JP5226432B2

JP5226432B2 - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JP5226432B2
Application number: JP2008218866A
Authority: JP
Inventors: 洋治丸山; 延昌西山; 正文望月
Original assignee: エイチジーエスティーネザーランドビーブイ
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: US20100053812A1; US8373940B2; JP2010055681A; CN101661756B; CN101661756A

Description

本発明は磁気ヘッドに係り、特に、磁気記録層に高密度の磁気情報を記録する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。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装置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。

垂直記録方式において高記録密度化を推進するためには、記録ビットの微小化を進める必要がある。この微小化を進めると記録ビットの熱的な安定性が損なわれ、磁気情報の不揮発性を満足できなくなる。このため、熱的な安定性を確保するため、垂直方向の異方性を高めた記録媒体が必要になる。異方性を高めた記録媒体では、保磁力が高くなり記録が困難となることが一般に知られている。

この問題に対して、下記特許文献１に解決策が開示されている。それによると、記録系を、記録情報に対応した磁界反転動作を行う第１の書き込み磁極と高周波磁界を発生する第２の書き込み磁極とから構成し、それらからの合成磁場によって第１の書き込み磁極からの磁界に比べ強い有効反転磁場を得る（第２の書き込み磁極が記録動作のアシストをする）技術が述べられている。特に、第２の書き込み磁極は、スピン伝達トルクによって磁化が制御される自由層と第１の書き込み磁極間に配置される特徴を有する。
特表２００５−５２５６６３号公報

発明者らの検討の結果、上記特許文献１の技術には、以下の課題があることが判明した。第２の書き込み磁極を第１の書き込み磁極に隣接して設けたところ、第１の書き込み磁極が発生する磁界により、第２の書き込み磁極が磁気的に飽和し、安定的にスピン反転に起因した磁化状態の変化が起こり難いことが分かった。同様にスピン伝達トルクによって磁化が制御される自由層についても、第１の書き込み磁極からの磁界の影響を受けるため、反転周波数に変動が生じ、目的とした周波数制御がし難い問題が生じた。

このため、第２の書き込み磁極を第１の書き込み磁極から遠ざける、あるいは、磁気的なシールドを設ける改良を試みた。しかし、第１の書き込み磁極と第２の書き込み磁極との実効的な距離が離れるほど、アシスト磁界が低下する問題が生じた。このため、本来目的とした保磁力の高い記録媒体への記録が困難となり、高密度の磁気ディスク装置を実現することができなかった。

そこで、本発明の目的は、書き込み磁極からの影響を実質的に受けない記録アシスト電磁界の生成手段を実現することで、高密度記録に好適な磁気ヘッドを提供することにある。これにより高密度大容量の磁気ディスク装置を実現する。

本発明の一態様は、磁気媒体の磁気記録層の磁化方向を変化させて磁気データを記録する磁気ヘッドである。この磁気ヘッドは、前記磁気記録層の磁化方向を変化させる磁界を生成する磁極と、電磁界を生成して前記磁気記録層にエネルギーを与えることで前記磁極からの磁界による前記磁気記録層の磁化方向の変化をアシストする対向電極対とを有する。記録媒体の磁化反転をアシストする電磁界を対向電極対からの電磁界成分に含まれる磁界成分とすることで、磁気情報の記録をつかさどる書き込み磁極からの磁界の影響を受けることなく、アシスト電磁界を効果的に記録媒体に与えることができる。

好ましくは、前記対向電極対は、記録トラックに沿った方向に配列された二枚の電極板で構成され、前記磁極の磁気記録層側端は、前記二枚の電極板の間にある。これにより、記録磁界とアシスト電磁界を効果的に重ね合わせることができる。
前記磁気記録層はその膜面に対して垂直方向に異方性を有し、前記磁極は前記磁気記録層の記録トラック幅を規定する主磁極であり、前記対向電極対は、記録トラックに沿った方向に配列された二枚の電極板で構成され、前記主磁極の磁気記録層側端は、前記二枚の電極板の間にあることが好ましい。特に、高記録密度を実現する垂直磁気記録において、記録磁界とアシスト電磁界を効果的に重ね合わせることができる。
さらに、好ましくは、前記主磁極の少なくとも一部は、前記二枚の電極板の一方に埋め込まれている。これにより、記録磁界とアシスト磁界との重なりの制御を行いやすくなる。

