JP2018037124A - 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 - Google Patents

磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】応答速度を向上できる磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気ヘッドは、第1、第2シールド、磁極及びトレーリングシールドを含む。磁極は、第1、第2シールドの間に設けられる。トレーリングシールドは、第1、第2シールドを結ぶ方向と交差する第1方向において磁極から離れる。第1シールドは、交互に並ぶ複数の第1磁性層及び複数の第1非磁性層を含む。複数の第1非磁性層は、Ru、Cu及びCrの少なくとも1つを含む。複数の第1非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3nm以上2.2nm以下である。第2シールドは、交互に並ぶ複数の第2磁性層及び複数の第2非磁性層を含む。複数の第2非磁性層は、Ru、Cu及びCrの少なくとも1つを含む。複数の第2非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3nm以上2.2nm以下である。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、磁気ヘッド及び磁気記録再生装置に関する。
磁気ヘッドを用いて、HDD(Hard Disk Drive)などの磁気記憶媒体に情報が記録される。磁気ヘッド及び磁気記録再生装置において、応答速度の向上が望まれる。
特開2012−123894号公報
本発明の実施形態は、応答速度を向上できる磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、磁気ヘッドは、第1シールド、第2シールド、磁極及びトレーリングシールドを含む。前記磁極は、前記第1シールドと前記第2シールドとの間に設けられる。前記トレーリングシールドは、前記第1シールド及び前記第2シールドを結ぶ方向と交差する第1方向において前記磁極から離れる。前記第1シールドは、前記第1方向と交差する第1積層方向に沿って交互に並ぶ複数の第1磁性層及び複数の第1非磁性層を含む。前記複数の第1非磁性層は、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。前記複数の第1非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3ナノメートル以上2.2ナノメートル以下である。前記第2シールドは、前記第1方向と交差する第2積層方向に沿って交互に並ぶ複数の第2磁性層及び複数の第2非磁性層を含む。前記複数の第2非磁性層は、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。前記複数の第2非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3ナノメートル以上2.2ナノメートル以下である。
第1の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。 磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図3(a)及び図3(b)は、磁気ヘッドの特性を例示する模式図である。 第1の実施形態に係る別の磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。 第1の実施形態に係る別の磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。 図6(a)〜図6(d)は、第1の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示する工程順模式的断面図である。 第1の実施形態に係る別の磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。 第2の実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。 第2の実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的斜視図である。 図10(a)及び図10(b)は、第2の実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。
図1は、1つの方向から見た磁気ヘッド110の平面図である。この方向は、磁気ヘッド110の媒体対向面である。
図1に示すように、本実施形態に係る磁気ヘッド110は、第1シールド21、第2シールド、トレーリングシールド23及び磁極10を含む。第1シールド21及び第2シールド22は、例えば、サイドシールドである。
磁極10は、第1シールド21と第2シールド22との間に設けられる。磁極10は、例えば主磁極である。
トレーリングシールド23は、第1方向D1において磁極10から離れる。第1方向D1は、第1シールド21及び第2シールド22を結ぶ方向と交差する。
第1方向D1をX軸方向とする。X軸方向に対して垂直な1つの方向をY軸方向とする。X軸方向及びY軸方向に対して垂直な方向をZ軸方向とする。
第1方向D1(X軸方向)は、例えば、ダウントラック方向である。第1シールド21及び第2シールド22を結ぶ方向は、例えば、トラック幅方向(クロストラック方向)である。この方向は、例えば、Y軸方向である。Z軸方向は、例えば、ハイト方向である。
例えば、磁気ヘッド110においてコイル(図示しない)が設けられる。コイルによって磁極10が励磁される。磁極10からコイルに流れる電流(記録電流)に応じた磁場(記録磁場)が生じる。この磁場が磁気記録媒体に加わる。記録電流に対応する情報が、磁気記録媒体に記録される。磁気ヘッド110は、例えば、記録部である。
