JPH0242611A - 熱磁気記録ヘッド - 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】 本発明は熱磁気記録ヘッドに関するものである。

磁気媒体、特にテープの上に情報の要素を高密度で高速
記録するには、高速の応答を有するコンパクトな磁気記
録ヘッドが必要である。

本出願人が１９８５年１０月４日に出願したフランス特
許第８５１４７６６号は、これらの条件に合った熱磁気
形のヘッドを既に開示している。

このヘッドはゆるやかなキュリー温度、すなわち例えば
１００℃程度の周囲温度より少し高い温度を持つ磁気基
板を有する。またこのヘッドには少し離れた２個の電極
がある。これらの２個の電極に電位差が加えられると、
２個の電極の間に置かれる磁気材料の部分に電流が流れ
る。電流はこの部分をキュリー点以上に加熱する。こう
して加熱された材料はそのとき非磁気性となり、ギャッ
プを形成し、つまり情報の要素を磁気媒体の上に記録す
ることができる。

熱磁気形のヘッドに関する本発明は、記録できる情報の
密度および記録速度を大幅に改否させる。

本発明による磁気ヘッドでは、ギャップ両側の磁極片は
このギャップの熱電流を伝える電気導線を構成する。磁
極片のキュリー温度はギャップの材料のキュリー温度よ
りも高いことが望ましい。

また、ギャップの材料の抵抗率が磁極片を形成する材料
の抵抗率よりも大きいことが望ましい。

ギャップは磁極片の材料とは違った材料で作られている
ので、その厚さは制限される。これによって磁気媒体の
上に記録される区域の範囲が制限され、したがってこの
媒体上の情報の高密度が助長される。さらに、磁極片自
体が導電性であるときは、ヘッドの製作が極めて簡単に
なる。また、もし磁極片のキュリー点が高いならば、（
ギャップ材料のキュリー温度と同じ位の）動作温度で、
これらの磁極片の磁化の高振幅が得られ、したがって磁
気媒体上の情報の要素の書込みは一段と効率が良くなる
。

磁極片を形成する材料は、例えばパーマロイとして知ら
れる鉄およびニッケル合金であったり、センダストとし
て知られるシリコンおよびアルミニウム合金であったり
、コバルトおよびジルコニウム合金である。これらの磁
極片は１０〜１００μΩ国の範囲の抵抗率を有する純鉄
製でもよい。

これらの材料のキュリー点は約２００℃〜４００℃の範
囲である。

ギャップ層は例えばマンガン、亜鉛およびリチウムのフ
ェライトのような酸化鉄で作られることが望ましい。こ
の種の酸化物の磁気飽和は２０℃で２０００〜５０００
ガウスの範囲であり、またキュリー点は６０℃〜１５０
℃の範囲である。ギャップを形成する材料の抵抗率は２
価鉄と３１１１１ｉ鉄との割合を調整することによって
調節することができる。こうして、０．１〜１０Ωｃｍ
の範囲の抵抗率を達成することができる。

ヘッドは、例えば、基板上にまず第１磁極片の薄層を付
着させ、次に第１磁極片層の厚さよりも薄い層のギャッ
プ材料を付着させ、さらにギャップ層の上に第２磁極片
の材料を付着させて作る本出願人のために出力されたフ
ランス特許第８６１４９７４号に開示された方法の薄層
で作られることが望ましい。最後に、こうして３つの層
でおおわれた表面はそのギャップを裸にするように研磨
される。この方法により極めて小さい幅のギャップが得
られ、つまり媒体に記録される情報の密度は最適となる
。

本発明の上記以外の特徴および利点は、その若干の実施
例の付図に関する下記説明により明らかになると思う。

第１図の例では、基板１０は非磁気材料、例えば厚さ３
００μのシリコンで作られている。

この基板１０の上に、磁気ヘッドの主素子、すなわち２
個の磁極片１１および１２ならびにギャップ１３が薄層
の形に付着されている。

ギャップ１３の厚さは層１１の厚さよりも薄い。

このギャップ１３は、基板１０と第２磁極片を形成する
層１２との間に入れられる層１４の肩を形成する。この
副層１４は、第３図に関して下記に詳しく説明する通り
作られる。

