JPH11306513A

JPH11306513A - 高密度記録再生ヘッド及び高トラック密度磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPH11306513A
Application number: JP10939498A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Miyamoto; 詔文宮本; Sei Ishii; 生石井; Naoki Koyama; 直樹小山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】面内長手磁気記録において、媒体に書かれた
磁化遷移のトラック端部での曲がりと消去幅を減少さ
せ、かつ、記録トラック幅を狭小化し、高密度記録に適
した構造の複合型磁気ヘッドを実現する。【解決手段】媒体対向面からみて、記録ギャップを構
成する上部磁極１４および下部磁極１３の記録ギャップ
側のトラック幅方向寸法をリーディング側で短く、トレ
ーリング側で長くし、上部磁極材料の飽和磁束密度を下
部磁極の飽和磁束密度よりも大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合型磁気ヘッドおよ
び該複合型磁気ヘッドを用いた記録再生装置に関し、特
に高密度な磁気記録再生を行うのに好適な複合型磁気ヘ
ッドおよび記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録装置の小型大容量化に対応する
ため、記録媒体の面記録密度はここ数年間、年率約６０
％という高い率で上昇している。このように、高度な成
長を続けているのは、記録媒体の高保磁力、低ノイズ化
技術、記録再生ヘッドの高効率、高出力化技術、ヘッド
媒体間の低浮上化技術、信号処理技術、高精度サーボ技
術など、様々な技術が互いに補完しあい、進展してきた
ことに大きく依存する。

【０００３】磁気ヘッドにおいては、記録用と再生用を
分離した複合型磁気ヘッドの開発によって、記録および
再生ヘッドの設計がそれぞれで最適化できるようにな
り、ここ数年の記録密度の増加に大きく貢献してきた。
特に再生ヘッドとして用いる磁気抵抗効果型素子（ＭＲ
素子、ＧＭＲ素子等）はヘッド、媒体間の相対速度に依
存せず、高出力設計ができることから、媒体の小径化、
薄膜化が可能になり、２．５インチ、３．５インチ径の
媒体を採用した小形の磁気記録装置などでは必須の技術
になっている。複合型磁気ヘッドのもう一方の重要な要
素である記録ヘッドは、従来のインダクティブヘッドの
技術の延長上ではあるものの、高密度トラック形成がで
きるように先端形状が改良され、高周波に対応するた
め、材料開発などがなされてきた。それにも増して、ユ
ーザからの高密度化への要求は衰えるところを知らず、
益々の技術開発が要求されているところである。

【０００４】図２（１）は、マージ型複合ヘッドと呼ば
れる現在最も基本的な構成の複合型磁気ヘッドを媒体対
向面側（ＡＢＳ面）から見たときの形状を示している。
媒体への記録は下部磁極１２３と上部磁極１２４で挟ま
れた非磁性部の記録ギャップ１２５からの漏えい磁界を
用いて行う。通常、この形状のヘッドでは媒体に対し
て、下部磁極１２３が先行し（リーディング側）、上部
磁極１２４がそれについて（トレーリング側）移動す
る。このため、実際の磁気情報はトレーリング側となる
上部磁極１２４の記録ギャップ側のエッジで形成され
る。記録された磁気情報の再生は磁気抵抗効果素子（Ｍ
Ｒ素子、ＧＭＲ素子）１２６を用いて行う。磁気抵抗効
果素子１２６は下部磁気シールド膜１２１と上部磁気シ
ールド膜（記録用の下部磁極と兼用）１２３によって挟
まれた構造をしており、この二つの磁性膜によって形成
された再生ギャップの中に配置される。記録パタンは磁
気抵抗効果素子素子１２６によって磁気から抵抗変化に
変換され、左右の電極１２２および１２７を通して増幅
器（図示せず）に送られる。

【０００５】このような構造のヘッドの場合、再生用の
上部の磁気シールドと記録用の下部磁極とは共通の磁性
膜を使用するため、マージ（Ｍerge）型複合ヘッドと呼
ばれる。マージ型複合ヘッドの記録プロセスをもう少し
詳細に説明したものが図３である。図３では、記録に寄
与する部分のみを示しており、再生ヘッドは省略してい
る。また、下部磁極１２３の厚さも、上部磁極１２４と
比べて実際のものより薄く短く表現している。

