JP3576361B2 - 磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果型ヘッドと及び磁気記録再生装置に関し、特に、軟磁性シールドを備える磁気抵抗効果型ヘッドと、そのような磁気抵抗効果型ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁界変化を磁気抵抗効果素子を用いて検出する磁気抵抗効果型ヘッドの中には、軟磁性シールドを備えたものが存在している。図９に、そのような磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成を示す。図示したように、この種の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気抵抗効果素子２１並びに素子端子２２が、第１、第２ギャップ２３、２４を介して、上部シールド２５と下部シールド２６に挟まれ、下部シールド２６がスライダ保護膜２７を介してスライダ２８に接続された構成を有する。
【０００３】
磁気抵抗効果素子２１としては、スピンバブル素子或いは異方性磁気抵抗効果素子が用いられており、第１ギャップ２３と第２ギャップ２４、スライダ保護膜２７としては、それぞれ、絶縁材料（通常、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３））からなる膜が用いられている。また、上部シールド２５と下部シールド２６としては、高透磁率を持つ磁性材料（通常、ＮｉＦｅ）からなる膜が用いられ、スライダ２８としては、アルチック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）などからなるものが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
周知のように、上記したような磁気抵抗効果型ヘッドは、薄膜プロセスによって形成された後、人手による机上での作業に供される。この際、人体には、１００Ｖ程度の静電気が発生することがあるため、その静電気が、磁気抵抗効果素子１１と素子端子１２からなる部分（以下、変換素子部と表記する）とスライダ１８間に印加され、変換素子部と下部シールド１６との間で放電が起こり、その結果として、ヘッドが破壊されてしまう（性能が劣化してしまう）ことがあった。
【０００５】
このような問題を解決するために、特開平９−４４８２０号公報では、素子端子と下部シールドの間に、５０ｐＦ程度の容量を有する誘電体を設けることが提案されている。以下、図１０を用いて、この公報に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの構成並びに製造手順を簡単に説明する。
【０００６】
特開平９−４４８２０号公報記載の技術では、まず、図１０（ａ）に示してあるように、スライダ基板２８上に、アルミナを堆積することによってスライダ保護膜２７が形成される。次いで、図１０（ｂ）に示してあるように、ＮｉＦｅを堆積することによって下部シールド２６が形成される。
【０００７】
その後、図１０（ｃ）に示してあるように、浮上面（図において下側）付近に、アルミナ等堆積することによって第２ギャップ２４の一部をなすことになる絶縁膜２４１を形成し、さらに、図１０（ｄ）に示してあるように、絶縁膜２４１と共に第２ギャップ２４を構成する誘電体膜２４２が形成される。その後、図１０（ｅ）に示したように、磁気抵抗効果素子２１が絶縁膜２４１上に形成される。
【０００８】
磁気抵抗効果素子２１の形成後、図１０（ｆ）に示してあるように、その抵抗変化を検出するための素子端子２２が形成される。次いで、図１０（ｇ）、（ｈ）に示したように、第１ギャップ２３、上部シールド２５が形成され、磁気抵抗効果型ヘッドが得られる。
【０００９】
このような手順で形成された磁気抵抗効果型ヘッドは、素子端子２１と下部シールド２６間の容量が大きくなるので、磁気抵抗効果素子２１と下部シールド２６間で放電が生じにくくなる。しかしながら、この磁気抵抗効果型ヘッドでは、第２ギャップ２４を２種の膜を組み合わせて形成しなければならないため、製造プロセスが複雑なものとなっていた。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、静電耐圧が高く、かつ、製造が容易な磁気抵抗効果型ヘッドを提供することにある。
また、本発明の他の課題は、そのような磁気抵抗効果型ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、軟磁性材料からなる上部シールドと下部シールドの間に、第１絶縁層と第２絶縁層を介して磁気抵抗効果素子が挟まれ、下部シールドが絶縁体であるスライダ保護膜を介してスライダに接続された構造を有する磁気抵抗効果型ヘッドを、磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間の静電容量が、下部シールドとスライダとの間の静電容量の６．３倍以上となるように構成する。
【００１２】
より具体的には、本発明では、磁気抵抗効果型ヘッドを製造するに際して、▲１▼磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間の容量（以下、ギャップ容量と表記する）が大きくなる材料を用いて第２絶縁層を形成する、▲２▼下部シールドとスライダ間の容量（以下、保護膜容量と表記する）が小さくなる材料を用いてスライダ保護膜を形成する、▲３▼ギャップ容量が大きくなる材料を用いて第２絶縁層を形成するとともに、保護膜容量が小さくなる材料を用いてスライダ保護膜を形成する、▲４▼スライダと第２シールドの間隔が浮上面側よりも内部のほうがより広くなる形状を有したスライダ保護膜を用いる、といったいずれかの構成（方法）を採用することによって、磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間の容量が下部シールドとスライダとの間の容量の６．３倍以上となるようにする。
【００１３】
磁気抵抗効果型ヘッドをこのような構成とすれば、１００Ｖ程度の電圧が磁気抵抗効果素子とスライダ間に印加された場合に、磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間に印加される電圧を放電開始電圧以下とすることができる。従って、人手による作業時に静電気による破壊が生じにくい磁気抵抗効果型ヘッドが得られることになる。また、その結果として、本磁気抵抗効果型ヘッドを用いれば、正常に機能する磁気記録再生装置を極めて簡単に（歩留り良く）製造できることになる。
【００１４】
また、▲１▼〜▲３▼の構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドは、通常の磁気抵抗効果型ヘッドの製造プロセスと同じ工程数の製造プロセスで実現できる。さらに、▲１▼の構成を採用する場合には、第２絶縁層を、比誘電率が１３．５以上の材料で形成すれば、静電耐圧の高い磁気抵抗効果型ヘッドを、第２絶縁層を除く各部のそれまで採用していた形状、材料を変えることなく実現できることになる。また、▲２▼の構成を採用する場合にも、スライダ保護膜を、比誘電率が４．４以下の材料で形成すれば、静電耐圧の高い磁気抵抗効果型ヘッドを、スライダ保護膜を除く各部のそれまで採用していた形状、材料を変えることなく実現できることになる。
【００１５】
▲４▼の構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドは、▲１▼〜▲３▼の構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドに比して、その製造プロセスが複雑となる。しかしながら、２種の膜を隣接させて形成する必要はないので、▲４▼の構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドは、特開平９−４４８２０号公報記載の磁気抵抗効果型ヘッドよりも容易に形成できるものとなっている。また、▲４▼の構成を採用する場合には、スライダ保護膜材料をアルミナとしたままでも、静電耐圧の高い磁気抵抗効果型ヘッドを実現できることにもなる。
