JP4134119B2 - 垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置及び該薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置及び該薄膜磁気ヘッドの製造方法 Download PDFInfo
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- G11B5/1872—Shaping or contouring of the transducing or guiding surface for improving the form of the electrical signal transduced, e.g. compensation of "contour effect"
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Description
薄膜磁気ヘッドによってデータが書き込まれることにより自身の表面にトラックが形成される、少なくとも1つの磁気ディスクと、
この少なくとも1つの磁気ディスクに対して薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路と
を備えた磁気ディスク装置であって、
電磁コイル素子が、
主磁極軟磁性中心層と、この主磁極軟磁性中心層の左右の側端面及びリーディング側の側端面を覆うように形成された第2の主磁極軟磁性層と、この第2の主磁極軟磁性層の左右の側端面及びリーディング側の側端面を覆うように形成された第1の主磁極軟磁性層とを備えており、ABS側の端部におけるABSに平行な面による断面が、トレーリング側の端辺がリーディング側の端辺よりも長い台形状となっている主磁極層と、
一方の端部がこの主磁極層の一方の端部に近接していると共に他方の端部がこの主磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている補助磁極層と、
少なくとも主磁極層及び補助磁極層の間を通過するように形成されており主磁極層及び補助磁極層に磁束を誘導するためのコイル層と
を備えており、
主磁極層の浮上面側であってトレーリング側の端辺の近傍においてデータの書き込み時に発生する書き込み磁界の等磁界強度線の湾曲幅WCが、−0.15WT≦WC<12(但し、WTはデータを書き込むトラックの幅であって、WC及びWTの単位はnmである)の条件を満たす磁気ディスク装置が提供される。
薄膜磁気ヘッドによってデータが書き込まれることにより自身の表面にトラックが形成される、少なくとも1つの磁気ディスクと、
この少なくとも1つの磁気ディスクに対して薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路と
を備えた磁気ディスク装置であって、
電磁コイル素子が、
主磁極軟磁性中心層と、この主磁極軟磁性中心層の左右の側端面及びリーディング側の側端面を覆うように形成された第2の主磁極軟磁性層と、この第2の主磁極軟磁性層の左右の側端面及びリーディング側の側端面を覆うように形成された第1の主磁極軟磁性層とを備えており、ABS側の端部におけるABSに平行な面による断面が、トレーリング側の端辺がリーディング側の端辺よりも長い台形状となっている主磁極層と、
一方の端部がこの主磁極層の一方の端部に近接していると共に他方の端部がこの主磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている補助磁極層と、
少なくとも主磁極層及び補助磁極層の間を通過するように形成されており主磁極層及び補助磁極層に磁束を誘導するためのコイル層と
を備えており、
主磁極層の飽和磁束密度の分布において、位置座標の正方向を左右の側端面及びリーディング側の側端面からトレーリング側の側端面の左右方向における中央部に向かう方向とした際に、飽和磁束密度分布の最小二乗法による回帰直線の傾きαが、−(0.000157WT+0.0126)≦α<0(但し、αの単位はテスラ/nmであり、WTはデータを書き込むトラックの幅であってWTの単位はnmである)の条件を満たす磁気ディスク装置が提供される。
非磁性層上及びレジストパターン上に最初に成膜された軟磁性膜から最後に成膜された軟磁性中心膜までの各膜の位置における飽和磁束密度の分布において、各膜の位置座標の正方向を最初に成膜された軟磁性膜から最後に成膜された軟磁性中心膜へ向かう方向とした際に、飽和磁束密度分布の最小二乗法による回帰直線の傾きαが、−(0.000157W T +0.0126)≦α<0(但し、αの単位はテスラ/nmであり、W T はデータを書き込むトラックの幅であってW T の単位はnmである)の条件を満たすように各膜の飽和磁束密度を設定する垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
