JP2008171503A

JP2008171503A - 薄膜磁気記録ヘッド

Info

Publication number: JP2008171503A
Application number: JP2007003944A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Odagiri; 充小田切
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-24
Also published as: US20080170334A1

Abstract

【課題】記録磁極と、記録磁極の下層側に設けられた第一リターンヨークと、記録磁極の上層側に設けられた第二リターンヨークとを備える薄膜磁気記録ヘッドにおいて、磁気記録の際に、第一および第二リターンヨークから発生される磁界により、磁気記録媒体に既に記録されている磁気情報を消去してしまったり、磁化状態を弱めてしまったりすることを抑えることが可能な薄膜磁気記録ヘッドを提供する。
【解決手段】記録磁極８６と、記録磁極８６の下層側に設けられた第一リターンヨーク８４と、記録磁極８６の上層側に設けられた第二リターンヨーク８８と、浮上面９９に露出し、第一リターンヨーク８４と第二リターンヨーク８８とを接続する、軟磁性材料から成るサイドヨーク２，２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録磁極と、記録磁極の下層側に設けられた第一リターンヨークと、記録磁極の上層側に設けられた第二リターンヨークとを備える薄膜磁気記録ヘッドに関する。

従来より、記録磁極の上下にそれぞれリターンヨークが設けられた薄膜磁気記録ヘッドが提案されている。その一例が、非特許文献１に開示されている。図４は、非特許文献１に記載された、薄膜磁気ヘッドの構成を示す説明図である。

図４の薄膜磁気ヘッドは、リード素子８０と、リード素子８０の下部シールド８２と、リード素子８０の上部シールド８４とから成るリードヘッドを備える。
また、この薄膜磁気ヘッドは、記録磁極（主磁極）８６と、記録磁極８６の下層側（リーディング側）の、前記上部シールドを兼ねる第一リターンヨーク８４と、記録磁極８６の上層側（トレーリング側）に設けられた第二リターンヨーク８８と、第一コイル９０と、第二コイル９２とから成る磁気記録ヘッドを備える。

記録磁極８６、第一リターンヨーク８４、および第二リターンヨーク８８は、それぞれ一端面が浮上面（磁気記録媒体９４との対向面）に露出し、他端側で互いに接続されて設けられる。図４に示すように、記録磁極８６と第一リターンヨーク８４とは、接続部９６で接続され、記録磁極８６と第二リターンヨーク８８とは、接続部９８で接続されている。
その接続部９６，９８のそれぞれを取り巻くよう、第一および第二コイル９０，９２が設けられている。

なお、図５に示すように、コイルの設け方には、いくつかのバリエーションがある。図５（ａ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面９９側から見た説明図であり、図５（ｂ）〜（ｄ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面９９に直交する断面で切断した断面の説明図である。なお、図５中の空白部は、絶縁層で埋められている部分である。

図５（ｂ）は、一方の接続部９６（第二リターンヨーク８８側）のみにコイル９２が設けられている構成を示している。
図５（ｃ）は、記録磁極８６にコイル９３が巻かれている構成であり、一般にヘリカルコイル型などと呼ばれる。
図５（ｄ）は、接続部９６，９８の両方に、それぞれコイル９０，９２が設けられている構成であり、ダブルコイル型などと呼ばれる。

図５（ｂ）〜（ｄ）において、コイル９０，９２，９３に印加される電流の向き（丸印が手前側に向かう方向、クロス印が奥方に向かう方向をそれぞれ示す）と、それに対応した磁束の流れ（矢印）を示している。

図５（ｃ）の垂直磁気記録用のヘリカルコイル型薄膜磁気記録ヘッドを例に、磁気記録媒体を磁化する際の磁束の流れを説明する。図５（ｃ）に示したヘリカルコイル型の薄膜磁気記録ヘッドのコイル９３に、図示したように電流を印加すると、コイル９３が巻かれた記録磁極８６に、矢印に示した方向の磁束が発生する。

この磁束の磁気記録媒体９４への作用を、図６を用いて説明する。
磁気記録媒体９４は、下層側から、軟磁性層９４ａ、中間層９４ｂ、所定の保磁力を有する記録層９４ｃ、および保護層９４ｄが積層されて成る。記録磁極８６の先端部から発せられた磁束は、保護層９４ｄ、記録層９４ｃ、および中間層９４ｂを透過して、軟磁性層９４ａに到達し、軟磁性層９４ａを伝って、薄膜磁気記録ヘッドの第一および第二リターンヨーク８４，８８に戻る。

