JP2012119026A - 磁気ヘッド、およびこれを備えたディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録信号品質を向上し、記録密度の向上を図ることが可能な磁気ヘッド、およびこれを備えたディスク装置を提供する。
【解決手段】ディスク装置の磁気ヘッドは、記録媒体の記録層に対し垂直な記録磁界を印加する主磁極６６と、主磁極のトレーリング側にライトギャップを置いて対向し、主磁極からの磁束を還流させて主磁極とともに磁気回路を形成するリターン磁極６８と、主磁極およびリターン磁極が形成する磁気回路に磁束を励起するコイルと、主磁極の記録媒体側の端部とリターン磁極とが対向する面の間に設けられ、高周波磁界を発生するスピントルク発振子７４と、リターン磁極および主磁極を通してスピントルク発振子に電流を流す電流源と、リターン磁極および主磁極の少なくとも一方に設けられ、リターン磁極および主磁極の少なくとも一方のスピントルク素子と対向する対向面からこの対向面と交差する方向に延出した非磁性層８０と、を備えている。
【選択図】 図７

Description

この発明の実施形態は、ディスク装置に用いる垂直磁気記録用の磁気ヘッド、この磁気ヘッドを備えたディスク装置に関する。

ディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置は、ケース内に配設された磁気ディスクと、磁気ディスクを支持および回転するスピンドルモータと、磁気ディスクに対して情報のリード／ライトを行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリと、を備えている。磁気ヘッドのヘッド部は、ライト用の記録ヘッドとリード用の再生ヘッドとを含んでいる。

近年、磁気ディスク装置の高記録密度化、大容量化あるいは小型化を図るため、垂直磁気記録用の磁気ヘッドが提案されている。このような磁気ヘッドにおいて、記録ヘッドは、垂直方向磁界を発生させる主磁極と、その主磁極のトレーリング側にライトギャップを挟んで配置されて磁気ディスクとの間で磁路を閉じるリターン磁極、あるいはライトシールド磁極と、主磁極に磁束を流すためのコイルとを有している。

記録密度の向上を図る目的で、主磁極とリターン磁極との間に高周波発振素子としてスピントルク発振子を設け、このスピントルク振素子から磁気記録層に高周波磁界を印加する高周波磁界アシスト記録方式の磁気ヘッドが提案されている。この磁気ヘッドは、ギャップ磁界を大きくとるために、主磁極とリターン磁極が対向する面の間の距離を減少させた構造を有している。

特開２００９−０７０５４１号公報 特開２０１０−１８２３６１号公報

しかしながら、上記磁気ヘッドの場合、主磁極およびリターン磁極と、スピントルク発振子とが近接している。そのため、スピントルク発振子で生じた磁化の回転が主磁極、リターン磁極に伝わり、スピン波として磁極の膜面全体へさらに伝播する。これにより、スピントルク発振子を有効に発振させるためのギャップ磁界と逆向きの磁界が発生し、この磁界によりギャップ磁界が減少して良好な発振が妨げられる。その結果、垂直記録媒体の記録層の磁化反転を行うための高周波磁界の強度が足りず、記録信号品質が劣化する。

この発明の課題は、記録信号品質を向上し、記録密度の向上を図ることが可能な磁気ヘッド、およびこれを備えたディスク装置を提供することにある。

実施形態によれば、磁気ヘッドは、記録媒体の記録層に対し垂直な記録磁界を印加する主磁極と、前記主磁極のトレーリング側にライトギャップを置いて対向し、前記主磁極からの磁束を還流させて前記主磁極とともに磁気回路を形成するリターン磁極と、前記主磁極およびリターン磁極が形成する磁気回路に磁束を励起するコイルと、前記主磁極の前記記録媒体側の端部とリターン磁極とが対向する面の間に設けられ、高周波磁界を発生するスピントルク発振子と、前記リターン磁極および主磁極を通して前記スピントルク発振子に電流を流す電流源と、前記リターン磁極および前記主磁極の少なくとも一方に設けられ、前記リターン磁極および前記主磁極の少なくとも一方の前記スピントルク素子と対向する対向面からこの対向面と交差する方向に延出した非磁性層と、を備えている。

図１は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）を示す斜視図。 図２は、前記ＨＤＤにおける磁気ヘッドおよびサスペンションを示す側面図。 図３は、前記磁気ヘッドのヘッド部を拡大して示す断面図。 図４は、前記磁気ヘッドの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。 図５は、前記記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図。 図６は、前記記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を主磁極側から見た正面図。 図７は、前記記録ヘッド部分をスライダのＡＢＳ面側から見た平面図。 図８は、比較例に係る磁気ヘッドおよび第１の実施形態に係る磁気ヘッドについて、トラック幅方向位置とビットエラーレートとの関係を比較して示す図。 図９は、第２の実施形態に係るＨＤＤにおける磁気ヘッドの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。 図１０は、第２の実施形態に係る記録ヘッドの磁気ディスク側の部分を拡大して示す正面図。 図１１は、前記記録ヘッドをＡＢＳ面側から見た平面図。 図１２は、第３の実施形態に係るＨＤＤにおける磁気ヘッドの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。 図１３は、第３の実施形態に係る記録ヘッドの磁気ディスク側の部分を拡大して示す正面図。 図１４は、前記記録ヘッドをＡＢＳ面側から見た平面図。 図１５は、第４の実施形態に係るＨＤＤにおける記録ヘッドの磁気ディスク側の部分を拡大して示す正面図。 図１６は、前記記録ヘッドをＡＢＳ面側から見た平面図。 図１７は、第５の実施形態に係るＨＤＤにおける記録ヘッドの磁気ディスク側の部分を拡大して示す正面図。 図１８は、前記記録ヘッドをＡＢＳ面側から見た平面図。 図１９は、変形例に係る記録ヘッドをＡＢＳ面側から見た平面図。 図２０は、他の変形例に係る記録ヘッドをＡＢＳ面側から見た平面図。

