JP3143340B2

JP3143340B2 - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JP3143340B2
Application number: JP06268323A
Authority: JP
Inventors: 吉弘金田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1994-10-05
Publication date: 2001-03-07
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JPH08106612A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば浮上式磁気ヘッ
ドなどに使用されるインダクティブ型の薄膜磁気ヘッド
に係り、特に良好な磁気特性を有し且つ上部コア層の膜
剥がれを生じにくくした薄膜磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、薄膜磁気ヘッドの使用例とし
て、ハードディスク装置に搭載される浮上式磁気ヘッド
Ｈを示す斜視図である。この磁気ヘッドＨのスライダ１
は、（イ）がディスク面の移動方向の上流側に向くリー
ディング側で、（ロ）がトレーリング側である。スライ
ダ１のディスクに対向する面では、レール状のＡＢＳ面
１ａ，１ａ，１ｂと、エアーグルーブ１ｃが形成されて
いる。スライダ１のトレーリング側の端面１ｄに薄膜磁
気ヘッド２が設けられている。

【０００３】図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面の拡大図
である。薄膜磁気ヘッド２は、磁気抵抗効果を利用した
ＭＲヘッドｈ１と、インダクティブヘッドｈ２とが積層
された複合型磁気ヘッドである。インダクティブヘッド
ｈ２は、下部コア層１０と上部コア層１１を有してい
る。下部コア層１０は、ＭＲヘッドｈ１の上部シールド
層として兼用されている。上部コア層１１の先端部１１
ａと下部コア層１０とは微小間隙を有して対向し、その
間にはＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）などの絶縁材料によるギャ
ップ層１４が介在して、磁気記録用の磁気ギャップＧが
形成されている。ギャップ層１４の上には、レジストな
どの絶縁材料による絶縁材料層１５と、この絶縁材料層
１５に囲まれたコイル層１３とが形成されている。上部
コア層１１の基端部１１ｂは、絶縁材料層１５に形成さ
れたコンタクトホールを介して、下部コア層１０に磁気
的に接続されている。また上部コア層１１の上部には、
ＡＬ₂Ｏ₃などの絶縁材料による保護層１６が形成されて
いる。

【０００４】図５は、下部コア層１０と上部コア層１１
およびコイル層１３の形状を斜視図にて示している。コ
イル層１３は銅（Ｃｕ）などの導電性材料により形成さ
れ、上部コア層１１の基端部１１ｂの周囲に螺旋形状と
なるようにパターン成膜されている。なお図５では、図
示の都合上コイル層１３が２条だけ示されているが、実
際の磁気ヘッドでは、コイル層１３が多条にて螺旋状に
形成されている。このコイル層１３に記録電流が与えら
れてコア層に磁界が与えられ、下部コア層１０と上部コ
ア層１１とで形成された磁気ギャップＧ部分からの漏れ
磁界により、ハードディスクなどの記録媒体に磁気信号
が記録される。上記下部コア層１０と上部コア層１１
は、共にパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）によりメッキ
成膜されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の薄膜磁気ヘッ
ド２は、上記のように各材料層を積層したものである
が、いずれかの材料層の膜剥がれが磁気ヘッドの歩留り
に大きく影響する。この膜剥がれは、ＡＢＳ面１ｂに露
出している部分から発生しやすい。図４および図５に示
す従来の薄膜磁気ヘッド２では、特に上部コア層１１の
部分にて膜剥がれが生じやすい。その理由は、従来は、
インダクティブヘッドｈ２の磁気特性の劣化を防止する
ために、下部コア層１０と上部コア層１１とで、鉄の含
有量が可能な限り同じになるように成膜されていた。と
ころが、パーマロイの薄膜層では鉄の含有量が多いほど
成膜の際に残留する内部ストレス（内部残留応力）が大
きくなる。

