JPH05205224A - 磁気ヘッド - Google Patents

磁気ヘッド

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JPH05205224A
JPH05205224A JP1172092A JP1172092A JPH05205224A JP H05205224 A JPH05205224 A JP H05205224A JP 1172092 A JP1172092 A JP 1172092A JP 1172092 A JP1172092 A JP 1172092A JP H05205224 A JPH05205224 A JP H05205224A
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JP
Japan
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head
film
magnetic head
magnetic
insulating layer
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JP1172092A
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English (en)
Inventor
Hideo Tanabe
英男 田辺
Masahiro Kitada
正弘 北田
Noboru Shimizu
昇 清水
Toshio Kobayashi
俊雄 小林
Kazuhiro Yamamoto
和弘 山本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】磁気ヘッドに使用する絶縁層として、熱伝導率
が金属とほぼ等しいかそれ以上であるが絶縁性は高い、
スパッタ法あるいは反応性スパッタ法等で作製された、
BN膜,SiC膜,BeO膜、およびAlN膜のうちの
いずれかの薄膜を用いるか、あるいはこれらの混合膜を
用いることで、ヘッドを構成する材料のほとんど全てを
良熱伝導性材料にしてヘッド全体の熱の放散を極めて良
くする構造とした。 【効果】ヘッド全体の熱の放散を極めて良くする構造と
したことによって、信号磁束検出用の磁気抵抗効果型ヘ
ッドと信号書き込み用の電磁誘導型薄膜ヘッドとを積層
した、複合型の磁気ヘッドの通電寿命を大幅に増大でき
る効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高密度磁気記録装置にお
ける情報信号の記録再生に好適な磁気ヘッドに係り、特
に、長寿命で低ノイズの高出力化が可能な磁気ヘッドに
関する。
【0002】
【従来の技術】信号磁束検出用の磁気抵抗効果型ヘッド
と信号書き込み用の電磁誘導型薄膜ヘッドとを積層した
従来の複合型の磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果型ヘッド
部および電磁誘導型薄膜ヘッド部に用いられている絶縁
層は、例えば、特開昭61− 242313号公報に記載されて
いるように、主としてAl23膜やSiO2 膜などの酸
化物からなる絶縁体膜で構成されていた。また、磁気ヘ
ッドに用いられる基板も、特開昭61−294625号公報に記
載されているように、NiZnフェライトのような磁性
酸化物セラミクスや、特開平1−82312号公報に記載のよ
うにZrO2 のような非磁性の酸化物セラミクスが使用
されていた。このように酸化物からなる絶縁層を使用し
ている最も大きな理由は、絶縁耐圧が高く絶縁性が非常
に優れているのでかなり薄い膜厚でも使用に耐えられる
ということである。しかし、これらの酸化膜は熱伝導率
があまり高くなく、例えば、磁気抵抗素子部などで発生
したジュール熱の放熱効率はさほど良くはない。すなわ
ち、従来のヘッドでは、ヘッド内部で発生した熱の放散
という観点からは絶縁層の熱伝導性について何ら特別な
考慮は払われていなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】磁気記録の高密度化が
進むにつれて記録波長,トラック幅が減少し再生出力は
低下する傾向にある。従って、記録波長,トラック幅が
減少しても磁気記録装置を正常に動作させるためには、
この再生出力の低下分を補償する、すなわち見込まれる
