(57)【要約】【課題】書き込みに必要な磁界の低下を招くことなく、記録トラックエッジ端部の磁化パターン遷移のぼけ（にじみ）を改善でき、且つサイドフリンジングの抑制にも有効な垂直磁気記録ヘッドを提供すること。【解決手段】本発明の垂直磁気記録ヘッドは、書き込みシールド１６の主磁極トレーリング側エッジ１２ａに対向する部分に設けた凹部１６ａに、主磁極トレーリング側エッジ１２ａと書き込みシールド１６とを一定間隔に保持したまま、主磁極トレーリング側エッジ１２ａがこの凹部１６ａ内に位置するように、当該凹部１６ａ内に主磁極１２を部分的に挿入した書き込みヘッド１０を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
書き込みシールドの主磁極トレーリング側エッジに対向する部分に設けた凹部に、主磁極トレーリング側エッジと書き込みシールドとを一定間隔に保持したまま、主磁極トレーリング側エッジがこの凹部内に位置するように、当該凹部内に主磁極を部分的に挿入した書き込みヘッドを有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
【請求項２】
凹部のうちの主磁極トレーリング側エッジと平行な部分からそれ以外の部分への移行部と、当該それ以外の部分から書き込みシールドの凹部以外の部分への移行部が、曲線で構成されることを特徴とする、請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項３】
凹部のうちの主磁極トレーリング側エッジと平行な部分から当該エッジに下ろした垂線の長さをＡＢとし、凹部のうちの主磁極トレーリング側エッジと平行でない部分のうちの直線部分から主磁極トレーリング側エッジの端部に下ろした垂線の長さをＣＤ、凹部のうちの主磁極トレーリング側エッジと平行な部分からそれ以外の部分へ移行する曲線部分の接線からエッジの端部に下ろした垂線の長さをＣＤ’として、
ＡＢ≧（ＣＤ及びＣＤ’のうちの小さい方）
の関係を満たすことを特徴とする、請求項２記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項４】
浮上面から見たときに、凹部のうちの主磁極トレーリング側エッジと平行な部分の幅が、主磁極トレーリング側エッジの幅よりも大きいことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１つに記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
浮上面から見たときに、書き込みシールドのうちの凹部以外の部分は、主磁極が書き込みを行う記録トラックに隣接するトラックの位置において、書き込みシールドの境界と主磁極トレーリング側エッジの延長線とが平行になるように形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１つに記載の垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置に関し、より詳しく言えば、磁気ディスクの記録・再生に用いられる垂直磁気記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置では、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。記録媒体の単位面積当たりの記録容量を多くするために、トラック幅方向及びビット長方向の双方の密度を向上させる必要がある。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、媒体の熱揺らぎが原因で、面記録密度が上げられない問題が生じつつある。これらの問題を解決する方法として、媒体に垂直な方向に磁化させる垂直記録方式が有望視されている。
【０００３】
垂直記録方式での再生には、巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）や再生出力が大きいトンネル巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＴＭＲヘッド）などを用いることができる。一方、書き込みヘッドは、単磁極型ヘッドと垂直媒体の裏打ち層を利用し、書き込みに十分な磁界を得ることができる。
【０００４】
図８に、従来の垂直磁気記録ヘッドの模式図を示す。この図の書き込みヘッド１００では、絶縁層１０４に埋め込まれた主磁極１０２のトレーリング側に書き込みシールド１０６が設けられ、絶縁層１０４と書き込みシールド１０６に接して補助磁極１０８ａ、１０８ｂが配置されている。再生ヘッド１２０は、上部シールド１２４と下部シールド１２６の間に配置された再生素子１２２（例えばＧＭＲ素子）を有する。
【０００５】
