【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスク装置に使用される複合型薄膜磁気ヘッドに関する。特に高密度記録および高周波記録に適した複合型薄膜磁気ヘッドに関する。また、この複合型薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の記録密度の向上に伴って、記録媒体の性能向上とともに記録再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドの開発が強く要求されている。現在、再生ヘッドとしては、高い再生出力を得ることができるＭＲ（磁気抵抗効果）素子やＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子を用いたヘッドが使用されている。また、さらに高い再生感度の得られるＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）素子も開発されている。一方、記録ヘッドには従来の電磁誘導を利用した誘導型の薄膜記録ヘッドが用いられており、以上の再生ヘッドと記録ヘッドを一体に形成した複合型薄膜磁気ヘッドが用いられている。
【０００３】
複合型薄膜磁気ヘッドの記録特性を向上するためには、高保磁力の記録媒体を十分に記録するために強い記録磁界を発生する必要がある。また、記録の高周波化に対応して強い高周波記録磁界が要求される。近年、記録密度向上のために記録媒体と磁気ヘッドの浮上面との間隔すなわち浮上量が減少し、さらに、記録周波数が増加するに伴い、磁気ヘッドの浮上面が熱膨張のために突出する、いわゆるサーマルプルトルージョンと称される現象が問題となってきた。サーマルプルトルージョンが顕著な場合には磁気ヘッドの先端が記録媒体に接触して媒体あるいは磁気ヘッドを摩耗、損傷するという問題を生ずる。
【０００４】
サーマルプルトルージョンの原因は、コイルに記録電流を流した時に生ずるコイル抵抗による発熱、および薄膜磁気ヘッドの磁気コアに高周波磁束が通過する時に生ずる渦電流損失等の磁気損失による発熱により熱膨張係数の大きい薄膜磁気ヘッド中の金属部分およびレジスト等の有機物が熱膨張し、熱膨張係数の小さいＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ等の基板より浮上面において突出することにより生ずる。従って、サーマルプルトルージョンを防ぐためには、発生した熱を逃がすために熱伝達係数の大きい材料を使用すること、熱膨張係数の小さい材料を使用すること、さらに根本的にはコイル抵抗を減少し、磁気コアの損失を低下させて発熱量を減少することが必要である。
【０００５】
従来の下部磁極および上部、下部磁気シールドの形状に関する技術に関しては、例えば特開平９−９１６２３号公報には記録磁束が下部磁気シールドにもれ込むのを防止するために、下部磁気シールドの面積を上部磁気シールドと兼用する下部磁極の面積より小さくする例が述べられている。また、特開平５−２９８６２４号公報には、再生素子と上部および下部磁気シールド間の短絡を防止するため上部および下部磁気シールドのヘッド後部方向の長さを最も浮上面に近いコイルの位置よりも短くする例が述べられている。しかしながら、本発明の目的のように、サーマルプルトルージョンの防止の目的のために磁気コアの損失について検討された例はない。
【０００６】
現在用いられている複合型薄膜磁気ヘッドの断面図を図１５（ａ）に、平面図を図１５（ｂ）に示す。非磁性材からなる基板１の上に、再生分解能を向上し外部磁界の影響を排除するための軟磁性材からなる下部磁気シールド２を設け、その上に非磁性絶縁材よりなる再生ギャップ３を設け、再生ギャップ中にＭＲまたはＧＭＲ素子からなる再生素子４を配置する。この上に上部磁気シールド５を設け、さらに、記録ヘッドと再生ヘッドを分離する非磁性材からなるセパレート層６を設ける。この上に下部磁極７を設け、さらに記録ギャップ層８を設ける。次に上部磁極先端層９および上部磁極後端層１０を設ける。上部磁極先端層９および上部磁極後端層１０の間には非磁性絶縁層１１を充填する。さらに、上部磁極先端層９、上部磁極後端層１０および非磁性絶縁層１１を研磨により平坦化する。この上にコイル１２およびコイル絶縁層１３を形成し、さらに上部磁極１４を設け、ヘッド全体を保護層１５で保護する。コイル１２に記録電流を流すことにより、上部磁極１４、上部磁極後端層１０、下部磁極７および上部磁極先端層９に磁束を誘起し、記録ギャップ先端より発生する記録磁界により、浮上面１６から微少距離離れて移動する記録媒体１７に信号を記録する。
【０００７】
この複合型薄膜磁気ヘッドは、上部磁気シールド５と下部磁極７をセパレート層６によって分離する、いわゆるピギーバック構造となっている。他の例として、上部磁気シールド５と下部磁極７を共通一体化した構造が使用されている。この構造では、下部磁極７を通過する磁束が再生素子４に記録ノイズを発生させる問題を生ずることがある。図１５に示した例では、下部磁極７と上部磁気シールド５をセパレート層６で分離することにより、上部磁気シールド５および下部磁気シールド２に磁束がもれ込むことを防ぎ、記録ノイズの発生を防止することが出来る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の複合型薄膜磁気ヘッドのコイル１２に記録電流を印加すると、電流値の自乗とコイル抵抗Ｒの積に相当する電力が消費され、コイル部に熱が発生する。また、記録周波数が高い場合、磁気コアに流れる高周波磁束によって渦電流損失が生じ磁気コアに熱が発生する。これらの発熱により、熱膨張率の大きい金属材料からなるコイル１２および磁気コア、さらに有機物からなるコイル絶縁層１３が熱膨張し、下部磁極７、上部磁極先端層９および保護層１５が浮上面１６において基板１に比較して媒体側に突出するサーマルプルトルージョン（以下ＴＰＲと略す）が発生する。浮上面と記録媒体間の微少な間隙よりもＴＰＲが大きい場合には、浮上面１６が記録媒体１７に接触し、媒体および磁気ヘッドを損傷するという問題を生ずる。
【０００９】
本従来例では、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、下部磁気シールド２、上部磁気シールド５および下部磁極７のトラック幅方向の幅ＬＳＬＷ、ＵＳＬＷ、ＬＰＷおよびヘッド後部方向の長さＬＳＬＬ、ＵＳＬＬ、ＬＰＬを、実効的に磁束が通過する上部磁極１４の幅ＵＰＷ、および長さＵＰＬより大きくし、幅をコイル１２の幅以上とし、長さをコイル１２の領域をほぼ覆うが如く設けている。これは、コイル１２で発生する熱を、熱伝導率の高い金属磁性体で基板１に放散させ、サーマルプルトルージョンを防止するためである。
【００１０】
しかしながら、上記のように下部磁極７および上部、下部磁気シールド５、２の幅および長さを、上部磁極１４の幅および長さより大きくした場合には、下部磁極７および上部、下部磁気シールド５、２の上部磁極１４の幅より外側の部分、および上部磁極長さよりヘッド後部側の部分に、コイル１２の高周波磁界により余分な磁束が誘起され、渦電流損失が発生する。これにより下部磁極７および上部、下部シールド５、２に熱が発生し、サーマルプルトルージョンが増加するという問題を生ずる。
【００１１】
上記の構造を有する従来の薄膜磁気ヘッドについて、計算機シミュレーションにより渦電流損失の計算を行った。計算に用いた薄膜磁気ヘッドの主要部の寸法は、トラック幅Ｔｗ＝０．３５μｍ、ギャップ長ＧＬ＝０．１３μｍ、上部磁極幅ＵＰＷ＝２６μｍ、上部磁極長さＵＰＬ＝２２μｍ、下部磁極幅ＬＰＷ＝上部磁気シールド幅ＵＳＬＷ＝下部磁気シールド幅ＬＳＬＷ＝１２０μｍ、下部磁極長ＬＰＬ＝上部磁気シールド長ＵＳＬＬ＝下部磁気シールド長ＬＳＬＬ＝６０μｍ、上部磁極先端層厚さＵＰ１ｔ＝２μｍ、上部磁極厚さＵＰ２ｔ＝２μｍ、下部磁極厚さＬＰｔ＝２μｍ、上部磁気シールド厚さＵＳＬｔ＝１．５μｍ、下部磁気シールド厚さＬＳＬｔ＝２μｍ、上部磁極後端層長さＢＫＬ＝５μｍとした。磁極に用いる磁性材料として、下部磁気シールド２および上部磁気シールド５には８２Ｎｉ−Ｆｅ膜（飽和磁束密度Ｂｓ＝１．０Ｔ、比抵抗ρ＝０．２２μΩｍ）、下部磁極７および上部磁極１４には４６Ｎｉ−Ｆｅ膜（Ｂｓ＝１．６５Ｔ、ρ＝０．４９μΩｍ）、上部磁極先端部９および上部磁極後端層１０にはＣｏＦｅＮｉ膜（Ｂｓ＝２．０Ｔ、ρ＝０．１７μΩｍ）を用いた。渦電流損失の計算では、コイルに−０．３６ＡＴの記録電流を印加した後、０．５ｎｓで記録電流を０．３６ＡＴまで変化させ、この時に生ずる渦電流損失の変化を求めた。
【００１２】
