磁头和磁记录再现装置 【技术领域】
本发明涉及在高频时具有优良特性的高密度记录磁头及搭载了该磁头的磁记录再现装置。
背景技术
随着磁记录的高密度化，为了使向具有高保磁力的磁性介质进行的充分的记录和再现特性成为可能，在间隙附近配置了具有高饱和磁通密度和高导磁率的金属磁性膜的磁头已实用化。在高密度化的同时，为了提高信号的传送速率，不断要求更高频率下的特性。为了应对这样的要求，以往，提出了图1所示的剖面结构的磁头(日本专利第2959908号)。图9是该磁头的间隙附近的放大图。该磁头在加工了绕线窗(卷き線窓)10的磁性氧化物或非磁性的基板1上通过溅射法等交替形成磁性金属膜8和SiO2、Al2O3等的非磁性层9的膜而形成层叠膜之后，规定厚度的间隙材料形成薄膜以形成间隙3之后，借助于间隙通过玻璃等将磁芯彼此进行接合而一体化。5是熔敷玻璃。为了提高高频特性而使用多层膜的原因在于，在形成多层结构时，与单层的金属磁性膜相比，高频下的导磁率提高。图2是表示磁头与磁性介质进行滑动的面的结构的一个例子的图。在图1～图2和图9中，2是构成磁头的磁芯的磁性多层膜，4是磁头的绕线窗，6是熔敷玻璃，7是基板1和磁性多层膜2的界面，10是形成绕线窗的沟，12是方位角。
在图2中，间隙3与金属磁性膜和基板1的界面7平行，而各非磁性层9与间隙3也平行。用这种结构的磁头进行记录再现时，存在着平行于间隙的各非磁性层起到伪间隙的作用，伪信号被重叠地再现，在信号上产生失真，噪声增大的问题。此外，搭载了具有这种伪信号的磁头的磁记录再现装置，存在S/N恶化的问题。
【发明内容】
为了解决上述问题，本发明的磁头，配置有交替层叠金属磁性膜和非磁性膜的多层膜，在与磁性记录介质接触的面上所述多层膜和形成所述多层膜的磁性氧化物基板或非磁性基板所形成的边界，与间隙部平行，其特征在于：
构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚为两种以上，或者构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚一定，且此时的厚度t满足t＜v×cosθ/fmax(其中，v表示磁头和记录介质的相对速度，fmax表示使用频带的上限，θ表示方位角)。
本发明的磁记录再现装置搭载有磁头，所述磁头配置有交替层叠金属磁性膜和非磁性膜的多层膜，在与磁性记录介质接触的面上所述多层膜和形成所述多层膜的磁性氧化物基板或非磁性基板所形成的边界与间隙部平行，其特征在于：
构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚为两种以上，或构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚一定，且此时的厚度t满足t＜v×cosθ/fmax(其中，v表示磁头和记录介质的相对速度，fmax表示使用频带的上限，θ表示方位角)。
【附图说明】
图1是以往的普通磁头的剖面图。
图2表示该磁头的与磁性记录介质进行滑动的面的图。
图3是本发明的实施例2的磁头的间隙附近的剖面放大图。
图4是本发明的实施例1～3的磁头的间隙附近的剖面放大图。
图5是在构成该磁头的磁芯的基板上加工绕线窗的工序的图。
图6是表示将磁性多层膜成膜后的磁芯的剖面图。
图7是图6所示磁芯卷绕后的图。
图8表示本发明的实施例1～3的制造工序，图8A是在以间隙接合的磁芯上加工用于形成磁道的沟的工序图，图8B表示在形成了磁道后切断为芯片的工序图。
图9是以往的磁头的间隙附近的剖面放大图。
图10是以往的磁头的间隙附近的剖面放大图。
图11是本发明一实施例的磁记录再现装置的示意性结构图。
具体实施例
与以往层叠一定膜厚的金属磁性层来构成多层膜相对地，本发明通过层叠膜厚不同的金属磁性层来形成多层膜，或者使构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚一定，且此时的厚度t满足t＜v×cosθ/fmax(其中，v表示磁头和记录介质的相对速度，fmax表示使用频带的上限，θ表示方位角)，从而可以抑制伪信号，降低噪声。
