JP2004533698A - ディスク・ドライブのリーダ・ギャップ中の非磁気金属層 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は広い概念で言えば磁気記憶装置ドライブに使用するためのヘッドに係り、とりわけ、リーダ・ギャップ(reader gap)の構造および方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
通常、ディスク・ドライブの読取り/書込みヘッドには、絶縁層と磁気遮蔽層の間に被着された磁気抵抗(MR)読取りセンサが含まれ、磁気抵抗読取りセンサには、通常、磁気抵抗素子積層体、電気接点、および磁気抵抗素子積層体に磁気的バイアスをかける1つ以上のバイアス磁石が含まれる。
【0003】
磁気抵抗素子および電気接点は、電気バイアス電流を伝える。ディスクに磁気的に記憶されたデータが磁気抵抗素子によって感知されると、磁気抵抗素子は、ディスクに記憶されているデータを表すリードバック(readback)振幅を有するリードバック・パルスを発生する。リードバック振幅は、通常、バイアス電流に比例する。バイアス電流の大きさおよび読取りセンサの寸法は、高振幅リードバック・パルスのための読取りチャネル・エレクトロニクスの必要性を考慮して選択される。バイアス電流の大きさおよび読取りセンサの寸法は、また、磁気抵抗素子の損傷を防止すべく、加熱を制限する必要性を考慮して選択される。高振幅リードバック・パルスの必要性および加熱を制限する必要性が互いに対立し、従来の磁気抵抗読取りセンサの達成可能な性能を制限している。
【0004】
ディスクのトラック密度の増加に伴い、リーダの寸法を小さくせざるを得ず、現在の設計能力を超えた熱的な設計上の要求と電気的な設計上の要求の間の対立が大きくなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
より大きい面積密度で使用可能な、読取り/書込みヘッドにおける熱特性および電気特性の両方を改善する磁気読取りセンサおよびこのような磁気読取りセンサを製造する方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
スライダ基板および読取り遮蔽体を含む読取り/書込みヘッドを開示する。読取り遮蔽体は、スライダ基板上の底部磁気遮蔽層および底部磁気遮蔽層から隔てられた共通磁気遮蔽層を含む。
【0007】
読取り/書込みヘッドは、共通磁気遮蔽層に配置さた書込みヘッドを含む。また、読取り/書込みヘッドは、底部磁気遮蔽層と共通磁気遮蔽層との間に配置された読取りセンサを含む。読取りセンサは、リーダ磁気ギャップによって読取り遮蔽体から隔てられている。
【0008】
また、読取り/書込みヘッドは、読取りセンサ上の電気絶縁層を含む。この電気絶縁層は、読取りセンサと読取り遮蔽体の間に熱抵抗を形成する。
【0009】
また、読取り/書込みヘッドは、第1のリーダ磁気ギャップの読取り遮蔽体に被着された熱伝導性非磁性層を含む。この熱伝導性非磁性層は、熱抵抗の減少に伴うリーダ磁気ギャップの減少をもたらすことなく熱抵抗を小さくしている。
【0010】
本発明を特徴付ける、これらおよび他の様々な特徴および利点は、以下の詳細な説明を読み、かつ、関連する図面を考察することによって明らかになる。
【発明の効果】
【0011】
図3〜図11に関して以下で説明する実施例では、読取り/書込みヘッドでは、熱特性および電気特性の両方が改善される。1つまたは複数の熱伝導性非磁性層が、磁気抵抗読取りセンサの周囲のリーダ・ギャップに含まれる。これらの熱伝導性非磁性層は、リーダ磁気ギャップを減少させずに熱抵抗を小さくする。磁気抵抗素子を過熱させることなく、より高いレベルのバイアス電流を磁気抵抗センサに印加することができ、必要なレベルのリードバック振幅が、過熱を生じることなく達成される。
【実施例】
【0012】
