JP3942829B2 - 薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浮上型薄膜磁気ヘッドは、通常、スライダの空気流出端側に、誘導型電磁変換素子でなる書き込み素子と、磁気抵抗効果素子でなる読み取り素子とを備える。誘導型電磁変換素子は、保護膜によって覆われている。保護膜は、アルミナ等の無機系絶縁材料でなり、空気流出端側において最外側膜を構成する。
【０００３】
誘導型電磁変換素子は、第１及び第２の磁性膜、ギャップ膜、コイル膜、及び絶縁膜等を含む。第１の磁性膜及び第２の磁性膜は、スライダの空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）側の端部がギャップ膜を間に挟んで対向し、それによって書き込みポール端を構成する。
【０００４】
また、第２の磁性膜は、ギャップ膜の面と平行な面に対して、ある角度で傾斜して立ち上がり、更に、第１の磁性膜との間に間隔を保って、ＡＢＳの後方に延び、後方結合部において第２の磁性膜に結合される。
【０００５】
コイル膜は第１及び第２の磁性膜の間の間隔（インナーギャップ）を通り、後方結合部の周りを渦巻き状に回っている。コイル膜の両端は、端子導体（バンプ）を介して外部に引き出される。絶縁膜は第１の磁性膜と第２の磁性膜との間のインナーギャップを埋めている。コイル膜はこの絶縁膜の内部に埋設されている。また、第２の磁性膜は絶縁膜の表面に形成されている。
【０００６】
上述した薄膜磁気ヘッドを用いて、磁気ディスクに対し情報を書き込むには、誘導型電磁変換素子のコイル膜に書き込み電流を供給する。
【０００７】
ところが、誘導型電磁変換素子のコイル膜に書き込み電流を供給した場合、コイル膜が発熱する。前述したように、コイル膜は、有機系絶縁材料でなる絶縁膜の内部に埋設されており、しかも有機系絶縁膜を含めた全体が、アルミナ等の保護膜によって覆われているから、コイル膜に発生した熱（ジュール熱）の放熱性が悪い。このため、コイル膜に発生した熱が内部に籠り、絶縁膜が熱膨張する。
【０００８】
絶縁膜の熱膨張力により、保護膜が押し出されて、外部に膨出する。保護膜の膨出はＡＢＳにもおよび、ＡＢＳが誘導型電磁変換素子の部分で膨出してしまう。また、上述した発熱により、絶縁膜に隣接する第１及び第２の磁性膜も熱膨張し、押えの弱いＡＢＳ側のポール端が膨出する。これらの膨出量は１０ｎｍにも達することがある。
【０００９】
この種の薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置では、高密度記録の要求に応えるため、磁気ディスクの面と、薄膜磁気ヘッドのＡＢＳとの間に発生する浮上量が、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍのように狭小化されつつあり、ＡＢＳに前述したような膨出が生じると、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を招き易くなり、磁気ディスク装置の信頼性上、極めて大きな問題となる。
【００１０】
上述した問題点を解決する手段として、特開平４ー３６６４０８号公報は無機絶縁保護膜の媒体対向面に、予め、窪みを設けておく技術を開示している。この窪みは、絶縁膜の熱膨張に起因する出っ張り量を考慮して、保護膜の媒体対向面側を出っ張らしておき、この状態で媒体対向面を平坦加工することによって形成する。
【００１１】
この先行技術は、熱膨張による膨出を抑えるのではなく、膨出を許容し、ただ、膨出によってＡＢＳが出っ張らないように、出っ張り部分を予め後退させておくという思想に立脚しているので、熱膨張による膨出の完全な解決手段とはならない。
【００１２】
しかも、記録動作時の発熱に起因する出っ張り量を想定して出っ張らせ、その状態で平坦化するという複雑なプロセスを採用する必要がある。また、スライダの形状、特にＡＢＳの幾何学的形状が特定されてしまい、浮上特性改善のための他の幾何学的形状を付加することが困難になる。更に、先行技術には、ポール端の膨出を抑制する手段は開示されていない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、記録時の熱膨張によるＡＢＳ側の膨出を抑制し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を回避し得る薄膜磁気ヘッドを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、スライダと、少なくとも１つの誘導型電磁変換素子と、伝熱膜とを含む。
【００１５】
前記誘導型電磁変換素子は、第１の磁性膜と、第２の磁性膜と、ギャップ膜と、コイル膜と、絶縁膜とを含み、前記スライダによって支持されている。前記第１の磁性膜及び前記第２の磁性膜は、前記スライダの空気ベアリング面側の端部が前記ギャップ膜を間に挟んで対向し、それによってポール端を構成する。
【００１６】
前記第１の磁性膜は、前記ポール端から前記空気ベアリング面の後方に延びている。前記第２の磁性膜は、第１の磁性膜との間に間隔を保って、前記ポール端から前記空気ベアリング面の後方に延び、後方結合部において、前記第１の磁性膜に結合されている。前記コイル膜は、前記絶縁膜の内部に埋設され、前記後方結合部の周りを渦巻き状に回っている。
【００１７】
前記伝熱膜は、金属膜でなり、前記コイル膜から前記スライダへ至る熱伝導路内に含まれる。
【００１８】
上述したように、本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、誘導型電磁変換素子に含まれる第１の磁性膜及び第２の磁性膜は、スライダのＡＢＳ側の端部がギャップ膜を間に挟んで対向し、それによってポール端を構成しており、第２の磁性膜は、ＡＢＳの後方に延び、後方結合部において第２の磁性膜に結合されているから、ＡＢＳに書き込みポール端を有する薄膜磁気回路が構成される。
【００１９】
また、第２の磁性膜は、第１の磁性膜との間に間隔を保って、ＡＢＳの後方に延び、コイル膜は第１の磁性膜及び第２の磁性膜の間の間隔を通り、後方結合部の周りを渦巻き状に回る。従って、コイル膜に書き込み電流を流したとき、第１の磁性膜、第２の磁性膜及びギャップ膜を巡る薄膜磁気回路を通って書き込み磁束が流れ、ポール端に書き込み磁界が発生する。この書き込み磁界を利用して、磁気ディスクに磁気記録をすることができる。
【００２０】
コイル膜は絶縁膜の内部に埋設され、第２の磁性膜は絶縁膜の表面に備えられているから、コイル膜が第１の磁性膜及び第２の磁性膜から電気的に絶縁される。これは、コイル膜に基本的に要求される電気的処理構造である。
【００２１】
ところが、絶縁膜は、一般に有機系絶縁材料でなり、この有機系絶縁材料でなる絶縁膜の内部にコイル膜が埋設されている。しかも有機系絶縁膜を含めた全体が、アルミナ等の保護膜によって覆われている。このため、従来は、コイル膜に発生した熱（ジュール熱）の放熱性が悪く、コイル膜に発生した熱が内部に籠り、絶縁膜が熱膨張し、絶縁膜に隣接する第１及び第２の磁性膜も熱膨張し、押えの弱いＡＢＳ側のポール端が膨出し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を招き易くなり、磁気ディスク装置の信頼性上、極めて大きな問題となっていた。
【００２２】
この問題を解決する手段として、本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、伝熱膜を備える。前記伝熱膜は、金属膜でなり、前記コイル膜から前記スライダへ至る熱伝導路内に含まれる。
【００２３】
薄膜磁気ヘッドは、上述したように、スライダの上に誘導型電磁変換素子を備え、この誘導型電磁変換素子を、アルミナ等の保護膜によって覆った構造を有する。従って、書き込み電流によってコイル膜に発生した熱は、コイル膜から保護膜及びスライダの方向に伝わり、外部に放熱される。
【００２４】
ところが、保護膜は、例えば、厚いところでも３０μｍ程度の膜厚であり、その体積が極めて小さく、熱容量も小さい。このため、コイル膜に発生した熱により、簡単に熱的に飽和してしまい、放熱性が悪くなる。
【００２５】
これに対して、スライダは、保護膜に比較して、著しく大きな体積を有しており、熱容量も、保護膜のそれよりも著しく大きいから、コイル膜とスライダとの間には、放熱特性に関して、大きな（急な）温度勾配を生じる。
【００２６】
本発明では、この点に着目し、コイル膜からスライダへ至る熱伝導路内に、伝熱膜を含ませる。これにより、コイル膜とスライダとの間に生じる大きな（急な）温度勾配を利用して、書き込み電流によってコイル膜に生じた熱を、スライダに効率よく伝達し、放熱を促進することができる。
【００２７】
