JP2006172561A - 発熱体を備えた薄膜磁気ヘッド、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】発熱体からの熱を受けても浮上量が安定していて、書き込み読み出し特性の向上が図れる薄膜磁気ヘッドの提供。
【解決手段】後端部に又は後端部に及んで形成された少なくとも１つの正圧発生部を有する浮上面とこの浮上面を底面とした際の側面の１つに相当する素子形成面とを備えたスライダ基板と、この素子形成面上に形成されておりその端部が少なくとも１つの正圧発生部に近接する位置又は接する位置に設けられた少なくとも１つの磁気ヘッド素子と、素子形成面上に形成されておりこの少なくとも１つの磁気ヘッド素子の少なくとも動作時に発熱せしめられる少なくとも１つの発熱体とを備えた薄膜磁気ヘッドであって、少なくとも１つの磁気ヘッド素子が、トラック幅方向において、少なくとも１つの正圧発生部における浮上時の圧力のピーク位置からずれた位置に設置された薄膜磁気ヘッドが提供される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、発熱体を備えた薄膜磁気ヘッド、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（ＨＤＤ）に関する。

ＨＤＤが備えている薄膜磁気ヘッドは、信号の書き込み又は読み出しに際し、回転する磁気ディスク上において流体力学的に所定の間隙（浮上量）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磁気ヘッド素子によって信号の書き込み及び／又は読み出しを行う。この際、薄膜磁気ヘッドを構成するスライダ基板の磁気ディスクと対向する面（浮上面（ＡＢＳ））に適切な加工を施すことによって、所定の浮上量、ピッチ角及びロール角等を有する浮上状態を実現している。

近年のＨＤＤの大容量小型化に伴う高記録密度化に際して、薄膜磁気ヘッドのトラック幅はより減少する傾向にある。このトラック幅減少による書き込み及び読み出し能力の低下を回避するために、浮上量はより小さな値に設定されている。この際、ＡＢＳの加工形状に種々の工夫を施して正圧発生部と負圧発生部を適切に配置し、磁気ディスクの内周から外周にわたってこの微小な浮上量を所定範囲に安定させる方法が採用されている（例えば、特許文献１、２）。この場合、空気が流出する側であるトレーリング側の正圧発生部の圧力ピーク位置に合わせて磁気ヘッド素子を配置することによって、書き込み及び読み出し特性の安定化を図っている。

さらに、磁気ヘッド素子近傍に発熱体を設けてＴＰＴＰ（Thermal Pole Tip Protrusion）現象を積極的に利用することにより、薄膜磁気ヘッド個々の浮上量ばらつきを調整し、微小な浮上量を精度良く制御する方法が検討されている（例えば、特許文献３〜６）。

実際に、上述したような形状に種々の工夫を施したＡＢＳの加工は、高精度が要求されるものであるが非常に微細であるので、薄膜磁気ヘッド間での加工ばらつきは不可避となっている。この加工ばらつきによって浮上量、ピッチ角及びロール角等の浮上特性もばらつくことになる。そこで、この発熱体を用いて、個々の薄膜磁気ヘッドにおいて発熱体への通電量を調整することによって、浮上量を所定範囲に調整して浮上特性のばらつきを吸収することが検討されている。

特開２００１−１７６２３２号公報 特開平０６−２１５５１６号公報 特開２００３−１６８２７４号公報 特開２００３−２７２３３５号公報 特開平０５−０２０６３５号公報 米国特許第５，９９１，１１３号明細書

しかしながら、上述したような従来の発熱体を備えた薄膜磁気ヘッドにおいては、発熱体の発熱によって、浮上量等の浮上特性が内周から外周にわたる磁気ディスク内の位置によって大きく変動して、浮上状態が安定しないという問題が生じていた。

実際に、発熱体への通電量を調整して浮上量を安定させるとしても、薄膜磁気ヘッドごとに調整用の通電量が異なるため、ＡＢＳ形状もこの通電量に応じて異なってしまう。その結果、各薄膜磁気ヘッドのＡＢＳ形状を所定の設計範囲に納めることが困難となるので、内周から外周にわたる磁気ディスク内の位置によって浮上量等の浮上特性が大きく変化してしまう。例えば、発熱体に通電して、磁気ヘッド素子を磁気ディスク方向に突出させても、この通電によって浮上量そのものが大きくなってしまい、突出に応じた書き込み及び読み出し特性の向上が得られない事態が発生していた。さらに、この場合、所望の書き込み及び読み出し特性を得るために、発熱体により多くの印加電力が必要となるので、発熱体による消費電力の増大も生じていた。

従って、本発明の目的は、発熱体からの熱を受けても浮上量が安定していて、発熱体による突出に応じた書き込み及び読み出し特性の向上が得られる薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤを提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、発熱体による書き込み及び読み出し特性の調整効率が高められて発熱体の消費電力が低減された薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤを提供することにある。

本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。薄膜磁気ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された素子又は層構造等において、基準物よりも素子形成面側にあるものは「下部」とし、又は「下方」にあるとし、素子形成面とは反対側にあるものは「上部」とし、又は「上方」にあるとする。

