JP3865308B2 - 薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置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、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュ−タの記憶装置を構成する磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドとして、書込素子と、巨大磁気抵抗効果膜（以下ＧＭＲ膜と称する）を用いた読取素子とを有する複合型のものが主に用いられる。
【０００３】
書込素子としては、誘導型電磁変換素子が用いられ、読取素子の上に積層される。書込素子となる誘導型薄膜磁気変換素子は、下部磁性膜、上部磁性膜、ギャップ膜及び絶縁膜によって支持されたコイル膜等を有している。
【０００４】
下部磁性膜及び上部磁性膜の先端部は微小厚みのギャップ膜を隔てて対向する下部及び上部ポール片とから構成されており、下部ポール片及び上部ポール片において書込を行なう。下部磁性膜及び上部磁性膜は、そのヨ−クが下部ポール片及び上部ポール片とは反対側の後方結合部において、磁気回路を完成するように互いに結合されている。コイル膜は結合部のまわりを渦巻状にまわるように形成されている。
【０００５】
読取素子を構成するＧＭＲ膜としては、スピンバルブ膜（以下ＳＶ膜と称する）や、強磁性トンネル接合膜（以下ＴＭＲ膜と称する）が知られている。ＧＭＲ膜を用いた読取素子は、磁気ディスクとの間の相対速度に依存せず、高い分解能が得られる。
【０００６】
この種の薄膜磁気ヘッドを用いて、高記録密度に対応するためには、磁気ディスクの単位面積当たりに記憶されるデ−タ量（面密度）を高めなければならない。面密度の向上は、書込素子の能力向上とともに、磁気ディスク等の磁気記録媒体の性能向上、及び、書込回路の高周波化によって達成される。
【０００７】
書込素子の能力を向上させて面密度を向上させる一つの手段は、ポール片間のギャップ長を小さくすることである。但し、ギャップ長の短縮は、ポール片間の記録磁界強度の減少を招くので、おのずと限界がある。
【０００８】
面密度を高めるもう一つの手段は、磁気ディスクに記録できるデ−タトラック数を増やすことである。磁気ディスクに記録できるトラック数は、通常、TPI（Track Per Inch）として表現される。書込素子のＴＰＩ能力は、デ−タ．トラックの幅を決めるヘッド寸法を小さくすることによって高めることができる。このヘッド寸法は、通常、ヘッドのトラック幅と称されている。
【０００９】
トラック幅は、コンピュータに使用されるＨＤＤの高密度記録化に対応するため、０．４μｍ、０．３μｍのように狭小化され、トラック幅の狭小化は、最近では、０．２μｍ以下の領域まで進んでいる。トラック幅がこのように狭小化されると、オーバライト特性の確保と同時に、ポール片において、トラック幅方向の両端から漏れる漏洩磁界の磁気記録媒体に対する影響（サイド．フリンジング）を、如何に低減させるかが、きわめて重要な課題になる。
【００１０】
オーバライト特性を確保する手段としては、ポール片に高飽和磁束密度材料を用いたり、あるいは、ポール形状を最適化するなどの技術が提案されている。一方、トラック幅方向のサイド．フリンジング低減手段としては、下部ポール片と上部ポールとを、実質的に、同一のトラック幅にする技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１１】
また、下部磁性膜及び上部磁性膜について、ゼロスロート点と、拡張部との間にテーパ部を設ける構造も知られている（例えば特許文献３参照）。
【００１２】
更に、上部ヨーク幅を上部ポール片の幅よりも大きくし、上部ヨークの幅方向の両側面を、上部ポール片の両側面から突出させた構造も知られている（例えば特許文献４参照）。
【００１３】
しかし、これらの公知技術は、トラック幅が０．３μｍ以下のような狭トラック幅領域では、特にサイド．フリンジングの点で、隣接トラックを消去してしまうなどの問題を抱えており、この問題に対する解決策は未だ見出されていない。
【００１４】
【特許文献１】
特開平７−２６２５１９号公報
【特許文献２】
特開平７−２２５９１７号公報
【特許文献３】
米国特許第５、６００、５１９号明細書
【特許文献４】
米国特許第５、４５２、１６４号明細書
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、狭トラック領域でもサイド．フリンジングを抑制し、記録にじみを回避し得る薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題解決のため、本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、少なくとも１つの書込素子を含む。前記書込素子は、第１の磁性膜と、第２の磁性膜と、ギャップ膜と、コイル膜と、第３の磁性層とを含んでいる。前記第１の磁性膜は、第１のポール片を有しており、前記第２の磁性膜は、第２のポール片を有している。前記ギャップ膜は、前記第１のポール片と前記第２のポール片との間に配置されている。前記第１及び第２の磁性膜は、前記第１及び第２のポール片を基準にして後方側の結合部において、磁気的に結合されており、前記コイル膜は、前記結合部を渦巻き状に周回している。前記第３の磁性膜は、前記第１のポール片または前記第２のポール片の両側部に、間隔を隔てて配置されている。
【００１７】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、第１及び第２の磁性膜は、それぞれ、第１及び第２のポール片を有しており、ギャップ膜は第１のポール片と第２のポール片との間に配置されている。第１及び第２の磁性膜は、第１及び第２のポール片を基準にして後方側の結合部において、磁気的に結合されており、コイル膜は結合部を渦巻き状に周回している。従って、コイル膜に書き込み電流を供給することによって、第１及び第２の磁性膜によって構成される薄膜磁気回路を励磁し、第１のポール片、第２のポール片及びギャップ膜の端面によって構成される媒体対向面に、書き込み磁界を生じさせ、この書き込み磁界により、磁気記録媒体に対する磁気記録を行うことができる。
