JP2004087024A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】コイル導体の形状及び寸法をできるだけ維持した状態でそのインダクタンスの低減化が可能な薄膜磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】絶縁ギャップを介して互いに対向している第１及び第２の磁極と、第１及び第２の磁極にそれぞれ磁気的に連結されているヨークと、ヨークの回りに複数回巻回された少なくとも１つのコイル導体と、この少なくとも１つのコイル導体の近傍にこの少なくとも１つのコイル導体の形成面と平行に配置された少なくとも１つの金属層とを備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】絶縁ギャップを介して互いに対向している第１及び第２の磁極と、第１及び第２の磁極にそれぞれ磁気的に連結されているヨークと、ヨークの回りに複数回巻回された少なくとも１つのコイル導体と、この少なくとも１つのコイル導体の近傍にこの少なくとも１つのコイル導体の形成面と平行に配置された少なくとも１つの金属層とを備えている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクティブ書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の薄膜磁気ヘッドは、記録ギャップで隔てられた２つの磁極に磁気的に結合されたヨークに巻回されたコイルを備えており、このコイルに書込み電流を流すことによって磁気情報の書込みを行うように構成されている。
【０００３】
書込み電流としてコイルに印加される電流は、通常、矩形波パルスである。コイルにこの矩形波パルスを印加した際に実際にそのコイルに流れる電流の波形及び大きさは、薄膜磁気ヘッドの構造や、コイルに接続される電流源の出力インピーダンスや、印加される矩形波パルスの周波数及び電圧等に応じて変化する。また、電流源と磁気ヘッドとの間のトレース導体及び接続線の特性インピーダンスによっても影響される。特に、周波数及び電流値を固定しトレースの影響を排除した場合、この電流波形の変化はコイルの持つ入力インピーダンスが非線形であることの影響が大きい。
【０００４】
薄膜磁気ヘッドのインダクティブ書込み素子のコイルに流れる電流波形が崩れると、磁気媒体に書込まれる磁化パターンがいびつになり、データの書込み及び読出しが困難となる。また、動特性のＮＬＴＳ（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｓｈｉｆｔ）を良好にするためには、コイルを流れる電流波形の立ち上がり時間を短くする必要がある。
【０００５】
従って、コイルに流れる電流波形は、（１）電流源の出力する矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持する、（２）早い立ち上がり時間を有する、（３）強い書込み磁界を得るために波形を維持した状態で高い電流値を有することが要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような（１）〜（３）の要求を満たすためには、書込み電流の周波数におけるコイルのインダクタンスを小さくすれば良いが、そのために、コイルの巻回数を減らすと発生する磁力が小さくなって特性改善をすることができず、コイルのピッチを小さくするなどその寸法を小さくすることは製造の困難性及び発熱の問題を発生させる。
【０００７】
従って本発明の目的は、コイル導体の形状及び寸法をできるだけ維持した状態でそのインダクタンスの低減化が可能な薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、絶縁ギャップを介して互いに対向している第１及び第２の磁極と、第１及び第２の磁極にそれぞれ磁気的に連結されているヨークと、ヨークの回りに複数回巻回された少なくとも１つのコイル導体と、この少なくとも１つのコイル導体の近傍にこの少なくとも１つのコイル導体の形成面と平行に配置された少なくとも１つの金属層とを備えている薄膜磁気ヘッドが提供される。
【０００９】
少なくとも１つの金属層が、コイル導体の近傍にこのコイル導体の形成面と平行に配置されている。これにより、コイル導体の形状及び寸法を維持した状態で、コイル導体のインダクタンスを低下させること、即ち、コイル導体の入力インピーダンスの周波数特性を高周波側にシフトさせることができる。その結果、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立ち上がり時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体に流すことができる。従って、書込み周波数を例えば３００ＭＨｚ以上の高周波とした場合にも、立上り時間が短いため、正しい書込み動作を行うことが可能となる。また、入力インピーダンスが低下した分、コイル導体に接続されるトレース導体の特性インピーダンスを下げられるので、その線幅を広げてトレース導体の放熱性を高めることができる。さらに、コイル導体の近傍に金属層を設けることによって、コイル導体に生じた熱をより有効に拡散させることが可能となる。
【００１０】
少なくとも１つの金属層が、少なくとも１つのコイル導体の形成された領域を含む範囲に渡って形成されていることが好ましい。
【００１１】
少なくとも１つのコイル導体に接続されたトレース導体を備えており、少なくとも１つの金属層が少なくとも１つのコイル導体及びトレース導体の形成された領域を含む範囲に渡って形成されていることも好ましい。
【００１２】
少なくとも１つの金属層が、接地されていないこと又は接地されていることも好ましい。接地されていれば、コイル導体の入力インピーダンスをより低下させることができる。
【００１３】
少なくとも１つの金属層が、少なくとも１つのコイル導体の一方の面側に配置された単一の金属層であるか、又は少なくとも１つのコイル導体の両方の面側に配置された複数の金属層であることも好ましい。
【００１４】
