JPH02177010A

JPH02177010A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH02177010A
Application number: JP63327932A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shimizu; 治清水; Satoshi Yoshida; 敏吉田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-07-10
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: US5061576A; JPH0782621B2

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〕本発明は薄膜磁気ヘッドに関し、更に詳述すれば、磁性
層上に積層される保護層が改良された薄膜磁気ヘッドに
関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕薄膜磁
気ヘッドは、フェライト或いはサファイア等の耐摩耗性
材料より成る基板上に、センダスト、アモルファス等に
より形成した複数の（下部、上部）磁性層、この磁性層
間に導電性金属から成るコイル導体層及び絶縁層等を成
膜及びエツチングを繰返して所定の形状にパターニング
し。

最後に記録媒体の走行による摩耗等から前記磁性層を保
護する目的で保護層を形成して設けられている。保護層
としてはアルミナやＳ　Ｌ　Ｏ２が用いられていた。

処で、上記のような構成において、保護層が磁性層に較
べて充分に硬いと、記録媒体の走行による摩耗が磁性層
側に早く及び、磁性層に偏摩耗が生じてスペーシング・
ロスを発生することは良く知られている。

一方、前記保護層は軟らか過ぎると全体の摩耗が早くな
り、ヘッド寿命を短かくする。従って。

保護層の硬度は磁性層と路間しか、これよりも幾分低い
硬さに設けられていることが望ましい。

例えば、磁性層のビッカース硬度がＨｖ−６００〜Ｇ５
０ｋｇ／ａＪノとき、保護層はＨｖ−４０（１〜Ｇ００
ｋｇ　／−の範囲に設定されていることが望ましい。

また、前記保護層の厚みは、記録媒体の摺動性、耐偏摩
耗の点から２０〜４０μｍ程度以上を必要とする。しか
しこの程度の厚みになると９通常、累積された内部応力
により保護層が剥離又は保護層に亀裂を生じる。このた
め内部応力を極力小さ（する必要がある。この問題を解
決する１つの前動手段は、ヘッドを構成する各材料の熱
膨張係数を合わせることである。しかしながら、一般に
従来は金属磁性材料と保護層の熱膨張係数を合わせるこ
とは難しかった。

特開昭６２−　１８２１８号公報には、偏摩耗の発生を
効果的に抑制できる保護層としてＭｇＯと３１０２の混
合物が開示されている。更に。

Ｍ　ｇ　ＯとＳ　Ｉ　Ｏ２の組成比をＳ　Ｉ　Ｏ２を濃
度にして１０〜７０％とすることにより、適度な硬さ（
Ｈｖ−４５０〜８５０）と所望の熱膨張係数が得られる
ことが記載されている。

しかし、この保護層も、上述のような保護層に基本的に
要求される特性を備えつつ、さらに耐食性、加工性まで
をも十分に満足するものではなかった。

本発明は、上記従来技術の問題点を飛躍的に改良した薄
膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、基板と、基板上に下部磁性層、絶縁層
及び上部磁性層を順次有し、該上部磁性層上に形成され
記録媒体走行面に露出する端面を備えた保護層を含む薄
膜磁気ヘッドにおいて。

前記保護層の主成分を、　２０〜９５ｍｏｌのＺ　ｒ　
Ｏ２。

ＴｌＯ２及びＳ　ｔ　Ｏ２”　２種以上と、　　５〜８
０ｍｏｌ％のＷＯ３及びＭ　ｏ　Ｏａの１種又は２種と
したことを特徴とする薄膜磁気ヘッドにより上記目的を
達成できる。

好ましくは、Ｙ　　２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯ及び希土類
酸化物の１種以上で前記Ｚ　ｒ　０２の２０ｓｏ１％以
下を置き換える。これらの元素はＺｒＯ□の安定化剤と
して作用する。

〔作用及び好適な実施態様〕

本発明の薄膜磁気ヘッドの保護層は、　２０〜９５ｍｏ
ｌ％のＺ　ｒ　２Ｏ３，Ｔ　ｉＯ２及び５１０２の２種
以上と、　　５〜８０ｓｏ１％のＷＯ３及びＭ　ｏ　Ｏ
ａのＩＦ！又は２種を主成分とする。

ＷＯ３及びＭ　ｏ　Ｏａの１種又は２種が５　ｍｏｌ％
未満の場合には、保護層が通常用いられる磁性層に比し
硬くなり（ビッカース硬度で７５０）ｃｇ　／−を越え
る）、磁性層に偏摩耗が生じ、逆に８０ｍｏｌ％を越え
る場合には、保護層の硬度が不適当に軟らかくなり（ビ
ッカース硬度で４００ｋｇ　／−未満）、早く摩耗する
。そのため、ＷＯ３及びＭ２Ｏ３の１種又は２種が４０
〜７０１１ｏ１％の範囲は好ましい。