【００１８】
本発明の特徴は、上述した一般的な構成において、第３の磁性膜を含み、第３の磁性膜は、第１または第２のポール片の両側部に、間隔を隔てて配置されていることである。この構造によれば、コイル膜から漏れる漏洩磁束、特に最外側コイルターンから漏れる漏洩磁束、第１及び第２のポール片の両側部から漏れる漏洩磁束を、第３の磁性膜によって吸収することができる。このため、書き込み磁界を、本来のポール端面に集中あるいは収束させ、サイド．フリンジングを低減させ、高密度記録を達成することができる。
【００１９】
第３の磁性膜と、第１のポール片または第２のポール片との間の間隔（最小距離）は、１．５μｍ〜６μｍの範囲であることが好ましい。この範囲であれば、サイド．フリンジング磁界を、一般的に要求されるサイド．フリンジング低減条件を満たすとされている２．５（ｋＯｅ）以下の低い値に抑え、サイド．フリンジングを低減させることができる。
【００２０】
本発明において、第３の磁性膜を設ける目的は、コイル膜から漏れる漏洩磁束、特に最外側コイルターンから漏れる漏洩磁束、第１及び第２のポール片の両側部から漏れる漏洩磁束を、吸収することにあるので、この目的に適う限り、種々の具体的配置、構造、形状をとることができる。例えば、第３の磁性膜を、媒体対向面とコイル膜の最外周ターン部分との間に配置する構成、コイル膜を包囲するように配置する構成、または、いくつかに分けて、コイル膜の周りに分割配置する構成などの態様を採用することができる。
【００２１】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、基本的には、書込素子とともに、読取素子を含む複合型薄膜磁気ヘッドである。本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、高密度記録対応であるので、読取素子はＳＶ膜、ＴＭＲ膜などよりなるＧＭＲ膜で構成する。
【００２２】
本発明は、更に、上述した薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを組み合わせた磁気ヘッド装置、及び、磁気ヘッド装置と磁気記録媒体とを組み合わせた磁気記録再生装置についても開示する。本発明の他の目的、構成及び利点については、実施例である添付図面を参照して、更に詳しく説明する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は第１の態様に係る薄膜磁気ヘッドの断面図、図２は図１に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図、図３は図２の３−３線に沿った拡大断面図、図４は図１乃至図３に示した薄膜磁気ヘッドの書込素子部分の平面図、図５は図１乃至図４に示した薄膜磁気ヘッドのポール部分における拡大斜視図である。図において、寸法は誇張されている。この実施例は、書込素子４と、読取素子３とを併せ持つ複合型の薄膜磁気ヘッドを示している。書込素子４及び読取素子３は、スライダとして用いられる基体５の上に付着されて、先端が、基体５の媒体対向面となる空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）５３、５４に位置している。矢印Ｆ１は磁気記録媒体の回転方向（空気の流れ方向）を示している。
【００２４】
書込素子４は、誘導型薄膜磁気変換素子であり、読取素子３の上に積層されている。但し、書込素子４の上に読取素子３を設ける構造であってもよい。書込素子４は、第１の磁性膜４１と、ギャップ膜４２と、第２の磁性膜４５と、コイル膜４３とを含む。第１の磁性膜４１及び第２の磁性膜４５は、一般には、パーマロイで構成できる。
【００２５】
第１の磁性膜４１は、２つのノッチ部４１１、４１２と、第１のポール片４１３とを有する。２つのノッチ部４１１、４１２のそれぞれは、第１の磁性膜４１の一面に互いに間隔ＰＷ１を隔てて形成されている。ノッチ部４１１、４１２を除き、第１の磁性膜４１の一面は、全体として、平面状である。
【００２６】
第１のポール片４１３は、２つのノッチ部４１１、４１２の間に存在する間隔ＰＷ１によって画定されている。間隔ＰＷ１は書き込みトラック幅となる。ノッチ部４１１、４１２は、例えば、イオンミリング、リアクティブ．イオン．エッチング（ＲＩＥ）等の手段によって、高精度パターンとして形成される。
【００２７】
ギャップ膜４２は、一面が第１のポール片４１３に隣接している。ギャップ膜４２はＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の金属酸化物や、ＡｌＮ、ＢＮ、ＳｉＮ等の窒化物によって構成できる。あるいは、Ａｕ、ＣｕまたはＮｉＰ等の導電性非磁性材料によって構成してもよい。
【００２８】
第２の磁性膜４５は、トラック幅ＰＷ２の第２のポール片４５１を有し、第２のポール片４５１はギャップ膜４２の他面に隣接している。図示実施例において、トラック幅ＰＷ２は第１のポール片４１３のトラック幅ＰＷ１よりも大きい。また、第２の磁性膜４５はヨーク片４５２を有しており、ヨーク片４５２は、一端が第２のポール部４５１に連なり、他端が、媒体対向面を基準にして後方に導かれ、後方結合部４７において、第１の磁性膜４１に磁気結合されている。
【００２９】
第１のポール片４１３、第２のポール片４５１及びギャップ膜４２は、端面が同一の平面上にあり、媒体対向面を構成する。
【００３０】
コイル膜４３は、第１の磁性膜４１、第２の磁性膜４５及びギャップ膜４２を含む薄膜磁気回路を励磁する。コイル膜４３は、絶縁膜４４によって支持され、後方結合部４７を回るように配置されている。図示実施例において、コイル膜４３は、連続する２層構成になっているが、単層構造であってもよいし、２層以上の多層構造であってもよい。コイル膜４３は、一般には、Ｃｕを主成分とする導電材料によって構成される。
【００３１】
第２の磁性膜４５はヨーク片４５２を有しており、ヨーク片４５２は、一端が第２のポール部４５１に連なり、他端が、媒体対向面を基準にして、後方に導かれ、後方結合部４７において、第１の磁性膜４１に磁気結合されている。すなわち、ポール片とヨークとを分離したステッチ型薄膜磁気ヘッドを構成している。参照符号４９は全体を覆う保護膜であり、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等で構成される。
