JP2555031B2 - 磁気ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気ヘッドに係り、特に垂直磁気記録に好適
な磁気ヘッドに関する。

［従来の技術］ 磁気記録媒体を厚さ方向に磁化する垂直磁気記録方式
は短波長記録特性の優れた磁気記録方式として注目され
ている。垂直磁気記録を好良に行なうには、膜面に垂直
方向に強い磁気異方性を有する強磁性膜からなる磁気記
録媒体と該記録媒体に対して急峻で強い垂直成分磁界を
発生する磁気ヘッドが必要となる。さらに、実用化に際
しては、記録媒体と接触走行した時に耐摺動性の高い、
磁気ヘッド構造とすることが重要となる。

従来、この種の磁気ヘッドとしては、主磁極と補肪磁
極を同一面上に配置した片側アクセス型の垂直磁気記録
用磁気ヘッドが提案されている。（特開昭56−3422公
報、特開昭57−1113407号公報、特開昭58−153216号公
報） これらの磁気ヘッドは、主磁極を高飽和磁束密度の金
属磁性薄膜とし、磁束リターンパス部となる補助磁極を
耐摩耗性の優れたフェライトのバルク材で構成してあ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の技術は、第10図、第11図に示すような構成
となっている。磁気記録媒体11は非磁性基体17の上に膜
面内に磁化容易軸を有するパーマロイ等の強磁性膜16を
介して膜面に垂直方向に磁化容易軸を有するCo−Cr等か
らなる垂直磁化膜13が形成されたものである。磁気ヘッ
ド10は断面矩形の主磁極12および補助磁極13,13′から
なり、主磁極12に巻かれた励磁コイル14に流れる信号電
流により主磁極12を磁化し、その先端部に発生する垂直
磁界によって隔直磁化膜15へ記録を行なう、したがっ
て、急峻な分布をなす垂直成分磁界を得るために主磁極
12の先端部の厚さは薄く絞ってある。この部分では磁束
密度が高くなるので、センダスト、パーマロイあるいは
非晶質磁性合金のような高飽和磁束密度であり、かつ高
透磁率の磁性薄膜が用いられる。一方、補助磁極13,1
3′は主磁極12の先端部端面から発生した磁束（点線矢
印で示す）が垂直磁化膜15を貫通して、高透磁率膜16の
内部および空中に減衰拡散する磁束を能率よく収束し、
再び主磁極12に戻すための磁束収束用磁極となる。その
ため、磁気ヘッド10において磁気記録媒体に対向する補
助磁極13の先端部は主磁極12の先端部より十分大きくな
っている。また、磁気記録媒体と接触して走行する場
合、ヘッドの耐摩耗性は補助磁極部で確保される。その
ため、補助磁極はMn−Znフェライトのような耐摩耗性の
優れた材料が用いられている。

このような磁気ヘッド構造において問題となること
は、補助磁極13,13′がフェライトであること、しかも
その体積が磁気ヘッドの大部分を占めていることであ
る。すなわち、記録媒体との摺動により発生する雑
音、摺接面積および体積が大きいことから雑音の影響
を受け易い、高透磁率膜16からのスパイク雑音の影
響、主磁極12以外の補助磁極13、13′の端部18、18′
における記録および再生作用が主磁極の記録および再生
作用、等の問題により記録再生特性を劣化させている。

上記、のような問題を回避するために、第11図に示
すような構造の磁気ヘッドが提案されている。すなわ
ち、補助磁極コア13,13′の磁気記録媒体11に対向する
面に非磁性体層19を形成し、磁極端面18、18′での記録
および再生作用が干渉しない程度に離間させる方法であ
る。

しかし、上記問題の，，にはあまり効果がみら
れない。したがって、主磁極、補助磁極ともの必要以外
の記録および再生作用を除去し、雑音の少ない磁気ヘッ
ド構造が必要となる。

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解消し、記録
および再生効率がよく、雑音の少ない構造を有する垂直
記録用磁気ヘッド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、上記の目的を達成するために、主磁極と補
助磁極が、一対の非磁性保護基体に形成されており、一
方の非磁性保護基板の溝い充填された軟磁性材と、さら
に該軟磁性材の表面に高飽和磁束密度で高透磁率の薄膜
を有する主磁極コアと、もう一方の非磁性保護基体の溝
の内壁に軟磁性膜を有する補助磁極コアとからなり、前
記主磁極コアと補助磁極コアが接合一体化された構造と
することに特徴がある。

