(57)【要約】【課題】磁界強度を減少させずにトラック幅方向の磁界分布の広がりを抑制できる磁気ヘッドを提供する。【解決手段】主磁極を記録トラック幅を規定する部分を有するポールチップ１Ｂと、浮上面より素子高さ方向に後退したヨーク部分１Ａから構成し、ポールチップのトレーリング側面をトラック中心に対して非対称構造とする。【選択図】図２Ａ
2006323899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極と補助磁極とを備える垂直磁気記録用の磁気ヘッドにおいて、
前記主磁極は、記録トラック幅を規定するポールチップと、前記ポールチップより素子高さ方向に後退したヨーク部分とを有し、
前記ポールチップは、トレーリング方向から見た形状がトラック幅方向中心線に対して左右非対称であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記ポールチップのスロートハイトがトラック幅方向の左右で異なることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記ポールチップの絞り部分の開き角度がトラック幅方向の左右で異なることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記ポールチップの浮上面の形状が逆台形であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、記録ポールチップは、絞り部分をトラック幅方向の片側にのみ有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトラック幅方向の片側に非磁性層を挟んで磁性体からなるサイドシールドを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項６記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリング側に非磁性層を挟んで配置された磁性体からなるトレーリングシールドを有し、前記サイドシールドは前記トレーリングサイドシールドと接続していることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】
主磁極と補助磁極とを備える垂直磁気記録用の磁気ヘッドにおいて、
前記主磁極は、記録トラック幅を規定するポールチップと、前記ポールチップより素子高さ方向に後退したヨーク部分とを有し、
前記ポールチップは、トレーリング方向から見たとき、トラック幅方向中心線に対して左右の面積が異なることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項８記載の磁気ヘッドにおいて、前記ポールチップの浮上面の形状が逆台形であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１０】
請求項８記載の磁気ヘッドにおいて、記録ポールチップは、絞り部分をトラック幅方向の片側にのみ有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１１】
請求項８記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトラック幅方向の片側に非磁性層を挟んで磁性体からなるサイドシールドを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１２】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリング側に非磁性層を挟んで配置された磁性体からなるトレーリングシールドを有し、前記サイドシールドは前記トレーリングサイドシールドと接続していることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１３】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
記録ヘッドと再生ヘッドを有し、前記磁気記録媒体に対して記録、再生動作を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して位置決めするヘッド駆動部とを備える磁気記録再生装置において、
前記磁気記録媒体は軟磁性下地層と磁気記録層とを有する垂直磁気記録媒体であり、
前記記録ヘッドは主磁極と補助磁極とを有し、
前記主磁極は、記録トラック幅を規定するポールチップと、前記ポールチップより素子高さ方向に後退したヨーク部分とを有し、
前記ポールチップは、トレーリング方向から見た形状がトラック幅方向中心線に対して左右非対称であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の磁気記録再生装置において、前記ポールチップは、スキュー角に起因して前記主磁極がトラックから大きくはみでる方の側のスロートハイトが他方の側のスロートハイトより大きいことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の磁気記録再生装置において、前記ポールチップは、スキュー角に起因して前記主磁極がトラックから大きくはみでる方の側の絞り部分の開き角度が他方の側の絞り部分の開き角度より小さいことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１６】
請求項１３記載の磁気記録再生装置において、前記ポールチップは、スキュー角に起因して前記主磁極がトラックから大きくはみでる方の側と反対側にのみ絞り部分を有することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１７】
