JP5826987B2 - 磁気ヘッド・スライダ - Google Patents

Description

本発明は磁気ヘッド・スライダに関し、特に、薄膜ヘッドのサーマル・プロトリュージョンを抑制する構造に関する。

ディスク・ドライブ装置として、光ディスク、光磁気ディスク、あるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システムあるいは携帯電話など、ＨＤＤの用途はその優れた特性により益々拡大している。

ＨＤＤは、磁気ディスクと磁気ヘッド・スライダとを備え、磁気ディスクのデータは磁気ヘッド・スライダによって読み書きされる。磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を大きくするためには、面記録密度を高める必要がある。しかしながら、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度を上げられない問題がある。一般に、熱揺らぎは、Ｋｕ・Ｖ／ｋＴ（Ｋｕは磁気異方性定数、Ｖは磁化最小単位体積、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度）の値が小さい程影響が大きくなる。したがって、熱揺らぎの影響を小さくするためにはＫｕもしくはＶを大きくする必要がある。

この問題を解決できるものとして、単磁極の記録ヘッドで軟磁性の裏打層を備えた二層垂直媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式がある。この方式を用いるとより強い記録磁界を磁気ディスクに印加することができる。したがって、磁気ディスクの記録層に磁気異方性定数（Ｋｕ）の大きなものを使用することができる。また、垂直磁気記録方式の磁気ディスクでは、膜厚方向に磁性粒子を成長させることで、媒体表面の粒径は小さいままで、すなわちビット長は小さいままでＶを大きくできる利点もある。

図１２は、ヘッド・スライダ９の空気流出端面（トレーリング側端面）近傍の構成を示す断面図である。スライダ９１のトレーリング端に薄膜ヘッド９２が形成されている。薄膜ヘッド９２は、再生ヘッド９３と記録ヘッド９４とを有している。記録ヘッド９４は、記録コイル９４１を流れる電流で主磁極９４２から磁界を生成し、磁気データを磁気ディスクに記録する。再生ヘッド９３は磁気異方性を有する磁気抵抗素子９３１を備え、磁気ディスクからの磁界によって変化する抵抗値によって磁気データを再生する。

薄膜ヘッド９２は、スライダ９１を構成するアルチック（ＡｌＴｉＣ）基板に薄膜形成プロセスにより形成される。磁気抵抗素子９３１は磁気シールド９３２、９３３によって挟まれている。記録ヘッド９４と再生ヘッド９３の周囲にアルミナなどの非磁性絶縁保護膜９５が形成されている。記録ヘッド９４及び再生ヘッド９３の近傍にはヒータ素子９６が存在する。ヒータ素子９６に電力が供給されると、ヒータ素子９６の熱によって薄膜ヘッド９２が突出変形する。電力供給量の増加／減少により、薄膜ヘッド９２の突出量が増加／減少する。

薄膜ヘッド９２の突出量（磁気ディスクとの間のクリアランス）は、ドライブ内の温度によって変化する。ドライブ内温度の上昇により薄膜ヘッド９２の突出量（サーマル・プロトリュージョン）が増加し、クリアランスが小さくなる。ヒータ素子９６への電力量を変化させることで、サーマル・プロトリュージョンを補償することができる。しかし、サーマル・プロトリュージョンはヘッド毎に異なるため、所定のマージンが必要とされる。

記録密度を向上するため、クリアランスが減少する一方である。現在のクリアランスは数ｎｍである。このような、極小クリアランスを正確に制御するためには、薄膜ヘッドのサーマル・プロトリュージョンをできるだけ小さくすることが必要となる。特許文献１は、素子の上部にアルミナの第１保護層を形成し、さらに、素子の後方に第１の保護層よりもヤング率が小さいレジスト材からなる第２の保護層を形成することを開示している。
特開２０００−３０６２１３号公報

上記特許文献１が開示するように、レジスト材を薄膜ヘッド内に設けることで、薄膜ヘッドのサーマル・プロトリュージョンを低減することができる。しかし、発明者らが検討したところ、現在のＨＤＤのように極めて小さいクリアランスにおいて記録再生されているＨＤＤにおいては、レジスト材のみによるサーマル・プロトリュージョンの低減では不十分であることがわかった。従って、記録再生における極小クリアランスに対応することができるサーマル・プロトリュージョン低減効果を示すことができる薄膜ヘッドの構造が望まれる。

本発明の一態様は、スライダと、そのスライダの上に複数層を積層することで形成されている薄膜ヘッドとを有する磁気ヘッド・スライダである。前記薄膜ヘッドは、磁気データを読み出すセンサ素子と、磁気データを記録する記録磁極と、前記センサ素子及び前記記録磁極の周囲にある非磁性絶縁保護膜と、前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあり、浮上面側先端が前記薄膜ヘッドの積層方向において見た場合に前記記録磁極と重なっている、レジストと、前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあり、浮上面側先端が前記薄膜ヘッドの積層方向において見た場合に、前記記録磁極と重なっている、ＳｉＣもしくはＷからなる硬質材とを有する。前記浮上面から前記硬質材の最奥端までの距離に対する、前記浮上面から前記レジストの最奥端までの距離の比は、０．９以上である。
好ましい構成において、上層の導体線群と下層の導体線群とが接続されて構成された記録磁界を生成するコイルをさらに有し、前記レジストは、前記下層の導体線群の奥に形成されている。さらに、前記硬質材は、前記上層の導体線群よりも下層に形成されている。

