CN1224959C

CN1224959C - 记录磁头及其磁存储装置

Info

Publication number: CN1224959C
Application number: CNB021526893A
Authority: CN
Inventors: 沓泽智子; 田河育也
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: CN1445753A; DE60221960T2; JP2003272111A; EP1347442A1; US7016149B2; US20030174441A1; DE60221960D1; KR20030076179A; EP1347442B1

Abstract

根据本发明，提供了一种记录磁头，适用于增大表面记录密度，并且具有大记录磁场和小记录模糊。下部磁极层和与下部磁极层相对的上部磁极层被构成，以及由多个磁层组成的下部副磁极在下部磁极层上沿媒体对向面被构成。在垂直于构成下部副磁极的各个磁层的媒体对向面方向的长度随各个磁层进一步远离上部磁极层而更长。

Description

记录磁头及其磁存储装置

技术领域

本发明通常涉及磁盘、磁带等中使用的记录磁头及其磁存储装置。

背景技术

在记录及复制磁存储媒体上的信息的磁存储装置中，通常使用一个复合型头。复合型头中，使用MR元件等用于复制的磁头与由薄膜制成的感应型的用于记录的磁头一起提供。

在该磁存储装置中，关于记录磁头已经采用一种方法缩小记录磁道宽度以增大表面记录密度。磁道宽度的缩小通常通过记录磁头的磁芯宽度的缩小而实现。但是，这使得磁道宽度小于或等于0.5μm，导致记录模糊的问题。记录模糊现象中，当记录信息时，信息容易记录在所需磁道的两侧，或者相邻磁道上的信息容易被擦除。因此，如果记录模糊在磁道宽度方向扩散，则实际磁道宽度增大并且阻碍磁道宽度的缩小。作为针对这种记录模糊而设计的对策的记录磁头，已知一个记录磁头，其中在面向上部磁极层的方向下部磁极层与一个下部副磁极一起提供，如例如日本公开2000-99918中所公开。

此外，为了进一步增大表面记录密度，一个记录比特长度或磁记录媒体上记录的1比特信息的长度被缩短。但是，如果记录比特长度被缩短，则记录比特的去磁场增大，并且需要使磁记录媒体的矫顽力增大到足以克服该去磁场的程度。响应该矫顽力的增大，记录磁头必须使这种磁记录媒体充分磁化。为此，需要增大磁记录媒体所在的记录磁头的间隙层的媒体对向面附近的记录磁场。

实现上述的方法之一是缩小垂直于记录磁头的下部副磁极的磁通量通过方向的表面，即垂直于下部副磁极的膜厚的表面，以集中来自磁记录媒体所在的间隙层的媒体对向面附近下部副磁极的漏磁通量，以及以增大记录磁场。

发明内容

但是，仅用该方法，下部副磁极的磁通量可以通过的表面的面积减小，使得这种磁通量的磁通量密度增大。因此，下部副磁极磁饱和较强，并且记录磁场在磁道宽度方向被广阔地分布到下部副磁极之外。因此，记录模糊较大。

一方面，如果垂直于记录磁头的下部副磁极的膜厚的表面加宽，则通过下部副磁极的磁通量密度减小，并且因此记录模糊减小。但是，为了加宽下部副磁极，通常使垂直于下部副磁极的媒体对向面方向的长度较长，而下部副磁极的磁芯宽度固定，并且因此漏磁场不集中在间隙层的媒体对向面附近，并且记录磁场减小。

因此，本发明的一般目的是，关于具有下部副磁极的记录磁头，提供抑制下部副磁极的磁饱和、具有较小的记录模糊以及较大的记录磁场的一个记录磁头，以及与这种磁头一起提供的一个磁存储装置。

