JPH03189905A - 磁気ヘツドおよびそれを用いた磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野］ 本発明は、計算機の外部記憶装置として中心的な役割を
果たしている磁気ディスク装置およびそれに用いられる
磁気ヘッドに係る。 ［従来の技術］ 磁気記録媒体上にレーザビームと信号磁界とを同時に印
加し、ビーム照射領域の媒体の保磁力を低下させ、常温
では記録できない程度の微小磁界で媒体加熱部を磁化す
るといった方法は例えば特開昭５１−１０７８１０に記
載されている。この従来例では、磁気記録媒体上のビー
ムスボッ１〜のエネルギ分布長軸方向を、磁気へンＩ・
のギャップ方向に一致させることにより高密度記録を実
現しようとするものである。 しかしこの従来例では、磁気ヘラＩ・とレーザ発光部と
が媒体をはさんで設けられる構成とされている。レーザ
発光部と磁気ヘラＩ・とがこのような位置関係にあると
、ビームスボッ１〜と磁気ヘラ１りとの位置合わせが困
難になるといった問題がある。 この傾向は磁気ヘッドのギャップ長が狭まるほど、また
トラック幅が狭まるほど、すなわち面記録密度が増大す
るほど顕著となる。また磁気ディスク装置に組み込まれ
ている磁気へソ１くは、記録再生動作時に記録媒体のト
ラック間を行き来する。 上記従来例のヘラＩ・を−Ｌ述のような磁気ディスク装
置に適用するには、レーザ発振器と磁気ヘッドとを同時
に動かす必要が出てくるため、データの高速度転送は困
難となる。また従来の磁気デイスフ装置のように媒体が
スタックされている装置には上記従来例に示されている
ようなヘッドを適用することはできないといった問題が
ある。 一方、磁気ヘッドのギャップ近傍のコアに半導体レーザ
発生装置を固着し、磁界と熱エネルギとを記録媒体の一
方より同時に加える構成も考えられている。ヘッドをこ
のような構成にするとデータの高速度転送、またはスタ
ック型磁気ディスク装置への適用に対する問題点は解決
されるが、この場合でもレーザ発生装置の取付は精度が
問題となる。また磁気ヘラ１くのギャップにレーザ発光
部を近づけることは困難である。これらの問題点を解決
するにはレーザビームを媒体上の比較的広い範囲に照射
する必要がある。しかしこの場合、記録トラック幅およ
び１−ランク間隔を狭めていった場合に隣接トラックに
記録されている情報の品質を極端に劣化させてしまうの
で、高密度記録用のヘッドとしては適していない。 一方半導体レーザが磁気ヘッドと同じスライダに装着さ
れており、レンズ等の光学手段を介さすに、磁気ディス
クの磁気記録層の上に設けられて反射率の変化をもたら
すサーボパターンを記録したサーボトラック層にレーザ
光を直接投射してレーザ手段の動作特性の変化に応した
サーボ信号を生−しる手段を有する磁気へン１くの従来
例は、例えば特開昭５９−８１７２に記載されている。 この従来例では、半導体レーザは同一スライダの別のレ
ールに設置されている。磁気ヘッドに付随しているレー
ザは、サーボトランク層の反射率の変化に応じて動作特
性を変えることができるが、記録再生部と同じレール」
二にない。従って媒体上のサーボトラックは記録トラッ
クから離れた場所に形成する必要がある。しかしこの場
合レーザチップを取付ける位置が狂うとサーボ情報を正
確に読み取ることができなくなる。またサーボ情報が書
き込まれている領域に記録情報を書き込むことはできな
いので記憶容量が減ってしまうと同時にレーザビームで
媒体を加熱し、記録する領域の保磁力を下げることもで
きない。

【発明が解決しようとする課題】

本発明が解決しようとする課題は、高分解能な記録再生
と高精度なヘッドの位置決めとを同時に可能にすること
である。 ｒｉ題を解決するための手段】 上記課題は、レーザ発光部を記録再生素子と同一基板上