伝熱膜は金属膜で構成する。金属膜でなる伝熱膜は、誘導型電磁電磁変換素子の周りに通常存在する有機系または無機系絶縁膜構造との構造的差別を明確にする外、それ自体の有する高い熱伝導性により、コイル膜に発生した熱を、効率よく、スライダの方向に伝達する。
【００２８】
上述のように、本発明によれば、書き込み電流によってコイル膜に発生する熱を、伝熱膜を介して、スライダに効率よく伝達し、スライダから外部に放熱できるので、コイル膜の周りに存在する各部、例えば、絶縁膜、第１の磁性膜及び第２の磁性膜の熱膨張を抑制し、浮上量が狭小化された場合でも、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を回避することができる。
【００２９】
伝熱膜は、その具体的態様の一例として、コイル膜に連続し、コイル膜のターン外側に膨出する構成とすることができる。この場合には、コイル膜に発生した熱が、ほぼ同一面において伝熱膜に直接に伝達される。コイル膜は、要求特性を満たすために、その線幅、ピッチ間隔、ターン数等が厳しく制限されるが、伝熱膜にはそのような制限はない。物理的に許容される範囲で、面積を拡大し、大きな熱容量を持たせることができる。このため、コイル膜に発生した熱を、伝熱膜によって効率よく吸収し、更に、スライダとの間の温度勾配を利用して、伝熱膜からスライダに効率よく熱伝達することができる。
【００３０】
伝熱膜は、別の具体的態様として、誘導型電磁変換素子において、スライダの側に位置する第１の磁性膜と、スライダとの間に備えられていてもよい。この場合には、コイル膜からスライダに至る温度勾配の急な熱伝導路に、熱伝導率の高い伝熱膜が介在することになるので、コイル膜に発生した熱がスライダに効率よく伝達される。
【００３１】
もう一つの具体的態様は、上述した２つの態様を組み合わせることである。即ち、伝熱膜は、第１の伝熱膜と、第２の伝熱膜とを含む。前記第１の伝熱膜は、前記コイル膜に連続し、前記コイル膜のターン外側に膨出し、前記第２の伝熱膜は、前記第１の磁性膜と前記スライダとの間に備えられる。この態様によれば、コイル膜に発生した熱の放熱が更に促進されるから、コイル膜の周りに存在する各部の熱膨張を、更に効果的に抑制し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を、より一層確実に回避することができる。
【００３２】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含む。この磁気抵抗効果素子は読み取り素子として用いられる。磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ膜構造、強磁性トンネル接合効果素子、または、ペロブスカイト型磁性体を含む巨大磁気抵抗効果素子の何れであってもよい。
【００３３】
本発明は、更に、上述した薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置についても開示する。
【００３４】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。図面は、単なる実施例を示すに過ぎない。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図、図２は図１に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図、図３は図１及び図２に示された薄膜磁気ヘッドから電磁変換素子の部分を抽出して示す平面図、図４は図３に示された磁気変換素子部分の構造から誘導型電磁変換素子３３を除き導電部分だけを模式的に抽出して示す平面図である。これらの図において、寸法は誇張されている。
【００３６】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ７３と、誘導型電磁変換素子３３と、磁気抵抗効果を利用した素子９（以下ＭＲ素子と称する）とを含む。スライダ７３は、媒体対向面側にレール７９、８０を有し、レールの表面がＡＢＳ７５、７６として利用される。レール７９、８０は２本に限らない。１〜３本のレールを有することがあり、レールを持たない平面となることもある。また、浮上特性改善等のために、媒体対向面に種々の幾何学的形状が付されることもある。何れのタイプのスライダ７３であっても、本発明の適用が可能である。また、スライダ７３は、レールの表面に、例えば８〜１０ｎｍ程度の膜厚を有するＤＬＣ等の保護膜を備えることもあり、このような場合は保護膜の表面がＡＢＳ７５、７６となる。スライダ７３はAl2O3ーTiC等でなる基体７００の表面にAl2O3、SiO2等の無機絶縁膜７１０を設けたセラミック構造体である。
【００３７】
誘導型電磁変換素子３３は書き込み素子であり、ＭＲ素子９は読み取り素子である。誘導型電磁変換素子３３及びＭＲ素子９は、レール７９、８０の一方または両者の空気流出端（トレーリング．エッジ）ＴＲの側に備えられている。誘導型電磁変換素子３３及びＭＲ素子９は、スライダ７３に備えられ、電磁変換のための端部がＡＢＳ７５、７６と近接した位置にある。空気流出端ＴＲの側にある側面には、誘導型電磁変換素子３３に接続された取り出し電極４３、４５及びＭＲ素子９に接続された取り出し電極２５、２７がそれぞれ設けられている。
【００３８】
誘導型電磁変換素子３３は、第１の磁性膜５、第２の磁性膜３５、コイル膜３７、アルミナ等でなるギャップ膜３９、絶縁膜４１及び保護膜２１などを有している。
【００３９】
第１の磁性膜５及び第２の磁性膜３５の先端部は微小厚みのギャップ膜３９を隔てて対向するポール端となっており、ポール端において書き込みを行なう。第１及び第２の磁性膜５、３５は、単膜であってもよいし、複数膜構造であってもよい。第１及び第２の磁性膜５、３５の複数膜化は、例えば、特性改善を目的として行われることがある。ポール端の構造に関しても、トラック幅の狭小化、記録能力の向上等の観点から、種々の改良、及び、提案がなされている。本発明においては、これまで提案された何れのポール構造も採用できる。ギャップ膜３９は非磁性金属膜またはアルミナ等の無機絶縁膜によって構成される。
【００４０】
第２の磁性膜３５は、ポール端の側において、ギャップ膜３９の面と平行な面に対して、ある角度で傾斜して立ち上がる。立ち上がり傾斜角度は、エイペックス角（Apex angle）と称される。また、ポール端の先端面から立ち上がり開始点までの距離がスロートハイトと称されている。エイペックス角及びスロートハイトは電磁変換特性に密接に関連する。
【００４１】
第２の磁性膜３５は、更に、第１の磁性膜５との間にインナーギャップを保って、ＡＢＳ７５、７６の後方に延び、後方結合部４２において第２の磁性膜３５に結合されている。これにより、第１の磁性膜５、第２の磁性膜３５及びギャップ膜３９を巡る薄膜磁気回路が完結する。
【００４２】
コイル膜３７は、第１及び第２の磁性膜５、３５の間に挟まれ、後方結合部４２の周りを渦巻き状に回る。コイル膜３７の両端は、取り出し電極４３、４５に導通されている（図１参照）。コイル膜３７の巻数および膜数は任意である。
【００４３】
絶縁膜４１は、有機絶縁樹脂膜またはセラミック膜で構成する。セラミック膜の代表例は、Al2O3膜またはSiO2膜である。絶縁膜４１の内部にはコイル膜３７が埋設されている。絶縁膜４１は第１及び第２の磁性膜５、３５の間のインナーギャップの内部に充填されている。絶縁膜４１の表面には第２の磁性膜３５が備えられている。
【００４４】
保護膜２１は、誘導型電磁変換素子３３の全体を覆っている。保護膜２１はAl2O3またはSiO2等の無機絶縁材料で構成されている。
【００４５】
ＭＲ素子９は、これまで、種々の膜構造のものが提案され、実用に供されている。例えばパーマロイ等による異方性磁気抵抗効果素子を用いたもの、スピンバルブ膜構造もしくはペロブスカイト型磁性体等の巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果膜を用いたもの、強磁性トンネル接合効果素子等がある。本発明において、何れのタイプであってもよい。ＭＲ素子９は、第１のシールド膜３１と、第２のシールド膜３２との間において、絶縁膜７１の内部に配置されている。絶縁膜７１はアルミナ等によって構成されている。ＭＲ素子９は取り出し電極２５、２７に接続されている（図１参照）。第２のシールド膜３２は第１の磁性膜５として兼用することもできる。
【００４６】
図４はＭＲ素子の部分のみを抽出して拡大した平面図である。図において、ＭＲ素子は、第１のシールド膜３１と、絶縁膜７１と、第１のリード導体膜１１と、第２のリード導体膜１３と、絶縁膜７１と、第２のシールド膜３２とを含む。第１のシールド膜３１は、スライダ７３の上に備えられている。第１のシールド膜３１の材質、厚み等は周知である。第１シールド膜３１は、例えばパーマロイ等によって構成される。絶縁膜７１は第１のシールド膜３１の上に備えられている。絶縁膜７１は例えばアルミナ等によって構成される。
