WO2004061827A1

WO2004061827A1 - 磁気ヘッド

Info

Publication number: WO2004061827A1
Application number: PCT/JP2003/000047
Authority: WO
Inventors: Ikuya Tagawa; Hideyuki Akimoto; Tomoko Kutsuzawa; Syuji Nishida
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-22
Also published as: US20050135006A1; JPWO2004061827A1

Abstract

　本発明に係る磁気ヘッドは、ライトギャップ１４の直下の磁界強度を高め、これによって媒体の記録分解能を向上させたものである。このため、ライトギャップ１４を挟んで上部磁極１０と下部磁極１２とを対向して配置し、前記下部磁極１２の浮上面側の端面形状がＩ字状に設けられ、前記上部磁極１０の浮上面側の端面形状が、前記下部磁極１２に対向して下部磁極１２よりも短寸のＩ字状に形成された第１の上部磁極１０ａと、該第１の上部磁極１０ａに接合して第１の上部磁極よりも幅広に形成された第２の上部磁極１０ｂとにより上部磁極１０が形成されることにより、Ｔ字状に設けられている。

Description

磁気へッド漏分野

本発明は、磁気ディスク装置や磁気テープ装腾に用いられる磁気ヘッドに関し、とくにライトへッドの被瓶形状を销敫とする磁気へッドに関するものである。背景觀明

磁気へッドにおいて情報の記録に用いられるライトへッドは、ライトギャップを挟んで上部 Ϊ麵と下咅廳とが対向する衞豈を有す書る。下部磁極と上部磁極との間にはコィルが巻かれている。コイルに電流を流すと上部 ί麵と下部 ί籠が H化されライトギヤップ近傍で外側（媒体働に磁界が漏れる。この磁界によって媒体が ¾化され、情報の記録が行われる。

磁気ヘッドは、媒体が回転することによって媒体の記録面からわずかに浮上し、ライトギヤッフで媒体に情報が記録される。上部 ¾亟と下部 ί應とはライトギャップを挟む配置に設けられているが、媒体のライ卜トラックとの関係についてみると、ライトギヤップにより記録された媒体部分がライトギャップよりも遠ざかる側（トレーディング方向）に位置するのが上部亟であり、媒体の記録される部位が進入する側のライトトラックの位置にあるのが下音 raiである。

図 4に、従来の HI殳的なライトへッドの先の麵の構成を示す。 1 0力 s上咅麵、

1 2が下部 Ϊ"麵、 1 4がライトギヤップである。上部 Ϊ廳 1 0の先端部は面記録密度を高めるために細幅に形成されている。コア幅 CWが狭いほど、面記録密度は高くなる。下部 5"顧 1 2については、記録時に隣接トラックへの書きにじみが生じたり、隣接デ一夕の消去（サイドィレース）が生じたりし.ないように、上部磁 l 0の先端部と同幅となるようにトリミングしている。下部磁極 1 2の上部磁極 1 0に対向する部位を細幅に形成するには、上部磁極 1 0をめつきプロセスにより形成した後、上音兹極 1 0をマスクとしてギヤップ層および下部磁極 1 2をイオン ·ミリングする方法、あるいはメタルギヤップを用いた一括めつきプロセスによって形成する方法が利用できる。このような製造方法によることから、従来のライトヘッドの ί廳の端面（磁気ヘッドの浮上面側に露出する面）の形状は、円 P内に示すように、下部磁極 1 2の端面が逆 T字形となり、上咅隨極 1 0の端面が I字形となっている。

ところで、記録密度の増大に伴い謝本のトラック幅は狭くなる一方、媒体の抗磁力 H cが増大する。したがって、コア幅 CWを狭くした場合でも、十分なライト磁界強度を確保する必要があり、このため、亟材料として飽和密度 B sの大きな材料を使用すること、ギャップ深さ GDについてはこれを浅くし、フレアポイント高さ FHについてはこれを低くすることが必要となってくる。

