JPH01237992A - 磁気バブル記録素子 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、本発明は、磁気バブルを利用した新しい記録
奴体（例えば、磁気バブルカード）に関する。

［従来の技術］ 磁気戸プル記録素子は、゛ｒ、導体記録素子と並行して
開発が行なわれ、非揮発性のメモリであること、高温で
の動作が安定であることなどの特徴を有し利用が進んで
いる。

従来の磁気バブル記録素子の形状の例を第７図（ａ）、
（ｂ）に示す、なお、第７図（ａ）はその断面図、第７
図（ｂ）はその平面図である。

第７図（ａ）　　、　（ｂ）に於て、５１は、バブル形
成を行なうガーネット大根、５２は磁気バブル転送用の
パーマロイなどから成る軟磁性層、５３は絶縁スペーサ
ー層、５４はバブル転送磁界発生用。

あるいは記録、＋Ｉｆ生時の各種信号をやりとりする為
の導体膜（ｆ＃！、線パターン等〕を示す。

従来の磁気バブルの転送は２例えば磁気バブル記録素子
の外部に置かれたコイル又は第７図（ｂ）に示される導
体膜５４などにより発生される面内方向の回転磁界によ
り、転送パターンの軟磁性層５２を回転磁界方向に磁化
する。このとき第７図（ａ）においてカーネット基板５
１に、保持されている磁気バブルは、転送路５２の周縁
に発生するバブル捕捉点（ｌａ化の発生点）に引かれて
転送される。また、バブルの発生、消去等は公知の方法
により行なわれ、バブルによる情報記録が行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このようなバブル記録素子においては、磁気／
ヘプルチップ上に転送路及び各信号線の配線パターンを
設ける微細加工と、バイアス及び駆動磁界発生の為の磁
石及びコイルの実装などが必要になり、低価格で小ざな
記録素子を提供することが困難である。

特に、きわめて高い記録密度と、情報の完　な非揮発性
と高い信頼性は、カード状等の携帯用の記録装置として
は好適であるが、前記のように小型化、軽−■化が難し
く実用化が難しいのが現状であった。

一方、記録媒体として、レーザービームを利用してビッ
トの記録、再生、消去を行なう光磁気ディスクの開発も
行なわれている。光磁気ディスクでは、ビット列のアク
セスは、ディスクの回転、ヘッドの移動によって行なう
ので磁気バブル記録素子のような転送路及び各種信号線
は不要になる。しかし、１μｍ程度の微小ビットをディ
スク内の正確な位置で記録、再生するには、記録、再生
ヘッドの駆動、ディスクの回転などを高精度で制御しな
ければならない。同時にディスク基板についても基板の
そり、複屈折、厚さのムラ、中心の穴あけ精度などすべ
てにわたって高精度に加工しなければならず、装置１［
］体が高価になる問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、前記した磁気バブルを用いた記録の利
点と光による非接触の記録、再生、消去の利点を共に享
受し得る新しいｌ磁気バブル記録素子を提供することに
ある９ 以」二のような目的は、磁気バブル転送路のパターンを
形成した基板上に磁気バブルを形成するための磁性層と
前記磁気バブルを安定に保持するだめのバイアス磁界を
与える磁性層とを設けた磁気バブル記録素子であって。

前記磁気バブル転送路パターンは、その周縁部が磁気バ
ブルの形成領域に対して２０度〜８０度の傾きを持って
いることを特徴とする磁気バブル記Ｑ素子により達成さ
れる。

なお、未発１！１の一実施形態としては、磁気バブルを
形成する磁性層と、バイアス磁界を与える磁性層が交換
結合をしている磁気バブル記録素子がある。

なお、本明細占においてＹ交換結合しているｊとは各々
の磁性層の磁化が互いに平行又は反モ行に向くような力
が（動いている状態を７丁う。

［作用］ 本発明に係る磁気バブル記録書ｆ−によれば、ＩＯ基板
上にあらかじめ所定のパターンを各種の方法で加工（例
えば、）、（板自体に凹パターンや凸パターンを形成す
ることなど）しておき、前記パターン上にバブルを形成
する磁性層を形成し、そのパターンをバブルの転送路と
する。したがって、製造に際してパターンニングが１回
ですみ、製造コストの安い記録媒体を提供できる。

