(57)【要約】【課題】製造上の困難性及び特性の劣化を招くことなくそのインダクタンスの低減化が可能な薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】一方の端が絶縁ギャップを介して互いに対向した磁極を構成しており他方の端が互いに磁気的に連結している１対のヨーク層と、１対のヨーク層の少なくとも一方に巻回されたコイル導体と、コイル導体の両端にそれぞれの一端が接続されている第１及び第２のトレース導体と、第１及び第２のトレース導体の他端がそれぞれ接続されている第１及び第２の接続バンプとを備えており、第１のトレース導体が互いに並列接続された上側導体層及び下側導体層を含んでおり、第２のトレース導体が互いに並列接続された上側導体層及び下側導体層を含んでおり、第１のトレース導体の上側導体層と第２のトレース導体の下側導体層とが上下に互いに対向して配置されており、第２のトレース導体の上側導体層と第１のトレース導体の下側導体層とが上下に互いに対向して配置されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端が絶縁ギャップを介して互いに対向した磁極を構成しており他方の端が互いに磁気的に連結している１対のヨーク層と、該１対のヨーク層の少なくとも一方に巻回されたコイル導体と、該コイル導体の両端にそれぞれの一端が接続されている第１及び第２のトレース導体と、該第１及び第２のトレース導体の他端がそれぞれ接続されている第１及び第２の接続バンプとを備えており、前記第１のトレース導体が互いに並列接続された上側導体層及び下側導体層を含んでおり、前記第２のトレース導体が互いに並列接続された上側導体層及び下側導体層を含んでおり、前記第１のトレース導体の前記上側導体層と前記第２のトレース導体の前記下側導体層とが上下に互いに対向して配置されており、前記第２のトレース導体の前記上側導体層と前記第１のトレース導体の前記下側導体層とが上下に互いに対向して配置されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記第１のトレース導体の前記上側導体層と前記第２のトレース導体の前記上側導体層とが左右に並んで配置されており、前記第１のトレース導体の前記下側導体層と前記第２のトレース導体の前記下側導体層とが左右に並んで配置されている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】
前記第１のトレース導体及び前記第２のトレース導体が、前記接続バンプ及び前記コイル導体間をほぼ直線状に結んでいる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】
前記第１のトレース導体の前記上側導体層と前記第２のトレース導体の前記上側導体層とが外部に露出し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】
前記第１のトレース導体及び前記第２のトレース導体が、低誘電率材料で囲ま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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクティブ書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の薄膜磁気ヘッドは、記録ギャップで隔てられた２つの磁極に磁気的に結合されたヨークと、このヨークに巻回されたコイルと、このコイルに接続された１対のトレース導体と、これら１対のトレース導体に接続された接続バンプとを備えており、接続バンプ及びトレース導体を介してこのコイルに書込み電流を流すことによって磁気情報の書込みを行うように構成されている。
【０００３】
書込み電流として薄膜磁気ヘッドに印加される電流は、通常、矩形波パルスである。このような矩形波パルスを印加した際に実際にそのコイルに流れる電流の波形及び大きさは、薄膜磁気ヘッドの構造や、コイルに接続される電流源の出力インピーダンスや、印加される矩形波パルスの周波数及び電流値等に応じて変化する。また、電流源と磁気ヘッドとの間のトレース導体及び接続線の特性インピーダンスによっても影響される。
【０００４】
