(57)【要約】【課題】  低浮上量を良好に維持しつつ記録再生動作時に記録媒体との接触を防止してヘッド信頼性を向上し、高記録密度化に対応可能な薄膜磁気ヘッド及びその製造方法を得る。【解決手段】  回転する記録媒体の表面に生じる空気流を受けて該記録媒体表面から浮上するスライダと、このスライダの空気流出端面上に形成された薄膜磁気ヘッド素子とを有し、上記スライダの記録媒体対向面に、その空気流入端と空気流出端を含む断面において中高のクラウンを付した浮上式の薄膜磁気ヘッドにおいて、上記クラウンを、曲率半径の大きい、上記空気流入端と空気流出端を除く中央部の記録媒体対向面を構成する大径クラウンと、上記空気流入端と空気流出端の記録媒体対向面を構成する小径クラウンとから構成した薄膜磁気ヘッド。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する記録媒体の表面に生じる空気流を受けて該記録媒体表面から浮上するスライダと、このスライダの空気流出端面上に形成された薄膜磁気ヘッド素子とを有し、上記スライダの記録媒体対向面に、その空気流入端と空気流出端を含む断面において中高のクラウンを付した浮上式の薄膜磁気ヘッドにおいて、
上記クラウンを、曲率半径の大きい、上記空気流入端と空気流出端を除く中央部の記録媒体対向面を構成する大径クラウンと、上記空気流入端と空気流出端の記録媒体対向面を構成する小径クラウンとから構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、上記薄膜磁気ヘッドは、スライダ側から順に、再生素子部と記録素子部とが積層形成されている薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
回転する記録媒体の表面に生じる空気流を受けて該記録媒体表面から浮上するスライダの空気流出端面上に、薄膜磁気ヘッド素子を形成するステップと、
上記スライダの記録媒体対向面に、二段階に分けて中高のクラウンを付すラッピングステップと、
を有し、
この二段階のラッピングステップは、その空気流入端と空気流出端を含む断面において第一のクラウンを付す第一のラッピングステップと、同じ記録媒体対向面に、その空気流入端と空気流出端を含む断面において第二の中高のクラウンを付す第二のラッピングステップとを順不同で有していて、該第一、第二のクラウンの半径が互いに異なることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、上記二段階のラッピングステップは、上記スライダの記録媒体対向面に、その空気流入端と空気流出端を含む断面において曲率半径の大きい中高の第一のクラウンを付す第一のラッピングステップと、同じ記録媒体対向面に、その空気流入端と空気流出端を含む断面において曲率半径の小さい第二の中高のクラウンを付し、上記薄膜磁気ヘッド素子の第二のクラウンによる記録媒体との距離を、第一のクラウンによる同記録媒体との距離より大きくする第二のラッピングステップとを順不同で有することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項３または４記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、上記薄膜磁気ヘッド素子を形成するステップでは、スライダ側から順に、再生素子部と記録素子部とが積層形成される薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項３または４記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、上記第一、第二のラッピングステップは、複数のスライダと薄膜磁気ヘッド素子を有するバーの態様で実行される薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮上式の薄膜磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
浮上式の薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子やインダクティブ素子等を組み込んだスライダと、このスライダを自由端部に接着固定した可撓性の金属薄板からなるフレキシャと、このフレキシャを固定したロードビームとを備え、記録媒体が停止しているときはロードビームの弾性力によりスライダの下面が記録媒体表面に接触し、記録媒体が始動すると、該記録媒体の移動方向に沿ってスライダと記録媒体表面の間に空気流が導かれ、この空気流による浮上力を受けてスライダが記録媒体表面から浮上する。この浮上姿勢を保って薄膜磁気ヘッドは再生記録動作する。