■光磁気ディスクと同様にして１／−デービームを用い
ることにより、磁気バブル記録二に子と非接触でバブル
の形成（記録）、バブルの有無の検出（１［）生）、バ
ブルの消去（消去）を行なうので、記録媒体自体に転送
路及び各種信号線の配線パターンを設ける為の一切の微
細加「が不要であり、素子自体が安価になる。

（３）また、バブル転送用磁界を発生させるためのコイ
ル等を記録再生装置側に設けるようにすることにより、
小型、軽州な磁気バブル記録素子（磁気バブル記録媒体
）を提供で５る。

の基本的な効果がある。

つまり本発明は、従来は情報の記録、消去、　ｉｒｒ生
に対応した構成を１つのＭ千円に納めることにより、複
雑化、大型化、１１．つ重らＹ化してしまった磁気／へ
プル素ｆの欠点を、磁気バブルの保持及び転送のみを考
えた構成の記録媒体と、その記録媒体への記録、ｍ生、
消去を行なう光学的方法を組合わせること（機能分離す
ること）により、前記問題点を解決し、低コストで小型
、携・；；Ｐ性に優れる新しい磁気バブル記録素子を提
案するものである。

このような末完ＩｒＪ１に係る磁気バブル記録素子のに
おいては、外部磁界のみで磁気バブルの転送を行わなけ
ればならない、この場合、小さい磁界で転送かり能でな
いと、磁界発生コイルが大きくなり、装置が大がかりに
なりコスト品になる。或は時期バブルの変形が起こり、
艮好な転送ができないなどの理由から、せいぜい数十〜
数百Ｇ程度の磁界で転送できるようにしたい。

本発明の具体的な目的は、そのような要９１にこたえる
磁気バブル記録素子を提供することにある。

本発明の磁気バブル記録、に子の磁気バブル転送路パタ
ーンは、その周縁部が磁気バブルの形成領域に対して２
０度〜８０度の傾きを持たせることにより、外部バブル
転送用磁界をかけた場合、その傾いた部分の磁界方向磁
化成分が傾きのない場所にくらべて大きくなり、磁気バ
ブルの転送を良々ｆに行える様になる。

［実施例］ 以下、本発明に係る磁気バブル記録素子について、具体
的な実施例に基づき、洋細に説明する。

本発明の磁気バブル記録素子は携帯可能な記録媒体であ
り、その形状は各種のものが採用できるが、最も広範囲
に使用が可能と考えられるのは、カード状のものである
から、以下の説明においては、磁気バブルカードを例に
とり説明する。

まず、磁気バブルカードの基本的構成を説明する。第１
図（ａ）は、本発明の磁気バブルカードの構成を説明す
るための断面図であり、第１図（ｂ）はそのモ面図であ
る。

第１図（ａ）に於て、ｌは）２；板である。基板ｌの材
料は金属、半導体、：Ａ主体である種々の無機材料、あ
るいはプラスチックが用いられる。因仮■には、転送路
１３が設けられその周縁部３０が磁気バブルの形ｌ＆領
領域対して２０１ｉ〜８０度の傾きをなしている６ ２は磁気バブル形成！１７能な磁性膜である。材料には
フェライ］・やガーネットの結晶膜あるいは希［：類元
東と厄移金属の合金膜などが用いられる。

成）ＩＩ２方υ：は、スパンタリング、真空蒸着、ＣＶ
Ｄ法なとが用いられ己。

３は（磁性１１２２で形成されたバブルを安定に保持す
るだめのバイアス磁界をγ・える磁性１模で、Ｐｌる。

！：ぐの材Ｆｌ、形成法は、ともに磁気バブル形成１ｌ
Ｉ２２と同様に選択することができる。バブルを転送中
にも、安定なバイアス磁界を（）るには、磁気バブル形
成膜２の基板面に１に直方向の磁化が飽和するときの印
加磁界よりも、バイアス磁界を与える磁性層３の磁化の
反転が起こるときの印加磁界の方が大５くなる様に、磁
性膜２及び磁性ＩＩぐ３の両層の材料組成を選ぶように
する。