薄膜磁気ヘッドのインダクティブ書込み素子のコイルに流れる電流波形が崩れると、磁気媒体に書込まれる磁化パターンがいびつになり、データの書込み及び読出しが困難となる。また、動特性のＮＬＴＳ（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ　Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　Ｓｈｉｆｔ）を良好にするためには、コイルを流れる電流波形の立上り時間を短くする必要がある。
【０００５】
従って、コイルに流れる電流波形は、（１）電流源の出力する矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持する、（２）早い立上り時間を有する、（３）強い書込み磁界を得るために波形を維持した状態で高い電流値を有することが要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような（１）〜（３）の要求を満たすためには、書込み電流の周波数におけるコイルのインダクタンスを小さくすれば良いが、そのために、コイルの巻回数を減らすと発生する磁力が小さくなって特性改善をすることができず、コイルのピッチを小さくするなどその寸法を小さくすることは製造の困難性及び発熱の問題を招く。
【０００７】
従って本発明の目的は、製造上の困難性及び特性の劣化を招くことなくそのインダクタンスの低減化が可能な薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、一方の端が絶縁ギャップを介して互いに対向した磁極を構成しており他方の端が互いに磁気的に連結している１対のヨーク層と、１対のヨーク層の少なくとも一方に巻回されたコイル導体と、コイル導体の両端にそれぞれの一端が接続されている第１及び第２のトレース導体と、第１及び第２のトレース導体の他端がそれぞれ接続されている第１及び第２の接続バンプとを備えており、第１のトレース導体が互いに並列接続された上側導体層及び下側導体層を含んでおり、第２のトレース導体が互いに並列接続された上側導体層及び下側導体層を含んでおり、第１のトレース導体の上側導体層と第２のトレース導体の下側導体層とが上下に互いに対向して配置されており、第２のトレース導体の上側導体層と第１のトレース導体の下側導体層とが上下に互いに対向して配置されている薄膜磁気ヘッドが提供される。
【０００９】
互いに逆方向の電流が流れる第１のトレース導体の上側導体層と第２のトレース導体の下側導体層とが上下に互いに対向して配置されているため、これら電流によって下側導体層及び上側導体層に生じる磁界が互いに打ち消しあい、電流が流れることによって生じる浮遊インダクタンスが大幅に減少する。一方、互いに逆方向の電流が流れることで、下側導体層及び上側導体層間には強い電界が発生するから浮遊キャパシタンスが増大する。第２のトレース導体の上側導体層と第１のトレース導体の下側導体層とにおいても、同様の作用が生じる。その結果、コイル導体に接続されるトレース導体のインダクタンスを下げることができるから、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立上り時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体に流すことができる。従って、書込み周波数を例えば３００ＭＨｚ以上の高周波とした場合にも、立上り時間が短いため、正しい書込み動作を行うことが可能となる。もちろん、コイル導体自体の形状や寸法に変更が無いため、その製造が困難となったり、特性の劣化を招くことは全く無い。
【００１０】
第１のトレース導体の上側導体層と第２のトレース導体の上側導体層とが左右に並んで配置されており、第１のトレース導体の下側導体層と第２のトレース導体の下側導体層とが左右に並んで配置されていることが好ましい。
【００１１】
第１のトレース導体及び第２のトレース導体が、接続バンプ及びコイル導体間をほぼ直線状に結んでいることも好ましい。これにより、第１のトレース導体及び第２のトレース導体の長さが短くなるので、その分、浮遊インダクタンスが減少する。
【００１２】
第１のトレース導体の上側導体層と第２のトレース導体の上側導体層とが外部に露出していることも好ましい。第１のトレース導体及び第２のトレース導体の長さを短くした場合、浮遊キャパシタンスがかなり大きくなってしまうが、上側導体層の上面が空気に露出していれば、その面側の誘電率が１．０であるため、誘電率が下がった分、浮遊キャパシタンスが低下する。
