CN101246692A

CN101246692A - 垂直磁记录磁头以及磁盘驱动器

Info

Publication number: CN101246692A
Application number: CNA2008100056779A
Authority: CN
Inventors: 西川清
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2008-08-20
Also published as: KR20080076795A; JP2008226424A

Abstract

本发明提供一种垂直磁记录磁头以及磁盘驱动器，所述磁头通过在垂直方向上磁化磁记录介质，相比于现有技术能够进一步改善写入磁数据的磁特性。在垂直记录磁头中，主磁极的记录磁场输出表面在垂直方向上向磁记录介质发出通过激励线圈产生的记录磁场，记录磁场输出表面为在引导侧的底边大于在尾随侧的底边的梯形，并具有从尾随侧向引导侧下降的饱和磁通量密度的分布，因此这种结构有助于提高记录密度。

Description

垂直磁记录磁头以及磁盘驱动器

交叉相关申请

本申请要求2007年2月15日提交的日本专利申请2007-034640以及2007年9月19日提交的日本专利申请2007-242746的优先权，在此通过参考将上述专利申请的全部内容合并于此。

技术领域

本发明涉及一种垂直磁记录的磁头以及磁盘驱动器，尤其涉及一种用于在磁记录介质上垂直记录磁数据的磁头以及具有这种磁头的磁盘驱动器。

背景技术

众所周知，在磁盘驱动器中使用磁头在磁记录介质(例如磁盘)上/从磁记录介质上记录/播放磁数据。在这种情况下，为了增加磁盘中单位面积的存储容量，在磁道宽度方向和位长度方向上都必须提高记录密度。

同时，已知在目前常用的平面内记录系统中，为了提高记录密度，将记录层变薄，并且将位长度缩短。在这种情况下，变薄的记录层造成磁记录介质的热波动，从而妨碍了获得更高的记录密度。

通过在垂直方向上磁化磁记录介质来记录磁信息的垂直记录系统有希望成为解决上述问题的方法。

与平面内记录系统相比，垂直记录系统能够将记录层表面上各磁畴的面积变小，从而获得更高的记录密度。此外，由于在垂直记录系统中磁化方向变为垂直于记录层的膜表面，所以即使将记录层加厚，也不会降低记录密度，而且即使将记录层变薄，也难以发生热波动现象。

在这种垂直记录系统中，为了获得高质量的记录/播放信号和更高的记录密度，必须提高记录层的矫顽力。此外，由于垂直记录系统必定造成记录层产生高数据记录磁化，所以在记录层下形成软磁衬层(软底层：SUL)，用于起到循环垂直记录磁场的作用。

这种软磁衬层能够提高设置在记录层上的磁头的写入能力，并且能够使磁头产生超过10特斯拉(T)的记录磁场。因此，磁头能够在具有超过5千奥斯特(kOe)的较大矫顽力的记录层中写入数据。

在垂直记录系统以及平面内记录系统中，可采用巨磁阻(GMR)磁头、具有较大再现输出的隧道磁阻(TMR)磁头等作为再现磁信号的磁再现头。

为了在将来进一步提高记录密度，即使是对于上述垂直记录系统，仍然需要在磁道宽度方向和位长度方向上都提高密度。为了在磁道宽度方向上提高密度，特别要高精度地控制磁头的芯部宽度(core width)。

特别是在垂直记录的情况下，从原理上来说主磁极的端部的浮动表面形状严重影响磁记录介质上的磁化图形，其中主磁极构成记录磁头。主磁极例如具有图26所示的平面形状。

图26所示的主磁极100由以下部分构成：磁轭部100a，形成在磁化线圈110下面，并且为方形；收缩部100b，从磁轭部100a的顶端突出，并且在向下方向上宽度变窄，如同锥形；以及前端部100c，从收缩部100b的窄端突出，并且其顶端具有浮动表面101。

记录磁头主磁极的前端部与磁记录介质的记录表面的各个相关部分具有例如如图27的平面图所示的位置关系。

图27中，附图标记101表示主磁极100的前端部100c的浮动表面，附图标记101a表示浮动表面101的引导侧边缘，附图标记101b表示浮动表面101的尾随侧边缘，附图标记102a、102b分别表示磁盘的磁道，附图标记103表示磁道间距，附图标记104表示偏转角，作为浮动表面101相对于磁盘的磁道102a、102b的切线的倾斜角。在这种情况下，在标准磁盘驱动器中，偏转角104的最大值差不多在±15°至20°的范围内。

日本专利申请公开(KOKAI)2002-92821-A公开了将图27所示的主磁极100的浮动表面101形成为倒转梯形，梯形在尾随侧的底边设定为大于在引导侧的底边。KOKAI 2002-92821公开了由于将浮动表面101以上述方式形成为倒转梯形，所以当偏转角104增加时可期望前端部100c从磁道突出的面积减小。浮动表面101设定为与记录层的表面相对，并且浮动表面101构成磁头的空气支承表面(ABS)或者介质相对面的一部分。

但是，如图27中虚线圆所示，当主磁极100的浮动表面101的引导侧边缘101a在扫描磁道102a时因为偏转角104的增加而突出到相邻的磁道102b中，必然会增加将相邻磁道102b中的磁信息擦除的可能性。

将来，响应对记录数据更高密度的要求，磁道102a、102b的宽度变得越来越窄，并且沿着磁道102a、102b的位长度变得越来越短。因此，当主磁极100的浮动表面101的形状形成为倒转梯形时，磁头磁场必然会下降。因此会出现这样的问题：当浮动表面101靠近磁道边缘时，噪声大量增加。

相比之下，日本专利申请公开(KOKAI)2005-183002-A公开了将具有高饱和磁通量密度的主磁极形状的磁材料层堆叠在倒转梯形的主磁极100的前端部100c的更宽尾随侧边缘101b的上表面，以提高记录能力。磁材料层的宽度形成为与尾随侧边缘的宽度相同。

此外，当在完全不考虑由于偏转角104引起的从磁道102a或102b的几何突出的情况下将磁道的宽度进一步变窄时，因为磁场从引导侧边缘101a的扩展，所以相邻磁道上的信号容易被擦除。此外，由于用作主磁极100的磁材料受到饱和磁通量密度的限制，所以通过主磁极100的前端部100c的磁头磁场强度也被限制在垂直方向上。

因此，在磁盘驱动器中，作为有效、稳定地实现高性能记录操作的手段，必须控制磁通量使多余的磁通量不被提供给主磁极100的前端部100c。

这是因为在主磁极100的前端部100c中产生磁通量饱和时，存在这样的危险：不必要的磁通量(磁场)从主磁极100除了浮动表面101之外的侧部发射出来，并且将记录在相邻磁道上的信息改写。

此外，日本专利申请公开(KOKAI)2004-164715-A公开了在主磁极100的磁轭部100a的一部分和锥部100b的一部分上通过非磁层形成辅助磁极层，以增加提供给主磁极100的前端部100c的磁通量。这种辅助磁极层不能抑制延伸到主磁极100的前端部100c周围的不必要磁场。

此外，日本专利申请公开(KOKAI)2006-155867-A公开了形成辅助磁极层111，其与主磁极100的磁轭部100a的下表面相接触。这种辅助磁极层具有与磁轭部100a同样的平面形状，并且具有在其中容纳主磁通量并将容纳的磁通量通过收缩部100b提供给前端部100c的功能。

但是，必须在更大程度上抑制超出饱和磁通量密度的磁场以及由于偏转角的变化导致写入磁场的扩展，以进一步提高磁记录装置中的记录密度。

发明内容

根据本实施例的一个方案，提供一种垂直记录磁头，包括：第一磁极，具有记录磁场输出表面，所述记录磁场输出表面形成为在尾随侧的底边大于在引导侧的底边的梯形，并具有从所述尾随侧向所述引导侧下降的饱和磁通量密度的分布。

根据本实施例的另一方案，提供一种垂直记录磁头，安装在具有介质相对面的滑动器上，包括：第一磁极，其从所述介质相对面开始按照前端部、收缩部以及磁轭部的顺序被磁耦合，其平面形状形成为所述前端部包括记录芯部；以及第二磁极，至少与所述第一磁极的磁轭部磁耦合，其平面形状形成为在与所述记录芯部的芯部宽度方向垂直的方向上的长度大于在所述芯部宽度方向上的长度。

