【発明の詳細な説明】
低インダクタンス薄膜ヘッド
技術分野
この発明は磁気記録システムに関し、より特定的には低インダクタンス薄膜磁
気記録ヘッドに関する。
発明の背景
磁気記録のために薄膜ヘッドを用いることは周知である。ヘッドはコンピュー
タディスクドライブ内に用いられ、デジタルデータを高密度に記録する。
従来の薄膜ヘッドは、上流側磁極および下流側磁極を含み、これらは共にニッ
ケル鉄コバルト（ＮｉＦｅＣｏ）合金などの強磁性の磁束を通ず材料から形成さ
れ、従来の薄膜ヘッドはさらに、磁極間に必要な磁束を引き起こし磁束の変化を
感知するように構成される薄膜導体を含む。磁極は、機械的に間隔をあけるなど
してヘッドの狭い先端領域において磁気的に隔離される。さらに、磁極は、機械
的に接合することによって、一般的にヨークと呼ばれる反対側の幅の広い端部に
おいて磁気的に結合される。
公知の薄膜ヘッドの問題は、漂遊磁束が大きくなりすぎると、ヘッドのインダ
クタンスが大きくなりすぎて、ヘッドが動作できる周波数が限られることである
。言換えると、ヘッドがディスクからデータを読取るか、またはディスクへデー
タを書込むことができる速度はヘッドインダクタンスにより制限される。
高いヘッドインダクタンスにより生じる問題の一例としては、読取動作の間に
、ヘッドのインダクタンスとセンシング回路内の前置増幅器の入力容量との間に
共振が起こり得ることが挙げられる。この共振はディスクから検索された信号の
周波数帯域内にあることがあり、そのため、検索されたデータの完全性を損なう
。この問題は、ディスク上の記録されたデータの密度が増加すると特に厄介であ
る。高密度の記録にはつきものであるより弱い信号を検出するためにヘッドにさ
らに巻線を加えることもできる。しかしながら、そうするとヘッドのインダクタ
ンスは、特に高密度の記録にはつきものである高いデータ転送率を考慮すると、
許容できないレベルにまで増加することになる。
ヘッドインダクタンスが増加すると、書込サイクルにおいても問題が生じる。
ヘッドのインダクタンスが大きければ大きいほど、先端領域においてディスクに
書込をするのに十分な磁束が利用できるようになるまでに、巻線を通して電流が
蓄積するのにより時間がかかる。このため、設計者はディスクが許容可能な基準
範囲内で動作することを確実にするのに十分遅い書込速度を選択するか、または
設計者はより大きな駆動回路を設けて、高いインダクタンスを克服するのに十分
強く（つまり、印加電圧を増加して）ヘッドを駆動するようにしなければならな
い。
このように、薄膜ヘッドを高いデータ転送率において動作するには、ヘッドの
インダクタンスを減少することが非常に望ましい。
発明の概要
この発明の主な目的は、薄膜磁気ヘッドのインダクタンスを減少することであ
る。別の目的は、インダクタンスの低い、容易に製造可能である薄膜磁気ヘッド
を提供することである。
簡潔に言うと、この発明を具体化する薄膜磁気ヘッドは、下流側磁極の上に（
つまり、その下流側に）位置付けられ、漏れまたは漂遊磁束を減少するための、
導電性のある非磁性体でできた磁束バリア層を含み、漏れまたは漂遊磁束は、ヘ
ッドインダクタンスに寄与するが、ヘッドの巻線とディスクとの間のエネルギの
伝達には寄与しない。バリア層に侵入する漂遊磁束は層内で渦電流を生じる。こ
の電流により発生する磁束は漂遊磁束に対抗し、それによって漂遊磁束を打ち消
し、このためヘッドのインダクタンスが減少し、その読取性能が改善される。
この発明の別の局面によれば、類似の磁束バリアを上流側磁極の下（つまり、
その上流に）も置いて、ヘッドインダクタンスを減少し、ヘッドの書込性能を改
善してもよい。
この発明のさらに別の局面によれば、導電性のある非磁性体でできた磁束バリ
アを磁極の間に配置してもよい。これによって、ヨーク部材（すなわち磁極）の
間の漂遊磁束は減少し、ヘッドインダクタンスもまた減少する。
金は、ヘッドのさまざまな層を形成する他の膜と和合性があることから堆積ス
テップの数が少ないため、磁束バリア層として好ましい材料である。これらの層
のための別の材料としては、銅、アルミニウムまたは、薄膜磁気ヘッドの他の材
料と和合性がありこの発明の磁束バリアを形成するのに容易に堆積できるいずれ
かの他の非常に導電性の高い材料が含まれる。
この発明はまた、磁気抵抗（ＭＲ）読取ヘッドおよび誘導薄膜書込ヘッドを含
むシステムにおいて用いてもよい。
術語「導電層」および「磁束バリア」はここでは同義に用いられ、そのためこ
こでは置換えて用いることができる。
この発明の利点の１つは、ヘッドに巻き数をさらに加えて、不当にヘッドイン
ダクタンスを増加することなく読取信号の強度を改善することができることであ
る。
この発明の別の利点は、この発明の低インダクタンスヘッドはガラスのディス
クを通してのクロストークにさほど影響されないことである。
この発明のこれらおよび他の目的、特徴および利点は、添付の図面に示される
、その好ましい実施例の以下の詳細な説明に照らしてより明らかになるであろう
。
図面の簡単な説明
図１Ａは、回転磁気ディスクの上の動作可能な位置にある低インダクタンスの
薄膜読取／書込ヘッドの概略側面図である。
図１Ｂは、図１Ａに示されるヘッドの概略正面図である。
図２は、磁束バリア層が磁極の間に位置付けられるヘッドの代替例の概略側面
図である。
図３は、第１の磁束バリアがヘッドの上に置かれ第２の磁束バリア層が磁極の
間に位置付けられるヘッドのさらに別の代替の実施例の概略側面図である。
図４は、磁束バリア層が上流側磁極の上流にあるヘッドのさらに別の実施例の
概略側面図である。
発明の詳細な説明
図１Ａは、回転磁気ディスク１２の上の動作可能な位置にある電磁ヘッド１０
を示す。ヘッド１０は、上流側磁極１４および下流側磁極１６を含む。磁極１４
、１６は、ニッケル鉄コバルト（ＮｉＦｅＣｏ）合金などの強磁性の磁束を通す
材料から形成される。他の適当な磁極材料としては、コバルトジルコニウム（Ｃ
ｏＺｒ）、コバルトジルコニウムネオジム（ＣｏＺｒＮｄ）、窒化鉄（ＦｅＮ）
または鉄シリカなどが含まれる。磁極は、先端領域１８において間隙２２により
狭く間隔があけられている。さらに磁極は上端（ヨーク）２０において磁気的に
結合されており、これは、当業者には公知であるようにヘッドの全体の構造を蹄
鉄形にするように磁極を機械的に接合することによってなされる。
磁極の間の空間は、先端領域１８からヨーク２０まで延在する層２１によって
占められる。層２１は、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2などの非磁性の、かつ電気的に
絶縁する材料から形成される。
焼き固めたフォトレジストまたはセラミックでできたリッジ／バンプ２４は、
下流側電極１６上に形成され、層２１が複数の導体２６ａを収容できるようにし
、複数の導体２６ａは磁極１４、１６の間の空間に位置付けられ、下流側磁極１
６の上の導体２６ｂと相互に接続して（図示せず）コイル２６を形成する。さら
に別の導体（図示せず）は、コイル２６と読取／書込回路（図示せず）との間に
電流を導通する。ヘッド１０はまた、保護セラミック外層３４を含み、これは基
板３２と協力してヘッド１０を被包する。
磁気ディスク１２は、先端領域１８において磁極１４、１６に対して垂直であ
り対向しており、記録された情報を周知の態様で記憶する。特定的には、先端領
域１８はディスク１２の上にごく近接して（たとえば約０．０５から０．１ミク
ロン）位置付けられ、読取サイクルの間にディスクからの磁束を感知し、書込サ