【００３２】
読取素子３は、ＧＭＲ膜３０と、磁区制御膜２１、２２と、第１の磁気シールド膜２５と、第２の磁気シールド膜２６とを含む。ＧＭＲ膜３０は、外部磁界に応答するフリー層を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、フリー層の磁区を制御する。磁区制御膜２１、２２は、この実施例では、硬磁性膜（マグネット）で構成されている。具体的には、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔなどである。この他、反強磁性膜と、強磁性膜とを積層することによって構成することもできる。磁区制御膜２１、２２と、第２の電極膜２６及びＧＭＲ膜３０との間は、絶縁層２３、２４によって埋められている。
【００３３】
第１の磁気シールド膜２５は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面側に配置されており、第２の磁気シールド膜２６は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面側に配置されている。第１の磁気シールド膜２５は、スライダ基体５の上に設けられた絶縁膜５０１によって支持されている。
【００３４】
ＧＭＲ膜３０は、センス電流を供給するための第１の電極膜２５と、第２の電極膜２６とを備えている。第１の電極膜２５はＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面に隣接し、第２の電極膜２６は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面に隣接している。このようなＧＭＲ膜３０の例は、強磁性トンネル接合膜（ＴＭＲ膜）または、膜面に対して垂直にセンス電流を流すＣＰＰタイプのスピンバルブ膜（ＳＶ膜）である。
【００３５】
図示実施例では、第１の電極膜２５が、第１の磁気シールド膜２５として兼用され、第２の電極膜２６が第２の磁気シールド膜２６として兼用されている。この構造によれば、シールドギャップを最小化し、高密度記録に対応することができる。第１の磁気シールド膜２５及び第２の磁気シールド膜２６を電極膜として利用する場合、適した材料の具体例としては、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ等がある。第２の電極膜２６は、絶縁膜４６を介して第１の磁性膜４１と隣接する。
【００３６】
上述した薄膜磁気ヘッドにおいて、ギャップ膜４２は、一面が第１のポール片４１３に隣接しており、第２の磁性膜４５は第２のポール片４５１を有し、第２のポール片４５１はギャップ膜４２の他面に隣接している。第１のポール片４１３、第２のポール片４５１及びギャップ膜４２は端面が媒体対向面を構成する。コイル膜４３は第１の磁性膜４１、第２の磁性膜４５及びギャップ膜４２を含む薄膜磁気回路を励磁する。従って、コイル膜４３に書き込み電流を供給することによって薄膜磁気回路を励磁し、第１のポール片４１３、第２のポール片４５１及びギャップ膜４２の端面によって構成される書き込みポール端面に、書き込み磁界を生じさせ、この書き込み磁界により、磁気記録媒体に対する磁気記録を行うことができる。
【００３７】
本発明の特徴は、上述した一般的な構成において、第３の磁性膜４８を含み、第３の磁性膜４８は、第１または第２のポール片４１３、４５１の両側部に、間隔ＰＳＤを隔てて配置されていることにある。この構造によれば、コイル膜４３から漏れる漏洩磁束、特に最外側コイルターンから漏れる漏洩磁束、第１及び第２のポール片４１３、４５１の両側部から漏れる漏洩磁束を、第３の磁性膜４８によって吸収することができる。このため、書き込み磁界を、本来のポール端面に集中あるいは収束させ、サイド．フリンジングを低減させ、高密度記録を達成することができる。
【００３８】
図示実施例において、第３の磁性膜４８は、第１の磁性膜４１の面に広く広がる絶縁膜４２の上に形成されている。間隔ＰＳＤは、第１のポール片４１３または第２のポール片４５１との間の最小距離である。実施例の場合、第２のポール片４５１が第１のポール片４１３の幅方向両側にはみ出る広い幅を有するので、間隔ＰＳＤは第２のポール片４５１と第３の磁性膜４８との間の距離となる。第３の磁性膜４８は、パーマロイで構成できる。
【００３９】
第３の磁性膜４８と、第１のポール片４１３または第２のポール片４５１との間の間隔ＰＳＤは、１．５μｍ〜６μｍの範囲であることが好ましい。この範囲であれば、サイド．フリンジング磁界を、一般的に要求されるサイド．フリンジング低減条件を満たすとされている２．５（ｋＯｅ）以下の低い値に抑え、サイド．フリンジングを低減させることができる。
【００４０】
図６は間隔ＰＳＤとサイド．フリンジング磁界との関係を示すシミュレーションデータである。図６において、横軸に間隔ＰＳＤ（μｍ）をとり、縦軸にサイド．フリンジング磁界（ｋＯｅ）をとってある。
【００４１】
サイド．フリンジング磁界が２．５（ｋＯｅ）以下であれば、一般的に要求されるサイド．フリンジング低減条件を満たすとされている。この観点から、図６のデータを見ると、間隔ＰＳＤが１．５μｍ〜６μｍとなる範囲において、サイド．フリンジング磁界を２．５（ｋＯｅ）以下の低い値に抑え、サイド．フリンジングを低減させることができることが分かる。間隔ＰＳＤが１．５μｍより小さくなると、サイド．フリンジング磁界が、２．５（ｋＯｅ）を超えて、急激に上昇する。また、間隔ＰＳＤが６μｍを超えると、サイド．フリンジング磁界が２．５（ｋＯｅ）を超え、一般的な実用的要求に応えることができなくなる。以上の結果から、間隔ＰＳＤは１．５μｍ〜６μｍの範囲に設定しなければならないことが分かる。
【００４２】
本発明において、第３の磁性膜４８を設ける目的は、コイル膜から漏れる漏洩磁束、特に最外側コイルターンから漏れる漏洩磁束、第１及び第２のポール片４１３、４５１の両側部から漏れる漏洩磁束を、吸収することにあるので、この目的に適う限り、第３の磁性膜４８は、種々の具体的配置、構造、形状をとることができる。
【００４３】
