WO2009098760A1 - 記録素子、磁気ヘッド、および、情報記憶装置 - Google Patents

記録素子、磁気ヘッド、および、情報記憶装置 Download PDF

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WO2009098760A1
WO2009098760A1 PCT/JP2008/051939 JP2008051939W WO2009098760A1 WO 2009098760 A1 WO2009098760 A1 WO 2009098760A1 JP 2008051939 W JP2008051939 W JP 2008051939W WO 2009098760 A1 WO2009098760 A1 WO 2009098760A1
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recording
magnetic
magnetic pole
magnetic field
recording element
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PCT/JP2008/051939
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nobutaka Ihara
Yuji Itoh
Original Assignee
Fujitsu Limited
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    • G11B5/3143—Disposition of layers including additional layers for improving the electromagnetic transducing properties of the basic structure, e.g. for flux coupling, guiding or shielding
    • G11B5/3146—Disposition of layers including additional layers for improving the electromagnetic transducing properties of the basic structure, e.g. for flux coupling, guiding or shielding magnetic layers

Definitions

  • the present invention relates to a recording element that records information by generating a magnetic field using a coil, a magnetic head having such a recording element, and an information storage device having such a magnetic head.
  • HDD hard disk drives
  • a single bit of information is expressed by a combination of magnetization directions of a plurality of magnetizations according to a rule expressing the magnetization direction of one magnetization (parallel or antiparallel with respect to a predetermined direction).
  • the storing method is well known. In this method, information is stored by forming magnetization in a direction corresponding to a recording electrical signal (recording signal) representing information in a predetermined storage area provided in a planar storage medium.
  • an information storage device includes a magnetic head equipped with a recording element for forming magnetization in a direction corresponding to a recording signal and a reproducing element for generating a reproduction signal indicating the magnetization direction.
  • FIG. 1 is a diagram showing a conventional perpendicular magnetic recording type recording element.
  • FIG. 1 (a) shows a cross-sectional view of a conventional recording element 400 that employs a perpendicular magnetic recording system provided in an HDD.
  • the magnetic disk 50 extends in the left-right direction in FIG. 1A and in the direction perpendicular to FIG. 1A, and the recording element 400 extends upward in FIG. 1A from this magnetic disk 50 by a minute distance.
  • the recording element 400 moves in this way, applies a magnetic field to the storage area of the magnetic disk 50 in accordance with a recording electrical signal (recording signal) representing information, and faces upward or downward in the figure. Magnetization is formed.
  • the recording element 400 includes a main magnetic pole 41, a main magnetic pole auxiliary layer 42, an auxiliary magnetic pole 43, a connection portion 45, and a trailing shield 46.
  • the recording element 400 is provided with a recording coil 44 for recording that surrounds the connection portion 45.
  • FIG. 1A shows a cross section of the recording coil 44 above and below the connection portion 45. Has been. When a current flows through the recording coil 44, a magnetic flux passing through the connecting portion 45 is generated, and the main magnetic pole auxiliary layer 42, the auxiliary magnetic pole 43, the main magnetic pole 41, and the trailing shield 46 are part of the magnetic circuit of this magnetic flux. Configure.
  • FIG. 1B shows a state when the recording element 400 is viewed from the direction of the arrow A in FIG. 1A. As shown in FIG. It has a tapered shape toward the lower side of FIG. 1B, and is devised so that the density of magnetic flux is increased at the lower end. In FIG. 1B, only a part of the recording coil 44 is shown, and the connection portion 45 is not shown.
  • FIG. 1C shows an opposing surface (so-called air bearing surface) of the recording element 400 facing the surface of the magnetic disk 50 of FIG. 1A when the recording element 400 is viewed from the direction of arrow B in FIG. ) Is shown.
  • the area of the surface of the main magnetic pole 41 facing the magnetic disk 50 is extremely smaller than the area of the surface of the auxiliary magnetic pole 43 and the trailing shield 46 facing the magnetic disk 50.
  • the magnetic flux density increases from the main magnetic pole 41 toward the magnetic disk 50. Due to the magnetic field accompanying the magnetic flux, the upward or downward magnetization in FIG. 1A, that is, the magnetization in the direction perpendicular to the magnetic disk 50 is formed in the storage area of the magnetic disk 50.
  • the magnetic field H transmitted through the main magnetic pole 41 is attracted to the trailing shield 46 so that it has a magnetic field component Hx in the direction along the magnetic disk 50 in addition to a magnetic field component Hz perpendicular to the magnetic disk 50. It has become.
  • the magnetic field H is applied from the oblique direction toward the surface of the magnetic disk 50 from the main magnetic pole 41, so that the magnetic field of the magnetic field 50 is applied as compared with the case where a magnetic field composed of only the magnetic field component perpendicular to the magnetic disk 50 is applied. Responsiveness of magnetization to application is improved.
  • the magnetic field component Hx ′ in the direction along the magnetic disk 50 and the magnetic field component Hz ′ perpendicular to the magnetic disk 50 are used. It is necessary to maintain the incident angle of the magnetic field H ′ with respect to the magnetic disk 50 within an appropriate range by adjusting the ratio.
  • a magnetic head on which a recording element and a reproducing element are mounted has a complicated structure. Therefore, even if the magnetic head is the same type, the characteristics of the individual magnetic heads are subtle from the viewpoint of solid manufacturing variations.
  • the incident angle of the magnetic field incident on the storage medium from the recording element may vary depending on the magnetic head. Also, with respect to magnetic disks used in HDDs, the incident angle of the appropriate magnetic field H is often different depending on the magnetic disk from the viewpoint of manufacturing solid variation, similar to the magnetic head.
  • the incident angle of the magnetic field H on the magnetic disk 50 is determined depending on the shape and size of the trailing shield 46 and the main magnetic pole 41.
  • the control of the incident angle of the magnetic field H ' is not easy, and there may be a situation where it is difficult to realize highly accurate information recording with high responsiveness.
  • the recording element 400 of the HDD has been described as an example.
  • the above-described problem occurs not only in the HDD but also in general information storage apparatuses that record information on an information storage medium using a perpendicular magnetic recording type recording element. It is a problem to get.
  • a recording element having a configuration that facilitates control of an incident angle of a magnetic field to an information storage medium, a magnetic head including such a recording element, and realizing good information recording and an information storage device are provided. .
  • the basic form of the recording element that achieves the above object is as follows.
  • a first excitation coil ;
  • a second excitation coil ;
  • a magnetic field (magnetic field) oriented in a direction perpendicular to the information storage medium is generated by the first excitation coil and the single magnetic pole type recording unit, while, on the other hand, by the second excitation coil and the ring magnetic pole type recording unit
  • a magnetic field (magnetic field) in the moving direction (down track direction) of the recording element along the information storage medium is generated.
  • the control of the incident angle specifically, for example, “the single magnetic pole type recording part is generated, the recording magnetic field strength in the direction perpendicular to the air bearing surface and the ring magnetic pole type recording part is generated
  • a mode is conceivable in which the intensity ratio of the recording magnetic field intensity in the in-plane direction with respect to the air bearing surface is changed to control the recording magnetic field gradient.
  • an application mode in which an alternating current is applied to the first exciting coil and a direct current is applied to the second exciting coil is suitable.
  • a magnetic field applied to an information storage medium in a direction perpendicular to the information storage medium when information is recorded is a magnetization direction of a number of 1-bit regions of the information storage medium.
  • the magnetic field is preferably switched between positive and negative (positive or negative in the direction perpendicular to the information storage medium), while the magnetic field in the direction along the information storage medium is
  • the basic form of the magnetic head that achieves the above object is as follows: A reproducing element having a magnetoresistive film laminated on a support; The first excitation coil, the single magnetic pole type recording unit where the first excitation coil interlaces, the second excitation coil, and the second excitation coil interlace, and the down direction of the single magnetic pole unit And a recording element having a ring magnetic pole type recording part with front and rear ends arranged side by side, It has.
  • the basic form of the information storage device that achieves the above object is as follows: A reproducing element having a magnetoresistive film laminated on a support; The first excitation coil, the single magnetic pole type recording unit where the first excitation coil interlaces, the second excitation coil, and the second excitation coil interlace, and the down direction of the single magnetic pole unit And a recording element having a ring magnetic pole type recording part with front and rear ends arranged side by side, Including a magnetic head, A storage / reproduction medium on which information is recorded and reproduced by the magnetic head; A signal processing board for processing a recording signal and a reproduction signal of information by the magnetic head and the storage medium; It has.
  • the recording element As described above, according to the basic form of the recording element, it is easy to control the incident angle of the magnetic field with respect to the information storage medium, and according to the basic forms of the magnetic head and the information storage device, good information recording is realized. .
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which a magnetic head is recording / reproducing (accessing) information while moving relatively along a track of a magnetic disk.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the recording element of FIG. 3.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a head amplifier IC that supplies current to two types of coils in the recording element illustrated in FIG. 3 and processes a reproduction signal obtained from the reproduction element.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a process of forming a configuration having a main magnetic pole, a main magnetic pole auxiliary layer, an auxiliary magnetic pole, a connection portion, and a ring magnetic pole in the recording element shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the value of a direct current flowing through the bias magnetic field coil of FIG. 4 and the SN ratio of a reproduction signal obtained from information recorded by the method of FIG. It is a figure showing the recording element employ
  • FIG. 2 is a diagram showing a hard disk device (HDD) 500 which is a specific embodiment of the information storage device.
  • HDD hard disk device
  • the HDD 500 shown in FIG. 2 is provided with a rotary actuator 54 that generates a rotational driving force having a rotation axis in a direction perpendicular to the drawing.
  • the rotary actuator 54 supports the suspension arm 53, and the suspension arm 53 rotates around the rotary actuator 54 within the plane of the drawing in response to the rotational driving force of the rotary actuator 54.
  • a slider 52 is attached to the tip of the suspension arm 53 with a support called a gimbal, and a magnetic head 51 is attached to the tip of the slider 52.
  • the magnetic head 51 plays a role of reading information from the magnetic disk 50 and writing information to the magnetic disk 50.
  • the magnetic head 51 has at least two elements, a recording element and a reproducing element.
  • the suspension arm 53 is driven to rotate about the rotary actuator 54 by the rotary actuator 54, so that the magnetic head 51 is disposed at a desired position on the surface of the magnetic disk 50.
  • the magnetic head 51 is maintained at a position that is lifted by a minute height from the surface of the disk-shaped magnetic disk 50, and in this state, reading of information from the magnetic disk 50 and information to the magnetic disk 50 are performed.
  • Write is a role of reading information from the magnetic disk 50 and writing information to the magnetic disk 50.
  • the magnetic head 51 is represented in an xyz orthogonal coordinate system defined with the position of the magnetic head 51 as the origin, the surface of the magnetic disk 103 as the xy plane, and the normal direction perpendicular to the figure as the z axis.
  • a large number of concentric tracks 55 are provided on the surface of the disk-shaped magnetic disk 50.
  • the x-axis direction is the tangential direction of the track 55
  • the y-axis direction is the track 55. This is the width direction.
  • unit storage areas storing 1-bit information called 1-bit areas are arranged along the track 55.
  • each 1-bit area is provided with one magnetization in the positive or negative direction of the z-axis in the figure.
  • One bit of information is represented by the direction.
  • the magnetic disk 50 rotates within the plane of the drawing with the center of the disk as the center of rotation, and the magnetic head 51 disposed near the surface of the magnetic disk 50 sequentially approaches each 1-bit area of the rotating magnetic disk 501.
