(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面付近に形成された複数の第一のエレメントと、渦巻き状の第二のエレメントを有する平面型磁気コイルであって、
前記複数の第一のエレメントと前記第二のエレメントとは平面視で渦の中心を共有するように、絶縁層を介して入れ子に配置され、かつ、第一のエレメントと該第一のエレメントの外側に配置された別の第一のエレメントとが、前記第二のエレメントと交差するように配置された導体で接続され、少なくとも前記交差部分では、前記導体が基板表面に形成された凹部に埋め込まれた導体層からなるとともに、その上に絶縁層が積層されることにより前記第二のエレメントとの電気的絶縁性が保たれており、
かつ、前記第二のエレメントと、最も渦の中心に近い第一のエレメントとが、渦の中心部近傍において、前記絶縁層に設けた接続孔を介して電気的に接続されていることを特徴とする平面型磁気コイル。
【請求項２】
前記コイルの表面が平坦化処理をなされており、さらに、コイル上に透明な絶縁体からなる保護層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平面型磁気コイル。
【請求項３】
少なくとも、前記第一と第二のエレメントが形作る渦の中心部近傍に屈折率が１以上の誘電体からなる層を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の平面型磁気コイル。
【請求項４】
前記基板の表面、内部または裏面のいずれかに、磁性体からなるコアを有し、該コアは、前記第一および第二のエレメントの渦の中心部に対応した開口部を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の平面型磁気コイル。
【請求項５】
前記基板の内部または裏面に、磁性体からなるコアプレーンをそのコアプレーンから突出する磁性体の柱状構造とを有し、該柱状構造は、前記第一および第二のエレメントの渦の中心部に対応する位置において、前記エレメントを形成した側の基板表面に向かって突出していることを特徴とする、請求項１または２に記載の平面型磁気コイル。
【請求項６】
前記導体の幅と前記第一エレメントの幅が同じであることを特徴とする請求項１に記載の平面型磁気コイル。
【請求項７】
少なくとも前記第一と第二のエレメントが形作る渦の中心部付近を透明にし、該透明部分を通して書き込みに必要な光を、記録情報を保存する記録媒体の書き込みを行う部分に集中させると同時に、前記第一と第二のエレメントにより形成される平面型時期コイルによる磁界変調を行うことにより、前記記録媒体に磁界変調光磁気記録を行うことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の平面型磁気コイルを記録用ヘッドに用いた光磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平面型のコイルに関し、特に、光磁気記録装置などの記録ヘッドに用いる平面型磁気コイルの構造および、その形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気記録媒体（以下、記録媒体と称する）へのデータ書き込みは、記録媒体中の記録層に、（１）レーザ光を集光することで局所的な発熱を起こすこと、と、（２）磁界発生用のコイル（以下、コイルと称する）によって発生される磁界の磁束の方向によって記録層の磁化を反転させること、とで行われる。また、記録された情報を読み出すには、レーザ光を記録層に照射して、記録層により反射された光の光学的性質の変化を検出することにより行われる。
【０００３】
ここで、半径ｒの円形のコイルとこのコイルから発生する磁界の強さとの関係を考察する。円形コイルの中心軸上の円の中心からｘだけ離れた点の磁界の強さＨは、電流をＩとすると、Ｈ＝ｒ2 Ｉ／｛２×（ｒ2 ＋ｘ2 )3/2｝の式で求められる。
【０００４】