此外，本发明的磁记录再现装置，通过搭载其结构为构成多层膜的金属磁性膜的膜厚达到两种以上，或构成层叠膜的各金属磁性膜的膜厚t满足t＜v×cosθ/f的磁头，从而可以基本上没有伪信号影响的问题。
金属磁性层在膜厚之差低于5％的情况下，未发现伪信号显著降低的效果，因此优选地使膜厚之差有5％以上的不同。在膜厚方面具有差异的情况下，优选地使构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚在100nm～2000nm的范围内有所不同。
此外，在膜厚方面不具有差异的情况下，优选地使构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚在100nm～2000nm的范围内一定。
所述磁性膜优选地是用下式
TaMbXcNd
(其中，T表示从Fe、Co及Ni中选择的至少一种元素，M表示从Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W及Mn中选择的至少一种元素，X表示从B、Si及Ge中选择的至少一种元素，N表示氮，a、b、c、d表示原子％，分别为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，所述非磁性层优选地为Si、Al、Ti、Cr或Ta的氧化物。
此外，所述基板优选地为磁性Mn-Zn铁氧体单晶、非磁性铁氧体单晶、α-三氧化二铁(α-ヘマタイト)、钛酸钙或钛酸镁。
以下，对于本发明的实施例，参照附图进行说明。
(实施例1)
在图5中，作为基板1，使用Mn-Zn铁氧体单晶。首先，如图5和图6所示，使用磨石来形成用于形成绕线窗4的沟10。接着，如作为间隙附近的放大图的图4所示，在所述Mn-Zn铁氧体单晶中使用Fe-Ta靶，分别交替地在Ar气体和N2(氮)气体的混合气体中通过溅射法形成FeTaN膜8，以及在Ar气体中形成作为非磁性层的SiO2膜9，从而制作出层叠膜2。磁性多层膜的FeTaN膜8的厚度为交替层叠的0.5μm和1μm两种。SiO2膜9的膜厚为10nm。总膜厚约为6μm。接着，为了形成间隙3，使间隙材料成膜后的半个磁芯在将间隙3夹在中间的情况下接合。相对于如图8A所示的接合后的磁芯，在用磨石加工了用于形成磁道的沟11后，如图8B所示，切断成相对于间隙具有方位角12的斜度的芯片，制作出磁头。与磁性介质产生滑动的面的结构如图2所示。
另一方面，为了与此相比较，在形成磁性多层膜2时，如图10所示，将磁性膜FeTaSiN膜8的厚度固定为0.5μm，使非磁性层SiO2膜9的厚度为10nm形成总膜厚约6μm的层叠膜，同样地制作出磁头。除了图10的磁性多层膜的结构以外，该磁头具有与上述实施例同样的结构。
磁性多层膜的结构采用图4所示的本实施例的磁头和图10所示的以往结构的磁头，在磁带上实际地进行信号的记录再现来调查比较其特性。测量以往例子的磁头的输出时，在输出的频率依赖性方面可以发现伪信号造成的输出的波动，该波动的大小平均为3dB。另一方面，本实施例的磁头的伪信号造成的输出的波动平均为1dB，因此可知其与以往的磁头相比有所降低。
再有，图11是搭载了本发明一实施例的磁头的、包含有磁鼓单元的磁记录再现装置的示意性结构图。在图11中，在用于在磁带24上进行记录、再现的磁鼓单元23中，设置了具有相互不同的方位角的磁头21、22。所述磁带24在通过导杆25～30从盒33的供给卷轴34被引导向磁鼓单元23、卷绕轴35的同时，通过主动轮31和压带轮32来供给。磁带24以卷绕在高速旋转的磁鼓单元23上的形式，通过磁头21、22进行记录和再现。
(实施例2)
作为基板1，使用非磁性铁氧体单晶。首先，如图5所示，使用磨石来形成用于形成绕线窗4的沟10。接着，如作为间隙附近的放大图的图3所示，在所述非磁性铁氧体单晶上使用Fe-Ta靶，分别交替地在Ar气体和N2(氮)气体的混合气体中通过溅射法形成FeTaN膜8、以及在Ar气体中形成作为非磁性层的Al2O3膜9，从而制作出层叠膜2。磁性多层膜的FeTaN膜8的厚度是，第1层为0.5μm、第2层为0.55μm、第3层为0.6μm……，每次增大0.05μm，从而层叠成膜。Al2O3膜9的膜厚为5nm。总膜厚约为20μm。接着，如图7所示，将形成间隙3的面以抛光方式研磨，使得磁性多层膜2仅保留在绕线窗4中之后，使间隙材料成膜后的半个磁芯在将间隙3夹在中间的情况下接合。如图8A所示，对于接合后的磁芯，在用磨石加工了用于形成磁道的沟11后，如图8B所示，切断成相对于间隙具有方位角12的斜度20°的芯片，制作出磁头。与磁性介质产生滑动的面的结构如图2所示。
