JPH0584653B2

JPH0584653B2 -

Info

Publication number: JPH0584653B2
Application number: JP60137388A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Hayama
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-06-24
Filing date: 1985-06-24
Publication date: 1993-12-02
Also published as: JPS61295606A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は磁気センサ、磁気ヘツド等の磁気変換
器に用いられる軟磁性薄膜コアに関する。

（従来技術とその問題点）従来より、磁気テープ、磁気デイスク等の磁気
記憶媒体に磁気的情報を書き込んだり、読み出し
たりするための、軟磁性薄膜コアを用いた種々の
磁気変換品が知られている。例えば、誘導型薄膜
磁気ヘツドに用いられる軟磁性薄膜コアは、磁気
記憶媒体からの信号磁束を、有効に収束し、コイ
ルと鎖交させることを目的としている。磁束応答
型磁気ヘツドとして知られる磁気抵抗効果型磁気
ヘツドの磁気シールドに用いられる軟磁性薄膜コ
アは、不要な磁界をしやへいし、再生分解能を向
上させることを目的としている。これらの目的の
ため、軟磁性薄膜には、高透磁率であること、及
びその周波数特性が良好であること等の性能が要
求される。従つて、軟磁性薄膜コアは、一般に、
一軸異方性が付与され、その磁化困難軸と平行に
信号磁束が導かれるように、形状及び磁気記憶媒
体との位置関係が最適に設計される。

これに対し、軟磁性薄膜コアの磁化容易軸方向
に信号磁束を導入する様に設計された磁気ヘツド
では、低周波領域において高透磁率が得られるも
のの信号磁束の周波数が増加するにつれ、その透
磁率は急峻に低下する。これは、磁壁移動が信号
磁束を伝播する担い手と作用するからである。

この結果コイルと鎖交する信号磁束も減少し、
再生出力の急峻な減衰が見られる。更に、磁壁の
移動及び磁区形状の変化に伴う、バルクハウゼン
ノイズ及び再生出力の変動等も観測される。

上述した様に、軟磁性薄膜コアを用いた磁気変
換器においては、一般に、軟磁性薄膜コアに一軸
異方性を付与すると共に、その磁化困難軸と平行
（即ち、磁化容易軸と直交方向）に信号磁束を径
由させる。そして、軟磁性薄膜コアの磁化回転に
よつて信号磁束を伝播させることが良好な特性を
得るための必須条件となる。

こう言つた軟磁性薄膜コアに一軸異方性を付与
する方法として、従来、基体上に真空蒸着、スパ
ツタリング及び電着等の手法を用いて、均一磁界
中で、軟磁性薄膜を成膜したり、あるいは、成膜
後、均一磁界中でアニール処理を施したりして、
磁化容易軸を該磁界と略平行にすることにより、
一軸異方性を形成してきた。その後、基体上に成
膜された該軟磁性薄膜はフオトリソグラフイ技術
により、その磁化容易軸と所定の配置をした軟磁
性薄膜コアの形状に加工され、コイル等の他の機
能部分を形成して、磁気変換器として完成させて
いた。

しかし、上記の製造工程で、軟磁性薄膜コアと
その磁化容易軸との配置関係は設定通りにはなら
ず、バラツキが生じる。これは、一軸異方性を付
与する際の磁界分布及び膜質の不均一性により、
必ずしも、磁化容易軸方向が基体全面で均一でな
いためである。又、軟磁性薄膜コアの形状に加工
する際の、磁化容易軸方向との配置ズレも反映さ
れる。これらは、結果として、磁気変換器の特性
のバラツキ及び製造歩留の低下を招く。

