JP2007141325A - 接触型薄膜磁気ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】回転している磁気ディスクとスライダとの間に過度な摩擦力を生じさせることなく、ロードまたはアンロード動作可能な接触型薄膜磁気ヘッドを得る。
【解決手段】磁気ディスク外の退避位置から磁気ディスク面上に移動するスライダのディスク対向面に、該磁気ディスクと接触した状態で記録再生動作するヘッド素子を設けた接触型薄膜磁気ヘッドにおいて、スライダのディスク対向面には、ヘッド素子とは平面位置を異ならせて配置した発熱体とこの発熱体及びヘッド素子を覆う表面保護層とが形成され、この発熱体をロード及びアンロードの少なくとも一方の動作時に所定時間通電することにより、発熱体部分の表面保護層をヘッド素子よりも磁気ディスク側へ突出させる。
【選択図】図４
【解決手段】磁気ディスク外の退避位置から磁気ディスク面上に移動するスライダのディスク対向面に、該磁気ディスクと接触した状態で記録再生動作するヘッド素子を設けた接触型薄膜磁気ヘッドにおいて、スライダのディスク対向面には、ヘッド素子とは平面位置を異ならせて配置した発熱体とこの発熱体及びヘッド素子を覆う表面保護層とが形成され、この発熱体をロード及びアンロードの少なくとも一方の動作時に所定時間通電することにより、発熱体部分の表面保護層をヘッド素子よりも磁気ディスク側へ突出させる。
【選択図】図４
Description
本発明は、磁気ディスクに接触した状態で記録再生動作する接触型薄膜磁気ヘッドに関する。
ハードディスク装置等に搭載される薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子やインダクティブ素子等を組み込んだスライダを備え、このスライダが磁気ディスク面に生じた空気流により浮上し、この浮上姿勢を保って記録再生動作している。記録再生動作中のヘッド浮上量（スライダと磁気ディスクの距離）は、面記録密度を向上させるため、極力小さいことが望ましい。このような浮上型薄膜磁気ヘッドに対し、近年では更なる記録密度向上を目的として、スライダが磁気ディスクに接触した状態（浮上量ゼロ状態）で記録再生動作する接触型薄膜磁気ヘッドの開発が進められている。
接触型薄膜磁気ヘッドでは、記録再生動作時以外は磁気ディスク外の退避位置で保持され、記録再生動作を開始するときに回転中の磁気ディスク面に載せられ、記録再生動作が終了したら磁気ディスクから退避位置まで戻されるロード／アンロード方式が一般にとられるが、ロードまたはアンロード時にスライダの姿勢が安定しないという問題がある。スライダが異常姿勢で磁気ディスクにロードまたは磁気ディスクからアンロードされると、想定しえない摩擦力がスライダと磁気ディスクとの間に生じ、回転中の磁気ディスクが停止してしまう虞がある。また、磁気ヘッドや磁気ディスク自体を壊してしまう虞もある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、回転している磁気ディスクとスライダとの間に過度な摩擦力を生じさせることなく、ロードまたはアンロード動作可能な接触型薄膜磁気ヘッドを得ることを目的としている。
本発明は、ロードまたはアンロード時にスライダと磁気ディスクの接触面積が小さければ、該スライダと磁気ディスクの間に生じる摩擦力を軽減できることに着目してなされたものである。
すなわち、本発明は、磁気ディスク外の退避位置から磁気ディスク面上に移動するスライダのディスク対向面に、該磁気ディスクと接触した状態で記録再生動作するヘッド素子を設けた接触型薄膜磁気ヘッドにおいて、スライダのディスク対向面には、ヘッド素子とは平面位置を異ならせて配置した発熱体と、この発熱体及びヘッド素子を覆う表面保護層とが形成され、発熱体をロード及びアンロードの少なくとも一方の動作時に所定時間通電することにより、発熱体部分の表面保護層をヘッド素子よりも磁気ディスク側へ突出させることを特徴としている。