図1に、ディスク・ドライブ記憶装置100の一実施例を示す。ディスク・ドライブ100は、実際、(磁性材料または光読取り可能材料のような)材料の層である記録面106を有するディスク・パック126を含む。ディスク・パック126は、それぞれ、スライダと呼ばれる、読取り/書込みヘッド110を備えた読取り/書込み組立体112によるアクセスが可能な複数ディスクの積層体を含む。スピンドル・モータ127が、ディスク・パック126のディスクの回転を、例えば矢印107で示す方向に駆動する。ディスクが回転すると、読取り/書込み組立体112が、ディスク・パック126の記録面106の異なる回転位置にアクセスする。読取り/書込み組立体112は、ディスク面106の異なるトラック(すなわち半径方向位置)にアクセスするべく、ディスク表面106に対して、例えば矢印122で示す半径方向に移動するように駆動される。読取り/書込み組立体112のこのような駆動は、実例として、ボイス・コイル・モータ(VCM)118を含むサーボ装置によって提供される。ボイス・コイル・モータ118は、軸120に対して回転するロータ116を備える。また、VCM118は、実例として、読取り/書込みヘッド組立体112を支持するアーム114を含む。
【0013】
ディスク・ドライブ100は、実例として、ディスク・ドライブ100の作動を制御し、かつ、ディスク・ドライブ100へデータを転送し、また、ディスク・ドライブ100からデータを転送するための制御回路130を含む。
【0014】
図2は、読取りセンサ146の従来技術による構成140を示す。図2は、図1に示したディスク面106のようなディスク上を浮動する空気ベアリング面(空気支承面)と対向する断面図である。磁気抵抗読取りセンサ146は、永久磁石層150および電気接点152と隣接する磁気抵抗素子154を含む。磁気抵抗素子154は、図2に示すように、読取り幅RWを有する。磁気遮蔽層142および144は、リーダ・ギャップを形成する絶縁層148によって磁気抵抗素子154から隔てられている。磁気遮蔽層142の非平面形状は、製造工程および設計上の制約によるものである。バイアス電流Iが、電気接点152および磁気抵抗素子154を通って流れる。磁気抵抗素子154で発生する熱の一部は、絶縁層148を介して磁気抵抗素子154から遮蔽層142および144へ伝達される。
【0015】
従来技術による構成140を、より高い面積ビット密度での作動に適用させるには、構成140の全体の大きさが、より高い面積ビット密度で作動する大きさに縮小される。この場合、磁気抵抗素子154の過熱を防止するために、バイアス電流Iを小さくしなければならないことは明らかであり、バイアス電流Iが小さくなると、リードバック・パルスの振幅がそれに比例して小さくなる。リードバック・パルスの振幅を大きくする努力の一環として、絶縁層148の厚さを小さくし、それにより磁気抵抗素子154と放熱体として作用する遮蔽体142および144との間の熱抵抗を小さくしている。熱抵抗を小さくすることにより、磁気抵抗素子154を過熱させることなくバイアス電流Iを元のレベルに戻すことができる。しかし、遮蔽体142および144が磁気抵抗素子154に接近し過ぎ、磁気抵抗素子154の下を浮動するディスクの磁気遷移部から磁気抵抗素子154を過度に遮蔽するため、リードバック・パルスの振幅は、期待されるようには大きくならない。更に、望ましくないことに、絶縁層148の厚さを小さくすることにより、磁気抵抗センサ146と遮蔽体142、144との間の作動電圧の差による電気破壊率が大きくなっている。電気破壊の主要形態の1つは、熱的に駆動される層間拡散である。このように、構成140において大きさを小さくするする努力は、電流Iのレベル調整および構造140の様々な層の寸法調整によっては、これ以上の大きさの縮小がもはや実際的ではない限界に達している。より高い磁気抵抗率を有するようにリーダ積層体を再設計することも可能であるが、この種のリーダ再設計も限界に達している。絶縁層148に使用される材料の作動電圧の限界、および磁気抵抗素子154の様々な層に使用される材料の作動温度の限界が、事実上、図2に示す設計の面積密度性能に物理的な限界をもたらしている。