  • an electrical recording signal processed by the internal substrate 58 provided in the HDD 500 is input to the magnetic head 51 close to the magnetic disk 50, and the magnetic head 51 receives the input recording signal. Accordingly, a magnetic field is applied to each 1-bit area, and the information carried in the recording signal is recorded in the form of the magnetization direction of each 1-bit area.
  • the magnetic head 3 takes out information recorded in the magnetization direction format in each 1-bit area by generating an electrical reproduction signal according to the magnetic field generated from each bit. The reproduction signal is output to the internal substrate 58 and processed in the internal substrate 58.
  • the suspension arm 53 receiving the rotational driving force of the rotary actuator 54
  • the magnetic head 51 rotates to move to a position close to the other track 55, and information is read and written in the 1-bit area of the other track 55 by the above-described method.
  • the parts directly involved in information storage and reproduction are housed in the base 56 together with the magnetic disk 50.
  • the inside of the base 56 is shown.
  • a control board 57 having a control circuit for controlling each part described above is provided on the back side of the base 56.
  • the control board 57 is indicated by a dotted line.
  • Each of the above parts is electrically connected to the control board 57 by a mechanism (not shown), and the recording signal input to the magnetic head 51 and the reproduction signal generated by the magnetic head 51 are internal. Processing is performed on the control substrate 57 via the substrate 58.
  • a combination of the internal substrate 58 and the control substrate 57 corresponds to an example of a signal processing substrate in the basic form of the information storage device described above.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the magnetic head 51 is recording / reproducing (accessing) information while moving relatively along the track 55 of the magnetic disk.
  • the magnetic head 51 includes a recording element 40 that records information in the direction of magnetization by applying a magnetic field to each 1-bit area according to an electrical recording signal when recording information, and each 1-bit area when reproducing information. Two elements, a reproducing element 20 that generates an electrical reproduction signal representing information, are provided in accordance with the magnetic field generated from each magnetization.
  • the magnetic head 51 relatively moves along the track 55, records information using the recording element 40 when recording information, and reproduces information using the reproducing element 20 when reproducing information.
  • the reproducing element 20 includes a substrate 21, two magnetic shield layers 22, and a magnetoresistive effect film 23, and a first magnetic shield layer 22 is laminated on the substrate 21.
  • a second magnetic shield layer 22 is laminated on the layer 22 with the magnetoresistive film 23 interposed therebetween.
  • the magnetoresistive film 23 has an external magnetic field oriented in the direction z in FIG. 2 when an external magnetic field oriented in a direction perpendicular to FIG. 3 (ie, the z direction in FIG. 2) is applied to the magnetoresistive film 23.
  • the electric resistance value of the magnetoresistive film 23 in the vertical direction in FIG. 3 changes (so-called magnetoresistive effect).
  • the direction of the magnetic field in which the magnetization of the 1-bit region aligned along the track 55 is generated is detected using the magnetoresistance effect of the magnetoresistive film 23, and the 1-bit region is detected through detection of the direction of this magnetic field.
  • the magnetization direction of the magnetization is grasped.
  • the lower magnetic shield layer 22 in FIG. 3 that is, the magnetic shield layer 22 sandwiched between the substrate 21 and the magnetoresistive film 23
  • the substrate 21 are combined. This corresponds to an example of the support in each basic form of the magnetic head and the information storage device described above.
  • FIG. 4 is a diagram showing the recording element 40 of FIG.
  • the recording element 40 shown in FIG. 4 differs greatly from the conventional perpendicular magnetic recording type recording element 400 shown in FIG. 1 in that the recording element 40 shown in FIG. 4 has a magnetic field (bias magnetic field) in the direction along the magnetic disk. 1), a bias magnetic field coil 48 and a ring magnetic pole 47 serving as a magnetic path of magnetic flux generated in the bias magnetic field coil 48 are provided instead of the trailing shield 46 of FIG. . This difference will be described in detail below.
  • FIG. 4A shows a side view of the recording element 40 of FIG.
  • the magnetic disk 50 extends in the left-right direction in FIG. 4A and in a direction perpendicular to FIG. 4A, and the recording element 400 floats upward from the magnetic disk 50 by a minute distance in the figure. Then, it moves relative to the magnetic disk 50 in the direction of arrow C in the figure. While moving in this way, the recording element 400 applies a magnetic field to the storage area of the magnetic disk 50 in accordance with a recording electric signal (recording signal) representing information as described above, and moves upward in this figure or Magnetization with the downward direction as the magnetization direction is formed in the storage area.
  • the arrow C direction in FIG. 4A corresponds to the x-axis direction in FIG. 2, that is, the circumferential direction of the magnetic disk 50 in FIG. 2 (or the circumferential direction of the track 55 (down-track direction)).
  • 4A corresponds to the z-axis direction in FIG.
  • the recording element 400 has a main magnetic pole 41, a main magnetic pole auxiliary layer 42, an auxiliary magnetic pole 43, a connection portion 45, and a ring magnetic pole 47.
  • the ring magnetic pole 47 has a shape in which a part of the ring (ring) is missing.
  • the ring magnetic pole 47 is positioned so that the two magnetic poles 47 are positioned at two end portions (end portions due to lack of a part of the ring) 471 in the down track direction.
  • the two end portions 471 extend toward the main magnetic pole 41 in the direction along the magnetic disk 50.
  • the recording element 40 includes two coils: a recording coil 44 surrounding the connection portion 45 and a bias magnetic field coil 48 surrounding the upper portion 472 of the ring magnetic pole 47. ing.
  • the cross section of the recording coil 44 is shown above and below the connection portion 45
  • the cross section of the bias magnetic field coil 48 is shown above and below the upper portion 472 of the ring magnetic pole 47.
  • the recording element 40 of FIG. 4 when information is recorded, an alternating current is passed through the recording coil 44 in accordance with a recording signal sent from the internal substrate 58 and is transmitted through the connection portion 45 by this alternating current. Magnetic flux is generated.
  • the main magnetic pole auxiliary layer 42, the auxiliary magnetic pole 43, and the main magnetic pole 41 constitute a part of the magnetic path of this magnetic flux.
  • the magnetic flux passing through the main magnetic pole 41 is mainly a magnetic flux in the direction along the vertical direction in the figure, and a magnetic field Hz in the vertical direction is applied to the magnetic disk 50 by this magnetic flux. At this time, whether the magnetization direction of the 1-bit region is upward or downward in FIG.
  • the magnetic field Hz perpendicular to the magnetic disk 50 is upward in FIG. Or it is determined by whether it is downward.
  • the direction of the magnetic field Hz is determined according to the positive / negative of the alternating current flowing through the recording coil 44, and the above-described electrical recording signal is a signal represented by this alternating current. Means.
  • the bias magnetic field coil 48 in response to an alternating current flowing through the recording coil 44, the bias magnetic field coil 48 has a direct current at a set value determined by a bias magnetic field signal sent from the internal substrate 58 to the recording element 40 of FIG. Will be washed away.
  • This direct current generates a magnetic flux that passes through the upper portion 472 of the ring magnetic pole 47.
  • the ring magnetic pole 47 constitutes a part of the magnetic path of this magnetic flux, and by this magnetic flux, one end 471 of the two end portions 471 of the ring magnetic pole 47 and the other end 471 thereof.
  • a magnetic field Hx in the direction along the magnetic disk 50 is generated.
  • the above-described two types of magnetic field synthesis (magnetic field vector synthesis) of the magnetic field Hz perpendicular to the magnetic disk 50 and the magnetic field Hx in the direction along the magnetic disk 50 are described.
  • a synthetic magnetic field H consisting of is incident on the magnetic disk 50. Due to this magnetic field, in the storage area of the magnetic disk 50, the upward or downward magnetization in FIG. 4A, that is, the magnetization in the direction perpendicular to the magnetic disk 50 is formed. At this time, the incident angle of the magnetic field H is determined by the ratio of the two kinds of magnetic fields.
  • the magnetic field Hx in the direction along the magnetic disk 50 is adjusted, that is, for the bias magnetic field. The incident angle is controlled by adjusting the set value of the direct current flowing through the coil 48.
  • FIG. 4 (b) shows a state when the recording element 40 is viewed from the direction of arrow A in FIG. 4 (a).
  • the lower right leg 473 a of the ring magnetic pole 47 is disposed on the front side of the main magnetic pole 41 in the figure, while the left foot 473 b of the lower part of the ring magnetic pole 47 is the main magnetic pole 41. It is arranged on the back side of the figure.
  • the ends (lower ends) of the right foot 473a and the left foot 473b are provided with the above-described end portions 471 extending toward the main magnetic pole 41.
  • the extending state is hidden and invisible.
  • the upper part 472 of the ring magnetic pole 47 seems to extend in parallel along the plane in which the auxiliary magnetic pole 43 extends, but the right foot 473 a at the lower part of the ring magnetic pole 47.
  • the right end 472a of the upper portion 472 is in front of the figure, as can be seen from the fact that the left foot 473b of the lower part of the ring magnetic pole 47 is disposed at a different position in the depth direction of FIG.
  • the left end 472b of the upper part 472 is located on the far side of the figure, and the upper part 472 extends obliquely with respect to the plane in which the auxiliary magnetic pole 43 spreads. Therefore, the shape of the ring magnetic pole 47 is a twisted ring shape as a whole.
  • the lower end portion of the main magnetic pole 41 has a tapered shape toward the lower side of the figure, and the ring magnetic pole 47 also has a tapered shape as it approaches the two end portions 471. Yes. With such a tapered shape, the density of the magnetic flux transmitted through the main magnetic pole 41 is increased at the lower end portion of the main magnetic pole 41, and the density of the magnetic flux transmitted through the ring magnetic pole 47 is also in the vicinity of the two end portions 471. It has been devised to become large. In FIG. 4B, only a part of the recording coil 44 and the bias magnetic field coil 48 is shown, and the connection portion 45 is not shown.
  • FIG. 4C shows a state when the recording element 40 is viewed from the direction of arrow B in FIG. 4A.
  • the surface of the main magnetic pole 41 facing the magnetic disk 50, A surface of the auxiliary magnetic pole 43 facing the magnetic disk 50 and a state in the vicinity of the two end portions 471 of the ring magnetic pole 47 are shown.
  • the surface of the main magnetic pole 41 facing the magnetic disk 50 and the surface of the auxiliary magnetic pole 43 facing the magnetic disk 50 are parallel to the surface of the magnetic disk 50.
  • the ring magnetic poles 47 other than the vicinity of the two end portions 471 are not shown.
  • the combination of the surface facing the magnetic disk 50 and the surface of the auxiliary magnetic pole 43 facing the magnetic disk 50 corresponds to an example of the air bearing surface in the basic form of the recording element described above.
  • the area of the surface of the main magnetic pole 41 facing the magnetic disk 50 and the area occupied by the two end portions 471 sandwiching the main magnetic pole 41 are as follows. Since the area of the surface facing the magnetic disk 50 is extremely small, the density of the magnetic flux increases from the main magnetic pole 41 toward the magnetic disk 50 and the magnetic flux transmitted through the ring magnetic pole 47. Also, the density increases in the vicinity of the two end portions 471.
  • the recording coil 44 corresponds to an example of the first exciting coil in each of the basic forms of the recording element, the magnetic head, and the information storage device described above, and the main magnetic pole 41, the main magnetic pole auxiliary layer 42, and the auxiliary coil.
