(57)【要約】【課題】  磁気用途用の多重入力多重出力センサーの構成を提供する。【解決手段】  一実施形態によれば、システムが、前縁磁気シールドと、前縁磁気シールド上方の第１センサー構造と、第１センサー構造上方の第１中間磁気シールドと、第１中間磁気シールド上方の非磁性スペーサと、非磁性スペーサ上方の第２中間磁気シールドと、第２中間磁気シールド上方の第２センサー構造と、第２センサー構造上方の後縁磁気シールドとを含む。他のシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品が、付加的な実施形態において記述される。【選択図】  図５
2016045978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前縁磁気シールドと、
前記前縁磁気シールド上方の第１センサー構造と、
前記第１センサー構造上方の第１中間磁気シールドと、
前記第１中間磁気シールド上方の非磁性スペーサと、
前記非磁性スペーサ上方の第２中間磁気シールドと、
前記第２中間磁気シールド上方の第２センサー構造と、
前記第２センサー構造上方の後縁磁気シールドと、
を備えた、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記システムに対する媒体移動の想定方向における前記第１および第２センサー構造の間の距離が約６０ｎｍ未満である、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記システムに対する媒体移動の想定方向における前記第１および第２センサー構造の間の距離が約５０ｎｍ未満である、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記システムに対する媒体移動の想定方向に垂直な方向において前記第１センサー構造の両側に配置される側面磁気シールドと、
前記側面磁気シールドのそれぞれに隣接するピン止め層であって、前記側面磁気シールドの関連する一方の磁気シールドの磁気方位をピン止めするためのピン止め層とを含む、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、
前記第２中間磁気シールドの下部表面が、前記ピン止め層を受け入れるための切り抜き部を有する、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記第１中間磁気シールドと前記第２中間磁気シールドとの間に絶縁層を含む、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記第２センサー構造と前記後縁磁気シールドとの間にノッチ層を含み、前記ノッチ層は磁性材料を含む、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、
前記ノッチ層が、前記システムの媒体対向面において、前記システムの媒体対向面における第２センサー構造の幅以下の幅を有する、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記第２中間磁気シールドが、前記第１中間磁気シールドより高い高さを有する、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムにおいて、
磁気媒体と、
前記磁気媒体を前記第１及び第２センサー構造の上で通過させる駆動機構と、
前記システムの操作を制御するために前記第１及び第２センサー構造に電気的に結合される制御器と、
をさらに含む、システム。
【請求項１１】
前縁磁気シールド上方の第１はさみ型センサー構造と、
前記第１はさみ型センサー構造背後の第１付勢構造と、
前記第１はさみ型センサー上方の第２はさみ型センサー構造と、
前記第２はさみ型センサー構造背後の第２付勢構造と、
を含む、システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、
前記システムに対する媒体移動の想定方向における前記第１および第２センサー構造の間の距離が約６０ｎｍ未満である、システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のシステムにおいて、
前記システムに対する媒体移動の想定方向における前記第１および第２センサー構造の間の距離が約５０ｎｍ未満である、システム。
【請求項１４】
請求項１１に記載のシステムにおいて、
前記第１および第２はさみ型センサー構造の間に中間磁気シールドを含む、システム。
【請求項１５】
請求項１１に記載のシステムにおいて、
前記第１および第２はさみ型センサー構造の間に磁気シールドが配置されないという構成を備えた、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
前記システムに対する媒体移動の想定方向における前記第１および第２はさみ型センサー構造の間の距離が約２０ｎｍ未満である、システム。
【請求項１７】
請求項１１に記載のシステムにおいて、
前記第１及び第２はさみ型センサー構造のいずれと同じ平面内にも側面付勢層が配置されず、前記平面は、媒体対向面とテープの移送方向とに垂直な方位に向けられる、という構成を備えた、システム。
【請求項１８】
請求項１１に記載のシステムにおいて、
前記第１及び第２はさみ型センサー構造のいずれと同じ平面内にも側面磁気シールドが配置されず、前記平面は、媒体対向面とテープの移送方向とに垂直な方位に向けられる、という構成を備えた、システム。
【請求項１９】
請求項１１に記載のシステムにおいて、
前記第２はさみ型センサー構造と後縁磁気シールドとの間にノッチ層を含み、前記ノッチ層は磁性材料を含む、システム。
【請求項２０】
請求項１１に記載のシステムにおいて、
磁気媒体と、
前記磁気媒体を前記第１及び第２はさみ型センサー構造の上で通過させる駆動機構と、
前記システムの操作を制御するために前記第１及び第２はさみ型センサー構造に電気的に結合される制御器と、