【００４７】
第１及び第２のリード導体膜１１、１３は、絶縁膜７１の内部に設けられ、ＭＲ素子９の両端部に接続されている。第１及び第２のリード導体膜１１、１３は、磁気抵抗効果素子９として、磁気異方性抵抗効果膜を用いるか、スピンバルブ膜構造を用いるか、ペロブスカイト型磁性体による巨大磁気抵抗効果素子を用いるか、または、強磁性トンネル接合効果素子を用いるか等によって、それに応じた膜構造、材質等を選択することができる。第１のリード導体膜１１は、空気ベアリング面７５、７６を基準にして後方に引き出され、リード導体１１０、１１１を経由して端子導体２７に接続されている。第２のリード導体膜１３も、空気ベアリング面７５、７６を基準にして後方に引き出され、リード導体１３０、１３１を経由して端子導体２５に接続されている。
【００４８】
第２のシールド膜３２は、絶縁膜７１の上に備えられている。第２のシールド膜３２は、一般には、第１のシールド膜３１と同様の材質、及び、膜厚を有する。
【００４９】
上述したように、本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、誘導型電磁変換素子３３に含まれる第１及び第２の磁性膜５、３５は、スライダ７３のＡＢＳ７５、７６の側の端部がギャップ膜３９を間に挟んで対向し、それによってポール端を構成しており、第２の磁性膜３５は、ＡＢＳ７５、７６の後方に延び、後方結合部４２において第２の磁性膜３５に結合されているから、ＡＢＳ７５、７６に書き込みのためのポール端を有する薄膜磁気回路が構成される。
【００５０】
また、第２の磁性膜３５は、第１の磁性膜５との間にインナーギャップを保って、ＡＢＳ７５、７６の後方に延び、コイル膜３７は第１及び第２の磁性膜５、３５の間のインナーギャップを通り、後方結合部４２の周りを渦巻き状に回る。従って、コイル膜３７に書き込み電流を流したとき、第１の磁性膜５、第２の磁性膜３５及びギャップ膜３９を巡る薄膜磁気回路を通って書き込み磁束が流れ、ポール端に書き込み磁界が発生する。この書き込み磁界を利用して、磁気ディスクに磁気記録をすることができる。
【００５１】
第２の磁性膜３５は、ポール端の側において、ギャップ膜３９の面と平行な面に対して、エイペックス角をもって立ち上がるから、立ち上がり開始点によって定まるスロートハイト、及び、エイペックス角の選定によって、電磁変換特性を設定し得る。
【００５２】
コイル膜３７は絶縁膜４１の内部に埋設され、第２の磁性膜３５は絶縁膜４１の表面に備えられているから、コイル膜３７は、第１及び第２の磁性膜５、３５から電気的に絶縁される。保護膜２１は誘導型電磁変換素子３３の全体を覆っている。これにより、誘導型電磁変換素子３３の全体が、保護膜２１によって保護されることになる。
【００５３】
ところで、絶縁膜４１は、一般に有機系絶縁材料でなり、この有機系絶縁材料でなる絶縁膜４１の内部にコイル膜３７が埋設されている。しかも有機系絶縁膜を含めた全体が、アルミナ等の保護膜２１によって覆われている。このため、従来は、コイル膜３７に発生した熱（ジュール熱）の放熱性が悪く、コイル膜３７に発生した熱が内部に籠り、絶縁膜４１が熱膨張し、絶縁膜４１に隣接する第１及び第２の磁性膜５、３５も熱膨張し、押えの弱いＡＢＳ７５、７６側のポール端が膨出し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を招き易くなり、磁気ディスク装置の信頼性上、極めて大きな問題となっていた。
【００５４】
この問題を解決する手段として、本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、伝熱膜３８１を備える。伝熱膜３８１は、金属膜でなり、コイル膜３７からスライダ７３へ至る熱伝導路内に含まれる。
【００５５】
薄膜磁気ヘッドは、上述したように、スライダ７３の上に誘導型電磁変換素子３３を備え、この誘導型電磁変換素子３３を、アルミナ等の保護膜２１によって覆った構造を有する。従って、書き込み電流によってコイル膜３７に発生した熱は、コイル膜３７から保護膜２１及びスライダ７３の方向に伝わり、外部に放熱される。ところが、保護膜２１は、例えば、厚いところでも３０μｍ程度の膜厚であり、その体積が極めて小さく、熱容量も小さい。このため、コイル膜３７に発生した熱により、簡単に熱的に飽和してしまい、放熱性が悪くなる。
【００５６】
これに対して、スライダ７３は、保護膜２１に比較して、著しく大きな体積を有しており、熱容量も、保護膜２１のそれよりも著しく大きいから、コイル膜３７とスライダ７３との間には、放熱特性に関して、大きな（急な）温度勾配を生じる。
【００５７】
本発明では、この点に着目し、コイル膜３７からスライダ７３へ至る熱伝導路内に、伝熱膜３８１を含ませる。これにより、コイル膜３７とスライダ７３との間に生じる大きな（急な）温度勾配を利用して、書き込み電流によってコイル膜３７に生じた熱を、スライダ７３に効率よく伝達し、放熱を促進することができる。
【００５８】
伝熱膜３８１は金属膜で構成する。金属膜でなる伝熱膜３８１は、誘導型電磁電磁変換素子３３の周りに通常存在する有機系または無機系絶縁膜構造との構造的差別を明確にする外、それ自体の有する高い熱伝導性により、コイル膜３７に発生した熱を、効率よく、スライダ７３の方向に伝達する。
【００５９】
上述のように、本発明によれば、書き込み電流によってコイル膜３７に発生する熱を、伝熱膜３８１を介して、スライダ７３に効率よく伝達し、スライダ７３から外部に放熱できるので、コイル膜３７の周りに存在する各部、例えば、絶縁膜、第１の磁性膜及び第２の磁性膜の熱膨張を抑制し、浮上量が、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍのように狭小化された場合でも、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を回避することができる。
【００６０】
図５は伝熱膜３８１の具体的態様を示す図である。この実施例では、伝熱膜３８１はコイル膜３７に連続し、コイル膜３７のターン外側に膨出させてある。この場合には、コイル膜３７に発生した熱が、ほぼ同一面において伝熱膜３８１に直接に伝達される。コイル膜３７は、要求特性を満たすために、その線幅、ピッチ間隔、ターン数等が厳しく制限されるが、伝熱膜３８１にはそのような制限はない。物理的に許容される範囲で、面積を拡大し、大きな熱容量を持たせることができる。このため、コイル膜３７に発生した熱を、伝熱膜３８１によって効率よく吸収し、更に、伝熱膜３８１とスライダ７３との間の温度勾配を利用して、伝熱膜３８１からスライダ７３に効率よく熱伝達することができる。
【００６１】
実施例の場合、伝熱膜３８１は、コイル膜３７に連続しているので、コイル膜３７のパターン形成時に、伝熱膜３８１も、コイル膜３７と同一の材料を用いて、同時に形成し得る利点が得られる。
【００６２】
伝熱膜３８１のパターンは任意である。例えば、図５に示すように、コイル膜３７の最外側ターンに添って比較的短く形成してもよいし、図６に示すように、コイル膜３７の最外側ターンに添って長く形成してもよい。
【００６３】
また、コイル膜３７が複数膜である場合は、各膜に伝熱膜３８１を設けてもよいし、スライダ７３に近い第１膜目にのみ設けてもよい。
【００６４】
図７は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す断面図、図８は図７に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分を抽出して示す平面図である。図において、図１〜図６に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、伝熱膜３８２は、誘導型電磁変換素子３３の第１の磁性膜５と、スライダ７３との間に備えられている。この場合には、コイル膜３７からスライダ７３に至る温度勾配の急な熱伝導路に、熱伝導率の高い伝熱膜３８２が介在することになるので、コイル膜３７に発生した熱がスライダ７３に効率よく伝達される。
【００６５】
伝熱膜３８２のパターンは任意に設定できる。図示実施例では、伝熱膜３８２は、第１のシールド膜３１の全幅を越えて長く延ばしてある。
【００６６】
伝熱膜３８２は、熱伝導性に優れた金属膜であればよい。第１のシールド膜３１、第２のシールド膜３２及び第１の磁性膜５と同材質の磁性材料によって構成することもできるし、非磁性材料によって構成することもできる。伝熱膜３８２を磁性材料によって構成した場合には、伝熱膜３８２と第２のシールド膜３２との間に磁気的ギャップＧ１を設けることが好ましい。このような構造であると、伝熱膜３８２及び第２のシールド膜３２を通る書き込み磁界の強度を低減させ、ＭＲ素子９の読み取り動作の安定化に寄与できる。
【００６７】
