(57)【要約】【課題】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き込みを行うことができ、しかもコンパクト化及び低コスト化が可能な薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】データ信号の書き込み時に書き込み磁界が発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分がこの主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも主磁極及び補助磁極の間を通過するように形成されており、書き込み磁界を発生させるための書き込みコイルとを備えた電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、書き込みコイルの一部が、磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する共鳴用磁界を発生させるための共鳴コイル層と書き込みコイル層とが絶縁層を挟んで積層された構造となっている薄膜磁気ヘッドが提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体対向面を有する基板の素子形成面に形成されており、データ信号の書き込み時に自身の媒体対向面側の端部から書き込み磁界が発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分が該主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも該主磁極及び該補助磁極の間を通過するように形成されており、書き込み磁界を発生させるための書き込みコイルとを備えた電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
前記書き込みコイルの一部が、磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する共鳴用磁界を発生させるための共鳴コイル層と、書き込みコイル層とが絶縁層を挟んで積層された構造となっていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記共鳴コイル層が、前記書き込みコイルの最外周に及んでい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】
前記書き込みコイルの途中であって前記共鳴コイル層の端部にタップが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記補助磁極が、前記主磁極のトレーリング側に位置しており、該主磁極のリーディング側に補助シールドが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記補助シールドの媒体対向面側の端部から離隔した部分が、前記主磁極と磁気的に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
少なくとも前記主磁極及び前記補助シールドの間を通過するように形成されており、前記書き込みコイルと電気的に直列に接続されていて、該書き込みコイルとは逆向きに巻かれたリーディング側書き込みコイルが設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
前記リーディング側書き込みコイルの一部が、書き込みコイル層とリーディング側共鳴コイル層とが絶縁層を挟んで積層された構造となっており、前記書き込みコイルの途中である前記共鳴コイル層の端部と前記リーディング側書き込みコイルの途中である該リーディング側共鳴コイル層の端部とが、接続部によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
媒体対向面を有する基板の素子形成面に形成されており、データ信号の書き込み時に自身の媒体対向面側の端部から書き込み磁界が発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分が該主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも該主磁極及び該補助磁極の間を通過するように形成されており、書き込み磁界を発生させるための書き込みコイルとを備えた電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
前記書き込みコイルの一部が、磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する共鳴用磁界を発生させるための共鳴コイル部となっていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
前記共鳴コイル部が、前記書き込みコイルの最外周の電流路を含む部分となっていることを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記書き込みコイルの途中にタップが設けられており、前記共鳴コイル部が、該タップと前記書き込みコイルの外周端との間の部分となっていることを特徴とする請求項８又は９に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記補助磁極が、前記主磁極のトレーリング側に位置しており、該主磁極のリーディング側に補助シールドが設けられていることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１２】
磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、前記書き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１から１１のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１３】
磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、前記共鳴用磁界の最大値が、前記書き込み磁界の最大値よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構と、前記書き込みコイルに印加される書き込み電流と前記共鳴コイル層又は前記共鳴コイル層及び前記リーディング側共鳴コイル層に印加される共鳴用電流とを伝送するための複数の伝送路を有する伝送部とを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１５】
前記薄膜磁気ヘッドと前記伝送部との間に、該薄膜磁気ヘッドと前記複数の伝送路とのインピーダンスを整合させるためのインピーダンス調整手段を備えていることを特徴とする請求項１４に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１６】
前記インピーダンス調整手段が、調整用抵抗部と調整用コンデンサ部とを備えていることを特徴とする請求項１５に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１４から１６のいずれか１項に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えており、前記薄膜磁気ヘッドが書き込み及び読み出しを行う対象である少なくとも１つの磁気記録媒体と、前記複数の伝送路の少なくとも２つと接続されており、前記書き込みコイルに書き込み電流を供給するための書き込み電流源と、前記複数の伝送路の少なくとも２つと接続されており、前記共鳴コイル層又は前記共鳴コイル層及び前記リーディング側共鳴コイル層に前記共鳴用磁界を発生させるための共鳴用電流を供給するための共鳴用電流源とを備えていることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１８】
前記共鳴用電流源の出力インピーダンスと、該共鳴用電流源に接続されている前記複数の伝送路の少なくとも２つの特性インピーダンスの和との間で整合がとられていることを特徴とする請求項１７の磁気記録再生装置。
【請求項１９】
前記書き込み電流源の出力インピーダンスと、該書き込み電流源に接続されている前記複数の伝送路の少なくとも２つの特性インピーダンスの和との間で整合がとられていることを特徴とする請求項１７又は１８の磁気記録再生装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの磁気記録媒体が、磁気記録層と、該磁気記録層の媒体基板側に位置する軟磁性裏打ち層とを備えていることを特徴とする請求項１７から１９のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの磁気記録媒体が、ディスクリートトラックメディア又はパターンドメディアであることを特徴とする請求項１７から２０のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項２２】
書き込みコイルの一部に、マイクロ波帯域の周波数を有する電流を印加して、磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する共鳴用磁界を発生させ、該共鳴用磁界を該磁気記録層に印加しながら、該書き込みコイルに書き込み電流を印加して、書き込み磁界を発生させ、該書き込み磁界を該磁気記録層に印加して書き込みを行うことを特徴とする磁気記録方法。
【請求項２３】
前記書き込みコイルが、共鳴コイル層と書き込みコイル層とが絶縁層を挟んで積層された構造となっている部分を備えており、前記書き込みコイルの一部として、該共鳴コイル層を用いることを特徴とする請求項２２に記載の磁気記録方法。
【請求項２４】
前記書き込みコイルの一部として、該書き込みコイルの最外周の電流路を含む部分を用いることを特徴とする請求項２２に記載の磁気記録方法。
【請求項２５】
前記共鳴用磁界を、前記磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向に印加し、前記書き込み磁界を、該磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向に印加することを特徴とする請求項２２から２４のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【請求項２６】
前記磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、前記共鳴用磁界の最大値を、前記書き込み磁界の最大値よりも小さくすることを特徴とする請求項２５に記載の磁気記録方法。
【請求項２７】
前記共鳴用磁界を印加しながら前記書き込み磁界を前記磁気記録層に印加して書き込みを行う前に、該磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する事前共鳴用磁界を、該磁気記録層に前もって印加することを特徴とする請求項２２から２６のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁化を熱的に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、データ信号を書き込むための薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気記録再生装置に関する。また、本発明は、このような大きな保磁力を有する磁気記録媒体に、データ信号を書き込む磁気記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク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、薄膜磁気ヘッド及び磁気記録媒体のさらなる性能及び特性の向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、データ信号の読み出し用の読み出しヘッド素子としての磁気抵抗（ＭＲ）効果素子と、データ信号の書き込み用の書き込みヘッド素子としての電磁コイル素子とを積層した構造である複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。現在、このヘッドにおいて、両ヘッド素子それぞれの、微細加工の適用による小型化及び新材料系の適用による特性の向上が図られている。
