JP2008004245A - 磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ヘッドのリードヘッドに設けられるシールド層の磁区配置を安定化させ、リード素子の特性のばらつきを防止し、磁気ヘッドの信頼性を向上させる。
【解決手段】リード素子１０を磁気シールドするシールド層２０が設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、前記シールド層２０が被着形成された下地層３０に、着磁処理後に該シールド層２０に生成させる所望の磁区配置にしたがって、該磁区配置の少なくとも一つの磁区領域の境界位置に一致する段差３２が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は磁気ヘッドに関し、より詳細には磁気ヘッドのリードヘッドに設けられるシールド層の構成を特徴とする磁気ヘッドに関する。

図１０は、記録媒体から記録情報を再生する際における記録媒体５と磁気ヘッドのリードヘッドの位置関係を示す。リードヘッドには、リード素子１０とリード素子１０を挟む配置に磁性層である下部シールド層１２と上部シールド層１４が設けられている。下部シールド層１２と上部シールド層１４は、読み出し対象のビット以外からの磁界がリード素子１０に作用しないようにシールドする作用を有する。この下部シールド層１２と上部シールド層１４は軟磁性材からなり、電解めっきにより、通常、平面形状が長方形に形成される。

ところで、リード素子１０にはフリー層の磁化方向をそろえるためのハード膜が設けられており、磁気ヘッドの製造工程では、このハード膜の磁化方向をそろえるために強い磁界を磁気ヘッドに作用させる着磁処理がなされる。軟磁性層である下部シールド層１２と上部シールド層１４は、この着磁処理で強磁界が作用すると単磁区となり、着磁処理後は図１１に示すような磁区配置となる。

図１１に示す磁区配置は還流磁区構造と呼ばれる磁区配置で、磁気ヘッドにおいては、シールド層の磁気シールド作用が有効に作用する磁区配置である。図１１（ａ）、（ｂ）は４磁区配置の例、図１１（ｃ）は７磁区配置の例で、いずれの場合も磁気ヘッドの磁気シールド作用としては問題なく使用できる。４磁区配置の場合、下部シールド層１２および上部シールド層１４は長方形に形成しているから、着磁磁界を取り去った後に生じる磁区構造としては、図１１（ａ）に示す右回り磁区構造と図１１（ｂ）に示す左回り磁区構造は同じ確率で生じる。

図１１に示すような磁区構造が磁気ヘッドに有効なのは、シールド作用が有効に作用する磁区配置であることと、リード素子１０は下部シールド層１２および上部シールド層１４からの漏れ磁界の影響を受けやすく、シールド層からの漏れ磁界は磁区の磁壁部分で生じやすいから、図１１に示すように、リード素子１０から磁壁が離間した配置とすることで磁壁が移動した際でも漏れ磁界の影響を受けないようにできるからである。製造に際しては、着磁処理によって磁区が縦に並んでしまう「縦割れ磁区」になったりせず、還流磁区構造となるように、シールド層の膜厚や形状、組成を調節している。
特表２００４−５０１４７８号公報 特開平１１−３１３０６号公報 特開２００２−５０００９号公報

磁気ヘッドの製造工程においては、シールド層が安定した還流磁区構造となるようにシールド層を形成するのであるが、記録媒体からの磁界や磁気ヘッドのライトヘッドからの漏れ磁界、外界から磁気ヘッドに作用する磁界、記録用コイルからの発熱による応力等によってシールド層の磁区の形状が変化し、リード素子の特性が変動するという問題がある。これは、シールド層の磁区の形状が変化して磁壁がリード素子の近傍にまで移動して、磁壁からの漏れ磁界がリード素子に磁気ノイズとして影響することが一つの原因と考えられる。

また、上述したように、ハード膜の磁化方向をそろえるための着磁磁界を取り去ると、たとえば、４磁区配置の場合には、右回りと左回りの磁区構造が同じ確率で生じるため、リード素子が形成されている部位での磁化方向が、右回りの磁区構造と左回りの磁区構造とで逆向きとなり、これによってリード素子の出力が変化しリード素子の特性がばらつく原因になるということが考えられる。

