(57)【要約】【課題】記録再生素子の構成及び形成材料を変えることなく、該記録再生素子の記録媒体側への突出を抑制可能な薄膜磁気ヘッドを得る。【解決手段】記録再生素子、記録再生素子を給電するリード導体層、リード導体層と外部接続用の電極パッドを導通接続する導電性バンプ及び記録再生素子と導電性バンプの間を埋める絶縁性保護層を備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、絶縁性保護層内に、記録媒体との対向面に露出させることなく該媒体対向面と導電性バンプの間に位置させて、該絶縁性保護層の熱膨張係数よりも熱膨張係数の小さい材料からなる熱変形抑制層を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録再生素子と、この記録再生素子を給電するリード導体層と、このリード導体層のハイト方向奥側端部上に形成され、該リード導体層と外部接続用の電極パッドを導通接続する導電性バンプと、前記記録再生素子及びリード導体層を覆って該記録再生素子と前記導電性バンプの間を埋める絶縁性保護層とを備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記絶縁性保護層内に、記録媒体との対向面に露出させることなく該媒体対向面と前記導電性バンプの間に位置させて、該絶縁性保護層の熱膨張係数よりも熱膨張係数の小さい材料からなる熱変形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、前記熱変形抑制層は、前記導電性バンプに非接触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、前記熱変形抑制層は、前記記録再生素子のハイト方向において、該記録再生素子の上層位置から前記導電性バンプの近傍位置まで設けられている薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１または２記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記絶縁性保護層はＡｌ2Ｏ3により形成され、前記熱変形抑制層はＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＣのいずれかにより形成されている薄膜磁気ヘッド。
【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、前記記録再生素子は、前記媒体対向面で磁気ギャップ層を介して対向する主磁極層及びリターンヨーク層と、該主磁極層に記録磁界を与える記録コイルとを備えており、前記熱変形抑制層は、前記リターンヨーク層の上面に沿って形成されている薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
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、前記記録再生素子は、前記媒体対向面で磁気ギャップ層を介して対向する主磁極層及びリターンヨーク層と、該主磁極層に記録磁界を与える記録コイルとを備えており、前記熱変形抑制層は、前記リターンヨーク層と前記絶縁性保護層により平坦化された平坦面上に形成されている薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
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、前記記録再生素子は、所定間隔をあけて対向する下部シールド層及び上部シールド層と、このシールド層間に形成された磁気抵抗効果を発揮する多層膜と、前記上部シールド層上に絶縁層とを備えており、前記熱変形抑制層は、前記上部シールド層と前記絶縁層の間に形成されている薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
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、前記記録再生素子は、前記媒体対向面で磁気ギャップ層を介して対向する主磁極層及びリターンヨーク層と、該主磁極層に記録磁界を与える記録コイルとを備えており、前記熱変形抑制層は、前記記録コイルの上に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、記録再生素子に接続したリード導体層と外部接続用の電極パッドを導通接続する導電性バンプを備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果を利用して記録媒体から磁気記録情報を読み出し、記録媒体に記録磁界を与えて磁気情報を記録する記録再生素子を備えている。記録再生素子は、媒体対向面で所定間隔をあけて対向する下部シールド層と上部シールド層、この上下シールド層間に形成された磁気抵抗効果を発揮する多層膜、媒体対向面で磁気ギャップ層を介して対向する一対の磁気コア層、及び、該磁気コア層に記録磁界を誘導する記録コイル層などを有し、リード導体層を介して多層膜と記録コイル層が通電されることにより記録再生動作を行う。リード導体層は、多層膜と記録コイル層のそれぞれに一対で備えられ、該多層膜と記録コイル層に接続した一端部とは反対側の他端部が記録再生素子よりもハイト方向奥側に延出し、導電性バンプを介して外部接続用の電極パッドに接続されている。導電性バンプの周囲には絶縁性保護層が備えられる。
