(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の非磁性基板により磁性層を挟み込んでなる磁気コア半体同士が上記磁性層の端面同士を対向させて突き合わされ、これら磁性層が突き合わされた界面に磁気ギャップが形成されてなる磁気ヘッドにおいて、
上記磁気ヘッドは、アルゴンガスと窒素ガスの混合雰囲気中に酸素ガスを導入してスパッタ法で成膜された軟磁性薄膜を有する磁性層からなり、
上記軟磁性薄膜は、組成がＦｅａＭｂＮｃＯｄ（但し、ＭはＴａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔｉのうちの少なくとも一種であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄは原子パーセントを示す。）であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄがそれぞれ７１≦ａ≦８５，６≦ｂ≦１５，９≦ｃ≦１６，１≦ｄ≦３で表される範囲であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
上記磁性層が、磁性体膜と非磁性体膜とを交互に積層してなる単位積層磁性体膜を、絶縁体膜を介して積層された積層磁性体膜からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
上記積層磁性体膜を構成する非磁性体膜と絶縁体膜が、ＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
一対の非磁性基板により磁性層を挟み込んでなる磁気コア半体同士が上記磁性層の端面同士を対向させて突き合わされ、これら磁性層が突き合わされた界面に磁気ギャップが形成されてなる磁気ヘッドの製造方法において、
上記磁性層を構成する軟磁性薄膜を、アルゴンガスと窒素ガスの混合雰囲気中に酸素ガスを導入し、
組成がＦｅａＭｂＮｃＯｄ（但し、ＭはＴａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔｉのうちの少なくとも一種であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄは原子パーセントを示す。）であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄがそれぞれ７１≦ａ≦８５，６≦ｂ≦１５，９≦ｃ≦１６，１≦ｄ≦３で表される範囲でスパッタ法で成膜して形成することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟磁性薄膜を有する磁性層からなる磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録の分野においては、記録信号の高記録密度化、記録再生周波数の高周波化が進むに従い、磁気記録媒体の高保磁力化とそれに伴う磁気ヘッドの高飽和磁束密度化が重要な課題となっている。また、一方で、磁気記録の分野においては、磁気記録媒体の高記録密度化にともない磁気ヘッドの再生効率の向上も重要な課題となっている。
【０００３】
そこで、磁気ヘッドとしては、高い保磁力を有する磁気記録媒体への高密度の記録を可能にし、かつ高い電磁変換効率を得る目的で、磁路全体を飽和磁束密度と透磁率の高い磁性膜で構成する積層型の磁気ヘッドが実用化されている。このような磁気ヘッドに使用される軟磁性薄膜には、記録再生時においてループ状の磁路が形成されるため、いづれの方向に対しても高い透磁率を有する磁気的等方性が要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、磁気ヘッドに使用される軟磁性薄膜には、高い透磁率を有し、かつ、磁気的等方性を有することが要求されている。
【０００５】
ところで、例えば、積層型の磁気ヘッドに使用される軟磁性薄膜に要求される磁気的等方性を得るための手段としては、例えば軟磁性薄膜の成膜中もしくは成膜後の熱処理中に回転磁界を軟磁性薄膜に印加することにより磁気的等方性を誘導する手法が行われている。