経過時間ｔに対する従来の薄膜磁気ヘッド各部の渦電流損失を図１６に示す。記録電流が最大に達する０．５ｎｓでヘッド各部の渦電流損失は最大となる。ヘッド各部の中で渦電流損失が大きいのは上部磁極ＵＰＵ（全渦電流損失の４０．２％）、下部磁極ＬＰ（３７．０％）、上部磁極後端層ＵＰＢ（２０．３％）で、ヘッド全体の９７．５％を占める。残りの上部磁極先端層ＵＰＦ、上部磁気シールドＵＳＬ、下部磁気シールドＬＳＬの渦電流損失はごくわずか（ｔｏｔａｌ ２．５％）である。下部磁極７の渦電流損失のうち、上部磁極幅および上部磁極長さに相当する部分の損失は３１．５％であり、残りの６８．５％は上部磁極１４の外側および後部に相当する部分で発生している。従って、上部磁極１４の外側および後部に相当する部分で発生する渦電流損失をなくすことができれば、渦電流損失による発熱を低減し、ＴＰＲを改善することが出来る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、特に磁気コアの損失を低減するために、本発明では下部磁極、および上部、下部磁気シールドの形状を最適化するものである。具体的には以下のようにする。
（１）基板上に形成された下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に再生素子が配置された再生ヘッドと、該再生ヘッド上に形成された下部磁極と上部磁極の間に磁気ギャップ及び絶縁層を介してコイルが配置された記録ヘッドとを有する複合型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記下部磁気シールドの幅および長さを前記上部磁極あるいは上部磁気シールドの幅および長さと同等以上とする。
（２）基板上に形成された下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に再生素子が配置された再生ヘッドと、該再生ヘッド上に形成された下部磁極と上部磁極の間に磁気ギャップ及び絶縁層を介してコイルが配置された記録ヘッドとを有する複合型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極の長さを前記上部磁極の長さと同程度にする。
（３）基板上に形成された下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に再生素子が配置された再生ヘッドと、該再生ヘッド上に形成された下部磁極と上部磁極の間に磁気ギャップ及び絶縁層を介してコイルが配置された記録ヘッドとを有する複合型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極の幅と長さを前記上部磁極の幅と長さと同程度にする
（４）前記下部磁気シールドを形成する層、上部磁気シールドを形成する層および下部磁極を形成する層のいずれかあるいは全部の層において、前記下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極の幅から前記コイルが形成される領域の幅を超える部分、および前記下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極の長さからほぼ前記コイル領域を覆う長さまでの部分を非磁性金属層で充填する。
（５）基板上に形成された下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に再生素子が配置された再生ヘッドと、該再生ヘッド上に形成された下部磁極と上部磁極の間に磁気ギャップ及び絶縁層を介してコイルが配置された記録ヘッドとを有する複合型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極のトラック幅方向の幅が前記コイルが形成される領域の幅以上であり、ヘッド後部方向の長さがほぼ前記コイル領域を覆う長さであり、前記下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極のいずれかまたは全部に、幅がほぼ前記上部磁極の幅で長さがほぼ当該上部磁極の長さの部分、もしくは、幅が前記コイル領域の幅以上で長さがほぼ前記上部磁極の長さの部分を囲むが如く絶縁層を設ける。
（６）磁気ディスクと、該磁気ディスクを回転駆動する手段と、前記磁気ディスクに情報を記録再生するための磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記磁気ディスクの任意のトラックに位置決めをする機構と、これらを制御する回路と、前記磁気ヘッドに記録信号を供給し、当該磁気ヘッドからの再生信号を処理する回路とを有する磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドとして前記（１）〜（５）のいずれかの複合型薄膜磁気ヘッドを少なくとも１つ搭載し、最高記録周波数が３５０ＭＨｚ以上であり、浮上量が３５ｎｍ以下とする。以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
図１５に示されるタイプの複合型薄膜磁気ヘッドの、下部磁極７および上部、下部磁気シールド５、２の形状を変化させて渦電流損失の変化を調べた。結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
検討例１は、図２に示すように、下部磁極幅ＬＰＷを従来と同じとし、長さＬＰＬを上部磁極長さＵＰＬ＝２２μｍと同じにした場合である。上部磁気シールド５（ＵＳＬ）、下部磁気シールド２（ＬＳＬ）の形状は従来と同じである。表１に示すように、下部磁極７（ＬＰ）の渦電流損失が減少した結果、ヘッド全体の渦電流損失が約１０％低減した。
【００１６】
検討例２は、図３に示すように、下部磁極長さＬＰＬを従来と同じとし、幅ＬＰＷを上部磁極幅ＵＰＷ＝２６μｍと同じにした場合である。上部磁気シールド５（ＵＳＬ）、下部磁気シールド２（ＬＳＬ）の形状は従来と同じである。この場合には下部磁極７（ＬＰ）の損失低下が検討例１ほどではない上に、上部磁気シールドＵＳＬでの渦電流損失が増加するために、ヘッド全体の渦電流損失は従来例と同等以上になる。
【００１７】
検討例３は、図４に示すように、下部磁極幅および長さを上部磁極幅および長さと同じにした場合である（ＬＰＬ＝２２μｍ、ＬＰＷ＝２６μｍ）。上部磁気シールドＵＳＬ、下部磁気シールドＬＳＬの形状は従来と同じである。この場合には、下部磁極ＬＰの損失が低下するものの、上部磁気シールドＵＳＬの渦電流損失が増加するため、ヘッド全体の渦電流損失は従来例と同等になる。
【００１８】
検討例４は、図５に示すように、下部磁極幅および長さを上部磁極幅および長さと同じにし、さらに上部磁気シールド長さＵＳＬＬを上部磁極長さと同じ２２μｍとした場合である。下部磁気シールドＬＳＬの形状は従来と同じである。この場合には、上部磁気シールドの渦電流損失が低下するためにヘッド全体の渦電流損失が約１０％減少した。
【００１９】
検討例５は、図６に示すように、下部磁極および上部磁気シールドの幅および長さを上部磁極幅および長さと同じ２６μｍおよび２２μｍとした場合である。下部磁気シールドＬＳＬの形状は従来と同じである。この場合には、下部磁気シールドＬＳＬの渦電流損失が増加するために、ヘッド全体の渦電流損失は従来例と同等になる。
【００２０】
検討例６は、図７に示すように、下部磁極および上部磁気シールドの幅および長さを上部磁極幅および長さと同じ２６μｍおよび２２μｍとし、さらに下部磁気シールド長さＬＳＬＬを上部磁極長さと同じ２２μｍとした場合である。この場合には、下部磁気シールドＬＳＬの渦電流損失が減少するために、ヘッド全体の渦電流損失が約１０％減少した。
【００２１】
検討例７は、図８に示すように、下部磁極ＬＰ、上部磁気シールドＵＳＬおよび下部磁気シールドＬＳＬの幅および長さを上部磁極幅および長さと同じ２６μｍおよび２２μｍとした場合である。この場合には下部磁極ＬＰ、上部磁気シールドＵＳＬおよび下部磁気シールドＬＳＬの渦電流損失が減少するために、ヘッド全体の渦電流損失は従来例より約４０％と大幅に減少した。
【００２２】
以上のように、下部磁気シールド、上部磁気シールド、下部磁極の順に積層され、これらの幅および長さが上部磁極の幅および長さより大きく、コイル領域をほぼ覆うが如く形成された薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極のいずれも上部磁極長さよりヘッド後部側の部分を削除することにより渦電流損失を低減できる。また、下部磁気シールド、上部磁気シールド、下部磁極のいずれも長さおよび幅を上部磁極と同程度とした場合に大幅に渦電流損失を低減することが出来る。これらにより、渦電流損失による発熱を低減し、サーマルプルトルージョンを低減することが出来る。また、コイルに近い側の磁極あるいは磁気シールドが基板に近い側の磁気シールドを覆っている場合は、上側の磁極あるいは磁気シールドによってコイルからの磁界が遮断され、下側の磁気シールドは渦電流損失が極めて小さい。従って、下側の磁気シールドの幅および長さを上側の磁極あるいは磁気シールドの幅および長さより小さくすることは、発生した熱を基板側に放散する上で不利になる。従って、本実施例１では、下側の磁気シールドの幅および長さを上側の磁極あるいは磁気シールドの幅および長さと同等以上とする。これにより、熱の基板側への放散をしやすくし、サーマルプルトルージョンを低減する。
