JP3045942B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents
薄膜磁気ヘッドInfo
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Description
ドの磁気読取り部などに設置される磁気抵抗効果素子を
使用した薄膜磁気ヘッドに係り、特に主電極層とシール
ド層との間の絶縁性能を高くした薄膜磁気ヘッドに関す
る。
られる浮上式磁気ヘッドのトレーリング側端部を拡大し
た断面図である。符号1は浮上式磁気ヘッドのスライダ
であり、図示右側がハードディスクなどの磁気媒体との
対向面(ABS面)1aであり、ハードディスクなどの
磁気媒体の走行方向はZ方向である。このスライダ1の
トレーリング側端面1bに、薄膜磁気ヘッドHが積層さ
れている。この薄膜磁気ヘッドHは、再生ヘッド層H1
と記録ヘッド層H2とが積層されたものである。
Al−Si系合金)またはパーマロイ(Fe−Ni系合
金)などの下部シールド層2と上部シールド層3との間
に、磁気抵抗効果素子(MR素子)4および主電極層5
などが形成されている。この再生ヘッド層H1のギャッ
プ長をGLで示している。また、薄膜磁気ヘッドHの後
方(B部)では、主電極層5に電極引出し層6が接続さ
れている。記録ヘッド層H2では、上部シールド層3の
上方に上部コア層7が形成され、上部シールド層3と上
部コア層7との接続部7aをほぼ中心として平面状に螺
旋形成されたコイル層8が設けられてインダクティブ型
の磁気ヘッドが構成されている。この記録ヘッド層H2
のギャップ長をGLwで示している。
部分の拡大断面図であり、図示右側に図6のA部を、図
示左側にB部をそれぞれ示している。また、図8と図9
は、再生ヘッド層H1を磁気媒体の対向部側(Y方向)
から見た拡大図である。図8と図9は、磁気抵抗効果素
子(MR素子)4に与える縦バイアス磁界の付与方法が
相違したものを示しており、図8がハードバイアス方
式、図9がエクスチェンジバイアス方式である。
ダストなどの下部シールド層2の表面にアルミナ(Al
2O3)などの電気絶縁材料により形成された下部ギャッ
プ層11が形成され、この下部ギャップ層11上に前記
磁気抵抗効果素子(MR素子)4および縦バイアス層9
が形成されている。主電極層5は縦バイアス層9の上に
接続されて、縦バイアス層9を介してMR素子4に検出
電流が与えられる。MR素子4および縦バイアス層9が
形成されていない領域では、主電極層5が下部ギャップ
層11の上に積層されている。MR素子4および縦バイ
アス層9さらには主電極層5の上に、アルミナなどの電
気絶縁材料による上部ギャップ層12が形成されてい
る。
分では、上部ギャップ層12の上に有機絶縁層13が形
成されて、上部シールド層3の下地形成面が平滑化され
ている。この有機絶縁層13および上部ギャップ層12
上に上部シールド層3が形成されている。図7に示すよ
うに、上部シールド層3は、先にパーマロイなどの下地
膜3aがスパッタ成膜され、下地膜3aの上にパーマロ
イなどがめっき形成される。
囲は、記録ヘッド層H2のコイル層8の形成領域に限ら
れているが、主電極層5は図示左方向へ長く延びてい
る。そして、B部にて、主電極層5に電極引出し層6が
接続されている。この電極引出し層6は導電性材料によ
り形成されるが、例えば上部シールド層3と同じパーマ
ロイなどが導電性材料として使用される。この電極引出
し層6は、先にパーマロイなどの下地膜6aがスパッタ
にて成膜され、その上にめっき形成される。
示下側から順に、軟磁性層(SAL層)4a、非磁性材
料層(SHUNT層)4b、磁気抵抗効果を有する磁気
