(57)【要約】【課題】高密度記録磁気ディスク装置を実現するためには、記録媒体を十分記録できる記録磁界を発生し、かつ隣接トラックでのフリンジ磁界の低い薄膜磁気ヘッドが必要がある。【解決手段】薄膜磁気ヘッドは、基板の上部に設けられた再生素子と、再生素子の上部に設けられ、下部磁極と、浮上面において下部磁極とで記録ギャップを構成し浮上面と反対側において下部磁極と磁気的に接続された上部磁極と、下部磁極と上部磁極の間に設けられたコイルとを有する記録素子と、を有し、上部磁極のトラック幅方向の幅が、浮上面からヘッド奥行き方向に向かって連続的に増加している。この上部磁極の浮上面近傍の開き角は６度以上２０度以下である。これにより、高い記録磁界と磁界勾配および隣接トラックでの低いフリンジ磁界を実現できる。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の上部に設けられた再生素子と、
該再生素子の上部に設けられ、下部磁極と、浮上面において前記下部磁極とで記録ギャップを構成し浮上面と反対側において前記下部磁極と磁気的に接続された上部磁極と、前記下部磁極と上部磁極の間に設けられたコイルとを有する記録素子と、を有し、
前記上部磁極のトラック幅方向の幅が、浮上面からヘッド奥行き方向に向かって連続的に増加していることを特徴とする面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記上部磁極のトラック幅方向の幅の、浮上面近傍における開き角が６度以上２０度以下であることを特徴とする請求項１記載の面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記下部磁極の浮上面側に、前記上部磁極の幅とほぼ等しい幅の突起部を有することを特徴とする請求項１記載の面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記上部磁極のトラック幅方向の幅が、浮上面から所定の距離よりヘッド奥行き方向に向かって、浮上面近傍における開き角より大きい開き角で広がることを特徴とする請求項１記載の面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記再生素子は、下部磁気シールドと、上部磁気シールドと、該下部磁気シールドと上部磁気シールドの間にギャップ層を介して挟まれた磁気抵抗効果素子とを有することを特徴とする請求項１記載の面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
前記記録素子の下部磁極は前記再生素子の上部磁気シールドと兼用され、該再生素子は、下部磁気シールドと、該下部磁気シールドと前記上部磁気シールド兼下部磁極の間にギャップ層を介して挟まれた磁気抵抗効果素子とで構成されることを特徴とする請求項１記載の面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
基板と、
該基板の上部に設けられた再生素子と、
該再生素子の上部に設けられ、下部磁極主層と、該下部磁極主層の浮上面側に設けられた下部磁極先端層と、浮上面において前記下部磁極先端層とで記録ギャップを構成し浮上面と反対側において前記下部磁極主層と磁気的に接続された上部磁極と、前記下部磁極主層と上部磁極の間に設けられたコイルとを有する記録素子と、を有し、
前記上部磁極のトラック幅方向の幅が、浮上面からヘッド奥行き方向に向かって連続的に増加していることを特徴とする面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
前記上部磁極のトラック幅方向の幅の、浮上面近傍における開き角が６度以上２０度以下であることを特徴とする請求項７記載の面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
前記下部磁極先端層に、前記上部磁極の幅とほぼ等しい幅の突起部を有することを特徴とする請求項７記載の面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記下部磁極先端層は、前記上部磁極の幅よりも大きな幅を有し、浮上面からヘッド奥行き方向に所定の距離だけ前記上部磁極と対向する部分以外の部分が凹んでいることを特徴とする請求項７記載の面内記録用薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ディスク装置に使用される薄膜磁気ヘッドにかかわり、特に高密度記録に適した狭トラック幅を有する面内記録用薄膜磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置の記録方式として、高密度記録が期待される垂直記録方式の開発が進められているが、現在主流の面内記録方式においてもさらなる記録密度の向上が進められている。