(57)【要約】【課題】ＭＲ効果素子のシールド層の小面積化に対応して、過度の温度上昇が抑制された発熱素子を備えた薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】この薄膜磁気ヘッドは、データ書き込み用の電磁コイル素子と、ＭＲ効果積層体を間に挟むように設けられた２つのシールド層を有するデータ読み出し用のＭＲ効果素子と、少なくとも電磁コイル素子とＭＲ効果素子との間に設けられた発熱層を有する発熱素子とを備えており、この発熱層において、２つのシールド層のうちこの発熱層により近い位置にあるシールド層からはみ出た部分の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗値が、このはみ出た部分以外の部分における単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ書き込み用の電磁コイル素子と、磁気抵抗効果積層体を間に挟むように設けられた２つのシールド層を有するデータ読み出し用の磁気抵抗効果素子と、少なくとも前記電磁コイル素子及び前記磁気抵抗効果素子の間に設けられた発熱層を有する発熱素子とを備えており、
前記発熱層において、前記２つのシールド層のうち該発熱層により近い位置にあるシールド層からはみ出た部分の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗値が、該はみ出た部分以外の部分における単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなっていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記発熱層の前記はみ出た部分の少なくとも一部におけるパターン幅が、該はみ出た部分以外の部分におけるパターン幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記発熱層の前記はみ出た部分の少なくとも一部におけるパターン厚が、該はみ出た部分以外の部分におけるパターン厚よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記発熱層の前記はみ出た部分の少なくとも一部における、構成材料の比抵抗と電流方向に垂直な断面積との比が、該はみ出た部分以外の部分における構成材料の比抵抗と電流方向に垂直な断面積との比よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記電磁コイル素子が垂直磁気記録用であって、素子間シールド層が、該電磁コイル素子と前記磁気抵抗効果素子との間に設けられており、前記発熱素子が、該電磁コイル素子と該素子間シールド層との間に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
前記素子間シールド層の面積が、前記２つのシールド層のうち前記発熱層により近い位置にあるシールド層の面積よりも大きく、該発熱層が、該素子間シールド層の直上の領域内に位置していることを特徴とする請求項５に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
前記素子間シールド層の面積が、前記２つのシールド層のうち前記発熱層により近い位置にあるシールド層の面積よりも大きく、該発熱層のうち１つ以上の端部のみが該素子間シールド層からはみ出ており、該発熱層のうち該１つ以上の端部が、該発熱層に電流を供給するためのリード層と重なっていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果素子がトンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドと、前記電磁コイル素子及び前記磁気抵抗効果素子のための信号線と、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気ディスクと、該少なくとも１つの磁気ディスクに対して前記薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、前記発熱素子の発熱動作を制御するための記録再生及び発熱制御回路とを備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置の記録再生動作時における浮上量を調整するための発熱素子を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置が備えている薄膜磁気ヘッドは、データ信号の書き込み又は読み出しに際して、回転する磁気記録媒体である磁気ディスク上において、流体力学的に所定の間隙（浮上量）をもって浮上する。薄膜磁気ヘッドは、この浮上状態において、電磁コイル素子を用いて信号磁界を磁気ディスクに印加してデータ信号の書き込みを行い、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子を用いて磁気ディスクからの信号磁界を感受してデータ信号の読み出しを行う。
【０００３】
近年の磁気ディスク装置の大容量小型化に伴う高記録密度化に対応して、薄膜磁気ヘッドのトラック幅はより小さな値に設定されている。また、この狭トラック幅化によって懸念される書き込み及び読み出し能力の低下を回避するために、最近の磁気ディスク装置においては、浮上量をより低下させており、実際、浮上量は１０ｎｍ程度又はそれ以下に設定されている。
【０００４】
このように非常に微小な値となっている浮上量は、サーマルアスペリティやクラッシュを回避して良好な書き込み及び読み出し特性を維持するために、安定的に制御される必要がある。この浮上量の制御方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、薄膜磁気ヘッド内に発熱体を設け、発熱体からの熱によって電磁コイル素子端及びＭＲ効果素子端を磁気ディスク方向に突出させて浮上量を調整する技術が開発されている。
【０００５】
