JPH11213332A

JPH11213332A - 薄膜磁気ヘッド及び磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH11213332A
Application number: JP1013898A
Authority: JP
Inventors: Gen Oikawa; 玄及川; Makoto Morijiri; 誠森尻; Noriyuki Saiki; 教行斉木; Sho Kondo; 祥近藤; Hiroshi Kikuchi; 廣菊池
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】磁極端が正確に位置合わせされ、磁極端の幅及
び厚みが厳密に制御された薄膜磁気ヘッド及びこれを用
いた磁気ディスク装置を提供する。【解決手段】薄膜磁気ヘッドにおいて、ギャップ材とし
て第一及び第二の磁極端層と同等以上の硬度をもつＲｈ
あるいは、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｄの非磁性金属
膜を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜磁気ヘッド及び
この薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置に関する
ものであり、さらに詳細には薄膜磁気ヘッド用に改良さ
れた磁極端構造技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の大容量化、小型化は
年々急速に進み、高記録密度化技術の開発が必須であ
る。高記録密度化に対応して、再生ヘッドを異方性磁気
抵抗効果（ＡＭＲ）を用いたＭＲ素子だけでなく、巨大
磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したスピンバルブ型ＭＲ
素子とし、記録ヘッドをインダクティブ素子とした記録
再生分離型ヘッドの開発が進んでいる。

【０００３】これに伴い、記録ヘッド素子に関しては、
上部書き込みポールのトラック幅狭小化及び高精度化が
要求されている。従来、第二の磁気ヨーク層を電気めっ
き法により形成しているが、めっきパターンを形成する
レジストフレームの形成精度が、要求されるトラック幅
精度に適合できなくなってきている。トラック幅２μｍ
以下、ポール膜厚３〜５μｍの場合、ゼロスロートレベ
ルでのレジストフレームの膜厚は、塗布レジストのつき
まわりからコイル及び絶縁膜上のレジスト膜厚をめっき
膜厚以上に確保する為、１０〜１５μｍが必要で０スロ
ートレベルにおけるレジストフレームのアスペクト比は
５以上となり、従来のフォトリソグラフィ技術の限界に
近づきつつある。また、上部書き込みポールからのフリ
ンジングにより、書き込みパターンのエッヂが上部ポー
ル側に湾曲している。これにより書き込みトラック幅の
拡大、再生出力の低下を招いている。これらのことは高
記録密度化を達成するためには致命的な不具合となって
いる。

【０００４】これらの問題を解決すべく、記録ヘッド素
子の構造としては同一のレジストフレームを用いて第一
の磁極端、ギャップ膜、第二の磁極端を電気めっきによ
り形成する構造が特開平６−２８６２６号公報に示され
ている。しかし、上記構造において電気めっきでギャッ
プ層を形成する場合、ギャップ材としてＮｉＰ、Ａｕ、
Ｃｕ等を使用することが示されている。この場合、エア
ベアリング表面（ＡＢＳ）加工工程においてＡｕまたは
Ｃｕのように柔らかく、硬度が約５００Ｈｖ以下である
と加工ダレをおこして浮上面の磁極端形状が変化した
り、ギャップ膜厚が厳密に制御できないという問題があ
る。またＮｉＰ膜は熱処理により結晶化し、磁化してし
まうという問題がある。

【０００５】一方、第二の磁極端をマスクとしてイオン
ミリングを行い第一の磁極端と同一のトラック幅を画定
する（トリミング）構造が特開平７−２６２５１９号公
報に示されている。トリミングを行う場合、ギャップ材
として無機絶縁膜のＡｌ２０３等を使用すると、書き込
みポールに使用されるＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の磁性膜に対
してＡｌ２０３等のギャップ材のイオンミリング速度が
遅いために、ギャップ層がマスクとなり第一の磁気ヨー
ク層が第二の磁気ヨーク層に対してアンダー側にエッチ
ングされてしまう。従って第一の磁極端トラック幅の寸
法、及び形状を精密に形成することが困難であるという
問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は磁極端
の幅、厚み及び形状を厳密に制御して、製造するに好適
なギャップ膜の材料を選定した薄膜磁気ヘッドを提供す
ることにある。

