JPH03241509A - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 - 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】 〔薦栗上の利用分野〕 本発明は、ビデオテープＶ、−ダ（以下、７７″″ｔ４
族磁気ヘツドに関わり、臀に、配鰍再生脣性の同上に好
適な薄膜ｍ気ヘッド及びそのＨ４造方法に圓する。

〔従来の技傭〕

従来０４ｎｔｔｂ磁気ヘッドの製造方法として１例え（
昭和６０年５月１１日）Ｐ４１〜ｐ４９の凧ム氏らによ
る「ハードディスクｊｊｔｉｆＵｌｌ膜−気へ１ド」と
１聰する編又で報告されているものかある。これら従来
の薄績−気へ１ドにおいては、上下の磁気コア＆Ｃ同じ
―性有料パーマａイを用いていた。

このような−気ヘッドにおいては、磁気コアの特注を出
すために、クエ／′−−工楊の′Ｒ軒段で所望の一気異
万性を付与するため、出来伝播方向に対し血円審直方向
に一出界を印加し、出湯中島処塩を胤していた。

〔発明がＭ１決しようとする＃＆龜〕 ＶＴＲの−ｍ負化のため、一般に配転媒体の保磁力を増
大させる精同にある。これに対応し磁気ヘッドも磁気コ
アの＊、ｔｇｍｌＬＭ良を向上する必豐ができている。

前記従来例では磁性材料としてパーマロイ（飽和磁束密
度１．２　Ｔ　）を用いているが、ＶＴＲのように飯触
債勧タイプの磁気ヘッドにおいては、パーマロイは耐Ｊ
＃耗性が他の材料に比べ劣るため通量な有料とはいえな
い。

このため、ＶＴＲ用薄展磁気ヘッドとしては、一般ＫＣ
６Ａアモルファス有料か使用されている。

しかしはからｓ　”０　　禾アモルファス材料は耐熱性
においてはパーマロイに劣り、かつ飽和磁束密度の同上
とともに耐熱性か低下するという問題点がある。従って
ｓ　ＣＯ糸アモルファス材料を用いた博ｌ１ｋ−気ヘッ
ドでは、飽和磁束＠友１．ＯＴ以上で耐＃＆温腋が４８
Ω℃以下の有料については、プａセス中熱履歴に耐えら
れず結晶化するものかあり、。

使用されていなかった。

一方、上紀従来孜侑によると、ウェハー１Ｑセスの歳終
嵐で熱処理を鵬して磁気コアの特性な艮好にするため、
熱逃埋条件を遇ぶ必要がある。

制約となる条件として。

４１）　　１１ｉ１ｉ気コアの特性を良好にする温度を
遇ぶこと。

ｔ２）非ａ性展と磁気コア、コイルの相互拡ｉ＆を最少
瓢してヘッド特性を劣化させないこと。または１層１ｉ
ｌａ＠離や各層の割れ等変形かおこらないこと。

０２つかある。（１Ｊの条件では一般に熱感＠温度を高
温にした方が良好であり、釦では低温にした万が良好で
あるという傾向がある。このため、熱逃堀温友はＪＩＥ
馬５ΩΩ℃もしくはそれ以下に選ぶのが一般的である。

従ってコア磁性材料としては、熱逃＠温度に５００℃よ
り高いＴ！度がｔＬ累される材料は不過当であった。

本発明の９的は、耐熱性が高く艮好な軟磁気特性な有し
、飽和磁束密度の高い薄ＪＲをコア材料にｆｊ＆用する
ため、広く材料を選びコア砿気脣性を良好にし、記録再
生骨性を良好にした薄膜磁気ヘッド及びその秦遺方法な
提供することにある。

〔ａ題を解決するための手段〕

上記呂的を：Ａ成するために本発明では、以下の基準に
基づいて上部もしくは下部コアのいずれかに高飽和６束
密度材料を選定した。さらに、高飽和磁束＠皮材群な配
したコアを出肯にして走行方行を固定とすることにより
、記録再生効率を向上させることができる。

（１）　　下部コアＩＨｃ、高温度で熱感＠を循丁こと
で良好なＩＩｋｍ　ｆｉｅ性が得られ、その恢の熱ａ歴
によってもその軟硫気臀性が損なわれない材料として、
窒化ＣａＮｂＺｒ他のＣｏ系アモルファスの麓化物また
はセンダス）　、　Ｆｇ−５ｉ系の藩Ｍを選択する。

は）　上部コア備に、プａセス中熱履歴を受けて長時間
になると結晶化による特性劣化かおこるが低温でもしく
はｍ時閏受ばても劣化かおこさない材料として、　Ｃａ
Ｚｒ　（Ｍｕ　、　Ｎｂ　、　Ｔａ　、　ｉｉｊ’、Ｙ
）。