図７及び図８に示した実施例では、伝熱膜３８１（第１の伝熱膜とする）と、伝熱膜３８２（第２の伝熱膜とする）とを含んでいる。第１の伝熱膜は、コイル膜３７に連続し、コイル膜３７のターン外側に膨出し、第２の伝熱膜３８２は、第１の磁性膜５とスライダ７３との間に備えられる。この態様によれば、コイル膜３７に発生した熱の放熱が更に促進されるから、コイル膜３７の周りに存在する各部の熱膨張を、更に効果的に抑制し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を、より一層確実に回避することができる。
【００６８】
図９は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す断面図、図１０は図９に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分を抽出して示す平面図である。図において、図１〜図８に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、伝熱膜３８２を磁性材料によって構成することを前提にし、伝熱膜３８２と第２のシールド膜３２との間に磁気的ギャップＧ１を設けるとともに、第１のシールド膜３１を２つの分割シールド膜３１１、３１２に分け、分割シールド膜３１１と分割シールド膜３１２との間にギャップＧ２を設けてある。このような構造であると、伝熱膜３８２及び第２のシールド膜３２を通る書き込み磁界の強度のみならず、伝熱膜３８２及び第１のシールド膜３１を通る書き込み磁界の強度をも低減させ、ＭＲ素子９の読み取り動作を、更に安定させることができる。
【００６９】
伝熱膜３８２のパターンも任意に選定できる。例えば、図１１に示すように、伝熱膜３８２を第１のシールド膜３１を構成する分割シールド膜３１１の幅よりも狭く形成してもよい。
【００７０】
図１２は本発明に係る磁気ヘッド装置の一部を示す正面図、図１３は図１２に示した磁気ヘッド装置の底面図である。磁気ヘッド装置は、薄膜磁気ヘッド４０と、ヘッド支持装置５０とを含んでいる。薄膜磁気ヘッド４０は図１〜図１１を参照して説明にした本発明に係る薄膜磁気ヘッドである。
【００７１】
ヘッド支持装置５０は、金属薄板でなる支持体５３の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体５１を取付け、この可撓体５１の下面に薄膜磁気ヘッド４０を取付けた構造となっている。
【００７２】
可撓体５１は、支持体５３の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部５５、５６と、支持体５３から離れた端において外側枠部５５、５６を連結する横枠５４と、横枠５４の略中央部から外側枠部５５、５６に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片５２とを有する。
【００７３】
舌状片５２のほぼ中央部には、支持体５３から隆起した、例えば半球状の荷重用突起５７が設けられている。この荷重用突起５７により、支持体５３の自由端から舌状片５２へ荷重力が伝えられる。
【００７４】
舌状片５２の下面に薄膜磁気ヘッド４０を接着等の手段によって取付けてある。薄膜磁気ヘッド４０は、空気流出側端側が横枠５４の方向になるように、舌状片５２に取付けられている。本発明に適用可能なヘッド支持装置５０は、上記実施例に限らない。
【００７５】
図１４は本発明に係る磁気記録再生装置の平面図である。図示された磁気記録再生装置は、磁気ヘッド装置６０と、磁気ディスク７０とを含む。磁気ヘッド装置６０は図１２、１３に図示したものである。磁気ヘッド装置６０は、ヘッド支持装置５０の一端が位置決め装置８０によって支持され、かつ、駆動される。磁気ヘッド装置の薄膜磁気ヘッド４０は、ヘッド支持装置５０によって支持され、磁気ディスク７０の磁気記録面と対向するように配置される。
【００７６】
磁気ディスク７０が、図示しない駆動装置により、矢印Ｆ１の方向に回転駆動されると、薄膜磁気ヘッド４０が、微小浮上量で、磁気ディスク７０の面から浮上する。駆動方式としては、ロータリー．アクチュエータ方式が一般的であるが、リニアアクチュエータ方式を採用してもよい。図１４はロータリー．アクチュエータ方式を示し、ヘッド支持装置５０の先端部に取り付けられた薄膜磁気ヘッド４０が、磁気ディスク７０の径方向ｂ１またはｂ２に駆動される。そして、ヘッド支持装置５０を回転駆動する位置決め装置８０により、薄膜磁気ヘッド４０が、磁気ディスク７０上の所定のトラック位置に位置決めされる。
【００７７】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、記録時の熱膨張によるＡＢＳ側の膨出を抑制し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を回避し得る薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図２】図１に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図である。
【図３】図１及び図２に示された薄膜磁気ヘッドから電磁変換素子の部分を抽出して示す平面図である。
【図４】図３に示された磁気変換素子部分の構造から誘導型電磁変換素子を除き導電部分だけを模式的に抽出して示す平面図である。
【図５】伝熱膜を有するコイル膜のパターンを具体的態様を示す図である。
【図６】伝熱膜を有するコイル膜のパターンの別の具体的態様を示す図である。
【図７】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す断面図である。
【図８】図７に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分を抽出して示す平面図である。
【図９】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す断面図である。
【図１０】図９に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分を抽出して示す平面図である。
【図１１】図９に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分の別の例を示す平面図である。
【図１２】本発明に係る磁気ヘッド装置の一部を示す正面図である。
【図１３】図１２に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図１４】本発明に係る磁気記録再生装置の平面図である。
【符号の説明】
５ 第１の磁性膜
９ ＭＲ素子
２１ 保護膜
３３ 誘導型電磁変換素子
３５ 第２の磁性膜
３７ コイル膜
３９ ギャップ膜
４１ 絶縁膜
３８１、３８２ 伝熱膜
７３ スライダ
７５、７６ ＡＢＳ
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浮上型薄膜磁気ヘッドは、通常、スライダの空気流出端側に、誘導型電磁変換素子でなる書き込み素子と、磁気抵抗効果素子でなる読み取り素子とを備える。誘導型電磁変換素子は、保護膜によって覆われている。保護膜は、アルミナ等の無機系絶縁材料でなり、空気流出端側において最外側膜を構成する。
【０００３】
誘導型電磁変換素子は、第１及び第２の磁性膜、ギャップ膜、コイル膜、及び絶縁膜等を含む。第１の磁性膜及び第２の磁性膜は、スライダの空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）側の端部がギャップ膜を間に挟んで対向し、それによって書き込みポール端を構成する。
【０００４】
また、第２の磁性膜は、ギャップ膜の面と平行な面に対して、ある角度で傾斜して立ち上がり、更に、第１の磁性膜との間に間隔を保って、ＡＢＳの後方に延び、後方結合部において第２の磁性膜に結合される。
【０００５】
コイル膜は第１及び第２の磁性膜の間の間隔（インナーギャップ）を通り、後方結合部の周りを渦巻き状に回っている。コイル膜の両端は、端子導体（バンプ）を介して外部に引き出される。絶縁膜は第１の磁性膜と第２の磁性膜との間のインナーギャップを埋めている。コイル膜はこの絶縁膜の内部に埋設されている。また、第２の磁性膜は絶縁膜の表面に形成されている。
【０００６】
上述した薄膜磁気ヘッドを用いて、磁気ディスクに対し情報を書き込むには、誘導型電磁変換素子のコイル膜に書き込み電流を供給する。
【０００７】
ところが、誘導型電磁変換素子のコイル膜に書き込み電流を供給した場合、コイル膜が発熱する。前述したように、コイル膜は、有機系絶縁材料でなる絶縁膜の内部に埋設されており、しかも有機系絶縁膜を含めた全体が、アルミナ等の保護膜によって覆われているから、コイル膜に発生した熱（ジュール熱）の放熱性が悪い。このため、コイル膜に発生した熱が内部に籠り、絶縁膜が熱膨張する。
