JP3309406B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高性能な磁気ディスク装
置に用いる薄膜磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の高性能化に伴い、そ
れに用いる薄膜磁気ヘッドにも種々の高性能化が要求さ
れている。磁気ディスク装置の面記録密度の向上のため
には、線記録密度（ＢＰＩ）および、トラック密度（Ｔ
ＰＩ）を高くすることが必要であり、前者に対しては薄
膜磁気ヘッドの高周波動作および高抗磁力媒体への記録
が重要な課題となってきている。高抗磁力媒体への記録
能力を向上するには、ヘッドの磁性材料の飽和磁束密度
をあげることがヘッド性能の抜本的な改善となるため、
近年種々の高飽和磁束密度材料が開発されている。しか
し、その作成の難しさ、他の磁気特性の不備および信頼
性などの点から未だ実用化には至っていない。従来から
薄膜磁気ヘッド用の磁性材料として用いられてきた磁性
材料である鉄とニッケルの合金であるパーマロイは、そ
の実績の高さから信頼性が非常に高く、材料の変更なし
に高抗磁力媒体への記録能力を向上できれば最も良い方
法となる。そのため、材料自体の物理的特性からくる限
界に至るまでは、記録能力を向上するための薄膜磁気ヘ
ッドの構造が非常に重要な要素となってきている。

【０００３】以下に従来の薄膜磁気ヘッドについて説明
する。図２および図３に示すように、セラミック基板上
に薄膜形成技術を用いて素子を形成し、磁気ディスク装
置用のスライダー１２の如き形状にして用いる。薄膜磁
気ヘッド４を装置に搭載するときは浮上レール２１に対
して裏面側に平行にジンバルを接着して磁気ヘッドアセ
ンブリ状態とする。薄膜磁気ヘッド素子はスライダー１
２の手前側に形成されており、９が上部絶縁層、１０が
上部磁性層、１３が端子である。１４は上部磁性層１０
と下部磁性層が接合するバックギャップ部、Ｗはトラッ
ク幅の寸法を示す。

【０００４】薄膜磁気ヘッドの構成は、図４に示すよう
に、スパッタ法により形成したアルミナなどの絶縁物２
で被覆されたセラミック基板１上に、電気めっき法ある
いはスパッタ法によりパーマロイなどの磁性材料で形成
した下部磁性層３、スパッタ法によりアルミナなどで形
成した磁気ギャップ層５を積層し、さらにその上にノボ
ラック系あるいはポリイミド系などの樹脂からなる下部
絶縁層４、電気めっき法などにより固有抵抗の小さい銅
などで形成した下部コイル層６が順次積層され、さら
に、その上に下部絶縁層４と同様に中部絶縁層７，上部
コイル層８，上部絶縁層９，上部磁性層１０を順次積層
し最終的にアルミナなどの絶縁物の保護層１１で保護さ
れた形となっている。

【０００５】コイル層８，６の形成にはスパッタ法や蒸
着法によりセラミック基板１の全体に膜を付着した後、
フォトレジストなどのマスクを用いてイオンビームエッ
チングによりパターンを形成する方法があるが、微細化
やコイルの厚膜化が困難なため、めっき法による作成が
好ましい。次に上下コイル層８，６の絶縁をとると共に
下部コイル層６の凹凸を緩和し後の上部コイル層８を形
成しやすくするために、中部絶縁層７は、下部絶縁層４
と同じ材料を用いて形成され、中部絶縁層７の上の上部
コイル層８は下部コイル層６と同様に銅などの電気めっ
きで形成され、上部絶縁層９は、下部および中部絶縁層
４，７と同種の材料で形成されている。

