JP2008052882A - Magnetic head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒータコイルの通電加熱に伴う熱膨張により媒体相対面の突出量を変化させてヘッドと記録媒体との間のクリアランスを制御可能とする磁気ヘッドに関し、特に、少ないヒータコイルの電力で大きな媒体相対面の突出量が得られる磁気ヘッドに関する。
The present invention relates to a magnetic head that can control a clearance between a head and a recording medium by changing a protrusion amount of a medium relative surface by thermal expansion accompanying energization heating of a heater coil, and in particular, with a small heater coil power. The present invention relates to a magnetic head capable of obtaining a large amount of protrusion of a medium relative surface.
従来、磁気ディスク装置の高記録密度を実現するため磁気ディスクの記録面に対する磁気ヘッドの浮上量を低下させる必要があり、近年にあっては、10nmオーダーの浮上量が実現されている。 Conventionally, it is necessary to reduce the flying height of the magnetic head with respect to the recording surface of the magnetic disk in order to realize a high recording density of the magnetic disk device, and in recent years, a flying height of the order of 10 nm has been realized.
しかしながら、磁気ヘッドの浮上量が低下すると磁気ディスク面の微小突起との衝突が発生しやすくなり、またヘッドごとのクリアランスのばらつきがメカの公差範囲で存在するため、媒体接触を考慮すると、浮上量を公差範囲を超えて低く設定することができない問題がある。 However, if the flying height of the magnetic head decreases, collisions with small protrusions on the magnetic disk surface are likely to occur, and clearance variations between heads exist within the mechanical tolerance range. Cannot be set lower than the tolerance range.
この問題を解消する方法として、ヘッドにヒータを内蔵し、ヒータの通電に伴うヘッド浮上面の熱膨張による突出現象を利用して、ヘッドと磁気ディスクの記録面とのクリアランスをコントロールする特許文献1〜3のものが提案されている。
As a method for solving this problem,
特許文献1は、薄膜磁気ヘッドの絶縁体層の中にヒータとして機能する薄膜抵抗体を形成し、必要に応じて薄膜抵抗体に通電して発熱させることにより、磁極先端部を熱膨張させて突出させるようにしている。
In
特許文献2は、装置温度や記録再生により素子温度の上昇に対し、ヘッドに設けられた電気伝導膜に印加する電力を変化させて一定素子温度に保つことで、素子と記録媒体の間に一定のクリアランスを保つようにしている。
In
特許文献3は、加熱によりヘッドの空気軸受面の一部を膨張突出させて記録再生素子と磁気ディスク面との距離を増加させる浮上量増加用加熱装置と、加熱によりヘッド空気軸受面の他の一部を膨張突出させて記録再生素子と磁気ディスク面との距離を減少させる浮上量減少用加熱装置とをヘッドに設け、装置起動時などに衝突を起すことなく再生できるように浮上量を修正している。
このようなヒータを内蔵した従来の磁気ヘッドにあっては、ヒータコイルの通電により発生した熱は、スライダとして構成された磁気ヘッドの基板側に伝搬して媒体相対面に逃げ、ライトヘッドの記録素子として機能するライトギャップとリードヘッドの読取素子が配置されたリードギャップが位置する媒体相対面側を効率良く過熱して突出させることができない問題がある。 In a conventional magnetic head incorporating such a heater, the heat generated by energizing the heater coil propagates to the substrate side of the magnetic head configured as a slider and escapes to the medium-facing surface, and the write head recording There is a problem that the medium relative surface side where the write gap functioning as an element and the read gap where the reading element of the read head is located cannot be efficiently overheated and protruded.
そのためヒータコイルに通電する電力を増やして熱膨張による突出量を大きくしているが、ヒータコイルの通電により高温になりすぎると、ヒータコイルのマイグレーションやリード素子やライト素子への熱の影響が大きくなり、磁気ヘッドの耐久性と性能が低下するという問題がある。 For this reason, the power supplied to the heater coil is increased to increase the amount of protrusion due to thermal expansion. However, if the heater coil becomes too hot, the influence of the heater coil migration and the heat on the read element and write element will increase. Thus, there is a problem in that the durability and performance of the magnetic head deteriorates.
このような問題を解決するためには、ヒータコイルの通電による熱が逃げないようにする構造をヘッドに設けることが考えられる。しかし、ヒータコイルの通電による熱が逃げにくくなると、ヒータコイルに通電していなくとも、高温環境でライト電力が増加した場合、環境温度とライトコイルの発熱で媒体相対面が突出し、しかも、基板側に熱が逃げにくい構造としてたため、環境温度とライトコイルの発熱による突出量がさらに大きくなるってしまう問題ある。 In order to solve such a problem, it is conceivable to provide the head with a structure that prevents the heat generated by energizing the heater coil from escaping. However, if the heat generated by the heater coil becomes difficult to escape, even if the heater coil is not energized, if the write power increases in a high temperature environment, the medium relative surface will protrude due to the ambient temperature and the heat generated by the light coil, and the substrate side However, since the structure is such that heat does not easily escape, there is a problem that the amount of protrusion due to the ambient temperature and the heat generation of the light coil is further increased.
通常、磁気ヘッドの媒体面に対するクリアランスの設計値は、磁気ディスク装置の使用可能温度範囲の上限温度を例えば60℃とした場合、筐体内部の温度はそれより高い70℃程度となり、この70℃の高温環境でライトコイルに交流電流を流した最悪条件を設定してヘッドの突出量を測定し、最悪条件での突出量に基づき媒体との接触衝突を起さないようにクリアランスの設計値を決めている。 Usually, the design value of the clearance with respect to the medium surface of the magnetic head is such that when the upper limit temperature of the usable temperature range of the magnetic disk device is 60 ° C., the temperature inside the housing is about 70 ° C., which is higher than that. Set the worst condition under which AC current was passed through the light coil in a high temperature environment and measure the protrusion amount of the head. Based on the protrusion amount under the worst condition, set the clearance design value so as not to cause contact collision with the medium. I have decided.
しかし、ヒータコイルからの熱が逃げにくい構造をヘッドに採用した場合、最悪条件でのヘッド突出量が増大することとなり、このため媒体との接触衝突を回避するためのクリアランスの設計値を大きくしなければならない。このようにクリアランスの設計値が大きくなると、ヒータ通電による突出量を更に大きくしなければらず、このためにはヒータ電力を増加させる必要があり、熱の逃げにくい構造としても、結果としてヒータ効率を向上することが困難になるという問題がある。 However, if a structure that prevents the heat from the heater coil from escaping is used for the head, the amount of protrusion of the head under the worst condition will increase, and therefore the clearance design value to avoid contact collision with the medium will be increased. There must be. Thus, when the design value of the clearance is increased, the amount of protrusion due to energization of the heater must be further increased.To this end, it is necessary to increase the heater power. There is a problem that it is difficult to improve.
更に、近年にあっては,従来の浮上型ヘッドに対しヘッドを媒体面に接触させた状態でアクセスする接触型磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置が提案されている。このような接触型の磁気ヘッドについても、ヘッド内にヒータコイルを配置して通電過熱し、熱膨張により媒体接触面を突出させることで、媒体面との接触を維持するヒータコントロールが考えられる。 Further, in recent years, a magnetic disk device using a contact type magnetic head that accesses a conventional floating type head while the head is in contact with the medium surface has been proposed. With respect to such a contact type magnetic head, heater control that maintains contact with the medium surface by arranging a heater coil in the head and overheating the current and projecting the medium contact surface by thermal expansion can be considered.
このような接触型の磁気ヘッドのヒータコイルによる接触コントロールにあっては、ヘッドと媒体とのクリアランスは原子レベルの世界となり、このような状況にあっては、ヘッド側の原子と媒体側の原子の相互作用で発生する原子間力、即ちクーロン力で両者が引き合うようになる。 In the contact control by the heater coil of such a contact type magnetic head, the clearance between the head and the medium becomes an atomic level world. In such a situation, the atoms on the head side and the atoms on the medium side They are attracted by the interatomic force generated by this interaction, that is, the Coulomb force.
