JP5682472B2 - マイクロ波アシスト用磁気記録ヘッド - Google Patents
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Description
本発明は、磁気ディスク装置、すなわち、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）用磁気記録ヘッドに関する。さらに詳細には、マイクロ波アシスト用磁気記録ヘッドに関する。
ＨＤＤの高密度・大容量化は、記録媒体を構成する記録膜の微細粒子化や磁気異方性磁界Ｈｋの増大、並びに記録媒体にデジタル情報を記録する磁気ヘッドの記録素子の微細化や記録素子材料の改良により実現されてきた。近年、高密度記録に適した垂直磁気記録方式のＨＤＤが主力となり、今後も一層の高密度・大容量化が期待されている。
一方、記録ビットや磁性粒子の微細化に伴い記録磁化の熱揺らぎが生じやすくなるため、記録膜の磁気異方性磁界Ｈｋや保磁力Ｈｃをより大きくすることが好ましい。
しかしながら、記録層のＨｋをより大きくするとＨｃも５k（Ｏｅ）以上にもなる。デジタルデータを記録媒体に飽和磁気記録を行う場合には、一般的には保磁力Ｈｃの２倍以上の記録磁界が必要と言われている。そのため、磁気ヘッドの記録素子から発生する記録磁界を高める必要があり、記録素子膜の飽和磁束密度Ｂｓを高めてきた。しかしながらスレ―タ−・ポーリング曲線が示すように、その値は凡そ２.４（Ｔ）で頭打ちになっている。そのためデジタルデータの記録・消去が困難になり、ＨＤＤの高密度・大容量化を進めるのが困難になってきた。
この状況を打破すべくマイクロ波アシストによる新しい記録方式が考案された。
（例えば特許文献１参照）これは垂直記録用磁気ヘッドの記録素子を構成する主磁極と後端（トレイリング）シールドの磁気ギャップ内に多層の磁性薄膜で構成されたＳＴＯ（Ｓｐｉｎ Ｔｏｒｑｕｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を形成し、ＳＴＯの自励発振により面内方向のマイクロ波磁界を発生させて記録媒体に印加して磁化の歳差運動を誘起し、垂直方向の磁化反転をアシストしようとするものである。具体的には多層の磁性薄膜から構成されたＳＴＯのＦＧＬ（Ｆｉｅｌｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）を高周波で自励発振させ、その表面から発生する漏れ磁界を記録媒体に印加してマイクロ波アシストするものである。本アシスト方式を自励方式と呼ぶ（例えば特許文献１参照）。
（例えば特許文献１参照）これは垂直記録用磁気ヘッドの記録素子を構成する主磁極と後端（トレイリング）シールドの磁気ギャップ内に多層の磁性薄膜で構成されたＳＴＯ（Ｓｐｉｎ Ｔｏｒｑｕｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を形成し、ＳＴＯの自励発振により面内方向のマイクロ波磁界を発生させて記録媒体に印加して磁化の歳差運動を誘起し、垂直方向の磁化反転をアシストしようとするものである。具体的には多層の磁性薄膜から構成されたＳＴＯのＦＧＬ（Ｆｉｅｌｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）を高周波で自励発振させ、その表面から発生する漏れ磁界を記録媒体に印加してマイクロ波アシストするものである。本アシスト方式を自励方式と呼ぶ（例えば特許文献１参照）。
しかしながらＳＴＯには、
１）磁性薄膜の多層の積層が必要でプロセスが非常に複雑、
２）ＳＴＯが発振するためには磁気異方性が極めて高い磁性膜が必要である、
３）発振周波数の制御パラメータは ＳＴＯに注入する電流密度だけで、僅かな電流
密度の変化により発振周波数が急変するため制御が困難、
４）注入する電流密度を増加すると発生磁界も増加するが、発振周波数も変わってし
まうため、両パラメータを任意に制御することが困難、
などの大きな技術課題がある。
１）磁性薄膜の多層の積層が必要でプロセスが非常に複雑、
２）ＳＴＯが発振するためには磁気異方性が極めて高い磁性膜が必要である、
３）発振周波数の制御パラメータは ＳＴＯに注入する電流密度だけで、僅かな電流
密度の変化により発振周波数が急変するため制御が困難、
４）注入する電流密度を増加すると発生磁界も増加するが、発振周波数も変わってし
まうため、両パラメータを任意に制御することが困難、
などの大きな技術課題がある。
自励方式に対して、磁気ヘッドの記録素子を構成する主磁極とこれに対向する後端（トレイリング）シールドの間の磁気記録ギャップ内に副コイルを配置し、副コイルに外部からマイクロ波帯域の高周波電流を駆動して磁気記録ギャップ内に高周波面内磁界を発生させ、これを主磁極が発生する垂直記録磁界に重畳させて磁化反転をアシストする他励方式ヘッド装置が考案された。本アシスト方式を他励方式と呼ぶ。（例えば特許文献２参照）
他励方式は、記録媒体の記録層にマイクロ波帯域の高周波の面内交流磁界を重畳印加することが可能で、そのアシスト効果により主磁極が発生する媒体記録層の磁化反転に必要な垂直記録磁界を大幅に低減することができる。また、保磁力Ｈｃが大きい記録層にも、高速でデータを記録・消去することが可能となる。更に、面内方向のマイクロ波帯域の交流磁界は外部から副コイルに高周波電流を駆動することにより発生させる（他励）ので、
１）高周波電流の周波数数制御がｐｐｍオーダーで可能。
２）高周波電流の振幅を制御することにより面内発生磁界の制御が容易。
３）これらの結果、マイクロ波帯域の周波数と発生する面内交流磁界を独立に制御
することが可能で、記録媒体の強磁性共鳴周波数ｆＲｍにチューンした周波数の設定や、垂直記録磁界との最適配分を勘案した磁気ヘッドの最適設計が可能。
４）磁気ヘッド構造も簡明で、量産化が容易。
など、ＳＴＯの自励方式にはない特長を有する。
１）高周波電流の周波数数制御がｐｐｍオーダーで可能。
２）高周波電流の振幅を制御することにより面内発生磁界の制御が容易。
３）これらの結果、マイクロ波帯域の周波数と発生する面内交流磁界を独立に制御
することが可能で、記録媒体の強磁性共鳴周波数ｆＲｍにチューンした周波数の設定や、垂直記録磁界との最適配分を勘案した磁気ヘッドの最適設計が可能。
４）磁気ヘッド構造も簡明で、量産化が容易。
など、ＳＴＯの自励方式にはない特長を有する。
他励方式は前述のように、主磁極近傍に配置した主コイルにデジタルデータ系列に対応した記録電流を駆動し、主磁極から記録媒体に垂直記録磁界を発生させる。この動作と同時に、主磁極および後端（トレイリング）シールドの磁気記録ギャップ内部に配置した副コイルにマイクロ波帯域の高周波電流を印加する。磁束誘導により主磁極およびこれに対向する後端（トレイリング）シールドを形成する軟磁性膜が高周波磁化され、磁気記録ギャップ内に面内方向の高周波磁界が発生する。この高周波磁界が記録層に漏洩・印加されて垂直記録磁界と重畳し、記録層の磁化反転をアシストする。