根据本实施例的另一方案，提供一种垂直记录磁头，安装在具有介质相对面的滑动器上，包括：第一磁极，其从所述介质相对面开始按照前端部、收缩部以及磁轭部的顺序被磁耦合，其饱和磁通量密度从尾随侧向引导侧下降；以及第二磁极，至少与所述第一磁极的磁轭部磁耦合，其平面形状形成为在与记录芯部的芯部宽度方向垂直的方向上的长度大于在所述芯部宽度方向上的长度。

参照本发明的附图和详细说明，对于本领域的技术人员来说本发明的其它系统、方法、特点和优点将是明显的或将变得明显。所有这些其它系统、方法、特点和优点都应包括在本说明书中，落入本发明的范围内，受所附权利要求书的保护。

附图说明

结合附图来考虑下面对本发明优选实施例的详细描述有助于理解本发明，在附图中相同的附图标记表示相同的部分，其中：

图1为示出安装了根据本发明实施例的垂直记录磁头的磁盘驱动器内部实例的平面图；

图2为示出垂直记录过程中磁头与磁盘之间磁通量流动的主要示意图；

图3A和图3B分别为示出根据本发明第一实施例的垂直记录磁头的主要前视图和主要侧视图；

图4A至图4C为示出根据本发明第一实施例的垂直记录磁头中主磁极及其附近的部分放大示意图；

图5A为示出构成根据本发明第一实施例的垂直记录磁头的主磁极从其浮动表面观察时的部分平面图，以及图5B为示出构成现有技术的垂直记录磁头的主磁极从其浮动表面观察时的部分平面图；

图6A和图6B分别为示出对图5A和图5B中所示的主磁极进行仿真的结果的二维磁头磁场分布图表；

图7为示出在向下磁道方向上在磁盘的磁道中心处磁头磁场分布的曲线图，用以比较根据本发明的主磁极(实线)与根据现有技术的主磁极(虚线)；

图8A至图8E为示出相关步骤中主磁极的部分剖视图，用以说明形成根据本发明的主磁极的步骤的实例1；

图9A至图9D为示出相关步骤中主磁极的部分剖视图，用以说明形成根据本发明的主磁极的步骤的实例2；

图10A至图10K为示出制造根据本发明第二实施例的磁头的步骤的纵向剖视图；

图11A至图11F为示出从介质相对面侧观察时制造根据本发明第二实施例的磁头的步骤的剖视图；

图12A至图12F为示出制造根据本发明第二实施例的磁头的步骤的平面图；

图13为示出根据本发明第二实施例的垂直记录磁头与磁记录介质之间的配置关系的相关侧视图；

图14A和图14B分别为示出根据本发明第二实施例的构成垂直记录磁头的主磁极和主磁极辅助层与磁记录介质之间的配置关系的前视图和侧视图；

图15为示出本发明第二实施例和现有技术中，构成垂直记录磁头的主磁极辅助层与介质相对面相距的距离与记录磁场之间的关系的曲线图；

图16为示出本发明第二实施例和现有技术中，构成垂直记录磁头的主磁极辅助层与介质相对面相距的距离与相邻擦除磁场之间的关系的曲线图；

图17A和图17B分别为示出根据本发明第二实施例构成垂直记录磁头的主磁极和主磁极辅助层的另一实例的平面图；

图18A和图18B分别为示出用于参考的垂直记录磁头的主磁极和主磁极辅助层与磁记录介质之间的配置关系的平面图和侧视图；

图19为示出本发明第二实施例和用于参考的现有技术中，构成垂直记录磁头的主磁极辅助层与介质相对面相距的距离与记录磁场之间的关系的曲线图；

图20为示出本发明第二实施例和用于参考的现有技术中，构成垂直记录磁头的主磁极辅助层与介质相对面相距的距离与相邻擦除磁场之间的关系的曲线图；

图21A和图21B分别为示出构成用于参考的垂直记录磁头的主磁极和主磁极辅助层与磁记录介质之间的配置关系的平面图和侧视图；

图22A和图22B分别为示出构成根据本发明第三实施例的垂直记录磁头的主磁极和主磁极辅助层的平面图和侧视图；

图23A和图23B分别为示出从浮动表面观察时构成根据本发明第三实施例的垂直记录磁头的主磁极的部分平面图；

图24为示出本发明第二和第三实施例中，构成垂直记录磁头的主磁极辅助层与介质相对面相距的距离与记录磁场之间的关系的曲线图；

图25为示出本发明第二和第三实施例中，构成垂直记录磁头的主磁极辅助层与介质相对面相距的距离与相邻擦除磁场之间的关系的曲线图；

图26为示出现有技术中构成垂直记录磁头的主磁极的平面图；以及

图27为示出磁头的主磁极与磁盘的记录表面之间的关系的主要部分平面图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的实施例。为了解释的目的，在下面的描述中采用专有名词提供对在此公开的各种创造性概念的完整理解。但是显然，对于本领域技术人员来说这些具体细节并非实施在此公开的各种创造性概念所必须的。

发明人描述了一种垂直记录磁头以及能够具有这种垂直记录磁头的磁盘驱动器，所述垂直记录磁头通过在垂直方向上磁化磁记录介质，相比于现有技术能够进一步改善写入磁数据的磁特性。

根据本实施例的特点，垂直记录磁头的第一磁极的饱和磁通量密度分布为从尾随侧向引导侧降低。因此，即使考虑到记录磁场输出会出现偏转角，也能够降低对相邻磁道的干扰，以及提高磁道宽度方向上的记录密度。此外，尾随边缘处的写入磁场非常陡，因此位长度方向上的记录密度可以较高。

此外，包含具有良好软磁特性(表现出低矫顽力Hc和小各向异性磁场Hk)的磁材料，其占整个第一磁极的50％或更多。因此，也能够解决关于紧接在记录后因第一磁极的剩余磁化而造成信号擦除这样的问题。

此外，在第一磁极的堆叠磁层之间插入厚度为2nm至5nm的非磁层。因此，能够在更大程度上改善上述问题。此外，从对应于高速数据传输的更高记录频率这方面来看，这种垂直记录磁头具有充分的优点。

此外，根据本实施例的另一特点，在通过垂直记录磁头的第一磁极在垂直方向上磁化磁记录介质来写入磁数据时，与第一磁极磁耦合的第二磁极配置为比现有技术更靠近第一磁极的介质相对面侧。因此，能够将磁饱和的位置设定为比现有技术更靠近介质相对面，相比于现有技术能够进一步抑制饱和写入磁场的扩展。

第一实施例

图1为示出根据本发明实施例的磁盘驱动器内部结构的实例的平面图，其中清楚地显示了磁头与磁盘之间的关系。

图1中，在外壳10中，旋转致动器11支撑悬臂12，滑动器13固定在悬臂12的顶端。滑动器13经由称为万向支架(ginbal)的支撑工具固定在悬臂12的顶端，图1中省略了所述支撑工具。下文描述的磁头元件部分14安装在滑动器13的端部。

磁头元件部分14在磁盘15(磁记录介质)/从磁盘15记录(写入)/播放(读取)信息，在图1中磁盘15逆时针转动。这里，图1中的箭头表示磁盘15的转动方向。

磁头元件部分14包括垂直记录头和再现头，垂直记录头的写入屏蔽配置在主磁极的尾随侧，再现头使用磁阻元件、隧道磁阻元件等。

当旋转致动器11转动时，磁头元件部分14移动到磁盘15的不同径向位置并定位。此时，在磁盘15上产生多个同心记录磁道。在磁道宽度方向上密度的提高导致以预定的窄间隔形成多个同心记录磁道。

上述旋转致动器11的动作对应于磁头元件部分14的动作。因此，由磁头元件部分14的动作与磁盘15的动作之间的相互关系确定记录/再现位，使得磁头与记录磁道之间的角度、即偏转角基本上随着磁盘径向位置的差异而发生不同变化，并且其最大值在±15°至20°的范围内变化。

