JP3954020B2 - 磁気ヘッド組立体 - Google Patents

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Description

本発明は低温ヨーク型トンネル・バルブ・センサ、特に第１の銅構造体および第２の銅構造体が２つのヨーク層のうちの少なくとも一方に熱を伝導し、ヨーク層はトンネル電流（ＩT ）をトンネル・バルブ・センサに伝導するとともに空気ベアリング面（ＡＢＳ）からトンネル・バルブ・センサに磁束を伝達するようなセンサに関する。
コンピュータの心臓部は磁気ディスク駆動装置である。磁気ディスク駆動装置は回転磁気ディスク、読み取りヘッドと書き込みヘッドを備えたスライダ、回転ディスクの上方に位置するサスペンション・アーム、およびサスペンション・アームを旋回させて読み取りヘッドと書き込みヘッドを回転ディスク上の選択した円形トラックの上方に配置するアクチュエータ・アームを備えている。ディスクが回転していないときはサスペンション・アームがスライダをディスクの表面と接触させるが、ディスクが回転しているときは回転ディスクによってスライダの空気ベアリング面（ＡＢＳ）近傍の空気が渦巻くから、スライダは回転ディスクの表面からわずかに離れた空気ベアリングの上に乗る。スライダが空気ベアリング上に乗っているとき、書き込みヘッドを用いて回転ディスクに磁気の痕跡（こんせき）を書き込み、読み取りヘッドを用いて回転ディスクから磁気信号磁界を読み取る。読み取りヘッドと書き込みヘッドは書き込み機能と読み取り機能を実現するコンピュータ・プログラムに従って動作する処理回路に接続されている。
典型的な高性能読み取りヘッドはトンネル・バルブ・センサを用いて回転磁気ディスクが出す信号磁界を検知している。トンネル・バルブ・センサは強磁性の被ピン止め層と強磁性のフリー層との間に挟まれた非磁性非導電性のトンネル層すなわち障壁層を備えている。被ピン止め層には反強磁性のピン止め層がインタフェースしており、被ピン止め層の磁気モーメントを空気ベアリング面（ＡＢＳ）に対して９０°にピン止めしている。ＡＢＳとはトンネル・バルブ・センサの回転ディスクに面する露出した表面のことである。トンネル・バルブ・センサは強磁性の第１のシールド層と第２のシールド層との間に配置されている。トンネル・バルブ・センサにはトンネル電流を流すために第１のリードと第２のリード（これらには第１のシールド層と第２のシールド層を用いうる）が接続されている。トンネル電流はスピン・バルブ・センサとは対照的にトンネル・バルブ・センサの主膜面（ＣＰＰ）と垂直に流れる。スピン・バルブ・センサでは、センス電流はスピン・バルブ・センサの主膜面（ＣＩＰ）と平行に流れる。フリー層の磁気モーメントは回転磁気ディスクが出す正負の信号磁界に応答して、零入力点すなわち零バイアス点の位置からＡＢＳに対して上下方向に自由に回転することができる。フリー層の磁気モーメントの零入力位置はＡＢＳと平行であり、回転磁気ディスクからの磁界信号がない状態でトンネル電流がトンネル・バルブ・センサを通して流れるときの位置である。
被ピン止め層の磁気モーメントとフリー層の磁気モーメントが互いに平行のときトンネル電流（ＩT ）に対するトンネル・バルブ・センサの抵抗値が最小になり、上記２つの磁気モーメントが反平行のときトンネル電流（ＩT ）に対するトンネル・バルブ・センサの抵抗値が最大になる。トンネル・バルブ・センサの抵抗値の変化はｃｏｓθの関数である（ただし、θは被ピン止め層の磁気モーメントとフリー層の磁気モーメントとがなす角である）。トンネル・バルブ・センサを通してトンネル電流（ＩT ）が流れると、回転磁気ディスクが出す磁界信号による抵抗値の変化によって電位が変化する。この電位の変化は再生信号として検出して処理する。トンネル・バルブ・センサの感度は磁気抵抗係数ｄｒ／Ｒとして定量化されている（ただし、ｄｒは最小抵抗値〔フリー層の磁気モーメントと被ピン止め層の磁気モーメントが平行〕から最大抵抗値〔フリー層の磁気モーメントと被ピン止め層の磁気モーメントが反平行〕までのトンネル・バルブ・センサの抵抗値の変化であり、Ｒは最小抵抗値状態におけるトンネル・バルブ・センサの抵抗値である）。トンネル・バルブ・センサのｄｒ／Ｒはスピン・バルブ・センサの場合の１０％と比べて４０％のオーダーにすることができる。
第１のシールド層と第２のシールド層はトンネル・バルブ・センサの下面と上面にそれぞれ係合しているから、第１のシールド層と第２のシールド層はトンネル・バルブ・センサの層群の主面と垂直にトンネル・バルブ・センサを通してトンネル電流（ＩT ）を流すリードとして機能する。トンネル・バルブ・センサにはＡＢＳと交差する第１の側面と第２の側面がある。これら第１の側面と第２の側面には第１のハード・バイアス層と第２のハード・バイアス層がそれぞれ接しており、フリー層を長手方向にバイアスしている。この長手方向のバイアスによりフリー層は単一磁区状態に維持されるから、読み取りヘッドが零入力状態のときにフリー層の磁気モーメントをＡＢＳと平行に維持するのが容易になる。
磁気ヘッド組立体（各磁気ヘッド組立体は読み取りヘッドと書き込みヘッドの組み合わせを備えている）はウェーハ上の行群と列群中に形成する。ウェーハ・レベルの処理が完了したら、ウェーハは磁気ヘッド組立体から成る行群にダイシングする。各行は研磨プロセスによってラップ仕上げする。これにより各行は所定の空気ベアリング面（ＡＢＳ）にラップ仕上げされる。典型的なトンネル・バルブ読み取りヘッドでは、すべての層、すなわち、第１のシールド層、シード層、フリー層、障壁層、被ピン止め層、ピン止め層、および第２のシールド層の各々の第１の端がＡＢＳにおいて露出している。これらの層の反対端はヘッド内の引っ込んだ場所に位置している。障壁層はきわめて薄い（２ｎｍのオーダー）層であり、フリー層と被ピン止め層をＡＢＳにおいてきわめて接近させている。磁気ヘッド組立体をラップ仕上げすると、ＡＢＳにおいてフリー層および被ピン止め層から磁性材料が障壁層をまたいで染み出し、フリー層と被ピン止め層を短絡させるリスクが大いにある。したがって、ラップ仕上げに起因しＡＢＳにおいてフリー層と被ピン止め層の間が短絡するリスクのない状態でトンネル・バルブ・センサを備えた磁気ヘッド組立体を製造する必要性が強く感じられている。
