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JP2008226424A - Perpendicular recording magnetic head and magnetic disk apparatus - Google Patents

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JP2008226424A
JP2008226424A JP2007242746A JP2007242746A JP2008226424A JP 2008226424 A JP2008226424 A JP 2008226424A JP 2007242746 A JP2007242746 A JP 2007242746A JP 2007242746 A JP2007242746 A JP 2007242746A JP 2008226424 A JP2008226424 A JP 2008226424A
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JP2007242746A
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Kiyoshi Nishikawa
清 西川
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

【課題】垂直方向に磁気記録媒体を磁化して磁気データを書き込む際の磁気特性を従来よりもさらに改善する垂直記録磁気ヘッドを提供すること。
【解決手段】垂直記録磁気ヘッドにおいて励磁コイルにより発生させた記録磁界を磁気記録媒体に向けて垂直方向に放出する主磁極21の記録磁界出力面は、リーディング側の底辺に比べてトレーリング側の底辺が長い台形形状を有し、さらにトレーリング側からリーディング側に向かって飽和磁束密度が小さくなる分布を有し、これにより記録密度向上に寄与する。
【選択図】図4
The present invention provides a perpendicular recording magnetic head that further improves the magnetic characteristics when writing magnetic data by magnetizing a magnetic recording medium in the perpendicular direction.
A recording magnetic field output surface of a main magnetic pole for emitting a recording magnetic field generated by an exciting coil in a perpendicular recording magnetic head in a perpendicular direction toward a magnetic recording medium is closer to a trailing side than a bottom side on a leading side. It has a trapezoidal shape with a long base, and further has a distribution in which the saturation magnetic flux density decreases from the trailing side to the leading side, thereby contributing to improvement in recording density.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、垂直記録磁気ヘッド及び磁気ディスク装置に関し、特に、磁気記録媒体における磁気データの記録に用いられる垂直記録磁気ヘッド及び磁気ディスク装置に関する。   The present invention relates to a perpendicular recording magnetic head and a magnetic disk apparatus, and more particularly to a perpendicular recording magnetic head and a magnetic disk apparatus used for recording magnetic data on a magnetic recording medium.

磁気ディスク装置において、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体、例えば磁気ディスクに磁気データを記録、再生することは良く知られているところであるが、その磁気ディスクにおいて単位面積当たりの記憶容量を多くするためには、トラック幅方向及びビット長方向の双方の記録密度を向上させることが必要である。   In a magnetic disk apparatus, it is well known to record and reproduce magnetic data on a magnetic recording medium, for example, a magnetic disk, using a magnetic head, but in order to increase the storage capacity per unit area in the magnetic disk. Therefore, it is necessary to improve the recording density in both the track width direction and the bit length direction.

ところが、現在、多用されている面内記録方式においては、記録密度を高くするために記録層を薄くしてビット長を短くすることが知られているが、記録層を薄くすると磁気記録媒体の熱揺らぎが生じやすく、高記録密度化に支障をきたす。   However, in the currently used in-plane recording methods, it is known to reduce the bit length by reducing the recording layer in order to increase the recording density. Thermal fluctuation is likely to occur, which hinders high recording density.

その問題を解決する方法として、磁気記録媒体を垂直な方向に磁化させて磁気情報を記録する垂直記録方式が有望視されている。   As a method for solving this problem, a perpendicular recording system in which magnetic information is recorded by magnetizing a magnetic recording medium in a perpendicular direction is considered promising.

垂直磁記録方式は、面内記録方式と比較して、記録層の表面における一つ一つの磁区の面積が小さくなるので、より大きな記録密度を達成することが可能となる。さらに、記録層の膜面に対して垂直方向に磁化が向いているので、記録層を厚くしても記録密度を低下させず、しかも、記録層を薄膜化した場合でも熱揺らぎ現象が起き難い。   In the perpendicular magnetic recording method, the area of each magnetic domain on the surface of the recording layer is smaller than in the in-plane recording method, so that a higher recording density can be achieved. Furthermore, since the magnetization is oriented in the direction perpendicular to the film surface of the recording layer, even if the recording layer is thickened, the recording density does not decrease, and even when the recording layer is made thin, the thermal fluctuation phenomenon is unlikely to occur. .

このような垂直記録方式においても、より高い記録密度で高品質の記録再生信号を得るためには、記録層の保磁力を高める必要がある。また、垂直記録方式は高いデータ記録磁化を発生させる必要があるために、垂直記録磁界を還流させる役割を担う軟磁性裏打ち層(Soft Under Layer:SUL)が記録層の下に設けられる。   Even in such a perpendicular recording system, it is necessary to increase the coercivity of the recording layer in order to obtain a high-quality recording / reproducing signal at a higher recording density. In addition, since the perpendicular recording method needs to generate high data recording magnetization, a soft under layer (SUL) that plays a role of refluxing the perpendicular recording magnetic field is provided below the recording layer.

そのような軟磁性裏打ち層を設けることにより、記録層の上に配置される磁気ヘッドによる書き込み能力が高くなって、10テスラ(T)を超える記録磁界を発生させることが可能になるため、5キロエルステッド(kOe)を超える比較的大きな保持力を有する記録層にも書き込みが可能になる。   Providing such a soft magnetic backing layer increases the writing ability of the magnetic head disposed on the recording layer, and can generate a recording magnetic field exceeding 10 Tesla (T). Writing can also be performed on a recording layer having a relatively large holding force exceeding kilo-Oersted (kOe).

垂直記録方式において、再生を行なうための再生磁気ヘッドとして、面内記録方式と同様、巨大磁気抵抗(Giant Magneto Resistive:GMR)効果型ヘッドや再生出力が大きいトンネル磁気抵抗(Tunneling Magneto Resistive:TMR)効果型ヘッドなどを用いることが可能である。   As a reproducing magnetic head for reproducing in the perpendicular recording system, a giant magnetoresistive (GMR) effect type head and a tunneling magnetoresistive (Tunneling Magneto Resistive: TMR) having a large reproducing output are used as in the in-plane recording system. An effect type head or the like can be used.

以上のような垂直記録方式の場合であっても、今後の更なる記録密度向上のためには、トラック幅方向とビット長方向の両方向の密度の向上が必要であることに変わりはなく、このうち、トラック幅方向の密度向上のためには、磁気ヘッドのコア幅を高精度に制御する必要がある。   Even in the case of the perpendicular recording method as described above, it is still necessary to improve the density in both the track width direction and the bit length direction in order to further improve the recording density in the future. Among them, in order to improve the density in the track width direction, it is necessary to control the core width of the magnetic head with high accuracy.

特に、垂直記録の場合、原理的に、記録磁気ヘッドを構成する主磁極の先端部の浮上面形状が磁気記録媒の磁化パターンに大きな影響を与える。主磁極は、例えば図26に示すような平面形状を有している。   In particular, in the case of perpendicular recording, in principle, the shape of the air bearing surface at the tip of the main pole constituting the recording magnetic head greatly affects the magnetization pattern of the magnetic recording medium. The main pole has a planar shape as shown in FIG. 26, for example.

図26に示す主磁極100は、磁界発生用コイル110の上方に形成される四角形のヨーク部100aと、ヨーク部100aの先端から突出して幅がテーパ状に絞り込まれる絞り部100bと、絞り部100bの細い端部から突出して先端に浮上面101を有する先端部100cとから構成されている。   The main magnetic pole 100 shown in FIG. 26 includes a rectangular yoke part 100a formed above the magnetic field generating coil 110, a throttle part 100b protruding from the tip of the yoke part 100a and narrowed in a tapered shape, and a throttle part 100b. And a tip portion 100c having a floating surface 101 at the tip.

記録磁気ヘッドの主磁極の先端面と磁気記録媒体の記録面の要部は、例えば図27の平面図に示すような位置関係となっている。   The leading end surface of the main pole of the recording magnetic head and the main part of the recording surface of the magnetic recording medium have a positional relationship as shown in the plan view of FIG. 27, for example.

図27において、符号101は、主磁極100の先端部100cの浮上面、符号101aは浮上面101のリーディング側エッジ、符号101bは、浮上面101のトレーリング側エッジ、符号102a及び102bは磁気ディスクのトラック、符号103はトラックピッチ、符号104は、磁気ディスクのトラック102a,102bの接線に対する浮上面101の傾きであるヨー角をそれぞれ示している。なお、標準的な磁気ディスク装置においては、ヨー角104は最大で±15°〜20°程度の範囲にある。   In FIG. 27, reference numeral 101 denotes a floating surface of the tip 100c of the main magnetic pole 100, reference numeral 101a denotes a leading edge of the floating surface 101, reference numeral 101b denotes a trailing edge of the floating surface 101, and reference numerals 102a and 102b denote magnetic disks. Reference numeral 103 denotes a track pitch, and reference numeral 104 denotes a yaw angle which is an inclination of the air bearing surface 101 with respect to the tangent to the tracks 102a and 102b of the magnetic disk. In a standard magnetic disk device, the yaw angle 104 is in a range of about ± 15 ° to 20 ° at the maximum.

図27に示す主磁極100の浮上面101は、下記の特許文献1に記載されているように、トレーリング側の底辺をリーディング側の底辺よりも広くした逆台形形状となっている。このように浮上面101を逆台形状にすることにより、ヨー角104に起因する先端部100cのトラックからのはみ出しによる影響の低減が期待できることが特許文献1に記載されている。その浮上面101は、記録層の面に対向する面であって、磁気ヘッドのエアベアリング面(ABS:Air Bearing Surface)又は媒体対向面の一部を構成する。   The air bearing surface 101 of the main magnetic pole 100 shown in FIG. 27 has an inverted trapezoidal shape in which the bottom on the trailing side is wider than the bottom on the leading side, as described in Patent Document 1 below. As described above, Patent Document 1 describes that by making the air bearing surface 101 into an inverted trapezoidal shape, it is possible to reduce the influence of the tip portion 100c protruding from the track due to the yaw angle 104. The air bearing surface 101 is a surface facing the surface of the recording layer, and constitutes an air bearing surface (ABS) or a part of the medium facing surface of the magnetic head.

しかし、図27において破線の円で囲んで示してあるように、トラック102aを走査している主磁極100の浮上面101のリーディング側エッジ101aが、ヨー角104の存在によって隣接のトラック102bにはみ出した場合には、当然のことながら、隣接のトラック102bにおける磁気情報を消去してしまう可能性が高くなる。   However, the leading edge 101a of the air bearing surface 101 of the main magnetic pole 100 scanning the track 102a protrudes into the adjacent track 102b due to the presence of the yaw angle 104, as shown in FIG. In this case, as a matter of course, there is a high possibility that the magnetic information in the adjacent track 102b is erased.

今後、記録データのさらなる高密度化の要求にともない、トラック102a,102bの幅はますます狭くなり、トラック102a、102bに沿ったビット長もますます短くなってくる。これにより、主磁極100の浮上面101の形状を逆台形にすると、必然的にヘッド磁界の低下を招き、その浮上面101がトラックエッジに近づくにつれてノイズが大きくなってしまうなどの問題もがある。   In the future, with the demand for higher recording data density, the widths of the tracks 102a and 102b will become smaller and the bit length along the tracks 102a and 102b will become shorter and shorter. As a result, when the shape of the air bearing surface 101 of the main magnetic pole 100 is inverted trapezoidal, the head magnetic field is inevitably lowered, and noise increases as the air bearing surface 101 approaches the track edge. .

これに対し、記録能力を高めるために、主磁極100の逆台形の先端部100cの幅の広いトレーリング側エッジの上面上に、高い飽和磁束密度をもつ磁性材料層を積層したタイプの主磁極形状が特許文献2に記載されている。その磁性材料層の幅は、トレーリング側エッジの幅と同じに形成されている。   On the other hand, in order to increase the recording capability, a main magnetic pole of a type in which a magnetic material layer having a high saturation magnetic flux density is laminated on the upper surface of the wide trailing edge of the inverted trapezoidal tip 100c of the main magnetic pole 100. The shape is described in Patent Document 2. The magnetic material layer is formed to have the same width as the trailing edge.

また、ヨー角104に起因するトラック102a、102bからの幾何学的はみ出しを考慮しなくても、トラック幅がさらに狭くなってきた場合に、リーディング側エッジ101aからの磁界の広がりにより、隣接のトラックの信号が消去され易くなる。また、主磁極100に用いられる磁性材料が飽和磁束密度の制限を受けるといったことから、主磁極100の先端部100cを通るヘッド磁界の垂直方向の強度も制限されてしまう。   Further, even if the geometrical protrusion from the tracks 102a and 102b due to the yaw angle 104 is not taken into consideration, when the track width is further narrowed, the adjacent magnetic tracks are spread by the spread of the magnetic field from the leading edge 101a. This signal is easily erased. In addition, since the magnetic material used for the main magnetic pole 100 is restricted by the saturation magnetic flux density, the vertical strength of the head magnetic field passing through the tip 100c of the main magnetic pole 100 is also restricted.

従って、磁気ディスク装置では、効率良く、安定かつ高性能な記録動作を確保するための手段として、主磁極100の先端部100cに過剰な磁束が供給されないように、磁束の制御が必要となる。   Therefore, in the magnetic disk device, as a means for ensuring an efficient, stable and high-performance recording operation, it is necessary to control the magnetic flux so that an excessive magnetic flux is not supplied to the tip portion 100c of the main magnetic pole 100.

なぜなら、主磁極100の先端部100cに磁束飽和が生じると、浮上面101以外の側部から不要な磁束(磁場)が放出されてしまい、隣接のトラックに記録されていた情報を書き換えてしまうおそれがあるからである。   This is because if magnetic flux saturation occurs at the tip portion 100c of the main magnetic pole 100, unnecessary magnetic flux (magnetic field) is emitted from the side portion other than the air bearing surface 101, and information recorded on the adjacent track may be rewritten. Because there is.

主磁極100の先端部100cに供給される磁束を増加させるために、主磁極100のヨーク部100aの一部の上とテーパ部100bの一部の上に、非磁性層を挟んで補助磁極層を形成することが特許文献3に記載されている。しかし、その補助磁極層は、主磁極100の先端部100cの周囲に広がる不要な磁界を抑制するものではない。   In order to increase the magnetic flux supplied to the tip portion 100c of the main magnetic pole 100, the auxiliary magnetic pole layer is sandwiched between a part of the yoke part 100a and a part of the taper part 100b of the main magnetic pole 100 with a nonmagnetic layer interposed therebetween. Is described in Patent Document 3. However, the auxiliary magnetic pole layer does not suppress an unnecessary magnetic field spreading around the tip portion 100 c of the main magnetic pole 100.

また、主磁極100のヨーク部100aの下に直に接して補助磁極層111を形成することが特許文献4に記載されている。その補助磁極層は、ヨーク部100aと同じ平面形状を有し、主要な磁束をその補助磁極層内に収容し、さらに補助磁極層に収容された磁束をその先の絞り部100bを通して先端部100cに供給する機能を有している。
特開2002−92821号公報 特開2005−183002号公報 特開2004−164715号公報 特開2006−155867号公報
Further, Patent Document 4 discloses that the auxiliary magnetic pole layer 111 is formed in direct contact with the main magnetic pole 100 under the yoke portion 100a. The auxiliary magnetic pole layer has the same planar shape as that of the yoke portion 100a, accommodates the main magnetic flux in the auxiliary magnetic pole layer, and further passes the magnetic flux accommodated in the auxiliary magnetic pole layer through the narrowed portion 100b ahead of the tip portion 100c. It has the function to supply to.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-92821 JP 2005-183002 A JP 2004-164715 A JP 2006-155867 A

しかし、磁気記録装置において記録密度をさらに高くするためには、飽和磁束密度を超えた磁界や、ヨー角の変化などによって生じる書き込み磁界の広がりをさらに抑制する必要がある。   However, in order to further increase the recording density in the magnetic recording apparatus, it is necessary to further suppress the spread of the write magnetic field caused by a magnetic field exceeding the saturation magnetic flux density or a change in the yaw angle.

本発明の目的は、垂直方向に磁気記録媒体を磁化して磁気データを書き込む際の磁気特性を従来よりもさらに改善することができる垂直記録磁気ヘッドと磁気ディスク装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a perpendicular recording magnetic head and a magnetic disk apparatus that can further improve the magnetic characteristics when writing magnetic data by magnetizing a magnetic recording medium in the perpendicular direction.

本発明の1つの観点によれば、リーディング側の底辺に比べてトレーリング側の底辺が長い台形形状であってトレーリング側からリーディング側に向かって飽和磁束密度分布が小さい記録磁界出力面を有する第1磁極を有することを特徴とする垂直記録磁気ヘッドが提供される。
本発明の他の観点によれば、媒体対向面を有するスライダに搭載された垂直記録磁気ヘッドであって、媒体対向面から先端部、絞り部、ヨーク部の順に磁気的に結合され、先端部が記録コアを含む平面形状の第1磁極と、第1磁極のうち少なくともヨーク部に磁気的に結合するとともに、平面形状が前記記録コアのコア幅方向に垂直な方向の長さよりも前記コア幅方向の長さが長く形成される第2磁極とを有することを特徴とする垂直記録磁気ヘッドが提供される。
本発明のさらに別の観点によれば、媒体対向面を有するスライダに搭載された垂直記録磁気ヘッドであって、媒体対向面から先端部、絞り部、ヨーク部の順に磁気的に結合され、トレーリング側からリーディング側に向かって飽和磁束密度が小さくなっている第1磁極と、第1磁極のうち少なくともヨーク部に磁気的に結合するとともに、平面形状が前記記録コアのコア幅方向に垂直な方向の長さよりもコア幅方向の長さを長く形成される第2磁極とを有することを特徴とする垂直記録磁気ヘッドが提供される。
According to one aspect of the present invention, a recording magnetic field output surface having a trapezoidal shape in which the bottom on the trailing side is longer than the bottom on the leading side and the saturation magnetic flux density distribution is small from the trailing side to the leading side. A perpendicular recording magnetic head having a first magnetic pole is provided.
According to another aspect of the present invention, there is provided a perpendicular recording magnetic head mounted on a slider having a medium facing surface, wherein the head is magnetically coupled in this order from the medium facing surface to a tip portion, a diaphragm portion, and a yoke portion. Includes a planar first magnetic pole including a recording core and at least a yoke portion of the first magnetic pole, and the planar width is longer than the length of the recording core in the direction perpendicular to the core width direction. There is provided a perpendicular recording magnetic head including a second magnetic pole formed with a long length in the direction.
According to still another aspect of the present invention, there is provided a perpendicular recording magnetic head mounted on a slider having a medium facing surface, wherein the head is magnetically coupled in the order from the medium facing surface to a tip portion, a diaphragm portion, and a yoke portion. The first magnetic pole having a saturation magnetic flux density that decreases from the ring side toward the leading side and the first magnetic pole are magnetically coupled to at least the yoke portion, and the planar shape is perpendicular to the core width direction of the recording core. There is provided a perpendicular recording magnetic head having a second magnetic pole formed with a length in a core width direction longer than a length in a direction.

