JP2004335069A - 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、及び、ハードディスク装置 - Google Patents

薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、及び、ハードディスク装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗効果素子や磁気抵抗効果素子と、記録媒体と、の間隔をより微少にすることのできる薄膜磁気ヘッドの製造方法、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、及びハードディスク装置を提供する。
【解決手段】 所定のシート抵抗を有する発熱部81と、発熱部81と直列に接続され発熱部81のシート抵抗よりも低いシート抵抗を有するリード部88a、88bと、を含み通電されることにより発熱するシート状のヒータ80を設ける。これにより、ヒータ80が発熱し薄膜磁気ヘッド10が熱膨張するので、磁気抵抗効果素子40や電磁変換素子60と、記録媒体2と、の距離が低減される。また、発熱部81のシート抵抗が、リード部88a、88bのシート抵抗よりも高いので、リード部88a、88bよりも発熱部81の方が発熱量が大きくなる。
【選択図】 図5

Description

本発明は、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置に関する。
書込用の電磁変換素子や再生用の磁気抵抗効果素子が設けられた薄膜磁気ヘッドは、ハードディスク装置への記録再生時に、記録媒体であるハードディスクから浮上するように構成されている。具体的には、薄膜磁気ヘッドをジンバルに搭載し、該ジンバルを可撓性のサスペンションアームの先端部に取り付けることでヘッドジンバルアセンブリ(HGA)を構成する。そして、ハードディスクの回転に伴う空気流が薄膜磁気ヘッドの下方に流れることでサスペンションアームが撓み、該ヘッドが浮上する。
そして、ハードディスクの高密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドとハードディスクとの空隙すなわちヘッド浮上量は、20nmから15nm、更には10nmと極限まで小さくなってきている。
特開平5−20635号公報
さらなる高密度化のためには、薄膜磁気ヘッドの電磁変換素子や磁気抵抗効果素子と、記録媒体と、の間の距離を従来よりも微少な状態にすることが求められている。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、薄膜磁気ヘッドの電磁変換素子素子や磁気抵抗効果素子と、記録媒体と、の間隔をより微少にすることのできる薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、電磁変換素子及び磁気抵抗効果素子の少なくとも一方と、所定のシート抵抗を有する発熱部及び上記発熱部と直列に接続され上記発熱部のシート抵抗よりも低いシート抵抗を有するリード部を有し、通電により発熱するシート状のヒータと、を有する。
本発明の薄膜磁気ヘッドによれば、薄膜ヘッドの使用時にこのヒータに通電されることによりヒータが発熱し、薄膜磁気ヘッドが熱膨張するので、薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗効果素子や電磁変換素子と、記録媒体と、の距離が低減される。
また、ヒータの発熱部のシート抵抗が、ヒータのリード部のシート抵抗よりも高い。このため、ヒータに通電されるとリード部よりも発熱部の方が発熱量が大きくなる。このため、このリード部を用いて発熱部を薄膜磁気ヘッドの所望の位置に配置することにより、薄膜磁気ヘッドにおいて所望の領域を集中して加熱することができる。これによって、薄膜磁気ヘッドの膨張量を好適に制御できると共に、省エネルギー化が達成できる。
ここで、シート抵抗SRとは、単位長さ×単位幅×厚みdの正方形のシート状の導体において長さ方向に電流が流れる場合の抵抗であり、導体の比抵抗をρとすると、ρ/dで定義される。
また、発熱部やリード部が複数の層からなる積層体となって並列回路が形成される場合には、積層体のシート抵抗SRは、1/(1/(一番目の層のシート抵抗)+1/(二番目の層のシート抵抗)+…)で定義される。
なお、シート抵抗がSRで幅W×長さLのシート状の導体に、長さ方向に電流が流れるとき、この導体の抵抗は、(SR×L/W)となる。
ここで、上記の薄膜磁気ヘッドにおいて、上記ヒータは、上記リード部から上記発熱部にわたって延在する同一材料の導電性の共通層を有すると共に、上記リード部には、上記共通層に積層された導電性の追加導電層を有することが好ましい。
これによれば、ヒータの共通層を発熱部とリード部とで共通に設けた後、リード部に追加導電層を設けることにより上述の薄膜磁気ヘッドを製造できるので、低コストとなる。
ここで、上記追加導電層のシート抵抗は、上記共通層のシート抵抗よりも低いことが好ましい。
これによれば、共通層と追加導電層とを有するリード部のシート抵抗を発熱部に比べて十分に小さくでき、ヒータにおける発熱をより好適に発熱部に集中させることができる。
また、追加導電層の材料としては、Cu,Au,Ni,Co,Ta,W,Mo,Rh及びこれらの合金の何れかを含むものが例示できる。
また、上記薄膜磁気ヘッドにおけるヒータにおいて、上記リード部と上記発熱部とは同一の導電性材料からなり、上記リード部の厚みは上記発熱部の厚みよりも厚くされていてもよい。
これによれば、通電路のリード部と発熱部とを同一材料で形成し、各々の厚みを代えるだけでよいので、構造が簡素化されて低コストとなる。
また、上述の薄膜磁気ヘッドにおいて、上記リード部及び上記発熱部はスパッタリングにより形成されていることが好ましい。
