(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気記録媒体にマイクロ波を効率良く印加することのできるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】書込み磁界発生手段と、マイクロ波励振電流を流すことによって磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を放射させる平面構造形のマイクロ波放射体を備えている。マイクロ波放射体は、線路導体３８と磁気記録媒体によって構成される接地導体１０とを備えたインバーテッドマイクロストリップ導波路で、線路導体３８のトラック幅方向と垂直方向の断面が矩形形状であり、この線路導体３８のＡＢＳと平行方向かつトラック幅方向と垂直方向の横方向長さＡと、線路導体３８のＡＢＳと垂直方向の縦方向長さＢとの比である縦横比Ｂ／Ａが０．１５から１．２の範囲か又は７以上である。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段と、該書込み磁界発生手段とは独立して設けられており、マイクロ波励振電流を流すことによって前記磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を放射させる平面構造形のマイクロ波放射体における線路導体と、該線路導体に対してトラック幅方向に垂直でありかつ浮上面と平行な方向に離隔して設けられた２つの導体とを備えており、前記マイクロ波放射体が、前記線路導体と前記磁気記録媒体によって構成される接地導体とを備えたインバーテッドマイクロストリップ導波路であり、前記線路導体のトラック幅方向と垂直方向の断面が矩形形状であり、該線路導体の浮上面と平行方向かつトラック幅方向と垂直方向の横方向長さＡと該線路導体の浮上面と垂直方向の縦方向長さＢとの比である縦横比Ｂ／Ａが０．１５から１．２の範囲にあるか又は７以上であることを特徴とするマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
主磁極と補助磁極と該主磁極及び該補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、前記書込み磁界発生手段が前記コイル手段であり、前記マイクロ波放射体の前記線路導体が前記主磁極及び前記補助磁極間に配置されており、前記２つの導体が該主磁極及び該補助磁極であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
主磁極と補助磁極と該主磁極及び該補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、前記書込み磁界発生手段が前記コイル手段であり、前記マイクロ波放射体の前記線路導体が前記主磁極について前記補助磁極とは反対側に配置されており、前記２つの導体のうちの一方が該補助磁極であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
磁気記録層を有する磁気記録媒体と、書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段、該書込み磁界発生手段とは独立して設けられておりマイクロ波励振電流を流すことによって前記磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を放射させる平面構造形のマイクロ波放射体の線路導体、及び該線路導体に対してトラック幅方向に垂直でありかつ浮上面と平行な方向に離隔して設けられた２つの導体を有しており、前記マイクロ波放射体が、前記線路導体と前記磁気記録媒体によって構成される接地導体とを備えたインバーテッドマイクロストリップ導波路であり、前記線路導体のトラック幅方向と垂直方向の断面が矩形形状であり、該線路導体の浮上面と平行方向かつトラック幅方向と垂直方向の横方向長さＡと該線路導体の浮上面と垂直方向の縦方向長さＢとの比である縦横比Ｂ／Ａが０．１５から１．２の範囲にあるか又は７以上である薄膜磁気ヘッドと、前記書込み信号を生成して前記書込み磁界発生手段へ印加する書込み信号供給手段と、前記マイクロ波励振電流を生成して前記マイクロ波放射体へ印加するマイクロ波励振電流供給手段とを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項５】
主磁極と補助磁極と該主磁極及び該補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、前記書込み磁界発生手段が前記コイル手段であり、前記マイクロ波放射体の前記線路導体が前記主磁極及び前記補助磁極間に配置されており、前記２つの導体が該主磁極及び該補助磁極であることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録再生装置。
【請求項６】
主磁極と補助磁極と該主磁極及び該補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、前記書込み磁界発生手段が前記コイル手段であり、前記マイクロ波放射体の前記線路導体が前記主磁極について前記補助磁極とは反対側に配置されており、前記２つの導体の一方が該補助磁極であることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録再生装置。
【請求項７】
前記マイクロ波励振電流供給手段の一方の出力端子が前記マイクロ波放射体の前記線路導体に接続されており、該マイクロ波励振電流供給手段の他方の出力端子が前記磁気記録媒体によって構成される接地導体に抵抗を介して接続されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項８】
前記マイクロ波放射体の前記線路導体の一端が接地されるか又はマイクロ波放射体の特性インピーダンスの値と等価の抵抗体で終端されており、該線路導体の他端がマイクロ波励振電流供給手段に接続されていることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項９】
直流励振電流を生成して前記マイクロ波放射体へ印加する直流励振電流供給回路をさらに備えたことを特徴とする請求項４から８のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１０】
前記磁気記録媒体の前記磁気記録層の位置において、前記書込み磁界が該磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、前記共鳴用磁界が該磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向を有するように設定されていることを特徴とする請求項４から９のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁化を安定させるために大きな保磁力を有する磁気記録媒体に、データ信号を書込むためのマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク駆動装置に代表される磁気記録再生装置の高記録密度化に伴い、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報のビットセルが微細化され、その結果、いわゆる熱揺らぎによって薄膜磁気ヘッドの読出しヘッド素子から検出される信号が揺らいでＳ／Ｎ（信号対雑音比）が劣化し、最悪の場合、信号が消失することが起こり得る。
【０００３】
このため、近年実用化されている垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体においては、これを構成する記録膜の垂直磁気異方性エネルギーＫｕを高めることが有効となる。一方、熱揺らぎに対応する熱安定性指数Ｓは次式で表され、通常５０以上が必要といわれている。
【０００４】
Ｓ＝Ｋｕ・Ｖ／ｋＢ・Ｔ                    （１）
ここで、Ｋｕ：垂直磁気異方性エネルギー、Ｖ：記録膜を構成する結晶粒の体積、ｋＢ：ボルツマン常数、Ｔ：絶対温度である。
【０００５】
いわゆるＳｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈモデルによれば、記録膜の異方性磁界Ｈｋと保磁力Ｈｃは次式で示され、Ｋｕの増加と共に、保磁力Ｈｃは増加する（ただし、通常の記録膜ではＨｋ＞Ｈｃ）。
【０００６】
Ｈ＝Ｈｃ＝２Ｋｕ／Ｍｓ                    （２）
ただし、Ｍｓ：記録膜の飽和磁化である。
【０００７】
