專利名稱：形成NiP非磁性膜的方法和使用該膜制造磁頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成NiP非磁性膜的方法和使用該NiP非磁性膜制造磁頭的方法，尤其涉及通過電解電鍍形成NiP非磁性膜的方法和使用所述NiP非磁性膜制造磁頭的方法。
背景技術(shù)：
圖6是示出磁頭讀出頭和寫入頭的層疊結(jié)構(gòu)的橫截面圖，圖7是從磁頭的負(fù)載空氣的表面看的讀出頭和寫入頭的解釋圖。磁頭10具有層疊在基材上的讀出頭20和寫入頭30。通過在下屏蔽層21和上屏蔽層22之間形成MR元件23來構(gòu)成讀出頭20。在寫入頭30中，在上屏蔽層22和上磁極32之間形成寫入間隙層33，所述上屏蔽層22通常用作寫入頭30的下磁極31；在后間隙部分中形成導(dǎo)電線圈34，該后間隙部分在下磁極31和上磁極32之間形成。
下磁極31和上磁極32由具有高飽和磁通密度的金屬制成；寫入間隙層33由非磁性材料制成。如圖所示，尖端磁極部分31a和32a分別在磁頭10的磁極31和32的前端形成，因此寫入頭30的磁芯寬度狹窄。
下磁極31和上磁極32通過電鍍法形成，這是具有高沉積效率的較好的方法。但是，在電鍍法中，電鍍金屬沉積在抗蝕劑圖案的凹槽中，從而形成磁極。因此，由于圖案的縱橫比使得磁芯寬度無法足夠狹窄。磁芯寬度影響磁道寬度的精確性，因此磁芯寬度是提高記錄介質(zhì)記錄密度的重要因素。因此，在電鍍后通過離子修整使磁芯寬度變窄。但是，如果磁芯寬度通過離子修整變窄，則形成磁極和寫入間隙層的材料又粘到磁芯上，因而必定降低磁道寬度的精確性。
為了解決磁道寬度精確性降低的問題，寫入間隙層由非磁性材料例如NiP制成；并且通過電鍍按順序?qū)盈B下磁極、寫入間隙層和上磁極(參見日本專利公報No.2002-157704)。寫入間隙層的NiP通過在磁性材料鎳(Ni)中加入預(yù)定量的磷(P)制成，以使NiP變成非磁性材料。因此，P的量很重要。如果在磁性電鍍層例如下磁極上形成NiP層，則NiP層的P含量在靠近層間邊界表面的部分中減小，使得部分NiP層具有磁性。為了解決該問題，通過提供脈沖電流形成NiP層(參見日本專利公報No.2002-175607)或者在下磁極上形成用于電鍍NiP層的籽晶層(參見日本專利公報No.2002-298310)。
但是，在通過電鍍形成由NiP層制成的寫入間隙層的方法中，很難有效地防止電鍍開始時P的減少。如果構(gòu)成NiP層的P量減少，則NiP層具有磁性，從而使得寫入間隙層的實際厚度必定比所需厚度更薄。因此，磁頭的記錄特性必定變差。具有磁性的寫入間隙層NiP層的厚度隨著電鍍條件而變化，因此，實際厚度對于每一塊或者每一個元件都不同。因此，傳統(tǒng)磁頭的可靠性必定降低。
應(yīng)當(dāng)指出，除了寫入間隙層之外，磁頭進(jìn)一步具有隔離層和保護(hù)層，該隔離層將下磁極與屏蔽層隔開，該保護(hù)層覆蓋上磁極的表面。這些非磁性層可以由絕緣材料制成。如果它們由非磁性金屬材料例如NiP制成，則它們可以通過電鍍形成。而且，具有層疊結(jié)構(gòu)的磁頭可以通過一系列電鍍步驟完全形成，因此可以提高制造磁頭的加工效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種容易和安全地形成NiP非磁性膜的方法。
另一個目的是提供一種使用本發(fā)明的NiP非磁性膜制造磁頭的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有以下特征。
即，在通過電解電鍍形成NiP非磁性膜的方法中，在由以下成分構(gòu)成的NiP電鍍?nèi)芤褐羞M(jìn)行電解電鍍提供鎳離子的試劑；提供磷離子的試劑；和包含羧基的試劑。例如，鎳的硫酸鹽和氯鹽等可以用作提供鎳離子的試劑；磷酸、亞磷酸鈉等可以用作提供磷離子的試劑。
在該方法中，有機(jī)試劑和無機(jī)試劑都可以用作包含羧基的試劑。例如，檸檬酸鈉可以用作該試劑。