好ましい例において、前記一方の電極板と前記主磁極とは、同一の面において前記二枚の電極板の他方の電極板に対面する。これにより、製造を容易化することができ、また、高い信頼性を得ることができる。あるいは、前記主磁極の一部は、前記一方の電極板から他方の電極板に向かって突出している。これにより、アシスト電磁界強度を強めることができる。また、前記主磁極が埋め込まれている前記電極板は、リーディング側の電極板であることが好ましい。主磁極のトレーリング端が電極間にあることで、電磁界により効果的にアシストすることができる。
好ましくは、前記対向電極対と並列に接続されたインダクタをさらに有し、前記対向電極対の静電容量と前記インダクタのインダクタンスによる共振周波数が、１０ＧＨｚから５０ＧＨｚの範囲にある。この範囲において、特に効果的な磁化反転のアシストを行うことができる。

本発明によれば、高密度の磁気記録を実現することができる。

以下に、本発明を適用した実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。

本形態は、磁気ヘッドにおける書込機能部である記録ヘッドの構造に特徴を有している。本形態の記録ヘッド構造は、磁気記憶媒体の記録層の磁化方向を変化させる記録磁界を生成する磁極と、対向電極対とを有している。この対向電極対は高周波電磁界を生成し、磁極が生成する記録磁界による磁化方向変化をアシストする。対向電極対が生成する高周波電磁界は、マイクロ波である。

磁気記録層は高周波電磁界によるエネルギーによってポテンシャルが高まり、磁極からの記録磁界に対して磁化方向を変化しやすくなる。特に、また、対向電極対の高周波電磁界の生成は、副磁極によりアシスト磁界の生成と異なり、磁極からの磁界により影響を受けないため、対向電極対により効果的にアシスト電磁界を生成することができる。対向電極対によるアシスト電磁界により、保磁力が大きい磁気記録層の磁化方向を、書き込み信号に従って変化する磁極からの記録磁界により変化させることができ、高記録密度の磁気ディスク装置を実現することができる。

高周波電磁界によるアシストを効果的に行うためには、磁極による記録磁界と対向電極対が生成する高周波電磁界とが重なることが重要である。そのため、コンデンサは磁極に隣接して配置されることが好ましい。隣接配置された磁極と対向電極対との間には、他の能動機能部（例えば、ヒータ素子や磁気抵抗効果素子）は存在しない。この隣接配置を満足させるための特に好ましい態様において、磁極の磁気記録層側端の少なくとも一部が対向電極対を構成する二枚の電極板の間に配置される。これにより、磁極と対向電極対とを近づけて配置することができ、コンデンサによる電磁界を磁極の記録磁界に効果的に重ねることができる。

本形態において、対向電極対の二つの電極の間には絶縁層があり、電荷を蓄積する機能を有する。また、同一回路に含まれるインダクタンス成分と共振状態を保つ機能を有する。このため、以下において、電磁界生成手段として機能するこの対向電極対を、コンデンサと呼ぶ。アシスト電磁界を生成するための好ましいコンデンサは、互いに主面が向き合う平行平板対である。コンデンサを構成するためには、二つの電極が平板ではない、あるいは、二つの平板電極が平行でなくともよい。しかし、効率的に所望の電磁界を生成するためには、平行平板コンデンサによりアシスト電磁界を生成することが好ましい。従って、以下においては、平行平板コンデンサを実装した磁気ヘッドについて説明を行う。

本発明のコンデンサからの電磁界によるアシスト記録は、記録磁化が磁気記録層の面内方向を向く面内記録方式の磁気ディスク装置及び記録磁化が磁気記録層に垂直な方向を向く垂直記録方式の磁気ディスク装置のいずれにも適用することができる。しかし、より高い記録密度を達成するためには、垂直記録方式が優れており、本発明は、特に、垂直磁気記録方式において有効である。そのため、以下においては、本発明を適用した垂直記録方式の磁気ディスク装置について具体的に説明を行う。

