JP2008077723A

JP2008077723A - 垂直記録用磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2008077723A
Application number: JP2006253926A
Authority: JP
Inventors: Maki Maeda; 麻貴前田; Junzo Toda; 順三戸田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】垂直記録用磁気ヘッドに関し、この記録磁界の不足を補うためには主磁極の膜厚を増やすことが必要になる。主磁極が隣接するトラックにより接近し、主磁極のリーディング側でサイドイレーズが起こる。
【解決手段】サイドシールド２を主磁極１のリーディング側の両サイドのみに配置し、さらに、上記サイドシールドをトレーリング側のリターンヨーク或いはリーディング側のシールドのいずれかに接続することにより、主磁極のリーディング側でサイドイレーズが起こるのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は垂直記録用磁気ヘッドに関するものであり、特に、高密度化に適した磁気記録再生装置においてＯ／Ｗ（オーバーライト）特性を劣化させずに狭トラック化を実現するためのシールド構造に特徴のある垂直記録用磁気ヘッドに関するものである。

従来より各種の情報処理機器における情報記録装置としてはＨＤＤ（ハードディスクドライアブ）装置が用いられているが、近年、情報記録装置の大容量・高記録密度化が強く要請されている。

高密度記録化の要請に応えるためにはビット長を小さくすれば良いが、従来の面内記録方式では熱揺らぎの問題が大きくなるため、磁気記録媒体を垂直方向に磁化して情報を記録する垂直記録方式の研究開発が盛んになされている。

この様な垂直記録方式においては、高密度化のために狭トラック化する必要があるが、そのためには、隣接トラックへの漏れ磁界を防ぐ必要があり、隣接トラックへのはみ出し記録、即ち、サイドイレーズを防ぐには、装置駆動時のＳｋｅｗ角対策として主磁極形状や、主磁極の両サイドにシールドを配置する構造が提案されている。

例えば、垂直記録用磁気ヘッドの主磁極形状を逆台形とし、さらにトレーリングエッジ側にトレーリングシールドと別にサイドシールドを設けること（例えば、特許文献１参照）や、トレーリングシールドと一体化したサイドシールドを設けること( 例えば、特許文献２或いは特許文献３参照）が提案されているので、ここで、図１１及び図１２を参照して従来の垂直記録用磁気ヘッドを説明する。

図１１参照
図１１は、従来の垂直記録用磁気ヘッドの概略的構成図であり、上図は磁気記録媒体の移動方向に沿った概略的断面図であり、下図は記録媒体側から見た概略的平面図である。
従来の垂直記録用磁気ヘッドは、ＡｌＴｉＣ基板（図示は省略）上に下部磁気シールド層５１、ＭＲ素子５２、上部磁気シールド層５３、主磁極５４を設け、この主磁極５４とリターンヨーク５５とを後端部５６で接続するとともに、リターンヨーク５５の先端部に主磁極５４に延びるトレーリングシールド５７を設け、後端部５６を巻回するようにライトコイル５８を設けた構造となっている。
なお、図においては磁気的構造が明瞭になるように、Ａｌ₂Ｏ₃やレジスト等の層間絶縁膜や電極端子等は図示を省略している。

図１２参照
図１２は、従来の改良型の垂直記録用磁気ヘッドの概略的平面図であり、基本構成は図１１に示した従来の垂直記録用磁気ヘッドと同様であるので、ここでは、磁気記録媒体側から見た概略的平面図である（例えば、特許文献２参照）。
図に示すように、主磁極６１の側部にトレーリングシールド６２と一体になったサイドシールド６３を設けたものであり、サイドシールド６３により隣接トラックへの漏れ磁界を防いでいる。
特開２００４−１２７４８０号公報特開２００５−１２２８８７号公報特開２００５−３１０３６３号公報

さらなる高密度化に応えるためには主磁極をさらに狭コア幅化する必要があるが、主磁極をさらに狭コア幅化した場合、記録ヘッドの発生磁界が不足することになり、この記録磁界の不足を補うためには主磁極の膜厚を増やすことが必要になる。

