JPH11345405A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温のガラスで溶着を行うと、冷却の過程で
構成材料の熱膨張率の差による熱応力のために発生する
クラックを防止する薄膜磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】 磁気ヘッド素子の一部又は全部を被覆す
るスペーサ膜２２が上コア１４と保護膜１７の間又は保
護膜１７と保護基板１９の間に設けられている薄膜磁気
ヘッド１０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度記録用の薄
膜磁気ヘッドに関する、さらに詳細にはＶＴＲ装置等の
記録媒体と接触して用いるのに好適な薄膜磁気ヘッドに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録の高密度化に対応すべく、薄膜
形成技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術等
のＩＣ製作技術を利用した薄膜磁気ヘッドの製作が行わ
れている。薄膜磁気ヘッドは、基板上に順次成膜および
微細加工を繰り返して形成されるため、ウエハプロセス
終了後は基板上に薄膜磁気ヘッド素子を設置した形態と
なっている。このウエハに切断、研磨などの加工を施
し、最終的にヘッドチップが完成する。その際、オーデ
ィオ用やＶＴＲ用等の記録媒体と接触して用いられる薄
膜磁気ヘッドの場合薄膜磁気ヘッド素子が基板の上面に
あるので、そのままでは摺動面形状が薄膜磁気ヘッド素
子に対して対称とはならず、記録媒体とヘッド素子の良
好な接触がとれないため、薄膜磁気ヘッド素子上に保護
基板を接合するのが一般的である。

【０００３】図６は従来の一般的な薄膜磁気ヘッドの構
造を示し、かつ摺動面側からクラックの発生理由を説明
するための概略構成図である。図７は同様の薄膜磁気ヘ
ッドにクッラクが入った状況を示す図である。この薄膜
磁気ヘッド１０の基板１１上に、平坦な下地絶縁膜１８
ａが形成されており、この下地絶縁膜１８ａ上に磁性材
からなる下コア１２が形成され、下部絶縁膜１８ｂで埋
め込み平坦化される。下コア１２上にはその前部（媒体
摺動面側）と後部（図示せず。）に、磁性材からなる中
間コア１３が形成され、中間絶縁膜１８ｃで埋め込み平
坦化される。さらに中間コア１３上には磁気ギャップ１
６を介して、磁性材からなる上コア１４が形成され、下
コア１２、中間コア１３とともにリング状の閉磁路を構
成する。さらに上コア１４は上部絶縁膜１８ｄで埋め込
み平坦化されている。つぎに、素子の酸化や傷付きを防
止するため上部絶縁膜１８ｄの上に保護膜１７を形成
し、さらに溶着ガラス膜２０、保護基板１９を積層する
構造を有している。

【０００４】ここで、保護基板１９をガラス溶着するた
めに温度を例えば４５０℃程度に挙げると、磁気コア材
の熱膨張率が絶縁膜のそれより大きいため、点線で示す
ように上コア１４、保護膜１７等がサブミクロンのオー
ダーで変形する。溶融して液状の溶着ガラスの温度がさ
がり、例えば、４００℃以降で次第に固化して、保護膜
１７と保護基板１９を接合する。そのまま、室温まで冷
却すればヘッド素子及び保護膜１７は再び平坦な状態に
戻ろうとするが、溶着ガラス膜２０が固体化して固定さ
れているため、溶着ガラス膜２０内部に引っ張り応力が
発生し、その応力の大きさがガラスの強度を上回る場合
は、図７に示すように、溶着ガラス膜２０にクラック２
１が発生する。クラック２１の発生場所は溶着ガラス膜
全体に発生したり、材料純度のわずかな差や製造条件の
若干の違いにより保護膜１７、上部絶縁膜１８ｄ等に発
生することがある。いずれの場合も薄膜磁気ヘッド１０
としての機能を果たさなくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】保護膜と保護基板との
接合には溶着ガラスが用いられるが、この溶着は、信頼
性の点で少なくとも４００℃程度以上の温度で行う必要
がある。しかし、薄膜磁気ヘッド素子は種々の材料で構
成されており、各材料の熱膨張率が必ずしも一致してい
ない。そのため、高温でガラス溶着を行うと冷却の過程
で熱膨張率の差による応力が発生し、部分的にクラック
が生ずるなどの問題がある。クラックは薄膜磁気ヘッド
素子を構成する材料の違いや溶着ガラスの不均一性、溶
着条件のわずかな変動などにより発生する場所、程度が
異なり、ヒートショック等の熱履歴をうけて拡大進行し
て磁気ヘッドとしての機能を果たさなくなる。そこで、
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、そ
の課題は、溶着ガラスを用いて保護基板を接合する薄膜
磁気ヘッドにおいて、製造時又は使用時の熱発生による
溶着ガラス膜等のクラックの発生を防止する薄膜磁気ヘ
ッドを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、上下コアと、これら上
下コアの間に設けた前部中間コア及び後部中間コアとで
磁気回路を構成すると共に、少なくとも前記前部中間コ
アと前記上コアの間に磁気ギャップが形成されている薄
膜磁気ヘッド素子の上に保護膜、溶着ガラス膜及び保護
基板が順次積層された薄膜磁気ヘッドにおいて、前記保
護膜あるいは前記溶着ガラス膜中に磁気ヘッド素子の一
部又は全部を被覆するスペーサ膜を設けた薄膜磁気ヘッ
ドである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。図１（ａ）は、本願に係る発明の
一実施形態である薄膜磁気ヘッドの概略構成を示す断面
図で、図１（ｂ）は線Ａ−Ａで切断した断面で記録媒体
摺動面の構成を示す矢視図である。図２は、保護膜形成
前であって、上コアの上にスペーサ膜を設けた薄膜磁気
ヘッド素子の全体の概略構成を示す平面図である。

