(57)【要約】【課題】ヒーターの熱による熱膨張により記録媒体への突き出し量のピークを再生素子へ近づけた薄膜磁気ヘッドを提供する。【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、この再生素子の上又は下に形成され、通電時に発熱して少なくとも前記再生素子を熱膨張により記録媒体側へ突き出させるヒーターとを備え、前記再生素子と前記ヒーターとの間に形成されるシールド層を、少なくとも第１、第２シールド層からなる複数層により形成し、前記第１、第２シールド層のうち、前記ヒーター側の第２シールド層の方を再生素子側の第１シールド層よりも熱膨張係数の小さい材料で形成した。【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、この再生素子の上又は下に形成され、通電時に発熱して少なくとも前記再生素子を熱膨張により記録媒体側へ突き出させるヒーターとを備え、
前記再生素子と前記ヒーターとの間に形成されるシールド層を、少なくとも第１、第２シールド層からなる複数層により形成し、
前記第１、第２シールド層のうち、前記ヒーター側の第２シールド層の方を再生素子側の第１シールド層よりも熱膨張係数の小さい材料で形成したこと、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、前記第１上部シールド層は、Ｆｅが略１９重量パーセントのＦｅ-Ｎｉで形成され、前記第２上部シールド層は、Ｆｅが略５８重量パーセントのＦｅ-Ｎｉで形成されている薄膜磁気ヘッド。
【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、前記記録素子は、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を有し、このリターンヨーク層を、前記第１上部シールド層よりも熱膨張係数の小さい材料で形成した薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記第２上部シールド層の厚さは前記上部シールド層の厚さの略２５〜７５パーセントである薄膜磁気ヘッド
【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き出させて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再生素子及び記録素子近傍に設け、素子部を熱膨張により記録媒体側へ突き出させて該再生素子及び記録素子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。かかる従来の薄膜磁気ヘッドにおいて、記録及び再生素子の記録媒体からの浮上量が読み書き能力に与える影響が大きく、記録及び再生部の突き出し量の制御が重要になってきている。素子部の突き出し量を制御するために、薄膜磁気ヘッドの素子部内に熱膨張係数の小さい材料を挟むことが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４-３３４９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、本出願人は特願２００６-０６６２６１号にて、薄膜磁気ヘッドの中で再生素子を最大限突き出させるためにシールド層と平面視で重なり合うようにヒーターを設ける配置を提案している。しかしながら、再生素子の突き出し量が多くなるものの平面視でシールド層と重なり合うヒーターが再生素子よりも近いシールド層に最も熱を与えるので再生素子よりもシールド層が突き出してしまう課題があった。例えば、特許文献１記載の公知薄膜磁気ヘッドでは、再生素子を熱膨張係数の小さいシールド層で挟み、その外側を熱膨張係数の大きいシールド層で挟む構造であったので、本出願人の提案するシールド層と平面視で重なり合うようにヒーターを設ける配置を特許文献1記載の薄膜磁気ヘッドに適用すると熱膨張係数の大きいシールド層がより突き出てしまう。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ヒーターの熱による熱膨張により記録媒体への突き出し量のピークを再生素子へ近づけた薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成する本発明の薄膜磁気ヘッドは、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、この再生素子の上又は下に形成され、通電時に発熱して少なくとも前記再生素子を熱膨張により記録媒体側へ突き出させるヒーターを備え、前記再生素子と前記ヒーターとの間に形成されるシールド層を、少なくとも第１、第２シールド層からなる複数層により形成し、前記第１、第２シールド層のうち、前記ヒーター側の第２シールド層の方を再生素子側の第１シールド層よりも熱膨張係数の小さい材料で形成したこと、に特徴を有する。
【０００６】
前記第１上部シールド層は、Ｆｅが略１９重量パーセントのＦｅ-Ｎｉで形成され、前記第２上部シールド層は、Ｆｅが略５８重量パーセントのＦｅ-Ｎｉで形成するのが実際的である。
【０００７】
さらに本発明の薄膜磁気ヘッドにあっては、前記記録素子は、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を有し、このリターンヨーク層を、前記第１上部シールド層よりも熱膨張係数の小さい材料で形成する。この場合、前記第２上部シールド層の厚さは前記上部シールド層の厚さの略２５〜７５パーセントの範囲で設定することことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヒーターの熱による熱膨張により記録媒体への突き出し量のピークを再生素子へ近づけることが可能になるので、浮上量が小さくなり再生特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。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。
【００１０】
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。図２は、図１の薄膜磁気ヘッドを平面視でヒーターとシールドの重なりを示す平面図である。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部Ｒと記録部Ｗを有する垂直磁気ヘッドである。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に垂直記録磁界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。