従来の垂直磁気記録ヘッドでは、書き込みシールド１０６が主磁極１０２のトレーリング側エッジと一定の距離を置いて、平行に配置された形態を有している。書き込みシールドは線記録密度方向の書き込む磁界分布を鋭くする役割を担っているが、従来の垂直磁気記録ヘッドでは、記録トラック中心部における磁界分布に比べ、トラックエッジ端部における磁界分布に、トレーリング側エッジ幅有限長さによるぼけ（にじみ）が生じてしまう。従って、書き込まれる磁化パターンも、この影響を受けてトラックエッジ端部では遷移がぼけてしまい、ノイズ源となってしまう。
【０００６】
一方、垂直磁気記録ヘッドにおいて、２００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2を超える更なる高密度化達成には、線記録密度を向上させるために磁界勾配を高める必要があり、また、トラック密度の向上には、幾何学的トラック幅よりも媒体に書き込まれる実効トラック幅が大きくなるのを防ぐため、磁極のサイドフリンジングを抑制する必要がある。このサイドフリンジングを抑制する手段として、例えば特許文献１（特開２００５−１９０５１８号公報）や特許文献２（特開２００５−９２９２９号公報）に、主磁極の両サイドにシールドを配置した垂直記録用ヘッドの例が開示されている。図９に、特許文献１の図６（ｂ）に示されたヘッドの浮上面の形状を示す。この図の読み取りヘッドでは、主磁極ａの両サイドにサイドシールドｂが配置されている。
【０００７】
しかしながら、このような形態をとるヘッドでは、サイドシールドに大半の磁束が吸われてしまい、書き込みに必要な磁界を得ることができない。製造的視点からもまた、主磁極の両サイドに位置ずれを生じさせることなくサイドシールドを配置するには、高度な加工技術が必要とされるため困難が予想される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１９０５１８号公報
【特許文献２】特開２００５−９２９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、書き込みに必要な磁界の低下を招くことなく、記録トラックエッジ端部の磁化パターンの遷移のぼけ（にじみ）を改善でき、且つサイドフリンジングの抑制にも有効な垂直磁気記録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】
【００１０】
本発明の垂直磁気記録ヘッドは、書き込みシールドの主磁極トレーリング側エッジに対向する部分に設けた凹部に、主磁極トレーリング側エッジと書き込みシールドとを一定間隔に保持したまま、主磁極トレーリング側エッジがこの凹部内に位置するように、当該凹部内に主磁極を部分的に挿入した書き込みヘッドを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、書き込みに必要な磁界を損なうことなく、記録トラック中心における線記録密度方向の磁界分布とトラックエッジ端部における線記録密度方向の磁界分布を鋭い状態で確保できる。従って、書かれた磁化パターンのトラックエッジ端部の磁化パターンの遷移のぼけ（にじみ）が改善され、ノイズ低減にもつながる。また、隣接トラックへの漏洩磁界を抑制される方向にも作用するため、隣接トラックの情報が消去される可能性が低下する。従って、本発明は線記録方向の密度だけでなく、トラック幅方向の密度向上にも寄与し、今後の高密度化に必要不可欠な技術と言える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１（ａ）に、本発明の垂直磁気記録ヘッドの浮上面を模式的に示し、図１（ｂ）に図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図を示す。この図の垂直磁気記録ヘッドは、書き込みヘッド１０と再生ヘッド２０を含む。書き込みヘッド１０では、絶縁層１４に埋め込まれた主磁極１２のトレーリング側に書き込みシールド１６が設けられ、絶縁層１４と書き込みシールド１６に接して補助磁極１８ａ、１８ｂが配置されている。ヘッドの内部において、主磁極１２の周囲にコイル１９が配置されている。再生ヘッド２０は、上部シールド２４と下部シールド２６の間に配置された再生素子２２（例えばＧＭＲ素子）を有する。
【００１３】
本発明による書き込みヘッドにおける主磁極１２と書き込みシールド１６を、ヘッドで書き込みを行う際の主磁極１２と記録トラック３０との位置関係とともに、図２の模式図に示す。書き込みシールド１６の主磁極トレーリング側エッジ１２ａに対向する部分に凹部１６ａを設け、主磁極トレーリング側エッジ１２ａと書き込みシールド１６とを一定間隔に保持したまま、主磁極トレーリング側エッジ１２ａがこの凹部１６ａ内に位置するように、主磁極１２は部分的に凹部１６ａ内に挿入されている。ここでの「挿入」とは、主磁極トレーリング側エッジ１２ａが、書き込みシールド１６ａの開口部（書き込みシールド１６の凹部１６ａ以外の境界３４ａと同じ平面にあり、図２における左右の３４ａを結ぶ線に一致する）よりも凹部１６ａの中に入っている状態をいう。凹部１６ａには、主磁極トレーリング側エッジ１２ａと平行な部分１７ａと、それ以外の部分１７ｂがある。