この場合、これらの素子端を効率良く突出させるためには、ヘッド内における所望の領域を集中して加熱することが必要となる。このため、特許文献２においては、ヒータの発熱部のシート抵抗を、リード部のシート抵抗よりも高く設定して、発熱部の発熱量を大きく設定している。ここで、シート抵抗は、長さと幅とが等しく厚みｄである正方形のシート状導体において長さ方向に電流が流れる場合の抵抗として定義され、この導体の比抵抗をρとすると、ρ／ｄとなる。また、特許文献３においては、温水加熱用のセラミックヒータではあるが、電極のシート抵抗値を発熱抵抗体のシート抵抗値よりも小さく設定して、熱交換効率の向上を図っている。
【０００６】
また、これらの素子端の突出効率を向上させるためには、発熱体を電磁コイル素子とＭＲ効果素子との間に設けて、両素子の近傍から両素子を加熱することが非常に有効である。この場合、特に、ＭＲ効果素子において感磁部であるＭＲ効果積層体を間に挟むように設けられた２つのシールド層が、発熱体の放熱部（ヒートシンク）として働き、過度の温度上昇による発熱体自身の変形又は断線等の不都合を回避する役割を果たす。シールド層は、一般に磁性金属材料から形成されており、周囲の絶縁部と比較してより大きな熱伝導率を有しているので、発熱体のヒートシンクとして適している。
【０００７】
一方、最近、感磁能力の向上を図るべく、ＭＲ効果素子として、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ−ＧＭＲ）効果素子、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果素子が採用されつつある。これらの素子においては、シールド層が電極層としての役割を兼ねており、２つのシールド層（電極層）が、ＭＲ効果積層体を直接挟んでいる。ここで、この２つのシールド層は、センス電流の短絡を防止するための絶縁層をさらに挟んでいるが、この構成が相応の浮遊容量を発生させてしまう。この浮遊容量は、ＭＲ効果素子の読み出し出力におけるノイズの原因となり得るので、現在、できるだけ浮遊容量を小さくすべく２つのシールド層の面積をより小さくすることが行われている。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５９９１１１３号明細書
【特許文献２】特開２００４−３３５０６９号公報
【特許文献３】特開２００２−５６９５２号公報
【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、シールド層の面積を小さくすると、発熱体の一部がシールド層からはみ出てしまう。このはみ出た部分は、ヒートシンクを持たないため、自身の熱によって過度の温度上昇を起こし得る。その結果、このはみ出た部分が、場合によっては、変形又は断線等の不都合を被ることになる。従って、発熱体の安定性及び信頼性に問題が生じてしまう。現在、特に、装置の低消費電力化の要請に沿って、発熱体全体の抵抗値を大きくする必要が生じており、このことから、発熱体の電流路がより長くならざるをえない。従って、発熱体の一部がシールド層からはみ出さないようにすることは非常に困難となっている。
【００１０】
なお、当然に、ＭＲ効果素子として面内通電型巨大磁気抵抗（ＣＩＰ−ＧＭＲ）効果素子が用いられている場合においても、ヘッド小型化の要請から、シールド層の面積が小さくなるに伴って、発熱体の一部がシールド層からはみ出てしまう場合が生じており、同様の問題が発生し得る。
【００１１】
従って、本発明の目的は、ＭＲ効果素子のシールド層の小面積化に対応して、過度の温度上昇が抑制された発熱素子を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。基板の素子形成面に形成された薄膜磁気ヘッド内の素子の積層構造において、基準となる層よりも基板側（素子形成面側）にある層又はその部分は「下部」とし、又は「下」にあるとし、基準となる層に対して基板（素子形成面）とは反対側にある層又はその部分は「上部」とし、又は「上」にあるとする。
【００１３】
本発明によれば、データ書き込み用の電磁コイル素子と、ＭＲ効果積層体を間に挟むように設けられた、上下部シールド層である２つのシールド層を有するデータ読み出し用のＭＲ効果素子と、少なくとも電磁コイル素子とＭＲ効果素子との間に設けられた発熱層を有する発熱素子とを備えており、この発熱層において、２つのシールド層のうちこの発熱層により近い位置にあるシールド層からはみ出た部分の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗値が、このはみ出た部分以外の部分における単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなっている薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１４】
このような薄膜磁気ヘッドの発熱素子の発熱動作時においては、単位長さ当たりの抵抗値がより小さいはみ出た部分での発熱量が、より小さくなる。これにより、ＭＲ効果素子のシールド層の面積が小さくなっても、はみ出た部分において過度の温度上昇が抑制可能となる。その結果、発熱層の変形又は断線等が回避されて、発熱素子の安定性及び信頼性が確保される。
【００１５】
このような薄膜磁気ヘッドにおいて、発熱層のはみ出た部分の少なくとも一部におけるパターン幅（電流の流れに沿ったパターン方向に垂直な方向の長さ）が、このはみ出た部分以外の部分におけるパターン幅よりも大きいことも好ましい。また、発熱層のはみ出た部分の少なくとも一部におけるパターン厚（層厚）が、このはみ出た部分以外の部分におけるパターン厚よりも大きいことも好ましい。さらに、発熱層のはみ出た部分の少なくとも一部における、構成材料の比抵抗と電流方向に垂直な断面積との比が、このはみ出た部分以外の部分における構成材料の比抵抗と電流方向に垂直な断面積との比よりも大きくなっていることも好ましい。
【００１６】
さらに、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、電磁コイル素子が垂直磁気記録用であって、素子間シールド層が、この電磁コイル素子とＭＲ効果素子との間に設けられており、発熱素子が、この電磁コイル素子とこの素子間シールド層との間に設けられていることも好ましい。
【００１７】