所期のデータ系列に対応した記録膜の磁化反転を行うには、薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド素子は、最大でその記録膜の異方性磁界Ｈｋ程度の急峻な記録磁界を印加しなければならない。垂直磁気記録方式を用いて実用化された磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ）装置では、いわゆる単磁極を用いた書込みヘッド素子が用いられ、その浮上面（ＡＢＳ）の表面からから記録膜に垂直方向に記録磁界が印加される。この垂直記録磁界の強度は、単磁極を形成する軟磁性材料の飽和磁束密度Ｂｓに比例するため、この飽和磁束密度Ｂｓのできるだけ高い材料が開発され実用化されている。しかし、飽和磁束密度Ｂｓは、いわゆるＳｌａｔｅｒ−Ｐａｕｌｉｎｇ曲線から、Ｂｓ＝２．４Ｔ（テスラ）が実用的な上限であり、現状は実用的限界に迫っている。また、現用の単磁極の厚さや幅は１００〜２００ｎｍ程度であるが、記録密度を高める場合には、厚さや幅をさらに小さくする必要があり、それに伴って、発生する垂直磁界はより低下してしまう。
【０００８】
このように、書込みヘッド素子の記録能力限界から、高密度記録が難しくなっているのが現状である。このため、記録膜をレーザ光などで照射・昇温させ、記録膜の保磁力Ｈｃを下げた状態で信号を記録するいわゆる熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：Ｔｈｅｒｍａｌ
Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）方式が提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１においては、電子放出源を用いて磁気記録媒体に電子を照射し、磁気記録媒体の記録部を加熱昇温させて保磁力を低下させた上で、磁気記録ヘッドによる磁気的情報の記録を可能としている。また、特許文献２においては、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に接して設けられた近接場光プローブを構成する散乱体に、ヘッド内に設けられた半導体レーザ素子を用いてレーザ光を照射して近接場光を発生させ、この近接場光を磁気記録媒体に及ぼして磁気記録媒体の加熱昇温を図る技術が開示されている。
【００１０】
しかしながら、これらの熱アシスト磁気記録方式にも、技術上、種々の困難な点が生じており、問題となっている。
【００１１】
例えば、１）磁気素子と光素子とを搭載した薄膜磁気ヘッドが必須となるが、これは、構造が極めて複雑であり、製造コストも高価となってしまう、２）保磁力Ｈｃの温度特性変化の大きい記録膜の開発が必要となる、３）記録過程における熱減磁により、隣接トラック消去や記録状態の不安定性が生じるなど、大きな課題を有している。
【００１２】
一方、近年、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子の高感度化を狙いに、電子伝導におけるスピンの挙動（Ｓｐｉｎ
Ｔｒａｎｓｆｅｒ）に関する研究が活発になってきており、これを、磁気記録媒体の記録膜の磁化反転に応用し、磁化反転に必要な垂直磁界を低減させようという研究が開始されている（非特許文献１、特許文献３及び４）。
【００１３】
この技術は、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直記録磁界と同時に印加するものであり、面内方向に印加する交流磁界の周波数数は、記録膜の強磁性共鳴周波数に対応するマイクロ波帯の超高周波（数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）である。面内方向の交流磁界と垂直記録磁界との同時印加により、垂直方向の所要反転磁界を記録膜の異方性磁界Ｈｋの６０％程度に低下させることが可能であるとの解析結果が報告されている。この技術が実用化されれば、構成が複雑なＴＡＭＲ方式を用いる必要もなく、さらに、記録膜の異方性磁界Ｈｋを高めることが可能になるので、記録密度の大幅な向上が期待される。
【００１４】
しかしながら、従来のマイクロ波アシスト磁気記録方式におけるマイクロ波磁界放射手段は、磁性体に巻回された書込みコイル又は書込みコイルとは別個に設けられた副コイルであるため、印加すべきマイクロ波の周波数がより高くなるとその部分で放射してしまい、たとえ供給電力を増大させても記録媒体方向にマイクロ波磁界を放射することができなくなる。このため、マイクロ波の周波数がより高くなると、記録膜の異方性磁界Ｈｋを高めることが極めて困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献３】特開２００７−２９９４６０号公報
【特許文献４】特開２００８−１５９１０５号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】J. Zhu,“RecordingWell Below Medium Coercivity Assisted by Localized Microwave Utilizing SpinTransfer”, Digest of MMM, 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本出願人は、マイクロ波アシスト磁気記録方式におけるマイクロ波磁界放射手段として、コプレーナ導波路（ＣＰＷ）やインバーテッドマイクロストリップ導波路（Ｉ−ＭＬＩＮ）等の平面構造の導波路を用いる方法を既に提案している（例えば、特願２００８−２４２４００号、平成２０年９月２２日出願）。
【００１８】
この方法によると、接地導体（グランド電極）及び線路導体（信号電極）間の距離が極小化するので、強力な高周波電界や高周波磁界を得ることができる。これは、クーロンの電荷分布の法則Ｅ＝ｋＱ／ｒ２に（Ｅは電場、Ｑは電荷、ｋは比例定数、ｒは電極間距離）より、電場Ｅは、電極間の距離ｒの２乗に反比例して強くなることを利用している。即ち、距離が極小化していくと、その２乗に比例して強い電場及び磁場が得られることを利用している。
【００１９】
図１４はマイクロ波アシスト磁気記録方式におけるマイクロ波磁界放射手段として（Ａ）ＣＰＷを用いた場合、（Ｂ）Ｉ−ＭＬＩＮを用いた場合の構成を示す断面図である。同図（Ａ）及び（Ｂ）共に薄膜磁気ヘッドのトラック幅方向と垂直の断面を表わしており、従って図の面の左右方向が磁気記録媒体の相対移動方向であり、図の面に垂直の方向がトラック幅方向となる。
【００２０】
同図（Ａ）において、１４０はＣＰＷの線路導体、１４１及び１４２は線路導体の積層方向の上下（図１４（Ａ）においては両側）に存在する書込み磁気ヘッド素子の主磁極層及び補助磁極層、１４３は磁気記録媒体をそれぞれ示している。この構成において、磁気記録媒体１４３は接地されておらず、主磁極層１４１及び補助磁極層１４２は接地されておりＣＰＷの接地導体を構成している。このような構成のＣＰＷによると、マイクロ波電流を流した際に線路導体１４０の積層方向の上下に存在する接地導体１４１及び１４２に対して電気力線１４４が飛んでしまい、磁気記録媒体には直接的に電気力線が飛ばないこととなり、これら電気力線１４４に垂直に発生する磁場１４５も自ずと弱くなってしまう。即ち、磁気記録媒体１４３の表面に向かう電気力線１４４と直角の方向である、長手方向（磁気記録媒体表面の面内又は略面内方向であってトラック方向）の共鳴用磁界１４５も弱くなってしまう。この共鳴用磁界１４５は、磁気記録媒体１４３の磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界であり、書込み時にこの長手方向の共鳴用磁界を磁気記録層に印加することによって、磁気記録層の保磁力を低下させて書込みに必要となる垂直方向（磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向）の書込み磁界強度を低減させることができなくなる。
【００２１】
また、同図（Ｂ）において、１５０はＩ−ＭＬＩＮの線路導体、１５１及び１５２は線路導体１５０の積層方向の上下（図１４（Ｂ）においては両側）に存在する書込み磁気ヘッド素子の主磁極層及び補助磁極層、１５３は磁気記録媒体をそれぞれ示している。この場合、磁気記録媒体１５３は接地されており、Ｉ−ＭＬＩＮの接地導体を構成している。このような構成のＩ−ＭＬＩＮによると、マイクロ波電流を流した際に線路導体１５０の下方にある接地導体即ち磁気記録媒体１５３を電気力線のリターンとしているため、ほとんどの電気力線１５４は磁気記録媒体１５３へ飛び、また、磁場１５５の広がりも横方向にも広がりを見せず、磁気記録媒体１５３のある下方に集中する。ただしこれは、線路導体１５０とその積層方向の上下に存在する主磁極層１５１及び補助磁極層１５２との距離が線路導体１５０と接地導体である磁気記録媒体１５３との間の距離に比して大きい場合にのみ成立する。
【００２２】