【０００６】図３（１）は、図２（１）のマージ型ヘッ
ドのコイルに電流を流したときに発生する等磁界分布を
計算機で計算した結果をトレースしたものである。計算
に用いた主な条件は、記録ギャップ幅（Ｗｇ５）１.０
μｍ、記録ギャップ長（ｂ１)０.３μｍ、ギャップ深さ
１.５μｍ、上部磁極１２４の飽和磁束密度１.０テス
ラ、下部磁極１２３も１.０テスラ、記録起磁力は０.５
ＡＴである。曲線３１は記録ヘッドの磁極面から７０ｎ
ｍ離れた位置での磁界強度の面内成分が２２００エルス
テッドとなる領域を示している。２２００エルステッド
を選んだ理由は、記録媒体の保磁力を２２００エルステ
ッドと仮定したためである。すなわち、曲線３１で示し
た領域の内側で媒体保磁力をこえる磁界強度をもつ。し
たがい、その境界線で磁化遷移が形成されることにな
る。等磁界曲線３１はリーディング側となる下部磁極１
２３の記録ギャップ側でほぼ平らになり、トレーリング
側の上部磁極１２４の記録ギャップ側で両側に突出部を
持つ台形形状になる。このように上部磁極端部で突出部
を持つのは、上部磁極１２４がトラック幅方向に有限で
あるため、その端部に磁束が集中し、領域３２で示す
（左も同様）部分が磁気的に飽和し、漏えい磁界が強め
られるためである。このときの磁化の方向を模式的に示
したものが図３（２）である。記録ギャップの中央では
ほぼギャップに垂直方向の成分であるのに対して、トラ
ック端部内側ではやや内向きの方向で、さらに外側では
トラックエッジ方向に向く。媒体に記録される磁化方向
は、ほぼこの図３（２）に示した方向に磁化されると考
えられる。

【０００７】図３（３）は、このようなヘッドで面内等
方媒体に低周波の信号を記録したときの模式図を示して
いる。磁化遷移領域はヘッドの上部磁極近傍の等磁界曲
線にそって左右に持ち上がったような形になり、その左
右に広い消去領域が存在する。媒体に信号を記録すると
きは、下部磁極１２３がリーディング側となるため、等
磁界曲線３１の台形の底辺長Ｅ１の幅だけまず消去され
（Ｅｅ）、その後、トレーリング側幅Ｗ１で示す幅で磁
化遷移領域（Ｗｅ）が形成される。Ｗ１とＥ１の差が大
きい程消去領域は広くなり、狭トラック磁化パタンを形
成するのが困難になってくる。また、ヘッド進行方向の
記録密度が高い場合（ビット密度方向）、上部磁極１２
４側の等磁界曲線の曲がりが急峻なところでは磁化遷移
領域が形成されにくくなるため（トラックに対して磁化
遷移領域が傾いているため磁化遷移領域に垂直方向の実
質的なビット間隔が狭くなる）、さらに、記録幅が減少
することになる。トラック幅方向の密度を高めるために
は、Ｅ１に相当する消去領域幅（Ｅｅ）とＷ１に相当す
る記録領域幅（Ｗｅ）を等しくなるような構造のヘッド
が必要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のような問題を解
決しようとした公知例として、例えば特開平２−２０８
８１２号公報がある。この公知例によるマージ型複合ヘ
ッドを図２（２）に示す。図２（２）は図２（１）と同
様に媒体対向面からヘッド磁極を見たときの概略を示し
ている。このヘッドは、記録磁界の広がりを防ぐため
に、上部シールド兼下部磁極である磁性体２２３の記録
ギャップ側の幾何学寸法を上部磁極２２４の記録ギャッ
プ２２５側の寸法に合わせたことが特徴である。その他
の部分については図２（１）の構造のヘッドと同じであ
る。また、この図２（２）ではシールド部分のトラック
幅方向寸法は実際のものより短く表現している。

【０００９】図２（２）のヘッドによるところの面内等
磁界曲線を計算した結果を図４（１）に示す。計算に用
いた主な条件は、図３（１）の場合と同じく、記録ギャ
ップ幅（Ｗｇ６）１.０μｍ、記録ギャップ長０.３μ
ｍ、ギャップ深さ１.５μｍ、上部磁極２２４と下部磁
極２２３の飽和磁束密度はともに１.０テスラ、記録起
磁力は０.５ＡＴである。記録ヘッドの磁極面から７０
ｎｍ離れた位置の磁界強度の面内成分が２２００エルス
テッドとなる領域を曲線４１で示している。この結果か
ら、図２（１）のヘッドにくらべると、消去幅に相当す
るＥ２は前述の図３（１）のＥ１に比べ減少し、幾何学
寸法Ｗｇ６にちかづく。図４（２）は媒体上の記録パタ
ンの模式図であるが、図に示すように消去領域幅も図３
（３）の例より減少する。また、下部磁極２２３がトラ
ック幅方向に減少した分、上部磁極２２４の記録ギャッ
プ側両端の磁束の飽和が緩和され、突出部が減少し、磁
化遷移領域の曲がりもいくぶん緩和されることもわか
る。これらの結果は磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）による記録
媒体の磁化パタン観察の結果からも裏付けられている。
しかしながら、この図４（１）のような記録ヘッドによ
っても消去の幅Ｅ２と記録の幅Ｗ２を一致できるような
設計は難しい。

