JP2005327383A - 薄膜磁気ヘッド、該薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えた磁気ディスク装置、薄膜磁気ヘッドの設計方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＴＰＴＰ現象を利用して磁気スペーシングを制御した、ＭＲ読出しヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド、そのＨＧＡ、これを備えた磁気ディスク装置、及び薄膜磁気ヘッドの設計方法とその製造方法を提供する。
【解決手段】 少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子及び読出し磁気ヘッド素子とを備えて、磁気記録媒体とこの読出し磁気ヘッド素子とのスペーシングを発熱によって制御可能な薄膜磁気ヘッドであってスペーシングのゲインＳＧ（ｎｍ／℃）は、ｄＰＴＰを発熱による突出変化量（ｎｍ）、ＬＲＤ_ＭＦを最大記録周波数の１／２の線記録密度（ｋＦＣＩ）とすると、式 ＳＧ_ＬＩＭＴ＝Ａ・ｄＰＴＰ＋Ｂ、Ａ＝１．４６４２Ｅ−０２・ｅｘｐ（−６．６７６９Ｅ−０５・ＬＲＤ_ＭＦ）、Ｂ＝４．９６０２Ｅ−０１・ｅｘｐ（−２．０４２３Ｅ−０３・ＬＲＤ_ＭＦ）によって定義されるスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ（ｎｍ／℃）より大きい。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、このＨＧＡを備えた磁気ディスク装置、薄膜磁気ヘッドの設計方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。

磁気ディスク装置においては、スピンドルモータによって回転させられた磁気ディスクに対して、薄膜磁気ヘッドが信号の書込み及び読出しを行う。薄膜磁気ヘッドは、ＨＧＡのサスペンションの先端部に固着されたスライダを本体として、このスライダ上に形成された書込み用のインダクティブ素子と読出し用の磁気抵抗効果（ＭＲ）素子とを有する。信号の書込み又は読出し時において、薄膜磁気ヘッドは、スイングが可能なアームによって磁気ディスク上の所望の位置に駆動させられる。

薄膜磁気ヘッドは、信号の書込み又は読出しに際して、回転する磁気ディスクの表面に対して、流体力学的に所定の間隙（マグネティックスペーシング）をもって浮上する。薄膜磁気ヘッドは、この浮上状態において、インダクティブ書込みヘッド素子から発生する磁界を用いて磁気ディスクに信号の書込みを行い、ＭＲ読出しヘッド素子によって磁気ディスクからの信号磁界を感受して読出しを行う。

近年、磁気ディスク装置の大容量化及び高記録密度化が進んでおり、これに伴って薄膜磁気ヘッドのトラック幅がより狭小化してきている。トラック幅が狭くなると、書込み磁気ヘッド素子においては磁気ディスクへの信号の書込み能力が低下し、読出し磁気ヘッド素子においては磁気ディスクからの信号の読出し能力が低下してしまう。その一方、書込みされた磁気ディスク上の記録ビットは高記録密度化に伴って年々微小化しており、書込みヘッド素子及びＭＲ読出しヘッド素子においてはより高い能力が要求される。

このような書込み及び／又は読出し能力の問題を回避すべく、最近の磁気ディスク装置においては、マグネティックスペーシングをより小さくする傾向にある。即ち、薄膜磁気ヘッドに届く磁気ディスクからの信号磁界は、このスペーシングが小さいほど強くなることを利用している。従って、今日では高記録密度化に伴い、マグネティックスペーシングの値はかなり小さくなるよう設計されている。

しかしながら、信号の書込み時には、インダクティブ書込みヘッド素子内のコイル層から信号電流によるジュール熱が発生し、さらにはインダクティブ書込みヘッド素子内の上下部磁極層に渦電流損失に伴う熱が発生する。この発熱分が内部に蓄積され、絶縁膜であるオーバーコート層が熱膨張し、インダクティブ書込みヘッド素子及びＭＲ読出しヘッド素子が磁気ディスク表面方向に押し出されるＴＰＴＰ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｌｅ Ｔｉｐ Ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）現象が生じる。従って、マグネティックスペーシングの設計値が非常に小さい場合には、突出したＭＲ読出しヘッド素子部が磁気ディスク表面に接触し、その際の摩擦熱によってＭＲ読出しヘッド素子の電気抵抗値が変化し、異常信号（サーマルアスペリティ（ｔｈｅｒｍａｌ ａｓｐｅｒｉｔｙ））が発生することがある。

