JP4763264B2

JP4763264B2 - 垂直記録用磁気ヘッド

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Publication number: JP4763264B2
Application number: JP2004309106A
Authority: JP
Inventors: 洋治丸山; 忠幸岩倉; 一郎大嶽; 正文望月
Original assignee: ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: US8000058B2; US20060087765A1; JP2006120272A

Description

本発明は磁気ディスク装置用磁気ヘッドに係り、特に媒体面に対して垂直方向に磁化容易軸を有する磁性体膜を記録用媒体に用いる垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置に好適な記録用磁気ヘッド構造に関する。

情報機器の記憶（記録）装置には、主に半導体メモリと磁性体メモリが用いられる。アクセス時間の観点から内部記憶装置に半導体メモリが用いられ、大容量かつ不揮発性の観点から外部記憶装置に磁気ディスク装置が用いられる。磁気ディスク装置の記録媒体の基板には、ガラスないしはＡｌ基板が用いられ、その基板上には磁性薄膜が成膜されている。これらの記録媒体に磁気情報を書き込むため、電磁変換作用を有する機能部（書き込み機能部）が用いられる。また、磁気情報を再生するため、磁気抵抗現象ないしは、巨大磁気抵抗現象あるいは電磁誘導現象を利用した機能部（再生機能部）が用いられる。これら機能部は、磁気ヘッドと呼ばれる入出力用部品に設けられる。

記憶容量は磁気ディスク装置の性能を表す重要な指標であり、近年の情報社会の発展に伴い大容量かつ小型の磁気ディスクが市場から要求されている。この要求に好適な記録方式に垂直記録方式がある。この記録方式は記録面に対して垂直方向に磁化の容易軸を有する媒体を用いる。この方式は高密度化が可能であるため従来の長手記録方式に代わって主流になると考えられている。

垂直記録用磁気ヘッドは、スライダ部材の上に再生機能部と書き込み機能部が積層されて構成される。再生機能部は下部シールドと上部シールドを有し、上下のシールドに挟まれ、その一部が浮上面に露出した再生素子を有する。書き込み機能部は、浮上面側に磁気ギャップを形成し、浮上面と反対側で磁気的に結合された主磁極と副磁極を有し、主磁極と副磁極の間に設けられたコイルを有する。

主磁極からの記録磁界は記録媒体に作用し、記録層の磁化を反転させる。垂直磁気記録ではこの垂直方向の磁界成分を用いて記録を行う必要があるため、記録層の下部に下地軟磁性膜(ＳＵＬ:soft under layer)が設けられている。主磁極とＳＵＬとが対面するため垂直方向成分の強磁界を発生させることができる。ＳＵＬ中の磁束は副磁極となる磁気ヘッドの軟磁性膜に返され周回する。軟磁性膜は幅の広い設計となっているが、その端部には形状効果から磁界が集中し、その影響が顕著である場合、記録媒体の広い範囲で磁気情報が消去される場合がある。

特許文献１には、補助磁極（副磁極）の浮上面側の端部を浮上面から後退させる構成が開示されている。補助磁極を後退させることで媒体下部のＳＵＬとの磁気的な空隙が広がり、磁気的な抵抗が増加することで漏れ磁束を低下させることができる。

しかし、浮遊磁界は垂直方向のみならず、媒体面に対して水平方向にも作用する。この問題に対する対策が特許文献２に開示されている。この手法は記録再生を実行する素子を軟磁性膜で包み込むものである。

特許文献３には、記録時における副磁極からの漏れ磁界を低減するため、コイルと浮上面との間にシールドを設ける構造が開示されている。

特開２００２−１００００６号公報特開２００２−１９７６１９号公報米国特許出願公開第２００３／０２２７７１４号明細書

上記特許文献２に記載の構成によれば、浮遊磁界に対して磁気ヘッド素子をシールドすることができるものの、磁気ヘッド素子の体積に比べ規模の大きな軟磁性膜にて磁気ヘッド素子部を包み込む必要があるため、素子を高温状態で機能させた際に体積の大きなシールド部が熱膨張することで浮上面から端部が突出し、記録媒体面に接触するという問題が生じる。また、接触を避けられた状態においても局部的に浮上面を歪める影響として、該部位に媒体面上に塗布された潤滑材が飛び移る等のトライボロジー的な問題が生じ、装置寿命を劣化させる等の問題が生じる。