第１図（ｂ）に於て、１４は磁気バブル転送路の転送用
バター／を示す。

第２図は、本発明の磁気バブルカードの転送路１：３の
パターンの４１１念図を示す。同図において、Ｌ１〜Ｌ
３は、それぞれが交わらない一連の転送路を示す、２１
〜２３点は、ビームの照射及びモニター装：°ｄにより
、記録、再生、消去の為に。

ビーｊ・照射される場所である。

第３図は、第１図（ａ）のバブルカード構成の変形例で
ある。

；＜”Ｓ　３　図において、４は転送パターンのバブル
捕捉点の耐荷（つまり基叛血内成分の磁化）を大きくす
る為のパーマロイなどからなる軟磁性膜を示す。５は各
磁気膜の対向性、耐久性を向１−させる為の保護膜であ
る。保護膜５の材料は酸化物、窒化物、炭化物などから
なる無機材料、あるいは金属材料、あるいは光や熱など
で硬化する品分−ｆ材料が用いられる。磁性膜３と軟磁
性１模４は、その位置が入れ代わっても良いし、軟磁性
ｊ１ぐ４はバブル形成膜２に隣接する必要はない。

本発明の磁気バブルカードにおける磁気バブルの転送は
、外部に置かれたコイルにより発生されるノ、（板面内
方向の回転磁界により転送路Ｉ３の周縁部（バブル形成
が行われる領域と転送路１３の境界部である。未完ＩＪ
！ではバブル形成域と２０１ｙ〜８０度の傾きを持つ部
分３０である。）に発生するバブル捕捉点（つまり！、
（板面内方向の耐荷の発生点）の移動により８転送路１
３の周縁部に沿って移動させる二とにより行われる０例
えば第１図（ｂ）においてはｌニＦ方向に移動する。

従来の磁気バブル素子では、転送パターンは、面内磁化
の軟磁性層なのでその周縁部には、強いバブル捕捉点（
つまり面内方向の大きな耐荷の発生１．′Ｊ、）を生ず
る。

一方、本発明の磁気バブルカードの転送路の周縁部にお
いて、基板面内方向の（磁化の発生点を生ずるのは、次
の理由による。

＋＋）び、第１１Ｋ（ａ）において、磁性膜２．３は、
容易磁化方向が基板面に屯直になる様に組成を選ぶので
本来、基板面内方向には容易に磁化されない。

しかし１図において３０に示される転送路の周縁部に堆
積したＩＩ！Ｉ！は磁＋１材オ゛１元７打のノ、（板に
入射する方向が、他部の磁性！模は、はぼ垂直であるの
に対して斜入射になる。

この結果、３０の位置の膜は、周縁部が磁気バブルの形
成領域（基板面）に対して傾斜する角度に依存して、Ｖ
面に昨直な方向も、水モな方向もそれぞれ磁化されやす
い成分を持つ様になる。

第４図に基板をターゲツト面にＷ行に（つまり磁性材料
元素の基板に入射する方向がほぼ重置である領域）セー
７トしてｒ　ＩＩＡ　Ｌだときのサンプルの磁束密度（
Ｂ）−磁界（Ｈ）カーブを示す。サンプルの構成は、１
　ｍ／ｍ厚のアクリル４１板に５ｉ３Ｎａ膜を８０ＯＡ
の厚さで設け、次にＧｃＬｔＦｅＢ３膜を２００ＯＡの
厚さで（バブル形成膜に担当）設け、次にＴｂ２２Ｆｅ
ｒｏｃａＢ膜を３５００Ａ　（７）厚さテ（バイアス磁
界を与える膜に相当）ｉｊりけ、最後に５ｉ３Ｎ４１１
２を１００ＯＡの厚さで設けたものである。