そこで、接触型の磁気ヘッドにあっては、ヘッドアクチュエータによりヘッドと媒体との間のクーロン力とのバランスを保つように接触状態を維持する必要がある。しかし、ヒータコイルの通電により突出量をクーロン力が作用する世界でコントロールした場合、ヘッドの媒体相対面はヒータコイルで過熱されるライトコイルの部分を中心に全体的に媒体側に突出する。このため媒体との間でクーロン力が発生するヘッド側の相対面積が増加し、クーロン力が増加してヘッドアクチュエータのバランスが崩れ、ヘッドを強い力で媒体面に押付つけてしまう問題がある。 Therefore, in a contact type magnetic head, it is necessary to maintain a contact state so as to maintain a balance with the Coulomb force between the head and the medium by a head actuator. However, when the amount of protrusion is controlled by energization of the heater coil in the world where the Coulomb force is applied, the medium-relative surface of the head protrudes entirely toward the medium centering on the portion of the write coil that is overheated by the heater coil. For this reason, there is a problem that the relative area of the head side where the Coulomb force is generated with the medium increases, the Coulomb force increases, the balance of the head actuator is lost, and the head is pressed against the medium surface with a strong force.
本発明は、ヒータコイルに対し少ない電力で媒体相対面を大きく突出できるヒータ効率の高い構造を備えた磁気ヘッドを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a magnetic head having a structure with high heater efficiency capable of projecting a medium relative surface with a small amount of electric power with respect to a heater coil.
また本発明は、ヒータ効率の高い構造としても、高温環境で且つライト電力が大きい最悪環境での媒体相対面の突出量を低減することにより、設計時のクリアランスを少なくしてヒータ効率を確保できる構造を備えた磁気ヘッドを提供することを目的とする。 In addition, the present invention can secure the heater efficiency by reducing the clearance at the time of designing by reducing the amount of protrusion of the medium relative surface in the worst environment where the write power is high and the power environment is high even if the heater efficiency is high. It is an object of the present invention to provide a magnetic head having a structure.
更に、本発明は、クーロン力が問題となる接触型ヘッドでのヒータコイルの通電による媒体相対面の突出コントロールが適切にできる磁気ヘッドを提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a magnetic head capable of appropriately controlling the protrusion of the medium relative surface by energizing a heater coil in a contact head in which the Coulomb force is a problem.
本発明は、基板上に、記録媒体から放出される記録磁束を電気信号に変換する読取素子を一対のシールド層の間に配置したリードヘッドと、ライトコイルに流れる書込み電流により発生した磁束を磁極部から記録媒体に向けて放出して情報を磁気的に記録するライトヘッドとを順次配置した磁気ヘッドに於いて、
ライトコイルに対し絶縁層を介して配置され、通電過熱により媒体相対面を熱膨張により記録媒体側に突出させるヒータコイルと、
リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて配置され、ヒータコイルの通電過熱による熱の伝搬を抑制する熱伝導率の低い材料で作られた低熱伝導層と、
低熱伝導層の基板側に配置され、熱膨張率の低い材料で作られた低熱膨張層と、
を備えたことを特徴とする。
The present invention provides a read head in which a reading element for converting a recording magnetic flux emitted from a recording medium into an electric signal is disposed between a pair of shield layers on a substrate, and a magnetic flux generated by a write current flowing in a write coil as a magnetic pole. In a magnetic head sequentially arranged with a write head for magnetically recording information by discharging toward the recording medium from the section,
A heater coil that is disposed through an insulating layer with respect to the write coil, and that causes the medium relative surface to protrude toward the recording medium side by thermal expansion by energization overheating;
A low thermal conductive layer made of a material having a low thermal conductivity, which is arranged subsequent to the shield layer on the substrate side in the read head, and suppresses the propagation of heat due to overheating of the heater coil;
A low thermal expansion layer disposed on the substrate side of the low thermal conductive layer and made of a material having a low coefficient of thermal expansion;
It is provided with.
ここで、低熱伝導層は酸化珪素(SiO2)、または樹脂材でなる。また、低熱膨張層は炭化珪素(SiC)、窒化珪素(Si3N4)、酸化珪素(SiO2)、窒化アルミニウム(AlN)、タングステン(W)、モリブデン(M)、またはインバー材のいずれか1つを含んでなる。 Here, the low thermal conductive layer is made of silicon oxide (SiO 2 ) or a resin material. The low thermal expansion layer is any one of silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), tungsten (W), molybdenum (M), or Invar material. Comprising one.
低熱膨張層は、熱膨張率が0.0/K乃至7.5E−6/K(=0.0/K乃至7.5×10-6/K)である。低熱伝導層は、熱伝導率が0.1W/m乃至1.5W/mである。 The low thermal expansion layer has a thermal expansion coefficient of 0.0 / K to 7.5E-6 / K (= 0.0 / K to 7.5 × 10 −6 / K). The low thermal conductive layer has a thermal conductivity of 0.1 W / m to 1.5 W / m.
本発明の別の形態は、基板上に、記録媒体から放出される記録磁束を電気信号に変換する読取素子を一対のシールド層の間に配置したリードヘッドと、ライトコイルに流れる書込み電流により発生した磁束を磁極部から記録媒体に向けて放出して情報を磁気的に記録するライトヘッドとを順次配置した磁気ヘッドに於いて、
ライトコイルに対し絶縁層を介して相対配置され、通電過熱により媒体相対面を熱膨張により記録媒体側に突出させるヒータコイルと、
リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて配置され、ヒータコイルの通電過熱による熱の伝搬を抑制する熱伝導率の低い材料で作られた低熱伝導層と、
を備えたことを特徴とする。
Another embodiment of the present invention is generated by a read head in which a reading element for converting a recording magnetic flux emitted from a recording medium into an electric signal is disposed between a pair of shield layers on a substrate, and a write current flowing in a write coil. A magnetic head in which a write head for magnetically recording information by releasing the magnetic flux from the magnetic pole part toward the recording medium is sequentially arranged.
A heater coil that is disposed relative to the write coil via an insulating layer, and that causes the medium relative surface to protrude toward the recording medium by thermal expansion due to energization overheating;
A low thermal conductive layer made of a material having a low thermal conductivity, which is arranged subsequent to the shield layer on the substrate side in the read head, and suppresses the propagation of heat due to overheating of the heater coil;
It is provided with.
ここで、低熱伝導層は酸化珪素(SiO2)または樹脂材でなる。低熱伝導層は、熱伝導率が0.1W/m乃至1.5W/mである。 Here, the low thermal conductive layer is made of silicon oxide (SiO 2 ) or a resin material. The low thermal conductive layer has a thermal conductivity of 0.1 W / m to 1.5 W / m.
本発明の別の形態は、基板上に、記録媒体から放出される記録磁束を電気信号に変換する読取素子を一対のシールド層の間に配置したリードヘッドと、ライトコイルに流れる書込み電流により発生した磁束を磁極部から記録媒体に向けて放出して情報を磁気的に記録するライトヘッドとを順次配置した磁気ヘッドに於いて、
ライトコイルに対し絶縁層を介して配置され、通電過熱により媒体相対面を熱膨張により記録媒体側に突出させるヒータコイルと、
リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて配置され、熱膨張に対し変形が容易なヤング率の低い材料で作られた低ヤング率層と、
を備えたことを特徴とする。
Another embodiment of the present invention is generated by a read head in which a reading element for converting a recording magnetic flux emitted from a recording medium into an electric signal is disposed between a pair of shield layers on a substrate, and a write current flowing in a write coil. A magnetic head in which a write head for magnetically recording information by releasing the magnetic flux from the magnetic pole part toward the recording medium is sequentially arranged.
A heater coil that is disposed through an insulating layer with respect to the write coil, and that causes the medium relative surface to protrude toward the recording medium side by thermal expansion by energization overheating;
A low Young's modulus layer made of a material having a low Young's modulus, which is arranged following the shield layer on the substrate side in the read head and is easily deformable against thermal expansion;
It is provided with.
更に、低ヤング層の基板側に配置され、熱膨張率の低い材料で作られた低熱膨張層を備えるようにしても良い。 Furthermore, a low thermal expansion layer made of a material having a low coefficient of thermal expansion may be provided on the substrate side of the low Young layer.
