(57)【要約】【解決手段】基板１上の絶縁膜２の形成領域をＧＭＲ膜５の近傍に限定した。これにより、コイル１２によるジュール発熱は、絶縁膜２に妨げられることなく基板１に導かれる。中間に形成されている電極６、上部、下部シールド８、３、下部磁極１０は熱伝導の高い金属薄膜であり、影響は少ない。同様に中間にあるギャップ膜４，７，１１および分離膜９は電気的絶縁膜であるＡｌ２Ｏ３であるが、薄いために大きな影響はない。【効果】本発明では、ヘッド自身の発熱を効率的に基板へ放熱させることでヘッドの温度上昇を抑止した。この結果、ヘッドの変形量が小さくなり、ヘッドと円板の接触が回避され摺動障害を大幅に防止できた。【選択図】　図１
2004005775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された下部シールド及び上部シールドの間に磁気抵抗効果膜及び該磁気抵抗効果膜に電気的に接続された一対の電極を有する磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドの上部シールドの上に絶縁膜を介して形成された下部磁極及び上部磁極の間にギャップ膜及び絶縁膜を介してコイルを有する誘導型薄膜ヘッドとを具備する記録再生分離型ヘッドにおいて、前記基板と前記下部シールドとの間に絶縁膜が形成されており、該絶縁膜は前記磁気抵抗効果膜の近傍に形成されていることを特徴とする記録再生分離型ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の記録再生分離型ヘッドにおいて、前記下部シールドは前記基板上の絶縁膜の上に形成されていることを特徴とする記録再生分離型ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２記載の記録再生分離型ヘッドにおいて、前記基板上に形成された絶縁膜は前記コイルの下の大半の領域には形成されていないことを特徴とする記録再生分離型ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の記録再生分離型ヘッドにおいて、前記基板上に形成された絶縁膜の膜厚は１μｍ以下であることを特徴とする記録再生分離型ヘッド。
【請求項５】
基板上に形成された下部シールド及び上部シールドの間に磁気抵抗効果膜及び該磁気抵抗効果膜に電気的に接続された一対の電極を有する磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドの上部シールドを下部磁極として兼用し、該上部シールド兼下部磁極と上部磁極の間にギャップ膜及び絶縁膜を介してコイルを有する誘導型薄膜ヘッドとを具備する記録再生分離型ヘッドにおいて、前記基板と前記下部シールドとの間に絶縁膜が形成されており、該絶縁膜は前記磁気抵抗効果膜の近傍に形成されていることを特徴とする記録再生分離型ヘッド。
【請求項６】
請求項５記載の記録再生分離型ヘッドにおいて、前記下部シールドは前記基板上の絶縁膜の上に形成されていることを特徴とする記録再生分離型ヘッド。
【請求項７】
請求項５または６記載の記録再生分離型ヘッドにおいて、前記基板上に形成された絶縁膜は前記コイルの下の大半の領域には形成されていないことを特徴とする記録再生分離型ヘッド。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載の記録再生分離型ヘッドにおいて、前記基板上に形成された絶縁膜の膜厚は１μｍ以下であることを特徴とする記録再生分離型ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置に用いる記録再生分離型ヘッドおよび誘導型薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の大容量化に伴い、記録密度が年々高まっている。また、装置は小型かつ低周速度になっている。これらの要求を満たす為に、例えば、現在の磁気ディスク装置はトラック幅は０．４μｍ、磁気抵抗効果膜へのＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ　Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）膜の採用、さらには、ヘッドと記録媒体との間隙（以下浮上量と略す）を１５ｎｍ程度にまで低減している。
【０００３】