アシスト効果を高めるには副コイルへ印加する高周波電流の駆動周波数を１０Ｇ（Ｈｚ）、あるいはそれ以上の高周波にすることが望ましいが、磁気記録ギャップ内に発生する高周波磁界の周波数は主磁極および後端（トレイリング）シールドを形成する軟磁性膜の強磁性共鳴周波数ｆＲが上限となり、これ以下の周波数でしか駆動できない。ここでｆＲは次式で示される。（例えば文献３参照）
ｆＲ＝ (γ/2π)・（Ｈｋ・4πＭｓ）1/2 （１）
γ：ジャイロ磁気定数、Ｈｋ：異方性磁界、Ｍｓ：磁化
4πＭｓ ＝Ｂｓ；飽和磁束密度
また、面内方向のアシスト磁界も１ｋ（Ｏｅ）以上の強磁界が必要とされている。
式（１）からｆＲを高めるには軟磁性膜のＨｋ及びＢｓを大きくすれば良い。磁気
ヘッドの記録素子の主磁極に実用されている軟磁性膜は主としてＦｅＣｏ系であり、Ｂｓは２〜２.４（Ｔ）と大きいが、Ｈｋは５〜３０（Ｏｅ）と小さい。（例えば特許文献４、５参照）
このため磁化反転アシストに有効な１０Ｇ（Ｈｚ）前後、或いはそれ以上の高周波で副コイルに電流を駆動し、記録膜に１ｋ（Ｏｅ）以上の面内高周波磁界を印加するためには強磁性共鳴周波数ｆＲが充分に高い軟磁性膜、並びに記録素子構造を実現する必要があった。
ｆＲ＝ (γ/2π)・（Ｈｋ・4πＭｓ）1/2 （１）
γ：ジャイロ磁気定数、Ｈｋ：異方性磁界、Ｍｓ：磁化
4πＭｓ ＝Ｂｓ；飽和磁束密度
また、面内方向のアシスト磁界も１ｋ（Ｏｅ）以上の強磁界が必要とされている。
式（１）からｆＲを高めるには軟磁性膜のＨｋ及びＢｓを大きくすれば良い。磁気
ヘッドの記録素子の主磁極に実用されている軟磁性膜は主としてＦｅＣｏ系であり、Ｂｓは２〜２.４（Ｔ）と大きいが、Ｈｋは５〜３０（Ｏｅ）と小さい。（例えば特許文献４、５参照）
このため磁化反転アシストに有効な１０Ｇ（Ｈｚ）前後、或いはそれ以上の高周波で副コイルに電流を駆動し、記録膜に１ｋ（Ｏｅ）以上の面内高周波磁界を印加するためには強磁性共鳴周波数ｆＲが充分に高い軟磁性膜、並びに記録素子構造を実現する必要があった。
また、他励方式では、記録素子を形成する主磁極が磁気飽和してしまうとコイルの励磁電流をいくら増加しても発生磁界は頭打ちになると共に、高周波での線形応答も伴わなくなる。前述のように他励方式は、主コイルの励磁により主磁極から垂直記録磁界を発生しており、主磁極の先端部は磁気飽和している。磁気記録ギャップから面内方向に強いアシスト磁界を発生するためには、主磁極の磁気飽和の影響を避けて高周波の電流を駆動する必要がある。
また、他励方式では、軟磁性膜のｆRを更に高めるためには、軟磁性膜にバイアス磁界をかけることが有効であることが定式化されている（例えば非特許文献３）。そのパラメータｈは“ｈ＝（ＨＢ＋Ｈｋ）／Ｈｋ”（ＨＢ；バイアス磁界）と定義され、ＨＢを大きくするとｈも大きくなりｆＲが増大する。しかし、バイアス磁界の印加を実用の記録素子構造でどのように実現するかについては、いまだ明らかになってはおらず、これを具体的に明らかにする必要があった。
次に、先行技術を示す。
Ｌ．Ｈ．Ｃｈｅｎ ｅｔａｌ；ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．５，ｐ．３４１８（２０００）
記録密度を向上させるには、より磁化反転アシスト効果を高める必要がある。そのためには、高周波で副コイルに電流を駆動して磁気記録ギャップから強い面内高周波磁界を発生させる必要があり、強磁性共鳴周波数ｆＲが充分に高い記録磁極材料と記録素子構造を実現する必要がある。そのためには、主磁極および後端（トレイリング）シールドの材料の軟磁性膜のＨｋ及びＢｓを大きくすればよいことがわかっているが、主コイルの励磁により記録磁極には垂直方向の磁界も印加されており、主磁極の磁気飽和の影響を避ける必要がある。
本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、より磁化反転アシスト効果を高めることを目的としたマイクロ波アシスト用磁気記録ヘッドを提供する。
本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、より磁化反転アシスト効果を高めることを目的としたマイクロ波アシスト用磁気記録ヘッドを提供する。
本発明は、主磁極と、これに対向する後端（トレイリング）シールドと、前記主磁極に垂直記録磁界を発生するための主コイルと、前記主磁極と後端シールドの間の磁気記録ギャップからマイクロ波帯域の周波数の面内交流磁界を発生するための単数または複数の副コイルを備え、第１の軟磁性膜により構成される主磁極および後端シールドの磁気ギャップ対向面に非磁性層を形成し、さらにその表面に、第１の軟磁性膜の異方性磁界（いわゆるＨｋ）より異方性磁界の大きい第２の軟磁性膜を積層して形成することを特徴とするマイクロ波アシスト用磁気ヘッドである。
第１の軟磁性膜と第２の軟磁性膜の製膜中に外部からトラック幅方向に直流磁界を印加して磁化容易軸を付与し、非磁性膜を介して反強磁性結合構造を成し、第１の軟磁性膜と第２の軟磁性膜に循環する閉磁路を形成する。その結果、いずれの軟磁性膜にもトラック幅方向にバイアス磁界が印加される。
主コイルにデータ系列に対応した記録電流を駆動すると、主磁極の第１の軟磁性膜の磁極先端部は磁気飽和するが、異方性磁界Ｈｋが大きい第２の軟磁性膜は磁気飽和せずに線形な高周波磁束応答が可能となる。
また第１の軟磁性膜と第２の軟磁性膜は非磁性層を介して反強磁性結合構造を成しているために残留磁化状態が安定で、ポールイレージャーやサイドイレーズが軽減されＨＤＤの信頼性が向上する。
本発明においては、次のような構成を備えることが好ましい。
主磁極と、後端（トレイリング）シールドと、主磁極に垂直記録磁界を発生させるための主コイルと、主磁極と後端（トレイリング）シールドとの間の磁気記録ギャップ近傍にマイクロ波帯域の面内交流磁界を発生するための単数あるいは複数の副コイルと、を有するマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
前記副コイルは、磁気記録ギャップの内部あるいは後端（トレイリング）シールド
上部の磁気記録キャップ深部を含む磁気記録ギャップ近傍に配置されたことを特徴とするマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
上部の磁気記録キャップ深部を含む磁気記録ギャップ近傍に配置されたことを特徴とするマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
第１の軟磁性膜により構成される、主磁極と後端（トレイリング）シールドの、磁気記録ギャップ対向面にＲｕ等の非磁性膜を形成し、さらにその表面に第１の軟磁性膜の異方性磁界より異方性磁界の大きい第２の軟磁性膜を積層して形成することを特徴とするマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
前記副コイルに高周波の交流電流を供給するための、該副コイルを含む副コイル用電気回路を備え、交流電流の周波数は記録媒体の記録層の強磁性共鳴周波数ｆＲｍと等しいか、あるいはこれに近い周波数であることを特徴とするマイクロ波アシスト用磁気ヘッド及び磁気記録方法。