【００１６】
なお、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドを実現する際に用いる磁気抵抗効果素子は、スピンバブル素子であっても、異方性磁気抵抗効果素子であっても良い。また、第２絶縁層、スライダ保護膜の形成に用いられる材料は、結果として、磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間の容量を、下部シールドとスライダとの間の容量の６．３倍以上と出来るものであれば良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
まず、図１及び図２を用いて、後述する各実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの構成を決定するために行ったシミュレーションの説明を行うことにする。
【００１８】
既に説明したように、磁気抵抗効果型ヘッドに関する作業時に、磁気抵抗効果素子並びに素子端子とスライダとの間には、１００Ｖ程度の電圧がかかることがある。このため、本発明者らは、まず、図１に模式的に示したように、磁気抵抗効果素子１１及び素子端子１２（以下、変換素子部と表記する）とスライダ１８との間にかかる電圧が１００Ｖであるときに変換素子部と下部シールド１６との間にかかる電圧ΔＶ（以下、第２ギャップ間電圧と表記する）が、磁気抵抗効果型ヘッド１０の構造に応じてどのように変化するかを、回路シミュレータ「ＳＰＩＣＥ」を用いてシミュレートした。なお、シミュレーションで用いた磁気抵抗効果型ヘッドの回路モデルは、例えば、“ＥＯＳ／ＥＳＤ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ９５”ｐ．３２２−３３０に記載の論文で用いられているモデルと同様のものであるため、その詳細についての説明は省略する。
【００１９】
シミュレーションの結果、変換素子部と下部シールド１６との間の静電容量Ｃｇ（以下、ギャップ容量と表記する）と下部シールド１６とスライダ１８との間の静電容量Ｃｓ（以下、保護膜容量と表記する）の比Ｃｇ／Ｃｓと、第２ギャップ間電圧ΔＶとの間には、図２に示した関係があることが分かった。
【００２０】
一方、間隔が狭い（数μｍ以下の）２つの電極間の放電は、電界放出機構による電子の放出の影響を大きく受けることが知られている。そして、その電界放出条件は、電極によらず、電極間に７５ＭＶ／ｍ（Ｖ／μｍ）を越える電界が印加されたときに生じることも知られている（例えば、電子通信学会論文誌’８３／１１ Ｖｏｌ Ｊ６６−Ｃ Ｎｏ．１１ ｐｐ５０８−８１２）。また、一般に電極間に電圧が印加されたとき、電界強度が最も強くなるのは、電極の角の部分であることも知られている。そして、電極間が真空（空気）の場合と、電極間に比誘電率がεの誘電体が存在する場合とでは、電極の帯電量が同じとき、前者の電界強度が後者の電界強度のε倍となることも知られている。
【００２１】
従って、誘電体であり、かつ、幅の狭い（厚さの薄い）第２ギャップ１４が設けられている磁気抵抗効果型ヘッドでは、磁気抵抗効果素子１１と下部シールド１６間に７５ＭＶ／ｍを越える電界が印加されたときに、磁気抵抗効果素子１１あるいは下部シールド１６の浮上面に接する角の部分から空気を伝わって放電が生ずることになる。
【００２２】
すなわち、第２ギャップ１４の厚さが０．１μｍであるとすると、第２ギャップ１４の材料によらず、第２ギャップ間電圧△Ｖが７．５Ｖ以上となったときに放電が生ずることになる。
【００２３】
このため、人手による作業時に、０．１μｍ厚の第２ギャップ１４において放電が生じないようにするためには、図２から明らかなように、磁気抵抗効果型ヘッドのギャップ容量Ｃｇと保護膜容量Ｃｓの比Ｃｇ／Ｃｓを、６．３以上とすれば良いことになる。なお、本発明者らが以前に製造していた、各ギャップ、スライダ保護膜がアルミナからなる磁気抵抗効果型ヘッド（以下、従来型磁気抵抗効果型ヘッドと表記する）のＣｇ／Ｃｓは３．６となっており、図２からも、このヘッドが静電気による破壊が生じ易いヘッドであることが確認された。
【００２４】
さて、容量比Ｃｇ／Ｃｓを６．３以上とするためには、保護膜容量Ｃｓを小さくする、ギャップ容量Ｃｇを大きくする、保護膜容量Ｃｓを小さくするとともに、ギャップ容量Ｃｇを大きくする、といった方法が採用できる。
【００２５】
ただし、保護膜容量Ｃｓを小さくするために、スライダ保護膜１７の厚さ（図１における横方向の長さ）を単に増やしたのでは、媒体上の突起状欠陥の磁気抵抗効果素子への衝突によって生ずるノイズ（サーマルアスピリティ）の発生頻度が多くなってしまう。具体的には、サーマルアスピリティの発生を防ぐためには、スライダ１８と磁気抵抗効果素子１１との間の距離を６μｍ以下とすることが望ましいことが知られている。そして、下部シールド１６には１μｍ程度の厚さが必要とされるので、結局、スライダ保護膜１７には、その厚さが５μｍ以下であることが必要とされることになる（現在、製造されている磁気抵抗効果型ヘッドのスライダ保護膜の厚さは、４．５〜５μｍである）。このため、スライダ保護膜１７の厚さを単に増やすことによって、保護膜容量Ｃｓを小さくすることは好ましくない。
【００２６】
そこで、本発明の一実施形態では、比誘電率εが４．４以下の材料からなるスライダ保護膜１７を磁気抵抗効果型ヘッド１０に具備させる。そのような材料からなるスライダ保護膜１７を用いると保護膜容量Ｃｓは、アルミナ（ε≒７．７）からなる同形状のスライダ保護膜が用いられた場合の保護膜容量のおよそ５７％以下となる。従って、製造される磁気抵抗効果型ヘッドのＣｇ／Ｃｓを、アルミナからなるスライダ保護膜を有している従来型磁気抵抗効果型ヘッドのＣｇ／Ｃｓ（３．６）の１．７５倍の６．３とすることが出来る。
【００２７】
このように、比誘電率εが４．４以下の材料でスライダ保護膜１７を形成すれば、他の部分の形状及び材料、スライダ保護膜の形状を変えることなく、静電気による破壊が生じにくい（容量比Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となる）磁気抵抗効果型ヘッドを得ることが出来る。また、その磁気抵抗効果型ヘッドは、スライダ保護膜１７形成時に用いる原料を変えるだけで製造できることにもなる。
【００２８】
なお、比誘電率εが４．４以下の材料としては、ポリエチレン（ε≒２．３）、ポリプロピレン（ε≒２．０）、ポリスチレン（ε≒２．５）、ポリカーボネート（ε≒２．９）、フッ素樹脂（ε≒２．４）、石英ガラス（ε≒３．５）などがあり、いずれもスライダ保護膜１７の形成に用いることが出来る。
【００２９】
また、本発明の他の実施形態では、比誘電率εが１３．５以上の材料からなる第２ギャップ１４を磁気抵抗効果型ヘッドに具備させる。そのような材料からなる第２ギャップ１４を用いると、ギャップ容量Ｃｇは、アルミナ（ε≒７．７）からなる同形状の第２ギャップが用いられている場合におけるギャップ容量の１．７５倍以上となる。従って、製造される磁気抵抗効果型ヘッドのＣｇ／Ｃｓは、アルミナからなる第２ギャップを有している従来型磁気抵抗効果型ヘッドのＣｇ／Ｃｓの１．７５倍の６．３となる。
【００３０】
すなわち、比誘電率εが１３．５以上ので第２ギャップ１４を形成すれば、他の部分の形状及び材料、第２ギャップ１４の形状を変えることなく、静電気による破壊が生じにくい磁気抵抗効果型ヘッドを得ることが出来ることになる。また、その磁気抵抗効果型ヘッドは、第２ギャップ１４の形成時に用いる原料を変えるだけで製造できることにもなる。
【００３１】
