JPH0354709A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法および装置 - 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〕 本発明は、薄膜磁気ヘッドの製造技術に関し、特に、非
品質の合金膜などによって磁気コアを形成する技術に適
用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、磁気ディスクや磁気テープなどの磁性面記録
媒体に対する情報の記録密度の向上の要請に呼応して、
記録媒体を構成する磁性体材科における保磁力の増強な
どの改良とともに、情報の記録領域であるトラック間隔
の一層の狭小化によるトラック数の増大が図られている
。

このため、トラック間隔の狭小な磁気記録媒体に対して
情報の記録再生を行う磁気ヘッドとして、従来のバルク
型磁気ヘッドに代わって、周知のフォトＩＪソグラフイ
技術などによって微細Ｉエ寸法のヘッド構造を実現する
ことが可能であるとともに、記録／再生信号の高周波特
性の良好な薄膜磁気ヘッドが用いられるに至っている。

ところで、このような薄膜磁気ヘッドにおいて磁気回路
を構或する磁気コアの材料としては、当初には主として
Ｎ　ｒ　　Ｆ　ｅ系（ノイーマロイ）結晶質合金などが
用いられていたが、記録媒体の高保磁力を有効に活用す
べ《、飽和磁束密度のより大きなＣｏ系非晶質合金や、
Ｆｅ系結晶質などが用いられるようになってきた。

しかし、Ｃｏ系非品質合金では、飽和磁東密度ではパー
マロイを上回るものの、磁気異方性エネルギが大きく比
通磁率が低いという欠点があり、この欠点を解消すべく
、たとえば非晶質合金模の形成時に磁場を印加して意図
的に磁気異方性を付与し、さらに磁性膜を磁場中で熱処
理することが行われていた。一方、こうして！！造され
た非品質磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッドでは、磁気異方
性エネルギが小さく記録／再生信号に対する応答性は良
好であるものの、再生出力の経時劣化が大きいという問
題があり、その対策として、たとえば特開昭６３〜８０
９号公報に開示される技術がある。

すなわち、戊膜時に磁気異方性が付与された磁性薄膜の
磁気コアへの加工に際して、磁性薄膜の容易磁化方向を
磁路方向に一致させておき、磁路と直角方向の静磁場を
印加しながら、キュリー点および結晶化温度以下での熱
処理を施すことにより、或膜時の磁気異方性の方向を最
初の状態から９０度回転させ、磁化容易方向と直交する
平面内にある高周波特性の良好な磁化困難方向を磁路の
方向に一致させることで、再生出力の経時劣化を抑止し
ようとするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の従来技術のように単に一段階の熱処理
を行う技術では、所望の磁気異方性工不ルギを得た後に
磁性薄膜が熱履歴を受けると、折角設定された磁気異方
性エネルギが変化し、再び比透磁率が劣化してしまうと
いう不都合がある。

これを回避するためには、キコリー点および結晶化温度
以下の可能なかぎり高い温度で磁化容易軸を回転させる
ための熱処理を遂行する必要があるが、熱処理の温度を
高くするほど磁気異方性エネルギの変化が急峻となり、
実際の製造時での温度制御におけるマージン（余裕度）
が小さくなるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、熱ｆｉｌｆｆによる特性の劣
化を防止するとともに熱処理時における温度制御の余裕
度を大きくして、的確な熱処理結果を得ることが可能な
薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、磁場の印加方向の異なる複数段階
の熱処理を効率良く遂行することが可能な薄膜磁気ヘッ
ドの製造装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になる薄膜磁気ヘッドの製造方法は、
磁路を構成する磁気コアとなる非晶質の磁性膜を形成す
る第１の段階と、無磁場中もしくは磁路と同一方向の静
磁場中においてキュリー点および結晶化温度以下の第１
熱処理を行う第２の段階と、磁路と直角方向の静磁場中
においてキュリー点および結晶化温度以下の第２ｐＡ処
理を行う第３の段階とを経るようにしたものである。