前記副コイルに５〜３０Ｇ（Ｈｚ）の範囲の周波数の交流電流を供給するための副コイル駆動部を備えることを特徴とするマイクロ波アシスト用磁気ヘッド及び磁気記録方法。
前記面内交流磁界の最大値が前記垂直記録磁界の最大値より小さいことを特徴とするマイクロ波アシスト用磁気ヘッド及び磁気記録方法。
本マイクロ波アシスト用磁気ヘッドは、第１の軟磁性膜により構成される主磁極と後端（トレイリング）シールドの磁気記録ギャップ対向面に非磁性膜を形成し、さらにその表面に第１の軟磁性膜の異方性磁界より異方性磁界の大きい第２の軟磁性膜を積層形成することにより、強磁性共鳴周波数ｆＲを高めて、この結果、より磁化反転アシスト効果が高いマイクロ波アシスト用磁気記録ヘッドを実現することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。
なお、各図面において、同一の構成要素は、同一の参照番号を用いることにより示される。
また、図面中の構成要素内および構成要素間の寸法比は、図面を見やすくするために、必ずしも正確には記載されておらず、それぞれ任意となっている。
なお、図３以降の図面に示されるＸ軸方向は、トラック幅方向に相当しており、Ｘ軸方向の寸法を「幅」と称することがある。図３以降の図面に示されるＹ軸方向は、素子の奥行方向に相当しており、Ｙ軸方向のうちのＡＢＳ（エアベアリング面：記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッドの面）に近い側を「前方」、その反対側（奥行側）を「後方」と称することがある。
なお、各図面において、同一の構成要素は、同一の参照番号を用いることにより示される。
また、図面中の構成要素内および構成要素間の寸法比は、図面を見やすくするために、必ずしも正確には記載されておらず、それぞれ任意となっている。
なお、図３以降の図面に示されるＸ軸方向は、トラック幅方向に相当しており、Ｘ軸方向の寸法を「幅」と称することがある。図３以降の図面に示されるＹ軸方向は、素子の奥行方向に相当しており、Ｙ軸方向のうちのＡＢＳ（エアベアリング面：記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッドの面）に近い側を「前方」、その反対側（奥行側）を「後方」と称することがある。
図３以降の図面に示されるＺ軸方向は、素子を構成するに際しての積層膜を積み上げる方向に相当しており、いわゆる厚さ方向であり、磁気ディスクの進行方向（図６のＭの方向）である。Ｚ軸負の方向（リーディング側、先端側）から正の方向（トレイリング側、後端側）へ進む。積層膜を積み上げる方向を「上方」または「上側」、その反対方向を「下方」または「下側」と称することもある。
図１は、本発明による磁気ディスク装置（ＨＤＤ）（磁気記録再生装置と同義）の実施形態１における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
図２は図１の磁気ディスク装置におけるヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の先端の一部分を示す断面図である。
図２は図１の磁気ディスク装置におけるヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の先端の一部分を示す断面図である。
図１には磁気ディスク装置が示されており、符号２１０は、スピンドルモータ２１１によって回転軸２１１ａの回りを回転する複数の磁気ディスクを示している。符号２１２は、磁気ディスク２１０に対してデータ信号の書込みおよび読出しを行うための薄膜磁気ヘッド構造を含むスライダ基体１を各磁気ディスク２１０の表面に適切に対向させるためのヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を示している。符号２１４は、薄膜磁気ヘッド構造を含むスライダ基体１を磁気ディスク２１０のトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置を示している。
アセンブリキャリッジ装置２１４は、ピボットベアリング軸２１５を中心にして角揺動可能なキャリッジ２１６と、このキャリッジ２１６を角揺動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２１７とから主として構成されている。
キャリッジ２１６には、ピボットベアリング軸２１５の方向にスタックされた複数の駆動アーム２１８の基部が取り付けられており、各駆動アーム２１８の先端部にはＨＧＡ２１２が固着されている。なお、単数の磁気ディスク２１０、単数の駆動アーム２１８および単数のＨＧＡ２１２が磁気ディスク装置に設けられていても良い。
磁気ディスク２１０は、スピンドルモータ２１１およびその回転軸２１１ａを介して接地されている。
キャリッジ２１６には、ピボットベアリング軸２１５の方向にスタックされた複数の駆動アーム２１８の基部が取り付けられており、各駆動アーム２１８の先端部にはＨＧＡ２１２が固着されている。なお、単数の磁気ディスク２１０、単数の駆動アーム２１８および単数のＨＧＡ２１２が磁気ディスク装置に設けられていても良い。
磁気ディスク２１０は、スピンドルモータ２１１およびその回転軸２１１ａを介して接地されている。
図１において、符号２１９はスライダ基体１に設けられた薄膜磁気ヘッドの記録および再生動作を制御するための制御回路である。この制御回路２１９の中には、本発明において用いられる副コイルに印加されるアシスト用の高周波電流の駆動源を組み込むようにしてもよい。更には、電流の振幅制御や位相の制御を可能にする制御系を組み込みようにしてもよい。ただし、これらのものの組み込み箇所は特に制御回路２１９の中に限定されるものではなく、設計仕様に応じて適宜、設置箇所を選択すればよい。
図２に示されるように、ＨＧＡ２１２は、スライダ基体１と、このスライダ基体１を支持するための金属導電材料によるロードビーム２２０およびフレクシャ２２１と、アシスト用の高周波電流を印加するための配線部材を含む各種の配線部材２２２を備えている。図２に示される実施形態では、各種の配線部材２２２は、ワイヤ２２３を用いたワイヤボンディングによってスライダ基体１の端子電極に接続されている。
なお、ＨＧＡ２１２には、スライダ基体１に形成された薄膜磁気ヘッドの記録素子に印加される記録電流を駆動するため、および再生素子に定電流を印加して再生出力電圧を取り出すためのヘッド素子用配線部材も配設されている。
スライダ基体１は、弾性を有するフレクシャ２２１の一端に取り付けられており、このフレクシャ２２１とその他端が取り付けられたロードビーム２２０とによって、スライダ基体１を支持するサスペンションが構成されている。
スライダ基体１は、弾性を有するフレクシャ２２１の一端に取り付けられており、このフレクシャ２２１とその他端が取り付けられたロードビーム２２０とによって、スライダ基体１を支持するサスペンションが構成されている。