【０００６】以上のように構成された薄膜磁気ヘッド
は、上部絶縁層９を形成した後、上部磁性層１０を積層
するが、上部磁性層１０が２層からなる場合、図５に示
すように上部磁性層１０の先端からみて後方に位置する
バックコア部１０−１を通常先に形成する。ここで上部
磁性層１０の後方の膜厚を前方の膜厚より厚くするのは
以下の理由による。薄膜磁気ヘッドは形状効果（ヘッド
先端の磁性層とギャップ層の膜厚の和の寸法に応じて、
媒体上に記録された特定の波長の信号が強められたり、
弱められたりする現象）を利用して周波数特性を向上さ
せるため、図５のＧで示した寸法は特性を保証する上で
厳密に規定される。しかしこのＧで示した寸法を得るた
めの膜厚のみで全磁性層を形成すると、記録動作の際に
磁性層に磁気飽和が生じ、充分な記録能力をもった薄膜
磁気ヘッドを得ることができなくなってしまう。そこで
形状効果に関係のない後方の磁性層の膜厚を前方の膜厚
よりも厚くし、磁気飽和を防止するというものである。

【０００７】磁気飽和を防止するために形成するバック
コア１０−１はヘッド先端の傾斜部に形成する必要があ
るが、傾斜部に形成するとパターンエッジは逆テーパー
形状となってしまう。これは薄膜磁気ヘッドの磁性層の
一般的作成方法であるめっきを用いる場合の現象であ
る。図６に示すように、通常かなりの厚膜でもそのパタ
ーン精度のよさから、磁性層のめっきパターンはフォト
マスク１６によりポジ型フォトレジストを用いて形成す
るが、傾斜部では紫外線１８が反射し本来露光されては
ならないパターン近傍のある程度の領域まで露光されて
しまう。この際、高さ方向の位置関係から、本来あるべ
きパターンの外側ではフォトレジスト１５の表面側が反
射の影響を強く受け、底面側はあまり反射の影響は受け
ないという状態になる。そのためクロス斜線で示した露
光されたフォトレジスト１５の傾斜部でのパターンエッ
ジは大きな正テーパー形状となり、このフォトレジスト
１５を利用してフォトレジスト１５が除去されたところ
に膜を付着するめっきにより磁性膜を形成すると、磁性
膜は逆テーパー形状となる。以上のような理由で逆テー
パー形状となった上部磁性層１０のバックコア１０−１
の上に上部磁性層１０のポールピース１０−２を形成し
ても、逆テーパー部は完全にはなめらかにならず、上部
磁性層１０にオーバーハング形状が残ったかたちとな
る。このようなオーバーハング形状をもった上部磁性層
１０の上に全体を保護するアルミナなどの保護層１１を
スパッタ法で形成すると、オーバーハング下にはスパッ
タ中にスパッタ粒子が回り込みにくくなるため、オーバ
ーハング下からある位置まで保護層１１中に図５のＸで
示すような空間が残ってしまう。ヘッド完成後の最終加
工位置をＬで示したラインとすると、このラインにかか
る位置に保護層１１中のＸで示した空間が存在すれば保
護層１１のボイドやクラックとなって、薄膜磁気ヘッド
の信頼性を阻害し実用に供さないものとなってしまう。

【０００８】またこのオーバーハングのＹで示した先端
部は上部磁性層１０の膜厚が急に変化するところに位置
しているため、ヘッドの先端部が磁気飽和に近づくと先
端部の次に強い磁界を外部に与える領域となる。そのた
めＹで示した先端部が最終加工位置のライン、すなわち
媒体により近づくと先端部から発生する磁界で媒体上に
２重書きし、記録過程における減磁現象を生じさせヘッ
ド性能を劣化させる。

【０００９】薄膜磁気ヘッドの磁気飽和はクロス斜線の
Ｚで示した部分で発生しやすいため、この磁気飽和を防
止し記録能力を限界まで高めるためにバックコア部１０
−１をヘッド先端領域にさらに近づけたり、膜厚を厚く
したりすると、ヘッド性能の劣化は益々顕著となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の構成で
は、記録能力をあげるためにはバックコア部１０−１を
極力ヘッドの先端部近傍に位置させなければならず、バ
ックコア部１０−１はヘッド先端の傾斜部に形成する必
要があるので、パターン形成の際に傾斜部の紫外線１８
の反射により必然的に正テーパーとなったフォトレジス
ト１５のパターンエッジの形状の影響で、逆テーパー形
状となったバックコア部１０−１のオーバーハングによ
り保護層１１にボイドやクラックを発生させ、さらに記
録減磁現象により薄膜磁気ヘッドの性能を劣化させると
いう問題点を有していた。

