JPH041902A - 浮上型複合磁気ヘッド - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気ディスク装置において、記録媒体表面より
ごく僅かに浮上させて用いる浮上型複合磁気ヘッド（以
下「磁気ヘッド」と記すことがある。）に関するもので
ある。

［従来の技術］ 浮上型複合磁気ヘッドは、円盤状の磁気記録ディスク（
磁気記録媒体）を回転させ、この回転に伴って生じる空
気流によってごく僅かに浮上させて用いられるものであ
る。

第１図は、浮上型複合磁気ヘッドの一例を示す斜視図で
ある。磁気ヘッドｌは、スライダ一部を形成するＩ型コ
ア６とＣ型コア５より構成されている。■型コア６とＣ
型コア５との接合部の詳細な構造を第２図に示す。第２
図において、例えばＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライトからな
るＣ型コア５と■型コア６との対向面に金属磁性薄膜４
が形成されている。■型コア６もＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェ
ライトからなる。１型コア６とＣ型コア５は、ギャップ
Ｇを有するように、金属磁性薄膜４を挾んでガラス接合
されている。７は接合ガラスを示す。

［発明が解決しようとする問題点コ 第１図の如く金属磁性薄膜を形成した浮上型複合磁気ヘ
ッドは、金属磁性薄膜を形成しない浮上型磁気ヘッドに
比べ高い記録再生特性を示す。

しかしながら、磁気記録の高密度化がさらに進み、記録
媒体は保磁力が１２０００ｅを越えるものが開発され、
磁気ヘッドはトラック幅が１６゜以下という狭トラツク
化、及び、狭ギャップ化する傾向が強い。前記傾向が進
むほど、磁気ヘッドの記録再生出力が低下するという間
層が顕著になり、浮上型複合磁気ヘッドの記録再生出力
を向上させるために、金属磁性薄膜の研究、開発が進め
られている。

例えば、特開昭６２−１８３１０１号公報、特開昭６０
−９５９０４号公報等にその記載がある。

ところが、前記公報に記載されている金属磁性薄膜は、
金属磁性薄膜単体の磁気特性に関して検討したもので、
浮上型磁気ヘッドを構成するフェライト及びフェライト
コアを接合するガラス（以下接合ガラスと記す）と複合
された時に受ける応力と磁気特性については検討されて
いなかった。

また、金属磁性薄膜を主磁路とする薄膜磁気ヘッドにお
いては、金属磁性薄膜に働く応力を考慮し、金属磁性薄
膜の磁歪定数を特定したものがいくつかある。その中の
一つとして、特開昭６２−２２９５１１号公報には、磁
気誘導型薄膜ヘッドにおいて金属磁性薄膜の磁歪定数を
負に特定する記載がある。

ところが、同号公報は、金属磁性薄膜の磁歪定数を負に
特定したものであり、本発明の如く正のある範囲に特定
するものとは全く磁歪定数の特定する範囲が異なる。更
に同号公報は、主磁路を金属磁性薄膜により形成する磁
気誘導型薄膜ヘッドに関するものであり、本発明の如く
主磁路をＭｎ−Ｚｎフェライトで形成するバルクタイプ
の磁気ヘッドとは構成が全く異なりそのまま適用出来る
ものではない。

また、特開昭６０−７４１１０号公報には薄膜磁気ヘッ
ドにおいて、金属磁性薄膜の磁歪定数λＳの許容範囲を
１λｓ１≦０．４　Ｘ　Ｌ　Ｏ−’と特定したことが記
載されている。

ところが、同号公報では、前記薄膜ヘッド製造時に発生
する応力による金属磁性薄膜の透磁率の低下を防止する
ために、金属磁性薄膜の磁歪定数をＯに近いある許容範
囲とするものであり、本発明の如く金属磁性薄膜に働く
応力を考慮して、磁歪定数を正のある範囲に特定するも
のとは作用が全く異なり、本発明にただちに適用出来る
ものではない。

本発明の目的は、浮上型複合磁気ヘッドにおいて、金属
磁性薄膜に働く応力を考慮し、金属磁性薄膜の磁歪定数
を最適化することにより、そのａ己録再生特性を大幅に
向上させるものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の浮上型複合磁気ヘッドは、非磁性ギャップを介
して相対する一対のコア片の少なくとも一方の対向面に
金属磁性薄膜が形成されており、その一対のコア片がガ
ラスにより接合された磁気コアを有する浮上型複合磁気
ヘッドに関し、その金属磁性薄膜の磁歪定数が＋２〜＋
８×１０−”である事を特徴とするものである。

