(57)【要約】【課題】ヒーター熱効率の高い薄膜磁気ヘッドを得る。【解決手段】ヘッド基板表面のアンダーコート膜上に形成された再生素子と、この再生素子より上層に形成された記録素子と、この再生素子と記録素子の間に形成され、通電時に発熱して再生素子及び前記記録素子の少なくとも一方を熱膨張により記録媒体側へと突出させるヒーターとを備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、アンダーコート膜内に、少なくとも再生素子及びヒーターと積層方向で重なる領域に位置させて、該アンダーコート膜より熱伝導率の低い放熱抑制層を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド基板表面のアンダーコート膜上に形成された再生素子と、この再生素子より上層に形成された記録素子と、この再生素子と記録素子の間に形成され、通電時に発熱して前記再生素子及び前記記録素子の少なくとも一方を熱膨張により記録媒体側へ突出させるヒーターとを備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記アンダーコート膜内に、少なくとも前記再生素子及び前記ヒーターと積層方向で重なる領域に位置させて、該アンダーコート膜より熱伝導率の低い放熱抑制層を設けたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記放熱抑制層の熱伝導率は、前記アンダーコート膜の熱伝導率の１／１０以下である薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記アンダーコート膜はＡｌ2Ｏ3で形成され、前記放熱抑制層はＳｉＯ2で形成されている薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記放熱抑制層は、少なくとも前記再生素子及び前記記録素子の素子面積よりも大面積を有する薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記放熱抑制層は、記録媒体との対向面からハイト方向奥側に後退させて形成されている薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱膨張により素子部を局所的に記録媒体側へ突出させ、浮上量を制御する薄膜磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜磁気ヘッドには、磁気抵抗効果を利用して記録媒体から磁気情報を読み出す再生素子と、この再生素子の上に積層され、記録媒体に対して記録磁界を印加して磁気情報を記録する記録素子とが備えられている。周知のように、再生素子は下部シールド層と上部シールド層の間にギャップ層を介して形成されており、記録素子は、例えば垂直記録方式においては、記録媒体との対向面に磁気ギャップ層を挟んで露出する主磁極層及びリターンヨーク層や主磁極層に記録磁界を与える記録コイル等により構成される。近年では、さらに、通電により発熱するヒーターを素子近傍に設け、素子部を熱膨張により記録媒体側へ突出させて該素子部と記録媒体との対向間隔を局所的に狭めることで、再生記録性能を向上させるものがある。このようなヒーターを備えた薄膜磁気ヘッドは、例えば特許文献１、２に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１９９７９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１０７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来のヒーターを備えた薄膜磁気ヘッドでは、素子部と記録媒体との対向間隔を狭めるほど再生記録性能が向上することから、ヒーター熱効率（ヒーターから発せられた全熱量と素子部に伝わる熱量の割合）をいかにして高めるかが課題となっている。
【０００４】
