JPH11213335A - 薄膜磁気ヘッド及び磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】記録及び再生ヘッドのギャップ膜を薄膜化して
も熱伝導性、耐薬品性及び電気絶縁性に優れたギャップ
膜を有した高密度記録に好適な薄膜磁気ヘッドを提供す
る。 【解決手段】再生ヘッド用ギャップ膜と記録ヘッド用ギ
ャップ膜とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、少なくと
も一方のギャップ膜は、ダイヤモンドライクカーボン膜
と誘電体膜の積層体で構成した狭ギャップ対応薄膜磁気
ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
等の磁気記憶装置に関し、詳しくは磁気記憶装置のヘッ
ド・ディスク・アッセンブリ（ＨＤＡ）に使用される薄
膜磁気ヘッド構造に関する。更に詳しくは、高密度記録
・再生に好適な狭ギャップ膜対応の薄膜磁気ヘッド構造
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のギャップ膜の薄膜化技術として、
特開平９−９１６１８号公報にギャップ膜を３００Å以
上の厚さのアルミナ層のみを複数層形成するか、酸化珪
素とアルミナの積層膜で形成することが開示されてい
る。これにより薄膜磁気ヘッドの動作中に発生する静電
気によって素子破壊が引き起こされること、及びコイル
に通電することによって磁極間に磁界が発生し、それに
よる逆起電力によって素子破壊が引き起こされることを
防いでいる。

【０００３】また、特開平５−２０５２２４号公報で
は、ギャップ膜の高熱伝導化を目的にＢＮ膜、ＳｉＣ
膜、ＢｅＯ膜、ＡｌＮ膜のうち、いずれかの薄膜を用い
るか、あるいはいずれかの膜の混合膜を用いる構造が開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の特開平９−９１
６１８号公報で開示されている従来技術は電気絶縁性能
を考慮したギャップ膜の薄膜化を検討しているが、次に
述べる点について開示されていない。ギャップ膜に要求
される性能として上記電気絶縁性能の他、耐薬品性能、
高熱伝導性能がある。

【０００５】また、上記特開平５−２０５２２４号公報
で開示されている従来技術は、高熱伝導性能を考慮した
ギャップ膜の薄膜化を検討している。しかし、耐薬品性
能について開示されていない。まず耐薬品性能の必要性
について説明する。一般に薄膜磁気ヘッドの上部磁性膜
は「ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧ ＯＦ ＴＨＥ ＳＹＭＰＯ
ＳＩＵＭ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬ
Ｓ，ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ，ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ Ｖ
ｏｌ．９０−８」ｐ２２１−ｐ２３２「（プロシーデイ
ングス オブ ザ シンポジウム オン マグネテイッ
ク マテリアルズ プロセシーズ アンド デバイシー
ズ）」に記載されているようにフレームメッキ法で形成
されている。一般にフレームメッキ法は、ギャップ膜上
にメッキの導通を図るための下地膜を蒸着する。次にフ
レームになるレジストを形成し、磁性膜をメッキした後
レジストを剥離する。この時、レジスト部の下地膜もイ
オンミリング等のドライプロセスにより除去される。次
に所望のパターンをカバーし、前記レジストで覆われて
いる所以外をウェットプロセス（ＰＨ３程度の塩酸を含
む酸性薬品）でエッチング除去し、最後にパターンをカ
バーしたレジストを剥離して上部磁性膜を作製する。こ
の時前記ギャップ膜が薄膜化した場合に通常用いられて
いるアルミナ等のセラミック材料は膜質がポーラスであ
るため、酸性薬品を浸透させてしまい既に作製している
再生ヘッド部分を侵食してしまう。このため、ギャップ
膜は耐薬品性能がよくなければならない。