図示実施例では、図４から明らかなように、第３の磁性膜４８は、媒体対向面とコイル膜の最外周ターン部分との間に配置されている。また、第３の磁性膜４８は、コイル膜４３を包囲するように配置されている。図示はされていなが、第３の磁性膜４８を、いくつかに分けて、コイル膜４３の周りに分割配置してもよい。
【００４４】
図７は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの他の実施例におけるポール部分の拡大斜視図である。図において、図４に図示した構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例では、第３の磁性膜４８は、第１の磁性膜４１の面上に、直接に備えられている。この場合も、図１〜図５に示した実施例と同様の作用効果を奏することは明らかである。
【００４５】
２．磁気ヘッド装置
図８は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図９は図８に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図１〜図７に示した薄膜磁気ヘッド４０と、ヘッド支持装置５０とを含む。ヘッド支持装置５０は、金属薄板でなる支持体５１の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体５２を取付け、この可撓体５２の下面に薄膜磁気ヘッド４０を取付けた構造となっている。
【００４６】
具体的には、可撓体５２は、支持体５１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部５２１、５２２と、支持体５１から離れた端において外側枠部５２１、５２２を連結する横枠５２３と、横枠５２３の略中央部から外側枠部５２１、５２２に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片５２４とを有する。横枠５２３のある方向とは反対側の一端は、支持体５１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【００４７】
支持体５１の下面には、例えば半球状の荷重用突起５２５が設けられている。この荷重用突起５２５により、支持体５１の自由端から舌状片５２４へ荷重力が伝えられる。
【００４８】
薄膜磁気ヘッド４０は、舌状片５２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４０は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【００４９】
本発明に適用可能なヘッド支持装置５０は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体５１と舌状片５２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【００５０】
３．磁気記録再生装置
図１０は本発明に係る磁気記録再生装置の平面図である。図示された磁気記録再生装置は、図８、図９に示した磁気ヘッド装置６と、位置決め装置８と、磁気ディスク７とを含む。位置決め装置８は、ロータリ・アクチュエータ方式であり、ヘッド支持装置５０の他端側を支持している。
【００５１】
本実施例において、磁気ディスク７は磁気ヘッド装置６と協働して磁気記録再生を行う。磁気ディスク７は、図示しない回転駆動機構により、矢印Ｆ１の方向に高速で回転駆動される。
【００５２】
薄膜磁気ヘッド４０は、ヘッド支持装置５０、アーム９及び位置決め装置８により、矢印Ｂ１またはＢ２の方向に駆動され、所定のトラック上で、磁気ディスク７への書き込み及び読み出しを行う。
【００５３】
この場合、薄膜磁気ヘッド４０からのサイド．フリンジングが低減され、磁気記録媒体である磁気ディスク７に対する漏洩磁界による記録にじみを解消し得る。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、狭トラック領域でもサイド．フリンジングを抑制し、記録にじみを回避し得る薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図２】図１に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った拡大断面図である。
【図４】図１〜図３に示した薄膜磁気ヘッドの書込素子部分の拡大平面図である。
【図５】図１乃至図３に示した薄膜磁気ヘッドのポール部分における拡大斜視図である。
【図６】間隔ＰＳＤとサイド．フリンジング磁界との関係を示すシミュレーションデータである。
【図７】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの別の実施例におけるポール部分の拡大斜視図である。
【図８】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図９】図８に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図１０】本発明に係る磁気記録再生装置の平面図である。
【符号の説明】
５ 基体
４ 書込素子
４１ 第１の磁性膜
４１３ 第１のポール片
４２ ギャップ膜
４５ 第２の磁性膜
４５１ 第２のポール片
４５２ ヨーク片
４８ 第３の磁性膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュ−タの記憶装置を構成する磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドとして、書込素子と、巨大磁気抵抗効果膜（以下ＧＭＲ膜と称する）を用いた読取素子とを有する複合型のものが主に用いられる。
【０００３】
書込素子としては、誘導型電磁変換素子が用いられ、読取素子の上に積層される。書込素子となる誘導型薄膜磁気変換素子は、下部磁性膜、上部磁性膜、ギャップ膜及び絶縁膜によって支持されたコイル膜等を有している。
【０００４】
下部磁性膜及び上部磁性膜の先端部は微小厚みのギャップ膜を隔てて対向する下部及び上部ポール片とから構成されており、下部ポール片及び上部ポール片において書込を行なう。下部磁性膜及び上部磁性膜は、そのヨ−クが下部ポール片及び上部ポール片とは反対側の後方結合部において、磁気回路を完成するように互いに結合されている。コイル膜は結合部のまわりを渦巻状にまわるように形成されている。