層１１は電気導線１１ａに接続されている。同様に、層
１２はもう１９の電気導線１２ａに接続されている。

それぞれ磁極片１１および１２に面する２個のアーム１
６ならびに１７を持つ磁石１５によって、基板すなわち
「ウェーハ」１０に向かい合った磁気回路が閉じられる
。読出しまたは書込みコイル１８．１９はこれらの各ア
ームに巻かれている。

磁極片１１および１２は、約１５０℃より高いキュリー
点を持ちかつ同時に導電特性を有する磁気材料で作られ
ている。その抵抗率は１０〜１００μΩｃｍの範囲内で
あることが望ましい。

層１１および１２を作るために、鉄約２０％とニッケル
約８０９６とから成るパーマロイまたは鉄約８０％とシ
リコン約１０％とアルミニウム約１０％とから成るセン
ダストを使用することができる。

コバルト約９５％とジルコニウム約５０％とから成る合
金を使用することもできる。また、純鉄を使用すること
もできる。

層１４は周囲温度で磁気材料である。しかしそのキュリ
ー点は層１１および１２の材料のキュリー点より低い。

この層１４（つまりギャップ１３）の材料のキュリー温
度は６０℃〜１５０℃の範囲である。さらに、この層１
４の抵抗率は層１１および１２の抵抗率より大きい。与
えられた例では、この抵抗率の範囲は０．１〜１０Ωａ
ｍである。それは、陽イオン成分としてマンガン約４０
％、亜鉛的５０％およびリチウム約１０％を有するマン
ガン、亜鉛およびリチウムのフェライトのような酸化鉄
から成る。この種の酸化物の磁気飽和はｄ２０℃で２０
００〜５０００ガウス程度である。

どんな場合でも、ギャップ層１３の抵抗率は２価鉄（Ｆ
　ｅ”＋またはＭｎ”＋あるいはＺｎ＋＋）および３価
鉄（Ｆｅ　　　）の割合を選択することによって調節す
ることができる。

情報の要素は、ギャップ１３がキュリー温度を越えてそ
の磁気特性を失うようにギャップ１３を加熱するように
、電流が層１１．１３および１２を経て導線１１ａ、１
２ａによって注入されるとき磁気ヘッドにより記録され
る。

この種の磁気ヘッドでは、コイル１８および１９をアド
レスする装置を具備する必要はない。

さらに詳しく述べれば、情報の要素を記録するために、
コイルは永久に供給されかつ書込みはアドレス電流が導
線１１ａ、１２ａによって伝送されるときにのみ行われ
る。

ギャップの加熱を効率良くするには、層１３の材料の抵
抗率と層１１および１２の材料の抵抗率との比が１０，
０００より大きいことが望ましい。

その上、層１３の材料の抵抗率が破壊を回避するために
１０Ωｃｍを越えてはならないことが望ましい。実際に
、層１３の抵抗率が過度に低い場合は、磁極１１および
１２は過度に加熱されることになる。この層１３の抵抗
率が過度に高い場合は、この層の加熱を作るに要する電
位差は、磁極１１と１２との間のこのギャップを通して
電弧、すなわち火花を作る。

第２図に示される変形が第１図の形と違う点は、基板１
０の上に熱および電気絶縁特性を持つ層２０があり、ま
たこの層２０と層１１との間に金属層２１がある点であ
る。ギャップ層１３．１４と層１２との間には別の金属
層２２も置かれている。層２１および２２を形成する金
属は例えば銅である。

層２１および２２はギャップ１３を加熱するためにそれ
に伝送される電流の導電率を改善する。

１９の変形では、層１１および１２は導電性ではなく、
電流は金属層２１ならびに２２を経てのみギャップ１３
を加熱するようにギャップ１３に伝送される。

ギャップおよび磁極１１．１２の冷却は、熱および電気
絶縁層２０が厚いので、すべて時間がかかる。すなわち
、磁気ヘッドの応答の速度、特に各信号が記録される時
間は、層１０の厚さを調節することによって調節可能で
ある。

