(57)【要約】【課題】簡易な構造でコイルの熱膨張によるＴＰＴＰを効率的に抑制する。【解決手段】薄膜磁気ヘッド１は、磁気的接続部９を介して互いに磁気的に連結され、記録媒体への磁気記録をおこなう上部磁極層８および下部磁極層６を有している。また、上部磁極層８と下部磁極層６との間の、記録媒体と対向する媒体対向面ＡＢＳと磁気的接続部９との間に、上部磁極層８および下部磁極層６に対して絶縁されて設けられ、各々がコイルの一部を形成する、１または２以上の内側コイル導体１０ａを有している。さらに、少なくとも１つの内側コイル導体１０ａの、コイル１１の径方向において相対する第１の側面１４ａの少なくとも１つに面して設けられ、内側コイル導体１０ａの径方向への熱膨張を吸収する第１の熱膨張吸収手段１３ａを有している。【選択図】図１
2005310226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気的接続部を介して互いに磁気的に連結され、記録媒体への磁気記録をおこなう上部磁極層および下部磁極層と、
前記上部磁極層と前記下部磁極層との間の、前記記録媒体と対向する媒体対向面と前記磁気的接続部との間に、該上部磁極層および該下部磁極層に対して絶縁されて設けられ、各々がコイルの一部を形成する、１または２以上の内側コイル導体と、
少なくとも１つの該内側コイル導体の、前記コイルの径方向において相対する第１の側面の少なくとも１つに面して設けられ、該内側コイル導体の該径方向への熱膨張を吸収する第１の熱膨張吸収手段とを有する、薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記第１の熱膨張吸収手段を挟んで他の前記内側コイル導体と対向する前記第１の側面は、全面が絶縁性薄膜で覆われている、請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記磁気的接続部の媒体対向面と反対側に設けられ、各々が前記コイルの他の一部を形成する、１または２以上の外側コイル導体の少なくとも１つの、前記コイルの径方向において相対する第２の側面の少なくとも１つに面して設けられ、該外側コイル導体の該径方向への熱膨張を吸収する第２の熱膨張吸収手段をさらに有する、請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記記録媒体の磁気記録を読み取る読込み素子と、
該読込み素子を挟んで磁気的にシールドする上部シールド層および下部シールド層とをさらに有し、
該上部シールド層および該下部シールド層の少なくとも一方は一部に切欠部を有し、該切欠部に前記コイルからの伝熱による該上部シールド層または該下部シールド層の前記径方向への熱膨張を吸収する第３の熱膨張吸収手段をさらに有する、請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記第１の熱膨張吸収手段は空洞部または粒状の絶縁性物質である、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。
【請求項６】
前記第２の熱膨張吸収手段は空洞部または粒状の絶縁性物質である、請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
前記第３の熱膨張吸収手段は空洞部または粒状の絶縁性物質である、請求項４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
２以上の前記コイルが積層されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造に用いる、少なくとも１つの薄膜磁気変換素子が設けられたウエハ。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドを含み、前記記録媒体に対向して配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションとを有するヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の前記記録媒体に対向して配置されるスライダと、
前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを有するハードディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導型電磁変換素子を有する薄膜磁気ヘッドおよび薄膜磁気ヘッドのウエハ、ならびに、薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置では一般に薄膜磁気ヘッドが用いられている。薄膜磁気ヘッドは、読み出し用の磁気抵抗効果素子を有する再生ヘッドと、書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
図１７には従来技術で用いられてきた薄膜磁気ヘッドの横断面図の一例を示す。薄膜磁気ヘッド１０１は基板１０２の上に下部シールド層１０３、シールドギャップ膜１０４がこの順で積層され、ＭＲ素子１０５がシールドギャップ膜１０４中の記録媒体と対向する媒体対向面ＡＢＳ側に設けられている。その上部にはさらに上部シールド層と下部磁極層（図１７では、これらを一体の上部シールド層兼下部磁極層１０６として示す。）が積層され、上部シールド層兼下部磁極層１０６と上部磁極層１０８との間の媒体対向面ＡＢＳ側に設けられた記録ギャップ層１０７が、記録媒体への記録をおこなう。
【０００４】