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、磁気ヘッドのリードヘッドに設けられるシールド層の磁区配置を安定化させ、これによってリード素子の特性のばらつきを防止し、信頼性を向上させた磁気ヘッドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を備える。
すなわち、リード素子を磁気シールドするシールド層が設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、前記シールド層が被着形成された下地層に、着磁処理後に該シールド層に生成させる所望の磁区配置にしたがって、該磁区配置の少なくとも一つの磁区領域の境界位置に一致する段差が形成されていることを特徴とする。
また、前記段差によって区分された領域が、他の領域よりも低位となる段差面に形成されていること、また、前記段差によって区分された領域が、他の領域よりも高位となる段差面に形成されていることによって、着磁処理後のシールド層を所望の磁区配置とすることができる。
また、前記段差によって区分された領域に、他の領域よりも低位となる、前記シールド層の下地とは別層の段差パターンが形成されていること、また、前記段差によって区分された領域に、他の領域よりも高位となる、前記シールド層の下地とは別層の段差パターンが形成されていることによっても、シールド層を所望の磁区配置とすることができる。

また、リード素子を磁気シールドするシールド層が設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、前記シールド層が被着形成された下地層に、着磁処理後に該シールド層に生成させる所望の磁区配置にしたがって、該磁区配置の少なくとも一つの磁区領域の境界位置に位置合わせしてスリット状の段差孔が形成されていることを特徴とする。

また、リード素子を磁気シールドするシールド層が設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、前記シールド層の表面に、着磁処理後に該シールド層に生成させる所望の磁区配置にしたがって、該磁区配置の少なくとも一つの磁区領域の境界位置に一致する段差またはスリット状の段差孔が形成されていることを特徴とする。
また、前記段差によって区分された領域が、他の領域よりも低位となる段差面に形成されていること、また、前記段差によって区分された領域が、他の領域よりも高位となる段差面に形成されていることにより、着磁処理後にシールド層を所定の磁区構造とすることができる。

また、前記シールド層に生成させる磁区配置が、シールド層のハイト方向に非対称となる配置に設定され、前記リード素子と平面配置が重複する位置の磁区領域が最大面積の磁区領域に設定されていることにより、リード素子にシールド層の磁壁が干渉することを防止することができリード素子の信頼性を高めることができる。また、着磁処理の際に印加する磁化方向がリード素子と同一平面配置位置にある磁区の磁化方向となることから、リード素子の出力のばらつきを抑えることができる。

本発明に係る磁気ヘッドによれば、シールド層を形成する下地層、またシールド層の表面に段差を設けておくことにより、着磁処理後にシールド層が磁区配置する際に、段差に沿って磁壁が誘導され、シールド層を所望の磁区配置となるようにすることができる。これによって、シールド層の磁区配置が安定化し、磁気ヘッドの信頼性を向上させることができる。

以下、本発明に係る磁気ヘッドの好適な実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
本実施形態の磁気ヘッドは、リードヘッドに形成されるシールド層（下部シールド層と上部シールド層）の磁区構造を安定化させるために、シールド層の下地層に磁区構造の平面配置に合わせて段差を形成し、この段差を形成した下地層の上にシールド層を形成することによってシールド層（下部シールド層と上部シールド層）の磁区構造を安定化させることを特徴とする。

図１（ａ）は、平面形状が長方形のシールド層を形成する際の下地層３０の平面形状、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示す。図１（ａ）、（ｂ）は、着磁処理後の磁区配置として４磁区の還流磁区構造を実現するため、下地層３０に４磁区配置の台形の磁区領域の境界位置に合わせて段差３２を形成し、台形領域を段差面３２ａに形成した例を示す。段差面３２ａを形成した台形領域はリード素子を配置する位置とは異なる側の台形領域である。

図１（ｃ）は、下地層３０に電解めっきにより磁性層を形成してシールド層２０を形成し、着磁処理した後にシールド層２０に生じる磁区構造を示す。すなわち、下地層３０に段差３２を形成して磁性層を形成することにより、着磁後の磁区構造は段差３２の位置に沿って磁壁が形成されるように磁区配置され、図１（ｃ）に示す還流磁区構造が実現される。
このような磁区配置が形成されるのは、磁性膜では膜中に存在する欠陥等によって磁壁の位置が左右され、磁壁が移動する際に段差部分では磁壁が段差を乗り越えにくく、段差に沿って磁壁の位置が誘導されるという性質があることによる。したがって、この磁性膜の性質を利用すると、シールド層２０で実現しようとする磁区構造に合わせて磁性膜に段差３２を形成することによって、シールド層２０の磁区構造を所望の磁区構造に誘導することができる。

図２は、下地層３０に形成する段差３２の位置は図１と同一配置で、段差面３２ａを形成する領域を図１とは逆配置とした例である。下地層３０に形成する段差３２は、シールド層２０で実現しようとする磁区配置にしたがって形成すればよいから、段差３２を境界とする段差面３２ａは段差３２を挟んでどちら側に形成してもよい。
図３は、下地層３０に形成する段差３２を４磁区配置の場合の２つの三角形の磁区の境界に沿って配置する例である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。このように、４磁区配置で平面形状が三角形となる磁区領域が段差面３２ａとなるように下地層３０を形成してシールド層を成膜することによってもシールド層を４磁区の還流磁区構造にすることができる。