この式は、コイルの半径を小さくするほど、また媒体に対してコイルを近づけるほど、記録媒体に作用する磁界が強くなることを意味している。したがって、上記したように、コイルの径を小さくすることは、光磁気記憶媒体に作用させる磁界を強くする上で有利であると同時に、ヘッドの小型化にも寄与し、これを用いた記録装置の小型化に効果が大きい。そして、近年、コイルの小型化を図りつつ発生する磁界強度を増すために、薄膜技術を利用して、薄膜状コイルを細線化し、コイルピッチを狭くしたりする試みがなされている。
【０００５】
しかし、コイルピッチを減少させるためには、パターン幅の減少が必要であり、さらに、隣接パターンの接触を防ぐために設ける絶縁層の厚さも薄くする必要が生じる。パターン幅減少に対しては、電気抵抗の増加により消費電力が大きくなり、発熱が問題となるほか、パターン形成の精度の限界等も問題となる。また、絶縁層の薄化については、絶縁性を確保するための最低限の厚さ等が制約となる。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、特開平１１−２５９８１３号公報に記載された、図１２および図１３に示すような構造のコイルが挙げられる。このコイルは、図１３に示すように、光磁気ヘッドの一部をなす光学レンズ２００の表面などに磁性体膜２０１を形成し、その上に、図１２に示すように、二条の、平面視で互いに入れ子となる渦巻き状コイルエレメント２０２，２０３を、隣接するエレメント同志が接触しないように薄い絶縁膜２０４を介して形成したものである。下側のエレメント２０３の渦の中心側の端部２０５と、上側のエレメント２０２の渦の外縁側の端部２０６は接続導体２０７により互いに電気的に接続され、上側のエレメント２０２の渦の中心側の端部２０９は別の接続導体２０８により引き出されて外部接続端子２１０と接続され、この外部接続端子２１０と下側のエレメント２０３の最外周部の接続端子２１１とは、図示しないコイルの磁気変調回路に接続されている。
【０００７】
この例ではコイルの隣接するエレメントを流れる電流の方向が同一になるようにしているために、コイルのインダクタンスを小さくすることができるので、コイルに高周波数の電流を印加し書込み磁界の変化を急峻にして、記録媒体への情報の記録密度を良くすることも可能となる。
【０００８】
さらに、図１３に示す光磁気ヘッドでは、光学レンズ２００の表面の前記コイルのエレメントの渦の中心部には、導体パターンおよび磁性体が形成されておらず、代わりに透明な絶縁膜２０４が形成されている。レンズ側から光をこの透明な中心部に集光する事で、この光磁気ヘッド側から光と磁気を記録媒体の片側の面に同時に加えて記録を行う表面記録型の光磁気装置に適用できることから、構成をシンプルにして、部品数を減らすことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構造のコイルでは、一般に、隣接するエレメントを流れる電流の方向を同一にするために、エレメントの渦の中心部から２本の長い引き出し電極を引き出す必要があり、その引き出し部の抵抗による電力ロスが問題となる。
【００１０】
上記の例では、この電力ロスを低減するために、幅を広くして抵抗を小さくした導体をエレメント上に配置して、下側のエレメント２０３の渦中心部側の端部と上側のエレメント２０２の最外周部側端部との接続導体２０７、および、外部接続端子２１０と上側のエレメント２０２の渦中心部との接続導体２０８としている。
【００１１】
一方で、このような平面型磁気コイルでは、コイルの厚みをできるだけ薄く、かつ表面を平坦化して、記録媒体の表面に近接させることで効率の向上を図る必要があり、上記の手法では幅広い導体がエレメント上部に存在することにより、コイル表面の平坦性が損なわれることが問題となる。
【００１２】
また同公報において、図１４に示す別の例では、表面の平坦化を実現するために、レンズ表面に形成した磁性体膜２０１を分割して、それぞれを接続用の導体２０１ａ，２０１ｂとして用いるものが示されている。しかし、この方法では、磁性体膜の電気抵抗を低減できないために、この部分での電力ロスの増大が解決できない。
【００１３】
このように、従来の技術では表面の平坦性と引き出し部の抵抗による電力ロス削減とを両立させることが困難であった。
【００１４】