本発明の特徴によれば、垂直記録磁気ヘッドの第1磁極における飽和磁束密度をトレーリング側からリーディング側に向かって低くなるように分布させたので、記録磁界出力ヨー角の存在を取り入れて考慮した場合であっても、隣接トラックへの干渉を低減することができ、トラック幅方向の記録密度向上が可能になるとともに、トレーリングエッジでの急峻な磁界で書き込みを実施することによるビット長方向の記録密度向上も可能になる。
また、記録直後の第1磁極の残留磁化によって信号消去が発生する旨の課題に対しても、低い保持力Hc及び低い異方性磁界Hkの特性を示す軟磁気特性が良好な磁性材を主磁極全体の50%以上を占有させることで克服可能である。
さらにまた、第1磁極の積層磁性層の間に2〜5nmの厚さの非磁性層を挿入すれば、前記課題に対して一層の改善が可能である、高速データ転送に対応した記録周波数の高周波化の点からも十分に優位性がある。
また、本発明の別の特徴によれば、垂直記録磁気ヘッドの第1磁極から垂直方向に磁気記録媒体を磁化して磁気データを書き込む際に、第1磁極に磁気的に結合する第2磁極を従来よりも媒体対向面側に配置することにより、磁気飽和の位置を従来よりも媒体対向面寄りに位置させることができ、飽和書き込み磁界の広がりを従来に比べて抑制することが可能になる。
According to the feature of the present invention, since the saturation magnetic flux density in the first magnetic pole of the perpendicular recording magnetic head is distributed so as to decrease from the trailing side to the leading side, the presence of the recording magnetic field output yaw angle is taken into consideration. Even in this case, interference with adjacent tracks can be reduced, the recording density in the track width direction can be improved, and the bit length direction can be achieved by writing with a steep magnetic field at the trailing edge. Recording density can be improved.
Also, for the problem that signal erasure occurs due to the residual magnetization of the first magnetic pole immediately after recording, a magnetic material having a good soft magnetic property showing a low coercive force Hc and a low anisotropic magnetic field Hk is mainly used. This can be overcome by occupying 50% or more of the entire magnetic pole.
Furthermore, if a non-magnetic layer having a thickness of 2 to 5 nm is inserted between the laminated magnetic layers of the first magnetic pole, the above problem can be further improved, and the recording frequency corresponding to high-speed data transfer can be improved. There is a significant advantage in terms of high frequency.
According to another feature of the present invention, the second magnetic pole magnetically coupled to the first magnetic pole when the magnetic recording medium is magnetized in the perpendicular direction from the first magnetic pole of the perpendicular recording magnetic head to write magnetic data. Is placed closer to the medium facing surface than in the past, the magnetic saturation position can be positioned closer to the medium facing surface than in the past, and the spread of the saturation write magnetic field can be suppressed compared to the conventional case. .

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の内部構造の一例を示す平面図であり、磁気ヘッドと磁気ディスクとの関係が明らかにされている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing an example of the internal structure of the magnetic disk device according to the embodiment of the present invention, and the relationship between the magnetic head and the magnetic disk is clarified.

図1において、筐体10内においてロータリーアクチュエータ11に支持されたサスペンションアーム12の先端にスライダ13が固定されている。サスペンションアーム12の先端には、図では省略されているジンバルと呼ばれる支持具を介してスライダ13が固定されている。スライダ13の端部には、後述する磁気ヘッド素子部14が固着されている。   In FIG. 1, a slider 13 is fixed to the tip of a suspension arm 12 supported by a rotary actuator 11 in a housing 10. A slider 13 is fixed to the tip of the suspension arm 12 via a support called a gimbal which is omitted in the drawing. A magnetic head element portion 14 to be described later is fixed to the end portion of the slider 13.

磁気ヘッド素子部14は、図1で反時計方向に回転する磁気ディスク(磁気記録媒体)15に情報を記録(書き込み)し且つ再生(読み出し)する。なお、図1における矢印は、磁気ディスク15の回転方向を示している。   The magnetic head element unit 14 records (writes) and reproduces (reads) information on a magnetic disk (magnetic recording medium) 15 that rotates counterclockwise in FIG. Note that the arrows in FIG. 1 indicate the direction of rotation of the magnetic disk 15.

磁気ヘッド素子部14は、主磁極のトレーリング側に書込みシールドが配置された垂直記録ヘッドと、磁気抵抗効果型素子、トンネル磁気抵抗効果型素子等を用いる再生ヘッドを有している。   The magnetic head element unit 14 has a perpendicular recording head in which a write shield is disposed on the trailing side of the main magnetic pole, and a reproducing head using a magnetoresistive element, a tunnel magnetoresistive element, or the like.

磁気ヘッド素子部14は、ロータリーアクチュエータ11が回動することにより、磁気ディスク15の異なる半径位置に移動して位置決めされる。このとき、磁気ディスク15上には同心円状の複数の記録トラックが生成される。そして、トラック幅方向の密度を向上させることは、この同心円状の複数の記録トラックを一定の狭い間隔で形成することを意味する。   The magnetic head element unit 14 is moved to a different radial position of the magnetic disk 15 and positioned by the rotation of the rotary actuator 11. At this time, a plurality of concentric recording tracks are generated on the magnetic disk 15. To improve the density in the track width direction means to form a plurality of concentric recording tracks at a constant narrow interval.

前記説明したロータリーアクチュエータ11の動きは磁気ヘッド素子部14の動きである。従って、磁気ヘッド素子部14の動きと磁気ディスク15の動きの関係で記録再生ビットの決定を行なうものであるから、原理的に、ディスク半径位置の違いによって磁気ヘッドと記録トラックのなす角度、即ち、ヨー角がさまざまに変化し、最大で±15°〜20°も変化する。   The movement of the rotary actuator 11 described above is the movement of the magnetic head element unit 14. Accordingly, since the recording / reproducing bit is determined based on the relationship between the movement of the magnetic head element section 14 and the movement of the magnetic disk 15, in principle, the angle between the magnetic head and the recording track depending on the disk radial position, that is, The yaw angle changes variously, and changes by ± 15 ° to 20 ° at the maximum.

図2は、本発明に係る実施形態における磁気ディスク装置における垂直記録時の磁気ヘッドと磁気ディスクの間の磁束の流れを表すとともに原理的な垂直磁気記録を示す要部断面図であり、図1で用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part showing the flow of magnetic flux between the magnetic head and the magnetic disk at the time of perpendicular recording in the magnetic disk apparatus according to the embodiment of the present invention and showing the principle of perpendicular magnetic recording. The same symbols as used in the above description indicate the same parts or have the same meaning.

図2において、主磁極21、補助磁極22、導電性コイル23で構成された記録磁気ヘッド27は、垂直記録構造を有する磁気ディスク15の記録層33に相対向して配置される。補助磁極22は、図2の波線で示すように、主磁極21の先端と磁気ディスク15内を通る磁界の経路の一部を構成し、リターンヨークとも呼ばれる。   In FIG. 2, a recording magnetic head 27 composed of a main magnetic pole 21, an auxiliary magnetic pole 22, and a conductive coil 23 is disposed opposite to the recording layer 33 of the magnetic disk 15 having a perpendicular recording structure. As shown by the wavy line in FIG. 2, the auxiliary magnetic pole 22 constitutes a part of the path of the magnetic field passing through the tip of the main magnetic pole 21 and the magnetic disk 15, and is also called a return yoke.

磁気ディスク15は、非磁性材料からなる基板31上に形成された軟磁性層からなる裏打ち層32と、裏打ち層32上に形成された記録層33とを有している。
なお、垂直記録磁気ヘッド27としては、後述するように主磁極21のリーディング側とトレーリング側の双方に導電性コイル23を配置する構造もある。
The magnetic disk 15 has a backing layer 32 made of a soft magnetic layer formed on a substrate 31 made of a nonmagnetic material, and a recording layer 33 formed on the backing layer 32.
The perpendicular recording magnetic head 27 has a structure in which the conductive coil 23 is disposed on both the leading side and the trailing side of the main magnetic pole 21 as will be described later.

記録磁気ヘッド27の導電性コイル23に電流を流して励磁すると、主磁極21の先端面と裏打ち層32の間に、記録層33の面に対して垂直方向の磁界が生じ、これにより垂直記録構造を有する磁気ディスク15の記録層33は垂直方向に磁化されてデータが記録される。   When current is passed through the conductive coil 23 of the recording magnetic head 27 to excite it, a magnetic field perpendicular to the surface of the recording layer 33 is generated between the front end surface of the main pole 21 and the backing layer 32, thereby causing perpendicular recording. The recording layer 33 of the magnetic disk 15 having the structure is magnetized in the vertical direction to record data.

図2に見られる記号Aで指示された複数の長方形状の破線は磁束の流路を示し、軟磁性裏打ち層32に流れ込んだ磁界は補助磁極22を介して主磁極21へと戻って磁気回路を構成する。この際、磁気ディスク15に記録される磁化状態は、それに対向する磁気記録ヘッド27における浮上面の主磁極形状に依存するのであるが、特に、記号Bの矢印で指示された磁気ディスクの走行方向(回転方向)に対する下流側、即ち、主磁極21のトレーリング側エッジで記録が行なわれることが看取されよう。   A plurality of rectangular broken lines indicated by a symbol A shown in FIG. 2 indicate a flow path of magnetic flux, and the magnetic field flowing into the soft magnetic underlayer 32 returns to the main magnetic pole 21 via the auxiliary magnetic pole 22 and returns to the magnetic circuit. Configure. At this time, the magnetization state recorded on the magnetic disk 15 depends on the shape of the main magnetic pole on the air bearing surface of the magnetic recording head 27 facing the magnetic disk 15, and in particular, the traveling direction of the magnetic disk indicated by the arrow B It can be seen that recording is performed on the downstream side with respect to the (rotation direction), that is, on the trailing side edge of the main magnetic pole 21.

なお、図1に示す磁気ディスク装置の概要構成と、図2に示す垂直磁気記録の原理図は、磁気ヘッド素子部14の構成を除いて、後述する複数の実施形態のそれぞれについても適用される。   The schematic configuration of the magnetic disk device shown in FIG. 1 and the principle diagram of perpendicular magnetic recording shown in FIG. 2 are also applied to each of a plurality of embodiments to be described later, except for the configuration of the magnetic head element unit 14. .

図3A、図3Bは本発明の第1実施例に係る垂直磁気記録ヘッドの全体を表す要部説明図であって、図3Aは、その垂直磁気記録ヘッド浮上面の構成を説明するための要部平面、図3Bは、その垂直磁気記録ヘッド浮上面の構成を説明するための側面の要部縦断面をそれぞれ示していて、図1及び図2において用いた符号と同じ符号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
なお、図3Aは、垂直磁気記録ヘッドの浮上面を表しているので、磁気ディスクは紙面から僅少な距離をおいて図面の手前側に位置することになる。
FIGS. 3A and 3B are main part explanatory views showing the whole of the perpendicular magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a main part for explaining the configuration of the air bearing surface of the perpendicular magnetic recording head. FIG. 3B is a partial plan view showing a longitudinal section of a main part of a side surface for explaining the configuration of the air bearing surface of the perpendicular magnetic recording head. The same reference numerals as those used in FIGS. 1 and 2 indicate the same parts. Or have the same meaning.
3A shows the air bearing surface of the perpendicular magnetic recording head, the magnetic disk is positioned at the front side of the drawing at a slight distance from the paper surface.

図3A、図3Bにおいて、符号24は書き込みシールド、符号25a,25bはそれぞれ第1、第2の補助磁極、符号26は再生磁気ヘッドをそれぞれ示している。尚、再生磁気ヘッド26には、GMR効果型素子、或いは、TMR効果型素子の磁気抵抗効果素子26aが用いられる。   3A and 3B, reference numeral 24 denotes a write shield, reference numerals 25a and 25b denote first and second auxiliary magnetic poles, and reference numeral 26 denotes a reproducing magnetic head. For the reproducing magnetic head 26, a GMR effect element or a magnetoresistance effect element 26a of a TMR effect element is used.

垂直記録磁気ヘッド27は、非磁性の基板(付図示)上に形成された再生磁気ヘッド26の上に、絶縁分離層28を介して形成される。再生磁気ヘッド26は、内部に磁気抵抗効果素子26aを挟む非磁性絶縁ギャップ層26cと、非磁性絶縁ギャップ層26cを挟む第1、第2の再生側磁気シールド層26b、26dを有している。   The perpendicular recording magnetic head 27 is formed on the reproducing magnetic head 26 formed on a nonmagnetic substrate (illustrated) via an insulating separation layer 28. The reproducing magnetic head 26 includes a nonmagnetic insulating gap layer 26c that sandwiches the magnetoresistive effect element 26a and first and second reproducing magnetic shield layers 26b and 26d that sandwich the nonmagnetic insulating gap layer 26c. .

垂直記録磁気ヘッド26は、第1の補助磁極25a上の第1の絶縁層29に埋め込まれる第1の導電性コイル23aと、第1の絶縁層29の上方に形成される主磁極21と、主磁極21を覆う非磁性のギャップ層30と、ギャップ層30上に形成される第2の絶縁層31と、第2の絶縁層31内に埋め込まれる第2の導電性コイル23bと、第2の絶縁層31上に形成される第2の補助磁極25bと、第2の補助磁極25bの先端部に接続されてギャップ層30の上に形成される書き込みシールド24とを有している。   The perpendicular recording magnetic head 26 includes a first conductive coil 23a embedded in the first insulating layer 29 on the first auxiliary magnetic pole 25a, a main magnetic pole 21 formed above the first insulating layer 29, A nonmagnetic gap layer 30 covering the main pole 21, a second insulating layer 31 formed on the gap layer 30, a second conductive coil 23b embedded in the second insulating layer 31, and a second A second auxiliary magnetic pole 25b formed on the insulating layer 31; and a write shield 24 connected to the tip of the second auxiliary magnetic pole 25b and formed on the gap layer 30.

図4A、図4Bは、図3A,図3Bについて説明した垂直記録磁気ヘッドにおける主磁極及びその近傍の要部拡大説明図であり、図4Aは、主磁極の浮上面の構成を説明するための要部平面、図4Bは、要部縦断面をそれぞれ示していて、図1、図2、図3A及び図3Bにおいて用いた記号と同じ記号で指示した部分は同一或いは同効の部分を表すものとする。   4A and 4B are enlarged explanatory views of the main magnetic pole and its vicinity in the perpendicular recording magnetic head described with reference to FIGS. 3A and 3B. FIG. 4A is a diagram for explaining the configuration of the air bearing surface of the main magnetic pole. 4B is a plan view of the main part, and shows a vertical cross section of the main part. The parts indicated by the same symbols as those used in FIGS. 1, 2, 3A and 3B represent the same or equivalent parts. And

図4A、図4Bに表されている本発明の垂直記録磁気ヘッドにおける主磁極21は、その特徴とするところが顕出されている。即ち、主磁極21は、リーディング側からトレーリング側に向かって逆台形形状を成す先端部を有するとともに、リーディング側からトレーリング側に向かう膜厚方向に飽和磁束密度Bsが連続的に大きくなるように選択された磁性材料を積層し、飽和磁束密度Bsに勾配をもたせている。   The main magnetic pole 21 in the perpendicular recording magnetic head of the present invention shown in FIGS. 4A and 4B is characterized by its characteristics. That is, the main magnetic pole 21 has a tip having an inverted trapezoidal shape from the leading side to the trailing side, and the saturation magnetic flux density Bs continuously increases in the film thickness direction from the leading side to the trailing side. The selected magnetic material is laminated to give a gradient to the saturation magnetic flux density Bs.

即ち、図示例の場合、主磁極21が少なくとも飽和磁束密度Bsが異なる3つの材料から成る積層膜で構成されていて、トレーリングエッジ近傍の磁性層21Aでは飽和磁束密度Bsが2.0T以上、リーディングエッジ近傍の磁性層21Cでは1.0T以下の磁性材料から構成されることが望ましく、また、リーディングエッジ側の磁性層21Cに対するトレーリングエッジ側の磁性層21Aの飽和磁束密度Bsの比は2.0以上あることが望ましい。   That is, in the illustrated example, the main magnetic pole 21 is composed of a laminated film made of at least three materials having different saturation magnetic flux densities Bs, and the saturation magnetic flux density Bs in the magnetic layer 21A in the vicinity of the trailing edge is 2.0 T or more. The magnetic layer 21C in the vicinity of the leading edge is preferably made of a magnetic material of 1.0 T or less, and the ratio of the saturation magnetic flux density Bs of the magnetic layer 21A on the trailing edge side to the magnetic layer 21C on the leading edge side is 2 It is desirable that the number be 0 or more.

