JPH09237407A

JPH09237407A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH09237407A
Application number: JP4473696A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Miyagawa; 健祐宮川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜磁気ヘッドにおいて、磁極の側部から発
生する磁界を低減して書き広がりを抑制し、より一層の
高密度記録化を可能とするとともに、記録周波数を高く
した場合の渦電流損失を抑制する。【解決手段】上部磁極９の断面形状を台形とし、長辺
側を下部磁極（上部シールド層）７に対向させて配置す
る。また、この上部磁極９を２層構造とし、下部磁極７
側の第１の層９ａを残留磁束密度Ｂｓ、透磁率μ及び抵
抗率ρがいずれもが大きい磁性材料（例えば、ＦｅＮ、
ＦｅＮＺｒ又はＦｅＮＮｂ）により形成し、第２の層９
ｂをパーマロイにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の磁極と該一
対の磁極間に磁界を発生させるコイルとにより構成され
る書き込みヘッドと、磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子と
いう）により構成される読み出しヘッドとを有する薄膜
磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示
す模式図、図７は同じくその薄膜磁気ヘッドの磁気記録
媒体側先端部（以下、単に「先端部」という）の断面図
である。なお、図６において、３５は駆動装置（図示せ
ず）により駆動されて回転する磁気記録媒体（ディス
ク）である。また、３６は磁気記録媒体３５のトラック
を模式的に示したものである。

【０００３】基板２１はセラミックス等の絶縁材料によ
りほぼ直方体に形成されており、この基板２１の一方の
面（磁気記録媒体３５に垂直な面）上には磁性材料から
なる下部シールド層２２が形成されている。この下部シ
ールド層２２上には絶縁層２３が積層されている。ま
た、絶縁層２３上の先端部側にはＭＲ素子２４が配設さ
れており、このＭＲ素子２４の両端部には一対のリード
２５が電気的に接続されている。また、絶縁層２３上に
は、これらのＭＲ素子２４及びリード２５を被覆するよ
うにして絶縁層２６が形成されている。

【０００４】この絶縁層２６上には、パーマロイ（Ｆｅ
−Ｎｉ）等の磁性材料により形成された下部電極（上部
シールド層）２７が設けられている。この下部磁極２７
上には絶縁層２８が形成されており、この絶縁層２８上
には所定の形状で上部磁極２９が形成されている。この
上部磁極２９の先端部は幅が細く形成されており、この
先端部分に磁束が集中するようになっている。また、上
部磁極２９の先端部と下部磁極２７は近接して配置され
ている。

【０００５】上部磁極２９の他端側は、絶縁層２８に設
けられた開口部を介して下部磁極２７に接続されてい
る。また、上部磁極２９と下部磁極２７との間には、両
者の接続部を中心として渦状に巻かれたコイル３３が絶
縁層２８に埋め込まれて形成されている。そして、この
絶縁層２８上には、磁極２９を覆うようにして絶縁層３
０が形成されている。

【０００６】このように構成された薄膜磁気ヘッドにお
いて、下部磁極２７、上部磁極２９及びコイル３３によ
り書き込みヘッドが構成され、ＭＲ素子２４により読み
出しヘッドが構成される。そして、磁気記録媒体３５へ
のデータ書き込み時には、磁気記録媒体３５を回転させ
つつコイル３３に書き込み信号を供給し、上部磁極２９
の先端部と下部磁極２７との間に交番磁界を発生させ
る。この磁界により、磁気記録媒体３５の表面がトラッ
ク３６に沿って磁化され、磁気データとして記録され
る。一方、データ読み出し時には、リード２５を介して
ＭＲ素子２４に電流を供給しておき、磁気記録媒体３５
からの磁界によりＭＲ素子２４の抵抗値が変化すること
を利用して、磁気記録媒体３５に記録された磁気データ
を電気信号として取り出す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気記録媒
体のより一層の高記録密度化を達成するためには、高Ｔ
ＰＩ（Track Per Inch：高トラック記録密度）化及び高
ＢＰＩ（Bit Per Inch：高線記録密度）化が必要であ
る。高ＴＰＩ化を達成するためには、トラック幅を縮小
してトラックピッチを小さくする必要がある。また、高
ＢＰＩ化を達成するためには、書き込みヘッドに供給す
る書き込み信号の周波数（記録周波数）を高くする必要
がある。

