JP2008146798A - 磁気ヘッドスライダ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気抵抗効果ヘッドの近傍に浮上量調整用のヒータを配置すると、ヒータコイルの通電によって発生する誘導磁界が、磁気シールドの磁化に影響を及ぼすことが判った。
【解決手段】磁気ヘッドスライダ１は、基板１ａ上に形成された、ヒータ４、再生素子２、記録素子３から構成される。ヒータ４は、再生素子２の下部磁気シールド２１と基板１ａとの間に、ヒータコイル４１を、ＡＢＳから遠ざかる方向Ｙに蛇行させて形成される。ヒータコイル４１への通電により下部磁気シールド２１のトラック幅方向Ｘに直交する方向Ｙに発生する磁界ｈｙは互いに相殺され、下部磁気シールド２１のトラック幅方向Ｘに磁化されている磁化状態には影響を与えない。また、下部磁気シールド２１のトラック幅方向Ｘに発生する磁界ｈｘは、下部磁気シールド２１の磁化方向に一致しており、下部磁気シールド２１の磁化状態を維持するように作用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク装置の高記録密度化を実現するための磁気ヘッドスライダに係わり、特に磁気ディスクと記録再生素子との距離を調整する機能を持った磁気ヘッドスライダに関する。

磁気ディスク装置は、回転する磁気ディスクと、サスペンションに支持され、記録再生素子を搭載する磁気ヘッドスライダと、サスペンションを介して磁気ヘッドスライダを磁気ディスクの径方向に移動して位置決めする位置決め機構とを有し、磁気ヘッドスライダが相対的に磁気ディスク上を走行して磁気ディスクに対して情報の記録・再生を行う。磁気ヘッドスライダは空気潤滑軸受によって磁気ディスク上を安定に浮上する。磁気ディスク装置の高記録密度化と、それによる装置の大容量化を実現するためには、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクの距離、すなわちスライダ浮上量を縮め、線記録密度を上げる必要がある。

従来からスライダ浮上量の設計においては、加工ばらつきや使用環境温度差、記録時と再生時との浮上量差、などによる浮上量低下を見込み、最悪条件でもスライダとディスクが接触しないように、浮上量マージンを設けてきた。しかしながら、ヘッド個体毎に、または使用環境に応じて浮上量を調整する機能を有するスライダを用いれば、上記浮上量マージンをなくし、スライダとディスクの接触を防ぎつつスライダの浮上量を大幅に縮めることができる。近年、スライダ浮上量は１０ｎｍ程度あるいは１０ｎｍ以下まで縮められている。

特許文献１には、薄膜抵抗体から成るヒータを記録素子と再生素子の近傍に設け、スライダの一部を必要に応じて加熱して熱膨張、突出させ、記録素子及び再生素子と磁気ディスクとの距離を調整するスライダ構造が提案されている。特許文献２には、加熱装置を記録再生素子の先端部から離して配置し、また、加熱装置及び記録再生素子の周囲を剛性の小さな樹脂膜で囲むことにより、熱負荷に弱い再生素子の温度を上げることなく、単位電力あたりの記録再生素子の突出量を増加するスライダ構造が提案されている。

特開２００５−１３５５０１号公報 特開２００５−０５６４４７号公報

上記したように、ヒータによる熱膨張突出を利用した浮上量調整型磁気ヘッドスライダを用いることにより、加工ばらつきや使用環境温度差による浮上量のばらつきや、記録時と再生時との浮上量差を補正することが可能となる。ところが、ＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッド等の再生素子の近傍にヒータを配置すると、ヒータコイルに流れる電流によって発生する誘導磁界が、ＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッドの磁気シールドの磁化に影響を及ぼすことが判った。
図７に特許文献１に記載された磁気ヘッドスライダの断面構成と、下部磁気シールド及びヒータコイルの配置を合わせて示す。磁気ヘッドスライダ１０００はスライダ基板１１０の素子形成面に積層された、ヒータ４００と、再生素子２００と、記録素子３００とを有する。再生素子２００は、下部磁気シールド２１０と、ＧＭＲ膜あるいはＴＭＲ膜２２０と、上部磁気シールド２３０とを有する。ヒータ４００は下部磁気シールド２１０の下部に、薄膜抵抗線（ヒータコイル）４１０をトラック幅方向Ｘに蛇行させて形成したものである。図７では、ヒータコイル４１０の蛇行方向をわかり易くするために、下部磁気シールド２１０の上にヒータコイル４１０を模式的に示してある。ヒータコイル４１０に電流ｉを流すと、ｈｘ方向とｈｙ方向に誘導磁界が発生する。下部磁気シールド２１０のトラック幅方向Ｘに発生する磁界ｈｘは互いに相殺されるが、トラック幅方向に直交する方向（ＡＢＳ方向）Ｙに発生する磁界ｈｙは、下部磁気シールド２１０に侵入する。
上下磁気シールド２１０、２３０は、その間に配置されるＧＭＲ膜あるいはＴＭＲ膜２２０の再生出力に磁気的なノイズが載らないように、トラック幅方向Ｘに一様に磁化されている。しかしながら、上記のように、ヒータコイル４１０に流れる電流ｉにより発生するＡＢＳ方向Ｙの誘導磁界ｈｙが下部磁気シールド２１０に侵入すると、下部磁気シールドの磁化の方向が部分的に回転し、磁化が不均一になる領域が生じる。下部磁気シールド２１０に、磁化が不均一な領域が発生すると、外部磁界に対して、磁化の動きが一様ではなくなり、乱れが生じる。これがＧＭＲ膜あるいはＴＭＲ膜２２０の再生出力にノイズとして現れることになる。特に、ＴＭＲヘッドにおいては、磁気シールドと電極を併用するために、その影響はＧＭＲヘッドよりも大きいものとなる。