図9(A)は、上述した図8(C)の実施態様の各層の飽和磁束密度の分布における最小二乗法による回帰直線の傾きを示した図である。ここで、主磁極層540″′全体の形状及び寸法は、図6(B)に示した図4の実施形態の場合と同一とし、第1の主磁極軟磁性層5400″′の層厚を13.3nm、飽和磁束密度BS1″′を2.40T、第2の主磁極軟磁性層5401″′の層厚を13.3nm、飽和磁束密度BS2″′を最も小さい1.00T、第3の主磁極軟磁性層5402″′の層厚を13.3nm、飽和磁束密度BS3″′を2.00T、主磁極軟磁性中心層5403″′の飽和磁束密度BS4″′を1.50Tとしている。
図12(A)は、比較例として、従来技術による垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドの主磁極の構成を示す断面図であり、図12(B)及び図13は、シミュレーションによる、この主磁極から発生する書き込み磁界の磁界強度分布を示す特性図である。
次いで、本発明による薄膜磁気ヘッドの実施例を示す。図14(A)は、実施例1の主磁極層の構成を示す断面図であり、図14(B)及び図15は、シミュレーションによる、この主磁極層から発生する書き込み磁界の磁界強度分布を示す特性図である。
以上に記載した実施例1においては、湾曲幅WCは非常に小さい正値であったが、以下に、この湾曲幅WCが負値となる実施例2を示す。図16は、実施例2の主磁極層の構成を示す断面図であり、図17は、シミュレーションによる、この主磁極層から発生する書き込み磁界の磁界強度分布を示す特性図である。
次いで、実施例3〜7として、実施例1の主磁極層と同一の外形及び大きさを有しており同じく3層構造となっているが、第1及び第2の主磁極軟磁性層の厚さ及び飽和磁束密度が異なる主磁極層における磁界強度分布のシミュレーションを行った。表1に、実施例3〜6における、各層の厚さ及び飽和磁束密度、飽和磁束密度分布の回帰曲線の傾きα、並びに湾曲幅WCとの関係を示す。なお、まとめとして、実施例1及び2のデータも併せて示している。
(1) WC=955α+12.0
の関係があることがわかる。ここで相関係数Rの二乗値は0.99であり、非常に高い相関関係にある。すなわち、回帰曲線の傾きαが大きな負値をとるに従って、湾曲幅WCも確実に正値から小さくなり負値に移行することが理解される。
以下、湾曲幅WCが負値となる主磁極層を用いる利点を説明するとともに、湾曲幅WCとバイトエラーレートとの関係から規定される回帰曲線の傾きαの下限についても説明する。
(2) −0.15≦WC/WT
を満たす必要があることがわかる。ここで、トラック幅WTの大きさは、主磁極層のトレーリング側の端辺の長さ(トレーリング幅)が目安となる。例えば、WT=100nmである場合、WCの下限値は−15nmとなる。式(2)に、式(1)を代入すると、WC及びWTの単位をnmとして、
(3) −(0.000157WT+0.0126)≦α
となり、回帰曲線の傾きαの下限値は、−(0.000157WT+0.0126)となることがわかる。従って、回帰曲線の傾きαの満たすべき条件は、
(4) −(0.000157WT+0.0126)≦α<0
となることが理解される。さらに、この式(4)の右側の不等式及び式(1)と式(2)とによって、WCの満たすべき条件として、
(5) −0.15WT≦WC<12
が導かれる。
11、70 記録ビット
12、71 磁化遷移領域
20 磁気ディスク
200 基板
201 磁化配向層
202 軟磁性裏打ち層
203 中間層
204 垂直磁気記録層
205 保護層
20a 磁気ディスク表面
21 スピンドルモータ
22 アセンブリキャリッジ装置
23 記録再生回路
24 駆動アーム
25 ボイスコイルモータ(VCM)
26 ピボットベアリング軸
27 HGA
30 サスペンション
31、50 スライダ基板
32 ロードビーム
33 フレクシャ
34 ベースプレート
35 配線部材
40 磁気ヘッド素子
41 信号端子電極
42 素子形成面
43 ABS
430 ヘッド端面
51 絶縁層
52、190 MR効果素子
520、1900 下部シールド層
521 下部シールドギャップ層
522 MR効果層
523 上部シールドギャップ層
524、1907 上部シールド層
525 素子リード導体層
530 下部非磁性層
531、191 素子間シールド層
532 中間非磁性層
533 上部非磁性層
54、192 電磁コイル素子
540、540′、540″、540″′、540″″、140、160、1920 主磁極層