【０００６】次に高熱伝導性能の必要性について説明す
る。高密度記録に好適な薄膜磁気ヘッドに用いられる再
生ヘッドとして磁気抵抗効果を利用した構造がある。こ
の磁気抵抗効果を利用した再生ヘッドは下部シールド膜
上に絶縁材料の下部ギャップ膜を製膜しその上に磁気抵
抗効果を示す膜（ＭＲ膜）を形成する。磁気抵抗効果は
外部磁界に対して電気抵抗が変化するという特性を利用
しているので、このＭＲ膜に電流を流し、抵抗の変化を
電圧の変化として取り込むための導体をコンタクトさせ
る。その後、絶縁材料の上部ギャップ膜、上部シールド
膜を製膜して完成する。このようにＭＲ膜は外部磁界に
対しての電気抵抗の変化を読み取るため、ＭＲ膜に可能
な限り大きな電流を流す必要がある。この時、ＭＲ膜は
抵抗体であるため、大きな熱を発生させる。この熱を取
り除くことが、さらにＭＲ膜に大きな電流を流すことを
可能にさせる。このため、ギャップ膜には高熱伝導性能
が要求される。

【０００７】記録密度が２Ｇｂ／ｉｎ２を超えてくる
と、再生ヘッドの上下シールド間隔（再生ヘッド用ギャ
ップ間隔）は０．３μｍ以下、記録ヘッドのギャップ膜
の膜厚は０．４μｍ以下となる。この場合特にギャップ
膜には、電気絶縁性能、耐薬品性能、高熱伝導性能を兼
ね備えた材料が必要である。

【０００８】また、ＢＮ膜、ＳｉＣ膜、ＢｅＯ膜、Ａｌ
Ｎ膜の熱伝導率は「セラミックス材料技術集成昭和５４
年度版」ｐ２４１に記載の通り、１００Ｗ／ｍ・Ｋ程度
であるが、下記に述べるダイヤモンドライクカーボン膜
の熱伝導率は２０００Ｗ／ｍ・Ｋと約２０倍の値を示
す。このように、ギャップ膜には電気絶縁性能、耐薬品
性能、高熱伝導性能を兼ね備えた材料が必要である。
「日本薄膜年鑑１９９０／１９９１年度版」ｐ２１０に
記載のようにダイヤモンドライクカーボン膜は上記性能
を兼ね備えた薄膜である。しかしながら、この薄膜は内
部応力が高く、膜厚を厚くすると（０．０２μｍ程度）
膜が基板材から剥離するという課題があった。

【０００９】本発明の目的は、前述の従来技術の欠点を
克服し、１平方インチ当たり２ギガビット以上の高記録
密度を達成する磁気記憶装置を実現する為、記録及び再
生ヘッドのギャップ膜を薄膜化し高密度記録に好適な狭
ギャップ対応の薄膜磁気ヘッドを提供することにある。

【００１０】更に本発明の目的は、媒体ノイズの少ない
かつ高保磁力の電磁変換特性に優れた極めて高い面記録
密度が記録可能な薄膜磁気記録媒体と本発明による狭ギ
ャップ対応の薄膜磁気ヘッドと薄膜磁気ヘッドを位置決
めする技術等を組合わせることで、１平方インチ当たり
２ギガビット以上と極めて高い面記録密度を有する磁気
記憶装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題は、再生ヘッ
ド用ギャップ膜と記録ヘッド用ギャップ膜とを有する薄
膜磁気ヘッドにおいて、少なくとも一方のギャップ膜
は、ダイヤモンドライクカーボン膜と誘電体膜の積層体
とすることにより解決される。

【００１２】ダイヤモンドライクカーボン膜は上記課題
の項目で述べたように膜厚を厚くすると内部応力が高く
膜が剥離してしまう。そこで、少なくとも１層の薄い
（０．００２〜０．０１μｍ）ダイヤモンドライクカー
ボン膜を積層して、電気絶縁性能、耐薬品性能、高熱伝
導性能の良好な特性のみを現出させる。また、前記膜に
誘電体膜を積層することによりダイヤモンドライクカー
ボン膜の応力緩和を図ることが可能になる。

