JPH0457206A - 垂直磁気記録再生薄膜ヘッド - 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】 利用産業分野 この発明は、電算機用、テープ用、映像言己録用などの
垂直磁気記録再生薄膜ヘッドの改良に係り、直交配置さ
れ非磁性材を充填する溝部交点直上に成膜積層して、加
工組立後に磁気記録媒体との対向位置となるリターンパ
ス用磁性部材の形状を、主磁極膜の対向方向及びトラッ
ク幅方向にリターンパス用磁性部材が露出させ、かつリ
ターンパス用磁性部材を耐摩耗性にすぐれた非磁性材基
板上に成膜積層することにより、出力特性の改善向上と
耐摩耗性の向上を図り、かつ製造性にすぐれた垂直磁気
記録再生薄膜ヘッドに関する。

背景技術 一般に、垂直磁気記録再生薄膜ヘッド（以下、薄膜磁気
ヘッドという）は、磁気回路が微小であること、高透磁
率、高飽和磁束密度の磁性薄膜を用いるという点で、磁
気記録の高密度化に適しており、半導体テクノロジーに
基づく製造プロセスで製造されるため、高精度の磁気ヘ
ッドを低コストで製造可能であり、今後、垂直磁気ヘッ
ドの主流となるものと考えられる。

垂直磁気記録再生用薄膜ヘッドは、例えば、第６図に薄
膜ヘッドのトランスジューサ一部の媒体対向面及び縦断
側面説明図を示す如く、ソフトフェライト等の磁性部材
（ｌＯ）と、これにギャップ層となる非磁性材（３）と
薄膜導体コイル（４）と絶縁層（５）を介して配設する
パーマロイ、センダスト、あるいはＣｏ系アモルファス
等からなり、該主磁極膜の記録時の磁気飽和を防ぐため
の厚膜磁性膜（７）と主磁極膜（８）とヘッド保護膜（
９）からなる。

従来技術の問題点 前述した露出する積層端面で記録媒体と対向する構成の
垂直薄膜ヘッドにおいて、第６図（ａ）に示す如く、記
録媒体（３０）に対するリターンパス用磁性部材（１０
）の溝部（２）に充填される非磁性材（３）との境界面
（１２）が主磁極膜（８）と平行になっているため、主
磁極より発生した磁束は主磁極に対向する面にリターン
するのみで、十分な再生出力が得られない問題があった
。

発明者は、薄膜磁気ヘッドの再生出力を一段と向上させ
ることを目的に、発生磁束を効率よくリターンさせるこ
とができるリターンパス用磁性部材について種々検討し
た結果、直交溝部の交点直上部に成膜積層した構成とす
ることにより、発生磁束を主磁極膜の対向方向にリター
ンさせるだけでなく、トラック幅方向にも磁束をリター
ンさせることができ、再生出力を向上、改善されること
を知見し、上記リターンパス用磁性部材に直交溝部を有
する構成の薄膜ヘッドを提案（特願平２−５０２９２号
）した。

しかし、前記提案の薄膜ヘッドは、リターンパス用磁性
部材がＮｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト部材であ
るため、厚みを１００戸以下に薄くすることができず、
加工あるいは磁気記録媒体との摺動の際、非磁性材とフ
ェライト部材との間に段差を生じる問題があった。

そこで、この発明は、かかる現状に鑑み、従来の薄膜磁
気ヘッドの再生出力特性を向上させ、かつ磁気記録媒体
との耐摩耗性の向上を図った垂直磁気記録再生薄膜ヘッ
ドの提供を目的としている。

発明の概要 この発明は、薄膜磁気ヘッドの再生出力を一段と向上さ
せ、かつ耐摩耗性を向上させることを目的に、耐摩耗性
にすぐれかつ発生磁束を効率よくリターンさせることが
できるリターンパス用磁性部材について種々検討した結
果、薄膜ヘッド用の磁性基板を、耐摩耗性にすぐれた非
磁性材基板の上に磁性材をスパッタリングなどで気相成
膜した構成となし、基板上層のリターンパス用磁性部材
に直交溝部を配置して、直交溝部該交点直上部に成膜積
層することにより、露出する積層断面の大半が耐摩耗性
にすぐれた非磁性材となり、耐摩耗性が著しく向上し、
該溝構造により発生磁束を主磁極膜の対向方向にリター
ンさせるだけでなく、トラック幅方向にも磁束をリター
ンさせることができ、再生出力を向上、改善されること
を知見し、この発明を完成した。