第４図に於て横軸は印加磁界（ＫＧ）を示す。

縦軸は、磁化の大きさ（任、低単位）を示す。

実線で示すループは、サンプルのｎりに垂直方向に磁界
を印加した場合で、１．８ＫＧ程で磁化が飽和している
膜はＧｄＦｅの／ヘプル形成＋ｌＵであり、４．７ＫＧ
程で磁化が飽和している膜は、↑ｂＦｅｃａのバイアス
磁界を与える膜である。破線で示すループは、サンプル
の１漠に平行方向に磁界を印加した場合で、約６　Ｋ　
Ｇ程の印加磁界では、はとんど磁化されないことが分か
った。即ち、垂直磁化膜になっている。

第５図に、基板をターゲツト面に対して６０１．Ｉｌ［
傾けてセットシて、成膜したときのサンプルのＢ−Ｈカ
ーブを示す。サンプルの構成、厚さ、組成などは第４図
のサンプルと同じであった。

破線で示すループは、サンプルの膜にｆ行方同番−磁化
を印加した場合で、５０〜２００Ｇの磁界で磁化が飽和
している。即ち、面内方向が磁化しやすい膜になってい
る。実線で示すループは、サンプルの膜に垂直方向に磁
界を印加した場合で。

約２ＫＧ程で磁化が飽和している。又、−点鎖線で示す
ループは、サンプルの膜に平行方向から、垂直方向へ３
０度磁界を傾けて印加した場合で、破線で示す平行方向
に印加した場合とほぼ同じであった。

第４図、第５図の結果から転送パターンの周縁部を基板
面に対し６０度傾けたものを用いれば、数Ｉ−〜数百Ｇ
の面内磁界により良好なバブル転送が行なわれると予想
出来る。

次に同様に基板をターゲツト面に対して傾ける角度を変
化させた以外は、構成、Ｐ７さ、！Ｉ成などは前記の６
のと同一のサンプルを作成して、同様にＢ−Ｈカーブ測
定を行なった。結果を表−１に示す。

表−１において設定角度０度のサンプル１の欄は、第４
図のサンプルの測定結果を、設定角度６０度のサンプル
７の欄は、第５図のサンプルのＪ１１定本−果を、それ
ぞれ示している。

これらの結果から、設定角度を大さく（２０度以上）し
ていくと、小さな印加磁界で磁化する面内成分が増大し
、バブル転送がｈ（能になる（これはＧｄＦｅ１＋９の
バブル形成膜に面内磁化成分が増大する為である）、設
定角度が４０度を超えるとわずか２００Ｇ程の面内方向
の印加磁界で、磁化が飽和する。これはＴｂＦｅＣｏ膜
のバイアス磁界を与える膜にも面内磁化成分が増加し、
ＧｄＦｅ　−丁ｂＦｅＣａ両膜の面内方向の磁化成分が
強く結合して、小さな印加磁界でＴｂＦｅＣｏ膜２の磁
化も面内方向で飽和する為である。

また表−１に於て１設定角度が８０度と８５度では、０
度のときの堆積速度との比較で、４０／１００と２０／
１００になる。カードを製造する際の効率を考えると設
定温度は８０度より大きくしない方が良い。

また表−１のサンプルに用いたＧｄＦｅ１模の保磁力は
５０〜２００Ｇ、飽和磁化の大きさは３００ｅｍｕ／ｃ
ｃ、　ＴｂＦｅＣｏ膜の保磁力は３〜４ＫＧ、飽和磁化
の大きさは７０　ｅｍｕ／ｃｃであった。

また設定角度０度で垂直方向に磁化印加して測定したＢ
−Ｈカーブ（第４図）により、両肘の磁気的結合による
バイアス磁界は、ＧｄＦｅ膜に約５００〜７００Ｇの大
きさで（動いていることが分かる。

パズル形成ｊ模の望ましい保磁力は５０〜２００Ｇ程度
、バイアス磁界を与える膜の望ましい保磁力は、３〜ｌ
０ＫＧ程度である。

保磁力の大きい１１！２はど設定角度を大きくしないと
面内磁化成分が、増大しない傾向があるが、保磁力２０
０Ｇ程度の膜では設定角度２０１＾で、保磁力１０ＫＧ
程度の膜では４０度ぐらいから面内磁化成分が増加する
。ｌｌｆましい設定角度は４０度から７０度ぐらいであ
る。

