JP2005085432A

JP2005085432A - 薄膜磁気ヘッド及び磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2005085432A
Application number: JP2003319732A
Authority: JP
Inventors: Monjiro Momoi; 紋次郎桃井; Hiroki Matsukuma; 裕樹松隈; Masaru Hirose; 勝廣瀬
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】
再生ヘッド部のマグネティックスペースを確保しつつ、記録ヘッド部がハードディスクに接触しないようにすることを主目的とした。
【解決手段】
ヘッドスライダーのＡＢＳ面上のヘッド面に、記録ヘッド部だけに段差を設けることで、再生ヘッド部のマグネティックスペースを確保しつつ、記録ヘッド部がハードディスクに接触しないようにすることが可能である。また、記録ヘッドと再生ヘッドの距離をトラック幅方向に離すことで、記録ヘッド部がハードディスクに接触したとしても、その接触によりＧＭＲ素子へキズなどのダメージを与え、再生出力の低下やノイズを招く確率を小さくすることが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハードディスクドライブに代表される磁気ディスク装置と、それに使用される薄膜磁気ヘッドに関する。

磁気ディスク装置に使用される薄膜磁気ヘッドは、信号再生用磁気抵抗効果型素子と記録用の書き込み用電磁変換素子を持った分離型複合ヘッドである。即ち、再生ヘッド（リード素子）と記録ヘッド（ライト素子）とを合わせ具えている。

このヘッドはウェハー基板上に積層して形成するが、通常１枚のウェハー基板から数万個の素子が得られる。積層後、切断、研磨、露光、分離などの加工工程を経てヘッドスライダーとなる。ヘッドスライダーは、その後、支持部材すなわちサスペンションに固着され、ＨＧＡ（ヘッドジンバルアセンブリ：ＨｅａｄＧｉｍｂａｌＡｓｓｅｍｂｌｙ）という形態になる。その後、ＨＧＡは、ヘッドスライダーのＡＢＳ（ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇＳｕｒｆａｃｅ）面と磁気ディスクが対向するように、装置に取付けられる。

最新のハードディスクドライブは、記録密度の急激な上昇と共に、ＡＢＳ面上の点と磁気ディスクであるハードディスクとの距離である浮上量の低下と、薄膜磁気ヘッドのコンパクト化が顕著である。

ＡＢＳ面上の薄膜磁気ヘッド部とハードディスクとの間の距離である浮上量とＡＢＳ面保護膜厚とリセス量を考慮した距離を考慮したマグネティックスペースが小さいほど、電磁変換特性が良いので、最新の記録密度に相応する特性を得るためには、浮上量は１０ｎｍ程度と非常に低くしなければならない。

薄膜磁気ヘッドのコンパクト化が顕著であるということは、記録密度すなわちトラック幅が狭くなっていることであり、最近では再生ヘッドのリード幅は０．１０〜０．２０μｍ、記録ヘッドのライト幅は０．２０〜０．３０μｍ程度である。また、記録ヘッドの高周波対応として、低インダクタンスが必須であり、記録ヘッド部のヨークの長さ（図２０の５０）は１２〜１８μｍ程度である。

ここで、高記録密度化に伴う、書込み周波数について説明をする。３．５インチデスクトップタイプのハードディスクドライブに例をとれば、６０Ｇｂｐｓｉで８０ＧＢ／Ｐクラスの場合、最大（外周）周波数は約４００ＭＨｚ強、８０Ｇｂｐｓｉで１２０ＧＢ／Ｐクラスの場合、最大（外周）周波数は約４５０ＭＨｚ弱である。また、ハイエンドサーバ用のハードディスクドライブに例をとれば、４０Ｇｂｐｓｉで４０ＧＢ／Ｐクラスの場合、最大（外周）周波数は約４５０ＭＨｚ。８０Ｇｂｐｓｉで８０ＧＢ／Ｐクラスの場合、最大（外周）周波数は約５００〜５７０ＭＨｚである。本発明においては、今後主流となる５００ＭＨｚを例にとって説明した。