本発明の他の態様は、スライダと、そのスライダの上に複数層を積層することで形成されている薄膜ヘッドと、を有する磁気ヘッド・スライダである。前記薄膜ヘッドは、磁気データを読み出すセンサ素子と、磁気データを記録する記録磁極と、前記センサ素子及び前記記録磁極の周囲にある非磁性絶縁保護膜と、前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあるレジストと、前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にある、ＳｉＣもしくはＷからなる硬質材と、前記センサ素子を上下において挟むロア・シールドとアッパ・シールドとを有する。前記ロア・シールドと前記アッパ・シールドの断面積に対する前記レジストの断面の比は、３．５以上である。
好ましい構成において、上層の導体線群と下層の導体線群とが接続されて構成された記録磁界を生成するコイルをさらに有し、前記レジストは、前記下層の導体線群の奥に形成されている。さらに、前記硬質材は、前記上層の導体線群よりも下層に形成されている。

本発明の他の態様は、スライダと、そのスライダの上に複数層を積層することで形成されている薄膜ヘッドと、を有する磁気ヘッド・スライダである。前記薄膜ヘッドは、磁気データを読み出すセンサ素子と、磁気データを記録する記録磁極と、前記センサ素子及び前記記録磁極の周囲にある非磁性絶縁保護膜と、前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあるレジストと、前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にある、ＳｉＣもしくはＷからなる硬質材と、上層の導体線群と下層の導体線群とが接続されて構成された記録磁界を生成するコイルとを有する。前記レジストは、前記上層及び前記下層の一方の導体線群の奥に形成されており、前記一方の層の導体線群の全断面積に対する前記レジスト断面積の比は９以上である。
好ましい構成において、前記レジストは、前記下層の導体線群の奥に形成されている。さらに、前記硬質材は、前記上層の導体線群よりも下層に形成されている。

本発明の他の態様は、スライダと、そのスライダの上に複数層を積層することで形成されている薄膜ヘッドと、を有する磁気ヘッド・スライダである。前記薄膜ヘッドは、磁気データを読み出すセンサ素子と、磁気データを記録する記録磁極と、前記センサ素子及び前記記録磁極の周囲にある非磁性絶縁保護膜と、前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあるレジストと、前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にある、ＳｉＣもしくはＷからなる硬質材と、上層の導体線群と下層の導体線群とが接続されて構成された記録磁界を生成するコイルとを有する。前記レジストは、前記上層及び前記下層の一方の導体線群の奥に形成されており、前記レジストの前記浮上面の法線方向における長さの前記一方の層の導体線群の法線方向における長さに対する比は１２以上である。
好ましい構成において、前記レジストは、前記下層の導体線群の奥に形成されている。さらに、前記硬質材は、前記上層の導体線群よりも下層に形成されている。

本発明によれば、磁気ヘッド・スライダの薄膜ヘッドのサーマル・プロトリュージョンを大きく低減することができる。

以下に、本発明を適用した実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、磁気ディスク・ドライブの一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）を例として、本発明の実施形態を説明する。

本実施形態は、ＨＤＤに実装されるヘッド・スライダにおける薄膜ヘッドの構造に特徴を有している。本形態の薄膜ヘッドは、サーマル・プロトリュージョンを低減するため、低ヤング率の軟質材と高ヤング率かつ低線膨張係数の硬質材とを有している。好ましい軟質材はレジストである。高ヤング率かつ低線膨張係数の硬質材として好ましい材料は、ＳｉＣあるいはＷであり、特に、ＳｉＣが好ましい。センサ素子及び記録磁極よりも奥側（（浮上面から離れた位置）に、硬質材及び軟質材が設けられている。これら二つの部材を薄膜ヘッド内に設けることで相乗効果を発揮し、非常に大きなサーマル・プロトリュージョン低減効果を奏することができる。

以下においては、硬質材としてＳｉＣを、そして軟質材としてレジストを使用した本形態の薄膜ヘッドについて具体的に説明を行う。同様の説明が、Ｗに対しても当てはまる。図１は、本実施形態におけるヘッド・スライダの構造を模式的に示す断面図である。薄膜ヘッドは、スライダ２のトレーリング端部上に形成されている。薄膜ヘッドは、再生ヘッド１１と記録ヘッド１３とを有している。薄膜ヘッドはスライダ２上に複数の膜を積層することで形成されており、図１においては、基板であるスライダ２上に再生ヘッド１１が形成され、その再生ヘッド１１の上に記録ヘッド１３が形成されている。