【０００８】
絶縁膜の熱膨張力により、保護膜が押し出されて、外部に膨出する。保護膜の膨出はＡＢＳにもおよび、ＡＢＳが誘導型電磁変換素子の部分で膨出してしまう。また、上述した発熱により、絶縁膜に隣接する第１及び第２の磁性膜も熱膨張し、押えの弱いＡＢＳ側のポール端が膨出する。これらの膨出量は１０ｎｍにも達することがある。
【０００９】
この種の薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置では、高密度記録の要求に応えるため、磁気ディスクの面と、薄膜磁気ヘッドのＡＢＳとの間に発生する浮上量が、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍのように狭小化されつつあり、ＡＢＳに前述したような膨出が生じると、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を招き易くなり、磁気ディスク装置の信頼性上、極めて大きな問題となる。
【００１０】
上述した問題点を解決する手段として、特開平４ー３６６４０８号公報は無機絶縁保護膜の媒体対向面に、予め、窪みを設けておく技術を開示している。この窪みは、絶縁膜の熱膨張に起因する出っ張り量を考慮して、保護膜の媒体対向面側を出っ張らしておき、この状態で媒体対向面を平坦加工することによって形成する。
【００１１】
この先行技術は、熱膨張による膨出を抑えるのではなく、膨出を許容し、ただ、膨出によってＡＢＳが出っ張らないように、出っ張り部分を予め後退させておくという思想に立脚しているので、熱膨張による膨出の完全な解決手段とはならない。
【００１２】
しかも、記録動作時の発熱に起因する出っ張り量を想定して出っ張らせ、その状態で平坦化するという複雑なプロセスを採用する必要がある。また、スライダの形状、特にＡＢＳの幾何学的形状が特定されてしまい、浮上特性改善のための他の幾何学的形状を付加することが困難になる。更に、先行技術には、ポール端の膨出を抑制する手段は開示されていない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、記録時の熱膨張によるＡＢＳ側の膨出を抑制し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を回避し得る薄膜磁気ヘッドを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、スライダと、少なくとも１つの誘導型電磁変換素子と、伝熱膜とを含む。
【００１５】
前記誘導型電磁変換素子は、第１の磁性膜と、第２の磁性膜と、ギャップ膜と、コイル膜と、絶縁膜とを含み、前記スライダによって支持されている。前記第１の磁性膜及び前記第２の磁性膜は、前記スライダの空気ベアリング面側の端部が前記ギャップ膜を間に挟んで対向し、それによってポール端を構成する。
【００１６】
前記第１の磁性膜は、前記ポール端から前記空気ベアリング面の後方に延びている。前記第２の磁性膜は、第１の磁性膜との間に間隔を保って、前記ポール端から前記空気ベアリング面の後方に延び、後方結合部において、前記第１の磁性膜に結合されている。前記コイル膜は、前記絶縁膜の内部に埋設され、前記後方結合部の周りを渦巻き状に回っている。
【００１７】
前記伝熱膜は、金属膜でなり、前記コイル膜から前記スライダへ至る熱伝導路内に含まれる。
【００１８】
上述したように、本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、誘導型電磁変換素子に含まれる第１の磁性膜及び第２の磁性膜は、スライダのＡＢＳ側の端部がギャップ膜を間に挟んで対向し、それによってポール端を構成しており、第２の磁性膜は、ＡＢＳの後方に延び、後方結合部において第２の磁性膜に結合されているから、ＡＢＳに書き込みポール端を有する薄膜磁気回路が構成される。
【００１９】
また、第２の磁性膜は、第１の磁性膜との間に間隔を保って、ＡＢＳの後方に延び、コイル膜は第１の磁性膜及び第２の磁性膜の間の間隔を通り、後方結合部の周りを渦巻き状に回る。従って、コイル膜に書き込み電流を流したとき、第１の磁性膜、第２の磁性膜及びギャップ膜を巡る薄膜磁気回路を通って書き込み磁束が流れ、ポール端に書き込み磁界が発生する。この書き込み磁界を利用して、磁気ディスクに磁気記録をすることができる。
【００２０】
コイル膜は絶縁膜の内部に埋設され、第２の磁性膜は絶縁膜の表面に備えられているから、コイル膜が第１の磁性膜及び第２の磁性膜から電気的に絶縁される。これは、コイル膜に基本的に要求される電気的処理構造である。
【００２１】
ところが、絶縁膜は、一般に有機系絶縁材料でなり、この有機系絶縁材料でなる絶縁膜の内部にコイル膜が埋設されている。しかも有機系絶縁膜を含めた全体が、アルミナ等の保護膜によって覆われている。このため、従来は、コイル膜に発生した熱（ジュール熱）の放熱性が悪く、コイル膜に発生した熱が内部に籠り、絶縁膜が熱膨張し、絶縁膜に隣接する第１及び第２の磁性膜も熱膨張し、押えの弱いＡＢＳ側のポール端が膨出し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を招き易くなり、磁気ディスク装置の信頼性上、極めて大きな問題となっていた。
【００２２】
この問題を解決する手段として、本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、伝熱膜を備える。前記伝熱膜は、金属膜でなり、前記コイル膜から前記スライダへ至る熱伝導路内に含まれる。
【００２３】
薄膜磁気ヘッドは、上述したように、スライダの上に誘導型電磁変換素子を備え、この誘導型電磁変換素子を、アルミナ等の保護膜によって覆った構造を有する。従って、書き込み電流によってコイル膜に発生した熱は、コイル膜から保護膜及びスライダの方向に伝わり、外部に放熱される。
【００２４】
ところが、保護膜は、例えば、厚いところでも３０μｍ程度の膜厚であり、その体積が極めて小さく、熱容量も小さい。このため、コイル膜に発生した熱により、簡単に熱的に飽和してしまい、放熱性が悪くなる。
【００２５】
これに対して、スライダは、保護膜に比較して、著しく大きな体積を有しており、熱容量も、保護膜のそれよりも著しく大きいから、コイル膜とスライダとの間には、放熱特性に関して、大きな（急な）温度勾配を生じる。
【００２６】
本発明では、この点に着目し、コイル膜からスライダへ至る熱伝導路内に、伝熱膜を含ませる。これにより、コイル膜とスライダとの間に生じる大きな（急な）温度勾配を利用して、書き込み電流によってコイル膜に生じた熱を、スライダに効率よく伝達し、放熱を促進することができる。
【００２７】
伝熱膜は金属膜で構成する。金属膜でなる伝熱膜は、誘導型電磁電磁変換素子の周りに通常存在する有機系または無機系絶縁膜構造との構造的差別を明確にする外、それ自体の有する高い熱伝導性により、コイル膜に発生した熱を、効率よく、スライダの方向に伝達する。
【００２８】
上述のように、本発明によれば、書き込み電流によってコイル膜に発生する熱を、伝熱膜を介して、スライダに効率よく伝達し、スライダから外部に放熱できるので、コイル膜の周りに存在する各部、例えば、絶縁膜、第１の磁性膜及び第２の磁性膜の熱膨張を抑制し、浮上量が狭小化された場合でも、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を回避することができる。
【００２９】
伝熱膜は、その具体的態様の一例として、コイル膜に連続し、コイル膜のターン外側に膨出する構成とすることができる。この場合には、コイル膜に発生した熱が、ほぼ同一面において伝熱膜に直接に伝達される。コイル膜は、要求特性を満たすために、その線幅、ピッチ間隔、ターン数等が厳しく制限されるが、伝熱膜にはそのような制限はない。物理的に許容される範囲で、面積を拡大し、大きな熱容量を持たせることができる。このため、コイル膜に発生した熱を、伝熱膜によって効率よく吸収し、更に、スライダとの間の温度勾配を利用して、伝熱膜からスライダに効率よく熱伝達することができる。
【００３０】
伝熱膜は、別の具体的態様として、誘導型電磁変換素子において、スライダの側に位置する第１の磁性膜と、スライダとの間に備えられていてもよい。この場合には、コイル膜からスライダに至る温度勾配の急な熱伝導路に、熱伝導率の高い伝熱膜が介在することになるので、コイル膜に発生した熱がスライダに効率よく伝達される。
【００３１】