これによれば、比較的膜厚の薄いヒータを好適に形成できる。
本発明に係るヘッドジンバルアセンブリは、基台と、上記基台上に形成された薄膜磁気ヘッドと、上記基台を固定するジンバルと、を備え、上記薄膜磁気ヘッドは、所定のシート抵抗を有する発熱部と、上記発熱部と直列に接続され上記発熱部よりも低いシート抵抗を有するリード部と、を有し通電により発熱するシート状のヒータを備える。
本発明に係るハードディスク装置は、基台と、上記基台上に形成された薄膜磁気ヘッドと、上記薄膜磁気ヘッドと対向する記録媒体と、を備え、上記薄膜磁気ヘッドは、所定のシート抵抗を有する発熱部と、上記発熱部と直列に接続され上記発熱部よりも低いシート抵抗を有するリード部と、を有し通電により発熱するシート状のヒータを有する。
このような、ヘッドジンバルアセンブリやハードディスク装置は、上述の薄膜磁気ヘッドを備えることにより、薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗効果素子や電磁変換素子と、記録媒体と、の距離を低減できると共に、薄膜磁気ヘッドにおいて所望の領域が集中して加熱され、薄膜磁気ヘッドの膨張量を好適に制御できると共に、省エネルギー化が達成できる。
本発明によれば、薄膜磁気ヘッドにヒータを設けるので、ヒータが発熱して薄膜磁気ヘッドが熱膨張し磁気抵抗効果素子や電磁変換素子と、記録媒体と、の距離が低減される。また、ヒータの発熱部のシート抵抗を、ヒータのリード部のシート抵抗よりも高くするので、ヒータに通電されるとリード部よりも発熱部の方が発熱量が大きくなり、薄膜磁気ヘッドにおいて所望の領域を集中して加熱することができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドを備えたハードディスク装置を示す図である。ハードディスク装置1は、ヘッドジンバルアセンブリ(HGA:Head Gimbals Assembly)15を作動させて、高速回転するハードディスク(記録媒体)2の記録面(図1の上面)に、薄膜磁気ヘッド10によって磁気情報を記録及び再生するものである。ヘッドジンバルアセンブリ15は、薄膜磁気ヘッド10が形成されたヘッドスライダ11を搭載したジンバル12と、これが接続されたサスペンションアーム13とを備え、支軸14周りに例えばボイスコイルモータによって回転可能となっている。ヘッドジンバルアセンブリ15を回転させると、ヘッドスライダ11は、ハードディスク2の半径方向、すなわちトラックラインを横切る方向に移動する。
図2は、ヘッドスライダ11の拡大斜視図である。ヘッドスライダ11は、略直方体形状をなし、アルティック(Al23・TiC)を主とする基台11a上に、薄膜磁気ヘッド10が形成されている。同図における手前側の面は、ハードディスク2の記録面に対向する記録媒体対向面であり、エアベアリング面(ABS:Air Bearing Surface)Sと称される。ハードディスク2が回転する際、この回転に伴う空気流によってヘッドスライダ11が浮上し、エアベアリング面Sはハードディスク2の記録面から離隔する。薄膜磁気ヘッド10には、薄膜磁気ヘッド10を保護するために、図中破線で示したオーバーコート層21(詳しくは後述)が設けられている。オーバーコート層21上には、記録用パッド18a,18b、再生用パッド19a,19b、及び、後述するヒータ用パッド86a、86bが取り付けられており、図1に示したサスペンションアーム13には、各パットに接続される、電気信号の入出力用の配線(図示省略)が取付けられている。尚、エアベアリング面Sに、DLC(Diamond Like Carbon)等のコーティングを施してもよい。
図3は、薄膜磁気ヘッド10におけるエアベアリング面Sに対して垂直かつトラックラインに垂直な方向の断面図である。図4は、薄膜磁気ヘッド10におけるヒータ層の平面図であり、図中上側に、エアベアリング面Sが位置する。図5は、薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面Sに平行な断面図であり、図3及び図4のV−V破断線に対応する図である。薄膜磁気ヘッド10は、基台11a上に形成されており、図3に示すように、基台11a側から順に、磁気抵抗効果素子としてGMR(Giant Magneto Resistive)素子40を有する再生ヘッド部30と、誘導型の電磁変換素子としての記録ヘッド部60と、記録ヘッド部60上に設けられたオーバーコート層21と、を主として有する複合型薄膜磁気ヘッドとなっている。
基台11aは、アルティック(Al23・TiC)等からなるウエハ状の基板である。そして、この基台11a上には、アルミナ等の絶縁材料からなるアンダーコート層113が厚さ約1μm〜約10μmで形成されている。
再生ヘッド部30は、アンダーコート層113上に設けられており、アンダーコート層113側から順に、下部シールド層32、GMR素子40を含みこのGMR素子40を上下から挟む絶縁層36、及び、上部シールド層38、が積層されることにより構成されている。GMR素子40は、磁気抵抗変化率が高い巨大磁気抵抗効果を利用したものであり、多層構造(図示は省略)を有してABS面側に露出している。下部シールド層32及び上部シールド層38は、不要な外部磁界をGMR素子40が感知するのを防止する機能を有し、磁性材料を含む。下部シールド層32の厚さは約1μm〜約3μm程度で、上部シールド層の厚さは厚さ約1μm〜約4μm程度である。また、絶縁層36の厚みは、約0.05μm〜1.0μm程度である。尚、本明細書において、シールド層のように「上部」及び「下部」という語を用いる場合があるが、「下部」とは基台11aに近い側であることを意味し、「上部」とは基台11aから遠い側であることを意味する。