5400、5400′、5400″′、90、1400、1600、1800 第1の主磁極軟磁性層
5401、5401′、5401″′、91、1401、1601、1801 第2の主磁極軟磁性層
5402′、5402″′ 第3の主磁極軟磁性層
5402、5403′、5403″′、92、1402、1602、1802 主磁極軟磁性中心層
540a 主磁極層の端部
540b、540b″ 主磁極層の端面
541 ギャップ層
543 コイル層
544 コイル絶縁層
545 補助磁極層
5450、121、1921 トレーリングシールド部
5450a トレーリングシールド部の端部
5450b トレーリングシールド部の端面
55 被覆層
56 磁束
60 書き込み磁界
600、193 等磁界強度線
80 非磁性層
100 レジストパターン
101 下地層
102、103、104 合金膜
105 端面
106 積層体
110 第1の被覆膜
111 ストップ膜
112 第2の被覆膜
1901 ハードバイアス層
1902 磁化固定層
1903 非磁性中間層
1904 磁化自由層
1905 反強磁性バイアス層
1906 電極
Claims (14)
- 書き込み用の電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えた少なくとも1つのヘッドジンバルアセンブリと、
前記薄膜磁気ヘッドによってデータが書き込まれることにより自身の表面にトラックが形成される、少なくとも1つの磁気ディスクと、
前記少なくとも1つの磁気ディスクに対して前記薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路と
を備えた磁気ディスク装置であって、
前記電磁コイル素子が、
主磁極軟磁性中心層と、該主磁極軟磁性中心層の左右の側端面及びリーディング側の側端面を覆うように形成された第2の主磁極軟磁性層と、該第2の主磁極軟磁性層の左右の側端面及びリーディング側の側端面を覆うように形成された第1の主磁極軟磁性層とを備えており、浮上面側の端部における浮上面に平行な面による断面が、トレーリング側の端辺がリーディング側の端辺よりも長い台形状となっている主磁極層と、
一方の端部が該主磁極層の一方の端部に近接していると共に他方の端部が該主磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている補助磁極層と、
少なくとも該主磁極層及び該補助磁極層の間を通過するように形成されており該主磁極層及び該補助磁極層に磁束を誘導するためのコイル層と
を備えており、
前記主磁極層の浮上面側であってトレーリング側の端辺の近傍においてデータの書き込み時に発生する書き込み磁界の等磁界強度線の湾曲幅WCが、
−0.15WT≦WC<12 (但し、WTはデータを書き込むトラックの幅であって、WC及びWTの単位はnmである)
の条件を満たすことを特徴とする磁気ディスク装置。 - 前記書き込み磁界の等磁界強度線が、トラック幅方向に延びている直線又は略直線であることを特徴とする請求項1に記載の磁気ディスク装置。
- 前記薄膜磁気ヘッドが読み出し用の磁気抵抗効果素子を備えており、前記書き込み磁界の等磁界強度線が、中央部がリーディング側に向かって湾曲した凹状の曲線であって、該凹状の曲線が、該磁気抵抗効果素子の読み出しの際の等感磁曲線と同程度の負の湾曲幅を有していることを特徴とする請求項1に記載の磁気ディスク装置。
- 書き込み用の電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えた少なくとも1つのヘッドジンバルアセンブリと、
前記薄膜磁気ヘッドによってデータが書き込まれることにより自身の表面にトラックが形成される、少なくとも1つの磁気ディスクと、
前記少なくとも1つの磁気ディスクに対して前記薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路と
を備えた磁気ディスク装置であって、
前記電磁コイル素子が、
主磁極軟磁性中心層と、該主磁極軟磁性中心層の左右の側端面及びリーディング側の側端面を覆うように形成された第2の主磁極軟磁性層と、該第2の主磁極軟磁性層の左右の側端面及びリーディング側の側端面を覆うように形成された第1の主磁極軟磁性層とを備えており、浮上面側の端部における浮上面に平行な面による断面が、トレーリング側の端辺がリーディング側の端辺よりも長い台形状となっている主磁極層と、
一方の端部が該主磁極層の一方の端部に近接していると共に他方の端部が該主磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている補助磁極層と、
少なくとも該主磁極層及び該補助磁極層の間を通過するように形成されており該主磁極層及び該補助磁極層に磁束を誘導するためのコイル層と