をさらに含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データの保存システム、特に、読み取りギャップが縮小されたセンサー構造を有する多重入力多重出力（multiple-input-multiple-output：ＭＩＭＯ）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ハードディスクドライブ（hard disk drive：ＨＤＤ）であり、これは、通常、回転磁気ディスクと、読み取りおよび書き込みヘッドを有するスライダと、回転ディスクの上方の懸垂アームと、読み取りおよび／または書き込み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配置するために懸垂アームを揺動させるアクチュエータアームとを含む。懸垂アームは、ディスクが回転していない時にはスライダをディスクの表面と接触するように付勢するが、ディスクが回転している時は、スライダの空気ベアリング表面（air bearing surface：ＡＢＳ）に隣接する回転ディスクによって空気が巻き込まれ、それによって、スライダは空気ベアリングの上に載ることになり、回転ディスクの表面から僅かな距離が保たれる。スライダが空気ベアリングの上に載ると、磁気インプレッション（magnetic impression）を回転ディスクに書き込みかつ磁気信号場を回転ディスクから読み取るために、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遂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】
読み取りヘッドは、通常、巨大磁気抵抗（giant magnetoresistive：ＧＭＲ）センサーとも呼称されるスピンバルブセンサーを利用する。ＡＢＳにおけるセンサーは、通常、ピン止め層（pinned layer）およびフリー層の間に嵌挿されるバリア層と、ピン止め層の磁化をピン止めするための反強磁性層とを含む。ピン止め層の磁化はＡＢＳに垂直にピン止めされ、フリー層の磁気モーメントはＡＢＳに平行に配置されるが、外部磁界に反応して回転自在である。
【０００４】
情報の時代における情報処理の容量は急速に増大している。特に、ＨＤＤは、その限られた面積および容積の中により多くの情報を保存し得ることが望まれている。この所望に対する技術的な一方策は、ＨＤＤの記録密度の増大によって容量増大を図ることである。より高い記録密度を実現するには、記録される磁気クラスターのさらなる小型化が有利であり、このためには、通常、一層微細な構成素子の設計が必要である。しかし、種々の構成素子のさらなる小型化には、それ自体の一連の問題点および障害が立ちはだかる。
【０００５】
ＨＤＤの記録密度の増大の必要性は、研究者たちを、磁気媒体上に記録されるデータの密度を増大するために、不断に小型化するビット長さを読み取りおよび記録し得るデータ記録システムの開発に向かわせており、これによって、ＧＭＲヘッドのような読み取りヘッドのギャップ厚さを低減する動きが生じている。しかし、このようなギャップ厚さを低減できる量は、センサーの物理的な限界によって制限されると共に、現在利用可能な製造方法の限界によっても制限されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、磁気ヘッドの信頼性を維持しながら、読み取りギャップの厚さを低減することが可能な改良型の磁気ヘッドおよびその製造方法を提供する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態によれば、システムが、前縁磁気シールドと、前縁磁気シールド上方の第１センサー構造と、第１センサー構造上方の第１中間磁気シールドと、第１中間磁気シールド上方の非磁性スペーサと、非磁性スペーサ上方の第２中間磁気シールドと、第２中間磁気シールド上方の第２センサー構造と、第２センサー構造上方の後縁磁気シールドとを含む。
【０００８】
別の実施形態によれば、システムが、前縁磁気シールド上方の第１はさみ型センサー構造と、第１はさみ型センサー構造背後の第１付勢構造と、第１はさみ型センサー上方の第２はさみ型センサー構造と、第２はさみ型センサー構造背後の第２付勢構造とを含む。
【０００９】
これらの実施形態はいずれも、磁気ヘッドと、磁気媒体（例えばハードディスク）を磁気ヘッドの上部に通すための駆動機構と、磁気ヘッドに電気的に結合される制御器とを含むことができるディスクドライブシステムのような磁気データ保存システムにおいて実施することができる。
【００１０】
本発明の他の態様および利点は、本発明の原理を、図面を参照して例示的に表現する以下の詳細説明から明らかになるであろう。
【００１１】
本発明の本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、添付の図面に関連付けて読まれる以下の詳細説明を参照するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】磁気記録ディスクドライブの簡略図である。
【図２Ａ】長手記録方式を用いる記録媒体の断面の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ａのような長手記録用の、従来型の磁気記録ヘッドおよび記録媒体の組合せの模式図である。
【図２Ｃ】垂直記録方式を用いる磁気記録媒体である。
【図２Ｄ】垂直記録用の、一方の面における記録ヘッドおよび記録媒体の組合せの模式図である。
【図２Ｅ】媒体の両面に別個に記録するように調整された記録装置の模式図である。
【図３Ａ】らせんコイルを含む垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図３Ｂ】らせんコイルを含むピギーバック磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図４Ａ】ループコイルを含む垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図４Ｂ】ループコイルを含むピギーバック磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図５】一実施形態によるシステムの部分断面斜視図である。
【図６】一実施形態によるシステムの部分断面斜視図である。
【図７Ａ】一実施形態によるシステムの部分断面斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａの実施形態の円７Ｂの部分の詳細図である。
【図７Ｃ】一実施形態によるシステムの部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の記述は、本発明の一般的原理を説明するためのものであり、本願において特許請求される本発明の概念の限定を意味するものではない。さらに、本明細書において記述する特定の特徴は、他の記述特徴と組み合わせて、種々の可能な組合せおよび並べ換えのそれぞれにおいて使用することが可能である。
