JP4246719B2 - Thin film magnetic head - Google Patents

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Description

本発明は磁気ディスク装置に使用される薄膜磁気ヘッド、特に高密度記録に適した高保磁力媒体用薄膜磁気ヘッドに関する。   The present invention relates to a thin film magnetic head used in a magnetic disk device, and more particularly to a thin film magnetic head for a high coercive force medium suitable for high density recording.

近年、磁気ディスク装置の記録密度の向上に伴って、記録媒体の性能向上とともに記録再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドの開発が強く要求されている。現在、再生ヘッドとしては、高い再生出力を得ることができるMR(磁気抵抗効果)素子やGMR(巨大磁気抵抗効果)素子を用いたヘッドが使用されている。また、さらに高い再生感度の得られるTMR(トンネル磁気抵抗)素子も開発されている。一方、記録ヘッドには従来の電磁誘導を利用した誘導型の薄膜記録ヘッドが用いられており、以上の再生ヘッドと記録ヘッドを一体に形成した記録再生兼用型薄膜磁気ヘッドが用いられている。   In recent years, with the improvement in recording density of magnetic disk devices, there has been a strong demand for the development of a thin film magnetic head with improved recording medium performance and excellent recording / reproducing characteristics. At present, a head using an MR (magnetoresistive) element or a GMR (giant magnetoresistive) element capable of obtaining a high reproduction output is used as a reproducing head. In addition, a TMR (tunnel magnetoresistive) element capable of obtaining higher reproduction sensitivity has been developed. On the other hand, a conventional induction type thin film recording head using electromagnetic induction is used as the recording head, and a recording / reproducing combined type thin film magnetic head in which the above reproducing head and recording head are integrally formed is used.

薄膜磁気ヘッドの記録特性を向上するためには、高保磁力の記録媒体を十分に記録するために強くかつ急峻な記録磁界を発生する必要がある。ところが、トラック密度向上に伴うトラック幅の減少により、薄膜磁気ヘッドの磁極先端部に磁気飽和が生じ、記録磁界が低下する問題が発生する。また、トラック密度向上に対応するために狭小なトラック幅の加工精度向上も要求される。   In order to improve the recording characteristics of the thin film magnetic head, it is necessary to generate a strong and steep recording magnetic field in order to sufficiently record a recording medium having a high coercive force. However, the decrease in the track width accompanying the improvement in the track density causes a magnetic saturation at the magnetic pole tip of the thin film magnetic head, resulting in a problem that the recording magnetic field is lowered. In addition, in order to cope with the improvement in track density, it is also required to improve the processing accuracy of a narrow track width.

従来の薄膜磁気ヘッドは例えば図3に示すように、非磁性材からなる基板1の上に、再生分解能を向上し外部磁界の影響を排除するための軟磁性材からなる下部磁気シールド2を設け、その上に非磁性絶縁材よりなる再生ギャップ3を設け、再生ギャップ中にMRまたはGMR素子からなる再生素子4を配置する。この上に上部磁気シールドを兼用する軟磁性材料よりなる下部磁極5を設け、さらに記録ギャップ層6およびコイル絶縁層7を設け、コイル絶縁層中に下層コイル8および上層コイル8’を配置する。なお、コイルは一層のみの場合もある。さらに高飽和磁束密度材からなる上部磁極9を設け、ヘッド全体を保護層10で保護する。上部磁極後端層11は絶縁層7のおよび記録ギャップ層6のスルーホールを通して下部磁極5と磁気的に接触している。上部磁極先端層12の浮上面13における幅はトラック幅に相当する幅に加工されている。コイル8、8’は上部磁極後端層を周回する如く構成する。   For example, as shown in FIG. 3, a conventional thin film magnetic head is provided with a lower magnetic shield 2 made of a soft magnetic material on a substrate 1 made of a nonmagnetic material to improve the reproduction resolution and eliminate the influence of an external magnetic field. A reproduction gap 3 made of a nonmagnetic insulating material is provided on the reproduction gap, and a reproduction element 4 made of MR or GMR element is arranged in the reproduction gap. A lower magnetic pole 5 made of a soft magnetic material also serving as an upper magnetic shield is provided thereon, a recording gap layer 6 and a coil insulating layer 7 are further provided, and a lower coil 8 and an upper coil 8 'are disposed in the coil insulating layer. Note that there may be only one coil. Further, an upper magnetic pole 9 made of a high saturation magnetic flux density material is provided, and the entire head is protected by a protective layer 10. The upper magnetic pole rear end layer 11 is in magnetic contact with the lower magnetic pole 5 through the through holes of the insulating layer 7 and the recording gap layer 6. The width of the top pole tip layer 12 on the air bearing surface 13 is processed to a width corresponding to the track width. The coils 8 and 8 'are configured to go around the upper magnetic pole rear end layer.

コイル8、8’に記録電流を印加することにより、上部磁極9および下部磁極5に磁束を誘起し、記録ギャップ先端より発生する記録磁界により、浮上面13から微少距離離れて移動する記録媒体14に信号を記録する。記録ギャップ近傍には下部磁極および上部磁極より磁束が集中し、この結果高い記録磁界が発生する。上部磁極先端層が記録ギャップ層6と接触する長さをギャップ深さGdと称し、これを減少するほど磁束が磁極先端に集中するために記録磁界が増加する。   By applying a recording current to the coils 8 and 8 ', a magnetic flux is induced in the upper magnetic pole 9 and the lower magnetic pole 5, and the recording medium 14 moves away from the air bearing surface 13 by a recording magnetic field generated from the tip of the recording gap. Record the signal in Near the recording gap, the magnetic flux is concentrated from the lower magnetic pole and the upper magnetic pole, and as a result, a high recording magnetic field is generated. The length at which the top pole tip layer contacts the recording gap layer 6 is referred to as the gap depth Gd. As this is reduced, the magnetic field concentrates on the tip of the pole and the recording magnetic field increases.

上部磁極9を形成する際には、コイル絶縁層7および記録ギャップ層6の上にフォトレジストを塗布し、所定の上部磁極の形状のマスクを通してフォトレジストを露光・現像して上部磁極の形状となるべき部分のフォトレジストを除去し、除去した部分にメッキ法により上部磁極となる高飽和磁束密度材料を形成する。従来の薄膜磁気ヘッドでは、前記のように、上部磁極を形成するためのフォトレジストをコイル絶縁層7の高くかつ急峻な斜面15上に形成するために、フォトレジストの露光の際に斜面からの光の反射や焦点深度の不足によって、上部磁極の形状が精度よく形成できず、特に上部磁極先端層の狭トラック幅を形成する際に問題を生じた。   When the upper magnetic pole 9 is formed, a photoresist is applied onto the coil insulating layer 7 and the recording gap layer 6, and the photoresist is exposed and developed through a mask having a predetermined upper magnetic pole shape to obtain the upper magnetic pole shape. A portion of the photoresist to be formed is removed, and a high saturation magnetic flux density material that becomes an upper magnetic pole is formed on the removed portion by plating. In the conventional thin film magnetic head, the photoresist for forming the upper magnetic pole is formed on the high and steep slope 15 of the coil insulating layer 7 as described above. Due to light reflection and insufficient depth of focus, the shape of the upper magnetic pole could not be formed with high accuracy, and a problem was caused particularly when the narrow track width of the upper magnetic pole tip layer was formed.

この点を解決する方法として、例えば特開2000-276707号明細書に記載されているように、上部磁極を上部磁極先端層、上部磁極後端層および上部磁極上層に分離する方法が提案されている。この方法では、図4に示すように、記録ギャップ層6を形成した後、ギャップデプスを規定するための第1の非磁性絶縁層16を設ける。この上に、上部磁極先端層17および上部磁極後端層18を形成するためのフォトレジストを形成し、露光・現像して上部磁極先端層17および上部磁極後端層18の形状となるべき部分を除去し、除去した部分にメッキ法により上部磁極先端層17および上部磁極後端層18となる高飽和磁束密度材料を形成する。さらに、上部磁極先端層17および上部磁極後端層18の間隙を第2の非磁性絶縁層19で埋め込み、上部磁極先端層17、上部磁極後端層18および第2の非磁性絶縁層19を研磨により平坦化し、この上に、コイル絶縁層7、下層コイル8、上層コイル8'、上部磁極上層20、保護層10を形成する。この方法では、上部磁極先端層17を形成するフォトレジストが、図3に示した従来例のコイル絶縁層の斜面15に比較して段差の小さい第1の非磁性絶縁層16上に形成されるために、下地からの光の反射や焦点深度の不足の問題が解消され、狭トラック幅加工精度が向上するという利点を有する。   As a method for solving this problem, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-276707, a method of separating the upper magnetic pole into an upper magnetic pole front end layer, an upper magnetic pole rear end layer and an upper magnetic pole upper layer has been proposed. Yes. In this method, as shown in FIG. 4, after the recording gap layer 6 is formed, a first nonmagnetic insulating layer 16 for defining the gap depth is provided. A photoresist for forming the upper magnetic pole tip layer 17 and the upper magnetic pole rear end layer 18 is formed thereon, and exposed and developed to form the upper magnetic pole tip layer 17 and the upper magnetic pole rear end layer 18. And a high saturation magnetic flux density material to be the upper magnetic pole front end layer 17 and the upper magnetic pole rear end layer 18 is formed on the removed portion by plating. Further, the gap between the top pole tip layer 17 and the top pole back end layer 18 is filled with the second nonmagnetic insulating layer 19, and the top pole tip layer 17, the top pole back end layer 18, and the second nonmagnetic insulation layer 19 are filled. The coil insulating layer 7, the lower layer coil 8, the upper layer coil 8 ', the upper magnetic pole upper layer 20, and the protective layer 10 are formed thereon by polishing. In this method, the photoresist for forming the top pole tip layer 17 is formed on the first nonmagnetic insulating layer 16 having a smaller step than the slope 15 of the conventional coil insulating layer shown in FIG. Therefore, there is an advantage that the problem of the reflection of light from the base and the shortage of the focal depth is solved, and the narrow track width processing accuracy is improved.

特開2000-276707号公報JP 2000-276707 A

しかしながら、この図4に示す薄膜磁気ヘッドでも、第1の非磁性絶縁層16の段差の上に上部磁極先端層17を形成するために、近年要求されている0.4μm以下という極めて狭いトラック幅を高精度に形成することは困難になっている。   However, even in the thin film magnetic head shown in FIG. 4, in order to form the top pole tip layer 17 on the step of the first nonmagnetic insulating layer 16, an extremely narrow track width of 0.4 μm or less which has recently been required. It is difficult to form the film with high accuracy.

また、狭トラック化および媒体の高保磁力化が進むとともに、記録ヘッドに要求される記録磁界もますます高まっている。   Further, as the track becomes narrower and the coercive force of the medium increases, the recording magnetic field required for the recording head is also increasing.

本発明はこれらの困難を解決し、高密度記録再生を可能とする薄膜磁気ヘッド及びその製造方法、並びにかかる薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve these difficulties, and to provide a thin film magnetic head capable of high-density recording and reproduction, a manufacturing method thereof, and a magnetic disk device using such a thin film magnetic head.

上記の目的を達成するために、本発明においては、基板上に形成された磁気シールド層および再生素子からなる再生部と、下部磁極、上部磁極、コイル、および非磁性絶縁層からなる記録部とを複合した薄膜磁気ヘッドにおいて、上記下部磁極は下部磁極主層と下部磁極先端部と下部磁極後端部からなり、上記上部磁極は先端部が下部磁極先端部と記録ギャップ層を介して相対向し後端部が下部磁極後端部と磁気的に結合してなり、上記コイルは下部磁極主層と上部磁極の間に配置されてなり、上記非磁性絶縁層はコイルと下部磁極主層および上部磁極との間を充填してなり、該下部磁極先端部は、そのトラック幅方向の幅が下部磁極主層の幅より小さく、かつ、その上部磁極側に、浮上面における幅がトラック幅とほぼ同一な突起段差部を有し、上部磁極は上部磁極先端層、上部磁極後端層、および上部磁極上層からなり、さらに、前記下部磁極先端部のギャップ深さを規定する面が記録ギャップ面に対してほぼ垂直に形成されており、前記下部磁極先端部の媒体走行方向の高さが0.3μm以上2μm以下であるようにした。   In order to achieve the above object, in the present invention, a reproducing unit composed of a magnetic shield layer and a reproducing element formed on a substrate, and a recording unit composed of a lower magnetic pole, an upper magnetic pole, a coil, and a nonmagnetic insulating layer, The lower magnetic pole consists of a lower magnetic pole main layer, a lower magnetic pole front end, and a lower magnetic pole rear end, and the upper magnetic pole is opposed to the lower magnetic pole front end through a recording gap layer. And the rear end portion is magnetically coupled to the rear end portion of the lower magnetic pole, the coil is disposed between the lower magnetic pole main layer and the upper magnetic pole, and the nonmagnetic insulating layer includes the coil, the lower magnetic pole main layer, and The lower magnetic pole tip has a width in the track width direction smaller than the width of the lower magnetic pole main layer, and the width of the air bearing surface on the upper magnetic pole side is the track width. Almost the same protruding step The upper magnetic pole is composed of an upper magnetic pole front end layer, an upper magnetic pole rear end layer, and an upper magnetic pole upper layer, and a surface defining the gap depth of the lower magnetic pole front end is formed substantially perpendicular to the recording gap surface. The height of the lower magnetic pole front end in the medium traveling direction is 0.3 μm or more and 2 μm or less.

又、前記下部磁極先端部のトラック幅方向の幅は1μm以上30μm以下であることが望ましい。   The width of the tip of the lower magnetic pole in the track width direction is preferably 1 μm or more and 30 μm or less.

さらに、前記下部磁極先端部の上部磁極側の突起段差部以外の面が記録ギャップ面に対して少なくともひとつの傾斜角を持って傾斜するようにした。   Further, the surface of the lower magnetic pole tip other than the protrusion step on the upper magnetic pole side is inclined with at least one inclination angle with respect to the recording gap surface.

また、前記下部磁極先端部は、そのトラック幅方向の幅が下部磁極主層の幅より小さく、かつ、その上部磁極側に、浮上面における幅がトラック幅とほぼ同一であり、浮上面よりヘッド後部方向に離れた位置における幅が上部磁極の幅より大きい突起段差部を有し、さらに、前記下部磁極先端部の記録ギャップ深さを規定する面が記録ギャップ面に対してほぼ垂直に形成するようにした。   The width of the tip of the lower magnetic pole in the track width direction is smaller than the width of the lower magnetic pole main layer, and the width of the air bearing surface on the upper magnetic pole side is substantially the same as the track width. A width of the protrusion at a position separated in the rear direction is larger than the width of the upper magnetic pole, and a surface defining the recording gap depth of the lower magnetic pole tip is formed substantially perpendicular to the recording gap surface. I did it.