しかし、主磁極の膜厚を増やすと、スキュー（Ｓｋｅｗ）がついた場合に主磁極が隣接するトラックにより接近することになり、その結果、主磁極のリーディング側でサイドイレーズが起こるというデメリットが発生する。

それを防止するためには、図１２に示したように、主磁極を側面をサイドシールドで完全に覆うようにすれば良いが、そうすると主磁極で発生する磁場がサイドシールドに吸収されて記録磁界が大幅に低減し、書込ができなくなるという問題が発生する。

したがって、本発明は、高密度化に応えるために主磁極の膜厚を増加させた場合にも、記録磁界を十分に確保した状態でサイドイレーズを抑制することを目的とする。

図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、垂直記録用磁気ヘッドであって、サイドシールド２を主磁極１のリーディング側の両サイドのみに配置することを特徴とする。

このように、サイドシールド２を主磁極１のリーディング側の両サイドのみに配置することにより記録磁界を殆ど低減することなく、リーディングエッジ８における漏れ磁界を低減することができ、それによって、スキューが発生した場合にも、隣接するトラックにおけるサイドイレーズを防止することができる。

この場合、主磁極１の断面形状としてはトレーリング側が幅広の逆台形形状であることが望ましく、それによって、狭コア幅化が容易になるとともに、サイドシールド２の主磁極１に沿った長さ（ＳＬ：サイドシールド膜厚）を主磁極１の長さ（膜厚）の１／３以下とすることが望ましく、それによって、リーディングエッジ８における漏れ磁界を低減効果を保ったままで、磁場の吸収による記録磁界低減を効果的に抑制することができる。

また、主磁極１とサイドシールド２とのリーディングエッジにおける間隙（ＳＧ：サイドシールドギャップ）は、６０ｎｍ以下であることが望ましく、それによって、狭トラック幅化した場合にも、サイドイレーズを効果的に抑制することができる。

また、サイドシールド２はトレーリング側のリターンヨーク３、トレーリングシールド或いはリーディング側のシールド５、即ち、磁気抵抗効果素子７に対する上部磁気シールドのいずれかに接続しても良いし、或いは、サイドシールド２を他のシールド４，５，６に接続しないように構成しても良いものである。

また、上述のサイドシールド２の構成は主磁極１のトレーリング側に６０ｎｍ以下の狭ギャップ（ＴＧ：トレーリングギャップ）をもつトレーリングシールドヘッドに対しても、或いは、主磁極１のトレーリング側に６０ｎｍ以下の狭ギャップのシールド４、即ち、トレーリングシールドをもたない単磁極ヘッドにも適用されるものである。

また、垂直磁気記録装置としては、上述の構成の垂直記録用磁気ヘッドを搭載することによって、サイドイレーズの発生しない、高記録密度の磁気記録装置を実現することができる。

本発明によれば、サイドシールドを主磁極のリーディング側の両サイドのみに配置しているので、記録磁界を殆ど低減することなく、リーディングエッジにおける漏れ磁界を低減することができ、それによって、Ｏ／Ｗ（オーバーライト）特性を劣化させずに、狭トラック化に適したヘッドを実現することができる。

本発明は、主磁極、特に、断面形状がトレーリング側が幅広の逆台形状である主磁極のリーディング側の両サイドのみにサイドシールド、特に、主磁極に沿った長さ（ＳＬ：サイドシールド膜厚）が主磁極の長さ（膜厚）の１／３以下のサイドシールドを、特に、主磁極とサイドシールドとのリーディングエッジにおける最短ギャップ（ＳＧ：サイドシールドギャップ）が６０ｎｍ以下になるように設けたものである。

ここで、図２を参照して、本発明の実施例１の垂直記録用磁気ヘッドを説明する。
図２参照
図２は、本発明の実施例１の垂直記録用磁気ヘッドの概略的構成図であり、上図は磁気記録媒体の移動方向に沿った中央部の概略的断面図であり、下図は記録媒体側から見た概略的平面図である。
なお、図においては磁気的構造が明瞭になるように、Ａｌ₂Ｏ₃やレジスト等の層間絶縁膜や電極端子等は図示を省略している。

