JPH01100713A - 磁気ヘッド - 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） 一本発明は磁気ヘッドに関する。更に詳細に説明すると
、本発明はセラミック強磁性材料あるいはセラミック非
磁性材料から成る基板と強磁性金属の薄膜とを組合せた
複合磁気ヘッドに関する。

（従来の技術） このような磁気ヘッドとしては、従来、特開昭６０−２
２３０１２号に明らかなように、強磁性酸化物より成る
磁気コアに強磁性金属例えばセンダスト合金の薄膜を真
空薄膜形成技術により形成し、非磁性材料に挟まれるよ
うにしてギャップ対向面（本明細書では磁気ギャップに
対して平行な突合せ接合面をいう）に露呈する強磁性金
属の薄膜間で磁気ギャップを形成する薄膜磁気ヘッドが
知られている。

この磁気ヘッドにおいて重要な強磁性金属の薄膜は、通
常スパッタリング等の真空薄膜形成技術によって磁気特
性に優れるセンダスト合金を付着して形成されている。

また、第５図に示すように、薄膜形成に先立ってＣｒ、
５１０２の下地材を基板１０１上に付着させ、基板１０
１と磁性ＷＡ１０２との間にＣｒ層１０３．５１０２層
１０４を介在させて基板１０１と金属磁性薄膜１０２と
の間の密着力を増大させるようにして金属磁性薄膜を形
成するーこともある（特開昭６１−３３１１号）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、スパッタリングによる膜形成は、蒸着法
等に比べてスパッタリング粒子が持つエネルギーが非常
に大きいことから、基板との付着力の増加や粒子打込み
効果による内部応力の増加といった種々の現象を引き起
し、基板強度に多大な影響を与える。特に、センダスト
合金は硬くて脆い所謂硬脆材料に属するため内部歪を多
く有する。

併せて、熱膨張率の異なるフェライト基板上にスパッタ
膜が堆積するため、基板の突合せのために高融点ガラス
を充填する時や熱処理（アニール処理）工程時に温度が
上がると、基板と膜との間のＷｊｇ量が異なり膜が剥離
したり、フェライトやガラス等にクラックが生じやすい
問題がある。このため、複合磁気ヘッドを製造する上で
はいかにセンダスト膜の内部応力を制御するかが本質的
な問題となっている。

例えば、膜応力が引張のときは熱処理（アニール処理）
後に柱状晶の横方向結合力が弱まり磁気特性が悪化し、
過度の引張応力では基板をえぐるように剥離する０反面
、圧縮応力では密な膜となり磁気特性は良好となるが、
基板や引張応力となるガラスとは逆の応力となるためク
ラックや割れの原因となる。この傾向は１０μＩ以上の
膜厚になると顕在化する。

このスパッタ膜に残留する応力は、ガラス充填後の熱処
理で極小となるように制御しなければならないが、その
挙動はスパッタ後に圧縮のときは熱処理後“０″に近づ
き、スパッタ後に引張応力のときは熱処理後更に引張応
力となる。これは基板との熱膨張率の差、即ち基板の熱
膨張率が膜のそれより小さいことからと説明され、現状
ではこの差が大きいからである。そして、この変位は膜
の厚みが大きくなればなる程大となり、それに伴って磁
気特性も劣化する。そこで、膜厚を極薄にすれば良いの
であるが、現状ではヘッド構成上、一定の膜厚が必要と
なり、上述の変位を無視できない、このため、磁気特性
を良好とするには、アニール処理前即ち成膜直後には圧
縮応力が残留するようにして、アニール処理によって応
力を“０”としなければならないが、成膜直後に圧縮応
力が残留する場合、該膜よりも線膨張率の小さな基板等
とは逆の応力であることよりアニール時の温度上昇には
却って変位を増長させる方向に作用し、膜剥離や基板等
の破壊を招く虞がある。

また、成膜面にあらかじめＣｒ等を付着させる場合、Ｃ
ｒと５ｉ０２の下地層１０３，１０４は３００Å以上数
千人の範囲内で厚い程効果が認められる。

しかし、その反面下地層が厚くなると、基板１０１と金
属磁性薄膜１０２との間の磁気的連続性が損なわれ、磁
気特性が劣化し、また疑似ギャップとして出力されてし
まう、さらに下地層を３００人〜数千人の極薄に形成す
ることは、その制御が困難であり製造上の煩しさがつき
まとう。