また、本発明になる薄膜磁気ヘッドの製造装置は、静磁
場を形成する磁場形成手段と、静磁場に軸が直交するよ
うに配置された加熱炉と、被処理物を保持して加熱炉の
内部に挿入される保持治具と、この保持治具に接続され
、被処理物を静磁場の方向に対して所望の方向に所望の
角度だけ回動させる回動機構とで構威したものである。

〔作用〕

上記した本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、
後述のように、たとえば第１熱処理を経ることで、磁気
コアの磁路と直交する方向の静磁場を印加しながら行わ
れる第２熱処理における異方性エネルギの急激な変化が
抑制され、熱処理の温度制御などにおける余裕度が大き
くなるとともに、磁気コアにおける比透磁率などの特性
の熱履歴による劣化を抑止することができる。

これにより、第２熱処理における加熱温度の制御を容易
かつ的確に行うことが可能となり、たとえば第２熱処理
における磁化容易軸の９０度回転などによる磁気異方性
エネルギの制御を正確に行うことができる結果、再生特
性の経時劣化の小さい薄膜磁気ヘッドを得ることができ
る。

また、本発明になる薄膜磁気ヘッドの製造装置によれば
、加熱炉から薄膜磁気ヘッドが形成される基板などの被
処理物を取り出すことなく、静磁場の印加方向の異なる
第１および第２熱処理などからなる複数段階の熱処理を
連続して行うことができるので、熱処理作業における所
要時間の短縮や所要工数の削減が可能となり、静磁場の
印加方向の異なる複数段階の熱処理を効率良く遂行する
ことができ、たとえば薄膜磁気ヘッドの製造工程での生
産性を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例である薄膜磁気ヘッドの製造方
法および装置の一例を図面を参照しながら詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例である薄膜磁気ヘッドの製
造方法の一例を説明する線図であり、第２図は、それを
実施する薄膜磁気ヘッドの製造装置の構造の一例を示す
一部破断斜視図である。

まず、第２図などを参照しながら、本実施例における薄
膜磁気ヘッドの製造装置の構造を説明する。

架台１の上には、軸をほぼ水平にした姿勢で筒状の加熱
炉２が載置されており、壁面内などに設けられた図示し
ない発熱体などによって、当該加熱炉２の内部が所望の
温度に加熱可能になっている。

加熱炉２を上下方向から挟む位置には、電磁石３および
電磁石４が配置されており、両者の間に位置する加熱炉
２の内部に、当該加熱炉２の軸方向に直交する方向に所
望の強さの静磁場Ｈが形成される構造となっている。

筒状の加熱炉２の密閉された一端には、図示しない真空
ポンプなどの排気機構に接続される排気管２ａが設けら
れており、当該加熱炉２の内部を所望の真空度に排気す
ることが可能となっている。

この場合、加熱炉２の他端部は、たとえば、着脱自在に
接続されたステップモー夕などからなる回動機構５によ
って閉止されており、この回動機構５の駆動軸５ａには
、加熱炉２の内部軸方向に延設された耐熱性材料からな
る回劾軸６を介して保持治具７が支持されている。

この保持治具７には、複数枚の基板８が、後述の薄膜磁
気ヘッドＭが形成される平面を当該加熱炉２の軸に直交
させる姿勢で安定に保持されている。そして、随時、外
部からの指令によって回動機構５における駆動軸５ａの
回動角度を制御することにより、保持治具７に保持され
ている基板８の平面の静磁場Ｈとなす角度が所望の値に
設定されるものである。

回助機構５の動作、および加熱炉２における昇温および
降温揉作などは、図示しない制御計算機によって、所定
のプログラムに基づいて統轄して制御されるようになっ
ている。

