JPH07153020A - 磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高密度記録用磁気ヘッドとして、高周波再生出
力の向上をはかる。 【構成】ＭＩＧヘッドトラック部の軟磁性膜の磁化方向
を反強磁性膜や永久磁石膜を用いて揃え、磁気異方性を
付与する。 【効果】軟磁性膜の容易磁化方向をギャップと並行な方
向に向けることにより高周波透磁率がより大きくなり、
ヘッドの再生出力を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置やＶＴ
Ｒなどに用いる磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲや磁気ディスク装置などの
磁気記録装置の記録密度の向上は著しく、装置の小型
化，高性能化のためにさらなる記録密度の向上が望まれ
ている。記録密度を増加すると、記録媒体（ＶＴＲテー
プ等）からの漏洩磁束が減少し、この結果、再生出力の
低下を招きノイズなどの原因となることが予想される。
磁気ディスク装置用の薄膜磁気ヘッドでは、磁極となる
軟磁性膜に異方性を設け、容易磁化方向をギャップと平
行にすることにより高周波透磁率を大きくし、ヘッドの
再生出力の向上やノイズの低減を図っている。

【０００３】ＶＴＲあるいは磁気ディスク装置等にはＭ
ＩＧ（メタルインギャップ）ヘッドと称される複合ヘッ
ドが用いられる。このようなＭＩＧヘッドでも、記録密
度向上のため、軟磁性膜に異方性を付与し、高周波透磁
率を向上させることが考えられる。

【０００４】図１４にＭＩＧヘッドの斜視図とギャップ
３の付近の構造を示す。実際のヘッドはコイル巻線用溝
やボンディング用補強溝等があるが、説明を判り易くす
るため発明に関わる部分以外は省略して示した。

【０００５】このヘッドのトラック部Ｔの軟磁性膜１に
異方性を付与するために従来から行われている一般的な
方法は、軟磁性膜を堆積後の基板またはヘッド状態で真
空または不活性ガス中で数ｋＯｅの磁界を印加しつつ数
百度に加熱後、徐冷を行って誘導磁気異方性を付与する
磁場中熱処理法がある。軟磁性膜の磁化は、この時印加
した磁界と同じ方向に固着され、磁気異方性が付与され
る。

【０００６】しかし、ＭＩＧヘッドは、ギャップ近傍の
軟磁性膜の形状が複雑なため、磁気異方性の付与が困難
であるという問題がある。そこで磁場中熱処理法以外
に、軟磁性膜に異方性を付与する方法が必要になった。

【０００７】反強磁性膜や永久磁石膜を用いて軟磁性膜
の磁化を制御する方法は、特開昭54−10997 号公報に見
られるように、特に新しいアイデアではない。現実に応
用した例は薄膜磁気ヘッドや磁気抵抗効果型ヘッドに多
くみられるが、これらの目的は軟磁性膜の磁化方向を固
定することで磁区構造を制御し、再生時のバルクハウゼ
ン雑音を防止することで再生出力の向上は期待されてい
ない。ＭＩＧヘッドの軟磁性膜に磁気異方性を付与する
ことは特開平5−73828号公報に記載されている。しか
し、この内容では磁気異方性をヘッド斜面部の軟磁性膜
に付与すると記載されており、ギャップを挟んだトラッ
ク部分の軟磁性膜については触れていない。また、反強
磁性膜や永久磁石膜を用いることは記載されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はＶＴＲや磁気
ディスク装置に用いられるＭＩＧヘッドの軟磁性膜に磁
気異方性を付与することによりヘッドの高周波透磁率を
改善し、再生出力の向上を図ることを目的としてなされ
たものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明ではヘッドの軟磁
性膜に反強磁性膜や永久磁石膜を積層し、これらの軟磁
性膜に磁気異方性を付与することで上記課題を解決す
る。

【００１０】すなわち本発明は、ＭＩＧヘッドトラック
部の軟磁性膜の磁化方向を反強磁性膜や永久磁石膜を用
いて揃え、磁気異方性を付与することにより高周波透磁
率を改善し、ヘッドの再生出力向上を図ろうとするもの
である。

【００１１】具体的には、軟磁性膜の中間や上下にＦｅ
ＭｎやＮｉＯなどの反強磁性膜を積層する。またトラッ
ク部の左右にのみ反強磁性膜を積層する。さらに軟磁性
膜と反強磁性膜の膜厚比を変える。かつトラック部の左
右に永久磁石膜を形成し、その間隔を変えた構成をと
る。

