JP2001101627A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、薄膜磁気ヘッド周囲のアース配線
部分の引き回しを少なくしてノイズを拾い難い構造とす
るとともに、帯電状態になり難い薄膜磁気ヘッドの提供
を目的とする。 【解決手段】 本発明は、磁気記録媒体に対して相対的
に摺動することにより情報を読み出すための磁気抵抗効
果素子を有する薄膜磁気ヘッドであって、基体２と、基
体上に形成された下部シールド層１２と、下部絶縁層１
３と、磁気抵抗効果素子１４と、該磁気抵抗効果素子に
接続された電極層と、前記磁気抵抗効果素子上に形成さ
れた上部絶縁層１５と、上部シールド層１６とを具備し
てなり前記下部絶縁層１３と上部絶縁層１５を貫通して
下部シールド層１２と上部シールド層１６を電気的に接
続する接続部２２を前記磁気抵抗効果素子と前記電極層
に非接触状態で形成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はテープメディアに相
対摺動しながら磁気情報を読み出す磁気抵抗効果素子を
内蔵した薄膜磁気ヘッドに関し、特に薄膜磁気ヘッドと
テープメディアとの相対摺動によって生じるおそれの高
い帯電状態あるいは静電気に対応した特別なアース構造
を有する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッ
ドは従来のバルク型の磁気ヘッドに対して更に一層の狭
トラック化に対応することが可能なことから、記録密度
の高いテープメディアに対して相対摺動する構造の薄膜
磁気ヘッドに種々の形状でもって応用がなされている。
ここでテープメディアに対して相対摺動するタイプの薄
膜磁気ヘッドにおいて問題となるのは、テープメディア
と薄膜磁気ヘッドとが繰り返し相対摺動する際に発生す
る静電気、それに伴う帯電状態、そして放電に伴う電磁
ノイズの発生などである。テープメディアは樹脂製であ
り、帯電し易い上に、環境的に低温で乾燥状態の季節に
あっては特に帯電のおそれが高いものである。

【０００３】そこで本発明者は、薄膜磁気ヘッドにおい
て、これらの電磁ノイズの発生や帯電による磁気抵抗効
果素子の破壊のおそれを無くする目的で磁気抵抗効果素
子にアース構造を組み込んだ構造について検討した。図
９と図１０はこの種の薄膜磁気ヘッドにアース電極を組
み込んだ構造の一例を示すもので、基体１００上に形成
された下部シールド層１０１上に下部ギャップ層１０
４、ＭＲ（磁気抵抗効果）素子１０５、上部ギャップ層
１０６、上部シールド層１０７が順次積層されてＭＲ
（磁気抵抗効果）ヘッドＨ１が形成され、このＭＲヘッ
ドＨ１の下部シールド層１０１の左右両側に対して第１
アース電極１０９が形成されている。

【０００４】また、図９と図１０に示す構造において上
部シールド層１０７はその上に形成されるインダクティ
ブヘッドＨ２の下部コア層と兼用にされ、この兼用とさ
れた下部コア層（上部シールド層）１０７上に書込ギャ
ップ層１１０が形成され、その上に平面的に螺旋状とな
るようにパターン化されたコイル層１１１が形成され、
コイル層１１１は絶縁層１１２によって囲まれ、絶縁層
１１２上に形成された上部コア層１１３はその先端部１
１３ａを媒体摺動面１１５にて下部コア層１０７に書込
ギャップ層１１０を介し微小間隙をあけて対向して書込
み用の磁気ギャップＧが形成され、上部コア層１１３の
基端部側１１３ｂは下部コア層１０７と磁気的に接続さ
れている。更に前記上部コア層１１３にはアース電極１
２０が接続され、これらを覆って保護層１１６が形成さ
れている。なお、図１０に符号１０８で示すものは、Ｍ
Ｒ素子１０５に接続された検出用の電極であり、この電
極１０８はＭＲ素子１０５の両側に各々配線されてい
る。

