JP2006012250A - 垂直磁気記録用磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 記録媒体への記録時におけるポールイレーズの発生を十分に防止することができる垂直磁気記録用磁気ヘッドを提供すること。
【解決手段】 本発明は、記録媒体３の記録面３ａに対向配置される媒体対向面Ｓを有し、記録媒体３の記録面３ａに向かって磁束を放出して記録媒体３に磁気情報を記録する垂直磁気記録用磁気ヘッド２において、記録媒体３の記録面３ａに向かって磁束を放出する磁極２１と、一端が磁極２１に連結され他端が記録媒体３の記録面３ａに対向配置されるリターンヨーク１６，１７とを備え、磁極２１を構成する材料は、０以上１０×１０^−６未満の磁歪定数λを有し、且つ次式Ｐ＝Ｈｋ／（λ×σ）（上記式中、Ｈｋは異方性磁界（Ａ／ｍ）、σは応力（ＭＰａ）、λは磁歪定数）で表されるＰが０．１より大きく２００より小さいものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、垂直磁気記録方式の磁気記録装置に用いられる垂直磁気記録用磁気ヘッドに関する。

磁気記録装置においては、記録媒体の高密度化を実現するために、記録媒体の記録面に垂直な方向に磁気情報を記録する垂直磁気記録方式が採用されており、記録媒体に対して記録を行うために垂直磁気記録用磁気ヘッドが用いられる。

垂直磁気記録方式の記録媒体には、記録層と軟磁性の裏打ち層とを備えた二層式記録媒体と、裏打ち層を有しない単層式記録媒体とがあるが、二層式記録媒体を用いる場合には、磁極とリターンヨークとを備えた磁気ヘッドを用いて記録媒体に磁気記録を行う必要がある。

他方、記録密度を向上させるためには、記録媒体における線記録密度のほかに、ポール部の幅を狭小化してトラック密度を向上させることが望まれる。ところが、ポール部が狭小化すると、磁極において形状異方性の効果によって残留磁化が発生するため、磁気ヘッドを用いて記録媒体に磁気情報を記録する際に、その残留磁化に起因する残留磁界によって記録媒体に記録された磁化が打ち消され、磁気情報が消去されるという問題、いわゆるポールイレーズの問題が生じる。このようなポールイレーズの問題が生じるのはポール部の幅を狭小化することによりポール部において形状異方性の影響が大きくなるためと考えられている。

このようなポールイレーズの問題を解消するために、主磁極において浮上面（記録媒体の記録面に対向する面）に平行な断面積が浮上面に向かって減少する絞込み部分を有し、絞込み部分の最も浮上面に近い位置から主磁極浮上面までの距離と、主磁極浮上面の面積との比が０より大きく且つ０．００２[ｎｍ^−１]より小さい構造にした磁気ヘッドが提案されている（特許文献１参照）。

なお、特許文献２〜４には、一軸磁気異方性薄膜または磁性薄膜が開示されている。
特開２００３−２９６９０６号公報 特開平７−８６０３５号公報 特開平９−８２５２２号公報 特開平７−８６０３８号公報

しかし、上記特許文献１に記載の磁気ヘッドでは、記録媒体への記録時におけるポールイレーズの発生を十分に防止することができないことが判明した。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、記録媒体への記録時におけるポールイレーズの発生を十分に防止することができる垂直磁気記録用磁気ヘッドを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、記録媒体の記録面に対向配置される媒体対向面を有し、前記記録媒体の記録面に向かって磁束を放出して前記記録媒体に磁気情報を記録する垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、
前記記録媒体の前記記録面に向かって磁束を放出する磁極と、前記磁極に連結されるリターンヨークとを備え、
前記磁極が、前記記録媒体側に設けられるポール部と、前記ポール部に対し前記媒体対向面と反対側に設けられるヨーク部とを有し、
前記磁極を構成する材料は、０以上１０×１０^−６未満の磁歪定数λを有し、且つ下記式：

（上記式（１）中、Ｈｋは前記材料の異方性磁界（単位はＡ／ｍ）を、σは前記材料の応力（単位はＭＰａ）を、λは前記材料の磁歪定数を表す）で表されるパラメータＰが０．１よりも大きく２００よりも小さい、
ことを特徴とする垂直磁気記録用磁気ヘッドである。

この垂直磁気記録用磁気ヘッドによれば、当該垂直磁気記録用磁気ヘッドを磁気記録装置に装着し、記録媒体に磁気情報を記録する場合に、ポールイレーズの発生を十分に防止することができる。

なお、上記式で表されるパラメータＰが０．１以下であると、磁気弾性効果の影響が増大して、ヨーク部における磁区構造が不安定となり、ポールイレーズが発生し易くなる。一方、上記パラメータＰが２００以上であると、コイルから発生する磁場で磁極を十分に飽和させることができず、記録能力が不足するおそれがある。

上記垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいては、前記材料の異方性磁界Ｈｋが８００Ａ／ｍ以上２００００Ａ／ｍ以下であり、且つ応力σが１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、本発明において、応力σが正の値である場合、応力が引張り応力であることを意味し、応力σが負の値である場合、応力が圧縮応力であることを意味するものとする。

上記材料の異方性磁界Ｈｋが８００Ａ／ｍ未満では、異方性磁界Ｈｋが８００Ａ／ｍ以上である場合に比べて、磁区構造が不安定となる傾向があり、異方性磁界Ｈｋが２００００Ａ／ｍを超えると、異方性磁界Ｈｋが２００００Ａ／ｍ以下である場合に比べて、コイルから発生する磁場で磁極を十分に飽和させることができず、記録能力が不足するおそれがある。また応力σが１００ＭＰａ未満では、応力σが１００ＭＰａ以上である場合と比べて、ポール部における引張り応力の効果が減少してポール部でポールイレーズが発生し易くなる傾向がある。一方、応力σが１０００ＭＰａを超えると、応力σが１０００ＭＰａ以下である場合と比べて、ポール部の剥離が生じる可能性がある。

