JP4093250B2 - オーバーコート積層体内に発熱体を備えた薄膜磁気ヘッド、該薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ及び該ヘッドジンバルアセンブリを備えた磁気ディスク装置 - Google Patents

オーバーコート積層体内に発熱体を備えた薄膜磁気ヘッド、該薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ及び該ヘッドジンバルアセンブリを備えた磁気ディスク装置 Download PDF

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Description

本発明は、オーバーコート積層体内に発熱体を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置に関する。
磁気ディスク装置においては、スピンドルモータによって回転させられた磁気ディスクに対して、薄膜磁気ヘッドが信号の書き込み及び読み出しを行う。薄膜磁気ヘッドは、ＨＧＡのサスペンションの先端部に固着されたスライダ基板を本体として、このスライダ基板上に形成された書き込み用の誘導型電磁変換素子と読み出し用の磁気抵抗（ＭＲ）効果素子とを有する。信号の書き込み又は読み出し時において、薄膜磁気ヘッドは、スイングが可能なアームによって磁気ディスク上の所望の位置に駆動させられる。
薄膜磁気ヘッドは、信号の書き込み又は読み出しに際して、回転する磁気ディスク上において流体力学的に所定の間隙（マグネティックスペーシング（ｄＭＳ））をもって浮上する。薄膜磁気ヘッドは、この浮上状態において、誘電型電磁変換素子から発生する磁界を用いて磁気ディスクに信号の書き込みを行い、ＭＲ効果素子によって磁気ディスクからの信号磁界を感受して読み出しを行う。
近年、磁気ディスク装置の大容量化及び高記録密度化が進んでおり、これに伴って薄膜磁気ヘッドのトラック幅がより狭小化している。トラック幅が狭くなると、これらの磁気ヘッド素子において書き込み及び読み出し能力が低下してしまう。そこで、この問題を回避すべく、最近の磁気ディスク装置においては、ｄＭＳをより小さくする傾向にある。ここでは、薄膜磁気ヘッドに届く磁気ディスクからの信号磁界がｄＭＳの減少と共に強くなることを利用している。実際には、ｄＭＳの値は１０ｎｍ程度にまで小さくなるよう設計されている。
しかしながら、信号の書き込み時には、誘電型電磁変換素子内のコイル層からのジュール熱、及び上下部磁極層からの渦電流損失に伴う熱が発生する。この熱によってオーバーコート層が熱膨張し、磁気ヘッド素子が磁気ディスク表面方向に押し出されるＴＰＴＰ（Thermal Pole Tip Protrusion）現象が生じる。この場合、これらの磁気ヘッド素子の空気潤滑面側の端が面しているヘッド端面（ＰＴＲ（Pole Tip Recession）面）が、磁気ディスク表面に向かって湾曲した形で膨出することになる。その結果、ｄＭＳの設計値が非常に小さい場合には、突出したＭＲ効果素子部が磁気ディスク表面に接触し、その際の摩擦熱によってＭＲ効果素子の電気抵抗値が変化し、異常信号（サーマルアスペリティ（thermal asperity））が発生してしまうことがある。
このサーマルアスペリティを回避するために、磁気ヘッド素子の近傍に発熱体を設けて積極的にＴＰＴＰ現象を引き起こし、ｄＭＳを制御する方法が開発されている（例えば、特許文献１、２及び３）。いずれも発熱体を通電によって発熱させ、オーバーコート層及び磁気ヘッド素子を熱膨張させて、磁気ディスク表面にこれらを積極的に接近させるものである。ｄＭＳ値は通電量によって制御される。
ここで、このような発熱体を具備した薄膜磁気ヘッドにおいては、オーバーコート層の膨出によって、クラッシュが発生し易くなる。実際に、発熱体からの熱によってＴＰＴＰ現象が積極的に引き起こされると、磁気ヘッド素子のスライダ基板とは反対側にあるオーバーコート層部分のＰＴＲ面が、磁気ヘッド素子付近のＰＴＲ面よりも大きく膨出し、特にトレーリングエッジ付近の部分が最も膨出する形となりやすい。この結果、磁気ヘッド素子端部と磁気ディスク表面との距離であるｄＭＳが所定値内に確保されているにもかかわらず、膨出したトレーリングエッジ付近の部分が磁気ディスク表面と接触してクラッシュを引き起こし、磁気ディスク表面及び薄膜磁気ヘッドを損傷させる場合も生じていた。
このクラッシュを回避するために、ＰＴＲ面のトレーリングエッジ付近の部分をさらにリセスさせる方法がある。また他の方法として、例えば特許文献４には、ＰＴＲ面が窪み部を有している薄膜磁気ヘッドが開示されている。この薄膜磁気ヘッドでは、この窪み部によって、加熱状態においても、トレーリングエッジ付近の部分が磁気ヘッド素子付近のＰＴＲ面よりも大きく膨出しないようにしている。これによってクラッシュを回避することが可能となる。
米国特許第５，９９１，１１３号明細書 特開２００３−２７２３３５号公報 特開２００３−１６８２７４号公報 特許第２８９７４６２号公報
しかしながら、ＰＴＲ面のトレーリングエッジ付近の部分をさらにリセスさせる方法を用いたとしても、発熱体の加熱状態によっては、積極的に引き起こされたトレーリングエッジ付近の部分の膨出を十分に抑えることは困難である。また、特許文献４に記載された薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気ヘッド素子を所定の加熱状態とした上でＰＴＲ面が平坦になるように研磨加工するか、又は熱膨張による膨出量に対応する深さ分だけ機械的に研削し若しくはエッチングするものである。従って、この製造方法では、加工部位が非常に微細な箇所であって、しかも削る量は極めて微量であるため、大きな加工ばらつきが発生することは避けられない。その結果、加工後のＰＴＲ面の膨出形状がヘッド間で異なってしまい、安定したクラッシュ回避特性を発揮しにくいという問題が生じていた。また、薄膜磁気ヘッドを一通り形成した後に非常に高い精度を有する研磨等の加工を行うので、製造の工数もかなり増大していた。さらに、加工の際に発生する微細な削りカス等がＰＴＲ面に付着してヘッド動作に悪影響を及ぼす問題も生じていた。
さらに、ＰＴＲ面を加工するだけでは、発熱体からの熱量当たりのＰＴＲ面における膨出分、すなわちＴＰＴＰ現象を引き起こす際の熱効率の向上は望めない。実際には、加工量及びその位置によっては、所定の膨出量を有するＰＴＲ面形状を実現するために、加工前よりも余分な熱量が必要となる場合も生じる。このように、熱効率が十分に良くない場合には、所定のＴＰＴＰ現象を発生させるために、発熱体の発熱量を増加させねばならない。この結果、発熱体からＭＲ効果素子に伝搬する熱量が増大し、出力の温度依存性が高いＭＲ効果素子において、読み出し能力の低下を引き起こしてしまう。
従って、本発明の目的は、ＰＴＲ面の膨出形状を、製造ばらつきを抑えつつより熱効率良く制御することによって、ｄＭＳを小さな値に抑えつつトレーリングエッジ付近の部分と磁気ディスク表面とのクラッシュを確実かつ安定的に回避することができる発熱体を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置を提供することにある。