以上の現象はシールド部と記録媒体との接近を意味するが、この接近によって浮上に寄与する空気圧力が増加し、スライダの浮上量を増す方向に作用する現象もみられる。すなわち、この現象によりシールド部は媒体に接近するが、その他の部位が媒体から遠ざかることとなり、主磁極等の機能部位と媒体面との磁気的な距離が増すことになる。素子部と記録媒体との磁気的な距離が遠ざかる影響として、記録動作時に記録媒体に強磁界を与えることが難しくなり高密度の磁気情報を書き込むことが出来なくなることがある。

また、大きなシールドでコイルを包む構成となるため、本来記録動作に関与しない、空間を通る磁束が同シールドにて集められ記録媒体に導かれるという問題も認められる。このため、コイルが発生できる磁束量を制限する必要が生じ、その結果として強磁界を発生させることが出来ないという問題が生じる。このように、垂直磁気記録方式が有する高密度の長所を引き出すところまで装置の性能を向上させることが出来ていない。

上記特許文献３に記載の構成によれば、記録動作時におけるコイルからの漏れ磁界を低減できるが、軟磁性膜の端部が浮上面に接近した状態となっておらず、主磁極とは浮上面から離れた位置で結合されている。このため、浮上面近傍に設けられた軟磁性膜と主磁極に結合される軟磁性膜との磁気的な結合状態は極めて弱く、漏れ磁界を低減する効果は極めて少ない。すなわちコイルを上下に包む軟磁性膜の浮上面側端部が接近していないため、主磁極に過度の磁束が流れ込み、トラック幅を決定する先端部近傍から余剰の磁束が漏れる。

本発明の目的は、浮上面側の軟磁性膜からの漏れ磁界を低減し、かつ軟磁性膜の熱変形に伴う浮上面側への突出現象を低減できる垂直記録用磁気ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の垂直記録用磁気ヘッドにおいては、コイル導体と、該コイル導体の上下に設けられ、浮上面側に間隔を有し、後端部が磁気的に接続された第１及び第２の軟磁性膜と、前記第２の軟磁性膜に磁気的に接続され記録トラック幅を規定する主磁極と、前記第１の軟磁性膜の浮上面側に設けられた台座磁極とを有する書き込み機能部と、該書き込み機能部に隣接して設けられ、上下の磁気シールド膜の間に再生素子が配置された再生機能部とを有し、前記コイル導体の下部の第1の軟磁性膜と前記台座磁極とは浮上面側に凸形状をなし、前記台座磁極の後端側は凹形状をなしていることを特徴とする。

本発明によれば、浮上面側の軟磁性膜からの漏れ磁界を低減し、かつ軟磁性膜の熱変形に伴う浮上面側への突出現象を低減できる垂直記録用磁気ヘッドを提供することができる。

図２Ａ、図２Ｂに垂直記録方式を用いた磁気ディスク装置の基本構成を示す。図２Ａは、装置の平面図、図２Ｂは断面図である。記録媒体２は、モータ３に直結されており、情報の入出力時に回転される。磁気ヘッド１はサスペンション８に取り付けられ、アーム７を介してロータリ・アクチュエータ４に支持される。サスペンション８は、磁気ヘッド１を記録媒体２上に所定の力で保持する機能を有する。再生信号の処理及び情報の入出力には、信号処理回路５及び記録再生用の回路６が必要であり、装置本体に取り付けられている。

磁気ヘッド１は、ロータリ・アクチュエータ４の回転と共に記録媒体２面上を移動し、任意の場所に位置決めされた後、磁気情報の書き込み、ないしは再生機能を実現する。これを制御する電気回路は上記信号処理回路５と共に存在する。