【０００８】しかしながら、上述した従来の薄膜磁気ヘ
ッドにおいては、より一層の高ＴＰＩ化及び高ＢＰＩ化
が困難である。即ち、図８に示すように、従来の薄膜磁
気ヘッドにおいては、上部磁極２９の先端部の断面形状
が矩形であるため、図中矢印で示すように、データ書き
込み時に上部磁極２９と下部磁極２７との間に相互に平
行な磁界が発生するだけでなく、上部磁極２９の側部か
らも比較的多くの磁界が発生する。従って、平行な磁界
によって磁化された部分は、図９の３６ａに示すよう
に、磁化の方向（図中矢印で示す）がトラック方向（ト
ラック３６の延びる方向）に一致するが、上部磁極２９
の側部と下部磁極２７との間に発生した磁界により、磁
気記録媒体３５にはトラック方向に対し斜めに磁化され
た部分（図９の３６ｂ）が発生する。このように、従来
の薄膜磁気ヘッドでは、上部磁極２９の側部から発生す
る磁界により、上部磁極２９の幅に比べ比較的大きな幅
で磁気記録媒体３５が磁化される書き広がりといわれる
現象が発生する。このためトラックピッチを縮小するこ
とができず、高ＴＰＩ化が阻害される。また、データ読
み出し時にＭＲ素子３４がトラック３６の側部（図９の
３６ｂの部分）に位置していると、十分な出力を得るこ
とができず、読み出しエラーが発生するおそれがある。

【０００９】更に、従来の薄膜磁気ヘッドにおいては、
上部磁極２９が一般的にパーマロイにより形成されてい
るため、高記録密度化に伴って記録周波数を高くする
と、高周波磁界により上部磁極２９内に発生する渦電流
による損失（渦電流損）が増大し、磁気記録媒体３５を
十分に磁化することが困難になる。なお、特開昭６１−
２１０５１０号には、磁気ヘッドの端部における磁束の
集中に起因するノイズの発生を抑制するために、下部磁
極の下（基板側）に先端が鋭角に成形された磁性層を配
設することが提案されている。しかし、この技術におい
ては、磁極の側部から発生する磁界を低減する効果はな
く、書き広がりを低減することはできない。

【００１０】また、特開昭６２−５４８１２号には、磁
気ヘッドのトラックずれに起因するノイズを低減するた
めに、磁気ヘッドの一対の磁極をいずれも台形状とし、
その短辺を対向させて配置することが提案されている。
しかし、この技術においては、一対の磁極の間にトラッ
ク方向に対し斜めに延びる磁界が多く発生して、トラッ
クピッチを縮小することができない。

【００１１】更に、特開昭６４−１７２１４号には、オ
フトラックによるＳ／Ｎ比の劣化を防止するために、磁
極の両側部に飽和磁束密度が高く且つ透磁率が低い磁性
膜を配置した薄膜磁気ヘッドが提案されている。しか
し、この磁気ヘッドにおいても、記録時には磁極の側部
からトラック方向に対し斜めに多くの磁界が発生するた
め、書き広がりを小さくすることはできない。

【００１２】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて
創作されたものであり、磁極の側部から発生する磁界を
低減して書き広がりを抑制し、より一層の高密度記録化
が可能であり、更に記録周波数を高くしても磁極内での
渦電流損失を抑制できる薄膜磁気ヘッドを提供すること
を目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、相互に
対向して配置された第１及び第２の磁極と該第１及び第
２の磁極間に磁界を発生させるコイルとにより構成され
て磁気記録媒体にデータを書き込む書き込みヘッドと、
前記第２の磁極を挟んで前記第１の磁極と反対の側に配
置された磁気抵抗効果素子により構成されて前記磁気記
録媒体からデータを読み出す読み出しヘッドとを有する
薄膜磁気ヘッドにおいて、前記第１の磁極の前記磁気記
録媒体側先端部における前記第２の磁極側の辺の長さが
その反対側の辺の長さよりも長く設定されていることを
特徴とする薄膜磁気ヘッドにより解決する。

【００１４】本発明においては、第１の磁極の先端部に
おける第２の磁極側の辺の長さがその反対側の辺の長さ
よりも長く設定されており、この第１の磁極の先端部は
例えば台形の断面形状を有している。第１の磁極の先端
部をこのようにすることにより、第１の磁極の側部から
放出される磁界が第２の磁極に到達するまでの距離が大
きくなるので、第１の磁極の側部から磁界が発生しにく
くなる。これにより、本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、
書き広がりを抑制することができて、高ＴＰＩ化が可能
になる。