【０００５】
読取素子を構成するＧＭＲ膜としては、スピンバルブ膜（以下ＳＶ膜と称する）や、強磁性トンネル接合膜（以下ＴＭＲ膜と称する）が知られている。ＧＭＲ膜を用いた読取素子は、磁気ディスクとの間の相対速度に依存せず、高い分解能が得られる。
【０００６】
この種の薄膜磁気ヘッドを用いて、高記録密度に対応するためには、磁気ディスクの単位面積当たりに記憶されるデ−タ量（面密度）を高めなければならない。面密度の向上は、書込素子の能力向上とともに、磁気ディスク等の磁気記録媒体の性能向上、及び、書込回路の高周波化によって達成される。
【０００７】
書込素子の能力を向上させて面密度を向上させる一つの手段は、ポール片間のギャップ長を小さくすることである。但し、ギャップ長の短縮は、ポール片間の記録磁界強度の減少を招くので、おのずと限界がある。
【０００８】
面密度を高めるもう一つの手段は、磁気ディスクに記録できるデ−タトラック数を増やすことである。磁気ディスクに記録できるトラック数は、通常、TPI（Track Per Inch）として表現される。書込素子のＴＰＩ能力は、デ−タ．トラックの幅を決めるヘッド寸法を小さくすることによって高めることができる。このヘッド寸法は、通常、ヘッドのトラック幅と称されている。
【０００９】
トラック幅は、コンピュータに使用されるＨＤＤの高密度記録化に対応するため、０．４μｍ、０．３μｍのように狭小化され、トラック幅の狭小化は、最近では、０．２μｍ以下の領域まで進んでいる。トラック幅がこのように狭小化されると、オーバライト特性の確保と同時に、ポール片において、トラック幅方向の両端から漏れる漏洩磁界の磁気記録媒体に対する影響（サイド．フリンジング）を、如何に低減させるかが、きわめて重要な課題になる。
【００１０】
オーバライト特性を確保する手段としては、ポール片に高飽和磁束密度材料を用いたり、あるいは、ポール形状を最適化するなどの技術が提案されている。一方、トラック幅方向のサイド．フリンジング低減手段としては、下部ポール片と上部ポールとを、実質的に、同一のトラック幅にする技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１１】
また、下部磁性膜及び上部磁性膜について、ゼロスロート点と、拡張部との間にテーパ部を設ける構造も知られている（例えば特許文献３参照）。
【００１２】
更に、上部ヨーク幅を上部ポール片の幅よりも大きくし、上部ヨークの幅方向の両側面を、上部ポール片の両側面から突出させた構造も知られている（例えば特許文献４参照）。
【００１３】
しかし、これらの公知技術は、トラック幅が０．３μｍ以下のような狭トラック幅領域では、特にサイド．フリンジングの点で、隣接トラックを消去してしまうなどの問題を抱えており、この問題に対する解決策は未だ見出されていない。
【００１４】
【特許文献１】
特開平７−２６２５１９号公報
【特許文献２】
特開平７−２２５９１７号公報
【特許文献３】
米国特許第５、６００、５１９号明細書
【特許文献４】
米国特許第５、４５２、１６４号明細書
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、狭トラック領域でもサイド．フリンジングを抑制し、記録にじみを回避し得る薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題解決のため、本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、少なくとも１つの書込素子を含む。前記書込素子は、第１の磁性膜と、第２の磁性膜と、ギャップ膜と、コイル膜と、第３の磁性層とを含んでいる。前記第１の磁性膜は、第１のポール片を有しており、前記第２の磁性膜は、第２のポール片を有している。前記ギャップ膜は、前記第１のポール片と前記第２のポール片との間に配置されている。前記第１及び第２の磁性膜は、前記第１及び第２のポール片を基準にして後方側の結合部において、磁気的に結合されており、前記コイル膜は、前記結合部を渦巻き状に周回している。前記第３の磁性膜は、前記第１のポール片または前記第２のポール片の両側部に、間隔を隔てて配置されている。
【００１７】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、第１及び第２の磁性膜は、それぞれ、第１及び第２のポール片を有しており、ギャップ膜は第１のポール片と第２のポール片との間に配置されている。第１及び第２の磁性膜は、第１及び第２のポール片を基準にして後方側の結合部において、磁気的に結合されており、コイル膜は結合部を渦巻き状に周回している。従って、コイル膜に書き込み電流を供給することによって、第１及び第２の磁性膜によって構成される薄膜磁気回路を励磁し、第１のポール片、第２のポール片及びギャップ膜の端面によって構成される媒体対向面に、書き込み磁界を生じさせ、この書き込み磁界により、磁気記録媒体に対する磁気記録を行うことができる。
【００１８】
本発明の特徴は、上述した一般的な構成において、第３の磁性膜を含み、第３の磁性膜は、第１または第２のポール片の両側部に、間隔を隔てて配置されていることである。この構造によれば、コイル膜から漏れる漏洩磁束、特に最外側コイルターンから漏れる漏洩磁束、第１及び第２のポール片の両側部から漏れる漏洩磁束を、第３の磁性膜によって吸収することができる。このため、書き込み磁界を、本来のポール端面に集中あるいは収束させ、サイド．フリンジングを低減させ、高密度記録を達成することができる。
【００１９】
第３の磁性膜と、第１のポール片または第２のポール片との間の間隔（最小距離）は、１．５μｍ〜６μｍの範囲であることが好ましい。この範囲であれば、サイド．フリンジング磁界を、一般的に要求されるサイド．フリンジング低減条件を満たすとされている２．５（ｋＯｅ）以下の低い値に抑え、サイド．フリンジングを低減させることができる。
【００２０】
本発明において、第３の磁性膜を設ける目的は、コイル膜から漏れる漏洩磁束、特に最外側コイルターンから漏れる漏洩磁束、第１及び第２のポール片の両側部から漏れる漏洩磁束を、吸収することにあるので、この目的に適う限り、種々の具体的配置、構造、形状をとることができる。例えば、第３の磁性膜を、媒体対向面とコイル膜の最外周ターン部分との間に配置する構成、コイル膜を包囲するように配置する構成、または、いくつかに分けて、コイル膜の周りに分割配置する構成などの態様を採用することができる。