本発明によれば、スライダ基板と、このスライダ基板上に設けられた読み出し磁気ヘッド素子及び書き込み磁気ヘッド素子と、この読み出し磁気ヘッド素子及び書き込み磁気ヘッド素子を覆うようにスライダ基板上に形成された、複数のオーバーコート層からなるオーバーコート積層体と、この読み出し磁気ヘッド素子及び書き込み磁気ヘッド素子の少なくとも動作時に発熱せしめられる、マグネティックスペーシングを制御するための少なくとも１つの発熱体とを備えた薄膜磁気ヘッドであって、この少なくとも１つの発熱体がこのオーバーコート積層体内に設けられており、このオーバーコート積層体内において、スライダ基板から最も遠い位置に積層されたオーバーコート層の熱膨張率が、スライダ基板に最も近い位置に積層されたオーバーコート層の熱膨張率よりも小さい薄膜磁気ヘッドが提供される。
発熱体がオーバーコート積層体内に設けられているので、発熱体からの熱は、効率的に各オーバーコート層を加熱することになる。さらに、スライダ基板から最も遠い位置に積層されたオーバーコート層の熱膨張率が、スライダ基板に最も近い位置に積層されたオーバーコート層の熱膨張率よりも小さくなっている。従って、発熱体がオーバーコート積層体に所定の熱量を与えた際、スライダ基板から最も遠いオーバーコート層、すなわちトレーリングエッジ付近の部分を形成するオーバーコート層の磁気ディスク表面方向への膨出分を、スライダ基板に最も近いオーバーコート層の膨出分よりも小さくすることができる。
さらに、ＰＴＲ面の磁気ヘッド素子部分は、スライダ基板に最も近いオーバーコート層の膨出に伴って磁気ディスク表面方向に***する。このオーバーコート層は、トレーリングエッジ付近の部分を形成するオーバーコート層よりも大きな熱膨張率を有しているので、熱膨張率が均一な従来のオーバーコート層の場合よりも大きく膨出することになる。従って、ＴＰＴＰ現象を引き起こす際の熱効率が向上することになる。
この熱効率の向上によって、発熱体への電力供給量を低減することができる。これにより、全発熱量の減少に伴って、ＭＲ効果素子に達する熱量を低減することができるので、ＭＲ効果素子の温度上昇による読み出し能力の低下が回避される。さらには、薄膜磁気ヘッド及び磁気ディスク装置の信頼性が向上することになる。
さらに、オーバーコート積層体を形成するだけであるので、磁気ヘッド素子周辺のＰＴＲ面において、非常に高い精度を有する研磨等の加工は不要である。従って、製造工数の増分も小さくて済み、ヘッド間の特性のばらつきも非常に小さくなる。これによって、薄膜磁気ヘッドの製造コストの削減も可能となる。
このように、上記の手段を用いることによって、ＰＴＲ面の膨出形状を、製造ばらつきを抑えつつより熱効率良く制御することによって、従来実現が困難であった、ｄＭＳを小さな値に抑えつつトレーリングエッジ付近の部分と磁気ディスク表面とのクラッシュを確実かつ安定的に回避することができる。
いずれのオーバーコート層の熱膨張率も、このオーバーコート層のスライダ基板から遠い方の層面に隣接するオーバーコート層の熱膨張率以上であることが好ましい。この場合、各オーバーコート層の熱膨張率は、スライダ基板から遠くなるに従って順次単調減少することになる。従って、発熱体がオーバーコート積層体に所定の熱量を与えた場合、任意のオーバーコート層における磁気ディスク表面方向への膨出分が、このオーバーコート層よりもスライダ基板に近いオーバーコート層の膨出分よりも大きくならないように設定できる。しかも、トレーリングエッジ付近の部分の膨出量を最も小さくすることができる。この結果、トレーリングエッジ付近の部分と磁気ディスク表面とのクラッシュを、さらに確実に効率よく回避することができる。
オーバーコート層が、オーバーコート積層体内において、スライダ基板側から熱膨張率の大きい順番に積層されていることが好ましい。この場合、各オーバーコート層の熱膨張率は、スライダ基板から遠くなるに従って順次小さくなっている。従って、発熱体がオーバーコート積層体に所定の熱量を与えた場合、各オーバーコート層における磁気ディスク表面方向への膨出分が、スライダ基板から遠くなるに従って小さくなり、トレーリングエッジ付近の部分の膨出量が最も少なくなる。この結果、トレーリングエッジ付近の部分と磁気ディスク表面とのクラッシュを、さらに一層、確実に効率よく回避することができる。
１つのオーバーコート層の各々が、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｗ−Ｃｕ、ＳｉＯ２、Ｓｉ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＡｌＯＮ、ＡｌＴｉＯ４、ＢＮ及びＺｒＷ２Ｏ８よりなるグループから選択された１つの材料によって形成されていることが好ましい。このグループにおいては、熱膨張率が大きな順番に材料が並んでいる。従って、１つのオーバーコート層の熱膨張率が、この層のスライダ基板から遠い方の層面に隣接するオーバーコート層の熱膨張率よりも大きくなるように材料を選択することができる。その結果、上述した理由によってクラッシュを回避することができる。
オーバーコート積層体が、２つのオーバーコート層からなることも好ましい。また、オーバーコート積層体が、３つのオーバーコート層からなることも好ましい。
少なくとも１つの発熱体が、オーバーコート積層体内であって、基板に最も近いオーバーコート層内に設けられていることが好ましい。ここで、この少なくとも１つの発熱体が、読み出し磁気ヘッド素子及び書き込み磁気ヘッド素子の浮上面とは反対側の位置に設けられていることがより好ましい。
また、少なくとも１つの発熱体が、オーバーコート積層体内であって、基板に２番目に近いオーバーコート層内に設けられていることも好ましい。さらにまた、少なくとも１つの発熱体が、オーバーコート積層体内であって、基板に３番目に近いオーバーコート層内に設けられていることも好ましい。
読み出し磁気ヘッド素子及び書き込み磁気ヘッド素子が、面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plain））巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））素子、垂直通電型（ＣＰＰ（Current
Perpendicular to Plain））ＧＭＲ素子又はトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））素子であることが好ましい。ＣＩＰ-ＧＭＲ素子、ＣＰＰ-ＧＭＲ素子及びＴＭＲ素子はいずれも非常に高い磁界感度を有するが、その出力が温度に強く依存する。これらの素子を、本発明による薄膜磁気ヘッドの読み出し磁気ヘッド素子として用いることによって、サーマルアスペリティ及び発熱体からの熱による読み出し能力の低下を阻止しつつ、クラッシュを安定的に回避して、これらの素子の有する高い磁界感度を有効に利用することができる。
本発明によれば、さらに、上述した薄膜磁気ヘッドと、この薄膜磁気ヘッドの読み出し磁気ヘッド素子及び書き込み磁気ヘッド素子への信号線と、この薄膜磁気ヘッドの少なくとも１つの発熱体に電流を供給するためのリード線と、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えたＨＧＡが提供される。
本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの発熱体へ供給する電流を制御する電流制御手段をさらに備えた磁気ディスク装置が提供される。
