JP2013008441A - 垂直磁気ヘッドにおける側部シールド用の低透磁率材料 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄膜垂直磁気ヘッドの側部シールド用の材料を提供する。
【解決手段】 一実施形態において、垂直磁気ヘッドが、主磁極と、トラックの幅方向において主磁極の両側に配備される側部シールドであって約１．０Ｔ以下の飽和磁束密度を有する材料を含む側部シールドと、主磁極のトレーリング側に配備されるトレーリングシールドとを含み、この場合、このトレーリングシールドおよび側部シールドは物理的に相互に分離されている。別の実施形態において、側部シールドが第１磁気膜を含み、かつ、トレーリングシールドが第２磁気膜を含み、この場合、第１磁気膜の透磁率が第２磁気膜の透磁率よりも低い。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は側部シールドを有する薄膜垂直磁気ヘッドに関する。さらに具体的には、本発明は、薄膜垂直磁気ヘッドの記録特性を強化する側部シールド用として用いられる材料に関する。

コンピュータの心臓部は磁気ハードディスクドライブ（ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）であり、これは、通常、回転磁気ディスクと、読み取りおよび書き込みヘッドを有するスライダと、回転ディスク上のサスペンションアームと、読み取りおよび／または書き込みヘッドを回転ディスク上の選択された円形トラックの上部に動かすようにサスペンションアームを回動させるアクチュエータアームとを含む。サスペンションアームは、ディスクが回転していない時には、スライダを付勢してディスクの表面に接触させるが、ディスクが回転すると、スライダの空気ベアリング面（ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ：ＡＢＳ）に隣接する回転ディスクによって空気が巻き込まれ、スライダが、回転ディスクの表面から僅かな距離の空気ベアリングの上に載せられる。スライダが空気ベアリングの上に載ると、磁気インプレッションを回転ディスクに書き込み、磁気信号を回転ディスクから読み取るために、書き込みおよび読み取りヘッドが用いられる。読み取りおよび書き込みヘッドは、書き込みおよび読み取り機能を遂行するために、コンピュータプログラムに従って操作される処理回路に接続される。

情報の時代における情報処理の量は急速に増大している。特に、ＨＤＤは、その限られた面積および容積の中にますます大量の情報を保存するように要望されてきた。この要望に対する技術的な方策は、ＨＤＤの記録密度の増大による容量の増大である。高い記録密度を達成するためには、記録ビットの一層の小型化が有効であり、これは、一般的に、さらに一層微小な構成要素を同様に要求する。

磁気ヘッドの構造（フレア長さ、トレーリング間隙、トレーリングシールドの形状など）に関する構造的改良、高い飽和磁束密度および高い透磁率などを有する高性能のヘッド材料の開発、および磁気ヘッドの応用は、磁界制御に関連して見出されてきた。しかし、磁気ヘッドのサイズをさらに縮小し、性能特性を改善するために、材料の記録特性の強化に対する必要性がなお存在している。

一実施形態において、垂直磁気ヘッドが、主磁極と、トラックの幅方向において主磁極の両側に配備される側部シールドであって約１．０Ｔ以下の飽和磁束密度を有する材料を含む側部シールドと、主磁極のトレーリング側に配備されるトレーリングシールドとを含み、この場合、このトレーリングシールドおよび側部シールドは物理的に相互に分離されている。

別の実施形態において、垂直磁気ヘッドが、主磁極と、トラックの幅方向において主磁極の両側に配備される側部シールドであって第１磁気膜を含む側部シールドと、主磁極のトレーリング側に配備されるトレーリングシールドであって第２磁気膜を含むトレーリングシールドとを含み、この場合、第１磁気膜の透磁率が第２磁気膜の透磁率よりも低い。

これらの実施形態のいずれも、磁気ヘッドと、磁気媒体（例えばハードディスク）を磁気ヘッドの上部に通過させるための駆動機構と、磁気ヘッドに電気的に連結される制御器とを含むことができるディスクドライブシステムのような磁気データ保存システムにおいて実施することができる。

