JPH0364928B2

JPH0364928B2 -

Info

Publication number: JPH0364928B2
Application number: JP18817585A
Authority: JP
Priority date: 1985-08-26
Filing date: 1985-08-26
Publication date: 1991-10-09
Also published as: JPS6247815A

Description

【発明の詳細な説明】利用産業分野この発明は、垂直磁気ヘツド、MR素子磁気ヘ
ツド、インダクタンス式磁気ヘツド等の薄膜磁気
ヘツド用溝構造磁性基板の製造方法により、基板
溝部に特定硬度のアルミナスパツター膜を充填
し、磁性基板とアルミナスパツター膜との相互拡
散層が少なく、かつ表面の精密仕上げ時の表面段
差のない溝構造用磁性基板の製造方法に関する。

背景技術薄膜磁気ヘツドは、近年実用化されつつあり、
ソフトフエライトブロツクを母材として製造され
る従来の磁気ヘツドに比べて、電磁気変換特性が
１桁以上もすぐれた特性が得られることが知られ
ている。また、この薄膜磁気ヘツドの特性を向上
されるため、磁性薄悪の断面形状をステツプ構造
とすることが提案されている。

しかし、このステツプ構造は、磁気記録媒体の
摺動に対して、強度的に弱いため、磁性基板に非
磁性層を埋設した溝部を形成し、磁気的には磁極
対向距離を大きくし、物理的には平面状とした溝
構造磁性基板を使用する薄膜磁気ヘツドが提案さ
れ、非磁性層には一般にガラスが使用されてい
る。

Mn−Znフエライト、Ni−Znフエライト等に
溝状にガラス層を埋設する方法として、該基板面
に形成した少なくとも１条の溝部内に、板状ガラ
スを配置し、ガラス粘性が10⁴〜10⁵ poiseとなる
温度に加熱して充填し、非磁性層とする方法があ
る。しかし、この方法では形成されたガラス層に
気泡が生成しやすく、磁性基板にMn−Znフエラ
イトを使用すると、基板溝表面とガラスとの接触
部において、基板成分とガラス成分との相互拡散
層が生成される問題があつた。

薄膜磁器ヘツドの製造において、基板にガラス
層を形成したのち、精密研磨加工したガラス層上
に、Ｉ・Ｃテクノロジーを用いて磁気回路となる
数種の薄膜が形成される、かかるガラス層に気泡
が生成されると、露出した気泡により磁気回路が
断線したり、あるいは絶縁不良となつたり、磁気
特性にばらつきを生じたり、また、該気泡数によ
つてヘツド製造時の製品歩留りが大きく左右さ
れ、品質管理上も大きな問題となつている。

また、薄膜ヘツドの磁気回路における溝部の基
板とガラス層との境界となるエイペツクス点は、
薄膜ヘツドのギヤツプ深さを決める基準点とな
り、このギヤツプ深さによりヘツド入出力が大き
く影響を受けるが、基板の溝部とガラス層との接
触面に形成される相互拡散層の厚みにより、該エ
イペツクス点にばらつきを生じ、ギヤツプ深さが
変動して電磁気特性にばらつきを生じる問題があ
つた。

そこで出願人は、先に、基板溝部に充填するガ
ラスの気泡を激減させ、磁性基板とガラスとの相
互拡散層が少ない溝構造用磁性基板を目的に、磁
性基板面に形成した少なくとも１条の溝部内に、
ガラスをガラス粘性が10⁶poise〜10⁸poiseとなる
温度に加熱して圧入充填し、その後該磁性基板を
上記ガラスのガラス粘性が10⁶poiseとなる温度以
下の温度条件で、熱間静水圧プレス処理した溝構
造磁性基板を提案（特開昭59−203213号）した。

しかし、充填したガラスと磁性基板の接触面に
反応層が形成されて磁気特性の劣化が懸念される
ほか、表面の精密加工を施した際に、ラツピング
により該ガラス部が凹状となり、上部磁気コア形
成時の磁気特性の劣化が懸念されていた。