具体例を挙げると、トレーリングエッジ側の磁性層21Aとして飽和磁束密度Bs=2.4TのFeCoを用い、リーディングエッジ側の磁性層21Cとして飽和磁束密度Bs=1.0TのNiFe(Niの組成=70重量%(wt.%)〜80wt.%)を用い、また、それ等の中間に在る磁性層21Bとして飽和磁束密度Bs=2.1TのFeNi(Feの組成=80%〜90%)を用いることができる。   As a specific example, FeCo having a saturation magnetic flux density Bs = 2.4T is used as the magnetic layer 21A on the trailing edge side, and NiFe (Ni composition having a saturation magnetic flux density Bs = 1.0T is used as the magnetic layer 21C on the leading edge side. = 70 wt% (wt.%) To 80 wt.%), And FeNi with a saturation magnetic flux density Bs = 2.1 T (Fe composition = 80% to 90%) as the intermediate magnetic layer 21B. ) Can be used.

このような構成にした場合、当然のことながら、トレーリング側の磁性層21Aでは磁気抵抗は小さく、リーディング側の磁性層21Cでは磁気抵抗は大きくなっている。
なお、図4Bにおいて、磁性層21Aのうちリーディングエッジ側の面の上には主磁極補助層21Sが形成されている。ここで、主磁極21を第1磁極とし、主磁極補助層21Sを第2磁極とすると、補助磁極22は第3磁極となる。
In such a configuration, as a matter of course, the magnetic resistance is small in the magnetic layer 21A on the trailing side, and the magnetic resistance is large in the magnetic layer 21C on the leading side.
In FIG. 4B, a main magnetic pole auxiliary layer 21S is formed on the leading edge side surface of the magnetic layer 21A. Here, when the main magnetic pole 21 is the first magnetic pole and the main magnetic pole auxiliary layer 21S is the second magnetic pole, the auxiliary magnetic pole 22 is the third magnetic pole.

主磁極補助層21Sは、図4Cの平面図に示すように、主磁極21の四角なヨーク部21x上にのみに重なって形成されている。主磁極補助層21Sを構成するヨーク部21xのうち浮上面側の一部には、幅が前方にテーパ状に絞り込まれる絞り部21yが突出して形成され、絞り部21yの細い先端からは先端に浮上面を有する先端部21zが突出して形成されている。
なお、主磁極21と主磁極補助層21Sを除いた部分の垂直記録磁気ヘッドの構造としては、後述する第2実施形態に示す構造を採用してもよい。
As shown in the plan view of FIG. 4C, the main magnetic pole auxiliary layer 21S is formed so as to overlap only on the square yoke portion 21x of the main magnetic pole 21. A portion of the yoke portion 21x that constitutes the main magnetic pole auxiliary layer 21S on the air bearing surface side is formed with a narrowed portion 21y whose width is narrowed forward and protrudes from the narrow tip of the narrowed portion 21y to the tip. A tip portion 21z having an air bearing surface is formed to protrude.
As the structure of the perpendicular recording magnetic head excluding the main magnetic pole 21 and the main magnetic pole auxiliary layer 21S, the structure shown in the second embodiment to be described later may be adopted.

主磁極21のリーディングエッジ側に配置した主磁極補助層21Sは、図4Bに破線の円で囲んだ矢印で示してあるように、主磁極21のトレーリングエッジ近傍に磁束を効率良く集中させる為に配置したものである。   The main magnetic pole auxiliary layer 21S disposed on the leading edge side of the main magnetic pole 21 is for efficiently concentrating the magnetic flux in the vicinity of the trailing edge of the main magnetic pole 21 as shown by the arrow surrounded by the broken circle in FIG. 4B. It is arranged in.

図5は垂直記録磁気ヘッドについて磁界シミュレーションを行なう為に想定した主磁極を浮上面から見て表した要部平面図である。   FIG. 5 is a plan view of the main part showing the main pole assumed for performing the magnetic field simulation on the perpendicular recording magnetic head as viewed from the air bearing surface.

図5Aは本発明の主磁極を、また、図5Bは従来の技術による主磁極をそれぞれ示している。
図5Aの場合、主磁極21の逆台形形状の先端部におけるトレーリングエッジでの記録コア幅を135nmと想定している。さらに、主磁極21の全体膜厚を250nmとした場合、トレーリングエッジから膜厚50nmの部分の磁性層21Aにおける飽和磁束密度Bsを2.4Tとし、リーディングエッジから膜厚50nmの部分の磁性層21Cにおける飽和磁束密度Bsを1.0Tとし、それらの中間の膜厚150nmの部分の磁性層21Bにおける飽和磁束密度Bsを2.1Tとした積層膜から構成してあると想定している。
また、図5Bの場合、主磁極121全体が同じ磁性材料から構成され、その飽和磁束密度Bsを2.1Tと想定してシミュレーションを行なった。
FIG. 5A shows the main pole of the present invention, and FIG. 5B shows the main pole according to the prior art.
In the case of FIG. 5A, the recording core width at the trailing edge at the tip of the inverted trapezoidal shape of the main magnetic pole 21 is assumed to be 135 nm. Further, when the total film thickness of the main magnetic pole 21 is 250 nm, the saturation magnetic flux density Bs in the magnetic layer 21A in the part of the film thickness 50 nm from the trailing edge is 2.4 T, and the magnetic layer in the part of the film thickness 50 nm from the leading edge. It is assumed that the saturation magnetic flux density Bs at 21C is 1.0T, and that the intermediate magnetic film 21B has a thickness of 150 nm and the magnetic layer 21B has a saturation magnetic flux density Bs of 2.1T.
In the case of FIG. 5B, the simulation was performed assuming that the entire main magnetic pole 121 is made of the same magnetic material and the saturation magnetic flux density Bs is 2.1T.

図6A、図6Bは、それぞれ図5A、図5Bに示した主磁極21,121について実施したシミュレーション結果を示す2次元のヘッド磁界分布を表す線図である。図6Aは、図5Aに示した本発明の第1実施形態の主磁極21に対応し、また、図6Bは、図5Bに示した従来例の主磁極121に対応するものである。
なお、図6A及び図6Bの何れにおいても、破線で主磁極21,121の外郭を示してある。
6A and 6B are diagrams showing a two-dimensional head magnetic field distribution showing simulation results performed on the main magnetic poles 21 and 121 shown in FIGS. 5A and 5B, respectively. 6A corresponds to the main magnetic pole 21 of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 5A, and FIG. 6B corresponds to the main magnetic pole 121 of the conventional example shown in FIG. 5B.
6A and 6B, the outline of the main magnetic poles 21 and 121 is indicated by a broken line.

図7は磁気ディスクのトラック中心におけるダウントラック方向のヘッド磁界分布について本発明に係る主磁極(実線)と従来の技術に係る主磁極(破線)とを比較して表している。
なお、図7では、縦軸に磁場(単位:kOe)を、そして、横軸にダウントラック方向の距離(単位:μm)をそれぞれ採ってあり、また、矢印Hは、リーディング側からの磁界強度の低減を示していて、その磁界強度の低減は17%に達している。
FIG. 7 shows the head magnetic field distribution in the down-track direction at the track center of the magnetic disk by comparing the main magnetic pole according to the present invention (solid line) and the main magnetic pole according to the prior art (broken line).
In FIG. 7, the vertical axis indicates the magnetic field (unit: kOe), and the horizontal axis indicates the distance in the down track direction (unit: μm). The arrow H indicates the magnetic field strength from the reading side. The reduction of the magnetic field strength reaches 17%.

図6Aに示す本発明の第1実施形態に係る磁気ヘッドの主磁極によれば、リーディングエッジ付近の漏洩磁界の大きさが、図6Bに示す従来の技術に依る主磁極に比較して抑制されていることが看取できよう。   According to the main magnetic pole of the magnetic head according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 6A, the magnitude of the leakage magnetic field near the leading edge is suppressed as compared with the main magnetic pole according to the conventional technique shown in FIG. 6B. I can see that.

図7によれば、ダウントラック方向のヘッド磁界分布において、本発明の主磁極に於けるトレーリングエッジ近傍の磁界強度は、従来例の主磁極におけるトレーリングエッジ近傍の磁界強度と比較して同等のレベルになっているが、リーディングエッジ付近の磁界強度は約17%抑制されることが看取できる。   According to FIG. 7, in the head magnetic field distribution in the down track direction, the magnetic field strength in the vicinity of the trailing edge in the main pole of the present invention is equivalent to the magnetic field strength in the vicinity of the trailing edge in the main pole of the conventional example. However, it can be seen that the magnetic field intensity near the leading edge is suppressed by about 17%.

前記利点に加え、磁気ディスクの遷移幅を決めているヘッド磁界勾配に関しては、本発明の磁気ヘッドにおける主磁極の構成を採ることで約3%程度向上できることが確認されている。   In addition to the above advantages, it has been confirmed that the head magnetic field gradient that determines the transition width of the magnetic disk can be improved by about 3% by adopting the configuration of the main pole in the magnetic head of the present invention.

前記したところから、本発明の第1実施形態に係る磁気ヘッドにおける主磁極によれば、ヨー角を顧慮した場合でも、リーディングエッジからの磁界広がりによる影響は軽減されるため、トラック幅方向の密度を向上させることができ、そして、主磁極のトレーリングエッジには、十分大きなヘッド磁界を発生させることが可能となり、且つ、大きな磁界勾配が得られることから、ビット長方向の密度も向上させることができる。   As described above, according to the main magnetic pole in the magnetic head according to the first embodiment of the present invention, the influence of the magnetic field spreading from the leading edge is reduced even when the yaw angle is taken into consideration. In addition, a sufficiently large head magnetic field can be generated at the trailing edge of the main pole, and a large magnetic field gradient can be obtained, so that the density in the bit length direction can also be improved. Can do.

また、記録直後の主磁極残留磁化による信号消去が発生するといった課題に対しても、低い保磁力Hc及び低い異方性磁界Hkの特性を示す軟磁気特性が良好な磁性材料を主磁極全体膜厚の50%以上を占有させることで克服できる。また、主磁極の各積層膜の間に2nm〜5nmの厚さをもつ非磁性層を介挿した場合には、更なる改善が可能となる。   In addition, for the problem that signal erasure occurs due to the main magnetic pole remanent magnetization immediately after recording, a magnetic material having a good soft magnetic characteristic showing a characteristic of a low coercive force Hc and a low anisotropic magnetic field Hk is used. This can be overcome by occupying 50% or more of the thickness. Further, when a nonmagnetic layer having a thickness of 2 nm to 5 nm is interposed between the laminated films of the main magnetic pole, further improvement is possible.

更にまた、高速データ転送に対応した記録周波数の高周波数化からみた場合、主磁極のヒステリシス損失と渦電流損失とをより一層低減するため、低い保磁力Hc、低い異方性磁界Hk、高い抵抗率ρ、高い飽和磁束密度Bsが一般的に要求されるので、主磁極の積層膜の間に2nm〜5nmの厚さをもつ非磁性層を介挿することで、低い保磁力Hc、低い異方性磁界Hkにコントロールすることができ、そして、トレーリングエッジに飽和磁束密度Bsが高い材料を配置したことから、必然的に高周波記録に対応可能な磁気ヘッドが実現される。   Furthermore, in view of increasing the recording frequency corresponding to high-speed data transfer, in order to further reduce the hysteresis loss and eddy current loss of the main magnetic pole, the low coercive force Hc, the low anisotropic magnetic field Hk, and the high resistance Since the ratio ρ and the high saturation magnetic flux density Bs are generally required, a low coercive force Hc and a low difference are obtained by interposing a nonmagnetic layer having a thickness of 2 nm to 5 nm between the laminated films of the main magnetic poles. Since the material can be controlled to the isotropic magnetic field Hk and the material having a high saturation magnetic flux density Bs is arranged at the trailing edge, a magnetic head capable of handling high frequency recording is realized.

以上のように、本発明の第1実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドにおいては、主磁極、特にその先端部をリーディング側からトレーリング側に向かって幅が広くなる逆台形形状を有し、しかも、リーディング側からトレーリング側の膜厚方向に飽和磁束密度Bsを連続的若しくは段階的に大きくした磁性材料を積層した構成になっている。   As described above, the perpendicular recording magnetic head according to the first embodiment of the present invention has an inverted trapezoidal shape in which the width of the main magnetic pole, particularly the tip thereof, increases from the leading side to the trailing side. The magnetic material having a saturation magnetic flux density Bs increased continuously or stepwise is laminated in the film thickness direction from the leading side to the trailing side.

この構成によって、主磁極におけるリーディングエッジ付近の磁界広がりを抑制することが可能となり、ヨー角による隣接トラックへの影響を小さくすることができた。また、主磁極は、トレーリングエッジ近傍では飽和磁束密度Bsが2.0T以上であり、リーディングエッジ近傍では飽和磁束密度Bsが1.0T以下である磁性材料で構成することによって、主磁極膜厚方向に飽和磁束密度Bsの勾配をもたせ、トレーリングエッジでの磁界分布も急峻にすることができた。   With this configuration, it is possible to suppress the magnetic field spread in the vicinity of the leading edge in the main pole, and the influence of the yaw angle on the adjacent track can be reduced. Further, the main magnetic pole is formed of a magnetic material having a saturation magnetic flux density Bs of 2.0 T or more in the vicinity of the trailing edge and a saturation magnetic flux density Bs of 1.0 T or less in the vicinity of the leading edge. A gradient of the saturation magnetic flux density Bs was provided in the direction, and the magnetic field distribution at the trailing edge could be made steep.

従って、ヨー角を考えた場合でも、隣接トラックへのにじみ(干渉)を低減することができ、トラック幅方向の密度向上が期待できると同時に、トレーリングエッジでの急峻な磁界で書込みを実施することに依るビット長方向の密度向上も可能にして、高密度の記録・再生を行なうことができる磁気ディスク装置を提供することができる。   Therefore, even when the yaw angle is considered, bleeding (interference) to adjacent tracks can be reduced, and improvement in density in the track width direction can be expected. At the same time, writing is performed with a steep magnetic field at the trailing edge. Therefore, it is possible to improve the density in the bit length direction, and to provide a magnetic disk device capable of recording / reproducing with high density.

ところで、主磁極21を飽和磁束密度の異なる複数の磁性層により構成する場合に、複数の磁性層は、非磁性材料層、例えばルテニウム(Ru)層を介して形成される構造を採用してもよい。
次に、本発明の第1実施形態に係る磁気記録ヘッドの主磁極の作成方法について2つ実施例を説明する。なお、主磁極以外の形成工程については、例えば第2実施形態に示す工程を採用する。
By the way, when the main magnetic pole 21 is composed of a plurality of magnetic layers having different saturation magnetic flux densities, the plurality of magnetic layers may adopt a structure formed through a nonmagnetic material layer, for example, a ruthenium (Ru) layer. Good.
Next, two examples of the method for creating the main magnetic pole of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention will be described. For the formation process other than the main magnetic pole, for example, the process shown in the second embodiment is adopted.

実施例1
図8A乃至図8Eは、本発明の第1実施形態に係る主磁極を作製する工程の実施例1を表す要部側面図である。以下に、これらの図を参照しつつ説明する。
Example 1
8A to 8E are main part side views showing Example 1 of the process of manufacturing the main magnetic pole according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, description will be given with reference to these drawings.

まず、図8Aに示すように、スパッタリング法を適用することに依り、無機絶縁膜41であるAl23膜上に主磁極を構成する磁性層を飽和磁束密度Bsが小さい材料から順に積層成膜する。それ等磁性層を具体的に挙げると、飽和磁束密度Bs=1.0T相当のFeNi(Feの組成=70wt.%〜80wt.%)からなる厚さ20〜50nmの第1の磁性層42、飽和磁束密度Bs=2.1T相当のFeNi(Feの組成=80wt.%〜90wt.%)からなる厚さ150nm〜200nmの第2の磁性層43、飽和磁束密度Bs=2.4Tの高い飽和磁束密度BsをもつFeCo(Feの組成=60wt.%〜80wt.%)からなる厚さ40nm〜60nmの第3の磁性層44である。 First, as shown in FIG. 8A, by applying the sputtering method, the magnetic layer constituting the main pole is laminated on the Al 2 O 3 film as the inorganic insulating film 41 in order from the material with the lowest saturation magnetic flux density Bs. Film. Specifically, the first magnetic layer 42 having a thickness of 20 to 50 nm made of FeNi (Fe composition = 70 wt.% To 80 wt.%) Corresponding to the saturation magnetic flux density Bs = 1.0 T is specifically mentioned. Saturation magnetic flux density Bs = 2.1T equivalent FeNi (Fe composition = 80 wt.% To 90 wt.%) Second magnetic layer 43 having a thickness of 150 nm to 200 nm, high saturation flux density Bs = 2.4 T This is a third magnetic layer 44 having a thickness of 40 nm to 60 nm made of FeCo (composition of Fe = 60 wt.% To 80 wt.%) Having a magnetic flux density Bs.

次に、図8Bに示すように、リソグラフィ技術におけるレジストプロセスを適用することに依り、主磁極のトレーリング側の幅と同じ幅のパターンをもつレジスト膜45を第3の磁性層44上に形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, a resist film 45 having a pattern having the same width as the trailing side width of the main pole is formed on the third magnetic layer 44 by applying a resist process in the lithography technique. To do.