【０００６】
しかしながら、上述の回転磁界を印加する工程を経て軟磁性薄膜を有する磁気ヘッドを製造する磁気ヘッド製造工程は、成膜装置の複雑化や製造プロセスの増大により製造コストかかってしまうという問題を有している。
【０００７】
また、磁気ヘッドを大量生産しようとする場合においては、磁性膜を成膜する成膜装置内に複数の非磁性基板を搭載させて成膜を行っている。このため、それぞれの非磁性基板には、成膜される入射角が異なる軟磁性薄膜が形成されてしまう。このように、成膜される入射角が異なる軟磁性薄膜は、それぞれの非磁性基板毎で磁気的等方性及び透磁率が異なるものとなってしまい、磁気的な異方性が生じてしまうことがある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述したような実情に鑑みて提案されたものであり、複雑な製造工程を経ることなく、高い透磁率を有し、かつ、磁気的等方性を得ることができる軟磁性薄膜を有する磁性層からなる磁気ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、上述したように、大量生産しても、磁気的異方性が生ずるようなことがない軟磁性薄膜を有する磁性層からなる磁気ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決する本発明にかかる磁気ヘッドは、一対の非磁性基板により磁性層を挟み込んでなる磁気コア半体同士が上記磁性層の端面同士を対向させて突き合わされ、これら磁性層が突き合わされた界面に磁気ギャップが形成されてなる磁気ヘッドにおいて、上記磁気ヘッドは、アルゴンガスと窒素ガスの混合雰囲気中に酸素ガスを導入してスパッタ法で成膜された軟磁性薄膜を有する磁性層からなり、上記軟磁性薄膜は、組成がＦｅａＭｂＮｃＯｄ（但し、ＭはＴａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔｉのうちの少なくとも一種であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄは原子パーセントを示す。）であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄがそれぞれ７１≦ａ≦８５，６≦ｂ≦１５，９≦ｃ≦１６，１≦ｄ≦３で表される範囲であることを特徴とするものである。
【００１１】
このような磁気ヘッドは、酸素の含有量が１〜３原子パーセントとされた磁性層を有するので、複雑な製造工程を経ることなく、従来の磁性層と比較して透磁率を高くすることができるとともに、磁性層の磁気的異方性を抑制することができ、記録再生特性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明にかかる磁気ヘッドの製造方法は、一対の非磁性基板により磁性層を挟み込んでなる磁気コア半体同士が上記磁性層の端面同士を対向させて突き合わされ、これら磁性層が突き合わされた界面に磁気ギャップが形成されてなる磁気ヘッドの製造方法において、上記磁性層を構成する軟磁性薄膜を、アルゴンガスと窒素ガスの混合雰囲気中に酸素ガスを導入し、組成がＦｅａＭｂＮｃＯｄ（但し、ＭはＴａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔｉのうちの少なくとも一種であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄは原子パーセントを示す。）であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄがそれぞれ７１≦ａ≦８５，６≦ｂ≦１５，９≦ｃ≦１６，１≦ｄ≦３で表される範囲でスパッタ法で成膜して形成することを特徴とするものである。
【００１３】