以下図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、ディスク装置として、第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のトップカバーを取り外して内部構造を示し、図２は、浮上状態の磁気ヘッドを示している。図１に示すように、ＨＤＤは筐体１０を備えている。この筐体１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１１と、図示しない矩形板状のトップカバーとを備えている。トップカバーは、複数のねじによりベースにねじ止めされ、ベースの上端開口を閉塞している。これにより、筐体１０内部は気密に保持され、呼吸フィルター２６を通してのみ、外部と通気可能となっている。

ベース１１上には、記録媒体としての磁気ディスク１２および機構部が設けられている。機構部は、磁気ディスク１２を支持および回転させるスピンドルモータ１３、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう複数、例えば、２つの磁気ヘッド３３、これらの磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２の表面に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ１４、ヘッドアクチュエータを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）１６を備えている。また、ベース１１上には、磁気ヘッド３３が磁気ディスク１２の最外周に移動した際、磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２から離間した位置に保持するランプロード機構１８、ＨＤＤに衝撃等が作用した際、ヘッドアクチュエータ１４を退避位置に保持するイナーシャラッチ２０、およびプリアンプ、ヘッドＩＣ等の電子部品が実装された基板ユニット１７が設けられている。

ベース１１の外面には、制御回路基板２５がねじ止めされ、ベース１１の底壁と対向して位置している。制御回路基板２５は、基板ユニット１７を介してスピンドルモータ１３、ＶＣＭ１６、および磁気ヘッド３３の動作を制御する
図１および図２に示すように、磁気ディスク１２は、垂直磁気記録膜媒体として構成されている。磁気ディスク１２は、例えば、直径約２．５インチの円板状に形成され非磁性体からなる基板１９を有している。基板１９の各表面には、ソフト・マグネティク・アンダーレーヤーと呼ばれる下地層としての軟磁性層２３と、その上層部に、ディスク面に対して垂直方向に磁気異方性を有する垂直磁気記録層２２とが順次積層され、さらにその上に保護膜２４が形成されている。

図１に示すように、磁気ディスク１２は、スピンドルモータ１３のハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにハブの上端にねじ止めされたクランプばね２１によりクランプされ、ハブに固定されている。磁気ディスク１２は、駆動モータとしてのスピンドルモータ１３により所定の速度で矢印Ｂ方向に回転される。

ヘッドアクチュエータ１４は、ベース１１の底壁上に固定された軸受部１５と、軸受部から延出した複数のアーム２７と、を備えている。これらのアーム２７は、磁気ディスク１２の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部１５から同一の方向へ延出している。ヘッドアクチュエータ１４は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３０を備えている。サスペンション３０は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム２７の先端に固定され、アームから延出している。各サスペンション３０の延出端に磁気ヘッド３３が支持されている。アーム２７およびサスペンション３０によりヘッドサスペンションを構成し、このヘッドサスペンションと磁気ヘッド３３とによりヘッドサスペンションアッセンブリを構成している。

図２に示すように、各磁気ヘッド３３は、ほぼ直方体形状のスライダ４２とこのスライダの流出端（トレーリング端）に設けられた記録再生用のヘッド部４４とを有している。磁気ヘッド３３は、サスペンション３０の先端部に設けられたジンバルばね４１に固定されている。各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０の弾性により、磁気ディスク１２の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。２本のアーム２７は所定の間隔を置いて互いに平行に位置し、これらのアームに取り付けられたサスペンション３０および磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２を間に挟んで互いに向かい合っている。

各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０およびアーム２７上に固定された中継フレキシブルプリント回路基板（以下、中継ＦＰＣと称する）３５を介して後述するメインＦＰＣ３８に電気的に接続されている。

図１に示すように、基板ユニット１７は、フレキシブルプリント回路基板により形成されたＦＰＣ本体３６と、このＦＰＣ本体から延出したメインＦＰＣ３８とを有している。ＦＰＣ本体３６は、ベース１１の底面上に固定されている。ＦＰＣ本体３６上には、プリアンプ３７、ヘッドＩＣを含む電子部品が実装されている。メインＦＰＣ３８の延出端は、ヘッドアクチュエータ１４に接続され、各中継ＦＰＣ３５を介して磁気ヘッド３３に接続されている。

ＶＣＭ１６は、軸受部１５からアーム２７と反対方向に延出した図示しない支持フレーム、および支持フレームに支持されたボイスコイルを有している。ヘッドアクチュエータ１４をベース１１に組み込んだ状態において、ボイスコイルは、ベース１１上に固定された一対のヨーク３４間に位置し、これらのヨークおよびヨークに固定された磁石とともにＶＣＭ１６を構成している。

磁気ディスク１２が回転した状態でＶＣＭ１６のボイスコイルに通電することにより、ヘッドアクチュエータ１４が回動し、磁気ヘッド３３は磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動および位置決めされる。この際、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の径方向に沿って、磁気ディスクの内周縁部と外周縁部との間を移動される。

