(57)【要約】      （修正有）【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込みを行うことができ、磁気記録の読出し信号及び書込み信号用回路が損傷することを防止でき、書込み信号を歪ませることのないマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】磁気記録媒体と、書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、書込み信号生成手段と、マイクロ波発振手段と、マイクロ波励振信号と書込み信号とを合成してマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加し、さらに、マイクロ波励振信号の書込み信号生成手段への印加を阻止するための合成及びアイソレーション手段とを備えている。【選択図】図８
2009266334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録層を有する磁気記録媒体と、書込み信号に応じて前記磁気記録層への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて前記磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、前記書込み信号を生成する書込み信号生成手段と、前記マイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振手段と、該マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号と前記書込み信号生成手段が生成した書込み信号とを合成して該マイクロ波励振信号を前記共鳴磁界発生手段へ印加すると共に該書込み信号を前記書込み磁界発生手段へ印加し、さらに、該マイクロ波励振信号の前記書込み信号生成手段への印加を阻止するための合成及びアイソレーション手段とを備えたことを特徴とするマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置。
【請求項２】
前記合成及びアイソレーション手段が、前記マイクロ波発振手段と前記書込み信号生成手段と前記薄膜磁気ヘッドの前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段との間に挿入された方向性結合手段を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項３】
前記方向性結合手段が、前記マイクロ波発振手段からの不平衡なマイクロ波励振信号を前記共鳴磁界発生手段へ印加すると共に前記書込み信号生成手段からの書込み信号を前記書込み磁界発生手段へ印加する単一の方向性結合器を備えていることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】
前記方向性結合器の入力ポートが前記マイクロ波発振手段に接続されており、該方向性結合器のアイソレーション入力ポートが前記書込み信号生成手段に接続されており、該方向性結合器の結合出力ポートが前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】
前記マイクロ波発振手段に不平衡入力端子が接続された平衡不平衡変換手段をさらに備えており、前記方向性結合手段が、前記平衡不平衡変換手段の平衡出力端子からのマイクロ波励振信号を前記共鳴磁界発生手段へ印加すると共に前記書込み信号生成手段からの書込み信号を前記書込み磁界発生手段へ印加する２つの方向性結合器を備えていることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項６】
前記各方向性結合器の入力ポートが前記平衡不平衡変換手段に接続されており、該各方向性結合器のアイソレーション入力ポートが前記書込み信号生成手段に接続されており、該各方向性結合器の結合出力ポートが前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の磁気記録再生装置。
【請求項７】
前記合成及びアイソレーション手段が、前記書込み信号と前記マイクロ波励振信号との結合点から前記強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さだけ前記書込み信号生成手段側へ寄った位置に設けられた、該強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さのオープンスタブを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項８】
前記マイクロ波発振手段に不平衡入力端子が接続された平衡不平衡変換手段をさらに備えており、前記合成及びアイソレーション手段が、前記平衡不平衡変換手段の平衡出力と前記書込み信号との結合点から前記強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さだけ前記書込み信号生成手段側へ寄った位置にそれぞれ設けられた、該強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さの２つのオープンスタブを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項９】
前記平衡不平衡変換手段が平面構造形の回路から構成されていることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１０】
前記平衡不平衡変換手段が、誘電体を挟んで積層された上側線路導体及び下側線路導体からなる結合部を備えており、該結合部における上側線路導体及び下側線路導体の一方の線路幅が他方の線路幅より最大で５％広く構成されていることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１１】
前記平衡不平衡変換手段が、誘電体を挟んで積層された上側線路導体及び下側線路導体からなる結合部を備えており、該結合部における上側線路導体及び下側線路導体の一方の線路幅が他方の線路幅より最大で３％広く構成されていることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１２】
前記オープンスタブが平面構造形の回路から構成されていることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１３】
前記書込み信号生成手段から前記書込み磁界発生手段への伝送路の線路間隔が、前記強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）未満であることを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１４】
前記薄膜磁気ヘッドの前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段が互いに異なるコイル手段であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１５】
前記書込み信号と前記マイクロ波励振信号とを分離して前記異なるコイル手段にそれぞれ印加するための分波手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１６】
前記薄膜磁気ヘッドの前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段が、同一のコイル手段であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１７】
前記薄膜磁気ヘッドが、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、書込み時に自身の媒体対向面側の端部から書込み磁界を発生する主磁極と、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、前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段を構成するコイル手段とを有するインダクティブ書込みヘッド素子を備えていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１８】
前記磁気記録媒体の前記磁気記録層の位置において、前記書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１７いずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【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、データ信号を書込むためのマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク駆動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、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報のビットセルが微細化され、その結果、いわゆる熱揺らぎによって薄膜磁気ヘッドの読出しヘッド素子から検出される信号が揺らいでＳ／Ｎ（信号対雑音比）が劣化し、最悪の場合、信号が消失することが起こり得る。
【０００３】
このため、近年実用化されている垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体においては、これを構成する記録膜の垂直磁気異方性エネルギーＫｕを高めることが有効となる。一方、熱揺らぎに対応する熱安定性指数Ｓは次式で表され、通常５０以上が必要といわれている。
【０００４】
Ｓ＝Ｋｕ・Ｖ／ｋＢ・Ｔ                  （１）
ここで、Ｋｕ：垂直磁気異方性エネルギー、Ｖ：記録膜を構成する結晶粒の体積、ｋＢ：ボルツマン常数、Ｔ：絶対温度である。
【０００５】
いわゆるＳｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈモデルによれば、記録膜の異方性磁界Ｈｋと保磁力Ｈｃは次式で示され、Ｋｕの増加と共に、保磁力Ｈｃは増加する（ただし、通常の記録膜ではＨｋ
＞ Ｈｃ）。
【０００６】
Ｈ＝Ｈｃ＝２Ｋｕ／Ｍｓ                    （２）
ただし、Ｍｓ：記録膜の飽和磁化である。
【０００７】
所期のデータ系列に対応した記録膜の磁化反転を行うには、薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド素子は、最大でその記録膜の異方性磁界Ｈｋ程度の急峻な記録磁界を印加しなければならない。垂直磁気記録方式を用いて実用化された磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ）装置では、いわゆる単磁極を用いた書込みヘッド素子が用いられ、その浮上面（ＡＢＳ）の表面からから記録膜に垂直方向に記録磁界が印加される。この垂直記録磁界の強度は、単磁極を形成する軟磁性材料の飽和磁束密度Ｂｓに比例するため、この飽和磁束密度Ｂｓのできるだけ高い材料が開発され実用化されている。しかし、飽和磁束密度Ｂｓは、いわゆるＳｌａｔｅｒ−Ｐａｕｌｉｎｇ曲線から、Ｂｓ＝２．４Ｔ（テスラ）が実用的な上限であり、現状は実用的限界に迫っている。また、現用の単磁極の厚さや幅は１００〜２００ｎｍ程度であるが、記録密度を高める場合には、厚さや幅をさらに小さくする必要があり、それに伴って、発生する垂直磁界はより低下してしまう。
【０００８】
このように、書込みヘッド素子の記録能力限界から、高密度記録が難しくなっているのが現状である。このため、記録膜をレーザ光などで照射・昇温させ、記録膜の保磁力Ｈｃを下げた状態で信号を記録するいわゆる熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：Ｔｈｅｒｍａｌ
Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）方式が提案されている。