磁気ディスク装置の記録密度の向上に伴って、記録媒体の性能向上とともに記録再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドの開発が強く要求されている。現在、再生ヘッドとしては、高い再生出力を得ることができるＭＲ（磁気抵抗効果）素子やＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子を用いたヘッドが使用されている。また、さらに高い再生感度の得られるＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）素子も開発されている。一方、記録ヘッドには従来の電磁誘導を利用した誘導型の薄膜記録ヘッドが用いられており、以上の再生ヘッドと記録ヘッドを一体に形成した記録再生分離型薄膜磁気ヘッドが用いられている。
【０００３】
薄膜磁気ヘッドの記録特性を向上するためには、高保磁力の記録媒体を十分に記録するために強くかつ急峻な記録磁界を発生する必要がある。ところが、トラック密度向上に伴うトラック幅の減少により、薄膜磁気ヘッドの磁極先端部に磁気飽和が生じ、記録磁界が低下する問題が発生する。また、トラック密度向上に対応するために狭小なトラック幅の加工精度向上も要求される。
【０００４】
狭小なトラック幅において記録磁界の低下を防ぐ方法として、従来、上部磁極の幅を浮上面からヘッド奥行き方向のフレアポイント（Ｆｐ）までほぼ一定とし、フレアポイントよりヘッド奥行き方向に向かって上部磁極の幅を増加する形状が用いられる。フレアポイントの位置を浮上面に近づけることにより磁気飽和の位置が変化して狭小なトラック幅においても記録磁界を増加することができる。また、特許文献１に記載のように、フレアポイントを複数設け、浮上面から遠いフレアポイントにおける上部磁極開き角を浮上面に近い位置での上部磁極開き角より大きくする構造も提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７３０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の如く、狭トラック幅で十分な記録磁界を発生できる磁気ヘッドにおいても、トラック密度増加に伴い、トラック幅方向に広がるフリンジ磁界により、多数回の記録動作後に隣接トラック信号を減少させ、エラーレートを劣化させるという、いわゆるＡＴＩ（adjacent track interference）問題を生ずる。一般に、記録磁界を十分発生できる磁気ヘッドは隣接トラックにおけるフリンジ磁界も高いという問題があり、トラック密度の高い高密度磁気ディスク装置を実現するためには、記録媒体を十分記録できる記録磁界を発生し、かつ隣接トラックでのフリンジ磁界の低い磁気ヘッドを提供する必要がある。
本発明の目的は、高い記録磁界を発生し、フリンジ磁界の低い面内記録用薄膜磁気ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決し、狭トラックにおいて高い記録磁界と隣接トラックにおける低いフリンジ磁界を示す面内記録用薄膜磁気ヘッドを実現するために、本発明では、以下のような構造を採用する。すなわち、基板の上部に再生素子と記録素子とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、トラック幅を構成する記録素子の上部磁極の幅が、浮上面からヘッド奥行き方向に向かって連続的に増加し、浮上面近傍での上部磁極の開き角が０度を超えるようにする。さらに好ましくは、上記角度を６度以上２０度以下とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、面内記録用薄膜磁気ヘッドにおいて、高い記録磁界を発生したときの浮上面近傍の磁極の飽和を低減し、隣接トラックでのフリンジ磁界を大きく低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。図２に面内記録用薄膜磁気ヘッドの断面構造を示す。図３と図４に浮上面近傍の記録素子の構造例を示す。図１に本発明の特徴部分である、記録素子の上部磁極の浮上面近傍の形状を上面から見た図を示す。図１に示すように、上部磁極１３の幅が浮上面２０における幅Ｔｗに比較して、ヘッド奥行き方向に向かって連続的に増加する構成を有している。また、浮上面２０から所定の距離にあるフレアポイント（Ｆｐ）で、浮上面２０における上部磁極開き角αより大きい開き角θを有するように構成されている。この構成により、面内記録用薄膜磁気ヘッドにおいて、高い記録磁界を発生したときの浮上面近傍の磁極の飽和を低減し、隣接トラックでのフリンジ磁界を大きく低減することができる。