次に、磁気ヘッド３３の構成について詳細に説明する。図３は、磁気ヘッド３３のヘッド部４４を拡大して示す断面図である。
図２および図３に示すように、磁気ヘッド３３は浮上型のヘッドとして構成され、ほぼ直方体状に形成されたスライダ４２と、スライダの流出端（トレーリング）側の端部に形成されたヘッド部４４とを有している。スライダ４２は、例えば、アルミナとチタンカーバイドの焼結体（アルチック）で形成され、ヘッド部４４は薄膜により形成されている。

スライダ４２は、磁気ディスク１２の表面に対向する矩形状のディスク対向面（空気支持面（ＡＢＳ面））４３を有している。スライダ４２は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより、磁気ディスク表面から所定量浮上した状態に維持される。空気流Ｃの方向は、磁気ディスク１２の回転方向Ｂと一致している。スライダ４２は、磁気ディスク１２表面に対し、ディスク対向面４３の長手方向が空気流Ｃの方向とほぼ一致するように配置されている。

スライダ４２は、空気流Ｃの流入側に位置するリーディング端４２ａおよび空気流Ｃの流出側に位置するトレーリング端４２ｂを有している。スライダ４２のディスク対向面４３には、図示しないリーディングステップ、トレーリングステップ、サイドステップ、負圧キャビティ等が形成されている。

図３に示すように、ヘッド部４４は、スライダ４２のトレーリング端４２ｂに薄膜プロセスで形成された再生ヘッド５４および記録ヘッド５６を有し、分離型磁気ヘッドとして形成されている。

再生ヘッド５４は、磁気抵抗効果を示す磁性膜５０と、この磁性膜のトレーリング側およびリーディング側に磁性膜５０を挟むように配置されたシールド膜５２ａ、５２ｂと、で構成されている。これら磁性膜５０、シールド膜５２ａ、５２ｂの下端は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。

記録ヘッド５６は、再生ヘッド５４に対して、スライダ４２のトレーリング端４２ｂ側に設けられている。記録ヘッド５６は、トレーリング端側にリターン磁極をもつ単磁極ヘッドとして構成されている。

図４は、記録ヘッド５６および磁気ディスク１２を模式的に示す斜視図、図５は、記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を拡大して示す側面図、図６は、記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を主磁極側から見た正面図、図７は、記録ヘッド部分をスライダ４２のＡＢＳ面４３側から見た配置図である。

図３および図４に示すように、記録ヘッド５６は、磁気ディスク１２の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率材料からなる主磁極６６と、主磁極６６のトレーリング側に配置され、主磁極直下の軟磁性層２３を介して効率的に磁路を閉じるために設けられたリターン磁極（ライトシールド磁極）６８と、主磁極６６の上部をライトシールド磁極６８に連結する連結部６７と、磁気ディスク１２に信号を書き込む際、主磁極６６に磁束を流すために主磁極６６およびリターン磁極６８を含む磁気磁路に巻きつくように配置された記録コイル７１と、を有している。連結部６７には、主磁極６６とリターン磁極６８とを電気的に絶縁するための絶縁層６５が形成されている。

主磁極６６とリターン磁極６８とに電流源７０が接続され、この電流源から主磁極６６、リターン磁極６８を通して電流を直列に通電できるように電流回路が構成されている。

図３ないし図７に示すように、主磁極６６は、磁気ディスク１２の表面に対してほぼ垂直に延びている。主磁極６６の磁気ディスク１２側の先端部６６ａは、ディスク面に向かって先細に絞り込まれている。図７に示すように、主磁極６６の先端部６６ａは、例えば、断面が台形状に形成され、トレーリング端側に位置した所定幅のトレーリング側端面７２ａ、トレーリング側端面と対向しているとともにトレーリング側端面よりも幅の狭いリーディング側端面７２ｂ、および両側面を有している。主磁極６６の先端面は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。本実施形態において、トレーリング側端面７２ａの幅は、磁気ディスク１２におけるトラックの幅にほぼ対応している。

図３ないし図７に示すように、リターン磁極６８は、ほぼＬ字形状に形成され、その先端部６８ａは、細長い矩形状に形成されている。リターン磁極６８の先端面は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。先端部６８ａのリーディング側端面６８ｂは、磁気ディスク１２のトラックの幅方向に沿って延びている。このリーディング側端面６８ｂは、主磁極６６のトレーリング側端面６７ａとライトギャップＷＧを置いて平行に対向している。

記録ヘッド５６は、主磁極６６の先端部６６ａとリターン磁極６８との間に設けられた高周波発振子、例えば、スピントルク発振子７４を備えている。スピントルク発振子７４は、主磁極６６の先端部６６ａのトレーリング側端面６７ａとリターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂとの間に、これらの端面と平行に配置されている。スピントルク発振子７４は、その先端がＡＢＳ面４３に露出し、磁気ディスク１２の表面に対して、主磁極６６の先端面と同一の高さ位置に設けられている。スピントルク発振子７４は、前述した制御回路基板２５の制御の下、電流源７０から主磁極６６、リターン磁極６８を通して電流を印加することにより発振し、磁気ディスク１２に高周波磁界を印加する。このように、リターン磁極６８と主磁極６６はスピントルク発振子７４に垂直通電する電極として働くことになる。