少なくとも１つのコイル導体に接続されたトレース導体を備えており、このトレース導体が少なくとも１つの金属層を貫通しないか、又は貫通するように構成されていることが好ましい。
【００１５】
少なくとも１つのコイル導体が、単一のコイル導体であることが好ましい。
【００１６】
少なくとも１つの金属層が、導電率の高い金属材料で構成されていることも好ましい。高い導電率の金属層を用いれば、コイル導体の入力インピーダンスをより低下させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図であり、図２〜図５は図１の実施形態における作用を説明する図である。
【００１８】
これらの図において、１０は薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド部用のコイル導体、１１及び１２はコイル導体１０の上下の近傍にその平面と平行に配置された２つの平板形状の下部金属層及び上部金属層、１３はコイル導体１０の両端にそれぞれ接続されたトレース導体を示している。本実施形態において、下部金属層１１及び上部金属層１２は、コイル導体１０の形成された領域にのみ形成されている。コイル導体１０及びトレース導体１３は例えば銅等で形成されている。また、下部金属層１１及び上部金属層１２は、導電率の高い金属材料、例えば銅、金又は銀等で形成されている。
【００１９】
図２及び図３に示すように、本実施形態のごとく平面で形成されたコイル導体１０の上下に平板状の下部金属層１１及び上部金属層１２を平行に配置しコイル導体１０に交番電流を流すと、その電流によって下部及び上部金属層１１及び１２に電界が誘起される。これにより、下部及び上部金属層１１及び１２のコイル導体１０側の面内にコイル導体内の電流方向１０ａとは逆方向１１ａ及び１２ａの電流が流れる。この誘起された電流は、下部及び上部金属層１１及び１２の特に領域１１ｂ及び１２ｂの部分で強くなっている。この誘起された電流によって、磁界が発生する。
【００２０】
今、図４の矢印の方向からこれらコイル導体及び金属層を見ると、図５に示すように、コイル導体１０には図にて右から左の方向１０ａに電流が流れており、これによって下部及び上部金属層１１及び１２には図にて左から右の方向１１ａ及び１２ａに電流が誘起される。
【００２１】
コイル導体１０を流れる電流自体によって磁界１４が発生し、下部及び上部金属層１１及び１２に誘起された電流によっても磁界１５が発生する。これら磁界１４及び１５は、互いに同じ方向に向かうものであり、従って、コイル導体１０と下部金属層１１とに挟まれた領域における両方の磁界、及びコイル導体１０と上部金属層１２とに挟まれた領域における両方の磁界が互いに強め合うこととなる。
【００２２】
図６は本実施形態の具体例として、コイル導体及び金属層部分の構造を概略的に示す斜視図であり、図７はこの具体例における作用を説明する図であり、図８はこの具体例の薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【００２３】
これらの図において、１６はＡｌ−ＴｉＣ等によって形成された基板、１７はＡｌ２Ｏ３等による絶縁層、１８は磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子における下部シールド層、１９はＭＲ層、２０は上部シールド層、２１は先端が絶縁ギャップを介して互いに対向する第１及び第２の磁極を構成している例えばパーマロイ等の強磁性体材料によるヨーク、２２はコイル導体１０の端子電極（バンプ）をそれぞれ示している。なお、コイル導体１０の周囲の絶縁層１７としては、Ａｌ２Ｏ３の代わりにレジスト材料が使用されている。
【００２４】
上部シールド層２０とヨーク２１の下部磁極部分とは分離してそれぞれ別個に形成されており、その間に下部金属層１１が挿入されている。これにより、下部金属層１１とコイル導体１０との間に電界が発生可能となる。
【００２５】
上部金属層１２は、放熱性を向上させるためにＡｌ２Ｏ３による絶縁層１７の外部に形成されており、その上表面には金層が積層されている。また、端子電極２２の上表面にも金層が積層されている。
【００２６】
図７に示すように、実際の書込みヘッド素子ではヨーク２１が設けられていることから、コイル導体１０を流れる電流によって生じる磁界１４と下部及び上部金属層１１及び１２に誘起された電流によって生じる磁界１５とがこのヨーク２１内を同一の方向に進み、磁界が互いに強め合う。
【００２７】
コイル導体１０に印加される電圧の周波数を上げていくと、ある周波数においてコイル導体の入力インピーダンスがピークとなり、電流が流れなくなる。これに対して、下部及び上部金属層１１及び１２を流れる電流はこの現象に逆らうものであり、従って、コイル導体のみの場合に比して下部及び上部金属層１１及び１２を設けると入力インピーダンスのピーク周波数を引き上げ、そのピーク値を引き下げる。
【００２８】
コイル導体１０と下部及び上部金属層１１及び１２との距離が近ければ近いほど電界が強くなるので、金属層を流れる電流も大きくなり、上述した効果も高まる。両者の距離は、３０μｍ以下であることが望ましい。
【００２９】
コイル導体に平行に金属層を設けた場合の効果及びその距離について、図９に示すような構造のコイル導体９０及び金属層９２を想定し、コイル導体の入力電圧周波数に対する入力インピーダンス特性をシミュレーションで求めた。コイル導体９０は、厚さが５μｍ、幅が２０μｍのストリップ形状の銅製のコイルを一辺が１９０μｍの正方形状に１回だけ巻回して構成し、金属層９２は厚さが５μｍ、一辺が１９０μｍの正方形状の銅製の平板で構成した。
【００３０】
