JP2007141337A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】磁性部の下地となるコイル絶縁層に突起等の形状異常が発生しない薄膜磁気ヘッドを提供すること。
【解決手段】主磁極20を囲み、主磁極20上のギャップ層の上に、対向面からハイト方向に所定距離離してトラック幅方向に延びるスロートハイト決め層28が形成され、該スロートハイト決め層28よりもハイト方向の絶縁層の上面に第2コイル層25が形成され、スロートハイト決め層28および第2コイル層25の上に、主磁極20のハイト方向側の端部を露出させてコイル絶縁層26が形成され、該コイル絶縁層26および露出した主磁極20の上にリターンヨーク層27が形成される薄膜磁気ヘッドであって、コイル絶縁層26に、記録媒体対向面10a側に、対向面10aに沿った主磁極20の両側付近から対向面10aからの距離が長くなるハイト方向に傾斜する傾斜部26bを形成した。
【選択図】図2

Description

本発明は、垂直記録に適した薄膜磁気ヘッドに関する。
薄膜磁気ヘッドとして、記録媒体に垂直磁界を与え、記録媒体のハード膜を垂直方向に磁化させる、いわゆる垂直記録磁気ヘッドが知られている(特許文献1、特許文献2)。従来の垂直磁気ヘッドの断面の模式図を図5に示した。
薄膜磁気ヘッド110は、Al23・TiCなどの非磁性材料で形成されたスライダ111の対向面111aが記録媒体Mに対向し、記録媒体Mが回転すると、表面の空気流によりスライダ111が記録媒体Mの表面から浮上し、記録媒体Mから所定間隔に保持される。図5において、スライダ111に対する記録媒体Mの移動方向はA方向である。また、図5に示したように、紙面と直交する方向をX軸、A方向と直交し、紙面と平行な方向をY軸、A方向と平行な、反対方向をZ軸とする。また、Y軸方向がハイト方向である。
スライダ111のトレーリング側端面、図ではA方向と反対方向の端面上には、コイル絶縁下地層117を介して、導電性の非磁性金属材料により形成された複数本の導電部からなる第1コイル層118が形成されている。第1コイル層118の周囲には、Al23などの無機絶縁材料によりコイル絶縁層119が形成されている。
コイル絶縁層119の上面119aは平坦化面に形成され、この上面119aの上に、対向面110aにおけるトラック幅方向の幅寸法がトラック幅に設定された主磁極120が形成されている。主磁極120は、Ni-Fe、Co-Fe、Ni-Fe-Coなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料で例えばメッキ形成されている。
主磁極120の周囲には、絶縁性材料層122が設けられている。主磁極120の上面120cと、主磁極120の周囲に形成された絶縁性材料層122の上面122aとは同一面をなしている。
主磁極120およびヨーク部121の上と絶縁性材料層122の上には、アルミナまたはSiO2などの非磁性材料によって、ギャップ層123が設けられている。
ギャップ層123上には、コイル絶縁下地層124を介して第2コイル層125が形成されている。第2コイル層125は第1コイル層118と同様に、導電性の非磁性金属材料によって形成された複数本の導電部125aからなる。
第1コイル層118と第2コイル層125とは、それぞれのトラック幅方向(図示X方向)における端部同士がトロイダルコイルを形成するように電気的に接続されており、第1コイル層118と第2コイル層125とで、主磁極120およびヨーク部121とを軸にして巻回形成されたトロイダルコイル層が形成されている。
第2コイル層125の上には、第2コイル層125を覆うように、レジストなどの有機絶縁材料によりコイル絶縁層126が形成されている。このコイル絶縁層126上からギャップ層123上に渡って、パーマロイなどの強磁性材料によって、リターンヨーク層127が形成されている。リターンヨーク層127の前端面127aは、対向面110aから露出している。また、リターンヨーク層127と主磁極120とは、対向面110aよりもハイト側で、リターンヨーク層127の接続部127bを介して接続されている。これにより、主磁極120からリターンヨーク層127を通る磁路が形成される。
リターンヨーク層127を形成する前の薄膜磁気ヘッドの平面図を図6に示した。ギャップ層123上であって、記録媒体との対向面100aからハイト方向に所定距離離れた位置に、無機または有機材料によってスロートハイト決め層128が形成されている。対向面110aからスロートハイト決め層128の前端縁までの距離で、磁気ヘッドのスロートハイト(ギャップデプス)長が規定される。スロートハイト決め層128はトラック幅方向に、第2コイル層125およびコイル絶縁層126よりも長く形成されている。
