JPS59193518A - 書込・読出トランスデユ−サヘツド - 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】 本発明は、記録媒体として剛性磁気ディスクを用いる磁
気記録・読出装置に関し、特に、誘導的１込（記録）及
び磁気抵抗的読出の可能な薄膜畳込・読出トランステー
−サヘノドに関する。

積層アセンブリまたはフェライト林を用いる磁気トーｙ
ンスデューサヘリドは、トランステユーンングキャノブ
の長さを非常に小さくすることは極めて困難であり、特
に大量生産が極めて困難である。近時のデータ処理技術
は高いテーク記録密度を必要とするため、センシング素
子中のトランスデユーシングギャップも極めて狭くなけ
ればならず、また、これら素子は磁性記録媒体（すなわ
へ高速回転磁気ディスク）に近接して（・なければなら
ない。これらの要求は薄膜技術及び薄膜構造を用いてト
ランスデー−サヘノドを製造することによって実現され
ている。

良く知られでいる通り、記録されたデータの読出しに磁
気抵抗センシング素子を用いることか極めて望ましい。

薄膜磁気抵抗素子を用いるトランスデユーツーヘッドは
、薄くてスペースを節約することが出来る上に、許容し
得ろ程度の歩どまりでバッチ生産することが出来る。そ
の上、助かるトランスデユーサヘツドは生産コストが比
較的に安い。また、低速では磁気抵抗センサは誘導的詑
出しヘッドより相当大きな信号出力を発生するという事
も立証されている。データを誘導的に記録して当該デー
タな磁気抵抗的に読出すという二つの能力を有するトラ
ンスデユーサヘッドが望ましいという事か米国傷許第３
．８８７．９４５号に記載されているが、その二重機能
ヘッドは米国特許第３．８１３．６９２号及び同第３．
８１４．８６３号の磁気抵抗読出し専用構造を改良した
ものである。本発明もまた、誘導記録（若しくは書込）
及び磁気抵抗読出しを行なうトランスデユーサヘッドに
関する。

磁気抵抗センサによる磁性データの読■しが望ましいと
いう事の理由を明らかにするため、磁気抵抗効果につい
て簡単に説明する。磁気抵抗効果は、磁束中に置かれた
成る種の物質の電気抵抗がその磁束に応じて変化する現
象である。従来の誘導磁気読出し装置は磁束の変化率に
応答するので、その出力は記録媒体の速度の関数である
。従って、従来の磁気読出しヘッドは、狭い媒体速度範
囲でのみ使用可能である。一方、磁気抵抗素子は広い媒
体速度範囲にわたって一定の出力を発生する。

この事は、普通の磁性記録媒体が回転式ディスクであっ
てそのセンサに対する相対速度が、センサが該ディスク
の面を横切って移動するに連れて、かなり変化するので
、重要な事である。

「磁気抵抗効果による磁気テープの読出」（：　”ｔ（
ｅａｄ　Ｏｕｔ　ｏｆ　ａ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｔａｐ
ｅ　Ｂｙ　ｔｈｅＭａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
　Ｅｆｆｅｃｔ”）と題した論文（ＰｈｉｌｉｐｓＴｅ
ｃｈ、　Ｒｅｖ、　３７．４２−５０　、１９７７　、
　Ｎｕｍｂｅｒ　２　／３に渇載）に指摘されている通
り、磁気抵抗効果は１８５７　年以来知られている力へ
磁気記録におけるその重要性が評価されるに至ったのは
最近のことである。この論文によると、磁気抵抗の変動
を手がかりとする記録データ読出しの最も重要な利点は
、許容し得ない程に感度を落すことなく読出しヘッドを
小型化し得る可能性があるという点にある。

低感度を克服して、記録された磁場の強度が小さいとき
りニア−な出力を発生するトランスデユーサを作るうえ
で、電流と好ましい磁化方向とが互いに鋭角（すなわち
、３０ないし６０度）をなすような磁気抵抗素子を作る
ことか望ましく・。これは、磁気抵抗素子とそれに対す
るコイル（１ターンまたはそれ以上）とがいわゆるしく
−ノ（−ボール（ｂａｒ　ｂｅｒ　ｐｏｌｅ）　（床屋
のる根杆のような形状）」構成をとることによって達成
することが出来る。