抵抗薄膜(MR薄膜)4cが積層された三層構造であ
る。SAL層4a、SHUNT層4b、MR薄膜4c
は、それぞれ、Fe−Ni系合金またはCo−Zr−M
o系合金、Ta、Fe−Ni系合金により形成されてい
る。図8に示すハードバイアス方式では、縦バイアス層
9,9がハードバイアス層であり、Co−Cr−Ta系
合金などを主体とするものである。図9に示すエクスチ
ェンジバイアス方式では、縦バイアス層9,9がFe−
Mn系合金などにより形成された反強磁性層(アンチフ
ェロー層)となる。また図8と図9において、トラック
幅はそれぞれTwで示されている。
向面(ABS面)では、下部シールド層2、下部ギャッ
プ層11、MR素子4および縦バイアス層9、上部ギャ
ップ層12および上部シールド層3(下地膜3aを含
む)が現れている。この再生ヘッドH1のギャップ長G
Lは、MR素子4が設けられている部分での下部シール
ド層2と上部シールド層3との間隔寸法により決められ
る。また通常は、MR薄膜4cの中心と下部シールド層
2との間隔G1と、MR薄膜4cの中心と上部シールド
層3との間隔G2が等しくなる。
ャップ層11と上部ギャップ層12は、再生ヘッド層H
1のギャップ長GLを決定するものであるため、図8と
図9に示す磁気媒体との対向部では、下部ギャップ層1
1と上部ギャップ層12とがMR素子4および縦バイア
ス層9を挟むように形成されることが必要である。その
ためMR素子4と縦バイアス層9とが形成されていない
領域では、下部ギャップ層11と上部ギャップ層12と
で主電極層5が挟まれる構造とならざるをえない。
ス層9を介してMR素子4に与えられ、この検出電流に
基づいて磁気媒体からの再生出力を得るため、主電極層
5は外部磁界から磁気シールドされ、また電気的に絶縁
されていることが必要である。この磁気シールドについ
ては、下部シールド層2と上部シールド層3とがその効
果を発揮する。
層5の上層側では、上部ギャップ層12と有機絶縁層1
3とが形成されているため、主電極層5と上部シールド
層3との間での電気絶縁は充分に確保できる。しかし、
主電極層5と下部シールド層2との間には前記下部ギャ
ップ層11が1層設けられているだけである。図6に示
すように、実際の磁気ヘッドでは、MR素子4や縦バイ
アス層9は微小なものであり、これに比較して主電極層
5の形成面積は非常に広いものとなる。この広い領域に
形成される主電極層5と下部シールド層2との間に下部
ギャップ層11のみが形成されていることになるため、
再生ヘッド層H1の全体の中で電気絶縁の不良が最も生
じやすいのが、主電極層5と下部シールド層2との対面
部分となる。
くできるのであれば上記の主電極層5と下部シールド層
2との電気絶縁に問題は生じない。しかし下部ギャップ
層11の膜厚d1と上部ギャップ層12の膜厚d2は、
ギャップ長GL(G1とG2)により決められるものと
なっている。最近では磁気媒体の記録信号の高密度化が
進められ、要求されるギャップ長GLは年々短くなって
きており、例えばハードディスクを600〜700メガ
バイトの高容量にするためにはギャップ長GLが0.2
5μm程度の微小な寸法となる。またギャップ長GLが
短くなるに伴って各ギャップ層11,12の膜厚d1と
d2も必然的に薄くなる。
プ層11のみで、主電極層5と下部シールド層2とを、
広い面積において確実に電気絶縁するのはきわめて困難
である。また従来は、下部シールド層2がセンダストな
どで形成されているが、センダストなどの材料はスパッ
タで成膜したときの表面粗さがかなり大きいものとな
る。このように表面の平滑性に劣る下部シールド層2の
表面にきわめて薄い膜厚d1の下部ギャップ層11が形
成されると、下部ギャップ層11にピンホールなどが形