【００１３】また、好ましくは各膜の膜厚を誘電体膜の
厚み０．００９〜０．０７μｍ、ダイヤモンドライクカ
ーボン膜の厚み０．００２〜０．０１μｍとする。これ
により、さらにダイヤモンドライクカーボン膜の応力緩
和を図ることが可能になる。

【００１４】さらに好ましくは、誘電体膜をアルミナ、
酸化珪素、窒化珪素、酸化チタン、五酸化タンタル、ク
ロム酸化物及びこれらの混合膜で作製する。これによ
り、従来ギャップ膜を作製した技術を継承することが可
能になり、製造コストを下げることが可能になる。

【００１５】また、ギャップ膜に隣接する膜は下部シー
ルド膜、磁気抵抗効果膜、上部シールド膜、上部磁性膜
と全て磁性膜である。この磁性膜は近角聡信著「強磁性
体の物理（下）」１９８７年版に記載のように、膜に印
加される応力によって磁気特性が変化する。この特性を
利用し大きな内部応力があるダイヤモンドライクカーボ
ン膜を磁性膜に隣接させることにより、磁気特性を制御
することが可能になる。

【００１６】また、本発明の磁気記憶装置は、磁気記録
媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録部と
再生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを該磁気記
録媒体に対して相対運動させる手段と、該磁気ヘッドへ
の記録信号入力と、該磁気ヘッドからの再生信号出力を
得るための記録再生信号処理手段を有する磁気記憶装置
に於いて、磁気ヘッドが、再生ヘッド用ギャップ膜と記
録ヘッド用ギャップ膜とを有する薄膜磁気ヘッドにおい
て、少なくとも一方のギャップ膜は、ダイヤモンドライ
クカーボン膜と誘電体膜の積層体である薄膜磁気ヘッ
ド、又はギャップ膜の磁性体膜と隣接する方をダイヤモ
ンドライクカーボン膜で構成した薄膜磁気ヘッド等の内
の特徴を少なくとも一つ以上備えている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、実施例を図面を用いて具体
的に説明する。

【００１８】本発明の一実施例を説明するために、ま
ず、薄膜磁気ヘッドの概略を図２により説明する。セラ
ミックス基板上に３〜１０μｍの厚さのアルミナ等の絶
縁膜１を形成し、その上に再生ヘッド用の厚さ１〜４μ
ｍの下部シールド膜２（磁性膜）を形成する。さらに、
その上に本発明のギャップ膜材料を厚さ０．０２〜０．
１５μｍで下部再生ヘッド用ギャップ膜３を形成する。
その上に厚さ０．０１〜０．０６μｍの磁気抵抗効果膜
４を形成する。さらに、その上に本発明のギャップ膜材
料を厚さ０．０２〜０．１５μｍで上部再生ヘッド用ギ
ャップ膜５を形成する。その上に再生ヘッドの上部シー
ルド兼記録ヘッドの下部磁性膜である厚さ１〜４μｍの
上部シールド膜６（磁性膜）を形成する。またその上に
本発明のギャップ膜材料を厚さ０．０２〜０．１５μｍ
で記録ヘッド用ギャップ膜７を形成する。その上にコイ
ル８、層間絶縁膜９、上部磁性膜１０及び保護アルミナ
１１を形成して終了する。

【００１９】次に前記本発明の一実施例のギャップ膜構
成を図１を用いて説明する。本発明のギャップ膜はまず
アルミナ（１０１）０．００９〜０．０７μｍ製膜しそ
の上にダイヤモンドライクカーボン膜（１０２）を０．
００２〜０．０１μｍ程度製膜する。その後またアルミ
ナ（１０３）を０．００９〜０．０７μｍ製膜する。こ
のことにより、電気絶縁性能、耐薬品性能及び高熱伝導
性能がアルミナ単層及び多層膜の場合より増してより良
いギャップ膜材料となる。