しかしながら、磁極材料の飽和 ί"練密度 B sが自然界の上限である略 2. 4 Tに到達すると、磁極の磁気飽和が起こるためライト磁界の急峻さが損なわれ、記録^军能の劣化、および記録された媒体の遷移ノイズの増大などが生じるようになり、結果として媒体の S N比が著しく匕する。したがって、廳材料の飽和密度 B sを大きくすることにも限界がある。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、ライ卜ギヤップの直下において強レ、磁界を有し、かつ磁界分布の急峻さを備えることによって、優れた記録分解能を備える磁気へッドを提供することを目的とする。発明の開示

本発明に係る磁気へッドは、ライ卜へッドの媒体の記録面に対向して配置される上部碰亟と下音廳の端面の形状が、前記上部碰亟については T字形に形成され下部 ί廳については I字形に形成されていることを樹毁とする。このライ卜へッドの磁極の面の形状は、いわば、図 4に示す従来の磁気へッドにおける上部磁極 1 0と下部磁極 1 2 を上下反転させた形状となるものである。

すなわち、本発明に係る磁気ヘッドは、ライトギャップを挟んで上部磁極と下部磁極とが対向して配置されたライトへッドを備える磁気へッドにおいて、前記下部碰亟の浮上面側の端面形状が I字 I犬に設けられ編己上舰麵の浮上面側の端面形状が、前記下部¾1に対向して配置された下部磁極よりも短寸の I字状に形成された第 1の上部β と、該第 1の上部 ί麵ょりも幅広に形成されて第 1の上部 S亟に接合された第 2の上部亟とにより、 T字状に設けられていることを樹敫とする。

また、前記下部碰亟の幅寸法が、浮上面に近接する側が徐々に幅狭となるように設けられ、下き [¾gのフレアボイント高さがコァ幅の 3倍以下に設けられていることが好ましい。

また、前記下音随極が、端面形状が I字状に形成された第 1の下部碰亟と、該第 1の下部 ί麵の下層に第 1の下部磁極よりも幅広に形成され、前記第 1の下咅陋極よりも端面の位置を «させて配置した第 2の下咅 1¾¾亟とからなることを樹毁とする。

図 7は、図 4に示す ¾έ*の磁気へッドについて、ライ卜卜ラック Τに対するライ卜へッドの磁極端面の平面配置、および端面における磁界強度分布を示す。図は色が濃いほど磁界がいことを示す。

磁気へッドは回転ァクチユエ一夕によって駆動されて媒体上を一定の角度範囲で揺動する。したがって、ライトトラックのトラック方向に対して上部麵 1 0と下部磁極 1 2の長手方向が亍になるとは限らず、ライトトラックに対してライトへッドは最大で 1 0 ° 〜1 5 °程度Sくようになる。

の磁気ヘッドでは、十分なライト磁界強度を確保するため、ギャップ深さ GDおよびフレアボイント高さ FHをコア幅 CWの 3倍以下程度まで縮減してきている。このようにライトへッドの S T亟が浮上面の近傍で絞り込まれた形状になると、磁気飽和が起こりやすく、 ¾Sの端面の全面にわたって磁界が漏出するようになる。この漏れ磁界は上部磁極 1 0の側面において特に強く起こりやすく、また、ライトギャップ 1 4に近い側でより強く表れる。この結果、上部 ¾i 1 0の側面での漏れ磁界が、ライトトラック Tに記書き込まれた記録に影響を及ぼすことになる。

図 7で矢印 Dの方向が媒体の移動方向であり、 T 1がライトギヤップ 1 4を通過してデ一夕が記録された領域、 T 2はこれからデータが記録される領域を示す。上述した上部磁極 1 0の側面での漏れ磁界（図の E部分）は、ライトギャップ 1 4よりもいわば下流側に位置するから、ライトギャップ 1 4の部分でライトトラック Tに記録された情報は、記録直後に上音兹極 1 0の側面での漏れ磁界の作用を受けることになる。なお、図 7で下部 f繊 1 2の側方にあらわれている漏れ磁界 Fは、隣接するライトトラックの記録情報に影響を及ぼす。