そして、後述のような一連の作業によって、基板８の平
面には、たとえば第６図に示されるような断面構造の複
数個の薄膜磁気へッドＭが一括して形戒される。

すなわち、本実施例における薄膜磁気ヘッドＭは、第６
図に示されるように、非磁性体からなる基板８の上に被
着された下部磁気コア８ａと、端がこの下部磁気コア８
ａに接続され、他端部が目的のギャップＧの寸法に相当
する厚さのギャップ層８Ｃを介して重なり合う上部磁気
コア８ｂとを備えている。

第７図は、下部磁気コア８ａおよび上部磁気コア８ｂを
取り出して示す略平面図であり、同図に示されるように
、下部磁気コア８ａおよび上部磁気コア８ｂは接続端側
からギャップＧの側へと幅寸法が漸減する形状を呈して
いるとともに、その方向が磁路方向９となっている。

さらに、基板８には、一端が相互に接続された状態にあ
る下部磁気コア８ａと上部磁気コア８ｂとで構成される
磁路に鎮交するように、たとえば螺線状に成形された導
体コイルパターン８ｄが配置されている。

また、導体コイルパターン８ｄと上部磁気コア８ｂとの
間には層間膜８ｅが介設されている。

以下、上述のような構造の薄摸磁気ヘッドＭの本実施例
における製造方法の一例を説明する。

まず、非磁性体からなる基板８の上に、たとえばＣ　０
９２Ｔ　ａ４　　Ｚ　ｒ．などの磁性材料からなり、下
部磁気コア８ａとなる磁性薄膜をスパッタリングなどの
方法によって被着させる。

このスパッタリングの過程では、たとえば、第７図に示
されるように、＠路方向９と同じ方向（最終磁化困難方
向１１〉に所定の強さの磁場を印加し、形成される磁性
薄膜に一軸異方性をもたせる。

次に、こうして形成された磁性薄膜（下部磁気コア８ａ
）が彼着された状態の基板８を保持治具７に装着して、
第２図に示されるように加熱炉２の内部に装填する。

そして、回動機構５を適宜回動させ、第１図に示される
ように、まず、電磁石３および４によって形成される静
磁場Ｈの方向が磁性薄膜（下部磁気コア８ａ）における
磁路方向９（すなわち最終磁化困難方向１１〉と同じに
なるように基板８の姿勢を設定し、その状態で、所定の
雰囲気のもとで、静磁場Ｈを印加しながら、たとえば４
００℃で所定の時間ｔ１゛（たとえば１時間）だけ安定
化熱処理（第１熱処理）を行う。

その後、加熱φ２における加熱温度を３５０℃にすると
ともに、回動機構５を作動させることによって、保持治
具７に保持されている基板８を現在の姿勢から９０度だ
け回勤させ、静磁場Ｈの方向が磁路方向９に対して直交
するように、すなわち滋路方向９に対して第７図に示さ
れる最終磁化容易方向１０となるように設定し、その状
態で所定の時間ｔ２だけ特性改善熱処理（第２熱処理）
を行う。

この特性改善熱処理の処理時間ｔ２と、磁気異方性エネ
ルギＨｋの変化の測定結果の一例を示すものが第３図で
ある。

同図において、線ａは本実施例のような安定化熱処理を
実施しない場合の磁気異方性エネルギＨｋの変化を示し
ており、線ｂは安定化熱処理を実施した場合を示してい
る。

また、同図の縦軸は、下側に最終磁化困難方向１１にお
ける磁気異方性エネルギＨｋを示し、上側に最終磁化容
易方向１０における磁気異方性エネルギＨｋを示してあ
る。すなわち、同図に示されるように、特性改善熱処理
においては、処理の過程で磁化困難方向が磁路方向９に
対して９０度回転し、当初には磁路方向に直交するよう
に意図的に設定されていた磁化困難方向は最林的に最終
磁化困難方向１１に一致することになる。