図１Ａ、図１Ｂを用いて本発明の第１の実施例による垂直記録用磁気ヘッドを説明する。図１Ａはこの素子部を斜め方向から見た図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ′線断面図を示す。書き込み機能部１０は、コイル導体１２とこれを上下に包み、かつ磁気的に結合された第２の軟磁性膜（第２の軟磁性膜パターン）１４と第１の軟磁性膜（第１の軟磁性膜パターン）１５及びトラック幅を決定する主磁極１６から構成される。これらの構造は、Al₂O₃−TiCからなる基板２５（スライダ部材）と、その上に積層されたAl₂O₃からなる下地層２４と、その上に情報の再生を行う再生機能部１１を形成した後に形成される。再生機能部１１は、再生素子１１９を２枚の磁気シールド膜１７，１８で挟んで構成される。本実施例の場合、再生素子１１９としてCPP（Current Perpendicular to Plane）素子を用いた。再生素子１１９はCPP以外に、巨大磁気抵抗効果素子(GMR)を用いことができる。

続いて書き込み機能部１０の詳細について説明する。記録部は厚さ約２．０μｍのＣｕから構成されたコイル導体１２と、コイル導体１２を上下にはさむ第１の軟磁性膜パターン１５および第２の軟磁性膜パターン１４と、第１及び第２の軟磁性膜パターン（１５，１４）を後端位置で磁気的に接合する第４の軟磁性膜パターン３２及び媒体面に対面し記録トラック幅を規定する主磁極１６から少なくとも構成した。主磁極１６を第２の軟磁性膜パターン１４と異なる層で分けて形成することにより、記録磁極を浮上面から遠ざけることなく、第２の軟磁性膜を浮上面より後退でき、軟磁性膜でコイルを包み込むことができる。浮上面近傍で台座磁極と第２の軟磁性膜と磁気的に接近させることができ、その結果主磁極及び副磁極からの漏れ磁界を低減することができる。

コイル導体１２は図１Ｂに示すように、厚さ０．２μｍのアルミナから構成した下地絶縁層４１及びレジスト樹脂４２を高温処理した層で電気的に絶縁した。コイル導体１２と第２の軟磁性膜パターン１４間は熱変形を低く抑える目的でアルミナから構成された非磁性の絶縁膜４３で覆った。主磁極１６の上部には素子全体の保護を目的としてアルミナから構成した保護膜４４を設けた。

第１の軟磁性膜パターン１５および第２の軟磁性膜パターン１４の幅は約３０μｍ、奥行き方向の長さは約２０μｍである。厚みは約２μｍに設定した。これら部材の幅は浮上量を規定するスライダ浮上面のデザインによって制約を受け、高密度記録用の低浮上磁気ヘッドの場合、概ね１０〜５０μｍの範囲が好適である。

奥行き方向の長さは、熱変形の問題を考えると短いほど好ましいが所定の巻き数のコイル導体を包み込む必要性から５〜２０μｍの範囲が好適である。厚みに関しは薄いほど熱変形の影響を受けにくいが、薄くするほど端部で磁気的に飽和し、その直下の磁気情報を消しやすくなる。また、コイル導体からの磁束を効率良く流すことができなくなるため記録特性が劣化する問題が生じる。軟磁性膜パターンの幅の制約を加味すると概ね０．５μｍから３．０μｍの範囲が好適である。

また、本実施例では第１の軟磁性膜パターン１５を厚さ２μｍのNi46wt%Fe54wt％から構成した。この第１の軟磁性膜パターン１５の先端位置に同じくNi46wt%Fe54wt％から構成した台座磁極（台座磁極パターン）３１を形成した。台座磁極については、NiFe合金を具備するパーマロイ磁性膜が好適である。台座磁極パターン３１の厚さ（高さ）は２μｍ、幅は３０μｍ、奥行き方向の長さを１μｍとした。厚みを厚くするほど、または幅を広くするほど浮上面に露出する台座磁極パターンの面積を増やすことができ、漏れ磁界を低下させる上で有効である。また、台座磁極にパーマロイを用いた場合、同膜の飽和磁束密度が約１Ｔと低いため漏れ磁界を低下させる上でより効果的である。本実施例では、主磁極と上部軟磁性膜１４を分けて作ることにより、台座磁極パターン３１の高さを第1と第２軟磁性膜とを接続する第４の軟磁性膜パターン３２と同じ高さにすることができる。その結果、両パターンの形成を簡略化することが可能となる。