なお、比誘電率εが１３．５以上の材料としては、常誘電体であるポリイミド（ε≒３５）、炭化ケイ素（ε≒４０）、強誘電体である酸化チタン（ε≒１００）、チタン酸バリウム系酸化物（ε≒１２００）、チタン酸ストロンチウム系酸化物（ε≒３００）、チタン酸カルシウム系酸化物（ε≒１５０）、反強誘電体材料であるニオブ酸ナトリウム系酸化物（ε≒８０）などがあり、いずれも第２ギャップ１４の形成に用いることが出来る。
【００３２】
本発明の他の実施形態では、スライダ保護膜１７の形成に比較的大きな誘電率を持つ材料を用いるとともに、第２材料の形成に比較的小さな誘電率を持つ材料を用いることにより、容量比Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となるようにする。この形態を採用した場合、誘電率が１３．５以下の材料を第２ギャップ１４の形成に用いて従来と同形状の磁気抵抗効果型ヘッドを製造することも、誘電率が４．４以上の材料をスライダ保護膜１７の形成に用いて従来と同形状の磁気抵抗効果型ヘッドを製造することもできることになる。
【００３３】
さらに、本発明の他の実施形態では、スライダと下部シールドの間隔が浮上面側よりも内部のほうがより広くなる形状を有しているスライダ保護膜を具備させることによって、容量比Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となる磁気抵抗効果型ヘッドを実現する。すなわち、サーマルアスピリティに関する特性を劣化させないために、浮上面でのスライダ保護膜の厚さを、例えば５μｍ程度としておくとともに、浮上面での厚さよりも内部での厚さの方が大きくなる形状をスライダ保護膜に与えることによって、保護膜容量を増大させ、Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となるようにする。
【００３４】
この形態を採用した場合には、従来と同様に、スライダ保護膜の形成にアルミナを用いても、静電耐圧の高い磁気抵抗効果型ヘッドが製造できることになる。そして、図３に示したように、上述したような各形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０を、磁気記録媒体３１、制御系３２等と組み合わせて磁気記録再生装置３０を製造すれば、正常に機能する磁気記録再生装置を極めて簡単に（歩留り良く）製造できることになる。
【００３５】
【実施例】
＜第１実施例＞
図４に、本発明の第１実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す。図示したように、第１実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、従来の磁気抵抗効果型ヘッドと同様に、磁気抵抗効果素子１１並びに素子端子１２が、第１、第２ギャップ１３、１４を介して、上部シールド１５と下部シールド１６に挟まれ、下部シールド１６がスライダ保護膜１７を介してスライダ１８に接続された構成を有する。また、第１、第２ギャップ１３、１４を除く各部の形状、構成材料も、従来の磁気抵抗効果型ヘッドと同様のものとなっている。例えば、下部シールド１６としては、厚さ１μｍのＮｉＦｅが用いれており、スライダ保護膜１７としては厚さ５μｍのアルミナが用いられている。
【００３６】
ただし、本実施例では、第１、第２ギャップ１３、１４を、アルミナ（比誘電率ε＝７．７）ではなく炭化ケイ素（比誘電率ε＝４０）を用いて形成している。
【００３７】
具体的には、本実施例では、まず、図５（ａ）に示してあるように、スライダ基板１８上に、アルミナを５μｍ厚堆積することによってスライダ保護膜１７を形成した。次いで、図５（ｂ）に示してあるように、ＮｉＦｅを１μｍ厚堆積することによって下部シールド１６を形成した。
【００３８】
その後、図５（ｃ）に示してあるように、炭化ケイ素を０．１μｍ厚堆積することによって第２ギャップ１４を形成し、さらに、図５（ｄ）に示してあるように、磁気抵抗効果素子１１を形成した。なお、本実施例では、磁気抵抗効果素子１１として、いわゆる、スピンバブル素子を形成している。すなわち、図５（ｄ）に示した工程では、磁性層、中間層、磁性層、反強磁性層の積層構造（スピンバブル素子）が製造されている。
【００３９】
磁気抵抗効果素子１１の形成後、図５（ｅ）に示してあるように、その抵抗変化を検出するための素子端子１２（Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉ）を形成した。次いで、図５（ｆ）、（ｇ）に示したように、炭化ケイ素、ＮｉＦｅを順次堆積することにより、第１ギャップ１３、上部シールド１５を形成し、図４に示した構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドを得ている。
【００４０】
このように、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、炭化ケイ素（比誘電率ε＝４０）で構成された第２ギャップ１４を有しているので、第２ギャップ１４の容量Ｃｇとスライダ保護膜１７の容量Ｃｓの比Ｃｓ／Ｃｇは、およそ、１９となる。このため、机上での作業時に素子端子・スライダ間に１００Ｖ程度の電圧が加わっても、本磁気抵抗効果型ヘッドの第２ギャップ間電圧は、２．５Ｖ程度になるだけであり（図２参照）、放電は生じないことになる。実際、製造した磁気抵抗効果型ヘッドは、素子端子・スライダ間に１００Ｖの電圧を意図的に印加しても放電が生じないものとなっていた。
【００４１】
＜第２実施例＞
図６に、第２実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す。図示したように、第２実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、通常の磁気抵抗効果型ヘッドと同様に、磁気抵抗効果素子１１（本実施例では、異方性磁気抵抗効果素子）並びに素子端子１２が、第１、第２ギャップ１３、１４を介して、上部シールド１５と下部シールド１６に挟まれ、下部シールド１６がスライダ保護膜１７を介してスライダ１８に接続された構成を有する。また、スライダ保護膜１７を除く各部の形状、構成材料も、通常の、異方性磁気抵抗効果素子を備えた磁気抵抗効果型ヘッドと同様のものとなっている。例えば、第２ギャップ１４としては、厚さ０．１μｍのアルミナを用いており、下部シールド１６としては、厚さ１μｍのＮｉＦｅを用いている。
【００４２】
ただし、本実施例では、スライダ保護膜１７として、形状は従来のそれと同様のものであるが、アルミナではなく、ポリエチレン（比誘電率ε＝２．３）からなるものを用いている。なお、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの製造プロセスは、第１実施例のそれとほぼ同じであるので、その説明は省略する。
【００４３】
このため、第２実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの保護膜容量は、アルミナ（比誘電率ε＝７．７）からなるスライダ保護膜を用いた場合の保護膜容量の約３０％となっている。従って、本磁気抵抗効果型ヘッドにおける第２ギャップ１４とスライダ保護膜１７との容量比Ｃｇ／Ｃｓは、従来型の磁気抵抗効果型ヘッドの容量比のおよそ３．３倍である１２となる。このため、本磁気抵抗効果型ヘッドの第２ギャップ間電圧は、机上での作業時に素子端子・スライダ間に１００Ｖ程度の電圧が加わっても、放電が起こらない３．９Ｖ程度までしか上昇しないことになる（図２参照）。なお、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドに関しても、素子端子・スライダ間に１００Ｖの電圧を意図的に印加することによって、放電が生じないものであることを確認している。
【００４４】
＜第３実施例＞