にホ１〜リソグラフィー技術を利用して形成し、記録時
はレーザビームにより媒体を局部的に加熱して保持力を
一時的に減少させ、再生時にはレーザビームにより媒体
上のトラッキング情報を検出することにより解決される
。

【作用】

半導体レーザから放射されるレーザビームを媒体に照射
すると、照射領域を局部的に２００℃〜４、　Ｏ０℃前
後まで加熱することが可能となる。 方磁気記録媒体は、２００　’Ｃ〜４００°Ｃ前後まで
加熱されると保磁力が下がるという特性がある。 （保磁力は温度に対して可逆的に変化する。）このため
磁気ヘッドの記録磁界が、媒体本来の保磁力（室温領域
における保磁力）より小さくても記録が可能となる。 半導体レーザのレーザ発光部と磁気ヘンＦ　（磁気情報
の記録部）とが同一基板上にあってしかも近接して設け
られており、かつヘッドの走行方向に対してレーザ発光
部が磁気ヘラ１〜部よりも前にあれば、媒体加熱後すぐ
に記録することが可能となる。媒体の深さ方向の熱伝導
率が大きく、冷却するまで時間を短縮することにより磁
気ヘッドからの鋭い記録磁界で媒体の磁化反転を記録す
ることができるようになる。この時磁気へツＩ一部とレ
ザ発光部とが同一基板上に半導体プロセルにより形成さ
れていれば両者の位置ずれを０．３μｍ前後まで小さく
することができるので、今後のヘッドの狭トラツク化傾
向にも充分対応できる。 また屈折率あるいは反射率の異なるｌ・ラッキング情報
が、媒体上における記録１〜ラツクの脇に形成されてい
れば、レーザの発振条件等の違いを検出することが可能
となり、ｊ〜ラッキング情報を再生することができる。 また記録時と再生時のレーザ出力が変化させることのよ
り、媒体を加熱して記録しやすくすると同時にトラッキ
ング情報の読みだしも可能となる。

【実施例】

以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。 第１図は、本発明による磁気ヘッドの製造方法を説明す
るための概略図である。本実施例ではＲＷ　Ｓ　Ａ　Ｓ
　　（Ｒｉｄｇｅ　　Ｗａｖｅｇｕｊｄｅ　　５ｅｌｆ
−Ａｌｊ、ＨｎｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅ）半導体レーザ
と誘導型の簿膜磁気ヘッドとを同一基板上に作製した。 まず基板１１は単結晶のｎ−Ｇ　ａ　Ａ　ｓである。こ
の単結晶ＧａＡｓ基板の（１００）面上に、ｎ−ＧａＡ
ｓバッファ層、ｎ　−Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓクラッド
層、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ−ＧａＡｓ界面層
からなる４Ｍ膜１２をＭＯＣＶＤ法により形成する。次
にリッジの形成、ｐ型クラッド層のエツチング、Ｓｉ○
２サイドエツチングを行い、最後に電極１３，１．４を
形成してウェハプロセスを終了する。 次に半導体レーザの形成されたＧ　ａ　Ａ　ｓ基板を任
意の形状に（１１０）面で襞間する。襞間後、襞間面の
片側にはＳｉＯ□１５をスパッタ法により任意の膜厚形
成する。もう一方の襞間面には、やはりスパッタ法によ
りＳ　５０２／アモルファスＳ　ｊ、　／　Ｓ　ｉ○２
積層膜１６を形成する。この積層膜１６を構成するそれ
ぞれの膜の厚みは、レーザ波長λの］／４になるように
設定した。次に従来の薄膜プロセスにより、磁気記録情
報の記録、再生を行なう薄膜磁気ヘッド１８を、電極］
３」二に絶縁層１７を介して形成する。 本実施例では１〜ラツク幅が５μｍ、コイルターン数が
１７回、ギャップ長り、４．７ｚｍの誘導型薄膜ヘッド
を作製した。なお薄膜ヘンＩ・の先端部（ギャップ深さ
ゼロ点付近）はＳｉＯ膜１膜上５上るように設定してい
る。薄膜ヘン１〜」８形成後は、Ａｌ２Ｏ３保護層（図
示省略）をスパッタにより形成してウェハプロセスを終
