(57)【要約】      （修正有）【課題】高速転送化に対応して高周波応答性の優れた再生ヘッドが必要とされる。また、垂直磁気記録では再生波形が矩形形状であることから高調波成分の再生が必要とされ、更に高周波再生特性の優れた再生ヘッドが必要とされる。本発明は、高密度化・高速転送化に対応した磁気ディスク装置に適用可能な高速応答性の優れた再生ヘッドを提供することを目的とする。【解決手段】静電容量が２ｐＦ以下であることを特徴とする磁気ヘッド、または、上部磁気シールドと下部磁気シールドとが対向する面積が、５３００μｍ２以下であることを特徴とする磁気ヘッドを提供する。【選択図】図３
2006127634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成された下部磁気シールドと、前記下部磁気シールド上に形成された再生素子と、前記再生素子上に形成された第１及び第２の電極と、前記電極上に形成されたギャップ膜と、前記ギャップ膜上に形成された上部磁気シールドと、を有する磁気ヘッドにおいて、
前記第１及び前記第２の電極間の静電容量が２ｐＦ以下であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記静電容量が１ｐＦ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記上部磁気シールドと前記下部磁気シールドとが対向する面積が、５３００μｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記上部磁気シールドと前記下部磁気シールドとが対向する面積が、３２００μｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記上部シールドと前記下部磁気シールドとが対向する部分のトラック幅方向の長さＷに対する、シールド奥行き方向の長さＨの比（Ｈ／Ｗ）が１以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記上部シールドと前記下部磁気シールドとが対向する部分のトラック幅方向の長さＷに対する、シールド奥行き方向の長さＨの比（Ｈ／Ｗ）が１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記上部磁気シールド及び前記下部磁気シールドの膜厚は、３μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記上部磁気シールド及び前記下部磁気シールドの膜厚ｔに対する、前記上部磁気シールドと前記下部磁気シールドとが対向する面積Ｓの比（Ｓ／ｔ）が、２４００以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記ギャップ膜は、誘電率が８以下の絶縁材料であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速転送に適した磁気ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置において、記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を多くするためには、面記録密度を高密度化する必要がある。また、転送速度の高速化も要求されている。転送速度の高速化のためには、記録及び再生の両面からの改善が不可欠である。
【０００３】
これまでの磁気ヘッドに関する高速転送のための発明として、特開平５−１８２１４５号のように誘導型ヘッドを記録ヘッドとし、磁気抵抗効果型ヘッドを再生ヘッドとした記録再生分離型ヘッドにおいて、記録ヘッドの磁極を主磁性膜と非磁性膜を中間層とする積層膜で形成することにより、高周波領域まで優れた記録能力を示すので、高速転送，高記録密度装置が実現できる。
【０００４】
また、特開平７−８５４２０号において、上部コアと下部コア先端広がり角の形状によって、ヘッド飽和の影響を小さくし、かつ、ヘッドノイズを小さくすることで、３ＭＢ／ｓ（２４Ｍｂｐｓ）以上の高速転送を実現する薄膜磁気ヘッドが開示されている。
【０００５】
特開平１０−２０８２１２号のように、誘導型磁気変換素子の記録ポール幅を極小化し、高面密度記録を達成するとともに、高周波再生出力特性を向上させたものについても開示されている。