請求項１３記載の磁気記録再生装置において、前記主磁極のトラック幅方向両側面のうち、前記主磁極がスキュー角に起因してトラックから大きくはみでる方の側面に、非磁性層を挟んで磁性体からなるサイドシールドを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１８】
請求項１３記載の磁気記録再生装置において、前記ポールチップは、記録データが存在する上に重ね書きする方の側のスロートハイトが他方の側のスロートハイトより大きいことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１９】
請求項１３記載の磁気記録再生装置において、前記ポールチップは、記録データが存在する上に重ね書きする方の側の絞り部分の開き角度が他方の側の絞り部分の開き角度より小さいことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２０】
請求項１３記載の磁気記録再生装置において、前記ポールチップは、記録データが存在する上に重ね書きする方の側と反対側にのみ絞り部分を有することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２１】
請求項１３記載の磁気記録再生装置において、前記主磁極のトラック幅方向両側面のうち、記録データが存在する上に重ね書きする方の側面に、非磁性層を挟んで磁性体からなるサイドシールドを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２２】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
記録ヘッドと再生ヘッドを有し、前記磁気記録媒体に対して記録、再生動作を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して位置決めするヘッド駆動部とを備える磁気記録再生装置において、
前記磁気記録媒体は軟磁性下地層と磁気記録層とを有する垂直磁気記録媒体であり、
前記記録ヘッドは主磁極と補助磁極とを有し、
前記主磁極は、記録トラック幅を規定するポールチップと、前記ポールチップより素子高さ方向に後退したヨーク部分とを有し、
前記ポールチップは、トレーリング方向から見たとき、トラック幅方向中心線に対して左右の面積が異なることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の磁気記録再生装置において、前記ポールチップは、トラック幅方向中心線に対して、スキュー角に起因して前記主磁極がトラックから大きくはみでる方の側の面積が他方の側の面積に比較して小さいことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２４】
請求項２２記載の磁気記録再生装置において、前記ポールチップは、記録データが存在する上に重ね書きする方の側の面積が他方の側の面積に比較して小さいことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２５】
請求項２２記載の磁気記録再生装置において、前記主磁極のトラック幅方向両側面のうち、記録データが存在する上に重ね書きする方の側面に、非磁性層を挟んで磁性体からなるサイドシールドを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２６】
主磁極と補助磁極とを備え、前記主磁極は、記録トラック幅を規定するポールチップと、前記ポールチップより素子高さ方向に後退したヨーク部分とを有し、前記ポールチップは、トレーリング方向から見た形状がトラック幅方向中心線に対して左右非対称である垂直磁気記録用の磁気ヘッドの製造方法において、
前記ヨーク部の上に前記ポールチップとなる磁性膜を形成する工程と、
その上にアルミナ膜を形成する工程と、
トラック中心に対して非対称な形状のレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとしたイオンミリングによって前記ポールチップを形成する工程と、
残ったレジストを除去する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２７】
主磁極と補助磁極とを備え、前記主磁極は、記録トラック幅を規定するポールチップと、前記ポールチップより素子高さ方向に後退したヨーク部分とを有し、前記ポールチップは、トレーリング方向から見た形状がトラック幅方向中心線に対して左右非対称である垂直磁気記録用の磁気ヘッドの製造方法において、
前記ヨーク部分の上に非磁性のめっきシード膜を形成する工程と、
トラック中心に対して非対称な形状のレジストパターンを形成する工程と、
めっきにて前記シード膜状に前記ポールチップを形成する工程と、
イオンミリングにて前記シード膜を除去する工程と、
残ったレジストを除去する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録用磁気ヘッド及びそれを搭載した磁気記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録再生装置は、磁気記録媒体と磁気ヘッドを備え、磁気記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。磁気記録媒体の単位面積当たりの記録容量を大きくするためには、面記録密度を高める必要がある。しかしながら、現状の面内記録方式では、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度を上げられない問題がある。この問題を解決できるものとして、媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式がある。垂直記録方式には、記録媒体として軟磁性の裏打層を備えた二層垂直媒体を用いる方式と、裏打層を有さない単層垂直媒体を用いる方式の２種類がある。記録媒体として二層垂直媒体を用いる場合には、主磁極と補助磁極とを備えたいわゆる単磁極ヘッドを用いて記録を行うと、より強い記録磁界を媒体に印加することができる。
