JP2005332514A - 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及び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 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱体を設け、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、ヘッド素子が記録媒体表面に接触することを防止できる薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】 少なくとも１つのヘッド素子と、少なくとも１つのヘッド素子の周囲に設けられた保護層と、少なくとも１つの発熱体とを備えており、保護層及び少なくとも１つのヘッド素子は、発熱体の発熱によって保護層の方が記録媒体表面により近接するように記録媒体方向に共に突出するように構成されている。
【選択図】 図４

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）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置に関する。

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（保護層）が熱膨張し、インダクティブ書込みヘッド素子及び／又は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、保護層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従来の薄膜磁気ヘッドは、磁気ヘッド素子の部分の突出量、即ちマグネティックスペーシングを制御するものであり、素子周辺のオーバーコート層（保護層）の突出量をどのように制御するかについては考慮していなかった。

例えば、マグネティックスペーシングを制御する場合、ＭＲ読出しヘッド素子部が最初に磁気ディスク表面に接触してしまうと、サーマルアスペリティによる特性劣化やクラッシュによるダメージを受けてしまう。特にＭＲ読出しヘッド素子は、繊細な素子であるため、磁気ディスク表面との接触が全く生じないようにする必要がある。

従って、本発明の目的は、発熱体を設け、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、ヘッド素子が記録媒体表面に接触することを防止できる薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明によれば、少なくとも１つのヘッド素子と、少なくとも１つのヘッド素子の周囲に設けられた保護層と、少なくとも１つの発熱体とを備えており、保護層及び少なくとも１つのヘッド素子は、発熱体の発熱によって保護層の方が記録媒体表面により近接するように記録媒体方向に共に突出するように構成されている薄膜磁気ヘッドが提供される。

発熱体の発熱により熱膨張が生じ、保護層及びヘッド素子が記録媒体方向に共に突出する。この場合、ヘッド素子よりも保護層の方が記録媒体表面により近接するように突出する。これにより、たとえ薄膜磁気ヘッドが記録媒体表面に接触した場合にも接触するのは保護層であり、ヘッド素子の記録媒体表面への接触は抑止することができる。その結果、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も、ヘッド素子の記録媒体表面への接触を極めて容易に防止することができ、マグネティックスペーシング制御が容易になるのみならず、サーマルアスペリティによる特性劣化やクラッシュによるダメージのない高い信頼性を確保することができる。

少なくとも１つの発熱体が、少なくとも１つのヘッド素子のトラック幅方向の両側にそれぞれ配置された２つの発熱体を含んでいることが好ましい。

少なくとも１つの素子が、インダクティブ書込みヘッド素子を含んでいることが好ましい。

少なくとも１つのヘッド素子が、ＭＲ読出しヘッド素子を含んでいることも好ましい。このＭＲ読出しヘッド素子が、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、上述した薄膜磁気ヘッドと、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、ヘッド素子の記録媒体表面への接触は抑止することができるので、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も、ヘッド素子の記録媒体表面への接触を極めて容易に防止することができ、マグネティックスペーシング制御が容易になるのみならず、サーマルアスペリティによる特性劣化やクラッシュによるダメージのない高い信頼性を確保することができる。

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斜視断面図であり、図５は図４の薄膜磁気ヘッドの断面図である。

これらの図において、４０は磁気ヘッドスライダ、４２は読出し用のＭＲ読出しヘッド素子、４３は書込み用のインダクティブ書込みヘッド素子をそれぞれ示している。

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、ＭＲ読出しヘッド素子４２と、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。

図４に示すように、本実施形態において、発熱体４５ａ及び４５ｂは、ＭＲ読出しヘッド素子４２及び／又はインダクティブ書込みヘッド素子４３のトラック幅方向（ＡＢＳから見て積層面方向）の両側のオーバーコート層４４内にそれぞれ形成されている。