パテンツ・アブストラクツ・オブ・ジャパン第２０００巻第６号（２０００年９月２２日）および特開２０００−７６６２７号公報（日本電気株式会社）（平成１２年３月１４日）（Patents abstracts of Japan vol.2000, no.6, 22 September 2000 & JP-A-2000 076627 (NEC Corp) 14 March 2000）に、空気ベアリング面( ＡＢＳ) 、および、前記ＡＢＳから引っ込んだ場所に位置するトンネル・バルブ・センサ５と、強磁性の第１のヨーク層および第２のヨーク層と、前記センサの下部表面にインタフェースする第１の構造体と、前記センサの上部構造体および前記第２のヨーク層にインタフェースする第２の構造体とを備えた読み取りヘッドを備えた磁気ヘッド組立体が開示されている。
本発明の目的は低温ヨーク型トンネル・バルブ・センサを提供することである。
本発明の別の目的はトンネル・バルブ・センサが出す熱をヒート・シンクに放散するとともに腐食から保護しうるように、ＡＢＳから引っ込んだ場所に位置する上部銅構造体と下部銅構造体を備え面積密度の大きなトンネル・バルブ・センサを提供することである。
本発明のさらに別の目的は上述したトンネル・バルブ・センサを製造する様々な方法を提供することである。
本発明の第１の側面によると、次に示す磁気ヘッド組立体が提供される。
空気ベアリング面（ＡＢＳ）を備えた磁気ヘッド組立体であって、
前記ＡＢＳから引っ込んだ場所に位置し上部表面および下部表面を備えたトンネル・バルブ・センサと、
強磁性の第１のヨーク層および第２のヨーク層と、
前記トンネル・バルブ・センサの前記下部表面にインタフェースしている第１の銅構造体と、
前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面および前記第２のヨーク層にインタフェースしている第２の銅構造体と
を備えた読み取りヘッド
を備えた
磁気ヘッド組立体。
トンネル・バルブ・センサはＡＢＳから引っ込んだ場所に位置しているから、トンネル・バルブ・センサをラップ仕上げしても伝導材料がトンネル・バルブ・センサの障壁層をまたいで染みださないので、障壁層をまたいでトンネル電流（ＩT ）が短絡することがない。好適な実例では、トンネル・バルブ・センサの下の第１のヨーク層はＡＢＳにおいて幅広であり、ＡＢＳからヘッド内に伸びてもその幅を維持している。第１のヨーク層はトンネル・バルブ・センサ用のヒート・シンクを実現している。これに対して、第２のヨーク層は読み取りヘッドのトラック幅を規定し画定しうるようにＡＢＳにおいてきわめて幅が狭く、ＡＢＳからトンネル・バルブ・センサへの磁気結合へ進むにつれて幅が広くなっている。このように構成することにより、トラック幅をきわめて狭くしうる一方、トンネル・バルブ・センサの幅を広くすることができる。この結果、トンネル電流（ＩT ）に対するトンネル・バルブ・センサの抵抗値を低減することが可能になる。トンネル・バルブ・センサから伸びる第２のヨーク層はトラック幅より広い幅を維持しているとともにトンネル・バルブ・センサ用に別のヒート・シンクを実現している。ＡＢＳにおける第１のヨーク層と第２のヨーク層との間の距離によって、読み取りヘッドの読み取りギャップが画定される。この読み取りギャップはトンネル・バルブ・センサがＡＢＳに位置している場合より著しく狭い。この読み取りギャップは第１のシールド層と第２のシールド層との間の距離によって画定される。読み取りギャップが狭いと、線形インチ当りより多くの磁気ビットを回転磁気ディスクのトラックに沿って配置することができる。トラック幅が狭いと、インチ当りより多くのトラックを回転磁気ディスクの半径に沿って配置することができる。これら２つの値（ＢＰＩ（bits per inch)とＴＰＩ（tracks per inch)）の積は読み取りヘッドの面積密度である。第１のヨーク層と第２のヨーク層によって、面積密度をきわめて大きくすることができる。この結果、磁気ディスク駆動装置の記憶容量が顕著に増加する。
トンネル電流（ＩT ）はトンネル・バルブ・センサの上部表面と下部表面の間を流れる。本発明は第１の銅（Ｃｕ）構造体と第２の銅構造体を備えている。第１の銅構造体はトンネル・バルブ・センサの下部表面にインタフェースしており、第２の銅構造体はトンネル・バルブ・センサの上部表面にインタフェースしている。これら両銅構造体はトンネル・バルブ・センサがその動作中に出す熱を伝導させる目的で使用する。本発明には好適な実施形態が２つある。両実施形態において、第２の銅構造体はトンネル・バルブ・センサから第２のヨーク層へ熱を伝導させる。第１の実例では、第１の銅構造体はトンネル・バルブ・センサから第１のヨーク層へ熱を伝導させる。第２の実例では、第１の銅構造体はトンネル・バルブ・センサから基板へ熱を伝導させる。
