JP3602038B2 - 磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録用に使われる誘導型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記録密度化に伴い、磁気記録媒体は高保磁力化し、記録に用いる誘導型薄膜磁気ヘッドのトラック幅は狭小化している。また磁気記録媒体の高保持力化に伴い、記録に充分な磁束を出すために、誘導型薄膜磁気ヘッドの膜厚は厚くなっている。即ち現在では、誘導型薄膜磁気ヘッドの先端部では、トラック幅よりも膜厚の方が厚くなっており、その製造はますます困難なものとなっている。
【０００３】
この問題を解決するために、誘導型薄膜磁気ヘッドの磁極端領域に、上部磁気コアの磁極端よりも狭い幅を有し、その幅がトラック幅を規定する磁極端層を含むトレンチを有した誘導型薄膜磁気ヘッドの構造が特開平７−２９６３２８号に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように特開平７−２９６３２８号に記載されている誘導型薄膜磁気ヘッドでは、上部磁気コアの磁極端の幅は、トラック幅を規定する磁極端層よりも広い。この構造により、上部磁気コアの先端部でも磁束が大きいまま保たれ、薄い膜厚で精度の良いトラック幅を有する磁極端層を作成することが可能となった。しかしながら、磁気ギャップ部のみならず、上部磁気コアの磁極端の端部からも大きな磁界がもれるため、記録時には所望のトラック幅よりも広い領域で記録磁界が記録媒体に印加されてしまい、隣接する情報を壊すといった問題があった。
【０００５】
この問題を解決する手段の一つとして、上部磁気コアの磁極端部からのもれ磁界を小さくするために、上部磁気コアの磁極端面を浮上面より後方へ配置した磁気コア形状とする方法もある。しかし、その場合には、漏れ磁界の低下とともに記録磁界も低下してしまうという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドでは、狭トラック幅を実現するために、上部磁気コアと下部磁気コアの間に、少なくとも浮上面近傍で略トラック幅を有する磁極端層を形成する。
【０００７】
磁極端層に効率よく磁束を運ぶためには、磁極端層の後端部上面を削り取り、磁極端層後端部と、磁極端層の後端部の幅よりも広い幅を有する上部磁気コアの先端部とを接続することにより、記録磁界の大きな記録ヘッドが実現できる。
【０００８】
上部磁気コアの先端部が磁気ヘッド浮上面に露出した場合には、上部磁気コアの端部からの漏れ磁界により、隣接トラックの情報を壊す恐れがある。この恐れを避けるために本発明の記録ヘッドでは、上部磁気コアの先端部を、浮上面から０．２〜３．０μｍ後退させるのが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドのモデル図で、図１（ａ）は本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドの断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示したｘ方向に対して垂直な上面から見た上面図である。図１（ａ）に示すように、本発明の誘導型薄膜磁気ヘッドは基板上に下部磁気コア１と上部磁気コア２及び下部磁気コアと上部磁気コアの間を周回して配置されたコイル３とからなり、下部磁気コア１と上部磁気コア２とは、後端部ではバックコンタクト部４で接続し、先端部では磁極端層１１を介して接続している。磁極端層１１は、磁極端層下側層１１１、磁気ギャップ膜１０、磁極端層上側層１１２の積層膜からなる。下部磁気コア１から、磁極端層１１の上面までの距離は、先端部よりも後部の方を小さくし、少なくとも磁極端層１１の後部において、上部磁気コア２の先端部と接続する。上部磁気コア２の先端部の幅は、磁極端層１１の後部の幅よりも大きいことが望ましい。こうすることにより、磁極端層に有効的に磁束が流入し、高い記録磁界を出せる誘導型薄膜磁気ヘッドを提供できる。
【００１０】