【0016】
これらの物理的限界は、とりわけ、面積密度が約50Gb/6.45cm2(1平方インチ)、60kトラック/2.54cm(1インチ)すなわち700kb/2.54cm(1インチ)のトラック構成を提供する場合におこる。リーダ構造の大きさに関しては、これらの物理的限界は、約70ナノメートルの遮蔽層間の間隔、約220ナノメートルのリーダ幅、または約150ナノメートルのストライプ高さである。
【0017】
しかし、これらの物理的限界は、図3〜11に関して以下で説明する、リーダ・ギャップ中に1つまたは複数の熱伝導性非磁性層を備えた構成によって打開される。これらの熱伝導性非磁性層は、リーダ磁気ギャップを減少させることなく熱抵抗を小さくしており、磁気抵抗素子を過熱させずに、より高いレベルのバイアス電流を磁気抵抗センサに印加することができ、必要なレベルのリードバック振幅が、過熱を生じることなく達成される。更に、絶縁層を薄くしたことによる電圧破壊の問題が生じる場合、この電圧破壊の問題は、絶縁層に原子層被着材料を使用することによって減少させることができる。
【0018】
図3は、ディスク・ドライブ用読取り/書込みヘッド200の部分断面の概略図である。読取り/書込みヘッド200は、薄膜読取り/書込みヘッドまたは変換器214を含む。変換器214は、基板201に被着される。読取り/書込みヘッド200の大部分は、図に示すようにエッジ215および216に延在する基板201から構築される。読取り/書込みヘッド200の図3の断面図に示す部分は、読取り/書込みヘッド200の空気ベアリング面222に対して直角をなす中央平面に沿って、読取り/書込みヘッド200の後端の近傍部である。
【0019】
基板201は、「AlTiC」と呼ばれる、酸化アルミニウム(Al2O3)と炭化チタン(TiC)の混合物のような導電性セラミックス材料から形成されることが好ましい。ケイ素および知られている他の基板材料を使用することも可能である。
【0020】
ベースコート材202は、基板201に被着される。ベースコート材202は、典型的にはAl2O3である電気絶縁性材料である。ベースコート材202は、基板材201に接合される。二酸化ケイ素および周知の他のベースコート材を使用することも可能である。
【0021】
鉄(Fe)、ニッケル(Ni)またはコバルト(Co)の合金が被着された金属磁性層が、底部磁気遮蔽層203、共通磁気遮蔽層204、頂部磁極212およびコア206を形成する。コア206は、コイル208の中心および空気ベアリング面222の書込みギャップ220を通る書込み磁気回路を完成する。コア206、コイル208、書込みギャップ220およびコイル絶縁体207は、共通磁気遮蔽層204に配置された書込みヘッド211を形成している。底部磁気遮蔽層203は、ベースコート材202によって基板201に結合される。
【0022】
変換器214の書込みコイル208は、銅または他の導電性に優れた金属または合金から作られることが好ましい。コイル絶縁体207は、通常、硬化フォトレジストからなっている。二酸化ケイ素および周知の他のコイル絶縁体を使用することも可能である。
【0023】
底部磁気遮蔽層203および共通磁気遮蔽層204の周囲の空間を追加して被着された電気絶縁層213が充填している。また、電気絶縁層213の一部(図3には示さず)は、底部磁気遮蔽層203と共通磁気遮蔽層204の間に延在し、磁気抵抗読取りセンサ205の周りに非磁気電気絶縁層を提供する。電気絶縁層213は、典型的にはAl2O3からできており、ベースコート層202に接合される。また、1つ以上の熱伝導非磁性金属層(例えば図6〜8の拡大図に示す)が、磁気抵抗読取りセンサ205の周りに配置される。
【0024】
分かり易くするために、Cu、Auまたは他の金属もしくは金属合金から形成される従来方式の電気リード線および接点は、図3には示さない。