【００１０】
図２を参照して面内記録用薄膜磁気ヘッド（以下、薄膜磁気ヘッドと略す）の全体構成を製造工程順に従って説明する。非磁性材からなる基板１の上に、再生分解能を向上し外部磁界の影響を排除するための軟磁性材からなる下部磁気シールド２を設け、その上に非磁性絶縁材よりなるギャップ層（再生ギャップ）３を設け、再生ギャップ中にＭＲ素子またはＧＭＲ素子4を配置する。再生ギャップ３の上に上部磁気シールド５を設け、再生素子を構成する。さらに、再生素子と記録素子を分離する非磁性材からなるセパレート層６を設ける。この上に下部磁極主層７を設け、さらに下部磁極先端層８、下部磁極後端層９を設ける。下部磁極先端層８と下部磁極後端層９の間に下層コイル１０および下部非磁性絶縁層１１を設ける。下部磁極先端層8、下部磁極後端層9および下部非磁性絶縁層１１の上面を研磨により平坦化し、記録ギャップ層１２を少なくとも下部磁極先端層８の上に形成する。さらにこの上に、上部磁極先端層１３、上部磁極後端層１４、および上部非磁性絶縁層１５を設ける。この上部磁極先端層１３、上部磁極後端層１４および上部非磁性絶縁層１５の上面を研磨によって平坦化し、この上に、コイル絶縁層１６、上層コイル１０'を配置する。さらに上部磁極上層１７を設け、記録素子を構成する。最後にヘッド全体を保護層１８で保護する。
【００１１】
上部磁極上層１７の先端は浮上面より後退させて配置する。上部磁極上層１７の後端部１９および上部磁極後端層１４は下部磁極後端層９と磁気的に接続している。下層コイル１０、上層コイル１０'は下部磁極後端層9および上部磁極上層１７の後端部１９を周回する如く構成する。本実施例では上部磁極先端層１３の形状を図１に示したごとく、浮上面近傍の上部磁極先端層１３の幅がヘッド奥行き方向に向かって連続的に増加するように構成する。下層コイル１０および上層コイル１０'に記録電流を印加することにより、上部磁極先端層１３、上部磁極上層１７、上部磁極後端層１４、下部磁極後端層9、下部磁極主層7、下部磁極先端層8に磁束を誘起し、下部磁極先端層8と上部磁極先端層１３とで構成される記録ギャップ先端より発生する記録磁界により、浮上面２０から微少距離離れて移動する記録媒体２１に信号を記録する。
【００１２】
図３、図４にヘッド先端部近傍の構造例を示す。下部磁極主層7、下部磁極先端層8、上部磁極先端層１３および上部磁極上層１７の一部のみを示している。上部磁極先端層１３の浮上面近傍の幅がヘッド奥行き方向に向かって連続的に増加するように構成されているので、浮上面近傍の上部磁極先端層１３を飽和させることなく、磁束を磁極先端に導くことができる。したがって高い記録磁界を発生させることができ、隣接トラックでのフリンジ磁界を大きく低減することができる。さらに、フリンジ磁界を低減することができるので、記録磁界勾配を急峻にすることができる。記録磁界勾配は、記録トラック方向の磁界曲線の勾配であり、急峻なほど磁気記録の品質が向上する。また、図３に示すように、下部磁極先端層8の記録ギャップ層１２と接する上面に、トラック幅方向の幅がほぼ上部磁極先端層１３の幅に等しい突起部２２を設けることが好ましい。これにより、フリンジ磁界の低減効果をさらに高めることができる。さらにまた、図４に示すように、上部磁極先端層１３の幅よりも大きな幅を有する下部磁極先端層８の、浮上面からヘッド奥行き方向に所定の距離だけ上部磁極先端層１３と対向する部分以外の部分を凹ませて、上部磁極先端層１３と対向する突起部２２と、上部磁極先端層１３と対向しない領域まで広がる突起段差部２３を設けることにより、上部磁極先端層１３からの漏洩磁束が突起段差部２３に吸収され、さらにフリンジ磁界を低減することができる。
【００１３】
上記実施例のように、浮上面近傍の上部磁極の幅を、ヘッド奥行き方向に向かって連続的に増加する構造の効果を確認するために、計算機シミュレーションによる磁界計算を行い、従来の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度および隣接トラックのフリンジ磁界と比較した。なお、以下の説明では、磁界の強度をエルステッド（Ｏｅ）で表すが、１Ｏｅは８０Ａ／ｍである。
実施例の薄膜磁気ヘッドは図４に示した基本構造を有し、ヘッド各部の主要な寸法を、トラック幅Tw=0.18μm、ギャップ長GL=0.08μm、ギャップデプスGd=1μm、フレアポイントFp=1μm、θ=90度とした。また、下部磁極主層7および上部磁極上層１７の磁極材料の飽和磁束密度をそれぞれ1.7Tおよび2.2T、下部磁極先端層8および上部磁極先端層１３の材料の飽和磁束密度を2.4Tとした。
【００１４】
