(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と、前記陰極にめっき電流を供給する陰極電極と、前記陰極のめっき膜厚分布を制御する補助陰極を有するめっき装置に於いて、補助陰極と陰極電極の内径は同等で、補助陰極の露出導電部の内径を陰極電極の内径より大きくすることを特徴とする薄膜磁気ヘッド製造用めっき装置。
【請求項２】
前記補助陰極は電気絶縁物により露出導電部の内径寸法を大きくすることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド製造用めっき装置。
【請求項３】
前記補助陰極の少なくとも内径側面は電気的絶縁がなされ、補助陰極と陰極電極の内径差は２〜１６ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッド製造用めっき装置。
【請求項４】
前記補助陰極の少なくとも内径側面は電気的絶縁がなされ、補助陰極と陰極電極の内径差は２〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド製造用めっき装置。
【請求項５】
前記補助陰極に絶縁樹脂を塗布するか、あるいは絶縁リングを付加することによって、補助陰極の露出導電部内径を大きくしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド製造用めっき装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド製造用めっき装置でめっきされたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極が着脱可能であって、電気めっきにより均一な膜厚を得る薄膜磁気ヘッド製造用めっき装置と、それを用いて製造された薄膜磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
記録再生機能を有する薄膜磁気ヘッドは図１に斜視断面図で示すように、アルミナチタンカーバイドなどで作られた非磁性基板１１の上に、下部シールド１３、磁気抵抗効果素子１４、上部シールドと下部磁極を兼ねた磁性膜１５、上部磁極１６、下部磁極と上部磁極を巻回しするようにコイル４１、４２、磁気抵抗効果素子１４、コイル４１、４２と外部回路とを接続するための端子１７、端子表面膜１８で構成されている。ここで各薄膜を絶縁する絶縁膜の記載は省略している。これらの薄膜は磁性膜や導電性膜であり、スパッタや電気めっきで作製されている。特に下部シールド１３、上部シールドと下部磁極を兼ねた磁性膜１５、上部磁極１６、コイル４１、４２、端子１７、端子表面膜１８は数μｍ以上の膜厚を持つことや、複雑な形状を作る必要があるため電気めっきが主に持ちいられている。
【０００３】
これらの電気めっきは、図２に示すような電気めっき装置が用いられる事が多い。めっき装置のめっき槽２０の底面には、被めっきウェファー（以下陰極と言う）１０にめっき電流を供給する陰極電極２１、めっき膜厚分布を改善する補助陰極２２が配置される。陰極１０は陰極電極２１に陰極を密着させるためと、陰極を着脱するためのシリンダー２３が設けられる。陰極１０はシリンダー２３に真空吸着されるか、機械的に保持、固定される。めっき槽２０には陰極１０と対向する様に陽極２４が配置され、陽極２４と陰極電極２１、また陽極２４と補助陰極２２間にはめっき電流を供給、制御する直流電源２５、２５’が接続される。めっき槽２０にはめっき液２６をめっき槽に導入する導入口２７、めっき液を排出する排出口２８、めっき液の液位を保つ液位板２９、２９’より構成される。ここで、めっき液を撹拌する機構、めっき液の漏洩を防止するパッキン等の図面記載、説明は省略した。
【０００４】
めっきの手順を簡単に説明すると、下降したシリンダー２３に陰極１０を載せシリンダー２３を上昇させ陰極電極２１に密着させる。めっき液導入口２７よりめっき液をめっき槽２０に導入し、液位板２９を乗り越えためっき液は排出口２８より回収される。このめっき液の導入、回収は陰極にめっきを行っている間続けられ常にめっき液は循環されるものである。めっき槽にめっき液が満たされると、直流電源２５、２５’から陽極２４、陰極電極２１を介して陰極１０に、また補助電極２２にめっき電流が給電され、陰極および補助陰極にめっき膜が析出される。所定のめっき膜厚が得られた時点で直流電源２５、２５’からの給電が断たれると同じくして、めっき液の供給も断たれる。めっき液回収バルブ３１を開けめっき液を完全にめっき槽２０内から排出、回収する。シリンダー２３を下降させ陰極１０を取り外し一連のめっき作業が終了する。