図３はＧＭＲヘッドを採用した記録再生分離型ヘッドの斜視図である。記録再生分離型ヘッドは、再生専用のＧＭＲヘッドの上に記録用の誘導型薄膜磁気ヘッドが積層された構造となっている。ここで示した記録再生分離型ヘッドは、上部シールド／下部磁極兼用型と呼ばれ、ＧＭＲヘッドを構成する上部シールド膜８が、記録用誘導型薄膜磁気ヘッドの下部磁極を兼ねている。
【０００４】
また、図４は上部シールド／下部磁極兼用型の記録再生分離型ヘッドの構造を詳細に示す断面図である。再生用ＧＭＲヘッドは所望信号以外の磁界を排除する上部および下部シールド膜８、３、所望信号を検出するＧＭＲ膜５および該ＧＭＲ膜５に電流を流すための電極６、上部および下部ギャップ膜７、４等から構成される。一方、記録用誘導型ヘッドは記録磁界を発生する上部磁極１４、信号電流を印加するコイル１２および絶縁層１３等からなる。これらヘッドを構成する膜は、絶縁膜２が積層された基板１上に作製される。さらに、全体を保護膜１５で被覆している。
【０００５】
前述した上部シールド／下部磁極兼用型の記録再生分離型ヘッドに対し、図５は上部シールド／下部磁極分離型の記録再生分離型ヘッドである。上部シールド８の上に分離膜９および記録用の下部磁極１０が新たに形成されている。
【０００６】
上部シールド／下部磁極兼用型に対し分離型のヘッドでは、記録磁界が下部磁極で分離されるために、ＧＭＲヘッドに印加されにくく電気特性の安定化に有利である。しかし、製造プロセスが複雑となる欠点がある。
【０００７】
基板１は、通常Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣの粉末を焼結したもので、多くの微細な隙間を有する。絶縁膜２は該隙間を埋めるためのもので、スパッタリング法で積層した後、研磨することで隙間を埋めている。再生用ＧＭＲヘッドを構成する下部シールド３および上部シールド８にはＮｉＦｅ等の合金薄膜が用いられる。信号を検出するＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ　Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）膜５は、たとえば、ＣｏＦｅを自由層とするスピンバルブ膜で非常に薄い薄膜が積層されたものである。上部、下部ギャップ膜７，４は通常Ａｌ２Ｏ３薄膜である。電極６は媒体との対向面に露出する側は硬いＴａで、さらに、素子内では電気抵抗を下げるためにＡｕ，Ｃｕなどが積層されている。
【０００８】
一方、記録用誘導型薄膜磁気ヘッドを構成する上部磁極１４には飽和磁束密度が高く、大きな記録磁界を発生可能なＣｏＮｉＦｅ合金薄膜が用いられている。記録電流を印加するコイル１２はＣｕが用いられている。絶縁膜１３は高分子樹脂である。さらに、保護膜１５はＡｌ２Ｏ３薄膜が多用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように高密度記録化とともに、ヘッドと記録媒体との間隙は益々狭くなっていく。高密度記録の達成には低浮上化は不可欠である。しかし、低浮上化にともない、ヘッドの変形が大きな問題となりつつある。すなわち、ヘッド変形により、局所的にヘッド／記録媒体間隔が狭くなり、ヘッドと記録媒体が衝突し最悪の場合、記録媒体を傷付けて信号消失、摺動に到るからである。この種の検討としては、例えば、ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，ｖｏｌ．３８，２００２，ｐａｇｅ１　（アイイーイーイートランザキションオンマグネチックスボリューム３８、２００２年、ページ１）に記載されている。すなわち、ヘッドは加熱により変形し、例えば、図６に示すように上部磁極１４の直上が反ってくる（変形部２０）。その結果、変形部２０が記録媒体と接触しやすくなり、最悪の場合は図７に示すように変形部が磨耗してしまう（摩耗領域２１）。
【００１０】
ヘッドの変形は、ヘッドが加熱されることによる熱膨張率差で生ずる。ヘッドの加熱は、ヘッドのおかれる環境温度、ヘッド自身の発熱に起因する。環境温度とは磁気ディスク装置内の温度が支配的で、多くの磁気ディスク装置で６０度程度を保証している。ヘッド自身の発熱は、誘導型薄膜ヘッド部が主であり、ライト時のコイル抵抗によるジュール発熱、高周波領域における渦電流発熱、鉄損、表皮効果による抵抗増加にともなう発熱である。
【００１１】
