JPH0345445B2 - - Google Patents

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JPH0345445B2
JPH0345445B2 JP56120708A JP12070881A JPH0345445B2 JP H0345445 B2 JPH0345445 B2 JP H0345445B2 JP 56120708 A JP56120708 A JP 56120708A JP 12070881 A JP12070881 A JP 12070881A JP H0345445 B2 JPH0345445 B2 JP H0345445B2
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JP
Japan
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magnetic
substrate
thin film
head
alumina
Prior art date
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JP56120708A
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JPS5823315A (ja
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Kazuo Shiiki
Yoshihiro Shiroishi
Isamu Yuhito
Atsushi Saiki
Hideo Fujiwara
Sanehiro Kudo
Takayuki Kumasaka
Moichi Ootomo
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3163Fabrication methods or processes specially adapted for a particular head structure, e.g. using base layers for electroplating, using functional layers for masking, using energy or particle beams for shaping the structure or modifying the properties of the basic layers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は薄膜磁気ヘツドに係り、とくに多層化
に適し、信頼性が高い実用的な薄膜ヘツドに係
る。
磁気デイスク装置、ビデオテープレコーダなど
の磁気記録装置の記録密度の増加に伴い、トラツ
ク幅が減少し、再生出力が低下することが問題に
なつている。この再生出力の低下を防ぐために
は、磁気ヘツドのコイルの巻線数を増せばよい
が、実際にはこの方法はインダクタンスの増大を
伴い、従来のヘツドでは記録再生の高周波特性を
損うことがわかつている。この問題を解決するた
め、近年、半導体製造技術を用いた薄膜磁気ヘツ
ドが製造されるようになつている(例えば特開昭
55−84019号公報参照)。薄膜磁気ヘツドでは、コ
ア断面積等の関係から巻数を増しても、インダク
タンスが過大となる問題がないため、コイルの多
巻化が有望と考えられている。
しかし、コイルの巻線数を増すと、コイルがあ
る部分とない部分とでは段差があるために表面が
凸凹になり、この上に上部磁性体を形成すると凸
凹の影響によつて上部磁性体の磁気特性が劣化す
ることが知られている。このような問題を解決す
るため、すなわち上部磁性体が凸凹にならないよ
うに、導体コイルの上部を平坦にするため、種々
の平面化法が考えられてきた。従来の半導体製造
技術においては代表的な平面化法としてポリイミ
ド系樹脂などの有機ポリマを用いる方法が知られ
ている。ところでこの方法を薄膜磁気ヘツドの製
造に応用する場合、いくつかの問題があつた。
磁気ヘツドは高速で回転する磁気デイスク上で
高々0.3μm程度浮上させたり(静止時は接触)、
走行する磁気テープに摺動させて使用される。こ
のため磁気空隙が有機ポリマで構成されていると
摺動などによつて磁気ヘツド先端が摩耗し、有機
ポリマがしみだすなどして先端をおおつてしま
い、磁気媒体と磁気ヘツドとの実効的な間隔が開
いてしまい、記録再生特性が低下してしまうこと
が知られている。磁気空隙が有機ポリマで構成さ
れていなくとも、空隙を形成している部分のすぐ
内側に有機ポリマがあると、摩耗などによつて、
空隙の深さが短くなるにつれ、また摺動などによ
る温度上昇によつて有機ポリマが変形したり、し