【００２３】
なお、本実施例１において、下部磁極および上部、下部磁気シールドの幅あるいは長さを、上部磁極の幅あるいは長さとほぼ同等と規定し、または長さがコイル領域をほぼ覆う長さと規定しているが、ここでほぼ同等とは、上部磁極の幅あるいは長さあるいはコイル領域の長さの±２０％の範囲を指し、この範囲であれば本発明の効果を逸脱しない。
【００２４】
【実施例２】
前記実施例１のように、下部磁極７および上部、下部磁気シールド５、２の長さあるいは幅を減少した場合、渦電流損失が減少しサーマルプルトルージョンを低減することが出来る。しかし、特に下部磁気シールド２の長さあるいは幅を減少した場合、熱伝導率の大きい金属磁性材料の面積が減少するため、コイル１２で発生する熱を基板１に放散し難くなり、結果的にサーマルプルトルージョンが大きくなる可能性がある。本実施例２では、上記の問題を解決するために、下部磁極７および上部、下部磁気シールド５、２を削除した位置に熱伝導率の大きい非磁性金属層１８を配置し、コイル１２で発生する熱を基板１側に放散させる。しかし、非磁性金属層１８をコイル１２の下部に配置した場合、非磁性金属層１８の比抵抗が小さい場合にはコイル１２の高周波磁界により渦電流損失が発生する。
【００２５】
表１の検討例８には、図１（ａ）および図９に示すように、下部磁極ＬＰの長さを２２μｍ、幅を２６μｍとし、従来の薄膜磁気ヘッドの下部磁極ＬＰから長さおよび幅を減少した部分に、Ｃｕに相当する０．１７５μΩｍの非磁性金属層１８を配置した場合の渦電流損失を示す。なお、下部磁極ＬＰと非磁性金属層１８との間には幅０．５μｍの絶縁層１９を配置し、非磁性金属層１８と下部磁極ＬＰ間に渦電流が流れるのを防止した。表１のように、非磁性金属層１８（Ｌｐａｄｄ）には比較的大きな渦電流損失が発生し、上部磁気シールドＵＳＬにも損失が生じている。この結果、ヘッド全体の渦電流損失は従来例より約１７％増加し、本検討例の渦電流損失低下の効果は見られなかった。
【００２６】
検討例９は、上記非磁性金属層１８を比抵抗０．９４μΩｍを有する高抵抗非磁性金属層とした場合を示す。この場合には非磁性金属層ＬＰａｄｄの渦電流損失が低下し、ヘッド全体の渦電流損失は従来例より約１０％低下することが出来た。
【００２７】
検討例１０は、図１（ｂ）および図１０に示すように、下部磁極ＬＰの長さを２２μｍ、幅を２６μｍとし、上部および下部磁気シールドＵＳＬ、ＬＳＬの長さを２２μｍ、幅を１２０μｍとした場合である。この場合も、従来の複合型薄膜磁気ヘッドの下部磁極ＬＰおよび上部、下部磁気シールドＵＳＬ、ＬＳＬの長さおよび幅を減少した部分に比抵抗０．９４μΩｍの高抵抗非磁性金属層１８を配置した。下部磁極ＬＰおよび上部、下部磁気シールドＵＳＬ、ＬＳＬと高抵抗非磁性金属層１８の間には幅０．５μｍの絶縁層１９を配置した。この場合には、上部磁気シールドＵＳＬの渦電流損失が低下し、ヘッド全体の渦電流損失が従来例より１６％低下する。なお、表１において、ＵＳＬａｄｄは上部磁気シールドＵＳＬに隣接する非磁性金属層、ＬＳＬａｄｄは下部磁気シールドＬＳＬに隣接する非磁性金属層１８の渦電流損失である。
【００２８】
検討例１１は、図１（ｂ）および図１１に示すように、下部磁極ＬＰおよび上部、下部磁気シールドＵＳＬ、ＬＳＬの長さをいずれも２２μｍ、幅を２６μｍとし、従来の薄膜磁気ヘッドの下部磁極ＬＰおよび上部、下部磁気シールドＵＳＬ、ＬＳＬの長さおよび幅を減少した部分に比抵抗０．９４μΩｍの高抵抗非磁性金属層１８を配置した場合である。この場合も、下部磁極ＬＰおよび上部、下部磁気シールドＵＳＬ、ＬＳＬと高抵抗非磁性金属層１８の間には幅０．５μｍの絶縁層１９を配置した。表１のように、本検討例ではヘッド全体の渦電流損失が従来例の約４０％と大幅に低下する。この例は、検討例７と同等の小さな渦電流損失を示し、さらにコイル下部を熱伝導率の高い非磁性金属層１８で構成するため、コイル１２で発生した熱を基板１側に放散しやすく、この結果サーマルプルトルージョンを低減することができる。
【００２９】
表１の従来例および検討例８および９の結果から、従来例よりヘッド全体の渦電流損失を低くするためには、本実施例２に用いる高抵抗非磁性金属層１８の比抵抗は０．７μΩｍ以上とすることが必要である。このような高抵抗非磁性金属膜層１８としては、例えばＮｉＰ膜を使用できる。この膜は０．９４μΩｍの高い比抵抗を有し、メッキ法により本発明に必要な１〜２μｍの膜を比較的容易に形成できるため、本発明に用いる高抵抗非磁性金属層１８としては好適である。
【００３０】
本実施例２の高抵抗非磁性金属層１８を配置した薄膜磁気ヘッドを作製する方法には、以下のような方法がある。以下に、下部磁気シールド２を形成する場合を示す。まず、基板１上にメッキ法の電極となるシード膜をスパッタリング法により形成する。シード膜としては８２ＮｉＦｅ膜を用いることが出来る。次に、下部磁気シールド２の形状が凹状となるレジストフレームを形成する。次に、レジストフレーム内にメッキ法により８２ＮｉＦｅ膜を形成する。次にレジストフレームを除去し、余分なシード膜をイオンミリング等により除去する。なお、こうのようにフレームメッキ法により下部磁気シールド２を形成するほかに、スパッタリング法等により８２ＮｉＦｅ膜を形成し、余分な部分をケミカルエッチングあるいはイオンミリングにより除去してもよい。
【００３１】
この上に、下部磁気シールド２と高抵抗非磁性金属層１８の間を絶縁するための絶縁層１９をスパッタリング法等により形成する。絶縁層１９にはＡｌ２Ｏ３等を用いることが出来る。絶縁層１９は下部磁気シールド２の端部にも形成されて、高抵抗非磁性金属層１８との間の絶縁層となる。次に、高抵抗非磁性金属層１８をメッキ形成するためのシード膜を形成する。シード膜としては非磁性金属膜であるＡｕ等を用いることができる。
【００３２】
この上に高抵抗非磁性金属層１８となるべき形状が凹状となるレジストフレームを形成する。次にレジストフレーム内にメッキ法により高抵抗非磁性金属層１８を形成する。次にレジストフレームを除去し、さらに余分なシード膜を除去する。なお、高抵抗非磁性金属層１８の形成の際にも、メッキ法ではなく、高抵抗非磁性金属層１８をスパッタリング法等により形成し、不要な部分をケミカルエッチングあるいはイオンミリング等により除去してもよい。
【００３３】
このようにして所定の平面形状を有する下部磁気シールド２および高抵抗非磁性金属層１８が形成される。この上に、下部磁気シールド２および高抵抗非磁性金属層１８以外の部分を埋めるがごとくＡｌ２Ｏ３等の絶縁層をスパッタリング法等により形成する。さらにこれらの層の表面が平坦になるように研磨を行い、下部磁気シールド２、高抵抗非磁性金属層１８および絶縁層１９からなる層が形成される。下部磁気シールド２以外の上部磁気シールド層５あるいは下部磁極層７についても同様に作製することができる。
【００３４】
【実施例３】
本発明のもう一つの実施例３では、下部磁極および上部、下部磁気シールドを絶縁層を介して分割することにより、渦電流が下部磁極および上部、下部磁気シールド全体を流れることを防止して渦電流損失を減少させる。
【００３５】
検討例１２は、図１２に示すように、下部磁極長さ２２μｍ、幅２６μｍの領域を囲むように幅０．５μｍの絶縁層１９を配置し、下部磁極７と補助下部磁極７’に分割した例である。
【００３６】
検討例１３は、図１３に示すように、下部磁極長さ２２μｍ、幅２６μｍの領域を囲むように幅０．５μｍの絶縁層１９を配置して下部磁極７と補助下部磁極７’に分割し、かつ、上部および下部磁気シールド５、２の長さ２２μｍの位置に同様に幅０．５μｍの絶縁層１９を配置して上部磁気シールド５および補助上部磁気シールド５’、ならびに下部磁気シールド２および補助下部磁気シールド２’に分割した例である。
【００３７】
また、検討例１４は、図１４に示すように、下部磁極７および上部、下部磁気シールド５、２を長さ２２μｍ、幅２６μｍの領域を囲むように幅０．５μｍの絶縁層１９を配置し、下部磁極７と補助下部磁極７’、上部磁気シールド５と補助上部磁気シールド５’、ならびに下部磁気シールド２と補助下部磁気シールド２’に分割した例である。いずれの場合も下部磁気シールドＬＰの渦電流損失が低下し、ヘッド全体の渦電流損失は従来例に比較して検討例１２の場合には１９％、検討例１３の場合には２０％、検討例１４の場合には２２％低下する。これらの場合には、コイル下部の補助下部磁極および補助上部、下部磁気シールドが存在するので、コイル１２より発生した熱を基板１に放散する作用は従来のまま維持される。従って、サーマルプルトルージョンを従来の薄膜磁気ヘッドに比べて低減することができる。なお、表１において、Ｌｐａｄｄ、ＵＳＬａｄｄ、ＬＳＬａｄｄは補助下部磁極７’、補助上部磁気シールド５’および補助下部磁気シールド２’の渦電流損失を示す。
【００３８】