本発明は、ヒーター熱効率の高い薄膜磁気ヘッドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ヒーターの熱が素子部からヘッド基板を介して外方へ逃げてしまうことに着目し、このヘッド基板からの放熱を抑制して素子部への熱量を増大させ、ヒーター熱効率を高めることを提案するものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、ヘッド基板表面のアンダーコート膜上に形成された再生素子と、この再生素子より上層に形成された記録素子と、この再生素子と記録素子の間に形成され、通電時に発熱して再生素子及び記録素子の少なくとも一方を熱膨張により記録媒体側へと突出させるヒーターとを備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、アンダーコート膜内に、再生素子及びヒーターと積層方向で重なる領域に位置させて、該アンダーコート膜より熱伝導率の低い放熱抑制層を設けたことを特徴としている。
【０００７】
上記放熱抑制層を設けることで、ヒーター及び素子部からヘッド基板側へ伝わる分の熱を該ヒーターと放熱抑制層との間に留めておくことができ、ヘッド基板からの放熱を抑制することができる。これにより、ヘッド基板表面にアンダーコート膜のみが形成されている場合に比して、素子部に加えられる熱量（素子部の突き出しに寄与する熱量）が増大し、ヒーター熱効率が向上する。特に、再生素子がヒーターと放熱抑制層で積層方向に挟まれる構造となるので、ヒーターからの熱を素子部に集中的に加えることができる。
【０００８】
放熱抑制層の熱伝導率は、アンダーコート膜の熱伝導率の１／１０以下であることが好ましい。実際的には、アンダーコート膜はＡｌ2Ｏ3で形成され、放熱抑制層はＳｉＯ2で形成される。
【０００９】
放熱抑制層は、少なくとも再生素子及び記録素子の素子面積よりも大面積を有することが好ましい。放熱抑制層の平面的な大きさが大きくなるほど、該放熱抑制層内により多くの熱を留めることができる。
【００１０】
放熱抑制層は、記録媒体との対向面からハイト方向奥側に後退させて形成されていることが好ましい。この態様によれば、記録媒体との対向面を形成する研磨加工時に、アンダーコート膜との研磨加工レート差から局所的に凹んだりスメアが生じたり等の不具合を回避することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ヒーター及び素子部からヘッド基板側へ伝わる熱が放熱抑制層で留められるので、素子部に加えられる熱量が増大し、ヒーター熱効率の高い薄膜磁気ヘッドが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。各図においてＸ方向はトラック幅方向、Ｙ方向はハイト方向、Ｚ方向は薄膜磁気ヘッドを構成する各層の積層方向及び記録媒体の移動方向で定義される。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施形態による薄膜磁気ヘッドＨ１の構造を素子中央で切断して示す縦断面図である。薄膜磁気ヘッドＨ１は、スライダ（ヘッド基板）１に、薄膜を積層してなる再生素子Ｒと記録素子Ｗを有する垂直磁気ヘッドである。再生素子Ｒは磁気抵抗効果を利用して記録媒体Ｍからの磁気情報を読み出し、記録素子Ｗは記録媒体Ｍに垂直記録磁界Φを与えることで記録媒体Ｍのハード膜Ｍａを垂直方向に磁化させて記録動作する。
【００１４】
記録媒体Ｍは、残留磁化の高いハード膜Ｍａを媒体表面側に、磁気透過率の高いソフト膜Ｍｂをハード膜Ｍａよりも内側に有している。この記録媒体Ｍは、例えばディスク状であり、ディスクの中心が回転軸中心となって回転させられる。スライダ１はＡｌ2Ｏ3・ＴｉＣで形成されており、スライダ１の一端面１ａが記録媒体Ｍに対向し、記録媒体Ｍが回転すると、表面の空気流によりスライダ１は記録媒体Ｍの表面から浮上する。
【００１５】
スライダ１のトレーリング側端面１ｂには、Ａｌ2Ｏ3からなるアンダーコート膜２が形成され、このアンダーコート膜２の上に、再生素子Ｒが積層形成されている。再生素子Ｒは、下部シールド層１１と、上部シールド層１３と、この下部シールド層１１及び上部シールド層１３の間を埋めるギャップ絶縁層１４と、このギャップ絶縁層１４内に位置する多層膜１２とを有している。多層膜１２は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果素子である。
【００１６】
