磁頭和磁記錄再現裝置的製作方法
2023-05-14 04:42:06 1
專利名稱：磁頭和磁記錄再現裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在高頻時具有優良特性的高密度記錄磁頭及搭載了該磁頭的磁記錄再現裝置。
背景技術：
隨著磁記錄的高密度化，為了使向具有高保磁力的磁性介質進行的充分的記錄和再現特性成為可能，在間隙附近配置了具有高飽和磁通密度和高導磁率的金屬磁性膜的磁頭已實用化。在高密度化的同時，為了提高信號的傳送速率，不斷要求更高頻率下的特性。為了應對這樣的要求，以往，提出了圖1所示的剖面結構的磁頭(日本專利第2959908號)。圖9是該磁頭的間隙附近的放大圖。該磁頭在加工了繞線窗(卷き線窓)10的磁性氧化物或非磁性的基板1上通過濺射法等交替形成磁性金屬膜8和SiO2、Al2O3等的非磁性層9的膜而形成層疊膜之後，規定厚度的間隙材料形成薄膜以形成間隙3之後，藉助於間隙通過玻璃等將磁芯彼此進行接合而一體化。5是熔敷玻璃。為了提高高頻特性而使用多層膜的原因在於，在形成多層結構時，與單層的金屬磁性膜相比，高頻下的導磁率提高。圖2是表示磁頭與磁性介質進行滑動的面的結構的一個例子的圖。在圖1～圖2和圖9中，2是構成磁頭的磁芯的磁性多層膜，4是磁頭的繞線窗，6是熔敷玻璃，7是基板1和磁性多層膜2的界面，10是形成繞線窗的溝，12是方位角。
在圖2中，間隙3與金屬磁性膜和基板1的界面7平行，而各非磁性層9與間隙3也平行。用這種結構的磁頭進行記錄再現時，存在著平行於間隙的各非磁性層起到偽間隙的作用，偽信號被重疊地再現，在信號上產生失真，噪聲增大的問題。此外，搭載了具有這種偽信號的磁頭的磁記錄再現裝置，存在S/N惡化的問題。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的磁頭，配置有交替層疊金屬磁性膜和非磁性膜的多層膜，在與磁性記錄介質接觸的面上所述多層膜和形成所述多層膜的磁性氧化物基板或非磁性基板所形成的邊界，與間隙部平行，其特徵在於構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚為兩種以上，或者構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚一定，且此時的厚度t滿足t＜v×cosθ/fmax(其中，v表示磁頭和記錄介質的相對速度，fmax表示使用頻帶的上限，θ表示方位角)。
本發明的磁記錄再現裝置搭載有磁頭，所述磁頭配置有交替層疊金屬磁性膜和非磁性膜的多層膜，在與磁性記錄介質接觸的面上所述多層膜和形成所述多層膜的磁性氧化物基板或非磁性基板所形成的邊界與間隙部平行，其特徵在於構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚為兩種以上，或構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚一定，且此時的厚度t滿足t＜v×cosθ/fmax(其中，v表示磁頭和記錄介質的相對速度，fmax表示使用頻帶的上限，θ表示方位角)。
圖1是以往的普通磁頭的剖面圖。
圖2表示該磁頭的與磁性記錄介質進行滑動的面的圖。
圖3是本發明的實施例2的磁頭的間隙附近的剖面放大圖。
圖4是本發明的實施例1～3的磁頭的間隙附近的剖面放大圖。
圖5是在構成該磁頭的磁芯的基板上加工繞線窗的工序的圖。
圖6是表示將磁性多層膜成膜後的磁芯的剖面圖。
圖7是圖6所示磁芯卷繞後的圖。
圖8表示本發明的實施例1～3的製造工序，圖8A是在以間隙接合的磁芯上加工用於形成磁軌的溝的工序圖，圖8B表示在形成了磁軌後切斷為晶片的工序圖。
圖9是以往的磁頭的間隙附近的剖面放大圖。
圖10是以往的磁頭的間隙附近的剖面放大圖。
圖11是本發明一實施例的磁記錄再現裝置的示意性結構圖。
具體實施例與以往層疊一定膜厚的金屬磁性層來構成多層膜相對地，本發明通過層疊膜厚不同的金屬磁性層來形成多層膜，或者使構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚一定，且此時的厚度t滿足t＜v×cosθ/fmax(其中，v表示磁頭和記錄介質的相對速度，fmax表示使用頻帶的上限，θ表示方位角)，從而可以抑制偽信號，降低噪聲。
