(57)【要約】【課題】  ＡＴＥの生じる範囲をより小さくすることができる垂直磁気記録書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】  主磁極層と、主磁極層の一方の面側に対向して設けられており、一方の端が主磁極層の一方の端に近接していると共に他方の端が主磁極層の他方の端に磁気的に接続されている書込みシールド層と、少なくとも主磁極層及び書込みシールド層間を通過するコイル導体とを備えており、主磁極層の他方の面がその一方の端から他方の端までほぼ平坦に形成されており、主磁極層の他方の面上に突出部が形成されていない。【選択図】  図２
2005078744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極層と、該主磁極層の一方の面側に対向して設けられており、一方の端が該主磁極層の一方の端に近接していると共に他方の端が該主磁極層の他方の端に磁気的に接続されている書込みシールド層と、少なくとも該主磁極層及び該書込みシールド層間を通過するコイル導体とを備えており、前記主磁極層の他方の面がその一方の端から他方の端までほぼ平坦に形成されていることを特徴とする垂直磁気記録書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
主磁極層と、該主磁極層の一方の面側に対向して設けられており、一方の端が該主磁極層の一方の端に近接していると共に他方の端が該主磁極層の他方の端に磁気的に接続されている書込みシールド層と、少なくとも該主磁極層及び該書込みシールド層間を通過するコイル導体とを備えており、前記主磁極層の他方の面上に突出部が形成されていないことを特徴とする垂直磁気記録書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記主磁極層の他方の面上に前記一方の端において非磁性層を介して形成されており、該主磁極層の他方の端に磁気的に接続されている磁性体層をさらに備えた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】
下部シールド層と、上部シールド層と、該下部シールド層及び該上部シールド層間に設けられた磁気抵抗効果層とを含む磁気抵抗効果読出しヘッド素子をさらに備えており、前記磁性体層が前記上部シールド層であることを特徴とする請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式の書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
単磁極ヘッドによって、垂直磁気記録膜及び軟磁性膜の２層構造を有する垂直磁気記録媒体に記録を行なう垂直磁気記録方式においては、ヘッドの主磁極膜と記録媒体の軟磁性膜とが静磁気的に強く結合することによってヘッド磁界が強くかつ急峻となるため、高い記録密度を得ることが可能である。特に、主磁極層に対向してその下流に書込みシールドを設けた垂直磁気記録ヘッドは、さらに急峻な磁界を記録媒体に印加することが可能である（例えば、特許文献１、非特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，６５６，５４６号明細書
【非特許文献１】Ｍ．Ｍａｌｌａｒｙ，Ａ．Ｔｏｒａｂｉ，Ｍ．Ｂｅｎａｋｌｉ，“１Ｔｂ／ｉｎ２  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ”，１ｓｔ  ＮＡＰＭＲＣ  ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＰＲＯＧＲＡＭ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｉａｍｉ，Ｊａｎｕａｒｙ  ７−９，２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したごとき従来の垂直磁気記録ヘッドにも記録密度に限界があり、トラック密度がより高くなると、書込み磁界によって記録媒体上の隣接トラックの磁気情報を消去してしまう、いわゆる隣接トラック消去（Ａｄｊａｃｅｎｔ  ｔｒａｃｋ  ｅｒａｓｅ、ＡＴＥ）の問題が発生する。
【０００５】
図１は従来の垂直磁気記録ヘッドによるＡＴＥを書込み電流（Ｉｗ）を変えてシミュレートした結果を表している。なお、同図において、横軸はトラック中心からのオフセット量（μｍ）、縦軸は記録媒体にあらかじめ書き込まれている磁界が次の書込み後にどれだけ残っているかの割合を表すＡＴＥ（％）である。１００％であれば、その部分でＡＴＥが無いことを意味している。
【０００６】
この図から明らかのように、従来の垂直磁気記録ヘッドによれば、トラック中心から±１０μｍという広い範囲でＡＴＥが生じている。
【０００７】