【０００６】その結果、薄膜磁気ヘッド２の表層側に位
置している上部コア層１１の部分で、上記内部ストレス
により、膜剥がれが生じやすくなる。すなわち、表層側
の上部コア層１１は、その表面の層が保護層１６などの
薄い層となり拘束力が弱くなるために、内部ストレスが
大きいと上部コア層１１とギャップ層１４または絶縁材
料層１５との間で膜剥がれが生じやすくなる。また、上
部コア層１１の膜厚が下部コア層１０の膜厚よりも大き
いものの場合には、上部コア層１１の内部ストレスによ
り生じようとする歪みが大きくなり、上部コア層１１で
の膜剥がれがさらに生じやすくなる。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、上部コア層の内部ストレスを低減して上部コア層
の部分での膜剥がれを生じにくくし、且つ磁気特性の劣
化を防止できるようにした薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気ギャップ
を介して対向する下部コア層および上部コア層と、コア
層に磁界を与えるコイル層とが形成されて成る薄膜磁気
ヘッドにおいて、前記上部コア層と下部コア層が共にパ
ーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）により形成され、前記上
部コア層の磁性材料の鉄の含有量（重量％）は、下部コ
ア層の磁性材料の鉄の含有量（重量％）よりも少なく、
前記下部コア層に含まれる鉄の含有量は１７．２重量％
以上で、上部コア層に含まれる鉄の含有量は、１３．９
重量％以上で１６．６重量％以下であり、しかも両コア
層に含まれる鉄の含有量の差は１．５重量％以上で３．
７重量％以下であることを特徴とするものである。また
本発明では、前記下部コア層に含まれる鉄の含有量は、
１８．７重量％以下であることが好ましい。

【０００９】また、本発明は、上部コア層の膜厚が下部
コア層の膜厚よりも大きく形成されているものにおい
て、一層効果を発揮できる。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【作用】本発明は、下部コア層と上部コア層を同種の磁
性材料である例えばパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）に
より成膜するに際し、上部コア層に含まれる鉄の量を下
部コア層に含まれる鉄の量よりも一定の範囲以内で少な
くしても、インダクティブヘッド（書き込みヘッド）と
しての電磁変換特性すなわちオーバライト特性の劣化が
ほとんど生じないことに着目してなされたものである。
パーマロイなどのような鉄を含む磁性材料では、鉄の量
が多く含まれるほど、成膜時の内部ストレス（内部残留
応力）が大きくなり、膜剥がれが生じやすくなる。ま
た、含まれている鉄の量が少なくなると、前記内部スト
レスが小さくなる。そこで実験を行った結果、両コアの
鉄の含有量の差を一定の範囲以内にすれば、ヘッドの磁
気特性（オーバライト特性）の劣化がほとんど生じない
ことを確認できた。そこで、薄膜磁気ヘッドの表層側に
位置して膜剥がれが生じやすい上部コア層の鉄の量を下
部コア層の鉄の量よりも少なくして、上部コア層の膜剥
がれを有効に防止できるようにした。しかも鉄の量の差
を一定の範囲以内としたものでは、下部コア層と上部コ
ア層とで鉄の量が同じヘッドと比較して、インダクティ
ブヘッド（書き込みヘッド）の電磁変換特性（オーバラ
イト特性）が同等になる。

【００１５】本発明では、薄膜磁気ヘッドの表層側に位
置する上部コア層の鉄の含有量を少なくすることによ
り、膜剥がれの問題を解消したものであるが、上部コア
層の膜厚が下部コア層の膜厚よりも大きい場合に、さら
に優れた効果を発揮する。すなわち、膜厚が大きいほど
成膜時の内部ストレスにより生じようとする歪みが大き
くなり、膜剥がれが生じやすくなるが、この膜厚の大き
い上部コアの鉄の量を少なくすることにより、従来剥が
れやすい状態であった上部コアの膜剥がれを有効に防止
できるようになる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図３に示す
ように、本発明の薄膜磁気ヘッド２は、例えば浮上式磁
気ヘッドＨのスライダ１のトレーリング側の端面１ｄに
設けられる。実施例で示す薄膜磁気ヘッド２は、図４
（図３のＩＶ−ＩＶ線の拡大断面図）に示す複合型磁気
ヘッドであり、スライダ１のトレーリング側端面１ｄ上
に、ＭＲヘッド（読み出しヘッド）ｈ１と、インダクテ
ィブヘッド（書き込みヘッド）ｈ２の順に積層されてい
る。

【００１７】ＭＲヘッド（読み出しヘッド）ｈ１は、磁
気抵抗効果を利用してディスクなどの記録媒体からの漏
れ磁束を検出し、磁気信号を読み取るものである。図６
（図４のＶＩ矢視拡大図）に示すように、ＭＲヘッド
（読み出しヘッド）ｈ１は、スライダ１のトレーリング
側端面１ｄに形成されたセンダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ
系合金）の下部シールド層２１上に、アルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃）などの非磁性材料により形成された下部ギャップ
層２２が設けられている。下部ギャップ層２２上に磁気
抵抗効果素子（ＭＲ素子）２３が積層されている。この
ＭＲ素子２３は三層構造であり、下からＳＡＬ膜２３ａ
（Ｃｏ−Ｚｒ−Ｍｏ系合金）、非磁性材料のＳＨＵＮＴ
膜２３ｂ（例えばＴａ（タンタル））、磁気抵抗効果を
有するＭＲ膜２３ｃ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）である。ＭＲ
素子２３の両側には、ＭＲ膜２３ｃにバイアス磁界を与
えるハードバイアス層２４（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ系合金）
と、ＭＲ膜２３ｃに検出電流を与える電極層２５（Ｗ
（タングステン）またはＣｕ（銅））が形成されてい
る。さらにその上にアルミナなどによる上部ギャップ層
２６が形成されている。この実施例では、ＭＲヘッド
（読み出しヘッド）ｈ１の上部ギャップ層２６の上面に
上部シールド層が形成されているが、この上部シールド
層は、その上のインダクティブヘッド（書き込みヘッ
ド）ｈ２の下部コア層１０と兼用されている。

