專利名稱：磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由磁性金屬膜形成磁路的磁頭。
例如，在磁帶錄象機(jī)那樣的磁記錄/重放設(shè)備中，為改善圖象質(zhì)量發(fā)展了數(shù)字記錄技術(shù)，它是通過(guò)把信號(hào)數(shù)字化來(lái)進(jìn)行記錄的。
隨著磁記錄的高密度以及記錄頻率的高頻率的提高，磁記錄/重放設(shè)備上安裝的磁頭必須呈現(xiàn)高頻區(qū)域的高輸出和小噪聲的特性。例如，在經(jīng)常用于傳統(tǒng)的VTR磁頭的其一個(gè)磁性金屬膜在鐵氧體材料上形成和其一個(gè)線圈被繞制的間隙合成金屬(Compuund-metal-in-gap)型磁頭中，電感很大并且每個(gè)電感的輸出下降，因此在高頻區(qū)域中輸出低，它很難適合需要高的頻率及密度的數(shù)字圖象記錄。
因此，用薄膜形成工藝制造的薄膜型磁頭被試驗(yàn)作為與高頻對(duì)應(yīng)的磁頭。
經(jīng)間隙材料連接具有磁性金屬膜的一對(duì)磁頭半件就形成了薄膜型磁頭。磁性金屬膜埋入磁頭半件中。連接表面包括像玻璃那樣的非磁性材料和幾乎為矩形的凹入部分，該凹入部分用于形成大約在其中心設(shè)置的線圈。此外，磁頭半件具有在形成線圈的凹入部分中采用像光刻那樣的薄膜形成方法形成的線圈(未示出)。磁隙在磁性金屬膜之間通過(guò)經(jīng)包括非磁性基片的間隙材料連接磁頭半件來(lái)形成。
如圖1所示，磁頭半件包含的磁性金屬膜100A和100B形成了磁心101。磁心101是通過(guò)連接一對(duì)磁頭半件形成的薄膜磁頭中的磁路。凹入部分102在磁性金屬膜100A和100B上形成，凹入部分102形成上述的用于形成線圈的凹入部分。例如，在用作8mm的磁頭的情況中，這些磁性金屬膜100A和100B是圖1A中所示的寬200微米的磁心101以及圖1中B所示的寬約500微米的介質(zhì)滑動(dòng)部分。磁心102的寬度根據(jù)磁頭的總體形狀來(lái)調(diào)整。
介質(zhì)滑動(dòng)部分的寬度B比較小，以使用介質(zhì)控制接觸密度。因此，當(dāng)一對(duì)磁性金屬膜100A和100B連接時(shí)，磁心101就形成了開(kāi)口部分103鄰近中心的凸面。
這樣，薄膜形磁頭就形成了這樣的形狀由磁心101的介質(zhì)滑動(dòng)部分的厚度調(diào)整的寬度B小于由磁頭的厚度調(diào)整的寬度A。因此，磁頭保持與磁記錄介媒的良好接觸并維持良好的磁阻。
當(dāng)在傳統(tǒng)的薄膜磁頭中對(duì)磁記錄介質(zhì)重放或記錄信號(hào)磁場(chǎng)時(shí)，通過(guò)結(jié)合磁性金屬膜100A和100B而構(gòu)成的磁心101就是磁路。也就是說(shuō)，由在用于形成線圈的凹入部分中形成的線圈生成的磁場(chǎng)或者由磁記錄介質(zhì)生成的信號(hào)磁場(chǎng)磁化了通過(guò)結(jié)合磁性金屬膜100A和100B而形成的磁心101。
另外，傳統(tǒng)的薄膜型磁頭被形成這樣的結(jié)構(gòu)由磁頭的厚度調(diào)節(jié)的寬度A大于由介質(zhì)滑動(dòng)部分調(diào)節(jié)的寬度B。因此，在圖2所示薄膜型磁頭中，作為磁路的磁心101的形狀幾乎是凸形的。因此，在上述的薄膜磁頭中，形成了用于構(gòu)成線圈的凹入部分。所以，在薄膜磁頭中，開(kāi)口部分103幾乎處于約為凸形的磁心的中心。
