JP2006209818A

JP2006209818A - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2006209818A
Application number: JP2005016732A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kameda; 博史亀田; Kiyoshi Kobayashi; 潔小林
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2006-08-10
Also published as: US20060164756A1

Abstract

【課題】特に、第１の磁性層（主磁極層）に当接する補助磁性部を設け、前記補助磁性部の構成を改良することで、第１の磁性層の残留磁化を低減し、磁気記録効率を良好にすることが可能な磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【解決手段】補助磁性層２９，３０と非磁性層３１との積層構造からなる補助磁性部２４を設け、第１補助磁性層２９を主磁極層２０に直接接合させている。これにより各補助磁性層２９，３０に、アンチフェロカップリング（Anti Ferro Coupling）によってトラック幅方向に強い誘導磁気異方性を付与でき、さらに前記第１補助磁性層２９と前記主磁極層３０との強磁性結合によって、前記主磁極層２０の磁化を従来に比べて、適切にトラック幅方向に揃えることができ、前記主磁極層２０の残留磁化を低減させることが出来る。これによって磁気記録効率の向上を適切に図ることが出来る。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、ディスクなどの記録媒体の媒体面に対して垂直方向に磁界を与えて記録を行う垂直磁気記録のための磁気ヘッドに係り、特に、第１の磁性層（主磁極層）の残留磁化を低減し、磁気記録効率を良好にすることが可能な磁気ヘッドに関する。

垂直磁気記録ヘッドは、下記の特許文献に挙げられているように、主磁極層と、リターンパス層と、コイル層とを有して構成され、例えば特許文献１（特開２００４−１３９７２１号公報）の図３Ａに示すような縦断面を有する。前記主磁極層の記録媒体との対向面に向く前端面は、前記リターンパス層の前記前端面よりも十分に小さい面積で形成され、前記主磁極層の前記前端面に洩れ記録磁界が集中し、この集中している磁束により記録媒体が垂直方向へ磁化されて、前記記録媒体に磁気データが記録される。

ところで、主磁極層は高い飽和磁束密度を有するが、透磁率や保磁力等の軟磁気特性はさほど良くなく、前記主磁極層の残留磁化は大きくなり、記録終了後、前記主磁極層の残留磁化によって記録媒体に記録された磁気データが消去等されることがあった。下記の特許文献にも、前記主磁極層の残留磁化を低減させることが一つの課題として挙げられ、前記問題点を解決すべく、下記の特許文献では、いずれも主磁極層を非磁性層を介した多層構造に形成している。
特開２００４−１３９７２１号公報特開２００４−１９９８１６号公報特開２００４−１０３２０４号公報

しかし、これら特許文献に挙げられたように主磁極層を、複数の磁性層と、各磁性層間に介在する非磁性層との積層構造にすると、前記主磁極層から記録媒体へ向う記録磁界が分散され、また、主磁極層を複数の磁性層で構成することで、どうしても前記主磁極層を単層の磁性層で構成する場合に比べて前記主磁極層の前端面の面積が大きくなりやすく、単位面積当たりの磁束密度が低下する等のために出力が低下するといった問題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、第１の磁性層（主磁極層）に当接する補助磁性部を設け、前記補助磁性部の構成を改良することで、第１の磁性層の残留磁化を低減し、磁気記録効率を良好にすることが可能な磁気ヘッドを提供することを目的としている。

本発明における磁気ヘッドは、記録媒体との対向面で、膜厚方向に、所定の間隔を空けて対向する第１の磁性層と、前記第１の磁性層よりも前記対向面でのトラック幅方向への寸法が大きい第２の磁性層と、前記第１の磁性層と第２の磁性層に記録磁界を与えるための磁界発生手段と、を有し、
前記第１の磁性層の、前記第２の磁性層側に向く内側面、あるいは、前記内側面と反対側の外側面のうち、少なくともどちらか一方の面には、複数の補助磁性層が膜厚方向に対向し、各補助磁性層間に非磁性層が介在してなる補助磁性部が設けられ、前記補助磁性層のうち、前記第１の磁性層に最も近い位置に設けられた補助磁性層が前記第１の磁性層に直接接合されていることを特徴とするものである。

本発明では上記のように、複数の補助磁性層と非磁性層との積層構造からなる補助磁性部を設け、第１の磁性層に最も近い位置に設けられた補助磁性層を前記第１の磁性層に直接接合させている。本発明では、各補助磁性層に、アンチフェロカップリング（Anti Ferro Coupling）によってトラック幅方向に強い誘導磁気異方性を付与でき、さらに前記補助磁性層と前記主磁極層との強磁性結合によって、前記主磁極層の磁化を従来に比べて、適切にトラック幅方向に揃えることができ、前記主磁極層の残留磁化を低減させることが出来る。

