マイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置
【課題】加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】書込み信号に応じて磁気記録層への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号生成手段が生成した書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加する伝送手段と、マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法を各々が有する水平断面が矩形の複数の空洞１９を形成している金属リブ１８とを設けた金属筐体１０を備えた磁気記録再生装置。
【解決手段】書込み信号に応じて磁気記録層への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号生成手段が生成した書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加する伝送手段と、マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法を各々が有する水平断面が矩形の複数の空洞１９を形成している金属リブ１８とを設けた金属筐体１０を備えた磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁化を熱的に安定させるために大きな保磁力を有する磁気記録媒体に、データ信号を書込むためのマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク駆動装置に代表される磁気記録再生装置の高記録密度化に伴い、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報のビットセルが微細化され、その結果、いわゆる熱揺らぎによって薄膜磁気ヘッドの読出しヘッド素子から検出される信号が揺らいでＳ／Ｎ（信号対雑音比）が劣化し、最悪の場合、信号が消失することが起こり得る。
【０００３】
このため、近年実用化されている垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体においては、これを構成する記録膜の垂直磁気異方性エネルギーＫｕを高めることが有効となる。一方、熱揺らぎに対応する熱安定性指数Ｓは次式で表され、通常５０以上が必要であるといわれている、
Ｓ＝Ｋｕ・Ｖ／ｋＢ・Ｔ （１）
ここで、Ｋｕ：垂直磁気異方性エネルギー、Ｖ：記録膜を構成する結晶粒の体積、ｋＢ：ボルツマン常数、Ｔ：絶対温度である。
【０００４】
いわゆるＳｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈモデルによれば、記録膜の異方性磁界Ｈｋと保磁力Ｈｃは次式で示され、Ｋｕの増加と共に、保磁力Ｈｃは増加する（ただし、通常の記録膜ではＨｋ
＞ Ｈｃ）、
Ｈ＝Ｈｃ＝２Ｋｕ／Ｍｓ （２）
ただし、Ｍｓ：記録膜の飽和磁化である。
【０００５】
所期のデータ系列に対応した記録膜の磁化反転を行うには、薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド素子は、最大でその記録膜の異方性磁界Ｈｋ程度の急峻な記録磁界を印加しなければならない。垂直磁気記録方式を用いて実用化された磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ）装置では、いわゆる単磁極を用いた書込みヘッド素子が用いられ、その浮上面（ＡＢＳ）の表面から記録膜に垂直方向に記録磁界が印加される。この垂直記録磁界の強度は、単磁極を形成する軟磁性材料の飽和磁束密度Ｂｓに比例するため、この飽和磁束密度Ｂｓのできるだけ高い材料が開発され実用化されている。しかし、飽和磁束密度Ｂｓは、いわゆるＳｌａｔｅｒ−Ｐａｕｌｉｎｇ曲線から、Ｂｓ＝２．４Ｔ（テスラ）が実用的な上限であり、現状は実用的限界に迫っている。また、現用の単磁極の厚さや幅は１００〜２００ｎｍ程度であるが、記録密度を高める場合には、厚さや幅をさらに小さくする必要があり、それに伴って、発生する垂直磁界はより低下してしまう。
【０００６】
このように、書込みヘッド素子の記録能力限界から、高密度記録が難しくなっているのが現状である。このため、記録膜をレーザ光などで照射・昇温させ、記録膜の保磁力Ｈｃを下げた状態で信号を記録するいわゆる熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：Ｔｈｅｒｍａｌ
Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）方式が提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１においては、電子放出源を用いて磁気記録媒体に電子を照射し、磁気記録媒体の記録部を加熱昇温させて保磁力を低下させた上で、磁気記録ヘッドによる磁気的情報の記録を可能としている。また、特許文献２においては、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に接して設けられた近接場光プローブを構成する散乱体に、ヘッド内に設けられた半導体レーザ素子を用いてレーザ光を照射して近接場光を発生させ、この近接場光を磁気記録媒体に及ぼして磁気記録媒体の加熱昇温を図る技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、これらの熱アシスト磁気記録方式にも、技術上、種々の困難な点が生じており、問題となっている。