続いて、図8Cに示すように、イオンミリング法を適用することにより、レジスト膜45をマスクとして第3の磁性層44、第2の磁性層43、第1の磁性層42を異方性エッチングして、逆台形形状の主磁極46を形成する。この場合、主磁極46の先端部を含む全体が逆台形形状となる。
なお、イオンミリング法は、エッチングガスを適切に選択したドライエッチング法に代替して良く、具体的には、アルミナ、即ち、Al23 或いはSiO2 などの無機絶縁膜をマスクにし、反応性イオンエッチングを適用することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 8C, by applying an ion milling method, the third magnetic layer 44, the second magnetic layer 43, and the first magnetic layer 42 are anisotropically etched using the resist film 45 as a mask. Thus, the inverted trapezoidal main magnetic pole 46 is formed. In this case, the whole including the tip of the main magnetic pole 46 has an inverted trapezoidal shape.
Note that the ion milling method may be replaced with a dry etching method in which an etching gas is appropriately selected. Specifically, alumina, that is, an inorganic insulating film such as Al 2 O 3 or SiO 2 is used as a mask, and the reactive property is changed. Ion etching can be applied.

さらに、図8Dに示すように、レジスト膜45を除去してから、CVD法を適用することに依り、アルミナ、或いは、SiO2 などの無機絶縁膜47を全面に形成して主磁極46を覆い、次いで、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法を適用して無機絶縁膜47を平坦化する研磨を行なう。 Further, as shown in FIG. 8D, by removing the resist film 45 and applying the CVD method, an inorganic insulating film 47 such as alumina or SiO 2 is formed on the entire surface to cover the main magnetic pole 46. Then, polishing for planarizing the inorganic insulating film 47 is performed by applying a chemical mechanical polishing (CMP) method.

無機絶縁膜47の研磨は、主磁極46とトレーリング側書き込みシールドとのギャップ47Gを生成させるのに必要な厚み分を残すように実施する。ここで、トレーリング側書き込みシールドは、ビット長方向の磁界分布を急峻にする為に必要なものである。ちなみに、ギャップ47Gは40〜60nm程度にすると良い。   Polishing of the inorganic insulating film 47 is performed so as to leave a thickness necessary for generating a gap 47G between the main magnetic pole 46 and the trailing write shield. Here, the trailing-side write shield is necessary to make the magnetic field distribution in the bit length direction steep. Incidentally, the gap 47G is preferably about 40 to 60 nm.

そのような研磨工程を経てギャップ47Gの生成を可能にする無機絶縁膜47の研磨が終了した後に、図8Eに示すように、無機絶縁膜47の研磨面上に鍍金法、若しくは、スパッタリング法を適用することにより、飽和磁束密度Bsが1.4T〜1.8Tである磁性材料膜を成膜し、その磁性材料膜を書き込みシールド48とする。   After the polishing of the inorganic insulating film 47 enabling the generation of the gap 47G through such a polishing process, as shown in FIG. 8E, a plating method or a sputtering method is performed on the polishing surface of the inorganic insulating film 47. By applying, a magnetic material film having a saturation magnetic flux density Bs of 1.4T to 1.8T is formed, and the magnetic material film is used as the write shield 48.

前記のようにして形成した主磁極46のトレーリングエッジには、図3A、図3Bに示したように、コイル23で発生させた磁束を効率良く集めることができ、十分に大きなヘッド磁界を発生させることができ、また、大きな磁界勾配を得ることができる。これは、ビット長方向の記録密度を向上させることを可能とする。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the magnetic flux generated by the coil 23 can be efficiently collected at the trailing edge of the main magnetic pole 46 formed as described above, and a sufficiently large head magnetic field is generated. In addition, a large magnetic field gradient can be obtained. This makes it possible to improve the recording density in the bit length direction.

実施例2
図9A乃至図9Dは、本発明の第1実施形態に係る主磁極を作製する工程の実施例2を表す要部側面図であり、図8A乃至図8Eにおいて用いた符号と同じ符号で示した部分は同一或いは同効の部分を現している。以下に、これらの図を参照しつつ説明する。
Example 2
9A to 9D are side views showing the main part of Example 2 of the process of manufacturing the main magnetic pole according to the first embodiment of the present invention, and the same reference numerals as those used in FIGS. 8A to 8E are used. The parts represent the same or equivalent parts. Hereinafter, description will be given with reference to these drawings.

まず、図9Aに示すように、
スパッタリング法を適用して無機絶縁膜であるAl23膜51の上に鍍金法を実施する際のベース膜として作用する飽和磁束密度Bs=1.0T相当のFeNi(Feの組成=80wt.%〜90wt.%)からなる厚さ20nm〜50nmの第1の磁性層52を成膜する。
First, as shown in FIG. 9A,
FeNi equivalent to the saturation magnetic flux density Bs = 1.0 T acting as a base film when the plating method is performed on the Al 2 O 3 film 51 which is an inorganic insulating film by applying the sputtering method (Fe composition = 80 wt. % To 90 wt.%) Of the first magnetic layer 52 having a thickness of 20 nm to 50 nm.

次に、リソグラフィ技術におけるレジストプロセスを適用することにより、第1の磁性層52上に逆台形形状の主磁極を形成するための断面逆台形形状の開口53Aがパターニングされたレジスト膜53を形成する。   Next, by applying a resist process in lithography technology, a resist film 53 is formed on the first magnetic layer 52 by patterning an opening 53A having an inverted trapezoidal cross section for forming an inverted trapezoidal main pole. .

さらに、図9Bに示すように、鍍金法を適用することにより、FeNiからなる材料におけるFe元素とNi元素のうち、Fe元素の組成比xを上昇させつつ鍍金を実施して第2の磁性層54を形成する。従って、第2の磁性層54はリーディング側からトレーリング側に至る膜厚方向に連続的に飽和磁束密度Bsが高くなっている。 Further, as shown in FIG. 9B, by applying the plating method, the second plating is performed while increasing the composition ratio x of the Fe element among the Fe element and Ni element in the material made of Fe x Ni y . The magnetic layer 54 is formed. Accordingly, the saturation magnetic flux density Bs of the second magnetic layer 54 is continuously increased in the film thickness direction from the leading side to the trailing side.

続いて、鍍金法を適用することにより、トレーリングエッジ近傍に、飽和磁束密度Bsが2.2TであるFeNi(Feの組成=80wt.%〜90wt.%)からなる厚さ40nm〜60nmの第3の磁性層55を第2の磁性層54上に形成する。この第3の磁性層55として、FeCo(Feの組成=60wt.%〜80wt.%)からなり、飽和磁束密度Bsが2.4Tと大きい磁性材料を用いても良い。   Subsequently, by applying a plating method, a 40 nm to 60 nm thick layer of FeNi (Fe composition = 80 wt.% To 90 wt.%) Having a saturation magnetic flux density Bs of 2.2 T is provided in the vicinity of the trailing edge. The third magnetic layer 55 is formed on the second magnetic layer 54. As the third magnetic layer 55, a magnetic material made of FeCo (Fe composition = 60 wt.% To 80 wt.%) And having a large saturation magnetic flux density Bs of 2.4 T may be used.

さらにレジスト膜53を除去した後に、図9Cに示すように、第2、第3の磁性層54,55をマスクにして鍍金のベース膜であった第1の磁性層52をパターニングすることにより、リーディング側からトレーリング側に至る膜厚方向に連続的に飽和磁束密度Bsの勾配が変化する逆台形形状の主磁極56を実現することができる。これにより、主磁極56は、第1、第2及び第3の磁性層52,53,54からなる逆台形形状の浮上面を有する。   Further, after removing the resist film 53, as shown in FIG. 9C, by patterning the first magnetic layer 52, which was the plating base film, using the second and third magnetic layers 54 and 55 as masks, An inverted trapezoidal main magnetic pole 56 in which the gradient of the saturation magnetic flux density Bs continuously changes in the film thickness direction from the leading side to the trailing side can be realized. Accordingly, the main magnetic pole 56 has an inverted trapezoidal air bearing surface composed of the first, second and third magnetic layers 52, 53 and 54.

次に、CVD法を適用することにより、アルミナ、或いは、SiO2などの無機絶縁膜57を全面に形成して主磁極56を覆う。続いて、図9Cの破線に示すように、CMP法を適用して無機絶縁膜57の上面を平坦化する研磨を行なう。主磁極56の上面は主磁極56のトレーリング側のエッジとなり、また、主磁極56の直上の無機絶縁膜57は、後述する書込みシールド58と主磁極56とのギャップ57Gとなる。 Next, by applying a CVD method, an inorganic insulating film 57 such as alumina or SiO 2 is formed on the entire surface to cover the main magnetic pole 56. Subsequently, as shown by a broken line in FIG. 9C, polishing for planarizing the upper surface of the inorganic insulating film 57 is performed by applying a CMP method. The upper surface of the main magnetic pole 56 becomes the trailing edge of the main magnetic pole 56, and the inorganic insulating film 57 immediately above the main magnetic pole 56 becomes a gap 57G between the write shield 58 and the main magnetic pole 56 described later.

さらに、スパッタリング法、若しくは、鍍金法を適用することにより、主磁極56の上にギャップ57Gを介して書込みシールド58を形成しることにより、書込みシールド型の垂直記録磁気ヘッドが実現される。なお、ギャップ57Gは40〜60nm程度である。   Further, a write shield type perpendicular recording magnetic head is realized by forming a write shield 58 on the main magnetic pole 56 via a gap 57G by applying a sputtering method or a plating method. The gap 57G is about 40 to 60 nm.

前記のようにして作製した主磁極56をもつ実施例2の垂直記録磁気ヘッドも他の実施例に依る垂直記録磁気ヘッドと基本的に同じ効果を奏することができる。   The perpendicular recording magnetic head of Example 2 having the main magnetic pole 56 manufactured as described above can basically exhibit the same effects as the perpendicular recording magnetic heads of other examples.

(第2の実施の形態)
図10A〜図10Kは、本発明の第2実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドの製造工程を示す高さ方向の断面図である。また、図11A〜図11Fは、本発明の第2実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドの製造工程を示すトラック幅方向の断面図である。さらに、図12A〜図12Fは、本発明の第2実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドの製造工程のうち主磁極と主磁極補助層の形成工程を示す平面図である。
(Second Embodiment)
10A to 10K are sectional views in the height direction showing the manufacturing process of the perpendicular recording magnetic head according to the second embodiment of the invention. 11A to 11F are cross-sectional views in the track width direction showing the manufacturing process of the perpendicular recording magnetic head according to the second embodiment of the invention. 12A to 12F are plan views showing the formation process of the main magnetic pole and the main magnetic pole auxiliary layer in the manufacturing process of the perpendicular recording magnetic head according to the second embodiment of the present invention.

なお、図10A〜図10K、図11A〜図11F、図12A〜図12Fにおいて、図1〜図3と同一符号は同一要素を示している。
まず、図10Aに示すように、非磁性絶縁材、例えばアルチック(Al2O3・TiO2)からなる基板61の上に、アルミナ(酸化アルミニウム:Al2O3)層からなる第1の絶縁層62を介して、再生磁気ヘッド90aを形成する。
10A to 10K, FIGS. 11A to 11F, and FIGS. 12A to 12F, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 denote the same elements.
First, as shown in FIG. 10A, a first insulating layer made of an alumina (aluminum oxide: Al 2 O 3 ) layer is formed on a substrate 61 made of a nonmagnetic insulating material, for example, AlTiC (Al 2 O 3 .TiO 2 ). A reproducing magnetic head 90 a is formed through the layer 62.

再生磁気ヘッド90aは、例えば、第1の絶縁層62の上に順に形成された下部磁気シールド層63、下部ギャップ層64a、再生用素子65、上部ギャップ層64b及び上部磁気シールド層66から構成されている。   The reproducing magnetic head 90a includes, for example, a lower magnetic shield layer 63, a lower gap layer 64a, a reproducing element 65, an upper gap layer 64b, and an upper magnetic shield layer 66 that are sequentially formed on the first insulating layer 62. ing.

下部磁気シールド層63と上部磁気シールド層66はそれぞれスパッタ法により形成され、例えば鉄(Fe)を80wt.%、ニッケル(Ni)を20wt.%の割合で含むNiFe合金層から構成される。また、下部ギャップ層64a、上部ギャップ層64bはそれぞれスパッタ法により形成され、例えばアルミナのような絶縁材から構成される。   The lower magnetic shield layer 63 and the upper magnetic shield layer 66 are each formed by sputtering, and are composed of, for example, a NiFe alloy layer containing iron (Fe) at a rate of 80 wt.% And nickel (Ni) at a rate of 20 wt.%. The lower gap layer 64a and the upper gap layer 64b are each formed by sputtering, and are made of an insulating material such as alumina.

再生用素子65として例えばMR素子、GMR素子、TMR素子のいずれかが形成される。再生用素子65は、磁気ヘッドの浮上面(ABS面:Air Bearing Surface)、即ち媒体対向面となる領域に形成され、一対の電極(不図示)が接続されている。
そのような再生磁気ヘッド90aの上に、アルミナのような非磁性絶縁材からなる絶縁分離層67を形成した後に、以下のような工程により垂直記録磁気ヘッドが形成される。
For example, one of an MR element, a GMR element, and a TMR element is formed as the reproducing element 65. The reproducing element 65 is formed in an air bearing surface (ABS surface) of the magnetic head, that is, a region that is a medium facing surface, and is connected to a pair of electrodes (not shown).
After forming the insulating separation layer 67 made of a nonmagnetic insulating material such as alumina on the reproducing magnetic head 90a, a perpendicular recording magnetic head is formed by the following process.

まず、図10Bに示すように、絶縁分離層67の上に第1のリターンヨーク層68、第1の絶縁層69を順に形成する。第1のリターンヨーク層68の構成材料として、例えばFeを80wt.%。Niを20wt.%の割合で含むNiFe合金を用いる。また、第1の絶縁層69の構成材料として、例えばスパッタ法により形成されるアルミナ層を用いる。   First, as shown in FIG. 10B, a first return yoke layer 68 and a first insulating layer 69 are sequentially formed on the insulating separation layer 67. As a constituent material of the first return yoke layer 68, for example, Fe is 80 wt.%. A NiFe alloy containing Ni at a rate of 20 wt.% Is used. Further, as a constituent material of the first insulating layer 69, for example, an alumina layer formed by sputtering is used.

その後に、第1の絶縁層69の上であって媒体対向面となる部分から1μm以上離れた領域に第1の導電性薄膜コイル70を形成する。第1の導電性コイル70は、スパッタ法、鍍金法等により形成される銅等の導電層をフォトリソグラフィー法、リフトオフ法等によってパターニングすることにより渦巻き状に形成され、その一部は、図12Aに示すような平面形状となっている。   After that, the first conductive thin film coil 70 is formed in a region on the first insulating layer 69 that is 1 μm or more away from the portion that becomes the medium facing surface. The first conductive coil 70 is formed in a spiral shape by patterning a conductive layer such as copper formed by sputtering, plating, or the like by photolithography, lift-off, or the like. The planar shape as shown in FIG.

次に、第1の導電性薄膜コイル70及び第1の絶縁層69の上に、ポリイミド、フォトレジスト等の有機絶縁材を形成し、これをパターニングすることにより第1の導電性コイル70を被覆する第2の絶縁層71を形成する。第2の絶縁層71は、パターニング時に媒体対向面及びその周辺から除去される。   Next, an organic insulating material such as polyimide or photoresist is formed on the first conductive thin film coil 70 and the first insulating layer 69, and this is patterned to cover the first conductive coil 70. A second insulating layer 71 is formed. The second insulating layer 71 is removed from the medium facing surface and its periphery during patterning.

さらに、第1及び第2の絶縁層69,71の上に第3の絶縁層72としてアルミナ層を形成した後に、その上面をCMP法により研磨して平坦化する。
次に、図10Cに示すように、第3の絶縁層72の上面にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像することにより、第1の導電性薄膜コイル70のほぼ中心の隙間の上に開口73aを有するホール形成用レジストパターン73を形成する。
Further, after an alumina layer is formed as the third insulating layer 72 on the first and second insulating layers 69 and 71, the upper surface thereof is polished and planarized by the CMP method.
Next, as shown in FIG. 10C, a photoresist is applied to the upper surface of the third insulating layer 72, and this is exposed and developed, so that the gap is almost at the center of the first conductive thin film coil 70. A hole forming resist pattern 73 having an opening 73a is formed.

さらに、ホール形成用レジストパターン73の開口73aを通して第1、第2及び第3の絶縁層69,71,72をイオンミリング法又はスパッタエッチング法により除去して第1のコンタクトホール72aを形成する。第1のコンタクトホール72a内では第1のリターンヨーク層68の一部が露出する   Further, the first, second, and third insulating layers 69, 71, and 72 are removed by the ion milling method or the sputter etching method through the opening 73a of the hole forming resist pattern 73 to form the first contact hole 72a. A part of the first return yoke layer 68 is exposed in the first contact hole 72a.

ホール形成用レジストパターン73をアセトンなどにより除去した後に、図10Dに示すように、第3の絶縁層72の上に再びフォトレジスト74を塗布し、これを露光、現像することにより、媒体対向面となる部分から磁気ヘッド高さ方向に例えば0.5μm〜1μm離れた開口74aを形成する。開口74aの平面形状は、媒体対向面に平行な2つの辺の長さxが例えば10μm又はそれ以上であり、媒体対向面に垂直な方向の2つの辺の長さyが例えば10μmの矩形となっている。
なお、媒体対向面は、実際に形成されるまでは、将来的に媒体対向面となるべき面の位置をいう。
After removing the hole-forming resist pattern 73 with acetone or the like, as shown in FIG. 10D, a photoresist 74 is again applied on the third insulating layer 72, and this is exposed and developed, whereby a medium facing surface is obtained. An opening 74a is formed, for example, 0.5 μm to 1 μm away from the portion to be formed in the magnetic head height direction. The planar shape of the opening 74a is a rectangle in which the length x of two sides parallel to the medium facing surface is, for example, 10 μm or more, and the length y of two sides in the direction perpendicular to the medium facing surface is, for example, 10 μm. It has become.
The medium facing surface refers to the position of the surface that should become the medium facing surface in the future until it is actually formed.