図１に、本実施形態における垂直記録方式の磁気ディスク装置の基本構成を示す。図１（ａ）は、磁気ディスク装置の平面図、（ｂ）は磁気ディスク装置の断面図である。記録媒体である磁気ディスク２はモータ３に固定されており、情報の記録再生時に回転している。図１の例において、４枚の磁気ディスク２が実装されている。

磁気ヘッド・スライダ１（以下において磁気ヘッド）は、アーム７を介してロータリーアクチュエータ４に支持される。磁気ヘッド１は、回転する記録媒体上を浮上するスライダーと、スライダーのトレーリング端面上に形成された機能素子部とを有している。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。

垂直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。磁気ディスク装置の記録媒体（磁気ディスク）２には、ガラスないしはＡｌ基板が用いられる。その基板上に磁気記録層を形成する磁性薄膜が成膜されている。主磁極からの記録磁界は記録媒体２に作用し、記録層の磁化方向を変化させる。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、記録層と基板との間に下地軟磁性膜(ＳＵＬ：soft under layer)が設けられている。

記録媒体２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（書込機能部）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。本実施形態の構成では、特に、記録再生回路６に高周波の励磁回路が含まれる。同回路からの高周波電流・電圧波を通す伝送路が、アーム７及びサスペンション８上に設けられており、磁気ヘッド１に搭載されるコンデンサに電流・電圧を供給する機能を少なくとも有する。

これら機能部は、入出力用部品である磁気ヘッド１に設けられる。磁気ヘッド１は、ロータリーアクチュエータ４の回動と共に記録媒体２面上を移動し、任意の場所に位置決めした後、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。

以下において、磁気ヘッド１に搭載され、高周波電磁界による記録アシスト機能を有する書込機能部の構造について説明する。磁気記録の効果的なアシストを行うためには、コンデンサが生成する高周波電磁界の周波数は重要な値の一つである。Jian‐Gang ZhuらがIEEE T.Mag.Vol.44 No.1 2008 P.125-131において行った報告によれば、規格化周波数ω＝０．２〜０．８の範囲で効果的なアシスト効果が生じる。ωは磁化のジャイロ磁気定数と記録媒体の異方性磁界（Ｈｋ）から決定される。

本発明が主な対象とする高密度記録用媒体では高い異方性特性が望まれ、大凡１３ＫＯｅから２５ＫＯｅの範囲になる。ジャイロ磁気定数は１．１０５Ｅ５と考えられており、この値から必要となるωの範囲は、１．１４９Ｅ１１から２．２１Ｅ１１と算出される。従って、周波数で表すと、１８ＧＨｚから３５ＧＨｚの範囲となる。Jian‐Gang Zhuらの算出は、計算機シミュレーションであり、実際の記録媒体では、Ｈｋの分散、結晶粒間の交換結合エネルギー分散、飽和磁束密度分散による反転トルクの分散、等の影響を考慮する必要がある。そこで以下の説明においては、この範囲を含めて広い１０ＧＨｚから５０ＧＨｚの範囲のアシスト周波数帯をカバーすることができる方式、構造を開示する。

図２は書込機能部を構成する主要部の拡大図である。図２（ａ）は記録媒体に対面する浮上面９８から見た状態、図２（ｂ）は主磁極１１の膜厚中心での断面を平面的に見た状態、及び、主磁極１１の中心α−βでの断面を側面から見た状態を示す。本例において、主磁極１１は浮上面９８まで延在している。つまり、主磁極１１の端面が浮上面９８において露出しており、磁気ディスク２との距離を小さくしている。主磁極１１は、平行平板コンデンサ内に配置されている。

主磁極１１を挟むように囲む上下の位置に非磁性の平行平板電極１０と１２とが配置される。平板電極１０がリーディング側、平板電極１２がトレーリング側の電極である。二つの平板電極１０、１２は、主磁極１１と同様に浮上面９８まで延在しており、それらの端部は浮上面９８で露出しており、磁気ディスク２との距離を小さくしている。記録トラック幅は、浮上面９８に断面を有する主磁極１１の幅で規定される。