【００１４】
本明細書において他の形に具体的に規定されない限り、すべての用語には、その可能な最も広い解釈であって、本明細書から示唆される意味、および当業者が理解する意味、および／または辞書、論文などに定義される意味を含む解釈が与えられるべきである。
【００１５】
また、本明細書および添付の請求項において用いられる単数の表現（「１つの〜」（英語上での冠詞「ａ」、「ａｎ」の表現）および「その〜」（英語上での「ｔｈｅ」の表現））は、そうでない旨特定されない限り複数の指示対象を含むことも注記しなければならない。さらに、本明細書において使用する語であって、ある特定の言及値に関する「約」の語は、その言及値±その言及値の１０％の値を言う。
【００１６】
以下の記述は、ディスクベースの保存システムおよび／または関連システム並びに方法と、その操作および／または構成素子のいくつかの好ましい実施形態とを開示する。本明細書に記述する種々の実施形態は、読み取りギャップが好適に縮小された複数のセンサー構造を有するＭＩＭＯヘッドを含み、これについて、以下にさらに詳しく説明する。
【００１７】
一般的な一実施形態において、システムが、前縁磁気シールドと、前縁磁気シールド上方の第１センサー構造と、第１センサー構造上方の第１中間磁気シールドと、第１中間磁気シールド上方の非磁性スペーサと、非磁性スペーサ上方の第２中間磁気シールドと、第２中間磁気シールド上方の第２センサー構造と、第２センサー構造上方の後縁磁気シールドとを含む。
【００１８】
一般的な一実施形態において、システムが、前縁磁気シールド上方の第１はさみ型センサー構造と、第１はさみ型センサー構造背後の第１付勢構造と、第１はさみ型センサー上方の第２はさみ型センサー構造と、第２はさみ型センサー構造背後の第２付勢構造とを含む。
【００１９】
図１を参照すると、本発明の一実施形態によ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媒体（例えば磁気ディスク）１１２が、スピンドル１１４の上に支持され、ディスク駆動モータ１１８を含むことができる駆動機構によって回転される。各ディスク上の磁気記録は、通常、ディスク１１２上の同心の複数のデータトラック（図示なし）の環状パターンの形になっている。従って、ディスク駆動モータ１１８は、磁気ディスク１１２を、磁気読み取り／書き込み部分１２１の上部に通すことが好ましい。これについてすぐ次に説明する。
【００２０】
ディスク１１２の近傍に、少なくとも１つのスライダ１１３が配置される。各スライダ１１３は、例えば、本明細書において記述および／または示唆する任意の方式による磁気ヘッドの１つ以上の磁気読み取り／書き込み部分１２１を支持する。ディスクが回転すると、部分１２１が、所要のデータが記録されているディスクの異なるトラックおよび／または所要のデータが書き込まれるべきディスクの異なるトラックにアクセスすることができるように、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側および外側に動かされる。各スライダ１１３は、懸垂体１１５によってアクチュエータアーム１１９に取り付けられる。懸垂体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ばね力を供給する。各アクチュエータアーム１１９はアクチュエータ１２７に取り付けられる。図１に示すように、アクチュエータ１２７はボイスコイルモータ（voice coil motor：ＶＣＭ）とすることができる。ＶＣＭは、固定された磁界内部において可動なコイルを含み、そのコイルの動き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。
【００２１】
ディスク保存システムの運転の間、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との間に空気ベアリングが生成され、これによって、スライダに上向きの力または揚力が加えられる。このため、空気ベアリングは、懸垂体１１５の僅かなばね力に対抗して、スライダ１１３を、正常運転の間ほぼ一定の微小な間隔だけディスク表面から離して、その表面の上方に支持する。いくつかの実施形態においては、スライダ１１３が、ディスク表面１２２に沿って摺動し得ることに留意されたい。
【００２２】
ディスク保存システムの種々の構成要素は、運転において、制御器１２９が発生する制御信号、例えばアクセス制御信号および内部クロック信号のような制御信号によって制御される。制御ユニット１２９は、通常、論理制御回路、保存装置（例えばメモリ）およびマイクロプロセッサを備えている。好ましい方式の場合、制御ユニット１２９は、１つ以上の磁気読み取り／書き込み部分１２１の操作を制御するために、その部分１２１に電気的に結合されている（例えば、配線、ケーブル、ラインなどによって）。制御ユニット１２９は、システムの種々の操作を制御するための制御信号、例えば、ライン１２３上の駆動モータ制御信号、およびライン１２８上のヘッド位置決めおよび探索制御信号などを発生する。ライン１２８上の制御信号は、スライダ１１３を、ディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に動かしかつ位置決めするための望ましい電流パターン（current profile）を提供する。読み取りおよび書き込み信号は、記録チャンネル１２５によって、読み取り／書き込み部分１２１に、およびそこから通信される。
【００２３】
通常の磁気保存システムに関する上記の記述と、添付の図１の表現は、説明目的のためのみのものである。ディスク保存システム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、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、当然明らかである。
【００２４】
データを送受信するためのディスクドライブと（統合型または内部の）ホストとの間の通信用として、かつ、ディスクドライブの操作の制御用と、ディスクドライブの状態のホストへの通信用として、インタフェースを設けることも可能である。これは、当業者には周知のことであろう。
【００２５】