さらに、前記上部磁極先端層が浮上面から磁極広がり位置までトラック幅に相当する幅を有し、磁極広がり位置からヘッド後部方向に向かって幅が増加するようにした。   Further, the upper magnetic pole front end layer has a width corresponding to the track width from the air bearing surface to the magnetic pole spreading position, and the width increases from the magnetic pole spreading position toward the rear of the head.

また、前記上部磁極先端層が複数の飽和磁束密度の異なる磁性層で構成され、記録ギャップ側の磁性層が記録ギャップより遠い側の磁性層より飽和磁束密度が高くなるようにした。   The upper magnetic pole tip layer is composed of a plurality of magnetic layers having different saturation magnetic flux densities, and the magnetic layer on the recording gap side has a higher saturation magnetic flux density than the magnetic layer on the side farther from the recording gap.

さらに、前記上部磁極先端層あるいは下部磁極先端部に使用する少なくとも一部の磁性材料の飽和磁束密度が下部磁極主層および上部磁極上層に使用する磁性材料の飽和磁束密度より高いことが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the saturation magnetic flux density of at least a part of the magnetic material used for the upper magnetic pole tip layer or the lower magnetic pole tip is higher than the saturation magnetic flux density of the magnetic material used for the lower magnetic pole main layer and the upper magnetic pole upper layer.

また、下部磁極主層あるいは上部磁極上層に使用する磁性材料の比抵抗が上部磁極先端層あるいは上層先端下部磁極に使用する磁性材料の比抵抗より高いことが望ましい。   Further, it is desirable that the specific resistance of the magnetic material used for the lower magnetic pole main layer or the upper magnetic pole upper layer is higher than the specific resistance of the magnetic material used for the upper magnetic pole front end layer or the upper front end lower magnetic pole.

さらに、下部磁極先端部は下部磁極主層上にフレームメッキ法により作成した。   Further, the lower magnetic pole tip was formed on the lower magnetic pole main layer by frame plating.

また、磁気記録媒体とそれを駆動するモーター、磁気記録媒体に記録再生するための磁気ヘッド、磁気ヘッドの位置決めをする機構、これらを制御する回路系、および磁気ヘッドに記録信号を供給し、磁気ヘッドからの再生信号を処理する回路系等からなる磁気ディスク装置において、磁気ヘッドとして上記の薄膜磁気ヘッドを少なくとも1つ搭載し、かつ保磁力が279kA/m(3500Oe)以上の磁気記録媒体を用いた。   In addition, a magnetic recording medium and a motor for driving the magnetic recording medium, a magnetic head for recording / reproducing on the magnetic recording medium, a mechanism for positioning the magnetic head, a circuit system for controlling these, and a recording signal are supplied to the magnetic head to In a magnetic disk device comprising a circuit system for processing a reproduction signal from the head, a magnetic recording medium having at least one of the above thin film magnetic heads as a magnetic head and having a coercive force of 279 kA / m (3500 Oe) or more is used. It was.

本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁極主層上に下部磁極先端部を設け、さらにヘッド各部の形状寸法を適正に選ぶことによりトラック幅精度が高く、記録磁界強度の高い薄膜磁気ヘッドを提供することができる。また、下部磁極先端部に上部磁極先端層の幅より広い幅を有する突起段差部を設けることにより、オフトラック位置での不要な媒体面内磁界を低減することができる。   In the thin film magnetic head of the present invention, a thin film magnetic head having a high track magnetic field strength and a high recording magnetic field strength is provided by providing a lower magnetic pole tip on the lower magnetic pole main layer and appropriately selecting the shape of each part of the head. be able to. Further, by providing a protrusion step portion having a width wider than the width of the upper magnetic pole tip layer at the lower magnetic pole tip, an unnecessary medium in-plane magnetic field at the off-track position can be reduced.

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

<実施例1>
本発明の薄膜磁気ヘッドの断面図を図2に示す。非磁性材からなる基板1の上に、再生分解能を向上し外部磁界の影響を排除するための軟磁性材からなる下部磁気シールド2を設け、その上に非磁性絶縁材よりなる再生ギャップ3を設け、再生ギャップ中にMRまたはGMR素子からなる再生素子4を配置する。この上に上部磁気シールド21を設け、さらに、記録ヘッドと再生ヘッドを分離する非磁性材からなるセパレート層22を設ける。この上に下部磁極主層5を設け、さらに下部磁極先端部23、下部磁極後端部24を設ける。下部磁極先端部23と下部磁極後端部24の間には非磁性絶縁層25を充填する。
<Example 1>
A cross-sectional view of the thin film magnetic head of the present invention is shown in FIG. A lower magnetic shield 2 made of a soft magnetic material is provided on a substrate 1 made of a non-magnetic material to improve reproduction resolution and eliminate the influence of an external magnetic field, and a reproduction gap 3 made of a non-magnetic insulating material is formed thereon. A reproducing element 4 made of MR or GMR element is arranged in the reproducing gap. An upper magnetic shield 21 is provided thereon, and a separate layer 22 made of a nonmagnetic material that separates the recording head and the reproducing head is provided. A lower magnetic pole main layer 5 is provided thereon, and a lower magnetic pole front end portion 23 and a lower magnetic pole rear end portion 24 are further provided. A nonmagnetic insulating layer 25 is filled between the lower magnetic pole front end portion 23 and the lower magnetic pole rear end portion 24.

さらに、下部磁極先端部23、下部磁極後端部24および非磁性絶縁層25を研磨により平坦化し、この上に記録ギャップ層6を設け、さらに上部磁極先端層17、上部磁極後端層18を設ける。さらに、第2の非磁性絶縁層19および下層コイル8’を設ける。この上部磁極先端層17、上部磁極後端層18および第2の非磁性絶縁層19の面を研磨によって平坦化し、この上に、コイル絶縁層7、上層コイル8'を配置する。さらに上部磁極上層20を設け、ヘッド全体を保護層10で保護する。上部磁極上層の先端は浮上面より後退させて配置する。   Further, the lower magnetic pole front end 23, the lower magnetic pole rear end 24 and the nonmagnetic insulating layer 25 are flattened by polishing, the recording gap layer 6 is provided thereon, and the upper magnetic pole front end layer 17 and the upper magnetic pole rear end layer 18 are formed. Provide. Further, a second nonmagnetic insulating layer 19 and a lower layer coil 8 'are provided. The surfaces of the upper magnetic pole front end layer 17, the upper magnetic pole rear end layer 18 and the second nonmagnetic insulating layer 19 are flattened by polishing, and the coil insulating layer 7 and the upper coil 8 'are disposed thereon. Further, an upper magnetic pole upper layer 20 is provided, and the entire head is protected by the protective layer 10. The tip of the upper magnetic pole upper layer is disposed so as to recede from the air bearing surface.

上部磁極上層の後端層26および上部磁極後端層18は下部磁極後端部24と磁気的に接続している。下層コイル8、上層コイル8’は上部磁極後端層18および上部磁極上層の後端層26を周回する如く構成する。下層コイル8および上層コイル8’に記録電流を印加することにより、上部磁極先端層17、上部磁極上層20、上部磁極後端層18、下部磁極後端部24、下部磁極主層5および下部磁極先端部23に磁束を誘起し、記録ギャップ先端より発生する記録磁界により、浮上面13から微少距離離れて移動する記録媒体14に信号を記録する。   The rear end layer 26 and the upper magnetic pole rear end layer 18 of the upper magnetic pole upper layer are magnetically connected to the lower magnetic pole rear end 24. The lower layer coil 8 and the upper layer coil 8 ′ are configured to go around the upper magnetic pole rear end layer 18 and the upper magnetic pole upper layer rear end layer 26. By applying a recording current to the lower coil 8 and the upper coil 8 ′, the upper magnetic pole tip layer 17, the upper magnetic pole upper layer 20, the upper magnetic pole rear end layer 18, the lower magnetic pole rear end 24, the lower magnetic pole main layer 5 and the lower magnetic pole. A magnetic flux is induced at the tip portion 23, and a signal is recorded on the recording medium 14 that moves away from the air bearing surface 13 by a recording magnetic field generated by the recording magnetic field tip.

なお、本実施例では、上部磁気シールド21と下部磁極主層5がセパレート層22で分離された構造を示したが、図3および図4の従来例のように、下部磁極主層が上部磁気シールドを兼ねる構成としてもよい。記録ギャップ深さは下部磁極先端部の深さで規定されており、ここにおいて、記録ギャップ深さを規定する下部磁極先端部の面は記録ギャップ面に対してほぼ垂直に形成されている。   In the present embodiment, the structure in which the upper magnetic shield 21 and the lower magnetic pole main layer 5 are separated by the separate layer 22 is shown. However, as in the conventional example of FIGS. It is good also as a structure which serves as a shield. The recording gap depth is defined by the depth of the lower magnetic pole tip. Here, the surface of the lower magnetic pole tip defining the recording gap depth is formed substantially perpendicular to the recording gap surface.

本発明の薄膜磁気ヘッドのヘッド先端近傍の構造を図1の斜視図に示す。なお、本図では下部磁極主層5、下部磁極先端部23、上部磁極先端層17および上部磁極上層20の一部のみを示している。図のように、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、下部磁極先端部23は下部磁極5より小さい幅Lp2wを有し、ギャップ深さGdに相当する長さ(深さ)、および高さLp2hを有する。また、記録ギャップを挟んで上部磁極と対向する部分は上部磁極のトラック幅Twとほぼ同一幅の突起段差部27を有する。突起段差部の高さをトリム深さTrと称する。   The structure in the vicinity of the tip of the thin film magnetic head of the present invention is shown in the perspective view of FIG. In this figure, only a part of the lower magnetic pole main layer 5, the lower magnetic pole tip 23, the upper magnetic pole tip layer 17 and the upper magnetic pole upper layer 20 is shown. As shown in the figure, in the thin film magnetic head of the present invention, the lower magnetic pole tip 23 has a width Lp2w smaller than the lower magnetic pole 5, and has a length (depth) corresponding to the gap depth Gd and a height Lp2h. Have. Further, a portion facing the upper magnetic pole across the recording gap has a protrusion step portion 27 having substantially the same width as the track width Tw of the upper magnetic pole. The height of the protrusion step portion is referred to as a trim depth Tr.

上部磁極先端層17はヘッド後部方向に磁極広がり位置Lyまでトラック幅とほぼ同一の幅を有し、磁極広がり位置Lyよりヘッド後部方向に向かって開き角θで最大幅Up1wまで幅が増加する。上部磁極先端層17の長さはUp1L、厚さはUp1tである。上部磁極上層20の先端は浮上面から上部磁極深さUp2d離れており、上部磁極先端の幅Up2fw、厚さUp2tを有する。また上部磁極上層20も、絞り位置Up2Lyよりヘッド後部方向に向かって開き角φで上部磁極幅Up2wまで増加する形状を有する。また、上部磁極上層立ち上がり位置Up2sまで上部磁極上層20は平坦であり、Up2sより上部磁極上層20はコイル絶縁層の斜面15の上に形成される。   The upper magnetic pole front end layer 17 has substantially the same width as the track width in the head rearward direction to the magnetic pole spreading position Ly, and the width increases from the magnetic pole spreading position Ly toward the head rearward direction up to the maximum width Up1w at the opening angle θ. The upper magnetic pole tip layer 17 has a length of Up1L and a thickness of Up1t. The tip of the upper magnetic pole upper layer 20 is separated from the air bearing surface by the upper magnetic pole depth Up2d, and has a width Up2fw and a thickness Up2t of the upper magnetic pole tip. The upper magnetic pole upper layer 20 also has a shape that increases from the aperture position Up2Ly to the upper magnetic pole width Up2w at the opening angle φ toward the head rear direction. The upper magnetic pole upper layer 20 is flat up to the upper magnetic pole upper layer rising position Up2s, and the upper magnetic pole upper layer 20 is formed on the slope 15 of the coil insulating layer from the Up2s.

上記の構造を有する本発明の薄膜磁気ヘッドについて、計算機シミュレーションにより磁界計算を行い、図4に示す従来の薄膜磁気ヘッドと記録磁界強度を比較した。本発明の薄膜磁気ヘッドの寸法を、トラック幅Tw=0.35μm、ギャップ長Gl=0.13μm、Gd=1μm、Lp2w=8μm、Tr=0.2μm、Ly=0.8μm、Up1t=2μm、Up1L=3.5μm、Up1w=4μm、θ=45度、Up2d=1μm、Up2t=3μm、Up2w=3μm、Up2Ly=4μm、Up2s=4μm、φ=45度、Up2w=26μmとし、下部磁極先端部23の高さLp2hの変化による記録磁界強度の変化を計算した。なお、下部磁極5の幅Lp1wを100μm、下部磁極の厚さLp1tを2μmとした。   The thin film magnetic head of the present invention having the above structure was subjected to a magnetic field calculation by computer simulation, and the recording magnetic field strength was compared with the conventional thin film magnetic head shown in FIG. The dimensions of the thin film magnetic head of the present invention are as follows: track width Tw = 0.35 μm, gap length Gl = 0.13 μm, Gd = 1 μm, Lp2w = 8 μm, Tr = 0.2 μm, Ly = 0.8 μm, Up1t = 2 μm, Up1L = 3.5 μm, Up1w = 4 μm, θ = 45 degrees, Up2d = 1 μm, Up2t = 3 μm, Up2w = 3 μm, Up2Ly = 4 μm, Up2s = 4 μm, φ = 45 degrees, Up2w = 26 μm, and lower magnetic pole tip 23 The change in the recording magnetic field strength due to the change in the height Lp2h of the recording medium was calculated. The width Lp1w of the lower magnetic pole 5 was 100 μm, and the thickness Lp1t of the lower magnetic pole was 2 μm.

一方、図4に示す従来の薄膜磁気ヘッドはギャップ深さを決める第1の非磁性絶縁層16の厚さILhを0.4μm、下部磁極主層5の膜厚Lp1tを2.5μmとし、他の寸法は本発明の薄膜磁気ヘッドと同一とした。   On the other hand, in the conventional thin film magnetic head shown in FIG. 4, the thickness ILh of the first nonmagnetic insulating layer 16 that determines the gap depth is 0.4 μm, the film thickness Lp1t of the lower magnetic pole main layer 5 is 2.5 μm, and others. These dimensions were the same as those of the thin film magnetic head of the present invention.

