JPS6080110A - 金属磁性薄膜ヘツドとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、単数あるいは複截の金属磁性膜と非磁性絶縁
族とが交互に積ノ皆されてなる金属磁性薄膜ヘッドおよ
び該金属磁性薄膜ヘッドの製造方法に関する。

〔発明の背矩〕

従来の金槁磁性薄膜ヘッドでは、５〜１０μｍの金Ｓ磁
性族と約０．５μｍの非仏性膜を交互に積層し、所定の
ｊ戻厚まで多層化した磁性体ケ用いてヘッドを作成して
いる。

かかる金槁磁性薄膜ヘッドの作成において使用される金
属磁性膜の製造において、従来の金属磁性膜よりなる磁
性体コアブロックは、母１４となるターゲットのアルミ
ニウムおよびシリコンはそれぞれ３．５５±１ｗｔ（重
量）丸、８．２５±１ｗｔ％であった。このようなター
ゲノトヲ用いて作成された金属磁性膜では、母材ターゲ
ットよりもアルミニウム、シリコンが減る傾回にあり、
七の結果、スパッタされた金属磁性膜は者しく修止の大
きいｊ阪となり、かかる金属磁性膜による金桃鋒性コア
ブロックを用いて金属憔性薄膜ヘッドを作成しても、磁
歪の影響を受け、したがって、高出方の磁気ヘッドを得
ることはできない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、磁歪が低
減化され、高性能高出方の金属磁性薄膜ヘッドとその製
造方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、金属磁性膜にお
けるＡｔ（アルミニウム）の含有量を５．５±１．Ｏｗ
ＬＸとし、８ｉ　（シリコン）の含有量を９．５±　１
．Ｏｗｔ九とした点に％徴がある。

また、かかる金属磁性膜を、ＡＡの含有量が７．０±　
１．５ｗｔ％、Ｓｉの含有量がｉｏ　、　ｏ±１．Ｏｗ
ｔＸの母料ターゲットでもって形成するようにした点に
特徴がある。

〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面について説明する。

Ｓｉ、Ａｚ、ｌＩ″ｅの組成比が異なる５種の母材ター
ゲットＡ−Ｂｙ用い、ＤＣ４極スパッタリング装置によ
り、金属磁性膜を形成したところ、第１表のように、母
材ターゲットと形成された金属磁性膜との間に、Ｓｉと
Ａｔの含有量の変化がみられ、また、夫々異なる磁歪λ
が得られた。

第１表 スパッタ条件としては、母材ターゲットの直径８９ｍｍ
、アルゴンガス圧３Ｘ１０　ｔｏｒｒ、ターゲット電圧
１ｋＶ、　ターゲット電流５９　ｍ　Ａ　、アノード電
圧６５Ｖ、７／−ド電流２．２Ａ、集中磁界８００ｅ。

ターゲット・基板間距離３４　ｍ　ｍ　、スパッタ速度
３μｍ／時、基板温度２００℃としたものであって、基
板としては、Ｍ　ｎ　−Ｎ　ｉ　ｉｌ化物非磁性基板金
用いた。

第１表から明らかなように、金属磁性膜におけるＳｔ、
Ａｔの含有量は、母材ターゲットにおけるよりも夫々約
０　、５　ｗｔ％、約１，５ｗｔ３１６減少し、しかも
、金属磁性膜の磁歪λは、Ｓｔ、Ａｔの組成比が特定の
組成比からづれるにつれて大きくなる傾向がある。

第１図は金属磁性膜の磁歪λと初透磁率との関係を示し
たグラフ図である。ｇｉ！１図から明らかなように、磁
歪λが小さい程初婚仏率が大きくなる傾向がある。

第２図は金）６４磁性膜の初透磁率と該金属磁性膜から
なる金属磁性薄膜ヘッドの再生出力との関係ケ示したグ
ラフ図であって、金属磁性膜を上記のスパッタ条件でも
って形成し、各ドツトは各食料の測定結果を表わしてい
る。

