JP2780588B2 - 積層型磁気ヘッドコア - Google Patents
積層型磁気ヘッドコアInfo
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- Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
- Y10T428/264—Up to 3 mils
- Y10T428/265—1 mil or less
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波帯域で駆動するV
TR等のシステムに用いられる積層型磁気ヘッドコアに
関するものである。
TR等のシステムに用いられる積層型磁気ヘッドコアに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気記録分野において高密度記録
の要求が高まり、磁気記録媒体の高保磁力化が進められ
ている。これに対応するため磁気ヘッドコアは高飽和磁
束密度(主に磁気ヘッドの記録特性に影響する)と高透
磁率特性(主に磁気ヘッドの再生特性に影響する)が要
求されている。また、搬送波周波数が高周波側に移行
し、数十MHz以上の高周波帯域での磁気ヘッドの良好な
記録再生特性が要求されている。これらの要求に対して
従来のフェライトヘッドでは飽和磁束密度が小さいため
高保磁力の媒体に対してはヘッドが磁気的に飽和して十
分な記録ができない。そこでフェライトヘッドにかかわ
りセンダスト(Fe−Al−Si系)またはCo基非晶
質合金系のヘッドが実用化されている。
の要求が高まり、磁気記録媒体の高保磁力化が進められ
ている。これに対応するため磁気ヘッドコアは高飽和磁
束密度(主に磁気ヘッドの記録特性に影響する)と高透
磁率特性(主に磁気ヘッドの再生特性に影響する)が要
求されている。また、搬送波周波数が高周波側に移行
し、数十MHz以上の高周波帯域での磁気ヘッドの良好な
記録再生特性が要求されている。これらの要求に対して
従来のフェライトヘッドでは飽和磁束密度が小さいため
高保磁力の媒体に対してはヘッドが磁気的に飽和して十
分な記録ができない。そこでフェライトヘッドにかかわ
りセンダスト(Fe−Al−Si系)またはCo基非晶
質合金系のヘッドが実用化されている。
【0003】しかしながら、センダストあるいはCo基
非晶質合金膜の飽和磁束密度は約1T前後と低く、さら
に高い保磁力を持つ磁気記録媒体に対して、十分な記録
特性が得られない。そこで近年、Fe−(Ta、Zr、
Nb、Hf)−(B、C、N)等の微結晶軟磁性膜の開
発が盛んに行われている。
非晶質合金膜の飽和磁束密度は約1T前後と低く、さら
に高い保磁力を持つ磁気記録媒体に対して、十分な記録
特性が得られない。そこで近年、Fe−(Ta、Zr、
Nb、Hf)−(B、C、N)等の微結晶軟磁性膜の開
発が盛んに行われている。
【0004】一方、合金膜を用いた磁気ヘッドとして
は、フェライトヘッドのギャップ近傍にのみ合金膜を有
するMIG型のヘッドと非磁性基板上に合金膜を非磁性
絶縁膜を介して積層した積層型のヘッドの二種類に大別
できる。
は、フェライトヘッドのギャップ近傍にのみ合金膜を有
するMIG型のヘッドと非磁性基板上に合金膜を非磁性
絶縁膜を介して積層した積層型のヘッドの二種類に大別
できる。
【0005】以下に従来のMIG型及び積層型の合金膜
を用いたヘッドについて説明する。図5は従来のMIG
型ヘッドの構成を示すものである。図5において21は
フェライト、22はギャップ、23は磁性膜であり、セ
ンダスト合金膜やCo基非晶質合金膜などが用いられ、
ギャップ22の近傍に成膜されている。24はガラスで
ある。
を用いたヘッドについて説明する。図5は従来のMIG