在傳統(tǒng)的薄膜型磁頭中，當(dāng)磁心101被大約形成凸形時(shí)，磁心101的每個(gè)部分的截面是不同的。此外，在薄膜型磁頭中，當(dāng)磁心101的每個(gè)部分的截面不同時(shí)，磁阻根據(jù)截面的變化而變化。也就是說(shuō)，在薄膜型磁頭中，如圖2中R所示，磁阻在截面急劇變小的區(qū)域迅速變大。
通常認(rèn)為在磁頭中，當(dāng)磁阻從結(jié)構(gòu)線圈的部分到磁隙逐漸變大時(shí)，電磁轉(zhuǎn)換效率高。然而，在薄膜磁頭中；磁阻在上述的R區(qū)域迅速變大。因此，在傳統(tǒng)的薄膜型磁頭中，存在電磁轉(zhuǎn)換效率下降的問(wèn)題。
本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的薄膜型磁頭的問(wèn)題，其目的是提供一種改善了電磁轉(zhuǎn)換效率的薄膜型磁頭。這一目的是通過(guò)隨著逼近磁隙而使磁阻逐漸變大來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的磁頭包括一對(duì)磁頭半件，該磁頭半件具有非磁性基片和在非磁性基片上形成的磁性金屬膜以及通過(guò)薄膜形成工藝在凹入部分形成的線圈。該對(duì)磁頭半件通過(guò)相應(yīng)的磁性金屬膜之間形成的磁隙相互相對(duì)連接，凹入部分在通過(guò)連接至少一個(gè)上述磁性金屬膜和其它磁性金屬膜而形成的表面上形成。其中，通過(guò)連接一對(duì)非磁性基片在該表面的一側(cè)連接由磁性材料構(gòu)成的輔助磁心，磁性金屬膜與輔助磁心相連接。
在上述的本發(fā)明的磁頭中，輔助磁心由磁性材料構(gòu)成，因而輔助磁心形成了磁路。所以，在這種磁頭中，輔助磁心在磁性金屬膜的磁阻變大的部分上構(gòu)成了磁路。因此，在本發(fā)明的磁頭中由于磁心的磁阻被理想地分布，因而電磁轉(zhuǎn)換特性優(yōu)良。
圖1是構(gòu)成傳統(tǒng)的磁頭的磁心的斜視圖；圖2是傳統(tǒng)的磁心的平面圖；圖3是本發(fā)明的磁頭的斜視圖；圖4是本發(fā)明的磁頭的主要部分的斜視圖；圖5是顯示輔助磁頭與相應(yīng)的磁頭輸出之間關(guān)系的特性曲線圖；圖6是顯示制造本發(fā)明的磁頭中的制造過(guò)程的斜視圖；圖7是顯示制造本發(fā)明的磁頭中的制造過(guò)程的斜視圖；圖8是顯示制造本發(fā)明的磁頭中的制造過(guò)程的斜視圖；圖9是顯示制造本發(fā)明磁頭的制造過(guò)程的斜視圖；圖10是顯示制造本發(fā)明磁頭的制造過(guò)程的斜視圖；圖11是顯示制造本發(fā)明磁頭的制造過(guò)程的斜視圖；圖12是顯示制造本發(fā)明磁頭的制造過(guò)程的斜視圖；圖13是顯示制造本發(fā)明磁頭的制造過(guò)程的斜視圖。
下面，參照


本發(fā)明磁頭的實(shí)施例。
如圖3和圖4所示，本發(fā)明的磁頭1通過(guò)經(jīng)由非磁性基片組成的間隙材料(未顯示)連接一對(duì)磁頭半件2和3而形成。磁頭1重現(xiàn)記錄在磁記錄介質(zhì)中的信號(hào)磁場(chǎng)或者把信號(hào)磁場(chǎng)記錄到磁記錄介質(zhì)中。這一過(guò)程是通過(guò)對(duì)于連接的磁頭半件2和3以箭頭a的方向滑動(dòng)磁記錄介質(zhì)來(lái)完成的。一對(duì)磁頭半件分別包括非磁性基片4，在非磁性基片上形成的輔助磁心5和在輔助磁心5上形成的磁性金屬膜6。此外，用于激磁或檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電壓的線圈7在一對(duì)磁頭半件2和3的至少一個(gè)上形成。