在該方法中，沉積NiP膜的速率可以是0.01～0.04μm/分鐘。在這種情況下，從電解電鍍開始起，NiP膜中就可以包括足以從NiP膜中排除磁性的P量。因此，足夠的P量可以均勻和穩(wěn)定地分散在整個膜中。
在該方法中，電鍍電流的電流密度可以大于或等于5mA/cm2。在這種情況下，可以保持NiP膜的沉積速率，而且可以在不溶解基底金屬層的情況下進(jìn)行電鍍。
考慮到NiP膜基底層的抗蝕性和用于使NiP膜形成圖案的抗蝕劑的耐受性，NiP電鍍?nèi)芤旱膬?yōu)選pH值是4～8。
磁頭包括作為磁極或者磁性屏蔽層的多個磁性膜；和作為隔開磁性膜的隔離層或者覆蓋磁性膜表面的保護(hù)層的NiP非磁性膜。在制造該磁頭的方法中，該NiP非磁性膜通過本發(fā)明的上述方法形成。通過采用形成NiP非磁性膜的方法，磁頭的該非磁性膜可以通過電解電鍍?nèi)菀锥踩匦纬?，因此可以簡化磁頭的制造工藝。NiP膜可以變成完全非磁性膜，可以防止非磁性膜的實際厚度變化，從而可以提高磁頭的可靠性。
NiP非磁性膜用于寫入間隙層中，該寫入間隙層在下磁極和上磁極之間形成，因此可以固定間隙長度，從而可以防止磁頭特性的變化。
在本發(fā)明中，NiP非磁性膜可以通過電解電鍍?nèi)菀椎匦纬伞Ｍㄟ^在磁頭中采用本發(fā)明的NiP非磁性膜，可以容易地制造磁頭。而且，該NiP膜可以在厚度方向上是完全非磁性的，以使該NiP膜可以用于間隙長度必須精確設(shè)置的寫入間隙層中。因此，可以提供具有高精確度和高可靠性的磁頭。


現(xiàn)在將通過實施例并參考附圖來說明本發(fā)明的實施方式，其中圖1是包含在NiP電鍍膜中的磷(P)的量相對于其厚度的圖；圖2是包含在NiP電鍍膜中的磷(P)的量相對于其沉積速率的圖；圖3是NiP電鍍膜沉積速率相對于鎳離子與羧基之間的濃度比和電鍍電流的圖；
圖4是溶解FeCo電鍍膜的量相對于NiP電鍍?nèi)芤簆H值的圖；圖5是退火前后NiP膜磁性變化的圖；圖6是示出傳統(tǒng)磁頭讀出頭和寫入頭的層疊結(jié)構(gòu)的橫截面圖；和圖7是從傳統(tǒng)磁頭的負(fù)載空氣的表面看，讀出頭和寫入頭的解釋圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
下表列出了用于通過電解電鍍形成NiP非磁性膜的NiP電鍍?nèi)芤航M成的例子。該NiP電鍍?nèi)芤喊鳛樘峁╂?Ni)的試劑的硫酸鎳和氯化鎳；以及作為提供磷(P)的試劑的磷酸和亞磷酸氫鈉。此外，在NiP電鍍?nèi)芤褐刑砑幼鳛轸人岬臋幟仕徕c。
應(yīng)當(dāng)指出，可以添加的羧酸不局限于檸檬酸鈉。具有羧基的其它試劑也可以使用，但是不能使用容易和Ni形成不可溶解的沉淀的酒石酸鈉。
表

在該NiP電鍍?nèi)芤褐?，硫酸鹽和氯鹽用作提供鎳離子的來源，但是可以使用它們兩者之一。磷酸和亞磷酸氫鈉混合用作提供磷離子的來源。它們不需要混合，但是可以通過混合強(qiáng)酸(磷酸)和中性化合物(亞磷酸氫鈉)而容易地調(diào)節(jié)電鍍?nèi)芤旱膒H值。應(yīng)當(dāng)指出，NiP電鍍?nèi)芤旱膒H值最終通過添加硫酸或者氫氧化鈉來調(diào)節(jié)。
圖1中示出了磷(P)的量相對于NiP電鍍膜的關(guān)系，該NiP電鍍膜分別在傳統(tǒng)的NiP溶液和上述例子的NiP溶液中形成。該NiP膜通過NiP電鍍在FeCo基底層上形成。在包含檸檬酸鈉的電鍍?nèi)芤褐?，從開始起P量就完全保持在大約20原子％(at％)。
圖5示出NiP膜的磁性隨P的量的變化。電鍍結(jié)束時膜的磁性與電鍍之后的退火膜的磁性不同。通過在250℃的溫度下對膜退火1小時而提高了磁性。根據(jù)圖5，如果NiP膜中P的量大于或等于約15(at％)，則甚至經(jīng)過退火的NiP膜也是非磁性膜。