また、前記構成は、非磁性材基板の上に気相成長法にて
成膜した磁性材に、エツチング技術にてこの発明の特徴
である特定溝構造を容易に作成することができ、製造性
が極めてよいだけでなく、非磁性材基板の上に設けるリ
ターンパス用磁性薄膜の厚みを薄くでき、薄膜ヘッド総
厚みを薄くできることから耐摩耗性が著しく向上するこ
とを知見した。

さらに、耐摩耗性の向上させるため、種々検討した結果
、上記構成の薄膜ヘッドの最上層のヘッド保護膜上に接
着層を介して耐摩耗性非磁性材を積層し、一対の耐摩耗
性非磁性材間に当該薄膜ヘッドを配置することにより、
耐摩耗性がさらに向上することを知見し、この発明を完
成した。

すなわち、この発明は、 耐摩耗性非磁性材基板上に成膜されたリターンパス用磁
性薄膜の一生面に、磁気記録媒体に対向する摺動面に平
行な主溝部を有し該溝に非磁性材を充填し、さらに前記
主溝部と直交しかつ非磁性材を充填した主磁極膜幅より
０．５ｐｍ〜５昨ｍ大きな幅と、深さ３ｐｍ−３０１１
ｍを有する細溝部を配設し、該主溝部と細溝部の直交溝
部の交点直上部に、少なくとも薄膜導体コイル、層間絶
縁膜、主磁極膜、ヘッド保護膜が成膜積層され、かつリ
ターンパス部にて磁性薄膜と主磁極膜と接続し、露出す
る前記積層端面における主磁極膜近傍にリターンパス用
磁性薄膜を露出させ、磁気記録媒体と対向させる構成か
らなることを特徴とする垂直磁気記録再生薄膜ヘッドで
ある。

さらに、この発明は、上記の構成において、ヘッド保護
膜上に接着層を介して耐摩耗性非磁性材を積層し、一対
の耐摩耗性非磁性材間に薄膜ヘッドを配置したことを特
徴とする垂直磁気記録再生薄膜ヘッドである。

発明の構成 この発明による薄膜ヘッドは、薄膜を成膜する基板には
、耐摩耗性非磁性材基板上にリターンパス用磁性薄膜を
積層した非磁性基板を用いることを特徴とし、さらに、
磁気記録媒体と対向位置となる摺動面のリターンパス用
磁性部材の形状を、主磁極膜の対向方向のみでなく、ト
ラック幅方向にも非磁性材を隔てて、磁性部材が形成さ
れるように配置したことを特徴とする。

すなわち、第２図に示す如き、溝構造非磁性基板（１）
を用いることにより、この発明の薄膜ヘッドを容易に効
率よく製造することができる。

詳述すると、溝構造非磁性基板（１）は、ＺｒＯ２系、
Ａｌ２Ｏ３系セラミックスなどの耐摩耗性にすぐれた、
［Ｈ’ｌＥ材基板（１１）の上に、パーマロイ、センダ
スト、Ｃｏ系アモーファス、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ
系フェライト等の磁性薄膜（１２）を、気相成長法など
にて成膜積層した構成がらなり、磁性薄膜（１２）主面
に、一定間隔で複数の平底状の主溝部（２）と、これに
直交する細溝部（２０）を一定間隔で設け、溝部にガラ
ス、５ｉ０２、Ａｌ２Ｏ３、チタン酸バリウム等の非磁
性材（３）を充填しである。

換言すると、主磁極とリターンパス用磁性薄膜間の漏れ
磁束を防止するための主溝部（２）と、該主溝部（２）
に直交してトラック幅より僅かに大きい（０，５ｐｍ〜
５０￥１ｍ）幅を有するギャップ層に相当する細溝部（
２０）を有する溝構造磁性基板（１）を用い、一連の薄
膜ヘッド製造プロセスにより垂直薄膜ヘッド化すること
により、記録媒体の摺動面となる非磁性材基板上に積層
されたリターンパス用磁性基板形状が、第１図ａに示す
如く、主磁極膜（８）に対して特定寸法、形状を有する
細溝部（２ｏ）を形成する。