記録ヘッド部60は、再生ヘッド部30上に絶縁層39を介して形成され、長手記録方式の誘導型磁気変換素子である。尚、絶縁層39としては厚さ約0.1μm〜約2.0μm程度のアルミナ等を利用できるが、必ずしも設ける必要はない。そして、記録ヘッド部60は、絶縁層39側から順に、軟磁性材料からなる下部磁極61、非磁性の絶縁材料からなるギャップ層63を有している。また、ギャップ層63上には、ABS面側に磁極部分層64aが、ABS面から離れた側に上下2段の薄膜コイル70を含む絶縁層72が積層されている。さらに、磁極部分層64a上及び絶縁層72上には、薄膜コイル70の一部を下部磁極61との間に挟むと共に、エアベアリング面Sから離れた側で下部磁極61と磁気的に連結するヨーク部分層64bを有している。そして、下部磁極61、ギャップ層63、薄膜コイル70、絶縁層72、上部磁極64が記録ヘッド部60を構成している。
下部磁極61は、パーマロイ(NiFe)等の磁性材料であり、例えば、厚さ約1μm〜約3μm程度で形成される。
ギャップ層63は、アルミナ(Al23)等の非磁性絶縁体あるいは非磁性導電体と非磁性絶縁体との組合せであり、例えば、厚さ約0.05μm〜約0.5μm程度に形成される。
磁極部分層64aは、ヨーク部分層64bとともに上部磁極64を構成するものであり、例えばパーマロイ(NiFe)の他、(1)鉄及び窒素原子を含む材料、(2)鉄、ジルコニア、及び酸素原子を含む材料、並びに、(3)鉄及びニッケル元素を含む材料等で形成することができる。磁極部分層64aの厚みは、例えば約0.5μm〜約3.5μm程度であり、好ましくは1.0μm〜2.0μmである。
ヨーク部分層64bの材質は磁極部分層64aと同様であり、例えば、厚さ約1μm〜約5μm程度である。
また、薄膜コイル70は、Cu等の導体で、例えば、各厚みは約1μm〜約5μm程度である。
また、絶縁層72は、アルミナやレジスト等の絶縁体で、例えば、厚さ約0.1μm〜約5μm程度である。
そして、薄膜コイル70に記録電流を流すと、磁極部分層64aと下部磁極との間に磁束が発生し、ハードディスク等の記録媒体に情報を記録することができる。
オーバーコート層21は、薄膜磁気ヘッド10の記録ヘッド部60を保護するためのアルミナ等の絶縁材料からなる層であり、記録ヘッド部60上に厚さ約5.0μm〜約30μmで設けられている。また、オーバーコート層21において、ABS面と、基台11aから一番遠い上面と、によって形成される稜部には、切欠部100が形成されている。
そして、特に、本実施形態では、図3〜図5に示すように、このオーバーコート層21中に、導電性材料で形成されたシート状のヒータ80が設けられている。このヒータ80は、ABS面Sから所定距離離間されて、オーバーコート層21内に上部シールド層38等と平行に形成されている。
ヒータ80は、図4及び図5に示すように、比抵抗ρ1及び厚みd1で、シート抵抗SR1=(ρ1/d1)のシート状の導電性の共通層99を有している。この共通層99は、一本のラインを層内で蛇行させた発熱部81と、発熱部81の両端に各々接続され後述するリード部88a、88bの下層となるベース部82a,82bと、各ベース部82a、82bの端部に各々接続された矩形形状の引出電極85a,85bと、を有している。
発熱部81は、図4に示すように、所定の始点180から折返点181まで矩形波状に蛇行するように形成された上り部186と、折返点181から始点180の近傍の終点182まで上り部186に沿って蛇行しながら戻るように形成された下り部187と、始点180とリード部88aのベース部82bとを接続する接続部170とを有し、終点182はリード部88aのベース部82aと接続されている。また、互いに沿うように形成された上り部186と下り部187との間隔190は、互いに面する上り部186同士の間隔192や、互いに面する下り部187同士の間隔193よりも狭くされている。
また、ベース部82a,82b上には、各々厚みd2かつ比抵抗ρ2で、シート抵抗SR2=(ρ2/d2)のシート状の材料からなる導電性の追加導電層83a,83bがベース部82a、82bの形状に対応して積層されている。そして、ベース部82a及び追加導電層83aが、引出電極85aと発熱部81の一端とを電気的に接続する並列回路としてのリード部88aを構成し、ベース部82b及び追加導電層83bが、引出電極85bと発熱部81の他端とを電気的に接続する並列回路としてのリード部88bを構成している。また、引出電極85aから、リード部88a、発熱部81、リード部88b、引出電極85bまでが所定の長さのシート状の通電路を形成するヒータ80を構成している。
発熱部81、引出電極85a,85b、および、リード部88a、88bのベース部82a、82bを形成する共通層99の厚みd1は、例えば、100〜300nm程度であり、また、共通層99の比抵抗ρ1は、例えば、15〜25μΩ・cmである。また、共通層99の材質としては、Cu,Au,Ni,Co,Ta,W,Mo,Rh及びこれらの合金の何れかを含むことが好ましい。
一方、リード部88a、88bの追加導電層83a,83bの厚みd2は、例えば、50〜200nm程度であり、また、追加導電層83a,83bの比抵抗ρ2は、例えば、2〜25μΩ・cmである。また、追加導電層83a,83bの材質としては、Cu,Au,Ni,Co,Ta,W,Mo,Rh及びこれらの合金の何れかを含むことが好ましい。
ここで、ベース部82a、82b及び追加導電層83a、83bによる並列回路であるリード部88a、88bのシート抵抗SR3は(1)式のようになる。
Figure 2004335069
すなわち、SR2が無限大でない、すなわち、追加導電層83a,83bが導電性材料である限り、リード部88a、88bのシート抵抗SR3は発熱部81のシート抵抗SR1よりも小さくされることが分かる。