本発明では、前記補助磁性部の前記対向面側に向く前端面は、前記対向面よりも、前記第１の磁性層の後端面方向に後退していることが好ましい。前記補助磁性部の各補助磁性層の前端面のトラック幅方向の両側端部付近には、小さいながらも、前記第１の磁性層の前端面から後端面方向に向う方向（これをハイト方向と呼ぶ）と平行な方向に磁化が向く磁区が形成されやすく、前記補助磁性層の前端面が前記対向面に露出すると、前記補助磁性層の残留磁化により、記録媒体に記録された記録データを消去する可能性がある。このため、前記補助磁性部の前記前端面は前記対向面よりも、後退していることが好ましい。

また本発明では、前記補助磁性部には、前記第１の磁性層から最も離れた位置にある補助磁性層の前記非磁性層との接合面と反対側の面に反強磁性層が接合されていることが好ましい。これによって各補助磁性層の磁区構造がより安定したものになり、その結果、前記主磁極層の磁区構造の安定化を向上させることが出来る。

また本発明では、前記主磁極層のトラック幅方向における両側端面は、前記補助磁性部のトラック幅方向における両側端面よりもトラック幅方向の内側に位置するか、あるいは前記主磁極層の前記両側端面と前記補助磁性部の前記両側端面とが膜厚方向にて一致していることが好ましい。さらに、前記主磁極層の後端面は、前記補助磁性部の後端面よりも前記対向面寄りに位置するか、前記主磁極層の前記後端面と前記補助磁性部の前記後端面とが膜厚方向にて一致していることが好ましい。これによって、前記主磁極層の磁化がトラック幅方向に、より揃いやすくなり、前記主磁極層の残留磁化をより低減でき、磁気記録効率の向上を適切に図ることが出来る。

本発明では複数の補助磁性層と非磁性層との積層構造からなる補助磁性部を設け、第１の磁性層に最も近い位置に設けられた補助磁性層を前記第１の磁性層に直接接合させている。本発明では、各補助磁性層に、アンチフェロカップリング（Anti Ferro Coupling）によってトラック幅方向に強い誘導磁気異方性を付与でき、さらに前記補助磁性層と前記主磁極層との強磁性結合によって、前記主磁極層の磁化を従来に比べて、適切にトラック幅方向に揃えることができ、前記主磁極層の残留磁化を低減させることが出来る。これによって磁気記録効率の向上を適切に図ることが出来る。

また、背景技術欄に挙げた特許文献と違って前記主磁極層は単層の磁性層で形成しているので、前記主磁極層から記録媒体へ向けて放出される漏れ記録磁界（単位面積あたりの磁束密度）を大きくでき、出力の向上を図ることが出来る。

図１は本発明の垂直磁気記録ヘッドの部分縦断面図、図２は、図１から主磁極層、リターンパス層、補助磁性部のみを取り出し、これら層を拡大した部分拡大縦断面図、図３は、図１に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、図４は補助磁性部（補助磁性層）の磁区構造を説明するためのものであり図２と同じ平面でみた模式図、図５は主磁性層の磁区構造を説明するためのものであり図２と同じ平面でみた模式図、図６は、本発明の補助磁性部を有しない主磁極層の磁区構造をを説明するためのものであり図２と同じ平面でみた模式図、図７は、図２と異なる形態の垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、図８ないし図１０は、図２と異なる形態の垂直磁気記録ヘッドの部分縦断面図、図１１は図１０の部分平面図、図１２は、図９とは異なる形態の垂直磁気記録ヘッドの部分底面図、である。

以下では図示Ｘ方向をトラック幅方向と呼ぶ。トラック幅方向とは膜厚方向及びハイト方向｛素子高さ方向。記録媒体との対向面Ｆ（以下、単に対向面Ｆと呼ぶ）から直交して離れる方向｝のそれぞれにおいて直交する方向である。図示Ｙ方向は前記ハイト方向であり、図示Ｚ方向は膜厚方向である。

図１に示す垂直磁気記録ヘッドＨ１は、記録媒体Ｍに垂直磁界を与え、記録媒体Ｍのハード膜Ｍａを垂直方向に磁化させる。

記録媒体Ｍは例えばディスク状であり、その表面に残留磁化の高いハード膜Ｍａが、内方に磁気透過率の高いソフト膜Ｍｂを有しており、ディスクの中心が回転軸中心となって回転させられる。