本発明の目的は、ヒータコイルの誘導磁界の影響を軽減した浮上量調整型磁気ヘッドスライダを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明においては、スライダの素子形成面に形成されたヒータと、再生素子と、記録素子と、これらを隔てる絶縁層とを有する磁気ヘッドスライダにおいて、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、下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に設けられた磁気抵抗効果膜とを有し、前記ヒータは、通電により発生する誘導磁界が、下部磁気シールドの磁化方向に作用するヒータコイルである。
前記ヒータコイルは、下部磁気シールドとスライダとの間に設けられ、下部磁気シールドのトラック幅方向と直交する方向に蛇行して配線されている。
また、スライダの素子形成面に形成されたヒータと、再生素子と、記録素子と、これらを隔てる絶縁層とを有する磁気ヘッドスライダにおいて、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、下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に設けられた磁気抵抗効果膜とを有し、前記ヒータは下部磁気シールドの後部に配置されたヒータコイルであり、ヒータコイルは下部磁気シールドのトラック幅方向と直行する方向に蛇行して配線されているものである。
また、スライダの素子形成面に形成されたヒータと、再生素子と、記録素子と、これらを隔てる絶縁層とを有する磁気ヘッドスライダにおいて、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、下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に設けられた磁気抵抗効果膜とを有し、前記ヒータは、下部磁気シールドの後部と両脇に配置されたヒータコイルであり、ヒータコイルは下部磁気シールドのトラック幅方向に蛇行して配線されているものである。

本発明によれば、ヒータコイルの誘導磁界の影響を軽減した浮上量調整型磁気ヘッドスライダを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。図２に本発明が適用される浮上量調整型磁気ヘッドスライダを浮上面側から見た全体構成を示す。浮上量調整型磁気ヘッドスライダ（以下、磁気ヘッドスライダと略す）１は、アルミナ・炭化チタン焼結体（アルチック）の基板（スライダ）１ａと、スライダ１ａの素子形成面１ｃに形成された薄膜ヘッド部分１ｂとからなる。ウェハ状態で、スパッタリング、めっき、研磨などの工程を繰り返して、薄膜ヘッド部分１ｂをスライダ１ａの素子形成面１ｃ上に形成した後に、ダイシングによってウェハからバー上のブロックに切断し、所定の加工を施した後、ブロックから磁気ヘッドスライダ１を多数切り出す。磁気ヘッドスライダ１は例えば長さ１．２５ｍｍ、幅１．０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのほぼ直方体形状をしており、空気軸受面５、空気流入端面１１、空気流出端面１２、両側の側面、背面の計６面を有する。空気軸受面５は研磨によって平滑に仕上げる。なお、スライダの寸法は前記以外に、更に小型で長さ０．８５ｍｍ、幅０．７ｍｍ、厚さ０．２３ｍｍのものなどがある。

空気軸受面５にはイオンミリングやエッチングなどのプロセスによって微細な段差（ステップ軸受）が設けられており、図示されていないディスクと対向して空気圧力を発生し、背面に負荷される荷重を支える空気軸受の役目を果たしている。なお、図では段差は強調して描かれている。
空気軸受面５は、実質的に平行な３種類の段差面に分類される。最もディスクに近いレール面６、レール面６より約１００ｎｍ乃至２００ｎｍ深いステップ軸受面である浅溝面７、レール面６より約１μｍ深くなっている深溝面８の３種類である。ディスクが回転することで生じる空気流が、空気流入端面１１側のステップ軸受である浅溝面７からレール面６へ進入する際に、先すぼまりの流路によって圧縮され、正の空気圧力を生じる。一方、レール面６や浅溝面７から深溝面８へ空気流が進入する際には流路の拡大によって、負の空気圧力が生じる。