また本発明は、記録媒体の記録面に対向配置される媒体対向面を有し、記録媒体の記録面に向かって磁束を放出して前記記録媒体に磁気情報を記録する垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、
前記記録媒体の前記記録面に向かって磁束を放出する磁極と、前記磁極に連結されるリターンヨークとを備え、
前記磁極が、前記記録媒体側に設けられるポール部と、前記ポール部に対し前記媒体対向面と反対側に設けられるヨーク部とを有し、
前記磁極を構成する材料は、１０×１０^−６以上６０×１０^−６以下の磁歪定数λを有し、且つ下記式：

（上記式（１）中、Ｈｋは前記材料の異方性磁界（単位はＡ／ｍ）を、σは前記材料の応力（単位はＭＰａ）を、λは前記材料の磁歪定数を表す）で表されるパラメータＰが０．２よりも大きく２０よりも小さい、
ことを特徴とする垂直磁気記録用磁気ヘッドである。

この垂直磁気記録用磁気ヘッドによれば、当該垂直磁気記録用磁気ヘッドを磁気記録装置に装着し、媒体対向面を記録媒体の記録面に対向させて記録媒体に磁気情報を記録する場合に、ポールイレーズの発生を十分に防止することができる。

なお、上記式で表されるパラメータＰが０．２以下であると、磁気弾性効果の影響が増大して、ヨーク部における磁区構造が不安定となり、ポールイレーズが発生し易くなる。一方、上記パラメータＰが２０以上であると、コイルから発生する磁場で磁極を十分に飽和させることができず、記録能力が不足するおそれがある。

上記垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいては、前記材料の異方性磁界Ｈｋが２０００Ａ／ｍ以上２５０００Ａ／ｍ以下であり、且つ応力σが１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であることが好ましい。

前記材料の異方性磁界Ｈｋが８００Ａ／ｍ未満では、異方性磁界Ｈｋが８００Ａ／ｍ以上である場合に比べて、磁区構造が不安定となる傾向があり、異方性磁界Ｈｋが２００００Ａ／ｍを超えると、異方性磁界Ｈｋが２００００Ａ／ｍ以下である場合に比べて、コイルから発生する磁場で磁極を十分に飽和させることができず、記録能力が不足するおそれがある。また応力σが１００ＭＰａ未満では、応力σが１００ＭＰａ以上である場合と比べて、ポール部における引張り応力の効果が減少してポール部でポールイレーズが発生し易くなる傾向がある。一方、応力σが１０００ＭＰａを超えると、応力σが１０００ＭＰａ以下である場合と比べて、ポール部の剥離が生じる可能性がある。

上記垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいては、前記磁極における飽和磁束密度が１．５（Ｗｂ／ｍ^２）以上であることが好ましい。

飽和磁束密度が１．５（Ｗｂ／ｍ^２）未満であると、磁極から記録媒体を飽和記録するために十分な磁束が放出されず、記録能力が不十分となる傾向がある。

上記垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極が平坦面上に固定されており、前記磁極の厚さが０．１５〜０．４μｍであることが好ましい。

磁極の厚さが０．１５μｍ未満であると、磁極の厚さが０．１５μｍ以上である場合に比べて、磁極が島状磁区や単磁区構造をとり易くなり、安定的な磁区構造が形成されにくくなる結果、ポールイレーズの発生につながる傾向がある。また、磁極の厚さが０．４μｍを超えると、記録媒体に対してスキュー角をつけて磁気情報を記録した場合に周囲のトラックに対するイレーズバンドが大きくなり、トラック密度が低下する傾向がある。また板状の磁極が、上記部材の平坦面上に固定されていないと、磁極においてリセスや突起によって安定な磁区構造の形成が阻害され、不安定な磁区構造が形成される可能性がある。

上記垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいては、トラック幅を定めるポール部の幅Ｗと、前記ポール部の前記媒体対向面に直交する方向に沿った長さＬとの比（Ｌ／Ｗ）が０．５以上３以下であることが好ましい。

上記比が０．５未満では、ポールイレーズは顕著に発生しなくなり、本発明の優位性が発揮できない。上記比が２を超えると、磁極から発生する磁束が減少して記録能力が低下する可能性がある。

上記垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいては、前記ヨーク部における最大の幅ＹＷと、前記磁極における前記媒体対向面に直交する方向に沿った最大長さＹＬとの比（ＹＬ／ＹＷ）が０．３３以上３以下であることが好ましい。

上記比が０．３３未満では、トランスバース方向、即ち媒体対向面に平行な方向への形状異方性の効果が支配的となり、磁区構造を安定化させる本発明の優位性を発揮できない。一方、上記比が３を超えると、ハイト方向、即ち前記媒体対向面に直交する方向への形状異方性の効果が支配的となり、磁区構造を安定化させることが困難となる傾向がある。

上記垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいては、前記ヨーク部において、１８０度磁壁が前記媒体対向面に平行となっていることが好ましい。

この場合、垂直磁気記録用磁気ヘッドを磁気記録装置に装着し、記録媒体に磁気情報を記録する場合に、ポールイレーズの発生をより十分に防止することができる。

上記垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいては、前記磁極を構成する材料が、（Ｆｅ_ＸＣｏ_１−Ｘ）_１−ＹＡ_Ｙ又は（Ｆｅ_ＸＣｏ_１−Ｘ）_１−Ｙ（Ａ_ＷＢ_１−Ｗ）_Ｙを含んで構成され、
Ｘ、Ｙ及びＷがそれぞれ下記式：
０．５≦Ｘ≦１
０≦Ｙ≦０．１
０≦Ｗ≦０．５
を満たしており、
前記Ａを構成する元素がＢ，Ｃ，Ｎ，Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選択され、
前記Ｂを構成する元素は、Ｏ，Ｎ，Ｃからなる群より選択される、
ことが好ましい。