スライダ１０はＡｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣなどの非磁性材料で形成されており、スライダ１０の対向面１０ａが記録媒体Ｍに対向し、記録媒体Ｍが回転すると、表面の空気流によりスライダ１０が記録媒体Ｍの表面から浮上し、またはスライダ１０が記録媒体Ｍに摺動する。

スライダ１０のトレーリング側端面（上面）１０ｂには、Ａｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２などの無機材料による非磁性絶縁層１２が形成されて、この非磁性絶縁層１２の上に読取り部Ｈ_Ｒが形成されている。

読取り部Ｈ_Ｒは下部シールド層１３と上部シールド層１６と、下部シールド層１３と上部シールド層１６との間の無機絶縁層（ギャップ絶縁層）１５内に位置する読み取り素子１４とを有している。読み取り素子１４は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果素子である。

前記上部シールド層１６の上には、コイル絶縁下地層１７を介して、導電性材料で形成された複数本の下層コイル片１８が形成されている。前記下層コイル片１８は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。

前記下層コイル片１８の周囲には、Ａｌ_２Ｏ_３などの無機絶縁材料や、レジストなどの有機絶縁材料で形成されたコイル絶縁層１９が形成されている。

前記コイル絶縁層１９の上面は平坦化面に形成され、この上面に、図示しないメッキ下地層が形成され、このメッキ下地層の上に、補助磁性部２４が設けられている。

図２に示すように前記補助磁性部２４は、２つの補助磁性層２９，３０が、膜厚方向（図示Ｚ方向）に、非磁性層３１を介して積層された構造である。以下、補助磁性層３０を第２補助磁性層３０と、補助磁性層２９を第１補助磁性層２９と称する。図１に示すように前記補助磁性部２４の周囲は、Ａｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２等の絶縁材料層３２によって埋められ、前記補助磁性部２４の上面と前記絶縁材料層３２の上面とが同一平面になるように平坦化処理されている。図２に示すように、前記補助磁性部２４の前記対向面Ｆ側に向く前端面２４ａは、前記対向面Ｆよりもハイト方向（図示Ｙ方向）に向けて後退しており、前記対向面Ｆと前記補助磁性部２４の前端面２４ａとの間に間隔Ｔ１が設けられている。

図１，図２に示すように、前記対向面Ｆから前記補助磁性部２４の前端面２４ａの間を埋める絶縁材料層３２上から前記補助磁性部２４上にかけて、主磁極層２０が形成されている。前記主磁極層２０は、記録媒体との対向面Ｆからハイト方向（図示Ｙ方向）に所定長さで形成され、前端面２０ｃのトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法がトラック幅Ｔｗで形成されている（図２を参照）。

前記主磁極層２０は強磁性材料で例えばメッキ形成され、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏなどの飽和磁束密度の高い材料で形成されている。

図３に示すように、前記主磁極層２０は前方部Ｓ１と、前記前方部Ｓ１の基端部２０ｂからハイト方向（図示Ｙ方向）へトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法が前記トラック幅Ｔｗよりも広がって延びる傾斜部Ｓ２と、両側端面２０ｄがハイト方向と平行な方向に延びる後方部Ｓ３と、を有して構成される。図３では、前記前方部Ｓ１，傾斜部Ｓ２及び後方部Ｓ３の各領域をわかりすくするために図面上、各領域の境界に点線が引かれている。前記トラック幅Ｔｗは具体的には０．０１μｍ〜０．５μｍ、前方部Ｓ１のハイト方向への長さ寸法は具体的には０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲内で形成される。また、前記後方部Ｓ３は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法Ｗ１が最も広い部分で１μｍ〜１００μｍ程度であり、また前記傾斜部Ｓ２と後方部Ｓ３のハイト方向への長さ寸法は１μｍ〜１００μｍ程度である。

図１に示すように、前記主磁極層２０の上には、アルミナまたはＳｉＯ_２などの無機材料によって、ギャップ層２１が形成されている。

図１に示すように、前記ギャップ層２１上には、コイル絶縁下地層２２を介して上層コイル片２３が形成されている。前記上層コイル片２３は前記下層コイル片１８と同様に、導電性材料によって複数本形成されている。前記上層コイル片２３は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。

前記下層コイル片１８と上層コイル片２３とは、トロイダル状になるように、それぞれのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における端部同士が電気的に接続されている。