ここで、記録磁極８６の先端部は、図５（ａ）に示すように断面積が小さいために、記録磁極８６の先端部から磁気記録媒体９４に向けて発せられる磁束（記録磁界）の密度は非常に高い。また、軟磁性層９４ａと記録磁極８６とが磁気的にカップリングして、記録層９４ｃに印加される磁束（記録磁界）を強める働きをする。これにより、図６に示すように、記録磁極８６の先端部の直近の磁気記録媒体９４の記録層ａは、記録磁極８６の先端部から発せられた磁束（記録磁界）の向きに磁化され、この磁化状態により磁気情報が記録される。

なお、図５（ｂ）に記載した構成では、磁束は、矢印に示したように、記録磁極８６および第一リターンヨーク８４から、磁気記録媒体に向かって放射され、第二リターンヨーク８８を介して戻る。
また、図５（ｄ）に記載した構成（ダブルコイル型）では、コイル９０に印加する電流の向きとコイル９２に印加する電流の向きとを逆向き（逆回転方向）にすることで、各リターンヨーク８４，８８に流れる磁束を理論上キャンセルして、記録磁極８６のみから磁気記録媒体に向けて磁束を放出させようとするものである。図５（ｄ）中、細かい点線で示した矢印は、コイル９０に印加された電流の作用で生じた磁束の方向を示し、粗い点線で示した矢印は、コイル９２に印加された電流の作用で生じた磁束の方向を示している。

なお、図５（ｂ）〜（ｄ）の各構成において、各コイル９０，９２，９３に印加する電流の向きを逆方向にすれば、発生する磁束の向きも矢印の逆方向となる。

M.Mallary、外２名、"One Terabit per Square Inch Perpendicular Recording Conceptual Design"、IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS,VOL.38,NO.4、２００２年７月、Fig.1

図６に示すように、磁気記録の際、磁束は記録磁極（主磁極）８６だけでなく、磁気回路を構成する第一および第二リターンヨーク８４，８８にも流れるので、第一および第二リターンヨーク８４，８８の浮上面側の端面からも、磁気記録媒体９４に向けた磁界が発生する。従来の薄膜磁気記録ヘッドにおいては、第一および第二リターンヨーク８４，８８から発生される磁界により、磁気記録媒体９４に既に記録されている磁気情報（例えば図６の記録層の部分ｂ，ｃ）を消去してしまったり、磁化状態を弱めてしまったりすることがあるという課題がある。

なお、図５（ａ）に示すように、第一および第二リターンヨーク８４，８８の、浮上面に露出する端面の面積は、記録磁極８６の端面の面積に比較して非常に大きいため、第一および第二リターンヨーク８４，８８から磁気記録媒体９４に発せられる磁界の磁束密度は比較的小さいものである。しかしながら、記録磁極８６で、磁気記録媒体９４の同じ箇所ａに磁気情報を記録する処理を多数回繰り返すと、第一および第二リターンヨーク８４，８８の位置に対応した磁気記録媒体９４の箇所ｂ，ｃの磁気情報が次第に消去されたり、磁化状態が弱まったりするという現象を、本願発明者は確認している。

また、図５（ｄ）に示したようなダブルコイル型の薄膜磁気記録ヘッドを有する薄膜磁気記録ヘッドにおいては、前述の通り第一および第二リターンヨーク８４，８８に流れる磁束を理論上キャンセルする構成となっている。しかしながら、これは、記録磁極８６に対して、二つのコイル９０，９２や第一および第二リターンヨーク８４，８８が、理想的に対称に配設された場合であって、実際には、コイル９０，９２や第一および第二リターンヨーク８４，８８の形状や配置が完全に対称にはならず、第一および第二リターンヨーク８４，８８から漏れ磁界が発生してしまう。

本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、記録磁極と、記録磁極の下層側に設けられた第一リターンヨークと、記録磁極の上層側に設けられた第二リターンヨークとを備える薄膜磁気記録ヘッドにおいて、磁気記録の際に、第一および第二リターンヨークから発生される磁界により、磁気記録媒体に既に記録されている磁気情報を消去してしまったり、磁化状態を弱めてしまったりすることを抑えることが可能な薄膜磁気記録ヘッドを提供することにある。

