(57)【要約】  【課題】  本発明は、磁気記憶装置に関し、より詳細にはリターンヨークに磁気的に接続したトレーリングシールドが、トレーリングシールドの主磁極と対向する面とＡＢＳの反対の面との間に所定角度の成す傾斜面を備える垂直磁気記録ヘッドの構造に関する。  【解決手段】  本発明の垂直磁気記録ヘッドは、リターンヨークの主磁極に対向する面に磁気的に接続し、リターンヨークのＡＢＳと連続した面を有するトレーリングシールドを具備した垂直磁気記録ヘッドであり、トレーリングシールドは、そのトレーリングシールドの主磁極と対向する面とトレーリングシールドのＡＢＳの反対の面との間に所定角度の傾斜面を備えるよう構成する。【選択図】    図１
2010015646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リターンヨークの主磁極に対向する面に磁気的に接続し、該リターンヨークのＡＢＳと連続した面を有するトレーリングシールドを具備した垂直磁気記録ヘッドであって、
前記トレーリングシールドは、該トレーリングシールドの前記主磁極と対向する面と該トレーリングシールドのＡＢＳの反対の面との間に所定角度の傾斜面を備える
ことを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記傾斜面の所定角度は、４５°から７０°の範囲にある
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記トレーリングシールドのＡＢＳと該ＡＢＳの反対の面との間の厚みが、８０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記請求項１又は請求項３に記載の垂直磁気記録ヘッドを搭載した
ことを特徴とする磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ヘッドに関し、より詳細にはトレーリングシールドを備える垂直磁気記録ヘッドの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記憶装置においては、情報量の増大に伴い更なる大容量化・高密度記録が求められ、従来の面内記録方式から垂直記録方式が用いられるようになってきている。垂直記録方式は、記録層の下に軟磁性層（ＳＵＬ：Ｓｏｆｔ  Ｕｎｄｅｒ  Ｌａｙｅｒ）を裏打ち層として備える磁気記録媒体と主磁極とリターンヨークとを備える単磁極の記録ヘッドとによって、磁気記録媒体への垂直磁気記録を成し得ている。
【０００３】
図１１は、垂直磁気記録を説明するために垂直磁気記録ヘッド１００と記録媒体６００の構造を模式的に示した図である。垂直磁気記録ヘッド１００は主磁極２００とリターンヨーク４００、トレーリングシールド３００およびコイル５００とから構成する。主磁極２００とリターンヨーク４００は、図の右側に図示しない補助ヨークで磁気的に接続しており、コイル５００は主磁極２００から記録磁界を印加するための磁束を発生させるための励起用のコイルである。
【０００４】
記録媒体６００は、基材６１０上に軟磁性体の裏打ち層６２０、その上に中間層６３０、さらにその上に記録層６４０を積層した構造となっている。
【０００５】
主磁極２００で発生した磁束は図１１に示すように主磁極２００のＡＢＳ（Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ）に向かって絞られ、絞られた主磁極２００の先端から記録媒体６００の記録層６４０に対して記録磁界として印加される。磁気異方性を有する記録層６４０は、この磁束の印加により磁化方向が反転し、１ビットの情報が書き込まれることになる。
【０００６】
記録層６４０を通った磁束は裏打ち層６２０を通って再び記録層６４０を通りリターンヨーク４００に入り、補助ヨークを経て主磁極２００に還流される。リターンヨーク４００のＡＢＳの面積は大きく、リターンヨークに戻る磁束は低密度である。従って、記録層６４０からリターンヨーク４００に戻る磁束によって記録が書き換えられることはない。また、裏打ち層６２０を通った磁束の一部はトレーリングシールド３００のＡＢＳからリターンヨーク４００を通って主磁極２００に還流される。記録媒体６００の回転方向は図１１に示す矢印の方向であり、記録媒体６００の回転と主磁極２００からの磁界印加により記録層６４０は図に示すように情報が順次記録される。