図２（ｃ）、（ｄ）に、本発明の誘導型薄膜磁気ヘッドの記録磁界分布の例を示す。比較のため、図２（ａ）、（ｂ）に従来の誘導型薄膜磁気ヘッドの記録磁界分布の例を示す。いずれの場合も磁極端層下側層の膜厚は０．５μｍ、ギャップ膜の膜厚は０．２μｍ、磁極端層上側層の膜厚は２．０μｍとし、磁極端層下側層及び上側層の飽和磁束密度Ｂｓ及び比透磁率μは、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅの１．９Ｔ、μ＝１５００として、面積要素法により求めた面内分布である。磁極端層の形状は、先端部から０．５μｍまでの幅を０．３４μｍとし、それより後部では２０°で広がる形状とし、長さを３．０μｍとした。磁極端層の長さと上部磁気コア先端部の浮上面からの後退量との差が、磁極端層と上部磁気コアの接触長さとなる。いずれの場合も磁極端層と上部磁気コアの接触長さが５．０μｍまでは、接触長さが長いほど最大磁界は大きくなる。また、上部磁気コア先端部の浮上面からの後退量が大きくなるほど最大磁界及び上部磁気コア端部からの漏れ磁界が小さくなる。最大磁界は上部磁気コア先端部の後退量が３．０μｍを越えると急激に減少し、上部磁気コア端部からの漏れ磁界は後退量が０．２μｍ以上でほぼ一定となるため、上部磁気コア先端部の後退量は０．２〜３．０μｍ、磁極端層の長さは２．０〜７．０μｍとするのが望ましい。
【００１１】
また、本実施例のように磁極端層を磁性膜／非磁性膜／非磁性膜の３層構造とした場合は、上から見た形状を３層とも同じ形状とする場合には、広がり角度を５〜４５°にすることにより、記録磁界を大きくすることができる。
【００１２】
上部磁気コアは、浮上面から０．５μｍまでの幅を１．３４μｍとし、それより後部では、コア幅３０μｍまで広がり角度４０°で広がる形状とした。下部磁気コアの膜厚は２．５μｍ、上部磁気コアの膜厚は３．０μｍとし、下部磁気コア及び上部磁気コアのＢｓ及びμは、４５Ｎｉ−５５ＦｅのＢｓ＝１．６Ｔ、μ＝１６００とした。起磁力は０．３６アンペア・ターンとし、浮上面から２５ｎｍ離れた位置での記録磁界の面内成分を、積分要素法を用いて計算した。計算結果は約４０ｋＡ／ｍ（５００Ｏｅ）毎の等高線図で示す。なお、等高線図の上にモデル先端部の断面形状を示した。図中、縦方向がダウントラック方向、横方向がトラック幅方向を示し、数字はμｍ単位である。
【００１３】
比較の一例である図２（ａ）は磁極端層の先端部と後部の膜厚が同じで上部磁気コア先端部が浮上面に露出している場合である。最大磁界は６３３ｋＡ／ｍ（７．９７ｋＯｅ）であるが、上部磁気コア端部からの漏れ磁界が２５２ｋＡ／ｍ（３．１８ｋＯｅ）と大きく、隣接トラックの情報を壊す恐れがある。
【００１４】
比較の他の一例である図２（ｂ）は磁極端層の先端部と後部の膜厚が同じで上部磁気コア先端部を浮上面から１．０μｍ後退させた場合である。上部磁気コア端部からの漏れ磁界が７９ｋＡ／ｍ（１０００Ｏｅ）以下に減少するが、最大磁界も６２５ｋＡ／ｍ（７．８８ｋＯｅ）と減少してしまう。
【００１５】
図２（ｃ）は、本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドで上部磁気コア先端部が浮上面に露出している場合である。最大磁界は６４７ｋＡ／ｍ（８．１５ｋＯｅ）、上部磁気コア端部からの漏れ磁界は２１６ｋＡ／ｍ（２．７２ｋＯｅ）となり、従来の誘導型薄膜磁気ヘッドの一例である図２（ａ）の場合と比較すると、最大磁界が大きくなり、上部磁気コアからの漏れ磁界が小さくなることがわかる。
【００１６】
図２（ｄ）は、本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドで上部磁気コア先端部を浮上面から１．０μｍ後退させた場合である。上部磁気コア端部からの漏れ磁界が７９ｋＡ／ｍ（１０００Ｏｅ）以下に減少し、最大磁界は６４２ｋＡ／ｍ（８．０９ｋＯｅ）となり、従来の誘導型薄膜磁気ヘッドの他の一例である図２（ｂ）の場合と比べても最大磁界が大きいことがわかる。図２（ｄ）の形状に対して、下部及び上部磁極端層のＢｓ及びμを７０Ｆｅ−３０ＣｏのＢｓ＝２．３Ｔ、μ＝１００とした場合には、最大磁界は７１７ｋＡ／ｍ（９．０３ｋＯｅ）まで向上する。また、トラック幅を０．６μｍとした場合には、７８８ｋＡ／ｍ（９．９３ｋＯｅ）まで向上する。更に磁気ギャップ膜の膜厚及び磁極端層の形状の最適化により、最大磁界はおおよそ７９ｋＡ／ｍ（１．０ｋＯｅ）以上向上が期待できる。
