JPH01100714A - 複合磁気ヘッド - 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〕 本発明は、複合磁気ヘッドに関し、特に主コア材として
軟磁性の金属磁性薄膜を、補助コア材として酸化物磁性
材料を用い、高周波記録・再生に適する複合磁気ヘッド
に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、酸化物磁性材料と金属磁性薄膜により構成さ
れるとともに、上記金属磁性薄膜により磁気ギャップが
形成されるいわゆるメタル・イン・ギャップ型の複合磁
気ヘッドにおいて、上記金属磁性薄膜と上記酸化物磁性
材料との界面に２０〜２００人の膜厚のＳｉ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、ＡＩ、Ｔａ。

Ｚｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎの酸化物薄膜の少なくとも一種
を配することにより、上記金属磁性薄膜と上記酸化物磁
性材料との間の反応を抑制し、疑似ギャップの形成を防
止することを可能とするものである。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録の分野においては、記録信号の高密度化
が進行しており、高い抗磁力と残留磁束密度を有する磁
気記録媒体が使用されるようになっている。これに伴っ
て、磁気ヘッドのコア材料には高い飽和磁束密度および
透磁率を有することが要求されている。

しかしながら、コア材料として最も広く使用されている
酸化物磁性材料であるフェライトでは、飽和磁束密度が
不十分である。そこで、フェライトを補助コア材とし、
磁気ヘッドのギャップ部に高飽和磁束密度を有する金属
磁性薄膜を主コア材として挿入した、いわゆるメタル・
イン・ギャップ型の磁気ヘッドが従来から提案されてお
り、既に一部の消去用ヘッドに採用されている。

このような用途に使用される金属磁性薄膜としては、従
来Ｆｅ−Ｎｉ系合金（パーマロイ）、ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ
等のアモルファス合金等が開発されてきた。しかし、パ
ーマロイは耐摩耗性に劣り、アモルファス合金は高温下
でのガラス融着に耐えることが困難である等の問題点が
あった。

これらの諸問題を解決するため、本願出願人はこれまで
に高飽和磁束密度を有する金属磁性薄膜として、たとえ
ば特願昭６０−７７３３６号明細書においてＦｅ−Ｃｏ
−３ｉ−ＡＩ系合金を、特願昭６０−７７３３７号明細
書においてＦｅ−Ａｌ−Ｇｅ系合金を、また特願昭６０
−７７３３８号明細書においてＦｅ−Ｇａ−５ｉ系合金
を開示してきた。これらの合金の飽和磁束密度は１２〜
１５　ｋＧにも達することから、メタル・イン・ギャッ
プ型の複合磁気へラドの主コア材として有用であること
が期待され、開発が続けられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェ
ライト等の酸化物磁性材料から成る補助コア材の上に、
高飽和磁束密度を有するＦｅ−Ａｌ−３ｉ系合金、Ｆｅ
−Ｇａ−５ｔ−Ｒｕ系合金等の軟磁性合金を主コア材と
して成膜し、メタル・イン・ギャップ型の磁気ヘッドを
構成した場合、再生信号の周波数特性が周期的に変動す
る、いわゆるうねりが観測されていた。これは、磁気ヘ
ッドの製造工程において不可欠なガラス融着工程時の高
温加熱により、上記金属磁性薄膜と酸化物磁性材料との
界面において反応して、著しく透磁率の低下した反応層
（例えばアルミ酸化膜あるいはガリウム酸化膜）が形成
されるためである。上記反応層はギャップと略平行に位
置して形成されるため、疑似ギャップとして作用し、本
来のギャップにおける磁束と干渉を起こして疑似信号を
生成し、再生信号の品質を低下させる。このような欠点
が、複合磁気ヘッドの記録・再生兼用ヘッドとしての実
用化を妨げる原因となっていた。

この反応層の形成を防止するため、たとえば酸化シリコ
ン等の非磁性材料を用いて上記界面に反応防止層を形成
する試みもなされているが、従来反応防止層として使用
されてきた各種の材料は、反応防止効果を得るためにあ
る程度以上の膜厚を必要とするので、反応防止層自体が
疑似ギャップとして悪影響を及ぼす虞れがある。

そこで本発明は、上記金属磁性薄膜と酸化物磁性材料と
の界面における反応を効果的に抑制し、かつ疑似ギャッ
プの発生を防止することにより、良好な記録・再生を可
能とする複合磁気ヘッドの提供を目的とするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

