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JPH0778858B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

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Publication number
JPH0778858B2
JPH0778858B2 JP63249059A JP24905988A JPH0778858B2 JP H0778858 B2 JPH0778858 B2 JP H0778858B2 JP 63249059 A JP63249059 A JP 63249059A JP 24905988 A JP24905988 A JP 24905988A JP H0778858 B2 JPH0778858 B2 JP H0778858B2
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JP
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film
thin film
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pole
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Fuji Photo Film Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B5/3109Details
    • G11B5/3113Details for improving the magnetic domain structure or avoiding the formation or displacement of undesirable magnetic domains

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は,高密度磁気記録に適した高再生出力の得られ
る薄膜磁気ヘッドに関する。
[従来の技術] 薄膜磁気ヘッドは磁気ディスク,磁気テープなどにおい
て,磁気記録媒体の磁気記録密度および使用周波数が極
めて高い場合に適した磁気ヘッドであり,電磁誘導を利
用した誘導型の薄膜磁気ヘッドでは,磁気ギャップを有
する磁気回路を形成する下部磁極膜および上部磁極膜,
この磁気回路と鎖交するコイル導体膜,コイルとコイル
の間あるいは磁極とコイルの間を電気的,磁気的に絶縁
する絶縁体膜とを薄膜形成技術および微細加工技術によ
って形成し,積層した構造になっている。
これら誘導型薄膜磁気ヘッドは,通常,薄膜の金属軟磁
性体からなる微細な磁気コアを用いているため,バルク
型の磁気ヘッドに比べ渦電流損失など高周波での磁気コ
ア損失が少なく,磁気回路もコンパクトにできるため,
広い周波数にわたる磁気記録再生において,記録,再生
効率を向上させることができる。さらに,誘導型の薄膜
磁気ヘッドは微細な磁気コアと微細なコイル巻線で構成
できるために低インピーダンスの磁気ヘッドとすること
ができ,本質的に高周波高密度磁気記録に適したものと
なっている。
この様な薄膜磁気ヘッドの電磁変換特性は磁極膜の磁気
特性に大きく依存している。すなわち短波長の記録を可
能にする高抗磁力媒体へ充分な記録をするためには高い
飽和磁束密度を持った磁極膜が必要とされ,高周波信号
を忠実に効率よく記録,再生するためには,高周波領域
での高い透磁率が必要となっている。
高周波領域での透磁率を向上させるためには,磁化過程
として磁壁移動よりも,そのスイッチング速度が速い磁
化回転を用いる必要があり,そのためには,薄膜磁気ヘ
ッドのトラック幅方向が磁化容易軸となる様に磁極膜に
一軸磁気異方性を付与し,磁化困難軸方向を励磁方向と
する必要がある。
[発明が解決しようとする課題] 磁極膜の透磁率は,その磁性材料の特性である一軸磁気
異方性があまり大き過ぎると困難軸方向の磁化曲線の傾
きが小さくなるため,かえって低くなってしまい,また
一軸磁気異方性があまり小さ過ぎると磁壁移動を生じ易
くしてしまい,高周波領域での実効透磁率は,低くなっ
てしまう。すなわち,最適な大きさの一軸磁気異方性が
存在するのであるが,その最適条件は単に一軸磁気異方
性の大きさだけでなく,薄膜磁気ヘッドの磁気コアの形