本構成において、平板電極１０に主磁極１１が埋め込まれ、それらは、共通の面（つらいち）にて平板電極１２と対面する。平板電極１０と主磁極１１とは、直接に接触している。このように、平板電極１０と主磁極１１の平板電極１２に対向する面が平坦（一致）であるので、コンデンサ電極間が一定の距離を保って配置される。主磁極１１と平板電極１０との共通面上にアルミナ膜を介して対向する平板電極１２を形成できるため、製造を容易化することができる。また、コンデンサにおける電流集中が少ないため、高い信頼性を得ることができる。

主磁極１１は、図２に示すように、トレーリング側の平板電極１２よりも、リーディング側の平板電極１０に埋め込まれていることが好ましい。リーディング側でも磁気記録層の磁化は反転するが、主磁極１１のトレーリング側における極性が最終的に媒体に書き込まれ、主磁極１１のトレーリング側で最終的に記録が決まる。そのため、主磁極１１のトレーリング端が平板電極１０、１２の間にあることで、記録磁界とアシスト電磁界とが効果的に重なり、アシスト効果を高めることができる。

主磁極１１の浮上面側での幅は５０ｎｍ以下で、高密度の磁気情報を記録するに適す寸法となっている。主磁極１１の幅は、後退方向（浮上面９８から遠ざかる方向）に拡大されており、狭トラック幅環境でも強磁界が得やすい形状となっている。同時に主磁極１１の膜厚方向にも後退方向に膜厚が増加されており磁界強度を確保している。これら主磁極１１の断面積を浮上面９８に向かって絞ることにより幅５０ｎｍ以下の狭トラック幅条件でも必要磁界を得る手段を設けている。特に本発明では、主磁極１１の膜厚方向に約１０度のテーパを設けた。同テーパ角は本発明を実現する上で必須の要件ではなく、主磁極１１からの磁界を強める上で選択されたもの（設計要件）である。

本実施形態が主な対象とする高Ｈｃ媒体（高保磁力媒体：高Ｋｕ媒体）への記録は、主磁極１１からの記録磁界のみでは達成できない。そこで、本形態は、上述のように、電磁界印加手段として平行平板型コンデンサからの高周波電磁界アシストを利用する。平行平板コンデンサの具体的な構造は、以下の通りである。平行平板には、例えば、厚さ５０ｎｍのＡｌ膜を用いる。他にＣｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｗ等の導電性非磁性膜単体ないしはこれらを含む合金体を用いても本発明を実施する上で非磁性、導電性を満足させる範囲で問題はない。磁気ヘッド加工時における耐食性の観点からは、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ及びＲｈが特に優れる。

主磁極１１の上側（トレーリング側）にある平板電極１２は、主磁極１１に設けられた傾斜にならって、主磁極１１と一定の距離を保って配置される。このため、主磁極１１と平板電極１０との共通面上に、絶縁膜であるアルミナ膜を介して、第２の平板電極１２が形成される。このアルミナ膜の膜厚が、平行平板間距離を決定する。例えば、アルミナ膜の厚みは、３０ｎｍである。この膜厚は必要となる平行平板電極の静電容量から決定される事は、同業者であれば容易に理解されるものである。

図３は、上記主要部を含めた磁気ヘッド１の断面図を示す。情報の書込機能部及び再生機能部はスライダー基板３０上に形成される。スライダー基板３０は、図１に示した磁気ディスク２を浮上する磁気ヘッド１の本体部を構成するものである。再生機能部はスライダー基板３０上に設けた絶縁層（下地層）３１、下部シールド３２、上部シールド３３、磁気情報を検出する素子部５０から基本的に構成される。

書込機能部は、再生機能部の上に形成されている。成膜順序が後の層が上であり、本例においてトレーリング側が上側である。書込機能部は、非磁性膜１５にて再生機能部と分離される。既に図２に示したように、主磁極１１の上下には平行平板コンデンサを構成する非磁性導電膜１０、１２が配置される。主磁極１１の上部には平板導電膜１２を介して軟磁性膜２０が配置される。軟磁性膜２０は、閉磁路を形成するための軟磁性膜１７と磁気的に接続される。軟磁性膜１７は、その後端で下部磁性層１６と端部が接近し、磁気的に接続状態を構成する。なお、軟磁性膜１７と下部磁性層１６間に軟磁性膜を挿入しても良い。更に下部磁性層１６と主磁極１１は磁気的に接続される。