【0025】
1つ以上の絶縁オーバコート又はトップコート層210が、変換器214の上に被着される。オーバコート層210も、典型的にはAl2O3または周知の他の誘電体で作られる。オーバコート層210は、変換器214のコイル207および磁気抵抗読取りセンサ205のための電気接点(図示せず)を露出させるべく、被着後に平面化されることが好ましい。
【0026】
図3に示す読取り/書込みヘッド200が形成されると、磁気媒体上を浮動する空気ベアリング面(ABS)222を正確に形作るべく研摩される。
【0027】
読取りセンサ205は、底部磁気遮蔽層203と共通磁気遮蔽層204の間の極めて薄い層に形成される。読取りセンサ205は、磁気抵抗(MR)センサまたは巨大磁気抵抗(GMR)センサを含み、複数の層を含む。読取りセンサ205は、図4〜11に関して以下で説明するように、1つ以上の熱伝導非磁性層と共に配置される。
【0028】
図4に、図1に示したディスク126のようなディスクの磁性層226上を浮動する、図3に示したような読取りヘッド223の概略部分拡大断面図を示す。読取りヘッド223においては、底部磁気遮蔽層203および共通磁気遮蔽層204が、読取りセンサ205の両側に配置され、読取りセンサ205のための磁気遮蔽体を提供する。絶縁層224は、磁気リーダ・ギャップRG1およびRG2によって、読取りセンサ205を磁気遮蔽体203および204から電気的かつ磁気的に遮断する。磁気リーダ・ギャップRG1およびRG2と読取りセンサ205の厚さが、遮蔽間隔SSを構成する。また、磁気リーダ・ギャップRG2は、共通磁気遮蔽層204に被着された熱伝導性非磁性層225を含む。熱伝導性非磁性層225は、非磁性材料によって形成される読取りギャップRG2の一部を占めるが、磁気リーダ・ギャップRG2の間隙は維持される。しかし、熱伝導性非磁性層225は熱伝導性であるため、リーダ205と共通磁気遮蔽層204の間の熱抵抗を小さくする。熱抵抗が小さいため、過熱されることなく、リーダ205から、より多くの電力を散逸させることができ、したがって、過熱されることなく、リーダ205を流れるバイアス電流を大きくすることができる。バイアス電流に比例してリードバック振幅が大きくなり、所望の振幅のリードバック・パルスを得ることができるため、図2に示した従来技術による構成では事実上達成不可能な面積密度での作動が可能になる。
【0029】
読取りセンサ205は、トラックが一定速度でヘッド223を通過する際に、磁性層226のトラックから発せられる外部磁場成分230を感知する。磁場成分230は、磁性層226の各遷移部228上に存在する。各遷移部228は線または壁であり、その線または壁に沿って、磁性層226の磁化の方向が反転または変化する。各磁場成分226は、磁場成分が磁気遮蔽層203と204の間を通過すると感知される。磁気遮蔽層203および204は、隣接する外部磁場成分230から読取りセンサ205を遮蔽する。ディスク・ドライブの作動中は、ヘッド223は、磁性層226から間隔232だけ離れた状態に維持される。間隔232には、磁気層226に被着された空気ベアリング保護層および任意の保護層が含まれる。
【0030】
磁気層226には、デジタル化された情報が磁気遷移部228の形で記録される。各ビットは、媒体中の遷移の存在(1)または不在(0)によって表される。遷移230が感知されると、読取りセンサ205に接続された外部電子回路が遷移230を一方の論理状態(例えば1)と判断し、また、特定の時間における遷移230の不存在をもう一方の論理状態(例えば0)と判断する。読取りセンサ205は、外部電子回路に結合されたリードバック・パルスを生成する。以下、図5〜11に関して、熱伝導性非磁性層を備えた読取りセンサ205および遮蔽体203、204の様々な構成について、より詳細に説明する。
【0031】