上記構成によれば、ロード及びアンロードの少なくとも一方の動作時にスライダと磁気ディスクは表面保護層の突出部で接するので、該スライダと磁気ディスクの接触面積を最小限に抑えることができる。これにより、スライダが異常姿勢で磁気ディスクにロードまたは磁気ディスクからアンロードされても、スライダと磁気ディスクの間に生じる摩擦力は軽減され、この摩擦力によるスライダ及び磁気ディスクの破損を防止できる。
発熱体は、ヘッド素子のトラック幅方向の両側領域に一対で配置されていることが好ましい。あるいは、ヘッド素子のトラック幅方向の両側領域のうち、ロード時に磁気ディスクに先に接触する側の領域に配置されていることが好ましい。
具体的に、ヘッド素子が磁気ギャップ層を介して積層した下部コア層と上部コア層を有する記録素子を備えている場合には、発熱体は、この磁気ギャップ層上であって上部コア層のトラック幅方向の両側領域に配置されていることが好ましい。
図１〜図４は、本発明による接触型薄膜磁気ヘッドの一実施形態を示している。各図において、Ｘ方向はトラック幅方向、Ｙ方向はハイト方向、Ｚ方向は磁気ディスク（記録媒体）の移動方向をそれぞれ示す。
接触型薄膜磁気ヘッド（以下、単に「薄膜磁気ヘッド」という）１は、可撓性の金属薄板（一般にはステンレス製）からなるフレキシャ２の自由端部に接着固定されたスライダ３を備えている。スライダ３は例えばアルミナチタンカーバイドなどのセラミック材料からなり、その一端面３ａにヘッド素子４が形成されている。ヘッド素子４は、再生素子Ｒと記録素子Ｗが積層形成された複合型ヘッド素子である。この薄膜磁気ヘッド１は、記録再生動作時以外は磁気ディスクＤ外の退避位置で保持され、記録再生動作を開始するときに磁気ディスクＤ上に載せられ、図１に示すようにヘッド素子４が磁気ディスクＤに接触した状態で記録再生動作する。記録再生動作終了後は、磁気ディスクＤから再び磁気ディスクＤ外の退避位置へ戻される。
図２は薄膜磁気ヘッド１の積層構造をヘッド素子４の素子中央で切断して示す断面図であり、図３は薄膜磁気ヘッド１の積層構造をスライダ３のディスク対向面３ｂ側から見て示す断面図である。
図２に示されるようにスライダ３の一端面３ａ上には、積層方向に沿って順にアルミナアンダーコート膜１１、下部シールド層１２、下部ギャップ層１３及び磁気抵抗効果を発揮する多層膜Ｍが形成されている。下部ギャップ層１３上には、さらに、多層膜Ｍのトラック幅方向の両側領域にハードバイアス層１４と電極層１５が積層形成され、多層膜Ｍのハイト方向奥側に絶縁層１６が形成されている。下部シールド層１２はパーマロイなどの軟磁性材料からなり、下部ギャップ層１３はアルミナなどの非磁性絶縁材料からなる。
多層膜Ｍは、磁気ディスクＤとの対向面（ディスク対向面）に露出し、該多層膜Ｍのトラック幅方向の両側に接続された電極層１５を介して電流が与えられた状態では磁気ディスクＤからの漏れ磁界に応じて抵抗値が変化する。薄膜磁気ヘッド１は、多層膜Ｍの抵抗値変化に基づき、磁気ディスクＤに記録された磁気情報を読み出す。多層膜Ｍには、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）膜、ＧＭＲ(Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ)膜やＡＭＲ(Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ)膜を用いる。
電極層１５は、トラック幅方向の両側で多層膜Ｍに接した後、ディスク対向面からデプス方向に向かって長く延びていて、スライダ３の一端面３ａ上に形成される積層膜の最上層位置で電極パッド層Ｅ３、Ｅ４に接続されている（図４参照）。電極層１５及び電極パッド層Ｅ３、Ｅ４は、電気抵抗の小さいＣｕやＡｕ等の導電材料により形成されている。
多層膜Ｍ及び電極層１５上には、上部ギャップ層１７を介して、上部シールド層１８が形成されている。上部ギャップ層１７は例えばアルミナなどの非磁性材料からなり、上部シールド層１８は例えばパーマロイなどの軟磁性材料からなる。不図示であるが、上部シールド層１８の周囲には絶縁層が形成されている。