  • a combination of the magnetic pole 43 and the connecting portion 45 corresponds to an example of the single magnetic pole type recording portion in each basic form of the recording element, magnetic head, and information storage device described above.
  • the bias magnetic field coil 48 corresponds to an example of the second excitation coil in each of the basic forms of the recording element, magnetic head, and information storage device described above
  • the ring magnetic pole 47 corresponds to the recording element, magnetic head described above. It corresponds to an example of a ring magnetic pole type recording unit in each basic form of the information storage device.
  • the main magnetic pole 41, the main magnetic pole auxiliary layer 42, the auxiliary magnetic pole 43, the connection portion 45, and the recording coil 44 generate a magnetic field oriented in a direction perpendicular to the magnetic disk 50.
  • the magnetic field directed in the direction along the magnetic disk 50 is generated by the bias magnetic field coil 48 and the ring magnetic pole 47. Therefore, unlike the conventional recording element shown in FIG. 1, the recording element 40 shown in FIG. 4 has a magnetic field directed in the direction along the magnetic disk 50 and a magnetic field directed in the direction perpendicular to the magnetic disk 50, respectively.
  • the configuration can be controlled independently. With such a configuration, the control of the incident angle of the magnetic field with respect to the magnetic disk 50 is easily performed. As a result, in the magnetic head 51 of FIG. 2 provided with the recording element 40 having such a configuration and the HDD 500 having the magnetic head 51, highly responsive and highly accurate information recording is realized.
  • the bias magnetic field coil 48 is newly added in addition to the recording coil 44 as described above. Since only the current is supplied to the working coil 44, wasteful consumption of power is suppressed.
  • a magnetic field applied to the magnetic disk in a direction perpendicular to the magnetic disk is a magnetization direction of a number of 1-bit regions arranged along the track.
  • the magnetic field is preferably switched between positive and negative (positive or negative in the direction perpendicular to the magnetic disk), while the magnetic field in the direction along the magnetic disk is magnetized.
  • such a preferable state is realized by passing an alternating current through the recording coil 44 and a direct current through the bias magnetic field coil 48. .
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a head amplifier IC 580 that supplies current to the two types of coils in the recording element 40 shown in FIG. 3 and processes a reproduction signal obtained from the reproduction element 20.
  • the head amplifier IC 580 shown in FIG. 5 is an electronic circuit provided on the internal substrate 58 shown in FIG. 2.
  • the head amplifier IC 580 receives the control of the control board 57 shown in FIG. It plays a role of supplying current to two types of coils in the element 40 and processing a reproduction signal obtained from the reproduction element 20.
  • the supply of current to the two types of coils is a part of the processing of the recording signal, and the head amplifier IC 580 plays a role of processing the recording signal.
  • the head amplifier IC 580 includes a serial interface 5801, a first buffer 5803, a second buffer 5806, a third buffer 5808, a bias magnetic field power source 5802, a recording power source 5805, and an input / output execution unit 5800.
  • a control signal from the control board 57 is input to the serial interface 5801. Based on this control signal, a bias magnetic field power source 5802 that supplies power for supplying a current to the bias magnetic field coil 48, a recording coil 48, and the like.
  • a recording power source 5805 for supplying electric power for supplying current to is controlled.
  • the input / output execution unit 5800 is also controlled based on this control signal, and executes exchange of signals such as a recording signal and a reproduction signal with the recording element 40 and the reproducing element 20 as described below.
  • the reproduction signal generated by the reproduction element 20 is amplified by a read amplifier 5809 provided in the input / output execution unit 5800, temporarily stored in the third buffer 5808, and finally stored. Therefore, it is output toward the control board 57.
  • a recording signal is input from the control board 57 into the head amplifier IC 580, temporarily stored in the second buffer 5806, and then input to the write driver 5807 in the input / output execution unit 5800.
  • the write driver 5807 receives power from the recording power supply 5805 and causes an alternating current based on the recording signal to flow through the recording coil 44.
  • a bias magnetic field signal is input from the control board 57 into the head amplifier IC 580 in response to the recording signal being input from the control board 57 into the head amplifier IC 580.
  • the bias magnetic field signal is temporarily stored in the first buffer 5803 and then input to the bias driver 5807 in the input / output execution unit 5800.
  • the bias driver 5807 receives supply of power from the bias magnetic field power source 5802 and causes a DC current having a value based on the bias magnetic field signal to flow through the bias magnetic field coil 48.
  • a DC current having a value based on the bias magnetic field signal is caused to flow through the recording coil 44, and a direct current having a value based on the bias magnetic field signal is caused to flow through the bias magnetic field coil 48 in accordance with the timing. 4
  • a magnetic field is applied to the magnetic disk 50 in FIG. 4A at a desired incident angle.
  • the bias magnetic field coil 48 and the recording coil 44 are manufactured by a conventional manufacturing method using a conventionally used coil material. Therefore, here, the recording element 40 shown in FIG. 4 will be described focusing on the process of forming the configuration having the main magnetic pole 41, the main magnetic pole auxiliary layer 42, the auxiliary magnetic pole 43, the connecting portion 45, and the ring magnetic pole 47. I do.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a process of forming a configuration having the main magnetic pole 41, the main magnetic pole auxiliary layer 42, the auxiliary magnetic pole 43, the connection portion 45, and the ring magnetic pole 47 for the recording element 40 shown in FIG. .
  • FIG. 6 the steps from the formation of the above-described configuration when viewed from the air bearing surface side (magnetic disk 50 side) of the recording element 40 are shown in FIGS. 6 (a) to 6 (m). Each process is executed in this order. Hereinafter, these steps will be described.
  • a plating base layer 2 made of Ti having a thickness of about 5 nm to 10 nm is formed on an alumina layer 1 made of Al 2 O 3 , and an upper layer thereof is formed thereon.
  • a NiFe alloy layer having a thickness of about 50 nm made of an alloy of Ni and Fe is formed.
  • the resist layer 3 is formed by coating the plating base layer 2 with a novolac resin containing a photosensitizer using a spin coat method, and EB (Electron) is formed.
  • the resist layer 3 is patterned using a beam stepper in accordance with the shape of the ring magnetic pole 47 of FIG. 4A (more precisely, the shape of a part of the ring magnetic pole 47).
  • a ferromagnetic alloy such as NiFe, FeCo, CoNiFe, for example, is formed in the groove of the resist layer 3 shown in FIG.
  • the ring magnetic pole layer 4 is formed.
  • the resist layer 3 is removed using an IPA (Isopropyl Alcohol) solution, and the plating base layer 2 formed immediately below the resist layer 3 is also removed by wet etching using nitric acid, persulfuric acid, or the like. To do.
  • IPA Isopropyl Alcohol
  • the ring magnetic pole layer 4 projecting on the alumina layer 1 in FIG. 6C and the thickness of the plating base layer 2 are sufficiently covered.
  • the alumina layer 5 is newly formed by a sputtering method.
  • the surfaces of the alumina layer 5 and the ring magnetic pole layer 4 are polished by CMP until the thickness of the ring magnetic pole layer 4 becomes about 0.6 ⁇ m, and these surfaces are flattened.
  • a new alumina layer having a thickness of, for example, 0.2 ⁇ m to 0.4 ⁇ m is formed on the alumina layer 5 and the ring magnetic pole layer 4 in FIG. 6 (d). 6 is formed by sputtering. Then, a hard mask layer 7 made of an alloy such as NiFe, FeCo, TaNiFe and having a thickness of about 40 nm to 300 nm is formed thereon.
  • the hard mask layer 7 shown in FIG. 6 (e) is coated with a novolak resin containing a photosensitizer by using a spin coating method to form the resist layer 8. Then, the resist layer 8 is patterned in accordance with the outer shape of the main magnetic pole layer 9 using an EB (Electron Beam) stepper or the like.
  • EB Electro Beam
  • the hard mask layer 7 is dry-etched using RIE or the like using the resist layer 8 of FIG.
  • the hard mask layer 7 is patterned according to the shape.
  • the resist layer 8 is removed by O 2 ashing.
  • the process gas used in the RIE of the hard mask layer 7 may be a gas arising a reaction product with the metal constituting the hard mask layer, e.g., BC l3, C l2, CH 3 OH, A gas selected from CO, NH 3 , O 2 and Ar, or a mixed gas thereof can be used.
  • the hard mask layer 7 of FIG. 6 (g) is used as a mask to dry the alumina layer 6 to the main layer of FIG. 4 (c).
  • a groove corresponding to the outer shape of the pole layer 9 is formed in the alumina layer 6.
  • the remaining hard mask layer 7 is removed using a wet etching method.
  • this groove has a tapered shape as shown in FIG. 6 (h), and this is realized by controlling the temperature and pressure in RIE to make the etching anisotropic. Is done.
  • the plating base layer 10 is formed.
  • the main magnetic pole layer 9 made of a ferromagnetic alloy material such as NiFe or FeCo is formed on the plating base layer 10 by electrolytic plating.
  • polishing is performed by CMP so that the thickness of the main magnetic pole layer 9 (height in the vertical direction in the figure) becomes, for example, about 0.3 ⁇ m.
  • a NiFe alloy layer 12 made of, for example, a NiFe alloy and having a thickness of about 50 nm is formed on the plating base layer 12.
  • the resist layer 13 is coated by coating the plating base layer 12 of FIG. 6 (j) with a novolak resin containing a photosensitizer using a spin coating method. Form. Then, the resist layer 13 is patterned using an EB (Electron Beam) stepper in accordance with the remaining shape of a part of the ring magnetic pole 47 patterned in the second step.
  • EB Electro Beam
  • a ferromagnetic alloy such as NiFe, FeCo, CoNiFe, for example, in the groove of the resist layer 13 in FIG.
  • the ring magnetic pole layer 14 is formed by forming it to a thickness. Then, the resist layer 13 is removed using an IPA solution, and then the plating base layer 12 formed immediately below the resist layer 13 is also removed by a wet etching method using nitric acid, persulfuric acid or the like.
  • the thickness is such that the periphery of the ring magnetic pole layer 14 and the plating base layer 12 protruding on the alumina layer 11 in FIG. 6 (l) is sufficiently covered.
  • the alumina layer 15 is newly formed by sputtering. Then, the surfaces of the alumina layer 15 and the ring magnetic pole layer 14 are polished by CMP until the thickness of the ring magnetic pole layer 14 becomes about 0.6 ⁇ m, and these surfaces are flattened.
  • the configuration shown in FIG. 4 is formed.
  • the bias magnetic field coil 48 manufactured by the conventional manufacturing method and the recording medium having the main magnetic pole 41, the main magnetic pole auxiliary layer 42, the auxiliary magnetic pole 43, the connection portion 45, and the ring magnetic pole 47 formed as described above are used.
  • the recording element 40 shown in FIG. 4 is manufactured by attaching the coil 44 for use.
  • the reproducing element 20 shown in FIG. 3 is also an element manufactured by a conventional reproducing element manufacturing method. Accordingly, the manufacturing method of FIG. 6, the bias magnetic field coil 48, the recording coil 44, and the reproducing element 20 are also used.
  • the magnetic head 51 of FIG. 3 is manufactured by combining with the conventional manufacturing method for.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the value of the direct current flowing in the bias magnetic field coil 48 of FIG. 4 and the S / N ratio of the reproduction signal obtained from the information recorded by the method of FIG.