【００１０】また、最近の公知例としては、例えば特開
平９−３０５９２１号公報がある。この公知例によるマ
ージ型複合ヘッドを図２（３）に示す。図２（３）も図
２（１）や図２（２）と同様に媒体対向面からヘッド磁
極を見たときの概略を示している。このヘッドは、図
（２）２のヘッドと同様に下部磁極３２３を凸形状に
し、さらに上部磁極３２４の記録ギャップ側の幅を下部
磁極３２３の凸上部の幅より広くするものである。その
他の部分については図２（１）や図２（２）の構造と同
じであり、シールド部分のトラック幅方向寸法が実際の
ものより短く表現していることも同様である。

【００１１】この公知例は、記録トラック幅が下部磁極
の凸部で決まり、図２（１）や図２（２）従来構造のマ
ージ型複合ヘッドのように上部磁極の幅をトラック幅寸
法まで狭く作る必要がないので、プロセスが容易にな
り、プロセスマージンが広がる効果を狙ったもので、ト
ラック端部の磁化遷移領域の曲がりの低減や消去幅の低
減については何ら触れていないが、以下の考察により、
図２（２）のようなヘッドに比へて効果のあることが推
測される。

【００１２】図５（１）は、図２（３）のヘッドによる
ところの面内等磁界曲線を計算してみたものである。主
な計算条件は、上部極３２４の幅Ｗｇ７を１.５μｍ
（記録ギャップ幅Ｗｇ８の１．５倍）とした以外、上部
磁極３２４および下部磁極３２３共に飽和磁束密度１．
０テスラとするなど、図３（１）や図４（１）の場合と
基本的に同じである。記録ヘッドの磁極面から７０ｎｍ
離れた位置での磁界強度の面内成分が２２００エルステ
ッドとなる領域を曲線５１で示したが、この等磁界線５
１は、図３（１）に示した従来構造の等磁界曲線３１と
ほぼ上下を逆さにした関係になる。図５（２）は媒体の
磁化遷移領域（記録パターン）の様子を推定したもの
で、磁化遷移領域幅（トラック幅に相当）はＷｍ１とな
り、この幅は記録幅Ｗ３と消磁極Ｅ３に等しく、両脇の
消去領域はほとんどなくなり、トラック端部の曲がりも
少なくなることを示している。

【００１３】以上のように、特開平９−３０５９２１号
公報で開示するヘッドによれば、トラック端部の磁化遷
移領域の曲がりの低減と消去幅の低減に効果のあること
が推測されるが、上部磁極と下部磁極との幾何的構造を
細工するだけでは限界があり、更なる狭トラック化・高
密度記録は期待できない。

【００１４】本発明は、上述の課題に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、媒体に記録された磁
化遷移領域の曲がりが小さく、隣接するトラックとの間
に消去領域もなく、しかも、磁化遷移領域が狭い、更な
る狭トラック・高密度記録に適した構造の複合型磁気ヘ
ッド及び該複合型磁気ヘッドを搭載した高トラック密度
磁気記録再生装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の複合型磁気ヘッ
ドは、記録用ヘッドのリーディング側となる下部磁極の
一部を膜面から機械的、化学的にエッチングするか、あ
るいは磁性体を堆積させるかして媒体対向面側からみた
形状を上部磁極方向に凸形状とする。凸部の高さは記録
ギャップ幅の１.５から２倍以上とする。一方、トレー
リング側となる上部磁極の記録ギャップ側のトラック幅
は、少なくとも、下部磁極の記録ギャップ側幅よりも、
片側で記録ギャップ長の１.５から２倍以上広くした構
成とする。これら下部磁極と上部磁極の構造は、図２
（３）のヘッドと基本的に同じであるが、本発明では、
さらに上部磁極の磁性材料に飽和磁束密度の高い材料を
用いる。このように、飽和磁束密度は下部磁極のそれよ
りも大きな材料を選択することが重要である。なお、上
部磁極を２層以上の材料で構成し、記録ギャップに近い
側の材料の飽和磁束密度を下部磁極のそれよりも大きく
してもよい。

【００１６】下部磁極の凸形状を作成する手段として
は、あらかじめ、所定のトラック幅よりも広く形成した
上部磁極、下部磁極を媒体対向面形成後（浮上面ラップ
後）に同面からホトリソ法によるレジストマスクと、ミ
リング工程を組み合わせた加工法によって前述の凸磁極
形状を構成してもよい。このときの媒体対向面からの加
工深さは少なくとも、記録ギャップ幅の１.５倍から２
倍以上とする。同様の加工方法として、イオンビームを
用いるＦＩＢ法も採用できる。

