(57)【要約】【課題】  本件は、記録媒体に対向して情報を磁気的に記録する磁気ヘッドおよびその磁気ヘッドを備えた磁気記録装置に関し、渦電流の抑制と記録性能を高い次元で両立させる。【解決手段】  磁気ヘッド１００Ｂは、主磁極層１０、第１のリターンヨーク層２０、ジョイント部４０、第１のコイル５０、および磁束制御層１４、第１の渦電流抑制層１５とからなる複合層１６を有する。磁束制御層１４は、主磁極層１０の、第１のリターンヨーク層２０側の面の、磁極部１１を除く、磁極部１１とジョイント部４０との間に直線的に延びる帯状領域の少なくとも一部に積層され、磁束制御層１４とは排他的に磁束制御層１４と同一面内に積層されている。第１の渦電流抑制層１５は、主磁極層１０よりも高い比抵抗をもつ磁性層であり、磁束制御層１４は第１の渦電流抑制層１５よりも高い飽和磁束密度を持つ磁性層である。【選択図】        図４
2010205352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極部が先端に形成され面状に広がる主磁極層と、
前記主磁極層との間に間隔を空けて広がる第１のリターンヨーク層と、
前記第１のリターンヨーク層および前記主磁極層双方の後端側において該第１のリターンヨーク層と該主磁極層を繋ぐジョイント部と、
前記主磁極層と前記第１のリターンヨーク層との間を経由して巻回された第１のコイルと、
前記主磁極層の、前記第１のリターンヨーク層側の面上であって、前記磁極部を除く、該磁極部と前記ジョイント部との間に直線的に延びる帯状領域の少なくとも一部に積層された磁束制御層と、
前記主磁極層よりも高い比抵抗をもち、かつ前記磁束制御層より低い飽和磁束密度である、前記主磁極層の、前記第１のリターンヨーク層側の面上であって、前記磁極部を除く領域に、前記磁束制御層を覆わないように積層された第１の渦電流抑制層とを有する、
ことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記磁束制御層は、前記磁極部と前記ジョイント部とを繋ぐ方向について前記第１の渦電流制御層に分断されることなく、該磁極部と該ジョイント部との間に延在していることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記第１のリターンヨーク層の、前記主磁極層側の面に積層された、該第１のリターンヨーク層よりも高い比抵抗を持つ第２の渦電流制御層を有することを特徴とする請求項１又は２記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記主磁極層の、前記第１のリターンヨーク層側を向いた表面に対する裏面側において該主磁極層との間に間隔を空けて広がる第２のリターンヨーク層と、
前記第２のリターンヨーク層の、前記主磁極側の面に積層された、該第２のリターンヨーク層よりも高い比抵抗を持つ第３の渦電流制御層とを有することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のうちいずれか１項記載の磁気ヘッドを備え、該磁気ヘッドを記録媒体に対向させて該記録媒体に情報を磁気的に記録することを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、記録媒体に対向して情報を磁気的に記録する磁気ヘッドおよびその磁気ヘッドを備えた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録密度の向上に伴い、磁気ヘッドの転送レートは年々増加している。転送レートの増加は信号の高周波化を意味しており、この高周波化に伴って問題となるのが渦電流損失である。磁気ヘッド構造において、書き込み時にライトコイルに高周波交流電流が印加されるが、この時、磁気回路に渦電流が誘導され渦電流損失が発生する。この渦電流により磁性体内の磁化変化を抑制する方向に磁界が発生し、磁極の磁化が電流に追従できなくなり、高周波域における記録性能が低下してしまう。
【０００３】
また、記録性能の低下に加え、渦電流損失による発熱も大きな問題となる。記録時におけるライトコイルのジュール損失と渦電流損失の発熱により、ライト素子の温度が上昇する。この温度上昇によりライト素子が熱膨張し、浮上面においてライト素子が数ｎｍのオーダーで突き出してしまう。この記録時における熱突き出しは磁気ヘッドと記録媒体のスペーシングを減少させ、浮上安定性に大きな影響を及ぼす。
【０００４】