特開2001‐43511号公報 特開2005‐122831号公報
従来は、対向面110aに沿ってスロートハイト決め層128を形成し、その上から第2コイル層125を形成した後に、これらを覆うように有機絶縁層からなるコイル絶縁層126(レジスト)が形成されている。
しかしながら、コイル絶縁層126は、平面形状が長方形、全体として外形が直方体になるように形成されていたので、コイル絶縁層126をベーク処理する際に有機絶縁層が収縮して、長方形の角部が尖って角状突起部126aを形成することがあった(図7)。特に、コイル絶縁層126の対向面110a側の両角部にこのような角状突起126aが形成されると、この角状突起126aが、コイル絶縁層126上に形成されるリターンヨーク層127に転写されて、リターンヨーク層127の上面の角部にも突起127cが形成されてしまう(図8)。対向面110a近傍のリターンヨーク層127の角部にこのような突起127cが形成されると、主磁極120からリターンヨーク層127に戻ってくる磁束に乱れや異常を生じてしまうという問題があった。
本発明は、かかる従来の薄膜磁気ヘッドの課題を解決するものであり、コイル絶縁層に突起等の形状異常が発生しない薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決する本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体との対向面に主磁極を有する第1の磁性部と第2の磁性部とが上下方向に間隔を空けて形成され、前記第1の磁性部と第2の磁性部の間にコイル層が形成される磁気ヘッドであって、前記第1の磁性部上のギャップ層の上に、前記対向面からハイト方向に所定距離離して前記トラック幅方向に延びるスロートハイト決め層が形成され、該スロートハイト決め層よりもハイト方向の前記ギャップ層の上面にコイル層が形成され、前記スロートハイト決め層および前記コイル層の上に、前記第1の磁性部のハイト方向側の端部を露出させてコイル絶縁層が形成され、該コイル絶縁層および前記露出した第1の磁性部の上に第2の磁性部が形成されていて、前記コイル絶縁層は、前記対向面側に、該対向面に沿った第1の磁性部の両側付近から該対向面からの距離が長くなるハイト方向に傾斜した傾斜部が形成されていることに特徴を有する。
前記スロートハイト決め層は、前記対向面に沿った長さが、前記主磁極のトラック幅方向長よりも長くかつ前記第2の磁性部のトラック幅方向長よりも短く形成され、前記コイル絶縁層は、前記スロートハイト決め層上の部分が該スロートハイト決め層に沿って延びた対向部となり、該スロートハイト決め層の両端部から前記傾斜部となっていることが好ましい。
実施形態の一つでは、前記コイル絶縁層は、前記第1の磁性部のハイト方向に延びる縁部に沿った側部と前記傾斜部とが鈍角で繋がっている。
他の実施形態では、前記コイル絶縁層は、前記第1の磁性部のハイト方向に延びる縁部に沿った側部と前記傾斜部とが曲面部で繋がっている。そうして前記コイル絶縁層は、前記傾斜部を外方に凸となる曲面形状としてもよい。
実際的には、記録媒体との対向面にトラック幅で形成された主磁極を有する第1の磁性部と、トラック幅よりも広い幅寸法で形成された第2の磁性部とが上下方向に間隔を空けて形成され、前記第1の磁性部を挟んで、第1コイル層と第1の磁性部と第2の磁性部の間に位置する第2コイル層が形成され、前記第1コイル層と前記第2コイル層とが電気的に接続されて、前記第1の磁性部の周囲にソレノイド状に巻回されたソレノイドコイル層が形成される磁気ヘッドであって、前記コイル層は、前記第2コイル層とする。
本発明によれば、コイル絶縁部の対向面側がハイト方向に傾斜する傾斜部となっているので、傾斜部に続いてハイト方向に延びる側部が鈍角で繋がり、コイル絶縁部をベーク処理してもコイル絶縁部の角部に角状突起等が生じ難くなった。したがって、コイル絶縁部の表面形状が転写される第2の磁性部も突起等が発生しなくなり、磁束の乱れを発生することがなくなった。
好ましい実施形態では、スロートハイト決め層を、前記主磁極のトラック幅よりも長く、かつ前記第2の磁性部のトラック幅よりも短く形成し、スロートハイト決め層の両端部から前記傾斜部となっているので、主磁極から出た磁束が第2の磁性部に戻る効率が高くなった。
さらに傾斜部と側部とを繋ぐ部分を曲面部とした実施形態によれば、角状突起がより生じ難くなった。