図5は、図3および図4に示した磁気抵抗センサ205の一部である磁気抵抗素子238および関連する電気接点242の配置の断面図である。図5に示す断面は、空気ベアリング面222に直角である。図5には、磁気抵抗素子238の読取り幅RWおよび磁気抵抗素子238のストライプ高さSHが示されている。熱伝導性非磁性層225の配置は、点線で示されている。
【0032】
図6は、図4および図5に示した読取りセンサ223の一部251の拡大底面図である。読取りセンサ223は、底部磁気遮蔽層203を支持するスライダ基板201および共通磁気遮蔽層204に配置された書込みヘッド211を含む、図3に示した読取り/書込みヘッド200の一部である。底部磁気遮蔽層203および共通磁気遮蔽層204は互いに隔てられており、両者が読取り遮蔽体209を構成する。
【0033】
読取りセンサ205は、底部磁気遮蔽層203と共通磁気遮蔽層204の間に配置される。読取りセンサ205は、リーダ磁気ギャップRG1およびRG2(図4)によって読取り遮蔽体209から隔てられている。読取りセンサ上の電気絶縁層224は、読取りセンサ205と読取り遮蔽体209との間の電気絶縁を提供するが、同時に電気絶縁層224は、望ましくない熱抵抗を読取りセンサ205と読取り遮蔽体209の間に形成する。
【0034】
熱伝導性非磁性層225は、リーダ磁気ギャップRG1およびRG2のうちの第1のリーダ磁気ギャップRG2中の、読取り遮蔽体209に被着される。熱伝導性非磁性層225は、リーダ磁気ギャップRG1およびRG2を減少せずに熱抵抗を小さくする。図6の線266で示すように、熱伝導性非磁性層225によって、磁気抵抗素子238から共通磁気遮蔽層204への熱の流れが増大される。
【0035】
隣接する絶縁層224の一部を置換して熱伝導性非磁性層225を使用することにより、磁気抵抗素子238を過熱させることなく、より高いレベルのバイアス電流を磁気抵抗センサ205に印加することができ、必要なレベルのリードバック振幅が、過熱を生じることなく達成される。
【0036】
好適な構成では、熱伝導性非磁性層225は、隣接する読取り遮蔽体209に被着された金属層を含む。この金属層は、耐食性が良好で、かつ、研摩表面222の耐汚染性が大きいタングステンまたはクロムを含むことが好ましい。更に好適な他の構成では、薄い種層が、熱伝導性非磁性層225と読取り遮蔽体209の界面227に被着される。この薄い種層は、読取り遮蔽体209および熱伝導性非磁性層225に使用される金属と整合する金属の混合物であることが好ましい。例えば、タングステン層225とパーマロイ層204の間の種層として、ニッケル、鉄およびタングステンの混合物である種層を使用することができる。
【0037】
好ましい他の構成では、電気絶縁層224は、Al2O3の原子層被着(ALD)によって形成される。図10および11に関連して以下で説明するように、ALD工程を使用して被着された電気絶縁層は、電気絶縁破壊に対する信頼性が向上するため、より薄い電気絶縁層224を使用できる。一つの好適な構成では、熱伝導性非磁性層225に隣接した電気絶縁層224の厚さは、20ナノメートル以下である。他の好適な構成では、熱伝導性非磁性層225に隣接した電気絶縁層224の厚さは、10ナノメートル以下である。絶縁層が薄いために電圧破壊の問題が生じる適応例の場合、この電圧破壊の問題は、原子層被着(ALD)材を絶縁層に使用することによって低減することができる。
【0038】
図7は、読取りギャップ中に熱伝導性非磁性層262を含む磁気抵抗読取りセンサ260の第2の実施例の拡大底面図である。図7に示す構成は、非磁気層262が共通磁気遮蔽層204ではなく、底部磁気遮蔽層203に被着されている点を除き、図6に示す構成と類似している。図7の線264で示すように、熱伝導性非磁性層262を通して、磁気抵抗素子238から底部磁気遮蔽層203への熱の流れが増大される。
【0039】
