JPH1125429A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高トラック密度においても良好なオフトラッ
ク特性を有する磁気抵抗効果型再生ヘッド素子を含む薄
膜磁気ヘッドの提供。 【解決手段】 磁気抵抗効果型磁気ヘッド素子２の実効
的な再生トラック幅（Ｌ2以下の幅）を誘導型ヘッド素
子１の実効的な記録幅（Ｌ1以下の幅）よりも広くし、
記録ヘッドの消去幅を再生幅と同等かまたは大きくする
ことにより、隣接ノイズや自己下地ノイズをトラック端
部で拾うものの、オントラックにおける再生感度を高く
し、且つＳ／Ｎ比を向上できる薄膜磁気ヘッドを得た。
また、消去幅を広くすることによって自己トラックにお
ける下地ノイズを減少し、この２つの作用によってオフ
トラックマージンの広いヘッドを得た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスクにデ
ータの高密度記録再生を行うための薄膜磁気ヘッドに係
り、詳細には再生用の磁気抵抗効果型ヘッド素子及び記
録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素子を備える薄膜磁気ヘッ
ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の磁気ディスク装置は、記録密度の
向上のために、データ記録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素
子と再生用の磁気抵抗効果型ヘッド素子を備え、面記録
密度の向上のために線記録密度の向上及びトラック密度
の向上が要望されている。このためには、磁気ヘッドに
おけるトラック幅の狭小化が行われ、例えば、文献IEEE
Transaction on magnetics vol.32,Jan.1996 pp7-pp12
に記載のように、面記録密度3Gb/in2を実現するために
は線記録密度を185kBPI／トラック密度を16kTPIとした
場合、トラックピッチは1.5μｍ／記録トラック幅は1.3
μｍ／再生トラック幅は1.1μｍとする技術が必要があ
る。

【０００３】この記録ヘッド素子よりも再生ヘッド素子
のトラック幅のほうが狭い、いわゆるワイドライト・ナ
ローリードの組合せは、磁気ディスク装置のトラック位
置決め誤差を許容するためにオフトラックマージンを確
保する上で必要である。即ち、高記録密度を実現するた
めに従来は、再生ヘッドのトラック幅を媒体（磁気ディ
スク）に書かれた記録トラック幅よりも狭くする必要が
あった。

【０００４】一方、磁気抵抗効果型ヘッド素子では、再
生波形の安定性を向上するために磁気抵抗素子の両端に
磁区制御膜を設け、この磁区制御膜によって実効的なト
ラック幅を規定している。従って前述の如く実効的な記
録トラック幅を狭くすることは、磁区制御膜の間隔を狭
くしている。

【０００５】他方、磁気抵抗効果型ヘッド素子の再生出
力は、トラック幅に依存するために前述の如く狭トラッ
ク幅化により、両側の磁区制御膜の影響がオントラック
部の感度に顕著に表れてトラック幅の減少に伴い出力が
急激に低下する特性を持つ。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の理由により従来
技術による薄膜磁気ヘッドは、必要な再生出力を確保し
ながら再生ヘッド素子の狭小化を図るには、再生感度を
著しく向上させる必要があった。しかしながらヘッド素
子の再生感度は、検出電流の増加や磁気抵抗効果素子の
幅を狭くすることなどによって増大するものの、電流値
の増加に対しては通電寿命に関する信頼性上の制約や、
磁気抵抗効果素子幅の狭小化に関しては加工精度上の制
限から大幅な感度向上を望むことは困難であった。この
ため、従来技術による薄膜磁気ヘッドは、トラック幅が
おおよそ１．５μm以下になると、従来のワイドライト
・ナローリードを満たし、感度の高いヘッドを生産性よ
く作製することが極めて困難であると言う不具合を招い
ていた。

【０００７】本発明の目的は、前述の従来技術による不
具合を除去することであり、高トラック密度においても
十分なオフトラックマージンを有する薄膜磁気ヘッドを
提供することである。