これらから構成される閉磁路内に、コイル１８ｂを配置する。主磁極１１に効率良く磁束を導入させる目的で、軟磁性膜１７と平行に軟磁性膜４２を下部に配している。さらに、軟磁性膜４２と下部磁性層１６間にコイル１８ａを配している。これらコイルと磁性膜との電気的な絶縁を確保する目的から、絶縁層２３、２１ａ、２１ｂ及び１９を配置することでコイル１８ａ、１８ｂに所定の電流を流せるようにしている。絶縁層２３としてはアルミナ膜、絶縁層１９としては高分子樹脂膜を用いることができる。

コイル１８ｂに電流が流れることにより、磁束は軟磁性膜１７から下部磁性層１６を通って主磁極１１に導かれる。同時、コイル１８ａに電流が流れることにより、下部の磁束は軟磁性膜４２から記録媒体を通り主磁極１１に導かれる。いずれの磁束も主磁極１１から発生する記録磁界を強める働きを有するが、紙面に向かって下部の磁束の流れは、再生素子５０への記録磁界の影響を弱める働きを有する。以上述べた全ての素子部を形成した後、これらを保護する目的で非磁性かつ絶縁性の保護膜２５としてアルミナ膜を被着する。アルミナ膜の厚さは、例えば、２５μｍである。

主磁極１１は、例えば、飽和磁束密度２．４ＴのＮｉＦｅＣｏ系合金で形成し、その膜厚は、浮上面９８側で、略１６ｎｍとする。軟磁性膜２０としては、例えば、飽和磁束密度１．６８ＴのＮｉＦｅ系合金を用いることができる。下部磁性層１６としては、膜厚１．２μｍのＮｉＦｅ系合金を用いることができる。軟磁性膜１７には、例えば、膜厚１．０μｍのＮｉＦｅ系合金を用いる。コイル１８ａ、１８ｂは、例えば、膜厚２μｍの銅から構成する。例えば、絶縁層１９は高分子樹脂から構成し、他の絶縁層、非磁性層としてはアルミナ膜を用いる。

好ましい態様において、これらの記録機能部と再生機能部を記録媒体面に接近させる手段として熱アシスト型アクチュエータを用いる。具体的には、コイル１８ａの下部に絶縁層２１ａを介してヒータ２４を配置する。このヒータ２４には電力導入部が接続され、コントローラからの指定によって制御された電力が供給される。通電にとってヒータ２４は発熱し、その熱によって記録、再生機能部を構成する部材が熱膨張し、浮上面９８より記録媒体に向かって部分的に突出する状態を作ることが出来る。

このヒータ２４には一般に直流電力が導入され、本実施形態のアシスト電磁界発生用のコンデンサには高周波電力が通電される。ヒータ２４に高周波電力を通電してもその機能上、障害となる事はない。従って、記録動作時にヒータ−２４を機能させる必要性とコンデンサによるアシスト電磁界の必要性が一致すれば、これらを並列に接続して機能させることも可能になる。

この場合、然るべき電力分配回路（抵抗回路、インダクタンス回路（インダクタ）から構成される）が必要になるが、これらを磁気ヘッド１内に形成することは、何らの障害とはならない。この複合構成の場合、アシスト電磁界発生用電力供給手段と突出（浮上量制御）の為のヒータ２４の電力供給手段を単純化できる効果がある。これは主に磁気ヘッド・スライダの端子数、サスペンション上に設ける配線数を少なくする上でメリットがある。

上述のように、本実施形態は、記録磁界を生成する磁極に隣接して配置され、高周波アシスト電磁界を生成するコンデンサに特徴を有している。以下にこの点についてより詳細に説明する。図２の好ましい例において、主磁極１１は、コンデンサを構成する二つの平板電極１０、１２の間に位置する。コンデンサを主磁極１１に隣接配置する方法としては、主磁極１１をコンデンサの外側に配置することもできる。しかし、コンデンサ内に、主磁極１１を配置することが好ましい。