在磁頭1中，磁性金屬膜6和經(jīng)間隙材料連接的一對(duì)磁頭半件2和3形成磁心。磁性金屬膜6在輔助磁心5上以固定角度被傾斜地形成。因此，當(dāng)一對(duì)磁頭半件2和3經(jīng)間隙材料連接時(shí)，相對(duì)滑動(dòng)磁記錄介質(zhì)的方向傾斜地設(shè)置磁心。
在磁頭半件2和3中，非磁性基片4包含諸如MnO-NiO系列的非磁性材料等。然而，不局限于此，還可以包含鈦酸鈣，鈦酸鋇，氧化鋯(鋯氧土)，鋁土，碳化鋁土鈦(alumina titan Carbide)，SiO2，鋅鐵氧體(Zn ferrite)，石英玻璃，硬玻璃等等。另外，輔助磁心5包含磁性材料，例如Mn-Zn鐵氧體等等。此外，磁性金屬膜6包含磁性金屬材料，例如Fe-Al-Si合金(鋁硅鐵粉)等，然而不局限于此，還可以包含晶體合金，例如，F(xiàn)e-Al合金，F(xiàn)e-Si-Co合金，F(xiàn)e-Ga-Si合金，F(xiàn)e-Ga-Si-Ru合金，F(xiàn)e-Al-Ge合金，F(xiàn)e-Ga-Ge合金，F(xiàn)e-Si-Ge合金，F(xiàn)e-Co-Si-Al合金，F(xiàn)e-Ni合金?；蛘撸判越饘倌?可以包含含有Fe，Co和Ni元素的多于一個(gè)以及P、C、B和Si元素的多于一個(gè)的合金，該合金是類金屬系列非晶合金，其主要成分是像含有Al、Ge、Be、Sn、In、Mo、W、Ti，、Mn、Cr、Zr、Hf、Nb等那樣的合金的元素，或者是含有像類金屬系列非晶合金那樣的非晶體合金，其主要成分是像Co、Hf、Zr和稀土元素那樣的過(guò)渡金屬。
在磁頭半件2和3中，含有磁性金屬膜的一對(duì)磁性金屬膜6通過(guò)連接磁頭半件2和3形成磁心。對(duì)著磁記錄介質(zhì)的一側(cè)的寬度較小的磁性金屬膜6具有用于形成線圈的非凹入部分(未示出)，以便形成線圈7。在磁性金屬膜6中，前間隙8處在對(duì)著磁記錄介質(zhì)的表面的一側(cè)上，與前間隙8相反的一端是后間隙9。當(dāng)磁心通過(guò)連接如上述形成的磁性金屬膜而形成時(shí)，磁心大體上是凸形的并具有靠近用于在中心附近形成線圈的凹入部分的開(kāi)口部分10。磁隙通過(guò)經(jīng)間隙材料連接一對(duì)磁性金屬膜6而在前間隙8與后間隙9之間形成。
磁頭1具有與本體中磁心連接的輔助磁心5。輔助磁心5包含磁性物質(zhì)，它在磁性金屬膜6的一側(cè)形成并與磁性金屬膜6磁耦合。也就是說(shuō)，輔助磁心6被設(shè)置在非磁性基片4與磁性金屬膜6之間，并和磁性金屬膜6形成磁路。這里，優(yōu)先選用的是如圖4中Df所示，輔助磁心5與非磁性基片4之間的邊界是起點(diǎn)，輔助磁心5的最大長(zhǎng)度大于15微米而小于450微米。
通過(guò)使用形成薄膜的方法，例如電解電鍍方法，以后間隙9為中心，線圈7由導(dǎo)電金屬螺旋地形成。
在涉及上述的本實(shí)施例的磁頭1中，當(dāng)對(duì)磁記錄介質(zhì)記錄信號(hào)或重現(xiàn)信號(hào)磁場(chǎng)時(shí)，包含一對(duì)磁性金屬膜6的磁心形成了主磁路，由一對(duì)磁性金屬膜6組成的磁心形成了主磁路。此外，在磁性金屬膜6中，輔助磁心5在截面小的部分輔助該磁路。這樣，在磁頭1中，輔助磁心5在磁性金屬膜6的磁阻變大的部分上輔助該磁路。