台座磁極パターン３１の奥行き方向の長さは、熱変形量に依存し、短いほど良好となるが、奥行きがおおむね１μｍを切ると（軟磁性膜パターンの膜厚より極端に薄くなる条件では）台座磁極パターンが磁気的に飽和する問題が生じる。

次に上記実施例の効果について述べる。まず、漏れ磁界強度に着目する。図３Ａに計算結果を示す。この例は厚さ２μｍ、幅３０μｍ、長さ１８μｍの軟磁性膜パターン１５の浮上面側端部に厚さ２μｍ、幅３０μｍ、奥行き１．５μｍの台座磁極パターン３１を設けた場合と無い場合について計算を行った結果である。外部からの磁界は４ＫＡ／ｍ（５０Ｏｅ）が作用した場合を想定している。

図３Ａに示す計算結果によれば、台座磁極パターンが無い場合、約２５６ＫＡ／ｍ（３．２ＫＯｅ）の漏れ磁界が発生していた状況が、台座磁極パターンを設けたことで漏れ磁界が約１２０ＫＡ／ｍ（１．５ＫＯｅ）まで低減できることがわかる。この効果は、次のように説明される。すなわち外部からの浮遊磁界は記録媒体の下部に積層されるＳＵＬと呼ばれる軟磁性層を通って磁気ヘッドの浮上面に露出する軟磁性膜パターンエッジに流れ込む。媒体に対面する磁極面積を増やすことで流れ込む磁束の集中を防ぎ、その効果として端部からの漏れ磁界を低減することができる。

また、記録時の磁束も主磁極から媒体記録層を通過しＳＵＬに導かれ再度磁気ヘッドを構成する軟磁性膜パターン（副磁極とも呼ばれる）に戻される。この機能においても浮上面に露出する軟磁性膜パターンの面積が広い程、磁束の集中を防ぐことができ、その効果として軟磁性膜パターンのエッジ近傍で磁気情報が消去される問題を解決できる。

この効果は軟磁性膜パターンの厚みを増加させることでも同様に引き出すことが出来ることは同業者であれば容易に理解される。しかし、別の問題が生じる。それは、磁性膜の熱変形量が膜厚に強く依存するためである。図３Ｂに磁性体の膜厚と熱変形量の関係を求めた結果を示す（構造体の大きさは磁界計算の場合と同じとした）。計算はパーマロイ膜（Ni80Fe20）について行っているが、他の磁性膜においても膜厚と変形量との関係は同じ傾向を示すことは言うまでも無い。

図３Ｂに示す計算結果に着目すると（計算条件を図３Ｃに示す）、３０゜Ｃの温度上昇に対する熱変形量は膜厚４μｍの場合２．３５ｎｍで、膜厚２μｍに比べ約０．７ｎｍ多く変形することが分かる。浮上面方向への変形は記録媒体と磁気ヘッドの突出部位との距離が接近することを意味し、磁気ディスク装置の信頼性を確保する上で問題となる。

この計算結果から熱変形量を低減するためには膜厚を薄くする必要があることが理解される。そこで本発明では、漏れ磁界を下げたい浮上面側のみ台座磁極パターンを設け、後端側はその熱変形を少なくする目的から軟磁性膜パターンそのものの膜厚（薄い条件）となるように構成し、その結果として、浮上面側での磁束の集中を防ぎ、かつ、熱変形量を低減させることが出来た。

熱変形に関する測定を行ったところ、単に軟磁性膜パターンの膜厚を厚くした（４μｍ厚：２．３５ｎｍ／３０゜Ｃ）場合に比べ、台座磁極パターンを設けた（台座２μｍ厚＋２μｍ厚:１．６２ｎｍ／３０゜Ｃ）ことにより、５０゜Ｃの温度上昇時に約１．２ｎｍ、変形量が下がることを確認した。

この結果は磁気ヘッドと記録媒体との距離を約１．２ｎｍ下げられる事を意味する。磁気ヘッドと記録媒体との距離は磁気ディスク装置における限界記録密度を決定する重要な因子で有り、約１ｎｍの改善は約１割の記録密度の改善に相当する。従って本実施例による垂直記録用磁気ヘッドを用いることにより高密度の磁気記録装置を実現できることが理解される。