【０００３】
一方、磁気記録媒体は、磁性粒子の集合体となっている。ここで一般に、１つの記録ビットは、複数の磁性粒子から構成されているが、従来、記録ビットの境界の磁気的なゆらぎを減少させて記録密度を高めるために、磁性粒子の微細化が図られてきた。しかし、磁性粒子の微細化を進めると、体積減少に伴って磁性粒子内の磁化の熱揺らぎが大きくなり、磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００４】
この問題への１つの対処として、現在、面内磁気記録方式から垂直磁気記録方式への移行が検討されており、実際、製品化も実現している。垂直磁気記録用の媒体においては、磁性粒子を微細化しても所定の磁気記録層厚を確保すること等によって、長手磁気記録用の媒体と比較して熱揺らぎをより抑えることが容易となる。これにより面記録密度の大幅な向上が可能となる。
【０００５】
しかしながら、さらなる記録密度の向上を図るためには、垂直磁気記録用の媒体を構成する磁性粒子のさらなる微細化とともに、熱揺らぎをより確実に抑制することが求められる。このために、磁性粒子の磁気異方性エネルギーＫＵを大きくすることが考えられるが、この磁気異方性エネルギーＫＵの増加は、磁気記録層の保磁力の増加をもたらす。実際、熱揺らぎの抑制を図った磁気記録層の保磁力は、例えば５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）以上の値となる。これに対して、磁気ヘッドによる書き込み磁界強度は、ヘッド内の磁極を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまい、一般に保磁力の２倍程度の書き込み磁界が必要とされている飽和磁気記録を行うことが非常に困難な状況となる。
【０００６】
ここでさらなる対策として、保磁力の大きな（磁気異方性エネルギーＫＵの大きな）磁気記録層を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に磁気記録媒体を加熱することによって保磁力を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。
【０００７】
この熱アシスト磁気記録方式における磁気記録媒体の加熱方法として、現在、電子線、又は近接場光を磁気記録媒体に照射する方法が主に提案されている。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。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、種々の困難が生じており、問題となっている。
【００１０】
実際、上述したような熱アシスト磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを実現するためには、一般に、高い位置精度及び寸法精度の要求される微細な電子放出源、レーザ光源又は光学系部品をヘッド内部に形成する必要があり、製造工程上の大きな負担となる。その結果、製造コストの増大の原因となり得る。また、電子放出源、レーザ光源又は光学系部品といった新たな素子を設けることによって構造が複雑化し、製品上大きな要請となっているヘッドのコンパクト化が困難となってしまう。
【００１１】
また、素子形成面と媒体対向面とが垂直である一般的な薄膜磁気ヘッドの構成において、媒体対向面から電子が放出されるように電子放出源を配置したり、素子形成面に平行な光を得ることができるようにレーザ光の供給源を配置したりすることが、設計上相当に難しい。そのため、磁気記録層の記録対象位置に正確に電子又は近接場光を照射し、その上で書き込み磁界を印加することが困難となっている。
【００１２】
さらに、熱アシスト磁気記録方式においては、記録対象位置だけでなく、熱伝導によってその近傍も加熱される。そのため、かえって磁性粒子の熱揺らぎを助長してしまう可能性が生じる。また、被加熱部分の温度分布や、磁気ヘッドの書き込み磁界の分布は一様ではないため、所望の記録対象位置だけを確実に磁化反転させたり消磁させたりすることが難しい。その結果、高精度かつ高品質なデータ信号の書き込みが困難となっている。
【００１３】
さらにまた、加熱により保磁力を一時的に低減するためには、磁気記録層の材料として温度の上昇に伴う保磁力の減少率が大きな材料を用いることが好ましいが、このような新材料の開発が大きな負担となるとともに、開発された新材料において、使用環境温度の上昇に伴って熱揺らぎが増大してしまう可能性がある。
【００１４】
従って、本発明の目的は、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き込みを行うことができる薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の目的は、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き込みを行うことができ、しかもコンパクト化及び低コスト化が可能な薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【００１６】
さらにまた、本発明の目的は、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き込みを行うことができる磁気記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。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。
【００１８】
本発明によれば、媒体対向面を有する基板の素子形成面に形成されており、データ信号の書き込み時に自身の媒体対向面側の端部から書き込み磁界が発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分がこの主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも主磁極及び補助磁極の間を通過するように形成されており、書き込み磁界を発生させるための書き込みコイルとを備えた電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
書き込みコイルの一部が、磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する共鳴用磁界を発生させるための共鳴コイル層と、書き込みコイル層とが絶縁層を挟んで積層された構造となっている薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１９】
この本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、書き込みコイルの一部が共鳴コイル層となっており、この共鳴コイル層に磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する共鳴用電流を印加すると、主磁極の端部と補助磁極の端部との間に強磁性共鳴用の共鳴用磁界が発生する。書き込み時に、この共鳴用磁界を磁気記録媒体に印加することによって、書き込みに必要となる書き込み磁界強度を大幅に低減することができる。これにより、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き込みを行うことが可能となる。
【００２０】
また、共鳴コイル層が書き込みコイルの一部であるので、共鳴コイル部の巻数が制限されて、マイクロ波帯域における実効インダクタンスの増大をより少なくすることができる。また、共鳴コイル部を書き込みコイルと独立して設ける場合に比べて、駆動電流の干渉を大幅に低減することがきる。
【００２１】
この本発明による薄膜磁気ヘッドにおいて、共鳴コイル部が、トレーリングギャップに近い書き込みコイルの最外周に及んでいることが好ましい。また、書き込みコイルの途中であって共鳴コイル層の端部にタップが設けられていることも好ましい。
【００２２】
また、補助磁極が、主磁極のトレーリング側に位置しており、主磁極のリーディング側に補助シールドが設けられていることが好ましい。この場合、補助シールドの媒体対向面側の端部から離隔した部分が、主磁極と磁気的に接続されていることも好ましい。さらに、少なくとも主磁極及び補助シールドの間を通過するように形成されており、書き込みコイルと電気的に直列に接続されていて、書き込みコイルとは逆向きに巻かれたリーディング側書き込みコイルが設けられていることも好ましい。
【００２３】
また、このリーディング側書き込みコイルが設けられている場合において、リーディング側書き込みコイルの一部が、書き込みコイル層とリーディング側共鳴コイル層とが絶縁層を挟んで積層された構造となっており、書き込みコイルの途中である共鳴コイル層の端部とリーディング側書き込みコイルの途中であるリーディング側共鳴コイル層の端部とが、接続部によって電気的に接続されていることが好ましい。
【００２４】
本発明によれば、さらに、媒体対向面を有する基板の素子形成面に形成されており、データ信号の書き込み時に自身の媒体対向面側の端部から書き込み磁界が発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分が主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも主磁極及び補助磁極の間を通過するように形成されており、書き込み磁界を発生させるための書き込みコイルとを備えた電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
書き込みコイルの一部が、磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する共鳴用磁界を発生させるための共鳴コイル部となっている薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００２５】
この本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、書き込みコイルの一部が共鳴コイル部となっており、この共鳴コイル部に磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する共鳴用電流を印加すると、主磁極の端部と補助磁極の端部との間に強磁性共鳴用の共鳴用磁界が発生する。書き込み時に、この共鳴用磁界を磁気記録媒体に印加することによって、書き込みに必要となる書き込み磁界強度を大幅に低減することができる。これにより、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き込みを行うことが可能となる。
【００２６】
また、共鳴コイル部が書き込みコイルの一部であるので、共鳴コイル部の巻数が制限されて、マイクロ波帯域における実効インダクタンスの増大をより少なくすることができる。また、共鳴コイル部を書き込みコイルと独立して設ける場合に比べて、駆動電流の干渉を大幅に低減することがきる。
【００２７】
この本発明による薄膜磁気ヘッドにおいて、共鳴コイル部が、トレーリングギャップに近い書き込みコイルの最外周の電流路を含む部分となっていることが好ましい。また、書き込みコイルの途中にタップが設けられており、共鳴コイル部が、このタップと書き込みコイルの外周端との間の部分となっていることも好ましい。さらに、補助磁極が、主磁極のトレーリング側に位置しており、この主磁極のリーディング側に補助シールドが設けられていることも好ましい。
【００２８】
