(57)【要約】【課題】船体形状のステッチ極を有する垂直磁気書き込みヘッドを提供する。【解決手段】磁束を書き込み磁極の先端部分に導くステッチ磁極（成形層とも呼称される）を備えた磁気書き込みヘッド。このステッチ磁極は、書き込み極の先端と同心に配置される中心領域において厚く、その外側の両側において薄くなるような形状を有する。この形状によって、磁束を書き込み極の先端部分に導くと共に、一方では、高いデータ速度の記録に対して十分な極の表面積を維持できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上面に延びる極の先端を有する書き込み磁極と、
前記書き込み磁極に隣接して形成される磁極であって、前端部が前記浮上面から後退しており、中心部分および側方の両側の外側の部分を有し、前記中心部分が前記側方の両側の外側の部分より厚い、磁極と、
を含む磁気書き込みヘッド。
【請求項２】
前記磁極が前記書き込み極の表面に接触する、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項３】
前記書き込み磁極が前端表面を有し、前記磁極が前記書き込み極の前端表面に接触する、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項４】
前記磁極が前端表面およびトレーリング端部表面を有し、前記トレーリング端部表面は実質的に平坦であり、前記前端表面は、厚い前記中心部分と、薄い前記側方の両側の外側の部分とを形成するように曲線状に形成されている、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項５】
前記磁極の厚い中心部分が前記書き込み磁極の先端部分と同心に配置される、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項６】
前記磁極が、磁束を前記書き込み磁極の先端部分に導くように前記書き込み極に対して配置される成形層である、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項７】
前記磁極が、真直なトレーリング端部と、小型船の船体の形状に似た曲線形状に形成された前端部とを有する、前記浮上面に平行な断面を有する、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項８】
前記磁極が凸形状の前端部を有する、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項９】
前記磁極がＮｉＦｅまたはＣｏＦｅＮｉ合金を含む、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項１０】
前記磁極が、前記書き込み磁極の前端表面と磁気的に接続されるステッチ磁極である、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項１１】
前記磁極の中心部分の厚さが、前記磁極の側方の両側の外側の部分の厚さの１．２〜２．０倍である、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項１２】
前記浮上面から離れた領域において、前記書き込み磁極および前記磁極と磁気的に接続される戻り磁極をさらに含む、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項１３】
前記戻り磁極が、磁気背面ギャップ層によって前記磁極と磁気的に接続される、請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
【請求項１４】
ハウジングと、
前記ハウジング内部に取り付けられる磁気媒体と、
アクチュエータと、
前記磁気媒体の表面に隣接して動作するように前記アクチュエータに結合されるスライダと、
前記スライダに装着される磁気書き込みヘッドと、
を含む磁気データ記録装置であって、前記磁気書き込みヘッドが、
浮上面に延びる極の先端を有する書き込み磁極と、
前記書き込み磁極に隣接して形成される磁極であり、前端部が前記浮上面から後退した磁極であって、中心部分および側方の両側の外側の部分を有し、前記中心部分は前記側方の両側の外側の部分より厚い、磁極と、
を含む、磁気データ記録装置。
【請求項１５】
前記磁極が凸形状の前端表面を有する、請求項１４に記載の磁気データ記録装置。
【請求項１６】
前記磁極が前記書き込み極の表面に接触する、請求項１４に記載の磁気データ記録装置。
【請求項１７】
前記磁極の厚い中心部分が前記書き込み磁極の先端部分と同心に配置される、請求項１４に記載の磁気データ記録装置。
【請求項１８】
前記磁極が、真直なトレーリング端部と、小型船の船体の形状に似た曲線形状に形成された前端部とを有する、前記浮上面に平行な断面を有する、請求項１４に記載の磁気データ記録装置。
【請求項１９】
前記磁極が、前記書き込み磁極の前端表面と磁気的に接続されるステッチ磁極である、請求項１４に記載の磁気データ記録装置。
【請求項２０】