なお、下地層３０に形成する段差面３２ａは、シールド層を還流磁区構造とする際の一つの磁区領域の一面に及ぶように形成する。
図３に示す実施形態では、左右の三角形の領域を段差面３２ａとしたが、一方の三角形の領域のみに段差面３２ａを設けることで、４磁区の還流磁区構造を誘導することもできる。なお、４磁区配置において三角形の磁区領域の頂角θを角度９０度に設定すると安定した還流磁区構造となる。

下地層３０に段差３２および段差面３２ａを形成するには、たとえば下部シールド層１２については下地層３０となる基板（アルチック基板）の表面に段差面３２ａを形成する部位を露出させるようにレジストパターンを形成し、イオンミリングによって下地層３０の段差面３２ａを形成する面を掘り込むようにすればよい。
上部シールド層１４の場合は、上部シールド層１４の下層に形成するアルミナ等の絶縁層に、同様に段差面３２ａとなる部位を露出させるようにレジストパターンを形成し、イオンミリングによって段差面３２ａを形成すればよい。
下部シールド層１２および上部シールド層１４の厚さは数μｍ程度である。段差３２の高さはそれ以下でよい。

上記実施形態ではシールド層を４磁区構造とする例であるが、図４は図１１（ｃ）に示す７磁区の還流磁区構造とする場合の例である。
図４（ａ）は、７磁区配置の場合にシールド層の長手方向の両端に形成される三角形の磁区領域に対応して、磁区の境界に沿って段差３２を形成し三角形の磁区領域を段差面３２ａとした例である。
図４（ｂ）は、７磁区配置で中央に形成される六角形の磁区領域の境界に沿って段差３２を形成し、六角形の領域内を段差面３２ａとしたものである。
この実施形態の場合も、着磁磁界を取り去ったときにシールド層に生じる磁区の磁壁を段差３２の位置に誘導し、図１１（ｃ）に示すような、７磁区の還流磁区配置を実現することができる。

このようにシールド層２０の磁区配置を４磁区あるいは７磁区からなる還流磁区構造とすることにより、シールド層２０のシールド効果を高めることができ、また磁区の配置を安定化させて、磁気ヘッドの特性のばらつきの防止および特性の安定化を図ることができる。

（第２の実施の形態）
シールド層で実現しようとする還流磁区構造にしたがって下地層に段差を設ける場合には、段差面は他の磁区領域に対して低位となる段差面に形成してもよいし、他の磁区領域にくらべて高位となる段差面に形成してもよい。
上記実施形態では下地層３０自体にイオンミリング等により段差３２および段差面３２ａを形成した。下地層３０とは別層に段差３２を形成する段差パターンを設ける方法によって段差３２を形成することもできる。

図５は、下地層３０に下地層３０とは別層に金属からなる段差パターン３４を形成した例を示す。図５（ａ）は、４磁区配置での台形の磁区領域に段差パターン３４を形成した例、図５（ｂ）は４磁区配置で三角形の磁区領域に段差パターン３６を形成した例である。いずれの段差パターン３４、３６も、段差パターン３４、３６の境界がシールド層の磁区の境界位置に一致するように形成される。

段差パターン３４、３６は、下地層３０の表面に金属層をスパッタリングあるいはめっき等によって形成し、金属層の表面に段差パターン３４、３６にしたがって金属層を覆うようにレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとして金属層をエッチングして形成することができる。また、金属層を形成するかわりに所定のパターンに絶縁層を形成してもよい。
なお、下地層３０に段差パターンを形成する際に、図５に斜線で示した領域以外の領域に段差パターンを形成し、図５に示した斜線領域には段差パターンを形成しないようにする方法によっても磁区領域の境界位置に一致させて段差を形成することができる。

（第３の実施の形態）
図６は、シールド層に４磁区配置の還流磁区構造を誘導して構成する他の方法として、シールド層を形成する下地層４０にシールド層に構成しようとする還流磁区構造での磁区の境界位置に位置合わせしてスリット状の段差孔４０ａを形成した例である。本実施形態では下地の表面に下地層４０として金属層を成膜して金属層を下地層４０としている。
図６（ａ）は、４磁区配置で２つの台形の磁区領域を区分する中央の境界線に合わせて下地層４０にスリット状の段差孔４０ａを形成した例（図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図）である。図６（ｂ）は、４磁区配置での各磁区を区分する境界線の位置に合わせて下地層４０に段差孔４０ａを形成した例である。