通常のヘッドにおいては、誘導書き込み部分は、１つ以上の絶縁層（絶縁スタック）の中に埋入されたコイル層を含む。この場合、絶縁スタックは第１および第２磁極片層の間に配置される。書き込み部分の第１および第２磁極片層の間には、ヘッドの媒体対向面（時に、ディスクドライブにおけるＡＢＳと呼称される）またはその近傍におけるギャップ層によって、ギャップが形成される。磁極片層は、背面ギャップにおいて接続することができる。電流がコイル層を通して導かれ、この電流によって、磁極片内に磁界が生成される。磁界は、媒体対向面においてそのギャップに貫入してそれを横断し、回転磁気ディスク上の円形トラックのような、動いている媒体上のトラックに磁界情報のビットを書き込む。
【００２６】
第２磁極片層は、媒体対向面からフレアポイントに延びる磁極先端部分と、フレアポイントから背面ギャップに延びるヨーク部分とを有する。フレアポイントは、第２磁極片の幅が、ヨークを形成するために広がり始める（フレアする）位置である。フレアポイントの配置は、記録媒体への情報書き込み用として生成される磁界の大きさに直接影響を及ぼす。
【００２７】
図２Ａは、図１に示すような磁気ディスク記録システムにおいて使用する従来型の記録媒体を模式的に示す。この媒体は、媒体自体の平面内に、またはそれに平行に、磁気インパルスを記録するのに用いられる。記録媒体、この例においては、記録ディスクは、基本的に、アルミニウムまたはガラスのような適切な非磁性材料の支持基板２００を含み、適切な従来型の磁気層の上面被膜２０２を備えている。
【００２８】
図２Ｂは、好ましくは薄膜ヘッドとすることができる従来型の記録／再生ヘッド２０４と、図２Ａのような従来型の記録媒体との間の作動上の関係を示す。
【００２９】
図２Ｃは、図１に示すような磁気ディスク記録システムにおいて使用する記録媒体の表面にほぼ垂直な磁気インパルスの方位を模式的に示す。このような垂直記録の場合には、媒体は、通常、高い透磁性を有する材料の下層２１２を含み、この下層２１２に、好ましくはこの下層２１２に比べて高い飽和保磁力を有する磁性材料の上面被膜２１４が設けられる。
【００３０】
図２Ｄは、垂直ヘッド２１８と記録媒体との間の作動上の関係を示す。図２Ｄに示す記録媒体は、高い透磁性を有する下層２１２と、上記の図２Ｃに関して述べた磁性材料の上面被膜２１４との両者を含む。しかし、これらの層２１２および２１４の両者によって、適切な基板２１６が被覆されるものとして示されている。通常、層２１２および２１４の間に、「交換ブレーク（exchange-break）」層または「中間層（interlayer）」と呼称される付加層も設けられる。
【００３１】
この構造においては、垂直ヘッド２１８の磁極間に延びる磁力線は、高い透磁性を有する記録媒体の下層２１２を伴う記録媒体の上面被膜２１４の中に輪を描くように延び込むと共に、それから出てくる。これによって、磁力線は、上面被膜２１４を、媒体の表面に一般的に垂直な方向において貫通して、好ましくは下層２１２に比べて高い飽和保磁力を有する磁性材料の上面被膜２１４内に、情報を、媒体の表面にほぼ垂直な磁化軸を有する磁気インパルスの形で記録する。磁束は、ソフトな下面被膜２１２によって、ヘッド２１８の戻り層（Ｐ１）に戻るように導かれる。
【００３２】
図２Ｅは類似の構造を示すが、この構造においては、基板２１６が、その両側の面のそれぞれに、層２１２および２１４を担持しており、適切な記録ヘッド２１８が、媒体のそれぞれの面における磁気被膜２１４の外面に隣接して配置され、それによって、媒体のそれぞれの面における記録が可能になる。
【００３３】
図３Ａは垂直磁気ヘッドの断面図である。図３Ａにおいては、ステッチ磁極３０８内に磁束を形成するのにらせんコイル３１０および３１２が用いられており、ステッチ磁極３０８は、続いて、その磁束を主磁極３０６に供給する。コイル３１０はページの紙面から延び出るコイルを示し、一方、コイル３１２はページの中に延び込むコイルを示す。ステッチ磁極３０８は、媒体対向面３１８から陥没させる（recessed）ことができる。絶縁体３１６がコイルを取り巻いており、いくつかの素子を支持することができる。媒体の移動方向は、構造の右側の矢印によって示すように、媒体を、最初に下部戻り磁極３１４を通過し、続いて、ステッチ磁極３０８、主磁極３０６、ラップアラウンドシールド（図示なし）に接続することができる後縁シールド３０４を通過し、最後に上部戻り磁極３０２を通過するように動かす。これらの各構成素子は、媒体対向面３１８と接触する部分を有することができる。媒体対向面３１８は、構造の右側を横切って示されている。
【００３４】
垂直書き込みは、ステッチ磁極３０８を通る磁束を主磁極３０６の中に強制的に導き、続いて、媒体対向面３１８に向いて配置されるディスクの表面に導くことによって実現される。
【００３５】
図３Ｂは、図３Ａのヘッドに類似の特徴を有するピギーバック磁気ヘッドを示す。２つのシールド３０４、３１４が、ステッチ磁極３０８および主磁極３０６の側面に位置している。センサーシールド３２２、３２４も示されている。センサー３２６は、通常、センサーシールド３２２、３２４の間に配置される。
【００３６】
図４Ａは、ステッチ磁極４０８に磁束を供給するために、時にパンケーキ構成と呼称されるループコイル４１０を使用する一実施形態の模式図である。ステッチ磁極は、続いて、この磁束を主磁極４０６に供給する。この方位においては、下部戻り磁極は任意選択である。絶縁体４１６が、コイル４１０を取り巻き、かつ、ステッチ磁極４０８および主磁極４０６を支持することができる。ステッチ磁極は、媒体対向面４１８から陥没させることができる。媒体の移動方向は、構造の右側の矢印によって示すように、媒体を、ステッチ磁極４０８と、主磁極４０６と、ラップアラウンドシールド（図示なし）に接続することができる後縁シールド４０４とを通過し、最後に上部戻り磁極４０２（これらのすべては、媒体対向面４１８と接触する部分を有しても有しなくてもよい）を通過するように動かす。媒体対向面４１８は、構造の右側を横切って示されている。いくつかの実施形態においては、後縁シールド４０４は主磁極４０６と接触することができる。
【００３７】
図４Ｂは、巻回してパンケーキ型のコイルを形成するループコイル４１０を含む、図４Ａのヘッドに類似の特徴を有する別のタイプのピギーバック磁気ヘッドを示す。センサーシールド４２２、４２４も示されている。センサー４２６は、通常、センサーシールド４２２、４２４の間に配置される。
【００３８】