成されやすくなり、下部ギャップ層11による、主電極
層5と下部シールド層2との間の電気絶縁の信頼性が低
下し、不良率が高くなる。
と主電極層5とが接続されることになるが、従来の層構
造では主電極層5の上に上部ギャップ層12が位置して
いる。下部ギャップ層11と上部ギャップ層12は、磁
気媒体との対向部に露出するものであるため、アルミナ
などの硬い材料により形成される。したがってB部にお
いて電極引出し層6と主電極層5とを接続するために、
硬い材料の上部ギャップ層12をイオンミーリングなど
により部分的に除去しなくてはならない。このイオンミ
ーリングにより、主電極層5に確実に到達し、また主電
極層5を除去しすぎないように穴を形成することが必要
であるため、加工作業が難しいものとなる。
であり、ギャップ長が短くなっても電極層と下部シール
ド層を確実に電気絶縁できる構造の薄膜磁気ヘッドを提
供することを目的としている。
の接続部を容易に形成できるようにすることを目的とし
ている。
は、下部シールド層と、上部シールド層と、磁気抵抗効
果を有する薄膜を含んだ磁気抵抗効果素子と、前記薄膜
にバイアス磁界を与えるバイアス層と、磁気抵抗効果素
子に検出電流を与える主電極層と、磁気媒体との対向部
にて前記磁気抵抗効果素子と下部シールド層との間に現
れる下部ギャップ層と、磁気媒体との対向部にて磁気抵
抗効果素子と上部シールド層との間に現れる上部ギャッ
プ層とを有し、前記下部ギャップ層と上部ギャップ層と
が主電極層と下部シールド層との間に形成され、上部ギ
ャップ層を貫通して前記主電極層と前記磁気抵抗効果素
子とが電気的に導通されていることを特徴とするもので
ある。
果素子内の磁気抵抗薄膜に縦バイアス磁界を与えるもの
であり、例えばハードバイアス層またはエクスチェンジ
バイアス層などである。また主電極層は上部ギャップ層
を貫通してバイアス層またはバイアス層に積層された導
電層に接続され、主電極層がバイアス層または前記導電
層を介して磁気抵抗効果素子と電気的に導通される。
面の平滑度を確保する点において、下部シールド層を鉄
系微結晶材料により形成することが好ましい。
し、有機絶縁層の上に形成された電極引出し層が、この
有機絶縁層を貫通して主電極層に接続される構造とする
ことが好ましい。さらに好ましくは、この有機絶縁層が
感光性絶縁材料により形成される。
ギャップ層と上部ギャップ層とが磁気抵抗効果素子を挟
む位置に現れ、両ギャップ層の厚さがギャップ長GLを
決める要因となる。磁気抵抗効果素子とバイアス層が形
成されていない領域では、下部シールド層上に下部ギャ
ップ層と上部ギャップ層とが重ねて形成されたものとな
り、その上に主電極層が形成されている。したがって、
下部シールド層と主電極層との間では、下部ギャップ層
と上部ギャップ層の少なくとも2層が介在することにな
り、例えば、前記ギャップ長GLが短くなって、各ギャ
ップ層の膜厚寸法が小さくなっても、下部シールド層と
主電極層との間隔を従来よりも広くでき、主電極と下部
シールド層との電気絶縁の信頼性を高めることができ
る。また、主電極層は上部ギャップ層の上に形成される
が、磁気抵抗効果素子が設けられている部分において、
主電極層は上部ギャップ層を貫通してバイアス層に接続
されるなどし、主電極層と磁気抵抗効果素子層とが電気
的に導通される。
有機材料などにより形成された絶縁層により電気的に絶
縁される。すなわち、磁気媒体の対向部では上部ギャッ
プ層と上部シールド層が接触しているが、膜内方では、
主電極層と上部シールド層とが絶縁層により電気絶縁さ
れている。この絶縁層により絶縁されている領域におい
て、主電極層が、上部ギャップ層を貫通してバイアス層
などに接続されることになる。