そして、同図から、安定化鵠処理を行わない線ａの傾斜
が、安定化も処理を行った線ｂのそれよりも急峻である
ことが知られる。

すなわち、たとえば下部磁気コア８ａの比透磁率を１０
００以上にすべく、磁気異方性エネルギＨｋが７以下に
なるように特性改善熱処理を行う場合を考えると、本実
施例のように当該特性改善熱処理に先立って安定化熱処
理を施すほうが、磁気異方性エネルギＨｋの変化が緩や
かになり、特性改善熱処理の温度制御などにおける時間
的余裕が大きくなるので、基板８の昇温揉作の過程で磁
気異方性エネルギＨｋの値が目標の範囲を逸脱してしま
うなどの懸念がなくなる。

これにより、磁性薄膜（下部磁気コア８ａ）に対して目
的とする的確な熱処理結果を得ることができる。

こうして、特性改善熱処理を終えた基板８は、加熱炉２
から取り出され、被着されている磁性薄膜に対してイオ
ンミリングなどの加工を施すことにより、目的の形状に
下ｍｗｔ気コア８ａが成形される。

その後、下部磁気コア８ａの上部などにギャップ層３ｃ
，導体コイルパターン８ｄさらには層間膜８ｅなどを形
成し、前述の下部磁気コア８ａと同様の磁性材料よび手
順で、上部磁気コア８ｂとなる磁性薄膜を形成する。

次に、こうして上部磁気コア８ｂとなるべき磁性薄膜が
形威された基板８を保持治具７に装着して加熱炉２の内
部に装填する。

そして、ます回動機構５を適宜制御して、第１図に示さ
れるように、上部磁気コア８ｂとなるべき磁性薄膜の磁
路方向９が静磁場Ｈの方向と同じになるように、基板８
の回動姿勢を設定する。

その後、所定の高真空度および静磁場Ｈの印加の下で、
前述の下部磁気コア８ａの場合よりも低い温度２５０℃
程度で所定の時間ｔ３（たとえば１時間）だけ加熱する
安定化熱処理（第１熱処理）を行う。

さらに、基板８を現在の姿勢から９０度だけ回劾させ、
静磁場Ｈの方向に対して、上部磁気コア８ｂとなるべき
磁性薄膜の磁路方向９が直交するようにして、同じ２５
０℃で所定の時間ｔ４だけ特性改善熱処理（第２熱処理
〉を実施する。

ここで、第４図は、所望の比透磁率（たとえば１０００
以上）にされている磁性薄膜に対して、下部磁気コア８
ａが被る熱履歴と同等の熱処理を施した場合の比透磁率
の変化を、２５０℃，３００℃，３５０℃と加熱温度を
変えて測定した結果を示している。

同図から、加熱温度が高いほど比透磁率の低下が著しい
ことが知られ、下部磁気コア８ａよりも後に形成される
上部磁気コア８ｂの熱処理において、本実施例のように
加熱温度をより低く設定することが、すでに形成されて
いる下部磁気コア８ａの比透磁率の劣化を防止する観点
からきわめて有効であることが判る。

さらに、第５図は、上述の本実施例における薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法と従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法とに
おける相対再生出力の経時変化を対照して示す線図であ
る。

すなわち、同図において線ｆおよび線ｈは、磁性薄膜形
成時に磁化容易軸を磁路方向９　（最終磁化困難方向１
１）と同じに作り、後に熱処理によって磁気異方性を９
０度回転させることによって得られた磁気コアを用いた
場合であり、さらに線ｆは本実施例のように特性改善熱
処理に先立って安定化熱処理を行い、線ｈは安定化熱処
理を実施しない従来の場合を示している。

また、同図の線ｇおよび線ｊは、磁性薄膜の磁化容易軸
を磁気コアの磁路方向９に直交する方向（最終磁化容易
方向１０）に作り、後の特性改善熱処理を短時間だけ行
い、磁気異方性の向きを変化させずに磁気異方性エネル
ギを単に小さくしただけのものである。このうち線ｇは
本実施例のような安定化熱処理を行った場合であり、線
Ｊは安定化熱処理を行わなかった場合を示している。