一方、保護層はスパッタ法、電子ビーム蒸着法等の気相
積着法により形成することができるが。

ＷＯ３及びＭ　ｏ　Ｏ３の１種又は２種を５　ｍｏｌ％
以上含有するので１例えばスパッタ法を用いた場合でも
歪が少なく残留応力が小さい（約０．５０Ｐａ未満の）
保護層を形成できる。従って、保護層は、前記方法によ
り磁性層に直接安定して形成することができる。

保護層をスパッタ法により形成する場合。

ターゲットを製造ないし入手しやすいように。

Ｚ　ｒ　Ｏ２ターゲツトの場合にはその安定化剤として
Ｙ　　２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯ及び希土類酸化物の１種
以上を、ＴｉＯ□ターゲットの場合には所定の焼結助剤
の１種以上を夫々添加することができる。希土類酸化物
としては、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｎｄ。

Ｓｍ等の酸化物がある。そのため、保護層にも前記安定
化剤あるいは焼結助剤が含有されることがある。前記安
定化剤の保護層への含有は、保護層の主成分全体の２０
ＩｌｏＩ％以下（好ましくはｌＯｍｏｌ以下）の前記安
定化剤で、前記Ｚ　ｒ　Ｏ２の一部をＺ　ｒ　Ｏ２の安
定化ないし部分安定化に十分な程度の量で置き換える程
度であれば問題はない。また、前記焼結助剤の保護層へ
の含有は１例えば保護層の主成分全体の１０ｍｏｌ％以
下の前記焼結助剤で前記ＴｌＯ２の一部を置き換える程
度であれば問題はない。

なお、保護層として必要とされる特性を満たすことがで
きれば、他の成分を含有させることもできる。例えばＺ
　ｒ　Ｏ２ターゲツトを用いた場合にはターゲットの焼
結助剤を含有させることもできるが、前記安定化剤との
合量はＺ　ｒ　Ｏ２に対して２０履ｏ１％以下とするこ
とが好ましい。例えばＳ　ｔ　２Ｏ３，Ａ　１２０　ａ
　、粘土等を含有できる。

〔実施例〕

以下１図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は２本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例の構造を
示す断面図であり、製造プロセスをこの図に基づいて説
明する。

実施例１図において、フェライト基板１０上にスパッタ法により
Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金の強磁性体をｌｏ陣付着し、下部
磁性層１１を形成する。次に下部磁性層１１上の所定の
位置にＳｉＯ□等よりなる非磁性絶縁層１２及びＣｕ、
Ａｊ７等よりなるコイル導体層１３を適宜形成した後、
コイル導体層１３を含む非磁性絶縁層１２の断面を図に
示すように略台形状にイオンミリングにより加工する。

次にギャップ層１４を形成し、後に形成する上部磁性層
１５と直接接合する所定の位置（図示せず）よりギャッ
プ層１４を除去して、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金の金属磁性
材料をスパッタ法で１５１付着し、所定の位置（図示せ
ず）で下部磁性層１１に接合した上部磁性層１５を形成
する。

次に１本発明の要部である保護層１Ｂを上部磁性層１５
の上に形成する。

保護層１Ｂは二極ＲＦマグネトロンスパッタ装置により
形成した。ターゲットとしては。

ＺｒＯターゲット（Ｙ２Ｏ２を３　ｍｏｌ％含有）上に
ＴｌＯ２及びＷＯ３の小片（５＋ｕ＋Ｘ５關）の２種を
配したものを用いた。Ａ「（４％０２含ｆＴ　）ガス圧
を０．４Ｐａ、陰極電力を３５０Ｗ、　ターゲット基板
間距離を８０　ｍｍとし、基板を水冷して厚さ４０μｌ
の保護層を成形した。この保護層の主成分は、５５Ｉｌ
ｌｏ１％のＺｒ２Ｏ３，２７ｍｏｌ％のＴｆ２Ｏ３，及
び１８ｍｏｌ％のＷＯ３であった。

ト述のようにして保護層１Ｂが形成された後、従来と同
様、前記保護層１Ｇを平坦化し、接着剤層（エポキシ系
）１８を介して保護板１９と接着し記録媒体走行面２０
を平滑にして９本発明の一実施例である薄膜磁気ヘッド
を製作した。

実施例２〜１２前記実施例１の保護層形成において、ターゲットとして
前記ＺｒＯターゲット上にＴ　Ｉ　Ｏ２又はＳｉＯの小
片（５關Ｘ５ｍｍ）と、ＷＯ３及びＭ　ｏ　Ｏａの小片
（５ｍｍＸ５ｍｍ）の１種以上とを適宜量したものを用
いる以外は前記実施例１と同様にして薄膜磁気ヘッドを
製作した。夫々の保護層の主成分及びその含有率を第１
表に示す。