みだしてくる恐れがあり、実用製品としての信頼
性にかける。このほかにも、実際上いくつかの困
難があり、薄膜ヘツドの実用化における問題とな
つていた。例えば、薄膜磁気ヘツドの製造工程に
おいて加わる熱によつて磁性膜と有機ポリマとが
反応し磁性膜の軟磁気特性が悪くなる等である。
とくに、磁気空隙近傍の磁性膜の軟磁性はヘツド
性能を大きく左右することは周知の事実であるか
ら、製造工程においてこのような劣化が生じない
ようにすることが重要である。一般に、高い軟磁
気特性を得るには磁性膜形成時の温度を高くする
必要があるが、このとき基板上の有機ポリマと磁
性膜が反応する恐れがあるので、とくに有機ポリ
マ上に磁性膜を形成する場合には注意を要する。
本発明はこれらの問題点を除去する目的で提案さ
れたものである。以下、実施例に従つて本発明を
説明する。
〔実施例 1〕 第1図は本発明に係る薄膜磁気ヘツドをその製
造順序を追つて説明するための断面図である。第
1図において、1は磁性基板(例えば厚さ約1mm
のMn−Znフエエライト単結晶基板)、2はアル
ミナ15膜、3はアルミニウム薄膜(厚さ1〜2μ
m)である。磁性基板1としてはMn−Znフエラ
イト単結晶のほかに多結晶体、Ni−Znフエライ
トなど種々の材料が使用可能であり、ホトセラム
(コーニング社製)などの非磁性基板上にパーマ
ロイ、非晶質磁性材料などの磁性薄膜を形成し下
部磁性体としてもよいし、その形状を適当に変え
ることもできる。
アルミナ膜2は基板1とアルミニウム薄膜3と
を電気的に絶縁するために必要であり、このよう
な目的には、作製条件にもよるが、アルミナの膜
厚は500Å以上であることが望ましい。後述する
ようにヘツドの製造工程を簡単化しようとする場
合は、アルミナの膜厚を約0.2μm以下にしておけ
ばよい。アルミナのかわりに石英を用いることも
できるが、石英とポリイミド樹脂との密着性がよ
くないので後述するように特殊な表面処理が必要
になる。また、アルミニウム導体コイルの放熱を
考えると、熱伝導率がよいアルミナの方が石英よ
りも望ましい。
アルミニウム薄膜を化学蝕刻し、第1図ロに示
すように導体コイル4を形成し、その上に絶縁物
充てん材5としてポリイミド系樹脂をスピンコー
ト法により5〜10μmの厚さに塗布し、熱処理し
て成膜する。本実施例ではポリイミド系樹脂とし
て市販のPIQ(日立化成の商標)を用い、塗布後
350℃で30min,N2ガス中で熱処理して使用し
た。なおPIQは特公昭48−2956号公報に詳細に述
べられているポリイミド・イソインドロ・キナゾ
リンジオン樹脂からなつている。薄膜磁気ヘツド
の作製工程においては(磁気デイスク装置への取
りつけなどの工程も含めると)、400℃程度の温度
が加わる可能性があるので、耐熱性のある樹脂が
要求されるが、PIQは十分な耐熱性を有してい
る。このような耐熱性樹脂としてはシロキ酸レジ
ン等のシリコン系樹脂を使用することもできる。
つぎに第1図ハに示すようにPIQを化学蝕刻し
(蝕刻後の断面6)、さらにはアルミナ膜2を化学
蝕刻し(蝕刻後の断面7)、その上のヘツド先端
部にマスクスパツタ法などによつてアルミナ8を
形成(厚さ0.1〜0.2μm)し、パーマロイ薄膜を
形成(厚さ1〜2μm)し、上部磁性体9とする。
なおヘツド先端部のアルミナは石英であつてもよ
いが、PIQとの密着力向上のための処理が必要で
ある。アルミナ膜2の化学蝕刻はアルミナの作製
条件によつて大きく影響され、同じように作製し
たアルミナでも蝕刻の再現性が良くないので、工
業的にはできるだけこの工程は省いた方がよい。
この工程は、上部磁性体と磁性基板または下部磁
性体とを直接または非常に近い距離〔第1図ハで
gbで示した距離〕で接触させ、磁気抵抗を減少さ
せるために必要であるが、アルミナの厚みが0.2μ
m以下であれば、後述するように、磁気ヘツドの
効率はほとんど低下しないので、省略することも
可能である。なお、アルミナの化学蝕刻液によつ
て下地の磁性基板や下部磁性層がおかされること
があるので、化学蝕刻を制御してわざと0.2μm程
度以下のアルミナ層を残した方が製品の歩留りな
どを考えた場合望ましいこともある。また、実施
例2に示すような本発明による別の方法をとれ
ば、このアルミナの化学蝕刻の工程を省くことが
できる。
パーマロイをPIQ上に250℃以上の温度で、ス
パツタ法、蒸着法なぞによつて形成すると、PIQ
が分解し、パーマロイと反応して、パーマロイの
磁気特性は著しく低下してしまうので、パーマロ
イの付着は約200℃以下で行なわねばならない。
しかし、このような低温で付着したパーマロイ膜
の磁気特性はもともと良くないので、良好な磁気
特性を得るには、適当な方向に印加した磁場中で
熱処理してやる必要がある。一度パーマロイが付
