JPH0762890B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents
薄膜磁気ヘッドInfo
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- JPH0762890B2 JPH0762890B2 JP63249056A JP24905688A JPH0762890B2 JP H0762890 B2 JPH0762890 B2 JP H0762890B2 JP 63249056 A JP63249056 A JP 63249056A JP 24905688 A JP24905688 A JP 24905688A JP H0762890 B2 JPH0762890 B2 JP H0762890B2
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/40—Protective measures on heads, e.g. against excessive temperature
-
- G—PHYSICS
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
- G11B5/3103—Structure or manufacture of integrated heads or heads mechanically assembled and electrically connected to a support or housing
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜磁気ヘッドに関し，更に詳述すれば，磁性
層上に積層される保護層が改良された薄膜磁気ヘッドに
関する。
層上に積層される保護層が改良された薄膜磁気ヘッドに
関する。
薄膜磁気ヘッドは，フェライト或いはサファイア等の耐
摩耗性材料より成る基板上に，センダスト，アモルファ
ス等により形成した複数の（下部，上部）磁性層，この
磁性層間に導電性金属から成るコイル導体層及び絶縁層
等を成膜及びエッチングを繰返して所定の形状にパター
ニングし，最後に記録媒体の走行による摩耗等から前記
磁性層を保護する目的で保護層を形成して設けられてい
る。保護層としてはアルミナやSiO2が用いられていた。
摩耗性材料より成る基板上に，センダスト，アモルファ
ス等により形成した複数の（下部，上部）磁性層，この
磁性層間に導電性金属から成るコイル導体層及び絶縁層
等を成膜及びエッチングを繰返して所定の形状にパター
ニングし，最後に記録媒体の走行による摩耗等から前記
磁性層を保護する目的で保護層を形成して設けられてい
る。保護層としてはアルミナやSiO2が用いられていた。
処で，上記のような構成において，保護層が磁性層に較
べて充分に硬いと，記録媒体の走行による摩耗が磁性層
側に早く及び，磁性層に偏摩耗が生じてスペーシング・
ロスを発生することは良く知られている。
べて充分に硬いと，記録媒体の走行による摩耗が磁性層
側に早く及び，磁性層に偏摩耗が生じてスペーシング・
ロスを発生することは良く知られている。
一方，前記保護層は軟らか過ぎると全体の摩耗が早くな
り，ヘッド寿命を短かくする。従って，保護層の硬度は
磁性層と略同じか，これよりも幾分低い硬さに設けられ
ていることが望ましい。
り，ヘッド寿命を短かくする。従って，保護層の硬度は
磁性層と略同じか，これよりも幾分低い硬さに設けられ
ていることが望ましい。
例えば，磁性層のビッカース硬度がHv＝600〜650kg/mm2
のとき，保護層はHv＝400〜600kg/mm2の範囲に設定され
ていることが望ましい。
のとき，保護層はHv＝400〜600kg/mm2の範囲に設定され
ていることが望ましい。
また，前記保護層の厚みは，記録媒体の摺動性，耐偏摩
耗の点から20〜40μｍ程度以上を必要とする。しかしこ
の程度の厚みになると，通常，累積された内部応力によ
り保護層が剥離又は保護層に亀裂を生じる。このため内
部応力を極力小さくする必要がある。この問題を解決す
る１つの有効手段は，ヘッドを構成する各材料の熱膨張
係数を合わせることである。しかしながら，一般に従来
は金属磁性材料と保護層の熱膨張係数を合わせることは
難しかった。
耗の点から20〜40μｍ程度以上を必要とする。しかしこ