また第１の実例ではトンネル・バルブ・センサの上部表面の前方上部表面部と後方上部表面部との間に中間部を設けることができる。第２のヨーク層は第１のヨーク層部と第２のヨーク層部を備えている。第１のヨーク層部はＡＢＳの一部を形成する前部表面を備えている。第２のヨーク層の第１のヨーク層部はトンネル・バルブ・センサの前方上部表面部にインタフェースしている。第２のヨーク層の第２のヨーク層部はトンネル・バルブ・センサの後方上部表面部にインタフェースしている。第２の銅構造体はトンネル・バルブ・センサの中間上部表面ならびに第２のヨーク層の第１のヨーク層部および第２のヨーク層部の各々ににインタフェースしている。このように構成することによりトンネル・バルブ・センサが出す熱は第２の銅構造体へ、そしてヒート・シンクとして機能している第２のヨーク層の第１のヨーク層部と第２のヨーク層部へ迅速に放散される。また第１の実例では、第１の銅構造体はトンネル・バルブ・センサの下部表面と第１のヨーク層の上部表面との間に位置しそれらにインタフェースしているから、熱は第１の銅構造体へ、そしてヒート・シンクとして機能している第１のヨーク層へ迅速に放散される。第１の実例では、第２のヨーク層の第２のヨーク層部と第１のヨーク層との両端にトンネル電流（ＩT ）源が接続されているから、トンネル電流はトンネル・バルブ・センサの上部表面と下部表面との間を流れる。
本発明の第２の実例では、第２のヨーク層が第１のヨーク層部と第２のヨーク層部を備えるのではなく、第１のヨーク層が第１のヨーク層部と第２のヨーク層部を備えている。第２のヨーク層は部分に分割されておらず、ＡＢＳからヘッド内へトンネル・バルブ・センサの上部表面を横切って伸びている。トンネル・バルブ・センサの上部表面と第２のヨーク層との間には第２の銅構造体が設けられている。この第２の銅構造体はトンネル・バルブ・センサの上部から熱を吸収し、それをヒート・シンクとして機能している第２のヨーク層へ伝達する。トンネル・バルブ・センサは第１のヨーク層の第１のヨーク層部と第２のヨーク層部との間に位置している。第１のヨーク層部はＡＢＳに位置し、読み取りヘッドのトラック幅（ＴＷ）を画定する幅を有する。第１のヨーク層の第１のヨーク層部と第２のヨーク層との間の距離は読み取りヘッドの読み取りギャップを画定しているが、トンネル・バルブ・センサがＡＢＳに位置している場合より著しく短い。したがって、第２の実例は第１の実例と同様に面積密度を大きくすることができる。第２の実例では、第１の銅構造体はトンネル・バルブ・センサの下部表面とヒート・シンクとして機能する基板の上部表面との間に位置している。したがって、トンネル・バルブ・センサの下部表面が出す熱は第１の銅構造体へ、そして基板へ放散される。第２の実例では、第１の銅構造体と第２のヨーク層との間にトンネル電流（ＩT ）源が接続されているから、トンネル電流（ＩT ）はトンネル・バルブ・センサの上部表面と下部表面の間を流れる。
両実例において、トンネル・バルブ・センサは幅広であるから、その断面は大きく、より大きなトンネル電流（ＩT ）を流すことができる。これはトラック幅を画定するヨーク層の幅を、ヘッド内をトンネル・バルブ・センサに向かうに従って広くすることにより可能になる。
〔磁気ディスク駆動装置〕
次に、図面を参照する。いくつかの図面を通じて同一の参照符号は同一または同様の部品を指示している。図１〜図３は磁気ディスク駆動装置３０を示す図である。磁気ディスク駆動装置３０は磁気ディスク３４を指示するとともに回転させるスピンドル３２を備えている。スピンドル３２はモータ・コントローラ３８が制御するスピンドル・モータ３６が回転させている。スライダ４２は組み合わされた読み書きヘッド４０を備えており、サスペンション４４とアクチュエータ・アーム４６によって支持されている。アクチュエータ・アーム４６はアクチュエータ４７が回転方向に位置決めする。図３に示すような大容量のＤＡＳＤ（direct access storage device）では、ディスク、スライダ、およびサスペンションを複数個使用している。サスペンション４４とアクチュエータ・アーム４６はアクチュエータ４７によって動かされ、磁気ヘッド４０が磁気ディスク３４の表面と変換関係をとりうるようにスライダ４２を位置決めする。ディスク３４がスピンドル・モータ３６によって回転しているとき、スライダはディスク３４と空気ベアリング面（ＡＢＳ）４８との間に形成される薄い（通常、０．０５μｍ）空気のクッション（空気ベアリング）上に支持されている。この状態で、磁気ヘッド４０を用いてディスク３４表面の複数の円形のトラックに情報を書き込み、そこから情報を読み取る。処理回路５０はこのような情報を表わす信号をヘッド４０とやり取りし、磁気ディスク３４を回転させるスピンドル・モータ駆動信号を供給し、そしてスライダを様々なトラックに移動させる制御信号をアクチュエータに供給する。図４にサスペンション４４に取り付けられたスライダ４２を示す。上述した構成要素は図３に示すように筐体５５中のフレーム５４に取り付けることができる。
図５はスライダ４２と磁気ヘッド４０のＡＢＳを示す図である。スライダは磁気ヘッド４０を支持する中央レール５６と側方レール５８、６０とを備えている。レール５６、５８、６０は横断レール６２から延びている。磁気ディスク３４の回転に対して、横断レール６２はスライダのリーディング・エッジ（前方縁）６４に位置し、磁気ヘッド４０はトレーリング・エッジ（後方縁）６６に位置している。
図６は一体型磁気ヘッド４０の側断面図である。一体型磁気ヘッド４０は書き込みヘッド部７０と読み取りヘッド部７２を備えている。読み取りヘッド部には本発明に係るトンネル・バルブ・センサ７４が用いられている。図７は図６のＡＢＳを示す図である。トンネル・バルブ・センサ７４は第１のシールド層８０と第２のシールド層８２の間に挟まれている。外部磁界に応答して、トンネル・バルブ・センサ７４の抵抗値が変化する。トンネル・バルブ・センサを貫流するトンネル電流（ＩT ）によって、これら抵抗値の変化は電位の変化として現れる。次いで、これら電位の変化を図３に示した処理回路５０によって再生信号として処理する。トンネル電流（ＩT ）は第１のリードおよび第２のリードとして機能する第１のシールド層８０および第２のシールド層８２によって、トンネル・バルブ・センサ７４の主膜面と垂直にトンネル・バルブ・センサ７４を貫通して流れる。ピギーバック型ヘッド（図示せず）では、第２のシールド層と第１の磁極片層は非磁性の分離層で分離された別々の層である。
