JP2008010123A - ヨーク型磁気ヘッド、および磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルクハウゼンノイズを抑制すること。
【解決手段】線記録方向に情報が磁気的に記録される媒体Ｍから磁気情報を読み出すため、前記線記録方向に対して垂直な平面に垂直な平面に設けられ、前記媒体に対向する対向面、飽和磁束密度Ｂs1、体積Ｖ1を有する主磁極５Ａ，５Ｂと、前記平面に主磁極５Ａ，５Ｂに接続して形成され、前記線記録方向に垂直な長さＳＹＷが媒体Ｍの主面に垂直な長さＳＹＨより長く、積Ｂs2Ｖ2が前記飽和磁束密度Bs2と前記体積Ｖ2との積よりも大きい飽和磁束密度Ｂs2および体積Ｖ2を有するサブヨーク６と、サブヨーク６と前記対向面との間に形成され、主磁極５Ａ，５Ｂに接触する磁気抵抗効果膜８とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヨーク型磁気ヘッドおよびこの磁気ディスク装置に関する。

次世代磁気抵抗効果素子は、抵抗変化率が向上する一方で、狭ギャップ化や、フリー層軟磁気特性などの問題に直面している。それらの問題を解決するために、ヨーク型磁気ヘッドが提案されている（特許文献１）
特開２００１−２５６６０８号公報

ところが、ヨーク型磁気ヘッドは、バルクハウゼンノイズ（Barkhausen noise）により、信号を判別することが困難であるという問題があった。

本発明の目的は、バルクハウゼンノイズを抑制することが可能なヨーク型磁気ヘッドおよび磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の一例に係わる、線記録方向に情報が磁気的に記録される媒体から磁気情報を読み出すためのヨーク型磁気ヘッドは、前記線記録方向に対して垂直な平面に垂直な平面に設けられ、前記媒体に対向する対向面、飽和磁束密度Ｂs1、体積Ｖ1を有する主磁極と、前記平面に前記主磁極に接続して形成され、前記線記録方向に垂直な方向の長さＳＹＷが前記媒体の主面に垂直な方向の長さＳＹＨより長く、積Ｂs2Ｖ2が前記飽和磁束密度Bs1と前記体積Ｖ1との積よりも大きい飽和磁束密度Ｂs2および体積Ｖ2を有するサブヨークと、前記サブヨークと前記対向面との間に形成され、前記主磁極に接触する磁気抵抗効果膜とを具備することを特徴とする。

本発明の一例に係わる磁気ディスク装置は、線記録方向に情報が磁気的に記録される媒体から磁気情報を読み出すためのヨーク型磁気ヘッドを有し、前記ヨーク型磁気ヘッドは、線記録方向に情報が磁気的に記録されている媒体から媒体の表面に対して垂直、且つ前記線記録方向に対して垂直な平面に垂直な平面に形成され、前記媒体に対向する対向面を有し、飽和磁束密度Ｂs1と体積Ｖ1とを有する主磁極と、前記平面に前記主磁極に接続して形成され、前記線記録方向に垂直な方向の長さＳＹＷが前記媒体の主面に垂直な方向の長さＳＹＨより長く、積Ｂs2Ｖ2が前記飽和磁束密度Bs1と前記体積Ｖ1との積よりも大きい飽和磁束密度Ｂs2および体積Ｖ2を有するサブヨークと、前記サブヨークと前記対向面との間に形成され、前記主磁極に接触する磁気抵抗効果膜とを具備することを特徴とする。

バルクハウゼンノイズを抑制することができる。

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係わるヨーク型再生磁気ヘッドの構成を図１、図２、および図３を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係わる磁気ヘッドの概略を示す図である。また、図２は、磁気ヘッドの構成を示す斜視図。図３は、図２に示す磁気ヘッドのII-II部の断面図である。なお、図２において、紙面手前側の断面はＡＢＳ（Air bearing surface）である。

図１に示すように、媒体からの信号磁界を磁気抵抗効果膜に導入する主磁極５Ａ，５Ｂと、主磁極への磁界流入を還流させるためのサブヨーク６と、サイドシールド１０が、媒体の線記録方向に垂直な平面内に形成されている。即ち、サブヨーク６が主磁極５Ａ，５Ｂに対してオフトラック方向に形成されている。主磁極５Ａ，５Ｂは媒体に対向する対向面を有する第１主磁極領域５Ａとサブヨーク６に接続する第２主磁極領域５Ｂとを有する。磁気抵抗効果膜８は、第１主磁極領域５Ａと第２主磁極領域５Ｂとの間に形成され、主磁極の途中に割り込む形で形成されている。第２主磁極領域５Ｂの一部において、線記録方向に直交する方向の幅が、媒体に対向する第１の主磁極領域５ＡのＡＢＳ（対向面）の線記録方向に直交する方向の長さより短い。