【０００５】前記構造の薄膜磁気ヘッドにおいて、アー
ス構造を採用するためには、ＭＲ素子１０５を上下から
挟んでいる金属層である下部シールド層１０１と上部シ
ールド層１０７の両方からアースをとる必要があるの
で、下部シールド層１０１の形成後にＣｕなどの金属配
線を行って下部シールド層１０１の左右両側に第１アー
ス電極１０９を形成するとともに、後工程において、上
部コア層１１３を形成後に上部コア層１１３の上に第２
のアース電極１２０を形成し、上部コア層１１３と上部
シールド層１０７とが基端部１１３ｂで接続している点
を利用してアース回路を構成することができる。また、
このような回路構成とするのは、上部シールド層１０７
の上にはコイル層１１１が存在しているので、アース配
線を形成することが困難な理由によっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで図９と図１０
に示す薄膜磁気ヘッドにおいて、下部シールド層１０１
に第１のアース電極１０９を接続して設け、上部コア層
１１３に第２のアース電極１２０を接続して設ける構成
では、別々の層に配線を設ける必要があり、しかも配線
箇所が離れているので、これらの配線を薄膜磁気ヘッド
の周囲において接続するために長い距離引き回す必要が
あるので、アース配線自体がノイズを拾い易くなってし
まうという問題を有していた。また、第１のアース電極
１０９と第２のアース電極１２０を上下のシールド構造
として別々に設けた構成であると、両電極間に異なる電
位が負荷された場合、両電極間に挟まれて設けられたＭ
Ｒ素子１０５とによってコンデンサを構成してしまうお
それがあるので好ましくない状況と思われる。

【０００７】本発明は前記の事情に鑑みてなされたもの
で、薄膜磁気ヘッド周囲のアース配線部分の引き回しを
少なくしてノイズを拾い難い構造とするとともに、帯電
状態になり難い薄膜磁気ヘッドの提供を目的とする。ま
た、本発明は、アース配線構造を簡略化して複雑な積層
構造となり易い薄膜磁気ヘッドにおいても簡単にアース
配線を施すことができ、更に上述のごとくノイズを拾い
難い構造とした薄膜磁気ヘッドの提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、磁気記録媒体に対して相対的に摺動するこ
とにより情報を読み出すための磁気抵抗効果素子を有す
る薄膜磁気ヘッドであって、基体と、基体上に形成され
た下部シールド層と、下部絶縁層と、磁気抵抗効果素子
と、該磁気抵抗効果素子に接続された電極層と、前記磁
気抵抗効果素子上に形成された上部絶縁層と、上部シー
ルド層とを具備してなり、前記下部絶縁層と上部絶縁層
を貫通して下部シールド層と上部シールド層を電気的に
接続する接続部を前記磁気抵抗効果素子と前記電極層に
非接触状態で形成したことを特徴とする。下部絶縁層と
上部絶縁層を貫通して下部シールド層と上部シールド層
を電気的に接続する接続部を形成したので、配線の引き
回しを行うことなく、下部シールド層と上部シールド層
とのアースをとることができる。また、接続部は磁気抵
抗効果素子と前記電極層に非接触状態で形成したので、
これらを短絡することもない。

【０００９】本発明は、磁気記録媒体に対して相対的に
摺動することにより情報を読み出すための磁気抵抗効果
素子を有する薄膜磁気ヘッドであって、基体と、基体上
に形成された下部シールド層と、下部絶縁層と、磁気抵
抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子に接続された電極層
と、前記磁気抵抗効果素子上に形成された上部絶縁層
と、上部シールド層とを具備してなり、前記下部絶縁層
と上部絶縁層を貫通して下部シールド層と上部シールド
層を接続する導通孔を前記磁気抵抗効果素子と前記電極
層に非接触状態で形成し、前記導通孔に前記上部シール
ド層から延出形成させて下部シールド層に接続する導通
部を形成したことを特徴とする。下部絶縁層と上部絶縁
層を貫通して下部シールド層と上部シールド層を電気的
に接続する上部シールド層の導通部を形成したので、配
線の引き回しを行うことなく、下部シールド層と上部シ
ールド層とのアースをとることができる。また、導通部
は磁気抵抗効果素子と前記電極層に非接触状態で形成し
たので、これらを短絡することもない。