本发明通过提供具有下部磁极层和与下部磁极层相对的上部磁极层的一个记录磁头达到上述目的，一个下部副磁极位于所述下部磁极层上；所述下部副磁极的横截面朝着所述上部磁极层变得更窄，所述横截面垂直于下部磁极层的厚度方向，所述横截面在垂直于一磁记录介质表面的方向上的延伸长度在第一位置处小于第二位置处的延伸长度，所述第一位置比所述第二位置更靠近所述上部磁极层。

根据本发明，垂直于下部副磁极的膜厚的一个表面在从下部磁极层向上部磁极层的方向缩小。由于磁通量密度与垂直于磁通量密度的磁通量通过的部分的磁通量方向的表面的面积成反比，因此，当从位于接近上部磁极层的下部副磁极的部分向下部磁极层的方向看时，随着下部磁极层更接近，通过下部副磁极的磁通量的磁通量密度减小。因此，在位于远离上部磁极层的下部副磁极的部分，较不可能发生磁饱和。另一方面，如果垂直于接近上部磁极层的下部副磁极的部分的膜厚的表面缩小，以及尤其如果垂直于上部副磁极的媒体对向面的长度缩短，则通过下部副磁极的磁通量可以有效地集中在间隙层附近的媒体对向面附近。所以，可以实现具有大记录磁场和小记录模糊的一个记录磁头。

本发明通过提供具有上述记录磁头的一个磁存储装置进一步达到上述目的。

根据本发明的磁存储装置，依靠小记录模糊和大记录磁场的记录磁头，实现能够增大表面记录密度的磁存储装置。

附图说明

图1是与具有本发明的下部副磁极的记录磁头一起提供的一个复合型磁头的平面图；

图2是一个简图，显示从图1的Y方向看复合型磁头的媒体对向面的结构；

图3是一个剖视图，显示沿图1的X-X线得到的复合型磁头；

图4A是记录磁头的尖端的剖视图；

图4B是一个简图，显示媒体对向面的结构；

图5A是一个剖视图，显示根据本发明的一个实施例的磁通量流动及磁饱和状态；

图5B是一个简图，显示根据本发明的实施例的记录磁头的尖端的磁通量流动及磁饱和状态；

图6A是一个剖视图，显示根据与本发明不一致的一个比较例子的磁通量流动及磁饱和状态；

图6B是一个简图，显示根据与本发明不一致的比较例子的记录磁头的尖端的磁通量流动及磁饱和状态；

图7是一个剖视图，显示根据本发明的一个实施例的记录磁头的尖端的结构；

图8是一个剖视图，显示根据本发明的一个实施例的记录磁头的尖端的结构；

图9A是根据本发明的记录磁头的尖端的剖视图；

图9B是一个简图，显示图9A所示部分的媒体对向面的结构；

图10是一个剖视图，显示根据本发明的磁存储装置的一个实施例的主要部分；以及

图11是一个平面图，显示图10所示的磁存储装置的主要部分。

具体实施方式

以下将基于附图说明本发明的实施例。

参考图1和图2，作为本发明的记录磁头的一个例子，描述一个复合型磁头10的结构，其中一个记录磁头与一个复制MR头一起提供。图1显示从记录磁头20的上部磁极层一侧看该复合型磁头10的平面结构。图2显示从图1中用箭头表示的Y方向看的媒体对向面21的结构。

在该磁存储装置中，通过极接近磁存储媒体放置复合型磁头10的媒体对向面21使其相对，进行记录和复制。此外，磁记录媒体在图1中从简图平面内部向简图外部，或向观察者的方向，以及在图2中从简图底部向简图顶部的方向移动。

复合型磁头10包括复制MR头30和感应型记录磁头20。记录磁头20在面向待扫描的磁记录媒体的媒体对向面21的一侧具有一个结构，其中上部磁极层13和下部磁极层12相对放置，其间为小的间隙层15。在下部磁极层12上，在面向上部磁极层13的方向，提供接触下部磁极层12的下部副磁极11。