このサーマルアスペリティを回避するために、マグネティックスペーシングを制御する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、磁気ヘッド素子であるトランスデューサを備えたスライダにおいて、スライダ本体内に、又はスライダ本体とトランスデューサとの間にトランンスデューサに近接して発熱体を設ける方法が開示されている。この発熱体を通電によって発熱させ、保護膜を含むトランスデューサ形成領域とスライダ本体との熱膨張率の差を利用して、トランスデューサを突出させてマグネティックスペーシングを制御している。

また、特許文献２には、熱膨張体に通電することによって、書込み用及び読出し用の素子を磁気ディスク面に接近させる薄膜磁気ヘッド構造が開示されている。本構造においては、発熱体と熱膨張体とを一対にして配置し、発熱体の熱によって発熱体と対になった熱膨張体を熱膨張させ、その歪力でオーバーコート層を歪ませて書込み用及び読出し用の素子を磁気ディスク面に接近させている。

さらに、特許文献３には、磁気ヘッド素子の浮上面（ＡＢＳ）とは反対側の位置に設けられた発熱手段を備えた薄膜磁気ヘッドが開示されている。磁気ヘッド素子の動作時に発熱手段が発熱せしめられることにより、磁気ヘッド素子をＡＢＳ方向に突出させ、マグネティックスペーシングを調整している。

米国特許第５，９９１，１１３号明細書 特開２００３−２７２３３５号公報 特開２００３−１６８２７４号公報

しかしながら、このような発熱体や熱膨張体を具備した薄膜磁気ヘッド、又は発熱体や熱膨張体を備えないがインダクティブ書込みヘッド素子の発熱により熱膨張させるようにした薄膜磁気ヘッドにおいては、ＭＲ読出しヘッド素子へ熱及び応力等が印加され、その寿命低下や高温下での応力変化による特性変化（不安定性）が生じるという不都合が発生していた。

従来、このような薄膜磁気ヘッドのマグネティックスペーシングの制御において、ＭＲ読出しヘッド素子の温度上昇を現状維持するための工夫はほとんどなされていなかった。

従って、本発明の目的は、ＴＰＴＰ現象を積極的に利用してマグネティックスペーシングを制御する場合に、ＭＲ読出しヘッド素子の温度上昇を効果的に抑制することができる薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ、このＨＧＡを備えた磁気ディスク装置、薄膜磁気ヘッドの設計方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明によれば、少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子と、少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とを備えており、磁気記録媒体と少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とのスペーシングを発熱によって制御可能な薄膜磁気ヘッドであって、スペーシングのゲインＳＧ（ｎｍ／℃）が、ｄＰＴＰを発熱による素子先端の突出変化量（ｎｍ）、ＬＲＤ_ＭＦを最大記録周波数の１／２の周波数における線記録密度（ｋＦＣＩ）とすると、式
ＳＧ_ＬＩＭＴ＝Ａ・ｄＰＴＰ＋Ｂ
Ａ＝１．４６４２Ｅ−０２・ｅｘｐ（−６．６７６９Ｅ−０５・ＬＲＤ_ＭＦ）
Ｂ＝４．９６０２Ｅ−０１・ｅｘｐ（−２．０４２３Ｅ−０３・ＬＲＤ_ＭＦ）
によって定義されるスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ（ｎｍ／℃）より大きい薄膜磁気ヘッドが提供される。

読出し磁気ヘッド素子のトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡを、発熱膨張によってスペーシングが小さくなることによる読出し磁気ヘッド素子の出力増加ＯＵＴＧ_ＴＡＡと、読出し磁気ヘッド素子の温度を抑制するためにそのセンス電流を減少させることによる出力損失ＯＵＴＬ_ＴＡＡとの両方を考慮して、ＴＯＵＴＧ_ＴＡＡ＝ＯＵＴＧ_ＴＡＡ・ＯＵＴＬ_ＴＡＡとした場合、読出し磁気ヘッド素子の温度上昇に対するスペーシングの変化を表すスペーシングゲインＳＧ（ｎｍ／℃）を上述のスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ（ｎｍ／℃）より大きくすることにより、読出し磁気ヘッド素子の温度上昇を抑制してその寿命低下や高温下での応力変化による特性変化を阻止しつつ効果的なマグネティックスペーシング制御を行い出力特性を向上させることができる。

少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子のコイル導体とは別個に発熱体が設けられており、この発熱体の発熱によって、スペーシングが制御されることが好ましい。

少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子のコイル導体の発熱のみによって、スペーシングが制御されることも好ましい。

少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子が、面内通電型（ＣＩＰ）構造若しくは垂直通電型（ＣＰＰ）構造の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子又はトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子であることも好ましい。