【０００７】更に本発明の目的は、媒体ノイズの少ない
かつ高保磁力の電磁変換特性に優れた極めて高い面記録
密度が記録可能な薄膜磁気記録媒体と本発明による薄膜
磁気ヘッドと薄膜磁気ヘッドを位置決めする技術等を組
合わせることで、極めて高記録密度の高性能磁気ディス
ク装置を実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜磁気ヘッド
は、ギャップ材として、第一及び第二の磁極端層と同等
以上の硬さをもつＲｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｄ
の非磁性金属膜あるいは、この金属を主体とする合金膜
を使用することにより、磁極端の寸法と磁極端の寸法を
保持する許容誤差が、いずれも非常に精密になる利点を
有している。例えばＮｉＦｅ膜のビッカース硬度は約４
００〜６００Ｈｖであり、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｉ
ｒ、Ｐｄの非磁性金属膜あるいは、この金属を主体とす
る合金膜のギャップ膜はＮｉＦｅ膜と同等以上の硬度で
あるので、所定のスロートハイトを形成するための浮上
面ラッピングにおいて、研磨ダレを防止できる事が分か
った。更にこれらの金属膜はめっき法により形成する事
が可能であり、磁極端部分を精密な寸法及び形状に形成
するのに好適であることが分かった。

【０００９】更に、本発明の磁気ディスク装置は、磁気
記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録
部と再生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを該磁
気記録媒体に対して相対運動させる手段と、該磁気ヘッ
ドの記録信号入力と、該磁気ヘッドからの再生信号出力
を得るための記録再生信号処理手段を有する磁気ディス
ク装置に於いて、磁気ヘッドが、少なくとも上部磁性
膜、下部磁性膜、磁気ギャップ膜、導体コイル、及び絶
縁膜を有する薄膜磁気ヘッドに於いて、第一の磁極端層
と第二の磁極端層の間のギャップ層に対し、ギャップ材
として、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｄの金属あ
るいは、この金属を主体とする合金膜を使用した薄膜磁
気ヘッドを備えている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、実施例を図面を用いて具体
的に説明する。

【００１１】本発明による磁極端の好ましい実施例を図
１及び図２に示す。図１はヘッドを所定のスロートハイ
トにラッピングする前の磁極端の斜視図を示し、図２は
所定のスロートハイトにラッピングした後のＡＢＳの磁
極端の検出縁を示す。図３は本実施例により完成した薄
膜磁気ヘッドを示し、図４は薄膜磁気ヘッドの先端部の
断面図を示す。なをこれらの図は記録ヘッド部の構造を
示している。図４に示すように、薄膜磁気ヘッド１２は
非磁性の基板７上に付着させた第一の磁気ヨーク層５を
備え、ギャップ層３は磁気媒体に対して変換を行えるよ
うに、好ましくは周知のようにエア・ベアリングが形成
されるように、相互作用する変換ギャップ３０を画定す
る。この為、非磁性の基板７は磁気ディクス装置の動作
中に回転する磁気ディクス等の記録媒体に近接して飛翔
する、ＡＢＳ１３等の検出縁を有するスライダとして形
成する。第一の磁気ヨーク層５及び第二の磁気ヨーク層
６は共にＡＢＳ１３から後部ギャップ領域１５に延び
る。２つの磁気ヨーク層５と６は、ＡＢＳ１３で磁極端
先端部４によって分離され、後部ギャップ領域１５で互
いに接触する。ＡＢＳ１３と後部ギャップ領域１５との
間の空間で２つの磁気ヨーク層５と６は隔置され、コイ
ル構造１１用の空間を形成している。コイル構造１１と
２つの磁気ヨーク層５及び６は非磁性の電気絶縁材料の
層８、９、１０によって分離されている。図１を参照す
るに、コイル構造１１は中央部の第一の電気接点３１と
外部の電気接点３２を有するらせん状の複数の巻線１１
を有する。接点３１と３２はデータ信号を処理する為
に、外部配線及びヘッド回路（図示せず）に接続されて
いる。

【００１２】磁極端先端部４は第一の磁極端層１とギャ
ップ層３と第二の磁極端層２を含み、第一の磁気ヨーク
層５に接触して形成される。磁極先端部として、例えば
トラック幅１μｍ、第一の磁極端層１の厚さ１μｍ、ギ
ャップ層３の厚さ０．４μｍ、第二の磁極端層２の厚さ
１μｍの実施例を以下に示す。この磁極端先端部４の形
成方法は、第一の磁気ヨーク層５上にめっき下地膜とし
てＮｉＦｅ系めっき用導通膜をスパッタリング法等で付
着し、その上にフォトレジストを磁極端先端部形状の開
口形にパターニングする。開口形は、例えば幅１μｍ、
長さ１０μｍ高さ３μｍの直方体を用いる事ができる。