印加電界２Ｘ１０７Ｖ／ｍ　（ボルト／メートル）、層
１３を形成するフェライトの抵抗率１０−２Ωｃｍ、こ
のフェライトの密度５０００ｋｇ／　ｒｄ、この同じフ
ェライトの発熱容器１．５キロジユ一ル／ｋｇ℃である
場合、この層１３のキュリー点は周囲温度２０℃から約
２０ナノ秒の時間内に達成される。センダスト製の磁極
片１１および１２の場合は、ヘッドは約１００ナノ秒で
冷却される。

長さ５μ、幅０．４μ、深さ０．５μのギャップを持つ
点を記録するのに必要なエネルギーは約５０ピコジユー
ルである。こうして、１ギガビット／秒の周波数で情報
の要素を記録するように設計された１組の磁界ヘッドは
、そのアドレス用に１ワット弱の値の電力を必要とする
に過ぎない。

第１図に示されるヘッドを作る手順が、第３ａ図〜第３
ｄ図を参照して以下に説明される。

絶縁ウェーハ１０の上には、磁気および電気導通の両特
性を持つ層１１（第３ａ図）かまず付着される。

次に、ホトエツチングによってこうして作られた部分１
１の上には、低いキュリー点を有する磁気特性を持つギ
ャップ材料の層１４が付着される。

この付着は、層１１によっておおわれないウェーハ１０
の部分にも、層１１自体の上にも作られて、層１１の少
なくとも１９の縁２５を含む。ウェーハ１０に直接付着
された部分と結合する層１４の部分、および層１１に併
行された部分はギャップ１４（第３ｂ図）を形成する。

層１４の厚さは層１１の厚さよりも薄い。

次に（第３Ｃ図）、層１０と同じ材料の層２６が付着さ
れる。この層２６は第２磁極片１２を形成するように設
計されており、ギャップ層１３で終る層１４の部分をお
おい、このギャップ１３は層１４の一部２７と共に層１
１の上に重ねられるｉギャップ１３は既に瓜ねられた層
の研磨によって裸にされる（第３ｄ図）。この研磨によ
り、層１１をおおうとともに層１１の上でもある層２６
の部分をおおう層１４の部分が除去される。

この極めて簡単な方法は最小幅のギャップ１３を得るの
に用いられるが、前記幅は薄層１４の厚さである。

我々が第１図〜第３図に関していま開示した磁気ヘッド
は、磁気媒体にデータを高速記録できるように数個のか
かるヘッドを含む装置に使用することができる。この種
の装置は第４図に示されている。

この例では、ウェーハ１０はダイオード３０を形成する
シリコンのような半導体で作られている。

これらのダイオードには、まず電流引込み導線３１が接
続され、次に上述の磁気および導電特性を持つ磁極片１
１が接続される。

磁極片１１は電流引込み導線３１に垂直である。

ダイオード３０の数は磁気ヘッドの数に等しい。

他方では、導線３１の数がそれより少ないのは、各導線
３１が数個のダイオードに接続されているからである。

こうして、導線３１ａはダイオード３０　．３０　　お
よび３０３．に接続されている。

ｌａ　　　　　２ａ 図面をより明白にするために３つの部分で示された導線
３０　は、ダイオード３０１ｂ１３０□５およｂ び３０３ｂに接続されている。

磁極片１２．１２２．１２３、・・・・・・は数個の、
本例では４個の磁気ヘッドに共通である。こうして、磁
極片１２　は磁極片１１０８．１１．５、１１　ならび
に１１□６と組み合わされる。

Ｃ このようにして、マトリックス形のアドレス動作はすべ
てのヘッドについて行われる。−例として、２０００個
のヘッドを持つ装置は２０個の入力導線３１および１０
０個の出力磁極片１２と組み合わされる。

コラして、１００個の磁気ヘッドで情報の要素を同時に
記録することができる。例えば、導線３１ａに正電位が
加えられ、すべての層１２に負電位が加えられるとき、
ギャップ１３８３．１３２ａ。