本発明の実施例１の垂直記録用磁気ヘッドは従来の垂直記録用磁気ヘッドと同様に、ＡｌＴｉＣ基板（図示は省略）上に下部磁気シールド層１１、ＭＲ素子１２、上部磁気シールド層１３、逆台形状の主磁極１４を設け、この主磁極１４とリターンヨーク１５とを後端部１６で接続するとともに、リターンヨーク１５の先端部に主磁極１４に向かうトレーリングシールド１７を設けるとともに、主磁極のリーディングエッジ１８側の両側にサイドシールド１９を設け、リターンヨーク１５の後端部１６を巻回するようにライトコイル２０を設ける。

このサイドシールド１９の長さ（即ち、膜厚）は、主磁極１４の長さ（即ち、膜厚）の１／３以下であることが望ましく、それによって、記録磁界の低減を抑制することができる。

この場合、主磁極１４はＣｏＦｅからなる高Ｂ_s材料から構成するとともに、リーディングエッジ側の光学コア幅を１４０ｎｍ、逆台形角度を７°、膜厚を２５０ｎｍとし、トレーリングシールド１７との間隔、即ち、トレーリングギャップ長（ＴＧ）を５２ｎｍとする。

また、トレーリングシールド１７はＣｏＮｉＦｅから構成するとともに、トレーリングハイト（ＴＨ）を３００ｎｍに設定する。

また、サイドシールド１９は、８０ＮｉＦｅから構成するとともに、サイドシールド１９の長さ、即ち、サイドシールド膜厚（ＳＬ）を５０ｎｍ、サイドシールドハイト（ＳＨ）を１００ｎｍに設定し、また、リーディングエッジ１８における主磁極１４との間隙、サイドシールドギャップ（ＳＧ）を６０ｎｍに設定する。
なお、この場合のサイドシールドは他のいずれのシールドにも接続していない。

このような、垂直記録用磁気ヘッドに対して、サイドシールドによる効果をシミュレーションしたので、図３及び図４を参照して説明する。
なお、計算手法として、ライトコイル、ヘッド、磁気記録媒体の裏打ち層をモデル化した電磁界計算を行い、発生磁界を計算する。

この時、磁界計算位置としては、媒体の記録層中心、即ち、トラック中心とし、一方、隣接トラック磁界はトラック中心から１１０ｎｍ離れた位置とする。
なお、トラックピッチは１６０ｎｍで、リード実効コア幅は１００ｎｍとし、０．１２ＡＴの電流を流した場合の磁界を計算する。
また、この時、比較のために上述の図１１及び図１２に示した従来例及び改良型の従来例のシミュレーションを合わせて行ったが、その場合のヘッド寸法は本発明の実施例１の垂直記録用磁気ヘッドのヘッド寸法と同じにしている。

図３参照
図３は、ダウントラック方向の磁界分布図であり、いずれの場合も主磁極のトレーリング側端部で最大になっている。
また、上述したように、図１２に示した改良型の場合には、図１１に示した従来構造に対して１０％程度の記録磁界の低下が見られる。
一方、本発明の実施例１の場合には、図１１に示した従来構造に対して極めて僅かの低下が見られるだけである。

図４参照
図４は、隣接トラックにおけるダウントラック方向の磁界分布図であり、図１２に示した改良型の場合には、図１１に示した従来構造に対して大幅な低下が見られ、サイドイレーズの問題が発生しないことがわかる。
但し、図３に示すように、記録磁界の低下が問題となる。

一方、本発明の実施例１の場合には、図１１に示した従来構造に対して有意な程度に隣接磁界の低減効果が確認された。

表１は上述の関係を定量化したものであり、本発明の実施例１のトラック中心におけるダウントラック方向の最大磁界は、図１１に示した従来構造の約９８％を維持しながら、リーディング側のサイドシールドの膜厚中心（ダウントラック方向としては図４の−１００ｎｍの位置）における隣接磁界は１０％以上抑制する効果があることが確認された。