このように、シールド層を形成する下地層に、シールド層で構成しようとする磁区の境界線位置に合わせてスリット状の段差孔を設けると、下地層４０の表面にシールド層を形成した際に、段差孔４０ａを形成した部位ではシールド層が細幅の突起の線状に形成され、段差孔４０ａを形成した部位が、着磁処理でシールド層が磁区形成される際に磁壁を誘導する位置となる。これによって、シールド層を所望の還流磁区構造とすることができる。

（第４の実施の形態）
上述した各実施形態においては、シールド層に還流磁区構造を実現するために、シールド層を形成する下地に段差３２やスリット状の段差孔４０ａを設けた。本実施形態では、シールド層の表面に所定のパターン、たとえば平面形状が長方形にシールド層２０を形成した後、シールド層２０の表面に段差２２を形成して、着磁処理を施した際にシールド層２０が所望の磁区配置となるようにする。

図７（ａ）は、シールド層２０の表面に４磁区配置の台形状となる磁区の境界位置に合わせて段差２２が形成されるように段差面２２ａを形成した例である。図７（ｂ）は、４磁区配置の三角形の磁区領域に合わせて、磁区の境界位置に合わせて段差２２となるように段差面２２ａを形成した例である。
これらの段差面２２ａは、シールド層２０を形成した後、シールド層２０をレジストにより被覆し、段差面２２ａを形成する領域を露出させるようにレジストをパターン形成し、イオンミリングによってシールド層２０を掘り込んで形成できる。

このように、シールド層２０の表面に段差２２を形成することにより、段差２２の位置に磁壁を誘導して、着磁処理の際にシールド層２０を４磁区配置等の所望の還流磁区構造とすることができる。図７（ｄ）が、段差２２の位置にしたがってシールド層２０が４磁区配置となることを示す。
なお、図７に示す例で、段差面２２ａを他領域よりも低位となるように形成するかわりに、段差面２２ａが他領域よりも高位となるように、他領域をイオンミリングして掘り込むようにしてもよい。また、シールド層２０に段差面２２ａを形成するかわりに、シールド層２０に形成する磁区の境界線上にシールド層２０に細幅の凹溝を形成し、シールド層２０の磁壁の位置をこの凹溝に誘導してシールド層２０を所望の磁区配置とすることができる。

（第５の実施の形態）
上述したように、シールド層を形成する下地層あるいはシールド層に段差等を形成することにより、着磁処理の際にシールド層を所望の磁区構成にできることを利用すると、たとえば、通常はハイト方向に対称に配置される磁区配置をハイト方向（上下方向）に非対称配置とすることができる。
図８は、４磁区配置の還流磁区構造を上下方向に非対象配置とする場合の構成例を示す。図８（ａ）は、台形の磁区の境界位置を上方に偏位させるようにして台形領域の段差３２を形成した例である。図８（ｂ）は、三角形領域の段差面の頂点位置を上方に偏位させて形成した例である。図８（ｃ）は、下地層４０に設けるスリット状の段差孔４０ａをハイト方向で上方に偏位させて形成した例である。シールド層の磁区配置を制御する方法については、図示例の他に、上述した各実施形態の方法が利用できる。

このように段差３２あるいは段差孔４０ａの位置を設定すると、着磁処理後のシールド層２０の磁区配置が、これらの段差３２あるいは段差孔４０ａ等に誘導されて図９に示すような上下非対称の還流磁区構造となる。
図９は、着磁処理の際におけるシールド層２０の磁区の様子を併せて示したもので、図９（ａ）は、着磁処理の際の強磁界によってシールド層２０が単一の磁区となることを示し、図９（ｂ）は、着磁磁界を取り去った後の状態で、そのときのシールド層２０における磁区配置と各磁区の磁化方向を示している。

本実施形態のように、シールド層２０の磁区をハイト方向で非対称に構成すると、着磁磁界を取り去った後にシールド層２０に構成される磁区の磁化方向が、磁区のうち最大面積を占める台形の磁区領域Ｄの磁化方向が着磁磁界方向と一致するようになる。すなわち、従来のシールド層では磁区配置が上下対称であるため着磁磁界を取り去った後にシールド層２０に構成される磁区は、右回り磁区と左回り磁区が同一確率であらわれるが、本実施形態のように、シールド層２０に形成される磁区を非対称配置とすると、着磁磁界を取り去った状態での磁化方向を特定することができる。図９（ａ）は左から右向きに着磁磁界を作用させた場合であるが、これとは逆に右から左に向けて着磁磁界を作用させると、磁区Ｄは図９（ｂ）とは逆向きに磁化される。