因此，在磁頭1中，形成磁路的每個(gè)部分的磁阻不會(huì)急劇變化。當(dāng)磁路的磁阻被理想分配時(shí)，磁頭1的電磁轉(zhuǎn)變特性變得較好。
輔助磁心5的長(zhǎng)度與磁頭1的輸出之間的關(guān)系如圖5所示。在圖5中，橫座標(biāo)軸示出了輔助磁心5的長(zhǎng)度Df，縱座標(biāo)軸示出了以輔助磁心5的長(zhǎng)度Df為0微米，即，沒(méi)有輔助磁心5時(shí)為參考的相對(duì)輸出。然后，用三維有限元方法的線性分析計(jì)算出其關(guān)系。作為三維有限元方法中的計(jì)算條件，元素?cái)?shù)約為7000，磁性金屬膜的相對(duì)導(dǎo)磁率約為1000，輔助磁心5的相對(duì)導(dǎo)磁率約為500。
如圖5所示，當(dāng)圖5中R所示的范圍，即，輔助磁心5的長(zhǎng)度的最大值為大于15微米而小于450微米時(shí)，相對(duì)輸出與沒(méi)有輔助磁心5的情況比較提高了1dB以上。因?yàn)檩o助磁心5減輕了磁性金屬膜6的截面下降的部分上磁阻的突然增加，因此理想地分布磁心的磁阻。所以，在磁頭1中，電磁轉(zhuǎn)換特性得以改善。
另一方面，在磁頭1中，優(yōu)先選擇輔助磁心5的厚度大于磁帶的接觸寬度。在本發(fā)明的磁頭1的情況中，當(dāng)磁帶的接觸寬度約為80微米時(shí)，優(yōu)先選擇的是輔助磁心5的厚度約為80至300微米。
在磁頭1中，與磁記錄介質(zhì)的接觸條件通過(guò)使輔助磁心5的厚度大于磁帶的接觸寬度來(lái)改善。同時(shí)，在磁頭1中，在與磁記錄介質(zhì)接觸區(qū)域的外部存在輔助磁心5與非磁性基片4之間的邊界。因此，在磁頭1中，電磁轉(zhuǎn)換特性不會(huì)因在輔助磁心5與非磁性基片4之間產(chǎn)生的所謂棱角(canter effect)效應(yīng)而漸衰。
在上述形成的本發(fā)明的磁頭1中，多個(gè)磁頭半件2和3在同一基片上形成。通過(guò)粘貼一對(duì)基片和分解成單獨(dú)的磁頭1而形成磁頭1。
首先，為了制造磁頭1(如圖6所示)，準(zhǔn)備平面基片21?；?1，例如約為2mm厚并且長(zhǎng)和寬分別約為30mm。當(dāng)磁性層23在非磁性層22上形成時(shí)就形成了基片21。這里，磁性層23是作為磁頭1中輔助磁心5的層，其厚度優(yōu)先選用上述的大于15微米而小于450微米的厚度。
然后，如圖7所示，對(duì)形成基片21的磁性層23上的側(cè)面21A執(zhí)行第一凹槽處理。在第一凹槽處理中，以對(duì)一個(gè)側(cè)面21A(例如)約為45°角平行地形成多個(gè)凹槽24。多個(gè)凹槽24用于形成磁心。多個(gè)斜面24A由第一凹槽處理形成的用于形成磁芯的凹槽24來(lái)形成。
然后，如圖8所示，包括多種材料的磁性金屬膜25在斜面24A上形成。在這一形成膜的處理中，對(duì)著斜面24A形成磁性金屬膜25以使膜的厚度均勻。使用PVD方法，CVD方法等，例如，磁控管濺射(magnetron spattering)方法等執(zhí)行這個(gè)用于形成膜的處理。
此外，磁性金屬膜25不局限于用單層形成；它可以用多個(gè)層形成，即多個(gè)磁性金屬層經(jīng)非磁性層被疊層。在由多個(gè)層形成的情況中，磁性金屬膜25可以按以下方式形成，例如0.25微米的氧化鋁在具有三個(gè)Fe-Al-Si合金層的5微米Fe-Al-Si合金層(鐵硅鋁磁合金)上交替層疊。