【００２１】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、基本的には、書込素子とともに、読取素子を含む複合型薄膜磁気ヘッドである。本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、高密度記録対応であるので、読取素子はＳＶ膜、ＴＭＲ膜などよりなるＧＭＲ膜で構成する。
【００２２】
本発明は、更に、上述した薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを組み合わせた磁気ヘッド装置、及び、磁気ヘッド装置と磁気記録媒体とを組み合わせた磁気記録再生装置についても開示する。本発明の他の目的、構成及び利点については、実施例である添付図面を参照して、更に詳しく説明する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は第１の態様に係る薄膜磁気ヘッドの断面図、図２は図１に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図、図３は図２の３−３線に沿った拡大断面図、図４は図１乃至図３に示した薄膜磁気ヘッドの書込素子部分の平面図、図５は図１乃至図４に示した薄膜磁気ヘッドのポール部分における拡大斜視図である。図において、寸法は誇張されている。この実施例は、書込素子４と、読取素子３とを併せ持つ複合型の薄膜磁気ヘッドを示している。書込素子４及び読取素子３は、スライダとして用いられる基体５の上に付着されて、先端が、基体５の媒体対向面となる空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）５３、５４に位置している。矢印Ｆ１は磁気記録媒体の回転方向（空気の流れ方向）を示している。
【００２４】
書込素子４は、誘導型薄膜磁気変換素子であり、読取素子３の上に積層されている。但し、書込素子４の上に読取素子３を設ける構造であってもよい。書込素子４は、第１の磁性膜４１と、ギャップ膜４２と、第２の磁性膜４５と、コイル膜４３とを含む。第１の磁性膜４１及び第２の磁性膜４５は、一般には、パーマロイで構成できる。
【００２５】
第１の磁性膜４１は、２つのノッチ部４１１、４１２と、第１のポール片４１３とを有する。２つのノッチ部４１１、４１２のそれぞれは、第１の磁性膜４１の一面に互いに間隔ＰＷ１を隔てて形成されている。ノッチ部４１１、４１２を除き、第１の磁性膜４１の一面は、全体として、平面状である。
【００２６】
第１のポール片４１３は、２つのノッチ部４１１、４１２の間に存在する間隔ＰＷ１によって画定されている。間隔ＰＷ１は書き込みトラック幅となる。ノッチ部４１１、４１２は、例えば、イオンミリング、リアクティブ．イオン．エッチング（ＲＩＥ）等の手段によって、高精度パターンとして形成される。
【００２７】
ギャップ膜４２は、一面が第１のポール片４１３に隣接している。ギャップ膜４２はＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の金属酸化物や、ＡｌＮ、ＢＮ、ＳｉＮ等の窒化物によって構成できる。あるいは、Ａｕ、ＣｕまたはＮｉＰ等の導電性非磁性材料によって構成してもよい。
【００２８】
第２の磁性膜４５は、トラック幅ＰＷ２の第２のポール片４５１を有し、第２のポール片４５１はギャップ膜４２の他面に隣接している。図示実施例において、トラック幅ＰＷ２は第１のポール片４１３のトラック幅ＰＷ１よりも大きい。また、第２の磁性膜４５はヨーク片４５２を有しており、ヨーク片４５２は、一端が第２のポール部４５１に連なり、他端が、媒体対向面を基準にして後方に導かれ、後方結合部４７において、第１の磁性膜４１に磁気結合されている。
【００２９】
第１のポール片４１３、第２のポール片４５１及びギャップ膜４２は、端面が同一の平面上にあり、媒体対向面を構成する。
【００３０】
コイル膜４３は、第１の磁性膜４１、第２の磁性膜４５及びギャップ膜４２を含む薄膜磁気回路を励磁する。コイル膜４３は、絶縁膜４４によって支持され、後方結合部４７を回るように配置されている。図示実施例において、コイル膜４３は、連続する２層構成になっているが、単層構造であってもよいし、２層以上の多層構造であってもよい。コイル膜４３は、一般には、Ｃｕを主成分とする導電材料によって構成される。
【００３１】
第２の磁性膜４５はヨーク片４５２を有しており、ヨーク片４５２は、一端が第２のポール部４５１に連なり、他端が、媒体対向面を基準にして、後方に導かれ、後方結合部４７において、第１の磁性膜４１に磁気結合されている。すなわち、ポール片とヨークとを分離したステッチ型薄膜磁気ヘッドを構成している。参照符号４９は全体を覆う保護膜であり、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等で構成される。
【００３２】
読取素子３は、ＧＭＲ膜３０と、磁区制御膜２１、２２と、第１の磁気シールド膜２５と、第２の磁気シールド膜２６とを含む。ＧＭＲ膜３０は、外部磁界に応答するフリー層を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、フリー層の磁区を制御する。磁区制御膜２１、２２は、この実施例では、硬磁性膜（マグネット）で構成されている。具体的には、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔなどである。この他、反強磁性膜と、強磁性膜とを積層することによって構成することもできる。磁区制御膜２１、２２と、第２の電極膜２６及びＧＭＲ膜３０との間は、絶縁層２３、２４によって埋められている。
【００３３】
第１の磁気シールド膜２５は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面側に配置されており、第２の磁気シールド膜２６は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面側に配置されている。第１の磁気シールド膜２５は、スライダ基体５の上に設けられた絶縁膜５０１によって支持されている。