（実施形態のマイクロ波アシスト用磁気ヘッドの構造の説明）
本実施形態のマイクロ波アシスト用磁気ヘッドは、その構成の要部として、主磁極の先端部位である記録磁極部の周辺に配置された単数、あるいは複数の副コイルを備え、これらに印加される高周波の交流電流によって、媒体面に平行な面内方向のアシスト磁界を発生させる構造を有する。つまり、副コイルに外部からマイクロ波帯域の高周波電流を駆動して磁気記録ギャップ内に高周波の媒体面に平行な面内磁界を発生させ、これを主磁極から発生する媒体面に垂直な垂直磁界に重畳させて磁化反転をアシストするものである。もちろん、磁気ヘッドとして基本的な構造部位である記録磁極部や、記録磁極部に記録磁界を発生させるための主コイル等も備えている。
本実施形態のマイクロ波アシスト用磁気ヘッドは、その構成の要部として、主磁極の先端部位である記録磁極部の周辺に配置された単数、あるいは複数の副コイルを備え、これらに印加される高周波の交流電流によって、媒体面に平行な面内方向のアシスト磁界を発生させる構造を有する。つまり、副コイルに外部からマイクロ波帯域の高周波電流を駆動して磁気記録ギャップ内に高周波の媒体面に平行な面内磁界を発生させ、これを主磁極から発生する媒体面に垂直な垂直磁界に重畳させて磁化反転をアシストするものである。もちろん、磁気ヘッドとして基本的な構造部位である記録磁極部や、記録磁極部に記録磁界を発生させるための主コイル等も備えている。
以下、本実施形態のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド（以下、単に「磁気ヘッド」と称する場合がある）の構成を分かり易く説明するために、いわゆる磁気ヘッドの基本となる一般的な構成部位の説明と、本実施形態の構成の要部の説明と、に分けて説明する。
（磁気ヘッドの基本となる一般的な構成部位についての説明）
まず、最初に磁気ヘッドの基本となる一般的な構成部位の構造について図３〜図７を参照しつつ説明する。これらの図面には、紙面の大きさの関係から、微細な線体構造を有する本実施形態の構成の要部の記載は省略されていることに留意されたい。
図３は磁気ヘッドの全体構造を模式的に示した斜視図である。図４は、磁気ヘッドの記録ヘッド部の平面図であり、図５は図４のα−α断面図であり、図６は図４のβ−β断面図である。
まず、最初に磁気ヘッドの基本となる一般的な構成部位の構造について図３〜図７を参照しつつ説明する。これらの図面には、紙面の大きさの関係から、微細な線体構造を有する本実施形態の構成の要部の記載は省略されていることに留意されたい。
図３は磁気ヘッドの全体構造を模式的に示した斜視図である。図４は、磁気ヘッドの記録ヘッド部の平面図であり、図５は図４のα−α断面図であり、図６は図４のβ−β断面図である。
図３に示されるように、磁気ヘッドは、略直方体構造のスライダ基体１を有する。スライダ基体１は、浮上特性に直接関与するＡＢＳ（エアベアリング面）７０を有しており、図３や図６の空気の流れ方向Ｍ（ディスク形状の磁気記録媒体の実質的な線移動方向と同じ）に対して空気流出端側（トレイリングエッジ側、後端側）に存在する側端面に、記録素子１００Ｂ、再生素子１００Ａを備えている。
記録素子１００Ｂおよび再生素子１００Ａの詳細が、図４〜図６に示される。図３〜図６に示される磁気ヘッドは、記録および再生の双方を実行可能な複合型ヘッドとして構成されている。当該磁気ヘッドは、スライダ基体１上に、絶縁膜２と、磁気抵抗効果（ＭＲ：Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ）を利用した再生素子１００Ａと、分離膜９と、垂直記録方式の記録動作を実行する記録素子１００Ｂと、オーバーコート膜となる非磁性膜２１とが、この順に積層された状態で構成されている。
（再生素子１００Ａの説明）
再生素子１００Ａは、例えば、下部リードシールド膜３と、シールドギャップ膜４と、上部リードシールド膜３０とがこの順に積層されて構成される。シールドギャップ膜４には、エアベアリング面７０に露出するように再生ヘッド素子（ＭＲ素子８）が埋設されている（図５参照）。なお、再生の意味でリードを用いている。
再生素子１００Ａは、例えば、下部リードシールド膜３と、シールドギャップ膜４と、上部リードシールド膜３０とがこの順に積層されて構成される。シールドギャップ膜４には、エアベアリング面７０に露出するように再生ヘッド素子（ＭＲ素子８）が埋設されている（図５参照）。なお、再生の意味でリードを用いている。
下部リードシールド膜３および上部リードシールド膜３０は、いずれもＭＲ素子８を周辺から磁気的に分離するものであり、エアベアリング面７０から後方に向かって延びて構成されている。下部リードシールド膜３は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの磁性材料により構成されている。上部リードシールド膜３０は、例えば、非磁性膜６を挟んで２つの上部リードシールド膜部分５、７が積層されて構成されている。上部リードシールド膜部分５、７は、例えば、いずれもニッケル鉄合金などの磁性材料により構成されている。非磁性膜６は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）またはアルミナなどの非磁性材料により構成されている。なお、上部リードシールド膜３０は、上記の３層構造に限定されることなく、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの磁性材料により構成された１層からなる構造のものであってもよい。
シールドギャップ膜４は、ＭＲ素子８を周辺から電気的に分離するものであり、例えばアルミナなどの非磁性絶縁材料により構成される。ＭＲ素子８は、例えば、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ）またはトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ）などの素子から構成される。
（記録素子１００Ｂの説明）
記録素子１００Ｂは、非磁性膜１１と、磁極膜５０と、磁気連結用の開口部（バックギャップ１６ＢＧ）が設けられた磁気記録ギャップ膜１６と、絶縁膜１９の内部に埋設されたコイル膜１８と、磁性膜６０と、Ｗｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造におけるいわゆるライトシールド膜のうちの、第１のライトシールド膜（サイドシールド）１５と、第２のライトシールド膜（後端シールド）１７とを含んでいる。なお、記録の意味でライトを用いている。
記録素子１００Ｂは、非磁性膜１１と、磁極膜５０と、磁気連結用の開口部（バックギャップ１６ＢＧ）が設けられた磁気記録ギャップ膜１６と、絶縁膜１９の内部に埋設されたコイル膜１８と、磁性膜６０と、Ｗｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造におけるいわゆるライトシールド膜のうちの、第１のライトシールド膜（サイドシールド）１５と、第２のライトシールド膜（後端シールド）１７とを含んでいる。なお、記録の意味でライトを用いている。