前記上層コイル片２３の周囲には、Ａｌ_２Ｏ_３などの無機絶縁材料や、レジストなどの有機絶縁材料で形成されたコイル絶縁層２６が形成され、このコイル絶縁層２６の上から前記ギャップ層２１上にかけて、パーマロイなどの強磁性材料によってリターンパス層２７が形成されている。前記リターンパス層２７のハイト方向の後端部は、前記主磁極層２０と磁気的に接続する接続部２７ｂである。なお、前記ギャップ層２１上であって、前記対向面Ｆから所定距離離れた位置に、無機または有機材料によってＧｄ決め層２８が形成されている。前記対向面ＦからＧｄ決め層２８の前端縁までの距離で、磁気ヘッドＨ１のギャップデプス長が規定される。

図１に示すように、前記リターンパス層２７上は、無機非磁性絶縁材料などで形成された保護層３０に覆われている。

主磁極層２０の前端面２０ｃの厚み寸法は、リターンパス層２７の前端面２７ａの厚みよりも小さく、主磁極層２０の前端面２０ｃのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法Ｔｗは、リターンパス層２７の前端面２７ａの同方向での幅寸法よりも十分に短くなっている。その結果、前記対向面Ｆでは、主磁極層２０の前端面２０ｃの面積が、リターンパス層２７の前端面２７ａでの面積よりも十分に小さい。従って、主磁極層２０の前端面２０ｃに洩れ記録磁界の磁束φが集中し、この集中している磁束φにより前記ハード膜Ｍａが垂直方向へ磁化されて、磁気データが記録される。

本発明の特徴的な部分について以下に説明する。図１に示すように、主磁極層（第１の磁性層）２０と、リターンパス層（第２の磁性層）２７は、前記対向面Ｆにて、ギャップ層２１を介して、すなわち膜厚方向（図示Ｚ方向）に所定の間隔を有して対向している。

図２に示すように、前記主磁極層２０の上面２０ａは前記リターンパス層２７側に向く内側面であり、前記主磁極層２０の上面２０ａと、前記リターンパス層２７の下面（主磁極層２０側に向く内側面）との間に形成された空間内に、磁界発生手段であるトロイダルコイル層を構成する上層コイル片２３が形成されている。

前記主磁極層２０の下面２０ｆ（前記内側面と反対側の外側面）には、補助磁性部２４が設けられている。前記補助磁性部２４は第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０とが膜厚方向（図示Ｚ方向）にて対向し、前記第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０との間に非磁性層３１が介在する積層構造で構成される。

前記第１補助磁性層２９及び第２補助磁性層３０は、前記主磁極層２０よりも高透磁率で低保磁力等の軟磁気特性に優れた磁性材料で形成される。前記非磁性層３１は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されている。前記第１補助磁性層２９及び第２補助磁性層３０は、０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内の膜厚で形成され、前記非磁性層３１は６〜８Åの範囲内の膜厚で形成される。前記第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０は、前記非磁性層３１を介したアンチフェロカップリング（Anti Ferro Coupling）によって互いに反平行に磁化が揃っている。前記第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０は、スパッタ法等で磁場中成膜され、あるいはスパッタ法等で成膜後、磁場中アニールが施される。磁場はトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に向けられるため、前記アンチフェロカップリングにより前記第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０にはトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強い誘導磁気異方性が付与される。その結果、前記補助磁性部２４を構成する第１補助磁性層２９には図４に示すような磁区構造が形成される。なお、第２補助磁性層３０には、図４に示す第１補助磁性層２９の各磁区の磁化方向と反平行に磁化が向けられた磁区構造が形成される。

図４に示すように、前記第１補助磁性層２９（及び第２補助磁性層３０）には、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化が向けられた磁区４１が、第１補助磁性層２９（及び第２補助磁性層３０）内の大部分を占める。前記第１補助磁性層２９（及び第２補助磁性層３０）のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部２９ａ、２９ａ付近には、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化が向く磁区４２が形成されるものの、前記磁区４２は非常に小さくなっている。このような前記第１補助磁性層２９及び第２補助磁性層３０の磁区構造は、特に前記第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０間に、非磁性層３１を介すことで生じるアンチフェロカップリングによって安定化している。

図１，図２に示すように、前記主磁極層２０と、前記補助磁性部２４を構成する第１補助磁性層２９とが直接接合されている。すなわち前記主磁極層２０と前記第１補助磁性層２９との間に、非磁性材料等が介在していない。このため、前記主磁極層２０と第１補助磁性層２９間に強磁性結合が作用し、前記主磁極層２０の磁区構造の大部分が図５のように、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化が向く磁区４３を構成し、前記主磁極層２０の前方部Ｓ１の磁化を適切にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けることが出来る。この結果、前記主磁極層２０の前記前方部Ｓ１にて、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に向く残留磁化が減少するから、前記残留磁化による記録データの消去現象を抑制でき、よって磁気記録効率を従来よりも向上させることが可能となっている。