【００１０】図１（ａ）（ｂ）に示す薄膜磁気ヘッドは
以下の構成を有している。基板１１上には、平坦な下地
絶縁膜１８ａが形成されており、基板１１上に設けられ
た位置合わせパターン（図示せず）を保護する。この下
地絶縁膜１８ａ上に磁性材よりなる下コア１２を形成
し、その上部に下部絶縁膜１８ｂを形成し、下コア１２
が露出するまで研磨することにより、下部絶縁膜１８ｂ
内に下コア１２が埋設された形態となる。さらにその上
層には中間絶縁膜１８ｃ内に磁性材からなる前部中間コ
ア１３ａを下コア１２と接続するように埋設し、この前
部中間コア１３ａと対応して磁気的閉回路を作るための
後部中間コア１３ｂを下コア１２と直接接続するように
埋設し、さらに中間絶縁膜１８ｃの内部にコイル１５を
後部中間コア１３ｂを中心に螺旋状に埋設する。コイル
１５の端部は外部の電気接続端子（図示せず。）を通し
て外部装置に電気的に接続することができる。中間絶縁
膜１８ｃ及び前部中間コア１３ａ上には磁気ギャップ１
６が形成され、上コア１４は、磁気ギャップ１６を介し
て下コア１２と対向する位置に配置されている。また、
この上コア１４は上部絶縁膜１８ｄ中に埋設されてい
る。なお、磁気ギャップ１６は下コア１２と前部中間コ
ア１３ａの間に形成するようにしてもよい。上コア１４
は端部が前部中間コア１３ａと磁気ギャップ１６を介し
て接続し、もう一方の端部は後部中間コア１３ｂと直接
接続し、下コア１２と接続して下コア１２、前部中間コ
ア等１３ａ、１３ｂと共に磁気的閉回路を形成する。さ
らに、上コア１４及び上部絶縁膜１８ｄの上にスペーサ
膜２２が形成されている。素子の酸化や傷つきから保護
するため上部絶縁膜１８ｄ、上コア１４、スペーサ膜２
２の上に保護膜１７が形成されている。この保護膜１７
上に溶着ガラス膜２０が形成され、この溶着ガラス膜２
０上に保護基板１９が形成されている。スペーサ膜２２
が前記磁気ヘッド素子の上コア１４及び上部絶縁膜１８
ｄと前記保護基板１９の間に設けられ、保護基板１９を
溶着ガラスで接合する際に高温になった磁気ヘッド１０
が常温に戻ったときに、スペーサ膜２２の上部に微小な
空間（マイクロスペース）２３が生ずることにより、製
造時の熱応力によるクラックの発生を防止することがで
きる。