前記磁極の中心部分の厚さが、前記磁極の側方の両側の外側の部分の厚さの１．２〜２．０倍である、請求項１４に記載の磁気データ記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気データの記録に関する。さらに具体的には、本発明は、データ速度性能を改善するために磁束の集束を改善するように構成された、成形層（例えばステッチ磁極）を有する垂直磁気書き込みヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの心臓部は磁気ディスクドライブと呼称されるアセンブリである。磁気ディスクドライブは、回転磁気ディスクと、サスペンションアームによって懸架される書き込みおよび読み取りヘッドであって回転磁気ディスクの表面に隣接するヘッドと、書き込みおよび読み取りヘッドを回転ディスク上の選択された円形トラックの上部に移動させるために、サスペンションアームを搖動させるアクチュエータとを含む。読み取りおよび書き込みヘッドは、浮上面（ａｉｒ  ｂｅａｒｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ：ＡＢＳ）を有するスライダの上に直接配置される。サスペンションアームは、ディスクが回転していない時にはスライダを付勢してディスクの表面に接触させるが、ディスクが回転すると、回転ディスクによって空気が巻き込まれる。スライダが空気ベアリングの上に載ると、回転ディスクに磁気像を書き込み、回転ディスクから磁気像を読み取るために、書き込みおよび読み取りヘッドが用いられる。読み取りおよび書き込みヘッドは、書き込みおよび読み取り機能を実行するコンピュータプログラムに従って作動する処理回路に接続される。
【０００３】
磁気媒体から磁気信号を読み取るために、巨大磁気抵抗効果（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：ＧＭＲ）センサまたはトンネル接合磁気抵抗効果（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：ＴＭＲ）センサなどの磁気抵抗効果センサを用いることができる。このセンサは、第１および第２強磁性体層の間に挟装された非磁性の伝導層（ＧＭＲセンサの場合）あるいは薄い非磁性の電気絶縁性の障壁層（ＴＭＲセンサの場合）を含む。以下、これらの第１および第２強磁性体層を固定層およびフリー層と呼称する。センサスタックの上部および下部には磁気シールドが配置され、この磁気シールドは第１および第２電気リード線としても機能し得るので、電流は、フリー層、スペーサ層および固定層の面に垂直に移動する（面直電流（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｐｌａｎｅ：ＣＰＰ）の操作モード）。固定層の磁化方向は浮上面（ＡＢＳ）に垂直に固定され、フリー層の磁化方向は、ＡＢＳに平行に配置されるが、外部磁界に反応して自由に回転できる。固定層の磁化は、通常、反強磁性層との交換結合によって固定される。
【０００４】
固定層およびフリー層の磁化が互いに平行である場合は、伝導電子の散乱は最小化され、固定層およびフリー層の磁化が反平行である場合は、散乱は最大化される。読み取りモードにおいては、スピンバルブセンサの抵抗が、回転ディスクからの磁界の大きさと共にほぼ直線的に変化する。感知電流がスピンバルブセンサを通って導かれる際に抵抗が変化すると、電位が変化して、それが検出され、再生信号として処理される。
【０００５】
書き込みヘッドは、少なくとも１つのコイルと、書き込み極と、１つ以上の戻り極とを含む。コイルに電流が流れると、生じる磁界によって、磁束が書き込み極を通って流れ、書き込み磁界が書き込み極の先端から射出される。この磁界は、隣接する磁気ディスクの一部分を局所的に磁化してそれによってデータのビットを記録する程度に、十分に強力である。磁界は、続いて、磁気媒体の軟磁性下地層の中を通過し、書き込みヘッドの戻り極に戻る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁気書き込みヘッドの設計は、いくつかの競合する設計パラメータを含んでいる。例えば、データ密度を最大化するためには、データビットのサイズを最小化する必要がある。このためには、浮上面における書き込み極の先端の幅および高さ（トラック幅およびビット長さ）を低減する必要がある。しかしまた、書き込み極の先端からの書き込み磁界の強度は、高飽和保磁力の磁気媒体を磁化するのに十分な程度に強力でなければならず、さらに、データ密度の増大と共に、媒体の飽和保磁力も、記録されたビットの安定性を保証するために増大させなければならない。書き込み極のサイズが、さらに小さいビットの書き込みを可能にするように縮減されると、媒体への十分に強力な書き込み磁界を発生させることがますます難しくなる。従って、非常に高いデータ速度およびデータ密度においてデータを効率的に書き込むために、これらの競合する目標のすべてを実現することが可能な書き込みヘッドの設計に対する必要性が依然として残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、磁極の先端が浮上面に延びる書き込み磁極と、その書き込み磁極に隣接して形成される磁極であって、前端部が浮上面から後退した磁極とを含む磁気書き込みヘッドを提供する。この磁極は、中心部分と、側方の対向する外側の部分とを有し、中心部分は側方の対向する外側の部分より厚い。
【０００８】