本発明に係る薄膜磁気記録ヘッドは、上記課題を解決するため、以下の構成を備える。
すなわち、記録磁極と、該記録磁極の下層側に設けられた第一リターンヨークと、前記記録磁極の上層側に設けられた第二リターンヨークと、浮上面に露出し、前記第一リターンヨークと前記第二リターンヨークとを接続する、軟磁性材料から成るサイドヨークとを備えることを特徴とする。
これによれば、第一リターンヨークと第二リターンヨークとが、浮上面側において接続されて無端状になるから、磁気回路として閉じた構造となり、第一リターンヨークおよび第二リターンヨークの浮上面側から磁界が放出されにくくなる。さらに、サイドヨークの分だけ、第一リターンヨークおよび第二リターンヨークに接続し浮上面に露出する軟磁性体の面積が大きくなるため、第一リターンヨークおよび第二リターンヨークの浮上面側からは、磁束が放出されたとしても、その磁束密度が小さいものとなる。

また、記録磁極と、該記録磁極の下層側に設けられた第一リターンヨークと、前記記録磁極の上層側に設けられた第二リターンヨークと、該第二リターンヨークの記録磁極側に設けられたトレーリングシールドと、浮上面に露出し、前記第一リターンヨークと前記トレーリングシールドとを接続する、軟磁性材料から成るサイドヨークとを備えることを特徴とする。
これによれば、上記課題を解決する構成を、トレーリングシールドを有する薄膜磁気記録ヘッドにも好適に適用できる。

また、前記サイドヨークは、前記記録磁極の両側に設けられていることを特徴とする。
これによれば、第一および第二リターンヨークとサイドヨークとの、浮上面に露出する形状が無端状となるから、第一リターンヨークおよび第二リターンヨークの浮上面側から、より磁界が放出されにくくなる。

また、前記記録磁極と前記サイドヨークとの間隔は、１０〜１００μｍに設けられていることを特徴とする。

本発明に係る薄膜磁気記録ヘッドによれば、磁気記録の際に、第一および第二リターンヨークから発生される磁界により、磁気記録媒体に既に記録されている磁気情報を消去してしまったり、磁化状態を弱めてしまったりするのを抑えることができる。

以下、本発明に係る薄膜磁気記録ヘッドを実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本実施の形態に係る、垂直磁気記録用の薄膜磁気記録ヘッドの構成を示す説明図である。図１（ａ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面９９側から見た説明図であり、図１（ｂ）〜（ｄ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面９９に直交する断面で切断した断面の説明図である。なお、図１中の空白部は、絶縁層で埋められている部分である。
図１（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ、前述の図５（ｂ）〜（ｄ）と同様、コイルの設け方のバリエーションを示している。

図１（ｂ）〜（ｄ）の各バリエーションの薄膜磁気記録ヘッドに共通する構成を説明する。薄膜磁気記録ヘッドは、記録磁極（主磁極）８６と、記録磁極８６の下層側（リーディング側）の第一リターンヨーク８４と、記録磁極８６の上層側（トレーリング側）に設けられた第二リターンヨーク８８とを備える。

記録磁極８６、第一リターンヨーク８４、および第二リターンヨーク８８は、それぞれ一端面が浮上面９９（磁気記録媒体との対向面）に露出し、他端側で互いに接続されて設けられる。図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、記録磁極８６と第一リターンヨーク８４とは、接続部９６で接続され、記録磁極８６と第二リターンヨーク８８とは、接続部９８で接続されている。

コイルの設け方には、いくつかのバリエーションがある。
図１（ｂ）は、一方の接続部９６（第二リターンヨーク８８側）のみにコイル９２が設けられている構成を示している。
図１（ｃ）は、記録磁極８６にコイル９３が巻かれている構成（ヘリカルコイル型）を示している。
図１（ｄ）は、接続部９６，９８の両方に、それぞれコイル９０，９２が設けられている構成（ダブルコイル型）を示している。

図１（ｂ）〜（ｄ）において、コイル９０，９２，９３に印加される電流の向き（丸印が手前側に向かう方向、クロス印が奥方に向かう方向をそれぞれ示す）と、それに対応した磁束の流れ（矢印）を示している。

なお、図１においては、リードヘッドを省略しているが、従来（図４）と同様、第一リターンヨーク８４の更に下層側に、下部シールド、リード素子、および上部シールドを備えるリードヘッドを設けてもよい。この際、第二リターンヨーク８８を、リードヘッドの上部シールドを兼ねる構成としてもよいし、リードヘッドの上部シールドとは別に形成してもよい。

さて、本発明に係る薄膜磁気記録ヘッドは、図１（ａ）に示すように、記録磁極８６の両側にそれぞれ、浮上面９９に露出し、第一リターンヨーク８４と第二リターンヨーク８８とを接続する、軟磁性材料から成るサイドヨーク２，２が設けられていることを特徴としている。