もう一つの具体的態様は、上述した２つの態様を組み合わせることである。即ち、伝熱膜は、第１の伝熱膜と、第２の伝熱膜とを含む。前記第１の伝熱膜は、前記コイル膜に連続し、前記コイル膜のターン外側に膨出し、前記第２の伝熱膜は、前記第１の磁性膜と前記スライダとの間に備えられる。この態様によれば、コイル膜に発生した熱の放熱が更に促進されるから、コイル膜の周りに存在する各部の熱膨張を、更に効果的に抑制し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を、より一層確実に回避することができる。
【００３２】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含む。この磁気抵抗効果素子は読み取り素子として用いられる。磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ膜構造、強磁性トンネル接合効果素子、または、ペロブスカイト型磁性体を含む巨大磁気抵抗効果素子の何れであってもよい。
【００３３】
本発明は、更に、上述した薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置についても開示する。
【００３４】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。図面は、単なる実施例を示すに過ぎない。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図、図２は図１に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図、図３は図１及び図２に示された薄膜磁気ヘッドから電磁変換素子の部分を抽出して示す平面図、図４は図３に示された磁気変換素子部分の構造から誘導型電磁変換素子３３を除き導電部分だけを模式的に抽出して示す平面図である。これらの図において、寸法は誇張されている。
【００３６】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ７３と、誘導型電磁変換素子３３と、磁気抵抗効果を利用した素子９（以下ＭＲ素子と称する）とを含む。スライダ７３は、媒体対向面側にレール７９、８０を有し、レールの表面がＡＢＳ７５、７６として利用される。レール７９、８０は２本に限らない。１〜３本のレールを有することがあり、レールを持たない平面となることもある。また、浮上特性改善等のために、媒体対向面に種々の幾何学的形状が付されることもある。何れのタイプのスライダ７３であっても、本発明の適用が可能である。また、スライダ７３は、レールの表面に、例えば８〜１０ｎｍ程度の膜厚を有するＤＬＣ等の保護膜を備えることもあり、このような場合は保護膜の表面がＡＢＳ７５、７６となる。スライダ７３はAl2O3ーTiC等でなる基体７００の表面にAl2O3、SiO2等の無機絶縁膜７１０を設けたセラミック構造体である。
【００３７】
誘導型電磁変換素子３３は書き込み素子であり、ＭＲ素子９は読み取り素子である。誘導型電磁変換素子３３及びＭＲ素子９は、レール７９、８０の一方または両者の空気流出端（トレーリング．エッジ）ＴＲの側に備えられている。誘導型電磁変換素子３３及びＭＲ素子９は、スライダ７３に備えられ、電磁変換のための端部がＡＢＳ７５、７６と近接した位置にある。空気流出端ＴＲの側にある側面には、誘導型電磁変換素子３３に接続された取り出し電極４３、４５及びＭＲ素子９に接続された取り出し電極２５、２７がそれぞれ設けられている。
【００３８】
誘導型電磁変換素子３３は、第１の磁性膜５、第２の磁性膜３５、コイル膜３７、アルミナ等でなるギャップ膜３９、絶縁膜４１及び保護膜２１などを有している。
【００３９】
第１の磁性膜５及び第２の磁性膜３５の先端部は微小厚みのギャップ膜３９を隔てて対向するポール端となっており、ポール端において書き込みを行なう。第１及び第２の磁性膜５、３５は、単膜であってもよいし、複数膜構造であってもよい。第１及び第２の磁性膜５、３５の複数膜化は、例えば、特性改善を目的として行われることがある。ポール端の構造に関しても、トラック幅の狭小化、記録能力の向上等の観点から、種々の改良、及び、提案がなされている。本発明においては、これまで提案された何れのポール構造も採用できる。ギャップ膜３９は非磁性金属膜またはアルミナ等の無機絶縁膜によって構成される。
【００４０】
第２の磁性膜３５は、ポール端の側において、ギャップ膜３９の面と平行な面に対して、ある角度で傾斜して立ち上がる。立ち上がり傾斜角度は、エイペックス角（Apex angle）と称される。また、ポール端の先端面から立ち上がり開始点までの距離がスロートハイトと称されている。エイペックス角及びスロートハイトは電磁変換特性に密接に関連する。
【００４１】
第２の磁性膜３５は、更に、第１の磁性膜５との間にインナーギャップを保って、ＡＢＳ７５、７６の後方に延び、後方結合部４２において第２の磁性膜３５に結合されている。これにより、第１の磁性膜５、第２の磁性膜３５及びギャップ膜３９を巡る薄膜磁気回路が完結する。
【００４２】
コイル膜３７は、第１及び第２の磁性膜５、３５の間に挟まれ、後方結合部４２の周りを渦巻き状に回る。コイル膜３７の両端は、取り出し電極４３、４５に導通されている（図１参照）。コイル膜３７の巻数および膜数は任意である。
【００４３】
絶縁膜４１は、有機絶縁樹脂膜またはセラミック膜で構成する。セラミック膜の代表例は、Al2O3膜またはSiO2膜である。絶縁膜４１の内部にはコイル膜３７が埋設されている。絶縁膜４１は第１及び第２の磁性膜５、３５の間のインナーギャップの内部に充填されている。絶縁膜４１の表面には第２の磁性膜３５が備えられている。
【００４４】
保護膜２１は、誘導型電磁変換素子３３の全体を覆っている。保護膜２１はAl2O3またはSiO2等の無機絶縁材料で構成されている。
【００４５】
ＭＲ素子９は、これまで、種々の膜構造のものが提案され、実用に供されている。例えばパーマロイ等による異方性磁気抵抗効果素子を用いたもの、スピンバルブ膜構造もしくはペロブスカイト型磁性体等の巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果膜を用いたもの、強磁性トンネル接合効果素子等がある。本発明において、何れのタイプであってもよい。ＭＲ素子９は、第１のシールド膜３１と、第２のシールド膜３２との間において、絶縁膜７１の内部に配置されている。絶縁膜７１はアルミナ等によって構成されている。ＭＲ素子９は取り出し電極２５、２７に接続されている（図１参照）。第２のシールド膜３２は第１の磁性膜５として兼用することもできる。
【００４６】
図４はＭＲ素子の部分のみを抽出して拡大した平面図である。図において、ＭＲ素子は、第１のシールド膜３１と、絶縁膜７１と、第１のリード導体膜１１と、第２のリード導体膜１３と、絶縁膜７１と、第２のシールド膜３２とを含む。第１のシールド膜３１は、スライダ７３の上に備えられている。第１のシールド膜３１の材質、厚み等は周知である。第１シールド膜３１は、例えばパーマロイ等によって構成される。絶縁膜７１は第１のシールド膜３１の上に備えられている。絶縁膜７１は例えばアルミナ等によって構成される。
【００４７】
第１及び第２のリード導体膜１１、１３は、絶縁膜７１の内部に設けられ、ＭＲ素子９の両端部に接続されている。第１及び第２のリード導体膜１１、１３は、磁気抵抗効果素子９として、磁気異方性抵抗効果膜を用いるか、スピンバルブ膜構造を用いるか、ペロブスカイト型磁性体による巨大磁気抵抗効果素子を用いるか、または、強磁性トンネル接合効果素子を用いるか等によって、それに応じた膜構造、材質等を選択することができる。第１のリード導体膜１１は、空気ベアリング面７５、７６を基準にして後方に引き出され、リード導体１１０、１１１を経由して端子導体２７に接続されている。第２のリード導体膜１３も、空気ベアリング面７５、７６を基準にして後方に引き出され、リード導体１３０、１３１を経由して端子導体２５に接続されている。
【００４８】
第２のシールド膜３２は、絶縁膜７１の上に備えられている。第２のシールド膜３２は、一般には、第１のシールド膜３１と同様の材質、及び、膜厚を有する。
【００４９】
上述したように、本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、誘導型電磁変換素子３３に含まれる第１及び第２の磁性膜５、３５は、スライダ７３のＡＢＳ７５、７６の側の端部がギャップ膜３９を間に挟んで対向し、それによってポール端を構成しており、第２の磁性膜３５は、ＡＢＳ７５、７６の後方に延び、後方結合部４２において第２の磁性膜３５に結合されているから、ＡＢＳ７５、７６に書き込みのためのポール端を有する薄膜磁気回路が構成される。
【００５０】
また、第２の磁性膜３５は、第１の磁性膜５との間にインナーギャップを保って、ＡＢＳ７５、７６の後方に延び、コイル膜３７は第１及び第２の磁性膜５、３５の間のインナーギャップを通り、後方結合部４２の周りを渦巻き状に回る。従って、コイル膜３７に書き込み電流を流したとき、第１の磁性膜５、第２の磁性膜３５及びギャップ膜３９を巡る薄膜磁気回路を通って書き込み磁束が流れ、ポール端に書き込み磁界が発生する。この書き込み磁界を利用して、磁気ディスクに磁気記録をすることができる。