上記下部シールド層１２から上部シールド層１８までの構造が再生素子Ｒである。本実施形態では、再生素子Ｒの上部シールド層１８が記録素子Ｗの下部コア層を兼ねている（マージド型）が、上部シールド層と下部コア層とが別々に備えられたピギーバック型であってもよい。
下部コア層１８上には、ディスク対向面に露出する磁気ギャップ層１９が備えられ、この磁気ギャップ層１９のハイト方向の寸法により、薄膜磁気ヘッド１のギャップデプスＧｐが規定される。磁気ギャップ層１９は非磁性材料からなる。また下部コア層１８上には、磁気ギャップ層１９よりもハイト方向奥側に位置させて、下部コア層１８と上部コア層２６を磁気的に接続する磁気接続部２０と、この磁気接続部２０を囲んで螺旋状に巻かれた第１コイル層２１と、第１コイル層２１及びそのピッチ間を覆う第１非磁性絶縁層２２とが形成されている。磁気接続部２０及び第１非磁性絶縁層２２の上面は磁気ギャップ層１９の上面と同一面を構成している。
第１非磁性絶縁層２２の上には、第１コイル層２１の巻き方向とは逆向きで螺旋状に巻かれた第２コイル層２３と、この第２コイル層２３及びそのピッチ間を覆う第２非磁性絶縁層２４とが形成されている。第１コイル層２１と第２コイル層２３は、第１非磁性絶縁層２２を貫通するコンタクト部２５を介して導通接続され、さらに、図４に示すように第１コイルリード層２１ａ及び第２コイルリード層２３ａを介して電極パッド層Ｅ１、Ｅ２にそれぞれ接続されている。第１コイルリード層２１ａ及び第２コイルリード層２３ａは、第１コイル層２１と同じ形成面に、第１コイル層２１のメッキ形成工程時に同時にメッキにより形成されている。第２コイルリード層２３ａは、第１非磁性絶縁層２２を貫通する不図示のコンタクト部を介して第２コイル層２３に接続されている。この第１コイル層２１及び第２コイル層２３の形状は限定されるものではなく、例えばソレノイド形状であってもよい。磁気接続部２０は例えばパーマロイ等の軟磁性材料からなり、第１非磁性絶縁層２２および第２非磁性絶縁層２４は例えばアルミナからなる。第１コイル層２１、第２コイル層２３、コンタクト部２５、第１コイルリード層２１ａ、第２コイルリード層２３ａ及び電極パッド層Ｅ１、Ｅ２は、電気抵抗の小さいＣｕなどの導電材料により形成されている。
第２非磁性絶縁層２４の上には、ディスク対向面に露出する先端部２６ａで磁気ギャップ層１９に接し、ディスク対向面よりもハイト方向奥側の基端部２６ｂで磁気接続部２０に接続する上部コア層２６が形成されている。上部コア層２６の先端部２６ａは、図３に示すように、磁気ディスクＤのトラック幅に合わせて幅狭になっている。上部コア層２６は、例えばパーマロイ等の軟磁性材料からなる。
上記下部コア層１８から上部コア層２６までの構造が記録素子Ｗである。上部コア層２６の周囲と第２非磁性絶縁層２４及び下部コア層１８の上面は、表面保護層２７によって覆われている。
上記構成の薄膜磁気ヘッド１は、さらに、ヘッド素子４とは平面位置を異ならせて、発熱体３０（図３〜図５）を備えている。図４は、薄膜磁気ヘッド１をスライダ３の一端面３ａ側から見た部分透視図である。発熱体３０は、磁気ギャップ層１９上であって上部コア層２６のトラック幅方向の両側領域にそれぞれ形成され、上部コア層２６と共に表面保護層２７で覆われている。具体的に一対の発熱体３０は、上部コア層２６と同じ平面高さ、または、該上部コア層２６よりも上層に位置していることが好ましい。この一対の発熱体３０は、図４に示される電極パッド層Ｅ５〜Ｅ８及び発熱体用リード層３１を介して通電制御部３２から通電されたときに発熱する。本実施形態の発熱体３０は、ＮｉＦｅ、ＣｕＮｉ、ＣｕＭｎのいずれかによりフレームメッキ法を用いて上部コア層２６と一緒に形成し、１μｍ〜１０μｍ程度の厚い膜厚にして発熱体３０から得られる熱量を増大させている。発熱体３０の平面形状は、例えば図５に示されるようなミアンダーパターン形状とすることができる。