このような磁気ヘッドの製造方法は、従来のように、大量生産する際においても磁性層の磁気的な異方性をよくせいするために、成膜中や成膜後の熱処理中において磁性層に対して回転磁界を印加する必要がなく、製造工程を簡略化することができ、そして、従来の磁性層と比較して透磁率を高くすることができるとともに、磁性層の磁気的異方性を抑制することができ、記録再生特性の向上した磁気ヘッドを製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる磁気ヘッドについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
本発明にかかる磁気ヘッドの磁性層を構成する軟磁性薄膜は、例えば一対の非磁性基板上に成膜され、これら非磁性基板を突き合わせることにより磁気ギャップを形成してなる磁気ヘッドに使用される。
【００１６】
この軟磁性薄膜は、組成がＦｅａＭｂＮｃＯｄで表されるものである。ここで、Ｍは、Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔｉのうちの少なくとも一種の原子が選択されるが、複数の原子を選択しても良い。また、この軟磁性薄膜は、軟磁気特性の観点から、それぞれの含有量ａ，ｂ，ｃ，ｄを原子％としたとき、Ｆｅが約７１≦ａ≦約８５、Ｍが約６≦ｂ≦約１５、窒素が約９≦ｃ≦約１６、酸素が約１≦ｄ≦約３である。
【００１７】
この軟磁性薄膜を成膜する方法としては、ガス中蒸着法、クラスターイオンビーム法やスパッタ法等の真空薄膜形成法が用いられるが、非磁性基板との密着性の観点から、スパッタ法により形成することが望ましい。このスパッタ法としては、例えば直流二極式スパッタ法、高周波スパッタ法、バイアス式スパッタ法、対向ターゲット式スパッタ法等が挙げられるが、いづれのスパッタ法でも良い。
【００１８】
また、通常、組成がＦｅ−Ｍ−Ｎで表される軟磁性薄膜はＦｅ−Ｍ合金ターゲットをアルゴンガスと窒素ガスの混合雰囲気中で成膜するが、上述した真空薄膜形成法において上述した軟磁性薄膜を形成する際には、アルゴンガスと窒素ガスの混合雰囲気中に酸素ガスを導入することにより行われる。このように、成膜雰囲気内に酸素ガスを導入することにより、軟磁性薄膜は、酸素の含有量が制御される。すなわち、上述した軟磁性薄膜の成膜時においては、成膜雰囲気に対する酸素分圧を変化させることにより、軟磁性薄膜に含有される酸素原子％を制御することができる。
【００１９】
ここで、酸素の含有量を０原子％〜４原子％としたときの軟磁性薄膜の透磁率を示した図を図１に示す。なお、この図１は、励磁磁界を約１ＭＨｚとして測定したときの透磁率を示している。この透磁率の測定においては、図２に示すように、非磁性基板１上に軟磁性薄膜２を成膜し、酸素の原子％が約０％のときの磁化困難軸方向をＡ方向とし、Ａ方向と直交する方向をＢ方向とする。そして、図１においては、Ａ方向における透磁率と酸素原子％との関係を●で示し、Ｂ方向における透磁率と酸素原子％との関係を○で示している。
【００２０】
この図１によれば、透磁率は、軟磁性薄膜に含有される酸素原子％が約０％のときはＡ方向とＢ方向とで大きく値が異なっており、Ａ方向における透磁率と比較してＢ方向における透磁率が小さいことがわかる。すなわち、酸素原子％が０％の軟磁性薄膜は、磁気的に異方性を有することとなる。
【００２１】
そして、この軟磁性薄膜の酸素原子％を約１％とした場合においては、Ａ方向及びＢ方向の透磁率が１０００以上となり、約０％のときと比較してＡ方向とＢ方向との透磁率の差が小さくなり、酸素原子％が約０％のときと比較して磁気的に等方性となっていることがわかる。
【００２２】
次に、この軟磁性薄膜の酸素原子％を約２％とした場合においては、Ａ方向とＢ方向との透磁率の値が逆転し、Ｂ方向における透磁率の方がＡ方向における透磁率の値より大きくなっていることがわかる。また、酸素原子％が約１％のときと比較してＡ方向における透磁率とＢ方向における透磁率との差がさらに小さくなっており、酸素原子％が約１％のときと比較して磁気的に等方性となっていることがわかる。
【００２３】
次に、軟磁性薄膜の酸素原子％を約３％とした場合においては、酸素原子％が２％の場合と比較してＡ方向における透磁率とＢ方向における透磁率との差が大きくなる。また、透磁率の値は、酸素原子％が約３％程度までにおいてＡ方向及びＢ方向において約１０００以上となっており、酸素原子％が０％のときの透磁率の値と比較して大きくなっている。