このようにして得られた垂直薄膜磁気ヘッドにおいて、
主磁極膜より発生した磁束は主磁極膜の対向方向のみな
らず、トラック幅方向にもリターンし、記録再生特性を
向上させることができる。

また、リターンパス用磁性薄膜を気相成長にて成膜し、
さらにエツチング技術にてこの発明の特徴である特定溝
構造を容易に作成することができ、製造性が極めてよく
、磁性薄膜を含む薄膜磁気ヘッド全体厚みを薄くできる
ことがら、耐摩耗性が著しく向上する。

製造方法 この発明による薄膜磁気ヘッドを製造する工程を、第２
図、第３図ａ−ｆに基いて説明する。

■第２図に示すごとく、ＺｒＯ２系、Ａｌ２Ｏ３系セラ
ミックスなどの耐摩耗性にすぐれた非磁性材基板（１１
）の上に、スパッタリング法にて成膜したパーマロイな
どの磁性薄膜（１２）の主面に、所定間隔で複数の主溝
部（２）及び主溝部（２）に直交する複数の細溝部（２
０）　を所要パターンにて配設し、各溝部（２Ｘ２０）
に、ガラス、５ｉ０２、Ａｌ２Ｏ３、チタン酸バリウム
等の非磁性材（３）を溶着法、スパッタリング法にて充
填し、その後、ｉＫ構造非磁性基板（１）の前記溝部（
２Ｘ２０）を設けた磁性薄膜（１２）の主面に、メカノ
ケミカル研摩を施す。

■溝構造非磁性基板（１）の磁性薄膜（１２）の前記研
摩面に、Ａｕ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　ＡＩ等からなる薄膜
導体コイル（４）をスパッタリング法、真空蒸着法にて
形成する。（第３図口図） なお、前記磁性薄膜材がＭｎ−Ｚｎ系フェライトの場合
、薄膜導体コイル形成前に絶縁層を設ける。

■この薄膜導体コイル（４）層と後に被着する厚膜主磁
極膜（７）との電気的絶縁のために、５ｉ０２、Ａｌ２
Ｏ３等の無機酸化膜あるいはポリイミド等の有機膜から
なる層間絶縁被膜（５）を形成する。（第３図す図） ■前記薄膜導体コイル（４）による層間絶縁被膜（５）
の凹凸面を除去するため、ダイヤモンド研摩等の精密研
摩あるいはエッチバック法を施して、５００Ａ以下に平
坦化する。

■後工程にて被着する厚膜主磁極膜（７）と磁性薄膜（
１２）を接続するためのリターンパス部（６）を、前記
層間絶縁被膜（５）に、イオンエツチング、ケミカルエ
ツチング等の方法にて形成する。（第３図口図） ■層間絶縁被膜（５）面及びリターンパス部（６）の磁
性薄膜（１２）面上に、パーマロイ、センダスト等のＦ
ｅ系合金あるいはアモルファス等からなる厚膜主磁極膜
（７）をスパッタリング法、蒸着法、めっき法等にて被
着形成し、パターン化する。（第４図ｄ図） ■その後、前記厚膜主磁極膜（７）上に主磁極膜（８）
をスパッタリング法、蒸着法、めっき法等にて被着形成
し、パターン化する。（第３図口図） ■ヘッド保護膜（９）を積層被着する。（第３図口）さ
らに、耐摩耗性を向上させるため、ヘッド保護膜（９）
にガラス層などの接着層を介して、Ｚｒ０２Ｍ、Ａｌ２
Ｏ３系セラミックスなどの耐摩耗性にすぐれた非磁性材
を積層することができる。

■その後、主溝部（２）の所要位置及び細溝部（２ｏ）
の所要位置で溝構造非磁性基板（１）を切断して、所要
寸法、形状に成形することにより、第１図に示す如く、
磁気記録媒体に対向する磁性薄膜（１２）の摺動面形状
は主磁極に対して、特定形状の溝部を有する薄膜磁気ヘ
ッドが得られる。