ここで、このような素子間シールド層が設けられた構成において、素子間シールド層の面積が、２つのシールド層のうち発熱素子の発熱層により近い位置にあるシールド層の面積よりも大きく、この発熱層が、素子間シールド層の直上の領域内に位置していることも好ましい。また、素子間シールド層の面積が、２つのシールド層のうち発熱層により近い位置にあるシールド層の面積よりも大きく、この発熱層のうち１つ以上の端部のみが素子間シールド層からはみ出ており、この発熱層のうちこの１つ以上の端部が、発熱層に電流を供給するためのリード層と重なっていることも好ましい。ここで、発熱層の「端部」とは、リード層から供給される電流の出入り口となる両端部のそれぞれであり、さらには、発熱層の中間にタップ（中間引き出し端子）が設けられる場合には、そのタップ部分をも含む。また、「リード層と重なっている」とは、「リード層に覆われている」状態をも含むものとする。
【００１８】
さらに、ＭＲ効果素子が、温度変化による出力変動を小さく抑えることが可能なトンネルＭＲ効果素子であることも好ましい。
【００１９】
本発明によれば、さらに、以上に述べた薄膜磁気ヘッドと、電磁コイル素子及びＭＲ抵抗効果素子のための信号線と、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えているＨＧＡが提供される。
【００２０】
本発明によれば、さらにまた、上述のＨＧＡと、少なくとも１つの磁気ディスクと、この少なくとも１つの磁気ディスクに対して薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、発熱素子の発熱動作を制御するための記録再生及び発熱制御回路とを備えている磁気ディスク装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＭＲ効果素子のシールド層の小面積化の下でも、薄膜磁気ヘッドに備えられた発熱素子における過度の温度上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２３】
図１は、本発明による磁気ディスク装置、ＨＧＡ及び薄膜磁気ヘッドの一実施形態における構成を概略的に示す斜視図である。なお、同図において、ＨＧＡ及び薄膜磁気ヘッドのそれぞれを拡大して表示している図は、磁気ディスクに対向する側が上を向いた状態となっている。
【００２４】
図１に示した磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク１０と、複数の駆動アーム１４が設けられたアセンブリキャリッジ装置１２と、各駆動アーム１４の先端部に取り付けられており薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１を備えたＨＧＡ１７と、薄膜磁気ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、後述する発熱素子の発熱動作を制御するための記録再生及び発熱制御回路１３とを備えている。
【００２５】
アセンブリキャリッジ装置１２は、薄膜磁気ヘッド２１を磁気ディスク１０に形成されたトラック上に位置決めするための装置である。同装置内において、駆動アーム１４は、ピボットベアリング軸１６に沿った方向にスタックされており、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってこの軸１６を中心にして角揺動可能となっている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びスライダ２１は、単数であってもよい。
【００２６】
同じく図１によれば、ＨＧＡ１７において、薄膜磁気ヘッド２１は、各磁気ディスク１０の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２０の先端部に固着されている。さらに、配線部材２５の一端が、薄膜磁気ヘッド２１の端子電極に電気的に接続されている。
【００２７】
サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２に固着されており弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とを備えている。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されていてもよい。
【００２８】
同じく図１によれば、薄膜磁気ヘッド２１は、素子形成面３１と適切な浮上量を得るように加工された浮上面（ＡＢＳ）３０とを有するスライダ基板２１０と、素子形成面３１に形成された、データ読み出し用のＭＲ効果素子３３及びデータ書き込み用の電磁コイル素子３４と、少なくとも一部がＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４の間に位置しており、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４それぞれの端を熱膨張によって磁気ディスク１０の表面方向に突出させるための発熱素子３５と、これらの素子を覆うように形成された被覆層３９と、被覆層３９の上層面から露出した４つの信号端子電極３６及び２つの駆動端子電極３７とを備えている。ここで、ＡＢＳ３０が、磁気ディスク１０の表面に対向する面となる。４つの信号端子電極３６は、２つ単位でＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４にそれぞれ接続されており、２つの駆動端子電極３７は、発熱素子３５に接続されている。
【００２９】
２つの駆動端子電極３７は、４つの信号端子電極３６の群の両側にそれぞれ配置されている。これは、ＭＲ効果素子３３の配線と電磁コイル素子３４の配線との間におけるクロストークを防止することができる配置である。ただし、クロストークが許容される場合には、２つの駆動端子電極３７が、例えば４つの信号端子電極３６の何れかの間の位置等に配置されていてもよい。なお、これらの端子電極の数も、図１の形態に限定されるものではない。図１において端子電極は合計６つであるが、例えば、電極を５つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でもよい。