着してしまつたPIQは温度を〜400℃程度にして
も1h程度の短時間の内には反応しないので実用
上問題はない。
パーマロイ、センダスト、Fe−Si合金、Co−
Fe合金などの通常の結晶質磁性材料は、一般に
高温度の基板上で膜を形成するか、低温で膜形成
後高温で熱処理しなければ十分な軟磁気特性が得
られない。また、Fe,Niなどの遷移金属はPIQ
と反応するので、通常の結晶質磁性合金をPIQ上
に形成しようとすると、本実施例に述べたと同様
の注意が必要である。一方、非晶質磁性合金は、
一般に200℃程度以下の基板上で膜形成しても良
好な軟磁気特性が得られる。薄膜ヘツド用の磁性
材料としては耐食性が良好であることが必要であ
り、かつ400℃程度の温度では、短時間では結晶
化が起こらないことが要求される。このような条
件を満し、かつ容易に非晶質状態が得られる合金
は、Coを60〜90at.%,Tiを5〜25at.%を主成分
とし、Cr,Mo,Zr等の遷移金属元素を15at.%以
下、Si,Al,B等を10at.%以下、稀土類元素を
3at.%以下含む合金であり、このような合金では
成膜後の熱処理工程を省くことができるのでより
望ましい。
以上の工程を経て、第1図ハに示すヘツドが得
られる。なお、実際にヘツドとして使用するには
基板から適当に切り出し治具に取りつけるなどの
工程が必要であるがここでは説明を省略する。
第2図は上部磁性体層と磁性基板または下部磁
性体層との接触部の間隔gbを変えたときのヘツド
の記録再生効率のηの変化を示した図である。デ
イスクの回転数を3080rpm、ヘツドの浮上量を
0.3μmとしたときの、周波数8MHzにおける相対
的な特性変化を示す。記録再生特性としては理想
的にはgbが零で上部磁性体層と磁性基板または下
部磁性体層とが直接接触していることが望ましい
が、gb0.2μm以下であれば、効率の低下はほぼ
問題なく、歩留りなどを考えると500Å以上のア
ルミナはむしろ残しておいた方が作製工程上は望
ましい。
第3図は磁気空隙を形成している空隙深さ
(dp)からPIQが存在するまでの距離dpを変えた
ときにヘツドの寿命がどのように変化するかを示
した図である。このような依存性を測定するため
第1図ハに示したヘツドで、PIQの厚みおよび上
部磁性体層の形成前にPIQ上に形成するアルミナ
の厚みを種々変化させ、磁性体や導体コイルなど
の相対的な位置および構造を一定としたヘツドを
作製した。dpは第4図に模式的に示されるように
決めた。ヘツド先端が摩耗してPIQ部分に近づく
と、PIQがしみだして先端に付着し、記録再生効
率が著しく低下するので、それまでの時間を寿命
とし、相対値で示した。dpが0.5μmであると寿命
は短かいことがわかる。従つて単にPIQ上に上部
磁性体を形成した従来のヘツドは寿命が短いこと
がわかる。しかし導体コイルはヘツド先端(磁気
空隙)にできるだけ近いことが望ましいので実用
的にはdp+dpは高々数μm(2〜5μm)程度と考
えられる。なお化学蝕刻条件を制御して、導体コ
イルのテーパ角度およびPIQのテーパ角度を制御
すれば、PIQが導体コイルよりもヘツド先端側に
はほとんどでないようにできるので本発明の応用
の1つとして重要である。そのような構造例のヘ
ツド先端部の断面図を第5図に示す。図におい
て、10は磁性基板(Mn−Znフエライト単結晶
基板)、11はアルミナ膜、12はアルミニウム
の導体コイル、13はPIQの絶縁物充てん材、1
4はアルミナ、15はパーマロイからなる上部磁
性体層である。
本実施例は一例であつて、コイル巻数を多くし
た場合も、コイルを一層でなく多層とする場合
も、同様に本発明を適用できる。
〔実施例 2〕 第6図は本発明による薄膜磁気ヘツドの別の例
の断面図を示す。図において20は磁性基板
(Mn−Znフエライト単結晶基板)である。この
上に500Å程度のアルミナ層があれば基板とPIQ
との密着力を高めることもできる。アルミナのか
わりに石英を用いることもできるが、PIQと石英
との密着力は悪いので、石英の表面にアルミキレ
ート化合物の塗膜を形成し熱処理した後、PIQを
つける必要がある。なお、アルミキレートの詳細
については特公昭53−39310号公報に述べられて
いる。本実施例においてはこのアルミナ層は化学
蝕刻しないので、つけた場合でも実施例1の第2
図に示した理由でアルミナの厚みは0.2μm以下に
する必要がある。22はPIQの薄層であつて導体
コイルと基板との電気絶縁が十分に得られない場
合に必要であり、場合に応じて設ければよい。2
3はアルミニウムの導体コイルである。導体用の
材料としてはアルミニウムのほか、アルミニウム
合金、金、銅などを用いることができ、これらと
PIQとの密着力を増すため、適当な中間膜をつけ
ることもできる。24はPIQである。PIQ上に2