【０００３】
このような従来構造の薄膜磁気ヘッドでは、記録再生動作時に記録再生素子及びその周辺部の温度（特にコイル層周辺の温度）が上昇し、この温度上昇により記録再生素子が熱膨張して記録媒体側へ突出することがわかっている。また、薄膜磁気ヘッドがおかれる環境の温度上昇も記録再生素子の記録媒体側への突出に関与していることがわかっている。近年では、高記録密度化により記録媒体と薄膜磁気ヘッドの対向間隔も予め狭められていることから、記録媒体側へ突出した記録再生素子が記録媒体と接触し、記録媒体を傷つけたり、記録再生素子自体が損傷したりすることが問題となってきた。記録再生素子の熱膨張を抑えるには、従来よりも熱膨張係数の小さい材料を用いて記録再生素子を形成することが考えられるが、素子特性を変えることなく材料を変更することは難しい。
【特許文献１】特開２００４−３０３３２０号公報
【特許文献２】米国特許第６８４２３０８  Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、記録再生素子の構成及び形成材料を変えることなく、該記録再生素子の記録媒体側への突出を抑制可能な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、記録再生動作時の温度上昇と環境温度により導電性バンプも熱膨張し、この導電性バンプの体積が非常に大きいためにその熱膨張量も大きく、これにより記録再生素子の記録媒体側への突出量が増大していることを見出して完成されたものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、記録再生素子と、この記録再生素子に給電するリード導体層と、このリード導体層のハイト方向奥側端部上に形成され、該リード導体層と外部接続用の電極パッドを導通接続する導電性バンプと、記録再生素子及びリード導体層を覆って該記録再生素子と導電性バンプの間を埋める絶縁性保護層とを備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、絶縁性保護層内に、記録媒体との対向面に露出させることなく該媒体対向面と導電性バンプの間に位置させて、該絶縁性保護層の熱膨張係数よりも熱膨張係数の小さい材料からなる熱変形抑制層を設けたことを特徴としている。
【０００７】
熱変形抑制層は、温度変動したときに絶縁性保護層よりも熱変形しづらく、導電性バンプの熱膨張を受けて絶縁性保護層が変形しようとするのを抑制する作用をする。よって、温度上昇により導電性バンプが熱膨張しても該熱膨張に伴って絶縁性保護層が膨張する量は低減し、ハイト方向奥側に位置する導電性バンプの熱膨張の影響が媒体対向面側に位置する記録再生素子まで及ばない。すなわち、記録再生素子は、導電性バンプの熱膨張の影響による突出がなくなる。これにより、記録再生素子の記録媒体側への突出は抑制され、記録媒体との接触を回避できる。また熱変形抑制層は媒体対向面に露出しないので、媒体対向面を形成するための研磨加工時に不具合が生じない。
【０００８】
熱変形抑制層は、導電性バンプに非接触であることが好ましい。熱変形抑制層が導電性バンプに接触していると、該導電性バンプの熱膨張をも抑制できると推測されるが、導電性バンプ上に電極パッドを形成する前に行う研磨加工時に絶縁性保護層と熱変形抑制層の加工レートが異なり、絶縁性保護層と熱変形抑制層の境界付近に凹凸が生じ、電極パッドの形成が難しくなるという不具合が生じてしまう。熱変形抑制層が導電性バンプに非接触であれば、研磨加工面に熱変形抑制層は露出せず、導電性バンプ上に電極パッドを容易に形成できる。
【０００９】
熱変形抑制層は、記録再生素子のハイト方向において、該記録再生素子の上層位置から導電性バンプの近傍位置まで設けられていることが好ましい。この態様によれば、熱変形抑制層は、絶縁性保護層が変形しようとするのを抑える作用に加えて、記録再生素子が変形しようとするのを抑える作用もするので、記録再生素子の記録媒体側への突出をより抑えることができる。
【００１０】
絶縁性保護層はＡｌ2Ｏ3により形成し、熱変形抑制層はＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＣのいずれかにより形成することが実際的である。
【００１１】