また、本発明の薄膜磁気ヘッドに使用する磁性材料として、下部磁極主層5および上部磁極上層20には46Ni−Fe膜(飽和磁束密度Bs=1.68T)、下部磁極先端部23、下部磁極後端部24、上部磁極先端層17、上部磁極後端層18にはCoNiFe膜(Bs=2.0T)を用いた。従来の薄膜磁気ヘッドには、本発明の薄膜磁気ヘッドと同一の材料を用いた。但し、下部磁極5は比較のためにCoNiFe膜(Bs=2.0T)とした。   As the magnetic material used in the thin film magnetic head of the present invention, the lower magnetic pole main layer 5 and the upper magnetic pole upper layer 20 have a 46Ni-Fe film (saturation magnetic flux density Bs = 1.68T), a lower magnetic pole tip 23, a lower magnetic pole. A CoNiFe film (Bs = 2.0 T) was used for the rear end 24, the upper magnetic pole front end layer 17, and the upper magnetic pole rear end layer 18. The same material as the thin film magnetic head of the present invention was used for the conventional thin film magnetic head. However, the lower magnetic pole 5 is a CoNiFe film (Bs = 2.0T) for comparison.

図11に、トラック幅中心の位置で、媒体中心となる浮上面より25nm離れた位置での媒体走行方向の最大磁界強度Hxmaxを示す。以下、この値を磁界強度と称する。図のように、従来の薄膜磁気ヘッドの磁界強度は約9000Oeであり、下部磁極先端部の高さLp1h=0.3μmの場合の本発明の薄膜磁気ヘッドの磁界強度は、従来の薄膜磁気ヘッドより高い磁界強度を示す。Lp2hの増加と共に本発明の薄膜磁気ヘッドの磁界強度は急激に増加し、1μm以上で磁界強度の増加は飽和する。このようにLp1hと共に磁界強度が増加する理由は、上部磁極先端層17および上部磁極上層20と、下部磁極5の間の距離が大きくなることにより、この間の漏洩磁束が少なくなり、磁束がヘッド先端の記録ギャップ近傍まで減衰が少なく到達するためと考えられる。   FIG. 11 shows the maximum magnetic field strength Hxmax in the medium traveling direction at a position at the center of the track width and at a position 25 nm away from the air bearing surface serving as the center of the medium. Hereinafter, this value is referred to as magnetic field strength. As shown in the figure, the magnetic field strength of the conventional thin film magnetic head is about 9000 Oe, and the magnetic field strength of the thin film magnetic head of the present invention when the height Lp1h = 0.3 μm of the lower magnetic pole tip is the conventional thin film magnetic head. Higher magnetic field strength is shown. As Lp2h increases, the magnetic field strength of the thin film magnetic head of the present invention increases rapidly, and the increase in magnetic field strength saturates at 1 μm or more. The reason why the magnetic field intensity increases with Lp1h in this way is that the distance between the upper magnetic pole tip layer 17 and the upper magnetic pole upper layer 20 and the lower magnetic pole 5 is increased, so that the leakage magnetic flux between them is reduced and the magnetic flux is reduced to the head tip. This is considered to be because the attenuation reaches the vicinity of the recording gap with less attenuation.

以上のように、下部磁極先端部23を設けて、その高さLp2hを1μm以上とすることにより、従来の薄膜磁気ヘッドに比し、磁界強度を約600Oe以上、大幅に増加させることが可能となる。この磁界増加は高保磁力媒体に高密度の信号を記録する上で極めて有利である。   As described above, by providing the lower magnetic pole tip 23 and setting its height Lp2h to 1 μm or more, it is possible to significantly increase the magnetic field strength by about 600 Oe or more compared to the conventional thin film magnetic head. Become. This increase in magnetic field is extremely advantageous for recording a high-density signal on a high coercive force medium.

また、下部磁極先端部23を設けた場合、この平坦面上に上部磁極先端層作成のためのフォトレジストを形成できるため、従来例のように露光の際に段差による異常反射や焦点深度の不足によるトラック幅精度の劣化がなく、狭トラック幅の形成が高精度にできるという利点を有する。   Further, when the lower magnetic pole tip 23 is provided, a photoresist for forming the upper magnetic pole tip layer can be formed on this flat surface, so that abnormal reflection due to a step or insufficient depth of focus is caused during exposure as in the conventional example. Therefore, there is an advantage that the narrow track width can be formed with high accuracy.

下部磁極先端部の高さLp2hは、図11に示したように0.3μm以上で従来例に比較して磁界強度増加の効果があり、0.7μm以上で十分な磁界増加効果がある。一方、磁気ヘッドとしては、ヘッド各部の寸法が変化したときの磁界変化は小さい方が好ましい。かかる観点から、Lp2hは磁界が十分高く、かつ磁界変化が少なくなる0.7μm以上とするのがより好ましい。   As shown in FIG. 11, the height Lp2h of the lower magnetic pole tip is 0.3 μm or more, which has the effect of increasing the magnetic field strength compared to the conventional example, and 0.7 μm or more has a sufficient magnetic field increasing effect. On the other hand, as the magnetic head, it is preferable that the magnetic field change is small when the dimensions of each part of the head are changed. From this point of view, Lp2h is more preferably 0.7 μm or more so that the magnetic field is sufficiently high and the magnetic field change is reduced.

一方、Lp2hを大きくしすぎると、記録ギャップと再生ギャップの間隔が大きくなり、以下のような問題が生ずる。すなわち、記録ギャップと再生ギャップの間隔が大きくなりすぎると、磁気ディスク上での再生トラックと記録トラックの位置の偏差が大きくなりトラック位置を制御することが困難となる。また、記録ギャップと再生ギャップの間隔増加に従って、磁気ディスク上に信号を記録できる領域が狭くなりフォーマット効率が低下する。このような問題から記録・再生ギャップ間隔を6μm未満とすることが求められている。   On the other hand, if Lp2h is too large, the interval between the recording gap and the reproduction gap becomes large, causing the following problems. That is, if the interval between the recording gap and the reproducing gap becomes too large, the deviation between the position of the reproducing track and the recording track on the magnetic disk becomes large, and it becomes difficult to control the track position. Further, as the gap between the recording gap and the reproducing gap increases, the area in which a signal can be recorded on the magnetic disk becomes narrower and the format efficiency decreases. Due to such problems, it is required to make the recording / reproducing gap interval less than 6 μm.

本発明の薄膜磁気ヘッドでは、再生素子4の中心から上部シールド21までの間隔を0.04μm,上部シールド21の厚さを1.3μm、セパレート層2の厚さを0.5μm、下部磁極主層5の厚さを2μm、下部磁極先端部上端から記録ギャップ中心までの距離を0.065μmと設定しており、記録・再生ギャップ間隔を6μm未満とするためには、約0.1μmの余裕を取って下部磁極先端部高さLp2hを2μm以下とする必要がある。また、さらに寸法バラツキに対する余裕を取るためにLp2hを1.5μm以下とすることがより好ましい。   In the thin film magnetic head of the present invention, the distance from the center of the reproducing element 4 to the upper shield 21 is 0.04 μm, the thickness of the upper shield 21 is 1.3 μm, the thickness of the separate layer 2 is 0.5 μm, The thickness of the layer 5 is set to 2 μm, the distance from the upper end of the lower magnetic pole tip to the center of the recording gap is set to 0.065 μm, and in order to make the recording / reproducing gap interval less than 6 μm, there is a margin of about 0.1 μm. Therefore, it is necessary to set the bottom pole tip height Lp2h to 2 μm or less. Further, it is more preferable to set Lp2h to 1.5 μm or less in order to take a margin for dimensional variation.

図12に、下部磁極先端部の幅Lp2wを変化した時の磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さLp2hは1.4μmとした。その他の形状は図11の場合と同じである。図のように、Lp2wの増加に伴って、磁界強度は急激に増加して約3μmで最大値となり、その後徐々に減少する。   FIG. 12 shows the change in magnetic field strength when the width Lp2w of the lower magnetic pole tip is changed. The bottom pole tip height Lp2h was 1.4 μm. Other shapes are the same as those in FIG. As shown in the figure, as Lp2w increases, the magnetic field strength increases rapidly, reaches a maximum value at about 3 μm, and then gradually decreases.

Lp2wが3μm以下で磁界強度が低いのは、下部磁極先端部が磁気飽和を生ずるためであり、3μm以上で磁界が徐々に低下するのはLp2wが広い場合、上部磁極から下部磁極先端部の端部への漏洩磁束が増加して、記録ギャップ近傍への磁束が相対的に減少するためと考えられる。   The reason why the magnetic field strength is low when Lp2w is 3 μm or less is that magnetic flux saturation occurs at the tip of the lower magnetic pole, and the magnetic field gradually decreases at 3 μm or more when the Lp2w is wide, from the upper magnetic pole to the end of the lower magnetic pole tip. This is presumably because the magnetic flux leaking to the portion increases and the magnetic flux near the recording gap relatively decreases.

従ってLp2wを1μm以上とするのが望ましい。1μm以上であれば、従来の薄膜磁気ヘッドより十分高い磁界強度が得られる。しかしLp2wが3μm未満ではLp2wのバラツキによる磁界の変化が大きい。従って、Lp2wの変化に対して安定な磁界強度が得られるようにLp2wを3μm以上とすることがより好ましい。Lp2wが3μm以上では磁界強度は徐々に低下する。   Therefore, it is desirable that Lp2w is 1 μm or more. When the thickness is 1 μm or more, a sufficiently higher magnetic field strength than that of a conventional thin film magnetic head can be obtained. However, when Lp2w is less than 3 μm, the change in magnetic field due to variations in Lp2w is large. Therefore, it is more preferable that Lp2w is 3 μm or more so that a stable magnetic field strength can be obtained against changes in Lp2w. When Lp2w is 3 μm or more, the magnetic field strength gradually decreases.

一方、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、高い磁界強度を得るために下部磁極先端部の材料として1.6T以上、好ましくは1.8〜2.2Tの高い飽和磁束密度Bsを有する磁性材料を用いる。具体的な材料としては46Niを中心組成としたNi−Fe膜、あるいはCo−Fe−Ni膜が挙げられる。これらの高Bs膜、特に1.8〜2.2Tの高い飽和磁束密度BsのCo−Fe−Ni膜それ自身はは一般的に耐食性に難があるが、保護膜を浮上面に付着形成した場合は、腐食等の問題は生じない。しかし、浮上面保護膜は3〜6nmと非常に薄く形成するために、浮上面研磨時の微細な研磨傷が残っている場合には、浮上面保護膜がその傷を十分覆うことが出来ず欠陥として残る場合がある。その場合には、その後の製造プロセスにおける洗浄工程等で、この欠陥部分から腐食を生ずるおそれがある。これを防ぎ、製造歩留まりを向上するために、高Bs膜を使用する下部磁極先端部の浮上面への露出幅を小さく押さえる必要がある。   On the other hand, in the thin film magnetic head of the present invention, in order to obtain a high magnetic field strength, a magnetic material having a high saturation magnetic flux density Bs of 1.6 T or more, preferably 1.8 to 2.2 T is used as the material of the lower magnetic pole tip. . Specific examples of the material include a Ni—Fe film or a Co—Fe—Ni film having 46Ni as a central composition. Although these high Bs films, particularly Co-Fe-Ni films having a high saturation magnetic flux density Bs of 1.8 to 2.2 T in general, have difficulty in corrosion resistance, a protective film is formed on the air bearing surface. In such a case, problems such as corrosion do not occur. However, since the air bearing surface protective film is formed to be as thin as 3 to 6 nm, if the fine polishing scratches remain during the air bearing surface polishing, the air bearing surface protective film cannot sufficiently cover the scratches. It may remain as a defect. In that case, there is a possibility that corrosion will occur from this defective part in a cleaning step or the like in the subsequent manufacturing process. In order to prevent this and improve the manufacturing yield, it is necessary to reduce the exposure width of the lower magnetic pole tip using the high Bs film to the air bearing surface.

さらに、近年の記録密度向上に伴って、記録媒体表面と浮上面との浮上量を低減する必要がある。そのために、薄膜磁気ヘッドを塔載しているスライダーの浮上面のトラック幅方向の幅を低減する必要がある。薄膜磁気ヘッドの位置でのスライダーの浮上面幅が、ヘッドの上部磁気シールド2、下部磁気シールド21、下部磁極主層5、あるいは下部磁極先端部23の幅より小さい場合は、スライダーの浮上面幅より外側のヘッドの上部磁気シールド2、下部磁気シールド21、下部磁極主層5、あるいは下部磁極先端部23は、スライダーの溝加工時にイオンミリング等により溝加工が施され、浮上面に対して段差が形成される。   Furthermore, with the recent increase in recording density, it is necessary to reduce the flying height between the recording medium surface and the air bearing surface. Therefore, it is necessary to reduce the width in the track width direction of the flying surface of the slider on which the thin film magnetic head is mounted. When the air bearing surface width of the slider at the position of the thin film magnetic head is smaller than the width of the upper magnetic shield 2, lower magnetic shield 21, lower magnetic pole main layer 5, or lower magnetic pole tip 23 of the head, the air bearing surface width of the slider The upper magnetic shield 2, lower magnetic shield 21, lower magnetic pole main layer 5, or lower magnetic pole tip 23 of the outer head is grooved by ion milling or the like when the slider is grooved. Is formed.

この後の加工プロセスにより、浮上面保護膜が形成されるが、前述のように、保護膜は極めて薄く形成されるため、突起段差部を十分保護できない場合は、保護膜に欠陥が生ずる恐れがある。特に高いBsを有し、耐食性の低い下部磁極先端部は、その幅が浮上面幅より大きい場合には、上記の突起段差部において腐食を生ずる可能性がある。薄膜磁気ヘッドの位置でのスライダーの浮上面幅は従来の約200μmから、今後約60μm以下に低減する趨勢にある。これらを踏まえ、下部磁極先端部の腐食による不良率を低減し、製造歩留まりを向上させるために、加工寸法のずれのマージンをとって、下部磁極先端部の幅Lp2wを50μm以下、さらに好ましくは30μm以下とする必要がある。   The air bearing surface protective film is formed by the subsequent processing process. However, as described above, since the protective film is formed extremely thin, there is a risk that defects may occur in the protective film if the protrusion step portion cannot be sufficiently protected. is there. In particular, when the width of the lower magnetic pole front end portion having a high Bs and low corrosion resistance is larger than the air bearing surface width, there is a possibility that corrosion will occur in the above-mentioned protruding step portion. The slider flying surface width at the position of the thin-film magnetic head tends to decrease from about 200 μm in the past to about 60 μm or less in the future. In view of these, in order to reduce the defect rate due to corrosion of the lower magnetic pole tip and improve the manufacturing yield, the margin Lp2w of the lower magnetic pole tip is set to 50 μm or less, more preferably 30 μm, with a margin of processing dimension deviation. It is necessary to do the following.