また、以上に述べた本発明による薄膜磁気ヘッドにおいて、磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、書き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が好ましい。さらに、磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、共鳴用磁界の最大値が、書き込み磁界の最大値よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。
【００２９】
本発明によれば、また、以上に述べた薄膜磁気ヘッドと、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構と、書き込みコイルに印加される書き込み電流と共鳴コイル層又は共鳴コイル層及びリーディング側共鳴コイル層に印加される共鳴用電流を伝送するための複数の伝送路を有する伝送部とを備えているＨＧＡが提供される。この場合、薄膜磁気ヘッドと伝送部との間に、薄膜磁気ヘッドと複数の伝送路とのインピーダンスを整合させるためのインピーダンス調整手段を備えていることが好ましい。さらに、このインピーダンス調整手段が、調整用抵抗部と調整用コンデンサ部とを備えていることが好ましい。
【００３０】
本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡを少なくとも１つ備えており、薄膜磁気ヘッドが書き込み及び読み出しを行う対象である少なくとも１つの磁気記録媒体と、上述した複数の伝送路の少なくとも２つと接続されており、書き込みコイルに書き込み電流を供給するための書き込み電流源と、上述した複数の伝送路の少なくとも２つと接続されており、共鳴コイル層又は共鳴コイル層及びリーディング側共鳴コイル層に共鳴用磁界を発生させるための共鳴用電流を供給するための共鳴用電流源とを備えている磁気記録再生装置が提供される。
【００３１】
この本発明による磁気記録再生装置において、共鳴用電流源の出力インピーダンスと、共鳴用電流源に接続されている複数の伝送路の少なくとも２つの特性インピーダンスの和との間で整合がとられていることが好ましい。さらに、書き込み電流源の出力インピーダンスと、書き込み電流源に接続されている複数の伝送路の少なくとも２つの特性インピーダンスの和との間で整合がとられていることが好ましい。
【００３２】
また、この本発明による磁気記録再生装置において、少なくとも１つの磁気記録媒体が、磁気記録層と、この磁気記録層の媒体基板側に位置する軟磁性裏打ち層とを備えていることが好ましい。さらに、この少なくとも１つの磁気記録媒体が、ディスクリートトラックメディア又はパターンドメディアであることも好ましい。
【００３３】
本発明によれば、さらにまた、書き込みコイルの一部に、マイクロ波帯域の周波数を有する電流を印加して、磁気記録媒体の磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する共鳴用磁界を発生させ、この共鳴用磁界を磁気記録層に印加しながら、書き込みコイルに書き込み電流を印加して、書き込み磁界を発生させ、この書き込み磁界を磁気記録層に印加して書き込みを行う磁気記録方法が提供される。
【００３４】
この本発明による磁気記録方法において、書き込みコイルが、共鳴コイル層と書き込みコイル層とが絶縁層を挟んで積層された構造となっている部分を備えており、書き込みコイルの一部として、共鳴コイル層を用いることも好ましい。また、書き込みコイルの一部として、書き込みコイルの最外周の電流路を含む部分を用いることも好ましい。また、共鳴用磁界を、磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向に印加し、書き込み磁界を、磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向に印加することが好ましい。さらに、磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、共鳴用磁界の最大値を、書き込み磁界の最大値よりも小さくすることが好ましい。
【００３５】
さらに、この本発明による磁気記録方法において、共鳴用磁界を印加しながら書き込み磁界を磁気記録層に印加して書き込みを行う前に、磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数を有する事前共鳴用磁界を、磁気記録層に前もって印加することも好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
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き込みを行うことができる。また、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き込みを行うことができる薄膜磁気ヘッドが提供される。また、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き込みを行うことができ、しかもコンパクト化及び低コスト化が可能な薄膜磁気ヘッドが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に、本発明を実施するための形態について、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。
【００３８】
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る。
【００３９】
図１においては、磁気記録再生装置としての磁気ディスク装置が示されており、４０は、スピンドルモータ１１の回転軸１１０の回りを回転する複数の磁気記録媒体としての磁気ディスク、１２は、磁気ディスク４０に対してデータ信号の書き込み及び読み出しを行うための薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１を、各磁気ディスク４０の表面に適切に対向させるためのＨＧＡ、１５は、薄膜磁気ヘッド２１を磁気ディスク４０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、１９は、薄膜磁気ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに後述する（リーディング側）共鳴コイル層又は共鳴コイル部に印加される共鳴用の高周波電流である共鳴用電流を制御するための記録再生及び共鳴制御回路をそれぞれ示している。
【００４０】
アセンブリキャリッジ装置１５には、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５０が設けられており、複数の駆動アーム１６が、このＶＣＭ１５０に取り付けられている。これらの駆動アーム１６は、ＶＣＭ１５０によってピボットベアリング軸１７を中心にして角揺動可能となっており、この軸に沿った方向にスタックされている。この各駆動アーム１６の先端部に、ＨＧＡ１２が取り付けられている。磁気ディスク４０、駆動アーム１６、ＨＧＡ１２は、単数であってもよい。
【００４１】
同じく図１によれば、ＨＧＡ１２は、薄膜磁気ヘッド２１と、支持機構としてのロードビーム１２０及びフレクシャ１２１と、書き込みヘッド素子に印加される電流を伝送するための複数の伝送路１３０、１３２及び１３４を有する伝送部１３と、薄膜磁気ヘッド２１と伝送部１３との間に設けられており、薄膜磁気ヘッド２１と複数の伝送路１３０、１３２及び１３４とのインピーダンスを整合させるためのインピーダンス調整部１４とを備えている。なお、図示されていないが、ＨＧＡ１２には、読み出しヘッド素子に定電流を印加して読み出し出力電圧を取り出すための配線部材も設けられている。
【００４２】
薄膜磁気ヘッド２１は、弾性を有するフレクシャ１２１の一端に取り付けられており、このフレクシャ１２１とフレクシャ１２１の他端が取り付けられたロードビーム１２０とによって、薄膜磁気ヘッド２１を支持する支持機構としてのサスペンションが構成されている。
【００４３】
伝送部１３は、Ｃｕ等の導電材料からなる３つの伝送路１３０、１３２及び１３４と、伝送路１３０及び１３２の間、並びに伝送路１３２及び１３４の間にそれぞれ積層されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の電気的な絶縁材料からなる絶縁層１３１及び１３３とを備えている。また、電流源１８は、書き込みヘッド素子の書き込みコイルに印加される書き込み電流を発生させる書き込み電流源１８０と、後述するように書き込みコイルの一部である（リーディング側）共鳴コイル層又は共鳴コイル部に印加される共鳴用電流を発生させる共鳴電流源１８１とから構成されており、伝送部１３を介して薄膜磁気ヘッド２１の書き込みヘッド素子に、書き込み電流と共鳴用電流とを供給する。なお、この電流源１８は、記録再生及び共鳴制御回路１９の一部であるが、ＨＧＡ１２又は駆動アーム１６に取り付けられていてもよいし、図１の記録再生及び共鳴制御回路１９の位置内に設けられていてもよい。
【００４４】
また、書き込み電流源１８０は、伝送路１３０及び１３４とインピーダンス整合をとりながら接続されており、共鳴電流源１８１は、伝送路１３０及び１３２とインピーダンス整合をとりながら接続されている。また、インピーダンス調整部１４は、伝送路１３０及び１３４と薄膜磁気ヘッド２１の書き込みコイルとの間のインピーダンスを整合させ、さらに伝送路１３０及び１３２と薄膜磁気ヘッド２１の共鳴コイル部との間のインピーダンスを整合させる役割を果たしている。なお、この接続構造は、後述する第１〜第４の実施形態に対応している。
【００４５】
記録再生及び共鳴制御回路１９は、図示されていないが、例えば、上述した電流源１８と、書き込み及び読み出し動作における信号の送受及び処理を行うヘッドアンプ及びリードライト（Ｒ／Ｗ）チャネルと、インターフェース制御等を行うコントローラと、回路全体の制御を司るＣＰＵとを備えていてもよい。
【００４６】
なお、インピーダンス調整部１４の構成、並びに上述したインピーダンス整合の方法については、後に詳述する。
【００４７】
図２は、本発明による薄膜磁気ヘッド２１の全体を概略的に示す斜視図である。なお、図示されている書き込みコイルの構造は、後述する第１〜第４の実施形態に対応している。
【００４８】
図２において、薄膜磁気ヘッド２１は、適切な浮上量を得るように加工された浮上面（ＡＢＳ）２１００を有するスライダ基板２１０と、ＡＢＳ２１００を底面とした際の１つの側面に相当しておりＡＢＳ２１００に垂直な素子形成面２１０１に設けられた磁気ヘッド素子３２と、磁気ヘッド素子３２を覆うように素子形成面２１０１上に設けられた被覆部３９と、被覆部３９の層面から露出している５つの端子電極３５０、３５１、３６０、３６１及び３６２とを備えている。
【００４９】
ここで、磁気ヘッド素子３２は、データ信号の読み出し用の読み出しヘッド素子である磁気抵抗（ＭＲ）効果素子３３と、データ信号の書き込み用の書き込みヘッド素子である電磁コイル素子３４とから構成されており、端子電極３５０及び３５１は、ＭＲ効果素子３３に電気的に接続されており、端子電極３６０、３６１及び３６２は、電磁コイル素子３４に電気的に接続されている。なお、端子電極３５０、３５１、３６０、３６１及び３６２は、図２に示された位置に限定されるものではなく、例えば、ＡＢＳ２１００とは反対側のスライダ端面２１２に設けられていてもよい。
【００５０】
ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４においては、各素子の一端がＡＢＳ２１００側のスライダ端面２１１に達している。ここでスライダ端面２１１は、薄膜磁気ヘッド２１の磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちＡＢＳ２１００以外の面であって主に被覆部３９の端面からなる面である。これらの素子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み出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書き込みとが行われる。なお、スライダ端面２１１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。
【００５１】