上部シールド層兼下部磁極層１０６と上部磁極層１０８との間には、コイルがらせん状に巻回しており、図１７では下部コイル１１０と上部コイル１１１とが２段積み構造となっている。これらのコイルには、外部信号に応じた電流が流れ、上部シールド層兼下部磁極層１０６と上部磁極層１０８とに記録媒体への書き込みのための所定の磁束を与える。
【０００５】
これらのコイルは、通常複数回巻回されているため、隣接する内側コイル導体１１０ａ、１１１ａ同士、外側コイル導体１１０ｂ、１１１ｂ同士の間で絶縁される必要がある。また、上部シールド層兼下部磁極層１０６と上部磁極層１０８に対しても絶縁される必要があり、このため、下部コイル１１０と上部コイル１１１の間（隙間）には一般に絶縁層１１８ａ、１１８ｂ、１１９ａ、１１９ｂが充填され、絶縁を図っている。
【０００６】
ところで、コイルは電流が流れる際の電気抵抗によって発熱し、熱膨張する。熱膨張したコイルはその周囲にある絶縁層を押し、絶縁層もコイルからの加熱で膨張する。このため、薄膜磁気ヘッドは全体的に膨らみ、媒体対向面ＡＢＳも記録媒体に向けて隆起する。このような現象は磁極先端部の熱的隆起（ＴＰＴＰ；Thermal Pole Tip Protrusion)と呼ばれることがあり、図１８にその概念を示す。同図の（ａ）に示すように、電流の流れていない発熱のない状態では、媒体対向面ＡＢＳは記録媒体に対して平行であり、上部シールド層兼下部磁極層１０６と上部磁極層１０８にＴＰＴＰは生じていない。ところが、電流が流れ、コイルが発熱すると、同図の（ｂ）に示すように、コイルが膨張し、その結果媒体対向面ＡＢＳに隆起が生じ、記録媒体とのスペーシングが小さくなる。
【０００７】
ＴＰＴＰが増加し、記録媒体とのスペーシングが小さくなると、書き込み素子のオーバーライト特性は改善される。ここで、オーバーライト特性とは、書き込み済の記録媒体に新たな記録を上書きする際に、以前の記録を消去する特性のことである。オーバーライト特性を求めるには、まず、図１９（ａ）にように、ピーク出力ＶＬＦを有する所定の低周波パターンの信号を書き込む。つぎに、（ｂ）のように、ピーク出力ＶＨＦを有する所定の高周波パターンの信号を書き込む。低周波パターンの周波数は高周波パターンの周波数の１／６または１／８とするのが一般的であるが、この限りではない。これによって最初に書き込まれた低周波パターンの上に高周波パターンの信号が上書きされるが、実際には低周波パターンの信号はピーク出力ＶＬＦ’の信号レベルで残存する。そこで、オーバーライト特性を、ＯＷ比＝−２０Ｌｏｇ10（ＶＬＦ’／ＶＬＦ）と定義する。これより、オーバーライト特性はＯＷ比が大きいほど良好であることになる。そして、ＴＰＴＰが増加し、記録媒体とのスペーシングが小さくなると、記録媒体により有効に磁束を与えることができるため、オーバーライト特性は向上する。
【０００８】
ところが、ＴＰＴＰが大きいと、書き始め状態のオーバーライト特性と、その直後の発熱時のオーバーライト特性の差が大きくなり、読み込みエラーを起こしてしまうという問題がある。図２０は、オーバーライト特性が時間の経過とともにどのように変わるかを模式的に示したものである。横軸には時間を、縦軸には上記のＯＷ比を示している。電流が流れていない状態Ａでは、ＴＰＴＰは生じておらず、ＯＷ比は小さいが、電流が流れＴＰＴＰが生じた状態Ｂでは、ＯＷ比は大きくなる。したがって、ＯＷ比はＴだけ増加することになる。ところがドライブ装置では、定常状態に達した状態Ｂ、すなわちＯＷ比が大きい状態で書き込まれた信号を読み取り側の設計条件として装置設計をおこなうため、ＯＷ比の増加量Ｔが大きいと、状態Ａで書き込まれた信号を読み取ることが難しくなり、読み取りエラーを起こしてしまう。このエラーは、状態Ａですぐに書き込みを始めずに、一定時間の経過を待って（すなわちＯＷ比が増加するのを待って）書き込みを始めれば、ＯＷ比の増加量Ｔが減少し、発生を回避しやすくなる。しかし、このような待ち時間を設けることは、アクセス時間が短いというハードディスク装置の大きな利点を損なうことになりかねない。
【０００９】
また、一般に媒体対向面ＡＢＳと記録媒体とのスペーシングは１０ｎｍ程度のごく小さなスペーシングであるため、ＴＰＴＰが大きくなると、媒体対向面ＡＢＳと記録媒体とが接触を起こす可能性も増える。このような理由から、ＴＰＴＰはできるだけ抑制することが好ましい。
【００１０】
そこで、薄膜磁気ヘッドの熱膨張に基づくＴＰＴＰを抑制するため、たとえば、上部に放熱層を設けて、熱膨張を抑制する技術（例えば、特許文献１参照。）や、コイルの間に熱膨張の少ない材料を充填する技術などが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−０５５０６７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の技術でＴＰＴＰを十分に抑制するには課題が多い。例えば特許文献１のように放熱層を設けることは、薄膜磁気ヘッドの構造を複雑化するのみならず、今後の面記録密度の増加への対応にも限界がある。すなわち、面記録密度の増加を図るためには短磁路長が求められ、必然としてコイル収納スペースが狭小化されるが、これは抵抗の増加による発熱の増加を招き、それに対処するために放熱層の大型化を伴う。また、特許文献２のように、充填材料の工夫によってＴＰＴＰを抑制するには、絶縁性が高く、かつ熱膨張率が小さいという２つの特性を兼ね備えた材料を用いる必要があるが、実際にはこのような性質を十分に備えた材料は見当たらず、またコイル自体の熱膨張を抑制するわけではないので、ＴＰＴＰの抑制には限界がある。
【００１２】