この例では、磁気ヘッド110は、リーディングシールド24をさらに含む。トレーリングシールド23とリーディングシールド24との間に、磁極10が設けられる。
この例では、第1〜第4絶縁部41〜44が設けられている。第1絶縁部41は、第1シールド21と磁極10との間に設けられる。第2絶縁部42は、第2シールド22と磁極10との間に設けられる。第3絶縁部43は、トレーリングシールド23と磁極10との間に設けられる。第4絶縁部44は、リーディングシールド24と磁極10との間に設けられる。第1絶縁部41、第2絶縁部42及び第4絶縁部44は、互いに連続しても良い。これらの絶縁部には、例えば、二酸化シリコンなどの絶縁材料を含む。
磁極10は、2つの側面(第1側面s1及び第2側面s2)を有する。第1側面s1は、第1シールド21に対向する。第2側面s2は、第2シールド22に対向する。これらの側面は、Y軸方向と交差する。
本実施形態においては、サイドシールドに積層構造が設けられる。
例えば、第1シールド21は、複数の第1磁性層21a及び複数の第1非磁性層21bを含む。複数の第1磁性層21a及び複数の第1非磁性層21bは、第1積層方向Ds1に沿って交互に並ぶ。第1積層方向Ds1は、第1方向D1と交差する。
磁極10の第1側面s1が第1方向D1に対して平行な場合は、第1積層方向Ds1は、Y軸方向に対して平行になる。この例では、第1側面s1は、第1方向D1に対して傾斜している。この場合、第1積層方向Ds1は、Y軸方向に対して傾斜する。
複数の第1非磁性層21bは、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。複数の第1非磁性層21bのそれぞれの厚さt1bは、0.3ナノメートル(nm)以上2.2nm以下である。複数の第1非磁性層21bの1つの厚さt1bは、第1積層方向Ds1に沿った長さである。複数の第1非磁性層21bがRuを含む場合、厚さt1bは、例えば、0.6nm以上1.0nm以下(例えば約0.8nm)である。複数の第1非磁性層21bがCuを含む場合、厚さt1bは、例えば、1.3nm以上1.7nm以下(例えば約1.5nm)である。複数の第1非磁性層21bがCrを含む場合、厚さt1bは、例えば、1.8nm以上2.2nm以下(例えば約2.0nm)である。
一方、第2シールド22は、複数の第2磁性層22a及び複数の第2非磁性層22bを含む。複数の第2磁性層22a及び複数の第2非磁性層22bは、第2積層方向Ds2に沿って交互に並ぶ。第2積層方向Ds2は、第1方向D1と交差する。
磁極10の第2側面s2が第1方向D1に対して平行な場合は、第2積層方向Ds2は、Y軸方向に対して平行になる。この例では、第2側面s2は、第1方向D1に対して傾斜している。この場合、第2積層方向Ds2は、Y軸方向に対して傾斜する。
複数の第2非磁性層22bは、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。複数の第2非磁性層22bのそれぞれの厚さt2bは、0.3nm以上2.2nm以下である。複数の第2非磁性層22bの1つの厚さt2bは、第2積層方向Ds2に沿った長さである。複数の第2非磁性層22bがRuを含む場合、厚さt2bは、例えば、0.6nm以上1.0nm以下(例えば約0.8nm)である。複数の第2非磁性層22bがCuを含む場合、厚さt2bは、例えば、1.3nm以上1.7nm以下(例えば約1.5nm)である。複数の第2非磁性層22bがCrを含む場合、厚さt2bは、例えば、1.8nm以上2.2nm以下(例えば約2.0nm)である。
複数の第1磁性層21a及び複数の第2磁性層22aは、例えば、Fe、Co及びNiからなる群から選択された少なくとも1つの少なくともいずれかを含む。
このような積層構造をサイドシールドに適用することで、サイドシールドにおける磁化の応答を高速化できることが分かった。これにより、応答速度を向上できる磁気ヘッド及び磁気記録再生装置が提供できる。
本願発明者は、磁気ヘッド110の応答性について、磁極10及びトレーリングシールド23の緩和時間について検討した。その結果、磁極10及びトレーリングシールド23の緩和時間は、0.5nsec程度であり、比較的高速の応答性が得られることが分かった。これに対して、サイドシールドの緩和時間が非常に長いことを示唆するデータが得られた。以下、サイドシールドの緩和時間についての検討結果の例について説明する。
図2は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
この図は、参考例の磁気ヘッド119の特性を示している。この参考例においては、サイドシールドに上記のような積層構造が適用されていない。図2の横軸は、記録回数NWRである。図2の縦軸は、イレーズ幅WER(nm)である。磁気ヘッドにより、磁気記録媒体に複数回の記録が行われる。例えば、1つのトラックに記録した後に、その1つのトラックの隣のトラックへの記録が行われる。この際、前の記録のトラックの一部に、後の記録の情報が記録される。上書きが行われる。サイドシールドにおける緩和時間は、上書きの幅(イレーズ幅WER)に関係している。イレーズ幅WERが小さいときに、トラック密度を向上できる。サイドシールドにおける緩和時間は、イレーズ幅WER及びトラック密度に影響を与える。
図2においては、実験値EX1に加えて、LLG方程式に基づくMicromagneticsに基づくシミュレーション結果SIM10も示されている。さらに、図2には、3つの条件に関するシミュレーション特性(第1条件SIM1、第2条件SIM2及び第3条件SIM3)が示されている。これらの3つの条件に関するシミュレーションは、ダイナミックな磁気回路法の緩和時間を有限要素法に発展させたシミュレータ(TML)に基づく。このダイナミックな磁気回路法の緩和時間については、IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL 33, NO 5, SEPTEMBER 1997に報告されている。