a−C系などの鉄系微結晶材料により形成すると、下部
シールド層の表面を平滑化でき、この上に形成される下
部ギャップ層のピンホールが生じにくくなって、主電極
層と下部シールド層との電気絶縁の信頼性をさらに高め
ることができる。
主電極層の上に有機絶縁材料などの絶縁層が設けられる
構造となるため、この絶縁層を介して、電極引出し層を
主電極層に容易に接続させることができる。例えばこの
絶縁層を形成する有機材料が感光性材料の場合には、露
光および現像工程により絶縁層に穴を形成することがで
き、この穴を介して電極引出し層と主電極層とを接続さ
れることが可能になる。
発明の薄膜磁気ヘッドを示すものであり図6でのA部の
拡大断面図、図2は薄膜磁気ヘッドのA部での断面と磁
気媒体との対向部とを示す斜視図である。なお図1は図
2のI−I線の断面図である。図3は薄膜磁気ヘッドを
構成する磁気抵抗効果素子と縦バイアス層と主電極層の
みを示す斜視図、図4は薄膜磁気ヘッドの図6でのB部
の拡大断面図である。薄膜磁気ヘッドHの全体の構造は
図6に示した通りであり、浮上式磁気ヘッドのスライダ
1のABS面1aがハードディスクなどの磁気媒体に対
向する。磁気媒体の走行方向はZ方向である。図1と図
2は再生ヘッド層H1の構造を示しているが、図1では
磁気媒体との対向面が図示右側であり、図2では磁気媒
体との対向面が図示斜め左に現れている。
下部シールド層2が形成されている。この実施例では、
下部シールド層2が鉄系微結晶材料により形成されてい
る。この微結晶材料は、例えばFe(鉄)、タンタル
(Ta)、炭素(C)などを主成分としたものであり、
高周波スパッタ装置などによりスライダ1のトレーリン
グ側面1bに非晶質薄膜を形成し、アニールして得られ
たものである。この鉄系微結晶材料は成膜表面の面粗さ
が微小で平滑な面が得られる。
下部ギャップ層11が形成される。下部ギャップ層11
は、磁気絶縁および電気絶縁性のものであり、例えばア
ルミナ(Al2O3)などにより形成される。図1に示す
ように磁気媒体との対向部(A部)では、下部ギャップ
層11の上に磁気抵抗効果素子(MR素子)4が積層さ
れ、MR素子4の両側に縦バイアス層9が積層される。
図8と図9に示したように、MR素子4は三層構造であ
り、下からFe−Ni(鉄−ニッケル)系合金またはC
o−Zr−Mo(コバルト−ジルコニウム−モリブデ
ン)系合金などによる軟磁性層(SAL層)4a、Ta
(タンタル)などの非磁性材料層(SHUNT層)4
b、磁気抵抗効果を発揮するFe−Ni系合金(パーマ
ロイ)などの磁気抵抗薄膜(MR薄膜)4cが積層され
たものである。
置されたものである。図8に示すハードバイアス方式で
は、縦バイアス層9がハードバイアス層でありCo−C
r−Ta(コバルト−クロム−タンタル)系合金などに
より形成されている。図9に示すエクスチェンジバイア
ス方式では、縦バイアス層9がFe−Mn(鉄−マンガ
ン)系合金などの反強磁性層である。
は、上記MR素子4と縦バイアス層9の上に上部ギャッ
プ層12が形成されている。この上部ギャップ層12は
下部ギャップ層11と同じ材料、例えばアルミナにより
成膜されている。そしてこの上部ギャップ層12の上に
主電極層5が積層されている。主電極層5はCu(銅)
またはW(タングステン)などの電気抵抗の小さい導電
性材料により形成されている。
部ギャップ層12にはイオンミーリングなどによるエッ
チング孔12aが形成されており、主電極層5はこのエ
ッチング孔12a内を貫通して縦バイアス層9に接続さ
れている。縦バイアス層9がハードバイアス層の場合に
はCo−Cr−Ta系合金の上にCr層やTa層が形成
され、エクスチェンジバイアス層の場合には、Fe−M
n系合金の上にTa層やW(タングステン)層が形成さ