図 8は、上述した徵の磁気ヘッドの磁界強度を、ライ卜卜ラックの方向を横軸として示したグラフ（コア幅の中央に沿って磁界強度をプロット）である。横軸の 0点は、ライトギヤ、、)プ 1 4の中心位置に相当する。 H 0は媒体のダイナミック抗磁力であり、 H eは媒体の通常抗磁力を示す。情報記録（磁化遷移）に必要な磁界強度は媒体のダイナミック抗磁力 I- 10であり、グラフに示す範囲 Λの部分で情報が記録される。次いで、媒体が上部 ¾ J f多動し、その際に上部 ί麵の漏れ磁界の作用を受ける。グラフに示す範囲 Βが漏れ磁界による作用が媒体に及ぼす範囲である。この漏れ磁界による作用が媒体の通常抗磁力 H e以上であると、媒体に記録された情報が擾乱作用を受け、媒体の信号対ノイズ比 (S Nm) 力 s'¾f匕することになる。図示例は、この漏れ磁界による作用

(範囲が媒体の通鎌磁力 I-I c以上となっていることを示すもので、漏れ磁界が S Nitを匕させることを示す。

一方、図 5は本発明に係る磁気ヘッドの浮上面（被針亟端面）における磁界強度分布を示す。本発明に係る磁気へッドは、徹の磁気へッドの上音繊と下部亟を上下反転させた端面形状に形成されている。したが'つて、従来の磁気ヘッドにおいて上 ¾SI極 1

0で生じていた磁気飽和が、下咅跖麵 1 2で生じ、上部 SIS 1 0では磁気飽和が起こりにくい形態、となる。この結果、ライ卜へッドの t端面での漏れ磁界は上咅^ l 0ではほとんど問題とならず、下咅画蓮 1 2において生じることになる。

図 6は図 5に示す磁気へッドの ¾ϋ端面における磁界強度（ダウントラックプロファィル）を示すグラフである。この磁気ヘッドの場合には、媒体に情報が記録される位置 Αよりも上部 ¾S側で、磁界強度が媒体の通常抗磁力 H c以下にまで急激に減衰していること力 S特徴的である。このことは、媒体の記録情報を擾乱させる磁界が作用する時間がきわめて短時間であることを示し、これによつて、 «の磁気ヘッドにくらべ、媒体の信号対ノイズ比 (S Nm) が善できることを示している。

なお、本発明に係る磁気へッドでは、図 5、 6に示すように、ライトギヤップ 1 4の上流側（図 5の T 2の領敏については漏れ磁界が通常抗磁力 H e以上になるが、媒体に対する情報記録はこれよりも下流側でなされるから、下部 ¾11 2の漏れ磁界が信号対ノイズ比 (S Nm) に悪澎響を与えることはない。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る磁気へッドのライトへッド部分の構成を示す 1見図であり、図 2は、本発明に係る磁気ヘッドの他の構成を示す斜視図であり、図 3は磁気ヘッドの比較ィ列の構成を示す斜視図であり、図 4は、従来の磁気へッドの構成を示す斜視図であり、図 5は、本発明に係る磁気ヘッドの磁極端面における磁界弓娘分布を示す図であり、図 6は、本発明に係る磁気へッドの磁界強度についてのダウントラック方向プロファイルを示すダラフであり、図 7は、従来の磁気へッドの磁極端面における磁界強度分布を示す図であり、図 8は、従来の磁気ヘッドの磁界強度についてのダウントラック方向プロファイルを示すグラフであり、図 9は、図 3に示す磁気ヘッドの比較例についての磁極端面における磁界強度分布を示す図であり、図 1 0 A、 1 0 Bは、本発明に係る磁気へッドについての記録磁化状態を示す説明図であり、図 1 1 A、 1 I Bは従来の磁気へッドについての記録磁化状態を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

図 1に本発明に係る磁気ヘッドの一実施形態の構成を示す。同図では、本発明において糊数的なライトへッドの構成を示している。本発明に係る磁気へッドは、ライトへッドが、浮上面側での端面形状が T字状をなす上音隨 1 0と、ライトギャップ 1 4を挟んで上音跖廳1 0と対向して配置される、端面形状が I字状（長方形）をなす下音麵 1 2とによって形成されたものである。