【０００３】
図１７に、垂直記録用磁気ヘッド１４と磁気ディスク１１との関係及び垂直記録の概略を示す。従来の磁気ヘッドは、ヘッドの走行方向側（リーディング側）から、下部シールド８、再生素子７、上部シールド９、補助磁極３、薄膜コイル２、主磁極１の順に積層されている。下部シールド８、再生素子７、上部シールド９は再生ヘッド２４を構成し、補助磁極３、薄膜コイル２、主磁極１は記録ヘッド（単磁極ヘッド）２５を構成する。主磁極１はピラー１７を介して補助磁極に接合される主磁極ヨーク部１Ａと浮上面に露出してトラック幅を規定するポールチップ１Ｂからなる。記録ヘッド２５の主磁極１から出た磁界は磁気ディスク媒体１１の磁気記録層１９、軟磁性裏打ち層２０を通り、補助磁極３に入る磁気回路を形成し、磁気記録層１９に磁化パターンを記録する。磁気記録層１９と軟磁性裏打ち層２０の間には中間層が形成されている場合もある。再生ヘッド２４の再生素子７には巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ）などが用いられる。主磁極の浮上面形状は、ヘッドにスキュー角がついた場合を考慮して、リーディング側の幅が狭い台形形状とするのが望ましい。
【０００４】
図１８は、従来の記録ヘッドの主磁極１をトレーリング方向からみた平面摸式図である。主磁極ヨーク部１Ａに接続されたポールチップ１Ｂは、トラック中心に対して対称な形状を有する。
【０００５】
また、図１７に示したヘッド構造では再生素子と主磁極の間に補助磁極と薄膜コイルが存在するため、記録再生間隔が大きくなりフォーマット効率が劣化するという欠点がある。そのため補助磁極３を主磁極１のトレーリング側に配置する構造が適用されようとしている。この構造にすることにより、記録再生間隔を小さくできる。
【０００６】
また、記録ヘッド磁界の強度と共に記録ビットセルの境界を記録するヘッド磁界垂直成分プロファイルにおける磁界勾配、すなわち、ヘッド走行方向のヘッド磁界垂直成分プロファイルの磁界勾配も高い記録密度を実現するための重要な要素である。今後、更に高い記録密度を達成するためには、更に磁界勾配を増大しなければならない。記録磁界勾配を向上させるために、主磁極１のトレーリング側に磁性体を配置する構造がある。さらにサイド側にも配置する構造がある。この構造の場合にも、閉磁路を形成するには補助磁極を主磁極のトレーリング側に配置することもある。
【０００７】
磁気ヘッドは通常、基板上にスパッタ、めっき法などを用いて磁性膜を順次、積層して製造される。したがって、主磁極のリーディング側の面は基板に平行、ヘッド浮上面に対して垂直となっているのが従来の構造である。
【特許文献１】特開２００４−９４９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、主磁極と補助磁極を有する垂直磁気記録用ヘッドと、軟磁性裏打ち層を有する二層垂直磁気記録媒体とを用いる垂直磁気記録系に関するものである。垂直磁気記録においても高記録密度化のために保磁力の大きい磁性膜を記録層に使用しなければならない。そのために記録層に印加される記録磁界強度、トレーリング側の記録磁界勾配の増加が必要不可欠である。さらにトラック幅方向の磁界分布を狭小化することも重要である。トラック幅方向の磁界分布を抑制して記録媒体上に記録される磁化幅を小さくしなければならない。また、書き込もうとしているトラックに隣接するトラックに印加される磁界強度を小さくして、隣接トラックにすでに記録されている磁化情報の減衰、消去をなくさなければならない。
【０００９】
記録磁界強度の増加方法のひとつは、軟磁性裏打ち層と記録ヘッドの距離を近づけることである。しかし、熱揺らぎによる減磁への耐性を向上させるために、記録層の膜厚はある程度必要である。また、記録層表面の平滑性、潤滑剤、ヘッドの保護膜の存在など、軟磁性裏打ち層とヘッドの距離を小さくすることを妨げる要因がある。もうひとつの方法は、ヘッド主磁極の膜厚を増加することである。同じトラック幅でも、ヘッド主磁極の膜厚を増加して主磁極浮上面の面積を増加することにより磁界強度の増加を図ることができる。しかし、ヘッド主磁極の膜厚を増加した場合において、スキュー角が発生した場合、隣接トラックに大きな磁界が印加されてしまう。
【００１０】
磁気ディスク装置では、ヘッドスライダーを固定しているサスペンションアームが、記録再生を行うために記録媒体の内側から外側まで走査される。したがって、図１９（ａ）に示すように、ヘッドは記録トラックに対して記録媒体の位置によって異なる角度をなす。これがスキュー角φである。二層垂直媒体系の記録磁界はヘッド主磁極の対向面と対応する分布をする。図１９（ｂ）に示すように、ヘッド主磁極の膜厚ｔを増加した場合、ヘッド主磁極の浮上面の対向面が隣接トラックに近づき、隣接トラックに大きな磁界が印加されてしまう。結果として、隣接トラックのデータの減衰あるいは消去が生じてしまう。従来技術としては、記録ヘッドにスキュー角がついた場合を考慮して、図１９（ｃ）に示すように、主磁極の浮上面形状をリーディング側の幅が狭い台形形状とする技術がある。主磁極の浮上面形状を台形形状にした場合、その面積が減少するために磁界強度も減少してしまう。特開２００４−９４９９７号公報においても同様である。