成形層またはステッチ極と呼称できるこの磁極は、磁束を書き込み極の先端に導く。この磁極は、書き込み極に隣接する実質的に平坦な上部（トレーリング）表面と、曲線化された凸形状の底面（または前端表面）とを有する小型船の船体の形状の、ＡＢＳに平行な平面に沿う断面を有するように構成することが可能である。この磁極の形状は、磁束を書き込み磁極の先端に効果的に集束すると共に、高いデータ書き込み速度に改善するための大きな表面積をも有する。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、図面に関連付けて記述される好ましい実施形態に関する以下の詳細説明を読むと直ちに明らかになるであろう。図面においては、同じ参照符号は一貫して同様の要素を示す。
【００１０】
本発明の特質および利点と好ましい使用モードとを完全に理解するためには、以下の詳細説明を添付の図面に関連付けて読解するべきである。図面はスケールどおりには描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が具現化され得るディスクドライブ装置の模式図である。
【図２】スライダのＡＢＳの図であって、その上の磁気ヘッドの配置を示している。
【図３】本発明の可能な実施形態による磁気ヘッドの模式的な断面図である。
【図４】図３の線４−４から見た、図３の磁気ヘッドの書き込み極および成形層の上面図である。
【図５】図３および４の線５−５から見た書き込み極および成形層のＡＢＳに平行な平面の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の記述は、本発明を実施するために現在考えられる最良の実施形態を扱っている。この記述は、本発明の一般的原理を例示するためのものであり、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の概念を制限することを意味するものではない。
【００１３】
図１を参照すると、本発明を具現化するディスクドライブ１００が示される。図１に示すように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２が、スピンドル１１４上に支持され、ディスク駆動モータ１１８によって回転される。各ディスク上への磁気記録は、磁気ディスク１１２上の同心のデータトラック（図示せず）の環状パターンの形態において行われる。
【００１４】
少なくとも１つのスライダ１１３が磁気ディスク１１２の近傍に配置され、各スライダ１１３は１つ以上の磁気ヘッドアセンブリ１２１を支持する。磁気ディスクが回転すると、磁気ヘッドアセンブリ１２１が所要のデータが書き込まれる磁気ディスクの異なるトラックにアクセスし得るように、スライダ１１３が、ディスク表面１２２の上部において半径方向の内向きおよび外向きに動く。各スライダ１１３は、サスペンション１１５によってアクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、スライダ１１３をディスク表面１２２に対して付勢する僅かなスプリング力を提供する。各アクチュエータアーム１１９はアクチュエータ手段１２７に取り付けられる。アクチュエータ手段１２７は、図１に示すように、ボイスコイルモータ（ｖｏｉｃｅ  ｃｏｉｌ  ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）とすることができる。ＶＣＭは、固定磁界の内部で可動なコイルを含み、このコイルの動作の方向および速度は、制御器１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
【００１５】
ディスク記憶装置の運転の間、磁気ディスク１１２の回転によって、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に、スライダに上向きの力または揚力を付与する空気ベアリングが生成される。従って、空気ベアリングは、通常の運転中、サスペンション１１５の僅かなスプリング力に対抗して、スライダ１１３を、ディスク表面の上部に、実質的に一定の微小な間隔だけ表面から離して支持する。
【００１６】
ディスク記憶装置の種々の構成要素は、運転中、制御ユニット１２９が生成する制御信号、例えば、アクセス制御信号および内部クロック信号などによって制御される。制御ユニット１２９は、通常、制御論理回路と、記憶手段と、マイクロプロセッサとを含む。制御ユニット１２９は、ライン１２３上の駆動モータ制御信号、およびライン１２８上のヘッド位置およびシーク制御信号などの、種々のシステム操作を制御する制御信号を生成する。ライン１２８上の制御信号は、スライダ１１３を、ディスク１１２上の所要のデータトラックに最適に動かして位置決めするための所要の電流パターンを提供する。書き込みおよび読み取り信号は、記録チャネル１２５を経由して、書き込みおよび読み取りヘッド１２１に対して、またはヘッド１２１から伝送される。
【００１７】
図２を参照すると、スライダ１１３における磁気ヘッド１２１の方位をさらに詳しく見ることができる。図２は、スライダ１１３のＡＢＳの図であって、図に見ることができるように、誘導書き込みヘッドおよび読み取りセンサを含む磁気ヘッド１２１がスライダのトレーリング端部に配置される。通常の磁気ディスク記憶装置に関する上記の記述および添付の図１の表現は、例示目的のためのみのものである。ディスク記憶装置が多数のディスクおよびアクチュエータを含み得ること、および、各アクチュエータが複数のスライダを支持し得ることは当然明らかであろう。