【０００３】
スライダの空気流出端面には、外部磁界の強度に応じて抵抗が変化する磁気抵抗効果素子及び該磁気抵抗効果素子を通電する電極層を備えた再生素子部と、記録媒体との対向面（以下、「媒体対向面」という。）から後退した位置で磁気的に接続され磁気ギャップ層を挟んで積層した下部コア層、上部コア層及びこれら上下のコア層に記録磁界を与えるコイル層を備えた記録素子部とが積層形成されている。この再生素子部及び記録素子部は、一般に、例えばＡｌ2Ｏ3等の絶縁材料からなる保護層によって覆われている。薄膜磁気ヘッドは、通電した磁気抵抗効果素子の抵抗変化を検出することで再生動作し、コイル層に給電して下部コア層と上部コア層に誘電磁界を生じさせ、磁気ギャップ層からの漏れ磁界を記録磁界として記録媒体に付与することで記録動作する。
【０００４】
薄膜磁気ヘッドの記録再生動作中は、磁気抵抗効果素子を流れる電流によって再生素子部の温度が上昇するとともに、コイル層を流れる電流により該コイル層が発熱して記録素子部の温度が上昇する。上述したように再生素子部及び記録素子部は絶縁材料からなる保護層で覆われているため、これら素子部の熱は外方へ放出されにくく、素子部は高温となる。この素子部での温度上昇は、素子部を熱膨張させ、媒体対向面から突出させてしまう。従来では、薄膜磁気ヘッドの記録媒体への接触を回避するために、薄膜磁気ヘッドの素子部を斜めに研磨したり、薄膜磁気ヘッドの素子部先端に切欠きを設けたり等の様々な対策が採られている。
【特許文献１】特開平１０-４９８２２号公報
【特許文献２】特開２０００-１５３４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年では、記録媒体の更なる高記録密度化に対応すべく、薄膜磁気ヘッドの記録媒体に対する浮上量を１０ｎｍ以下に設定することが要求されている。このように浮上量が極めて小さくなると、熱膨張により媒体対向面から突出した素子部が記録媒体に当接するのを防ぐことが非常に難しく、記録媒体または記録媒体に記録された磁気情報を損傷したり、素子部自体を損傷してしまう危険性が一層高まる。また、高記録密度化を図るには磁気抵抗効果素子及びコイル層に与えられる電流の周波数も高くなるため、特に記録素子部の温度が１００℃を超えることが多く、記録素子部の突出量も大きい。薄膜磁気ヘッドの素子部を研磨したり素子部に切欠部を設けたりする従来対策では、目標とするヘッドの浮上量が極めて小さいために研磨誤差や切欠の形成誤差が浮上量に対して大きく影響し、個体間のばらつきが大きくなって制御が難しい。
【０００６】
本発明は、以上の問題意識に基づき、低浮上量を良好に維持しつつ記録再生動作時に記録媒体との接触を防止してヘッド信頼性を向上し、高記録密度化に対応可能な薄膜磁気ヘッド及びその製造方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、スライダの記録媒体対向面に付される中高のクラウンを大小の二段階で付すことにより、空気流出端面上に形成される薄膜磁気ヘッド素子と記録媒体との距離を適切に保ち接触を防止するという着眼に基づいて完成されたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、回転する記録媒体の表面に生じる空気流を受けて該記録媒体表面から浮上するスライダと、このスライダの空気流出端面上に形成された薄膜磁気ヘッド素子とを有し、上記スライダの記録媒体対向面に、その空気流入端と空気流出端を含む断面において中高のクラウンを付した浮上式の薄膜磁気ヘッドにおいて、クラウンを、曲率半径の大きい、空気流入端と空気流出端を除く中央部の記録媒体対向面を構成する大径クラウンと、空気流入端と空気流出端の記録媒体対向面を構成する小径クラウンとから構成したことを特徴としている。
【０００９】
本発明は、方法の態様によると、回転する記録媒体の表面に生じる空気流を受けて該記録媒体表面から浮上するスライダの空気流出端面上に、薄膜磁気ヘッド素子を形成するステップと、スライダの記録媒体対向面に、二段階に分けて中高のクラウンを付すラッピングステップと、を有し、この二段階のラッピングステップは、その空気流入端と空気流出端を含む断面において第一のクラウンを付す第一のラッピングステップと、同じ記録媒体対向面に、その空気流入端と空気流出端を含む断面において第二の中高のクラウンを付す第二のラッピングステップとを順不同で有していて、該第一、第二のクラウンの半径が互いに異なることを特徴としている。