スピントルク発振子７４は、例えば、電極膜、スピン透過率の高い中間層、発振層、バイアス層、電極層をリターン磁極側から主磁極側に順に積層して構成されている。また、スピントルク発振子７４が発振しやすいように、スピントルク発振子７４の主磁極６６側にスピン注入層７６が設けられている。主磁極６６の先端部６６ａのトレーリング側端面７２ａのトラック幅方向長さは、スピントルク発振子７４のトラック幅方向長さよりも長いことが好ましい。

図４ないし図７に示されるように、スピントルク発振子７４と対向するリターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂに非磁性部として一対の非磁性層８０が配置されている。各非磁性層８０は、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃(アルミナ)、Ｒｕ、Ｃｕなどを用いる。一対の非磁性層８０は、リターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂから、スピントルク発振子７４から離れる方向に向かって、リターン磁極６８内を延びている。言い換えると、一対の非磁性層８０は、リーディング側端面６８ｂから、このリーディング側端面６８ｂと交差する方向に、リターン磁極の内側に延びている。本実施形態では、各非磁性層８０は、リーディング側端面６８ｂと直交する方向に、リターン磁極の内側に延びている。更に、各非磁性層８０は、リターン磁極６８の下端面、つまり、ディスク対向面４３からリターン磁極先端部の上面まで上方に延びている。

一対の非磁性層８０は、主磁極６６のトレーリング側端面のトラック幅方向の端位置よりも外側に配置させることが好ましい。更に、トラック幅方向に沿った一対の非磁性層８０間の間隔は、スピントルク発振子７４のトラック幅方向の幅よりも僅かに広く、一対の非磁性層８０は、スピントルク発振子７４のトラック幅方向の端位置よりも外側に配置されている。

各非磁性層８０のトラック幅方向ＴＷの厚さＴは１ｎｍ程度に形成されている。原子の強磁性結合によりスピントルク発振子７４からリターン磁極６８に伝わるスピン波については、リターン磁極６８に用いられる代表的なＦｅＮｉ(パーマロイ)の格子定数が３．５５Åのため、１ｎｍの厚さで十分に伝播を抑制することができる。

非磁性層８０の奥行き方向、つまり、リーディング側端面６８ｂと直交する方向の幅Ｗは、５ｎｍ以上に形成されている。リターン磁極６０の膜表面に沿って伝播するスピン波に対して、リターン磁極６８のトレーリング側端面と直交する方向へのスピン波の伝播は、主磁極６６およびリターン磁極６８を含む磁路の磁束の流れによって妨げられるため、非磁性層８０は５〜１０ｎｍの幅Ｗがあれば伝播抑制効果が得られる。

スピン波はリターン磁極６８の膜面全体に伝播することから、各非磁性層８０のディスク対向面４３から上方向への高さは、リターン磁極６８のディスク対向面４３から上部方向への長さＴＨと同様にすることが好ましい。

以上のように構成されたＨＤＤによれば、ＶＣＭ１６を駆動することにより、ヘッドアクチュエータ１４が回動し、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動され、位置決めされる。また、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。ＨＤＤの動作時、スライダ４２のディスク対向面４３はディスク表面に対し隙間を保って対向している。図２に示すように、磁気ヘッド３３は、ヘッド部４４の記録ヘッド５６部分が最も磁気ディスク１２表面に接近した傾斜姿勢をとって浮上する。この状態で、磁気ディスク１２に対して、再生ヘッド５４により記録情報の読み出しを行うとともに、記録ヘッド５６により情報の書き込みを行う。

情報の書き込みにおいては、スピントルク発振子７４に直流電流を通電して高周波磁界を発生させ、この高周波磁界を磁気ディスク１２の垂直磁気記録層２２に印加する。また、記録コイル７１により主磁極６６を励磁し、この主磁極から直下の磁気ディスク１２の記録層２２に垂直方向の記録磁界を印加することにより、所望のトラック幅にて情報を記録する。記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、高保持力かつ高磁気異方性エネルギーの磁気記録を行うことができる。

本実施形態の磁気ヘッド３３を用いた場合において、スピントルク発振子７４の膜面に対して垂直に、主磁極６６とリターン磁極６８間に通電し、かつ、記録コイル７１に通電すると、主磁極６６とリターン磁極６８の間に発生するギャップ磁界により、スピントルク発振子７４内の磁化が一様に磁化回転し始める。同時に、この磁化の回転は主磁極６６、リターン磁極６８にも伝わり、原子の強磁性結合で伝わる波と磁界で伝わる波の２種類が関与するスピン波としてリターン磁極６８に伝播する。そのため、ギャップ磁界が低下し、初期のスピントルク発振子内の発振の一様回転が劣化する。しかし、磁気ヘッド３３によれば、スピン波伝播は、非磁性層８０で止められるため、リターン磁極６８へのスピン波吸収が抑制され、ギャップ磁界の劣化を最小限にとどめることが可能となる。これにより、所望のスピントルク発振子７４の発振を維持することが可能となる。スピントルク発振子７４の発振が維持されることにより、記録媒体の記録層２２に対して、良好な磁化反転状態を実現でき、記録信号品質の良好な記録が可能となる。

図８（ａ）は、本実施形態の磁気ヘッド３３における記録ヘッドと比較例に係る記録ヘッド（非磁性層を備えていない磁気ヘッド）とについて、信号誤り率（ビットエラーレート）のトラック幅方向のプロファイルを比較して示している。図８（ｂ）は、ディスク対向面側から見た、本実施形態に係る記録ヘッドの構成を模式的に示している。