この渦電流損失を低減するために、主磁極やリターンヨークを比抵抗が高い磁性材料で形成することが提案されている。また、主磁極やリターンヨークを高抵抗材料を用いた多層膜で形成する提案もある。さらに、渦電流が集中する磁性体表面に高抵抗の磁性材料を用いることも提案されている。さらに、渦電流の流れを高抵抗層で遮断することで渦電流損失の低減を図る提案もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６８３３６号公報
【特許文献２】特開平１１−１７５９１３号公報
【特許文献３】米国第７１９０５５２号公報
【特許文献４】特開２００１−７６３１５号公報
【特許文献５】特開２００８−０３４０７５号公報
【特許文献６】特開２０００−２９３８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の様に磁気ヘッドの転送レートは年々向上している。一般的に渦電流損失は周波数の２乗に比例して増大する。コイルのジュール損も表皮効果による抵抗が増加することにより増加するが、増加分は渦電流損失と比べると小さいため、高周波領域においては渦電流損失はコイルのジュール損失よりも大きくなる。従って渦電流損失を効果的に低減できるヘッド構造が求められている。しかしながら、一般に比抵抗ρの高い材料ほど飽和磁束密度Ｂｓが低下することから、高抵抗材料を用いると記録磁界の減衰が激しく、記録性能の低下が発生する。
【０００７】
そこで、本件開示の磁気ヘッドおよび磁気記録媒体の課題は、渦電流の抑制と記録性能を高い次元で両立させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本件開示の磁気ヘッドは、主磁極層、第１のリターンヨーク層、ジョイント部、第１のコイル、磁束制御層、および第１の渦電流抑制層を有する。
【０００９】
ここで、主磁極層は、磁極部が先端に形成され面状に広がっている。
【００１０】
第１のリターンヨーク層は、主磁極層との間に間隔を空けて広がっている。
【００１１】
また、ジョイント部は、第１のリターンヨーク層および主磁極層双方の後端側において第１のリターンヨーク層と主磁極層を繋いでいる。
【００１２】
第１のコイルは、主磁極層と第１のリターンヨーク層との間を経由して巻回されている。
【００１３】
磁束制御層は、主磁極層の、第１のリターンヨーク層側の面上であって、磁極部を除く、磁極部とジョイント部との間に直線的に延びる帯状領域の少なくとも一部に積層されている。
【００１４】
第１の渦電流抑制層は、上記主磁極層よりも高い比抵抗をもち、かつ上記磁束制御層より低い飽和磁束密度である、主磁極層の、第１のリターンヨーク層側の面上であって、磁極部を除く領域に、磁束制御層を覆わないように積層されている。
【００１５】
また、本件開示の磁気記録装置は、本件開示の磁気ヘッドを備え、その磁気ヘッドを記録媒体に対向させて記録媒体に情報を磁気的に記録する磁気記録装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本件開示の磁気ヘッドおよび磁気記録装置によれば、上記の磁束制御層と渦電流抑制層とを有することにより渦電流の抑制と記録性能を高い次元で両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】比較例としての磁気ヘッドのライト素子の層構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す磁気ヘッドの主磁極層の部分の平面図である。
【図３】本件の一実施形態としての磁気ヘッドのライト素子の層構造を示す断面図である。
【図４】本件の一実施形態としての磁気ヘッドのライト素子の層構造を示す断面斜視図である。
【図５】図３、図４に示す磁気ヘッドの主磁極層の部分の平面図である。
【図６】主磁極層上に積層された複合層の第２例を示す、主磁極層の部分の平面図である。
【図７】磁気記録装置の一実施形態であるハードディスク装置（ＨＤＤ）の内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本件の実施形態の説明の前に、先ず、本件と対比される比較例について説明する。
【００１９】
図１は、比較例としての磁気ヘッドのライト素子の層構造を示す断面図である。
【００２０】
図１のほぼ中央に磁性体で形成された主磁極層１０が示されている。その主磁極層１０の先端には、磁極部１１が形成されている。この磁極部１１は、記録媒体（図示せず）に対向して配置されて記録媒体に情報を磁気的に記録する部分である。