すなわち、所望の鋭角な得るため、磁気抵抗素子の作動
域を１個まｔこはそれ以−ヒの斜めの導電性ストリップ
で覆うことによって電流を飼めに流すのである。この抄
術は、「結合された薄膜磁気抵抗読出し、訊祷、鳴込ヘ
ッドｊ　　（”Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ＴｈｉｎＦｉｌｍ　
Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ　Ｒｅａｄ、　Ｉｎ
ｄｕｃｔｉｖｅ　ＷｒｉｔｅＨｅａｄｓ”　）と題し、
Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎＭ
ａｇｎｅｔｉｃｓ　、　Ｖｏｌｕｍｅ　Ｍ／ｋＧ−１２
、Ｎｏ、６　、　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ。

１９７６　に記載されている。

本発明の目的は、製作が容易で読出し性能の高い薄膜ト
ランスデユーサヘッドを提供することである。本発明の
薄膜トランスデユーサヘッドは、記録ディスクの記録（
読出）トラック幅に比して大きな寸法の＃脇下部ヨーク
を有する。トランスデユーサヘッドの他の安素に比して
、この薄膜下部ヨークは本質的に無次元の平坦面である
から、形成図の不連続性（段部や溝）の間駒を回避する
ものである。

本発明によれば゛、上部ヨークと下部ヨークとの間に如
何なる物理的及び電、気的接続も不要なので、接続目的
のためにいずねかのヨークの一部分を露出させる工程は
不要であり、製造工程か単純化される。このような接続
を省略することにより、下部ヨークに達する形成面で段
部となるはすだったものの土に連続的な磁気的特性を剌
ることも可能となる。

従来、両ヨーク間の接続の目的は低磁気抵抗径路を設け
ることだったので、このような径路を達成するため本発
明の上部ヨークは特別に設計されかいる。すなわち、本
発明の上部ヨークはほぼ長円形であり、その長円の一側
は先細りとなって「書込」導体上に存在する尾部となっ
ている。この裏込導体は、両ヨーク間で単一ターンのコ
イルで構成さ、＋１得るものてあり、誘導１込を可能な
らしめるものである。読出しの際、両ヨークは磁気抵抗
素子のための磁気シールドとしても作用する。

磁気抵抗膜は、磁気抵抗膜の主軸から直角に、同一方向
に伸びる１対の脚部の内にその作動域を画成するように
形成さねる。この磁気抵抗素子の形状は、その中央部（
すなわち前記作動域）に単一の磁区を確保するものであ
る。更に、磁気抵抗素子は単一の連続的な膜であるべき
であるから、平らな面」二に磁気抵抗素子を形成させる
ことが望ましい。本発明によれば、この事は、下部ヨー
クを構成する太ぎな平膜により可能となっている。

トランスデユーサヘッドは非磁性相からなる機械的支持
部セ（Ｗスライダ」と称する）の垂直面に形成される。

このスライダの形状は、その下で回転する剛性記憶ディ
スクの面の上を実際に飛行するように空気力学的に設定
さねでいる。ここで「飛行」という用語は、その空気力
学的特性によりスライダは実際にディスクに接触せずに
所定間隔を保ってその面の上を移動するということを意
味する。本発明のヨーク形状及び「バーバーポール」導
体の対称性の故に、スライダの製作も簡単である。この
対称性のため、トランスデー−サヘノドの読出素子と記
録トラックとの間の整合が可能となり、しかもこの整合
はトランスデユーサヘッドの薄膜素子に対するエアベア
リング面の位置に依存しない。本発明のトランステー−
サヘリドを用いる場合、記録トラックの幅は上部ヨーク
の形状及び寸法のみに依存するのであり、下部ヨークに
対する整合には依存しないし下部ヨーク幅にも依存しな
い。