そこで、本発明は金属磁性薄膜の剥離や基板等のクラッ
クの発生がなく容易に製造でき、しかも磁気特性の劣化
が少ない磁気ヘッドを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明の磁気ヘッドは、金
属磁性薄膜をスパッタリング直後に引張応力が残留する
スパッタ膜と圧縮応力が残留するスパッタ膜とから構成
し、基板側に引張応力のスパッタ膜を配置するようにし
ている。

（作用） したがって、線膨張率が小さな基板に対し密着している
引張応力のスパッタ膜は熱処理あるいは高融点ガラスの
充填等によって温度が上げられても、スパッタ膜の線膨
張は引張応力を解消する方向に作用するので、即ち圧縮
方向に向うので線膨張率の異なる基板と金属磁性薄膜と
の境界部分における変位が少なく破壊することがない、
即ち、第２図に示すように、スパッタ直後の金属磁性薄
膜の膜全体としての応力は、圧縮応力だけの膜の場合（
符号■で示す）よりも引張応力側寄り（符号■で示す）
となり、アニール処理を施して応力″０”とするとき（
符号■で示す）、ストレス等によって昇温過程に膜や基
板が破壊したりクラックが入ることがない。

（実施例） 以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図（Ａ＞、（Ｂ）ｉ　　（Ｃ）に本発明の膜構造の
一実施例を示す、金属磁性薄膜４は、成膜直後に引張応
力が残留するスパッタ膜４Ａと圧縮応力が残留するスパ
ッタ膜４Ｂとから成り、基板１側に引張応力のスパッタ
膜４Ｂが配置されている。

引張スパッタ膜４Ａと圧縮スパッタＭ４Ｂとは、第１図
（Ａ）に示すようにほぼ同じ厚さに成膜しても良いし、
第１図（Ｂ）に示すように引張スパッタＭ４Ａと圧縮ス
パッタ膜４Ｂとを交互に何層も繰返し形成して所定厚さ
のスパッタ膜４を得るようにしたり、第１図（Ｃ）に示
すように膜と基板との間に生ずるストレスの緩和を若干
１！牲にして磁気特性にとって好ましくない引張スパッ
タ膜４Ａをできるだけ薄くすることもある。

以下、本発明の磁気ヘッドの製造工程を図面に基づいて
詳細に説明する。

まず、基板１の表面、例えばギャップ対向面３に、テー
プ摺接面５と直交する方向（深直方向）に向かって延び
る方形、■形ないし台形のトラック溝１３を研削によっ
て所定ピッチで多数本形成するｒ第３図（ａ））。

次いでこの基板ｌを前述の深直方向と直交する面即ちテ
ープ摺接面５と平行な面に沿って２分し、一対の基板Ｉ
Ａ、ＩＢを形成する［第３図（ｂ）］。

そして、これらを洗浄し、真空薄膜形成技術を用いて強
磁性金属の金属磁性薄Ｍ４を稜線７に沿って均一な厚さ
となるように形成する［第３図（ｃ）］、通常、金属磁
性薄膜４はセンダスト合金等から成る強磁性金属をスパ
ッタリング法によって膜付けする。スパッタリングは、
例えば標準センダスト合金をターゲットとする場合、ア
ルゴンガス雰囲気中、基板温度２００℃で約４００人／
ｍｉｎのレートで行なわれる。この時、金属磁性薄膜４
に所定の応力が残留するように、公知の歪測定手段例え
ば歪ゲージ等を使ってスパッタリング中に薄膜の内部応
力をモニターし、スパッタリング条件・Ａｒガスの導入
ガス圧をフィードバック制御する。