図５で、非磁性膜１１は、補助磁極膜１０を周囲から電気的および磁気的に分離するものであり、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成されている。
磁極膜５０は、エアベアリング面７０から後方に向かって延びており、補助磁極膜１０および主磁極膜４０を含んでいる。補助磁極膜１０および主磁極膜４０は設計仕様によっては、上下（Ｚ方向）逆に配置することもできる。また、磁気連結用の連結ヨーク２０ａに形成された連結用の磁性層は、磁気連結用の開口部としてバックギャップ１６ＢＧと称することもある。
磁極膜５０は、エアベアリング面７０から後方に向かって延びており、補助磁極膜１０および主磁極膜４０を含んでいる。補助磁極膜１０および主磁極膜４０は設計仕様によっては、上下（Ｚ方向）逆に配置することもできる。また、磁気連結用の連結ヨーク２０ａに形成された連結用の磁性層は、磁気連結用の開口部としてバックギャップ１６ＢＧと称することもある。
補助磁極膜１０は、エアベアリング面７０よりも後退した位置から連結ヨーク２０ａまで延びている。この補助磁極膜１０は、例えば、主磁極膜４０に対してリーディング（前端）側に配置されていると共に、図４に示されるように、矩形型の平面形状（幅寸法Ｗ２）を有している。補助磁極膜１０は、前述したように主磁極膜４０のトレーリング（後端）側に配置されていてもよい。
主磁極膜４０は、エアベアリング面７０から連結ヨーク２０ａまで延びている。この主磁極膜４０は、例えば、図４に示されるように、エアベアリング面７０から後方に向かって延びる幅の狭い記録磁極部４０Ａと、その記録磁極部４０Ａの後方に連なる幅の広いボディ部４０Ｂとを含んでいる。記録磁極部４０Ａは、実質的な磁束の放出部分（いわゆる磁極膜）であり、記録トラック幅を規定する一定幅寸法Ｗ１を有している。ボディ部４０Ｂは、記録磁極部４０Ａに磁束を供給する部分であり、幅寸法Ｗ１よりも大きな幅寸法Ｗ２を有している。このボディ部４０Ｂの幅は、前方において主磁極の先端部位である記録磁極部４０Ａへ近づくにしたがって次第に狭まっている。この主磁極膜４０の幅寸法が、幅寸法Ｗ１から幅寸法Ｗ２へ拡がり始める位置は、いわゆるフレアポイントＦＰである。
主磁極膜４０は、エアベアリング面７０に近い側における端面４０Ｍが、後端（トレイリング）側に位置する長辺および前端側に位置する短辺をそれぞれ上底および下底とする台形形状である。この台形形状の上端縁（長辺側）が、実質的な記録箇所である。磁気記録ギャップ膜１６は、磁極膜５０と磁性膜６０とを磁気的に分離するためのギャップであり、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁材料またはルテニウムなどの非磁性導電性材料により構成されている。
主コイル膜１８は、記録媒体への磁気記録のための垂直記録磁界を発生させるものであり、例えば、銅（Ｃｕ）などの高導電性材料により構成されている。この主コイル膜１８は、図４に示されるように、連結ヨーク２０ａ（バックギャップ１６ＢＧ）を中心として巻回された巻回構造（スパイラル構造）を有している。
絶縁膜１９は、主コイル膜１８を周辺から電気的に分離するものであり、例えば、加熱時に流動性を示すフォトレジストまたはスピンオングラス（ＳＯＧ：Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）などの非磁性絶縁材料により構成されている。この絶縁膜１９の最前端位置はスロートハイトゼロ位置ＴＰであり、そのスロートハイトゼロ位置ＴＰとエアベアリング面７０との間の距離はいわゆるスロートハイトＴＨである。図４では、スロートハイトゼロ位置ＴＰがフレアポイントＦＰに一致している場合を示している。
絶縁膜１９は、主コイル膜１８を周辺から電気的に分離するものであり、例えば、加熱時に流動性を示すフォトレジストまたはスピンオングラス（ＳＯＧ：Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）などの非磁性絶縁材料により構成されている。この絶縁膜１９の最前端位置はスロートハイトゼロ位置ＴＰであり、そのスロートハイトゼロ位置ＴＰとエアベアリング面７０との間の距離はいわゆるスロートハイトＴＨである。図４では、スロートハイトゼロ位置ＴＰがフレアポイントＦＰに一致している場合を示している。
磁性膜６０は、磁極膜５０から放出される磁束のうち、その広がり成分を取り込むことにより垂直記録磁界の勾配を急峻化させると共に、記録媒体から戻る磁束を取り込むことにより、記録素子１００Ｂと記録媒体との間において磁束を循環させるものである。磁性膜６０は、磁極膜５０のトレーリング（後端）側においてエアベアリング面７０から後方に向かって延びることにより、前方において磁気記録ギャップ膜１６により磁極膜５０から隔てられていると共に、後方において連結ヨーク２０ａを通じて磁極膜５０に連結されている。エアベアリング面７０に近い側における磁性膜６０の端面６０Ｍは、例えば、図４に示されるように、幅寸法Ｗ１よりも大きな幅寸法Ｗ３を有する矩形形状である。この磁性膜６０は、例えば、互いに別体をなす第２のライトシールド（後端シールド）膜１７およびリターンヨーク膜２０を含んでいる。
第１及び第２のライトシールド膜１５、１７は、主に、垂直記録磁界勾配の増大機能を担うものであり、例えば、ニッケル鉄合金または鉄系合金などの高飽和磁束密度磁性材料により構成されている。第１及び第２のライトシールド膜１５、１７は、いわゆるＷｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造を構成する。そして、これらの膜は、磁性膜２０も含めてトレイリング側にあるので後端シールドと称されることがある。
（本実施形態の構成の要部の説明）
図５に示されるＷｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造の実施形態１の構造について説明する。主磁極膜４０の先端部位である記録磁極部４０Ａの媒体対向面側の両側面に、磁気ギャップ膜４１を介して、第１のライトシールド膜１５が隣接する。したがって、記録磁極部４０Ａの両側部には、ライトシールド膜１５によるサイドシールド膜が形成される。また、記録磁極部４０Ａの媒体対向面側の上面に、磁気記録ギャップ膜１６を介して、第２のライトシールド膜１７が隣接する。第２のライトシールド膜１７は、ペデスタル・ヨーク（Ｐｅｄｅｓｔａｌ Ｙｏｋｅ）とも称されるもので、第２のライトシールド（後端シールド）膜１７と、記録磁極部４０Ａの上面との間に挟まれた膜が磁気記録ギャップ膜１６となる。