等のＣｏ　　系非晶質合金な選択する。

また、製造方法として、上ｓｍ’：ａ、コア形成中に下
部磁気コアの特性が劣化しないよう、上、下コアの材料
を遇ぶと共に、その熱逃埋温度についても上部磁気コア
の熱処理温度が下部―気コアの熱処理はＦ！Ｌを超えた
いように設定する＠〔作用〕 磁気コアの＃面積Ｓ＃コイルターンｔＸＮ　、　：ｙ　
イル’ｉｌ＆＆、コア透１ｉＢ″４μ、ギャップ断面積
Ｓｌ。

―略ｉ９．ｊ、ギャフプ閣隔５ｊ　　とすると、ギャッ
プｉｉｌに発生する、記録磁界Ｈｐ　　は、下記の式で
表わされる。

磁気コアにおいてはμすなわち２２！−率が大であれば
よい。μは ただし、−気コアの飽和磁化Ｍ。

コイルが発生する磁界Ｈ。

コアが飽和する磁界Ｈ０ であられされるから、Ｍｓ　　ｔ’大きくすると、記録
−界Ｂ、が大きくなり記録効率が向上する。

ところが磁気コア中で断面積が小さく一束が飽和すると
、磁束はギャップ先端まで到達せず％磁気コア間で磁束
漏えいが起る。

特に磁気ｉＢ気ヘッドでは、磁気ギャップ付近で断面積
が小さくなることで、磁束の漏えいが起り員い。

従って％磁気コアの一部もしくは全部で飽和磁束密度を
同上させることにより、自己録再における記録再生効率
が向上する。

薄膜磁気ヘッドでは、前述したようにヘッド全体として
の耐熱温度が低いため、艮好な軟ｔｉａ気特性を得るた
めの熱処理温度が５００℃以上となる材料（例えばセン
ダスト等）では、他の材料と見直しを行なう必要が生じ
る。

しかし、下部磁気コアのみに、該磁性材料を採用するこ
とで％磁束の禰洩童も減少し、他の構成材料の制約を受
けることなく熱処理を施すことかできる艮好な軟磁気特
性を優ることができる。

一方でＳ　ＣＯ系非晶貿合金で飽和磁束密度１．０Ｔ”
以上のものがある。しかし、耐熱性が低いため。

高温良の薄膜側ニブａセスを長時間にわたり経ることに
より結晶化をおこしたり軟磁気特性が劣化することがあ
る。

このため、良形成後のプａセス時間を諷少させるため、
上記磁気コアにのみ、耐熱性が比較的高いＣＯ＃　Ｔｃ
Ｌ＃　ｚ、等の材料（飽和磁束密度１．２Ｔ〜１．ａＴ
）ｔ−採用し、下部磁気コアには上ｓ磁気コアに用いた
材料より飽和磁束密度が低くとも耐熱性が良好でプロセ
ス中熱履歴に元弁耐える材料を用いることにより、ヘッ
ド全体として記録再生効率を同上させることができる。

〔笑厖例〕

以下、不発明の一笑施ｆｉｌを図面によって続開する。

く実Ｍｆ！ｉ１＞ 第１図は、不発Ｆ！Ａによる薄膜磁気へクドの一実施例
を示す斜視図である。鳳２図及び纂５図は本発明の一実
厖例による薄膜磁気へフドのａｆＬ万砥を続開する図で
ある。

第１幽中、１は下部磁気コア、２は上部磁気コア、４は
非磁性基板、５は薄膜コイル、６は磁気ギヤ１プであっ
て、磁気コア中の磁束伝帰万同はＳの矢印に一式する。

下ｓｉＢ気コア１及び上部＆ｉ磁気コアはＣＯ系非晶質
合金の１つであるＣｏ　　Ｎｂ　　Ｚｒ　８にで、ＤＣ
対同マグネトーンスパッタリング法により％Ｃｏ。

＃ｂ１５　Ｚｒｓの合金ターゲットを用いて形成したも
のである。臀に下部磁気コア１は通常のスパッタリング
ガスであるアルゴンガス中に、１０〜１００％の割合で
童素ガス奮混入して形成した窒化層で形成する。この時
、形成した２徳の磁性膜の特性な表１に示す。窒化＋！
１ｌ１７１Ｉｉｉ＋性は、層形成ｒＩＬ盪テは、保磁力
大で磁気コア材として不適当である。

以下本実Ｍ例における下部−気コア１の形成方法を第２
図を用いて胱男する。纂２蝕において■は展形成波＠場
中熱処理途中の形状、■は加工により余分な磁性塵を除
去し基ＩＦ５中に埋設した下部気コア部分１２を示す。