【００１１】
また、主磁極のトレーリング側とサイド側に磁性体を配置した場合、トレーリング側の磁界勾配を増加させ、トラック幅方向の分布を抑えることができるが、磁界強度が減少してしまうという欠点がある。
【００１２】
以上の事から、媒体上の記録トラック幅を小さくし、隣接トラックのデータを減衰、消去することなく、高い磁界強度を印加することが高記録密度化にとって必須である。この問題は、垂直磁気記録を用いた磁気ディスク装置のさらなる高記録密度化を実現するために解決しなくてはならない問題である。
【００１３】
そこで、本発明は、高磁界強度を保ちつつ、狭トラック化でき、隣接トラックのデータを減衰、消去することなく高磁界強度を発生できる垂直記録用磁気ヘッド及びその製造方法を提供し、更にその垂直記録用磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク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】
【００１４】
本発明による磁気ヘッドは、主磁極と補助磁極とを備え、主磁極は、記録トラック幅を規定するポールチップと、ポールチップより素子高さ方向に後退したヨーク部分とを有し、ポールチップは、トレーリング方向から見た形状がトラック幅方向中心線に対して左右非対称であることを特徴とする。ポールチップの浮上面の形状が逆台形である。具体的には、ポールチップのスロートハイトがトラック幅方向の左右で異なる、あるいはポールチップの絞り部分の開き角度がトラック幅方向の左右で異なる。また、ポールチップは、絞り部分をトラック幅方向の片側にのみ有する形状としてもよい。
【００１５】
本発明による磁気ヘッドは、また、ポールチップを、トレーリング方向から見たとき、トラック幅方向中心線に対して左右の面積が異なる主磁極を有する磁気ヘッドである。
【００１６】
本発明のトレーリング方向から見た形状がトラック幅方向中心線に対して左右非対称なポールチップを備える磁気ヘッドを磁気記録再生装置に用いる場合、ポールチップは、スキュー角に起因して主磁極がトラックから大きくはみでる方の側のスロートハイトが他方の側のスロートハイトより大きいこと、あるいは、スキュー角に起因して主磁極がトラックから大きくはみでる方の側の絞り部分の開き角度が他方の側の絞り部分の開き角度より小さいこと、あるいは、スキュー角に起因して主磁極がトラックから大きくはみでる方の側と反対側にのみ絞り部分を有することが好ましい。また、主磁極のトラック幅方向両側面のうち、主磁極がスキュー角に起因してトラックから大きくはみでる方の側面に、非磁性層を挟んで磁性体からなるサイドシールドを有することが好ましい。
【００１７】
また、記録データが存在する上に重ね書きするタイプの磁気記録再生装置の場合、ポールチップは、記録データが存在する上に重ね書きする方の側のスロートハイトが他方の側のスロートハイトより大きいこと、記録データが存在する上に重ね書きする方の側の絞り部分の開き角度が他方の側の絞り部分の開き角度より小さいこと、あるいは、記録データが存在する上に重ね書きする方の側と反対側にのみ絞り部分を有することが好ましい。主磁極のトラック幅方向両側面のうち、記録データが存在する上に重ね書きする方の側面に、非磁性層を挟んで磁性体からなるサイドシールドを有することも好ましい。
【００１８】
本発明のトレーリング方向から見たとき、トラック幅方向中心線に対して左右の面積が異なるポールチップを備える磁気ヘッドを磁気記録再生装置に用いる場合、ポールチップは、トラック幅方向中心線に対して、スキュー角に起因して前記主磁極がトラックから大きくはみでる方の側の面積が他方の側の面積に比較して小さいのが好ましい。
【００１９】
また、記録データが存在する上に重ね書きするタイプの磁気記録再生装置の場合、ポールチップは、記録データが存在する上に重ね書きする方の側の面積が他方の側の面積に比較して小さいことが好ましい。
【００２０】
本発明の主磁極構造によると、ヘッド走行方向の磁界分布の幅が小さくても高記録磁界を発生でき、ヘッドにスキュー角がついた場合でも、隣接トラックのデータの減衰、消去を生じさせず、記録密度を増加できる。ここで、ヘッド浮上面とは、カーボンなどの非磁性材料の保護膜を除いたヘッドを構成する磁性膜の媒体に対向する面のことを指す。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、最大記録磁界を減少させずにトラック幅方向の磁界分布の広がりを抑制することができ、隣接トラックに印加される磁界を減少でき、トラック間隔を狭めることができる記録ヘッド及びそれを搭載した磁気ディスク装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の図においては、同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。
【００２３】
図１は、磁気記録再生装置の概念図である。磁気記録再生装置は、モータ２８によって回転する磁気ディスク（磁気記録媒体）１１上の所定位置に、サスペンションアーム１２の先端に固定されたスライダー１３に搭載された磁気ヘッドによって磁化信号の記録再生を行う。ロータリアクチュエータ１５を駆動することにより、磁気ヘッドの磁気ディスク半径方向の位置（トラック）を選択することができる。磁気ヘッドへの記録信号及び磁気ヘッドからの読み出し信号は信号処理回路３５ａ，３５ｂにて処理される。
【００２４】
図２Ａは、本発明による磁気ヘッドに組み込まれる主磁極の一例を示す図であり、トレーリング方向からみた主磁極の平面摸式図である。図３は、本発明による磁気ヘッドのトラック中心での断面模式図である。図には、磁気記録媒体１１の断面模式図もあわせて示した。また、図２Ｂは、図２Ａに示した主磁極のポールチップ１Ｂの概略斜視図である。