また、前記コア片は、１００〜４００℃における平均熱
膨張係数が、１１０〜１３０×１０−“７℃であるＭｎ
−Ｚｎフェライトが好ましく、前記一対のコア片を接合
するガラスの３０〜３８０℃ノ平均熱膨張係数は、９０
〜ｌ　ｌ　ＯＸ　１０−”／’Ｃの範囲であれば良い。

さらに、その金属磁性薄膜はＡｌが４．６〜８．０ｗｔ
％、Ｓｉが４．０〜９．０ｗｔ％、残部実質的にＦｅの
組成が好ましく、２ｗｔ％以内であればＴｉ及びＲｕの
少なくとも一種、および／あるいは２〜５ｗｔ％のＣｒ
を含有してもかまわない。

本発明に使用する金属磁性薄膜はＦｅ−Ａｌｒ−３ｉ系
の薄膜以外にも、次の（１）〜（３）に示す金属磁性薄
膜でも同様の効果が得られる。

（１）ＦｅｘＡｙＮｚ（ただし、Ｘｔｙ＋Ｚは各々構成
比を原子％とじて表わし、ＡはＨｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ
、Ｔｉよりなる群から選択された少なくとも一種の元素
、Ｎは窒素を表わす）なる組成式で表わされ、その組成
範囲が ５≦ｙ≦１５ ３≦２≦２０ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ であるＦｅ基基磁磁性薄膜 （２）　Ｃｏ　ｘＭｙＣｚ（ただし、Ｘ＋ＬＺは各々組
成比を原子篤として表わし、ＭはＨｆ、Ｚｒ、Ｔａより
なる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Ｃは炭素を
表わす。）で示される組成を有し、その組成範囲が ５≦ｙ≦１３ １５≦２≦２５ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ であるＣＯ系軟磁性薄膜。

（３）原子比でＴａ５〜１５％、０８〜２０％及び残部
がＦｅよりなる磁性薄膜において、前記磁性薄膜の組織
中にｂｃｃ構造のＦｅとＴａＣ，Ｔａ、Ｃの結晶が共存
しているＦｅ−Ｔａ−Ｃ系磁性薄膜。

［作用］ 本発明の磁気ヘッドでは、金属磁性薄膜のトラック幅方
向に引張応力が発生する。前記金属磁性薄膜は、このト
ラック幅方向の引張応力に好適な磁歪定数を選択するこ
とにより、ギャップ深さ方向の透磁率が向上し、磁気ヘ
ッドの記録再生出力が高められる。

これを詳細に説明すると次の通りである。

前記浮上型複合磁気ヘッドについて、まず二次元のシミ
ュレーションにより特性評価をした。

起磁力を８０ｍＡとしたときの、ギャップ近傍における
磁力線の分布を第３図に示す。

第３図より金属磁性薄膜が１または２μｍ程度であると
、Ｉ型コア６側によって、磁束が金属磁性溝ｌＩ４とそ
の近傍に集中し、ギャップ深さ方向に磁束が流れること
が分かる。

金属磁性薄膜の透磁率はこの磁気ヘッドを使用する高周
波域では、磁壁移動が主となる磁化容易軸よりも、スピ
ンの回転が主となる磁化困難軸の方が高い値を示す。即
ち、ギャップ深さ方向に磁束を流れやすくするには、同
方向に磁化困難軸を指向させれば良いことが分かる。

第４図に三次元シミュレーションによる金属磁性薄膜の
応力解析結果を示す、第４図において、実線で囲まれた
部分が金属磁性薄膜４であり、５はＣ型コア、６は■型
コア、７は補強ガラスである。金属磁性薄膜４の部分の
矢印は、薄膜に作用している応力の向きとその大きさを
表しており、金属磁性薄膜には全面に引張応力が作用し
、特にトラック幅方向に強い引張応力が発生している。

第５図にフェライト、接合ガラス及び金属磁性薄膜の熱
膨張曲線を示す。第５図から明らかな様に、これらのう
ちでは、金属磁性薄膜の熱膨張係数が最も大きい。

また、第６図にはフェライト基板上に金属磁性薄膜を形
成し、所定の温度で熱処理を行なった場合の変形を模式
的に示した６第６図より金属磁性薄膜には、引張応力が
発生していることが分かる。