第1条件SIM1においては、サイドシールドの緩和時間は1.7nsである。第2条件SIM2おいては、サイドシールドの緩和時間は1nsである。第3条件SIM3においては、サイドシールドの緩和時間は0.5nsである。
図2から分かるように、実験値EX1は、第1条件SIM1の特性に近い。このことから、サイドシールドの緩和時間は1.7ns以上であると考えられる。
このように、磁極10及びトレーリングシールド23の緩和時間は、0.5nsec程度と短いのに対して、サイドシールドの緩和時間は1.7ns以上であり、非常に長い。このことが、磁気ヘッドの応答性に影響を与えていると考えられる。
本願発明者は、サイドシールドの緩和時間が長いことについてさらに検討した。以下、その検討結果について説明する。
図3(a)及び図3(b)は、磁気ヘッドの特性を例示する模式図である。
これらの図は、参考例の磁気ヘッド119における磁化の変化の例を示す。これらの図は、LLG方程式に基づくMicromagneticsによるシミュレーション結果の例である。これらの図は、媒体対向面から磁気ヘッド119を見たときの図に対応する。図3(a)は第1記録動作OP1に対応し、図3(b)は第2記録動作OP2に対応する。第1記録動作OP1においては、磁気記録媒体から磁極10に向かう磁場10Maが生成される。第2記録動作OP2においては、磁極10から磁気記録媒体に向かう磁場10Mbが生成される。これらの図において、磁場の方向MFが示されている。これらの図において、濃度が高い領域においては、+Y方向(図中の左から右への向き)の磁化が生じている。濃度が低い領域においては、−Y方向(図中の右から左への向き)の磁化が生じている。
図3(a)に示すように、トレーリングシールド23の領域においては、図中の濃度は低く、−Y方向の磁化が生じていることが分かる。そして、図3(b)に示すように、トレーリングシールド23の領域においても図中の濃度は低く、このときも−Y方向の磁化が生じていることが分かる。このように、トレーリングシールド23の領域においては、第1記録動作OP1及び第2記録動作OP2の間において、磁化の向きに大きな変化はない。
これ対して、サイドシールド(第1シールド21及び第2シールド22)においては、第1記録動作OP1及び第2記録動作OP2の間において、磁化の向きが大きく変化する。
図3(a)に示すように、第1記録動作OP1においては、第1シールド21の領域では、磁場の方向MFは、左から右への向きである。そして、第2シールド22の領域では、磁場の方向MFは、右から左への向きである。
一方、図3(b)に示すように、第2記録動作OP2においては、第1シールド21の領域では、磁場の方向MFは、右から左への向きである。そして、第2シールド22の領域では、磁場の方向MFは、左から右への向きである。
このように、サイドシールドにおいては、大きな磁区の移動を伴って、磁化が変化する。2つの記録動作の間で磁化が反転する際に、磁極10の周りの大きな磁区が移動している。このことがサイドシールドにおいて緩和時間が長いことに影響を与えていると考えられる。
サイドシールドの磁区を小さくすることで、サイドシールドの緩和時間が短くできると考えられる。
実施形態においては、図1に関して説明したように、サイドシールド(第1シールド21及び第2シールド22)に積層構造が適用される。この積層構造では、複数の磁性層の間に非磁性層が設けられる。この非磁性層は、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。そして非磁性層の厚さが0.3nm以上2.2nm以下である。
これにより、サイドシールドに大きな磁区が形成されることが抑制できる。これにより、サイドシールドの緩和時間を短くすることができる。実施形態において、サイドシールドの緩和時間は、約0.8ns以下にできる。これにより、応答速度を向上できる磁気ヘッド及び磁気記録再生装置が提供できる。
非磁性層が、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、非磁性層の厚さが0.3nm以上2.2nm以下であることにより、複数の磁性層は互いに反強磁性結合する。これにより、複数の磁性層の以下がより安定になる。
例えば、複数の第1磁性層21aは、互いに反強磁性結合する。複数の第2磁性層22aは、互いに反強磁性結合する。
図1に示すように、複数の第1磁性層21aのそれぞれは、磁化21Mを有する。複数の第1磁性層21aの1つと、複数の第1磁性層21aのうちの、複数の第1磁性層21aのその1つに最も近い1つと、に着目する。複数の第1磁性層21aの1つの磁化21Mは、複数の第1磁性層21aのうちの、複数の第1磁性層21aの、その1つに最も近い1つの磁化21Mの向きに対して反対の成分を有する。
複数の第2磁性層22aのそれぞれは、磁化22Mを有する。複数の第2磁性層22aの1つと、複数の第2磁性層22aのうちの、複数の第2磁性層22aのその1つに最も近い1つと、に着目する。複数の第2磁性層22aの1つの磁化22Mの向きは、複数の第2磁性層22aのうちの、複数の第2磁性層22aのその1つに最も近い1つの磁化22Mの向きに対して反対の成分を有する。
実施形態において、複数の第1磁性層21aの1つの厚さt1aは、例えば、50nm以下である。複数の第2磁性層22aの1つの厚さt2aは、例えば、50nm以下である。これらの厚さが50nm以下であることにより、磁性層において、過度に大きい磁区が形成されることが抑制できる。厚さt1aは、例えば、20nm以上である。厚さt2aは、例えば、20nm以上である。厚さが20nmよりも薄くなると、例えば、磁化が動きにくくなり、実効的な透磁率が下がる。このため、シールド特性が悪くなる。厚さを20nm以上にすることで、適正なシールド特性が得られる。