低下分だけ出力を高めるための措置を再生用ヘッドに講
じる必要がある。磁気抵抗効果型ヘッドの再生出力を高
める方法は色々考えられるが、最も確実な方法は磁気抵
抗効果素子に流すセンス電流値を増すことである。セン
ス電流を増加するとそれにほぼ比例してヘッドの出力も
増す反面、電流によるジュール熱も増加するので素子の
温度も上昇することになる。温度が高くなり過ぎると、
出力は逆に低下することになるので温度の上昇は極力抑
えることが重要となる。また、温度が上昇してこれ以上
に問題となるのが磁気抵抗効果型ヘッドの通電寿命であ
る。ヘッドの通電寿命は、主としてセンス電流の絶対値
と素子の温度によって決まるが、温度に対しては指数関
数的に変化し非常に敏感であり、温度の上昇によって大
幅に低下する。従って、通電寿命の面から見れば、セン
ス電流の増加による温度上昇を抑制できなければ電流を
増加する意味はほとんどなくなると言ってよい。
【0004】信号磁束検出用の磁気抵抗効果型ヘッドと
信号書き込み用の電磁誘導型薄膜ヘッドとを積層した従
来の複合型の磁気ヘッドでは、このように絶縁層として
熱伝導率のあまり高くないAl23膜あるいはSiO2
膜などの酸化膜を使用しているので、該絶縁層で狭まれ
た磁気抵抗効果素子部あるいは書き込み用のコイル部で
発生したジュール熱の放熱効率はあまり良くない。この
ため、磁気抵抗効果型ヘッド部に流すセンス電流および
書き込み用コイル電流を増加すると、これらによって発
生するジュール熱による磁気抵抗効果素子の温度上昇お
よびヘッド全体の温度上昇を抑制することができないた
め、ヘッドの通電寿命が大幅に低下する。
【0005】本発明の目的は電流の増加による高出力化
が可能な、長寿命で低熱ノイズの磁気ヘッドを提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した課題はヘッド全
体の放熱が良くないのが原因であり、従って、これを解
決するためにはセンス電流およびコイル電流によって発
生するジュール熱を効率よく放散させ、素子の温度上昇
およびヘッド全体の温度上昇を十分に抑制すればよい。
この方法は、熱伝導性の良くない酸化物からなる絶縁層
を熱伝導性の極めて良好なものに替えることであるが、
この場合、絶縁性がきちんと確保されるかどうかが重要
である。
【0007】本発明では該絶縁層を、熱伝導率は金属と
ほぼ等しいかそれ以上であり、しかも絶縁性が高い、ス
パッタ法あるいは反応性スパッタ法等で作製されたBN
膜,SiC膜,BeO膜、およびAlN膜のうちのいず
れかの薄膜で形成するか、または、これらの混合膜で形
成し、ヘッドを構成する材料のほとんど全てを良熱伝導
性のものにしてヘッド全体の熱の放散を極めて良くし
た。また、ヘッドを形成する基板にもBN,SiC,B
eOおよびAlNのうちのいずれかを使用するか、また
はこれらの混合物を使用し、基板を通じて逃げる熱を大
幅に高めた。
【0008】
【作用】磁気抵抗効果素子に流すセンス電流および書き
込み用コイルに流すコイル電流によって発生するジュー
ル熱の大部分は、該磁気抵抗効果素子および書き込み用
コイルを挟むようにして積層された絶縁層を通じて放散
される。従って、絶縁層を通じて放散される熱量の大小
は、絶縁層の熱伝導率Kの大小に依存する。絶縁層を通
じて放散する伝熱量をQ1とすると、Q1はQ1=K(T0
−T1)/l と表せる(T0は発熱体に接する界面での絶
縁層の温度、T1は絶縁層の膜厚lを介した反対の界面
における温度である)。
【0009】例えば、素子の単位時間当りの発熱量をQ
0とすると、Q0が少なくこれに比較して熱伝導率Kが大
きくて伝熱量Q1 の方が多い、すなわち、Q0≦Q1であ
れば発熱による素子の温度上昇はない。しかし、逆に熱
伝導率が小さくQ1 に比較してQ0 が多ければ、すなわ
ち、Q0>Q1であればΔQ=Q0−Q1の熱量だけ素子に
溜ることになり、素子の温度は上昇し、定常状態である
一定値に落ち着く。従って、当然この定常状態の温度の
高低も絶縁層の熱伝導率の大小に依存する。
【0010】従来使用されている、Al23膜やSiO
2 膜などの酸化膜からなる絶縁層の熱伝導率K1 は金属
の熱伝導率よりも一桁程度小さいので、磁気ヘッドの構
造と構成材料と比較して該絶縁層における伝熱過程が素
子の温度上昇およびヘッド全体の温度上昇の律速過程と
なる。
【0011】一方、本発明によるBN膜,SiC膜,B