本発明によれば、さらに、上述の薄膜磁気ヘッドと、薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを少なくとも１つ備えた磁気ディスク装置が提供される。

本発明によれば、さらにまた、少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子と、少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とを備えており、磁気記録媒体と少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とのスペーシングを発熱によって制御可能な薄膜磁気ヘッドの設計方法であって、スペーシングのゲインＳＧ（ｎｍ／℃）が、ｄＰＴＰを発熱による素子先端の突出変化量（ｎｍ）、ＬＲＤ_ＭＦを最大記録周波数の１／２の周波数における線記録密度（ｋＦＣＩ）とすると、式
ＳＧ_ＬＩＭＴ＝Ａ・ｄＰＴＰ＋Ｂ
Ａ＝１．４６４２Ｅ−０２・ｅｘｐ（−６．６７６９Ｅ−０５・ＬＲＤ_ＭＦ）
Ｂ＝４．９６０２Ｅ−０１・ｅｘｐ（−２．０４２３Ｅ−０３・ＬＲＤ_ＭＦ）
によって定義されるスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ（ｎｍ／℃）より大きくなるように設定する薄膜磁気ヘッドの設計方法及び製造方法が提供される。

本発明によれば、読出し磁気ヘッド素子の温度上昇を抑制してその寿命低下や高温下での応力変化による特性変化を阻止しつつ、効果的なマグネティックスペーシング制御を行い出力特性を向上させることができる。

図１は本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２はＨＧＡ全体を表す斜視図であり、図３はＨＧＡの先端部に装着されている磁気ヘッドスライダの斜視図である。

図１において、１０はスピンドルモータの回転軸１１の回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は磁気ヘッドスライダに形成された薄膜磁気ヘッドをトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は薄膜磁気ヘッドの読み書き動作及び発熱動作を制御するための記録再生回路をそれぞれ示している。

アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、磁気ヘッドスライダが、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び磁気ヘッドスライダは、単数であっても良い。

図２に示すように、ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、薄膜磁気ヘッドを有する磁気ヘッドスライダ２１を固着し、さらにその磁気ヘッドスライダ２１の端子電極に配線部材２５の一端を電気的に接続して構成される。

サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とから主として構成されている。

本発明のＨＧＡにおけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。

図３に示すように、本実施形態における磁気ヘッドスライダ２１は、互いに積層された書込み磁気ヘッド素子及び読出し磁気ヘッド素子を含む薄膜磁気ヘッド３０と、これらの素子に接続された４つの信号端子電極３１と、図３には示されていない発熱体に流す電流用の２つの駆動端子電極３２とを、その素子形成面３３上に備えている。なお、図３において、３４は磁気ヘッドスライダ２１のＡＢＳである。

図４は本実施形態における薄膜磁気ヘッドの一構成例を概略的に示す断面図である。

同図において、磁気ヘッドスライダ４０はＡＢＳ４０ａを有し、書込み又は読出し動作時には回転する磁気ディスク表面４１上において流体力学的に所定の間隙をもって浮上している。このスライダ４０のＡＢＳ４０ａを底面とした際の一つの側面（素子形成面）４０ｂに、読出し用のＭＲ読出しヘッド素子４２と、書込み用のインダクティブ書込みヘッド素子４３と、これらの素子を覆うオーバーコート層４４とが形成されている。

ＭＲ読出しヘッド素子４２は、ＭＲ層４２ａと、この層を挟む位置に配置される下部シールド層４２ｂ及び上部シールド層４２ｃとを含む。ＭＲ層４２ａは、ＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ−ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなり、非常に高い感度で信号磁界を感知する。下部シールド層４２ｂ及び上部シールド層４２ｃは磁性層であり、ＭＲ層４２ａに対して雑音となる外部磁界を遮断する役割を有する。インダクティブ書込みヘッド素子４３は、下部磁極層４３ａ、上部磁極層４３ｂ及びコイル層４３ｃを含む。下部磁極層４３ａ及び上部磁極層４３ｂは、コイル層４３ｃから発生した磁束を、書込みがなされる磁気ディスク表面４１まで収束させながら導くための磁路である。

ＭＲ読出しヘッド素子４２及びインダクティブ書込みヘッド素子４３の磁気ディスク表面４１側の端は、磁極端リセス（ＰＴＲ）面４４ａとなっている。このＰＴＲ面４４ａには、保護膜としてダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーディングが施されている。なお、磁気ヘッド素子部のＰＴＲ面と磁気ディスク表面との磁気ヘッド素子動作時における距離がマグネティックスペーシングとなる。