次に上記第１の実施例の変形例について説明する。図４Ａの構成は、台座磁極パターン３４と磁気的に接続された第１の軟磁性膜パターン１５を浮上面９８から３μｍ以内の距離で後退させる点に特徴がある。軟磁性膜パターンの端部からの漏れ磁界を少なくするためには、媒体面からの距離、すなわち、浮上面から後退させることも有効であることは既に述べた。台座磁極パターンを有する上記第１の実施例にこの構成を適用することは可能であるが、単に後退させた場合には問題が生じる。それは、浮上面に接近する広い面と浮上面との間に非磁性膜が存在するためであり、後退量が少ない場合には薄い非磁性膜の機械的強度不足から剥がれ等の問題が生じる。

試行は非磁性膜としてアルミナ膜をスパッタ法で積層したケースで後退量を０．１μｍから５μｍの範囲で行った。その結果、幅３０μｍ、厚み２μｍの台座磁極パターンを付けた場合、０．２μｍ以上に設定すると概ね後退部に存在する絶縁物は剥がれないことが確認できた。厚みを３μｍに設定した場合には更に後退量を増加させることで剥がれを防止することができ、概ね０．３μｍに設定することで対策できることを実験で確認できた。

上記の後退量の範囲は台座磁極パターンの面積に依存することを既に述べた。発明者らの実験結果によれば台座磁極パターンの幅を１０μｍまで狭め、厚みを２μｍとした場合、後退量の最小値は約０．１５μｍまで狭めても非磁性膜が剥がれることは無かった。

以上の説明のとおり、台座磁極パターンを含む第１の軟磁性膜パターンを浮上面から後退させる構成においても、漏れ磁界を下げたい浮上面側の断面積を広くすることができ、後端側は膜厚の薄い状態とすることができるため、同時に熱変形も少なくすることができる。その結果として漏れ磁界による磁気情報の消去を防ぎ、かつ温度上昇に伴う磁極の突出現象を低減することができる。

また、図４Ｂに示すように第２の軟磁性膜パターン１４側に台座磁極パターン５４を設けることも可能である。この構成の場合は、台座磁極パターン５４に主磁極１６が設けられる。この例においては第２の軟磁性膜パターン１４を極端に薄くしても、その端部からの漏れ磁界を小さくできる。この効果は台座磁極パターン５４を設けたことにより浮上面９８側の断面積が広がった効果といえる。このため主磁極１６に過度の磁束が集中する誤動作を防ぎ、かつ第２の軟磁性膜パターン１４を薄くできる効果から熱変形の小さな垂直ヘッドを実現することができる。

同様の効果は、図４Ｃに示すように、台座パターン５４を第２の軟磁性膜パターン１４の下側（図面に向かって下側、媒体流入側）に設ける例でも認められた。この理由は図４Ｂと同様に浮上面９８側の断面積が増加した効果である。この例は上記の例に比べ主磁極１６を再生機能部に接近できるという特徴がある。記録を行う主磁極１６と再生機能部の距離は近いほど記録媒体面におけるフォーマット効率を高くできる利点がある。

磁気ディスク装置では記録媒体が再生機能部側から記録部側に移動しながら記録再生を行うが、これらの部位が空間的に離れていると、媒体が移動する間、動作を待つ必要が生じるが、空間的に狭ければ純粋に電気的な切り替え時間のみで入出力動作を実行できる利点がある。この理由からこの構成は、記録密度を高める上で有利な機能素子配置を実現できる手段の一つとなる。

上記第１の実施例及びその変形例においては、第２の軟磁性膜パターンと主磁極を接続する構成であるが、第２の実施例として、図５Ａに示すように主磁極１６が第１の軟磁性膜パターン１５側に位置する場合について説明する。同図は断面図のみを示しているが既に多くの説明をしてあるので、同業者であればその構成を理解するのは容易である。図５Ａに示すように第１の軟磁性膜パターン１５側に主磁極１６が位置する場合、台座磁極パターン３４を主磁極１６と第１の軟磁性膜パターン１５間に設ける。台座磁極パターン３４を存在させることにより第１の軟磁性膜パターン１５の浮上面側の断面積が増加し、漏れ磁界を低減することができる。