イクルの間に連続するビット位置における分極を変更する。
読取動作の間、異なる記録された分極を有するディスク１２のさまざまな部分
が先端領域１８の下を通過するにつれ、磁束が磁極１４、１６を通る。そこで、
変化する磁束はコイル２６における電位を引き起こし、それによって感知された
磁界を電気的に表わすことができる。
書込動作の間、このプロセスは逆にされ、いずれかの極性を有する電流が周知
の態様でコイルを通して印加される。このため、電流の極性に応じてどちらかの
方向の磁界が生じ、その強さは、ディスクに１ビットの情報を書込むために先端
１８に隣接するディスク１２の小さな部分の磁化を設定するのに十分である。
磁極における磁束伝導を容易にするために、ヨーク２０はしばしば、（図面の
紙面に対して垂直に）可能な限り幅広く作られ、磁路の長さはできるだけ短くさ
れ、ヨークの磁気抵抗を減少し、それによって読取動作の間、ヘッドからの信号
の振幅を増加させる。しかしながら、このことからまた、導体２６ｂの長さが増
すことにより、漏れインダクタンスが増加する。
この発明によれば、ヘッド１０は漂遊磁束路を遮断するための磁束バリア層を
含み、それによってヘッド１０のインダクタンスを減少する。特定的には、図１
Ａにおける、導電性のある非磁性層の形である磁束バリア４２は、保護セラミッ
ク層３４に隣接して配置され、そのため下流側磁極１６の近くに間隔をあけて置
かれる。
この発明は、導電性のある非磁性体の層が導体の上に置かれた場合、導体の中
の電流は、導電性材料の層内において自らの反転した像を引き起こし、これがバ
リア層により占められる空間に本来なら侵入するであろう漂遊磁界を打ち消すこ
とになることを前提としている。通常、導電性シートの厚さは表皮厚さを超える
。公知であるように、表皮厚さとは、金属導体への電流の浸透の深さの尺度であ
る。
磁束バリア層４２をヘッドの上に置くことで、導体２６ｂと、導体２６ａのヨ
ーク２０の外部にある部分とからの漂遊磁束が抑制される。このことでコイル２
６のインダクタンスが減少し、ヘッドにさらに巻き数を加えることが可能となり
、このため、より密度の高いディスクにはつきものであるより弱い磁束を検出す
ることが容易になる。
磁束バリア層４２は金、銅、アルミニウムまたは類似の材料から形成すること
ができるが、ヘッド内の他の材料との和合性があることから金が好ましい。しか
しながら、コストのより低い材料が必要である場合には、それぞれの層同士の材
料の和合性を確実にするように適当な和合層を設けるのであれば、銅、アルミニ
ウムまたは類似の材料を用いてもよい。２０ＭＨｚにおいて表皮厚さが１７ミク
ロンである金を用いる場合、その層は約１０から５０ミクロンの厚さであり、好
ましくは１７から３０ミクロンの厚さであろう。シールドは、より厚い方が低周
波数では性能が維持される。しかしながら高周波数においては、シールドが厚い
と高インダクタンスの悪影響が生じるのであり、そのため、生産性を向上するた
め厚さを減少しても、高周波数のインダクタンスをさほど損なうことはない。
磁束バリア層４２は、電気めっき、真空蒸着、イオンスパッタリングおよび真
空堆積を含むいくつかの公知の技術のいずれかを用いてセラミック層３４上に堆
積することができる。磁束バリア層４２を堆積する好ましい技術は電気めっきで
ある。
図１Ｂには、磁束バリア層４２がコイル２６とヘッドのヨーク２０の領域との
上に位置付けられるヘッドの概略正面図が示される（例示をたやすくし、また明
らかにするために、ヘッドは被包層３２、３４を除いて透視図で示されているこ
とに注意されたい）。
図２には、磁束バリア層５２が磁極１４、１６の間に位置付けられる別の低イ
ンダクタンスの薄膜ヘッド５０が示される。この実施例は、バリア層５２が磁極
１４、１６の間の空間を通る漂遊磁束を減少するように位置付けられていること
を除いて図１Ａの実施例に類似する。図２に示されるように、磁束バリア層５２
は、導体２６ａおよび上流側磁極１４の下に延在する。磁束バリア層は約５ミク
ロンであってもよい。
図３には、さらに別の低インダクタンスの薄膜ヘッドの実施例６０が示され、
これは第１および第２の磁束バリア層４２、５２がそれぞれ、ｉ）セラミック層
３４の下流およびii）磁極１４、１６の間に置かれることを除いて、図１Ａおよ
び図２の実施例に実質的に類似する。第１の磁束バリア層４２は主に、図１Ａの
実施例に類似するヨークからの磁束路を遮断する責任を負っており、第２の磁束
バリア層５２は磁極１４、１６の間に位置付けられ、図２の実施例に類似するヨ
ーク領域の内部の磁束路を遮断する。
図４には、この発明のさらに別の実施例７０が示され、ここでは磁束バリア層
７２は上流側磁極１４の上流に位置付けられ、漂遊磁束路を遮断し、ヘッドの読
取および書込性能を改善する。
この発明のテストにより、ヘッドインダクタンスが大幅に減少することが示さ
れた。このようなテストの１つでは、セラミック層の厚さが３５ミクロンであり
コイルの巻き数が４２回である、図１Ａに類似する実施例が、磁束バリア層４２
のある状態とない状態とにおいてテストされた。テストによると、コイルインダ
クタンスは３０ＭＨｚより上の周波数において２０％よりさらに減少できること
が示された。
この発明を誘導読取／書込ヘッドに関連して説明したが、この発明を磁気抵抗
（ＭＲ）読取ヘッドおよび誘導薄膜書込ヘッドを含むシステムにおいて用いるこ
とも考えられている。
この発明は、そのいくつかの好ましい実施例に関して示され説明されるが、当
業者には、この発明の精神および範囲から逸脱することなくその形態および詳細
のさまざまな他の変更、省略および追加を行なうことができるのが理解されるで
あろう。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic recording system, and more particularly to a low inductance thin film magnetic recording head. BACKGROUND OF THE INVENTION The use of thin film heads for magnetic recording is well known. The head is used in a computer disk drive to record digital data at a high density. Conventional thin film heads include an upstream magnetic pole and a downstream magnetic pole, both of which are formed from a material that is impermeable to ferromagnetic flux, such as a nickel-iron-cobalt (NiFeCo) alloy, and the conventional thin film head further includes a magnetic pole between the magnetic poles. Including a thin film conductor configured to cause the required magnetic flux and sense the change in magnetic flux. The poles are magnetically