エッジ１２ａと平行な部分１７ａからそれ以外の部分１７ｂへの移行部と、部分１７ｂから書き込みシールド１６の凹部１６ａ以外の部分３４への移行部は、磁束の集中が生じないように、曲率を有する形状であること、すなわち曲線で構成されることが望ましい。また、浮上面から見たときに、書き込みシールド１６のうちの凹部１６ａ以外の部分３４は、主磁極１２が書き込みを行う記録トラック３０に隣接するトラック３０’の位置では、書き込みシールドの境界３４ａと主磁極トレーリング側エッジ１２ａの延長線とが平行になるように形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明においては、主磁極トレーリング側エッジ１２ａと書き込みシールド１６との距離（これは、図２に示したように、エッジ１２ａと平行して対向する書き込みシールド１６の部分（すなわち凹部１６ａのうちの主磁極トレーリング側エッジ１２ａと平行な部分１７ａ）からエッジ１２ａに下ろした垂線ＡＢの長さとして定義される）と、主磁極トレーリング側エッジ１２ａの端部と書き込みシールド１６の凹部１６ａのうちの、主磁極トレーリング側エッジ１２ａと平行でない部分１７ｂとの距離（これは、凹部１６ａの部分１７ｂのうちの直線部分から主磁極トレーリング側エッジ１２ａの端部（図２の点Ｃ）に下ろした垂線ＣＤの長さと、凹部１６ａの部分１７ａから部分１７ｂへ移行する曲線部分の接線からエッジ１２ａの端部（図２の点Ｃ）に下ろした垂線ＣＤ’の長さのうちの小さい方、として定義される）との関係が重要である。具体的には、上記の垂線の長さをそれぞれＡＢ、ＣＤ、ＣＤ’として、
ＡＢ≧（ＣＤ及びＣＤ’のうちの小さい方）
の関係を満たすことが重要である。垂線ＣＤ及びＣＤ’の下限は、特に限定するものではないが、製造上の観点から、垂線ＣＤ、ＣＤ’の長さは垂線ＡＢの長さの１／２程度以上であるのが好ましい。
【００１５】
また、浮上面から見たときに、凹部１６ａのうちの主磁極トレーリング側エッジ１２ａと平行な部分１７ａの幅Ｗ1は、主磁極トレーリング側エッジ１２ａの幅Ｗ2よりも大きいことが好ましい。すなわち、図２に示した凹部１６ａの部分１７ａから部分１７ｂへの移行が始まる点Ｐは、トラック３０の中心線３２から見て、凹部１６ａの部分１７ａから主磁極トレーリング側エッジ１２ａの端部Ｃへ下ろした垂線ＣＥよりも外側にあるのが好ましい。
【００１６】
従来の垂直磁気記録ヘッドでは、図３に模式的に示したように、書き込みシールド１０６が主磁極１０２のトレーリング側エッジ１０２ａと一定の距離を置いて、平行に配置されている。そもそも、書き込みシールド１０６は線記録密度方向の書き込む磁界分布を鋭くする役割を担っているが、従来のヘッドでは、書き込みシールド１０６が主磁極１０２のトレーリング側エッジ１０２ａと一定間隔で平行に配置されていることにより、記録トラック３０の中心付近とコア幅端部（トラック幅端部）で磁界勾配が異なる。このため、記録トラック３０の中心部における磁界分布に比べ、トラックエッジ端部における磁界分布は、トレーリング側エッジ１０２ａの有限長さによるぼけ（にじみ）が生じてしまう。従って、書き込まれる磁化パターンも、この影響を受けてトラックエッジ端部では磁化パターンの遷移がぼけてしまい、ノイズ源となってしまう。
【００１７】
図４に、図２におけるＣ−Ｄ間の距離を変えたときの、トラック中心を基準（ゼロ）としたトラック幅方向の記録磁界分布を示す。また、図５には、トラック中心を基準（ゼロ）としたトラック幅方向の記録磁界勾配が、図２のＣ−Ｄ間距離に応じて変化する様子を示す。図４及び図５は、記録トラック幅をいずれも１３５ｎｍ（トラック中心からトラックエッジ端部に至る距離６７．５ｎｍ（＝１３５ｎｍ／２））とし、図２のＡ−Ｂ間距離を変えてシミュレーションをおこなった結果であり、縦軸については、トラック中心における磁界強度、磁界勾配ｄＨ／ｄｘでそれぞれ規格化している。Ａ−Ｂ間距離５０ｎｍの試料は、書き込みシールドに凹部を設けていない従来タイプのヘッドのものである。
【００１８】
図４は、Ｃ−Ｄ間の距離に依存せず、記録トラック幅にわたって一様な書き込み磁界の大きさが確保でき、隣接トラック付近（破線の円で囲む領域）での漏洩磁界の大きさのみがＣ−Ｄ間距離を縮めていくとともに小さくなる（矢印の方向に変化する）ことを示している。すなわち、これは本発明によりＣ−Ｄ間距離を縮めることによって、サイドフリンジングを抑制できることを示している。また、磁気ディスク装置にヘッドを組み込んだときのスキュー角度を考慮しても、Ｃ−Ｄ間距離を４３．３ｎｍ（Ａ−Ｂ間距離５０ｎｍに対し）まで縮めると、従来のヘッド（Ａ−Ｂ間距離５０ｎｍのもの）と比べサイドフリンジングを有意に抑制できることも示される。
【００１９】
図５の記録磁界勾配に関してもまた、Ｃ−Ｄ間距離を小さくしていくことにより、トラック中心部とコア幅端部（記録トラック幅端部）における記録磁界勾配の差を小さくできることが分かる。Ｃ−Ｄ間距離を４３．３ｎｍまで縮めた場合、中心から６７．５ｎｍのコア幅端部で、従来のヘッドと比べ約６％記録磁界勾配を高めることができる。また、そのときのトラック中心からの記録磁界勾配の低下はおよそ８％に抑えることができる。