图2为示出在根据本发明实施例的磁盘驱动器中，在垂直记录过程中磁头与磁盘之间的磁通量流动，并原理上示出垂直磁记录的主要剖视图。这里，与图1中相同的附图标记表示相同的部分或者具有相同的含义。

图2中，垂直记录磁头27由主磁极21、辅助磁极22以及导电线圈23构成，并配置为与具有垂直记录结构的磁盘15的记录层33相对。如图2中虚线所示，辅助磁极22构成主磁极21的顶端和通过磁盘15的磁场路线的一部分，称为旁轭(return yoke)。

磁盘15包括衬层32和记录层33，衬层32由软磁层形成并且形成在由非磁材料制成的衬底31上，记录层33形成在衬层32上。

在这种情况下，作为垂直记录磁头27，具有这样一种结构，其中导电线圈23配置在主磁极21的引导侧和尾随侧，如下所述。

当通过使电流流过导电线圈23来激励垂直记录磁头27时，在与记录层33的表面垂直的方向上，在主磁极21的顶端表面与衬层32之间产生磁场。因此，具有垂直记录结构的磁盘15的记录层33在垂直方向上被磁化，从而将数据记录下来。

图2中符号A指示的多个矩形虚线分别表示磁通量的流动路径。在软磁衬层32中流动的磁场经由辅助磁极22返回主磁极21，构成磁回路。此时，记录在磁盘15上的磁化状态取决于垂直记录磁头27朝向磁盘15的浮动表面的主磁极形状。特别地，应理解是在符号B指示的箭头所示的磁盘移动方向(转动方向)的下游侧，即主磁极21的尾随侧边缘进行记录。

在这种情况下，除了磁头元件部分14的结构之外，将图1所示的磁盘驱动器的示意性结构和图2所示的垂直磁记录的主要示意图分别应用于下述的多个实施例。

图3A和图3B为示出根据本发明第一实施例的整个垂直记录磁头的主要示意图。图3A为说明垂直记录磁头的浮动表面的结构的主要平面图，图3B为说明垂直记录磁头的浮动表面的结构的侧表面的主要纵向剖视图。这里，与图1和图2中相同的附图标记表示相同的部分或者具有相同的含义。

在这种情况下，应理解由于图3A示出垂直记录磁头的浮动表面，所以磁盘位于与附图的页面相距微小距离的附图前方处。

图3A和图3B中，附图标记24表示写入屏蔽，附图标记25a、25b分别表示第一和第二辅助磁极，附图标记26表示磁再现头。作为磁再现头26，采用磁阻元件26a，例如GMR元件或者TMT元件。

垂直记录磁头27经由隔离绝缘层28形成在磁再现头26上，磁再现头26形成在非磁衬底(未示出)上。磁再现头26具有非磁绝缘间隙层26c、第一和第二再现侧磁屏蔽层26b、26d，非磁绝缘间隙层26c中包含磁阻元件26a，第一和第二再现侧磁屏蔽层26b、26d形成为将非磁绝缘间隙层26c夹在中间。

磁再现头26具有埋置在第一辅助磁极25a上的第一绝缘层29a中的第一导电线圈23a、形成在第一绝缘层29a上的主磁极21、用于覆盖主磁极21的非磁间隙层30、形成在间隙层30上的第二绝缘层31、埋置在第二绝缘层31中的第二导电线圈23b、形成在第二绝缘层29b上的第二辅助磁极25b、以及形成在间隙层30上并连接第二辅助磁极25b的前端部的写入屏蔽24。

图4A至图4C为示出图3A和图3B中所示的垂直记录磁头中主磁极及其附近的部分放大示意图。图4A为说明主磁极的浮动表面的结构的主要正视图，图4B为说明主磁极的浮动表面的结构的主要纵向剖视图，图4C为说明主磁极的浮动表面的结构的主要平面图。这里，与图1、图2、图3A和图3B中相同的附图标记表示相同的部分或者具有相同的功能。

如图4A至图4C所示，本实施例的垂直记录磁头的特点明显地显示在主磁极21中。也就是说，主磁极21的前端部形成为倒转梯形，其中尾随侧的宽度大于引导侧的宽度，并且通过堆叠多种磁材料而使饱和磁通量密度Bs具有梯度，所述多种磁材料的饱和磁通量密度Bs选择为从引导侧到尾随侧在膜厚度方向上连续增加。

换而言之，在所示实例的情况下，主磁极21由具有不同饱和磁通量密度Bs的至少三种材料制成的堆叠膜形成。优选地，靠近尾随边缘的磁层21A由饱和磁通量密度Bs为2.0T或更大的磁材料形成，而靠近引导边缘的磁层21C由饱和磁通量密度Bs为1.0T或更小的磁材料形成。此外优选地，尾随边缘侧的磁层21A与引导边缘侧的磁层21C的饱和磁通量密度Bs的比率为2.0或更大。

作为具体实例，可使用饱和磁通量密度Bs＝2.4T的FeCo作为尾随边缘侧的磁层21A，并且可使用饱和磁通量密度Bs＝1.0T的NiFe(Ni的成分＝70wt％至80wt％)作为引导边缘侧的磁层21C。此外，可使用饱和磁通量密度Bs＝2.1T的FeNi(Fe的成分＝80wt％至90wt％)作为位于磁层21A与磁层21C中间的磁层21B。

在这种配置中，必然是在尾随侧的磁层21A具有小磁阻，而在引导侧的磁层21C具有大磁阻。

图4B中，主磁极辅助层21S形成在引导边缘侧的磁层21A的表面上。这里，在将主磁极21假定为第一磁极时，将主磁极辅助层21S假定为第二磁极，则辅助磁极22充当第三磁极。

如图4C的平面图所示，主磁极辅助层21S仅堆叠在主磁极21的方形磁轭部21x上。收缩部21y形成在浮动表面侧构成主磁极辅助层21S的磁轭部21x的一部分上而从那里突出，并且如同锥形在向前的方向上宽度变窄，而前端部21z形成在收缩部21y变窄的顶端上而从那里突出来，并且在其顶端具有浮动表面。

在这种情况下，作为垂直记录磁头除了主磁极21和主磁极辅助层21S之外的结构，可采用下述第二实施例所示的结构。

在引导边缘侧配置于主磁极21上的主磁极辅助层21S设置为将磁通量有效地集中在主磁极21的尾随边缘附近，如图4B中虚线包围部分中的箭头所示。

图5A和图5B为示出垂直记录磁头要进行磁场仿真的主磁极从其浮动表面观察时的部分平面图。

图5A示出本发明第一实施例的主磁极，图5B示出现有技术的主磁极。

在图5A的情况下，在尾随边缘将倒转梯形主磁极21的前端部的记录芯部宽度设定为135nm。此外，当主磁极21的整个膜厚度设定为250nm时，主磁极21由堆叠膜形成，使得从尾随边缘起膜厚度为50nm的磁层21A的饱和磁通量密度Bs设定为2.4T，从引导边缘起膜厚度为50nm的磁层21C的饱和磁通量密度Bs设定为1.0T，在磁层21A与磁层21C之间的中间膜厚度为150nm的磁层21B的饱和磁通量密度Bs设定为2.1T。

此外，在图5B的情况下，假定整个主磁极121由同样的磁材料形成，并且饱和磁通量密度Bs设定为2.1T，进行仿真。

图6A和图6B分别为示出对图5A和图5B中所示的主磁极21、121进行仿真的结果的二维磁头磁场分布的图表。图6A对应于图5A所示本发明第一实施例的主磁极21，图6B对应于图5B所示现有技术的主磁极121。

图6A和图6B中，主磁极21、121的轮廓分别由虚线表示。

图7示出在向下磁道方向上磁盘的磁道中心处的磁头磁场分布，用以比较根据本发明的主磁极(实线)与根据现有技术的主磁极(虚线)。

图7中，纵坐标表示磁场强度(单位：kOe)，横坐标表示向下磁道方向上的距离(单位：μm)。此外，箭头H表示磁场强度的下降，并且磁场强度的下降量达到17％。

根据本发明第一实施例的垂直记录磁头的主磁极，相比于图6B所示的现有技术的主磁极，应理解能够进一步抑制引导边缘附近漏磁场的大小。

根据图7，在向下磁道方向的磁头磁场分布中，应理解本发明的主磁极靠近尾随边缘的磁场强度可保持在与现有技术的主磁极靠近尾随边缘的磁场强度相同的水平，但是靠近引导边缘的磁场强度可降低约17％。