図７に、第３実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す。図示したように、第３実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、通常の磁気抵抗効果型ヘッドと同様に、磁気抵抗効果素子１１（本実施例では、スピンバブル素子）並びに素子端子１２が、第１、第２ギャップ１３、１４を介して、上部シールド１５と下部シールド１６に挟まれ、下部シールド１６がスライダ保護膜１７を介してスライダ１８に接続された構成を有する。また、第１、第２ギャップ１３、１４、スライダ保護膜１７を除く各部の形状、構成材料も、通常の、異方性磁気抵抗効果素子を備えた磁気抵抗効果型ヘッドと同様のものとなっている。
【００４５】
ただし、本実施例では、スライダ保護膜１７を、アルミナではなく、石英ガラス（比誘電率ε≒３．５）で形成しており、第１、第２ギャップ１３、１４を、ポリイミド（比誘電率ε≒３５）で形成している。
【００４６】
このため、本磁気抵抗効果型ヘッドは、第２ギャップ１４とスライダ保護膜１７との容量比Ｃｇ／Ｃｓがおよそ３６となっており、図２から明らかなように、素子端子・スライダ間に１００Ｖ程度の電圧が加わっても、第２ギャップ間電圧が１．３Ｖ程度までしか上昇しないヘッドとなっている。
【００４７】
＜第４実施例＞
図８に、本発明の第４実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成を示す。図示してあるように、第４実施例の磁気抵抗効果型ヘッドのスライダ１８′、スライダ保護膜１７′は、第１ないし第３実施例の磁気抵抗効果型ヘッドのスライダ１８、スライダ保護膜１７とは異なる形状を有している。
【００４８】
以下、この磁気抵抗効果型ヘッドの製造手順を簡単に説明する。本実施例では、スライダ保護膜１７′を形成するためにアルミナを用いることを前提として、まず、誘電率ε≒７．７の材料で、浮上面側の厚さが５μｍであり、かつ、Ｃｇ／Ｃｓ≒６．５とすることが出来るスライダ保護膜１７′の形状を求めた。次いで、その形状が形成できるように、スライダ１８′となる基板を加工することによって、基板に凹部を形成した。そして、加工が施された基板上に、アルミナを堆積することによってスライダ保護膜１７′を形成し、その後、第１実施形態と同様の手順で、下部シールド１６、第２ギャップ１３等を形成することによって、図示した磁気抵抗効果型ヘッドを得ている。
【００４９】
すなわち、本実施例では、突起物との衝突によるノイズの発生を防止できる状態を維持したままで、スライダ保護膜の実効的な膜厚を増やすために、スライダ保護膜の形状を、スライダと下部シールドの間隔が浮上面側よりも内部のほうがより広くなるものとしている。このような構成としても、Ｃｇ／Ｃｓを６．３以上とすることが出来るので、静電破壊が生じにくい磁気抵抗効果型ヘッドが得られることになる。
【００５０】
＜変形例＞
各実施例に示した磁気抵抗効果型ヘッドは各種の変形が可能である。例えば、第１実施形態では、第１、第２ギャップを共に炭化ケイ素を用いて形成しているが、第２ギャップのみの形成に炭化ケイ素を用いて、第１ギャップの形成に他の材料（例えば、アルミナ）を用いても良い。第３実施形態についても同様に、第１ギャップを第２ギャップとは異なる材料を用いて形成しても良い。
【００５１】
また、第４実施例では、スライダ保護膜の材料としてアルミナを用いているが、比誘電率がより低い材料を用いれば、基板の加工量を低減すること、あるいは、Ｃｇ／Ｃｓの値をより大きくすることが出来る。また、同実施例では、基板に凹部を形成しているが、基板に凸部を形成することによって、図８に示したような構成を実現することも出来る。また、スライダとスライダ保護膜の界面を平面としておき、その上に、浮上面側の厚さの方が薄いスライダ保護膜を形成することによって、浮上面における下部シールドとスライダの間隔を５μｍ程度に維持したままで、Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となるようにしても良い。さらに、スライダとスライダ保護膜界面、スライダ保護膜と下部シールド界面が共に弯曲しているような構成を採用することも出来る。ただし、これらの場合、下部シールド上への第２ギャップ、磁気抵抗効果素子等の形成が困難なものとなるので、第４実施例のように、平坦な下部シールドが形成されるようにしておくことが望ましい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、人手による作業時に静電破壊が生じにくく、かつ、簡単に製造できる磁気抵抗効果型ヘッドを得ることが出来る。また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドを用いれば、正常に機能する磁気記録再生装置を極めて簡単に製造できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図である。
【図２】ギャップ容量／保護膜容量と第２ギャップ間電圧の関係を示した図である。
【図３】本発明の磁気抵抗効果型ヘッドを用いて形成される磁気記録再生装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第１実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図５】第１実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの製造プロセスの説明図である。
【図６】本発明の第２実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図７】本発明の第３実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図８】本発明の第４実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図９】従来の磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図１０】特開平９−４４８２０号公報に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造プロセスの説明図である。
【符号の説明】
１０ 磁気抵抗効果型ヘッド
１１、２１ 磁気抵抗効果素子
１２、２２ 素子端子
１３、２３ 第１ギャップ
１４、２４ 第２ギャップ
１５、２５ 上部シールド
１６、２６ 下部シールド
１７、２７ スライダ保護膜
１８、２８ スライダ、スライダ基板
３０ 磁気記録再生装置
３１ 磁気記録媒体
３２ 制御系
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果型ヘッドと及び磁気記録再生装置に関し、特に、軟磁性シールドを備える磁気抵抗効果型ヘッドと、そのような磁気抵抗効果型ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁界変化を磁気抵抗効果素子を用いて検出する磁気抵抗効果型ヘッドの中には、軟磁性シールドを備えたものが存在している。図９に、そのような磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成を示す。図示したように、この種の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気抵抗効果素子２１並びに素子端子２２が、第１、第２ギャップ２３、２４を介して、上部シールド２５と下部シールド２６に挟まれ、下部シールド２６がスライダ保護膜２７を介してスライダ２８に接続された構成を有する。
【０００３】
磁気抵抗効果素子２１としては、スピンバブル素子或いは異方性磁気抵抗効果素子が用いられており、第１ギャップ２３と第２ギャップ２４、スライダ保護膜２７としては、それぞれ、絶縁材料（通常、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３））からなる膜が用いられている。また、上部シールド２５と下部シールド２６としては、高透磁率を持つ磁性材料（通常、ＮｉＦｅ）からなる膜が用いられ、スライダ２８としては、アルチック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）などからなるものが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