また、背景技術欄に挙げた特許文献と違って前記主磁極層２０は単層の磁性層で形成しているので、前記主磁極層２０から記録媒体Ｍへ向けて放出される漏れ記録磁界（単位面積あたりの磁束密度）を大きくでき、出力の向上を図ることが出来る。

これに対し、本発明のように補助磁性部２４を設けて磁区制御をしない場合、主磁極層２０には、図６に示すように、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化が向かない磁区４４が大部分を占め、前記主磁極層２０の前方部Ｓ１に、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に向く残留磁化が大きくなってしまう。本発明では、前記前方部Ｓ１での残留磁化を低減すべく前記補助磁性部２４を設けて、前記補助磁性部２４と主磁極層２０の双方の磁区制御を適切に行なっている。

前記補助磁性部２４は、上記したように、第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０と非磁性層３１との３層構造で形成されるが、補助磁性層が３層以上で各補助磁性層間に非磁性層３１が介在する多層構造であってもよい。また各補助磁性層２９，３０が磁性層の多層構造であってもよい。

ところで図１ないし図５に示すように、前記補助磁性部２４の前端面２４ａは前記対向面Ｆからハイト方向（図示Ｙ方向，主磁極層２０の後端面２０ｅ方向）に向けて後退している。前記対向面Ｆと前記補助磁性部２４の前端面２４ａとの間には間隔Ｔ１が設けられており、前記間隔Ｔ１は０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。図４に示すように、前記補助磁性部２４の両側端面２４ｃ，２４ｃには、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化が向く磁区４２が小さいながらも形成されやすい。よって前記補助磁性部２４の前端面２４ａが対向面Ｆに露出していると、前記補助磁性部２４の前端面２４ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側の角部Ｃ，Ｃから記録媒体Ｍへ残留磁化が漏れ出して、記録データを消去する可能性があるため、このような不具合を抑制すべく前記補助磁性部２４の前端面２４ａを前記対向面Ｆから後退させている。

前記補助磁性部２４は図３，図４に示すように平面形状が略四角形状である。そして、前記補助磁性部２４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における最大幅寸法Ｔ２（図３を参照）は、前記主磁極層２０の幅寸法Ｗ１（最大幅寸法）よりも大きく形成されている。なお前記補助磁性部２４の前記最大幅寸法Ｔ２は、前記主磁極層２０の幅寸法Ｗ１（最大幅寸法）と同じ寸法であってもよいが、図３のように、前記補助磁性部２４の最大幅寸法Ｔ２のほうが、前記主磁極層２０の幅寸法Ｗ１よりも大きく形成されていることが好ましい。図４で説明したように、前記補助磁性部２４の両側端面２４ｃ，２４ｃ付近には小さいながらもハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化が向く磁区４２が形成されやすい。このような磁区４２の部分と前記主磁極層２０とが膜厚方向にて相対向して接合されると前記主磁極層２０の両側端面２０ｄにもハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化が向く磁区が形成されやすくなる。ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化が向く磁区はできる限り、主磁極層２０において形成されないほうがよい。よって、前記前記補助磁性部２４の最大幅寸法Ｔ２を、前記主磁極層２０の幅寸法Ｗ１よりも大きく形成し、前記補助磁性部２４の両側端面２４ｃを前記主磁極層２０の両側端面２０ｄからトラック幅方向（図示Ｘ方向）にはみ出させ、前記補助磁性部２４に形成された、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化が向く磁区の影響を、前記主磁極層２０で出来る限り受けないようにすることが良い。

また、前記補助磁性部２４の後端面２４ｂは、前記主磁極層２０の後端面２０ｅと一致しているか、あるいは前記補助磁性部２４の後端面２４ｂのほうが、前記主磁極層２０の後端面２０ｅよりもハイト方向（図示Ｙ方向）に長く延ばされていることが好ましい。図３に示すように、対向面Ｆから前記補助磁性部２４の前端面２４ａまでの間隔Ｔ１を除いて、前記主磁極層２０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面２０ｄは、前記補助磁性部２４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面２４ｃよりもトラック幅方向の内側に位置するか、あるいは前記両側端面２０ｄ，２４ｃどうしは膜厚方向（図示Ｚ方向）にて一致し、しかも、前記主磁極層２０の後端面２０ｅは、前記補助磁性部２４の後端面２４ｂよりも前記対向面Ｆ側に位置するか、あるいは前記後端面２０ｅ，２４ｂどうしは膜厚方向（図示Ｚ方向）にて一致していることが好ましい。これによって、前記間隔Ｔ１の領域を除く前記主磁極層２０の下面２０ｆの全面が前記補助磁性部２４と適切に強磁性結合され、前記主磁極層２０を効果的に磁区制御でき、前記主磁極層２０の前方部Ｓ１での残留磁化を適切に低減できる。