発明の目的この発明は、薄膜ヘツドの電磁気特性を一層向
上させ、かつ製品ばらつきが極めて少なく、磁性
基板の溝部に充填した薄膜と基板成分の相互拡散
層の発生を極力少なくし、さらに精密加工を施し
た際に、表面段差が発生しない溝構造磁性基板の
製造方法を目的としている。

発明の構成この発明は、磁性基板表面に形成した少なくと
も１条の溝部内に、ヌープ硬度600Kg／mm²〜1200
Kg／mm²のアルミナスパツター膜を充填した溝構造
磁性基板の製造であり、真空容器内に導入した
ArガスまたはArガスとO₂との混合ガスを、スパ
ツター電源により放電し、イオン化された該ガス
を電界にて加速させてアルミナ材からなるターゲ
ツトに衝突させ、衝突により放出されたアルミナ
粒子を、磁性基板表面に形成した少なくとも１条
の溝部内に、被着させてアルミナ膜成を形成し、
さらに前記溝部が露出するように被着したアルミ
ナ膜層を精密加工し、ヌープ硬度600Kg／mm²〜
1200Kg／mm²のアルミナ膜層を、少なくとも１条の
溝部内に充填形成することを特徴とする溝構造磁
性基板の製造方法である。

発明の効果と限定理由この発明において、磁性基板表面の少なくとも
１条の溝部内に、特定硬度のアルミナスパツター
膜を充填形成するのは、溝部内のアルミナ膜の硬
度を、磁性基板のソフトフエライト材質に応じた
所要の硬度とする必要があるため、アルミナスパ
ツター膜としたのである。この膜は非磁性で化学
的に安定であり、また絶縁材料であるため、別の
絶縁層を基板に設ける必要がなく、さらに、ソフ
トフエライトと強固な密着性を有する利点があ
る。

この発明において、溝部内へのアルミナの充填
方法に、スパツタリング方法を用いた理由は、ア
ルミナ溶着法のごとき1000℃以上の高温処理を必
要とせず、ソフトフエライトの磁気特性の劣化が
防止でき、気泡などの欠陥の少ない薄膜形成がで
きるためであり、さらには、後述する如く、発明
者の知見した新規な条件にてスパツターすること
により、アルミナ薄膜の硬度を所要値に調整でき
るためである。

磁性基板材であるMn−Zn系フエライトの硬度
は、ヌープ硬度で700Kg／mm²程度であり、Ni−Zn
系フエライトでは800Kg／mm²程度であり、一方、
磁性基板表面に配設された溝に充填されたアルミ
ナスパツター膜は、後続の精密加工を施される
が、この際、フエライト基板との加工段差を極力
小さくするためには、アルミナスパツター薄膜硬
度を特定硬度にする必要がある。

この発明において、アルミナスパツター膜硬度
が、ヌープ硬度で600Kg／mm²未満では、フエライ
ト基板とアルミナ膜との加工段差が200Å以上と
なり好ましくなく、また、1200Kg／mm²を越える
と、逆にアルミナ膜の硬度がフエライト基板硬度
より高くなりすぎ、かえつて加工段差が大きくな
るため好ましくないため、アルミナスパツター膜
は、ヌープ硬度600Kg／mm²〜1200Kg／mm²とする。

また、磁性基板がMn−Zn系フエライトの場合
は、アルミナスパツター膜は、600Kg／mm²〜1000
Kg／mm²が好ましく、Ni−Zn系フエライトの場合
は、700Kg／mm²〜1200Kg／mm²が好ましい。

発明者は、スパツタリングを行なう真空容器内
に導入するAr雰囲気中のO₂分圧及びスパツタリ
ング電圧に併用する基板側の負のバイアス電圧量
を適宜選定することとにより、スパツターするア
ルミナ膜硬度を基板のソフトフエライト材質に応
じた所要硬度に調整することができることを知見
した。

すなわち、Ar雰囲気に置換された密閉容器内
のArガス圧が２×10^-2Torr、スパツタリング電
圧5.5kwの条件下で付加されるバイアス電圧を、
０〜−200Vにしてスパツターした際のアルミナ
スパツタリング膜の硬度は、第２図に示す如く、
バイアス電圧に左右され、所要硬度のアルミナ薄
膜を得るには、０〜−200Vのバイアス電圧を適
宜選定する必要がある。バイアイアス電圧が、−
200Vを越えると膜硬度が低下し、加工段差が大
きくなり、また、スパツター能率が低下するため
好ましくない。