磁気ディスク３の回転方向は、図１の左側から右側に向かう。つまり、薄膜ヘッドは、図１の右側から左側に進む（飛行する）。図１において、薄膜ヘッドの飛行における前側をリーディング側、後ろ側をトレーリング側と呼ぶ。薄膜ヘッドの各層は、スライダ２にリーディング側から積層される。薄膜ヘッドの説明において、スライダ２に近い層を下層、遠い層を上層と呼ぶ。また、薄膜ヘッドの磁気ディスク３と対向する面を浮上面１９と呼ぶ。

図１の構成においては、再生ヘッド１１はリーディング側にあり、記録ヘッド１３はトレーリング側にある。再生ヘッド１１は、リーディング側から積層された、下部シールド１１１、センサ素子である磁気抵抗効果素子１１２、上部シールド１１３を有している。磁気抵抗効果素子１１２は、磁性金属で形成された二つのシールドである、下部シールド１１１、上部シールド１１３の間に挟まれている。記録ヘッド１３は、リーディング側から積層された、下部リターン磁極１３１、薄膜コイル下層導体線群１３２、主磁極１３３、薄膜コイル上層導体線群１３４、上部リターン磁極１３５を有している。下部リターン磁極１３１、主磁極１３３、上部リターン磁極１３５は磁性金属で形成されており、薄膜コイル上層導体線群１３４、及び上部リターン磁極１３５は、典型的には、Ｃｕで形成される。

主磁極１３３は、主磁極ヨーク部３３１と主磁極ポール・ティップ３３２とから構成されている。これらは磁性金属で形成されている。主磁極ヨーク部３３１は、ピラー１３６を介して、上部リターン磁極１３５に接合されている。主磁極ポール・ティップ３３２は、主磁極ヨーク部３３１の磁気ディスク側の先端に接合されている。主磁極ポール・ティップ３３２は、データ・トラック幅を規定する。なお、下部リターン磁極１３１、及び上部リターン磁極１３５のうちいずれか一方を省略してもよい。

記録ヘッド１３の主磁極１３３から出た磁界は、磁気ディスク３の磁気記録層と軟磁性裏打ち層とを通り、下部リターン磁極１３１、及び上部リターン磁極１３５に入る磁気回路を形成する。この磁界は、磁気記録層に磁化パターンを記録する。一方、再生ヘッド１１の磁気抵抗効果素子１１２には巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ）などが用いられる。磁気記録層からの磁界により磁気抵抗効果素子１１２の抵抗値が変化し、その抵抗値に変化により磁気記録層の磁化変化を電気信号変化に変換する。

ヒータ素子１５が、下部シールド１１１とそのリーディング側（下側）にあるスライダ２との間の層に形成されている。ヒータ素子１５は、パーマロイを使用した蛇行する薄膜抵抗体で形成することができる。ヒータ素子１５からの熱により、磁気抵抗効果素子１１２と主磁極１３３の突出量を調整することができる。ヒータ素子１５は、薄膜ヘッド内の他の位置に形成されることもあり、また、省略してもよい。

薄膜ヘッドの各素子の周囲は非磁性絶縁保護膜で囲まれている。図１において、浮上面１９より奥（磁気ディスク３から離れる方向）の部分において、各素子の周囲の明示空白は非磁性絶縁保護膜で満たされている。典型的な非磁性絶縁保護膜は、アルミナである。また、浮上面１９には、カーボンによるオーバーコート（図１不図示）が形成されている。

薄膜コイル下層導体線群１３２は、膜面内で浮上面の法線方向（図１の上下方向）において配列された複数の導体線を有しており、それら間は高絶縁材料であるレジスト１７が形成されている。なお、レジスト１７を省略してもよい。薄膜コイル下層導体線群１３２と薄膜コイル上層導体線群１３４とは接続されており、ヘリカル・コイルを構成している。このヘリカル・コイルが記録磁界を生成する。なお、本発明は、図１２に示すヘッド・スライダのように、導体線が同一面内に形成されたコイルを有するヘッド・スライダにも適用することができる。

本形態の特徴的な点として、薄膜ヘッド内に、低ヤング率の軟質材であるレジスト１４と、高ヤング率かつ低線膨張係数の硬質材であるＳｉＣ１６とが設けられている。これら二つを同時に使用することによって、薄膜ヘッドのサーマル・プロトリュージョンを大きく低減することができる。薄膜ヘッドのサーマル・プロトリュージョンに実質的に寄与するのは、記録ヘッド１３、ヒータ素子１５そして絶縁保護膜である。微細な磁気抵抗効果素子１１２の寄与はない。

ＳｉＣ１６は、記録ヘッド１３、ヒータ素子１５そして絶縁保護膜のいずれの材料よりも高いヤング率と低い線膨張係数とを有している。例えば、ＳｉＣは４４０ＧＰａのヤング率と、３．７×Ｅ−６の線膨張係数を有している。薄膜ヘッドの主な磁性材料であるＮｉＦｅのヤング率は２００ＧＰａであり、線膨張係数は１２．８×Ｅ−６である。アルミナのヤング率は１３８ＧＰａであり、線膨張係数は７．１×Ｅ−６である。このように、ＳｉＣは硬質材としての好ましい材料であるが、Ｗのように、薄膜ヘッド内の素子を構成する材料に対して上述のような特性を有する他の材料を使用してもよい。