この場合、上記材料が上記構成を有しない場合に比べて、飽和磁束密度をより高くでき、より十分な記録能力を確保できるという利点がある。

上記磁極を構成する材料のうち、Ｃｏ_０．３Ｎｉ_０．２Ｆｅ_０．５、Ｆｅ_０．９５Ｎｉ_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９５Ｂ_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９５（Ｚｒ_０．３３Ｏ_０．６７）_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９６（Ｚｒ_０．３３Ｏ_０．６７）_０．０４及びＦｅ_０．６Ｃｏ_０．３６Ｎｉ_０．０４のいずれかが特に好ましい。上記材料を、磁極を構成する材料として用いると、ポールイレーズの発生を確実に防止することができる。

本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドによれば、記録媒体への記録時におけるポールイレーズの発生を十分に防止することができる。

以下、本発明による垂直磁気記録用磁気ヘッドの実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの一実施形態を示す断面図である。

図１に示すように、垂直磁気記録用磁気ヘッド２は、記録媒体３に対向して配置されるようになっている。記録媒体３は、記録面３ａを有する記録層５と、記録層５に積層される軟磁性の裏打ち層７とを含んで構成されており、垂直磁気記録用磁気ヘッド２は、具体的には、記録媒体３の記録面３ａ側に配置されるようになっている。

垂直磁気記録用磁気ヘッド２は、例えばＡｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣからなる基板４を有しており、基板４の一面４ａに直交し且つ記録媒体３の記録面３ａに対向配置される媒体対向面Ｓを有している。そして、磁気ヘッド２は、媒体対向面Ｓ側において、基板４の一面４ａ上に、例えばアルミナからなる絶縁層６と、記録媒体３の記録層５における信号を読み出して記録層５に記録された情報を再生する再生ヘッド部１８と、例えばアルミナからなる絶縁層１４と、記録媒体３の記録面３ａに向かって磁束を放出して記録層５に磁気情報を記録する記録ヘッド部２０と、例えばアルミナからなる絶縁層３０とをこの順に積層して構成されている。

再生ヘッド部１８は、絶縁層６上にリードシールド層８と、例えばアルミナからなる絶縁層１０と、リードシールド層１２とをこの順に積層して構成されている。絶縁層１０には、媒体対向面Ｓ側に、記録媒体３の記録面３ａに対して露出するようにＭＲ素子１９が設けられている。ＭＲ素子１９は、磁気ヘッド２を記録面３ａに対して相対的に移動させたときに記録層５における磁場の変化を高感度に検出して電流を発生させる素子である。このようなＭＲ素子１９としては、例えば巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ素子やトンネル磁気抵抗効果を利用したＴＭＲ素子が用いられる。

記録ヘッド部２０は、磁極層２１と、磁極層２１の絶縁層１４側に設けられるヨーク層１７と、磁極層２１に対しヨーク層１７と反対側に設けられる絶縁層２４と、絶縁層２４の上に設けられるコイル２２と、コイル２２を覆うように絶縁層２４上に設けられる絶縁層２６と、絶縁層２６の上に設けられるリターンヨーク１６とを備えている。

ここで、コイル２２は、リターンヨーク１６の一端部１６ａを中心にして巻回された巻線構造を有し、リターンヨーク１６は、磁極層２１とともにコイル２２を挟むように絶縁層２６上に設けられている。そして、リターンヨーク１６の他端部１６ｂは、媒体対向面Ｓ側で記録媒体３の記録面３ａに対して露出され、一端部１６ａは、絶縁層２４を貫通して磁極層２１に直接的に連結されている。更に磁極層２１の一端は媒体対向面Ｓ側で記録媒体３の記録面３ａに対して露出されている。従って、コイル２２に電流が流されると、磁極層２１から記録媒体３の記録面３ａに向かって磁束が放出される。この磁束は、記録媒体３の記録層５、裏打ち層７、記録層５を通り、リターンヨーク１６に入った後、磁極層２１に戻る。

なお、ヨーク層１７と絶縁層１４とは連結して平坦面Ｆを形成しており、磁極層２１は平坦面Ｆ上にヨーク層１７から絶縁層１４に亘って固定されている。

図２は、図１の磁極層２１を示す正面図である。図２に示すように、磁極層２１は、磁気ヘッド２において媒体対向面Ｓ側に設けられ媒体対向面Ｓに対して垂直な方向に延びるポール部２１ａと、ポール部２１ａに対し、媒体対向面Ｓと反対側に設けられるヨーク部２１ｂとで構成されている。ここで、ヨーク部２１ｂには、ヨーク層１７が積層されると共に、リターンヨーク１６の一端部１６ａが連結されている。またヨーク部２１ｂは、ポール部２１ａに対し媒体対向面Ｓから遠ざかるにつれて、幅が次第に拡大し、ある幅に達した後は、一定の値を保つように構成されている。

ここで、磁極層２１は、厚さ方向に直交する面内において、磁気的な一軸異方性を有しており、磁極層２１を構成する軟磁性材料は、０以上１０×１０^−６未満の磁歪定数λを有し、且つ下記式：

（上記式（１）中、Ｈｋは上記軟磁性材料の異方性磁界（単位はＡ／ｍ）を、σは上記軟磁性材料の応力（単位はＭＰａ）を、λは上記軟磁性材料の磁歪定数を表す）
で表されるパラメータＰが０．１よりも大きく２００よりも小さくなっている。

