专利名称：薄膜磁头及其制造方法
技术领域：
本发明涉及浮起式薄膜磁头及其制造方法。
背景技术：
浮起式薄膜磁头具备组装了磁阻效应元件和感应元件等的滑块、由将该滑块粘接固定在自由端部的可挠性金属薄片构成的挠性构件、以及固定了该挠性构件的负载梁，当记录介质正在停止时，通过负载梁的弹性力使滑块的下面与记录介质表面接触，当记录介质开始移动时，沿着该记录介质的移动方向在滑块和记录介质表面之间导入空气流，受到该空气流引起的浮起力的作用，滑块从记录介质表面浮起。薄膜磁头保持着该浮起姿势进行再现记录动作。
在滑块的空气流出端面，层叠形成有再现元件部，具备电阻随外部磁场的强度而变化的磁阻效应元件及向该磁阻效应元件通电的电极层的电极层；记录元件部，具备在从与记录介质相对置的相对面(下面称为“介质相对面”。)后退的位置磁性连接且夹着磁隙层层叠的下部磁心层、上部磁心层、以及向该上下的磁心层提供记录磁场的线圈层。该再现元件部及记录元件部通常被例如由Al2O3等绝缘材料构成的保护层覆盖。薄膜磁头通过检测出通电的磁阻效应元件的电阻变化进行再现动作，对线圈层供电，在下部磁心层和上部磁心层产生感应磁场，将来自磁隙层的漏磁场作为记录磁场供给记录介质，由此进行记录动作。
在薄膜磁头的记录再现动作中，流过磁阻效应元件的电流使再现元件部的温度上升，流过线圈层的电流使该线圈层发热，导致记录元件部的温度上升。如上所述，再现元件部及记录元件部被由绝缘材料构成的保护层覆盖，因此，这些元件部的热量不容易向外部排散，元件部成为高温。该元件部的温度上升使包含再现元件部、记录元件部及保护层的薄膜磁头元件构造部全体热膨胀，导致从介质相对面突出。以往，为了避免薄膜磁头与记录介质的接触，采用了倾斜研磨薄膜磁头元件构造部，或者在薄膜磁头元件构造部的顶端设置缺口等各种对策。
专利文献1日本特开平10-49822号公报专利文献2日本特开平11-328643号公报但是，近年来，为了应对记录介质的进一步的高记录密度化，要求将薄膜磁头的浮起量(再现元件部及记录元件部与记录介质表面的间隔)设定为15nm以下。当如此地浮起量变为非常小时，很难防止因热膨胀从介质相对面突出的元件构造部与记录介质的抵接，导致损伤记录介质或记录在记录介质中的磁信息、或损伤元件构造部自身的危险性进一步增加。而且，为了实现高记录密度而提供给磁阻效应元件及线圈层的电流的频率也增加，尤其是记录元件部的温度超过100℃的情况较多，元件构造部全体的突出量很大。在研磨薄膜磁头的元件构造部或者在元件构造部设置缺口部的以往对策中，由于成为目标的薄膜磁头的浮起量很小，所以研磨误差或缺口的形成误差对浮起量的影响很大，个体间的偏差变大而难以控制。也考虑增大付与滑块的介质相对面的凸面来防止元件构造部和记录介质接触的方法，但是，如果增大凸面的付与量，则磁头的浮起特性将会改变，因此不是所希望的。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于提供一种薄膜磁头及其制造方法，在良好地维持低浮起量的同时，在记录再现动作时防止元件构造部和记录介质的接触，提高磁头可靠性，能够应对高记录密度化。
本发明着眼于以下技术内容如果仅使在滑块的空气流出端面上形成的薄膜磁头元件构造部局部地且以较大距离离开记录介质表面，则可以将其浮起量抑制在15nm以下，同时可以防止薄膜磁头元件构造部和记录介质的接触；并且，作为使薄膜磁头元件构造部离开记录介质表面方法，可以利用滑块的热塑性变形，为了尽量不改变滑块形状，最佳的是使对滑块的热能供给位置尽可能地接近空气流出端。
即，本发明的薄膜磁头是具有滑块和薄膜磁头元件构造部的浮起式薄膜磁头，上述滑块接受在旋转的记录介质表面产生的空气流后，从该记录介质表面浮起，上述薄膜磁头元件构造部形成在该滑块的空气流出端面上；在上述滑块的记录介质相对面的背面的空气流出端附近设置了热塑变形部，上述热塑变形部使上述薄膜磁头元件构造部局部地比上述滑块的记录介质相对面更离开上述记录介质表面。