此外，本發明的磁記錄再現裝置，通過搭載其結構為構成多層膜的金屬磁性膜的膜厚達到兩種以上，或構成層疊膜的各金屬磁性膜的膜厚t滿足t＜v×cosθ/f的磁頭，從而可以基本上沒有偽信號影響的問題。
金屬磁性層在膜厚之差低於5％的情況下，未發現偽信號顯著降低的效果，因此優選地使膜厚之差有5％以上的不同。在膜厚方面具有差異的情況下，優選地使構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚在100nm～2000nm的範圍內有所不同。
此外，在膜厚方面不具有差異的情況下，優選地使構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚在100nm～2000nm的範圍內一定。
所述磁性膜優選地是用下式
TaMbXcNd(其中，T表示從Fe、Co及Ni中選擇的至少一種元素，M表示從Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W及Mn中選擇的至少一種元素，X表示從B、Si及Ge中選擇的至少一種元素，N表示氮，a、b、c、d表示原子％，分別為65≤a≤93，4≤b≤20，0≤c≤20，2≤d≤20，a+b+c+d＝100)表示的成分的磁性合金膜。
此外，所述非磁性層優選地為Si、Al、Ti、Cr或Ta的氧化物。
此外，所述基板優選地為磁性Mn-Zn鐵氧體單晶、非磁性鐵氧體單晶、α-三氧化二鐵(α-ヘマタイト)、鈦酸鈣或鈦酸鎂。
以下，對於本發明的實施例，參照附圖進行說明。
(實施例1)在圖5中，作為基板1，使用Mn-Zn鐵氧體單晶。首先，如圖5和圖6所示，使用磨石來形成用於形成繞線窗4的溝10。接著，如作為間隙附近的放大圖的圖4所示，在所述Mn-Zn鐵氧體單晶中使用Fe-Ta靶，分別交替地在Ar氣體和N2(氮)氣體的混合氣體中通過濺射法形成FeTaN膜8，以及在Ar氣體中形成作為非磁性層的SiO2膜9，從而製作出層疊膜2。磁性多層膜的FeTaN膜8的厚度為交替層疊的0.5μm和1μm兩種。SiO2膜9的膜厚為10nm。總膜厚約為6μm。接著，為了形成間隙3，使間隙材料成膜後的半個磁芯在將間隙3夾在中間的情況下接合。相對於如圖8A所示的接合後的磁芯，在用磨石加工了用於形成磁軌的溝11後，如圖8B所示，切斷成相對於間隙具有方位角12的斜度的晶片，製作出磁頭。與磁性介質產生滑動的面的結構如圖2所示。
另一方面，為了與此相比較，在形成磁性多層膜2時，如圖10所示，將磁性膜FeTaSiN膜8的厚度固定為0.5μm，使非磁性層SiO2膜9的厚度為10nm形成總膜厚約6μm的層疊膜，同樣地製作出磁頭。除了圖10的磁性多層膜的結構以外，該磁頭具有與上述實施例同樣的結構。
磁性多層膜的結構採用圖4所示的本實施例的磁頭和圖10所示的以往結構的磁頭，在磁帶上實際地進行信號的記錄再現來調查比較其特性。測量以往例子的磁頭的輸出時，在輸出的頻率依賴性方面可以發現偽信號造成的輸出的波動，該波動的大小平均為3dB。另一方面，本實施例的磁頭的偽信號造成的輸出的波動平均為1dB，因此可知其與以往的磁頭相比有所降低。
再有，圖11是搭載了本發明一實施例的磁頭的、包含有磁鼓單元的磁記錄再現裝置的示意性結構圖。在圖11中，在用於在磁帶24上進行記錄、再現的磁鼓單元23中，設置了具有相互不同的方位角的磁頭21、22。所述磁帶24在通過導杆25～30從盒33的供給捲軸34被引導向磁鼓單元23、卷繞軸35的同時，通過主動輪31和壓帶輪32來供給。磁帶24以卷繞在高速旋轉的磁鼓單元23上的形式，通過磁頭21、22進行記錄和再現。
(實施例2)作為基板1，使用非磁性鐵氧體單晶。首先，如圖5所示，使用磨石來形成用於形成繞線窗4的溝10。接著，如作為間隙附近的放大圖的圖3所示，在所述非磁性鐵氧體單晶上使用Fe-Ta靶，分別交替地在Ar氣體和N2(氮)氣體的混合氣體中通過濺射法形成FeTaN膜8、以及在Ar氣體中形成作為非磁性層的Al2O3膜9，從而製作出層疊膜2。磁性多層膜的FeTaN膜8的厚度是，第1層為0.5μm、第2層為0.55μm、第3層為0.6μm……，每次增大0.05μm，從而層疊成膜。Al2O3膜9的膜厚為5nm。總膜厚約為20μm。接著，如圖7所示，將形成間隙3的面以拋光方式研磨，使得磁性多層膜2僅保留在繞線窗4中之後，使間隙材料成膜後的半個磁芯在將間隙3夾在中間的情況下接合。如圖8A所示，對於接合後的磁芯，在用磨石加工了用於形成磁軌的溝11後，如圖8B所示，切斷成相對於間隙具有方位角12的斜度20°的晶片，製作出磁頭。與磁性介質產生滑動的面的結構如圖2所示。