eO膜、およびAlN膜の熱伝導率K2 は、金属の熱伝
導率と同等かそれ以上であるのでK1 よりも一桁程度大
きい、すなわち、K2≫K1である。従って、BN膜,S
iC膜,BeO膜、あるいはAlN膜からなる該絶縁層
を通じて放散する熱量Q1′=K2(T0−T1)/lもAl
23膜やSiO2 膜などの酸化膜からなる絶縁層を通じ
て放散する熱量Q1″=K1(T0−T1)/lよりも一桁程
度大きく、Q1′≫Q1″となる。これによって、素子に
溜る熱量ΔQは、ΔQ′=Q0−Q1′≪ΔQ″=Q0
1″となり、素子の温度上昇は熱伝導率の高いBN
膜,SiC膜,BeO膜、あるいはAlN膜からなる絶
縁層を使用することによって大幅に抑えられる。
【0012】
【実施例】
〈実施例1〉図1は本発明の一実施例による磁気ヘッド
の断面図を示したものである。磁気ヘッドは、まずZr
2 やAl23・TiCなどのセラミクスからなる基板
1上にスパッタ法あるいは反応性スパッタ法によりBN
膜2を3〜10μm厚付した後、NiFeあるいはNi
FeCoからなる下部磁気シールド層3をスパッタ法で
1〜3μm積層し、ホトリソグラフィおよびドライエッ
チング法により所定の形状に加工した。さらにその上
に、下部ギャップを形成するBN膜4を、やはり、スパ
ッタ法あるいは反応性スパッタ法により0.05〜0.3
μm厚に積層した。次いで、NiFeあるいはNiFe
Coからなる磁気抵抗効果膜5と該磁気抵抗効果膜にバ
イアス磁界を印加するためのNbあるいはTiなどから
なるバイアス膜6を、この上に蒸着法あるいはスパッタ
法により連続して5〜50nmおよび5〜70nm膜厚
で積層した後、ホトリソグラフィおよびドライエッチン
グ法により所定の形状に加工した。
【0013】MRヘッドではバルクハウゼンノイズと呼
ばれるノイズの発生が問題となるので、本磁気ヘッドで
はこれを抑えるための磁区制御膜7を磁気抵抗効果膜6
の端部に、例えば、リフトオフ法等でバイアス膜をエッ
チング除去した後20〜80nmの厚さで形成し、その
後、バイアス膜6,磁区制御膜7上にセンス電流を流す
ための導体膜8を厚さ〜300nmで形成した。
【0014】そして、上部ギッャプ層を形成するための
絶縁層であるBN膜9をスパッタ法、あるいは、反応性
スパッタ法により0.05〜0.3μm厚に積層し、再生
部である磁気抵抗効果型ヘッド部11形成の最後となる
NiFeあるいはNiFeCoからなる上部磁気シールド
層10をスパッタ法で1〜3μm積層し、ホトリソグラ
フィおよびドライエッチング法により所定の形状に加工
した。
【0015】次に、この磁気抵抗効果型ヘッド11の上
に書き込み用の誘導型磁気ヘッドを形成するが、まず、
磁気抵抗効果型ヘッドと誘導型磁気ヘッドとの間に、平
坦化および書き込み磁束の磁気抵抗効果型ヘッドへの影
響の低減を目的としたある程度以上の厚さのBN膜から
なる絶縁層12を積層する必要がある。本実施例ではこ
のBN層の厚さは〜2μmとした。
【0016】その後、NiFe膜やNiFeCo膜など
からなる下部磁極13を所定の形状に形成し、BN膜か
らなる絶縁層14を積層し、断面図には書かれていない
がCuなどの良導体からなる書き込みコイルを積層,パ
ターニングし、さらにBN膜からなる平坦化層である絶
縁層を積層した後、下部磁極13と同様の材料からなる
上部磁極15を所定の形状に形成し、最後に保護層とな
る絶縁層16をやはりBN膜で厚さ5μm以上に積層し
て誘導型磁気ヘッド部17を形成し、本実施例による磁
気ヘッド18の作製を終了した。
【0017】本実施例による磁気ヘッド18は、誘導型
磁気ヘッド部17から発生する書き込み用の磁束で磁気
記録媒体に信号を記録し、逆に磁気記録媒体に書かれた
信号ビットから洩れる磁束を磁気抵抗効果型ヘッド11
で読み取ることによって記録再生動作を行なうことがで
きる。
【0018】図2は本実施例による磁気ヘッド18の効
果を示した図で、通電寿命試験の結果を従来の磁気ヘッ
ドと比較したものである。同一電流密度で比較してみる
と、本実施例による磁気ヘッド18の通電寿命は従来の
磁気ヘッドの通電寿命よりも大幅に増加することがわか
る。これは、本実施例による磁気ヘッド18では絶縁層
として熱伝導の非常に良いBN膜等を使用したためMR
素子部で発生したジュール熱の放散が極めて良くなり、
素子の温度上昇が抑えられるためである。このように、