而且，本发明的薄膜磁头的制造方法，包括以下步骤在滑块的空气流出端面上形成薄膜磁头元件构造部的步骤，上述滑块接受在旋转的记录介质的表面产生的空气流后，从该记录介质表面浮起；通过在上述滑块的记录介质相对面的背面的空气流出端附近，供给来自热源的热能量，形成使上述薄膜磁头元件构造部局部地比上述滑块的记录介质相对面更离开上述记录介质表面的热塑变形部的步骤。
在上述方法中，根据供给到上述滑块的空气流出端附近的热能量，调整使上述薄膜磁头元件构造部比上述滑块的介质相对面更离开记录介质表面离间的距离间隔。希望将该距离间隔设定成，在薄膜磁头元件构造部因通电而热膨胀时，能够得到成为目标的浮起量(从记录介质表面到薄膜磁头元件的距离)。热源可以使用固体激光器、CO2激光器、准分子激光器或光纤维激光器。作为热源使用激光器时，希望通过激光照射位置、激光功率、激光照射时间及激光照射次数中的某一个或它们的组合，来控制供给到上述滑块的空气流出端附近的热能量。通过将由该激光照射位置、激光功率、激光照射时间及激光照射次数构成的激光照射条件设定成固定，可以在多个薄膜磁头中容易地形成相同的热塑变形部，能够抑制各个个体的偏差。
希望热塑变形部是与滑块的空气流出端面平行地形成的一个或多个线条部。
根据本发明，能够得到一种薄膜磁头及其制造方法，在良好地维持低浮起量的同时，在记录再现动作时防止元件构造部和记录介质的接触，提高磁头可靠性，可应对高记录密度化。
图1是本发明涉及的薄膜磁头的整体俯视图。
图2是将图1的浮起式滑块及薄膜磁头元件构造部放大表示的立体图。
图3是在元件中央将薄膜磁头元件构造部的层叠结构切断表示的截面图。
图4是说明滑块的介质相对面的背面的激光照射部位熔融后再凝固时发生的收缩应力引起滑块翘曲的样子的模式图。
图5是将热塑变形部形成前后的、滑块的介质相对面的形状变化进行比较表示的形状剖面图(第一实施例)。
图6是将热塑变形部的形成前后的、滑块的介质相对面的形状变化进行比较表示的形状剖面图(第二实施例)。
具体实施例方式
图1是本发明涉及的薄膜磁头的整体俯视图。薄膜磁头具备由Al2O3-TiC构成的大致长方体的浮起式滑块1；由将该滑块1粘接固定在自由端部的可挠性金属薄片构成的挠性构件30；固定了该挠性构件30的负载梁40。当记录介质正在停止时，成为通过负载梁40的弹性力使滑块1的下面(介质相对面)与记录介质表面接触的状态。对于此结构，当记录介质开始移动时，沿着该记录介质的移动方向在滑块1和记录介质表面之间导入空气流，受到该空气流引起的浮起力的作用，滑块1从记录介质表面浮起，保持着该浮起姿势进行再现记录动作。在滑块1的介质相对面，付与了弯曲形状(凸面、斜凸面)。
如图2所示，该薄膜磁头是具有在浮起式滑块1的空气流出端面1a形成了薄膜状的薄膜磁头元件构造部H(包括再现元件部R、记录元件部W及绝缘保护层20)的记录再现用的薄膜磁头。图3是在元件中央将薄膜磁头元件构造部H的层叠结构切断表示的截面图。在图3中，X方向、Y方向及Z方向，分别定义为磁道宽度方向、深度方向(高度方向)及构成薄膜磁头元件构造部H的各层的层叠方向。
再现元件部R包括从内涂层依次层叠的下部保护层3、下部间隙层4、磁阻效应元件5、上部间隙层8及上部保护层9。下部保护层3及上部保护层9由NiFe等的软磁性材料构成，下部间隙层4及上部间隙层8由Al2O3等的非磁性材料构成。磁阻效应元件5是以旋阀(spin valve)膜为代表的发挥巨大磁阻效应的GMR元件、或者发挥隧道磁阻效应的TMR元件、发挥各向异性磁阻效应的AMR元件。在该磁阻效应元件5的图示X方向的两侧，在下部间隙层4上形成有由CoPt合金等强磁性材料构成的偏磁层6、和由Au等的良好的导电材料构成且与该磁阻效应元件5连接的一对电极层7。该一对电极层7的间隔与再现磁道的宽度尺寸相同。上述的上部间隙层8及上部保护层9位于一对电极层7的上面。虽然未图示，但是在下部间隙层4和偏磁层6之间，形成了由Cr、Ta等的金属膜构成的偏磁基底层。如图3所示，构成再现元件部R的各层(下部保护层3、下部间隙层、磁阻效应元件5、上部间隙层8及上部保护层9)的顶端露出在滑块1的介质相对面1b。通过向磁阻效应元件5供给规定电流，并将对外部磁场的磁阻效应元件5的电阻变化作为电压变化来读取，再现元件部R进行再现动作。本实施方式的再现元件部R是向膜面内侧方向流过规定电流的CIP(Current In Plane)结构，也可以是向膜垂直方向流过规定电流的CPP(Current Perpendicular to Plane)结构。