本発明は、以上の事情に鑑み、簡易な構造でコイルの熱膨張によるＴＰＴＰを効率的に抑制することができる薄膜磁気ヘッド、および、薄膜磁気ヘッドを用いたヘッドジンバルアセンブリ等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】
【００１３】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気的接続部を介して互いに磁気的に連結され、記録媒体への磁気記録をおこなう上部磁極層および下部磁極層を有している。また、上部磁極層と下部磁極層との間の、記録媒体と対向する媒体対向面と磁気的接続部との間に、上部磁極層および下部磁極層に対して絶縁されて設けられ、各々がコイルの一部を形成する、１または２以上の内側コイル導体を有している。さらに、少なくとも１つの内側コイル導体の、コイルの径方向において相対する第１の側面の少なくとも１つに面して設けられ、内側コイル導体の径方向への熱膨張を吸収する第１の熱膨張吸収手段を有している。
【００１４】
このため、内側コイル導体に熱膨張が生じても、コイルの径方向、すなわちコイルの中心から媒体対向面へ向かう方向の熱変形が第１の熱膨張吸収手段によって吸収され、ＴＰＴＰを効果的に抑制することができる。この結果、オーバーライト特性の急激な変化が避けられ、装置の読込みエラーを防止することができるとともに、媒体対向面ＡＢＳと記録媒体との接触が避けられ、信頼性が向上する。さらに、初期スペーシングをより小さく設定すれば、ＴＰＴＰ発生後の媒体対向面ＡＢＳと記録媒体とのスペーシングを従来技術と同程度に維持することが可能となるので、オーバーライト特性の悪化も回避できる。
【００１５】
第１の熱膨張吸収手段を挟んで他の内側コイル導体と対向する第１の側面は、全面が絶縁性薄膜で覆われていてもよい。これによって、内側コイル導体同士が熱膨張で接触しようとした場合でも、絶縁性薄膜によって、内側コイル導体同士のショートを避けることができる。
【００１６】
薄膜磁気ヘッドは、磁気的接続部の媒体対向面と反対側に設けられ、各々がコイルの他の一部を形成する、１または２以上の外側コイル導体の少なくとも１つの、コイルの径方向において相対する第２の側面の少なくとも１つに面して設けられ、外側コイル導体の径方向への熱膨張を吸収する第２の熱膨張吸収手段をさらに有していてもよい。
【００１７】
薄膜磁気ヘッドは、また、記録媒体の磁気記録を読み取る読込み素子と、読込み素子を挟んで磁気的にシールドする上部シールド層および下部シールド層とをさらに有し、上部シールド層および下部シールド層の少なくとも一方は一部に切欠部を有し、切欠部にコイルからの伝熱による上部シールド層または下部シールド層の径方向への熱膨張を吸収する第３の熱膨張吸収手段をさらに有していてもよい。
【００１８】
第１の熱膨張吸収手段は空洞部または粒状の絶縁性物質とすることができる。同様に、第２の熱膨張吸収手段、第３の熱膨張吸収手段も空洞部または粒状の絶縁性物質とすることができる。
【００１９】
本発明の薄膜磁気ヘッドは２以上のコイルが積層されていてもよい。
【００２０】
本発明のウエハは上記の薄膜磁気ヘッドの製造に用いる、少なくとも１つの薄膜磁気変換素子が設けられているように構成することができる。
【００２１】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向して配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを有するように構成することができる。
【００２２】
本発明のハードディスク装置は、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向して配置されるスライダと、スライダを支持するとともに記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを有するように構成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明の薄膜磁気ヘッドおよび薄膜磁気ヘッドを用いたヘッドジンバルアセンブリ等は、簡易な構造でＴＰＴＰを効果的に抑制することができ、オーバーライト特性の急激な変化を避け、装置の読込みエラーを防止することができるとともに、媒体対向面ＡＢＳと記録媒体との接触が避けられるので、信頼性がより一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。はじめに、図１および図２を参照して、本発明の薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。図１は第１の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。図２は、図１に示す薄膜磁気ヘッドの、媒体対向面ＡＢＳ側の拡大断面図を示している。図１、２において、左側の媒体対向面ＡＢＳは、薄膜磁気ヘッドが図面と垂直な面に広がる記録媒体（図示せず）の表面とわずかな距離を介して対向する面である。
【００２５】
本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドは、下方から順に、基板２、絶縁層（図示せず）、下部シールド層３、シールドギャップ膜４、上部シールド層兼下部磁極層６の順に積層され、その上に上部磁極層８や下部コイル１０、上部コイル１１が形成され、全体がオーバーコート層２１で被覆されている。
【００２６】
基板２は、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料が用いられる。基板２の上に形成される絶縁層（図示せず）はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる。下部シールド層３の材料には、例えばパーマロイ（ＮｉＦｅ）が用いられる。シールドギャップ膜４の材料には、例えばアルミナが用いられる。