図13に、ギャップ深さGdを変化した時の磁界強度の変化を示した。下部磁極先端部高さLp2hは1.4μmとした。その他の形状は図11の場合と同じである。Gdが2μmである点からGdの減少と共に磁界強度は増加し、Gdが約0.3μmで最大となり、0.3μm未満では急激に減少する。Gdが0.3μm未満で磁界強度が減少する理由は下部磁極先端部が磁気飽和するためであり、Gdが0.3μm以上で磁界強度が減少する理由は、Gdの増加と共に下部磁極先端部のギャップ深さ側を通過する磁束が増加し、浮上面側の記録ギャップ近傍への磁束の集中が減少するためである。   FIG. 13 shows changes in the magnetic field strength when the gap depth Gd is changed. The bottom pole tip height Lp2h was 1.4 μm. Other shapes are the same as those in FIG. From the point that Gd is 2 μm, the magnetic field strength increases with a decrease in Gd, reaches a maximum when Gd is about 0.3 μm, and decreases abruptly when it is less than 0.3 μm. The reason why the magnetic field strength decreases when Gd is less than 0.3 μm is that the lower magnetic pole tip is magnetically saturated, and the reason why the magnetic field strength decreases when Gd is 0.3 μm or more is that the lower magnetic pole tip increases as Gd increases. This is because the magnetic flux passing through the gap depth increases and the concentration of the magnetic flux near the recording gap on the air bearing surface decreases.

Gdが0.3μm未満でも高い磁界は得られるが、Gdの変化による磁界の変化が急峻であり、記録特性のバラツキを生じやすい。また、Gdが0.3μm未満の場合には下部磁極先端部の機械的強度が低下して、剥離等の問題を生じやすい。従ってGdを0.3μm以上とすることが望ましい。一方、Gdが2μmを越える場合には磁界強度が大きく低下するため、Gdを2μm以下とすることが好ましい。   Even if Gd is less than 0.3 μm, a high magnetic field can be obtained, but the change of the magnetic field due to the change of Gd is steep, and the recording characteristics tend to vary. On the other hand, when Gd is less than 0.3 μm, the mechanical strength of the lower magnetic pole tip is lowered and problems such as peeling are likely to occur. Therefore, it is desirable that Gd is 0.3 μm or more. On the other hand, when Gd exceeds 2 μm, the magnetic field strength is greatly reduced. Therefore, Gd is preferably 2 μm or less.

図14に、トリム深さTrによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さLP2hは1.4μmとした。その他の形状は図11の場合と同じである。図のように、磁界強度はトリム深さTrの増加と共に減少するため、従来ヘッド以上の磁界強度を得るためにTrを0.4μm以下とすることが望ましい。Trが0.1μm未満では磁界強度はほぼ一定である。しかし、0.1μm未満とした場合には、トラック中心からトラック端部以上離れた位置での媒体面内磁界成分が十分に減少せず、媒体保磁力に近い、あるいは媒体保磁力を越える大きな値となる。このような場合には、記録ヘッドが信号を消去する消去幅Tweが記録信号幅Twwに比べて不要に大きくなり、場合によっては隣接トラックの信号を消去、減衰させるという問題を生ずる。従って、トリム深さは0.1μm以上とする必要がある。   FIG. 14 shows changes in the magnetic field strength depending on the trim depth Tr. The bottom pole tip height LP2h was 1.4 μm. Other shapes are the same as those in FIG. As shown in the figure, since the magnetic field strength decreases as the trim depth Tr increases, it is desirable to set Tr to 0.4 μm or less in order to obtain a magnetic field strength higher than that of the conventional head. When Tr is less than 0.1 μm, the magnetic field strength is almost constant. However, when the thickness is less than 0.1 μm, the in-plane magnetic field component at a position away from the track center or more from the track center is not sufficiently reduced, and a large value close to or exceeding the medium coercive force. It becomes. In such a case, the erase width Twe for erasing the signal by the recording head becomes unnecessarily large as compared with the recording signal width Tww. In some cases, there arises a problem that the signal of the adjacent track is erased and attenuated. Therefore, the trim depth needs to be 0.1 μm or more.

本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、図5(a)に示した下部磁極先端部の形状のように、下部磁極先端部の上端面28にテーパー角αを付与することも出来る。図15にテーパー角αによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さLp2hは1.4μmとした。その他の形状は図11の場合と同じである。下部磁極先端部の上端面にテーパー角を付与した場合には上部磁極先端層から下部磁極先端部端部への漏洩磁束が減少するため磁界強度が増加する。   In the thin film magnetic head of the present invention, a taper angle α can be given to the upper end face 28 of the lower magnetic pole tip as shown in the shape of the lower magnetic pole tip shown in FIG. FIG. 15 shows changes in the magnetic field strength due to the taper angle α. The bottom pole tip height Lp2h was 1.4 μm. Other shapes are the same as those in FIG. When a taper angle is applied to the upper end surface of the lower magnetic pole tip, the magnetic flux intensity increases because the leakage flux from the upper magnetic pole tip layer to the lower magnetic pole tip end decreases.

図15のように、テーパー角αの増加とともに磁界強度は増加し、α=20〜40度で最大となった後に減少する。40度以上で磁界強度が減少するのは、下部磁極先端部が飽和するためである。従ってテーパー角αとして、磁界増加の効果が得られる60度以下とするのが好ましい。図5(b)に、下部磁極先端部が2つ以上の上端面28、28'と2つ以上のテーパー角α、α'を持つ例を示した。このようにテーパー角が2つ以上の値をもつ場合でも、上記テーパー角による磁界増加の効果を同様に有する。   As shown in FIG. 15, the magnetic field strength increases with an increase in the taper angle α, and decreases after reaching a maximum at α = 20 to 40 degrees. The reason why the magnetic field intensity decreases at 40 degrees or more is that the lower magnetic pole tip is saturated. Therefore, the taper angle α is preferably set to 60 degrees or less so that the effect of increasing the magnetic field can be obtained. FIG. 5B shows an example in which the lower magnetic pole tip has two or more upper end surfaces 28 and 28 ′ and two or more taper angles α and α ′. Thus, even when the taper angle has two or more values, the effect of increasing the magnetic field by the taper angle is similarly obtained.

図1の説明において述べた上部磁極先端層の磁極広がり位置Lyによる磁界強度の変化を図16に示す。下部磁極先端部高さLp2hは1.4μmとした。その他の形状は図11の場合と同じである。Lyの減少と共に磁界強度は大きく増加する。Lyが1.5μmを越えた場合には磁界強度は従来ヘッドにおける磁界強度9000Oeよりも低下してしまう。従って、Lyを1.5μm以下にすることが好ましい。またLyを低減するほど磁界強度は増加するが、フォトレジストの解像度等の限界から、Ly近傍には少なくとも0.2μm程度の曲率半径Rがついてしまう。このためLyを0.2μm未満とした場合にはLyの加工精度によるトラック幅の変化が大きくなる。従って、Tw幅精度を確保するためにLyを0.2μm以上とすることが好ましい。   FIG. 16 shows the change in magnetic field strength depending on the magnetic pole spreading position Ly of the top pole tip layer described in the description of FIG. The bottom pole tip height Lp2h was 1.4 μm. Other shapes are the same as those in FIG. The magnetic field strength increases greatly as Ly decreases. When Ly exceeds 1.5 μm, the magnetic field strength is lower than the magnetic field strength of 9000 Oe in the conventional head. Therefore, it is preferable to set Ly to 1.5 μm or less. Further, the magnetic field intensity increases as Ly is reduced, but a radius of curvature R of at least about 0.2 μm is attached in the vicinity of Ly due to limitations such as the resolution of the photoresist. For this reason, when Ly is less than 0.2 μm, the change in the track width due to the processing accuracy of Ly becomes large. Therefore, Ly is preferably set to 0.2 μm or more in order to ensure the Tw width accuracy.

図3あるいは図4に示した従来の薄膜磁気ヘッドでは、コイル絶縁層の斜面15上もしくは第1の絶縁層16の突起段差上にトラック幅を規定する上部磁極9あるいは上部磁極先端層17を形成する。このため、磁極広がり位置LyをギャップデプスGdの近傍に設定した場合には、斜面あるは突起段差からの露光の反射等によりLy近傍のトラック幅が磁極広がり形状の影響を受けて誤差が大きくなるため、LyをGdより少なくとも0.3μm以上大きな値とする必要があった。このため、従来の薄膜磁気ヘッドではLyを大幅に小さくして磁界強度を増加することが困難だった。   In the conventional thin film magnetic head shown in FIG. 3 or FIG. 4, the upper magnetic pole 9 or the upper magnetic pole tip layer 17 that defines the track width is formed on the slope 15 of the coil insulating layer or on the protruding step of the first insulating layer 16. To do. For this reason, when the magnetic pole spread position Ly is set in the vicinity of the gap depth Gd, the track width in the vicinity of Ly is affected by the magnetic pole spread shape due to the reflection of the exposure from the inclined surface or the projection step, and the error becomes large. Therefore, it is necessary to set Ly at least 0.3 μm or more larger than Gd. For this reason, it has been difficult for a conventional thin film magnetic head to significantly reduce Ly and increase the magnetic field strength.

一方、本発明の薄膜磁気ヘッドは、前記のように、トラック幅を規定する上部磁極先端層を下部磁極先端部の平坦な面に形成できるため、上記のようなLyとGdの位置関係の制約がないという特徴がある。図7および図11のように、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、Gdによる磁界強度の変化よりも、Lyによる磁界強度の変化が大きい。従って、LyをGdより小とする構成により高い磁界強度を有する薄膜磁気ヘッドを実現できる。   On the other hand, the thin film magnetic head of the present invention, as described above, can form the upper magnetic pole tip layer that defines the track width on the flat surface of the lower magnetic pole tip, so that the positional relationship between Ly and Gd is restricted as described above. There is a feature that there is no. As shown in FIGS. 7 and 11, in the thin film magnetic head of the present invention, the change in magnetic field strength due to Ly is larger than the change in magnetic field strength due to Gd. Therefore, a thin film magnetic head having a high magnetic field strength can be realized with a configuration in which Ly is smaller than Gd.

図17の曲線(a)に、上部磁極先端層の開き角θによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さLp2hは1.4μmとした。その他の形状は図11の場合と同じである。図のように、θの増加とともに磁界強度は増加し、45度以上で増加は緩やかになる。上部磁極先端層の開き角θが大きすぎると、レジスト露光の際のレジスト中の光の散乱等により前記のLy近傍の曲率半径Rが大きくなり、トラック幅精度が低下する傾向がある。これを防ぐために開き角θを60度以下、より好ましくは50度以下とすることが望ましい。また、開き角θが20度未満の場合には磁界強度の低下が著しいため、開き角θを20度以上、より好ましくは30度以上とすることが望ましい。   A curve (a) in FIG. 17 shows a change in magnetic field strength depending on the opening angle θ of the top pole tip layer. The bottom pole tip height Lp2h was 1.4 μm. Other shapes are the same as those in FIG. As shown in the figure, the magnetic field strength increases as θ increases, and the increase becomes moderate at 45 degrees or more. If the opening angle θ of the top pole tip layer is too large, the radius of curvature R in the vicinity of Ly becomes large due to light scattering in the resist during resist exposure, and the track width accuracy tends to decrease. In order to prevent this, it is desirable that the opening angle θ is 60 degrees or less, more preferably 50 degrees or less. Further, when the opening angle θ is less than 20 degrees, the magnetic field strength is significantly reduced. Therefore, it is desirable that the opening angle θ is 20 degrees or more, more preferably 30 degrees or more.

なお、図6に示した上部磁極先端層の平面形状のように、上部磁極先端層の開き角およびLyを2つ以上として、ヘッド後部側の広がり位置Ly2での開き角θ2をヘッド先端側の広がり位置Ly1の開き角θ1より大きくした2段形状とすることにより、磁界強度の低下を緩和してかつトラック幅を決めるLy1近傍の加工精度を向上することも出来る。このような例としてLy1=0.8μm、Ly2=1.3μ、θ2を45度とした場合のθ1による磁界強度の変化を図12曲線(b)に示す。このように2段形状にすることにより、θ1の小さな領域における磁界強度が増加できる。この結果、ヘッド先端側の開き角θ1の使用可能な最小値を10度まで低減することが出来る。   As shown in the planar shape of the top pole tip layer shown in FIG. 6, the top pole tip layer has two or more opening angles and Ly, and the head opening angle θ2 at the spreading position Ly2 on the head rear side is set to the head tip side. By adopting a two-stage shape that is larger than the opening angle θ1 of the spread position Ly1, it is possible to alleviate the decrease in the magnetic field strength and improve the processing accuracy in the vicinity of Ly1 that determines the track width. As such an example, the change in magnetic field strength due to θ1 when Ly1 = 0.8 μm, Ly2 = 1.3 μm, and θ2 is 45 degrees is shown in FIG. 12 curve (b). By using the two-stage shape in this way, the magnetic field strength in the region where θ1 is small can be increased. As a result, the minimum usable value of the opening angle θ1 on the head tip side can be reduced to 10 degrees.

図18に、上部磁極先端層膜厚Up1tによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さLp2hは1.4μmとした。図18の曲線(a)は上部磁極深さUp2dを1μm曲線(b)はUp2dを0.5μmとした場合である。その他の形状は図11の場合と同じである。曲線(a)のように、Up2dを1μmとした場合、上部磁極先端層膜厚Up1tの増加とともに磁界強度は急激に増加して2〜3μmで最大となり、その後徐々に低下する。Up2dが0.5μmの場合はUp1tが薄い領域で磁界強度の減少が小さい。膜厚の薄い領域で磁界が減少するのは、上部磁極上層からの磁束をヘッド先端の記録ギャップ近傍に伝達する際の磁路幅が低下するためであり、膜厚の厚い領域で磁界が減少するのは、膜厚が厚すぎると上部磁極上層とヘッド先端の記録ギャップ近傍との距離が大きくなり磁路長さが増加するためと考えられる。また、Up2dが小さい場合には上部磁極上層とヘッド先端の記録ギャップとの距離が短くなるために、磁界強度が増加する。   FIG. 18 shows the change in magnetic field strength due to the top pole tip layer film thickness Up1t. The bottom pole tip height Lp2h was 1.4 μm. The curve (a) in FIG. 18 is the case where the upper magnetic pole depth Up2d is 1 μm, and the curve (b) is when the Up2d is 0.5 μm. Other shapes are the same as those in FIG. As shown by curve (a), when Up2d is set to 1 μm, the magnetic field strength rapidly increases as the upper magnetic pole tip layer film thickness Up1t increases, reaches a maximum at 2 to 3 μm, and then gradually decreases. When Up2d is 0.5 μm, the decrease in magnetic field strength is small in the region where Up1t is thin. The magnetic field decreases in the thin film area because the magnetic path width when the magnetic flux from the upper magnetic pole upper layer is transmitted to the vicinity of the recording gap at the tip of the head decreases, and the magnetic field decreases in the thick film area. This is probably because if the film thickness is too thick, the distance between the upper magnetic pole upper layer and the vicinity of the recording gap at the tip of the head increases and the magnetic path length increases. When Up2d is small, the distance between the upper magnetic pole upper layer and the recording gap at the head tip is shortened, and the magnetic field strength is increased.