本実施例３では、高抵抗非磁性金属層を用いることなく、渦電流損失を低減しかつコイルが発生する熱を基板側に放散することが可能なため、実施例２に比較して製造方法がより簡便に出来る。たとえば、下部磁極をフレームメッキ法で形成する場合には、メッキ用のシード膜を形成し、この上に下部磁極の形状が凹状となるレジストフレームを形成する。下部磁極を分割する絶縁層になるべき部分にはレジストが残される。この凹部に下部磁極となる４６ＮｉＦｅメッキ膜を形成し、レジストフレームを除去する。さらに余分なシード膜をイオンミリング等により除去する。下部磁極が形成された残余の部分を埋めるが如く、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁層をスパッタリング法等により形成することにより、所定の形状に絶縁層で分割された下部磁極を形成することができる。また、下部磁極膜をスパッタリング法等ににより形成する場合には、所定の下部磁極の形状となる部分以外の部分をケミカルエッチングあるいはイオンミリング等により除去し、除去した部分を埋めるが如くＡｌ２Ｏ３等の絶縁層をスパッタリング法等により形成することにより、所定の形状に絶縁層で分割された下部磁極を形成することができる。
【００３９】
実施例２及び３において、下部磁極および上部、下部磁気シールドと高抵抗非磁性金属膜を絶縁するための絶縁層、あるいは下部磁極および上部、下部磁気シールドを分割、絶縁するための絶縁層の幅は実質的に渦電流の通過を阻止できる幅であれば良い。従って、０．１μｍ以上であれば十分その目的が達成できる。一方、実施例３のように、分割する磁極あるいは磁気シールドの間のシード膜を除去する場合に、絶縁層になるべき分割する磁極あるいは磁気シールドの間隔が狭い場合にはシード膜を除去することが困難になる。従って、この間隔すなわち絶縁層の幅を０．５μｍ以上とすることが望ましい。また、イオンミリングやケミカルエッチング等により絶縁層になるべき溝を形成する場合にも０．５μｍ未満の溝を形成することは困難なため、絶縁層の幅を０．５μｍ以上にする必要がある。また、絶縁層の幅が２μｍを超える場合には、コイルで発生した熱の放散を阻害する可能性があるため、絶縁層の幅を２μｍ以下とすることが望ましい。
【００４０】
なお、以上の実施例は、上部磁気シールドと下部磁極が分離された、いわゆるピギーバック構造について記載したが、上部磁気シールドと下部磁極を兼用した薄膜磁気ヘッドについても同様の効果が得られる。
【００４１】
以上の実施例１〜３で得られた複合型薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を図１７に示す。薄膜磁気ヘッド２０はヘッド支持機構２１に支持され、アクチュエータ２２により回転駆動され、スピンドル２３に装着され回転している磁気ディスク２４の任意のトラックに位置決めされ、情報の記録・再生を行う。２５は記録・再生回路である。
【発明の効果】
以上のように、下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極の形状を最適化することにより渦電流損失を低減し、サーマルプルトルージョンを低減することができる。また、縮小された下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極の周囲に絶縁層を介して高抵抗非磁性金属層を配置することにより、コイルから発生する熱を基板側に放散することによってサーマルプルトルージョンをさらに低減することができる。また、下部磁気シールド、上部磁気シールドおよび下部磁極を絶縁層を介して分割することによっても、渦電流損失を減少し、サーマルプルトルージョンを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第２及び第３の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図３】本発明の第１の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図４】本発明の第１の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図５】本発明の第１の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図６】本発明の第１の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図７】本発明の第１の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図８】本発明の第１の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図９】本発明の第２の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図１３】本発明の第３の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図１４】本発明の第３の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図１５】本発明の第１の実施例が適用される複合型薄膜磁気ヘッドの断面図および平面図である。
【図１６】従来の複合型薄膜磁気ヘッドの渦電流損失を示す図である。
【図１７】本発明の第１〜第３の実施例による複合型薄膜磁気ヘッドが搭載された磁気ディスク装置の構成図である。
【符号の説明】
１：基板 ２：下部磁気シールド（ＬＳＬ） ２’：補助下部磁気シールド
３：再生ギャップ ４：再生素子 ５：上部磁気シールド（ＵＳＬ）
５’：補助上部磁気シールド ６：セパレート層
７：下部磁極（ＬＰ） ７’：補助下部磁極 ８：記録ギャップ層
９：上部磁極先端層 １０：上部磁極後端層 １１：非磁性絶縁層
１２：コイル １３：コイル絶縁層 １４：上部磁極（ＵＰＵ）
１５：保護層 １６：浮上面 １７：記録媒体 １８：非磁性金属層 １９：絶縁層
２０：複合型薄膜磁気ヘッド ２１：ヘッド支持機構 ２２：アクチュエータ
２３：スピンドル ２４：磁気ディスク ２５：記録・再生回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite thin film magnetic head used for a magnetic disk drive. More particularly, the present invention relates to a composite thin-film magnetic head suitable for high-density recording and high-frequency recording. The present invention also relates to a magnetic disk drive equipped with the composite thin film magnetic head.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the recording density of a magnetic disk device has been improved, there has been a strong demand for the development of a thin-film magnetic head having improved recording and reproducing characteristics as well as improved recording medium performance. At present, as a reproducing head, a head using an MR (magnetoresistive effect) element or a GMR (giant magnetoresistance effect) element capable of obtaining a high reproduction output is used. Further, a TMR (tunnel magnetoresistive) element capable of obtaining higher reproduction sensitivity has been developed. On the other hand, a conventional induction type thin film recording head utilizing electromagnetic induction is used as a recording head, and a composite type thin film magnetic head in which the above-described reproducing head and recording head are integrally formed is used.