【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、パターンエッジに発生するオーバーハングを緩和し
て、上部磁性層上の保護層のボイドやクラックを防止
し、記録能力を向上させ、信頼性が高く、かつ、記録減
磁の生じない高性能な薄膜磁気ヘッドを提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の薄膜磁気ヘッドは、ヘッド先端側の絶縁層の
傾斜部において、上部絶縁層と中部絶縁層の間に凹部を
設けるとともに、上部磁性層の第１の磁性層は、凹部を
起点として上部絶縁層上に密着して設けられるととも
に、前記ヘッド先端部とは反対側の端部において、下部
磁性層と対向しており、更に、上部磁性層の第２の磁性
層は第１の磁性層上に設けられ媒体対向面まで形成され
ているとともに、ヘッド先端部とは反対側の端部におい
て、第１の磁性層を介して下部磁性層と対向する構成と
した。

【００１３】

【作用】この構成においてバックコアの起点に対応する
位置に絶縁層により形成した凹部にバックコアの起点を
埋設することとなり、バックコアの起点で発生するオー
バーハングを緩和することとなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。本発明の一実施例を示す図１では、
従来例と同一部品に同一番号を付して説明は省略する。

【００１５】本実施例の特徴とするところは、上部絶縁
層９によって形成されるヘッドを先端の傾斜部が下部絶
縁層４および中部絶縁層７と連なってなめらかな形とす
るのではなく、図１に示すように明確な形状の変化点を
もった段差（凹部あるいは平坦部）を形成したことにあ
る。そのためヘッドの先端方向からみた上部絶縁層９の
起点を中部絶縁層７の起点から一定の距離だけ離す必要
がある。中部絶縁層７から５μｍ以上離せばある程度の
凹部は形成できるため、磁路長に余裕があれば従来の下
部絶縁層４から一定の距離を離して中部絶縁層７を形成
する先端傾斜部の作成法をとった後、上部絶縁層９を従
来より先端位置から離して形成すればよい。しかしこの
方法では傾斜部の長さが長くなり、上部コイル層８の形
成位置を後方にずらす必要が生じる。ヘッド設計の際の
考え方としては、磁路長を長くすることは好ましくない
ため上記の方法はあまり良いとはいえない。また上部磁
性層１０のバックコア部１０−１を先端部に近づける際
の限界が生じやすい。そこでより良い方法として、下部
絶縁層４と中部絶縁層７の先端領域の起点をほぼ同じ位
置とすることで上記の問題は解決する。しかしこの際、
従来と同じ絶縁層の作成方法のままで上記の方法を適用
すると下部絶縁層４および中部絶縁層７で形成されるヘ
ッドの先端角度が大きくなり、実効ギャップデプスの増
加や、上部磁性層１０の実質的な傾斜部の長さが長くな
るという問題が生じる。そこで、先端角度を大きくしな
い方法の１つとして、中部絶縁層を２層に分け中部絶縁
層７−１の起点を下部絶縁層４の起点より一定距離離し
て形成した後、中部絶縁層７−２を下部絶縁層４の起点
と同じ位置に、他の絶縁層に用いるものより粘度の低い
フォトレジストなどの樹脂で形成するという方法があ
る。次に上記のようにして形成した絶縁層によって得ら
れた傾斜部の凹部に、パターンの起点が存在する形に上
部磁性層１０のバックコア部１０−１を電気めっき法に
より形成する。このパターンの起点には絶縁層のある程
度の平坦部があるため、パターン形成の露光の際に紫外
線の反射の影響で生ずるパターンの正テーパー化がある
程度防止でき、またバックコア１０−１にオーバーハン
グができたとしてもこの凹部により緩和することができ
る。

【００１６】以上のように本実施例では、絶縁層により
形成されるヘッド先端の傾斜部に凹部あるいは平坦部を
設け、その凹部あるいは平坦部に上部磁性層１０のバッ
クコア部１０−１の起点を埋設することにより、上部磁
性層１０に生ずるオーバーハングを緩和する方法につい
て述べたが、通常の方法で絶縁層を形成した後、適当な
マスクを用いて必要とするところをプラズマエッチング
して絶縁層に凹部あるいは平坦部を形成してもよい。