【００１３】めっき前処理をした後、次に電気めっきに
より第一の磁極端層ＦｅＮｉ１μｍ、ギャップ層Ｒｈ
０．４μｍ、第二の磁極端層ＦｅＮｉ１μｍを連続して
めっきする。ギャップ材としてはＲｈ以外にはＲｕ、Ｒ
ｅ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｄの非磁性金属膜あるいは、この金
属を主体とする合金膜が好適である。次にフォトレジス
トを除去し、磁極端先端部以外の不要なめっき膜をドラ
イエッチング又はウェットエッチングにより除去するこ
とで磁極端先端部４が完成する。この形成方法により第
一の磁極端層と第二の磁極端層が互いに精密に位置合せ
され、ギャップ領域でのトラック幅が精密に等しい磁極
端が得られる。

【００１４】このようにして得られた磁極端先端部に対
して、コイル、絶縁膜及び第二の磁気ヨーク層を形成
し、磁気ヘッドを構成する。さらに端子、保護膜を形成
する事により薄膜ヘッド素子が形成された基板が完成す
る。続いて薄膜ヘッドスライダーを作成する。この基板
を通常のスライダー作成工程と同様に薄膜ヘッドスライ
ダーバーに切断後、ＡＢＳ面をラッピングにより浮上面
加工し、所定のスロートハイトに加工する。この時、ギ
ャップ膜としてＲｈを用いた場合、その硬さは磁極に用
いられているＮｉ、ＦｅあるいはＣｏ系の磁性材料と同
等の硬度５００Ｈｖ以上であるので、ラッピング時の膜
の研磨ダレを生じてしまうという欠陥を防止できる。Ｒ
ｈは市販のめっき液を用いて電気めっき法で形成する事
ができ、硬度は９００〜１０００Ｈｖを得ることができ
る。同様に電気めっき法で形成したギャップ膜として、
Ｒｕは約８００Ｈｖ、Ｒｅは約１３００Ｈｖ、Ｍｏは約
１４００Ｈｖ、Ｉｒは約１７００Ｈｖ、Ｐｄは約５００
Ｈｖの硬度であり、浮上面ラッピング時の研磨ダレを防
止する事ができる。また、これらの金属膜はＮｉＰの様
に熱処理によって磁化する事はない点でも、ギャップ膜
に適用するに適した金属膜である。本発明の他の実施例
として薄膜ヘッドの浮上面形状を図５及び図６に示す。
図５は第一の磁気ヨーク層１６上にギャップ層１８とし
てＲｈあるいはＲｕ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｄ等の金属
膜あるいは、この金属を主体とする合金膜を形成し、そ
の上に第二の磁気ヨーク層１７を形成したものである。
また、図６は第一の磁気ヨーク層１６上にギャップ層１
８及び第二の磁気ヨーク層１７を、同一のフレームレジ
ストをマスクとしてめっき法で形成したものである。こ
れらの実施例についても、ギャップ膜に硬い非磁性金属
膜を採用する事により、所定のスロートハイトを得るた
めの浮上面ラッピング加工時に研磨ダレを防止できる事
が明らかである。

【００１５】本発明による薄膜磁気ヘッドの他の実施例
を図７及び図８に示す。これはトリミング構造の磁極先
端部の構造に本発明を適用したものである。図７はヘッ
ドを所定のスロート高さにラッピングしたときの磁極端
の斜視図を示し、図８は磁極端の検出縁を示す。この実
施例による磁極端の形成方法を以下に示す。非磁性の基
板上に第一の磁気ヨーク層２２を付着させ、その上にギ
ャップ層２４を付着し、さらに電気めっきにより第二の
磁気ヨーク層２３を形成する。続いて第二の磁気ヨーク
層２４をマスクとして、ギャップ層２３と第一の磁気ヨ
ーク層２２に対してＡｒイオンミリングを行う。この形
成方法により互いに精密に位置合せされ、ギャップ領域
でのトラック幅が精密に等しい磁極端が得られる。そこ
でギャップ材としてＲｈあるいはＲｕ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｉ
ｒ、Ｐｄ等を使用すれば、第一の磁気ヨーク層２２と第
二の磁気ヨーク層２３に対して同等のミリングレートを
取り、図８に示す通りトラック幅を精密に画定すること
ができる。

【００１６】以上の様なトラック幅を精密に画定した記
録ヘッド部を持つ、薄膜磁気ヘッドを用いることによ
り、高記録密度の磁気ディクス装置を構成することが可
能になる。