【０００６】
特開２０００−６７４０１号において、単位遷移当たりの規格化ノイズ係数の絶対値が2.5×10-8(μＶrms)(inch)(μｍ)0.5/(μＶpp)以下である磁気記録媒体と、35μm以下の磁路長で、磁路の一部に少なくとも比抵抗50Μωｃｍを超える磁性膜、もしくは磁性膜と絶縁膜との多層膜を用い、配線一体型のサスペンションに搭載する事により総インダクタンスを65nH以下に抑えた磁気記録ヘッドと、線幅0.35μm以下の高速化したR/W-ICとを少なくとも具備し、５０ＭＢ／ｓ（４００Ｍｂｐｓ）以上の高速転送速度で記録再生する磁気記録再生装置が記載されている。
【０００７】
さらに、特開２００３−３４６３０６号において、４０〜６０Ｎｉ−Ｆｅ及びこれにＣｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｂ、Ｉｎ、Ｐｄ等を添加し、高飽和磁束密度を１.５Ｔ以上、比抵抗を４０μΩcm以上、それぞれ有する磁性膜をフレームめっき法により製造することにより、高周波領域でも十分記録可能な記録ヘッドを実現し、メディア転送速度１５ＭＢ／ｓ（１２０Ｍｂｐｓ）以上、記録周波数４５MHz以上、磁気ディスクを４０００rpm以上で回転させる高記録密度磁気記憶装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−８５４２０号
【特許文献２】特開平１０−２０８２１２号
【特許文献３】特開２０００−６７４０１号
【特許文献４】特開２００３−３４６３０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、さらに転送速度を向上させるためには、記録ヘッドのみならず、再生ヘッドについても改善しなければならない。
【００１０】
また、磁気ディスクの高密度化・高速転送化を実現するうえで、高周波で再生特性に優れ、狭い再生ギャップをもつ再生ヘッドが必要とされる。また、高速転送化に対応するうえで、高周波応答性に優れた再生ヘッドが必要とされる。
【００１１】
また、垂直磁気記録においては、再生波形が矩形形状であることから高調波成分の再生が必要とされ、更に高周波再生特性に優れた再生ヘッドが必要とされる。
【００１２】
また、高密度記録に応じて再生分解能を向上させるためには再生ギャップ長を狭くする必要がある。しかしながら、再生ギャップ長を狭くすると静電容量は大きくなってしまい、高周波応答性は劣化してしまう。そこで、本発明は、高密度化・高速転送化に対応した磁気ディスク装置を実現する高速応答性の優れた再生ヘッドを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明において、面内磁気記録方式あるいが垂直磁気記録方式において高転送速度を実現すべく、上部磁気シールドと下部磁気シールド間の静電容量が2pF以下の磁気ヘッドを実現する。さらに高転送速度を実現すべく、または、静電容量が1pF以下の磁気ヘッドを実現する。
【００１４】
ここで、再生素子の抵抗をR=100Ω、端子間静電容量を0.2pFとした場合の再生周波数と２つの電極間の静電容量との関係はf=1/(2*π*（Cpad+CMR）*R)で表される。ここで、RMRは、ＭＲヘッドの抵抗値、CMRは、ＭＲヘッドの静電容量であり、Cu（プラス電極と上部磁気シールド間及びマイナス電極と上部磁気シールド間の静電容量）及びCl（プラス電極と下部磁気シールド間及びマイナス電極と下部磁気シールド間の静電容量）の総和で表される。また、Cpadは、端子間静電容量である。また、帯域は再生周波の1.3倍とする。面内記録において、1Gbps以上の転送速度を実現するために、2pF以下の静電容量を実現させる必要がある。また、2Gbps以上の転送速度を実現するために、1pF以下の静電容量を実現する必要がある。更に、垂直磁気記録においては再生波形が矩形形状をしているため、3次高調波までの再生帯域が必要とされる。よって、400Mbps以上の転送速度を実現するためには、静電容量を2pF以下とする必要があり、800 Mbps以上の転送速度を実現するためには、1pF以下の静電容量とする必要がある。
【００１５】