そのシミュレーション結果が図１０に示されている。同図において、Ａは金属層を挿入せずコイル導体９０のみの場合であり、Ｂは金属層９２をコイル導体９０から２０μｍだけ離隔させて配置した場合であり、Ｃは金属層９２をコイル導体９０から１０μｍだけ離隔させて配置した場合であり、Ｄは金属層９２をコイル導体９０から５μｍだけ離隔させて配置した場合である。コイル導体９０の上に金属層９２を平行に配置すると、コイルの入力インピーダンスのピーク周波数が高周波側へシフトし、またそのピーク値も低下している。コイル導体９０と金属層９２との距離を２０μｍ、１０μｍ、５μｍと小さくしていくに従ってピーク周波数も高いほうへ移動し、インピーダンスのピーク値も小さくなっていく。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、下部金属層及び上部金属層１１及び１２がコイル導体１０の両側にこのコイル導体１０の形成面と平行に配置されている。これにより、コイル導体１０の形状及び寸法を維持した状態で、コイル導体１０のインダクタンスを低下させること、即ち、コイル導体１０の入力インピーダンスのピーク値を高周波側にシフトさせることができる。その結果、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立ち上がり時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体１０に流すことができる。従って、書込み周波数を例えば３００ＭＨｚ以上の高周波とした場合にも、立上り時間が短いため、正しい書込み動作を行うことが可能となる。また、入力インピーダンスが低下した分、コイル導体１０に接続されるトレース導体の特性インピーダンスを下げられるので、その線幅を広げてトレース導体の放熱性を高めることができる。さらに、コイル導体１０の両側にこれら金属層１１及び１２を設けることによって、コイル導体１０に生じた熱をより有効に拡散させることが可能となる。特に本実施形態では、上部金属層１２が絶縁層１７の外側に形成されているため、放熱特性がより良好となっている。
【００３２】
なお、下部金属層１１及び上部金属層１２として、高い導電率の材料を用いれば、コイル導体の入力インピーダンスをより低下させることができる。
【００３３】
図１１は本発明の他の実施形態におけるコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図であり、図１２は図１１の実施形態における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【００３４】
本実施形態では、コイル導体１０の両端に接続されたトレース導体１１３の一方が上部金属層１１２を貫通して上側に延びており、その一部１１３ａが外部に露出している。また、上部金属層１１２は、絶縁層１７の内部に埋め込まれている。本実施形態のその他の構成は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１１及び図１２では、図１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。
【００３５】
このように、本実施形態では、トレース導体１１３の一部１１３ａが、放熱性を向上させるためにＡｌ２Ｏ３による絶縁層１７の外部に露出するように形成されており、その上表面には金層が積層されている。本実施形態の作用効果は、図１の実施形態の場合と同様である。
【００３６】
図１３は、図１１の実施形態の変更態様における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【００３７】
本変更態様では、コイル導体１０に接続されたトレース導体１３３が上部金属層１１２を貫通して上側に延びた大部分１３３ａが外部に露出し、その露出した状態が端子電極２２まで続いている。本変更態様のその他の構成は、図１１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１３では、図１１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。
【００３８】
このように、本変更態様では、トレース導体１３３のより多くの部分１３３ａが、放熱性をより向上させるためにＡｌ２Ｏ３による絶縁層１７の外部に露出するように形成されており、その上表面には金層が積層されている。本変更態様のその他の作用効果は、図１１の実施形態の場合と同様である。
【００３９】
図１４は本発明のさらに他の実施形態におけるコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図であり、図１５は図１４の実施形態における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【００４０】
本実施形態では、コイル導体１０に上側に上部金属層１４２が設けられているのみであり、コイル導体１０の下側に下部金属層は設けられていない。コイル導体１０の下側においては、上部シールド層１５０がヨーク１５１と接続されてその一部機能を兼用している。本実施形態のその他の構成は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１４及び図１５では、図１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。
【００４１】
このように、本実施形態では、コイル導体１０の一方の側にのみ金属層１４２が形成されている。このように構成しても、コイルの入力インピーダンスのピーク周波数を高周波側へシフトし、またそのピーク値も低下させることができる。本実施形態のその他の作用効果は、図１の実施形態の場合と同様である。
【００４２】
図１６は、本発明のまたさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【００４３】
同図において、１０は薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド部用のコイル導体、１３はコイル導体１０の両端に接続されたトレース導体、１６１及び１６２はコイル導体１０及びトレース導体１３の上下の近傍にその平面と平行に配置された２つの平板形状の下部金属層及び上部金属層を示している。本実施形態において、下部金属層１６１及び上部金属層１６２は、コイル導体１０の形成された領域及びトレース導体１３の形成された領域をカバーするように２つの矩形形状に形成されている。
【００４４】