上記スライダには２つのエアベアリング面レールが設け
られている。本発明のトランスデユーサ構造により、ス
ライダの２つのニアペアリンク面シール上の薄膜構造は
、薄膜ヘッドがその」二で確実に作動し得るスロートデ
プス窓の２０ないし６０％だけ変位できる。「スロート
デプス窓ｄｅｐｔｈ″）とは、トランスデユーサヘッド
の薄膜中の任意に選んだ点からスライダレールのエアベ
アリング面までの距離である。この事により、尚−膜？
ｌ／ｉ造に対するエアベアリング面の位置の製造公差を
２０ないし６０％高めることか出来るので、２つのスラ
イダレール−ヒの薄膜ヘッドの中の少くとも一方は確実
に作動することとなる。

薄膜構造を作る際、段部をどれ位許容できるか（段部許
容度）が極めて重要である。成る面上に形成された薄膜
構造ないし薄膜素子かその面を完全に覆ってはいない場
合、そのような薄膜構造ないし薄膜素子の上に付着され
た次の薄膜層に段が生じる。尚膜構造の性能及び信頼性
は、形成面内の不連続箇所を覆う膜特性の連続性に依存
する。

本発明の磁気抵抗ヘッドの場合、上述段部許容度の開明
は３つの領域で減少ないし消去されてぃ６第１に、誘導
書込ヘッドにおいて、単一ターンを形成する導体か用い
られている。従って、多数のターンを有するヘッドの場
合に必要な内部水平管な通じた導体の段部許容度の問題
はなくなる。次に、本発明によると、下部ヨークは、磁
気抵抗素子、「バーバーホール」、及び書込導体層の形
成に用いられる平らな、段差の無い面を提供するのに充
分な大きさのシート状体で構成し得るものである。第３
に、本発明においては、従来の大部分の薄膜ヘッドとは
異なり、上部ヨークは下部ヨークに接続されてはいな（
・。両ヨークの接続は単一ギャップ磁気回路を作るため
に普通に用（・らねでいるが、本発明においては大きく
て平らな下部ヨークと新規な上部ヨークとを用いるので
、そのよつな接続は不要である。上部ヨークの上部の比
較的大きな区域が、従来の薄膜ヘッドにおいては通例両
ヨークの接続により形成されていた低磁気抵抗径路を提
供する。上部及び１部ヨークを接続する接点孔をなくす
ことにより、段部許容度の間がが無くなり、薄膜ヘッド
の製造工程の数が減少する。以下図面を用いて本発明を
説明する。

第１図は本発明による書込・ｖｃ、出薄膜トランスジー
−サヘノドを具えたエアベアリングスライダの斜視図で
ある。ヘッドはレール部の垂直面上に配置されている。

第１図に示したエアベアリング・スライダ２は、セラミ
ック又はその仙の非磁性材からなる。スライダ２は、そ
の長手方向主軸に平行な底縁に沿って伸びる２本のレー
ル部４．６を有する。本発明の薄膜トランスデユーサヘ
ッドは、レール部４゜６の垂直面４／　、　６／上に設
けられている。スライダ２の寸法は次の通りである。す
なわち、全高（頂部−底部）が約１．９２ｍｍであり、
幅が約３７６朋である。レール部４，６の中心間距離は
約２．９８７ｍｍ。

レール部の高さ及び幅はそれぞれ約ｒ１．１７５　ｍｍ
及び０．５７　ｍｍである。スライダ２の本体のこの垂
直面上に、薄膜読出・書込トランスデユーサヘッドを適
当な読出・書込回路に接続するための接続バンド８，１
０，１２．１４が設けられている。スライダ２を吊るし
、また接続パッド８，１０，１２．１４に接続された導
体を支持している支持構造は、図示されていない。周知
のように、スライダ２は、該スライダのレール部４，６
の垂直面４／　、　６／上のトランスデユーサヘッド自
体を磁性記録媒体に対して垂直に位願するようにして、
磁性記録媒体の面の上を「飛行」するように設計されて
いる。

第２図は、本発明の薄膜トランスデー−サヘノドの主要
素子の正面図であり、上部ヨーク、下部ヨークおよび書
込導体間の関係を示している。第３図は第２図の線３−
３に沿った断面図であり、レール部４の垂直面４′に対
して９０°の方向からヘッド全体を見た断面図である。