【００２７】
シールドギャップ膜４は、下部シールドギャップ膜と上部シールドギャップ膜が積層されて形成されている。読み込み素子であるＭＲ素子５が、媒体対向面ＡＢＳに面する位置に、下部シールドギャップ膜と上部シールドギャップ膜の間でシールドされて設けられている。ＭＲ素子５には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子あるいはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた素子を用いることができる。また、ＭＲ素子５には、一対のリード層（図示せず）が接続されている。なお、本発明の薄膜磁気ヘッドは以下に説明するように、書き込み用のコイルの周辺構造に特徴を有するものであり、ＭＲ素子等の読み込み素子を有さない書き込み専用の薄膜磁気ヘッドであってもよい。
【００２８】
上部シールド層兼下部磁極層６は、記録ヘッドの下部磁極層としての機能と、再生ヘッド（ＭＲ素子５）の上部シールド層としての機能を兼ねており、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅ等の、めっき法によって成膜可能な磁性材料が用いられる。上部シールド層兼下部磁極層６はこれらの機能を分離するよう構成することも可能であり、例えば、上部シールド層と磁極層とを分離設置し、これらの間を非磁性材料よりなる分離層で仕切る構造としてもよい。
【００２９】
上部シールド層兼下部磁極層６と上部磁極層８との間の媒体対向面ＡＢＳ側端部には、上部シールド層兼下部磁極層６と上部磁極層８との間の絶縁のための記録ギャップ層７が設けられている。記録ギャップ層７の材料としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｒｕ等のスパッタ法によって成膜可能な非磁性金属材料が用いられる。
【００３０】
上部磁極層８は、媒体記録面ＡＢＳに隣接する上部磁極先端部８ａと、上部磁極先端部８ａに磁束を供給する上部磁極ヨーク層８ｂとから構成されている。上部磁極ヨーク層８ｂと上部シールド層兼下部磁極層６とは磁気的接続部９によって接続され、全体として１個のＵ字型導体を形成している。上部磁極層８の材料としては、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅ等のめっき法によって成膜可能な磁性材料が用いられ、特に、高飽和磁束密度材料を用いることが好ましい。
【００３１】
このように、薄膜磁気ヘッド１は、記録媒体ＡＢＳと対向し、磁気的接続部９を介して互いに磁気的に連結され、記録媒体への磁気記録をおこなう上部磁極層８および上部シールド層兼下部磁極層６を有している。
【００３２】
上部磁極層８と上部シールド層兼下部磁極層６との間の、記録媒体と対向する媒体対向面ＡＢＳと磁気的接続部９との間には、複数の内側コイル導体１０ａが積層方向下方に、複数の内側コイル導体１１ａが積層方向上方に、２段積みで設けられている。ここで、２段積み構成は一つの例示であって、１段積みまたは３段以上の多層積みでもよい。内側コイル導体１０ａは、上部シールド層兼下部磁極層６に対して絶縁層１６ａによって絶縁されている。内側コイル導体１０ａと内側コイル導体１１ａは、絶縁層１８ａによって相互に絶縁されている。内側コイル導体１１ａの上方は絶縁層１９ａで被膜され、その上方にある上部ヨーク層８ｂに対して絶縁されている。同様に、外側コイル導体１０ｂは、上部シールド層兼下部磁極層６に対して絶縁層１６ｂによって絶縁され、外側コイル導体１０ｂと外側コイル導体１１ｂは、絶縁層１８ｂによって相互に絶縁され、外側コイル導体１１ｂの上方は絶縁層１９ｂで被膜されている。
【００３３】
内側コイル導体１０ａと外側コイル導体１０ｂは、らせん状に巻回する下部コイル１０の一部を形成し、同様に、内側コイル導体１１ａと外側コイル導体１１ｂは、らせん状に巻回する上部コイル１１の一部を形成している。この結果、複数の内側コイル導体１０ａおよび複数の外側コイル導体１０ｂが下部コイル１０の径方向に沿って並ぶように構成される。上部コイル１１についても全く同様である。また、下部コイル１０と上部コイル１１は接続部２０を介して相互に接続しており、全体でひとつの導体を形成している。下部コイル１０，上部コイル１１の材料には、銅等の導電性材料が用いられる。なお、上部コイル１１には外部からの電流信号を受けるリード層（図示せず）が接続している。リード層も導電性材料によって形成され、上部ヨーク層８ｂの材料と同じでもよい。
【００３４】
内側コイル導体１０ａの、下部コイル１０の径方向において相対する第１の側面１４ａに面して、内側コイル導体１０ａの径方向への熱膨張を吸収する第１の熱膨張吸収手段である空洞部１３ａが設けられている。空洞部１３ａの第１の側面１４ａおよび底面は絶縁性の絶縁性薄膜１７ａで被覆されており、内側コイル導体１０ａ同士は、２枚の絶縁性薄膜１７ａと空洞部１３ａとを介して配置されている。すなわち、薄膜磁気ヘッド１は、内側コイル導体１０ａの、コイルの径方向において相対する第１の側面１４ａに面して設けられ、内側コイル導体１０ａの径方向への熱膨張を吸収する第１の熱膨張吸収手段である空洞部１３ａを有している。なお、空洞部１３ａはすべての第１の側面１４ａに設ける必要はない。
【００３５】