除了上述优点，还可确定，如果采用本发明磁头中主磁极的结构，用于确定磁盘的过渡宽度的磁头磁场梯度可提高约3％。

如上所述，通过根据本发明第一实施例的磁头中的主磁极，即使考虑偏转角，也能够减少磁场从引导边缘扩展的影响。因此，能够提高磁道宽度方向上的密度，并且在主磁极的尾随边缘产生足够大的磁头磁场。此外，由于在主磁极的尾随边缘能够获得陡的磁场梯度，所以也能够提高位长度方向上的密度。

此外，由于具有良好的软磁特性而表现出低矫顽力Hc和小各向异性磁场Hk的磁材料占主磁极的整个膜厚度的50％或更多，因此也能够解决紧接在记录后因主磁极的剩余磁化而造成信号擦除这样的问题。此外，通过在主磁极的各个堆叠膜之间插入厚度为2nm至5nm的非磁层，能够获得进一步的改善。

此外，从对应于高速数据传输的更高记录频率这个角度来考虑主磁极，为了在更大程度上降低主磁极的磁滞损耗和涡流损耗，通常要求低矫顽力Hc、小各向异性磁场Hk、高电阻率ρ、高饱和磁通量密度Bs。这样，由于在主磁极的各个堆叠膜之间插入厚度为2nm至5nm的非磁层，所以可控制主磁极具有低矫顽力Hc和小各向异性磁场Hk。此外，由于在尾随边缘配置具有高饱和磁通量密度Bs的材料，所以能够获得必定能够处理高频记录的磁头。

如上所述，在根据本发明第一实施例的垂直记录磁头中，主磁极特别是前端部形成为倒转梯形，其宽度从引导侧向尾随侧加宽，并通过堆叠多种磁材料构成，所述多种磁材料的饱和磁通量密度Bs从引导侧到尾随侧在膜厚度方向上连续或逐步增加。

根据这种结构，能够抑制主磁极中靠近引导边缘的磁场的扩展，并降低在相邻磁道上偏转角的影响。此外，主磁极由多种磁材料构成，使得靠近尾随边缘的饱和磁通量密度Bs设定为2.0T或更大，并且靠近引导边缘的饱和磁通量密度Bs设定为1.0T或更小。这样，在主磁极的膜厚度方向上具有饱和磁通量密度Bs的梯度，并使尾随边缘的磁场分布变陡。

因此，即使考虑偏转角，也可减少对相邻磁道的记录泄漏(干扰)，并有望在磁道宽度方向上提高密度。此外，在尾随边缘使用陡磁场进行写入操作，并且可实现在位长度方向上提高密度。结果，可提供能够以高密度进行记录/再现的磁盘驱动器。

同时，当通过多个饱和磁通量密度各自不同的磁层构成主磁极21时，可采用这样的结构：经由非磁材料层(例如钌(Ru)层)形成多个磁层。

接着，说明形成根据本发明第一实施例的磁记录头的主磁极的方法的两个实例。在这种情况下，作为形成除了主磁极之外的各部件的步骤，例如可采用第二实施例中所示的步骤。

实例1：

图8A至图8E为示出形成根据本发明第一实施例的主磁极的步骤的实例1的主要剖视图。下面参照这些附图说明各个步骤。

首先，如图8A所示，通过应用溅射方法在作为无机绝缘膜41的Al₂O₃膜上按照饱和磁通量密度Bs减小的材料次序堆叠和生长构成主磁极的磁层。具体而言，这些磁层由第一磁层42、第二磁层43和第三磁层44组成，第一磁层42由等价于饱和磁通量密度Bs＝1.0T的FeNi(Fe的成分＝70wt％至80wt％)制成并且具有20nm至50nm的厚度，第二磁层43由等价于饱和磁通量密度Bs＝2.1T的FeNi(Fe的成分＝80wt％至90wt％)制成并且具有150nm至200nm的厚度，第三磁层44由具有高饱和磁通量密度Bs＝2.4T的FeCo(Fe的成分＝60wt％至80wt％)制成并且具有40nm至60nm的厚度。

然后，如图8B所示，通过应用光刻技术中的抗蚀剂工艺，在第三磁层44上形成抗蚀剂膜45，其图案的宽度与主磁极在尾随侧的宽度相同。

然后，如图8C所示，在使用抗蚀剂膜45作为掩模的同时，通过应用离子研磨方法各向异性蚀刻第三磁层44、第二磁层43和第一磁层42。这样，形成倒转梯形的主磁极46。在这种情况下，包括前端部的整个主磁极46可形成为倒转梯形。

此外，在适当地选择蚀刻气体之后，可用干蚀刻方法代替离子研磨方法。具体而言，在使用氧化铝膜、即Al₂O₃膜或者无机绝缘膜(例如SiO₂)等作为掩模的同时，可应用反应离子蚀刻。

然后，如图8D所示，去除抗蚀剂膜45。然后，通过应用CVD方法形成由氧化铝、二氧化硅等制成的无机绝缘膜47，以覆盖主磁极46。然后，通过应用化学机械抛光(CMP)将无机绝缘膜47抛光和平坦化。

对无机绝缘膜47进行的抛光在主磁极46与尾随侧的写入屏蔽之间留下产生间隙47G所需的厚度。这里，要求尾随侧的写入屏蔽使得磁场分布在位长度方向上变陡。顺便提及，应将间隙47G设定为大约40nm至60nm。

在经过这样的抛光步骤完成对无机绝缘膜47的抛光(从而能够产生间隙47G)后，如图8E所示，通过对无机绝缘膜47的抛光表面应用镀覆方法或者溅射方法形成饱和磁通量密度Bs为1.4T至1.8T的磁材料膜。这样，通过磁材料膜形成写入屏蔽48。

线圈23产生的磁通量能够有效地集中到如上所述形成的主磁极46的尾随边缘，如图3A和图3B所示。结果，可产生足够大的磁头磁场，并获得陡的磁场梯度。这使得磁头能够在位长度方向上提高记录密度。

实例2：

图9A至图9D为示出形成根据本发明第一实施例的主磁极的步骤的实例2的主要剖视图。这里，与图1、图2、图3A和图3B中相同的附图标记表示相同的部分或者具有相同的功能。下面参照这些附图说明各个步骤。

首先，如图9A所示，通过应用溅射方法在作为无机绝缘膜的Al₂O₃膜51上形成厚度为20nm至50nm的第一磁层52。第一磁层52由等价于饱和磁通量密度Bs＝1.0T的FeNi(Fe的成分＝80wt％至90wt％)制成，并用作进行镀覆方法的基膜。

然后，通过应用光刻技术中的抗蚀剂工艺在第一磁层52上形成抗蚀剂膜53。在抗蚀剂膜53中图案化开口53A，开口53A用于形成倒转梯形的主磁极，并且具有倒转梯形截面形状。

然后，如图9B所示，通过应用镀覆方法形成第二磁层54。在这一镀覆工艺中，增加了Fe_xNi_y材料中Fe元素与Fe元素和Ni元素的成分比率x。这样，从引导侧到尾随侧在膜厚度方向上第二磁层54的饱和磁通量密度Bs连续增加。

然后，通过应用镀覆方法在第二磁层54上尾随边缘附近形成厚度为40nm至60nm的第三磁层55。第三磁层55由饱和磁通量密度Bs为2.2T的FeNi(Fe的成分＝80wt％至90wt％)制成。作为第三磁层55，可采用由FeCo(Fe的成分＝60wt％至80wt％)制成且饱和磁通量密度Bs例如为2.4T这样大的磁材料。

然后，去除抗蚀剂膜53。然后，如图9C所示，在使用第二磁层54和第三磁层55作为掩模的同时，将镀覆工艺中用作基膜的第一磁层52图案化。这样，可完成主磁极56，主磁极56为倒转梯形，并且其中从引导侧到尾随侧在膜厚度方向上饱和磁通量密度Bs的梯度连续变化。因此，主磁极56具有由第一磁层52、第二磁层53和第三磁层54构成的浮动表面，并且形成为倒转梯形。