この構成の特徴は、第１の軟磁性膜パターン１５と第２の軟磁性膜パターン１４間に位置するコイル導体１２の厚さが厚い場合（発熱の原因となる電気抵抗を小さくする目的から）においても、主磁極１６と副磁極となる第２の軟磁性膜パターン１４との距離を狭めることができる。主磁極１６と副磁極となる第２の軟磁性膜パターン１４との距離を狭める目的は、流出側の磁界勾配を高めるためであり、逆極性となる副磁極を適当な距離まで狭めることで磁化遷移品質を決定するトレーリング側の磁界勾配を高めることができる。これにより線記録密度の高い記録が可能となる。

以上述べた台座磁極パターン３４を第１の軟磁性膜パターン１５の浮上面側に設けることで浮上面に生じる磁荷の集中を抑制し、かつ熱変形を悪化させない。同様の効果は図５Ｂに示すように、弟２の軟磁性膜パターン１４のエッジを浮上面９８から後退させる例においても得られる。特にこの例では浮上面から第２の軟磁性膜パターン１４のエッジを後退させることで同部位からの漏れ磁界を更に下げることができる。

各部位を後退させる手段は、半導体素子の製造工程と同様のリソグラフィ技術により可能である。磁気ヘッド素子の製造には既にスキャナー型の極短波長のレーザ光露光機や電子線を用いた先進の露光技術が使われており、後退量を高精度に制御する上で問題はない。

以上述べた第１の軟磁性膜パターン側に台座磁極パターンを設ける第２の実施例において、その副磁極となる第２の軟磁性膜パターンの浮上面側に第２の台座磁極パターンを設けることも可能である。その例を図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを用いて説明する。まず、図６Ａは媒体の流出側に第２の台座磁極パターン５５を設ける例である。この例は、図５Ａと同様の効果が得られる上に更に第２の軟磁性膜パターン１４の浮上面９８側の面積を広くできるため、その部位からの漏れ磁界を下げることができる。

また、図６Ｂに示すように媒体の流入側に第２の台座磁極パターン５６を設けることも可能であり、この構成においては第２の台座磁極パターン５６と主磁極１６との距離を調整（接近させる）することで主磁極のトレーリング側の磁界勾配を高めることができる。この効果から磁化遷移品質を決定するトレーリング側の磁界勾配を高めることができる。これにより線記録密度の高い記録が可能となる。

また、図６Ｃに示すように第２の台座磁極パターン５７を第２の軟磁性膜パターン１４に設けると共に、浮上面９８から後退させる構成も可能である。この構成は第２の軟磁性膜パターン１４の浮上面９８側の面積が増加すると共に浮上面から後退しているため、同部位からの漏れ磁界を図６Ａに比べさらに下げることができる。

以上の例においても、軟磁性膜パターン１４，１５の後端側は膜厚の薄い状態とすることができるため、同時に熱変形をも少なくすることができる。その結果として漏れ磁界による磁気情報の消去を防ぎ、かつ温度上昇に伴う磁極の突出現象を低減することができる。

また、図７Ａに示すように第２の台座磁極パターン５５を残し、第１の軟磁性膜パターン側の台座磁極パターンを除く構成も可能である。主磁極１６は第１の軟磁性膜パターン１５に直接接続される。この例では第２の軟磁性膜パターン１４の上部に第２の台座磁極パターン５５が配置されている。したがってこの端部からの漏れ磁界が低減されることは上記の説明からも明らかである。特にこの例では素子作製工程が簡単であることが利点である。

また、図７Ｂに示すように第２の軟磁性膜パターン１４の下部に第２の台座パターン５６を設ける例でも、上記図７Ａの例と同様の効果を有する。特に主磁極１６と第２の軟磁性膜パターン５６との距離を調整（接近させる）することで主磁極のトレーリング側の磁界勾配を高めることができる。この効果から高線記録密度の記録が可能となることは明らかである。

本発明の第３の実施例による垂直記録用磁気ヘッドを図８Ａに示す。第１のコイル導体１２を上下にはさむ第１及び第２の軟磁性膜パターン１５，１４及び第２のコイル導体１２を上下にはさむ第２及び第３の軟磁性膜パターン１４，３７、第１及び第３の軟磁性膜パターン１５，３７を後端位置で磁気的に接合する第４の軟磁性膜パターン３２，３６及び第２の軟磁性膜パターン１４と磁気的に接続され記録トラック幅を規定する主磁極１６から構成される。