すなわち、同図から明らかなように、本実施例のように
磁性薄膜形威時に磁化容易軸を磁路方向９（最終磁化困
難方向１１）と同じに作り、安定化熱処理と特性改善熱
処理とによって磁気異方性を９０度回転させて最林磁化
困難方向１１を磁路方向９に一致させるようにした場合
が、薄膜磁気ヘッドＭにおける再生出力の経時劣化が最
も小さく、再生出力の経時劣化の防止に極めて有効であ
ることが判る。

また、熱処理によって磁気異方性の方向を回転させない
場合でも、本実施例のように特性改善熱処理に先立って
安定化熱処理を施すことが、再生出力の経時劣化の防止
に有効であることが知られる。

さらに、前述のような本実施例のような薄膜磁気ヘッド
の製造装置によれば、印加される静磁場Ｈの方向の異な
る安定化熱処理および特性改善熱処理を、その都度、加
熱炉２から基板８を取り出すことなく連続して遂行でき
るので、熱処理工程の所要時間および工数が削減され、
薄膜磁気ヘッドの製造工程における生産性が向上する。

また、重量の大きな電磁石に対して、はるかに軽量な基
板８の側を回動させるので、回勤機構５が簡略化され、
製造装置の原価低減を図ることができる。

なお、上記の実施例の説明では、処理の一例として最初
の磁性薄膜の形成過程で静磁場を印加して磁気異方性を
付与した場合について説明しているが、これに限らず、
形成直後の磁性薄膜に充分な磁気異方性が付与されてい
ない場合でも、安定化熱処理の過程で磁路方向９と同じ
方向に静磁場Ｈを印加することで、同様の効果を得るこ
とができる。

また、第１熱処理を行う時期としては、磁性薄膜に対す
る磁気コアの成形工程の後であってもよい。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、安定化熱処理および特性改善熱処理における
温度および加熱時間は前記実施例に例示したものに限定
されない。

さらに、上部磁気コアおよび下部磁気コアを構成する磁
性１としては前記実施例中に例示したものに限らず、他
の組或の非晶質合金であってもよいことは言うまでもな
い。

また、最終的に得られる薄膜磁気ヘッドの構造は前記実
施例中に例示したものに限定されない。

Ｃ発明の効果〕 本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。

すなわち、本発明になる薄膜磁気ヘッドの製造方法によ
れば、磁路を構或する磁気コアとなる非品質の磁性膜を
形成する第１の段階と、無磁場中もしくは前記磁路と同
一方向の静磁場中においてヰユリー点および結晶化温度
以下の第１熱処理を行う第２の段階と、前記磁路と直角
方向の静磁場中においてキュリー点および結晶化温度以
下の第２熱処理を行う第３の段階とからなるので、たと
えば第１熱処理を経ることで、磁気コアの磁路と直交す
る方向の静磁場を印加しながら行われる第２鳩処理にお
ける異方性エネルギの急激な変化が抑制され、熱処理の
温度制御などにお；ナる余裕度が大きくなるとともに、
磁気コアにおける比透磁率などの特性の熱履歴による劣
化を抑止することができる。

これにより、第２熱処理における加熱温度の制御を容易
かつ的確に行うことが可能となり、たとえば第２熱処理
における磁化容易軸の９０度回転などによる磁気異方性
エネルギの制御を正確に行うことができる結果、再生特
性の経時劣化の小さい薄膜磁気ヘッドを得ることができ
る。