その他、本発明である低静電容量を実現するために、磁気ヘッドのギャップ膜に誘電率が8より小さい絶縁材料を用い、または、磁気ヘッドの上部・下部磁気シールドが対向する部分の面積を5300μｍ2以下とする。誘電率8以下の材料として、SiO2、Al2O2-SiO2、Al-O-N、SiAlO-N、AIN、Si3N4、Si3N4、ダイアモンド、グラファイト、TaO5、酸化物、窒化物、窒化酸化物等が有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、低静電容量の磁気ヘッドを実現することで、本磁気ヘッドを磁気記録装置に搭載する際に高速転送を実現し、垂直磁気記録方式においても、高速応答性の問題を解決できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明による磁気ディスク装置の概念図である。磁気ディスク装置は、モータ２４によって回転する磁気ディスク１１上の所定位置に、サスペンションアーム１２の先端に固定されたスライダー１３に搭載された磁気ヘッドによって磁化信号の記録再生を行う。ロータリアクチュエータ１５を駆動することにより、磁気ヘッドの磁気ディスク半径方向の位置（トラック）を選択することができる。磁気ヘッドへの記録信号及び磁気ヘッドからの読み出し信号は信号処理回路３５ａ，３５ｂにて処理される。
【００１９】
図２に、本発明の磁気ヘッドのうち、再生ヘッド部分の外観図を示す。なお、磁気ヘッドは記録を行う記録ヘッドとディスクからの信号を再生する再生ヘッドから構成されている。下部磁気シールド２７上に基板（図示せず）を介して、再生素子２５を形成し、再生素子２５上に再生素子２５に電流を流す第１の電極（プラス電極）及び第２の電極（マイナス電極）２６、２６'を形成し、磁気ギャップ膜２８を形成する。続いて、磁気ギャップ膜２８上に、上部磁気シールド２９を形成する。
【００２０】
図３に、面内磁気記録方式の磁気ヘッドを磁気ディスク断面方向から見た図を示す。再生ヘッドは、基板３４上に、上部磁気シールド２９と下部磁気シールド２７間に挟まれた再生素子２５を有している。記録ヘッドは、下部磁極３０と、上部磁極３１と、その間に位置する磁気ギャップ層３２によって磁気ディスク３３に面するＡＢＳ表面に磁気ギャップを形成する。面内記録方式は、図３のように、記録の際に、下部磁極３０から漏洩した磁束が、磁性媒体上の周回トラックを面内方向に磁化する。再生の際には、回転する磁性媒体の磁化された領域が、磁束を再生ヘッドの再生素子２５に注入されて、再生素子２５内部で抵抗変化が起こる。
【００２１】
図４に、面内磁気記録方式の磁気ヘッドを磁気ディスク断面方向から見た図を示す。再生ヘッドは、基板３４上に、上部磁気シールド２９と下部磁気シールド２７間に挟まれた再生素子２５を有している。記録ヘッドは、下部磁極３０と、上部磁極３１と、その間に位置する磁気ギャップ層３２によって磁気ディスク３３に面するＡＢＳ表面に磁気ギャップを形成する。記録の際には、信号電流がコイル層Ｃを通して導かれ、かつ磁束がＡＢＳ表面で漏洩する。漏洩した磁束は、記録媒体の下部軟磁性膜３６を経由して磁気ヘッドに帰還する。この磁束により、記録操作の際に磁性媒体上の周回トラックを垂直方向に磁化する。再生の際には、回転する磁性媒体の磁化された領域が、磁束を再生ヘッドの再生素子２５に注入されて、再生素子２５の内部で抵抗変化が起こる。この抵抗変化は再生素子２５の電圧変化として検出される。
【００２２】
図１４に本発明の磁気ヘッドを構成する再生素子、電極及び上部・下部磁気シールドにより実現される電気特性の概念図を示す。図中、RMRをＭＲヘッドの抵抗値、CMRをＭＲヘッドの静電容量（Cu（プラス電極と上部磁気シールド間及びマイナス電極と上部磁気シールド間の静電容量）及びCl（プラス電極と下部磁気シールド間及びマイナス電極と下部磁気シールド間の静電容量）の総和）、Cpadを端子間静電容量とすると、再生周波数は、f=1/(2*π*（Cpad+CMR）*RMR)で表される。ここで、２つの電極間の（Cpad+CMR）＝S・ε/ｄ（S：上部磁気シールドと下部磁気シールドとが対向する部分の面積、ε：磁気ギャップ膜のギャップ材料の誘電率、ｄ：上部下部磁気シールド間の距離）で表される。このように、周波数を高めるためには、上部磁気シールドと下部磁気シールド間の静電容量（Cpad+CMR）を低くしなければならず、静電容量を低くするためには、上部磁気シールドと下部磁気シールドとが対向する部分の面積又は誘電率を小さくしなければならない。