然后，如圖9所示，對(duì)著磁性金屬膜25被形成的表面，垂直于用于形成磁心的凹槽24執(zhí)行第二凹槽處理。在第二凹槽處理過(guò)程中，形成為了分割成具有期望的尺寸的磁心而形成的分割凹槽26和用于形成凹入部分的線圈凹槽27，所述的凹入部分用于在分割凹槽26分割的每個(gè)磁心上形成線圈。
這里，分割凹槽26是通過(guò)水平和磁性地分割基片21上的磁心來(lái)形成每個(gè)磁心的凹槽，和對(duì)每個(gè)磁心形成閉合磁路的凹槽。盡管在圖9中只形成了兩個(gè)分割凹槽26，但分割凹槽26應(yīng)該由形成磁頭半件2和3的行的數(shù)目來(lái)設(shè)置。此外，當(dāng)分割凹槽26磁性地分割水平設(shè)置的并排的每個(gè)磁心時(shí)，將形成是磁性金屬膜25和輔助磁心5的磁性層23，它具有足以完全切割的深度。
另一方面，當(dāng)多個(gè)線圈凹槽27形成具有前間隙8，后間隙9和用于形成線圈的凹入部分的磁心時(shí)，多個(gè)線圈凹槽27將形成不足以切割磁性金屬膜25的深度。線圈凹槽27的形狀應(yīng)根據(jù)前間隙8和后間隙9的長(zhǎng)度決定。在這里，線圈凹槽27，約為140微米寬，也就是說(shuō)，前間隙8約為300微米長(zhǎng)，后間隙約為85微米長(zhǎng)。此外，盡管線圈凹槽27的深度不足以切割磁性金屬膜25，但是，如果太深，則磁路將太長(zhǎng)以致不能降低傳播磁通的效率。另外，盡管線圈凹槽27的深度取決于下述的處理過(guò)程中形成的線圈7的厚度，但在這里，它約為，例如2微米。另外，盡管線圈凹槽27的形狀不受限制，但在這里，例如，前間隙8的邊緣的側(cè)面是約為45°角的斜面27A。因此，通過(guò)在前間隙8的邊緣的側(cè)面形成聚集磁通的磁性金屬膜6，可以改善靈敏度。
然后，如圖10所示，被熔化的低熔點(diǎn)玻璃29被填充在在其上用上述方式形成用于形成磁心的凹槽24、分割凹槽26和線圈凹槽27的基片21的主表面上。接著執(zhí)行使填充低熔點(diǎn)玻璃29的主表面平展的處理過(guò)程。
然后，如圖11所示，形成以后間隙9為中心的線圈7(圖11中未示出)。為了形成線圈7，首先使用蝕刻等方法使形成線圈的凹入部分30在低熔點(diǎn)玻璃29下約5微米，其中的低熔點(diǎn)玻璃29已經(jīng)進(jìn)行了表面平展的處理。
對(duì)應(yīng)所期望的線圈形狀形成圖形的感光性樹(shù)脂在用于形成線圈的凹入部分30中形成。接著，用使用Cu那樣的傳導(dǎo)材料的電解電鍍方法等形成線圈7，然后除去抗蝕劑就形成了所期望的線圈7。此外，形成線圈7的方法不局限于上述方法和濺射方法，可以使用淀積等方法。
然后，形成使線圈7免于暴露的保護(hù)層31。保護(hù)層31用于遮蓋形成線圈7的凹入部分30。然后，對(duì)形成保護(hù)層31的表面執(zhí)行使其平展的處理。這樣，就形成了暴露在外部的后間隙8和線圈連接端子7A。
然后，如圖12所示，通過(guò)切割上述同時(shí)形成的水平成行的多個(gè)磁頭半件來(lái)形成磁頭半件塊32。此后，如圖13所示，粘貼一對(duì)磁頭半件塊32。隨后定位一對(duì)磁頭半件塊32，使形成保護(hù)層31的表面相互對(duì)著和使后間隙9、線圈連接端子7A相互精確地相對(duì)。當(dāng)一對(duì)磁頭半件塊32被粘貼時(shí)，使用所謂的金屬擴(kuò)散結(jié)合方法。該方法能夠真正地結(jié)合應(yīng)該電連接的一對(duì)磁頭半件塊32之間的各部分。