外側コイル導体１０ｂについても同様に、コイルの径方向への熱膨張を吸収する第２の熱膨張吸収手段である空洞部１３ｂが設けられている。また、同様に、空洞部１３ｂの第２の側面１４ｂおよび底面は絶縁性の絶縁性薄膜１７ｂで被覆されており、外側コイル導体１１ａ同士は、２枚の絶縁性薄膜１７ｂと空洞部１３ｂとを介して配置されている。すなわち、薄膜磁気ヘッド１は、磁気的接続部９の媒体対向面と反対側に設けられ、各々が下部コイル１０の他の一部を形成する、外側コイル導体１０ｂの、コイルの径方向において相対する第２の側面１４ｂに面して設けられ、外側コイル導体１０ｂの径方向への熱膨張を吸収する第２の熱膨張吸収手段である空洞部１３ｂをさらに有している。外側コイル導体１１ｂについても、径方向への熱膨張を吸収する第２の熱膨張吸収手段である空洞部１３ｃが設けられている。なお、空洞部１３ｂ、１３ｃに関しても、すべての第２の側面１４ｂに設ける必要はない。
【００３６】
さらに、下部シールド層３と上部シールド層兼下部磁極層６にも、下部コイル１０、上部コイル１１の発熱が伝熱し、熱膨張を生じる可能性がある。そのため、下部シールド層３と上部シールド層兼下部磁極層６に、同様の目的で、第３の熱膨張吸収手段である空洞部１３ｄ、１３ｅが設けられている。ただし、空洞部は下部シールド層３と上部シールド層兼下部磁極層６のいずれかひとつだけに設けてもよい。また、空洞部１３ｄ、１３ｅを媒体対向面ＡＢＳに近接して設けると、磁束の流れが媒体対向面ＡＢＳで影響を受けるので、空洞部１３ｄ、１３ｅは媒体対向面ＡＢＳから離れた位置に設けている。このように、薄膜磁気ヘッド１は、上部シールド層兼下部磁極層６および下部シールド層３の少なくとも一方は一部に切欠部１５ｄ、１５ｅを有し、切欠部１５ｄ、１５ｅに下部コイル１０、上部コイル１１からの伝熱による上部シールド層兼下部磁極層６または下部シールド層３の径方向への熱膨張を吸収する第３の熱膨張吸収手段である空洞部１３ｄ、１３ｅをさらに有している。
【００３７】
絶縁層１６ａ、１６ｂ、絶縁性薄膜１７ａ、１７ｂ、絶縁層１８ａ、１８ｂの材料としては、例えばアルミナが用いられる。絶縁層１９ａ、１９ｂの材料としては、例えばフォトレジストが用いられる。
【００３８】
上部ヨーク層８ｂは上部磁極先端部８ａと絶縁層１９ａの上面とを覆っており、媒体対向面ＡＢＳから離れた位置に形成されている。
【００３９】
最後に、上部磁極層８、リード層（図示せず）、絶縁層１９ｂを覆うように、オーバーコート層２１が形成されている。オーバーコート層２１の材料には、例えばアルミナ等の絶縁材料が用いられる。
【００４０】
次に、図３，４を参照して、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法について説明する。以下、１つの薄膜磁気ヘッドの製造方法について説明するが、本実施形態では、実際には１枚のウェハ（基板）を用いて複数の薄膜磁気ヘッドが同時に製造される。
【００４１】
本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、図３（ａ）において、基板２の上に、例えばスパッタリング法によって絶縁層（図示せず）を形成する。次に、絶縁層の上に、例えばスパッタリング法またはめっき法によって下部シールド層３を形成する。このとき、後述の方法で切欠部１５ｅを作成する。
【００４２】
次に、下部シールド層３の上に、例えばスパッタリング法によってシールドギャップ膜４を形成する。このとき、ＭＲ素子５、およびＭＲ素子５に電気的に接続される一対のリード層（図示せず）を、シールドギャップ膜４の間に、例えばスパッタリング法によって形成する。なお、ＭＲ素子５を構成する各層は、パターン化されたレジスト層を用いた一般的なエッチング方法や、リフトオフ法や、これらを併用した方法によってパターニングされる。
【００４３】
次に、シールドギャップ膜４の上に、例えばスパッタリング法またはめっき法によって上部シールド兼下部磁極層６を形成する。このとき、切欠部１５ｄを作成する。
【００４４】
図３（ｂ−１）〜（ｂ−５）には、切欠部１５ｄ、１５ｅの作成方法を、切欠部１５ｅを例として示す。まず、銅などで形成したダミー導体１０ｃを、例えばフレームめっき法によって形成する（図３（ｂ−１））。次に、下部シールド層３を側方および上部に積層する（図３（ｂ−２）、（ｂ−３））。次に、ダミー層１０ｃの上部の下部シールド層３に孔をあけ、エッチングまたは剥離によってダミー層１０ｃを除去する。このとき、ダミー層１０ｃをあらかじめ外部に開口するように形成しておくと、エッチング等によって溶け出たダミー層１０ｃの材料が開口から流れ出るので、その後内部を洗浄する（図３（ｂ−４）、（ｂ−５））。その後の工程で、絶縁層１６ｂにより孔はふさがれる。
【００４５】
次に、図４において、上部シールド兼下部磁極層６の上に、例えばスパッタリング法によって絶縁層１６ａ、１６ｂを形成し（このとき同時に記録ギャップ層７が形成される。）、続いて、コイル部を形成する。具体的な方法を、内側コイル導体１０ａを例に、図４（ｂ−１）〜（ｂ−５）を用いて説明する。まず、例えばスパッタリング法によって、めっき用の電極膜（図示せず）を形成する。そして、上記電極膜の上にフォトレジスト層を形成して、フォトレジスト層をフォトリソグラフィによってパターニングして、フレーム（図示せず）を形成する。フレームは、上部磁極先端部８ａ、内側コイル導体１０ａ、磁気的接続部９を形成すべき位置に開口部を有している。
【００４６】
次に、フォトリソグラフィとめっき法によって、上部磁極先端部８ａ、内側コイル導体１０ａ、磁気的接続部９を形成する（図４（ｂ−１））。
【００４７】