図８において、トラック幅方向位置＝０の位置を記録ヘッドの主磁極６６およびスピントルク発振子７４のトラック幅方向の中心位置とする。□で示す特性は、比較例に係る磁気ヘッドについて、スピントルク発振子７４を発振させない状態、つまり、主磁極６６とリターン磁極６８間に通電させない状態での、ビットエラーレートのトラック幅方向のプロファイルである。■で示す特性は、比較例に係る記録ヘッドについて、スピントルク発振子７４を発振させた状態、つまり、主磁極６６とリターン磁極６８間に通電させた状態でのビットエラーレートのトラック幅方向のプロファイルである。これらの特性の比較から、比較例に係る記録ヘッドでは、スピントルク発振子を発振させた場合でも、ビットエラーレートの改善度が小さいことが分かる。これは、リターン磁極６８の膜面に伝播するスピン波により、スピントルク発振子７４の発振が良好ではないためと考えられる。

図８において、○で示す特性は、本実施形態に係る磁気ヘッド３３における記録ヘッドについて、スピントルク発振子７４を発振させない状態でのビットエラーレートのトラック幅方向のプロファイルである。●で示す特性は、本実施形態に係る記録ヘッドについて、スピントルク発振子７４を発振させた状態でのビットエラーレートのトラック幅方向のプロファイルである。これらの特性の比較から、本実施形態に係る磁気ヘッドでは、スピントルク発振子７４を発振させることにより、比較例の記録ヘッドにおけるスピントルク発振時よりも、ビットエラーレートが大幅に向上していることが分かる。すなわち、リターン磁極６８の膜面に伝播するスピン波を防ぐことができ、スピントルク発振子７４を有効に発振させることができることが分かる。また、ビットエラーレートのトラック幅方向の改善幅は、スピントルク発振子７４の幅とほぼ同等のため、トラック密度を維持することができ、あるいは、スピントルク発振子の幅によってはトラック密度の向上も可能となる。

次に、他の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドについて説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示す斜視図、図１０は、記録ヘッドの下端部分を主磁極側からみた正面図、図１１は、記録ヘッドをスライダのディスク対向面からみた平面図である。
図９ないし図１１に示すように、第２の実施形態によれば、垂直磁気記録方式の磁気ヘッドにおける記録ヘッド５６は、リターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂと主磁極６６の絞込み先端部６６ａのトレーリング側端面７２ａとの間に挟まれるように配置されたスピントルク発振子７４と、スピン注入層３２と、を有している。

スピントルク発振子７４と対向するリターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂに１対以上の複数の非磁性層８０が配置されている。各非磁性層８０の材料は、Ａｌ₂Ｏ₃(アルミナ)、Ｒｕ、Ｃｕなどを用いる。また、非磁性層８０は、主磁極６６のトレーリング端方向位置よりも外側に配置させることが好ましい。磁界で伝わるスピン波は原子の強磁性結合で伝わるスピン波に対して１０ｎｍオーダーの範囲で磁化の回転を励起するため、１対以上の非磁性層８０は、トラック幅方向ＴＷに１０ｎｍ程度の間隔で配置されている。

複数の非磁性層８０の内、最もスピントルク発振子７４に隣接する２つの非磁性層８０は、主磁極６６のトレーリング側端面のトラック幅方向の端位置よりも外側に配置させることが好ましい。更に、これら２つの非磁性層８０のトラック幅方向に沿った間隔は、スピントルク発振子７４のトラック幅方向の幅よりも僅かに広く、これら非磁性層８０は、スピントルク発振子７４のトラック幅方向の端位置よりも外側に配置されている。他の非磁性層８０は、上記２つの非磁性層の外側に順次並んで設けられている。

各非磁性層８０のトラック幅方向ＴＷの厚さＴは１ｎｍ程度に形成されている。原子の強磁性結合によりスピントルク発振子７４からリターン磁極６８に伝わるスピン波については、リターン磁極６８に用いられる代表的なＦｅＮｉ(パーマロイ)の格子定数が３．５５Åのため、１ｎｍの厚さで十分に伝播を抑制することができる。

非磁性層８０の奥行き方向、つまり、リーディング側端面６８ｂと直交する方向の幅Ｗは、５ｎｍ以上に形成されている。リターン磁極６０の膜表面に沿って伝播するスピン波に対して、リターン磁極６８のトレーリング側端面と直交する方向へのスピン波の伝播は、主磁極６６およびリターン磁極６８を含む磁路の磁束の流れによって妨げられるため、非磁性層８０は５〜１０ｎｍの幅Ｗがあれば伝播抑制効果が得られる。

スピン波はリターン磁極６８の膜面全体に伝播することから、各非磁性層８０のディスク対向面４３から上方向への高さは、リターン磁極６８のディスク対向面４３から上部方向への長さＴＨと同様にすることが好ましい。

ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。上記のように構成された第２の実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド５６によれば、１対以上の非磁性層８０を配置することで、リターン磁極６８の膜面に伝播する原子の強磁性結合で伝わるスピン波および磁界で伝わるスピン波を抑制することができる。これにより、スピントルク発振子７４を有効に発振させ、ビットエラーレートの大幅な改善を図ることが可能となる。ビットエラーレートのトラック幅方向の改善幅はスピントルク発振子の幅とほぼ同等のためトラック密度を維持し、あるいはスピントルク発振子の幅によってはトラック密度の向上も可能となる。