図のように、高い磁界強度を得るためには、上部磁極先端層膜厚Up1tは0.5μm以上、望ましくは1μm以上必要である。Up2dが小さい場合、Up1tが0.5μm未満でも高い磁界が得られるが、Up1tが0.5μm未満の場合は膜厚バラツキによる磁界強度の変化が大きいため、0.5μm以上とするのが望ましい。また、Up1tが4μmを越えた場合は磁界強度が低下し始めるため4μm以下とするのが望ましい。   As shown in the figure, in order to obtain a high magnetic field strength, the top pole tip layer film thickness Up1t needs to be 0.5 μm or more, preferably 1 μm or more. When Up2d is small, a high magnetic field can be obtained even when Up1t is less than 0.5 μm. However, when Up1t is less than 0.5 μm, the change in magnetic field strength due to film thickness variation is large, so it is desirable that the value be 0.5 μm or more. In addition, when Up1t exceeds 4 μm, the magnetic field strength starts to decrease, so it is desirable to set it to 4 μm or less.

上部磁極先端層の膜厚は磁界強度のみでなく、トラック幅精度にも影響を与える。すなわち、上部磁極先端層を厚くすると上部磁極先端層を形成するためのレジストも厚く形成する必要がある。レジストが厚い場合にはレジスト中の光の散乱が増加し解像度が低下するためトラック幅精度も低下するという影響がある。従って、磁界強度を確保した上でトラック幅精度を向上するために、上部磁極先端層膜厚Up1tを3μm以下とすることがより好ましい。   The film thickness of the top pole tip layer affects not only the magnetic field strength but also the track width accuracy. That is, when the upper magnetic pole tip layer is thickened, it is necessary to form a thick resist for forming the upper magnetic pole tip layer. When the resist is thick, light scattering in the resist increases and the resolution is lowered, so that the track width accuracy is also lowered. Therefore, in order to improve the track width accuracy while securing the magnetic field strength, it is more preferable that the upper magnetic pole tip layer film thickness Up1t be 3 μm or less.

上記の例では、上部磁極先端層全体を2.0TのCoNiFeで構成した場合の磁界強度について述べた。しかし、前述のように、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、基本的に上部磁極先端層17および上部磁極後端層18および第2の非磁性絶縁層19を形成した後、これらの面を研磨により平坦化してその後上層コイル8'、コイル絶縁層7、上部磁極上層20を形成する。上部磁極先端層17を研磨する際に、上部磁極先端層として高飽和磁束密度を有するCoNiFeメッキ膜を使用する場合には、この膜の耐食性が低いために研磨液に対して腐食を生ずる場合がある。このような研磨の際のCoNiFeの腐食を防ぐために、上部磁極先端層をCoNiFe膜の上に46Ni−Fe膜を積層した2層構造とし、研磨時にCoNiFe膜が露出しないようにすることが出来る。   In the above example, the magnetic field strength when the entire top pole tip layer is made of 2.0T CoNiFe has been described. However, as described above, in the thin film magnetic head of the present invention, basically, after the upper magnetic pole tip layer 17, the upper magnetic pole rear end layer 18 and the second nonmagnetic insulating layer 19 are formed, these surfaces are polished. Then, the upper layer coil 8 ', the coil insulating layer 7, and the upper magnetic pole upper layer 20 are formed. When the upper magnetic pole tip layer 17 is polished, when a CoNiFe plating film having a high saturation magnetic flux density is used as the upper magnetic pole tip layer, the corrosion resistance of the film may be low, and corrosion may occur in the polishing liquid. is there. In order to prevent such corrosion of CoNiFe during polishing, the upper magnetic pole tip layer can have a two-layer structure in which a 46Ni—Fe film is laminated on a CoNiFe film so that the CoNiFe film is not exposed during polishing.

図19に、上部磁極先端層の記録ギャップ層に隣接する側を2.0Tの磁性膜とし、上部磁極上層に隣接する側を1.68Tの磁性膜とした多層膜を用いた場合の、記録ギャップ側の高Bs膜の膜厚Up1hbtによる磁界強度の変化を示す。上部磁極先端層全体の膜厚Up1tは2μmし、下部磁極先端部高さLp2hは1.4μmとした。その他の形状は図11の場合と同じである。図のように、Up1hbtの増加とともに磁界強度は急激に増加し、0.5μm以上で増加はゆるやかになる。従って、上部磁極先端層を高Bs膜と、これよりBsの低い膜の多層膜とした場合、記録ギャップ側の高Bs膜の膜厚が0.2μm以上で高い磁界が得られる。しかし、0.5μm未満では膜厚による磁界強度の低下が著しいため、0.5μm以上とすることがより好ましい。   FIG. 19 shows a recording using a multilayer film in which the side adjacent to the recording gap layer of the top pole tip layer is a 2.0 T magnetic film and the side adjacent to the top pole top layer is a 1.68 T magnetic film. The change of the magnetic field intensity by the film thickness Up1hbt of the high Bs film on the gap side is shown. The film thickness Up1t of the entire top pole tip layer was 2 μm, and the bottom pole tip height Lp2h was 1.4 μm. Other shapes are the same as those in FIG. As shown in the figure, the magnetic field strength rapidly increases with the increase in Up1hbt, and the increase becomes moderate at 0.5 μm or more. Therefore, when the top pole tip layer is a multi-layer film having a high Bs film and a film having a lower Bs, a high magnetic field can be obtained when the film thickness of the high Bs film on the recording gap side is 0.2 μm or more. However, if the thickness is less than 0.5 μm, the magnetic field strength is remarkably reduced by the film thickness.

図20に、浮上面より上部磁極上層の先端までの距離、すなわち、上部磁極上層深さUp2dによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さLp2hは1.4μmとした。その他の形状は図11の場合と同じである。Up2dの増加とともに磁界強度は徐々に低下し、1.5μm以上で低下は大きくなる。以上のように、磁界強度の向上にはUp2dを小さくすると良いが、Up2dが小さすぎる場合には、上部磁極上層の端部からの漏洩磁界が媒体の記録信号を消去・減衰させるおそれがある。Up2dが0.2μmの場合、上部磁極上層の端部から発生する漏洩磁界は媒体中心位置(浮上面より25nm)で1500Oe以下であるが、Up2d=0、すなわち上部磁極上層の先端が浮上面に露出した場合には漏洩磁界は3000Oeにも達し、使用する媒体によっては媒体上に記録された信号を消去・減衰させるおそれがある。従って、Up2dを0.2μm以上とすることにより上記の問題を回避できる。一方、Up2dを大きくすると磁界強度が低下するため、Up2dを2μm以下、好ましくは1.5μm以下とすることが望ましい。   FIG. 20 shows the change in magnetic field strength depending on the distance from the air bearing surface to the tip of the upper magnetic pole upper layer, that is, the upper magnetic pole upper layer depth Up2d. The bottom pole tip height Lp2h was 1.4 μm. Other shapes are the same as those in FIG. As Up2d increases, the magnetic field strength gradually decreases, and the decrease becomes larger at 1.5 μm or more. As described above, it is preferable to reduce Up2d to improve the magnetic field strength. However, if Up2d is too small, the leakage magnetic field from the end of the upper magnetic pole upper layer may erase and attenuate the recording signal of the medium. When Up2d is 0.2 μm, the leakage magnetic field generated from the end of the upper magnetic pole upper layer is 1500 Oe or less at the center position of the medium (25 nm from the air bearing surface), but Up2d = 0, that is, the tip of the upper magnetic pole upper layer is on the air bearing surface. When exposed, the leakage magnetic field reaches 3000 Oe, and depending on the medium used, the signal recorded on the medium may be erased or attenuated. Therefore, the above problem can be avoided by setting Up2d to be 0.2 μm or more. On the other hand, if Up2d is increased, the magnetic field strength decreases, so it is desirable that Up2d be 2 μm or less, preferably 1.5 μm or less.

図20において、Up2dの増加により磁界強度が低下するのは主に上部磁極上層と上部磁極先端層の接触長さLcが短くなるためである。ここで接触長さLcとは、図1に示す上部磁極長さUp1Lと上部磁極上層深さUp2dの差に相当する。   In FIG. 20, the magnetic field strength is decreased by increasing Up2d mainly because the contact length Lc between the upper magnetic pole upper layer and the upper magnetic pole tip layer is shortened. Here, the contact length Lc corresponds to the difference between the upper magnetic pole length Up1L and the upper magnetic pole upper layer depth Up2d shown in FIG.

図21に上部磁極先端層と上部磁極上層の接触長さLcによる磁界強度の変化を示す。図のように接触長さLcとともに磁界強度は急速に増加し2μm以上で増加は緩やかになる。高い磁界強度を得るためにはLcを1.5μm以上とする必要がある。また2μm未満ではLcによる磁界の変化が大きいため、Lcを2μm以上とするのがより好ましい。   FIG. 21 shows the change in magnetic field strength depending on the contact length Lc between the top pole tip layer and the top pole top layer. As shown in the figure, the magnetic field strength rapidly increases with the contact length Lc, and the increase becomes moderate at 2 μm or more. In order to obtain a high magnetic field strength, Lc needs to be 1.5 μm or more. Moreover, since the change of the magnetic field by Lc is large if it is less than 2 μm, it is more preferable that Lc be 2 μm or more.

なお、上部磁極先端層の長さUp1Lおよび上部磁極上層立ち上がり位置Up2sを大きくすることにより接触長さLcを大きくとることが出来る.このようにした場合、上部磁極後端層、下部磁極後端部と下部磁極が接触するバックコンタクト位置Bcとギャップ深さまでの距離が長くなり、ヘッド全体の磁路長が大きくなる。これにより磁界の変化速度が遅くなり、高周波での記録特性が劣化するという問題を生ずる。   The contact length Lc can be increased by increasing the length Up1L of the top pole tip layer and the rising position Up2s of the top pole upper layer. In this case, the distance to the back contact position Bc where the upper magnetic pole rear end layer, the lower magnetic pole rear end and the lower magnetic pole are in contact with the gap depth is increased, and the magnetic path length of the entire head is increased. As a result, the change rate of the magnetic field becomes slow, and there arises a problem that the recording characteristics at high frequencies deteriorate.

従ってUp1Lは接触長さLcを確保して短くするよう5μm以下、好ましくは4μm以下とすることが望ましい。また、上部磁極上層と上部磁極先端層の位置合わせがずれても接触長さLcが確保できるよう、上部磁極上層立ち上がり位置Up2sとUp1Lとの差(Up2s−Up1L)を0以上1.5μm以下とすることが望ましい。   Therefore, it is desirable that Up1L be 5 μm or less, preferably 4 μm or less so as to ensure and shorten the contact length Lc. Further, the difference (Up2s−Up1L) between the upper magnetic pole upper layer rising position Up2s and Up1L is set to 0 to 1.5 μm so that the contact length Lc can be secured even if the alignment between the upper magnetic pole upper layer and the upper magnetic pole tip layer is shifted. It is desirable to do.

図22に、上部磁極上層の膜厚Up2tによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さLp2hは1.4μmとした。その他の形状は図11の場合と同じである。図のように、上部磁極上層の膜厚Up2tとともに磁界強度は急激に増加し、2μm以上で増加は飽和する。高い磁界強度を得るためにはUp2tを1.5μm以上とする必要がある。一方、Up2tのバラツキに対して安定な磁界強度を得るために、Up2tを2μm以上とすることが望ましい。また、Up2tが厚すぎる場合には渦電流効果により高周波での磁界強度が低下する傾向があるため、Up2tを4μm以下とするのが望ましい。   FIG. 22 shows changes in the magnetic field strength depending on the film thickness Up2t of the upper magnetic pole upper layer. The bottom pole tip height Lp2h was 1.4 μm. Other shapes are the same as those in FIG. As shown in the figure, the magnetic field strength rapidly increases with the film thickness Up2t of the upper magnetic pole upper layer, and the increase is saturated at 2 μm or more. In order to obtain a high magnetic field strength, Up2t needs to be 1.5 μm or more. On the other hand, in order to obtain a stable magnetic field strength against the variation in Up2t, it is desirable that Up2t be 2 μm or more. If Up2t is too thick, the magnetic field strength at high frequency tends to decrease due to the eddy current effect, so it is desirable that Up2t be 4 μm or less.

以上のように、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁極先端部を設け、その形状を選択することにより従来の薄膜磁気ヘッドに比較して高い記録磁界が得られる。また、下部磁極先端部の平坦な面上に上部磁極先端層を作成するためのレジストを形成できるために、狭いトラック幅の加工精度を向上することが出来る。   As described above, in the thin film magnetic head of the present invention, a lower magnetic pole tip is provided and a shape thereof is selected, so that a higher recording magnetic field can be obtained as compared with a conventional thin film magnetic head. Further, since the resist for forming the upper magnetic pole tip layer can be formed on the flat surface of the lower magnetic pole tip, the processing accuracy with a narrow track width can be improved.

<実施例2>
実施例1で述べたごとく、本発明の薄膜磁気ヘッドにより高い記録磁界を実現できる。一方、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて記録磁界が非常に高い場合には、トラック中心よりトラック端部以上トラック幅方向へ離れた位置(オフトラック位置)での媒体面内磁界が大きくなるという課題が判明した。ここで媒体面内磁界とは、記録媒体走行方向の磁界成分とトラック幅方向の磁界成分とのベクトル和Hxzを指す。オフトラック位置での媒体面内磁界が大きい場合には、媒体に記録された隣接トラックの信号が消去されたり減衰するおそれがあるため、オフトラック位置での媒体面内磁界は出来るだけ小さいほうが望ましい。本発明の第2の実施例は、オフトラック位置での媒体面内磁界を減少するための構造を提案するものである。
<Example 2>
As described in Example 1, a high recording magnetic field can be realized by the thin film magnetic head of the present invention. On the other hand, when the recording magnetic field is very high in the thin film magnetic head of the present invention, there is a problem that the medium in-plane magnetic field becomes large at a position (off-track position) separated from the track center by the track end or more in the track width direction. found. Here, the medium in-plane magnetic field refers to the vector sum Hxz of the magnetic field component in the recording medium running direction and the magnetic field component in the track width direction. When the medium in-plane magnetic field at the off-track position is large, the signal of the adjacent track recorded on the medium may be erased or attenuated. Therefore, the medium in-plane magnetic field at the off-track position is preferably as small as possible. . The second embodiment of the present invention proposes a structure for reducing the medium in-plane magnetic field at the off-track position.