5アルミナ(石英でもよい)を形成するが、この
とき、マスクスパツタ法などの技術を用い、ヘツ
ドの後部30には成膜されないようにする。マス
クを用いてもスパツタ時に適当にまわり込みがあ
るので、比較的平坦な面が得られる。このときの
アルミナで同時に磁気空隙31を形成させること
ができる。アルミナのかわりに石英を用いること
もできるが、前述したようにアルミキレート処理
が必要である。
26はパーマロイからなる上部磁性体層であ
る。本実施例に示したヘツドはめんどうなアルミ
ナの化学蝕刻を一度も行なわないですむのでヘツ
ド製造の歩留りを上げることができる。
なお、実際のヘツドにおいてはアルミナなどの
保護層や適当な電極層が上部磁性体の上に形成さ
れる場合が多いが、ここでは本発明と直接関係が
ないので説明を省略した。導体コイルなどを所望
の形状に形成する方法としては化学蝕刻法以外に
も、イオンミリングなどの方法があるが、本発明
はこれらの方法のいかんを問わず有効なことはい
うまでもない。
以上説明したように、本発明によれば、高周波
特性及び信頼性が優れ、長寿命の薄膜磁気ヘツド
が、歩留りよく製造でき、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による薄膜磁気ヘツドの製造工
程を説明するための図、第2図、第3図、第4図
は本発明の効果を説明するための図、第5図、第
6図はいずれも本発明の実施例の構造の1例を示
した断面図である。 1,10,20…磁性基板(下部磁性体)、2,
11…アルミナ膜、3…アルミニウム薄膜、4,
12,23…導体コイル、5,13…絶縁物充て
ん材、6,24…化学蝕刻後の絶縁充てん材
(PIQ)、7…化学蝕刻後のアルミナ膜、8,1
4,25…アルミナ、9,15,26…上部磁性
体、22…PIQの薄層、30…ヘツドの後部、3
1…磁気空隙。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 磁性基板または下部磁性体として磁性薄膜を
    形成した基板と、この基板の上方に絶縁して積み
    重ねられた一層または多層の導体コイルと、これ
    らの導体コイルの少なくとも一部を被覆する絶縁
    物充てん材と、一部が導体コイルに包囲され他の
    一部が上記導体コイルをのりこえて前記磁性基板
    または下部磁性体上にあり、かつ少なくとも一部
    が磁性基板または下部磁性体に接した上部磁性体
    とを少なくとも具備し、前記磁性基板または下部
    磁性体と上部磁性体との間に磁気空隙を形成した
    薄膜磁気ヘツドにおいて、前記絶縁物充てん材の
    少なくとも一部は有機ポリマであり、上部磁性体
    の絶縁物充てん材と直接接触する部分には必ず
    Coを主成分とする非晶質合金からなる磁性材料
    を用いたことを特徴とする薄膜磁気ヘツド。 2 特許請求の範囲第1項記載の薄膜磁気ヘツド
    において、磁性基板または下部磁性体と上部磁性
    体との間隔の最小値が0.05μm以上、0.2μm以下
    であることを特徴とする薄膜磁気ヘツド。 3 特許請求の範囲第1項または第2項記載の薄
    膜磁気ヘツドにおいて、有機ポリマは、磁気ヘツ
    ド先端の磁気空隙を形成している磁気空隙深さdp
    および導体コイル方向に向かつて、それよりもさ
    らに距離dp=0.5μm磁気ヘツドの内側に入つた部
    分には存在しないことを特徴とする薄膜磁気ヘツ
    ド。 4 特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
    か1項記載の薄膜磁気ヘツドにおいて、絶縁物充
    てん材の一部としてポリイミド系樹脂、および無
    機絶縁材料してはアルミナを用いたことを特徴と
    する薄膜磁気ヘツド。
JP12070881A 1981-08-03 1981-08-03 薄膜磁気ヘツド Granted JPS5823315A (ja)

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JPS5823315A JPS5823315A (ja) 1983-02-12
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5693113A (en) * 1979-12-27 1981-07-28 Fujitsu Ltd Thin-film magnetic head
JPS55150116A (en) * 1979-05-14 1980-11-21 Fujitsu Ltd Magnetic head

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