【００１０】
この二段階のラッピングステップは、具体的には、スライダの記録媒体対向面に、その空気流入端と空気流出端を含む断面において曲率半径の大きい中高の第一のクラウンを付す第一のラッピングステップと、同じ記録媒体対向面に、その空気流入端と空気流出端を含む断面において曲率半径の小さい第二の中高のクラウンを付し、上記薄膜磁気ヘッド素子の第二のクラウンによる記録媒体との距離を、第一のクラウンによる同記録媒体との距離より大きくする第二のラッピングステップとを順不同で有することが好ましい。
【００１１】
薄膜磁気ヘッドは、スライダ側から順に、再生素子部と記録素子部とが積層形成するタイプが一般的である。
【００１２】
第一、第二のラッピングステップは、複数のスライダと薄膜磁気ヘッド素子を有するバーの態様で実行するのが実際的である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スライダの記録媒体対向面に曲率半径が大小に異なるクラウンを付すという簡単で安定性のある手段により、低浮上量を良好に維持しつつ記録再生動作時に記録媒体との接触を防止してヘッド信頼性を向上し、高記録密度化に対応可能な薄膜磁気ヘッド及びその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明による薄膜磁気ヘッドの全体平面図である。薄膜磁気ヘッドは、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣからなる略直方体の浮上式スライダ１と、このスライダ１を自由端部に接着固定した可撓性の金属薄板からなるフレキシャ３０と、このフレキシャ３０を固定したロードビーム４０を備えており、記録媒体Ｍ（図２）が停止しているときはロードビーム４０の弾性力によってスライダ１の下面（媒体対向面）が記録媒体表面に接触した状態となっている。これに対し、記録媒体が始動すると、該記録媒体の移動方向に沿ってスライダ１と記録媒体表面の間に空気流が導かれ、この空気流による浮上力を受けてスライダ１が記録媒体表面から浮上し、この浮上姿勢を保って記録再生動作する。
【００１５】
本薄膜磁気ヘッドは、図２に示すように、浮上式スライダ１の空気流出端面１ａに薄膜形成した薄膜磁気ヘッド素子Ｈ（再生素子部Ｒと記録素子部Ｗ）を有する記録再生用の薄膜磁気ヘッドである。空気流出端面１ａの反対側を空気流入端面１ｃとする。図３は、薄膜磁気ヘッド素子Ｈの積層構造を空気流入端面１ｃと空気流出端面１ａを含む素子中央で切断して示す断面図である。図３においてＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、トラック幅方向、デプス方向（ハイト方向）及び薄膜磁気ヘッド素子Ｈを構成する各層の積層方向とそれぞれ定義する。
【００１６】
再生素子部Ｒは、アンダーコート２側から順に積層した下部シールド層３、下部ギャップ層４、磁気抵抗効果素子５、上部ギャップ層８及び上部シールド層９を備えている。下部シールド層３及び上部シールド層９はＮｉＦｅ等の軟磁性材料で形成され、下部ギャップ層４及び上部ギャップ層８はＡｌ2Ｏ3等の非磁性材料で形成されている。磁気抵抗効果素子５は、スピンバルブ膜に代表される巨大磁気抵抗効果を発揮するＧＭＲ素子、異方性磁気抵抗効果を発揮するＡＭＲ素子、またはトンネル磁気抵抗効果を発揮するＴＭＲ素子である。図示されていないが、この磁気抵抗効果素子５の図示Ｘ方向の両側には、下部ギャップ層４の上に、ＣｏＰｔ合金等の高磁性材料からなるバイアス層と、Ａｕ等の良導電材料からなり該磁気抵抗効果素子５に接続する一対の電極層が形成されている。磁気抵抗効果素子５の上には、上述の上部ギャップ層８及び上部シールド層９が位置している。再生素子部Ｒを構成する各層（下部シールド層３、下部ギャップ層４、磁気抵抗効果素子５、上部ギャップ層８及び上部シールド層９）は、図３に示されるように、それらの先端がスライダ１の媒体対向面１ｂに露出している。薄膜磁気ヘッド素子Ｈは、磁気抵抗効果素子５に一定電流を与え、外部磁界に対する磁気抵抗効果素子５の抵抗変化を電圧変化として読み出すことで、再生動作する。
【００１７】
再生素子部Ｒの最上層である上部シールド層９の上には、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁材料からなる分離絶縁層１０が形成されている。記録素子部Ｗは、この分離絶縁層１０を介して再生素子部Ｒの上に積層されている。
【００１８】