【０００９】
例えば、１）磁気素子と光素子とを搭載した薄膜磁気ヘッドが必須となるが、これは、構造が極めて複雑であり、製造コストも高価となってしまう、２）保磁力Ｈｃの温度特性変化の大きい記録膜の開発が必要となる、３）記録過程における熱減磁により、隣接トラック消去や記録状態の不安定性が生じるなど、大きな課題を有している。
【００１０】
一方、近年、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子の高感度化を狙いに、電子伝導におけるスピンの挙動（Ｓｐｉｎ
Ｔｒａｎｓｆｅｒ）に関する研究が活発になってきており、これを、磁気記録媒体の記録膜の磁化反転に応用し、磁化反転に必要な垂直磁界を低減させようという研究が開始されている（非特許文献１、特許文献３）。
【００１１】
この技術は、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直記録磁界と同時に印加するものであり、面内方向に印加する交流磁界の周波数数は、記録膜の強磁性共鳴周波数に対応するマイクロ波帯の超高周波（数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）である。面内方向の交流磁界と垂直記録磁界との同時印加により、垂直方向の所要反転磁界を記録膜の異方性磁界Ｈｋの６０％程度に低下させることが可能であるとの解析結果が報告されている。この技術が実用化されれば、構成が複雑なＴＡＭＲ方式を用いる必要もなく、さらに、記録膜の異方性磁界Ｈｋを高めることが可能になるので、記録密度の大幅な向上が期待される。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献３】特開２００７−２９９４６０号公報
【非特許文献１】J.Zhu,“Recording Well Below Medium Coercivity Assisted by Localized MicrowaveUtilizing Spin Transfer”, Digest of MMM, 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直方向の記録磁界と同時に印加するようにしたこの磁気アシスト磁気記録方式によると、数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚというマイクロ波帯の信号（マイクロ波励振信号）を薄膜磁気ヘッドへ伝送する構造であるため、薄膜磁気ヘッド又はその伝送路からマイクロ波励振エネルギーが磁気ディスク駆動装置の筐体内に放射され、伝搬される可能性がある。
【００１４】
磁気ディスク駆動装置の筐体内部において、薄膜磁気ヘッド又はその伝送路からマイクロ波励振エネルギーが放射されると、筐体内に定在波が立ちその場所によっては定在波の腹や谷が生じることから、磁気記録媒体上の電位が一定とはならなくなる。また、筐体の一部で、空間の寸法に応じて周波数共振が起こると、エネルギーが吸収されるので、マイクロ波励振信号のエネルギーが不安定となる。
【００１５】
従って、本発明の目的は、筐体内に定在波が立つことを防止できると共に、マイクロ波励振信号のエネルギー吸収を低減化することができるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、金属筐体と、金属筐体内に設けられており、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、金属筐体内に設けられており、書込み信号に応じて磁気記録層への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、金属筐体内に設けられており、書込み信号を生成する書込み信号生成手段と、金属筐体内に設けられており、マイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振手段と、金属筐体内に設けられており、マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号生成手段が生成した書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加する伝送手段と、金属筐体内に設けられており、マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法を各々が有する水平断面が矩形の複数の空洞を形成している金属リブとを備えている、マイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置が提供される。
【００１８】
金属筐体内に金属リブを設けることにより、マイクロ波のエネルギーの伝搬をある程度抑えることが可能となる。特に本発明では、金属リブが、水平断面が矩形の複数の空洞を形成しており、その寸法がマイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法とされているので、マイクロ波励振信号のエネルギーが共振によって吸収されるような不都合が生じない。もちろん、本発明によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【００１９】