磁気ヘッドスライダ１は、空気流入端面１１側の浮上量が空気流出端面１２側の浮上量より大きくなるような姿勢で浮上する。従って流出端近傍のレール面（浮上パッド）６がディスクに最も接近する。流出端近傍では、レール面６が周囲の浅溝面７、深溝面８に対して突出しているので、スライダピッチ姿勢およびロール姿勢が一定限度を超えて傾かない限り、レール面６が最もディスクに近づくことになる。再生素子２および記録素子３は、レール面６の薄膜ヘッド部分１ｂに属する部分に形成されている。図示しないロードビームから押し付けられる荷重と、空気軸受面５で生じる正負の空気圧力とがうまくバランスし、再生素子２および記録素子３からディスクまでの距離を１０ｎｍ程度あるいはそれ以下の適切な値に保つ。
なお、上記の説明では、空気軸受面５が実質的に平行な３種類の面６、７、８から形成される二段ステップ軸受の磁気ヘッドスライダについて説明したが、４種類以上の平行な面から形成される三段以上のステップ軸受の磁気ヘッドスライダでも良い。

図１は図２のＡ−Ａ線断面図であり、実施例１による磁気ヘッドスライダ１の、空気流出端面１２近傍の断面図である。磁気ヘッドスライダ１のアルチック基板１ａの素子形成面１ｃ上に形成された薄膜ヘッド部分１ｂは、ヒータ４、再生素子２、記録素子３、それらを隔てるアルミナ等の絶縁層５０、およびそれぞれの素子への電気配線膜（図示せず）などから構成されている。再生素子２は、下部磁気シールド２１と、磁気抵抗効果膜２２と、電極２３と、上部磁気シールド２４とで構成されている。下部磁気シールド２１と磁気抵抗効果膜２２の間、および磁気抵抗効果膜２２と上部磁気シールド２３の間には、絶縁層（ギャップ層）が設けられている。磁気抵抗効果膜２２は、ＧＭＲ(Giant Magnetoresistive)膜、あるいはＴＭＲ(Tunneling Magnetoresistive)膜である。記録素子３は、下部磁極３１と、浮上面側に磁気ギャップ３２を形成し、後部で下部磁極３１に磁気的に接続されている上部磁極３３と、下部磁極３１と上部磁極３３の間に層間絶縁層を介して形成されたコイル３４とで構成されている。

ヒータ４は、再生素子２の下部磁気シールド２１と基板１ａとの間に設けられ、磁気抵抗効果膜２２に接近しないようにＡＢＳから後退した位置に配置されている。ヒータ４は、NiCr,Ta,W等の薄膜抵抗体（ヒータコイル）４１を、ＡＢＳから遠ざかる方向Ｙに蛇行させて形成したものであり、例えば、厚さが０．５μｍ、幅が４．５μｍの細線を、奥行き６０μｍ、幅６０μｍの領域に蛇行させ、間隙はアルミナで埋めて形成する。抵抗値は約５０Ωである。このヒータ配置は、図７に示した従来の磁気ヘッドスライダ１０００のヒータ４００を９０゜回転させた配置である。

図１には、ヒータコイル４１の蛇行方向をわかり易くするために、下部磁気シールド２１とヒータコイル４１の関係を模式的に示してある。ヒータコイル４１に電流ｉを流すと、ｈｘ方向とｈｙ方向に誘導磁界が発生する。下部磁気シールド２１のトラック幅方向Ｘに直交する方向（ＡＢＳ方向）Ｙに発生する磁界ｈｙは互いに相殺され、下部磁気シールド２１のトラック幅方向に磁化されている磁化状態には影響を与えない。また、下部磁気シールド２１のトラック幅方向Ｘに発生する磁界ｈｘは、下部磁気シールド２１の磁化方向に一致しており、下部磁気シールド２１の磁化状態を維持するように作用する。