を備えており、
前記主磁極層の飽和磁束密度の分布において、位置座標の正方向を該左右の側端面及び該リーディング側の側端面から該トレーリング側の側端面の左右方向における中央部に向かう方向とした際に、飽和磁束密度分布の最小二乗法による回帰直線の傾きαが、
−(0.000157WT+0.0126)≦α<0 (但し、αの単位はテスラ/nmであり、WTはデータを書き込むトラックの幅であってWTの単位はnmである)
の条件を満たすことを特徴とする磁気ディスク装置。 - 前記第1の主磁極軟磁性層の飽和磁束密度が、前記主磁極軟磁性中心層の飽和磁束密度よりも大きいことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に磁気ディスク装置。
- 前記第1の主磁極軟磁性層及び前記第2の主磁極軟磁性層のいずれの層の飽和磁束密度も、該層の内側の層面に隣接する該第2の主磁極軟磁性層又は前記主磁極軟磁性中心層の飽和磁束密度以上であることを特徴とする請求項5に記載の磁気ディスク装置。
- 前記第1の主磁極軟磁性層、前記第2の主磁極軟磁性層及び前記主磁極軟磁性中心層において、この順が飽和磁束密度の大きい順となっていることを特徴とする請求項5又は6に記載の磁気ディスク装置。
- 最も外側に位置する前記第1の主磁極軟磁性層の飽和磁束密度が、該第1の主磁極軟磁性層の内側に隣接する前記第2の主磁極軟磁性層の飽和磁束密度よりも小さいことを特徴とする請求項5に記載の磁気ディスク装置。
- 前記第1の主磁極軟磁性層、前記第2の主磁極軟磁性層及び前記主磁極軟磁性中心層における少なくとも1つの層間に非磁性層が設けられていることを特徴とする請求項5から8のいずれか1項に記載の磁気ディスク装置。
- 前記補助磁極層が、該補助磁極層の浮上面側の端部に形成されており、前記主磁極層の浮上面側の端部と対向していて、該補助磁極層の他の部分よりも積層方向の長さが大きいトレーリングシールド部を備えていることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の磁気ディスク装置。
- 基板の素子形成面に形成された非磁性層上にリフトオフ用のレジストパターンを形成し、次いで該非磁性層上及び該レジストパターン上に、第1の主磁極軟磁性層及び第2の主磁極軟磁性層を形成するための2つの軟磁性膜の成膜と、主磁極軟磁性中心層を形成するための軟磁性中心膜の成膜とを順次行い、次いで化学的機械的研磨法及び/又はイオンミリング法を用いて、第1の主磁極軟磁性層、第2の主磁極軟磁性層及び主磁極軟磁性中心層が該主磁極軟磁性中心層を中心として露出しているトレーリング側の側端面を形成し、その後、前記レジストパターンを除去することによって主磁極層を形成する垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
前記非磁性層上及び前記レジストパターン上に最初に成膜された前記軟磁性膜から最後に成膜された前記軟磁性中心膜までの各膜の位置における飽和磁束密度の分布において、各膜の位置座標の正方向を最初に成膜された該軟磁性膜から最後に成膜された該軟磁性中心膜へ向かう方向とした際に、飽和磁束密度分布の最小二乗法による回帰直線の傾きαが、
−(0.000157W T +0.0126)≦α<0 (但し、αの単位はテスラ/nmであり、W T はデータを書き込むトラックの幅であってW T の単位はnmである)
の条件を満たすように各膜の飽和磁束密度を設定することを特徴とする垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 前記2つの軟磁性膜及び前記軟磁性中心膜が、外側から飽和磁束密度の大きい順に成膜されることを特徴とする請求項11に記載の製造方法。
- 前記非磁性層上及び前記レジストパターン上に下地層を形成してから、該下地層上に前記2つの軟磁性膜及び前記軟磁性中心膜を成膜することを特徴とする請求項11又は12に記載の製造方法。
- 前記主磁極層を形成した後、該主磁極層上及び前記非磁性層上に第1の被覆膜を成膜し、次いで化学的機械的研磨による研磨率が低い材料からなるストップ膜を、前記主磁極層の近傍であって前記非磁性層の上層面から見て前記主磁極層の前記トレーリング側の側端面よりも近い位置に形成し、さらに前記第1の被覆膜上及び該ストップ膜上に第2の被覆膜を積層した後、前記ストップ膜の位置まで化学的機械的研磨を行って、前記第1及び第2の被覆膜の研磨面と面の揃ったトレーリング側の側端面を形成することを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載の製造方法。
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