了する。 ウェハプロセス終了後のヘッド主要部の概略を第２図に
示す。光導波用リッジ２］−の幅は３．５μｍ、リッジ
外側でのｐ　−Ｇ　ａ　Ａ　］、　Ａ　ｓクラッド層の
厚みは０．４μｍ、電流注入幅は２．０μｍである。 ウェハプロセス終了後は、第３図に示すように半導体レ
ーザと薄膜磁気ヘッドとが形成されている基板を基板３
０に接着して摺動面研磨、テーパ加工等を行ない浮上型
スライダを形成する。なおスライダ浮上面の研磨量は、
半導体レーザの摺動面側に設けられているＳｉｎ、１層
１５の厚みがレーザ波長λの１／４になるように制御す
る必要がある。このような構成にすることで、摺動面側
に出てくるレーザ出力を強めることができる。 第４図に、以上に述べた作製法に従って形成された半導
体レーザの室温連続動作における光出力−電流特性、お
よび水平方向の遠視野像の測定例を示す。この素子のし
きい電流値は約７０　ｒｎ　Ａであるが、光出力１０ｍ
Ｗ以上まで直線的な特性が得られている。また、遠視野
像の半値幅Ｏｖは約１１°であるが、遠視野像の光出力
依存性から安定な横基本モード発振の得られている様子
がわかる。 次にレーザ照射により媒体の保磁力を局部的に下げて記
録を容易にする効果を実際に調べた結果について述へる
。 第５図はガラス基板ｌ二にＦ４み６００人のＣＯ系磁性
薄膜がスパッタされているスパッタ媒体と本発明による
ヘッドとの組み合わせを想定し、半導体レーザ照射によ
る媒体の加熱特性をシミュレーションにより計算した結
果である。計算条件はヘッド媒体間スペーシングがＱ、
２Ｉｚｍ、媒体回転数３６０Ｏｒｐｍである。 第５図は回転する媒体上の一点に着目し、この点の温度
がヘッド下を通過する際にどのような温度変化を示すの
かを測定した結果である。横軸０時間は、ちょうど媒体
がヘッドのレーザ発光部の真下にきた時である。この結
果から計算で仮定した媒体は、ヘッド通過後約０．１μ
ｓ後に４−００℃前後まで加熱され、その後約０．３μ
ｓでほぼ加熱前の温度に戻ることが確かめられた。 一方第６図は第５図の計算で仮定した媒体と同じ膜厚の
磁性層がガラス基板トに形成されているＣｏ系スパッタ
媒体保磁力の温度依存性を測定した結果である。保磁力
は振動試料型磁束計（ＶＳＭ）を用いて測定した。測定
に使用した媒体の室１− ２− 温における保磁力は２００００ｅであるが、この結果か
ら、室温から加熱していくと４００℃前後まではほぼ直
線的に保磁力が減少していき、４００℃では室温の半分
の保磁力、すなわち１００００ｅまで減少することが確
かめられた。この保磁力の変化は可逆的であり、温度を
もとの室温まで戻すと２００００ｅまで回復する。なお
０℃から５００℃までの範囲では、温度変化による磁化
量の変化は認められなかった。 半導体レーザのスポラ１〜径、磁気ヘッドのトラック幅
、レーザ発光部と記録ヘッドの位置関係などにより媒体
に記録されるビット形状が変化する。 誘導型ヘッドで再生した場合、再生出力が最も大きくな
るピッ１−形状は磁化反転領域の直線部分が多い形状で
ある。記録ヘッドと半導体レーザ発光部とが離れすぎて
いると、反円弧状のビットが形成され、誘導型の磁気ヘ
ッドで再生してもアジマス損失のためにほとんど再生出
力は出てこない。 また近接しすぎていると、保磁力の低い領域で記録する
ため、自己減磁界の影響で磁化反転幅が広かってしまい
高密度信号の記録ができなくなる。 また媒体が加熱後すぐに冷却される構造になっていない
とやはり磁化反転幅は広がってしまい、保磁力の高い媒
体を用いて記録密度特性を向」ニさせることができなく
なってしまう。媒体を速く冷却する一つの方法として、
媒体の垂直方向の熱伝導率を大きくすることが考えられ
る。この場合には、磁性膜の下に誘電体（例えばＳ　ｉ
　Ｏ２）を設けその下に熱伝導率の大きなＡ１等を設置