このように、シールド層２０に形成される磁区の磁化方向が特定されると、シールド層２０から漏れ磁界がリード素子１０に作用したとしても、リード素子１０には一定の向きの磁化が作用することになり、リード素子１０に作用する漏れ磁界の向きが変わることによってリード素子１０の出力が変動するという問題が解消される。リード素子１０が漏れ磁界等に敏感な特性を有するような場合には、このように磁区の磁化方向を一方向に制御できることは磁気ヘッドの特性を向上させる上できわめて有効である。

また、図９（ｂ）に示すように、最も広い台形の磁区領域Ｄの平面配置内にリード素子１０を配置すると、リード素子１０とシールド層２０の磁壁とは大きく離間することになり、外的な影響によってシールド層２０の磁壁が移動した場合でも磁壁による影響をリード素子１０が受けにくくなり、この点からも安定した特性を備える磁気ヘッドとして提供することができる。

なお、下部シールド層１２と上部シールド層１４については、平面形状が長方形以外の形態、たとえば台形状、六角形状等の形態も考えられている。本発明は下地層あるいはシールド層に段差等を設けることによって、着磁処理後のシールド層における磁区配置を所望の磁区配置とすることを可能とするものであり、シールド層の平面形状が上述した長方形の製品に限定されるものではない。
また、本発明は下部シールド層と上部シールド層の双方に適用してもよいし、一方にのみ適用することも可能である。また、本発明は磁気ヘッドのリードヘッドにおけるシールド層の構成を特徴とするものであって、リードヘッドのリード素子についてはとくに限定されない。また、磁気ヘッドのライトヘッドの構成についても同様に限定されるものではない。

磁気ヘッドのシールド層の構成を示す平面図（ｃ）、下地層の構成を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。 下地層に形成する段差の例を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。 下地層に形成する段差の例を示す平面図（ａ）及びＢ−Ｂ線断面図（ｂ）である。 ７磁区配置での、下地層に形成する段差の例を示す平面図である。 下地層に形成する段差パターンの例を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）、他の例の平面図（ｃ）及びＢ−Ｂ線断面図（ｄ）である。 下地層に形成するスリット状の段差孔の例を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）、他の例の平面図（ｃ）である。 シールド層に形成する段差の例を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）、他の例の平面図（ｃ）、磁区配置の説明図（ｄ）である。 下地層等に形成する段差の例を示す平面図である。 シールド層に着磁磁界を作用させた状態（ａ）着磁磁界を取り去った状態（ｂ）でのシールド層の磁区構成を示す説明図である。 記録媒体とリード素子の位置関係を示す説明図である。 シールド層の磁区配置例を示す説明図である。

符号の説明

１０ リード素子
１２ 下部シールド層
１４ 上部シールド層
２０ シールド層
２２ 段差
２２ａ 段差面
３０、４０ 下地層
３２ 段差
３２ａ 段差面
３４、３６ 段差パターン
４０ａ 段差孔

Claims (10)

1. リード素子を磁気シールドするシールド層が設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、
   前記シールド層が被着形成された下地層に、着磁処理後に該シールド層に生成させる所望の磁区配置にしたがって、該磁区配置の少なくとも一つの磁区領域の境界位置に一致する段差が形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 前記段差によって区分された領域が、他の領域よりも低位となる段差面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
3. 前記段差によって区分された領域が、他の領域よりも高位となる段差面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
4. 前記段差によって区分された領域に、他の領域よりも低位となる、前記シールド層の下地とは別層の段差パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
5. 前記段差によって区分された領域に、他の領域よりも高位となる、前記シールド層の下地とは別層の段差パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
6. リード素子を磁気シールドするシールド層が設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、
   前記シールド層が被着形成された下地層に、着磁処理後に該シールド層に生成させる所望の磁区配置にしたがって、該磁区配置の少なくとも一つの磁区領域の境界位置に位置合わせしてスリット状の段差孔が形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
7. リード素子を磁気シールドするシールド層が設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、
   前記シールド層の表面に、着磁処理後に該シールド層に生成させる所望の磁区配置にしたがって、該磁区配置の少なくとも一つの磁区領域の境界位置に一致する段差が形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
8. 前記段差によって区分された領域が、他の領域よりも低位となる段差面に形成されていることを特徴とする請求項７記載の磁気ヘッド。
9. 前記段差によって区分された領域が、他の領域よりも高位となる段差面に形成されていることを特徴とする請求項７記載の磁気ヘッド。
10. 前記シールド層に生成させる磁区配置が、シールド層のハイト方向に非対称となる配置に設定され、前記リード素子と平面配置が重複する位置の磁区領域が最大面積の磁区領域に設定されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の磁気ヘッド。