上記において、一対の非磁性保護基体はジルコニヤ、
アルミナチタン酸カーバイト、チタン酸カルシウム等の
セラミック材料、サファイヤのような硬度の高い単結晶
材料あるいは結晶化ガラスを用い記録媒体との摺動走行
において耐摺動特性、耐摩耗特性を確保し、さらに磁気
ヘッドコアの機械的強度を確保する。一対の非磁性保護
基体は互いに接合されて用いられる。したがって、主磁
極および補助磁極は、前記一対の非磁性保護基体の対向
面内に形成させ、主磁極のみが記録媒体対向面に露出す
るように構成される。

次に、主磁極および補助磁極は、金属磁性材料で構成
する。これによって、フェライトで構成した磁気ヘッド
で発生する摺動雑音の問題が解決される。主磁極は、一
方の非磁性保護基体に溝を設け、これに軟磁性金属をス
パッタリング、蒸着等によって充填する。この時、非磁
性保護基体の溝以外の形成された不要の軟磁性金属を除
去する。その後、高飽和磁束密度の主磁極薄膜層を形成
する。前記において、溝に充填された軟磁性金属は主磁
極薄膜層のみでは磁気抵抗が高くなるため、これを補う
役目をする。補助磁極は、もう一方の非磁性保護基体に
溝を設け、この溝の内壁に軟磁性金属をスパッタリン
グ、蒸着等によって形成する。この溝は励磁用のコイル
巻線用の窓にするため軟磁性金属は溝の内壁に形成し、
完全に溝を埋めないようにしておく。

この時、補助磁極とする軟磁性金属の膜厚は10〜100
μｍとしておくことが好ましい。10μｍ以下にすると磁
束のリターンパスとしての効率が低下し、100μｍ以上
にすると記録媒体からの雑音の影響が大きくなるため好
ましくない。このように、必要以上の磁性材料で磁気ヘ
ッドコアを形成しないようにして、記録媒体もしくは外
部からの雑音を再生しないように構成するとよい。

主磁極および補助磁極に用いられる軟磁性材料はパー
マロイ（Ni−Fe合金）、センダスト（Fe−Al−Si合
金）、非晶質磁性合金等の高飽和磁束密度で高透磁率の
ものが用いられる。特に、主磁極は高密度記録の場合、
磁極の厚みが１μｍ以下とする必要があり、磁気飽和を
起さないようにするため飽和磁束密度が8kG以上の磁性
材料を用いることが好ましい。なお、主磁極は磁気抵抗
を低減する目的で必要とする磁極深さを残して、主磁極
補助磁路となる軟磁性材料に連結する構成とする。一
方、補助磁極とする軟磁性材料は特に高飽和磁束密度と
する必要がなく、磁束の回収効率を高めるため高透磁率
のもの金属磁性材料が用いられる。

［作用］ 本発明の磁気ヘッドは、従来フェライトで構成されて
いた補助磁極を金属磁性材料とすることによって摺動雑
音がほとんどない。さらに、補助磁極の占める体積を小
さくすることによって、記録媒体を介して再生される雑
音ならびに外部から受ける雑音の影響が少ない。