複数の第1磁性層21aの数は、3以上である。複数の第2磁性層22aの数は、3以上である。例えば、複数の第1非磁性層21bの数は、2以上である。複数の第2非磁性層22bの数は、2以上である。これにより、サイドシールドにおいて、安定した磁化が形成できる。適正なシールド性能が得られる。
複数の第1磁性層21aの数が4以上8以下であることが、好ましい。複数の第2磁性層22aの数が4以上8以下であることが、好ましい。例えば、複数の第1非磁性層21bの数は、3以上7以下が好ましい。複数の第2非磁性層22bの数は、3以上7以下が好ましい。
第1シールド21に設けられる積層構造体(複数の第1磁性層21a及び複数の第1非磁性層21bを含む領域)の第1積層方向Ds1の長さは200nmよりも長いことが好ましい。第2シールド22に設けられる積層構造体(複数の第2磁性層22a及び複数の第2非磁性層22bを含む領域)の第2積層方向Ds2に沿う長さは200nmよりも長いことが好ましい。これらの領域の長さ(厚さ)を200nmよりも長くすることで、例えば、積層エリアの外側に生成される大きな磁区が磁極生成磁界に及ぼす影響を少なくすることができる。
図1に示すように、第1シールド21は、第1外側領域21oを含む。複数の第1磁性層21a及び複数の第1非磁性層21bは、磁極10と第1外側領域21oと、の間に位置する。この例では、第1シールド21は、非磁性領域21cをさらに含む。非磁性領域21cは、複数の第1磁性層21a及び複数の第1非磁性層21bを含む領域と、第1外側領域21oと、の間に位置する。非磁性領域21cは、複数の第1非磁性層21bの1つと同様の構成を有しても良い。
第2シールド22は、第2外側領域22oを含む。複数の第2磁性層22a及び複数の第2非磁性層22bは、磁極10と第2外側領域22oと、の間に位置する。この例では、第2シールド22は、非磁性領域22cをさらに含む。非磁性領域22cは、複数の第2磁性層22a及び複数の第2非磁性層21bを含む領域と、第2外側領域22oと、の間に位置する。非磁性領域22cは、複数の第2非磁性層22bの1つと同様の構成を有しても良い。
図4は、第1の実施形態に係る別の磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。
図4は、1つの方向から見た磁気ヘッド111の平面図である。この方向は、磁気ヘッド111の媒体対向面である。
図4に示すように、本実施形態に係る別の磁気ヘッド111も、第1シールド21、第2シールド、トレーリングシールド23及び磁極10を含む。磁気ヘッド111においては、トレーリングシールド23に積層構造が設けられる。これ以外は、磁気ヘッド110と同様なので説明を省略する。
磁気ヘッド111においては、トレーリングシールド23は、複数の第3磁性層23a及び複数の第3非磁性層23bを含む。複数の第3磁性層23a及び複数の第3非磁性層23bは、第1方向D1方向に沿って交互に並ぶ。複数の第3非磁性層23bは、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。複数の第3非磁性層23bのそれぞれの厚さt3bは、0.3nm以上2.2nm以下である。複数の第3非磁性層23bがRuを含む場合、厚さt3bは、例えば、0.6nm以上1.0nm以下(例えば約0.8nm)である。複数の第3非磁性層23bがCuを含む場合、厚さt3bは、例えば、1.3nm以上1.7nm以下(例えば約1.5nm)である。複数の第3非磁性層23bがCrを含む場合、厚さt3bは、例えば、1.8nm以上2.2nm以下(例えば約2.0nm)である。
磁気ヘッド111においては、サイドシールドにおける緩和時間が短くでき、さらに、トレーリングシールド23における緩和時間が短くできる。応答速度を向上できる磁気ヘッド及び磁気記録再生装置が提供できる。
例えば、複数の第3磁性層23aは、互いに反強磁性結合する。
複数の第3磁性層23aのそれぞれは、磁化23Mを有する。複数の第3磁性層23aの1つと、複数の第3磁性層23aのうちの、複数の第3磁性層23aのその1つに最も近い1つと、に着目する。複数の第3磁性層23aの1つの磁化23Mは、複数の第3磁性層23aのうちの、複数の第3磁性層23aのその1つに最も近い1つ、の磁化23Mの向きに対して反対の成分を有する。
複数の第3磁性層23aの1つの厚さt3aは、50nm以下である。厚さt3aが50nm以下であることにより、磁性層において、過度に大きい磁区が形成されることが抑制できる。厚さt3aは、例えば、20nm以上である。厚さが20nmよりも薄くなると、例えば、磁化が動きにくくなり、実効的な透磁率が下がる。このため、シールド特性が悪くなる。厚さを20nm以上にすることで、適正なシールド特性が得られる。
複数の第3磁性層23aの数は、3以上である。例えば、複数の第3非磁性層23bの数は、2以上である。これにより、トレーリングシールド23において、安定した磁化が形成できる。適正なシールド性能が得られる。
トレーリングシールド23に設けられる積層構造体(複数の第3磁性層23a及び複数の第3非磁性層23bを含む領域)の第1方向D1の長さは、例えば、200nmよりも長い。この領域の長さ(厚さ)を200nmよりも長くすることで、例えば、積層エリアの外側に生成される大きな磁区が磁極生成磁界に及ぼす影響を少なくすることができる。
図5は、第1の実施形態に係る別の磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。
図5は、1つの方向から見た磁気ヘッド112の平面図である。この方向は、磁気ヘッド112の媒体対向面である。
図5に示すように、本実施形態に係る別の磁気ヘッド112も、第1シールド21、第2シールド、トレーリングシールド23、リーディングシールド24及び磁極10を含む。磁気ヘッド112においては、リーディングシールド24に積層構造が設けられる。これ以外は、磁気ヘッド111と同様なので説明を省略する。