ヘッド自身の発熱を小さくするには、発熱源の改善が先ず考えられる。例えば、コイル抵抗を小さくしてジュール発熱を下げることが有効である。
【００１２】
一方、放熱を改善し発熱し難くすることも有効である。例えば、発熱源に近接して放熱板を設けることで放熱性が高まり、ヘッド素子自身の発熱が抑えられる。
【００１３】
前述したようにヘッドの発熱は、主に誘導型薄膜ヘッド部で発生する。したがって、例えば、コイル１２のジュール発熱、上部、下部磁極１４、１０のヒステリシス発熱等の発熱を如何に放熱させるかが重要となる。
【００１４】
良好な放熱性を確保するには、高い熱伝導度を有する膜を発熱体近傍に配置することが望ましい。ところで、記録再生分離型ヘッドは熱容量の大きく、熱伝導率の高いＡｌ２Ｏ３ＴｉＣ基板上に形成されている。すなわち、上記誘導型薄膜ヘッドの発熱を如何に基板に放熱させるかがポイントとなり、発熱源と基板とを如何に近接させるかが大切である。
【００１５】
図４に概略を示すように、現在、記録再生分離型ヘッドの素子部と基板１は、例えば、アルミナ等の絶縁膜２で分離されている。これは、基板が燃結体であるために生ずる隙間を埋めるためであることは、前述した。アルミナで該隙間を埋めないと、この上に形成される例えば、下部シールド３、ＧＭＲ膜５等の磁性薄膜の磁気特性が劣化し、強いては、ヘッドの電気特性、寿命へも悪影響をもたらすことになる。この絶縁層２の膜厚は通常数μｍ以上ある。さらに、該誘導型薄膜ヘッドは磁気抵抗効果型ヘッドの上に形成されているため、これまでの記録再生分離ヘッドでは基板１とは１０μｍ前後遠ざかって形成されている。
以上述べたように、誘導型薄膜ヘッドの発熱部である、例えば、コイル１２等は幾層かの膜の上に形成されおり、放熱が妨げられていた。
【００１６】
本発明の目的は、高密度な記録に必須である低浮上化に伴い影響が顕著となるヘッド変形によるヘッドと記録媒体との接触を回避し、信頼性の高いヘッドを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ヘッドの電気特性に影響を与えないよう磁気特性を乱さず、かつ、発熱の源である誘導型薄膜磁気ヘッドを熱容量の大きな、熱伝導率の高い基板にできるだけ近接して形成することで達成される。
【００１８】
具体的には、基板上に形成された下部シールド及び上部シールドの間に磁気抵抗効果膜及び該磁気抵抗効果膜に電気的に接続された一対の電極を有する磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドに隣接して形成された下部磁極及び上部磁極の間にギャップ膜及び絶縁膜を介してコイルを有する誘導型薄膜ヘッドとを具備する記録再生分離型ヘッドにおいて、前記基板と前記下部シールドとの間に絶縁膜が形成されており、該絶縁膜は前記磁気抵抗効果膜の近傍に形成されている。
【００１９】
また、前記下部シールドは前記基板上の絶縁膜の上に形成されている。
【００２０】
前記基板上に形成された絶縁膜は前記コイルの下の大半の領域には形成されていないことが効果的である。
【００２１】
前記基板上に形成された絶縁膜の膜厚は１μｍ以下であることが効果的である。
【００２２】
ヘッド変形を抑え低浮上下で高い信頼性をもつヘッドを供給するには、ヘッド自身の温度上昇をできるだけ抑えることが重要である。本発明では，放熱構造を適正化することでヘッド自身の温度上昇が抑制され、変形の少ないヘッドの供給することが達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
図１は本発明の実施例１による上部シールド／下部磁極分離型記録再生分離型ヘッドの断面図の詳細である。従来の記録再生分離型ヘッドでは、基板１上全面に絶縁膜２が形成されていた。本実施例では、絶縁膜２の形成領域をＧＭＲ膜５の近傍に限定した。これにより、コイル１２によるジュール発熱は、絶縁膜２に妨げられることなく基板１に導かれる。中間に形成されている電極６、上部、下部シールド８、３、下部磁極１０は熱伝導の高い金属薄膜であり、影響は少ない。同様に中間にあるギャップ膜４，７，１１および分離膜９は電気的絶縁膜であるＡｌ２Ｏ３であるが、薄いために大きな影響は少ない。もちろん、コイル１２の下に形成される膜が少ない方が、放熱性が改善されること言うに及ばない。
【００２４】
以下、図１に示される実施例１の記録再生分離型ヘッドの構成を製造工程に基ずいて説明する。