第１図と第２図との初透磁率のＱｄＢは同一であり、こ
れらから、金属磁性薄膜ヘッドの再生出力と金属磁性膜
の磁歪λとの間には相関があることがわかる。また、再
生出力を大きくするためには、磁歪λを極力苓にしなけ
ればならないことがわかる。

なお、第３図は金践磁性博膜ヘッドのテープ摺動面側か
らみた平面図であって、１，１′は非磁性基板、２．　
２’、２″は金属磁性膜、３．３’は非磁性絶ｋｋ、４
は低融点ガラスｊ戻、５はキャップスペーサである。

第３図において、非磁性基板１，１′間に、金属磁性膜
２．　２’、２″とＳｉｎ、の非磁性絶はｊｉ臭３，３
′とが交互に積層されており、低融点ガラス膜４が金属
磁性膜２”と非磁性基板１′とを接着している。

非磁性基板１，１′間を所定のアジマス角で横断じてギ
ャップスペーサ５が設けられ、このギャップスペーサ５
によって金属磁性博叔ヘッドのへラドギャップが形成さ
れている。

第４回（Ａ）ないしくｌは第３図の金属憬性薄膜磁気へ
ノドの製造方法の一具体例を示す工程図であって、７は
コア材であり、第３図に対応する部分には同一符号をつ
けている。

まず、熱膨張係数αが約１４０　Ｘ　１０　／　ｄｅｇ
の庵−Ｎｉ酸化物からなる非憔性基板１，１′を作成し
く第４図（Ａ））、非磁性基板１上に、上記のスノ（ツ
タ条件により、約４．５μｍの膜厚の金属磁性層２を形
成し、さらに、几Ｆスパッタリング装置により、Ｓｉｎ
、をスパッタして５ｉ（Ｊ、膜３會約２０００＾の膜厚
に形成する（第４図（Ｂ））。同様の方法により、さら
に、膜厚約４．５μｎ１の金属磁性膜２′。

膜厚約２０００にの５ｉ０１１戻３′、膜厚約４．５　
μｍの金属磁性族２″を順次形成しく第４図（Ｃ））、
合計の厚さが約１４μｍの３層の金属磁性層を形成した
。

しかる後、金属磁性膜２″上に、几Ｆスノくツタ１ノン
グ装置により、低融点鉛系ガラスをスノくツタして低融
点ガラス族４を形成しく第４図（Ｄ））、１司様にして
、他方の非輯性基板１′上に、同様の低融点ガラス膜４
を形成する（第４図（Ｅ）　）。次に、このようにして
得られた基板を、低融点ガラス膜４が互いに当接するよ
うに突き合わせ、加重加熱してサンドイッチ状のコア体
７を形成する（第４図（Ｆ））。

次に、コア体７を所定のアジマス角を付して切断し、コ
ア半体６，６′を形成し、ヘッドギャップ面となる切断
面を研磨ラップしてギャップ突き合わせ面を形成する。

そして、夫々のギヤソゲ突き合わせ面に非磁性の、たと
えば、Ｓｉｎ、からなるギヤングスペーサ５をスパッタ
（第４図１１ｊｌ）Ｌ、これらギャップスペーサ５が当
接するようにコア半体６，６を突き合わせ、加重加熱し
てボンディングし、第３図に示す金属磁性薄膜磁気ヘッ
ドが得られる。

第５図は母材ターゲットとスパックされた金属磁性族と
の間のＳ　ｉ、　Ａｔ、　Ｆｅ変動を示す組成図であっ
て、○印は母材ターゲットの組成、＠印は金属磁性膜の
組成である。

同図において、第１表の母料ターゲッ）Ａ、Ｂ。

Ｄを例にとると、母材ターゲット八を用いてスパッタさ
れた金属磁性膜のＳ　ｉ、　Ａｔ、　Ｆ’ｅの組成は、
Ａ′のように変動する。同様にして、母材ターゲラ）Ｈ
，Ｄを用いてスパッタされた金属磁性膜の組成は夫々Ｂ
’、　Ｄ’になる。