【００１８】従来技術として説明したのと同様に、イン
ダクティブヘッド（書き込みヘッド）ｈ２は、下部コア
層１０の上に、ギャップ層１４が形成され、その上に平
面的に螺旋状となるようにパターン形成されたコイル層
１３が形成されている。コイル層１３は、絶縁材料層１
５に囲まれている。絶縁材料層１５の上に形成された上
部コア層１１は、先端部１１ａがＡＢＳ面１ｂにて下部
コア層１０に微小間隙にて対向し、基端部１１ｂが、下
部コア層１０と磁気的に接続されている。また上部コア
層１１の上にはアルミナなどの保護層１６が設けられて
いる。インダクティブヘッド（書き込みヘッド）ｈ２で
は、コイル層１３に記録電流が与えられ、コイル層１３
からコア層に記録磁界が与えられる。そして、磁気ギャ
ップＧの部分での下部コア層１０と、上部コア層１１の
先端部１１ａからの漏れ磁界により、ハードディスクな
ど記録媒体に磁気信号が記録される。

【００１９】ここで、下部コア層１０と上部コア層１１
とでは、同種の磁性材料すなわち同じ金属原子を含む磁
性材料により形成されている。実施例では、下部コア層
１０と上部コア層１１とが、共にパーマロイ（Ｆｅ−Ｎ
ｉ系合金）によりメッキ形成されている。ただし、薄膜
磁気ヘッド２の表層側に位置する上部コア層１１に含ま
れる鉄の量が、下部コア層１０に含まれる鉄の量よりも
一定の範囲にて少なくなっている。上部コア層１１の鉄
の量を少なくすることにより、メッキによる成膜の際に
パーマロイ層に残留する内部ストレス（内部残留応力）
を減少させ、これにより、上部コア層１１の膜剥がれを
生じにくくしている。

【００２０】図２はパーマロイ層の鉄の含有量と内部ス
トレス（内部残留応力）との関係を測定した結果を示し
ている。この測定に使用した試料は、ガラス基板上にパ
ーマロイ膜を３．０μｍの膜厚にて成膜したものを使用
した。ただしメッキ条件を変えて、膜内の鉄の量を変え
たものを複数種類用意し、この複数種類のパーマロイ膜
のそれぞれについて内部ストレスを測定した。図２では
横軸に膜中の鉄の量を重量％にて示している。また縦軸
は膜内のストレス（残留応力）であり（×１０⁸ｄｙｎ
／ｃｍ²）で示している。縦軸においてプラスが引っ張
り応力で、マイナスが圧縮応力である。図２からパーマ
ロイ膜は鉄の量が多くなるほど成膜時の内部ストレスが
大きくなり、膜剥がれが生じやすい状態となっているこ
とが解る。

【００２１】次に、表１と表２および図１は、インダク
ティブ型の薄膜磁気ヘッドにおいて、下部コア層１０に
含まれる鉄の量よりも上部コア層１１に含まれる鉄の量
を少なくした場合の、ヘッドの電磁変換特性について測
定した結果を示している。この実験では、表１にてＡか
らＰで示す１６種類の試料を実施例として使用した。実
施例の各試料は、図３に示す形状のスライダ１のトレー
リング側端面１ｄに、複合型磁気ヘッドである薄膜磁気
ヘッド２を成膜したものであり、下部コア層１０と上部
コア層１１の形状は図５に示す通りである。