スパッタリング法においては、導入ガス（Ａｒ）の圧力
を変化させることによって、形成される膜の内部応力を
制御できることが一般に知られている。導入ガスが低い
場合には圧縮応力、高ければ引張応力となる。そこで、
第１図示すように、例えば導入ガス圧を６．０ｗ＋ＴＯ
ｒｒとして引張応力のスパッタ膜４Ａを成膜し、４　、
０　＋ｍＴＯｒｒとして圧縮応力のスパッタ膜４Ｂを成
膜するようにしている０図示していないが歪ゲージは、
基板ＩＡ、ＩＢの裏面に貼着あるいは裏面上に直接形成
されている。基板ＩＡ、ＩＢは、一般にその形と弾性定
数および薄膜中の応力の大きさによって決まる曲りを示
す、そこで、基板ＩＡ、ＩＢを抵抗線歪ゲージを使って
、測定することにより膜の内部応力を測定できる。圧縮
応力のスパッタ膜４Ｂに与えられる初期設定圧縮応力は
、例えばセンダスト合金をスパッタリング法により膜形
成する場合、例えば４〜８　（Ｘ　１０９　ｄｙｎ／ｊ
）の範囲に設定することが好ましい、また、引張応力の
スパッタ膜４Ａに与えられる初期設定引張応力は、例え
ば０〜４　（Ｘ　１０９　ｄｙｎ／ａＪ）の範囲に設定
することが好ましい、尚、金属磁性薄Ｍ４は、通常、−
層当たり５〜６μｍの膜厚となるように実質的な多層膜
とすることが好ましい、そこで通常強磁性金属を＠続的
にスパッタリング法により膜形成することによって、あ
る〜（は強磁性金属と非磁性体を交互にスパッタリング
法により膜形成することによって結晶の４２２面（又は
２１１面）の結晶粒径が５２０〜５７０人、一方結晶の
２２０面では結晶粒径が２００〜３００人の複数層の磁
性薄膜に形成される、この際、引張応力→圧縮応力→引
張応力→圧縮応力と繰返して初期応力を与えることによ
り（第１図（Ｂ）参照）、膜全体としての応力を第２図
の■の状態より■の状態へより近づけるようにしても良
い、また、第１図（Ｃ）に示すように、引張応力のスパ
ッタ膜４Ａを圧縮応力の膜４Ｂに比べて相当薄くし、基
板と薄膜との境界部分における応力緩和は最低限のもの
として、磁気特性の向上を図ることも可能である。この
場合、圧縮応力の［４Ｂは一層であっても、多層膜であ
っても良い。

次いで、金属磁性薄ＷＡ４の電気抵抗をモニターしなが
ら第２図の■の応力状態となるようにアニール処理を行
なう０通常このときのアニール温度は、５００〜６００
℃の範囲である。

ついで、トラック溝１３に高融点ガラス１０を充填して
金属磁性薄ＪＩＷ４を保護する［ガラスボンディング第
３図（ｄ）］。

その後、ギャップ対向面３及びテープ摺接面５を研削し
て余分なガラス及び金属磁性薄膜４並びを研削して余分
なガラス及び金属磁性薄ＷＡ４並びにモニター用リード
線の結線部分を取除き所定の面荒さの平坦な面とする。

研削は通常ラップによって行なわれ鏡面仕上げとされる
。これによって薄膜形成面６に形成された金属磁性薄膜
４の端面でトラックが構成される。

その後、前述のトラック溝１３の隣に該溝１３に沿って
疑似ギャップを無くすための凹部８が研削される［第３
図（ｅ）］。

その後、一方の基板ＩＡのギャップ対向面３に巻線？１
１１２を形成する［第３図（ｆ）］、この巻線清１２は
デイツプス寸法を規制する６次いで、両基板１＾、１Ｂ
のギャップ対向面にＳ　ｉ　０２等の非磁性材から成る
スペーサ（図示省略）をスパッタリング法によって形成
する。

次いで、一対の基板ＩＡ、ＩＢを向い合せて金属磁性薄
ＷＡ４同士を突合せるようにして、凹部８に低融点ガラ
ス１１を充填し接合する［ギャップボンディング第３図
（ｇ）］。