本実施例によれば磁気ヘッドの通電寿命を大幅に増大す
る効果がある。また、このように素子の温度上昇が抑え
られるということは、温度上昇および変動に伴う抵抗の
上昇および変動による抵抗ノイズの増加,変動も抑えら
れる。従って、磁気ヘッドの熱ノイズの増加,変動を大
幅に低減できる。
【0019】なお、本実施例による磁気ヘッド18では
絶縁層にBN膜を使用したが、これに代えてSiC膜あ
るいはBeO膜,AlN膜のいずれか、または、これら
の混合体を用いてもその効果はほとんど変わらない。
【0020】〈実施例2〉本実施例による磁気ヘッド
は、上述した実施例1による磁気ヘッド18におけるZ
rO2 やAl23・TiCなどのセラミクスからなる基
板1に変えて熱伝導の非常に良いBNあるいはSiC,
BeO,AlNのいずれか、または、これらの混合体を
基板1として用いたもので、その他の構造および構成材
料は全く同様である。また、磁気ヘッドの記録再生動作
も全く同様である。
【0021】本実施例による磁気ヘッドの効果も上述し
た実施例1による磁気ヘッドの効果とほぼ同様である
が、本実施例による磁気ヘッドの方がよりジュール熱の
放散の効果が高いのでより素子の温度上昇を抑えること
が可能であり、より大きな長寿命化,低熱ノイズ化の効
果が期待できる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、信号磁束検出用の磁気
抵抗効果型ヘッドと信号書き込み用の電磁誘導型薄膜ヘ
ッドとを積層した複合型の磁気ヘッドの通電寿命を大幅
に増すことができ、磁気ヘッド動作時における抵抗ノイ
ズの増大および変動を大幅におさえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による磁気ヘッドの断面図。
【図2】本発明の効果を示す説明図。
【符号の説明】
1…基板、2,4,9,12,14,16…絶縁層、3
…下部磁気シールド層、5…磁気抵抗効果膜、6…バイ
アス膜、7…磁区制御膜、8…導体膜、10…上部磁気
シールド層、11…磁気抵抗効果型ヘッド部、13…下
部磁極、15…上部磁極、17…誘導型磁気ヘッド部、
18…磁気ヘッド。
フロントページの続き (72)発明者 小林 俊雄 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山本 和弘 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】強磁性体の磁気抵抗効果を利用して磁気記
    録媒体からの信号磁束を検出する磁気抵抗効果型ヘッド
    と、前記磁気抵抗効果型ヘッドに連続して設けるか、前
    記磁気抵抗効果型ヘッドをはさむように設けた媒体に信
    号を書き込むための電磁誘導型薄膜ヘッド部とからなる
    磁気ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果型ヘッドおよび
    前記電磁誘導型薄膜ヘッドに用いられている絶縁層をB
    N膜,SiC膜,BeO膜およびAlN膜のうちのいずれ
    かの膜で作製するか、またはこれらの混合膜で作製した
    ことを特徴とする磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】信号磁束検出用の磁気抵抗効果型ヘッドと
    信号書き込み用の電磁誘導型薄膜ヘッド部とからなる磁
    気ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果型ヘッドに用いら
    れている絶縁層のみをBN膜,SiC膜,BeO膜およ
    びAlN膜のうちのいずれかの膜で作製するか、または
    これらの混合膜で作製したことを特徴とする磁気ヘッ
    ド。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2において、前記磁
    気ヘッドに用いる基板をBN,SiC,BeOおよびA
    lNのうちのいずれか一つ、またはこれらを混合したセ
    ラミクスで作製した磁気ヘッド。
JP1172092A 1992-01-27 1992-01-27 磁気ヘッド Pending JPH05205224A (ja)

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