[0003]
In order to improve the recording characteristics of the composite type thin film magnetic head, it is necessary to generate a strong recording magnetic field in order to sufficiently record a recording medium having a high coercive force. In addition, a strong high-frequency recording magnetic field is required in response to a higher frequency of recording. In recent years, the spacing between the recording medium and the flying surface of the magnetic head, that is, the flying height, has been reduced to improve the recording density, and further, as the recording frequency has increased, the flying surface of the magnetic head has protruded due to thermal expansion. A phenomenon called so-called thermal pultrusion has become a problem. When the thermal pultrusion is remarkable, there arises a problem that the tip of the magnetic head comes into contact with the recording medium and wears or damages the medium or the magnetic head.
[0004]
The thermal expansion is caused by the heat generated by the coil resistance generated when a recording current is applied to the coil and the heat generated by magnetic loss such as eddy current loss generated when high-frequency magnetic flux passes through the magnetic core of the thin-film magnetic head. Metal parts in a large thin film magnetic head and organic substances such as resist thermally expand and Al having a small thermal expansion coefficient 2 O 3 -It is caused by projecting at the air bearing surface from a substrate such as TiC. Therefore, in order to prevent thermal pultrusion, use a material with a large heat transfer coefficient to release the generated heat, use a material with a small coefficient of thermal expansion, and further fundamentally reduce the coil resistance, It is necessary to reduce the heat generation by reducing the loss of the magnetic core.
[0005]
With respect to the conventional technology relating to the shape of the lower magnetic pole and the upper and lower magnetic shields, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-91623 discloses that the area of the lower magnetic shield is reduced in order to prevent the recording magnetic flux from leaking into the lower magnetic shield. There is described an example in which the area is made smaller than the area of the lower magnetic pole also serving as the upper magnetic shield. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-298624 discloses that the length of the upper and lower magnetic shields in the rear direction of the head is made smaller than the position of the coil closest to the air bearing surface in order to prevent a short circuit between the reproducing element and the upper and lower magnetic shields. An example of shortening is described. However, there is no example in which the loss of the magnetic core has been studied for the purpose of preventing thermal pultrusion as in the object of the present invention.
[0006]
FIG. 15A is a cross-sectional view of a currently used composite thin film magnetic head, and FIG. 15B is a plan view thereof. On a substrate 1 made of a non-magnetic material, a lower magnetic shield 2 made of a soft magnetic material for improving the reproduction resolution and eliminating the influence of an external magnetic field is provided, and a reproduction gap 3 made of a non-magnetic insulating material is formed thereon. A reproducing element 4 composed of an MR or GMR element is arranged in the reproducing gap. An upper magnetic shield 5 is provided thereon, and a separate layer 6 made of a non-magnetic material for separating a recording head and a reproducing head is provided. A lower magnetic pole 7 is provided thereon, and a recording gap layer 8 is further provided. Next, an upper pole tip layer 9 and an upper pole trailing layer 10 are provided. A non-magnetic insulating layer 11 is filled between the upper pole tip layer 9 and the upper pole trailing layer 10. Further, the upper pole tip layer 9, the upper pole trailing layer 10, and the nonmagnetic insulating layer 11 are flattened by polishing. A coil 12 and a coil insulating layer 13 are formed thereon, an upper magnetic pole 14 is provided, and the entire head is protected by a protective layer 15. By passing a recording current through the coil 12, magnetic flux is induced in the upper magnetic pole 14, the upper magnetic pole rear end layer 10, the lower magnetic pole 7, and the upper magnetic pole tip layer 9. A signal is recorded on a recording medium 17 that moves a minute distance away.
[0007]
This composite thin film magnetic head has a so-called piggyback structure in which the upper magnetic shield 5 and the lower magnetic pole 7 are separated by a separate layer 6. As another example, a structure in which the upper magnetic shield 5 and the lower magnetic pole 7 are integrally integrated is used. In this structure, the magnetic flux passing through the lower magnetic pole 7 may cause a problem that the read element 4 generates recording noise. In the example shown in FIG. 15, the lower magnetic pole 7 and the upper magnetic shield 5 are separated by the separate layer 6 to prevent the magnetic flux from leaking into the upper magnetic shield 5 and the lower magnetic shield 2 and to reduce the generation of recording noise. Can be prevented.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
When a recording current is applied to the coil 12 of the conventional composite type thin film magnetic head, power corresponding to the product of the square of the current value and the coil resistance R is consumed, and heat is generated in the coil portion. In addition, when the recording frequency is high, eddy current loss occurs due to high-frequency magnetic flux flowing through the magnetic core, and heat is generated in the magnetic core. Due to these heat generations, the coil 12 and the magnetic core made of a metal material having a high coefficient of thermal expansion, and the coil insulating layer 13 made of an organic material are thermally expanded, and the lower magnetic pole 7, the upper magnetic pole tip layer 9 and the protective layer 15 are raised on the floating surface 16 In this case, thermal protrusion (hereinafter abbreviated as TPR) protruding toward the medium as compared with the substrate 1 occurs. If the TPR is larger than the minute gap between the air bearing surface and the recording medium, the air bearing surface 16 comes into contact with the recording medium 17 and damages the medium and the magnetic head.
[0009]
In this conventional example, as shown in FIGS. 15A and 15B, the widths LSLW, USLW, LPW of the lower magnetic shield 2, the upper magnetic shield 5, and the lower magnetic pole 7 in the track width direction and the lengths in the head rear direction. The LSLL, USLL, and LPL are made larger than the width UPW and the length UPL of the upper magnetic pole 14 through which the magnetic flux effectively passes, the width is set to be equal to or larger than the width of the coil 12, and the length almost covers the area of the coil 12. Provided. This is to dissipate the heat generated in the coil 12 to the substrate 1 by using a metal magnetic material having a high thermal conductivity, thereby preventing thermal pultrusion.
[0010]
However, when the width and length of the lower magnetic pole 7 and the upper and lower magnetic shields 5 and 2 are made larger than the width and length of the upper magnetic pole 14 as described above, the lower magnetic pole 7 and the upper and lower magnetic shields 5 and An extra magnetic flux is induced by the high frequency magnetic field of the coil 12 in a portion outside the width of the upper magnetic pole 14 and in a portion on the rear side of the head with respect to the length of the upper magnetic pole, thereby causing eddy current loss. As a result, heat is generated in the lower magnetic pole 7 and the upper and lower shields 5 and 2, thereby causing a problem that thermal pultrusion increases.
[0011]
The eddy current loss of the conventional thin-film magnetic head having the above structure was calculated by computer simulation. The dimensions of the main part of the thin-film magnetic head used for the calculation are as follows: track width Tw = 0.35 μm, gap length GL = 0.13 μm, upper magnetic pole width UPW = 26 μm, upper magnetic pole length UPL = 22 μm, lower magnetic pole width LPW = Upper magnetic shield width USLW = Lower magnetic shield width LSLW = 120 μm, Lower magnetic pole length LPL = Upper magnetic shield length USLL = Lower magnetic shield length LSLL = 60 μm, Upper magnetic pole tip layer thickness UP1t = 2 μm, Upper magnetic pole thickness UP2t = 2 μm , Lower magnetic pole thickness LPt = 2 μm, upper magnetic shield thickness USLt = 1.5 μm, lower magnetic shield thickness LSLt = 2 μm, and upper magnetic pole rear end layer length BKL = 5 μm. As a magnetic material used for the magnetic pole, the lower magnetic shield 2 and the upper magnetic shield 5 have an 82Ni—Fe film (saturation magnetic flux density Bs = 1.0T, specific resistance ρ = 0.22 μΩm), and the lower magnetic pole 7 and the upper magnetic pole 14 have A 46Ni-Fe film (Bs = 1.65T, ρ = 0.49μΩm), and a CoFeNi film (Bs = 2.0T, ρ = 0.17μΩm) were used for the upper pole tip 9 and the upper pole rear end layer 10. . In the calculation of the eddy current loss, after applying a recording current of -0.36 AT to the coil, the recording current was changed to 0.36 AT in 0.5 ns, and the change in the eddy current loss occurring at this time was obtained.