図５に示されるＷｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造の実施形態１の構造について説明する。主磁極膜４０の先端部位である記録磁極部４０Ａの媒体対向面側の両側面に、磁気ギャップ膜４１を介して、第１のライトシールド膜１５が隣接する。したがって、記録磁極部４０Ａの両側部には、ライトシールド膜１５によるサイドシールド膜が形成される。また、記録磁極部４０Ａの媒体対向面側の上面に、磁気記録ギャップ膜１６を介して、第２のライトシールド膜１７が隣接する。第２のライトシールド膜１７は、ペデスタル・ヨーク（Ｐｅｄｅｓｔａｌ Ｙｏｋｅ）とも称されるもので、第２のライトシールド（後端シールド）膜１７と、記録磁極部４０Ａの上面との間に挟まれた膜が磁気記録ギャップ膜１６となる。
第１及び第２のライトシールド膜１５、１７は、上述した配置により、磁極膜５０から放出された磁束の広がり成分を取り込み、垂直磁界の磁界勾配を増大させ、記録幅を狭める。第２のライトシールド（後端シールド）膜１７は、磁気記録ギャップ膜１６に隣接しながらエアベアリング面７０から後方に向かって延びており、その後端において絶縁膜１９に隣接している。これにより、ライトシールド膜１７は、絶縁膜１９の最前端位置（スロートハイトゼロ位置ＴＰ）を規定する役割を担っている。
リターンヨーク膜２０は、磁束の循環機能を担うものであり、例えば、ライトシールド（後端シールド）膜１７と同様の磁性材料により構成されている。このリターンヨーク膜２０は、 図６に示されるように、ライトシールド膜１７のトレーリング（後端）側において、エアベアリング面７０から絶縁膜１９上を経由して連結ヨーク２０ａまで延びており、前方においてライトシールド膜１７に連結されていると共に後方において連結ヨーク２０ａを通じて磁極膜５０に連結されている。非磁性膜２１は、磁気ヘッドを保護するものであり、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁材料により構成されている。
図７に示されるＷｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造の実施形態２の構造について説明する。この例では、主磁極膜４０の先端部位である記録磁極部４０Ａの全周を、材料や膜厚は同じであって連続する磁気ギャップ膜４１及び上部磁気記録ギャップ膜１６によって覆い、その周辺に第１及び第２のライトシールド（１５、１７）に相当するライトシールド膜１５が配置されている。即ち、記録磁極部４０Ａを、ライトシールド膜１５の内部に埋設した構造であり記録磁極部４０Ａの両側に位置するシールド膜がサイドシールド膜として機能し、上側に位置するシールド膜が、図３〜図６における第２のライトシールド（後端シールド）膜として機能する。なお、Ｗｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造については、上記の形態に限定されることなく種々の形態が採択され得る。また、後述の説明からも分かるように、本発明の要部の構成は、Ｗｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造のヘッドにのみ適用されるものではない。
ところで、先に述べたように、従来の副コイルを用いたマイクロ波アシスト用磁気ヘッドの磁化反転アシストにより有効な１０Ｇ（Ｈｚ）前後、あるいはそれ以上の高周波で副コイルに電流を駆動して磁気記録ギャップから媒体面に平行な面内高周波磁界を発生させるためには、強磁性共鳴周波数ｆＲが充分に高い記録磁極材料と記録素子構造を実現する必要があるが、主コイルの励磁により記録磁極には媒体面に垂直な垂直方向の磁界も印加されているので、強い面内高周波磁界を発生するには主磁極の磁気飽和の影響を避ける必要があること。および、記録磁極材料のｆＲを更に高めるには、記録磁極のトラック幅方向にバイアス磁界を印加することが可能な記録素子構造を実現する必要があること、という課題があった。
図８は、実施形態１および実施形態２におけるマイクロ波アシスト用磁気ヘッドの記録素子部１００Ｂの磁気ヘッド走行方向（Ｚ方向）の断面構造例を示す。
記録素子部は、第１の軟磁性膜で形成される主磁極膜４０及び後端（トレイリング）シールド膜１７と、主コイル１８と、複数の副コイル５１とを含んでいる。第１の軟磁性膜で形成される主磁極膜４０と後端（トレイリング）シールド膜１７との表面にはＲｕ、Ｒｈ，Ｃｒ，Ｒｅ、Ａｕ、ＡｇまたはＰｔからなる１〜５（ｎｍ）の極薄の非磁性膜５２と、第２の軟磁性膜５３が積層形成される。第１の軟磁性膜はＦｅとＣｏを主成分とし、異方性磁界は５〜３０（Ｏｅ）、飽和磁束密度は２．２〜２．４（Ｔ）である。第２の軟磁性膜はＦｅ、Ｃｏ、Ｂを主成分とし、Ｂの添加量は５〜２０（ａｔ％），膜面に平行に異方性を持ちその異方性磁界は４０〜８００（Ｏｅ）、飽和磁束密度は２．０〜２．４（Ｔ）、膜厚は５〜２０（ｎｍ）である。第２の軟磁性膜は第１の軟磁性膜に比べて異方性磁界Ｈｋが大きい。大きな異方性磁界は軟磁性膜の強磁性共鳴周波数ｆＲを大きくする効果がある。
記録素子部は、第１の軟磁性膜で形成される主磁極膜４０及び後端（トレイリング）シールド膜１７と、主コイル１８と、複数の副コイル５１とを含んでいる。第１の軟磁性膜で形成される主磁極膜４０と後端（トレイリング）シールド膜１７との表面にはＲｕ、Ｒｈ，Ｃｒ，Ｒｅ、Ａｕ、ＡｇまたはＰｔからなる１〜５（ｎｍ）の極薄の非磁性膜５２と、第２の軟磁性膜５３が積層形成される。第１の軟磁性膜はＦｅとＣｏを主成分とし、異方性磁界は５〜３０（Ｏｅ）、飽和磁束密度は２．２〜２．４（Ｔ）である。第２の軟磁性膜はＦｅ、Ｃｏ、Ｂを主成分とし、Ｂの添加量は５〜２０（ａｔ％），膜面に平行に異方性を持ちその異方性磁界は４０〜８００（Ｏｅ）、飽和磁束密度は２．０〜２．４（Ｔ）、膜厚は５〜２０（ｎｍ）である。第２の軟磁性膜は第１の軟磁性膜に比べて異方性磁界Ｈｋが大きい。大きな異方性磁界は軟磁性膜の強磁性共鳴周波数ｆＲを大きくする効果がある。
単数または複数の副コイル５１は、主磁極膜４０の先端部位である記録磁極部４０Ａの周辺に、前記主磁極膜４０と後端シールド膜１７の間に、主磁極膜４０と後端（トレイリング）シールド膜１７との連結部２０ａ（図６）を取り巻くように、配置されている。ただし、必ずしも巻線である必要はない。
主コイル１８にデータ系列に対応した記録電流を駆動し、記録磁極部４０Ａから媒体の垂直方向に記録磁界を印加する。この記録動作により、第１の軟磁性膜で形成される主磁極膜４０の先端の記録磁極部４０Ａは磁気飽和するが、第２の軟磁性膜で形成される記録磁極部４０Ａは異方性磁界Ｈｋが大きいために磁気飽和せずに線形な磁束応答が可能である。
記録動作と同時に単数あるいは複数の副コイル５１に高周波の交流電流を印加し、磁気記録ギャップ１６の先端から媒体面に平行な面内方向の高周波磁界が発生する。面内方向の高周波磁界を媒体面に垂直な垂直方向の記録磁界に重畳させ、磁化反転をアシストする。
記録動作と同時に単数あるいは複数の副コイル５１に高周波の交流電流を印加し、磁気記録ギャップ１６の先端から媒体面に平行な面内方向の高周波磁界が発生する。面内方向の高周波磁界を媒体面に垂直な垂直方向の記録磁界に重畳させ、磁化反転をアシストする。