【００１３】
第１のトレース導体及び第２のトレース導体が、低誘電率材料で囲まれていることも好ましい。この場合も、誘電率が下がった分、浮遊キャパシタンスが低下する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドのヨーク層、コイル導体、及びトレース導体の一部分の構成を簡略化して示す斜視図であり、図２は同じ構成を図１とは異なる方向から見た斜視図であり、図３は同じ構成をさらに異なる方向から見た斜視図であり、図４は図１の実施形態におけるトレース導体の一部分の構成を異なる方向から見た斜視図であり、図５は図１の実施形態におけるトレース導体の他の部分の構成を示す斜視図であり、図６は同じ構成を図５とは異なる方向から見た斜視図であり、図７は同じ構成の頂面図であり、図８は同じ構成の底面図であり、図９は同じ構成の一方の側面図であり、図１０は同じ構成の他方の側面図であり、図１１は図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体構成を示す断面図である。
【００１５】
図１〜図１０において、１０は薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド部用の例えば銅等の導電材料によるコイル導体、１１は先端が絶縁ギャップを介して互いに対向する１対の磁極を構成しており、後端が磁気的に互いに接続されている例えばパーマロイ等の強磁性体材料による１対のヨーク層、１２及び１３は一端がコイル導体１０の両端にそれぞれ接続された例えば銅等の導電材料による第１及び第２のトレース導体、１４及び１５は第１及び第２のトレース導体１２及び１３の他端にそれぞれ接続された第１及び第２の接続バンプ、１６及び１７は第１及び第２の接続バンプ１４及び１５の上面に形成された例えば金等による接続電極（接続パッド）をそれぞれ示している。
【００１６】
図１１において、さらに、１８及び１９はその間に図示されていない磁気抵抗効果（ＭＲ）層が絶縁ギャップ層を介して設けられている下部及び上部シールド層、２０は絶縁層を示している。本実施形態の薄膜磁気ヘッドは、このように、インダクティブ書込みヘッド部とＭＲ書込みヘッド部とを有する複合型薄膜磁気ヘッドである。もちろん、インダクティブヘッド部のみを有する薄膜磁気ヘッドに対しても本発明は適用可能である。
【００１７】
コイル導体１０及び１対のヨーク層１１は、従来より存在する一般的な構成のものである。なお、図１〜図３においては、コイル導体１０の各ターンを矩形状に巻回して示しているが、実際には、これらは曲線状、例えば円状又は長円状、に巻回されている。
【００１８】
第１及び第２のトレース導体１２及び１３は、図１〜図４に示されている、コイル導体１０に接続される側の第１の部分と、図５〜図１０に示されている、第１及び第２の接続バンプ１４及び１５に接続される側の第２の部分とを備えている。図１〜図３においては、第１及び第２のトレース導体１２及び１３の第１の部分とコイル導体１０の両端とが分離された状態で示されているが、これらは実際には互いに接続されている。また、第１の部分の図１〜図４における矢印２１の方向に、図５〜図１０に示す第２の部分が存在し、これら第１の部分及び第２の部分は互いに接続されてほぼ直線状に形成されている。
【００１９】
第１のトレース導体１２は、互いに並列接続された下側導体層１２ａと上側導体層１２ｂとから主として構成されており、第２のトレース導体１３は、互いに並列接続された下側導体層１３ａと上側導体層１３ｂとから主として構成されている。第１のトレース導体１２の上側導体層１２ｂと第２のトレース導体１３の下側導体層１３ａとは上下に互いに対向しかつ互いに平行に配置されている。また、第２のトレース導体１３の上側導体層１３ｂと第１のトレース導体１２の下側導体層１２ａも上下に互いに対向しかつ互いに平行に配置されている。さらに、第１のトレース導体１２の上側導体層１２ｂと第２のトレース導体１３の上側導体層１３ｂとは左右に並んで配置されており、第１のトレース導体１２の下側導体層１２ａと第２のトレース導体１３の下側導体層１３ａも左右に並んで配置されている。従って、これら４つの導体層１２ａ、１３ａ、１２ｂ及び１３ｂは、その軸方向の断面において、互いに逆方向に電流が流れる導体層同士が上下左右で隣り合うこととなる。
【００２０】