磁気ヘッド４０の書き込みヘッド部７０は第１の絶縁層８６と第２の絶縁層８８の間に挟まれたコイル層８４を備えている。コイル層８４に起因する第２の絶縁層中のしわをヘッドを平坦化して除去するために第３の絶縁層９０を用いてもよい。第１の絶縁層、第２の絶縁層、および第３の絶縁層は当技術分野では「絶縁スタック」と呼ばれている。コイル層８４、第１の絶縁層８６、第２の絶縁層８８、および第３の絶縁層９０は第１の磁極片層９２と第２の磁極片層９４の間に挟まれている。第１の磁極片層９２と第２の磁極片層９４はバック・ギャップ９６において磁気的に結合しており、ＡＢＳにおいて書き込みギャップ層１０２で分離された第１のポール・チップ９８と第２のポール・チップ１００を備えている。図２と図４に示したように、第１のはんだ接続１０４と第２のはんだ接続１０６によってトンネル・バルブ・センサ７４からのリードとサスペンション４４上のリード１１２、１１４が接続されており、第３のはんだ接続１１６と第４のはんだ接続１１８によってコイル８４からのリード１２０、１２２（図８参照）とサスペンション上のリード１２４、１２６が接続されている。
〔本発明〕
図９は前部表面２０２と後部表面２０４を備えＡＢＳからヘッド内に引っ込んだ場所に位置するトンネル・バルブ・センサ２０１を備えた本発明に係る読み取りヘッド２００の長手方向断面図である。トンネル・バルブ・センサは被ピン止め層（Ｐ）２１４とフリー層（Ｆ）２１６との間に位置する非導電性の障壁層２１２を備えている。被ピン止め層２１４は反強磁性（ＡＦＭ）のピン止め層２２０によってピン止めされＡＢＳと垂直で図９に示すように右から左（あるいは左から右）方向の磁気モーメント２１８を有する。フリー層２１６はＡＢＳと平行で層群の主面とも平行に配向された磁気モーメント２２４を有する。回転磁気ディスクが出す磁界信号ＨAPをトンネル・バルブ・センサ２００が検知すると、フリー層の磁気モーメント２２４が回転する。回転磁気ディスクが出す磁界信号によってフリー層２２４がヘッド内に向けて回転すると、磁気モーメント２２４と磁気モーメント２１８はより平行になる。これにより、トンネル電流ＩT に対するトンネル・バルブ・センサの抵抗値が低減する。回転磁気ディスクが出す磁界信号によって磁気モーメント２２４がヘッドから外向きに回転すると、磁気モーメント２２４と磁気モーメント２１８はより反平行になる。これにより、トンネル電流ＩT に対するトンネル接合センサの抵抗値が増大する。これらの抵抗値の変化は図３に示す処理回路５０によって再生信号として処理する。
図９、図１０、および図１１は本発明の第１の実施形態を示す図である。トンネル・バルブ・センサ２０１はＡＢＳからヘッド内に引っ込んだ場所に位置しており、第１のヨーク層（Ｙ１）２２６と第２のヨーク層（Ｙ２）２２８との間に配置されている。第２のヨーク層は第１のヨーク層部２３０と第２のヨーク層部２３２を備えている。第１のヨーク層部２３０のトラック幅（ＴＷ）はＡＢＳにおいて狭くトンネル・バルブ・センサの上部表面２３４の上前部とインタフェースする場所に至るにつれて広くなっている。第１のヨーク層２２６はＡＢＳにおいて第１のヨーク層部２３０より幅広であるとともに、第１のヨーク層部２３０から離間して配置され、読み取りヘッドの読み取りギャップを画定している。上述したように、トラック幅と読み取りギャップの積は磁気ディスク駆動装置の記憶容量を表わす面積密度である。トラック幅は回転磁気ディスクの半径方向に沿ってＴＰＩ（tracks per inch)として定量化されている。読み取りギャップは回転磁気ディスクのトラックに沿ってＢＰＩ（bits per inch)として定量化されている。
第１のヨーク層部２３０はトンネル・バルブ・センサの断面を広くしてトンネル電流（ＩT ）に対する抵抗値を小さくしうるように、ヘッド内に進むにつれて広くなっている。第２のヨーク層部２３２はトンネル・バルブ・センサの上部表面２３４の後部表面部にインタフェースしており、第１のヨーク層２２６と組み合わされてトンネル電流（ＩT ）源２３６に接続されている。トンネル電流（ＩT ）源２３６はトンネル・バルブ・センサの上部表面２３４と下部表面２３８との間にトンネル電流（ＩT ）を印加する。第１のヨーク層部２３０は回転磁気ディスクが出す磁界信号（ＨAP）によって回転しうる磁気モーメント２４０を有する。磁気モーメント２４０が回転するとフリー層の磁気モーメント２２４が同じ方向に回転するから、磁界信号をトンネル・バルブ・センサで検知することができる。磁気モーメント２２４の回転方向によって、トンネル・バルブ・センサの抵抗値が増加するか減少するかが決まる。これらの抵抗値の変化は図３の処理回路５０が再生信号として処理する。第１のヨーク層部２３０がフリー層２１６の上部表面部とインタフェースしているように示したけれども、これとは別に第１のヨーク層部２３０がトンネル・バルブ・センサの前部表面部２０２に接するようにしてもよいということを理解すべきである。第１のヨーク層２２６と第２のヨーク層２２８とを互いに絶縁するために、トンネル・バルブ・センサ２０１の前部と後部に第１の絶縁層２４２と第２の絶縁層２４４が設けられている。第１のヨーク層２２６は基板（スライダ）２４５上に配置することができる。構成要素２３０、２３２、および２４８と図６の第１の磁極片層８２との間に絶縁層（図示せず）を設けることができる。