コンデンサによる磁界は、平行平板１０、１２の内側で発生し（厚み領域は磁界が弱い）、主磁極１１からの磁界はその外側で磁界強度が高くなる（反磁界の効果として説明できる）。このため、コンデンサの外側に主磁極１１を配置した場合には、主磁極１１からの強磁界領域とコンデンサからの強磁界領域とが一致しなくなる。このため効率の高いアシスト記録ができなくなる。そのため、コンデンサの中に主磁極１１を配置する構成が好ましい。この点から、面内記録方式においては、記録磁界を生成する上部磁極と下部磁極の双方が、コンデンサの平板電極１０、１２の間にあることが好ましい。

図４は平行平板コンデンサの機能設計に用いた構成を示す。同機能部は磁気ヘッド１の基板であるアルミナ・チタン酸カーバイド(ＡｌＴｉＣ)上に形成される。下部の平板１０とＡｌＴｉＣとの距離は５μｍ（充填材はアルミナを想定）としている。これは、この距離の中に再生機能部を収める必要があるためである。下部平板１０と上部平板１２との間には３０ｎｍの空隙を設けている。このモデルでは、主磁極１１のテーパを想定していない（浮上面で平行平板の空隙を絞る構成にはなっていない）。

平板１０と平板１２の膜厚は共に５０ｎｍである。また、平行平板１０、１２の幅は１５０μｍから５００μｍの範囲で変化させて特性を調べた。同様に平行平板１０、１２の奥行き方向の長さも平行平板間の静電容量を決定するパラメータとなるため、１μｍから７μｍの範囲で変化させた。これら平行平板には電極５１及び５２、及び電極５１と下部平板１０との接続部５３が夫々接続され高周波の電力が印加できる構成となっている。上下の平行平板間の空隙はアルミナ膜が充填され、その中に主磁極が配置される。主磁極は導電性を有するため、主磁極の存在する領域は、実効的に空隙間距離が狭くなる影響が生じる。

図５に、上記モデルにて本発明を実施する上で用いた計算結果（設計基礎データ）を示す。図５が示しているのは、平行平板の幅が１５０μｍで奥行き方向の長さが３μｍの結果、幅が４００μｍで奥行き方向の長さが１μｍの結果、更に幅が４５０μｍで奥行き方向の長さが１μｍの結果である。図５の横軸は周波数、縦軸はＳ１１値（反射波のエレルギー）を示す。

結果に着目すると、各結果とも下方向のピークが存在することが分かる。このピーク位置は反射電力が最少である事を示し、同周波数条件で電力（変位電流による電磁波）がコンデンサから放出された事を意味する。損失の大小は平行平板コンデンサの静電容量と直列に接続される配線部のインダクタンス、抵抗（ＤＣ分＋高周波分）から決定される共振状態から求まる。

今回の計算は、配線部のインダクタンス、抵抗を一定としているため、平行平板の幅が１５０μｍで奥行き方向の長さが３μｍの結果で最少の反射電力、すなわち高効率で高周波を発生できたことが分かる。同状態を維持するためには、共振周波数の電力を磁気ヘッドに供給する必要がある事は言うまでも無い。また、同周波数が記録媒体の磁化が有する共振周波数と一致させることでアシスト効果が高まることは周知である。

本形態での共振状態は、図５の結果から平行平板の幅、奥行き長によって決定されることが分かる。他に平行平板間距離、充填材の誘電率、コンデンサと直列に接続される導体のインダクタンス、電気抵抗によっても設計できる事は同業者であれば容易に理解される。また、低反射（電磁波の高効率化）状態を得るためには、直列に接続されるインダクタンスを減らし、並列にインダクタンスを設ける、導体の電気抵抗を下げる、平行平板の導電性を高め、かつ渦電流損を低減する、等の技術項目は同業者であれば容易に理解されるものである。

従来技術では、第２の記録磁界印加手段と接続され、スピン伝達トルクによって磁化が制御された素子による発振にて印加周波数が決定されるため、同素子の出来具合によって発振周波数が変化し易い問題がある。これに対し、本発明の構成では、構造的に決定される共振点付近あれば、外部から印加する周波数を媒体磁化のスピン共振周波数に合わせることで、多少の不効率を加味しても実用上の問題は生じなかった。