する構造とすることが望ましい。 次に第６図と同じ組成のＣＯ系スパッタ媒体を、媒体の
垂直方向の熱伝導率を大きくするこの構造体の上に形成
した場合（第７図（ｂ））　、レーザ照射領域の保磁力
がヘッドの通過によってどのように変化するのかを計算
した結果を第７図（ａ）に示す。図中の破線はガラス基
板上に直接磁性層を設けた場合の割算結果である。この
結果から媒体の垂直方向の熱伝導率を大きくした媒体は
ヘッド通過後すぐに保持力が回復するため、高密度記録
に適した媒体であることがわかる。 第８図は、第７図（）））の構成よりなるＣｏ系スパッ
タ媒体の保磁力とオーバーライ１−との関係を測定した
結果である。オーバーライ１−の測定は、はじめ５　ｋ
　Ｆ　（，１：　Ｉの低密度信号を書き込んだ後に２３
　ｋ　ＦＣＩの高密度信号を書き込み、この時の５　ｋ
　ＦＣ”、　Ｔ信号の基本波成分の減衰量を測定した結
果である。ヘン１〜媒体間スペーシングは０．２μｍに
設定している。保磁力の増大とともにレーザパワーも増
大させている。この結果から本発明によるヘッドを用い
れば、オーバーライド特性が保磁力に依存しなくなり、
保磁力が３００００ｅを超える高保磁力媒体と組み合わ
せても従来の薄膜ヘラ１−で、しかも比較的スペーシン
グの大きな状態で充分記録することが可能となる。 第９図は記録密度り、。の保磁力依存性を測定した結果
である。従来の磁気パノｌ’では保磁力が高く記録が充
分でなくなると、保磁力を上げても記録密度は向上しな
くなり、あまり保磁力が高くなりすぎると、逆に記録密
度が低下してしまうといった問題があった。しかし本発
明によるヘッドを用いると、記録密度をほぼ理論溝りに
保磁力にしたがって向−ヒさせることができるようにな
ることが確かめられた。同図中の破線はシミュレーショ
ンにより計算した記録密度と保磁力との関係を計算した
結果であるが、実測結果をわずかに」二回る。 これは記録点の保磁力を下げた影響で実際には磁化反転
幅がわずかに広がってしまうためであると考えられる。 しかし本実施例により、スペーシング０．２ｐｍで保磁
力３００００ｅのＣｏ系スパッタ媒体と組み合わせて記
録密度り、。−５０ｋ　ＦＣＩを達成できることが確か
められた。 第１０図はレーザビームを利用して磁気ヘッド（記録再
生部）のトラッキングを行なった結果を説明するための
図である。ここで再生時のレーザ出力は記録時よりも落
しておく必要がある。第１０図（ａ）に示すように媒体
上の記録１〜ラツクの両側に微小なくぼみを所定の間隔
で形成しておき、半導体レーザを定電流源により励振さ
せると、第１０図（ｂ）に示すようにディスク表面の反
射率に応じてレーザの動作電圧が変動する。ディスク５ ６ 上のレーザ照射位置に対するレーザの動作条件の違いを
第１０図（Ｃ）に示すが、このように動作電圧を検出す
ることによりヘッドの記録再生部の１−ラッキング情報
を得ることができる。本発明のヘッドはレーザ発光部と
磁気ヘラ１（とが同一基板、」二に形成されおり、両者
ともホ１〜リングラフィ技術により作製されているため
、相対的な位置ずれをＱ、３７ｚｍ以下にまで抑えるこ
とができる。よって今後の狭トラックヘッドにも対応す
ることができる。 ［発明の効果］ 本発明による磁気ヘッドは、再生分解能および再生感度
が非常に高いため、特に高スペーシングで動作する垂直
ヘッドに適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による磁気ヘッドの作製プロ
セスを説明するための斜視図、第２図は本発明の１実施
例による磁気ヘッド主要部の構成を示す斜視図、第３図
は本発明の一実施例による磁気ヘッドの全体側面図、第
４図は本発明の実施例で作製したＲ１．ｌ５ＡＳ半導体
レーザの光出力−電流特性図および遠視野像を示す図、
第５図はシミュレーションにより求めた媒体上における