（１）基板１はＡｌ２Ｏ３ＴｉＣである。先ず、基板１上に絶縁膜２を形成する。絶縁膜２はＡｌ２Ｏ３薄膜でスパッタリング法で形成した。膜厚は５μｍである。
（２）絶縁膜２の膜厚が３±０．４μｍとなるまで絶縁層２表面を研磨する。これにより、Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣ基板１の隙間にはＡｌ２Ｏ３が埋め込まれ、表面は平滑になる。
（３）絶縁膜２をパターニングし、余分なＡｌ２Ｏ３を除去する。パターニングは、ホトレジスト膜をマスクとして、イオンミリング法で加工した。
以上により、発熱部であるコイルの下の絶縁膜２は除去される。
（４）下部シールド膜３を形成する。材料はＮｉＦｅである。ここではホトレジストをマスクとしためっき法で形成した。膜厚は２μｍである。
（５）下部ギャップ膜４を形成する。膜厚は０．１μｍ、材料はＡｌ２Ｏ３である。成膜後、必要に応じスルーホール等の形成を行った。パターニングは、ホトレジスト膜をマスクとしたイオンミリング法で行った。
（６）信号検出にもっとも重要なＧＭＲ膜５を成膜する。ＧＭＲ膜５はスパッタリング法で形成した。ＧＭＲ膜はＣｏＦｅ薄膜を自由層としたスピンバルブ膜である。その後、所定形状にパターニングした。パターニングは、上記同様にイオンミリング法である。
（７）電極６をリフトオフ法で形成する。材料は、Ｔａ／ＴａＷ合金積層膜である。膜厚は、それぞれ０．３μｍ／０．０１μｍである
（８）引き続き、上部ギャップ膜７を形成する。膜厚は０．１μｍ、材料はＡｌ２Ｏ３である。成膜後、必要に応じスルーホール等の形成を行った。パターニングは、ホトレジスト膜をマスクとしたイオンミリング法で行った。
（９）上部シールド膜８を形成する。形成はホトレジストをマスクとしためっき法である。材料は、下部シールド膜３と同じＮｉＦｅ合金である。必要に応じ、上部シールド膜８の上面は研磨等の方法で平坦にすることが望ましい。
【００２５】
以上（１）〜（９）の工程で、再生用のＧＭＲヘッド部が形成される。引き続き、記録用誘導型薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明する。
（１０）はじめに、記録用誘導型薄膜磁気ヘッドと再生用ＧＭＲヘッドとを磁気的に隔てる分離膜９を形成する。ここでは、膜厚０．３μｍのＡｌ２Ｏ３薄膜とした。成膜はスパッタリング法である。これにより、記録磁界が直接ＧＭＲヘッドに印加されることがなくなり、ＧＭＲヘッドの電気特性が安定化する。
（１１）次に、下部磁極膜１０をホトレジストをマスクとしためっき法で形成した。材料は、ＮｉＦｅ合金である。
（１２）ギャップ膜１１を形成する。材料はＡｌ２Ｏ３薄膜で、膜厚は０．２μｍである。
（１３）コイル１２および絶縁層１３を形成する。コイル１２はＣｕでホトレジストをマスクとしためっき法で形成した。コイル１２の巻数は１１ターンである。絶縁層１３はホトレジストで、高温度で加熱処理することで内蔵ガスを放出させ、熱的に安定化させた。
（１４）上部磁極１４を形成する。めっき法により、トラック幅０．３μｍのパターンを形成した。材料は、強い記録磁界の発生が可能なＣｏＮｉＦｅ合金である。
（１５）最後の保護膜１５を形成する。成膜膜厚は６０μｍで、研磨により最終的に５０μｍとした。
（１６）図にはないが、信号入出力用の端子を形成し、完成する。
【００２６】
以上により誘導型薄膜磁気ヘッドおよびＧＭＲヘッドからなる記録再生分離型ヘッドが形成される。
【００２７】
本記録再生分離型ヘッドでは、記録用誘導型薄膜磁気ヘッドのほとんどの領域が、絶縁膜２の無い領域に形成される。これにより、例えばコイル１２のジュール発熱による熱は、効率的に基板１へ伝わりヘッドの温度上昇が抑えられる。例えば、コイルに１００ＭＨｚ、３０ｍＡｐ−ｐの電流を通電した時の温度上昇は、絶縁膜２がある場合に比較し、１２．５℃低下した。さらに、４００ＭＨｚ、３０ｍＡｐ−ｐではさらに効果が顕著となり１５℃低下した。
【００２８】
［実施例２］
実施例１は上部シールド／下部磁極分離型であったが、本実施例では図２に示す上部シールド／下部磁極兼用型に適用した。上部シールド／下部磁極兼用型ヘッドは、前述した上部シールド／下部磁極分離型ヘッドに比較し記録磁界の影響を受けやすいため、製造工程の管理をより厳密に行う必要がある。しかし、構造が簡単なために製造工程への負担が少なく、原価的にも有利である。
【００２９】