次に、図10Eに示すように、レジストパターン74の開口74aを通して、第5の絶縁層72の上に、例えば無電解鍍金法又はスパッタ法により主磁極補助層75を形成する。主磁極補助層75の厚さは、後述する研磨後に0.5μm〜2μmの厚さ、例えば0.6μmの厚さとなるように設定される。
主磁極補助層75として、飽和磁束密度Bsが1.8T(テスラ)相当のコバルトニッケル鉄(CoFeNi)合金層や、飽和磁束密度Bsが1.5T相当のNiFe合金層などの磁性層が形成される。主磁極補助層75をCoFeNiから構成する場合には、例えばCoを65wt.%、Niを15wt.%、Feを65wt.%の組成とする。
Next, as shown in FIG. 10E, the main magnetic pole auxiliary layer 75 is formed on the fifth insulating layer 72 through the opening 74a of the resist pattern 74 by, for example, an electroless plating method or a sputtering method. The thickness of the main magnetic pole auxiliary layer 75 is set to be 0.5 μm to 2 μm, for example, 0.6 μm after polishing, which will be described later.
As the main magnetic pole auxiliary layer 75, a magnetic layer such as a cobalt nickel iron (CoFeNi) alloy layer having a saturation magnetic flux density Bs of 1.8T (Tesla) or a NiFe alloy layer having a saturation magnetic flux density Bs of 1.5T is formed. The When the main magnetic pole auxiliary layer 75 is made of CoFeNi, for example, the composition of Co is 65 wt.%, Ni is 15 wt.%, And Fe is 65 wt.%.

レジストパターン74をアセトン等により除去した後に、基板61から主磁極補助層75までの積層構造を媒体対向面側から見た断面の構造は図11Aのようになる。なお、レジストパターン74の上に形成された磁性層は、リフトオフ法により、即ちレジストパターン74の除去によって剥離される。   After removing the resist pattern 74 with acetone or the like, the cross-sectional structure of the laminated structure from the substrate 61 to the main magnetic pole auxiliary layer 75 viewed from the medium facing surface side is as shown in FIG. 11A. The magnetic layer formed on the resist pattern 74 is peeled off by a lift-off method, that is, by removing the resist pattern 74.

続いて、図10Fに示すように、主磁極補助層75及び第3の絶縁層72の上に第4の絶縁層76としてアルミナ層又は酸化シリコン(SiO2)層をスパッタ法により形成する。さらに、第4の絶縁層76をCMP法により研磨して主磁極補助層75の上面を露出するとともに、第4の絶縁層76と主磁極補助層75を平坦化する。この場合、主磁極補助層75の上面も研磨されて厚さが調整される。 Subsequently, as shown in FIG. 10F, an alumina layer or a silicon oxide (SiO 2 ) layer is formed as a fourth insulating layer 76 on the main magnetic pole auxiliary layer 75 and the third insulating layer 72 by a sputtering method. Further, the fourth insulating layer 76 is polished by CMP to expose the upper surface of the main magnetic pole auxiliary layer 75, and the fourth insulating layer 76 and the main magnetic pole auxiliary layer 75 are planarized. In this case, the upper surface of the main magnetic pole auxiliary layer 75 is also polished to adjust the thickness.

研磨後の主磁極補助層75は、図12Bに示すような平面形状となり、その周囲が第4の絶縁層76に囲まれた状態となっている。また、基板61から第4の絶縁層76までの積層構造を媒体対向面側から見た断面構造は図11Bのようになる。   The polished main magnetic pole auxiliary layer 75 has a planar shape as shown in FIG. 12B and is surrounded by a fourth insulating layer 76. Further, a cross-sectional structure of the laminated structure from the substrate 61 to the fourth insulating layer 76 viewed from the medium facing surface side is as shown in FIG. 11B.

次に、図10Gに示すように、第4の絶縁層76及び主磁極補助層75の上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像して、主磁極補助層75の上面に一部が重なる開口77aを有する主磁極形状のレジストパターン77を形成する。   Next, as shown in FIG. 10G, a photoresist is applied on the fourth insulating layer 76 and the main magnetic pole auxiliary layer 75, and this is exposed and developed, so that a part of the upper surface of the main magnetic pole auxiliary layer 75 is formed. A resist pattern 77 having a main magnetic pole shape having an overlapping opening 77a is formed.

レジストパターン77の開口77aは、図12Cに示すように、主磁極補助層75に重なる四角形の第1領域77bと、第1領域77bのうち媒体対向面側のエッジの一部から突出するテーパ状の第2領域77cと、第2領域77cから媒体対向面となる部分に突出する直線ストライプ状の第3領域77dとを有している。第2領域77cの一部は主磁極補助層75に重なり、また、第3領域77dは実質的に幅が均一となっている。   As shown in FIG. 12C, the opening 77a of the resist pattern 77 has a rectangular first region 77b that overlaps the main magnetic pole auxiliary layer 75 and a tapered shape that protrudes from a part of the edge of the first region 77b on the medium facing surface side. The second region 77c and a third region 77d in a linear stripe shape projecting from the second region 77c to the portion that becomes the medium facing surface. A part of the second region 77c overlaps the main magnetic pole auxiliary layer 75, and the third region 77d has a substantially uniform width.

続いて、図10Hに示すように、主磁極形成用レジストパターン77の開口77aを通して、主磁極補助層75の上と第6の絶縁層76の一部の上に主磁極層78を無電解鍍金法又はスパッタ法により形成する。主磁極層78は、後述する研磨後に主磁極補助層75よりも薄くなる0.1μm〜0.3μm程度の厚さ、例えば0.2μmの厚さとなるように形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 10H, the main magnetic pole layer 78 is electrolessly plated on the main magnetic pole auxiliary layer 75 and a part of the sixth insulating layer 76 through the opening 77a of the main magnetic pole forming resist pattern 77. Formed by sputtering or sputtering. The main magnetic pole layer 78 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to 0.3 μm, for example, 0.2 μm, which is thinner than the main magnetic pole auxiliary layer 75 after polishing, which will be described later.

主磁極層78として、例えば飽和磁束密度Bsが主磁極補助層75の飽和磁束密度Bsより大きな磁性層、例えばBsが2.1TのFeNi合金層、或いはBsが2.3TのCoFe合金層を形成する。主磁極層78をFeNiから構成する場合には例えばFeを90wt.%、Niを10wt.%の組成とする。   As the main magnetic pole layer 78, for example, a magnetic layer having a saturation magnetic flux density Bs larger than the saturation magnetic flux density Bs of the main magnetic pole auxiliary layer 75, for example, a FeNi alloy layer having Bs of 2.1T or a CoFe alloy layer having Bs of 2.3T is formed. To do. When the main magnetic pole layer 78 is made of FeNi, for example, the composition of Fe is 90 wt.% And Ni is 10 wt.%.

主磁極形成用レジストパターン77を除去した後の主磁極層78は、図12Dに示すように、主磁極補助層75に重なる四角形のヨーク部78aと、ヨーク部78aのうち媒体対向面側のエッジから突出するテーパ状の絞り部78bと、絞り部78bの細い先端から媒体対向面に至る先端部78cとを有している。なお、主磁極形成用レジストパターン77をアセトン等により除去することにより、開口77aを除く領域の磁性層は剥離される。     As shown in FIG. 12D, the main magnetic pole layer 78 after the main magnetic pole forming resist pattern 77 is removed includes a rectangular yoke portion 78a that overlaps the main magnetic pole auxiliary layer 75, and an edge on the medium facing surface side of the yoke portion 78a. And a tapered portion 78b protruding from the leading end 78c extending from the narrow tip of the restricting portion 78b to the medium facing surface. By removing the main magnetic pole forming resist pattern 77 with acetone or the like, the magnetic layer in the region excluding the opening 77a is peeled off.

ヨーク部78aと絞り部78bと先端部78cは磁気的に結合し、そのうち先端部78cは、実質的に幅が均一の直線ストライプ状に形成されていて主磁極層78の磁束飽和位置となっている。この場合、主磁極補助層75の一部はヨーク部78aから絞り部78bの一部まで突出し、主磁極層75とは異なり媒体対向面から露出しない状態となる。   The yoke portion 78a, the restricting portion 78b, and the tip portion 78c are magnetically coupled, and the tip portion 78c is formed in a linear stripe shape having a substantially uniform width and serves as a magnetic flux saturation position of the main magnetic pole layer 78. Yes. In this case, a part of the main magnetic pole auxiliary layer 75 protrudes from the yoke part 78a to a part of the narrowed part 78b, and unlike the main magnetic pole layer 75, it is not exposed from the medium facing surface.

なお、絞り部78bのうちヨーク部78a側の幅は例えば10μm又はそれ以下であり、また、先端部78cのコア幅wは例えば0.1μmである。
主磁極78と主磁極補助層75の形成方法は、それぞれ無電解鍍金法、スパッタ法に限られるものではなく、電解鍍金法、その他の方法を採用してもよい。
The width of the yoke portion 78a side of the portion 78b is for example 10μm or less, the core width w c of the tip portion 78c is 0.1μm, for example.
The formation methods of the main magnetic pole 78 and the main magnetic pole auxiliary layer 75 are not limited to the electroless plating method and the sputtering method, respectively, and an electrolytic plating method and other methods may be adopted.

例えば、電解鍍金法により主磁極層78を形成する場合には、第1実施形態で示したと同様な開口を有するレジスト膜を使用してもよい。また、主磁極補助層75及び第6の絶縁層76の全面に磁性層を形成した後に、その磁性材料層をフォトリソグラフィー法によりパターニングして主磁極78又は主磁極補助層75を形成してもよい。
そのような方法により形成された主磁極層78から基板61までの積層構造を媒体対向面側から見た断面は図11Cのようになる。
For example, when the main magnetic pole layer 78 is formed by the electrolytic plating method, a resist film having an opening similar to that shown in the first embodiment may be used. Alternatively, after the magnetic layer is formed on the entire surface of the main magnetic pole auxiliary layer 75 and the sixth insulating layer 76, the magnetic material layer is patterned by photolithography to form the main magnetic pole 78 or the main magnetic pole auxiliary layer 75. Good.
FIG. 11C shows a cross section of the laminated structure from the main magnetic pole layer 78 to the substrate 61 formed by such a method as viewed from the medium facing surface side.

次に、図11Dに示すように、主磁極層78の少なくとも先端部78cのうちコア幅方向の両側のエッジをそれぞれ斜め方向にイオンミリング又は反応性イオンエッチング(RIE)を施すことにより、その両側のエッジに庇状のテーパ面を形成する。この結果、主磁極78の先端部78cの断面は台形形状となる。ここでの台形形状は、第1実施形態での逆台形形状と同じ形状であって、磁気ヘッドのリーディング側の底辺に比べてトレーリング側の底辺が長くなる形状を有する。   Next, as shown in FIG. 11D, at least the front end portion 78c of the main magnetic pole layer 78 is subjected to ion milling or reactive ion etching (RIE) on both sides in the core width direction in an oblique direction, thereby both sides thereof. A ridge-like taper surface is formed at the edge of the ridge. As a result, the cross section of the tip 78c of the main pole 78 has a trapezoidal shape. The trapezoidal shape here is the same shape as the inverted trapezoidal shape in the first embodiment, and has a shape in which the bottom side on the trailing side is longer than the bottom side on the leading side of the magnetic head.

なお、イオンミリングによる主磁極78の薄層化を防止するために、イオンミリングの前に、フォトレジスト、アルミナ等のマスクで主磁極78の上面を覆ってもよい。   In order to prevent the main magnetic pole 78 from being thinned by ion milling, the upper surface of the main magnetic pole 78 may be covered with a mask of photoresist, alumina or the like before ion milling.

続いて、図10Iに示すように、主磁極層78及び第6の絶縁層76の上に、第5の絶縁層79としてアルミナ層又は酸化シリコン層をスパッタ法により形成する。続いて、第5の絶縁層79をCMP法により研磨して主磁極層78の上面を露出するとともに、第5の絶縁層79と主磁極層78を平坦化する。研磨後の主磁極層78は、その周囲が第7の絶縁層76に囲まれた状態となっている。この場合、主磁極層78の上面も研磨されて厚さが調整される。   Subsequently, as shown in FIG. 10I, an alumina layer or a silicon oxide layer is formed as a fifth insulating layer 79 on the main magnetic pole layer 78 and the sixth insulating layer 76 by a sputtering method. Subsequently, the fifth insulating layer 79 is polished by CMP to expose the upper surface of the main magnetic pole layer 78, and the fifth insulating layer 79 and the main magnetic pole layer 78 are planarized. The polished main magnetic pole layer 78 is surrounded by the seventh insulating layer 76. In this case, the upper surface of the main magnetic pole layer 78 is also polished to adjust the thickness.

次に、図10J、図11Eに示すように、アルミナよりなるギャップ層80を主磁極78及び第5の絶縁層79の上にスパッタ法により形成した後に、銅からなる渦巻き状の第2の導電性薄膜コイル81をギャップ層80の上に形成し、さらに、有機材料などからなる第6の絶縁層82を第2の導電性薄膜コイル81及びギャップ層80の上に形成する。   Next, as shown in FIGS. 10J and 11E, a gap layer 80 made of alumina is formed on the main magnetic pole 78 and the fifth insulating layer 79 by sputtering, and then a spiral second conductive material made of copper is formed. The conductive thin film coil 81 is formed on the gap layer 80, and the sixth insulating layer 82 made of an organic material or the like is formed on the second conductive thin film coil 81 and the gap layer 80.

第2の導電性薄膜コイル81は、図12Eの平面図に示すように、その一部が主磁極78のヨーク部78aの上方に重なる位置に形成される。
第6の絶縁層82を所定形状にパターニングした後に、例えばアルミナからなる第7の絶縁層83をギャップ層80及び第6の絶縁層82の上に形成し、さらに第7の絶縁層83の表面をCMP法により平坦化する。
As shown in the plan view of FIG. 12E, the second conductive thin film coil 81 is formed at a position where a part thereof overlaps above the yoke portion 78 a of the main magnetic pole 78.
After patterning the sixth insulating layer 82 into a predetermined shape, a seventh insulating layer 83 made of alumina, for example, is formed on the gap layer 80 and the sixth insulating layer 82, and the surface of the seventh insulating layer 83 is further formed. Is planarized by CMP.

なお、ギャップ層80から第7の絶縁層83までの各層の形成工程は、上述した第1の絶縁層69から第3の絶縁層72までを形成する工程と同じ方法を採用する。
次に、図10K、図12Fに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
In addition, the formation method of each layer from the gap layer 80 to the 7th insulating layer 83 employ | adopts the same method as the process of forming from the 1st insulating layer 69 to the 3rd insulating layer 72 mentioned above.
Next, steps required until a structure shown in FIGS. 10K and 12F is formed will be described.

まず、第6及び第7の絶縁層82,83とギャップ層80をフォトリソグラフィー法によりパターニングすることによって、第2の導電性薄膜コイル82のほぼ中心位置の隙間を通り且つ第1のコンタクトホール73aの上に重なる位置に第2のコンタクトホール83を形成する。これにより第2のコンタクトホール83内では主磁極層78のヨーク部78aの一部が露出する。   First, the sixth and seventh insulating layers 82 and 83 and the gap layer 80 are patterned by photolithography, so that the first contact hole 73a passes through the gap at the substantially central position of the second conductive thin film coil 82. A second contact hole 83 is formed at a position overlapping with the second contact hole 83. As a result, a part of the yoke portion 78 a of the main magnetic pole layer 78 is exposed in the second contact hole 83.

次に、第2のコンタクトホール83内と第7の絶縁層83の上に、第2のリターンヨーク層84をスパッタ法により形成する。第2のリターンヨーク層84は、例えば、第1のリターンヨーク層68と同じ材料を用いて形成され、リフトオフ法、フォトリソグラフィー法によりパターニングされる。
第2のリターンヨーク層84は、少なくとも主磁極補助層75に重なる領域であって第2のコンタクトホール83a内を含む領域に形成され、さらに、媒体対向面側のシールド領域から除去されている。
Next, a second return yoke layer 84 is formed by sputtering in the second contact hole 83 and on the seventh insulating layer 83. The second return yoke layer 84 is formed using, for example, the same material as the first return yoke layer 68, and is patterned by a lift-off method or a photolithography method.
The second return yoke layer 84 is formed in a region that overlaps at least the main magnetic pole auxiliary layer 75 and includes the second contact hole 83a, and is further removed from the shield region on the medium facing surface side.

これにより、第2のリターンヨーク層84は、第1、第2のコンタクトホール73a、83aを通して、主磁極78、主磁極補助層75及び第1のリターンヨーク層68に磁気的及び構造的に接続される。
次に、フォトリソグラフィー法により第7の絶縁層83をパターニングして媒体対向面及びその周辺のシールド領域から除去し、ギャップ層80を露出させる。そして、シールド領域のギャップ層80上には、第2のリターンヨーク層84に接続される書き込みシールド部85がリフトオフ法などにより形成されている。
Accordingly, the second return yoke layer 84 is magnetically and structurally connected to the main magnetic pole 78, the main magnetic pole auxiliary layer 75, and the first return yoke layer 68 through the first and second contact holes 73a and 83a. Is done.
Next, the seventh insulating layer 83 is patterned by photolithography to be removed from the medium facing surface and the surrounding shield region, and the gap layer 80 is exposed. A write shield portion 85 connected to the second return yoke layer 84 is formed on the gap layer 80 in the shield region by a lift-off method or the like.

書き込みシールド部85を構成する磁性材料として、例えば飽和磁束密度Bsが1.8T相当のCoFeNi合金層を形成する。CoFeNiは、例えばCoを65wt.%、Niを15wt.%、Feを65wt.%の含有量となるように形成される。
その後に、基板1を所定形状に切断し、研磨した後に、図11Fに示すように、主磁極78の先端部78cを含む領域が研磨され、その研磨面が媒体対向面86となる。なお、基板1は整形されて最終的に図1に示すスライダ13となる。
As a magnetic material constituting the write shield portion 85, for example, a CoFeNi alloy layer having a saturation magnetic flux density Bs equivalent to 1.8T is formed. CoFeNi is formed to have a content of, for example, 65 wt.% Co, 15 wt.% Ni, and 65 wt.% Fe.
After that, after the substrate 1 is cut into a predetermined shape and polished, the region including the tip 78c of the main pole 78 is polished as shown in FIG. 11F, and the polished surface becomes the medium facing surface 86. The substrate 1 is shaped and finally becomes the slider 13 shown in FIG.