図３Ｂおよび４Ｂにおいては、磁気ヘッドの媒体対向面から離れた位置に、任意選択的なヒータが示されている。ヒータ（Heater）は、図３Ａおよび４Ａの磁気ヘッドにも含めることができる。このヒータの位置は、突出が望ましい位置、周囲の層の熱膨張係数などのような設計パラメータによって変化し得る。
【００３９】
本明細書において別に具体的に記述するものを除いて、図３Ａ〜４Ｂの構造の種々の構成素子の材料および構成は、当業者が理解するような従来型のものとすることができる。
【００４０】
前記のように、ＨＤＤの記録密度の増大の必要性は、研究者たちを、磁気媒体上に記録されるデータの密度を増大するために、不断に小型化するトラック方向のビット長さを読み取りおよび記録し得るデータ記録システムの開発に向かわせており、これによって、読み取りヘッドのギャップ厚さ（本明細書においては「読み取りギャップ」とも呼称する）を低減する試みがなされてきた。しかし、このようなギャップ厚さを低減できる量は、従来型の製品においては、センサーの物理的な限界によって制限されると共に、現在利用可能な製造方法の限界によっても制限されてきた。
【００４１】
本明細書に提示する種々の実施形態は、このような従来型の欠点と鋭い対照をなすものであり、読み取りギャップが好適に低減された改良型のＭＩＭＯセンサー構造を含んでいる。これについて以下に詳述する。
【００４２】
図５を見ると、ＭＩＭＯセンサー構造を有するシステム５００が一実施形態に従って示されている。具体的には、この図は、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔに沿って延びる平面に沿う方位に向けられたシステム５００の媒体対向面５０１を示す部分断面図である。断面は、高さ方向Ｈおよび厚さ方向Ｔに沿って延びる平面に沿って取られている。
【００４３】
このシステム５００は、任意選択的に、本明細書に列挙する任意の他の実施形態の特徴であって、他の図を参照して記述される特徴と組み合わせて実施することができる。しかし、当然ながら、このシステム５００および本明細書に記述する他のシステムは、本明細書に列挙する例示的な実施形態において具体的に記述されるかまたは記述されない種々の適用方法および／または並べ換えにおいて使用することができる。さらに、本明細書に提示するシステム５００は、任意の所望の環境において使用することができる。従って、図５（および他の図）は、任意のかつすべての可能な並べ換えを含むと解釈されるべきである。
【００４４】
ここで図５を参照すると、システム５００は、前縁磁気シールド５０２と、その前縁磁気シールド５０２の上方に配置される第１センサー構造５０４とを含む。さらに、第１センサー構造５０４の上方には、第１中間磁気シールド５０６が配置され、第１中間磁気シールド５０６の上方には、非磁性スペーサ５０８が配置される。さらにまた、非磁性スペーサ５０８の上方には、第２中間磁気シールド５１０が配置される。
【００４５】
システム５００は、追加的に、後縁磁気シールド５１４を含むが、この後縁磁気シールド５１４は、第２中間磁気シールド５１０および後縁磁気シールド５１４の２つのシールドの間に配置される第２センサー構造５１２によって、第２中間磁気シールド５１０から分離される。さらに、この実施形態に示すように、後縁磁気シールド５１４は頂部部分５１６と、底部部分５１８とを含むことができる。
【００４６】
別の方式によれば、前縁磁気シールド５０２および／または後縁磁気シールド５１４（例えば頂部および底部部分５１６、５１８）が、例えばＮｉ、ＣｏおよびＦｅ合金のような材料であるがこれに限定されない１つ以上の透磁性の材料を含むことができる。また、前縁磁気シールドおよび後縁磁気シールド５０２、５１４は、所要の実施形態に応じて、同じまたは類似のまたは異なる材料、構成、寸法などを含むことができる。
【００４７】
図５に示すように、第２中間磁気シールド５１０は、第１中間磁気シールド５０６の高さｈ１より高い高さｈ２を有する。これらの高さは、システム５００の媒体対向面５０１に垂直な方向に測定される高さである。しかし、他の方式においては、第２中間磁気シールド５１０が、所要の実施形態に応じて、第１中間磁気シールド５０６の高さと同じかまたはそれより短い高さを有することができる。
【００４８】
さらに別の方式においては、第１中間磁気シールド５０６および／または第２中間磁気シールド５１０が、前縁および後縁磁気シールド５０２、５１４に関してすぐ上に述べた任意の磁気シールド、または、本明細書に記述する任意の他の磁気シールドを含むことができる。さらに、第１および第２中間磁気シールド５０６、５１０は、所要の実施形態に応じて、同じまたは類似のまたは異なる材料、構成、寸法などを含むことができる。例示的な一実施形態によれば、第１中間磁気シールド５０６がＮｉＦｅを含むことができる。さらに、好ましい方式によれば、第２中間磁気シールド５１０が、高い磁気モーメント、例えば、少なくとも第１中間磁気シールド５０６の磁気モーメントより高い磁気モーメントを有する１つ以上の材料を含む。
【００４９】
図５をさらに参照すると、第１および第２センサー構造５０４、５１２は、磁気ディスクのような磁気媒体の磁気転移を検出するように構成することが望ましい。さらに、第１および第２センサー構造５０４、５１２は、トンネル型磁気抵抗（tunneling magnetoresistance：ＴＭＲ）センサーを含むことが望ましいが、これに限定されるわけではない。所要の実施形態に応じて、第１センサー構造５０４および／または第２センサー構造５１２は、任意のタイプの面内電流（current in plane：ＣＩＰ）型または垂直通電（current perpendicular to plane：ＣＰＰ）型センサー、例えば、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサー、異方性磁気抵抗（Anisotropic magnetoresistance：ＡＭＲ）センサー、はさみ型センサーなど、あるいは、本明細書を読めば当業者には明らかになるであろう任意の他のタイプのセンサー構造を含むことができる。
【００５０】
好ましいいくつかの実施形態においては、第１および第２センサー構造５０４、５１２が同じタイプのセンサーを含む。例えば、第１センサー構造５０４がＴＭＲセンサーを含むとすると、第２センサー構造５１２も同様にＴＭＲセンサーを含むことが望ましい。これによって、システム５００が、所与の媒体からデータを読み取りながら、両方のセンサー構造からの信号が使用されるＭＩＭＯ操作を遂行できるようになる。さらに、別のいくつかの方式においては、同じタイプのセンサーを有するセンサー構造を用いる場合、多重データトラックからのデータを、同時に読み取りかつ処理することができる。しかし、第１および第２センサー構造５０４、５１２を同じタイプのセンサーであることに制限することは、決して意図するところではない。他のいくつかの実施形態においては、第１および第２センサー構造５０４、５１２が、所要の実施形態に応じて、類似の（しかし同じではない）タイプのセンサー、あるいは異なるタイプのセンサーを含むことができる。