図９は、実施形態１および実施形態２におけるマイクロ波アシスト用磁気ヘッドの主磁極部４０のクロストラック方向（Ｘ方向）の斜視構造例を示す。第１の軟磁性膜４０と第２の軟磁性膜５３には、成膜中に外部からトラック幅方向に直流磁界を印加して磁化容易軸５４を付与してあるため、Ｒｕ、Ｒｈ，Ｃｒ，Ｒｅ、Ａｕ、ＡｇまたはＰｔからなる１〜５（ｎｍ）の極薄の非磁性膜５２を介して反強磁性結合構造が形成される。この結果、第１の軟磁性膜４０と第２の軟磁性膜５３に循環する閉磁路が形成され、いずれの軟磁性膜にもトラック幅方向にバイアス磁界５５が印加される。印加されたバイアス磁界は強磁性共鳴周波数ｆＲを更に高める効果がある。副コイル５１に駆動する交流電流の周波数は軟磁性膜の強磁性共鳴周波数ｆＲが上限となるが、軟磁性膜の異方性磁界Ｈｋ を大きくするとともに、バイアス磁界を印加することにfR が増加し、副コイルに駆動する交流電流の周波数をより高めることが可能となる。
第１の軟磁性膜と第２の軟磁性膜の製膜中に、外部からそのトラック幅方向に直流磁界を印加して磁化容易軸を付与し、非磁性膜を介して反強磁性結合構造を成し、第１の軟磁性膜と第２の軟磁性膜に循環する閉磁路を形成する。この結果、いずれの軟磁性膜にもトラック幅方向にバイアス磁界が印加される。このため第２の磁性膜のｆＲは更に増大し、副コイルに駆動する高周波電流の周波数を１０〜３０Ｇ（Ｈｚ）程度にまで更に高めることが可能となる。
主コイルにデータ系列に対応した記録電流を印加すると、主磁極先端の磁極先端部の第１の軟磁性膜は磁気飽和するが、Ｈｋの大きい第２の軟磁性膜は磁気飽和せずに、線形な高周波磁束応答が可能となる。この結果、後端（トレイリング）シールドと磁気記録ギャップの近傍に配置した副コイルに１０〜３０Ｇ（Ｈｚ）の高周波電流で駆動しても磁気記録ギャップから１ｋ（Ｏｅ）程度の強い面内高周波磁界の発生が可能となり、記録媒体の磁化反転をアシストして高密度記録が実現できる。
また第１の軟磁性層と第２の軟磁性層は非磁性層を介して反強磁性結合構造を形成している ため残留磁化状態が安定で、ポールイレージャーやサイドイレーズが軽減される。この結果、記録されたデータの長期安定保持が可能となり、ＨＤＤの信頼性が向上する。
図１０は、実施形態１（図５）におけるＡＢＳ面から見た構造例を示す。本構造例では、ＡＢＳ面７０からみた主磁極膜の形状は、後端（トレイリング）側を長辺とする台形状になっている。主磁極膜４０の先端部位である記録磁極部４０Ａの媒体対向面側の両側面に、磁気ギャップ膜４１を介して、ライトシールド膜１５が配置されている。
記録磁極部４０Ａの後端には極薄の非磁性膜５２と第２の軟磁性膜５３が積層される。極薄の非磁性膜５２と第２の軟磁性膜５３の積層幅は、記録磁極部４０Ａの後端幅（図１０の台形の長辺側）より大きく、本構造例では、記録媒体の記録トラック幅は記録磁極部４０Ａの大きいほうの後端幅で決定される。
図１１は、実施形態１（図５）におけるＡＢＳ面から見た、別の、構造例を示す。本構造例でも、ＡＢＳ面７０からみた主磁極膜の形状は、後端（トレイリング）側を長辺とする台形状になっている。記録磁極部４０Ａの後端には極薄の非磁性膜５２と第２の軟磁性膜５３が積層される。極薄の非磁性膜５２と第２の軟磁性膜５３の積層幅は、記録磁極部４０Ａの後端幅より小さく、本構造例では、記録媒体の記録トラック幅は極薄の非磁性膜５２と第２の軟磁性膜５３の積層幅で決定される。なお、第２の軟磁性膜５３の積層幅が、記録磁極部４０Ａの後端幅と同じ場合でも、同様に記録トラック幅が決定される。
実施形態２（図７）の、Ｗｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造において、記録磁極部４０Ａの後端に極薄の非磁性膜５２と第２の軟磁性膜５３を積層した場合、図１０、図１１の磁気記録ギャップ膜１６が磁気ギャップ膜４１に置き換わることで、実施形態２（図７）のような、記録磁極部４０Ａを、ライトシールド膜１５の内部に埋設した構造になる。本構造例においても、記録媒体の記録トラック幅は、前述の図１０、図１１の場合と同様に決定される。
以上、実施形態と、Ｗｒａｐ−Ａｒｏｕｎｄ構造への適用について実施例を示したが、この組み合わせは必ずしも固定的なものではなく、プロセス形態の差異によりその組み合わせを変えることは可能である。
図１２ａ，１２ｂは、実施形態１および実施形態２において、膜面の面内方向に加えて膜面の垂直方向にも磁気異方性をもつ第２の軟磁性膜５３のＦｅＣｏＢ膜５３の製膜例を示す。
図１２ａは、めっき法で製膜後、アニール処理する前の第２の軟磁性膜５３のＦｅＣｏＢ膜５３のＢ−Ｈ 曲線である。図中の“／／Ｏ．Ｆ．”は膜面の面内方向の磁気異方性ヒステリシス曲線を示し、“⊥Ｏ．Ｆ．”は膜面の垂直方向の磁気異方性ヒステリシス曲線を示している。このときの、面内方向のＨｃは３３．８（Ｏｅ）であり、垂直方向のＨｃは３１．３（Ｏｅ）であった。この段階では、まだ膜面の面内方向に加えて膜面の垂直方向にも磁気異方性は付与されていないことがわかる。
図１２ｂは、めっき法で製膜後、アニール処理した後の第２の軟磁性膜５３のＦｅＣｏＢ膜５３のＢ−Ｈ 曲線である。めっき法で製膜後、アニール処理することにより膜面の面内方向に加えて膜面の垂直方向にも磁気異方性を付与することができていることがわかる。すなわち、第２の軟磁性膜５３はＦｅ、Ｃｏ、Ｂを主成分とし、Ｂの添加量は５〜２０（ａｔ％），膜面に平行ならびに垂直方向にも異方性を持ち、その実効異方性磁界は６０〜８００（Ｏｅ）、飽和磁束密度は２．０〜２．４（Ｔ）、膜厚は５〜２０（ｎｍ）である。このときの、面内方向のＨｃは５０．２（Ｏｅ）であり、垂直方向のＨｃは４４．１（Ｏｅ）であった。配向性が高く、凡そＨｃ≒Ｈｋであり、計算によると、実効異方性磁界Ｈｋｅｆｆは (（５０．２）2 ＋（４４．１）2）1/2 ＝６６．８（Ｏｅ）となり、前述のアニール処理前の面内だけのＨｃ＝３３．８（Ｏｅ）に比べて、６６．８−３３．８＝３３（％）も増大する。本手法は、強磁性共鳴周波数ｆＲを増大するために有効な製造手法である。
図１３は、実施形態１および２において、第２の軟磁性膜の飽和磁束密度Ｂｓをパラメータに、異方性磁界Ｈｋと強磁性共鳴周波数ｆＲの関係を示す。横軸のＨｋを１００（Ｏｅ）以上に増加すると縦軸のｆＲは急増し、３つのパラメータ曲線で示したＢｓが大きいほど増加の割合も大きいことがわかる。例えばＨｋを６００（Ｏｅ）程度に増大することにより、ｆＲを１０Ｇ（Ｈｚ）前後にまで高めることができる。
図１４は、実施形態１および２において、第２の軟磁性膜に印加されるバイアス磁界の度合いを表すｈをパラメータに、異方性磁界 Ｈｋと強磁性共鳴周波数ｆＲの関係を示す。ここで ｈは、“ｈ＝（ＨＢ＋Ｈｋ）／Ｈｋ”と定義される。（ＨＢ；バイアス磁界） 図１３と同様に横軸のＨｋを１００（Ｏｅ）以上に増加すると縦軸のｆＲは急増し、しかも３つのパラメータ曲線で示したｈが大きいほど増加の割合も大きいことがわかる。 ＨＢを増加してｈ＝２．４４に高め、さらにＨｋを８００（Ｏｅ）程度にまで増大すれば、ｆＲを３０Ｇ（Ｈｚ）前後の高周波にまで高めることができる。
１ スライダー基体
２ 非磁性膜
３ 下部リードシールド膜
４ シールドギャップ膜
５ 上部リードシールド膜
６ 非磁性膜
７ 上部リードシールド膜
９ 分離膜