本実施形態において、発熱体４５は、ＭＲ読出しヘッド素子４２及びインダクティブ書込みヘッド素子４３の磁気ヘッドスライダ４０とは反対側の位置となる、オーバーコート層４４内に形成されている。

このような発熱体４５の構造、形状、構成材料、位置及びその駆動方法や薄膜磁気ヘッド自体の構造、形状及び構成材料等を調整することにより、本実施形態では、発熱体４５の発熱によるスペーシングゲインＳＧ（ｎｍ／℃）が、式
ＳＧ_ＬＩＭＴ＝Ａ・ｄＰＴＰ＋Ｂ
Ａ＝１．４６４２Ｅ−０２・ｅｘｐ（−６．６７６９Ｅ−０５・ＬＲＤ_ＭＦ）
Ｂ＝４．９６０２Ｅ−０１・ｅｘｐ（−２．０４２３Ｅ−０３・ＬＲＤ_ＭＦ）
によって定義されるスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ（ｎｍ／℃）より大きくなるように設定されている。ここで、ｄＰＴＰは発熱による素子先端の目標突出変化量、即ちスペーシング変化量（ｎｍ）、ＬＲＤ_ＭＦを最大記録周波数の１／２の周波数における線記録密度（ｋＦＣＩ）である。

以下、この式の導出及びその意味するところについて詳細に説明する。

ＭＲ読出しヘッド素子４２のトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡ（出力の変化量、ＴＡＡ（トラック平均振幅）の割合（％）で表示）を、発熱膨張によってスペーシングが小さくなることによるＭＲ読出しヘッド素子の出力増加ＯＵＴＧ_ＴＡＡ（ＴＡＡの割合（％）で表示）と、ＭＲ読出しヘッド素子の温度を抑制するためにそのセンス電流を減少させることによる出力損失ＯＵＴＬ_ＴＡＡ（ＴＡＡの割合（％）で表示）との両方を考慮して、ＴＯＵＴＧ_ＴＡＡ＝ＯＵＴＧ_ＴＡＡ・ＯＵＴＬ_ＴＡＡとであると考える。

ここで、発熱膨張によってスペーシングが小さくなることによるＭＲ読出しヘッド素子の出力増加ＯＵＴＧ_ＴＡＡは、記録媒体と磁気ヘッドとの分離損失の式に基づいて求めることができる。

分離損失は、一般に、Ｌｓ＝５４．６Δｄ／λ（ｄＢ）から与えられる。ここで、Δｄは磁気ヘッドのギャップにおけるスペーシングの変化量（ｎｍ）、λは記録信号波長（ｎｍ）である。

一方、発熱膨張したときのＭＲ読出しヘッド素子４２の出力をＴＡＡ１（ＴＡＡの割合（％）で表示）、発熱膨張していないときのＭＲ読出しヘッド素子４２の出力をＴＡＡ２（ＴＡＡの割合（％）で表示）とすると、このＬｓはＬｓ＝２０Ｌｏｇ（ＴＡＡ１／ＴＡＡ２）であり、従って、２０Ｌｏｇ（ＴＡＡ１／ＴＡＡ２）＝５４．６Δｄ／λが成立し、出力増加ＯＵＴＧ_ＴＡＡをこのＴＡＡ１／ＴＡＡ２から求めることができる。

図５はスペーシングの変化量Δｄに対する出力増加ＯＵＴＧ_ＴＡＡを実測によって求めた値と、上述の式を用いて計算によって求めた値とを示す特性図である。ただし、実測では、薄膜磁気ヘッドの浮上量を変化させることによってスペーシングの変化を得てＴＡＡを測定している。同図より、計算値と実測値とが互いに良く一致していることが分かる。

ＭＲ読出しヘッド素子４２の温度を抑制するためにそのセンス電流を減少させることによる出力損失ＯＵＴＬ_ＴＡＡは、以下のようにして求めることができる。

図６はＭＲ読出しヘッド素子の素子抵抗値Ｒ_ＭＲに対するその温度上昇値特性をセンス電流Ｉｓをパラメータとして示した特性図であり、図７は２つのサンプルについて、ＭＲ読出しヘッド素子のセンス電流Ｉｓに対するその最大許容素子抵抗値Ｒ_{ＭＲＭＡＸ}特性を示す特性図である。