另一方面，為了與此相比較，在形成磁性多層膜2時，如圖9所示，將磁性膜FeTaN膜8的厚度固定為0.5μm、使非磁性層Al2O3膜9的厚度為5nm而形成總膜厚約20μm的層疊膜，同樣地製作出磁頭。除了圖9的磁性多層膜的結構以外，該磁頭具有與上述實施例同樣的結構。
使用圖3所示的本實施例的磁頭和圖9所示的磁頭，在磁帶上實際地進行信號的記錄再現來調查比較其特性。測量以往例子的磁頭的輸出時，在輸出的頻率依賴性上可以發現偽信號造成的輸出波動，該波動的大小平均為4dB。另一方面，本實施例的磁頭的偽信號造成的輸出的波動平均為1dB。
在本實施例中，作為基板1，使用了非磁性鐵氧體單晶基板，但是，即使採用作為磁性基板的Mn-Zn鐵氧體來代替，與使用非磁性單晶基板的情況相同，也可以通過形成膜厚不同的結構，對於降低偽信號獲得同樣的效果。
(實施例3)作為基板1，使用非磁性鐵氧體單晶。首先，如圖5所示，使用磨石來形成用於形成繞線窗4的溝10。接著，如圖6和作為間隙附近的放大圖的圖9所示，在所述非磁性鐵氧體單晶上使用Fe-Ta靶，分別交替地在Ar氣體和N2(氮)氣體的混合氣體中通過濺射法形成FeTaN膜8、以及在Ar氣體中形成作為非磁性層的SiO2膜9，從而製作出層疊膜2。磁性多層膜的FeTaN膜8為固定的厚度層疊而成。一層的厚度分別為0.25μm、0.5μm、1μm、2μm，SiO2膜9的膜厚為5nm。總膜厚約為20μm，是完全相同的膜厚。接著，如圖7所示，將形成間隙3的面以拋光方式研磨，使得磁性多層膜2僅保留在繞線窗4中之後，使間隙材料成膜後的半個磁芯在將間隙3夾在中間的情
現的頻率的值。
觀察該結果可知，如果方位角增大，則偽信號顯現的頻率向低頻率側偏移。對該值進行解析的結果是，發現在以θ＝0°的情況下的頻率為基準，方位角θ≠0°的情況下的偽信號顯現的頻率為f(θ)＝f(θ＝0°)×cosθ的事實。
如果與上述磁性層的膜厚依賴性的結果合併，則在磁帶和磁頭的相對速度為v、磁頭的磁性膜8的膜厚為t、方位角為θ、n為整數(＝1、2、……)時，可知偽信號強烈顯現的頻率f以f＝n×v×cosθ/t來表示。即，儘管偽信號強烈顯現的頻率一般顯現為多個，但在這種頻率中最低的頻率是相當於n＝1的v×cosθ/t。
根據以上結果，在磁帶和磁頭的相對速度為v、使用的頻率的上限為fmax的磁記錄再現裝置中，通過搭載了滿足fmax＜v×cosθ/t的磁頭，作為磁記錄再現裝置，可基本上不受磁頭的偽信號的影響。
再有，本實施例的磁記錄再現裝置中所搭載的磁頭，是採用非磁性鐵氧體作為基板1的磁頭，但在採用MnZn單晶鐵氧體等的磁性基板來代替的磁頭中，作為磁性多層膜，通過形成磁性膜的厚度滿足fmax＜v×cosθ/t的結構，在磁記錄再現裝置中，可以基本上不受磁頭的偽信號的影響。
產業上的利用可能性根據以上所述的本發明，可抑制偽信號，降低噪聲。
此外，本發明的磁記錄再現裝置可基本上沒有磁頭的偽信號影響的問題。
權利要求
1.一種磁頭，配置有交替層疊金屬磁性膜和非磁性膜的多層膜，在與磁性記錄介質接觸的面上，所述多層膜和形成了所述多層膜的磁性氧化物基板或非磁性基板之間所構成的邊界與間隙部平行，其特徵在於構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚為兩種以上，或者構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚固定，且此時的厚度t滿足t＜v×cosθ/fmax，其中，v表示磁頭和記錄介質的相對速度，fmax表示使用頻帶的上限，θ表示方位角。
2.如權利要求1所述的磁頭，其中，構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚在100nm～2000nm的範圍內變化。
3.如權利要求1所述的磁頭，其中，構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚的差為5％以上。
4.如權利要求1所述的磁頭，其中，構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚為在100nm～2000nm的範圍內的固定膜厚。