【０００７】
図１１の下方に示す図は、主磁極２００先端部分を拡大した図である。主磁極２００の先端からは磁束が記録層６４０に垂直に入る外に先端の端部あるいは側面から記録層６４０に入るものもある。特に、側面から記録層６４０に入る磁束は磁化反転の遷移を鈍化させ、高密度に情報を記録する場合に悪影響を与える。このため、トレーリングシールド３００は主磁極２００先端の端部や側面から漏洩する磁束を吸収し、主磁極２００のトレーリングシールド側の記録層６４０に対する磁界分布が拡がらないよう制御している。より詳細には、記録媒体６００の回転により、主磁極２００先端のトレーリングシールド側での磁界印加で記録層６４０の磁化方向が確定されること、および記録層６４０の磁化の反転は磁化容易軸と印加磁界の角度に依存する（記録層６４０への記録磁界の印加角度が４５°のときが最も少ないエネルギーで磁化反転が行われると言われている）ことから、トレーリングシールド３００を付加することで主磁極２００先端のトレーリングシールド側を高い記録磁界勾配となるように制御を行っている。
【０００８】
トレーリングシールド３００は、リターンヨーク４００先端部に磁気的に接続されて主磁極２００に延びるように設けられ、磁気記録媒体の回転方向に沿った断面形状は、一般に矩形である（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００８−７７７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、トレーリングシールドは垂直磁気記録において主磁極から磁気記録媒体に印加する記録磁界の勾配を制御することで、高い記録密度での情報の書込みを実現している。
【００１０】
大規模・高密度記録の要求に対する挟トラック化のために、垂直磁気記録ヘッドとしては他の構成要素と共にトレーリングシールドの形状も縮小することが求められる。特に、トレーリングシールドのＡＢＳからの奥行き寸法ＴＨ (図１１の下方の図参照)も縮小される傾向にある。ＴＨの縮小によって記録磁界強度と記録磁界勾配は向上するが、縮小が進むことで主磁極と対抗するトレーリングシールド先端で磁束密度が飽和し、記録磁界勾配の向上が得られない、という問題が生じる。また、ＡＢＳからの奥行き寸法を薄くしたトレーリングシールドを作成しようとすると、スライダバーの加工時にトレーリングシールドが剥がれる、という製造上の問題も発生する。
【００１１】
本発明は、挟トラック化の垂直磁気記録ヘッドおいて、トレーリングシールドのＡＢＳからの奥行き寸法を従来と同等寸法に保ちながら挟トラック化に充分な記録磁界強度と高い記録磁界勾配が得られる垂直磁気記録ヘッド、およびこの垂直磁気記録ヘッドを搭載した磁気記憶装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の垂直磁気記録ヘッドは、リターンヨークの主磁極に対向する面に磁気的に接続し、リターンヨークのＡＢＳと連続した面を有するトレーリングシールドを具備した垂直磁気記録ヘッドであり、トレーリングシールドは、そのトレーリングシールドの主磁極と対向する面とトレーリングシールドのＡＢＳの反対の面との間に所定角度の傾斜面を備える、ことを特徴とするものである。
【００１３】
ＡＢＳの反対の面とは、ＡＢＳに対してトレーリングシールドの厚みを介した面であり、この面と主磁極と対向する面との間に所定角度の傾斜面を備えるものである。傾斜面は、ＡＢＳの反対の面と主磁極と対向する面とで作られる辺を面取りしたときに形成される面、と言うこともできる。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明によれば、トレーリングシールドに傾斜面を備えるようにしたので、トレーリングシールド内部を流れる磁束がその傾斜部分にも拡散され、主磁極先端から発生する磁束をより多く収集させることができる。