上記磁極層２１を構成する軟磁性材料は、上記パラメータＰが０．１よりも大きく２００よりも小さくなるものであれば特に限定されず、このような軟磁性材料としては、好ましくは（Ｆｅ_ＸＣｏ_１−Ｘ）_１−ＹＡ_Ｙ又は（Ｆｅ_ＸＣｏ_１−Ｘ）_１−Ｙ（Ａ_ＷＢ_１−Ｗ）_Ｙを含んで構成されるものが用いられる。なお、本実施形態においては、磁極層２１において、ポール部２１ａとヨーク部２１ｂとは同一材料で構成されている。

ここで、Ｘ、Ｙ及びＷはそれぞれ下記式：
０．５≦Ｘ≦１
０≦Ｙ≦０．１
０≦Ｗ≦０．５
を満たすものである。

また上記Ａを構成する元素は、Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選択され、上記Ｂを構成する元素は、Ｏ，Ｎ，Ｃからなる群より選択される。

上記軟磁性材料としては、具体的には、Ｃｏ_０．３Ｎｉ_０．２Ｆｅ_０．５、Ｆｅ_０．９５Ｎｉ_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９５Ｂ_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９５（Ｚｒ_０．３３Ｏ_０．６７）_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９６（Ｚｒ_０．３３Ｏ_０．６７）_０．０４、Ｆｅ_０．６Ｃｏ_０．３６Ｎｉ_０．０４などが用いられる。

但し、上記Ａを構成する元素及び上記Ｂを構成する元素はそれぞれ、上記パラメータＰを０．１よりも大きく２００よりも小さくするものであれば、上述した元素以外の元素であってもよい。この場合でも、磁気ヘッド２を用いて記録媒体３の記録層５に磁気情報を記録する場合に、ポールイレーズの発生を十分に防止することは可能である。

次に、上述した垂直磁気記録用磁気ヘッド２の作用について説明する。

垂直磁気記録用磁気ヘッド２は、記録媒体３に対向して配置される。具体的には、垂直磁気記録用磁気ヘッド２は、その媒体対向面Ｓが記録媒体３の記録面３ａに対向するように配置される。そして、記録媒体３に磁気情報の記録を行う場合には、コイル２２に電流を流す。すると、コイル２２の周りに磁束が発生し、磁束は、磁極層２１のポール部２１ａから記録媒体３の記録面３ａに向かって放出される。この磁束は、記録媒体３の記録層５、裏打ち層７、記録層５を通り、リターンヨーク１６に入った後、磁極層２１に戻る。このとき、記録媒体３の記録層５において、記録面３ａに垂直な方向に磁化が形成される。ここで、記録媒体３が回転すると、記録媒体３の記録層５に次々と磁化が形成される。こうして記録媒体３の記録層５に磁気情報が記録されるようになる。

このとき、磁極層２１が上記のように構成されていることにより、上記のようにして一旦記録層５に形成された磁化が打ち消されること、即ちポールイレーズが発生すること、が十分に防止される。よって、上記磁気ヘッド２によれば、磁気情報の消失を十分に防止することができ、当該磁気ヘッド２を搭載した磁気ディスク装置の信頼性を高めることができる。

また垂直磁気記録用磁気ヘッド２において、磁極層２１は層状となっており、絶縁層１４とヨーク層１７とによって形成される平坦面Ｆ上に固定されている。このため、磁極層２１においてリセスや突起による安定な磁区構造の形成が阻害され、不安定な磁区構造が形成される事態が十分に防止される。従って、磁気情報記録時におけるポールイレーズの発生が、平坦面でない面上に固定される場合に比べてより十分に防止される。

上記磁極層２１において、異方性磁界Ｈｋは８００Ａ／ｍ以上２００００Ａ／ｍ以下であり、且つ応力σが１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であることが好ましい。

磁極層２１を構成する軟磁性材料の異方性磁界Ｈｋが８００Ａ／ｍ未満では、異方性磁界Ｈｋが８００Ａ／ｍ以上である場合に比べて、磁区構造が不安定となる傾向があり、異方性磁界Ｈｋが２００００Ａ／ｍを超えると、異方性磁界Ｈｋが２００００Ａ／ｍ以下である場合に比べて、コイルから発生する磁場で磁極を十分に飽和させることができず、記録能力が不足するおそれがある。また磁極層２１を構成する軟磁性材料の応力σが１００ＭＰａ未満では、応力σが１００ＭＰａ以上である場合と比べて、ポール部２１ａにおける引張り応力の効果が減少してポール部２１ａでポールイレーズが発生し易くなる傾向がある。一方、応力σが１０００ＭＰａを超えると、応力σが１０００ＭＰａ以下である場合と比べて、ポール部２１ａの剥離が生じる可能性がある。

なお、異方性磁界Ｈｋは、好ましくは８００Ａ／ｍ以上１５０００Ａ／ｍ以下である。また応力σは、好ましくは１５０ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下である。

更に、上記磁極層２１を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度が１．５（Ｗｂ／ｍ^２）以上であることが好ましく、１．８（Ｗｂ／ｍ^２）以上であることがより好ましい。上記磁極層２１を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度が１．５（Ｗｂ／ｍ^２）未満であると、磁極層２１から記録媒体３を飽和記録するために十分な磁束が放出されず、記録能力が不十分となる傾向がある。

上記磁極層２１の厚さは０．１５〜０．４μｍであることが好ましい。磁極層２１の厚さが０．１５μｍ未満であると、磁極層２１の厚さが０．１５μｍ以上である場合に比べて、磁極層２１において島状磁区や単磁区構造が形成され易くなり、安定的な磁区構造が形成されにくくなる結果、ポールイレーズの発生につながりやすい傾向がある。また、磁極層２１の厚さが０．４μｍを超えると、記録媒体３に対してスキュー角をつけて磁気情報を記録した場合に周囲のトラックに対するイレーズバンドが大きくなり、記録媒体３におけるトラック密度が低下する傾向がある。