記録素子Ｗは、上部シールド層１３上に分離層２０を介して積層形成されていて、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料からなる主磁極層３４及びリターンヨーク層４０と、記録媒体Ｍとの対向面（媒体対向面）Ｆで主磁極層３４とリターンヨーク層４０の間に介在させたＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｕ、Ｒｕ等の非磁性材料からなる磁気ギャップ層３５と、主磁極層３４に記録磁界を与えるコイル層（３１、３７）と、主磁極層３４よりも飽和磁束密度に低い磁性材料で該主磁極層３４の直下に形成した補助ヨーク層３３と、磁気ギャップ層３５上に媒体対向面Ｆから所定距離後退させて形成したハイト決め層３９とを有している。
【００１７】
主磁極層３４は、媒体対向面Ｆに露出する先端面の図示Ｘ方向の寸法が書込トラック幅に規定されており、リターンヨーク層４０は、媒体対向面Ｆに露出する先端面４０ａで所定間隔（ギャップ間隔）をあけて主磁極層３４と対向し、該先端面４０ａよりもハイト方向奥側に位置する接続部４０ｂで主磁極層３４と接続する。このリターンヨーク層４０は、主磁極層３４よりもトラック幅方向及びハイト方向に大きな寸法で形成されている。主磁極層３４及び補助ヨーク層３３の周囲には、例えばＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ等からなる絶縁層４１、４２が形成されている。
【００１８】
上部シールド層１３上にコイル絶縁下地層３０を介して積層した下層コイル３１と磁気ギャップ層３５上にコイル絶縁下地層３６を介して積層した上層コイル３７は、トラック幅方向に延びる複数のコイル線をハイト方向に複数列並べて形成したもので、各コイル線の端部同士が接続され、主磁極層３４及び補助ヨーク層３３を中心として両層の上下に巻回されたソレノイド状コイルをなす。下層コイル３１及び上層コイル３７の各コイル線は、例えばＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｗ、Ｎｉ、ＮｉＰ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉから選ばれる１種または２種以上の非磁性金属材料から形成され、レジストなどの有機絶縁材料からなるコイル絶縁層３２、３８で覆われている。コイル絶縁層３２、３８の上面は平坦化されており、この平坦面の上に補助ヨーク層３３及びリターンヨーク層４０がそれぞれ形成されている。リターンヨーク層４０の上には、Ａｌ2Ｏ3からなる保護層４３が形成されている。
【００１９】
再生素子Ｒと記録素子Ｗの間に介在する分離層２０内には、通電により発熱するヒーター２１が備えられている。ヒーター２１は、例えば図２に平面形状が示されるように、実際に発熱する平面Ｍ字形状の発熱領域２１ａと、該発熱領域２１ａのトラック幅方向の両端からハイト方向奥側に延出した一対の引出電極２１ｂとを有している。発熱領域２１ａのパターン形状は、任意であり、ミアンダ形状としてもよい。一対の引出電極２１ｂは、発熱領域２１ａより幅広に形成された給電用電極である。ヒーター２１は、例えばＮｉＦｅ、ＣｕＮｉまたはＣｕＭｎによりスパッタ法を用いて形成される。
【００２０】
ヒーター２１から発せられた熱は、媒体対向面Ｆ側に向かって伝わり、素子部（再生素子Ｒ及び記録素子Ｗの主磁極層３４）を熱膨張により記録媒体Ｍ側へ局所的に突出させる。このとき、ヒーター２１から素子部へ伝わる熱量が大きくなるほど素子部の突出量は増大し、素子部と記録媒体Ｍとの対向間隔が短くなることで記録再生特性が向上する。
【００２１】
上記構成の薄膜磁気ヘッドＨ１では、アンダーコート膜２の凹部２ａ内に、該アンダーコート膜２よりも熱伝導率の低い絶縁材料からなる放熱抑制層３が設けられている。本実施形態では、アンダーコート膜２がＡｌ2Ｏ3で形成され、放熱抑制層３はＳｉＯ2で形成されている。ＳｉＯ2の熱伝導率１．３２Ｗ／（ｍ・Ｋ）は、Ａｌ2Ｏ3の熱伝導率２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）の１／１０以下である。また、スライダ１は、上述のようにＡｌ2Ｏ3・ＴｉＣで形成されていて、アンダーコート膜２と同等の熱伝導率を有している。この熱伝導率の差から、放熱抑制層３は、アンダーコート膜２に比べて熱が逃げにくく、ヒーター２１及び素子部からスライダ１側に伝わる熱を層内に留めておくこと、すなわち、スライダ１からの放熱を抑制することができる。