【００３０】
ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４の一端は、ＡＢＳ３０側のヘッド端面３００に達している。これらの端が磁気ディスク１０の表面と対向することによって、信号磁界の感受による読み出しと信号磁界の印加による書き込みとが行われる。なお、これらの端が達しているヘッド端面３００上には、これらの端の磨耗や破損を防止するためのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等からなる極めて薄い保護膜が形成されていてもよい。
【００３１】
発熱素子３５は、後に詳述するように、少なくとも一部がＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間にあって、一端がヘッド端面３００の近傍となるように設けられている。ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４は、発熱素子３５への通電によって発生した熱が伝搬して自身が熱膨張することにより、又は自らを取り囲む材料の熱膨張によって押し出されることにより、ヘッド端面３００を隆起させる形で磁気ディスク１０の表面に向かって突出する。この突出動作を発熱素子３５への通電量の調整により制御することによって、浮上量が所望の微小値に制御される。なお、発熱素子３５が上述した位置に設けられることによって、発熱素子３５から発生する熱がほぼ直接的にＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４に伝搬するので、より少ない投入電力で、これらの素子端を効率良く突出させることができる。
【００３２】
図２は、薄膜磁気ヘッド２１の要部の構成を概略的に示す、図１のａ−ａ線断面図である。同図において、電磁コイル素子３４は、垂直磁気記録用であるが、当然に、ヘッド端面側の端部で書き込みギャップ層を挟持した上下部磁極層及び書き込みコイル層を備えた長手磁気記録用の電磁コイル素子であってもよい。
【００３３】
図２において、ＭＲ効果素子３３は、ＴＭＲ効果素子又はＣＰＰ−ＧＭＲ効果素子であり、ＭＲ効果積層体３３２と、この積層体の少なくとも後方を取り囲むように形成された絶縁層３３３と、ＭＲ効果積層体３３２及び絶縁層３３３を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含む。ＭＲ効果積層体３３２は、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。上下部シールド層３３４及び３３０は、例えばフレームめっき法又はスパッタリング法によって形成された、厚さ０.３〜５μｍ程度のＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等を含む軟磁性導電材料からなり、ＭＲ効果積層体３３２に対して積層面に垂直な方向のセンス電流を印加するための電極であるとともに、この積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する磁気シールドとしての役割も兼ねている。
【００３４】
ＭＲ効果積層体３３２は、反強磁性材料からなる反強磁性層と、強磁性材料からなる磁化固定層と、酸化物層（ＴＭＲ効果素子の場合）又は非磁性金属層（ＣＰＰ−ＧＭＲ効果素子の場合）からなる非磁性中間層と、強磁性材料からなる磁化自由層４５とを有している。ＴＭＲ効果素子の場合、磁化自由層の磁化は、磁化固定層の磁化との間で、非磁性中間層をトンネル効果の障壁とした強磁性トンネル結合を形成している。従って、磁化自由層の磁化方向が信号磁界に応答して変化すると、磁化固定層及び磁化自由層内の伝導電子のアップ及びダウンスピンバンドの状態密度の変動によってトンネル電流が増減し、結果としてＭＲ効果積層体３３２の電気抵抗値が変化する。この変化量を計測することによって、微弱であって局所的な信号磁界を高感度で確実に検出することが可能となる。
【００３５】
なお、ＭＲ効果素子３３は、ＣＩＰ−ＧＭＲ効果素子であってもよい。いずれにしても、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。なお、ＣＩＰ−ＧＭＲ効果素子である場合、上下部シールド層３３４及び３３０の位置には、ＭＲ効果積層体３３２との間にシールドギャップ層を介する上下部シールド層が設けられ、さらにＭＲ効果積層体にセンス電流を供給するための素子リード導体層が設けられることになる。
【００３６】
ただし、ＭＲ効果素子３３としてＴＭＲ効果素子を用いた場合、安定した高出力が実現される。実際、発熱素子３５は、後述するように、ＭＲ効果素子３３に近い位置に設けられている。従って、ＭＲ効果素子３３の温度は、発熱素子３５の熱によって相当に上昇する。しかしながら、ＭＲ効果素子３３がＴＭＲ効果素子である場合、素子温度が相当に上昇しても素子出力の変動が小さく抑えられる。すなわち、非磁性中間層という酸化物（誘電体）を流れるトンネル電流による抵抗変化の温度係数は一般に負である。さらにその絶対値も、温度係数が金属電導としての正値をとるＧＭＲ効果の場合に比べて１桁以上小さい。その結果、ＴＭＲ効果のもたらす大きな素子出力を生かしつつ出力変動を小さく抑えることができるので、非常に高くてしかも安定したデータ読み出し能力が実現されるのである。
【００３７】
電磁コイル素子３４は、本実施形態において垂直磁気記録用であり、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等を含む軟磁性材料から形成された主磁極層３４０と、Ｃｕ（銅）等の導電材料から形成された書き込みコイル層３４３と、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等を含む軟磁性材料から形成された補助磁極層３４５を備えている。主磁極層３４０は、コイル層３４３に書き込み電流を印加することによって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク１０の磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路である。ここで、主磁極層３４０のヘッド端面３００側の端部における層厚方向の長さ（厚さ）は、他の部分に比べて小さくなっている。この結果、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。なお、コイル層３４３は、本実施形態において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。また、巻き数も図２での数に限定されるものではない。