ＭＲ読出しヘッド素子の最大許容素子抵抗値Ｒ_{ＭＲＭＡＸ}とは、所定の環境下（７０℃、１００％デューティサイクル）におけるＭＲ読出しヘッド素子の寿命が２．５年確保されるために許容される最大素子抵抗値であり、この値はセンス電流によって変化する。ＭＲ読出しヘッド素子は、この値Ｒ_{ＭＲＭＡＸ}以下の素子抵抗値であることが必ず要求される。

図６及び図７の特性から、発熱体４５の発熱によるＭＲ読出しヘッド素子４２の温度上昇値ｄＴＥＭＰに対するセンス電流の最大許容値Ｉｓ_ＭＡＸの特性を求めると、図８のごとくなる。ただし、ＭＲ読出しヘッド素子の素子抵抗値Ｒ_ＭＲをパラメータとして用いている。

例えば、素子抵抗値がＲ_ＭＲ＝４５Ωの場合、図７より、ｄＴＥＭＰ＝０のときのセンス電流の最大許容値Ｉｓ_ＭＡＸは３．０５ｍＡとなり、図６より、この場合のＭＲ読出しヘッド素子の最大許容温度上昇値は３９．６℃となる。即ち、ＭＲ読出しヘッド素子は３９．６℃より高めることができないため、発熱体４５の発熱によってＭＲ読出しヘッド素子４２の温度が上昇する分、センス電流Ｉｓを低減することが必要となる。これは、図６の素子抵抗値がＲ_ＭＲ＝４５Ωにおけるセンス電流ＩｓとＭＲ読出しヘッド素子の温度上昇値との関係から求めることができる。

図８より、ｄＴＥＭＰ（ｘ）に対するＩｓ_ＭＡＸ（ｙ）の近似式は、Ｒ_ＭＲ＝３８Ωの場合にｙ＝−０．０００５ｘ^２−０．０３９７ｘ＋３．６８となり、Ｒ_ＭＲ＝４５Ωの場合にｙ＝−０．０００４ｘ^２−０．０３１４ｘ＋３．０５となり、Ｒ_ＭＲ＝５２Ωの場合にｙ＝−０．０００４ｘ^２−０．０２６５ｘ＋２．６５となる。

図８における素子抵抗値がＲ_ＭＲ＝４５Ωの場合の特性を、Ｑ＝（ＭＲ読出しヘッド素子の温度上昇値ｄＴＥＭＰ）／（スペーシング変化量ｄＰＴＰ）（℃／ｎｍ）なるパラメータ用いて表すと、図９のごとくなる。

図９は発熱による素子先端の目標突出変化量、即ちスペーシング変化量ｄＰＴＰに対するセンス電流の最大許容値Ｉｓ_ＭＡＸの特性図である。

計算条件は、磁気ディスクの外周部（ＯＤ、半径４５．９１ｍｍの位置）において中間周波数（ＭＦ、最大記録周波数ＨＦの１／２の周波数）で記録されているものとした。磁気ディスクの回転速度は７２００ｒｐｍ、最大記録周波数ＨＦは４９２ＭＨｚ、中間周波数ＭＦは２４６ＭＨｚ、線記録密度は３６１ｋＦＣＩ、記録波長λは１４０．７ｎｍである。センス電流の最大許容値Ｉｓ_ＭＡＸは３．０５ｍＡであり、この場合のＭＲ読出しヘッド素子の最大許容温度上昇値は３９．６℃である。ＭＲ読出しヘッド素子の出力ＴＡＡがそのセンス電流Ｉｓの変化に比例するとし、ＭＲ読出しヘッド素子の最大許容温度上昇値を３９．６℃に維持するという条件である。

図９より、スペーシング変化量が同じであれば、Ｑ（＝ｄＴＥＭＰ／ｄＰＴＰ）が大きくなると、温度上昇が増大するのでセンス電流Ｉｓを小さくする必要がある。その結果、Ｑが大きくなると、ＭＲ読出しヘッド素子の出力損失が増大する（ＯＵＴＬ_ＴＡＡ値は小さくなる）。

この出力損失ＯＵＴＬ_ＴＡＡと発熱膨張によってスペーシングが小さくなることによるＭＲ読出しヘッド素子の出力増加ＯＵＴＧ_ＴＡＡとから、トータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡを、ＴＯＵＴＧ_ＴＡＡ＝ＯＵＴＧ_ＴＡＡ・ＯＵＴＬ_ＴＡＡから算出した結果が図１０に示されている。

図１０は、発熱による素子先端の目標突出変化量、即ちスペーシング変化量ｄＰＴＰに対するトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡの特性図である。ただし、Ｑ＝（ＭＲ読出しヘッド素子の温度上昇値ｄＴＥＭＰ）／（スペーシング変化量ｄＰＴＰ）（℃／ｎｍ）をパラメータとして用いている。同図より、Ｑが大きくなるとトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡが小さくなることが分かる。