本発明の目的は、このようなＡＴＥの生じる範囲をより小さくすることができる垂直磁気記録書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、主磁極層と、主磁極層の一方の面側に対向して設けられており、一方の端が主磁極層の一方の端に近接していると共に他方の端が主磁極層の他方の端に磁気的に接続されている書込みシールド層と、少なくとも主磁極層及び書込みシールド層間を通過するコイル導体とを備えており、主磁極層の他方の面がその一方の端から他方の端までほぼ平坦に形成されていること、即ち、主磁極層の他方の面上に突出部が形成されていない垂直磁気記録書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドが提供される。
【０００９】
主磁極層の他方の面上に一方の端において非磁性層を介して形成されており、主磁極層の他方の端に磁気的に接続されている磁性体層をさらに備えていることが好ましい。
【００１０】
下部シールド層と、上部シールド層と、下部シールド層及び上部シールド層間に設けられた磁気抵抗効果（ＭＲ）層とを含むＭＲ読出しヘッド素子をさらに備えており、磁性体層が上部シールド層であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、主磁極層の他方の面にボトムヨーク層と称される突出部が形成されておらず、その他方の面が一方の端から他方の端までほぼ平坦に形成されているため、主磁極層部分における、書込みに使われる垂直方向（記録媒体表面に垂直な方向）の磁界の大きさを低減させることなく逆に増大させ、かつトラック中心から±２〜８μｍの範囲の磁界を低減させることができる。その結果、書込み特性に悪影響を与えることなくＡＴＥの生じる範囲をより小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２は本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドの一部構成及びこの薄膜磁気ヘッドが対向する垂直磁気記録用ディスクを概略的に示す断面図であり、図３はこの薄膜磁気ヘッドの一部構成を垂直磁気記録用ディスク側から見た断面図であり、図４はこの薄膜磁気ヘッドの主磁極層の一部構成を概略的に示す斜視図である。なお、矢印Ｔは、記録媒体の好ましい相対的な進行方向である。この方向に媒体を進行させた場合、急峻な垂直方向の磁界を媒体に印加できるので、高密度な記録が可能になる。
【００１３】
これらの図において、１０はＭＲ読出しヘッド素子における下部シールド層、１１はその上部シールド層、１２は下部シールド層１０及び上部シールド層１１間にギャップ層１３を介して挿入された、例えば巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）多層膜などからなるＭＲ層、１４は垂直磁気記録書込みヘッド素子の主磁極層、１４ａは主磁極層１４の先端部分、１４ｂは主磁極層１４の拡がり部分、１５は垂直磁気記録書込みヘッド素子の書込みシールド層、１６ａは絶縁層１７を介して上部シールド層１１及び主磁極層１４間を通過するコイル導体、１６ｂは絶縁層１８を介して主磁極層１４及び書込みシールド層１５間を通過するコイル導体をそれぞれ示している。
【００１４】
上部シールド層１１、主磁極層１４及び書込みシールド層１５の後端は磁気的に接続されており、それらの先端は使用時に垂直磁気記録用ディスク１９に対向するように構成されている。特に、主磁極層１４は、図４に示すように、その先端部分１４ａのみが狭い幅なっており、その後ろ側は徐々に幅が広くなって拡がり部分１４ｂを構成している。また、下部シールド層１０及びＭＲ層１２の先端も使用時に垂直磁気記録用ディスク１９に対向するように構成されている。
【００１５】
垂直磁気記録用ディスク１９は、垂直磁気記録層１９ａとその裏に積層された軟磁性層１９ｂとの２層構造を有している。
【００１６】
書込みシールド層１５は、主磁極層１４の一方の面側に対向して設けられており、その先端は主磁極層１４の先端に近接して配置されている。主磁極層１４の他方の面、即ち上部シールド層１１に対向する側の面には、従来技術では存在したボトムヨーク層が形成されておらず、その面は先端から後端までほぼ平坦に形成されている。主磁極層１４の他方の面における先端部と上部シールド層１１の先端部との間の絶縁層は非磁性層である。
【００１７】
図５は従来技術における薄膜磁気ヘッドの一部構成及びこの薄膜磁気ヘッドが対向する垂直磁気記録用ディスクを概略的に示す断面図であり、図６はこの薄膜磁気ヘッドの一部構成を垂直磁気記録用ディスク側から見た断面図である。
【００１８】
これらの図において、５１はＭＲ読出しヘッド素子の上部シールド層、５４は垂直磁気記録書込みヘッド素子の主磁極層、５５はその書込みシールド層、５６は絶縁層５８を介して主磁極層５４及び書込みシールド層５５間を通過するコイル導体、５９は垂直磁気記録用ディスク、６０は主磁極層５４の上部シールド層５１に対向する側の面に形成されたボトムヨーク層をそれぞれ示している。