本実施形態のその他の構成は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１６では、図１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。また、本実施形態の作用効果は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。
【００４５】
図１７は、本発明のさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【００４６】
同図において、１０は薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド部用のコイル導体、１３はコイル導体１０の両端に接続されたトレース導体、１７１及び１７２はコイル導体１０及びトレース導体１３の上下の近傍にその平面と平行に配置された２つの平板形状の下部金属層及び上部金属層を示している。本実施形態において、下部金属層１７１及び上部金属層１７２は、コイル導体１０の形成された領域及びトレース導体１３の形成された領域をカバーするように形成されており、その形状が矩形となっている。
【００４７】
本実施形態のその他の構成は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１７では、図１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。また、本実施形態の作用効果は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。
【００４８】
上述した実施形態及び変更態様において、上部金属層及び下部金属層は、特に接地されていないが、グランドトレース導体を設けてこれら上部金属層及び下部金属層を接地するように構成してもよい。接地されていれば、コイル導体の入力インピーダンスをより低下させることができる。
【００４９】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、少なくとも１つの金属層が、コイル導体の近傍にこのコイル導体の形成面と平行に配置されているため、コイル導体の形状及び寸法を維持した状態で、コイル導体のインダクタンスを低下させること、即ち、コイル導体の入力インピーダンスの周波数特性、即ちピーク値を高周波側にシフトさせることができる。その結果、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立ち上がり時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体に流すことができる。従って、書込み周波数を例えば３００ＭＨｚ以上の高周波とした場合にも、立上り時間が短いため、正しい書込み動作を行うことが可能となる。また、入力インピーダンスが低下した分、コイル導体に接続されるトレース導体の特性インピーダンスを下げられるので、その線幅を広げてトレース導体の放熱性を高めることができる。さらに、コイル導体の近傍に金属層を設けることによって、コイル導体に生じた熱をより有効に拡散させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態における作用を説明する図である。
【図３】図１の実施形態における作用を説明する図である。
【図４】図１の実施形態における作用を説明する図である。
【図５】図１の実施形態における作用を説明する図である。
【図６】図１の実施形態におけるより具体例としてコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】図６の具体例における作用を説明する図である。
【図８】図６の具体例における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【図９】コイル導体の入力電圧周波数に対する入力インピーダンス特性のシミュレーションにおけるコイル導体及び金属層の構成を示す立面図、側面図及び平面図である。
【図１０】コイル導体の入力電圧周波数に対する入力インピーダンス特性のシミュレーション結果を示す特性である。
【図１１】本発明の他の実施形態におけるコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１２】図１１の実施形態における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【図１３】図１１の実施形態の変更態様における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態におけるコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１５】図１４の実施形態における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【図１６】本発明のまたさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、９０ コイル導体
１０ａ、１１ａ、１２ａ 電流の方向
１１、１６１、１７１ 下部金属層
１１ｂ、１２ｂ 電流の強い領域
１２、９２、１４２、１６２、１７２ 上部金属層
１３、１１３、１３３ トレース導体
１４、１５ 磁界
１６ 基板
１７ 絶縁層
１８ 下部シールド層
１９ ＭＲ層
２０、１５０ 上部シールド層
２１、１５１ ヨーク
２２ 端子電極（バンプ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクティブ書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の薄膜磁気ヘッドは、記録ギャップで隔てられた２つの磁極に磁気的に結合されたヨークに巻回されたコイルを備えており、このコイルに書込み電流を流すことによって磁気情報の書込みを行うように構成されている。
【０００３】
