(57)【要約】【課題】再生波形のベースラインシフトを起こすことなく、再生感度を向上できる磁気ヘッドを提供する。【解決手段】外部磁場に対応して磁化方向が変化するフリー層を含む磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜を安定化させるためのバイアス膜と、磁気抵抗効果膜に電流を供給するための電極と、磁気抵抗効果膜の上下に設けられた上部磁気シールドおよび下部磁気シールドとを有する磁気ヘッドであって、媒体対向面から見てフリー層よりも奥側で、上部磁気シールドまたは下部磁気シールドの一部に他方の磁気シールドへ向かって突出した突出部が形成され、その突出部の端面とフリー層の端面との間の間隔が１ｎｍ以上でかつフリー層厚みの２倍以下である磁気ヘッド。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁場に対応して磁化方向が変化するフリー層を含む磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜を安定化させるためのバイアス膜と、磁気抵抗効果膜に電流を供給するための電極と、磁気抵抗効果膜の上下に設けられた上部磁気シールドおよび下部磁気シールドとを有する磁気ヘッドであって、媒体対向面から見て前記フリー層よりも奥側で、前記上部磁気シールドまたは下部磁気シールドの一部に他方の磁気シールドへ向かって突出した突出部が形成され、その突出部の端面と前記フリー層の端面との間の間隔が１ｎｍ以上でかつフリー層厚みの２倍以下であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
媒体対向面から見て前記フリー層よりも奥側で、前記上部磁気シールドまたは下部磁気シールドの突出部と他方の磁気シールドとが接続されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１の磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項４】
請求項１の磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録媒体に記録された信号を検知する磁気ヘッド、ならびにそれを用いた磁気ヘッドアセンブリおよび磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスク装置などの磁気記録装置は、急速に小型・高密度化が進んでおり、今後さらに高密度化されることが見込まれている。磁気記録において高密度化を行うには、記録トラック幅を狭くして記録トラック密度を高めるとともに、長手方向の記録密度すなわち線記録密度を高める必要がある。
【０００３】
図１は一般的な巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）を用いた再生磁気ヘッドの一部を破断して示す斜視図である。この図は磁気記録媒体の上方に配置された再生磁気ヘッドを示している。図１には磁気記録媒体のトラックＴを示す。下部磁気シールド１と上部磁気シールド２との間のギャップの媒体対向面（ＡＢＳ）側には、磁気抵抗効果膜３が設けられる。磁気抵抗効果膜３は、反強磁性層、磁化固着層（ピン層）、非磁性中間層および磁化自由層（フリー層）の積層構造を含む。磁気抵抗効果膜３のトラック幅方向に沿う両端にはハードバイアス膜（および電極）４ａ、４ｂが設けられる。
【０００４】
線記録密度を高めるにはギャップ長Ｇを小さくする必要がある。記録トラック密度を高めるためにはトラック幅Ｗを小さくする必要がある。しかし、高記録密度のためにこうした設計を行うと、磁気抵抗効果膜３に流入する媒体信号磁化からの磁束が小さくなり、結果的に再生磁気ヘッドの出力が小さくなる。再生出力低下を補償するためには、磁気抵抗効果膜の性能を向上させるか、磁気ヘッド全体の再生効率を上げる必要がある。
【０００５】
磁気ヘッドの再生効率を上げるための対策として、フラックスガイドを設ける技術が知られている（たとえば特許文献１参照）。図２にフラックスガイドを有する磁気ヘッドの一例の断面図を示す。下部磁気シールド１と上部磁気シールド２との間のギャップの媒体対向面（ＡＢＳ）側には、フリー層３ｆを含む磁気抵抗効果膜（磁気抵抗効果膜に含まれる他の層は図示せず）が設けられる。媒体対向面から見てフリー層３ｆより奥側には、間隔ｄを隔てて、ＮｉＦｅなどの軟磁性材料からなるフラックスガイド５が形成されている。図２のようにフラックスガイド５を設けることによって、フリー層３ｆの奥側まで磁束を導くことができ、感度を確保するのに有利になる。
【０００６】
図３を参照してフラックスガイドを設けたことによる効果を説明する。この図は、フリー層内部の媒体対向面からの距離と、磁束が流入したときのフリー層の磁化変化との関係を示す図である。フラックスガイドがない場合には、媒体対向面から見てフリー層の奥側の端部より奥へは磁束が流れないため、この部分の磁束流入時の磁化変化はゼロ、つまり感度はゼロとなる。一方、図２のようにフラックスガイドを設けると、磁束がフリー層からフラックスガイドへ流れるのでフリー層の奥側の端部でも感度が得られる。このように、フリー層全体に磁束が流れやすくなり、全体的な再生感度が向上する。