  • FIG. 7 when the horizontal axis represents the direct current (unit: mA) flowing through the bias magnetic field coil 48 and the vertical axis represents the SN ratio (unit: dB) of the reproduction signal, Graphs showing the relationship with the S / N ratio are respectively shown for two types of magnetic disks (first magnetic disk and second magnetic disk) having different thicknesses.
  • the thickness of the first magnetic disk is 15 nm
  • the amplitude of the alternating current flowing through the recording coil 44 when information is recorded on the first magnetic disk is 35 mA.
  • the thickness of the second magnetic disk is 20 nm
  • the amplitude of the alternating current flowing through the recording coil 44 when information is recorded on the second magnetic disk is 45 mA.
  • FIG. 7 also shows the SN ratio in the case where a conventional method for generating a horizontal magnetic field (bias magnetic field) using the trailing shield 46 shown in FIG.
  • bias magnetic field bias magnetic field
  • the S / N ratio of the reproduction signal varies depending on the value of the direct current flowing in the bias magnetic field coil 48.
  • the conventional method is adopted.
  • the same result as that of the S / N ratio is realized.
  • the manner of variation depending on the value of the direct current differs depending on the type (characteristic) of the magnetic disk.
  • the incident angle of the magnetic field on the magnetic disk employed in the HDD 500 is different.
  • the value of the direct current supplied to the bias magnetic field coil 48 is adjusted so as to have an appropriate value.
  • the information storage device is also an HDD, and includes a mechanism for independently generating a magnetic field in a direction perpendicular to the magnetic disk and a magnetic field in a direction along the magnetic disk, like the HDD 500 in FIG. Yes.
  • the HDD differs from the HDD 500 in FIG. 2 in that the configuration of the recording element for generating a magnetic field in the direction along the magnetic disk is different. Except for this point, the HDD differs from the HDD 500 in FIG. It has the same components. The following description focuses on these different points.
  • FIG. 8 is a diagram showing a recording element 40 ′ employed in an HDD which is another embodiment of the information storage device.
  • FIG. 8A to FIG. 8C the same components as those of the recording element 40 shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and these same components are shown in FIG. It plays the same role as the component of the element 40. Therefore, redundant description of these same components is omitted.
  • the recording element 40 ′ shown in FIG. 8 is most different from the recording element 40 shown in FIG. 4 in that the recording element 40 ′ shown in FIG. 8 has a direction along the magnetic disk as shown in FIG.
  • the ring magnetic pole 47 ′ for generating the magnetic field has a shape that largely surrounds the auxiliary magnetic pole 43 ′.
  • the ring magnetic pole 47 ′ has two end portions (end portions due to lack of a part of the ring) 471 ′ in the circumferential direction of the magnetic disk 50 (or the track circumference of the magnetic disk 50).
  • the direction (down track direction)) is arranged at a position sandwiching the main magnetic pole 41 as shown in FIG. 8A, and these two end portions 471 are arranged in the direction along the magnetic disk 50. It extends toward.
  • the auxiliary magnetic pole 43 'shown in FIG. 8A is surrounded by the ring magnetic pole 47', the length in the direction perpendicular to the magnetic disk 50 is longer than that of the auxiliary magnetic pole 43 shown in FIG. It is getting shorter.
  • FIG. 8B shows a state when the recording element 40 is viewed from the direction of arrow A in FIG.
  • the shape of the ring magnetic pole 47' is not a twisted ring shape like the recording element 40 of FIG. 4, and is shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b).
  • the upper part 472 ′ of the ring magnetic pole 47 ′ extends in a direction perpendicular to the plane in which the auxiliary magnetic pole 43 ′ spreads (in the depth direction in FIG. 8B). Therefore, in FIG. 8B, only the right side surface portion 473a ′ of FIG. 8A among the two side surface portions 473a ′ and 473b ′ shown in FIG. 8A is shown, and FIG.
  • the left side surface portion 473b ′ is hidden behind the right side surface portion 473a ′ and cannot be seen.
  • the above-described end portion 471 ′ extending toward the main magnetic pole 41 is provided, but in FIG. The state extending toward the main magnetic pole 41 is hidden and invisible.
  • the density of the magnetic flux transmitted through the ring magnetic pole 47 ' is devised so as to increase in the vicinity of the two end portions 471'.
  • FIG. 8C shows a state when the recording element 40 ′ is viewed from the direction of arrow B in FIG. 8A.
  • the surface of the main magnetic pole 41 facing the magnetic disk 50 is shown.
  • the surface of the auxiliary magnetic pole 43 ′ facing the magnetic disk 50 and the state in the vicinity of the two end portions 471 ′ of the ring magnetic pole 47 are shown.
  • the surface of the main magnetic pole 41 facing the magnetic disk 50 and the surface of the auxiliary magnetic pole 43 facing the magnetic disk 50 are parallel to the surface of the magnetic disk 50.
  • the recording element 40 ′ also includes two coils: a recording coil 44 that surrounds the connection portion 45, and a bias magnetic field coil 48 that surrounds the upper portion 472 ′ of the ring magnetic pole 47 ′. It has been.