電磁コイル素子３４は、データ信号の書き込み時に自身のＡＢＳ２１００（スライダ端面２１１）側の端部から書き込み磁界が発生する主磁極としての主磁極層３４０と、ＡＢＳ２１００（スライダ端面２１１）側の端部とは離隔した部分が主磁極層３４０と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層３４５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３４０及び補助磁極層３４５の間を通過するように形成された書き込みコイル３４３とを備えている。
【００５２】
書き込みコイル３４３は、その一部が、共鳴コイル層３４３０と書き込みコイル層３４３ｂとが絶縁層を挟んで積層された３層構造となっており、残りの部分が、単層の書き込みコイル部３４３ａとなっている。ここで、端子電極３６０及び３６１を用いて、書き込みコイル３４３の外周側の端部から書き込みコイル層３４３ｂ、さらには書き込みコイル部３４３ａを介して内周側の端部までの間に通電することによって、主磁極層３４０及び補助磁極層３４５が形成する磁気回路に、書き込み磁界となる磁束を発生させることができる。一方、この書き込みコイル３４３の一部である共鳴コイル層３４３０は、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数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共鳴用磁界を発生させる。
【００５３】
共鳴コイル層３４３０は、書き込みコイル３４３の外周側の端部から書き込みコイル３４３の中間部までの部分における３層構造の１つの層として設けられており、端子電極３６０及び３６２を用いて通電されることによって、主磁極層３４０及び補助磁極層３４５が形成する磁気回路に、共鳴用磁界となる磁束を発生させる。この共鳴コイル層３４３０は、書き込みコイル３４３の最外周に及んでいる。
【００５４】
また、書き込みコイル３４３の中間部であって共鳴コイル層３４３０の内周側の端部及び書き込みコイル部３４３ａの外周側の端部に、タップとしてのタップリード層３７２が、電気的に接続されて設けられている。すなわち、タップリード層３７２は、共鳴コイル層３４３０の内周側の端部及び書き込みコイル部３４３ａの外周側の端部と端子電極３６２とを電気的に接続している。なお、書き込みコイル層３４３ｂの内周側の端及び書き込みコイル部３４３ａの外周側の端とは直接、電気的に接続されている。ここで、これら書き込みコイル層３４３ｂと書き込みコイル部３４３ａとが、一体となった１つの導電材料で形成されていてもよい。また、共鳴コイル層３４３０及び書き込みコイル層３４３ｂの外周側の端部と端子電極３６０とはリード層３７０によって、書き込みコイル部３４３ａの内周側の端部と端子電極３６１とはリード層３７１によってそれぞれ電気的に接続されている。
【００５５】
このように、共鳴コイル層３４３０を、書き込みコイル３４３の一部とすることによって、共鳴コイル層３４３０の巻数が制限されて、マイクロ波帯域における実効インダクタンスの増大をより少なくすることができる。また、共鳴コイル層を書き込みコイル３４３と離隔して設ける場合に比べて、駆動電流の干渉を大幅に低減することがきる。
【００５６】
さらに、共鳴コイル層３４３０が書き込みコイル３４３の最外周に及んでいることによって、共鳴コイル層３４３０及び書き込みコイル３４３自体をともに、トレーリングギャップに十分に近接させることができるため、書き込み磁界及び共鳴用磁界の発生効率が向上する。
【００５７】
図３（Ａ）は、本発明による薄膜磁気ヘッドの第１の実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図３（Ｂ）は、ＡＢＳ２１００側から見たスライダ端面２１１上の構成を示す平面図である。
【００５８】
図３（Ａ）において、２１０はアルチック（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ＡＢＳ２１００を有している。このスライダ基板２１０の素子形成面２１０１に、ＭＲ効果素子３３と、電磁コイル素子３４と、これらの素子を保護する被覆部３９とが主に形成されている。
【００５９】
ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２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３３０及び上部シールド層３３４とを含む。ＭＲ積層体３３２は、面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plane））巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane））ＧＭＲ多層膜、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））多層膜を含み、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。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００６０】
このＭＲ積層体３３２がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に絶縁用の上下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３３２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３３２がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０はそれぞれ上下部の電極層としても機能する。この場合、上下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３３２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。
【００６１】
ＭＲ積層体３３２は、例えば、ＴＭＲ効果多層膜を含む場合、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ又は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ＣｏＦｅ等の強磁性膜が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Ａｌ、ＡｌＣｕ又は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。
【００６２】
また、下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４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）、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成される。
【００６３】
同じく図３（Ａ）によれば、電磁コイル素子３４は、垂直磁気記録用であり、主磁極層３４０と、トレーリングギャップ層３４２と、共鳴コイル部３４３ｒを含む書き込みコイル３４３と、書き込みコイル絶縁層３４４と、補助磁極層３４５と、補助シールドとしての補助シールド層３４６と、リーディングギャップ層３４７とを備えている。
【００６４】
主磁極層３４０は、書き込みコイル３４３の書き込みコイル部３４３ａ及び書き込みコイル層３４３ｂに書き込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書き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３４００及び主磁極主要層３４０１から構成されている。ここで、主磁極層３４０のＡＢＳ２１００（スライダ端面２１１）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３４０１のみの層厚に相当しており小さくなっている。その結果、データ信号の書き込み時には、この端部から高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層３４００及び主磁極主要層３４０１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。
【００６５】
補助磁極層３４５及び補助シールド層３４６はそれぞれ、主磁極層３４０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３４５は、上述したように、ＡＢＳ２１００（スライダ端面２１１）側の端部とは離隔した部分が主磁極層３４０と磁気的に接続されているが、補助シールド層３４６は、本実施形態においては主磁極層３４０と磁気的に接続されていない。
【００６６】
補助磁極層３４５及び補助シールド層３４６のスライダ端面２１１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３４５０及びリーディングシールド部３４６０となっている。トレーリングシールド部３４５０は、主磁極層３４０のスライダ端面２１１側の端部とトレーリングギャップ層３４２を介して対向している。また、リーディングシールド部３４６０は、主磁極層３４０のスライダ端面２１１側の端部とリーディングギャップ層３４７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３４５０及びリーディングシールド部３４６０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３４５０と主磁極層３４０の端部との間、及びリーディングシールド部３４６０の端部と主磁極層３４０の端部との間における書き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み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００６７】
なお、補助磁極層３４５又は補助シールド層３４６を適切に加工して、補助磁極層３４５又は補助シールド層３４６の一部を、主磁極層３４０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。
【００６８】
図３（Ｂ）によれば、スライダ端面２１１上において、主磁極層３４０の端は、ＶＣＭでの駆動により発生するスキュー角の影響によって隣接トラックに不要な書き込み等を及ぼさないように側辺にベベル角が付けられており、トレーリング側に長辺を有する逆台形となっている。なお、この端形状は、この逆台形の短辺を小さくした極限、すなわち、トレーリング側に底辺を有する逆三角形であってもよい。ここで、この主磁極層３４０の端において主に書き込みに寄与する書き込み磁界は、トレーリング側の長辺付近に発生するが、この書き込み磁界の磁界勾配及び強度が、トレーリングシールド部３４５０と主磁極層３４０の端部との間隔であるトレーリングギャップ長ＤＴＧ、及びリーディングシールド部３４６０の端部と主磁極層３４０の端部との間隔であるリーディングギャップ長ＤＬＧを調整することによって最適化される。
【００６９】
また、主磁極層３４０におけるトレーリング側の長辺のトラック幅方向の幅ＷＰは、ほぼ書き込み磁界の幅となる。また、この幅ＷＰは、ほぼ、共鳴コイル部３４３ｒからの共鳴用磁界の幅ともなる。その結果、幅ＷＰによって、実効的な記録幅が決定されることになる。
【００７０】
なお、トレーリングシールド部３４５０及びリーディングシールド部３４６０の層厚方向の長さ（厚さ）は、主磁極層３４０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長ＤＴＧ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長ＤＬＧは、０.１μｍ以上であることが好ましい。
【００７１】