在作为再现元件部R的最上层的上部保护层9的上部，形成有由Al2O3等绝缘材料构成的分离绝缘层10。记录元件部W隔着该分离绝缘层10被层叠在再现元件部R上。
记录元件部W包括面对着介质相对面1b从分离绝缘层10侧依次层叠的下部磁心层11、电镀基底层12及记录磁心部13；被层叠在记录磁心部13上且在介质相对面不露出的上部磁心层14；由抗蚀剂等有机绝缘材料构成的Gd确定绝缘层15；夹着电镀基底层12将下部磁心层11和上部磁心层14磁性连接的磁连接部16；以及被埋设在绝缘层17内的线圈层L。下部磁心层11及上部磁心层14由透磁合金或Co合金、Fe合金等的磁性膜形成，电镀基底层12由导电材料形成。
记录磁心部13具有由隔着电镀基底层12同下部磁心层11磁性连接的下部磁极层13a、由非磁性金属材料构成的间隙层13b、以及与上部磁心层14磁性连接的上部磁极层13c构成的三层结构。下部磁极层13a及上部磁极层13c可以由透磁合金或Co合金、Fe合金等的磁性材料形成，希望用饱和磁通密度比下部磁心层11高的磁性材料形成。在记录磁心部13的磁道宽度方向的两侧，形成作为绝缘层17的一部分的绝缘基底层17a及第1线圈绝缘层17b。
记录元件部W的写入磁道宽度W-Tw，由在该记录磁心部13的介质相对面露出的磁道宽度方向的尺寸规定。具体地说，在记录磁心部13的介质相对面露出的磁道宽度方向的尺寸，希望是以能应对高记录密度的0.5μm以下形成，更希望是0.2μm以下。而且，下部磁极层13的厚度尺寸是例如0.3μm左右，间隙层13b的厚度尺寸是例如0.1μm左右，上部磁极层13c的厚度尺寸是例如2.4～2.7μm程度。
Gd确定绝缘层15形成在从介质相对面向深度方向后退规定长度的位置，规定了记录磁心部13的间隙层13b的深度方向尺寸。即，根据从介质相对面到Gd确定绝缘层15的顶端的距离，规定记录元件部W的间隙深度(Gd)。磁气连接部16由透磁合金或Co合金、Fe合金等磁性材料形成。
绝缘层17包括覆盖上部磁极层13c、Gd确定绝缘层15、电镀基底层12及磁连接部16的露出面的绝缘基底层17a；形成在该绝缘底层17a的上面且覆盖第1线圈层18及该第1线圈层18之间的间隔的第1线圈绝缘层17b；在第1线圈绝缘层17b的上面形成且覆盖第2线圈层19及该第2线圈层19之间的间隔的第2线圈绝缘层17c。在第2线圈绝缘层17c的上面形成有上述的上部磁心层14。绝缘基底层17a及第1线圈绝缘层17b如图3所示地露出在介质相对面。该绝缘层17由Al2O3或SiO2等无机绝缘材料或者抗蚀剂等有机绝缘材料形成。
线圈层L由Cu等电阻低的导电材料形成，具有由以卷绕中心部18a为中心卷绕成螺旋状的第1线圈层18、和向与第1线圈层18相反的方向卷绕的螺旋状的第2线圈层19构成的两层结构。第1线圈层18及第2线圈层19通过接触导体α在卷绕中心部18a、19a相互连接着。虽然未图示，但在第1线圈层18的卷绕终端部，形成有与该第1线圈层18连接的第1线圈导线层。线圈层L可以是单层结构，也可以是三层以上的多层结构。记录元件部W根据流过线圈层L的记录电流在上部磁心层14和下部磁心层11产生感应磁场，将从记录磁心部13的间隙层13b漏出的漏磁场作为记录磁场付与记录介质，进行记录动作。本实施方式的记录元件部W具有长尺寸磁记录介质用的结构，也可以是垂直磁记录介质用的结构。