【０００９】
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。
【００１０】
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、種々の困難な点が生じており、問題となっている。
【００１１】
例えば、１）磁気素子と光素子とを搭載した薄膜磁気ヘッドが必須となるが、これは、構造が極めて複雑であり、製造コストも高価となってしまう、２）保磁力Ｈｃの温度特性変化の大きい記録膜の開発が必要となる、３）記録過程における熱減磁により、隣接トラック消去や記録状態の不安定性が生じるなど、大きな課題を有している。
【００１２】
一方、近年、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子の高感度化を狙いに、電子伝導におけるスピンの挙動（Ｓｐｉｎ
Ｔｒａｎｓｆｅｒ）に関する研究が活発になってきており、これを、磁気記録媒体の記録膜の磁化反転に応用し、磁化反転に必要な垂直磁界を低減させようという研究が開始されている（非特許文献１、特許文献３）。
【００１３】
この技術は、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直記録磁界と同時に印加するものであり、面内方向に印加する交流磁界の周波数数は、記録膜の強磁性共鳴周波数に対応するマイクロ波帯の超高周波（数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）である。面内方向の交流磁界と垂直記録磁界との同時印加により、垂直方向の所要反転磁界を記録膜の異方性磁界Ｈｋの６０％程度に低下させることが可能であるとの解析結果が報告されている。この技術が実用化されれば、構成が複雑なＴＡＭＲ方式を用いる必要もなく、さらに、記録膜の異方性磁界Ｈｋを高めることが可能になるので、記録密度の大幅な向上が期待される。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献３】特開２００７−２９９４６０号公報
【非特許文献１】J. Zhu,“Recording Well Below Medium Coercivity Assisted by LocalizedMicrowave Utilizing Spin Transfer”, Digest of MMM, 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直方向の記録磁界と同時に印加するようにしたこの磁気アシスト磁気記録方式によると、磁気記録信号と数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚというマイクロ波帯の信号（マイクロ波励振信号）とを薄膜磁気ヘッドに印加することとなるため、このマイクロ波励振信号が磁気記録の読出し信号及び書込み信号用回路（リードライトＩＣ回路）に回り込んで、この回路を破壊する可能性があり、また、この読出し信号及び書込み信号用回路を通って書込みヘッド素子に印加される書込み信号を歪ませる可能性が多分にあった。
【００１６】
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込みを行うことができるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、磁気記録の読出し信号及び書込み信号用回路が損傷することを防止できるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１８】
本発明のさらに他の目的は、書込み信号を歪ませることのないマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明によれば、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、書込み信号に応じて磁気記録層への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、書込み信号を生成する書込み信号生成手段と、マイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振手段と、マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号と書込み信号生成手段が生成した書込み信号とを合成してマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加し、さらに、マイクロ波励振信号の書込み信号生成手段への印加を阻止するための合成及びアイソレーション手段とを備えたマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置が提供される。
【００２０】
合成及びアイソレーション手段は、マイクロ波励振信号が共鳴磁界発生手段に印加されること及び書込み信号が書込み磁界発生手段に印加されることは許可するが、マイクロ波励振信号が書込み信号生成手段に印加されることは阻止する。これにより、マイクロ波励振信号が書込み信号生成手段に印加されて、この書込み信号生成手段に損傷を与えたり、これを破壊することを防止できる。また、マイクロ波励振信号がこの書込み信号生成手段を回って書込み信号に重畳され、この書込み信号を歪ませるような不都合も生じない。もちろん、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込みを行うことができる。
【００２１】
なお、本明細書において用いられる用語は以下のごとく定義される。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。
【００２２】
合成及びアイソレーション手段が、マイクロ波発振手段と書込み信号生成手段と薄膜磁気ヘッドの書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段との間に挿入された方向性結合手段を含んでいることが好ましい。
【００２３】
この方向性結合手段が、マイクロ波発振手段からの不平衡なマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号生成手段からの書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加する単一の方向性結合器を備えていることがより好ましい。この場合、方向性結合器の入力ポートがマイクロ波発振手段に接続されており、方向性結合器のアイソレーション入力ポートが書込み信号生成手段に接続されており、方向性結合器の結合出力ポートが書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段に接続されていることがさらに好ましい。
【００２４】
マイクロ波発振手段に不平衡入力端子が接続された平衡不平衡変換手段をさらに備えており、方向性結合手段が、平衡不平衡変換手段の平衡出力端子からのマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号生成手段からの書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加する２つの方向性結合器を備えていることがより好ましい。この場合、各方向性結合器の入力ポートが平衡不平衡変換手段に接続されており、各方向性結合器のアイソレーション入力ポートが書込み信号生成手段に接続されており、各方向性結合器の結合出力ポートが書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段に接続されていることがさらに好ましい。
【００２５】
合成及びアイソレーション手段が、書込み信号とマイクロ波励振信号との結合点から強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さだけ書込み信号生成手段側へ寄った位置に設けられた、強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さのオープンスタブを含んでいることも好ましい。
【００２６】
マイクロ波発振手段に不平衡入力端子が接続された平衡不平衡変換手段をさらに備えており、合成及びアイソレーション手段が、平衡不平衡変換手段の平衡出力と書込み信号との結合点から強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さだけ書込み信号生成手段側へ寄った位置にそれぞれ設けられた、強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さの２つのオープンスタブを含んでいることも好ましい。
【００２７】
平衡不平衡変換手段が平面構造形の回路から構成されていることも好ましい。この場合、平衡不平衡変換手段が、誘電体を挟んで積層された上側線路導体及び下側線路導体からなる結合部を備えており、この結合部における上側線路導体及び下側線路導体の一方の線路幅が他方の線路幅より最大で５％広く、より好ましくは最大で３％広く、構成されている。
【００２８】
オープンスタブが平面構造形の回路から構成されていることも好ましい。
【００２９】
書込み信号生成手段から書込み磁界発生手段への伝送路の線路間隔が、強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）未満であることも好ましい。
【００３０】
薄膜磁気ヘッドの書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段が互いに異なるコイル手段、例えば主コイル及び副コイル、であることも好ましい。この場合、書込み信号とマイクロ波励振信号とを分離して異なるコイル手段、例えば主コイル及び副コイル、にそれぞれ印加するための分波手段をさらに備えたことがより好ましい。
【００３１】
薄膜磁気ヘッドの書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段が、同一のコイル手段、例えば書込みコイルが共用コイル、であることも好ましい。
【００３２】
薄膜磁気ヘッドが、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、書込み時に自身の媒体対向面側の端部から書込み磁界を発生する主磁極と、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、書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段を構成するコイル手段とを有するインダクティブ書込みヘッド素子を備えていることも好ましい。
【００３３】
磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、書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も好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、マイクロ波励振信号が書込み信号生成手段に印加されて、この書込み信号生成手段に損傷を与えたり、これを破壊することを防止できる。また、マイクロ波励振信号がこの書込み信号生成手段を回って書込み信号に重畳され、この書込み信号を歪ませるような不都合も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について、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、同一の構成要素は、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。
【００３６】
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り、図２は図１の磁気記録再生装置におけるヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の部分の断面図である。
【００３７】