【００５１】
システム５００は、さらに、側面磁気シールド５２０、５２２を含み、この側面磁気シールド５２０、５２２は、システム５００に対する媒体移動の想定方向５２４に垂直な方向において、第１センサー構造の両側に配置される。所要の実施形態に応じて、側面磁気シールド５２０、５２２の一方または両方が、本明細書に記述する任意の磁気シールド層のように、同じまたは類似のまたは異なる材料、構成、寸法などのいずれもを含むことができる。
【００５２】
ピン止め層５２６は各側面磁気シールド５２０、５２２の間に（例えばそれに隣接して）配置される。ピン止め層５２６は、関連する１つ以上の側面磁気シールド５２０、５２２の磁性配向をピン止めするために用いることができる。従って、いくつかの方式においては、ピン止め層５２６を反強磁性体（antiferromagnetic：ＡＦＭ）層とすることになる。この場合、ピン止め層５２６は、本明細書を読めば当業者には明らかになるであろう任意の材料、構成、寸法などを含むことができる。例えば、ピン止め層５２６はＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどを含むことができる。
【００５３】
図５のシステム５００をさらに眺めると、第２中間磁気シールド５１０の下部表面が、ピン止め層５２６を受け入れるための切り抜き部５１１を有する。その結果、ピン止め層５２６の厚さの一部分のみが、システム５００に対する媒体移動の想定方向５２４において第１および第２センサー構造５０４、５１２を分離する全体距離に影響するだけである。従って、第２中間磁気シールド５１０の切り抜き部によって、前縁および後縁磁気シールドを分離する距離の低減が可能になり、それによって、改良された（短縮された）読み取りギャップがもたらされる。前記のように、特にＨＤＤの記録密度を増大するには、所与の実施形態における読み取りギャップの低減が望ましい。
【００５４】
さらに、第２中間磁気シールド５１０の切り抜き部５１１によって、第１および第２センサー構造５０４、５１２の間の間隔を縮小できる。システム５００の構成素子のこの設計の結果として、システム５００に対する媒体移動の想定方向５２４において第１および第２センサー構造５０４、５１２を分離する距離Ｄ１を、約６０ｎｍ未満、さらに好ましくは約５０ｎｍ未満にすることができる。但し、所要の実施形態に応じて、さらに長くまたは短くすることも可能である。このため、本明細書に記述する種々の実施形態は、センサー間の分離間隔が１２０ｎｍ以上の従来型のＭＩＭＯ製品に比べて、センサー間の間隔の５０％以上の低減を実現できる。
【００５５】
他のいくつかの方式においては、第１および第２中間磁気シールド５０６、５１０の間に、例えばセンサーを電気的に絶縁するための絶縁層（図示なし）を配置することができる。この場合、好ましいいくつかの方式においては、この絶縁層は、アルミナ、プラスチック、ゴム、ガラスなど、あるいは、本明細書を読めば当業者には明らかになるであろう任意の他の電気絶縁性の材料を含む。第１および第２中間磁気シールド５０６、５１０を電気的に絶縁することによって、第１および第２センサー構造５０４、５１２のそれぞれと、対応するシールド層とが相互に電気的に絶縁されるので、システム５００は２つの独立の信号を供給する能力を備える。これは、例えば、面内電流（ＣＩＰ）センサーが用いられる場合、および／または、独立信号が所望される場合に有用であり得る。いくつかの方式においては、非磁性スペーサ５０８が、例えば、第１および第２中間磁気シールド５０６、５１０を電気的に絶縁するための電気絶縁層の少なくとも一部分として機能することができる。しかし、他のいくつかの方式においては、非磁性スペーサ５０８は、Ｒｕ、Ｔａなど、あるいは、本明細書を読めば当業者には明らかになるであろう任意の他の非磁性材料を含むことができる。
【００５６】
その結果、いくつかの実施形態においては、第１および第２センサー構造５０４、５１２の一方または両方を、例えば、センサー構造５０４、５１２の操作を制御する制御器に電気的に結合することができる。従って、第１および第２センサー構造５０４、５１２のそれぞれは、互いに同時に独立の読み取り操作を遂行することができる。第１および第２センサー構造５０４、５１２の一方または両方に電気的に結合される制御器を有するこのような方式においては、制御器は、本明細書を読めば当業者には明らかになるであろう任意のタイプの制御器を含むことができ、かつ、上記に記述および／または示唆される任意の方式を組み込むことができる。例えば、図１の制御ユニット１２９を参照されたい。
【００５７】
図５の実施形態および他の実施形態においては、既知のタイプの付加層が存在し得ることに留意されたい。このような層として、シード層、絶縁層、非磁性層などが含まれ得るが、これらに限定されない。
【００５８】
なお、さらに、図５には見ることができないが、いくつかの実施形態においては、システム５００が、第２センサー構造５１２と後縁磁気シールド５１４との間にノッチ層（notch layer）を含むことができる。例えば、図６の６０２を参照されたい。
【００５９】
図６は、一実施形態に従って、ノッチ層６０２を有するシステム６００を示す。このシステム６００は、任意選択的に、本明細書に列挙する任意の他の実施形態の特徴であって、例えば図５のような他の図を参照して記述される特徴と組み合わせて実施することができる。具体的には、図６は図５の実施形態の変形態様を表現しており、従って、図６の種々の構成素子は図５と共通の符号を有する。
【００６０】
しかし、当然ながら、このシステム６００および本明細書に提示する他のシステムは、本明細書に列挙する例示的な実施形態において具体的に記述されるかまたは記述されない種々の適用方法および／または並べ換えにおいて使用することができる。さらに、本明細書に提示するシステム６００は任意の所望の環境において使用することができる。すなわち、図６（および他の図）は、任意のかつすべての可能な並べ換えを含むと解釈されるべきである。
【００６１】