  • a recording coil 44 that surrounds the connection portion 45
  • a bias magnetic field coil 48 that surrounds the upper portion 472 ′ of the ring magnetic pole 47 ′. It has been.
  • an alternating current is passed through the recording coil 44 in response to a recording signal sent from the internal substrate, and in response thereto, Then, a direct current is passed through the bias magnetic field coil 48 with a set value corresponding to the bias magnetic field signal sent from the internal substrate.
  • the magnetic field Hx generated when a direct current flows through the bias magnetic field coil 48 is a magnetic field in the direction along the magnetic disk 50.
  • the recording element, magnetic head, and information storage device described above are used.
  • a magnetic field generated by a direct current flowing through the bias magnetic field coil is a magnetic field having a directional component along the magnetic disk 50 and applied obliquely to the magnetic disk surface. There may be.

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Abstract

　記録素子が、第１の励磁コイルと、上記第１の励磁コイルが錯交する単磁極型記録部と、第２の励磁コイルと、上記第２の励磁コイルが錯交し、上記単磁極部のダウントラック方向に対して前後に先端部が並設されるリング磁極型記録部とを備える。さらに、磁気ヘッドが、この記録素子と、支持体上に積層された磁気抵抗効果膜を有する再生素子とを備える。さらに、情報記憶装置が、この磁気ヘッドと、磁気ヘッドにより情報の記録と再生が行われる記憶再生媒体と、上記磁気ヘッドと上記記憶媒体による情報の記録信号と再生信号を処理する信号処理基板とを備える。

Description

記録素子、磁気ヘッド、および、情報記憶装置
　本発明は、コイルを用いて磁界を発生させることで情報の記録を行う記録素子、このような記録素子を有する磁気ヘッド、および、このような磁気ヘッドを有する情報記憶装置に関する。
　近年、コンピュータ技術の発展とともに、コンピュータに内蔵される機器や、コンピュータに外部から接続される周辺機器に関する技術も急速に発展している。こうした技術の中でも、ハードディスク装置（ＨＤＤ）をはじめとする情報記憶装置の開発は特に盛んであり、市場には様々な種類の情報記憶装置が出回っている。情報を記憶する方式としては、１ビット分の情報を１つの磁化の磁化方向（所定方向について平行かあるいは反平行か）で表す規則の下で、複数個の磁化の磁化方向の組み合わせで情報を記憶する方式が従来からよく知られている。この方式では、平面的な形状の記憶媒体に設けられた所定の記憶領域に、情報を表す記録用の電気信号（記録信号）に応じた方向の磁化を形成することで情報の記憶が行われ、磁化方向を読み取って磁化方向を表す再生用の電気信号（再生信号）を生成することで情報の再生が行われる。そこで、この方式を採用した情報記憶装置では、記録信号に応じた方向の磁化を形成する記録素子と、磁化方向を表す再生信号を生成する再生素子とを搭載した磁気ヘッドが備えられている。
　最近では、記憶媒体に垂直な方向に磁化を形成する、いわゆる垂直磁気記録方式の記録素子を採用した情報記憶装置が提案されており（例えば、特許文献１参照）、こうした垂直磁気記録方式の記録素子では、磁化方向が記憶媒体に沿った方向となっている情報記憶装置と比べて高精度の情報の記録が実行されるという利点がある。ここで、従来の垂直磁気記録方式の記録素子について、ハードディスク装置（ＨＤＤ）の記録素子を例にとって具体的に説明する。
　図１は、従来の垂直磁気記録方式の記録素子を表した図である。
　図１（ａ）には、ＨＤＤに備えられている、垂直磁気記録方式を採用した従来の記録素子４００について、その断面の様子が示されている。磁気ディスク５０は、図１（ａ）の左右方向および図１（ａ）に垂直な方向に広がっており、記録素子４００は、この磁気ディスク５０から微小距離だけ図１(ａ)の上方向に浮上した状態で、磁気ディスク５０に対し相対的に図１(ａ)の矢印Ｃ方向に移動する。記録素子４００は、このように移動しながら、情報を表す記録用の電気信号（記録信号）に応じて磁気ディスク５０の記憶領域に磁場を印加し、この図の上方向あるいは下方向を向いた磁化を形成する。
　記録素子４００は、主磁極４１、主磁極補助層４２、補助磁極４３、接続部４５、およびトレーリングシールド４６とを有している。また、記録素子４００には、接続部４５を取り囲む記録用の記録用コイル４４が備えられており、図１（ａ）では、接続部４５の上側および下側において記録用コイル４４の断面が示されている。この記録用コイル４４を電流が流れることで接続部４５を透過する磁束が発生し、主磁極補助層４２、補助磁極４３、主磁極４１、およびトレーリングシールド４６がこの磁束の磁気回路の一部を構成する。
　図１（ｂ）には、図１（ａ）の矢印Ａ方向から記録素子４００を見たときの様子が示されており、図１（ｂ）に示すように、主磁極４１に下端部は図１（ｂ）の下方に向かって先細りの形状となっており、この下端部において磁束の密度が大きくなるように工夫されている。なお、図１（ｂ）では、記録用コイル４４の一部だけが図示されており、また、接続部４５の図示は省略されている。
　図１（ｃ）は、図１（ａ）の矢印Ｂ方向から記録素子４００を見たときの、図１（ａ）の磁気ディスク５０表面に対向する、記録素子４００の対向面（いわゆる浮上面）の様子が示されている。図１（ｃ）に示すように、主磁極４１の、磁気ディスク５０に対向する面の面積は、補助磁極４３やトレーリングシールド４６の、磁気ディスク５０に対向する面の面積に比べ、きわめて小さくなっており、主磁極４１から磁気ディスク５０に向かって磁束の密度が大きくなる。この磁束に伴う磁場により、磁気ディスク５０の記憶領域では、図１（ａ）の上向きあるいは下向きの磁化、すなわち、磁気ディスク５０に垂直な方向を向いた磁化が形成される。
　磁気ディスク５０に垂直な方向を向いた磁化を形成するためには、磁気ディスク５０に垂直な方向を向く磁場だけを発生させれば充分であると単純には思われるが、磁場の印加に対する磁化の応答性も考慮すると、磁気ディスク５０に垂直な磁場成分に加えて磁気ディスク５０に沿った方向の磁場成分も有する磁場の方が好ましいことが知られている。特許文献１をはじめ、垂直磁気記録方式を採用した従来の記録素子では、図１（ａ）に示すように、補助磁極４３から主磁極４１に向かって延びたトレーリングシールド４６が設けられており、主磁極４１を透過する磁場Ｈは、このトレーリングシールド４６に引き付けられることで、磁気ディスク５０に沿った方向の磁場成分Ｈｘを、磁気ディスク５０に垂直な磁場成分Ｈｚに加えて有するようになっている。このように、主磁極４１から磁気ディスク５０表面に向かって斜め方向から磁場Ｈが印加されることで、磁気ディスク５０に垂直な磁場成分のみからなる磁場が印加される場合に比べて、磁場の印加に対する磁化の応答性が向上する。
特開２００６－２１６０９８号公報
　磁気ディスク５０に垂直な方向を向いた磁化を、応答性よくかつ高精度で形成するためには、磁気ディスク５０に沿った方向の磁場成分Ｈｘ’と、磁気ディスク５０に垂直な磁場成分Ｈｚ’との割合を調整して磁気ディスク５０に対する磁場Ｈ’の入射角度を適切な範囲内に維持することが必要となる。
　ところで、一般に、記録素子や再生素子を搭載する磁気ヘッドは、その構造が複雑なために、同一種類の磁気ヘッドであっても、製造上の固体バラツキの観点から個々の磁気ヘッドで特性が微妙に異なることがあり、記録素子から記憶媒体に入射する磁場の入射角度が磁気ヘッドによって異なるといった事態が生じ得る。また、ＨＤＤで使用される磁気ディスクについても、磁気ヘッド同様に製造上の固体バラツキの観点から磁気ディスクに応じて適切な磁場Ｈの入射角度は異なることが少なくない。
　図１に示す従来の垂直磁気記録方式の記録素子４００では、磁気ディスク５０に対する磁場Ｈの入射角度は、トレーリングシールド４６や主磁極４１の形や大きさに依存して決定されるものであり、磁場Ｈの入射角度を変更するには、これらトレーリングシールド４６や主磁極４１を、別の形や大きさのトレーリングシールドや主磁極に取り替えることが必要となる。このため、従来の垂直磁気記録方式の記録素子４００では磁場Ｈ’の入射角度の制御が簡単ではなく、高い応答性であってかつ高精度の情報記録の実現が困難となる状況も起こり得る。
　以上では、ＨＤＤの記録素子４００を例にとって説明したが、上記の問題は、ＨＤＤに限らず、垂直磁気記録方式の記録素子を用いて情報記憶媒体に情報の記録を行う情報記憶装置全般について生じ得る問題である。
　上記事情に鑑み、情報記憶媒体に対する磁場の入射角度の制御を容易にする構成を備えた記録素子、そのような記録素子を備え、良好な情報記録を実現する磁気ヘッドおよび情報記憶装置を提供する。
　上記目的を達成する記録素子の基本形態は、
　第１の励磁コイルと、
　上記第１の励磁コイルが錯交する単磁極型記録部と、
　第２の励磁コイルと、
　上記第２の励磁コイルが錯交し、上記単磁極部のダウントラック方向に対して前後に先端部が並設されるリング磁極型記録部と、
を備えている。
　平面的な形状を有し、上記の基本形態の記録素子に対してその平面に沿った方向に相対的に移動する情報記憶媒体に対して、上記の基本形態の記録素子により情報の記録が行われる際には、第１の励磁コイルと単磁極型記録部により、情報記憶媒体に垂直な方向を向いた磁界（磁場）が生成され、一方、第２の励磁コイルとリング磁極型記録部により、情報記憶媒体に沿った、記録素子の移動方向（ダウントラック方向）の磁界（磁場）が生成される。このため、上記の基本形態では、情報記憶媒体に沿った方向を向いた磁界（磁場）と、情報記憶媒体に垂直な方向を向いた磁界（磁場）とがそれぞれ独立に制御可能な構成が実現されており、この構成により、情報記憶媒体に対する磁界（磁場）の入射角度の制御が容易に実行される。
　ここで、入射角度の制御としては具体的には、例えば、「上記単磁極型記録部が発生する、浮上面に対して垂直方向の記録磁界強度と、上記リング磁極型記録部が発生する、上記浮上面に対して面内方向の記録磁界強度との強度比率を変化させて記録磁界勾配を制御する」という形態が考えられる。
　また、上記の基本形態において、「上記第２の励磁コイルは、上記第１の励磁コイルに電流が印加される時のみに、電流が印加される」という応用形態は好適である。
　このような応用形態によれば、省電力化が実現する。
　また、上記の基本形態において、「上記第１の励磁コイルは交流電流が印加され、上記第２の励磁コイルは直流電流が印加される」という応用形態は好適である。
　一般に、垂直磁気記録方式の記録素子では、情報の記録の際に、情報記憶媒体に印加される、情報記憶媒体に垂直な方向の磁場は、情報記憶媒体が有する多数の１ビット領域の磁化方向を所望の方向に次々とそろえていく上で、その磁場の正負（情報記憶媒体に垂直な方向について正方向あるいは負方向）が切り替わることが好ましく、一方、情報記憶媒体に沿った方向の磁場は、磁化の応答性を高める上では、一定方向に安定している方が好ましい。上記の応用形態によれば、第１の励磁コイルには交流電流が流され、第２の励磁コイルには直流電流が流されることで、このような好ましい状態が実現される。
　上記目的を達成する磁気ヘッドの基本形態は、
　支持体上に積層された磁気抵抗効果膜を有する再生素子と、
　第１の励磁コイルと、上記第１の励磁コイルが錯交する単磁極型記録部と、第２の励磁コイルと、上記第２の励磁コイルが錯交し、上記単磁極部のダウントラック方向に対して前後に先端部が並設されるリング磁極型記録部とを有する記録素子と、
を備えている。