このようなＩ−ＭＬＩＮにおいて、線路導体１５０から放射される電力を最大にするには、この線路導体１５０から放射される電気力線を集めて磁気記録媒体１５３に放射する必要がある。しかしながら、線路導体１５０をどのような形状及び寸法とすれば、線路導体１５０から放射される電気力線が磁気記録媒体１５３に集中するか、考察されたことはなかった。
【００２３】
従って、本発明の目的は、磁気記録媒体にマイクロ波を効率良くかつ集中的に印加することのできるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明によれば、マイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドは、書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段と、書込み磁界発生手段とは独立して設けられており、マイクロ波励振電流を流すことによって磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を放射させる平面構造形のマイクロ波放射体における線路導体と、線路導体に対してトラック幅方向に垂直でありかつＡＢＳと平行な方向に離隔して設けられた２つの導体とを備えている。マイクロ波放射体は、線路導体と磁気記録媒体によって構成される接地導体とを備えたインバーテッドマイクロストリップ導波路である。線路導体のトラック幅方向と垂直方向の断面が矩形形状であり、この線路導体のＡＢＳと平行方向かつトラック幅方向と垂直方向の横方向長さＡと、線路導体のＡＢＳと垂直方向の縦方向長さＢとの比である縦横比Ｂ／Ａが０．１５から１．２の範囲にあるか又は７以上である。
【００２５】
線路導体の縦横比Ｂ／Ａを０．１５から１．２の範囲にあるか又は７以上（ただし、縦横比Ｂ／ＡはＡＢＳと平行方向かつトラック幅方向と垂直方向の横方向長さＡと、ＡＢＳと垂直方向の縦方向長さＢとの比である）としたので、線路導体の扁平度が適切となり、マイクロ波を磁気記録媒体に非常に効率良くかつ集中的に印加することができる。即ち、矩形形状を有する線路導体からは、磁気記録媒体に対向する側の２つの角から集中的に強い磁場が放射されるが、それら２つの角の間の距離と磁気記録媒体面に印加される磁場の強さとの間には、一義的に比例した関係が存在しない。２つの角の間の距離が大きい場合、それら２つの角から放射される磁場が互いに合成されないので、磁気記録媒体面に印加される磁場の強さはその距離が大きくなるほど弱くなる。従って、扁平な線路導体形状の場合、扁平度が大きくなるほど、即ち縦横比Ｂ／Ａが小さくなるほど、磁気記録媒体にかかる磁場が小さくなる。２つの角の間の距離が小さい場合、その距離がある値以下となると、１つの角しか存在しない場合と同等となるので、磁気記録媒体面に印加される磁場の強さはその距離に関わらず一定値となる。従って、縦長の線路導体形状の場合、縦横比Ｂ／Ａがある一定値以上大きくなると、磁気記録媒体にかかる磁場が一定の値をとる。２つの角の間の距離が中程度の場合、その距離に応じて磁場の合成又は打ち消しが行われるので、磁場の強さがその距離に応じて変化する。従って、線路導体の縦横比Ｂ／Ａを０．１５から１．２の範囲にあるか又は７以上とすることにより、相対的に大きな磁場強度を得ることができるのである。なお、縦横比Ｂ／Ａを７以上と大きく取っても磁場の強度を保てることは、線路導体の面積が取れるので電流容量も大きく取れることとなる。
【００２６】
また、本発明によれば、マイクロストリップ線路であることから、線路導体からの電気力線のリターンは、接地導体である磁気記録媒体に直接的に戻るので、電界／磁界に変換されたマイクロ波電力をほぼ全て磁気記録媒体に印加することができる。しかも、インバーテッドマイクロストリップ導波路であることから、線路導体からの電気力線は基板の裏側方向には進まず、ほぼ全て接地導体である磁気記録媒体に印加される。また、その場合に、線路導体と接地導体である磁気記録媒体との間には空気のみがあるため、誘電体損は誘電体材料が存在する場合に比して非常に小さくなる。もちろん、本発明によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。このように、書込み時に、磁気記録媒体の表面に向かって電気力線を印加させ、この電気力線と直角の方向である、長手方向（磁気記録媒体表面の面内又は略面内方向であってトラック方向）の共鳴用磁界（磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界）を発生させ、この共鳴用磁界を磁気記録層に印加することによって、媒体磁化を不安定にさせ、磁気記録層の保磁力を低下させて書込みに必要となる垂直方向（磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向）の書込み磁界強度を大幅に低減させることができる。
【００２７】
なお、本明細書において用いられる用語は以下のごとく定義される。基板の素子形成面に形成された構成要素の層構造において、基準となる層よりも基板側にある構成要素を、基準となる層の「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層よりも積層される方向側にある構成要素を、基準となる層の「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上に下部磁極層がある」とは、下部磁極層が、絶縁層よりも積層される方向側にあることを意味する。
【００２８】
主磁極と補助磁極と主磁極及び補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、書込み磁界発生手段がこのコイル手段であり、マイクロ波放射体の線路導体が主磁極及び補助磁極間に配置されており、２つの導体が主磁極及び補助磁極であることが好ましい。垂直磁気記録型書込みヘッド素子においては、主磁極の先端の補助磁極側における端縁に最も強い書込み磁界が発生するので、マイクロ波放射体の線路導体をこの位置に配置することにより、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。
【００２９】
主磁極と補助磁極と主磁極及び補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、書込み磁界発生手段がこのコイル手段であり、マイクロ波放射体の線路導体が主磁極について補助磁極とは反対側に配置されており、２つの導体のうちの一方が補助磁極であることも好ましい。
【００３０】
本発明によれば、さらに、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段、書込み磁界発生手段とは独立して設けられておりマイクロ波励振電流を流すことによって磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を放射させる平面構造形のマイクロ波放射体の線路導体、及び線路導体に対してトラック幅方向に垂直でありかつＡＢＳと平行な方向に離隔して設けられた２つの導体を有しており、マイクロ波放射体が、線路導体と磁気記録媒体によって構成される接地導体とを備えたインバーテッドマイクロストリップ導波路であり、線路導体のトラック幅方向と垂直方向の断面が矩形形状であり、この線路導体のＡＢＳと平行方向かつトラック幅方向と垂直方向の横方向長さＡと、線路導体のＡＢＳと垂直方向の縦方向長さＢとの比である縦横比Ｂ／Ａが０．１５から１．２の範囲にあるか又は７以上である薄膜磁気ヘッドと、書込み信号を生成して書込み磁界発生手段へ印加する書込み信号供給手段と、マイクロ波励振電流を生成してマイクロ波放射体へ印加するマイクロ波励振電流供給手段とを備えた磁気記録再生装置が提供される。
【００３１】
線路導体の縦横比Ｂ／Ａを０．１５から１．２の範囲にあるか又は７以上（ただし、縦横比Ｂ／ＡはＡＢＳと平行方向かつトラック幅方向と垂直方向の横方向長さＡとＡＢＳと垂直方向の縦方向長さＢとの比）としたので、線路導体の扁平度が適切となり、マイクロ波を磁気記録媒体に非常に効率良くかつ集中的に印加することができる。即ち、矩形形状を有する線路導体からは、磁気記録媒体に対向する側の２つの角から集中的に強い磁場が放射されるが、それら２つの角の間の距離と磁気記録媒体面に印加される磁場の強さとの間には、一義的に比例した関係が存在しない。２つの角の間の距離が大きい場合、それら２つの角から放射される磁場が互いに合成されないので、磁気記録媒体面に印加される磁場の強さはその距離が大きくなるほど弱くなる。従って、扁平な線路導体形状の場合、扁平度が大きくなるほど、即ち縦横比Ｂ／Ａが小さくなるほど、磁気記録媒体にかかる磁場が小さくなる。２つの角の間の距離が小さい場合、その距離がある値以下となると、１つの角しか存在しない場合と同等となるので、磁気記録媒体面に印加される磁場の強さはその距離に関わらず一定値となる。従って、縦長の線路導体形状の場合、縦横比Ｂ／Ａがある一定値以上大きくなると、磁気記録媒体にかかる磁場が一定の値をとる。２つの角の間の距離が中程度の場合、その距離に応じて磁場の合成又は打ち消しが行われるので、磁場の強さがその距離に応じて変化する。従って、線路導体の縦横比Ｂ／Ａを０．１５から１．２の範囲にあるか又は７以上とすることにより、相対的に大きな磁場強度を得ることができるのである。なお、縦横比Ｂ／Ａを７以上と大きく取っても磁場の強度を保てることは、線路導体の面積が取れるので電流容量も大きく取れることとなる。