【００１２】

【作用】反強磁性膜と軟磁性膜を積層することにより双
方の膜の間に生じる磁気的な交換結合を利用して軟磁性
膜の磁化を所望の方向に向け、磁気異方性を付与するこ
とが可能となる。特にヘッド作製後に磁界を印加しなが
ら熱処理，徐冷を行うと、磁界と同じ方向に軟磁性膜の
容易磁化方向が形成される。また、反強磁性膜の代わり
に永久磁石膜を用いても同様の効果を期待できる。永久
磁石を用いた場合は、磁石の発生する磁界で軟磁性膜に
磁気異方性を付与する。

【００１３】この構成により、以下の作用効果を生じ
る。すなわち、軟磁性膜の中間や上下にＦｅＭｎやＮｉ
Ｏなどの反強磁性膜を積層することにより生じる交換結
合磁界を利用して軟磁性膜の磁化をトラック幅方向と平
行な方向に向けることによって磁気異方性を付与する。
またトラック部の左右にのみ反強磁性膜を積層してこの
部分の軟磁性膜の磁化方向を交換結合磁界で揃え、この
磁化を利用してトラック部に磁気異方性を付与する。さ
らに軟磁性膜と反強磁性膜の膜厚比を変えることで交換
結合磁界を大きくし、かつトラック部の左右に形成した
永久磁石膜の間隔を変えることで再生時のトラック幅を
小さく、記録時のトラック幅は大きくなるようにする。

【００１４】永久磁石膜はトラック部の左右に形成する
ことで磁石を形成し、この磁石が発生する磁界を利用し
て軟磁性膜に磁気異方性を付与する。またトラック部の
左右に形成した永久磁石膜の間隔を変えることで再生時
のトラック幅を小さく、記録時のトラック幅は大きくな
るようにすることもできる。

【００１５】本発明の磁気ヘッドに用いる軟磁性膜は、
ＮｉＦｅ系合金，ＦｅＡｌＳｉ系合金，アモルファス磁
性合金，Ｆｅ系微結晶析出型合金，ＦｅＣ系合金，Ｆｅ
Ｓｉ系合金など、従来の磁気ヘッドに用いられる磁性膜
を用いることが出来る。

【００１６】本発明の磁気ヘッドに用いる反強磁性膜と
して、ＦｅＭｎあるいはＮｉＯ等を用いることが出来
る。また永久磁石膜は、ＣｏＰｔあるいはＣｏＣｒＴａ
などの、記録媒体に用いられる硬磁性膜を用いることが
出来る。これらの永久磁石膜は、軟磁性膜に比較して十
分、例えば百倍以上保磁力が大きければ効果が得られ
る。しかし、外部の磁界の擾乱などに影響されないため
に、１０００Ｏｅ以上であることが好ましい。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）本実施例ではＦｅＭｎ反強磁性膜を用いて
ＭＩＧヘッドを作製し、その効果について確認した。ま
ず、ヘッド軟磁性膜として用いるＮｉＦｅ合金とＦｅＭ
ｎの交換結合磁界の関係を調べるために予備実験を行っ
た。ＦｅＭｎ／ＮｉＦｅ膜の作製は、直径１０ｍｍの非
磁性基板上に５０〜１００Ｏｅの直流磁界を印加しなが
ら高周波スパッタ法を用いて行った。

【００１８】図２はＮｉＦｅ膜厚を１５ｎｍ，２５０ｎ
ｍ，７００ｎｍと変えた場合の、交換結合磁界のＦｅＭ
ｎ膜厚依存性を示す。交換結合磁界は、振動試料型磁力
計を用いて測定したＦｅＭｎ／ＮｉＦｅ膜の容易磁化方
向Ｍ−Ｈループのシフト量からもとめた。交換結合磁界
はＮｉＦｅ膜厚が変わっても、ＦｅＭｎ膜厚２０ｎｍ以
上で３０Ｏｅ一定となる傾向は同じだった。この結果よ
りＦｅＭｎ膜厚は２０ｎｍ以上ならば良いことが分かっ
た。実際に反強磁性膜をヘッドに利用する場合、トラッ
ク部以外やギャップ層として積層する時、２０〜５００
ｎｍの範囲ならばヘッドの再生特性に影響を与えない。
また、ＦｅＭｎ膜をフェライト基板の表面に積層する場
合やトラック部に積層する場合は、コンターの原因とな
る可能性がある。この様な場合はＦｅＭｎ膜厚をさらに
薄くして２０〜１００ｎｍとすればより好都合である。