又、狭トラツク用の磁気ヘツドに用いられる、
軟磁性薄膜コアは、該コア幅が極めて小さく、例
えば数μm乃至数十μmの大きさに設定されるた
め、反磁界の影響による磁区の乱れ（例えば、バ
ツクリング磁区）が生じることが知られている
（例えば、信学技報MR84−28（1984））。従つて、
この種の軟磁性薄膜コアを用いた磁気ヘツドで
は、磁化困難軸と平行に信号磁束が流れても、磁
壁移動及び磁区形状の変化に伴う、バルクハウゼ
ンノイズ及び再生出力の変動が観測される。更
に、信号磁束の経路と磁化困難軸とが必ずしも軟
磁性薄膜コアの全域で平行とならない、即ち、磁
束の経路が曲線的な磁気ツドも開示されている
（例えば、第６回日本応用磁気学会学術講演概要
集1982年溝演番号17aB−10）。かかる磁気ヘツド
は、磁気記憶媒体から流入する信号磁束を軟磁性
薄膜の一端から膜面内を経由させ、他端から再び
磁気記録媒体に戻す閉磁路構成となつている。こ
の種の磁気変換器においては、信号磁束経路が曲
線状となるため、前述した均一磁界を利用した軟
磁性薄膜コアの製造方法では、磁化容易軸と信号
磁束の方向が一致する領域が存在し周波数特性の
劣化及び再生効率の低下を招く。

一方、上述した、磁区形状の乱れ、磁壁移動を
制御するために、多数の細い溝を形成した軟磁性
薄膜コアを用いた磁気ヘツドが開示されている
（特開昭59−185013）。かかる軟磁性薄膜コアは、
磁壁が該溝の方向に揃えられるため、磁化回転に
よつて磁束が伝播される。従つて、信号磁束によ
る磁壁の移動、磁区形状の変化が抑制される。し
かし、多数の溝の存在は、軟磁性薄膜コアの実質
的な磁気抵抗の増加をもたらし、信号磁束を大き
く減衰させてしまう。これは、結果的に、磁気ヘ
ツドとしての再生出力を大きく減少させてしまう
ことになる。

（発明の目的）本発明の目的は前記従来の欠点を解決した、製
造時の特性のバラツキが少くなく、磁壁移動及び
磁区形状の変化に伴う、バルクハウゼノイズの発
生、再生出力の変動、及び高周波特性の劣化等を
抑制し、しかも、磁気抵抗の増加による信号磁束
の減衰を小さくした軟磁性薄膜コアを提供するこ
とにある。

更に、本発明の他の目的は、曲線状の磁束経路
あるいは、コア幅で極めて小さく設定されても、
良好な特性を有する軟磁性薄膜コアを提供するこ
とにある。

（発明の構成）本発明によれば、高透磁率磁性体から成る第１
の軟磁性膜と、この第１の軟磁性膜上に積層され
た非磁性薄膜と、この非磁性薄膜上に前記第１の
軟磁性膜と静磁気的結合を行い得る間隔で積層さ
れた第２の軟磁性膜とから構成され、前記第２の
軟磁性膜の少くなくとも一面に、前記第１の軟磁
性膜を通る信号磁束の方向に直交する複数の溝を
設けたことを特徴とする軟磁性薄膜コアが得られ
る。

（構成の詳細な説明）本発明は、上述の構成により従来技術の問題点
を解決した。即ち、本発明では、第２の軟磁性膜
上に形成された複数の溝により、溝と直交する方
向の反磁界を大きくし、その磁化及び磁壁を溝の
方向に揃えている。

しかも、第１の軟磁性膜が、非磁性薄膜を介し
て、第２の軟磁性膜と静磁気的結合を行い得る間
隔で隣接しているため、第１の軟磁性膜には、第
２の軟磁性膜の磁化及び磁壁と平行な磁化及び磁
壁が形成される。

従つて、溝の方向と直交する方向に信号磁束の
経路を一致させることにより、信号磁束は、第１
及び第２の軟磁性膜の磁化回転により伝播するた
め、バルクハウゼンノイズの発生、再生出力の変
動、高周波特性の劣化等を抑制できる。

しかも、第２の軟磁性膜の大きな反磁界による
透磁率の低下及び磁気抵抗の増加を、第１の軟磁
性膜で補うことにより、信号磁束の減衰を抑制し
ている。

又、溝は軟磁性薄膜コアのパターン形状により
一意的に決定できるため、一軸異方性の方向は軟
磁性薄膜コアのパターン形状に応じて一意的に決
定される。これは、軟磁性薄膜コアを同一基体上
で、一括大量製造する際に生ずる特性のバラツキ
を解消し、しかも曲線状の軟磁性薄膜コアパター
ンであつても、信号磁束の経路の全域で、ほぼ均
一な特性が実現される。