【００２２】
図２は、放熱抑制層３の平面形状を示している。放熱抑制層３は、該放熱抑制層３とヒーター２１で再生素子Ｒを積層方向に挟む構造をとるように、再生素子Ｒ及びヒーター２１の両方に積層方向で重なる領域に形成されている。放熱抑制層３の平面形状は、アンダーコート膜２に設けた凹部２ａにより画定されるもので、図示実施形態では矩形状をなす。放熱抑制層３のトラック幅方向及びハイト方向の寸法は、再生素子Ｒ、記録素子Ｗの主磁極層３４及びヒーター２１の発熱領域２１ａのトラック幅方向及びハイト方向の寸法よりも十分大きく設定してある。放熱抑制層３の平面的な大きさが大きくなるほど、素子部及びヒーター２１からスライダ１側へ伝わる全熱量のうち、放熱抑制層内３に留まる熱量の割合が増大し、アンダーコート膜２からスライダ１に逃げる熱量の割合が減少する。また、放熱抑制層３は、媒体対向面Ｆからハイト方向に後退させて形成されており、媒体対向面Ｆに露出しない。媒体対向面Ｆに露出しないことで、該媒体対向面Ｆを形成する研磨工程時に、アンダーコート膜２との研磨加工レート差から局所的に凹んだりスメアが生じたり等の不具合を回避することができる。本実施形態では、媒体対向面Ｆからハイト方向に２μｍ程度後退させてある。
【００２３】
放熱抑制層３は、スライダ１のトレーリング端面１ｂ上にＡｌ2Ｏ3からなるアンダーコート膜２を全面的に形成し、このアンダーコート膜２の一部を例えばイオンミリング等で削って放熱抑制層３の形成領域及び平面形状を規定する凹部２ａを形成し、この凹部２ａ内にＳｉＯ2を成膜することで、形成することができる。
【００２４】
上記第１実施形態の薄膜磁気ヘッドＨ１では、ヒーター２１から素子部（再生素子Ｒ及び記録素子Ｗの主磁極層３４）に熱が伝わると、素子部及びその周辺の温度が上昇し、熱膨張により素子部が記録媒体Ｍ側へ突出する。このとき、ヒーター２１の熱は素子部からさらにスライダ１側へ伝搬し、再生素子Ｒ及びヒーター２１の下層に位置する放熱抑制層３に伝わる。放熱抑制層３は、上述したようにアンダーコート膜２に比べて熱が逃げにくく、層内に熱を留める機能を果たす。これにより、図３に模式的に示されるように、放熱抑制層３が存在していなければスライダ１から放熱されるはずの熱がヒーター２１と放熱抑制層３の間に留まり、素子部（特にヒーター２１と放熱抑制層３で挟まれた再生素子Ｒ）には集中的に熱が加えられる。このようにしてヒーター２１から発せられた熱は、スライダ１から即時に放熱されてしまわずに大部分が素子部の突き出しに寄与することとなり、アンダーコート膜２をトレーリング端面１ｂ全面に備える場合に比べてヒーター熱効率は大幅に向上する。ヒーター熱効率が向上すれば、少ない投入電力で素子部を大きく突出させることができ、低電力化を実現できる。
【００２５】
図４は、本発明の第２実施形態による薄膜磁気ヘッドＨ２の構造を、素子中央で切断して示す縦断面図である。この第２実施形態は、再生素子Ｒ及びヒーター２１の両方に積層方向で重なる領域に、アンダーコート膜２に替えて、該アンダーコート膜２よりも熱伝導率の低い絶縁材料からなる放熱抑制層３を設けた実施形態である。この放熱抑制層３は、スライダ１のトレーリング端面１ｂ上にＡｌ2Ｏ3からなるアンダーコート膜２を全面的に形成し、再生素子Ｒ及びヒーター２１の両方に積層方向で重なる領域のアンダーコート膜２を除去し、該除去部分にＳｉＯ2を形成することで得られる。あるいは、スライダ１のトレーリング端面１ｂ上にＳｉＯ2膜を全面的に形成し、このＳｉＯ2膜をパターニングして再生素子Ｒ及びヒーター２１の両方に積層方向で重なる領域に所望形状で残し、該ＳｉＯ2膜の周囲を埋めるアンダーコート膜２をＡｌ2Ｏ3で形成することで得られる。放熱抑制層３の下にアンダーコート膜２を残すか否か以外の構成は、上述の第１実施形態と同様である。
【００２６】
図５は、放熱抑制層を備えた薄膜磁気ヘッド（実施例）と放熱抑制層を具備しない薄膜磁気ヘッド（比較例１）と放熱抑制層の替わりに熱伝導抑制層を備えた薄膜磁気ヘッド（比較例２）について、ヒーター通電時における薄膜磁気ヘッドの記録媒体Ｍ側への突き出し量を測定した結果を示すグラフである。グラフの横軸はアルミナエッジαからの距離［μｍ］であり、縦軸は薄膜磁気ヘッドの突き出し量［ｎｍ］である。ここで、アルミナエッジαからの距離はトレーリングエッジ（保護層４３の上面位置）を基準位置０として表す距離であり、３３〜３７μｍ付近が再生素子近傍を示し、２６〜３０μｍ付近が記録素子近傍を示している。また、薄膜磁気ヘッドの突き出し量は、ヒーター非通電時におけるスライダ１の記録媒体Ｍと対向する一端面１ａを基準面０として測定した値である。