【００１７】本発明に係る記録再生分離型ヘッドでは、
記録に関与するトレーリング側の等磁界分布がほぼトラ
ックにそって並行になり、下部磁極のギャップ側の幾何
学寸法とほぼ同じ幅の磁化遷移領域が形成できる。後で
詳述するが、図６（１）および図６（２）に示すよう
に、記録トラック幅Ｗ４は先行する等磁界曲線６１（ほ
ぼ幾何学寸法Ｗｇ２相当する）に比べて広いため、消去
幅Ｅ４と記録幅Ｗ４はトレーリング側となる上部磁極側
で決定される。このため、従来必ず発生していたトラッ
ク両端の消去領域がなくなり、記録トラックピッチ内の
有効な磁気信号が増加する。また、上部磁極に飽和磁束
密度の高い材料（高Ｂｓ材料）を用いることにより磁界
の広がり（記録幅と消去幅）を小さくでき、媒体ではほ
ぼ下部磁極のギャップ側寸法Ｗｇ２に等しい記録幅Ｗｍ
２が得られる。その結果、従来の構造に比べて特にトラ
ック密度を高めた磁気ディスク装置等を実現することが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る複合型磁気ヘ
ッドの一実施例を図面を参照しながら説明する。図１
は、本発明の一実施例における複合型磁気ヘッドを媒体
対向面から示した平面図である。図１において、１１は
下部シールドで、その長さＷｇ４は少なくとも磁気検出
センサ部１６の幅以上の長さを持ち、パーマロイ、セン
ダスト等の軟磁性材料をスパッタ法、メッキ法により成
膜したものが用いられる。下部シールド１１の上に再生
用ヘッドの磁気検出センサ１６を配置する。図１では省
略したが、センサ１６は、非磁性で絶縁性の高いアルミ
ナ等で挟まれて配置される。該磁気検出センサ１６は媒
体上の磁気信号を電気信号に変換する役目を持ち、磁気
抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）、スピンバルブ素子、巨大
磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）などに代表される素子
が用られる。これらの素子を構成する膜はスパッタ法、
真空蒸着法やイオンビーム法等によって成膜する。セン
サ１６の両端には同様にスパッタ法、真空蒸着法やイオ
ンビーム法等によって、成膜された電極１２が配置され
る。電極１２はセンサ部１６に電流を供給すると共に、
電圧の変化を増幅器に伝える役目を果たす。このため、
電極部１２は抵抗率の極めて低い良導体を用いて作成さ
れる。電極部１２には磁気検出センサ１６の安定性を増
すために、永久磁石膜等を積層して配置することもあ
る。磁気検出センサ１６の上にはアルミナ等で電気的、
磁気的に絶縁をし、上部シールド膜１３を配置する。上
部シールド膜１３のセンサ側の長さＷｇ３は少なくとも
センサ１６よりも長い必要がある。Ｗｇ３とＷｇ４は同
一長でなくてもかまわない。

【００１９】上部シールド膜１３は記録用ヘッドの下部
磁極を兼ねており、以下では、１３を下部磁極と呼ぶ。
該下部磁極１３の上部磁極方向は凸形状となり、この凸
形状の上部幅Ｗｇ２によって記録ギャップ幅がきめられ
る。下部磁極材料は磁気的に安定した膜を作りやすいと
いう観点からＮｉＦｅ（飽和磁束密度１.０テスラ）が
望ましい。下部磁極１３は再生用ヘッドセンサ１６のシ
ールド膜を兼ねているためである。下部磁極１３（上部
シールド兼用）の上にはアルミナ等で記録ギャップ１５
が形成され、その上に上部磁極１４が配置される。上部
磁極材料は、その飽和磁束密度が下部磁極材料の飽和磁
束密度よりも大きな材料を選択する。具体的にＦｅ組成
を増やしたＦｅＮｉ合金、ＣｏＴａＺｒやＣｏＮｂＺｒ
などのアモルファス材料がある。また、この上部磁極１
４の幾何学的幅Ｗｇ１は図２（１）や図２（２）の従来
構造の磁極幅よりも大幅に広くできるため、デポ方法と
してフレームメッキ法以外にスパッタ法とイオンミリン
グを組み合わせた方法を選択できる。スパッタ法を用い
れば材料選択の幅が大きく広がるため、高周波記録を考
慮して比抵抗の大きな磁性体の選択をしたり、あるい
は、絶縁膜と磁性膜を積層して更に比抵抗向上を図るこ
とも可能である。なお、上部磁極１４の幾何学的幅Ｗｇ
１は少なくとも、片側で下部磁極１３の凸形状幅Ｗｇ２
よりも記録ギャップ長の１.５倍から２倍以上の長さが
必要である。ただし、Ｗｇ１の寸法は磁気コアの周波数
特性等を考量すると必要以上に長くすることは避けた
い。これはコイルを叉交する磁路の磁気的な質量が大き
いと周波数特性が劣化するからである。このようにして
上部磁極１４と下部磁極１３によって構成された記録ギ
ャップ１５から媒体対向面側にもれる記録磁界を用いて
情報を記録する。