トンネル・バルブ・センサ２０１の動作中、大量の熱が発生する可能性がある。その熱はピン止め層の磁気モーメント２１８のピン止め動作の不安定性を回避するために放散させねばならない。この目的のために第１の実施形態では、下部銅構造体２４６と上部銅構造体２４８を用いている。下部銅構造体はトンネル・バルブ・センサの下部表面２３８と第１のヨーク層２２６の上部表面との間に配置されるとともにこれらの各々にインタフェースしている。上部銅構造体２４８はトンネル・バルブ・センサの上部表面２３４の上部中間表面部と、第１のヨーク層部２３０および第２のヨーク層部２３２の各々とにインタフェースしている。したがって、下部銅構造体２４６はトンネル・バルブ・センサ２００の下部から熱を効率的に吸収し、その熱をヒート・シンクとして機能している第１のヨーク層２２６に伝導する。上部銅構造体２４８はトンネル・バルブ・センサ２００の上部から熱を吸収し、その熱をヒート・シンクとして機能している第１のヨーク層部２３０と第２のヨーク層部２３２に伝導する。留意点を挙げると、下部銅構造体２４６と上部銅構造体２４８はＡＢＳから引っ込んだ場所に位置しているから、外部環境と銅にはつきものの腐食とにさらされていない。
本発明に係るヨーク型トンネル・バルブ・センサ７２の第２の実施形態を図１２、図１３、および図１４に示す。この実施形態では、第１のヨーク層（Ｙ１）２５０と第２のヨーク層（Ｙ２）２５２を備えている。第１のヨーク層２５０は第１のヨーク層部２５４と第２のヨーク層部２５６を備えている。トンネル・バルブ・センサ２００はヘッド内に引っ込んだ場所に位置しており、第１のヨーク層部２５４と第２のヨーク層部２５６との間に配置されている。第１のヨーク層部２５４の幅はＡＢＳにおいて狭い。この幅は読み取りヘッドのトラック幅（ＴＷ）を画定している。そして、第１のヨーク層部２５４の幅はトンネル・バルブ・センサの前部表面２０２から反対側に進むのにつれて広くなっている。トンネル・バルブ・センサの前部表面２０２と第１のヨーク層部２５４との間には非導電性絶縁層２５８が配置されており、トンネル・バルブ・センサの後部表面２０４と第２のヨーク層部２５６との間には第２の非導電性絶縁層２６０が配置されている。この結果、トンネル電流（ＩT ）はトンネル・バルブ・センサの上部表面と下部表面との間に閉じ込められる。第２のヨーク層２５２は部分に分割されておらず、かつＡＢＳにおいて第１のヨーク層部２５４から離間されて読み取りヘッドの読み取りギャップを画定している。上述したように、この読み取りギャップはトラック幅と組み合わされてこの読み取りヘッドの面積密度を決めている。第２の実施形態もトンネル・バルブ・センサの下部表面と上部表面から熱を放散させる下部銅構造体２６２と上部銅構造体２６４を備えている。また、基板２４５を備えているが、それにはニッケル・リン（ＮｉＰ）を用いることができる。下部銅構造体２６２はトンネル・バルブ・センサの下部表面と基板２４５の上部表面との間に配置されているとともにそれらにインタフェースしており、トンネル・バルブ・センサの下部から出る熱をヒート・シンクとして機能する基板に放散している。上部銅構造体２６４はトンネル・バルブ・センサの上部表面と第１のヨーク層部２５４および第２のヨーク層部２５６の各々の上部表面部との間に配置されているとともにそれらにインタフェースしている。上部銅構造体２６４は第２のヨーク層２５２の下部表面部にもインタフェースしている。第２のヨーク層２５２が主ヒート・シンクとして機能する一方、第１のヨーク層部２５４と第２のヨーク層部２５６は副ヒート・シンクとして機能する。しかしながら留意点を挙げると、第１のヨーク層部２５４、第２のヨーク層部２５６、および第２のヨーク層２５２は上部銅構造体２６４によって電気的に接続されている。この実施形態では、トンネル電流（ＩT ）源は下部銅構造体２６２と第２のヨーク層２５２の両端に接続されているから、トンネル電流（ＩT ）はトンネル・バルブ・センサの上部表面と下部表面の間を流れる。下部銅構造体２６２は非導電性絶縁層２６８および２７０によって第１のヨーク層部２５４から絶縁されているとともに、非導電性絶縁層２７２によって第２のヨーク層部２５６から絶縁されている。また、第１のヨーク層部２５４と第２のヨーク層部２５６は非導電性絶縁層２７４および２７６によって第２のヨーク層２５２から絶縁されている。絶縁２７４の厚さは上述した読み取りギャップを画定している。また、第２のヨーク層２５２と図６の第１の磁極片層８２との間に絶縁層（図示せず）を配置してもよい。
〔考察〕
ヨーク層の材料はニッケル・鉄（ＮｉＦｅ）であるのが望ましく、絶縁層の材料は酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）であるのが望ましい。理解すべき点を挙げると、トンネル・バルブ・センサ２００は諸図面に示した下部センサではなくトンネル・バルブ・センサの諸層の順序を逆にした上部センサであってもよい。留意点を挙げると、本発明の両実施形態において、第１のシールド層（Ｓ１）と第２のシールド層（Ｓ２）（図６参照）は除去されていない。図９の構成要素の典型的な厚さはトンネル・バルブ・センサ２０１が２０ｎｍ、層２４６が０．１μｍ、層２４８が４μｍ、層２２６および２２８が２μｍ、層２３０が０．２μｍである。同じ厚さは層２７４、２６４、および２７６が０．０５μｍ、層２５２が２μｍである点を除いて図１２にも適用することができる。
ここに示した教示に鑑み、本発明の他の実施形態および変更例を当業者が容易に想到しうることは明らかである。したがって、本発明は上述した明細書および添付図面とともに閲読するとそのような実施形態および変更例をすべて含む特許請求の範囲によってのみ限定されるべきものである。
