CN1351746A - 磁阻头及其制造方法,以及磁记录重现装置 - Google Patents
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Abstract
为提高形成了MR元件的基板和增强构件在对磁记录介质滑动的面露出的MR头的可靠性,用非有机物膜,例如含金属层的多层膜将基板和增强构件进行了结合。或者,经在滑动面没有露出的粘结膜将基板和增强构件进行了结合。
Description
技术领域
本发明涉及具有磁阻(MR)元件的MR头，特别涉及对磁介质接触移动的MR头及其制造方法。另外，本发明还涉及使用该MR头的磁记录重现装置。
背景技术
近年来，随着磁记录的高密度化，应用薄膜技术制造的磁头正引人注目。特别是MR头正被用作旋转柱式VTR(磁带录像机)等的磁头(例如，IEEE Transactions on Magnetics，Vol.34，No.4，July1998(Sony))。
图10中给出了MR头(磁轭型)的典型结构的斜视图，图11给出了其剖面图。在该MR头中，图中左侧的侧面10与磁带、磁盘等记录介质相接触。由记录介质产生的磁通量从下部磁轭11传向后上部磁轭13、MR元件14、前上部磁轭15，因MR元件14的磁化旋转产生的电阻变化由输出端点16取出。该MR头进而具有磁隙18、偏磁层19、保护膜20、下部基板21、上部基板22和粘结膜23。另外，为示出其内部结构，在图10中省略了保护膜20、粘结膜23和上部基板22的图示。
MR元件部30由于用薄膜形成技术形成，所以与体材料不同，强度较弱。因此，该元件部被下部基板21和上部基板(增强构件)22夹住。为了与这样的基板结合，在MR元件部30的至少一侧设置了粘结膜23。粘结膜23可使用有机粘结剂。
但是。当使MR头对记录介质滑动时，记录介质的成分就附着到MR头的从对记录介质滑动的面露出的粘结膜23上。反之，粘结膜的成分也附着到记录介质上。由于这些附着，MR头和记录介质双方都易受损伤。
另外，由于粘结膜23与下部基板21和上部基板(增强构件)22的材料不相同，所以随着对记录介质的滑移，MR头容易产生偏磨耗。一旦因偏磨耗，使滑动面上产生台阶，在MR头和记录介质之间就产生间距损耗，使重现特性变坏。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供即使对磁记录介质滑动，也能抑制可靠性下降的MR头及其制造方法。另外，本发明的目的还在于提供使用该MR头的磁记录重现装置。
为达到上述目的，在本发明中，在形成了MR元件部的基板和增强构件在对磁记录介质滑动的面上露出的MR头中，以有机物膜不从对磁记录介质滑动的面露出的方式粘结基板和增强构件。
在本发明的MR头的一种形态中，基板和增强构件经非有机物膜相粘结。
在本发明的MR头的另一形态中，基板和增强构件经不在对磁记录介质滑动的面上露出的粘结膜相粘结。该粘结膜可以是有机物膜，也可以是非有机物膜，但以不在从滑动面起沿基板和增强构件的交界面的5μm以内的范围内形成为宜。
另外，为达到上述目的，在本发明中，采用了如下方法进行制造：该方法包括将形成了MR元件部的基板和增强构件在对磁记录介质滑动的面上露出的MR头，在基板的表面形成MR元件部的工序；使形成了该MR元件部的基板的表面平坦化的工序；在平坦化了的基板表面和增强构件的表面分别形成含金属层的非有机物膜的工序；以及借助于对上述金属层进行固相结合，将上述基板和上述增强构件进行结合的工序。
本发明还提供安装了上述MR头的磁记录重现装置以及安装了用上述方法制造的MR头的磁记录重现装置。
附图的简单说明
图1是示出本发明的MR头的一种形态的局部剖面图。
图2是示出本发明的MR头的另一形态的局部剖面图。
图3是示出在MR头制造中使用的基板的一个例子的斜视图。
图4是示出MR头制造工序中形成MR元件部的工序的一个例子的斜视图。
图5是示出用保护膜覆盖图4所示的MR元件部的工序的一个例子的斜视图。