绝缘保护层20由Al2O3等绝缘材料构成，覆盖记录元件部W及再现元件部R整体而形成。
具有以上整体结构的薄膜磁头，如图2及图4所示，在滑块1的介质相对面1b的背面1c的空气流出端附近具有热塑变形部50，该热塑变形部50使薄膜磁头元件构造部H比滑块1的介质相对面1b更离开记录介质表面。薄膜磁头元件构造部H通过热塑变形部50局部地弯曲，热塑变形部50对滑块1的弯曲形状(凸面、斜凸面)的影响小。
通过向滑块1的背面1c供给热能来形成热塑变形部50，在本实施方式中，该热塑变形部50由与滑块1的空气流出端绵1a平行的一根线条部形成。作为热原，例如利用可进行微细加工且工作行程较大的光纤维激光器。在滑块1的背面1C照射激光时，激光照射部位瞬间熔融后再次凝固，但是，通过在该再凝固时产生的收缩应力，在激光照射部位的附近，介质相对面1b翘曲成凸状，背面1c翘曲成凹状。此时，当把激光照射位置设定在滑块1的空气流出端(薄膜磁头元件构造部H)的附近时，同激光照射位置到空气流入端面的距离相比，从激光照射位置到空气流出端面1a的距离足够短，因此，对空气流入端侧的影响比激光照射位置小，同激光照射位置相比，可以仅使空气流出端侧翘曲。即，在维持了除空气流出端附近以外的滑块1的介质相对面1b及背面1c的形状的状态下，可以仅使滑块1的空气流出端及薄膜磁头元件构造部H朝着离开记录介质表面的方向弯曲。在此，滑块1的空气流出端(薄膜磁头元件构造部H)的附近是指，可及地接近滑块1的空气流出端的位置，即意味着离空气流出端的距离为几百μm以下的位置。图4的箭头方向表示在激光照射部位的再凝固时发生的收缩应力的方向。
滑块1的空气流出端侧的翘曲形状，随着供给到滑块1的背面1c的空气流出端附近的热能量变化，供给的热能量越大，翘曲也越大。通过由激光照射位置(与空气流出端的距离)、激光功率、激光照射时间及激光照射次数构成的激光照射条件，可控制供给到上述空气流出端附近的热能量。使薄膜磁头元件构造部H比滑块1的介质相对面1b更离开记录介质表面的距离间隔d(图4)被设定成，在薄膜磁头元件构造部H通过对元件部的通电而热膨胀时，能够得到作为目标的浮起量(从记录介质表面到再现元件部R及记录元件部W的距离)。
由在从滑块1的空气流出端离开200μm的位置用1m/秒的扫描速度、与该空气流出端平行地扫描功率为23W的激光而形成的约20～30μm宽度的线条部，构成本实施方式的热塑变形部50。热塑变形部50的深度是约3～5μm，是滑块1的厚度0.3～0.5mm的约1/10左右。通过设置该热塑变形部50，可以使薄膜磁头元件构造部H在离开记录介质表面的方向上比滑块1的介质相对面1b翘曲约5nm(＝d)。
如果在滑块1的背面1c的空气流出端附近设置如上所述的热塑变形部50，不必极力改变滑块1的形状，就可以使薄膜磁头元件构造部H向比滑块1的介质相对面1b更离开记录介质表面的方向弯曲，因此，即使将薄膜磁头浮起量设定为15nm以下，也可以防止因热膨胀而突出的薄膜磁头元件构造部H与记录介质表面接触。由此，可以同时实现磁头可靠性的提高和高记录密度的两者。而且，由于热塑变形部50通过激光照射形成，因此，通过设定固定的激光照射条件(激光照射位置、激光功率、激光照射时间及激光照射次数)，能够容易地形成相同的热塑变形部，可以抑制各个个体的偏差。
图5及图6是滑块1的介质相对面1b的形状剖面图，比较表示热塑变形部50的形成前和形成后。热塑变形部50由如图2所示地到达滑块1的侧面1d的、平行于空气流出端面1a的一根线条部构成。图5是按照激光照射条件1(扫描位置是距离空气流出端约80μm的位置，激光功率是23W，扫描速度是2000mm/秒，工作行程是163mm)形成了热塑变形部50的第一实施例，图6是按照激光照射条件2(扫描位置是距离空气流出端约60μm的位置，激光功率是23W，扫描速度是1000mm/秒，工作行程是163mm)形成了热塑变形部50的第二实施例。在图5及图6中，纵轴表示滑块1的介质相对面位置，横轴表示自空气流出端面1a的位置。