空洞の長手方向の長さがマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満であることが好ましい。空洞の共振点がマイクロ波励振信号の共振周波数から離れるため、共振によるエネルギー吸収を大幅に低減化することができる。
【００２０】
金属リブの先端と該先端に対向する金属筐体の内壁面との距離がマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満であることも好ましい。金属リブと金属筐体の内壁面との間での共振点がマイクロ波励振信号の共振周波数から離れるため、共振によるエネルギー吸収を大幅に低減化することができる。
【００２１】
金属筐体の内壁面の少なくとも一部に固着されており、マイクロ波励振信号を吸収するための電波吸収部材をさらに備えていることも好ましい。マイクロ波が一番低いモードで伝搬するとは限らず、高次モードでの伝搬も起こり得るので、金属筐体の蓋の裏面及びその側面である内壁面に電波吸収部材を装着することが有効となる。
【００２２】
薄膜磁気ヘッドが、媒体対向面を有する基板の素子形成面に形成されており、書込み時に自身の媒体対向面側の端部から書込み磁界を発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分が主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも主磁極及び補助磁極の間を通過するように形成されており、書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段を構成するコイル手段とを有するインダクティブ書込みヘッド素子を備えていることも好ましい。
【００２３】
磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、書込み磁界が磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、共鳴用磁界が磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向を有するように設定されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、金属筐体内に金属リブを設けることにより、マイクロ波のエネルギーの伝搬をある程度抑えることが可能となる。特に本発明では、金属リブが、水平断面が矩形の複数の空洞を形成しており、その寸法がマイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法とされているので、マイクロ波励振信号のエネルギーが共振によって吸収されるような不都合が生じない。もちろん、本発明によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の構成要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２６】
図１は本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を一部省略して概略的に示す斜視図であり、図２は図１の磁気記録再生装置を要部の構成を概略的に示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）側断面図であり、図３は図１の磁気記録再生装置におけるヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の部分の断面図である。
【００２７】
図１及び図２には磁気記録再生装置として磁気ディスクドライブ装置が示されており、これらの図において、１０はこの磁気ディスクドライブ装置を内部に収容する金属筐体、１１はスピンドルモータ１２によってその回転軸の回りを回転する磁気ディスク、１３は磁気ディスク１１に対してデータ信号の書込み及び読出しを行うための薄膜磁気ヘッド（磁気ヘッドスライダ）１４を磁気ディスク１１の表面に適切に対向させるための駆動アーム、１５は薄膜磁気ヘッド１４を磁気ディスク１１のトラック上に位置決めするためのキャリッジ装置をそれぞれ示している。キャリッジ装置１５は、ピボットベアリング軸１６を中心にして駆動アーム１３を角揺動可能であり、図示しないボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によって駆動される。駆動アーム１３の先端部には図３に示すＨＧＡ１７が固着されており、このＨＧＡの先端部に薄膜磁気ヘッド１４が装着されている。
【００２８】
図１及び図２に示すように、金属筐体１０内の空いている部分には、金属リブ１８が形成されている。この金属リブ１８の構造等については、後に詳しく説明する。
【００２９】
図３に示すように、ＨＧＡ１７は、薄膜磁気ヘッド１４と、この薄膜磁気ヘッド１４を支持するための金属導電材料によるロードビーム３０及びフレクシャ３１と、薄膜磁気ヘッド１４の書込みヘッド素子に印加される書込み信号及びマイクロ波励振信号を流すための伝送線路である書込みヘッド素子用配線部材３２とを備えている。なお、図示されていないが、ＨＧＡ１７には、読出しヘッド素子に定電流を印加して読出し出力電圧を取り出すための読出しヘッド素子用配線部材も設けられている。
【００３０】
薄膜磁気ヘッド１４は、弾性を有するフレクシャ３１の一端に取り付けられており、このフレクシャ３１とその他端が取り付けられたロードビーム３０とによって、薄膜磁気ヘッド１４を支持するサスペンションが構成されている。
【００３１】