この電流制御手段が、読み出し磁気ヘッド素子及び書き込み磁気ヘッド素子の少なくとも動作時に少なくとも１つの発熱体へ電流を供給する制御手段であることが好ましい。
この電流制御手段が、発熱体制御信号系を有しており、この発熱体制御信号系が読み出し磁気ヘッド素子及び書き込み磁気ヘッド素子の動作制御信号系とは独立して、発熱体に供給される電流を制御することも好ましい。このように、記録／再生動作制御信号系とは独立して、発熱体制御信号系を設けることによって、記録／再生動作に連動した発熱体への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。
この電流制御手段が、読み出し磁気ヘッド素子からの再生データ信号中に含まれているアコースティックエミッション（ＡＥ（Acoustic Emission））成分を検出する検出手段を有しており、この検出手段によって検出された成分の検出量に応じて発熱体に供給される電流を制御することが好ましい。ＡＥ成分をモニタすることにより、薄膜磁気ヘッドと磁気ディスク表面との接触の程度／頻度を知ることができる。従って、このＡＥ検出量に応じて、発熱体に供給される電流を制御してＴＰＴＰ現象を調整することによって、薄膜磁気ヘッドと磁気ディスク表面とのクラッシュを回避することができる。
この電流制御手段が、磁気ディスク装置内の温度検出手段を有しており、この温度検出手段によって検出された温度に応じて発熱体に供給される電流を制御することも好ましい。一般に、ｄＭＳの値は磁気ディスク装置内の温度の影響を受ける。従って、この検出された温度に応じて発熱体に供給される電流を制御することによって、ｄＭＳ値を一定に保ち、安定した書き込み及び読み出し特性を得ることができる。
本発明のオーバーコート積層体内に発熱体を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置によれば、ＰＴＲ面の膨出形状を、製造ばらつきを抑えつつより熱効率良く制御することができ、これによってｄＭＳを小さな値に抑えつつトレーリングエッジ付近の部分と磁気ディスク表面とのクラッシュを確実かつ安定的に回避することができる。
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２はＨＧＡ全体を表す斜視図であり、図３はＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド（スライダ）の斜視図である。
図１において、１０はスピンドルモータの回転軸１１の回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は薄膜磁気ヘッド（スライダ）をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は薄膜磁気ヘッドの読み書き動作及び発熱動作を制御するための記録再生回路をそれぞれ示している。
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、スライダが、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び薄膜磁気ヘッド（スライダ）は、単数であっても良い。
図２に示すように、ＨＧＡは、サスペンション２０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ２１を固着し、さらにそのスライダ２１の端子電極に配線部材２５の一端を電気的に接続して構成される。
サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とから主として構成されている。
本発明のＨＧＡにおけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
図３に示すように、本実施形態におけるスライダは、互いに積層された書き込み磁気ヘッド素子及び読み出し磁気ヘッド素子３０と、これらの素子に接続された４つの信号端子電極３１と、図３には示されていないヒータに流す電流用の２つの駆動端子電極３２とを、その素子形成面３３上に備えている。３４はスライダの空気潤滑面である。なお、これらの端子電極の数及び位置は、図３の形態に限定されるものではない。図３において端子電極は６つであるが、例えば、電極を５つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でも良い。
図４は、本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施形態における概略的な構成を示す図である。なお、同図において、ＰＴＲ面のトレーリングエッジ付近の部分でのリセス面は表されていないが、所定のリセス面が形成されていてもよい。
同図において、スライダ基板４０は空気潤滑面５０を有し、書き込み又は読み出し動作時には回転する磁気ディスク表面５２上において流体力学的に所定の間隙をもって浮上している。ここで、このスライダ基板４０の空気潤滑面を底面とした際の一つの側面（素子形成面）に、読み出し用のＭＲ効果素子４２と、書き込み用の誘電型電磁変換素子４４と、これらの素子を覆うオーバーコート積層体を構成する第１のオーバーコート層４７、第２のオーバーコート層４８及び第３のオーバーコート層４９が形成されている。
ＭＲ効果素子４２は、ＭＲ効果層４２ｃと、この層を挟む位置に配置される下部シールド層４２ａ及び上部シールド層４２ｆとを含む。ＭＲ効果層４２ｃは、ＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなり、非常に高い感度で信号磁界を感知する。下部シールド層４２ａ及び上部シールド層４２ｆは磁性層であり、ＭＲ効果層４２ｃに対して雑音となる外部磁界を遮断する役割を有する。誘電型電磁変換素子４４は、下部磁極層４４ａ、上部磁極層４４ｆ及びコイル層４４ｃを含む。下部磁極層４４ａ及び上部磁極層４４ｆは、コイル層４４ｃから発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク表面５２まで収束させながら導くための磁路である。
ＭＲ効果素子４２及び誘電型電磁変換素子４４の磁気ディスク表面５２側の端は、ＰＴＲ面５１に達している。ここで、ＰＴＲ面５１には、保護膜としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等のコーティングが施されている。なお、磁気ヘッド素子部のＰＴＲ面と磁気ディスク表面５２との磁気ヘッド素子動作時における距離がｄＭＳとなる。
発熱体４６は、第２のオーバーコート層４８内であって、第１のオーバーコート層４７上に形成される。この第１のオーバーコート層４７上に形成された第２のオーバーコート層４８上に、第３のオーバーコート層４９が形成されている。
なお、オーバーコート積層体は２層からなるものであってもよいし、４層以上の構成となっていてもよい。ここで、いずれのオーバーコート層の熱膨張率も、この層のスライダ基板から遠い方の層面に隣接するオーバーコート層の熱膨張率以上であって、各オーバーコート層の熱膨張率がスライダ基板側から順番に単調減少するように、各層の材料が選択される。これにより、後述するようにクラッシュの原因となるＴＰＴＰ現象によるトレーリングエッジ付近の部分の膨出を抑制することができる。