【００１０】本発明において、前記上部シールド層上に
コイル部と上部コア層を具備する書込ヘッドが形成され
てなり、前記接続部あるいは導通部が前記コイル部を回
避する位置に形成されてなることを特徴とする構成でも
良い。本発明において、前記電極層と前記磁気抵抗効果
素子とを除く部分において前記下部絶縁層と上部絶縁層
とが直接積層され、この直接積層された領域に前記下部
絶縁層と上部絶縁層とを貫通する接続部または導通部が
形成されたことを特徴とする。前記いずれかの構成にお
いて接続部はＣｕ等の非磁性の導電材料からなることが
好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】「第１実施形態」以下に本発明の
第１実施形態について図面を参照して説明するが、本発
明は以下の実施形態に限定されるものではない。図１は
本発明に係る第１実施形態の薄膜磁気ヘッドＢを磁気記
録装置の台板１に取り付けた状態を示す。本実施形態の
薄膜磁気ヘッドＢは、ブロック状のコア半体（基体）
２、３をそれらの側端面どうしをコア内蔵層５を介して
接着一体化して全体としてブロック状に形成され、接合
したコア半体２、３の側面の１つを台板１の上面に接着
し、コア半体２、３の一側を台板１の端部から若干外側
に突出させて台板１に固定されている。これらのコア半
体２、３はＣａＴｉＯ₃、Ａｌ₂Ｏ₃＋ＴｉＣなどの耐摩
耗性に優れたセラミック材料あるいはフェライトなどか
らなる。台板１の外側に突出された薄膜磁気ヘッドＢの
一面は凸曲面状に加工されていて、磁気テープ等の磁気
記録媒体（磁気メディア）に対する媒体摺動面６とされ
ている。

【００１２】次に、媒体摺動面６の中央部に設けられて
いるコア内蔵層５には書込ヘッド（インダクティブヘッ
ド）１０と読出ヘッド（ＭＲヘッド：磁気抵抗効果ヘッ
ド）１１が内蔵され、それらは本実施形態では図２〜図
４に示す構造とされている。図２〜図４に詳細に示すよ
うにＭＲヘッド１１は、コア半体（基体）２の側面上に
形成されたパーマロイ（ＦｅＮｉ）、センダスト（Ｆｅ
-Ａｌ-Ｓｉ合金）等の磁性合金からなる下部シールド層
１２上に、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などの非磁性材料によ
り形成された下部ギャップ層（下部絶縁層）１３が設け
られ、このギャップ層１３上において媒体摺動面側の部
分に磁気抵抗効果素子１４が積層されている。更にその
上には、上部ギャップ層（上部ギャップ層）１５、上部
シールド層１６が形成されており、この上部シールド層
１６は、その上に設けられる書込コア部１０の下部コア
層と兼用にされている。

【００１３】書込コア部１０は、上部シールド層と兼用
にされた下部コア層１６の上に、ギャップ層１７が形成
され、その上に平面的に環状かつ螺旋状となるようにパ
ターン化された薄膜のコイル部１８が形成され、薄膜コ
イル部１８は絶縁層１９にその一部を囲まれている。絶
縁層１９の上に形成された上部コア層からなるヨーク部
２０は、その磁極先端部２０ａを媒体摺動面６に出して
その部分において上部シールド層と兼用にされた下部コ
ア層１６との間に微小間隙をあけて対向され、ヨーク部
２０の基端部２０ｂが下部コア層と兼用にされた上部シ
ールド層１６と磁気的に接続させて設けられ、媒体摺動
面６側にヨーク部２０の磁極先端部２０ａを位置させ、
この磁極先端部２０ａと媒体摺動面６側の上部シールド
層１６の先端部との間に書き込み用の磁気ギャップＷＧ
が形成されている。また、上部コア層２０の上にはアル
ミナなどからなる保護層８が設けられ、この保護層８を
介してコア半体３が接続されて薄膜磁気ヘッドＢが構成
されている。