[0012]
FIG. 16 shows the eddy current loss of each part of the conventional thin film magnetic head with respect to the elapsed time t. The eddy current loss of each part of the head becomes maximum at 0.5 ns at which the recording current reaches the maximum. Among the head portions, the eddy current loss is large in the upper magnetic pole UPU (40.2% of the total eddy current loss), the lower magnetic pole LP (37.0%), and the upper magnetic pole rear end layer UPB (20.3%). Occupies 97.5% of the entire head. The remaining upper magnetic pole tip layer UPF, upper magnetic shield USL, and lower magnetic shield LSL have very little eddy current loss (total 2.5%). Of the eddy current loss of the lower magnetic pole 7, the loss corresponding to the upper magnetic pole width and the upper magnetic pole length is 31.5%, and the remaining 68.5% is the part corresponding to the outside and the rear of the upper magnetic pole 14. Has occurred in. Therefore, if the eddy current loss generated in the portion corresponding to the outside and the rear portion of the upper magnetic pole 14 can be eliminated, the heat generation due to the eddy current loss can be reduced and the TPR can be improved.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, and in particular to reduce the loss of the magnetic core, the present invention optimizes the shape of the lower magnetic pole and the upper and lower magnetic shields. Specifically, the following is performed.
(1) A read head in which a read element is disposed between a lower magnetic shield and an upper magnetic shield formed on a substrate, and a magnetic gap and an insulating layer between a lower magnetic pole and an upper magnetic pole formed on the read head In a composite type thin-film magnetic head having a recording head having a coil disposed therebetween, the width and length of the lower magnetic shield are equal to or greater than the width and length of the upper magnetic pole or the upper magnetic shield.
(2) A reproducing head having a reproducing element disposed between a lower magnetic shield and an upper magnetic shield formed on a substrate, and a magnetic gap and an insulating layer between a lower magnetic pole and an upper magnetic pole formed on the reproducing head. In a composite thin-film magnetic head having a recording head having a coil disposed therethrough, the lengths of the lower magnetic shield, the upper magnetic shield, and the lower magnetic pole are substantially equal to the length of the upper magnetic pole.
(3) a reproducing head having a reproducing element disposed between a lower magnetic shield and an upper magnetic shield formed on a substrate, and a magnetic gap and an insulating layer between a lower magnetic pole and an upper magnetic pole formed on the reproducing head; In the composite type thin-film magnetic head having a recording head in which a coil is arranged via the lower magnetic shield, the width and length of the lower magnetic shield, the upper magnetic shield and the lower magnetic pole are made substantially equal to the width and length of the upper magnetic pole
(4) In any or all of the layer forming the lower magnetic shield, the layer forming the upper magnetic shield, and the layer forming the lower magnetic pole, the width of the lower magnetic shield, the upper magnetic shield, and the lower magnetic pole is determined based on the width. A portion exceeding the width of the region where the coil is formed, and a portion from the length of the lower magnetic shield, the upper magnetic shield and the lower magnetic pole to the length substantially covering the coil region are filled with the nonmagnetic metal layer.
(5) A reproducing head having a reproducing element disposed between a lower magnetic shield and an upper magnetic shield formed on a substrate, and a magnetic gap and an insulating layer between a lower magnetic pole and an upper magnetic pole formed on the reproducing head. In the composite type thin-film magnetic head having a recording head in which a coil is disposed via the lower magnetic shield, the upper magnetic shield, and the width of the lower magnetic pole in the track width direction are equal to or greater than the width of a region in which the coil is formed. The length in the rear direction of the head is substantially the length covering the coil region, and any or all of the lower magnetic shield, the upper magnetic shield, and the lower magnetic pole have a width substantially equal to the width of the upper magnetic pole. An insulating layer is provided so as to surround the length of the upper magnetic pole or the width of the upper magnetic pole that is greater than or equal to the width of the coil region.
(6) a magnetic disk, means for rotating and driving the magnetic disk, a magnetic head for recording and reproducing information on and from the magnetic disk, and a mechanism for positioning the magnetic head on an arbitrary track of the magnetic disk; In a magnetic disk drive having a circuit for controlling these and a circuit for supplying a recording signal to the magnetic head and processing a reproduction signal from the magnetic head, any one of (1) to (5) as the magnetic head The maximum recording frequency is 350 MHz or more, and the flying height is 35 nm or less. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1
In the composite type thin film magnetic head of the type shown in FIG. 15, the shape of the lower magnetic pole 7 and the upper and lower magnetic shields 5 and 2 was changed to examine the change in eddy current loss. Table 1 shows the results.
[0015]
[Table 1]
In Study Example 1, as shown in FIG. 2, the lower magnetic pole width LPW is the same as the conventional one, and the length LPL is the same as the upper magnetic pole length UPL = 22 μm. The shapes of the upper magnetic shield 5 (USL) and the lower magnetic shield 2 (LSL) are the same as the conventional one. As shown in Table 1, as a result of the reduction of the eddy current loss of the lower magnetic pole 7 (LP), the eddy current loss of the entire head was reduced by about 10%.
[0016]
In Study Example 2, as shown in FIG. 3, the lower magnetic pole length LPL is the same as the conventional one, and the width LPW is the same as the upper magnetic pole width UPW = 26 μm. The shapes of the upper magnetic shield 5 (USL) and the lower magnetic shield 2 (LSL) are the same as the conventional one. In this case, the reduction in the loss of the lower magnetic pole 7 (LP) is not as large as that in the first example, and the eddy current loss in the upper magnetic shield USL increases. become.
[0017]
In Study Example 3, as shown in FIG. 4, the lower magnetic pole width and length were made the same as the upper magnetic pole width and length (LPL = 22 μm, LPW = 26 μm). The shapes of the upper magnetic shield USL and the lower magnetic shield LSL are the same as the conventional one. In this case, although the loss of the lower magnetic pole LP decreases, the eddy current loss of the upper magnetic shield USL increases, so that the eddy current loss of the entire head becomes equal to that of the conventional example.
[0018]
In Study Example 4, as shown in FIG. 5, the lower magnetic pole width and length are set to be equal to the upper magnetic pole width and length, and the upper magnetic shield length USLL is set to 22 μm which is equal to the upper magnetic pole length. The shape of the lower magnetic shield LSL is the same as the conventional one. In this case, since the eddy current loss of the upper magnetic shield was reduced, the eddy current loss of the entire head was reduced by about 10%.
[0019]
In Study Example 5, as shown in FIG. 6, the width and length of the lower magnetic pole and the upper magnetic shield were 26 μm and 22 μm, which are the same as the width and length of the upper magnetic pole. The shape of the lower magnetic shield LSL is the same as the conventional one. In this case, since the eddy current loss of the lower magnetic shield LSL increases, the eddy current loss of the entire head becomes equal to that of the conventional example.
[0020]
In the study example 6, as shown in FIG. 7, the width and length of the lower magnetic pole and the upper magnetic shield were set to 26 μm and 22 μm, which are the same as the upper magnetic pole width and length, and the lower magnetic shield length LSLL was set to 22 μm, which was the same as the upper magnetic pole length. Is the case. In this case, since the eddy current loss of the lower magnetic shield LSL was reduced, the eddy current loss of the entire head was reduced by about 10%.
[0021]
In the study example 7, as shown in FIG. 8, the width and length of the lower magnetic pole LP, the upper magnetic shield USL and the lower magnetic shield LSL are 26 μm and 22 μm, which are the same as the upper magnetic pole width and length. In this case, since the eddy current loss of the lower magnetic pole LP, the upper magnetic shield USL, and the lower magnetic shield LSL is reduced, the eddy current loss of the entire head is significantly reduced to about 40% as compared with the conventional example.