軟質材としては、硬質材に対して、ヤング率がＧＰａ単位で２桁以上小さい材料であることが必要である。軟質材として好ましい材料であるレジストのヤング率は、５０℃で３．７ＧＰａであり、いずれの温度においても１０ＧＰａに達することはない。レジストのヤング率は、記録ヘッド１３、ヒータ素子１５そして絶縁保護膜のいずれの材料に対しても、２桁以上小さいヤング率を有している。

低ヤング率のレジスト１４は、温度上昇による薄膜ヘッド内の応力を吸収する効果を有している。高いヤング率のＳｉＣ１６は、レジスト１４に集中した応力を押さえ込む。この二つの効果により、ディスク方向への応力を吸収し、応力の方向をそれ以外の方向へ分散させ伝播させることができる。

図１の好ましい構成例で示すように、レジスト１４及びＳｉＣ１６は、磁気抵抗効果素子１１２及び主磁極１３３、下部リターン磁極１３１、上部リターン磁極１３５により構成されている記録磁極よりも奥側、つまり、それらよりも浮上面１９から離れた位置に形成されている部分（それぞれ、ａで指示）を有している。レジスト１４は、再生ヘッド１１と記録ヘッド１３のサーマル・プロトリュージョンの低減を目的としている。レジスト１４が、上記素子に対して浮上面の反対側に存在することで、それらの突出量を低減することができる。また、ＳｉＣ１６はレジスト１４の集まる応力を押さえる機能を有しており、レジスト１４と同様に奥側に存在していることが必要である。

好ましい設計においては、図１に示すように、レジスト１４及びＳｉＣ１６は、下部シールド１１１、及び上部シールド１１３よりも奥に存在している。下部シールド１１１、及び上部シールド１１３の奥側端は、他の素子と比較して、下部シールド１１１、及び上部シールド１１３の熱膨張が大きいため、その位置でのサーマル・プロトリュージョンを効果的に低減するためである。これにより、下部シールド１１１、上部シールド１１３自体の設計に対する、サーマル・プロトリュージョンの影響を小さくすることができる。

図１に示すように、記録ヘッド１３がヘリカル・コイルを有する場合、レジスト１４及びＳｉＣ１６（の一部）は、ヘリカル・コイルよりも奥側に存在している。記録ヘッド１３は、図１２に示したように、同一層に形成された導体線群で構成されたコイルを有することがある。コイルの断面は、浮上面に近い部分と浮上面から遠い部分とを有する。好ましい設計においては、レジスト１４及びＳｉＣ１６（の一部）は、その浮上面から遠い部分に存在している。コイルの径が大きく、奥側部分の浮上面からの距離が大きくサーマル・プロトリュージョンへの影響が小さい場合は、レジスト１４及びＳｉＣ１６がそれよりも奥側に存在しなくてもよい。

図１の好ましい構成例において、レジスト１４は、薄膜コイル上層導体線群１３４の奥に形成されており、それらはスライダ２を基準として同一の層レベルに形成されている。レジスト１４の厚みは、好ましい例として、薄膜コイル上層導体線群１３４の厚みよりも厚い。そのため、レジスト１４は、薄膜コイル上層導体線群１３４の形成層を含む層に形成されており、レジスト１４の上面は薄膜コイル上層導体線群１３４の上面よりも上であり、レジスト１４の下面は薄膜コイル上層導体線群１３４の下面よりも下である。なお、これらの厚みは同一であってもよい。薄膜コイル上層導体線群１３４の断面積は薄膜コイル下層導体線群１３２よりも大きく、また、他の素子と比較して体積が大きいためにサーマル・プロトリュージョンが大きい。

このため、レジスト１４をこの層レベルに形成することで、薄膜ヘッドのサーマル・プロトリュージョンを効果的に抑制することができる。なお、レジスト１４の形成層の少なくとも一部が薄膜コイル上層導体線群１３４の形成層と面内方向において重なるように形成することで、サーマル・プロトリュージョン抑制効果を高めることができる。

また、図１においては、レジスト１４は、薄膜コイル上層導体線群１３４の周囲に達し、それら導体線群の間の絶縁層として機能している。レジスト材料は高い絶縁性を有しており、記録電流が流れるコイルの導体線間を絶縁するのに好適である。このように、サーマル・プロトリュージョン抑制のためのレジスト１４によりコイルの導体線間を絶縁することで、同一プロセスで二つのレジストを形成することができる。また、これによりレジスト１４の量が増加し、サーマル・プロトリュージョン抑制機能を高めることができる。

また、図１においては、レジスト１４の浮上面側端が、膜面に垂直な方向において見た場合、記録ヘッド１３及び再生ヘッド１１と重なる位置にあることから、ＳｉＣ１６の浮上面側端も、膜面に垂直な方向において見た場合、記録ヘッド１３及び再生ヘッド１１と重なる位置にある。