【０００８】本発明のもう１つの目的は、記録ヘッドの
実効的な幅よりも再生ヘッドの実効的な幅のほうが広い
トラック幅を有する薄膜磁気ヘッドを提供することであ
り、本発明の更なる目的は、実効的な消去幅が実効的な
再生幅と同等な幅を有する薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とである。また本発明の他の目的は、トラックピッチが
１．５μｍ程度の高トラック密度においても良好なオフ
トラックマージンを有する薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、媒体に記録されたデータの再生を行う磁気
抵抗効果型ヘッド素子及び媒体にデータを記録する誘導
型ヘッド素子とを備える薄膜磁気ヘッドにおいて、前記
磁気抵抗効果型ヘッド素子が、再生感度を有する部分を
実効的な再生トラック幅とすると共に前記媒体に記録さ
れたデータの信号トラック幅を実効的な記録トラック幅
としたとき、実効的な記録トラック幅よりも実効的な再
生トラック幅を大きくしたことを第１の特徴とする。

【００１０】また本発明は、媒体に記録されたデータの
再生を行う磁気抵抗効果型ヘッド素子及び媒体にデータ
を記録する誘導型ヘッド素子とを備える薄膜磁気ヘッド
において、前記磁気抵抗効果型ヘッド素子が、再生感度
を有する部分を実効的な再生トラック幅とし、前記媒体
に記録されたデータの信号トラック幅を実効的な記録ト
ラック幅とし、前記媒体に記録された信号トラック上に
重ね書きを行い、予め記録されている信号が消去される
幅を実効的な記録ヘッドの消去幅としたとき、実効的な
消去幅が実効的な再生トラック幅と同等かこれよりも大
きくしたことを第２の特徴とする。

【００１１】更に本発明は、媒体に記録されたデータの
再生を行う磁気抵抗効果型ヘッド素子及び媒体にデータ
を記録する誘導型ヘッド素子とを備える薄膜磁気ヘッド
であって、前記誘導型ヘッド素子の記録ギャップ長が、
記録トラック幅よりもトラック幅方向の中心部において
部分的に狭いと共に、前記媒体に記録された信号トラッ
ク上に重ね書きを行い、予め記録されている信号が消去
される幅を実効的な記録ヘッドの消去幅としたとき、実
効的な消去幅が実効的な再トラック幅と同等かこれより
も大きくしたことを第３の特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
薄膜磁気ヘッドを図面を参照して詳細に説明する。図１
は浮上面側から見た本実施形態による薄膜磁気ヘッドの
構造図であり、図２は再生部の磁気抵抗効果型ヘッド素
子の詳細断面図である。

【００１３】本実施形態による薄膜磁気ヘッド１は、磁
気抵抗効果型磁気ヘッド素子である再生ヘッド素子２上
に誘導型薄膜磁気ヘッド素子である記録ヘッド１を積層
している。前記再生ヘッド素子２は、ヘッドスライダー
材上に積層された絶縁層３の上に形成された下部シール
ド層４と上部シールド層５との間に、絶縁層６及び７で
挟まれた磁気抵抗効果素子８を配置して構成される。

【００１４】この再生ヘッド素子２（磁気抵抗効果素
子）は、図２に示す如く、膜厚２０ｎｍのＮｉＦｅ合金
からなる磁気抵抗効果膜９と、この膜９に磁気的なバイ
アスを印加するための軟磁性膜１０と、これら２つの膜
９及び１０を分離する分離層１１と、これら層を挟み込
む磁区制御膜１２及び電極層１３とにより構成する。

【００１５】誘導型薄膜磁気ヘッド素子である記録ヘッ
ド素子１は、図７に示した如く上部シールド層５を下部
磁極とし、記録ギャップ１４を挟んで上部磁極１５が形
成されている。なお本図の浮上面側には表れないが、記
録ヘッド素子には上部磁極と下部磁極のあいだに両者に
鎖交するコイルが形成されている。

【００１６】本記録ヘッド素子１において再生ヘッドの
上下シールド層間距離、いわゆる再生ギャップ長は０．
２５μｍであり、それぞれのシールドの膜厚は２μｍで
ある。また上部磁極膜厚は４．０μｍで記録ヘッドギャ
ップ長は０．４μｍである。いずれの層もＮｉＦｅ合金
からなる。ここで、再生ヘッド素子２の幾何学的トラッ
ク幅Ｌ2は２μｍで、記録ヘッド素子１の幾何学トラッ
ク幅Ｌ1は１．７μｍである。実際の磁気ヘッド素子に
おいては前記幾何学的トラック幅より浮上特性によって
減少するため、本実施形態による薄膜磁気ヘッドは、実
効的な記録トラック幅よりも実効的な再生トラック幅を
大きくなる様に構成した。