次に、ここまでの工程によって得られた積層体の上面全体の上に、例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法によって絶縁層１７ａを形成する（図４（ｂ−２））。ここでＣＶＤ法を用いた理由は、内側コイル導体１０ａ間の間隙にも薄い絶縁層１７ａを形成することができるからである。次に、絶縁層１７ａの上の内側コイル導体１０ａの間に、例えばフレームめっき法によってダミー導体１０ｄ、１０ｅを形成する。
【００４８】
次に、例えば化学機械研磨によって、図４（ｂ−３）のＡ−Ａ線が露出するまで、絶縁層１７ａ、内側コイル導体１０ａ、ダミー導体１０ｄ、１０ｅ、磁気的接続部９を研磨する（図４（ｂ−３））。
【００４９】
次に、平坦化された積層体の上面全体の上に、例えばスパッタリング法によって絶縁層１８ａを形成する（図４（ｂ−４））。最後に、ダミー導体１０ｄ、１０ｅを図３で説明したのと同様の方法で選択的にエッチングする（図４（ｂ−５））。
【００５０】
外側コイル導体１０ｂや空洞部１３ｂについても上記の方法で同様に作成する。さらに
、内側コイル導体１１ａ、外側コイル導体１１ｂを上記の図４（ｂ−１）と同様にして作成する。
【００５１】
次に、例えばフレームめっき法によって、上部ヨーク層８ｂを形成する。最後に、積層体全体を覆うように、例えばスパッタリング法によってオーバーコート層２１を形成する。そして、上記各層を含むスライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドの媒体対向面ＡＢＳを形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。この状態は図１に示したとおりである。
【００５２】
次に、本発明の薄膜磁気ヘッドの作用、効果について説明する。本発明の薄膜磁気ヘッドでは以上説明したように、下部コイル１０、上部コイル１１等の間に空洞部１３ａ〜１３ｅからなる熱膨張吸収手段を備えている。このため、内側コイル導体１０ａ等に熱膨張が生じても、コイルの径方向、すなわちコイルの中心から媒体対向面へ向かう方向の熱変形が空洞部１３ａ〜１３ｅによって吸収され、ＴＰＴＰを効果的に抑制することができる。この結果、オーバーライト特性の急激な変化が避けられ、装置の読込みエラーを防止することができるとともに、媒体対向面ＡＢＳと記録媒体との接触が避けられ、信頼性が向上する。また、空洞部の第１の側面１４ａ、第２の側面１４ｂに絶縁性薄膜１７ａ、１７ｂを備えているので、内側コイル導体１０ａ等が熱膨張を生じても、絶縁性薄膜１７ａ等によって内側コイル導体１０ａ等同志の接触が回避され、ショートの発生を防止することができる。
【００５３】
以上の効果を図５〜７を用いて説明する。図５は、試作した薄膜磁気ヘッドの媒体対向面ＡＢＳを上側に表示した概略断面図である。本実施例では、上部シールド層６ａと下部磁極層６ｂとを分離設置している。また、基板２から記録ギャップ層７までの距離は約７μｍ、基板２から、上部ヨーク層８ｂの基板２側端面までの距離は約８．３μｍである。
【００５４】
図６には、このような実施例に対してＴＰＴＰを測定した結果を示す。従来例は、本実施例と同様な構成で空洞部を設けない例であり、媒体対向面ＡＢＳと記録媒体との初期スペーシングはともに約１０ｎｍとした。横軸は基板２からの距離であり、向きは図５の横方向と一致している。最大の隆起量は基板２から７μｍ程度、すなわち記録ギャップ層７付近で発生するが、最大隆起量は約７ｎｍから５ｎｍへと３０％程度低下した。またそれ以外の部位でも３０％以上の低下を示している。これによって、空洞部がＴＰＴＰの抑制効果を有することが明らかとなった。なお、このとき、コイル同士の接触は認められなかった。
【００５５】
図７は、同じ試料におけるオーバーライト特性の経時的変化を示す。起動時のＯＷ比は従来例、実施例とも２５ｄＢ程度であったが、電流が流れ、コイルの熱膨張が進んだ後のＯＷ比は、従来例では３４ｄＢ程度、実施例では３１ｄＢ程度となった。これは、ＯＷ比の絶対値は従来例のほうが良好であるが、起動時とのＯＷ比の差は実施例のほうが小さく、ディスク装置における読み取りエラーの発生確率がより低下することを意味している。
【００５６】
また、ＯＷ比の絶対値自体は、実施例において初期スペーシングをより小さく設定すれば、ＴＰＴＰ発生後の媒体対向面ＡＢＳと記録媒体とのスペーシングを同程度に維持することが可能となるので、オーバーライト特性の悪化も回避できる。具体的には、媒体対向面ＡＢＳと記録媒体との初期スペーシング１０ｎｍに対し、従来例ではＴＰＴＰ発生後のスペーシングは約３ｎｍになり、これに対応するＯＷ比３４ｄＢが得られた。一方、実施例では、ＴＰＴＰ発生後のスペーシングは約５ｎｍになり、これに対応するＯＷ比３１ｄＢが得られている。しかし、実施例ではスペーシングに余裕があるため、さらに２ｎｍ詰めて初期スペーシングを８ｎｍにすることも可能であり、これによって、ＴＰＴＰ発生後のスペーシングは約３ｎｍになり、これに対応するＯＷ比３４ｄＢが得られることになる。このようにして、ＯＷ比の絶対値は、媒体対向面ＡＢＳと記録媒体との初期スペーシングを変更することで、従来例と同等とすることが可能である。
【００５７】
つまり、本発明では、ＯＷ比の絶対値を従来例と同等としつつ、ディスク装置における読み取りエラーの発生確率を低減することが可能となる。
【００５８】
次に、本発明の薄膜磁気ヘッドの第２の実施形態について、図８，９を参照して説明する。
【００５９】
図８に、薄膜磁気ヘッドの横断面図を示す。本実施形態は、コイル導体の側面に絶縁性薄膜を形成しない点が第１の実施形態と異なり、内側コイル導体１０ａや外側コイル導体１０ｂは、空洞部４３ａ、４３ｂのみを介して相互に隣接している。このような態様は、たとえば内側コイル導体１０ａ同士や外側コイル導体１０ｂ同士の間隔があいており、熱膨張によって相互の接触が生じない場合に有効である。また、本実施形態では第１の実施形態と異なり、上部コイル１１の内側コイル導体１１ａの側面にも空洞部４３ｆを設け、逆に、上部シールド層兼下部磁極層６や下部シールド層に空洞部を設けていない。しかし、これは一つの例示であって、空洞部を設ける位置については、様々な変形例が可能である。