本発明の他の態様および利点は以下の詳細説明から明らかになるであろう。以下の説明は、図面に関連付けて行われる場合、本発明の原理を事例として表現するものである。

本発明の本質的特性および利点と好ましい使用モードとを完全に理解するために、添付の図面に関連付けて読まれる以下の詳細説明が参照されるべきである。

磁気記録ディスクドライブシステムの簡略図である。 面内記録フォーマットを用いる記録媒体の断面の模式図である。 図２Ａのような面内記録用の従来型の磁気記録ヘッドおよび記録媒体の組合せの模式図である。 垂直記録フォーマットを用いる磁気記録媒体を示す。 片面における垂直記録用の記録ヘッドおよび記録媒体の組合せの模式図である。 媒体の両面における別個の記録用として構成される記録装置の模式図である。 らせんコイルを含む垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。 らせんコイルを含むピギーバック式磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。 環状コイルを含む垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。 環状コイルを含むピギーバック式磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。 一実施形態による垂直磁気ヘッドの空気ベアリング面（ＡＢＳ）の図である。 一実施形態による、側部シールドの飽和磁界およびトレーリングシールドの飽和磁界がそれぞれある１つの値である場合の有効磁界の計算結果を示す。 図６Ａの飽和磁界の値が変化した場合の有効磁界の計算結果を示す。 図６Ａの飽和磁界の値がさらに変化した場合の有効磁界の計算結果を示す。 一実施形態による、Ｈｓ＝Ｂｓ／μである場合の有効磁界の計算結果を示す。 一実施形態による、Ｈｓ比と側部シールドの有効磁界の最小値との関係を示す。 一実施形態による、側部シールドからの漏洩磁界のスピンスタンド測定の結果を示す。 一実施形態による、Ｎｉの組成比が変化した場合の飽和磁束密度および透磁率における変化の測定結果を示す。 側部シールドが単層膜を含む場合の実施形態を示す。 図１１Ａと同様に側部シールドが単層膜を含む場合の実施形態を示す。 側部シールドが多層膜を含む場合の実施形態を示す。 側部シールドが多層膜を含む場合の別の実施形態を示す。 一実施形態による、メッキ膜の磁化容易軸方向および磁化困難軸方向におけるＢ−Ｈ曲線を示す。 一実施形態による、Ｂ−Ｈ曲線の２段ループを示す。 一実施形態による、メッキ膜の透磁率の周波数依存性を示す。

以下の記述は、本発明の一般的原理を例示する目的でなされるものであり、本明細書において特許請求される発明概念の制限を意味するものではない。さらに、本明細書において記述される特定の特徴は、記述される他の特徴と、種々の可能な組合せおよび順列において組み合わせて用いることができる。

すべての用語は、本明細書において具体的に他の語義に規定されない限り、本明細書から示唆される意味、並びに当業者が理解する意味および／または辞書、論文などに規定される意味を含む、可能な最も広義の解釈が付与されるものとする。

また、本明細書および添付の特許請求の範囲において用いられる単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、複数を含まない旨規定されない限り、複数の指示対象を含むことを注記しなければならない。

以下の記述は、ディスクベースの保存システムおよび／または関連システムおよび方法と、その運転および／または構成部品とのいくつかの好ましい実施形態を開示する。

一般的な一実施形態において、垂直磁気ヘッドが、主磁極と、トラックの幅方向において主磁極の両側に配備される側部シールドであって約１．０Ｔ以下の飽和磁束密度を有する材料を含む側部シールドと、主磁極のトレーリング側に配備されるトレーリングシールドとを含み、この場合、このトレーリングシールドおよび側部シールドは物理的に相互に分離されている。

別の一般的な実施形態において、垂直磁気ヘッドが、主磁極と、トラックの幅方向において主磁極の両側に配備される側部シールドであって第１磁気膜を含む側部シールドと、主磁極のトレーリング側に配備されるトレーリングシールドであって第２磁気膜を含むトレーリングシールドとを含み、この場合、第１磁気膜の透磁率が第２磁気膜の透磁率よりも低い。

ここで、図１を参照すると、本発明の一実施形態によるディスクドライブ１００が示されている。図１に示すように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２が、スピンドル１１４上に支持され、ディスク駆動モータ１１８によって回転される。各ディスク上における磁気記録は、通常、ディスク１１２上の同心のデータトラック（図示せず）の環状のパターンの形態で行われる。

ディスク１１２の近傍に少なくとも１つのスライダ１１３が配置され、各スライダ１１３は１つ以上の磁気読み取り／書き込みヘッド１２１を支持している。ディスクが回転すると、スライダ１１３がディスク表面１２２上を半径方向の内側および外側に動き、それによって、ヘッド１２１が、所要のデータが記録されているおよび／または書き込まれるべきディスクの異なるトラックにアクセスすることができる。各スライダ１１３は、サスペンション１１５を介してアクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、スライダ１１３をディスク表面１２２に対して付勢する僅かなバネ力を提供する。各アクチュエータアーム１１９はアクチュエータ１２７に取り付けられ、アクチュエータ１２７は、図１に示すようにボイスコイルモータ（ｖｏｉｃｅ ｃｏｉｌ ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）とすることができる。ＶＣＭは、固定磁界内部において可動なコイルを含み、そのコイルの動きの方向および速度は、制御器１２９から供給されるモータ電流信号によって制御される。