【００２４】
さらに、酸素原子％を約４％とした場合においては、Ａ方向における透磁率とＢ方向における透磁率との差がさらに大きくなってしまう。また、透磁率の値もまたＡ方向において小さくなってしまう。このように、酸素原子％が約４％の軟磁性薄膜は、磁気的に異方性を有することとなる。
【００２５】
したがって、このような軟磁性薄膜によれば、酸素原子％を変化させることによりＡ方向における透磁率及びＢ方向における透磁率を変化させることができる。すなわち、この軟磁性薄膜は、酸素原子％を変化させることにより、磁気的な異方性を制御し、磁気的に等方性とすることができる。また、この軟磁性薄膜は、酸素原子％を約１％〜約３％とすることにより、酸素原子％が約０％のときの透磁率と比較してＡ方向及びＢ方向においても透磁率を高くすることができるとともに、Ａ方向とＢ方向との透磁率の差を小さくして磁気的な異方性を抑制し、磁気的に等方性とすることができる。
【００２６】
つぎに、上述した軟磁性薄膜を備えた磁気ヘッドの一例について説明する。
【００２７】
この磁気ヘッド３は、図３に示すように、第１の磁気コア半体４と第２の磁気コア半体５とが突き合わされて一体化されており、これら第１の磁気コア半体４及び第２の磁気コア半体５が構成する突き合わせ面において、磁気ギャップｇを形成するようになっている。
【００２８】
これらの第１の磁気コア半体４は、一対の非磁性基板６ａに磁性層７ａが挟み込まれるように配設されて、一体化されてなる。また、第２の磁気コア半体５は、第１の磁気コア半体４と同様に、一対の非磁性基板６ｂに磁性層７ａが挟み込まれるように配設されて、一体化されてなる。そして、これら第１の磁気コア半体４と第２の磁気コア半体５とは、磁性層７ａ，７ｂの端面同士を対向させて突き合わされ、ガラス溶着により接合一体化されて、内部に磁束が流れるように閉ループを構成している。また、第１の磁気コア半体４及び第２の磁気コア半体５は、媒体摺動面３ａに磁気ギャップｇを構成して、一体化されている。
【００２９】
また、磁気ギャップｇのトラック幅Ｔwは、非磁性基板６ａ，６ｂが非磁性体であることから、磁性層７ａ，７ｂの膜厚によって規制される。また、磁気記録媒体との当り幅は、トラック幅Ｔwとガード材４との当たり幅方向の長さ寸法で規制されている。
【００３０】
また、第１の磁気コア半体４と第２の磁気コア半体５の突き合わせ面には、磁気ギャップｇのデプス方向の長さ寸法Ｄpを規制するとともに、コイルを巻くための巻線窓８が形成されている。このコイルは、磁気記録媒体への記録時において、電流が供給されることによって、磁気ギャップｇから漏れ磁束を発生させて信号を記録し、再生時において、磁気記録媒体に記録されている信号に対応した信号を検出する機能を有する。
【００３１】
磁性層７ａ，７ｂは、渦電流損の低減を図り、磁気ヘッドの効率を向上させる目的で、図４に示すように、磁性膜９と非磁性膜１０を交互に積層することにより構成される単位積層膜１１を絶縁膜１２を介して積層させた積層磁性膜となっている。
【００３２】
なお、この磁性膜９としては、例えば膜厚が約３６６ｎｍのＦｅ−Ｔａ−Ｎ−Ｏ合金膜を使用している。また、非磁性膜１０としては、膜厚が約１０ｎｍのＳｉＯ２を使用している。また、絶縁膜１２としては、膜厚が約２００ｎｍのＳｉＯ２を使用している。単位積層膜１１は、磁性膜９が非磁性膜１０を介して８層積層されてなり、全体としての膜厚が約３μｍとされている。また、積層磁性膜は、単位積層膜１１が絶縁層１２を介して５層積層されてなり、全体としての膜厚が約１５．８μｍとなるように積層されている。また、図４に示した磁性層７は、積層された磁性膜９が突き合わされることにより端部で相互に静磁的に結合しているが、金属磁性膜を絶縁膜を介して積層された磁性膜が相互に静磁的に結合していない積層構造であっても良い。
【００３３】
以下、磁気ヘッド３の構造を、製造方法を通じて詳細に説明する。
【００３４】