さらに、発熱体４６は、必ずしも図４に示された位置である必要はなく、例えば、第１のオーバーコート層４７の内でもよいし、第２のオーバーコート層４８内であって第１のオーバーコート層４７に接触しない位置でもよい。さらに、第３以上のオーバーコート層内に位置していてもよい。
次に、図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成をより詳細に説明する。図５は、図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドをスライダ基板の素子形成面側から透視的に見た平面図であり、図６（Ａ）はそのＡ−Ａ線断面図、図６（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。なお、図６（Ａ）及び（Ｂ）におけるコイルの巻き数は図を簡略化するため、図５における巻き数より少なく表されている。コイルは２層、又はヘリカルコイルでもよい。また、図５及び図６（Ａ）において、発熱体４６の構成も、後に詳述するため、簡略的に示されている。
これらの図において、４０は例えばＡｌＴｉＣ（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなるスライダ基板、４１はスライダ基板４０上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ約０.０５μｍ〜約１０μｍの絶縁層、４２ａは絶縁層４１上に積層された例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ約０.３μｍ〜約３μｍの下部シールド層、４２ｂは下部シールド層４２ａ上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.００５μｍ〜約０.５μｍの下部シールドギャップ層、４２ｃは下部シールドギャップ層上４２ｂに積層された例えばＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなるＭＲ効果層、４２ｄは磁気バイアス層を備えておりＭＲ効果層４２ｃの両端に接続された例えばＣｕ等からなる素子リード導体層、４２ｅはＭＲ効果層４２ｃ及び素子リード導体層４２ｄ上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.００５μｍ〜約０.５μｍの上部シールドギャップ層、４２ｆは上部シールドギャップ層４２ｅ上に積層された例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ約０.３μｍ〜約４μｍの上部シールド層をそれぞれ示している。なお、上下部シールド層４２ｆ及び４２ａの間隔である再生ギャップ長は、約０.０３μｍ〜約１μｍである。
４３は上部シールド層４２ｆ上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ約０.１μｍ〜約２.０μｍの絶縁層、４４ａは絶縁層４３上に積層された例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ約０.３μｍ〜約３μｍの下部磁極層、４４ｂは下部磁極層４４ａ上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.０３μｍ〜約０.５μｍ（記録ギャップ長に相当）の磁気ギャップ層、４４ｃは磁気ギャップ層４４ｂ上に積層された例えばＣｕ等からなる厚さ約０.５μｍ〜約３μｍのコイル層、４４ｄはコイル層４４ｃを覆う例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ約０.１μｍ〜約５μｍのコイル絶縁層、４４ｅはコイル層４４ｃの一端に電気的に接続された例えばＣｕ又はＮｉＦｅ等からなるコイルリード導体層、４４ｆは下部磁極層４４ａと共に磁極及び磁気ヨークを形成する例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ約０.５μｍ〜約５μｍの上部磁極層をそれぞれ示している。なお、絶縁層４３は必ずしも設ける必要はない。
４７は、形成されたＭＲ効果素子４２及び誘電型電磁変換素子４４を覆う、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる第１のオーバーコート層、４６は、第１のオーバーコート層４７の上に形成されている発熱体をそれぞれ示している。４８は、発熱体４６全体を覆う、例えばＡｌＮ等からなる第２のオーバーコート層を示している。４９は、第２のオーバーコート層４８上に形成された、例えばＳｉ等からなる第３のオーバーコート層を示している。
ここで、第１のオーバーコート層が、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｗ−Ｃｕ、ＳｉＯ２、Ｓｉ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＡｌＯＮ、ＡｌＴｉＯ４、ＢＮ及びＺｒＷ２Ｏ８よりなるグループから選択された１つの第１の材料によって形成され、第２のオーバーコート層が、このグループにおいて第１の材料に比べて熱膨張率が小さい１つの第２の材料によって形成されていればよく、さらに第３のオーバーコート層が、このグループにおいて第２の材料に比べて熱膨張率が小さい１つの第３の材料によって形成されていればよい。表１に、上記グループ内の材料の熱膨張率を示す。
Figure 0004093250
以上のように、各オーバーコート層には、種々の材料を用いることができるが、ここで、オーバーコート層間の密着性が悪い場合の対策について述べる。例えば、第１のオーバーコート層４７がＡｌ２Ｏ３によって形成されており、第２のオーバーコート層がＡｌＮによって形成されている場合、実際に両層の密着性は良くない。図７は、このようにオーバーコート層間の密着性が悪い場合の対策を示す断面図である。
同図によれば、ＡｌＮによって形成されている第２のオーバーコート層４８の端は、ＰＴＲ面５１とは反対側のヘッド端面５３には達していない。この第２のオーバーコート層４８を覆っている密着補助層５４は、第１のオーバーコート層４７と同じくＡｌ２Ｏ３によって形成されており、ヘッド端面５３側の端部において第１のオーバーコート層４７と密着している。この密着は、同一材料であるので非常に良好である。この結果、この密着補助層５４を設けることによって、第１及び第２のオーバーコート層の密着を補助して剥離を防止することができる。なお、図７に示したオーバーコート層の形態の場合、発熱体４６は、同図のように、第１のオーバーコート層４７内に設けられているのが好ましい。
図８は、図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの発熱体４６の構成を示す図である。また、図９は、発熱体４６の電極パッド部の構成を示すための図５におけるＣ−Ｃ線断面図である。
図８によると、発熱体４６は、１本のラインを層内で蛇行させた発熱部４６ａと、発熱部４６ａの両端にそれぞれ接続された引き出し電極４６ｂ及び４６ｃとを有しており、所定の長さの通電路となっている。