本発明の目的は、コイルの外形を小さく抑えながら、引き出し部を無くすことで電力ロスを抑えて磁界の発生効率を高め、同時に、表面の平坦性を確保して、ヘッドと記録媒体との間のギャップを小さくできる平面型磁気コイルの構造とその形成方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の平面型磁気コイルは、基板の表面付近に形成された複数の第一のエレメントと、渦巻き状の第二のエレメントを有する平面型磁気コイルであって、前記複数の第一のエレメントと前記第二のエレメントとは平面視で渦の中心を共有するように、絶縁層を介して入れ子に配置され、かつ、第一のエレメントと該第一のエレメントの外側に配置された別の第一のエレメントとが、前記第二のエレメントと交差するように配置された導体で接続され、少なくとも前記交差部分では、前記導体が基板表面に形成された凹部に埋め込まれた導体層からなるとともに、その上に絶縁層が積層されることにより前記第二のエレメントとの電気的絶縁性が保たれており、かつ、前記第二のエレメントと、最も渦の中心に近い第一のエレメントとが、渦の中心部近傍において、前記絶縁層に設けた接続孔を介して電気的に接続されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明によれば渦巻き状の第二のエレメントと複数の第一のエレメントとが絶縁層を介して互いに入れ子になるように配置し、渦の中心部付近において、長い引き出し電極を介さずに前記絶縁層に設けた接続孔にて第一と第二のエレメントの電気的接続を行いながら、第一エレメント間を接続した導体と第二のエレメントと部分的に交差させることで、隣接するエレメントを流れる電流の方向が同一になるようにできるため、発生する磁界の方向が互いに強め合うようにできる。
【００１８】
ここで、「渦の中心を共有する」とは、それぞれのエレメントにより発生する磁界の集中する中心領域がほぼ重なると言う意味であって、両エレメントの渦の中心の一点が厳密に一致する必要はない。
【００１９】
また、本発明の平面型磁気コイルの形成方法によれば、最初に基板表面にエレメント交差部の埋め込み部分を形成し、その上に一方のエレメントパターンを形成する。次にその上の全面に薄い絶縁層を形成して、その絶縁層に渦の中心部近傍の接続部分のコンタクトホールを開け、さらに、他方のエレメントパターンを形成することにより、簡単に、この構造の平面型磁気コイルを形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
図１は、本発明の第一の実施例の平面型磁気コイルを示す。図１（ａ）は、平面図、（ｂ）は、平面図中Ａ−Ａ’で示した部分の断面図である。図において、１はガラスやセラミック等の非磁性体からなる基板、２は基板面上に形成した第一のコイルエレメント、３は第一のエレメントに接して形成された絶縁膜、４は絶縁膜３を介して第一のエレメントと入れ子になるように形成された第二のエレメントである。また、５、５ａ、５ｄは、第一と第二のエレメントの交差部において、基板内に形成されて、第一のエレメントの一部となる導体、６ａは渦の中心部付近で、第一のエレメントの端部と第二のエレメントとを接続するための、また６ｂは外縁部で第一のエレメントの一部である導体５ｄと外部接続端子２ａとを接続するための、各コンタクトホールである。本実施例の場合は、第一と第二のエレメントの接続に、基板の内部に形成した導体５ａを利用している。また、７は、導体５と第一のエレメント２との接合部であり、８は導体５と第二のエレメント４との交差部である。交差部８においては、導体５と第二のエレメント４とは絶縁膜３を介しているため、絶縁が保たれる。
【００２１】
図２以下に本実施例のコイルを形成する手順を示す。
まず、図２のように、ガラス等の基板１の一方の表面に、導体５ａ〜５ｄに相当する部分に浅い溝９ａ〜９ｄを形成する。この形成方法としては、イオンミリング、エッチング、サンドブラスト等、公知の技術が使える。
【００２２】
本実施例では、形成する溝は、深さ１０μｍ、幅１０μｍとした。
次に、図３のように、図２の工程で形成した溝９ａ〜９ｄに導電性材料を充填して、導体５ａ〜５ｄを形成する。この形成方法として、導体ペーストの塗布、蒸着、メッキ等の公知の方法が適用できるが、本実施例では、厚さや、完成後の表面の平坦性等を考慮して、基板の溝９ａ〜９ｄを形成した側の表面の全面に厚さ１１〜１２μｍの銀メッキを施した後、表面を研磨することにより溝の内部だけにメッキ膜が残るようにした。