この磁気ヘッド３を製造する際には、先ず、図４に示すように、非磁性基板６の突き合わせ面となる端面とその反対側の端面を鏡面状となるように研磨を施した後、図５に示すように、非磁性基板６の一側面に、上述した磁性層７を成膜する。この磁性層７の形成時においては、アルゴンガスと窒素ガスの混合雰囲気中に酸素ガスを導入することにより行われる。このように、成膜雰囲気内に酸素ガスを導入することにより、磁性層７を構成する軟磁性薄膜９の酸素の含有量を制御する。すなわち、上述した軟磁性薄膜９の成膜時においては、成膜雰囲気に対する酸素分圧を変化させることにより、軟磁性薄膜９に含有される酸素原子％を制御することができる。
【００３５】
より具体的には、この軟磁性薄膜９は、例えばＤＣマグネトロンスパッタ装置により、例えばＦｅ８７Ｔａ１３の組成のターゲットを用い、電力密度を約５．０Ｗ／ｃｍ２とし、導入ガスとして例えばＡｒとＮ２とＯ２からなる混合ガスを用いてスパッタガス圧を例えば約０．５Ｐａとし、電極間距離を約６０ｍｍとした条件下で成膜している。また、非磁性膜１０及び絶縁膜１２は、例えば高周波スパッタ装置により成膜してもよい。また、この非磁性膜１０及び絶縁膜１２のＳｉＯ２は、電力密度を約１．０Ｗ／ｃｍ２、アルゴンガス圧を約０．４Ｐａ、電極間距離を約６０ｍｍとした条件下において成膜を行ってもよい。
【００３６】
次に、図６に示すように、上述の工程で磁性層７が形成された非磁性基板６を図６中の矢印で示す方向に力を印加することにより、重ね合わせ、非磁性基板６と磁性層７とが相互に積層された基板ブロック１２を形成する。
【００３７】
次に、図６に示す基板ブロック１２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線で示すように、磁性層７の長軸方向に対して直交して切断し、図７に示すような磁気コア半体ブロック１３を作製する。そして、この磁気コア半体ブロック１３の磁気ギャップｇ形成面となる面にコイルを巻回させるための巻線溝を磁気コア半体ブロックの突き合わせ面の全体に亘って作製する。
【００３８】
次に、磁気コア半体ブロック１３の突き合わせ面を鏡面状となるように処理を施した後、図８中の矢印で示すように、一対の磁気コア半体ブロック１３の突き合わせ面を突き合わせる。なお、このように一対の磁気コア半体ブロック１３を突き合わせる際には、それぞれの磁性層７の位置合わせを行い、接合一体化する。このように、一対の磁気コア半体ブロック１３を突き合わせることにより、図３中で示した磁気ギャップｇを形成し、磁気コアブロック１４を作製する。
【００３９】
次に、図９に示すように、上述の工程で一対の磁気コア半体ブロック１３が突き合わされて作製された磁気コアブロック１４に対して、記録再生時において磁気記録媒体との当たりを確保するために図３中に示した媒体摺動面３ａとなる面に対して上面側から図９中の一点斜線に至るまで円筒研磨を施した後、図９中のＤ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線で示す位置で切断する。このように、切断することにより、図３に示した磁気ヘッド３を完成させる。
【００４０】
なお、上述した磁気ヘッドの製造工程における磁気ヘッドの各部の接合においては、従来公知の接合方法が適用可能であり、例えば、接合面にそれぞれ金属膜を形成し、これらの金属膜を熱拡散により接合する低温熱拡散接合方法や、ボンディングガラス等による接合方法により接合させても良い。
【００４１】
このように製造された磁気ヘッド３は、図１０に示すようなヘッド出力特性を示す。なお、この図１０は、縦軸として磁気ヘッド３で記録した信号を磁気ヘッド３で再生したときの磁気ヘッド３の出力を示し、横軸として磁性層７を構成する磁性膜９に含有される酸素原子％との関係を示した図である。
【００４２】
なお、この磁気ヘッド３の出力と磁性膜９の組成をＦｅＴａＮＯｘとした場合に含有される酸素原子％ｘとの関係は、酸素原子％ｘを０％，１％，２％，３％，４％とした場合について測定している。また、この磁気ヘッド３の出力と磁性膜９に含有される酸素原子％ｘとの関係は、記録再生周波数を約１ＭＨｚとし、磁気記録媒体として保磁力Ｈｃが約１４５０Ｏｅのメタルテープを使用して測定している。