図１には磁気記録再生装置として磁気ディスクドライブ装置が示されており、同図において、１０はスピンドルモータ１１によってその回転軸１１ａの回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は磁気ディスク１０に対してデータ信号の書込み及び読出しを行うための薄膜磁気ヘッド（スライダ）１３を各磁気ディスク１０の表面に適切に対向させるためのＨＧＡ、１４は磁気ヘッドスライダ１３を磁気ディスク１０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をそれぞれ示している。
【００３８】
アセンブリキャリッジ装置１４は、ピボットベアリング軸１５を中心にして角揺動可能なキャリッジ１６と、このキャリッジ１６を角揺動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１７とから主として構成されている。キャリッジ１６には、ピボットベアリング軸１５の方向にスタックされた複数の駆動アーム１８の基部が取り付けられており、各駆動アーム１８の先端部にはＨＧＡ１２が固着されている。なお、単数の磁気ディスク１０、単数の駆動アーム１８及び単数のＨＧＡ１２が磁気記録再生装置に設けられていても良い。
【００３９】
図１において、さらに、１９は薄膜磁気ヘッド１３の書込み及び読出し動作を制御すると共に、後述する強磁性共鳴用のマイクロ波励振信号を制御するための記録再生及び共鳴制御回路を示している。
【００４０】
図２に示すように、ＨＧＡ１２は、薄膜磁気ヘッド１３と、この薄膜磁気ヘッド１３を支持するための金属導電材料によるロードビーム２０及びフレクシャ２１と、薄膜磁気ヘッド１３の書込みヘッド素子に印加される書込み信号及びマイクロ波励振信号を流すための伝送線路である書込みヘッド素子用配線部材２２とを備えている。なお、図示されていないが、ＨＧＡ１２には、読出しヘッド素子に定電流を印加して読出し出力電圧を取り出すための読出しヘッド素子用配線部材も設けられている。
【００４１】
薄膜磁気ヘッド１３は、弾性を有するフレクシャ２１の一端に取り付けられており、このフレクシャ２１とその他端が取り付けられたロードビーム２０とによって、薄膜磁気ヘッド１３を支持するサスペンションが構成されている。
【００４２】
書込みヘッド素子用配線部材２２は、その多くの部分が上下に接地導体を有するストリップ線路で構成されている。即ち、図２に示すように、下側接地導体を構成するロードビーム２０と上側接地導体２２ａとの間に、例えばポリイミド等の誘電体材料による誘電体層２２ｂ及び２２ｃを介して銅（Ｃｕ）等による導体線路２２ｄを挟んだ構成となっている。書込みヘッド素子用配線部材２２としては、このストリップ線路がロードビーム表面と平行に１対形成されている。ストリップ線路の磁気ヘッド側の先端は、本実施形態では、ワイヤ２３を用いたワイヤボンディングによって書込みヘッド素子の端子電極に接続されている。一方、図示されていないが、読出しヘッド素子用配線部材は、通常のリード導体から形成されており、その先端は本実施形態ではワイヤボンディングによって読出しヘッド素子の端子電極に接続されている。ワイヤボンディングを用いることなくボールボンディングによって配線部材と端子電極とを接続するように構成しても良い。
【００４３】
図３は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の全体を概略的に示す斜視図であり、図４はこの薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。
【００４４】
図３に示すように、薄膜磁気ヘッド１３は、適切な浮上量を得るように加工された浮上面（ＡＢＳ）３０ａを有するスライダ基板３０と、ＡＢＳ３０ａを底面とした際の１つの側面に相当しておりこのＡＢＳ３０ａと垂直な素子形成面３０ｂに設けられた磁気ヘッド素子３１と、磁気ヘッド素子３１を覆うように素子形成面３０ｂ上に設けられた被覆部３２と、被覆部３２の層面から露出している４つの端子電極３３、３４、３５及び３６とを備えている。
【００４５】
ここで、磁気ヘッド素子３１は、磁気ディスクからデータ信号を読出すための磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子３１ａと、磁気ディスクにデータ信号を書込むためのインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂとから構成されており、端子電極３３及び３４はＭＲ読出しヘッド素子３１ａに電気的に接続されており、端子電極３５及び３６はインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂに電気的に接続されている。なお、端子電極３３、３４、３５及び３６は、図３に示された位置に限定されるものではなく、この素子形成面３０ｂのどの位置にどのような配列で設けても良いし、また、例えば、ＡＢＳ３０ａとは反対側の面におけるスライダ端面３０ｃに設けられていても良い。
【００４６】
ＭＲ読出しヘッド素子３１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂにおいては、各素子の一端がＡＢＳ３０ａ側の面におけるスライダ端面３０ｄに達している。ここでスライダ端面３０ｄとは、薄膜磁気ヘッド１３の磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちＡＢＳ３０ａ以外の面であって主に被覆部３２の端面からなる面である。これらＭＲ読出しヘッド素子３１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂ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出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書込みとが行われる。なお、スライダ端面３０ｄ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。
【００４７】
図４に示すように、インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂは、データ信号の書込み時に自身のＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部から書込み磁界の発生する主磁極としての主磁極層４０と、ＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層４０と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層４１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４０及び補助磁極層４１の間を通過するように形成された書込みコイル４２とを備えている。
【００４８】
書込みコイル４２は、本実施形態では、その全体が書込み磁界発生用及び共鳴磁界発生用の共用コイルとなっている。ここで、端子電極３５及び３６からリード層４３及び４４を介して書込みコイル４２に書込み信号を流すことによって、主磁極層４０及び補助磁極層４１が形成する磁気回路に書込み磁界となる磁束を発生させることができる。さらに、この書込みコイル４２に、マイクロ波励振信号を流すことによって、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ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が発生する。
【００４９】
このように、書込みコイル４２を書込み磁界発生用及び共鳴磁界発生用の共用コイルとすることによって、構成が簡単となり、しかも、共鳴磁界発生用のコイルと書込み磁界発生用のコイルとを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。また、共鳴磁界発生用のコイル及び書込み磁界発生用のコイル自体を共に、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、書込み磁界及び共鳴用磁界の発生効率が向上する。
【００５０】
図５は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の全体を概略的に示しており、図３のＡ−Ａ線断面図である。
【００５１】
同図において、３０はアルティック（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ＡＢＳ３０ａを有している。このスライダ基板３０の素子形成面３０ｂ上に、ＭＲ読出しヘッド素子３１ａと、インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂと、これらの素子を保護する被覆部３２とが主に形成されている。
【００５２】
ＭＲ読出しヘッド素子３１ａは、ＭＲ積層体３１ａ１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３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３とを含んでいる。ＭＲ積層体３１ａ１は、面内通電型（ＣＩＰ）ＧＭＲ多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ）ＧＭＲ多層膜、又はＴＭＲ多層膜からなっており、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。下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３は、ＭＲ積層体３１ａ１が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００５３】
このＭＲ積層体３１ａ１がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３の各々とＭＲ積層体３１ａ１との間に絶縁用の下部シールドギャップ層及び上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３１ａ１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３１ａ１がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３はそれぞれ上部及び下部の電極層としても機能する。この場合、下部シールドギャップ層、上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３１ａ１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。
【００５４】
ＭＲ積層体３１ａ１は、例えば、ＴＭＲ多層膜を含む場合、イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）、プラチナマンガン（ＰｔＭｎ）、ニッケルマンガン（ＮｉＭｎ）又はルテニウムロジウムマンガン（ＲｕＲｈＭｎ）等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば２つのコバルト鉄（ＣｏＦｅ）等の強磁性膜がルテニウム（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、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）又はマグネシウム（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程度の強磁性膜とニッケル鉄（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。
【００５５】
また、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３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）、コバルト鉄ニッケル（ＣｏＦｅＮｉ）、ＣｏＦｅ、窒化鉄（ＦｅＮ）又は窒化鉄ジルコニウム（ＦｅＺｒＮ）膜等から構成される。