磁気ヘッド112においては、リーディングシールド24は、複数の第4磁性層24a及び複数の第4非磁性層24bを含む。複数の第4磁性層24a及び複数の第4非磁性層24bは、第1方向D1方向に沿って交互に並ぶ。例えば、複数の第4非磁性層24bは、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。複数の第4非磁性層24bのそれぞれの厚さt4bは、0.3nm以上2.2nm以下である。複数の第4非磁性層24bがRuを含む場合、厚さt4bは、例えば、0.6nm以上1.0nm以下(例えば約0.8nm)である。複数の第4非磁性層24bがCuを含む場合、厚さt4bは、例えば、1.3nm以上1.7nm以下(例えば約1.5nm)である。複数の第2非磁性層24bがCrを含む場合、厚さt2bは、例えば、1.8nm以上2.2nm以下(例えば約2.0nm)である。
複数の第4磁性層24aの1つの厚さt4aは、50nm以下である。複数の第4磁性層24aの数は、3以上である。例えば、複数の第4非磁性層24bの数は、2以上である。例えば、複数の第4磁性層24aの数は、複数の第1磁性層21aの数と同じでも良い。例えば、複数の第4非磁性層24bの数は、複数の第1非磁性層21bの数と同じでも良い。
例えば、複数の第4磁性層24aの1つは、複数の第1磁性層21aの1つと連続しても良い。例えば、複数の第4非磁性層24bの1つは、複数の第1非磁性層21bの1つと連続しても良い。
磁気ヘッド112においても応答速度を向上できる。
以下、本実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法の例について説明する。以下の説明は、磁気ヘッド112の製造方法に対応する。
図6(a)〜図6(d)は、第1の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図6(a)に示すように、基体50sの表面に凹部50hを形成する。基体50sは、例えば磁性材料(例えばCoFeなど)を含む。
図6(b)に示すように、基体50sの上に、磁性膜21m及び非磁性膜21nを交互に複数回形成する。さらに、絶縁膜41f及び磁極膜10fを形成する。磁性膜21mは、例えば、Fe、Co及びNiからなる群から選択された少なくとも1つを含む。非磁性膜21nは、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。絶縁膜41fは、例えば、酸化シリコンを含む。磁極膜10fは、例えば、Fe、Co及びNiからなる群から選択された少なくとも1つを含む。これらの膜は、凹部50hの中にも形成される。絶縁膜41fは、例えば、酸化シリコンを含む。
図6(c)に示すように、上面を研磨する。これにより、磁極膜10fが露出する。磁極膜10fは、磁極10となる。磁性膜21mは、第1磁性層21a、第2磁性層22a及び第4磁性層24aとなる。非磁性膜21nは、第1非磁性層21b、第2非磁性層22b及び第4非磁性層24bとなる。絶縁膜41fは、第1絶縁部41、第2絶縁部42及び第4絶縁部44となる。
図6(d)に示すように、第3絶縁部43を形成する。第3絶縁部43の上に、第3磁性層23a及び第3非磁性層23bを交互に複数回形成する。これにより、磁気ヘッド112が作製される。
図7は、第1の実施形態に係る別の磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。
図7は、1つの方向から見た磁気ヘッド113の平面図である。この方向は、磁気ヘッド113の媒体対向面である。
図7に示すように、本実施形態に係る別の磁気ヘッド113も、第1シールド21、第2シールド22、トレーリングシールド23及び磁極10を含む。磁気ヘッド113においては、リーディングシールドが省略されている。これ以外は、例えば、磁気ヘッド111と同様である。磁気ヘッド113においても、応答速度を向上できる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、磁気記憶装置に係る。本実施形態に係る磁気記憶装置は、磁気ヘッドと、磁気記録媒体(例えば、後述する記録用媒体ディスク180)と、を含む。磁気記録媒体は、磁極10により情報が記録される。この磁気ヘッドは、第1の実施形態に係る任意の磁気ヘッド、及び、その変形の磁気ヘッドである。以下では、磁気ヘッド110が用いられる場合について、説明する。
図8は、第2の実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図8はヘッドスライダを例示している。
磁気ヘッド110は、ヘッドスライダ3に設けられる。ヘッドスライダ3は、例えばAl/TiCなどを含む。ヘッドスライダ3は、磁気記録媒体の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
ヘッドスライダ3は、例えば、空気流入側3A及び空気流出側3Bを有する。磁気ヘッド110は、ヘッドスライダ3の空気流出側3Bの側面などに配置される。これにより、磁気ヘッド110は、磁気記録媒体の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
図9は、第2の実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的斜視図である。
図10(a)及び図10(b)は、第2の実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図9に示したように、実施形態に係る磁気記録再生装置150においては、ロータリーアクチュエータが用いられる。記録用媒体ディスク180は、スピンドルモータ4に装着される。記録用媒体ディスク180は、モータにより矢印ARの方向に回転する。モータは、駆動装置制御部からの制御信号に応答する。本実施形態に係る磁気記録再生装置150は、複数の記録用媒体ディスク180を備えても良い。磁気記録再生装置150は、記録媒体181を含んでもよい。記録媒体181は、例えば、SSD(Solid State Drive)である。記録媒体181には、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリが用いられる。例えば、磁気記録再生装置150は、ハイブリッドHDD(Hard Disk Drive)でも良い。