【００１７】
従って、本発明の誘導型薄膜磁気ヘッドを用いることにより、０．３〜０．６μｍの狭トラック幅の記録ヘッドで保磁力３１７〜４７６ｋＡ／ｍ（４．０〜６．０ｋＯｅ）の媒体に高いＳ／Ｎ、記録密度で記録することができる。
【００１８】
本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例を図３に示す。
【００１９】
基板６上に下部磁気コア１を形成後、磁極端層形成のためのフレームマスクを形成し、めっき法により下部磁極端層１１１、磁気ギャップ膜１０、上部磁極端層１１２を形成する。その後、不必要な部分のめっき膜及びフレームマスクを削除する（図３（ａ））。再生ヘッドとして磁気抵抗効果型ヘッド、スピンバルブヘッド、あるいは巨大磁気抵抗効果型ヘッドを用いる場合には、下部磁気コアと上部シールドを兼用にしても、層間に非磁性膜をはさんで分離しても構わない。
【００２０】
１層目のコイルを形成後、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２、レジストなどの絶縁膜を形成し、ケミカル・メカニカル・エッチング法などの手法により平坦化処理を施した後、イオンミリング、リアクティブ・イオン・エッチング（Ｒ．Ｉ．Ｅ．）やウエット・エッチングなどの手法を用いて上部磁極端層１１２の後部を削り取る（図３（ｃ））。
【００２１】
この場合、平坦化処理を行わずに上部磁極端層の後部を削り取っても構わない（図３（ｃ’））。平坦化処理をした方が工程が複雑になるが、所望の形状が得られやすい。また、コイル形成前に磁極端層１１を形成しても構わない。
【００２２】
続いて、２層目以降のコイルを形成、バックコンタクトのためのスルーホールを形成、上部磁気コア２を形成し、最後に保護膜を形成する（図３（ｄ））。バックコンタクト部は磁極端層形成時のめっき膜を用いたり（図３（ｄ’））、新たな磁性膜で形成しても構わない。
【００２３】
図４に本発明の別の実施例である誘導型薄膜磁気ヘッドの断面図を示す。図１のように、平坦な下部磁気コア１上に磁極端層１１を形成した方が狭トラック幅加工が容易であるが、磁極端層１１の後部と下部磁気コア１の間に非磁性膜を挟むことにより、より強い記録磁界が得られる。図４（ａ）のように磁極端層上部を平坦化処理しても、図４（ｂ）のように平坦化処理をしなくても、同様の効果が得られる。
【００２４】
図５に本発明の誘導型薄膜磁気ヘッドのさらに別の実施例の断面図を示す。図５では、下部磁気コア１上の少なくともギャップ近傍に磁気ギャップ膜１０を形成、磁極端層１１の後部と磁気ギャップ膜１０を隔てる非磁性膜を形成後、磁極端層１１を形成する。続いて、磁極端層１１を含むマスクを用いて、少なくとも浮上面近傍のマスクに覆われていない領域の磁気ギャップ膜１０及び下部磁気コア１の上部領域をイオン・ミリングやＲ．Ｉ．Ｅ．などにより削り取り、所望のトラック幅を有する下部磁気コア１及び磁極端層１１を形成する。本実施例のように、磁気ギャップ膜１０及び非磁性の段差膜の上に磁極端層１１を形成した場合には、磁極端層の広がり角度が大きいほど、また広がり位置が浮上面に近いほど、強い記録磁界が得られる。しかしながら、磁極端層１１の広がり角度が大きいほど、あるいは広がり位置が浮上面に近いほど、浮上面近傍の下部磁気コア上面を所望のトラック幅を有する形状に加工することが困難となる。
【００２５】
本発明では、広がり角度の小さい磁極端層１１を形成し、磁気ギャップ膜及び下部磁気コア上部を所望の形状に加工後、磁極端層後部を削り込み、磁極端層よりも広い幅を有する上部磁気コア２と接続することにより、トラック幅加工精度が良く、強い記録磁界が得られる誘導型薄膜磁気ヘッドが提供できる。図５（ａ）のように磁極端層上部を平坦化処理しても、図５（ｂ）のように平坦化処理をしなくても、同様の効果が得られる。