これにより、記録磁界の印加角度を適正に制御でき、挟トラック化に充分な記録磁界強度と高い記録磁界勾配が得られる垂直磁気記録ヘッドの提供ができる。また、トレーリングシールドのＡＢＳからの奥行き寸法を現行と同程度の寸法にできるため、挟トラック化における製造上の問題も発生しない垂直磁気記録ヘッドの提供ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の垂直磁気記録ヘッドおよび磁気記憶装置の実施形態を、図１から図１０を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明の垂直磁気記録ヘッド１１０の構造を磁気記録媒体の回転方向に沿った断面で示したもので、従来技術として示した図１１に対応させて描いた図である（図１１と同じものは同一符号を付けている）。垂直磁気記録ヘッド１１０は主磁極２００とリターンヨーク４００、トレーリングシールド３１０およびコイル５００とから構成する。図１１と異なるのはトレーリングシールド３１０で他は図１１と同一である。
【００１７】
トレーリングシールド３１０は、主磁極２００に対向する面（図１の拡大図で辺の長さ“ａ”で示される面）とＡＢＳと反対の面（同、“ｂ”で示される面）との間に所定角度を持った傾斜面（同、“ｃ”で示される面）を備えている。辺“ａ”の成す面は、ＡＢＳに対して垂直に立ち上がり、辺“ａ”の面と辺“ｃ”の傾斜面とは所定角度を成している。本発明の一実施形態では、トレーリングシールド３１０のＡＢＳからの奥行き寸法（ＴＨ）は８０ｎｍ、辺“ａ”の長さは４０ｎｍ、辺“ａ”と辺“ｃ”との角度は４５°、材質はＣｏＮｉＦｅである。
【００１８】
次に、本発明のトレーリングシールド３１０（ここでは、本発明型とも言う）を図１に示す形状にしたときの記録磁界強度と記録磁界勾配を、従来の矩形形状の寸法を変えたトレーリングシールド（同、従来型）、従来型のトレーリングシールドに対して厚さを半減した場合のトレーリングシールド（同、厚さ半減型）との比較を３次元有限要素法による静磁界シミュレーションによって求めた値で示す。
【００１９】
その前に、シミュレーションに際してシミュレータに与えるトレーリングシールドや主磁極の形状や物性値等のパラメータについて説明する。
【００２０】
図２は、上述のシミュレーション対象の３種類のトレーリングシールドについて厚さ等の寸法の値を示したものである。即ち、従来のトレーリングシールドの厚さ（ＡＢＳに対して奥行き）“ＴＨ”（図２の下図参照）を６５ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍおよび１３０ｎｍ  に変化させる。この寸法は現行の値より縮小した値で、因みに現行のトレーリングシールドの厚さは１５０〜２００ｎｍである。厚さ半減型は、このＴＨに対してそれぞれ１／２の厚さである。また、本発明型は、厚さは従来型と同一とし、辺“ａ”に相当する“ＴＨＤ”を厚さの１／２、傾斜面の角度ＴＨθ（上述の所定角度）は、４５°一定とした。
【００２１】
図３には主磁極２００の先端部の寸法を示す。図３の上の図は、主磁極２００の先端部を成膜方向から見た平面で示したもので、平面で絞られた箇所からＡＢＳまでの長さ“ＮＨ”は７０ｎｍである。下の左の図は、主磁極２００先端部のＡＢＳの形状で、磁気記録媒体に書き込むとき隣接トラックに対し記録磁界の影響を与えないよう逆台形にしている。この逆台形の上辺“ＷＣＷＵ”はライトコア幅で８０ｎｍである。高さ寸法“ＭＰＬ”は１７０ｎｍである。
【００２２】
図４（ａ）は、記録媒体に対する記録磁界の印加角度に対する反転磁界の減少率を、Ｓｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈ理論を基に記録媒体の垂直配向性の分散を考慮して表したもので、シミュレーションから得られた印加記録磁界を実効磁界に換算するときに用いる。換算は次式を用いて行う。
【００２３】
実効磁界＝（発生磁界）／（反転磁界の減少率）
図４（ａ）に示されるように、印加角度が４０〜５０°のときに磁化方向を反転させるには１／２のエネルギーで反転できることが分かる。なお、印加角度θは図４（ｂ）に示すように、記録媒体の中心に対して印加される記録磁界の垂直方向に対する角度である。