【００１９】図３は交換結合磁界のＮｉＦｅ膜厚依存性
を示す。膜厚を変えて基板上に堆積したＮｉＦｅに、２
０ｎｍのＦｅＭｎ膜を積層して調べた。交換結合磁界は
NiFe膜厚と反比例の関係にあった。ＮｉＦｅ膜厚が０.
１μｍ 以下と薄い場合、交換結合磁界は３０〜４０Ｏ
ｅと大きいが、１.０μｍ になると２Ｏｅ以下となっ
た。ただしこの結果は、ＦｅＭｎ膜の片側にＮｉＦｅ膜
が堆積された場合の結果であり、実際のヘッドではＮｉ
ＦｅとＦｅＭｎが交互に積層され、ＦｅＭｎ膜はＮｉＦ
ｅにサンドイッチされることになる。したがって、Ｆｅ
Ｍｎ膜の上下に同膜厚のＮｉＦｅが存在する場合、これ
らのＮｉＦｅ膜には同じ大きさの交換結合磁界を与える
ことが出来る。同図中に破線で示したようにＦｅＭｎ膜
の上下に０.７μｍ のＮｉＦｅ膜がある場合、これらの
膜には３Ｏｅの交換結合磁界が付与されることになる。

【００２０】図１にＦｅＭｎ反強磁性膜を利用し作製し
た本実施例のＭＩＧヘッドの斜視図および、ギャップ３
付近の拡大図を示す。実際のヘッドはコイル巻線用溝や
ガラスボンディング用補強溝等があるが、説明を判り易
くするため発明に関わる部分以外は省略してある。軟磁
性膜１−１，１−２，１−３と反強磁性膜４を積層した
基板２同士を、ギャップ層３を介してボンディング用ガ
ラス７により接着した。基板２の材料にはＭｎＺｎフェ
ライトを、軟磁性膜１−１，１−２，１−３にはＮｉＦ
ｅ合金を用いた。ＮｉＦｅ合金の膜厚は１−１と１−３
が０.７μｍ 、１−２が１.４μｍ 、組成は８０ｗｔ
％：２０ｗｔ％である。反強磁性膜４は、ＦｅＭｎであ
る。ＦｅＭｎの膜厚は２０ｎｍ、組成は５０ｗｔ％：５
０ｗｔ％である。

【００２１】実際のヘッドではＮｉＦｅやＦｅＭｎを成
膜後、ガラスボンディングなどの高温（４００〜６００
℃）の熱処理工程を通る。そのため、ヘッド完成時には
NiFeとＦｅＭｎ膜の間の交換結合が失われた。しかし、
失われた交換結合はヘッド完成後再び磁界中で熱処理す
ることにより取り戻すことが出来る。熱処理条件は１５
０〜２５０℃で０.５ 〜１時間、数ｋＯｅの磁界を印加
すれば良い。また熱処理後は、ＮｉＦｅ膜の容易磁化方
向を固着させるため、徐冷する必要があった。

【００２２】図４は、本実施例を用いて作製したＭＩＧ
ヘッドの効果を再生出力の周波数特性で評価した結果で
ある。図中、比較のために従来法として本実施例や磁場
中熱処理を行わないヘッドの特性も示した。再生出力は
本実施例の周波数１ＭＨｚの値を基準にし、デシベル
（ｄＢ）で表した。相対速度は３.７５ｍ／ｓ 、トラッ
ク幅は２０μｍに換算してある。再生出力は１〜６ＭＨ
ｚの周波数にわたり、従来法と比較して５ｄＢ高い値を
得られた。本実施例を用いたことにより、ヘッドの実効
的な高周波透磁率が向上したためと考えられる。

【００２３】ＦｅＭｎ以外の反強磁性材料として、Ｎｉ
Ｏなどの反強磁性酸化物を用いても同様の効果を得られ
る。軟磁性膜はＮｉＦｅ，ＦｅＡｌＳｉ合金，アモルフ
ァス合金，Ｆｅ系微結晶析出型合金などの磁性膜を積層
し上記実施例と同じヘッドを作製し記録再生特性を評価
した結果、同様の効果が得られた。ただし、ＮｉＯはＦ
ｅＭｎと異なり膜厚４０ｎｍ以上とすることで反強磁性
となった。ＮｉＯをＭＩＧヘッドに利用する場合にもＦ
ｅＭｎと同様、膜厚にある程度の限界がある。ＮｉＯ膜
をトラック部以外やギャップ層として積層する場合は、
２０〜５００ｎｍの範囲ならばヘッドの再生特性に影響
を与えない。また、フェライト基板の表面に積層する場
合やトラック部に積層する場合は、コンターの原因とな
る可能性がある。そこで、この様な場合はＮｉＯ膜厚を
より薄くして２０〜１００ｎｍとすればより好都合であ
る。