ヘッドスライダ3は、記録用媒体ディスク180に記録する情報の、記録及び再生を行う。ヘッドスライダ3は、薄膜状のサスペンション154の先端に設けられる。ヘッドスライダ3の先端付近に、実施形態に係る磁気ヘッドのいずれかが設けられる。
記録用媒体ディスク180が回転すると、サスペンション154による押し付け圧力と、ヘッドスライダ3の媒体対向面(ABS)で発生する圧力と、がバランスする。ヘッドスライダ3の媒体対向面と、記録用媒体ディスク180の表面と、の間の距離が、所定の浮上量となる。実施形態において、ヘッドスライダ3は、記録用媒体ディスク180と接触しても良い。例えば、接触走行型が適用されても良い。
サスペンション154は、アーム155(例えばアクチュエータアーム)の一端に接続されている。アーム155は、例えば、ボビン部などを有する。ボビン部は、駆動コイルを保持する。アーム155の他端には、ボイスコイルモータ156が設けられる。ボイスコイルモータ156は、リニアモータの一種である。ボイスコイルモータ156は、例えば、駆動コイル及び磁気回路を含む。駆動コイルは、アーム155のボビン部に巻かれる。磁気回路は、永久磁石及び対向ヨークを含む。永久磁石と対向ヨークとの間に、駆動コイルが設けられる。サスペンション154は、一端と他端とを有する。磁気ヘッドは、サスペンション154の一端に設けられる。アーム155は、サスペンション154の他端に接続される。
アーム155は、ボールベアリングによって保持される。ボールベアリングは、軸受部157の上下の2箇所に設けられる。アーム155は、ボイスコイルモータ156により回転及びスライドが可能である。磁気ヘッドは、記録用媒体ディスク180の任意の位置に移動可能である。
図10(a)は、磁気記録再生装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ160の拡大斜視図である。
また、図10(b)は、ヘッドスタックアセンブリ160の一部となる磁気ヘッドアセンブリ(ヘッドジンバルアセンブリ:HGA)158を例示する斜視図である。
図10(a)に示したように、ヘッドスタックアセンブリ160は、軸受部157と、ヘッドジンバルアセンブリ158と、支持フレーム161と、を含む。ヘッドジンバルアセンブリ158は、軸受部157から延びる。支持フレーム161は、軸受部157から延びる。支持フレーム161の延びる方向は、ヘッドジンバルアセンブリ158の延びる方向とは逆である。支持フレーム161は、ボイスコイルモータのコイル162を支持する。
図10(b)に示したように、ヘッドジンバルアセンブリ158は、軸受部157から延びたアーム155と、アーム155から延びたサスペンション154と、を有している。
サスペンション154の先端には、ヘッドスライダ3が設けられる。ヘッドスライダ3に、実施形態に係る磁気ヘッドのいずれかが設けられる。
実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ(ヘッドジンバルアセンブリ)158は、実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気ヘッドが設けられたヘッドスライダ3と、サスペンション154と、アーム155と、を含む。ヘッドスライダ3は、サスペンション154の一端に設けられる。アーム155は、サスペンション154の他端と接続される。
サスペンション154は、例えば、信号の記録及び再生用のリード線(図示しない)を有する。サスペンション154は、例えば、浮上量調整のためのヒーター用のリード線(図示しない)を有しても良い。サスペンション154は、例えばスピントルク発振子用などのためのリード線(図示しない)を有しても良い。これらのリード線と、磁気ヘッドに設けられた複数の電極と、が電気的に接続される。
磁気記録再生装置150において、信号処理部190が設けられる。信号処理部190は、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。信号処理部190は、信号処理部190の入出力線は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ158の電極パッドに接続され、磁気ヘッドと電気的に接続される。
本実施形態に係る磁気記録再生装置150は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドと、可動部と、位置制御部と、信号処理部と、を含む。可動部は、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で相対的に移動可能とする。位置制御部は、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合わせする信号処理部は、磁気ヘッドを用いた磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。
例えば、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク180が用いられる。上記の可動部は、例えば、ヘッドスライダ3を含む。上記の位置制御部は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ158を含む。