【０００７】
次に、図４を参照して、フリー層とフラックスガイドとの間の間隔ｄに対する再生感度の依存性を説明する。この図は膜厚５ｎｍのＮｉＦｅからなるフリー層と所定の膜厚のフラックスガイドとを有する磁気ヘッドにおいて、フリー層とフラックスガイドとの間の間隔ｄと規格化出力（再生感度に相当）との関係をシミュレーションした結果を示している。
【０００８】
フラックスガイドの厚みｔｇがフリー層の厚みｔｆと等しい（ｔｇ＝ｔｆ）場合、規格化出力の上昇率はｄ＝０のとき約６０％であるのがｄ＝２ｎｍで約３０％となり、フラックスガイドの効果が約半分になる。このため、間隔ｄは２ｎｍより狭いことが好ましい。しかし、間隔ｄを２ｎｍ以下に制御して形成するのは非常に困難である。なお、間隔ｄをゼロにすると、フリー層に流すセンス電流がフラックスガイドに流入するため、実際にはかえって再生感度が低くなる。
【０００９】
上記の問題は、フラックスガイドの厚みｔｇをフリー層の厚みｔｆに比べて厚くすることによって緩和できる。図４には、フラックスガイドの厚みｔｇをフリー層の厚みｔｆの３倍にした（ｔｇ＝３ｔｆ）場合の規格化出力を示している。この場合、フラックスガイドの効果が約半分になるのは、フリー層とフラックスガイドとの間の間隔ｄが約６ｎｍのときであり、十分制御可能な距離になる。
【００１０】
しかし、フラックスガイドもフリー層と同様にバイアス膜からのバイアス磁場で磁区制御する必要があり、フラックスガイドの厚みが厚いと磁区制御が困難になる。フラックスガイドの磁区を良好に制御できない場合、図５の再生波形に示すように、ベースラインシフトが起こり、再生誤り率に重大な影響を与える。
【００１１】
これらの困難があるため、フラックスガイドを組み込んだ磁気ヘッドの実用化が阻まれている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−３３９５１４号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、再生波形のベースラインシフトを起こすことなく、再生感度を向上できる磁気ヘッドを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気ヘッドは、外部磁場に対応して磁化方向が変化するフリー層を含む磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜を安定化させるためのバイアス膜と、磁気抵抗効果膜に電流を供給するための電極と、磁気抵抗効果膜の上下に設けられた上部磁気シールドおよび下部磁気シールドとを有する磁気ヘッドであって、媒体対向面から見て前記フリー層よりも奥側で、前記上部磁気シールドまたは下部磁気シールドの一部に他方の磁気シールドへ向かって突出した突出部が形成され、その突出部の端面と前記フリー層の端面との間の間隔が１ｎｍ以上でかつフリー層厚みの２倍以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の磁気ヘッドでは、媒体対向面から見て前記フリー層よりも奥側で、前記上部磁気シールドまたは下部磁気シールドの突出部と他方の磁気シールドとが接続されていてもよい。
【００１６】
本発明に係る磁気ヘッドアセンブリは上記の磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る磁気記録再生装置は上記の磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図６に本発明の一実施形態に係る磁気ヘッドの断面図を示す。下部磁気シールド１と上部磁気シールド２との間のギャップの媒体対向面（ＡＢＳ）側には、フリー層３ｆを含む磁気抵抗効果膜（磁気抵抗効果膜に含まれる他の層は図示せず）が設けられる。この図では、媒体対向面から見てフリー層３ｆよりも奥側で、上部磁気シールド２の一部に下部磁気シールド１へ向かって突出した突出部２ｐが形成されており、その突出部２ｐの端面とフリー層３ｆの端面との間は間隔ｄだけ隔たっている。この磁気ヘッドでは、上部磁気シールド２の突出部２ｐがフラックスガイドとしての役割を果し、再生感度を向上させる作用を示す。なお、下部磁気シールド１の一部に上部磁気シールド２へ向かって突出した突出部を形成してもよいことはもちろんである。
【００１９】
図４に、本発明に係る磁気ヘッドの効果を示す。この図に示されるように、本発明の磁気ヘッドでは、上部磁気シールド２の突出部２ｐの端面とフリー層３ｆの端面との間の間隔ｄが大きくなっても、規格化出力（再生感度に相当する）の低下の度合が従来よりも小さい。これは、以下のような理由による。
【００２０】
すなわち、図６の磁気ヘッドでは、フリー層端部からの磁束が、従来のフラックスガイドより体積の大きい磁気シールドの突出部へ流入するため、フラックスガイドを設けた場合と比較して再生感度が向上する。このため、再生感度の磁気シールド突出部−フリー層間の間隔ｄへの依存性が小さくなる。しかも、磁束がフリー層端部から流入する磁気シールドの突出部の体積が大きく、従来のフラックスガイドのように磁区制御を行わなくても磁区が乱されることがないため、ベースラインシフトなどの悪影響もない。