【００２４】反強磁性酸化物は絶縁材料であるため軟磁
性膜と積層した場合、うず電流の防止にも効果がある。

【００２５】図５，図６は本実施例に係る代案の構造で
ある。図５は反強磁性膜４を軟磁性膜１の上下に積層し
た場合である。また図６は反強磁性膜をヘッドのトラッ
ク部以外に積層した場合である。これらのヘッドの効果
は、図１に示したヘッドと同じである。

【００２６】（実施例２）図７は実施例１の応用で、ヘ
ッドのトラック部以外に積層したＦｅＭｎ反強磁性膜４
と軟磁性膜１−１，１−２，１−３の膜厚の比を小さく
することで交換結合磁界を増し、トラック部以外の高周
波透磁率を小さくすることによりＭＩＧヘッドのトラッ
ク幅を規定する方法である。本実施例では軟磁性膜１−
１と１−３の膜厚を０.４μｍ，１−２の膜厚を０.８μ
ｍとした。反強磁性膜４の膜厚は２０ｎｍである。図４
より、軟磁性膜１−１，１−２，１−３には交換結合磁
界が１０Ｏｅ印加されている。この値は実施例１の約３
倍である。交換結合磁界が大きくなると軟磁性膜の磁気
異方性も大きくなる。すると磁化方向が固着され、高周
波透磁率は低下し、トラック部両端の反強磁性膜が積層
された部分の軟磁性膜１−１，１−２，１−３は再生に
寄与しなくなる。これに対して、反強磁性膜４を積層し
ていないトラック部の高周波透磁率はほとんど低下しな
い。これより反強磁性膜４を積層していない部分を再生
時の実効的なトラック幅Ｔｗａとすることができた。

【００２７】本実施例により作製したヘッドを用いて記
録再生を行うと、記録時は記録電流を大きくすることに
よりトラック部両端の反強磁性膜を積層した部分からも
磁界が発生し、トラック幅Ｔｗｂで記録できる。再生時
は記録時のトラック幅Ｔｗｂよりも狭いトラック幅Ｔｗ
ａで再生を行うので、クロストークなどの問題が解決可
能である。

【００２８】また本実施例を用いることにより、将来、
ヘッドの狭トラック幅化が進んだ場合に本実施例は有効
である。

【００２９】（実施例３）図８に本発明の第三の実施例
であるヘッドのギャップ付近の説明図を示す。本実施例
はヘッドのトラック部以外に永久磁石膜５を堆積するこ
とが特徴である。基板２の材料にはＭｎＺｎフェライト
を、軟磁性膜１にはＦｅＡｌＳｉ合金を用いた。ＦｅＡ
ｌＳｉ合金の膜厚は５μｍ，組成はＦｅ８７ｗｔ％，Ａ
ｌ５ｗｔ％，Ｓｉ８ｗｔ％である。永久磁石膜５として
はＣｏＰｔを用いた。ＣｏＰｔの膜厚は０.３μｍ 、組
成は８０ａｔ％：２０ａｔ％である。永久磁石膜５はト
ラック部の左右に設けた二箇所が対になることにより磁
界を発生し、トラック部の軟磁性膜１の磁化を磁界の方
向に向けて、磁気異方性を付与する。

【００３０】本実施例を用いて作製したＭＩＧヘッドの
効果を再生出力の周波数依存性により評価した結果、実
施例１と同様に周波数の全域にわたって高い再生出力が
得られた。

【００３１】軟磁性膜１はＦｅＡｌＳｉの他にアモルフ
ァス合金やＮｉＦｅ合金，Ｆｅ系の微結晶析出型合金な
どを用いても良い。また、永久磁石膜５としてはＣｏＰ
ｔの他に、ＣｏＣｒＴａなど記録用媒体の材料を用いて
も良い。

【００３２】軟磁性膜に所望の磁界を印加する場合、永
久磁石膜の成膜時あるいはヘッドチップ完成後に熱処理
を行い徐冷しつつ、異方性を付与したい方向に磁界を印
加する必要がある。

【００３３】図９ないし図１３は、本実施例に係る代案
の構造である。図９は永久磁石膜５を片側の基板に設け
た場合、図１０は永久磁石膜５を各々の基板２の片側に
設けた場合、図１１は軟磁性膜１と基板２の間に永久磁
石膜５を設けた場合、図１２は永久磁石膜５の上下を軟
磁性膜１で積層した場合、図１３は、永久磁石膜５を軟
磁性膜１の表面に設けるがＴｗａの幅には設けない場合
である。