なお、従来フェライトで形成されていた、磁気コア基
体部を非磁性保護基体とすることによってフェライトよ
り耐摺動性の優れた材料を選択できるため、信頼性の高
い磁気ヘッドとなっている。さらに、記録媒体との対向
する面のほとんどを耐摺動性の優れた非磁性基体で構成
するヘッド構造となっているため、摩耗特性の異なる構
成材料が摺動面に表わされることなく、段差摩耗、偏摩
耗の問題が起らない。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図から第９図によって
説明する。先づ、第１図および第２図はそれぞれ本発明
による磁気ヘッドの斜視図、および主磁極コア、補助磁
極コアの分解図である。第１図において、31,31′はそ
れぞれ磁極が配置された非磁性保護基体である。非磁性
保護基体31,31′は記録媒体との耐摺動特性の良いジル
コニヤ、サファイヤ、アルミナチタン酸カーバイト等の
材料が用いられる。主磁極33が形成される非磁性保護基
体31に溝を形成し、軟磁性材料32が充填されており、こ
の軟磁性材料32の上に高飽和磁束密度を有する主磁極33
を形成し、主磁極コアとする。前記軟磁性材料32はパー
マロイ、センダストあるいは非晶質磁性合金からなり、
スパッタリング、蒸着法の薄膜形成技術によって形成さ
れる。その後、非磁性保護基体に形成された不要の軟磁
性材料を研削、研磨等の手段によって除去する。主磁極
33は、その膜厚が線記録密度に影響するため、高密度記
録に対しては１μｍ以下の膜厚となり、飽和磁束密度の
高い磁性材料が用いられる。磁性材料としてはパーマロ
イ、センダストあるいは非晶質磁性合金が用いられる
が、いづれも8KG以上の飽和磁束密度で、しかも高透磁
率の軟磁性材料とすることが好ましい。しかし、１μｍ
以下の膜厚で主磁極を構成した場合、磁路としての磁気
抵抗が高くなり、効率が低下してしまうため、前述の軟
磁性材料32が補助磁路としての役目をする。補助磁路と
して十分な膜厚は５μｍ〜500μｍが好ましい。５μｍ
以下にすると補助磁路としての効果が低下し、500μｍ
以上にすると、記録媒体からの不要の雑音をひろい易く
なる。磁路としては５μｍ〜100μｍで十分である。100
μｍ以上にすると、これを薄膜形成技術で行なった場
合、形成に長時間要し、コスト高となる。軟磁性材料32
を非磁性保護基板31の溝の中に充填する理由は、比較的
高い磁性膜とすることによって起るはく離などの問題を
なくすためであり、製造歩止り向上に効果がある。

次に、補助磁極30′は、もう一方の非磁性基体31′に
コイル巻線用の溝35を形成し、この溝の円壁に補助磁極
となる軟磁性膜34を形成する。軟磁性膜34は、前述と同
様にパーマロイ、センダストあるいは非晶質磁性合金を
スパッタリングあるいは蒸着等の薄膜形成技術によって
形成さられる。この工程においても不要の部分に形成さ
れた軟磁性膜は研削、研磨等の手段によって除去され
る。補助磁極（軟磁性膜）34の厚さは10μｍ〜500μｍ
とするのが好ましい。10μｍ以下にすると磁束のリター
ンパスとしての効果が悪くなり、500μｍ以上にする
と、記録媒体および外部からの雑音の影響が大きくなる
のが好ましくない。

第２回の磁気ヘッドの分解図に示すように、主磁極33
はパターニング法によってトラック幅T_Wのようにコア幅
Ｔより狭く形成することができる。

以上のように形成した、主磁極コア30と補助磁極コア
30′は互いに突き合され、樹脂、あるいはガラスによっ
て接合一体化され磁気ヘッドコアとなる。この磁気ヘッ
ドコアは場合によってはスライダとの組み合せて用いら
れ、励磁用コイルは主磁極側あるいは補助磁極側に巻装
される。

第３図は本発明の磁気ヘッドとテープ状の垂直磁気記
録媒体の組み合せた図を示す。垂直磁気記録媒体36はベ
ースフィルム37の上に高透磁率膜（パーマロイ）38を形
成し、垂直磁化膜（Co−Cr）39を形成した２層膜媒体と
本発明の磁気ヘッドを主磁極励磁型コイル40を巻装して
測定した結果を第４図に示す。第４図は周波数に対して
の信号レベルを従来のフェライトを補助磁極とした磁気
ヘッドと比較した一例である。41は従来の磁気ヘッドで
記録再生したものであり、ａは媒体36の高透磁率膜38か
ら発生する雑音、b,b′はフェライトによる摺動およ
び、補助磁極のエッジ部によって記録、再生される雑音
である。これに対して、42は本発明の磁気ヘッドによる
特性を示したものであり、雑音レベルが低く、記録再生
特性が優れている。

第５図〜第９図は本発明の磁気ヘッドの他構造を示す
平面図である。なお、第１図と同一構成材料、同一機能
を持つ部分は同一符号としてある。

第５図は主磁極33と補助磁極34の距離ｌを適当に調節
するために、補助磁極34を媒体対向面に向けて主磁極33
に近づく構造としたものである。ｌは20μｍ〜100μｍ
が適当である。20μｍより近づけると磁束の分流損が大
きくなり好ましくない。一方、100μｍ以上にすると磁
束のリターン効率が減少するため好ましくない。