まず溝加工を厖した非磁性基板４上に、付漕力を同上さ
せるための下地編（−示せず）を形成したのち、磁性膜
１１を５０Ｐ成膜する。ｍ気骨性向上のために、以下の
熱処理を厖す。すなわち、第１段として孫体摺動面に法
線方向に平行な＃Ｊ’ＦＨ１■を印加し６００℃で６０
分間熱熱処理ｋＭ丁。第２段として、６束伝戴方向に曲
内垂直方向の磁界口■奮印加し、５５０℃で５０分〜ｌ
ＦＥ＆閾熱処理な厖丁。以上の熱処理を以下２このよう
にして帰られた濃は、初透感’４ＫしてＩ　ＭＨｚで２
０００　　程度の％性が得られる。また味磁力も０．４
０１以下の艮好な時性が得られた。

＆１　　、ａ気コア材の磁気骨性 もちろん、膜形成方法はＲＦスパッタリング法ＤＣ（ｔ
たはＲＦ）マグネトａンスバブタリング汰の他、電子ビ
ーム蒸ｙｔｔ時に２索ガスｔｔ導入するイオンビームス
バグタ法で窒素ガスを混合する等。

他のスパッタリング方式でも同様の結果か穫られる。

ｆた、熱処理により憬磁力か小さくならない虐曾は、　
Ｃｏ　　系非、ａｌｆＸ合金を２化した場合に生じる柱
状構造を分断するように、層間材を入れ多層構造にする
ことも必璧となる。層間材としては、前記弁室化膜の他
、パーマロイ薄ｇ　Ｃｏ　、　Ｉｈ等の磁性材料、　Ａ
ｄ　＃　Ｎｏ　、　Ｓｉｎ、の非磁性材料のうちから壜
当に適訳することで、軟磁気時性を向上させることがで
きる。

もちろん、創配下部価気コア１に使用する磁性族は、セ
ンダント等のｌＩｉ飽和−束着度６００℃程度までの耐
熱性を有する軟磁性材料を用いても本実施例と同様の効
果が侮られるのは言うまでもない。

第Ｓ図に、本実施例による薄膜磁気ヘッドの表１゜遣方
法を示す。

前記下ｖ磁気コア１を形成したのち（（ｉ））、５ＬＯ
１等の非磁性絶縁層６１を介して、Ｃｂ等の非磁性低抵
抗材料で、薄膜コイル５を蒸庸等により形成しく■）、
さらにＭＩＯ、Ｓ寡Ｏ８系（７オルステ２イト・ステア
タイト）寺の非磁性セラミックスで層間絶縁層６２とし
く■）、リア飯統部、１５のみ絶縁層６１　ｔ−除去し
て、上部磁気コア２な２Ωμ馬厚で形成する（■）。

前述したように、上部磁気コア２はＣ’ｏ　−Ｎｂ　−
Ｚｒの非７＆貞合貧を用いる。ｊ：都砿気コア２は７オ
トリソグラフイにより、Ｐｊ′ｒ望の形状に成形した後
、フォルステライト寺のセラミックス材によりｉａｌ膜
（図示せず）を形成する。さらに、摺動柱を考慮し、保
護板（図示せず）奮ガラスボンディングにより接層する
。このとき、上部磁気コア２の時性な同上させ安定な％
性が得られる＠度として４５０℃５０　　分で、かつ、
磁束伝搬方向ＫｒｋＪ内垂直方向に平行に靜価薯を印加
し、熱処理を行った（■）。

さらに、チップカフ１．組立を行ない、／Ｉｌｌの磁気
ヘッドを優る。

累４図に、得られた磁気ヘッドで再生出力な測定した給
米を示す。第４８は、［坏珠磁力１５００オーイー ０−　のテープで、相対速度５　、８８７　ＪＦ　ｇ　
Ｃで自己録再により再生出力を測定した結果である。本
実施例は（す■に示す。従来例（ｃＬ）には、今回用い
た上ｓｉＢ気コア材料と同じ材料を下ｓａ気ココア用い
た磁気ヘッドを使用した。

これによると、飽和磁束密度が向上した分低域（Ｉ　Ｍ
Ｈｚ　）で１．８ｄＢ出力が向上した。

ただし、記録の際には、下ｓ磁気コア側か出歯となるよ
うに、走行方向を固定した。再生時も同方向で走行させ
た。

本実施例によれば、さらに、以下のような効果が優られ
た。丁なわち、向じターゲットを掬いて。

鼠素ガス導入重により、地利磁束密度を０．７５　　か
ら１．０’ｒ＠ｇで向上させられた。さらに、電化する
ことにより仮置が増重ためか、耐摩耗性が同上する。

従って、ａ４５図（α）に示すように、Ｐ［化膜αを上
ｓｉＢ気コア２もしくは下部磁気コア１の一部にのみ用
いて（２（！　、　１α）、単位断面横１りの磁束Ｗ！
ｉ度を向上させ、かつ、摩耗寿命な改讐することが可能
である。