【００３４】図９ないし図１３に示したヘッドの効果
は、図６に示したヘッドと同じである。図１３に示した
ヘッドでは、永久磁石膜５を積層した部分の軟磁性膜１
の磁化方向は固着されるため高周波透磁率は低下する
が、積層していない部分の透磁率は低下しないため再生
時のトラック幅はＴｗａとなる。しかし、記録時は電流
を多く流すことにより永久磁石膜を積層した部分の軟磁
性膜１からも磁界が発生するため、トラック幅Ｔｗｂで
記録できる。これにより、クロストークなどの問題を解
決可能となる。

【００３５】

【発明の効果】本発明を用いて作製したヘッドと従来の
ヘッドの再生出力を比較した結果、１〜６ＭＨｚの周波
数にわたり５ｄＢ高い値を得られた。ヘッドの高周波透
磁率が向上したためと考えられる。また、トラック部両
端に反強磁性膜や永久磁石膜を積層したヘッドでは、記
録時に広いトラック幅で記録し再生時に狭いトラック幅
で再生するため、クロストークなどの問題が解決可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すＭＩＧヘッドの斜視図
及びギャップ付近の説明図。

【図２】交換結合磁界のＦｅＭｎ膜厚依存性の説明図。

【図３】交換結合磁界のＮｉＦｅ膜厚依存性の説明図。

【図４】本発明の一実施例のＭＩＧヘッドを用いて測定
した再生出力の周波数依存性の説明図。

【図５】本発明の一実施例の代案を示すＭＩＧヘッドの
ギャップ付近の説明図。

【図６】本発明の一実施例の代案を示すＭＩＧヘッドの
ギャップ付近の説明図。

【図７】本発明の第二の実施例を示すＭＩＧヘッドのギ
ャップ付近の説明図。

【図８】本発明の第三の実施例を示すＭＩＧヘッドのギ
ャップ付近の説明図。

【図９】本発明の第三の実施例の代案を示すＭＩＧヘッ
ドのギャップ付近の説明図。

【図１０】本発明の第三の実施例の代案を示すＭＩＧヘ
ッドのギャップ付近の説明図。

【図１１】本発明の第三の実施例の代案を示すＭＩＧヘ
ッドのギャップ付近の説明図。

【図１２】本発明の第三の実施例の代案を示すＭＩＧヘ
ッドのギャップ付近の説明図。

【図１３】本発明の第三の実施例の代案を示すＭＩＧヘ
ッドのギャップ付近の説明図。

【図１４】従来から用いられているＭＩＧヘッドの斜視
図及びギャップ付近の説明図。

【符号の説明】

１…軟磁性膜、２…基板、３…ギャップ層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小礒 良嗣 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体上に軟磁性膜を形成した二個の磁気コ
   ア半体をギャップを介して前記軟磁性膜が相対峙するよ
   うに結合したリング型磁気ヘッドにおいて、前記軟磁性
   膜を、反強磁性膜または永久磁石膜と積層することによ
   り異方性を制御したことを特徴とする磁気ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１において、前記反強磁性膜または
   前記永久磁石膜を軟磁性膜の最上層と最下層に、あるい
   はそのどちらかに積層した磁気ヘッド。
3. 【請求項３】請求項１において、前記反強磁性膜または
   前記永久磁石膜をトラック部以外に積層した磁気ヘッ
   ド。
4. 【請求項４】請求項１，２または３において、前記永久
   磁石膜は、前記二個の磁気コア半体の内、一方の磁気コ
   ア半体のトラック部以外のトラック部の両側面に設けた
   磁気ヘッド。
5. 【請求項５】請求項１，２，３，４または５において、
   前記軟磁性膜として、ＮｉＦｅ系合金，ＦｅＡｌＳｉ系
   合金，アモルファス磁性合金，Ｆｅ系微結晶析出型合
   金，ＦｅＣ系合金，ＦｅＳｉ系合金のいずれかを用いた
   磁気ヘッド。
6. 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
   前記反強磁性膜として、ＦｅＭｎあるいはＮｉＯを用い
   た磁気ヘッド。
7. 【請求項７】請求項１，２，３，４または５において、
   前記永久磁石膜として、ＣｏＰｔあるいはＣｏＣｒＴａ
   を用いた磁気ヘッド。
8. 【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６または８に
   おいて、前記永久磁石膜として、保磁力が１０００Ｏｅ
   以上の硬磁性膜を用いた磁気ヘッド。