また、補助磁極層３４５及び補助シールド層３４６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３４２又はリーディングギャップ層３４７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Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ又はＤＬＣ膜等から構成されている。
【００７２】
図３（Ａ）に戻って、共鳴コイル層３４３０は、図２を用いてすでに説明したように、書き込みコイル３４３の外周側の端部から書き込みコイル３４３の中間部までの部分における３層構造の１つの層として設けられており、リード層３７０とタップリード層３７２との間の部分となっている。また、共鳴コイル層３４３０は、絶縁層３４３１を挟む形で書き込みコイル層３４３ｂとは離隔している。なお、この３層構造の積層の順序は、本実施形態のように、共鳴コイル層３４３０、絶縁層３４３１、書き込みコイル層３４３ｂでもよいし、その逆でもよい。ここで、この共鳴コイル層３４３０に、共鳴用電流を印加すると、後述するように、主磁極層３４０の端部とトレーリングシールド部３４５０との間に長手方向（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）の共鳴用磁界が発生する。書き込み時に、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、書き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）の書き込み磁界強度を大幅に低減することができる。
【００７３】
書き込みコイル絶縁層３４４は、書き込みコイル３４３を取り囲んでおり、書き込みコイル３４３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。書き込みコイル部３４３ａ、書き込みコイル層３４３ｂ、共鳴コイル層３４３０、タップリード層３７２、並びにリード層３７０及び３７１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。また、書き込みコイル絶縁層３４４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。さらに、絶縁層３４３１は、例えば、厚さ０.１〜２μｍ程度の、書き込みコイル絶縁層３４４と同様のフォトレジスト、又はスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成されたＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等から形成されている。
【００７４】
図４（Ａ）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し、さらに、図３に示した第１の実施形態のヘッドモデルを示すための断面図であり、図４（Ｂ）は、第１の実施形態におけるトレーリングギャップ周辺の書き込み磁界及び共鳴用磁界の分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００７５】
最初に、図４（Ａ）を用いて、磁気ディスク４０の構造について説明する。磁気ディスク４０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板４００上に、磁化配向層４０１と、磁束ループ回路の一部として働く軟磁性裏打ち層４０２と、中間層４０３と、磁気記録層４０４と、保護層４０５とを順次積層した多層構造となっている。磁化配向層４０１は、軟磁性裏打ち層４０２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４０２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４０３は、磁気記録層４０４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。
【００７６】
ここで、ディスク基板４００は、ガラス、ＮｉＰ被覆Ａｌ合金、Ｓｉ等から形成されている。磁化配向層４０１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４０２は、軟磁性材料であるＣｏＺｒＮｂ等のＣｏ系アモルファス合金、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４０３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４０３は、磁気記録層４０４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４０５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。
【００７７】
磁気記録層４０４は、例えば、ＣｏＣｒＰｔ系合金、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、ＦｅＰｔ系合金、又はＣｏＰｔ／Ｐｄ系の人口格子多層膜等から形成されている。また、この磁気記録層４０４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４０４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４０４の強磁性共鳴周波数は、磁気記録層４０４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。
【００７８】
次いで、図４（Ａ）を用いて、本発明による磁気記録方法の原理を説明する。共鳴コイル層３４３０への通電によって発生する共鳴用磁界に対応する磁束４１は、マイクロ波帯域の高周波であるので、表皮効果によって、主磁極層３４０のトレーリング側の表面から磁気記録層４０４内を介してトレーリングシールド部３４５０のリーディング側の表面に至る領域に多く分布することになる。例えば、周波数が１０ＧＨｚ程度の場合、主磁極層３４０及びトレーリングシールド部３４５０の表面における磁束４１の侵入深さは５０ｎｍ程度である。その結果、共鳴用磁界は、磁気記録層４０４よりもディスク基板４００側の領域には大きな強度を持たず、磁気記録層４０４内において同層面にほぼ平行な成分が主となる。
【００７９】
ここで、磁気記録層４０４の磁化は、自身の層面に垂直又は略垂直な方向を有している。この磁気記録層４０４に、磁束４１に対応する同層面内方向の共鳴用磁界が印加される場合、共鳴用磁界の周波数を磁気記録層の強磁性共鳴周波数又はその近傍の周波数とすることによって、書き込みに必要な、磁束４２による垂直方向の書き込み磁界の値を大幅に低減することが可能となる。ここで、書き込み磁界の低減効果が見込まれる強磁性共鳴周波数の近傍の範囲は、プラスマイナス０.５ＧＨｚ程度である。
【００８０】
実際、磁気記録層の強磁性共鳴周波数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４０４の磁化を反転させることができる垂直方向の書き込み磁界を４０％程度低減し、６０％程度とすることが可能となる。すなわち、共鳴用磁界を印加する前における磁気記録層４０４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。
【００８１】
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４０４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。
【００８２】
次いで、シミュレーション解析の説明を行う。図４（Ａ）によれば、シミュレーションに用いたヘッドモデルの構成は、図３に示した第１の実施形態となっており、主磁極層３４０のスライダ端面２１１側の端部の層厚方向の長さ（厚さ）は２８０ｎｍであり、主磁極層３４０のトレーリング端のトラック幅方向の幅は１５０ｎｍであり、トレーリングシールド部３４５０の出っ張った部分の層厚方向の長さ（厚さ）は５００ｎｍであり、トレーリングシールド部３４５０のスライダ端面２１１に垂直な方向の長さ（高さ）は２５０ｎｍであった。また、トレーリングギャップ長ＤＴＧは４０ｎｍであった。
【００８３】
また、図４（Ｂ）のシミュレーション解析のグラフにおいて、横軸は、このヘッドモデルにおけるトラック方向（スライダ端面２１１においてトラック幅方向に垂直な方向）の位置Ｘであり、原点を主磁極層３４０のトレーリング側の端とし、正方向をトレーリング側に向かう方向としている。また、縦軸は、垂直方向の書き込み磁界及び長手方向の共鳴用磁界の強度であり、磁気記録層４０４の厚さ方向の中間位置における最大振幅強度となっている。
【００８４】
図４（Ｂ）によれば、書き込み磁界強度は、トレーリング側に行くほど、原点（主磁極層３４０のトレーリング側の端）を跨いで大きな磁界勾配を持って減少する。一方、共鳴用磁界強度は、書き込み磁界強度とは逆に、原点を跨いで増大し、位置Ｘ＝１５ｎｍ付近でピークとなる。ここで、磁気記録層４０４の本来の保磁力が共鳴用磁界によってより小さい実効的な保磁力にまで低減するので、本来の保磁力下では書き込み動作ができなかった動作点（同図中のＰＷ）において、書き込みが十分に可能となる。
【００８５】
また、書き込み動作点ＰＷにおいて、書き込み磁界に重畳している共鳴用磁界の強度は、この書き込み磁界強度よりも小さな値となっている。実際、共鳴用磁界の強度が過度に大きいと、書き込み磁界による磁気記録層４０４の磁化反転に要する時間が長くなる場合が生じるが、本発明においては、共鳴用磁界強度が書き込み磁界強度よりも小さくなるように設定されているので、磁気記録層４０４の記録対象部分の磁化反転又は消磁を効率良く行うことができる。
【００８６】
さらに、共鳴用磁界は、書き込み磁界と同様に、主磁極層３４０のトレーリング端近傍を中心として発生するので、共鳴用磁界及び書き込み磁界が、同時にかつ確実に磁気記録層の記録対象部分に印加可能となる。これにより、データ信号の書き込み精度及び品質が向上する。
【００８７】
さらにまた、磁気記録層の保磁力が十分に大きく設定されているので、磁化の熱揺らぎが抑制されている。従って、データ信号が書き込まれた記録ビットの安定性が良好となり、データ保存についての信頼性が向上する。
【００８８】
以上、上述した磁気記録方法によれば、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き込みを行うことができることが理解される。さらに、以上に述べた薄膜磁気ヘッドによれば、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。特に、この第１の実施形態においては、新たなコイルを設ける必要もないので、コンパクト化及び低コスト化をより一層確実にする。
【００８９】
図５は、本発明による薄膜磁気ヘッドの第２の実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００９０】
図５に示したように、本実施形態においては、補助シールド層３４６′と主磁極層３４０′とが磁気的に接続されていることを除いて、図３に示した第１の実施形態と同じ構成となっており、両層以外の構成については説明を省略する。
【００９１】
図５によれば、本実施形態においては、主磁極層３４０′が有する主磁極ヨーク層３４００′のスライダ端面２１１側の端部から離隔した部分が、補助シールド層３４６′と磁気的に接続されている。この場合、補助シールド層３４６′のスライダ端面２１１側の端部であるリーディングシールド部３４６０′が有する磁束のシャント効果がより大きくなる。その結果、リーディングギャップ長ＤＬＧをそれほど小さくしなくとも、書き込み磁界の磁界勾配を大きくすることも可能となり、ヘッド設計の自由度が広くなる。
【００９２】
図６は、本発明による薄膜磁気ヘッドの第３の実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００９３】