このように、本発明の実施例１においては、主磁極のリーディングエッジ側にのみサイドシールドを設けているので、記録磁界を殆ど低減することなくリーディングエッジ側における隣接磁界を有意に低減することができ、それによって、高密度記録磁気ヘッドにおけるサイドイレーズの発生を効果的に抑制することができる。

次に、図５を参照して本発明の実施例２の垂直記録用磁気ヘッドを説明するが、トレーリングシールドを設けないだけで基本的な構成は上記の実施例１の垂直記録用磁気ヘッド同様であるので、磁気記録媒体側から見た平面図のみを示す。
図５参照
図５は、本発明の実施例２の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図であり、ここでも、磁気的構造が明瞭になるように、Ａｌ₂Ｏ₃やレジスト等の層間絶縁膜や電極端子等は図示を省略している。

本発明の実施例２の垂直記録用磁気ヘッドは従来の垂直記録用磁気ヘッドと同様に、ＡｌＴｉＣ基板（図示は省略）上に下部磁気シールド層１１、ＭＲ素子１２、上部磁気シールド層１３、逆台形状の主磁極１４を設け、この主磁極１４とリターンヨーク１５とを後端部で接続するとともに、主磁極のリーディングエッジ１８側の両側にサイドシールド１９を設け、リターンヨーク１５の後端部を巻回するようにライトコイルを設けたものである。

なお、この場合も、サイドシールド１９の長さ（即ち、膜厚）は、主磁極１４の長さ（即ち、膜厚）の１／３以下であることが望ましく、それによって、記録磁界の低減を抑制することができる。

次に、図６を参照して本発明の実施例３の垂直記録用磁気ヘッドを説明するが、サイドシールドをトレーリングシールドに接続しただけで基本的な構成は上記の実施例１の垂直記録用磁気ヘッド同様であるので、磁気記録媒体側から見た平面図のみを示す。
図６参照
図６は、本発明の実施例３の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図であり、ここでも、磁気的構造が明瞭になるように、Ａｌ₂Ｏ₃やレジスト等の層間絶縁膜や電極端子等は図示を省略している。

本発明の実施例３の垂直記録用磁気ヘッドは従来の垂直記録用磁気ヘッドと同様に、ＡｌＴｉＣ基板（図示は省略）上に下部磁気シールド層１１、ＭＲ素子１２、上部磁気シールド層１３、逆台形状の主磁極１４を設け、この主磁極１４とリターンヨーク１５とを後端部で接続し、リターンヨーク１５の先端部に主磁極１４に向かうトレーリングシールド１７を設けるとともに、主磁極のリーディングエッジ１８側の両側にサイドシールド１９を設け、このサイドシールド１９をトレーリングシールド１７に対して接続部２１によって磁気的に接続したものである。
また、リターンヨーク１５の後端部を巻回するようにライトコイルを設ける。

次に、図７を参照して本発明の実施例４の垂直記録用磁気ヘッドを説明するが、サイドシールドを上部磁気シールド層に接続しただけで基本的な構成は上記の実施例１の垂直記録用磁気ヘッド同様であるので、磁気記録媒体側から見た平面図のみを示す。
図７参照
図７は、本発明の実施例４の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図であり、ここでも、磁気的構造が明瞭になるように、Ａｌ₂Ｏ₃やレジスト等の層間絶縁膜や電極端子等は図示を省略している。

本発明の実施例４の垂直記録用磁気ヘッドは従来の垂直記録用磁気ヘッドと同様に、ＡｌＴｉＣ基板（図示は省略）上に下部磁気シールド層１１、ＭＲ素子１２、上部磁気シールド層１３、逆台形状の主磁極１４を設け、この主磁極１４とリターンヨーク１５とを後端部で接続し、リターンヨーク１５の先端部に主磁極１４に向かうトレーリングシールド１７を設けるとともに、主磁極のリーディングエッジ１８側の両側にサイドシールド１９を設け、このサイドシールド１９を上部磁気シールド層１３に対して接続部２２によって磁気的に接続したものである。
また、リターンヨーク１５の後端部を巻回するようにライトコイルを設ける。