レーザ照射部の温度変化特性図、第６図は媒体保磁力の
湿度依存特性図、第７図はシミュレーションにより求め
た媒体上におけるレーザ照射部の保磁力変化特性図、第
８．９図は本発明による磁気ヘッドの記録能力を、従来
の磁気ヘラ１くと比較した特性図、第１０図は本発明の
一実施例になる磁気ヘッドにより媒体上のトラッキング
情報を検出する方法の説明図である。 符号の説明 １１・・・単結晶ｎ−Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１２−ｎ−Ｇ
　ａ　Ａ　ｓバラフッ層、ｎ−ＧａＡ１．Ａｓクラッド
層、ｐ−ＧａＡ１．　Ａ　ｓクラッド層、ｐ−Ｇ　ａ　
Ａ　ｓ界面層からなる多層膜１３．１４　　電極 ］５・Ｓｉｎ、透過膜 １６−　Ｓ　ｉ○２／アモルファスＳ１／５ｊＯ２積層
反射膜 １７・・絶縁層 １８・・薄膜磁気ヘッド １９・・・Ａ１□０３保護層 ２１・光導波用リッジ幅 ９ ３ （２） 時間ψＢ） 第 乙 図 温度（Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザと磁気情報の記録、再生部とが同一基
   板上に形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。 ２、特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッドにおいて、
   半導体レーザの発光部がヘッド走行方向に対して磁気情
   報の記録部よりも前にあることを特徴とする磁気ヘッド
   。 ３、特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッドにおいて、
   半導体レーザから放射されるレーザビームにより媒体を
   局所的に加熱し、レーザ照射領域の保磁力を一時的に下
   げて記録を容易にすることを特徴とする磁気ヘッド。 ４、特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッドにおいて、
   半導体レーザから放射されるレーザビームにより媒体上
   のトラッキング情報を検出することを特徴とする磁気ヘ
   ッド。 ５、特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッドにおいて、
   半導体レーザから放射されるレーザビームにより記録時
   には媒体を局所的に加熱し、この部分の保磁力を一時的
   に下げ、再生時には媒体上のトラッキング情報も検出す
   ることを特徴とする磁気ヘッド。 ６、特許請求の範囲第１ないし５項のいずれかに記載の
   磁気ヘッドにおいて、磁気情報の記録部および再生部と
   レーザ発光部とが同一直線上にないことを特徴とする磁
   気ヘッド。 ７、特許請求の範囲第１ないし６項のいずれかに記載の
   磁気ヘッドにおいて、２つ以上のレーザ発光部を具備し
   てなることを特徴とする磁気ヘッド。 ８、特許請求の範囲第１ないし７項のいずれかに記載の
   磁気ヘッドにおいて、磁気情報の記録部および再生部と
   もに誘導型の薄膜ヘッドで構成されていることを特徴と
   する磁気ヘッド。 ９、特許請求の範囲第１ないし７項のいずれかに記載の
   磁気ヘッドにおいて、磁気情報の記録部は誘導型の薄膜
   磁気ヘッド、再生部は磁気抵抗効果型ヘッドで構成され
   ていることを特徴とする磁気ヘッド。 １０、特許請求の範囲第１ないし９項のいずれかに記載
   の磁気ヘッドを、垂直方向の熱伝導率が大きく面内方向
   の熱伝導率の小さな記録層を有する磁気記録媒体と組み
   合わせて用いることを特徴とする磁気記憶装置。 １１、特許請求の範囲第１ないし９項のいずれかに記載
   の磁気ヘッドをディスクリート媒体と組合せて用いるこ
   とを特徴とする磁気記憶装置。