【００１８】
図３は、磁気書き込みヘッド３００の側断面図である。書き込みヘッド３００は、書き込み磁極３０２と、前端戻り磁極３０４とを含む。前端戻り磁極３０４は、磁気背面ギャップ層３０６と、書き込み極３０２に接触するステッチ磁極３０８（成形層とも呼称される）とによって書き込み極３０２と磁気的に接続できる。
【００１９】
さらに続けて図３を参照すると、書き込みヘッド３００は、薄い非磁性のトレーリングギャップ層３１２によって書き込み極３０２のトレーリング端部から分離されるトレーリング磁気シールド３１０をも含むことができる。このトレーリングシールド３１０は、トレーリング戻り磁極３１４によって、書き込みヘッド３００の背面（例えば、書き込み極３０２と成形層３０８と背面ギャップ層３０６との背面）に接続できる。
【００２０】
書き込み磁気コイル３１６は図３において断面で示されている。書き込みコイル３１６は、非磁性の導電性材料、例えばＣｕから構成でき、書き込み極３０２の上部および下部を通ることができる。書き込みコイル３１６は、非磁性の非導電性材料３１８、例えばアルミナの中に埋め込まれる。書き込みコイル３１６に電流が流れると、生じる磁界によって、磁束が書き込み極３０２を通って流れる。この磁界は書き込み極３０２の先端から射出され、磁気媒体の磁気層を磁化する（図３には示されていない）。磁束は、磁気媒体を通って移動し、戻り極３０４に戻る。戻り極３０４においては、磁束は十分に広がり、弱化しているので、先行して記録されたデータビットを消去しない。トレーリングシールドの存在は、書き込み磁界の勾配を増大し、これは磁気切換え速度を改善する。
【００２１】
図４は、書き込み極３０２およびステッチ極３０８の上面図である。図示のように、書き込み極３０２は、浮上面ＡＢＳに延びる極の先端部分３０２ａを有し、かつ、ＡＢＳから僅かに離れた位置に始まるフレア化部分を有する。ステッチ極３０８は書き込み極３０２の下にある。ステッチ極の一部分は、点線で示されており、それが図４において書き込み極３０２の下に通っていることを表している。書き込み極３０２はＡＢＳに延びているが、ステッチ極３０８の末端はＡＢＳから後退した位置にある。さらに、図に見られるように、ステッチ極３０８も、磁束を書き込み極の先端に導くように補助するために、フレア化の部分を有するように形成することが可能である。
【００２２】
図５は、図４の線５−５から見た、ＡＢＳから後退した位置における浮上面（ＡＢＳ）に平行な平面の断面図である。図５において、ステッチ極３０８は、その外側の両側において薄く、書き込み極３０２の中心の下部であってその中心に隣接する中央部において厚くなっていることが分かる。この点で、ステッチ磁極３０８の断面は、その中心部において深い、曲線化された凸形状の底面を有する小型船の船体に似ている。極３０８の厚い中心部分は、薄い側方の両側の外側の部分の厚さの１．２〜２．０倍とすることが望ましい。極３０８の厚い凸形状の中心部分は書き込み極３０２の先端部分と同心に配置される。極３０８は、書き込み極３０２の前端表面に接触する実質的に平坦な上部（またはトレーリング）表面を有する。極３０８は、ＮｉＦｅまたはＣｏＦｅＮｉ合金などの材料から構成できる。
【００２３】
ステッチ磁極３０８のこの新規の形状は、磁束を書き込み極３０２の先端（図４における３０２ａ）に効率的に導き、それによって書き込み磁界を増強するのに役立つ。磁束をステッチ極３０８の中心に集束し、端部において搬送される磁束を低減することは有利である。この効果はステッチ極３０８の幅を低減することによって実現できるが、これは、ステッチ極の表面積を低減して、高いデータ速度性能を抑えるという好ましくない効果を伴うであろう。ステッチ極の上記の形状は、書き込み極３０２の中心に磁束を集束する一方、高いデータ速度性能をもたらすのに十分な極の表面積を維持するための十分な広さをも提供することによって、上記の両方の目標を達成する。
【００２４】
以上種々の実施形態を説明したが、それらは、例示用としてのみ提示されたもので、限定するものではないことが理解されるべきである。本発明の範囲内に包含される他の実施形態も当業者には明らかになるであろう。従って、本発明の幅と範囲とは、上記のいずれの事例的実施形態によっても限定されることはなく、以下の請求項およびその均等物によってのみ規定されるべきものである。
【符号の説明】
【００２５】
１００  ディスクドライブ
１１２  磁気ディスク
１１３  スライダ
１１４  スピンドル
１１５  サスペンション
１１８  駆動モータ
１１９  アクチュエータアーム
１２１  磁気ヘッド
１２２  ディスク表面
１２３  ライン
１２５  記録チャネル
１２７  アクチュエータ
１２８  ライン
１２９  制御器
３００  磁気書き込みヘッド
３０２  書き込み極
３０２ａ  書き込み極の先端部分
３０４  戻り極
３０６  背面ギャップ層
３０８  ステッチ極
３１０  トレーリングシールド
３１２  トレーリングギャップ層
３１４  トレーリング戻り磁極
３１６  書き込みコイル
３１８  非磁性の非導電性材料
ＡＢＳ  浮上面
【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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