一方、従来の薄膜磁気ヘッドとして、図４と同様の基本構造を有し、上部磁極先端層の形状が図５（ａ）に示すように、浮上面からFpまでトラック幅方向の幅は浮上面の幅Twと同一であり、Fpより開き角θ=90度で幅が増大するヘッド、および図５（ｂ）に示すように、浮上面からFp1まで浮上面における幅Twと同一の幅を有し、Fp1からFp2まで開き角θ1で幅が増加し、Fp2以降で開き角θ2でさらに幅が増加するヘッドを用い、磁界分布を比較した。なお、図５（ａ）の従来のヘッドでは、θ=90度としてFpの位置を変化させ、図５（ｂ）の従来のヘッドでは、Fp2=1μm、θ2=90度、Fp1=0.5μmとして、θ1を変化させて磁界分布性能の比較を行った。
【００１５】
図６に、媒体中心となる浮上面から23nmはなれた位置での、図５（ａ）のヘッドのトラック中心での記録磁界強度Hxと、0.19μm離れた隣接トラックでのフリンジ磁界の関係を示す。各曲線はFpを0.4,0.6,0.8,1.0μmとしたときの、記録電流変化による記録磁界強度Hxと隣接トラックでのフリンジ磁界の関係である。図のように、各Fpの条件において、記録電流を増加しトラック中心の記録磁界を増加した場合には、同時に隣接トラックでのフリンジ磁界が増加する。しかし、Fpを減少した場合には同一のトラック中心記録磁界（9500 Oe）における隣接トラックフリンジ磁界はわずかに減少し、図７のようにFp=1μmから0.4μmに変化した場合、フリンジ磁界は約200 Oe低下する。
一方、図５（ｂ）のヘッドにおいてFp1における開き角θ1を変化させた場合のトラック中心記録磁界と隣接トラックフリンジ磁界の関係を図８に示す。図のように、中心磁界とフリンジ磁界の関係はθ1の値によらずほぼ同一の関係を示す。
【００１６】
以上のように、浮上面よりフレアポイントFpまで上部磁極の幅を一定にし、さらにヘッドの奥行き方向に向かって開き角θで上部磁極幅を増加する場合、フレアポイントFpの位置によって中心磁界とフリンジ磁界の関係はわずかに変化するが、開き角θによってはほとんど変化しないことが、本検討によって判明した。このように、従来の磁気ヘッドの構造においては、トラック中心記録磁界を高くした状態で、隣接トラックフリンジ磁界を大きく低減することは困難である。
【００１７】
図１に示す実施例の上部磁極先端層１３を有する薄膜磁気ヘッドのトラック中心記録磁界と隣接トラックフリンジ磁界の関係を図９に示す。ここでは、浮上面近傍の上部磁極開き角αが負の場合、すなわちヘッド奥行き方向に進むに従って幅が狭くなる場合も合わせて示した。αが負の場合、同一のトラック中心記録磁界において隣接トラックフリンジ磁界は増加し、αが増加するほどフリンジ磁界が減少することが明らかである。
【００１８】
図１０に、トラック中心記録磁界が9500 Oeの場合の隣接トラックフリンジ磁界のαによる変化を示した。また、図５（ｂ）のヘッドのθ1による変化も同時に示した。図のように、実施例の薄膜磁気ヘッドの隣接トラックでのフリンジ磁界は、角度αとともに大きく減少する。従来の図５（ｂ）のヘッドでは、θ1を増加してもほとんどフリンジ磁界の低減は得られない。また、従来の図５（ａ）のヘッドでは、フリンジ磁界をわずかに減少するために、大幅にフレアポイントFpを減少しなければならず、実際に製造する上でフレアポイントFpの寸法を制御する上での困難を伴う。
【００１９】
図１１に従来の図５（ａ）の薄膜磁気ヘッドの、図１２に実施例の薄膜磁気ヘッドのトラック中心記録磁界と記録磁界勾配の関係を示す。記録磁界勾配は、記録媒体の磁化決定磁界を6000 Oeとして求めた。図のように、従来の図５（ａ）に示す磁気ヘッドは、Fpが0.6,0.4μmと小さくなるにつれて、記録磁界勾配の低下が見られる。一方、実施例の磁気ヘッドはαによる記録磁界勾配の変化はみられない。従って、従来の図５（ａ）のヘッドを使用した場合、フリンジ磁界を低減するためにFpを減少すると、記録磁界勾配が低下するという問題を生ずる。一方、実施例の薄膜磁気ヘッドではαを増加することによりフリンジ磁界を低減することが出来、記録磁界勾配の低下も生じないという利点がある。
【００２０】
以上のように、本発明の実施例による構造を使用することにより、トラック中心の記録磁界強度および磁界勾配が高く、かつ隣接トラックのフリンジ磁界を低減した、高密度記録に適した薄膜磁気ヘッドを得ることが出来る。本発明の効果は図１０に示すように、αが少なくとも正の領域で得ることができる。また、従来の図５（ａ）のヘッドでフレアポイントFpを低減することにより実質的に得られるフリンジ磁界低減効果を超える範囲として、αが６度以上であることがより好ましい。また、αが２０度を超える場合は、トラック幅の加工精度が低下する場合があるため、αを２０度以下とすることが好ましい。
【００２１】