ディスク保存システムの運転中、ディスク１１２の回転によって、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に空気ベアリングが生成され、これはスライダに上向きの力または揚力を及ぼす。すなわち、空気ベアリングはサスペンション１１５の僅かなバネ力につり合い、正常運転の間、スライダ１１３を、ディスクの表面上に、微小なほぼ一定の間隔だけ僅かに離して支持する。いくつかの実施形態においては、スライダ１１３はディスク表面１２２に沿って摺動することができることに留意されたい。

ディスク保存システムの種々の構成要素は、運転において、アクセス制御信号および内部クロック信号のような、制御ユニット１２９が発生する制御信号によって制御される。通常、制御ユニット１２９は、論理制御回路、保存装置（例えばメモリ）およびマイクロプロセッサを含む。制御ユニット１２９は、ライン１２３上の駆動モータ制御信号、およびライン１２８上のヘッド位置およびシーク制御信号のような、種々のシステム操作を制御するための制御信号を発生する。ライン１２８上の制御信号は、スライダ１１３を、ディスク１１２上の所要のデータトラックに最適に動かしかつ位置決めする所要の電流プロフィルを提供する。読み取りおよび書き込み信号は、記録チャンネル１２５を介して読み取り／書き込みヘッド１２１と連絡される。

典型的な磁気ディスク保存システムに関する上記の記述および添付の図１の表現は、説明目的用のみのものである。ディスク保存システムが多数のディスクおよびアクチュエータを含むことができ、各アクチュエータが相応数のスライダを支持し得ることが明らかになるべきである。

また、データを送受するために、かつ、ディスクドライブの操作を制御し、ディスクドライブの状態をホストに通信するために、ディスクドライブとホスト（統合型または外部型）との間の通信用としてインタフェースを設けることも可能であるが、これらはすべて当業者に理解されるところであろう。

典型的なヘッドにおいては、インダクティブ書き込みヘッドが、１つ以上の絶縁層（絶縁積層体）の中に埋入されたコイル層を含み、その絶縁積層体は第１および第２磁極片層の間に配置される。第１および第２磁極片層の間には、書き込みヘッドのＡＢＳにおける間隙層によって間隙が形成される。磁極片層は背面間隙において連結することができる。電流がコイル層を通して導かれ、この電流が磁極片内に磁界を生成する。磁界は、磁界情報のビットを、例えば回転磁気ディスク上の円形トラックのような動く媒体上のトラックに書き込む目的で空気ベアリング面（ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）（ＡＢＳ）における間隙と交差して縁取る。

第２磁極片層は、ＡＢＳからフレア点に延びる磁極先端部分と、フレア点から背面間隙に延びるヨーク部分とを有する。フレア点は、第２磁極片がヨークを形成するように拡幅（フレア）し始める位置である。フレア点の位置設定は、記録媒体に情報を書き込むために生成される磁界の大きさに直接影響を及ぼす。

種々の実施形態によれば、磁気データ保存システムが、本明細書に記載する任意の実施形態による少なくとも１つの磁気ヘッド１２１と、磁気ディスク媒体１１２と、磁気ディスク媒体１１２を少なくとも１つの磁気ヘッド１２１の上部に通過させるための駆動機構１１４、１１８と、少なくとも１つの磁気ヘッド１２１の操作を制御するために少なくとも１つの磁気ヘッド１２１に電気的に連結される制御器１２９とを含む。

図２Ａは、図１に示すような磁気ディスク記録システムにおいて用いられる従来型の記録媒体を模式的に示す。この媒体は、磁気インパルスを媒体そのものの平面内に、あるいはそれに平行に記録するために用いられる。記録媒体、この例では記録ディスクは、基本的に、ガラスのような適切な非磁性材料の支持基板２００であって、適切な従来型の磁気層の上層被膜２０２を含む支持基板２００を有する。

図２Ｂは、好ましくは薄膜ヘッドとすることができる従来型の記録／再生ヘッド２０４と、例えば図２Ａのような従来型の記録媒体との間の操作上の関係を示す。

図２Ｃは、図１に示すような磁気ディスク記録システムにおいて用いられる記録媒体の表面に実質的に垂直な磁気インパルスの方位を模式的に示す。このような垂直記録の場合は、媒体は、通常、高い透磁率を有する材料の下地層２１２を含む。この場合、この下地層２１２には、好ましくは下地層２１２に比べて高い飽和保磁力を有する磁性材料の上層被膜２１４が被覆される。