この実験結果は第４図に示した応力の解析結果と一致す
る。

第７図に第２表Ｎ００５に示したＭｎ−Ｚｎフェライト
コアに形成された金属磁性薄膜の磁気特性と磁歪定数と
の関係を示す。磁歪定数は非磁性基板上に金属磁性薄膜
を形成し、所定の温度で熱処理を施した試料を、光テコ
法を用いて測定することにより求めた。第７図より明ら
かな様に、磁歪定数が正の領域に於いて、金属磁性薄膜
の磁気特性が向上する磁歪定数の範囲がある。この範囲
の磁歪定数をもつ金属磁性薄膜を有する浮上型複合磁気
ヘッドの記録再生特性は、ギャップ深さ方向の磁束が流
れやすくなることにより高められると推定される。

本発明の如く金属磁性薄膜の磁歪定数が＋２〜十８Ｘ１
０−６であると、後述する第８図及び第９図に示す様に
、記録再生特性は著しく高いものになる。

この現象は金属磁性薄膜に働いている応力の、次のよう
な作用から生ずると考えられる。

前記トラック幅方向の引張り応力は、ギャップ深さ方向
の応力より大きいため、応力のエネルギーのみを考える
と、金属磁性薄膜の磁歪定数が正の場合、トラック幅方
向に磁化容易軸、ギャップ深さ方向に磁化困難軸を指向
させると考えられる。

このように、ギャップ深さ方向に磁化困難軸が指向する
場合には、磁気ヘッドが作動するメガヘルツの周波数帯
域では、金属磁性薄膜のギャップ深さ方向の透磁率が増
加すると推定され、その結果、ギャップ深さ方向に対し
、磁束が流れやすくなるものと考えられる。

更に、本発明の磁気ヘッドは、適切な熱膨張係数のＭ　
ｎ　−Ｚ　ｎフェライトと接合ガラスを用いることによ
り、金属磁性薄膜をしっかりとフェライトコア片に付着
させ、接合ガラスにクラックが発生するのを防止するこ
とができる。

また、金属磁性薄膜の磁気特性が高透磁率、かつ高飽和
磁束密度であり、そして、その耐蝕性を著しく向上させ
ることができる。

［実施例］ 本発明を添付図面を参照して以下に詳細に説明する。

第１図は、本発明の実施例による浮上型複合磁気ヘッド
の全体構成を示す斜視図である。第２図は、Ｃ型コア片
５と１型コア片６との接合部の詳細を示す。１はＭ　ｎ
　−Ｚ　ｎフェライトからなるＣ型コア片５及びＩ型コ
ア片６と称される磁性体であり、■型コア片６はスライ
ダーの端部を用いている。４はＣ型コア片５上に被着さ
れたＦｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜である。３はＣ型コア片５と
Ｉ型コア片６との間に形成された巻線用の窓であり、そ
の上部にＣ型コア片５と■型コア片６を接合するガラス
部７が設けられている。なお、実施例の浮上型複合磁気
ヘッドの形状は次の通りである。

トラック幅　　　　Ｔｗ：　１４ｇ 磁気ギャップ長さ　　ＧＱ　：　０．６０゜磁気ギャッ
プ深さ　　Ｇｄ：６ｇｍ コア高さ　　　　　　　　：１．６ａ＋ｎ＋この浮上型
複合磁気ヘッドは以下のプロセスにより製造する。

まず、Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライトのブロックより所定
の寸法に加工してＣ型コアブロック及び■型コアブロッ
クを得る。

いずれかのコアブロックに金属磁性薄膜を形成するが、
本実施例ではＣ型コアブロックに金属磁性薄膜を約２−
形成した。

金属磁性薄膜形成条件は、下記に示す通りである。

ＲＦ　　パワー　　　　　　４００Ｗ タ一ゲツト基板間距離　　７０ｍｍ 基板温度　　　　　　　　３００℃ 到達真空度　　　　　５　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’Ｐａガス圧力
　　　　　７×１０−’Ｐａ 次にＣ型コアブロックとＩ型コアブロックとをガラスに
より接合する。この接合ブロックを研削及び研磨する事
により浮上型複合磁気ヘッドを得ることができる。