ここで、低ヤング率層はレジスト、ポリイミド、又はアモルファスフッ素樹脂のいずれかを含んでなる。また、低ヤング率層は、ヤング率が1GPa乃至50GPaである。 Here, the low Young's modulus layer comprises any of resist, polyimide, or amorphous fluororesin. The low Young's modulus layer has a Young's modulus of 1 GPa to 50 GPa.
低ヤング率層は、ヒータコイルの通電過熱により基板側に対し読取素子及び記録素子を含む媒体相対面を局所的に突出させる。 The low Young's modulus layer locally protrudes the medium relative surface including the reading element and the recording element with respect to the substrate side due to overheating of the heater coil.
低ヤング率層は、ヒータコイルの通電過熱により基板側に対し読取素子及び記録素子を含む媒体相対面を局所的に突出させて媒体との接触状態を保持する。
The low Young's modulus layer keeps the contact state with the medium by locally projecting the medium relative surface including the reading element and the recording element with respect to the substrate side due to overheating of the heater coil.
本発明によれば、ヒータコイルの通電過熱による熱が基板側に伝搬する経路に熱伝導率の低い材料で作られた低熱伝導層を配置したことで、ヒータコイルの通電過熱による熱を記録素子(ライトギャップ)及び読取素子(リードギャップ)が存在する媒体相対面側に封じ込めてライトコイルを中心に十分に加熱することができ、少ないヒータ電力で大きく突出させてヒータ効率を高めることができる。 According to the present invention, a low thermal conductive layer made of a material having low thermal conductivity is arranged in a path through which heat due to energization overheating of the heater coil propagates to the substrate side, so that heat due to energization overheating of the heater coil is recorded on the recording element. (Write gap) and the reading element (read gap) can be encapsulated on the medium facing surface side to sufficiently heat the write coil, and the heater efficiency can be improved by projecting with a small heater power.
同時に、低熱伝導層に続いて基板側に熱膨張率の低い材料で作られた低熱膨張層を配置したことで、低熱伝導層によりヒータコイルの通電により伝えられる熱が抑えられると同時に、加わる熱に対し熱膨張率が低いため、低熱膨張層が熱膨張に対し変形の少ない固定部として機能し、この固定部の存在により、記録素子(ライトギャップ)及び読取素子(リードギャップ)が存在する媒体相対面の突出量が抑えられる。 At the same time, a low thermal expansion layer made of a material with a low coefficient of thermal expansion is arranged on the substrate side following the low thermal conductivity layer, so that the heat transmitted by the energization of the heater coil can be suppressed by the low thermal conductivity layer and at the same time Since the thermal expansion coefficient is low, the low thermal expansion layer functions as a fixed portion with little deformation against thermal expansion. Due to the presence of this fixed portion, there is a recording element (write gap) and a reading element (read gap). The protruding amount of the relative surface can be suppressed.
このため高温環境で且つ大きなライト電力となる最悪条件での媒体相対面の突出量を抑えることができ、最悪条件での突出量が抑えられたことで、低熱伝導層を設けてヒータ効率を高めた構造であっても、媒体面との衝突を回避するために設定するクリアランスの設計値を大きくする必要がなく、ヒータ電力を増加させることなく、ヒータ効率のよい媒体相対面の突出ができる。 For this reason, the amount of protrusion of the medium relative surface under the worst condition that results in high write power in a high-temperature environment can be suppressed, and the amount of protrusion under the worst condition is suppressed, thereby providing a low heat conduction layer to increase heater efficiency. Even with this structure, it is not necessary to increase the design value of the clearance set to avoid the collision with the medium surface, and the medium relative surface can be projected with good heater efficiency without increasing the heater power.
また本発明の別の形態にあっては、ヒータ効率の向上を主眼としており、ヒータコイルの通電過熱による熱が基板側に伝搬する経路に熱伝導率の低い材料で作られた低熱伝導層を配置したことで、ヒータコイルの通電過熱による熱を記録素子(ライトギャップ)及び読取素子(リードギャップ)が存在する媒体相対面側に封じ混めてライトコイルを中心に十分に加熱することができ、少ないヒータ電力により媒体相対面を大きく突出させてヒータ効率を高めることができる。 In another embodiment of the present invention, the main objective is to improve the heater efficiency, and a low thermal conductive layer made of a material having low thermal conductivity is provided in a path through which heat generated by energization overheating of the heater coil propagates to the substrate side. By arranging it, the heat due to energization overheating of the heater coil can be sealed and mixed on the medium facing surface side where the recording element (write gap) and reading element (read gap) are present, and the write coil can be heated sufficiently. Further, the heater efficiency can be improved by greatly projecting the medium relative surface with a small heater power.
更に、本発明の別の形態にあっては、リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて熱膨張に対し変形し易いヤング率の低い材料で作られた低ヤング率層を配置したことで、ヒータコイルの通電過熱による熱膨張で突出する記録素子及び読取素子が存在する媒体相対面側が固定側となる基板側に対し変形し易い軟質の低ヤング率層を介して配置され、このため低ヤング率層を境に記録素子及び読取素子が存在する媒体相対面側を局部的に突出し、媒体側との間で媒体相対面の面積を必要最小限に抑え、突出によるクーロン力の増加を低減し、接触状態を保っているヘッドアクチュエータのバランスを崩すことなく突出量を適切にコントロールできる。
Furthermore, in another embodiment of the present invention, a low Young's modulus layer made of a material having a low Young's modulus that is easily deformable against thermal expansion is disposed after the shield layer on the substrate side in the read head, The recording element and the reading element projecting due to thermal expansion due to energization overheating of the heater coil are arranged via a soft low Young's modulus layer that is easily deformed with respect to the substrate side, which is the fixed side. The medium relative surface side where the recording and reading elements exist is locally projected from the rate layer, minimizing the area of the medium relative surface between the medium side and reducing the increase in Coulomb force due to the protrusion. The amount of protrusion can be controlled appropriately without breaking the balance of the head actuator that is in contact.