また、エアベアリング(ABS)面Sは、図4中の水平方向かつ図4の紙面に垂直な方向に延びており、ヒータ80よりも図4中上方に位置している。そして、ヒータ80の発熱部81において、ABS面Sに対して略垂直な方向に延在する部分の長さの総和は、ABS面Sに対して略平行な方向に延在する部分の長さの総和よりも大きくなるようにされている。
また、引出電極85a、85b上には、図3及び図5に示すように、各々導電性の電極膜部材87a、87bが形成されている。電極膜部材87a、87b上には、この電極膜部材87a、87bを電極として電解メッキにより形成された、上方に伸びるバンプ84a、84bが各々設けられている。電極膜部材87a、87b及びバンプ84a、84bは、Cu等の導電材料からなり、電極膜部材87a、87bの厚みは、50〜400nm程度、バンプ84a、84bの厚みは、5〜20μm程度である。
バンプ84a,84bの上端はオーバーコート層21から露出しており、この露出面にはそれぞれヒータ用パッド86a,86bが各々取り付けられている。そして、ヒータ用パッド86a、86bを介してヒータ80に電流が供給されることとなる。なお、同様にして、記録ヘッド部60は記録用パッド18a,18b(図2参照)と、再生ヘッド部30の磁気抵抗効果素子40は再生用パッド19a,19bと、各々接続されているが、図3及び図5においては簡単のため図示を省略している。
次に、このような構成の薄膜磁気ヘッド10、ヘッドジンバルアセンブリ15、及びハードディスク装置1の作用を説明する。図6に示すように、ハードディスク2が図中矢印方向に回転すると、空気流によって薄膜磁気ヘッド10は浮上し、記録ヘッド部60の上部磁極64側がハードディスク2に近づくようにうつむく姿勢(前傾姿勢)となる。この際、ヒータ80に通電すると、当該ヒータ80から発生する熱によって薄膜磁気ヘッド10におけるヒータ80の周囲が熱膨張し、薄膜磁気ヘッド10及び基台11aのABS面Sが、記録媒体2側に向かって二点鎖線で示すように突出する。これにより、GMR素子40や記録ヘッド部60とハードディスク2との間隔が低減され、高い再生出力が得られると共に、より高密度の書込等を行うことができる。ここで、ヒータ80への通電量を制御することにより、突出量を調節でき、記録ヘッド部60やGMR素子40と記録媒体2との間の距離を制御できる。
また、(1)式から分かるように、リード部88a、88bのシート抵抗RS3は、発熱部81のシート抵抗RS1よりも小さくなっている。このため、ヒータ80に通電された場合、発熱部81において集中的に発熱が起きることとなる。このため、発熱部81及びその近傍を集中して膨張させることができ、突出量の調節がより好適に行われると共に省エネルギー化もできる。
ここで、追加導電層83a,83bのシート抵抗SR2=(ρ2/d2)は、ベース層82a、82bを形成する共通層99のシート抵抗SR1=(ρ1/d1)より小さいこと好ましく、これによれば、(1)式からわかるように、リード部88a、88bのシート抵抗SR3を、発熱部81のシート抵抗SR1に比べてより低くでき、発熱をより発熱部81に集中させることができる。
また、ヒータ80が、オーバーコート層21中に設けられると共に、記録ヘッド部60が、オーバーコート層21とGMR素子40との間に設けられているので、GMR素子40とヒータ80との間隔は、記録ヘッド部60とヒータ80との間隔よりも広くなっている。このため、特に発熱による影響を比較的受けやすいGMR素子40が高温による悪影響を受けにくくされ、信頼性を向上できる。
また、薄膜磁気ヘッド10のオーバーコート層21には切欠部100が形成されているので、薄膜磁気ヘッド10のABS面Sが熱膨張によりハードディスク2に突出しても、記録媒体2と接触しにくくなっている。なお、この切欠部100の形状は、本実施形態のような1段の逆L字状のもの限られず、多段の切欠としてもよいし傾斜面を有する切欠等としてもよい。
さらに、ヒータ80においては、図4に示すように、上り部186と下り部187とが互いに寄り添うようにして蛇行しているので、アンペールの右ねじの法則から分かるように、始点180及び終点182と、折返点181との間において上り部186と下り部187とから発生する磁界が、互いにうち消し合う。このため、磁界の漏洩が少なくなって記録ヘッド部60や磁気抵抗効果素子40に悪影響を及ぼしにくくなる。また、間隔190が間隔193や間隔192よりも狭くされているので、互いに近接するように設けられた上り部186と下り部187とが、この上り部186と下り部187とから遠く離された他の上り部186と下り部187とから磁界の影響を受けにくくされ、通電により発生する磁界がより好適にキャンセルされる。このため、特に、ヒータ80の最外側で互いに沿うように配置される下り部186Aや上り部187Aからの磁界の漏洩が少なくされる。
また、発熱層80において、ABS面Sに対して略垂直な方向に延在する部分の長さの総和が、ABS面Sに対して略平行な方向に延在する部分の長さの総和よりも大きくなるようにされているので、発熱層80自体の膨張により薄膜磁気ヘッドがABS面Sに対して垂直な方向に膨張しやすくなる。このため、GMR素子40や記録ヘッド部60を効率よく記録媒体2に向かって突出させられる。
以上説明したように、本実施形態によれば、ハードディスク2との距離を低減でき、さらなる高密度化が可能な薄膜磁気ヘッド10、ヘッドジンバルアセンブリ15及びハードディスク装置1が提供される。
次に、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例を図7〜図9を参照して説明する。ここで、図7は、薄膜磁気ヘッドにおけるエアベアリング面Sに対して垂直かつトラックラインに垂直な方向の断面図であり、図8は、図7の状態での薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面Sに平行な断面図でありVIII−VIII破断線に対応する図である。尚、公知の製造過程については、説明を簡略化する。