ここで図６を参照すると、システム６００は前縁磁気シールド５０２を含み、その前縁磁気シールド５０２の上方に、センサー構造５１２と、対応する側部シールド５２２とが設けられる。さらに、センサー構造５１２の上方にノッチ層６０２が配置され、また、さらに、ノッチ層６０２の上方に、（例えば頂部および底部部分５１６、５１８を有する）後縁磁気シールド５１４と、ＡＦＭ層５２８とが配置される。すなわち、ノッチ層６０２は、センサー構造５１２と後縁磁気シールド５１４との間に配置される。
【００６２】
好ましいいくつかの方式においては、ノッチ層６０２は、磁性材料、例えばＮｉＦｅを含む。磁性材料を用いてノッチ層６０２を形成することによって、ノッチ層６０２は、磁気付勢された後縁磁気シールド５１４の磁気的な延伸部として有効に作用する。従って、有効読み取りギャップ、例えば、前縁および後縁シールド５０２、５１４の間の分離が好適に縮小される。
【００６３】
図６のシステム６００を引き続いて参照すると、ノッチ層６０２は、システム６００の媒体対向面６０１におけるセンサー構造５１２の幅（２×ｗ２）以下の、システム６００の媒体対向面６０１における幅（２×ｗ１）を有する。
【００６４】
さらに、図６に示す実施形態は、上記のように、単に１つのセンサー構造５１２と、対応する側面磁気シールド５２２とだけを示しているが、ノッチ層６０２は、２つ以上のセンサー構造を有する実施形態において、例えば図５のシステム５００において見たようなＭＩＭＯ機能を有するシステムにおいて実施し得ることに留意するべきである。
【００６５】
異なるいくつかの実施形態によれば、本明細書に記述する任意の方式を、はさみ型センサー（scissor sensor）を有するシステムにおいて実施することができる。図７Ａ〜７Ｃを眺めると、はさみ型センサーを有するシステム７００、７５０が２つの実施形態に従って表現されている。このシステム７００、７５０は、任意選択的に、本明細書に列挙する任意の他の実施形態の特徴、例えば図５〜６のような他の図を参照して記述される特徴と組み合わせて実施することができる。しかし、当然ながら、これらのシステム７００、７５０および本明細書に提示する他のシステムは、本明細書に列挙する例示的な実施形態において具体的に記述されるかまたは記述されない種々の適用方法および／または並べ換えにおいて使用することができる。さらに、本明細書に提示するシステム７００、７５０は任意の所望の環境において使用することができる。従って、図７Ａ〜７Ｃ（および他の図）は、任意のかつすべての可能な並べ換えを含むと解釈されるべきである。
【００６６】
図７Ａ〜７Ｃにおいて、両システム７００、７５０は前縁シールド７０２を含み、その上方に、第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６と、それぞれ対応する第１および第２付勢構造７０８、７１０とが配置される。さらに、第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６の上方に、後縁磁気シールド７１２と、ＡＦＭ層７１４とが配置される。
【００６７】
上記の他の実施形態において述べたように、後縁磁気シールド７１２は、所要の実施形態に応じて、同じもしくは類似のまたは異なる材料、構成、寸法などを含むことができる頂部部分７１６と底部部分７１８とを含む。
【００６８】
一時的に図７Ｂを眺めると、第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６のそれぞれは、バリア層７２６によって第２自由層７２４から分離される第１自由層７２２を含むことができる。バリア層７２６は、ＭｇＯまたは従来型のトンネル型バリア材料を含むことが望ましいが、それに限定されない。さらに、第１および第２自由層７２２、７２４は、本明細書を読めば当業者には分かるであろう従来型の構造にすることができる。
【００６９】
さらに、第１および第２付勢構造７０８、７１０を見ると、これらの付勢構造は、媒体対向面７０１に垂直な方向に沿って、それぞれの第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６の背後に配置されている。換言すれば、第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６は、媒体対向面７０１に垂直な方向に沿って、第１および第２付勢構造７０８、７１０よりも媒体対向面７０１に近接して配置される。
【００７０】
さらに、図に示されるように、システム７００、７５０のいずれも、はさみ型センサー構造７０４、７０６のいずれに隣接する側面磁気シールドも含んでいない。背後の第１および第２付勢構造７０８、７１０は、いかなるものであれ側面磁気シールドの存在には関係なく、はさみ型センサー構造７０４、７０６を磁気的に十分に付勢することが可能である。従って、本発明の制限を意図するものではない種々の方式において、いくつかのシステム７００、７５０は、はさみ型センサー構造７０４、７０６のいずれと同じ平面内にも配置される側面付勢層および／または側面磁気シールドも有しなくてもよいのである。この場合の平面は、媒体対向面とテープの移送方向とに垂直な方位、すなわち、高さ−幅（Ｈ−Ｗ）に沿う方位に向けられる。しかし、背後の付勢構造、例えば図７Ｂの７０８および７１０は存在することができる。
【００７１】
ここで、特に図７Ｃを参照すると、システム７５０は、第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６の間に配置される中間磁気シールド７５２を含んでいる。異なるいくつかの方式によれば、中間磁気シールド７５２は、所要の実施形態に応じて、前記の任意の材料、構成、寸法などを含むことができる。本発明の制限を意図するものではない例示的な一実施形態においては、中間磁気シールド７５２がＮｉＦｅを含むことができる。
【００７２】
第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６の間に中間磁気シールド７５２を配置する結果として、システム７５０に対する媒体移動の想定方向７２０における第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６の間の距離Ｄ３を、約６０ｎｍ未満、さらに好ましくは約５０ｎｍ未満にすることができるが、所要の実施形態に応じて、さらに長くまたは短くすることができる。
【００７３】