れており、主電極層5に流れる検出電流は縦バイアス層
の前記各材料層を経てMR素子4に与えられる。
される。この有機絶縁層13は有機絶縁材料により形成
されるものであり、この実施例では、レジスト材料とし
て使用されるノボラック樹脂または感光性ポリイミド樹
脂などの感光性材料である。この有機絶縁層13は、A
BS面1aに露出しない部分で、しかも主電極層5の形
成領域のほとんどを覆うことができる範囲に形成されて
いる。有機絶縁層13はスピンコート法などによりコー
ティングして焼成したものであり、その上面は平滑面で
ある。すなわち有機絶縁層13はボリューム層と称され
るものであり、この有機絶縁層13によりこれより下層
の凹凸が修正される。
は上部シールド層3が部分的に形成される。この成膜工
程では、まず有機絶縁層13の表面にパーマロイなどが
スパッタ成膜されて下地膜3aが形成され、その上にパ
ーマロイなどがめっきされて上部シールド層3が形成さ
れる。なお、上部シールド層3の上にはアルミナなどの
ギャップ層21が形成され、図6に示すようにこのギャ
ップ層21の上に、インダクティブ型ヘッド層(記録ヘ
ッド層H2)を構成するコイル層8および上部コア層7
が形成される。
は、磁気媒体との対向部(対向面;ABS面)では、M
R素子4と下部シールド層2との間に下部ギャップ層1
1が現れ、MR素子4と上部シールド層3(下地膜3a
を含む)との間に上部ギャップ層12が現れており、図
7に示した従来例と同様に、ギャップ長GLが両ギャッ
プ層11と12の膜厚d1,d2で決められるものとな
っている。すなわち、MR薄膜4cと下部シールド層2
との間隔G1と、MR薄膜4cと上部シールド層3(下
地膜3aを含む)との間隔G2に依存してギャップ長G
Lが決められるが、磁気媒体との対向部に現れているの
は、下部シールド層2、下部ギャップ層11、MR素子
4、上部ギャップ層12、上部シールド層3となる。
成されていない部分において、主電極層5と下部シール
ド層2との間に、下部ギャップ層11と上部ギャップ層
12の2層の絶縁層が介在している。図3と図6に示す
ように、主電極層5は、MR素子4の形成領域に比較し
て非常に広い領域に形成されているものであるが、広い
面積の主電極層5と下部シールド層2との間に2層の絶
縁層が形成されていることにより、主電極層5と下部シ
ールド層2との間の電気絶縁の信頼性が従来のものより
も大幅に向上する。
微結晶材料により形成され、その表面が平滑な面となっ
ているため、この面に形成される下部ギャップ層11の
膜厚d1が薄くても、ピンホールなどが生じにくく、下
部ギャップ層11の絶縁性能を高めることができる。
の高いものにでき、また主電極層5と下部シールド層2
との間に下部ギャップ層11と上部ギャップ層12が介
在しているため、主電極層5の電気絶縁の信頼性が非常
に高くなる。前述のように、ハードディスクなどの磁気
媒体が高密度記録となると、要求されるギャップ長GL
が短くなり、このギャップ長GLの設定要因となる下部
ギャップ層11と上部ギャップ層12の膜厚d1とd2
が薄くなるが、この膜厚d1とd2を薄くしても、従来
のものに比べ、主電極層5と下部シールド層2との電気
絶縁性の低下の心配がなくなる。
電気絶縁に関しては、主電極層5と上部シールド層3と
の間に有機絶縁層13が介在しており、図1にて(イ)
で示す主電極層5と縦バイアス層9との導通部において
も、主電極層5と上部シールド層3との間に有機絶縁層
13が介在している。したがって、主電極層5と上部シ
ールド層3との間の電気絶縁も問題はない。
部シールド層3が形成されている部分よりもさらに膜内
方にまで延びており、B部において電極引出し層6に接