上部磁极层13和下部磁极层12之间盘绕螺旋形导线圈14。当电流流过导线圈14时，处于相互磁接触关系的上部磁极层13、下部磁极层12和下部副磁极11被磁化。在位于上部磁极层13与下部副磁极11之间的为非磁性层的间隙层15的媒体对向面21附近，一个磁场从上部磁极层13和下部副磁极11向媒体对向面21的磁记录媒体侧漏出。该漏磁场为记录磁场。该记录磁场使磁记录媒体磁化，然后可以记录信息。

MR头30利用MR元件17用于复制信息。MR元件17夹在下部保护层19与下部磁极层12之间，并且埋入绝缘层18中。这里，下部磁极层12作为MR头30的上部保护层。因此，在媒体对向面21附近的记录磁头20的尖端处，图2所示的下部磁极层12在磁道宽度方向Z的长度比上部磁极层13长。

也可以使用其它复制元件例如旋转阀(spin valve)元件代替MR元件用于这种MR头30。此外，也可以使用感应型记录磁头20代替使用MR头30作为复制磁头。

参考图3和图4，显示记录磁头20的结构。图3是沿图1的X-X线得到的剖视图。如图3所示，下部副磁极11在媒体对向面21附近的下部磁极层12的部分上构成。下部副磁极11在下部磁极层12上在面向上部磁极层13的方向构成。

图4A是图3的一个部分的分解图，显示记录磁头20的尖端的剖面。图4B显示图4A所示部分的媒体对向面21的结构。如图4A和图4B所示，下部副磁极11由多个磁层31和32组成，其中一层放置在另一层的顶部。磁层31在磁层32的突出部分16上构成。尽管这里下部副磁极11由两个磁层31和32构成，但是应注意到下部副磁极11不限于由两层构成，并且可以仅由一层构成或者另一层可以附加堆积以及由三层构成。

如图4B所示，构成下部副磁极11的磁层32的突出部分的磁芯宽度CW与上部磁极层13的磁芯宽度相同，上部磁极层13相对突出部分放置，其间为间隙层15。这里磁芯宽度CW为突出部分16或上部磁极层13在磁道宽度方向测量的长度。在这种记录磁头20中，由于使用下部副磁极11的突出部分16构成写入间隙，下部副磁极11具有比媒体对向面21附近的下部磁极层12的部分窄的磁芯宽度CW，因此磁记录媒体的磁道宽度可以缩小。这里，磁道宽度CW可以为例如0.3μm。

应注意到下部副磁极12的突出部分16的形状不限于磁芯宽度CW固定的情况。例如，它的形状可以是磁芯宽度CW在从上部磁极层13向下部磁极层12的方向增大。

如图4A所示，构成下部副磁极11的磁层31和32在垂直于媒体对向面21的方向测量的长度分别设为BH1和BH2。位于远离上部磁极层13的磁层32的背高度BH2的长度设为比位于接近上部磁极层13的磁层31的背高度BH1长。

垂直于磁通量通过的下部副磁极11的各个磁层31和32的膜厚的表面的面积由背高度BH1和BH2，以及由媒体对向面21附近的尖端的磁芯宽度CW决定。例如，如果磁芯宽度CW固定，则垂直于各个磁层31和32的膜厚的表面的面积只取决于背高度BH1和BH2。磁通量密度由磁通量除以垂直于各个磁层的膜厚的这种表面的面积得出。由于通过磁层31和32的总磁通量是恒定的，因此每个磁层31和32处的磁密度仅取决于背高度BH1和BH2。

因此，一方面，如果位于接近上部磁极层13的磁层31的背高度短；则磁层31的磁通量密度增大，并且较可能发生磁饱和，达到磁层31的材料的饱和通量密度B_S。当发生磁饱和时，磁层31不允许对应超过饱和磁密度B_S的磁通量通过，并且因此磁通量环绕在磁层31的外部(在磁道宽度方向)并且记录磁场的分布发散。在这种情况下，间隙层15的媒体对向面附近的记录磁场减小并且记录磁场的分布在磁道宽度方向扩散。