以下、本発明の実施例を示す図面を用いて、更
に詳細に説明する。

（実施例）第１図は、本発明の第１の実施例を示す概略斜
視図である。図において、ガラス、セラミツクス
等の表面が滑らかな非磁性材料から成る基体１上
に、軟磁性アモルフアス合金（例えば、CoZr、
CoTa等のCo−メタル系アモルフアス）、パーマ
ロイ等の高透磁率磁性体から成る第１の軟磁性膜
２が形成され、該第１の軟磁性膜２の上には、
Ti、Ta、Mo等の導電性材料あるいはSiO₂、
Si₃N₄、Al₂O₃等の非導電性材料から成る非磁性
薄膜３が積層され、更に、その上に、軟磁性アモ
ルフアス合金、パーマロイ等から成る第２の軟磁
性膜４が形成されている。非磁性薄膜３の表面に
は、フオトリソグラフイ技術、イオンエツチング
法等により、多数の溝５がｙ軸方向に伸びる直線
状に形成されている。従つて、非磁性薄膜３の上
に積層された第２の軟磁性膜４には、溝５の凹凸
パターンが転写されている。第１及び第２の軟磁
性膜２及び４の間隔、即ち、非磁性薄膜３の膜厚
は、第１及び第２の軟磁性膜２及び４が静磁気的
結合が行える範囲に選定される。例えば、100Å
乃至数μm程度の厚みが良い。又、第２の軟磁性
膜４の厚みは、第１の軟磁性薄膜２の厚み及び飽
和磁化に応じて決定される。第１の軟磁性薄膜２
の厚み、飽和磁化をそれぞれ、t₁、M₁とおき、
第２の軟磁性薄膜４の厚み、飽和磁化をそれぞ
れ、t₂、M₂とおくと、t₁M₁＝t₂M₂の条件を満す
ことが、おおよその目安となる。例えば、第１の
軟磁性膜２として、t₁＝0.4μm、M₁＝1100emu／
c.c.のCoZrアモルフアス軟磁性体を用い、第２の
軟磁性膜４として、M₂＝800emu／c.c.のパーマロ
イ合金を用いると、その厚みt₂は0.55μm程度に設
定すれば良い。

かかる構成において、第２の軟磁性膜４の磁化
は、構５の長手方向（ｙ軸方向）に揃えられる。
これは、該磁化が溝５の長手方向に向こうとすれ
ば、溝５によつて形成された第２の軟磁性膜４の
凹凸の端面に多大な磁荷が発生し、その反磁界が
増大するためである。従つて、第２の軟磁性膜４
の磁化を溝５の長手方向により安定に揃えるため
には、多数の溝５のピツチを小さくするか、溝５
の深さを大きくすることによりＸ軸方向の反磁界
を大きく設定すれば良い。一方、第２の軟磁性膜
４の磁化は、溝５の長手方向（ｙ軸方向）に揃つ
ているため、第２の軟磁性膜４のｙ軸方向の両端
には、磁荷が発生する。該磁荷は、第１の軟磁性
膜２のｙ軸方向の両端に異符号の磁荷を誘起し、
第１の軟磁性膜２の磁化を第２の軟磁性膜４の磁
化の向きと反平行に励磁する。即ち、第１の軟磁
性膜２の磁化は、第２の軟磁性膜４の磁化と同
様、ｙ軸方向に揃えられ、かつ、その方向で安定
となる。尚、第２の軟磁性膜４の磁化は、その全
域で一方向に揃つていない場合も存在する。即
ち、ある領域では、他の領域の磁化の方向に反平
行な磁化が存在し、その境界で磁壁が形成される
場合もある。この場合も、第１の軟磁性膜２に
は、第１の軟磁性膜４の磁化及び磁壁と、平行、
即ち、ｙ軸方向に磁化及び磁壁が形成される。

この様な、磁化、磁壁を有する軟磁性薄膜コア
６に、外部から信号磁界が溝５と直交する方向
（Ｘ軸方向）に印加されると、第１の軟磁性膜２
の磁化はｙ軸方向から回転し、Ｘ軸方向に磁束を
伝播する。しかも、磁壁は、その方向が信号磁界
と直交するため移動しない。即ち第１の軟磁性膜
２は磁化回転のみで信号磁束を通すことになる。
一方、第２の軟磁性膜４も、第１の軟磁性膜２と
同様、磁化回転のみで磁束を伝播するが、Ｘ軸方
向の反磁界が大きく、実質的な透磁率が低下して
いるため、大部分の信号磁束は、第１の軟磁性膜
を通過する。