【００２０】また、本発明の別の一実施例のギャップ膜
構成を図４を用いて説明する。図１に用いた膜構成でア
ルミナをダイヤモンドライクカーボン膜とほぼ同じ膜厚
０．００２〜０．０１μｍにして繰り返し積層し、多層
膜の構成とする。各膜の膜厚は均等分割し、全体の膜厚
を１層の場合と同じにする。このことにより、全体の膜
厚に対するダイヤモンドライクカーボン膜の割合が増え
て、図１に示す膜構成よりもさらに電気絶縁性能、耐薬
品性能及び高熱伝導性能が増して、より良いギャップ膜
材料となる。

【００２１】また、前記本発明の別の一実施例の記録ヘ
ッド用ギャップ膜構成を図５を用いて説明する。本発明
のギャップ膜はまず上部シールド膜６上にダイヤモンド
ライクカーボン膜（１０２）を０．００２〜０．０１μ
ｍ程度製膜し、その上にアルミナ（１０１）０．００９
〜０．０７μｍ製膜し、さらにその上にダイヤモンドラ
イクカーボン膜（１０４）を０．００２〜０．０１μｍ
程度製膜する。さらに、上部磁性体膜１０を積層する。
このことにより、ダイヤモンドライクカーボン膜に生じ
る内部応力で隣接する磁性膜に応力が印加され、自由に
磁性膜の磁気特性を制御することが可能になる。この他
にも、再生ヘッドの下部シールド膜の下及び上、磁気抵
抗効果膜の下及び上、上部シールド膜の下に本発明の上
記ギャップ膜を積層することにより、上、下部シールド
膜及び磁気抵抗効果膜の磁気特性も制御できる。通常用
いられているギャップ膜材料であるアルミナ単層及び多
層膜はダイヤモンドライクカーボン膜の場合より応力が
小さいので、磁性膜の磁気特性を制御するまでには至ら
ない。また、ダイヤモンドライクカーボン膜と磁性膜の
間に誘電体膜が介在する構造としても、磁気特性を制御
可能である。

【００２２】次に、本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッド
を作製するための記録ヘッドの工程を、図３を用いて説
明する。図３−（ａ）のように再生ヘッド部分３０の上
にＮｉＦｅ等の磁性膜からなる上部シールド膜６を形成
し、本発明の３層構造からなる記録ヘッド用ギャップ膜
７を形成し（図３−（ｂ））、上部磁性膜の下地膜２０
を蒸着する（図３−（ｃ））。次にメッキのフレームに
なるレジスト２１を形成し（図３−（ｄ））、ＮｉＦｅ
等の上部磁性膜１０をメッキする（図３−（ｅ））。次
に前記パターン（上部磁性膜１０）を形成するためカバ
ー用レジスト２２を所望のパターン上に形成し（図３−
（ｆ））、カバーレジスト２２で覆われている部分以外
をＰＨ３程度の酸性の薬品により除去し（図３−
（ｇ））、最後にカバーレジスト２２を剥離する。この
ようにすると、記録ヘッド用ギャップ膜７が製造工程中
の酸性の薬品から上部シールド膜６及び再生ヘッド部分
３０を保護する。

【００２３】以上のような構造の薄膜磁気ヘッドを作製
すると、電気絶縁性能、耐薬品性能、高熱伝導性能を兼
ね備えたギャップ膜が有効に働き高密度記録に好適な薄
膜磁気ヘッドを提供することが可能になる。また、磁性
膜の磁気特性を制御した高密度記録に好適な薄膜磁気ヘ
ッドを提供することが可能になる。