書込み電流としてコイルに印加される電流は、通常、矩形波パルスである。コイルにこの矩形波パルスを印加した際に実際にそのコイルに流れる電流の波形及び大きさは、薄膜磁気ヘッドの構造や、コイルに接続される電流源の出力インピーダンスや、印加される矩形波パルスの周波数及び電圧等に応じて変化する。また、電流源と磁気ヘッドとの間のトレース導体及び接続線の特性インピーダンスによっても影響される。特に、周波数及び電流値を固定しトレースの影響を排除した場合、この電流波形の変化はコイルの持つ入力インピーダンスが非線形であることの影響が大きい。
【０００４】
薄膜磁気ヘッドのインダクティブ書込み素子のコイルに流れる電流波形が崩れると、磁気媒体に書込まれる磁化パターンがいびつになり、データの書込み及び読出しが困難となる。また、動特性のＮＬＴＳ（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｓｈｉｆｔ）を良好にするためには、コイルを流れる電流波形の立ち上がり時間を短くする必要がある。
【０００５】
従って、コイルに流れる電流波形は、（１）電流源の出力する矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持する、（２）早い立ち上がり時間を有する、（３）強い書込み磁界を得るために波形を維持した状態で高い電流値を有することが要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような（１）〜（３）の要求を満たすためには、書込み電流の周波数におけるコイルのインダクタンスを小さくすれば良いが、そのために、コイルの巻回数を減らすと発生する磁力が小さくなって特性改善をすることができず、コイルのピッチを小さくするなどその寸法を小さくすることは製造の困難性及び発熱の問題を発生させる。
【０００７】
従って本発明の目的は、コイル導体の形状及び寸法をできるだけ維持した状態でそのインダクタンスの低減化が可能な薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、絶縁ギャップを介して互いに対向している第１及び第２の磁極と、第１及び第２の磁極にそれぞれ磁気的に連結されているヨークと、ヨークの回りに複数回巻回された少なくとも１つのコイル導体と、この少なくとも１つのコイル導体の近傍にこの少なくとも１つのコイル導体の形成面と平行に配置された少なくとも１つの金属層とを備えている薄膜磁気ヘッドが提供される。
【０００９】
少なくとも１つの金属層が、コイル導体の近傍にこのコイル導体の形成面と平行に配置されている。これにより、コイル導体の形状及び寸法を維持した状態で、コイル導体のインダクタンスを低下させること、即ち、コイル導体の入力インピーダンスの周波数特性を高周波側にシフトさせることができる。その結果、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立ち上がり時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体に流すことができる。従って、書込み周波数を例えば３００ＭＨｚ以上の高周波とした場合にも、立上り時間が短いため、正しい書込み動作を行うことが可能となる。また、入力インピーダンスが低下した分、コイル導体に接続されるトレース導体の特性インピーダンスを下げられるので、その線幅を広げてトレース導体の放熱性を高めることができる。さらに、コイル導体の近傍に金属層を設けることによって、コイル導体に生じた熱をより有効に拡散させることが可能となる。
【００１０】
少なくとも１つの金属層が、少なくとも１つのコイル導体の形成された領域を含む範囲に渡って形成されていることが好ましい。
【００１１】
少なくとも１つのコイル導体に接続されたトレース導体を備えており、少なくとも１つの金属層が少なくとも１つのコイル導体及びトレース導体の形成された領域を含む範囲に渡って形成されていることも好ましい。
【００１２】
少なくとも１つの金属層が、接地されていないこと又は接地されていることも好ましい。接地されていれば、コイル導体の入力インピーダンスをより低下させることができる。
【００１３】
少なくとも１つの金属層が、少なくとも１つのコイル導体の一方の面側に配置された単一の金属層であるか、又は少なくとも１つのコイル導体の両方の面側に配置された複数の金属層であることも好ましい。
【００１４】
少なくとも１つのコイル導体に接続されたトレース導体を備えており、このトレース導体が少なくとも１つの金属層を貫通しないか、又は貫通するように構成されていることが好ましい。
【００１５】
少なくとも１つのコイル導体が、単一のコイル導体であることが好ましい。
【００１６】
少なくとも１つの金属層が、導電率の高い金属材料で構成されていることも好ましい。高い導電率の金属層を用いれば、コイル導体の入力インピーダンスをより低下させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図であり、図２〜図５は図１の実施形態における作用を説明する図である。
【００１８】
これらの図において、１０は薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド部用のコイル導体、１１及び１２はコイル導体１０の上下の近傍にその平面と平行に配置された２つの平板形状の下部金属層及び上部金属層、１３はコイル導体１０の両端にそれぞれ接続されたトレース導体を示している。本実施形態において、下部金属層１１及び上部金属層１２は、コイル導体１０の形成された領域にのみ形成されている。コイル導体１０及びトレース導体１３は例えば銅等で形成されている。また、下部金属層１１及び上部金属層１２は、導電率の高い金属材料、例えば銅、金又は銀等で形成されている。
【００１９】
図２及び図３に示すように、本実施形態のごとく平面で形成されたコイル導体１０の上下に平板状の下部金属層１１及び上部金属層１２を平行に配置しコイル導体１０に交番電流を流すと、その電流によって下部及び上部金属層１１及び１２に電界が誘起される。これにより、下部及び上部金属層１１及び１２のコイル導体１０側の面内にコイル導体内の電流方向１０ａとは逆方向１１ａ及び１２ａの電流が流れる。この誘起された電流は、下部及び上部金属層１１及び１２の特に領域１１ｂ及び１２ｂの部分で強くなっている。この誘起された電流によって、磁界が発生する。
【００２０】