【００１７】本例においては、前記構成の薄膜磁気ヘッ
ドと保磁力２３００エルステッドで残留磁化・膜厚積が
９０Ｇμｍの磁気ディスク媒体とを組合せ、浮上量を５
０ｎｍとし、記録密度１００ｋＦＣＩにおける実効的な
記録幅・再生幅を求めた。また記録幅については上記ヘ
ッドで記録後、ＭＦＭ（磁気力顕微鏡）で観察した記録
トラック幅から求め、実効的な再生幅については両側を
消去して作製したサブミクロン幅の記録トラック上を上
記再生ヘッドを走査したときのオフトラックプロファイ
ルの半値幅から求めた。上記条件の場合、実効幅はそれ
ぞれ、記録幅は１．０μｍ、再生幅は１．３μｍであっ
た。このように本実施形態のヘッドでは実効的な再生幅
のほうが記録幅よりも広くできている。

【００１８】図３は、本実施形態による薄膜磁気ヘッド
のオフトラックマージンの計測の結果としてヘッドのオ
フトラック位置とビットエラーレートの関係（図中○
印）を示す図である。比較の為に、従来のワイドライト
・ナローリードヘッドとして実効幅が、記録が１．３μ
ｍ、再生が１．１μｍのヘッドの特性もあわせて示す
（図中●印）。この比較に用いたヘッドの幾何学的寸法
は、記録が１．８μｍ、再生が１．８μｍである。測定
条件はクラス４のＰＲＭＬを用い、１６０ｋＢＰＩ、転
送速度は１５ＭＢ／ｓで記録補償を含めている。同図か
ら分かるように、ビットエラーレートが１０のマイナス
８乗のところでは、従来ヘッドのオフトラックマージン
は±０．１μｍであるのに対して、本実施形態によるヘ
ッドでは±０．２μｍであり、高いオフトラックマージ
ンを持つことが分かる。

【００１９】図４は、上記の２つのヘッドに対して、隣
接トラックとの間隔を横軸に、ビットエラーレートが１
０のマイナス８乗レベルを確保できるオフトラック許容
量を縦軸に取ったものである。いずれのヘッドも隣接の
間隔が１．５μｍのところにピークが有り、トラックピ
ッチに対しては同等な性能であることが分かる。しかし
ながら本実施形態による磁気ヘッドはオフトラック許容
量が広いことが分かる。

【００２０】以上のように再生トラック幅が狭くなり、
実効的な幅が概ね１．５μｍを下回った場合、従来のワ
イドライト・ナローリード方式の磁気ヘッドの場合は磁
区制御膜の影響によりオントラックにおける感度が著し
く低下するのに比べ、本実施形態の如く実効的記録幅よ
りも再生幅が広い磁気ヘッドの方が良好な特性をもつこ
とが分かる。

【００２１】次に本発明の他の実施形態による薄膜磁気
ヘッドを図５を参照して説明する。本実施形態による薄
膜磁気ヘッドは、前記実施形態と同様に、再生ヘッド素
子２上に記録ヘッド素子１を積層し、該再生ヘッド素子
２が、ヘッドスライダー材上に積層された絶縁層３の上
に形成された下部シールド層４と上部シールド層５との
間に、絶縁層６及び７で挟まれた磁気抵抗効果素子８を
配置する様に構成している。また記録ヘッド素子１は、
図７に示したと同様に上部シールド層５を下部磁極と
し、記録ギャップ１４を挟んで上部磁極１５を形成する
と共に、記録ギャップ１４のギャツプ長を部分的に実効
的記録幅よりも狭くする様に構成している。即ち、本実
施形態による薄膜磁気ヘッドは、前記実施形態と同様に
実効的な再生幅を記録幅よりも広げることに加え、記録
ギャップ１４の先端を狭くすることにより、実効的な消
去幅を記録幅よりも広げて再生幅と同等にしたものであ
る。

【００２２】本実施形態による磁気ヘッドは、消去幅を
広くするために記録ヘッドにおけるギャップ間隔をトラ
ックエッジ部分で広げ、中心部の記録ギャップ長を０．
４μｍとし、端部から０．２μｍの領域ではギャップ長
を０．６μｍとした。またギャップ長０．４μｍの領域
の幅は１．２μｍであり、再生ヘッドの実効幅は前記実
施例と同じ１．３μｍである。