記録素子部Ｗは、媒体対向面１ｂに臨ませて分離絶縁層１０側から順に積層した下部コア層１１、メッキ下地層１２及び記録コア部１３と、記録コア部１３の上に積層され媒体対向面１ｂには露出しない上部コア層１４と、レジスト等の有機絶縁材料からなるＧｄ決め絶縁層１５と、メッキ下地層１２を挟んで下部コア層１１と上部コア層１４を磁気的に接続する磁気接続部１６と、絶縁層１７内に埋設されたコイル層Ｌとを備えている。下部コア層１１及び上部コア層１４はパーマロイやＣｏ合金、Ｆｅ合金等の磁性膜により形成され、メッキ下地層１２は導電材料により形成されている。
【００１９】
記録コア部１３は、メッキ下地層１２を介して下部コア層１１に磁気的に接続する下部磁極層１３ａ、非磁性金属材料からなるギャップ層１３ｂ及び上部コア層１４と磁気的に接続する上部磁極層１３ｃの三層構造をなしている。下部磁極層１３ａ及び上部磁極層１３ｃは、パーマロイやＣｏ合金、Ｆｅ合金等の磁性材料により形成することができ、下部コア層１１よりも飽和磁束密度の高い磁性材料で形成されていることが好ましい。記録コア部１３のトラック幅方向の両側には、絶縁層１７の一部である絶縁下地層１７ａ及び第１コイル絶縁層１７ｂが形成されている。
【００２０】
Ｇｄ決め絶縁層１５は、媒体対向面１ｂからデプス方向に所定長さ後退させた位置に形成され、記録コア部１３のギャップ層１３ｂのデプス方向の寸法を規定している。すなわち、薄膜磁気ヘッド素子Ｈのギャップデプス（Ｇｄ）は、媒体対向面１ｂからＧｄ決め絶縁層１５の先端までの距離によって規制されている。磁気接続部１６は、パーマロイやＣｏ合金、Ｆｅ合金等の磁性材料により形成されている。
【００２１】
絶縁層１７は、上部磁極層１３ｃ、Ｇｄ決め絶縁層１５、メッキ下地層１２及び磁気接続部１６の露出面を覆う絶縁下地層１７ａと、この絶縁下地層１７ａの上に形成されて第１コイル層１８及び該第１コイル層１８のピッチ間を覆う第１コイル絶縁層１７ｂと、第１コイル絶縁層１７ｂの上に形成されて第２コイル層１９及び該第２コイル層１９のピッチ間を覆う第２コイル絶縁層１７ｃから構成されている。第２コイル絶縁層１７ｃの上には、上述の上部コア層１４が形成されている。絶縁下地層１７ａは、図３に示されるように媒体対向面１ｂに露出している。この絶縁層１７は、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等の無機絶縁材料またはレジスト等の有機絶縁材料により形成されている。
【００２２】
コイル層Ｌは、Ｃｕ等の電気抵抗の低い導電材料から形成されており、巻き中心部１８ａを中心として螺旋状に巻かれた第１コイル層１８と、この第１コイル層１８とは逆向きに巻かれた螺旋状の第２コイル層１９とによる二層構造をなしている。第１コイル層１８及び第２コイル層１９は、コンタクト導体αを介して巻き中心部１８ａ、１９ａで互いに接続されている。図示されていないが、第１コイル層１８の巻き終端部には、該第１コイル層１８に接続する第１コイルリード層が形成されている。コイル層Ｌは、単層構造であっても三層以上の多層構造であってもよい。薄膜磁気ヘッド素子Ｈは、コイル層Ｌを流れる記録電流によって上部コア層１４と下部コア層１１に誘電磁界を生じさせ、記録コア部１３のギャップ層１３ｂから漏れる漏れ磁界を記録磁界として記録媒体Ｍに付与することで、記録動作する。
【００２３】
絶縁保護層２０は、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁材料からなり、記録素子部Ｗ及び再生素子部Ｒ全体を覆って形成されている。
【００２４】
図２は、以上の全体構造を有する薄膜磁気ヘッド素子Ｈを含むスライダ１の空気流入端と空気流出端を含む断面形状（側面形状）を描いたものである。本実施形態のスライダ１の媒体対向面１ｂには、該媒体対向面１ｂを中高とする曲率半径（Ｒ１）の大きい大径クラウンＣ１と、曲率半径（Ｒ２）の小さい小径クラウンＣ２とからなるクラウンが付されている（Ｒ１＞Ｒ２）。大径クラウンＣ１（曲率半径Ｒ１）と小径クラウンＣ２（曲率半径Ｒ２）は、それぞれｍオーダーの量であり、薄膜磁気ヘッド素子Ｈを含むスライダ１の長さ（空気流入端と空気流出端までの長さ）はｍｍオーダーの量であり、中高量はｎｍのオーダーであるが、図では中高量を誇張して描いている。大径クラウンＣ１は、空気流入端と空気流出端とを除く中央部の記録媒体対向面１ｂを構成する。これに対し小径クラウンＣ２は、大径クラウンＣ１より曲率半径が小さいものであり、大径クラウンＣ１を形成した後に形成することにより、記録媒体対向面１ｂの中央部には影響を与えず（中央部は大径クラウンＣ１のまま）、空気流入端と空気流出端（薄膜磁気ヘッド素子Ｈを含む）の記録媒体対向面１ｂのみに形成される。すなわち、大径クラウンＣ１を形成したときの薄膜磁気ヘッド素子Ｈ端部と記録媒体Ｍとの距離をｄ１とすると、小径クラウンＣ２を形成したときの薄膜磁気ヘッド素子Ｈ端部と記録媒体Ｍとの距離ｄ２は、ｄ２＞ｄ１となる。薄膜磁気ヘッド素子Ｈは、スライダ１の空気流出端面１ａ側から順に、再生素子部Ｒと記録素子部Ｗが形成されているため、再生素子部Ｒよりも発熱量が大きい記録素子部Ｗ側の記録媒体Ｍとの距離を大きくすることができ、記録素子部Ｗの発熱膨張による記録媒体Ｍとの接触をより確実に防止することができる。