の程度の厚みになると，通常，累積された内部応力によ
り保護層が剥離又は保護層に亀裂を生じる。このため内
部応力を極力小さくする必要がある。この問題を解決す
る１つの有効手段は，ヘッドを構成する各材料の熱膨張
係数を合わせることである。しかしながら，一般に従来
は金属磁性材料と保護層の熱膨張係数を合わせることは
難しかった。
特開昭62−16218号公報には，偏摩耗の発生を効果的に
抑制できる保護層としてMgOとSiO2の混合物が開示され
ている。更に,MgOとSiO2の組成比をSiO2を濃度にして10
〜70％とすることにより，適度な硬さ（Hv＝450〜850）
と所望の熱膨張係数が得られることが記載されている。
抑制できる保護層としてMgOとSiO2の混合物が開示され
ている。更に,MgOとSiO2の組成比をSiO2を濃度にして10
〜70％とすることにより，適度な硬さ（Hv＝450〜850）
と所望の熱膨張係数が得られることが記載されている。
しかし，この保護層も，上述のような保護層に基本的に
要求される特性を備えつつ，さらに耐食性，加工性まで
も十分に満足するものではなかった。
要求される特性を備えつつ，さらに耐食性，加工性まで
も十分に満足するものではなかった。
本発明は，上記従来技術の問題点を飛躍的に改良した薄
膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。
膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。
本発明によれば，基板と，基板上に下部磁性層，絶縁層
及び上部磁性層を順次有し，該上部磁性層上に形成され
記録媒体走行面に露出する端面を備えた保護層を含む薄
膜磁気ヘッドにおいて，前記保護層の主成分が、 （X1-aYa）bZ100-b （mol％） で表わされ、ここで ＸはZrO2、 ＹはY2O3、MgO、CaO及び希土類酸化物の１種以上、 ＺはWO3及びMoO3の１種又は２種 であり ０≦ａ≦0.2 20≦ｂ≦75 である薄膜磁気ヘッドにより上記目的を達成できる。
及び上部磁性層を順次有し，該上部磁性層上に形成され
記録媒体走行面に露出する端面を備えた保護層を含む薄
膜磁気ヘッドにおいて，前記保護層の主成分が、 （X1-aYa）bZ100-b （mol％） で表わされ、ここで ＸはZrO2、 ＹはY2O3、MgO、CaO及び希土類酸化物の１種以上、 ＺはWO3及びMoO3の１種又は２種 であり ０≦ａ≦0.2 20≦ｂ≦75 である薄膜磁気ヘッドにより上記目的を達成できる。
前記組成式で示すように,Y2O3,MgO,CaO及び希土類酸化
物の１種以上で前記ZrO2の20mol％以下を置き換えるこ
とができる。これらの元素はZrO2の安定化剤として作用
する。
物の１種以上で前記ZrO2の20mol％以下を置き換えるこ
とができる。これらの元素はZrO2の安定化剤として作用
する。
本発明の薄膜磁気ヘッドの保護層は、前記組成式で表わ
される主成分の外に、製造上不可避な不純物を含む場合
がある。
される主成分の外に、製造上不可避な不純物を含む場合
がある。
以下、保護層の主成分について説明する。
WO3及びMoO3の１種又は２種が25mol％未満の場合には，
保護層が通常用いられる磁性層に比し硬くなり（ビッカ
ース硬度で700kg/mm2を越える），磁性層に偏摩耗が生
じ，逆に80mol％を越える場合には，保護層の硬度が不
適当に軟らかくなり（ビッカース硬度で400kg/mm2未
満），早く摩耗する。そのため,WO3及びMoO3の１種又は
２種が40〜70mol％の範囲は好ましい。
保護層が通常用いられる磁性層に比し硬くなり（ビッカ
ース硬度で700kg/mm2を越える），磁性層に偏摩耗が生
じ，逆に80mol％を越える場合には，保護層の硬度が不
適当に軟らかくなり（ビッカース硬度で400kg/mm2未
満），早く摩耗する。そのため,WO3及びMoO3の１種又は
２種が40〜70mol％の範囲は好ましい。
一方，保護層はスパッタ法，電子ビーム蒸着法等の気相
積着法により形成することができるが,WO3及びMoO3の１
種又は２種を25mol％以上含有するので，例えばスパッ
タ法を用いた場合でも歪が少なく残留応力が小さい（約
0.35GPa以下の）保護層を形成できる。従って，保護層
は，前記方法により磁性層に直接安定して形成すること