型ヘッドの構成を示すものである。図5において21は
フェライト、22はギャップ、23は磁性膜であり、セ
ンダスト合金膜やCo基非晶質合金膜などが用いられ、
ギャップ22の近傍に成膜されている。24はガラスで
ある。
【0006】上記構成によって、数MHz帯で比較的良好
な透磁率特性を示すフェライトとフェライトに比べ飽和
磁束密度の高い合金膜を組み合わせることによって、磁
気ヘッドとして要求される性能の向上を図っている。
な透磁率特性を示すフェライトとフェライトに比べ飽和
磁束密度の高い合金膜を組み合わせることによって、磁
気ヘッドとして要求される性能の向上を図っている。
【0007】図6は従来の積層型ヘッドの構成を示すも
のである。図6において31は非磁性基板である。32
はギャップである。33は磁性膜で、数μm程度のセン
ダスト合金膜やCo基非晶質合金膜と非磁性絶縁膜とを
交互に積層している。34はガラスである。
のである。図6において31は非磁性基板である。32
はギャップである。33は磁性膜で、数μm程度のセン
ダスト合金膜やCo基非晶質合金膜と非磁性絶縁膜とを
交互に積層している。34はガラスである。
【0008】上記構成によって、フェライトを使用しな
いことでフェライト特有のノイズである擢動ノイズが発
生しないようにし、ヘッドの特性向上を図っている。
いことでフェライト特有のノイズである擢動ノイズが発
生しないようにし、ヘッドの特性向上を図っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらMIG型
ヘッドの場合、上記従来の構成ではフェライト特有のノ
イズである擢動ノイズが生じ、特に高周波帯域で摺動ノ
イズは大きくなるので高周波帯域での再生特性が劣化す
る。これに対しセンダスト合金膜あるいはCo基非晶質
合金膜と非磁性絶縁膜とを交互に積層した積層型ヘッド
の場合、摺動ノイズは発生しないが特公昭54−323
8号公報に記載のように磁性層一層の厚さを約3μm以
下に薄くすると軟磁性特性が劣化するという問題を有し
ていた。磁性層一層の厚さを約3μm以下にできないた
めに渦電流損失を十分に低減できず、高周波帯域で駆動
するVTR等のシステムに用いられる積層型ヘッドに要
求される等方的な高透磁率特性が得られないという問題
を有していた。
ヘッドの場合、上記従来の構成ではフェライト特有のノ
イズである擢動ノイズが生じ、特に高周波帯域で摺動ノ
イズは大きくなるので高周波帯域での再生特性が劣化す
る。これに対しセンダスト合金膜あるいはCo基非晶質
合金膜と非磁性絶縁膜とを交互に積層した積層型ヘッド
の場合、摺動ノイズは発生しないが特公昭54−323
8号公報に記載のように磁性層一層の厚さを約3μm以
下に薄くすると軟磁性特性が劣化するという問題を有し
ていた。磁性層一層の厚さを約3μm以下にできないた
めに渦電流損失を十分に低減できず、高周波帯域で駆動
するVTR等のシステムに用いられる積層型ヘッドに要
求される等方的な高透磁率特性が得られないという問題
を有していた。
【0010】また、高飽和磁束密度を有するFe−(T
a、Nb、Zr、Hf)−N系軟磁性薄膜は高周波特性
を向上させる目的で膜厚を薄くすると、1μm以下の膜
厚では、静磁界中で熱処理を行うなどして一軸異方性を
誘導させることにより磁化困難方向で高透磁率特性は得
られるが、積層型ヘッドに要求される等方的な高透磁率
特性は得られなかった。
a、Nb、Zr、Hf)−N系軟磁性薄膜は高周波特性
を向上させる目的で膜厚を薄くすると、1μm以下の膜
厚では、静磁界中で熱処理を行うなどして一軸異方性を
誘導させることにより磁化困難方向で高透磁率特性は得
られるが、積層型ヘッドに要求される等方的な高透磁率
特性は得られなかった。