【００２５】
スライダ１には、図２の紙面と直交する方向にも中高のクラウン（クロスクラウン）を付すのが一般的であるが、本実施形態では、このクロスクラウンの有無及びその曲率の大小は問題としない。
【００２６】
以上の大径クラウンＣ１と小径クラウンＣ２はそれぞれ、異なる曲率半径を有するラッピング定盤によって形成されるものであり、図４はそのラッピングの概念図である。このラッピング定盤及びクラウン形成装置は、本出願人の出願に係る特開２０００-１５３４５２号公報に開示されている。大径クラウンＣ１を有する大径ラッピング定盤Ｌ１は、例えば曲率半径Ｒ１＝１０〜１２ｍ程度の凹面（球面の一部）からなる加工面Ｒ１Ｓを有する。小径クラウンＣ２を有する小径ラッピング定盤Ｌ２は、大径ラッピング定盤Ｌ１より小さい例えば曲率半径Ｒ２＝２〜５ｍ程度の凹面（球面の一部）からなる加工面Ｒ２Ｓを有する。
【００２７】
周知のように、薄膜磁気ヘッド素子Ｈを有するスライダ１は、ウエハ上に薄膜形成技術を用いて多数が同時に形成される。図４に示すバー１Ｇは、側壁面に複数の薄膜磁気ヘッド素子Ｈを一列に有するようにウエハから切り出したもので、長手方向と直交する方向（Ｘ）が空気流入端と空気流出端を有する方向である。
【００２８】
このバー１Ｇをその長手方向が回転駆動される大径ラッピング定盤Ｌ１の半径方向に向くようにセットして、その加工面Ｒ１Ｓに適当な力Ｐで所定時間押し付けると、第一のラッピングが終了する。第一のラッピングが終了したら、バー１Ｇを小径ラッピング定盤Ｌ２の加工面Ｒ２Ｓ上にセット替えし、同様にラッピングを施す。なお、第一、第二のラッピングはその順番を入れ替えてもよい。
【００２９】
以上の第一、第二のラッピングが終了したバー１Ｇを、薄膜磁気ヘッド素子Ｈ毎に切り出すことにより、薄膜磁気ヘッド素子Ｈを有するスライダ１を取り出すことができる。
【００３０】
以上の説明における大径クラウンＣ１（曲率半径Ｒ１）と小径クラウンＣ２（曲率半径Ｒ２）の数値は一例である。薄膜磁気ヘッド素子Ｈをスライダ１の媒体対向面１ｂよりも記録媒体表面から離間させる距離間隔ｄ２（図２）は、薄膜磁気ヘッド素子Ｈが通電により熱膨張したときに、目標となる浮上量（記録媒体表面からの距離）が得られるように設定する。
【００３１】
本実施形態は、再生素子部Ｒと記録素子部Ｗを備えた録再用の薄膜磁気ヘッドに本発明を適用した実施形態であるが、本発明は、再生素子部Ｒのみを備える再生専用の薄膜磁気ヘッド及び記録素子部Ｗのみを備える記録専用の薄膜磁気ヘッドにも適用可能である。
【００３２】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、ＣＳＳ（コンタクトスタートストップ）式、ランプロード（Ｒａｍｐ  Ｌｏａｄ）式のいずれにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による薄膜磁気ヘッドの全体平面図である。
【図２】図１の薄膜磁気ヘッド中の薄膜磁気ヘッド素子を有する浮上式スライダの側面図である。
【図３】薄膜磁気ヘッド素子の積層構造を素子中央で切断して示す断面図である。
【図４】本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１     スライダ
１ａ   空気流出端面
１ｂ   媒体対向面
１ｃ   空気流入端面
３０   フレキシャ
４０   ロードビーム
Ｈ     薄膜磁気ヘッド素子
Ｒ     再生素子部
Ｗ     記録素子部
Ｍ     記録媒体
【図１】
2007048387.tif 000003
【図２】
2007048387.tif 000004
【図３】
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【図４】
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