さて、第２図をみると、金ｈ４磁性膜の初透磁率が０ｄ
１３以上になると、金属磁性薄膜ヘッドの再生出力が飽
オｌする。したがって、金属磁性膜の初透磁率はＯｄＢ
以上であれはよい。この場合の金属磁性膜の磁歪λは、
第１図から約−〇　、５Ｘ　１０−’から約＋〇、５Ｘ
ＩＵ　までの範囲であればよい。

そこで、多数の種々の母材ターゲットを用いて金糾破性
膜を形成しく第１表はそのうちの一部を示している）、
夫々の金属磁性膜の磁歪λを測定したところ、上記の範
囲に磁歪λが入る金属磁性膜の組成は、第５図の斜線し
た領域ＳＭであることがわかった。この領域ＳＭは、Ａ
ｔの含有量が５．５±　１，０ｗｔ９６．　Ｓｉの含有
量が９．５±１．０ｗｔ％であり、したがって、かかる
含有蓋のＡｔ。

Ｓｉを含む金＠磁性膜奮有する金属磁性薄膜ヘッドは、
ｗ、歪が小さくて大きな再生出力が得られる。

また、先にも述べたように、金属磁性族におけるＡ４Ｓ
ｉの含有量は、母材ターゲットにおけるよりも、夫々約
１．５ｗｔ％、約０．５Ｗｔ９６減少するから、母材タ
ーゲットにおけるＡｔ、８ｉの含有量は、夫々７．０±
１．５ｗｔ％、１０．０±１．０ｗｔ％に設定すればよ
い。なお、母材ターゲットのＡｔの含有量を±１，５ｗ
ｔ％の範囲としたのは、母材ターゲットと金属磁性膜と
の間のＡｔの含有量の変化がＳｉの含有量の変化よりも
太きいために、多少余裕をもたせたものである。

第１表においては、母材ターゲ、、トＢ、Ｃ，Ｄを用い
ると、上記の範囲に入る小さい磁歪の金属磁性膜が得ら
れたことになる。

次に、他の実施例について説明する。

ＤＣ４極スパッタリング装置を用い、前記スノくツタ条
件にて、非磁性基板上に金Ｗ４磁性膜をスノくツタする
。この時用いた金属磁性膜ターゲ・ノドの組成はＳｉ、
Ａｔがそれぞれ１０　、１　ｗｔ　、９１＋、　７．１
０ｗｔ九會用いた。作成された金属磁性膜の組成は８　
＋。

Ａｔの含有量がそれぞれ９　、６２ｗＬ　Ｘ、５，４８
ｗｔＸであった。この時、磁歪は−０，１２Ｘ１０　で
あった。

また、スパッタリング装置としてターゲットカ１互いに
向い合って対向している、いわゆるＩ）Ｃ対向スパッタ
リング装置を用いた。スノくツタ条件をまターゲット径
１５０ｍｍφ、アルゴン圧４Ｘ１０−３ｔｏｒｒ、ター
ゲット電圧６５０Ｖ、　消費電流４’；ｚａＡ。

集束磁界９００ｅ、基板温度１５０℃とし、ターゲット
円周から５９ｍｍの位置に基板を設置し、１８存１樹当
９５．８μｍの速度でスノくツタした。用（またターゲ
ットは、Ｓｉ、ＡＡの名有量がそれぞれ９　、７４Ｗｔ
タロ＊　７．０７ｗｔ％であり、作成された膜の磁歪（
ニーｏ、１ｓｘｉｏ　であった。