今、図４の矢印の方向からこれらコイル導体及び金属層を見ると、図５に示すように、コイル導体１０には図にて右から左の方向１０ａに電流が流れており、これによって下部及び上部金属層１１及び１２には図にて左から右の方向１１ａ及び１２ａに電流が誘起される。
【００２１】
コイル導体１０を流れる電流自体によって磁界１４が発生し、下部及び上部金属層１１及び１２に誘起された電流によっても磁界１５が発生する。これら磁界１４及び１５は、互いに同じ方向に向かうものであり、従って、コイル導体１０と下部金属層１１とに挟まれた領域における両方の磁界、及びコイル導体１０と上部金属層１２とに挟まれた領域における両方の磁界が互いに強め合うこととなる。
【００２２】
図６は本実施形態の具体例として、コイル導体及び金属層部分の構造を概略的に示す斜視図であり、図７はこの具体例における作用を説明する図であり、図８はこの具体例の薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【００２３】
これらの図において、１６はＡｌ−ＴｉＣ等によって形成された基板、１７はＡｌ２Ｏ３等による絶縁層、１８は磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子における下部シールド層、１９はＭＲ層、２０は上部シールド層、２１は先端が絶縁ギャップを介して互いに対向する第１及び第２の磁極を構成している例えばパーマロイ等の強磁性体材料によるヨーク、２２はコイル導体１０の端子電極（バンプ）をそれぞれ示している。なお、コイル導体１０の周囲の絶縁層１７としては、Ａｌ２Ｏ３の代わりにレジスト材料が使用されている。
【００２４】
上部シールド層２０とヨーク２１の下部磁極部分とは分離してそれぞれ別個に形成されており、その間に下部金属層１１が挿入されている。これにより、下部金属層１１とコイル導体１０との間に電界が発生可能となる。
【００２５】
上部金属層１２は、放熱性を向上させるためにＡｌ２Ｏ３による絶縁層１７の外部に形成されており、その上表面には金層が積層されている。また、端子電極２２の上表面にも金層が積層されている。
【００２６】
図７に示すように、実際の書込みヘッド素子ではヨーク２１が設けられていることから、コイル導体１０を流れる電流によって生じる磁界１４と下部及び上部金属層１１及び１２に誘起された電流によって生じる磁界１５とがこのヨーク２１内を同一の方向に進み、磁界が互いに強め合う。
【００２７】
コイル導体１０に印加される電圧の周波数を上げていくと、ある周波数においてコイル導体の入力インピーダンスがピークとなり、電流が流れなくなる。これに対して、下部及び上部金属層１１及び１２を流れる電流はこの現象に逆らうものであり、従って、コイル導体のみの場合に比して下部及び上部金属層１１及び１２を設けると入力インピーダンスのピーク周波数を引き上げ、そのピーク値を引き下げる。
【００２８】
コイル導体１０と下部及び上部金属層１１及び１２との距離が近ければ近いほど電界が強くなるので、金属層を流れる電流も大きくなり、上述した効果も高まる。両者の距離は、３０μｍ以下であることが望ましい。
【００２９】
コイル導体に平行に金属層を設けた場合の効果及びその距離について、図９に示すような構造のコイル導体９０及び金属層９２を想定し、コイル導体の入力電圧周波数に対する入力インピーダンス特性をシミュレーションで求めた。コイル導体９０は、厚さが５μｍ、幅が２０μｍのストリップ形状の銅製のコイルを一辺が１９０μｍの正方形状に１回だけ巻回して構成し、金属層９２は厚さが５μｍ、一辺が１９０μｍの正方形状の銅製の平板で構成した。
【００３０】
そのシミュレーション結果が図１０に示されている。同図において、Ａは金属層を挿入せずコイル導体９０のみの場合であり、Ｂは金属層９２をコイル導体９０から２０μｍだけ離隔させて配置した場合であり、Ｃは金属層９２をコイル導体９０から１０μｍだけ離隔させて配置した場合であり、Ｄは金属層９２をコイル導体９０から５μｍだけ離隔させて配置した場合である。コイル導体９０の上に金属層９２を平行に配置すると、コイルの入力インピーダンスのピーク周波数が高周波側へシフトし、またそのピーク値も低下している。コイル導体９０と金属層９２との距離を２０μｍ、１０μｍ、５μｍと小さくしていくに従ってピーク周波数も高いほうへ移動し、インピーダンスのピーク値も小さくなっていく。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、下部金属層及び上部金属層１１及び１２がコイル導体１０の両側にこのコイル導体１０の形成面と平行に配置されている。これにより、コイル導体１０の形状及び寸法を維持した状態で、コイル導体１０のインダクタンスを低下させること、即ち、コイル導体１０の入力インピーダンスのピーク値を高周波側にシフトさせることができる。その結果、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立ち上がり時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体１０に流すことができる。従って、書込み周波数を例えば３００ＭＨｚ以上の高周波とした場合にも、立上り時間が短いため、正しい書込み動作を行うことが可能となる。また、入力インピーダンスが低下した分、コイル導体１０に接続されるトレース導体の特性インピーダンスを下げられるので、その線幅を広げてトレース導体の放熱性を高めることができる。さらに、コイル導体１０の両側にこれら金属層１１及び１２を設けることによって、コイル導体１０に生じた熱をより有効に拡散させることが可能となる。特に本実施形態では、上部金属層１２が絶縁層１７の外側に形成されているため、放熱特性がより良好となっている。
【００３２】
なお、下部金属層１１及び上部金属層１２として、高い導電率の材料を用いれば、コイル導体の入力インピーダンスをより低下させることができる。
【００３３】
図１１は本発明の他の実施形態におけるコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図であり、図１２は図１１の実施形態における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【００３４】