【００１７】尚、前述の実施例に示した本発明の薄膜磁
気ヘッドの特性確認及び装置として特性確認等は、図９
に示すような、媒体ノイズの少ないかつ高保磁力の電磁
変換特性に優れた極めて高い面記録密度が記録可能な薄
膜磁気記録媒体２０３と、これを記録方向に駆動する駆
動部であるスピンドルモータ２０２と、記録部と再生部
からなる本発明による薄膜磁気ヘッド２０４と、該薄膜
磁気ヘッド２０４を該磁気記録媒体２０３に対して相対
運動をさせる手段であるガイドアーム２０５と、該薄膜
磁気ヘッド２０４への信号入力と該薄膜磁気ヘッド２０
４からの出力信号再生を行う為の記録再生信号処理回路
２０１を有する構成の磁気ディスク装置を作製し確認し
た。ここで、本発明による磁気ディクス装置は、複数の
磁気記録媒体２０３を有し、該相対運動をさせる手段２
０５が複数の本発明による該薄膜磁気ヘッド２０４を有
した構成でも良いことは言うまでもない。また本発明に
よる磁気ディスク装置を構成する該薄膜磁気ヘッド２０
４は、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を用いたＭＲヘッ
ドだけでなく、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用した
スピンバルブ型ＭＲヘッドにも適用できるものである。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば磁極端が正確に位置合わ
せされ、磁極端の幅及び厚みが厳密に制御された薄膜磁
気ヘッドを提供することができる。

【００１９】更に本発明の目的は、媒体ノイズの少ない
かつ高保磁力の電磁変換特性に優れた極めて高い面記録
密度が記録可能な薄膜磁気記録媒体と本発明によるトラ
ック幅を精密に画定した記録ヘッドを持つ薄膜磁気ヘッ
ドと薄膜磁気ヘッドを位置決めする技術等を組合わせる
ことで、極めて高記録密度の高性能磁気ディスク装置を
実現することにある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第一の実施例の、薄膜磁気ヘッド
の磁極端の斜視図である。

【図２】本発明による第一の実施例の、薄膜磁気ヘッド
の磁極端エア・ベアリング表面を示す図である。

【図３】本発明による薄膜磁気ヘッドの平面図である。

【図４】図３の線Ａ−Ａ′に沿った断面図である。

【図５】本発明による第二の実施例の、薄膜磁気ヘッド
の磁極端エア・ベアリング表面を示す図である。

【図６】本発明による第三の実施例の、薄膜磁気ヘッド
の磁極端エア・ベアリング表面を示す図である。

【図７】本発明による第四の実施例の、薄膜磁気ヘッド
の磁極端の斜視図である。

【図８】本発明による第四の実施例の、薄膜磁気ヘッド
の磁極端エア・ベアリング表面を示す図である。

【図９】本発明の一実施例の磁気ディスク装置の斜視模
式図である。

【符号の説明】

１…第一の磁極端、２…第二の磁極端、３…ギ
ャップ層、４…磁極端先端部、５…第一の磁気ヨーク
層、６…第二の磁気ヨーク層、７…非磁性の基板、８
…電気絶縁材料の層、９…電気絶縁材料の層、１０…
電気絶縁材料の層、１１…コイル構造、１２…薄
膜磁気ヘッド、１３…エア・ベアリング表面、
１４…ゼロスロートレベル、１５…後部ギャップ領
域、１６…第一の磁気ヨーク層、１７…第二の磁気
ヨーク層、１８…ギャップ層、１９…第一の磁気ヨー
ク層、２０…第二の磁気ヨーク層、２１…ギャップ
層、２２…第一の磁気ヨーク層、２３…第二の磁気
ヨーク層、２４…ギャップ層、３０…変換
ギャップ、３１…コイルと外部配線との電気接点、３２
…コイルと外部配線との電気接点、２０１…記録再生信
号処理回路、２０２…スピンドルモータ、２０３…磁気
記録媒体、２０４…磁気ヘッド、２０５…ガイ
ドアーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤祥神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者菊池廣神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、上部磁性膜、下部磁性膜、磁
気ギャップ膜、導体コイル、及び絶縁膜を有する薄膜磁
気ヘッドにおいて、第一の磁極端層と第二の磁極端層の
間のギャップ層に対し、ギャップ材として、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｄの金属あるいは、この金属
を主体とする合金膜を使用する薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動す
る駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該
磁気ヘッドを該磁気記録媒体に対して相対運動させる手
段と、該磁気ヘッドへの記録信号入力と、該磁気ヘッド
からの再生信号出力を得るための記録再生信号処理手段
を有する磁気ディスク装置に於いて、磁気ヘッドとして
請求項１記載の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装
置。