まず、図7及び図8に示すように、アルティック(Al23・TiC)等からなる基板である基台11aに、スパッタリング法によって、例えばアルミナ(Al23)等の絶縁材料からなるアンダーコート層113を形成する。
次に、アンダーコート層113の上に、例えばめっき法によって、パーマロイ等の磁性材料からなる下部シールド層32を形成する。さらに、下部シールド層32上に、公知の手法によってGMR素子40と、これを上下左右から挟むAl23等の絶縁層36を形成する。GMR素子40は、実際は複数の膜から構成されるが、図においては単層で示している。また、このGMR素子40は、ABS面側に形成される。続いて、絶縁層36上に、例えばめっき法によって上部シールド層38をで形成する。以上により、再生ヘッド部30が得られる。
次に、上部シールド層38上に、例えばスパッタリング法によって、Al23等の絶縁材料からなる絶縁層39を形成する。
次いで、絶縁層39上に、パーマロイからなる下部磁極61を例えばスパッタリング法で形成する。次に、下部磁極61上に例えばスパッタリング法で非磁性絶縁体あるいは非磁性導電体と非磁性絶縁体とを組み合わせたものからなるギャップ層63を形成する。さらに、ギャップ層63上に、フォトリソグラフィやドライエッチング等を用いた公知の方法で、2段の薄膜コイル70を有する絶縁層72と、上部磁極64の磁極部分層64aと、上部磁極64のヨーク部分層64bと、を形成する。ここで、薄膜コイル70の一部が、下部磁極61と上部磁極64との間に挟まれるようにこれらを形成する。本実施形態では2段の薄膜コイル70を形成するが、段数はこれに限られず、また、ヘリカルコイルのようなものを形成してもよい。これにより、記録ヘッド部60が完成する。
次に、記録ヘッド部60を覆うように、非磁性のオーバーコート下層21aを形成する。そして、オーバーコート下層21a上に、スパッタリングによって比抵抗ρ1で厚みd1の導電性材料の層を形成し、引き続きこの層の一部をイオンミリング等によって除去することにより、蛇行する発熱部81、発熱部81の両端に各々接続されたリード部88a、88bのベース部82a、82b、及び、ベース部82a,82bの端部に各々接続された引出電極85a,85bを有する共通層99を形成する。
さらに、共通層99の内のベース部82a、82b上に、スパッタリング等により、比抵抗ρ2で厚みd2の導電性材料からなる追加導電層83a,83bを各々形成する。これにより、ベース部82a及び追加導電層83aを備えるリード部88aが形成され、ベース部82b及び追加導電層83bを備えるリード部88bが形成されることとなる。また、引出電極85a、85b、リード部88a、88b及び発熱部81を備えるヒータ80が完成する。
次に、ヒータ80及び表面に露出するオーバーコート下層21aの上層として、Cu等の導電材料からなるめっき用の電極膜120を所定の厚み、例えば、50〜400nm、でスパッタリング等により形成する。
次に、電極膜120で引出電極85a,85bに各々接触する部分の上に、電極膜120を電極とするめっき法によって上方に伸びるバンプ84a,84bを各々形成する。
次に、図9に示すように、バンプ84a,84bをマスクとして、表面に露出する電極膜120を、イオンミリング等により除去する。このとき、バンプ84a,84bの下の電極膜120は除去されずに残存し、電極膜部材87a、87bとなる。
その後、スパッタ法等によって、Al23等の絶縁材料を上層として積層し、例えば、ポリッシング法によってバンプ84a、84bが上面に露出する所望の高さまで絶縁材料をけずり、オーバーコート上層21bとする。その後、バンプ84a,84bの上端部の露出部分にヒータ用パッド86a、86bを配設する。ここで、オーバーコート下層21a及びオーバーコート上層21bがオーバーコート層21に対応する。なお、図示は省略するが、このとき、図示しない記録用パッドや再生用パッドも形成する。さらに、図示は省略するが、オーバーコート層21の稜を切削して、切欠部100を形成する。
以上により、図3〜図5に示した、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッド10が完成する。
本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、薄膜磁気ヘッド10にヒータ80が好適に形成される。このような薄膜磁気ヘッド10は、使用時にヒータ80に通電されることにより上述のようにヒータ80が発熱し、薄膜磁気ヘッド10が熱膨張するので、薄膜磁気ヘッド10のGMR素子40や記録ヘッド部60と、記録媒体2と、の距離が低減される。
また、上述したようにリード部88a、88bのシート抵抗RS3を、発熱部81のシート抵抗RS1よりも小さくしているので、ヒータ80に通電された場合、発熱部81において集中的に発熱が起きることとなる。このため、発熱部81の近傍を集中して膨張させることができ、突出量の調節がより好適に行われると共に省エネルギー化もできる。
また、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッド10は、比較的複雑な再生ヘッド部30及び記録ヘッド部60の形成工程の後に行われる、比較的簡単なオーバーコート層21を形成する工程においてヒータ80を形成している。このため、再生ヘッド部30や記録ヘッド部60より下の部分、あるいは、記録ヘッド部60や再生ヘッド部30と同一の高さの部分にヒータ80を設けるのに比して、低コストでの製造が可能となる。
また、共通層99や追加導電層83a,83bをスパッタリングで形成しているので、これらの層の膜厚のバラツキを低減でき、薄膜磁気ヘッド10毎のヒータ80の抵抗値のバラツキを低減できる。