書込みヘッド素子用配線部材３２は、その多くの部分が上下に接地導体を有するストリップ線路で構成されている。即ち、図３に示すように、下側接地導体を構成するロードビーム３０と上側接地導体３２ａとの間に、例えばポリイミド等の誘電体材料による誘電体層３２ｂ及び３２ｃを介して銅（Ｃｕ）等による導体線路３２ｄを挟んだ構成となっている。書込みヘッド素子用配線部材３２としては、このストリップ線路がロードビーム表面と平行に１対形成されている。ストリップ線路の磁気ヘッド側の先端は、本実施形態では、ワイヤ３３を用いたワイヤボンディングによって書込みヘッド素子の端子電極に接続されている。一方、図示されていないが、読出しヘッド素子用配線部材は、通常のリード導体から形成されており、その先端は本実施形態ではワイヤボンディングによって読出しヘッド素子の端子電極に接続されている。ワイヤボンディングを用いることなくボールボンディングによって配線部材と端子電極とを接続するように構成しても良い。
【００３２】
図４は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１４の全体を概略的に示す斜視図であり、図５はこの薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。
【００３３】
図４に示すように、薄膜磁気ヘッド１４は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ４０ａを有するスライダ基板４０と、ＡＢＳ４０ａを底面とした際の１つの側面に相当しておりこのＡＢＳ４０ａと垂直な素子形成面４０ｂに設けられた磁気ヘッド素子４１と、磁気ヘッド素子４１を覆うように素子形成面４０ｂ上に設けられた被覆部４２と、被覆部４２の層面から露出している４つの端子電極４３、４４、４５及び４６とを備えている。
【００３４】
ここで、磁気ヘッド素子４１は、磁気ディスクからデータ信号を読出すための磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子４１ａと、磁気ディスクにデータ信号を書込むためのインダクティブ書込みヘッド素子４１ｂとから構成されており、端子電極４３及び４４はＭＲ読出しヘッド素子４１ａに電気的に接続されており、端子電極４５及び４６はインダクティブ書込みヘッド素子４１ｂに電気的に接続されている。なお、端子電極４３、４４、４５及び４６は、図４に示された位置に限定されるものではなく、この素子形成面４０ｂのどの位置にどのような配列で設けても良いし、また、例えば、ＡＢＳ４０ａとは反対側の面におけるスライダ端面４０ｃに設けられていても良い。
【００３５】
ＭＲ読出しヘッド素子４１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子４１ｂにおいては、各素子の一端がＡＢＳ４０ａ側の面におけるスライダ端面４０ｄに達している。ここでスライダ端面４０ｄとは、薄膜磁気ヘッド１４の磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちＡＢＳ４０ａ以外の面であって主に被覆部４２の端面からなる面である。これらＭＲ読出しヘッド素子４１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子４１ｂの一端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受によるデータ信号の読出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書込みとが行われる。なお、スライダ端面４０ｄに達した各素子の一端及びその近傍には、保護のために極めて薄いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されていてもよい。
【００３６】
図５に示すように、インダクティブ書込みヘッド素子４１ｂは、データ信号の書込み時に自身のＡＢＳ４０ａ（スライダ端面４０ｄ）側の端部から書込み磁界の発生する主磁極としての主磁極層５０と、ＡＢＳ４０ａ（スライダ端面４０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層５０と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層５１と、渦巻き形状を有しており、少なくとも１ターンの間に主磁極層５０及び補助磁極層５１の間を通過するように形成された書込みコイル５２とを備えている。
【００３７】
書込みコイル５２は、本実施形態では、その全体が書込み磁界発生用及び共鳴磁界発生用の共用コイルとなっている。ここで、端子電極４５及び４６からリード層５３及び５４を介して書込みコイル５２に書込み信号を流すことによって、主磁極層５０及び補助磁極層５１が形成する磁気回路に書込み磁界となる磁束を発生させることができる。さらに、この書込みコイル５２に、マイクロ波励振信号を流すことによって、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界である共鳴用磁界が発生する。
【００３８】
このように、書込みコイル５２を書込み磁界発生用及び共鳴磁界発生用の共用コイルとすることによって、構成が簡単となり、しかも、共鳴磁界発生用のコイルと書込み磁界発生用のコイルとを離隔して設ける場合に比べて、駆動電流の干渉を大幅に低減することがきる。また、共鳴磁界発生用のコイル及び書込み磁界発生用のコイル自体を共に、トレーリングギャップに十分に近接させることができるため、書込み磁界及び共鳴用磁界の発生効率が向上する。