またバイアス磁界を効果的に働かせるには、バブル形成
膜とバイアス磁界を笑える膜、それぞれの飽和磁化の値
と膜厚の苗がほぼ等しくなる様に設定すると良い。

次に、本発明における磁気バブルの形成と磁気バブルの
有無の検出Ｆ段について示す。

本発明の磁気バブルカードの為の磁気バブルの形成と磁
気バブルの検出装置のＪｌｌ同図第６図に示す。

同図において、３２は半導体レーザー等の光源、３３は
偏光ビームスプリフタ、３４は光を集束させる対物レン
ズ、４０は本発明の磁気バブルカード、３５は検光子、
３６は光センサーである。

半導体レーザー３２より出射されたビームは。

偏光ビームスプリフタ３３と対物【／ンズ３４を通過し
て、本発すＪの磁気バブル記録素子４０上の前記ＰＬ−
Ｐ３点に集光される。磁気バブルカード４０で反射され
たレーザービームは対物レンズ３４、偏光ビームスプリ
ッタ３３、検光子３５を通過して光センサ−３６に達す
る。　　“磁気バブルの形成には〕ｒ”導体レーザー３
２の出力を大きくすることで磁気バブルカー１”　４０
の集光点２１〜２３点での温度を上昇させ、磁気バブル
形成１１り１１の磁化を反転させる。必要に応じて磁化
反転を補助する磁界を印加しても良い。

磁気バブルの検出には、光磁気効果を利用する。つまり
磁気バブル検出エリアで反射されたレーザービームは磁
気バブルの磁化の向きにより偏光面の回転する方向が異
なるので検光子３５の設定角度を適正にすることにより
、磁気バブルのイＪｆｉによって光センサ−３６に入射
するレーザーど−ムの光敬が変化する現象を利用する。

これにより第２図に示した２１〜２３点の情報の内容を
知ることができる。なお、これらの装置構成は光磁気デ
ィスクの記録・再生に一般的に用いられているものであ
る。

［詳細な実施例］ 次に、本発明の磁気バブル記憶７ぐ子の一材成例を示す
。

１　ｔｘ／ｍ厚のポリカーボネート平板上に、エボ午ジ
アクリレート系の光硬化性の樹脂を用いて、スタンパよ
り転送パターンを形成した。転送パターンは、第１１Ｎ
（ｂ）に示す様な直径的５ｇＬのしゆず状コンティニュ
アスディスクパターンで、パターンの厚さは約０．５　
ｇ、、パターンの周縁部がノ、（板面となす角は約６０
度であった０次にスパッタ法により保護膜としてＡ　Ｉ
２０３膜を１００ＯＡの厚さに設けた。さらに磁気バブ
ル形成層としてＧｄ＋＋Ｆｅｓ。

Ｇａ４膜を１５０ＯＡの厚さに設けた。飽和磁化Ｍｓは
２００ｅｍｕ／　ｃｃ　、保磁力は５　Ｃ１ａ　、　ｔ
ｒｑ面に垂直方向に磁化を飽和させる為に加える印加磁
界は９００Ｇであった。

次にバイアス磁界を発生させる膜としたＤｙｚｏＦｅ６
ｏＣａ２ｏ膜を３０００Ａ　ｃｒ）厚さに設けた。飽和
磁化ＭＳは１０１００ｅ／　ｃｃ　、保磁力は５ＫＧで
あった。

次にポリイミド樹脂を保護膜として２５μの厚さに設け
た。

次に以１：のようにｆｌ＝成したサンプルを、２０ＫＧ
以上の印加磁界で、磁気膜の磁化を、！、Ｉｉ板面に垂
直方向に揃えた後、第６図に示したデータの入出力装置
にて／バブルを形成した０次に１２０Ｇの大きざのカー
ド基板面内方向の回転磁界を１０Ｈｚの周波数で印加し
ながらバブルの移動を偏光ｗＪ微鏡で＆察した。この結
果転写パターン周縁部に沿って約２井の直径の磁気バブ
ルが動くのが観察できた。