以上のような第1のリターンヨーク層68から第2のリターンヨーク層84までの層構造により垂直記録磁気ヘッド90bが構成される。また、垂直記録磁気ヘッド90bは、再生磁気ヘッド90aとともに垂直記録再生磁気ヘッド90を構成し、さらに、垂直記録再生磁気ヘッド90は図1に示したスライダ13上の磁気ヘッド素子部14として使用される。   The perpendicular recording magnetic head 90b is configured by the layer structure from the first return yoke layer 68 to the second return yoke layer 84 as described above. The perpendicular recording / reproducing magnetic head 90b constitutes a perpendicular recording / reproducing magnetic head 90 together with the reproducing magnetic head 90a, and the perpendicular recording / reproducing magnetic head 90 is used as the magnetic head element section 14 on the slider 13 shown in FIG. The

なお、垂直記録再生ヘッドという用語は、再生磁気ヘッドと記録磁気ヘッドの双方を含めた概念としても用いられる。
以上のような工程により形成された垂直記録再生磁気ヘッド90は、既存の微細加工技術を用いて行うことができ、その製造方法も容易であるために従来よりも工程が増えることはない。なお、上記のギャップ層80はRuのような非磁性層から構成してもよいが、第2の導電性薄膜コイル81との接続を防止するために、それらの間に絶縁膜を形成する必要がある。
The term perpendicular recording / reproducing head is also used as a concept including both the reproducing magnetic head and the recording magnetic head.
The perpendicular recording / reproducing magnetic head 90 formed by the processes as described above can be performed using an existing microfabrication technique, and the manufacturing method thereof is easy, so that the number of processes does not increase as compared with the prior art. The gap layer 80 may be composed of a nonmagnetic layer such as Ru, but in order to prevent connection with the second conductive thin film coil 81, it is necessary to form an insulating film therebetween. There is.

垂直記録磁気ヘッド90bは、媒体対向面86を磁気記録媒体に対向させた状態で、第1のリターンヨーク層68がリーディング側となり、第2のリターンヨーク層84がトレーリング側となるように配置される。
垂直記録磁気ヘッド90の第1、第2の導電性薄膜コイル70,81に電流を流して励磁すると、図13に示すように、主磁極層78の先端部78cの端面と軟磁性の裏打ち層32の間に垂直方向の磁界Aが発生し、これにより、垂直記録媒体15の記録層33は垂直方向に磁化されて磁気情報が記録される。なお、図13に示す垂直記録磁気ヘッド90は、基板と絶縁層が省略して描かれている。
The perpendicular recording magnetic head 90b is arranged so that the first return yoke layer 68 is on the leading side and the second return yoke layer 84 is on the trailing side with the medium facing surface 86 facing the magnetic recording medium. Is done.
When the first and second conductive thin film coils 70 and 81 of the perpendicular recording magnetic head 90 are excited by flowing current, as shown in FIG. 13, the end face of the tip 78c of the main magnetic pole layer 78 and the soft magnetic backing layer. A magnetic field A in the vertical direction is generated between 32, whereby the recording layer 33 of the perpendicular recording medium 15 is magnetized in the vertical direction and magnetic information is recorded. The perpendicular recording magnetic head 90 shown in FIG. 13 is drawn with the substrate and the insulating layer omitted.

主磁極層78の先端部78cと記録層33を通る磁界Aは、裏打ち層32内で還流して第1、第2のリターンヨーク層68,84に戻る1つの磁気回路を形成する。
主磁極層78の下の主磁極補助層75は、図14A、図14Bに示すように、トラック幅t0方向に羽を広げたような四角形形状を有し、しかも、主磁極層78のヨーク部78aの下に形成されるとともに絞り部78bの一部にはみ出して形成されている。これにより、主磁極補助層75の平面形状の面積は、主磁極78のヨーク部78aのそれよりも広くなっている。
The magnetic field A passing through the tip 78c of the main magnetic pole layer 78 and the recording layer 33 circulates in the backing layer 32 to form one magnetic circuit that returns to the first and second return yoke layers 68 and 84.
As shown in FIGS. 14A and 14B, the main magnetic pole auxiliary layer 75 below the main magnetic pole layer 78 has a quadrangular shape in which the wings are expanded in the track width t 0 direction. It is formed below the portion 78a and protrudes from a part of the narrowed portion 78b. As a result, the area of the planar shape of the main magnetic pole auxiliary layer 75 is wider than that of the yoke portion 78 a of the main magnetic pole 78.

主磁極層78のヨーク部78aと主磁極補助層75のそれぞれの媒体対向面85側のエッジ75e,78eを比べると、主磁極補助層75の第1のエッジ75eは、ヨーク部78aのエッジ78eよりも媒体対向面に近くなっている。ヨーク部78aのエッジは、絞り部78bに重なっているが、先端部78cの根本までは達していない。   When comparing the edges 75e and 78e on the medium facing surface 85 side of the yoke portion 78a of the main magnetic pole layer 78 and the main magnetic pole auxiliary layer 75, the first edge 75e of the main magnetic pole auxiliary layer 75 is the edge 78e of the yoke portion 78a. Rather closer to the medium facing surface. The edge of the yoke part 78a overlaps with the throttle part 78b, but does not reach the root of the tip part 78c.

主磁極補助層75と主磁極層78をそのような構造にすることにより、従来の垂直記録磁気ヘッドに比べて、主磁極層78の先端部78cの媒体対向面に発生する磁界を増大することができ、しかも、主磁極層78の磁束飽和が生じる位置が媒体対向面75に近くなるため、主磁極層78の先端部78cの周辺への不要な漏洩磁界が大幅に抑制できる。これにより、主磁極層78の先端部78cの書き込み位置に隣接する隣接トラックに記録された磁気情報を書き換える可能性は従来よりも低くなる。   By forming the main magnetic pole auxiliary layer 75 and the main magnetic pole layer 78 in such a structure, the magnetic field generated on the medium facing surface of the tip 78c of the main magnetic pole layer 78 is increased as compared with the conventional perpendicular recording magnetic head. In addition, since the position where the magnetic pole saturation of the main magnetic pole layer 78 occurs is close to the medium facing surface 75, an unnecessary leakage magnetic field to the periphery of the tip 78c of the main magnetic pole layer 78 can be greatly suppressed. As a result, the possibility of rewriting the magnetic information recorded in the adjacent track adjacent to the write position of the tip 78c of the main magnetic pole layer 78 is lower than in the prior art.

図14A、図14Bに示した主磁極層78及び主磁極補助層75を有する本実施形態の垂直記録磁気ヘッドと、図26に示した従来の主磁極100及び主磁極補助層111を有する垂直記録磁気ヘッドのそれぞれについて、媒体対向面から主磁極補助層75,111の最も近いエッジまでの距離(位置)hと記録磁界の関係をシミュレーションしたところ、図15に示すような結果が得られた。その記録磁界は、記録層33に磁気情報を記録するために必要な主磁極先端部78c、100cの媒体対向面を通る磁界であり、起磁力(MMF)を0.2ATとした場合の大きさで示されている。   The perpendicular recording magnetic head of this embodiment having the main magnetic pole layer 78 and the main magnetic pole auxiliary layer 75 shown in FIGS. 14A and 14B, and the perpendicular recording having the conventional main magnetic pole 100 and the main magnetic pole auxiliary layer 111 shown in FIG. For each of the magnetic heads, the relationship between the distance (position) h from the medium facing surface to the nearest edge of the main magnetic pole auxiliary layers 75 and 111 and the recording magnetic field was simulated, and the results shown in FIG. 15 were obtained. The recording magnetic field is a magnetic field passing through the medium facing surface of the main magnetic pole tips 78c and 100c necessary for recording magnetic information on the recording layer 33, and the magnitude when the magnetomotive force (MMF) is 0.2AT. It is shown in

従来の記録磁気ヘッドは、ヨーク部100aと絞り部100bと先端部100cから構成される主磁極100を有し、先端部100cを除いた平面形状が略五角形となっている。また、従来の主磁極補助層は、ヨーク部100aのみに重なって形成されている。
この場合、主磁極補助層75,111の厚さを0.6μm、主磁極78,100の厚さを0.2μm、記録されるトラック幅tcを0.12μmとしている。
A conventional recording magnetic head has a main magnetic pole 100 composed of a yoke part 100a, a diaphragm part 100b, and a tip part 100c, and the planar shape excluding the tip part 100c is substantially pentagonal. Further, the conventional main magnetic pole auxiliary layer is formed so as to overlap only with the yoke portion 100a.
In this case, the thickness of the main magnetic pole auxiliary layers 75 and 111 is 0.6 μm, the thickness of the main magnetic poles 78 and 100 is 0.2 μm, and the recorded track width t c is 0.12 μm.

なお、主磁極補助層75,111の距離hの変更は、主磁極層78、100の先端部78c,100cの長さの変更を伴う。
図15において、本実施形態の記録磁気ヘッドと従来技術の磁気ヘッドのそれぞれの特性に違いは殆ど見られなかった。そして、媒体対向面に主磁極補助層75,111を近づけるにつれて記録磁界が増大して、その距離を2μmから1μmまで近づけると記録磁界はおよそ4%程度増大する。
The change in the distance h between the main magnetic pole auxiliary layers 75 and 111 is accompanied by a change in the lengths of the tip portions 78c and 100c of the main magnetic pole layers 78 and 100.
In FIG. 15, there was almost no difference in the characteristics of the recording magnetic head of this embodiment and the conventional magnetic head. The recording magnetic field increases as the main magnetic pole auxiliary layers 75 and 111 are brought closer to the medium facing surface. When the distance is reduced from 2 μm to 1 μm, the recording magnetic field increases by about 4%.

次に、本実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドと従来の垂直記録磁気ヘッドのそれぞれについて、媒体対向面からの主磁極補助層75,111の距離(位置)hと隣接イレーズ磁界の関係をシミュレーションしたところ、図16に示すような結果が得られた。なお、隣接イレーズ磁界は、主磁極の先端部に隣接するトラックにかかる磁界であり、起磁力を0.2ATとした場合の大きさで示されている。   Next, for each of the perpendicular recording magnetic head according to the present embodiment and the conventional perpendicular recording magnetic head, the relationship between the distance (position) h of the main pole auxiliary layers 75 and 111 from the medium facing surface and the adjacent erase magnetic field was simulated. However, the results shown in FIG. 16 were obtained. The adjacent erase magnetic field is a magnetic field applied to the track adjacent to the tip of the main magnetic pole, and is shown in the magnitude when the magnetomotive force is 0.2 AT.

従来構造の主磁極層100及び主磁極補助層111を備えた記録磁気ヘッドを使用すると、図16の破線に示すように、媒体対向面に対する主磁極補助層の距離hが近くなるにつれて隣接トラックにかかる磁界の強度は増大する傾向にある。これは、主磁極100の磁束飽和と関係していて、情報の記録に必要な磁界の増加とともに主磁極100の先端部100cから周囲に不要な磁界、即ち漏洩磁界が発生し且つ広がるためと考えられる。   When the recording magnetic head having the main magnetic pole layer 100 and the main magnetic pole auxiliary layer 111 having the conventional structure is used, as shown by the broken line in FIG. 16, the distance h between the main magnetic pole auxiliary layer and the medium facing surface becomes closer to the adjacent track. The strength of such a magnetic field tends to increase. This is related to the magnetic flux saturation of the main magnetic pole 100, and it is considered that an unnecessary magnetic field, that is, a leakage magnetic field is generated and spreads from the front end portion 100c of the main magnetic pole 100 as the magnetic field required for information recording increases. It is done.

これに対して、主磁極補助層75を主磁極層78の絞り部78bの途中まで突出させた本実施形態の記録磁気ヘッドを使用すると、図16の実線に示すように、媒体対向面から3μmから1μmまで近づけた場合でも、隣接トラックにかかる磁界の強度は殆ど変わらず、或いは僅かに減少する傾向にあった。これは、図13に示す主磁極層78と主磁極補助層75を採用することにより、主磁極層78の先端部78cでの磁束飽和が抑制されるためと考えられる。   On the other hand, when the recording magnetic head of the present embodiment in which the main magnetic pole auxiliary layer 75 is protruded halfway through the narrowed portion 78b of the main magnetic pole layer 78, as shown by the solid line in FIG. Even when approaching from 1 to 1 μm, the intensity of the magnetic field applied to the adjacent track hardly changed or tended to decrease slightly. This is presumably because magnetic flux saturation at the tip 78c of the main magnetic pole layer 78 is suppressed by employing the main magnetic pole layer 78 and the main magnetic pole auxiliary layer 75 shown in FIG.

以上のことから、主磁極層78のヨーク部78aに接合され且つ磁気的に結合される主磁極補助層75を媒体対向面側に突出させることにより、磁束飽和が抑えられて隣接イレーズ磁界の発生が抑制されると同時に、主磁極層78の先端部78cを通る記録磁界の垂直方向の成分を増大させることができることがわかる。   From the above, by causing the main magnetic pole auxiliary layer 75 joined to the yoke portion 78a of the main magnetic pole layer 78 and magnetically coupled to protrude toward the medium facing surface side, the magnetic flux saturation is suppressed and the adjacent erase magnetic field is generated. It can be seen that, at the same time, the vertical component of the recording magnetic field passing through the tip 78c of the main magnetic pole layer 78 can be increased.

特に、隣接イレーズ磁界の抑制は、磁気ディスク装置のさらなる高記録密度化を考慮すれば重要である。この場合、媒体対向面に対する主磁極補助層75の距離は、2μm以下であって0.1μm以上の範囲ではイレーズ磁界の増加を抑制する効果が顕著に表れるが、主磁極層78の先端部78cのコア長さを考慮すると、0.5μm以上が好ましい。   In particular, suppression of the adjacent erase magnetic field is important in consideration of further increase in recording density of the magnetic disk device. In this case, when the distance of the main magnetic pole auxiliary layer 75 relative to the medium facing surface is 2 μm or less and is in the range of 0.1 μm or more, the effect of suppressing the increase of the erase magnetic field appears remarkably. In consideration of the core length, 0.5 μm or more is preferable.

本実施形態に係る主磁極補助層75をそのような位置に設けることにより、隣接イレーズ磁界を変えない状態で記録磁界を従来よりも6%以上増大させることができるという、高記録密度化に適した垂直記録磁気ヘッドの提供が可能になる。
主磁極補助層75が主磁極層78のヨーク部78aから媒体対向面側に突出する領域の平面形状は、必ずしも図14A、図14Bに示すように四角形にする必要はない。例えば、図17A、図17Bの平面図に示すように、主磁極層78の絞り部78bの一部から主磁極補助層75がトラック幅方向に突出している必要がある。
By providing the main magnetic pole auxiliary layer 75 according to the present embodiment at such a position, the recording magnetic field can be increased by 6% or more than before without changing the adjacent erase magnetic field, which is suitable for increasing the recording density. It is possible to provide a perpendicular recording magnetic head.
The planar shape of the region where the main magnetic pole auxiliary layer 75 protrudes from the yoke portion 78a of the main magnetic pole layer 78 toward the medium facing surface does not necessarily have to be a quadrangle as shown in FIGS. 14A and 14B. For example, as shown in the plan views of FIGS. 17A and 17B, the main magnetic pole auxiliary layer 75 needs to protrude from a part of the narrowed portion 78b of the main magnetic pole layer 78 in the track width direction.

これに対して、図18A,図18Bの平面図及び側面図のリファレンスに示すように、主磁極補助層75aの平面形状をヨーク部78aと絞り部78bに一致させると、図19、図20の破線に示すように、媒体対向面からの距離hが小さくなるにつれて記録磁界だけでなくイレーズ磁界も大きくなるので高記録密度化を図るのには適当ではない。   On the other hand, as shown in the reference of the plan view and side view of FIGS. 18A and 18B, when the planar shape of the main magnetic pole auxiliary layer 75a is made to coincide with the yoke portion 78a and the throttle portion 78b, FIGS. As shown by the broken line, not only the recording magnetic field but also the erasing magnetic field increases as the distance h from the medium facing surface decreases, so it is not suitable for increasing the recording density.

なお、図19、図20における実線は、比較のために、図18、図19の実線で示した本実施形態についての特性図を示している。
ところで、図21A,図21Bの平面図及び端面図に示すように、主磁極補助層75のうち主磁極層78の絞り部78bの両側の領域75b、75cを、中央の領域に比べて低い飽和磁束密度となる材料から構成してもよい。これにより、主磁極補助層75の磁束を中央領域に集めることが可能になり、主磁極層78の先端部78cを通る記録磁界を大きくすることができる。
Note that the solid lines in FIGS. 19 and 20 show the characteristics of the present embodiment shown by the solid lines in FIGS. 18 and 19 for comparison.
By the way, as shown in the plan view and the end view of FIGS. 21A and 21B, the regions 75b and 75c on both sides of the narrowed portion 78b of the main magnetic pole layer 78 in the main magnetic pole auxiliary layer 75 are less saturated than the central region. You may comprise from the material used as magnetic flux density. As a result, the magnetic flux of the main magnetic pole auxiliary layer 75 can be collected in the central region, and the recording magnetic field passing through the tip 78c of the main magnetic pole layer 78 can be increased.