另一方面，如果位于接近上部磁极层13的磁层31的背高度BH1长；则通过磁层31的磁通量的磁通量密度减小并且将不发生磁饱和。但是，因为磁通量容易不从媒体对向面附近的磁层31的部分，而是从导线圈14附近的磁层31的部分进入，所以间隙层15的媒体对向面附近的记录磁场减小。

因此，使位于远离上部磁极层13的磁层32的背高度BH2比位于接近上部磁极层13的磁层31的背高度BH1长，因此使磁饱和较不可能发生，并且减小记录模糊。这里，由于磁层32连接在其上，因此位于接近上部磁极层13的磁层31的磁饱和较不可能发生。

位于接近上部磁层13的磁层31的背高度BH1设为2μm至3μm之间。此外，位于远离上部磁极层13的磁层32的背高度BH2设为3μm至4μm之间。这里，磁层31的背高度BH1为3μm以及磁层32的背高度BH2为4μm。此外，磁层31的膜厚δ1为0.5μm以及磁层32的膜厚δ2为4μm。

较好地，垂直于最接近上部磁极层13的磁层31的膜厚的表面的面积大于上部磁极层13的尖端的下表面的面积。在此实施例中，由于上部磁极层的尖端的磁芯宽度CW与下部副磁极的磁芯宽度CW相同，因此磁层31的背高度BH1较好地比垂直于下表面的媒体对向面的上部磁极层13的尖端的长度即间隙深度GD长，如图4A所示。通过使，构成下部副磁极11的磁层的，最接近上部磁极层13的磁层31的背高度BH1比上部磁极层13的间隙深度GD长，可以减小通过磁层31的磁通量的磁通量密度。

因此，磁层31的磁饱和较不可能发生，并且可以实现具有大记录磁场和小记录模糊的记录磁头。这里，上部磁极层13的间隙深度为例如1.0μm以及最接近上部磁极层13的磁层31的背高度BH1为3μm，如上所述。

此外，下部磁极层12、上部磁极层13以及下部副磁极11使用的材料选自软磁材料例如坡莫合金(NiFe)、铝硅铁粉薄膜(FeSiAl)、一氮化二铁(FeN)、钴基无定形合金等。在此实施例中，使用由80％Ni和20％Fe组成的具有1.0T的饱和通量密度B_S的坡莫合金。

图5A显示，作为例子，使用三维磁场分析软件，在根据本发明的实施例的记录磁头20上进行模拟的结果。图6A和图6B显示，作为与本发明不一致的一个比较例子，下部副磁极33由单层构成并且垂直于下部副磁极33的突出部分34的膜厚的表面的面积固定的情况。除了由单层构成的下部副磁极33的背高度为3μm以及膜厚为4.5μm之外，记录磁头20的结构以及通过导线圈14的电流等与上述实施例中所示相同。图6A和图6B显示，作为例子，如在本实施例上所做的，在比较例子上进行模拟的结果。

图5A和图5B以及图6A和图6B显示记录磁头20的尖端处的磁通量流动及磁饱和状态。图5A和图6A为剖视图，以及图5B和图6B为简图，显示媒体对向面21的结构。图中所示箭头显示磁通量流动以及阴影部分显示磁饱和部分。

一方面，在本发明的实施例中，最接近上部磁极层的磁层31连接到具有较长背高度的磁层32，并且因此在磁层31及与其连接的磁层32中，磁通量流动从媒体对向面21向导线圈14侧扩散，如图5A所示。因此，接近上部磁极层13的磁层31的部分是仅有的磁饱和部分，如图5A和图5B所示。

另一方面，在比较例子中，因为下部副磁极33由单层构成并且垂直于突出部分34的膜厚的表面的面积固定，所以通过下部副磁极33的磁通量流动在下部副磁极33的突出部分34处可以不扩散以及因此在整个突出部分34处发生磁饱和，如图6A和6B所示。