記録再生素子は、媒体対向面で磁気ギャップ層を介して対向する主磁極層及びリターンヨーク層と、主磁極層に記録磁界を与える記録コイルとを備えている。熱変形抑制層は、リターンヨーク層の上面に沿って形成するか、または、リターンヨーク層と絶縁性保護層により平坦化された平坦面上に形成することができる。あるいは、記録コイルの上に形成することができる。
【００１２】
また記録再生素子は、所定間隔をあけて対向する下部シールド層及び上部シールド層と、このシールド層間に形成された磁気抵抗効果を発揮する多層膜と、上部シールド層上に絶縁層とを備えている。熱変形抑制層は、上部シールド層と絶縁層の間に形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱変形抑制層が少なくとも絶縁性保護層の熱変形を抑制する作用をするので、記録再生素子は導電性バンプの熱膨張の影響を受けずに済み、記録媒体側への突出量が低減する。これによって、記録再生素子の構成及び形成材料を変えることなく、該記録再生素子の記録媒体側への突出を抑制可能な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】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドＨを上面から見て示す模式平面図である。本薄膜磁気ヘッドＨは、垂直記録方式の薄膜磁気ヘッドである。この薄膜磁気ヘッドＨには、記録媒体との対向面（媒体対向面）Ｆに露出する記録再生素子１０と、この記録再生素子１０を給電するリード導体層２０と、リード導体層２０の記録再生素子１０に接続する側とは反対側の端部上に位置する導電性バンプ３０と、この導電性バンプ３０を介してリード導体層２０に導通接続した外部接続用の電極パッド４０と、導電性バンプ３０の周囲を埋める絶縁性保護層５０とが備えられている。
【００１６】
図２は記録再生素子１０の積層構造を示す断面図である。記録再生素子１０は、スライダ１００のトレーリング側端面１００ｂ上に薄膜形成されており、再生部Ｒと記録部Ｗを有している。再生部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、記録部Ｗは記録媒体Ｍに垂直磁界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。
【００１７】
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１００はＡｌ2Ｏ3・ＴｉＣなどの非磁性材料で形成されており、スライダ１００の媒体対向面１００ａ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１００が記録媒体Ｍの表面から浮上する。
【００１８】
スライダ１００のトレーリング側端面１００ｂには、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2などの非磁性絶縁材料による保護層１０１が形成され、この保護層１０１の上に、再生部Ｒが形成されている。再生部Ｒは、下部シールド層１０２と、上部シールド層１０５と、この下部シールド層１０２及び上部シールド層１０５の間を埋めるギャップ絶縁層１０４と、このギャップ絶縁層１０４内に位置する多層膜１０３とを有している。多層膜１０３は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果膜である。
【００１９】
上部シールド層１０５の上には記録部Ｗが積層されている。記録部Ｗは、上部シールド層１０５の上にコイル絶縁層１０６を介して形成された複数本の下層コイル１０７と、主磁極層（磁気コア層）１１０と、磁気ギャップ層１１３と、この磁気ギャップ層１１３の上にコイル絶縁層１１４を介して形成された複数本の上層コイル１１５と、リターンヨーク層（磁気コア層）１１８とを有している。
【００２０】
下層コイル１０７は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉ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なる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。下層コイル１０７の周囲には下層コイル絶縁層１０８が形成されている。
【００２１】
下層コイル絶縁層１０８の上には、主磁極層１１０と、該主磁極層１１０に磁気的に接続された補助ヨーク層１０９が形成されている。補助ヨーク層１０９は、主磁極層１１０よりも磁束飽和密度の低い磁性材料で該主磁極層１１０の直下に形成されており、磁気的に主磁極層１１０の一部として機能する。この補助ヨーク層１０９と下層コイル絶縁層１０８の上面は平坦化されていて、この平坦面の上にメッキ下地層が形成され、さらにメッキ下地層の上に、主磁極層１１０が形成されている。主磁極層１１０は、媒体対向面Ｆから図示Ｙ方向に所定長さを有し、且つ、媒体対向面Ｆに露出する先端面１１０ａの図示Ｘ方向の寸法が記録トラック幅Ｔｗに規定されている。この主磁極層１１０は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料で、メッキにより形成されている。