く実施例２〉 先の実施例同様、下部及び上ｓＭｉ気コアについてそれ
ぞれ使用する磁性層の特性を表２に示す。

表２．ｍ性換％性 下部磁気コアにおいて、熱処理は、４５０℃で、磁束伝
搬糸路に対し面内ｍＫ万同に４ＩＢ場を印加し５０分間
熱処理を厖丁ことにより容易に比透磁率≧４０００　（
Ｉ　ＭＨｚ　）の艮好な特性が得られる。

上部磁気コアについては、　８１　ｈｔで４００℃５０
分、第２段で５５０℃１時間で前記１２段階ＭＡＪを滝
丁ことにより、良好な特性が得られかつ下部コアの特性
な劣化させない。

磁気ヘッドの構成は、前記実施例と肉等であり製造方法
も前記実施例に準じる〇 以上の方法により得られた薄ｐｉｊ＆ｍ気ヘッドで再生
出力の測定を行った石来を第４−に示す。

第４図のうち、（ｂ）■が本爽励例により得られたヘッ
ドの出力結果である。ヘッド磁気コアの飽和磁束ＶＰｊ
Ｈの同上により、低域の出力は従来例に比べ５ｄＢ同上
した。

尚測定は、先の実施例と同じ条件で行った。

〔発明の効果〕

本発明によれば、癖厚耗性の面でパーマロイに比べ慣れ
るＣｏ′　系非晶實合象ｔ−用い、しρ）も高飽和磁束
＠度材料をコア材に２Ｍ用できるので、記録再生特性が
大ｍに同上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実旙例による薄膜磁気ヘッドの糾視
図％ｗ＆２図は本発明の一実施例による下部磁気コアの
製造方法１に説明するー、第５図は本発明の一実施例に
よる薄ｔ＆磁気へクドの製造方法を説明する図、第４図
は本発明の一実施例による博族−気ヘッドで再生出力を
測定した給米を示す図、第５図は本発明の他の実施例を
示す図である・１・・・下Ｗ磁気コア　　　２−・上ｓ
ｍ磁気コア・−非磁性基板　　　　５・・・薄膜コイル
６−（ｆｉ気ギャップ　　　７・・・媒体摺動面粥１図 １−”？”１戸石そ銭コｒ Ｚ−Ｊ二音戸着右じ汽コＴ ５−−一石ｒｔＪイ天＃２方向 ４−４＃磁ａ寡級　７−媒体Ｊｎ緬 ５−一〉唇ｌ更ｊイノＬ・ Ｇ−−一不ム３℃十＋γ）゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属薄膜より成る上部、下部２つの磁気コアと、薄
   膜コイルとを非磁性基板上に形成し、上部、下部磁気コ
   アによってギャップを構成する薄膜磁気ヘッドにおいて
   、前記上記磁気コアと下部磁気コアとが組成の具なる材
   料、又は構成元素の異なる材料でつくられていることを
   特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ２、請求項１において、前記２つの一気コアのうち少な
   くとも一方を、飽和磁束密度１．０Ｔ以上の磁性薄膜に
   より構成したことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ３、請求項２において、前記磁性薄膜はＣｏ系非晶質合
   金の窒化物より成ることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ４、請求項３記載のＣｏ系非晶質合金の窒化物を、スパ
   ッタリングガスとして１０〜１００％の窒素ガスと残り
   のアルゴル等の不活性スパッタリングガスとを混合ある
   いは同時に導入した空間内でスパッタリングにより形成
   した後、４５０〜６５０℃の範囲の高温度で熱処理して
   作成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 ５、請求項１において、前記２つの磁気コアを構成する
   材料のうち一方をＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ、他方をＣｏ−Ｔａ
   −Ｎｂとしたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ６、金属薄膜より成る２つの磁気コアと、薄膜コイルと
   、非磁性金属もしくは非磁性絶縁膜より成る磁気ギャッ
   プとを備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、前記磁気コアの
   うち、一方の磁気コアの基板表面付近の一部もしくは全
   部と、他方の磁気コアの前記非磁性金属もしくは非磁性
   絶縁膜と接触する一部または全部とが、Ｃｏ系非晶質合
   金の窒化物で構成されていることを特徴とする薄膜磁気
   ヘッド。