図7に、本発明の第2の実施例による薄膜磁気ヘッドの先端部の斜視図を示す。実施例1の薄膜磁気ヘッドにおいは、上部磁極先端層からの漏洩磁束が下部磁極先端部の浮上面端部付近に集中し、これがオフトラック位置での媒体面内磁界を増加しているものと考えらえる。これを低減するために、実施例2では漏洩磁束を吸収するための突起段差部29を下部磁極先端部23に設ける。図において、突起段差部29の上部磁極先端層からの幅をStw、突起段差部29の浮上面からの開始位置をStdとする。   FIG. 7 is a perspective view of the tip of the thin film magnetic head according to the second embodiment of the present invention. In the thin film magnetic head of Example 1, the leakage magnetic flux from the top pole tip layer is concentrated near the end of the air bearing surface of the bottom pole tip, which increases the medium in-plane magnetic field at the off-track position. I can think of it. In order to reduce this, in the second embodiment, a protrusion step portion 29 for absorbing leakage magnetic flux is provided at the lower magnetic pole tip portion 23. In the figure, the width of the protrusion step 29 from the top pole tip layer is Stw, and the starting position of the protrusion step 29 from the air bearing surface is Std.

図23に下部磁極先端部に突起段差部29のStwが零の場合(突起段差部29において上部磁極の幅より大きい部分なしに相当)の、図24に下部磁極先端部に突起段差部29のStwが零でない場合(突起段差部29において上部磁極の幅より大きい部分ありに相当、この例ではStw=3.8μmとした)の媒体面内磁界Hxzを比較して示した。   23 shows a case where the protrusion step 29 has a zero Stw at the tip of the lower magnetic pole (corresponding to the case where the protrusion step 29 has a portion larger than the width of the upper magnetic pole). The in-plane magnetic field Hxz in the case where Stw is not zero (corresponding to the protrusion step portion 29 having a portion larger than the width of the upper magnetic pole, in this example, Stw = 3.8 μm) is shown in comparison.

これらの例では、Ly=0.5μm、Std=0.5μm、Lp2h=1.4μmとし、他の条件は図11の場合と同じである。図では、ヘッドを浮上面から見た場合の媒体中心に相当する位置(浮上面より25nm)の媒体面内方向Hxzの磁界分布を示しており、ヘッドのトラック中心z=0から右半分を示す。横軸zはトラック中心からの位置を示す。Z=0〜0.175μmがトラック幅であり、z=0.175μm以上がオフトラック部分となる。縦軸xは媒体走行方向の位置を示し、x=−0.13μm以下は下部磁極先端部、x=−0.13〜0μmは記録ギャップ、x=0以上は上部磁極先端層である。   In these examples, Ly = 0.5 μm, Std = 0.5 μm, and Lp2h = 1.4 μm, and other conditions are the same as those in FIG. In the figure, the magnetic field distribution in the medium in-plane direction Hxz at a position corresponding to the medium center (25 nm from the air bearing surface) when the head is viewed from the air bearing surface is shown, and the right half is shown from the track center z = 0 of the head. . The horizontal axis z indicates the position from the track center. Z = 0 to 0.175 μm is the track width, and z = 0.175 μm or more is the off-track portion. The vertical axis x indicates the position in the medium traveling direction, where x = −0.13 μm or less is the bottom pole tip, x = −0.13 to 0 μm is the recording gap, and x = 0 or more is the top pole tip layer.

図23のように突起段差部29のStwが零の場合、トラック端部(z=0.175μm)より大きく離れたz=0.45μmの面内磁界成分Hxzは4000Oeを越えており、使用する媒体によっては隣接トラックに記録された信号の消去・減衰のおそれがある。   As shown in FIG. 23, when the Stw of the protrusion step portion 29 is zero, the in-plane magnetic field component Hxz of z = 0.45 μm far from the track end (z = 0.175 μm) exceeds 4000 Oe, and is used. Depending on the medium, there is a risk of erasure / attenuation of signals recorded on adjacent tracks.

突起段差部29がゼロでない場合(この例ではStw=3.8μm)には、図24のようにz=0.45μmでの面内磁界成分は約4000Oe以下に低減し、隣接トラックへの影響を低減することができる。   When the protrusion step portion 29 is not zero (Stw = 3.8 μm in this example), the in-plane magnetic field component at z = 0.45 μm is reduced to about 4000 Oe or less as shown in FIG. Can be reduced.

図25に、突起段差部29のStwが零でない場合とゼロである場合について、上部磁極先端層の磁極広がり位置、すなわち、上部磁極絞り位置Lyを変化した時のトラック幅中心の磁界強度Hxmaxを、図26に媒体面内磁界のz=0.45μmでの最大値Hxzmaxの変化を示す。曲線(a)は突起段差部29のStwが零の場合、曲線(b)は突起段差部29のStwが零でない場合である。Std=Lyとし、他の条件は図23と同じである。図25のようにトラック幅中心の磁界強度に比較して、突起段差部29のStwが零でない場合の磁界強度の減少は100Oe以下であり、かかる突起段差部29付与の中心磁界への影響は小さい。一方、図26のように、z=0.45μmでの媒体面内磁界Kxmaxは上記のごとき突起段差部29付与により大幅に低減できる。特にこの効果は、中心磁界強度の高いLyの小さい領域で顕著である。   FIG. 25 shows the magnetic field strength Hxmax at the center of the track width when the magnetic pole spreading position of the upper magnetic pole tip layer, that is, the upper magnetic pole restricting position Ly is changed, when Stw of the protrusion step portion 29 is not zero or zero. FIG. 26 shows the change of the maximum value Hxzmax when the medium in-plane magnetic field z = 0.45 μm. A curve (a) is when the Stw of the protrusion step portion 29 is zero, and a curve (b) is a case where the Stw of the protrusion step portion 29 is not zero. Std = Ly and other conditions are the same as in FIG. Compared with the magnetic field strength at the center of the track width as shown in FIG. 25, the decrease in magnetic field strength when Stw of the protrusion step portion 29 is not zero is 100 Oe or less. small. On the other hand, as shown in FIG. 26, the medium in-plane magnetic field Kxmax at z = 0.45 μm can be significantly reduced by providing the protrusion step portion 29 as described above. In particular, this effect is remarkable in a region with a small Ly with a high central magnetic field strength.

図27および28に、突起段差部29の幅Stwによる中心磁界強度Hxmaxと、z=0.45μmでの媒体面内磁界の最大値Hxmaxの変化を示す。Ly=Std=0.5μmとし、他の条件は図25と同じである。図においてStw=0は突起段差部29において上部磁極の幅より大きい部分なしに相当する。図27のように、Stwにより中心磁界はほとんど変化しない。一方、図28のように、z=0.45μmでの媒体面内磁界はStwが0.5μm未満で増加し、突起段差部29付与の効果が少なくなる。従って突起段差部29の幅Stwは0.5μm以上必要である。   27 and 28 show changes in the central magnetic field strength Hxmax depending on the width Stw of the protrusion step portion 29 and the maximum value Hxmax of the medium in-plane magnetic field at z = 0.45 μm. Ly = Std = 0.5 μm, and other conditions are the same as in FIG. In the figure, Stw = 0 corresponds to a case where the protrusion step portion 29 has no portion larger than the width of the upper magnetic pole. As shown in FIG. 27, the central magnetic field hardly changes due to Stw. On the other hand, as shown in FIG. 28, the medium in-plane magnetic field at z = 0.45 μm increases when Stw is less than 0.5 μm, and the effect of providing the stepped protrusion 29 is reduced. Therefore, the width Stw of the protrusion step portion 29 needs to be 0.5 μm or more.

図29および30に、下部磁極先端部上の突起段差部29の開始位置と浮上面との距離Stdによる中心磁界強度Hxmaxとz=0.45μmでの媒体面内磁界の最大値Hxzmaxの変化を示す。Stwを3.8μmとし、他の条件は図27、28と同じである。Gd=1であるためStd=1は突起段差部29なしの場合に相当する。図29のように、中心磁界はStd減少とともにわずかに増加する。一方、z=0.45μmでの媒体面内磁界はStdの減少とともに減少する。従って、突起段差部29において上部磁極の幅より大きい部分を付与することによりいずれのStdでもオフトラック位置での媒体面内磁界は減少するが、突起段差部開始位置StdをLy以下とするの効果が大きくより好ましい。また、Stdを小さくしすぎるとトリミングの効果が低下してかえってオフトラック位置での媒体面内磁界が増加するため、Stdは0.1μm以上とすることが望ましい。   FIGS. 29 and 30 show changes in the central magnetic field strength Hxmax and the maximum value Hxzmax of the medium in-plane magnetic field at z = 0.45 μm depending on the distance Std between the starting position of the protrusion step portion 29 on the tip of the lower magnetic pole and the air bearing surface. Show. Stw is set to 3.8 μm, and other conditions are the same as those in FIGS. Since Gd = 1, Std = 1 corresponds to the case without the protrusion step portion 29. As shown in FIG. 29, the central magnetic field slightly increases as Std decreases. On the other hand, the medium in-plane magnetic field at z = 0.45 μm decreases as Std decreases. Therefore, by adding a portion larger than the width of the upper magnetic pole in the protrusion step portion 29, the medium in-plane magnetic field at the off-track position is reduced at any Std, but the effect of setting the protrusion step portion start position Std to be equal to or less than Ly. Is larger and more preferable. Further, if Std is made too small, the effect of trimming is lowered and the medium in-plane magnetic field at the off-track position is increased. Therefore, Std is preferably set to 0.1 μm or more.

本実施例における突起段差部29を形成する方法としては、幾つかの方法がある。例えば、下部磁極先端部23、記録ギャップ層6、上部磁極先端層17を形成した後、FIB(フォーカスドイオンビーム)により下部磁極先端部の不要部を除去することにより、図1に示す突起段差部27に相当するトラックトリミングと突起段差部29形成を同時に行うことが出来る。また、上部磁極先端層17を形成した後、下部磁極先端部上の突起段差部29となるべき部分に保護レジストを形成し、これをマスクとしてイオンミリング等により不要部を除去して、トラックトリミングと突起段差部29の形成を行うことが出来る。   There are several methods for forming the stepped protrusion 29 in this embodiment. For example, after forming the bottom pole tip 23, the recording gap layer 6, and the top pole tip layer 17, unnecessary portions of the bottom pole tip are removed by FIB (focused ion beam), whereby the protrusion step shown in FIG. The track trimming corresponding to the portion 27 and the formation of the protrusion step portion 29 can be performed simultaneously. Further, after forming the upper magnetic pole tip layer 17, a protective resist is formed on a portion to be the projection step portion 29 on the lower magnetic pole tip portion, and unnecessary portions are removed by ion milling or the like using this as a mask to perform track trimming. And the protrusion step 29 can be formed.

本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて下部磁極先端部上の突起段差部29は従来のトラックトリミングと同様に下部磁極先端部をトラック幅を除いて除去加工を行って形成されるため、従来のトラックトリミングと類似にしたものに見える。しかし、従来のトラックトリミングは上部磁極先端層をマスクとしてイオンミリング等により加工し、上部磁極先端層の形状とほぼ同一形状に形成されるものである。これに対して、本発明の突起段差部29は、図7に示すように、少なくとも浮上面よりヘッド後部において上部磁極先端層より広い幅を有することを特徴とし、上部磁極先端層より広い部分で上部磁極先端層からの漏洩磁束を吸収することを目的としたものである。   In the thin film magnetic head of the present invention, the stepped portion 29 on the tip of the bottom pole is formed by removing the tip of the bottom pole except for the track width in the same manner as in the conventional track trimming. Looks similar. However, the conventional track trimming is processed by ion milling or the like using the upper magnetic pole tip layer as a mask, and is formed in substantially the same shape as the shape of the upper magnetic pole tip layer. On the other hand, as shown in FIG. 7, the protrusion step portion 29 of the present invention has a width wider than the top pole tip layer at least at the rear part of the head from the air bearing surface, and is wider than the top pole tip layer. The purpose is to absorb the leakage magnetic flux from the top pole tip layer.

従って、図8に示すように、上部磁極先端層より幅の広い突起段差部の形状として様々な形状が可能であり、いずれもオフトラック位置での媒体面内磁界の低減に効果がある。なお、突起段差部29の高さは、トリム深さTrとほぼ同等であるが、これより小さい場合でも効果は得られる。   Therefore, as shown in FIG. 8, various shapes are possible for the protrusion step portion having a width wider than that of the top pole tip layer, and any of them is effective in reducing the medium in-plane magnetic field at the off-track position. Note that the height of the protrusion step portion 29 is substantially equal to the trim depth Tr, but the effect can be obtained even when the height is smaller than this.

<実施例3>
前記の実施例1および2では、トラック幅を0.35μmとした場合の例を記載したが、トラック幅を上記以外の値とした場合、ヘッド各部の寸法をトラック幅に対して比例的に変化させることにより、磁界強度の変化は実施例1および2と同様であることが判明した。従って、トラック幅Trを変化した場合の各部寸法の選択範囲は次のようになる。
<Example 3>
In the first and second embodiments, an example in which the track width is 0.35 μm has been described. However, when the track width is a value other than the above, the dimensions of each part of the head are proportionally changed with respect to the track width. As a result, it was found that the change in magnetic field strength was the same as in Examples 1 and 2. Accordingly, the selection range of each part size when the track width Tr is changed is as follows.