続いて、イオンミリング等によって基台11aにスライダレールを形成することにより、図2に示したヘッドスライダ11が得られ、このヘッドスライダ11をジンバル12に搭載した後、サスペンションアーム13に接続することにより図1に示したヘッドジンバルアセンブリ15が完成する。また、ヘッドジンバルアセンブリ15を作製した後、ヘッドスライダ11がハードディスク2上を移動可能で、且つ、磁気信号の記録及び再生が可能となるように組み立てることにより、図1に示したハードディスク装置1が完成する。
次に、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの変形例を示す。
図10は、第一の変形例に係る薄膜磁気ヘッド10Aである。本薄膜磁気ヘッド10Aが上述の薄膜磁気ヘッド10と異なる点は、リード部88a、88bにおいて、追加導電層83a、83bが、各々共通層99のベース部82a、82bの下に積層されている点である。このような薄膜磁気ヘッド10Aは、薄膜磁気ヘッド10の製造工程において共通層99を形成する前に追加導電層83a、83bを形成することにより容易に得ることができる。
図11は、第二の変形例に係る薄膜磁気ヘッド10Bである。本薄膜磁気ヘッド10Bが上述の薄膜磁気ヘッド10と異なる点は、リード部88a、88bの追加導電層83a、83bがリード部88a、88bのベース層82a、82bと同じ材料からなる、すなわち、リード部88a、88bが発熱部81と同じ材料のみからなると共に、リード部88a、88bの厚みが発熱部81の厚みよりも大きくされている点である。このような薄膜磁気ヘッド10Bは、薄膜磁気ヘッド10の製造工程において(図8参照)、例えば、共通層99を形成した後にベース部82a、82b上に共通層99と同じ材料で追加導電層83a、83bを積層することにより容易に得られる。
図12は、第三の変形例に係る薄膜磁気ヘッド10Cである。本薄膜磁気ヘッド10Cが上述の薄膜磁気ヘッド10と異なる点は、リード部88a,88bと発熱部81との厚みが同一であり、リード部88a、88bは発熱部81と同じ材料のベース層を有さずに発熱部81と異なる材料で形成されている点である。ここで、リード部88a、88bの材料の比抵抗ρ2は、発熱部81の材料の比抵抗ρ1よりも小さくされている。このような薄膜磁気ヘッド10Cは、薄膜磁気ヘッド10の製造工程において、共通層99のベース部82a、82b部分に共通層99と異なる材料の層を設けることにより容易に得られる。
そして、これらの3つの薄膜磁気ヘッド10A〜10Cにおいても、リード部88a、88bのシート抵抗SR3は、発熱部81のシート抵抗SR1よりも小さくなっている。このため、上述の薄膜磁気ヘッド10と同様の作用効果を奏する。
また、特に、薄膜磁気ヘッド10Bにおいては、ヒータ80を構成する材料の種類が少なくなるので、製造コストが安くなると共に、製造が容易となる。
また、特に、薄膜磁気ヘッド10Cにおいては、ヒータ80の厚みを薄くできるので、小型化が可能でありまたヒータ80の設置場所の自由度が上がる。
ここで、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドによって、ヒータ80の発熱を発熱部81に集中可能となることを実施例及び比較例によって具体的に示す。ここでは、図13及び図14に示すように、発熱部81と、この発熱部81の両端に各々設けられたリード88a、88bと、を有するヒータ80において、ヒータ80全体の消費電力に占める発熱部81での消費電力がどうなるかを計算により求めた。
このヒータ80の発熱部81は、幅20μm×全長340μm×厚みd1の蛇行する単一材料の通電路とした。また、リード部88a,88bは、厚みd1で発熱部81と同じ材料のベース部82a,82bと、ベース部82a,82bに積層された厚みd2の追加導電層83a,83bとを各々有しており、各々のリード部88a、88bは、幅100μm×長さ400μm×厚み(d1+d2)の通電路とした。
比較例1では、ヒータ80の発熱部81及びベース部82a、82bの材料として厚み150nmのNiFe(比抵抗23μΩ・cm)を用い、追加導電層83a,83bを設けなかった。この場合、リード部88a、88bのシート抵抗は1.53Ωとなる。そして、発熱部81の抵抗は26.1Ω、リード部88a及びリード部88bの抵抗の和(以後、リード部全体の抵抗)は12.3Ωとなり、リード部全体と発熱部81との抵抗の和に占める発熱部81の抵抗の割合、すなわち、ヒータ80の全消費電力における発熱部81の消費電力は68.0%となる。
一方、実施例1は、追加導電層83a,83bとしてNiFeを100nmの厚みで設ける以外は比較例1と同じとし、実施例2は、追加導電層83a、83bとしてNiFeを200nmの厚みで設ける以外は比較例1と同じとした場合である。追加導電層83a、83bのシート抵抗は実施例1、2の順で2.30Ω、1.15Ωとなり、リード部のシート抵抗は順に0.92Ω、0.66Ωとなり、発熱部81の抵抗は順に26.1Ω、26.1Ω、リード部全体の抵抗は順に7.4Ω、5.3Ωとなり、ヒータ80の全消費電力における発熱部81の消費電力は順に78.0%、83.2%となった。
また、実施例3〜8は、追加導電層83a,83bとして、CoFe(比抵抗20μΩ・cm)を、実施例3〜8の順に、93,100,108.5,131,162,200nmの厚みで設けた以外は実施例1と同様であるとした場合である。追加導電層83a、83bのシート抵抗は実施例3〜8の順に、2.15,2.00,1.84,1.53,1.23,1.00Ωとなり、リード部のシート抵抗は順に0.90,0.87,0.84,0.77,0.68,0.61Ωとなり、発熱部81の抵抗は全て26.1Ωとなり、リード部全体の抵抗は順に7.2,6.9,6.7,6.1,5.5,4.8Ωとなり、ヒータ80の全消費電力における発熱部81の消費電力は順に78.4,79.0,79.6,81.0,82.7,84.3%となった。