本実施形態に係る磁気記録再生装置150は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに設けられた磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う信号処理部と、を備える。
実施形態は、以下の構成を含んでも良い。
(構成1)
第1シールドと、
第2シールドと、
前記第1シールドと前記第2シールドとの間に設けられた磁極と、
前記第1シールド及び前記第2シールドを結ぶ方向と交差する第1方向において前記磁極から離れたトレーリングシールドと、
を備え、
前記第1シールドは、前記第1方向と交差する第1積層方向に沿って交互に並ぶ複数の第1磁性層及び複数の第1非磁性層を含み、前記複数の第1非磁性層は、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、前記複数の第1非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3ナノメートル以上2.2ナノメートル以下であり、
前記第2シールドは、前記第1方向と交差する第2積層方向に沿って交互に並ぶ複数の第2磁性層及び複数の第2非磁性層を含み、前記複数の第2非磁性層は、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、前記複数の第2非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3ナノメートル以上2.2ナノメートル以下である、磁気ヘッド。
(構成2)
前記複数の第1磁性層の1つの磁化は、前記複数の第1磁性層のうちの前記複数の第1磁性層の前記1つに最も近い1つの磁化の向きに対して反対の成分を有し、
前記複数の第2磁性層の1つの磁化の向きは、前記複数の第2磁性層のうちの前記複数の第2磁性層の前記1つに最も近い1つの磁化の向きに対して反対の成分を有した、構成1記載の磁気ヘッド。
(構成3)
前記複数の第1磁性層は、互いに反強磁性結合し、
前記複数の第2磁性層は、互いに反強磁性結合した、構成1記載の磁気ヘッド。
(構成4)
前記複数の第1磁性層の1つの厚さは、50ナノメートル以下であり、
前記複数の第2磁性層の1つの厚さは、50ナノメートル以下である、構成1〜3のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成5)
前記複数の第1磁性層の数は、3以上であり、
前記複数の第2磁性層の数は、3以上である、構成1〜4のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成6)
前記複数の第1非磁性層の数は、2以上であり、
前記複数の第2非磁性層の数は、2以上である、構成1〜5のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成7)
前記複数の第1磁性層及び前記複数の第1非磁性層を含む領域の前記第1積層方向の長さは200ナノメートルよりも長く、
前記複数の第2磁性層及び前記複数の第2非磁性層を含む領域の前記第2積層方向の長さは200ナノメートルよりも長い、構成1〜6のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成8)
前記トレーリングシールドは、前記第1方向に沿って交互に並ぶ複数の第3磁性層及び複数の第3非磁性層を含み、前記複数の第3非磁性層は、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、前記複数の第3非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3ナノメートル以上2.2ナノメートル以下である、構成1〜7のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成9)
前記複数の第3磁性層の1つの磁化は、前記複数の第3磁性層のうちの前記複数の第3磁性層の前記1つに最も近い1つの磁化の向きに対して反対の成分を有した、構成8記載の磁気ヘッド。
(構成10)
前記複数の第3磁性層は、互いに反強磁性結合した、構成8記載の磁気ヘッド。
(構成11)
前記複数の第3磁性層の1つの厚さは、50ナノメートル以下である、構成8〜10のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成12)
前記複数の第3磁性層の数は、3以上である、構成8〜11のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成13)
前記複数の第3非磁性層の数は、2以上である、構成8〜12のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成14)
前記複数の第3磁性層及び前記複数の第3非磁性層を含む領域の前記第1方向の長さは200ナノメートルよりも長い、構成8〜13のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成15)
前記第1シールドは、第1外側領域を含み、前記複数の第1磁性層及び前記複数の第1非磁性層は、前記磁極と前記第1外側領域と、の間に位置し、
前記第2シールドは、第2外側領域を含み、前記複数の第2磁性層及び前記複数の第2非磁性層は、前記磁極と前記第2外側領域と、の間に位置した、構成1〜14のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成16)
リーディングシールドをさらに備え、
前記トレーリングシールドと前記リーディングシールドとの間に前記磁極が設けられた、構成1〜15のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成17)
構成1〜16のいずれか1つに記載の磁気ヘッドと、
前記磁極により情報が記録される磁気記録媒体と、
を備えた磁気記録再生装置。
実施形態によれば、応答速度を向上できる磁気ヘッド及び磁気記録再生装置が提供できる。