【００３２】
また、本発明によれば、マイクロストリップ線路であることから、線路導体からの電気力線のリターンは、接地導体である磁気記録媒体に直接的に戻るので、電界／磁界に変換されたマイクロ波電力をほぼ全て磁気記録媒体に印加することができる。しかも、インバーテッドマイクロストリップ導波路であることから、線路導体からの電気力線は基板の裏側方向には進まず、ほぼ全て接地導体である磁気記録媒体に印加される。また、その場合に、線路導体と接地導体である磁気記録媒体との間には空気のみがあるため、誘電体損は誘電体材料が存在する場合に比して非常に小さくなる。もちろん、本発明によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【００３３】
主磁極と補助磁極と主磁極及び補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、書込み磁界発生手段がこのコイル手段であり、マイクロ波放射体の線路導体が主磁極及び補助磁極間に配置されており、２つの導体が主磁極及び補助磁極であることが好ましい。垂直磁気記録型書込みヘッド素子においては、主磁極の先端の補助磁極側における端縁に最も強い書込み磁界が発生するので、マイクロ波放射体の線路導体をこの位置に配置することにより、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。
【００３４】
主磁極と補助磁極と主磁極及び補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、書込み磁界発生手段がこのコイル手段であり、マイクロ波放射体の線路導体が主磁極について補助磁極とは反対側に配置されており、２つの導体の一方が補助磁極であることも好ましい。
【００３５】
マイクロ波励振電流供給手段の一方の出力端子がマイクロ波放射体の線路導体に接続されており、マイクロ波励振電流供給手段の他方の出力端子が磁気記録媒体によって構成される接地導体に抵抗を介して接続されていることがより好ましい。
【００３６】
マイクロ波放射体の線路導体の一端が接地されるか又はマイクロ波放射体の特性インピーダンスの値と等価の抵抗体で終端されており、線路導体の他端がマイクロ波励振電流供給手段に接続されていることも好ましい。
【００３７】
直流励振電流を生成してマイクロ波放射体へ印加する直流励振電流供給回路をさらに備えたことも好ましい。
【００３８】
磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、書込み磁界が磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、共鳴用磁界が磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向を有するように設定されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、線路導体の縦横比Ｂ／Ａを０．１５から１．２の範囲にあるか又は７以上としたので、線路導体の扁平度が適切となり、マイクロ波を磁気記録媒体に非常に効率良くかつ集中的に印加することができる。もちろん、本発明によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の磁気記録再生装置におけるＨＧＡの部分の断面図である。
【図３】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示す斜視図である。
【図４】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示すと共に図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドをＡＢＳ側から見た構成を概略的に示す断面図である。
【図６】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの一部の構成を基板に対して上面から見た図である。
【図７】図１の実施形態におけるインバーテッドマイクロストリップ導波路の構成を概略的に説明する図である。
【図８】本実施形態におけるマイクロ波放射体の線路導体の形状例を説明する図である。
【図９】本実施形態と同様の構成を有するＩ−ＭＬＩＮについて、線路導体から放射される磁場強度分布をシミュレートした図である。
【図１０】線路導体の縦横比Ｂ／Ａと磁場強度との関係をシミュレートした結果を示すグラフである。
【図１１】図９及び図１０のシミュレーションにおけるＩ−ＭＬＩＮの構造及び寸法を説明する図である。
【図１２】本発明による磁気記録方法の原理を説明すると共に図１の実施形態のヘッドモデルを示す断面図である。
【図１３】図１の実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【図１４】従来のマイクロ波アシスト磁気記録方式におけるマイクロ波磁界放射手段として（Ａ）ＣＰＷを用いた場合、（Ｂ）Ｉ−ＭＬＩＮを用いた場合の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。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て示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００４２】
図１は本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は図１の磁気記録再生装置におけるヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の部分の断面図である。
【００４３】
図１には磁気記録再生装置として磁気ディスクドライブ装置が示されており、同図において、１０はスピンドルモータ１１によってその回転軸１１ａの回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は磁気ディスク１０に対してデータ信号の書込み及び読出しを行うための薄膜磁気ヘッド（スライダ）１３を各磁気ディスク１０の表面に適切に対向させるためのＨＧＡ、１４は磁気ヘッドスライダ１３を磁気ディスク１０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それぞれ示している。
【００４４】
アセンブリキャリッジ装置１４は、ピボットベアリング軸１５を中心にして角揺動可能なキャリッジ１６と、このキャリッジ１６を角揺動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１７とから主として構成されている。キャリッジ１６には、ピボットベアリング軸１５の方向にスタックされた複数の駆動アーム１８の基部が取り付けられており、各駆動アーム１８の先端部にはＨＧＡ１２が固着されている。なお、単数の磁気ディスク１０、単数の駆動アーム１８及び単数のＨＧＡ１２が磁気記録再生装置に設けられていても良い。
【００４５】
磁気ディスク１０は、スピンドルモータ１１及びその回転軸１１ａを介して接地されている（図１３参照）。
【００４６】
図１において、さらに、１９は薄膜磁気ヘッド１３の書込み及び読出し動作を制御すると共に、後述する強磁性共鳴用のマイクロ波励振電流を制御するための記録再生及び共鳴制御回路を示している。
【００４７】
図２に示すように、ＨＧＡ１２は、薄膜磁気ヘッド１３と、この薄膜磁気ヘッド１３を支持するための金属導電材料によるロードビーム２０及びフレクシャ２１と、マイクロ波励振電流及び直流励振電流を流すための伝送線路である励振電流用配線部材２２とを備えている。なお、図示されていないが、ＨＧＡ１２には、薄膜磁気ヘッド１３の書込みヘッド素子に印加される書込み信号を流すため、及び読出しヘッド素子に定電流を印加して読出し出力電圧を取り出すためのヘッド素子用配線部材も設けられている。
【００４８】
薄膜磁気ヘッド１３は、弾性を有するフレクシャ２１の一端に取り付けられており、このフレクシャ２１とその他端が取り付けられたロードビーム２０とによって、薄膜磁気ヘッド１３を支持するサスペンションが構成されている。
【００４９】