isolated, such as by mechanical spacing, in the narrow tip region of the head. In addition, the magnetic poles are magnetically coupled at the opposite wide ends, commonly referred to as yokes, by mechanical bonding. A problem with known thin film heads is that if the stray magnetic flux becomes too large, the inductance of the head becomes too large and the frequency at which the head can operate is limited. In other words, the speed at which the head can read data from or write data to the disk is limited by the head inductance. One example of a problem caused by high head inductance is that during a read operation, resonance may occur between the inductance of the head and the input capacitance of a preamplifier in the sensing circuit. This resonance may be within the frequency band of the signal retrieved from the disk, thus compromising the integrity of the retrieved data. This problem is particularly troublesome as the density of the recorded data on the disc increases. Additional windings can be added to the head to detect weaker signals that are inherent in high density recording. However, doing so will increase the head inductance to an unacceptable level, especially considering the high data rates inherent in high density recording. When the head inductance increases, a problem also occurs in the write cycle. The greater the inductance of the head, the longer it takes for the current to accumulate through the windings before enough magnetic flux is available to write to the disk in the tip region. For this reason, the designer may choose a write speed that is slow enough to ensure that the disk operates within an acceptable reference range, or the designer may provide a larger drive circuit to overcome the high inductance To drive the head (i.e., increase the applied voltage). Thus, to operate a thin film head at high data rates, it is highly desirable to reduce the inductance of the head. SUMMARY OF THE INVENTION It is a primary object of the present invention to reduce the inductance of a thin film magnetic head. Another object is to provide an easily manufacturable thin-film magnetic head with low inductance. Briefly, a thin film magnetic head embodying the present invention is positioned above (ie, downstream of) a downstream pole and is provided with a conductive non-magnetic material to reduce leakage or stray magnetic flux. The flux or stray flux contributes to the head inductance but does not contribute to the transfer of energy between the head windings and the disk. Stray magnetic flux penetrating the barrier layer creates eddy currents in the layer. The magnetic flux generated by this current opposes the stray magnetic flux, thereby canceling out the stray magnetic flux, thereby reducing the head inductance and improving its read performance. In accordance with another aspect of the invention, a similar flux barrier may be placed below (ie, upstream of) the upstream pole to reduce head inductance and improve write performance of the head. According to yet another aspect of the present invention, a magnetic flux barrier made of a conductive non-magnetic material may be arranged between the magnetic poles. This reduces stray magnetic flux between the yoke members (ie, magnetic poles) and also reduces head inductance. Gold