前記補助磁性部２４の平面形状は、図２や図３に示すような略四角形状であることに限定されない。図７のように、前記補助磁性部２４は前方部Ｓ４と後方部Ｓ５とに画定され、前記前方部Ｓ４のトラック幅方向の幅寸法Ｔ３が、前記後方部Ｓ５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法Ｔ４よりも小さくなっている。図７では、前記前方部Ｓ４が前記後方部Ｓ５から長さＴ５だけ対向面Ｆ側に向けて突き出しているが、この突き出し量Ｔ５を大きくすると、前記前方部Ｓ４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面２４ｅ，２４ｅに、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化が向く磁区が大きく形成されやすくなることから好ましくない。前記突き出し量Ｔ５は０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。図７の形態では、例えば、前記前方部Ｓ４の前端面２４ａから対向面Ｆまでの間隔が、図２の形態での前記間隔Ｔ１と同じであれば、前記後方部Ｓ５の両側端面２４ｃ，２４ｃの対向面Ｆ側に形成される角部Ａ，Ａを、前記対向面Ｆからハイト方向（図示Ｙ方向）により離すことが出来る。前記後方部Ｓ５での両側端面２４ｃのハイト方向への長さは長く形成されることから（少なくとも突き出し量Ｔ５よりも長い）、前記角部Ａ，Ａでは、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化が向く磁区が、前記前方部Ｓ４の両側端面２４ｅ，２４ｅの対向面Ｆ側の角部Ｄ，Ｄに形成される前記磁区よりも大きく形成されやすい。よって前記角部Ａ，Ａを適切に前記対向面Ｆからハイト方向に離すことで前記角部Ａ，Ａからの残留磁化による記録データの消去を適切に抑制することが可能となる。従って図４のように、前記補助磁性部２４を略四角形状で形成する場合に比べて図７の形態のほうが、前記補助磁性部２４からの残留磁化による記録データの消去現象を適切に抑制出来る。

また、図３，図４及び図７において、前記補助磁性部２４の対向面Ｆ側に形成された角部Ａ，Ｃ，Ｄを曲面形状で形成することが、より前記角部Ａ，Ｃ，Ｄからの残留磁化を低減できて好ましい。

図８に示す形態では、前記主磁極層２０の上面２０ａに前記補助磁性部２４を設けている。図８に示す形態を図１に示す垂直記録磁気ヘッドＨ１に採用すれば、前記第２補助磁性層３０上に、上層コイル片２３及びリターンパス層２７等が形成される。図８に示す形態では、前記主磁極層２０の上面２０ａ、すなわち前記リターンパス層２７と相対向する内側面に前記補助磁性部２４を設けることになるから、前記主磁極層２０と前記補助磁性部２４との間の段差Ｂ内に、Ｇｄ決め層２８、ギャップ層２１や前記リターンパス層２７の先端部を設ける必要がある。

なお、前記補助磁性部２４は、前記主磁極層２０の上面２０ａおよび下面２０ｆの両方に設けられていてもよい。

図９に示す実施形態では、前記第２補助磁性層３０の下面３０ａに反強磁性層５０を設けている。前記反強磁性層５０は、前記主磁極層２０から最も離れた位置にある補助磁性層（図８では第２補助磁性層３０）の非磁性層３１との接合面と反対側の面（図８では前記第２補助磁性層３０の下面３０ａ）に設けられる。

前記反強磁性層５０は、例えば、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成されており、磁場中熱処理｛磁場方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）｝を施すことで前記反強磁性層５０と前記第２補助磁性層３０との間に交換結合磁界を生じさせる。前記交換結合磁界は、前記第２補助磁性層３０の磁区構造をより安定化させ、前記第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０間に生じるアンチフェロカップリングと相俟って前記第１補助磁性層２９及び第２補助磁性層３０の磁区構造の安定化をより適切に促進できる。