また、本発明になる薄膜磁気ヘッドの製ａ装置によれば
、静磁場を形成する磁場形成手段と、前記静磁場に軸が
直交するように配置された加熱炉と、被処理物を保持し
て前記加熱炉の内部；ご挿入される保持治具と、この保
持治具に接続され、前記被処理物を前記静磁場の方向に
対して所望の方向に所望の角度だけ回勤させる回動機構
とからなるので、加熱炉から薄膜磁気ヘッドが形成され
る基板などの被処理物を取り出すことフヨ＜、静磁場の
印加方向の異なる第１および第２都処理などからなる複
数段階の熱処理を連続して行うことができ、熱処理作業
における所要時間の短縮や所要工数が削減がされ、静磁
場の印加方向の異なる複数段階の熱処理を効率良く遂行
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である薄膜磁気ヘッドの製
造方法の一例を説明する線図、第２図は、それを実施す
る薄膜磁気ヘッドの製造装置の構造の一例を示す一部破
断斜視図、第３図は、特性改善熱処理における磁気異方
性エネルギの変化を本発明の一実施例である薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法と従来技術の場合とを対比して示す線図
、　　　゛ 第４図は、熱履歴による磁気コアの比透磁率の劣化を種
々の加熱温度の場合について対照して示す線図、 第５図は、薄膜磁気ヘッドにおける再生出力の経時変化
を本発明の場合と従来技術の場合とを比較して示す線図
、 第６図は、薄膜磁気ヘッドの構造の一例を示す略断面図
、 第７図は、磁路方向と最終磁化容易方向および最終磁化
困難方向との関係を示す説明図である。 １・・・架台、２・・・加熱炉、２ａ・・・排気管、３
．４・・・電磁石、５・・・回動機構、５ａ・・・駆動
軸、６・・・回動軸、７・・・保持治具、Ｈ・・・静磁
場、８・・・基板、８ａ・・・下部磁気コア、８ｂ・・
・上部磁気コア、８Ｃ・・・ギャップ層、８ｄ・・・導
体コイルパターン、８ｅ・・・層間膜、Ｇ・・・ギャッ
プ、Ｍ・・・薄膜磁気ヘッド、９・・・磁路方向、１０
・・・最終磁化容易方向、１１・・・最終磁化困難方向
、Ｈｋ・・・磁気異方性エネルギ、ｔ１・・・下８磁気
コアに対する第１熱処理の時間、ｔ２・・・下部磁気コ
アに対する第２熱処理の時間、ｔ３・・・上部磁気コア
に対する第１熱処理の時間、ｔ４・・・上部磁気コアに
対する第２熱処理の時間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁路を構成する磁気コアとなる非晶質の磁性膜を形
   成する第１の段階と、無磁場中もしくは前記磁路と同一
   方向の静磁場中においてキュリー点および結晶化温度以
   下の第１熱処理を行う第２の段階と、前記磁路と直角方
   向の静磁場中においてキュリー点および結晶化温度以下
   の第２熱処理を行う第３の段階とからなることを特徴と
   する薄膜磁気ヘッドの製造方法。 ２、前記第１の段階における前記磁性膜の形成に際して
   は、後に前記磁気コアに成形した時の前記磁路と同一の
   方向に磁化容易軸を付与するようにしたことを特徴とす
   る請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 ３、導体コイルパターンの形成工程の前後に、下側の前
   記磁性膜と上側の前記磁性膜をそれぞれ形成することで
   、前記導体コイルパターンに鎖交する前記磁気コアを形
   成する場合に、上側の前記磁性膜に対する前記第１およ
   び第２熱処理の温度を下側の前記磁性膜に対する第１お
   よび第２熱処理の温度よりも低くするようにしたことを
   特徴とする請求項１または２記載の薄膜磁気ヘッドの製
   造方法。 ４、静磁場を形成する磁場形成手段と、前記静磁場に軸
   が直交するように配置された加熱炉と、被処理物を保持
   して前記加熱炉の内部に挿入される保持治具と、この保
   持治具に接続され、前記被処理物を前記静磁場の方向に
   対して所望の方向に所望の角度だけ回動させる回動機構
   とからなることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造装置
   。