続されている。図4に示すように、この実施例ではB部
においても主電極層5の上に有機絶縁層13が形成され
ており、電極引出し層6はこの有機絶縁層13に形成さ
れた貫通穴13aを経て主電極層5に接続されるものと
なる。
材料であるノボラック樹脂または感光性ポリイミドなど
により形成されているものであり、よって露光および現
像処理により貫通穴13aを非常に簡単な工程で形成す
ることが可能である。また電極引出し層6のめっき下地
膜6aを貫通孔13aを介して主電極層5に確実に接触
させることができる。
いる。図5は図1と同じA部の断面図である。図5に示
す実施例では、下部シールド層2の上に下部ギャップ層
11と上部ギャップ層12とが形成された後に、上部ギ
ャップ層12の凹凸を修正するための他の絶縁層22が
形成されている。この絶縁層22は、有機絶縁層13と
同様の有機材料、好ましくは感光性材料により形成され
る。この絶縁層22の上に主電極層5が形成されている
ため、主電極層5と下部シールド層2との間の絶縁層の
厚さ寸法がさらに大きくなり、主電極層5と下部シール
ド層2との電気絶縁の信頼性がさらに向上する。
体との対向部では、下部シールド層2、下部ギャップ層
11、MR素子4、上部ギャップ層12、上部シールド
層3が現れているだけで、図1と図7に示すものと同じ
であり、ギャップ長GLの設定要因は同じである。
ディスク用の浮上式ヘッドに限られず、磁気媒体からの
漏れ磁束を検出できるものであれば、どのようなものに
も実施でき、例えば再生のみの磁気ヘッドや、磁気セン
サをしての実施が可能である。
層と主電極層との間に少なくとも下部ギャップ層と上部
ギャップ層とが形成されるので、広い面積に形成される
主電極層と下部シールド層との間の電気的絶縁性能を高
めることができる。
より形成すると、下部シールド層の表面の面粗さが小さ
く平滑面が得られることになり、その上に形成される下
部シールド層にピンホールなどが生じにくくなり、さら
に絶縁性能を高めることができる。
し、この有機絶縁層を介して、電極引出し層と主電極層
とを接続させると、主電極層の接続部の加工が容易にな
る。
を示すものであり、図6でのA部の拡大断面図。
の対向面とを示す断面斜視図、
アス層、主電極層を示す斜視図、
浮上式磁気ヘッドのトレーリング側端面の断面図、
体との対向面側から示した拡大図、
を磁気媒体との対向面側から示した拡大図、
Claims (3)
- 【請求項1】 下部シールド層と、上部シールド層と、
磁気抵抗効果を有する薄膜を含んだ磁気抵抗効果素子
と、前記薄膜にバイアス磁界を与えるバイアス層と、磁
気抵抗効果素子に検出電流を与える主電極層と、磁気媒
体との対向部にて前記磁気抵抗効果素子と下部シールド
層との間に現れる下部ギャップ層と、磁気媒体との対向
部にて磁気抵抗効果素子と上部シールド層との間に現れ
る上部ギャップ層とを有し、前記下部ギャップ層と上部
ギャップ層とが主電極層と下部シールド層との間に形成
され、上部ギャップ層を貫通して前記主電極層と前記磁
気抵抗効果素子とが電気的に導通されていることを特徴
とする薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項2】 下部シールド層が、鉄系微結晶材料によ
り形成されている請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項3】 主電極層の上に有機絶縁層が形成され、
有機絶縁層の上に形成された電極引出し層が、この有機
絶縁層を貫通して主電極層に接続されている請求項1ま
たは2記載の薄膜磁気ヘッド。
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