【００２５】
この磁気ヘッドは、主磁極１と補助磁極３とを備えた記録ヘッド２５と、再生素子７を備えた再生ヘッド２４を有する記録再生複合ヘッドである。主磁極１と補助磁極３とは浮上面から離れた位置でピラー１７によって磁気的に接続され、主磁極１、補助磁極３、ピラー１７によって構成される磁気回路に薄膜コイル２が鎖交している。主磁極１は、補助磁極３のリーディング側に配置されている。主磁極１は補助磁極３とピラー１７で接続される主磁極ヨーク部１Ａ、ヘッド浮上面に露出してトラック幅を規定するポールチップ１Ｂから構成される。ポールチップ１Ｂは、媒体に対向してトラック幅を規定する先端部分に磁束を集中させるために、媒体対向面から素子高さ方向に行くに従ってトラック幅方向の磁極幅の変化の割合が変化する位置（絞り位置）までの媒体対向面からの長さ、いわゆるスロートハイトがトラック中心に対して左側と右側で異なる構造をとる。巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ）などからなる再生素子７は、リーディング側の下部シールド８とトレーリング側の上部シールド９からなる一対の磁気シールド（再生シールド）間に配置されている。
【００２６】
主磁極１のトレーリング側に配置した磁性体３２は、ヘッド走行方向のヘッド磁界垂直成分プロファイルの磁界勾配を増大するためのものである。なお、図３に示した構造では、補助磁極３を主磁極１のリーディング側に配置したが、補助磁極３は主磁極１のリーディング側に配置してもよい。
【００２７】
図２Ａに示したトラック中心に対して非対称な構造の主磁極を有する本発明の磁気ヘッドと、図１８に示したトラック中心に対して対称な構造の主磁極を有する従来構造の磁気ヘッドに対して、主磁極より発生する記録磁界を３次元磁界計算により計算した。図４に、結果を示す。
【００２８】
計算の条件は以下の通りである。図２に示した本発明の磁気ヘッドの主磁極のトラック幅を規定するポールチップ１Ｂは、幅９０ｎｍ、膜厚２００ｎｍとした。浮上面の形状はリーディング側の幅が小さい台形形状とした。大きい方のスロートハイトは２μｍ、小さい方のスロートハイトは１００ｎｍとした。ここで、スロートハイトとは、ポールチップ１Ｂにおいてトラック幅方向の幅の変化の割合が変化し、磁束を集中させる機能を持つ部分である。図２Ａにおいて、ポールチップ１Ｂの斜面の辺Ｌとポールチップ１Ｂの浮上面端部から素子高さ方向に延ばした垂線との交点Ｐ１を絞り位置とよび、絞り位置Ｐ１からポールチップ１Ｂの浮上面端部Ｐ２までの距離がスロートハイトとなる。また、図２Ａに示した主磁極をトレーリング側からみた概略構造図において、ポールチップ１Ｂの境界部分の絞り位置Ｐ１からのポールチップ１Ｂの幅の広がりθは左右共に４５度とした。
【００２９】
ポールチップ１Ｂの材料としてはＣｏＮｉＦｅを想定し、飽和磁束密度を２．４Ｔ、比透磁率を５００とした。主磁極のヨーク部１Ａは、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。補助磁極３は、飽和磁束密度が１．０Ｔの材料を想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３０μｍ、素子高さ方向の長さを１６μｍ、膜厚を２μｍとした。上部シールド９、下部シールド８は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３２μｍ、素子高さ方向の長さは１６μｍ、膜厚を１．５μｍとした。磁性体３２は計算の簡略化のために省略した。
【００３０】
磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層２０の材料としてはＣｏＴａＺｒを想定し、ヘッド浮上面から軟磁性裏打ち層２０の表面までの距離は４０ｎｍ、軟磁性裏打ち層２０の膜厚は１５０ｎｍとした。記録磁界は、ヘッド浮上面から２５ｎｍの磁気記録層中心位置を想定した位置で算出した。媒体記録層１９は膜厚２０ｎｍだけを考慮した。
【００３１】
図１８に示したトラック中心に対して対称な構造の主磁極を有する従来構造の磁気ヘッドに対しては、主磁極のポールチップ１Ｂの形状以外は、形状、材料ともに上記実施例の磁気ヘッドと同様の条件で計算を行った。ポールチップ１Ｂに関しては、幅１００ｎｍ、膜厚２００ｎｍとした。浮上面の形状はリーディング側の幅が小さい台形形状とした。スロートハイトは両側とも１００ｎｍとした。
【００３２】
図４は、本発明の磁気ヘッドと従来構造の磁気ヘッドのトラック幅方向の記録磁界分布を比較して示した図である。図４の横軸はヘッド幅方向の距離、縦軸が記録磁界の強度である。前記条件の場合、本発明の磁気ヘッドによると記録磁界の強度を劣化させずに、トラック幅方向の磁界の広がりを小さくでき、高記録密度化を実現できる。本発明の磁気ヘッドは、従来構造の磁気ヘッドに比べて、磁界強度の高い１１０００×（１０００／４π）Ａ／ｍの付近では３％、７０００×（１０００／４π）Ａ／ｍの付近では５％程度の磁界幅の減少が図られている。さらに、磁界強度の小さいところでは磁界分布の広がりを押さえることができている。これは、片方のスロートハイトで磁界強度を補い、残りのもう一方で磁界分布の急峻化を図っているからであある。計算では本発明のポールチップ１Ｂの幅を従来構造より１０ｎｍだけ小さくしているが、従来構造でポールチップ１Ｂの幅を１０ｎｍ小さくすると、磁界強度が約１０００×（１０００／４π）Ａ／ｍ減少してしまい、図４に示すような本発明の効果は得られない。
【００３３】