またポール部２１ａの媒体対向面Ｓに直交する方向に沿った長さをＬとし、幅をＷとした場合、これらの比（Ｌ／Ｗ）は０．５以上３以下であることが好ましい。なお、本実施形態において、「幅」とは、媒体対向面Ｓと磁極層２１の表面との交線方向に沿った長さを言うものとする。

上記比が０．５未満では、ポールイレーズは顕著に発生しなくなり、磁気ヘッド２の優位性が発揮できない。上記比が２を超えると、磁極層２１から発生する磁束が減少して記録能力が低下する可能性がある。

また上記ヨーク部２１ｂにおける最大の幅ＹＷと、磁極層２１における媒体対向面Ｓに直交する方向に沿った最大長さＹＬとの比（ＹＬ／ＹＷ）が０．３３以上３以下であることが好ましい。

上記比が０．３３未満では、トランスバース方向、即ち媒体対向面Ｓに平行な方向への形状異方性の効果が支配的となり、磁区構造を安定化させる磁気ヘッド２の優位性を発揮できない。一方、上記比が３を超えると、ハイト方向、即ち媒体対向面Ｓに直交する方向への形状異方性の効果が支配的となり、磁区構造を安定化させることが困難となる傾向がある。

更に、磁極層２１におけるヨーク部２１ｂにおいては、図３に示すように、１８０度磁壁５０が媒体対向面Ｓに平行となっていることが好ましい。この場合、垂直磁気記録用磁気ヘッド２を磁気記録装置に装着し、記録媒体３に磁気情報を記録する場合に、ポールイレーズの発生をより十分に防止することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図４は、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの第２実施形態を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態の垂直磁気記録用磁気ヘッド１０２は、まず記録ヘッド部１２０が以下の構成を有している点で第１実施形態の垂直磁気記録用磁気ヘッド２０と相違する。

即ち、記録ヘッド部１２０は、媒体対向面Ｓ側に、リードシールド層１２に隣接して設けられるリターンヨーク１６を備えている。リターンヨーク１６の上には絶縁層２４が形成され、絶縁層２４上にはコイル２２が設けられており、コイル２２は絶縁層２６によって覆われている。絶縁層２６の上にはヨーク層１７が設けられている。更に、絶縁層２６の上には、ヨーク層１７に隣接しヨーク層１７とともに平坦面Ｆを形成する絶縁層２８が設けられている。絶縁層２８は例えばアルミナからなる。そして、平坦面Ｆの上には、磁極層２１が設けられている。なお、磁極層２１は、平坦面Ｆのうちヨーク層１７の平坦面全体を覆っている。

ここで、コイル２２は、ヨーク層１７の一端部１７ａを中心にして巻回された巻線構造を有し、ヨーク層１７は、リターンヨーク１６とともにコイル２２を挟むように絶縁層２６上に設けられている。そして、リターンヨーク１６の他端部１６ｂは、媒体対向面Ｓ側で記録媒体３の記録面３ａに対して露出され、リターンヨーク１６の一端部１６ａは、ヨーク層１７に直接的に連結されている。更に磁極層２１の一端、即ちポール部２１ａは媒体対向面Ｓ側で記録媒体３の記録面３ａに対して露出されている。

従って、コイル２２に電流が流されると、磁極層２１から記録媒体３の記録面３ａに向かって磁束が放出される。この磁束は、記録媒体３の記録層５、裏打ち層７、記録層５を通り、リターンヨーク１６に入った後、ヨーク層１７を経て磁極層２１に戻る。

また、本実施形態の垂直磁気記録用磁気ヘッド１０２は更に、絶縁層３０中に磁気シールド６１を有し、且つ、磁気シールド６１と磁極層２１との間にヨーク層６０を有する点でも第１実施形態の垂直磁気記録用磁気ヘッド２０と相違している。

本実施形態の磁気ヘッド１０２によっても、磁気ヘッド１０２を用いて記録媒体３の記録層５に磁気情報を記録する場合に、一旦記録層５に形成された磁化が打ち消されること、即ちポールイレーズが発生すること、が十分に防止される。よって、上記磁気ヘッド１０２によれば、磁気情報の消失を十分に防止することができ、当該磁気ヘッド１０２を搭載した磁気ディスク装置の信頼性を高めることができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの第３実施形態を示す断面図である。

図５に示すように、本実施形態の垂直磁気記録用磁気ヘッド２０２は、まず記録ヘッド部２２０が以下のように構成されている点で第１実施形態の垂直磁気記録用磁気ヘッド２と相違する。

即ち、記録ヘッド部２２０は、媒体対向面Ｓ側に、リードシールド層１２に対して絶縁層１４を介して設けられるリターンヨーク１６を備えている。リターンヨーク１６の上には絶縁層２４が形成され、絶縁層２４上にはコイル２２が設けられており、コイル２２は絶縁層２６によって覆われている。絶縁層２６の上にはヨーク層１７が設けられている。更に、絶縁層２６の上には、ヨーク層１７に隣接しヨーク層１７とともに平坦面Ｆを形成する絶縁層２８が設けられている。そして、平坦面Ｆの上には、磁極層２１が設けられている。