次に、図８を参照して本発明の実施例５の垂直記録用磁気ヘッドを説明するが、トレーリングシールドを設けないだけで基本的な構成は上記の実施例３の垂直記録用磁気ヘッド同様であるので、磁気記録媒体側から見た平面図のみを示す。
図８参照
図８は、本発明の実施例５の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図であり、ここでも、磁気的構造が明瞭になるように、Ａｌ₂Ｏ₃やレジスト等の層間絶縁膜や電極端子等は図示を省略している。

本発明の実施例５の垂直記録用磁気ヘッドは従来の垂直記録用磁気ヘッドと同様に、ＡｌＴｉＣ基板（図示は省略）上に下部磁気シールド層１１、ＭＲ素子１２、上部磁気シールド層１３、逆台形状の主磁極１４を設け、この主磁極１４とリターンヨーク１５とを後端部で接続するとともに、主磁極のリーディングエッジ１８側の両側にサイドシールド１９を設け、このサイドシールド１９をリターンヨーク１５に対して接続部２３によって磁気的に接続したものである。
また、リターンヨーク１５の後端部を巻回するようにライトコイルを設ける。

次に、図９を参照して本発明の実施例６の垂直記録用磁気ヘッドを説明するが、トレーリングシールドを設けないだけで基本的な構成は上記の実施例４の垂直記録用磁気ヘッド同様であるので、磁気記録媒体側から見た平面図のみを示す。
図９参照
図９は、本発明の実施例６の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図であり、ここでも、磁気的構造が明瞭になるように、Ａｌ₂Ｏ₃やレジスト等の層間絶縁膜や電極端子等は図示を省略している。

本発明の実施例６の垂直記録用磁気ヘッドは従来の垂直記録用磁気ヘッドと同様に、ＡｌＴｉＣ基板（図示は省略）上に下部磁気シールド層１１、ＭＲ素子１２、上部磁気シールド層１３、逆台形状の主磁極１４を設け、この主磁極１４とリターンヨーク１５とを後端部で接続するととともに、主磁極のリーディングエッジ１８側の両側にサイドシールド１９を設け、このサイドシールド１９を上部磁気シールド層１３に対して接続部２４によって磁気的に接続したものである。
また、リターンヨーク１５の後端部を巻回するようにライトコイルを設ける。

次に、図１０を参照して、本発明の実施例７の磁気ディスク装置を説明する。
図１０参照
図１０は、本発明の実施例７の磁気ディスク装置の概略的平面図であり、スピンドルモータ３１に回転自在に固定され、裏打層を有する垂直記録磁気ディスク３２、磁気ヘッドを備えたスライダ３３を支持固定するヘッドサスペンション（スイングアーム）３４、及び、ヘッドサスペンション３４を駆動する電磁アクチュエータ３５によって構成されている。
このスライダ３３に実装する磁気ヘッドとして、上述の実施例１乃至実施例６の本発明に特有な構造のサイドシールドを備えた垂直記録用磁気ヘッドを用いたものである。

この場合、電磁アクチュエータ３５によってスライダ３３を支持固定したヘッドサスペンション３４を回転させ、磁気ヘッドを構成する書込ヘッドにより垂直記録磁気ディスク３２に情報を記録したり、或いは、磁気ヘッドを構成する再生ヘッドによって垂直記録磁気ディスク３２に記録された情報の再生を行うことになる。

以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記の実施例１乃至実施例６に記載された寸法及び形状或いは磁性材料は単なる一例であり、微細化の進行に伴って適宜変更されるのである。