【００２１】
図６には図示しないが、図１と同様に、磁気抵抗効果膜のトラック幅方向に沿う両端にはハードバイアス膜が設けられる。ハードバイアス膜と電極とを積層して設けた場合、センス電流は磁気抵抗効果膜の膜面に平行に通電される（ＣＩＰタイプ）。一方、磁気抵抗効果膜の上下に電極を設けた場合、センス電流は磁気抵抗効果膜の膜面に垂直に通電される（ＣＰＰタイプ）。図６の構造はＣＩＰおよびＣＰＰのいずれの磁気抵抗効果膜でも適用できる。
【００２２】
図７に示すように、上部磁気シールド２の突出部２ｐの突出量ｐについては、突出部２ｐの突出面がフリー層３ｆの中央を超えて下部磁気シールド１側へ突出していれば十分である。
【００２３】
図８に示すように、上部磁気シールド２の突出部２ｐは、フリー層３ｆよりも奥側の上部磁気シールド２の全領域ではなく一部の領域にのみ形成されていてもよい。
【００２４】
図９に示すように、上部磁気シールド２の突出部２ｐと下部磁気シールド１とが接続されていてもよい。ただし、この場合には、上下の磁気シールドが短絡するので、適用できる磁気抵抗効果素子はセンス電流を膜面に平行に通電するＣＩＰタイプに限られる。
【００２５】
次に、本発明に係る磁気ヘッドにおける磁気シールド突出部−フリー層間の間隔ｄについて説明する。まず、磁気シールド突出部とフリー層との間で絶縁性を確保しなければならないため、両者の間隔ｄは１ｎｍ程度以上にする必要がある。一方、図４に示されるように、磁気シールド突出部−フリー層間の間隔ｄが大きくなると、再生感度向上の効果は小さくなる。ただし、厚み５ｎｍのフリー層を用いた場合、再生感度向上の効果が約半分になるのは間隔ｄが約１０ｎｍになったときである。したがって、磁気シールド突出部−フリー層間の間隔ｄがフリー層厚みの２倍以下、より好ましくは１倍以下であれば、再生感度向上の効果が得られる。
【００２６】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。以下の実施例においては、磁気シールド突出部−フリー層間の間隔を良好に制御できる方法を用いて磁気ヘッドを製造している。
【００２７】
実施例１
図１０（ａ）〜（ｄ）に示す断面図を参照して、本実施例における磁気ヘッドの製造方法を説明する。
【００２８】
図示しない基板上に、下部磁気シールド１１および絶縁層１２を成膜し、その上に反強磁性層、ピン層、非磁性中間層およびフリー層を含む磁気抵抗効果膜１３を成膜する。その上にレジストを塗布し、リソグラフィ技術を用いてパターニングすることによりレジストパターン１４を形成する（図１０（ａ））。
【００２９】
レジストパターン１４をマスクとして、ミリングにより磁気抵抗効果膜１３および絶縁層１２にパターンを転写する。このとき、ミリング角度（θ１）やレジストパターン１４の形状に応じて、磁気抵抗効果膜１３の端面の角度（θ２）が決定される。その後、レジストパターン１４を剥離する（図１０（ｂ））。
【００３０】
次に、絶縁層１５を成膜する。このとき、成膜条件と磁気抵抗効果膜１３の端面角度（θ２）に応じて、磁気抵抗効果膜１３の端面に形成される絶縁層１５の厚み（ｔ１）と平坦部に形成される絶縁層１５の厚み（ｔ２）が決定される（図１０（ｃ））。
【００３１】
絶縁層１５上に上部磁気シールド１６を成膜する。この結果、絶縁層１２、磁気抵抗効果膜１３および絶縁層１５の段差部に、上部磁気シールド１６の突出部が形成される。その後、媒体対向面をラッピングする（図１０（ｄ））。
【００３２】
このように、レジスト形状、ミリング角度（θ１）などのミリング条件、磁気抵抗効果膜の端面角度（θ２）、磁気抵抗効果膜と上部磁気シールドを絶縁する絶縁層の成膜条件を制御することにより、上部磁気シールドの突出部の端面とフリー層の端面との間の間隔ｄ（＝距離ｔ１）を良好に制御することができる。
【００３３】
実施例２
図１１（ａ）〜（ｄ）に示す断面図を参照して、本実施例における磁気ヘッドの製造方法を説明する。
【００３４】
実施例１と同様に、図示しない基板上に、下部磁気シールド１１および絶縁層１２を成膜し、その上に反強磁性層、ピン層、非磁性中間層およびフリー層を含む磁気抵抗効果膜１３を成膜する。その上にレジストを塗布し、リソグラフィ技術を用いてパターニングすることによりレジストパターン１４を形成する。レジストパターン１４をマスクとして、ミリングにより磁気抵抗効果膜１３および絶縁層１２にパターンを転写する（図１１（ａ））。
【００３５】
次に、レジストパターン１４を除去せずに、厚みｔ３の絶縁層２１を成膜し、さらに磁気抵抗効果膜１３の上面より高くなるように軟磁性層２２を成膜する（図１１（ｂ））。
【００３６】
レジストパターン１４を除去し、磁気抵抗効果膜１３および軟磁性層２２の上に絶縁層２３を成膜する（図１１（ｃ））。
【００３７】
図１１（ｃ）の破線位置まで絶縁層２３および軟磁性層２２をラッピングして平坦化する。さらに、絶縁層２３および軟磁性層２２上に上部磁気シールド２４を成膜する。この結果、軟磁性膜２２が上部磁気シールド２４の突出部となる。その後、媒体対向面をラッピングする（図１１（ｄ））。