ここで、コイル２２は、ヨーク層１７の一端部１７ａを中心にして巻回された巻線構造を有し、ヨーク層１７は、リターンヨーク１６とともにコイル２２を挟むように絶縁層２６上に設けられている。そして、リターンヨーク１６の他端部１６ｂは、媒体対向面Ｓ側で記録媒体３の記録面３ａに対して露出され、リターンヨーク１６の一端部１６ａは、ヨーク層１７に直接的に連結されている。更に磁極層２１の一端、即ちポール部２１ａは媒体対向面Ｓ側で記録媒体３の記録面３ａに対して露出されている。なお、磁極層２１は、平坦面Ｆのうちヨーク層１７の平坦面の一部（媒体対向面Ｓ側の端部）を覆っている。

従って、コイル２２に電流が流されると、磁極層２１から記録媒体３の記録面３ａに向かって磁束が放出される。この磁束は、記録媒体３の記録層５、裏打ち層７、記録層５を通り、リターンヨーク１６に入った後、ヨーク層１７を経て磁極層２１に戻る。

本実施形態の磁気ヘッド２０２によっても、磁気ヘッド２０２を用いて記録媒体３の記録層５に磁気情報を記録する場合に、一旦記録層５に形成された磁化が打ち消されること、即ちポールイレーズが発生すること、が十分に防止される。よって、上記磁気ヘッド２０２によれば、磁気情報の消失を十分に防止することができ、当該磁気ヘッド２０２を搭載した磁気ディスク装置の信頼性を高めることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの第４実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態の垂直磁気記録用磁気ヘッドは、磁極層２１を構成する軟磁性材料として、１０×１０^−６以上６０×１０^−６以下の磁歪定数λを有し、且つ上記式（１）で表されるパラメータＰが０．２よりも大きく２０よりも小さいものが用いられる点で第１〜第３実施形態の垂直磁気記録用磁気ヘッド２，１０２，２０２と相違する。

この場合でも、本実施形態の磁気ヘッド２，１０２，２０２を用いて記録媒体３に磁気情報の記録を行う場合には、ポールイレーズの発生が十分に防止される。よって、本実施形態の磁気ヘッドによれば、磁気情報の消失を十分に防止することができ、当該磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の信頼性を高めることができる。

また本実施形態の磁気ヘッド２では、異方性磁界Ｈｋが２０００Ａ／ｍ以上２５０００Ａ／ｍ以下であり、且つ応力σが１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であることが好ましい。

異方性磁界Ｈｋが８００Ａ／ｍ未満では、異方性磁界Ｈｋが２０００Ａ／ｍ以上である場合に比べて、磁区構造が不安定となる傾向があり、異方性磁界Ｈｋが２５０００Ａ／ｍを超えると、異方性磁界Ｈｋが２５０００Ａ／ｍ以下である場合に比べて、コイルから発生する磁場で磁極を十分に飽和させることができず、記録能力が不足するおそれがある。また応力σが１００ＭＰａ未満では、応力σが１００ＭＰａ以上である場合と比べて、ポール部２１ａにおける引張り応力の効果が減少してポール部２１ａでポールイレーズが発生し易くなる傾向がある。一方、応力σが１０００ＭＰａを超えると、応力σが１０００ＭＰａ以下である場合と比べて、ポール部２１ａの剥離が生じる可能性がある。

上記磁極層２１を構成する軟磁性材料は、上記パラメータＰが０．２よりも大きく２０よりも小さくなるものであれば特に限定されず、このような軟磁性材料としては、好ましくは（Ｆｅ_ＸＣｏ_１−Ｘ）_１−ＹＡ_Ｙ又は（Ｆｅ_ＸＣｏ_１−Ｘ）_１−Ｙ（Ａ_ＷＢ_１−Ｗ）_Ｙを含んで構成されるものが用いられる。

ここで、Ｘ、Ｙ及びＷはそれぞれ下記式：
０．５≦Ｘ≦１
０≦Ｙ≦０．１
０≦Ｗ≦０．５
を満たすものである。

また上記Ａを構成する元素は、Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選択され、上記Ｂを構成する元素は、Ｏ，Ｎ，Ｃからなる群より選択される。

上記軟磁性材料としては、具体的には、Ｃｏ_０．３Ｎｉ_０．２Ｆｅ_０．５、Ｆｅ_０．９５Ｎｉ_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９５Ｂ_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９５（Ｚｒ_０．３３Ｏ_０．６７）_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９６（Ｚｒ_０．３３Ｏ_０．６７）_０．０４、Ｆｅ_０．６Ｃｏ_０．３６Ｎｉ_０．０４などが用いられる。

但し、上記Ａを構成する元素及び上記Ｂを構成する元素はそれぞれ、上記パラメータＰを０．２よりも大きく２０よりも小さくするものであれば、上述した元素以外の元素であってもよい。この場合でも、磁気ヘッド２を用いて記録媒体３の記録層５に磁気情報を記録する場合に、ポールイレーズの発生を十分に防止することは可能である。

本発明は、前述した第１〜第４実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１〜第４実施形態では、磁極層２１全体が同一材料で構成されているが、本発明の磁気ヘッドにおいては、ヨーク部２１ｂとポール部２１ａとでパラメータＰが各実施形態で示した範囲内にある限り、異なる材料で構成されていてもよい。

次に、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜６及び比較例１〜４）
以下のようにして垂直磁気記録用磁気ヘッド２を作製した。

即ちまずアルティック基板（Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ）４の一面４ａ上に、アルミナからなる絶縁層６を形成し、絶縁層６上に、ＮｉＦｅからなるリードシールド層８と、アルミナからなる絶縁層１０と、ＮｉＦｅからなるリードシールド層１２とをこの順に積層して形成し、再生ヘッド部１８を形成した。絶縁層１０の形成過程においては、媒体対向面Ｓ側で端面が露出するようにＭＲ素子１９を形成した。ＭＲ素子１９としてはＧＭＲ素子を用いた。