図３に磁気シールドに加わる外部磁界と、磁気抵抗効果膜の自由層の回転角との関係を示す。図３の横軸は外部磁界の強度を示し、縦軸は自由層の回転角を示す。磁気シールドは、製造段階で、トラック幅方向に異方性を有している。図３に示すように、約２００Ｏｅ（１６ｋＡ／ｍ）以上の外部磁界が作用すると、磁化状態に影響が出始め、約５００Ｏｅ（４０ｋＡ／ｍ）でシールドの磁化の影響により磁気抵抗効果膜に影響が出はじめる。磁気シールド内に磁化が不均一な箇所が存在すると、上記したように磁気シールドの間に配置された磁気抵抗効果膜の再生出力にノイズが発生する。磁気シールドの磁化に影響を与えないようにするためには、部分的に加わる外部磁界の強度を、約５０Ｏｅ（４ｋＡ／ｍ）以下にするのが望ましい。

上記実施例１によれば、下部磁気シールド２１のトラック幅方向Ｘに直交する方向（ＡＢＳ方向）Ｙに発生する磁界ｈｙは互いに相殺され、下部磁気シールド２１のトラック幅方向Ｘに発生する磁界ｈｘは、下部磁気シールド２１の磁化状態を維持するように作用するので、下部磁気シールド２１の磁化状態は初期の状態に維持され、磁気抵抗効果膜の再生出力にノイズが発生するのを防止することができる。

次に図４を参照して実施例２による磁気ヘッドスライダ１０を説明する。図４は、磁気ヘッドスライダ１０の空気流出端面近傍の断面と、下部磁気シールド２１とヒータコイル４１の関係を模式的に示している。磁気ヘッドスライダ１０の全体構成は、図２に示した構成と同じであり、素子構成は、ヒータ４の配置以外は、上記実施例１の磁気ヘッドスライダ１と同じである。この磁気ヘッドスライダ１０は、ヒータ４を下部磁気シールド２１の後部に配置し、下部磁気シールド２１と積層方向に重ならないようにしている。ヒータコイル４１の蛇行方向は、実施例１と同じであり、ＡＢＳ方向Ｙである。ヒータコイル４１に電流ｉを流すと、実施例１と同様にＸ方向とＹ方向に誘導磁界が発生するが、下部磁気シールド２１のＡＢＳ方向Ｙに発生する磁界ｈｙは互いに相殺され、下部磁気シールド２１に侵入することはない。また、下部磁気シールド２１のトラック幅方向Ｘに発生する磁界ｈｘは、下部磁気シールド２１の磁化方向に一致しているが、この磁界ｈｘも下部磁気シールド２１に侵入することはない。

上記実施例２によれば、ヒータ４が下部磁気シールド２１の後部に配置され、ヒータコイル４１の蛇行方向がＡＢＳ方向Ｙであるので、ヒータコイル４１への通電による誘導磁界ｈｙ、ｈｘは、下部磁気シールド２１の磁化状態に何ら影響を与えない。したがって、ヒータコイル４１への通電による誘導磁界により磁気抵抗効果膜の再生出力にノイズが発生することはない。ヒータ４が下部磁気シールド２１の後部に配置されているので、実施例１よりもノイズ防止効果は大きいが、単位電力あたりの記録再生素子の突出量は少ない。

次に図５を参照して実施例３による磁気ヘッドスライダ１００を説明する。図５は、磁気ヘッドスライダ１００の空気流出端面近傍の断面構成と、下部磁気シールド２１とヒータコイル４１の関係を模式的に示している。磁気ヘッドスライダ１００の全体構成は、図２に示した構成と同じであり、素子構成は、ヒータ４の配置、形状以外は、上記実施例１の磁気ヘッドスライダ１と同じである。この磁気ヘッドスライダ１００は、ヒータコイル４１を下部磁気シールド２１の後部と、両脇に配置し、下部磁気シールド２１と積層方向に重ならないようにしている。ヒータコイル４１の蛇行方向は、トラック幅方向Ｘである。ヒータコイル４１に電流ｉを流すと、Ｘ方向とＹ方向に誘導磁界ｈｘとｈｙが発生するが、下部磁気シールド２１のトラック幅方向Ｘに発生する磁界ｈｘは互いに相殺され、下部磁気シールド２１に侵入することはない。下部磁気シールド２１のＡＢＳ方向Ｙに発生する磁界ｈｙは、下部磁気シールド２１の磁化方向に直交する方向であるが、ヒータコイル４１は下部磁気シールド２１と重なる部分がないので、この磁界ｈｙも下部磁気シールド２１に侵入することはない。