图6是示出进而形成图5所示的保护膜并使其表面平坦化的工序的一个例子的斜视图。
图7是示出将图6所示的基板和增强构件进行结合时的配置状态的斜视图。
图8是示出从图7所示状态将基板和增强构件进行结合以制造MR头的工序的斜视图。
图9是使用本发明的MR头的磁记录重现装置的结构例的配置概略图。
图10是示出现有的MR头的局部剖开的斜视图。
图11是现有的MR头的局部剖面图。
发明的实施形态
以下对本发明的优选实施形态进行说明。
夹在基板和增强构件的交界面间的粘结膜最好是非有机物膜，具体而言，是含金属层的非有机物膜。进而，再具体些，以含贵金属的多层膜，特别是含贵金属层的金属多层膜最为合适。作为多层膜，例如可以是如图所示在贵金属层的两侧分别配置贱金属(贵金属以外的金属)层的金属多层膜。作为贵金属层，以Au层或Pt层为宜。作为贱金属层，虽然可以使用Ti、W、Mn、Ta等，但以用Cr层作为贱金属层为宜。
为减少在滑动面上露出的粘结膜的面积，粘结膜的厚度最好薄些。但是，如粘结膜过薄，有时不能确保充分的粘结强度。因此，非有机物膜的厚度最好是在20nm以上90nm以下。
在上面列举的金属多层膜中，贵金属层的膜厚在10nm以上50nm以下，贱金属层的膜厚在5nm以上20nm以下为合适。该金属多层膜的一个最好例子是Cr层(膜厚：5～20nm)/Au层或Pt层(膜厚：10～50nm)/Cr层(膜厚：5～20nm)
在以不从滑动面露出的形式形成粘结膜的场合，也可采用通过涂敷粘结剂等形成的有机粘结膜。该有机物膜的厚度以在约10nm以上1000nm以下为宜。
作为基板和增强构件的理想结合方法，可以举出对相对的一对金属层进行加热和加压的金属固相结合方法。
固相结合例如可以通过对分别形成在基板和增强构件的表面上的非有机物膜都做成依序形成贱金属层和贵金属层的金属多层膜，并对贵金属层实施固相结合来进行。这时，贵金属层(最好是Au层或Pt层)的厚度皆在5nm以上20nm以下为合适。结合后的贵金属层膜厚和贱金属层(最好是Cr层)膜厚在上述范围内为理想。
金属层的固相结合可在100℃以上200℃以下进行，在150℃以下进行更好。因为一经高温处理，MR头的的特性有变坏的可能性。
但是，也可不用贵金属层对基板和增强构件进行结合，这时，可以在氧化膜不阻碍结合的条件下，例如在低压气氛中形成金属层，并在该低压气氛中继续对金属层进行固相结合。
下面参照附图对本发明的实施形态进一步作详细说明。
图1所示的MR头，通过图中左侧的滑动面60，与磁带、磁盘等记录介质相接触。由记录介质产生的磁通量，从下部磁轭31传向后上部磁轭33、MR元件34、前上部磁轭35。因MR元件34的磁化旋转产生的电阻变化从输出端点(图中从略)取出。该MR头进而具有磁隙38、偏磁层39、保护膜40、下部基板41、上部基板(增强构件)42和非有机物粘结膜50。这样，在该MR头中，形成了MR元件部70的基板41和增强构件42经非有机物膜50结合起来。
由于没有用粘结剂等有机物作为粘结膜，所以即使使MR头对记录介质滑动，也能抑制粘结膜/记录介质间的一方成分向另一方成分附着。因此，能够防止MR头及记录介质损伤。
另外，由于在滑动面上露出的材料的磨耗特性的差异小，所以难以产生随着对记录介质的滑移而形成的偏磨耗。因此。可以抑制MR头和记录介质之间的间距损耗产生，可以得到稳定的重现特性。
如上所述，粘结膜具有例如中心层为Au、Pt等贵金属层，在中心层两侧配置Cr等贱金属层的膜结构。该金属多层膜可借助于贵金属的固相结合形成。如采用固相结合，可以在100～200℃左右的低温下进行结合。一般说来，MR元件的耐热性差，所以用固相结合法在低温下粘结是保持MR元件特性的有效方法。
粘结膜的总厚度以20～90nm左右，特别是20～50nm左右，例如30nm左右为宜。