図２Ｄは、垂直ヘッド２１８および記録媒体の間の操作上の関係を表している。図２Ｄに表現される記録媒体は、高い透磁率の下地層２１２と、上記の図２Ｃに関して述べた磁性材料の上層被膜２１４との両者を含む。しかし、これらの層２１２および２１４の両者は適切な基板２１６に被覆するように示されている。通常、層２１２および２１４の間には、「交換ブレーク（ｅｘｃｈａｎｇｅ−ｂｒｅａｋ）層」または「中間層（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ）」と呼称される付加層も存在する（図示せず）。

この構造においては、垂直ヘッド２１８の磁極間に延びる磁力線は、記録媒体の高透磁率の下地層２１２を含む記録媒体の上層被膜２１４の中に回り込みそれから出て閉ループを形成する。これによって、磁力線は、上層被膜２１４を、媒体の表面に概略的に垂直な方向に通過し、好ましくは下地層２１２に比べて高い飽和保磁力を有する磁性材料の上層被膜２１４の中に、情報を、媒体の表面に実質的に垂直な磁化軸を有する磁気インパルスの形態において記録する。磁束は、軟磁性の下地被膜２１２によってチャンネル化され、ヘッド２１８の戻り層（Ｐ１）に戻される。

図２Ｅは同様の構造を示すが、この構造においては、基板２１６が、その両面のそれぞれに層２１２および２１４を担持しており、適切な記録ヘッド２１８が、媒体のそれぞれの側の磁気被膜２１４の外面に隣接して配置され、これによって、媒体のそれぞれの側における記録が可能になる。

図３Ａは垂直磁気ヘッドの断面図である。図３Ａにおいては、ステッチ磁極３０８に磁束を生成するためにらせんコイル３１０および３１２が用いられ、続いて、ステッチ磁極３０８が、その磁束を主磁極３０６に送る。コイル３１０は紙面から延出するコイルを示し、コイル３１２は紙面の中に延び込むコイルを示す。ステッチ磁極３０８はＡＢＳ３１８から後退して配置することができる。絶縁体３１６がコイルを囲繞しており、いくつかの要素を支持することができる。構造の右側に矢印で示す媒体の移動方向によって、媒体が、最初に下部戻り磁極３１４を通過し、続いて、ステッチ磁極３０８、主磁極３０６、ラップアラウンドシールド（図示せず）に接続することができるトレーリングシールド３０４を通過し、最後に上部戻り磁極３０２を通過するように動かされる。これらの構成要素のそれぞれは、ＡＢＳ３１８と接触する部分を有することができる。ＡＢＳ３１８は構造の右側を横断するように指示されている。

垂直書き込みは、磁束を、ステッチ磁極３０８を通って主磁極３０６の中に、続いてＡＢＳ３１８に向かって配置されるディスクの表面に導くことによって達成される。

図３Ｂは、図３Ａのヘッドに類似の特徴を有するピギーバック式の磁気ヘッドを示す。２つのシールド３０４、３１４がステッチ磁極３０８および主磁極３０６の側面に位置している。センサーシールド３２２、３２４も示されている。センサー３２６は、通常、センサーシールド３２２、３２４の間に配置される。

図４Ａは、ステッチ磁極４０８に磁束を供給するために、時にパンケーキ構成と呼称される環状コイル４１０を使用する一実施形態の模式図である。ステッチ磁極は、続いてこの磁束を主磁極４０６に供給する。この方位においては、下部戻り磁極はオプションである。絶縁体４１６がコイル４１０を囲繞しており、ステッチ磁極４０８および主磁極４０６を支持することができる。ステッチ磁極はＡＢＳ３１８から後退して配置することができる。構造の右側に矢印で示す媒体の移動方向によって、媒体が、ステッチ磁極４０８、主磁極４０６、ラップアラウンドシールド（図示せず）に接続することができるトレーリングシールド４０４を通過し、最後に上部戻り磁極４０２を通過するように動かされる（これらの要素のすべては、ＡＢＳ４１８と接触する部分を有しても有しなくてもよい）。ＡＢＳ４１８は構造の右側を横断するように指示されている。いくつかの実施形態においては、トレーリングシールド４０４が主磁極４０６と接触することができる。

図４Ｂは、図４Ａのヘッドに類似の特徴を有する別のタイプのピギーバック式磁気ヘッドを示す。このヘッドは、巻き付いてパンケーキコイルを形成する環状コイル４１０を含む。センサーシールド４２２、４２４も示されている。センサー４２６は、通常、センサーシールド４２２、４２４の間に配置される。

図３Ｂおよび４Ｂにおいては、磁気ヘッドの非ＡＢＳ側の近傍にオプションのヒータが示されている。図３Ａおよび４Ａに示す磁気ヘッドもヒータ（Ｈｅａｔｅｒ）を含むことができる。このヒータの位置は、突き出ることが望ましい場所、周囲の層の熱膨張係数などのような設計パラメータに基づいて変化することがあり得る。