(第3の実施の形態)
図22A、図22Bは、本発明の第3実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドの主磁極層と主磁極補助層を示す平面図と側面図を示す端面図である。なお、図22A、図22Bにおいて図14A、図14Bと同じ符号は同じ要素を示している。
(Third embodiment)
22A and 22B are a plan view and a side view showing the main magnetic pole layer and the main magnetic pole auxiliary layer of the perpendicular recording magnetic head according to the third embodiment of the present invention. 22A and 22B, the same reference numerals as those in FIGS. 14A and 14B indicate the same elements.

図22A、図22Bにおいて、垂直記録磁気ヘッドを構成する主磁極層91と主磁極補助層75は、それぞれ第2実施形態に示す主磁極層78と主磁極補助層75と同様な形状及び位置に形成される。そして、図10Kに示したと同様に、その上と下に間隔をおいて第1、第2の導電性薄膜コイル70,81が形成され、さらにそれらの上と下に第1、第2のリターンヨーク層68,84が形成されている。   22A and 22B, the main magnetic pole layer 91 and the main magnetic pole auxiliary layer 75 constituting the perpendicular recording magnetic head have the same shape and position as the main magnetic pole layer 78 and the main magnetic pole auxiliary layer 75 shown in the second embodiment, respectively. It is formed. As shown in FIG. 10K, first and second conductive thin film coils 70 and 81 are formed at an interval above and below the first and second return yoke layers 68 and 81 above and below them. 84 is formed.

主磁極補助層75は、主磁極層91のヨーク部91aの一面に重なって接合され磁気的に結合されるとともに、主磁極補助層75のうち媒体対向面側のエッジは、ヨーク部91aから絞り部91bまで媒体対向面側に突出するとともに、絞り部91bの一部に重なる大きさを有している。   The main magnetic pole auxiliary layer 75 is joined and magnetically coupled to one surface of the yoke portion 91a of the main magnetic pole layer 91, and the edge on the medium facing surface side of the main magnetic pole auxiliary layer 75 is narrowed from the yoke portion 91a. It protrudes to the medium facing surface side up to the portion 91b and has a size overlapping with a part of the throttle portion 91b.

また、媒体対向面から見た主磁極層91の先端部91cの形状は、図23Aに示すように、トレーリング側の底辺がリーディング側の底辺よりも広い台形形状となっている。また、先端部91を含む主磁極層91の飽和磁束密度は、第1実施形態と同様に、トレーリングエッジからリーディングエッジに向かって、連続的に或いはステップ状に小さくなっている。   The tip 91c of the main magnetic pole layer 91 as viewed from the medium facing surface has a trapezoidal shape in which the bottom on the trailing side is wider than the bottom on the leading side, as shown in FIG. 23A. In addition, the saturation magnetic flux density of the main magnetic pole layer 91 including the tip 91 decreases continuously or stepwise from the trailing edge toward the leading edge, as in the first embodiment.

例えば、図23Aに示すように、飽和磁束密度の異なる複数の磁性層91A、91B、91Cをリーディングエッジからトレーリングエッジに向かって飽和磁束密度の低い順に形成する。この場合、図23Bに示すように、複数の磁性層91A、91B、91Cの相互間にRuのような非磁性層92を介在させてもよい。   For example, as shown in FIG. 23A, a plurality of magnetic layers 91A, 91B, and 91C having different saturation magnetic flux densities are formed in order of decreasing saturation magnetic flux density from the leading edge to the trailing edge. In this case, as shown in FIG. 23B, a nonmagnetic layer 92 such as Ru may be interposed between the plurality of magnetic layers 91A, 91B, 91C.

即ち、主磁極層91は、リーディング側からトレーリング側に向かう膜厚方向に飽和磁束密度Bsが連続的に又はステップ状に大きくなるように選択された磁性材料を積層し、飽和磁束密度Bsに勾配をもたせている。   That is, the main magnetic pole layer 91 is laminated with a magnetic material selected so that the saturation magnetic flux density Bs increases continuously or stepwise in the film thickness direction from the leading side to the trailing side. It has a gradient.

例えば、図23Aに示すように飽和磁束密度Bsがステップ状に変化する場合に、主磁極層91は少なくとも飽和磁束密度Bsが異なる3つの材料の積層膜で構成されている。そして、トレーリング側の最上層となる第1の磁性層91Aでは飽和磁束密度Bsが2.0T以上の磁性材料から構成され、リーディング側の最下層となる第3の磁性層91Cでは1.0T以下の磁性材料から構成され、それらの間の第2の磁性層91Bではそれらの中間値の磁性材料から構成されることが望ましい。また、第3の磁性層91Cに対する第1の磁性層91Aの飽和磁束密度Bsの比は2.0以上あることが望ましい。   For example, when the saturation magnetic flux density Bs changes stepwise as shown in FIG. 23A, the main magnetic pole layer 91 is composed of a laminated film of three materials having at least different saturation magnetic flux densities Bs. The first magnetic layer 91A, which is the uppermost layer on the trailing side, is made of a magnetic material having a saturation magnetic flux density Bs of 2.0 T or more, and the third magnetic layer 91C, which is the lowermost layer on the leading side, is 1.0 T. It is preferable that the second magnetic layer 91B between them is made of the following magnetic material, and the intermediate magnetic material is used. The ratio of the saturation magnetic flux density Bs of the first magnetic layer 91A to the third magnetic layer 91C is desirably 2.0 or more.

以上のように、厚さ方向に飽和磁束密度が異なる主磁極層91と、主磁極層91のヨーク部91aから絞り部91bの一部に重なる位置に形成された平面矩形の主磁極補助層75を有する垂直記録磁気ヘッドについて、媒体対向面からの主磁極補助層75の距離hと記録磁界の関係を求めたところ、図24の実線で示すような特性が得られた。この場合、主磁極補助層75の厚さを0.6μm、主磁極91の厚さを0.2μm、記録されるトラック幅tcを0.12μmとしている。なお、主磁極層91のヨーク部91aと媒体対向面の間の距離は、主磁極補助層75と媒体対向面の間の距離よりも長くなっている。 As described above, the main magnetic pole layer 91 having a different saturation magnetic flux density in the thickness direction, and the planar rectangular main magnetic pole auxiliary layer 75 formed at a position overlapping the yoke portion 91a of the main magnetic pole layer 91 and a part of the throttle portion 91b. When the relationship between the distance h of the main magnetic pole auxiliary layer 75 from the medium facing surface and the recording magnetic field was obtained, the characteristics shown by the solid line in FIG. 24 were obtained. In this case, the thickness of the main magnetic pole auxiliary layer 75 is 0.6 μm, the thickness of the main magnetic pole 91 is 0.2 μm, and the recorded track width t c is 0.12 μm. The distance between the yoke portion 91a of the main magnetic pole layer 91 and the medium facing surface is longer than the distance between the main magnetic pole auxiliary layer 75 and the medium facing surface.

図24の実線によれば、主磁極補助層75の位置が媒体対向面に近づくにつれて記録磁界が大きくなり、その距離を2μmから1μmまで近づけると、書き込みに必要な記録磁界は4%程度増大し、また、その距離を1μmから0.3μmまで近づけるとさらに6%程度増大する。ただし、主磁極層91の先端部91cの長さを考慮すると、その距離は0.5μm以上が好ましい。   According to the solid line in FIG. 24, the recording magnetic field increases as the position of the main magnetic pole auxiliary layer 75 approaches the medium facing surface. When the distance is reduced from 2 μm to 1 μm, the recording magnetic field required for writing increases by about 4%. Further, when the distance is reduced from 1 μm to 0.3 μm, it further increases by about 6%. However, considering the length of the tip 91c of the main magnetic pole layer 91, the distance is preferably 0.5 μm or more.

一方、飽和磁束密度が厚さ方向に均一に分布する主磁極層78を備えた第2の実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドの記録磁界特性は、図24の破線のようになるので、本実施形態の方が第2の実施形態よりもわずかに記録磁界を大きくすることができる。   On the other hand, the recording magnetic field characteristic of the perpendicular recording magnetic head according to the second embodiment having the main magnetic pole layer 78 in which the saturation magnetic flux density is uniformly distributed in the thickness direction is as shown by the broken line in FIG. In the configuration, the recording magnetic field can be slightly increased as compared with the second embodiment.

次に、本実施形態に係る記録磁気ヘッドについて、媒体対向面と主磁極補助層75の距離hと隣接イレーズ磁界の関係を求めたところ、図25の実線に示す結果となった。この場合の隣接イレーズ磁界の値は、起磁力を0.2ATとした場合の大きさである。なお、主磁極補助層75の厚さを0.6μm、主磁極78の厚さを0.2μm、記録されるトラック幅tcを0.12μmとしている。 Next, for the recording magnetic head according to the present embodiment, the relationship between the distance h between the medium facing surface and the main magnetic pole auxiliary layer 75 and the adjacent erase magnetic field was obtained, and the result shown by the solid line in FIG. 25 was obtained. The value of the adjacent erase magnetic field in this case is the magnitude when the magnetomotive force is 0.2 AT. The main magnetic pole auxiliary layer 75 has a thickness of 0.6 μm, the main magnetic pole 78 has a thickness of 0.2 μm, and the recorded track width t c is 0.12 μm.

図25の実線によれば、垂直記録磁気ヘッドについて、媒体対向面からの主磁極補助層までの距離を2μmから0.3μmまで近づけると、隣接トラックにかかる隣接イレーズ磁界の強度は約7%低下した。   According to the solid line in FIG. 25, in the perpendicular recording magnetic head, when the distance from the medium facing surface to the main magnetic pole auxiliary layer is reduced from 2 μm to 0.3 μm, the intensity of the adjacent erase magnetic field applied to the adjacent track is reduced by about 7%. did.

一方、飽和磁束密度が均一に分布する主磁極層78を備えた第2の実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドの隣接イレーズ磁界特性は図25の破線のようになるので、本実施形態による隣接イレーズ磁界特性は、第2実施形態の隣接イレーズ磁界特性よりもわずかに小さくなっている。   On the other hand, the adjacent erase magnetic field characteristic of the perpendicular recording magnetic head according to the second embodiment having the main magnetic pole layer 78 in which the saturation magnetic flux density is uniformly distributed is as shown by the broken line in FIG. The magnetic field characteristics are slightly smaller than the adjacent erase magnetic field characteristics of the second embodiment.

これは、本実施形態の使用される上記の主磁極層91においては、膜厚方向の飽和磁束密度の変化によって主磁極層91のトレーリング側のエッジにおいて大きな磁界で記録が行われるために、主磁極層91の先端部91cのトラックからのはみ出しによる磁界の広がりが第2実施形態よりもさらに抑制されるからであるである。   This is because in the main magnetic pole layer 91 used in the present embodiment, recording is performed with a large magnetic field at the trailing edge of the main magnetic pole layer 91 due to a change in the saturation magnetic flux density in the film thickness direction. This is because the spread of the magnetic field due to the protrusion of the tip 91c of the main magnetic pole layer 91 from the track is further suppressed than in the second embodiment.

以上のことから、厚さ方向に異なる飽和磁束密度の分布を有する主磁極層91と、主磁極層91のヨーク部91aの下から絞り部91bの一部まで広がった主磁極補助層75とを有する垂直記録磁気ヘッドによれば、隣接トラックへのイレーズ磁界の発生を従来よりも抑制し、且つ、記録に必要な磁界を従来よりも増大させることが可能になる。
なお、本実施形態において、主磁極層91については、その他に第1実施形態に記載の構造を採用してもよく、また、主磁極補助層75については、その他に第2実施形態に記載の構造を採用してもよい。
From the above, the main magnetic pole layer 91 having a different saturation magnetic flux density distribution in the thickness direction and the main magnetic pole auxiliary layer 75 extending from the bottom of the yoke portion 91a of the main magnetic pole layer 91 to a part of the throttle portion 91b. According to the perpendicular recording magnetic head, the generation of the erase magnetic field on the adjacent track can be suppressed more than before, and the magnetic field required for recording can be increased more than before.
In the present embodiment, the main magnetic pole layer 91 may employ the structure described in the first embodiment, and the main magnetic pole auxiliary layer 75 may be described in the second embodiment. A structure may be adopted.

以下に、本発明に係る実施形態の特徴を付記する。
(付記1)リーディング側の底辺に比べてトレーリング側の底辺が長い台形形状であって前記トレーリング側から前記リーディング側に向かって飽和磁束密度分布が小さい記録磁界出力面を有する第1磁極を有することを特徴とする垂直記録磁気ヘッド。
(付記2)前記第1磁極は、飽和磁束密度を異にする少なくとも3つの磁性材料からなることを特徴とする付記1に記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記3)前記3つの磁性材料は、前記トレーリング側の飽和磁束密度が2.0T以上の第1磁性材料、前記リーディング側の飽和磁束密度が1.0T以下の第2磁性材料で構成され、前記第2磁性材料の前記飽和磁束密度に対する前記第1磁性材料の前記飽和磁束密度の比が2.0以上であることを特徴とする付記2に記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記4)前記3つの磁性材料は、非磁性材料層を介して形成された前記飽和磁束密度の異なる多層膜から構成されるであることを特徴とする付記2に記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記5)前記第1磁極の一部に磁気的に結合する第2磁極を有することを特徴とする付記1乃至付記4のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記6)媒体対向面を有するスライダに搭載された垂直記録磁気ヘッドであって、
前記媒体対向面から先端部、絞り部、ヨーク部の順に磁気的に結合され、前記先端部が記録コアを含む平面形状の第1磁極と、
前記第1磁極のうち少なくとも前記ヨーク部に磁気的に結合するとともに、平面形状が前記記録コアのコア幅方向に垂直な方向の長さよりも前記コア幅方向の長さが長く形成される第2磁極と
を有することを特徴とする垂直記録磁気ヘッド。
(付記7)前記第2磁極のうち前記媒体対向面側のエッジが前記第1磁極の前記ヨーク部における前記媒体対向面側のエッジよりも前記媒体対向面に近いことを特徴とする付記6に記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記8)前記第2磁極のうち前記媒体対向面側のエッジが、前記媒体対向面に露出していないことを特徴とする付記7に記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記9)前記第2磁極が、前記第1磁極の前記ヨーク部及び前記絞り部の一部にのみ磁気的に結合していることを特徴とする付記6乃至付記8のいずれかに記載の垂直磁気記録ヘッド。
(付記10)前記第2磁極のうち前記ヨーク部と磁気的に結合している部分の前記コア幅方向の幅が、前記第1磁極よりも広いことを特徴とする付記6乃至付記8のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記11)前記第2磁極の平面形状が、前記第1磁極の前記ヨーク部の平面形状と同じであることを特徴とする付記6乃至付記10のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記12)前記第2磁極の平面形状が矩形であることを特徴とする付記6乃至付記10のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記13)前記第1磁極を構成する磁性材の飽和磁束密度は、前記第2磁極を構成する磁性材の飽和磁束密度より大きいことを特徴とする付記6乃至付記12のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記14)前記第2磁極を構成する磁性材の膜厚は、前記第1磁極を構成する磁性材の膜厚よりも厚いことを特徴とする付記6乃至付記13のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記15)前記第2磁極において前記絞り部の両側方の2つの領域では、前記2つの領域に挟まれる領域に比べて飽和磁束密度が低い磁性材から構成されていることを特徴とする付記6乃至付記14のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記16)前記第2磁極と媒体対向面の距離は、0.5μm〜2.0μmの範囲にあることを特徴とする付記6乃至付記15のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記17)媒体対向面を有するスライダに搭載された垂直記録磁気ヘッドであって、
前記媒体対向面から先端部、絞り部、ヨーク部の順に磁気的に結合され、トレーリング側からリーディング側に向かって飽和磁束密度が小さくなっている第1磁極と、
前記第1磁極のうち少なくとも前記ヨーク部に磁気的に結合するとともに、平面形状が前記記録コアのコア幅方向に垂直な方向の長さよりも前記コア幅方向の長さを長く形成される第2磁極と
を有することを特徴とする垂直記録磁気ヘッド。
(付記18)前記第1磁極は、リーディング側の底辺に比べてトレーリング側の底辺が長い台形形状を有することを特徴とする付記17に記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記19)前記第2磁極のうち前記媒体対向面側のエッジが前記第1磁極の前記ヨーク部における前記媒体対向面側のエッジよりも前記媒体対向面に近いことを特徴とする付記17又は付記18に記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記20)前記第2磁極が、前記第1磁極のヨーク部及び絞り部の一部にのみ磁気的に結合していることを特徴とする付記17乃至付記19のいずれかに記載の垂直磁気記録ヘッド。
(付記21)前記第1磁極のうち前記媒体対向面側にギャップを介して隣接される端面を有し、且つ前記第1磁極に磁気的に結合する第3磁極と、
前記第1磁極内と前記第3磁極内を通る記録磁界を発生させる磁界発生源と
をさらに有することを特徴とする付記1乃至付記20のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。
(付記22)請求項1乃至請求項21のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッドと、
前記垂直磁気ヘッドに対向される磁気ディスクと
を少なくとも有することを特徴とする磁気ディスク装置。
Below, the characteristic of embodiment which concerns on this invention is added.
(Supplementary Note 1) A first magnetic pole having a recording magnetic field output surface that has a trapezoidal shape with a bottom on the trailing side that is longer than the bottom on the leading side and has a smaller saturation magnetic flux density distribution from the trailing side toward the leading side. A perpendicular recording magnetic head comprising:
(Supplementary note 2) The perpendicular recording magnetic head according to supplementary note 1, wherein the first magnetic pole is made of at least three magnetic materials having different saturation magnetic flux densities.
(Appendix 3) The three magnetic materials are composed of a first magnetic material having a saturation magnetic flux density of 2.0 T or more on the trailing side and a second magnetic material having a saturation magnetic flux density of 1.0 T or less on the leading side. The perpendicular recording magnetic head according to appendix 2, wherein a ratio of the saturation magnetic flux density of the first magnetic material to the saturation magnetic flux density of the second magnetic material is 2.0 or more.
(Supplementary note 4) The perpendicular recording magnetic head according to supplementary note 2, wherein the three magnetic materials are composed of multilayer films having different saturation magnetic flux densities formed through a nonmagnetic material layer.
(Supplementary note 5) The perpendicular recording magnetic head according to any one of Supplementary notes 1 to 4, further comprising a second magnetic pole magnetically coupled to a part of the first magnetic pole.
(Appendix 6) A perpendicular recording magnetic head mounted on a slider having a medium facing surface,
A planar first magnetic pole magnetically coupled in the order of the tip portion, the aperture portion, and the yoke portion from the medium facing surface, wherein the tip portion includes a recording core;
The second magnetic pole is magnetically coupled to at least the yoke portion of the first magnetic pole, and the planar shape is formed such that the length in the core width direction is longer than the length in the direction perpendicular to the core width direction of the recording core. A perpendicular recording magnetic head comprising a magnetic pole.
(Supplementary note 7) The supplementary note 6 is characterized in that an edge on the medium facing surface side of the second magnetic pole is closer to the medium facing surface than an edge on the medium facing surface side in the yoke portion of the first magnetic pole. The perpendicular recording magnetic head described.
(Appendix 8) The perpendicular recording magnetic head according to appendix 7, wherein an edge of the second magnetic pole on the medium facing surface side is not exposed to the medium facing surface.
(Appendix 9) The appendix 6 to appendix 8, wherein the second magnetic pole is magnetically coupled only to part of the yoke portion and the throttle portion of the first magnetic pole. Perpendicular magnetic recording head.
(Supplementary Note 10) Any one of Supplementary Notes 6 to 8, wherein a portion of the second magnetic pole that is magnetically coupled to the yoke portion is wider in the core width direction than the first magnetic pole. A perpendicular recording magnetic head according to claim 1.
(Supplementary Note 11) The perpendicular recording magnetic head according to any one of Supplementary Notes 6 to 10, wherein the planar shape of the second magnetic pole is the same as the planar shape of the yoke portion of the first magnetic pole.
(Supplementary note 12) The perpendicular recording magnetic head according to any one of Supplementary notes 6 to 10, wherein the planar shape of the second magnetic pole is rectangular.
(Additional remark 13) The saturation magnetic flux density of the magnetic material which comprises the said 1st magnetic pole is larger than the saturation magnetic flux density of the magnetic material which comprises the said 2nd magnetic pole, The additional remark 6 thru | or the additional remark 12 characterized by the above-mentioned Perpendicular recording magnetic head.
(Supplementary Note 14) The vertical according to any one of Supplementary Notes 6 to 13, wherein the magnetic material constituting the second magnetic pole is thicker than the magnetic material constituting the first magnetic pole. Recording magnetic head.
(Supplementary note 15) In the second magnetic pole, two regions on both sides of the narrowed portion are made of a magnetic material having a lower saturation magnetic flux density than a region sandwiched between the two regions. 15. The perpendicular recording magnetic head according to any one of 6 to appendix 14.
(Supplementary Note 16) The perpendicular recording magnetic head according to any one of Supplementary Notes 6 to 15, wherein a distance between the second magnetic pole and the medium facing surface is in a range of 0.5 μm to 2.0 μm.
(Supplementary note 17) A perpendicular recording magnetic head mounted on a slider having a medium facing surface,
A first magnetic pole that is magnetically coupled in order from the medium facing surface to the tip portion, the throttle portion, and the yoke portion, and whose saturation magnetic flux density decreases from the trailing side toward the leading side;
The second magnetic pole is magnetically coupled to at least the yoke portion of the first magnetic pole, and the planar shape is formed to be longer in the core width direction than in the direction perpendicular to the core width direction of the recording core. A perpendicular recording magnetic head comprising a magnetic pole.
(Supplementary note 18) The perpendicular recording magnetic head according to supplementary note 17, wherein the first magnetic pole has a trapezoidal shape in which the bottom side on the trailing side is longer than the bottom side on the leading side.
(Supplementary note 19) The supplementary note 17 or 18, wherein an edge on the medium facing surface side of the second magnetic pole is closer to the medium facing surface than an edge on the medium facing surface side of the yoke portion of the first magnetic pole. The perpendicular recording magnetic head according to appendix 18.
(Supplementary note 20) The perpendicular magnetism according to any one of supplementary notes 17 to 19, wherein the second magnetic pole is magnetically coupled only to a part of the yoke portion and the throttle portion of the first magnetic pole. Recording head.
(Supplementary Note 21) A third magnetic pole having an end face adjacent to the medium facing surface side of the first magnetic pole via a gap and magnetically coupled to the first magnetic pole;
The perpendicular recording magnetic head according to any one of appendices 1 to 20, further comprising a magnetic field generation source that generates a recording magnetic field passing through the first magnetic pole and the third magnetic pole.
(Appendix 22) The perpendicular recording magnetic head according to any one of claims 1 to 21,
A magnetic disk device comprising at least a magnetic disk facing the perpendicular magnetic head.