另一方面，为了与此相比较，在形成磁性多层膜2时，如图9所示，将磁性膜FeTaN膜8的厚度固定为0.5μm、使非磁性层Al2O3膜9的厚度为5nm而形成总膜厚约20μm的层叠膜，同样地制作出磁头。除了图9的磁性多层膜的结构以外，该磁头具有与上述实施例同样的结构。
使用图3所示的本实施例的磁头和图9所示的磁头，在磁带上实际地进行信号的记录再现来调查比较其特性。测量以往例子的磁头的输出时，在输出的频率依赖性上可以发现伪信号造成的输出波动，该波动的大小平均为4dB。另一方面，本实施例的磁头的伪信号造成的输出的波动平均为1dB。
在本实施例中，作为基板1，使用了非磁性铁氧体单晶基板，但是，即使采用作为磁性基板的Mn-Zn铁氧体来代替，与使用非磁性单晶基板的情况相同，也可以通过形成膜厚不同的结构，对于降低伪信号获得同样的效果。
(实施例3)
作为基板1，使用非磁性铁氧体单晶。首先，如图5所示，使用磨石来形成用于形成绕线窗4的沟10。接着，如图6和作为间隙附近的放大图的图9所示，在所述非磁性铁氧体单晶上使用Fe-Ta靶，分别交替地在Ar气体和N2(氮)气体的混合气体中通过溅射法形成FeTaN膜8、以及在Ar气体中形成作为非磁性层的SiO2膜9，从而制作出层叠膜2。磁性多层膜的FeTaN膜8为固定的厚度层叠而成。一层的厚度分别为0.25μm、0.5μm、1μm、2μm，SiO2膜9的膜厚为5nm。总膜厚约为20μm，是完全相同的膜厚。接着，如图7所示，将形成间隙3的面以抛光方式研磨，使得磁性多层膜2仅保留在绕线窗4中之后，使间隙材料成膜后的半个磁芯在将间隙3夹在中间的情况下接合。如图8A所示，对于接合后的磁芯，在用磨石加工了用于形成磁道的沟11后，如图8B所示，切断成相对于间隙具有方位角12的斜度为θ＝0°的芯片，制作出磁头。另外对于磁性层的厚度为1μm的情况，除了方位角12的斜度为θ＝0°以外，还以10°、20°、30°来切断芯片，制作出磁头。与磁性介质产生滑动的面的结构如图2所示。
在磁带上实际地进行信号的记录再现来调查比较其特性。首先，在测量膜厚不同的θ＝0°的磁头的输出时，尽管在输出的频率依赖性上可以发现伪信号造成的输出波动，但发现该波动依赖于构成多层膜2的磁性膜8的膜厚t，在特定的频率附近强烈显现。在磁带和磁头的相对速度v为10.5m/s、21m/s时，在80MHz以下测量输出的频率依赖性时，各磁头的发生输出波动的特定频率的值为表1所示的值。
[表1]磁性膜的一层膜厚 频率(MHz) 相对速度＝10.5m/s 相对速度＝21m/s t＝0.25μm 41 - t＝0.5μm 21、42、63 42 t＝1μm 10.3、20.5、31、41 21、42、64 t＝2μm 5.3、10.6、16、21 10.4、21、31、42
对这些频率的值进行解析时，可以发现，磁带和磁头的相对速度为v、磁性膜8的膜厚为t、n为整数(＝1、2、……)时，在f＝n×v/t的附近输出的波动特别强地显现。
此外，对于磁性层的膜厚为1μm、方位角θ＝0°、10°、20°、30°的磁头，磁带和磁头的相对速度固定为10.5m/s，频率为50MHz以下时同样地测量输出的频率依赖性。表2汇总了伪信号的特别强地显现的频率的值。
[表2]方位角θ(°) 频率(MHz) 0 10.3、20.5、31、41 10 10.1、20.2、30.7、40.5 20 9.5、19.5、29.0、38.5 30 9.0、18、26.8、35.5
观察该结果可知，如果方位角增大，则伪信号显现的频率向低频率侧偏移。对该值进行解析的结果是，发现在以θ＝0°的情况下的频率为基准，方位角θ≠0°的情况下的伪信号显现的频率为
f(θ)＝f(θ＝0°)×cosθ的事实。