また、ＡＢＳにおいて、空気が流出する側、いわゆるトレーリング側を「後ろ」とし、反対のリーディング側を「前」とする。従って、例えばＡＢＳの「後端部」とは、ＡＢＳにおけるトレーリング側の端部を意味するものとする。

本発明によれば、後端部に又は後端部に及んで形成された少なくとも１つの正圧発生部を有するＡＢＳとこのＡＢＳを底面とした際の側面の１つに相当する素子形成面とを備えたスライダ基板と、この素子形成面上に形成されておりその端部が少なくとも１つの正圧発生部に近接する位置又は接する位置に設けられた少なくとも１つの磁気ヘッド素子と、素子形成面上に形成されておりこの少なくとも１つの磁気ヘッド素子の少なくとも動作時に発熱せしめられる少なくとも１つの発熱体とを備えた薄膜磁気ヘッドであって、少なくとも１つの磁気ヘッド素子が、トラック幅方向において、少なくとも１つの正圧発生部における浮上時の圧力のピーク位置からずれた位置に設置された薄膜磁気ヘッドが提供される。

磁気ヘッド素子が、トラック幅方向において、少なくとも１つの正圧発生部における浮上時の圧力のピーク位置からずれた位置に設けられている。ここで、発熱体に通電することによって、磁気ヘッド素子の端部が磁気ディスク方向に突出するが、この突出の中心位置は、薄膜磁気ヘッド全体を支える支点となる圧力のピーク位置からずれている。従って、正圧発生部における圧力分布に大きな影響を与えず、浮上量はあまり変化しない。この結果、発熱体からの熱を受けても浮上量が安定していて、発熱体による突出に応じた書き込み及び読み出し特性の向上を実現することができる。さらに、発熱体による書き込み及び読み出し特性の調整効率が高くなるので、発熱体による消費電力を低減することができる。

少なくとも１つの正圧発生部が、ＡＢＳの後端部であってトラック幅方向における中央部に設置された正圧発生パッドであることが好ましい。または、少なくとも１つの正圧発生部が、ＡＢＳのトラック幅方向における両端部に前後にわたってそれぞれ設けられている２つの正圧発生レールであることも好ましい。

少なくとも１つの発熱体が、少なくとも１つの磁気ヘッド素子のＡＢＳとは反対側の位置に設けられていることが好ましい。また、少なくとも１つの発熱体が、通電することによって発熱する導電材料によって形成されている発熱導電層であることも好ましい。

発熱体の位置が磁気ヘッド素子のＡＢＳとは反対側にある場合、磁気ヘッド素子において、薄膜磁気ヘッド内の他の部分の膨張によって押し出される又は引き出される圧力の方向は、主に磁気ディスク方向となる。その結果、発熱体の発熱に関して効率良く、磁気ヘッド素子の端部を突出させることができる。

少なくとも１つの磁気ヘッド素子が、書き込み用の電磁コイル素子及び／又は読み出し用の巨大磁気抵抗効果素子若しくはトンネル磁気抵抗効果素子からなることが好ましい。

面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plain））巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））素子、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plain））ＧＭＲ素子又はトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））素子はいずれも非常に高い磁界感度を有するが、その出力が温度に強く依存する。従って、本発明による薄膜磁気ヘッドの読み出し用の磁気ヘッド素子としてこれらの素子を用いる場合、発熱体による書き込み及び読み出し特性の調整効率が向上し、これらの素子の温度上昇が抑制されるので、出力の変動を低減させつつ、これらの素子の有する高い磁界感度を有効に利用することができる。

本発明によれば、さらに、上述した薄膜磁気ヘッドを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの発熱体に電流を供給するためのリード線をさらに備えたＨＧＡが提供される。

本発明によれば、さらにまた、このＨＧＡを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの発熱体へ供給する電流を制御する電流制御手段をさらに備えたＨＤＤが提供される。ここで、この電流制御手段が、少なくとも１つの磁気ヘッド素子の動作時に少なくとも１つの発熱体へ電流を供給する制御手段であることが好ましい。さらに、この電流制御手段が、発熱体制御信号系を有しており、この発熱体制御信号系が少なくとも１つの磁気ヘッド素子の記録再生制御信号系とは独立して、少なくとも１つの発熱体に供給される電流を制御することがより好ましい。

このように、記録再生制御信号系とは独立して、発熱体制御信号系を設けることによって、書き込み及び読み出し動作とのタイミングを考慮した上で、より多様な通電モードを用いることが可能となり、より適切な浮上量の制御を実現することができる。

本発明による発熱体を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤによれば、発熱体からの熱を受けても浮上量が安定していて、発熱体による突出に応じた書き込み及び読み出し特性の向上を実現することができる。さらに、発熱体による書き込み及び読み出し特性の調整効率が高くなるので、発熱体による消費電力を低減することができる。

以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。

図１は、本発明によるＨＤＤ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、本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図である。