【００２２】
磁気ギャップ層１１３は、主磁極層１１０及びその周囲（主磁極層１１０の図示Ｘ方向の両側及び図示Ｙ方向の後方）を埋める絶縁材料層１１１の上に形成されている。磁気ギャップ層１１３上であって媒体対向面Ｆから所定距離離れた位置には、無機または有機材料によってスロートハイト決め層１１７が形成されている。この媒体対向面Ｆからスロートハイト決め層１１７の前端縁までの距離により、薄膜磁気ヘッドＨのスロートハイトが規定される。
【００２３】
上層コイル１１５は下層コイル１０７と同様に、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉ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なる。あるいは、これら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。上層コイル１１５の周囲には上層コイル絶縁層１１６が形成されている。
【００２４】
上記下層コイル１０７と上層コイル１１５とは、ソレノイド状になるように、それぞれの図示Ｘ方向における端部同士が電気的に接続されており、一体の記録コイル層として機能する。記録コイル層の形状は特にソレノイド形状に限定されるものではなく、主磁極層１１０とリターンヨーク層１１８の間で接続部１１８の周囲に巻回されるスパイラル形状であってもよい。
【００２５】
リターンヨーク層１１８は、上層コイル絶縁層１１６の上から磁気ギャップ層１１３上にかけて、パーマロイなどの強磁性材料により形成されている。このリターンヨーク層１１８は、媒体対向面Ｆに露出する先端面１１８ａを有し、この媒体対向面Ｆでギャップ間隔をあけて主磁極層１１０と対向している。リターンヨーク層１１８のハイト方向の後端部は、主磁極層１１０と接続する接続部１１８ｂである。リターンヨーク層１１８は絶縁性保護層５０で覆われている。
【００２６】
リード導体層２０は、図１に示されるように、多層膜１０３のトラック幅方向の両端部に接続する一対の再生側リード導体層２０Ａ、２０Ｂと、下層コイル１０７と上層コイル１１５で構成される記録コイル層の両端部に接続する一対の記録側リード導体層２０Ｃ、２０Ｄとにより構成されている。各リード導体層２０は、例えばＣｕやＡｕ等の低抵抗導電材料からなり、このリード導体層２０の記録再生素子１０に接続する側とは反対側の端部上に導電性バンプ３０が形成されている。
【００２７】
図３は、導電性バンプ３０付近の積層構造を示す断面図である。リード導体層２０上に形成された導電性バンプ３０は、ＮｉやＣｕ、Ａｕ等の導電材料で形成されており、電流損失を抑えるために記録再生素子１０やリード導体層２０に比べて非常に大きな体積を有している。この導電性バンプ３０の周囲には、記録再生素子１０の上面及びハイト方向後部やリード導体層２０を覆い、且つ、導電性バンプ３０の周囲を埋める絶縁性保護層５０が形成されている。絶縁性保護層５０は、導電性バンプ３０を完全に覆う厚さでＡｌ2Ｏ3膜を形成した後、このＡｌ2Ｏ3膜の上面を例えば研磨加工により平坦化して導電性バンプ３０の表面を露出させることで形成される。絶縁性保護層５０及び導電性バンプ３０の上には、該導電性バンプ３０の上面をすべて覆うようにして長方形状の電極パッド４０が形成されている。電極パッド４０はＡｕ等の導電材料からなる。
【００２８】
上記全体構成を有する薄膜磁気ヘッドＨはさらに、図１〜図３に示されるように、絶縁性保護層５０内に、絶縁性保護層５０及び記録再生素子１０の構成材料の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料、具体的にはＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＣのいずれかにより熱変形抑制層６０が形成されている。本実施形態の熱変形抑制層６０は、ＳｉＯ2で形成してある。熱変形抑制層６０は、導電性バンプ３０の配列方向に延びる矩形状をなし、リターンヨーク層１１８の上面に沿って記録再生素子１０（リターンヨーク層１１８）の上層位置から導電性バンプ３０の近傍位置まで形成されている。
【００２９】
この熱変形抑制層６０は、温度変動したときに熱膨張係数の差から絶縁性保護層５０よりも熱変形しづらく、導電性バンプ３０が熱変形（熱膨張）したときに該導電性バンプ３０と一緒に絶縁性保護層５０及び記録再生素子１０が変形しようとするのを抑制する作用をする。このため、温度上昇により導電性バンプ３０が熱膨張しても該熱膨張は低減し、ハイト方向奥側に位置する導電性バンプ３０の熱膨張の影響が媒体対向面Ｆ側に位置する記録再生素子１０まで及ばない。すなわち、記録再生素子１０は、導電性バンプ３０の熱膨張の影響による突出がなくなる。これにより、記録再生素子１０の記録媒体Ｍ側への突出は抑制され、記録媒体Ｍとの接触を回避できる。