　このような磁気ヘッドの基本形態は、上述した基本形態の記録素子を採用しているため、磁界（磁場）の入射角度の制御が簡単になり、高い応答性であってかつ高精度の情報記録を行う磁気ヘッドが実現する。
　上記目的を達成する情報記憶装置の基本形態は、
　支持体上に積層された磁気抵抗効果膜を有する再生素子と、
　第１の励磁コイルと、上記第１の励磁コイルが錯交する単磁極型記録部と、第２の励磁コイルと、上記第２の励磁コイルが錯交し、上記単磁極部のダウントラック方向に対して前後に先端部が並設されるリング磁極型記録部とを有する記録素子と、
を含む磁気ヘッドと、
　上記磁気ヘッドにより情報の記録と再生が行われる記憶再生媒体と、
　上記磁気ヘッドと上記記憶媒体による情報の記録信号と再生信号を処理する信号処理基板と、
を備えている。
　このような情報記憶装置の基本形態は、上述した基本形態の磁気ヘッドを採用しているため、磁界（磁場）の入射角度の制御が簡単になり、高い応答性であってかつ高精度の情報記録が行われる。
　以上説明したように、記録素子の基本形態によれば、情報記憶媒体に対する磁場の入射角度の制御が容易となり、磁気ヘッドおよび情報記憶装置の各基本形態によれば、良好な情報記録が実現する。
従来の垂直磁気記録方式の記録素子を表した図である。 情報記憶装置の具体的な実施形態であるハードディスク装置（ＨＤＤ）５００を表した図である。 磁気ヘッドが磁気ディスクのトラックに沿って相対的に移動しながら情報の記録／再生（アクセス）を行っている様子を表した図である。 図３の記録素子を表した図である。 図３に示す記録素子内の２種類のコイルへの電流の供給や、再生素子から得られる再生信号の処理を行うヘッドアンプＩＣの概略構成を表した図である。 図４に示す記録素子について、主磁極、主磁極補助層、補助磁極、接続部、およびリング磁極を有する構成が形成される工程を表した模式図である。 図４のバイアス磁場用コイルに流される直流電流の値と、図４の方式で記録された情報から得られる再生信号のＳＮ比との関係を表した図である。 情報記憶装置の別の実施形態であるＨＤＤで採用されている記録素子を表した図である。
　基本形態（および応用形態）について上述した、記録素子、磁気ヘッドおよび情報記憶装置に対する具体的な実施形態を、以下図面を参照して説明する。
　図２は、情報記憶装置の具体的な実施形態であるハードディスク装置（ＨＤＤ）５００を表した図である。
　図２に示すＨＤＤ５００には、図に垂直な方向を回転軸とする回転駆動力を発生するロータリアクチュエータ５４が設けられている。このロータリアクチュエータ５４は、サスペンションアーム５３を支持しており、ロータリアクチュエータ５４の回転駆動力を受けて、サスペンションアーム５３は、ロータリアクチュエータ５４の周りを図の面内で回動する。サスペンションアーム５３の先端には、ジンバルと呼ばれる支持具でスライダ５２が取り付けられており、さらに、このスライダ５２の先端部には、磁気ヘッド５１が取り付けられている。
　磁気ヘッド５１は、磁気ディスク５０からの情報の読み取りや磁気ディスク５０への情報の書き込みを行う役割を担っている。なお、後述するが磁気ヘッド５１は、記録素子と再生素子の少なくとも２つの素子を有している。情報の読み取りや書き込みの際には、ロータリアクチュエータ５４によりサスペンションアーム５３が、ロータリアクチュエータ５４を中心として回転駆動されることで、磁気ヘッド５１は、磁気ディスク５０の表面上の所望の位置に配置される。このときの磁気ヘッド５１は、円盤状の磁気ディスク５０の表面から微小な高さだけ浮上した位置に維持されており、この状態で、磁気ディスク５０からの情報の読み取りや磁気ディスク５０への情報の書き込みを行う。この図では、磁気ヘッド５１の位置を原点とし、磁気ディスク１０３の表面をｘｙ平面とし、図に垂直な法線方向をｚ軸として定義されたｘｙｚ直交座標系の中で、磁気ヘッド５１が表されている。円盤状の磁気ディスク５０の表面には、同心円状に多数のトラック５５が設けられており、上記のｘｙｚ直交座標系では、ｘ軸方向がトラック５５の接線方向であり、ｙ軸方向がトラック５５の幅方向である。各トラック５５には、トラック５５に沿って、１ビット領域と呼ばれる１ビット分の情報を記憶する単位記憶領域が並んでいる。図２のＨＤＤ５００では、垂直磁気記録方式が採用されており、各１ビット領域には、図のｚ軸の正方向あるいは負方向を向いた磁化がそれぞれ１つずつ設けられており、この２つの向きで１ビット分の情報が表される。この磁気ディスク５０は、円盤の中心を回転中心として図の面内を回転し、磁気ディスク５０表面近くに配置された磁気ヘッド５１は、回転する磁気ディスク５０１の各１ビット領域に順次近接する。
　情報の記録時には、磁気ディスク５０に近接した磁気ヘッド５１に、ＨＤＤ５００内に備えられている内部基板５８で信号処理された電気的な記録信号が入力され、磁気ヘッド５１は、入力された記録信号に応じて各１ビット領域に磁界を印加して、その記録信号に担持された情報をそれらの各１ビット領域の磁化方向の形式で記録する。また、情報の再生時には、磁気ヘッド３は、各１ビット領域において磁化方向の形式で記録された情報を、各ビットのそれぞれから発生する磁界に応じて電気的な再生信号を生成することにより取り出し、その再生信号は内部基板５８に出力されて内部基板５８において信号処理される。ここで、磁気ヘッド５１が１つのトラック５５で情報の読み取りを行った後、別のトラック５５で情報の読み取りや書き込みを行う際には、ロータリアクチュエータ５４の回転駆動力を受けたサスペンションアーム５３が回動して磁気ヘッド５１がその別のトラック５５に近接した位置に移動し、その別のトラック５５の各１ビット領域において、上述した方式で情報の読み取りや書き込みを行う。
　上述した、ロータリアクチュエータ５４、サスペンションアーム５３、スライダ５２、磁気ヘッド５１、および内部基板５８など、情報の記憶再生に直接的に携わる各部は、磁気ディスク５０とともに、ベース５６に収容されており、図２では、ベース５６の内側の様子が表されている。ベース５６の裏側には、上記の各部を制御する制御回路を有する制御基板５７が設けられており、図２では、制御基板５７は点線で示されている。上記の各部は、不図示の機構でこの制御基板５７と電気的に導通しており、磁気ヘッド５１に入力される上述の記録信号や、磁気ヘッド５１で生成された上述の再生信号は、内部基板５８を介してこの制御基板５７において処理される。内部基板５８と制御基板５７を合わせたものが、上述した情報記憶装置の基本形態にいう信号処理基板の一例に相当する。
　次に、磁気ヘッド５１について説明する。
　図３は、磁気ヘッド５１が磁気ディスクのトラック５５に沿って相対的に移動しながら情報の記録／再生（アクセス）を行っている様子を表した図である。
　磁気ヘッド５１は、情報の記録時に電気的な記録信号に応じて各１ビット領域に磁界を印加して磁化方向の形式で情報を記録する記録素子４０と、情報の再生時に各１ビット領域の磁化それぞれから発生する磁界に応じて、情報を表す電気的な再生信号を生成する再生素子２０との２つの素子を備えている。磁気ヘッド５１は、トラック５５に沿って相対的に移動しながら、情報の記録時には記録素子４０を用いて情報の記録を行い、情報の再生時には、再生素子２０を用いて情報の再生を行う。
　再生素子２０は、基板２１、２つの磁気シールド層２２、および磁気抵抗効果膜２３を備えており、基板２１の上に１つ目の磁気シールド層２２が積層され、その１つ目の磁気シールド層２２の上に、磁気抵抗効果膜２３を挟んで２つ目の磁気シールド層２２が積層されている。この磁気抵抗効果膜２３は、図３に垂直な方向（すなわち図２のｚ方向）を向いた外部磁場が磁気抵抗効果膜２３に印加されたときに、その外部磁場の向きが図２のｚ方向の正方向であるか負方向であるかに応じて、図３の上下方向についての磁気抵抗効果膜２３の電気抵抗値が変化するという性質（いわゆる磁気抵抗効果）を有している。再生素子２０では、磁気抵抗効果膜２３の磁気抵抗効果を利用して、トラック５５に沿って並ぶ１ビット領域の磁化が発生する磁場の方向が検出され、この磁場の方向の検出を通じて１ビット領域の磁化の磁化方向が把握される。ここで、２つの磁気シールド層２２のうち図３の下側の磁気シールド層２２（すなわち、基板２１と磁気抵抗効果膜２３の間に挟まれた磁気シールド層２２）と、基板２１とを合わせたものが、上述した磁気ヘッドおよび情報記憶装置の各基本形態における支持体の一例に相当する。
　次に、記録素子４０について詳しく説明する。
　図４は、図３の記録素子４０を表した図である。
　図４（ａ）～図４（ｃ）では、図１に示す従来の垂直磁気記録方式の記録素子４００の構成要素と同一の構成要素については同じ符号が付されており、これら同一の構成要素は、図４の記録素子４０においても、図１で上述したのと同様の役割を果たしている。図４に示す記録素子４０が、図１に示す従来の垂直磁気記録方式の記録素子４００と大きく異なる点は、図４に示す記録素子４０には、磁気ディスクに沿った方向の磁場（バイアス磁場）を発生させるために、図１のトレーリングシールド４６に代えて、バイアス磁場用コイル４８と、バイアス磁場用コイル４８で発生した磁束の磁路となるリング磁極４７が設けられている点である。この異なる点については以下で特に詳しく説明する。
　図４（ａ）には、図３の記録素子４０の側面の様子が示されている。磁気ディスク５０は、図４（ａ）の左右方向および図４（ａ）に垂直な方向に広がっており、記録素子４００は、この磁気ディスク５０から微小距離だけ図の上方向に浮上した状態で、磁気ディスク５０に対し相対的に図の矢印Ｃ方向に移動する。記録素子４００は、このように移動しながら、上述したように、情報を表す記録用の電気信号（記録信号）に応じて磁気ディスク５０の記憶領域に磁場を印加し、この図の上方向あるいは下方向を磁化方向とする磁化を記憶領域に形成する。ここで、図４（ａ）の矢印Ｃ方向が、図２ではｘ軸の方向、すなわち、図２の磁気ディスク５０の円周方向（あるいはトラック５５の円周方向（ダウントラック方向））に相当し、図４（ａ）の上方向が図２ではｚ軸の方向に相当する。
　記録素子４００は、主磁極４１、主磁極補助層４２、補助磁極４３、接続部４５、およびリング磁極４７を有している。ここで、リング磁極４７は、環（リング）の一部が欠けた形状を備えている。リング磁極４７は、リング磁極４７の２つの端部（環の一部が欠けることに伴う端の部分）４７１の位置が、図４（ａ）に示すように、ダウントラック方向について主磁極４１を挟む位置となるように配置されており、これら２つの端部４７１は、磁気ディスク５０に沿った方向について、主磁極４１に向かって延びている。
　また、図４（ａ）に示すように、記録素子４０には、接続部４５を取り囲む記録用コイル４４と、リング磁極４７の上部４７２を取り囲むバイアス磁場用コイル４８との２つのコイルが備えられている。この図では、接続部４５の上側および下側において記録用コイル４４の断面が示されており、リング磁極４７の上部４７２の上側および下側においてバイアス磁場用コイル４８の断面が示されている。
　図４の記録素子４０では、情報の記録の際には、内部基板５８から送られてきた記録信号に応じて記録用コイル４４に交流電流が流され、この交流電流により接続部４５を透過する磁束が発生する。ここで、主磁極補助層４２、補助磁極４３、主磁極４１は、この磁束の磁路の一部を構成している。特に主磁極４１を透過する磁束は主に図の上下方向に沿った方向の磁束であって、この磁束により、磁気ディスク５０に垂直方向の磁場Ｈｚが印加される。このとき、１ビット領域の磁化方向が、図４（ａ）の上方向となるかあるいは下方向となるかは、磁気ディスク５０に垂直方向の磁場Ｈｚが、図４（ａ）の上向きか、あるいは下向きかによって決定される。ここで、磁場Ｈｚの方向がいずれの方向となるかは、記録用コイル４４に流される交流電流の正負に応じて決まり、上述した電気的な記録信号とは、この交流電流で表される信号を意味している。
　一方、記録用コイル４４に交流電流が流されるのに呼応して、バイアス磁場用コイル４８には、内部基板５８から図４の記録素子４０に送られるバイアス磁場用信号により定まる設定値で直流電流が流される。この直流電流によりリング磁極４７の上部４７２を透過する磁束が発生する。ここで、リング磁極４７は、この磁束の磁路の一部を構成しており、この磁束により、リング磁極４７の２つの端部４７１のうちの一方の端部４７１からもう一方の端部４７１に向かう、磁気ディスク５０に沿った方向の磁場Ｈｘが生じる。
　図４の記録素子４０では、情報の記録時には、上述した、磁気ディスク５０に垂直方向の磁場Ｈｚと磁気ディスク５０に沿った方向の磁場Ｈｘとの２種類の磁場の合成（磁場ベクトルの合成）からなる合成磁場Ｈが、磁気ディスク５０に入射する。この磁場により、磁気ディスク５０の記憶領域では、図４（ａ）の上向きあるいは下向きの磁化、すなわち、磁気ディスク５０に垂直な方向を向いた磁化が形成される。このとき、磁場Ｈの入射角度は、２種類の磁場の比率で決定されるが、図４の記録素子４０では、磁気ディスク５０に沿った方向の磁場Ｈｘを調整すること、すなわち、バイアス磁場用コイル４８に流される直流電流の設定値を調整することにより、この入射角度が制御される。