[0022]
As described above, the lower magnetic shield, the upper magnetic shield, and the lower magnetic pole are stacked in this order, and the width and length thereof are larger than the width and length of the upper magnetic pole, and the thin film magnetic head is formed so as to substantially cover the coil region. In each of the lower magnetic shield, the upper magnetic shield, and the lower magnetic pole, the eddy current loss can be reduced by removing the portion on the rear side of the head from the length of the upper magnetic pole. In addition, when the length and width of each of the lower magnetic shield, the upper magnetic shield, and the lower magnetic pole are almost the same as those of the upper magnetic pole, eddy current loss can be significantly reduced. Thus, heat generation due to eddy current loss can be reduced, and thermal pultrusion can be reduced. When the magnetic pole or magnetic shield near the coil covers the magnetic shield near the substrate, the magnetic field from the coil is blocked by the upper magnetic pole or the magnetic shield, and the lower magnetic shield loses eddy current loss. Is extremely small. Therefore, making the width and length of the lower magnetic shield smaller than the width and length of the upper magnetic pole or the magnetic shield is disadvantageous in dissipating generated heat to the substrate side. Therefore, in the first embodiment, the width and the length of the lower magnetic shield are equal to or greater than the width and the length of the upper magnetic pole or the magnetic shield. As a result, heat is easily dissipated to the substrate side, and thermal pultrusion is reduced.
[0023]
In the first embodiment, the width or length of the lower magnetic pole and the upper and lower magnetic shields is defined to be substantially equal to the width or length of the upper magnetic pole, or the length is defined to be a length almost covering the coil region. However, here, "substantially equal" refers to a range of ± 20% of the width or length of the upper magnetic pole or the length of the coil region, and within this range, the effects of the present invention are not deviated.
[0024]
Embodiment 2
As in the first embodiment, when the length or width of the lower magnetic pole 7 and the upper and lower magnetic shields 5 and 2 is reduced, eddy current loss is reduced, and thermal pultrusion can be reduced. However, in particular, when the length or width of the lower magnetic shield 2 is reduced, the area of the metal magnetic material having a large thermal conductivity is reduced, so that the heat generated in the coil 12 is hardly dissipated to the substrate 1, and as a result, Thermal pultrusion may be large. In the second embodiment, in order to solve the above-mentioned problem, a nonmagnetic metal layer 18 having a high thermal conductivity is arranged at a position where the lower magnetic pole 7 and the upper and lower magnetic shields 5 and 2 are deleted. The generated heat is dissipated to the substrate 1 side. However, when the non-magnetic metal layer 18 is disposed below the coil 12, if the specific resistance of the non-magnetic metal layer 18 is small, an eddy current loss occurs due to the high-frequency magnetic field of the coil 12.
[0025]
As shown in FIG. 1 (a) and FIG. 9, the investigation example 8 in Table 1 shows that the lower magnetic pole LP has a length of 22 μm and a width of 26 μm, and the length and width from the lower magnetic pole LP of the conventional thin film magnetic head. The eddy current loss in the case where the non-magnetic metal layer 18 of 0.175 μΩm corresponding to Cu is disposed in the portion where is reduced. Note that an insulating layer 19 having a width of 0.5 μm was disposed between the lower magnetic pole LP and the nonmagnetic metal layer 18 to prevent an eddy current from flowing between the nonmagnetic metal layer 18 and the lower magnetic pole LP. As shown in Table 1, a relatively large eddy current loss occurs in the nonmagnetic metal layer 18 (Lpadd), and a loss also occurs in the upper magnetic shield USL. As a result, the eddy current loss of the entire head was increased by about 17% as compared with the conventional example, and the effect of reducing the eddy current loss of the present study was not observed.
[0026]
Examination Example 9 shows a case where the nonmagnetic metal layer 18 is a high-resistance nonmagnetic metal layer having a specific resistance of 0.94 μΩm. In this case, the eddy current loss of the non-magnetic metal layer LPadd was reduced, and the eddy current loss of the entire head could be reduced by about 10% as compared with the conventional example.
[0027]
In the study example 10, as shown in FIGS. 1B and 10, the length of the lower magnetic pole LP was 22 μm, the width was 26 μm, the length of the upper and lower magnetic shields USL and LSL was 22 μm, and the width was 120 μm. This is the case. Also in this case, the high-resistance non-magnetic metal layer 18 having a specific resistance of 0.94 μΩm is disposed on the lower magnetic pole LP and the upper and lower magnetic shields USL and LSL of the conventional composite thin-film magnetic head, where the length and width are reduced. . An insulating layer 19 having a width of 0.5 μm was arranged between the lower magnetic pole LP, the upper and lower magnetic shields USL and LSL, and the high-resistance nonmagnetic metal layer 18. In this case, the eddy current loss of the upper magnetic shield USL is reduced, and the eddy current loss of the entire head is reduced by 16% as compared with the conventional example. In Table 1, USLadd is the nonmagnetic metal layer adjacent to the upper magnetic shield USL, and LSLadd is the eddy current loss of the nonmagnetic metal layer 18 adjacent to the lower magnetic shield LSL.
[0028]
As shown in FIG. 1B and FIG. 11, in the study example 11, the length of the lower magnetic pole LP and the upper and lower magnetic shields USL and LSL is 22 μm and the width is 26 μm, respectively. This is a case where a high-resistance non-magnetic metal layer 18 having a specific resistance of 0.94 μΩm is disposed in a portion where the length and width of the magnetic pole LP and the upper and lower magnetic shields USL and LSL are reduced. Also in this case, an insulating layer 19 having a width of 0.5 μm is arranged between the lower magnetic pole LP and the upper and lower magnetic shields USL and LSL and the high-resistance nonmagnetic metal layer 18. As shown in Table 1, in the present study example, the eddy current loss of the entire head is significantly reduced to about 40% of the conventional example. In this example, a small eddy current loss equivalent to that of the study example 7 is exhibited, and the heat generated in the coil 12 is easily dissipated to the substrate 1 because the lower portion of the coil is formed of the nonmagnetic metal layer 18 having high thermal conductivity. As a result, thermal pultrusion can be reduced.
[0029]
From the results of the conventional example and the examination examples 8 and 9 shown in Table 1, in order to reduce the eddy current loss of the entire head as compared with the conventional example, the specific resistance of the high-resistance non-magnetic metal layer 18 used in the present embodiment 2 is 0.1. It is necessary to be 7 μΩm or more. As such a high-resistance nonmagnetic metal film layer 18, for example, a NiP film can be used. Since this film has a high specific resistance of 0.94 μΩm and a film of 1 to 2 μm required for the present invention can be formed relatively easily by plating, it is suitable as the high-resistance nonmagnetic metal layer 18 used in the present invention. It is.
[0030]
As a method of manufacturing a thin-film magnetic head having the high-resistance non-magnetic metal layer 18 of the second embodiment, there are the following methods. The case where the lower magnetic shield 2 is formed will be described below. First, a seed film serving as a plating electrode is formed on the substrate 1 by a sputtering method. An 82NiFe film can be used as the seed film. Next, a resist frame in which the shape of the lower magnetic shield 2 is concave is formed. Next, an 82NiFe film is formed in the resist frame by a plating method. Next, the resist frame is removed, and an excess seed film is removed by ion milling or the like. In addition to forming the lower magnetic shield 2 by the frame plating method as described above, an 82NiFe film may be formed by a sputtering method or the like, and an excess portion may be removed by chemical etching or ion milling.
[0031]
On this, an insulating layer 19 for insulating between the lower magnetic shield 2 and the high-resistance nonmagnetic metal layer 18 is formed by a sputtering method or the like. The insulating layer 19 has Al 2 O 3 Etc. can be used. The insulating layer 19 is also formed at the end of the lower magnetic shield 2 and serves as an insulating layer between the high-resistance nonmagnetic metal layer 18. Next, a seed film for plating the high-resistance nonmagnetic metal layer 18 is formed. Au or the like, which is a nonmagnetic metal film, can be used as the seed film.
[0032]
On this, a resist frame in which the shape to become the high-resistance nonmagnetic metal layer 18 is concave is formed. Next, a high-resistance nonmagnetic metal layer 18 is formed in the resist frame by a plating method. Next, the resist frame is removed, and an extra seed film is further removed. When forming the high-resistance non-magnetic metal layer 18, not the plating method but the high-resistance non-magnetic metal layer 18 is formed by a sputtering method or the like, and unnecessary portions are removed by chemical etching or ion milling. Is also good.