本実施形態では、コイル導体１０の両端に接続されたトレース導体１１３の一方が上部金属層１１２を貫通して上側に延びており、その一部１１３ａが外部に露出している。また、上部金属層１１２は、絶縁層１７の内部に埋め込まれている。本実施形態のその他の構成は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１１及び図１２では、図１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。
【００３５】
このように、本実施形態では、トレース導体１１３の一部１１３ａが、放熱性を向上させるためにＡｌ２Ｏ３による絶縁層１７の外部に露出するように形成されており、その上表面には金層が積層されている。本実施形態の作用効果は、図１の実施形態の場合と同様である。
【００３６】
図１３は、図１１の実施形態の変更態様における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【００３７】
本変更態様では、コイル導体１０に接続されたトレース導体１３３が上部金属層１１２を貫通して上側に延びた大部分１３３ａが外部に露出し、その露出した状態が端子電極２２まで続いている。本変更態様のその他の構成は、図１１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１３では、図１１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。
【００３８】
このように、本変更態様では、トレース導体１３３のより多くの部分１３３ａが、放熱性をより向上させるためにＡｌ２Ｏ３による絶縁層１７の外部に露出するように形成されており、その上表面には金層が積層されている。本変更態様のその他の作用効果は、図１１の実施形態の場合と同様である。
【００３９】
図１４は本発明のさらに他の実施形態におけるコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図であり、図１５は図１４の実施形態における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【００４０】
本実施形態では、コイル導体１０に上側に上部金属層１４２が設けられているのみであり、コイル導体１０の下側に下部金属層は設けられていない。コイル導体１０の下側においては、上部シールド層１５０がヨーク１５１と接続されてその一部機能を兼用している。本実施形態のその他の構成は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１４及び図１５では、図１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。
【００４１】
このように、本実施形態では、コイル導体１０の一方の側にのみ金属層１４２が形成されている。このように構成しても、コイルの入力インピーダンスのピーク周波数を高周波側へシフトし、またそのピーク値も低下させることができる。本実施形態のその他の作用効果は、図１の実施形態の場合と同様である。
【００４２】
図１６は、本発明のまたさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【００４３】
同図において、１０は薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド部用のコイル導体、１３はコイル導体１０の両端に接続されたトレース導体、１６１及び１６２はコイル導体１０及びトレース導体１３の上下の近傍にその平面と平行に配置された２つの平板形状の下部金属層及び上部金属層を示している。本実施形態において、下部金属層１６１及び上部金属層１６２は、コイル導体１０の形成された領域及びトレース導体１３の形成された領域をカバーするように２つの矩形形状に形成されている。
【００４４】
本実施形態のその他の構成は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１６では、図１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。また、本実施形態の作用効果は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。
【００４５】
図１７は、本発明のさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【００４６】
同図において、１０は薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド部用のコイル導体、１３はコイル導体１０の両端に接続されたトレース導体、１７１及び１７２はコイル導体１０及びトレース導体１３の上下の近傍にその平面と平行に配置された２つの平板形状の下部金属層及び上部金属層を示している。本実施形態において、下部金属層１７１及び上部金属層１７２は、コイル導体１０の形成された領域及びトレース導体１３の形成された領域をカバーするように形成されており、その形状が矩形となっている。
【００４７】
本実施形態のその他の構成は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。従って、図１７では、図１の実施形態の場合と同様の構成要素については同じ参照番号を用いている。また、本実施形態の作用効果は、図１の実施形態の場合とほぼ同様である。
【００４８】
上述した実施形態及び変更態様において、上部金属層及び下部金属層は、特に接地されていないが、グランドトレース導体を設けてこれら上部金属層及び下部金属層を接地するように構成してもよい。接地されていれば、コイル導体の入力インピーダンスをより低下させることができる。