【００２２】ＡからＰの各試料にてメッキ形成された下
部コア層１０の膜厚の平均値は２．８μｍで、上部コア
層１１の膜厚の平均値は３．２μｍであった。各試料Ａ
〜Ｐの各磁気ヘッドの下部コア層１０と上部コア層１１
は共にパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）をメッキ形成し
たものであるが、それぞれの試料において、上部コア層
１１と下部コア層１０のパーマロイ層内の鉄の含有量を
測定した。測定方法はＥＰＭＡ（エレクトロン・プロー
グ・マイクロ・アナライザー）分析である。あるいはＸ
ＭＡ（Ｘ線・マイクロ・アナライザー）分析でも同様の
測定が可能である。また、各試料において下部コア層１
０と上部コア層１１の鉄の含有量を２回ずつ測定し、表
１ではその平均値を示している。

【００２３】表１には、上部コア層１１内に含まれる鉄
の量と下部コア層１０に含まれる鉄の量を重量％で示し
ている。また表１では、下部コア層１０に含まれる鉄の
量（重量％）と上部コア層１１に含まれる鉄の量（重量
％）との差を重量％にて示している。表１に示す各試料
では、上部コア層１１に含まれる鉄の量は、下部コア層
１０に含まれる鉄の量よりも、１．５８重量％〜３．６
７重量％の範囲にて少なくなっている。また、試料Ａ〜
Ｐの各薄膜磁気ヘッド２を用いてハードディスクに磁気
信号の記録を行った。このときのオーバライト特性を、
各試料ごとに表１の最右欄に示している。オーバライト
特性は、ハードディスクに磁気信号を重ね書きしたとき
の、基の残留磁気信号の再生レベルをマイナスのｄＢ値
にて示したものである。

【００２４】表２は比較試料（１）（２）について、表
１と同じ測定値を示している。この比較試料は、表１に
示した試料Ａ〜Ｐと同じ構造の磁気ヘッドに関するもの
であるが、各比較試料（１）（２）では、下部コア層１
０と上部コア層１１とで、含まれる鉄の量をほとんど同
じにした。表２に示すように、両層での鉄の含有量の差
は、０．１重量％または０．０５重量％である。比較例
（１）（２）においても、表２の最右欄にオーバライト
特性を示している。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】さらに、図１では、表１に示す試料Ａ〜
Ｐ、および表２に示す比較試料（１）（２）において、
上部コア層１１と下部コア層１０の鉄の量をグラフで示
している。図１にて「○」で示しているのが下部コア層
１０の鉄の量（重量％）であり、「□」で示しているの
が上部コア層１１の鉄の量（重量％）である。まず表１
では、各試料Ａ〜Ｐにおいて、下部コア層１０に含まれ
る鉄の量と上部コア層１１に含まれるの鉄の量との差
が、最大で３．６７重量％（小数点以下１桁で３．７重
量％）、最小で１．５８重量％（小数点以下１桁で１．
５重量％）である。一方、表２では、各比較試料（１）
（２）にて、下部コア層１０に含まれる鉄の量と上部コ
ア層１１に含まれる鉄の量との差が、０．０５重量％ま
たは０．１重量％である。

【００２８】表１と表２とから、下部コア層１０と上部
コア層１１とで鉄の量が一定の範囲で相違している各試
料Ａ〜Ｐと、両層１０と１１とで鉄の量がほとんど同じ
である比較試料（１）（２）のオーバライト特性を比較
してみると、各試料Ａ〜Ｐと比較試料（１）（２）とで
オーバライト特性の差がほとんどないことが解る。ハー
ドディスク装置では、オーバライト特性がほぼ−３０
（ｄＢ）以下あるいは−４０（ｄＢ）以下であれば、デ
ジタル信号の再生に実用上の支障がない。よって、試料
Ａ〜Ｐに示すものは、実用上ほとんど問題がないことが
解る。しかも、図２によれば、パーマロイ膜中の鉄の量
が少なくなると成膜時の内部ストレスが低下し、膜剥が
れが生じにくくなることが解る。図２では鉄の量が１．
５重量％から３．７重量％の範囲で少なくなると、内部
ストレスが大幅に低下することが解る。

【００２９】したがって薄膜磁気ヘッド２の表層に近い
部分に位置する上部コア層１１の鉄の量を上記の範囲で
少なくすることにより、上部コア層１１の膜剥がれが従
来よりも生じにくくなる。また下部コア層１０よりも上
部コア層１１の膜厚が大きい場合に従来は膜剥がれが生
じやすくなっていたが、この場合も上部コア層１１の鉄
の量を少なくすることにより、膜剥がれが生じにくくな
る。すなわち、下部コア層１０よりも上部コア層１１の
膜厚が大きい薄膜ヘッドでは、表層側で且つ膜厚の大き
い上部コア層１１がさらに剥がれやすい状態になってい
たが、この上部コア層１１の鉄の量を少なくすることに
より、膜剥がれを有効に防止できることになる。以上の
結果から、下部コア層１０と上部コア層１１とが鉄を含
む同種の磁性材料、例えばパーマロイにより形成されて
いる場合に、下部コア層１０に含まれる鉄の量に対する
上部コア層１１に含まれる鉄の量の差を最大で３．６７
重量％（３．７重量％）、最小で１．５８重量％（約
１．５重量％）とすることが好ましい。この範囲に設定
することにより、磁気ヘッドの磁気特性の劣化がほとん
ど生じない。