【００１１】
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、この記録媒体Ｍは、例えば円形ディスクであり、その円中心を回転軸心として、スピンドルモータによ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。
【００１２】
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、再生部Ｒが積層形成されている。再生部Ｒは、下部シールド層１１と、上部シールド層１４と、この下部シールド層１１及び上部シールド層１４の間を埋めるギャップ絶縁層１３と、このギャップ絶縁層１３内に位置する再生素子１２とを有している。再生素子１２は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果素子である。
【００１３】
記録部Ｗは、上部シールド層１４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３３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３３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３３に記録磁界を与えるコイル層（３１、３７）と、主磁極層３３よりも飽和磁束密度が低い磁性材料で該主磁極層３３の直下に形成した補助ヨーク層３４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。
【００１４】
主磁極層３３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３３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３３と接続する。このリターンヨーク層４０は、主磁極層３３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３３及び補助ヨーク層３４の周囲には、例えばＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ等からなる絶縁層４１が形成されている。
【００１５】
上部シールド層１４上に分離層２０（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３３及び補助ヨーク層３４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、この平坦面の上に主磁極層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。
【００１６】
再生部Ｒと記録部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、実際に発熱する平面Ｍ字形状の発熱領域と、該発熱領域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２２とを有している（図２参照）。発熱領域のパターン形状は任意であり、ミアンダ形状でもよい。このヒーター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。
【００１７】
ヒーター２１から発せられた熱は、媒体対向面Ｆ方向へ伝わり、さらに上部シールド層１４から再生素子１２方向、及びコイル絶縁層３２から主磁極層３３方向へ伝わり、素子部（再生部Ｒの再生素子１２及び記録部Ｗの主磁極層３３）を熱膨張により記録媒体Ｍ側へ局所的に突き出させる。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き出し量は増大し、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。
【００１８】
本発明の第１実施形態では、上部シールド層１４を、第１、第２上部シールド層１４ａ、１４ｂの二層構造として、ヒーター２１に近い側の第２上部シールド層１４ｂの方を、第１上部シールド層１４ａよりも熱膨張係数が小さい材料で形成した。上部シールド層１４にはＦｅ-Ｎｉが使用される。そこでこの実施形態では、第１上部シールド層１４ａには熱膨張係数が大きい、Ｆｅが略１９重量パーセントのＦｅ-Ｎｉを使用し、第２上部シールド層１４ｂには熱膨張係数が小さい、Ｆｅが略５８重量パーセントのＦｅ-Ｎｉを使用した。この薄膜磁気ヘッドＨにおいて、上部シールド層１４の厚さは、１．６μmである。
下部シールド層１１は、第１上部シールド層１４ａの材料である、Ｆｅが略１９重量パーセントのＦｅ-Ｎｉと同一の材料により形成されている。
リターンヨーク層４０は、第１上部シールド層１４ａの材料である、Ｆｅが略１９重量パーセントのＦｅ-Ｎｉと同一の材料により形成されている。
【００１９】
次に、この第１実施形態において、上部シールド層１４全体の厚さを１．６μmと固定した上で第１、第２上部シールド層１４ａ、１４ｂの厚さの比を変えて、温度変化による素子部（媒体対向面Ｆ）の突き出し量の変化をシミュレーションした結果を図３にグラフで示した。環境温度変化は２５℃から６０℃である。ここでは、第２上部シールド層１４ｂの厚さが０の場合、つまり上部シールド層１４が第１上部シールド層１４ａのみの場合のシミュレーション結果を比較例Ｒｅｆとしてプロットし、第２上部シールド層１４ｂの膜厚を０．２μm、０．４μm、０．５μm、０．６μm、０．８μm、１．２μm、及び１．６μmにしたシミュレーション結果をプロットしてある。なお、比較例Ｒｅｆは、上部シールド層１４を一層構造とした従来構造の薄膜磁気ヘッドと同等である。
【００２０】
図３のグラフにおいて、横軸は図１における保護層４３の上面位置、トレーリングエッジαからの距離［μm］であり、縦軸は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面Ｆの突き出し量［nm］である。ここで、トレーリングエッジからの距離は、トレーリングエッジを基準位置０として表す距離であり、３５〜３７μm付近が再生素子１２近傍を示し、３１μm付近が主磁極層３３近傍を示し、２９〜３１μm付近がリターンヨーク層４０を示している。また、この突き出し量は、環境温度２５℃、ヒーター非通電状態における、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としてシミュレーションした値である。
【００２１】