磁気ヘッドの磁界勾配の改善を目指した過去のいくつかの試みにおいて、磁気ヘッドのトレーリング間隙幅を低減し、かつ、トレーリングシールド用として高い飽和磁束密度（Ｂｓ）を有する材料を使用する方法が提供された。しかし、この方法は、磁界の強さを低下させる可能性があり、従って、この方法を用いるには、いくつかの方法の１つによってヘッド構造を修正して磁界の強さを補償することが必要になる場合がある。

一実施形態によれば、磁気ヘッドの磁界勾配を改善する従来型の方法の欠点を解消するために、磁界勾配および磁界の強さの改善を達成する技術が、ヘッドの構造には無関係に、ヘッドの材料の適性を確保することによって提供される。

一実施形態において、トレーリングシールドおよび側部シールドが分離される構造における側部シールド用の材料として、約１．０Ｔ以下の飽和磁束密度を有する材料が選択される。当然のことながら、磁気ヘッドの他の構成要素も、約１．０Ｔ以下の飽和磁束密度を有する材料を含むことができる（例えば、少なくとも側部シールドは約１．０Ｔ以下の飽和磁束密度を有する材料を含む）。これは、当業者がこの明細書を読めばすぐ理解するところであろう。

別の実施形態において、側部シールド用の材料として、Ｎｉ１００重量％〜Ｎｉ８４Ｆｅ１６重量％の範囲の組成を有するニッケル（Ｎｉ）合金膜を用いることができる。いくつかの付加的な実施形態においては、Ｎｉ合金に別の元素および／または材料を添加することができるが、これは、当業者がこの明細書を読めばすぐ理解するところであろう。

さらに別の実施形態において、少なくとも側部シールドが、約１μｍ以下の厚さの磁気膜に成形された場合に約１０００以下の透磁率を有する側部シールド材料を含む。しかし、側部シールドは、この特性をなお比例的に保持しながら、１μｍより大きい厚さ、あるいは１μｍより小さい厚さに成形することができる。

一実施形態によれば、側部シールドが高いＮｉ組成を有する材料を含む場合、この高いＮｉ組成は、同じ領域における透磁率が磁気ヘッドのトレーリングシールドにおけるものよりも低く設定されるように用いられる。

さらに別の方策において、高いＮｉ組成を有する材料は、側部シールド材料用として、同じ領域における飽和磁束密度が磁気ヘッドのトレーリングシールドにおけるものよりも低く設定されるように選択される。

種々の実施形態によれば、トレーリングシールドにおいて、いかなる構造的な変更をも伴わずに、逆の磁荷を発生させることが可能であり、この効果によって、記録磁界の勾配の増大がもたらされ（例えば約１０％の増加）、記録密度が約１０％だけ改善された磁気ディスク装置が提供される。

ここで図５を参照すると、一実施形態による垂直磁気ヘッド５００のＡＢＳの図が示されている。垂直磁気ヘッド５００は、主磁極１と、主磁極１の側部に形成される側部間隙層２と、側部間隙層の側部に位置する側部シールド層３と、主磁極１の頂部に形成されるトレーリング間隙層４と、主磁極１のさらに頂部に位置するトレーリングシールド層５とを含む。

図５に示す磁気ヘッド５００は、Ｖ字形の形態（主磁極１および主磁極１の回りの間隙層２、４の形状）を有するが、本明細書に提示する実施形態はこれに限定されない。磁気ヘッド５００は、任意の形状、形態または配置を有することができる。これは、当業者がこの明細書を読めばすぐ理解するところであろう。

さらに続けて図５を参照すると、側部シールド３が、トラックの幅方向において主磁極１の両側に配備されている。側部シールド３は、約１．０Ｔ以下の飽和磁束密度を有する材料を含む。また、主磁極１のトレーリング側には、トレーリングシールド５が配備され、このトレーリングシールドと側部シールドとは物理的に相互に分離される。

一方策によれば、側部シールド３の少なくとも一部分は、Ｎｉ１００重量％〜Ｎｉ８４Ｆｅ１６重量％の範囲の単層または多層のニッケル（Ｎｉ）合金膜を含むことができる。多層膜の利点については後述する。別の方策によれば、ニッケルの合金膜は、ニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）以外の他の元素、例えば、特に、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）および／または硫黄（Ｓ）のような元素を含むことができる。