図1は本発明の磁気ヘッドが使用される磁気ディスク装置の説明図である。図1において、磁気ディスク装置10は筐体カバーを取り外した筐体ベース12の内部構造を示している。筐体ベース12内にはスピンドルモータにより一定速度で回転される磁気ディスク14が設けられ、磁気ディスク14に対してはロータリアクチュエータ16が軸部15により回動自在に配置されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a magnetic disk apparatus in which the magnetic head of the present invention is used. In FIG. 1, the
ロータリアクチュエータ16は先端に本発明による磁気ヘッドを支持し、後部にコイル22を配置している。コイル22は筐体ベース12側に固定された下ヨーク24上の磁石26に沿って回動可能であり、コイル22の上部には図示しない下ヨーク24と同一形状の上ヨークが配置されるが、本実施形態にあっては上ヨークを取り外した状態で示している。
The
下ヨーク24、磁石26及び上ヨーク(図示せず)により磁気回路部が形成され、この磁気回路部の中にコイル22が配置されることで、ロータリアクチュエータ16を駆動するボイスコイルモータを構成している。ロータリアクチュエータ16は、図示の状態で磁気ディスク14から磁気ヘッド18をランプロード機構20に退避させてラッチ状態としている。
A magnetic circuit part is formed by the
図2は本発明による磁気ヘッドの実施形態を示した断面図である。図2において、本実施形態の磁気ヘッド18はスライダの先端側に設けられ、基板34に続いてリードヘッド36及びライトヘッド38を順次配置している。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a magnetic head according to the present invention. In FIG. 2, the
磁気ヘッド18は磁気ディスク14の媒体面に向かい合う媒体相対面40を有し、媒体相対面40は磁気ディスク14の矢印で示すディスク回転方向32の動きによる空気流を受けて浮上するエアベアリングの一部を構成している。
The
基板34側に設けているリードヘッド36は、アルミナとして知られた酸化アルミニウムAl2O3を用いた絶縁層45の中にシールド層42,44を形成し、シールド層42,44の間となる媒体相対面40のリードギャップとなる位置にリード素子46を配置しており、リード素子46としてはGMR素子(Giant Magneto Resistance)やTMR素子(Tunneling Magneto Resistance)が使用される。
The read
リードヘッド36に続いてはライトヘッド38が設けられる。ライトヘッド38は磁極部48を有し、磁極部48はリードヘッド36側の内側磁極50と先端側の外側磁極52を備えている。磁極部48としてはパーマロイや鉄コバルト合金系の磁性材料が使用される。
Following the read
外側磁極52は媒体相対面40側に位置して前方に突出し、媒体相対面40の部分で内側磁極50との間にライトギャップ56を形成している。内側磁極50と外側磁極52の連結部の下側にはコイル相通部が形成され、内側磁極50と外側磁極52の連結部を中心としてスパイラル状にライトコイル54を配置している。
The outer
本実施形態のライトコイル54は2重巻き構造である。ライトコイル54はライト電流を流すことで記録用の磁束を発生し、この磁束は磁極部48のライトギャップ56から磁気ディスク14側に放出され、磁気ディスク14に対し磁気的な情報の記録を行う。
The
更に本実施形態の磁気ヘッド18にあっては、ライトヘッド38におけるライトコイル54から見て、内側磁極50側にヒータコイル60を配置している。ヒータコイルはタングステン(W)またはチタンタングステン(TiW)などの高抵抗発熱材料で作られている。
Further, in the
ヒータコイル60に通電することで発熱させると、絶縁層45を介して相対するライトコイル54に熱を伝え、ライトコイル54を熱膨張することで、媒体相対面40のリード素子46及びライト素子として機能するライトギャップ56を含む部分を磁気ディスク14側に突出させる。
When the
このような磁気ヘッド18における基本形状に加え、本実施形態にあっては、リードヘッド36におけるシールド層42に続いて低熱伝導層62を配置し、更に低熱伝導層62に続いて低熱膨張層64を配置している。
In addition to the basic shape of the
低熱伝導層62は、ヒータコイル60の通電加熱による熱が基板34側に伝播した後に、媒体相対面40に向かって伝導して放熱することから、このヒータコイル60からの熱の伝播経路を遮るようにシールド層42の背後に配置し、基板34側への熱の伝播を抑制している。
The low thermal
このように熱の伝播を抑制する低熱伝導層62の形成材料としては、例えば酸化珪素SiO2または樹脂材などの熱膨張率の低い材料を使用する。本実施形態の低熱伝導層62は、熱伝導率が0.1W/m乃至1.5W/mである。
As a material for forming the low thermal
低熱伝導層62に続いて形成された低熱膨張層64は、炭化珪素SiC、窒化珪素Si3N4、酸化珪素SiO2、窒化アルミニウムAlN、またはインバー材のいずれか1つを含んでいる。本実施形態で、低熱膨張層64の熱膨張率は、0.0/K乃至7.5E−6/K(=0.0/K乃至7.5×10-6/K)である。
The low
低熱膨張層64は、ヒータコイル60による熱の伝播を受けて加熱されても、熱膨張率が低いことから、熱膨張率から見ると固定層として機能することとなり、基板34側に固定層として機能する低熱膨張層64が位置することで、リードヘッド36及びライトヘッド38を含む先端側の熱膨張率の高い部分の熱膨張による媒体相対面40の突出を抑制する作用を果たす。
Even if the low
即ち低熱伝導層62は、ヒータコイル60の加熱通電による熱の基板34側への伝播を抑制して、媒体相対面40の突出量を決めるライトコイル54側に熱を封じ込め、これによって少ないヒータコイル60の電力量で突出量を大きくすることができるヒータ効率を高める作用を果たしている。
That is, the low thermal
一方、低熱膨張層64は、ヒータコイル60の加熱通電による熱を受けた際に、熱膨張が少ないことから固定部として作用して、リードヘッド36及びライトヘッド38側の媒体相対面40の突出量を抑制し、このため低熱膨張層64はヒータ効率を下げる方向に作用することになる。
On the other hand, the low
しかしながら、低熱膨張層64は、高温状態でライトコイル54の電力が大きいときの発熱による媒体相対面40の突出を抑える作用を果たし、これによって磁気ヘッド18の磁気ディスク14の凹凸による衝突を回避するためのクリアランスの設計値を必要最小限に抑える作用を果たす。
However, the low
即ち磁気ヘッド18の設計段階にあっては、磁気ディスク装置の使用温度範囲の上限温度例えば60℃に対し、筐体内の磁気ヘッド18の温度としてはそれより10℃高い70℃の高温状態となり、この高温状態でライトコイル54にAC電流を流す最悪条件を設定し、この最悪条件での媒体相対面40の突出量から、磁気ディスク14とのクリアランスを衝突が起きない値とするクリアランスの設計値を決めている。
That is, in the design stage of the
しかしながら、本実施形態において、低熱伝導層62を配置したことでリードヘッド36及びライトヘッド38側のヒータ効率即ち熱に対する突出量の度合が大きくなり、高温で且つ記録パワーが最大となる最悪条件を設定した場合、低熱伝導層62による熱の拡散が抑制されることでリードヘッド36及びライトヘッド38側の媒体相対面40が大きく突出することになる。
However, in the present embodiment, the low thermal
このため最悪条件における媒体相対面40の突出量の増大を考慮してクリアランスの設計値を大きく取らなければならない。しかし、クリアランス設計値を大きく取った場合には、通常の使用状態で媒体相対面40をヒータコイル60の通電加熱により突出させる際の突出量もクリアランス設計値の増大に伴い大きくしなければならない。
For this reason, it is necessary to take a large design value of the clearance in consideration of an increase in the protruding amount of the medium relative surface 40 in the worst condition. However, when the clearance design value is increased, the amount of protrusion when the medium relative surface 40 is protruded by energization heating of the
その結果、ヒータコイル60に流す電力量が増加して磁気ヘッド18が局所的に高温となり、ヒータコイル60のマイグレーションやリードヘッド36のリード素子46、あるいはライトヘッド38におけるライト素子として機能するライトギャップ56に悪影響を及ぼす。
As a result, the amount of electric power flowing to the
そこで本実施形態にあっては、低熱伝導層62に続いて低熱膨張層64を配置することで熱膨張率を低くし、高温且つ記録パワーが大きい最悪条件での媒体相対面40の突出量を低熱膨張層64の存在により抑え、これによりクリアランス設計値を大きくすることを回避し、結果としてヒータ効率を高めることができる。
Therefore, in the present embodiment, the low
本実施形態にあっては、低熱伝導層62は例えば0.5μm〜4.0μmの厚さであり、また低熱膨張層64は例えば0.5μm〜4.0μmの厚さとしている。
In the present embodiment, the low thermal
図3はヒータコイル60に通電した際の熱膨張による突出状態の説明図である。図3において、ヒータコイル60に通電すると、ヒータコイル60の発熱による熱がライトコイル54に伝わり、ライトコイル54が加熱膨張する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a protruding state due to thermal expansion when the
またヒータコイル60からシールド層44,42を介して基板34側に伝わる熱は低熱伝導層62により熱の伝播が抑えられ、ヒータコイル60により発生した熱は低熱伝導層62から見て先端側のヘッド領域に封じ込められる。
Further, the heat transmitted from the
これによって磁気ヘッド18の媒体相対面40がライトコイル54に相対したライトギャップ位置70を中心に磁気ディスク14側に突出する突出部66を形成し、リード素子46を配置したリードギャップ位置68も同様に突出され、ライトギャップ56及びリード素子46の磁気ディスク14に対するクリアランスを突出部66の突出量によりコントロールすることができる。
As a result, the medium facing surface 40 of the