图2所示的MR头也具有与图1相同的构件，也以图左侧的侧面为滑动面60。但是，在此MR头中，粘结膜51以不在滑动面露出的方式，夹在下部基板41和上部基板(增强构件)42之间。因此，即使使MR头对记录介质滑动，也能防止粘结膜/记录介质间的成分移动引起的记录介质等的损伤。为切实达到该效果，使粘结膜51从滑动面起沿基板和增强构件间的界面至少后退5μm以上为宜。对该后退距离W，虽没有特别限制，但以约10μm以下为宜。
在该MR头中，也可以采用从以往一贯使用的粘结剂等构成的有机物层。如采用有机物层，可在低温下进行结合，因而不损害MR元件的特性。另外，采用有机物层的结合，在成本方面也是有利的。有机物层的膜厚(相当于基板和增强构件间的间隔d)一般可为10～1000nm，例如100nm左右。
但是，当用粘结剂时，粘结膜的厚度较厚。还有，膜厚也不易控制，膜厚易产生分散性。因此，随着记录介质对MR头的滑动，会在基板和增强构件之间塞满记录介质的磁粉等，从而损伤记录介质。
因此，如图2所示，在将粘结膜从滑动面后退配置的场合，若用非有机物膜作为粘结膜，能进一步使MR头的特性稳定。在这样的状态下，非有机物膜的理想膜结构也是上面说明的样子。当采用非有机物膜时，可以减少膜厚的分散性，能使基板和增强构件之间的间隔d变窄。
如将间隔d变窄，则MR元件部、基板及增强构件的塑性形变可使基板和增强构件之间的间隙在实质上消失。如果没有间隔d，即使对记录介质滑移，也很难产生偏磨耗。若能防止偏磨耗，则可以得到稳定的重现特性。
另外，上面虽然以磁轭型MR头为例进行了说明，但本发明也适用于屏蔽型MR头。
下面参照图3～图8对磁轭型MR头的制造方法的一个例子进行说明。
首先，如图3所示，准备将表面加工成了镜面的条状陶瓷基板41，例如阿路奇克基板。然后。利用薄膜形成技术在该表面上按顺序形成MR元件部。在这里，薄膜形成技术包括溅射、CVD(化学气相淀积法)等成膜技术，以及借助于光刻、离子刻蚀、湿法化学刻蚀等薄膜加工技术。就这样，如图4所示，在基板41上制作多个MR元件部。这里，虽然示出了形成2个MR元件部的例子，但为了提高生产率，可以进一步增加在一个基板上形成的元件数量。
进而，如图5所示，例如用溅射法形成保护膜40。作为保护膜，一般说来，用Al2O3是合适的。进而，如图6所示，借助于摩擦等处理使保护膜40的表面平坦化。下部磁轭31、磁隙38、前上部磁轭35，同保护膜40一起从滑动面60露出。
接着，如图7所示，在平坦化了的表面上和另外准备的增强构件的表面上，分别形成粘结膜50a、50b，并使粘结膜相互接触重叠。粘结膜50a、50b例如可制成分别依次形成Cr膜、Au膜的2层膜。
这样，以Au膜相互面对的状态，通过加压和加热进行Au膜间的固相结合。作为该场合的结合条件，例如可以是，压力：10MPa，温度：200℃。热处理温度最好是考虑到MR元件的耐热性而定。高性能的MR元件的耐热性差，当置于比150℃高的温度下时，有时就不能得到充分的特性。
一般地说，应用薄膜工艺形成的MR头，由于热处理时的界面扩散，特性会变坏。对通常的AMR(Anisotropic Magneto-Resistivity，各向异性磁阻)，最好将热处理温度限制在350℃以下。因此，对AMR不能使用无机玻璃类材料进行粘结，要使用有机类材料。
如成为GMR(Giant Magneto-Resistivity，巨磁阻)，则因结构材料的厚度薄，所以界面扩散的影响增大。例如，在自旋泡型GMR的反强磁性层、α-Fe2O3的场合，其耐热温度约为150℃。因此，在这样的场合，最好将热处理温度设定在150℃以下。如果采用上述的固相结合法，即使在这样的低温，也能进行基板和增强构件的结合。
将这样结合的图8所示的材料剖开，就制成了MR磁头。
上面虽然对使用贵金属层的固相结合法进行了说明，但在真空中形成固相结合用的金属层，并进而继续在该真空中进行金属层之间的结合时，可以使用几乎所有的金属和合金。这样，如在真空中使结合表面保持在清洁状态下相互接触，则所结合的表面上不生成氧化膜。因此，可以不使用Au那样昂贵的材料，以低成本制造MR头。