同図において、スペーシング変化量ｄＰＴＰが一例として６ｎｍである場合の、１／Ｑ、即ちスペーシングゲインＳＧに対するトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡを求めた結果が図１１に示されている。

図１１は、１／Ｑに対するトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡの特性図である。

トータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡは、ゼロより大きいことが必須であるため、同図のゼロクロス点の１／Ｑ（スペーシングゲインＳＧ）がスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤとなる。スペーシングゲインＳＧは、このスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤより大きくなくてはならない。ｄＰＴＰ＝６ｎｍの場合のスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤは、同図より、０．３３ｎｍ／℃である。スペーシングゲインＳＧをさらに大きくすれば、トータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡがより大きくなるので、好ましい。

図１２はスペーシング変化量ｄＰＴＰをパラメータとした場合のスペーシングゲインＳＧに対するトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡの特性図である。

同図の各ｄＰＴＰについてゼロクロス点のスペーシングゲインＳＧを求めたものが図１３である。

図１３はスペーシング変化量ｄＰＴＰに対するスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ特性を示す特性図である。

同図の近似式は、ｙ＝０．０００３ｘ^２＋０．０１８８ｘ＋０．２２６となる。発熱体を設けた薄膜磁気ヘッドを設計する場合、そのスペーシングゲインＳＧをスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ以上とすること、即ち同図の斜線の範囲内とすることが必要となる。

線記録密度ＬＲＤ_ＭＦを変えて、従って記録波長を変えて、スペーシング変化量ｄＰＴＰに対するスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ特性を算出した結果が図１４に示されている。同図において、線記録密度ＬＲＤ_ＭＦ＝３０１ｋＦＣＩの特性の近似式はｙ＝０．０１４４ｘ＋０．２８４９であり、線記録密度ＬＲＤ_ＭＦ＝３６１ｋＦＣＩの特性の近似式はｙ＝０．０１４３ｘ＋０．２３８０であり、線記録密度ＬＲＤ_ＭＦ＝４０４ｋＦＣＩの特性の近似式はｙ＝０．０１４２ｘ＋０．２１２７であり、線記録密度ＬＲＤ_ＭＦ＝４５１ｋＦＣＩの特性の近似式はｙ＝０．０１４３ｘ＋０．１８９０であり、線記録密度ＬＲＤ_ＭＦ＝４９９ｋＦＣＩの特性の近似式はｙ＝０．０１４０ｘ＋０．１７３６であり、線記録密度ＬＲＤ_ＭＦ＝６０２ｋＦＣＩの特性の近似式はｙ＝０．０１４１ｘ＋０．１４３５であり、線記録密度ＬＲＤ_ＭＦ＝７０４ｋＦＣＩの特性の近似式はｙ＝０．０１４０ｘ＋０．１２３１であって、これらは互いに相似している。即ち、スペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤは、線記録密度ＬＲＤ_ＭＦに従った一次関数として表すことができる。

図１５はスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤを線記録密度ＬＲＤ_ＭＦの一次関数ＳＧ_ＬＩＭＴ＝Ａ・ｄＰＴＰ＋Ｂとして表した場合の線記録密度ＬＲＤ_ＭＦに対する係数Ａ及びＢの関係を示した図である。

同図より、係数Ａは近似式ｙ＝１．４６４２Ｅ−０２・ｅｘｐ（−６．６７６９Ｅ−０５ｘ）で表され、係数Ｂはｙ＝４．９６０２Ｅ−０１・ｅｘｐ（−２．０４２３Ｅ−０３ｘ）で表される。

従って、スペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤは、
ＳＧ_ＬＩＭＴ＝Ａ・ｄＰＴＰ＋Ｂ
Ａ＝１．４６４２Ｅ−０２・ｅｘｐ（−６．６７６９Ｅ−０５・ＬＲＤ_ＭＦ）
Ｂ＝４．９６０２Ｅ−０１・ｅｘｐ（−２．０４２３Ｅ−０３・ＬＲＤ_ＭＦ）
によって定義されることとなる。

図１６は素子抵抗値が異なる場合に、トータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡがどのように変わるかを調べたスペーシング変化量ｄＰＴＰに対するトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡの特性図である。同図より、Ｒ_ＭＲ＝４５Ωの場合に比較して、Ｒ_ＭＲ＝３８Ωの場合及びＲ_ＭＲ＝５２Ωの場合も共に同様のトータル出力ゲインが得られていることが分かる。