図4は本実施形態の磁気ヘッド18について、絶縁層を除いて内部構造を示した斜視図である。図4において、基板34の前面側には、2枚のシールド層42,44からなるリードヘッド36を介してライトヘッド38の磁極部を構成する内側磁極50が配置され、内側磁極50から前方に突出した部分に外側磁極52を配置している。
FIG. 4 is a perspective view showing the internal structure of the
外側磁極52は磁気ディスクに対する媒体相対面に先端部55を形成しており、先端部55の幅が磁気ディスクにおける記録幅を決めることになる。外側磁極52と内側磁極50の間にはライトコイル54がスパイラル状に2重巻きで構成されている。即ちライトコイル54は、手前右上部から引き込まれて外側磁極52でスパイラル状に巻き込んだ後、中心部で基板34側に屈曲して同方向にスパイラル状に巻き出した後に、右側に取り出されている。
The outer
このような磁気ヘッド18の基本形状に加え、リードヘッド36の基板側のシールド層42に続いては低熱伝導層62が配置され、ヒータコイル60の通電加熱による熱の基板34側への伝播を抑制している。
In addition to such a basic shape of the
低熱伝導層62に続いては低熱膨張層64が設けられ、熱膨張が低いことで固定側として機能し、高温で且つ記録パワーが最大となる最悪条件でのリードヘッド36及びライトヘッド38側の媒体相対面の突出を抑制するようにしている。
A low
図5は図4をセンター位置で切断して示した断面図である。図5の断面図から明らかなように、ライトコイル54は外側磁極52と内側磁極50を結ぶ連結部の周囲に2重巻きにスパイラル状に配置されることが分かる。また外側磁極52の先端部55の内側にはライトギャップ56が形成されている。更に基板34側となるシールド層42,44の間にはリード素子46が配置され、リードヘッド36を構成している。
FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4 cut at the center position. As is apparent from the cross-sectional view of FIG. 5, it can be seen that the
更に、リードヘッド36及びライトヘッド38からなる磁気ヘッド18の基本形状に対し、基板34側に低熱伝導層62及び低熱膨張層64を積層配置している。
Further, a low thermal
図6は図4のライトコイル54を除いて内部構造を示した説明図である。ライトコイル54を除くと、その背後にヒータコイル60が配置されている。ヒータコイル60は図4に示したライトコイル54に相対した位置に一定幅のコイルパターンを形成し、このコイルパターンの両端部に対しては幅の広い端子パターンを連結して引き出している。
FIG. 6 is an explanatory view showing the internal structure excluding the
図7は磁気ヘッドの基本形状に対し低熱伝導層のみを配置した本実施形態による磁気ヘッドの他の実施形態を示した断面図である。図7の実施形態にあっては、基板34の先端側に配置されたリードヘッド36及びライトヘッド38の構成は図2の実施形態と同じであり、同様にライトコイル54の基板34側にヒータコイル60を配置し、ヒータコイル60の通電加熱により媒体相対面40を磁気ディスク14側に突出できるようにしている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the magnetic head according to the present embodiment in which only the low thermal conductive layer is arranged with respect to the basic shape of the magnetic head. In the embodiment of FIG. 7, the configuration of the read
リードヘッド36の基板34側のシールド層42に続いて低熱伝導層62のみを配置している。このため、基本形状に対し低熱伝導層62のみを配置した図7の実施形態は、主としてヒータコイル60の少ない通電量で媒体相対面40の突出量を増加させるヒータ効率の向上を意図した実施形態ということができる。
Subsequent to the
図8は低熱伝導層及び低熱膨張層を持たない基本形状の磁気ヘッドを比較例として示した断面図である。この比較例として示した図8の磁気ヘッド18−2にあっては、基板34に続いてリードヘッド36とライトヘッド38を設けており、この構造は図2の実施形態と同じである。
FIG. 8 is a sectional view showing, as a comparative example, a magnetic head having a basic shape that does not have a low thermal conductive layer and a low thermal expansion layer. In the magnetic head 18-2 of FIG. 8 shown as a comparative example, a
図9は最悪条件となる高温通電状態における本実施形態の突出位置の測定結果を比較例と対比して示した説明図である。図9における高温通電状態とは、磁気ディスク装置の使用温度範囲を例えば0℃〜60℃とした場合、磁気ヘッドの温度はそれより10℃程度高い10℃〜70℃であることから、磁気ヘッドの最高環境温度を70℃とし、且つライトコイルに流す記録電流として最大パワーを与えるAC電流を流した状態であり、ヒータコイルには通電を行わないときの突出位置の測定結果である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing the measurement result of the protruding position of the present embodiment in the high-temperature energized state, which is the worst condition, in comparison with the comparative example. The high temperature energized state in FIG. 9 means that when the operating temperature range of the magnetic disk device is 0 ° C. to 60 ° C., for example, the temperature of the magnetic head is 10 ° C. to 70 ° C. which is higher by about 10 ° C. The measurement result of the protruding position when the heater coil is not energized, with the maximum environmental temperature of 70 ° C. and the AC current giving the maximum power as the recording current to be passed through the write coil.
図9において、横軸は磁気ヘッドの媒体相対面40の位置であり、リードギャップ位置68を0μmとして、ライトヘッドのライトギャップ位置70が位置する先端側をプラス、基板側をマイナスとして示している。また縦軸は突出位置であり、室温状態における媒体相対面の位置を0nmとして高温通電状態における突出位置を示している。
In FIG. 9, the horizontal axis indicates the position of the medium relative surface 40 of the magnetic head, where the read
まず突出位置プロフィール72は、図2に示した低熱伝導層62と低熱膨張層64を配置した実施形態の場合であり、基板側となるマイナス位置にあっては、突出量は1nm以下とごく僅かであるが、リードギャップ位置68に近付くと急峻に突出量が増加し、ライトギャップ位置70の手前でピーク突出量として4.0nm付近に増加した後、プラス側となるヘッド先端側に向かって突出位置が低下しており、ライトギャップ位置70では3.5nm程度の突出量が得られている。
First, the
また一点鎖線で示す突出位置プロフィール74は、図7に示した低熱伝導層62のみを設け、低熱膨張層は設けなかった場合の実施形態の場合である。この場合には、低熱伝導層62を設けたことで基板側への熱の拡散が抑制されて先端側に封じ込められ、その結果、ピーク突出量は4.6nmと増大し、ヒータコイルに通電はしていないが熱に対する突出量の割合が大きくなっている。
Moreover, the
これに対し点線で示す突出位置プロフィール76は図8の低熱伝導層及び低熱膨張層を持たない基本形状のみの比較例であり、低熱伝導層と低熱膨張層を設けた実施形態の突出位置プロフィール72と低熱伝導層のみの突出位置プロフィール74のほぼ中間の突出位置となっている。
On the other hand, the protruding
このような比較例となる突出位置プロフィール76との対比から、低熱伝導層を設けた場合には突出位置プロフィール74のように熱に対する突出量の度合が大きくなっていることが分かる。また低熱伝導層に加えて低熱膨張層を加えた突出位置プロフィール72の実施形態については、低熱膨張層が設けられたことで全体的に突出量が抑制されていることが分かる。
From the comparison with the protruding
このため図2の低熱伝導層と低熱膨張層の両方を設けた実施形態の突出位置プロフィール72によれば、高温通電状態となる最悪条件におけるヘッドの媒体相対面の突出量が、低熱伝導層の実施形態の突出位置プロフィール74及び比較例としての突出位置プロフィール76に比べ低い値に抑えられ、これによって最悪条件でクリアランスの設計値を決める際にクリアランスの設計値を最小とすることができる。
For this reason, according to the
図10は図9の高温通電状態でヒータコイルを100mWの通電状態とした場合の本実施形態の突出位置を比較例と対比して示した説明図である。図10において、実線で示す突出位置プロフィール78が図2の低熱伝導層と低熱膨張層の両方を設けた場合であり、突出位置プロフィール80が図7の低熱伝導層のみを設けた場合であり、更に破線の突出位置プロフィール82が図8の比較例である。
FIG. 10 is an explanatory view showing the protruding position of this embodiment in comparison with the comparative example in the case where the heater coil is energized at 100 mW in the high temperature energized state of FIG. In FIG. 10, the protruding
このヒータ通電時の突出位置については、図2の実施形態の突出位置プロフィール78及び図7の実施形態の突出位置プロフィール80は共に、低熱伝導層を配置したことで基板側への熱の伝導が抑えられ、リードギャップ位置68で約17nm、ライトギャップ位置70でほぼピーク値に相当する22nmの突出量を確保している。
With respect to the protruding position when the heater is energized, both the