励振電流用配線部材２２は、その全長の大部分が上下に接地導体を有するストリップ線路で構成されている。即ち、図２に示すように、下側接地導体を構成するロードビーム２０と上側接地導体２２ａとの間に、例えばポリイミド等の誘電体材料による誘電体層２２ｂ及び２２ｃを介して銅（Ｃｕ）等による導体線路２２ｄを挟んだ構成となっている。励振電流用配線部材２２としては、このストリップ線路がロードビーム表面と平行に１本形成されている（マイクロ波回路が不平衡構造の場合）。ストリップ線路の磁気ヘッド側の先端は、本実施形態では、ワイヤ２３を用いたワイヤボンディングによって端子電極に接続されている。一方、図示されていないが、書込みヘッド素子及び読出しヘッド素子用の配線部材は、通常のリード導体から形成されており、その先端は本実施形態ではワイヤボンディングによって書込みヘッド素子及び読出しヘッド素子の端子電極に接続されている。ワイヤボンディングを用いることなくボールボンディングによって配線部材と端子電極とを接続するように構成しても良い。
【００５０】
図３は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の全体を概略的に示す斜視図である。
【００５１】
同図に示すように、薄膜磁気ヘッド１３は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ３０ａを有するスライダ基板３０と、ＡＢＳ３０ａを底面とした際の１つの側面に相当しておりこのＡＢＳ３０ａと垂直な素子形成面３０ｂに設けられた磁気ヘッド素子３１と、磁気ヘッド素子３１を覆うように素子形成面３０ｂ上に設けられた保護部３２と、保護部３２の層面から露出している５つの端子電極３３、３４、３５、３６及び３７とを備えている。
【００５２】
ここで、磁気ヘッド素子３１は、磁気ディスクからデータ信号を読出すための磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子３１ａと、磁気ディスクにデータ信号を書込むためのインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂとから主に構成されており、端子電極３３及び３４はＭＲ読出しヘッド素子３１ａに電気的に接続されており、端子電極３５及び３６はインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂに電気的に接続されており、端子電極３７は後述するインバーテッドマイクロストリップ導波路（Ｉ−ＭＬＩＮ）の線路導体３８（図４）の一端に電気的に接続されている。線路導体３８の他端は接地されている（不平衡構造の場合）。
【００５３】
なお、端子電極３３、３４、３５、３６及び３７は、図３に示された位置に限定されるものではなく、この素子形成面３０ｂのどの位置にどのような配列で設けても良いし、また、例えば、ＡＢＳ３０ａとは反対側の面におけるスライダ端面３０ｃに設けられていても良い。さらに、浮上量を調整するためのヒータを備えている場合は、そのヒータに電気的に接続される端子電極が設けられる。
【００５４】
ＭＲ読出しヘッド素子３１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂにおいては、各素子の一端がＡＢＳ３０ａ側の面におけるスライダ端面３０ｄに達している。ここでスライダ端面３０ｄとは、薄膜磁気ヘッド１３の磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちＡＢＳ３０ａ以外の面であって主に保護部３２の端面からなる面である。これらＭＲ読出しヘッド素子３１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂの一端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受によるデータ信号の読出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書込みとが行われる。なお、スライダ端面３０ｄに達した各素子の一端及びその近傍には、保護のために極めて薄いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されていてもよい。
【００５５】
図４は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の全体を概略的に示すと共に図３のＡ−Ａ線断面図であり、図５は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３をＡＢＳ側から見た構成を概略的に示す断面図であり、図６は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の一部の構成を基板に対して上面から見た図である。
【００５６】
図４及び図５において、３０はアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなるスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ３０ａを有している。このスライダ基板３０の素子形成面３０ｂ上に、ＭＲ読出しヘッド素子３１ａと、インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂと、インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂ内に形成された、後述するＩ−ＭＬＩＮの線路導体３８と、これらの素子を保護する保護部３２とが主に形成されている。
【００５７】
ＭＲ読出しヘッド素子３１ａは、ＭＲ積層体３１ａ１と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３とを含んでいる。ＭＲ積層体３１ａ１は、面内通電型（ＣＩＰ）ＧＭＲ多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ）ＧＭＲ多層膜、又はＴＭＲ多層膜からなっており、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３は、ＭＲ積層体３１ａ１が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００５８】
このＭＲ積層体３１ａ１がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３の各々とＭＲ積層体３１ａ１との間に絶縁用の下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体３１ａ１にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３１ａ１がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３はそれぞれ上部及び下部の電極層としても機能する。この場合、下部シールドギャップ層、上部シールドギャップ層及びＭＲリード導体層は不要である。なお、図示されていないが、ＭＲ積層体３１ａ１のトラック幅方向の両側には、絶縁層か、又は磁区構造を安定させる縦バイアス磁界を印加するためのバイアス絶縁層及びハードバイアス層が形成される。
【００５９】
ＭＲ積層体３１ａ１は、例えば、ＴＭＲ多層膜を含む場合、イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）、プラチナマンガン（ＰｔＭｎ）、ニッケルマンガン（ＮｉＭｎ）又はルテニウムロジウムマンガン（ＲｕＲｈＭｎ）等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば２つのコバルト鉄（ＣｏＦｅ）等の強磁性膜がルテニウム（Ｒｕ）等の非磁性金属膜を挟んだ３層膜から構成されており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）又はマグネシウム（Ｍｇ）等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電膜からなるトンネルバリア層と、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１ｎｍ程度の強磁性膜とニッケル鉄（ＮｉＦｅ）等からなる厚さ３〜４ｎｍ程度の強磁性膜との２層膜から構成されており、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。
【００６０】
また、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のＮｉＦｅ（パーマロイ等）、コバルト鉄ニッケル（ＣｏＦｅＮｉ）、ＣｏＦｅ、窒化鉄（ＦｅＮ）又は窒化鉄ジルコニウム（ＦｅＺｒＮ）膜等から構成される。
【００６１】
インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂは、垂直磁気記録用であり、データ信号の書込み時に自身のＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部から書込み磁界の発生する主磁極としての主磁極層３１ｂ１と、トレーリングギャップ層３１ｂ２と、渦巻き形状を有しており、少なくとも１ターンの間に主磁極層及び補助磁極層の間を通過するように形成された書込みコイル３１ｂ３と、書込みコイル絶縁層３１ｂ４と、ＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層３１ｂ５と、補助シールドとしての補助シールド層３１ｂ６と、リーディングギャップ層３１ｂ７とを備えている。
【００６２】
主磁極層３１ｂ１は、書込みコイル３１ｂ３に書込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極ヨーク層３１ｂ１１及び主磁極主要層３１ｂ１２から構成されている。ここで、主磁極層３１ｂ１のＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層３１ｂ１２のみの層厚に相当しており小さくなっている。その結果、データ信号の書込み時には、この端部から高記録密度化に対応した微細な書込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層３１ｂ１１及び主磁極主要層３１ｂ１２は、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された、それぞれ厚さ０.５〜３.５μｍ程度及び厚さ０.１〜１μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成される。
【００６３】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６は、それぞれ、主磁極層３１ｂ１のトレーリング側及びリーディング側に配置されている。補助磁極層３１ｂ５は、上述したように、ＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続されているが、補助シールド層３１ｂ６は、本実施形態においては主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続されていない。
【００６４】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６のスライダ端面３０ｄ側の端部は、それぞれ、他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１となっている。トレーリングシールド部３１ｂ５１は、主磁極層３１ｂ１のスライダ端面３０ｄ側の端部とトレーリングギャップ層３１ｂ２を介して対向している。また、リーディングシールド部３１ｂ６１は、主磁極層３１ｂ１のスライダ端面３０ｄ側の端部とリーディングギャップ層３１ｂ２を介して対向している。このようなトレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１を設けることにより、磁束のシャント効果によって、トレーリングシールド部３１ｂ５１と主磁極層３１ｂ１の端部との間、及びリーディングシールド部３１ｂ６１の端部と主磁極層３１ｂ１の端部との間における書込み磁界の磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００６５】
なお、補助磁極層３１ｂ５又は補助シールド層３１ｂ６を適切に加工して、補助磁極層３１ｂ５又は補助シールド層３１ｂ６の一部を、主磁極層３１ｂ１のトラック幅方向の両側近傍に配置して、いわゆる側面シールドを付与することも可能である。この場合、磁束のシャント効果が増強される。
【００６６】
なお、トレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１の層厚方向の長さ（厚さ）は、主磁極層３１ｂ１の同方向の厚さの数十〜数百倍程度に設定されることが好ましい。また、トレーリングギャップ層３１ｂ２のギャップ長は、１０〜１００ｎｍ程度であることが好ましく、２０〜５０ｎｍ程度であれば、より好ましい。また、リーディングギャップ層３１ｂ７のギャップ長は、０.１μｍ以上であることが好ましい。
【００６７】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜４μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成されている。また、トレーリングギャップ層３１ｂ２又はリーディングギャップ層３１ｂ７は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はＤＬＣ膜等から構成されている。
【００６８】
図６に示すように、書込みコイル３１ｂ３には、リード導体３１ｂ３１並びにビアホール導体３１ｂ３２、３１ｂ３３及び３１ｂ３４等を介して書込み信号が流される。書込みコイル絶縁層３１ｂ４は、書込みコイル３１ｂ３を取り囲んでおり、書込みコイル３１ｂ３を周囲の磁性層等から電気的に絶縁するために設けられている。書込みコイル３１ｂ３は、例えば、フレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成された厚さ０.１〜５μｍ程度のＣｕ膜等から構成されている。リード導体３１ｂ３１並びにビアホール導体３１ｂ３２、３１ｂ３３及び３１ｂ３４も、例えば、フレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたＣｕ膜等から構成されている。また、書込みコイル絶縁層３１ｂ４は、例えば、フォトリソグラフィ法等を用いて形成された厚さ０.５〜７μｍ程度の加熱キュアされたフォトレジスト等で構成されている。
【００６９】
図４〜図６に示すように、本実施形態では、主磁極層３１ｂ１の主磁極主要層３１ｂ１２と、補助磁極層３１ｂ５のトレーリングシールド部３１ｂ５１との間に、Ｉ−ＭＬＩＮの線路導体３８が形成されている。なお、本実施形態では、線路導体３８のトラック幅方向の長さが、主磁極層３１ｂ１の主磁極主要層３１ｂ１２のトラック幅方向の長さにほぼ等しくなっている。線路導体３８には、リード導体３８ａ１及び３８ａ２並びにビアホール導体３１ａ３及び３１ａ４を介してマイクロ波励振電流及び直流励振電流が流される。線路導体３８、リード導体３８ａ１及び３８ａ２並びにビアホール導体３１ａ３及び３１ａ４は、例えばスパッタリング法等を用いて形成されたＣｕ膜等から構成されている。この線路導体３８の一端はリード導体及びビアホール導体を介して接地されるか又はＩ−ＭＬＩＮの特性インピーダンスの値と等価の抵抗体（図示なし）で終端されており、他端はリード導体及びビアホール導体を介して後述する励振電流供給回路１３５（図１３）に接続されている。
【００７０】
図７は本実施形態における平面構造形のマイクロ波放射体の構成を説明する図である。
【００７１】
同図に示すように、本実施形態では、薄膜磁気ヘッド側の主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５間に設けられた線路導体３８と、この薄膜磁気ヘッド１３の対向する磁気ディスク１０による接地導体とによって、Ｉ−ＭＬＩＮが構成されている。良く知られているように、Ｉ−ＭＬＩＮ（インバーテッドマイクロストリップ導波路）とは、ＭＬＩＮ（マイクロストリップ導波路）の変形例である。即ち、ＭＬＩＮでは、誘電体基板の一方の面に線路導体が設けられ、誘電体基板の他方の面に接地導体が設けられているのに対し、Ｉ−ＭＬＩＮでは、誘電体基板の一方の面に線路導体が設けられているが、その他方の面には何も設けられておらず、接地導体は線路導体及び誘電体基板の一方の面に空隙を介して対向するように設けられている。なお、磁気ディスク１０は、全体が導電体でありスピンドルモータ１１及びその回転軸１１ａを介して接地されているため、接地導体として動作することとなる。この場合、トレーリングギャップ層３１ｂ２が誘電体基板に対応する。主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５間の距離は、例えば３０〜４０ｎｍ程度であり、薄膜磁気ヘッドの線路導体３８及び磁気ディスク１０の表面との間隙は例えば３ｎｍ程度であるから、本実施形態のように、線路導体３８を主磁極層及び補助磁極層間に設けても、マイクロ波的にＩ−ＭＬＩＮが構成可能となる。
【００７２】
この線路導体３８にマイクロ波励振電流を流すことによって、主磁極層３１ｂ１とトレーリングシールド部３１ｂ５１との間に、磁気ディスク１０の表面に向かって電気力線が生じ、この電気力線と直角の方向である、長手方向（磁気ディスク表面の面内又は略面内方向であってトラック方向）の共鳴用磁界が放射される。この共鳴用磁界は、磁気ディスク１０の磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界である。書込み時にこの長手方向の共鳴用磁界を磁気記録層に印加することによって、書込みに必要となる垂直方向（磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向）の書込み磁界強度を大幅に低減することができる。