【００２０】図１の構成の記録ヘッドでの記録のプロセ
スを図６を参照しながら説明する。図６（１）は図１の
構成のヘッドのうち、記録に関与する下部磁極１３、記
録ギャップ１５および上部磁極１４のみ示している。さ
らに、計算で求めた媒体保磁力に相当する等磁界曲線６
１を書き加えている。主な計算条件は記録ギャップ幅
（Ｗｇ２）１.０μｍ、記録ギャップ長０.３μｍ、ギャ
ップ深さ１.５μｍ、上部磁極１４の飽和磁束密度１.６
テスラ、下部磁極１３は１.０テスラ、記録起磁力は０.
５ＡＴであり、曲線６１は記録ヘッドの磁極面から７０
ｎｍ離れた位置での磁界強度の面内成分が記録媒体の保
磁力相当の２２００エルステッドとなる領域を示してい
る。図６（１）での等磁界曲線６１は、図５（１）の曲
線５１と同様に、図３（１）に示した従来構造の等磁界
曲線３１とほぼ上下を逆さにした関係になる。図６
（１）において、先の図５（１）に示した上部磁極３２
４および下部磁極３２３ともに飽和磁束密度１.０テス
ラの材料を用いた場合との大きな違いは、上部磁極１４
のギャップ側の磁界の広がり領域幅である。即ち、上部
磁極１４に高Ｂｓ材料（１.６テスラ）を用いた場合、
図６（１）から分かるように、記録トラック幅Ｗ４は、
図５（１）に示した下部／上部とも１.０テスラの材料
を用いた場合の記録トラック幅Ｗ３に比べると狭くな
る。これは、下部磁極から発生する磁化は一定であるた
め、受ける側となる上部磁極の飽和磁束密度が高いほど
横方向への広がりが小さくなるためである。

【００２１】ヘッドは媒体を固定した場合を考えると、
紙面で上から下へ向かって移動する。このため、リーデ
ィング側となる下部磁極側１３から信号を記録するもの
の、最後に通過するトレーリング側の上部磁極１４の等
磁界曲線６１にそって磁化遷移領域が形成される。この
結果、図３や図４で示した従来構造で記録した場合に見
られた、磁化遷移領域のトラック端部での曲がりがなく
なり、トラック両端に見られた信号消去領域が無い記録
パタンの形成が可能になる。しかも、図５で示した上部
磁極および下部磁極共に同じ飽和磁束密度の材料を用い
た場合に比へて記録トラック幅は狭くできる。図６
（１）のヘッドで記録したときの磁化遷移領域の様子を
推定したものを図６（２）に示す。磁化遷移領域幅（ト
ラック幅に相当）はＷｍ２となり、この幅は記録トラッ
ク幅Ｗ４と消去幅Ｅ４に等しく、両脇に消去領域は存在
しない。また、この磁化遷移領域幅Ｗｍ２は先の図５
（２）に示すＷｍ１に比べて更に狭い。Ｗｍ２の幅は図
５（１）のヘッドのＷｍ１に比べて下部磁極の幾何学寸
法Ｗｇ２に近くなり、トラック密度を更に向上できる。

【００２２】図７は、本実施例によるところの記録ヘッ
ドを用いて媒体７００に磁化パタンを記録したときの様
子を模式的に示したものである。図７では媒体７００を
固定し、ヘッドが紙面上を上から下へ移動したときを示
す。図７（１）はヘッドのスキュー角度が０度、図７
（２）は２５度の場合を示す。図７（１）では、ヘッド
７０５が通過する両隣りの記録トラックに、あらかじめ
磁化パタン７０７を書いてある。本実施例による記録ヘ
ッド７０５が所定のトラックに磁化パタン７０２を記録
しながら上から下へ通過する。磁化遷移領域はトレーリ
ング側の等磁界曲線にそって形成されるため、このヘッ
ドのようにトレーリング側の等磁界曲線幅がリーディン
グ側の等磁界曲線幅よりも長い場合、両隣りの記録トラ
ックとの境界に消去領域７０３が形成されない。また、
トレーリング側の等磁界曲線に曲がりが少ないため、ト
ラック幅全域にわたって進行方向に垂直な磁化遷移領域
が形成できている。この効果はヘッドにスキュー角がつ
いた場合も同様で、図７（２）に示すように両隣りの磁
化パタン７１７と記録した自分自信の磁化パタン７１２
との間に消去領域７１３は形成されない。磁化パタンは
スキュー角分だけ進行方向に対して傾くだけで、トラッ
ク面内でほぼ直線の磁化遷移領域が形成できる。詳細な
説明は省略するが、図８（１），（２）に示すように、
従来型のヘッドではトレーリング側の等磁界曲線幅がリ
ーディング側の等磁界曲線幅よりも短いため、両隣りの
記録トラックとの境界に消去領域が形成されてしまう。
さらにスキュー角がついた場合は、その消去領域が片側
に広く、反対側で狭くなる。

【００２３】このように、本実施例でのヘッドで磁化パ
タンを形成すると従来構造のヘッドで記録したときに比
べ、隣接トラック間に消去領域なく、自己の磁化遷移領
域の曲がりの少ない良品質の磁化パタンの形成が可能で
ある。しかも、ほぼ下部磁極のギャップ側寸法に等しい
記録幅が得られ、トラック密度を向上できる。