この発明に用いる溝構造非磁性基板（１）において、非
磁性材基板（１１）はＺｒＯ２系、Ａｌ２Ｏ３系セラミ
ックスなどの耐摩耗性にすぐれた非磁性材であれば、い
ずれの非磁性材でもよい。

溝構造非磁性基板（１）上に成膜する磁性薄膜（１２）
には、パーマロイ、センダスト、ｃｏ系アモーファス、
Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト等の公知の磁性
材を、要求される磁気特性等に応じて適宜選定し、スパ
ッタリング法、蒸着法等の気相成長法など公知の薄膜形
成技術にて、５０戸以下の厚みに成膜できれば、何れの
磁性薄膜でも利用できる。

また、磁性薄膜（１２）に形成した複数の主溝部（２）
は、薄膜ヘッド組立時に厚膜主磁極膜（７）の先端部か
らリターンパス部（６）の先端部までの長さに等しい幅
を有し、深さは２ｐｍ〜３０ｐｍの寸法を有し、また、
前記主溝部（２）に直交する細溝部（２０）は、主磁極
膜幅より０．５ｐｍ〜３００μ、好ましくは１凹ｒ２ら
ｍより大きな幅を有し、また、深さは、３四ｒ３０ｐｍ
が好ましく、さらに１らｍ〜２０凹υ深さを有すること
が好ましい。

実施例 以下、この発明の詳細な説明する。

表面を精密仕上げしたＺｒＯ２系セラミックス基板の上
に、ソフトフェライト薄膜を２０呻厚みにスパッタリン
グ法にて成膜積層して非磁性基板を作製した。

前記非磁性基板のフェライト薄膜上に、幅０．１５ｍｍ
Ｘ深３０．０１２ｍｍｘ長さ５鵠皿の溝を複数本、及び
前記溝部に直交する幅０．０７５ｘ深さ０．０１２ｘ長
さ５０ｍｍの溝を複数本、フォトリソ技術を用いてエツ
チングにて形成した。

このようにして得られた溝部に、１μ以上の気泡が１ヶ
／ｍｍ３以下の状態でＡｌ２Ｏ３を充填した後、前記主
面にメカノケミカル研摩を施し、前記研摩面上に、薄膜
導体コイル用Ｃｕ膜をスパッタリングにて形成し、所定
形状のパターン化する。

その後、電気的絶縁のための層間絶縁被膜として、ポリ
イミド系樹脂を用いて被膜した後、エッチバック法を用
いて、表面を平坦化した。

その後、Ｃｏ系アモルファスからなる厚膜主磁極膜をス
パッタリング法にて被着形成パターン化し、さらに、Ｃ
ｏ系アモルファスからなる薄膜主磁極膜をスパッタリン
グ法にて被着形成パターン化し、さらにＡｌ２Ｏ３から
なるヘッド保護膜を積層被着した。

その後、記録媒体に対向する摺動面のリターンバス用磁
性部材の形状が主磁極膜に対して、特定形状寸法の溝部
を形成するように所要寸法、形状に切断加工し、垂直薄
膜ヘッドを作製した。

また、比較のため、ＺｒＯ２系セラミックス基板の上に
、ガラス接着層介してＮｉ−Ｚｎ系フェライト基板を１
００μ厚みに積層した磁性基板を用いて、上述の製造方
法で垂直薄膜ヘッドを作製した。

このようにして、得られた垂直薄膜ヘッドの特性並びに
摺動耐摩耗性を評価した。

これら、溝形状の異なる２種のヘッドからの再生出力特
性の試験結果を第４図に示す。なお、再生出力特性測定
は自己記録再生により行い、その測定条件は下記の通り
であり、テープにより摺動テストを行った。

また、摺動耐摩耗性の評価として、下記条件のシューシ
ャインテストを行い、その後非磁性材とフェライト部材
間の段差を測定した。

その結果、耐摩耗性にすぐれた非磁性材基板の上に磁性
薄膜を成膜した溝構造非磁性基板を使用した場合は、耐
摩耗性はほとんど変わらないが、リターンパス用磁性部
材と非磁性材間の段差は、従来ヘッドでは０．１μｍ以
上であったが、本発明ヘッドでは０．０３ｐｍ以下であ
り、本発明ヘッドは耐摩耗性にすぐれていることが明ら
かである。