下部ヨーク２０はレール部４の垂直面４′上に載置され
ている。書込導体２２は下部ヨーク２０上に絶縁されて
（後述する）載置され、一方、上部ヨーク２４は書込導
体２２上に絶縁されて（後述する）載置されている。下
部ヨーク２０は、レール部４の垂直面４′をほとんど覆
い尽した連続的で平らなパーマロイ等の磁性材のシート
である。書込導体２２は導電性材料からなるＵ字状の部
材である。上部ヨーク２４は、書込導体２２の上に設け
られ、その一部分は書込導体２２のＵ字状部分２２′よ
り内側で且つその尾部は水平部分２／“の上に、設けら
れている。

上部ヨーク２４は「コンマ」（１）状であると形容する
ことか出来る。それは、長円形部分２４′と、書込導体
２２０両脚部を連結している部分２２″′の長手方向に
対して傾斜して下方に伸びている尾部２４″とからなっ
ているからである。トランスデユーサヘッドの構造及び
配置、並びに第３図に示した構造の説明を明確にするた
め、トランスデユーツーヘッドの訪導書込ヘッド部な構
成する部分のみを第２図に示した。

第３図には、スライダ２が記録媒体２６の面の上を飛行
する際のトランスデユーサヘッドの該面に対する相対位
置も示されでいる。第３図に断面を示した薄膜構造は、
薄膜製作技術の分野において周知のホトレジストマスキ
ンク及びスパッタリング工程を用いて薄膜形成・エツチ
ング技術により形成さねたものである。第４図は本発明
によるトランスジー−丈ヘッドの分解斜視図である。既
に曲間した通り、レール部４，６な有するスライダは、
セラミックから作ることが出来る。レール部４の垂直面
４′上に初めに形成されるのは酸化アルミニウムの層２
１であり、その上に磁性材（すなわち、パーマロイ）の
下部ヨーク２０が形成される。下部ヨーク２０は二酸化
ケイ素の絶縁層２３で覆われる。次に磁気抵抗膜２８が
絶縁層２３上に形成される。磁気抵抗材としてニッケル
ーコバルト若しくはニッケルー鉄を用いる。次に読出導
体３０が形成されるが、この導体３０は、絶縁層２３と
、磁気抵抗素子２８とに蒸着若しくはスパッタリングさ
れたアルミニウムや銅などの導電、性材料からなる。次
に、二酸化シリコンの絶縁層２３′が読出導体３０を覆
って形成される。次に、書込導体２２が絶縁層２３′上
に形成される。書込導体２２もまた蒸着若しくはスパッ
タリングされたアルミニウム及び銅からなる。１．込導
体２２は台形断面を有する。次に二酸化シリコンの絶縁
膜２３“が書込導体２２を覆って形成される。読出・書
込トランスデユーサヘッドの最後の機能素子、すなわち
磁性材（パーマロイ）からなる上部ヨーク２４が絶縁層
２３“上に形成される。最後のコーティング３２は保護
用のものであり、二酸化ケイ素からなる。

上記の種々の層は全て厚みがほぼ一様である。

その典型的な厚みは次の通りである。すなわち、絶縁層
２３．２３’、２３“の層みは１３ないし０．１ミクロ
ンである。書込導体２２の厚みは３０ないしｎ１ミクロ
ンである。上部ヨーク２４の厚みは０．５ないし１ｒ１
．０ミクロンである。