这里，虽就磁轭型MR头对MR头的制造方法进行了说明，但对屏蔽型MR头同样也能应用本发明。
图9示出了本发明的磁记录重现装置的结构的一个例子。安装在螺旋式移动旋转柱103上的本发明的MR头80，与在倾斜杆110间移动的磁带104接触，重现该磁带上的信号。该信号作为图像信号和声音信号从信号处理电路106输出。另外，对记录头81虽无特别限制，但最好采用通常使用的电感式头。
对于高密度记录重现，重现头的特性更为重要。因此，该磁记录重现装置适于高密度记录重现，而且可靠性高。另外，如以上说明的那样，当使用本发明的MR头时，即使磁头对磁记录介质滑动，也能抑制MR头和记录介质的损伤以及磁头的偏磨耗。因此，能够保持重现的高可靠性和重现特性的高稳定性。这样，由于MR头特性优良，所以该磁记录重现装置特别适合于数字信号记录等高密度信息的记录和重现。
另外，上面虽然例示了设定为在旋转柱类中磁带进行移动的VTR等***的记录重现装置。但本发明也可应用于盘状介质。另外，本发明对于使用GMR、TMR(Tunneling Giant Magneto-Resistivity，隧穿巨磁阻)元件的MR头那样的使用耐热温度低的元件的MR头特别有效。
如以上的详述，按照本发明，能够提供可靠性高的MR头。还有，能够提供可靠性及重现效率均优的磁记录重现装置。
按照条约第19条的修改
1.(校正后)一种MR头，它是形成了MR元件部的基板和增强构件在对磁记录介质滑动的面上露出的MR头，其特征在于：
上述基板和上述增强构件经非有机物膜相结合，上述非有机物膜是含贵金属层的多层膜。
2.一种MR头，它是形成了MR元件部的基板和增强构件在对磁记录介质滑动的面上露出的MR头，其特征在于：
上述基板和上述增强构件经在上述滑动面没有露出的粘结膜相结合。
3.如权利要求2所述的MR头，其特征在于：
从滑动面起，沿基板与增强构件的界面，在5μm以内的范围内不形成粘结膜。
4.如权利要求2所述的MR头，其特征在于：
粘结膜是有机物膜。
5.如权利要求4所述的MR头，其特征在于：
有机物膜的厚度在10nm以上1000nm以下。
6.如权利要求2所述的MR头，其特征在于：
粘结膜是非有机物膜。
7.如权利要求1或6所述的MR头，其特征在于：
非有机物膜的厚度在20nm以上90nm以下。
8.(校正后)如权利要求6所述的MR头，其特征在于：
非有机物膜含金属层。
9.(校正后)如权利要求6所述的MR头，其特征在于：
非有机物膜是含贵金属层的多层膜。
10.(校正后)如权利要求1或9所述的MR头，其特征在于：
贵金属层是Au层或Pt层。
11.(校正后)如权利要求1或9所述的MR头，其特征在于：
含贵金属层的多层膜是在上述贵金属层的两侧分别配置了贱金属层的金属多层膜。
12.如权利要求11所述的MR头，其特征在于：
贵金属层的厚度在10nm以上50nm以下。
13.如权利要求11所述的MR头，其特征在于：
贱金属层是Cr层。
14.如权利要求11所述的MR头，其特征在于：
贱金属层的厚度分别在5nm以上20nm以下。
15.一种MR头的制造方法，该MR头是形成了MR元件部的基板和增强构件在对磁记录介质滑动的面上露出的MR头，其特征在于：
在基板的表面形成MR元件部，
使形成了上述MR元件部的基板的表面平坦化，
在平坦化了的基板表面和增强构件的表面分别形成含金属层的非有机物膜，
通过将上述金属层固相结合，将上述基板和上述增强构件进行结合。
16.如权利要求15所述的MR头的制造方法，其特征在于：
非有机物膜是依次形成贱金属层和贵金属层的金属多层膜，并对上述贵金属层进行固相结合。
17.如权利要求16所述的MR头的制造方法，其特征在于：
用Au层或Pt作贵金属层。
18.如权利要求16所述的MR头的制造方法，其特征在于：
设贵金属层的厚度分别在5nm以上25nm以下。
19.如权利要求16所述的MR头的制造方法，其特征在于：
用Cr层作贱金属层。
20.如权利要求16所述的MR头的制造方法，其特征在于：
