Ｚｒ　ｓ、ｓ、非晶質磁性合金（膜厚；１５μｍ）
からなる下側コア、８はＳ　ｉＱｚ膜（膜厚ｓ　０．５
μｍ）から成る磁気ギャップ。

９はＣｕ膜（膜厚Ｓ６μｍ）から成る駆動用コイル、１
０は３ｉＱｚ膜から成る眉間絶縁材、１１は非晶質磁性
合金７と同−組成及び同一膜厚のＣｏ　Ｎｂ　Ｚｒ　非
晶質磁性合金からなる上側コアである。次にその製造工
程を説明する。

まず基板６上にＣｏ　Ｎｂ　Ｚｒ非晶質磁性合金からな
る下側コア７を例えばＤＣ対向スパッタリング法で形成
する。

次Ｋ　Ｃｕ　ｉｌｌからなる駆動用コイル材９及び５ｉ
Ｃｈ膜からなるギャップ材８とＳ　ｉｏｚ膜からなる眉
間絶縁材１０を例えばマグネトロンスパッタリング法で
形成する。なお、駆動用コイル９は２Ｎｉ１５ターンで
あるが５図面の繁雑さを避けるため、１ターンのみ図示
した。

次Ｋ　Ｃｏ　Ｎｂ　Ｚｒ非晶質磁性合金からなる上側コ
ア１１を下側コアと同様に形成する。

ここで駆動用コイル９．コア７等の形成は、通常のフォ
トリゾグラフィック法を用いてバターニング形成すれば
よい。

しかるのちこのよ５Ｋして形成した薄膜磁気ヘッドを温
度ａ６ｏ’ｃ、磁場強度！１１ＫＯＣの条件下で３０分
間磁場中熱処理を施す。なお、磁界印加方向は１面内摺
動面に平行である。ここで、該磁場中熱処理の必要性、
及び熱処理条件の決定理由を述べる。

形成直後のＣｏ　Ｎｂ　Ｚｒ合金７，１１は、磁化容易
軸方向の磁壁の共振周波数が１ＫＨｚ以下であり。

使用周波数帯域における透磁率が非常に小さい。

該周波数帯域全域に亘って大きな透磁率を得るには、該
共振周波数を大きくする必要がある。

一般に、磁壁の共振周波数は、異方性定数の名乗に反比
例するという事実が知られている。このことから、該共
振周波数を大きくするＫは、異方−性定数を小さくすれ
ばよい。これに対し、Ｃ０ＮｂＺｒ合金の異方性定数は
磁場中熱処理（以下ＭＡとする）Ｋよって制御可能であ
るから　Ｃ０ＮｂＺｒ合金を適当な条件でＭＡすること
により一軸異方性を有し、かつヘッドの使用周波数帯域
全域に亘って磁化容易軸方向の透磁率が大きい磁気コア
を実現することができる。

さて１本実施例のＣｏ　Ｎｂ　Ｚｒ合金では、４４０Ｃ
〜ａ７ｏ　ｔでＭＡを行うと、磁化容易軸方向の透磁率
虚数成分が５００ＫＨｚ〜ｔＯＭＨｚで極大となり。

使用周波数帯域全域にわたって大きい透磁率が得られる
。

該Ｃｏ　Ｎｂ　Ｚｒ膜は、キュリー温度が４８０でであ
るため、ＭＡ温度４８０で以上では一軸異方性が損なわ
れる。また、４００υ以下では、磁化容易軸方向の透磁
率が急激に低下する。以上の理由で１本実施例において
は、ＭＡ温度を４６０υとした。なお、磁場強度は、磁
気コアが十分飽和する大きさとしである。

前述の条件でヘッドに磁場中熱処理を行った後。

ビッタ−法により磁気コアの磁区構造を評価した。

第１図は上部コア膜面のビッタ−図形を示したものであ
る。図中、１は薄膜磁気コア、２はギャップ部、３は媒
体摺接面、４はリアコア接続部であり、破線で示したの
が磁壁である。図かられかるように、薄膜磁気コアは、
還流磁区構造を成しており、トラック幅方向を磁化容易
軸とする磁気異方性が付与されていることがわかる。ま
た、ギャップ部２とリアコア接続部４間にトラック幅方
向に略平行な１８０°磁壁が走っており、トラック幅方
向の磁束伝播を容易にしている。

ヘッドに前述の磁場中熱処理を行った後、摺動面加工を
施し、！磁変換特性を評価した結果、第５図から明らか
なように再生効率において従来に比べ３〜ａｄＢの改善
が認められた。同図においてαは本発明の特性曲線、ｂ
は従来例の特性曲線である。

〔発明の効果〕

以上、前述したように本発明により、再生特性の点で優
れ、且つ製造プロセスの容易な薄膜インラインギャップ
ヘッドの提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の薄膜磁気ヘッドにおける磁気コアの
磁区構造図、第２図は薄膜インラインギャップヘッドの
概略形状及び磁路な示す図、第３図は薄膜インラインギ
ャップヘッドにおける磁束の流れを示す図、第４図（ａ
）、　（ｂ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程を示
す図、第５図は本発明の説明に供する特性図である。 １・・・薄膜磁気コア、２・・・ギャップ部、５・・・
媒体摺接面、４・・・リア接続部％　５・・・磁壁、６
・・・基板、７　”・Ｃｏ　Ｎｂ　Ｚｒ磁性合金、ａｓ
ｉ０２ギ−？　ｙ　７’、　　９　・・。 駆動用コイル、１０・・・８ｉ０ｚ層間材、１１・・・
Ｃｏ　ＮｂＺｒ磁性合金。 第　１図 ゝ４ ＋−−一薄バ更Ａ並先ファ　　　４−−−リアファ樟摩
免邦Ｚ−−−ギマ・ツブ邦 ３−・媒体慴糧面 第　２凶 イ ）−−一簿朕２工瓦つア　　４・−リアファす択ヤ；匙
絆２−−−キ゛イ・ツブ合ＩＳ　　　　　（１−、馬１
初用）Ａ）し３−一一文Ｘ４キ１５キ号ｄ６ 第３図 １−刊尊１１１更、看：ｉ先ファ　　　４−−−リアフ
ァ邦２−−−六″ヤ１リアｆ巨 ３−−一謀棉→習悴面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄膜磁気コアにて磁気回路を構成してなるインライ
   ンギャップ型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記薄膜磁気コ
   アが、磁気異方性を有し、且つ磁化容易軸方向の透磁率
   の虚数成分がヘッドの使用周波数帯域内で極大となる非
   晶質合金からなることを特徴とするインラインギャップ
   型薄膜磁気ヘッド。 ２、特許請求の範囲第１項記載の薄膜磁気ヘッドにおい
   て、前記非晶質磁性合金はその透磁率の虚数成分が５０
   ０ＫＨｚ〜１０ＫＨｚの範囲で極大となる非晶質磁性合
   金であることを特徴とするインラインギャップ型薄膜磁
   気ヘッド。 ３、非晶質合金からなる下側磁気コアにギャップ駆動用
   コイル、層間絶縁材、非晶質合金からなる上側磁気コア
   を積層してなる薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前
   記磁気コアに温度４４０℃〜４７０℃の磁場中熱処理工
   程を施したことを特徴とするインラインギャップ型薄膜
   磁気ヘッドの製造方法。