根據(jù)圖1，在傳統(tǒng)的電鍍?nèi)芤褐行纬傻腘iP膜中，在開始形成的膜中P的量小，而且具有非磁性組成(P≥15(at％))的膜厚度是數(shù)十納米。另一方面，在包含檸檬酸鈉的溶液中形成的NiP膜中，從膜開始生成時就包括足以造成非磁性的P的量。因此，在整個膜中穩(wěn)定均勻地包含P。即，本實施方案的電鍍方法可以形成完全非磁性的NiP電鍍膜。
圖2示出在NiP電鍍膜中包含的磷(P)的量與通過電解電鍍形成的NiP膜的沉積速率之間的關(guān)系。根據(jù)該結(jié)果，隨著NiP膜的沉積速率提高，P的量減少。為了保持NiP膜中的P的量大于或等于15(at％)，NiP膜的沉積速率必須小于或等于約0.04(μm/分鐘)。
為了形成包含適當(dāng)P量的NiP非磁性膜，必須控制NiP膜的沉積速率，但是該沉積速率由電鍍?nèi)芤褐械腘i離子與羧基之間濃度比和電鍍電流來決定。
圖3示出NiP電鍍膜沉積速率隨鎳離子與羧基之間濃度比和電鍍電流的變化。為了將NiP膜的沉積速率減小到小于或等于約0.04(μm/分鐘)，Ni離子和羧基之間的濃度比必須小于或等于約0.3。
NiP膜的沉積速率隨著電鍍電流的減小而減小。在這種情況下，Ni離子和羧基之間濃度比的允許范圍變寬。但是，如果電鍍電流太小，當(dāng)在基底層上形成NiP膜時，將溶解基底層的電鍍膜。優(yōu)選地，電鍍NiP膜時，采用大于或等于約5mA/cm2電鍍電流的電流密度、大于或等于約0.01(μm/分鐘)的沉積速率和大于或等于約0.2的Ni離子與羧基之間濃度比。
當(dāng)使用該NiP非磁性電鍍膜作為磁頭的寫入間隙層時，寫入間隙層的厚度約為100nm，因此厚度非常薄。如果沉積速率過高，則分布精確度降低，因此必須適當(dāng)控制沉積速率，從而安全地形成薄的膜。
但是，如果在修整磁頭磁極的前端時，將NiP電鍍膜用作防止磁性層減少的覆蓋層(cap layer)，則形成該膜的厚度必須為微米級。在這種情況下，必須以相對較高的沉積速率形成該膜。
根據(jù)NiP膜的使用選擇電鍍電流和Ni離子與羧基之間的濃度比，可以適當(dāng)?shù)乜刂菩纬蒒iP電鍍膜的沉積速率。
除了上述條件，pH值也是NiP電鍍?nèi)芤旱闹匾獥l件。
NiP電鍍?nèi)芤旱淖畹蚿H值由NiP膜基底層(電鍍層)的抗蝕性確定；NiP電鍍?nèi)芤旱淖罡遬H值決定于抗蝕劑的耐受性。即，NiP電鍍?nèi)芤旱淖罡遬H值必須不影響抗蝕劑，因此優(yōu)選的最高pH值小于或等于8。例如，在FeCo電鍍基底層上形成NiP膜的情況下，優(yōu)選的最低pH值約為4。
圖4示出FeCo電鍍膜邊緣的溶解量與NiP電鍍?nèi)芤簆H值之間的關(guān)系。
根據(jù)圖4，當(dāng)NiP電鍍?nèi)芤旱膒H值大于或等于4時，在形成NiP膜時，F(xiàn)eCo電鍍膜邊緣的溶解量小于或等于膜的總厚度的1/10。當(dāng)該NiP電鍍膜用在磁頭的寫入間隙層中時，如果溶解基底層的量小于或等于膜的總厚度的1/10，則曲率可以保持較小，從而可以通過修整邊緣而除去彎曲部分。
(實施例)在上述例子的NiP電鍍?nèi)芤褐?，在FeCo電鍍層上形成NiP膜，該電鍍?nèi)芤喊瑱幟仕徕c，其pH值是4.5，其Ni離子和羧基之間濃度比是Ni2+/COO-＝0.22，電流密度是5mA/cm2。
在該NiP電鍍膜中，P的濃度約為22(at％)，而且該濃度從膜生成開始就保持在整個膜中，從而可以生產(chǎn)NiP非磁性膜。此外，沉積速率固定，從而可以生產(chǎn)具有均勻的所需厚度的膜。
應(yīng)當(dāng)指出，在NiP電鍍?nèi)芤褐?，在通過濺射NiFe形成的NiFe基底膜上形成NiP膜的情況下，可以得到類似的結(jié)果。
通過本發(fā)明的方法，可以通過電解電鍍法容易和安全地形成在厚度方向上完全非磁性的NiP非磁性膜。通過在磁頭中采用本發(fā)明的NiP非磁性膜，可以容易和安全地制造可靠的磁頭。