図１に示すように、ＳｉＣ１６は、レジスト１４よりも上層に形成されていることがこのましい。レジスト１４に集中した応力を押さえる機能を有するＳｉＣ１６は、レジスト１４の下層もしくは上層に形成することが好ましいが、下層側のスライダ２とＳｉＣ１６とでレジスト１４を挟むようにすることで、レジスト１４の応力吸収能力を効果的に発揮させ、サーマル・プロトリュージョンをより抑制することができる。

膜面に垂直な方向において見た場合、レジスト１４及びＳｉＣ１６は、図１に示した再生ヘッド１１及び記録ヘッド１３の各素子を完全に覆っていることが好ましい。これにより、より大きなサーマル・プロトリュージョン抑制効果を発揮することができる。しかし、レジスト１４及びＳｉＣ１６がそれら素子の一部を覆うように形成されていても、サーマル・プロトリュージョンを抑制することができる。

ＳｉＣ１６がレジスト１４に集中した応力を効果的に押さえるためには、これらが近い位置に形成されていることが好ましい。また、それらの間には絶縁保護膜以外の部材が存在しないことが好ましい。図１に例示するように、そのため、奥の部分（ａで指示）において、ＳｉＣ１６がレジスト１４に接触する、あるいは、それらの間には絶縁保護膜以外存在してないことが好ましい。以上、図１を参照して説明した点は、他の構成において同様の構造を有する場合に適用される。

図２は、本形態の薄膜ヘッド構造と、従来の薄膜ヘッド構造とのサーマル・プロトリュージョン抑制効果の比較を示す測定データである。図２において、Ｙ軸はサーマル・プロトリュージョンの低減比率、Ｘ軸は浮上面からＳｉＣ１６あるいはレジスト１４の最奥端までの距離に相当する。Ａ線は、レジスト１４を有さずＳｉＣ１６のみを有する薄膜ヘッドにおける、ＳｉＣ１６の最奥端までの距離とサーマル・プロトリュージョン低減率の関係を示す。Ｂ線は、ＳｉＣ１６を有さずレジスト１４のみを有する薄膜ヘッドにおける、レジスト１４の最奥端までの距離とサーマル・プロトリュージョン低減率の関係を示す。

Ｃ線は、レジスト１４と１．０μｍ厚さのＳｉＣ１６とを有する薄膜ヘッドにおける、レジスト１４の最奥端までの距離とサーマル・プロトリュージョン低減率の関係を示す。最後に、Ｄ線は、レジスト１４と２．５μｍ厚さのＳｉＣ１６とを有する薄膜ヘッドにおける、レジスト１４の最奥端までの距離とサーマル・プロトリュージョン低減率の関係を示す。

図２に示すように、ＳｉＣ１６あるいはレジスト１４の一方のみを有する薄膜ヘッド（Ａ線もしくはＢ線）においては、サーマル・プロトリュージョン低減率が小さい。一方、ＳｉＣ１６とレジスト１４の双方を有する薄膜ヘッドのサーマル・プロトリュージョン低減率は、一方のみを有する薄膜ヘッドに対して、ドラスティックな相違を見せている。これは、ＳｉＣ１６とレジスト１４とをあわせ持つことで、サーマル・プロトリュージョン低減の相乗効果を発揮していることを示している。同様の結果をＳｉＣの代わりにＷを使用したシミュレーションによっても得ることができた。

以下においては、ＳｉＣ１６とレジスト１４とを有する薄膜ヘッドの、他の好ましい構造例を説明する。各図の説明において、他の図の構成と異なる部分を主に説明し、同一部分についての説明は適宜省略する。薄膜ヘッドは、図３に示すように、レジスト１４は、薄膜コイル上層導体線群１３４の周囲にあるレジスト１８と分離して形成されていてもよい。このようなレジスト１４も、サーマル・プロトリュージョン低減の効果を奏する。

あるいは、図４に示すように、薄膜コイル下層導体線群１３２の奥にレジスト１４を形成し、その上層側にＳｉＣ１６を形成する。スライダ２を基準として、薄膜コイル下層導体線群１３２とレジスト１４とは同一の層レベルにある。また、本構成例においては、これらの厚みは同一である。厚みは異なっていてもよい。薄膜コイル下層導体線群１３２の周囲には導体線間絶縁のためのレジスト１７が形成されている。レジスト１４は薄膜コイル下層導体線群１３２まで達しておらず、レジスト１７から分離されている。レジスト１７とレジスト１４とを同一層レベルに同一の厚みを形成することで、ヘッド・スライダの製造効率を上げることができる。

図４の構成例においては、ＳｉＣ１６とレジスト１４との距離を離さないため、ＳｉＣ１６は、薄膜コイル上層導体線群１３４よりも下層にある。より具体的には、ＳｉＣ１６は、レジスト１４と同様に、主磁極ヨーク部３３１と下部リターン磁極１３１との間の層に形成されている。

あるいは、図５に示すように、再生ヘッド１１の奥にレジスト１４を形成し、その上層側にＳｉＣ１６を形成してもよい。下部シールド１１１、及び上部シールド１１３は、大きな体積を有しており、薄膜ヘッドのサーマル・プロトリュージョンへの寄与が大きい。従って、下部シールド１１１、及び上部シールド１１３の層と少なくとも一部が重なるようにレジスト１４を形成することで、効果的にサーマル・プロトリュージョンを低減することができる。