【００３８】
本実施例では磁気抵抗効果膜１３の端面に成膜される絶縁層２１の厚み（ｔ３）が、上部磁気シールドの突出部の端面とフリー層の端面との間の間隔ｄに相当する。このため、実施例１より製造方法は煩雑になるものの、間隔ｄの制御性が向上して出力特性などのパフォーマンスが安定する。
【００３９】
次に、本発明に係る磁気ヘッドを搭載した磁気ヘッドアセンブリおよび磁気記録再生装置について説明する。
【００４０】
図１２は本発明に係る磁気ヘッドを搭載した磁気ヘッドアセンブリをディスク側から見た斜視図である。アクチュエータアーム２０１には、磁気ディスク装置内のピボットに装着するための穴が設けられ、図示しない駆動コイルを保持するボビン部を有する。アクチュエータアーム２０１の一端にはサスペンション２０２が固定されている。サスペンション２０２の先端には上述した磁気ヘッドを搭載したヘッドスライダ２０３が取り付けられている。また、サスペンション２０２には信号の書き込みおよび読み取り用のリード線２０４が配線され、このリード線２０４の一端はヘッドスライダ２０３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極に接続され、リード線２０４の他端は電極パッド２０５に接続されている。
【００４１】
図１３は図１２に示す磁気ヘッドアセンブリを搭載した磁気記録再生装置（磁気ディスク装置）の内部構造を示す斜視図である。磁気ディスク２１１はスピンドル２１２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答して回転する。図１２のアクチュエータアーム２０１はピボット２１３に装着され、ピボット２１３の上下２個所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、サスペンション２０２およびその先端のヘッドスライダ２０３を支持している。アクチュエータアーム２０１の基端にはリニアモータの１種であるボイスコイルモータ２１４が設けられている。ボイスコイルモータ２１４はアクチュエータアーム２０１のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルとこのコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。アクチュエータアーム２０１はボイスコイルモータ２１４により回転摺動が自在にできるようになっている。磁気ディスク２１１が回転すると、ヘッドスライダ２０３に搭載された磁気ヘッドはその媒体対向面が磁気ディスク２１１の表面から所定量浮上した状態で保持され、情報を記録再生できるようになっている。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、再生波形のベースラインシフトを起こすことなく、再生感度を向上できる磁気ヘッド、ならびにそれを用いた磁気ヘッドアセンブリおよび磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧＭＲ膜を用いた再生磁気ヘッドの一部を破断して示す斜視図。
【図２】フラックスガイドを有する従来の磁気ヘッドの断面図。
【図３】フリー層内部の媒体対向面からの距離と、磁束が流入したときのフリー層の磁化変化との関係を示す図。
【図４】フリー層−フラックスガイド間の間隔ｄに対する再生感度の依存性を示す図。
【図５】ベースラインシフトを説明する図。
【図６】本発明の一実施形態に係る磁気ヘッドの断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る磁気ヘッドの断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る磁気ヘッドの断面図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る磁気ヘッドの断面図。
【図１０】実施例１の磁気ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図１１】実施例２の磁気ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図１２】本発明に係る磁気ヘッドを搭載した磁気ヘッドアセンブリの斜視図。
【図１３】本発明に係る磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置の斜視図。
【符号の説明】
１…下部磁気シールド、２…上部磁気シールド、２ｐ…突出部、３…磁気抵抗効果膜、３ｆ…フリー層、４ａ、４ｂ…ハードバイアス膜（および電極）、５…フラックスガイド、１１…下部磁気シールド、１２…絶縁層、１３…磁気抵抗効果膜、１４…レジストパターン、１５…絶縁層、１６…上部磁気シールド、２１…絶縁層、２２…軟磁性層、２３…絶縁層、２４…上部磁気シールド。
【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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