上記グラフから、第２上部シールド層１４ｂの膜厚が０．４μm〜１．２μm（上部シールド層１４の厚さの２５パーセントから７５パーセント）であれば単一の組成であるref（０μm）及び１．６μmよりも再生素子１２近傍を突き出させることが可能になる。より好ましくは第２上部シールド層１４ｂの膜厚が０．８μm、（上部シールド層１４の厚さの略５０パーセント）のときに、再生素子１２を最も突き出させることが可能となる。
【００２２】
以上のシミュレーション結果から第１実施形態の薄膜磁気ヘッドは、ヒーター２１に近い第２上部シールド層１４ｂの膜厚を略０．４〜１．２μm、上部シールド層１４の略２５〜７５パーセントの範囲で設定することにより、再生素子１２の突き出し量が上下のシールドよりも突出するので、記録再生特性が向上し、その記録再生特性を温度変化にかかわらず維持できる。
【００２３】
第１実施形態では、リターンヨーク層４０をＦｅが略１９重量パーセントのＦｅ-Ｎｉによって形成した。次に、リターンヨーク層４０を、第２上部シールド層１４ｂ同様に熱膨張係数の小さい材料で形成した第２実施形態について説明する。第２実施形態ではリターンヨーク層４０を、第２上部シールド層１４ｂと同一のＦｅが略５８重量パーセントのＦｅ-Ｎｉで形成してある。第２実施形態は、リターンヨーク層４０の材料が異なる他は第１実施形態と同一である。
【００２４】
この第２実施形態の薄膜磁気ヘッドについて、第１実施形態同様のシミュレーションを行った結果について説明する。この第２実施形態において、上部シールド層１４全体の厚さを１．６μmと固定した上で第１、第２上部シールド層１４ａ、１４ｂの厚さの比を変えて、温度変化による媒体対向面Ｆ（素子部）の突き出し量の変化をシミュレーションした結果を図４にグラフで示した。環境温度変化は２５℃から６０℃である。ここでは、第２上部シールド層１４ｂの厚さが０の場合、つまり上部シールド層１４が第１上部シールド層１４ａのみの場合のシミュレーション結果を比較例Ｒｅｆとしてプロットし、第２上部シールド層１４ｂの膜厚を０．４μm、０．８μm、１．２μm、及び１．６μmにしたシミュレーション結果をプロットしてある。
【００２５】
図５のグラフにおいて、横軸は図１における保護層４３の上面位置、トレーリングエッジα（保護層４３の上面位置）からの距離［μm］であり、縦軸は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面Ｆの突き出し量［nm］である。ここで、トレーリングエッジからの距離は、トレーリングエッジを基準位置０として表す距離であり、３５〜３７μm付近が再生素子１２近傍を示し、３１μm付近が主磁極層３３近傍を示し、２９〜３１μm付近がリターンヨーク層４０を示している。また、この突き出し量は、環境温度２５℃、ヒーター非通電状態における、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としてシミュレーションした値である。
【００２６】
上記グラフより、第２上部シールド層１４ｂの膜厚が０．４μm〜１．２μm（上部シールド層１４の厚さの２５パーセントから７５パーセント）であれば単一の組成であるref（０μm）及び１．６μmよりも再生素子１２近傍を突き出させることが可能になる。より好ましくは第２上部シールド層１４ｂの膜厚が０．８μm（上部シールド層１４の厚さの５０パーセント）のときに、再生素子１２を最も突き出させることが可能となる。
【００２７】
以上のシミュレーション結果から第２実施形態の薄膜磁気ヘッドは、第２上部シールド層１４ｂの膜厚を０．４〜１．２μm、上部シールド層１４の略２５〜７５パーセントの範囲で設定することにより、再生素子１２の突き出し量が上下のシールド層よりも突出するので、記録再生特性が向上し、その記録再生特性を温度変化にかかわらず維持できる。
さらにこの第２実施形態によれば、再生素子１２が主磁極層３３及びリターンヨーク層４０よりも突出するので、主磁極層３３とリターンヨーク層４０の突き出しで記録媒体に接触する確立が減ることになる。
【００２８】
上記シミュレーション結果を裏付けるために、Ｆｅ−Ｎｉ合金のＦｅ組成を変えたサンプルで突き出し量を測定した。測定対象は、上部シールド層上にＡｌ2Ｏ3からなる絶縁層を成膜し、評価用膜であるＦｅ−Ｎｉ合金を３μm成膜し、Ａｌ2Ｏ3からなるオーバーコートを形成し実製品の状況に近づけるため実際のスライダサイズに加工したサンプルを使用した。環境温度２５℃、ヒーター非通電状態における、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、環境温度である室温を５０℃又は７０℃に上昇させ、突き出し量を実測した。
実測した突き出し量は図５に示す。図５によると、Ｆｅ−Ｎｉ膜のＦｅ組成が略５８重量パーセントであれば突き出し量は減少する。また、Ｆｅ組成が７０〜７８重量パーセントや、Ｆｅ組成が１９重量パーセント近傍であると、Ｆｅ組成が略５８重量パーセント近傍の評価膜よりも突き出し量が大きいことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の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】本発明の薄膜磁気ヘッドの、ヒーター、再生素子部分の平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態において、薄膜磁気ヘッドの素子部（媒体対向面）の突き出し量の変化を上部シールド層における第２上部シールド層の厚さの比を変えてシミュレーションし、その結果をグラフで示す図である。
【図４】同第２実施形態において、薄膜磁気ヘッドの素子部（媒体対向面）の突き出し量の変化を上部シールド層における第２上部シールド層の厚さの比を変えてシミュレーションし、その結果をグラフで示す図である。
【図５】Ｆｅ−Ｎｉ合金のＦｅ組成と突き出し量との関係を示す関係図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  スライダ
１ｂ  トレーリング端面
２  アンダーコート膜
１１  下部シールド層
１２  再生素子
１３  ギャップ絶縁層
１４  上部シールド層
１４ａ  第１上部シールド層
１４ｂ  第２上部シールド層
２０  分離層
２１  ヒーター
３３  主磁極層
４０  リターンヨーク層
Ｒ  再生部
Ｗ  記録部
【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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