设贱金属层的厚度分别在5nm以上20nm以下。
21.如权利要求15所述的MR头的制造方法，其特征在于：
在100℃以上200℃以下进行金属层的固相结合。
22.如权利要求21所述的MR头的制造方法，其特征在于：
在150℃以下进行金属层的固相结合。
23.如权利要求15所述的MR头的制造方法，其特征在于：
在低压气氛中形成金属层，在上述低压气氛中继续进行固相结合。
24.一种磁记录重现装置，其特征在于：
它安装有权利要求1或2所述的MR头。
25.一种磁记录重现装置，其特征在于：它安装有按照权利要求15所述的制造方法制得的MR头。
Claims (25)
1.一种MR头，它是形成了MR元件部的基板和增强构件在对磁记录介质滑动的面上露出的MR头，其特征在于：
上述基板和上述增强构件经非有机物膜相结合。
2.一种MR头，它是形成了MR元件部的基板和增强构件在对磁记录介质滑动的面上露出的MR头，其特征在于：
上述基板和上述增强构件经在上述滑动面没有露出的粘结膜相结合。
3.如权利要求2所述的MR头，其特征在于：
从滑动面起，沿基板与增强构件的界面，在5μm以内的范围内不形成粘结膜。
4.如权利要求2所述的MR头，其特征在于：
粘结膜是有机物膜。
5.如权利要求4所述的MR头，其特征在于：
有机物膜的厚度在10nm以上1000nm以下。
6.如权利要求2所述的MR头，其特征在于：
粘结膜是非有机物膜。
7.如权利要求1或6所述的MR头，其特征在于：
非有机物膜的厚度在20nm以上90nm以下。
8.如权利要求1或6所述的MR头，其特征在于：
非有机物膜含金属层。
9.如权利要求1或6所述的MR头，其特征在于：
非有机物膜是含贵金属层的多层膜。
10.如权利要求9所述的MR头，其特征在于：
贵金属层是Au层或Pt层。
11.如权利要求9所述的MR头，其特征在于：
含贵金属层的多层膜是在上述贵金属层的两侧分别配置了贱金属层的金属多层膜。
12.如权利要求11所述的MR头，其特征在于：
贵金属层的厚度在10nm以上50nm以下。
13.如权利要求11所述的MR头，其特征在于：
贱金属层是Cr层。
14.如权利要求11所述的MR头，其特征在于：
贱金属层的厚度分别在5nm以上20nm以下。
15.一种MR头的制造方法，该MR头是形成了MR元件部的基板和增强构件在对磁记录介质滑动的面上露出的MR头，其特征在于：
在基板的表面形成MR元件部，
使形成了上述MR元件部的基板的表面平坦化，
在平坦化了的基板表面和增强构件的表面分别形成含金属层的非有机物膜，
通过将上述金属层固相结合，将上述基板和上述增强构件进行结合。
16.如权利要求15所述的MR头的制造方法，其特征在于：
非有机物膜是依次形成贱金属层和贵金属层的金属多层膜，并对上述贵金属层进行固相结合。
17.如权利要求16所述的MR头的制造方法，其特征在于：
用Au层或Pt作贵金属层。
18.如权利要求16所述的MR头的制造方法，其特征在于：
设贵金属层的厚度分别在5nm以上25nm以下。
19.如权利要求16所述的MR头的制造方法，其特征在于：
用Cr层作贱金属层。
20.如权利要求16所述的MR头的制造方法，其特征在于：
设贱金属层的厚度分别在5nm以上20nm以下。
21.如权利要求15所述的MR头的制造方法，其特征在于：
在100℃以上200℃以下进行金属层的固相结合。
22.如权利要求21所述的MR头的制造方法，其特征在于：
在150℃以下进行金属层的固相结合。
23.如权利要求15所述的MR头的制造方法，其特征在于：
在低压气氛中形成金属层，在上述低压气氛中继续进行固相结合。
24.一种磁记录重现装置，其特征在于：
它安装有权利要求1或2所述的MR头。
25.一种磁记录重现装置，其特征在于：
它安装有按照权利要求15所述的制造方法制得的MR头。
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