如果与上述磁性层的膜厚依赖性的结果合并，则在磁带和磁头的相对速度为v、磁头的磁性膜8的膜厚为t、方位角为θ、n为整数(＝1、2、……)时，可知伪信号强烈显现的频率f以
f＝n×v×cosθ/t来表示。即，尽管伪信号强烈显现的频率一般显现为多个，但在这种频率中最低的频率是相当于n＝1的v×cosθ/t。
根据以上结果，在磁带和磁头的相对速度为v、使用的频率的上限为fmax的磁记录再现装置中，通过搭载了满足fmax＜v×cosθ/t的磁头，作为磁记录再现装置，可基本上不受磁头的伪信号的影响。
再有，本实施例的磁记录再现装置中所搭载的磁头，是采用非磁性铁氧体作为基板1的磁头，但在采用MnZn单晶铁氧体等的磁性基板来代替的磁头中，作为磁性多层膜，通过形成磁性膜的厚度满足fmax＜v×cosθ/t的结构，在磁记录再现装置中，可以基本上不受磁头的伪信号的影响。
产业上的利用可能性
根据以上所述的本发明，可抑制伪信号，降低噪声。
此外，本发明的磁记录再现装置可基本上没有磁头的伪信号影响的问题。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种磁头，配置有交替层叠金属磁性膜和非磁性膜的多层膜，在与磁性记录介质接触的面上，所述多层膜，和形成了所述多层膜的磁性氧化物基板或非磁性基板之间构成的边界与间隙部平行，其特征在于：
构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚固定，并且此时的厚度t满足t＜v×cosθ/fmax，其中，v表示磁头和记录介质的相对速度，fmax表示使用频带的上限，θ表示方位角。
2.(删除)
3.(删除)
4.如权利要求1所述的磁头，其中，构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚是在100nm～2000nm的范围内的固定膜厚。
5.如权利要求1所述的磁头，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表示从Fe、Co及Ni中选择的至少一种元素，M表示从Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W及Mn中选择的至少一种元素，X表示从B、Si及Ge中选择的至少一种元素，N表示氮，a、b、c、d表示原子％，分别为65≤a≤93，4≤b≤20，0≤c≤20，2≤d≤20，a+b+c+d＝100。
6.如权利要求1所述的磁头，其中，所述非磁性层是Si、Al、Ti、Cr或Ta的氧化物。
7.如权利要求1所述的磁头，其中，所述基板是磁性Mn-Zn铁氧体单晶、非磁性铁氧体单晶、α-三氧化二铁、钛酸钙或钛酸镁。
8.一种磁记录再现装置，其特征在于搭载有一磁头，所述磁头配置有交替层叠金属磁性膜和非磁性膜的多层膜，在与磁性记录介质接触的面上，所述多层膜和形成了所述多层膜的磁性氧化物基板或非磁性基板之间构成的边界与间隙部平行，其特征在于：
所述构成多层膜的金属磁性膜的膜厚固定，并且此时的厚度t满足t＜v×cosθ/fmax，其中，v表示磁头和记录介质的相对速度，fmax表示使用频带的上限，θ表示方位角。
9.(删除)
10.(删除)
11.如权利要求8所述的磁记录再现装置，其中，构成所述多层膜的金属磁性膜的膜厚是在100nm～2000nm的范围内的固定膜厚。
12.如权利要求8所述的磁记录再现装置，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表示从Fe、Co及Ni中选择的至少一种元素，M表示从Nb、Zr、Ti、Ta、Hf、Cr、Mo、W及Mn中选择的至少一种元素，X表示从B、Si及Ge中选择的至少一种元素，N表示氮，a、b、c、d表示原子％，分别为65≤a≤93，4≤b≤20，0≤c≤20，2≤d≤20，a+b+c+d＝100。
13.如权利要求8所述的磁记录再现装置，其中，所述非磁性层是Si、Al、Ti、Cr或Ta的氧化物。
14.如权利要求8所述的磁记录再现装置，其中，所述基板是磁性Mn-Zn铁氧体单晶、非磁性铁氧体单晶、α-三氧化二铁、钛酸钙或钛酸镁。