二本のサイドヨーク２，２は、好ましくは、浮上面９９に露出する第一および第二リターンヨーク８４，８８の、記録磁極８６のコア幅方向（図１（ａ）の左右方向）の両端部間をそれぞれ接続するよう配設される。
また、特に限定されるものではないが、記録磁極８６とサイドヨーク２，２との間隔ｌｂは、１０〜１００μｍ程度に設定すると良い。なお、浮上面９９に露出する第一および第二リターンヨーク８４，８８の、コア幅方向の幅ｌａは、一般的に５０〜１００μｍ程度である。

図１（ｂ）〜（ｄ）において、サイドヨーク２は、記録磁極８６と同一断面上にはないものであるが、磁束の経路の説明のために、図上に表現させている。
図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、サイドヨーク２は、第一および第二リターンヨーク８４，８８の、浮上面９９側の端部間を接続するよう設けられる。サイドヨーク２は、コイル９０，９２，９３よりも浮上面９９側に設けられる。

サイドヨーク２，２の材質は、軟磁性材料であれば特に限定されるものではないが、例えばパーマロイを採用できる。

本実施の形態に係る薄膜磁気記録ヘッドは、図１（ｂ）〜（ｄ）の矢印に示すように、第一リターンヨーク８４と第二リターンヨーク８８とが、浮上面９９側において接続されて無端状（Ｏ型状）になるから、磁気回路として閉じた構造となり、図中の矢印に示すように、第一リターンヨーク８４および第二リターンヨーク８８の浮上面９９側から磁界が放出されにくく（漏れにくく）なる。

さらに、図１（ａ）に示すように、サイドヨーク２，２の分だけ、第一リターンヨーク８４および第二リターンヨーク８８に接続し浮上面９９に露出する軟磁性体の面積が大きくなるため、第一リターンヨーク８４および第二リターンヨーク８８の浮上面９９側からは、磁束が放出されたとしても、その磁束密度が小さいものとなる。
また、図１（ａ）に示すように、第一および第二リターンヨーク８４，８８とサイドヨーク２，２との、浮上面９９に露出する形状が無端状となるから、第一リターンヨーク８４および第二リターンヨーク８８の浮上面９９側から、より磁界が放出されにくい。

したがって、磁気記録の際に、第一および第二リターンヨーク８４，８８から発生される磁界により、従来のように磁気記録媒体に既に記録されている磁気情報を消去してしまったり、磁化状態を弱めてしまったりするのを抑えることができる。

ところで、薄膜磁気記録ヘッドにおいて、従来より、高い磁界勾配を実現して磁気記録媒体に対する記録密度を高めるため等の目的で、図７（ａ），（ｂ）に示すように、トレーリング側の第二リターンヨーク８８の浮上面９９側の端部に、第二のリターンヨーク８８に接続したトレーリングシールド４を設ける場合がある。

このようなトレーリングシールド４を有する薄膜磁気記録ヘッドに、本発明を適用する場合には、サイドヨーク２，２は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、第一リターンヨーク８４とトレーリングシールド４とを接続するよう設ける。なお、図２（ｂ）に示すように、サイドヨーク２，２を、第二リターンヨーク８８およびトレーリングシールド４の両者にまたがるよう設けても良いし、トレーリングシールド４のみに接続するよう設けてもよい。

なお、トレーリングシールドを有する薄膜磁気記録ヘッドであっても、図３に示すように、第二リターンヨーク８８の、前記コア幅方向の中途部のみにトレーリングシールド５が設けられている構成においては、サイドヨーク２，２は、第一リターンヨーク８４と第二リターンヨーク８８とを接続するよう設けてもよい。

本実施の形態に係る薄膜磁気記録ヘッドの製造方法としては、例えば、第一リターンヨーク８４、記録磁極８６、各コイル９０，９２，９３、各接続部９６，９８、および、それらの間を埋める絶縁層をそれぞれ積層して形成後、第二リターンヨーク８８（またはトレーリングシールド４）を形成する前に、サイドヨーク２，２の対応箇所の絶縁層に、積層方向の縦穴を形成し（例えばレジスト層をマスクとしたイオンミリング等で実現できる）、その縦穴内にめっきでパーマロイを充填して、サイドヨーク２，２を形成するといった方法を採用できる。
または、各接続部９６，９８や記録磁極８６を形成する際のめっきを、サイドヨーク２，２の対応箇所にも施すことで、下層からサイドヨーク２，２を積み上げて形成してもよい。

ところで、従来より、記録磁極（主磁極）の両側にサイドシールドを設けることで、記録磁極からトラック幅方向への磁界漏れを減らして、隣接トラックの消去（サイドトラックイレーズ）を防止する技術が提案されている。
本願発明のサイドヨークと従来のサイドシールドとについて、混同を避けるため、以下、その違いを説明する。