１３３、などに電流が流れ、したがってこれらのギャッ
プは加熱されてキュリー点を越えるようになる。

ギャップの加熱は熱の拡散により、例えば基板（ウェー
ハ１０）を通して隣接ギャップを加熱させることを認め
るべきである。もちろん、異なる材料のパラメータ、特
にウェーハ１０の熱絶縁特性は、この隣接するギャップ
の温度がキュリー点以下に保たれるようなものである。

しかし、もしこのすぐ隣りのギャップが前に加熱されて
いたならば、熱拡散によるわずかな加熱がこのギャップ
をキュリー点以上に加熱させる考えられる可能性が残さ
れていたであろう。これが、２個の近隣磁気ヘッドが連
続アドレスされない理由である。例えば、各磁極片１２
が５個の磁気ヘッドと組み合わされるとき、電流は１，
３．５，２．４のヘッド類にヘッドを流れる。

１９の変形では、ダイオード３０は用済みとなり、ギャ
ップ１３がこれらのダイオードの役割を演じる。この趣
旨で、ギャップの材料は負の温度係数（ＮＴＣ）を持つ
導線である。こうして、ギャップ１３の温度が充分高い
とき、ギャップは周囲温度で一段と導電性になることが
認められる。

すなわち、電流はそのとき非アドレスのヘッドではなく
アドレスされるべきヘッドを優先的に流れる。ギャップ
がこのＮＴＣ導電特性を有するために、それは例えば上
述の通りマンガン、亜鉛およびリチウムのフェライトで
作られる。