本実施例における特徴は主磁極１６と第２の軟磁性膜パターン１４が２層のコイル１２に挟まれて存在する点にある。第１の軟磁性膜パターン１５と第３の軟磁性膜パターン３７はその外側に配置される。第１の軟磁性膜パターン１５と第３の軟磁性膜パターン３７は浮上面９８から遠い端部で軟磁性膜パターン３２と軟磁性膜パターン３６で磁気的に接続される。

本実施例では第１及び第３の軟磁性膜パターン１５，３７からの漏れ磁界を低減させる目的でその浮上面９８側端部に第１の台座磁極パターン３４と第２の台座磁極パターン３５を各々配置した。台座磁極パターン３４，３５の幅は３０μｍ、高さ（厚さ）は２μｍとした。材料はNi46wt%Fe54wt％を用いた。

この例においても台座磁極パターン３４，３５を設けたことにより浮上面９８に対面する磁極面積を増加させることができるため、端部位置からの漏れ磁界を低減させることができる。また、台座磁極パターンを設けていない領域の厚みを薄くできるので熱変形量を少なくすることができる。これらの効果は既に述べた第１及び第２の実施例と同様の効果である。

本実施例から得られる特有の効果は、副磁極（主磁極からの磁束が戻される磁極）となる部位が第１の軟磁性膜パターン１５と第３の軟磁性膜パターン３７の２箇所となるため、主磁極からの磁束を一定とした場合に戻される磁束の密度が単純には約１／２に低減される点にある。本実施例ではさらに台座磁極パターンを設けているため上記実施例の中で最も漏れ磁界を下げることができる。

しかし、本構造は工程的に複雑である欠点を有する。その工程的な問題を解決する一つのアイデアが、第２の軟磁性膜パターン１４と軟磁性膜パターン３２、３６を構造的に接合しない構成にすることである。この構成では軟磁性膜パターン３２と３６を省くことが可能である。省くためには第１の軟磁性膜パターン１５と第３の軟磁性膜パターン３７の後端を磁気的に結合する他の手段を講じる必要がある。その手段は、特に磁性体を設けることは意味せず、後端領域を広くすることで磁気的に接合する手段、ないしは空間的に接近させことで磁気的に接合する手段が有効である。

また、図８Ｂに示すように、台座磁極パターン３４，３５を含む軟磁性膜パターン１５、３７の浮上面側を後退させることも可能である。この構造の特徴は外部からの面内方向の浮遊磁界の影響を最も受けにくく、かつ主磁極が第１の軟磁性膜パターンと第３の軟磁性膜パターンから磁気的に遮蔽されるため最も外部磁界に対する耐力が優れる点にある。

磁極を浮上面から後退させる構造に共通する問題は、ＳＵＬとの磁気的な距離が離れるため、記録効率が劣る点である。しかし、２枚の副磁極（第１の軟磁性膜パターンと第３の軟磁性膜パターン）と台座磁極パターンが存在する本実施例の場合、ＳＵＬ間に生じる磁気抵抗を低くすることができ（磁路面積が広い）、この効果から、記録特性に及ぼす影響も見えなくなっている。

本発明の第４の実施例を図９Ａ、図９Ｂに示す。図９Ａに本実施例の磁気ヘッドを斜め方向から見た図、図９Ｂに素子部を平面的に見た（浮上面を下にして、素子形成面に対して垂直方向から見た）図を示す。本実施例の特徴は台座磁極パターン１３１に浮上面から後退した領域１３１−αを含む屈曲部を設けた点にある。この屈曲部は図９Ｂに示すように軟磁性膜パターン１５の浮上面側に設けた屈曲部（浮上面９８に向かって凸形を有する）に沿ったものである。本発明の基本は軟磁性膜パターン１５の浮上面側に台座パターンを設ける点にあり、本実施例のように矩形以外の形状を有する軟磁性膜パターンに適用しても有効である。

また、本実施例の変形例として、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように浮上面を構成しない側の台座磁極パターン１３１のエッジを多角形（円弧を含む）とした場合でも上記第４の実施例と同様の効果を得ることができる。特に多角形で屈曲部を形成する場合、パターンの形成が容易になる利点がある（現実的には角に丸みが生じるため）。