【００１４】前記磁気抵抗効果素子１４は、非磁性膜を
強磁性膜と磁気抵抗効果膜とで挟んだ構造のＭＲ素子あ
るいはスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果多層膜素子な
どからなる構造とされ、図４に示すように磁気抵抗効果
素子１４を平面視した場合にその左右両側に電極層２
１、２１が接続され、電極層２１、２１に接続された端
子電極２１Ａから検出電流を流した状態の磁気抵抗効果
素子に磁気テープからの漏れ磁場が作用すると抵抗変化
を生じるものである。

【００１５】一方、ヨーク部２０の基端部２０ｂに対応
する位置の下部ギャップ層１３と上部ギャップ層１５に
はこれらを貫通する接続孔（コンタクトホール）２２Ａ
が形成されているとともに、この接続孔２２Ａを埋める
ようにＣｕ、Ｃｒ、Ｔａなどの導電材料からなる接続部
２２が下部シールド層１２と上部シールド層１６とに電
気的に接続するように設けられている。なお、接続部２
２はＣｕやＴａなどの非磁性の導電材料からなることが
好ましい。

【００１６】この接続部２２を形成するには、下部ギャ
ップ層１３と上部ギャップ層１５にフォトリソ工程によ
り接続孔を加工し、導電材料膜を被覆することで得るこ
とができる。例えば、下部ギャップ層１３と上部ギャッ
プ層１５を積層形成後、上部ギャップ層１５上にレジス
トを被覆し、レジストを露光、現像して接続孔２２Ａを
形成する部分の上にレジストの透孔を形成し、この透孔
を介してイオンミリングにより下部ギャップ層１３と上
部ギャップ層１５を貫通して下部シールド層１２に達す
る接続孔２２を形成し、その後にレジストを剥離してか
らＣｕ、Ｃｒ等の導電材料の膜をスパッタ法等の成膜法
で形成して接続部２２を形成することができる。また、
イオンミリング後にレジストを残留させておいて導電材
料膜を形成し、その後にレジストを剥離する方法を採用
しても良い。

【００１７】また、磁気抵抗効果素子１４を図４に示す
ように平面視した場合に一方の電極層２１の側方側であ
って、下部シールド層１２上に、下部シールド層１２に
接続された導電材料製のアース電極２３が形成され、こ
のアース電極２３が薄膜磁気ヘッドＢを取り付ける装置
のアース回路に接続されてアースされている。なお、図
４において左右の電極層２１、２１の間には薄膜コイル
部１８の内側端に接続された電極端子２５と薄膜コイル
部１８の外側端に接続された電極端子２６とが形成され
ている。

【００１８】前述の構成のＭＲヘッド１１においては、
媒体対向面６に対して磁気テープを相対摺動させること
で磁気テープからの漏れ磁界の有無により磁気抵抗効果
膜の電気抵抗が変化するので、この抵抗変化を電極端子
２５、２６で読み取ることで磁気テープの磁気記録内容
を読み取ることができる。

【００１９】前記書込ヘッド１０では、薄膜コイル部１
８に記録電流が与えられ、薄膜コイル部１８からヨーク
部２０に起磁力が与えられる。そして、磁気ギャップＷ
Ｇの部分での下部コア層と兼用された上部シールド層１
６とヨーク部２０の磁極先端部２０ａからの漏れ磁界に
より磁気テープに磁気信号を記録することができる。