また、第４図より明らかな如く、本発明ヘッドは再生出
力特性において、非常に良好な特性を示している。

煤生 ＣｏＣｒ　／　ＮｉＦｅ　　２層膜、垂直保磁力Ｈｃ＝
５０００ｅ、保護膜／カーボン ヘッド 本発明、従来ともにトラック幅ＴＷ＝５０ｐｍ■江迷支 ７．５ｍ／ｓｅｅ 皿翫致 １８００ｒｐｍ メカノケミカル研摩条件 加工機　　　　・１５インチＭＣＰ盤 ポリッシャー　・不織布 パウダー　　　・粒度０．０２μｍ以下、ＭｇＯ回転数
　　　　；　２Ｏｒｐｍ 加圧力　　　　；　０．５ｋｇ／ｍｍ２ダイヤモンド研
摩条件 加工機　　　　・１５インチ片面ラップ盤ポリッシャー
　・Ｓｎ盤 ダイヤモンド　；粒度０．５〜ｌｐｍ 回転数　　　　・３０ｒｐｍ 加圧力　　　　；　０．５ｋｇ／ｍｍ２再生出力波形測
定条件 媒体　　　　　・Ｃｏ−Ｃｒ　／　Ｎｉ−Ｆｅ記録周波
数　　；　０．５〜２０ＭＨｚ記録電流　　　；　２０
ｍＡｐ−Ｐ 相対速度　　　・ｖ＝７．５ｍ／ｓｅｅシューシャイン
テスト テストテープ材料；ＣｒＯ２テープ テープスピード　・８．２ｍ１ｓｅｃ テープ張力　　　　；　２５０ｇｒ

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂ、ｃはこの発明による薄膜磁気ヘッドの正
面説明図、縦断説明図、上面説明図である。 第２図はこの発明による溝構造非磁性基板の斜視説明図
である。 第３図ａ−ｆはこの発明による薄膜磁気ヘッドの製造工
程を示す説明図である。 第４図は薄膜磁気ヘッドの再生出力の関係を示すグラフ
である。 第５図ａ、ｂは従来の磁性部材を用いた薄膜磁気ヘッド
の正面説明図、縦断説明図である。 １・・・溝構造非磁性基板、１１・・・非磁性材基板、
１２・・・磁性薄膜、２・・・主溝部、２０・・・細溝
部、３・・・非磁性材、４・・・薄膜導体コイル、５・
・・層間絶縁被膜、６・・・リターンパス部、７・・・
厚膜主磁極膜、８・・・主磁極膜、９・・・ヘッド保護
膜、１０１・・・非磁性材基板、１０２・・・磁性薄膜
、３０・・・記録媒体。 第２因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐摩耗性非磁性材基板上に成膜されたリターンパス用磁
   性薄膜の一主面に、磁気記録媒体に対向する摺動面に平
   行な主溝部を有し該溝に非磁性材を充填し、さらに前記
   主溝部と直交しかつ非磁性材を充填した主磁極膜幅より
   ０．５μｍ〜５０μｍ大きな幅と、深さ３μｍ〜３０μ
   ｍを有する細溝部を配設し、該主溝部と細溝部の直交溝
   部の交点直上部に、少なくとも薄膜導体コイル、層間絶
   縁膜、主磁極膜、ヘッド保護膜が成膜積層され、かつリ
   ターンパス部にて磁性薄膜と主磁極膜と接続し、露出す
   る前記積層端面における主磁極膜近傍にリターンパス用
   磁性薄膜を露出させ、磁気記録媒体と対向させる構成か
   らなることを特徴とする垂直磁気記録再生薄膜ヘッド。 ２ ヘッド保護膜上に接着層を介して耐摩耗性非磁性材を積
   層し、一対の耐摩耗性非磁性材間に薄膜ヘッドを配置し
   たことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録再生薄
   膜ヘッド。