また、コイルを形成する際に台座パターンエッジとの干渉が少なくなり製造上の歩留まりが上がる等の利点がある。同様の効果は浮上面側の台座磁極パターンエッジの屈曲部を多角形で形成する場合にも得られる。

本実施例及び変形例の特徴は軟磁性膜パターンの浮上面側を凸型にした場合のものであるが、この凸型のメリットは横方向から漏洩磁界が作用した場合において軟磁性膜パターンのエッジでの磁荷の集中を低減できる効果がある（凸からなる浮上面を構成する端部と浮上面から後退した端部に磁荷を分割できる）。

凸型の構成（形状）は、記録動作時に機能する軟磁性膜パターンのみならず、再生機能部を構成するシールド膜パターンにも有効である。特にこの形状を採用する場合、浮上面に露出する凸部の幅を全て（シールド膜パターン、軟磁性膜パターン）揃える（パターンの厚さの１／２程度の誤差は許容できる）ことが設計的には重要なポイントとなる。仮に幅が長い部位が存在した場合、その端部に磁荷が集中し、直下に強磁界が発生してしまうことになるからである。

本実施例及び変形例においても台座パターンを浮上面側の軟磁性膜パターンエッジに沿って選択的に設けることで同部位の浮上面に対面する面積を広くすることができ、その効果として同部位からの漏れ磁界を下げることができる。また、後端側では軟磁性膜パターンの膜厚を薄い状態とすることで熱変形量を少なくすることができ、その結果として磁極の浮上面からの突出現象を低減することができる。以上の効果から高密度の垂直磁気記録装置を実現することができる。

本発明の第１の実施例による垂直記録用磁気ヘッドの斜視図である。図１ＡのＡ−Ａ′線断面図である。本発明の実施例による垂直記録用磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の平面図である。本発明の実施例による垂直記録用磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の断面図である。本発明の効果を説明するための図で漏れ磁界強度の計算結果を示すグラフである。磁性体の膜厚と熱変形量との関係を示す図である。図３Ｂの計算条件を示す図である。第１の実施例の変形例を示す図である。第１の実施例の変形例を示す図である。第１の実施例の変形例を示す図である。本発明の第２の実施例による垂直記録用磁気ヘッドの断面図である。第２の実施例の変形例を示す図である。第２の実施例の変形例を示す図である。第２の実施例の変形例を示す図である。第２の実施例の変形例を示す図である。第２の実施例の変形例を示す図である。第２の実施例の変形例を示す図である。本発明の第３の実施例による垂直記録用磁気ヘッドの断面図である。第３の実施例の変形例を示す断面図である。本発明の第４の実施例による垂直記録用磁気ヘッドの斜視図である。図９Ａの平面図である。第４の実施例の変形例を示す平面図である。第４の実施例の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１…磁気ヘッド、２…記録媒体、３…モータ、４…ロータリ・アクチュエータ、５…信号処理回路、６…記録再生用回路、７…アーム、８…サスペンション、１０…書き込み機能部、１１…再生機能部、１２…コイル導体、１４…第２の軟磁性膜パターン、１５…第１の軟磁性膜パターン、１６…主磁極、１７，１８…磁気シールド膜、１１９…再生素子、２４…下地膜、２５…スライダ部材、３１，３４，５４，５５，５６，５７，１３１…台座磁極パターン、３２，３６…軟磁性膜、９８…浮上面。

Claims

コイル導体と、該コイル導体の上下に設けられ、浮上面側に間隔を有し、後端部が磁気的に接続された第１及び第２の軟磁性膜と、前記第２の軟磁性膜に磁気的に接続され記録トラック幅を規定する主磁極と、前記第１の軟磁性膜の浮上面側に設けられた台座磁極とを有する書き込み機能部と、該書き込み機能部に隣接して設けられ、上下の磁気シールド膜の間に再生素子が配置された再生機能部とを有し、
前記コイル導体の下部の第1の軟磁性膜と前記台座磁極とは浮上面側に凸形状をなし、前記台座磁極の後端側は凹形状をなしていることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。