実施例１３〜１８前記実施例１の保護層形成において、ターゲットとして
Ｔ　ｉｏ　２ターゲツト（但し完全なＴ　ｉＯ２ではな
く一部酸素の抜けたＴ　ｉ　Ｏ，なる組成と推定される
）上にＳ　ｌ　０２の小片（５ｍｍ　ｘ５＋ｕ）と、Ｗ
Ｏ９及びＭ　ｏ　Ｏａの小片（５ｍｍ　Ｘ　５ｍｍ）の
１種以上とを適宜量したものを用いる以外は前記実施例
１と同様にして薄膜磁気ヘッドを製作した。夫々の保護
層の主成分及びその含有率を第１表に示す。

実施例１９〜２４前記実施例１の保護層形成において、ターゲットとして
ＳｉＯターゲット上にＺ　ｒ　Ｏ２及びＴ　１０２の小
片（５ｍ＋ｓＸ５ｍｍ）の２種と、ＷＯ３及びＭ　ｏ　
Ｏ３の小片（５１ＱＩＩＸ５１１１１１）の１種以上と
を適宜量したものを用いる以外は前記実施例１と同様に
して薄膜磁気ヘッドを製作した。夫々の保護層の主成分
及びその含有率を第１表に示す。

比較例１〜３前記実施例１の保護層形成において、ターゲットとして
、夫々前記Ｚｒ０３（比較例１）。

ＴｉＯ（比較例２）又はＳ　１０２　　（比較例３）の
ターゲットのみを用いる以外は前記実施例１と同様にし
て薄膜磁気ヘッドを製作した。夫々の保護層の主成分及
びその含有率を第２表に示す。

第　　１表第　　２　　表前記実施例１の保：ＪＩ！、層形成において、ターゲッ
トとしてＺ　ｒ　Ｏ２ターゲツト（安定化剤としてＹ　
　０　３ｍｏｌ％含有）上にＷＯ３の小片（５ｍｍＸ５
ｍｍ）を配したものを用いる以外は前記実施例１と同様
にして、、［（ＺｒＱ。）。、９７（Ｙ　Ｏ）　　］　
　　［ＷＯ３］ｘを成分とし２　　　３　　　０．０３
　　１−ｘた保護層を存する薄膜磁気ヘッドを製作した。

参考実施例２６前記実施例１の保護層形成において、ターゲットとして
前記Ｔ　Ｌ　Ｏ２ターゲツト上にＷＯ３の小片（５ｌ１
ｌＩＩＸ　５　ｃｍ　）を配したものを用いる以外は前
記実施例１と同様にして、（’ｒｉｂ２）１−。

（ＷＯ３）ｘを成分とした保護層を有する薄膜磁気ヘッ
ドを製作した。

参考実施例２７前記実施例１の保護層形成において、ターゲットとして
Ｓ　Ｉ　Ｏ２ターゲツト、ＬにＷＯ３の小片（５ｍ層×
５關）を配したものを用いる以外は前記実施例１と同様
にして、（Ｓ　Ｉ　Ｏ２）　Ｌ□（ＷＯ３）ｘを成分と
した保護層を有する薄膜磁気ヘッドを製作した。

［評価］（へ）前記実施例１〜２４及び比較例１〜３の夫々の保
護層の硬度をマイクロビッカース硬度測定法（２５ｇ−
荷重）により測定した（以下同様）。これらの結果（Ｈ
ｖ）を第１〜２表に示す。

参考実施例２５に関しては、［ｃ　ｚ　ｒ　０２　＞　
０．９７（Ｙ　Ｏ）　　］　　　［ＷＯ３］ｘを成分と
し２　　　３　　　０、（１３ｆ−ｘた保護層の硬度を同様に測定した結果を第２図に実線で
示す。また、ＺｒＯ２−ＷＯ３−ＭｏＯ２を主成分とし
た保護層の硬度も同様に測定した。

この結果を第３図に示す。

参考実施例２６に関しては、（ＴｉＯ２）１□（ＷＯ３
）ｘを成分とした保護層の硬度を同様に測定した結果を
第５図に実線で示す。また。

Ｔ　ｉ　Ｏ−ＷＯ３−Ｍｏ０３を主成分とした保護層の
硬度も同様に測定した。この結果を第６図に示す。

参考実施例２７に関しては、　　（Ｓ　ｉ　０２　）　
１．Ｘ（ＷＯ３）、を成分とした保護層の硬度を同様に
測定した結果を第８図に実線で示す。また。

ＳｉＯ３Ｓ１０３−ＷＯ３−を主成分とした保護層の硬
度も同様に測定した。この結果を第９図に示す。

以上により２本発明で特定する範囲内の保護層の硬度が
、磁性層として一般的に用いられているものに対して良
好であることがわかる。

に）前記実施例１〜２４及び比較例１〜３の夫々の保護
層と同一成分であって厚さ５−のものを、厚さ０，３關
のサファイア基板に前記実施例及び比較例の夫々の成膜
条件と同様にして形成し、サファイア基板の反りを測定
し、これを夫々の保護層の残留応力（σ）に換算した（
以下同様）。これらの結果を第１〜２表に示す。