周知のように、上記したような磁気抵抗効果型ヘッドは、薄膜プロセスによって形成された後、人手による机上での作業に供される。この際、人体には、１００Ｖ程度の静電気が発生することがあるため、その静電気が、磁気抵抗効果素子１１と素子端子１２からなる部分（以下、変換素子部と表記する）とスライダ１８間に印加され、変換素子部と下部シールド１６との間で放電が起こり、その結果として、ヘッドが破壊されてしまう（性能が劣化してしまう）ことがあった。
【０００５】
このような問題を解決するために、特開平９−４４８２０号公報では、素子端子と下部シールドの間に、５０ｐＦ程度の容量を有する誘電体を設けることが提案されている。以下、図１０を用いて、この公報に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの構成並びに製造手順を簡単に説明する。
【０００６】
特開平９−４４８２０号公報記載の技術では、まず、図１０（ａ）に示してあるように、スライダ基板２８上に、アルミナを堆積することによってスライダ保護膜２７が形成される。次いで、図１０（ｂ）に示してあるように、ＮｉＦｅを堆積することによって下部シールド２６が形成される。
【０００７】
その後、図１０（ｃ）に示してあるように、浮上面（図において下側）付近に、アルミナ等堆積することによって第２ギャップ２４の一部をなすことになる絶縁膜２４１を形成し、さらに、図１０（ｄ）に示してあるように、絶縁膜２４１と共に第２ギャップ２４を構成する誘電体膜２４２が形成される。その後、図１０（ｅ）に示したように、磁気抵抗効果素子２１が絶縁膜２４１上に形成される。
【０００８】
磁気抵抗効果素子２１の形成後、図１０（ｆ）に示してあるように、その抵抗変化を検出するための素子端子２２が形成される。次いで、図１０（ｇ）、（ｈ）に示したように、第１ギャップ２３、上部シールド２５が形成され、磁気抵抗効果型ヘッドが得られる。
【０００９】
このような手順で形成された磁気抵抗効果型ヘッドは、素子端子２１と下部シールド２６間の容量が大きくなるので、磁気抵抗効果素子２１と下部シールド２６間で放電が生じにくくなる。しかしながら、この磁気抵抗効果型ヘッドでは、第２ギャップ２４を２種の膜を組み合わせて形成しなければならないため、製造プロセスが複雑なものとなっていた。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、静電耐圧が高く、かつ、製造が容易な磁気抵抗効果型ヘッドを提供することにある。
また、本発明の他の課題は、そのような磁気抵抗効果型ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、軟磁性材料からなる上部シールドと下部シールドの間に、第１絶縁層と第２絶縁層を介して磁気抵抗効果素子が挟まれ、下部シールドが絶縁体であるスライダ保護膜を介してスライダに接続された構造を有する磁気抵抗効果型ヘッドを、磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間の静電容量が、下部シールドとスライダとの間の静電容量の６．３倍以上となるように構成する。
【００１２】
より具体的には、本発明では、磁気抵抗効果型ヘッドを製造するに際して、▲１▼磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間の容量（以下、ギャップ容量と表記する）が大きくなる材料を用いて第２絶縁層を形成する、▲２▼下部シールドとスライダ間の容量（以下、保護膜容量と表記する）が小さくなる材料を用いてスライダ保護膜を形成する、▲３▼ギャップ容量が大きくなる材料を用いて第２絶縁層を形成するとともに、保護膜容量が小さくなる材料を用いてスライダ保護膜を形成する、▲４▼スライダと第２シールドの間隔が浮上面側よりも内部のほうがより広くなる形状を有したスライダ保護膜を用いる、といったいずれかの構成（方法）を採用することによって、磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間の容量が下部シールドとスライダとの間の容量の６．３倍以上となるようにする。
【００１３】
磁気抵抗効果型ヘッドをこのような構成とすれば、１００Ｖ程度の電圧が磁気抵抗効果素子とスライダ間に印加された場合に、磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間に印加される電圧を放電開始電圧以下とすることができる。従って、人手による作業時に静電気による破壊が生じにくい磁気抵抗効果型ヘッドが得られることになる。また、その結果として、本磁気抵抗効果型ヘッドを用いれば、正常に機能する磁気記録再生装置を極めて簡単に（歩留り良く）製造できることになる。
【００１４】
また、▲１▼〜▲３▼の構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドは、通常の磁気抵抗効果型ヘッドの製造プロセスと同じ工程数の製造プロセスで実現できる。さらに、▲１▼の構成を採用する場合には、第２絶縁層を、比誘電率が１３．５以上の材料で形成すれば、静電耐圧の高い磁気抵抗効果型ヘッドを、第２絶縁層を除く各部のそれまで採用していた形状、材料を変えることなく実現できることになる。また、▲２▼の構成を採用する場合にも、スライダ保護膜を、比誘電率が４．４以下の材料で形成すれば、静電耐圧の高い磁気抵抗効果型ヘッドを、スライダ保護膜を除く各部のそれまで採用していた形状、材料を変えることなく実現できることになる。
【００１５】
▲４▼の構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドは、▲１▼〜▲３▼の構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドに比して、その製造プロセスが複雑となる。しかしながら、２種の膜を隣接させて形成する必要はないので、▲４▼の構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドは、特開平９−４４８２０号公報記載の磁気抵抗効果型ヘッドよりも容易に形成できるものとなっている。また、▲４▼の構成を採用する場合には、スライダ保護膜材料をアルミナとしたままでも、静電耐圧の高い磁気抵抗効果型ヘッドを実現できることにもなる。
【００１６】
なお、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドを実現する際に用いる磁気抵抗効果素子は、スピンバブル素子であっても、異方性磁気抵抗効果素子であっても良い。また、第２絶縁層、スライダ保護膜の形成に用いられる材料は、結果として、磁気抵抗効果素子と下部シールドとの間の容量を、下部シールドとスライダとの間の容量の６．３倍以上と出来るものであれば良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
まず、図１及び図２を用いて、後述する各実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの構成を決定するために行ったシミュレーションの説明を行うことにする。
【００１８】