【００５６】
インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂは、垂直磁気記録用であり、主磁極層３１ｂ１（４０）と、トレーリングギャップ層３１ｂ２と、書込みコイル３１ｂ３（４２）と、書込みコイル絶縁層３１ｂ４と、補助磁極層３１ｂ５（４１）と、補助シールドとしての補助シールド層３１ｂ６と、リーディングギャップ層３１ｂ７とを備えている。
【００５７】
主磁極層３１ｂ１は、書込みコイル３１ｂ３に書込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書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３１ｂ１１及び主磁極主要層３１ｂ１２から構成されている。ここで、主磁極層３１ｂ１のＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）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３１ｂ１２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込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層３１ｂ１１及び主磁極主要層３１ｂ１２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。
【００５８】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６は、それぞれ、主磁極層３１ｂ１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３１ｂ５は、上述したように、ＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続されているが、補助シールド層３１ｂ６は、本実施形態においては主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続されていない。
【００５９】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６のスライダ端面３０ｄ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３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１となっている。トレーリングシールド部３１ｂ５１は、主磁極層３１ｂ１のスライダ端面３０ｄ側の端部とトレーリングギャップ層３１ｂ２を介して対向している。また、リーディングシールド部３１ｂ６１は、主磁極層３１ｂ１のスライダ端面３０ｄ側の端部とリーディングギャップ層３１ｂ２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３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１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３１ｂ５１と主磁極層３１ｂ１の端部との間、及びリーディングシールド部３１ｂ６１の端部と主磁極層３１ｂ１の端部との間における書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出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００６０】
なお、補助磁極層３１ｂ５又は補助シールド層３１ｂ６を適切に加工して、補助磁極層３１ｂ５又は補助シールド層３１ｂ６の一部を、主磁極層３１ｂ１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。
【００６１】
なお、トレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１の層厚方向の長さ（厚さ）は、主磁極層３１ｂ１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層３１ｂ２のギャップ長は、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層３１ｂ７のギャップ長は、０.１μｍ以上であることが好ましい。
【００６２】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６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３１ｂ２又はリーディングギャップ層３１ｂ７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程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はＤＬＣ膜等から構成されている。
【００６３】
本実施形態では、書込みコイル３１ｂ３に書込み信号のみならず、マイクロ波励振信号を流すことによって、後述するように、主磁極層３１ｂ１の端部とトレーリングシールド部３１ｂ５１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。この共鳴用磁界は、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ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。書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）の書込み磁界強度を大幅に低減することができる。
【００６４】
書込みコイル絶縁層３１ｂ４は、書込みコイル３１ｂ３を取り囲んでおり、書込みコイル３１ｂ３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。書込みコイル３１ｂ３（４０）、並びにリード層４３及び４４（図４参照）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、書込みコイル絶縁層３１ｂ４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。
【００６５】
以上、薄膜磁気ヘッド１３の構成について詳細に説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは上述した構成に限定されるものではなく、他の種々の構成をとり得ることは明らかである。
【００６６】
図６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すると共に上述した実施形態のヘッドモデルを示すための断面図である。
【００６７】
まず、同図を用いて磁気ディスク１０の構造について説明する。磁気ディスク１０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板１０ａ上に、磁化配向層１０ｂと、磁束ループ回路の一部として働く軟磁性裏打ち層１０ｃと、中間層１０ｄと、磁気記録層１０ｅと、保護層１０ｆとを順次積層した多層構造となっている。磁化配向層１０ｂは、軟磁性裏打ち層１０ｃ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１０ｃ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１０ｄは、磁気記録層１０ｅ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。
【００６８】
ここで、ディスク基板１０ａは、ガラス、ニッケルリン（ＮｉＰ）被覆Ａｌ合金、シリコン（Ｓｉ）等から形成されている。磁化配向層１０ｂ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１０ｃは、軟磁性材料であるコバルトジルコニウムニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）等のコバルト（Ｃｏ）系アモルファス合金、鉄（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１０ｄ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１０ｄは、磁気記録層１０ｅ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１０ｆ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。
【００６９】
磁気記録層１０ｅは、例えば、コバルトクロムプラチナ（ＣｏＣｒＰｔ）系合金、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、鉄プラチナ（ＦｅＰｔ）系合金、又はＣｏＰｔ／パラジウム（Ｐｄ）系の人工格子多層膜等から形成されている。また、この磁気記録層１０ｅ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１０ｅ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１０ｅの強磁性共鳴周波数ＦＲは、磁気記録層１０ｅ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ＦＲ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。
【００７０】
次いで、同図を用いて、本発明による磁気記録方法の原理を説明する。書込みコイル３１ｂ３（４２）へのマイクロ波励振信号の通電によって発生する共鳴用磁界に対応する磁束６０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３１ｂ１のトレーリング側の表面から磁気記録層１０ｅ内を介してトレーリングシールド部３１ｂ５１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３１ｂ１及びトレーリングシールド部３１ｂ５１の表面における磁束６０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１０ｅよりもディスク基板１０ａ側の領域には大きな強度を持たず、磁気記録層１０ｅ内において同層面にほぼ平行な成分が主となる。
【００７１】
ここで、磁気記録層１０ｅ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１０ｅに、磁束６０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ＦＲ又はその近傍の周波数とすることによって、書込みに必要な、磁束６１による垂直方向の書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、書込み磁界の低減効果が見込まれる強磁性共鳴周波数ＦＲの近傍の範囲は、プラスマイナス０.５ＧＨｚ程度である。
【００７２】
実際、磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ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１０ｅの磁化を反転させることができる垂直方向の書込み磁界を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１０ｅ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。
【００７３】
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１０ｅ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。
【００７４】