【００６０】
図９には本実施形態の薄膜磁気ヘッドの空洞部４３ａ等の作成方法を示す。このような空洞部４３ａ等を形成するにはスパッタリングを用いることができる。スパッタリングでは間隙部が小さいと対象物質が間隙内に入っていくことができず、空洞部が自然に形成される。具体的には、図９（ａ）でまず内側コイル導体１０ａを形成し、次にスパッタリングで絶縁層４８ａを形成すると、図９（ｂ）のように空洞部４３ａが形成されることになる。この状態でさらに内側コイル導体１１ａを形成し、その上からスパッタリングで絶縁層４８ｃを形成すると、同様にして空洞部４３ｆが形成される。
【００６１】
次に、本発明の薄膜磁気ヘッドの第３の実施形態について、図１０，１１を参照して説明する。
【００６２】
図１０に、薄膜磁気ヘッドの横断面図を示す。本実施形態は、コイル導体のコイル径方向に絶縁性薄膜および空洞部を形成しない代わりに、コイル導体間に粒状絶縁性物質を充填する点が第１の実施形態と異なっている。内側コイル導体１０ａ同士の間には粒状絶縁性物質７３ａが、外側コイル導体１０ｂ同士の間には粒状絶縁性物質７３ｂが設けられている。粒状絶縁性物質７３ａ等は、アルミナ等の絶縁性物質の粒状体であり、個々の粒状体の間に隙間があるため、内側コイル導体１０ａ等が熱膨張しても、隙間が圧縮されて変形を吸収し、かつ、粒状体のシールド効果で内側コイル導体１０ａ等同士の絶縁を可能とする。
【００６３】
同様に、上部シールド層兼下部磁極層６や下部シールド層３にも粒状絶縁性物質７３ｄ、７３ｅが設けられている。なお、空洞部を設ける位置については、第２の実施形態と同様、これに限定されない。
【００６４】
図１１には本実施形態の薄膜磁気ヘッドの粒状絶縁性物質７３ａ等の作成方法を示す。まず図１１（ａ）で、内側コイル導体１０ａを形成し、次に図１１（ｂ）のように、スパッタリングでダミーの絶縁層７８ｃを形成する。このとき、図９で説明したのと同様の理由で内側コイル導体１０ａ同士の間には絶縁層７８ｃは流入しないため、空間ができる。絶縁層７８ｃは例えばアルミナを用いることができる。次に図１１（ｃ）のように、ＣＭＰ（化学機械研磨）で図１１（ｂ）のＢ−Ｂ線まで絶縁層７８ｃと内側コイル導体１０ａとを研磨する。すると、絶縁層７８ｃが取除かれて、その研磨材（アルミナ）が空間に侵入する。これによって、内側コイル導体１０ａの間は粒状絶縁物質７３ａで充填される。さらに図１１（ｄ）のように、その上から、スパッタリングで絶縁層７８ａを形成する。このように、粒状絶縁物質は自動的に形成されるので、本実施形態の薄膜磁気ヘッドは工程や材料の節約にも効果がある。
【００６５】
次に、上述した薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるウエハについて説明する。図１２はウエハの概念的な平面図である。ウエハ３００は複数の薄膜磁気変換素子集合体３０１に区画される。薄膜磁気変換素子集合体３０１は、上述した基板２〜オーバーコート層２１からなる層が積層された薄膜磁気変換素子３０２を含み、媒体対向面ＡＢＳを研磨加工する際の作業単位となる。薄膜磁気変換素子集合体３０１間および薄膜磁気変換素子３０２間には切断のための切り代（図示せず）が設けられている。
【００６６】
次に、本薄膜磁気ヘッドを用いたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。まず、図１３を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。スライダ２１０は、主に図１３における基板２〜オーバーコート層２１からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面となるエアベアリング面２０１が形成されている。ハードディスクが図１３におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図１２におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図１３におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図１３における左下の端部）の近傍には、本発明の薄膜磁気ヘッド１が形成されている。
【００６７】
次に、図１４を参照して、薄膜磁気ヘッドをヘッド素子として用いたヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、スライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２と、ロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、アーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【００６８】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【００６９】
図１４は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【００７０】