図１において、１０はスピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は薄膜磁気ヘッド（スライダ）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書き込み及び読み出し動作、並びに発熱動作を制御するための記録再生及び発熱制御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、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及び薄膜磁気ヘッド（スライダ）は、単数であってもよい。

図２に示すように、ＨＧＡは、サスペンション２０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ２１を固着し、さらにそのスライダ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は、本発明による薄膜磁気ヘッドの第１の実施形態における概略的な構成を示す斜視図である。

図３に示すように、本実施形態における薄膜磁気ヘッド（スライダ）は、ＡＢＳ４０を加工して形成された正圧発生パッド４１０を含むＡＢＳパターン４１と、素子形成面４２上に形成されており互いに積層された読み出し用のＭＲ効果素子４３０及び書き込み用の電磁コイル素子４３１からなる磁気ヘッド素子４３と、素子形成面４２上であって磁気ヘッド素子のＡＢＳとは反対側の位置に設けられた発熱導電層４４と、素子形成面４２上に形成されており磁気ヘッド素子４３に接続された４つの信号端子電極４５及び４６と、同じく素子形成面４２上に形成された発熱導電層４４に流す電流用の駆動端子電極４７とを備えている。ここで、駆動端子電極４７は、信号端子電極４５及び４６の群の両側にそれぞれ配置されている。これは、特開２００４−２３４７９２号公報に記載されているように、ＭＲ効果素子４３０の配線と電磁コイル素子４３１の配線との間におけるクロストークを防止することができる配置である。ただし、クロストークが許容される場合には、駆動端子電極４７が、例えば信号端子電極４５と信号端子電極４６との間の位置等に配置されてもよい。なお、これらの端子電極の数も、図３の形態に限定されるものではない。図３において端子電極は６つであるが、例えば、電極を５つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でもよい。

ＭＲ効果素子４３０における信号磁界を感受するＭＲ積層体の端部、及び電磁コイル素子４３１における書き込み用の磁界を外部に漏洩させる上下部磁極層間のギャップ部は、正圧発生パッド４１０の素子形成面側の辺に近接して形成されており、これらの磁気ヘッド素子４３の端部はＡＢＳから少しリセスしたヘッド端面４００に達している。ここで、磁気ヘッド素子４３は、トラック幅方向において、正圧発生パッド４１０における浮上時の圧力分布に対応する圧力分布曲線のピーク位置からずれて形成されている。磁気ヘッド素子４３のＡＢＳ４０に対して垂直な中心線４８は、圧力分布曲線のピーク位置を示す基準線４９から所定の距離Ｄだけずれている。この距離Ｄは、浮上量等の浮上特性の安定性を確保するために、約０.０５ｍｍ〜約０.５ｍｍであることが好ましい。なお、上述したように、磁気ヘッド素子４３の端部が、正圧発生パッド４１０の素子形成面側の辺に近接した位置に設置されているため、圧力分布曲線のピーク位置がこの辺の中点に対応するとすると、Ｄ値は、少なくともこの辺の長さの半分未満となる。

図４は、図３の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成を示す、図３の中心線４８での断面図である。

図４において、スライダ基板４０の素子形成面４２上に、読み出し用のＭＲ効果素子４３０と、書き込み用の電磁コイル素子４３１と、発熱導電層４４とが形成されている。さらに、これらの磁気ヘッド素子４３及び発熱導電層４４を覆うようにオーバーコート層５０が、同じく素子形成面４２上に形成されている。

ＭＲ効果素子４３０は、ＭＲ効果層４３０ｂと、この層を挟む位置に配置される下部シールド層４３０ａ及び上部シールド層４３０ｃとを含む。ＭＲ効果層４３０ｂは、ＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなり、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感知する。ＭＲ効果層４３０ｂがＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなる場合、上下部シールド層４３０ｃ及び４３０ａはそれぞれ上下部電極として兼用される。上下部シールド層４３０ｃ及び４３０ａはともに磁性層であり、ＭＲ効果層４３０ｂに対して雑音となる外部磁界を遮断する役割を有する。

電磁コイル素子４３１は、下部磁極層４３１ａ、磁気ギャップ層４３１ｂ、コイル層４３１ｃ及び上部磁極層４３１ｄを含む。下部磁極層４３１ａ及び上部磁極層４３１ｄは、コイル層４３１ｃによって自身に誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク表面にまで収束させながら導くための磁路である。なお、ＭＲ効果素子４３０の上部シールド層４３０ｃと電磁コイル素子４３１の下部磁極層４３１ａとが一体となって、１つの層で両層の機能を兼ねてもよい。

発熱導電層４４は、通電によって自らが発した熱をスライダ基板４０及びオーバーコート層５０に伝搬させる。この熱を受け取ったスライダ基板４０及びオーバーコート層５０は、自らが膨張することによって又は押し出されることによって磁気ヘッド素子４３を磁気ディスクの方向に押し出す。これにより磁気ヘッド素子４３の端部が磁気ディスク方向に突出する。この結果、磁気ヘッド素子４３の先端と磁気ディスク表面との実効距離をより小さな値に設定することができる。この際、発熱導電層４４への通電量を制御することよって、この実効距離の微細な調整が可能となる。