図8には、読取りギャップ中に熱伝導性非磁性層を含む磁気抵抗読取りセンサの第3の実施例の拡大底面図を示す。図8に示す構成は、非磁気層262が底部磁気遮蔽層203に被着され、かつ、非磁性層225が共通磁気遮蔽層204に被着される点を除き、図6および7に示す構成と類似する。図8では、非磁性層225および262をそれぞれ収容すべく、2つの絶縁層224の厚さが各々薄くなっている。図8の線264および266で示すように、第1の熱伝導性非磁性層262を通して、磁気抵抗素子238から底部磁気遮蔽層203への熱の流れが増大され、また、第2の熱伝導性非磁性層225を通して、磁気抵抗素子238から共通磁気遮蔽層204への熱の流れが増大される。
【0040】
図9に、図6に示すようなヘッド中の熱伝導性非磁性層225の厚さXの関数として表した磁気抵抗素子中の最大温度および平均温度の有限要素解析結果を示す。
【0041】
図9では、縦軸300が摂氏温度を表し、横軸302がナノメートル単位(nM)の厚さXを表す。第1の曲線304が、厚さXを関数とした磁気抵抗素子238の平均計算温度を示す。第2の曲線306が、磁気抵抗素子238の最高計算温度を示す。図9の下の図に、有限要素解析モデルに使用した寸法を示す。底部遮蔽203に隣接する絶縁層224の厚さは20nMである。読取りセンサ205(磁気抵抗素子238、バイアス磁石240および電気接点242を含む)の厚さは35nMである。磁気抵抗素子238の読み取り幅は250nMであり、ストライプ高さは150nMである。また、バイアス電流は4mAである。熱伝導性非磁性層225の厚さXを有限要素解析で変化させた。熱伝導性非磁性層225および隣接する絶縁層224を合わせた厚さは35nMである。熱伝導性非磁性層に隣接する絶縁層224の厚さは、Y=(35nM−X)によって、有限要素解析では変化する。熱伝導性非磁性層225が共通磁気遮蔽層204の熱伝導率に近い熱伝導率を有している限り、結果からは、熱伝導性非磁性層225の熱伝導率に比較的鈍感であることが分かる。第1の曲線304から分かるように、熱伝導性非磁性層225の厚さを最大約20nMに厚くすることにより、磁気抵抗素子238の平均温度を最大約16℃低くすることができる。曲線306で示すように、熱伝導性非磁性層225の厚さを最大約20nMに厚くすることにより、最大温度を最大約20℃低くすることができる。
【0042】
図10に、厚さY=20ナノメートルのAl2O3層の電気破壊故障率をす。図10の縦軸320は、単位時間当たりの絶縁破壊故障率を表し、横軸322は、図6〜8に示す読取りセンサ中の絶縁材224の表面形状を模擬した絶縁材の彎曲表面に、Y=20nMの厚さを横切って印加された電圧を表している。第1の曲線324は、従来の反応性スパッタリング法によるAl2O3被着工程による測定絶縁破壊故障率を示す。第2の曲線326は、Al2O3の原子層被着(ALD)工程による測定絶縁破壊故障率を示す。例えば、厚さ20nMの層の両端間の電圧差が7ボルトの場合、従来の反応性スパッタリング被着材を使用した故障率は、単位時間当たり約100故障である一方、ALD工程を使用した故障率は、単位時間当たり1故障未満である。ALD工程は、厚さ10nM近辺の領域において、極めて密度が大きく、整合的で、漏れ電流の小さく、高破壊電圧の大きい膜を提供する。ALD工程は、ピンホール密度および不純物濃度が小さく、かつ、段差被覆性が良好であり、予備スパッタ・エッチングを必要とすることなく使用できる。
【0043】
図11に、厚さY=10ナノメートルのAl2O3層の電気破壊故障率を示す。図11の縦軸340は、単位時間当たりの絶縁破壊故障率を表し、横軸342は、図6〜8に示す読取りセンサ中の絶縁材224の表面形状を模擬した絶縁材の彎曲表面に、Y=10nMの厚さを横切って印加された電圧を表す。第1の曲線344は、従来の反応性スパッタリング法によるAl2O3被着工程材の測定絶縁破壊故障率を示す。第2の曲線346は、Al2O3の原子層被着(ALD)工程に対する測定絶縁破壊故障率を示している。例えば、10nMの厚さに対して電圧差が2ボルトの場合、従来の反応性スパッタリング被着材を使用した故障率は、単位時間当たり約130故障であり、一方、ALDプロセスを使用した故障率は、単位時間当たり10故障未満である。