図６は平行平板の幅が１５０μｍで奥行き方向の長さが３μｍの構成から発生する高周波磁界の値を求めた結果である。磁界測定位置は、記録媒体の記録層の膜厚中心で浮上面から１５ｎｍを想定している。図の横軸は周波数、縦軸は磁界強度である。図からコンデンサからの磁界は２０ＧＨｚまでは減少傾向を示し、２０ＧＨｚ以上で増加傾向を示す。本コンデンサの発振は４７ＧＨｚであるため、同周波数条件では９．５Ｅ４(ＡＴ／ｍ)(１．２ＫＯｅ)の磁界強度を有する高周波磁界が発生できている事がわかる。第２のアシスト記録を用いる磁気記録方式では概ね５００Ｏｅ以上の磁界が必要と考えられており、本発明で得られる１．２ＫＯｅは十分にこの条件を満たすものである。

以下において、書き込み機能部である記録ヘッドの他の好ましい構造を説明する。主磁極を平行平板電極内に配置する構成については、図２を参照して説明した構造以外にも、種々考えられる。以下に代表的な例について述べる。図７は書込機能部の他の好ましい構成を有する主要部の拡大図である。図７（ａ）は記録媒体側に対面する浮上面から見た状態、図７（ｂ）は主磁極１１の膜厚中心での断面を平面的に見た状態、及び、主磁極１１の中心α―βでの断面を側面から見た状態を示す。

主磁極１１は浮上面９８まで延在している。本構成では、主磁極１１を囲む上下の２方向に非磁性層１４ａ、１４ｂを介して平行平板電極１０、１２が配置される。非磁性かつ絶縁性の積層膜１４ａ、１４ｂとしては、例えば、膜厚７ｎｍのアルミナ膜を用いる。本構成では、主磁極１１が配置される領域で平行平板電極１０、１２との距離が接近する構成となる。この平行平板間距離の縮小は、浮上面９８側で平行平板１０、１２間に流れる変位電流（コンデンサ内に流れる投下的な電流）を集中させる効果があり、同変位電流による磁界強度を高める上で効果がある。浮上面９８での平行平板間距離は、例えば、約３０ｎｍとする。

なお、非磁性かつ絶縁性の積層膜１４ａ、１４ｂの膜厚を部分的に厚くする構成を用いても本発明を実施する上で障害は無い。例えば、浮上面９８側に対して後退する側に膜厚の増加を設けることで、結果として浮上面９８側の平行平板間距離を狭めた構成を実現できる。これにより、浮上面９８側で変位電流を集中させることが出来、この効果としてアシスト磁界強度を強めることができる。

図８は書込機能部の他の好ましい構成を有する主要部の拡大図である。図８（ａ）は記録媒体側に対面する浮上面から見た状態、図８（ｂ）は主磁極１１の膜厚中心での断面を平面的に見た状態、及び、主磁極１１の中心α―βでの断面を側面から見た状態を示す。図８に示すように、主磁極１１の一部が平板電極１０の一部に埋め込まれ、主磁極１１の一部が対向電極１２側に平板電極１０から突出した構成を有する。このように、主磁極１１の一部が、平板電極１０の他方の平板電極１２に対向する面から突出することで、その突出した部分に電流が集中する。このため、コンデンサによるアシスト電磁界を強くすることができる。また主磁極１１が垂直磁気記録特有の逆台形の断面形状を有する。

同構成の上に絶縁層（例えば、アルミナ膜：３０ｎｍ）を積層し、対向電極である平板電極１２が配置される。主磁極１１の一部を共有する下部電極に凹凸があるため上部の平板電極１２には、その凹凸にそった段差が生じている。この段差は、上部の平板電極１２の平坦化処理をすればなくすことも可能であり、本発明を実施する上で何らの制約とならない。