一方、Ｓｉ　９，８０ｗｔ５ＡおよびＡｔ５，５ｗｔ％
の組成の母体ターゲットを用いて作成した金属磁性＋１
ｉ４の磁歪は約＋１．Ｉ　Ｘ　１０−’であり、この金
属磁性）換コア体を用いて作成された金属磁性薄膜ヘッ
ドのＢｊ　力は、Ｌ）Ｃ４極スノくツタリング装置によ
る前述の組成の金属磁性膜な用いて作成されｔこヘッド
の出力より約１（ｌｄＢも低い出力であった。同時に、
この金属磁性薄膜ヘッドのインダクタンスも約半分程度
であった。ここで、ＤＣ対向スパッタリング装置で作成
された金属磁性膜は、Ｂ　−１−１曲線で見る限り、膜
形成時の磁場方向に若易軸があり、いわゆる異方向性が
観察された。１．）Ｃ４極スパツタリング装置で作成さ
れた膜には、この異方性が観測されプＺかった。そして
、３　ｍｍ　Ｘ　１６　ｍというような短冊状のサンプ
ルの初速率を測定すると、ｊ膜形成時に印加する磁場方
向を短冊の長手方向とそれと直角方向に変えたそれぞれ
の初透磁率は異ブ’Ｌつて６１１１定される。したかつ
て、上記で税関したＩＪＣ対向スパッタリング装↑はで
形成された金属磁性膜の初透磁率と金属磁性薄膜ヘッド
の丹生出力は、金属磁性膜がＤＣ４極スパッタリング装
−で作成された場合はどの対応はつきにくい。−例とし
て、磁歪が＋１，０ＸＩＯの金属磁性膜の初透磁率ｋＺ
　１００　ＫＨｚで２５００．４．５Ｍ１４ｚで１６０
０あるにも拘らず、この金）８４硯性膜ヲ用いて作成さ
れる金鞘伝性薄ｊ良ヘッドの４与生出力は４］＋生出力
が良好な金用磁性Ｎ族ヘッドに比ベロ〜１０ｄｌ（も低
い。同時に１この金属磁性薄膜ヘッドのインダクタンス
も半分程度しかない。しかし、金属４＋ｌ性膜の組成、
磁歪という点から見ると相関が現われ、これを制御する
ことにより高性能ヘッドを得ることができる。

また、別の実施例として、日本真壁製の５ＢＲ−６几１
゛スパツタリング装置ｒ用いて金属磁性膜をスパッタし
た。ターゲット径１５０　ｍ　ｍｍ、消費電力ｓｏｏｗ
、プレード祇流０．３５　Ａ　、電極基板間距離３５ｍ
ｍ、アルゴンガス化５ＸＩＵ　ｔｏｒｒをスパッタ条件
とし、１μｍ／　ｂ　ｒの速度条件でスパッタ全行なっ
た。この結果は前述の例と同様であった。

以上のように、磁歪の小さい金属磁性膜全形成すること
ができる。そして、膜厚が５〜１０μｍのかかる金属磁
性膜と膜厚が約０．５μｎ１の非磁性絶縁膜とを交互に
積層して、金屑磁性薄膜ヘッドが形成される。

ところが、かかる金属価性博捩ヘッドにおいて、非磁性
も縁として８ｉ０２膜を用い、そのＪ膜厚を、たとえば
、０．７μｍとすると、多ｊ−化した金属磁性膜が剥が
れたり、また、その応力などにより磁気特性が劣化する
。一方、多瀬化した金属磁性膜はその一潮尚りの膜厚が
厚すぎると、渦゛電侃損などの効果により、高磁気％性
のＡｔ得ることができない。また、非磁性＆板上に、例
えば、金属磁性膜とＳｉＯ，ｌけ交互に積層したものを
用（・て金纏磁性薄瞑ヘッドを作るため、非輯性基板と
金属磁性膜とのテープランニングによる摩耗差により、
一般に金属磁性膜がへこむ傾向にある。このような場合
には、ヘッド出力がテープ走行により劣化して行く。し
たがって、金属磁性膜と同等以−ドにに’ｌ　耗ｊる基
板ｒ用いればよいが、金属磁性膜はその熱膨張係数αが
１３０〜１５０　Ｘ　１０　／ｄｅｇと大きいブこめ、
なかなかこれに適合する基板は少な（１゜さらにこれに
適合する基板を用（・でも摩耗が早（・ため長寿命のヘ
ッドを得ることは困難となる。し゛たかりて、金属磁性
膜の＠複音低減化しても、金属碌ａ膜の摩耗により、金
属４．ぺ性薄ｊ戻ヘッドの出力低下をきたすことになる
。