【００２３】
図５は従来の磁気シールドの平面図を示す。すなわち、上部磁気シールドと下部磁気シールドとが対向する部分の面積を示した図である。磁気シールドのトラック幅方向の幅は120um、ストライプハイト方向の長さ、つまり磁気シールドの奥行き方向の長さは60umである。ギャップ材料はAl2O3である。また、上部磁気シールドと下部磁気シールドの間隔は70nmであり、静電容量は2.4pFである。なお、このときの磁気シールドの膜厚は、3μｍである。
以下に、本発明の各実施例の磁気シールドの平面図を示す。
【実施例１】
【００２４】
図６に本発明の実施例１の磁気シールドの平面図を示す。シールドのトラック幅方向の幅は30um、ストライプハイト方向の長さ、つまり磁気シールドの奥行き方向の長さは6umと大幅に狭くしている。ギャップ材料には誘電率がAl2O3よりも小さなSiO3入りのAl2O3を用いている。また、高密度記録に対応して上部及び下部磁気シールドの間隔、つまりギャップ長は60nmである。この場合の静電容量は0.7pFである。なお、このときの磁気シールドの膜厚は、1μｍである。
【実施例２】
【００２５】
図７に本発明の実施例２の磁気シールドの平面図を示す。シールドのトラック幅方向の幅は90um、ストライプハイト方向の長さは20umである。ギャップ材料には誘電率がAl2O3よりも小さなSiO3入りのAl2O3を用いている。また、高密度記録に対応してギャップ長は60nmである。この場合の静電容量は0.97pFである。なお、このときの磁気シールドの膜厚は、1μｍである。
【００２６】
図８に、上記実施例の磁気ヘッドを用いた周波数依存性を示す。横軸は記録再生周波数であり、縦軸は再生に必要とされる再生ヘッドの静電容量を示す。面内磁気記録の場合、200MHzの周波数では6pF以下であればよいことが示されている。周波数が高くなるにつれて再生ヘッドに低容量化が必要とされる。つまり、1Gbps以上の転送速度である500MHz以上での面内記録用再生ヘッドは、静電容量が2pF以下でなければならない。図７における面内磁気記録方式の場合の周波数依存性を示す曲線は、静電容量をＹ、周波数をＸと置くと、Ｙ＝1690Ｘ1.0685を満たす。
【００２７】
ここで、垂直記録では再生波形が矩形であり、その波形を再生するためには、面内記録の場合と比較して3倍の帯域が要求される。つまり、垂直記録において、再生ヘッドの静電容量を、更に小さくすることが必要である。よって、400Mbps以上の転送速度である200MHz以上の垂直記録用再生ヘッドの静電容量は、2pF以下でなければならない。更に、800Mbps以上の転送速度である、400MHｚ以上の垂直記録用の再生ヘッドに要求される静電容量は１pF以下である。図７における垂直磁気記録方式の場合の周波数依存性を示す曲線は、静電容量をＹ、周波数をＸと置くと、Ｙ＝1393Ｘ1.2565を満たす。
【００２８】
記録密度の向上のためにはトラック密度の向上とともに、線記録密度の向上が必要である。線記録密度の向上のためには、再生分解能の向上が要求され、再生ギャップ長の狭小化が要求される。
【００２９】
図９に、再生ギャップ長Gsと静電容量の関係を示す。再生ギャップ長を狭くすると静電容量は大きくなってしまうことが分かる。つまり、記録密度の向上のためのギャップ長の狭小化、垂直記録、更に高速転送の磁気記録装置を実現するためには、再生ヘッドの低容量化が重要である。
【００３０】
図１０に、実施例１及び２に記載された磁気ヘッドの上部・下部磁気シールドが対向する部分の面積と各々の磁気ヘッドの静電容量の関係を示す。図１０より、従来例の磁気ヘッドに比して、磁気シールドの面積を小さくすることによって、再生ヘッドの静電容量を小さくできることがわかる。これにより、断面積を5300um2以下とすることにより2pF以下が達成でき、500MHz以上での面内記録、200MHz以上の垂直記録用を実現することができる。更に、SiO2入りAl2O3を用いて断面積を3200um2以下とすることにより1pF以下が達成でき、400MHz以上の垂直記録用を実現することができる。
【００３１】