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、本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。
【００７５】
図７は本実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【００７６】
同図において、１１は磁気ディスク１０を回転駆動するスピンドルモータ、７０はこのスピンドルモータ１１のドライバであるモータドライバ、７１はＶＣＭ１７のドライバであるＶＣＭドライバ、７２はコンピュータ７３の制御に従ってモータドライバ７０を及びＶＣＭドライバ７１を制御するハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、７４は薄膜磁気ヘッド１３のヘッドアンプ７４ａ及びリードライトチャネル７４ｂを含むリードライトＩＣ回路、７５はマイクロ波励振信号を供給するマイクロ波供給回路、７６は薄膜磁気ヘッド１３の書込みヘッド素子への伝送線路（書込みヘッド素子用配線部材２２）に設けられた結合及びアイソレーション回路をそれぞれ示している。
【００７７】
図１に示した記録再生及び共鳴制御回路１９は、上述したＨＤＣ７２、コンピュータ７３、リードライトＩＣ回路７４、マイクロ波供給回路７５、並びに結合及びアイソレーション手段７６等から構成されている。
【００７８】
図８は本実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の回路構成を示すブロック図であり、図９はその具体的な構成を示す回路図である。
【００７９】
これらの図に示すように、平衡型の書込み信号を出力するリードライトＩＣ回路７４は、マイクロ波伝送線路２２上に設けられた２つの方向性結合器８０及び８１を介してインダクティブ書込みヘッド素子１３ｂの書込みコイル１３ｂ３（４２）に接続されている。方向性結合器８０及び８１には、例えばバルンによって構成される平衡不平衡変換器８２を介して例えばモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）及びインピーダンス整合回路等によって構成されるマイクロ波発振器８３が結合している。マイクロ波発振器８３は、強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数、例えば１〜１５ＧＨｚ、を有するマイクロ波励振信号を生成する。平衡不平衡変換器８２及びマイクロ波発振器８３は前述のマイクロ波供給回路７５に対応しており、方向性結合器８０及び８１は結合及びアイソレーション回路７６に対応している。
【００８０】
これら方向性結合器８０及び８１は、マイクロ波発振器８３からのマイクロ波励振信号をリードライトＩＣ回路７４からの書込み信号に重畳させることにより、これらマイクロ波励振信号及び書込み信号が書込みコイル１３ｂ３に印加されることを許可するが、マイクロ波励振信号がリードライトＩＣ回路７４に印加されることは阻止するように構成されている。即ち、マイクロ波発振器８３からのマイクロ波励振信号は、最初に平衡不平衡変換器８２を通ることにより、位相が１８０°異なった２つの信号に変換される。この平衡となったマイクロ波励振信号と、リードライトＩＣ回路７４からの平衡型の書込み信号とは、２つの方向性結合器８０及び８１において重畳されて書込みコイル１３ｂ３に印加され書込みヘッド素子を駆動する。その際、方向性結合器８０及び８１の特性から、マイクロ波励振信号がリードライトＩＣ回路７４の出力側に現れることはない。
【００８１】
図１０は本実施形態における各部の波形を表わす図である。同図（Ａ）はマイクロ波発振器８３から出力される強磁性共鳴周波数ＦＲのマイクロ波励振信号の波形（時間に対する振幅特性）を表わしており、同図（Ｂ）及び（Ｃ）はバルン８２によって平衡信号に変換された後のマイクロ波励振信号の波形（時間に対する振幅特性）及び周波数スペクトラム（横軸は周波数、縦軸は振幅）を表わしている。また、同図（Ｄ）及び（Ｅ）はリードライトＩＣ回路７４から出力される書込み信号の波形（時間に対する振幅特性）及び周波数スペクトラム（横軸は周波数、縦軸は振幅）を表わしており、同図（Ｆ）は方向性結合器８０及び８１においてマイクロ波励振信号を重畳した後の書込み信号の周波数スペクトラム（横軸は周波数、縦軸は振幅）を表わしている。さらに、同図（Ｇ）は方向性結合器を使うことなくマイクロ波励振信号を重畳した後の書込み信号の周波数スペクトラム（横軸は周波数、縦軸は振幅）を表わしている。
【００８２】
同図（Ｆ）及び（Ｇ）を比較すれば明らかであるが、本実施形態のように方向性結合器８０及び８１を書込み信号の伝送路２２上に設け、これら方向性結合器８０及び８１を用いてマイクロ波励振信号を合成すれば、マイクロ波励振信号がリードライトＩＣ回路７４側に回り込むことにより、同図（Ｇ）に示すように周波数ＦＲの近傍に振幅変調された波形が現れて書込み信号を歪ませてしまうような不都合は生じない。もちろん、マイクロ波励振信号が印加されることにより、リードライトＩＣ回路７４に損傷を与えたり、これを破壊することも防止できる。従って、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込みを行うことができる。
【００８３】
図１１は本実施形態で使用する方向性結合器の具体的な構成例を表わす平面図である。
【００８４】
一方の方向性結合器１１０は、基板面と平行な水平面内に２つのストリップ状の伝送線路１１０ａ及び１１０ｂを互いに平行に配列することによって形成されている。各伝送線路１１０ａ及び１１０ｂの長さは、結合するマイクロ波励振信号の周波数ＦＲの１／４波長（電気長）となっている。他方の方向性結合器１１１も同様に、基板面と平行な水平面内に２つのストリップ状の伝送線路１１１ａ及び１１１ｂを互いに平行に配列することによって形成されている。各伝送線路１１１ａ及び１１１ｂの長さも、結合するマイクロ波励振信号の周波数ＦＲの１／４波長（電気長）となっている。
【００８５】
なお、図１１に示した構成例では、水平面内に２つのストリップ状の伝送線路が互いに平行に配列されているが、２つのストリップ状の伝送線路を水平面とは垂直方向に重畳するように、互いに平行に配列させても同様の方向性結合器が得られることはもちろんである。
【００８６】
図１２は図１１に示した方向性結合器の周波数特性を模式的に示す特性図である。横軸は周波数、縦軸は振幅をそれぞれ示している。
【００８７】
同図において、ａは端子−１から端子−２への周波数特性を示しており、リードライトＩＣ回路からの書込み信号はほとんど損失なく伝搬して端子−２に現れ、書込みコイルに印加される。ｂは端子−３から端子−２への周波数特性を示しており、マイクロ波発振器からのマイクロ波励振信号はその周波数ＦＲ付近のみが伝搬して端子−２に現れ、書込みコイルに印加される。ｃは端子−３から端子−１への周波数特性を示しており、周波数ＦＲ付近で大きく減衰していることから、マイクロ波発振器からのマイクロ波励振信号はほとんど端子−１には現れず、従って、このマイクロ波励振信号がリードライトＩＣ回路に印加されることはない。
【００８８】
図１３は本発明の他の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路（書込みヘッド素子用配線部材）、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。本実施形態は、不平衡型の書込み信号によって駆動される薄膜磁気ヘッドを用いた場合である。ただし、図１３において図９の場合と同じ構成要素には同じ参照番号が用いられている。
【００８９】
図１３に示すように、本実施形態は、リードライトＩＣ回路１３０から不平衡型の書込み信号が出力され、これが薄膜磁気ヘッドのインダクティブ書込みヘッド素子に印加されるように構成されている。従って、マイクロ波供給回路には平衡不平衡変換器が存在せず、マイクロ波発振器８３からのマイクロ波励振信号が直接的に単一の方向性結合器８０に印加されるように構成されている。書込みコイル１３１の一方の端子がこの方向性結合器８０に接続されており、この書込みコイル１３１の他方の端子はリードライトＩＣ回路１３０に直接的に接続されている。
【００９０】
本実施形態における記録再生及び共鳴制御回路のその他の構成や、本実施形態の作用効果等は、図１の実施形態の場合と全く同じである。
【００９１】
図１４は本発明のさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示す斜視図であり、図１５はこの薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。本実施形態は、書込み磁界を発生する主コイルとマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる副コイルとが独立して設けられた薄膜磁気ヘッドを用いており、さらに、書込み信号及びマイクロ波励振信号を伝送線路を共用して伝搬させた後、分離して印加するように構成した場合である。
【００９２】
図１４に示すように、薄膜磁気ヘッドは、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ１４０ａを有するスライダ基板１４０と、ＡＢＳ１４０ａを底面とした際の１つの側面に相当しておりこのＡＢＳ１４０ａに垂直な素子形成面１４０ｂに設けられた磁気ヘッド素子１４１と、磁気ヘッド素子１４１を覆うように素子形成面１４０ｂ上に設けられた被覆部１４２と、被覆部１４２の層面から露出している５つの端子電極１４３、１４４、１４５、１４６及び１４７とを備えている。
【００９３】
ここで、磁気ヘッド素子１４１は、データ信号を読出すためのＭＲ読出しヘッド素子１４１ａと、データ信号を書込むためのインダクティブ書込みヘッド素子１４１ｂとから構成されており、端子電極１４３及び１４４はＭＲ読出しヘッド素子１４１ａに電気的に接続されており、端子電極１４５、１４６及び１４７はインダクティブ書込みヘッド素子１４１ｂに電気的に接続されている。なお、端子電極１４３、１４４、１４５、１４６及び１４７は、図１４に示された位置に限定されるものではなく、この素子形成面１４０ｂのどの位置にどのような配列で設けても良いし、また、例えば、ＡＢＳ１４０ａとは反対側の面におけるスライダ端面１４０ｃに設けられていても良い。
【００９４】
ＭＲ読出しヘッド素子１４１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子１４１ｂにおいては、各素子の一端がＡＢＳ１４０ａ側の面におけるスライダ端面１４０ｄに達している。ここでスライダ端面１４０ｄは、薄膜磁気ヘッドの磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちＡＢＳ１４０ａ以外の面であって主に被覆部１４２の端面からなる面である。これらＭＲ読出しヘッド素子１４１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子１４１ｂ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出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書込みとが行われる。なお、スライダ端面１４０ｄ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ＤＬＣ等のコーティングが施されていてもよい。
【００９５】
図１５に示すように、インダクティブ書込みヘッド素子１４１ｂは、データ信号の書込み時に自身のＡＢＳ１４０ａ（スライダ端面１４０ｄ）側の端部から書込み磁界が発生する主磁極としての主磁極層１５０と、ＡＢＳ１４０ａ（スライダ端面１４０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層１５０と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層１５１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１５０及び補助磁極層１５１の間を通過するように形成された書込みコイル１５２とを備えている。
【００９６】