以上、第１の実施例による軟磁性薄膜コア６
は、非磁性薄膜３に形成された多数の溝５を利用
して、第２の軟磁性膜４に凹凸を形成している
が、第２の軟磁性膜４に直接、多数の溝を形成し
ても良い。この様な構成を有する、本発明の第２
の実施例を第２図に示す。

第２図において、表面が滑らかな非磁性材料か
ら成る基体１上に、軟磁性アモルフアス合金、パ
ーマロイ等の高透磁率磁性体から成る第１の軟磁
性膜２が形成され、該第１の軟磁性膜２の上に
は、導電性あるいは非導電性材料から成る非磁性
薄膜３が積層され、更に、その上に軟磁性アモル
フアス合金、パーマロイ等から成る第２の軟磁性
膜４が積層され、該第２の軟磁性膜４の表面に
は、フオトリソグラフイ技術、イオンエツチング
法等により、多数の溝５が、ｙ軸方向に伸びる直
線状に形成されている。かかる構成の軟磁性薄膜
コア６は、その作用・効果において、第１の実施
例と全く同じである。即ち、溝５は第２の軟磁性
膜４のＸ軸方向の反磁界を増加せしめ、磁化及び
磁壁の方向をｙ軸方向に揃え、非磁性薄膜３を介
した。その静磁気的結合により、第２の軟磁性膜
４の磁化及び磁壁の方向を、第１の軟磁性膜２に
転写し、その磁化及び磁壁の方向をｙ軸方向に揃
えている。従つて、第２の軟磁性膜４は、第１の
軟磁性膜２の磁化及び磁壁を、信号磁束の方向に
対して、直交方向に揃える作用、第２の軟磁性膜
２は、信号磁束の主な伝搬手段となる作用を有し
ている。

尚、第１の実施例では非磁性薄膜３の膜厚が、
溝５の深さによつても規定されるのに対し、第２
の実施例では、第２の軟磁性膜４上に溝５が形成
されているため、非磁性薄膜３の厚みに、溝５に
よる制限がない。従つて、非磁性薄膜３の膜厚を
極めて薄く設定できるため、第１及び第２の軟磁
性膜２及び４間の静磁気的結合を更に強固にでき
る特徴がある。

又、第１及び第２の実施例では、第１及び第２
の軟磁性膜２，４の少くとも一方を成膜する際
に、溝５の長手方向（ｙ軸方向）に磁界を印加し
て、磁化容易軸を溝５の長手方向に形成しても良
い。こうすることにより、第１及び第２の軟磁性
膜２，４の少くなくとも一方の磁化及び磁壁を溝
５の長手方向に、更に安定して揃えることができ
る。

第３図に本発明の第３の実施例を示す。第３図
は馬蹄形の曲線状磁束通路を有する軟磁性薄膜コ
アに本発明を適用した例であり、第３図ａはその
平面図、第３図ｂは、第３図ａにおけるＡ−
A′断面を示す図である。図において、基体１上
に、第１の軟磁性膜２、非磁性薄膜３及び第２の
軟磁性薄膜４が順次積層され、馬蹄形の軟磁性薄
膜コア６を成している。非磁性薄膜３の表面に
は、曲線状の磁束通路と直交する方向に多数の直
線状の溝５が形成され、その凹凸は、第２の軟磁
性膜４に転写されている。

かかる構成において、第２の軟磁性膜４は磁束
の通路方向に対して、大きな反磁界を有するた
め、その磁化及び磁壁は、磁束の通路に対して直
交方向に揃えられる。しかも、第１の軟磁性膜２
は、非磁性薄膜３を介して、第２の軟磁性膜４と
静磁気的に結合しているため、第１の軟磁性膜２
の磁化及び磁壁は、第２の軟磁性膜４のそれと平
行に揃えられる。即ち、第１の軟磁性膜２の磁化
及び磁壁は、信号磁束の通路に対して、直交する
方向に生成されている。従つて、軟磁性薄膜コア
６の一端から他端の方向に信号磁界が印加される
と、軟磁性薄膜コア６の全域で磁化回転のみによ
る信号磁束の伝播を行うことができる。