ができる。
積着法により形成することができるが,WO3及びMoO3の１
種又は２種を25mol％以上含有するので，例えばスパッ
タ法を用いた場合でも歪が少なく残留応力が小さい（約
0.35GPa以下の）保護層を形成できる。従って，保護層
は，前記方法により磁性層に直接安定して形成すること
ができる。
保護層をスパッタ法により形成する場合，ターゲットを
製造ないし入手しやすいように，ターゲットの安定化剤
としてY2O3,MgO,CaO及び希土類酸化物の１種以上を添加
することができる。希土類酸化物としては,Yb,Sc,Nd,Sm
等の酸化物がある。そのため，保護層にも前記安定化剤
が含有されることがある。前記安定化剤の保護層への含
有は，保護層の主成分全体の20mol％以下（好ましくは1
0mol％以下）の前記安定化剤で，前記ZrO2の一部をZrO2
の安定化ないし部分安定化に十分な程度の量で置き換え
る程度であれば問題はない。
製造ないし入手しやすいように，ターゲットの安定化剤
としてY2O3,MgO,CaO及び希土類酸化物の１種以上を添加
することができる。希土類酸化物としては,Yb,Sc,Nd,Sm
等の酸化物がある。そのため，保護層にも前記安定化剤
が含有されることがある。前記安定化剤の保護層への含
有は，保護層の主成分全体の20mol％以下（好ましくは1
0mol％以下）の前記安定化剤で，前記ZrO2の一部をZrO2
の安定化ないし部分安定化に十分な程度の量で置き換え
る程度であれば問題はない。
なお，保護層として必要とされる特性を満たすことがで
きれば，他の成分をターゲットの焼結助剤として含有さ
せることもできるが，安定化剤との合量はZrO2に対して
20mol％以下とすることが好ましい。例えばSiO2,Al2O3,
粘土等である。
きれば，他の成分をターゲットの焼結助剤として含有さ
せることもできるが，安定化剤との合量はZrO2に対して
20mol％以下とすることが好ましい。例えばSiO2,Al2O3,
粘土等である。
以下，図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は，本発明の薄膜磁気ヘッドの一実施例の構造を
示す断面図であり，製造プロセスをこの図に基づいて説
明する。
示す断面図であり，製造プロセスをこの図に基づいて説
明する。
図において，フェライト基板10上にスパッタ法によりCo
−Nb−Zr合金の強磁性体を10μｍ付着し，下部磁性層11
を形成する。次に下部磁性層11上の所定の位置にSiO2等
よりなる非磁性絶縁層12及びCu,Al等よりなるコイル導
体層13を適宜形成した後，コイル導体層13を含む非磁性
絶縁層12の断面を図に示すように略台形状にイオンミリ
ングにより加工する。次にギャップ層14を形成し，後に
形成する上部磁性層15と直接接合する所定の位置（図示
せず）よりギャップ層14を除去して,Co−Nb−Zr合金の
金属磁性材料をスパッタ法で15μｍ付着し，所定の位置
（図示せず）で下部磁性層11に接合した上部磁性層15を
形成する。
−Nb−Zr合金の強磁性体を10μｍ付着し，下部磁性層11
を形成する。次に下部磁性層11上の所定の位置にSiO2等
よりなる非磁性絶縁層12及びCu,Al等よりなるコイル導
体層13を適宜形成した後，コイル導体層13を含む非磁性
絶縁層12の断面を図に示すように略台形状にイオンミリ
ングにより加工する。次にギャップ層14を形成し，後に
形成する上部磁性層15と直接接合する所定の位置（図示
せず）よりギャップ層14を除去して,Co−Nb−Zr合金の
金属磁性材料をスパッタ法で15μｍ付着し，所定の位置
（図示せず）で下部磁性層11に接合した上部磁性層15を
形成する。
次に，本発明に要部である保護層16を上部磁性層15の上
に形成する。
に形成する。
保護層16は二極RFマグネトロンスパッタ装置により形成
した。ターゲットとしては，その組成が（ZrO2）97（Y2
O3）３であるものを用いそのターゲット上にWO3の小片
（5mm角）を面積で11％になるように配置してAr（５％O
2含有）ガス圧を0.4Pa,陰極電力を350W,電極間距離を55
mmとし，基板を水冷して厚さ40μｍの保護層を成形し
た。この保護層は,47.2mol％のZrO2,51.2mol％のWO3,及
びターゲットの安定化剤である。1.6mol％のY2O3を含有