【０００５】
陰極に析出させるめっき膜に要求される特性としては膜厚の均一性が上げられる。膜厚の均一性はめっき電流密度の均一性と言うこともできる。特に磁性めっきを行う時めっき電流密度により、めっき膜の組成が変動し磁気特性が変化すると言う問題がある。つまり膜厚の均一性を得ることが磁気特性の均一性を得ることであり、膜厚の均一性を得ることでめっき電流密度の均一性を得ることになる。
【０００６】
補助陰極２２を用いないで陰極にめっきを行うと、陰極の外周部のめっき電流密度が上がり膜厚が厚くなる傾向がある。外周部のめっき電流を補助陰極２２に流し陰極の膜厚分布を改善する方法は、額縁めっき法等の名で従来から用いられている。
【０００７】
図３に補助陰極２２の効果を陰極の径方向の膜厚を示し説明する。陰極の径は直径１５０ｍｍで外周部５ｍｍは陰極電極２１と密着する部分であるので、めっき膜は析出しないもので径方向の膜厚は５ｍｍから１４５ｍｍの範囲で示している。補助陰極の内径は１４０ｍｍ、外径は２００ｍｍである。  直流電源２５’、陽極２４、補助陰極２２の経路で流れる電流をｉ’、直流電源２５、陽極２４、陰極１０、陰極電極２１の経路で流れる電流をｉとして、ｉを一定電流値に固定してｉ’を変化させめっきを行った時の陰極の径方向膜厚である。図中ａはｉ’＝０（Ａ）でありｂ，ｃ，ｄ，ｅの順にｉ’を増加してめっきを行っている。ちなみにｉは０．９８（Ａ）でｉ’はａ＝０（Ａ）、ｂ＝０．８２８（Ａ）、ｃ＝１．６５６（Ａ）、ｄ＝１．９６３（Ａ），ｅ＝２．５７２（Ａ）である。
【０００８】
ａは補助電極２２には電流が流れない状態つまり補助電極２２がない状態を表していると言える。ａは陰極外周部の膜厚が中央部に比べ薄く凹形状を示しているが、ｉ’が増加するに従い凹形状から陰極中央部の膜厚が外周部に比べ厚くなる凸形状に変化していることがわかる。つまり凹から凸に変化する点のｉ’を補助電極に流すことにより、陰極の膜厚ばらつきを最少にすることができる。説明したように補助陰極は陰極の膜厚均一化に非常に有効であることがわかる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ｃが示すように陰極の全域に渡り膜厚が均一ではなく、補助電極に近い陰極外周部は膜厚が薄くなっている。この膜厚が薄い部分を陰極中心部と同じ膜厚にするためｉ’の値を図３のｃの電流値近傍で詳細に検討したが、補助陰極に近い陰極外周部の膜厚を増加させることは出来なかった。薄膜磁気ヘッドとして所望のヘッド特性を得るために必要な膜厚が得られる範囲（以下、有効めっき範囲と言う）は陰極にめっきされる範囲（陰極電極内径に相当する）より小さくならざるを得なかった。
【００１０】
例えば図３のｃでは、陰極中心点の膜厚±０．２μｍを薄膜磁気ヘッドに要求される膜厚とすると、この膜厚が得られる範囲は陰極外端より１９ｍｍから１３１ｍｍの範囲である。つまりφ１１２ｍｍの領域となる。陰極にめっきされる範囲は陰極電極の内径の領域であるのでφ１４０ｍｍの領域である。めっきされる領域と要求されるめっき膜厚が得られる領域の比を有効めっき範囲とすると、図３のｃでは８０（％）となる。つまりめっきを行った面積の２０（％）は膜厚不良で使えないことになる。
【００１１】
図４に陰極と陰極電極、補助陰極の関係を示す。陰極電極は陰極との密着性を上げるため、０．１〜０．３ｍｍと薄いチタンまたは銅のリング状の金属板を使用している。陰極電極２１と補助電極２２を電気的に絶縁するために絶縁材３３が挿入されている。絶縁体３３は陰極電極と補助電極を電気的に絶縁するだけでなく弾力性を持たせ陰極と陰極電極の密着性を上げる役目も合わせ持たせるためめっき液で溶けたり、膨潤しないシリコンゴムが主に用いられている。絶縁材３３の厚みは０．５ｍｍ程度である。
【００１２】
補助陰極２２、絶縁材３３、陰極電極２１の厚さを大きくすると、補助陰極表面と陰極表面との段差が大きくなり、めっき槽２０の底部に深い窪みができるため、めっき液撹拌装置（図示していない）を用いても、陰極表面のめっき液の循環が悪くなるためできうる限り補助陰極２２、絶縁材３３は薄いことが好ましい。補助陰極２２は陰極の膜厚分布を改善するためだけでなく、陰極を陰極電極にシリンダーが押しつける力を受けとめ、陰極と陰極電極の密着性を得て導電およびめっき液の漏洩防止を図る必要がある。このため補助電極材には銅に比べ機械的強度の高いチタン材を用いても２〜３ｍｍ位の厚さにならざるを得ない。
【００１３】