(a)下部磁極先端部の高さLp2hとトラック幅Twの比Lp2h/Twが0.9以上、さらに好ましくは2以上。
(b)下部磁極先端部の幅Lp2wとトラック幅Twの比Lp2w/Twが2.9以上、さらに好ましくは8.6以上。
(c)ギャップ深さGdとトラック幅Twの比Gd/Twが0.9以上5.7以下。
(d)トリム深さTrとトラック幅Twの比Tr/Twwが0.29以上1.15以下。
(e)磁極広がり位置Lyとトラック幅Tw比Ly/Twが0.6以上4.3以下。
(f)上部磁極先端層膜厚Up1tとトラック幅Twの比Up1t/Twが1.4以上11.4以下、さらに好ましくは2.9以上8.6以下。
(g)上部磁極先端層高Bs膜厚Up1hbtとトラック幅Twの比Up1hbt/Twが0.6以上、さらに好ましくは1.4以上。
(h)上部磁極上層深さUp2dとトラック幅Twの比Up2d/Twが0.6以上5.7以下、さらに好ましくは0.6以上4.3以下。
(i)上部磁極上層と上部磁極先端層の接触長さIcとトラック幅Twの比Lc/Twが4.3以上、さらに好ましくは5.7以上。
(j)上部磁極上層長さUp1Lとトラック幅Twの比Up1L/Twが14.3以下、より好ましくは11.4以下。
(k)上部磁極上層膜厚Up2tとトラック幅Twの比Up2t/Twが4.3以上11.4以下、より好ましくは5.7以上11.4以下。
(l)上部磁極先端層上の突起段差部の幅Stwとトラック幅Twの比Stw/Twが1.4以上。
(m)上部磁極先端層上の突起段差部の開始位置Stdとトラック幅Twの比が0.3以上。
(A) The ratio Lp2h / Tw between the height Lp2h of the lower magnetic pole tip and the track width Tw is 0.9 or more, more preferably 2 or more.
(B) The ratio Lp2w / Tw between the width Lp2w of the lower magnetic pole tip and the track width Tw is 2.9 or more, more preferably 8.6 or more.
(C) The ratio Gd / Tw between the gap depth Gd and the track width Tw is 0.9 or more and 5.7 or less.
(D) The ratio Tr / Tww of the trim depth Tr to the track width Tw is 0.29 or more and 1.15 or less.
(E) The magnetic pole spreading position Ly and the track width Tw ratio Ly / Tw are 0.6 or more and 4.3 or less.
(F) The ratio Up1t / Tw of the top pole tip layer film thickness Up1t to the track width Tw is 1.4 to 11.4, more preferably 2.9 to 8.6.
(G) The ratio Up1hbt / Tw of the top pole tip layer high Bs film thickness Up1hbt to the track width Tw is 0.6 or more, more preferably 1.4 or more.
(H) The ratio Up2d / Tw of the upper magnetic pole upper layer depth Up2d and the track width Tw is 0.6 or more and 5.7 or less, more preferably 0.6 or more and 4.3 or less.
(I) The ratio Lc / Tw of the contact length Ic between the upper magnetic pole upper layer and the upper magnetic pole tip layer and the track width Tw is 4.3 or more, more preferably 5.7 or more.
(J) The ratio Up1L / Tw of the upper magnetic pole upper layer length Up1L to the track width Tw is 14.3 or less, more preferably 11.4 or less.
(K) The ratio Up2t / Tw of the upper magnetic pole upper layer thickness Up2t to the track width Tw is 4.3 or more and 11.4 or less, more preferably 5.7 or more and 11.4 or less.
(L) The ratio Stw / Tw of the stepped portion width Stw to the track width Tw on the top pole tip layer is 1.4 or more.
(M) The ratio of the projecting step start position Std on the top pole tip layer to the track width Tw is 0.3 or more.

上記のような形状を用いることにより、実施例1および2と同様にトラック幅精度が高く、高い記録磁界強度を有し、かつオフトラック位置での媒体面内磁界が小さい薄膜磁気ヘッドを得ることができる。   By using the shape as described above, it is possible to obtain a thin film magnetic head with high track width accuracy, high recording magnetic field strength, and low medium in-plane magnetic field at the off-track position as in the first and second embodiments. Can do.

実施例1、2および3に示した本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、図2に示すように上部磁極先端層を有する例について記載してきたが、図9に示すように、上部磁極先端層を用いないヘッドに下部磁極先端部23を組み合わせても同様の効果が得られる。この場合には上部磁極先端層17は図9の上部磁極先端部に相当する。   In the thin film magnetic head of the present invention shown in Examples 1, 2, and 3, the example having the upper magnetic pole tip layer as shown in FIG. 2 has been described. However, as shown in FIG. The same effect can be obtained by combining the lower magnetic pole tip 23 with a head that is not used. In this case, the top pole tip layer 17 corresponds to the top pole tip of FIG.

また、実施例1、2および3に示した本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、図2に示すように下層コイル8が上部磁極先端層17と上部磁極後端層18の間にあって上部磁極後端層18を周回するごとく配置され、上層コイル8'がコイル絶縁層の中にあって上部磁極上層後端部26を周回するごとく配置されているが、図10(a)のように、下層コイル8および上層コイル8'ともコイル絶縁層7の中にあって上部磁極上層後端部26を周回するごとく構成しても良い。   In the thin film magnetic heads of the present invention shown in Examples 1, 2, and 3, the lower coil 8 is located between the upper magnetic pole tip layer 17 and the upper magnetic pole rear end layer 18 as shown in FIG. It is arranged as it goes around the layer 18, and the upper coil 8 'is located in the coil insulating layer and goes around the upper magnetic pole upper layer rear end portion 26. However, as shown in FIG. 8 and the upper layer coil 8 'may be configured so as to circulate around the upper magnetic pole upper layer rear end portion 26 in the coil insulating layer 7.

また、図10(b)のように、下層コイル8を下部磁極先端部23と下部磁極後端部24の間にあって下部磁極後端部24周回する如く配置し、上層コイル8'を上部磁極先端層17と上部磁極後端層18の間にあって上部磁極後端層18を周回するごとく構成しても良い。但し、図10(a)の構成よりは、図2の構成が、上層コイル8'のみをコイル絶縁層10の中に収容すれば良いので上部磁極後端層18の高さを低減でき、その結果ヘッド全体の磁路長を低減出来るため、高周波における磁界立ち上がり速度を増加し、高周波での記録特性を向上出来るという利点がある。   Further, as shown in FIG. 10B, the lower layer coil 8 is disposed between the lower magnetic pole front end portion 23 and the lower magnetic pole rear end portion 24 so as to go around the lower magnetic pole rear end portion 24, and the upper layer coil 8 'is disposed on the upper magnetic pole front end portion. It may be configured so as to go around the upper magnetic pole rear end layer 18 between the layer 17 and the upper magnetic pole rear end layer 18. However, rather than the configuration of FIG. 10A, the configuration of FIG. 2 only needs to accommodate the upper coil 8 ′ in the coil insulating layer 10, so that the height of the upper magnetic pole rear end layer 18 can be reduced. As a result, the magnetic path length of the entire head can be reduced, so that there is an advantage that the magnetic field rising speed at high frequency can be increased and the recording characteristics at high frequency can be improved.

また、図10(b)の構成では、コイル絶縁層7が不要となってヘッド全体の磁路長をさらに低減できるという特徴がある。また、前記の実施例においては、コイルを上層、下層の2層とする構成を示したが、1層もしくは4層以上としても本発明の効果は同様である。   Further, the configuration of FIG. 10B is characterized in that the coil insulating layer 7 is unnecessary and the magnetic path length of the entire head can be further reduced. Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the coil is composed of two layers of the upper layer and the lower layer is shown.

前記の実施例において本発明の薄膜磁気ヘッドの下部磁極先端部および上部磁極先端層に使用する磁性材料としてCoNiFe膜を記載したが、飽和磁束密度が高い軟磁性材料であればこれに限らず使用できる。例えば、Bs=1.6〜1.7Tの46Ni−Fe膜、Bs=1.8〜2.4TのCoNiFe膜、Co−Fe膜等が挙げられる。   In the above embodiment, the CoNiFe film has been described as the magnetic material used for the lower magnetic pole tip and the upper magnetic pole tip layer of the thin film magnetic head of the present invention. However, any soft magnetic material having a high saturation magnetic flux density may be used. it can. For example, a 46Ni—Fe film of Bs = 1.6 to 1.7T, a CoNiFe film of Bs = 1.8 to 2.4T, a Co—Fe film, and the like can be given.

またメッキ膜のみでなく、CoNiFe膜、Co−Fe膜、Co−Fe−N膜、Fe−Ta−N膜等のスパッタ膜も使用できる。本発明の薄膜磁気ヘッドの磁界強度は上部磁極先端層および下部磁極先端部に使用する磁性材料の飽和磁束密度によって大きく影響を受けるので、上部磁極先端層および下部磁極先端部に使用する磁性材料の飽和磁束密度を少なくとも1.6T以上とする必要がある。さらに好ましくは1.8T以上とすることが望ましい。   Further, not only a plated film but also a sputtered film such as a CoNiFe film, a Co—Fe film, a Co—Fe—N film, and an Fe—Ta—N film can be used. Since the magnetic field strength of the thin film magnetic head of the present invention is greatly influenced by the saturation magnetic flux density of the magnetic material used for the upper magnetic pole tip layer and the lower magnetic pole tip, the magnetic material used for the upper magnetic pole tip layer and the lower magnetic pole tip The saturation magnetic flux density needs to be at least 1.6 T or more. More preferably, it is desirable to set it to 1.8T or more.

本発明の薄膜磁気ヘッドの下部磁極および上部磁極上層に使用する磁性材料として46Ni−Fe膜を記載したが、飽和磁束密度が高い軟磁性材料であればこれに限らず使用できる。Bs=1.6〜1.7Tの46Ni−Fe膜、Bs〜1Tの82Ni−Fe膜等のメッキ膜の他に、Bs=1.4〜1.6TのFe−Ta−N膜Fe−Ta−N、Fe−Ta−C膜等の微結晶スパッタ膜あるいはBs=1〜1.6TのCo−Zr膜、Co−Ta−Zr膜、Co−Nb−Zr膜などの非晶質スパッタ膜等も使用できる。もちろん、前記の上部磁極先端層および下部磁極先端部用の材料を用いてもよい。   Although the 46Ni-Fe film has been described as the magnetic material used for the lower magnetic pole and the upper magnetic pole upper layer of the thin film magnetic head of the present invention, any soft magnetic material having a high saturation magnetic flux density can be used. In addition to plating films such as 46Ni-Fe film of Bs = 1.6 to 1.7T and 82Ni-Fe film of Bs to 1T, Fe-Ta-N film Fe-Ta of Bs = 1.4 to 1.6T -N, Fe-Ta-C film, etc., microcrystalline sputtered film, or Bs = 1-1.6T Co-Zr film, Co-Ta-Zr film, Co-Nb-Zr film, etc. Can also be used. Of course, the materials for the top pole tip layer and the bottom pole tip may be used.

記録磁界強度を高くするために、記録ギャップと相対向する上部磁極先端層および下部磁極先端部には、少なくとも下部磁極主層あるいは上部磁極上層と同等かそれ以上の飽和磁束密度を有する磁性材料を用いる。また、下部磁極先端部あるいは上部磁極先端層の一方あるいは両方の記録ギャップに隣接する部分に高Bsの膜を使用し、記録ギャップと反対側の層にそれより低Bsの膜を使用した多層構造としても良い。   In order to increase the recording magnetic field strength, a magnetic material having a saturation magnetic flux density equal to or higher than that of at least the lower magnetic pole main layer or the upper magnetic pole upper layer is provided at the upper magnetic pole tip layer and the lower magnetic pole tip portion opposed to the recording gap. Use. Further, a multilayer structure in which a high Bs film is used in a portion adjacent to one or both of the lower magnetic pole tip and the upper magnetic pole tip layer, and a lower Bs film is used in a layer opposite to the recording gap. It is also good.

一方、上部磁極上層および下部磁極主層に用いる磁性材料は上部磁極先端層および下部磁極先端部に用いる磁性材料より飽和磁束密度は低くてよいが、渦電流を低減して高周波記録特性を向上するために、比抵抗が高いほうが好ましい。例えば、本発明の実施例で上部磁極先端層および下部磁極先端部に用いたCoNiFe膜は17〜20μΩcmの比抵抗を有するが、上部磁極上層および下部磁極主層に用いた46Ni−Fe膜は45〜55μΩcmの高い比抵抗を有する。この高い比抵抗は幅が広くて渦電流効果の影響を受けやすい上部磁極上層および下部磁極主層の渦電流を低減し、高周波の磁界の立ち上がり速度を増加して高周波記録特性を向上する上で効果がある。従って、上部磁極上層および下部磁極主層に用いる磁性材料は45μΩcm以上の比抵抗を有することが望ましい。   On the other hand, the magnetic material used for the upper magnetic pole upper layer and the lower magnetic pole main layer may have a lower saturation magnetic flux density than the magnetic material used for the upper magnetic pole tip layer and the lower magnetic pole tip, but it reduces eddy currents and improves high-frequency recording characteristics. Therefore, a higher specific resistance is preferable. For example, in the embodiment of the present invention, the CoNiFe film used for the top pole tip layer and the bottom pole tip has a specific resistance of 17-20 μΩcm, but the 46Ni—Fe film used for the top pole top layer and bottom pole main layer is 45. It has a high specific resistance of ˜55 μΩcm. This high specific resistance reduces the eddy current in the upper magnetic pole upper layer and lower magnetic pole main layer, which are wide and susceptible to the eddy current effect, and increases the rising speed of the high frequency magnetic field to improve the high frequency recording characteristics. effective. Therefore, it is desirable that the magnetic material used for the upper magnetic pole upper layer and the lower magnetic pole main layer has a specific resistance of 45 μΩcm or more.

本発明の薄膜磁気ヘッドは下部磁極先端部および下部磁極後端部を下部磁極主層上に形成する場合、基本的に下部磁極上にフォトレジストを塗布し、下部磁極先端部および下部磁極後端部となるべき形状のマスクを用いて露光した後、下部磁極先端部および下部磁極後端部となるべき形状のレジストを現像によって除去し、その後下部磁極先端部および下部磁極後端部となるべき磁性材料をメッキ法によって形成する、いわゆるフレームメッキ法によって製造する。これにより、下部磁極先端部の形状を精度良く作成することができる。   In the thin film magnetic head of the present invention, when the lower magnetic pole front end and the lower magnetic pole rear end are formed on the lower magnetic pole main layer, basically, a photoresist is applied on the lower magnetic pole, and the lower magnetic pole front end and the lower magnetic pole rear end are formed. After exposure using a mask having a shape to be a part, the resist having a shape to be a bottom pole tip and a bottom pole rear end is removed by development, and then the bottom pole tip and the bottom pole rear end The magnetic material is manufactured by a so-called frame plating method, which is formed by a plating method. As a result, the shape of the tip of the lower magnetic pole can be created with high accuracy.

一方、下部磁極主層を形成した後、下部磁極先端部となるべき部分をレジスト等により保護してコイル部分をイオンミリング等により掘り込む方法がある。しかし、本発明のように0.3μm以上2μm未満の高さを有する下部磁極先端部を形成するにはミリングに多大の時間を要し、ミリングした材料が他の部分に再付着する等の問題があるため本発明では用いない。従って、本発明においてフレームメッキ法により形成する下部磁極先端部のギャップ深さを規定する面は記録ギャップ面対して±10度程度の誤差以内でほぼ垂直に形成される。   On the other hand, there is a method in which after forming the lower magnetic pole main layer, a portion to be the tip of the lower magnetic pole is protected with a resist or the like and the coil portion is dug by ion milling or the like. However, in order to form the lower magnetic pole tip having a height of 0.3 μm or more and less than 2 μm as in the present invention, much time is required for milling, and the milled material is reattached to other parts. Therefore, it is not used in the present invention. Therefore, in the present invention, the surface defining the gap depth of the lower magnetic pole tip formed by frame plating is formed substantially perpendicular to the recording gap surface within an error of about ± 10 degrees.