していた。
した。ターゲットとしては，その組成が（ZrO2）97（Y2
O3）３であるものを用いそのターゲット上にWO3の小片
（5mm角）を面積で11％になるように配置してAr（５％O
2含有）ガス圧を0.4Pa,陰極電力を350W,電極間距離を55
mmとし，基板を水冷して厚さ40μｍの保護層を成形し
た。この保護層は,47.2mol％のZrO2,51.2mol％のWO3,及
びターゲットの安定化剤である。1.6mol％のY2O3を含有
していた。
上述のようにして保護層16が形成された後，従来と同
様，前記保護層16を平坦化し，接着剤層（エポキシ）18
を介して保護板19と接着し記録媒体走行面20を平滑にし
て，本発明の一実施例である薄膜磁気ヘッドを製作し
た。
様，前記保護層16を平坦化し，接着剤層（エポキシ）18
を介して保護板19と接着し記録媒体走行面20を平滑にし
て，本発明の一実施例である薄膜磁気ヘッドを製作し
た。
なお前記実施例ではターゲット上に小片を配して複合酸
化物を形成しているが，複合酸化物から成るターゲット
を用いてもよいことは勿論である。
化物を形成しているが，複合酸化物から成るターゲット
を用いてもよいことは勿論である。
（イ） ［（ZrO2）0.97（Y2O3）0.03］1-x［WO3］ｘを
成分とした保護層の硬度をマイクロビッカース硬度測定
法（25g荷重）により測定した結果を第２図に実線で示
す。
成分とした保護層の硬度をマイクロビッカース硬度測定
法（25g荷重）により測定した結果を第２図に実線で示
す。
また,ZrO2−WO3−MoO3を主体とした保護層の硬度も同様
に測定した。この結果を第３図に示す。
に測定した。この結果を第３図に示す。
これらの図により，本発明で特定する範囲内の保護層の
硬度が，磁性層として一般的に用いられているものに対
して良好であることがわかる。
硬度が，磁性層として一般的に用いられているものに対
して良好であることがわかる。
（ロ） 厚さ0.3mmのサファイア基板に，［（ZrO2）
0.97（Y2O3）0.03］1-x［WO3］ｘを成分とした厚さ５μ
ｍの保護層を,RFマグネトロンスパッタ装置により形成
し，サファイア基板のソリを測定し，これを保護層の残
留応力に換算した。成膜条件は前記実施例と同様にして
行なった。この結果を第２図に破線で示す。
0.97（Y2O3）0.03］1-x［WO3］ｘを成分とした厚さ５μ
ｍの保護層を,RFマグネトロンスパッタ装置により形成
し，サファイア基板のソリを測定し，これを保護層の残
留応力に換算した。成膜条件は前記実施例と同様にして
行なった。この結果を第２図に破線で示す。
また，前記保護層の主成分をZrO2−WO3−MoO3とする以
外は上記方法と同様にして残留応力を求めた。この結果
を第４図に示す。
外は上記方法と同様にして残留応力を求めた。この結果
を第４図に示す。
これらの図により，本発明で特定する範囲内の保護層を
形成した前記基板の残留応力は，極めて小さいことがわ
かる。
形成した前記基板の残留応力は，極めて小さいことがわ
かる。
（ハ） 前記実施例の製造プロセスと同様に製作された
本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッドのいくつかを，フロ
ッピー・ディスク装置に装着し記録媒体（Fujix VF−H
R）と1000時間接触走行させて，偏摩耗を観察した。偏
摩耗はオプティカルフラットにより干渉縞を観察し，磁
性層と保護層との段差を調べることにより行った。その
結果，本発明で特定する範囲内の保護層で，段差は認め
られず偏摩耗は生じていなかった。
本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッドのいくつかを，フロ
ッピー・ディスク装置に装着し記録媒体（Fujix VF−H
R）と1000時間接触走行させて，偏摩耗を観察した。偏
摩耗はオプティカルフラットにより干渉縞を観察し，磁
性層と保護層との段差を調べることにより行った。その
結果，本発明で特定する範囲内の保護層で，段差は認め
られず偏摩耗は生じていなかった。
（ニ） 本発明の薄膜磁気ヘッドの保護層を,40℃，湿
度90％で１週間放置して耐食性を試験したが，全く変化
しなかった。
度90％で１週間放置して耐食性を試験したが，全く変化
しなかった。