就象圖6和7所示的傳統(tǒng)磁頭一樣，本實施方案的磁頭具有堆疊例如下磁極、寫入間隙層、上磁極等磁性層和非磁性層的層疊結(jié)構(gòu)。非磁性層用作寫入間隙層、將下磁極與磁性層隔開的隔離層和覆蓋上磁極表面的保護(hù)層。這些非磁性層由本發(fā)明的NiP非磁性膜制成。
在本發(fā)明的方法中，非磁性層由具有導(dǎo)電性的NiP制成。與采用電絕緣材料形成非磁性層的方法不同，可以通過一系列電鍍步驟形成該非磁性層，其中下磁極和上磁極通過電解電鍍來形成，因此可以簡化電鍍步驟而且提高制造效率。
而且，本發(fā)明的NiP膜可以是完全非磁性的，因此可以精確地控制NiP膜的實際厚度(非磁性部分的厚度)，可以抑制制造過程中實際厚度的變化，而且可以制造具有高精確度和高可靠性的磁頭。
此外，該非磁性層由導(dǎo)電材料制成，所以可以防止在制造過程中由靜電引起的磁頭讀出元件的破壞。
本發(fā)明可以以其它特定形式體現(xiàn)，而不脫離其精神和實質(zhì)特征。因此，無論從任何方面來看，這些實施方式均應(yīng)看成是解釋性的，而不是限制性的，本發(fā)明的范圍由附加的權(quán)利要求表示，而不是由前面的描述表示，因此，權(quán)利要求包括了等同于權(quán)利要求的意思和范圍的所有變化。
權(quán)利要求
1.一種通過電解電鍍形成NiP非磁性膜的方法，其中所述電解電鍍在包含以下成分的NiP電鍍?nèi)芤褐羞M(jìn)行提供鎳離子的試劑；提供磷離子的試劑；和包含羧基的試劑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述包含羧基的試劑是檸檬酸鈉。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中沉積所述NiP膜的速率是0.01～0.04μm/分鐘。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中電鍍電流的電流密度大于或等于5mA/cm2。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述NiP電鍍?nèi)芤旱膒H值是4～8。
6.一種制造磁頭的方法，該磁頭包括作為磁極或者磁性屏蔽層的多層磁性膜；和通過電解電鍍形成作為隔開磁性膜的隔離層或者覆蓋磁性膜表面的保護(hù)層的NiP非磁性膜，其中，所述電解電鍍在包含以下成分的NiP電鍍?nèi)芤褐羞M(jìn)行提供鎳離子的試劑；提供磷離子的試劑；和包含羧基的試劑。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述包含羧基的試劑是檸檬酸鈉。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中沉積所述NiP非磁性膜的速率是0.01～0.04μm/分鐘。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中電鍍電流的電流密度大于或等于5mA/cm2。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中NiP電鍍?nèi)芤旱膒H值是4～8。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述NiP非磁性膜作為寫入間隙層在由磁性膜制成的下磁極和上磁極之間形成。
全文摘要
本發(fā)明的方法可以容易而安全地形成NiP非磁性膜。在通過電解電鍍形成NiP非磁性膜的方法中，電解電鍍在由以下組分構(gòu)成的NiP電鍍?nèi)芤褐羞M(jìn)行提供鎳離子的試劑；提供磷離子的試劑；和包含羧基的試劑。例如，鎳的硫酸鹽和氯鹽等可以用作提供鎳離子的試劑；磷酸、亞磷酸鈉等可以用作提供磷離子的試劑。
文檔編號H01F41/14GK1783217SQ20051005114
公開日2006年6月7日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者三宅裕子, 加藤雅也 申請人:富士通株式會社