図1は、本発明の実施の形態の磁気ヘッドを示す縦断面図である。この磁気ヘッド10は、対向面10aに設けられた書き込みヘッド部HWによって記録媒体Mに垂直磁界を与え、記録媒体Mのハード膜を垂直方向に磁化させる、いわゆる垂直記録磁気ヘッドと呼ばれるものである。
この垂直磁気ヘッド10は、Al23・TiCなどの非磁性材料で形成されたスライダ11を有しており、スライダ11の対向面11aが記録媒体Mに対向し、記録媒体Mが回転すると、表面の空気流によりスライダ11が記録媒体Mの表面から浮上し、記録媒体M表面から所定間隔に保持される。図1において、スライダ11に対する記録媒体Mの移動方向は矢印A方向である。また、図1に示したように、紙面と直交する方向をX軸、A方向と直交し、紙面と平行な方向をY軸、A方向と平行で反対方向をZ軸とする。Y軸方向がハイト方向である。
この垂直磁気ヘッド10は、図1において、スライダ11のトレーリング側端面11b上に、図のZ軸方向(矢印Aとは反対方向)に各部材が形成される。スライダ11のトレーリング側端面11bには、Al23またはSiO2などの無機材料による非磁性絶縁層12が形成され、この非磁性絶縁層12の上に読み取りヘッド部HRが形成されている。読み取りヘッド部HRは、下部シールド層13および上部シールド層16と、下部シールド層13と上部シールド層16との間の無機絶縁層(ギャップ絶縁層)15内に位置する読み取り素子14とを有している。なお、読み取り素子14は、AMR、GMR、TMRなどの磁気抵抗効果素子である。この読み取りヘッド部HRの上部シールド層16上に、垂直記録の書き込みヘッド部HWが形成されている。
上部シールド層16の上には、コイル絶縁下地層17を介して、導電性材料によって形成された複数本の導電部18aを有する第1コイル層18が形成されている。第1コイル層18は、例えばAu,Ag,Pt,Cu,Cr,Al,Ti,NiP,Mo,Pd,Rhから選ばれる1種、または2種以上の非磁性金属材料からなる単層、あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造からなる。
第1コイル層18の周囲には、Al23などの無機絶縁材料やレジストなどの有機絶縁材料によりコイル絶縁層19が形成されている。コイル絶縁層19の上面19aは平坦化面に形成され、この上面19aの上に主磁極20が形成されている。主磁極20は、対向面10aに露出した端面20aのトラック幅方向の幅寸法がトラック幅となるように形成され、さらに対向面10aからハイト(奥行き)方向に、トラック幅方向に広がるテーパ状に形成されている。主磁極20は、Ni-Fe、Co-Fe、Ni-Fe-Coなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料で例えばメッキ形成されている。また、主磁極20は、テーパ部の幅広部分からハイト方向に延びる長方形部分がヨーク部21を形成している。この主磁極20とヨーク部21とで第1の磁性部が形成されている。
コイル絶縁層19の上面19aには、主磁極20を囲むように絶縁性材料層22が設けられている。絶縁性材料層22の上面22aは、主磁極20の上面20cと同一面をなしている。絶縁性材料層22は、例えばアルミナ(Al23)、SiO2、Al-Si-O、Ti、W、Crのいずれか1種または2種以上で形成することができる。
主磁極20、ヨーク部21および絶縁性材料層22の上には、アルミナまたはSiO2、Au、Ruなどの非磁性材料によって、ギャップ層23が設けられている。
ギャップ層23の上には、コイル絶縁下地層24を介して第2コイル層25が形成されている。第2コイル層25は第1コイル層18と同様に、導電性の非磁性金属材料によって形成された複数本の導電部25aを含む。第2コイル層25は、例えばAu,Ag,Pt,Cu,Cr,Al,Ti,NiP,Mo,Pd,Rhから選ばれる1種、または2種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。絶縁性材料層22、ギャップ層23およびコイル絶縁下地層24が絶縁層である。
第1コイル層18の導電部18aと第2コイル層25の導電部25aとは、図示しないが、それぞれのトラック幅方向(図示X方向)における端部同士がソレノイドコイルを形成するように電気的に接続されており、第1コイル層18と第2コイル層25とで、主磁極20およびヨーク部21とを軸にして巻回されたソレノイドコイル層が形成されている。なおこの実施形態では、前記第1コイル層18のハイト方向(図示Y方向)の幅寸法と、前記第2コイル層25のハイト方向(図示Y方向)の幅寸法とは、同じ寸法で形成される。