【００２３】
次に、図４のように、第一のエレメント２を形成する。この方法としては、基板１の導体５を形成した側の表面に銅メッキを施し、導体５を基準に位置合わせをして第一のエレメント２のレジストパターンを形成し、エッチングにより、不要な銅メッキ膜を除去した。なお、エッチング液として、塩化第二鉄のように銅と銀の選択性のあるものを用いることで、導体５上の交差部分の銅だけを除去できる。
【００２４】
次に、図５のように、基板のパターン形成側の表面全面に、スパッタにより、ＳｉＯ2 （シリカ）膜を１μｍの厚さで絶縁膜３として形成し、導体５ａの端部のコンタクトホール６ａ、および、第一のエレメントの外部接続端子２ａと導体５ｄとのコンタクトホール６ｂとなる箇所のシリカ膜をエッチングにより除去した。
【００２５】
次に、図６のように、第二のエレメント４を形成する。この形成方法も第一のエレメント２と同様、全面に銅メッキを施した後、エッチングによりパターニングを行った。なお、図６の平面図においては、図面が煩雑化するために、第一のエレメントの層以下のパターンの表示を省略している。
【００２６】
このように、比較的簡単な工程で小型でかつ表面が平坦な平面磁気コイルを形成することができる。
【００２７】
〔実施例２〕  図７は、実施例１の平面型磁気コイルを光磁気記録装置の記録用ヘッドに適用した例である。図において、１０は、コイルの中心部に設けられた、アルミナからなる高屈折率の透明誘電体層、１１は、光磁気記録媒体（の一部）である。
【００２８】
また、図８には、この記録用ヘッドを用いた光磁気記録装置の概略図を示す。図において、１１０は光磁気記録媒体であり、スピンドル１１１に装着させた状態で高速回転するように構成されている。記録媒体１１０は、図中では、上向きの表面層が記録層とされている。１００はスライダであり、記録用ヘッド１０１に具備された状態になっている。また、このスライダは、サスペンション１０３を介してアーム１０４の先端部に支持されており。また、アーム１０４は、スライダ１００を記録媒体１１０の記録層に対面させてその半径方向に移動させることができるように、一定方向に進退移動が可能となっている。この進退移動の駆動源としては、図示しない位置制御回路により制御される、直進ボイスコイルモータなどのリニアアクチュエータ１０５が用いられている。また、アーム１０４を水平方向に揺動させる構成としてもよい。アーム１０４の先端にはミラー１０６が設けられており、このミラー１０６には固定モジュール１０７からレーザ光が照射されるようになっている。固定モジュール１０７はレーザ発光部、検出器、およびコリメータ光学素子などを内蔵するものである。
【００２９】
スライダ１００は、全体が略ブロック状とされたものであり、たとえば樹脂製である。このスライダ１００は記録媒体１１０の回転が止まっている時には記録媒体１１０の表面に接触するようにサスペンション１０３に支持されているが、記録媒体１１０が高速回転している際には気流により微小なギャップを隔てて浮上するようになっている。
【００３０】
記録媒体１１０に書き込みを行う場合には、モジュール１０７からレーザ光をコイル中心部の透明誘電体層１０を通して、記録媒体１１０の記録面に照射すると同時に、図示しない記録用ヘッド駆動回路により、ヘッドの平面型磁気コイルに磁気変調用の電流を流すことで、記録媒体１１０の記録層の磁化の方向を制御する。また、記録された情報を読み出す際には、モジュール１０７からレーザ光を照射して、記録層での反射をモジュール内の検出器で検出し、図示しない信号処理回路部で電気信号に変換する。
【００３１】
本発明の平面型磁気コイルの構造で、各層５巻、コイルの最小半径１５μｍ、コイルのライン＆スペースを１０μｍと１０μｍ、線の厚みを１０μｍとしたものを記録ヘッドに適用した光磁気記録装置では、記録に必要な磁界を発生するための電力が３４ｍＷとなった。一方、通常の２層構造での消費電力は４０ｍＷであったことから、１５％の効率改善が図られたことがわかる。
【００３２】