is a preferred material for the flux barrier layer because it has a small number of deposition steps due to its compatibility with other films forming the various layers of the head. Alternative materials for these layers include copper, aluminum, or any other very compatible material that is compatible with the other materials of the thin film magnetic head and can be easily deposited to form the flux barrier of the present invention. Highly conductive materials are included. The invention may also be used in systems that include a magnetoresistive (MR) read head and an inductive thin film write head. The terms “conductive layer” and “flux barrier” are used interchangeably herein and can therefore be used interchangeably herein. One of the advantages of the present invention is that additional turns can be added to the head to improve the read signal strength without unduly increasing the head inductance. Another advantage of the present invention is that the low inductance head of the present invention is less sensitive to crosstalk through a glass disk. These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent in light of the following detailed description of preferred embodiments thereof, as illustrated in the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a schematic side view of a low inductance thin film read / write head in an operable position on a rotating magnetic disk. FIG. 1B is a schematic front view of the head shown in FIG. 1A. FIG. 2 is a schematic side view of an alternative head where the flux barrier layer is located between the magnetic poles. FIG. 3 is a schematic side view of yet another alternative embodiment of a head where a first flux barrier is placed over the head and a second flux barrier layer is positioned between the poles. FIG. 4 is a schematic side view of yet another embodiment of a head with a flux barrier layer upstream of the upstream pole. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG. 1A shows an electromagnetic head 10 in an operable position on a rotating magnetic disk 12. The head 10 includes an upstream magnetic pole 14 and a downstream magnetic pole 16. The magnetic poles 14 and 16 are formed of a material that transmits ferromagnetic magnetic flux, such as a nickel-iron-cobalt (NiFeCo) alloy. Other suitable pole materials include cobalt zirconium (CoZr), cobalt zirconium neodymium (CoZrNd), iron nitride (FeN) or iron silica. The poles are narrowly spaced by a gap 22 in the tip region 18. Further, the poles are magnetically coupled at the upper end (yoke) 20 by mechanically joining the poles so that the overall structure of the head is horseshoe-shaped, as is known to those skilled in the art. Done. The space between the poles is occupied by a layer 21 extending from the tip region 18 to the yoke 20. Layer 21 is formed from a non-magnetic and electrically insulating material such as Al 2 O 3 or SiO 2 . A ridge / bump 24 made of baked photoresist or ceramic is formed on the downstream electrode 16 so that the layer 21 can accommodate a plurality of conductors 26a, and the plurality of conductors 26a The coil 26 is formed in a space and interconnected with the conductor 26b on the downstream magnetic pole 16 (not shown). Yet another conductor (not shown) conducts