【００３０】
熱変形抑制層６０は、その厚さが大きくなるほど、絶縁性保護層５０（及び記録再生素子１０）の変形を抑制する作用が大きくなる。熱変形抑制層６０の厚さは、記録再生素子１０の記録媒体Ｍ側の突出量に応じて適宜設定することが好ましい。
【００３１】
熱変形抑制層６０は、媒体対向面Ｆ側の端部６０ａが媒体対向面Ｆよりも所定距離だけハイト方向に後退しており、媒体対向面Ｆには露出しない（図２）。媒体対向面Ｆに露出しないことで、媒体対向面Ｆを形成するための研磨加工時に加工レートが絶縁性保護層５０と異なることから該絶縁性保護層５０との境界付近で凹凸が生じ、平坦な媒体対向面Ｆの形成が難しくなるという不具合を回避できる。
【００３２】
また熱変形抑制層６０は、導電性バンプ３０に対して非接触である。導電性バンプ３０に非接触とすることで、絶縁性保護層５０を研磨して導電性バンプ３０の上面を露出させる加工時に加工レートが絶縁性保護層５０と異なることから該絶縁性保護層５０との境界付近で凹凸が生じ、電極パッド４０の形成が難しくなるという不具合を回避できる。
【００３３】
本実施形態では、上述したように熱変形抑制層６０をリターンヨーク層１１８の上面に沿って形成してあるが、熱変形抑制層６０を設ける層位置は適宜変更可能である。熱変形抑制層６０を設ける層位置の別態様としては、例えば、図４に示すようにリターンヨーク層１１８の上面を絶縁性保護層５０により平坦化し、この平坦面α上に均一な膜厚（断面矩形状）で設ける、または、図５に示すように上部シールド層１０５とコイル絶縁層１０６の間に介在させて均一な膜厚（断面矩形状）で設けることができる。あるいは、図６に示すように記録コイル（図示実施形態ではソレノイド状コイルの下層コイル１０７）上に、該記録コイル上面に沿って均一な膜厚で設けてもよい。このように記録コイル上に熱変形抑制層６０が存在していれば、記録コイルの各コイル線の熱膨張を抑制することができる。熱変形抑制層６０は、記録コイルに直に接していても、記録コイル上のコイル絶縁層１０８内に埋設されていてもよい。記録コイルの形状は問わないが、図示実施形態のようなソレノイド状コイルでは、下層コイル１０７と上層コイル１１５の少なくとも一方の上に熱変形抑制層６０を設けることができる。
【００３４】
図７は、ＳｉＯ2からなる熱変形抑制層６０の有無による記録再生素子１０の記録媒体Ｍ側への突出量変化を示すグラフである。熱変形抑制層６０の有無以外は同一構成の薄膜磁気ヘッドにおいて、環境温度を２５℃から６０℃に変化させ、スライダ１００の媒体対向面１００ａを基準（突出量０）として突出量を測定してある。図４からも明らかなように、絶縁性保護層５０内に熱変形抑制層６０を備えることで、記録再生素子１０の記録媒体Ｍ側への突出量が低減されることを確認できる。
【００３５】
以上では、本発明を垂直磁気ヘッドに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】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの全体構成を上面から見て示す平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図であって、記録再生素子の積層構造を示している。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図であって、導電性バンプ付近の積層構造を示している。
【図４】熱変形抑制層を、リターンヨーク層と絶縁性保護層による平坦面上に設けた態様を示す断面図である。
【図５】熱変形抑制層を、上部シールド層とコイル絶縁層の間に介在させて設けた態様を示す断面図である。
【図６】熱変形抑制層を、記録コイル上に設けた態様を示す断面図である。
【図７】熱変形抑制層の有無による記録再生素子の記録媒体側への突出量変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１０  記録再生素子
２０  リード導体層
３０  導電性バンプ
４０  電極パッド
５０  絶縁性保護層
６０  熱変形抑制層
１０３  多層膜
１０７  下層コイル
１１５  上層コイル
１１８  リターンヨーク層
Ｈ  薄膜磁気ヘッド
Ｍ  記録媒体
Ｒ  再生部
Ｗ  記録部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008077719.tif 000005
【図４】
2008077719.tif 000006
【図５】
2008077719.tif 000007
【図６】
2008077719.tif 000008
【図７】
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