また、Ar雰囲気中のO₂分圧は、第３図に示す
如く、O₂分圧の増加に伴ないスパツター膜硬度
が増大する。この発明においては、O₂分圧は３
％以下とする必要がある。

Ar雰囲気中のO₂分圧が３％を越えると、硬度
向上効果が飽和し、また、アルミナ膜の内部応力
が大きくなり、基板が破損する恐れがある。また
スパツター能率が低下するため好ましくない。

スパツターに使用するターゲツト材のアルミナ
の純度は、90％以上が好ましく、90％未満では、
形成膜に異常放電による欠陥が発生し、スパツタ
ー能率の変動に伴なう異常スパツターの発生原因
となるため好ましくない。

発明の好ましい実施態様この発明の溝構造磁性基板の製造方法を具体的
に説明すると、まず、第１図に薄膜磁気ヘツドの
断面を図示す如く、磁性基板１に、機械的加工あ
るいはフオトエツチング方法等で溝部２を形成す
る。

つぎに、この溝部２に、アルミナをスパツター
する。この発明におけるスパツタリング法は、
O₂分圧を３％以下に調整した減圧のアルゴン雰
囲気中で、被膜形成すべき純度90％以上のアルミ
ナ材を陰極ターゲツト材とし、表面に少なくとも
１条の溝部を形成した上記の磁性基板１を陽極と
し、少なくとも、２極間にバイアス電圧０〜−
200Vを付加したスパツター電圧を印加し、雰囲
気ガスをイオン化し、生じた陽イオンが電界によ
つて加速され、大きな運動エネルギーを持つて陰
極のターゲツト材表面に、衝突し、表面原子をカ
ソードスパツタリグし、この叩き出されたアルミ
ナ粒子が、陽極の磁性基板表面に堆積して、アル
ミナ薄膜が形成される。

磁性基板１の溝部２を含む表面に、ヌープ硬度
600Kg／mm²〜1200Kg／mm²のアルナスパツター膜層
３を被着完了させる。さらに、前記の溝部２が露
出するように、被着したアルミナスパツター膜層
３を精密化工して除去し、溝部２内にヌープ硬度
600Kg／mm²〜1200Kg／mm²のアルミナスパツター膜
層３が充填形成されたこの発明による磁性基板を
得る。

得られたこの発明による溝構造磁性基板１は、
溝部２のアルミナスパツター膜層３内に気泡がな
く、かつアルミナスパツター膜層３と基板と相互
拡散層が極めて少ない磁性基板である。

さらに磁性基板１面を精密に平面研磨し、アル
ミナスパツター膜層３及び磁性基板１上に、スパ
ツタリングあるいは蒸着法等の薄膜形成方法によ
り、導体層４、絶縁層１０、磁性体層５、低融点
ガラス層６、非磁性体層７を被着して薄膜パター
ンを形成し、薄膜磁気ヘツドを構成する。なお、
８はギヤツプ部、９はエイペツクス点である。

この発明におけるスパツタリング法としては、
二極スパツタリング、バイアススパツタリング
等、非対称交流スパツタリング、高周波スパツタ
リングの交流スパツタリグ、さらにゲツタスパツ
タリングが適用できる。スパツタリングに使用す
るターゲツト材及び溝部内に充填するアルミナは
純度が90％以上であればよい。

また、この発明における磁性基板の少なくとも
１条配設それた溝部は、その深さが50μｍを越え
ると、経済性の点から好ましくなく、また、5μ
ｍ未満では、加工精度の点で問題があるため、５
〜50μｍが好ましく、また、幅寸法(W)は前記深さ
(d)寸法より大、すなわち、１＜ｄ／Ｗ＜１を満足
しなければ、溝部内にアルミナスパツター膜を充
填するときに、膜内部に空孔部を生ずるため好ま
しくない。