なお、コイル中心部の透明誘電体層としては、屈折率１以上の材料を用いる事が望ましく、アルミナ以外に、シリカのような無機材料、ポリカーボネートのような有機材料等が考えられる。
【００３３】
また、このヘッドの変形例としては、図９に示すように、コイルの表面に透明な絶縁膜からなる薄い保護層を形成したものがある。図において、１２は、スパッタにより形成したシリカ膜からなる透明な保護層である。この場合、コイル表面が完全に平坦になり、媒体の高速回転時に空気の流れが平滑になるため、ギャップの揺らぎが抑えられ、書き込みがより安定する。
【００３４】
保護層１２に用いる材料としては、絶縁性の透明なものであればよく、他に、酸化マグネシウムや窒化珪素等の無機材料をスパッタやＣＶＤ等で形成したり、樹脂等の有機材料をスピンコートする等、種々の物が使用できる。
【００３５】
〔実施例３〕
図１０には、本発明の平面型磁気コイルを適用した磁気記録用ヘッドの変形例を示す。図において、１３は、コイルエレメントの渦中心部に相当する部分を囲むようにドーナツ状に形成したたとえばセンダスト等からなる磁性体のコアである。本実施例によれば、コアにより磁界集中が図れるため、さらに低消費電力化が図れる。また、中心部は、磁性体がないため、光を透過させることができるので、先の実施例２に挙げたような、表面記録型の光磁気記録装置の記録ヘッドに適用可能である。
【００３６】
〔実施例４〕
図１１には、コアを有する磁気記録用ヘッドの別の変形例を示す。本実施例では、磁界の集中をさらに強化するため、基板表面と並行に設けられた磁性体コアプレーン１４から、コイルの渦中央部に、基板表面方向に垂直に突出する柱状の磁性体構造１５を有している。これにより、記録媒体の記録層に対する磁界の集中はさらに強くなる。この構造のヘッドでは、コイル中心部を経由して光を集中させることはできないため、光を照射／検出するための図示しない光学系は記録媒体に対して、磁気記録用ヘッドと反対の面側に配置される。
【００３７】
なお、これまでの各実施例の説明では、エレメントの形状は曲線を主体にした略渦巻き状の物を使用したが、外端部から中心に向かって収束するような形状であれば、たとえば直線の辺を組み合わせたような形状であってもかまわない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡単な工程で、二条のエレメントを、平坦性を保つとともに抵抗の増加を抑えたままで立体交差させることができ、無効な消費電力を抑えて効率を向上させた小径の平面型磁気コイルを形成することができるので、光磁気記録装置の小型化、低消費電力化等が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の平面型磁気コイルの第一の実施例
【図２】第一の実施例の平面型磁気コイルの形成工程（１）を示す図
【図３】第一の実施例の平面型磁気コイルの形成工程（２）を示す図
【図４】第一の実施例の平面型磁気コイルの形成工程（３）を示す図
【図５】第一の実施例の平面型磁気コイルの形成工程（４）を示す図
【図６】第一の実施例の平面型磁気コイルの形成工程（５）を示す図
【図７】第二の実施例の光磁気記録ヘッドの構造
【図８】光磁気記録装置の概略構成図
【図９】第二の実施例の光磁気記録ヘッドの変形例
【図１０】第三の実施例の平面型磁気コイルの構造
【図１１】第四の実施例の平面型磁気コイルの構造
【図１２】従来の平面型磁気コイルの一例
【図１３】従来の平面型磁気コイルを用いた光磁気記録用ヘッドの一例
【図１４】従来の平面型磁気コイルの変形例
【符号の説明】
１・・基板
２・・第一のエレメント
３・・絶縁膜
４・・第二のエレメント
５、５ａ〜５ｄ・・導体
６、６ａ、６ｂ・・コンタクトホール
７・・第一のエレメントと導体との接合部
８・・第二のエレメントと導体との交差部
１０・・透明誘電体層
１２・・絶縁性保護層
１３・・ドーナツ状コア
１４・・コアプレーン
１５・・柱状磁性体構造物
【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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