【００４３】
また、この磁気ヘッド３の出力と磁性膜９に含有される酸素原子％ｘとの関係においては、酸素原子％ｘを０％としたＦｅＴａＮＯｘの磁性膜９を備える磁気ヘッドにより、記録し再生した出力を０ｄＢとしている。
【００４４】
この図１０によれば、磁性膜９に含有される酸素原子％を１％〜約３％程度の範囲内において、磁気ヘッド３の出力が酸素原子％が０％の場合と比較して約１ｄＢ以上向上していることがわかる。特に、含有される酸素原子％が約２％の磁性膜９を使用して構成された磁気ヘッド３においては、約２ｄＢ程度出力が増加していることがわかる。これは、図１において説明したように、酸素原子％の含有量を１％〜約３％程度とした軟磁性薄膜２は、酸素原子％の含有量が０％の軟磁性薄膜２と比較して透磁率が高く、かつ、磁気的な異方性が抑制されていることに起因するもの考えられる。すなわち、含有される酸素原子％が１％〜約３％程度の磁性膜９を使用して構成された磁気ヘッド３は、磁性膜９に含有される酸素原子％を１％〜約３程度とすることにより、磁性膜９の透磁率を高くし、磁気的に等方性とすることによりヘッド特性を向上させることができる。
【００４５】
また、この磁気ヘッド３は、上述したような製造工程によって製造され、従来のように、大量生産する際においても磁性層７の磁気的な異方性を抑制するために、成膜中や成膜後の熱処置中において磁性層に対して回転磁界を印加する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる磁気ヘッドは、組成がＦｅａＭｂＮｃＯｄで表され、酸素の含有量が１〜３原子％とされた軟磁性薄膜を有する磁性層で構成されるので、複雑な製造工程を経ることなく、従来の磁性層と比較して透磁率を高くすることができるとともに、磁性層の磁気的異方性を抑制することができ、記録再生特性を向上させることができる。
【００４７】
また、本発明にかかる磁気ヘッドの製造方法は、従来のように、磁気的な等方性を得るために、成膜中または熱処理中に回転磁界を印加するような工程を経ることなく、磁性層を形成して製造することができるので、製造プロセスを簡略化できるとともに、製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した軟磁性薄膜に含有した酸素原子％と、透磁率との関係を示す図である。
【図２】  非磁性基板上に形成された軟磁性薄膜の方向を示す図である。
【図３】  本発明を適用した磁気ヘッドの一例を示す図である。
【図４】  同磁気ヘッドの磁性層の構造の一例を示す概略平面図である。
【図５】  非磁性基板上に磁性層を形成した状態の一例を示す斜視図である。
【図６】  磁性層が形成された非磁性基板を接合して基板ブロックを作製した状態の一例を示す斜視図である。
【図７】  基板ブロックを切断することにより作製した磁気コア半体ブロックの一例を示す斜視図である。
【図８】  一対の磁気コア半体ブロックに巻線溝を形成して接合し、磁気コアブロックを作製した状態の一例を示す斜視図である。
【図９】  磁気コアブロックに対して円筒研磨を施して切断することにより磁気ヘッドを作製する状態の一例を示し斜視図である。
【図１０】  酸素原子％と、磁気ヘッドの出力との関係を示す図である。
【符号の説明】
１，６  非磁性基板、２，９  軟磁性薄膜、３  磁気ヘッド、４  第１の磁気コア半体、５  第２の磁気コア半体、７  磁性層
【図１】
0003772458.tif 000002
【図２】
0003772458.tif 000003
【図３】
0003772458.tif 000004
【図４】
0003772458.tif 000005
【図５】
0003772458.tif 000006
【図６】
0003772458.tif 000007
【図７】
0003772458.tif 000008
【図８】
0003772458.tif 000009
【図９】
0003772458.tif 000010
【図１０】
0003772458.tif 000011