状にも依存しており,単純には決定できないという問題
点があった。
本発明は,上記事情に基づいて行われたもので,磁気コ
アの高周波領域の透磁率を向上させ記録再生効率の良好
な薄膜磁気ヘッドを提供するため,最適なヘッドの条件
を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の上記目的は,一軸磁気異方性を有する金属軟磁
性膜を磁極材料として用い,磁気回路の磁路方向を容易
軸方向と略直交させる様に構成し,1MHz以上の周波数を
含む信号の記録,再生をする薄膜磁気ヘッドにおいて,
磁路を構成する磁極膜を非磁性層を介して2層以上の積
層膜とすること,磁極膜の容易軸方向の長さWと一軸磁
気異方性定数Kuの大きさを, 30μm≦W≦300μm かつ Ku≦300J/m3 とすることによって達成することができる。
すなわち,高周波領域において記録,再生効率の良好な
薄膜磁気ヘッドを得るため,本発明によれば,磁気コア
の形状に見合った適切な一軸磁気異方性の大きさを見出
しこれらを選定することによりその目的を達成するもの
である。
尚非磁性層の厚みは0.002〜0.1μm,好ましくは0.002〜
0.05μmの範囲である。
以上の様にして構成された薄膜磁気ヘッドは,磁気コア
の高周波領域における透磁率を向上させることができ,
記録,再生効率が良好な薄膜磁気ヘッドとなる。
[作用及び好適な実施例の態様] 以下,本発明の薄膜磁気ヘッドを詳細に説明する。
磁気ヘッドの磁区構造により,再生出力が変化すること
については,既に多くの研究がなされており,例えば山
川等〔「単磁極型狭トラック垂直磁気ヘッド」電子通信
学会技術研究報告磁気記録MR84−28(1984)7〕による
垂直磁気ヘッドに関する報告がある。前記報告によれ
ば,磁極厚0.3μmの単磁極型の垂直磁気ヘッドにおい
ては,明瞭な還流磁区が観察され,トラック幅Wとトラ
ック両端に形成された還流磁区のトラック幅方向の長さ
2hとの比2h/Wが30〜40%のときに,最大感度が得られ,
この関係は材料定数(一軸磁気異方性定数Ku,交換定数
Aなど)によらないとしている。
しかし,これらの条件は明瞭な還流磁区が観察される薄
膜において見出されたものであり,また,扱われた周波
数も80KHz程度の比較的低い周波数に限られている。
本発明が応用を考えている一例である電子スチルビデオ
カメラに用いるビデオフロッピーへの信号の記録,再生
においては,10数MHzまでの信号によって磁気ヘッドの磁
極が磁化されなければならず,また,磁極厚も,例えば
10μm程度となるため,磁区構造は必ずしも明瞭な還流
磁区構造を示さなくなり,いわゆるLiftshitzタイプの
磁区構造を示したり,三次元的な磁区構造を示したりす
る様になる。さらに将来的には高密度,高品位化のため
に,より高い信号周波数を扱う可能性があり,1MHz以上
の周波数で薄膜磁気ヘッドの記録再生効率を更に向上さ
せるための磁極材料と磁極形状に関する条件を見出す必
要がある。
なお,本出願人は既に特願昭62−279360において一軸磁
気異方性定数Kuと磁極の幅の関係に着目し,実験によ
り,比透磁率を極大とするこれらの最適な関係を見出し
て出願している。
以上のことを考慮し次の様な実験を行い,上記条件を検
討した。すなわち,一層あたりの膜厚が12μmの単層
膜,6μmの2層膜,3μmの4層膜を0.02μmのSiO2膜を
絶縁層として作製し,それぞれの膜を用いて,磁極幅W
μmで長さ30mmのストライプ状パターンを磁極幅方向が
容易軸となる様に多数形成しその一軸磁気異方性定数
(以下Kuと記す),磁極幅(以下Wと記す)及び層数に
より1〜10MHzの周波数下で比透磁率μγ′および磁区
構造がどのように変化するか調べた。Wは,30μm〜200
μmとした。第3図に試験片の形状を示す。磁極材料
は,Co88.4Nb8.0Zr3.6(at%)のスパッタリング膜を用
い,熱処理により異方性を制御した後イオンビームによ
るドライエッチングで各形状に仕上げた。この膜の飽和
磁歪λsは+3×10-7程度であり,さらに基板として膜
とほぼ同一の熱膨張係数を持つ(株)HOYA製 PEG3120C
を用いて,パターン形状に依存する様な磁気弾性効果に
よる影響が出ない様にした。比透磁率μγ′は,それぞ
れのパターンをコイル中に置きそのインダクタンスの変
化から求めた。反磁界による影響は計算により補正し
た。また,磁区構造はビッター法により観察した。