しかしながら、薄膜磁気ヘッドのコンパクト化のためには記録ヘッドの薄膜コイルを小さくしなければならないため、コイルの抵抗が大きくなり、同じ大きさの書き込み電流でもコイルが小さいので発熱量が大きい。また、コイルの大きさが同じである場合には、書き込み周波数が高い程発熱量が大きくなる。このように、コイルが発熱し、記録ヘッド温度が上昇するという現象が起きる。

記録ヘッド温度が上昇すると、ＡＢＳ面上の記録ヘッド部からＯＣ（オーバーコート：ＯｖｅｒＣｏａｔ）層部にかけての範囲で、温度による隆起が起こる。この現象をサーマルプロトリュージョン（ＴＰＴＰ：ＴｈｅｒｍａｌＰｏｌｅＴｉｐＰｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）と呼んでいる。

この、プロトリュージョン（隆起）の大きさは、装置内温度や書き込み電流や書き込み周波数などの環境条件により異なる。

図１５は、ハードディスクドライブ稼動時において浮上しているヘッドスライダー（図１８と図１９の５）の薄膜磁気ヘッド４が搭載されている部分の流出端を示す。ハードディスク２が図中矢印方向３３に回転すると、空気流によってヘッドスライダー５は浮上し、流出端側（図１９の９）がハードディスク２に近づくように前傾姿勢になる。なお、図は前傾姿勢にはなっていないが実際は前傾姿勢になる。ＡＢＳ面上でウェハー基板部上の流出端側の任意点とハードディスク２との距離が浮上量３０であり、ＡＢＳ面上の再生ヘッド部のＧＭＲ素子１５とハードディスク２との間の距離に、浮上量３０とＡＢＳ面保護膜厚（図示しない）とリセス量３１を考慮した距離がマグネティックスペース３２である。また、アルティック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）を主とするウェハー基板部１２のＡＢＳ表面を基準３５にして、流出端のウェハー基板部１２以外の部分に生じる段差をリセス（Ｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）３１と呼ぶ。リセスには、例えば、ＯＣ層先端部３４やＧＭＲ素子１５上部などの各位置でのリセスを定義する場合もある。

プロトリュージョンが最も大きくなるのは、ＯＣ層１０である。ＯＣ層１０のプロトリュージョン（ＯＣＰＮ：ＯｖｅｒＣｏａｔＰｒｏｔｒｕｓｉｏＮ）３４対策として、例えば、特許文献１に、ＯＣ層１０の一部を、切り落とすあるいは、段差をつけるという方法が紹介されている（図４の２４）。しかしながら、この方法での、ある程度の効果は認められているが、まだ解決には至っていない。また、実際の浮上量の最下点は、ＡＢＳ面上のアルティック基板部流出端最先端部３６となっているので、プロトリュージョンは、ＡＢＳ面上のウェハー基板面３５よりも突出しないように考えるべきである。
特開平７−３０７０７０号公報

更に、マグネティックスペース３２が小さいので、プロトリュージョンが起こると、ＡＢＳ面上に露出している記録ヘッド部のＯＣ層先端部とハードディスク２が接触し、記録ヘッドの近傍にありＡＢＳ面上に露出している再生ヘッド部のＧＭＲ素子１５にキズなどのダメージが与えられる可能性が非常に高くなる。現在、装置稼動中に突然、出力が元の値の７０％以下に低下したり、ノイズが発生して、装置がエラーを起こす現象が大きな問題になっている。

特に、今後ＡＶ機器への展開が進むと、長時間録画のために、ハードディスクドライブが使われることとなる。ＡＶ機器での、ハードディスクドライブ稼動時間は、パソコンでは書き込みと読み込みが繰り返されるのに対し、１日中連続書きっ放しというような長時間連続稼動状態となるので、このプロトリュージョン対策が早急に必要である。

薄膜磁気ヘッドのコンパクト化に伴う前記諸問題に対し、薄膜コイル抵抗を小さくしたり、書き込み電流を小さくするなどの対策が考えられている。リセス量３１を大きくしたり（特許文献２）、浮上量を高くするなどのマグネティックスペース３２を大きくする案もある（特性は悪くなる方向）。また、記録ヘッド構造をプラナー型（特許文献３）へ変更する案もある。更に、ＵＣ（アンダーコート：ＵｎｄｅｒＣｏａｔ）層（図２１の１３）を薄くして放熱効果を上げるという案もある。これらの対策案については、既に一部は実施済みであり、それぞれある程度の効果は確認されているが、まだ問題解決できる程の効果は得られていない。
特開平１０−２６９５２７号公報特開２０００−１３７９０２号公報