図６は、より高いサーマル・プロトリュージョン低減効果を発揮することができる薄膜ヘッド構造を示している。図６の好ましい構成例において、薄膜ヘッドは、分離した二層のレジスト１４、２０を有している。図６の構成は、図１の構成にレジスト２０を追加している。複数層のレジストを形成することで、より大きなサーマル・プロトリュージョン低減効果を発揮することができる。レジスト２０は、レジスト１４と同様の、再生ヘッド１１、及び記録ヘッド１３よりも奥に位置する部分（ａで指示）を有していることが必要である。レジスト２０以外の構成については、図１を参照した説明を図６の構成にも適用することができる。

図６の好ましい構成例において、薄膜コイル下層導体線群１３２の奥にあるレジスト２０は、薄膜コイル下層導体線群１３２まで達し、導体線間の絶縁を行っている。このように、サーマル・プロトリュージョン抑制のためのレジスト２０によりコイルの導体線間を絶縁することで、同一プロセスで二つのレジストを形成することができる。また、これによりレジスト２０の量が増加し、サーマル・プロトリュージョン抑制機能を高めることができる。レジスト２０の厚みは、薄膜コイル下層導体線群１３２と同一であるが、それよりも厚くてもよい。また、レジスト２０は薄膜コイル下層導体線群１３２に達していることが好ましいが、それから分離して形成してもよい。その場合、薄膜コイル下層導体線群１３２の周囲に別のレジストを形成することが好ましい。

ＳｉＣ１６は、二つのレジスト１４、２０の上層側に形成されている。サーマル・プロトリュージョン抑制機能をさらに高めるためには、二つのレジスト１４、２０の間に、別のＳｉＣを配置する。しかし、ＳｉＣあるいはレジストを増やすことは、薄膜ヘッドの構造を複雑化し、また、製造効率を低下させる。従って、個々の薄膜ヘッドの設計に応じて適切な数のＳｉＣ、レジストを適切な位置に配置することが好ましい。

以下においては、本形態のレジストとＳｉＣとを実装した薄膜ヘッドにおける、素子間の好ましい関係について具体的に説明する。以下においては、ＳｉＣを使用したサンプルの測定結果を説明するが、同様の測定結果を、Ｗの硬質材のヘッド・スライダについてのシミュレーションにおいても得ることができた。

図７は、浮上面からＳｉＣの最奥端までの距離Ｌｈに対する、浮上面からレジスト最奥端までの距離Ｌｓの比（Ｌｓ／Ｌｈ）と、サーマル・プロトリュージョン低減率との間の関係を示す測定データである。図８に、距離Ｌｈと距離Ｌｓを例示している。なお、ＳｉＣとレジストの最奥端は、主磁極の中心と一致しているとは限らない。図７のＸ軸は比（Ｌｓ／Ｌｈ）、Ｙ軸はサーマル・プロトリュージョン低減率を示す。図１に示す構造を有する薄膜ヘッドについて測定を行った。図７において、Ａ線は１．０μｍのＳｉＣについての測定データを示し、Ｂ線は２．５μｍのＳｉＣについての測定データを示している。

いずれのデータにおいても、比（Ｌｓ／Ｌｈ）が０．９になるまでサーマル・プロトリュージョンが大きく低下していき、０．９において略飽和値に達している。従って、ＳｉＣの長さＬｈに対するレジストの長さＬｓの比（Ｌｓ／Ｌｈ）が０．９以上であることが好ましい。この測定結果は、ＳｉＣとレジストの長さの比に関するものであり、図３〜６に示した構造に対しても適用することができる。

次に、レジスト断面積とコイル断面積との関係を、図９を参照して説明する。図９は、レジスト１４のレジスト断面積Ｓｓのコイル断面積Ｓｃ（薄膜コイル上層導体線群１３４の断面積）に対する比（Ｓｓ／Ｓｃ）とサーマル・プロトリュージョン低減率との間の関係を示す測定データである。レジスト断面積Ｓｓのコイル断面積Ｓｃは、浮上面中心かつ主磁極中心で切断を行ったものの断面積である。図９のＸ軸は比（Ｓｓ／Ｓｃ）、Ｙ軸はサーマル・プロトリュージョン低減率を示す。図１に示す構造を有する薄膜ヘッドについて測定を行った。

図９において、Ａ線は１．０μｍのＳｉＣについての測定データを示し、Ｂ線は２．５μｍのＳｉＣについての測定データを示している。いずれのデータにおいても、比（Ｓｓ／Ｓｃ）が９になるまでサーマル・プロトリュージョンが大きく低下していき、９において略飽和値に達している。従って、レジスト断面積Ｓｓのコイル断面積Ｓｃに対する比（Ｓｓ／Ｓｃ）が９以上であることが好ましい。この測定結果は、ヘリカル・コイルにおけるコイル断面積とレジストの断面積との比に関するものであり、薄膜コイル下層導体線群１３２に対しても適用することができる。