次に、再生ヘッド部１８上には、アルミナからなる絶縁層１４を形成し、絶縁層１４中に、パーマロイからなるヨーク層１７を形成し、平坦面Ｆが形成されるようにした。そして、平坦面Ｆ上に、磁極層２１を形成し、磁極層２１の上に、アルミナからなる絶縁層２４を形成し、絶縁層２４には開口を形成した。

次いで、絶縁層２４上にコイル２２を形成した後、コイル２２上に、レジストからなる絶縁層２６を形成した。

続いて、絶縁層２６上に、ＮｉＦｅからなるリターンヨーク層１６を形成した。このとき、リターンヨーク層１６の一端１６ａが絶縁層２４の開口を経て磁極層２１に直接連結されるようにした。そして、リターンヨーク層１６の上に、アルミナからなる絶縁層３０を形成し、こうして垂直記録用磁気ヘッド２を得た。

このとき、磁極層２１の厚さは０．２５μｍとし、ポール部２１ａとヨーク部２１ｂとで構成した。ポール部２１ａの幅Ｗは０．１２μｍとし、ポール部２１ａの長さＬは０．１８μｍとし、ポール部２１ａの幅と長さの比（Ｌ／Ｗ）は、１．５とした。

また実施例１，２，６及び比較例１，４に係る磁極層２１は、下記表１に示す浴組成及び浴条件にして電析メッキ法により形成した。

実施例３〜５及び比較例２，３に係る磁極層２１は、下記表２に示す条件でＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成した。なお、スパッタリング法は、トランスバース方向に磁場を印加しながら行った。

上記のようにして得られた磁気ヘッド２について、飽和磁束密度Ｂｓ、異方性磁界Ｈｋ、磁歪定数λ、膜応力σ及びパラメータＰを測定した。結果を表３に示す。

表３中のＢｓ、Ｈｋ、λ、σ及びパラメータＰは、それぞれ以下のようにして測定した。

（１）飽和磁束密度；Ｂｓ
Ｂｓは、ＶＳＭ（Vibrating sample magnetometer）を用いて測定した。但し、磁気ヘッド２の状態では測定できないため、表１の浴組成及び浴条件に準じた測定用サンプルを作製し、この測定用サンプルからＢｓを求めた。

（２）異方性磁界；Ｈｋ
Ｈｋは、Ｂ−Ｈループトレーサーを用いて磁化困難軸方向の磁気ヒステリシスループから求めた。

（３）磁歪定数；λ
磁歪定数λは、光てこ法を用いて、磁場を印加したときの薄膜の変位量から求めた。

（４）応力；σ
応力σは、下記式に各パラメータを代入して算出した。
σ＝Ｅ・ｈ_ｓ ^２／６（１−ＶＳ）ｒｈ_ｆ
Ｅ：ヤング率、 ｈ_ｓ：基板厚み、 ＶＳ：ポアソン比、
ｒ：曲率半径、 ｈ_ｆ：膜厚

なお、磁極層２１をスパッタ法で形成する場合は、ガラス基板上に磁極層の成膜を行い、ガラス基板への成膜前および成膜後の反りを測定し、応力を算出した。使用基板の大きさは、１０ｍｍ×２０ｍｍ×０．２ｍｍ（厚さ）とした。ヤング率Ｅの値は、６１７ＧＰａ、ポアソン比ＶＳの値は０．２１を用いた。

また磁極層２１を電析メッキ法により形成する場合は、ＡｌＴｉＣ基板上に磁極層２１の成膜を行い、ＡｌＴｉＣ基板への成膜前および成膜後の反りを光干渉から測定し、応力を算出した。使用基板の大きさは、６−インチＡｌＴｉＣ基板（厚さ２ｍｍ）とした。ヤング率Ｅの値は、４０７ＧＰａ、ポアソン比ＶＳの値は０．２４を用いた。

（５）垂直磁気記録用磁気ヘッドの評価
上記のようにして得られた垂直磁気記録用磁気ヘッドについて、以下のようにして評価を行った。即ち、保磁力４７００Ｏｅを有する垂直磁気記録用媒体の７０セクターからなる１つのトラックに１３０ｋＦＣＩのテスト信号を記録し、初期出力を測定し、各セクターの先頭に、５０ｋＦＣＩのポールイレーズ試験用信号を記録した。そして、３００回のポールイレーズ試験を繰り返した後、テスト信号の残出力を、強度残留出力信号強度（％）として算出した。結果を表３、図６及び図７に示す。

ここで、残留出力信号強度が９０％以下となった場合にポールイレーズが発生したものと定義した。そして、ポールイレーズが発生しない場合には、磁気ヘッドが良好であると評価して表３に「○」を記入し、ポールイレーズが発生した場合には、磁気ヘッドが良好でないと評価して表３に「×」を記入した。

表３、図６及び図７の結果から明らかなように、実施例１，２の磁気ヘッドによれば、残出力信号強度が９０％を超えており、ポールイレーズは発生しないことが分かった。これに対し、比較例４の磁気ヘッドによれば、残出力信号強度が９０％以下となっており、ポールイレーズが発生することが分かった。

このことから、磁極を構成する材料が０以上１０×１０^−６未満の磁歪定数λを有し、且つ上記式（１）で表されるパラメータＰが０．１よりも大きく２００よりも小さい磁気ヘッドにより、ポールイレーズの発生を十分に防止できることが確認された。

また、実施例３〜６の磁気ヘッドによれば、残出力信号強度が９０％を超えており、ポールイレーズは発生しないことが分かった。これに対し、比較例１〜３の磁気ヘッドによれば、残出力信号強度が９０％以下となっており、ポールイレーズが発生することが分かった。