【００３９】
なお、書込み磁界発生用のコイル及び共鳴磁界発生用のコイルを一部のみ共用としても良いし、全く別個に設けても良い。
【００４０】
図６は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１４の全体を概略的に示しており、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００４１】
同図において、４０はアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなるスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ４０ａを有している。このスライダ基板４０の素子形成面４０ｂ上に、ＭＲ読出しヘッド素子４１ａと、インダクティブ書込みヘッド素子４１ｂと、これらの素子を保護する被覆部４２とが主に形成されている。
【００４２】
ＭＲ読出しヘッド素子４１ａは、ＭＲ積層体４１ａ１と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３とを含んでいる。ＭＲ積層体４１ａ１は、面内通電型（ＣＩＰ）ＧＭＲ多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ）ＧＭＲ多層膜、又はＴＭＲ多層膜からなっており、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３は、ＭＲ積層体４１ａ１が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００４３】
このＭＲ積層体４１ａ１がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３の各々とＭＲ積層体４１ａ１との間に絶縁用の下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体４１ａ１にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体４１ａ１がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３はそれぞれ上部及び下部の電極層としても機能する。この場合、下部シールドギャップ層、上部シールドギャップ層及びＭＲリード導体層は不要である。なお、図示されていないが、ＭＲ積層体４１ａ１のトラック幅方向の両側には、絶縁層か、又は磁区構造を安定させる縦バイアス磁界を印加するためのバイアス絶縁層及びハードバイアス層が形成される。
【００４４】
ＭＲ積層体４１ａ１は、例えば、ＴＭＲ多層膜を含む場合、イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）、プラチナマンガン（ＰｔＭｎ）、ニッケルマンガン（ＮｉＭｎ）又はルテニウムロジウムマンガン（ＲｕＲｈＭｎ）等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば２つのコバルト鉄（ＣｏＦｅ）等の強磁性膜がルテニウム（Ｒｕ）等の非磁性金属膜を挟んだ３層膜から構成されており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）又はマグネシウム（Ｍｇ）等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電膜からなるトンネルバリア層と、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１ｎｍ程度の強磁性膜とニッケル鉄（ＮｉＦｅ）等からなる厚さ３〜４ｎｍ程度の強磁性膜との２層膜から構成されており、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。
【００４５】
また、下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のＮｉＦｅ（パーマロイ等）、コバルト鉄ニッケル（ＣｏＦｅＮｉ）、ＣｏＦｅ、窒化鉄（ＦｅＮ）又は窒化鉄ジルコニウム（ＦｅＺｒＮ）膜等から構成される。
【００４６】
インダクティブ書込みヘッド素子４１ｂは、垂直磁気記録用であり、主磁極層４１ｂ１（５０）と、トレーリングギャップ層４１ｂ２と、書込みコイル４１ｂ３（５２）と、書込みコイル絶縁層４１ｂ４と、補助磁極層４１ｂ５（５１）と、補助シールドとしての補助シールド層４１ｂ６と、リーディングギャップ層４１ｂ７とを備えている。
【００４７】
主磁極層４１ｂ１は、書込みコイル４１ｂ３に書込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極ヨーク層４１ｂ１１及び主磁極主要層４１ｂ１２から構成されている。ここで、主磁極層４１ｂ１のＡＢＳ４０ａ（スライダ端面４０ｄ）側の端部における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層４１ｂ１２のみの層厚に相当しており小さくなっている。その結果、データ信号の書込み時には、この端部から高記録密度化に対応した微細な書込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層４１ｂ１１及び主磁極主要層４１ｂ１２は、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された、それぞれ厚さ０.５〜３.５μｍ程度及び厚さ０.１〜１μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成される。