第2コイル層25の周囲には、レジストなどの有機絶縁材料によりコイル絶縁層26が形成される。このコイル絶縁層26上からギャップ層23上の領域に渡って、パーマロイなどの強磁性材料により、第2の磁性部であるリターンヨーク層27が形成されている。リターンヨーク層27の対向部27aは、記録媒体との対向面10aに露出している。リターンヨーク層27は、対向面10aよりもハイト側で、コイル絶縁層26から露出した主磁極20と接続部27bを介して接続されている。これにより、主磁極20からリターンヨーク層27を通る磁路が形成される。他の実施例としては、主磁極20とリターンヨーク層27とを接続しない、つまり接続部27bを有さない薄膜磁気ヘッドがある。
また、ギャップ層23上であって、対向面10aからハイト方向に所定距離離れた位置に、無機または有機材料によってスロートハイト決め層28が形成されている。対向面10aからスロートハイト決め層28の前端縁までの距離で、この垂直磁気ヘッド10のスロートハイト(ギャップデプス)長が規定される。
前記リターンヨーク層27の前記接続部27bよりもハイト方向(図示Y方向)側には、前記第2コイル層25から延出されたリード層29が、コイル絶縁下地層24上に形成されている。そして、リターンヨーク層27およびリード層29が、無機非磁性絶縁材料などで形成された保護層30に覆われている。
本発明の実施形態の特徴について、さらに図2、図3および図4を参照して説明する。図2は、コイル絶縁層26を形成した後、リターンヨーク層27を形成する前段階における薄膜磁気ヘッドを模式的に示す平面図、図3は同薄膜磁気ヘッドをベーク処理した後の電子顕微鏡写真図、図4はリターンヨーク層27を形成した後の薄膜磁気ヘッドを模式的に示す平面図である。
スロートハイト決め層28は、対向面10aに沿って、主磁極20のヨーク部21と略同一の幅だけ形成してある。つまり、前記主磁極20のトラック幅方向長よりも長くかつ前記第2の磁性部であるリターンヨーク層27のトラック幅方向長よりも短く形成してある。そうして、コイル絶縁層26の外形を、スロートハイト決め層28上に乗る部分はスロートハイト決め層28に沿った対向部26aとし、スロートハイト決め層28の両端部近傍に位置する対向部26aの両端部からは、対向面10aから離反するハイト方向に傾斜して延びる傾斜部26bとしてある。さらにコイル絶縁層26は、傾斜部26bから丸め部である曲面部26cを介して、対向面10aから略直交するハイト方向に延びる側部26dに続いている。
コイル絶縁層26が形成された垂直磁気ヘッド10は、有機絶縁層の溶媒を乾燥させるために過熱するベーク処理される(図3)。このコイル絶縁層26は、傾斜部26bと側部26dとは鈍角をなし、かつ曲面部26cで繋がっているので、コイル絶縁層26をベーク処理したときに収縮が発生しても、曲面部26cが反り返ったりして角状突起や変形を生じることがない。つまり、コイル絶縁層26の表面、輪郭は全体的に滑らかに形成される。なお、この実施形態では、コイル絶縁層26の対向部26a、傾斜部26b、曲面部26cおよび側部26dとの境界部も丸めてある。
その後、コイル絶縁層26を中心として、ギャップ層23、スロートハイト決め層28、コイル絶縁層26、主磁極20、およびヨーク部21の上に、リターンヨーク層27が形成される。このときリターンヨーク層27は、下層のギャップ層23、スロートハイト決め層28、コイル絶縁層26の表面形状が転写される。特にコイル絶縁層26の表面形状が滑らかなので(図3参照)、この表面形状が転写されるリターンヨーク層27の外形も滑らかな形状に形成され、棘、突起が発生するおそれがない。
このように本実施形態では、コイル絶縁層26の曲面部26cの形状が転写される、リターンヨーク層27の角部も曲面形状部27cとなり、突起等を生じることがないので、主磁極20からリターンヨーク層27に戻ってくる磁束にリターンヨーク層27の曲面形状部27cが与える影響が小さくなる。しかもスロートハイト決め層28を主磁極20のヨーク部21の幅よりも短く形成したので、主磁極20からリターンヨーク層27に戻ってくる磁束がその対向部27a近傍のリターンヨーク層27に集中することになり、効率が高くなる。
また、この実施形態では、コイル絶縁層26のハイト方向端部から主磁極20のヨーク部31が露出しているので、コイル絶縁層26に穴を空ける従来技術に比して、コイル絶縁層26がヨーク部31に接触するのハイト側面がなだらかになり、リターンヨーク層27をメッキ形成する際にヨーク部31にエッチングを生じるおそれが無い。