前記の製造方法を基準とし、本発明を以下の具体的な実
施例により説明する。

実施例１ 第１表に示す一１〜＋９×１０−’の磁歪定数を有する
Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜を非磁性フェライト基板上に形成
し、Ｃ型コアブロックと■型コアブロックとを接合する
温度において熱処理を行った。

第１表 その試料をＭｎ−Ｚｎフェライトのキュリー点以上の３
００℃まで加熱し、磁化曲線を測定し、保磁力を読み取
った。第７図にセンダスト膜の保磁力と磁歪定数との関
係を示す。

第７図より明らかな様に、保磁力は磁歪定数が＋２〜＋
８×１０−’の範囲において低い値を示し、更に磁歪定
数が＋４〜＋６×１０−“の範囲では著しく低い値を示
す。

第８図及び第９図に金属磁性薄膜の磁歪定数と前記製造
プロセスにより作製した浮上型複合磁気ヘッドの出力及
び相対マージンとの関係を示す。

ただし、特性測定条件は次の通りである。

媒体保磁力　　　　　　１２０００ｅ 周速　　　　　　　　　９．４ｍ／ｓ 浮上量　　　　　　　　０．１７μｍ 磁気ヘッドの巻き数　　２１Ｘ２　（ターン）周波数　
　　　　　　　ＬＦ二ｌ　Ｍ　ＨｚＨＦ：４ＭＨｚ 前記測定条件において、第８図に示した浮上型複合磁気
ヘッドの再生出力は、Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ薄膜の磁歪定数
が＋２〜＋８×１０−’の範囲では高い値となる。更に
第９図に示した浮上型複合磁気ヘッドの相対マージンも
Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜の磁歪定数が＋２〜＋８×１０−
“の範囲では高い値となる。

また、前記範囲の磁歪定数に対応するＦｅ−Ａｌ−５Ｌ
薄膜の組成範囲は、Ａｌが４．６〜８．０ｗし％、Ｓｉ
が４．０〜９．０ｗｔ％、残部実質的にＦｅであること
がわかる。即ち、Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜の磁歪定数＋２
〜＋８×１０−”の範囲及びＡｌ　：　４．６〜８．０
ｗｔ％、Ｓｉ：４．Ｏ〜９゜０ｗｔ％、残部実質的にＦ
ｅの組成範囲において高い再生出力が得られる。

実施例２ 磁気ヘッドの製造工程には、ガラスボンディング等の熱
処理工程を必要とする。この熱処理工程において、フェ
ライトコアとＦｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜の熱膨張係数の差に
よりＦｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜がフェライトコアより剥離す
る事がある。第５図に示したようにフェライトの熱膨張
係数は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ薄膜より小さい。そのためＦ
ｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜が剥離しないフェライトコアの熱膨
張係数の下限を調査する目的で以下のテストを行った。

第２表に示した９５〜１３５Ｘｌｏ−’／’Ｃの熱膨張
係数を有するフェライトを用い、前記製造プロセスで述
べた■型コアブロックを作成した。その種々の熱膨張係
数を有する■型コアブロックにマグネトロンスパッタ装
置により、２−厚のＦｅＡｌ−５ｉ薄膜を形成した。ま
た、Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜の組成は、８５ｗｔ％のＦｅ
、６ｗｔ％の、１２及び９ｗｔ％のＳｌで、磁歪定数λ
Ｓは＋２×１０’である。

第２表 Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜を形成した■型コアブロックに、
６００℃の温度で６０分間の熱処理を施し、Ｆｅ−Ａｌ
−５ｉ薄膜の剥離の有無を調査した。その結果を第３表
に示す。表中の０は異常無し、Δは試料の端部のみのＦ
ｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜に剥離等の異常が発生したことを示
し、Ｘは試料全面にＦｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜の剥離等の異
常が発生したことを示す。