発熱導電層４４は、つづら折り形状、螺旋形状、単層状等、種々の形状を取り得る。所定範囲の大きさ及び抵抗値を有し、スライダ基板４０及びオーバーコート層５０を確実に加熱するものならば、すべて本発明の範囲内である。発熱導電層４４の位置についても、例えば、素子形成面４２を堀り込んで凹部を設けた上で、この凹部中に発熱導電層４４を配置してもよい。

次いで、同じく図４を用いて、上記の構成の詳細を説明する。スライダ基板４０は、例えばアルティック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）等から形成されている。下部シールド層４３０ａは、スライダ基板４０上に形成された絶縁層上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約３μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。

ＭＲ効果層４３０ｂは、シールドギャップ層を介して下部シールド層４３０ａ上に形成されており、例えばＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜から構成される。上部シールド層４３０ｃは、ＭＲ効果層４３０ｂを覆うように形成されたシールドギャップ層上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約４μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。なお、ＭＲ効果層４３０ｂがＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜で構成される場合、シールドギャップ層は不要となる。ここで、上下部シールド層４３０ｃ及び４３０ａの間隔である再生ギャップ長は、約０.０３μｍ〜約１μｍである。

下部磁極層４３１ａは、非磁性層を介して上部シールド層４３０ｃ上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約３μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。磁気ギャップ層４３１ｂは、下部磁極層４３１ａ上に積層されており、例えば厚さ約０.０３μｍ〜約０.５μｍ（記録ギャップ長に相当）のＡｌ_２Ｏ_３又はＤＬＣ等から形成されている。コイル層４３１ｃは、上下部磁極層４３１ｄ及び４３１ａに一部が挟まれたコイル絶縁層中に形成されており、例えば厚さ約０.５μｍ〜約３μｍのＣｕ等からなる。上部磁極層４３１ｄは、下部磁極層４３１ａと共に磁極及び磁気ヨークを構成しており、例えば厚さ約０.５μｍ〜約５μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。

発熱導電層４４は、スライダ基板４０上に形成された絶縁層上に積層されているが、例えば約０.１μｍ〜約５μｍ程度の厚さを有しており、例えばＮｉＣｕを含む材料、ＮｉＣｒを含む材料又はＴａ単体若しくはＴａを含む材料からなる。この発熱導電層４４の形状及び構成材料については、後に詳述する。最後に、オーバーコート層５０は、磁気ヘッド素子４３及び発熱導電層４４を覆うように素子形成面４２上に積層されておりＡｌ_２Ｏ_３等から形成されている。

図５は、図３の実施形態における薄膜磁気ヘッドの正圧発生パッド４１０における浮上時の圧力分布を示す図である。

同図において、正圧発生パッド４１０における浮上時の圧力分布６０は、一般に非常に急峻なピークを有している。この圧力分布６０を素子形成面４２を含む面に正射投影した圧力分布曲線が６００である。基準線４９は、圧力分布曲線６００のピーク位置を通っておりＡＢＳ４０に垂直な線となる。ここで、磁気ヘッド素子４３及び発熱導電層４４の中心線４８が、基準線４９からトラック幅方向において所定の距離Ｄだけずれるように、磁気ヘッド素子４３及び発熱導電層４４が設置されている。この際、磁気ヘッド素子４３の端部の位置（中心線４８の位置）に対応する圧力値はＰ_１となるが、実際には、このＰ_１が圧力のピーク値Ｐ_ＭＡＸの７５％以下となるように、Ｄ値が設定される。なお、同図においては、磁気ヘッド素子４３及び発熱導電層４４のずれを強調して理解を容易にするために、Ｄ値の寸法が、正圧発生パッド４１０の各寸法に比べて極端に大きく描かれている。

この位置に磁気ヘッド素子４３及び発熱導電層４４が存在する場合において、この発熱導電層４４に通電する状況を考える。この通電によって、磁気ヘッド素子４３の端部が磁気ディスク方向に突出するが、この突出の中心位置は、圧力分布曲線６００において圧力の低い領域内にある。すなわち、スライダの支点となる正圧ピーク位置からは離れている。従って、この通電による突出は、支点となる正圧ピーク付近の分布に対して大きな影響を与えない。従って、浮上量はあまり変化しない。これに対して、従来の薄膜磁気ヘッドのように磁気ヘッド素子が圧力ピーク位置（Ｄ＝０）にある場合、この位置がスライダ全体を支える支点の１つとなる。従って、磁気ヘッド素子４３の端部が、磁気ディスク方向に突出することによって、スライダの浮上状態に大きな影響を与えてしまう。その結果、浮上量が変動する。

図６は、図３の実施形態における薄膜磁気ヘッド（スライダ）における、発熱導電層４４への印加電力と磁気ヘッド素子４３の端部の突出量及びスライダの浮上量との関係を概略的に示す特性図である。