図１１に、上部・下部磁気シールドの膜厚ｔと、上部・下部磁気シールドの対向する部分の面積Ｓの関係との関係を示す。図１１より、面積／膜厚（Ｓ／ｔ）の値が、2400以下であることが必要とされる。磁気シールドの形状異方性からなる磁気特性を確保するうえでも、本発明は従来例同様の面積に対する膜厚の比率を確保することが望ましい。
【００３２】
図１２に、磁気シールド膜厚を３μｍ以下とした場合の、上部・下部磁気シールドが対向する部分のトラック幅方向の長さＷと、磁気シールド奥行き方向の長さＨとの関係を示す。ここで、磁気シールド膜厚を３μｍ以下としているのは、磁気シールドとしての機能を備えつつ、熱膨張による浮上面への突き出し等考慮すると、３μｍ以下が好ましいからである。図１２より、トラック幅方向の幅Ｗと磁気シールド奥行き方向の長さ、つまり、ストライプハイト方向の高さＨとの比率（Ｈ／Ｗ）は1以下が望ましい。さらに、好ましくは、磁気シールドの形状異方性による磁気特性を確保するために、Ｈ／Ｗは、１／２以下が好ましい。
【００３３】
図１３に、磁気ギャップ膜内の絶縁材料の誘電率依存性を示す。従来例としてはAl2O3が用いられている。Al2O3の誘電率は9.5である。SiO2入りAl2O3の誘電率は3.5であり、試作結果では2.3pFから1.3pFに低減されることが分かる。これより、誘電率を8以下とすることにより、500MHz以上での面内記録、200MHz以上の垂直記録用を実現することができる。誘電率8以下の材料としてはSiO2, Al2O2-SiO2,Al-O-N, SiAlO-N, AIN, Si3N4, Si3N4, ダイアモンド、グラファイト、TaO5、酸化物、窒化物、窒化酸化物等でも同等の結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による磁気ディスク装置の概念図である。
【図２】本発明の磁気ヘッドのうち、再生ヘッド部分の外観図を示す。
【図３】面内磁気記録方式の磁気ヘッドを磁気ディスク断面方向から見た図を示す。
【図４】面内磁気記録方式の磁気ヘッドを磁気ディスク断面方向から見た図を示す。
【図５】従来の磁気シールドの平面図を示す。
【図６】本発明の実施例１の磁気シールドの平面図を示す。
【図７】本発明の実施例２の磁気シールドの平面図を示す。
【図８】上記実施例の磁気ヘッドを用いた周波数依存性を示す。
【図９】再生ギャップ長Gsと静電容量の関係を示す。
【図１０】実施例１及び２に記載された磁気ヘッドの上部・下部磁気シールドが対向する部分の面積と各々の磁気ヘッドの静電容量の関係を示す。
【図１１】上部・下部磁気シールドの膜厚ｔと、上部・下部磁気シールドの対向する部分の面積Ｓの関係との関係を示す。
【図１２】磁気シールド膜厚を３μｍ以下とした場合の、上部・下部磁気シールドが対向する部分のトラック幅方向の長さＷと、磁気シールド奥行き方向の長さＨとの関係を示す。
【図１３】磁気ギャップ膜内の絶縁材料の誘電率依存性を示す。
【図１４】本発明の磁気ヘッドを構成する再生素子、電極及び上部・下部磁気シールドにより実現される電気特性の概念図を示す。
【符号の説明】
【００３５】
Ｃ…コイル、１１…磁気ディスク、１２…サスペンションアーム、１３…磁気ヘッドスライダー、１４…磁気ヘッド、１５…ロータリアクチュエータ、２５…再生素子、２６、２６'…電極、２７…下部磁気シールド、２８…磁気ギャップ膜、２９…上部磁気シールド、３０…下部磁極、３１…上部磁極、３２…磁気ギャップ層、３３…磁気ディスク、３４…基板、３５ａ，３５ｂ…信号処理回路、３６…軟磁性膜
【図１】
2006127634.tif 000003
【図２】
2006127634.tif 000004
【図３】
2006127634.tif 000005
【図４】
2006127634.tif 000006
【図５】
2006127634.tif 000007
【図６】
2006127634.tif 000008
【図７】
2006127634.tif 000009
【図８】
2006127634.tif 000010
【図９】
2006127634.tif 000011
【図１０】
2006127634.tif 000012
【図１１】
2006127634.tif 000013
【図１２】
2006127634.tif 000014
【図１３】
2006127634.tif 000015
【図１４】
2006127634.tif 000016