従来技術による典型的な磁気ディスク駆動装置の平面図である。 図１の２−２平面で見た磁気ディスク駆動装置の、磁気ヘッドを備えたスライダの端を示す図である。 複数のディスクと磁気ヘッドを用いた磁気ディスク駆動装置の側面図である。 スライダと磁気ヘッドを支持する典型的なサスペンション・システムの等角投影図である。 図２の５−５平面に沿って切り取った磁気ヘッドのＡＢＳを示す図である。 図２の６−６平面で見た一体型磁気ヘッドを備えたスライダの部分図である。 一体型磁気ヘッドの読み取り構成要素と書き込み構成要素を示すために図６の７−７平面に沿って切り取ったスライダのＡＢＳを部分的に示す図である。 図６を８−８平面に沿って切り取り、コイル層上のすべての部材とリードを除去した図である。 本発明に係るヨーク型トンネル・バルブ・センサの長手方向断面図である。 図９を１０−１０平面に沿って切り取り、時計方向に９０°回転させ、絶縁層を除去した図である。 図９を１１−１１平面に沿って切り取った図である。 本発明に係るヨーク型トンネル・バルブ・センサの第２の実施形態の長手方向断面図である。 図１２を１３−１３平面に沿って切り取り、時計方向に９０°回転させ、金属構成要素上の絶縁層を除去した図である。 図１２を１４−１４平面に沿って切り取った図である。
符号の説明
３０ 磁気ディスク駆動装置
３２ スピンドル
３４ 磁気ディスク
３６ スピンドル・モータ
３８ モータ・コントローラ
４０ 読み書きヘッド
４２ スライダ
４４ サスペンション
４６ アクチュエータ・アーム
４７ アクチュエータ
４８ 空気ベアリング面（ＡＢＳ）
５０ 処理回路
５４ フレーム
５５ 筐体
５６ 中央レール
５８ 側方レール
６０ 側方レール
６２ 横断レール
６４ リーディング・エッジ（前方縁）
６６ トレーリング・エッジ（後方縁）
７０ 書き込みヘッド部
７２ 読み取りヘッド部
７４ トンネル・バルブ・センサ
８０ 第１のシールド層
８２ 第２のシールド層
８４ コイル層
８６ 第１の絶縁層
８８ 第２の絶縁層
９０ 第３の絶縁層
９２ 第１の磁極片層
９４ 第２の磁極片層
９６ バック・ギャップ
９８ 第１のポール・チップ
１００ 第２のポール・チップ
１０２ 書き込みギャップ層
１０４ 第１のはんだ接続
１０６ 第２のはんだ接続
１１２ リード
１１４ リード
１１６ 第３のはんだ接続
１１８ 第４のはんだ接続
１２０ リード
１２２ リード
１２４ リード
１２６ リード
２００ 本発明に係る読み取りヘッド
２０１ トンネル・バルブ・センサ
２０２ 前部表面
２０４ 後部表面
２１２ 障壁層
２１４ 被ピン止め層
２１６ フリー層
２１８ 磁気モーメント
２２０ ピン止め層
２２４ 磁気モーメント
２２６ 第１のヨーク層
２２８ 第２のヨーク層
２３０ 第１のヨーク層部
２３２ 第２のヨーク層部
２３４ 上表面
２３６ トンネル電流（ＩT ）源
２３８ 下部表面
２４２ 第１の絶縁層
２４４ 第２の絶縁層
２４５ 基板
２４６ 下部銅構造体
２４８ 上部銅構造体
２５０ 第１のヨーク層
２５２ 第２のヨーク層
２５４ 第１のヨーク層部
２５６ 第２のヨーク層部
２５８ 非導電性絶縁層
２６０ 第２の非導電性絶縁層
２６２ 下部銅構造体
２６４ 上部銅構造体
２６８ 非導電性絶縁層
２７０ 非導電性絶縁層
２７２ 非導電性絶縁層
２７４ 非導電性絶縁層
２７６ 非導電性絶縁層

Claims (13)

  1. 空気ベアリング面（ＡＢＳ）を備えた磁気ヘッド組立体であって、
    前記ＡＢＳから引っ込んだ場所に位置し上部表面および下部表面を備えたトンネル・バルブ・センサと、
    強磁性の第１のヨーク層および第２のヨーク層と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記下部表面にインタフェースするとともに前記第１のヨーク層にインタフェースしている第１の銅構造体と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面および前記第２のヨーク層にインタフェースしている第２の銅構造体と
    を備えた読み取りヘッド、
    を備え、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面が前方上部表面部と後方上部表面部との間に位置する中間部を備えており、
    前記第２のヨーク層が第１のヨーク層部および第２のヨーク層部を備えており、前記第１のヨーク層部が前記ＡＢＳの一部を形成する前部表面を備えるとともに前記トンネル・バルブ・センサの前記前方上部表面部にインタフェースしており、前記第２のヨーク層部が前記トンネル・バルブ・センサの前記後方上部表面部にインタフェースしており、
    前記第２の銅構造体が前記トンネル・バルブ・センサの前記中間上部表面、ならびに前記第２のヨーク層の前記第１のヨーク層部および前記第２のヨーク層部の各々にインタフェースしている、
    磁気ヘッド組立体。
  2. 前記第１のヨーク層部は前記ＡＢＳから前記トンネル・バルブ・センサに向かうにつれ幅が広くなっている、請求項１に記載の磁気ヘッド組立体。
  3. 前記第１のヨーク層と前記第２のヨーク層の前記第２のヨーク層部との両端に接続されたトンネル電流源手段を備えた、請求項２に記載の磁気ヘッド組立体。
  4. 空気ベアリング面（ＡＢＳ）を備えた磁気ヘッド組立体であって、
    前記ＡＢＳから引っ込んだ場所に位置し上部表面および下部表面を備えたトンネル・バルブ・センサと、
    強磁性の第１のヨーク層および第２のヨーク層と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記下部表面にインタフェースしている第１の銅構造体と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面および前記第２のヨーク層にインタフェースしている第２の銅構造体と、
    を備えた読み取りヘッドと、
    基板を備え、
    前記第１の銅構造体が前記基板にもインタフェースしており、
    前記第１のヨーク層が第１のヨーク層部および第２のヨーク層部を備え、
    前記トンネル・バルブ・センサが前記第１のヨーク層の第１のヨーク層部と第２のヨーク層部との間に位置し、
    前記第２の銅構造体が前記第１のヨーク層の第１のヨーク層部および第２のヨーク層部の各々にもインタフェースしている、