サブヨーク６は、第２主磁極領域５Ｂの最後端で磁区が発生しないように磁束を流すことを目的に設けられている。

サイドシールド１０は、サブヨーク６に接続し、主磁極５Ａ，５Ｂおよび磁気抵抗効果膜８の両脇側にそれぞれ形成されている。サイドシールド１０は隣接するトラックからの磁界が主磁極に入ることを遮断することで、より高記録密度に対応することができる。このサイドシールドは、磁気記録装置においては記録トラック上にはなく、上下シールドとは分離してオフトラック方向に形成されている。

図２に示すように、磁気抵抗効果膜８は実質的にＡＢＳ（Air bearing surface）に磁気的に露出しない。主磁極５Ａが媒体Ｍの信号磁界を直接読み取り、それを磁気抵抗効果膜８に伝える形態になっている。図２、３に示すように、下部シールド電極４上に導電スペース層３が形成されている。導電スペース層３上に主磁極５Ａ，５Ｂ、磁気抵抗効果膜８、およびハードマグ９が形成されている。下部シールド電極４上の主磁極５Ａ，５Ｂ、磁気抵抗効果膜８、およびハードマグ９を覆うように絶縁層２が形成されている。導電スペース層３上に絶縁層２が形成されている。絶縁層２に設けられた磁気抵抗効果膜８に接続するホール内に上部ピラー７が形成されている。絶縁層２および上部ピラー７上に上部シールド電極１が形成されている。

ＡＢＳに露出するサイドシールドの面積は主磁極のそれよりも大きくなければならない。この面積が小さいと流入磁界を十分に還流させることができないため、バルクハウゼンノイズのみならず、サブヨークからのノイズの流入が発生してしまう。

磁気抵抗効果膜は、図１に示すように、主磁極５の途中に割り込む形で形成されている。これにより、主磁極５で導入した磁束が効率よく磁気抵抗効果膜８に流入する。磁気抵抗効果膜８の側面にハードマグ９が形成されている。ハードマグ９は、媒体から磁気抵抗効果膜に流入する磁界に対して垂直のバイアスを加えるために形成されている。流入磁界に垂直バイアスを加えることによって、流入磁界の極性を識別できるような出力を得ることができる。

なお、一般的に磁気抵抗効果膜には、巨大磁気抵抗スピンバルブ膜（以下ＧＭＲ−ＳＶ）、トンネル磁気抵抗効果膜（以下ＴＭＲ）、バリステック磁気抵抗効果膜（以下ＢＭＲ）などが用いられる。ＧＭＲ−ＳＶはさらに面内通電型（ＣＩＰ−ＧＭＲ−ＳＶ）と垂直通電型（ＣＰＰ−ＧＭＲ−ＳＶ）に分けられる。図３はＣＰＰ−ＧＭＲ−ＳＶ，ＴＭＲ，ＢＭＲを用いた場合を示しており、そのため上部ピラー７を設けて上部電極と導通をとっている。ＣＩＰ−ＧＭＲ−ＳＶを用いた場合にはこれは必要ない。さらに導電スペース層３は絶縁層に置き換えられ、ＣＩＰ−ＧＭＲ−ＳＶの側面に電極が形成される。

バルクハウゼンノイズを抑制するために、主磁極とサブヨークとの接合部近傍で磁区を発生しにくくすることが望ましい。本磁気センサの場合、主磁極とサブヨークとが同一平面に形成されているので、従来のような急激な磁気回路の折れ曲がりが避けられるため、不安定な磁区が発生しにくく、結果として主磁極に及ぼすバルクハウゼンノイズの影響を避けることが低減できる。

また、主磁極の第２主磁極領域とサブヨークとが一つの磁性体膜から構成されているので、主磁極とサブヨークとの接合部を連続にすることができ、磁区の発生を抑制することができる。

また、図１に示す主磁極、サブヨーク、サイドシールドおよびこれらの接合部は紙面方向から見て、形状を滑らかに整形することが磁区制御上重要であるが、本実施の形態では、リターンヨークの積層面からパターニングすることができるため、プロセス上容易に意図する形状に形成できる。

リターンヨークの積層面からパターニングすることができるため、プロセス上容易に意図する形状に形成できる。すなわち、磁性層を成膜した後、１回のフォトリソグラフィによるレチクルの形成とミリングによって、一度で主磁極、サブヨーク、サイドシールドを形成することができる。また、その際の形状はレチクルのパターンで形成するため、非常に自由度が高い。従来、主磁極とリターンヨークはそれぞれについて成膜、レチクル形成、ミリングが少なくとも１回必要なため、工程は２倍以上になる。更に主磁極とリターンヨークの接合部の形状は事実上調整マージンがほとんどないので磁区制御が困難である。