このことから、磁極を構成する材料が１０×１０^−６以上６０×１０^−６以下の磁歪定数λを有し、且つ上記式（１）で表されるパラメータＰが０．２よりも大きく２０よりも小さい磁気ヘッドによっても、ポールイレーズの発生を十分に防止できることが確認された。

本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの一実施形態を示す断面図である。 図１の磁極を示す正面図である。 図２の磁極における磁区構造を示す図である。 本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの他の実施形態を示す断面図である。 本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの他の実施形態を示す断面図である。 実施例１，２及び比較例４に係る垂直磁気記録用磁気ヘッドにおける残出力信号強度とパラメータＰとの関係を示すグラフである。 実施例３〜６及び比較例１〜３に係る垂直磁気記録用磁気ヘッドにおける残出力信号強度とパラメータＰとの関係を示すグラフである。

符号の説明

２，１０２，２０２…垂直磁気記録用磁気ヘッド
３…記録媒体
３ａ…記録面
１６…リターンヨーク層（リターンヨーク）、
１７…ヨーク層
２１…磁極層（磁極）
２１ａ…ポール部
２１ｂ…ヨーク部
Ｓ…媒体対向面
Ｆ…平坦面
Ｗ…ポール部の幅
Ｌ…ポール部の長さ
ＹＷ…ヨーク部における最大の幅
ＹＬ…磁極における媒体対向面に直交する方向に沿った最大長さ

Claims (11)

1. 記録媒体の記録面に対向配置される媒体対向面を有し、前記記録媒体の記録面に向かって磁束を放出して前記記録媒体に磁気情報を記録する垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、
   前記記録媒体の前記記録面に向かって磁束を放出する磁極と、前記磁極に連結されるリターンヨークとを備え、
   前記磁極が、前記記録媒体側に設けられるポール部と、前記ポール部に対し前記媒体対向面と反対側に設けられるヨーク部とを有し、
   前記磁極を構成する材料は、０以上１０×１０^−６未満の磁歪定数λを有し、且つ下記式：
   

   

   （上記式（１）中、Ｈｋは前記材料の異方性磁界（単位はＡ／ｍ）を、σは前記材料の応力（単位はＭＰａ）を、λは前記材料の磁歪定数を表す）で表されるパラメータＰが０．１よりも大きく２００よりも小さい、
   ことを特徴とする垂直磁気記録用磁気ヘッド。
2. 前記材料の異方性磁界Ｈｋが８００Ａ／ｍ以上２００００Ａ／ｍ以下であり、且つ応力σが１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下である請求項１に記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
3. 記録媒体の記録面に対向配置される媒体対向面を有し、記録媒体の記録面に向かって磁束を放出して前記記録媒体に磁気情報を記録する垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、
   前記記録媒体の前記記録面に向かって磁束を放出する磁極と、前記磁極に連結されるリターンヨークとを備え、
   前記磁極が、前記記録媒体側に設けられるポール部と、前記ポール部に対し前記媒体対向面と反対側に設けられるヨーク部とを有し、
   前記磁極を構成する材料は、１０×１０^−６以上６０×１０^−６以下の磁歪定数λを有し、且つ下記式：
   

   

   （上記式（１）中、Ｈｋは前記材料の異方性磁界（単位はＡ／ｍ）を、σは前記材料の応力（単位はＭＰａ）を、λは前記材料の磁歪定数を表す）で表されるパラメータＰが０．２よりも大きく２０よりも小さい、
   ことを特徴とする垂直磁気記録用磁気ヘッド。
4. 前記材料の異方性磁界Ｈｋが２０００Ａ／ｍ以上２５０００Ａ／ｍ以下であり、且つ応力σが１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下である請求項３に記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
5. 前記磁極における飽和磁束密度が１．５（Ｗｂ／ｍ^２）以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
6. 前記磁極が平坦面上に固定されており、前記磁極の厚さが０．１５〜０．４μｍである請求項１〜５のいずれか一項に記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
7. トラック幅を定める前記ポール部の幅Ｗと、前記ポール部の前記媒体対向面に直交する方向に沿った長さＬとの比（Ｌ／Ｗ）が０．５以上３以下である請求項１〜６のいずれか一項に記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
8. 前記ヨーク部における最大の幅ＹＷと、前記磁極における前記媒体対向面に直交する方向に沿った最大長さＹＬとの比（ＹＬ／ＹＷ）が０．３３以上３以下である請求項１〜７のいずれか一項に記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
9. 前記ヨーク部において、１８０度磁壁が前記媒体対向面に平行となっている請求項１〜８のいずれか一項に記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
10. 前記磁極を構成する材料が、（Ｆｅ_ＸＣｏ_１−Ｘ）_１−ＹＡ_Ｙ又は（Ｆｅ_ＸＣｏ_１−Ｘ）_１−Ｙ（Ａ_ＷＢ_１−Ｗ）_Ｙを含んで構成され、
    Ｘ、Ｙ及びＷがそれぞれ下記式：
    ０．５≦Ｘ≦１
    ０≦Ｙ≦０．１
    ０≦Ｗ≦０．５
    を満たしており、
    前記Ａを構成する元素がＢ，Ｃ，Ｎ，Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選択され、
    前記Ｂを構成する元素は、Ｏ，Ｎ，Ｃからなる群より選択される、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
11. 前記磁極を構成する材料が、Ｃｏ_０．３Ｎｉ_０．２Ｆｅ_０．５、Ｆｅ_０．９５Ｎｉ_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９５Ｂ_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９５（Ｚｒ_０．３３Ｏ_０．６７）_０．０５、（Ｆｅ_０．７Ｃｏ_０．３）_０．９６（Ｚｒ_０．３３Ｏ_０．６７）_０．０４及びＦｅ_０．６Ｃｏ_０．３６Ｎｉ_０．０４のいずれかである請求項１０に記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。

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