【００１１】ここで、本願発明の薄膜磁気ヘッドの製造
工程について簡単に説明する。基板１１の上に設ける下
地絶縁膜１８ａを、材料としてＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ａ
ｌ₂Ｏ₃ 、ＷＯ₃ 等の酸化物の中から適宜選択し、真空
蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等のコーティング
方法により１〜５μｍの厚さに形成する。下地絶縁膜１
８ａの上に、下コア１２をＦｅ−Ｎｉ系パーマロイ合
金、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金等のＣｏ系合金等の軟磁性材
料の中から適宜選択し、スパッタリング法等のコーティ
ング方法により５〜１０μｍの厚さに形成する。とく
に、材料としては透磁率の高さ、コーティングの容易性
からＣｏ系アモルファス合金が好ましい。下コア１２の
形成は磁性層の上に薄膜磁気ヘッドとして必要な大きさ
に対応した図示しないフォトレジストを設け、その後Ａ
ｒ等によりイオンエッチングする。つぎに、残存する図
示しないフォトレジストを除去する。この上に、下部絶
縁膜１８ｂを、材料としてＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ａｌ₂
Ｏ₃ 、ＷＯ₃ 等の酸化物の中から適宜選択し、スパッタ
リング法等のコーティング方法により下コア１２の厚さ
より１〜３μｍ厚く形成し、図示しないラップ機等によ
る機械的研磨で、下コア１２の表面が露出するまで研磨
し表面を平坦化する。同様の手順と材料で前部中間コア
等１３ａ、１３ｂ、中間絶縁膜１８ｃ等を形成する。

【００１２】つぎに、コイル１５を形成する工程を説明
する。中間絶縁膜１８ｃ上に図示しないフォトレジスト
を設け、ＣＦ₄ 、ＣＨＦ₃ 等の選択性の大きいエッチン
グガスを用いたＲＩＥ法（リアクティブ・イオンエッチ
ング法）により、例えば幅４μｍ、深さ４μｍでピッチ
が５μｍの螺旋状の溝を作製し、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ等の
導電体材料を適宜選択して、真空蒸着法等によりコーテ
ィングして溝を充填し、研磨により表面を平坦化してコ
イル１５を形成する。ここで、コイル１５の材料として
は電気抵抗の低いＣｕが好ましい。

【００１３】つぎに、スペーサ膜２２を上コア１４と保
護膜１７の間に形成する工程を説明する。上コア１４と
上部絶縁膜１８ｄを機械的研磨により平坦化し、その上
にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）、Ｐｔ、
Ａｕ等の保護膜１７との付着力が低い材料を適宜選択し
て、真空蒸着法等のコーティング方法により上部絶縁膜
１８ｄ及び上コア１４上部に５〜１００ｎｍの厚さに作
製する。つぎに、上コア１４の一部にかかる程度になる
ように図示しないフォトレジストでマスクを形成し、そ
の後エッチングしてスペーサ膜２２の形状を整えると共
に、不必要なスペーサ膜２２を除去する（図２）。この
上に、保護膜１７を形成し、溶着ガラス膜２０により保
護基板１９を接合して薄膜磁気ヘッド１０ができる（図
１（ａ）（ｂ））。

【００１４】ここで、保護基板１９の接合は、あらかじ
め溶着ガラスを５〜１００μｍ程度の厚さに形成した保
護基板と、素子が形成されている基板を加熱圧着するこ
とにより行う。加熱温度は選定する溶着ガラスによる
が、４００℃以下の温度で使用する溶着ガラスは強度、
耐候性の点で信頼性に乏しく、必要な信頼性が得られる
ガラスを使用するには４００℃以上の加熱が必要であ
る。加熱されることにより、とくに、Ｃｏ系アモルファ
ス合金等の金属によるコア等は、酸化物による絶縁膜と
比較して線膨張率が約１０倍程度大きいために熱膨張し
て溶着ガラス膜２０等を押し上げる。図３（ａ）に、加
熱時の上コア１４の膨張した状況、上部絶縁膜１８ｄの
押し上げられた状況を示す。スペーサ膜２２は保護膜１
７と接合しているために同様に変形する。しかし、図３
（ｂ）に示すように、冷却時にはスペーサ膜２２は保護
膜１７の付着力が低いために剥離して、微小な空間（マ
イクロスペース）２３が生ずる。この空間が、保護膜１
７、溶着ガラス膜２０に生じた熱応力を緩和してクラッ
クの発生を防止することができる。

