JPH077492B2

JPH077492B2 - 薄膜磁気ヘッドの検査方法

Info

Publication number: JPH077492B2
Application number: JP61130133A
Authority: JP
Inventors: 弘継福岡; 寛児川上; 誠相原; 三雄須田; 幸二竹下; 千博磯野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: KR890008755A; KR920003481B1; JPS62287408A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、薄膜磁気ヘツドの検査方法に関する。

〔従来の技術〕

磁気デイスク装置は、新してデータを記録する際、磁気
記録媒体である磁気デイスク上の不必要となつた旧デー
タの上に直接書込む。これにより、旧データは消去され
るとともに、新しいデータが記録される。このため、書
込みに用いられる磁気ヘツドから発生する磁界は、少な
くとも記録媒体の厚み全体にデータを書込めるだけの強
さが必要である。もし、磁気ヘツドから発生する磁界が
弱く、記録媒体の厚み全体にデータを書き込むことがで
きなかつた場合、旧データの消え残りが生じ新しく書込
まれたデータと重なり記録されることになる。

このため、磁気デイスク装置に用いられる磁気ヘツドで
は、発生する磁界の強さを重ね書き特性により評価す
る。

重ね書き特性は、上記のように書込まれたデータを再生
した場合の、新データによる再生出力と旧データの消え
残りによる再生出力との比率で表わす。

実際には、重ね書き特性は、磁気ヘツドの製造過程の検
査段階で評価するため、旧データとしては、磁気デイス
ク装置で用いられる変調方式の中で、最低周波数で書き
込まれたものを用い、新データとしては、同変調方式の
最高周波数を用いる。

ただし、磁気ヘツドを励磁する信号の電流値は、同じと
する。

上記最低周波数で書込まれた旧データの消え残りによる
再生出力値をΔE1f、上記最高周波数で書込まれた新デ
ータの再生出力値をE2fとすると、重ね書き特性の値
は、これらの比率をデシベル表示にして、 OW＝−20logE2f/ΔE1f （dB）で表わす。製品として使用される磁気ヘツドでは、−25
dB程度必要である。

近年、磁気デイスク装置において、記録媒体への記録密
度を高め、大記憶容量を達成させるため、薄膜磁気ヘツ
ドは欠くことのできない存在になつてきている。

この薄膜磁気ヘツドの場合は、発生する磁界の強さは、
磁気コアの先端の形状に依存し、特に、磁気ギヤツプ深
さに大きく依存する。

従来は、必要とされるOW値が得られるような書込み特性
をもつ薄膜磁気ヘツドを製造するために、磁気ギヤツプ
深さを所定寸法に形成する方法が、多数考案され、実施
されている。

例えば特開昭60-254404号公報等に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、さらに高磁気記録密度を達成するため、トラツ
ク幅，ポール長（磁気ギヤツプ部分の形成している磁性
層の厚み）、や磁気ギヤツプ長（磁気ギヤツプ部を形成
している非磁性層の厚み）を小さくした薄膜磁気ヘツド
が製造される傾向にある。この場合、磁気ギヤツプ深さ
を所定寸法に形成するだけでは、書込み特性を決定する
ことはできず、書込み特性は、磁気コアの先端の形状全
体に影響される。

また、上記薄膜磁気ヘツドでは、トラツク幅等と同様
に、磁気ギヤツプ深さも小さくなり、例えば、0.3μｍ
程度になつてくると、上記磁気ヘツドの磁気コアの先端
を光学的方法で測定することは不可能となる。

このため、製造された薄膜磁気ヘツドの書込み特性に関
する合格，不合格の判定は、磁気デイスク装置に組込
み、記録再生の動作を行ない上記OW値を測定しなければ
ならなかつた。

本発明の目的は、上記問題点をかんがみ、薄膜磁気ヘツ
ドの書込み特性に関する合格，不合格を簡易に判定で
き、これにより磁気ヘツドの製造を高精度に行なえる検
査方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、被検査の薄膜磁気ヘツドに直流バイアス電流
を加え、該磁気ヘツドの磁気コアの飽和によるインピー
ダンス低下を測定することで、該磁気ヘツドの書込み特
性を検出して磁気ヘツドの検査を行なう検査方法であ
る。