次に、かかる金属磁性族の摩耗による出力低下を防止す
る本発明の実施例について説明する。

この実施例は、金属磁性膜の間に設けるＳｉｎ。

膜のような非磁性絶縁膜（以下、層間膜という）の膜厚
を特定することにより、見掛上金属磁性膜の耐摩耗性を
向上させるものである。

まず、金）Ｉｉ４磁性体をターゲットに用い、１）Ｃ４
極スパツタリング装置により、非磁性基板上に金属磁性
膜を形成する。次に、層間膜としてＳｉｎ。

膜を約７０ＯＡ形成する。上記の操作全多数回繰り返し
、金属磁性族とＳｉｎ、換を交互に積層して多層金属磁
性膜を形成する。第６図は全体膜厚が四〜５μｍとした
時の金属磁性膜一層当りの膜厚と初透磁率の関係をボし
たものである。一層の膜厚８〜６μｍ以下で急戴な初ｆ
Ａ磁率の上昇が見られた。第７図は初透磁率μの金属磁
性膜コア材を用いてヘッドギャップが約０．２５μＩｎ
の金属磁性薄膜ヘッドを作成したときのヘッド出力を示
したものである。初透磁率μが８００〜１０００で急激
に出力が上昇することがわかる。したがって第６図およ
び第７図から明らかなように、金属磁性膜一層の膜Ｊ学
は６μｍ以下、マージンを悶えれば、５μｍ以下が適し
ていると考えられる。一方、溶融アルミナをターゲット
とし、ＲＦスパッタリング装置により、アルミナの層間
膜をｏ、ｓ、９６を含んだアルゴンガス音用いて形成し
たが、その時の層間膜の膜厚とヘッド性能および金属磁
性膜の膜はがれについて調べた結果を第８図に示す。な
お、金属磁性膜の膜厚は約４．８μｍとし、５〜６層と
金属磁性ｊ換を多層にしたものである。第８図から、層
間ｊ換の厚さが０．５μｍ程度以上になると力泉はがれ
の不良が増加することが認められた。また、丹生出力も
層間膜の族環が０．１μｍ以下までは薄い程大きいこと
がわかる。

実施例０） Ｍｎ−Ｎｉ＋Ｗ化物非磁性基板上ＶＣＩＪ　Ｃ４極スパ
ツタリング装置を用いて金属磁性膜を約４．８μｍス゛
バッタし、次にアルミナ膜をｉＬＦスパッタリング装置
ケ用いて形成し、この操作を６回縁り返し６層の金属磁
性多層膜からなるヘッドコア体全形成′１″る。このコ
ア体をもう１つの１Ｖｉｎ−Ｎｉ非磁性基板と低融点ガ
ラス膜で接着し、２つのＭｎ−Ｎｉ非磁性基板で金鴇磁
性多層膜ｒサンドインチ状に挟み、加圧・加熱してラミ
ネートにする。このようにして形成されたコアブロック
音用いてヘッドを作成する。以上の工程は、第４図（Ａ
）〜（Ｇ）に示した工程と同様である。

このようにして層間膜の１＠厚が１００〜８０００　Ａ
の範囲で異なる多数の金属磁性薄膜ヘッドを形成し、か
かる金属磁性薄膜ヘッドの１−間ＪＩＭ厚さに対するヘ
ッドの摩耗を調べたところ、第９図に示す結果を得た。

この時、金属磁性族１層の厚さは約４．８μｍで、金属
磁性多層膜の両サイドにある非磁性基板はすべて取り除
き、金属磁性多層膜をむき出しの状態で調べたものであ
る。層間膜の厚さが１００ＯＡ以上で効果が表われ、２
００ＯＡ以上で飽和する傾向にある。そして、第３図の
非磁性基板に相当する部分企画サイドに約４０μｍ、し
たがってコア厚さは約１１（）μｍ、層間膜の厚さ２５
００　Ａのヘッド全作成し、テープ走行によるランニン
グテストを行なった。その結果、摩耗による耐寿命は大
幅に改良されたことはもちろん、テープ走行による出力
劣化はほとんどなく、信枳性の高いヘッドを得ることが
できた。