図１の実施形態では、前記反強磁性層は、読み取り部ＨＲの読み取り素子１４内にも設けられるのが通常である。読み取り素子１４は、例えば反強磁性層／固定磁性層／非磁性導電層／フリー磁性層と呼ばれる４層構造が基本構成のスピンバルブ型薄膜素子（ＧＭＲ素子の１種）であり、前記読み取り素子１４内における前記反強磁性層は固定磁性層の磁化をハイト方向（図示Ｙ方向）に強固に固定するために用いられる。このため前記読み取り素子１４内における前記反強磁性層／固定磁性層は、ハイト方向に磁場をかけて熱処理が成され、前記反強磁性層と固定磁性層との間に交換結合磁界を生じさせる。しかし、後の工程で、前記垂直磁気記録ヘッドＨ１における反強磁性層５０と第２補助磁性層３０とを磁場中熱処理するとき、磁場の方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）であるから、前記読み取り素子１４内における前記反強磁性層／固定磁性層にかけた磁場の方向と異なるため、前記垂直磁気記録ヘッドＨ１における反強磁性層５０と第２補助磁性層３０とを磁場中熱処理するときの熱処理温度を、前記読み取り素子１４内における前記反強磁性層／固定磁性層を磁場中熱処理するときの熱処理温度よりも高くすると、前記読み取り素子１４内における前記反強磁性層／固定磁性層間に、トラック幅方向に向く交換結合磁界が生じてしまい前記固定磁性層の磁化方向がハイト方向から揺らぐ現象が生じてしまう。よって、前記垂直磁気記録ヘッドＨ１における反強磁性層５０と第２補助磁性層３０とを磁場中熱処理するときの熱処理温度は、前記読み取り素子１４内における前記反強磁性層／固定磁性層を磁場中熱処理したときの熱処理温度よりも低くすることが必要である。また、前記垂直磁気記録ヘッドＨ１における反強磁性層５０と第２補助磁性層３０とを磁場中熱処理するときの磁場の強さは、前記読み取り素子１４内における前記反強磁性層／固定磁性層間に生じる交換結合磁界よりも小さいことも必要である。なお図１は、前記読み取り部Ｈ_Ｒの上に、前記垂直磁気記録ヘッドＨ１が設けられた形態であるが、前記垂直磁気記録ヘッドＨ１の上に前記読み取り部Ｈ_Ｒが設けられる形態の場合、前記読み取り素子１４内における前記反強磁性層／固定磁性層を磁場中熱処理するときの熱処理温度を、前記垂直磁気記録ヘッドＨ１における反強磁性層５０と第２補助磁性層３０とを磁場中熱処理したときの熱処理温度よりも低くし、さらに前記読み取り素子１４内における前記反強磁性層／固定磁性層を磁場中熱処理するときの磁場の大きさを、前記垂直磁気記録ヘッドＨ１における反強磁性層５０と第２補助磁性層３０間に生じた交換結合磁界よりも小さくする。

図９に示す反強磁性層５０は前記第２補助磁性層３０の下面３０ａの全面に設けられているが、図１２に示すように部分的に設けても良い。図１２では、部分的に設けられた反強磁性層５１，５１が前記第２補助磁性層３０の下面３０ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側にそれぞれ一つづつ設けられているが、前記反強磁性層５１の形成位置は図１２の形態に限るものではない。このように前記反強磁性層５１を部分的に設けても、前記反強磁性層５１と接合される部分の第２補助磁性層３０との間では交換結合磁界が生じ、また前記第２補助磁性層３０の内部における磁気相互作用によって前記反強磁性層５１が設けられていない箇所での前記第２補助磁性層３０の内部もトラック幅方向に磁化が揃いやすくなり、前記第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０との間に生じるアンチフェロカップリングと相俟って前記第１補助磁性層２９と第２補助磁性層３０の磁区構造をより安定したものに出来る。

図１０に示す実施形態では、図１と異なり前記主磁極層６０のハイト方向（図示Ｙ方向）への長さ寸法が短くされ、図１１に示すように前記主磁極層６０は図３に示す主磁極層２０の前方部Ｓ１と傾斜部Ｓ２を有して構成され、後方部Ｓ３が形成されていない。前記補助磁性部２４は、トロイダルコイルから発生した記録磁界を、適切に主磁極層６０まで導くための役割を有するものであるから、前記主磁極層６０は、前記補助磁性部２４のように、前記トロイダルコイルのうち最も対向面Ｆから離れた位置にある下層コイル片１８及び上層コイル片２３と膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向する位置まで延びて形成されている必要はなく、前記補助磁性部２４と一部で接合されていれば、図１１のように、前記主磁極層６０のハイト方向（図示Ｙ方向）への長さ寸法は短くても、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化が向く磁区が大部分を占める前記補助磁性部２４との強磁性結合によって前記主磁極層６０の磁化をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えやすく出来る。前記主磁極層６０の平面形状の形態は特に図１１の形態に限らず、例えば前記主磁極層６０はトラック幅Ｔｗで形成された前方部Ｓ１のみで構成されていてもよい。