【0011】本発明は、上記の問題点を解決するもの
で、高い飽和磁束密度及び高周波帯域において等方的な
高透磁率特性を示す積層型磁気ヘッドコアを提供するこ
とを目的とする。
で、高い飽和磁束密度及び高周波帯域において等方的な
高透磁率特性を示す積層型磁気ヘッドコアを提供するこ
とを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の積層型磁気ヘッドコアは、0.2〜10μm
の厚さの高い飽和磁束密度を有するFe−(Ta、N
b、Zr、Hf)−N系軟磁性薄膜と数十〜数百nmの非
磁性絶縁膜が交互に積層された構造を有し、かつ非磁性
絶縁膜を介して隣合うFe−(Ta、Nb、Zr、H
f)−N系軟磁性薄膜の膜面内の高透磁率特性を示す方
向が異なる層を有し、前記積層型ヘッドコア全体として
膜面内で等方的な高透磁率特性を示している。
に本発明の積層型磁気ヘッドコアは、0.2〜10μm
の厚さの高い飽和磁束密度を有するFe−(Ta、N
b、Zr、Hf)−N系軟磁性薄膜と数十〜数百nmの非
磁性絶縁膜が交互に積層された構造を有し、かつ非磁性
絶縁膜を介して隣合うFe−(Ta、Nb、Zr、H
f)−N系軟磁性薄膜の膜面内の高透磁率特性を示す方
向が異なる層を有し、前記積層型ヘッドコア全体として
膜面内で等方的な高透磁率特性を示している。
【0013】
【作用】この構成によって、磁性薄膜各層の膜厚を薄く
することで渦電流損失を低減し、高周波帯域で等方的な
高透磁率特性を得ることができる。
することで渦電流損失を低減し、高周波帯域で等方的な
高透磁率特性を得ることができる。
【0014】
(実施例1)以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【0015】図1は本発明の積層型磁気ヘッドコアの概
略図である。図1において、11は非磁性基板である。
12は軟磁性薄膜で本実施例ではFe−Ta−N系軟磁
性薄膜である。13は非磁性絶縁膜で本実施例ではSi
O2薄膜である。Fe−Ta−N系軟磁性薄膜は非磁性
絶縁膜13を介して交互に積層され、非磁性絶縁膜13
を介して隣合うFe−Ta−N系軟磁性薄膜各層の膜面
内の高透磁率を示す方向が異なる層を有し、前記積層型
ヘッドコア全体として膜面内で等方的な高透磁率特性を
示している。
略図である。図1において、11は非磁性基板である。
12は軟磁性薄膜で本実施例ではFe−Ta−N系軟磁
性薄膜である。13は非磁性絶縁膜で本実施例ではSi
O2薄膜である。Fe−Ta−N系軟磁性薄膜は非磁性
絶縁膜13を介して交互に積層され、非磁性絶縁膜13
を介して隣合うFe−Ta−N系軟磁性薄膜各層の膜面
内の高透磁率を示す方向が異なる層を有し、前記積層型
ヘッドコア全体として膜面内で等方的な高透磁率特性を
示している。
【0016】Fe−Ta−N系軟磁性薄膜12はFe−
Ta合金のターゲットを用い、Arガス中にN2ガスを
導入する反応性スパッタリング法によって作製した。ま
た、前記積層型磁気ヘッドコアのFe−Ta−N系軟磁
性薄膜12各層の膜面内の透磁率の異方性は、基板に印
加する高周波バイアスの大きさを各層ごとに変化させる
ことによって制御し、前記積層型磁気ヘッドコア全体と
して、膜面内で等方的な高透磁率特性を示している。F
e−Ta−N膜の成膜条件を(表1)に示す。作製した
膜の組成は、RBS(ラザフォード後方散乱)分析の結
果、Ta10原子%・N10原子%、残余Feであっ
た。また、作製した積層型磁気ヘッドコアの飽和磁束密
度は約1.6Tであった。作製した積層型ヘッドコアの
熱処理は真空中において無磁界中で550度、1時間行
った。
Ta合金のターゲットを用い、Arガス中にN2ガスを
導入する反応性スパッタリング法によって作製した。ま