然后，通过应用CVD方法在整个表面上形成由氧化铝、二氧化硅等制成的无机绝缘膜57，以覆盖主磁极56。然后，如图9C中虚线所示，通过应用CMP方法将无机绝缘膜57抛光，以将其上表面平坦化。主磁极56的上表面充当主磁极56在尾随侧的边缘。此外，正好位于主磁极56上的无机绝缘膜57在写入屏蔽58与主磁极56之间提供间隙57G，如下所述。

然后，通过应用溅射方法或者镀覆方法经由间隙57G在主磁极56上形成写入屏蔽58。这样就完成了写入屏蔽型的垂直记录磁头。这里，将间隙57G设定为大约40nm至60nm。

具有如上述实例2中制造的主磁极56的垂直记录磁头基本上能够实现与根据其它实例的垂直记录磁头同样的优点。

第二实施例

图10A至图10K为示出制造根据本发明第二实施例的垂直记录磁头的步骤在高度方向上的剖视图。此外，图11A至图11F为示出制造根据本发明第二实施例的垂直记录磁头的步骤在磁道宽度方向上的剖视图。此外，图12A至图12F为示出制造根据本发明第二实施例的垂直记录磁头的步骤之外形成主磁极和主磁极辅助层的步骤的平面图。

这里，在图10A至图10K、图11A至图11F、图12A至图12F中，与图1至图3中相同的附图标记表示相同的元件。

首先，如图10A所示，经由第一绝缘层62在衬底61上形成磁再现头90a。衬底61由非磁绝缘材料例如AlTiC(Al₂O₃·TiO₂)制成，第一绝缘层62例如由氧化铝(铝氧化物：Al₂O₃)层制成。

再现磁头90a由在第一绝缘层62上依次形成的下磁屏蔽层63、下间隙层64a、播放元件65、上间隙层64b和上磁屏蔽层66构成。

下磁屏蔽层63和上磁屏蔽层66分别通过溅射方法形成，并且由例如含铁(Fe)和镍(Ni)分别为80wt％和20wt％的NiFe合金层形成。此外，下间隙层64a和上间隙层64b分别通过溅射方法形成，并且由例如绝缘材料(例如氧化铝)形成。

作为播放元件65，例如可形成MR元件、GMR元件以及TMR元件中的任一种。在磁头的浮动表面(ABS表面：空气支承表面)，即充当介质相对面的区域形成播放元件65。一对电极(未示出)连接到播放元件65。

在这样的磁再现头90a上形成由非磁绝缘材料(例如氧化铝)制成的隔离绝缘层67。然后，通过下述步骤形成垂直记录磁头。

首先，如图10B所示，在隔离绝缘层67上依次形成第一旁轭层68和第一绝缘层69。作为第一旁轭层68的构成材料，例如可采用含铁和镍分别为80wt％和20wt％的NiFe合金层。此外，作为第一绝缘层69的构成材料，例如可采用通过溅射方法形成的氧化铝层。

然后，在与作为介质相对面的区域相距1μm或更大的区域，在第一绝缘层69上形成第一导电薄膜线圈70。通过光刻方法、举离(lift-off)方法等将导电层(例如铜层等)图案化而形成类似螺旋形的第一导电薄膜线圈70，导电层通过溅射方法、镀覆方法等形成。第一导电薄膜线圈70的一部分具有图12A所示的平面形状。

然后，在第一导电薄膜线圈70和第一绝缘层69上形成有机绝缘材料，例如聚酰亚胺、光致抗蚀剂等。然后，将这种有机绝缘材料图案化而形成第二绝缘层71，用以覆盖第一导电薄膜线圈70。将第二绝缘层71从介质相对面及其附近去除。

然后，在第一绝缘层69和第二绝缘层71上形成氧化铝层作为第三绝缘层72。然后，通过CMP方法将第三绝缘层72的上表面抛光和平坦化。

然后，如图10C所示，在第三绝缘层72的上表面涂覆光致抗蚀剂，然后对光致抗蚀剂进行曝光/显影。这样就形成成孔抗蚀剂图案73，其在第一导电薄膜线圈70的近似中心处的空隙上具有开口73a。

然后，经过成孔抗蚀剂图案73中的开口73a，通过溅射蚀刻方法的离子研磨方法去除第一绝缘层69、第二绝缘层71和第三绝缘层72。这样就在这些层中形成第一接触孔72a。在第一接触孔72a中暴露出第一旁轭层68的一部分。

然后，使用丙酮等将成孔抗蚀剂图案73去除。然后，如图10D所示，再次在第三绝缘层72上涂覆抗蚀剂图案74，并对抗蚀剂图案74进行曝光/显影。这样就形成开口74a，其在磁头的高度方向上与充当介质相对面的部分相距例如0.5μm至1μm。开口74a的平面形状形成为矩形，所述矩形与介质相对面平行的两条边的长度x例如为10μm或更大，而与介质相对面垂直的两条边的长度y例如为10μm。

在这种情况下，介质相对面表示将来要用作介质相对面的表面的位置，直到这个表面实际上形成。

然后，如图10E所示，例如经过抗蚀剂图案74的开口74a，通过非电镀方法或者溅射方法在第三绝缘层72上形成主磁极辅助层75。主磁极辅助层75的厚度设定为在下述抛光之后具有0.5μm至2μm的厚度，例如0.6μm的厚度。

作为主磁极辅助层75，形成例如饱和磁通量密度Bs等于1.8T(特斯拉)的钴镍合金(CoFeNi)层、饱和磁通量密度Bs等于1.5T的NiFe合金层等磁层。当主磁极辅助层75由CoFeNi制成时，分别将成分Co、Ni和Fe设定为65wt％、15wt％和65wt％。

然后，使用丙酮等将抗蚀剂图案74去除。当从介质相对面侧观察时，从主磁极辅助层75到衬底61的堆叠结构的剖视结构如图11A所示。在这种情况下，通过举离方法、即通过去除抗蚀剂图案74将抗蚀剂图案74上形成的磁层剥离。

然后，如图10F所示，通过溅射方法在主磁极辅助层75和第三绝缘层72上形成氧化铝层或二氧化硅(SiO₂)层作为第四绝缘层76。然后，通过CMP方法抛光第四绝缘层76，暴露出主磁极辅助层75的上表面，并将第四绝缘层76和主磁极辅助层75平坦化。在这种情况下，抛光主磁极辅助层75的上表面以调节厚度。

经过抛光的主磁极辅助层75具有如图12B所示的平面形状，并且其外周被第四绝缘层76包围。此外，当从介质相对面侧观察时，从第四绝缘层76到衬底61的堆叠结构的剖视结构如图11B所示。

然后，如图10G所示，在第四绝缘层76和主磁极辅助层75上涂覆光致抗蚀剂，并对光致抗蚀剂进行曝光/显影，以形成带开口77a的形成主磁极抗蚀剂图案77。形成的开口77a一部分与主磁极辅助层75的上表面重叠。

如图12C所示，抗蚀剂图案77的开口77a包括：方形第一区域77b，与主磁极辅助层75重叠；锥形第二区域77c，在介质相对面侧从第一区域77b的边缘突出；以及直条形第三区域77d，从第二区域77c突出到充当介质相对面的部分。第二区域77c的一部分与主磁极辅助层75重叠，第三区域77d的宽度基本上一致。

然后，如图10H所示，经过形成主磁极抗蚀剂图案77的开口77a，通过非电镀方法或者溅射方法在主磁极辅助层75和一部分第四绝缘层76上形成主磁极层78。经过下述的抛光后，主磁极层78形成为具有约0.1μm至0.3μm的厚度，例如0.2μm的厚度，这比主磁极辅助层75薄。

作为主磁极层78，形成具有比主磁极辅助层75的饱和磁通量密度Bs大的饱和磁通量密度Bs的磁层。例如，形成饱和磁通量密度Bs为2.1T的FeNi合金层或者饱和磁通量密度Bs为2.3T的CoFe合金层。当主磁极层78由FeNi形成时，例如将Fe的成分设定为90wt％，而将Ni的成份设定为10wt％。