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示す斜視図、図１３は、記録ヘッドの下端部分を主磁極側からみた正面図、図１４は、記録ヘッドをスライダのディスク対向面からみた平面図である。
図１２ないし図１４に示すように、第３の実施形態によれば、垂直磁気記録方式の磁気ヘッドにおける記録ヘッド５６は、主磁極６６、リターン磁極６８に加えて一対のサイドシールド８２を有している。また、記録ヘッド５６は、リターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂと主磁極６６の絞込み先端部６６ａのトレーリング側端面７２ａとの間に挟まれるように配置されたスピントルク発振子７４と、スピン注入層３２と、を有している。

サイドシールド８２は、主磁極６６のトラック幅方向両側に主磁極６６とディスク対向面４３上では磁気的に分断され、かつ、リターン磁極６８と結合して配置さている。本実施形態において、各サイドシールド８２は、高透磁率材料によりリターン磁極６８の先端部６８ａと一体に形成され、先端部６８ａのリーディング側端面６８ｂからスライダ４２のリーディング端側に向かって突出している。各サイドシールド８４は、主磁極６６の先端部６６ａ近傍に対して少なくとも一部がライトギャップよりも狭い間隔を置いて対向している。

スピントルク発振子７４と対向するリターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂに一対の非磁性層８０が配置されている。各非磁性層８０は、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃(アルミナ)、Ｒｕ、Ｃｕなどを用いる。一対の非磁性層８０は、リターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂから、スピントルク発振子７４から離れる方向に向かって、リターン磁極６８内を延びている。言い換えると、一対の非磁性層８０は、リーディング側端面６８ｂから、このリーディング側端面６８ｂと交差する方向に、リターン磁極の内側に延びている。本実施形態では、各非磁性層８０は、リーディング側端面６８ｂと直交する方向に、リターン磁極の内側に延びている。更に、各非磁性層８０は、リターン磁極６８の下端面、つまり、ディスク対向面４３からリターン磁極先端部の上面まで上方に延びている。

一対の非磁性層８０は、主磁極６６のトレーリング側端面のトラック幅方向の端位置よりも外側に配置させることが好ましい。更に、トラック幅方向に沿った一対の非磁性層８０間の間隔は、スピントルク発振子７４のトラック幅方向の幅よりも僅かに広く、一対の非磁性層８０は、スピントルク発振子７４のトラック幅方向の端位置よりも外側に配置されている。

各非磁性層８０のトラック幅方向ＴＷの厚さＴは１ｎｍ程度に形成されている。原子の強磁性結合によりスピントルク発振子７４からリターン磁極６８に伝わるスピン波については、リターン磁極６８に用いられる代表的なＦｅＮｉ(パーマロイ)の格子定数が３．５５Åのため、１ｎｍの厚さで十分に伝播を抑制することができる。

非磁性層８０の奥行き方向、つまり、リーディング側端面６８ｂと直交する方向の幅Ｗは、５ｎｍ以上に形成されている。リターン磁極６０の膜表面に沿って伝播するスピン波に対して、リターン磁極６８のトレーリング側端面と直交する方向へのスピン波の伝播は、主磁極６６およびリターン磁極６８を含む磁路の磁束の流れによって妨げられるため、非磁性層８０は５〜１０ｎｍの幅Ｗがあれば伝播抑制効果が得られる。

スピン波はリターン磁極６８の膜面全体に伝播することから、各非磁性層８０のディスク対向面４３から上方向への高さは、リターン磁極６８のディスク対向面４３から上部方向への長さＴＨと同様にすることが好ましい。

第３の実施形態において、ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。上記のように構成された第３の実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド５６によれば、非磁性層８０を配置することで、リターン磁極６８の膜面に伝播する原子の強磁性結合で伝わるスピン波および磁界で伝わるスピン波を抑制することができる。これにより、スピントルク発振子７４を有効に発振させ、ビットエラーレートの大幅な改善を図ることが可能となる。ビットエラーレートのトラック幅方向の改善幅はスピントルク発振子の幅とほぼ同等のためトラック密度を維持し、あるいはスピントルク発振子の幅によってはトラック密度の向上も可能となる。

また、サイドシールド８２を設けることにより、主磁極６６の絞込み部分から直接媒体の記録層２２に流入する磁束のもれを抑制することができる。そのため、トラック幅方向への記録信号の書き広がりが抑えられ、トラック密度が向上する。加えて、ライトシールド磁極６８とサイドシールド８２の接合部のなす鋭角部分で磁化が一様ではないため、ピン止めの効果により磁化の回転が抑制され、スピン波の伝播を抑制することできる。

（第４の実施形態）
図１５は、第４の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドの下端部分を主磁極側からみた正面図、図１６は、記録ヘッドをスライダのディスク対向面からみた平面図である。
図１５および図１６に示すように、第４の実施形態によれば、垂直磁気記録方式の磁気ヘッドにおける記録ヘッド５６は、主磁極６６、リターン磁極６８、一対のサイドシールド８２、リターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂと主磁極６６の絞込み先端部６６ａのトレーリング側端面７２ａとの間に挟まれるように配置されたスピントルク発振子７４と、スピン注入層３２と、スピントルク発振子７４と対向するリターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂに配置された一対の非磁性層８０と、を有し、第３の実施形態と同様に構成されている。