【００１９】
このように、従来技術では、薄い主磁極層５４の磁区を安定させるためにボトムヨーク層６０が必ず設けられており、このボトムヨーク層６０の存在がＡＴＥを広い範囲で発生させていた。
【００２０】
これに対して、本実施形態では、主磁極層１４の上部シールド層１１に対向する側の面に、ボトムヨーク層が形成されておらず、その面は先端から後端までほぼ平坦に形成されているため、主磁極層１４の部分における、書込みに使われる垂直方向（記録媒体表面に垂直な方向）の磁界の大きさを低減させることなく逆に増大させ、かつトラック中心から±２〜８μｍの範囲の磁界を低減させることができる。その結果、書込み特性に悪影響を与えることなくＡＴＥの生じる範囲をより小さくすることができる。
【００２１】
主磁極層の上部シールド層に対向する側の面にボトムヨーク層が存在する場合（従来技術）及び存在しない場合（本発明）について、シミュレーションモデルを作成し、磁気記録媒体の記録層における磁界の大きさ（書込みに使われる磁界の大きさ、書込み磁界の大きさ）を求めた。
【００２２】
このシミュレーションモデルは、主磁極層１４、５４の先端の幅（トラック幅方向の長さ）がＰＷ＝０．２μｍ、主磁極層１４、５４の先端の厚さ（トラック方向の長さ）がＰＴ＝０．３μｍ、主磁極層１４、５４のネックハイト（先端から拡がり部分までの距離）がＮＨ＝０．２５μｍ、書込みシールド層１５、５のスロートハイトがＴＨ＝０．０９μｍ、主磁極層１４、５４の拡がり部分１４ｂの拡がり角がθ＝３０°であり、主磁極層と上部シールド層との距離が３．５μｍである。従来技術のシミュレーションモデルにおいて、ボトムヨーク層６０の厚さが１．５μｍであり、その先端は主磁極層５４の先端から２．０μｍだけ後退した位置にあるとした。さらに、上部シールド層１１、５１の幅が８０μｍ、ボトムヨーク層６０の幅が１１μｍ、主磁極層１４、５４の拡がり部分の幅が１２μｍ、書込みシールド層１５、５５の幅が３０μｍとした。また、上部シールド層１１、５１の飽和磁束密度が０．９Ｔ、主磁極層１４、５４の飽和磁束密度が２．３Ｔ、書込みシールド層１５、５５及びボトムヨーク層６０の飽和磁束密度が１．８Ｔ、記録媒体の軟磁性層１９ｂの飽和磁束密度が１．８Ｔであり、０．１５Ａ・Ｔの起磁力の基で、磁気記録媒体の記録層１９ａに印加される磁界の大きさを計算した。
【００２３】
図７に示すトラック方向の各位置ａ〜ｎにおける書込み磁界の大きさについて、ボトムヨーク層が存在する場合（従来技術）及び存在しない場合（本発明）をそれぞれ計算した結果が図８〜図１１に示されている。
【００２４】
図８はボトムヨーク層が存在する従来技術における上部シールド層５１の前縁ａ、その中心ｂ及びその後縁ｃと、ボトムヨーク層が存在しない本発明における上部シールド層１１の前縁ａ、その中心ｂ及びその後縁ｃとをパラメータとして、トラック中心からのオフセット（μｍ）に対する磁気記録媒体の記録層に印加される書込み磁界の大きさ（Ｏｅ）を表しており、（Ａ）は垂直方向（記録媒体表面に垂直な方向）の書込み磁界の大きさ、（Ｂ）は水平方向（トラックに沿った方向）の書込み磁界の大きさである。
【００２５】
同図より、上部シールド層１１の位置では、トラック中心からのオフセットが０〜１０μｍの範囲で、ボトムヨーク層が存在しない本発明の方がボトムヨーク層が存在する従来技術より垂直方向の書込み磁界がやや大きくなっている。ただし、最大の垂直方向の書込み磁界は、本発明の方が３００（Ｏｅ）程度小さくなっている。
【００２６】
図９はボトムヨーク層が存在する従来技術における上部シールド層５１とボトムヨーク層６０との間ｄ、ボトムヨーク層６０の前縁ｅ及びその中心ｆと、ボトムヨーク層が存在しない本発明における対応する位置ｄ、ｅ及びｆとをパラメータとして、トラック中心からのオフセット（μｍ）に対する磁気記録媒体の記録層に印加される書込み磁界の大きさ（Ｏｅ）を表しており、（Ａ）は垂直方向の書込み磁界の大きさ、（Ｂ）は水平方向の書込み磁界の大きさである。
【００２７】
同図より、ボトムヨーク層の位置及びこれに対応する位置では、トラック中心からのオフセットが０〜８μｍの範囲で、ボトムヨーク層が存在しない本発明の方がボトムヨーク層が存在する従来技術より垂直方向の書込み磁界が小さくなっている。また、最大の垂直方向の書込み磁界も、本発明の方が２００（Ｏｅ）程度小さくなっている。
【００２８】
図１０はボトムヨーク層が存在する従来技術における書込みシールド層５５の前縁ｊ、その中間ｋ、ｌ及びｍ、並びにその後縁ｎと、ボトムヨーク層が存在しない本発明における書込みシールド層１５の前縁ｊ、その中間ｋ、ｌ及びｍ、並びにその後縁ｎとをパラメータとして、トラック中心からのオフセット（μｍ）に対する磁気記録媒体の記録層に印加される書込み磁界の大きさ（Ｏｅ）を表しており、（Ａ）は垂直方向の書込み磁界の大きさ、（Ｂ）は水平方向の書込み磁界の大きさである。