【００２４】次に、図９を参照しながら本実施例による
複合型磁気ヘッド構造を立体的に開示するとともに、簡
単に製造プロセスを説明する。本実施例による記録再生
分離型ヘッドは基板９１６の上に形成される。基板材料
としてセラミック基板を精密研摩したものが用いられ
る。基板９１６の上にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の高絶
縁、非磁性の薄膜をスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法など
を用いて積層する。さらにその上に、再生用の下部シー
ルド膜９１５となる磁性膜を堆積する。磁性膜材料とし
てパーマロイ、センダスト等の結晶性軟磁性膜あるい
は、ＣｏＴａＺｒ等の非晶質性の軟磁性膜などが考えら
れる。成膜方法はスパッタ法、蒸着法等が選択できる。
下部シールド膜９１５は後述する磁気検出センサ９１７
の空間分解能を向上させるために配置するので、少なく
とも媒体対向面からみたとき、そのトラック幅方向には
磁気検出センサ９１７よりも長くなくてはならない。ま
た、膜厚は２〜５μｍの間くらいが適当である。シール
ドで挟まれた内外を磁気的に遮断するという目的からこ
の値が選ばれた。下部シールド９１５の奥行方向の長さ
は少なくとも磁気検出センサ９１７を被う範囲以上あれ
ば良い。下部シールド形状に関しては磁気的な安定性す
なわち、安定的な磁区構造をとることが次に重要な要素
であるため、形状異方性を考慮してトラック幅方向に長
くすることが多い。下部シールド９１５の上には先ほど
と同様にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の膜を堆積する。さら
にその上に磁気センサ９１７を形成する。磁気検出セン
サ９１７としては磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）、ス
ピンバルブ素子、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）
などに代表される磁気的な変化を電気的な（抵抗変化）
信号に変換する素子を用いる。これらの膜はスパッタ
法、真空蒸着法やイオンビーム法等によって成膜する。
磁気検出センサ９１７はフォトレジストプロセスとイオ
ンミリングプロセスを利用して所定のトラック幅にパタ
ーニングされる。このとき、奥行方向の長さ（ＭＲ高
さ）も同時に形成する。磁気検出センサ膜厚はセンサ感
度によって決められるが、通常数十ナノメータの厚みを
持つ。幾何学的なセンサ長（再生トラック幅）は磁気デ
ィスク装置のトラック密度とセンサ自身の磁気的なトラ
ック幅から決められる。ＭＲ高さは浮上面加工の加工精
度、センサへの要求出力等から決められる。２Ｇｂ／ｉ
ｎ２乗程度の面記録密度であれば、装置の設計思想にも
大きく依存するが、トラック幅２μｍ強、ＭＲ高さ１μ
ｍ強位の値と考える。磁気検出センサ９１７の両脇には
センサに電流を供給することと、センサの電圧変化を増
幅器に伝達する目的で電極９１４および９１８を形成す
る。電極９１４，９１８はフォトレジストプロセスのリ
フトオフ法を用いて作成する。リフトオフ法を採用する
ことで電極９１４，９１８と磁界検出センサ９１７両端
を一致させ、導通が良好に確保できる。電極材料はＡ
ｕ，Ｔａ，Ｃｕ，Ａｌなどの良導体と次に述べる磁区制
御膜との積層膜を採用することが多い。磁区制御膜は強
磁性体、あるいは反強磁性体と軟磁性体を組み合わせた
膜からなり、磁気検出センサを両端から磁気的に安定化
させる役目を果たす。磁気検出センサ９１７の上には先
ほどと同様にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の膜を堆積する。
さらにその上に上部シールド９１３を堆積する。上部シ
ールド９１３は、記録用ヘッドの下部磁極と兼用してい
る。磁気検出センサ９１７にとっての役割は下部シール
ド９１５と同様である。上部シールド９１３は材料、積
層プロセスとも下部シールド同様の技術の採用ができ
る。上部シールド９１３と下部シールド９１５で挟まれ
た領域は再生ヘッドギャップと呼ばれる。磁気検出セン
サ９１７はこの再生ギャップの中におさめられる。再生
ギャップの膜厚方向の長さを再生ギャップ長と言い、再
生ヘッドの空間分解能を決めるパラメータである。線記
録密度を高めるには再生ギャップ長を短くする必要があ
り、２Ｇｂ／ｉｎ２乗程度の面記録密であれば、０.３
μｍ程度である。このギャップ長の制約から電極の膜厚
が決められる。