【００３４】
ＧＭＲ膜３０は、センス電流を供給するための第１の電極膜２５と、第２の電極膜２６とを備えている。第１の電極膜２５はＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面に隣接し、第２の電極膜２６は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面に隣接している。このようなＧＭＲ膜３０の例は、強磁性トンネル接合膜（ＴＭＲ膜）または、膜面に対して垂直にセンス電流を流すＣＰＰタイプのスピンバルブ膜（ＳＶ膜）である。
【００３５】
図示実施例では、第１の電極膜２５が、第１の磁気シールド膜２５として兼用され、第２の電極膜２６が第２の磁気シールド膜２６として兼用されている。この構造によれば、シールドギャップを最小化し、高密度記録に対応することができる。第１の磁気シールド膜２５及び第２の磁気シールド膜２６を電極膜として利用する場合、適した材料の具体例としては、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ等がある。第２の電極膜２６は、絶縁膜４６を介して第１の磁性膜４１と隣接する。
【００３６】
上述した薄膜磁気ヘッドにおいて、ギャップ膜４２は、一面が第１のポール片４１３に隣接しており、第２の磁性膜４５は第２のポール片４５１を有し、第２のポール片４５１はギャップ膜４２の他面に隣接している。第１のポール片４１３、第２のポール片４５１及びギャップ膜４２は端面が媒体対向面を構成する。コイル膜４３は第１の磁性膜４１、第２の磁性膜４５及びギャップ膜４２を含む薄膜磁気回路を励磁する。従って、コイル膜４３に書き込み電流を供給することによって薄膜磁気回路を励磁し、第１のポール片４１３、第２のポール片４５１及びギャップ膜４２の端面によって構成される書き込みポール端面に、書き込み磁界を生じさせ、この書き込み磁界により、磁気記録媒体に対する磁気記録を行うことができる。
【００３７】
本発明の特徴は、上述した一般的な構成において、第３の磁性膜４８を含み、第３の磁性膜４８は、第１または第２のポール片４１３、４５１の両側部に、間隔ＰＳＤを隔てて配置されていることにある。この構造によれば、コイル膜４３から漏れる漏洩磁束、特に最外側コイルターンから漏れる漏洩磁束、第１及び第２のポール片４１３、４５１の両側部から漏れる漏洩磁束を、第３の磁性膜４８によって吸収することができる。このため、書き込み磁界を、本来のポール端面に集中あるいは収束させ、サイド．フリンジングを低減させ、高密度記録を達成することができる。
【００３８】
図示実施例において、第３の磁性膜４８は、第１の磁性膜４１の面に広く広がる絶縁膜４２の上に形成されている。間隔ＰＳＤは、第１のポール片４１３または第２のポール片４５１との間の最小距離である。実施例の場合、第２のポール片４５１が第１のポール片４１３の幅方向両側にはみ出る広い幅を有するので、間隔ＰＳＤは第２のポール片４５１と第３の磁性膜４８との間の距離となる。第３の磁性膜４８は、パーマロイで構成できる。
【００３９】
第３の磁性膜４８と、第１のポール片４１３または第２のポール片４５１との間の間隔ＰＳＤは、１．５μｍ〜６μｍの範囲であることが好ましい。この範囲であれば、サイド．フリンジング磁界を、一般的に要求されるサイド．フリンジング低減条件を満たすとされている２．５（ｋＯｅ）以下の低い値に抑え、サイド．フリンジングを低減させることができる。
【００４０】
図６は間隔ＰＳＤとサイド．フリンジング磁界との関係を示すシミュレーションデータである。図６において、横軸に間隔ＰＳＤ（μｍ）をとり、縦軸にサイド．フリンジング磁界（ｋＯｅ）をとってある。
【００４１】
サイド．フリンジング磁界が２．５（ｋＯｅ）以下であれば、一般的に要求されるサイド．フリンジング低減条件を満たすとされている。この観点から、図６のデータを見ると、間隔ＰＳＤが１．５μｍ〜６μｍとなる範囲において、サイド．フリンジング磁界を２．５（ｋＯｅ）以下の低い値に抑え、サイド．フリンジングを低減させることができることが分かる。間隔ＰＳＤが１．５μｍより小さくなると、サイド．フリンジング磁界が、２．５（ｋＯｅ）を超えて、急激に上昇する。また、間隔ＰＳＤが６μｍを超えると、サイド．フリンジング磁界が２．５（ｋＯｅ）を超え、一般的な実用的要求に応えることができなくなる。以上の結果から、間隔ＰＳＤは１．５μｍ〜６μｍの範囲に設定しなければならないことが分かる。
【００４２】
本発明において、第３の磁性膜４８を設ける目的は、コイル膜から漏れる漏洩磁束、特に最外側コイルターンから漏れる漏洩磁束、第１及び第２のポール片４１３、４５１の両側部から漏れる漏洩磁束を、吸収することにあるので、この目的に適う限り、第３の磁性膜４８は、種々の具体的配置、構造、形状をとることができる。
【００４３】
図示実施例では、図４から明らかなように、第３の磁性膜４８は、媒体対向面とコイル膜の最外周ターン部分との間に配置されている。また、第３の磁性膜４８は、コイル膜４３を包囲するように配置されている。図示はされていなが、第３の磁性膜４８を、いくつかに分けて、コイル膜４３の周りに分割配置してもよい。
【００４４】
図７は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの他の実施例におけるポール部分の拡大斜視図である。図において、図４に図示した構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例では、第３の磁性膜４８は、第１の磁性膜４１の面上に、直接に備えられている。この場合も、図１〜図５に示した実施例と同様の作用効果を奏することは明らかである。
【００４５】
２．磁気ヘッド装置
図８は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図９は図８に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図１〜図７に示した薄膜磁気ヘッド４０と、ヘッド支持装置５０とを含む。ヘッド支持装置５０は、金属薄板でなる支持体５１の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体５２を取付け、この可撓体５２の下面に薄膜磁気ヘッド４０を取付けた構造となっている。