因此，在比较例子中，因为在整个突出部分处发生磁饱和，所以记录磁场在磁道宽度方向扩散并且记录模糊变得较大。但是，在本发明的实施例中，由于磁饱和被抑制在构成下部副磁极11的磁层31的一部分，因此记录磁场在磁道宽度方向的扩散被抑制，记录模糊较不可能发生，并且记录磁场集中在间隙层的媒体对向面附近。

接下来，图7显示在构成下部副磁极11的磁层中的情况，与位于远离上部磁极层的磁层相比，位于接近上部磁极层的磁层由具有高饱和通量密度B_S的材料制成。图7是记录磁头20的尖端的剖视图。

如图7所示，构成下部副磁极11的两个磁层35和36由具有不同饱和通量密度B_S的材料制成。位于接近上部磁极层13的磁层35比位于远离上部磁极层13的磁层36具有更高的饱和通量密度B_S。

由于下部副磁极11随其更接近上部磁极层13而变得更窄，因此通过下部副磁极11的磁通量密度在位于接近上部磁极层的区域较高。换句话说，通过磁层35的磁通量的磁通量密度高于通过磁层36的磁通量的磁通量密度。为此，通过由具有比磁层36更高的饱和通量密度B_S的材料构成磁层35，可以抑制下部副磁极11的磁饱和。

因此，因为获得所需大小的不饱和的记录磁场，并且抑制记录磁场在磁道宽度方向的扩散，所以记录模糊较不可能发生。这里，位于接近上部磁极层13的磁层35的材料为具有2.0T的饱和通量密度B_S的FeCoNi金属合金，以及位于远离上部磁极层13的磁层36的材料为由50％Ni和50％Fe组成的具有1.5T的饱和通量密度B_S的坡莫合金。

此外，构成下部副磁极11的磁层可以多于三层。例如，图8显示一个例子，其中附加磁层37在磁层35上，在较接近图7所示实施例的上部磁极层13的一侧构成。图8是记录磁头20的尖端的剖视图。图8所示的磁层37的材料为具有2.4T的饱和通量密度的FeCoAlO，磁层35的材料为具有2.0T的饱和通量密度的FeCoNi金属合金，以及磁层36的材料为由50％Ni和50％Fe组成的具有1.5T的饱和通量密度的坡莫合金。

尽管导线圈一侧的下部副磁极的部分具有类似阶梯的形状，但是它也可以具有象倾斜表面上一样连续变化的形状。

另一方面，尽管在上述实施例中，上部副磁极37不在上部磁极层13上构成，但是上部副磁极37也可以在下部副磁极11的方向在上部磁极层13上构成，类似用下部副磁极11说明的实施例。

间隙层的媒体对向面附近的磁通量集中，并且因此记录磁场较大以及记录模糊较不可能发生。

图9A和图9B显示这种的一个实施例。图9A是记录磁头20的尖端的剖视图，以及图9B是一个简图，显示图9A所示部分的媒体对向面21的结构。

如图9A和9B所示，上部副磁极37接触上部磁极层13构成。上部副磁极37的磁芯宽度与构成下部副磁极11的部分的磁层31的磁芯宽度相同。

较好地，上部副磁极37的构成使其在从下部副磁极11向上部磁极层13的方向较宽。如上述用下部副磁极11说明，在位于远离下部副磁极11的上部副磁极37的部分处，较不可能发生磁饱和。这是因为通过上部副磁极37的磁通量在间隙层15附近的媒体对向面21附近可以较集中。尤其是，在垂直于上部副磁极37的媒体对向面的方向的长度BH3较好地比最接近上部副磁极37的磁层31的背高度BH1更短。