【００２５】本実施例での最も重要な要素が、再生用こ
の上部シールドを兼ねた記録用の下部磁極９１３と上部
磁極９１１である。上部シールド兼下部磁極９１３は再
生側ギャップ（下側）と記録側ギャップ（上側）で媒体
対向面側の長さが異なる。上側の凸形状はフォトレジス
トプロセスとイオンミリングプロセスとを組み合わせて
形成する。すなわち、下部磁極を堆積後、Ｗｇ２で示し
た残したい形状にそってレジストを形成する。その後、
レジストをマスクにしてミリングにより凸形状を形成す
る。ミリングする深さは媒体の保磁力、浮上量によって
やや異なってくると考えるが、それらを考量して、記録
ギャップ長の１.５〜２倍以上必要である。また、凸形
状のもう一つの形成方法として、凸部の台座をまず形成
し、その上にフレームメッキ法を用いて凸部の上部を形
成する。このときの凸部上部の高さはギャップの１.５
から２.０倍以上あればよいので、従来構造の上部磁極
のように４〜５ｕｍと高くする必要がないため形成が容
易である。図９では省略したが、このように形成した下
部磁極９１３の上には先ほどと同様にＡｌ２Ｏ３やＳｉ
Ｏ２等のギャップ膜を厚めに堆積する。その後、ギャッ
プ膜を機械的、化学的あるいは両者を組み合わせた平坦
化プロセス（機械化学的ポリッシング）等によって下部
磁極９１３の凸中央部、両端部の高さをそろえる。この
ときのギャップ膜の下部磁極凸部中央の残り膜厚が記録
ギャップ長となるように制御する。あるいは、下部磁極
９１３の凸部の上部に達するまで平坦化し、その上に再
度Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等ギャップ膜を所定の膜厚（通
常０.１〜０.５ｕｍ程度）に堆積させてもよい。次に、
記録ギャップの上に記録電流を通電するコイル９１２を
形成する。コイルはＣｕなどの良導体をレジストフレー
ム形成後、メッキプロセスを用いて形成する。コイル巻
数は記録周波数帯域と、ヘッドの記録効率から決定され
る。すなわち狭トラック化によって、ヘッドの先端形状
が小さくなり、ヘッド効率が低下するため、記録起磁力
を高めなくてはならない。また、一方で記録記録周波数
帯域が広くなれば、コイルインダクタンスを下げるため
に巻数を少なくする必要がある。この二つの矛盾した要
因からコイル巻数は決定される。本実施例では図３のよ
うな従来構造記録ヘッドに比べて、コイルに叉交する磁
束に対する磁気抵抗は小さく、高効率であると考えられ
るので、従来よりも巻数を少なくして記録周波数帯域の
広いヘッドを実現できる効果も考えられる。さらにコイ
ルの上には絶縁用のレジスト材のような高絶縁樹脂を充
填し、最後に上部磁極９１１を形成する。上部磁極９１
１はコイル９１２をまたいで形成し、下部磁極９１３と
磁気的に結合させる。媒体対向面からの上部磁極幅Ｗｇ
１は少なくとも下部磁極幅Ｗｇ２よりも片側に１.５か
ら２倍以上長ければ良い。奥行き方向については同様の
幅でパターニングしてもよいが、記録効率をよくするた
めにやや広くしても良い。ただし、必要以上に広げると
磁路の磁気的質量が増加するため、記録周波数帯域を低
下させる原因になる。この理由から幅として２０μｍ強
程度で十分と考える。上部磁極９１１の膜厚は２〜３μ
ｍ程度で十分と考える。

【００２６】本実施例では、再生ヘッドの上部シールド
と記録ヘッドの下部磁極とが兼用の構造を開示したが、
これらの膜を分離した構造も考えられる。この場合、記
録ヘッドと再生ヘッドが完全に分離できるため、再生ヘ
ッドに対する記録磁界の悪影響が小さくなるので、より
品質の優れたヘッドにできる。

【００２７】また、本実施例の変型例として下部磁極９
１３から上の記録ヘッドを下に配置し、その上に再生ヘ
ッドを形成する実施例も考えられる。この場合、記録ヘ
ッドの作成プロセスに成膜温度の高温化等、製造プロセ
スに自由度が増すため、記録性能の優れたヘッドが作成
できる。欠点として記録ヘッドは段差の多い構造である
ため、各成膜プロセスごとに平坦化処理が必要となりプ
ロセスの複雑化が懸念される。

【００２８】図１０は、計算機による面内等磁界分布曲
線の計算結果から、図１及び図２の本発明や従来の各構
造のヘッドの幾何学的な記録ヘッド幅Ｗｇに対する実効
的な記録幅Ｗｅおよび実効的な消去幅Ｅｅの比率をプロ
ットしたものである。実効記録幅比率＝Ｗｅ／Ｗｇ、実
効消去幅比率＝Ｅｅ／Ｗｇで定義した。計算の主な条件
は前述した通りである。（ａ）に示した図２（１）の従
来構造の記録ヘッドでは、実効的な記録幅は幾何学的な
寸法より狭く、逆に消去幅は広くなる。狭トラック構造
のヘッドとして非常に不利な構造であることが分かる。
（ｂ）に示した図２（２）の下部磁極をトリミングした
構造の記録ヘッドでは、実効的な消去幅を減少させるこ
とができるものの、実効的な記録幅は従来構造とほとん
ど変わらない。また、磁化遷移領域端部の曲がりもさほ
ど改善できない。（ｃ）に示した図２（３）の構造の記
録ヘッドは、記録幅をほぼ記録ヘッドの幾何学寸法に近
付けることができる。（ｄ）は図１の本発明による実施
例のヘッドの場合を示している。このヘッドは上部磁極
の記録ギャップ側に飽和磁束密度の高い材料を積層して
いるが、その他の形状は（ｃ）と同じである。この構造
では高Ｂｓ材料によって上部磁極の飽和領域が狭くなり
（トラック幅方向の）実効的な記録（消去）幅を更に幾
何学寸法に近付けることが可能である。