図１２は、本実施形態における作用を説明するために、４つの導体層１２ａ、１３ａ、１２ｂ及び１３ｂをそれらの軸方向から見た断面で表した図である。
【００２１】
第１のトレース導体１２の下側導体層１２ａ及び上側導体層１２ｂにおいては、図にて手前から奥に向けて電流が流れ、逆に、第２のトレース導体１３の下側導体層１３ａ及び上側導体層１３ｂにおいては、図にて奥から手前に向けて電流が流れる。従って、これら各導体層の周りには、矢印２２で示すような磁界が発生する。これらの磁界は、下側導体層１２ａ及び上側導体層１３ｂ間で、並びに下側導体層１３ａ及び上側導体層１２ｂ間で互いに打ち消しあうから、電流によって生じる浮遊インダクタンスが大幅に減少する。一方、互いに逆方向の電流が流れることで、下側導体層１２ａ及び上側導体層１３ｂ間で、並びに下側導体層１３ａ及び上側導体層１２ｂ間には強い電界が発生するから浮遊キャパシタンスが増大する。
【００２２】
この浮遊キャパシタンスについては、導体層の断面形状、導体層の幅及び長さ、下側導体層と上側導体層との相対位置、下側導体層と上側導体層と間隔Ｄ１、下側導体層間及び上側導体層間の間隔Ｄ２、又は通常の平行に走る導体層との組み合わせ等によって調整可能であり、過度に増大することを防止することができる。また、この浮遊キャパシタンスは、導体層の周囲の材料の誘電率によっても変化する。例えば、本実施形態のように、第１のトレース導体１２の上側導体層１２ｂと第２のトレース導体１３の上側導体層１３ｂとを絶縁層の外部に露出させることにより、これら上側導体層の上面側の誘電率が１．０となるため、誘電率が下がる分だけ浮遊キャパシタンスが低下する。さらに、これら導体層の周囲の絶縁層を、例えばレジストやポリイミド等の低誘電率材料で構成することによっても、浮遊キャパシタンスは低下する。
【００２３】
浮遊インダクタンスは、第１のトレース導体１２及び第２のトレース導体１３を直線状としその長さを短くすることによって、大幅に低下させることができる。
【００２４】
このように、浮遊インダクタンスを低下させ、さらに浮遊キャパシタンスを適切に調整することにより、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立上り時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体に流すことができる。従って、書込み周波数を例えば３００ＭＨｚ以上の高周波とした場合にも、立上り時間が短いため、正しい書込み動作を行うことが可能となる。
【００２５】
従来の薄膜磁気ヘッドについて、書込み周波数を変えた場合の入力インピーダンス特性を実際に測定すると、図１３に示すようになる。同図から明らかのように、従来の磁気ヘッドにおける入力インピーダンスの周波数特性は、そのピーク値までの立上り部が急峻であるがピーク値より高周波数側では緩やかな立下りとなっている。
【００２６】
このプロファイル特性を等価回路によって再現したものが、図１４のＡに示されている。これに対して、ピーク値までの立上り及びピーク値からの立下りが共に急峻な図１４のＢに示すごときプロファイル特性を示す等価回路を作成した。具体的には、インダクタンスは等しく保ち、キャパシタンスを大きくした回路定数の等価回路である。このインダクタンス及びキャパシタンスは、第１及び第２のトレース導体の浮遊インダクタンス及び浮遊キャパシタンスに相当する。
【００２７】
このような２つの等価回路に３００ＭＨｚ及び４００ＭＨｚの矩形波パルスを印加した際の電流波形が図１５（３００ＭＨｚ）及び図１６（４００ＭＨｚ）にそれぞれ示されている。これらの図からも明らかのように、鋭いピークを有するプロファイルＢの方が電流の立上り時間が短くなっている。プロファイルＢでは、入力インピーダンスのピーク値は多少低い周波数側に移動しているが、鋭いピーク値を有することによってこのような早い立上り時間を得ることができる。
【００２８】
従って、本実施形態のように、浮遊インダクタンスを低下させ、浮遊キャパシタンスを適度に増大させることによって、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立上り時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体に流すことができるのである。
【００２９】
図１７は第１及び第２のトレース導体を、従来技術のように平面上で平行配置された２つの導体層で構成した場合（プロファイルＣ）と、本実施形態のように配置した４つの導体層で構成した場合（プロファイルＤ）の入力インピーダンスの周波数特性を示している。