既に説明したように、磁気抵抗効果型ヘッドに関する作業時に、磁気抵抗効果素子並びに素子端子とスライダとの間には、１００Ｖ程度の電圧がかかることがある。このため、本発明者らは、まず、図１に模式的に示したように、磁気抵抗効果素子１１及び素子端子１２（以下、変換素子部と表記する）とスライダ１８との間にかかる電圧が１００Ｖであるときに変換素子部と下部シールド１６との間にかかる電圧ΔＶ（以下、第２ギャップ間電圧と表記する）が、磁気抵抗効果型ヘッド１０の構造に応じてどのように変化するかを、回路シミュレータ「ＳＰＩＣＥ」を用いてシミュレートした。なお、シミュレーションで用いた磁気抵抗効果型ヘッドの回路モデルは、例えば、“ＥＯＳ／ＥＳＤ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ９５”ｐ．３２２−３３０に記載の論文で用いられているモデルと同様のものであるため、その詳細についての説明は省略する。
【００１９】
シミュレーションの結果、変換素子部と下部シールド１６との間の静電容量Ｃｇ（以下、ギャップ容量と表記する）と下部シールド１６とスライダ１８との間の静電容量Ｃｓ（以下、保護膜容量と表記する）の比Ｃｇ／Ｃｓと、第２ギャップ間電圧ΔＶとの間には、図２に示した関係があることが分かった。
【００２０】
一方、間隔が狭い（数μｍ以下の）２つの電極間の放電は、電界放出機構による電子の放出の影響を大きく受けることが知られている。そして、その電界放出条件は、電極によらず、電極間に７５ＭＶ／ｍ（Ｖ／μｍ）を越える電界が印加されたときに生じることも知られている（例えば、電子通信学会論文誌’８３／１１ Ｖｏｌ Ｊ６６−Ｃ Ｎｏ．１１ ｐｐ５０８−８１２）。また、一般に電極間に電圧が印加されたとき、電界強度が最も強くなるのは、電極の角の部分であることも知られている。そして、電極間が真空（空気）の場合と、電極間に比誘電率がεの誘電体が存在する場合とでは、電極の帯電量が同じとき、前者の電界強度が後者の電界強度のε倍となることも知られている。
【００２１】
従って、誘電体であり、かつ、幅の狭い（厚さの薄い）第２ギャップ１４が設けられている磁気抵抗効果型ヘッドでは、磁気抵抗効果素子１１と下部シールド１６間に７５ＭＶ／ｍを越える電界が印加されたときに、磁気抵抗効果素子１１あるいは下部シールド１６の浮上面に接する角の部分から空気を伝わって放電が生ずることになる。
【００２２】
すなわち、第２ギャップ１４の厚さが０．１μｍであるとすると、第２ギャップ１４の材料によらず、第２ギャップ間電圧△Ｖが７．５Ｖ以上となったときに放電が生ずることになる。
【００２３】
このため、人手による作業時に、０．１μｍ厚の第２ギャップ１４において放電が生じないようにするためには、図２から明らかなように、磁気抵抗効果型ヘッドのギャップ容量Ｃｇと保護膜容量Ｃｓの比Ｃｇ／Ｃｓを、６．３以上とすれば良いことになる。なお、本発明者らが以前に製造していた、各ギャップ、スライダ保護膜がアルミナからなる磁気抵抗効果型ヘッド（以下、従来型磁気抵抗効果型ヘッドと表記する）のＣｇ／Ｃｓは３．６となっており、図２からも、このヘッドが静電気による破壊が生じ易いヘッドであることが確認された。
【００２４】
さて、容量比Ｃｇ／Ｃｓを６．３以上とするためには、保護膜容量Ｃｓを小さくする、ギャップ容量Ｃｇを大きくする、保護膜容量Ｃｓを小さくするとともに、ギャップ容量Ｃｇを大きくする、といった方法が採用できる。
【００２５】
ただし、保護膜容量Ｃｓを小さくするために、スライダ保護膜１７の厚さ（図１における横方向の長さ）を単に増やしたのでは、媒体上の突起状欠陥の磁気抵抗効果素子への衝突によって生ずるノイズ（サーマルアスピリティ）の発生頻度が多くなってしまう。具体的には、サーマルアスピリティの発生を防ぐためには、スライダ１８と磁気抵抗効果素子１１との間の距離を６μｍ以下とすることが望ましいことが知られている。そして、下部シールド１６には１μｍ程度の厚さが必要とされるので、結局、スライダ保護膜１７には、その厚さが５μｍ以下であることが必要とされることになる（現在、製造されている磁気抵抗効果型ヘッドのスライダ保護膜の厚さは、４．５〜５μｍである）。このため、スライダ保護膜１７の厚さを単に増やすことによって、保護膜容量Ｃｓを小さくすることは好ましくない。
【００２６】
そこで、本発明の一実施形態では、比誘電率εが４．４以下の材料からなるスライダ保護膜１７を磁気抵抗効果型ヘッド１０に具備させる。そのような材料からなるスライダ保護膜１７を用いると保護膜容量Ｃｓは、アルミナ（ε≒７．７）からなる同形状のスライダ保護膜が用いられた場合の保護膜容量のおよそ５７％以下となる。従って、製造される磁気抵抗効果型ヘッドのＣｇ／Ｃｓを、アルミナからなるスライダ保護膜を有している従来型磁気抵抗効果型ヘッドのＣｇ／Ｃｓ（３．６）の１．７５倍の６．３とすることが出来る。
【００２７】
このように、比誘電率εが４．４以下の材料でスライダ保護膜１７を形成すれば、他の部分の形状及び材料、スライダ保護膜の形状を変えることなく、静電気による破壊が生じにくい（容量比Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となる）磁気抵抗効果型ヘッドを得ることが出来る。また、その磁気抵抗効果型ヘッドは、スライダ保護膜１７形成時に用いる原料を変えるだけで製造できることにもなる。
【００２８】
なお、比誘電率εが４．４以下の材料としては、ポリエチレン（ε≒２．３）、ポリプロピレン（ε≒２．０）、ポリスチレン（ε≒２．５）、ポリカーボネート（ε≒２．９）、フッ素樹脂（ε≒２．４）、石英ガラス（ε≒３．５）などがあり、いずれもスライダ保護膜１７の形成に用いることが出来る。
【００２９】
また、本発明の他の実施形態では、比誘電率εが１３．５以上の材料からなる第２ギャップ１４を磁気抵抗効果型ヘッドに具備させる。そのような材料からなる第２ギャップ１４を用いると、ギャップ容量Ｃｇは、アルミナ（ε≒７．７）からなる同形状の第２ギャップが用いられている場合におけるギャップ容量の１．７５倍以上となる。従って、製造される磁気抵抗効果型ヘッドのＣｇ／Ｃｓは、アルミナからなる第２ギャップを有している従来型磁気抵抗効果型ヘッドのＣｇ／Ｃｓの１．７５倍の６．３となる。
【００３０】
すなわち、比誘電率εが１３．５以上ので第２ギャップ１４を形成すれば、他の部分の形状及び材料、第２ギャップ１４の形状を変えることなく、静電気による破壊が生じにくい磁気抵抗効果型ヘッドを得ることが出来ることになる。また、その磁気抵抗効果型ヘッドは、第２ギャップ１４の形成時に用いる原料を変えるだけで製造できることにもなる。
【００３１】
なお、比誘電率εが１３．５以上の材料としては、常誘電体であるポリイミド（ε≒３５）、炭化ケイ素（ε≒４０）、強誘電体である酸化チタン（ε≒１００）、チタン酸バリウム系酸化物（ε≒１２００）、チタン酸ストロンチウム系酸化物（ε≒３００）、チタン酸カルシウム系酸化物（ε≒１５０）、反強誘電体材料であるニオブ酸ナトリウム系酸化物（ε≒８０）などがあり、いずれも第２ギャップ１４の形成に用いることが出来る。
【００３２】
本発明の他の実施形態では、スライダ保護膜１７の形成に比較的大きな誘電率を持つ材料を用いるとともに、第２材料の形成に比較的小さな誘電率を持つ材料を用いることにより、容量比Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となるようにする。この形態を採用した場合、誘電率が１３．５以下の材料を第２ギャップ１４の形成に用いて従来と同形状の磁気抵抗効果型ヘッドを製造することも、誘電率が４．４以上の材料をスライダ保護膜１７の形成に用いて従来と同形状の磁気抵抗効果型ヘッドを製造することもできることになる。
【００３３】
さらに、本発明の他の実施形態では、スライダと下部シールドの間隔が浮上面側よりも内部のほうがより広くなる形状を有しているスライダ保護膜を具備させることによって、容量比Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となる磁気抵抗効果型ヘッドを実現する。すなわち、サーマルアスピリティに関する特性を劣化させないために、浮上面でのスライダ保護膜の厚さを、例えば５μｍ程度としておくとともに、浮上面での厚さよりも内部での厚さの方が大きくなる形状をスライダ保護膜に与えることによって、保護膜容量を増大させ、Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となるようにする。