【００１５】この場合に、前記第１の磁極は、前記第２
の磁極側の第１の層と、この第１の層上に形成された第
２の層とを有し、且つ、前記第１の層は、前記第２の層
を構成する磁性材料に比して、残留磁束密度Ｂｓ、透磁
率μ及び抵抗率ρがいずれもが大きい磁性材料により形
成されていることが好ましい。断面形状が台形の磁極と
矩形の磁極とを比べた場合、第２の磁極側の辺の長さが
同じであるとすると、台形の磁極は矩形の磁極に比べて
断面積が小さいため、磁極内で磁界が飽和しやすく、磁
気記録媒体を十分に磁化させることが難しくなる。そこ
で、上述の如く、第１の磁極の第２の磁極側部分に残留
磁束密度が大きい磁性材料からなる第１の層を設けるこ
とにより、第１の磁極から十分な磁界を発生させて、磁
気記録媒体を十分に磁化することができる。

【００１６】なお、第１の磁極全体を高残留磁束密度の
磁性材料により形成することも考えられるが、一般的に
残留磁束密度が大きい磁性材料を厚く成膜することは困
難である。上述のように、第１の磁極を多層構造とし、
第２の磁極側に残留磁束密度が大きい磁性層をスパッタ
等により形成し、その上にパーマロイ等の磁性材料をめ
っき等により形成すると、強い磁界を発生できる磁極を
容易に形成することができる。

【００１７】また、このように第１の磁極を第１及び第
２の層を有する多層構造とし、第１の層を残留磁束密度
が高く、且つ、透磁率及び抵抗率が大きい材料により形
成することにより、記録周波数が高い場合であっても、
渦電流損の増大を抑制することができる。これにより、
高ＢＰＩ化が可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。図１は本発明の実
施形態に係る薄膜磁気ヘッドを示す模式図、図２は同じ
くその薄膜磁気ヘッドの先端部を示す断面図である。な
お、図１において、１５は駆動装置により駆動されて回
転する磁気記録媒体（ディスク）である。また、１６は
磁気記録媒体１５のトラックを模式的に示すものであ
る。

【００１９】基板１はセラミックス等の絶縁材料により
ほぼ直方体に形成されている。この基板１の一方の面
（磁気記録媒体１５に垂直な面）上にはパーマロイ等の
磁性材料からなる下部シールド層２が形成されており、
この下部シールド層２上には絶縁層３が積層されてい
る。この絶縁層３上の先端部側には、ＭＲ素子４と、こ
のＭＲ素子４の両端部に電気的に接続された一対のリー
ド５とが形成されている。また、絶縁層３上には、ＭＲ
素子４及びリード５を被覆するようにして、絶縁層６が
形成されている。

【００２０】この絶縁層６上には、パーマロイ等の磁性
材料からなる下部磁極（第２の磁極）７が形成されてい
る。この下部磁極７は、前述の下部シールド層２ととも
にＭＲ素子４の直下域以外からの磁気をシールドする磁
気シールド層としても作用する。また、この下部磁極７
の磁気記録媒体１５側の端部には、図２に示すように、
断面が台形の突出部７ａが設けられている。なお、この
突出部７ａは必ずしも必要なものではなく、突出部７ａ
が設けられていなくてもよい。また、この突出部７ａは
下部磁極７と同様にパーマロイにより形成されていても
よく、パーマロイに比して残留磁束密度Ｂｓ、透磁率μ
及び抵抗率ρがいずれも大きい磁性材料により形成され
ていてもよい。

【００２１】下部磁極７の上には絶縁層８が形成されて
おり、この絶縁層８上には上部磁極（第１の磁極）９が
所定のパターンで形成されている。この上部磁極９は第
１及び第２の層９ａ，９ｂの２層構造を有し、第２の層
９ｂはパーマロイにより構成され、下部磁極７側の第１
の層９ａはＦｅＮ、ＦｅＮＺｒ又はＦｅＮＮｂ等のよう
に、パーマロイよりも残留磁束密度Ｂｓ、透磁率μ及び
抵抗率ρがいずれも大きい磁性材料により形成されてい
る。この上部磁極９の先端部分（先端から約２μｍまで
の範囲の部分）は幅が細くなっている。この先端部分
は、図２に示すように断面形状が台形であり、その相互
に平行な２辺のうち長辺側を下部磁極７に向けて配置さ
れている。また、この上部磁極９の先端部と突出部７ａ
とは近接して配置されている。更に、上部磁極９の他端
側は絶縁層８に設けられた開口部を介して下部磁極７に
接続されている。更にまた、上部磁極９と下部磁極７と
の間には、両者の接続部を中心として渦状に巻かれたコ
イル１３が絶縁層８に埋め込まれて形成されている。