もう１９の実施例（第５図）では、磁気ヘッドＭ１、Ｍ
２、Ｍ３などは、磁気媒体に記録される２個の隣接トラ
ック間のピッチを最小にすることができるように組み立
てられている。この趣旨で、ギャップ１３１．１３２．
１３３．１３４などは２つの平行線４０および４１に沿
って５点形に置かれている。さらに詳しく述べれば、磁
極片１１．１１２．１１３などは磁気媒体に記録すべき
トラックの幅を有し、それらは２組の平行ストリップ群
に組み立てられ、１組は行４０の左に、他の組は行４１
の右に組み立てられる。これらの行４０と４１との間に
、共通磁極片１２が具備されている。同じ組のストリッ
プ１１に最も近い平行縁、例えばストリップ１１　およ
び１１４の縁４３ならびに４４は各ストリップの幅に等
しい距離だけ分離される。縁４３と４４との間の間隔は
第２組のストリップ１１３によって占められるが、部分
１２の他の側に占められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気ヘッドの断面図、第２図は第
１図の変形ヘッドの部分断面図、第３ａ図〜第３ｄ図は
第１図によるヘッドを作る方法を示す工程断面図、第４
図は本発明による磁気ヘッドの組立図、第５図は第４図
に示す磁気ヘッドの変形例を示す図である。 １０・・・ウェーハ（基板）、１１．１２・・・磁極片
、１３・・・ギャップ、１４・・・層、ｌｌａ、１２ａ
・・・導線、１５・・・磁石、１６．１７・・・アーム
。 ｔＧｊ ＦＩＧ、２ 手 続 補 正 書 （方式） 】 事件の表示 平成 年特許願第 てデ 発明の名称 熱磁気記録ヘッド 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周囲温度で磁気特性を有するギャップと、ギャップ
   の磁気特性を失わせるようにギャップの材料をキュリー
   温度以上にさせる加熱装置とを含む熱磁気記録ヘッドに
   おいて、ギャップの両側の磁極片がギャップの加熱電流
   を伝送する電気導体を形成することを特徴とする熱磁気
   記録ヘッド。 ２、磁極片の材料のキュリー温度はギャップ材料のキュ
   リー温度より高いことを特徴とする請求項１記載の熱磁
   気記録ヘッド。 ３、ギャップの材料の抵抗率は磁極片の材料の抵抗率よ
   り大きいことを特徴とする請求項１または２記載の熱磁
   気記録ヘッド。 ４、ギャップの材料の抵抗率と磁極片の材料の抵抗率と
   の比が１０，０００より大であることを特徴とする請求
   項３記載の熱磁気記録ヘッド。 ５、磁極片の抵抗率が１０〜１００μΩｃｍの範囲内で
   あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
   の熱磁気記録ヘッド。 ６、ギャップの材料の抵抗率が多くて１０Ωｃｍである
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱
   磁気記録ヘッド。 ７、ギャップの材料の抵抗率が０．１Ωｃｍより大きい
   ことを特徴とする請求項６記載の熱磁気記録ヘッド。 ８、磁極片を形成する材料が下記の属、すなわち鉄・ニ
   ッケル合金、鉄・シリコン・アルミニウム合金、コバル
   ト、ジルコニウム合金、および純鉄から選択されること
   を特徴とする請求項１記載の熱磁気記録ヘッド。 ９、ギャップを形成する材料が酸化鉄である、ことを特
   徴とする請求項１記載の熱磁気記録ヘッド。 １０、ギャップを形成する材料がマンガン、亜鉛および
   リチウムのフェライトであることを特徴とする請求項９
   記載の熱磁気記録ヘッド。 １１、このギャップの材料のキュリー温度は６０°〜１
   ５０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１
   ０のいずれかに記載の熱磁気記録ヘッド。 １２、磁極片およびギャップが基板上に薄層の形で付着
   されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに
   記載の熱磁気記録ヘッド。 １３、各磁極片が導電性金属層と組み合わされることを
   特徴とする請求項１２記載の熱磁気記録ヘッド。 １４、金属層が磁極片と基板との間に入れられることを
   特徴とする請求項１３記載の熱磁気記録ヘッド。 １５、電気絶縁および熱絶縁層が基板と磁極片およびギ
   ャップの層との間に入れられることを特徴とする請求項
   １２ないし１４のいずれかに記載の熱磁気記録ヘッド。 １６、ギャップ層は隣接する磁極片層よりも薄い層の肩
   を形成し、その上に第２磁極片が付着されていることを
   特徴とする請求項１２ないし１５のいずれかに記載の熱
   磁気記録ヘッド。 １７、ギャップを形成する材料は負抵抗の特性（ＮＴＣ
   ）を示すように温度が増加するときに抵抗率が低くなる
   ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の
   熱磁気記録ヘッド。 １８、ギャップ材料が酸化鉄、特にマンガン、亜鉛およ
   びリチウムのフェライトであることを特徴とする請求項
   １７記載の熱磁気記録ヘッド。 １９、磁極片のキュリー温度は２００℃〜 ４００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１記載
   の熱磁気記録ヘッド。 ２０、ギャップによって分離される薄層の形をした２個
   の磁極片を持つ磁気ヘッドにおいて、ギャップは層の肩
   を形成し、その上に磁極片の１つが付着され、このギャ
   ップ層の厚さは他の磁極片層の厚さよりも薄く、またギ
   ャップを形成する材料は周囲温度で磁気である材料であ
   り、ギャップの温度をキュリー点以上にする加熱装置が
   具備されていることを特徴とする熱磁気記録ヘッド。 ２１、ギャップが１行に配列され、かつ数個の素子群の
   形のヘッドを順次加熱する装置が具備され、その順序は
   ２個の隣接するヘッドが連続して加熱されないような順
   序であることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか
   に記載の数個の熱磁気記録ヘッドを含む装置。 ２２、数個の熱磁気記録ヘッドが１つの共通磁極片を有
   し、その両側にいろいろなヘッドの第２磁極片が５点形
   に配置されることを特徴とする請求項１ないし２０のい
   ずれかに記載の数個の熱磁気記録ヘッドを含む装置。 ２３、ヘッドの第２磁極片は同じ幅の平行ストリップの
   形をして、共通磁極片の１つの同じ側に置かれるストリ
   ップは各ストリップの幅に等しい間隔だけ分離されてい
   ることを特徴とする請求項２２記載の装置。