また、実施例9〜12は、追加導電層83a,83bとして、Mo(比抵抗16.0μΩ・cm)を、実施例9〜12の順に、100,173,200,255nmの厚みで設けた以外は実施例1と同様であるとした場合である。追加導電層83a、83bのシート抵抗は順に、1.60,0.92,0.80,0.63Ωとなり、リード部のシート抵抗は順に0.78,0.58,0.53,0.45Ωとなり、発熱部81の抵抗は全て26.1Ωとなり、リード部全体の抵抗は順に6.3,4.6,4.2,3.6Ωとなり、ヒータ80の全消費電力における発熱部81の消費電力は順に80.6,85.0,86.1,88.0%となった。
また、実施例13〜14は、追加導電層83a,83bとして、Rh(比抵抗17.5μΩ・cm)を、実施例13、14の順に、100,200nmの厚みで設けた以外は実施例1と同様であるとした場合である。追加導電層83a、83bのシート抵抗は順に、1.75,0.88Ωとなり、リード部のシート抵抗は順に0.82,0.56Ωとなり、発熱部81の抵抗は全て26.1Ωとなり、リード部全体の抵抗は順に6.5,4.5Ωとなり、ヒータ80の全消費電力における発熱部81の消費電力は順に79.9,85.4%となった。
また、実施例15〜16は、追加導電層83a,83bとして、Au(比抵抗3.5μΩ・cm)を、実施例15、16の順に、100,200nmの厚みで設けた以外は実施例1と同様であるとした場合である。追加導電層83a、83bのシート抵抗は順に、0.35,0.18Ωとなり、リード部のシート抵抗は順に0.28,0.16Ωとなり、発熱部81の抵抗は全て26.1Ωとなり、リード部全体の抵抗は順に2.3,1.3Ωとなり、ヒータ80の全消費電力における発熱部81の消費電力は順に92.0,95.4%となった。
また、実施例17〜18は、追加導電層83a,83bとして、Cu(比抵抗3.0μΩ・cm)を、実施例17、18の順に、100,200nmの厚みで設けた以外は実施例1と同様であるとした場合である。追加導電層83a、83bのシート抵抗は順に、0.30,0.15Ωとなり、リード部のシート抵抗は順に0.25、0.14Ωとなり、発熱部81の抵抗は全て26.1Ωとなり、リード部全体の抵抗は順に2.0,1.1Ωとなり、ヒータ80の全消費電力における発熱部81の消費電力は順に92.9,96.0%となった。以上の結果を図15に示す。
これに対して、比較例2は、ヒータ80の発熱部81及びベース部82a、82bの材料として厚み150nmのCoFe(比抵抗20μΩ・cm)を用い、追加導電層83a,83bを設けなかった場合である。この場合、リード部88a、88bのシート抵抗は1.33Ωとなる。そして、発熱部の抵抗は22.7Ω、リード部全体の抵抗は10.7Ωとなり、ヒータ80の全消費電力における発熱部81の消費電力は68.0%となる。
一方、実施例19〜23では、実施例19〜23の順に、追加導電層83a,83bとして、CoFe(比抵抗20μΩ・cm)、Rh(比抵抗17.5μΩ・cm)、Mo(比抵抗16.0μΩ・cm)、Au(比抵抗3.5μΩ・cm)、Cu(比抵抗3.0μΩ・cm)、を100nmの厚みで設けた以外は比較例2と同様とした場合である。追加導電層83a、83bのシート抵抗は順に2.00,1.75,1.60,0.35,0.30Ωとなり、リード部のシート抵抗は順に0.80,0.76,0.73,0.28,0.24Ωとなり、発熱部81の抵抗は全て22.7Ωであり、リード部全体の抵抗は順に6.4,6.1,5.8,2.2,2.0Ωとなり、ヒータ80の全消費電力における発熱部81の消費電力は各々78.0,78.9,79.6,91.1,92.0%となった。以上の結果を図16に示す。
これらにより明らかなように、ベース部82a、82b上に、追加導電層83a、83bを設けてリード部88a,88bのシート抵抗を発熱部81のシート抵抗よりも小さくすることにより、発熱部81における消費電力のヒータ80全体に対する割合を増加させられることが容易に理解される。また、リード部88a、88bのシート抵抗SR3を発熱部81のシート抵抗SR1より小さくすればするほど発熱部81における消費電力のヒータ80全体に対する割合が増加される。また、追加導電層83a、83bのシート抵抗SR2を小さくすればするほどリード部88a,88bのシート抵抗SR3が下がり、発熱部81における消費電力のヒータ80全体に対する割合が増加される。特に、実施例2、7、8、10〜12、14〜18、22、23より分かるように、追加導電層83a、83bのシート抵抗SR2をベース部82a、82bのシート抵抗SR1よりも小さくする、すなわち、(SR2/SR1)<1.0とすると、発熱部81の消費電力の割合を82%以上とできて効果的である。
以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、ヒータ80の位置は上記の実施形態に限られず、例えば、アンダーコート層113や、絶縁層72等、任意の位置に設けることができる。また、2つ以上のヒータ80を有していても良い。また、ヒータ80のABS面S側からの距離も限定されない。さらに、ヒータ80の発熱部81やリード部88a,88bの形態も上記の形態に限定されない。また、上記実施形態において、ABS面Sに対して略垂直な方向に延在する部分の長さの総和が、ABS面Sに対して略平行な方向に延在する部分の長さの総和よりも大きくなるように、ヒータ80の発熱部81が形成されているが、この条件を満たさない構成、例えば、ABS面Sが、図4中の垂直方向かつ図4の紙面に対して垂直な方向に延びて、ヒータ80よりも図4中左方に位置する構成としても動作は可能である。