【００２２】そして、絶縁層８上には上部磁極９等を覆
うようにして絶縁層１０が形成されている。このように
構成された本実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて、デー
タ記録時にコイル１３に書き込み信号が入力されると、
上部磁極９と下部磁極７との間に磁界が発生する。この
場合に、本実施形態に係る磁気ヘッドにおいては、図３
に矢印で示す示すように、上部磁極９と突出部７ａとの
間に磁気記録媒体１５側から見て平行な磁界が発生し、
この磁界により磁気記録媒体１５の表面が磁化されてデ
ータが記録される。また、本実施形態においては、上部
磁極９の断面形状が台形であり、更に上部磁極９に対向
する部分が台形状の突出部７ａが設けられているので、
上部磁極９の側部（斜辺）から放出された磁界が突出部
７ａに到達するまでの距離が大きくなり、従来に比して
磁極９の側部から発生する磁界が低減される。従って、
書き広がりを抑制でき、トラック幅を従来より狭くでき
てて、より一層の高ＴＰＩ化が可能になる。

【００２３】更に、本実施形態においては、上部磁極９
の第１の層９ａが、残留磁束密度Ｂｓ、透磁率μ及び抵
抗率ρがいずれも大きい磁性材料により形成されている
ため、記録周波数が高い場合でも渦電流損失を低減でき
て、磁気記録媒体１５の表面を十分に磁化させることが
できる。なお、磁気記録媒体１５に書き込まれた情報を
読み出すときには、従来と同様に、リード５を介してＭ
Ｒ素子４に電流を流し、磁気記録場体１５から放出され
る磁界によりＭＲ素子４の抵抗値が変化することを利用
してデータを読み出す。このとき、下部シールド層２と
下部磁極７とによりＭＲ素子４の直下域以外からの磁界
がシールドされる。

【００２４】図４，５は本発明の実施形態に係る薄膜磁
気ヘッドの製造方法を工程順に示す断面図である。ま
ず、図４（ａ）に示すように、絶縁基板１上にパーマロ
イを数μｍの厚さに被着して下部シールド層２を形成す
る。次に、この下部シールド層２上にアルミナ等をスパ
ッタ又はイオンビームスパッタ法により被着させて絶縁
層３を形成する。その後、この絶縁層３上に磁気抵抗効
果を示す金属をスパッタし、得られた金属膜をフォトリ
ソグラフィにより矩形状に成形することによりＭＲ素子
４を得る。次に、基板１上の全面に金属膜を形成した
後、この金属膜をフォトリソグラフィによりパターニン
グすることにより、ＭＲ素子４の両端部に電気的に接続
したリード５を形成する。

【００２５】次に、図４（ｂ）に示すように、ＭＲ素子
４及びリード５を覆うようにして全面にアルミナ等から
なる絶縁層６を形成する。その後、絶縁層６上にパーマ
ロイを被着させて、厚さが数μｍの下部磁極７を形成す
る。このとき、下部磁極７の表面には、下方に設けられ
たＭＲ素子４及び端子５に起因する凹凸が形成される
が、次工程で図４（ｃ）に示すように、下部磁極７の表
面を研磨等により平坦化処理する。

【００２６】次に、下部磁極７上に絶縁層１０及びコイ
ル（図示せず）を形成し、絶縁層１０に下部磁極７に到
達する開口部を設け、更に図５（ａ）に示すように絶縁
層１０上に形成すべき上部磁極９の形状で開口部１１ａ
が設けられたレジスト膜１１を形成する。そして、全面
にＦｅＮ、ＦｅＮＺｒ又はＦｅＮＮｂを０．５〜１μｍ
の厚さに蒸着して第１の層９ａを形成した後、第１の層
９ａ上にパーマロイを２〜３μｍの厚さにめっきして第
２の層９ｂを形成する。その後、前記レジスト膜１１を
その上の第１及び第２の層９ａ，９ｂとともに除去す
る。