【００２６】
図５（ａ）の形状に対して、下記の条件で積分要素法を用いて磁界計算を行った。下部磁性膜は４０〜６０Ｎｉ−６０〜４０Ｆｅ（１．６Ｔ）２．５μｍの上にＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅ（１．９Ｔ）を０．５μｍを積層した２層膜とし、ギャップ膜の膜厚は０．２μｍ、磁極端層の膜厚は２．０μｍ、飽和磁束密度はＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅの１．９Ｔとした。磁極端層の形状は、先端部から０．５μｍまでの幅を０．３４μｍとし、それより後部では２０°で広がる形状とし、長さを３．０μｍとした。下部磁気コア先端部は磁極端層及び非磁性段差膜で覆われていない領域を深さ０．５μｍ削り込む構造とした。上部磁気コアは、浮上面から０．５μｍまでの幅を１．３４μｍとし、それより後部では、コア幅３０μｍまで広がり角度４０°で広がる形状とした。上部磁気コアの膜厚は３．０μｍとし、飽和磁束密度は１．６Ｔとした。起磁力は０．３６アンペア・ターンとした。最大磁界は６４７ｋＡ／ｍ（８．１５ｋＯｅ）であり、図２（ｄ）の形状よりも若干強い記録磁界が得られる。また、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅの部分をＦｅ−Ｃｏ（２．３Ｔ）に変えた所、最大磁界は７２２ｋＡ／ｍ（９．１０ｋＯｅ）が得られた。
【００２７】
図６に本発明の誘導型薄膜磁気ヘッドのさらに別の実施例の断面図を示す。図６の実施例では、下部磁気コア１上にコイル３と、下部磁気コア１上の少なくともギャップ近傍に磁極端層下側層１１１を形成、平坦化処理後、磁気ギャップ膜１０、磁極端層上側層１１２を形成する。続いて、磁極端層上側層を含むマスクを用いて少なくとも浮上面近傍のマスクに覆われていない領域の磁気ギャップ膜１０及び磁極端層下側層１１１の上部領域をイオン・ミリングやＲ．Ｉ．Ｅ．などにより削り取り、所望のトラック幅を有する磁極端層１１を形成する。続いてコイル３を形成後、磁極端層上側層１１２の後端部をイオンミリングやＲ．Ｉ．Ｅ．等により削り取る。最後に上部磁気コア２を形成する。図６（ａ）のように磁極端層上部を平坦化処理しても、図６（ｂ）のように平坦化処理をしなくても、同様の効果が得られる。
【００２８】
図７は本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドを用いた一実施例の磁気ディスク装置を示す図である。磁気記録装置としての磁気ディスク装置に本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドを適用した概要を示すものである。しかしながら、本発明の誘導型薄膜磁気ヘッドを例えば磁気テープ装置などのような磁気記録装置にも搭載する事は可能である。
【００２９】
図示した磁気ディスク装置は、同心円状のトラックと呼ばれる記録領域にデータを記録する為のディスク上に形成された磁気記録媒体としての磁気ディスク１１１０と、磁気トランスデューサーからなり、上記データの読み取り、書き込みを実施する為の本発明による磁気ヘッド１１１８と、該磁気ヘッド１１１８を支え磁気ディスク１１１０上の所定位置へ移動させるアクチュエーター手段と、磁気ヘッド１１１８が読み取り、書き込みするデータの送受信及びアクチュエーター手段の移動などを制御する制御手段とを含み構成される。
【００３０】
さらに、磁気ディスク装置を複数個接続する事により、記憶容量の大きなディスクアレイ装置を形成する事が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の実施により、隣接する情報の破壊を回避し、狭いトラック幅を有し、強い記録磁界を出すことのできる誘導型薄膜磁気ヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドの実施例である。
【図２】本発明及び比較例による誘導型薄膜磁気ヘッドの磁界強度の面内成分の等高線図である。