第６図は主磁極33と補助磁極34の距離ｌを近づけ磁束
のリターン効率を上げ、かつ、分流損を少なくしたヘッ
ド構造を示すものである。すなわち、主磁極33と補助磁
極34の間に磁気しゃへい用の高導電薄膜43を配置する。
高導電材料としては、例えばCu,Al等を用いる。そうす
ることによって両磁極間距離ｌは５μｍ〜10μｍとする
ことが可能である。

第７図は主磁極33の補助磁路となる軟磁性材料32を形
成する前にAl₂O₃、フォルステライト、ジルコニヤ、等
の高硬度材料よりなる膜44を形成しておくことによっ
て、主磁極深さｄの測定を可能にすることができる。

第８図は主磁極コア31の幅を細くし、コイル巻線距離
を短かくすることによって、コイルの浮遊容量を少なく
する構造を示す。この場合、磁気ヘッドコアの補強用と
して新たに非磁性保護基板45を設ける。これによって、
耐摺動強度が確保できる。切り欠き溝35′はコイル巻線
のための溝である。

第９図はリジッドディスク用に用いられる浮動スライ
ダ47を有する磁気ヘッドの一例を示す。この場合、主磁
極コアの非磁性保護基体を延長して用いることができ
る。なお、コイル巻線窓の補助磁極34の内側に保護膜46
を形成しておくことによって、コイル40の巻線において
磁極材料34に損傷を与えないようにすることができる。

上記、第５図〜第９図の実施例は本発明の磁気ヘッド
を構成する上で、性能向上、信頼性向上に効果があり、
それぞれの例はそれぞれ必要に応じて組合せることがで
きる。

［発明の効果］ 本発明は垂直磁気記録用磁気ヘッドとして、主磁極と
補助磁極を有する磁気ヘッドにおいて、下記のような効
果がある。

（１）従来、フェライトで構成されていた磁極部を金属
磁性材料とすることによって摺動雑音を低減できる。

（２）さらに、補助磁極の占める体積を小さくすること
によって、記録媒体を介して再生される雑音ならびに外
部からの雑音を低減できる。

（３）磁気ヘッド構造として、非磁性保護基体に溝を設
け、この溝を有効に利用することによって、機械強度の
優れたものとなる。

（４）かつ、記録媒体の対向面のほとんどを耐摺動性の
優れた非磁性基体で構成することによって、複合材料に
よって起る段差摩耗、偏摩耗の問題を回避できる。

以上、本発明によれば、記録再生特性に優れ、かつ信
頼性の高い磁気ヘッドが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の磁気ヘッドの斜視図、第２
図はその分解図、第３図は本発明の磁気ヘッドと記録媒
体を組み合せた磁気ヘッドの平面図、第４図は従来の磁
気ヘッドと本発明の磁気ヘッドの出力レベルの周波数特
性を比較した図、第５図，第６図，第７図，第８図，第
９図は本発明の他の実施例を説明する説明図、第10,第1
1図は従来の磁気ヘッド／媒体系を説明するための磁気
ヘッド／媒体系の説明図である。 30……主磁極コア、30′……補助磁極コア、 31,31′……非磁極保護基体、32……主磁極補助用軟磁
性材料、33……主磁極、34……補助磁極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 法利 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−15806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−115614（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁化記録媒体の一方の面に主磁極と補助磁
   極を有する磁気ヘッドであって、該主磁極と補助磁極が
   一対の非磁性保護基体に形成されてなり、一方の非磁性
   保護基体の溝に充填された軟磁性材と、さらに該軟磁性
   材の表面に高飽和磁束密度で高透磁率の薄膜を有する主
   磁極コアと、もう一方の非磁性保護基体の溝の内壁に軟
   磁性膜を有する補助磁極コアとからなり、前記主磁極コ
   アと補助磁極コアが接合一体化されることにより、主磁
   極および補助磁極が前記一対の非磁性保護基体の対向面
   内に形成され、主磁極のみが記録媒体対向面に露出する
   ように構成されることを特徴とする磁気ヘッド。