【0044】
要約すると、読取り/書込みヘッド(110、200)は、スライダ基板(201)および読取り遮蔽体(209)を含む。読取り遮蔽体は、スライダ基板上の底部磁気遮蔽層(203)、および底部磁気遮蔽層から隔てられた共通磁気遮蔽層(204)を含む。
【0045】
読取り/書込みヘッドは、共通磁気遮蔽層に配置された書込みヘッド(211)を含む。また、読取り/書込みヘッドは、底部磁気遮蔽層と共通磁気遮蔽層との間に配置された読取りセンサ(223)を含む。読取りセンサは、リーダ磁気ギャップ(RG1、RG2)によって読取り遮蔽体から隔てられている。
【0046】
また、読取り/書込みヘッドは、読取りセンサ上に電気絶縁層(224)を含む。この電気絶縁層は、読取りセンサと読取り遮蔽体の間の熱抵抗となる。
【0047】
また、読取り/書込みヘッドは、第1のリーダ磁気ギャップ中の読取り遮蔽体に被着された熱伝導性非磁性層(225、262)を含む。この熱伝導性非磁性層は、リーダ磁気ギャップを減少させることなく熱抵抗を小さくしている。
【0048】
以上、本発明の様々な実施例の多くの特徴および利点について、本発明の様々な実施例の構成および機能の詳細と共に説明したが、本開示が単に実例に過ぎず、特に構成および部品の配列に関して、特許請求の範囲の各請求項の中で表現されている用語の広義の一般的な意味が表すあらゆる点における本発明の原理の範囲内で、詳細な形で変更を加えることができることを理解すべきである。例えば、読取り/書込みの個々の用途に応じて、本発明の範囲および原理を逸脱することなく、実質的に同じ機能を維持しつつ特定の構成要素を変更することができる。例えば、性能を改善するための追加層を備えることができ、また、用途の必要に応じて、読取り/書込みヘッド内の主用部の形状を変更することができる。また、本明細書において説明した好適実施例は、ハード・ディスク・ドライブ装置のための薄膜ヘッドを対象にしているが、当分野の技術者には理解できる本発明の範囲および原理を逸脱することなく、本発明の教示をテープ・ドライブなどの他の磁気装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】ディスク・ドライブ記憶装置を示す図である。
【図2】遮蔽層と遮蔽層の間の磁気抵抗読取りセンサの従来技術による構成を示す図である。
【図3】薄膜読取り/書込みヘッドの側断面図である。
【図4】ディスクの磁気層と共に示す読取りセンサの拡大側断面図である。
【図5】図4に示す読取りセンサの部分拡大正面断面図である。
【図6】図4および図5に示す読取りセンサの拡大底面図である。
【図7】磁気抵抗読取りセンサの第2の実施例の拡大底面図である。
【図8】磁気抵抗読取りセンサの第3の実施例の拡大底面図である。
【図9】熱伝導性非磁性層の厚さXの関数として表した磁気抵抗素子中の最高温度および平均温度を示すグラフである。
【図10】厚さY=20ナノメートルのAl2O3層の電気破壊故障率を示すグラフである。
【図11】厚さY=10ナノメートルのAl2O3層の電気破壊故障率を示すグラフである。
Claims (19)
- スライダ基板と、
前記スライダ基板上の底部磁気遮蔽層と該底部磁気遮蔽層から隔てられた共通磁気遮蔽層とを含む読取り遮蔽体と、
前記共通磁気遮蔽層に配置された書込みヘッドと、
前記底部磁気遮蔽層と前記共通磁気遮蔽層との間で、リーダ磁気ギャップによって前記読取り遮蔽体から隔てられて配置された読取りセンサと、
前記読取りセンサと前記読取り遮蔽体との間の熱抵抗となる、前記読取りセンサ上の電気絶縁層と、
前記読取り遮蔽体に被着され、第1のリーダ磁気ギャップ中にある、前記リーダ磁気ギャップを減少させずに熱抵抗を小さくしている熱伝導性非磁性層とを含む読取り/書込みヘッド。 - 第2の熱伝導性非磁性層が、前記読取り遮蔽体に被着され、第2のリーダ磁気ギャップ中にある請求項1に記載された読取り/書込みヘッド。