【００２０】
従って、本発明によれば、書き込みに必要な磁界を損なうことなく、トラック幅方向に一様な磁界を保持することができ、且つ記録トラック幅端部でさえ、高い記録磁界勾配を維持することができる。これにより、大きな出力が得られ、トラックエッジ端部のノイスは低減される。また、サイドフリンジングが抑制されるといった、主磁極のサイドにシールドを配置したときと同様な効果も得られ、トラック幅方向の密度の向上が期待できる。
【００２１】
本発明の垂直磁気記録ヘッドは、その書き込みシールドの主磁極トレーリング側エッジに対向する部分に凹部を設け、主磁極トレーリング側エッジと書き込みシールドとを一定間隔に保持したまま、主磁極トレーリング側エッジがこの凹部内に位置するように、主磁極を部分的に当該凹部内に挿入して書き込みヘッドを製作することを除き、従来の垂直磁気記録ヘッドを製造するのと同様の方法により製造することができる。このような構造の主磁極と書き込みシールドを製作する例を、以下の実施例で説明する。
【実施例】
【００２２】
〔実施例１〕
図６（ａ）に示したように、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の絶縁層６０の上に、軟磁性材料（例えばＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、又はＣｏＮｉＦｅ材料）のスパッタリングとパターニングにより、例えば１００〜１４０ｎｍの記録トラック幅に適用できる大きさの主磁極６２を形成する。図６（ｂ）に示したように、主磁極６２を覆うアルミナ層６０’を、主磁極６２のトレーリング側エッジ６２ａ上の厚さが１００〜６００ｎｍ程度となるように、スパッタリングにより形成する。続いて、アルミナ層６０’のうちの主磁極６２のエッジ６２ａを覆う部分（図６（ｂ）の斜線を施した部分）６０’ａを平坦化により除去して、主磁極トレーリング側エッジ６２ａ上のアルミナ層６０’の厚さを、主磁極トレーリング側エッジ６２ａと後に形成する書き込みシールドとを例えば４０〜６０ｎｍの一定間隔に保つ厚さにする（図６（ｃ））。次いで、ＮｉＦｅ又はＣｏＮｉＦｅなどの軟磁性材料をアルミナ層６０’の上にスパッタリングにより堆積させて、図６（ｄ）に示したように書き込みシールド層６４を形成する。
【００２３】
〔実施例２〕
図７（ａ）に示したように、アルミナ絶縁層７０の上に、実施例１と同様の主磁極７２を形成し、そして図７（ｂ）に示したように、やはり実施例１と同様のアルミナ層７０’を形成する。次に、アルミナ層７０’のうちの主磁極７２のエッジ７２ａを覆う部分を平坦化により除去して、図７（ｃ）に示すように主磁極７２のエッジ７２ａを露出させる。その後、露出した主磁極７２のエッジ７２ａを覆う部分の厚さがやはり４０〜６０ｎｍ程度となるように、スパッタリングによりアルミナ絶縁層７０”を形成し（図７（ｄ））、次いでその上に軟磁性材料をスパッタリングにより堆積させて、図７（ｅ）に示したように書き込みシールド層７４を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の垂直磁気記録ヘッドを説明する模式図である。
【図２】本発明による垂直磁気記録ヘッドにおける書き込みヘッドの主磁極と書き込みシールドを説明する図である。
【図３】従来の垂直磁気記録ヘッドにおける書き込みヘッドの主磁極と書き込みシールドを説明する図である。
【図４】本発明のヘッドにおける記録トラック幅方向の記録磁界分布を示すグラフである。
【図５】本発明のヘッドにおける記録トラック幅方向の記録磁界勾配を示すグラフである。
【図６】本発明のヘッドにおける主磁極と書き込みシールドを製作する方法を説明する図である。
【図７】本発明のヘッドにおける主磁極と書き込みシールドを製作するもう一つの方法を説明する図である。
【図８】従来の垂直磁気記録ヘッドを説明する模式図である。
【図９】特許文献１に示されたヘッド浮上面の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    書き込みヘッド
１２    主磁極
１２ａ    主磁極トレーリング側エッジ
１４    絶縁層
１６    書き込みシールド
１６ａ    書き込みシールドの凹部
１７ａ    凹部の主磁極トレーリング側エッジと平行な部分
１７ｂ    凹部の主磁極トレーリング側エッジと平行でない部分
１８ａ、１８ｂ    補助シールド
１９    コイル
２０    再生ヘッド
２２    再生素子
２４    上部シールド
２６    下部シールド
【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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