傾斜部26bがX軸方向となす角度αは、5度以上30度以下が好ましい。つまり側部26dと傾斜部26bとが成す角度は、90度を超えた鈍角であればよいが、110度前後が好ましい。また、傾斜部26b、曲面部26cおよび側部26dを外方に凸の曲面形状、つまり平面視外方に凸の曲線状に形成しても同様の効果が得られる。曲面部26cは、三次元的な滑らかな凸形状であればよい。
以上、本発明についてソレノイドコイルタイプの垂直磁気ヘッドに適用した実施形態について説明したが、本発明はスパイラルタイプの垂直磁気ヘッドにも適用できる。
本発明の実施形態である薄膜磁気ヘッドを模式的に示した縦断面図である。 同薄膜磁気ヘッドを、コイル絶縁層形成後リターンヨーク層を形成する前の状態で模式的に示した平面図である。 同薄膜磁気ヘッドを、リターンヨーク層を形成する前の状態で撮影した電子顕微鏡写真図である。 同薄膜磁気ヘッドにリターンヨーク層を形成した状態を模式的に示した平面図である。 従来の薄膜磁気ヘッドを模式的に示した縦断面図である。 同従来の薄膜磁気ヘッドを、コイル絶縁層形成後リターンヨーク層を形成する前の状態で模式的に示した平面図である。 同従来の薄膜磁気ヘッドを、コイル絶縁層形成後リターンヨーク層を形成する前の状態で撮影した電子顕微鏡写真図である。 同従来の薄膜磁気ヘッドにリターンヨーク層を形成した状態を模式的に示した平面図である。
符号の説明
10 磁気ヘッド
10a 対向面
11 スライダ
11a 対向面
12 非磁性絶縁層
13 下部シールド層
14 読み取り素子
15 無機絶縁層(ギャップ層)
16 上部シールド層
17 コイル絶縁下地層
18 第1コイル層
18a 導電部
19 コイル絶縁層
20 主磁極
20a 端面
20c 上面
21 ヨーク部
22 絶縁性材料層
22a 上面
23 ギャップ層
24 コイル絶縁下地層
25 第2コイル層
25a 導電部
26 コイル絶縁層
27 リターンヨーク層
28 スロートハイト決め層

Claims (6)

  1. 記録媒体との対向面に主磁極を有する第1の磁性部と第2の磁性部とが上下方向に間隔を空けて形成され、前記第1の磁性部と第2の磁性部の間にコイル層が形成される磁気ヘッドであって、
    前記第1の磁性部上のギャップ層の上に、前記対向面からハイト方向に所定距離離して前記トラック幅方向に延びるスロートハイト決め層が形成され、
    該スロートハイト決め層よりもハイト方向の前記ギャップ層の上面にコイル層が形成され、
    前記スロートハイト決め層および前記コイル層の上に、前記第1の磁性部のハイト方向側の端部を露出させてコイル絶縁層が形成され、
    該コイル絶縁層および前記露出した第1の磁性部の上に第2の磁性部が形成されていて、
    前記コイル絶縁層は、前記対向面側に、該対向面に沿った第1の磁性部の両側付近から該対向面からの距離が長くなるハイト方向に傾斜した傾斜部が形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  2. 前記スロートハイト決め層は、前記対向面に沿った長さが、前記主磁極のトラック幅方向長よりも長くかつ前記第2の磁性部のトラック幅方向長よりも短く形成され、前記コイル絶縁層は、前記スロートハイト決め層上の部分が該スロートハイト決め層に沿って延びた対向部となり、該スロートハイト決め層の両端部から前記傾斜部となっている請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。
  3. 前記コイル絶縁層は、前記第1の磁性部のハイト方向に延びる縁部に沿った側部と前記傾斜部とが鈍角で繋がっている請求項1または2記載の薄膜磁気ヘッド。
  4. 前記コイル絶縁層は、前記第1の磁性部のハイト方向に延びる縁部に沿った側部と前記傾斜部とが曲面部で繋がっている請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。
  5. 前記コイル絶縁層は、前記傾斜部が外方に凸となる曲面形状である請求項1乃至4のいずれか一項記載の薄膜磁気ヘッド。
  6. 記録媒体との対向面にトラック幅で形成された主磁極を有する第1の磁性部と、トラック幅よりも広い幅寸法で形成された第2の磁性部とが上下方向に間隔を空けて形成され、前記第1の磁性部を挟んで、第1コイル層と第1の磁性部と第2の磁性部の間に位置する第2コイル層が形成され、前記第1コイル層と前記第2コイル層とが電気的に接続されて、前記第1の磁性部の周囲にソレノイド状に巻回されたソレノイドコイル層が形成される磁気ヘッドであって、前記コイル層は、前記第2コイル層である請求項1乃至5のいずれか一項記載の薄膜磁気ヘッド。
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