【００２７】次に、図５（ｂ）に示すように、絶縁層８
及び第２の層９ｂ上にヘッド先端部のみが露出するよう
にレジスト膜（図示せず）を形成した後、基板表面に対
し４５°の角度でイオンミーリングを施し、ヘッド先端
部の第１及び第２の層９ａ，９ｂを斜めに削って上部磁
極９を台形の断面形状にする。このとき同時に、絶縁層
８及び下部磁極７が削られて、下部磁極７の上部磁極９
に対向する部分に断面が台形の突出部７ａが形成され
る。

【００２８】次いで、全面に絶縁層１０を形成する。こ
れにより、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドが完成す
る。上述の製造方法においては、下部磁極７の表面を平
坦化処理するので、突出部７ａの表面も平坦になる。従
って、突出部７ａと上部磁極９との間の間隔がトラック
幅方向に均一になり、上部磁極９と突出部７ａとの間に
平行な磁界が形成される。

【００２９】なお、上述の実施形態では、第１の磁極９
を２層構造とした場合について説明したが、３層以上の
積層構造としてもよい。但し、その場合も、下部磁極７
側に高残留磁束密度、高透磁率及び高抵抗率の材料から
なる層を配置することが必要である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１の磁極の第２の磁極側の辺の長さがその反対側の辺
の長さよりも長く設定されているので、前記第１の磁極
の側部から放出される電界を低減することができ、書き
広がりを抑制することができる。これにより、磁気記録
媒体のトラック間隔を小さくすることができて、高ＴＰ
Ｉ化が可能になる。

【００３１】また、前記第１の磁極を多層構造とし、前
記第２の磁極側の第１の層を、その上方の第２の層を構
成する磁性材料に比べ残留磁束密度、透磁率及び抵抗率
がいずれも大きい磁性材料により形成することにより、
渦電流損失を低減することができて、高ＢＰＩ化が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドを示す
模式図である。

【図２】同じくその薄膜磁気ヘッドの先端部の断面図で
ある。

【図３】実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁界の発生状
態を示す模式図である。

【図４】実施例に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す
断面図（その１）である。

【図５】実施例に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す
断面図（その２）である。

【図６】従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す模式図であ
る。

【図７】同じくその薄膜磁気ヘッドの先端部の断面図で
ある。

【図８】従来の薄膜磁気ヘッドの磁界の発生状態を示す
模式図である。

【図９】従来の薄膜磁気ヘッドによる記録媒体の磁化状
態を示す模式図である。

【符号の説明】

１，２１基板２，２２下部シールド層３，６，１０，２３，２６，３０絶縁層４，２４ＭＲ素子５，２５リード７，２７下部磁極９，２９上部磁極９ａ第１の層９ｂ第２の層１０ａ，３０ａギャップ層１３，３３コイル１５，３５磁気記録媒体１６，３６トラック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に対向して配置された第１及び第２
の磁極と該第１及び第２の磁極間に磁界を発生させるコ
イルとにより構成されて磁気記録媒体にデータを書き込
む書き込みヘッドと、前記第２の磁極を挟んで前記第１
の磁極と反対の側に配置された磁気抵抗効果素子により
構成されて前記磁気記録媒体からデータを読み出す読み
出しヘッドとを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記第１の磁極の前記磁気記録媒体側先端部における前
記第２の磁極側の辺の長さがその反対側の辺の長さより
も長く設定されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
ド。
【請求項２】前記第１の磁極は、前記第２の磁極側の
第１の層と、この第１の層上に積層された第２の層とを
有し、前記第１の層は、前記第２の層を構成する磁性材
料に比べて、残留磁束密度Ｂｓ、透磁率μ及び抵抗率ρ
がいずれもが大きい磁性材料により形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】前記第２の磁極の前記磁気記録媒体側先
端部には、前記第１の磁極の先端部に向けて突出した矩
形又は台形状の突出部が設けられていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】前記第２の磁極の前記第１の磁極先端部
に対向する部分の表面が平坦化処理されていることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜磁
気ヘッド。
【請求項５】前記第１の層はＦｅＮ、ＦｅＮＺｒ及び
ＦｅＮＮｂからなる群から選択された少なくとも１種の
磁性材料により形成され、前記第２の層はパーマロイに
より形成されていることを特徴とする請求項２乃至４の
いずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。