【００２１】
また、主磁極層１０の裏面側には補助磁極１２が広がっている。さらに、主磁極層１０の表面側には、渦電流抑制層１３が積層されている。この渦電流抑制層１３は、主磁極層１０よりも高い比抵抗を持つ磁性層であり、主磁極層１０の先端部分の磁極部１１を除き、、主磁極層１０の表面の全面に広がっている。
【００２２】
また、主磁極層１０の表面側には、その主磁極層との間に間隔を設けて第１のリターンヨーク層２０が広がっている。その第１のリターンヨーク層２０と主磁極層１０は、それらの後端側においてジョイント部４０により繋がっている。
【００２３】
この第１のリターンヨーク層２０の、主磁極層１０側の面にも、渦電流抑制層２１が形成されている。この渦電流抑制層２１は第１のリターンヨーク層２０よりも高い比抵抗を有する磁性層である。
【００２４】
さらに主磁極層１０の裏面側にも、主電極層１０との間に間隔を空けて第２のリターンヨーク層３０が広がっている。この第２のリターンヨーク層３０の主磁極層１０側の面にも、渦電流抑制層３１が形成されている。この渦電流抑制層３１は第２のリターンヨーク層３０よりも高い比抵抗を有する磁性層である。
【００２５】
また、ここには、主磁極層１０と第１のリターンヨーク層２０との間の間隙を経由して巻回された第１のコイル５０と、主磁極層１０と第２のリターンヨーク層３０との間の間隙を経由して巻回された第２のコイル６０が配置されている。  
【００２６】
図２は、図１に示す磁気ヘッドの主磁極層の部分の平面図である。主磁極層はその先端部分に向って徐々に幅が狭まっており、その主磁極層上には磁極部１１の先端は細く形成されている。その磁極部１１を除き、その主磁極層１０の表面側全面に渦電流制御層１３が積層されている。
【００２７】
図１、図２のように構成された磁気ヘッド１００Ａでは、第１のリターンヨーク層２０、第２のリターンヨーク層３０、およびジョイント部４０が磁気回路を形成している。この磁気ヘッド１００Ａの先端部分を記録媒体（図示せず）に対向させ、第１および第２のコイル５０，６０に記録用の情報に応じた電流を流すと、その磁気回路内を通る磁束が発生し、その磁束は主磁極層１０の先端部分である磁極部１１で収束して強まり、磁極部１１の磁束が記録媒体に作用して記録媒体への情報の記録が行なわれる。記録媒体に作用した磁束は第１のリターンヨーク２０および第２のリターンヨーク３０を経由して戻る。
【００２８】
ここで渦電流は、磁気回路を構成する磁性層（主磁極層１０、第１のリターンヨーク層２０、第２のリターンヨーク層３０等）の表面に形成されるが、図１、図２に示す磁気ヘッド１００Ａの場合、それらの表面に高い比抵抗をもつ渦電流抑制層１３，２１，３１が形成されているため、渦電流の発生が抑えられ、その結果、渦電流損による発熱が抑えられる。しかしながら、この場合、主磁極層１０等の磁性層表面の広い領域が高い比抵抗性をもつ渦電流制御層で覆われていることから、十分な記録磁界が確保できなくなるおそれがある。この構造のまま十分な記録磁界を確保しようとすると、第１および第２のコイル５０，６０の巻線を太くし大電流を流すことが考えられるが、その場合、太い巻線を用いることにより磁気ヘッドの大型化を招き、また大電流を流すことから消費電力の増大化を招き、またその大電流に伴って発熱量も増大するおそれがある。
【００２９】
以上の比較例を踏まえ、以下、本件の実施形態を説明する。尚、以下の各図において、上述の図１、図２に示す比較例における要素と同一の要素には、その比較例において付した符号と同一の符号を付して示す。
【００３０】
図３、図４は、本件の一実施形態としての磁気ヘッドのライト素子の層構造を示す、それぞれ断面図および断面斜視図である。
【００３１】
この図３、図４に示す磁気ヘッド１００Ｂでは、図１、図２に示す比較例の磁気ヘッド１００Ａの場合の渦電流抑制層１３に代えて、主磁極層１０上に、渦電流抑制層１４と磁束制御層１５とからなる複合層１６が形成されている。
【００３２】
図５は、図３、図４に示す磁気ヘッドの主磁極層の部分の平面図である。
【００３３】
主磁極層１０（図３、図４参照）の第１のリターンヨーク２０側の表面は、その先端の磁極部１１を除き、複合層１６で覆われている。
【００３４】
この複合層１６は、磁束制御層１４と、その磁束制御層１４と同一面上に形成された渦電流抑制層１５とから形成されている。渦電流抑制層１５は磁束制御層１４を覆わないように、すなわち、渦電流抑制層１５と磁束制御層１４が厚み方向に重ならずに同一層内で領域を住み分けて形成されている。
【００３５】