１０ 補助磁極膜
１１ 非磁性膜
１５ 第１のライトシールド膜（サイドシールド膜）、第１の軟磁性膜
１６ 磁気記録ギャップ膜、
１７ 第２のライトシールド膜（後端シールド膜）、第１の軟磁性膜
１８ コイル膜
１９ 絶縁膜
２０ リターンヨーク膜
２０ａ 連結ヨーク
２１ 非磁性膜
３０ 上部リードシールド膜
４０ 主磁極膜、第１の軟磁性膜
４０Ａ 記録磁極部
４０Ｂ ボディ部
４１ 磁気ギャップ
５０ 磁極膜
５１ 副コイル
５２ 非磁性膜、磁気ギャップ
５３ 第２の軟磁性膜
５４ 磁化容易軸
５５ 内部直流磁界
６０ 磁性膜
７０ ＡＢＳ（エアベアリング面）
１００Ｂ 記録素子
１００Ａ 再生素子
２１０ 磁気ディスク
２１１ スピンドルモータ
２１２ ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２１４ アセンブリキャリッジ装置
２１５ ピボットベアリング軸
２１６ キャリッジ
２１７ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
２１８ 駆動アーム
２１９ 制御回路
２２０ ロードビーム
２２１ フレクシャ
２２３ ワイヤ
２ 非磁性膜
３ 下部リードシールド膜
４ シールドギャップ膜
５ 上部リードシールド膜
６ 非磁性膜
７ 上部リードシールド膜
９ 分離膜
１０ 補助磁極膜
１１ 非磁性膜
１５ 第１のライトシールド膜（サイドシールド膜）、第１の軟磁性膜
１６ 磁気記録ギャップ膜、
１７ 第２のライトシールド膜（後端シールド膜）、第１の軟磁性膜
１８ コイル膜
１９ 絶縁膜
２０ リターンヨーク膜
２０ａ 連結ヨーク
２１ 非磁性膜
３０ 上部リードシールド膜
４０ 主磁極膜、第１の軟磁性膜
４０Ａ 記録磁極部
４０Ｂ ボディ部
４１ 磁気ギャップ
５０ 磁極膜
５１ 副コイル
５２ 非磁性膜、磁気ギャップ
５３ 第２の軟磁性膜
５４ 磁化容易軸
５５ 内部直流磁界
６０ 磁性膜
７０ ＡＢＳ（エアベアリング面）
１００Ｂ 記録素子
１００Ａ 再生素子
２１０ 磁気ディスク
２１１ スピンドルモータ
２１２ ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２１４ アセンブリキャリッジ装置
２１５ ピボットベアリング軸
２１６ キャリッジ
２１７ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
２１８ 駆動アーム
２１９ 制御回路
２２０ ロードビーム
２２１ フレクシャ
２２３ ワイヤ
Claims (13)
- 主磁極と、後端シールドと、前記主磁極に垂直記録磁界を発生するための主コイルと、前記主磁極と後端シールドの間の磁気記録ギャップからマイクロ波帯域の周波数の面内交流磁界を発生するための単数または複数の副コイルを備え、
第１の軟磁性膜により構成される主磁極および後端シールドの磁気ギャップ対向面に非磁性層を形成し、さらにその表面に第２の軟磁性膜を積層し、
前記第２の軟磁性膜は、第１の軟磁性膜の異方性磁界よりも、異方性磁界が大きいことを特徴とするマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。 - 前記第１の軟磁性膜および第２の軟磁性膜のトラック幅方向に磁化容易軸を付与し、非磁性層を介して反強磁性結合構造を成し、第１の軟磁性膜と第２の軟磁性膜に循環する閉磁路を形成することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- 前記主磁極の後端に形成された非磁性膜と第２の軟磁性膜のトラック幅方向の積層幅が、主磁極の後端幅より大きいことを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- 前記主磁極の後端に形成された非磁性膜と第２の軟磁性膜のトラック幅方向の積層幅が、主磁極の後端幅の後端幅と同じ、または小さいことを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- 前記主磁極の周囲が連続する磁気ギャップ膜及び磁気記録ギャップ膜により覆われており、その周辺にライトシールド膜が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- 前記主磁極の記録媒体対向面が主磁極の後端側を長辺とする台形状であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- 前記第１の軟磁性膜はＦｅとＣｏを主成分とし、異方性磁界は５〜３０（Ｏｅ）、飽和磁束密度は２．２〜２．４（Ｔ）であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- 前記第２の軟磁性膜はＦｅ、Ｃｏ、Ｂを主成分とし、Ｂの添加量は５〜２０（ａｔ％），膜面に平行に異方性を持ちその異方性磁界は４０〜８００（Ｏｅ）、飽和磁束密度は２．０〜２．４（Ｔ）、膜厚は５〜２０（ｎｍ）であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- 前記第２の軟磁性膜はＦｅ、Ｃｏ、Ｂを主成分とし、Ｂの添加量は５〜２０（ａｔ％），膜面に平行ならびに垂直方向にも異方性を持ち、その異方性磁界は６０〜８００（Ｏｅ）、飽和磁束密度は２．０〜２．４（Ｔ）、膜厚は５〜２０（ｎｍ）であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- 前記第１の軟磁性膜の磁気記録ギャップ対向面に形成する非磁性膜の材料はＲｕ、Ｒｈ，Ｃｒ，Ｒｅ、Ａｕ、ＡｇまたはＰｔとし、その膜厚が１〜５（ｎｍ）であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- ＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子のいずれかの磁気抵抗素子を有する再生素子を備えていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のマイクロ波アシスト用磁気ヘッド。
- 請求項１から１１のいずれかのマイクロ波アシスト用磁気ヘッドを用いた磁気記録方法であって、主コイルにデータ系列に対応した記録電流を駆動して主磁極先端の記録磁極部から記録媒体に垂直記録磁界を発生させると同時に、副コイルにマイクロ波帯域の交流電流を駆動して主磁極と後シールドの磁気ギャップから面内交流磁界を発生させて記録媒体の磁化反転をアシストすることを特徴とする磁気記録方法。
- 請求項１から１１のいずれかのマイクロ波アシスト用磁気ヘッドを用いた磁気記録方法であって、副コイルに駆動する交流電流の周波数は、記録媒体の強磁性共鳴周波数と等しいか、あるいはこれに近い概ね５〜３０Ｇ（Ｈｚ）の帯域の高周波とし、発生する面内交流磁界は垂直記録磁界より小さいことを特徴とする磁気記録方法。
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