【００４９】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、少なくとも１つの金属層が、コイル導体の近傍にこのコイル導体の形成面と平行に配置されているため、コイル導体の形状及び寸法を維持した状態で、コイル導体のインダクタンスを低下させること、即ち、コイル導体の入力インピーダンスの周波数特性、即ちピーク値を高周波側にシフトさせることができる。その結果、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立ち上がり時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体に流すことができる。従って、書込み周波数を例えば３００ＭＨｚ以上の高周波とした場合にも、立上り時間が短いため、正しい書込み動作を行うことが可能となる。また、入力インピーダンスが低下した分、コイル導体に接続されるトレース導体の特性インピーダンスを下げられるので、その線幅を広げてトレース導体の放熱性を高めることができる。さらに、コイル導体の近傍に金属層を設けることによって、コイル導体に生じた熱をより有効に拡散させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態における作用を説明する図である。
【図３】図１の実施形態における作用を説明する図である。
【図４】図１の実施形態における作用を説明する図である。
【図５】図１の実施形態における作用を説明する図である。
【図６】図１の実施形態におけるより具体例としてコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】図６の具体例における作用を説明する図である。
【図８】図６の具体例における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【図９】コイル導体の入力電圧周波数に対する入力インピーダンス特性のシミュレーションにおけるコイル導体及び金属層の構成を示す立面図、側面図及び平面図である。
【図１０】コイル導体の入力電圧周波数に対する入力インピーダンス特性のシミュレーション結果を示す特性である。
【図１１】本発明の他の実施形態におけるコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１２】図１１の実施形態における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【図１３】図１１の実施形態の変更態様における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態におけるコイル導体及び金属層部分の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１５】図１４の実施形態における薄膜磁気ヘッド全体を詳細に示す断面図である。
【図１６】本発明のまたさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのコイル導体及び金属層部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、９０ コイル導体
１０ａ、１１ａ、１２ａ 電流の方向
１１、１６１、１７１ 下部金属層
１１ｂ、１２ｂ 電流の強い領域
１２、９２、１４２、１６２、１７２ 上部金属層
１３、１１３、１３３ トレース導体
１４、１５ 磁界
１６ 基板
１７ 絶縁層
１８ 下部シールド層
１９ ＭＲ層
２０、１５０ 上部シールド層
２１、１５１ ヨーク
２２ 端子電極（バンプ）
Claims (11)
- 絶縁ギャップを介して互いに対向している第１及び第２の磁極と、該第１及び第２の磁極にそれぞれ磁気的に連結されているヨークと、該ヨークの回りに複数回巻回された少なくとも１つのコイル導体と、該少なくとも１つのコイル導体の近傍に該少なくとも１つのコイル導体の形成面と平行に配置された少なくとも１つの金属層とを備えていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つの金属層が、前記少なくとも１つのコイル導体の形成された領域を含む範囲に渡って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのコイル導体に接続されたトレース導体を備えており、前記少なくとも１つの金属層が前記少なくとも１つのコイル導体及び前記トレース導体の形成された領域を含む範囲に渡って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つの金属層が、接地されていないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つの金属層が、接地されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つの金属層が、前記少なくとも１つのコイル導体の一方の面側に配置された単一の金属層であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つの金属層が、前記少なくとも１つのコイル導体の両方の面側に配置された複数の金属層であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのコイル導体に接続されたトレース導体を備えており、該トレース導体が前記少なくとも１つの金属層を貫通しないように構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのコイル導体に接続されたトレース導体を備えており、該トレース導体の一部が前記少なくとも１つの金属層を貫通するように構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つのコイル導体が、単一のコイル導体であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記少なくとも１つの金属層が、導電率の高い金属材料で構成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
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