- 前記熱伝導性非磁性層が、前記読取り遮蔽体に被着された金属層を含む請求項1に記載された読取り/書込みヘッド。
- 前記金属層が、タングステンおよびクロムからなる群から選択される金属を含む請求項3に記載された読取り/書込みヘッド。
- 前記金属層が、種層とともに前記読取り遮蔽体に結合されている請求項4に記載された読取り/書込みヘッド。
- 前記種層が、前記読取り遮蔽体に使用される金属と整合する金属と、前記金属層に使用される金属と整合する金属とを含む金属の混合物である請求項5に記載された読取り/書込みヘッド。
- 前記電気絶縁層が、原子層被着されたAl2O3層である請求項1に記載された読取り/書込みヘッド。
- 前記電気絶縁層が、厚さが20ナノメートル以下の層を含む請求項7に記載された読取り/書込みヘッド。
- 前記電気絶縁層が、厚さが10ナノメートル以下の層を含む請求項8に記載された読取り/書込みヘッド。
- 読取り/書込みヘッドを製造する方法において、
スライダ基板を提供する段階と、
前記スライダ基板に底部磁気遮蔽層を被着し、該底部磁気遮蔽層から隔てて共通磁気遮蔽層を被着し、前記底部磁気遮蔽層および前記共通磁気遮蔽層が読取り遮蔽体を形成する段階と、
前記共通磁気遮蔽層に書込みヘッドを被着する段階と、
前記底部磁気遮蔽層と前記共通磁気遮蔽層との間で、リーダ磁気ギャップによって前記読取り遮蔽体から隔てて読取りセンサを被着する段階と、
前記読取りセンサに、前記読取りセンサと前記読取り遮蔽体との間の熱抵抗となる電気絶縁層を被着する段階と、
前記読取り遮蔽体上であり、かつ第1のリーダ磁気ギャップ中に熱伝導性非磁性層を被着することにより、前記リーダ磁気ギャップを減少させずに熱抵抗を小さくする段階とを含む、読取り/書込みヘッドの製造方法。 - 前記読取り遮蔽体上であり、かつ第2のリーダ磁気ギャップ中に第2の熱伝導性非磁性層を被着することにより、前記リーダ磁気ギャップを減少させずに熱抵抗を小さくする段階を更に含む請求項10に記載された読取り/書込みヘッドの製造方法。
- 前記読取り遮蔽体に被着される金属層として、前記熱伝導性非磁性層を形成する段階を更に含む請求項10に記載された読取り/書込みヘッドの製造方法。
- タングステンおよびクロムからなるグループから選択される金属から前記金属層を形成する段階を更に含む請求項12に記載された読取り/書込みヘッドの製造方法。
- 前記金属層と前記読取り遮蔽体との間に種層を被着する段階を更に含む請求項13に記載された読取り/書込みヘッドの製造方法。
- 前記読取り遮蔽体に使用される金属と整合する金属と、前記金属層に使用される金属と整合する金属とを含む金属の混合物から種層を形成する段階を更に含む請求項14に記載された読取り/書込みヘッドの製造方法。
- Al2O3を原子層被着する工程によって前記電気絶縁層を形成する段階を更に含む請求項10に記載された読取り/書込みヘッドの製造方法。
- 20ナノメートル以下の厚さを有する、少なくとも1つの前記電気絶縁層を形成する段階を更に含む請求項16に記載された読取り/書込みヘッドの製造方法。
- 10ナノメートル以下の厚さを有する、少なくとも1つの前記電気絶縁層を形成する段階を更に含む請求項17に記載された読取り/書込みヘッドの製造方法。
- スライダ基板上の底部磁気遮蔽層と、該底部磁気遮蔽層から隔てられた共通磁気遮蔽層と、該共通磁気遮蔽層に配置された書込みヘッドと、リーダ磁気ギャップによって読取り遮蔽体から隔てられた読取りセンサと、該読取りセンサと前記底部および共通磁気遮蔽層との間の熱抵抗となる、前記読取りセンサ上の電気絶縁層と、前記リーダ磁気ギャップを減少させずに熱抵抗を小さくするための装置とを含む読取り/書込みヘッド。
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