　図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ａ方向から記録素子４０を見たときの様子が示されている。図４（ｂ）では、リング磁極４７の下部の右側の足４７３ａは、主磁極４１の図の手前側に配置されており、一方、リング磁極４７の下部の左側の足４７３ｂは、主磁極４１の図の奥側に配置されている。右側の足４７３ａおよび左側の足４７３ｂの先端（下端）には、主磁極４１に向かって延びる上述の端部４７１がそれぞれ設けられているが、図４（ｂ）では、主磁極４１に向かって延びている様子は、隠れていて見えない状態となっている。また、図４（ｂ）では、リング磁極４７の上部４７２は、あたかも補助磁極４３の広がっている平面に沿って平行に延びているかのように見えるが、リング磁極４７の下部の右側の足４７３ａとリング磁極４７の下部の左側の足４７３ｂとは、図４（ｂ）の奥行き方向について異なる位置に配置されていることからもわかるように、実際には、上部４７２の右端４７２ａが図の手前側に位置し、上部４７２の左端４７２ｂが図の奥側に位置しており、上部４７２は、補助磁極４３の広がっている平面に対し斜めに延びている。従ってこのリング磁極４７の形状は、全体としては、ねじれたリング状となっている。
　図４（ｂ）に示すように、主磁極４１の下端部は図の下方に向かって先細りの形状となっており、リング磁極４７も、２つの端部４７１に近づくに従って先細りの形状となっている。このような先細りの形状により、主磁極４１を透過してくる磁束の密度が主磁極４１の下端部において大きくなるとともに、リング磁極４７を透過してくる磁束の密度も、２つの端部４７１付近で大きくなるように工夫されている。なお、図４（ｂ）では、記録用コイル４４およびバイアス磁場用コイル４８については一部だけが図示されており、また、接続部４５の図示は省略されている。
　図４（ｃ）では、図４（ａ）の矢印Ｂ方向から記録素子４０を見たときの様子が示されており、この図では、主磁極４１の、磁気ディスク５０に対向する面と、補助磁極４３の、磁気ディスク５０に対向する面と、リング磁極４７の２つの端部４７１付近の様子とが表されている。ここで、主磁極４１の、磁気ディスク５０に対向する面と、補助磁極４３の、磁気ディスク５０に対向する面とは、磁気ディスク５０表面に平行な面である。なお、この図では、２つの端部４７１付近以外のリング磁極４７については図示が省略されている。ここで、磁気ディスク５０に対向する面と、補助磁極４３の、磁気ディスク５０に対向する面とを合わせたものが、上述した記録素子の基本形態における浮上面の一例に相当する。図４（ｃ）に示すように、主磁極４１の、磁気ディスク５０に対向する面の面積や、主磁極４１を間に挟んだ２つの端部４７１が占める領域の面積は、補助磁極４３の、磁気ディスク５０に対向する面の面積に比べ、きわめて小さくなっており、このため、主磁極４１から磁気ディスク５０に向かって磁束の密度が大きくなり、また、リング磁極４７を透過してくる磁束の密度も、２つの端部４７１付近で大きくなる。
　以上の説明において、記録用コイル４４が、上述した、記録素子、磁気ヘッドおよび情報記憶装置の各基本形態における第１の励磁コイルの一例に相当し、主磁極４１、主磁極補助層４２、補助磁極４３、接続部４５を合わせたものが、上述した、記録素子、磁気ヘッドおよび情報記憶装置の各基本形態における単磁極型記録部の一例に相当する。また、バイアス磁場用コイル４８が、上述した、記録素子、磁気ヘッドおよび情報記憶装置の各基本形態における第２の励磁コイルの一例に相当し、リング磁極４７が、上述した、記録素子、磁気ヘッドおよび情報記憶装置の各基本形態におけるリング磁極型記録部の一例に相当する。
　図４に示す記録素子４０では、主磁極４１、主磁極補助層４２、補助磁極４３、接続部４５、および記録用コイル４４により、磁気ディスク５０に垂直な方向を向いた磁場が生成され、一方、バイアス磁場用コイル４８およびリング磁極４７により、磁気ディスク５０に沿った方向を向いた磁場が生成される。このため、図１に示す従来の記録素子と異なり、図４に示す記録素子４０では、磁気ディスク５０に沿った方向を向いた磁場と、磁気ディスク５０に垂直な方向を向いた磁場とがそれぞれ独立に制御できる構成となっており、このような構成により、磁気ディスク５０に対する磁場の入射角度の制御が容易に実行される。この結果、このような構成の記録素子４０を備えた図２の磁気ヘッド５１や、この磁気ヘッド５１を有するＨＤＤ５００では、高い応答性であってかつ高精度の情報記録が実現する。
　ここで、図４に示す記録素子４０では、このように、記録用コイル４４に加えて新たにバイアス磁場用コイル４８が加わっているが、バイアス磁場用コイル４８に電流が流されるのは、記録用コイル４４に電流が流されるときだけなので、電力の無駄な消費は抑えられている。
　また、一般に、垂直磁気記録方式の記録素子では、情報の記録の際に、磁気ディスクに印加される、磁気ディスクに垂直な方向の磁場は、トラックに沿って並ぶ多数の１ビット領域の磁化方向を所望の方向に次々とそろえていく上で、その磁場の正負（磁気ディスクに垂直な方向について正方向あるいは負方向）が切り替わることが好ましく、一方、磁気ディスクに沿った方向の磁場は、磁化の応答性を高める上では、一定方向に安定している方が好ましい。図４に示す記録素子４０では、上述したように、記録用コイル４４には交流電流が流され、バイアス磁場用コイル４８には直流電流が流されることで、このような好ましい状態が実現される。
　次に、図３に示す記録素子４０内の２種類のコイルへの電流の供給や、再生素子２０から得られる再生信号の処理を行う機構について説明する。
　図５は、図３に示す記録素子４０内の２種類のコイルへの電流の供給や、再生素子２０から得られる再生信号の処理を行うヘッドアンプＩＣ５８０の概略構成を表した図である。
　図５に示すヘッドアンプＩＣ５８０は、図２に示す内部基板５８に備えられている電子回路であり、このヘッドアンプＩＣ５８０は、図２に示す制御基板５７の制御を受けて、図３に示す記録素子４０内の２種類のコイルへの電流の供給や、再生素子２０から得られる再生信号の処理を実行する役割を担っている。ここで、２種類のコイルへの電流の供給は、記録信号の処理の一部であり、このヘッドアンプＩＣ５８０は、記録信号を処理する役割を担っている。ヘッドアンプＩＣ５８０には、シリアルインターフェイス５８０１、第１バッファ５８０３、第２バッファ５８０６、第３バッファ５８０８、バイアス磁場用電源５８０２、記録用電源５８０５、および入出力実行部５８００が備えられている。シリアルインターフェイス５８０１には、制御基板５７からの制御信号が入力され、この制御信号に基づき、バイアス磁場用コイル４８に電流を供給するための電力を供給するバイアス磁場用電源５８０２や、記録用コイル４８に電流を供給するための電力を供給する記録用電源５８０５が制御される。入出力実行部５８００も、この制御信号に基づき制御されて、以下に説明するように、記録素子４０や再生素子２０との間で記録信号や再生信号などといった信号のやりとりを実行する。
　情報の再生の際には、再生素子２０で生成された再生信号は、入出力実行部５８００内に備えられているリードアンプ５８０９によって増幅され、一旦、第３バッファ５８０８に蓄えられた後、最終的に制御基板５７に向けて出力される。
　情報の記録の際には、記録信号が、制御基板５７からヘッドアンプＩＣ５８０内に入力され、一旦、第２バッファ５８０６に蓄えられた後、入出力実行部５８００内のライトドライバ５８０７に入力される。ライトドライバ５８０７は、記録用電源５８０５から電力の供給を受けて、記録用コイル４４に、記録信号に基づいた交流電流を流す。情報の記録の際には、記録信号が制御基板５７からヘッドアンプＩＣ５８０内に入力されるのに呼応して、バイアス磁場用信号が、制御基板５７からヘッドアンプＩＣ５８０内に入力される。バイアス磁場用信号は、一旦、第１バッファ５８０３に蓄えられた後、入出力実行部５８００内のバイアスドライバ５８０７に入力される。バイアスドライバ５８０７は、バイアス磁場用電源５８０２から電力の供給を受けて、バイアス磁場用コイル４８に、バイアス磁場用信号に基づいた値の直流電流を流す。このように、記録信号に基づいた交流電流が記録用コイル４４に流され、それにタイミングを合わせて、バイアス磁場用信号に基づいた値の直流電流がバイアス磁場用コイル４８に流されることで、図４で上述したように、図４（ａ）の磁気ディスク５０に対し、所望の入射角度で磁場の印加が行われる。
　次に、記録素子４０の製造方法について説明する。バイアス磁場用コイル４８や記録用コイル４４については、従来から用いられているコイルの材料を用いて従来の製造方法により製造される。そこで、ここでは、図４に示す記録素子４０について、主磁極４１、主磁極補助層４２、補助磁極４３、接続部４５、およびリング磁極４７を有する構成が形成される工程に焦点を絞って説明を行う。
　図６は、図４に示す記録素子４０について、主磁極４１、主磁極補助層４２、補助磁極４３、接続部４５、およびリング磁極４７を有する構成が形成される工程を表した模式図である。
　図６では、記録素子４０の浮上面側（磁気ディスク５０側）から見たときの、上記の構成が形成されるまでの工程が、図６（ａ）から図６（ｍ）までの各図で表されており、各工程はこの順番で実行される。以下、これらの工程について説明する。
　図６（ａ）に示す構成を形成する第１工程では、Ａｌ２Ｏ３からなるアルミナ層１上に、Ｔｉからなる５ｎｍ～１０ｎｍ程度の厚さのめっきベース層２を形成し、その上層に、ＮｉとＦｅの合金からなる５０ｎｍ程度の厚さのＮｉＦｅ合金層を形成する。
　図６（ｂ）に示す構成を形成する第２工程では、めっきベース層２を、スピンコート法を用いて、感光剤を含むノボラック樹脂で被覆することでレジスト層３を形成し、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ）ステッパを用いて、図４（ａ）のリング磁極４７の形状（正確にはリング磁極４７の一部の形状）に合わせてそのレジスト層３をパターニングする。
　図６（ｃ）に示す構成を形成する第３工程では、図６（ｂ）に示すレジスト層３の溝に、例えばＮｉＦｅ、ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＦｅといった強磁性の合金を、電解めっき法にて１μｍ程度の厚さに形成することで、リング磁極層４を形成する。そして、ＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ　Ａｌｃｏｈｏｌ）溶液を用いて、レジスト層３を除去し、次いで、硝酸、過硫酸等を用いたウエットエッチング法により、レジスト層３の直下に形成されていためっきベース層２も除去する。
　図６（ｄ）に示す構成を形成する第４工程では、図６（ｃ）のアルミナ層１上に突出するリング磁極層４およびめっきベース層２の周囲が充分に覆われる程度の厚さのアルミナ層５を、スパッタリング法で新たに形成する。そして、リング磁極層４の厚さが０．６μｍ程度になるまでアルミナ層５およびリング磁極層４の表面をＣＭＰで研磨してこれらの表面を平らにする。
　図６（ｅ）に示す構成を形成する第５工程では、図６（ｄ）のアルミナ層５およびリング磁極層４の上に、例えば０．２μｍ～０．４μｍの厚さの新たなアルミナ層６をスパッタリング法で形成する。そして、その上層に、例えばＮｉＦｅ、ＦｅＣｏ、ＴａＮｉＦｅといった合金からなる４０ｎｍ～３００ｎｍ程度の厚さのハードマスク層７を形成する。
　図６（ｆ）に示す構成を形成する第６工程では、図６（ｅ）のハードマスク層７を、スピンコート法を用いて、感光剤を含むノボラック樹脂で被覆することでレジスト層８を形成し、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ）ステッパ等を用いて主磁極層９の外郭の形状に合わせてそのレジスト層８をパターニングする。
　図６（ｇ）に示す構成を形成する第７工程では、図６（ｆ）のレジスト層８をマスクとして、ＲＩＥ等を用いてハードマスク層７をドライエッチングし、主磁極層９の外郭の形状に合わせてハードマスク層７をパターニングする。続いてＯ２アッシングにより、レジスト層８を除去する。ここで、ハードマスク層７のＲＩＥに用いるプロセスガスについては、ハードマスク層を構成する金属と反応して反応生成物を生じるガスであればよく、例えば、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＣＨ３ＯＨ、ＣＯ、ＮＨ３、Ｏ２、Ａｒから選択されるガス、もしくはこれらの混合ガスが採用可能である。