次に、図１５および図１６を参照して、薄膜磁気ヘッドをヘッド素子として用いたヘッドスタックアセンブリとハードディスク装置について説明する。図１５はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１６はハードディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２の反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【００７１】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【００７２】
本ハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、薄膜磁気ヘッドをヘッド素子として用いた再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの主要部の概略断面図である。
【図２】図１に示す薄膜磁気ヘッドの部分拡大断面図である。
【図３】図１に示す薄膜磁気ヘッドの製造工程の説明図である。
【図４】図１に示す薄膜磁気ヘッドの製造工程の説明図である。
【図５】図１に示す薄膜磁気ヘッドの媒体記録面付近の詳細図である。
【図６】図１に示す薄膜磁気ヘッドの隆起量を示す説明図である。
【図７】図１に示す薄膜磁気ヘッドのオーバーライト特性を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの主要部の概略断面図である。
【図９】図８に示す薄膜磁気ヘッドの製造工程の説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの主要部の概略断面図である。
【図１１】図１０に示す薄膜磁気ヘッドの製造工程の説明図である。
【図１２】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造に係るウエハの平面図である。
【図１３】本発明の薄膜磁気ヘッドを組み込んだヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図１４】本発明の薄膜磁気ヘッドを組み込んだヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図１５】本発明の薄膜磁気ヘッドを組み込んだハードディスク装置の要部を示す説明図である。
【図１６】本発明の薄膜磁気ヘッドを組み込んだハードディスク装置の平面図である。
【図１７】従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す断面図である。
【図１８】薄膜磁気ヘッドの媒体対向面における熱的隆起の模式図である。
【図１９】薄膜磁気ヘッドのオーバーライト特性の説明図である。
【図２０】薄膜磁気ヘッドのオーバーライト特性の説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１、３１、６１  薄膜磁気ヘッド
２  基板
３  下部シールド層
４  シールドギャップ膜
５  ＭＲ素子
６  上部シールド層兼下部磁極層
６ａ  上部シールド層
６ｂ  下部磁極層
７  記録ギャップ層
８  上部磁極層
９  磁気的接続部
８ａ  上部磁極先端部
８ｂ  上部ヨーク層
１０  下部コイル
１０ａ  内側コイル導体
１０ｂ  外型コイル導体
１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ  ダミー導体
１１  上部コイル
１１ａ  内側コイル導体
１１ｂ  外型コイル導体
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ  空洞部
１４ａ  第１の側面
１４ｂ  第２の側面
１５ｄ、１５ｅ  切欠部
１６ａ、１６ｂ  絶縁層
１７ａ、１７ｂ  絶縁性薄膜
１８ａ、１８ｂ  絶縁層
１９ａ、１９ｂ  絶縁層
２０  接続部
２１  オーバーコート層
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｆ  空洞部
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ  絶縁層
４９ａ、４９ｂ  絶縁層
７３ａ、７３ｂ、７３ｄ、７３ｅ  粒状絶縁物質
７８ａ、７８ｂ、７８ｃ  絶縁層
７９ａ、７９ｂ  絶縁層
ＡＢＳ  媒体対向面
【図１】
2005310226.tif 000003
【図２】
2005310226.tif 000004
【図３】
2005310226.tif 000005
【図４】
2005310226.tif 000006
【図５】
2005310226.tif 000007
【図６】
2005310226.tif 000008
【図７】
2005310226.tif 000009
【図８】
2005310226.tif 000010
【図９】
2005310226.tif 000011
【図１０】
2005310226.tif 000012
【図１１】
2005310226.tif 000013
【図１２】
2005310226.tif 000014
【図１３】
2005310226.tif 000015
【図１４】
2005310226.tif 000016
【図１５】
2005310226.tif 000017
【図１６】
2005310226.tif 000018
【図１７】
2005310226.tif 000019
【図１８】
2005310226.tif 000020
【図１９】
2005310226.tif 000021
【図２０】
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