【００２０】また、前述の構成の薄膜磁気ヘッドＢにあ
っては、下部シールド層１２と上部シールド層１６とが
接続部２２を介して電気的に接続され、下部シールド層
１２がアース電極２３でアースされているので、媒体摺
動面６に対して磁気テープが相対摺動することで帯電し
ようとしても下部シールド層１２と上部シールド層１６
の両方を同一アースとしているので、帯電する可能性は
低くなり、帯電に伴って磁気抵抗効果素子１４に静電破
壊を生じるおそれはなく、帯電による電荷発生に伴う電
磁ノイズを発生しないようにすることができる。更に接
続部２２をＣｕのような非磁性材料から構成することで
下部シールド層１２と上部シールド層１６との磁気的な
接合を行わせる事なく共通アース構造とすることができ
る。更に、下部シールド層１２と上部シールド層１６と
を同一アースとしているので同電位とすることができ、
磁気抵抗効果素子１４の周囲を同電位とすることがで
き、磁気抵抗効果素子１４を介し異なる電位差を生じて
コンデンサを構成してしまうことがない。また、本第１
実施形態においては、図９に示す構造の如く複数のアー
ス配線を薄膜コイル部１８の周囲であって磁気抵抗効果
素子１４の周囲に長く引き回す必要は無くなるので、ア
ース配線の引き回し量が少なくなり、薄膜磁気ヘッドＢ
が環境電磁ノイズ等を拾うおそれを少なくすることがで
きる。

【００２１】図５は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの第２
実施形態を示すもので、この第２実施形態の薄膜磁気ヘ
ッドＣは、先の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドＢの一部
構成を変更したものであるので、同一の部分の構成は同
一の符号を付してそれらの部分の説明を省略する。本第
２実施形態の薄膜磁気ヘッドＣは、下部ギャップ層１３
と上部ギャップ層１５に形成された接続孔２２Ａの内部
に特に導電材料を設けることなしに、上部シールド層１
６の延出部１６Ａを設けた構造である。上部シールド層
１６も導電材料からなるので、この延出部１６Ａにより
下部シールド層１２と上部シールド層１６とを電気的に
接続することができる。この第２実施形態の薄膜磁気ヘ
ッドＣにあっても先の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドＢ
と同等の効果を得ることができる。

【００２２】図６は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの接続
孔２２Ａの形成位置の例を記載したもので、接続孔２２
Ａの形成位置は、コイル部２０に接触しないように、か
つ、電極層２１に接触しないように下部シールド層１２
と上部シールド層１６との間に設ければ良いので、図６
に示すように、ヨーク部２０の基端部２０ｂの更に後方
部分に対応する位置に接続孔２２Ｂを形成してこの部分
に接続部３０を形成しても良い。更に、上部シールド層
１６のコーナ部分側であって、コイル部２０の両側位置
に接続孔２２Ｄ、２２Ｅを形成してそれらの部分に接続
部３１あるいは接続部３２を形成しても良い。また、こ
れらの接続部２２、３１、３２の形成位置はコイル部１
８に接触しないように、かつ、電極層２１に接触しない
ような、任意の位置で良いので、１つあるいは必要個数
設けても良い。

【００２３】図７は本発明の第３実施形態を示すもの
で、この第３実施形態の薄膜磁気ヘッドＤは、図１〜図
４に示す構造から書込ヘッド１０を略した構造であり、
読出ヘッド１１のみを有した読み取り専用の薄膜磁気ヘ
ッドとしたものである。図８は読み取り専用の薄膜磁気
ヘッドとした場合の各接続孔の形成位置を示したもので
ある。これら接続孔２２Ｄ、２２Ｅの形成位置は先の図
６に示す場合と同様である。

【００２４】これらの図７と図８に示す構造の薄膜磁気
ヘッドＣ、Ｄにあっても先の実施形態の場合とアース効
果については同等の効果を得ることができる。なお、以
上説明した構造においては下部シールド層１２にアース
電極２３を接続させて設けたが、アース電極２３を上部
シールド層１６に接続させて設けても良いのは勿論であ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
部絶縁層と上部絶縁層を貫通して下部シールド層と上部
シールド層を電気的に接続する接続部、あるいは上部シ
ールド層の導通部を形成したので、磁気抵抗効果素子の
回りに長い配線の引き回しを行うことなく、下部シール
ド層と上部シールド層とのアースをとることができる。
従ってテープメディアに対して繰り返し摺動させて使用
し、磁気信号の読出を行った場合、あるいは乾燥した季
節等に使用した場合に、帯電や静電気の影響を受けるこ
とがない。また、接続部は磁気抵抗効果素子と前記電極
層に非接触状態で形成したので、これらを短絡すること
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの第１実
施形態を台板に取り付けた状態を示す斜視図。