本発明では、ＡＢＳ面上のヘッド面に、記録ヘッド部だけに段差を設けることで、再生ヘッド部のマグネティックスペースを確保しつつ、記録ヘッド部がハードディスクに接触しないようにすることを主目的とする。また、記録ヘッドと再生ヘッドの距離をトラック幅方向に離すことで、記録ヘッド部がハードディスクに接触したとしても、その接触によりＧＭＲ素子へキズなどのダメージを与え、再生出力の低下やノイズを招く確率を小さくすることを考え出した。

図１６は、記録ヘッドに通常使用する値以上の大きさの書込み電流を流したときのプロトリュージョンの変化の様子を示している。プロトリュージョンが最も大きくなるのは、ＯＣ層１０である。これに、前記に紹介した切り欠き２４をいれたものが、図１７である。この方法で、ＯＣ層１０のプロトリュージョン（ＯＣＰＮ）３４を小さくすることは完全ではないが、ある程度の効果は認められている。

ヘッドスライダーのＡＢＳ面上のヘッド面に、記録ヘッド部だけに段差を設けることで、再生ヘッド部のマグネティックスペースを確保しつつ、記録ヘッド部がハードディスクに接触しないようにすることが可能である。また、記録ヘッドと再生ヘッドの距離をトラック幅方向に離すことで、記録ヘッド部がハードディスクに接触したとしても、その接触によりＧＭＲ素子へキズなどのダメージを与え、再生出力の低下やノイズを招く確率を小さくすることが可能である。

本実施形態に適用される薄膜磁気ヘッドを備えたハードディスク装置（ドライブ）を図１８に示す。ハードディスク装置１は、ＨＧＡ３を作動させて、高速回転する磁気ディスクすなわちハードディスク（記録媒体）２の記録面（図の上面）に、薄膜磁気ヘッド４によって磁気情報を記録及び再生するものである。薄膜磁気ヘッド４が形成されたヘッドスライダー５を搭載したＨＧＡ３は、支軸６の周りに例えばボイスコイルモーター（図示せず）によって回転可能となっている。ＨＧＡ３を回転させるとヘッドスライダー５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。

本発明の主要部分は、ヘッドスライダーの流出端部９にある。ヘッドスライダー５の拡大斜視したのが図１９である。図１９における手前側の面７は、ハードディスク２の記録面に対向するハードディスク対向面であり、ＡＢＳ（ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇＳｕｒｆａｃｅ）面７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ＡＢＳ面はハードディスク２の記録面から離れてヘッドスライダー５が浮上する。また、ハードディスク２の回転方向に対して、空気がヘッドスライダー５に流入する側を流入端８、流出する側を流出端９（薄膜磁気ヘッドが形成されている側）と呼ぶ。流出端９には、薄膜磁気ヘッド４を保護するために、ＯＣ（オーバーコート：ＯｖｅｒＣｏａｔ）層１０が設けられている。ＯＣ層１０上には、記録及び再生用パッド１１（材料はＡｕ等）が形成されており、図１８に示すＨＧＡ３を介して、ハードディスク装置１と接続される。また、薄膜磁気ヘッド４の耐腐食や耐キズなどのために、ＡＢＳ面全体に、加工工程で、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの保護膜が形成される（図は省略）。

図１９におけるヘッドスライダー流出端部Ａ−Ａの断面を図２０に示す。本発明の主要部分は、ヘッドスライダーの流出端部９にある。ヘッドスライダー５の大部分を占めるアルティック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）を主とするウェハー基板部１２上に、薄膜磁気ヘッド４が形成されている。流出端部９は、ウェハー基板１２、ＵＣ（アンダーコート：ＵｎｄｅｒＣｏａｔ）層１３、磁気抵抗効果素子としてＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子を有する再生ヘッド部２５、誘導型の電磁変換素子としての記録ヘッド部２６、ＯＣ層１０からなっている。