発熱体４５を有する薄膜磁気ヘッドを設計及び製造する場合、ＭＲ読出しヘッド素子４２の温度上昇に対するスペーシングの変化を表すスペーシングゲインＳＧ（ｎｍ／℃）を、このスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ（ｎｍ／℃）より大きくするように設計及び製造することにより、ＭＲ読出しヘッド素子４２の温度上昇を抑制してその寿命低下や高温下での応力変化による特性変化を阻止しつつ効果的なマグネティックスペーシング制御を行い出力特性を向上させることができる。また、この条件を守って設計すれば良いため、薄膜磁気ヘッドの設計が非常に容易となる。

なお、本実施形態の変更態様においては、図４の破線で示すように、発熱体４５′をＰＴＲ面４４ａから見てＭＲ読出しヘッド素子４２の後側のみに設けても良い。また、図示されていないが、発熱体を、ＭＲ読出しヘッド素子４２と書込みヘッド素子４３との間、又はＰＴＲ面４４ａから見て書込みヘッド素子４３の後側に設けることもあり得る。即ち、発熱体は薄膜磁気ヘッドのいずれの位置に設けても良く、また、発熱体を別個に設けることなく、書込みヘッド素子のコイル導体がこの発熱体を兼用するように構成しても良い。

図４の実線で示す位置、即ちＭＲ読出しヘッド素子４２及びインダクティブ書込みヘッド素子４３の磁気ヘッドスライダ４０とは反対側の位置に発熱体４５が形成されている構造において、この発熱体４５に１００ｍＷの電力を印加した場合、スペーシング変化量がｄＰＴＰ＝９．７９ｎｍ、温度上昇値がｄＴＥＭＰ＝１０．５℃、Ｑ＝１．０７３℃／ｎｍ、スペーシングゲインがＳＧ＝１／Ｑ＝０．９３２ｎｍ／℃であった。

一方、スペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤを線記録密度ＬＲＤ_ＭＦを変えて前述の式から算出すると、表１のごとくなり、ペーシングゲインＳＧがスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤより大きいという上述の条件が満足されている。

図４の破線で示す位置、即ちＰＴＲ面４４ａから見てＭＲ読出しヘッド素子４２の後側の位置に発熱体４５′が形成されている構造において、この発熱体４５′に１００ｍＷの電力を印加した場合、スペーシング変化量がｄＰＴＰ＝６．７１ｎｍ、温度上昇値がｄＴＥＭＰ＝１２．５℃、Ｑ＝１．８６３℃／ｎｍ、スペーシングゲインがＳＧ＝１／Ｑ＝０．５３７ｎｍ／℃であった。

スペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤは前述の通り表１のごとくであり、この場合も、ペーシングゲインＳＧがスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤより大きいという前述の条件が満足されている。

以上述べた実施形態及び実施例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。

本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。 ＨＧＡ全体を表す斜視図である。 ＨＧＡの先端部に装着されている磁気ヘッドスライダの斜視図である。 図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの一構成例を概略的に示す断面図である。 スペーシングの変化量Δｄに対する出力増加ＯＵＴＧ_ＴＡＡの実測値と計算値とを示す特性図である。 ＭＲ読出しヘッド素子の素子抵抗値に対するその温度上昇値特性をセンス電流Ｉｓをパラメータとして示した特性図である。 ＭＲ読出しヘッド素子のセンス電流Ｉｓに対するその最大許容素子抵抗値特性を示す特性図である。 発熱体によるＭＲ読出しヘッド素子の温度上昇値ｄＴＥＭＰに対するセンス電流の最大許容値Ｉｓ_ＭＡＸ特性を示す特性図である。 目標突出変化量ｄＰＴＰに対するセンス電流の最大許容値Ｉｓ_ＭＡＸ特性を示す特性図である。 目標突出変化量ｄＰＴＰに対するトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡの特性図である。 トータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡに対する１／Ｑの特性図である。 スペーシング変化量ｄＰＴＰをパラメータとした場合のスペーシングゲインＳＧに対するトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡの特性図である。 スペーシング変化量ｄＰＴＰに対するスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ特性を示す特性図である。 線記録密度ＬＲＤ_ＭＦをパラメータとした場合のスペーシング変化量ｄＰＴＰに対するスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤの特性図である。 スペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤを線記録密度ＬＲＤ_ＭＦの一次関数として表した場合のこの線記録密度ＬＲＤ_ＭＦに対する一次関数の係数Ａ及びＢの関係を示した図である。 スペーシング変化量ｄＰＴＰに対するトータル出力ゲインＴＯＵＴＧ_ＴＡＡの特性図である。