図1は、本発明の実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドを装着した磁気ディスク装置の内部の一例を表す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an example of the inside of a magnetic disk apparatus equipped with a perpendicular recording magnetic head according to an embodiment of the present invention. 図2は、垂直記録の記録過程における磁気ヘッドと磁気ディスクの間の磁束の流れを表す要部説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of the main part showing the flow of magnetic flux between the magnetic head and the magnetic disk in the recording process of perpendicular recording. 図3A、図3Bは、本発明の第1実施例に係る垂直磁気記録ヘッドの全体構成を表す要部正面図と腰部側面図である。3A and 3B are a front view and a side view of the main part showing the overall configuration of the perpendicular magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention. 図4A、図4B及び図4Cは、本発明の第1実施例に係る垂直記録磁気ヘッドに於ける主磁極及びその近傍の要部拡大説明図である。4A, 4B, and 4C are enlarged explanatory views of main portions of the main magnetic pole and the vicinity thereof in the perpendicular recording magnetic head according to the first embodiment of the present invention. 図5Aは、本発明の第1実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドを構成する主磁極を浮上面から見て表した要部平面図、図5Bは、従来技術に係る垂直記録磁気ヘッドを構成する主磁極を浮上面から見て表した要部平面図である。FIG. 5A is a plan view of the main part showing the main magnetic pole constituting the perpendicular recording magnetic head according to the first embodiment of the present invention as viewed from the air bearing surface, and FIG. 5B constitutes the perpendicular recording magnetic head according to the prior art. It is the principal part top view which looked at the main pole, and represented it from the air bearing surface. 図6A、図6Bは、図5A、図5Bに示したそれぞれの主磁極について実施したシミュレーション結果を示す2次元のヘッド磁界分布を表す線図である。6A and 6B are diagrams showing two-dimensional head magnetic field distributions showing simulation results performed for the main magnetic poles shown in FIGS. 5A and 5B. 図7は、磁気ディスクのトラック中心に於けるダウントラック方向のヘッド磁界分布について本発明に係る主磁極(実線)と従来の技術に係る主磁極(破線)とを比較して表す線図である。FIG. 7 is a diagram showing the head magnetic field distribution in the down-track direction at the track center of the magnetic disk by comparing the main magnetic pole according to the present invention (solid line) with the main magnetic pole according to the prior art (broken line). . 図8A〜図8Cは、本発明に依る主磁極を作製する工程の実施例1を説明する為の工程要所に於ける主磁極を表す要部切断側面図(その1)である。FIG. 8A to FIG. 8C are main part cut side views (part 1) showing the main pole in the process key points for explaining Example 1 of the process of manufacturing the main pole according to the present invention. 図8D、図8Eは、本発明に依る主磁極を作製する工程の実施例1を説明する為の工程要所に於ける主磁極を表す要部切断側面図(その2)である。FIG. 8D and FIG. 8E are main part cut side views (No. 2) showing the main pole in the process key points for explaining Example 1 of the process of manufacturing the main pole according to the present invention. 図9A〜図9Dは、本発明に依る主磁極を作製する工程の実施例2を説明する為の工程要所に於ける主磁極を表す要部切断側面図である。9A to 9D are cutaway side views of the main part showing the main magnetic pole in process points for explaining Example 2 of the process of manufacturing the main magnetic pole according to the present invention. 図10A〜図10Cは、本発明の第2実施形態に係る磁気ヘッドの製造工程を示す側部断面図(その1)である。10A to 10C are side sectional views (No. 1) showing the manufacturing process of the magnetic head according to the second embodiment of the invention. 図10D〜図10Fは、本発明の第2実施形態に係る磁気ヘッドの製造工程を示す側部断面図(その2)である。10D to 10F are side sectional views (No. 2) showing the manufacturing process of the magnetic head according to the second embodiment of the invention. 図10G〜図10Iは、本発明の第2実施形態に係る磁気ヘッドの製造工程を示す側部断面図(その3)である。10G to 10I are side sectional views (No. 3) showing the manufacturing process of the magnetic head according to the second embodiment of the invention. 図10J〜図10Kは、本発明の第2実施形態に係る磁気ヘッドの製造工程を示す側部断面図(その4)である。10J to 10K are side sectional views (No. 4) showing the manufacturing process of the magnetic head according to the second embodiment of the invention. 図11A〜図11Cは、本発明の第2実施形態に係る磁気ヘッドの製造工程を示す媒体対向面側から見た断面図(その1)である。11A to 11C are cross-sectional views (No. 1) viewed from the medium facing surface side showing the manufacturing process of the magnetic head according to the second embodiment of the invention. 図11D〜図11Fは、本発明の第2実施形態に係る磁気ヘッドの製造工程を示す媒体対向面側から見た断面図(その2)である。11D to 11F are sectional views (No. 2) seen from the medium facing surface side showing the manufacturing process of the magnetic head according to the second embodiment of the invention. 図12A〜図12Cは、本発明の第2実施形態に係る磁気ヘッドの製造工程を示す平面図(その1)である。12A to 12C are plan views (part 1) illustrating the manufacturing process of the magnetic head according to the second embodiment of the invention. 図12D〜図12Fは、本発明の第2実施形態に係る磁気ヘッドの製造工程を示す平面図(その2)である。12D to 12F are plan views (part 2) illustrating the manufacturing process of the magnetic head according to the second embodiment of the invention. 図13は、本発明の第2実施例に係る垂直磁気記録ヘッドと磁気記録媒体の配置関係を示す要部側面図である。FIG. 13 is a side view of the main part showing the positional relationship between the perpendicular magnetic recording head and the magnetic recording medium according to the second embodiment of the present invention. 図14A、図14Bは、それぞれ本発明の第2実施例に係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極、主磁極補助層の磁気記録媒体に対する配置関係を示す正面図、側面図である。14A and 14B are a front view and a side view, respectively, showing the positional relationship between the main magnetic pole and the main magnetic pole auxiliary layer constituting the perpendicular magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention with respect to the magnetic recording medium. 図15は、本発明の第2実施形態と従来技術に係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極補助層の媒体対向面からの距離と記録磁界との関係を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the recording magnetic field and the distance from the medium facing surface of the main magnetic pole auxiliary layer constituting the perpendicular magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention and the prior art. 図16は、本発明の第2実施形態と従来技術に係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極補助層の媒体対向面からの距離と隣接イレーズ磁界との関係を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the distance from the medium facing surface and the adjacent erase magnetic field of the main magnetic pole auxiliary layer constituting the perpendicular magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention and the prior art. 図17A、図17Bは、それぞれ本発明の第2実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極層と主磁極補助層の他の例を示す平面図である。FIG. 17A and FIG. 17B are plan views showing other examples of the main magnetic pole layer and the main magnetic pole auxiliary layer constituting the perpendicular magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention. 図18A、図18Bは、リファレンスに係る垂直磁気記録ヘッドのうち主磁極及び主磁極補助層の磁気記録媒体に対する配置関係を示す平面図、側面図である。18A and 18B are a plan view and a side view showing the positional relationship of the main magnetic pole and the main magnetic pole auxiliary layer with respect to the magnetic recording medium in the perpendicular magnetic recording head according to the reference. 図19は、本発明の第2実施形態とリファレンスに係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極補助層の媒体対向面からの距離と記録磁界との関係を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a relationship between the distance from the medium facing surface of the main magnetic pole auxiliary layer constituting the perpendicular magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention and the reference, and the recording magnetic field. 図20は、本発明の第2実施形態とリファレンスに係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極補助層の媒体対向面からの距離と隣接イレーズ磁界との関係を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the distance from the medium facing surface of the main magnetic pole auxiliary layer constituting the perpendicular magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention and the reference and the adjacent erase magnetic field. 図21A、図21Bは、リファレンスに係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極及び主磁極補助層の磁気記録媒体に対する配置関係を示す平面図、側面図である。21A and 21B are a plan view and a side view showing the positional relationship between the main magnetic pole and the main magnetic pole auxiliary layer constituting the perpendicular magnetic recording head according to the reference with respect to the magnetic recording medium. 図22A、図22Bは、それぞれ本発明の第3実施例に係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極、主磁極補助層を示す平面図、側面図である。22A and 22B are a plan view and a side view showing a main magnetic pole and a main magnetic pole auxiliary layer constituting a perpendicular magnetic recording head according to a third embodiment of the present invention, respectively. 図23A、図23Bは、それぞれ本発明の第3実施形態に係る垂直記録磁気ヘッドを構成する主磁極を浮上面から見て表した要部平面図である。FIG. 23A and FIG. 23B are main part plan views showing the main pole constituting the perpendicular recording magnetic head according to the third embodiment of the present invention as seen from the air bearing surface. 図24は、本発明の第2、第3実施形態のそれぞれに係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極補助層の媒体対向面からの距離と記録磁界の関係を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the distance from the medium facing surface of the main magnetic pole auxiliary layer constituting the perpendicular magnetic recording head according to each of the second and third embodiments of the present invention and the recording magnetic field. 図25は、本発明の第2、第3実施形態のそれぞれに係る垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極補助層の媒体対向面からの距離と隣接イレーズ磁界との関係を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the distance from the medium facing surface of the main magnetic pole auxiliary layer constituting the perpendicular magnetic recording head according to each of the second and third embodiments of the present invention and the adjacent erase magnetic field. 図26は、従来技術の垂直磁気記録ヘッドを構成する主磁極を示す平面図である。FIG. 26 is a plan view showing a main pole constituting a conventional perpendicular magnetic recording head. 図27は、磁気ヘッドの主磁極と磁気ディスクの記録面との関係を示す腰部切断平面図である。FIG. 27 is a waist section plan view showing the relationship between the main pole of the magnetic head and the recording surface of the magnetic disk.

符号の説明Explanation of symbols

21 主磁極
22 補助磁極
23 コイル
24 書き込みシールド
27 垂直記録磁気ヘッド
75 主磁極補助層
78 主磁極層
78a ヨーク部
78b 絞り部
78c 接続部
91 主磁極層
92a ヨーク部
92b 絞り部
92c 接続部
90a 再生磁気ヘッド
90b 垂直記録磁気ヘッド
21 Main magnetic pole 22 Auxiliary magnetic pole 23 Coil 24 Write shield 27 Perpendicular recording magnetic head 75 Main magnetic pole auxiliary layer 78 Main magnetic pole layer 78a Yoke part 78b Restriction part 78c Connection part 91 Main magnetic pole layer 92a Yoke part 92b Restriction part 92c Connection part 90a Reproduction magnetism Head 90b Perpendicular recording magnetic head

Claims (6)

リーディング側の底辺に比べてトレーリング側の底辺が長い台形形状であって前記トレーリング側から前記リーディング側に向かって飽和磁束密度分布が小さい記録磁界出力面を有する第1磁極を有することを特徴とする垂直記録磁気ヘッド。   It has a first magnetic pole having a recording magnetic field output surface that has a trapezoidal shape with a bottom on the trailing side that is longer than the bottom on the leading side and has a small saturation magnetic flux density distribution from the trailing side toward the leading side. A perpendicular recording magnetic head. 前記第1磁極は、飽和磁束密度を異にする少なくとも3つの磁性材料からなることを特徴とする請求項1に記載の垂直記録磁気ヘッド。   2. The perpendicular recording magnetic head according to claim 1, wherein the first magnetic pole is made of at least three magnetic materials having different saturation magnetic flux densities. 前記3つの磁性材料は、前記トレーリング側の飽和磁束密度が2.0T以上の第1磁性材料、前記リーディング側の飽和磁束密度が1.0T以下の第2磁性材料で構成され、前記第2磁性材料の前記飽和磁束密度に対する前記第1磁性材料の前記飽和磁束密度の比が2.0以上であることを特徴とする請求項2に記載の垂直記録磁気ヘッド。   The three magnetic materials include a first magnetic material having a saturation magnetic flux density of 2.0 T or more on the trailing side, and a second magnetic material having a saturation magnetic flux density of 1.0 T or less on the leading side. 3. The perpendicular recording magnetic head according to claim 2, wherein a ratio of the saturation magnetic flux density of the first magnetic material to the saturation magnetic flux density of the magnetic material is 2.0 or more. 前記3つの磁性材料は、非磁性材料層を介して形成された前記飽和磁束密度の異なる多層膜から構成されるであることを特徴とする請求項2に記載の垂直記録磁気ヘッド。   3. The perpendicular recording magnetic head according to claim 2, wherein the three magnetic materials are composed of multilayer films having different saturation magnetic flux densities formed through nonmagnetic material layers. 前記第1磁極の一部に磁気的に結合する第2磁極を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッド。   5. The perpendicular recording magnetic head according to claim 1, further comprising a second magnetic pole that is magnetically coupled to a part of the first magnetic pole. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の垂直記録磁気ヘッドと、
前記垂直磁気ヘッドに対向される磁気ディスクと
を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
A perpendicular recording magnetic head according to any one of claims 1 to 5,
A magnetic disk drive comprising a magnetic disk facing the perpendicular magnetic head.
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