上部 SIS 1 0は、第 1の上部 SIS 1 0 aと、第 1の上部 ¾S 1 0 aと直 ¾Tる向きに幅広の磁 14!莫によって形成された第 2の上部 i亟 1 0 bとからなる。上咅 Mi l CHぉ耑面形状が I字状（長方形状）をなす第 1の上部磁極 1 0 aを形成した後、この第 1の上 mi 0 aの端面上に幅広の磁性膜を接合することによって形成することができる。これによつて、第 1の上部 ί麵 1 0 aのライトギャップ 1 4に対向する面とは反対面側に第 2の上咅 Mi l 0 b力 S形成される。

なお、本実施形態の磁気ヘッドにおいては、第 1の上部亟1 0 aの長さ I- 12は下部 I亟 1 2の I字状の端面部の長さ 1-1 1よりも短寸に形成することがのぞましい。また、第 1の上部磁極 1 0 aの端面の長さ H 2はライトギヤップ 1 4のギヤップ長よりも長く形成することがのぞましい。また、下部 ί癒 1 2の長さ 1-1 1 (厚さ）についてはとくに制限はないが、第 1の上部磁極 1 0 aの長さ H 2は下部磁極 1 2の長さ I-I 1よりも短くする（H 2く H I ) ことがのぞましい。

また、本実施形態の磁気へッドでは、第 1の上部 ί廳 1 0 aと下部 ί顧 1 2のフレアボイン卜高さ F Ι-Ιを図 4に示す従来の磁気へッドにおけるフレアボイン卜高さ F Ηよりも低く設定し、コア幅の 3倍以下に設定している。また、下部磁極 1 2の両側面をテ一パ面として、下部磁極 1 2の幅寸法（平面視）浮上面に近接する側で徐々に幅狭となるように設け、コアの先端部側に向けて下部磁極 1 2力交られた形状としている。なお、コァの先端側を絞つた形状に形成することにつレゝては、第 1の上部 β 1 0 aについても同様であり、第 1の上部磁極 1 0 aも下咅麵 1 2と同様な形態で先端側が幅狭となるように形成している。

図 1で円 Pは、上部 ¾S 1 0と下音 ¾廳1 2の端面形状を模式的に示している。本実施形態の磁気ヘッドでは、上部 ¾fl l 0が T字状に、下部磁極 1 2が I字状に形成されるもので、図 4の円 Ρに示す従来の磁気へッドにおける上部磁極と下部磁極を上下反転させた形状となっている。

図 2は、本発明に係る磁気ヘッドの他の実施形態の構成を示す。この実施形態に係る磁気へッドにおいては、端面形状が I字状に形成された第 1の下部 ί麵 1 2 aの下層に第 1の下部磁極 1 2 aよりも端面の位置を後退させた配置（長さ R) に、第 1の下音随極 1 2 aよりも幅広の第 2の下部 ¾i l 2 bを設けたことをとする。なお、第 2の下部 Stg l 2 bの側面 1 2 cを、浮上面側が徐々に細幅となるテーパ面（角度に形成することが'のぞましい。

図 3に第 2の下部磁極 1 2 bを備えた磁気へッドの比較例として、第 2の下咅陋極 1 2 bの端面位置と第 1の下部磁極 1 2 aの端面位置を面一に形成した磁気へッドの例を示す。図 9はこの比較ィ列の磁気ヘッドについて、石麵の端面での磁界強度分布を示したものである。図 9に示すように、第 1の下部 ί顧 1 2 aに続いて幅広の第 2の下咅隔癒 1 2 bが浮上面側で露出していると、磁極内で磁気飽和が生じていないにも関わらず、本来ライ卜ギャップ 1 4に集中するべき itmが、幅広に形成された第 2の下部亟1 2 b力 ^ら、幅広に形成された第 2の上音 MS 1 0 bへ直接流れてしまう。このため、不要な漏曳磁界が発生し、サイドィレーズなどの問題が生じる。図 2に示す実施形態においては、第 2の下部 ί廳 1 2 bの端面を第 1の下音陋極 1 2 aの端面よりも後退させ、第 2の下部 ¾i l 2 bの側面 1 2 cをテーパ面に形成したことによって、第 2の下音 [¾廳 1 2 bから第 2の上部 ϊ麵 1 0 bに ¾¾が漏曳することを防止し、ライトギャップ 1 4 に磁束を集中させることができ、媒体の信号対ノイズ比（S Nm) を改善することが可能となっている。図 10 A、 10 B及び図 11 A、 11 Bは本発明に係る磁気へッドと ¾έ*ネ髓の磁気ヘッドについて、媒体の記録磁化状態を、マイクロマグネティック ·シミュレーションによって比較した結果を示す。図 10 Α、 11 Αは、線記録密度 f = 407kFCIにおける媒体の記録磁化状態、図 10B、図 11Bは f = 814kFCIにおける媒体の記録磁化状態を示す。なお、シミュレーション条件〖¾下のとおりとした。