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気ヘッドに含まれる磁極、第1シールド、第2シールド、トレーリングシールド及びリーディングシールドなどの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気ヘッド及び磁気記録再生装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
3…ヘッドスライダ、 3A…空気流入側、 3B…空気流出側、 4…スピンドルモータ、 10…磁極、 10Ma、10Mb…磁場、 10f…磁極膜、 21…第1シールド、 21M…磁化、 21a…第1磁性層、 21b…第1非磁性層、 21c…非磁性領域、 21m…磁性膜、 21n…非磁性膜、 21o…第1外側領域、 22…第2シールド、 22M…磁化、 22a…第2磁性層、 22b…第2非磁性層、 22c…非磁性領域、 22o…第2外側領域、 23…トレーリングシールド、 23M…磁化、 23a…第3磁性層、 23b…第3非磁性層、 24…リーディングシールド、 24a…第4磁性層、 24b…第4非磁性層、 41〜44…第1〜第4絶縁部、 41f…絶縁膜、 50h…凹部、 50s…基体、 110、111、112、113、114、119…磁気ヘッド、 150…磁気記録再生装置、 154…サスペンション、 155…アクチュエータアーム、 156…ボイスコイルモータ、 157…軸受部、 158…ヘッドジンバルアセンブリ、 160…ヘッドスタックアセンブリ、 161…支持フレーム、 162…コイル、 180…記録用媒体ディスク、 181…記録媒体、 190…信号処理部、 AA…矢印方向、 AR…矢印、 D1…第1方向、 Ds1、Ds2…第1、第2積層方向、 EX1…実験値、 MF…方向、 NWR…記録回数、 OP1、OP2…第1、第2記録動作、 SIM1、SIM2、SIM3…第1〜第3条件、 SIM10…シミュレーション結果、 WER…イレーズ幅、 s1、s2…第1、第2側面、 t1a、t1b、t2a、t2b、t3a、t3b、t4a、t4b…厚さ

Claims (8)

  1. 第1シールドと、
    第2シールドと、
    前記第1シールドと前記第2シールドとの間に設けられた磁極と、
    前記第1シールド及び前記第2シールドを結ぶ方向と交差する第1方向において前記磁極から離れたトレーリングシールドと、
    を備え、
    前記第1シールドは、前記第1方向と交差する第1積層方向に沿って交互に並ぶ複数の第1磁性層及び複数の第1非磁性層を含み、前記複数の第1非磁性層は、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、前記複数の第1非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3ナノメートル以上2.2ナノメートル以下であり、
    前記第2シールドは、前記第1方向と交差する第2積層方向に沿って交互に並ぶ複数の第2磁性層及び複数の第2非磁性層を含み、前記複数の第2非磁性層は、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、前記複数の第2非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3ナノメートル以上2.2ナノメートル以下である、磁気ヘッド。
  2. 前記複数の第1磁性層の1つの磁化は、前記複数の第1磁性層のうちの前記複数の第1磁性層の前記1つに最も近い1つの磁化の向きに対して反対の成分を有し、
    前記複数の第2磁性層の1つの磁化の向きは、前記複数の第2磁性層のうちの前記複数の第2磁性層の前記1つに最も近い1つの磁化の向きに対して反対の成分を有した、請求項1記載の磁気ヘッド。
  3. 前記複数の第1磁性層の1つの厚さは、50ナノメートル以下であり、
    前記複数の第2磁性層の1つの厚さは、50ナノメートル以下である、請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
  4. 前記複数の第1磁性層の数は、3以上であり、
    前記複数の第2磁性層の数は、3以上である、請求項1〜3のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  5. 前記複数の第1非磁性層の数は、2以上であり、
    前記複数の第2非磁性層の数は、2以上である、請求項1〜4のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  6. 前記複数の第1磁性層及び前記複数の第1非磁性層を含む領域の前記第1積層方向の長さは200ナノメートルよりも長く、
    前記複数の第2磁性層及び前記複数の第2非磁性層を含む領域の前記第2積層方向の長さは200ナノメートルよりも長い、請求項1〜5のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  7. 前記トレーリングシールドは、前記第1方向に沿って交互に並ぶ複数の第3磁性層及び複数の第3非磁性層を含み、前記複数の第3非磁性層は、Ru、Cu及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、前記複数の第3非磁性層のそれぞれの厚さは、0.3ナノメートル以上2.2ナノメートル以下である、請求項1〜6のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  8. 請求項1〜7のいずれか1つに記載の磁気ヘッドと、
    前記磁極により情報が記録される磁気記録媒体と、
    を備えた磁気記録再生装置。
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