また、上記の各実施例においては、ライトコイルを主磁極とリターンヨークとの間の空間に設けているが、主磁極と上部磁気シールド層との間にも設けても良いものであり、この場合には、リターンヨーク側に設けたライトコイルに流す電流と逆方向の電流を流すようにする。

ここで、再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照
（付記１）垂直記録用磁気ヘッドであって、サイドシールド２を主磁極１のリーディング側の両サイドのみに配置することを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
（付記２）上記主磁極１の断面形状がトレーリング側が幅広の逆台形状であり、且つ、上記サイドシールド２の前記主磁極１に沿った長さが主磁極１の長さの１／３以下であることを特徴とする付記１記載の垂直記録用磁気ヘッド。
（付記３）上記主磁極１と上記サイドシールド２との最短ギャップが、６０ｎｍ以下であることを特徴とする付記１または２に記載の垂直記録用磁気ヘッド。
（付記４）上記サイドシールド２をトレーリング側のリターンヨーク３或いはリーディング側のシールド５のいずれかに接続することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の垂直記録用磁気ヘッド。
（付記５）上記サイドシールド２を他のシールド４，５，６に接続しないことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の垂直記録用磁気ヘッド。
（付記６）上記主磁極１がトレーリング側に６０ｎｍ以下の狭ギャップをもつトレーリングシールドヘッドであることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の垂直記録用磁気ヘッド。
（付記７）上記主磁極１がトレーリング側に６０ｎｍ以下の狭ギャップのシールド４をもたない単磁極ヘッドであることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の垂直記録用磁気ヘッド。
（付記８）付記１乃至７のいずれか１に記載の垂直記録用磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする垂直磁気記録装置。

本発明の活用例としては、再生ヘッドを備えた複合型薄膜磁気ヘッドの書込ヘッドが典型的なものであるが、単独の書込ヘッドのみの磁気ヘッドにも適用されるものである。

本発明の原理的構成の説明図である。本発明の実施例１の垂直記録用磁気ヘッドの概略的構成図である。ダウントラック方向の磁界分布図である。隣接トラックにおけるダウントラック方向の磁界分布図である。本発明の実施例２の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図である。本発明の実施例３の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図である。本発明の実施例４の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図である。本発明の実施例５の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図である。本発明の実施例６の垂直記録用磁気ヘッドの記録媒体側から見た概略的平面図である。本発明の実施例７の磁気ディスク装置の概略的平面図である。従来の垂直記録用磁気ヘッドの概略的構成図である。従来の改良型の垂直記録用磁気ヘッドの概略的平面図である。

符号の説明

１主磁極
２サイドシールド
３リターンヨーク
４シールド
５シールド
６シールド
７磁気抵抗効果素子
８リーディングエッジ
１１下部磁気シールド層
１２ＭＲ素子
１３上部磁気シールド層
１４主磁極
１５リターンヨーク
１６後端部
１７トレーリングシールド
１８リーディングエッジ
１９サイドシールド
２０ライトコイル
２１接続部
２２接続部
２３接続部
２４接続部
３１スピンドルモータ
３２垂直記録磁気ディスク
３３スライダ
３４ヘッドサスペンション
３５電磁アクチュエータ
５１下部磁気シールド層
５２ＭＲ素子
５３上部磁気シールド層
５４主磁極
５５リターンヨーク
５６後端部
５７トレーリングシールド
５８ライトコイル
６１主磁極
６２トレーリングシールド
６３サイドシールド

Claims

垂直記録用磁気ヘッドであって、主磁極のリーディング側の両サイドのみにシールドを配置することを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
上記サイドシールドをトレーリング側のリターンヨーク或いはリーディング側のシールドのいずれかに接続することを特徴とする請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッド。
上記サイドシールドを他のシールドに接続しないことを特徴とする請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッド。
上記主磁極がトレーリング側に６０ｎｍ以下の狭ギャップをもつトレーリングシールドヘッドであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の垂直記録用磁気ヘッド。
上記主磁極がトレーリング側に狭ギャップのシールドをもたない単磁極ヘッドであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の垂直記録用磁気ヘッド。