【００２４】尚、実施例に示した本発明の薄膜磁気ヘッ
ドの特性確認及び装置として特性確認等は、図６に示す
ような、媒体ノイズの少ないかつ高保磁力の電磁変換特
性に優れて極めて高い面記録密度が記録可能な薄膜磁気
記録媒体２０３と、これを記録方向に駆動する駆動部で
あるスピンドルモータ２０２と、記録部と再生部からな
る本発明による薄膜磁気ヘッド２０４と、該薄膜磁気ヘ
ッド２０４を該磁気記録媒体２０３に対して相対運動を
させる手段であるガイドアーム２０５と、該薄膜磁気ヘ
ッド２０４への信号入力と該薄膜磁気ヘッド２０４から
の出力信号再生を行う為の記録再生信号処理回路２０１
を有する構成の磁気記憶装置を作製し確認した。ここ
で、本発明による磁気記憶装置は、複数の磁気記録媒体
２０３を有し、該相対運動をさせる手段２０５が複数の
本発明による該薄膜磁気ヘッド２０４を有した構成でも
良いことは言うまでもない。また本発明による磁気記憶
装置を構成する該薄膜磁気ヘッド２０４は、異方性磁気
抵抗効果（ＡＭＲ）を用いたＭＲヘッドだけでなく、巨
大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したスピンバルブ型Ｍ
Ｒヘッドにも適用できるものである。

【００２５】

【発明の効果】本発明を用いることにより、電気絶縁
性、耐薬品性及び熱伝導性に優れた記録及び再生ヘッド
のギャップ膜を薄膜化することが可能になり、高密度記
録に好適な薄膜磁気ヘッドを提供することができる。ま
た、磁性膜の磁気特性を制御した高密度記録に好適な薄
膜磁気ヘッドを提供することが可能になる。

【００２６】更にこれらの本発明により、薄膜磁気ヘッ
ドの狭ギャップ対応が可能となり、媒体ノイズの少ない
かつ高保磁力の電磁変換特性に優れた極めて高い面記録
密度が記録可能な薄膜磁気記録媒体と薄膜磁気ヘッドを
位置決めする技術等を組合わせることで、１平方インチ
当たり２ギガビット以上と極めて高い面記録密度を有す
る磁気記憶装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】本発明の一実施例を説明するための薄膜磁気ヘ
ッドの断面の概略図。

【図３】本発明の一実施例を示す記録ヘッドの製造工程
の概略図。

【図４】本発明の別の一実施例を示す断面図。

【図５】本発明の別の一実施例を示す断面図。

【図６】本発明による薄膜磁気ヘッドを用いた一実施例
の磁気記憶装置を示す斜視模式図。

【符号の説明】

１…ベースアルミナ、 ２…下部シール
ド膜、３…下部再生ヘッド用ギャップ膜、 ４…磁気
抵抗効果膜、５…上部再生ヘッド用ギャップ膜、 ６
…上部シールド膜、７…記録ヘッド用ギャップ膜、
８…コイル、９…層間絶縁膜、
１０…上部磁性膜、１１…保護アルミナ、
２０…メッキ膜用下地膜、２１…フレームレジス
ト、 ２２…カバーレジスト、３０…再生ヘ
ッド部分、 １０１、１０３、１０５、１０７…アル
ミナ膜、１０２、１０４、１０６…ダイヤモンドライク
カーボン膜、２０１…記録再生信号処理回路、 ２
０２…スピンドルモータ、２０３…磁気記録媒体、
２０４…薄膜磁気ヘッド、２０５…ガイドア
ーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 政幸 神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社 日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】再生ヘッド用ギャップ膜と記録ヘッド用ギ
   ャップ膜とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、少なくと
   も一方のギャップ膜は、ダイヤモンドライクカーボン膜
   と誘電体膜の積層体であることを特徴とする薄膜磁気ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】請求項１記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、
   ギャップ膜の磁性体膜と隣接する方をダイヤモンドライ
   クカーボン膜で構成したことを特徴とする薄膜磁気ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動す
   る駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該
   磁気ヘッドを該磁気記録媒体に対して相対運動させる手
   段と、該磁気ヘッドへの記録信号入力と、該磁気ヘッド
   からの再生信号出力を得るための記録再生信号処理手段
   を有する磁気記憶装置に於いて、磁気ヘッドが請求項１
   から請求項２に記載の薄膜磁気ヘッドの特徴を少なくと
   も一つ以上備えた磁気記憶装置。