【図３】本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す図である。
【図４】本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドの別の実施例の断面図である。
【図５】本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドのさらに別の実施例の断面図である。
【図６】本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドのもう一つの別の実施例の断面図である。
【図７】本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置を示す図である。
【符号の説明】
１ 下部磁気コア、２ 上部磁気コア、３ コイル、４ バックコンタクト部、５ 非磁性膜、６ 基板、８ ヘッド保護膜、９ 浮上面、１０ 磁気ギャップ膜、１１ 磁極端層、１１１ 磁極端層下側層、１１２ 磁極端層上側層、
１１１０ 磁気ディスク、１１１２ 回転軸、１１１４ モーター、１１１６ スライダー、１１１８ 磁気ヘッド、１１２０ ジンバル、１１２２ アーム、１１２４ アクチュエーター、１１２６ 制御手段、１１２８ 電送線、
１１３０ 電送線。

Claims (10)

1. 下部磁気コアと、
   前記下部磁気コア上に形成された磁極端層と、
   先端部で磁極端層と結合し、後端部で下部磁気コアと結合している上部磁気コアと、
   上部磁気コアと下部磁気コアとの間に配置されたコイルと、
   コイルと上部磁気コア及び下部磁気コアとの間に形成された絶縁層とを有し、
   前記磁極端層の先端部の膜厚は、その後端部の膜厚よりも大きいことを特徴とする磁
   気ヘッド。
2. 前記磁極端層の先端部の膜厚は、前記磁極端層及び前記上部磁気コアの接続領域の浮上面から遠ざかった後端領域における磁極端層の膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
3. 前記上部磁気コアの先端部のトラック幅方向の幅は、その後端部のトラック幅方向の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記上部磁気コアの先端部のトラック幅方向の幅は、前記磁極端層の後端部におけるトラック幅方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
5. 前記磁極端層は、浮上面近傍では下部磁気コア上に形成され、また浮上面から遠ざかった領域では下部磁気コア上に形成された非磁性膜上に形成されることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
6. 前記磁極端層は、第１の磁性膜と、第２の磁性膜と、前記第１の磁性膜と第２の磁性膜との間に形成された非磁性膜とを有する積層膜であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
7. 前記上部磁気コアの先端部は、浮上面から０．２〜３．０μｍ後退していることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
8. 前記浮上面は、前記磁極端層の先端面であることを特徴とする請求項７記載の磁気ヘッド。
9. 前記磁極端層の飽和磁束密度は、上部磁気コア又は下部磁気コアの少なくとも一方の飽和磁束密度よりも大きいことを特長とする請求項１記載の磁気ヘッド。
10. 磁気記録媒体と、請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドの位置決めをする機構とを備え、
    前記ヘッドの磁極端層の浮上面における幅が０．５μｍ以下であり、
    該磁極端層を構成する磁性膜の飽和磁束密度が１．６Ｔ以上であり、
    該磁気記憶媒体の保磁力が３１７〜６３４ｋＡ／ｍ（４．０〜８．０ｋＯｅ）である磁気記録再生装置。

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