ここで、磁束制御層１４は、磁極部１１を除く、磁極部１１からジョイント部４０に向かう方向に直線的に延びる帯状領域全域に形成されている。また渦電流抑制層１５は、その帯状領域の両側に、広がっている。
【００３６】
ここで、磁極部１１は、先端が細く形成されている。このため、主磁極層１０を通過する磁束は磁極部１１の先端で収束することとなる。したがって、記録媒体（図示せず）に作用する記録磁界に対し最も大きく影響するのは主磁極層１０内での磁束密度である。
【００３７】
ここで、渦電流抑制層１５は、主磁極層１１（図３、図４参照）の比抵抗よりも高い比抵抗を有する磁性材料で形成されている。また、磁束制御層１４は渦電流抑制層１５よりも高い飽和磁束密度を有する磁性材料で形成されている。
【００３８】
渦電流抑制層１５の比透磁率は主磁極層１１の比透磁率と同等か、より高いことが好ましい。主磁極層１０よりも比透磁率を高くすることで磁束の流れが渦電流抑制層１５内により多く誘導され、効果的に渦電流の発生を抑えることができる。
【００３９】
高周波領域では表皮効果により渦電流は磁性体表面に集中するようになるため、磁性体の表面部分のみに渦電流抑制層が形成されていればよい。ただし渦電流抑制層の膜厚が渦電流抑制層の厚さが渦電流が形成される表皮深さよりも薄いと、磁束が主磁極層１０内部まで広がってしまい渦電流損失を効果的に低減できなくなる。このことから渦電流抑制層の膜厚は表皮深さの２倍程度に調整されることが好ましい。
【００４０】
渦電流抑制層は、第１のコイル５０と対向していることで渦電流密度が特に高くなっている主磁極層１０の第１のコイル５０側の面に形成することが望ましい。
【００４１】
磁束はジョイント部から磁極部１１へ流れ込み（又は磁極部１１から流れ出し）、最終的に磁極部１１先端で収束する形になることから、記録磁界に最も影響するのは主磁極層１０の内部での磁束密度である。一方、渦電流はこの領域に限らずジョイント部４０を中心とした広い範囲に分布する。このため、渦電流抑制層１５は磁極部１１とジョイント部４０との間の帯状領域を除いた主磁極層１０表面の広い範囲に形成されるのが望ましい。特にジョイント部４０と主磁極層１０が接する部分では磁束密度が不連続に変化することで特に渦電流が集中して発生するためジョイント部４０の周囲も渦電流抑制層１５でおおわれているのが望ましい。また、第１のリターンヨーク層２０、第２のリターンヨーク層３０においては渦電流抑制層１５を表面に配置したことで、最大磁束密度が抑えられたとしても記録磁界に与える影響は小さいため、第１のリターンヨーク層２０、第２のリターンヨーク層３０については、図３，図４に示すように、それぞれ第１のコイル５０側、第２のコイル６０側の全面に渦電流抑制層２１、３１を形成するのが望ましい。
【００４２】
図１、図２に示す比較例に対する図３〜図５には本実施形態の効果についてシミュレーションにより検討した。渦電流抑制層１５，２１，３１は比抵抗１００μΩｃｍ、比透磁率１０００、飽和磁束密度１Ｔとしている。これに近い磁性材料としては例えばＮｉＦｅＣｒ（比抵抗７０〜８０μΩｃｍ，  透磁率６００〜７００）が挙げられる。解析の結果、図３〜図５に示す本実施形態での渦電流損失は、渦電流抑制層１５を全面に形成した図１，図２に示す比較例と比べ１．５１％増加する。しかしながら、記録磁界のピーク値は、磁極部１１の先端とジョイント部４０を結ぶ磁束の経路を確保したことで渦電流抑制層を全面に形成した場合に比べて３．６７％増加している。このように、本実施形態の場合、渦電流損失の低減効果の悪化に比べて倍以上の記録磁界の改善効果が得られている（起磁力２００ｍＡＴの場合）。
【００４３】
磁束制御層１４が形成される帯状領域の面積については、より広く取ることで記録磁界の低下を改善することができる。ただし広くした場合、渦電流損失の低減効果は低下するので、記録性能に合わせて調整することが望ましい。
【００４４】
図６は、主磁極層上に積層された複合層の第２例を示す、主磁極層の部分の平面図である。
【００４５】
図６に示す第２例では、磁極部１１を除く、磁極部１１とジョイント部４０との間に直線的に延びる、図５に示す第１例と比べ幅広の帯状領域が形成されている。ただし、その帯状領域では、磁束制御層１４と渦電流抑制層１５が、磁極部１１とジョイント部４０を結ぶ方向には互いに交叉せずに延び、それとは直角な方向に交互に繰り返すストライプ状に形成されている。すなわち、磁束制御層１４は、磁極部１１とジュイント部４０とを繋ぐ方向については渦電流制御層１５によって分断されることなく、磁極部１１とジョイント部との間に延在している。また、この帯状領域の両側は渦電流抑制層１５のみで覆われている。