本発明において、下部磁極先端部と下部磁極後端部は別種の磁性材料を用いて別々に作成することもできるが、基本的には製造工程短縮の観点から、下部磁極先端部と下部磁極後端部を同種の磁性材料を用いて、同時に作成する。   In the present invention, the lower magnetic pole front end and the lower magnetic pole rear end can be made separately using different types of magnetic materials, but basically, from the viewpoint of shortening the manufacturing process, the lower magnetic pole front end and the lower magnetic pole rear end. The ends are made simultaneously using the same kind of magnetic material.

本発明の薄膜磁気ヘッドにおけるトラック幅精度向上の効果、および磁界強度増加の効果はいずれのトラック幅においても得られるが、特にトラック幅が0.4μm以下の狭トラック幅の領域になり、磁界強度およびトラック幅精度の低下が大きな問題になる領域において優れた効果を発揮する。また、記録媒体の保磁力が3500Oe以上の高保磁力媒体を使用する磁気ディスク装置に組み込まれる場合に優れた効果を発揮する。さらに、本発明の薄膜磁気ヘッドを使用した磁気ディスク装置を組み込んだ磁気ディスクアレイ装置において優れた効果を発揮する。   The effect of improving the track width accuracy and the effect of increasing the magnetic field strength in the thin film magnetic head of the present invention can be obtained at any track width, but in particular, the track width is a narrow track width region of 0.4 μm or less, and the magnetic field strength is increased. In addition, an excellent effect is exhibited in a region where a decrease in track width accuracy is a serious problem. In addition, an excellent effect is exhibited when the recording medium is incorporated in a magnetic disk device using a high coercive force medium having a coercive force of 3500 Oe or more. Furthermore, the magnetic disk array apparatus incorporating the magnetic disk apparatus using the thin film magnetic head of the present invention exhibits an excellent effect.

本発明の薄膜磁気ヘッドの斜視図である。1 is a perspective view of a thin film magnetic head of the present invention. 本発明の薄膜磁気ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the thin film magnetic head of this invention. 従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional thin film magnetic head. 従来の薄膜磁気ヘッドの他の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the conventional thin film magnetic head. 本発明の薄膜磁気ヘッドの下部主層上の下部磁極先端部の形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the lower magnetic pole front-end | tip part on the lower main layer of the thin film magnetic head of this invention. 本発明の薄膜磁気ヘッドの上部磁極先端層の形状を示す平面図である。It is a top view which shows the shape of the top pole tip layer of the thin film magnetic head of this invention. 本発明の薄膜磁気ヘッドの他の実施例の下部磁極主層上の下部磁極先端部に設けた突起段差部の形状を上部磁極先端部の形状とともに示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the protrusion level | step-difference part provided in the lower magnetic pole front-end | tip part on the lower magnetic pole main layer of the other Example of the thin film magnetic head of this invention with the shape of an upper magnetic pole front-end | tip part. 本発明の薄膜磁気ヘッドの他の実施例の下部磁極主層上の下部磁極先端部に設けた突起段差部の形状を上部磁極先端部の形状とともに示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the protrusion level | step-difference part provided in the lower magnetic pole front-end | tip part on the lower magnetic pole main layer of the other Example of the thin film magnetic head of this invention with the shape of an upper magnetic pole front-end | tip part. 本発明の薄膜磁気ヘッドの他の実施例の断面図である。It is sectional drawing of the other Example of the thin film magnetic head of this invention. 本発明の薄膜磁気ヘッドの他の実施例の断面図である。It is sectional drawing of the other Example of the thin film magnetic head of this invention. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと下部磁極先端部の高さLp2hとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and height Lp2h of a lower magnetic pole front-end | tip part. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと下部磁極先端部のトラック幅方向の幅Lp2wとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field intensity Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and the width Lp2w of the track width direction of a lower magnetic pole front-end | tip part. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxとギャップ深さGdとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and the gap depth Gd. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxとトリム深さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and trim depth. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxとテーパー角、すなわち、下部磁極先端部上端面の傾斜角αとの関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax and the taper angle of the thin film magnetic head of the present invention, that is, the inclination angle α of the upper end surface of the lower magnetic pole tip. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の磁極広がり位置Lyとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and the magnetic pole spreading position Ly of an upper magnetic pole front-end | tip layer. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の磁極開き角θとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and the magnetic pole opening angle (theta) of an upper magnetic pole front-end | tip layer. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の厚さ Up1tとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and the thickness Up1t of a top pole tip layer. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の記録ギャップ側の高Bs層の厚さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and the thickness of the high Bs layer by the side of the recording gap of a top pole tip layer. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと浮上面より上部磁極上層の先端までの距離Up2dとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and distance Up2d from an air bearing surface to the front-end | tip of an upper magnetic pole upper layer. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層と上部磁極上層の接触長さLcとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and the contact length Lc of a top pole tip layer and a top pole upper layer. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極上層の厚さUp2tとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and thickness Up2t of a top pole upper layer. 本発明の薄膜磁気ヘッドの媒体面内磁界Hxzの分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the medium in-plane magnetic field Hxz of the thin film magnetic head of this invention. 本発明の薄膜磁気ヘッドの媒体面内磁界Hxzの他の一例の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the other example of the medium in-plane magnetic field Hxz of the thin film magnetic head of this invention. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の磁極広がり位置、すなわち磁極絞り位置との関係を突起段差部のある場合と無い場合を比較して示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a recording magnetic field strength Hxmax of a thin film magnetic head of the present invention and a magnetic pole spreading position of an upper magnetic pole tip layer, that is, a magnetic pole stop position, with and without a protrusion step portion. 本発明の薄膜ヘッドの上部磁極先端層の磁極広がり位置Lyとオフトラック位置での媒体面内磁界Hxzmaxの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnetic pole spreading position Ly of the upper magnetic pole front-end | tip layer of the thin film head of this invention, and the medium in-plane magnetic field Hxzmax in an off-track position. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと下部磁極先端部上の突起段差部の幅Stwとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and the width | variety Stw of the protrusion level | step-difference part on a lower magnetic pole front-end | tip part. 本発明の薄膜磁気ヘッドの下部磁極先端部上の突起段差部の幅Stwとオフトラック位置での媒体面内磁界Hxzmaxの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the width Stw of the protrusion level | step-difference part on the lower magnetic pole front-end | tip part of the thin film magnetic head of this invention, and the medium in-plane magnetic field Hxzmax in an off-track position. 本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと下部磁極先端部上の突起段差部の開始位置Stdとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recording magnetic field strength Hxmax of the thin film magnetic head of this invention, and the starting position Std of the protrusion level | step-difference part on a lower magnetic pole front-end | tip part. 本発明の薄膜磁気ヘッドの下部磁極先端部上の突起段差部の開始位置Stdとオフトラック位置での媒体面内磁界Hxzmaxの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the starting position Std of the protrusion level | step-difference part on the lower magnetic pole front-end | tip part of the thin film magnetic head of this invention, and the medium in-plane magnetic field Hxzmax in an off-track position.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板、2…下部磁気シールド、3:再生ギャップ、4…再生素子、5…下部磁極主層、6…記録ギャップ層、7…コイル絶縁層、8…下層コイル、8'…上層コイル、9…上部磁極、10…保護層、11…上部磁極後端層、12…上部磁極先端層、13…浮上面、14…記録媒体、15…斜面、16…第1の非磁性絶縁層、17…上部磁極先端層、18…上部磁極後端層、19…第2の非磁性絶縁層、20…上部磁極上層、21…上部磁気シールド、22…セパレート層、23…下部磁極先端部、24…下部磁極後端部、25…非磁性絶縁層、26…上部磁極上層後端層、27…突起段差部、28…下部磁極先端部上端面、29…突起段差部、
Tw…トラック幅、Gd…ギャップ深さ、Lp2w…下部磁極先端部の幅、Lp2h…下部磁極先端部の高さ、Tr…トリム深さ、Ly…上部磁極先端層の磁極広がり位置、
θ…上部磁極先端層の磁極開き角、Up1w…上部磁極先端層の最大幅、Up1L…上部磁極先端層の長さ、Up1t…上部磁極先端層の厚さ、Up1hbt…上部磁極先端層の記録ギャップ側の高Bs層の膜厚、Up2d…浮上面より上部磁極上層の先端までの距離、Up2fw…上部磁極上層先端の幅、Up2t…上部磁極上層の厚さ、Up2Ly…上部磁極上層の磁極広がり位置、φ…上部磁極上層の開き角、Up2w…上部磁極上層の最大幅、Up2s…上部磁極上層の立ち上がり位置、Lc…上部磁極先端層と上部磁極上層の接触長さ、Lp1w…下部磁極主層の幅、Lp1t…下部磁極の厚さ、Ilh…第1の非磁性絶縁層の厚さ、α…下部磁極先端部上端面の傾斜角、Bc…バックコンタクト位置、Stw…下部磁極先端部上の段差部の幅、Std…下部磁極先端部上の突起段差部の開始位置と浮上面との距離。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Lower magnetic shield, 3: Reproducing gap, 4 ... Reproducing element, 5 ... Lower magnetic pole main layer, 6 ... Recording gap layer, 7 ... Coil insulating layer, 8 ... Lower layer coil, 8 '... Upper layer coil, DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Upper magnetic pole, 10 ... Protective layer, 11 ... Upper magnetic pole rear end layer, 12 ... Upper magnetic pole front end layer, 13 ... Air bearing surface, 14 ... Recording medium, 15 ... Slope, 16 ... First nonmagnetic insulating layer, 17 ... upper magnetic pole tip layer, 18 ... upper magnetic pole rear edge layer, 19 ... second nonmagnetic insulating layer, 20 ... upper magnetic pole upper layer, 21 ... upper magnetic shield, 22 ... separate layer, 23 ... lower magnetic pole tip, 24 ... Lower magnetic pole rear end, 25 ... Nonmagnetic insulating layer, 26 ... Upper magnetic pole upper layer rear end layer, 27 ... Projection step, 28 ... Lower magnetic pole front end, 29 ... Projection step,
Tw ... track width, Gd ... gap depth, Lp2w ... width of lower magnetic pole tip, Lp2h ... height of lower magnetic pole tip, Tr ... trim depth, Ly ... magnetic pole spreading position of upper magnetic pole tip layer,
θ: Magnetic pole opening angle of top pole tip layer, Up1w: Maximum width of top pole tip layer, Up1L: Length of top pole tip layer, Up1t: Thickness of top pole tip layer, Up1hbt: Recording gap of top pole tip layer Of the upper Bs layer, Up2d: Distance from the air bearing surface to the tip of the upper magnetic pole upper layer, Up2fw: Width of the upper magnetic pole upper layer tip, Up2t: Thickness of the upper magnetic pole upper layer, Up2Ly: Magnetic pole spreading position of the upper magnetic pole upper layer , Φ: Opening angle of upper magnetic pole upper layer, Up2w: Maximum width of upper magnetic pole upper layer, Up2s: Rising position of upper magnetic pole upper layer, Lc: Contact length of upper magnetic pole tip layer and upper magnetic pole upper layer, Lp1w: Lower magnetic pole main layer Width, Lp1t: Thickness of lower magnetic pole, Ilh: Thickness of first nonmagnetic insulating layer, α: Inclination angle of upper end surface of lower magnetic pole tip, Bc: Back contact position, Stw: Step on upper end of lower magnetic pole Part width, Std: distance between the starting position of the protrusion step on the tip of the lower magnetic pole and the air bearing surface.

Claims (5)

下部磁極と上部磁極を具備する記録部を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
記下部磁極は下部磁極主層と下部磁極先端部と突起段差部とを有し、
記下部磁極先端部は記下部磁極主層の前記上部磁極側の側面上に形成され、
記突起段差部は記下部磁極先端部の前記上部磁極側の側面上に形成され、
記上部磁極は上部磁極先端部と浮上面より後退した上部磁極後端部とを有し、
記上部磁極先端部は浮上面から第一の間隔離れた位置にトラック幅方向に幅が広がる第一の磁極広がり位置を有し、
前記突起段差部は、トラック幅方向の幅が前記下部磁極先端部の前記下部磁極主層と接する面のトラック幅方向の幅より小さく、浮上面から第二の間隔より離れた位置におけるトラック幅方向の幅が前記上部磁極のトラック幅方向の幅より大きく、
前記第一の間隔より前記第二の間隔が短く、
記下部磁極先端部のギャップ深さより前記第一の間隔が短いことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
In a thin film magnetic head having a recording portion comprising a lower magnetic pole and an upper magnetic pole ,
Before Symbol lower magnetic pole and a the projecting step portion lower magnetic pole main layer and the lower pole tip,
Before Symbol lower pole tip is formed on the upper magnetic pole side surface of the front Symbol lower magnetic pole main layer,
Before SL projecting step portion is formed on the upper magnetic pole side surface of the front Symbol lower pole tip,
Before SL upper magnetic pole has an upper magnetic pole rear portion recessed from the upper pole tip bearing surface,
Before SL upper pole tip has a first magnetic pole expansion position in which the first spacing apart the width in the track width direction at a position spread from the air bearing surface,
The protrusion step portion has a width in the track width direction that is smaller than the width in the track width direction of the surface in contact with the lower magnetic pole main layer at the tip of the lower magnetic pole and in the track width direction at a position away from the air bearing surface by a second distance. Is larger than the width of the upper magnetic pole in the track width direction,
The second interval is shorter than the first interval;
Before SL thin film magnetic head is characterized in that the shorter the first gap than the gap depth of the lower pole tip.
記下部磁極先端部の上面にテーパー角が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の薄膜磁気ヘッド。 The thin-film magnetic head according to claim 1, characterized in that the taper angle is provided on the upper surface of the front Symbol lower pole tip. 記テーパー角は20〜40度であることを特徴とする請求項2に記載の薄膜磁気ヘッド。 The thin-film magnetic head according to claim 2 which is prior Symbol taper angle, characterized in that 20 to 40 degrees. 記下部磁極先端部の上面のテーパー角は2つ以上の値をもつことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の薄膜磁気ヘッド。 Thin-film magnetic head according to claim 2 or claim 3 taper angle of the upper surface of the front Symbol lower pole tip, characterized in that with two or more values. 前記上部磁極先端部と前記突起段差部との間に記録ギャップが形成され、A recording gap is formed between the top pole tip and the protrusion step.
前記下部磁極主層と前記上部磁極との間にコイルが配置されることを特徴とする請求項1に記載の薄膜磁気ヘッド。  The thin film magnetic head according to claim 1, wherein a coil is disposed between the lower magnetic pole main layer and the upper magnetic pole.
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