主磁極１１を逆台形にした目的は、垂直磁気記録技術と同様に隣接トラックへの滲み磁界の低減化に効果があるためである。また、主磁極からの磁界が露出面積の広い上部に偏るため、平行平板電極からのアシスト電磁界中心との一致性が高められる点もあげられる。アシスト電磁界は平行平板間で最大となる事は容易に理解され、この磁界と主磁極１１からの磁界中心を合わせることで効率の高い記録ヘッドを実現できる。この目的で突出する主磁極１１に沿って絶縁膜を等間隔に配し、その上に平板電極１２を設けた構成とする。本構成を採用することで特に高密度のトラックピッチの磁気ディスク装置を実現することが出来る。

以上のように、本実施形態のライト・ヘッド構造によれば、コンデンサからのアシスト電磁界を加えることにより、単一記録磁極では記録ができない高Ｋｕ媒体への記録を達成できる。この効果から、記録密度７５０Ｇｂ／ｉｎ^２をこえる高密度記録を有する磁気ディスク装置を実現することができる。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。本発明は、単磁極を有する垂直磁気記録の記録ヘッド構造の他、記録層に平行に記録磁界を生成する記録ヘッドにも適用することができる。アシスト電磁界を生成するコンデンサの中に磁極が配置されていることが好ましいが、磁極がコンデンサの外側にあり、対向電極の一方の隣に配置されていてもよい。設計上可能であれば、コンデンサと記録磁極とを離間し、それらの間に他の機能部を配置してもよい。

本実施形態における磁気ディスク装置の構造を模式的に示す図である。本実施形態に係る磁気ヘッドの書込機能部を構成する主要部を模式的に示す図である。本実施形態に係る磁気ヘッドの断面図である。本実施形態に係る平行平板コンデンサの機能設計に用いた構成を示す図である。本実施形態の設計に用いた各種平行平板コンデンサの反射電力計算結果を示す図である。平行平板コンデンサからの高周波磁界強度の計算結果を示す図である。他の態様の実施形態に係る磁気ヘッドにおける書き込み機能部の構造を模式的に示す図である。他の態様の実施形態に係る磁気ヘッドにおける書き込み機能部の構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１磁気ヘッド、２記録媒体、３モータ、４ロータリーアクチュエータ
５回路基板、６記録再生用回路、７アーム、８サスペンション
１０下部平行平板、１１主磁極、１２上部平行平板、１４非磁性絶縁膜
１５、１９、２３非磁性膜絶縁膜、１６下部磁性層，１７軟磁性膜
１８コイル下、２０軟磁性膜、３０スライダー基板、３２下部シールド
３３上部シールド、５０磁気抵抗素子、９８浮上面

Claims

磁気媒体の磁気記録層の磁化方向を変化させて磁気データを記録する磁気ヘッドであって、
前記磁気記録層の磁化方向を変化させる磁界を生成する、磁極と、
電磁界を生成して前記磁気記録層にエネルギーを与えることで前記磁極からの磁界による前記磁気記録層の磁化方向の変化をアシストする、対向電極対と、
を有する磁気ヘッド。
前記対向電極対は、記録トラックに沿った方向に配列された二枚の電極板で構成され、
前記磁極の磁気記録層側端は、前記二枚の電極板の間にある、
請求項１に記載の磁気ヘッド。
前記磁気記録層は、その膜面に対して垂直方向に異方性を有し、
前記磁極は、前記磁気記録層の記録トラック幅を規定する主磁極であり、
前記対向電極対は、記録トラックに沿った方向に配列された二枚の電極板で構成され、
前記主磁極の磁気記録層側端は、前記二枚の電極板の間にある、
請求項１に記載の磁気ヘッド。
前記主磁極の少なくとも一部は、前記二枚の電極板の一方に埋め込まれている、
請求項３に記載の磁気ヘッド。
前記一方の電極板と前記主磁極とは、同一の面において前記二枚の電極板の他方の電極板に対面する、
請求項４に記載の磁気ヘッド。
前記主磁極の一部は、前記一方の電極板から他方の電極板に向かって突出している、
請求項４に記載の磁気ヘッド。
前記二枚の電極板の前記一方は、トレーリング側の電極板である、
請求項３に記載の磁気ヘッド。
前記対向電極対と並列に接続されたインダクタをさらに有し、
前記対向電極対の静電容量と前記インダクタのインダクタンスによる共振周波数が、１０ＧＨｚから５０ＧＨｚの範囲にある、
請求項１に記載の磁気ヘッド。