補助陰極の内径は陰極と陰極電極の密着性、めっき液の漏洩を防止するため陰極電極の内径と略同等の寸法にすることが従来から行われていた。陰極は所定のめっき膜厚が得られればめっきは終了し、次の陰極に交換されるが、補助陰極にはめっきが析出するばかりであるため、補助陰極と陰極電極が析出しためっき膜で短絡し、めっき電流ｉ，ｉ’が制御できなくなる現象が起こる。補助電極と陰極電極が短絡しないように定期的に補助陰極に析出しためっき膜を除去する必要があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では陰極の有効めっき範囲の拡大と、補助陰極と陰極電極が短絡するまでの時間の延長をすることができる薄膜磁気ヘッド製造用めっき装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【問題を解決するための手段】
本発明のめっき装置は、陰極と、前記陰極にめっき電流を供給する陰極電極と、前記陰極のめっき膜厚分布を制御する補助陰極を有し、補助陰極と陰極電極の内径は同等で、補助陰極の露出導電部の内径を陰極電極の内径より大きくすることを特徴とする。この補助陰極は、陰極電極に陰極を密着させる際に生じる力に耐えられる機械的強度を有することが好ましい。露出導電部とは、補助電極の表面において、めっき液との間で電流を導通させる領域を示す。また、上記のめっき装置において、補助陰極の内径と陰極電極の内径は同じで、補助陰極の内径側面と補助陰極内径側上面に絶縁樹脂を塗布するか、若しくは絶縁リングを付加することで、補助陰極の露出導電部内径寸法を陰極電極の内径より大きくすることができる。
【００１６】
また、上記の本発明においては、前記補助陰極は電気絶縁物により露出導電部の内径寸法を大きくすることを特徴とする。この電気絶縁物は、次のような構成として補助陰極に適用できる。例えば、補助陰極の一部分を電気絶縁物に置換した構成、物理または化学的な処理を施して補助陰極の一部分を絶縁物に変換した構成、または補助陰極の一部分を絶縁物で被覆もしくは被着させた構成などとすることができる。
【００１７】
また、本発明において、前記補助陰極の少なくとも内径側面は電気的絶縁がなされ、補助陰極と陰極電極の内径差は２〜１６ｍｍであることが望ましい。このように内径差を選択することにより、有効めっき範囲を９５％以上にすることができる。さらに、補助陰極と陰極電極の内径差を２〜１２ｍｍとすることで、有効めっき範囲内での膜厚分布の広がりを抑制し、均一な膜厚を得ることができる。
【００１８】
また、本発明において、前記補助陰極の一部分に絶縁樹脂を塗布するか、あるいは絶縁リングを付加することによって、補助陰極の露出導電部内径を大きくすることができる。ここでいう一部分としては補助陰極の内径側面が好ましいが、内径側上面あるいは下面を含んでもよい。
【００１９】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、上記のめっき装置でめっきされることにより、膜厚を均一にすることができる。従って、これらの薄膜磁気ヘッドを形成したウェファーについても、ウェファー上の位置によってめっき膜厚の偏りがなく、薄膜磁気ヘッドの歩留まりを高めることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の実施態様について詳細に説明する。図５は本発明のめっき装置の一実施態様の主要部断面図である。図７、図８は本発明の他の実施態様の主要部断面図である。これらの図面および従来のめっき装置を示す図２、図４で共通の部分は同じ参照符号を用いている。
図５において陰極電極２１、絶縁体３３、補助陰極５２の内径は略同一であり、図中に機械的内径寸法と記載している。補助陰極５２の内径側の側面と上面の一部に絶縁層５３を付加し絶縁層５３で覆われた部分はめっき電流が流れずめっきがされないものである。この絶縁層を除き補助陰極の露出導電部内径を電気的内径寸法として図中に記載している。機械的内径寸法と補助陰極露出導電部内径寸法の差の半値を補助電極に付加された絶縁層幅ｗと規定している。すなわち、内径差は２ｗに相当する。ここで補助電極の内径側側面に付けられた絶縁層の厚みはｗの値には含まれていない。絶縁層は０．１〜０．２ｍｍ厚でテフロン樹脂を焼き付け塗装した。
【００２１】
図６に絶縁層幅ｗと陰極のめっき膜厚の分布を示す。実験に用いためっき膜はＮｉＦｅ合金膜であり、めっき液のＮｉイオンとＦｅイオンの比はＮｉ／Ｆｅ＝４０で、ＰＨは２．８〜２．９である。陰極に流す電流ｉ＝０．９８（Ａ）、補助陰極に流す電流ｉ’＝１．６７（Ａ）と一定にして３５分間めっきを行い陰極１０の中央部で、３．５μｍのめっき膜厚とした。