【００２３】この磁気ヘッドと先の実施形態で用いた保
磁力２３００エルステッドの磁気ディスク媒体と組み合
わせて特性を評価した結果、本ヘッドでは１００ｋＦＣ
Ｉにおける実効記録幅は１．０μｍであり、実効消去幅
は１．５μｍであった。実効消去幅の測定には、記録幅
と同様にＭＦＭ磁気力顕微鏡を使用し、あらかじめ書か
れていた下地信号が記録後に消去された幅を測定した。

【００２４】図６は、このヘッドの特性として、隣接ト
ラックとの間隔を変えて、ビットエラーレートが１０の
マイナス８乗確保できるオフトラック許容量を測定し、
このオフトラック許容量を縦軸に、隣接トラックの間隔
を横軸に取った（図中○印）ものである。比較の為に、
一様な記録ギャップ厚さをもつ従来の記録ヘッドの場合
（図中●印）もあわせて示した。従来ヘッドにおける実
効記録幅は１．０μｍで本実施形態のヘッドと同じであ
るが、実効消去幅は１．２μｍで、本実施形態ヘッドの
１．５μｍよりも狭く構成した。再生幅は本実施形態の
ヘッドと同じ１．３μｍである。同図からわかるよう
に、従来ヘッドよりも本発明のヘッドのほうがオフトラ
ック許容量が大きく、良好な特性を有していることが分
かる。即ち、消去幅の大きいほうがマージンが広くとれ
ることが判る。また、オフトラック許容量が最大となる
隣接トラック間隔は従来ヘッドのほうが狭くできるもの
の、従来ヘッドの最大となる隣接トラック間隔でもオフ
トラック許容量は、本実施形態ヘッドのほうが広く、ト
ラックピッチが狭くなっても良好な特性を維持できるこ
とが分かる。

【００２５】以上のように、記録トラック幅よりも再生
トラック幅のほうが広い磁気ヘッドにおいては、記録ヘ
ッドの実効的な消去幅を再生幅よりも同等かわずかに広
くすることにより、さらにオフトラック許容量が増加
し、特性が改善されることが実証された。

【００２６】上記実施例で示した記録ヘッドのギャップ
長を部分的に変える方法としては、例えば（１）記録ギ
ャップ層形成の際に図中に示したような段差を設けた
後、上部磁極を積層する方法や、（２）平行な記録ギャ
ップを持つヘッドを形成した後、浮上面側から収束イオ
ンビームなどにより部分的に上部磁極を除去して形成す
る方法などがあり、他の方法によっても良い。さらに前
述の実施形態では、消去幅を変えるために端部から０．
２μｍの範囲のギャップ長を厚くしたが、本発明による
磁気ヘッドは該範囲に限られるものではなく、ギャップ
長の大きさを変えることによって実効的な記録幅に対し
て任意に消去幅の大きさを変える様にしても良い。ま
た、本実施形態では、再生ヘッド素子として素子の両側
に磁区制御膜を有する従来型の磁気抵抗効果型ヘッド素
子を用いたが、本構造に限定されるものではなく、素子
部が固定層と自由層からなるスピンバルブ型ヘッドであ
って良く、更に他の人工格子膜を用いたヘッドであって
も同様な効果を得ることができる。

【００２７】この様に前述の実施形態により、狭トラッ
クの薄膜磁気ヘッドにおいても、実効的な再生ヘッドト
ラック幅を実効的な記録トラック幅よりも大きい適切な
幅を選択すること、即ち記録トラック幅よりも再生トラ
ック幅を広くすることによって狭トラック化による急激
な再生感度の低下を防ぎ、オントラックにおける感度を
確保することができる。

【００２８】また再生ヘッドが広いために位置決め誤差
によって生じる隣接トラックや自己トラックの旧データ
からのノイズは再生トラックの端部で読み出されること
になるが、磁区制御を設けた再生ヘッドの端部の感度は
中央部に比べて極めて小さいため、端部のノイズ出力は
オントラックの信号出力に比べて十分小さくなるため、
位置ずれした場合においても、十分なＳ／Ｎ比を確保で
き、実効的な再生ヘッドのトラック幅の方が広い場合で
あっても、本実施形態による薄膜磁気ヘッドは十分なオ
フトラックマージンを持つことができる。