【００５１】
第２の磁性膜３５は、ポール端の側において、ギャップ膜３９の面と平行な面に対して、エイペックス角をもって立ち上がるから、立ち上がり開始点によって定まるスロートハイト、及び、エイペックス角の選定によって、電磁変換特性を設定し得る。
【００５２】
コイル膜３７は絶縁膜４１の内部に埋設され、第２の磁性膜３５は絶縁膜４１の表面に備えられているから、コイル膜３７は、第１及び第２の磁性膜５、３５から電気的に絶縁される。保護膜２１は誘導型電磁変換素子３３の全体を覆っている。これにより、誘導型電磁変換素子３３の全体が、保護膜２１によって保護されることになる。
【００５３】
ところで、絶縁膜４１は、一般に有機系絶縁材料でなり、この有機系絶縁材料でなる絶縁膜４１の内部にコイル膜３７が埋設されている。しかも有機系絶縁膜を含めた全体が、アルミナ等の保護膜２１によって覆われている。このため、従来は、コイル膜３７に発生した熱（ジュール熱）の放熱性が悪く、コイル膜３７に発生した熱が内部に籠り、絶縁膜４１が熱膨張し、絶縁膜４１に隣接する第１及び第２の磁性膜５、３５も熱膨張し、押えの弱いＡＢＳ７５、７６側のポール端が膨出し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を招き易くなり、磁気ディスク装置の信頼性上、極めて大きな問題となっていた。
【００５４】
この問題を解決する手段として、本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、伝熱膜３８１を備える。伝熱膜３８１は、金属膜でなり、コイル膜３７からスライダ７３へ至る熱伝導路内に含まれる。
【００５５】
薄膜磁気ヘッドは、上述したように、スライダ７３の上に誘導型電磁変換素子３３を備え、この誘導型電磁変換素子３３を、アルミナ等の保護膜２１によって覆った構造を有する。従って、書き込み電流によってコイル膜３７に発生した熱は、コイル膜３７から保護膜２１及びスライダ７３の方向に伝わり、外部に放熱される。ところが、保護膜２１は、例えば、厚いところでも３０μｍ程度の膜厚であり、その体積が極めて小さく、熱容量も小さい。このため、コイル膜３７に発生した熱により、簡単に熱的に飽和してしまい、放熱性が悪くなる。
【００５６】
これに対して、スライダ７３は、保護膜２１に比較して、著しく大きな体積を有しており、熱容量も、保護膜２１のそれよりも著しく大きいから、コイル膜３７とスライダ７３との間には、放熱特性に関して、大きな（急な）温度勾配を生じる。
【００５７】
本発明では、この点に着目し、コイル膜３７からスライダ７３へ至る熱伝導路内に、伝熱膜３８１を含ませる。これにより、コイル膜３７とスライダ７３との間に生じる大きな（急な）温度勾配を利用して、書き込み電流によってコイル膜３７に生じた熱を、スライダ７３に効率よく伝達し、放熱を促進することができる。
【００５８】
伝熱膜３８１は金属膜で構成する。金属膜でなる伝熱膜３８１は、誘導型電磁電磁変換素子３３の周りに通常存在する有機系または無機系絶縁膜構造との構造的差別を明確にする外、それ自体の有する高い熱伝導性により、コイル膜３７に発生した熱を、効率よく、スライダ７３の方向に伝達する。
【００５９】
上述のように、本発明によれば、書き込み電流によってコイル膜３７に発生する熱を、伝熱膜３８１を介して、スライダ７３に効率よく伝達し、スライダ７３から外部に放熱できるので、コイル膜３７の周りに存在する各部、例えば、絶縁膜、第１の磁性膜及び第２の磁性膜の熱膨張を抑制し、浮上量が、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍのように狭小化された場合でも、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を回避することができる。
【００６０】
図５は伝熱膜３８１の具体的態様を示す図である。この実施例では、伝熱膜３８１はコイル膜３７に連続し、コイル膜３７のターン外側に膨出させてある。この場合には、コイル膜３７に発生した熱が、ほぼ同一面において伝熱膜３８１に直接に伝達される。コイル膜３７は、要求特性を満たすために、その線幅、ピッチ間隔、ターン数等が厳しく制限されるが、伝熱膜３８１にはそのような制限はない。物理的に許容される範囲で、面積を拡大し、大きな熱容量を持たせることができる。このため、コイル膜３７に発生した熱を、伝熱膜３８１によって効率よく吸収し、更に、伝熱膜３８１とスライダ７３との間の温度勾配を利用して、伝熱膜３８１からスライダ７３に効率よく熱伝達することができる。
【００６１】
実施例の場合、伝熱膜３８１は、コイル膜３７に連続しているので、コイル膜３７のパターン形成時に、伝熱膜３８１も、コイル膜３７と同一の材料を用いて、同時に形成し得る利点が得られる。
【００６２】
伝熱膜３８１のパターンは任意である。例えば、図５に示すように、コイル膜３７の最外側ターンに添って比較的短く形成してもよいし、図６に示すように、コイル膜３７の最外側ターンに添って長く形成してもよい。
【００６３】
また、コイル膜３７が複数膜である場合は、各膜に伝熱膜３８１を設けてもよいし、スライダ７３に近い第１膜目にのみ設けてもよい。
【００６４】
図７は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す断面図、図８は図７に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分を抽出して示す平面図である。図において、図１〜図６に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、伝熱膜３８２は、誘導型電磁変換素子３３の第１の磁性膜５と、スライダ７３との間に備えられている。この場合には、コイル膜３７からスライダ７３に至る温度勾配の急な熱伝導路に、熱伝導率の高い伝熱膜３８２が介在することになるので、コイル膜３７に発生した熱がスライダ７３に効率よく伝達される。
【００６５】
伝熱膜３８２のパターンは任意に設定できる。図示実施例では、伝熱膜３８２は、第１のシールド膜３１の全幅を越えて長く延ばしてある。
【００６６】
伝熱膜３８２は、熱伝導性に優れた金属膜であればよい。第１のシールド膜３１、第２のシールド膜３２及び第１の磁性膜５と同材質の磁性材料によって構成することもできるし、非磁性材料によって構成することもできる。伝熱膜３８２を磁性材料によって構成した場合には、伝熱膜３８２と第２のシールド膜３２との間に磁気的ギャップＧ１を設けることが好ましい。このような構造であると、伝熱膜３８２及び第２のシールド膜３２を通る書き込み磁界の強度を低減させ、ＭＲ素子９の読み取り動作の安定化に寄与できる。
【００６７】
図７及び図８に示した実施例では、伝熱膜３８１（第１の伝熱膜とする）と、伝熱膜３８２（第２の伝熱膜とする）とを含んでいる。第１の伝熱膜は、コイル膜３７に連続し、コイル膜３７のターン外側に膨出し、第２の伝熱膜３８２は、第１の磁性膜５とスライダ７３との間に備えられる。この態様によれば、コイル膜３７に発生した熱の放熱が更に促進されるから、コイル膜３７の周りに存在する各部の熱膨張を、更に効果的に抑制し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を、より一層確実に回避することができる。
【００６８】
図９は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す断面図、図１０は図９に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分を抽出して示す平面図である。図において、図１〜図８に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、伝熱膜３８２を磁性材料によって構成することを前提にし、伝熱膜３８２と第２のシールド膜３２との間に磁気的ギャップＧ１を設けるとともに、第１のシールド膜３１を２つの分割シールド膜３１１、３１２に分け、分割シールド膜３１１と分割シールド膜３１２との間にギャップＧ２を設けてある。このような構造であると、伝熱膜３８２及び第２のシールド膜３２を通る書き込み磁界の強度のみならず、伝熱膜３８２及び第１のシールド膜３１を通る書き込み磁界の強度をも低減させ、ＭＲ素子９の読み取り動作を、更に安定させることができる。
【００６９】
伝熱膜３８２のパターンも任意に選定できる。例えば、図１１に示すように、伝熱膜３８２を第１のシールド膜３１を構成する分割シールド膜３１１の幅よりも狭く形成してもよい。
【００７０】