た、前記積層型磁気ヘッドコアのFe−Ta−N系軟磁
性薄膜12各層の膜面内の透磁率の異方性は、基板に印
加する高周波バイアスの大きさを各層ごとに変化させる
ことによって制御し、前記積層型磁気ヘッドコア全体と
して、膜面内で等方的な高透磁率特性を示している。F
e−Ta−N膜の成膜条件を(表1)に示す。作製した
膜の組成は、RBS(ラザフォード後方散乱)分析の結
果、Ta10原子%・N10原子%、残余Feであっ
た。また、作製した積層型磁気ヘッドコアの飽和磁束密
度は約1.6Tであった。作製した積層型ヘッドコアの
熱処理は真空中において無磁界中で550度、1時間行
った。
【0017】
【表1】
【0018】非磁性絶縁膜13はSiO2ターゲットを
用い、Arガス中でのスパッタリング法によって作製し
た。SiO2膜のスパッタリング条件を(表2)に示
す。
用い、Arガス中でのスパッタリング法によって作製し
た。SiO2膜のスパッタリング条件を(表2)に示
す。
【0019】
【表2】
【0020】一例として、各層のSiO2絶縁膜の厚み
を0.15μmとし、各層のFe−Ta−N系軟磁性薄
膜の厚みを0.5、1、2.5μmと変化させ、Fe−
Ta−N系軟磁性薄膜の総厚みを5μmとしたときの、
積層型磁気ヘッドコアのFe−Ta−N系軟磁性薄膜各
層の厚みに対する30MHz、及び80MHzにおける複素透
磁率の実数部μ'の変化を図2に示す。
を0.15μmとし、各層のFe−Ta−N系軟磁性薄
膜の厚みを0.5、1、2.5μmと変化させ、Fe−
Ta−N系軟磁性薄膜の総厚みを5μmとしたときの、
積層型磁気ヘッドコアのFe−Ta−N系軟磁性薄膜各
層の厚みに対する30MHz、及び80MHzにおける複素透
磁率の実数部μ'の変化を図2に示す。
【0021】図2に示すように、Fe−Ta−N系軟磁
性薄膜各層の厚みが薄くなるほど、高周波帯域(30MH
z及び80MHz)における透磁率μ'は大きな値を示して
いることがわかる。特に、従来Fe−Ta−N系軟磁性
薄膜各層の厚みが1μm以下の場合、積層型ヘッドに要
求される等方的な高透磁率特性が得られなかったが、本
発明に示すように、SiO2絶縁膜を介してFe−Ta
−N系軟磁性薄膜の膜面内の高透磁率特性を示す方向を
変化させることにより、Fe−Ta−N系軟磁性薄膜各
層が1μm以下の厚みにおいても、前記積層型磁気ヘッ
ドコア全体として膜面内で等方的な高透磁率特性を示す
ことがわかった。また、前記積層型磁気ヘッドコアのF
e−Ta−N系軟磁性薄膜各層の厚みを0.2μm以下
の場合は、等方的な高透磁率特性は得られなかった。
性薄膜各層の厚みが薄くなるほど、高周波帯域(30MH
z及び80MHz)における透磁率μ'は大きな値を示して
いることがわかる。特に、従来Fe−Ta−N系軟磁性
薄膜各層の厚みが1μm以下の場合、積層型ヘッドに要
求される等方的な高透磁率特性が得られなかったが、本
発明に示すように、SiO2絶縁膜を介してFe−Ta
−N系軟磁性薄膜の膜面内の高透磁率特性を示す方向を
変化させることにより、Fe−Ta−N系軟磁性薄膜各
層が1μm以下の厚みにおいても、前記積層型磁気ヘッ
ドコア全体として膜面内で等方的な高透磁率特性を示す
ことがわかった。また、前記積層型磁気ヘッドコアのF
e−Ta−N系軟磁性薄膜各層の厚みを0.2μm以下
の場合は、等方的な高透磁率特性は得られなかった。
【0022】次に、同様の方法でFe−Ta−N系軟磁
性薄膜各層の厚みを0.5μmとし、SiO2絶縁膜各
層の厚みを0、0.05、0.1及び0.15μmとし
た場合のSiO2絶縁膜各層の厚みに対する30MHz、及
び80MHzにおける複素透磁率の実数部μ'の変化を図3
に示す。
性薄膜各層の厚みを0.5μmとし、SiO2絶縁膜各
層の厚みを0、0.05、0.1及び0.15μmとし