これに対し低熱伝導層及び低熱膨張層を持たない基本形状のみの比較例による突出位置プロフィール82にあっては、リードギャップ位置68で約18nm、ライトギャップ位置70で約17.5nmであり、比較例としての突出位置プロフィール82に対し、図2の実施形態及び図7の実施形態は共に、同じヒータ通電量に対し十分大きなヘッド突出量を得ている。
On the other hand, in the
図11は図2の実施形態における低熱膨張層に窒化アルミニウムAlNを用いた圧電センサ構造を配置して衝突センサとして使用する実施形態の説明図である。図11は図2の低熱膨張層64を取り出して示しており、本実施形態の低熱膨張層64は、電極96,98,100により窒化アルミニウム層102,104を間に挟んで圧電センサ構造を実現しており、電極96,100は接地端子108によりアース接続し、中央の電極98は信号出力端子106に接続して外部に取り出している。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an embodiment in which a piezoelectric sensor structure using aluminum nitride AlN is disposed in the low thermal expansion layer in the embodiment of FIG. 2 and used as a collision sensor. FIG. 11 shows the low
この窒化アルミニウム層102,104と電極96,98,100の積層構造からなる圧電センサは、窒化アルミニウム層102,104について圧電性を保持するように窒化アルミニウムの薄膜のC軸配向を行って、金属箔となる電極96,98上に形成している。
The piezoelectric sensor having the laminated structure of the aluminum nitride layers 102 and 104 and the
このような低熱膨張層64を圧電センサ構造とすることで、図3のようにヒータコイル60の通電により媒体相対面40を突出部66のように突出させてクリアランスコントロールを行った場合、磁気ディスク14の媒体面の凹凸により突出部66との衝突が発生した場合、この衝突による衝撃が低熱膨張層64を構成する圧電センサ構造に加わり、圧電作用による衝突による衝撃対応電圧を信号出力端子106から外部に取り出すことができる。
When such a low
図12は低ヤング率層を配置した本発明による他の実施形態の断面図である。図12において、本実施形態の磁気ヘッド18−4は、基板34に対し前方側にリードヘッド36とライトヘッド38を配置し、リードヘッド36及びライトヘッド38の構造は図2の実施形態と同じであり、同様に媒体相対面40の突出量を熱膨張により制御するためのヒータコイル60を配置している。
FIG. 12 is a cross-sectional view of another embodiment according to the present invention in which a low Young's modulus layer is disposed. 12, the magnetic head 18-4 of this embodiment has a read
このリードヘッド36及びライトヘッド38からなる基本形状に対し、本実施形態にあっては、リードヘッド36における基板34側のシールド層42に続いて低ヤング率層84を配置し、低ヤング率層84を介して基板34に連結している。低ヤング率層84は、ヒータコイル60の通電加熱による熱を受けた際の熱膨張に対し、変形が容易なヤング率の低い材料で作られている。
In the present embodiment, the low Young's
低ヤング率層84としては、例えばレジスト、ポリイミド、アモルファスフッ素樹脂など、リードヘッド36及びライトヘッド38を構成している各層のヤング率に対し、一桁あるいは二桁以上低いヤング率の材料を使用している。本実施形態の低ヤング率層84はヤング率が1GPa乃至50GPaである。また低ヤング率層84は例えば0.4μm〜4.0μmの厚さとしている。
As the low Young's
図13は図12の実施形態のヒータコイル60に通電した際の熱膨張による突出状態の説明図である。本実施形態の磁気ヘッド18−4は、媒体相対面40を常時磁気ディスク14の媒体面に接触させた状態でライト及びリードを行う接触型の磁気ヘッドを対象としている。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a protruding state due to thermal expansion when the
この接触型の磁気ヘッド18−4にあっては、ヒータコイル60の通電加熱による熱膨張で媒体相対面40を突出部94に示すように局部的に突出させることを特徴とする。即ち突出部94は、リードギャップ位置68で突出量がピーク値となって磁気ディスク14に接触し、前方側に位置するライトギャップ位置70では接触はしないが極めて近付いた位置に突出されている。
The contact type magnetic head 18-4 is characterized in that the medium facing surface 40 is locally projected as shown by a projecting portion 94 by thermal expansion due to energization heating of the
このようなヒータコイル60の通電制御による熱膨張で突出させて磁気ディスク14との接触を保つ場合には、磁気ヘッド18−4を支持している図1に示したロータリアクチュエータ16において、突出部94が押付け荷重をほとんど生じない状態で媒体面に接触していることが望ましく、このような接触状態はロータリアクチュエータのバランスにより維持されている。
In the case of keeping the contact with the
しかしながら浮上型の磁気ヘッドにあっては、例えば図3に示したように、ヒータコイル60の通電加熱により媒体相対面40のライトギャップ位置70及びリードギャップ位置68を含む部分を全体的に突出させており、コレと同じ熱膨張状態で磁気ディスク14の媒体面に接触させた場合には、媒体面に近接する突出部の相対面積が大きくなる。
However, in the floating type magnetic head, for example, as shown in FIG. 3, the portion including the
図12のような接触型の磁気ヘッド18−4にあっては、ヘッド側と磁気ディスク14側との距離が接触状態であり、この接触状態はそれぞれの原子の間に相互作用を生ずる原子間力いわゆるクーロン力が作用する世界となっている。
In the contact type magnetic head 18-4 as shown in FIG. 12, the distance between the head side and the
このため、図8の従来の浮上型ヘッドのように媒体相対面40が全体的に膨張により突出された場合には、ディスク面との突出による相対面積が増加し、面積の増加に伴うクーロン力の増加で接触力をほぼ零としてるロータリアクチュエータのバランスが崩れ、ヒータコイルによる突出接触でディスク面に強い力で押し付けられ、ヘッド磨耗、ディスク面の磨耗などの障害を発生し、耐久性が落ちることになる。 For this reason, when the medium relative surface 40 protrudes as a whole as a result of expansion as in the conventional floating head of FIG. 8, the relative area due to the protrusion with the disk surface increases, and the Coulomb force increases with the increase in area. The rotary actuator that brings the contact force to almost zero with the increase in the contact force loses balance, and the protruding contact by the heater coil is pressed against the disk surface with a strong force, causing problems such as head wear and disk surface wear, resulting in reduced durability. It will be.
これに対し図12の実施形態にあっては、低ヤング率層84を設けたことで、図13の加熱通電状態のように、基板34側を固定側として低ヤング率層84を境に先端側は大きく突出する局部的な突出部94を形成でき、磁気ディスク14との相対面積を低減してクーロン力の増加を抑制し、磁気ヘッドの媒体接触を維持しているロータリアクチュエータのバランスを保つことができる。
On the other hand, in the embodiment of FIG. 12, by providing the low Young's
図14は低ヤング層に続いて低熱膨張層を配置した本発明による他の実施形態の断面図である。図14において、本実施形態の磁気ヘッド18−5は、シールド層42に続いて低ヤング層84を配置して点は図12の実施形態と同じであるが、更に、低ヤング層84に続いて基板34との間に低熱膨張層94を配置している。
FIG. 14 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention in which a low thermal expansion layer is disposed following a low Young layer. In FIG. 14, the magnetic head 18-5 of the present embodiment is the same as the embodiment of FIG. 12 in that the
低熱膨張層94は、ヒータコイル60の通電による熱の伝導を受けた際の膨張率が低いことから、低ヤング層84に対し変形の少ない固定部として機能し、これによってリードヘッド36及びライトヘッド38側の局部的な突出を相対的に大きくしている。なお、他の構造は図12の実施形態と同じである。
Since the low thermal expansion layer 94 has a low expansion coefficient when receiving heat conduction due to the energization of the
図15は最悪条件となる高温通電状態での図12及び図14の実施形態の突出位置を図8の比較例と対比して示した説明図である。 FIG. 15 is an explanatory view showing the protruding position of the embodiment of FIGS. 12 and 14 in a high-temperature energized state that is the worst condition in comparison with the comparative example of FIG.