更に、サブヨーク６の幅ＳＹＷをサブヨーク６の高さＳＹＨより大きくすることで、サブヨーク６の形状に異方性を付与することにより、サブヨーク中の磁束の流れを一軸に制限することができる。このようにすることで、磁束の方向の自由度が制限されるため、磁区の発生を著しく抑制することができる。また、サブヨーク６の磁束の方向は主磁極からの影響に対してできるだけ安定でなければならない。そのため、サブヨーク６の飽和磁束密度Ｂs2とサブヨークの体積Ｖ2との積Ｂs2Ｖ2が、主磁極の飽和磁束密度Ｂs1と主磁極の体積Ｖ1との積Ｂs1Ｖ1よりも大でなければならない。

また、ＳＹＷ方向の一軸異方性を得るために、積極的にバイアス膜を形成することもできる。具体的には硬磁性膜を積層する。ただし著しい硬磁性は主磁極の磁束の流れに影響するため、好ましくない。具体的には、（４π）^-1ＭＡ／ｍ（１ｋＯｅ）以下であることが望ましい。また、反強磁性層などを用いて一方向異方性を付与しても良い。

媒体からの磁束を効率よく磁気抵抗効果膜８に伝えるためには、第２主磁極領域５Ｂは媒体面から後方に向かって細くなったほうが、磁束を濃縮して伝送することができる。具体的には、主磁極の断面積に反比例して濃縮されるが、著しく細くすると、その部分で磁区を形成してしまうため磁束が主磁極を貫かなくなってしまう。そのため狭窄部の幅ＭＰＷＢは、ＡＢＳの幅ＭＰＷＡの１／１０より大きいことが望ましい。

図１に示した磁気ヘッドは、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込んで、磁気記録再生装置に搭載することができる。

図４は、このような磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本発明の磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、磁気ディスク２００は、スピンドル１５２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。本発明の磁気記録再生装置１５０は、複数の磁気ディスク２００を備えたものとしてもよい。

磁気ディスク２００に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、サスペンション１５４の先端に取り付けられている。ヘッドスライダ１５３は、上述したヨーク型再生磁気ヘッドと記録磁気ヘッドを含む磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。

磁気ディスク２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気ディスク２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはスライダが磁気ディスク２００と接触するいわゆる「接触走行型」であってもよい。

サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。

アクチュエータアーム１５５は、スピンドル１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。

図５は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。

サスペンション１５４の先端には、上述した磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。

上述した再生磁気ヘッドを具備することにより、従来よりも高い記録密度で磁気ディスク２００に磁気的に記録された情報を確実に読み取ることが可能となる。

ここまで述べてきた実施例の類似の実施構成を図６，７，８に示す。なお、図ｎ（Ａ）はＡＢＳの断面図であり、図ｎ（Ｂ）は図３に相当する部位の断面図である（ｎ＝６，７，８）。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、ハードマグ９が、磁気抵抗効果膜８の側部に形成されず、ＡＢＳ面ににおける第１主磁極領域５Ａの側部に形成されている。この場合、流入磁界は弱められるが、逆に磁気抵抗効果膜近傍は効率が高いため、結果として図２，３に示した構造と同等の出力がえられる。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示す構造は、図２，３に示す構造のように磁気抵抗効果膜８が主磁極に割り込んでおらず、主磁極５上に形成されている。この構造の場合、ウエハープロセスは簡便になるが磁気抵抗効果膜での磁束流入効率が減少してしまう。しかし磁気抵抗効果の大きい材料を用いれば、効率を補って出力をえられるのでプロセス簡略化のメリットを優先できる。

図８（Ａ），図８（Ｂ）は、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示す構造と同様、磁気抵抗効果膜８が主磁極に割り込んでおらず、主磁極５上に形成されている。さらに図６に示す構造同様、ハードマグがＡＢＳにおいて形成されている。効果は図７に示す構造と同様である。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施の形態は、図９に示すように、サイドシールドが主磁極の片側のみに形成されている構造である。この場合も図１に示した構造と比べて、デザインは自由度がなくなるが、ほぼ同等の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施の形態は、図５において、主磁極自体が、磁気抵抗効果膜の磁化自由層からなることを特徴とする。これにより、磁束流入効率をより高めることができる。この場合主磁極後方は別の磁性層とアバット接合でも良いし、リターンヨークまでの全てが磁化自由層からなっていても良い。また、この構造は図６（Ａ），図６（Ｂ）に示した構造にも適用することもできるし、図７に示した構造でも効果を得ることもできる。