本発明の主磁極構造によって、このような効果が得られる理由を図５に示す。図５は磁気ヘッドの磁界強度のトラック幅依存性を示す図であり、横軸はポールチップ１Ｂの媒体対向面の幅、縦軸は規格化最大磁界強度である。規格化最大磁界強度は、ポールチップ１Ｂの媒体対向面の幅が１５０ｎｍの時の最大磁界強度でそれぞれの最大磁界強度を規格化した値である。図示の特性ａは、スロートハイトが媒体対向面に対して垂直になっている主磁極のものである（α＝０°）。特性ｂはスロートハイトが媒体対向面に対して９．５度傾斜している主磁極のものであり（α＝９．５°）、特性ｃはスロートハイトが媒体対向面に対して１９度傾斜（α＝１９°）しているヘッドのものである。α＝１９°のヘッドは、斜面の影響により、ポールチップ１Ｂの媒体対向面の幅が減少しても最大磁界強度の減少が抑制できている。したがって、図４に示すように、同じ最大磁界強度でもトラック幅方向の分布の広がりを抑制することができる。また、特開２００４−９４９９７号公報に記載されたヘッドでは浮上面形状のみが非対称になっているだけで、本発明のような効果は得られない。
【００３４】
図６は、片側のみスロートハイトを変化させた場合の磁界強度と磁界分布を示す図である。図６（ａ）の横軸はスロートハイト、縦軸が記録磁界の最大強度である。図６（ｂ）の横軸はヘッド幅方向の距離、縦軸が記録磁界の強度である。
【００３５】
磁気ヘッドの主磁極のトラック幅を規定するポールチップ１Ｂは、幅１００ｎｍ、膜厚２００ｎｍとした。浮上面の形状はリーディング側の幅が小さい台形形状とした。スロートハイトは、一方のスロートハイト（小さい方のスロートハイト）を１００ｎｍで固定とし、他方のスロートハイト（大きい方のスロートハイト）を変化させた。また、図２Ａに示した主磁極をトレーリング方向からみた平面摸式図において、ポールチップ１Ｂの境界部分の絞り位置からのポールチップ１Ｂの幅の広がりの角度θは４５度とした。ポールチップ１Ｂの材料としてはＣｏＮｉＦｅを想定し、飽和磁束密度を２．４Ｔ、比透磁率を５００とした。主磁極ヨーク部１Ａは、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。
【００３６】
補助磁極３は、飽和磁束密度が１．０Ｔの材料を想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３０μｍ、素子高さ方向の長さを１６μｍ、膜厚を２μｍとした。上部シールド９、下部シールド８は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３２μｍ、素子高さ方向の長さは１６μｍ、膜厚を１．５μｍとした。磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層２０の材料としてはＣｏＴａＺｒを想定し、ヘッド浮上面から軟磁性裏打ち層２０の表面までの距離は４０ｎｍ、軟磁性裏打ち層２０の膜厚は１５０ｎｍとした。記録磁界はヘッド浮上面から２５ｎｍの磁気記録層中心位置を想定した位置で算出した。媒体記録層は膜厚２０ｎｍだけを考慮した。
【００３７】
図６（ａ）及び図６（ｂ）をみると、大きい方のスロートハイトが５００ｎｍ以上になると分布磁界強度ともに変化しなくなる。したがって、本発明の主磁極において、大きい方のスロートハイトは５００ｎｍ以上である事が望ましい。
【００３８】
図７は、本発明による磁気ヘッドの主磁極の別の構造例を示す平面模式図である。この磁気ヘッドの主磁極は、絞り部分が片側にしかなく、ポールチップはトラック中心に対して左側と右側で異なる構造をとる。このような主磁極の構造によっても、図４に示したような効果が得られる。
【００３９】
また、図８は、本発明による磁気ヘッドの主磁極の別の構造例を示す平面模式図である。この磁気ヘッドは、絞り部分の左右の開き角度θ１とθ２が異なり、ポールチップはトラック中心に対して左側と右側で異なる構造をとる。このような主磁極の構造によっても、図４に示したような効果が得られる。
【００４０】
図９は、本発明の別の実施例を示す図である。本実施例では、主磁極のトラック幅方向の片側に非磁性層を介して磁性体からなるシールド３２を配置している。本実施例では、シールド３２は、主磁極のスロートハイトの大きい側に配置した。このシールド３２は磁界分布の広がりを抑制する効果がある。図９に示した主磁極とシールドを有する本発明の磁気ヘッドと、図１８に示した従来構造の主磁極を有する磁気ヘッドに対して、主磁極より発生する記録磁界を３次元磁界計算により計算した。図１０に、結果を示す。
【００４１】
図９に示した主磁極のトラック幅を規定するポールチップ１Ｂは、幅１００ｎｍ、膜厚２００ｎｍとした。浮上面の形状はリーディング側の幅が小さい台形形状とした。大きい方のスロートハイトは５μｍ、小さい方のスロートハイトは１００ｎｍとした。また、図９に示した主磁極をトレーリング側からみた概略構造図において、ポールチップ１Ｂの境界部分の絞り位置からのポールチップ１Ｂの幅の広がり角度は浮上面の垂線から４５度とした。ポールチップ１Ｂの材料としてはＣｏＮｉＦｅを想定し、飽和磁束密度を２．４Ｔ、比透磁率を５００とした。主磁極ヨーク部１Ａは、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。
【００４２】
補助磁極３は、飽和磁束密度が１．０Ｔの材料を想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３０μｍ、素子高さ方向の長さを１６μｍ、膜厚を２μｍとした。上部シールド９、下部シールド８は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３２μｍ、素子高さ方向の長さは１６μｍ、膜厚を１．５μｍとした。シールド３２は、主磁極からトラック幅方向とトレーリング方向とも１００ｎｍ離れており、素子高さ方向の膜厚は５０ｎｍとした。シールドの材料は飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層２０の材料としてはＣｏＴａＺｒを想定し、ヘッド浮上面から軟磁性裏打ち層２０の表面までの距離は４０ｎｍ、軟磁性裏打ち層２０の膜厚は１５０ｎｍとした。記録磁界はヘッド浮上面から２５ｎｍの磁気記録層中心位置を想定した位置で算出した。媒体記録層は膜厚２０ｎｍだけを考慮した。