符号の説明

１０ 磁気ディスク
１１ 回転軸
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
２０ サスペンション
２１、４０ 磁気ヘッドスライダ
２２ ロードビーム
２３ フレクシャ
２４ ベースプレート
２５ 配線部材
３０ 薄膜磁気ヘッド
３１ 信号端子電極
３２ 駆動端子電極
３３、４０ｂ 素子形成面
３４、４０ａ ＡＢＳ
４１ 磁気ディスク表面
４２ ＭＲ読出しヘッド素子
４２ａ ＭＲ層
４２ｂ 下部シールド層
４２ｃ 上部シールド層４２ｃ
４３ インダクティブ書込みヘッド素子
４３ａ 下部磁極層
４３ｂ 上部磁極層
４３ｃ コイル層
４４ オーバーコート層
４４ａ ＰＴＲ面
４５、４５′ 発熱体

Claims (8)

1. 少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子と、少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とを備えており、磁気記録媒体と前記少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とのスペーシングを発熱によって制御可能な薄膜磁気ヘッドであって、前記スペーシングのゲインＳＧ（ｎｍ／℃）が、ｄＰＴＰを発熱による素子先端の突出変化量（ｎｍ）、ＬＲＤ_ＭＦを最大記録周波数の１／２の周波数における線記録密度（ｋＦＣＩ）とすると、式
   ＳＧ_ＬＩＭＴ＝Ａ・ｄＰＴＰ＋Ｂ
   Ａ＝１．４６４２Ｅ−０２・ｅｘｐ（−６．６７６９Ｅ−０５・ＬＲＤ_ＭＦ）
   Ｂ＝４．９６０２Ｅ−０１・ｅｘｐ（−２．０４２３Ｅ−０３・ＬＲＤ_ＭＦ）
   によって定義されるスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ（ｎｍ／℃）より大きいことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 前記少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子のコイル導体とは別個に発熱体が設けられており、該発熱体の発熱によって、前記スペーシングが制御されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 前記少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子のコイル導体の発熱のみによって、前記スペーシングが制御されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子が、面内通電型構造若しくは垂直通電型構造の巨大磁気抵抗効果読出しヘッド素子又はトンネル磁気抵抗効果読出しヘッド素子であ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。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
6. 請求項５に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
7. 少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子と、少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とを備えており、磁気記録媒体と前記少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とのスペーシングを発熱によって制御可能な薄膜磁気ヘッドの設計方法であって、前記スペーシングのゲインＳＧ（ｎｍ／℃）が、ｄＰＴＰを発熱による素子先端の突出変化量（ｎｍ）、ＬＲＤ_ＭＦを最大記録周波数の１／２の周波数における線記録密度（ｋＦＣＩ）とすると、式
   ＳＧ_ＬＩＭＴ＝Ａ・ｄＰＴＰ＋Ｂ
   Ａ＝１．４６４２Ｅ−０２・ｅｘｐ（−６．６７６９Ｅ−０５・ＬＲＤ_ＭＦ）
   Ｂ＝４．９６０２Ｅ−０１・ｅｘｐ（−２．０４２３Ｅ−０３・ＬＲＤ_ＭＦ）
   によって定義されるスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ（ｎｍ／℃）より大きくなるように設定することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの設計方法。
8. 少なくとも１つのインダクティブ書込みヘッド素子と、少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とを備えており、磁気記録媒体と前記少なくとも１つの読出し磁気ヘッド素子とのスペーシングを発熱によって制御可能な薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記スペーシングのゲインＳＧ（ｎｍ／℃）が、ｄＰＴＰを発熱による素子先端の突出変化量（ｎｍ）、ＬＲＤ_ＭＦを最大記録周波数の１／２の周波数における線記録密度（ｋＦＣＩ）とすると、式
   ＳＧ_ＬＩＭＴ＝Ａ・ｄＰＴＰ＋Ｂ
   Ａ＝１．４６４２Ｅ−０２・ｅｘｐ（−６．６７６９Ｅ−０５・ＬＲＤ_ＭＦ）
   Ｂ＝４．９６０２Ｅ−０１・ｅｘｐ（−２．０４２３Ｅ−０３・ＬＲＤ_ＭＦ）
   によって定義されるスペーシングゲイン閾値ＳＧ_ＴＨＬＤ（ｎｍ／℃）より大きくなるように設定することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。

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