図６に示したように、本実施形態においては、図３に示した第１の実施形態において、さらに、少なくとも１ターンの間に主磁極層３４０及び補助シールド層３４６の間を通過するように形成された、リーディング側の書き込みコイルとしてのリーディング側書き込みコイル５０と、リーディング側書き込みコイル５０を取り囲むように形成されたリーディング側書き込みコイル絶縁層５５とが設けられている。なお、本実施形態において、リーディング側書き込みコイル５０、リーディング側書き込みコイル絶縁層５５、並びにリーディング側書き込みコイル５０及び書き込みコイル３４３の間の接続構造以外の構成は、主磁極層３４０及び補助シールド層３４６が磁気的に接続されていないことも含めて第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【００９４】
図６において、リーディング側書き込みコイル５０は、書き込みコイル３４３と同じく、その一部が、リーディング側書き込みコイル層５０ｂとリーディング側共鳴コイル層５００とが絶縁層５０１を挟んで積層された３層構造となっており、残りの部分が、単層のリーディング側書き込みコイル部５０ａとなっている。ここで、リーディング側書き込みコイル層５０ｂは、絶縁層５０１を挟む形でリーディング側共鳴コイル層５００とは離隔している。なお、この３層構造の積層の順序は、本実施形態のように、リーディング側書き込みコイル層５０ｂ、絶縁層５０１、リーディング側共鳴コイル層５００でもよいし、その逆でもよい。だだし、後述する接続部５２１による接続を容易にするため、書き込みコイル３４３の３層構造における積層順序とは逆に設定される。さらに、リーディング側書き込みコイル層５０ｂの内周側の端及びリーディング側書き込みコイル部５０ａの外周側の端とは直接、電気的に接続されている。ここで、リーディング側書き込みコイル層５０ｂとリーディング側書き込みコイル部５０ａとが、一体となった１つの導電材料で形成されていてもよい。
【００９５】
リーディング側書き込みコイル５０は、リーディング側書き込みコイル層５０ｂの外周側の端部及びリーディング側書き込みコイル部５０ａの内周側の端部の間に通電されることによって、主磁極層３４０及び補助シールド層３４６が形成する磁気回路に、書き込み磁界となる磁束を発生させる。ここで、リーディング側書き込みコイル５０と書き込みコイル３４３とは、それぞれの内周側の端部（リーディング側書き込みコイル部５０ａ及び書き込みコイル部３４３ａの内周側の端部）間を導電層からなる接続部５２０が電気的に接続することによって、直列に接続されている。また、リーディング側書き込みコイル５０は、書き込みコイル３４３とは逆向きに巻かれた渦巻き形状を有している。
【００９６】
その結果、リーディング側書き込みコイル５０の外周側の端部と書き込みコイル３４３の外周側の端部との間に、書き込み電流を印加することによって、両コイルによって発生する書き込み磁界が、主磁極層３４０の位置で重畳して強め合い、より強力な書き込み磁界が実現する。なお、本実施形態においては、図２の端子電極３６０、３６１及び３６２の代わりに、同様の位置に配置された２つの端子電極５３０及び５３１が使用される。すなわち、リーディング側書き込みコイル５０の外周側の端部（リーディング側書き込み層コイル５０ｂ及びリーディング側共鳴コイル層５００の外周側の端部）及び書き込みコイル３４３の外周側の端部（書き込み層コイル３４３ｂ及び共鳴コイル層３４３０の外周側の端部）はそれぞれ、リード層５１０及び５１１によって端子電極５３０及び５３１に接続される。
【００９７】
さらに、本実施形態においては、リーディング側書き込みコイル５０の中間部となるリーディング側共鳴コイル層５００の内周側の端部と、書き込みコイル３４３の中間部となる共鳴コイル層３４３０の内周側の端部とが、接続部５２１によって電気的に接続されている。これにより、端子電極５３０から、リード層５１０、リーディング側共鳴コイル層５００、接続部５２１、共鳴コイル層３４３０、リード層５１１を介して端子電極５３１に至る、共鳴用磁界を発生させるための電流経路が形成される。
【００９８】
リーディング側共鳴コイル層５００及び共鳴コイル層３４３０は、この電流経路に通電されることによって、主磁極層３４０及び補助磁極層３４５の間のトレーリングギャップにおいてのみならず、主磁極層３４０及び補助シールド層３４６との間のリーディングギャップにおいても長手方向の共鳴用磁界を発生させることができる。このリーディングギャップに発生した共鳴用磁界（事前共鳴用磁界）は、後述するように、回転している磁気ディスクの記録対象部分において、垂直方向の書き込み磁界が立ち上がる前に印加されるので、磁化を直前に動かして強磁性共鳴効果をより効果的に発揚させることができる。
【００９９】
なお、リーディング側書き込みコイル５０は、書き込みコイル３４３と同様の材料を用いて形成されることができる。また、リーディング側書き込みコイル絶縁層５５は、書き込みコイル絶縁層３４４と同様の材料を用いて形成されることができる。さらに、接続部５２０及び５２１は、Ｃｕ等の導電材料を用いて形成されてもよいし、主磁極層３４０及び補助磁極層３４５の形成と同時に、両層と同じ材料を用いて形成されてもよい。
【０１００】
図７は、本発明による薄膜磁気ヘッドの第４の実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【０１０１】
図７に示したように、本実施形態においては、補助シールド層３４６′と主磁極層３４０′とが磁気的に接続されていることを除いて、図６に示した第３の実施形態と同じ構成となっており、両層以外の構成については説明を省略する。
【０１０２】
図７によれば、本実施形態においては、主磁極層３４０′が有する主磁極ヨーク層３４００′のスライダ端面２１１側の端部から離隔した部分が、補助シールド層３４６′と磁気的に接続されている。この場合、補助シールド層３４６′のスライダ端面２１１側の端部であるリーディングシールド部３４６０′が有する磁束のシャント効果が大きくなる。その結果、リーディングギャップ長ＤＬＧをそれほど小さくしなくとも、書き込み磁界の磁界勾配をより大きくすることが可能となり、ヘッド設計の自由度が広くなる。さらに、書き込みコイル３４３及びリーディング側書き込みコイル５０の一部である共鳴コイル部５４ｒによって発生した、リーディングギャップにおける事前共鳴用磁界の強度を十分に強めることも可能となる。
【０１０３】
図８（Ａ）は、図７に示した第４の実施形態のヘッドモデルを示すための断面図であり、図８（Ｂ）は、第４の実施形態におけるトレーリングギャップ周辺及びリーディングギャップ周辺の書き込み磁界及び（事前）共鳴用磁界の分布のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、シミュレーションに用いた磁気ディスクの構成は、図４（Ａ）と同様であった。
【０１０４】
図８（Ａ）によれば、シミュレーションに用いたヘッドモデルの構成は、図７に示した第４の実施形態となっており、主磁極層３４０′のスライダ端面２１１側の端部の層厚方向の長さ（厚さ）は２８０ｎｍであり、主磁極層３４０′のトレーリング端のトラック幅方向の幅は１５０ｎｍであった。また、トレーリングシールド部３４５０の出っ張った部分の層厚方向の長さ（厚さ）は５００ｎｍであり、トレーリングシールド部３４５０のスライダ端面２１１に垂直な方向の長さ（高さ）は２５０ｎｍであった。また、トレーリングギャップ長ＤＴＧは４０ｎｍであり、リーディングギャップ長ＤＬＧは４００ｎｍであった。
【０１０５】
また、図８（Ｂ）のシミュレーション解析のグラフにおいて、横軸は、このヘッドモデルにおけるトラック方向（スライダ端面２１１においてトラック幅方向に垂直な方向）の位置Ｘであり、任意スケールとしている。また、縦軸は、垂直方向の書き込み磁界及び長手方向の（事前）共鳴用磁界の強度についての相対値であり、磁気記録層４０４の厚さ方向の中間位置における最大振幅強度についての相対値となっている。
【０１０６】
図８（Ｂ）によれば、書き込み磁界は、ほぼ主磁極層３４０′の位置を中心として台形状に分布しており、リーディングギャップの領域内から立ち上がって、トレーリングギャップの領域内において減衰している。一方、（事前）共鳴用磁界は、リーディングギャップの領域及びトレーリングギャップの領域それぞれにおいて分布しており、リーディングギャップの領域において書き込み磁界が立ち上がる直前に極大値をとり、次いで、トレーリングギャップの領域において書き込み磁界が大きな磁界勾配を有する書き込み動作点ＰＷに達する前に、再び立ち上がっている。なお、書き込み動作点ＰＷにおいて、書き込み磁界に重畳している共鳴用磁界の強度は、図４（Ｂ）に示した第１の実施形態の場合と同様、この書き込み磁界強度よりも小さな値となっている。これにより、磁化反転に要する時間を長くすることなく、記録対象部分の磁化反転又は消磁を効率良く行うことができる。
【０１０７】
リーディングギャップに発生した事前共鳴用磁界は、書き込み磁界が立ち上がる直前に極大値をとっている。従って、回転している磁気ディスクの記録対象部分は、垂直方向の書き込み磁界を受ける前に、まず、この事前共鳴用磁界を受ける。従って、記録対象部分の磁化は、書き込み磁界によって反転させられる前に、事前共鳴用磁界によって歳差運動させられる。これにより、実際の書き込み動作点ＰＷにおいて、強磁性共鳴効果をより効果的に発揚することが可能となる。
【０１０８】
さらに、トレーリングギャップに発生した共鳴用磁界は、書き込み磁界と同様に、主磁極層３４０のトレーリング端近傍を中心として発生するので、共鳴用磁界及び書き込み磁界が、同時にかつ確実に磁気記録層の記録対象部分に印加可能となる。これにより、データ信号の書き込み精度及び品質が向上する。
【０１０９】
さらにまた、以上に述べた薄膜磁気ヘッドによれば、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。
【０１１０】
図９は、本発明による薄膜磁気ヘッドの第５の実施形態における要部の構成を示す斜視図、及び図２のＡ−Ａ線断面図である。
【０１１１】
図９（Ａ）に示すように、第５の実施形態においては、主磁極層９４０及び補助磁極層９４５は、第１の実施形態（図２及び図３）と同様であるが、書き込みコイル９４３及びその周りの電気接続が異なっている。書き込みコイル９４３は、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９４０及び補助磁極層９４５の間を通過するように形成されており、外周側の端部から内周側の端部まで単層構造となっている。
【０１１２】
ここで、書き込みコイル９４３は、端子電極９６１及び９６２を用いて自身の内周側の端部９４３１及び中間部９４３２の間に通電されることによって、主磁極層９４０及び補助磁極層９４５が形成する磁気回路に、書き込み磁界となる磁束を発生させる。また、この書き込みコイル９４３の一部は、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数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共鳴用磁界を発生させるための共鳴コイル部９４３ｒとなっている。
【０１１３】
共鳴コイル部９４３ｒは、自身の外周側の端部を書き込みコイル９４３の外周側の端部９４３０とし、自身の内周側の端部を書き込みコイル９４３の途中に設けられた中間部９４３２とするものであり、端子電極９６０及び９６２を用いて端部９４３０及び中間部９４３２の間に通電されることによって、主磁極層９４０及び補助磁極層９４５が形成する磁気回路に、共鳴用磁界となる磁束を発生させる。この共鳴コイル部９４３ｒは、書き込みコイル９４３の最外周の電流路を含む（本実施形態においては最外周及び最外周から２番目の電流路を含む）部分となっている。
【０１１４】
また、書き込みコイル９４３の途中（である中間部９４３２）に、タップとしてのタップリード層９７２が、電気的に接続されて設けられている。タップリード層９７２は、共鳴コイル部９４３ｒの中間部９４３２と端子電極９６２とを電気的に接続している。すなわち、共鳴コイル部９４３ｒは、タップリード層９７２（中間部９４３２）と端部９４３０との間の部分となっている。ここで、タップリード層９７２（中間部９４３２）は、接地されていることが好ましい。なお、端部９４３０と端子電極９６０とはリード層９７０によって、端部９４３１及び端子電極９６１とはリード層９７１によってそれぞれ電気的に接続されている。