【００１７】またこの絶縁層で形成した凹部あるいは平
坦部が絶縁層全体の傾斜に対して変化する角度が大きい
場合は、凹部あるいは平坦部を形成した後、先端傾斜部
を粘度の低いフォトレジストなどで覆い、変化点をなめ
らかにつなぐこともできる。

【００１８】以上のように本実施例によれば、２層以上
の上部磁性層１０を電気めっき法で形成する際に発生す
る問題を解決できるが、スパッタ法によって上部磁性層
１０を形成する際にも、バックコアによって発生する段
差を解消するために本実施例を用いることもできる。

【００１９】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に、本発明は、ヘッド先端側の絶縁層の傾斜部におい
て、上部絶縁層と中部絶縁層の間に凹部を設けるととも
に、上部磁性層の第１の磁性層は、凹部を起点として上
部絶縁層上に密着して設けられるとともに、前記ヘッド
先端部とは反対側の端部において、下部磁性層と対向し
ており、更に、上部磁性層の第２の磁性層は第１の磁性
層上に設けられ媒体対向面まで形成されているととも
に、ヘッド先端部とは反対側の端部において、第１の磁
性層を介して下部磁性層と対向する構成により、そのパ
ターンエッジに発生するオーバーハングを緩和して上部
磁性層上の保護層のボイドやクラックを防止し記録能力
を向上させた信頼性が高く、かつ記録減磁の生じない高
性能な優れた薄膜磁気ヘッドを実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッドの要部の概
念を示した断面略図

【図２】薄膜磁気ヘッドの概念を示す斜視略図

【図３】薄膜磁気ヘッドの要部の正面略図

【図４】従来の薄膜磁気ヘッドの要部の概念を示した断
面略図

【図５】同薄膜磁気ヘッドの保護層の形成時のスパッタ
粒子の回り込み不十分により生じる空間を示した要部断
面図

【図６】同薄膜磁気ヘッドの製造時のフォトレジストに
対する紫外線の照射状態を示す要部断面図

【符号の説明】

３ 下部磁性層 ４ 下部絶縁層 ５ 磁気ギャップ層 ６ 下部コイル層 ７ 中部絶縁層 ８ 上部コイル層 ９ 上部絶縁層 １０ 上部磁性層 １０−１ バックコア部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、前記基板上に設けられた下部磁性
   層と、前記下部磁性層の上に設けられたギャップ層と、
   前記下部磁性層の上に設けられた下部絶縁層と、前記下
   部磁性層の上に設けられた第１のコイル層と、前記第１
   のコイル層を覆うように前記下部絶縁層の上に設けられ
   た中部絶縁層と、前記中部絶縁層の上に設けられた第２
   のコイル層と、前記第２のコイル層を覆うように前記中
   部絶縁層の上に設けられた上部絶縁層と、前記下部磁性
   層と共に磁気回路を構成するように前記上部絶縁層の上
   に設けられ、第１及び第２の磁性層を有する上部磁性層
   とを備えた薄膜磁気ヘッドであって、ヘッド先端側の絶
   縁層の傾斜部において、上部絶縁層と中部絶縁層の間に
   凹部を設けるとともに、上部磁性層の第１の磁性層は、
   前記凹部を起点として前記上部絶縁層上に密着して設け
   られるとともに、前記ヘッド先端部とは反対側の端部に
   おいて、下部磁性層と対向しており、更に、前記上部磁
   性層の第２の磁性層は前記第１の磁性層上に設けられ媒
   体対向面まで形成されているとともに、前記ヘッド先端
   部とは反対側の端部において、前記第１の磁性層を介し
   て前記下部磁性層と対向することを特徴とする薄膜磁気
   ヘッド。
2. 【請求項２】中部絶縁層を２層に分け、第１層の起点を
   下部磁性層の起点より一定距離はなして設け、第２層を
   前記下部絶縁層の起点と同じ位置に設けるとともに、前
   記第２層を他の絶縁層よりも粘度の低い材料で構成した
   ことを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。