【００４３】
図１８に示す従来構造の主磁極を有する磁気ヘッドに対しては、主磁極のポールチップ１Ｂの形状以外は、形状、材料ともに図９に示した主磁極を有する磁気ヘッドと同様の条件で計算を行った。ポールチップ１Ｂに関しては、幅１００ｎｍ、膜厚２００ｎｍとした。浮上面の形状はリーディング側の幅が小さい台形形状とした。スロートハイトは両側とも１００ｎｍとした。
【００４４】
図１０の横軸はヘッド幅方向の距離、縦軸は記録磁界の強度である。本実施例のヘッドと比較例のヘッドを比較すると、最大磁界強度は同じであるが、本実施例のヘッドの方が図１０中の左側の磁界分布の強度を小さく出来ていることがわかる。本実施例の構造ではサイドシールドが両側にある構造より大きい磁界強度が得られる。本実施例ではサイドシールドが片側だけに設けられているが、図１１に示すように、主磁極のトレーリング側に磁性体からなるシールドを設けても良い。また、シールドの磁性体の端部を主磁極近傍に存在させることは好ましくなく、反対側のトラック幅方向に伸ばしておくことが好ましい。シールドの磁性体の端部が主磁極近傍に存在すると、ハードディスクドライブに外部磁界が印加された場合、その端部から磁界が漏洩することを発明者らは見出している。反対側のトラック幅方向に伸ばしておくことにより、その影響を回避できることを発明者らは見出している。
【００４５】
図１２は、本発明の別の実施例を示す図である。本実施例では、主磁極のトラック幅方向の片側に非磁性層を介して磁性体からなるシールド３２を配置している。本実施例では、シールド３２を、主磁極のスロートハイトの小さい側に配置した。図１２に示した本発明の主磁極とシールドを有する磁気ヘッドと、図１８に示した従来構造の主磁極を有する磁気ヘッドに対して、主磁極より発生する記録磁界を３次元磁界計算により計算した。図１３に、結果を示す。
【００４６】
図１２に示した主磁極のトラック幅を規定するポールチップ１Ｂは、幅１００ｎｍ、膜厚２００ｎｍとした。浮上面の形状はリーディング側の幅が小さい台形形状とした。大きい方のスロートハイトは５μｍ、小さい方のスロートハイトは１００ｎｍとした。また、図１２に示した主磁極をトレーリング側からみた概略構造図において、ポールチップ１Ｂの境界部分の絞り位置からの幅の広がりは片側４５度とした。ポールチップ１Ｂの材料としてはＣｏＮｉＦｅを想定し、飽和磁束密度を２．４Ｔ、比透磁率を５００とした。主磁極ヨーク部１Ａは、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。
【００４７】
補助磁極３は、飽和磁束密度が１．０Ｔの材料を想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３０μｍ、素子高さ方向の長さを１６μｍ、膜厚を２μｍとした。上部シールド９、下部シールド８は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３２μｍ、素子高さ方向の長さは１６μｍ、膜厚を１．５μｍとした。シールドは主磁極から１００ｎｍはなれており、素子高さ方向の膜厚は１００ｎｍとした。シールドの材料は飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層２０の材料としてはＣｏＴａＺｒを想定し、ヘッド浮上面から軟磁性裏打ち層２０の表面までの距離は４０ｎｍ、軟磁性裏打ち層２０の膜厚は１５０ｎｍとした。記録磁界はヘッド浮上面から２５ｎｍの磁気記録層中心位置を想定した位置で算出した。媒体記録層は膜厚２０ｎｍだけを考慮した。
【００４８】
図１８に示す従来構造の主磁極を有する磁気ヘッドに対しては、主磁極のポールチップ１Ｂの形状以外は、形状、材料ともに図１２に示した主磁極を有する磁気ヘッドと同様の条件で計算を行った。ポールチップ１Ｂに関しては、幅１００ｎｍ、膜厚２００ｎｍとした。浮上面の形状はリーディング側の幅が小さい台形形状とした。スロートハイトは両側とも１００ｎｍとした。
【００４９】
図１３の横軸はヘッド幅方向の距離、縦軸が記録磁界の強度である。本実施例のヘッドと比較例のヘッドを比較すると、最大磁界強度は同じであるが、本実施例のヘッドの方が図１３中の両側の磁界分布の強度を小さく出来ている。
【００５０】
本発明の構造のヘッドを用いる場合、図１４Ａに示すように、スキュー角がついて、ポールチップ１Ｂが外側にはみ出す量が大きいトラック側に磁界勾配を急峻に出来る構造が配置されるようにヘッドを配置することにより、より高記録密度のハードディスクドライブを実現できる。そのためには、主磁極のポールチップのスロートハイトが大きい側、絞り部分の開き角度が小さい側、あるいは絞り部分のない側が、主磁極がトラックから大きくはみでる方の側になるようにヘッドを配置すればよい。あるいは、主磁極のスキュー角に起因してトラックから大きくはみでる方の側面に、非磁性層を挟んで磁性体からなるサイドシールドを配置してもよい。また、スキュー角がついて、ポールチップ１Ｂがトラックの外側にはみ出す側を内周側か外周側のどちらか一方向になるようにヘッドを配置された装置にしてもよい。
【００５１】