【０１１５】
このように、共鳴コイル部９４３ｒを、書き込みコイル９４３の一部とすることによって、共鳴コイル部９４３ｒの巻数が制限されて、マイクロ波帯域における実効インダクタンスの増大をより少なくすることができる。また、共鳴コイル部を書き込みコイル９４３と独立して設ける場合に比べて、駆動電流の干渉を大幅に低減することがきる。
【０１１６】
さらに、共鳴コイル部９４３ｒが書き込みコイル９４３の最外周の電流路を含むことによって、書き込みコイル９４３及び共鳴コイル部９４３ｒをともに、トレーリングギャップに十分に近接させることができるため、書き込み磁界及び共鳴用磁界の発生効率が向上する。
【０１１７】
次いで、図９（Ｂ）に示すように、第５の実施形態においては、ＭＲ効果素子９３は、第１の実施形態のＭＲ効果素子３３と同様である。また、電磁コイル素子９４は、第１の実施形態と同じく垂直磁気記録用であり、主磁極層９４０と、トレーリングギャップ層９４２と、共鳴コイル部９４３ｒを含む書き込みコイル９４３と、書き込みコイル絶縁層９４４と、補助磁極層９４５と、補助シールドとしての補助シールド層９４６と、リーディングギャップ層９４７とを備えている。
【０１１８】
補助磁極層９４５及び補助シールド層９４６はそれぞれ、主磁極層９４０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９４５は、ＡＢＳ２１００（スライダ端面２１１）側の端部とは離隔した部分が主磁極層９４０と磁気的に接続されている。一方、補助シールド層９４６は、本実施形態においては主磁極層９４０と磁気的に接続されていないが、接続されていてもよい。これら補助磁極層９４５及び補助シールド層９４６の構成材料、形状及び効果は、第１の実施形態の補助磁極層３４５及び補助シールド層３４６と同様である。
【０１１９】
また、スライダ端面２１１上における主磁極層９４０の端の形状、実効的な記録幅、及びトレーリングギャップ長ＤＴＧ及びリーディングギャップ長ＤＬＧの調整による書き込み磁界の磁界勾配及び強度の最適化についても、図３（Ｂ）を用いて説明した第１の実施形態と同様である。
【０１２０】
図９（Ｂ）において、共鳴コイル部９４３ｒは、上述したように、書き込みコイル９４３の最外周の電流路を含む部分となっており、タップリード層９７２（中間部９４３２）と端部９４３０との間の部分となっている。この共鳴コイル部９４３ｒに、共鳴用電流を印加すると、主磁極層９４０の端部とトレーリングシールド部９４５０との間に長手方向（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）の共鳴用磁界が発生する。書き込み時に、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、書き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）の書き込み磁界強度を大幅に低減することができる。
【０１２１】
書き込みコイル絶縁層９４４は、書き込みコイル９４３を取り囲んでおり、書き込みコイル９４３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。共鳴コイル部９４３ｒを含む書き込みコイル９４３、タップリード層９７２、並びにリード層９７０及び９７１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０.３〜５μｍ程度のＣｕ膜等から構成されている。また、書き込みコイル絶縁層９４４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。
【０１２２】
図１０は、図４（Ｂ）を用いて説明した本発明による磁気記録方法の一実施形態をまとめたフローチャートである。
【０１２３】
図１０によれば、最初に、共鳴コイル層３４３０にマイクロ波帯域の周波数（１〜１５ＧＨｚ程度）を有する共鳴用電流を印加し、主磁極層３４０からトレーリングギャップの領域に共鳴用磁界を発生させ、この共鳴用磁界を、磁気記録層に対して長手方向（磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向であってトラック方向）に印加しながら、書き込みコイル部３４３ａ及び書き込みコイル層３４３ｂに、書き込み電流を印加して書き込み磁界を発生させ、この書き込み磁界を、磁気記録層に対して垂直方向（磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向）に印加しながら、データ信号の書き込みを行う。
【０１２４】
なお、共鳴用磁界の印加からデータ信号の書き込みまでは、同時に行われることになる。また、図８（Ｂ）に示した磁気記録方法の実施形態においては、事前共鳴用磁界の印加が、リーディングギャップを通して事前に行われる。このように、事前共鳴用磁界の印加が、共鳴用磁界及び書き込み磁界の印加の前に実行されることも好ましい。
【０１２５】
以上、上述した磁気記録方法によれば、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き込みを行うことができることが理解される。
【０１２６】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、ディスクリートトラックメディア及びパターンドメディアを使用する実施形態を説明するための概略図である。なお、同図においては、第１の実施形態のヘッドを用いて説明しているが、他の実施形態のヘッドを用いても同様の効果を奏することは明らかである。
【０１２７】
図１１（Ａ）によれば、ディスクリートトラックメディア６０においては、磁気記録層６０４及び中間層６０３が、トラック長手方向に伸長した非磁性材料からなる非磁性離隔層６０ａによって分断されることによって、複数のディスクリートトラック６０ｂが形成されている。すなわち、ディスクリートトラックメディア６０は、高トラック密度化を図った磁気ディスクの１つとなっている。
【０１２８】
このディスクリートトラックメディア６０のディスクリートトラック６０ｂにおける記録対象部分には、磁束６１による垂直方向の書き込み磁界と、磁束６２による長手方向の共鳴用磁界とが共に印加される。一般に、磁気記録媒体上における実効的な記録幅は、主磁極層３４０のトラック幅方向の幅によって決定されるが、ディスクリートトラック６０ｂの幅を、この主磁極層３４０の幅よりも小さく設定すれば、実効的な記録幅をより小さくすることができる。
【０１２９】
また、ディスクリートトラック６０ｂの強磁性共鳴周波数は、ディスクリートトラック６０ｂの幅にも依存するので、共鳴用磁界の周波数を設計する際の自由度が大きくなる。さらに、隣接トラックが磁気的に離隔しているので、記録対象部分のみに強磁性共鳴を引き起こすことができ、隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が防止される。
【０１３０】
次いで、図１１（Ｂ）によれば、パターンドメディア６３においては、磁気記録層６３４及び中間層６３３が、トラック方向（長手方向）に伸長した非磁性材料からなる非磁性離隔層６３ａにより分断されることによって、複数のディスクリートトラックが形成され、さらに、この複数のディスクリートトラックの各々が、多数の非磁性離隔部６３ｂにより分断されることによって、多数の磁気記録部６３ｃが形成されている。この多数の磁気記録部６３ｃは、非常に微細な磁性体パターンとなっており、それぞれ１つの記録ビットに対応している。すなわち、パターンドメディア６３は、トラック間のみならず記録ビット間における信号磁界の干渉を低減させており、ディスクリートトラックメディア以上の高記録密度化を達成する可能性を有している。なお、パターンドメディアとして、このような形態以外に、形状や大きさを人工的にそろえた単磁区構造体、例えば微粒子がアレイ状に配置しているものも挙げられる。
【０１３１】
このパターンドメディア６３の磁気記録部６３ｃには、磁束６４による垂直方向の書き込み磁界と、磁束６５による長手方向の共鳴用磁界とが共に印加される。この場合、実効的な記録幅のみならず記録ビット長も、磁気記録部６３ｃの幅及び長さによって規定されるので、磁気記録部６３ｃの幅及び長さを十分に小さくすれば、主磁極層３４０の幅及びトレーリングギャップ長をそれほど小さくしなくとも、高い記録密度が十分に実現可能となる。
【０１３２】
また、磁気記録部６３ｃの強磁性共鳴周波数は、磁気記録部６３ｃの幅、長さ及び厚さにも依存するので、共鳴用磁界の周波数を設計する際の自由度がより大きくなる。さらに、共鳴高周波磁界は長手方向であるので、垂直方向の書き込み磁界に比べるとトラック方向に若干広く分布してしまうが、磁気記録部６３ｃが設けられることによって、隣接トラックのみならずトラック方向に隣接する磁気記録部６３ｃへの不要な書き込み又は消去も防止される。
【０１３３】
図１２は、本発明の磁気記録再生装置におけるインピーダンス整合を説明するための、電流源、伝送部、インピーダンス調整部及び薄膜磁気ヘッドからなる回路の概略図である。なお、同図においては、第１の実施形態のヘッドにおけるインピーダンス整合のための接続を示しているが、第２、第３及び第４の実施形態におけるインピーダンス整合においても、これから容易に類推して接続を構成することができることは明らかである。
【０１３４】
図１２によれば、出力インピーダンスＺｄ１を有する書き込み電流源１８０が、それぞれ特性インピーダンスＺ０を有する伝送路１３０及び１３４を介して、インピーダンスＺｈ１を有するインピーダンス調整部１４と書き込みコイル部３４３ａ及び書き込みコイル層３４３ｂとの結合系に接続されている。また、出力インピーダンスＺｄ２を有する共鳴電流源１８１が、それぞれ特性インピーダンスＺ０を有する伝送路１３０及び１３２を介して、インピーダンスＺｈ２を有するインピーダンス調整部１４と共鳴コイル層３４３０との結合系に接続されている。
【０１３５】
このような回路においてインピーダンスの整合をとることは、広帯域において電流波形の歪みや反射損失を抑制し、電流源からコイル系に適切な電流を効率良く供給するために不可欠となる。ここで、電流源、伝送部及びコイルからなる回路におけるインピーダンス整合の設計については、例えば、K.B.Klaassen and J.C.L.van Peppen著、”Writing at high data rates”、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス(Journal of Applied Physics)、米国、２００３年５月、第９３巻、第１０号、ｐ．６４５０−６４５２に詳しく記載されている。
【０１３６】
図１２において、電流源（Ｚｄ１、Ｚｄ２）と伝送部（Ｚ０）との間においてインピーダンスを整合させる条件は、上述した文献によれば、
（１）    Ｚｄ１＝Ｚｄ２＝２Ｚ０
となる。従って、書き込み電流源の出力インピーダンスと伝送路の特性インピーダンスの和との間、さらには、共鳴用電流源の出力インピーダンスと伝送路の特性インピーダンスの和との間で整合をとることによって、電流源からコイル系に適切な電流を効率良く供給するための必要条件を満たすことができる。
【０１３７】
また、伝送部と調整部・コイル系（Ｚｈ１、Ｚｈ２）との間においてインピーダンスを整合させる条件は、上述した文献によれば、
（２）    ２Ｚ０＝Ｚｈ１＝Ｚｈ２
となる。この条件について、以下に詳しく説明する。
【０１３８】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、伝送部と調整部・コイル系との間のインピーダンス整合を説明するための、インピーダンス調整部、書き込みコイル部及び書き込みコイル層、並びに共鳴コイル層からなる回路の概略図である。