た場合のSiO2絶縁膜各層の厚みに対する30MHz、及
び80MHzにおける複素透磁率の実数部μ'の変化を図3
に示す。
【0023】図3からSiO2絶縁膜各層の厚みを厚く
するほど、積層型磁気ヘッドコアの高周波帯域における
μ'の値が大きくなっていることがわかる。また、Si
O2絶縁膜各層の厚みを0.15μm以上にした場合、
μ'の周波数依存性はあまり変化しなかった。
するほど、積層型磁気ヘッドコアの高周波帯域における
μ'の値が大きくなっていることがわかる。また、Si
O2絶縁膜各層の厚みを0.15μm以上にした場合、
μ'の周波数依存性はあまり変化しなかった。
【0024】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【0025】本実施例において、積層型磁気ヘッドコア
の構成は第1の実施例と同様である。ただし、前記積層
型磁気ヘッドコアの厚みを積層型ヘッドをしておおよそ
必要な厚さである20μmとした。積層型磁気ヘッドコ
アの作製方法は、第1の実施例と同様の方法でSiO2
絶縁膜各層の厚みを0.15μmとし、Fe−Ta−N
系軟磁性薄膜各層の厚みを0.5、1および2.5μm
と変化させ、ヘッドコア全体として20μmとなるよう
に作製した。前記作製方法によって、第1の実施例と同
様積層型磁気ヘッド全体として膜面内で等方的な高透磁
率特性を示している。このときの複素透磁率の実数部μ
'の周波数依存性を図4に比較して示す。
の構成は第1の実施例と同様である。ただし、前記積層
型磁気ヘッドコアの厚みを積層型ヘッドをしておおよそ
必要な厚さである20μmとした。積層型磁気ヘッドコ
アの作製方法は、第1の実施例と同様の方法でSiO2
絶縁膜各層の厚みを0.15μmとし、Fe−Ta−N
系軟磁性薄膜各層の厚みを0.5、1および2.5μm
と変化させ、ヘッドコア全体として20μmとなるよう
に作製した。前記作製方法によって、第1の実施例と同
様積層型磁気ヘッド全体として膜面内で等方的な高透磁
率特性を示している。このときの複素透磁率の実数部μ
'の周波数依存性を図4に比較して示す。
【0026】図4から、Fe−Ta−N系軟磁性薄膜各
層の厚みが薄いほど数十MHz以上の高周波帯域におい
てμ'の値が大きいことがわかる。図4に示すように、
積層型磁気ヘッドコアの厚みを積層型ヘッドをしておお
よそ必要な厚さである20μmとした場合においても等
方的な高透磁率特性が得られた。
層の厚みが薄いほど数十MHz以上の高周波帯域におい
てμ'の値が大きいことがわかる。図4に示すように、
積層型磁気ヘッドコアの厚みを積層型ヘッドをしておお
よそ必要な厚さである20μmとした場合においても等
方的な高透磁率特性が得られた。
【0027】またFe−Ta−N系性薄膜各層の厚みを
10μm以上にすると、5MHzでμ'は1000以下
の値を示し、高周波帯域で駆動するシステムに用いられ
ている積層型磁気ヘッドとしては不適である。
10μm以上にすると、5MHzでμ'は1000以下
の値を示し、高周波帯域で駆動するシステムに用いられ
ている積層型磁気ヘッドとしては不適である。
【0028】なお第1、第2の実施例において積層型磁
気ヘッドコアのFe−Ta−N系軟磁性薄膜各層の膜面
内の高透磁率特性を示す方法の制御は、スパッタリング
法において、基板に印加する高周波バイアスの大きさに
よって行ったが、成膜粒子の基板への入射方向を制御す
るなどして行ってもよい。
気ヘッドコアのFe−Ta−N系軟磁性薄膜各層の膜面
内の高透磁率特性を示す方法の制御は、スパッタリング
法において、基板に印加する高周波バイアスの大きさに
よって行ったが、成膜粒子の基板への入射方向を制御す
るなどして行ってもよい。