また、ヒータ80の発熱部81やリード部88a、88bの形態は上記実施形態や変形例に限定されず、要は、リード部のシート抵抗が発熱部のシート抵抗よりも低ければ良い。
また、ヒータ80に流す電流の量等によっては、ヒータ80を軟磁性を含むシールド層で覆っても良く、これによれば、ヒータ80からの磁界が漏洩した場合でも、記録ヘッド部60や再生ヘッド部30に悪影響を及ぼすことを防止できる。
さらに、再生ヘッド部30において、GMR素子40の代わりに、異方性磁気抵抗効果を利用するAMR(Anisotropy Magneto Resistive)素子、トンネル接合で生じる磁気抵抗効果を利用するTMR(Tunnel-type Magneto Resistive)素子、さらに、CPP(Current Perpendicular to Plane)−GMR素子等の他のMR素子を利用してもよい。また、薄膜磁気ヘッドを面内記録方式ではなく、垂直記録方式としてもよい。
また、図2においては、記録ヘッド部60やGMR素子40を含む薄膜磁気ヘッド10が、スライダ11の先端部の内、トラックラインと直交するトラック幅方向の一方側の端部に設けられているが、他方側の端部でも、トラック幅方向の中央部に設けられていてもよく、要は、薄膜磁気ヘッド10が、スライダ11でABS面に臨む位置に設けられていれば良い。
また、図2において、ヒータ用パッド86a,86bは、記録用パッド18a,18bと再生用パッド19a,19bとに挟まれるように配置されているが、これに限られず、任意の配置が可能である。
また、上記実施形態においては、GMR素子40と記録ヘッド部60とを両方備えているが、いずれか一方を備えていても良い。
さらに、上記の薄膜磁気ヘッド10C(図12参照)において、リード部88a,88bの厚みは発熱部81の厚みと同一とされているが、発熱部81とリード部88a,88bとの材料を適切に選択することにより、リード部88a、88bの厚みを発熱部81の厚みより薄くしつつ、リード部88a、88bのシート抵抗を発熱部81のシート抵抗よりも低くすることもできる。
本発明に係るハードディスク装置の一実施形態を示す斜視図である。 ヘッドスライダを示す斜視図である。 本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドを示す断面図である。 本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドのヒータを示す平面図である。 図3の薄膜磁気ヘッドのV−V断面図である。 本実施形態にかかる薄膜磁気ヘッドが熱膨張している様子を示す模式図である。 本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す断面図である。 図7のVIII−VIII断面図である。 図8に続いて本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す断面図である。 薄膜磁気ヘッドの変形例を示す断面図である。 薄膜磁気ヘッドの変形例を示す断面図である。 薄膜磁気ヘッドの変形例を示す図表である。 実施例1に係るヒータを示す平面図である。 図13のヒータの側面図である。 比較例1及び実施例1〜18のデータを示す図表である。 比較例2及び実施例19〜23のデータを示す図表である。
符号の説明
1…ハードディスク装置、2…ハードディスク(記録媒体)、10,10A,10B,10C…薄膜磁気ヘッド、11a…基台、12…ジンバル、15…ヘッドジンバルアセンブリ、21…オーバーコート層、40…GMR素子(磁気抵抗効果素子)、60…記録ヘッド部(電磁変換素子)、80…ヒータ、81…発熱部、82a,82b…ベース部、83a,83b…追加導電層、88a,88b…リード部、99…共通層。

Claims (8)

  1. 電磁変換素子及び磁気抵抗効果素子の少なくとも一方と、
    所定のシート抵抗を有する発熱部及び前記発熱部と直列に接続され前記発熱部よりも低いシート抵抗を有するリード部を有し通電により発熱するシート状のヒータと、
    を備える薄膜磁気ヘッド。
  2. 前記ヒータは、前記リード部から前記発熱部にわたって延在する同一材料の導電性の共通層を有すると共に、前記リード部分には、前記共通層に積層された導電性の追加導電層を有する請求項1に記載の薄膜磁気ヘッド。
  3. 前記追加導電層のシート抵抗は、前記共通層のシート抵抗よりも低い請求項2に記載の薄膜磁気ヘッド。
  4. 前記追加導電層は、Cu,Au,Ni,Co,Ta,W,Mo,Rh及びこれらの合金の何れかを含む請求項2又は3に記載の薄膜磁気ヘッド。
  5. 前記ヒータにおいて、前記リード部と前記発熱部とは同一材料からなり、前記リード部の厚みは前記発熱部の厚みよりも厚くされた請求項1に記載の薄膜磁気ヘッド。
  6. 前記リード部及び前記発熱部の少なくとも一方はスパッタリングにより形成された請求項1〜5の何れか1項に記載の薄膜磁気ヘッド。
  7. 基台と、前記基台上に形成された薄膜磁気ヘッドと、前記基台を固定するジンバルと、を備え、
    前記薄膜磁気ヘッドは、所定のシート抵抗を有する発熱部と、前記発熱部と直列に接続され前記発熱部よりも低いシート抵抗を有するリード部と、を有し通電により発熱するシート状のヒータを有するヘッドジンバルアセンブリ。
  8. 基台と、前記基台上に形成された薄膜磁気ヘッドと、前記薄膜磁気ヘッドと対向する記録媒体と、を備え、
    前記薄膜磁気ヘッドは、所定のシート抵抗を有する発熱部と、前記発熱部と直列に接続され前記発熱部よりも低いシート抵抗を有するリード部と、を有し通電により発熱するシート状のヒータを有するハードディスク装置。
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