【００３８】
補助磁極層３４５のヘッド端面３００側の端部は、他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部３４５０となっている。このトレーリングシールド部３４５０を設けることによって、トレーリングシールド部３４５０の端部と主磁極層３４０の端部との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートが低減可能となる。
【００３９】
また、本実施形態においては、ＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間に、素子間シールド層３８が設けられている。この素子間シールド層３８は、上下部シールド層３３４及び３３０と同じ材料で形成されていてもよい。さらに、本実施形態においては、電磁コイル素子３４が、書き込みコイル層３４３に加えてバッキングコイル部３４６を備えている。バッキングコイル部３４６は、電磁コイル素子３４から発生してＭＲ効果素子３３内の上下部シールド層３３４及び３３０を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図っている。
【００４０】
発熱素子３５は、少なくとも一部がＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間にあって、一端がヘッド端面３００の近傍となるように設けられている。なお、本実施形態においては、発熱素子３５は、素子間シールド層３８と電磁コイル素子３４（バッキングコイル部３４６）との間に設けられているが、ＭＲ効果素子３３（上部シールド層３３４）と素子間シールド層３８との間に設けられていてもよい。この発熱素子３５は、発熱層３５１と、発熱層３５１に電気的に接続されており発熱層３５１に発熱用の電流を供給するためのリード層３５２（図３）とを備えている。ここで、発熱層３５１の下地として適切な下地層が設けられていてもよい。発熱層３５１は、例えばスパッタリング法によって形成された厚さ１０ｎｍ〜１μｍ程度のＮｉＣｕ、ＮｉＣｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ又はＮｉＦｅ等を含む金属材料からなることが好ましい。また、リード層３５２（図３）は、発熱層３５１と同じ材料で形成されていてもよい。
【００４１】
図３は、発熱素子３５の形状を示す斜視図である。同図は、スライダ基板２１０の素子形成面３１を斜め上方から見た際の斜視図となっている。なお、同図において、図の見易さのために、シールド層及び書き込みコイル層においては、ヘッド端面３００に垂直なヘッドの対称面を境にした一方のみが示されている。
【００４２】
図３によれば、発熱素子３５の発熱層３５１は、１本のラインを素子形成面３１に平行な平面内で蛇行させた電流路パターンとなっており、そのトラック幅方向の両端には、それぞれリード層３５２の一端が接続されている。なお、リード層３５２の他端は、図示されていないが、２つの駆動端子電極３７にそれぞれ接続されている。発熱層３５１は、この駆動端子電極３７及びリード層３５２を介して、発熱制御回路から発熱用の電力供給を受けて発熱する。なお、発熱層３５１の形状は、このような矩形波状に限られるものではなく、例えば、１本のライン状、Ｕ字状、又は螺旋状であってもよい。
【００４３】
このような電流路パターンをなす発熱層３５１は、上下部シールド層３３４及び３３０のうち、この発熱層３５１により近い位置にある上部シールド層３３４からはみ出た部分３５１ａを有している。なお、本実施形態においては、このはみ出た部分３５１ａは、下部シールド層３３０及び素子間シールド層３８からもはみ出ている。このようなはみ出た部分３５１ａが生じるのは、上述したように、上下部シールド層３３４及び３３０の面積をノイズ低減のために小さくする要請があるからである。ここで、発熱層３５１のうち、はみ出た部分３５１ａ以外の部分（はみ出ていない部分）は、上部シールド層３３４の直上に位置しており、上部シールド層３３４（及び下部シールド層３３０）が同部分に対して放熱部（ヒートシンク）として働く。その結果、はみ出ていない部分の過度の温度上昇が抑制される。なお、本実施形態においては、はみ出ていない部分に対して、素子間シールド層３８もヒートシンクとして働く。
【００４４】
これに対して、はみ出た部分３５１ａにはヒートシンクが直下に存在しない。しかしながら、このはみ出た部分３５１ａの一部、本実施形態ではトラック幅方向に伸長している部分のパターン幅ＷＯが、はみ出ていない部分におけるパターン幅ＷＩよりも大きくなっている。すなわち、はみ出た部分３５１ａの少なくとも一部（本実施形態ではパターン幅ＷＯの部分）における単位長さ当たりの抵抗値が、はみ出ていない部分（パターン幅ＷＩの部分）における単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなっている。なお、本実施形態において、はみ出た部分３５１ａのパターン厚（層厚）は、はみ出ていない部分のパターン厚と同じ大きさになっているが、ここで述べた単位長さ当たりの抵抗値の関係が成り立つならば異なっていてもよい。これにより、パターン幅ＷＯの部分の発熱量が小さくなり、はみ出た部分３５１ａにおいても過度の温度上昇が抑制可能となる。その結果、発熱層３５１の変形又は断線等が回避されて、発熱素子３５の安定性及び信頼性が確保される。
【００４５】
なお、発熱素子３５全体の抵抗値は、発熱効率を高く維持するためにできるだけ小さくならないようにしなければならない。本発明においては、発熱層のシールド層からはみ出た部分の少なくとも一部のみを低抵抗化するので、この要請を満たすことが可能となる。