同図によれば、発熱導電層４４への印加電力が大きくなるにつれて、磁気ヘッド素子４３の端部の突出量が増加する。しかしながら、スライダの浮上量は変化せず、一定値を保つ。従って、発熱導電層４４への印加電力に応じて、磁気ヘッド素子４３の先端と磁気ディスク表面との実効距離を小さくすることができる。一方、従来の薄膜磁気ヘッドの場合、発熱体への印加電力が大きくなるにつれて、スライダの浮上量は、増大又は減少し、さらにこの傾向そのものが磁気ディスク内において変動する。例えば、発熱体への印加電力の増加とともに浮上量が増大する場合、磁気ヘッド素子の先端と磁気ディスク表面との所望の実効距離を得るためには、増大する浮上量を上回る突出を引き起こす必要があり、発熱による書き込み及び読み出し特性の調整効率が非常に悪くなる。これに対して、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、効率の良い調整が可能となる。

図７は、本発明による薄膜磁気ヘッドの第２の実施形態における概略的な構成を示す斜視図である。

図７に示すように、本実施形態における薄膜磁気ヘッド（スライダ）は、ＡＢＳ７０を加工して形成された２つの正圧発生レール７１０及び７１１を含むＡＢＳパターン７１と、素子形成面７２上に形成されており互いに積層された読み出し用のＭＲ効果素子７３０及び書き込み用の電磁コイル素子７３１からなる磁気ヘッド素子７３と、素子形成面７２上であって磁気ヘッド素子のＡＢＳとは反対側の位置に設けられた発熱導電層７４と、素子形成面７２上に形成されており磁気ヘッド素子７３に接続された４つの信号端子電極７５及び７６と、同じく素子形成面７２上に形成された発熱導電層に流す電流用の駆動端子電極７７とを備えている。なお、これらの端子電極の位置関係及び数の態様は、図３における信号端子電極４５及び４６、並びに駆動端子電極４７における場合と同様である。

ＭＲ効果素子７３０における信号磁界を感受するＭＲ積層体の端部、及び電磁コイル素子７３１における書き込み用の磁界を外部に漏洩させる上下部磁極層間のギャップ部は、正圧発生レール７１０の素子形成面側の辺に近接して形成されており、これらの磁気ヘッド素子７３の端部はＡＢＳから少しリセスしたヘッド端面７００に達している。ここで、磁気ヘッド素子７３は、トラック幅方向において、正圧発生パッド７１０における浮上時の圧力分布のピーク位置からずれて形成されている。磁気ヘッド素子７３のＡＢＳ７０に対して垂直な中心線７８は、圧力分布曲線のピーク位置を示す基準線７９から所定の距離Ｄ´だけずれている。この距離Ｄ´は、浮上量等の浮上特性の安定性を確保するために、約０.０５ｍｍ〜約０.５ｍｍであることが好ましい。なお、上述したように、磁気ヘッド素子７３の端部が、正圧発生レール７１０の素子形成面側の辺に近接した位置に設置されているため、圧力分布曲線のピーク位置がこの辺の中点に対応するとすると、Ｄ´値は、少なくともこの辺の長さの半分未満となる。

ここで、第２の実施形態における薄膜磁気ヘッドの素子形成面上の構成は、第１の実施形態の場合（図４）と同様である。さらに、第２の実施形態における薄膜磁気ヘッドの正圧発生レール７１０における浮上時の圧力分布、及びこの圧力分布に対する磁気ヘッド素子の位置関係も第１の実施形態の場合（図５）と同様である。

なお、本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、上述した第１及び第２の実施形態以外にも種々の形態を取り得る。特に、ＡＢＳの加工形状及びこの形状と磁気ヘッド素子の位置に関して、ＡＢＳの後端部に又は後端部に及んで１つ又は複数の正圧発生部が形成されていて、磁気ヘッド素子の端部がこの正圧発生部に近接する位置又は接する位置であって、トラック幅方向において正圧発生部における浮上時の圧力のピーク位置からずれた位置に設置されていれば、本発明の範囲内である。

図８は、第１の実施形態における発熱導電層４４の構成を示す平面図である。なお、第２の実施形態における発熱導電層７４の構成も同様である。

図８によると、発熱導電層４４は、１本のラインを層内で蛇行させた発熱部４４ｃと、発熱部４４ｃの両端にそれぞれ接続された引き出し電極４４ａ及び４４ｂとを有しており、所定の長さの通電路となっている。

より具体的には、発熱部４４ｃは、所定の始点８０から折り返し点８１まで矩形波状に蛇行するように形成された上り部８６と、折り返し点８１から始点８０の近傍の終点８２まで上り部８６に沿って蛇行しながら戻るように形成された下り部８７と、始点８０と引き出し電極４４ａとを接続する接続部８４と、終点８２と引き出し電極４４ｂとを接続する接続部８５とを有している。また、互いに沿うように形成された上り部８６と下り部８７との間隔Ｗ_１は、互いに面する上り部８６同士の間隔Ｗ_２及び互いに面する下り部８７同士の間隔Ｗ_３と比較して、狭くなるように設定されている。