【００２７】
実施例は、図１及び図２に示す第１実施形態の薄膜磁気ヘッドＨ１である。薄膜磁気ヘッドＨ１では、上述したように、アンダーコート膜２の再生素子Ｒ及びヒーター２１の両方に積層方向で重なる領域に該アンダーコート膜２よりも熱伝導率の低い放熱抑制層３が形成され、再生素子Ｒがヒーター２１と放熱抑制層３で積層方向に挟まれる構造となっている。
【００２８】
比較例１は、スライダのトレーリング端面上にＡｌ2Ｏ3からなるアンダーコート膜を全面的に備えた薄膜磁気ヘッドであり、放熱抑制層を具備しない点以外の構造は実施例１と同様である。
【００２９】
比較例２は、特許文献２（特に図５）に記載された薄膜磁気ヘッド構造をなすもので、発熱体４６の直下位置に熱伝導抑制層４７を備えた薄膜磁気ヘッドである。熱伝導抑制層４７は、例えば熱効果されたレジスト層等からなり、厚さ約０．３μｍ〜０．４μｍを有する。発熱体４６の上層には放熱部４８が設けられている。
【００３０】
以上の実施例と比較例１、２において、薄膜磁気ヘッドの突き出し量の測定時の条件（例えばヒーターへの投入電力の大きさや時間等）はすべて同一である。
【００３１】
図５を見ると、実施例及び比較例１、２のいずれにおいても、再生素子近傍及び記録素子近傍で記録媒体Ｍ側へより突出しており、再生素子近傍側のほうが記録素子側より突出量が若干大きい傾向となっている。
【００３２】
比較例２では、記録素子より下層（アルミナエッジαからの距離が２８μｍ以上の範囲）での突出量が比較例１よりも小さく、記録素子よりも上層（アルミナエッジαからの距離が２５μｍを超える範囲）での突出量が比較例１より大きくなっている。これは、発熱体４６から発生する熱のうち基板側に伝搬した分が熱伝導抑制層４７に遮られて放熱部４８が受け取る熱量の割合が増加し、放熱部４８から多くの熱量が放出されたためと考えられる。このように発熱体４６の直下位置に熱伝導抑制層４７を設けると、素子部に熱量を集中させること（素子部の突き出しに寄与する熱量を増大させること）が難しい。比較例２によれば、比較例１に比べてヒーター熱効率が悪化してしまう。
【００３３】
これに対し、実施例では、比較例１のグラフ形状と相似しており、再生素子近傍及び記録素子近傍においても比較例１より突出量が大きくなっている。これにより、アンダーコート膜２内に設けた放熱抑制層３でスライダ１からの放熱が抑制されていること、別言すれば、素子部の突き出しに寄与する熱量が増大することがわかる。この実施例によれば、比較例１、２に比べてヒーター熱効率が向上することが明らかである。
【００３４】
以上では、垂直記録方式の薄膜磁気ヘッドに本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明は長手記録方式の薄膜磁気ヘッドにも勿論適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態による薄膜磁気ヘッドの構造を素子中央で切断して示す断面図であって、図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図に対応している。
【図２】図１の放熱抑制層の平面形状を示す平面図である。
【図３】ヒーターから発せられた熱の伝わり方を説明する模式断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による薄膜磁気ヘッドの構造を素子中央で切断して示す断面図である。
【図５】ヒーター通電時における薄膜磁気ヘッドの突き出しを測定したグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１  スライダ
１ｂ  トレーリング端面
２  アンダーコート膜
３  放熱抑制層
α  アルミナエッジ
Ｒ  再生素子
Ｗ  記録素子
Ｈ１、Ｈ２  薄膜磁気ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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