上述のような従来の問題点を解決する目的で、本発明者
らは金属磁性Ｉ膜と酸化物磁性材料の界面に挿入される
反応防止層の材料として種々の物質を検討した結果、Ｓ
ｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＡＩ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ
の酸化物薄膜の少なくとも一種を用いて成膜した場合に
膜厚が薄くても良好な反応防止効果を示すことを見出し
、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明にかかる複合磁気ヘッドは、少なくと
も一方の磁気コア半体が酸化物磁性材料と金属磁性薄膜
により構成される一対の磁気コア半体を突合せ、上記金
属磁性薄膜により磁気ギヤツブが形成されてなる複合磁
気ヘッドであって、上記金属磁性薄膜と上記酸化物磁性
材料との界面の一部が上記磁気ギャップの近傍において
該磁気ギャップと略平行であり、かつ上記金属磁性薄膜
と上記酸化物磁性材料との間に２０〜２００人の膜厚の
Ｓｔ、　Ｔｉ、　Ｃｒ、　ＡＩ、’Ｔａ、　Ｚｒ、　Ｍ
ｇ。

Ｍｎ、Ｚｎの酸化物薄膜の少なくとも一種を配したこと
を特徴とするものである。

〔作用〕

本発明にかかる複合磁気ヘッドは、補助コア材となるフ
ェライト等の酸化物磁性材料と、主コア材となる金属磁
性薄膜との界面の一部が磁気ギャップの近傍に、かつ該
磁気ギャップと略平行に配置された構造を有している。

上記界面にはさらに、非常に膜厚の薄い（２０〜２００
人）反応防止層であるＳｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＡＩ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎの酸化物薄膜の少なくとも一種
が挿入されているので、ガラス融着等の熱処理を経た場
合にも上記酸化物磁性材料と金属磁性薄膜との間に反応
が起こらない、このため、反応層が形成されない、また
、反応防止層の膜厚が非常に薄いため、当該反応防止層
自体が疑似ギャップとして作用することもない。

したがって、このような複合磁気ヘッドを使用すること
により、捲めて良好な記録・再生特性が実現される。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な実施例について、図面を参照しな
がら説明する。

本実施例は、補助コア材となる酸化物磁性材料としてＭ
ｎ−Ｚｎ系フェライトを、主コア材である金属磁性薄膜
に使用される軟磁性合金としてＦｅ−Ｇａ−５ｉ系合金
を、また反応防止層の材料として膜厚の極めて薄いＳｉ
等の酸化物薄膜を使用した複合磁気ヘッドの例である。

以下、本実施例にかかる複合磁気ヘッドの構成を、第１
図および第２図を参照しながら説明する。

まず第１図に、いわゆるメタル・イン・ギャップ型の複
合磁気ヘッドの外観を示す、このような複合磁気ヘッド
は、記録媒体対接面ｌの中央に位置する磁気ギャップ２
を境として左右別々の磁気コア半体■、■とじて作成さ
れ、最後にガラス融着等により該磁気コア半体１．　　
ＩＩが対向して接合される。上記磁気コア半体１．ＩＩ
の少なくとも一方には、コイルを巻装するための巻線溝
３が穿設されている。

第２図は、この複合磁気ヘッドを記録媒体対接面ｌから
見た要部拡大断面図である。各磁気コア半体半体ｉ、■
はフェライトからなる補助コア部４．５とＦｅ−Ｇａ−
３ｔ−Ｒｕ系合金からなる主コア部である金属磁性薄膜
６．７とに大別され、上記主コア部４，５と上記金属磁
性薄膜６．７との間には２０〜２００人の膜厚のＳｉ等
の酸化物薄膜からなる反応防止層８．９がそれぞれ形成
されている。上記磁気ギャップ２の両端にはトラック幅
Ｔ、、を規制するための略円弧状の切溝１０．１１が設
けられており、この切溝１０．１１には磁気記録媒体と
の当たり特性を確保するとともに磁気記録媒体の摺接に
よる偏摩耗を防止するためにガラス等の非磁性材料が充
填され、ガラス充填層１２となっている。そして上記相
対向する金属磁性薄膜６．７間にもガラスが充填され、
この部分がギャップ・スペーサとなっている。

上述のような複合磁気ヘッドの構成においては、上記金
属磁性１１１１１Ａ６．７が、上部切溝１０．１１に沿
い、かつ磁気ギャップ２を囲むように形成され、磁気ギ
ャップ２へ向かって収束する形状を有しているので、磁
束を集中的に該磁気ギャップ２へ導（ことができる。