本発明の薄膜磁気ヘッドの保護層は，そのビッカース硬
度Hvが約400〜約700kg/mm2の範囲内にあるため，軟らか
すぎることがなく，また磁性層として通常用いられてい
るCo系アモルファス，センダスト等（Hvは650kg/mm2程
度）との摩耗性のマッチングが良好であり，磁性層に偏
摩耗が生じない。
度Hvが約400〜約700kg/mm2の範囲内にあるため，軟らか
すぎることがなく，また磁性層として通常用いられてい
るCo系アモルファス，センダスト等（Hvは650kg/mm2程
度）との摩耗性のマッチングが良好であり，磁性層に偏
摩耗が生じない。
前記保護層をスパッタ法等により磁性層に直接形成して
も歪が小さく，残留応力がほとんど生じないので，保護
層の剥離や亀裂は生じない。
も歪が小さく，残留応力がほとんど生じないので，保護
層の剥離や亀裂は生じない。
前記保護層は，高温高湿の条件下においても変質せず，
耐食性が良好である。
耐食性が良好である。
前記保護層を磁性層に形成した後に機械的に加工して
も，保護層の剥離や亀裂が生じない。また、フロン系ガ
スによる反応性エッチングも可能である。
も，保護層の剥離や亀裂が生じない。また、フロン系ガ
スによる反応性エッチングも可能である。
第１図は本発明に基づいて構成される薄膜磁気ヘッドの
断面図，第２図はWO3のモル％とビッカース硬度Hv,及び
内部応力との関係を示した図，第３図及び第４図はZrO2
−WO3−MoO3を主体とした保護層の夫々ビッカース硬度
及び残留応力の測定結果を示す図である。 10……フェライト基板， 11……下部磁性層,12……非磁性絶縁層， 13……コイル導体層,14……ギャップ層， 15……上部磁性層,16……保護層， 17……フロントギャップ部， 18……接着剤層,19……保護板， 20……記録媒体走行面
断面図，第２図はWO3のモル％とビッカース硬度Hv,及び
内部応力との関係を示した図，第３図及び第４図はZrO2
−WO3−MoO3を主体とした保護層の夫々ビッカース硬度
及び残留応力の測定結果を示す図である。 10……フェライト基板， 11……下部磁性層,12……非磁性絶縁層， 13……コイル導体層,14……ギャップ層， 15……上部磁性層,16……保護層， 17……フロントギャップ部， 18……接着剤層,19……保護板， 20……記録媒体走行面
Claims (1)
- 【請求項１】基板と、基板上に下部磁性層、絶縁層及び
上部磁性層を順次有し、該上部磁性層上に形成され記録
媒体走行面に露出する端面を備えた保護層を含む薄膜磁
気ヘッドにおいて、前記保護層の主成分が、 （X1-aYa）bZ100-b （mol％） で表わされ、ここで ＸはZrO2、 ＹはY2O3、MgO、CaO及び希土類酸化物の１種以上、 ＺはWO3及びMoO3の１種又は２種 であり ０≦ａ≦0.2 20≦ｂ≦75 であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
Priority Applications (3)
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| JP63249056A JPH0762890B2 (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 薄膜磁気ヘッド |
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| DE3933176A DE3933176A1 (de) | 1988-10-04 | 1989-10-04 | Duennfilm-magnetkopf |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63249056A JPH0762890B2 (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 薄膜磁気ヘッド |
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- 1989-10-04 DE DE3933176A patent/DE3933176A1/de not_active Withdrawn
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