発熱部４４ｃは、例えば、約０.１μｍ〜約５μｍ程度の厚さを有しており、例えば、ＮｉＣｕを含む材料からなる。ここで、ＮｉＣｕにおけるＮｉの含有割合は、例えば、約１５〜約６０原子％であり、好ましくは２５〜５５原子％である。また、このＮｉＣｕに対する添加物として、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。

また、発熱部４４ｃは、例えば、ＮｉＣｒを含む材料からなっていてもよい。この場合、ＮｉＣｒにおけるＮｉの含有割合は、例えば、約５５〜約９０原子％であり、好ましくは７０〜８５原子％である。また、このＮｉＣｒに対する添加物として、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。

さらにまた、発熱部４４ｃは、例えば、Ｔａ単体又はＴａを含む材料からなっていてもよい。ここで、Ｔａに対する添加物として、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。なお、引き出し電極４４ａ及び４４ｂは、発熱部４４ｃと同じ材料である。

図９は、発熱導電層４４の駆動端子電極４７の構造を示す、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、第２の実施形態における駆動端子電極７７の構造も同様である。

同図に示された断面には、発熱導電層４４から引き出された引き出し電極４４ａ及び４４ｂが現れている。なお、引き出し電極４４ａ及び４４ｂは、発熱部４４ｃと同じ材料で形成されている。引き出し電極４４ａ及び４４ｂ上には、導電性を有する電極膜部材９０ａ及び９０ｂがそれぞれ形成されている。この電極膜部材９０ａ及び９０ｂ上には、この電極膜部材９０ａ及び９０ｂを電極として電界めっきによって形成された、上方に伸びるバンプ９１ａ及び９１ｂがそれぞれ設けられている。電極膜部材９０ａ及び９０ｂ並びにバンプ９１ａ及び９１ｂは、Ｃｕ等の導電材料からなる。電極膜部材９０ａ及び９０ｂの厚みは、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍ程度であり、バンプ９１ａ及び９１ｂの厚みは、約５μｍ〜約３０μｍ程度である。

バンプ９１ａ及び９１ｂの上端は、オーバーコート層５０から露出しており、これらの上端には、パッド９２ａ及び９２ｂがそれぞれ設けられている。以上の要素によって２つの駆動端子電極４７がそれぞれ構成されている。この駆動端子電極４７を介して、発熱導電層４４に電流が供給されることになる。なお、同様にして、ＭＲ効果素子４３０及び電磁コイル素子４３１は信号端子電極４５及び４６（図３）と接続されているが、これらの接続構造は、図の簡略化のため図示されていない。

図１０は、図１の実施形態におけるＨＤＤの記録再生及び発熱制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。また、図１１は、図１の実施形態におけるＨＤＤの発熱導電層制御回路の構成を示すブロック図である。

図１０において、１００は記録再生制御ＬＳＩであり、サーマルアスペリティ（ＴＡ）検出回路１００ａを含む。１０１は、記録再生制御ＬＳＩ１００から記録データを受け取るライトゲート、１０２はライト回路、１０３は、発熱導電層への電流値の制御用テーブル等を格納するＲＯＭ、１０５は、ＭＲ効果素子へセンス電流を供給する定電流回路、１０６は、ＭＲ効果素子の出力電圧を増幅する増幅器、１０７、は記録再生制御ＬＳＩ１００に対して再生データを出力する復調回路、１０８は温度検出器、１０９は、発熱導電層の制御回路をそれぞれ示している。

記録再生制御ＬＳＩ１００から出力される記録データは、ライトゲート１０１に供給される。ライトゲート１０１は、記録再生制御ＬＳＩ１００から出力され記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データをライト回路１０２へ供給する。ライト回路１０２は、この記録データに従ってコイル層に書き込み電流を流し、電磁コイル素子により磁気ディスク１０（図１）上に書き込みを行う。

記録再生制御ＬＳＩ１００から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、定電流回路１０５からＭＲ効果層に定電流が流れる。このＭＲ効果素子により読み出された信号は増幅器１０６で増幅された後、復調回路１０７で復調され、得られた再生データが記録再生制御ＬＳＩ１００に出力される。

本実施形態における発熱導電層制御回路１０９は、図１１に示すような構成となっている。すなわち、発熱導電層の発熱部に、直流定電圧回路１０９ａ、スイッチングトランジスタ１０９ｂ及び可変抵抗器１０９ｃによる直列回路が接続されている。記録再生制御ＬＳＩ１００から出力される発熱導電層ＯＮ／ＯＦＦ信号は、スイッチングトランジスタ１０９ｂに供給される。また、記録再生制御ＬＳＩ１００から出力される発熱導電層電流値制御信号は、Ｄ／Ａ変換器１０９ｄにおいてアナログ信号に変換された後、可変抵抗器１０９ｃに供給される。

発熱導電層ＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作指示である場合、スイッチングトランジスタ１０９ｂがオンとなって電流が発熱導電層の発熱部に流れる。この際の電流値は、可変抵抗器１０９ｃにおいて、アナログに変換された発熱導電層電流値制御信号に応じた値に制御される。

このように、記録及び再生制御信号系とは独立して、発熱導電層ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱導電層電流値制御信号系を設けることによって、記録再生動作に連動した発熱導電層への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。