より具体的には、発熱部４６ａは、所定の始点６０から折り返し点６１まで矩形波状に蛇行するように形成された上り部６６と、折り返し点６１から始点６０の近傍の終点６２まで上り部６６に沿って蛇行しながら戻るように形成された下り部６７と、始点６０と引き出し電極４６ｃとを接続する接続部７４と、終点６２と引き出し電極４６ｂとを接続する７５とを有している。また、互いに沿うように形成された上り部６６と下り部６７との間隔７０は、互いに面する上り部６６同士の間隔７２及び互いに面する下り部８７同士の間隔７３と比較して、狭くなるように設定されている。
発熱部４６ａは、例えば、約１００ｎｍ〜約５０００ｎｍ程度の厚さを有しており、例えば、ＮｉＣｕを含む材料からなる。ここで、ＮｉＣｕにおけるＮｉの含有割合は、例えば、約１５〜約６０原子％であり、好ましくは２５〜４５原子％である。また、このＮｉＣｕに対する添加物として、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。
また、発熱部４６ａは、例えば、ＮｉＣｒを含む材料からなっていてもよい。この場合、ＮｉＣｒにおけるＮｉの含有割合は、例えば、約５５〜約９０原子％であり、好ましくは７０〜８５原子％である。また、このＮｉＣｒに対する添加物として、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。
さらにまた、発熱部４６ａは、例えば、Ｔａ単体又はＴａを含む材料からなっていてもよい。ここで、Ｔａに対する添加物として、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。
なお、引き出し電極４６ｂ及び４６ｃは、発熱部４６ａと同じ材料であってよい。
図９によれば、引き出し電極４６ｂ及び４６ｃ上には、導電性を有する電極膜部材８０ｂ及び８０ｃがそれぞれ形成されている。この電極膜部材８０ｂ及び８０ｃ上には、この電極膜部材８０ｂ及び８０ｃを電極として電界めっきによって形成された、上方に伸びるバンプ８１ｂ及び８１ｃがそれぞれ設けられている。電極膜部材８０ｂ及び８０ｃ並びにバンプ８１ｂ及び８１ｃは、Ｃｕ等の導電材料等からなる。電極膜部材８０ｂ及び８０ｃの厚みは、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍ程度であり、バンプ８１ｂ及び８１ｃの厚みは、約５μｍ〜約３０μｍ程度である。
バンプ８１ｂ及び８１ｃの上端は、第３のオーバーコート層４９から露出しており、これらの上端には、発熱体４６用のパッド８２ｂ及び８２ｃがそれぞれ設けられている。このパッド８２ｂ及び８２ｃを介して、発熱体４６に電流が供給されることになる。なお、同様にして、ＭＲ効果素子４２及び誘導型電磁変換素子４４は信号端子電極３１（図３）と接続されているが、これらの接続構造は、図の簡略化のため図示されていない。
図１０は、図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明する工程図であり、図５のＡ−Ａ線断面を示している。
以下同図を参照して、本実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造工程を簡単に説明する。まず、図１０（Ａ）に示すように、例えばスパッタリング法によって、基板４０上に絶縁層４１を積層する。次いで、絶縁層４１上に、例えばめっき法によって下部シールド層４２ａを形成する。次いで、例えばスパッタリング法等によって、下部シールドギャップ層４２ｂ、ＭＲ効果層４２ｃ、磁気バイアス層を備えた素子リード導体層４２ｄ、上部シールドギャップ層４２ｅを形成する。次いで、例えばめっき法によって上部シールド層４２ｆを形成する。その後、例えばスパッタリング法及び機械的化学的研磨（ＣＭＰ）法等によって、ＰＴＲ面から見てその後ろ側に平坦化層４７ａを形成する。以上の工程によって、ＭＲ効果素子４２の形成が完了する。
次いで、図１０（Ｂ）に示すように、上部シールド層４２ｆの上に、例えばスパッタリング法によって絶縁層４３、下部磁極層４４ａ、磁気ギャップ層４４ｂを形成すると共に、例えばスパッタリング法及びＣＭＰ法等によって、ＰＴＲ面から見てその後ろ側に平坦化層４７ｂを形成する。次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチング法等を用いた公知の方法によって、磁気ギャップ層４４ｂの上にコイル層４４ｃ、コイル層４４ｃを覆うようにコイル絶縁層４４ｄ及び上部磁極層４４ｆを形成する。以上の工程によって、誘導型電磁変換素子４４の形成が完了する。さらに、次工程である発熱体４６の形成に備えて、例えばスパッタリング法及びＣＭＰ法等によって、平坦化したオーバーコート層４７ｃを形成する（図１０（Ｃ））。ここで、上記の平坦化層４７ａ及び４７ｂとオーバーコート層４７ｃとは、第１のオーバーコート層４７を構成することになる。
次いで、図１０（Ｄ）に示すように、発熱部４６ａと、引き出し電極４６ｂ及び４６ｃが、例えばスパッタリング法によって、オーバーコート層４７ｃ上において所定の位置に形成される。次いで、図１０（Ｅ）に示すように、発熱体４６を覆っており平坦化された第２のオーバーコート層４８が、例えばスパッタリング法及びＣＭＰ法等によって形成される。さらに、第２のオーバーコート層４８上に、例えばスパッタリング法及びＣＭＰ法等によって、平坦化された第３のオーバーコート層４９が形成される。
以上に述べたように、各オーバーコート層の上層面は、ＣＭＰ法等によって平坦化されている。しかしながら、例えば、第２のオーバーコート層が、硬度が高くて研磨レートが低いＡｌＮによって形成されている場合、この層の上層面にＣＭＰを行っても良好な平坦化面が形成されにくい。従って、例えばこの第２のオーバーコート層を最上層とすることが困難となる。これへの対処として、例えば、第２のオーバーコート層としてＡｌＮを形成した後、その上にＡｌ２Ｏ３膜を形成し、その後、同膜の上面にＣＭＰを行うことにより、結果として最上面を平坦化することができる。また、他の態様として、第２のオーバーコート層としてＡｌＮを形成した後、ＣＭＰによって同層の上面をある程度平坦化し、その後、その平坦化された面上にＡｌ２Ｏ３からなる層を形成してもよい。
図１１は、図１の実施形態における磁気ディスク装置の記録再生回路１３の回路構成を示すブロック図である。また、図１２は、図１の実施形態における磁気ディスク装置の発熱体制御回路の構成を示すブロック図である。
図１１において、９０は記録再生制御ＬＳＩであり、サーマルアスペリティ（ＴＡ）検出回路９０ａを含む。９１は記録再生制御ＬＳＩ９０から記録データを受け取るライトゲート、９２はライト回路、９３は、発熱体への電流値の制御用テーブル等を格納するＲＯＭ、９５はＭＲ効果素子４２へセンス電流を供給する定電流回路、９６はＭＲ効果素子４２の出力電圧を増幅する増幅器、９７は記録再生制御ＬＳＩ９０に対して再生データを出力する復調回路、９８は、温度検出器、９９は発熱体４６の制御回路をそれぞれ示している。
記録再生制御ＬＳＩ９０から出力される記録データは、ライトゲート９０に供給される。ライトゲート９０は、記録再生制御ＬＳＩ９０から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データをライト回路９２へ供給する。ライト回路９２は、この記録データに従ってコイル層４４ｃに書き込み電流を流し、誘電型電磁変換素子４４により磁気ディスク１０（図１）上に記録を行う。