媒体の異方性磁界 I- I k=l 200 kA/m ダイナミツク抗磁力 H 0 = 590 kA/m 飽和磁化 M s=300 kA/m 粒径 = 9 nm 膜厚 = 11 nm トラック幅 = 1 50 nm ギヤップ長 = 100 nm 磁気スペーシング = 15 nm 最大磁界強度 = 780 kA/m スキュー角度 = 10 deg

また、媒体 SNmは、乱数を用いて 20通りの粒子異方性配向状態を作り、これを初期状態としたシミュレ一ション結果から算出した。

媒体の信号対ノイズ比 (SNm) の結果《¾下のとおりである。

本実施形態の磁気へッド f = 407 kFCI： S Nm= 17. 6 cl B、 f = 814 kFCI： SNm=l 5. 2dB

従来構造の磁気へッド f = 407 kFCI： SNm= 16. 8 d B、 f = 814 kFCI： SNm=l 2. 4clB

縣離の磁気へッドでは、図 11 Bに示すように、 f = 814 kFCIの高密度時にビッ卜とビットカ培盼的につながってしまう現象がみられ媒体 SNmも悪い。

これに対して本発明に係る磁気ヘッドの場合は、図 10A、 10Bに示すように、鮮明にピッ卜が記録されており、とくに、 f = 814 kFCIにおいては 3 d B近くも改善することが認められた。

このように、本発明に係る磁気ヘッドによれば、ライトギャップ 14の直下の磁界強度を高めることができるとともに、図 6に示すようにライ卜ギャップ 14の近傍部分での磁界分布を急峻にすることができ、これによつて媒体の記録分解能を有効に向上させること力河能となる。これによつて、製造歩留まりの高レゝ磁気ヘッドを樹共することが可能になる。

Claims

請求の範囲

1 . ライトギヤップを挟んで上部磁極と下部磁極とが対向して配置されたライトへッドを備える磁気へッドにおいて、

前記下部亟の浮上面側の端面形状が I字状に設けられ

前記上部亟の浮上面側の端面形状が、前記下部磁極に対向して配置された下咅亟よりも短寸の I字状に形成された第 1の上音随極と、該第 1の上部磁極よりも幅広に形成されて第 1の上部 S ®こ接合された第 2の上咅麵とにより、 T字状に設けられていることを; ^敷とする ΐ兹気へッド。

2. 下部 ί廳の幅寸法が、浮上面に近接する側が徐々に幅狭となるように設けられ、下部 ilt亟のフレアボイント高さがコア幅の 3倍以下に設けられていることをとする請求項 1記載の磁気へッド。

3. 第 1の上音 βの長さが、 I字状に形成された下部 ί癒の長さよりも短寸に設けられていることを ί( ί敷とする ΐ冑求項 1記載の磁気へッド。

4. 第 1の上部磁極の長さが、ライトギャップのギャップ長よりも長寸に設けられていることを樹敫とする請求項 3記載の磁気へッド。

5. 下部 it®の I字状をなす端面部の長さが、コァ幅よりも長寸に設けられていることを樹敫とする請求項 3記載の磁気へッド。

6. 下音跖麵が、端面形状が I字状に形成された第 1の下部 S亟と、

該第 1の下部酣亟の下層に第 1の下部 ί顧よりも幅広に形成され前記第 1の下咅臓極よりも端面の位置を後させて配置した第 2の下部 if應とからなることを樹敫とする請求項 1記載の磁気ヘッド。

7. 第 2の下部磁極の幅寸法が、浮上面側に近接する側が徐々に幅狭となるように設けられていることを销敷とする §青求項 6記載の磁気へッド。