別の実施形態によれば、側部シールド３が、次のような特性を備えた側部シールド材料を含むことができる。すなわち、側部シールド材料の磁気膜の厚さが約１μｍ以下の場合に、その磁気膜が約１０００以下の透磁率を有するような特性を備えた材料である。しかし、側部シールドの厚さは約１μｍ未満に限定されるわけではなく、それより厚くまたは薄くすることができる。これは、当業者がこの明細書を読めばすぐ理解するところである。当然ながら、側部シールドの厚さが１μｍより大きく、あるいは１μｍより小さく成形される場合には、この特性を比例的に維持することができる。

別の実施形態において、側部シールド３を、トラックの幅方向において主磁極１の両側に配備することができ、トレーリングシールド５を、主磁極１のトレーリング側に配備することができる。この場合、側部シールド３は第１磁気膜を含み、トレーリングシールド５は第２磁気膜を含むが、好ましい実施形態においては、第１磁気膜の透磁率を第２磁気膜の透磁率よりも低くすることができる。この実施形態および他の任意の実施形態において、トレーリングシールド５および側部シールド３は、物理的に相互に分離することができる。

図６Ａ〜６Ｃを参照すると、側部シールドの飽和磁界（Ｈｓ）およびトレーリングシールドの飽和磁界（Ｈｓ）を種々に変化させた場合の有効磁界（Ｈｅｆｆ）の計算結果が示されている。図６Ａ〜６Ｃにおいては、点線がＨｅｆｆ＝−１５００Ｏｅの場合の等値線を表し、実線がＨｅｆｆ＝−２０００Ｏｅの場合の等値線を表す。さらに、この構造に用いた材料の透磁率および飽和磁束密度によって飽和磁界（Ｈｓ）を決定する（図７において、Ｈｓ＝Ｂｓ／μ）。これらの結果から、側部シールドのＨｓがトレーリングシールドのＨｓよりも大きくなるにつれて、側部シールドの有効磁界がプラス側に移行し（Ｈｅｆｆ＝−１５００、−２０００の領域が狭くなり）、トレーリングシールドの有効磁界がマイナス側に移行する（Ｈｅｆｆ＝−１５００、−２０００の領域がさらに拡大する）ことが分かる。このことから、側部シールドのＨｓを増大することによって、ヘッドの構造あるいは主磁極またはトレーリングシールドの材料を変更することなく、高い磁界勾配を達成し得ることが理解できる。これは、側部シールドに流入する磁界が高いＨｓ（低い透磁率および低い飽和磁束密度）によって制限され、その結果、磁荷がトレーリングシールド上に濃縮される効果であると信じられる。側部シールドは主磁極の側部に位置しており、従って、側部シールドおよびフレアの間の位置的な関係から、大量の磁束がフレアに流れる。この理由から、側部シールドの飽和磁束密度は、高い磁界を得るために、トレーリングシールドの飽和磁束密度よりも低いことが望ましい。さらに、側部シールドは、非飽和の状態で機能するので、単に上記の低い飽和磁束密度を制限することによって有効磁荷の状態を低いレベルに維持することは不可能である（透磁率が増大すれば、飽和磁束密度が低くても磁荷が増大する）。

この目的のため、側部シールドの材料に対して、低い透磁率（例えば高いＨｓ）を一緒に含む低い飽和磁束密度を用いることができる。図８は、Ｈｓ比と、側部シールドの有効磁界（Ｈｅｆｆ）の最小値との関係を示す。核形成磁界（Ｈｎ）が２２００Ｏｅ以下である時には、情報が隣接トラックに多数回書き込まれても、磁気情報の品質は一般的に低下しない。簡単に言えば、Ｈｅｆｆの最小値を２２００Ｏｅ以下とすることができ、これは、１：６以上のＨｓ比で得られることが理解された。

一方策において、上記の目的を達成し得る側部シールド材料が記述される。図９は、側部シールドからの漏洩磁界のスピンスタンド測定の結果を示す。この結果によれば、低周波数である１００ＭＨｚ（図９は８３ＭＨｚにおける結果を示す）の領域における漏洩磁界は、高周波数（２５０ＭＨｚ以上）における漏洩磁界よりも大きな影響を有している。従って、材料の透磁率を、１００ＭＨｚの低周波数に焦点を合わせて比較した。結果を図１０に示す。これは、低飽和磁束の材料であるＮｉと高飽和磁束の材料であるＦｅとの組成比が変化した場合の、飽和磁束密度および透磁率における変化の測定結果である。