〔作用〕

薄膜磁気ヘツドは、磁気コアの先端部分が最も磁気飽和
しやすく、しかも、磁気飽和の様子は、磁気コアの先端
部分の形状に依存する。

また、薄膜磁気ヘツドの書込み特性は、磁気コアの先端
の形状に依存している。

このため、上記インピーダンスの低下の値と、書込み特
性との間に強く相関がある。

この相関関係を用いることにより、上記インピーダンス
の低下の値から書込み特性が検出できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。上部
磁性層1,下部磁性層2,導体巻線4,電気絶縁層等を、フオ
トリソグラフイ技術により所定順序に堆積し、該上部磁
性層１と該下部磁性層２からなる磁気コアの先端部３に
磁気ギヤツプを形成した磁気ヘツド５において、該磁気
ヘツド５のインピーダンスから、該磁気ヘツド５の重ね
書き特性を検出す。

本実施例におけるインピーダンス測定の装置は、第１図
に示すように、該磁気ヘツド５を一辺に組み込み、該磁
気ヘツド５と対面する他辺に、該磁気ヘツド５と同程度
のインダクタンスをもつコイル６、及び直流電流をカツ
トするためのコンデンサ12を配したブリツジ回路７、該
磁気ヘツド５のインピーダンスを検出するための高周波
信号（数MHz〜数十MHz）源としての交流発振器８、該磁
気ヘツド５を励磁し、磁気コアの磁気飽和を発生させる
ためのバイアス電流源としてのパルス発振器（数Hz〜数
十Hz）９、該ブリツジ回路７の出力を増幅するための高
周波用差動増幅器10,AC-DC変換器11,演算装置14から構
成される。

次に、上記実施例の動作を説明する。

該交流発振器７による高周波信号を該ブリツジ回路７に
入力し、該ブリツジ回路７の出力をコンデンサ13を通し
て取り出す。これを、該差動増幅器10により増幅したの
ち、該AC-DC変換器11で振幅を検出する。この振幅は、
該磁気ヘツド５のインピーダンスによつて生じた該ブリ
ツジ回路７のインピーダンスの不均衡による電位差に比
例し、これを、該磁気ヘツド４のインピーダンスに相当
する信号として検出する。

ここで、該ブリツジ回路７に与える高周波信号は、該磁
気ヘツド５の励磁が可逆的であるようにその振動を、該
AC-DC変換器11で測定できる範囲内で十分に小さくして
おくものとする。

これに、該パルス発振器９から発生する電流をバイアス
電流として、該磁気ヘツド５の導体巻線４に流し、該磁
気ヘツド５を周期的に磁気飽和させる。

例えば、第２図の（ａ）に示すように電流値が0,I1,I2
と周期的に繰返すパルス電流を該パルス発振器９から発
生させた場合、該AC-DC変換器11から出力されるインダ
クタンス値は、第２図の（ｂ）となる。

そこで、演算装置14で、バイアス電流が零のときのイン
ピーダンスZ0を基準とし、バイアス電流がI1、及びI2の
ときのインピーダンスの変化量|Z1-Z0|と|Z2-Z0|の比|Z
1-Z0|/|Z2-Z0|を計算し、出力する。

この出力値を、バイアス電流による該磁気ヘツド５の磁
気飽和の様子を特徴づける値とする。この値と、該磁気
ヘツド５の重ね書き特性との相関をとると第３図とな
る。

このデータは、同一設計により作られた磁気ヘツドを十
数個抽出して測定したものである。

また、重ね書き特性を測定する際に使用した書込み信号
の周波数は、それぞれ、2.3MHz、及び、9MHzである。

バイアス電流I1,I2はそれぞれ、7.5mA,15mAである。

第３図に示すように、重ね書き特性とバイアス電流によ
る該磁気ヘツド５の磁気飽和の様子を特徴づける値|Z1-
Z0|/|Z2-Z0|との間に強い相関がある。

このため、第３図のような相関関係図を作成し、該演算
装置14に記憶させておくことにより、上記|Z1-Z0|/|Z2-
Z0|の値から重ね書き特性の合格，不合格を測定するこ
とができる。

また、上記|Z1-Z0|/|Z2-Z0|値が所定値になるような、
該バイアス電流I1,I2を検出し、これらの電流値から、
該磁気ヘツド５の書込み特性を検出する方法も可能であ
る。