【００２９】一般に磁気記録再生装置は、記録再生ヘッ
ド、該ヘッドや記録媒体を駆動する駆動系、およびディ
ジタルあるいはアナログ情報を変換し記録ヘッドを通し
て媒体に信号を記録する回路機構、再生ヘッドからの信
号をディジタルあるいはアナログ情報に変換する回路機
構を備えている。このような装置に本発明の高密度記録
再生ヘッドを搭載することにより、媒体に形成された記
録ビットのトラック幅方向の消去幅Ｅｅと記録幅Ｗｅが
等しく、且つ、狭くなり高トラック密度磁気記録再生装
置を実現する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構造の記
録再生分離型複合ヘッドによれば、次のような様々な効
果が期待される。（１）トラック幅方向の磁化遷移領域に曲がりのない一
様な磁化パタンを形成できる。このため、従来より線記
録密度を上げたリードライト設計が可能になる。（２）隣接トラックとの間に消去幅がなくなり、また、
記録トラック幅が狭くなるため、従来よりも更にトラッ
ク密度を高めることが可能になる。（３）記録効率の高いヘッドが実現できるため、結果と
して低起磁力で記録が可能であり、コイル巻数を少なく
できる。この結果、記録帯域の広い、高周波特性の優れ
たヘッドを実現できる。（４）記録ヘッドの磁極の製造プロセスが簡単化でき
る。従来構造では例えば、上部磁極の浮上面形状はトラ
ック幅１μｍで、その高さは少なくとも４〜５μ以上必
要である。このように縦長形状の磁極を作るにはイオン
ミリングプロセスでは不可能で、メッキ法を採用せざる
を得ない。このメッキ法においても縦長の形状を所定の
精度内（例えば、±１０％以内）で量産形成するのは非
常に難しい。本発明を利用すれば、このような難易度の
高いプロセスは不要になるため、安価で品質の高いヘッ
ドを供給することが可能となる。さらにこのヘッドを磁
気記録再生装置に用いれば、従来よりも大容量高密度高
品質の装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による記録再生分離型複合ヘッドの一実
施例の媒体対向面側からみた概略図である。

【図２】従来の記録再生分離型複合ヘッドの二、三の例
の媒体対向面側からみた概略図である。

【図３】図２（１）の従来構造の記録再生分離型複合ヘ
ッドによる記録プロセスの説明図である。

【図４】図２（２）の従来構造の記録再生分離型複合ヘ
ッドによる記録プロセスの説明図である。

【図５】図２（３）の従来構造の記録再生分離型複合ヘ
ッドによる記録プロセスの説明図である。

【図６】図１の本発明の記録再生分離型複合ヘッドによ
る記録プロセスの説明図である。

【図７】本発明の記録再生分離型複合ヘッドによる記録
プロセスの隣接トラックとの関係を説明する図である。

【図８】従来の記録再生分離型複合ヘッドによる記録プ
ロセスの隣接トラックとの関係を説明する図である。

【図９】本発明による記録再生分離型複合ヘッドの一実
施例の詳細構成を示す図である。

【図１０】従来構造のヘッドと本発明による実施例の別
ッドとの実効的な記録幅、実効的な消去幅の違いを説明
する図である。

【符合の説明】

１１下部シールド１２電極１３上部シールド兼下部磁極１４上部磁極１５記録ギャップ１６磁気検出センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録用ヘッドと再生用ヘッドが独立し、
それぞれが同一基板上に形成され、記録用ヘッドのリー
デイング側磁極の記録ギャップ側の幅がトレーリング側
磁極の記録ギャップ側の幅よりも狭い構造の複合型磁気
ヘッドにおいて、トレーリング側磁極を、リーデイング
側磁極を構成する材料の飽和磁束密度より大きな飽和磁
束密度を有する材料で構成したことを特徴とする高密度
記録再生ヘッド。
【請求項２】記録用ヘッドと再生用ヘッドが独立し、
それぞれが同一基板上に形成され、記録用ヘッドのリー
デイング側磁極の記録ギャップ側の幅がトレーリング側
磁極の記録ギャップ側の幅よりも狭い構造の複合型磁気
ヘッドにおいて、トレーリング側磁極を２種類以上の積
層膜で構成し、少なくとも記録ギャップに最も近い側の
材料の飽和磁束密度をリーデイング側磁極を構成する材
料の飽和磁束密度より大きな値の材料で構成したことを
特徴とする高密度記録再生ヘッド。
【請求項３】請求項１もしくは請求項２載の高密度記
録再生ヘッドを搭載したことを特徴とする高トラック密
度磁気記録再生装置。