実際には、書き込み及び読み出し動作に対して所定のタイミングで、発熱導電層の発熱部に、所定の通電モードに対応した電流が流れる。この電流によって発生した発熱導電層からの熱が、オーバーコート層等を熱膨張させて、スライダ基板とともに磁気ヘッド素子の端部を磁気ディスク方向に突出させる。これにより、磁気ヘッド素子の先端と磁気ディスク表面との実効距離を書き込み動作時及び読み出し動作時にのみ小さくすることができる。このように、磁気ヘッド素子の動作時にのみこの実効距離を小さくすることにより、磁気ディスク表面にスライダが衝突するクラッシュの確率をさほど高めることなく、トラック幅の狭小化に伴う信号書き込み能力及び／又は信号読み出し能力の低下を補い、さらに記録ビットの微小化に伴う信号磁界の微弱化に対応することができる。この実効距離は、発熱部に流れる電流を制御する発熱導電層電流値制御信号により精度良く調整することができる。

なお、記録再生及び発熱制御回路１３の回路構成は、図１０及び図１１に示したものに限定されるものでないことは明らかである。記録制御信号及び再生制御信号以外の信号で書き込み動作及び読み出し動作を特定しても良い。また、少なくとも書き込み動作時及び読み出し動作時の両方で発熱導電層を発熱させることが望ましいが、書き込み動作時若しくは読み出し動作時の一方でのみ、又は書き込み動作及び読み出し動作が連続する一定期間内において継続して発熱導電層を発熱させることも可能である。さらに、発熱導電層に通電する電流として、直流だけではなく、交流又はパルス電流等を用いることも可能である。

以下、本発明による薄膜磁気ヘッドにおける第１の実施形態において、実際に磁気ヘッド素子４３を圧力ピーク位置からずらして設置することの効果を示すための実施例を示す。

図１２（Ａ）は、本実施例における磁気ヘッド素子４３の位置、及び比較例としての磁気ヘッド素子の位置を示す図であり、図１２（Ｂ）は、これらの実施例及び比較例における磁気ヘッド素子の端部位置での浮上量を示した特性図である。いずれの浮上量もシミュレーションによって求められている。

図１２（Ａ）によれば、比較例Ａの磁気ヘッド素子及び発熱導電層は、浮上時の圧力分布曲線のピーク値を通る基準線４９を中心線として位置している。また、実施例Ｂの磁気ヘッド素子４３及び発熱導電層４４は、その中心線４８が基準線４９から、トラック幅方向においてＤ＝０.１ｍｍだけ離れた位置に設置されている。

図１２（Ｂ）によれば、比較例Ａにおいて、発熱導電層への電力の印加によって、この磁気ヘッド素子の位置での浮上量が大幅に低下している。一方、実施例Ｂにおいて、発熱導電層４４への電力の印加によって、磁気ヘッド素子４３の位置での浮上量は若干増加しているが、比較例Ａの減少の割合に比べて小さくなっている。

表１に、これらの浮上量のシミュレーション値、並びに磁気ヘッド素子のトラック幅方向における、内側、中心及び外側の浮上量の平均値の比較を示す。

表１によれば、比較例Ａの浮上量は、電力印加が無い場合に比べて、３１.７％低下している。磁気ヘッド素子がこの位置に存在する場合、この位置がスライダ全体を支える支点の１つとなるため、この磁気ヘッド素子の端部が、磁気ディスク方向に突出することによって、スライダの浮上状態に大きな影響を与えてしまうと考えられる。一方、実施例Ｂの浮上量は、電力印加が無い場合に比べて７.３％増加しているが、比較例Ａの減少の割合に比べて小さくなっている。この位置に磁気ヘッド素子４３が存在する場合、発熱導電層４４への通電によって、この磁気ヘッド素子４３の端部が、磁気ディスク方向に突出しても、この位置がスライダ全体を支える支点からずれているので、正圧発生パッドにおける圧力分布に大きな影響を与えない。従って、磁気ヘッド素子４３の位置での浮上量はあまり変化しない。この結果、発熱導電層４４からの熱を受けても浮上量が安定していて、発熱導電層４４による突出に応じた書き込み及び読み出し特性の向上を実現することができる。さらに、発熱導電層４４による書き込み及び読み出し特性の調整効率が高くなるので、発熱導電層４４による消費電力を低減することができる。

さらに、以上に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ＨＤＤ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。 本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図である。 本発明による薄膜磁気ヘッドの第１の実施形態における概略的な構成を示す斜視図である。 図３の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成を示す、図３の中心線４８での断面図である。 図３の実施形態における薄膜磁気ヘッドの正圧発生パッドにおける浮上時の圧力分布を示す図である。 図３の実施形態における薄膜磁気ヘッドにおける、発熱導電層への印加電力と磁気ヘッド素子の端部の突出量及びスライダの浮上量との関係を概略的に示す特性図である。。 本発明による薄膜磁気ヘッドの第２の実施形態における概略的な構成を示す斜視図である。 第１の実施形態における発熱導電層の構成を示す平面図である。 発熱導電層の駆動端子電極の構造を示す、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。 図１の実施形態におけるＨＤＤの記録再生及び発熱制御回路の回路構成を示すブロック図である。 図１の実施形態におけるＨＤＤの発熱導電層制御回路の構成を示すブロック図である。 本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施例及び比較例における、磁気ヘッド素子の位置及び磁気ヘッド素子の端部位置での浮上量を示した特性図である。