一対の発熱体３０から発生された熱は、その大部分が該発熱体３０からディスク対向面側に向かって伝わり、発熱体付近の表面保護層２７を集中的に温める。すると、発熱体付近の表面保護層２７は熱膨張し、ヘッド素子４よりも磁気ディスクＤ側に突出して、ヘッド素子４のトラック幅方向の両側に角状の突出部αを形成する（図６参照）。このように表面保護層２７の一部が磁気ディスクＤ側に突出すると、スライダ３と磁気ディスクＤの接触面積を小さくすることができる。通電制御部３２は、薄膜磁気ヘッド１のロード及びアンロードの少なくとも一方の動作時に、一対の発熱体３０を通電する。
次に、図６及び図７を参照し、薄膜磁気ヘッド１のロード及びアンロード動作を説明する。本実施形態の通電制御部３２は、薄膜磁気ヘッド１のロード及びアンロードの両動作時に、一対の発熱体３０を通電する。
起動前（記録再生動作実行前）の状態では、薄膜磁気ヘッド１は磁気ディスクＤ外の退避位置で保持され、磁気ディスクＤの回転は停止している。
そして起動される（記録再生動作の実行指令が出される）と、磁気ディスクＤの回転が開始され（Ｓ１）、通電制御部３２が一対の発熱体３０への通電を開始して所定時間待機する（Ｓ２、Ｓ３；Ｎ）。発熱体３０が通電されると、発熱体部分の表面保護層２７は即座に温められ、磁気ディスクＤ側へ突出する。Ｓ３で所定時間待機するのは、図６（Ａ）に示すようにスライダ３のディスク対向面３ｂにおいて、ヘッド素子４の両側に一対の突出部αを確実に生じさせるためである。
所定時間待機したら（Ｓ３；Ｙ）、薄膜磁気ヘッド１を退避位置から磁気ディスクＤ上へ移動させる（Ｓ４）。薄膜磁気ヘッド１はスライダ３が磁気ディスクＤ上に載った時点から磁気ディスクＤに接触し、磁気ディスクＤと接触した状態のままで所定の動作開始地点まで移動する。このとき、図６（Ａ）に示すように、磁気ディスクＤと接するのはディスク対向面３ｂでヘッド素子４の両側から突出させた突出部（表面保護層２７）αのみであり、磁気ディスクＤと薄膜磁気ヘッド１の接触面積は小さい。よって、図６（Ｂ）に示すようにスライダ３が磁気ディスクＤに載るときに安定姿勢をとれず、異常姿勢のままロードされても、薄膜磁気ヘッド１と磁気ディスクＤの間に生じる摩擦力は大きくならず、回転中の磁気ディスクＤを停止させることもない。また、薄膜磁気ヘッド１や磁気ディスクＤ自体の破損を防止できる。
薄膜磁気ヘッド１をロードしたら、スライダ３の姿勢が安定するまで所定時間待機し（Ｓ５；Ｎ）、待機後は通電制御部３２が一対の発熱体３０への通電を停止し（Ｓ５；Ｙ、Ｓ６）、記録再生動作を開始する（Ｓ７）。発熱体３０への通電を停止すると、表面保護層２７は外気によって冷やされ、ディスク対向面３ｂの突出部αが消える。すなわち、スライダ３のディスク対向面３ｂは平坦面となり、ディスク対向面３ｂが全面的に磁気ディスクＤに接している状態でヘッド素子４の記録再生動作が行なわれる。ヘッド素子４から磁気ディスクＤまでが近いので、従来の浮上型薄膜磁気ヘッドに比べて読書性能が向上する。
そして、記録再生動作を終了する場合は（Ｓ８；Ｙ）、通電制御部３２が一対の発熱体３０への通電を開始し（Ｓ９）、スライダ３のディスク対向面３ｂに一対の突出部αが形成されるまで所定時間待機する（Ｓ１０；Ｎ）。上述したように一対の発熱体３０への通電が開始されると、発熱体部分の表面保護層２７が温められて磁気ディスクＤ側へ突出し、ヘッド素子４のトラック幅方向の両側へ一対の突出部αを形成する。
所定時間待機したら（Ｓ１０；Ｙ）、薄膜磁気ヘッド１を磁気ディスクＤ上から磁気ディスクＤ外の退避位置まで移動させる（Ｓ１１）。このとき、図６（Ａ）に示すように、磁気ディスクＤと接するのはディスク対向面３ｂでヘッド素子４の両側から突出させた突出部（表面保護層２７）αのみであり、磁気ディスクＤと薄膜磁気ヘッド１の接触面積は小さい。よって、図６（Ｂ）に示すようにスライダ３が磁気ディスクＤから離れるときに安定姿勢をとれず、異常姿勢のままアンロードされても、薄膜磁気ヘッド１と磁気ディスクＤの間に生じる摩擦力は大きくならず、回転中の磁気ディスクＤを停止させることもない。また、薄膜磁気ヘッド１や磁気ディスクＤ自体の破損を防止できる。