続いて、レジストの長さと薄膜コイル導体線群の長さとの関係を、図１０を参照して説明する。図８に、レジスト１４の長さＬｓ１と薄膜コイル上層導体線群１３４の長さＬｃを例示している。これらの長さＬｓ１、Ｌｃは、浮上面中心かつ主磁極中心で切断を行ったものの長さである。図１０は、レジスト１４の長さＬｓ１の、薄膜コイル導体線群１３４の長さＬｃに対する比（Ｌｓ１／Ｌｃ）と、サーマル・プロトリュージョン低減率との間の関係を示す測定データである。図１０のＸ軸は比（Ｌｓ１／Ｌｃ）、Ｙ軸はサーマル・プロトリュージョン低減率を示す。測定は、図１に示す構造を有する薄膜ヘッドについて行った。

図１０において、Ａ線は１．０μｍのＳｉＣについての測定データを示し、Ｂ線は２．５μｍのＳｉＣについての測定データを示している。いずれのデータにおいても、比（Ｌｓ１／Ｌｃ）が１２になるまでサーマル・プロトリュージョンが大きく低下していき、１２において略飽和値に達している。従って、レジスト１４の長さＬｓ１の、薄膜コイル導体線群１３４の長さＬｃに対する比（Ｌｓ１／Ｌｃ）が１２以上であることが好ましい。この測定結果は、ヘリカル・コイルにおけるコイル長さとレジストの長さとの比に関するものであり、薄膜コイル下層導体線群１３２に対しても適用することができる。

最後に、次に、レジスト断面積と磁気シールド断面積との関係を、図１１を参照して説明する。図１１は、レジスト断面積Ｓｓの磁気シールド断面積Ｓｍに対する比（Ｓｓ／Ｓｍ）とサーマル・プロトリュージョン低減率との間の関係を示す測定データである。断面積ＳｓとＳｍとは、浮上面中心かつ主磁極中心で切断を行ったものの断面積である。図１１のＸ軸は比（Ｓｓ／Ｓｍ）、Ｙ軸はサーマル・プロトリュージョン低減率を示す。図１に示す構造を有する薄膜ヘッドについて測定を行った。磁気シールド断面積は、下部シールド１１１と上部シールド１１３の断面積の和である。

図１１において、Ａ線は１．０μｍのＳｉＣについての測定データを示し、Ｂ線は２．５μｍのＳｉＣについての測定データを示している。いずれのデータにおいても、比（Ｓｓ／Ｓｍ）が３．５になるまでサーマル・プロトリュージョンが大きく低下していき、３．５において略飽和値に達している。従って、レジスト断面積Ｓｓの磁気シールド断面積Ｓｍに対する比（Ｓｓ／Ｓｍ）が３．５以上であることが好ましい。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。本発明は、可能な範囲で、ＨＤＤ以外の磁気ディスク・ドライブ装置やヘリカル・コイルとは異なるコイル構造のヘッド・スライダに適用してもよい。

本実施形態において、好ましい薄膜ヘッドの構造を模式的に示す図である。 本実施形態において本形態の薄膜ヘッド構造と、従来の薄膜ヘッド構造とのサーマル・プロトリュージョン抑制効果の比較を示す測定データを示す図である。 本実施形態において、他の好ましい薄膜ヘッドの構造を模式的に示す図である。 本実施形態において、他の好ましい薄膜ヘッドの構造を模式的に示す図である。 本実施形態において、他の好ましい薄膜ヘッドの構造を模式的に示す図である。 本実施形態において、他の好ましい薄膜ヘッドの構造を模式的に示す図である。 本実施形態において、浮上面からＳｉＣの最奥端までの距離Ｌｈに対する、浮上面からレジスト最奥端までの距離Ｌｓの比（Ｌｓ／Ｌｈ）とサーマル・プロトリュージョン低減率との間の関係を示す測定データである。 本実施形態において、図１に示す構造の一部を抽出した図である。 本実施形態において、レジスト断面積Ｓｓのコイル断面積Ｓｃに対する比（Ｓｓ／Ｓｃ）とサーマル・プロトリュージョン低減率との間の関係を示す測定データである。 本実施形態において、レジスト長さＬｓ１の薄膜コイル導体線群の長さＬｃに対する比（Ｌｓ１／Ｌｃ）とサーマル・プロトリュージョン低減率との間の関係を示す測定データである。 本実施形態において、レジスト断面積Ｓｓの磁気シールド断面積Ｓｍに対する比（Ｓｓ／Ｓｍ）とサーマル・プロトリュージョン低減率との間の関係を示す測定データである。 従来の技術におけるヘッド・スライダの構造を模式的に示す断面図である。