5.如權利要求1所述的磁頭，其中，所述磁性膜是用下式TaMbXcNd表示的成分的磁性合金膜，其中，T表示從Fe、Co及Ni中選擇的至少一種元素，M表示從Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W及Mn中選擇的至少一種元素，X表示從B、Si及Ge中選擇的至少一種元素，N表示氮，a、b、c、d表示原子％，分別為65≤a≤93，4≤b≤20，0≤c≤20，2≤d≤20，a+b+c+d＝100。
6.如權利要求1所述的磁頭，其中，所述非磁性層是Si、Al、Ti、Cr或Ta的氧化物。
7.如權利要求1所述的磁頭，其中，所述基板是磁性Mn-Zn鐵氧體單晶、非磁性鐵氧體單晶、α-三氧化二鐵、鈦酸鈣或鈦酸鎂。
8.一種磁記錄再現裝置，其特徵在於其搭載有一磁頭，所述磁頭配置有交替層疊金屬磁性膜和非磁性膜的多層膜，在與磁性記錄介質接觸的面中，所述多層膜和形成了所述多層膜的磁性氧化物基板或非磁性基板之間所構成的邊界與間隙部平行，其特徵在於構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚為兩種以上，或者構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚固定，且此時的厚度t滿足t＜v×cosθ/fmax，其中，v表示磁頭和記錄介質的相對速度，fmax表示使用頻帶的上限，θ表示方位角。
9.如權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其中，構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚在100nm～2000nm的範圍內變化。
10.如權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其中，構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚的差為5％以上。
11.如權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其中，構成所述多層膜的金屬磁性膜的膜厚為在100nm～2000nm的範圍內的固定的膜厚。
12.如權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其中，所述磁性膜是用下式TaMbXcNd表示的成分的磁性合金膜，其中，T表示從Fe、Co及Ni中選擇的至少一種元素，M表示從Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W及Mn中選擇的至少一種元素，X表示從B、Si及Ge中選擇的至少一種元素，N表示氮，a、b、c、d表示原子％，分別為65≤a≤93，4≤b≤20，0≤c≤20，2≤d≤20，a+b+c+d＝100。
13.如權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其中，所述非磁性層是Si、Al、Ti、Cr或Ta的氧化物。
14.如權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其中，所述基板是磁性Mn-Zn鐵氧體單晶、非磁性鐵氧體單晶、α-三氧化二鐵、鈦酸鈣或鈦酸鎂。
全文摘要
一種磁頭，配置有交替層疊金屬磁性膜(8)和非磁性膜(9)而構成的多層膜，在與磁性記錄介質接觸的面上，所述多層膜和形成了所述多層膜的磁性氧化物基板或非磁性基板之間構成的邊界與間隙部(3)平行，構成所述多層膜的金屬磁性膜(8)的膜厚為兩種以上，或者構成所述多層膜的金屬磁性膜(8)的膜厚一定，並且此時厚度t滿足條件t＜v×cosθ/fmax(其中，v表示磁頭和記錄介質之間的相對速度，fmax表示使用頻帶的上限，θ表示方位角)。從而，本發明可以提供一種能夠抑制偽信號的、降低噪音的磁頭和具有該磁頭的磁記錄再現裝置。
文檔編號G11B5/187GK1679086SQ0381995
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月21日 優先權日2002年8月22日
發明者小佐野浩一, 夏井昭長, 村岡作, 伊藤升, 二宮祥三, 長谷川賢治 申請人:松下電器產業株式會社