再生ヘッド部２５は、ＵＣ層１３上に設けられており、ＵＣ層１３側から順に、下部シールド層１４、ＧＭＲ素子１５を含みこのＧＭＲ素子１５を上下から挟む絶縁層１６、及び、上部シールド層１７が積層されることにより構成されている。ＧＭＲ素子１５は、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１４と上部シールド層１７は、不要な外部磁界をＧＭＲ素子１５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１４の厚さは約１〜３μｍで、上部シールド層１７の厚さは約１〜４μｍである。また、絶縁層１６の厚さは約０．０１〜１．０μｍである。なお、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”とはウェハー基板部１２に近い側であり、“上部”とはウェハー基板部１２から遠い側であることを意味する。

記録ヘッド部２６は、再生ヘッド部２５上に絶縁層１８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。記録ヘッド部２６は、下部磁極１９、ギャップ層２０、薄膜コイル２２、絶縁層２３、上部磁極２１から構成されている。絶縁層１８は厚さ約０．１〜２．０μｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等を利用できるが、必ずしも設ける必要はない。記録ヘッド部２６は、絶縁層１８側から順に、軟磁性材料からなる下部磁極１９、非磁性の絶縁材料からなるギャップ層２０を有している。また、ギャップ層２０上には、ＡＢＳ面側に磁極部分層２１ａが、ＡＢＳ面から離れた側に上下2段の薄膜コイル２２を含む絶縁層２３が積層されている。さらに、磁極部分層２１上及び絶縁層２３上には、薄膜コイル２２の一部を下部磁極１９との間に挟むと共に、ＡＢＳ面から離れた側で下部磁極１９と磁気的に連結する上部磁極２１のヨーク部分層２１ｂを有している。

下部磁極１９は、パーマロイ（ＮｉＦｅ）等の磁性材料であり、厚さは約１〜３μｍである。ギャップ層２０は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）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、厚さは約０．０５〜０．５μｍである。

磁極部分層２１ａはヨーク部分層２１ｂと共に上部磁極２１を構成するものであり、材料はパーマロイ（ＮｉＦｅ）の他に、（１）鉄や窒素原子を含む材料、（２）鉄やジルコニア及び酸素原子を含む材料、並びに、（３）鉄や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２１ａの厚みは約０．５〜３．５μｍであり、好ましくは１．０〜２．０μｍである。ヨーク部分層２１ｂの材質は磁極部分層２１ａと同じであり、厚みは約０．５〜５μｍである。薄膜コイル２２は、Ｃｕ等の導体で、厚みは約１〜３μｍである。絶縁層２３は、アルミナやレジスト等で、厚みは約０．１〜３μｍである。

ＯＣ（オーバーコート：ＯｖｅｒＣｏａｔ）層１０は、薄膜磁気ヘッド４の記録ヘッド部を保護するためのアルミナ等の材料からなる層であり、記録ヘッド部２６上に厚さ約３．０〜３０μｍで形成されている。また、ＯＣ層１０において、流出端ＡＢＳ面上で先端部に切欠き部２４が形成されている。

図２１は、薄膜磁気ヘッド４があるヘッドスライダー流出端部９をＡＢＳ面側から見ている。ウェハー基板部１２側から順に、ＵＣ（アンダーコート：ＵｎｄｅｒＣｏａｔ）層１３、下部シールド層１４、ＧＭＲ素子１５を含みこのＧＭＲ素子１５を上下から挟む絶縁層１６、上部シールド層１７、更に、絶縁層１８、下部磁極１９、ギャップ層２０、磁極部分層２１ａ、ＯＣ（オーバーコート：ＯｖｅｒＣｏａｔ）層１０から構成されている。ＡＢＳ面から見た磁極部分層２１ａをポール２１ａと呼ぶ。また、前述の切欠き部２４を設けている。

同じ図２１で、絶縁層１６中ＧＭＲ素子１５の電極層が２７である。電極層２７はＡｕ、Ｃｕ、ＡｕＣｕ等からなり、厚み約０．０１〜０．１５μｍ、全長幅２８は約３０〜５０μｍである。また、トラック幅方向にポール２１ａの中心線とＧＭＲ素子１５の中心線との距離２９をＲＷＤ（リードライトディスタンス）と呼ぶ。
ハードディスクドライブの設計によるがＲＷＤ２９値は通常は約０〜３μｍである。