なお、上述した例では主磁極５Ａ，５Ｂの脇側にサイドシールドが形成されている構造を示したが、図１０に示すようにサイドシールドが形成されていなくても良い。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

第１の実施形態に係わるヨーク型再生磁気ヘッドの概略構成を示す斜視図。 図１に示すヨーク型磁気ヘッドの構成を示す斜視図。 図２に示すヨーク型磁気ヘッドの構成を示す断面図。 本発明の実施形態に係る磁気記録再生装置の斜視図。 本発明の実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリの斜視図。 第１の実施形態に係わるヨーク型磁気ヘッドの構成を示す断面図。 第１の実施形態に係わるヨーク型磁気ヘッドの構成を示す断面図。 第１の実施形態に係わるヨーク型磁気ヘッドの構成を示す断面図。 第２の実施形態に係わるヨーク型磁気ヘッドの構成を示す斜視図。 ヨーク型磁気ヘッドの変形例を示す斜視図。

符号の説明

１…上部シールド電極，２…絶縁層，３…導電スペース層，４…下部シールド電極，５Ａ．５Ｂ…主磁極，６…サブヨーク，７…上部ピラー，８…磁気抵抗効果膜，９…ハードマグ，１０…サイドシールド

Claims (10)

1. 線記録方向に情報が磁気的に記録される媒体から磁気情報を読み出すためのヨーク型磁気ヘッドであって、
   前記線記録方向に対して垂直な平面に垂直な平面に設けられ、前記媒体に対向する対向面、飽和磁束密度Ｂs1、体積Ｖ1を有する主磁極と、
   前記平面に前記主磁極に接続して形成され、前記線記録方向に垂直な方向の長さＳＹＷが前記媒体の主面に垂直な方向の長さＳＹＨより長く、積Ｂs2Ｖ2が前記飽和磁束密度Ｂs1と前記体積Ｖ1との積よりも大きい飽和磁束密度Ｂs2および体積Ｖ2を有するサブヨークと、
   前記サブヨークと前記対向面との間に形成され、前記主磁極に接触する磁気抵抗効果膜と
   を具備することを特徴とするヨーク型磁気ヘッド。
2. 前記平面内に前記サブヨークに接続し、前記主磁極の脇側に形成されたサブヨークを更に具備することを特徴とする請求項1記載のヨーク型磁気ヘッド。
3. 前記主磁極と前記サブヨークとは、一つの磁性体膜内に形成されていることを特徴とする請求項１記載のヨーク型磁気ヘッド。
4. 前記サブヨークは、前記線記録方向に垂直な方向を容易軸とする磁気異方性を有することを特徴とする請求項１記載のヨーク型磁気ヘッド。
5. 前記磁気抵抗効果膜が接触している部位の前記主磁極と前記サブヨークとの間の主磁極の前記線記録方向に垂直な方向の長さが、前記線記録方向に垂直な方向の前記対向面の長さより短いことを特徴とする請求項１記載のヨーク型磁気ヘッド。
6. 線記録方向に情報が磁気的に記録される媒体から磁気情報を読み出すためのヨーク型磁気ヘッドを有する磁気ディスク装置であって、
   前記ヨーク型磁気ヘッドは、線記録方向に情報が磁気的に記録されている媒体から媒体の表面に対して垂直、且つ前記線記録方向に対して垂直な平面に垂直な平面に形成され、前記媒体に対向する対向面を有し、飽和磁束密度Ｂs1と体積Ｖ1とを有する主磁極と、前記平面に前記主磁極に接続して形成され、前記線記録方向に垂直な方向の長さＳＹＷが前記媒体の主面に垂直な方向の長さＳＹＨより長く、積Ｂs2Ｖ2が前記飽和磁束密度Bs1と前記体積Ｖ1との積よりも大きい飽和磁束密度Ｂs2および体積Ｖ2を有するサブヨークと、前記サブヨークと前記対向面との間に形成され、前記主磁極に接触する磁気抵抗効果膜とを具備することを特徴とする磁気ディスク装置。
7. 前記平面内に前記サブヨークに接続し、前記主磁極の脇側に形成されたサブヨークを更に具備することを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置。
8. 前記主磁極と前記サブヨークとは、一つの磁性体膜内に形成されていることを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置。
9. 前記サブヨークは、前記線記録方向に垂直な方向を容易軸とする磁気異方性を有することを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置。
10. 前記磁気抵抗効果膜が接触している部位の前記主磁極と前記サブヨークとの間の主磁極の前記線記録方向に垂直な方向の長さが、前記線記録方向に垂直な方向の前記対向面の長さより短いことを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置。

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