【０１３９】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）それぞれにおいて、インピーダンス調整部１４は、伝送路１３０及び１３４と書き込みコイル部３４３ａ及び書き込みコイル層３４３ｂとを接続する２つのラインのそれぞれに抵抗ＲＳ及び調整用抵抗部である抵抗Ｒ３を備えており、さらにこの２つのライン間を、直列に接続された調整用抵抗部である抵抗Ｒ１と調整用コンデンサ部であるコンデンサ（容量）Ｃ１とを用いて接続しており、さらに、伝送路１３０及び１３２と共鳴コイル層３４３０とを接続する２つのラインのそれぞれに抵抗ＲＳ（この抵抗は上述した抵抗ＲＳと同一物）及び調整用抵抗部である抵抗Ｒ４を備えており、さらにこの２つのライン間を、直列に接続された調整用抵抗部である抵抗Ｒ２と調整用コンデンサ部であるコンデンサＣ２とを用いて接続した回路構成を有している。
【０１４０】
また、書き込みコイル部３４３ａ及び書き込みコイル層３４３ｂは、直列に接続されたインダクタンスＬｈ１及び抵抗Ｒｈ１と等価であるとし、共鳴コイル層３４３０は、直列に接続されたインダクタンスＬｈ２及び抵抗Ｒｈ２と等価であるとすることができる。なお、抵抗Ｒｈ１及び抵抗Ｒｈ２には、リード層等の配線抵抗分も含まれるものとする。
【０１４１】
ここで、まず、図１３（Ａ）によれば、伝送部（伝送路１３０及び１３４）と、書き込みコイル３４３との間においてインピーダンスを整合させる条件は、（２）式に基づいて、
（３）    ２Ｚ０＝Ｒ１＝Ｒｈ１＋ＲＳ＋Ｒ３＝（Ｌｈ１／Ｃ１）０.５
となる。従って、伝送部（Ｚ０）と書き込みコイル部３４３ａ及び書き込みコイル層３４３ｂ（Ｌｈ１、Ｒｈ１）とを与えられた条件とした場合に、インピーダンスを整合させるためには、式（３）において各等号を成り立たせるように、Ｒ１、Ｒ３及びＣ１をそれぞれ調整すればよい。
【０１４２】
次いで、図１３（Ｂ）によれば、伝送部（伝送路１３０及び１３２）と、共鳴コイル層３４３０との間においてインピーダンスを整合させる条件は、同じく（２）式に基づいて、
（４）    ２Ｚ０＝Ｒ２＝Ｒｈ２＋ＲＳ＋Ｒ４＝（Ｌｈ２／Ｃ２）０.５
となる。従って、伝送部（Ｚ０）及び共鳴コイル層３４３０（Ｌｈ２、Ｒｈ２）を与えられた条件とした場合に、インピーダンスを整合させるためには、式（４）において各等号を成り立たせるように、Ｒ２、Ｒ４及びＣ２をそれぞれ調整すればよい。なお、ＲＳも調整することが可能であるが、式（３）及び（４）の両方に出てくる値であるので、固定値とした方が整合させやすい。
【０１４３】
以上、インピーダンス整合の条件を説明したが、伝送部と共鳴コイル層３４３０との間のインピーダンス整合においては、共鳴用電流の周波数が、マイクロ波帯域内の値となり１ＧＨｚ以上となることから、周波数依存性について考慮されなければならない。
【０１４４】
図１４は、第５の実施形態におけるインピーダンス整合を説明するための、電流源、伝送部、インピーダンス調整部及び薄膜磁気ヘッドからなる回路の概略図である。
【０１４５】
図１４によれば、出力インピーダンスＺｄ１を有する書き込み電流源１８０が、それぞれ特性インピーダンスＺ０を有する伝送路１３２及び１３４を介して、インピーダンスＺｈ１を有するインピーダンス調整部１４と共鳴コイル部９４３ｒ以外の書き込みコイル３４３との結合系に接続されている。また、出力インピーダンスＺｄ２を有する共鳴電流源１８１が、それぞれ特性インピーダンスＺ０を有する伝送路１３０及び１３２を介して、インピーダンスＺｈ２を有するインピーダンス調整部１４と共鳴コイル部９４３ｒとの結合系に接続されている。なお、インピーダンス調整部１４の３つの出力のうちの同図における真ん中の出力と、共鳴コイル部９４３ｒ以外の書き込みコイル３４３の部分及び共鳴コイル部９４３ｒとの接続点は、接地されている。
【０１４６】
なお、このような回路におけるインピーダンス整合は、図１２及び図１３を用いて説明した第１の実施形態における場合と同様である。すなわち、図１４において、電流源（Ｚｄ１、Ｚｄ２）と伝送部（Ｚ０）との間においてインピーダンスを整合させる条件は、
（５）    Ｚｄ１＝Ｚｄ２＝２Ｚ０
となる。従って、書き込み電流源の出力インピーダンスと伝送路の特性インピーダンスの和との間、さらには、共鳴用電流源の出力インピーダンスと伝送路の特性インピーダンスの和との間で整合をとることによって、電流源からコイル系に適切な電流を効率良く供給するための必要条件を満たすことができる。
【０１４７】
また、伝送部と調整部・コイル系（Ｚｈ１、Ｚｈ２）との間においてインピーダンスを整合させる条件も、同様に、
（６）    ２Ｚ０＝Ｚｈ１＝Ｚｈ２
となる。
【０１４８】
図１５（Ａ）及び（Ｂ）は、実際に製造された本発明による薄膜磁気ヘッドが備えた書き込みコイルにおいて、インピーダンスＺｈの周波数依存性を測定した結果を示すグラフである。ここで、製造され測定された薄膜磁気ヘッドは、第１の実施形態のものであった。
【０１４９】
周波数依存性の測定においては、書き込みコイルの伝送パラメータＳ１１を、広帯域のベクトルネットワークアナライザで測定して、各周波数でのインピーダンス値を抽出した。
【０１５０】
図１５（Ａ）は、周波数帯域が０〜１ＧＨｚの測定結果である。同図において、インピーダンスＺｈの実部はほぼ一定であり、虚部は周波数ｆに比例して増加している。従って、等価的なヘッドの抵抗及びインダクタンスともに、ほぼ一定値となっていることが理解される。
【０１５１】
一方、図１５（Ｂ）は、周波数帯域が０〜１０ＧＨｚの測定結果である。同図において、２ＧＨｚを超えてマイクロ波領域の高周波領域となると、インピーダンスＺｈの実部は周波数とともに増大する。また、虚部は３ＧＨｚ以上になると線形性が崩れて、飽和の傾向を示す。この結果、２〜３ＧＨｚ以上の高周波領域においては、等価的なヘッドの抵抗及びインピーダンスともに、一定値とみなすことはできないことが理解される。従って、インピーダンスの整合においては、動作周波数に対応した実効インピーダンス値を用いた設計が必要であることを示す。
【０１５２】
以上の結果を踏まえると、伝送部（伝送路１３０及び１３２）と共鳴コイル層３４３０との間のインピーダンス整合条件は、（４）式に代わって、
（７）    ２Ｚ０＝Ｒ２＝Ｒｈ２(ωｒ)＋ＲＳ＋Ｒ４＝（Ｌｈ２(ωｒ)／Ｃ２）０.５
となる。ここで、Ｒｈ２(ωｒ)は、強磁性共鳴周波数における実効的な共鳴コイル部の抵抗であり、ＬＨ２(ωｒ)は、強磁性共鳴周波数における実効的な共鳴コイル部のインダクタンスである。なお、角振動数ωｒは、強磁性共鳴周波数をｆｒとしてωｒ＝２πｆｒである。
【０１５３】
以上、式（１）、（３）及び（７）に基づいてインピーダンスの整合をとることによって、強磁性共鳴周波数を含む広帯域において電流波形の歪みや反射損失が抑制され、電流源からコイル系に適切な電流を効率良く供給することができる。
【０１５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【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】本発明によ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３】本発明による薄膜磁気ヘッドの第１の実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図、及びＡＢＳ側から見たスライダ端面上の構成を示す平面図である。
【図４】本発明による磁気記録方法の原理を説明し、さらに、図３に示した第１の実施形態のヘッドモデルを示すための断面図、及び第１の実施形態におけるトレーリングギャップ周辺の書き込み磁界及び共鳴用磁界の分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】本発明による薄膜磁気ヘッドの第２の実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明による薄膜磁気ヘッドの第３の実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明による薄膜磁気ヘッドの第４の実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図７に示した第４の実施形態のヘッドモデルを示すための断面図、及び第４の実施形態におけるトレーリングギャップ周辺及びリーディングギャップ周辺の書き込み磁界及び（事前）共鳴用磁界の分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】本発明による薄膜磁気ヘッドの第５の実施形態における要部の構成を示す斜視図、及び図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】本発明による磁気記録方法の一実施形態をまとめたフローチャートである。
【図１１】ディスクリートトラックメディア及びパターンドメディアを使用する実施形態を説明するための概略図である。
【図１２】本発明の磁気記録再生装置におけるインピーダンス整合を説明するための、電流源、伝送部、インピーダンス調整部及び薄膜磁気ヘッドからなる回路の概略図である。
【図１３】伝送部と調整部・コイル系との間のインピーダンス整合を説明するための、インピーダンス調整部、書き込みコイル部及び書き込みコイル層、並びに共鳴コイル層からなる回路の概略図である。
【図１４】第５の実施形態におけるインピーダンス整合を説明するための、電流源、伝送部、インピーダンス調整部及び薄膜磁気ヘッドからなる回路の概略図である。
【図１５】実際に製造された本発明による薄膜磁気ヘッドが備えた書き込みコイルにおいて、インピーダンスＺｈの周波数依存性を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５６】
１１  スピンドルモータ
１２  ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
１２０  ロードビーム
１２１  フレクシャ
１３  伝送部
１３０、１３２、１３４  伝送路
１３１、１３３  絶縁層
１４  インピーダンス調整部
１５  アセンブリキャリッジ装置
１５０  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６  駆動アーム
１７  ピボットベアリング軸
１８  電流源
１８０  書き込み電流源
１８１  共鳴電流源
１９  記録再生及び共鳴制御回路
２１  薄膜磁気ヘッド
２１０  スライダ基板
２１１、２１２  スライダ端面
２１００  浮上面（ＡＢＳ）
２１０１  素子形成面
３２  磁気ヘッド素子
３３、９３  ＭＲ効果素子
３３０、９３０  下部シールド層
３３２、９３２  ＭＲ積層体
３３４、９３４  上部シールド層
３４０、９４０  主磁極層
３４００、９４００  主磁極ヨーク層
３４０１、９４０１  主磁極主要層
３４２、９４２  トレーリングギャップ層
３４３、９４３  書き込みコイル
３４３０  共鳴コイル層
３４３ａ  書き込みコイル部
３４３ｂ  書き込みコイル層
３４４  書き込みコイル絶縁層
３４５、９４５  補助磁極層
３４５０、９４５０  トレーリングシールド部
３４６、９４６  補助シールド層
３４６０、９４６０  リーディングシールド部
３４７、９４７  リーディングギャップ層
３５０、３５１、３６０、３６１、３６２、５３０、５３１、９６０、９６１、９６２  端子電極
３７０、３７１、５１０、５１１、９７０、９７１  リード層
３７２、９７２  タップリード層
３９  被覆部
４０  磁気ディスク
４００、６００、６３０  ディスク基板
４０１、６０１、６３１  磁化配向層
４０２、６０２、６３２  軟磁性裏打ち層
４０３、６０３、６３３  中間層
４０４、６０４、６３４  磁気記録層
４０５  保護層
４１、４２、６１、６２、６４、６５  磁束
５０  リーディング側書き込みコイル
５００  リーディング側共鳴コイル層
５０ａ  リーディング側書き込みコイル部
５０ｂ  リーディング側書き込みコイル層
５０１  絶縁層
５２０、５２１  接続部
５５  リーディング側書き込みコイル絶縁層
９４３０、９４３１  端部
９４３２  中間部
９４３ｒ  共鳴コイル部
【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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【図１５】
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