記録再生制御ＬＳＩ９０から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、定電流回路９５からＭＲ効果層４２ｃに定電流が流れる。このＭＲ効果素子４２により再生された信号は増幅器９６で増幅された後、復調回路９７で復調され、得られた再生データが記録再生制御ＬＳＩ９０に出力される。
本実施形態における発熱体制御回路９９は、図１２に示すような構成となっている。すなわち、発熱体４６の発熱部４６ａに、直流定電圧回路９９ａ、スイッチングトランジスタ９９ｂ及び可変抵抗器９９ｃによる直列回路が接続されている。記録再生制御ＬＳＩ９０から出力される発熱体ＯＮ／ＯＦＦ信号は、スイッチングトランジスタ９９ｂに供給される。また、記録再生制御ＬＳＩ９０から出力される発熱体電流値制御信号は、Ｄ／Ａ変換器９９ｄにおいてアナログ信号に変換された後、可変抵抗器９９ｃに供給される。
発熱体ＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作指示である場合、スイッチングトランジスタ９９ｂがオンとなって電流が発熱体４６の発熱部４６ａに流れる。この際の電流値は、可変抵抗器９９ｃにおいて、アナログに変換された発熱体電流値制御信号に応じた値に制御される。
このように、記録／再生動作制御信号系とは独立して、発熱体ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱体電流値制御信号系を設けることによって、記録再生動作に連動した発熱体への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。
実際の動作においては、発熱体４６の発熱部４６ａに、所定の通電モードに対応した電流が流れる。この電流によって、この発熱体４６の部分及びその周囲が加熱されて熱膨張し、誘電型電磁変換素子４４及びＭＲ効果素子４２がＰＴＲ面５１方向にわずかに突出する。これにより、ｄＭＳを書き込み動作時及び読み出し動作時にのみ小さくすることができる。このように、磁気ヘッド素子の動作時にのみｄＭＳを小さくすることにより、磁気ディスク表面にスライダが衝突するクラッシュの確率をさほど高めることなく、トラック幅の狭小化に伴う信号書き込み能力及び／又は信号読み出し能力の低下を補い、記録ビットの微小化に伴う信号磁界の微弱化に対応することができる。このｄＭＳ値は、発熱部４６ａに流れる電流を制御する発熱体電流値制御信号により精度良く調整することができる。
なお、記録再生回路１３の回路構成は、図１１及び図１２に示したものに限定されるものでないことは明らかである。記録制御信号及び再生制御信号以外の信号で書き込み動作及び読み出し動作を特定しても良い。また、少なくとも書き込み動作時及び読み出し動作時の両方で発熱体４６を発熱させることが望ましいが、書き込み動作時若しくは読み出し動作時の一方でのみ、又は書き込み動作及び読み出し動作が連続する一定期間内において継続して発熱体４６を発熱させることも可能である。さらに、発熱体４６に通電する電流として、直流だけではなく、交流又はパルス電流等を用いることも可能である。
以下、発熱体４６への通電モードの一実施形態について説明する。
最初に、ｄＭＳを制御する発熱体への供給電力の初期設定について説明する。一般に、個々の薄膜磁気ヘッドのｄＭＳ値はばらつきを示す。そこで、まず磁気ディスクの最内周トラックにおいて再生データ中のＡＥ成分をＴＡ検出回路９０ａによって検出し、基準範囲以上のＡＥが発生する電流量まで発熱体４６に通電し、限界電流量を決定する。この電流量をＲＯＭ９３に記録しておく。最内周トラックを使用する理由は、シーク時のｄＭＳが最内周において最も小さいため、電流量の上限の基準となるからである。その後、ＲＯＭ９３に記録された一般的な「電流ｖｓＴＰＴＰ突出量」のテーブルを用いて、所望のｄＭＳとなる電流量を設定する。
次いで、磁気ディスク装置の通常運転時における電力供給について説明する。まず、上記の設定された電流量を発熱体４６に通電した状態において、書き込み及び読み出しを行う。ここで、ＡＥの発生量が基準範囲内ならばそのまま動作させる。基準範囲を超える場合、所定の単位だけ電流量を減少させ、引き続きＡＥ発生量をモニタする。以後、このサイクルを繰り返す。この際、所定の繰り返し回数を経てもＡＥ発生量が基準範囲を超えている場合には、ヘッドの浮上状態が不安定であるか、又はクラッシュの前兆であるとして、使用停止等のフラッグをホストＣＰＵに通知する。
次いで、ｄＭＳの温度補償について説明する。スライダは流体力学的に浮上するため、ｄＭＳは装置内部の温度の影響を受ける。さらに、ＴＰＴＰ現象による磁気ヘッド素子の突出量もバックグランドとなる装置内部の温度の影響を受ける。そこで、ＲＯＭ９３に、温度検出器９８（例えば、抵抗型センサ）の特性及びＴＰＴＰ突出量に基づく「装置内部の温度ｖｓｄＭＳ変化」のテーブルを記憶させておき、温度検出器９８によって温度をモニタする。装置内部の温度に対応して、このテーブルを参照して電流量を調整し、一定のｄＭＳを確保する。
次いで、ｄＭＳの他の要因による補償について説明する。ｄＭＳは、装置内の気圧変化又は外的振動によっても変動する。しかしながら、通常、磁気ディスク装置内に気圧センサ又は振動センサは設置されていない。そこで、まず、装置内部の温度に基づいてｄＭＳの調整を行う。この調整後、ＡＥの発生量がなお基準範囲外となる場合、気圧変化又は振動等によるｄＭＳの変動とみなして、第１の所定量だけ発熱体に供給する電流を減少させる。ここで、ＡＥ発生量がなお基準範囲外であれば、第２の所定量だけ電流を減少させる。以後、このサイクルを繰り返す。この際、所定の繰り返し回数を経てもＡＥ発生量が基準範囲を超える場合には、ヘッドの浮上状態が不安定であるか、又はクラッシュの前兆であるとして、使用停止等のフラッグをホストＣＰＵに通知する。
さらにｄＭＳは、磁気ディスク内での位置によっても変動する。これは、同一回転数においても内周側と外周側では媒体移動速度が異なるためである。そこで、磁気ディスク内での記録再生位置の半径に応じて、発熱体に供給される電流を微調整してｄＭＳの一定化を図ることができる。
さらに、カーナビ等、車載用装置等での使用においては、強い振動モード（ＡＥ頻度モード）として、通電を退避モードに設定し、ｄＭＳを十分に大きくする措置をとることができる。
以下、発熱体４６によって引き起こされたＰＴＲ面の膨出量及び膨出形状に対する、オーバーコート積層体内の各層の熱膨張率の影響について説明する。
図４において、発熱体４６は、第１〜第３のオーバーコート層４７、４８及び４９からなるオーバーコート積層体内に位置しており、各オーバーコート層に熱を供給する。その結果、各オーバーコート層は熱を蓄積し、その温度上昇分に対応して熱膨張する。この熱膨張によって、ＭＲ効果素子４２及び誘電型電磁変換素子４４並びにこれらのオーバーコート層が、磁気ディスク表面５２方向に押し出され、ＰＴＲ面５１が膨出する。この際、オーバーコート層の熱膨張率が、各層それぞれにおいて異なるため、膨出量がＰＴＲ面内においてスライダ基板の素子形成面からの距離に依存して変化する。ＰＴＲ面でのこの膨出量の分布は、ある熱的平衡状態において、各オーバーコート層の層厚及び熱膨張率の値の組によって決定されることになる。
図１３（Ａ）は、図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドにおいて、ＰＴＲ面内の膨出量計測点Ｍにおける、スライダ基板４０の素子形成面からの距離ｄＳＬ及び膨出量ｄＰＲＯを定義した図である。また、図１３（Ｂ）は、所定の加熱状態におけるｄＳＬとｄＰＲＯとの関係を示した図である。