実施例の効果の確認のために、基本構造として図４に示す下部磁極先端層8に段差突起部２３を有するヘッドを使用したが、図３に示すように、段差突起部のないヘッドに使用しても同様の効果が得られる。また、図１３に示すように、下部磁極先端層８がなく、記録ギャップ層１２が下部磁極５上に形成されている薄膜磁気ヘッドにも用いることが出来る。さらに図２に示すような上部磁気シールド５と下部磁極主層７を分離するセパレート層６がなく、下部磁極と上部磁気シールドが兼用される図１３に示すような薄膜磁気ヘッドに使用しても同様の効果が得られる。但し、図４に示すように下部磁極先端層8に段差突起部２３を有するヘッドと組み合わせた場合、段差突起部２３が上部磁極からの漏れ磁束を吸収する働きをするために、本発明の上部磁極先端層に開き角を設ける効果と相乗して、ＡＴＩの低減に特に優れた効果を示す。
【００２２】
上記実施例における上部磁極先端層１３を形成するには、図２において記録ギャップ層１２の上に、図１に示す上部磁極先端層１３を形成する部分が凹部となるようにフォトレジストによりフレームを作成し、凹部に上部磁極先端層１３となるべき磁性材料を電気メッキ法により形成して作成することが出来る。あるいは、上部磁極先端層１３となるべき磁性膜をスパッタリング法やメッキ法等により形成し、図１に示した形状となるようにマスクを形成し、不要部分をイオンミリング法などにより除去して所望の形状の上部磁極先端層１３を得ることができる。
【００２３】
図３に示す突起部２２を形成するには、上部磁極先端層１３をフレームめっき法で形成した場合は、上部磁極先端層１３をマスクにしてイオンミリング法などにより下部磁極先端層８をトリミングすることにより形成する。また、磁性膜をスパッタリング法やメッキ法等により形成した後、マスクを用いて不要部分をイオンミリング法などにより除去することにより上部磁極先端層１３を形成する場合は、同時に下部磁極先端層８もトリミングすることにより突起部２２を形成する。図４に示す突起部２２および突起段差部２３を形成するには、上部磁極先端層１３をめっき法あるいはスパッタリング法にて形成した後、下部磁極先端層８の突起段差部２３となる部分に保護レジストを形成し、これをマスクとしてイオンミリング等により不要部分を除去して、突起部２２と突起段差部２３を形成する。
【００２４】
上記に記載のように、上部磁極あるいは上部磁極先端層のトラック幅方向の幅を、浮上面からヘッド奥行き方向に向かって連続的に増加するように構成することにより、高い記録磁界と磁界勾配および低い隣接トラックフリンジ磁界を実現でき、高記録密度磁気ディスク装置に適した面内記録用薄膜磁気ヘッドを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例による薄膜磁気ヘッドの上部磁極の形状を示す上面図である。
【図２】実施例による薄膜磁気ヘッドの構成例を示す断面図である。
【図３】実施例による薄膜磁気ヘッドの記録素子の浮上面近傍を示す斜視図である。
【図４】実施例による薄膜磁気ヘッドの記録素子の浮上面近傍を示す斜視図である。
【図５】従来の薄膜磁気ヘッドの上部磁極の形状を示す上面図である。
【図６】従来の薄膜磁気ヘッドのトラック中心記録磁界と隣接トラックフリンジ磁界の関係を示す図である。
【図７】従来の薄膜磁気ヘッドのフレアポイント（Ｆｐ）と隣接トラックフリンジ磁界の関係を示す図である。
【図８】従来の薄膜磁気ヘッドのトラック中心記録磁界と隣接トラックフリンジ磁界の関係を示す図である。
【図９】実施例の薄膜磁気ヘッドのトラック中心記録磁界と隣接トラックフリンジ磁界の関係を示す図である。
【図１０】実施例および従来の薄膜磁気ヘッドの隣接トラックフリンジ磁界の比較を示す図である。
【図１１】従来の薄膜磁気ヘッドのトラック中心記録磁界と記録磁界勾配の関係を示す図である。
【図１２】実施例の薄膜磁気ヘッドのトラック中心記録磁界と記録磁界勾配の関係を示す図である。
【図１３】薄膜磁気ヘッドの他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：基板、２：下部磁気シールド、３：再生ギャップ、４：磁気抵抗効果素子、５：上部磁気シールド、６：セパレート層、７：下部磁極主層、8：下部磁極先端層、9：下部磁極後端層、１０:下層コイル、１０′：上層コイル、１１：下部非磁性絶縁層、１２：記録ギャップ層、１３：上部磁極先端層、１４：上部磁極後端層、１５：上部非磁性絶縁層、１６：コイル絶縁層、１７：上部磁極上層、１８：保護層、１９：上部磁極上層後端部、２０：浮上面、２１：記録媒体、２２：突起部、２３：突起段差部。
【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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