スライダ２のレール部４のエアベアリング面に対する薄
膜ヘッドの位置は、上記の薄膜構造が完成しｔこ後に仕
上げラッピング処理によって定めらねる。エアベアリン
グ面に対する薄膜ヘッドの距離＋ｔスｏ−トテブ７　（
ｔｈｒｏａｔ　ｄｅｐｔ　）　（のど厚）と称されてお
り、誘導明込・磁気抵抗読比ヘッドの場合、スロートデ
プスは、スライダ２のレール部４のエアベアリング面に
対する書込導体２２の位置及び磁気抵抗素子２８の高さ
の尺度である。スロートデプスの制御は、読出及び書込
を適切に行なうために決定的意味をもつ。スライダ１個
あたり２個のヘッドが、各レール部に１個ずつ設けられ
るので、この冗長性を利用して、各々のスライダの２個
のヘッドを互いにスロートデプス仕様につき幾分変位さ
せることによって、臨界スロートデプス仕様に適合した
歩どまりを増やすことか出来る。典型的な変位量は０５
である。分布平均を下まわるスロートデプスを有するス
ライダの場合、一方のヘッドが仕様の中に入る。スロー
トデプスが分布平均を上まわっていわば、他方のヘッド
が仕様の中に入る。両ヘッドの相対変位は、本発明の−
・ラドの薄膜構造を製作するのに用いられるホトマスキ
ング工程で考慮される。また、スライダ１個あたりと２
個のヘッドなＮ複しで設けたことを利用して他の工程の
歩どまりを改善することが出来る。

誘導１込・磁気抵抗読出ヘッドの場合、読出素子と書込
素子との相対位置は、バーバーポールすなわち読出導体
の平面に対する上部ヨークの整合（位置調整）によって
制御される。この整合をスロートデプスに依存させない
ように、上部ヨーク２４の幾何構造はバーバーポール（
読出導体）の幾何構造に関連している。例えば、スライ
ダ２のレール部４のエアベアリング面の近傍の、上部ヨ
ーク２４の尾部２４“の縁は、バーバーポールずなわち
読出導体３０のギャップ構造体の縁部に平行である。ず
なわち、読出導体３０のバーバーホール構造は、その横
断脚部にギヤツブを有しており、このギャップは読出導
体３０の横断脚部の長手方向に対して鋭角（すなわち、
３０ないし６０度。

好ましくは３４度。）をなす。それ故、上部ヨーク２４
の尾部２４“は、読出導体３０のバー　バーボール及び
ギャップ領域に対してほぼ同一の角度（すなわち、３４
度）をなしてその上に重なっている。

保磁力１．０００エルステツドの典型的薄膜記録媒体に
本発明の薄膜ヘッドを適用した試験において、６００ミ
リアンペアをＴ′−まわる書込電流で記録媒体が飽和し
た。本発明の薄膜ヘッドを用いて１９４ｋｂｉｔｓ／ｍ
ｍ　　の密度の記録を達成することか出来る。

本発明の＃膜ヘノドは、ヘッドと記録媒体との相対速度
に依存しない出力を発生ずる磁気抵抗読取素子を用いて
いるので、このヘッドを用いたシステムは小直径の剛性
ディスクドライブ装置に用いるのにｎＰ想的である。本
発明の薄膜ヘッドは製造工秒か簡単化さねでいるので、
大量生産に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による書込・読出トランスデユーサヘッ
ドを具えたエアベアリングスライダの斜視図、第２図は
本発明のトランスデユーサヘッドの主安素子を示した平
面図、第３図は第２図の線３−３に沿い且つ本発明のト
ランスデユーサヘッドの断面図、第４図は本発明による
トランスデユーサヘッドの分解斜視図である。 ２ニスライダ、４，６：レール部、８，１０，１２゜１
４＝バンド、２１：Ａｌ！２０３膜、２０：下部ヨーク
、２３．２３’、２ゴ′：絶縁膜、２８：磁気抵抗膜、
３０：読出導体、２２：書込導体、２４：上部ヨーク、
２６：記録媒体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非磁性材料基板と、前記基板上に形成された磁性材料よ
   り成る第１薄膜ヨークと、前記第１薄膜ヨーク上に絶縁
   されて形成された薄膜磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素
   子上に形成され、長さ方向軸に対し所定角度をもって形
   成されたギャップを有する導電性薄膜読出導体と、前記
   読出導体上に絶縁されて形成された導電性薄膜書込導体
   と、前記書込導体上に絶縁さハて、且つ前記ギャップに
   ｌなるように形成された磁性材料より成る第２薄膜ヨー
   クとより成ろ書込・読出トランスデユーサヘッド。