本発明の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成は、前記「発明を実施するための最良の形態」で述べた構成であり、そのＧＭＲ膜構成は、ＮｉＣｒ５／ＰｔＭｎ１３／ＣｏＦｅ１．５／Ｒｕ０．８／ＣｏＦｅ２／Ｃｕ１．８／ＣｏＦｅ２．５／Ｃｕ０．５／Ｔａ２．５（単位はｎｍ）である。また、再生ヘッド部のリード幅は０．１０μｍであり、記録ヘッド部のライト幅は０．２２μｍである。そして、記録ヘッド部のヨーク長（図２０の）は１８μｍであり、薄膜コイルのターン数は９ターンである。また、ＲＷＤは０μｍである。

プロトリュージョンを起こすのは、記録ヘッド部であり、プロトリュージョンが起きても、ＡＢＳ面上の薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部をミリング等で掘り削る量を制御することで、ウェハー基板部のＡＢＳ表面よりも突出しないようにすることが可能である。また、前述の切欠き部２４を設けているが、図４において、記録ヘッドにかからない程度に余裕をもって掘り削れる範囲であれば、切欠き部２４の大きさや形状については任意に設計が可能である。

図４は、プロトリュージョンの定義を図に示している。点線で示した部分がプロトリュージョン後の様子である。プロトリュージョン量３４は、プロトリュージョンする前に比べて、プロトリュージョンした後の最大点がどれだけ隆起しているかと定義している。すなわち、プロトリュージョン後の最大点の大きさからプロトリュージョン前の大きさを引いたものである。プロトリュージョン後の最大点とは、ＯＣ層１０のプロトリュージョン（ＯＣＰＮ）３４の場合がほとんどである。

図５は、前記構成の薄膜磁気ヘッドを搭載したＨＧＡの形態において、書込み電流が２０ｍＡのときの周波数とプロトリュージョン量の関係を示したグラフである。ハードディスク装置で実際に使用する最大周波数は約３００〜５００ＭＨｚであり、今後更に大きくなる方向である。図５では、周波数が大きくなるほど、プロトリュージョン量が大きくなっている。これは、電流の周波数が大きいほど薄膜コイル及び上部磁極が発熱するためである。

図６は、前記構成の薄膜磁気ヘッドを搭載したＨＧＡの形態において、周波数３００ＭＨｚにおける、書込み電流とプロトリュージョン量の関係を示したグラフである。周波数が一定である条件下では、書込み電流が大きくなるにつれてプロトリュージョン量も大きくなっている。

図７は、前記構成の薄膜磁気ヘッドを搭載したＨＧＡの形態において、直流の書込み電流と記録ヘッドの温度上昇の関係を示したグラフである。特に、ハードディスクがある場合とない場合について比較している。図７の結果より、書込み電流が大きくなるほど、発熱量は大きくなり、ハードディスクがある場合は、ディスクの回転による冷却効果があると考えられ、温度上昇は、ハードディスクがない場合と比べて小さくなることがわかる。なお、本発明における測定は、ハードディスクがない場合である。したがって、この測定で得られたプロトリュージョン量よりも実際はハードディスクがあるので小さくなると考えられる。

測定の都合上３００ＭＨｚの周波数でデータ取りを進めてきたが、今後主流である周波数５００ＭＨｚの場合を、前記結果を参考にして、書込み電流とプロトリュージョン量の関係を算出したグラフが図８である。なお、ここでは、ハードディスクがある場合を想定している。図８の結果より、この例では、書込み電流が３０ｍAとすると、本発明で、薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部を、ミリング等で掘り削る量は少なくとも約５ｎｍであると算出できる。