符号の説明

２ スライダ、３ 磁気ディスク、９ ヘッド・スライダ
１１ 再生ヘッド、１３ 記録ヘッド、１４ レジスト
１５ ヒータ素子、１７ レジスト、１８ レジスト、１９ 浮上面、２０ レジスト
９１ スライダ、９２ 薄膜ヘッド、９３ 再生ヘッド、９４ 記録ヘッド
９５ 非磁性絶縁保護膜、９６ ヒータ素子、１１１ 下部シールド
１１２ 磁気抵抗効果素子、１１３ 上部シールド、１３１ 下部リターン磁極
１３２ 薄膜コイル下層導体線群、１３３ 主磁極、１３４ 薄膜コイル上層導体線群
１３５ 上部リターン磁極、１３６ ピラー、３３１ 主磁極ヨーク部
３３２ 主磁極ポール・ティップ、９３１ 磁気抵抗素子、９３２ 磁気シールド
９４１ 記録コイル、９４２ 主磁極

Claims (8)

1. スライダと、そのスライダの上に複数層を積層することで形成されている薄膜ヘッドと、を有する磁気ヘッド・スライダであって、前記薄膜ヘッドは、
   磁気データを読み出すセンサ素子と、
   磁気データを記録する記録磁極と、
   前記記録磁極から出る磁界を生成するコイルと、
   前記センサ素子及び前記記録磁極の周囲にある非磁性絶縁保護膜と、
   前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあり、浮上面側先端が前記薄膜ヘッドの積層方向において見た場合に前記記録磁極と重なっている、レジストと、
   前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあり、浮上面側先端が前記薄膜ヘッドの積層方向において見た場合に、前記記録磁極と重なっている、ＳｉＣもしくはＷからなる硬質材と、を有し、
   前記浮上面から前記硬質材の最奥端までの距離に対する、前記浮上面から前記レジストの最奥端までの距離の比は、０．９以上であり、
   前記レジストは、前記コイルと同一の層レベルに形成されており、
   前記硬質材の厚みは、１．０〜２．５マイクロメートルである、
   磁気ヘッド・スライダ。
2. スライダと、そのスライダの上に複数層を積層することで形成されている薄膜ヘッドと、を有する磁気ヘッド・スライダであって、前記薄膜ヘッドは、
   磁気データを読み出すセンサ素子と、
   磁気データを記録する記録磁極と、
   前記センサ素子及び前記記録磁極の周囲にある非磁性絶縁保護膜と、
   前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあるレジストと、
   前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にある、ＳｉＣもしくはＷからなる硬質材と、
   前記センサ素子を上下において挟むロア・シールドとアッパ・シールドと、を有し、
   前記ロア・シールドと前記アッパ・シールドの断面積に対する前記レジストの断面の比は、３．５以上であり、
   前記硬質材の厚みは、１．０〜２．５マイクロメートルである、
   磁気ヘッド・スライダ。
3. さらに、上層の導体線群と下層の導体線群とが接続されて構成された記録磁界を生成するコイルを有し、
   前記レジストは、前記下層の導体線群の奥に形成されている、
   請求項１または２に記載の磁気ヘッド・スライダ。
4. 前記硬質材は、前記上層の導体線群よりも下層に形成されている、
   請求項３に記載の磁気ヘッド・スライダ。
5. スライダと、そのスライダの上に複数層を積層することで形成されている薄膜ヘッドと、を有する磁気ヘッド・スライダであって、前記薄膜ヘッドは、
   磁気データを読み出すセンサ素子と、
   磁気データを記録する記録磁極と、
   前記センサ素子及び前記記録磁極の周囲にある非磁性絶縁保護膜と、
   前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあるレジストと、
   前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にある、ＳｉＣもしくはＷからなる硬質材と、
   上層の導体線群と下層の導体線群とが接続されて構成された記録磁界を生成するコイルと、を有し、
   前記レジストは、前記上層及び前記下層の一方の導体線群の奥に形成されており、
   前記一方の層の導体線群の全断面積に対する前記レジスト断面積の比は９以上であり、
   前記硬質材の厚みは、１．０〜２．５マイクロメートルである、
   磁気ヘッド・スライダ。
6. スライダと、そのスライダの上に複数層を積層することで形成されている薄膜ヘッドと、を有する磁気ヘッド・スライダであって、前記薄膜ヘッドは、
   磁気データを読み出すセンサ素子と、
   磁気データを記録する記録磁極と、
   前記センサ素子及び前記記録磁極の周囲にある非磁性絶縁保護膜と、
   前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にあるレジストと、
   前記センサ素子及び前記記録磁極よりも浮上面から離れた位置にある、ＳｉＣもしくはＷからなる硬質材と、
   上層の導体線群と下層の導体線群とが接続されて構成された記録磁界を生成するコイルと、を有し、
   前記レジストは、前記上層及び前記下層の一方の導体線群の奥に形成されており、
   前記レジストの前記浮上面の法線方向における長さの前記一方の層の導体線群の法線方向における長さに対する比は１２以上であり、
   前記硬質材の厚みは、１．０〜２．５マイクロメートルである、
   磁気ヘッド・スライダ。
7. 前記レジストは、前記下層の導体線群の奥に形成されている、
   請求項５または６に記載の磁気ヘッド・スライダ。
8. 前記硬質材は、前記上層の導体線群よりも下層に形成されている、
   請求項７に記載の磁気ヘッド・スライダ。

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