【００４６】
また、電磁コイル素子が長手磁気記録用であって、発熱素子（発熱層）の少なくとも一部がＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子との間にある場合においても、以上に述べた実施形態と同様、発熱層のシールド層からはみ出た部分の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗値が、はみ出ていない部分における単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなるように設定することによって、このはみ出た部分においても過度の温度上昇が抑制可能となる。その結果、発熱層の変形又は断線等が回避されて、発熱素子の安定性及び信頼性が確保される。
【００４７】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明における発熱層の過度の温度上昇の抑制効果を示す温度分布シミュレーションの結果図である。ここで、図４（Ａ）は、発熱層のはみ出た部分のパターン幅ＷＯが、はみ出ていない部分のパターン幅ＷＩと同じく３.４μｍである場合の結果を示しており、図４（Ｂ）は、パターン幅ＷＯが、パターン幅ＷＩ＝３.４μｍの１.７４倍の５.９μｍである場合の結果を示している。ともに、発熱層の層厚（パターン厚）は１１１ｎｍであり、構成材料の比抵抗は５０μΩｃｍであり、発熱層と素子間シールド層との距離は０.２μｍであり、供給した電力は１００ｍＷであった。
【００４８】
図４（Ａ）によれば、パターン幅ＷＯがパターン幅ＷＩと同じである場合、発熱層４１のシールド層４２からはみ出た部分４１ａの温度上昇は、他の部分に比べてヒートシンクが存在しない分だけ大きくなっており、特にはみ出た部分４１ａの屈曲部の内側の温度が過度に高くなっている。この位置での最大温度は、１６８.３℃に達している。これに対して、図４（Ｂ）によれば、パターン幅ＷＯをパターン幅ＷＩよりも大きくすることによって、発熱層４３のシールド層４４からはみ出た部分４３ａにおける屈曲部の内側の温度上昇が、十分に抑制されていることが分かる。実際、最大温度は、１４１.２℃と低下している。以上、本発明のように、発熱層のシールド層からはみ出た部分の単位長さ当たりの抵抗値を、はみ出ていない部分における、単位長さ当たりの抵抗値よりも小さく設定することによって、はみ出た部分における過度の温度上昇が抑制可能となることが理解される。
【００４９】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の薄膜磁気ヘッドにおける発熱素子についての変更態様を示す斜視図である。同図は、スライダ基板２１０の素子形成面３１を斜め上方から見た際の斜視図となっている。なお、図５（Ａ）〜（Ｄ）の各図面において、各シールド層及び発熱層は、図の見易さのために、トラック幅方向に関して左半分だけを描かれている。
【００５０】
図５（Ａ）によれば、発熱層５０のシールド層５１からはみ出た部分５０ａの一部のパターン厚ｔＯが、はみ出ていない部分におけるパターン厚ｔＩよりも大きくなっている。すなわち、はみ出た部分５０ａの少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗値が、はみ出ていない部分における単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなっている。なお、本変更態様において、はみ出た部分５０ａのパターン幅は、はみ出ていない部分のパターン幅と同じ大きさになっているが、ここで述べた単位長さ当たりの抵抗値の関係が成り立つならば異なっていてもよい。また、はみ出た部分５０ａのパターン厚ｔＯの部分は、はみ出ていない部分に連なるパターン上に、同一の構成材料、又は好ましくは比抵抗のより小さな構成材料からなる層を積層して形成してもよいし、発熱層３５１のはみ出ていない部分（及びそれに連なる一部）を若干エッチングして薄くすることによって形成してもよい。
【００５１】
図５（Ｂ）によれば、発熱層５２のシールド層５３からはみ出た部分５２ａの一部における構成材料の比抵抗ρ０が、はみ出ていない部分における構成材料の比抵抗ρＩよりも小さくなっている。ここで、一般に、直方体パターンの長さ、断面積、長さ方向に電流を流した際の長さ方向での抵抗値、及び構成材料の比抵抗をそれぞれ、ｌ、Ｓ、Ｒ、ρとすると、単位長さ当たりの抵抗値Ｒ／ｌは、ρ／Ｓに等しい。従って、発熱層５２においては、はみ出た部分５２ａの少なくとも一部における、構成材料の比抵抗ρ０と電流方向に垂直な断面積との比（単位長さ当たりの抵抗値に相当）が、はみ出ていない部分における、構成材料の比抵抗ρＩと電流方向に垂直な断面積との比（同じく単位長さ当たりの抵抗値に相当）よりも小さくなっている。なお、本変更態様において、はみ出た部分５２ａのパターン幅及びパターン厚は、はみ出ていない部分のパターン幅及びパターン厚と同じ大きさになっているが、ここで述べた断面積と構成材料の比抵抗との比の関係が成り立つならばそれぞれ異なっていてもよい。
【００５２】
以上により、発熱層５０（図５（Ａ））及び発熱層５２（図５（Ｂ））においても、過度の温度上昇が抑制可能となる。その結果、発熱層の変形又は断線等が回避されて、発熱素子の安定性及び信頼性が確保される。
【００５３】
図５（Ｃ）によれば、素子間シールド層５８の層面の面積は、上下部シールド層５７及び５６それぞれの層面の面積よりも大きく、発熱層５５は、直ぐ下方にある素子間シールド層５８からはみ出てはいない。すなわち、発熱層５５は、素子間シールド層５８の直上の領域内に位置している。これにより、発熱層５５全体が、素子間シールド層５８の平滑な層面に沿うことになり、発熱層５５を段差部無しに形成することがより容易になる。その結果、発熱層５５の断線や素子間シールド層５８とのショートがより確実に回避される。
【００５４】