また、前記参考実施例２５〜２７の夫々の保護層と同一
成分であって厚さ５μＩのものを、厚さ０．３ｍｍのサ
ファイア基板に前記参考実施例の夫々の成膜条件と同様
にして形成し、サファイア基板の反りを測定し、これを
夫々の保護層の残留応力に換算した。これらの結果を夫
々第２，５及び８図に破線で示す。さらに、ＺｒＯ２−
ＷＯ３−Ｍ。

２Ｏ３，ＴｉＯ２−ＷＯ３−Ｍｏ０３及びＳ　１０２Ｗ
　Ｏ−Ｍ　ｏ　Ｏａの夫々を主成分とした層を。

厚さ０．３鰭のサファイア基板に形成し、同様の方法で
残留応力を求めた。これらの結果を夫々第４．７及び１
０図に示す。

以上により１本発明で特定する範囲内の保護層を形成し
た基板の残留応力は、極めて小さいことがわかる。

（ハ）前記実施例の製造プロセスと同様に製作された本
発明の実施例の薄膜磁気ヘッドのいくつかを、フロッピ
ー・ディスク装置に装着し、記録媒体（Ｆｕｊ　ｌｘ　
ＶＦ−１１Ｒ）と１０００時間接触走行させて、偏摩耗
を観察した。偏摩耗はオプティカルフラットにより干渉
縞を観察し、磁性層と保護層との段差を調べることによ
り行った。その結果２本発明で特定する範囲内の保護層
で２段差は認められず偏摩耗は生じていなかった。

に）本発明の薄膜磁気ヘッドの保護層を、４０℃。

湿度９０％で１週間放置して耐食性を試験したが。

全く変化しなかった。

〔発明の効果〕

本発明の薄膜磁気ヘッドの保護層は、そのビッカース硬
度Ｈｖが約４００〜約７５０ｋｇ／−の範囲内にあるた
め、軟らかすぎることがなく、また磁性層として通常用
いられているＣｏ系アモルファス、センダスト等（ＨＶ
は６５０ｋｇ／−程度）との摩耗性のマツチングが良好
であり、磁性層に偏摩耗が生じない。

前記保護層をスパッタ法等により磁性層に直接形成して
も歪が小さく、残留応力がほとんど生じないので、保護
層の剥離や亀裂は生じない。

前記保：Ｊ層は、高温高湿の条件下においても変質せず
、耐食性が良好である。

前記保護層を磁性層に形成した後に機械的に加工しても
、保護層のａｊ離や亀裂が生じない。また、フロン系ガ
スによる反応性エツチングも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいて構成される薄膜磁気ヘッドの
断面図、第２，５及び８図はＷＯ３のモル％とビッカー
ス硬度Ｈｖ、及び内部応力との関係を示した図、第３図
及び第４図はＺ　ｒ　０２−ＷＯ３−ＭｏＯ３を主成分
とした保護層の夫々ビッカース硬度及び残留応力を示す
図、第６図及び第７図はＴ　ｉ　０２−ＷＯ３−ＭｏＯ
３を主成分とした保護層の夫々ビッカース硬度及び残留
応力を示す図、第９図及び第１Ｏ図はＳＳ１０３−Ｗ０
３　ｏ　Ｏｓを主成分とした保護層の夫々ビッカース硬
度及び残留応力を示す図である。１０・・・フェライト基板。１１・・・下部磁性層。１３・・・コイル導体層。１５・・・上部磁性層。１７・・・フロントギャツ１８・・・接着剤層。２０・・・記録媒体走行面１２・・・非磁性絶縁層。１４・・・ギャップ層。１６・・・保護層。プ部。１９・・・保護板。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板と、基板上に下部磁性層、絶縁層及び上部磁
性層を順次有し、該上部磁性層上に形成され記録媒体走
行面に露出する端面を備えた保護層を含む薄膜磁気ヘッ
ドにおいて、前記保護層の主成分を、２０〜９５ｍｏｌ
％のＺｒＯ＿２，ＴｉＯ＿２及びＳｉＯ＿２の２種以上
と、５〜８０ｍｏｌのＷＯ＿３及びＭｏＯ＿３の１種又
は２種としたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
（２）Ｙ＿２Ｏ＿３，ＭｇＯ，ＣａＯ及び希土類酸化物
の１種以上で前記ＺｒＯ＿２の２０ｍｏｌ％以下を置き
換えることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド
。