上述の金属磁性薄膜６．７の材料としては、本例ではＦ
ｅ−Ｇａ−３ｉ−Ｒｕ系合金としたが、たとえば組成が
次式 ％式％ （ただし、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ組成比を原子％として
表す、） で表され、その組成範囲が ６８≦ａ＋ｂ≦８４ １≦ｂ≦２３ ９≦Ｃ≦３１ ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ なる関係を満足するＦｅ−Ｇａ−５ｉ系合金が使用可能
である。

また、上記Ｆｅ−Ｇａ−５ｉ系合金材料において、耐蝕
性、耐摩耗性を向上させるためにＦｅの１５原子％まで
をＣＯで置換してもよいが、これより多くＣｏを使用す
ると飽和磁束密度が低下するので注意を要する。

さらに、上記Ｆｅ−Ｇａ−５ｉ系合金材料の耐蝕性や耐
摩耗性の一層の向上を図るために、Ｆｅ。

（一部をＣｏで置換したものを含む）、Ｇａ、Ｓｉを基
本組成とする合金に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ。

Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ
、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、ＰＬ、Ｈｆ、Ｖの少なくとも１種
を添加しても良い、この場合、添加元素毎に添加量によ
る飽和磁束密度の低下率が異なるため、添加量は添加元
素毎に所定の範囲内で適宜設定する。特に、Ｒｕは耐摩
耗性の改善に好適であり、１５原子％以内の添加量であ
れば軟磁気特性にも悪影響を及ぼさない。

上記金属磁性薄膜６．７の材料として使用できる軟磁性
合金には、上述のＦｅ−Ｇａ−３ｉ系合金の他にも、Ｆ
ｅ−Ａｌ−３ｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｇｅ系合金、−Ｆ
ｅ−Ｇａ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ−５ｉ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ
−Ｃｏ−５ｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−３ｔ−ＡＩ系合金等
があり、いずれも高い飽和磁束密度を有し、かつ軟磁気
特性に優れている。

なお、この金属磁性薄膜６．７は、各種スパッタリング
、イオン・ブレーティング、真空蒸着法、クラスター・
イオン・ビーム法等により被着形成することができる。

また、反応防止層８，９の材料として使用できる酸化物
薄膜としては、上述のＳｉの酸化物薄膜の他、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、ＡＩ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ等の酸化物薄
膜がある。これらの酸化物薄膜は、単層膜または各酸化
物を積層した積層膜としてもよく、さらには上記各酸化
物を混合した混合膜として使用してもよい、なお、この
反応防止層８．９も、上述の金属磁性薄膜６．７と同様
の手段にて被着形成される。ここで、上記反応防止層８
．９は、２０〜２００人の膜厚に設定する必要がある。

すなわち、上記反応防止層８．９をの膜厚を上記範囲に
限定するのは、次に示すような実験結果に基づくもので
ある。

本発明者らは、上記反応防止層８．９のＷＩ４厚を０〜
４００人の範囲で何種類か膜厚の異なった上述した如き
複合磁気ヘッドを、以下に示す工程により作成した。そ
の結果、最も良好な反応防止効果を示す膜厚の範囲を見
出すに至った。

まず、各磁気コア半体の補助コア材となるＭｎ−Ｚｎ系
のフェライト基板を用意し、トラック幅Ｔ、を規制する
ための切溝および必要に応じて巻線溝を切削形成した。

次に、これらの各フェライト基板に対してスパッタリン
グ等の手法で反応防止層を被着形成した、本実験では、
反応防止層としてＳｉｎ、膜を使用した。

次に、上記反応防止層の上にスパッタリングにより金属
磁性＊Ｍ４となるＦｅ−Ｇａ−３ｔ−Ｒｕ系合金を被着
形成し各磁気コア半体を作成した。

そしてこれら各磁気コア半体を互いに対問させ、加熱し
てガラス融着により接合するとともに、ガラス等の非磁
性材料を用いて切溝を充填した。

最後にスライシングにより個々の複合磁気ヘッドとなる
チップに切分け、記録媒体対接面に適当な研磨処理を施
して複合磁気ヘッドを完成させた。

以上の工程を繰り返して膜厚の異なる複合磁気ヘッドを
数種類形成した。

次に、このようにして製造された各複合磁気ヘッドを用
いて磁気テープに対して定電流記録を行い、５　ＭＨｚ
での再生出力のうねりをそれぞれ測定した。その結果を
第３図に示す。図中、縦軸は再生出力のうねり（単位ｄ
Ｂ）を示し、横軸はそれぞれ設定した反応防止層の膜厚
（単位人）を示す。