図15において、突出位置プロフィール88は図12の基本形状に低ヤング率層を配置した場合であり、突出位置プロフィール87は図14の低ヤング層と低熱膨張層を設けた場合であり、更に突出位置プロフィール86が図7の低ヤング率層を持たない比較例の場合である。
In FIG. 15, the protruding
この図15の高温通電状態の突出位置プロフィールから明らかなように、低ヤング率層を持たない基本形状のみの突出位置プロフィール88についてはヘッド位置が全体的に突出しているが、低ヤング率層を設けた図12の実施形態の突出位置プロフィール86については、リードギャップ位置68の手前で突出量がほぼ直線的に立ち上がってピーク突出量6.8nm付近に達し、その後、ヘッド先端に向かうにつれて緩やかに低下している。
As is apparent from the protruding position profile in the high-temperature energized state in FIG. 15, the head position protrudes as a whole for the
更に、図14の低ヤング率層と低熱膨張層を設けた実施形態の突出位置プロフィール87については、リードギャップ位置68の手前で突出量がマイナス側に変移した後にほぼ直線的に立ち上がってピーク突出量6.3nm付近に達し、その後、ヘッド先端に向かうにつれて緩やかに低下しており、低熱膨張層を設けたことによる局所的な変形を大きくする効果が得られている。
Further, the
図16は図15の高温通電状態でヒータコイルを100mWで通電過熱した際の図12及び図14の実施形態の突出位置を図7の比較例と対比して示している。図16において、突出位置プロフィール90が図12の低ヤング率層を設けた場合であり、突出位置プロフィール91が図14の低ヤング層と低熱膨張層を設けた場合であり、更に、突出位置プロフィール92が図7の低ヤング率層を持たない比較例の場合である。
FIG. 16 shows the protruding position of the embodiment of FIGS. 12 and 14 when the heater coil is energized and heated at 100 mW in the high temperature energized state of FIG. 15 in comparison with the comparative example of FIG. In FIG. 16, the
この図16の突出位置の測定結果から明らかなように、低ヤング率層84を設けた場合、ヒータコイルの通電による加熱で突出位置プロフィール90に示すようにリードギャップ位置68の手前でほぼ直線的に増加し、その後に緩やかに増加して減少している。
As is apparent from the measurement result of the protruding position in FIG. 16, when the low Young's
また低ヤング率層と低熱膨張層を設けた場合は、ヒータコイルの通電による加熱で突出位置プロフィール91に示すように、リードギャップ位置68の手前でほぼ直線的に増加し、その後に緩やかに増加して減少し、低熱膨張層を設けたことで変形が抑制され、低ヤング率層84を設けた場合の突出位置プロフィール90に対し低目の突出量となっている。
In addition, when a low Young's modulus layer and a low thermal expansion layer are provided, it increases almost linearly before the
このような局所的な突出位置プロフィールにより、リードギャップ位置68及びライトギャップ位置70のクーロン力が問題となるディスク媒体との接触に伴う相対面積を大幅に低減し、接触型磁気ヘッドにおけるロータリアクチュエータのバランスによる接触バランスを維持することができる。
Such a local protruding position profile greatly reduces the relative area associated with the contact with the disk medium in which the Coulomb force at the read
なお図12及び図14の実施形態については接触型の磁気ヘッドへの利用を例に取るものであったが、局部的な突出プロフィールが活用できることから、浮上型の磁気ヘッドに及びニア・コンタクト型(near contact−type)の磁気ヘッドついても同様に低ヤング率層84を配置したヘッド構造としてもよい。
Although the embodiment shown in FIGS. 12 and 14 is used as an example for a contact type magnetic head, it can be used for a floating type magnetic head and a near contact type because a local projecting profile can be used. A head structure in which a low Young's
また発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。更に本発明は上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。 The invention is not limited to the above-described embodiments, and includes appropriate modifications that do not impair the objects and advantages thereof. Further, the present invention is not limited by the numerical values shown in the above embodiments.
ここで本発明の特徴をまとめて列挙すると次の付記のようになる。
(付記)
(付記1)
基板上に、記録媒体から放出される記録磁束を電気信号に変換する読取素子を一対のシールド層の間に配置したリードヘッドと、ライトコイルに流れる書込み電流により発生した磁束を磁極部から前記記録媒体に向けて放出して情報を磁気的に記録するライトヘッドとを順次配置した磁気ヘッドに於いて、
ライトコイルに対し絶縁層を介して配置され、通電過熱により媒体相対面を熱膨張により記録媒体側に突出させるヒータコイルと、
リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて配置され、前記ヒータコイルの通電過熱による熱の伝搬を抑制する熱伝導率の低い材料で作られた低熱伝導層と、
低熱伝導層の基板側に配置され、熱膨張率の低い材料で作られた低熱膨張層と、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。(1)
Here, the features of the present invention are enumerated as follows.
(Appendix)
(Appendix 1)
A read head in which a reading element for converting a recording magnetic flux emitted from a recording medium into an electric signal is disposed on a substrate between a pair of shield layers, and a magnetic flux generated by a write current flowing in a write coil is recorded from the magnetic pole portion to the recording head. In a magnetic head in which a write head that emits information toward a medium and magnetically records information is sequentially arranged,
A heater coil that is disposed through an insulating layer with respect to the write coil, and that causes the medium relative surface to protrude toward the recording medium side by thermal expansion by energization overheating;
A low thermal conductive layer made of a material having a low thermal conductivity, which is arranged subsequent to the shield layer on the substrate side in the read head, and suppresses the propagation of heat due to energization overheating of the heater coil;
A low thermal expansion layer disposed on the substrate side of the low thermal conductive layer and made of a material having a low coefficient of thermal expansion;
A magnetic head comprising: (1)
(付記2)
付記1記載の磁気ヘッドに於いて、前記低熱伝導層は酸化珪素(SiO2)、または樹脂材でなることを特徴とする磁気ヘッド。(2)
(Appendix 2)
The magnetic head according to
(付記3)
付記1記載の磁気ヘッドに於いて、前記低熱膨張層は炭化珪素(SiC)、窒化珪素(Si3N4)、酸化珪素(SiO2)、窒化アルミニウム(AlN)、タングステン(W)、モリブデン(M)、またはインバー材のいずれか一つを含んでなることを特徴とする磁気ヘッド。(3)
(Appendix 3)
In the magnetic head according to
(付記4)
付記1記載の磁気ヘッドに於いて、前記低熱膨張層は窒化アルミニウム層を電極間に配置して圧電センサ構造としたことを特徴とする磁気ヘッド。(4)
(Appendix 4)
The magnetic head according to
(付記5)
付記1記載の磁気ヘッドに於いて、前記低熱膨張層は、熱膨張率が0.0/K乃至7.5E−6/Kであることを特徴とする磁気ヘッド。
(Appendix 5)
The magnetic head according to
(付記6)
付記1記載の磁気ヘッドに於いて、前記低熱伝導層は、熱伝導率が0.1W/m乃至1.5W/mであることを特徴とする磁気ヘッド。
(Appendix 6)
The magnetic head according to
(付記7)
基板上に、一対のシールド層の間に前記記録媒体から放出される記録磁束を電気信号に変換する読取素子を配置したリードヘッドと、ライトコイルに流れる書込み電流により発生した磁束を磁極部から記録媒体に向けて放出して情報を磁気的に記録するライトヘッドとを順次配置した磁気ヘッドに於いて、
前記ライトコイルに対し絶縁層を介して相対配置され、通電過熱により媒体相対面を熱膨張により記録媒体側に突出させるヒータコイルと、
前記リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて配置され、前記ヒータコイルの通電過熱による熱の伝搬を抑制する熱伝導率の低い材料で作られた低熱伝導層と、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。(5)
(Appendix 7)
A read head in which a reading element for converting a recording magnetic flux emitted from the recording medium into an electric signal is disposed between a pair of shield layers on a substrate, and a magnetic flux generated by a write current flowing in a write coil is recorded from a magnetic pole portion. In a magnetic head in which a write head that emits information toward a medium and magnetically records information is sequentially arranged,
A heater coil that is disposed relative to the write coil via an insulating layer, and causes the medium relative surface to protrude toward the recording medium side by thermal expansion due to energization overheating;
A low thermal conduction layer made of a material having a low thermal conductivity, which is arranged subsequent to the shield layer on the substrate side in the read head, and suppresses the propagation of heat due to overheating of the heater coil;
A magnetic head comprising: (5)
(付記8)
付記7記載の磁気ヘッドに於いて、前記低熱伝導層は酸化珪素(SiO2)または樹脂材でなることを特徴とする磁気ヘッド。(6)
(Appendix 8)
The magnetic head according to
(付記9)
付記7記載の磁気ヘッドに於いて、前記低熱伝導層は、熱伝導率が0.1W/m乃至1.5W/mであることを特徴とする磁気ヘッド。
(Appendix 9)
The magnetic head according to
(付記10)
基板上に、記録媒体から放出される記録磁束を電気信号に変換する読取素子を一対のシールド層の間に配置したリードヘッドと、ライトコイルに流れる書込み電流により発生した磁束を磁極部から記録媒体に向けて放出して情報を磁気的に記録するライトヘッドとを順次配置した磁気ヘッドに於いて、
前記ライトコイルに対し絶縁層を介して配置され、通電過熱により媒体相対面を熱膨張により記録媒体側に突出させるヒータコイルと、
前記リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて配置され、熱膨張に対し変形が容易なヤング率の低い材料で作られた低ヤング率層と、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。(7)
(Appendix 10)
A read head in which a reading element for converting a recording magnetic flux emitted from a recording medium into an electric signal is disposed between a pair of shield layers on a substrate, and a magnetic flux generated by a write current flowing in the write coil from the magnetic pole portion to the recording medium In a magnetic head in which a write head that emits information toward and magnetically records information is sequentially arranged,