current between the coil 26 and a read / write circuit (not shown). The head 10 also includes a protective ceramic outer layer 34, which cooperates with the substrate 32 to encapsulate the head 10. The magnetic disk 12 is perpendicular to and opposed to the magnetic poles 14 and 16 in the tip region 18, and stores the recorded information in a known manner. Specifically, the tip region 18 is positioned in close proximity (eg, about 0.05 to 0.1 microns) on the disk 12 and senses magnetic flux from the disk during a read cycle, and Change the polarization at successive bit positions in between. During a read operation, magnetic flux passes through the poles 14, 16 as various portions of the disk 12 having different recorded polarizations pass below the tip region 18. There, the changing magnetic flux causes an electrical potential in the coil 26, which can electrically represent the sensed magnetic field. During a write operation, the process is reversed and a current of either polarity is applied through the coil in a well-known manner. This produces a magnetic field in either direction, depending on the polarity of the current, the strength of which sets the magnetization of a small portion of the disk 12 adjacent to the tip 18 for writing one bit of information to the disk. Is enough. In order to facilitate magnetic flux conduction at the poles, the yoke 20 is often made as wide as possible (perpendicular to the plane of the drawing), the length of the magnetic path is made as short as possible, and the reluctance of the yoke is reduced. , Thereby increasing the amplitude of the signal from the head during the reading operation. However, this also increases the length of the conductor 26b, thereby increasing the leakage inductance. According to the present invention, head 10 includes a flux barrier layer for blocking stray flux paths, thereby reducing the inductance of head 10. Specifically, in FIG. 1A, a flux barrier 42 in the form of a conductive non-magnetic layer is located adjacent to the protective ceramic layer 34 and is therefore spaced near the downstream pole 16. I will The present invention discloses that when a layer of conductive non-magnetic material is placed over a conductor, the current in the conductor causes an inverted image of itself within the layer of conductive material, which is occupied by the barrier layer. It is assumed that stray magnetic fields that would otherwise penetrate into the space to be created will be canceled. Usually, the thickness of the conductive sheet exceeds the skin thickness. As is known, skin thickness is a measure of the depth of penetration of current into a metal conductor. By placing the magnetic flux barrier layer 42 on the head, stray magnetic flux from the conductor 26b and a portion of the conductor 26a outside the yoke 20 is suppressed. This reduces the inductance of the coil 26 and allows more turns to be added to the head, thereby facilitating the detection of weaker magnetic flux, which is inherent in denser disks. The magnetic flux barrier layer 42 can be formed from gold, copper, aluminum or similar materials, but is preferably gold because it is compatible with other materials in the head. However, if lower cost materials are required, copper, aluminum or similar