观察图5及图6可知，通过激光照射形成热塑变形部50，可以仅使滑块1的空气流出端侧向离开记录介质表面的方向弯曲。
而且，在图5、图6所示的第一、第二实施例中测量了滑块1的介质相对面1b的凸面变化，其结果了解到，在第一实施例中激光照射前和照射后两者都是41.0nm而无变化，在第二实施例中激光照射前是40.5nm、照射后是39.6nm，只是稍微的变化。由此可知，即使形成热塑变形部50，滑块1的凸面形状也几乎不变化。
在以上的本实施方式中，由到达至滑块1的侧面1d的一根线条部形成了热塑变形部50，但是，热塑变形部也可以由多个线条部形成，线条部也可以不到达滑块1的侧面1d(也可以只在滑块1的背面1c的中央部形成)。用于形成热塑变形部50的热源，作为一例举出了光纤维激光器，但不局限于此，也可以使用YAG等固体激光器、CO2或准分子等气体激光器、或除此以外的热源。
而且，本实施方式是在具有再现元件部R和记录元件部W的记录再现用的薄膜磁头中适用了本发明的实施方式，本发明还可以适用于只具备再现元件部R的再现专用的薄膜磁头及只具备记录元件部W的记录专用的薄膜磁头。而且，本发明还可以适用于具备FHA(Flying Height Adjust)机构的薄膜磁头。
本发明的薄膜磁头可以适用于CSS(接触器启停)方式、磁头载入(Ramp Load)方式中的任一个。
权利要求
1.一种薄膜磁头，其特征在于，上述薄膜磁头是具有滑块和薄膜磁头元件构造部的浮起式薄膜磁头，上述滑块接受在旋转的记录介质表面产生的空气流后，从该记录介质表面浮起，上述薄膜磁头元件构造部形成在该滑块的空气流出端面上；在上述滑块的记录介质相对面的背面的空气流出端附近设置了热塑变形部，上述热塑变形部使上述薄膜磁头元件构造部的局部比上述滑块的记录介质相对面更离开上述记录介质表面。
2.如权利要求1所述的薄膜磁头，其特征在于，上述热塑变形部是与上述滑块的空气流出端面平行地形成的一根或多根线条部。
3.一种薄膜磁头的制造方法，其特征在于，包括以下步骤在滑块的空气流出端面上形成薄膜磁头元件构造部的步骤，上述滑块接受在旋转的记录介质的表面产生的空气流后，从该记录介质表面浮起；通过在上述滑块的记录介质相对面的背面的空气流出端附近，供给来自热源的热能量，形成使上述薄膜磁头元件构造部的局部比上述滑块的记录介质相对面更离开上述记录介质表面的热塑变形部的步骤。
4.如权利要求3所述的薄膜磁头的制造方法，其特征在于，根据供给到上述滑块的空气流出端附近的热能量，调整使上述薄膜磁头元件构造部比上述滑块的介质相对面更离开记录介质表面的距离间隔。
5.如权利要求3所述的薄膜磁头的制造方法，其特征在于，上述热源是固体激光器、CO2激光器、准分子激光器或光纤维激光器；通过激光照射位置、激光功率、激光照射时间及激光照射次数中的一个或它们的组合，来控制供给到上述滑块的空气流出端附近的热能量。
6.如权利要求3所述的薄膜磁头的制造方法，其特征在于，上述热塑变形部由与上述滑块的空气流出端面平行的一根或多根线条部形成。
全文摘要
提供一种薄膜磁头及其制造方法，在良好地维持低浮起量的同时，在记录再现操作时可防止元件构造部和记录介质的接触，提高磁头可靠性，能够应对高记录密度化。该薄膜磁头是具有滑块和薄膜磁头元件构造部的浮起式薄膜磁头，该滑块接受在旋转的记录介质表面产生的空气流后，从该记录介质表面浮起，该薄膜磁头元件构造部形成在该滑块的空气流出端面上；在该滑块的记录介质相对面的背面的空气流出端附近设置了热塑变形部，该热塑变形部使该薄膜磁头元件构造部局部地比该滑块的记录介质相对面更离开该记录介质表面。
文档编号G11B21/21GK1905013SQ20061010748
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月26日 优先权日2005年7月26日
发明者佐藤公宣, 佐藤明广, 小林弘之 申请人:阿尔卑斯电气株式会社