【００７３】
このようにマイクロ波のみで共鳴用磁界を放射させると、大きな高周波電流を必要とするため、磁気ディスク１０の磁気保磁力の８０％程度の静磁界を放射する直流励振電流を線路導体３８に重畳して流すことによって、印加すべきマイクロ波電力を低減化することができる。
【００７４】
図８は本実施形態におけるマイクロ波放射体の線路導体の形状例を説明する図であり、薄膜磁気ヘッドのトラック幅方向と垂直の断面を表わしている。
【００７５】
同図（Ａ）及び（Ｂ）からも分かるように、Ｉ−ＭＬＩＮの線路導体３８は、このトラック幅方向と垂直の断面において矩形形状を有しており、互いに平行に形成されている主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５とそれぞれ平行に対向する左右端面と、磁気ディスク１０の表面と平行に対向する下面とを有している。ここで、線路導体３８のＡＢＳと平行方向かつトラック幅方向と垂直方向の横方向長さをＡとし、線路導体３８のＡＢＳと垂直方向の縦方向長さをＢとする。同図（Ａ）は線路導体３８の縦横比Ｂ／Ａが小さい場合、同図（Ｂ）は線路導体３８の縦横比Ｂ／Ａが大きい場合である。これらの図から分かるように、線路導体３８の縦横比Ｂ／Ａに応じて、生成される磁場の広がり（集中度）が異なり、従って得られる磁場強度も異なってくる。
【００７６】
図９は、本実施形態と同様の構成を有するＩ−ＭＬＩＮについて、線路導体から放射される磁場強度分布をシミュレートした図である。この図もトラック幅方向と垂直の断面を表わしている。
【００７７】
同図において、９０は線路導体、９１は前述の実施形態における磁気ディスク１０に対応する接地導体、９２及び９３は前述の実施形態における主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５にそれぞれ対応する接地された導体である。同図からも分かるように、矩形形状を有する線路導体９０からは、接地導体９１に対向する側の２つの角９０ａ及び９０ｂから集中的に強い磁場が放射される。これは角のある形状を有する場合、その線路導体内の電流分布が内部で一様とはならず、角のある部分に集まる性質を持つためである。
【００７８】
しかしながら、これら２つの角９０ａ及び９０ｂ間の距離と接地導体９１（磁気ディスク）に印加される磁場の強さとの間には、一義的に比例した関係が存在しない。２つの角９０ａ及び９０ｂ間の距離が大きい場合、２つの角９０ａ及び９０ｂから放射される磁場が互いに合成されないので、接地導体９１（磁気ディスク）に印加される磁場の強さはその距離が大きくなるほど弱くなる。従って、図８（Ａ）のように線路導体９０が扁平な形状の場合、扁平度が大きくなるほど、即ち縦横比Ｂ／Ａが小さくなるほど、接地導体９１（磁気ディスク）に印加される磁場が小さくなる。２つの角９０ａ及び９０ｂ間の距離が小さい場合、その距離がある値以下となると、１つの角しか存在しない場合と同等となるので、接地導体９１（磁気ディスク）に印加される磁場の強さはその距離に関わらず一定値となる。従って、図８（Ｂ）のように線路導体９０が縦長の形状の場合、縦横比Ｂ／Ａがある一定値以上大きくなると、接地導体９１（磁気ディスク）に印加される磁場が一定の値をとる。２つの角９０ａ及び９０ｂ間の距離が中程度の場合、その距離に応じて磁場の合成又は打ち消しが行われるので、磁場の強さがその距離に応じて変化する。
【００７９】
図１０は線路導体の縦横比Ｂ／Ａと磁場強度との関係をシミュレートした結果を示すグラフであり、図１１は図９及び図１０のシミュレーションにおけるＩ−ＭＬＩＮの構造及び寸法を説明する図である。
【００８０】
図１１のごとき構造及び寸法のＩ−ＭＬＩＮについて、線路導体９０の縦横比Ｂ／Ａを変えて磁場強度をシミュレートした。即ち、このシミュレーションにおいては、図１１に示すように、線路導体９０はＡＢＳと垂直方向の縦方向長さがＡ、ＡＢＳと平行方向かつトラック幅方向と垂直方向の横方向長さがＢ、トラック幅方向長さが１００ｎｍであり、導体９２及び９３の各々は横方向長さが３Ｂ、トラック幅方向長さが１００ｎｍであり、接地導体９１は線路導体９０並びに導体９２及び９３との離隔距離（浮上量）が１０ｎｍであり、線路導体９０と導体９２及び９３の各々との離隔距離は１０ｎｍである。
【００８１】
このシミュレーションの結果が表１及び図１０に示されている。ただし、図１０において、縦軸の磁場強度は、磁場強度が飽和して収束した縦横比Ｂ／Ａ＝６４の磁場強度を０ｄＢとしてデシベル表示した表１に示す相対磁場強度である。
【００８２】
【表１】
2010186522.tif 000003
【００８３】
図１０から分かるように、磁場強度の収束値に等しいかそれ以上の値を示すのは、同図で矢印に示す領域、即ち縦横比Ｂ／Ａが０．１５から１．２の領域、又は縦横比Ｂ／Ａが７以上の領域である。従って、線路導体３８（９０）の縦横比をこの範囲に設定することにより、線路導体の扁平度が適切となり、マイクロ波を磁気ディスク１０（９１）に非常に効率良くかつ集中的に印加することができる。また、ＭＬＩＮであることから、線路導体３８（９０）からの電気力線のリターンは、接地導体である磁気ディスク１０（９１）に直接的に戻るので、電界／磁界に変換されたマイクロ波電力をほぼ全て磁気ディスク１０（９１）に印加することができる。しかも、Ｉ−ＭＬＩＮであることから、線路導体３８（９０）の上面３８ｄからは電気力線はほとんど放射されず、放射されたとしても基板の裏側方向には進まず、ほぼ全て接地導体である磁気ディスク１０（９１）方向に印加される。また、線路導体３８（９０）と接地導体である磁気ディスク１０（９１）との間には空気のみがあるため、誘電体損は誘電体材料が存在する場合に比して非常に小さくなる。もちろん、本発明によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【００８４】
図１２は本発明による強磁性共鳴用の磁界を用いた磁気記録方法の原理を説明すると共に上述した実施形態のヘッドモデルを示すための断面図である。
【００８５】
まず、同図を用いて磁気ディスク１０の構造について説明する。磁気ディスク１０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板１０ａ上に、磁化配向層１０ｂと、磁束ループ回路の一部として働く軟磁性裏打ち層１０ｃと、中間層１０ｄと、磁気記録層１０ｅと、導電性の保護層１０ｆとを順次積層した多層構造となっており、ディスク基板１０ａも含めて全ての層が導電性材料で形成されている。
【００８６】
磁化配向層１０ｂは、軟磁性裏打ち層１０ｃにトラック幅方向の磁気異方性を付与することによって、軟磁性裏打ち層１０ｃの磁区構造を安定させて、再生出力波形におけるスパイク状ノイズの抑制を図っている。また、中間層１０ｄは、磁気記録層１０ｅの磁化の配向及び粒径を制御する下地層の役割を果たしている。
【００８７】
ここで、ディスク基板１０ａは、ニッケルリン（ＮｉＰ）被覆Ａｌ合金、シリコン（Ｓｉ）等から形成されている。磁化配向層１０ｂは、反強磁性材料であるＰｔＭｎ等から形成されている。軟磁性裏打ち層１０ｃは、軟磁性材料であるコバルトジルコニウムニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）等のコバルト（Ｃｏ）系アモルファス合金、鉄（Ｆｅ）合金、軟磁性フェライト等、又は軟磁性膜／非磁性膜の多層膜等から形成されている。中間層１０ｄは、非磁性材料であるＲｕ合金等から形成されている。ここで、中間層１０ｄは、磁気記録層１０ｅの垂直磁気異方性を制御可能であれば、その他の非磁性金属若しくは合金、又は低透磁率の合金等でもよい。保護層１０ｆは、化学的蒸着（ＣＶＤ）法等によるカーボン（Ｃ）材料等から形成されている。
【００８８】
磁気記録層１０ｅは、例えば、コバルトクロムプラチナ（ＣｏＣｒＰｔ）系合金、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、鉄プラチナ（ＦｅＰｔ）系合金、又はＣｏＰｔ／パラジウム（Ｐｄ）系の人工格子多層膜等から形成されている。また、この磁気記録層１０ｅにおいては、磁化の熱揺らぎを抑制するため、垂直磁気異方性エネルギーが、例えば１×１０６ｅｒｇ／ｃｃ（０.１Ｊ／ｍ３）以上に調整されていることが好ましい。この場合、磁気記録層１０ｅの保磁力の値は、例えば、５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度又はそれ以上となる。さらに、この磁気記録層１０ｅの強磁性共鳴周波数ＦＲは、磁気記録層１０ｅを構成する磁性粒子の形状、サイズ、構成元素等により決定される固有の値であるが、概ね１〜１５ＧＨｚ程度となっている。この強磁性共鳴周波数ＦＲは、１つだけ存在する場合もあれば、スピン波共鳴が生じた際のように、複数存在する場合もある。