本発明を可能にするために、トレーリングシールドのＨｓと側部シールドのＨｓとの間の明確な相違（１：６）を実現することが必要であり、この観点から、得られる材料組成は、Ｎｉ１００重量％〜Ｎｉ８４Ｆｅ１６重量％の範囲内である。当業者は、系が第３の元素（例えば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓなど）または材料を含む場合も、この効果が依然として示されることを容易に理解するであろう。さらに、単層膜よりもむしろＮｉおよびＦｅ合金膜を含む多層膜を用いると、本明細書に記述する便益を実現することができる。多層膜を使用すると、各層の軟磁性特性が容易に維持され、従って、これは、多層膜の各層の厚さを管理することによって、側部シールドの機能（Ｈｓ）の制御を自由に変えることが可能になるという利点を有する。

一実施形態による側部シールド用の磁気膜は、Ｎｉまたは元素ＮｉおよびＦｅを含むメッキ磁気膜である。メッキ膜を生成するための条件および方法、並びにその磁気特性をここに記載する。使用したメッキ電源は定電流電源であり、メッキの間に印加した磁界は１ｋＯｅであった。

図１１Ａ〜１１Ｄは、側部シールド３が単層膜を含む実施形態（図１１Ａ、１１Ｂ）、および、側部シールド３０が層３１および３２を含む多層膜を含む実施形態（図１１Ｃ、１１Ｄ）を示す。この場合、残りの構成要素の符号は図５における符号と同じである。（図１１Ａに示すような）Ｎｉ１００重量％のメッキ膜を生成するのに、表１に示すメッキ浴を使用し、（図１１Ｂに示すような）Ｎｉ８０Ｆｅ２０重量％のメッキ膜を生成するのに、表２に示すメッキ浴を使用した。８４≦Ｎｉ≦１００重量％のメッキ膜を生成する際に、ＮｉＸＦｅ（１００−Ｘ）重量％およびＮｉＹＦｅ（１００−Ｙ）重量％を積層した（図１１Ｃ）。この処理においては、（図１１Ｄに示すように）側部シールドの一部分のみを多層膜とすることができるか、あるいは、（図１１Ｃに示すように）全側部シールドを多層膜とすることができる。好ましい実施形態においては、ＸおよびＹの範囲は、８４≦Ｘ≦１００および８４≦Ｙ≦１００であり、かつ、Ｘ≠Ｙである。膜の組成は、積層の間に各膜の厚さを変化させることによって制御した。さらに、メッキ膜は、膜の厚さ方向に一様に、少なくとも１重量％のＳを含有した。このため、サッカリンナトリウムを含有するメッキ浴を用いた。さらに、光沢剤のような添加剤をメッキ浴に添加することができる。

図１２は、表１および表２に示すメッキ浴中で生成されるメッキ膜の磁化容易軸方向および磁化困難軸方向におけるＢ−Ｈ曲線を示す。各メッキ膜の厚さは３００ｎｍであり、次の積層、すなわち、Ｎｉ１００重量％（７５ｎｍ）／Ｎｉ８０Ｆｅ２０重量％（１５０ｎｍ）／Ｎｉ１００重量％（７５ｎｍ）／基板によって、Ｎｉ９０Ｆｅ１０重量％のメッキ膜が生成された。処理におけるメッキ電流密度はそれぞれの場合に４．５ｍＡ／ｃｍ^２であった。Ｎｉの重量比がＮｉ８５Ｆｅ１５重量％を超えて増大する範囲内においては、垂直方向の異方性が従来どおり生成されるが、いくつかの実施形態においては、この組成範囲を有する膜が、膜を積層することによって生成され、従って、垂直方向の異方性はＮｉ８５Ｆｅ１５重量％の範囲を超えても生成されない。

この例において、垂直異方性は、膜の磁化方向に垂直な方向における安定性を有する特性であり、Ｂ−Ｈ曲線は、一般的に（図１３に示すような）２段ループを形成する。そして、側部シールドに対して垂直異方性を有する膜を用いると、側部シールドとしての効果が大幅に低下する。従って、範囲がＮｉ８５Ｆｅ１５重量％を超える場合には、側部シールドは、膜が垂直異方性を生じないように多層膜として生成される。

図１４は、メッキ膜の透磁率の周波数依存性を滑らかな曲線を用いて示している。メッキ膜の透磁率を、メッキ膜におけるＮｉ重量比を変えることによって制御し得ることが明らかである。周波数ｆ＝１００ＭＨｚの領域内の値を用いて透磁率を比較した。一実施形態による必要な低透磁率の膜が、Ｎｉ８４Ｆｅ１６重量％〜Ｎｉ１００重量％の範囲内で得られた。

以上種々の実施形態について記述したが、これらの実施形態は事例としてのみ提示されたものであって、制限を意図するものではないことが理解されるべきである。従って、本発明の実施形態の広がりおよび範囲は、以上に記述されたいかなる事例的な実施形態によっても制限されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびその等価物に従ってのみ規定されるべきである。