在去除形成主磁极抗蚀剂图案77后，主磁极层78包括：方形磁轭部78a，与主磁极辅助层75重叠；锥形收缩部78b，在介质相对面侧从磁轭部78a的边缘突出；以及前端部78c，从收缩部78b的变窄顶端向介质相对面延伸，如图12D所示。在这种情况下，当通过丙酮等去除形成主磁极抗蚀剂图案77时，将磁层从除了开口77a之外的区域剥离。

磁轭部78a、收缩部78b以及前端部78c相互磁耦合。前端部78c形成为类似直条形，其宽度基本上一致，并且提供主磁极层78的磁通量饱和位置。在这种情况下，主磁极辅助层75的一部分从磁轭部78a突出到收缩部78b的一部分，且与主磁极层78不同，不暴露于介质相对面。

这里，例如将磁轭部78a侧收缩部78b的宽度设定为10μm或更小，并且将前端部78c的芯部宽度W_c设定为0.1μm。

形成主磁极层78和主磁极辅助层75的方法不限于非电镀方法和溅射方法。可采用电镀方法和其它方法。

例如，当通过电镀方法形成主磁极层78时，可使用具有与第一实施例所示的类似开口的抗蚀剂膜。此外，可通过在主磁极辅助层75和第四绝缘层76的整个表面上形成磁层，然后通过光刻方法将所述磁材料层图案化，由此形成主磁极层78或者主磁极辅助层75。

当从介质相对面侧观察时，通过上述方法形成的从主磁极层78到衬底61的堆叠结构的剖视结构如图11C所示。

然后，如图11D所示，通过离子研磨或者反应离子蚀刻(RIE)在倾斜方向上分别处理至少主磁极层78的前端部78c在芯部宽度方向的两侧的边缘。这样就在两侧的边缘上形成头盔式(visor-like)锥形表面。结果，主磁极层78的前端部78c的剖视形状为梯形。这里形成的梯形为与第一实施例中的倒转梯形相同的形状，并且形成为使得磁头在尾随侧的底边大于在引导侧的底边。

这里，为了防止离子研磨减少主磁极层78的厚度，在进行离子研磨前可用光致抗蚀剂、氧化铝等制成的掩模覆盖主磁极层78的上表面。

然后，如图10I所示，通过溅射方法在主磁极层78和第四绝缘层76上形成氧化铝层或二氧化硅层作为第五绝缘层79。然后，通过CMP方法抛光第五绝缘层79，暴露出主磁极层78的上表面，并将第五绝缘层79和主磁极层78平坦化。经过抛光后主磁极层78的外周被第四绝缘层76包围。在这种情况下，抛光主磁极层78的上表面以调节厚度。

然后，如图10J和图11E所示，通过溅射方法在主磁极层78和第五绝缘层79上形成由氧化铝制成的间隙层80。然后，在间隙层80上形成由铜制成的螺旋形第二导电薄膜线圈81。螺旋形第二导电薄膜线圈81在有电流流过时产生磁场。在第二导电薄膜线圈81和间隙层80上形成由有机材料等制成的第六绝缘层82。

第二导电薄膜线圈81形成为使其一部分形成在与主磁极层78的磁轭部78a的叠置区域重叠的位置，如图12E中平面图所示。

然后，将第六绝缘层82图案化为预定形状。然后，在间隙层80和第六绝缘层82上形成例如由氧化铝制成的第七绝缘层83。然后，通过CMP方法将第七绝缘层83的表面平坦化。

在这种情况下，作为形成从间隙层80到第七绝缘层83的各个层的步骤，可采用与形成从第一绝缘层69到第七绝缘层83的步骤相同的方法。

接着，说明直到形成图10K和图12F中所示的结构所需的步骤。

首先，通过光刻方法将第六绝缘层82和第七绝缘层83以及间隙层80图案化。由此，在从第二导电薄膜线圈81的近似中心位置的空隙穿过的位置形成第二接触孔83a，第二接触孔83a叠置在第一接触孔72a上。因此，主磁极层78的一部分磁轭部78a暴露在第二接触孔83a中。

然后，通过溅射方法在第二接触孔83a中以及在第七绝缘层83上形成第二旁轭层84。第二旁轭层84例如由与第七绝缘层83相同的材料形成，并通过举离方法或者光刻方法将第二旁轭层84图案化。

第二旁轭层84至少形成在与主磁极辅助层75重叠的区域，其中包含第二接触孔83a，但是将第二旁轭层84在介质相对面侧从屏蔽区域去除。

因此，通过第一接触孔72a和第二接触孔83a，第二旁轭层84与主磁极层78、主磁极辅助层75以及第一旁轭层68进行磁连接和结构上连接。

然后，通过光刻方法图案化第七绝缘层83，将该第七绝缘层从介质相对面及其附近屏蔽区域去除，以暴露出间隙层80。通过举离方法等在屏蔽区域中的间隙层80上形成连接至第二旁轭层84的写入屏蔽层85。

作为构成写入屏蔽层85的磁材料，例如形成饱和磁通量密度Bs等于1.8T的CoFeNi合金层。CoFeNi例如形成为含Co、Ni和Fe分别为65wt％、15wt％、65wt％。

然后，将衬底61切割为预定形状并抛光，然后如图11F所示，将包含主磁极层78的前端部78c的区域抛光，并且将抛光的表面充当介质相对面87。在这种情况下，衬底61成形并最终用作图1所示的滑动器13。

垂直记录磁头90b由从第一旁轭层68至第二旁轭层84的堆叠结构构成。此外，垂直记录磁头90b以及磁再现头90a构成垂直记录再现磁头90。这种垂直记录再现磁头90用作图1中滑动器13上的磁头元件部分14。

这里，将术语“垂直记录磁头”用作包括再现磁头和记录磁头的概念。

通过上述步骤形成的垂直记录再现磁头90可采用现有的精细图案化技术制造，并且制造方法简单。这样，相比于现有技术，步骤的数量没有增加。间隙层80可由例如Ru等的非磁层形成。在这种情况下，在它们之间必须形成绝缘膜以防止与第二导电薄膜线圈81的连接。

垂直记录磁头90b配置为在介质相对面87与磁记录介质相对的状态下，将第一旁轭层68设置在引导侧，而将第二旁轭层84设置在尾随侧。

在将电流提供至垂直记录磁头90b的第一导电薄膜线圈70和第二导电薄膜线圈81进行激励时，在主磁极层78的前端部78c的端表面与软磁衬层32之间的垂直方向上产生磁场A，如图13所示。因此，垂直记录介质15的记录层33在垂直方向上被磁化，并记录磁信息。在这种情况下，在图13所示的垂直记录磁头90的图示中省略了衬底和绝缘层。

通过主磁极层78的前端部78c以及记录层33的磁场A流回衬层32，并且返回到第一旁轭层68和第二旁轭层84，从而建立起一个磁回路。

如图14A和图14B所示，主磁极层78下的主磁极辅助层75为方形，类似在磁道宽度t₀方向上伸展的翼，并且形成在主磁极层78的磁轭部78a和一部分收缩部78b下。因此，主磁极辅助层75的平面形状的面积大于主磁极层78的磁轭部78a的面积。

在将主磁极辅助层75的介质相对边缘75e与主磁极层78的磁轭部78a的介质相对边缘78e进行比较时，主磁极辅助层75的边缘75e比磁轭部78a的边缘78e更靠近介质相对面78。主磁极辅助层75的边缘75e与收缩部78b重叠，但是未达到前端部78c的底部。

由于将主磁极辅助层75和主磁极层78配置为这种结构，从主磁极层78的前端部78c的介质相对面发出的磁场大于现有技术中从垂直记录磁头的主磁极层发出的磁场。此外，由于主磁极层78中磁通量达到饱和的位置比现有技术更靠近介质相对面87，所以能够在很大程度上减少从主磁极层78的前端部78c泄漏到它周围的不必要磁场。结果，相比于现有技术，记录在与主磁极层78的前端部78c的写入位置紧邻的相邻磁道上的信息被改写的可能性更低。