本実施例におけるヘッドは、実施例１における工程（１０）および（１１）を削除することができる。
【００３０】
本実施例のヘッドに於いては、上部シールド膜８と下部磁極１０が兼用となっている。このために、分離型に比較し発熱源である誘導型薄膜磁気ヘッドが基板１に近づいており、より放熱性に優れた構造となっている。実施例１と同様、コイル１２に１００ＭＨｚ、３０ｍＡｐ−ｐの電流を通電した時の温度上昇は、絶縁膜２がある場合に比較し、１４℃低下した。さらに、４００ＭＨｚ、３０ｍＡｐ−ｐではさらに効果が顕著となり１７．３℃低下した。分離型に比較し、２℃前後の改善が見られる。
【００３１】
［実施例３］
上記実施例１及び実施例２では、基板１上の絶縁膜２の大半を除去する構造とした。しかし、ＧＭＲヘッドは電極６によりセンス電流が通電されている。このため、電極６が基板１と電気的につながるとセンス電流が分流され電気的出力が低下してしまう。
【００３２】
これを解決するには、電極６と基板１間の絶縁膜を厚くすることが有効である。もちろん、本発明の目的である高い放熱性を保ったままであることは言うに及ばない。
【００３３】
図８に本実施例の概略を示す。本図は、ヘッドを上部磁極１４側から見た形状である。電極６はコイル１２とは交差しない大きさ、配置とした。コイル１２の下、あるいは、コイル１２より若干大きな領域（絶縁膜無領域３０）のみの絶縁膜２を除去する。逆に、電極６の下には絶縁膜２を残した。これにより、電極６と基板１とは数μｍのＡｌ２Ｏ３膜のみで分離されるため高い電気的絶縁性が確保され、センス電流の分流による出力低下を防止できる。
【００３４】
［実施例４］
前記実施例１、実施例２および実施例３では、絶縁膜２の膜厚は３μｍとした。しかし、放熱性をより高めるのには、ＧＭＲ膜５下の絶縁膜２もより薄いことが望ましい。本実施例では０．５μｍとした。
【００３５】
これにより、さらに０．３℃、温度上昇を低下させることができた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明では、誘導型薄膜磁気ヘッドの発熱を効率的に基板１へ放熱させることができる。これにより、１００〜４００ＭＨｚ、３０ｍＡｐ−ｐの条件下でヘッド温度の上昇を約１２．５−１７．３℃改善できた。この結果、ヘッド変形部２０の変形量ｄを従来の１２ｎｍから、５ｎｍへと低減できた。
【００３７】
以上により、例えば、１２ｎｍの浮上量をもつヘッドにおいては、従来は最低部では接触していた。しかし、本発明では記録時においても７ｎｍ以上の浮上が確保でき、摺動の防止に大きな効果を発揮できた。具体的には、従来構造ヘッドでは０．０５件／１０００台／１０００時間の摺動障害が発生していたが、本発明では０．００８件／１０００台／１０００時間と改善された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による記録再生分離型ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例による記録再生分離型ヘッドの断面図である。
【図３】従来の記録再生分離型ヘッドの斜視図である。
【図４】従来の記録再生分離型ヘッドの断面図である。
【図５】従来の記録再生分離型ヘッドの断面図である。
【図６】従来の記録再生分離型ヘッドの加熱時の変形を示す断面図である。
【図７】従来の記録再生分離型ヘッドの変形によるヘッド磨耗を示す斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施例による記録再生分離型ヘッドの平面図である。
【符号の説明】
１：基板
２：絶縁膜
３：下部シールド
４：下部ギャップ膜
５：ＧＭＲ膜
６：電極
７：上部ギャップ膜
８：上部シールド
９：分離膜
１０：下部磁極
１１：ギャップ
１２：コイル
１３：絶縁層
１４：上部磁極
１５：保護膜
２０：変形部
２１：磨耗領域
２２：高さ
２３：幅
２４：深さ
【図１】
2004005775.tif 000003
【図２】
2004005775.tif 000004
【図３】
2004005775.tif 000005
【図４】
2004005775.tif 000006
【図５】
2004005775.tif 000007
【図６】
2004005775.tif 000008
【図７】
2004005775.tif 000009
【図８】
2004005775.tif 000010