    前記磁気ヘッド組立体。
  5. 前記第１の銅構造体と前記第２のヨーク層との両端に接続されたトンネル電流源手段を備えた、請求項４に記載の磁気ヘッド組立体。
  6. 前記第１のヨーク層および前記第２のヨーク層が前記トンネル・バルブ・センサから前記ＡＢＳまで伸びているとともに、前記ヘッド組立体の読み取りギャップを画定する距離だけ離間されている、
    請求項４〜５のうちの１項に記載の磁気ヘッド組立体。
  7. 前記第１のヨーク層は、前記磁気ヘッド組立体の読み取りトラックを画定する幅を前記ＡＢＳにおいて有し、
    前記第１のヨーク層は前記ＡＢＳから前記ヘッド内に引っ込むのにつれ幅が広くなっている、請求項４〜６に記載の磁気ヘッド組立体。
  8. 前記トンネル・バルブ・センサが、
    磁気モーメントを有する強磁性の被ピン止め層と、
    前記被ピン止め層と交換結合し前記被ピン止め層の前記磁気モーメントをピン止めする反強磁性のピン止め層と、
    磁気モーメントを有する強磁性のフリー層と、
    前記フリー層と前記被ピン止め層との間に配置された非磁性電気絶縁性の障壁層と
    を備えている、
    請求項４〜７に記載の磁気ヘッド組立体。
  9. 前記磁気ヘッド組立体がさらに、
    ポール・チップ部とバック・ギャップ部との間に配置されたヨーク部を備え強磁性の第１の磁極片層および第２の磁極片層と、
    前記第１の磁極片層のポール・チップ部と前記第２の磁極片層のポール・チップ部との間に配置された非磁性の書き込みギャップ層と、
    前記第１の磁極片層のヨーク部と前記第２の磁極片層のヨーク部との間に配置され、その中に埋め込まれた少なくとも１つのコイル層を備えた絶縁スタックと
    を備え、
    前記第１の磁極片層および前記第２の磁極片層がそれらのバック・ギャップ部において接続されている
    書き込みヘッド
    を備えた
    請求項４〜８に記載の磁気ヘッド組立体。
  10. 書き込みヘッド、読み取りヘッド、および空気ベアリング面（ＡＢＳ）を備えた少なくとも１つの磁気ヘッド組立体を備えた磁気ディスク駆動装置であって、
    書き込みヘッドであって、
    ポール・チップ部とバック・ギャップ部との間に配置されたヨーク部を備え強磁性の第１の磁極片層および第２の磁極片層と、
    前記第１の磁極片層のポール・チップ部と前記第２の磁極片層のポール・チップ部との間に配置された非磁性の書き込みギャップ層と、
    前記第１の磁極片層のヨーク部と前記第２の磁極片層のヨーク部との間に配置され、その中に埋め込まれた少なくとも１つのコイル層を備えた絶縁スタックと
    を備え、
    前記第１の磁極片層および前記第２の磁極片層がそれらのバック・ギャップ部において接続されている
    書き込みヘッドと、
    読み取りヘッドであって、
    前記ＡＢＳから引っ込んだ場所に位置し上部表面および下部表面を備えたトンネル・バルブ・センサと、
    強磁性の第１のヨーク層および第２のヨーク層と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記下部表面にインタフェースするとともに前記第１のヨーク層にインタフェースしている第１の銅構造体と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面および前記第２のヨーク層にインタフェースしている第２の銅構造体とを備え、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面が前方上部表面部と後方上部表面部との間に位置する中間部を備えており、
    前記第２のヨーク層が第１のヨーク層部および第２のヨーク層部を備えており、前記第１のヨーク層部が前記ＡＢＳの一部を形成する前部表面を備えるとともに前記トンネル・バルブ・センサの前記前方上部表面部にインタフェースしており、前記第２のヨーク層部が前記トンネル・バルブ・センサの前記後方上部表面部にインタフェースしており、
    前記第２の銅構造体が前記トンネル・バルブ・センサの前記中間上部表面、ならびに前記第２のヨーク層の前記第１のヨーク層部および前記第２のヨーク層部の各々にインタフェースしており、
    前記トンネル・バルブ・センサであって、
    磁気モーメントを有する強磁性の被ピン止め層と、
    前記被ピン止め層と交換結合し前記被ピン止め層の前記磁気モーメントをピン止めする反強磁性のピン止め層と、
    磁気モーメントを有する強磁性のフリー層と、
    前記フリー層と前記被ピン止め層との間に配置された非磁性電気絶縁性の障壁層と
    を備えた
    前記トンネル・バルブ・センサと
    を備えた
    読み取りヘッドと、
    筐体と、
    前記筐体内で回転支持された磁気ディスクと、
    前記磁気ヘッド組立体が前記磁気ディスクと変換関係にあるように前記ＡＢＳが前記磁気ディスクに面している前記磁気ヘッド組立体を支持し前記筐体内に取り付けられた支持体と、
    前記磁気ディスクを回転させるスピンドル・モータと、
    前記支持体に接続され前記磁気ヘッド組立体を前記磁気ディスクに対して複数の位置に移動させるアクチュエータ位置決め手段と、
    前記磁気ヘッド組立体、前記スピンドル・モータ、および前記アクチュエータに接続され、前記磁気ヘッド組立体と信号を交換し、前記磁気ディスクの運動を制御し、前記磁気ヘッド組立体の位置を制御するプロセッサと
    を備えた
    磁気ディスク駆動装置。
  11. 空気ベアリング面（ＡＢＳ）を備えた磁気ヘッド組立体を製造する方法であって、
    前記ＡＢＳから引っ込んだ場所に位置し上部表面および下部表面を備えたトンネル・バルブ・センサを形成する工程と、