代わりの方式として、ここで図７Ａを見ると、システム７００は、第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６の間に中間磁気シールドを含んでいない。従って、本発明の制限を意図するものではない一方式においては、システム７００が、第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６の間に磁気シールドを配置しないという条件を備え得ると言うことができる。しかし、他のいくつかの方式においては、例えば所要の実施形態に応じて、異なる層および／または構造を、第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６の間に配置することができる。
【００７４】
システム７５０に見られる距離Ｄ３に比べて、システム７００に対する媒体移動の想定方向７２０における第１および第２はさみ型センサー構造７０４、７０６の間の図７Ａの距離Ｄ２は約２０ｎｍ未満にすることができるが、さらに長くまたは短くすることも可能である。
【００７５】
さらに、いくつかの実施形態においては、第２はさみ型センサー構造７０６と後縁磁気シールド７１２との間に、ノッチ層を配置することができる。前記のように、ノッチ層は、例えば、磁気付勢された後縁磁気シールド７１２の磁気的な延伸部を効果的に実現するために、磁性材料を含むことが望ましい。従って、有効な読み取りギャップ（前縁および後縁磁気シールド７０２、７１２の間の分離間隔）が所望のとおりに縮小される。
【００７６】
種々の実施形態の少なくともいくつかのために本明細書に提示する方式は、全体的にまたは部分的に、コンピュータハードウェア、ソフトウェアにおいて、手動によって、特殊な機器を用いて、あるいはそれらの組合せによって、実施することができることに留意するべきである。
【００７７】
さらに、任意の構造および／またはステップは、本明細書を読めば当業者には明らかになるであろう既知の材料および／または技術を用いて実施することができる。
【００７８】
本明細書に開示する発明的な概念は、複数の例示的なシナリオ、具現化形態、および／または実施におけるそれらの概念の多様な特徴を説明するための例として提示されている。一般的に開示される概念は、モジュールとして考え得ること、および、それらの概念の任意の組合せ、並べ換え、または合成において実施し得ることが理解されるべきである。さらに、本明細書に開示する特徴、機能および概念の任意の修正形態、変更形態または均等物であって、即席の記述を読めば当業者には分かるであろう任意の修正形態、変更形態または均等物も、本開示の範囲内にあると理解されるべきである。
【００７９】
以上、種々の実施形態を記述したが、それらは例としてのみ提示されたものであって、限定でなないことが理解されるべきである。すなわち、本発明の実施形態の幅および範囲は、以上に述べたいかなる例示的実施形態によっても限定されることはなく、以下の特許請求の範囲およびその均等物に従ってのみ規定されるべきである。
【符号の説明】
【００８０】
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  懸垂体
１１８  ディスク駆動モータ
１１９  アクチュエータアーム
１２１  磁気読み取り／書き込み部分
１２２  ディスク表面
１２３  ライン
１２５  記録チャンネル
１２７  アクチュエータ
１２８  ライン
１２９  制御ユニット
２００、２１６  基板
２０２  上面被膜
２０４  従来型の記録／再生ヘッド
２１２  下面被膜
２１４  上面被膜
２１８  垂直ヘッド
３０２  上部戻り磁極
３０４  後縁磁気シールド
３０６  主磁極
３０８  ステッチ磁極
３１０、３１２  らせんコイル
３１４  下部戻り磁極
３１６  絶縁体
３１８  媒体対向面
３２２、３２４  センサーシールド
３２６  センサー
４０２  上部戻り磁極
４０４  後縁磁気シールド
４０６  主磁極
４０８  ステッチ磁極
４１０  ループコイル
４１６  絶縁体
４１８  媒体対向面
４２２、４２４  センサーシールド
４２６  センサー
５００  システム
５０１  媒体対向面
５０２  前縁磁気シールド
５０４  第１センサー構造
５０６  第１中間磁気シールド（first middle magnetic shield）
５０８  非磁性スペーサ
５１０  第２中間磁気シールド（second middle magnetic shield）
５１１  切り抜き部
５１２  第２センサー構造
５１４  後縁磁気シールド
５１６  頂部部分
５１８  底部部分
５２０、５２２  側面磁気シールド
５２４  媒体移動の想定方向
５２６  ピン止め層
５２８  ＡＦＭ層
６００  システム
６０１  媒体対向面
６０２  ノッチ層
７００  システム
７０１  媒体対向面
７０２  前縁磁気シールド
７０４、７０６  はさみ型センサー構造（scissor sensor structure）
７０８  第１付勢構造
７１０  第２付勢構造
７１２  後縁磁気シールド
７１４  ＡＦＭ層
７１６  頂部部分
７１８  底部部分
７２０  媒体移動の想定方向
７２２  第１自由層
７２４  第２自由層
７２６  バリア層
７５０  システム
７５２  中間磁気シールド（middle magnetic shield）
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  距離
Ｈ  高さ方向
Ｔ  厚さ方向
Ｗ  幅方向
ｈ１、ｈ２  高さ
【図１】
2016045978.tif 000003
【図２Ａ】
2016045978.tif 000004
【図２Ｂ】
2016045978.tif 000005
【図２Ｃ】
2016045978.tif 000006
【図２Ｄ】
2016045978.tif 000007
【図２Ｅ】
2016045978.tif 000008
【図３Ａ】
2016045978.tif 000009
【図３Ｂ】
2016045978.tif 000010
【図４Ａ】
2016045978.tif 000011
【図４Ｂ】
2016045978.tif 000012
【図５】
2016045978.tif 000013
【図６】
2016045978.tif 000014
【図７Ａ】
2016045978.tif 000015
【図７Ｂ】
2016045978.tif 000016
【図７Ｃ】
2016045978.tif 000017
【外国語明細書】
2016045978000001.pdf