次に、バイアス電流による該磁気ヘツド５の磁気コアの
磁気飽和を基本とする本発明の原理について第4,5,6図
により説明する。

第４図の（ａ）と（ｂ）に示すように該磁気ヘツド５の
磁気コアは、該磁気コアの先端部３で幅が狭くなつてい
る。これは、該導体巻線４に流れた電流により発生した
磁束が、該磁気コア内部を流れ、該磁気コアの先端３
で、磁束を集中させ、該磁気ヘツド５から発生する磁界
を強くするためである。

このような磁束の流れは、磁気回路として考えることが
でき、この等価回路を第４図の（ｃ）に示す。

該磁気ヘツド５の該導体巻線４に流れる電流が磁気回路
の起磁力となる。該上部磁性層１と該下部磁性層２の磁
気抵抗をそれぞれ、該磁気コアの先端部３とそれ以外の
部分に分け、Rg1,R1,Rg2,R2とする。また、該上部磁性
層１と該下部磁性層２の間で漏れる磁束に対する磁気抵
抗を、該磁気コアの先端部３とそれ以外の部分に分け、
Rg,Rlとする。さらに、該磁気ヘツド５から発生する磁
界に対する磁気抵抗をＲとする。

このことから、該導体巻線４に流れる電流により発生し
た超磁力に対し各磁気抵抗を通り、最後に磁気抵抗Ｒを
通る磁束のみが、該磁気ヘツド５の発生する磁界とな
る。

一般に、Rg1,Rg2は磁路が狭いためR1,R2に比べ磁気抵抗
は大きい。また、Rgは磁路が短いため、Rlに比べ磁気抵
抗は小さい。それゆえ、該磁気コアの先端３に含まれる
磁気抵抗Rg1,Rg2,Rgが、Ｒを流れる磁束量を決めている
と言える。

Rgは、該上部磁性層１と該下部磁性層２の該磁気コアの
先端３で形成している磁気ギヤツプの形状に依存する。
磁気ギヤツプ深さが大きい磁気ヘツドほどRgが小さくな
るため、ここを通る磁束量が増えＲを流れる磁束量は少
なくなる。

また、トラツク幅，ポール長が小さく、磁気ギヤツプ深
さが大きい磁気ヘツドほどRg1,Rg2が大きくなるため、
Ｒを流れる磁束量は少なくなる。

このことから、該磁気ヘツド５の発生する磁界の強さ
は、該磁気コアの先端３の形状に依存するのである。

該磁気コアの先端部３は、先に述べたように、磁束が集
中する構造になつている。このため、磁気コア内を流れ
る磁束を増加させると、最初に磁気飽和するのが、該磁
気コアの先端３である。同一磁性でできた磁気コアであ
れば、磁気抵抗の大きい部分が最初に磁気飽和する。磁
気飽和すると、その部分の磁気抵抗は、さらに大きくな
る。このため、磁気飽和は、磁気抵抗の大きい部分を強
調する効果がある。

この磁気抵抗の増大は、磁気コア全体の磁気抵抗を増大
させ、該磁気ヘツド５のインダクタンスの低下として検
出できる。

第５図〜第７図はそれぞれ、ギヤツプ深さが異なる場
合、ポール長が異なる場合について、磁気飽和によるイ
ンダクタンスの低下の様子について示したものである。

それぞれ、磁気ギヤツプ深さが長いもの、ポール長が短
いもの、すなわち、磁気抵抗の大きいものほど弱いバイ
アス電流で磁気飽和する。

ゆえに、弱いバイアス電流で磁気飽和するものほど、Rg
1,Rg2が大きく、Ｒに十分な磁束が流れず、発生する磁
界の弱い磁気ヘツドとなるのである。

Rg1,Rg2が適当な磁気抵抗であることを知るためには、
インダクタンスの低下の様子を知ればよいことになる。

インダクタンスの低下の様子を特徴づける変数を作るた
めには、少なくとも、バイアス電流の異なる２点で、イ
ンダクタンスの変化量を測定し、その比を作る必要があ
る。

しかし、薄膜磁気ヘツドのインダクタンスは、200nH〜3
00nH程度で、磁気飽和による低下量は、20〜30nHであ
る。

このため、通常のインピーダンスメータでは、十分な精
度が得られず、第１図に示すような装置で測定する必要
がある。

また、該磁気ヘツド５の導体巻線４の抵抗を数MHz〜数
十MHzの信号で測定すると、上記インダクタンスの低下
と同様な傾向を示す。これは、磁気コアのヒステリシス
損失や渦電流損失の位相遅れの効果と考えられる。