【００２２】
図６では補助陰極に絶縁層がない従来のめっき装置、補助電極内径側面のみに絶縁層を付加したものと、補助電極内径側面と補助電極上面に絶縁層幅ｗを最大１５ｍｍまで変化させためっき装置の各々について、有効めっき範囲を示している。有効めっき範囲は陰極電極内径である１４０ｍｍの領域を１００％とし、めっき膜厚が３．５±０．２μｍの値が得られる範囲を％で表している。
【００２３】
補助陰極に絶縁層がない従来の方法ではめっき有効範囲は８０％であるが、補助電極内径側面のみ絶縁層を付加することにより９５％までめっき有効範囲は増加する。補助電極内径側面と補助電極上面に絶縁層を付け絶縁層幅ｗ＝１〜８ｍｍの範囲では９７％以上のめっき有効範囲が得られた。更に絶縁層幅ｗを増やしていくとめっき有効範囲は減少しｗ＝１５ｍｍでは７５％と、従来方法に比べても悪化することがわかった。ｗ＝６ｍｍを越えると陰極中央部の膜厚が薄く外周部が厚くなり、補助陰極としての効果が薄れてくることがわかった。絶縁層幅ｗは１〜８ｍｍが良い、好ましくは１〜６ｍｍの範囲である。補助陰極内径側面に絶縁層を付けず、補助陰極上面に絶縁層を設けてもめっき有効範囲は９５％以上は得られなかったことから、補助陰極内径側面の絶縁層はめっき有効範囲拡大に効果があると言える。以上のことから補助陰極内径側面と補助陰極上面の１〜８ｍｍ範囲に絶縁層を設けることはめっき有効範囲の拡大に有効である。
【００２４】
図５において絶縁層５３を被覆することによって補助陰極の露出導電部内径寸法を大きくし、陰極のめっき有効範囲を拡大しても、機械的内径寸法は変わらないためシリンダー２３による陰極の陰極電極への密着状態は何等変わることなく良好な結果が得られた。
【００２５】
補助陰極内径側面と補助陰極上面の１〜８ｍｍ範囲に絶縁層を設けたため、陰極電極との間隔が拡がり補助陰極と陰極電極との短絡の危険性は大幅に減少した。絶縁層を設けない従来方法では累計めっき膜厚が３００μｍ位に達すると補助陰極に析出しためっき膜を除去する必要があった。これは概略ＮｉＦｅめっきで累計５０時間、Ｃｕめっきで累計１０時間で補助陰極に析出しためっき膜を除去することになる。補助陰極に析出しためっき膜は補助陰極形状、面積を変えることになるが陰極のめっき有効範囲に影響しなければ問題ない。補助陰極に析出しためっき膜除去回数は従来にくらべ１／３〜１／５に減少した。
【００２６】
図７、図８に本発明の一実施形態であるめっき装置の主要部の断面図である。補助陰極の絶縁層として絶縁材を塗布するのではなく、補助陰極７１、８１に絶縁リング７２、８２を取り付けたものである。絶縁リングの材質はめっき液で溶解、膨潤しないテフロンを用いたが、セラミックやプラスチックでも良いことは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の補助陰極を用いることで陰極の有効めっき範囲を拡大でき、陰極と称してきたウェファーからの薄膜磁気ヘッドの取れ数の増加と歩留まりの向上が図れる。また補助陰極導電部と陰極電極の間隔を大きくすることにより、補助陰極と陰極電極間の短絡の危険性を減らし、補助陰極に析出しためっき膜の除去回数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄膜磁気ヘッドの斜視断面図。
【図２】従来のめっき装置の断面図。
【図３】従来の補助陰極の効果を説明する図。
【図４】従来のめっき装置の断面図。
【図５】本発明のめっき装置の断面図。
【図６】絶縁層幅ｗと陰極のめっき膜厚の分布を説明する図。
【図７】本発明のめっき装置の断面図。
【図８】本発明のめっき装置の断面図。
【符号の説明】
１０  陰極電極、１１  非磁性基板、１３  下部シールド、１４  磁気抵抗効果素子、１５  磁性膜、１６  上部磁極、１７  端子、１８  端子表面膜、２０めっき槽、２１  陰極電極、２２  補助陰極、２３  シリンダー、２４  陽極、２５  ２５‘  直流電源、２６  めっき液、２７  導入口、２８  排出口、２９  ２９’液位板、３１  めっき液回収バルブ、３３  絶縁体、４１  ４２  コイル、５２  補助陰極、５３  絶縁層、７１  ８１  補助陰極、７２  ８２  絶縁リング
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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