关于本实施例的具有主磁极层78和主磁极辅助层75(如图14A和图14B所示)的垂直记录磁头和现有技术的具有主磁极层100和主磁极辅助层111(如图26所示)的垂直记录磁头，对主磁极辅助层75和111的最接近边缘与介质相对面相距的距离(位置)h与记录磁场之间的关系分别进行仿真。此时，获得图15所示的结果。记录磁场表示在记录层33上记录磁信息所需的磁场，它通过主磁极层的前端部78c和100c的介质相对面，并且在将磁通势(MMF)设定为0.2AT时记录磁场被给定一个量值。

现有技术记录磁头具有由磁轭部100a、收缩部100b和前端部100c构成的主磁极层100。记录磁头除了前端部100c之外的平面形状形成为近似五角形。此外，现有技术的主磁极辅助层形成为仅与磁轭部100a重叠。

在这种情况下，主磁极辅助层75和111的厚度分别设定为0.6μm，主磁极层78和100的厚度分别设定为0.2μm，记录磁道宽度t_c设定为0.12μm。

这里，主磁极辅助层75和111的距离h的变化导致主磁极层78和100的前端部78c和100c的长度的变化。

图15中，难以看出本实施例与现有技术的记录磁头各个特性的差异。此外，当将主磁极辅助层75和111靠近介质相对面时，记录磁场增加，并且当距离缩短到1μm至2μm时，记录磁场增加大约4％。

接着，关于本实施例的垂直记录磁头和现有技术的垂直记录磁头，对主磁极辅助层75和111的最接近边缘与介质相对面相距的距离(位置)h与相邻擦除磁场之间的关系分别进行仿真。此时，获得图16所示的结果。在这种情况下，相邻擦除磁场为施加至与主磁极的前端部紧邻的磁道的磁场，并且在将磁通势设定为0.2AT时相邻擦除磁场被给定一个量值。

当使用现有技术结构的具有主磁极层100和主磁极辅助层111的记录磁头时，如图16中虚线所示，有这样一种趋势：当主磁极辅助层到介质相对面的距离h缩短时，施加至相邻磁道的磁场强度增加。这与主磁极层100的磁通量饱和有关，其原因可认为是当增加记录信息所需的磁场时，从主磁极层100的前端部100c产生不必要磁场(即泄漏磁场)并向周围扩展。

相比之下，当使用主磁极辅助层75在主磁极层78的收缩部78b的一部分下面突出的本实施例的记录磁头时，如图16中实线所示，有这样一种趋势：即使当主磁极辅助层75靠近介质相对面3μm至1μm时，施加至相邻磁道的磁场强度很少变化或者略微减少。其原因可认为是通过采用图13所示的主磁极层78和主磁极辅助层75，能够抑制主磁极层78的前端部78c处的磁通量饱和。

如上所述，应理解由于与主磁极层78的磁轭部78a接合并且磁耦合的主磁极辅助层75向介质相对面侧突出，所以能够抑制磁通量饱和，从而抑制相邻擦除磁场的产生，并且能够增加记录磁场在垂直方向上通过主磁极层78的前端部78c的分量。

特别地，要考虑进一步提高磁盘驱动器的记录密度时，重要的是抑制相邻擦除磁场。在这种情况下，当将主磁极辅助层75到介质相对面的距离设定为小于等于2μm到大于等于0.1μm的范围内时，明显地出现抑制擦除磁场增加的效果。当考虑主磁极层78的前端部78c的芯部长度时，优选距离为0.5μm或更大。

能够以这样的方式提供适用于更高记录密度的垂直记录磁头，这是因为在这样的位置设置根据本实施例的主磁极辅助层75，在相邻擦除磁场不变的状态下，相比于现有技术，能够将记录磁场提高6％或更大。

主磁极辅助层75从主磁极层78的磁轭部78a向介质相对面侧突出的区域的平面形状不总是设定为方形，如图14A和图14B所示。例如，如图17A和图17B的平面图所示，主磁极辅助层75必须在磁道宽度方向上从主磁极层78的收缩部78b的一部分突出。

相比之下，如用于参考的图18A和图18B的平面图和侧视图所示，在将主磁极辅助层75的平面形状设定为与磁轭部78a和收缩部78b一致时，随着缩短主磁极辅助层与介质相对面相距的距离时，不仅记录磁场而且相邻擦除磁场都增加，如图19和图20中虚线所示。因此，这种形状不足以实现提高记录密度。

这里，作为比较，图19和图20中的实线示出图18和图19中实线所示的本实施例的特性图。

同时，如图21A和图21B的平面图和侧视图所示，主磁极辅助层75的位于主磁极层78的收缩部78b两侧的区域75b、75c可由饱和磁通量密度比其中心区域的饱和磁通量密度低的材料形成。结果，主磁极辅助层75的磁通量集中到中心区域，因此能够增加通过主磁极层78的前端部78c的记录磁场。

第三实施例

图22A和图22B分别为示出构成根据本发明第三实施例的垂直记录磁头的主磁极和主磁极辅助层的平面图和侧视图。这里，图22A和图22B中与图14A和图14B中相同的附图标记表示相同的元件。

图22A和图22B中，构成垂直记录磁头的主磁极层91和主磁极辅助层75分别形成为具有与第二实施例中所示的主磁极层78和主磁极辅助层75相同的形状和位置。此外，如图10K所示，以一定的间隔在这些层的上方和下方形成第一导电薄膜线圈70和第二导电薄膜线圈81。此外，在这些线圈的上方和下方形成第一旁轭层68和第二旁轭层84。

主磁极辅助层75接合至主磁极层91的磁轭部91a以与磁轭部91a的一个表面重叠，并且主磁极辅助层75与主磁极层91的磁轭部91a磁耦合。此外。主磁极辅助层75在介质相对面侧的边缘从磁轭部91a到收缩部91b朝向介质相对面侧突出，并且具有与收缩部91b部分地重叠的尺寸。

此外，如图23A所示，当从介质相对面侧观察时，主磁极层91的前端部91c的形状为梯形，所述梯形在尾随侧的底边宽于在引导侧的底边。此外，如同第一实施例，包括前端部91c的主磁极层91的饱和磁通量从尾随侧到引导侧连续地或逐步地降低。

例如，图23B所示，按照饱和磁通量密度从尾随侧到引导侧降低的次序形成饱和磁通量密度不同的多个磁层91A、91B和91C。在这种情况下，如图23B所示，在多个磁层91A、91B和91C之间可分别插入例如Ru等的非磁层92。

也就是说，在主磁极层91中堆叠多种磁材料，所述多种磁材料的饱和磁通量密度Bs选择为从引导侧到尾随侧在膜厚度方向上连续地或逐步地增加。这样，使主磁极层91具有饱和磁通量密度Bs的梯度。

例如，如图23A所示，当饱和磁通量密度Bs逐步变化时，主磁极层91由饱和磁通量密度Bs各自不同的至少三种材料制成的堆叠膜构成。优选地，由饱和磁通量密度Bs为2.0T或更大的磁材料形成第一磁层91A作为尾随侧最上层，由饱和磁通量密度Bs为1.0T或更小的磁材料形成第三磁层91C作为引导侧最下层，由饱和磁通量密度Bs为上述值之间的中间值的磁材料形成在上述磁层之间形成的第二磁层91B。此外优选地，第一磁层91A与第三磁层91C的饱和磁通量密度Bs的比率设定为2.0或更大。

关于具有主磁极层91(其饱和磁通量密度在厚度方向上不同)以及主磁极辅助层75(其形成为矩形平面形状，并且形成在与主磁极层91的磁轭部91a和一部分收缩部91b重叠的位置)的垂直记录磁头中，对主磁极辅助层75与介质相对面相距的距离与记录磁场之间的关系进行了检验。这样就获得了图24中实线所示的特性。在这种情况下，将主磁极辅助层75的厚度设定为0.6μm，将主磁极层91的厚度设定为0.2μm，将记录磁道宽度t_c设定为0.12μm。这里，将主磁极层91的磁轭部91a与介质相对面之间的距离设定为长于主磁极辅助层75与介质相对面之间的距离。

根据图24中的实线，当主磁极辅助层75的位置靠近介质相对面时，记录磁场增加，当距离缩短到2μm至1μm时，写入所需的记录磁场增加大约4％，当距离缩短到1μm至0.3μm时，记录磁场进一步增加大约6％。在这种情况下，当考虑到主磁极层91的前端部91c的长度时，优选将该距离设定为0.5μm或更大。