図９は、前記構成の薄膜磁気ヘッドを搭載したＨＧＡの形態において、ヘッドスライダーを浮上させた状態で、薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部をミリング等で掘り削る量と、その時に、ハードディスクに接触する確率をシュミレーションしたグラフである。ただし、接触確率を上げて、検出しやすくするために、かなり厳しい条件で行った。周波数は５００ＭＨｚ、書込み電流は５０ｍＡ、書込み時間はハードディスクが回転する１周分（短時間）である。図９の結果より、薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部をミリング等で掘り削る量が０ｎｍ（掘り削らない）の場合には、３０％の確率で接触されたが、削る量を５ｎｍでは、接触確率は１０％と、約１／３の確率となった。
〔第1の実施の形態〕

図１に、上部シールド１７上からＯＣ層１０側の領域３７をミリング等により掘り削る形態について示す。再生ヘッド部自体のプロトリュージョンは起こらないので、マグネティックスペースを可能な限り小さく維持するために、上部シールド１７よりもウェハー基板１２側の領域は掘り削ることはしない。

ミリング等により掘り削る上部シールド１７上からＯＣ層１０側の領域３７のヘッドスライダーの長手方向である奥行きの寸法３８は、上部シールド１７から下部磁極１９上までの範囲４０とする境界線３９から、流出端先端までの距離とし、図１の４２で示すノッチデプス部にはかからないようにする。

ミリング等により掘り削る上部シールド１７上からＯＣ層１０側の領域３７のトラック幅方向である幅寸法４１は、ＧＭＲ素子の電極層２７の全幅（図２１の２８）よりも大きい寸法とする。この実施例での値としては、約３０〜５０μｍ以上ということになる。また、この実施例では、前記の薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部を、ミリング等で掘り削る量は５００ＭＨｚの場合は約５ｎｍであったことから、プロトリュージョン量が５ｎｍ時のトラック幅方向である幅寸法を測定したところ約２０μｍであった。もし、ＧＭＲ素子の電極層２７の全幅（図２１の２８）がこのプロトリュージョン幅以下の場合は、この実施例での前記幅４１は、このプロトリュージョン幅である約２０μｍ以上であるべきである。
図２は、図１のＢ−Ｂ部を断面で見た図である。ミリング等により掘り削る上部シールド１７上からＯＣ層１０側の領域３７に切欠き部２４を加えた様子がよくわかる。
〔第２の実施の形態〕

図３に、ＲＷＤ（リードライトディスタンス）を大きくとり、斜線部４３の領域をミリング等により掘り削る形態について示す。前記掘り削る領域の記録ヘッド部と再生ヘッド部との境界線４５の再生ヘッド側の領域は、再生ヘッド自体のプロトリュージョンは起こらないので、マグネティックスペースを可能な限り小さく維持するために、領域は掘り削ることはしない。

前記“００３６”の記述の中で、薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部を、ミリング等で掘り削る量は５００ＭＨｚの場合は約５ｎｍであったことから、プロトリュージョン量が５ｎｍ時のトラック幅方向である幅寸法を測定したところ約２０μｍであった。前記掘り削る領域の記録ヘッド部側のトラック幅方向の幅４４の範囲は、ポール２１ａ（磁極部分層）のトラック幅方向のセンターラインを中心に、少なくとも片側約１０μｍ、両側で約２０μｍ（プロトリュージョン幅約２０μｍの１／２）以上の幅を設けるべきである。また、幅４１で、記録ヘッドの、再生ヘッドとトラック幅方向の反対側の掘り削る領域については、制限しない。

図１０を用いて、ＲＷＤ２９について説明する。従来は、ハードディスク装置の設計によるがＲＷＤ２９値は通常は約０〜３μｍである。本発明の第２の実施の形態では、ＲＷＤを大きくとるところが特徴の１つである。その大きさは、前記“００４２”で述べた、ポール２１ａ（磁極部分層）のトラック幅方向のセンターラインを中心に、少なくともプロトリュージョン幅４７約２０μｍの１／２である片側１０μｍ（図１０の４８）以上、並びに、GMR素子の電極層２７の全幅（図２１の２８）約４０μｍ（３０〜５０μｍの平均）の１／２である片側２０μｍ（図１０の４９）以上を合計した寸法以上、すなわち、少なくとも約３０μｍ以上が必要である。その上で、“００４０”で述べたミリング等で掘り削る領域を設ける。なお、図１０において、記録ヘッドが再生ヘッドの左側であっても、右側であってもよい。