しかしながら、発熱層５５は、図３に示した発熱層３５１と同様、上下部シールド層５７及び５６からはみ出た部分５５ａを有している。一般に、素子間シールド層は、環境温度に依存した熱膨張によって磁気ディスクの表面方向に突出する現象を回避するため、シールドの役割を果たす範囲でできるだけ薄くすることが要請されており、素子間シールド層の層厚として０.１μｍ程度が望ましいともされている。従って、実際には、発熱層５５に対する素子間シールド層５８の放熱効果は相当に小さいものとなっている。従って、発熱層５５の上下部シールド層５７及び５６からはみ出た部分５５ａの放熱が問題となる。
【００５５】
これに対して、発熱層５５のはみ出た部分５５ａの一部、本変更態様ではトラック幅方向に伸長している部分のパターン幅ＷＯが、はみ出ていない部分におけるパターン幅ＷＩよりも大きくなっている。すなわち、はみ出た部分５５ａの少なくとも一部（本実施形態ではパターン幅ＷＯの部分）における単位長さ当たりの抵抗値が、はみ出ていない部分（パターン幅ＷＩの部分）における単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなっている。これにより、パターン幅ＷＯの部分の発熱量が小さくなり、はみ出た部分５５ａにおいても過度の温度上昇が抑制可能となる。その結果、発熱層５５の変形又は断線等が回避されて、発熱素子の安定性及び信頼性が確保される。
【００５６】
なお、当然に、発熱層５５のはみ出た部分５５ａの少なくとも一部におけるパターン厚がより大きくなっているか、又は構成材料の比抵抗と電流方向に垂直な断面積との比がより小さくなっていてもよい。すなわち、はみ出た部分５５ａの単位長さ当たりの抵抗値が、はみ出ていない部分における単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなるように設定されておればよい。
【００５７】
図５（Ｄ）によれば、図５（Ｃ）と同様に、素子間シールド層５８′の層面の面積は、上下部シールド層５７′及び５６′それぞれの層面の面積よりも大きくなっている。さらに、発熱層５５′は、上下部シールド層５７′及び５６′からはみ出た部分５５ａ′を有している。このはみ出た部分５５ａ′において、トラック幅方向に伸長している部分のパターン幅ＷＯは、はみ出ていない部分におけるパターン幅ＷＩよりも大きくなっている。ここで、本変更態様では、トラック幅方向に垂直に伸長している部分のパターン幅ＷＯ′もまた、パターン幅ＷＩよりも大きくなっており、はみ出た部分５５ａ′の単位長さ当たりの抵抗値がより小さくなっている。
【００５８】
しかしながら、図５（Ｄ）においては、発熱層５５′のうち端部５５ｂ′が、素子間シールド層５８′からはみ出ている。ここで、端部５５ｂ′以外の部分ははみ出ていない。さらに、発熱層５５′のうち少なくとも端部５５ｂ′は、リード層５９と重なっていて、リード層５９と電気的に接続されている。なお、端部５５ｂ′はリード層５９に覆われていてもよく、この状態も「重なっている」に含まれる。また、本実施形態においては、リード層５９は、端部５５ｂ′に隣接する、素子間シールド層５８′からはみ出ていない部分の一部とも重なっている。ここで、端部５５ｂ′を有する発熱層５５′は、素子間シールド層５８′の端を跨っているが、このような跨った箇所は、段差の存在によって、場合によっては発熱層５５′の変形又は断線等の問題が発生し得る場所となる。しかしながら、本変更態様においては、この跨った箇所が必ずリード層５９に覆われることになるので、この変形又は断線等が生じた場合においても、リード層５９を通して発熱用の電力を安定して発熱層５５′に供給することができる。なお、図５（Ｄ）においては、上述したように発熱層５５′の左半分のみを示しているが、発熱層５５′の右半分においても同様の構成となっていてもよい。
【００５９】
図６は、図１の磁気ディスク装置の記録再生及び発熱制御回路１３の一実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【００６０】
図６において、６０は制御ＬＳＩ、６１は、制御ＬＳＩ６０から記録データを受け取るライトゲート、６２はライト回路、６３は、発熱素子３５に供給される電流値の制御用テーブル等を格納するＲＯＭ、６５は、ＭＲ効果素子３３へセンス電流を供給する定電流回路、６６は、ＭＲ効果素子３３の出力電圧を増幅する増幅器、６７は、制御ＬＳＩ６０に対して再生データを出力する復調回路、６８は温度検出器、６９は、発熱素子３５の制御回路をそれぞれ示している。
【００６１】
制御ＬＳＩ６０から出力される記録データは、ライトゲート６１に供給される。ライトゲート６１は、制御ＬＳＩ６０から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときにのみ、記録データをライト回路６２へ供給する。次いで、ライト回路６２が、この記録データに従ってコイル層３４３に書き込み電流を供給する。これにより、電磁コイル素子３４が、磁気ディスク上へ書き込みを行う。
【００６２】
一方、読み出し時においては、制御ＬＳＩ６０から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときにのみ、定電流回路６５からＭＲ積層体３３２に定電流が流れる。このＭＲ効果素子３３により読み出されたデータ信号は、増幅器６６で増幅された後、復調回路６７で復調され、得られた再生データが制御ＬＳＩ６０に出力される。
【００６３】
発熱部制御回路６９は、制御ＬＳＩ６０から出力される発熱ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱用電流値制御信号を受け取る。この発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作指示である場合、発熱用の電流が発熱素子３５の発熱層３５１に流れる。この際の電流値は、発熱用電流値制御信号に応じた値に制御される。制御ＬＳＩ６０は、記録再生動作の状況、及び温度検出器６８による温度測定値等に基づいて、これらの発熱ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱用電流値制御信号の値を決定する。このように、記録／再生動作制御信号系とは独立して、発熱ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱用電流値制御信号系を設けることによって、記録再生動作に連動した発熱素子３５への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。