図８は、従来のサイドシールド７８を備えた薄膜磁気記録ヘッドの構成を表し、（ａ）は浮上面側から見た図であり、（ｂ）はその薄膜磁気記録ヘッドを浮上面に直交する断面で切断した断面図である。なお、図８（ｂ）において、サイドシールド７８は、記録磁極８６と同一断面上にはないものであるが、磁束の経路の説明のために、図上に表現させている。また、上記実施の形態と同一の部材については同一の符号を付して説明を省略する。

図８において、記録磁極８６の両側に、サイドシールド７８，７８が設けられている。しかし、従来のサイドシールド７８，７８は、上述の通り、隣接トラックの消去（サイドトラックイレーズ）を防止する目的で設けられるものである。
そして構成上、サイドシールド７８，７８と、一方のリターンヨーク（第一リターンヨーク８４）との間には、絶縁層が挟まれたギャップｇが形成されている。このギャップｇにより、ギャップｇの近傍において、第一リターンヨーク８４から磁気記録媒体側へ放出される（漏れる）磁界がより大きくなりやすい。

また、サイドシールド７８は、隣接トラックの消去を防止する目的で設けられるものであるから、記録磁極８６との間の間隔ｌｃが、トラック間隔に合わせた間隔（０．０２〜０．２μｍ程度）と、本実施の形態における記録磁極８６とサイドヨーク２との間隔１０〜１００μｍ程度とは大きく異なるものである。

このように、従来のサイドシールド７８，７８は、第一リターンヨーク８４と、第二のリターンヨーク８８（または第二のリターンヨーク８８に接続したトレーリングシールド４）とを結ぶものではなく、またその配置においても本実施の形態におけるサイドヨークとは異なるものである。
そしてその構成の違いから、従来のサイドシールドを有する薄膜磁気記録ヘッドにおいては、前記ギャップｇによりリターンヨークから漏れる磁界がかえって大きくなるといった、作用上の違いも生じる。

本発明に係る薄膜磁気記録ヘッドの構成を示す説明図であり、（ａ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面側から見た説明図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面に直交する断面で切断した断面の説明図である。本発明に係る薄膜磁気記録ヘッドの構成を示す説明図であり、（ａ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面側から見た説明図であり、（ｂ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面に直交する断面で切断した断面の説明図である。本発明に係る薄膜磁気記録ヘッドを浮上面側から見た説明図である。従来の薄膜磁気記録ヘッドの構成を示す説明図である。従来の薄膜磁気記録ヘッドの構成を示す説明図であり、（ａ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面側から見た説明図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面に直交する断面で切断した断面の説明図である。薄膜磁気記録ヘッドから発せられる磁束の磁気記録媒体への作用を説明する説明図である。従来の薄膜磁気記録ヘッドの構成を示す説明図であり、（ａ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面側から見た説明図であり、（ｂ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面に直交する断面で切断した断面の説明図である。従来の薄膜磁気記録ヘッドの構成を示す説明図であり、（ａ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面側から見た説明図であり、（ｂ）は、薄膜磁気記録ヘッドを浮上面に直交する断面で切断した断面の説明図である。

符号の説明

２サイドヨーク
４トレーリングシールド
７８サイドシールド
８０リード素子
８２下部シールド
８４第一リターンヨーク
８６記録磁極
８８第二リターンヨーク
９０，９２，９３コイル
９４磁気記録媒体
９６，９８接続部
９９浮上面

Claims

記録磁極と、
該記録磁極の下層側に設けられた第一リターンヨークと、
前記記録磁極の上層側に設けられた第二リターンヨークと、
浮上面に露出し、前記第一リターンヨークと前記第二リターンヨークとを接続する、軟磁性材料から成るサイドヨークとを備えることを特徴とする薄膜磁気記録ヘッド。
記録磁極と、
該記録磁極の下層側に設けられた第一リターンヨークと、
前記記録磁極の上層側に設けられた第二リターンヨークと、
該第二リターンヨークの記録磁極側に設けられたトレーリングシールドと、
浮上面に露出し、前記第一リターンヨークと前記トレーリングシールドとを接続する、軟磁性材料から成るサイドヨークとを備えることを特徴とする薄膜磁気記録ヘッド。
前記サイドヨークは、前記記録磁極の両側に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜磁気記録ヘッド。
前記記録磁極と前記サイドヨークとの間隔は、１０〜１００μｍに設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載の薄膜磁気記録ヘッド。