これにより、上記インダクタンスと上記抵抗の低下を合
せインピーダンスとして検出することにより、検出感度
を高めることができる。

該磁気ヘツド５において、微細化等により、該導体巻線
４の抵抗値が大きい場合、バイアス電流による該導体巻
線４の発熱の影響で、該インピータンスの低下が減少し
てしまう。これは、該導体巻線４の温度上昇による抵抗
値の増加分が含まれてしまうからである。

この場合、インピーダンスの変化量から抵抗値を除き、
インダクタンスのみで本発明を実施した方がよい。イン
ダクタンスの測定は、第１図の該差動増幅器10の出力と
該交流発振器７の信号とを比較し、これらの位相差を検
出する装置を付け加え、インピーダンスと位相からイン
ダクタンスを測定する。

さらに、薄膜磁気ヘツドの磁気ギヤツプ深さを所定寸法
以上に形成し、該磁気コアの先端部３を研摩加工し、該
磁気ギヤツプ部分を形成する製造方法において、該研摩
加工中に、本発明のインピーダンス測定を併用すること
ができる。

この場合、本実施例では、重ね書き特性が所定値になつ
たことを検出し、磁気ヘツドの合格不合格を判定し、該
研摩加工を終了させれば、書込み特性の良好な薄膜磁気
ヘツドを製造することができる。

上記実施例によれば、該磁気ヘツドの磁気コア先端の形
状全体に依存する磁気飽和の現象を利用しているため、
該磁気ヘツドの書込み特性と直接的な相関が得られ、書
込み特性を実際に測定することなく、書込み特性を検出
することができる。

また、インピーダンスを測定する適当な装置と磁気ヘツ
ドを、リード線、又は、プローブ等により接続するだけ
で、書込み特性が、容易に検出できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、該磁気ヘツドの書込み特性に関する合
格，不合格を簡易に検査でき、これにより磁気ヘツドの
製造を高精度に行なえる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の説明図、第２図，第３図
は、本発明の一実施例の動作説明図、第４図原理説明
図、第５図と第６図はギヤツプ深さが異なるヘツドの特
性説明図、第７図と第８図はポール長さが異なる場合の
特性説明図である。１……上部磁性層、２……下部磁性層、３……磁気コア
の先端部、４……導体巻線、５……磁気ヘツド、６……
コイル、７……ブリツジ回路、８……交流発振器、９…
…パルス発振器、10……差動増幅器、11……AC-DC変換
器、12……コンデンサ、13……コンデンサ、14……演算
装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須田三雄茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者竹下幸二神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所小田原工場内 (72)発明者磯野千博神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所小田原工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも磁性薄膜、電気絶縁膜、導体膜
を、所定の順序に積層した薄膜磁気ヘツドの検査方法に
おいて、該薄膜磁気ヘツドの導体巻線に、零値を含む所
定量の直流バイアス電流を加えた場合のインピーダンス
に対する、他の値の直流バイアス電流の２値あるいはそ
れ以上の多値の直流バイアス電流を加えた場合のインピ
ーダンスの変化の内、少なくとも２状態のインピーダン
スの変化量の比率と該薄膜磁気ヘツドの書込み特性の相
関関係より、該薄膜磁気ヘツドの書込み特性を検査する
ことを特徴とする薄膜磁気ヘツドの検査方法。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、該薄膜磁
気ヘツドの磁気記録媒体に対する重ね書き特性を測定
し、該薄膜磁気ヘツドの該インピーダンスの変化量の比
率との相関関係を、該検査を行なうための装置に記憶さ
せた後に、該検査装置により該薄膜磁気ヘツドの該イン
ピーダンスの変化量の比率を測定することにより、該薄
膜磁気ヘツドの重ね書き特性を予測し、該薄膜磁気ヘツ
ドが合格品か不合格品かを判定することを特徴とする薄
膜磁気ヘツドの検査方法。