【００４６】
具体的には、可撓体５２は、支持体５１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部５２１、５２２と、支持体５１から離れた端において外側枠部５２１、５２２を連結する横枠５２３と、横枠５２３の略中央部から外側枠部５２１、５２２に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片５２４とを有する。横枠５２３のある方向とは反対側の一端は、支持体５１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【００４７】
支持体５１の下面には、例えば半球状の荷重用突起５２５が設けられている。この荷重用突起５２５により、支持体５１の自由端から舌状片５２４へ荷重力が伝えられる。
【００４８】
薄膜磁気ヘッド４０は、舌状片５２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４０は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【００４９】
本発明に適用可能なヘッド支持装置５０は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体５１と舌状片５２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【００５０】
３．磁気記録再生装置
図１０は本発明に係る磁気記録再生装置の平面図である。図示された磁気記録再生装置は、図８、図９に示した磁気ヘッド装置６と、位置決め装置８と、磁気ディスク７とを含む。位置決め装置８は、ロータリ・アクチュエータ方式であり、ヘッド支持装置５０の他端側を支持している。
【００５１】
本実施例において、磁気ディスク７は磁気ヘッド装置６と協働して磁気記録再生を行う。磁気ディスク７は、図示しない回転駆動機構により、矢印Ｆ１の方向に高速で回転駆動される。
【００５２】
薄膜磁気ヘッド４０は、ヘッド支持装置５０、アーム９及び位置決め装置８により、矢印Ｂ１またはＢ２の方向に駆動され、所定のトラック上で、磁気ディスク７への書き込み及び読み出しを行う。
【００５３】
この場合、薄膜磁気ヘッド４０からのサイド．フリンジングが低減され、磁気記録媒体である磁気ディスク７に対する漏洩磁界による記録にじみを解消し得る。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、狭トラック領域でもサイド．フリンジングを抑制し、記録にじみを回避し得る薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図２】図１に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った拡大断面図である。
【図４】図１〜図３に示した薄膜磁気ヘッドの書込素子部分の拡大平面図である。
【図５】図１乃至図３に示した薄膜磁気ヘッドのポール部分における拡大斜視図である。
【図６】間隔ＰＳＤとサイド．フリンジング磁界との関係を示すシミュレーションデータである。
【図７】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの別の実施例におけるポール部分の拡大斜視図である。
【図８】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図９】図８に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図１０】本発明に係る磁気記録再生装置の平面図である。
【符号の説明】
５ 基体
４ 書込素子
４１ 第１の磁性膜
４１３ 第１のポール片
４２ ギャップ膜
４５ 第２の磁性膜
４５１ 第２のポール片
４５２ ヨーク片
４８ 第３の磁性膜
Claims (6)
- 少なくとも１つの書込素子を含む薄膜磁気ヘッドであって、
前記書込素子は、第１の磁性膜と、第２の磁性膜と、ギャップ膜と、コイル膜と、第３の磁性層とを含んでおり、
前記第１の磁性膜は、第１のポール片を有しており、
前記第２の磁性膜は、第２のポール片を有しており、
前記ギャップ膜は、前記第１のポール片と前記第２のポール片との間に配置されており、
前記第１及び第２の磁性膜は、前記第１及び第２のポール片を基準にして後方側の結合部において、磁気的に結合されており、
前記コイル膜は、前記結合部を渦巻き状に周回しており、
前記第３の磁性膜は、前記第１のポール片または前記第２のポール片の両側部に、間隔を隔てて配置されており、前記コイル膜を包囲するように配置されている
薄膜磁気ヘッド。 - 請求項１に記載された薄膜磁気ヘッドであって、前記間隔は、１．５μｍ〜６μｍの範囲である薄膜磁気ヘッド。
- 請求項１または２に記載された薄膜磁気ヘッドであって、
前記第３の磁性膜は、前記媒体対向面と前記コイル膜の最外周ターン部分との間に備えられている薄膜磁気ヘッド。 - 請求項１乃至３の何れかに記載された薄膜磁気ヘッドであって、
更に、読取素子を含んでおり、前記読取素子は、巨大磁気抵抗効果膜を含む薄膜磁気ヘッド。 - 薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを含む磁気ヘッド装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項１乃至４の何れかに記載されたものでなり、
前記ヘッド支持装置は、前記薄膜磁気ヘッドを支持する
磁気ヘッド装置。 - 磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを含む磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッド装置は、請求項５に記載されたものでなり、
前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッド装置との協働により、磁気記録の書き込み及び読み出しを行う
磁気記録再生装置。
Priority Applications (2)
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