【００３４】
この形態を採用した場合には、従来と同様に、スライダ保護膜の形成にアルミナを用いても、静電耐圧の高い磁気抵抗効果型ヘッドが製造できることになる。そして、図３に示したように、上述したような各形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０を、磁気記録媒体３１、制御系３２等と組み合わせて磁気記録再生装置３０を製造すれば、正常に機能する磁気記録再生装置を極めて簡単に（歩留り良く）製造できることになる。
【００３５】
【実施例】
＜第１実施例＞
図４に、本発明の第１実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す。図示したように、第１実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、従来の磁気抵抗効果型ヘッドと同様に、磁気抵抗効果素子１１並びに素子端子１２が、第１、第２ギャップ１３、１４を介して、上部シールド１５と下部シールド１６に挟まれ、下部シールド１６がスライダ保護膜１７を介してスライダ１８に接続された構成を有する。また、第１、第２ギャップ１３、１４を除く各部の形状、構成材料も、従来の磁気抵抗効果型ヘッドと同様のものとなっている。例えば、下部シールド１６としては、厚さ１μｍのＮｉＦｅが用いれており、スライダ保護膜１７としては厚さ５μｍのアルミナが用いられている。
【００３６】
ただし、本実施例では、第１、第２ギャップ１３、１４を、アルミナ（比誘電率ε＝７．７）ではなく炭化ケイ素（比誘電率ε＝４０）を用いて形成している。
【００３７】
具体的には、本実施例では、まず、図５（ａ）に示してあるように、スライダ基板１８上に、アルミナを５μｍ厚堆積することによってスライダ保護膜１７を形成した。次いで、図５（ｂ）に示してあるように、ＮｉＦｅを１μｍ厚堆積することによって下部シールド１６を形成した。
【００３８】
その後、図５（ｃ）に示してあるように、炭化ケイ素を０．１μｍ厚堆積することによって第２ギャップ１４を形成し、さらに、図５（ｄ）に示してあるように、磁気抵抗効果素子１１を形成した。なお、本実施例では、磁気抵抗効果素子１１として、いわゆる、スピンバブル素子を形成している。すなわち、図５（ｄ）に示した工程では、磁性層、中間層、磁性層、反強磁性層の積層構造（スピンバブル素子）が製造されている。
【００３９】
磁気抵抗効果素子１１の形成後、図５（ｅ）に示してあるように、その抵抗変化を検出するための素子端子１２（Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉ）を形成した。次いで、図５（ｆ）、（ｇ）に示したように、炭化ケイ素、ＮｉＦｅを順次堆積することにより、第１ギャップ１３、上部シールド１５を形成し、図４に示した構成を有する磁気抵抗効果型ヘッドを得ている。
【００４０】
このように、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、炭化ケイ素（比誘電率ε＝４０）で構成された第２ギャップ１４を有しているので、第２ギャップ１４の容量Ｃｇとスライダ保護膜１７の容量Ｃｓの比Ｃｓ／Ｃｇは、およそ、１９となる。このため、机上での作業時に素子端子・スライダ間に１００Ｖ程度の電圧が加わっても、本磁気抵抗効果型ヘッドの第２ギャップ間電圧は、２．５Ｖ程度になるだけであり（図２参照）、放電は生じないことになる。実際、製造した磁気抵抗効果型ヘッドは、素子端子・スライダ間に１００Ｖの電圧を意図的に印加しても放電が生じないものとなっていた。
【００４１】
＜第２実施例＞
図６に、第２実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す。図示したように、第２実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、通常の磁気抵抗効果型ヘッドと同様に、磁気抵抗効果素子１１（本実施例では、異方性磁気抵抗効果素子）並びに素子端子１２が、第１、第２ギャップ１３、１４を介して、上部シールド１５と下部シールド１６に挟まれ、下部シールド１６がスライダ保護膜１７を介してスライダ１８に接続された構成を有する。また、スライダ保護膜１７を除く各部の形状、構成材料も、通常の、異方性磁気抵抗効果素子を備えた磁気抵抗効果型ヘッドと同様のものとなっている。例えば、第２ギャップ１４としては、厚さ０．１μｍのアルミナを用いており、下部シールド１６としては、厚さ１μｍのＮｉＦｅを用いている。
【００４２】
ただし、本実施例では、スライダ保護膜１７として、形状は従来のそれと同様のものであるが、アルミナではなく、ポリエチレン（比誘電率ε＝２．３）からなるものを用いている。なお、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの製造プロセスは、第１実施例のそれとほぼ同じであるので、その説明は省略する。
【００４３】
このため、第２実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの保護膜容量は、アルミナ（比誘電率ε＝７．７）からなるスライダ保護膜を用いた場合の保護膜容量の約３０％となっている。従って、本磁気抵抗効果型ヘッドにおける第２ギャップ１４とスライダ保護膜１７との容量比Ｃｇ／Ｃｓは、従来型の磁気抵抗効果型ヘッドの容量比のおよそ３．３倍である１２となる。このため、本磁気抵抗効果型ヘッドの第２ギャップ間電圧は、机上での作業時に素子端子・スライダ間に１００Ｖ程度の電圧が加わっても、放電が起こらない３．９Ｖ程度までしか上昇しないことになる（図２参照）。なお、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドに関しても、素子端子・スライダ間に１００Ｖの電圧を意図的に印加することによって、放電が生じないものであることを確認している。
【００４４】
＜第３実施例＞
図７に、第３実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す。図示したように、第３実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、通常の磁気抵抗効果型ヘッドと同様に、磁気抵抗効果素子１１（本実施例では、スピンバブル素子）並びに素子端子１２が、第１、第２ギャップ１３、１４を介して、上部シールド１５と下部シールド１６に挟まれ、下部シールド１６がスライダ保護膜１７を介してスライダ１８に接続された構成を有する。また、第１、第２ギャップ１３、１４、スライダ保護膜１７を除く各部の形状、構成材料も、通常の、異方性磁気抵抗効果素子を備えた磁気抵抗効果型ヘッドと同様のものとなっている。
【００４５】
ただし、本実施例では、スライダ保護膜１７を、アルミナではなく、石英ガラス（比誘電率ε≒３．５）で形成しており、第１、第２ギャップ１３、１４を、ポリイミド（比誘電率ε≒３５）で形成している。
【００４６】
このため、本磁気抵抗効果型ヘッドは、第２ギャップ１４とスライダ保護膜１７との容量比Ｃｇ／Ｃｓがおよそ３６となっており、図２から明らかなように、素子端子・スライダ間に１００Ｖ程度の電圧が加わっても、第２ギャップ間電圧が１．３Ｖ程度までしか上昇しないヘッドとなっている。
【００４７】
＜第４実施例＞
図８に、本発明の第４実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成を示す。図示してあるように、第４実施例の磁気抵抗効果型ヘッドのスライダ１８′、スライダ保護膜１７′は、第１ないし第３実施例の磁気抵抗効果型ヘッドのスライダ１８、スライダ保護膜１７とは異なる形状を有している。
【００４８】