前記補助磁性部２４を構成する第１補助磁性層２９及び第２補助磁性層３０は、前記主磁極層２０よりも透磁率が高い等、軟磁気特性に優れた材質が選択される。一方、前記主磁極層２０は前記第１補助磁性層２９及び第２補助磁性層３０よりも高い飽和磁束密度を有する材質で形成される。具体的には、前記主磁極層２０は、ＣｏＦｅＮｉ合金，ＣｏＦｅ合金あるいはＣｏ等である。前記第１補助磁性層２９及び第２補助磁性層３０はＮｉＦｅ合金で形成され、前記主磁極層２０にもＮｉＦｅ合金を用いる場合は、主磁極層２０に用いられるＮｉＦｅ合金のＦｅの組成比が、前記第１補助磁性層２９及び第２補助磁性層３０に用いられるＮｉＦｅ合金のＦｅ組成比よりも高くされる。より具体的には、前記第１補助磁性層２９及び第２補助磁性層３０に用いられるＮｉＦｅ合金のＦｅ組成比は、１０質量％〜５０質量％の範囲内で、主磁極層２０に用いられるＮｉＦｅ合金のＦｅの組成比は、５０質量％〜９０質量％の範囲内である。

なお、図１に示す実施形態のように、磁界発生手段であるコイルがトロイダル形状である必要はなく、前記接続部２７ｂの周囲にスパイラル形状で形成されるコイル形状であってもよい。

また、図１に示す実施形態では、主磁極層２０の上側にリターンパス層２７が形成されているが、前記リターンパス層２７上に主磁極層２０が設けられる形態にも本発明を適用できる。

本発明の垂直磁気記録ヘッドの部分縦断面図、図１から主磁極層、リターンパス層、補助磁性部のみを取り出し、これら層を拡大した部分拡大縦断面図、図１に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、補助磁性部（補助磁性層）の磁区構造を説明するためのものであり図２と同じ平面でみた模式図、主磁性層の磁区構造を説明するためのものであり図２と同じ平面でみた模式図、本発明の補助磁性部を有しない主磁極層の磁区構造を説明するためのものであり図２と同じ平面でみた模式図、図２と異なる形態の垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、図２と異なる形態の垂直磁気記録ヘッドの部分縦断面図、図２と異なる形態の垂直磁気記録ヘッドの部分縦断面図、図２と異なる形態の垂直磁気記録ヘッドの部分縦断面図、図１０の部分平面図、図９とは異なる形態の垂直磁気記録ヘッドの部分底面図、

符号の説明

２０、６０主磁極層
２４補助磁性部
２７リターンパス層
２９第１補助磁性層
３０第２補助磁性層
３１非磁性層
４１、４２、４３磁区
５０、５１反強磁性層

Claims

記録媒体との対向面で、膜厚方向に、所定の間隔を空けて対向する第１の磁性層と、前記第１の磁性層よりも前記対向面でのトラック幅方向への寸法が大きい第２の磁性層と、前記第１の磁性層と第２の磁性層に記録磁界を与えるための磁界発生手段と、を有し、
前記第１の磁性層の、前記第２の磁性層側に向く内側面、あるいは、前記内側面と反対側の外側面のうち、少なくともどちらか一方の面には、複数の補助磁性層が膜厚方向に対向し、各補助磁性層間に非磁性層が介在してなる補助磁性部が設けられ、前記補助磁性層のうち、前記第１の磁性層に最も近い位置に設けられた補助磁性層が前記第１の磁性層に直接接合されていることを特徴とする磁気ヘッド。
前記補助磁性部の前記対向面側に向く前端面は、前記対向面よりも、前記第１の磁性層の後端面方向に後退している請求項１記載の磁気ヘッド。
前記補助磁性部には、前記第１の磁性層から最も離れた位置にある補助磁性層の前記非磁性層との接合面と反対側の面に反強磁性層が接合されている請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
前記主磁極層のトラック幅方向における両側端面は、前記補助磁性部のトラック幅方向における両側端面よりもトラック幅方向の内側に位置するか、あるいは前記主磁極層の前記両側端面と前記補助磁性部の前記両側端面とが膜厚方向にて一致している請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
前記主磁極層の後端面は、前記補助磁性部の後端面よりも前記対向面寄りに位置するか、前記主磁極層の前記後端面と前記補助磁性部の前記後端面とが膜厚方向にて一致している請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気ヘッド。