【００２４】
記録磁界強度と記録磁界勾配の定義は、図５に示される。図５のグラフのＸ軸は同図の下方に示す主磁極２００のトレーリングシールド３１０側の先端部端点の位置を“０”とし、トレーリングシールド側を「＋」、その反対方向を「−」とした物理的位置を示し、ここではダウントラック座標と称している。記録磁界強度の値は、記録媒体６００の記録層６４０の厚さ方向の中心位置における最大値を示す実効磁界強度で、略ダウントラック座標の原点に位置する。記録磁界勾配は、実効磁界強度が１０ｋＯｅのときの傾き、と定義する。
【００２５】
上記に示した以外にシミュレータに与えるパラメータを図６に示す。図６において、「ＭＰ」は主磁極、「ＴＳ」はトレーリングシールド、「ＳＵＬ」は記録媒体の裏打ち層、「Ｂｓ」は飽和磁束密度である。
【００２６】
図２〜図６に示される条件を与えてシミュレーションを行った結果を図７〜図９に示す。図７は、図２に示すＴＨを基準としたときの記録層６４０トラック中心位置（図６に示すＡＢＳから１９ｎｍ離れた位置にある記録層６４０の位置）における記録磁界強度と記録磁界勾配の結果を示したものである。ＴＨが６５ｎｍと８０ｎｍにおいて、記録磁界強度は従来型と比べて厚さ半減型と本発明型で向上しており、記録磁界勾配は厚さ半減型では従来型と略同等で変わらないが、本発明型で記録磁界勾配が大きくなっていることが分かる。ＴＨが１００ｎｍと１３０ｎｍにおいては、本発明型は従来型に較べて記録磁界強度と記録磁界勾配は改善されているが、厚さ半減型と較べると略同等が若干本発明型の方が悪い値を示している。以上から、本発明のトレーリングシールドはＴＨが８０ｎｍ以下において本発明によるトレーリングシールドの形状が記録磁界強度と記録磁界勾配において有効に作用すると判断できる。
【００２７】
図８は、ＴＨを６５ｎｍとしたときの本発明型と厚さ半減型の記録層６４０のトラック中心における磁界強度のダウントラック座標に対する分布を示したものである。
【００２８】
図８（ａ）は、記録媒体のトラック中心に加わる磁界強度を垂直成分とダウントラック成分に分けて示したものである。この図から、本発明型は垂直成分では厚さ半減型よりも磁界強度が小さいが、ダウントラック成分では厚さ半減型よりも大きい値を示していることが分かる。本発明型のトレーリングシールドは、厚さ半減型と同一の主磁極と並行に対向する磁性体と所定の傾斜角度をもって主磁極と対向する磁性体とを接続した構造となっており、トレーリングシールド内部を流れる磁束がその傾斜部分にも拡散され、主磁極先端から発生する磁束をより多く収集させることができる。そのため、記録媒体のトラック中心に加わる磁界の垂直成分が減少し、代わりにダウントラック成分が増加する、と考えられる。
【００２９】
図８（ｂ）は、ダウントラック座標における垂直成分とダウントラック成分から算出される記録磁界の印加角度を計算し、図４のグラフと照らし合わせて実効磁界に変換される際の磁界強度の倍率をプロットしたものである。本発明型では、垂直成分の減少とダウントラック成分の増加により変換倍率のピークが厚さ半減型よりもダウントラック座標の原点側にあることが分かる。そのため、垂直成分は減少するが主磁極のトレーリング端での実効磁界変換倍率が増加し、実効磁界強度の最大値は厚さ半減型と同等に保たれる。
【００３０】
図８（ｃ）に記録媒体中心におけるダウントラック座標に対する実効磁界強度の分布を示す。厚さ半減型と本発明型で磁界強度の最大値が同等の値に換算されているのが分かる。記録磁界勾配については、図８（ｂ）の変換倍率の急落点（本発明型ではダウントラック座標３０ｎｍ、厚さ半減型では４０ ｎｍ）の位置に対応して実効磁界強度が急下降する屈曲点を有している。即ち、本発明型の方が厚さ半減型よりも記録磁界勾配の高い磁界分布を示している。
【００３１】
上述のシミュレーションはトレーリングシールドの傾斜面の角度を４５°にした場合についてのシミュレーション結果を示したが、傾斜面の角度を変えた場合のシミュレーション結果について説明する。
【００３２】