【図２】 図２は図１に示す薄膜磁気ヘッドに内蔵され
た磁気コア部分を媒体摺動面側から見た正面略図であ
る。

【図３】 図３は図１に示す薄膜磁気ヘッドの要部を断
面図。

【図４】 図４は図１に示す薄膜磁気ヘッドのコイル部
と下部シールド層と上部シールド層の平面配置関係を示
す図である。

【図５】 図５は磁気抵抗効果素子膜の第２実施形態を
示す断面図。

【図６】 図６は磁気抵抗効果素子膜のコイル部と下部
シールド層と上部シールド層と接続部の配置関係を示す
図である。

【図７】 図７は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの第３実
施形態のコイル部と下部シールド層と上部シールド層の
配置関係を示す平面図である。

【図８】 図８は磁気抵抗効果素子膜のコイル部と下部
シールド層と上部シールド層と接続部の配置関係を示す
図である。

【図９】 図９はシールド部を備えた薄膜磁気ヘッドの
要部断面図。

【図１０】 図１０は同薄膜磁気ヘッドの要部拡大図で
ある。

【符号の説明】

Ｂ、Ｃ、Ｄ…薄膜磁気ヘッド、ＷＧ・・・磁気ギャップ、
２、３…コア半体（基体）、６・・・媒体摺動面、１０…
書込ヘッド、１１・・・読出ヘッド、１２・・・下部シールド
層、１３…下部絶縁層（下部ギャップ層）、１４・・・磁
気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、１５…上部絶縁層（上部
ギャップ層）、１６・・・上部シールド層、１６Ａ…導通
部、１８・・・薄膜のコイル部、２０ｂ・・・基端部、２２…
接続部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気記録媒体に対して相対的に摺動する
   ことにより情報を読み出すための磁気抵抗効果素子を有
   する薄膜磁気ヘッドであって、 基体と、基体上に形成された下部シールド層と、下部絶
   縁層と、磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子に接
   続された電極層と、前記磁気抵抗効果素子上に形成され
   た上部絶縁層と、上部シールド層とを具備してなり、 前記下部絶縁層と上部絶縁層の少なくとも一方を貫通し
   て下部シールド層と上部シールド層を電気的に接続する
   接続部を前記磁気抵抗効果素子と前記電極層に非接触状
   態で形成したことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 磁気記録媒体に対して相対的に摺動する
   ことにより情報を読み出すための磁気抵抗効果素子を有
   する薄膜磁気ヘッドであって、 基体と、基体上に形成された下部シールド層と、下部絶
   縁層と、磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子に接
   続された電極層と、前記磁気抵抗効果素子上に形成され
   た上部絶縁層と、上部シールド層とを具備してなり、 前記下部絶縁層と上部絶縁層を貫通して下部シールド層
   と上部シールド層を接続する導通孔を前記磁気抵抗効果
   素子と前記電極層に非接触状態で形成し、前記導通孔に
   前記上部シールド層から延出形成させて下部シールド層
   に接続する導通部を形成したことを特徴とする薄膜磁気
   ヘッド。
3. 【請求項３】 前記上部シールド層上にコイル層と上部
   コア層を具備する書込ヘッドが形成されてなり、前記接
   続部あるいは導通部がコイル部を回避する位置に形成さ
   れてなることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜
   磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 前記電極層と前記磁気抵抗効果素子とを
   除く部分において前記下部絶縁層と上部絶縁層とが直接
   積層され、この直接積層された領域に前記下部絶縁層と
   上部絶縁層とを貫通する接続部または導通部が形成され
   たことを特徴とする請求項１〜３の少なくとも１つに記
   載の薄膜磁気ヘッド。
5. 【請求項５】 前記接続部がＣｕ等の非磁性の導電材料
   からなることを特徴とする請求項１、３または４に記載
   の薄膜磁気ヘッド。