図１３（Ａ）において、膨出したＰＴＲ面内の点Ｍの、スライダ基板４０の素子形成面からの距離をｄＳＬとする。また、膨出前のＰＴＲ面を基準面とした際の点Ｍにおける膨出分をｄＰＲＯとする。ここで、クラッシュの原因となり得る膨出したＰＴＲ面の範囲は、リセス開始点であるエッジＥまでであり、素子形成面から距離ＤＥの地点までである。従って、ｄＳＬ値が取り得る範囲は、０≦ｄＳＬ≦ＤＥとなる。
図１３（Ｂ）において、ａは、厚さ３２.０μｍのＡｌ２Ｏ３（熱膨張率：６.９〜８.０×１０―６／℃）からなるオーバーコート層１層のみを用いた従来技術の場合である。またｂは、第１のオーバーコート層に厚さ１７.０μｍのＡｌ２Ｏ３を用い、第２のオーバーコート層にＡｌ２Ｏ３よりも熱膨張率が小さい厚さ１５.０μｍのＡｌＮ（３.８〜４.５×１０―６／℃）を用いた場合である。さらにｃは、第１、第２及び第３のオーバーコート層としてそれぞれ厚さ１７.０μｍのＡｌ２Ｏ３、厚さ５.０μｍのＡｌＮ、及びこれらの熱膨張率よりも小さな熱膨張率を有する厚さ１０.０μｍのＳｉ（３.６×１０―６／℃）を用いた場合である。さらにｄは、第１のオーバーコート層としてＡｌ２Ｏ３よりも熱膨張率が大きな厚さ１７.０μｍのＭｇＯ（１３×１０―６／℃）を用い、第２のオーバーコート層として厚さ１５.０μｍのＡｌＮを用いた場合である。いずれの場合においても、オーバーコート積層体の厚さは３２.０μｍとなっている。さらに、熱膨張率は、第１、第２（、第３）のオーバーコート層の順番で小さくなっている。ｄＰＲＯはシミュレーション値を示している。この際、発熱体は、第２のオーバーコート層内にあって第１のオーバーコート層に接する位置とした。また、ＤＥは、１７.０μｍとした。
ａにおいて、ｄＰＲＯは、ｄＳＬの増加と共に増大する。従って、ＰＴＲ面はエッジＥの部分が最も膨出した形となっている。これに対して、ｂにおいて、ｄＰＲＯは、ａと同じくｄＳＬの増加と共に増大するが、ｄＳＬが約１４μｍにおいて増加が頭打ちとなり、その後、ｄＰＲＯは１３.３ｎｍ付近の値に落ち着く。この結果、リセス面を考慮した場合に最もクラッシュする可能性が高いエッジＥにおいて、ａに比べて２.８ｎｍだけ膨出が抑えられている。すなわち、オーバーコート層をこのような２層構造にすることによって、エッジＥにおける磁気ディスク表面とのクラッシュを起こりにくくすることができる。
さらに、ｃにおいて、ｄＰＲＯは、ａと同じくｄＳＬの増加と共に増大するが、ｄＳＬが約９μｍにおいて増加の割合が減少する。その後、ｄＳＬが約１３μｍにおいて、ｄＰＲＯはピーク値である約１１.１ｎｍとなる。さらに、エッジＥでは約９.４ｎｍまで減少する。従って、ａに比べて、ピーク位置において５.０ｎｍ、エッジＥにおいては６.７ｎｍだけ膨出が抑えられる。すなわち、オーバーコート層をこのような３層構造にすることによって、ＰＴＲ面の膨出形状を変化させてエッジＥがピークよりも後退している形状を実現し、クラッシュをより起こりにくくすることができる。
さらに、ｄにおいては、ｄＰＲＯは、ａと同じくｄＳＬの増加と共に増大するが、ａ、ｂ及びｃに比べて増加の割合が大きくなっている。その後、ｄＰＲＯは、ｄＳＬが約１１μｍにおいて頭打ちとなり、以後１３.０ｎｍ付近の値に落ち着く。この結果、エッジＥにおいては、ａに比べて３.１ｎｍだけ膨出が抑えられている。ここで得られたＰＴＲ面の膨出形状は、同じ２層構造であるｂとは明確に異なっている。このように、オーバーコート積層体内の各層の熱膨張率を変化させることによって、ＰＴＲ面の膨出形状を変更することができる。
以上述べた通り、上記のようなオーバーコート積層体を用いることによって、膨出したＰＴＲ面を所定の形状に設定し、トレーリングエッジ付近の部分が突出していない形状を実現できる。この結果、トレーリングエッジ付近の部分の磁気ディスク表面とのクラッシュがより確実に起こりにくくなる。この膨出形状は、各オーバーコート層を構成する材料の熱膨張率、及び各オーバーコート層の層厚をパラメータとして自由に設計することができるので、ｄＭＳを小さく抑えつつクラッシュを回避するための最適条件を選択することが可能となる 。
以上に述べた実施形態においては、オーバーコート積層体の層数が２及び３であるが、層数が４以上においても、同様に確実かつ安定的なクラッシュ回避特性が得られることは明らかである。すなわち、各オーバーコート層の熱膨張率がスライダ基板側から単調減少するように、４以上のオーバーコート層各々の材料が選択されていれば、クラッシュの原因となるＴＰＴＰ現象によるトレーリングエッジ付近の部分の膨出を抑制することができる。
さらに、オーバーコート層形成時のスパッタリング条件等を連続的に変化させることによって、層内の熱膨張率が、スライダ基板の素子形成面から遠くなるに従って連続的に減少し、熱膨張率が層厚方向の座標に関して単調減少関数となるようなオーバーコート層を形成してもよい。この実施形態は、本発明におけるオーバーコート積層体の厚さを一定にして、オーバーコート層の層数を非常に大きな数とした場合に相当する。
さらに、以上に述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。 図１の実施形態におけるＨＧＡ全体を表す斜視図である。 図１の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッドを示す斜視図である。 本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施形態における概略的な構成を示す図である。 図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドをスライダ基板の素子形成面側から透視的に見た平面図である。 図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成を示す、図５のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線での断面図である。 オーバーコート層間の密着性が悪い場合の対策を示す断面図である。 図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの発熱体の構成を示す図である。 発熱体の電極パッド部の構成を示す、図５のＣ−Ｃ線での断面図である。 図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明する工程図である。 図１の実施形態における磁気ディスク装置の記録再生回路の回路構成を示すブロック図である。 図１の実施形態における磁気ディスク装置のヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。 図４の実施形態における薄膜磁気ヘッドにおいて、ＰＴＲ面内の膨出量計測点における、スライダ基板の素子形成面からの距離ＤＳＬ及び膨出量ｄＰＲＯを定義し、所定の加熱状態におけるＤＳＬとｄＰＲＯとの関係を示した図である。
符号の説明
１０ 磁気ディスク
１１ スピンドルモータの回転軸
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
２０ サスペンション
２１ スライダ
２２ ロードビーム