図９は、ＴＨ＝８０ｎｍ、ＴＨＤ＝４０ｎｍの条件でＴＨθを２０°〜８０°の範囲で上述と同様の静磁界シミュレーションを行った結果である。図９（ａ）は記録磁界強度、図９（ｂ）は記録磁界勾配を示す。図９（ａ）からＴＨθが４５°〜８０°のとき本発明型のトレーリングシールドの記録磁界強度は厚さ半減型と較べて同等以上にあることが分かる。また、図９（ｂ）から、ＴＨθが２０°〜８０°のとき本発明型の記録磁界勾配が厚さ半減型よりも高いことが分かる。しかし、ＴＨθが８０°のときは７０°のときよりも記録磁界勾配が下がっており、主磁極と対向するトレーリングシールド先端で磁束密度の飽和が起きた結果と考えられる。従って、ＴＨθが８０°では本発明の形状が有効とは言えない。
【００３３】
以上のことからＴＨθが４５°〜７０°では本発明型は厚さ半減型との比較において記録磁界強度は同等以上でありながら記録磁界勾配を高くでき、本発明のトレーリングシールドの形状が有効に作用していると判断できる。
【００３４】
本実施形態ではトレーリングシールドに所定角度の傾斜面を備えるようにしたが、この部分を所定曲率の曲面としてもよい。
【００３５】
次に、磁気記憶装置の一つである磁気ディスク装置８００に本発明の垂直磁気記録ヘッド１１０を搭載した例を図１０を用いて説明する。図１０は、磁気ディスク装置８００の概略を示すもので、磁気記録媒体である磁気ディスク６５０上に本発明の垂直磁気記録ヘッド１１０が浮上している状態を示している。垂直磁気記録ヘッド１１０には図１に示す記録ヘッドに加えて図示しない再生ヘッドが形成され、垂直磁気記録ヘッド１１０はスライダ上に形成されているものとする。このスライダはサスペンション７００の先端部に固定され、サスペンション７００はアーム７１０を介してアクチュエータ７２０と接続する。アクチュエータ７２０の回転により垂直磁気記録ヘッド１１０は磁気ディスク６５０上を弧を描いて移動可能とし、この移動により垂直磁気記録ヘッド１１０は磁気ディスク６５０の半径方向に位置づけされる。磁気ディスク６５０上の点線は情報の読み書きが行われるトラック６６０を示しており、垂直磁気記録ヘッド１１０はこのトラック６６０上に位置づけされることになる。この位置で垂直磁気記録ヘッド１１０は、回転する磁気ディスク６５０に対して情報の読み書きを行う。
【００３６】
これにより、挟トラック化により大容量化・高密度記録を有する磁気記憶装置の提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の垂直磁気記録ヘッドの構造とトレーリングシールドである。
【図２】シミュレーション対象のトレーリングシールド寸法である。
【図３】シミュレーション対象の主磁極形状寸法である。
【図４】シミュレーションにおける実効磁界への変換方法である。
【図５】シミュレーションにおける記録磁界強度と記録磁界勾配の定義である。
【図６】シミュレーションのパラメータ設定例である。
【図７】シミュレーション結果（その１）である。
【図８】シミュレーション結果（その２）である。
【図９】シミュレーション結果（その３）である。
【図１０】本発明による磁気ディスク装置の構成例である。
【図１１】従来の垂直磁気記録ヘッドの構造とトレーリングシールドである。
【符号の説明】
【００３８】
１００  垂直磁気記録ヘッド
１１０  垂直磁気記録ヘッド
２００  主磁極
３００  トレーリングシールド
３１０  トレーリングシールド
４００  リターンヨーク
５００  コイル
６００  記録媒体
６１０  基材
６２０  裏打ち層
６３０  中間層
６４０  記録層
６５０  磁気ディスク
６６０  トラック
７００  サスペンション
７１０  アーム
７２０  アクチュエータ
８００  磁気ディスク装置
【図１】
2010015646.tif 000003
【図２】
2010015646.tif 000004
【図３】
2010015646.tif 000005
【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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