第３図から分かるように、反応防止層の膜厚が２０〜２
００人の範囲では、再生出力の−うねりが最大的２．５
ｄＢ以下に抑えられ、良好な再生信号特性を有している
ことが分かった。また、上記反応防止層はその膜厚が２
０〜２００人と極めて薄い膜厚で良好な反応防止効果を
発揮することが分か９た。

これに対して、膜厚が２０Å以下に設定した場合の複合
磁気ヘッドでは、うねりが大きくなり、補助コア材であ
るフェライトと主コア材である金属磁性薄膜との間に反
応層が生成し、疑似ギャップとして悪影響を与えている
ことが示唆された。

また、逆に膜厚が２００Å以上に形成された複合磁気ヘ
ッドでは、やはり再生出力のうねりが太き（なっており
、この場合は、反応防止層自体が疑似ギャップとして作
動しているものと考えられる。

以上ＳｉＯっ膜に関して実験を行ったが、Ｔ１Ｃｒ、Ａ
Ｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ等の酸化物薄膜でも
同様の結果であった。

なお、本実施例においては、両方の磁気コア半体に金属
磁性薄膜が形成された複合磁気ヘッドについて説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば
片方の磁気コア半体のみに金属磁性薄膜が形成された複
合磁気ヘッドにも応用できることは言うまでもない。

また、本発明を薄膜形成技術により形成された上部磁性
体および下部磁性体を主とし、特に下部磁性体が酸化物
磁性基板と金属磁性薄膜の複合体である薄膜磁気ヘッド
にも適用することができる、すなわち、第４図に示すよ
うに、フェライト基板１５とＦｅ−Ａｌ−５ｔ系合金の
金属磁性薄膜１４よりなる下部磁性体上、やはりＦｅ−
Ａｌ−Ｓｉ系合金等によりなる上部磁性体１３、銅、ア
ルミニウム等の導体材料よりなるコイル導体１７が絶縁
層を介して順次積層されてなる薄膜磁気ヘッドにおいて
、フェライト基＋Ｊｉ１５とこのｌ［１５上に形成され
る金属磁性薄膜１４との間に本発明に係る反応防止層１
６を積層して疑似ギャップの発生を防止することもでき
る。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明にかかる複合
磁気ヘッドにおいては、補助コア材であるフェライトと
主コア材である金属磁性薄膜との間に極めて薄い２０〜
２００人の膜厚のＳｉ、Ｔｉ。

Ｃｒ、ＡＩ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎの酸化物薄
膜の少なくとも一種を反応防止層として設けているので
、上記金属磁性薄膜との界面における反応を効果的に抑
制することができ、且つ疑似ギャップの発生を防止する
ことができる。また、反応防止層の膜厚が極めて薄いこ
とから反応防止層自体が疑似ギャップとして作用するこ
ともない。

したがって、記録時および再生時の両方に良好な特性を
発揮する記録再往兼用ヘッドの捷供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した複合磁気ヘッドの一実施例を
示す外観斜視図であり、第２図はその記録媒体対接面を
示す要部拡大平面図である。第３図は反応防止層の膜厚
を変えたときの再生出力のうねりを示す特性図である。 第４図は本発明を薄膜磁気ヘッドに適用した一実施例を
示す要部拡大断面図である。 ！、■　・・・　磁気コア半体 １　　・・・　記録媒体対接面 ２　　・・・　磁気ギャップ ４．５　　・・・　補助コア部 ６．７　　・・・　金属磁性薄膜 ８．９　　・・・　反応防止層 特　許　出　願　人　　ソニー株式会社代理人　　　弁
理士　　小　池　　　見間　　　田村榮− 同　　　佐藤　勝 第１図 辰／ＩＪ（λ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも一方の磁気コア半体が酸化物磁性材料と金属
   磁性薄膜により構成される一対の磁気コア半体を突合せ
   、上記金属磁性薄膜により磁気ギャップが形成されてな
   る複合磁気ヘッドであって、上記金属磁性薄膜と上記酸
   化物磁性材料との界面の一部が上記磁気ギャップの近傍
   において該磁気ギャップと略平行であり、かつ上記金属
   磁性薄膜と上記酸化物磁性材料との間に２０〜２００Å
   の膜厚のＳｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｍｇ、
   Ｍｎ、Ｚｎの酸化物薄膜の少なくとも一種を配したこと
   を特徴とする複合磁気ヘッド。