第一図(a),(b),(c)に周波数が10MHzの場合
でそれぞれ,磁極膜が単層,2層,4層の各場合においてμ
γ′のKu,Wに対する関係をμγ′等高線図として示し
た。磁極膜が単層の場合には,μγ′はW,Kuの全域にお
いてなお比較的低い値になっている。
これに対して薄膜を2層及び4層とした場合には顕著な
μγ′の増大が見られ,特にW=30〜300μm,かつKu≦3
00J/m3の範囲においてはμγ′がほぼ1,000以上の値を
示し,積層化した場合W,Kuのこの範囲で単層の薄膜に比
し特に有効である。
更に詳しく見ると,2層の場合,W=90〜300μm,Ku≦200J/
m3の場合特に好ましくほぼμγ′=1,100を満足してい
る。4層の場合にあっては前述のW=30〜300μm,Ku≦2
50J/m3でほぼμγ′=1,100を満足している。
更にW=50〜200,Ku≦200J/m3の範囲ではほぼμγ′=
1,300であり顕著な値を示している。
μγ′の大きさは,磁極形状と異方性の大きさの組み合
せおよび積層化の結果得られる磁区構造によって大きく
変化しているものと思われる。
従って,上記関係を満たす様な薄膜のWとKuを選択し,
且つ薄膜を積層化することにより,広い周波数において
も良好な記録再生効率を持つ薄膜磁気ヘッドを提供でき
る。また,この時,上記関係を満たす様なWとKuの値
は,一つの薄膜磁気ヘッドの磁気回路のすべての部分で
一定である必要はなく,上記関係が満たされる範囲であ
れば,一つの薄膜磁気ヘッドの磁気回路の各部分で異な
っていてもよい。例えば,W=50μmとW=100μmの磁
極を組み合せた様な薄膜磁気ヘッドにおいても本発明の
効果は得られる。
なお非磁性層の材料としてはよく用いられるSiO2でよい
がその他SiO,Al2O3,ZrO2等を用いることができる。
以下に本関係を使って作製した薄膜磁気ヘッドの実施例
を示す。
[実施例] 第2図に本発明の薄膜磁気ヘッドの磁極形状の一例を示
した。磁極材料には,Co88.4Nb8.0Zr3.6(at%)の非晶
質軟磁性合金を用い,SiO2膜中間層2を0.02μmとし,
各磁性膜1を3μmとして交互に積層し実効磁極厚合計
を12μmとした。異方性は磁極幅方向(W)に付与し,
その大きさはKu=100J/m3とした。その他ヘッドの磁極
幅W=100μm,ヘッド幅W′=60μm,ギャップ(空隙)
距離t=0.23μmの値を採用した。
尚磁性材料としては,前述の如く,他にCo系のアモルフ
ァス軟磁性膜,パーマロイなどが採用でき,空隙層及絶
縁膜の材料としてはSiO2膜の他Al2O3膜などが採用でき
る。
[発明の効果] 上述の様に薄膜磁気ヘッドにおいて,本発明の条件を満
たす様な薄膜の積層化,磁極幅,及び一軸磁気異方性定
数を選択することにより,1MHz以上の周波数を含む信号
の記録再生効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は,同じ比透磁率を与える磁極幅と一軸磁気異方
性定数との関係を示した図であって, (a)は薄膜が単層で周波数が10MHzの場合, (b)は同様に単層で1MHzの場合, (c)は薄膜が2層で周波数が10MHzの場合, (d)は同様に2層で1MHzの場合, (e)は薄膜が4層で周波数が10MHzの場合, (f)は同様に4層で1MHzの場合, を表わし, 第2図は,本発明の実施例の薄膜磁気ヘッドの磁気コア
の形状を示した図, 第3図は試験片の形状を表した図(2層膜の場合), をそれぞれ示す。 符号の説明 1……磁性膜(全体)、2……磁性膜 3……SiO2膜、4……基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一軸磁気異方性を有する金属軟磁性膜を磁
    極材料として用い磁気回路の磁路方向を容易軸方向と略
    直交させる様に構成し,1MHz以上の周波数を含む信号の
    記録再生をする薄膜磁気ヘッドにおいて,磁路を構成す
    る磁極膜を非磁性層を介して2層以上の積層膜とするこ
    と,磁極膜の容易軸方向の長さWと一軸磁気異方性定数
    Kuの大きさを, 30μm≦W≦300μm, かつ Ku≦300J/m3 とすることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
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