図１１に、前記構成の薄膜磁気ヘッドを搭載したＨＧＡの形態において、次の３つの場合について、電磁変換特性上の再生出力の大きさが初期状態に比べて初期値の７０％以下の大きさまで低下する確率と、ＲＷＤと、薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部を、ミリング等で掘り削る量との関係を示した。前記の３つの場合とは、
ケース１：ミリング等で掘り削る量は０ｎｍ、ＲＷＤは０μｍ。
ケース２：ミリング等で掘り削る量は５ｎｍ、ＲＷＤは０μｍ。
ケース３：ミリング等で掘り削る量は５ｎｍ、ＲＷＤは３０μｍ。である。
前記“００３６”の記述より、薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部を、ミリング等で掘り削る量を５ｎｍとしている。まず、ケース１〜３の状態の薄膜磁気ヘッドを搭載したＨＧＡを各１００個について電磁変換特性上の再生出力を調べる。その後、各3回再生出力を調べて、3回のうち出力の大きさが初期値の７０％以下まで低下する確率を算出した。図１１の結果から、ケース１で０．５％であった確率は、ケース２で０．１％、更にケース３では０％になった。

つまり、第1の実施の形態（ケース２）だけでも電磁変換特性上の再生出力の大きさが初期状態に比べて初期値の７０％以下の大きさまで低下する確率について効果があり、更に、ＲＷＤを大きく設ける第２の実施の形態（ケース３）ならば、より効果があるということを示している。
〔第３の実施の形態〕

前記実施例１と２で示した薄膜磁気ヘッドの構成以外にも、例えば、プラナー型記録ヘッドやスティッチドポール型記録ヘッドのような構成の薄膜磁気ヘッドが存在する。これらの構成の薄膜磁気ヘッドでのプロトリュージョンの周波数依存特性や書込み電流依存特性は、前記実施例１と２で示した結果とは、当然変わってくるので、もしも、プラナー型記録ヘッド（特許文献３参照）やスティッチドポール型記録ヘッド（特許文献４参照）のような構成の薄膜磁気ヘッドを使用するのであれば、それぞれの前記実施例１と２で示したような調査をして、具体的に、薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部を、ミリング等で掘り削る量を算出する必要がある。
特開２０００−１３７９０２号公報特開２０００−７６６２０号公報

それぞれ異なった記録ヘッドの構成を持った４種類の薄膜磁気ヘッドの、プロトリュージョンについての、周波数依存特性を図１２に、書込み電流依存特性を図１３に示す。測定条件は、前記実施例と同じである。図１２と図１３は、記録ヘッドの構成が異なると、プロトリュージョンについての諸特性が一様ではないことを示している。これら４種類のヘッド構成は、●はプラナー型でコイルが８ターン、○はプラナー型でコイルが６ターン、■は本実施例の構成、◆はスティッチドポール型である。

図１４に、簡単ではあるが、本実施型、プラナー型とスティッチドポール型のイメージ図を参考に載せた。

また、プロトリュージョンは、記録ヘッドの構成により異なる傾向を示すだけではなく、環境温度や書込み周波数や電流によっても異なる傾向を示す。世の中には、ハードディスク装置内温度や製造工場内温度などの環境温度下で、多種に渡るハードディスク装置が存在する。それぞれのハードディスク装置の各機種の記録密度は異なるため、設計に対応した使用周波数や書込み電流なども一様ではない。従って、前記薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部を、ミリング等で掘り削る量は、各状況に応じて算出すべきである。