【００３０】
同図から明らかのように、本実施形態の構成によれば、浮遊インダクタンスが低下し浮遊キャパシタンスが増大することによって、非常に鋭いピークを有するプロファイルが得られている。
【００３１】
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。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明の薄膜磁気ヘッドは、互いに逆方向の電流が流れる第１のトレース導体の上側導体層と第２のトレース導体の下側導体層とが上下に互いに対向して配置されているため、これら電流によって下側導体層及び上側導体層に生じる磁界が互いに打ち消しあい、電流が流れることによって生じる浮遊インダクタンスが大幅に減少する。一方、互いに逆方向の電流が流れることで、下側導体層及び上側導体層間には強い電界が発生するから浮遊キャパシタンスが増大する。第２のトレース導体の上側導体層と第１のトレース導体の下側導体層とにおいても、同様の作用が生じる。その結果、入力される矩形波パルスのプロファイルをできるだけ維持し、早い立上り時間を有し、しかも高い電流値の書込み電流をコイル導体に流すことができる。従って、書込み周波数を例えば３００ＭＨｚ以上の高周波とした場合にも、立上り時間が短いため、正しい書込み動作を行うことが可能となる。もちろん、コイル導体自体の形状や寸法に変更が無いため、その製造が困難となったり、特性の劣化を招くことは全く無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドのヨーク層、コイル導体、及びトレース導体の一部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドのヨーク層、コイル導体、及びトレース導体の一部分の構成を図１とは異なる方向から見た斜視図である。
【図３】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドのヨーク層、コイル導体、及びトレース導体の一部分の構成をさらに異なる方向から見た斜視図である。
【図４】図１の実施形態におけるトレース導体の一部分の構成を異なる方向から見た斜視図である。
【図５】図１の実施形態におけるトレース導体の他の部分の構成を示す斜視図である。
【図６】図１の実施形態におけるトレース導体の他の部分の構成を図５とは異なる方向から見た斜視図である。
【図７】図１の実施形態におけるトレース導体の他の部分の構成の頂面図である。
【図８】図１の実施形態におけるトレース導体の他の部分の構成の底面図である。
【図９】図１の実施形態におけるトレース導体の他の部分の構成の一方の側面図である。
【図１０】図１の実施形態におけるトレース導体の他の部分の構成の他方の側面図である。
【図１１】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体構成を示す断面図である。
【図１２】図１の実施形態における作用を説明する図である。
【図１３】従来の薄膜磁気ヘッドについての入力インピーダンスの周波数特性を実際に測定した結果を表す特性図である。
【図１４】２つの等価回路による入力インピーダンスの周波数特性を表す特性図である。
【図１５】２つの等価回路に３００ＭＨｚの矩形波パルスを印加した際の電流波形を表す図である。
【図１６】２つの等価回路に４００ＭＨｚの矩形波パルスを印加した際の電流波形を表す図である。
【図１７】第１及び第２のトレース導体を、従来技術のように平面上で平行配置された２つの導体層で構成した場合と、図１の実施形態のように配置した４つの導体層で構成した場合の入力インピーダンスの周波数特性を表す特性図である。
【符号の説明】
１０　コイル導体
１１　ヨーク層
１２　第１のトレース導体
１２ａ、１３ａ　下側導体層
１２ｂ、１３ｂ　上側導体層
１３　第２のトレース導体
１４　第１の接続バンプ
１５　第２の接続バンプ
１６、１７　接続電極
１８　下部シールド層
１９　上部シールド層
２０　絶縁層
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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