このようにＭＲ読出しヘッド素子４２のみを、インダクティブ書込みヘッド素子４３のみを、又は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の両方を挟んでその両側に発熱体４５ａ及び４５ｂをそれぞれ形成することにより、図４の２点鎖線４６に示すように、ヘッド素子部よりも発熱体４５ａ及び４５ｂに近いオーバーコート層４４の方が磁気ディスク表面により近接するように突出する。

図６は従来の薄膜磁気ヘッドと本実施形態の薄膜磁気ヘッドとの突出量のプロファイルを比較して示す図である。同図の横軸は基板表面からの高さ（μｍ）による位置を表しており、縦軸はその位置の突出量（ｎｍ）を表している。

同図より、従来の薄膜磁気ヘッドの突出量プロファイルＡは、オーバーコート層の先端部の突出量が大きくかつそれより基板側の素子部がさほど突出していない。このため、マグネティックスペーシングを小さくとろうとすると、直ちにオーバーコート層の先端部が磁気ディスク表面に接触してしまうので、マグネティックスペーシング制御が非常に難しかった。これに対して本実施形態の薄膜磁気ヘッドの突出量プロファイルＢは、オーバーコート層の先端部の突出量ではなく、これより基板側の素子部におけるオーバーコート層の突出量が大きくなっている。しかも、前述したように、本実施形態の構成によれば、トラック幅方向に見て素子部よりも発熱体４５ａ及び４５ｂに近いオーバーコート層４４の方が磁気ディスク表面により近接するように突出する。従って、マグネティックスペーシング制御により、たとえ、この薄膜磁気ヘッドが磁気ディスク表面に接触した場合にも接触するのはオーバーコート層であり、ヘッド素子、特にＭＲ読出しヘッド素子４２の磁気ディスク表面への接触は抑止することができる。その結果、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も、ヘッド素子の磁気ディスク表面への接触を極めて容易に防止することができ、マグネティックスペーシング制御が容易になるのみならず、サーマルアスペリティによる特性劣化やクラッシュによるダメージのない高い信頼性を確保することができる。

なお、図示されていないが、単一若しくは複数の発熱体を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内に形成した場合、単一若しくは複数の発熱体をＰＴＲ面４４ａから見てＭＲ読出しヘッド素子４２の後側に形成した場合、単一若しくは複数の発熱体をＭＲ読出しヘッド素子４２と書込みヘッド素子４３との間に形成した場合、単一若しくは複数の発熱体をＰＴＲ面４４ａから見て書込みヘッド素子４３の後側に形成した場合、又は単一若しくは複数の発熱体を薄膜磁気ヘッドのその他の位置に形成した場合にも、それら発熱体の構造、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、ヘッド素子部よりも発熱体に近いオーバーコート層の方が磁気ディスク表面により近接するように突出するという作用効果を得ることが可能である。

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斜視断面図である。 図４の薄膜磁気ヘッドの断面図である。 従来の薄膜磁気ヘッドと図１の実施形態の薄膜磁気ヘッドとの突出量のプロファイルを比較して示す図である。

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
４５ａ、４５ｂ 発熱体

Claims (7)

1. 少なくとも１つのヘッド素子と、該少なくとも１つのヘッド素子の周囲に設けられた保護層と、少なくとも１つの発熱体とを備えており、前記保護層及び前記少なくとも１つのヘッド素子は、前記発熱体の発熱によって前記保護層の方が記録媒体表面により近接するように該記録媒体方向に共に突出するように構成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 前記少なくとも１つの発熱体が、前記少なくとも１つのヘッド素子のトラック幅方向の両側にそれぞれ配置された２つの発熱体を含んで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。
3. 前記少なくとも１つの素子が、インダクティブ書込みヘッド素子を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記少なくとも１つのヘッド素子が、磁気抵抗効果読出しヘッド素子を含んで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。
5. 前記磁気抵抗効果読出しヘッド素子が、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４に記載の薄膜磁気ヘッド。
6. 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。
7. 請求項６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。
   

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