　図６（ｈ）に示す構成を形成する第８工程では、図６（ｇ）のハードマスク層７をマスクとして、ＲＩＥを用いたドライエッチングにより、アルミナ層６に、図４（ｃ）の主磁極層９の外郭の形状に対応した溝がアルミナ層６中に形成される。次いで、ウエットエッチング法を用いて残りのハードマスク層７を除去する。ここで、この溝は、図６（ｈ）に示すようにテーパー形状となっているが、これは、ＲＩＥにおいて、温度と圧力を制御することによって、エッチングに異方性を持たせることで実現される。
　図６（ｉ）に示す構成を形成する第９工程では、図６（ｈ）に示す溝の表面に、例えばＴｉ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｃｒといった非磁性の金属からなる厚さが５ｎｍ～１０ｎｍ程度のめっきベース層１０を形成する。次いで、めっきベース層１０の上に、ＮｉＦｅ、ＦｅＣｏといった強磁性の合金材料からなる主磁極層９を、電解めっきを用いて形成する。そして、主磁極層９の厚さ（図の垂直方向の高さ）が例えば０．３μｍ程度となるようにＣＭＰにより研磨する。
　図６（ｊ）に示す構成を形成する第１０工程では、図６（ｉ）に示す主磁極層９およびアルミナ層６の表面に、例えば厚さが１０ｎｍ～１００ｎｍ程度の新たなアルミナ層１１をスパッタリング法で形成し、さらにその上に、Ｔｉからなる厚さが５ｎｍ～１０ｎｍ程度のめっきベース層１２を形成する。さらに、このめっきベース層１２の上に、例えばＮｉＦｅの合金からなる厚さが５０ｎｍ程度のＮｉＦｅ合金層１２を形成する。
　図６（ｋ）に示す構成を形成する第１１工程では、図６（ｊ）のめっきベース層１２を、スピンコート法を用いて、感光剤を含むノボラック樹脂で被覆することでレジスト層１３を形成する。そして、第２工程でパターニングされたリング磁極４７の一部の残りの形状に合わせて、レジスト層１３を、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ）ステッパを用いてパターニングする。
　図６（ｌ）に示す構成を形成する第１２工程では、図６（ｋ）のレジスト層１３の溝に、例えばＮｉＦｅ、ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＦｅといった強磁性の合金を、電解めっき法にて１μｍ程度の厚さに形成することで、リング磁極層１４を形成する。そして、ＩＰＡ溶液を用いて、レジスト層１３を除去し、次いで、硝酸、過硫酸等を用いたウエットエッチング法により、レジスト層１３の直下に形成されていためっきベース層１２も除去する。
　図６（ｍ）に示す構成を形成する第１３工程では、図６（ｌ）のアルミナ層１１上に突出するリング磁極層１４およびめっきベース層１２の周囲が充分に覆われる程度の厚さのアルミナ層１５を、スパッタリング法で新たに形成する。そして、リング磁極層１４の厚さが０．６μｍ程度になるまでアルミナ層１５およびリング磁極層１４の表面をＣＭＰで研磨してこれらの表面を平らにする。この第１３工程が完了することで、図４に示す構成が形成されることとなる。
　このようにして形成された、主磁極４１、主磁極補助層４２、補助磁極４３、接続部４５、およびリング磁極４７からなる構成に、従来の製造方法により製造されたバイアス磁場用コイル４８や記録用コイル４４を取り付けることで、図４に示す記録素子４０が作製される。ここで、図３に示す再生素子２０も、従来の再生素子の製造方法により製造される素子であり、従って、図６の製造方法と、バイアス磁場用コイル４８、記録用コイル４４、再生素子２０についての従来の製造方法とを組み合わせることで、図３の磁気ヘッド５１が製造される。
　次に、図４に示すように、リング磁極４７やバイアス磁場用コイル４８を用いてバイアス磁場を発生させる方式で情報の記録が行われた場合でも、その記録された情報から得られた再生信号において、図１に示す従来の方式で情報の記録が行われた場合と同程度のＳＮ比が実現することを具体的な実験結果を用いて説明する。
　図７は、図４のバイアス磁場用コイル４８に流される直流電流の値と、図４の方式で記録された情報から得られる再生信号のＳＮ比との関係を表した図である。
　図７には、横軸にバイアス磁場用コイル４８に流される直流電流（単位はｍＡ）、縦軸に再生信号のＳＮ比（単位はｄＢ）をとったときに、この直流電流と再生信号のＳＮ比との関係を表すグラフが、厚さが異なる２種類の磁気ディスク（第１磁気ディスクおよび第２磁気ディスク）についてそれぞれ示されている。ここで、第１磁気ディスクの厚さは１５ｎｍであって、第１磁気ディスクに情報が記録される際に記録用コイル４４に流される交流電流の振幅の大きさは３５ｍＡである。一方、第２磁気ディスクの厚さは２０ｎｍであって、第２磁気ディスクに情報が記録される際に記録用コイル４４に流される交流電流の振幅の大きさは４５ｍＡである。
　また、図７には、情報の記録の際に、図１に示すトレーリングシールド４６を用いて左右方向の磁場（バイアス磁場）を発生させる従来の方式が採用された場合のＳＮ比についても、これら２種類の磁気ディスクそれぞれについて、直流電流値が値「０」となる軸（すなわち縦軸）の上にそれぞれ記載されている。
　この図の２つのグラフに示すように、再生信号のＳＮ比は、バイアス磁場用コイル４８に流される直流電流の値に応じて変動するが、いずれのグラフも、従来の方式が採用された場合のＳＮ比の値と同程度の結果が実現されている。この図に示すように、直流電流の値に応じた変動の仕方は、磁気ディスクの種類（特性）に応じて異なるが、ＨＤＤ５００では、このＨＤＤ５００で採用される磁気ディスクへの磁場の入射角度が適切な値になるように、バイアス磁場用コイル４８に流される直流電流の値が調節される。
　次に、基本形態（および応用形態）について上述した情報記憶装置に対する別の実施形態を説明する。
　この別の実施形態の情報記憶装置もＨＤＤであり、図２のＨＤＤ５００と同様に、磁気ディスクに垂直な方向の磁場と、磁気ディスクに沿った方向の磁場とを独立に発生させる機構を備えている。このＨＤＤが、図２のＨＤＤ５００と異なる点は、磁気ディスクに沿った方向の磁場を発生させるための記録素子の構成が異なる点であり、この点を除けばこのＨＤＤは、図２のＨＤＤ５００と同じ構成要素を備えている。以下では、この異なる点に焦点を絞って説明を行う。
　図８は、情報記憶装置の別の実施形態であるＨＤＤで採用されている記録素子４０’を表した図である。
　図８（ａ）～図８（ｃ）では、図４に示す記録素子４０の構成要素と同一の構成要素については同じ符号が付されており、これら同一の構成要素は、図４に示す記録素子４０の構成要素と同じ役割を果たしている。そこで、これら同一の構成要素についての重複説明は省略する。図８に示す記録素子４０’が、図４に示す記録素子４０と最も異なる点は、図８に示す記録素子４０’には、図８（ａ）に示すように、磁気ディスクに沿った方向の磁場（バイアス磁場）を発生させるためのリング磁極４７’が、補助磁極４３’を大きく取り囲む形状となっている点である。図８のリング磁極４７’も、環（リング）の一部が欠けた形状を備えている。リング磁極４７’は、リング磁極４７’の２つの端部（環の一部が欠けることに伴う端の部分）４７１’が、磁気ディスク５０の円周方向（あるいは磁気ディスク５０のトラックの円周方向（ダウントラック方向））について、図８（ａ）に示すように主磁極４１を挟む位置に配置されており、これら２つの端部４７１は、磁気ディスク５０に沿った方向について、主磁極４１に向かって延びている。また、図８（ａ）に示す補助磁極４３’は、リング磁極４７’に取り囲まれる形状となっているため、図４の補助磁極４３に比べて、磁気ディスク５０に垂直な方向の長さが短くなっている。
　図８（ｂ）では、図８（ａ）の矢印Ａ方向から記録素子４０を見たときの様子が示されている。図８の記録素子４０’では、リング磁極４７’の形状は、図４の記録素子４０のようなねじれたリング状とはなっておらず、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す、リング磁極４７’の上部４７２’は、補助磁極４３’の広がっている平面に垂直な方向（図８（ｂ）では奥行き方向）に延びている。そこで、図８（ｂ）では、図８（ａ）に示す２つの側面部４７３ａ’，４７３ｂ’のうち、図８（ａ）の右側の側面部４７３ａ’だけが図示され、図８（ａ）の左側の側面部４７３ｂ’は、右側の側面部４７３ａ’に隠れて見えない状態となっている。ここで、右側の側面部４７３ａ’および左側の側面部４７３ｂ’の先端（下端）には、主磁極４１に向かって延びる上述の端部４７１’が設けられているが、図８（ｂ）では、主磁極４１に向かって延びている様子は、隠れていて見えない状態となっている。
　図８（ｂ）に示すように、リング磁極４７’は、２つの端部４７１’に近づくに従って先細りの形状となっている。このような先細りの形状により、リング磁極４７’を透過してくる磁束の密度が、２つの端部４７１’付近で大きくなるように工夫されている。
　図８（ｃ）では、図８（ａ）の矢印Ｂ方向から記録素子４０’を見たときの様子が示されており、この図では、主磁極４１の、磁気ディスク５０に対向する面と、補助磁極４３’の、磁気ディスク５０に対向する面と、リング磁極４７の２つの端部４７１’付近の様子とが表されている。ここで、主磁極４１の、磁気ディスク５０に対向する面と、補助磁極４３の、磁気ディスク５０に対向する面とは、磁気ディスク５０表面に平行な面である。
　図８（ａ）に示すように、記録素子４０’にも、接続部４５を取り囲む記録用コイル４４と、リング磁極４７’の上部４７２’を取り囲むバイアス磁場用コイル４８との２つのコイルが備えられている。記録素子４０’では、図４の記録素子４０と同様に、情報の記録の際には、内部基板から送られてきた記録信号に応じて記録用コイル４４に交流電流が流され、それに呼応して内部基板から送られてきたバイアス磁場用信号に応じた設定値でバイアス磁場用コイル４８に直流電流が流される。そして、記録用コイル４４に交流電流が流されことで、磁気ディスク５０に垂直方向の磁場Ｈｚが磁気ディスク５０に対して印加され、バイアス磁場用コイル４８に直流電流が流されることで、磁気ディスク５０に沿った方向の磁場Ｈｘが磁気ディスク５０に対して印加される。これらの磁場からなる合成磁場Ｈの入射角度は、磁気ディスク５０に沿った方向の磁場Ｈｘを調整すること（すなわち、バイアス磁場用コイル４８に直流電流の設定値を調整すること）により制御される。図８に示す記録素子４０内の２種類のコイルへの電流の供給を行う機構は、図５で説明した機構と同じであり、ここでは重複説明は省略する。
　以上が実施形態の説明である。
　以上の説明では、バイアス磁場用コイル４８に直流電流が流されることで発生する磁場Ｈｘは、磁気ディスク５０に沿った方向の磁場であったが、上述した記録素子、磁気ヘッド、および情報記憶装置の各基本形態では、バイアス磁場用コイルに直流電流が流されることで発生する磁場が、磁気ディスク５０に沿った方向成分を有する磁場であって磁気ディスク表面に対して斜めに印加される磁場であってもよい。

Claims (6)

  1. 　第１の励磁コイルと、
    　前記第１の励磁コイルが錯交する単磁極型記録部と、
    　第２の励磁コイルと、
    　前記第２の励磁コイルが錯交し、前記単磁極部のダウントラック方向に対して前後に先端部が並設されるリング磁極型記録部と、
    を備えることを特徴とした記録素子。
  2. 　前記単磁極型記録部が発生する、浮上面に対して垂直方向の記録磁界強度と、前記リング磁極型記録部が発生する、前記浮上面に対して面内方向の記録磁界強度との強度比率を変化させて記録磁界勾配を制御することを特徴とした請求項１記載の記録素子。
  3. 　前記第２の励磁コイルは、前記第１の励磁コイルに電流が印加される時のみに、電流が印加されることを特徴とした請求項１記載の記録素子。
  4. 　前記第１の励磁コイルは交流電流が印加され、前記第２の励磁コイルは直流電流が印加されることを特徴とした請求項１記載の記録素子。
  5. 　支持体上に積層された磁気抵抗効果膜を有する再生素子と、
    　第１の励磁コイルと、前記第１の励磁コイルが錯交する単磁極型記録部と、第２の励磁コイルと、前記第２の励磁コイルが錯交し、前記単磁極部のダウントラック方向に対して前後に先端部が並設されるリング磁極型記録部とを有する記録素子と、
    を備えることを特徴とした磁気ヘッド。
  6. 　支持体上に積層された磁気抵抗効果膜を有する再生素子と、
    　第１の励磁コイルと、前記第１の励磁コイルが錯交する単磁極型記録部と、第２の励磁コイルと、前記第２の励磁コイルが錯交し、前記単磁極部のダウントラック方向に対して前後に先端部が並設されるリング磁極型記録部とを有する記録素子と、
    を含む磁気ヘッドと、
    　前記磁気ヘッドにより情報の記録と再生が行われる記憶再生媒体と、 
    　前記磁気ヘッドと前記記憶媒体による情報の記録信号と再生信号を処理する信号処理基板と、
    を備えることを特徴とする情報記憶装置。
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