図１２は本発明に係る磁気ヘッド装置の一部を示す正面図、図１３は図１２に示した磁気ヘッド装置の底面図である。磁気ヘッド装置は、薄膜磁気ヘッド４０と、ヘッド支持装置５０とを含んでいる。薄膜磁気ヘッド４０は図１〜図１１を参照して説明にした本発明に係る薄膜磁気ヘッドである。
【００７１】
ヘッド支持装置５０は、金属薄板でなる支持体５３の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体５１を取付け、この可撓体５１の下面に薄膜磁気ヘッド４０を取付けた構造となっている。
【００７２】
可撓体５１は、支持体５３の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部５５、５６と、支持体５３から離れた端において外側枠部５５、５６を連結する横枠５４と、横枠５４の略中央部から外側枠部５５、５６に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片５２とを有する。
【００７３】
舌状片５２のほぼ中央部には、支持体５３から隆起した、例えば半球状の荷重用突起５７が設けられている。この荷重用突起５７により、支持体５３の自由端から舌状片５２へ荷重力が伝えられる。
【００７４】
舌状片５２の下面に薄膜磁気ヘッド４０を接着等の手段によって取付けてある。薄膜磁気ヘッド４０は、空気流出側端側が横枠５４の方向になるように、舌状片５２に取付けられている。本発明に適用可能なヘッド支持装置５０は、上記実施例に限らない。
【００７５】
図１４は本発明に係る磁気記録再生装置の平面図である。図示された磁気記録再生装置は、磁気ヘッド装置６０と、磁気ディスク７０とを含む。磁気ヘッド装置６０は図１２、１３に図示したものである。磁気ヘッド装置６０は、ヘッド支持装置５０の一端が位置決め装置８０によって支持され、かつ、駆動される。磁気ヘッド装置の薄膜磁気ヘッド４０は、ヘッド支持装置５０によって支持され、磁気ディスク７０の磁気記録面と対向するように配置される。
【００７６】
磁気ディスク７０が、図示しない駆動装置により、矢印Ｆ１の方向に回転駆動されると、薄膜磁気ヘッド４０が、微小浮上量で、磁気ディスク７０の面から浮上する。駆動方式としては、ロータリー．アクチュエータ方式が一般的であるが、リニアアクチュエータ方式を採用してもよい。図１４はロータリー．アクチュエータ方式を示し、ヘッド支持装置５０の先端部に取り付けられた薄膜磁気ヘッド４０が、磁気ディスク７０の径方向ｂ１またはｂ２に駆動される。そして、ヘッド支持装置５０を回転駆動する位置決め装置８０により、薄膜磁気ヘッド４０が、磁気ディスク７０上の所定のトラック位置に位置決めされる。
【００７７】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、記録時の熱膨張によるＡＢＳ側の膨出を抑制し、ヘッドクラッシュ、磁気ディスクの破損または磁気記録データの破壊等を回避し得る薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図２】図１に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図である。
【図３】図１及び図２に示された薄膜磁気ヘッドから電磁変換素子の部分を抽出して示す平面図である。
【図４】図３に示された磁気変換素子部分の構造から誘導型電磁変換素子を除き導電部分だけを模式的に抽出して示す平面図である。
【図５】伝熱膜を有するコイル膜のパターンを具体的態様を示す図である。
【図６】伝熱膜を有するコイル膜のパターンの別の具体的態様を示す図である。
【図７】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す断面図である。
【図８】図７に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分を抽出して示す平面図である。
【図９】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す断面図である。
【図１０】図９に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分を抽出して示す平面図である。
【図１１】図９に示した薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子部分の別の例を示す平面図である。
【図１２】本発明に係る磁気ヘッド装置の一部を示す正面図である。
【図１３】図１２に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図１４】本発明に係る磁気記録再生装置の平面図である。
【符号の説明】
５ 第１の磁性膜
９ ＭＲ素子
２１ 保護膜
３３ 誘導型電磁変換素子
３５ 第２の磁性膜
３７ コイル膜
３９ ギャップ膜
４１ 絶縁膜
３８１、３８２ 伝熱膜
７３ スライダ
７５、７６ ＡＢＳ
Claims (9)
- スライダと、少なくとも１つの誘導型電磁変換素子と、伝熱膜と、読み取り素子として用いられる少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、第１のシールド膜と、第２のシールド膜とを含む薄膜磁気ヘッドであって、
前記誘導型電磁変換素子は、第１の磁性膜と、第２の磁性膜と、ギャップ膜と、コイル膜と、絶縁膜とを含み、前記スライダによって支持されており、
前記第１の磁性膜及び前記第２の磁性膜は、前記スライダの空気ベアリング面側の端部が前記ギャップ膜を間に挟んで対向し、それによってポール端を構成しており、
前記第１の磁性膜は、前記ポール端から前記空気ベアリング面の後方に延びており、
前記第２の磁性膜は、第１の磁性膜との間に間隔を保って、前記ポール端から前記空気ベアリング面の後方に延び、後方結合部において、前記第１の磁性膜に結合されており、
前記コイル膜は、前記絶縁膜の内部に埋設され、前記後方結合部の周りを渦巻き状に回っており、
前記磁気抵抗効果素子は、前記第１のシールド膜及び第２のシールド膜との間に備えられており、
前記第１のシールド膜は、前記第２のシールド膜よりは前記スライダの側に備えられており、
前記第２のシールド膜は、前記第１の磁性膜よりは前記スライダの側に備えられており、
前記伝熱膜は、金属膜でなり、前記コイル膜から前記スライダへ至る熱伝導路内に含まれており、
前記伝熱膜は、第１の伝熱膜と、第２の伝熱膜とを含んでおり、
前記第１の伝熱膜は、前記コイル膜に連続し、前記コイル膜のターン外側に膨出しており、
前記第２の伝熱膜は、前記第１の磁性膜と前記スライダとの間に備えられており、
前記第２の伝熱膜の幅は、前記第１のシールド膜の全幅を越えて延長している、
薄膜磁気ヘッド。 - 請求項１に記載された薄膜磁気ヘッドであって、前記第１の伝熱膜は、前記コイル膜と同体である
薄膜磁気ヘッド。 - 請求項１または２の何れかに記載された薄膜磁気ヘッドであって、
前記第１の磁性膜は、前記第２の磁性膜よりは、前記スライダの側に備えられており、
前記第２の伝熱膜は、前記第１の磁性膜と前記スライダとの間に備えられている
薄膜磁気ヘッド。 - 請求項３に記載された薄膜磁気ヘッドであって、
前記第２の伝熱膜は、前記第１の磁性膜の前記スライダと対向する面に面接触している薄膜磁気ヘッド。 - 請求項１に記載された薄膜磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ膜構造を有する薄膜磁気ヘッド。
- 請求項１に記載された薄膜磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果素子は、強磁性トンネル接合効果素子である薄膜磁気ヘッド。
- 請求項１に記載された薄膜磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果素子は、ペロブスカイト型磁性体を含む巨大磁気抵抗効果素子である薄膜磁気ヘッド。
- 薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを含む磁気ヘッド装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項１乃至７の何れかに記載されたものでなり、 前記ヘッド支持装置は、前記薄膜磁気ヘッドを支持する
磁気ヘッド装置。 - 磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを含む磁気ディスク装置であって、
前記磁気ヘッド装置は、請求項８に記載されたものでなり、
前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッド装置との間で、磁気記録、及び、再生を行う
磁気ディスク装置。
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