同时，图24中的虚线给出根据第二实施例的垂直记录磁头的记录磁场特性，所述垂直记录磁头具有饱和磁通量密度Bs在厚度方向上均匀分布的主磁极层78。这样，本实施例的记录磁场比第二实施例的记录磁场略微增加。

接着，检验根据本实施例的垂直记录磁头中，主磁极辅助层75到介质相对面的距离与相邻擦除磁场之间的关系。这样就获得图25中实线所示的结果。在这种情况下，相邻擦除磁场的值为将磁通势设定为0.2AT时给定的强度。这里，将主磁极辅助层75的厚度设定为0.6μm，将主磁极层78的厚度设定为0.2μm，将记录磁道宽度t_c设定为0.12μm。

根据图25中的实线，在垂直记录磁头中，当从介质相对面到主磁极辅助层的距离从2μm减小到0.3μm时，施加在相邻磁道上的相邻擦除磁场降低大约7％。

相比之下，图25中的虚线给出根据第二实施例的垂直记录磁头的相邻擦除磁场特性，所述垂直记录磁头具有饱和磁通量密度Bs均匀分布的主磁极层78。这样，本实施例的相邻擦除磁场比第二实施例的相邻擦除磁场略微降低。

这是因为，本实施例使用的主磁极层91中，可通过主磁极层91在尾随侧的边缘处由于在膜厚度方向上饱和磁通量密度的变化产生的大磁场进行磁记录，因此，相比于第二实施例，能够在更大程度上抑制由于主磁极层91的前端部91c从磁道突出造成磁场的扩展。

如上所述，根据具有主磁极层91(其饱和磁通量密度分布在厚度方向上不同)以及主磁极辅助层75(其从磁轭部91a延伸到主磁极层91的收缩部91b的一部分)的垂直记录磁头，能够将施加在相邻磁道上的擦除磁场的产生抑制得比现有技术更小，并且能够将记录所需的磁场增加得比现有技术更大。

本实施例中，也可采用第一实施例中提出的结构作为主磁极层91。此外，也可采用第二实施例中提出的结构作为主磁极辅助层75。

通过检验本发明的附图和详细说明，对于本领域的技术人员来说本发明的其它系统、方法、特点和优点将是明显的或将变得明显。所有这些其它系统、方法、特点和优点都应包括在本说明书中，落入本发明的范围内，以及受所附权利要求书的保护。

在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本领域的技术人员对于本发明的设备和工艺进行的变型和改型将是显而易见的。本发明应涵盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的这些变型和改型。

Claims

1、一种垂直记录磁头，包括：

第一磁极，具有记录磁场输出表面，所述记录磁场输出表面形成为在尾随侧的底边大于在引导侧的底边的梯形，并具有从所述尾随侧向所述引导侧下降的饱和磁通量密度的分布。

2、如权利要求1所述的垂直记录磁头，其中，所述第一磁极由至少三种磁材料制成，所述三种磁材料具有各自不同的饱和磁通量密度。

3、如权利要求2所述的垂直记录磁头，其中，所述三种磁材料包括第一磁材料和第二磁材料，所述第一磁材料的饱和磁通量密度在所述尾随侧为2.0T或更大，所述第二磁材料的饱和磁通量密度在所述引导侧为1.0T或更小，并且所述第一磁材料的饱和磁通量密度与所述第二磁材料的饱和磁通量密度的比率设定为2.0或更大。

4、如权利要求2所述的垂直记录磁头，其中，所述三种磁材料由多层膜形成，所述多层膜经由非磁材料层而形成，并且具有各自不同的饱和磁通量密度。

5、如权利要求1所述的垂直记录磁头，还包括：

第二磁极，与所述第一磁极的一部分磁耦合。

6、一种垂直记录磁头，安装在具有介质相对面的滑动器上，包括：

第一磁极，其从所述介质相对面开始按照前端部、收缩部以及磁轭部的顺序被磁耦合，其中所述前端部具有记录芯部；以及

第二磁极，至少与所述第一磁极的所述磁轭部磁耦合，所述第二磁极的平面形状形成为在与所述记录芯部的芯部宽度方向垂直的方向上的长度大于在所述芯部宽度方向上的长度。

7、如权利要求6所述的垂直记录磁头，其中，所述第二磁极的介质相对面侧的边缘设定为比所述磁轭部的介质相对面侧的边缘更靠近所述介质相对面。

8、如权利要求7所述的垂直记录磁头，其中，所述第二磁极的介质相对面侧的边缘不暴露于所述介质相对面。

9、如权利要求6所述的垂直记录磁头，其中，所述第二磁极仅与所述第一磁极的所述磁轭部和部分所述收缩部磁耦合。

10、如权利要求6所述的垂直记录磁头，其中，在所述芯部宽度方向上所述第二磁极与所述收缩部磁耦合的部分的宽度比所述第一磁极宽。

11、如权利要求6所述的垂直记录磁头，其中，所述第二磁极的平面形状与所述第一磁极的所述磁轭部的平面形状相同。

12、如权利要求6所述的垂直记录磁头，其中，所述第二磁极的平面形状为矩形。

13、如权利要求6所述的垂直记录磁头，其中，在所述收缩部两侧的两个区域中，所述第二磁极由磁材料形成，所述磁材料的饱和磁通量密度比在上述两个区域之间形成的区域的饱和磁通量密度低。

14、如权利要求6所述的垂直记录磁头，其中，所述第二磁极与所述第一磁极的所述介质相对面之间的距离在0.5μm至2.0μm的范围内。

15、一种垂直记录磁头，安装在具有介质相对面的滑动器上，包括：

第一磁极，其从所述介质相对面开始按照前端部、收缩部以及磁轭部的顺序被磁耦合，所述第一磁极的饱和磁通量密度从尾随侧向引导侧下降；以及

第二磁极，至少与所述第一磁极的所述磁轭部磁耦合，所述第二磁极的平面形状形成为在与记录芯部的芯部宽度方向垂直的方向上的长度大于在所述芯部宽度方向上的长度。

16、如权利要求15所述的垂直记录磁头，其中，所述第一磁极为梯形，所述梯形在所述引导侧的底边大于在所述尾随侧的底边。

17、如权利要求15所述的垂直记录磁头，其中，所述第二磁极的介质相对面侧的边缘设定为比所述第一磁极的介质相对面侧的所述磁轭部的边缘更靠近所述介质相对面。

18、如权利要求15所述的垂直记录磁头，其中，所述第二磁极仅与所述第一磁极的所述磁轭部和部分所述收缩部磁耦合。

19、一种磁盘驱动器，包括：

垂直记录磁头，包括第一磁极，所述第一磁极具有记录磁场输出表面，所述记录磁场输出表面形成为在尾随侧的底边大于在引导侧的底边的梯形，并具有从所述尾随侧向所述引导侧下降的饱和磁通量密度的分布；以及

磁盘，与所述垂直记录磁头相对。

20、一种磁盘驱动器，包括：

垂直记录磁头，安装在具有介质相对面的滑动器上，所述垂直记录磁头包括：第一磁极，其从所述介质相对面开始按照前端部、收缩部以及磁轭部的顺序被磁耦合，其中所述前端部具有包含记录芯部的平面形状；以及第二磁极，至少与所述第一磁极的所述磁轭部磁耦合，所述第二磁极的平面形状形成为在与所述记录芯部的芯部宽度方向垂直的方向上的长度大于在所述芯部宽度方向上的长度；以及

磁盘，与所述垂直记录磁头相对。

21、一种磁盘驱动器，包括：

垂直记录磁头，安装在具有介质相对面的滑动器上，所述垂直记录磁头包括：第一磁极，其从所述介质相对面开始按照前端部、收缩部以及磁轭部的顺序被磁耦合，所述第一磁极的饱和磁通量密度从尾随侧向引导侧下降；以及第二磁极，至少与所述第一磁极的所述磁轭部磁耦合，所述第二磁极的平面形状形成为在与记录芯部的芯部宽度方向垂直的方向上的长度大于在所述芯部宽度方向上的长度；以及

磁盘，与所述垂直记录磁头相对。