第３表 第３表からフェライトとＦｅ−Ａｌ−５ｉ薄膜とが安定
に付着することが出来るフェライトの熱膨張係数の下限
はｌ　ｌ　ＯＸ　Ｉ　Ｏ−’／’Ｃである事が判明した
。また、熱膨張係数がｌ　３５Ｘ　Ｉ　Ｏ−７／℃を越
えるフェライト材は、フェライトの製造工程において焼
結不良が発生し製造歩留りが著しく低いものとなる。更
に、熱膨張係数が１３０Ｘ１０−’　／’Ｃを越えるフ
ェライトは、透磁率のピークが室温近傍にあり、実装状
態での透磁率の温度依存性が大きい。そのために、フェ
ライトの熱膨張係数は１３０×１０−’／’Ｃ以下が望
ましい。即ち、ＦｅＡｌ−５ｉ薄膜の剥離が発生せず、
安定な歩留りでフェライト材が製造できる熱膨張係数の
範囲は、１１０〜ｌ　３０Ｘ　Ｉ　Ｏ−’／’Ｃである
。

実施例３ Ｃ型コアブロックと■型コアブロックを接合するガラス
の熱膨張係数と磁気ヘッド出力との相関を調査するため
に、第４表に示した接合ガラスを用いて磁気ヘッドを作
成した。本実験に使用した金属磁性薄膜は、＋４×１０
−”の磁歪定数をもつＦｅ−Ａｌ−３ｌｓ膜であり、フ
ェライトは、第２表に示したＮ００４の熱膨張係数が１
１５Ｘｌｏ−“のフェライトである。また特性測定条件
は、実施例１に準じた。

第１０図に接合ガラスの熱膨張係数と磁気コア加工時の
ガラスクラック発生率の相関を示した。

同図からガラスクラック不良率は、熱膨張係数が８５　
ｘ　ｌＯ−’／’Ｃ以下及び１１９×１０−’／’Ｃ以
上では急激に増加することが判明した。

また第１１図に第４表の接合ガラスの中から特にＮｏ、
　３．４．　５．　６の４種類の接合ガラスを選び、そ
れぞれのガラスを使用した磁気ヘッドの特性を示した。

同図から、記録再生出力は、接合ガラスの熱膨張係数が
９０〜ｌ　ｌ０×１０−“７℃の範囲であれば、高い値
を示すことがわかる。

［発明の効果］ 本発明は、磁気ヘッドに形成した金属磁性薄膜に働く応
力状態を解析し、磁気特性の良好な範囲の磁歪定数を有
する金属磁性薄膜を選定することにより、高密度記録化
に対処するための記録媒体の高保磁力化、磁気ヘッド自
体の狭トラツク化、狭ギャップ化が進展した磁気記録装
置においても、記録再生特性の良好な浮上型複合磁気ヘ
ッドを提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は浮上型複合磁気ヘッドの斜視図、第２図はギャ
ップ近傍の詳細図、第３図は磁力線の分布図、第４図は
応力分布図、第５図は収縮特性図、第６図は熱変形挙動
図、第７〜１１図は測定結果を示すグラフである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）浮上型複合磁気ヘッドにおいて、一対のコア片と
   前記コア片を接合するガラス部と、前記コア片の少なく
   とも一方の対向面に形成された金属磁性薄膜とを有し、
   前記金属磁性薄膜の磁歪定数が＋２〜＋８×１０＾−＾
   ８であることを特徴とする浮上型磁気ヘッド。
2. （２）請求項１に記載の浮上型複合磁気ヘッドにおいて
   、熱膨張係数が１１０〜１３０×１０＾−＾７／℃であ
   るＭｎ−Ｚｎフェライトで上記コアを構成することを特
   徴とする浮上型複合磁気ヘッド。
3. （３）請求項１あるいは２に記載の浮上型複合磁気ヘッ
   ドにおいて、コア片を接合するガラスの熱膨張係数が９
   ０〜１１０×１０＾−＾７／℃であることを特徴とする
   浮上型複合磁気ヘッド。
4. （４）請求項１〜３のいずれかに記載の浮上型複合磁気
   ヘッドにおいて、前記金属磁性薄膜がＦｅ、Ａｌ及びＳ
   ｉからなる合金であり、Ａｌが４．６〜８．０ｗｔ％、
   Ｓｉが４．０〜９．０ｗｔ％、残部実質的にＦｅの組成
   であることを特徴とする浮上型複合磁気ヘッド。
5. （５）請求項４に記載の浮上型複合磁気ヘッドにおいて
   、前記金属磁性薄膜がさらにＴｉ及びＲｕの少なくとも
   １種を各２ｗｔ％以下および／あるいはＣｒを２〜５ｗ
   ｔ％含有することを特徴とする浮上型複合磁気ヘッド。