また、本発明は図１４Ｂに示すように、記録トラックを重ねるようにしてハードディスクドライブを構成した場合に適用しても良い。図１４Ｂ（１）においてトラックＴｗ１を記録し、次に図１４Ｂ（２）に示すように、トラックＴｗ２をトラックＴｗ１の一部に重ねるように記録する。同様に、図１４Ｂ（３）に示すように、トラックＴｗ３を記録する。このような記録方式は米国特許第6,185,063号明細書などで提案されている。その際、記録トラックが重なるトラック側に磁界勾配が急峻に出来る構造が配置されるように本発明のヘッドを配置することにより、より高密度のハードディスクドライブを実現できる。例えば、ディスクの外周側から内周側に向かって記録していく場合、外周側に磁界勾配が急峻に出来る構造が配置されるようにヘッドを配置する。逆に、ディスクの内周側から外周側に向かって記録していくドライブの場合には、内周側に磁界勾配が急峻に出来る構造が配置されるようにヘッドを配置すればよい。
【００５２】
図１５に、トラック中心に対して非対称な構造の主磁極を形成するための、イオンミリングを用いた製造プロセスを示す。主磁極ヨーク部１Ａ上に、スパッタ法あるいはめっき法にて、ポールチップ１Ｂとなる磁性膜、例えば２．４ＴのＣｏＮｉＦｅあるいはＦｅＣｏを形成する。次に、アルミナを形成する（図１５（ａ））。アルミナは、イオンミリングに対し、選択比をもつために、主磁極にベベル角度をもたせる時に有効である。アルミナの膜厚は、１００ｎｍ以下が望ましい。次に、アルミナ上に本発明の非対称形状のレジストパターンを形成する（図１５（ｂ））。パターン形成には、微細パターンの形成及び、素子高さ方向のセンサー部と主磁極フレア部の重ね合わせ精度の観点からもＤＵＶ（ｋｒＦ，ＡｒＦ）を用いた露光機を用いるのが良い。パターン形成後、そのパターンをマスクとして、イオンミリングを用いてベベルのついた主磁極のポールチップを形成する（図１５（ｃ））。主磁極形成イオンミリングの際に、同時にレジストパターンの外はミリングされるために、主磁極と主磁極ヨーク部に点線○で囲ったような段差が発生する。レジストを最後にアッシングもしくは剥離液を用いて除去し（図１５（ｄ））、所望の主磁極形状を得ることができる。
【００５３】
前述したイオンミリング法以外でも、トラック中心に対して非対称な構造の主磁極を形成することができる。図１６は、フレームめっき法を用いた形成方法を示す図である。主磁極ヨーク部１Ａ上に非磁性のめっきシード膜形成後（図１６（ａ））、ベベルの付いたレジストを形成する（図１６（ｂ））。レジストには、ベベルが付くようにテーパ型になるレジストを用いる。通常のレジストを露光する際にプラスフォーカス（フォーカス１．０μｍ以上）にしても良い。また、微細パターンの形成及び、素子高さ方向のセンサー部と主磁極フレア部の重ね合わせ精度の観点からもＤＵＶ（ｋｒＦ，ＡｒＦ）を用いた露光機を用いるのが良い。フレーム形成後、めっきにて主磁極のポールチップを形成する（図１６（ｃ））。めっき形成後、シード膜除去及び寸法調整をイオンミリングにて行なう（図１６（ｄ））。この場合、イオンミリングの時間が短くなるために、主磁極と主磁極ヨークの段差の発生は少ない。最後にレジスト除去し、所望の主磁極形状を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】磁気記録再生装置の概略図。
【図２Ａ】本発明による磁気ヘッドの一例の主磁極部分をトレーリング方向から見た平面模式図。
【図２Ｂ】本発明による磁気ヘッドの一例のポールチップ１Ｂの概略斜視図。
【図３】本発明による磁気ヘッドの一例のトラック中心での断面模式図。
【図４】本発明の磁気ヘッドと従来構造の磁気ヘッドのトラック幅方向の記録磁界分布を比較して示した図。
【図５】磁気ヘッドの磁界強度のトラック幅依存性を示す図。
【図６】本発明による磁気ヘッドの磁界強度のスロートハイト依存性を示す図。
【図７】本発明による磁気ヘッドの他の例の主磁極部分をトレーリング方向から見た平面模式図。
【図８】本発明による磁気ヘッドの他の例の主磁極部分をトレーリング方向から見た平面模式図。
【図９】本発明による磁気ヘッドの他の例の主磁極部分をトレーリング方向から見た平面模式図。
【図１０】本発明の磁気ヘッドと従来構造の磁気ヘッドのトラック幅方向の記録磁界分布を比較して示した図。
【図１１】本発明による磁気ヘッドの他の例の浮上面から見た平面模式図。
【図１２】本発明による磁気ヘッドの他の例の主磁極部分をトレーリング方向から見た平面模式図。
【図１３】本発明の磁気ヘッドと従来構造の磁気ヘッドのトラック幅方向の記録磁界分布を比較して示した図。
【図１４Ａ】本発明の磁気ヘッドの磁界勾配を改善する側を示した図。
【図１４Ｂ】本発明の磁気ヘッドの磁界勾配を改善する側を示した図。
【図１５】本発明の磁気ヘッドの製造方法を示す図。
【図１６】本発明の磁気ヘッドの別の製造方法を示す図。
【図１７】従来の磁気ヘッドを用いた垂直記録の概略説明図。
【図１８】従来磁気ヘッドの主磁極をトレーリング方向から見た平面模式図。
【図１９】スキュー角と主磁極の浮上面対向位置を示す模式図。
【符号の説明】
【００５５】
１…主磁極、１Ａ…主磁極ヨーク部、１Ｂ…ポールチップ、２…薄膜導体コイル、３…補助磁極、７…再生素子、８…下部シールド、９…上部シールド、１１…磁気ディスク、１２…サスペンションアーム、１３…磁気ヘッドスライダー、１４…磁気ヘッド、１５…ロータリアクチュエータ、１６…記録ヘッド、１７…ピラー、１９…磁気記録層、２０…軟磁性裏打ち層、２４…再生ヘッド、２５…記録ヘッド、３２…磁性体（トレーリング、サイドシールド）、３５…パッケージボード
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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