符号の説明

１０ 磁気ディスク
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生及び発熱制御回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
２０ サスペンション
２１ 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
４０ ＡＢＳ
４００ ヘッド端面
４１ ＡＢＳパターン
４１０ 正圧発生パッド
４２ 素子形成面
４３ 磁気ヘッド素子
４３０ ＭＲ効果素子
４３０ａ 下部シールド層
４３０ｂ ＭＲ効果層
４３０ｃ 上部シールド層
４３１ 電磁コイル素子
４３１ａ 下部磁極層
４３１ｂ 磁気ギャップ層
４３１ｃ コイル層
４３１ｄ 上部磁極層
４４ 発熱導電層
４４ａ、４４ｂ 引き出し電極
４４ｃ 発熱部
４５、４６ 信号端子電極
４７ 駆動端子電極
４８ 中心線
４９ 基準線
５０ オーバーコート層
６０ 圧力分布
６００ 圧力分布曲線
７０ ＡＢＳ
７００ ヘッド端面
７１ ＡＢＳパターン
７１０、７１１ 正圧発生レール
７２ 素子形成面
７３ 磁気ヘッド素子
７３０ ＭＲ効果素子
７３０ａ 下部シールド層
７３０ｂ ＭＲ効果層
７３０ｃ 上部シールド層
７３１ 電磁コイル素子
７３１ａ 下部磁極層
７３１ｂ 磁気ギャップ層
７３１ｃ コイル層
７３１ｄ 上部磁極層
７４ 発熱導電層
７５、７６ 信号端子電極
７７ 駆動端子電極
７８ 中心線
７９ 基準線
８０ 始点
８１ 折り返し点
８２ 終点
８４、８５ 接続部
８６ 上り部
８７ 下り部
９０ａ、９０ｂ 電極膜部材
９１ａ、９１ｂ バンプ
９２ａ、９２ｂ パッド
１００ 記録再生制御ＬＳＩ
１００ａ ＴＡ検出回路
１０１ ライトゲート
１０２ ライト回路
１０３ ＲＯＭ
１０５ 定電流回路
１０６ 増幅器
１０７ 復調回路
１０８ 温度検出器
１０９ 発熱導電層制御回路
１０９ａ 直流定電圧回路
１０９ｂ スイッチングトランジスタ
１０９ｃ 可変抵抗器
１０９ｄ Ｄ／Ａ変換器

Claims (10)

1. 後端部に又は後端部に及んで形成された少なくとも１つの正圧発生部を有する浮上面と該浮上面を底面とした際の側面の１つに相当する素子形成面とを備えたスライダ基板と、該素子形成面上に形成されており端部が該少なくとも１つの正圧発生部に近接する位置又は接する位置に設けられた少なくとも１つの磁気ヘッド素子と、前記素子形成面上に形成されており該少なくとも１つの磁気ヘッド素子の少なくとも動作時に発熱せしめられる少なくとも１つの発熱体とを備えた薄膜磁気ヘッドであって、前記少なくとも１つの磁気ヘッド素子が、トラック幅方向において、前記少なくとも１つの正圧発生部における浮上時の圧力のピーク位置からずれた位置に設置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つの正圧発生部が、前記浮上面の後端部であってトラック幅方向における中央部に設置された正圧発生パッドであ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つの正圧発生部が、前記浮上面のトラック幅方向における両端部に前後にわたってそれぞれ設けられている２つの正圧発生レールであ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つの発熱体が、前記少なくとも１つの磁気ヘッド素子の前記浮上面とは反対側の位置に設けら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。
5. 前記少なくとも１つの発熱体が、通電することによって発熱する導電材料によって形成されている発熱導電層であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
6. 前記少なくとも１つの磁気ヘッド素子が、書き込み用の電磁コイル素子及び／又は読み出し用の巨大磁気抵抗効果素子若しくはトンネル磁気抵抗効果素子からな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。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドを少なくとも１つ備えており、前記少なくとも１つの発熱体に電流を供給するためのリード線をさらに備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
8. 請求項７に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えており、前記少なくとも１つの発熱体へ供給する電流を制御する電流制御手段をさらに備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。
9. 前記電流制御手段が、前記少なくとも１つの磁気ヘッド素子の動作時に前記少なくとも１つの発熱体へ電流を供給する制御手段であることを特徴とする請求項８に記載の磁気ディスク装置。
10. 前記電流制御手段が、発熱体制御信号系を有しており、該発熱体制御信号系が前記少なくとも１つの磁気ヘッド素子の記録再生制御信号系とは独立して、前記少なくとも１つの発熱体に供給される電流を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の磁気ディスク装置。

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