A heater coil that is disposed through an insulating layer with respect to the write coil, and that causes the medium relative surface to protrude toward the recording medium side by thermal expansion due to energization overheating;
A low Young's modulus layer made of a material having a low Young's modulus, which is arranged subsequent to the shield layer on the substrate side in the read head and is easily deformable against thermal expansion;
A magnetic head comprising: (7)
(付記11)
付記10記載の磁気ヘッドに於いて、更に、前記低ヤング層の基板側に配置され、熱膨張率の低い材料で作られた低熱膨張層を備えことを特徴とする磁気ヘッド。
(Appendix 11)
The magnetic head according to
(付記12)
付記10記載の磁気ヘッドに於いて、前記低ヤング率層は、レジスト、ポリイミド、又はアモルファスフッ素樹脂のいずれかを含んでなることを特徴とする磁気ヘッド。(8)
(Appendix 12)
The magnetic head according to
(付記13)
付記10記載の磁気ヘッドに於いて、前記低ヤング率層は、ヤング率が1GPa乃至50GPaであることを特徴とする磁気ヘッド。(8)
(Appendix 13)
The magnetic head according to
(付記14)
付記10記載の磁気ヘッドに於いて、前記低ヤング率層は、前記ヒータコイルの通電過熱により前記基板側に対し前記読取素子及び記録素子を含む媒体相対面を局所的に突出させて媒体との接触状態を保持することを特徴とする磁気ヘッド。
(Appendix 14)
The magnetic head according to
10:磁気ディスク装置
12:筐体ベース
14:磁気ディスク
15:軸部
16:ロータリアクチュエータ
18,18−1〜18−5:磁気ヘッド
20:ランプロード機構
22:コイル
24:下ヨーク
26:磁石
32:ディスク移動方向
34:基板
36:リードヘッド
38:ライトヘッド
40:媒体相対面
42,44:シールド層
45:絶縁層
46:リード素子
48:磁極部
50:内側磁極
52:外側磁極
54:ライトコイル
54−1:上部コイル部
54−2:下部コイル部
55:先端部
56:ライトギャップ
58:オーバーコート層
60:ヒータコイル
62:低熱伝導層
64,85:低熱膨張層
66,94:突出部
68:リードギャップ位置(RG位置)
70:ライトギャップ位置(WG位置)
84:低ヤング率層
96,98,100:電極
102,104:窒化アルミニウム層
106:信号出力端子
108:接地端子
10: Magnetic disk device 12: Housing base 14: Magnetic disk 15: Shaft portion 16:
70: Write gap position (WG position)
84: Low Young's
Claims (8)
前記ライトコイルに対し絶縁層を介して配置され、通電過熱により媒体相対面を熱膨張により記録媒体側に突出させるヒータコイルと、
前記リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて配置され、前記ヒータコイルの通電過熱による熱の伝搬を抑制する熱伝導率の低い材料で作られた低熱伝導層と、
前記低熱伝導層の基板側に配置され、熱膨張率の低い材料で作られた低熱膨張層と、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。
A read head in which a reading element for converting a recording magnetic flux emitted from a recording medium into an electric signal is disposed on a substrate between a pair of shield layers, and a magnetic flux generated by a write current flowing in a write coil is recorded from the magnetic pole portion to the recording head. In a magnetic head in which a write head that emits information toward a medium and magnetically records information is sequentially arranged,
A heater coil that is disposed through an insulating layer with respect to the write coil, and that causes the medium relative surface to protrude toward the recording medium side by thermal expansion due to energization overheating;
A low thermal conduction layer made of a material having a low thermal conductivity, which is arranged subsequent to the shield layer on the substrate side in the read head, and suppresses the propagation of heat due to overheating of the heater coil;
A low thermal expansion layer disposed on the substrate side of the low thermal conductivity layer and made of a material having a low coefficient of thermal expansion;
A magnetic head comprising:
請求項1記載の磁気ヘッドに於いて、前記低熱伝導層は酸化珪素(SiO2)、または樹脂材でなることを特徴とする磁気ヘッド。
)
2. The magnetic head according to claim 1, wherein the low thermal conductive layer is made of silicon oxide (SiO 2 ) or a resin material.
2. The magnetic head according to claim 1, wherein the low thermal expansion layer includes silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si3N4), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), tungsten (W), and molybdenum (M). A magnetic head comprising any one of Invar materials.
2. The magnetic head according to claim 1, wherein the low thermal expansion layer has a piezoelectric sensor structure in which an aluminum nitride layer is disposed between electrodes.
前記ライトコイルに対し絶縁層を介して相対配置され、通電過熱により媒体相対面を熱膨張により記録媒体側に突出させるヒータコイルと、
前記リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて配置され、前記ヒータコイルの通電過熱による熱の伝搬を抑制する熱伝導率の低い材料で作られた低熱伝導層と、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。
A read head in which a reading element for converting a recording magnetic flux emitted from the recording medium into an electric signal is disposed between a pair of shield layers on a substrate, and a magnetic flux generated by a write current flowing in a write coil is recorded from a magnetic pole portion. In a magnetic head in which a write head that emits information toward a medium and magnetically records information is sequentially arranged,
A heater coil that is disposed relative to the write coil via an insulating layer, and causes the medium relative surface to protrude toward the recording medium side by thermal expansion due to energization overheating;
A low thermal conduction layer made of a material having a low thermal conductivity, which is arranged subsequent to the shield layer on the substrate side in the read head, and suppresses the propagation of heat due to overheating of the heater coil;
A magnetic head comprising:
6. The magnetic head according to claim 5, wherein the low thermal conductive layer is made of silicon oxide (SiO 2 ) or a resin material.
前記ライトコイルに対し絶縁層を介して配置され、通電過熱により媒体相対面を熱膨張により記録媒体側に突出させるヒータコイルと、
前記リードヘッドにおける基板側のシールド層に続いて配置され、熱膨張に対し変形ガ容易なヤング率の低い材料で作られた低ヤング率層と、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。
A read head in which a reading element for converting a recording magnetic flux emitted from a recording medium into an electric signal is disposed between a pair of shield layers on a substrate, and a magnetic flux generated by a write current flowing in the write coil from the magnetic pole portion to the recording medium In a magnetic head in which a write head that emits information toward and magnetically records information is sequentially arranged,
A heater coil that is disposed through an insulating layer with respect to the write coil, and that causes the medium relative surface to protrude toward the recording medium side by thermal expansion due to energization overheating;
A low Young's modulus layer made of a material having a low Young's modulus, which is arranged subsequent to the shield layer on the substrate side in the read head and is easily deformable against thermal expansion;
A magnetic head comprising:
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JP2010146651A (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | Magnetic head slider |
US8427786B2 (en) | 2010-06-01 | 2013-04-23 | Nhk Spring Co., Ltd. | Wiring structure for device arranged on head suspension operating on low-frequency signals and performing other than a write/read function |
JP2013207097A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Hall element |
CN114765034A (en) * | 2021-01-15 | 2022-07-19 | 株式会社东芝 | Magnetic disk device |
-
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- 2006-11-30 JP JP2006323249A patent/JP2008052882A/en not_active Withdrawn
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US8786986B2 (en) | 2008-12-19 | 2014-07-22 | HGST Netherlands B.V. | Head-slider including thin-film magnetic-recording head having reduced thermal protrusion |
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