本実施形態において、記録ヘッド５６は、更に、サイドシールド８２に設けられた非磁性部としての一対の非磁性層８３を有している。非磁性層８０の材料は、Ａｌ₂Ｏ₃(アルミナ)、Ｒｕ、Ｃｕなどを用いる。各非磁性層８３は、サイドシールド８２の主磁極６６と対向する主磁極側端面８２ａから、スピントルク発振子７４から離れる方向に向かって、サイドシールド８２内を延びている。言い換えると、非磁性層８３は、主磁極側端面８２ａから、この主磁極側端面８２ａと交差する方向に、リターン磁極の内側に延びている。本実施形態では、各非磁性層８３は、主磁極側端面８２ａからトラック幅方向ＴＷに沿って延びている。更に、各非磁性層８３は、サイドシールド８２の下端面、つまり、ディスク対向面４３からサイドシールド８２内に延びている。一対の非磁性層８３は、主磁極６６のトレーリング側端面７２ａとスピントルク発振子７４との間の位置と対向するように配置されている。

スピン波がサイドシールド８２の膜表面へ伝播するため、リターン磁極６８と同様の理由から、各非磁性層８３の厚さＴは１ｎｍ程度に形成され、トラック幅方向ＴＷの幅Ｗは、５ｎｍ以上に形成されている。リターン磁極６８の膜面からサイドシールド８４へ伝播するスピン波は、サイドシールド膜面全体に伝播することから、非磁性層８３のディスク対向面４３から上部方向への高さは、サイドシールド８２のディスク対向面４３から上部方向への長さＳＴＨと同様にすることが好ましい。

第４の実施形態において、ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第３の実施形態と同一である。上記のように構成された第４の実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド５６によれば、非磁性層８０を配置することで、リターン磁極６８の膜面に伝播する原子の強磁性結合で伝わるスピン波および磁界で伝わるスピン波を抑制することができる。これにより、スピントルク発振子７４を有効に発振させ、ビットエラーレートの大幅な改善を図ることが可能となる。ビットエラーレートのトラック幅方向の改善幅はスピントルク発振子の幅とほぼ同等のためトラック密度を維持し、あるいはスピントルク発振子の幅によってはトラック密度の向上も可能となる。

また、サイドシールド８２を設けることにより、主磁極６６の絞込み部分から直接媒体の記録層２２に流入する磁束のもれを抑制することができる。そのため、トラック幅方向への記録信号の書き広がりが抑えられ、トラック密度が向上する。加えて、ライトシールド磁極６８とサイドシールド８２の接合部のなす鋭角部分で磁化が一様ではないため、ピン止めの効果により磁化の回転が抑制され、更に、サイドシールド８４に流入するスピン波の伝播を非磁性層８３により抑制することできる。

（第５の実施形態）
図１７は、第５の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドの下端部分を主磁極側からみた正面図、図１８は、記録ヘッドをスライダのディスク対向面からみた平面図である。
図１７および図１８に示すように、第５の実施形態によれば、垂直磁気記録方式の磁気ヘッドにおける記録ヘッド５６は、主磁極６６、リターン磁極６８、リターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂと主磁極６６の絞込み先端部６６ａのトレーリング側端面７２ａとの間に挟まれるように配置されたスピントルク発振子７４およびスピン注入層３２と、を備えている。記録ヘッド５６は、１つ以上の非磁性層８０を有している。本実施形態によれば、非磁性層８０は、リターン磁極６８ではなく、主磁極６６に設けられている。

ここでは、スピントルク発振子７４と対向する主磁極６６の先端部６６ａのトレーリング側端面７２ａに１つ以上、例えば、一対の非磁性層８０が配置されている。各非磁性層８０の材料は、Ａｌ₂Ｏ₃(アルミナ)、Ｒｕ、Ｃｕなどを用いる。非磁性層８０のトラック幅方向に沿った間隔は、スピントルク発振子７４のトラック幅方向の幅よりも僅かに広く、これら非磁性層８０は、スピントルク発振子７４のトラック幅方向の端位置よりも外側に配置されている。磁界で伝わるスピン波は原子の強磁性結合で伝わるスピン波に対して１０ｎｍオーダーの範囲で磁化の回転を励起するため、非磁性層８０は、トラック幅方向ＴＷに１０ｎｍ程度の間隔で配置されている。

一対の非磁性層８０は、主磁極６６のトレーリング側端面７２ａから、スピントルク発振子７４から離れる方向に向かって、主磁極６６内を延びている。言い換えると、一対の非磁性層８０は、トレーリング側端面７２ａから、このトレーリング側端面７２ａと交差する方向に、主磁極の内側に延びている。本実施形態では、各非磁性層８０は、トレーリング側端面７２ａと直交する方向に、主磁極６６の内側に延びている。更に、各非磁性層８０は、主磁極６６の下端面、つまり、ディスク対向面４３から主磁極の上部に向かって、ほぼ垂直に延びている。

各非磁性層８０のトラック幅方向ＴＷの厚さＴは１ｎｍ程度に形成されている。原子の強磁性結合によりスピントルク発振子７４からリターン磁極６８に伝わるスピン波については、リターン磁極６８に用いられる代表的なＦｅＮｉ(パーマロイ)の格子定数が３．５５Åのため、１ｎｍの厚さで十分に伝播を抑制することができる。

非磁性層８０の奥行き方向、つまり、トレーリング側端面７２ａと直交する方向の幅Ｗは、５ｎｍ以上に形成されている。主磁極６６の膜表面に沿って伝播するスピン波に対して、主磁極６６のトレーリング側端面７２ａと直交する方向へのスピン波の伝播は、主磁極６６およびリターン磁極６８を含む磁路の磁束の流れによって妨げられるため、非磁性層８０は５〜１０ｎｍの幅Ｗがあれば伝播抑制効果が得られる。