以下、この磁気抵抗効果型ヘッドの製造手順を簡単に説明する。本実施例では、スライダ保護膜１７′を形成するためにアルミナを用いることを前提として、まず、誘電率ε≒７．７の材料で、浮上面側の厚さが５μｍであり、かつ、Ｃｇ／Ｃｓ≒６．５とすることが出来るスライダ保護膜１７′の形状を求めた。次いで、その形状が形成できるように、スライダ１８′となる基板を加工することによって、基板に凹部を形成した。そして、加工が施された基板上に、アルミナを堆積することによってスライダ保護膜１７′を形成し、その後、第１実施形態と同様の手順で、下部シールド１６、第２ギャップ１３等を形成することによって、図示した磁気抵抗効果型ヘッドを得ている。
【００４９】
すなわち、本実施例では、突起物との衝突によるノイズの発生を防止できる状態を維持したままで、スライダ保護膜の実効的な膜厚を増やすために、スライダ保護膜の形状を、スライダと下部シールドの間隔が浮上面側よりも内部のほうがより広くなるものとしている。このような構成としても、Ｃｇ／Ｃｓを６．３以上とすることが出来るので、静電破壊が生じにくい磁気抵抗効果型ヘッドが得られることになる。
【００５０】
＜変形例＞
各実施例に示した磁気抵抗効果型ヘッドは各種の変形が可能である。例えば、第１実施形態では、第１、第２ギャップを共に炭化ケイ素を用いて形成しているが、第２ギャップのみの形成に炭化ケイ素を用いて、第１ギャップの形成に他の材料（例えば、アルミナ）を用いても良い。第３実施形態についても同様に、第１ギャップを第２ギャップとは異なる材料を用いて形成しても良い。
【００５１】
また、第４実施例では、スライダ保護膜の材料としてアルミナを用いているが、比誘電率がより低い材料を用いれば、基板の加工量を低減すること、あるいは、Ｃｇ／Ｃｓの値をより大きくすることが出来る。また、同実施例では、基板に凹部を形成しているが、基板に凸部を形成することによって、図８に示したような構成を実現することも出来る。また、スライダとスライダ保護膜の界面を平面としておき、その上に、浮上面側の厚さの方が薄いスライダ保護膜を形成することによって、浮上面における下部シールドとスライダの間隔を５μｍ程度に維持したままで、Ｃｇ／Ｃｓが６．３以上となるようにしても良い。さらに、スライダとスライダ保護膜界面、スライダ保護膜と下部シールド界面が共に弯曲しているような構成を採用することも出来る。ただし、これらの場合、下部シールド上への第２ギャップ、磁気抵抗効果素子等の形成が困難なものとなるので、第４実施例のように、平坦な下部シールドが形成されるようにしておくことが望ましい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、人手による作業時に静電破壊が生じにくく、かつ、簡単に製造できる磁気抵抗効果型ヘッドを得ることが出来る。また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドを用いれば、正常に機能する磁気記録再生装置を極めて簡単に製造できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図である。
【図２】ギャップ容量／保護膜容量と第２ギャップ間電圧の関係を示した図である。
【図３】本発明の磁気抵抗効果型ヘッドを用いて形成される磁気記録再生装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第１実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図５】第１実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの製造プロセスの説明図である。
【図６】本発明の第２実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図７】本発明の第３実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図８】本発明の第４実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図９】従来の磁気抵抗効果型ヘッドの概略構成図である。
【図１０】特開平９−４４８２０号公報に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造プロセスの説明図である。
【符号の説明】
１０ 磁気抵抗効果型ヘッド
１１、２１ 磁気抵抗効果素子
１２、２２ 素子端子
１３、２３ 第１ギャップ
１４、２４ 第２ギャップ
１５、２５ 上部シールド
１６、２６ 下部シールド
１７、２７ スライダ保護膜
１８、２８ スライダ、スライダ基板
３０ 磁気記録再生装置
３１ 磁気記録媒体
３２ 制御系
Claims (13)
- 軟磁性材料からなる上部シールドと下部シールドの間に、第１絶縁層と第２絶縁層を介して磁気抵抗効果素子が挟まれ、前記下部シールドが絶縁体であるスライダ保護膜を介してスライダに接続された構造を有する磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記磁気抵抗効果素子と前記下部シールドとの間の静電容量が、前記下部シールドと前記スライダとの間の静電容量の６．３倍以上である
ことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 前記第２絶縁層が、比誘電率が１３．５以上の材料からなることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 前記第２絶縁層が、ポリイミド、炭化ケイ素のいずれかからなることを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 前記第２絶縁層が、強誘電体材料からなることを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 前記強誘電体材料が、酸化チタン、チタン酸バリウム系酸化物、チタン酸ストロンチウム系酸化物、チタン酸カルシウム系酸化物のいずれかであることを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 前記第２絶縁層が、反強誘電体材料からなることを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 前記反強誘電体材料が、ニオブ酸ナトリウム系酸化物であることを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 前記スライダ保護膜が、前記スライダと前記下部シールドの間隔が浮上面側よりも内部のほうがより広くなる形状を有していることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 前記スライダ保護膜が、比誘電率が４．４以下の材料からなることを特徴とする請求項
１記載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 前記材料が、石英ガラス、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、フッ素樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項９記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 前記磁気抵抗効果素子が、スピンバブル素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 前記磁気抵抗効果素子が、異方性磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
- 請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッドを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
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