    強磁性の第１のヨーク層および第２のヨーク層を形成する工程と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記下部表面にインタフェースするとともに前記第１のヨーク層にインタフェースしている第１の銅構造体を形成する工程と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面および前記第２のヨーク層にインタフェースしている第２の銅構造体とを形成する工程とを含み、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面が前方上部表面部と後方上部表面部との間に位置する中間部を備え、
    前記第２のヨーク層が第１のヨーク層部および第２のヨーク層部を備えており、前記第１のヨーク層部が前記ＡＢＳの一部を形成する前部表面を備えるとともに前記トンネル・バ ルブ・センサの前記前方上部表面部にインタフェースしており、前記第２のヨーク層部が前記トンネル・バルブ・センサの前記後方上部表面部にインタフェースし、
    前記第２の銅構造体が前記トンネル・バルブ・センサの前記中間上部表面、ならびに前記第２のヨーク層の前記第１のヨーク層部および前記第２のヨーク層部の各々にインタフェースするよう、前記読み取りヘッドを製造する方法。
  12. 書き込みヘッド、読み取りヘッド、および空気ベアリング面（ＡＢＳ）を備えた少なくとも１つの磁気ヘッド組立体を備えた磁気ディスク駆動装置であって、
    書き込みヘッドであって、
    ポール・チップ部とバック・ギャップ部との間に配置されたヨーク部を備え強磁性の第１の磁極片層および第２の磁極片層と、
    前記第１の磁極片層のポール・チップ部と前記第２の磁極片層のポール・チップ部との間に配置された非磁性の書き込みギャップ層と、
    前記第１の磁極片層のヨーク部と前記第２の磁極片層のヨーク部との間に配置され、その中に埋め込まれた少なくとも１つのコイル層を備えた絶縁スタックと
    を備え、
    前記第１の磁極片層および前記第２の磁極片層がそれらのバック・ギャップ部において接続されている
    書き込みヘッドと、
    読み取りヘッドであって、
    前記ＡＢＳから引っ込んだ場所に位置し上部表面および下部表面を備えたトンネル・バルブ・センサと、
    強磁性の第１のヨーク層および第２のヨーク層と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記下部表面にインタフェースしている第１の銅構造体と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面および前記第２のヨーク層にインタフェースしている第２の銅構造体と、
    を備えた読み取りヘッドと、
    基板を備え、
    前記第１の銅構造体が前記基板にもインタフェースしており、
    前記第１のヨーク層が第１のヨーク層部および第２のヨーク層部を備え、
    前記トンネル・バルブ・センサが前記第１のヨーク層の第１のヨーク層部と第２のヨーク層部との間に位置し、
    前記第２の銅構造体が前記第１のヨーク層の第１のヨーク層部および第２のヨーク層部の各々にもインタフェースしており、
    前記トンネル・バルブ・センサであって、
    磁気モーメントを有する強磁性の被ピン止め層と、
    前記被ピン止め層と交換結合し前記被ピン止め層の前記磁気モーメントをピン止めする反強磁性のピン止め層と、
    磁気モーメントを有する強磁性のフリー層と、
    前記フリー層と前記被ピン止め層との間に配置された非磁性電気絶縁性の障壁層と
    を備えた
    前記トンネル・バルブ・センサと
    を備えた
    読み取りヘッドと、
    筐体と、
    前記筐体内で回転支持された磁気ディスクと、
    前記磁気ヘッド組立体が前記磁気ディスクと変換関係にあるように前記ＡＢＳが前記磁気ディスクに面している前記磁気ヘッド組立体を支持し前記筐体内に取り付けられた支持体と、
    前記磁気ディスクを回転させるスピンドル・モータと、
    前記支持体に接続され前記磁気ヘッド組立体を前記磁気ディスクに対して複数の位置に移動させるアクチュエータ位置決め手段と、
    前記磁気ヘッド組立体、前記スピンドル・モータ、および前記アクチュエータに接続され、前記磁気ヘッド組立体と信号を交換し、前記磁気ディスクの運動を制御し、前記磁気ヘッド組立体の位置を制御するプロセッサと
    を備えた
    磁気ディスク駆動装置。
  13. 空気ベアリング面（ＡＢＳ）を備えた磁気ヘッド組立体を製造する方法であって、
    前記ＡＢＳから引っ込んだ場所に位置し上部表面および下部表面を備えたトンネル・バルブ・センサを形成する工程と、
    強磁性の第１のヨーク層および第２のヨーク層を形成する工程と、、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記下部表面にインタフェースしている第１の銅構造体を形成する工程と、
    前記トンネル・バルブ・センサの前記上部表面および前記第２のヨーク層にインタフェースしている第２の銅構造体を形成する工程と、
    基板を形成する工程とを備える方法において、
    前記第１の銅構造体が前記基板にもインタフェースしており、
    前記第１のヨーク層が第１のヨーク層部および第２のヨーク層部を備え、
    前記トンネル・バルブ・センサが前記第１のヨーク層の第１のヨーク層部と第２のヨーク層部との間に位置し、
    前記第２の銅構造体が前記第１のヨーク層の第１のヨーク層部および第２のヨーク層部の各々にもインタフェースするように、前記磁気ヘッド組立体を製造する方法。
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