第1の実施の形態である形態を示す。ヘッドスライダー流出端部のヘッドがある部分をＡＢＳ面側から見た図である。図１のＢ−Ｂ部を断面で見た図である。第２の実施の形態である形態を示す。ヘッドスライダー流出端部のヘッドがある部分をＡＢＳ面側から見た図である。プロトリュージョンの定義を示すヘッド断面図である。実施例における書込み電流が２０ｍＡのときの周波数とプロトリュージョン量の関係を示すグラフである。実施例における周波数が３００ＭＨｚのときの書込み電流とプロトリュージョン量の関係を示すグラフである。実施例における周波数が３００ＭＨｚのときの書込み電流と記録ヘッドの温度上昇の関係を示すグラフであり、ハードディスクがある場合とない場合について示している。実施例における周波数が５００ＭＨｚのときの書込み電流とプロトリュージョン量の関係を実施例で述べた結果を元に算出したグラフである。ヘッドスライダーを浮上させた状態で、薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部をミリング等で掘り削る量と、その時に、ハードディスクに接触する確率をシュミレーションしたグラフである。第２の実施の形態に関して、ＲＷＤについて説明するための図である。実施例に関して、３つの場合において、電磁変換特性上の再生出力の大きさが初期状態に比べて初期値の７０％以下の大きさまで低下する確率を示したグラフである。実施例に関して、それぞれ異なった記録ヘッドの構成を持った４種類の薄膜磁気ヘッドの、プロトリュージョンについての、周波数依存特性を示したグラフである。実施例に関して、それぞれ異なった記録ヘッドの構成を持った４種類の薄膜磁気ヘッドの、プロトリュージョンについての、書込み電流依存特性を示したグラフである。本実施型、プラナー型とスティッチドポール型のイメージ図である。ハードディスクドライブ稼動時において浮上しているヘッドスライダーの薄膜磁気ヘッドが搭載されている部分の流出端の様子を示した図である。記録ヘッドに通常使用する値以上の大きさの書込み電流を流したときのプロトリュージョンの変化の様子を示した図である。図１６のヘッドに、切り欠きを入れた場合を示した図である。ハードディスク装置を示した図である。ヘッドスライダーを拡大斜視した図である。図１９におけるＡ−Ａ部を断面で見た図である。薄膜磁気ヘッドがあるヘッドスライダー流出端部をＡＢＳ面側から見た図である。

符号の説明

４…薄膜磁気ヘッド、６…支軸、１０…オーバーコート層、１１…記録及び再生用パッド、１２…ウェハー基盤、１３…アンダーコート層、１４…下部シールド、１５…ＧＭＲ素子、１６，１８…絶縁層、１９…下部磁極、２０…ギャップ層、２１ａ…磁極部分層、２１ｂ…ヨーク部分層、２１…上部磁極、２２…薄膜コイル、２３…絶縁層、２４…切り欠き部、２７…リード電極層、３６…浮上量最下点、４２…ノッチデプス、４６…プロトリュージョンのイメージ、４７…プロトリュージョンのトラック方向の幅。

Claims

再生用の磁気抵抗効果素子及び書込み用の電磁変換素子を備えた分離型複合ヘッドであり、ヘッドスライダーのＡＢＳ面上で、流出端部の記録ヘッド部を含む領域に加工段差を具え、且つ、再生ヘッド部には加工段差を具えていないことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
ヘッドスライダーのＡＢＳ面上であり、流出端部の記録ヘッド部を含み、再生ヘッド部を含まない領域を、
上部シールド上からノッチデプス上にはかからない下部磁極上までの範囲内から、流出端先端までの範囲を、奥行き方向の領域とし、
プロトリュージョン量のトラック幅方向の幅より大きく、且つ、磁気抵抗効果素子の電極層の幅よりも大きい幅方向の領域を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
ヘッドスライダーのＡＢＳ面上であり、流出端部の記録ヘッド部を含み、再生ヘッド部を含まない前記の領域が、
トラック幅方向のリードライトディスタンスを具え、
ウェハー基板部端から流出端先端までの範囲内に、少なくとも記録ヘッド部を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
ヘッドスライダーのＡＢＳ面上であり、流出端部の記録ヘッド部を含み、再生ヘッド部を含まない前記の領域が、
少なくとも、磁極部分層のトラック幅方向のセンターラインを中心に、プロトリュージョン量の１／２の幅と、前記磁気抵抗効果素子の電極層の幅の１／２の幅との和以上であるトラック幅方向のリードライトディスタンスを具え、
前記磁気抵抗効果素子の電極層の幅及び、且つ、プロトリュージョンのトラック幅方向の幅のいずれにもかからない線を境界として、記録ヘッド側に設ける領域を幅方向の領域とし、
ウェハー基板部端から流出端先端までの範囲に、少なくとも記録ヘッド部を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。