薄膜磁気ヘッド１を退避位置へ戻したら、通電制御部３２により一対の発熱体３０への通電が停止される（Ｓ１２）。一対の発熱体３０への通電が停止されると、表面保護層２７は外気によって冷やされ、ディスク対向面３ｂの突出部αは消える。続いて、磁気ディスクＤの回転も停止され（Ｓ１３）、起動前（記録再生動作実行前）の状態に戻る。
以上のように本実施形態では、記録再生中はスライダ３のディスク対向面が全面的に磁気ディスクＤに接することにより記録再生性能を向上させ、スライダ３の姿勢が安定しづらいロード及びアンロードの少なくとも一方の動作時にはディスク対向面３ｂに突出部αを生じさせ、この突出部αで磁気ディスクＤに接触して接触面積を減少させている。これにより、ロードまたはアンロード時にスライダ３が異常姿勢となっても薄膜磁気ヘッド１と磁気ディスクＤとの間に生じる摩擦力は大きくならず、回転中の磁気ディスクＤが停止することも薄膜磁気ヘッド１及び磁気ディスクＤが破損することもない。
本実施形態では、ヘッド素子４のトラック幅方向の両側領域に発熱体３０を一対で設けたが、両側領域のいずれか一方のみに発熱体３０を設ける構成としてもよい。その場合には、薄膜磁気ヘッド１のロード時に、先に磁気ディスクＤに接触する側に設けることが好ましい。
また本実施形態では、磁気ギャップ層１９と表面保護層２７の間に発熱体３０を介在させているが、発熱体３０は、表面保護層２７内に埋設して備えてもよい。
以上では、再生素子の上に記録素子を積層してなる録再素子をヘッド素子として備えた実施形態について説明したが、再生素子のみ、記録素子のみを備える接触型薄膜磁気ヘッドに対しても本発明は適用可能である。
１ 薄膜磁気ヘッド（接触型薄膜磁気ヘッド）
３ スライダ
３ａ 一端面
３ｂ ディスク対向面
４ ヘッド素子
２６ 上部コア層
２７ 表面保護層
３０ 発熱体
３２ 通電制御部
Ｄ 磁気ディスク
Ｍ 多層膜
Ｒ 再生素子
Ｗ 記録素子
α 突出部
３ スライダ
３ａ 一端面
３ｂ ディスク対向面
４ ヘッド素子
２６ 上部コア層
２７ 表面保護層
３０ 発熱体
３２ 通電制御部
Ｄ 磁気ディスク
Ｍ 多層膜
Ｒ 再生素子
Ｗ 記録素子
α 突出部
Claims (4)
- 磁気ディスク外の退避位置から磁気ディスク面上に移動するスライダのディスク対向面に、該磁気ディスクと接触した状態で記録再生動作するヘッド素子を設けた接触型薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記スライダのディスク対向面には、前記ヘッド素子とは平面位置を異ならせて配置した発熱体と、この発熱体及び前記ヘッド素子を覆う表面保護層とが形成され、
前記発熱体をロード及びアンロードの少なくとも一方の動作時に所定時間通電することにより、発熱体部分の表面保護層を前記ヘッド素子よりも前記磁気ディスク側へ突出させることを特徴とする接触型薄膜磁気ヘッド。 - 請求項１記載の接触型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記発熱体は、前記ヘッド素子のトラック幅方向の両側領域に一対で配置されている接触型薄膜磁気ヘッド。
- 請求項１記載の接触型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記発熱体は、前記ヘッド素子のトラック幅方向の両側領域のうち、ロード時に前記磁気ディスクに先に接触する側の領域に配置されている接触型薄膜磁気ヘッド。
- 請求項２または３記載の接触型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記ヘッド素子は、磁気ギャップ層を介して積層した下部コア層と上部コア層を有する記録素子を備え、この磁気ギャップ層上であって前記上部コア層のトラック幅方向の両側領域に前記発熱体が配置されている接触型薄膜磁気ヘッド。
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