書込みコイル１５２は、本実施形態では、その一部が、書込みコイル層１５２ａと共鳴コイル層１５２ｂ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、単層の書込みコイル部１５２ｃとなっている。書込みコイル層１５２ａ及び書込みコイル部１５２ｃは書込み磁界を発生する主コイルを構成している。即ち、端子電極１４５及び１４６を用いて、書込みコイル１５２の外周側の端部から書込みコイル層１５２ａ、さらには書込みコイル部１５２ｃを介して内周側の端部までの間に書込み信号を流すことによって、主磁極層１５０及び補助磁極層１５１が形成する磁気回路に書込み磁界が発生する。
【００９７】
共鳴コイル層１５２ｂは、書込みコイル１５２の外周側の端部から書込みコイル１５２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、副コイルを構成している。端子電極１４５及び１４７を用いてこの共鳴コイル層１５２ｂにマイクロ波励振信号を流すことによって、主磁極層１５０及び補助磁極層１５１が形成する磁気回路に、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ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が発生する。この共鳴コイル層１５２ｂは、書込みコイル１５２の最外周に及んでいる。
【００９８】
書込みコイル１５２の中間部であって共鳴コイル層１５２ｂの内周側の端部に、タップリード層１５５が、電気的に接続されて設けられている。即ち、タップリード層１５５は、共鳴コイル層１５２ｂの内周側の端部と端子電極１４７とを電気的に接続している。書込みコイル層１５２ａの内周側の端及び書込みコイル部１５２ｃの外周側の端とは電気的に接続されている。ここで、これら書込みコイル層１５２ａと書込みコイル部１５２ｃ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、書込みコイル層１５２ｃの外周側の端部と端子電極１４５とはリード層１５３によって、書込みコイル部１５２ｃの内周側の端部と端子電極１４６とはリード層１５４によってそれぞれ電気的に接続されている。
【００９９】
このように、共鳴コイル層１５２ｂを、書込みコイル１５２の一部とすることによって、共鳴コイル層１５２ｂ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、共鳴コイル層を書込みコイル１５２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。もちろん、共鳴磁界発生用の副コイルと書込み磁界発生用の主コイルとを互いに離隔して設けても、本発明が成立することは明らかである。
【０１００】
さらに、共鳴コイル層１５２ｂが書込みコイル１５２の最外周に及んでいることによって、共鳴コイル層１５２ｂ及び書込みコイル１５２自体を共に、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、書込み磁界及び共鳴用磁界の発生効率が向上する。
【０１０１】
図１６は本実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示しており、図１４のＡ−Ａ線断面図である。
【０１０２】
同図において、１４０は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ＡＢＳ１４０ａを有している。このスライダ基板１４０の素子形成面１４０ｂ上に、ＭＲ読出しヘッド素子１４１ａと、インダクティブ書込みヘッド素子１４１ｂと、これらの素子を保護する被覆部１４２とが主に形成されている。
【０１０３】
ＭＲ読出しヘッド素子１４１ａは、ＭＲ積層体１４１ａ１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１４１ａ２及び上部シールド層１４１ａ３とを含んでいる。ＭＲ積層１４１ａ１は、ＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ−ＧＭＲ多層膜、又はＴＭＲ多層膜からなっており、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。下部シールド層１４１ａ２及び上部シールド層１４１ａ３は、ＭＲ積層体１４１ａ１が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【０１０４】
このＭＲ積層体１４１ａ１がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層１４１ａ２及び上部シールド層１４１ａ３の各々とＭＲ積層体１４１ａ１との間に絶縁用の下部シールドギャップ層及び上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１４１ａ１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１４１ａ１がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、下部シールド層１４１ａ２及び上部シールド層１４１ａ３はそれぞれ上部及び下部の電極層としても機能する。この場合、下部シールドギャップ層、上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１４１ａ１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。
【０１０５】
ＭＲ積層体１４１ａ１は、例えば、ＴＭＲ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。
【０１０６】
また、下部シールド層１４１ａ２及び上部シールド層１４１ａ３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、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成される。
【０１０７】
インダクティブ書込みヘッド素子１４１ｂは、垂直磁気記録用であり、主磁極層１４１ｂ１（１５０）と、トレーリングギャップ層１４１ｂ２と、書込みコイル１４１ｂ３（１５２）と、書込みコイル絶縁層１４１ｂ４と、補助磁極層１４１ｂ５（１５１）と、補助シールドとしての補助シールド層１４１ｂ６と、リーディングギャップ層１４１ｂ７とを備えている。
【０１０８】
主磁極層１４１ｂ１は、書込みコイル１４１ｂ３の主コイル（書込みコイル層１５２ａ及び書込みコイル部１５２ｃ）に書込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書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１４１ｂ１１及び主磁極主要層１４１ｂ１２から構成されている。ここで、主磁極層１４１ｂ１のＡＢＳ１４０ａ（スライダ端面１４０ｄ）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１４１ｂ１２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込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層１４１ｂ１１及び主磁極主要層１４１ｂ１２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。
【０１０９】
補助磁極層１４１ｂ５及び補助シールド層１４１ｂ６はそれぞれ、主磁極層１４１ｂ１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１４１ｂ５は、上述したように、ＡＢＳ１４０ａ（スライダ端面１４０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層１４１ｂ１と磁気的に接続されているが、補助シールド層１４１ｂ６は、本実施形態においては主磁極層１４１ｂ１と磁気的に接続されていない。
【０１１０】
補助磁極層１４１ｂ５及び補助シールド層１４１ｂ６のスライダ端面１４０ｄ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１４１ｂ５１及びリーディングシールド部１４１ｂ６１となっている。トレーリングシールド部１４１ｂ５１は、主磁極層１４１ｂ１のスライダ端面１４０ｄ側の端部とトレーリングギャップ層１４１ｂ２を介して対向している。また、リーディングシールド部１４１ｂ６１は、主磁極層１４１ｂ１のスライダ端面１４０ｄ側の端部とリーディングギャップ層１４１ｂ２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１４１ｂ５１及びリーディングシールド部１４１ｂ６１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１４１ｂ５１と主磁極層１４１ｂ１の端部との間、及びリーディングシールド部１４１ｂ６１の端部と主磁極層１４１ｂ１の端部との間における書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出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【０１１１】
なお、補助磁極層１４１ｂ５又は補助シールド層１４１ｂ６を適切に加工して、補助磁極層１４１ｂ５又は補助シールド層１４１ｂ６の一部を、主磁極層１４１ｂ１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。
【０１１２】
なお、トレーリングシールド部１４１ｂ５１及びリーディングシールド部１４１ｂ６１の層厚方向の長さ（厚さ）は、主磁極層１４１ｂ１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層１４１ｂ２のギャップ長は、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層１４１ｂ７のギャップ長は、０.１μｍ以上であることが好ましい。
【０１１３】
補助磁極層１４１ｂ５及び補助シールド層１４１ｂ６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１４１ｂ２又はリーディングギャップ層１４１ｂ７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。
【０１１４】
本実施形態では、共鳴コイル層１５２ｂは、書込みコイル１５２の外周側の端部からそ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１５３とタップリード層１５５との間の部分となっている。また、共鳴コイル層１５２ｂは、絶縁層１５２ｄを挟む形で書込みコイル層１５２ａ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１５２ｂ、絶縁層１５２ｄ及び書込みコイル層１５２ａでも良いし、その逆でも良い。ここで、共鳴コイル層１５２ｂに、マイクロ波励振信号を印加すると、主磁極層１４１ｂ１の端部とトレーリングシールド部１４１ｂ５１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。この共鳴用磁界は、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ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。書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）の書込み磁界強度を大幅に低減することができる。
【０１１５】