図６に下部磁気シールド２１の後部に配置されるヒータコイル４１からの距離と、ヒータコイル４１への通電により発生する誘導磁界ｈｙの強度との関係を示す。ヒータコイル４１に１０ｍＡの電流を通電した場合、ヒータコイル４１から約０．１μｍ（１×１０^−７μｍ）離れたところでの磁界は約２００Ｏｅ（１６ｋＡ／ｍ）となる。この磁界を５０Ｏｅ（４ｋＡ／ｍ）以下とするためには、約０．４μｍ（４×１０^−７μｍ）以上離せば良いことがわかる。したがって、上記実施例３において、下部磁気シールド２１と、その後部に配置されるヒータコイル４１との距離は、通電量との関係から、誘導磁界ｈｙが５０Ｏｅ（４ｋＡ／ｍ）以下になるように設定すれば良い。

上記実施例３によれば、ヒータコイル４１への通電による誘導磁界ｈｙ、ｈｘは、下部磁気シールド２１の磁化状態に影響を与えないので、ヒータコイル４１への通電による誘導磁界により磁気抵抗効果膜の再生出力にノイズが発生することはない。また、ヒータコイル４１が下部磁気シールド２１の後部及び両脇に配置されるので、単位電力あたりの記録再生素子の突出量は低下しない。

実施例１による磁気ヘッドスライダの空気流出端付近の断面図である。 本発明が適用される磁気ヘッドスライダを浮上面から見た斜視図である。 磁気抵抗効果膜自由層の回転角によるシールドの飽和の観察結果を示す図である。 実施例２よる磁気ヘッドスライダの空気流出端付近の断面図である。 実施例３よる磁気ヘッドスライダの空気流出端付近の断面図である。 ヒータコイルからの距離と磁界強度との関係を示す図である 従来の磁気ヘッドスライダの空気流出端付近の断面図である。

符号の説明

１，１０，１００…磁気ヘッドスライダ、
１ａ…基板（スライダ）、
１ｂ…薄膜ヘッド部分、
１ｃ…素子形成面、
２…記録素子、
３…再生素子、
４…ヒータ、
５…空気軸受面、
６…レール面、
７…浅溝面、
８…深溝面、
１１…空気流入端面、
１２…空気流出端面、
２１…下部磁気シールド、
２２…磁気抵抗効果膜、
２３…電極、
２４…上部磁気シールド、
３１…下部磁極、
３２…磁気ギャップ、
３３…上部磁極、
３４…コイル、
４１…ヒータコイル、
５０…絶縁層。

Claims (10)

1. スライダの素子形成面に形成されたヒータと、再生素子と、記録素子と、これらを隔てる絶縁層とを有する磁気ヘッドスライダにおいて、
   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、前記下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に設けられた磁気抵抗効果膜とを有し、
   前記ヒータは、通電により発生する誘導磁界が、前記下部磁気シールドの磁化方向に作用するヒータコイルであることを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
2. 前記ヒータコイルは、前記再生素子の下部磁気シールドと前記スライダとの間に設けられ、該下部磁気シールドのトラック幅方向と直交する方向に蛇行して配線されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドスライダ。
3. 前記ヒータコイルは、前記再生素子の下部磁気シールドと前記スライダとの間に設けられ、該下部磁気シールドの奥行き方向に蛇行して配線されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドスライダ。
4. 前記ヒータコイルは、薄膜抵抗体であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドスライダ。
5. 前記磁気抵抗効果膜は、ＧＭＲ膜あるいはＴＭＲ膜であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドスライダ。
6. スライダの素子形成面に形成されたヒータと、再生素子と、記録素子と、これらを隔てる絶縁層とを有する磁気ヘッドスライダにおいて、
   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、前記下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に設けられた磁気抵抗効果膜とを有し、
   前記ヒータは前記下部磁気シールドの後部に配置されたヒータコイルであり、該ヒータコイルは前記下部磁気シールドのトラック幅方向と直行する方向に蛇行して配線されていることを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
7. 前記ヒータコイルは、前記下部磁気シールドと、重なるところがないように配置されていることを特徴とする請求項６記載の磁気ヘッドスライダ。
8. スライダの素子形成面に形成されたヒータと、再生素子と、記録素子と、これらを隔てる絶縁層とを有する磁気ヘッドスライダにおいて、
   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、前記下部磁気シールドと上部磁気シールドの間に設けられた磁気抵抗効果膜とを有し、
   前記ヒータは、前記下部磁気シールドの後部と両脇に配置されたヒータコイルであり、該ヒータコイルは前記下部磁気シールドのトラック幅方向に蛇行して配線されていることを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
9. 前記ヒータコイルは、前記下部磁気シールドと、重なるところがないように配置されていることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッドスライダ。
10. 前記ヒータコイルのトラック幅方向に発生する誘導磁界は、蛇行配線により相殺されることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッドスライダ。

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