【００２９】
同図より、書込みシールド層１５の位置では、トラック中心からのオフセットが０〜１０μｍの範囲で、ボトムヨーク層が存在しない本発明の方がボトムヨーク層が存在する従来技術より垂直方向及び水平方向の負の書込み磁界が小さくなっている。また、最大の垂直方向の書込み磁界は、本発明の方が６３０（Ｏｅ）程度小さくなっている。
【００３０】
図１１はボトムヨーク層が存在する従来技術における主磁極層５４の前縁ｇ、その中心ｈ及びその後縁ｉと、ボトムヨーク層が存在しない本発明における主磁極層１４の前縁ｇ、その中心ｈ及びその後縁ｉとをパラメータとして、トラック中心からのオフセット（μｍ）に対する磁気記録媒体の記録層に印加される書込み磁界の大きさ（Ｏｅ）を表しており、（Ａ）は垂直方向の書込み磁界の大きさ、（Ｂ）は水平方向の書込み磁界の大きさである。
【００３１】
同図より、主磁極層１４位置では、トラック中心からのオフセットが０〜１０μｍの範囲で、ボトムヨーク層が存在しない本発明の方がボトムヨーク層が存在する従来技術より垂直方向の書込み磁界が大きくなっており、水平方向の書込み磁界が小さくなっている。特に、トラック中心からのオフセットが２〜８μｍの範囲での垂直方向の書込み磁界は、ボトムヨーク層や書込みシールド層の部分より小さくなっている。
【００３２】
以上のシミュレーション結果から、従来技術のように、ボトムヨーク層と書込みシールド層とを備えた構造では、それらの部分での書込み磁界が大きくしかも広い範囲に渡って分布するためＡＴＥが生じ易いが、本発明のようにボトムヨーク層を排除して主磁極層と上部シールド層との間隙を広げた構造では、広い範囲でＡＴＥを生じさせる磁界を低減させることができる。しかも、ボトムヨークが存在しない構造においても、充分な書込み磁界を提供することができる。即ち、本発明の構造によれば、書込み特性に悪影響を与えることなくＡＴＥの生じる範囲をより小さくすることができる。
【００３３】
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】
【００３４】
【図１】従来の垂直磁気記録ヘッドによるＡＴＥを書込み電流を変えてシミュレートした結果を表わす特性図である。
【図２】本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドの一部構成及びこの薄膜磁気ヘッドが対向する垂直磁気記録用ディスクを概略的に示す断面図である。
【図３】図１の薄膜磁気ヘッドの一部構成を垂直磁気記録用ディスク側から見た断面図である。
【図４】図１の薄膜磁気ヘッドの主磁極層の一部構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】従来技術における薄膜磁気ヘッドの一部構成及びこの薄膜磁気ヘッドが対向する垂直磁気記録用ディスクを概略的に示す断面図である。
【図６】図５の薄膜磁気ヘッドの一部構成を垂直磁気記録用ディスク側から見た断面図である。
【図７】計算したトラック方向の位置を説明する図である。
【図８】トラック中心からのオフセットに対する磁気記録媒体の記録層に印加される書込み磁界の大きさを表わす図である。
【図９】トラック中心からのオフセットに対する磁気記録媒体の記録層に印加される書込み磁界の大きさを表わす図である。
【図１０】トラック中心からのオフセットに対する磁気記録媒体の記録層に印加される書込み磁界の大きさを表わす図である。
【図１１】トラック中心からのオフセットに対する磁気記録媒体の記録層に印加される書込み磁界の大きさを表わす図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  下部シールド層
１１、５１  上部シールド層
１２  ＭＲ層
１３、１７、１８、５８  絶縁層
１４、５４  主磁極層
１４ａ  先端部分
１４ｂ  拡がり部分
１５、５５  書込みシールド層
１６ａ、１６ｂ、５６  コイル導体
１９、５９  垂直磁気記録用ディスク
１９ａ  垂直磁気記録層
１９ｂ  軟磁性層
６０  ボトムヨーク層
【図１】
2005078744.tif 000003
【図２】
2005078744.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005078744.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005078744.tif 000009
【図８】
2005078744.tif 000010
【図９】
2005078744.tif 000011
【図１０】
2005078744.tif 000012
【図１１】
2005078744.tif 000013