２３ フレクシャ
２４ ベースプレート
２５ 配線部材
３０ 書き込み及び読み出し磁気ヘッド素子
３１ 信号端子電極
３２ 駆動端子電極
３３ 素子形成面
３４、５０ 空気潤滑面
４０ スライダ基板
４１、４３、４６ｂ 絶縁層
４２ａ 下部シールド層
４２ｂ 下部シールドギャップ層
４２ｃ ＭＲ効果層
４２ｄ 素子リード導体層
４２ｅ 上部シールドギャップ層
４２ｆ 上部シールド層
４４ａ 下部磁極層
４４ｂ 磁気ギャップ層
４４ｃ コイル層
４４ｄ コイル絶縁層
４４ｅ コイルリード導体層
４４ｆ 上部磁極層
４６ 発熱体
４６ａ 発熱部
４６ｂ、４６ｃ 引き出し電極
４７ 第１のオーバーコート層
４７ａ、４７ｂ 平坦化層
４７ｃ オーバーコート層
４８ 第２のオーバーコート層
４９ 第３のオーバーコート層
５１ ＰＴＲ面
５２ 磁気ディスク表面
５３ ヘッド端面
５４ 密着補助層
６０ 始点
６１ 折り返し点
６２ 終点
６６ 上り部
６７ 下り部
７０、７２、７３ 間隔
７４、７５ 接続部
８０ｂ、８０ｃ 電極膜部材
８１ｂ、８１ｃ バンプ
８２ｂ、８２ｃ パッド
９０ 記録再生制御ＬＳＩ
９０ａ ＴＡ検出回路
９１ ライトゲート
９２ ライト回路
９３ ＲＯＭ
９５ 定電流回路
９６ 増幅器
９７ 復調回路
９８ 温度検出器
９９ ヒータ制御回路
９９ａ 直流定電圧回路
９９ｂ スイッチングトランジスタ
９９ｃ 可変抵抗器
９９ｄ Ｄ／Ａ変換器

Claims (17)

  1. 基板と、該基板上に設けられた読み出し磁気ヘッド素子及び書き込み磁気ヘッド素子と、該読み出し磁気ヘッド素子及び該書き込み磁気ヘッド素子を覆うように前記基板上に形成された、複数のオーバーコート層からなるオーバーコート積層体と、該読み出し磁気ヘッド素子及び該書き込み磁気ヘッド素子の少なくとも動作時に発熱せしめられる、マグネティックスペーシングを制御するための少なくとも１つの発熱体とを備えた薄膜磁気ヘッドであって、前記少なくとも１つの発熱体が前記オーバーコート積層体内に設けられており、前記オーバーコート積層体内において、前記基板から最も遠い位置に積層されたオーバーコート層の熱膨張率が、前記基板に最も近い位置に積層されたオーバーコート層の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  2. いずれの前記オーバーコート層の熱膨張率も、該オーバーコート層の前記基板から遠い方の層面に隣接するオーバーコート層の熱膨張率以上であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
  3. 前記オーバーコート層が、前記オーバーコート積層体内において、前記基板側から熱膨張率の大きい順番に積層されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッド。
  4. 前記オーバーコート層の各々が、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｗ−Ｃｕ、ＳｉＯ２、Ｓｉ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＡｌＯＮ、ＡｌＴｉＯ４、ＢＮ及びＺｒＷ２Ｏ８よりなるグループから選択された１つの材料によって形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
  5. 前記オーバーコート積層体が２つのオーバーコート層からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
  6. 前記オーバーコート積層体が３つのオーバーコート層からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
  7. 前記少なくとも１つの発熱体が、前記オーバーコート積層体内であって、前記基板に最も近いオーバーコート層内に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
  8. 前記少なくとも１つの発熱体が、前記読み出し磁気ヘッド素子及び前記書き込み磁気ヘッド素子の浮上面とは反対側の位置に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の薄膜磁気ヘッド。
  9. 前記少なくとも１つの発熱体が、前記オーバーコート積層体内であって、前記基板に２番目に近いオーバーコート層内に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
  10. 前記少なくとも１つの発熱体が、前記オーバーコート積層体内であって、前記基板に３番目に近いオーバーコート層内に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は６に記載の薄膜磁気ヘッド。
  11. 前記読み出し磁気ヘッド素子が、巨大磁気抵抗効果素子又はトンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
  12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドの前記読み出し磁気ヘッド素子及び前記書き込み磁気ヘッド素子への信号線と、前記薄膜磁気ヘッドの前記少なくとも１つの発熱体に電流を供給するためのリード線と、前記薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
  13. 請求項１２に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えており、前記少なくとも１つの発熱体へ供給する電流を制御する電流制御手段をさらに備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
  14. 前記電流制御手段が、前記読み出し磁気ヘッド素子又は前記書き込み磁気ヘッド素子の少なくとも動作時に前記少なくとも１つの発熱体へ電流を供給する制御手段であることを特徴とする請求項１３に記載の磁気ディスク装置。
  15. 前記電流制御手段が、発熱体制御信号系を有しており、該発熱体制御信号系が前記読み出し磁気ヘッド素子及び前記書き込み磁気ヘッド素子の動作制御信号系とは独立して、前記発熱体に供給される電流を制御することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の磁気ディスク装置。
  16. 前記電流制御手段が、前記読み出し磁気ヘッド素子からの再生データ信号中に含まれているアコースティックエミッション成分を検出する検出手段を有しており、該検出手段によって検出された該成分の検出量に応じて前記発熱体に供給される電流を制御することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
  17. 前記電流制御手段が、前記磁気ディスク装置内の温度を検出する温度検出手段を有しており、該温度検出手段によって検出された該温度に応じて前記発熱体に供給される電流を制御することを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
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