【００６４】
なお、記録再生及び発熱制御回路１３の回路構成は、図６に示したものに限定されるものでないことは明らかである。記録制御信号及び再生制御信号以外の信号で書き込み動作及び読み出し動作を特定してもよい。また、少なくとも書き込み動作時及び読み出し動作時の両方で発熱素子３５を発熱させることが望ましいが、書き込み動作時若しくは読み出し動作時の一方でのみ、又は書き込み動作及び読み出し動作が連続する一定期間内において継続して発熱素子３５を発熱させることも可能である。さらに、発熱素子３５に供給する電流として、直流だけではなく、交流又はパルス電流等を用いることも可能である。
【００６５】
以下、シールド層を小さくした場合における、本発明の発熱層における温度上昇の抑制効果を、実施例を用いて示す。
【００６６】
図７は、シールド層の高さを小さくしていった場合の発熱層の温度変化についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。このシミュレーションによる実施例としては、図３に示した構成を用いており、間隔ＳＯ、すなわち、発熱層のはみ出た部分のトラック幅方向であってヘッド端面３００側の端辺と、上下部シールド層３３４及び３３０（並びに素子間シールド層３８）のトラック幅方向であってヘッド端面３００とは反対側の端辺との間隔が、１.６μｍであり、パターン幅ＷＩが３.４μｍであった。また、上下部シールド層３３４及び３３０（並びに素子間シールド層３８）のトラック幅方向の幅ＷＳＨが６５μｍであり（０.５ＷＳＨ＝３２.５μｍ）、下部シールド層３３０の下層面から素子間シールド層３８の上層面までの距離（厚さ）ｔＳＨが４μｍであった。
【００６７】
また、比較例として、図３において、パターン幅ＷＯ＝パターン幅ＷＩ（＝３.４μｍ）としたモデルを用いた。また、実施例１においては、パターン幅ＷＯ＝パターン幅ＷＩ×１.２（＝４.０８μｍ）であり、実施例２においては、パターン幅ＷＯ＝パターン幅ＷＩ×１.５（＝５.１μｍ）であった。さらに、発熱層の層厚（パターン厚）は１１１ｎｍであり、構成材料の比抵抗は５０μΩｃｍであり、発熱層と素子間シールド層３８との距離は０.２μｍであり、供給した電力は１００ｍＷであった。また、シミュレーションにおいては、上下部シールド層３３４及び３３０（並びに素子間シールド層３８）のヘッド端面３００に垂直な方向における長さ（シールドハイト）ＨＳＨを、２４μｍから１８μｍまで減少させた。
【００６８】
図７によれば、シールドハイトＨＳＨを２４μｍから減少させると、比較例、実施例１及び２のいずれにおいても、ＨＳＨが２１μｍを下回った当たりから、発熱層の最大到達温度が大きく上昇し始める。ここで、比較例においては、その上昇の傾きが急であり、ＨＳＨ＝１８μｍでの最大到達温度が、１７７℃に達してしまう。これに対して、実施例１及び２においては、その上昇の傾きは比較的緩やかであって、ＨＳＨ＝１８μｍでの最大到達温度が、それぞれ１６４℃及び１５１℃となり、温度上昇が十分に抑制されていることが分かる。
【００６９】
以上、本発明のように、発熱層のシールド層からはみ出た部分の単位長さ当たりの抵抗値を、はみ出ていない部分における、単位長さ当たりの抵抗値よりも小さく設定することによって、シールド層を小さくした場合にも発熱層の過度の温度上昇が抑制可能となることが理解される。
【００７０】
以上述べた実施形態は全て、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明による磁気ディスク装置、ＨＧＡ及び薄膜磁気ヘッドの一実施形態における構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】薄膜磁気ヘッドの要部の構成を概略的に示す、図１のａ−ａ線断面図である。
【図３】発熱素子の形状を示す斜視図である。
【図４】本発明における発熱層の過度の温度上昇の抑制効果を示す温度分布シミュレーションの結果図である。
【図５】本発明の薄膜磁気ヘッドにおける発熱素子についての変更態様を示す斜視図である。
【図６】図１の磁気ディスク装置の記録再生及び発熱制御回路の一実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【図７】シールド層の高さを小さくしていった場合の発熱層の温度変化についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１０  磁気ディスク
１１  スピンドルモータ
１２  アセンブリキャリッジ装置
１３  記録再生及び発熱制御回路
１４  駆動アーム
１５  ＶＣＭ
１６  ピボットベアリング軸
１７  ＨＧＡ
２０  サスペンション
２１  薄膜磁気ヘッド
２１０  スライダ基板
２２  ロードビーム
２３  フレクシャ
２４  ベースプレート
２５  配線部材
３０  ＡＢＳ
３１  素子形成面
３３  ＭＲ効果素子
３３０、５６、５６′  下部シールド層
３３２  ＭＲ効果積層体
３３３  絶縁層
３３４、５７、５７′  上部シールド層
３４  電磁コイル素子
３４０  主磁極層
３４３  書き込みコイル層
３４５  補助磁極層
３４６  バッキングコイル部
３５  発熱素子
３５１、４１、４３、５０、５２、５５、５５′  発熱層
３５１ａ、４１ａ、４３ａ、５０ａ、５２ａ、５５ａ、５５ａ′  はみ出た部分
３５２  リード層
３６  信号端子電極
３７  駆動端子電極
３８、５８、５８′  素子間シールド層
３９  被覆層
４２、４４、５１、５３  シールド層
５５ｂ′  端部
６０  制御ＬＳＩ
６１  ライトゲート
６２  ライト回路
６３  ＲＯＭ
６５  定電流回路
６６  増幅器
６７  復調回路
６８  温度検出器
６９  発熱素子の制御回路
【図１】
2008226425.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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