此外，上部副磁极37可以由多个磁层构成。此外，构成上部副磁极37的磁层中，位于最接近下部副磁极11的磁层较好地由具有比位于远离下部副磁极11的磁层更高的饱和通量密度B_S的材料制成。上部副磁极37的磁层的材料可以与下部副磁极11的磁层的材料相同。

这里，作为制造记录磁头20的一种方法，一种已知的制造方法可以被使用。例如，作为构成下部副磁极11的一种方法，溅射方法、电镀方法等可以被使用。

接下来，参考图10和图11说明根据本发明的磁存储装置的一个实施例。图10是一个剖视图，显示磁存储装置120的一个实施例的主体，以及图11是一个平面图，显示磁存储装置120的一个实施例的主体。

如图10和图11所示，磁存储装置120通常包括一个外壳123。在外壳123内部，有一个电机124、一个中心轴125、多个磁记录媒体126、多个复合型磁头127、多个悬架128、多个臂129以及一个致动器单元121。磁记录媒体126附在通过电机124旋转的中心轴125上。复合型磁头127包括装备有复制MR元件的MR头以及薄膜头的记录磁头。每个记录和复制头127都通过悬架128附在对应臂129的尖端。臂129通过致动器单元121驱动。磁记录装置的基本结构众所周知，因此这里将省略其详细说明。

磁存储装置120的实施例在其复合型磁头127的记录磁头中具有其特征。复合型磁头127的记录磁头具有上述实施例中所述的结构。复合型磁头127的数量当然不限于6并且可以在1到5之间，或可以大于7。磁存储装置120的基本结构不限于图10和图11所示。此外，记录媒体不限于磁盘并且也可以是磁带。

虽然描述了本发明的较好形式，但是应理解到本发明不限于这些实施例，并且可以进行变型和修改，而不偏离本发明的范围。

从以上描述显然，根据本发明，在下部副磁极处较不可能发生磁饱和，并且通过磁极的磁通量在间隙层附近的媒体对向面附近有效集中。因此，获得具有大记录磁场和小记录模糊的记录磁头，以及实现能够进行高密度记录的记录磁头和磁存储装置。

Claims

1.一种记录磁头，包括下部磁极层和与所述下部磁极层相对的上部磁极层，一个下部副磁极，位于所述下部磁极层上；其特征在于：

所述下部副磁极的横截面朝着所述上部磁极层变得更窄，所述横截面垂直于下部磁极层的厚度方向，所述横截面在垂直于一磁记录介质表面的方向上的延伸长度在第一位置处小于第二位置处的延伸长度，所述第一位置比所述第二位置更靠近所述上部磁极层。

2.如权利要求1所述的记录磁头，其中所述下部副磁极由在所述下部磁极层上顺序堆叠的多个磁层组成。

3.如权利要求1所述的记录磁头，其中所述下部副磁极由其饱和通量密度朝着所述上部磁极层变得更高的材料制成。

4.如权利要求2所述的记录磁头，其中，构成所述下部副磁极的磁层中，最接近所述上部磁极层的磁层被形成为具有比面向所述下部副磁极的所述上部磁极层的尖端的下表面更大的表面。

5.如权利要求1所述的记录磁头，其中上部副磁极在所述上部磁极层上沿所述下部磁极层的方向被形成。

6.如权利要求5所述的记录磁头，其中所述上部副磁极朝着所述上部磁极层变得更宽。

7.如权利要求6所述的记录磁头，其中所述上部副磁极由多个顺序堆叠的磁层组成。

8.如权利要求5所述的记录磁头，其中所述上部副磁极由其饱和通量密度朝着所述上部磁极层变得更低的材料制成。

9.如权利要求5所述的记录磁头，其中，构成所述下部副磁极的磁层中最接近所述上部磁极层的磁层具有比构成所述上部副磁极的磁层中最接近所述下部副磁极的磁层更大的表面。

10.一种磁存储装置，包括权利要求1所述的记录磁头。