【００４６】
この図６に示す第２例についてもシミュレーションによりその効果を検討した。
【００４７】
この図６に示す構造においても、図１、図２に示す比較例に対する渦電流損失の増加が１．３６％であるのに対して記録磁界の増加は３．２４％であり、渦電流損失の増加率以上の記録磁界の改善効果が得られている。第１例（図５）と第２例（図６）のいずれにおいても磁束制御層１４を形成する領域を磁極部１１とジョイント部４０の間の帯状領域内に限定して設けることで、渦電流低減効果を大きく損なうことなく、記録磁界の悪化を抑制することができている。
【００４８】
尚、上記の実施形態の場合、第１および第２のリターンヨーク層２０，３０にも渦電流抑制層２１，３１を形成したが、主磁極層１０のみに、渦電流制御層１５を含む複合層１６を形成してもよい。この場合、渦電流損失の低減効果は落ちるが渦電流制御層の形成プロセスを簡略化することができる。
【００４９】
また、上記の実施形態は、第１のリターンヨーク２０と第２のリターンヨーク３０との２つのリターンヨークを備え、コイルも第１のコイル５０と第２のコイル６０との２つのコイルを備えた磁気ヘッドであるが、本件は、リターンヨークおよびコイルがそれぞれ１つずつの磁気ヘッドにも適用することができる。
【００５０】
図７は、磁気記録装置の一実施形態であるハードディスク装置（ＨＤＤ）の内部構造を示す図である。
【００５１】
この図７に示すハードディスク装置（ＨＤＤ）２００は、パーソナルコンピュータ等の上位装置に組み込まれ、その上位装置における情報記憶手段として利用されるものである。
【００５２】
このハードディスク装置２００では、円盤状の磁気ディスク２１０が、図の奥行き方向に重なって複数枚ハウジングＨ内に納められている。
【００５３】
この磁気ディスク２１０は、ハウジングＨ内においてディスク軸２１１を中心に回転する。
【００５４】
また、ハードディスク装置２００のハウジングＨ内には、スイングアーム２２０、アクチュエータ２３０、および制御回路２５０も納められている。
【００５５】
スイングアーム２２０は、磁気ディスク２１０の表面に沿って移動するものである。そして、このスイングアーム２２０は、磁気ディスク２１０に対して情報の書き込みと読み出しとを行う磁気ヘッド１００を先端に保持している。また、スイングアーム２２０は、回動軸２４０を中心に、ハウジングＨに回動自在に支持されている。そして、このスイングアーム２２０は、所定角度の範囲内で回動することによって、磁気ヘッド１００を磁気ディスク２１０の表面に沿って移動させる。この磁気ヘッド１００は、図３〜図５に示す構造の磁気ヘッドである。
【００５６】
アクチュエータ２３０は、上記のスイングアーム２２０を駆動するものである。
【００５７】
制御回路２５０は、アクチュエータ２３０によるスイングアーム２２０の駆動、磁気ヘッド１００Ｂによる情報の読み書き、このＨＤＤ２００と上位装置との間の情報の伝達等を制御するものである。
【００５８】
尚、図３〜図５に示す磁気ディスクから情報を読み出すためのリード素子は示されていないが、図７に示すＨＤＤ２００に搭載された磁気ヘッド１００は図３〜図５に示すライト素子のほか、そのライト素子に隣接してリード素子が形成されたものである。リード素子については、本件の特徴部分ではなく、リード素子自体に一般的な技術であるので、ここでの図示および説明は省略している。
【符号の説明】
【００５９】
１０    主磁極層
１１    磁極部
１２    補助磁極
１３，１５，２１，３１    渦電流抑制層
１４    磁束制御層
１６    複合層
２０    第１のリターンヨーク層
３０    第２のリターンヨーク層
４０    ジョイント部
５０    第１のコイル
６０    第２のコイル
１００，１００Ａ，１００Ｂ    磁気ヘッド
２００    ハードディスク装置
２１０    磁気ディスク
２１１    ディスク軸
２２０    スイングアーム
２３０    アクチュエータ
２５０    制御回路
【図１】
2010205352.tif 000003
【図２】
2010205352.tif 000004
【図３】
2010205352.tif 000005
【図４】
2010205352.tif 000006
【図５】
2010205352.tif 000007
【図６】
2010205352.tif 000008
【図７】
2010205352.tif 000009