然后，把通過(guò)結(jié)合一對(duì)磁頭半件塊32而得到的磁頭塊33分解成單獨(dú)的磁頭1。于是在圖13中B-B線所示的部分切割磁頭塊33。因此，磁頭1具有前間隙之間的磁隙。雖然未示出，然后執(zhí)行磨光處理以使相對(duì)于磁頭1的介質(zhì)滑動(dòng)面的表面是柱面。此外，為了使與磁記錄介質(zhì)的接觸特性優(yōu)良，相對(duì)于介質(zhì)滑動(dòng)面形成接觸控制凹槽34。接觸控制凹槽34幾乎是在磁記錄介質(zhì)的滑動(dòng)方向平行地形成，控制磁記錄介質(zhì)與控制凹槽34之間的摩擦。
正如以上詳細(xì)說(shuō)明的那樣，在本發(fā)明涉及的磁頭中，形成了輔助磁心，它磁性上連接作為磁路的磁心。因此，磁心和輔助磁心起磁路的作用。所以，在磁頭中，磁路每個(gè)部分上的磁阻不會(huì)突變，并顯示出磁阻的理想分布。所以，在本發(fā)明涉及的磁頭中，當(dāng)來(lái)自磁記錄介質(zhì)的信號(hào)磁場(chǎng)被重現(xiàn)或者信號(hào)磁場(chǎng)被記錄到磁介質(zhì)上時(shí)，改善了電磁轉(zhuǎn)換的效率。
權(quán)利要求
1.一種磁頭，包括一對(duì)磁頭半件，該磁頭半件具有非磁性基片和在所述的非磁性基片上形成的磁性金屬膜以及一個(gè)通過(guò)薄膜形成處理在凹入部分形成的線圈，所述的一對(duì)磁頭半件經(jīng)各自的磁性金屬膜之間形成的磁隙相對(duì)著連接，所述的凹入部分在連接至少一個(gè)所述的磁性金屬膜與其它磁性金屬膜形成的表面上形成，其中在連接一對(duì)非磁性基片的表面的一側(cè)連接由磁性材料組成的輔助磁心，磁性金屬膜與所述輔助磁心形成連接。
2.如權(quán)利要求1所述的磁頭，其中在所述的輔助磁心中，與所述磁性金屬膜的磁通密度大的部分接觸的部分的截面大。
3.如權(quán)利要求1所述的磁頭，其中所述的磁性金屬膜在與運(yùn)行磁記錄介質(zhì)的方向傾斜的方向被設(shè)置，所述的輔助磁心被設(shè)置在所述磁性金屬膜的側(cè)面上。
4.如權(quán)利要求3所述的磁頭，其中在運(yùn)行磁記錄介質(zhì)方向上的輔助磁心的最大長(zhǎng)度大于15微米而小于450微米。
全文摘要
一種通過(guò)使磁阻逐漸接近磁隙而逐漸增大來(lái)改善電磁轉(zhuǎn)換效率的薄膜型磁頭,包括一對(duì)磁頭半件,其具有:非磁性基片和在非磁性基片上形成的磁性金屬膜以及通過(guò)薄膜形成處理在凹入部分形成的線圈,一對(duì)磁頭半件經(jīng)相應(yīng)磁性金屬膜之間形成的磁隙相互對(duì)著連接,凹入部分在連接至少一個(gè)上述的磁性金屬膜和其它磁性金屬膜而形成的表面上形成。其中,在連接一對(duì)非磁性基片的表面?zhèn)冗B接由磁性材料組成的輔助磁心,磁性金屬膜與輔助磁心形成連接。
文檔編號(hào)G11B5/31GK1178968SQ9712139
公開(kāi)日1998年4月15日 申請(qǐng)日期1997年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月16日
發(fā)明者熊谷靜似, 本多順一, 藤澤憲克, 管野丘 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社