[0033]
Thus, the lower magnetic shield 2 and the high-resistance nonmagnetic metal layer 18 having a predetermined planar shape are formed. On this, portions other than the lower magnetic shield 2 and the high-resistance nonmagnetic metal layer 18 are buried, 2 O 3 Is formed by a sputtering method or the like. Further, the layers are polished so that the surfaces of the layers become flat, and a layer including the lower magnetic shield 2, the high-resistance nonmagnetic metal layer 18, and the insulating layer 19 is formed. The upper magnetic shield layer 5 other than the lower magnetic shield 2 or the lower magnetic pole layer 7 can be similarly manufactured.
[0034]
Embodiment 3
In another embodiment 3 of the present invention, the lower magnetic pole and the upper and lower magnetic shields are divided through an insulating layer to prevent eddy current from flowing through the lower magnetic pole and the entire upper and lower magnetic shields. Reduce current loss.
[0035]
In Study Example 12, as shown in FIG. 12, an insulating layer 19 having a width of 0.5 μm was arranged so as to surround a region having a lower magnetic pole length of 22 μm and a width of 26 μm, and was divided into a lower magnetic pole 7 and an auxiliary lower magnetic pole 7 ′. It is an example.
[0036]
In the study example 13, as shown in FIG. 13, an insulating layer 19 having a width of 0.5 μm is arranged so as to surround a region having a lower magnetic pole length of 22 μm and a width of 26 μm, and is divided into a lower magnetic pole 7 and an auxiliary lower magnetic pole 7 ′. Similarly, an insulating layer 19 having a width of 0.5 μm is similarly disposed at a position of 22 μm in length of the upper and lower magnetic shields 5 and 2 so that the upper magnetic shield 5 and the auxiliary upper magnetic shield 5 ′, and the lower magnetic shield 2 and This is an example in which it is divided into an auxiliary lower magnetic shield 2 ′.
[0037]
In the study example 14, as shown in FIG. 14, an insulating layer 19 having a width of 0.5 μm is arranged so as to surround the lower magnetic pole 7 and the upper and lower magnetic shields 5 and 2 in a region of 22 μm in length and 26 μm in width. , Lower magnetic pole 7 and auxiliary lower magnetic shield 7 ′, upper magnetic shield 5 and auxiliary upper magnetic shield 5 ′, and lower magnetic shield 2 and auxiliary lower magnetic shield 2 ′. In any case, the eddy current loss of the lower magnetic shield LP is reduced, and the eddy current loss of the entire head is 19% in the case of the study example 12 and 20% in the case of the study example 13 as compared with the conventional example. In the case of Example 14, it is reduced by 22%. In these cases, the auxiliary lower magnetic pole below the coil and the auxiliary upper and lower magnetic shields are present, so that the function of dissipating the heat generated from the coil 12 to the substrate 1 is maintained as it is in the conventional case. Therefore, thermal pulling can be reduced as compared with the conventional thin film magnetic head. In Table 1, Lpad, USLadd, and LSLadd indicate eddy current losses of the auxiliary lower magnetic pole 7 ', the auxiliary upper magnetic shield 5', and the auxiliary lower magnetic shield 2 '.
[0038]
In the third embodiment, the eddy current loss can be reduced and the heat generated by the coil can be dissipated to the substrate side without using a high-resistance nonmagnetic metal layer. Can be done more easily. For example, when the lower magnetic pole is formed by a frame plating method, a seed film for plating is formed, and a resist frame in which the shape of the lower magnetic pole is concave is formed thereon. A resist is left in a portion to be an insulating layer for dividing the lower magnetic pole. A 46NiFe plating film serving as a lower magnetic pole is formed in the concave portion, and the resist frame is removed. Further, an unnecessary seed film is removed by ion milling or the like. Al to fill the remaining portion where the lower pole is formed 2 O 3 By forming such an insulating layer by a sputtering method or the like, a lower magnetic pole divided by the insulating layer into a predetermined shape can be formed. When the lower magnetic pole film is formed by a sputtering method or the like, a portion other than a portion having a predetermined lower magnetic pole shape is removed by chemical etching, ion milling, or the like, and Al is removed so as to fill the removed portion. 2 O 3 By forming such an insulating layer by a sputtering method or the like, a lower magnetic pole divided by the insulating layer into a predetermined shape can be formed.
[0039]
In Examples 2 and 3, the width of the insulating layer for insulating the lower magnetic pole and the upper and lower magnetic shields from the high-resistance nonmagnetic metal film, or the width of the insulating layer for dividing and insulating the lower magnetic pole and the upper and lower magnetic shields May be any width that can substantially prevent the passage of the eddy current. Therefore, if the thickness is 0.1 μm or more, the object can be sufficiently achieved. On the other hand, when removing the seed film between the divided magnetic poles or the magnetic shield as in the third embodiment, the seed film should be removed when the distance between the divided magnetic poles or the magnetic shield to be an insulating layer is small. Becomes difficult. Therefore, it is desirable that the distance, that is, the width of the insulating layer is 0.5 μm or more. Also, when forming a groove to be an insulating layer by ion milling, chemical etching, or the like, it is difficult to form a groove smaller than 0.5 μm, so the width of the insulating layer needs to be 0.5 μm or more. . Further, when the width of the insulating layer exceeds 2 μm, there is a possibility that the heat generated in the coil is dissipated. Therefore, the width of the insulating layer is preferably set to 2 μm or less.
[0040]
Although the above embodiment describes a so-called piggyback structure in which the upper magnetic shield and the lower magnetic pole are separated from each other, the same effect can be obtained with a thin-film magnetic head that also serves as the upper magnetic shield and the lower magnetic pole.
[0041]
FIG. 17 shows a magnetic disk drive on which the composite type thin film magnetic head obtained in the above-described Examples 1 to 3 is mounted. The thin-film magnetic head 20 is supported by a head support mechanism 21, is driven to rotate by an actuator 22, is positioned on an arbitrary track of a rotating magnetic disk 24 mounted on a spindle 23, and performs information recording / reproduction. 25 is a recording / reproducing circuit.
【The invention's effect】
As described above, by optimizing the shapes of the lower magnetic shield, the upper magnetic shield, and the lower magnetic pole, eddy current loss can be reduced, and thermal pultrusion can be reduced. In addition, by arranging a high-resistance non-magnetic metal layer around the reduced lower magnetic shield, upper magnetic shield, and lower magnetic pole via an insulating layer, heat generated from the coil is dissipated to the substrate side, resulting in thermal pulling. Rusion can be further reduced. Also, by dividing the lower magnetic shield, the upper magnetic shield, and the lower magnetic pole via an insulating layer, eddy current loss can be reduced, and thermal pultrusion can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a composite thin film magnetic head according to second and third embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the composite thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of the composite thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of the composite thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of the composite thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of the composite thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of the composite thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of the composite thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view of a composite thin-film magnetic head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view of a composite thin-film magnetic head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view of a composite thin-film magnetic head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view of a composite thin film magnetic head according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a plan view of a composite thin film magnetic head according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a plan view of a composite thin-film magnetic head according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view and a plan view of a composite thin-film magnetic head to which the first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 16 is a diagram showing eddy current loss of a conventional composite thin film magnetic head.
FIG. 17 is a configuration diagram of a magnetic disk drive on which the composite thin film magnetic head according to the first to third embodiments of the present invention is mounted.
[Explanation of symbols]
1: substrate 2: lower magnetic shield (LSL) 2 ': auxiliary lower magnetic shield
3: Read gap 4: Read element 5: Upper magnetic shield (USL)
5 ': Auxiliary upper magnetic shield 6: Separate layer
7: Lower magnetic pole (LP) 7 ': Auxiliary lower magnetic pole 8: Recording gap layer
9: Upper magnetic pole tip layer 10: Upper magnetic pole rear end layer 11: Non-magnetic insulating layer
12: Coil 13: Coil insulation layer 14: Upper magnetic pole (UPU)
15: protective layer 16: air bearing surface 17: recording medium 18: non-magnetic metal layer 19: insulating layer
20: Composite type thin film magnetic head 21: Head support mechanism 22: Actuator
23: spindle 24: magnetic disk 25: recording / reproducing circuit