【００３０】また表１と表２および図１に示す結果か
ら、上部コア層１１と下部コア層１０とがパーマロイで
形成されているものにおいて、下部コア層１０に含まれ
る鉄の量を、１７．２１重量％（１７．２重量％）以上
で１８．６６重量％（１８．７重量％）以下とし、上部
コア層１１に含まれるの鉄の量を、１３．９３重量％
（約１３．９重量％）以上で、１６．５６重量％（約１
６．６重量％）以下とすることが好ましいことが解る。
両層１０と１１に含まれる鉄の量をこの範囲内に設定す
ることにより、インダクティブヘッド（書き込みヘッ
ド）としての電磁変換特性を比較例（１）（２）とほぼ
同等にでき、しかも上部コア層１１の膜剥がれが生じに
くくなる。

【００３１】なお、図の実施例では、ＭＲヘッド（読み
出しヘッド）ｈ１とインダクティブヘッド（書き込みヘ
ッド）ｈ２が積層された複合型磁気ヘッドについて説明
しているが、本発明は、ＭＲヘッド（読み出しヘッド）
ｈ１を有することなく、下部コア層１０と上部コア層１
１とコイル層１３などにより形成されたインダクティブ
ヘッドのみがスライダ１などに搭載されているものにお
いても実施可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明では、インダクテ
ィブ型の薄膜磁気ヘッドにおいて、上部コア層と下部コ
ア層をパーマロイで形成した場合に、薄膜磁気ヘッドの
表層側に位置する上部コア層の鉄の含有量を下部コア層
の鉄の含有量よりも少なくし、さらに前記各コア層の鉄
の含有量の範囲、及び両コア層の鉄の含有量の差の範囲
を適正化することで、前記上部コア層の膜剥がれを防止
できると同時に、従来と同等の磁気特性を得ることがで
きる。

【００３３】また、下部コア層に含まれる鉄の量と上部
コア層に含まれる鉄の量との差を一定の範囲以内にする
ことにより、両層の鉄の量がほぼ同じである磁気ヘッド
と、同等の磁気特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの実施例の各試料Ａ〜
Ｐおよび比較例（１）（２）での、下部コア層と上部コ
ア層のそれぞれの鉄の量を示す線図、

【図２】パーマロイ膜の膜中の鉄の量と内部ストレスと
の関係を示す線図、

【図３】薄膜磁気ヘッドを搭載したスライダの斜視図、

【図４】複合型の薄膜磁気ヘッドの構造を示す図３のＩ
Ｖ−ＩＶ線の拡大断面図、

【図５】複合型薄膜磁気ヘッドでの下部コア層と上部コ
ア層の形状を示す半断面斜視図、

【図６】ＭＲヘッドを示す図４のＶＩ矢視の拡大図、

【符号の説明】

Ｈ浮上式磁気ヘッド１スライダ１ａ，１ｂＡＢＳ面１ｄトレーリング側の端面ｈ１ＭＲヘッドｈ２インダクティブヘッド１０下部コア層１１上部コア層１３コイル層１４ギャップ層１５絶縁材料層１６保護層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ギャップを介して対向する下部コア
層および上部コア層と、コア層に磁界を与えるコイル層
とが形成されて成る薄膜磁気ヘッドにおいて、前記上部コア層と下部コア層が共にパーマロイ（Ｆｅ−
Ｎｉ系合金）により形成され、前記上部コア層の磁性材
料の鉄の含有量（重量％）は、下部コア層の磁性材料の
鉄の含有量（重量％）よりも少なく、前記下部コア層に
含まれる鉄の含有量は１７．２重量％以上で、上部コア
層に含まれる鉄の含有量は、１３．９重量％以上で１
６．６重量％以下であり、しかも両コア層に含まれる鉄
の含有量の差は１．５重量％以上で３．７重量％以下で
あることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】前記下部コア層に含まれる鉄の含有量
は、１８．７重量％以下である請求項１記載の薄膜磁気
ヘッド。
【請求項３】前記上部コア層の膜厚が下部コア層の膜
厚よりも大きく形成されている請求項１又は２に記載の
薄膜磁気ヘッド。