書込みコイル絶縁層１４１ｂ４は、書込みコイル１４１ｂ３を取り囲んでおり、書込みコイル１４１ｂ３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。書込みコイル部１５２ｃ、書込みコイル層１５２ａ、共鳴コイル層１５２ｂ、タップリード層１５５、並びにリード層１５４及び１５３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、書込みコイル絶縁層１４１ｂ４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１５２ｄは、例えば、厚さ０.１〜２μｍ程度の、書込みコイル絶縁層１４１ｂ４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。
【０１１６】
以上、薄膜磁気ヘッドの構成について詳細に説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは上述した構成に限定されるものではなく、他の種々の構成をとり得ることは明らかである。
【０１１７】
図１７は本実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路（書込みヘッド素子用配線部材）、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。ただし、同図において、図９の場合と同じ構成要素には同じ参照番号が用いられている。
【０１１８】
図１７に示すように、平衡型の書込み信号を出力するリードライトＩＣ回路７４は、マイクロ波伝送線路上に設けられた２つの方向性結合器８０及び８１を介して分波器１７０に接続されており、分波器１７０はインダクティブ書込みヘッド素子の書込み磁界を発生する主コイル１７１及びマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる副コイル１７２に接続されている。方向性結合器８０及び８１には、例えばバルンによって構成される平衡不平衡変換器８２を介して例えばＭＭＩＣ及びインピーダンス整合回路等によって構成されるマイクロ波発振器８３が結合している。平衡不平衡変換器８２及びマイクロ波発振器８３はマイクロ波供給回路７５（図７参照）に対応しており、方向性結合器８０及び８１は結合及びアイソレーション回路７６（図７参照）に対応している。
【０１１９】
これら方向性結合器８０及び８１は、マイクロ波発振器８３からのマイクロ波励振信号をリードライトＩＣ回路７４からの書込み信号に重畳させることにより、これらマイクロ波励振信号及び書込み信号が分波器１７０、従って主コイル１７１及び副コイル１７２に印加されることを許可するが、マイクロ波励振信号がリードライトＩＣ回路７４に印加されることは阻止するように構成されている。即ち、マイクロ波発振器８３からのマイクロ波励振信号は、最初に平衡不平衡変換器８２を通ることにより、位相が１８０°異なった２つの信号に変換される。この平衡となったマイクロ波励振信号と、リードライトＩＣ回路７４からの平衡型の書込み信号とは、２つの方向性結合器８０及び８１において重畳されて分波器１７０に印加される。その際、方向性結合器８０及び８１の特性から、マイクロ波励振信号がリードライトＩＣ回路７４の出力側に現れることはない。
【０１２０】
分波器１７０は、伝送線路を共用して伝搬された書込み信号及びマイクロ波励振信号を分離させるための分離手段であり、これによって分離された書込み信号は主コイル１７１に印加され、マイクロ波励振信号は副コイル１７２に印加されてこの書込みヘッド素子が駆動される。
【０１２１】
本実施形態における記録再生及び共鳴制御回路のその他の構成や、本実施形態の作用効果等は、図１の実施形態の場合と全く同じである。
【０１２２】
図１８は本発明のまたさらに他の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路（書込みヘッド素子用配線部材）、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。本実施形態は、書込み磁界を発生する主コイルとマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる副コイルとが独立して設けられていると共に不平衡型の書込み信号によって駆動される薄膜磁気ヘッドを用いており、書込み信号及びマイクロ波励振信号を伝送線路を共用して伝搬させた後、分離して印加するように構成された場合である。ただし、図１８において、図１３の場合と同じ構成要素には同じ参照番号が用いられている。
【０１２３】
図１８に示すように、本実施形態では、リードライトＩＣ回路１３０から不平衡型の書込み信号が出力され、これが方向性結合器８０及び分波器１８０を介してインダクティブ書込みヘッド素子の主コイル１８１に印加されるように構成されている。従って、マイクロ波供給回路には平衡不平衡変換器が存在せず、マイクロ波発振器８３からのマイクロ波励振信号が直接的に単一の方向性結合器８０に印加されるように構成されている。この方向性結合器８０には分波器１８０が接続されており、その出力端子には主コイル１８１及び副コイル１８２の一方の端子が接続されており、主コイル１８１及び副コイル１８２の他方の端子はリードライトＩＣ回路１３０に直接的に接続されている。
【０１２４】
分波器１８０は、伝送線路を共用して伝搬された書込み信号及びマイクロ波励振信号を分離させるための分離手段であり、これによって分離された書込み信号は主コイル１８１に印加され、マイクロ波励振信号は副コイル１８２に印加されてこの書込みヘッド素子が駆動される。
【０１２５】
本実施形態における記録再生及び共鳴制御回路のその他の構成や、本実施形態の作用効果等は、図１及び図１４の実施形態の場合と全く同じである。
【０１２６】
図１９は本発明のさらに他の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図であり、図２０は図１９に示した伝送線路並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成例を展開して示す平面図であり、図２１は図２０に示した伝送線路の断面図である。本実施形態は、伝送線路をマイクロストリップ線路又はストリップ線路等の平面構造形の導波路で構成し、結合及びアイソレーション回路にオープンスタブを用いた場合である。ただし、図１９において、図８及び図９の場合と同じ構成要素には同じ参照番号が用いられている。
【０１２７】
図１９に示すように、平衡型の書込み信号を出力するリードライトＩＣ回路７４は、マイクロストリップ線路又はストリップ線路等の平面構造形の伝送線路を介してインダクティブ書込みヘッド素子の書込みコイル１３ｂ３（４２）に接続されている。この伝送線路１９０は、マイクロストリップ線路の場合、図２０及び図２１に示すように、誘電体基板１９０ａと、誘電体基板１９０ａの表面に形成されたストリップ形状の線路導体１９０ｂと、誘電体基板１９０ａの裏面に形成された接地導体１９０ｃとから主として構成されている。なお、図２０において、（Ａ）は誘電体基板１９０ａの表面に形成されている導体部分、（Ｂ）は誘電体基板１９０ａの内部に形成されている導体部分を示している。
【０１２８】
伝送線路１９０には、平衡不平衡変換器である平面構造形のバルン８２の平衡出力端子が接続されている。バルン８２の不平衡入力端子には、ＭＭＩＣ及びインピーダンス整合回路等によって構成されており、強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数、例えば１〜１５ＧＨｚ、を有するマイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振器８３が接続されている。このバルン８２は、本実施形態では、マイクロ波励振信号の周波数である強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）の長さＬ３を有する４つのストリップ導体８２ａ〜８２ｄから主として構成されており、その不平衡入力端子に接続されているストリップ導体８２ａ及び８２ｂは誘電体基板１９０ａの内部に形成されている。また、図２１から明確に分かるように、線路導体１９０ｂとの結合点１９２に平衡出力端子として接続されているストリップ導体８２ｃ及び８２ｄは、誘電体基板１９０ａの表面に形成されている。これらストリップ導体８２ｃ及び８２ｄは、誘電体基板１９０ａ内部のストリップ導体８２ａ及び８２ｂとそれぞれ対向して上下に結合するように構成されている。即ち、下側ストリップ導体８２ａと上側ストリップ導体８２ｃとが上下で互いに対向して結合部を構成しており、下側ストリップ導体８２ｂと上側ストリップ導体８２ｄとが上下で互いに対向して結合部を構成している。
【０１２９】
バルン８２との結合点１９２から強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さＬ２だけリードライトＩＣ回路７４方向によった位置の線路導体１９０ｂには、各々が強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）又はその奇数倍に相当する長さＬ１のストリップ導体からなる２つのオープンスタブ１９１が接続されている。
【０１３０】
このような長さＬ１のオープンスタブ１９１の付け根における入力インピーダンスはゼロに近く非常に小さいため、これから距離Ｌ２だけ離れた結合点１９２における入力インピーダンスは非常に大きくなる。その結果、バルン８２からのマイクロ波励振信号はこの位置で反射され、リードライトＩＣ回路７４に印加されることが阻止される。このように、結合点１９２から距離Ｌ２だけ離れた位置に長さＬ１のオープンスタブ１９１を設けることによって、バルン８２からのマイクロ波励振信号をリードライトＩＣ回路７４からの書込み信号に重畳させこれらマイクロ波励振信号及び書込み信号が書込みコイル１３ｂ３に印加されることを許可するが、マイクロ波励振信号がリードライトＩＣ回路７４に印加されることは阻止することとなる。即ち、マイクロ波発振器８３からのマイクロ波励振信号は、最初にバルン８２を通ることにより、位相が１８０°異なった２つの信号に変換される。この平衡となったマイクロ波励振信号と、リードライトＩＣ回路７４からの平衡型の書込み信号とは、結合点１９２において重畳されて書込みコイル１３ｂ３に印加され書込みヘッド素子を駆動する。その際、オープンスタブ１９１の効果から、マイクロ波励振信号がリードライトＩＣ回路７４の出力側に現れることはない。
【０１３１】
結合部を構成する下側ストリップ導体８２ａ及び８２ｂの幅Ｗ１（図２１参照）と、上側ストリップ導体８２ｃ及び８２ｄの幅Ｗ２（図２１参照）との一方が他方に対して、最大で５％広くなるように構成することが望ましく、最大で３％広くなるように構成することがより望ましい。これにより、結合における損失変化を許容範囲に収めつつ製造上のばらつきを吸収することが可能となる。以下、この点について詳しく説明する。
【０１３２】
図２２は下側ストリップ導体及び上側ストリップ導体幅の比に対する結合損失の変化を表わす特性図である。
【０１３３】
ただし、この特性は、下側ストリップ導体の幅Ｗ１をＷ１＝０．５ｍｍ一定とし、上側ストリップ導体の幅Ｗ２を減少させて、その導体幅比Ｗ２／Ｗ１を−２％、−３％、−４％、−５％とした場合の下側ストリップ導体及び上側ストリップ導体の結合損失の変化を求めたものである。下側ストリップ導体及び上側ストリップ導体の厚さは一定である。上側ストリップ導体の幅Ｗ２を一定とし、下側ストリップ導体の幅Ｗ１を減少させた場合も同様の結果が得られることは明らかである。
【０１３４】
同図より、導体幅比Ｗ２／Ｗ１が３％以内であれば、結合損失変化が±１ｄＢの範囲内に収まることが分かる。従って、下側ストリップ導体の幅Ｗ１と上側ストリップ導体の幅Ｗ２との一方が他方に対して最大で３％広くなるように構成することが望ましい。
【０１３５】
実際には、ストリップ導体をエッチングで作成する際にその精度のばらつきを吸収するため、一方が他方に対して最大で５％広くなるように構成することが望ましい。以下、この点について説明する。
【０１３６】
磁気ディスクドライブ装置において、その配線部材、特にＨＧＡの部分の配線部材の基板はポリイミド（誘電率が３．５程度）によるフレキシブル基板であり、その上に形成される導体幅は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。このような基板上に下側ストリップ導体及び上側ストリップ導体を形成する場合、通常はエッチングが用いられるが、このエッチングが正常に行われるか、オーバーエッチングされるか、又はアンダーエッチングされるかによって形成される導体の幅が異なってくる。