尚、第３図では、非磁性薄膜３上に溝５を形成
し、その凹凸を第２の軟磁性膜４に転写している
が、第２図に示した実施例と同様、第２の軟磁性
膜４上に直接、多数の直線状の溝を形成しても良
い。

ところで、本発明では、軟磁性薄膜コアの高周
波信号磁束に対する応答を最良にするために、非
磁性薄膜３にAl₂O₃、SiO₂、Si₃N₄等の絶縁性の
材料を用いことが望ましい。この様な材料によ
り、信号磁束の通路と直交する軟磁性薄膜の断面
に発生する渦電流を小さくし、渦電流損失による
高周波特性の劣化を抑制できる。

なお、コア形状は実施例の長方形状や馬蹄形状
に限られず、また溝も必ずしも直線でなくともよ
い。

（発明の効果）以上述べた様に、本発明では、軟磁性薄膜コア
６を、第１の軟磁性膜２、非磁性薄膜３、第１の
軟磁性膜２と静磁気結合を行う間隔で積層された
第２の軟磁性膜４の３層構成にし、該軟磁性薄膜
コア６の信号磁束の経路と直交する方向の多数の
溝５を、非磁性薄膜３あるいは、第２の軟磁性薄
膜４に形成することにより、第２の軟磁性薄膜４
の信号磁束の経路方向の反磁界を増大せしめ、そ
の磁化及び磁壁を信号磁束の経路と直交方向に揃
えている。しかも第１の軟磁性薄膜２の磁化及び
磁壁も、第２の軟磁性薄膜４との静磁気的結合に
より、信号磁束の経路と直交方向に揃えられてい
る。

従つて、信号磁束の伝播は磁化回路のみによつ
て生ずるから、磁壁の移動及び磁区形状の変化が
抑制され、これ等が生ずることによる、高周波特
性の劣化、バルクハウゼンノイズの発生、及び再
生出力の変動を小さくした良好な特性を有する軟
磁性薄膜コアが得られる。しかも、第２の軟磁性
膜４は磁化及び磁壁の方向を揃える効果、第１の
軟磁性膜２は信号磁束伝搬の効果を有するため、
信号磁束の経路と直交する方向の反磁界の増加に
よる透磁率の低下、磁気抵抗の増加に伴う信号磁
束の減衰を小さくした軟磁性薄膜コアが得られ
る。又、第１及び第２の軟磁性膜２及び４の磁化
及び磁壁は溝５の長手方向に揃えられるため、一
括大量製造する際の磁気特性のバラツキが極めて
小さく、歩留の高い軟磁性薄膜コアが得られる。
しかも、曲線状の軟磁性薄膜コアであつても、溝
５の方向はフオトリソグラフイ技術で任意に決定
できるため、軟磁性薄膜コア全域で信号磁束に対
して磁化回転を行う軟磁性薄膜コアが得られる。

更に、第１及び第２の軟磁性膜２及び４は静磁
気的に結合しているため、信号磁束の方向と直交
する方向のコア幅（トラツク幅）が小さく設定さ
れても、該コア幅方向の反磁界は極めて小さいた
め、磁化方向の乱れ、磁区の乱れは生じず、これ
等に伴う、バルクハウゼンノイズ、再生出力の変
動を極めて小さくした軟磁性薄膜コアが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による軟磁性薄膜コアの第１の
実施例を示す既略斜視図、第２図は本発明による
軟磁性薄膜コアの第２の実施例を示す既略斜視
図、第３図ａ及びｂは本発明による軟磁性薄膜コ
アの第３の実施例を示す平面図及び断面図であ
る。図において、１……基体、２……第１の軟磁性
膜、３……非磁性薄膜、４……第２の軟磁性膜、
５……溝、６……軟磁性薄膜コア。

Claims

【特許請求の範囲】

１高透磁率磁性体から成る第１の軟磁性膜と、
この第１の軟磁性膜上に積層された非磁性薄膜
と、この非磁性薄膜上に、前記第１の軟磁性膜と
静磁気的結合を行い得る間隔で積層された第２の
軟磁性膜とから構成され、前記第２の軟磁性膜の
少くなくとも一面に前記第１の軟磁性膜を通る信
号磁束の方向に直交する複数の溝を設けたことを
特徴とする軟磁性薄膜コア。