スピン波は主磁極６６の膜面全体に伝播すること、ギャップ磁界は主磁極６６の絞込み先端部とリターン磁極６で挟まれる磁気回路から形成されることから、各非磁性層８０のディスク対向面４３から上方向への高さは、リターン磁極６８のディスク対向面４３から上部方向への長さＴＨより少なくとも長くすることが好ましい。

第５の実施形態において、ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。上記のように構成された第５の実施形態に係る磁気ヘッドの記録ヘッド５６によれば、主磁極６６に非磁性層８０を配置することで、主磁極６６の膜面に伝播する原子の強磁性結合で伝わるスピン波および磁界で伝わるスピン波を抑制することができる。これにより、スピントルク発振子７４を有効に発振させ、ビットエラーレートの大幅な改善を図ることが可能となる。ビットエラーレートのトラック幅方向の改善幅はスピントルク発振子の幅とほぼ同等のためトラック密度を維持し、あるいはスピントルク発振子の幅によってはトラック密度の向上も可能となる。

上述した実施形態において、非磁性層８０は、リターン磁極のトレーリング側端面と直交する方向、あるいは、主磁極のリーディング側端面と直交する方向に延びる構成としたが、これに限らず、これら端面と交差する方向に延びていればよい。例えば、非磁性層８０は、図１９に示すように、リターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂに対して外側に傾斜して延びていてもよく、あるいは、図２０に示すように、リターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂに対して内側に傾斜して延びていてもよい。

上述した第１ないし第５の実施形態によれば、記録信号品質を向上し、記録密度の向上を図ることが可能な磁気ヘッド、およびこれを備えたディスク装置を提供することができる。

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わせにより、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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上述した記録ヘッドの非磁性層は、リターン磁極のみ、あるいは、主磁極のみ、に限らず、リターン磁極および主磁極の両方に設けてもよい。非磁性層の数は、一対の限らず、必要に応じて、増加可能である。非磁性層を構成する材料、形状、大きさ等は、上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて変更可能である。

１０…筺体、１１…ベース、１２…磁気ディスク、１３…スピンドルモータ、
１４…ヘッドアクチュエータ、２５…制御回路基板、２７…アーム、
３０…サスペンション、４２…スライダ、４３…ディスク対向面、
４４…ヘッド部、５４…再生ヘッド、５６…記録ヘッド、６６…主磁極、
６６ａ…先端部、６８…リターン磁極、６８ａ…先端部、
６８ｂ…トレーディング側端面、７０…電流源、７１…記録コイル、
７２ａ…リーディング側端面、７４…スピントルク発振子
７６…スピン注入層、８０、８３…非磁性層、８２…サイドシールド

Claims (7)

1. 記録媒体の記録層に対し垂直な記録磁界を印加する主磁極と、
   前記主磁極のトレーリング側にライトギャップを置いて対向し、前記主磁極からの磁束を還流させて前記主磁極とともに磁気回路を形成するリターン磁極と、
   前記主磁極およびリターン磁極が形成する磁気回路に磁束を励起するコイルと、
   前記主磁極の前記記録媒体側の端部とリターン磁極とが対向する面の間に設けられ、高周波磁界を発生するスピントルク発振子と、
   前記リターン磁極および主磁極を通して前記スピントルク発振子に電流を流す電流源と、
   前記リターン磁極および前記主磁極の少なくとも一方に設けられ、前記リターン磁極および前記主磁極の少なくとも一方の前記スピントルク素子と対向する対向面からこの対向面と交差する方向に延出した非磁性層と、
   を備える垂直記録用の磁気ヘッド。
2. 前記スピントルク素子の近傍で、前記リターン磁極に設けられた一対の前記非磁性層を備え、前記非磁性層は、それぞれ前記リターン磁極の前記スピントルク素子と対向する端面からこの端面と交差する方向に延び、前記一対の非磁性層は、前記スピントルク発振子のトラック幅方向幅よりもトラック幅方向外側に配置されている請求項１に記載の磁気ヘッド。
3. 前記リターン磁極は、前記スピントルク素子に対して、前記一対の非磁性層の外側にトラック幅方向に間隔を置いて複数けられた複数の他の非磁性層を備え、前記他の非磁性層は、それぞれ前記端面からこの端面と交差する方向に延びている請求項２に記載の磁気ヘッド。
4. 前記スピントルク素子の近傍で、前記主磁極に設けられた一対の前記非磁性層を備え、前記非磁性層は、それぞれ前記主磁極の前記スピントルク素子と対向する端面からこの端面と交差する方向に延び、前記一対の非磁性層は、前記スピントルク発振子のトラック幅方向幅よりもトラック幅方向外側に配置されている請求項１に記載の磁気ヘッド。
5. 前記主磁極のトラック幅方向の両側にそれぞれ前記主磁極から離間して設けられたサイドシールドを備えている請求項１又は２に記載の磁気ヘッド。
6. 前記サイドシールドは、前記主磁極と対向する端面を有し、
   前記サイドシールドに設けられ、前記端面からこの端面と交差する方向に延出した非磁性層を更に備えている請求項５に記載の磁気ヘッド。
7. 媒体面に対して垂直方向に磁気異方性を有する記録層を有するディスク状の記録媒体と、
   前記記録媒体を支持しているとともに回転する駆動部と、
   前記記録媒体に対し情報処理を行う請求項１ないし６のいずれか１項に記載の磁気ヘッドと、
   を備えるディスク装置。

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