１００ ディスクドライブ
１１２ 回転磁気ディスク
１１３ スライダ
１１４ スピンドル
１１５ サスペンション
１１８ ディスク駆動モータ
１１９ アクチュエータアーム
１２１ 磁気ヘッド
１２２ ディスク表面
１２３ ライン
１２５ 記録チャンネル
１２７ ＶＣＭ
１２８ ライン
１２９ 制御ユニット
２００ 支持基板
２０２ 上層被膜
２０４ 従来型ヘッド
２１２ 下地層
２１４ 上層被膜
２１６ 基板
２１８ 垂直ヘッド
３０２、４０２ 上部戻り磁極
３０４、４０４ トレーリングシールド
３０６、４０６ 主磁極
３０８、４０８ ステッチ磁極
３１０、４１０ コイル
３１２ コイル
３１４ 下部戻り磁極
３１６、４１６ 絶縁体
３１８、４１８ ＡＢＳ
３２２、４２２ センサーシールド
３２４、４２４ センサーシールド
３２６、４２６ センサー
５００ 垂直磁気ヘッド
１ 主磁極
２ 側部間隙層
３ 側部シールド層
３０ 側部シールド
３１ 層
３２ 層
４ トレーリング間隙層
５ トレーリングシールド層
ＳＳ 側部シールド
ＴＳ トレーリングシールド

Claims (13)

1. 主磁極と、
   トラックの幅方向において前記主磁極の両側に配備される側部シールドであって約１．０Ｔ以下の飽和磁束密度を有する材料を含む側部シールドと、
   前記主磁極のトレーリング側に配備されるトレーリングシールドと、
   を含む垂直磁気ヘッドであって、
   前記トレーリングシールドおよび前記側部シールドが物理的に相互に分離されている、
   垂直磁気ヘッド。
2. 前記側部シールドの少なくとも一部分が、Ｎｉ１００重量％〜Ｎｉ８４Ｆｅ１６重量％の範囲の単層または多層のニッケル（Ｎｉ）合金膜を含む、請求項１に記載の垂直磁気ヘッド。
3. 前記ニッケルの合金膜がニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）以外の元素を含む、請求項２に記載の垂直磁気ヘッド。
4. 前記ニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）以外の元素が、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）および硫黄（Ｓ）の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の垂直磁気ヘッド。
5. 前記側部シールドが、前記側部シールド材料の磁気膜のそれぞれの１μｍ厚さの部分が約１０００以下の透磁率を有するような側部シールド材料を含む、請求項１に記載の垂直磁気ヘッド。
6. 少なくとも１つの請求項１に記載の磁気ヘッドと、
   磁気ディスク媒体と、
   前記磁気ディスク媒体を前記少なくとも１つの磁気ヘッドの上部に通過させるための駆動機構と、
   前記少なくとも１つの磁気ヘッドの操作を制御するために前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に連結される制御器と、
   を含む磁気データ保存システム。
7. 主磁極と、
   トラックの幅方向において前記主磁極の両側に配備される側部シールドであって第１磁気膜を含む側部シールドと、
   前記主磁極のトレーリング側に配備されるトレーリングシールドであって第２磁気膜を含むトレーリングシールドと、
   を含む垂直磁気ヘッドであって、
   前記第１磁気膜の透磁率が前記第２磁気膜の透磁率よりも低い、
   垂直磁気ヘッド。
8. 前記トレーリングシールドおよび前記側部シールドが物理的に相互に分離されている、請求項７に記載の垂直磁気ヘッド。
9. 前記第１磁気膜の少なくとも一部分が、Ｎｉ１００重量％〜Ｎｉ８４Ｆｅ１６重量％の範囲の単層または多層のニッケル（Ｎｉ）合金膜を含む、請求項７に記載の垂直磁気ヘッド。
10. 前記ニッケルの合金膜がニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）以外の元素を含む、請求項９に記載の垂直磁気ヘッド。
11. 前記ニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）以外の元素が、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）および硫黄（Ｓ）の少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の垂直磁気ヘッド。
12. 前記第１磁気膜のそれぞれの１μｍ厚さの部分が約１０００以下の透磁率を有する、請求項７に記載の垂直磁気ヘッド。
13. 少なくとも１つの請求項７に記載の磁気ヘッドと、
    磁気ディスク媒体と、
    前記磁気ディスク媒体を前記少なくとも１つの磁気ヘッドの上部に通過させるための駆動機構と、
    前記少なくとも１つの磁気ヘッドの操作を制御するために前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に連結される制御器と、
    を含む磁気データ保存システム。

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