materials may be used if appropriate mating layers are provided to ensure the compatibility of the materials between the layers. Is also good. If using gold having a skin thickness of 17 microns at 20 MHz, the layer will be about 10 to 50 microns thick, preferably 17 to 30 microns thick. Thicker shields maintain performance at lower frequencies. However, at high frequencies, a thick shield has a negative effect of high inductance, so that reducing the thickness to improve productivity does not significantly impair the high frequency inductance. The magnetic flux barrier layer 42 can be deposited on the ceramic layer 34 using any of several known techniques, including electroplating, vacuum evaporation, ion sputtering, and vacuum deposition. The preferred technique for depositing the flux barrier layer 42 is electroplating. FIG. 1B shows a schematic front view of the head where the flux barrier layer 42 is positioned over the coil 26 and the area of the yoke 20 of the head (for ease of illustration and clarity, the head is covered). Note that the wrapping layers 32, 34 are shown in phantom except). FIG. 2 shows another low inductance thin film head 50 in which the flux barrier layer 52 is located between the poles 14,16. This embodiment is similar to the embodiment of FIG. 1A, except that the barrier layer 52 is positioned to reduce stray magnetic flux through the space between the poles 14,16. As shown in FIG. 2, the magnetic flux barrier layer 52 extends below the conductor 26a and the upstream magnetic pole 14. The flux barrier layer may be about 5 microns. FIG. 3 shows yet another low-inductance thin-film head embodiment 60 in which the first and second flux barrier layers 42, 52 are i) downstream of the ceramic layer 34 and ii) the magnetic pole 14 respectively. , 16 is substantially similar to the embodiment of FIGS. 1A and 2. The first flux barrier layer 42 is primarily responsible for blocking flux paths from the yoke similar to the embodiment of FIG. 1A, and the second flux barrier layer 52 is located between the poles 14,16. 2 blocks the magnetic flux path inside the yoke area similar to the embodiment of FIG. FIG. 4 shows yet another embodiment 70 of the present invention, in which a magnetic flux barrier layer 72 is positioned upstream of the upstream pole 14 to block stray magnetic flux paths and improve read and write performance of the head. Improve. Tests of the present invention have shown that the head inductance is significantly reduced. In one such test, an embodiment similar to FIG. 1A, with a ceramic layer thickness of 35 microns and 42 coil turns, with and without the flux barrier layer 42 is shown. Tested. Tests have shown that coil inductance can be further reduced by more than 20% at frequencies above 30 MHz. Although the invention has been described with reference to an inductive read / write head, it is contemplated that the invention may be used in systems that include a magnetoresistive (MR) read head and an inductive thin film write head. Although the present invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, those skilled in the art will recognize various other changes, omissions, and additions in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention. It will be appreciated that it can be done.