また、この発明における磁性基板は、Mn−Zn
フエライト、Ni−Znフエライトのいずれのソフ
トフエライトであつても使用できるが、特に、
Mn−Znフエライトは高温になると酸素と反応し
やすく、化学的に不安定であり、従来のガラス成
分と反応してその接触面に相互拡散層を形成しや
すいため、Mn−Znフエライト基板にこの発明を
適用する場合、特にその効果が大きい。

実施例以下に、この発明による実施例を説明する。

表面を精密仕上げした25mm×25mm×１寸法の
Mn−Znフエライト基板上に、幅0.15mm×深さ
0.03mm×長さ25mmの溝を３本、機械的加工で形成
した。

その後、真空度１×10^-6Torrの真空容器内に、
陽極としてMn−Znフエライト基板を入れ、陰極
ターゲツト材に純度99％のアルミナ板を用い、さ
らにArガスを２×10^-2Torrとなるまで導入し、
電極間に5.5Åの電圧に、バイアス電圧−50Vを
加えて放電を起し、15時間のスパツタリングを行
ない、前記基板表面に、ターゲツト材と同一組成
の40μｍ厚みのアルミナスパツター膜を形成し
た。

このときアルミナスパツター膜硬度は、780
Kg／mm²であり、これを溝部が露出するように、ア
ルミナ膜を15μｍ精密加工して除去し、溝部内に
アルミナスパツター膜を充填したMn−Znフエラ
イト磁性基板を得ることができた。

得られたこの発明による溝構造磁性基板の溝部
内のアルミナスパツター膜層には大き1μｍ以上
の気泡は皆無であつた。

また、比較のため、上記と同一基板に、高融点
ガラス（ソーダ石灰系ガラス、熱膨張係数93.5×
10^-7／℃、軟化点696℃、作業点1005℃）を使用
し、ガラス粘性が10⁵poiseとなる温度、すなわ
ち、880℃に加熱して充填したところ、ガラス層
内の大きさ1μｍ以上の気泡は、25ケ／mm³以上で
あつた。

また、溝部内にヌープ硬度780Kg／mm²のアルミ
ナスワツター膜を充填したこの発明によるMn−
Znフエライト磁性基板と溝部内にヌープ硬度600
Kg／mm²の高融点ガラスを充填した比較例のMn−
Znフエライト磁性基板とを、粒径70ÅのSiO₂粉
末を3wt％純水中に懸濁させた懸濁液中で、ラツ
プ圧力0.2Kg／mm²、回転速度50ｍ／min、Snラツ
プ定盤を用いるメカノケミカル研摩にて研摩し
て、基板表面粗度50Åに仕上げた場合、本発明基
板におけるフエライト基板と溝部内のアルミナ膜
との段差は100Åであつたが、比較におけるフエ
ライト基板の溝部内のガラス膜との段差は300Å
であり、本発明基板は比較基板に比べ、その段差
は1/3以下であり、磁性基板表面に設ける薄膜磁
気ヘツドの電磁気特性の向上に極めて有効であ
つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜磁気ヘツドの断面説明図であり、
第２図はスパツタリングにおけるバイアス電圧と
ヌープ硬度との関係を示すグラフであり、第３図
は酸素分圧とヌープ硬度との関係を示すグラフで
ある。１……磁性基板、２……溝部、３……アルミナ
スパツター膜層、４……導体層、５……磁性体
層、６……低融点ガラス層、７……非磁性体層、
８……ギヤツプ部、９…エイペツクス点、１０…
…絶縁層。

Claims

【特許請求の範囲】

１真空容器内に導入したArガスまたはArガス
とO₂ガクとの混合ガスを、スパツター電源によ
り放電し、イオン化された該ガスを電解にて加速
させてアルミナ材からなるターゲツトに衝突さ
せ、衝突により放出したアルミナ粒子を、磁性基
板表面に形成した少なくとも１条の溝部内に、被
着させてアルミナ膜層を形成し、さらに前記溝部
が露出するように被着したアルミナ膜層を精密加
工し、ヌープ硬度600Kg／mm²〜1200Kg／mm²のアル
ミナ膜層を、少なくとも１条の溝部内に充填形成
することを特徴とする溝構造磁性基板の製造方
法。