上述のギャップボンディングの後、テープ摺接げる［第
３図（ｈ）］。

次に磁気ギャップｇがテープ摺動方向に対して所定のア
ジマス角度を取るように斜めにスライスし、多数のチッ
プ状の磁気コアを切り出す［第３図（ｉ）］。

その後検査を経てサポートに取付け、さらにトラック方
向に馴染みを良くする摺動面仕上げ加工を施して巻線す
る［第３図（ｊ）］。

尚、本発明は上述の製法によって製造される磁気ヘッド
に限定されず、第４図に示すようにギャップ対向面の全
面に強磁性金属のスパッタ膜４を形成した一対の基板Ｉ
Ａ、ＩＢを突合せ接合してギャップを形成したヘッドブ
ロック１にトラック形成溝１３を入れてトラックを形成
してから所定幅にスライスし、ヘッドチップ切出す所謂
ＭＩＧタイプの磁気ヘッドあるいは強磁性金属のスパッ
タ膜４と酸化物基板とを組合せて成るあらゆる構造の磁
気ヘッドに応用できることは言うまでもない。

また、本発明は、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ合金等の非晶質金属
を薄膜材として使う場合にも適用できる。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明は金属磁性薄膜
をスパッタリング直後に引張応力が残留するスパッタ膜
と圧縮応力が残留するスｉ＜ツタ膜とから構成し、基板
側に引張応力のスパッタ膜を配置するようにしているの
で、熱処理時などの温度上昇時にも線膨張率の異なる基
板と金属磁性薄膜との境界部分における変位が少なく基
板や金属磁性薄膜が破壊したり剥離することがない、即
ち、線膨張率が小さな基板に対し密着している引張応力
のスパッタ膜は熱処理あるいは高融点ガラスの充填等に
よって温度が上げられても、スパッタ膜の線膨張は引張
応力を解消する方向に作用するので、基板と引張応カス
バッタ膜との間には過度の歪が発生せず破壊することが
ない。

また、この磁気ヘッドは、基板に密着する部分を引張応
力が残留するスパッタ膜としているので磁気特性は若干
劣化するものの、金属磁性薄膜と同一素材を使用してい
るので金属磁性薄膜と基板との間に非磁性体を介在させ
て磁束流れを悪くする場合に比べれば磁気特性はそれ程
劣化しない。

また、この磁気ヘッドは非磁性体を介在させていないの
で磁気的に連続性があり、疑似ギャップの発生の虞がな
いし、同一センダスト合金で応力制御が可能となるため
非磁性材を介在させる場合に比べて膜厚に正確さを必要
とせず製造上容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の磁気ヘッドの
一実施例を示す金属磁性薄膜部分の拡大断面図である。 第２図は金属磁性薄膜内残留応力とスパッタリング導入
アルゴンガス圧との１％を示すグラフ、第３図は磁気ヘ
ッドの製造工程の一例を示す加工工程図、第４図は他の
製法によってつくられた磁気ヘッドの他の実施例を示す
斜視図、第５図は従来の磁気ヘッドの金属磁性薄膜部分
を示す拡大断面図である。 ４・・・金属磁性薄膜、 ４Ａ・・・引張応力が残留するスパッタ膜、４Ｂ・・・
圧縮応力が残留するスパッタ膜。 特許出願人　　株式会社　三協精機製作所第２′ｖＡ 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄膜形成面を設け該薄膜形成面にスパッタリング
   にて金属磁性薄膜を形成して成る一対の基板を突合せて
   ギャップを構成する磁気ヘッドにおいて、前記金属磁性
   薄膜はスパッタリング直後に引張応力が残留するスパッ
   タ膜と圧縮応力が残留するスパッタ膜とから成り、基板
   側に引張応力のスパッタ膜を配置したことを特徴とする
   磁気ヘッド。
2. （２）前記引張応力スパッタ膜と圧縮応力スパッタ膜は
   ほぼ同じ厚みであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の磁気ヘッド。
3. （３）前記金属磁性薄膜は引張応力スパッタ膜と圧縮応
   力スパッタ膜とを交互に積層して所定厚さに形成したも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の磁気ヘッド。
4. （４）前記金属磁性薄膜は引張応力スパッタ膜が圧縮応
   力スパッタ膜に比べて相当薄い膜であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の磁気ヘッド。