次にパターンの周縁部が基板面となす角を１０度から約
９０度までそれぞれ変化させた基板を用いた他は同様に
してバブルカーＩＳサンプルを作成した。それぞれのサ
ンプルに印加する駆動磁界を変化させながらパズル移動
を観察した。結果を表−２に示す、この結果より設定角
度が２０度〜８０度の基板を用いたサンプルはバブル転
送が可能であることが分かる。

またサンプル１〜３では／バブルの移動がやや不調であ
ったが、これは／＜イアス磁界を与える膜の磁化が、駆
動用の磁界では充分に反転せずに、パターン周縁部にお
いても磁気膜の磁化を一方向に向けようとするバイアス
磁界が残る為であるど考えられる。

表−２ ［発Ｉ＋の効果］ 以」−詳細に説明した様に、本発明の磁気バブル記録素
子によれば、磁気バブル転送路のパターンを形成したノ
、（板りに磁気バブルを形成するための磁性層と前記磁
気バブルを安定に保持するためのバイアス磁界を失える
磁性層とを設けた磁気バブル記録素子において、磁気バ
ブル転送路パターンはその周縁部が磁気バブルの形成領
域に対して２０１ｆ〜８０度の傾きをもつものを用いる
ことにより、効率よく磁気バブルの転送ができ、その結
果として従来の磁気バブルチップとに転送路や、各信号
線の配線パターンを設ける微細加工やバイアス及び駆動
磁界発生の為の磁石、コイルの実装が不要になり、低価
格で小さな記憶素子を提供できる様になった６

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞　　、（ｂ）はそれぞれ本発明の磁気バブ
ルカードの構成を示す図である、 第２図は転送路パターンの一例を示す上面図である。 第３図は、第１図（ａ）のバブルカード構成の変形例で
ある。 第４図は１本発明の磁気バブルカーＦのバブル形成域で
のＢ−Ｈカーブ例を示す図である。 第５図は、本発明の磁気／＜プルカードの転送路パター
ン周縁部でのＢ−Ｈカーブ例を示す図である。 第６図は磁気バブルカードのデータの入出力装置の例を
示す図である。 第７図は（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、磁気バブル記録素
子を説明するための図である。 ｌ二基板 ２：磁気バブル形成可能な膜 ３：バイアス磁界を与える磁性膜 ４：軟磁性膜 ５：保護膜 １３：転送路 ３０：傾いている領域 代理人　　弁理士　山　Ｆ　穣　子 弟１ド１ （Ｇ）（ｂ） 第２図 第３図 １１）；吊 第６図 第７図 （０）　　　　　　　　　　　（ｂ） 手、４売有１）正置（方式） １■和６３年　７月２６　Ｂ 特許庁長官　　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 特願昭６３−６５２９９号 ２、発明の名称 磁気バブル記録素子 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　　称　（１００）キャノン株式会社４、代理人 住所　東京都港区虎ノ門五丁目１３番１号虎ノ門４０森
ビル氏名　（６５３８）　　弁理士　　山　　下　　穣
　　平５、補正命令の日付　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　・ニー□昭和６３年　６月２８日 ６、補正の対象 明細書及び委任状 ７、補正の内容 （１）別紙の通り明細書の浄書を提出する。（内容に変
更なし）（２）委任状を別紙の通り補正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気バブル転送路のパターンを形成した基板上に
   磁気バブルを形成するための磁性層と前記磁気バブルを
   安定に保持するためのバイアス磁界を与える磁性層とを
   設けた磁気バブル記録素子であって、 前記磁気バブル転送路パターンは、その周縁部が磁気バ
   ブルの形成領域に対して２０度〜８０度の傾きを持って
   いることを特徴とする磁気バブル記録素子。
2. （２）磁気バブルを形成する磁性層と、バイアス磁界を
   与える磁性層が交換結合をしていることを特徴とする請
   求項第１項記載の磁気バブル記録素子。
3. （３）形状がカード状であることを特徴とする請求項第
   １項記載の磁気バブル記録素子。