【００２９】更に第２の実施形態の如く実効的な再生ト
ラック幅と記録時における実効的な消去幅が等しいか、
又は広くなるようにすることにより、更にオフトラック
マージンを向上することができる。即ち、消去幅を再生
幅よりも広げることによって、自己トラックの記録時や
隣接トラックの記録時に位置ずれによる自己下地ノイズ
を消去できるので、下地ノイズが低減できオフトラック
マージンを増加することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上延べた如く本発明による薄膜磁気ヘ
ッドは、磁気抵抗効果型ヘッド素子が再生感度を有する
部分を実効的な再生トラック幅とすると共に前記媒体に
記録されたデータの信号トラック幅を実効的な記録トラ
ック幅としたとき、実効的な記録トラック幅よりも実効
的な再生トラック幅を大きくしたことにより、トラック
ピッチが１．５μｍ程度の高トラック密度においても良
好なオフトラックマージンを有する薄膜磁気ヘッドを提
供することができる。更に本発明により実効的な消去幅
が実効的な再生幅と概ね同等にすることができ、これに
より幅広いオフトラックマージンを有する磁気ヘッドを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施形態を示
すヘッド浮上面形状図。

【図２】図１に示した実施形態のヘッド浮上面の断面詳
細図。

【図３】図１に示した実施形態による磁気ヘッドのオフ
トラックマージンを示す図。

【図４】図１に示した実施形態による磁気ヘッドのオフ
トラックマージンの隣接トラック間隔依存性を示す図。

【図５】本発明による薄膜磁気ヘッドの他の実施形態を
示すヘッド浮上面形状図。

【図６】図５に示した実施形態による磁気ヘッドのオフ
トラックマージンの隣接トラック間隔依存性を示す図。

【図７】本発明が適用される薄膜磁気ヘッドの概略説明
図。

【符号の説明】

１…記録ヘッド，２…再生ヘッド，３…絶縁層，４…下
部シールド層，５…上部シールド層，６…絶縁層，７…
絶縁層，８…磁気抵抗効果素子，９…磁気抵抗効果膜，
１０…軟磁性膜，１１…分離層，１２…電極層，１３…
磁区制御膜，１４…記録ギャップ，１５…上部磁極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本間 久康 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 (72)発明者 木村 亘 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】 媒体に記録されたデータの再生を行う磁
   気抵抗効果型ヘッド素子及び媒体にデータを記録する誘
   導型ヘッド素子とを備える薄膜磁気ヘッドにおいて、前
   記磁気抵抗効果型ヘッド素子が、再生感度を有する部分
   を実効的な再生トラック幅とすると共に前記媒体に記録
   されたデータの信号トラック幅を実効的な記録トラック
   幅としたとき、実効的な記録トラック幅よりも実効的な
   再生トラック幅を大きくしたことを特徴とする薄膜磁気
   ヘッド。
2. 【請求項２】 媒体に記録されたデータの再生を行う磁
   気抵抗効果型ヘッド素子及び媒体にデータを記録する誘
   導型ヘッド素子とを備える薄膜磁気ヘッドにおいて、前
   記磁気抵抗効果型ヘッド素子が、再生感度を有する部分
   を実効的な再生トラック幅とし、前記媒体に記録された
   データの信号トラック幅を実効的な記録トラック幅と
   し、前記媒体に記録された信号トラック上に重ね書きを
   行い、予め記録されている信号が消去される幅を実効的
   な記録ヘッドの消去幅としたとき、実効的な消去幅が実
   効的な再生トラック幅と同等かこれよりも大きくしたこ
   とを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 媒体に記録されたデータの再生を行う磁
   気抵抗効果型ヘッド素子及び媒体にデータを記録する誘
   導型ヘッド素子とを備える薄膜磁気ヘッドであって、前
   記誘導型ヘッド素子の記録ギャップ長が、記録トラック
   幅よりもトラック幅方向の中心部において部分的に狭い
   と共に、前記媒体に記録された信号トラック上に重ね書
   きを行い、予め記録されている信号が消去される幅を実
   効的な記録ヘッドの消去幅としたとき、実効的な消去幅
   が実効的な再トラック幅と同等かこれよりも大きくした
   ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。