【００１５】また、スペーサ膜２２と上部絶縁膜１８ｄ
及び上コア１４の付着力が小さく、パターニング、洗浄
等の製造に耐えられない場合は付着力強化のためにＣ
ｒ、Ｔｉ等を下地膜とする２層のスペーサ膜２２を形成
することもできる。特に、下地膜の材料としてはＣｒが
好ましい。他の材料との接着性が高く、また非磁性であ
るため上コア１４等の磁気回路の働きを阻害することが
ないからである。スペーサ膜２２の形成領域を変えた薄
膜磁気ヘッド１０であっても同様の効果を得ることがで
きる。図４（ａ）は、コイルを含めた薄膜磁気ヘッド素
子全体にスペーサ膜２２を設けた一実施形態を示す。コ
イル１５と上コア１４の全体を被覆することで、クラッ
クの発生防止に大きな効果がある。図４（ｂ）は、上コ
ア１４の記録媒体と接触する摺動面付近全体にスペーサ
膜２２を設けた一実施形態を示し、同様な効果が期待で
きる。

【００１６】さらに、スペーサ膜２２の形成位置を変え
た薄膜磁気ヘッド１０においても同様の効果を得ること
ができる。図５（ａ）は、スペーサ膜２２を保護膜１７
上に設けた薄膜磁気ヘッド１０の実施形態である。図５
（ｂ）は、スペーサ膜２２を溶着ガラス膜２０と保護基
板１９との間であって、保護基板１９と接合させた薄膜
磁気ヘッド１０の実施形態である。この場合、スペーサ
膜２２はあらかじめ保護基板１９側に形成しておくこと
が必要である。図５（ｃ）は、スペーサ膜２２を上部絶
縁膜１８ｄ及び上コア１４及び保護膜１７の上にそれぞ
れ設けた薄膜磁気ヘッド１０の実施形態である。これら
の実施形態でも同様にクラックを防止する効果がある。

【００１７】

【発明の効果】薄膜磁気ヘッド素子と保護基板の間等に
スペーサ膜を形成することにより、製造時の熱により大
きな熱応力がかかる場合にこの熱応力を緩和させてクラ
ックの発生を防止することができ、製造の歩留まり、製
品としての信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本願に係る発明の一実施形態で
ある薄膜磁気ヘッドの概略構成を示す断面図で、図１
（ｂ）は、線Ａ−Ａで切断した断面で記録媒体摺動面の
構成を表す矢視図である。

【図２】図２は、保護膜形成前の薄膜磁気ヘッド素子の
全体の概略構成を示す平面図である。

【図３】図３（ａ）は、溶着ガラス膜による加熱によっ
て膨張した状況を示している。図３（ｂ）は、冷却時の
収縮により微細な空間（マイクロスペース）が生ずる状
況を示している。

【図４】図４は、スペーサ膜の形成領域が異なる保護膜
形成前の薄膜磁気ヘッド素子の全体の概略構成を示す平
面図である。

【図５】図５は、スペーサ膜の形成する位置が異なる薄
膜磁気ヘッドの概略構成を示す断面図である。

【図６】図６は、クラックの発生理由を説明するための
薄膜磁気ヘッドの断面図である。

【図７】図７は、クラックの発生状況を説明するための
薄膜磁気ヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１０…薄膜磁気ヘッド １１…基板 １２…下コア
１３ａ…前部中間コア １３ｂ…後部中間コア
１４…上コア １５…コイル １６…磁気ギャップ １７…保護膜 １８ａ…下地
絶縁膜 １８ｂ…下部絶縁膜 １８ｃ…中間絶縁膜
１８ｄ…上部絶縁膜 １９…保護基板 ２０…溶着ガラス膜 ２１…クラック ２２…スペ
ーサ膜 ２３…マイクロスペース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下コアと、これら上下コアの間に設け
   た前部中間コア及び後部中間コアとで磁気回路を構成す
   ると共に、少なくとも前記前部中間コアと前記上コアの
   間に磁気ギャップが形成されている薄膜磁気ヘッド素子
   の上に保護膜、溶着ガラス膜及び保護基板が順次積層さ
   れた薄膜磁気ヘッドにおいて、 前記保護膜あるいは前記溶着ガラス膜中に磁気ヘッド素
   子の一部又は全部を被覆するスペーサ膜を設けたことを
   特徴とする薄膜磁気ヘッド。