【０１３７】
図２３はこのエッチングによる導体幅の相違を説明するための図である。
【０１３８】
同図において、ａは正常なエッチングが行われた場合の導体の側面を表わしており、この場合の導体幅がＷであるとする。ｂはオーバーエッチングが行われた場合の導体の側面を表わしており、ｃはアンダーエッチングが行われた場合の導体の側面を表わしている。オーバーエッチングが行われた場合の導体の側面ｂ、及びアンダーエッチングが行われた場合の導体の側面ｃと導体平面とのなす角度は最大で４５°である。従って、オーバーエッチングが行われた場合、導体幅は最小で（Ｗ−２ｔ）となる。また、アンダーエッチングが行われた場合、導体幅は最大で（Ｗ＋２ｔ）となる。ただし、ｔは導体の厚さである。
【０１３９】
フレキシブル基板上に形成される導体（銅箔）の厚さは、１８μｍ、３５μｍ、７０μｍ等と複数種類あるが、マイクロ波を扱う場合は表皮効果によって電流が表面しか流れないため、及び薄い方が安価であり、ＨＧＡのサスペンションの柔軟性を損なわないため、通常は、１８μｍの銅箔を用いている。従って、導体幅は最大で３６μｍ（０．０３６ｍｍ）のばらつきを有することとなる。
【０１４０】
上側ストリップ導体と下側ストリップ導体との間で、導体幅が最大のばらつきを有するのは、例えば、図２４に示すように、上側ストリップ導体がオーバーエッチングであり、下側ストリップ導体が正常エッチング又はアンダーエッチングの場合である。この場合、上側ストリップ導体の下面の幅が、最大で２倍の導体厚２ｔだけ狭くなるため、その分、即ち２ｔだけ上側ストリップ導体の幅を広く形成すれば、上側ストリップ導体と下側ストリップ導体との結合量は変化しないこととなる。ここで、２ｔ＝３６μｍ（０．０３６ｍｍ）は本来の導体幅０．５ｍｍの約７．２％のばらつきに相当する。しかしながら、７．２％の変化を与えることは、図２２の特性図からも分かるように、特性変化があまりにも大きいため、上側ストリップ導体の幅を最大で５％広くするように設定すれば、７．２％の最大ばらつきの場合にも、２．２％の導体幅変化となり、これにより、図２２からも、結合損失変化が±１ｄＢの範囲内に収まることが分かる。
【０１４１】
なお、導体幅が０．５ｍｍより狭い場合では、最大ばらつき３６μｍは、より大きな割合を占めることとなる。例えば、導体幅が０．２ｍｍの場合では、０．０３６／０．２＝１７．５％となる。このような大きなばらつきは、導体幅の補正では吸収することができないことのみならず、導体幅が１７．５％も変化すると、インピーダンスそのものが変化するので、このような条件でストリップ導体を上下結合すること自体が間違いである。従って、本発明の対象外となる。
【０１４２】
また、導体幅が０．５ｍｍより広い場合では、最大ばらつき３６μｍは、より小さな割合を占めることとなる。例えば、導体幅が１ｍｍの場合では、０．０３６／１＝３．６％となる。従って、この場合、導体幅を多少幅を広くしても、元々３６μｍ程度のばらつき値は相対的に小さいので、問題とはならない。このように、ストリップ導体を上下結合する場合、導体幅の広い方が、エッチングによるばらつきの相対値が少なくなる。従って、これは本発明の対象内である。
【０１４３】
リードライトＩＣ回路７４とインダクティブ書込みヘッド素子の書込みコイル１３ｂ３（４２）とを接続する同一平面結合の伝送線路１９０における線路導体１９０ｂの線路間隔Ｄは、強磁性共鳴周波数ＦＲの１／４波長（電気長）未満であることが望ましい。以下、この点について説明する。
【０１４４】
図２５は互いに平行な２つの線路導体を集中定数回路として表わした場合の等価回路図である。
【０１４５】
伝送線路、即ち互いに平行な２つの線路導体は、分布定数回路であるが、これをインピーダンスを求めるために集中定数回路に置き換えると、図２５（Ａ）のように表わされる。各コイル要素のインダクタンスをＬ、各コンデンサ要素のキャパシタンスをＣとすると、この線路のインピーダンスＺ０は、Ｚ０＝√（Ｌ／Ｃ）となる。ここで、線路間隔Ｄ（電気長）が波長に対して充分に短い場合は、線路間に存在する誘電体（樹脂、空気等）は、コンデンサとして振る舞う。
【０１４６】
これに対して、線路間隔Ｄ（電気長）が広くなり波長に対して無視出来なくなると、等価回路は図２５（Ｂ）のように変わる。これは、線路間隔Ｄ（電気長）が１／４波長の場合であり、線路間に並列共振回路が接続された場合と同じ等価回路となる。この時のインピーダンスＺ０は、Ｚ０＝√（Ｌ／Ｃ）におけるＣが、
並列共振回路の共振点未満の周波数では、コンデンサとなり、
並列共振回路の共振点を越える周波数では、コイルとなり、
共振点では、無限大の抵抗となる。
【０１４７】
線路間隔Ｄ（電気長）がさらに広くなり１／２波長となった場合は、等価回路は図２５（Ｃ）のようになる。この場合、線路間に直列共振回路が挿入された場合と等価となる。
【０１４８】
このように、線路間隔Ｄ（電気長）が、波長に対して無視出来ない距離、又は１／４波長の整数倍となる場合は、Ｚ０＝√（Ｌ／Ｃ）における平方根内の分母の項（コンデンサでないといけない）の条件が成立しないので、インピーダンスが計算値と相当異なった値になり、伝送線路としての役目が出来なくなる。この条件変化は、線路間隔Ｄ（電気長）が１／４波長の整数倍となった際に起こる。従って、このＺ０＝√（Ｌ／Ｃ）の条件を守るため、即ち伝送線路しての特性を保つためには、線路間隔Ｄ（電気長）をなるべく短く、少なくとも１／４波長未満とする必要がある。
【０１４９】
本実施形態における記録再生及び共鳴制御回路のその他の構成や、本実施形態の作用効果等は、図１、図１４及び図１８の実施形態の場合と全く同じである。
【０１５０】
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】
【０１５１】
【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】図１の磁気記録再生装置におけるＨＧＡの部分の断面図である。
【図３】図１の実施形態におけ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４】図３の薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。
【図５】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示しており、図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明による磁気記録方法の原理を説明すると共に図１の実施形態のヘッドモデルを示す断面図である。
【図７】図１の実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】図１の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路及びアイソレーション手段の回路構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す回路の具体的な構成の回路図である。
【図１０】図１の実施形態における各部の波形を表わす図である。
【図１１】図１の実施形態で使用する方向性結合器の具体的な構成例を表わす平面図である。
【図１２】図１１に示した方向性結合器の周波数特性を模式的に示す特性図である。
【図１３】本発明の他の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態におけ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１５】図１４の薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。
【図１６】図１４の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示しており、図１４のＡ−Ａ線断面図である。
【図１７】図１４の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図１８】本発明のまたさらに他の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路、リードライトＩＣ回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図２０】図１９に示した伝送線路並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成例を展開して示す平面図である。
【図２１】図２０に示した伝送線路の断面図である。
【図２２】下側ストリップ導体及び上側ストリップ導体幅の比に対する結合損失の変化を表わす特性図である。
【図２３】エッチングによる導体幅の相違を説明するための図である。
【図２４】導体幅が最大のばらつきを有する場合を説明する図である。
【図２５】互いに平行な２つの線路導体を集中定数回路として表わした場合の等価回路図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０  磁気ディスク
１０ａ  ディスク基板
１０ｂ  磁化配向層
１０ｃ  軟磁性裏打ち層
１０ｄ  中間層
１０ｅ  磁気記録層
１０ｆ  保護層
１１  スピンドルモータ
１２  ＨＧＡ
１３  薄膜磁気ヘッド
１４  アセンブリキャリッジ装置
１５  ピボットベアリング軸
１６  キャリッジ
１７  ＶＣＭ
１８  駆動アーム
１９  記録再生及び共鳴制御回路
２０  ロードビーム
２１  フレクシャ
２２  書込みヘッド素子用配線部材
２２ａ  上側接地導体
２２ｂ、２２ｃ  誘電体層
２２ｄ  導体線路
２３  ワイヤ
３０、１４０  スライダ基板
３０ａ、１４０ａ  ＡＢＳ
３０ｂ、１４０ｂ  素子形成面
３０ｃ、３０ｄ、１４０ｃ、１４０ｄ  スライダ端面
３１、１４１  磁気ヘッド素子
３１ａ、１４１ａ  ＭＲ読出しヘッド素子
３１ａ１、１４１ａ１  ＭＲ積層体
３１ａ２、１４１ａ２  下部シールド層
３１ａ３、１４１ａ３  上部シールド層
３１ｂ、１４１ｂ  インダクティブ書込みヘッド素子
３１ｂ１、４０、１４１ｂ１、１５０  主磁極層
３１ｂ１１、１４１ｂ１１  主磁極ヨーク層
３１ｂ１２、１４１ｂ１２  主磁極主要層
３１ｂ２、１４１ｂ２  トレーリングギャップ層
３１ｂ３、４２、１３１、１４１ｂ３、１５２  書込みコイル
３１ｂ４、１４１ｂ４  書込みコイル絶縁層
３１ｂ５、４１、１４１ｂ５、１５１  補助磁極層
３１ｂ５１、１４１ｂ５１  トレーリングシールド部
３１ｂ６、１４１ｂ６  補助シールド層
３１ｂ６１、１４１ｂ６１  リーディングシールド部
３１ｂ７、１４１ｂ７  リーディングギャップ層
３２、１４２  被覆部
３３、３４、３５、３６、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７  端子電極
４３、４４、１５３、１５４  リード層
６０、６１  磁束
７０  モータドライバ
７１  ＶＣＭドライバ
７２  ＨＤＣ
７３  コンピュータ
７４、１３０  リードライトＩＣ回路
７４ａ  ヘッドアンプ
７４ｂ  リードライトチャネル
７５  マイクロ波供給回路
７６  結合及びアイソレーション回路
８０、８１、１１０、１１１  方向性結合器
８２  平衡不平衡変換器
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ  ストリップ導体
８３  マイクロ波発振器
１１０ａ、１１０ｂ、１９０  伝送線路
１５２ａ  書込みコイル層
１５２ｂ  共鳴コイル層
１５２ｃ  書込みコイル部
１５５  タップリード層
１７０、１８０  分波器
１７１、１８１  主コイル
１７２、１８２  副コイル
１９０ａ  誘電体基板
１９０ｂ  線路導体
１９０ｃ  接地導体
１９１  オープンスタブ
１９２  結合点
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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