【００８９】
次いで、図１２を用いて、本発明による磁気記録方法の原理を説明する。Ｉ−ＭＬＩＮにマイクロ波励振電流を流すことによって、磁気ディスク１０の表面に向かって電気力線が生じ、この電気力線と直角の方向である磁気ディスク表面の面内又は略面内方向であってトラック方向に共鳴用磁界１２０が放射される。この共鳴用磁界１２０は、磁気ディスク１０の磁気記録層１０ｅの強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界であることから、磁気記録層１０ｅの保磁力を効率良く低減させることができ、その結果、書込みに必要となる垂直方向（磁気記録層１０ｅの表層面に垂直又は略垂直な方向）の書込み磁界１２１の強度を大幅に低減することができる。つまり、保磁力を低減させることによって、磁化反転し易くなるため、小さい記録磁界で効率よく記録を行うことができるのである。
【００９０】
実際、磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲを有する共鳴用磁界を印加することによって、例えば、磁気記録層１０ｅの磁化を反転させることができる垂直方向の書込み磁界を４０％程度低減し、６０％程度とすることが可能となる。即ち、共鳴用磁界を印加する前における磁気記録層１０ｅの保磁力が
５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度であっても、磁気記録層の面内方向の共鳴用磁界を印加することにより、この保磁力を実効的に２.４ｋＯｅ（１９２ｋＡ／ｍ）程度にまで低減することが可能となる。
【００９１】
なお、共鳴用磁界の強度は、磁気記録層の異方性磁界をＨＫとして、０.１ＨＫ〜０.２ＨＫ程度であることがより好ましく、その周波数は、磁気記録層１０ｅの構成材料及び層厚等によるが、１〜１５ＧＨｚ程度であることが好ましい。
【００９２】
図１３は本実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【００９３】
同図において、１１は磁気ディスク１０を回転駆動するスピンドルモータ、１３０はこのスピンドルモータ１１のドライバであるモータドライバ、１３１はＶＣＭ１７のドライバであるＶＣＭドライバ、１３２はコンピュータ１３３の制御に従ってモータドライバ１３０を及びＶＣＭドライバ１３１を制御するハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、１３４は薄膜磁気ヘッド１３のヘッドアンプ１３４ａ及びリードライトチャネル１３４ｂを含むリードライトＩＣ回路、１３５はマイクロ波励振電流及び直流励振電流を供給する励振電流供給回路、１３６は書込みヘッド素子に印加される書込み信号を流すため、及び読出しヘッド素子に定電流を印加して読出し出力電圧を取り出すためのヘッド素子用配線部材をそれぞれ示している。励振電流供給回路１３５の一方の出力端子は励振電流用配線部材２２等を介して薄膜磁気ヘッド１３の線路導体３８に接続されており、他方の出力端子は接地されている。磁気ディスク１０は、スピンドルモータ１１等を介して接地されている。
【００９４】
図１に示した記録再生及び共鳴制御回路１９は、上述したＨＤＣ１３２、コンピュータ１３３、リードライトＩＣ回路１３４、及び励振電流供給回路１３５等から構成されている。
【００９５】
以上説明したように本実施形態によれば、線路導体の縦横比Ｂ／Ａを０．１５から１．２の領域、又は縦横比Ｂ／Ａが７以上の領域とすることにより、線路導体の扁平度が適切となり、マイクロ波を磁気ディスクに非常に効率良くかつ集中的に印加することができる。もちろん、本実施形態によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気ディスクに高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【００９６】
本実施形態では、特に、マイクロ波放射体がＩ−ＭＬＩＮで構成されていることから、ＣＰＷの場合のように中央の線路導体から出た電気力線のリターンが横方向に存在するの接地導体で終端することなく、線路導体３８から出た電気力線のリターンが対向位置に配置されている接地導体である磁気ディスク１０に直接的に戻るので、電界／磁界に変換されたマイクロ波電力をほぼ全て磁気ディスク１０に印加することができる。そのため、放射電界従って放射磁界の中央に放射の弱い部分が生じることなく、強い放射を磁気ディスク１０に印加することができる。さらに、電気力線のリターンが磁気ディスクの表面と平行にはならずほぼ垂直に印加されるため、磁界の方向が磁気ディスク表面と平行（長手方向）となるから、書込みに必要な垂直方向（磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向）の書込み磁界強度を大幅に低減することができる。しかも、Ｉ−ＭＬＩＮであるゆえに、線路導体３８からの電気力線は基板の裏側方向には進まず、ほぼ全て接地導体である磁気ディスク１０に印加される。また、その場合に、線路導体３８と接地導体である磁気ディスク１０との間には空気のみがあるため、誘電体損は誘電体材料が存在する場合に比して非常に小さくなる。
【００９７】
また、本実施形態のような垂直磁気記録構造の書込みヘッド素子では主磁極の先端の補助磁極側に近い端縁に最も強い書込み磁界が発生するので、線路導体３８を主磁極層及び補助磁極層間に位置に配置することにより、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気ディスク１０に印加することができる。
【００９８】
このようにいわゆる熱アシスト（加熱）によることなく、大きな保磁力を有する磁気ディスクに高精度でデータ信号の書込みを行うことができることが理解される。さらに、電子放出源、レーザ光源等の大きな負担となる特別の素子を用いることなく、このような磁気記録方法を実現することができ、コンパクト化及び低コスト化が可能となる。
【００９９】
本実施形態の変更態様として、線路導体を主磁極について補助磁極とは反対側に配置しても良い。ただし、この場合、線路導体の位置が最も強い書込み磁界が発生する位置からずれるため、マイクロ波帯共鳴用磁界の印加効果が上述の実施形態の場合に比して多少低下する。
【０１００】
以上、薄膜磁気ヘッド１３の構成について詳細に説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは上述した構成に限定されるものではなく、他の種々の構成をとり得ることは明らかである。
【０１０１】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  磁気ディスク
１０ａ  ディスク基板
１０ｂ  磁化配向層
１０ｃ  軟磁性裏打ち層
１０ｄ  中間層
１０ｅ  磁気記録層
１０ｆ  保護層
１１  スピンドルモータ
１２  ＨＧＡ
１３  薄膜磁気ヘッド
１４  アセンブリキャリッジ装置
１５  ピボットベアリング軸
１６  キャリッジ
１７  ＶＣＭ
１８  駆動アーム
１９  記録再生及び共鳴制御回路
２０  ロードビーム
２１  フレクシャ
２２  励振電流用配線部材
２２ａ  上側接地導体
２２ｂ、２２ｃ  誘電体層
２２ｄ  導体線路
２３  ワイヤ
３０  スライダ基板
３０ａ  ＡＢＳ
３０ｂ  素子形成面
３０ｃ、３０ｄ  スライダ端面
３１  磁気ヘッド素子
３１ａ  ＭＲ読出しヘッド素子
３１ａ１  ＭＲ積層体
３１ａ２  下部シールド層
３１ａ３  上部シールド層
３１ｂ  インダクティブ書込みヘッド素子
３１ｂ１  主磁極層
３１ｂ１１  主磁極ヨーク層
３１ｂ１２  主磁極主要層
３１ｂ２  トレーリングギャップ層
３１ｂ３  書込みコイル
３１ｂ４  書込みコイル絶縁層
３１ｂ５  補助磁極層
３１ｂ５１  トレーリングシールド部
３１ｂ６  補助シールド層
３１ｂ６１  リーディングシールド部
３１ｂ７  リーディングギャップ層
３２  保護部
３３、３４、３５、３６、３７  端子電極
３８  線路導体
３８ａ  左端面
３８ｂ  右端面
３８ｃ  下面
３８ｄ  上面
３８ｅ  ＡＢＳから最遠端の位置
１２０  共鳴用磁界
１２１  書込み磁界
１３０  モータドライバ
１３１  ＶＣＭドライバ
１３２  ＨＤＣ
１３３  コンピュータ
１３４  リードライトＩＣ回路
１３４ａ  ヘッドアンプ
１３４ｂ  リードライトチャネル
１３５  励振電流供給回路
１３６  ヘッド素子用配線部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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