実施例（ロ） 上記実施例（イ）と同様に、非磁性基板上に金属磁性膜
を、ＤＣＣ４極スパツタリング装置より、基＆温反２０
０℃にて、４．５μｍの厚さにスパッタする。次に、Ｓ
ｉＯ，ｉＲＦスパッタリング装置によって厚さ２５００
　Ａに形成し、この繰り返しにより、６層の多層金属磁
性膜ケ形成する。以下実施例（イ）と同様にして金属磁
性薄膜ヘッドを作成し、テープ走行によるラン二ングテ
ストヲ行なった。走行による出力劣化はなく、基板と金
属磁性多層膜の見かけ上の摩耗差もなかった。

実施例ｅＪ 非磁性基板上に、ＤＣ対向装置により、３μｍ゛の厚さ
の金ノ１−磁住ｊ換をスパッタし、次に、アルミナ’ｌ
ｉ：１（Ｊ％Ｑ、２含んだアルゴン券囲気内で３００（
ＩＡの厚さスパッタする。この作業を９回繰り返し、約
（９）μｍの多層金属磁性膜コア体を形成し、これを用
いて金属磁性薄膜ヘッドを作成する。前記実施例と同様
にテープ走行による摩耗差の出力劣化はなく、高寿命の
ヘッドを１０ることかできた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、金属磁性膜の磁
歪が大幅に減少し、これにともなって初透磁率が大幅に
向上するものであって、従来技術よりも再生出力が大幅
に増大化した高性能の金属磁性薄膜ヘッドを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１−は金鵜磁性膜磁企と初透磁率の関係を実験的に示
したグラフ図、第２図は金属磁性膜初透磁率と金属磁性
薄膜ヘッドの再生出力との関係を実験的に示したグラフ
図、第３図は金属磁性膜１戻ヘッドをテープ摺動面側が
らみた正面図、第４図（へ）〜に）は第３図の金属磁性
薄膜ヘッドの製造方法を示す工程図、第５図は母材ター
ゲットと金属磁性膜との組成関係の測定結果を示した組
成図、第６図は金属磁性膜の膜厚に対する初透磁率の６
１１ｊ足栢果を示１−グラフ図、第７図は金Ａ＠磁性膜
の初透磁率に対する金属磁性薄膜ヘッドの再生出力の測
定結果を示すグラフ図、第８図は非磁性絶縁膜のｊ腺厚
に対する金属磁性薄膜ヘッドの１１）主出力および金属
磁性膜のはがれ不良率の測定結果を示すグラフ図、第９
図は非磁性絶縁ｊ莫のＩｊｌＪ厚に対する多層金属蜂性
膜の摩耗比の測′ｉＥ績果を示すグラフ図である。 １．１′・・・・・・非磁性基板、２．　２’、２″・
・・・・・金属磁性膜、３，３′・・・・・・非磁性絶
縁膜、４・・・・・・低融点ガラス膜、５・・・・・・
ヘッドギャップスペーサ。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ρ ｊＩ６図 金属る１１生嗅１４おｔ；りの酸層（μｍ）第７図 ４／Ｘ！ＩＩｔ［／４’ｌ’ＪのＲｔＡｊネ刀廼（石肱
牢 第８図 第９図 １植１１性＃！禄匝の戚厘（ＪＪｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの非磁性基板間に金属磁性膜と非磁性絶縁膜
   とが交互に積層されてなる金属磁性薄膜ヘッドにおいて
   、該金属磁性膜は、アルミニウム。 シリコンを夫々含有鷲５．５±１．０重量％、９．５±
   １，０重量％で含有してなることを％徴とする金属磁性
   薄膜ヘッド。
2. （２）２つの非磁性基板間に金属磁性膜と非磁性絶縁膜
   とが交互に積層されてなる金属磁性薄膜ヘッドの製造方
   法において、含有量７．０±１．５重量当のアルミニウ
   ムと含有量１０．０±１．０重量％のシリコンを含有す
   る磁性母体をターゲットとし、スパッタリングによって
   前記金属磁性膜を形成するようにしたことを特徴とする
   金属磁性薄膜ヘッドの製造方法。