【0029】また、軟磁性薄膜はFe−Ta−N系膜と
しているが、他の高飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜で
あってもよい。非磁性絶縁膜はSiO2としているが、
Al2O3などの非磁性絶縁膜を用いてもよい。
しているが、他の高飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜で
あってもよい。非磁性絶縁膜はSiO2としているが、
Al2O3などの非磁性絶縁膜を用いてもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明は0.2〜10μmの膜厚の軟磁
性薄膜と数十〜数百nmの非磁性絶縁膜を交互に積層
し、かつ非磁性絶縁膜を介して隣合う前記軟磁性薄膜の
膜面内の高透磁率特性を示す方向が異なる層を有するこ
とで、高周波帯域で優れた等方的高透磁率特性を示す積
層型磁気ヘッドコアを提供するものである。特に、軟磁
性薄膜各層の厚みが1μm以下においても、等方的な高
透磁率特性を示す積層型磁気ヘッドコアであるから、高
周波帯域で駆動するシステムに用いられる積層型磁気ヘ
ッドコアを提供するものである。
性薄膜と数十〜数百nmの非磁性絶縁膜を交互に積層
し、かつ非磁性絶縁膜を介して隣合う前記軟磁性薄膜の
膜面内の高透磁率特性を示す方向が異なる層を有するこ
とで、高周波帯域で優れた等方的高透磁率特性を示す積
層型磁気ヘッドコアを提供するものである。特に、軟磁
性薄膜各層の厚みが1μm以下においても、等方的な高
透磁率特性を示す積層型磁気ヘッドコアであるから、高
周波帯域で駆動するシステムに用いられる積層型磁気ヘ
ッドコアを提供するものである。
【図1】本発明の積層型磁気ヘッドの概略図
【図2】第1の実施例におけるFe−Ta−N系軟磁性
薄膜の厚みに対する複素透磁率の実数部の変化を示す図
薄膜の厚みに対する複素透磁率の実数部の変化を示す図
【図3】第1の実施例におけるSiO2絶縁膜の厚みに
対する複素透磁率の実数部の変化を示す図
対する複素透磁率の実数部の変化を示す図
【図4】第2の実施例におけるFe−Ta−N系軟磁性
薄膜各層の厚みを変化させたときの複素透磁率の実数部
の周波数依存性を示す図
薄膜各層の厚みを変化させたときの複素透磁率の実数部
の周波数依存性を示す図
【図5】従来のMIG型ヘッドの概略図
【図6】従来の積層型ヘッドの概略図
11 非磁性基板 12 Fe−Ta−N系軟磁性薄膜 13 SiO2絶縁膜 21 フェライト 22 ギャップ 23 磁性膜 31 非磁性基板 32 ギャップ 33 磁性膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榊間 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 大西 陽一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−199614(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/31 G11B 5/127
Claims (1)
- 【請求項1】 Fe−M−N系(ただしMはTa、N
b、Zr、Hfのうち少なくとも1種類以上の元素)軟
磁性薄膜と非磁性絶縁膜を交互に積層した積層型磁気ヘ
ッドコアにおいて、軟磁性薄膜各層の厚みが0.2〜1
0μmで非磁性絶縁膜の厚みが数十〜数百nmであり、か
つ前記非磁性絶縁膜を介して隣合う軟磁性薄膜の膜面内
における高透磁特性を示す方向が異なる層を有すること
を特徴とする積層型磁気ヘッドコア。
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