【００４８】
補助磁極層４１ｂ５及び補助シールド層４１ｂ６は、それぞれ、主磁極層４１ｂ１のトレーリング側及びリーディング側に配置されている。補助磁極層４１ｂ５は、上述したように、ＡＢＳ４０ａ（スライダ端面４０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層４１ｂ１と磁気的に接続されているが、補助シールド層４１ｂ６は、本実施形態においては主磁極層４１ｂ１と磁気的に接続されていない。
【００４９】
補助磁極層４１ｂ５及び補助シールド層４１ｂ６のスライダ端面４０ｄ側の端部は、それぞれ、他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部４１ｂ５１及びリーディングシールド部４１ｂ６１となっている。トレーリングシールド部４１ｂ５１は、主磁極層４１ｂ１のスライダ端面４０ｄ側の端部とトレーリングギャップ層４１ｂ２を介して対向している。また、リーディングシールド部４１ｂ６１は、主磁極層４１ｂ１のスライダ端面４０ｄ側の端部とリーディングギャップ層４１ｂ２を介して対向している。このようなトレーリングシールド部４１ｂ５１及びリーディングシールド部４１ｂ６１を設けることにより、磁束のシャント効果によって、トレーリングシールド部４１ｂ５１と主磁極層４１ｂ１の端部との間、及びリーディングシールド部４１ｂ６１の端部と主磁極層４１ｂ１の端部との間における書込み磁界の磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００５０】
なお、トレーリングシールド部４１ｂ５１及びリーディングシールド部４１ｂ６１の層厚方向の長さ（厚さ）は、主磁極層３１ｂ１の同方向の厚さの数十〜数百倍程度に設定されることが好ましい。また、トレーリングギャップ層４１ｂ２のギャップ長は、１０〜１００ｎｍ程度であることが好ましく、２０〜５０ｎｍ程度であれば、より好ましい。また、リーディングギャップ層４１ｂ７のギャップ長は、０.１μｍ以上であることが好ましい。
【００５１】
補助磁極層４１ｂ５及び補助シールド層４１ｂ６は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜４μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成されている。また、トレーリングギャップ層４１ｂ２又はリーディングギャップ層４１ｂ７は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はＤＬＣ膜等から構成されている。
【００５２】
本実施形態では、書込みコイル４１ｂ３に書込み信号のみならず、マイクロ波励振信号を流すことによって、後述するように、主磁極層４１ｂ１の端部とトレーリングシールド部４１ｂ５１との間に長手方向（磁気ディスク表面の面内又は略面内方向であってトラック方向）の共鳴用磁界が発生する。この共鳴用磁界は、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界である。書込み時にこの長手方向の共鳴用磁界を磁気記録層に印加することによって、書込みに必要となる垂直方向（磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向）の書込み磁界強度を大幅に低減することができる。
【００５３】
書込みコイル絶縁層４１ｂ４は、書込みコイル４１ｂ３を取り囲んでおり、書込みコイル４１ｂ３を周囲の磁性層等から電気的に絶縁するために設けられている。書込みコイル４１ｂ３（５０）、並びにリード層５３及び５４（図５参照）は、例えば、フレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成された厚さ０.１〜５μｍ程度のＣｕ膜等から構成されている。また、書込みコイル絶縁層４１ｂ４は、例えば、フォトリソグラフィ法等を用いて形成された厚さ０.５〜７μｍ程度の加熱キュアされたフォトレジスト等で構成されている。
【００５４】
以上、薄膜磁気ヘッド４３の構成について詳細に説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは上述した構成に限定されるものではなく、他の種々の構成をとり得ることは明らかである。
【００５５】
図７は本発明による強磁性共鳴用の磁界を用いた磁気記録方法の原理を説明すると共に上述した実施形態のヘッドモデルを示すための断面図である。
【００５６】
まず、同図を用いて磁気ディスク１１の構造について説明する。磁気ディスク１１は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板１１ａ上に、磁化配向層１１ｂと、磁束ループ回路の一部として働く軟磁性裏打ち層１１ｃと、中間層１１ｄと、磁気記録層１１ｅと、保護層１１ｆとを順次積層した多層構造となっている。磁化配向層１１ｂは、軟磁性裏打ち層１１ｃにトラック幅方向の磁気異方性を付与することによって、軟磁性裏打ち層１１ｃの磁区構造を安定させて、再生出力波形におけるスパイク状ノイズの抑制を図っている。また、中間層１１ｄは、磁気記録層１１ｅの磁化の配向及び粒径を制御する下地層の役割を果たしている。
【００５７】
ここで、ディスク基板１１ａは、ガラス、ニッケルリン（ＮｉＰ）被覆Ａｌ合金、シリコン（Ｓｉ）等から形成されている。磁化配向層１１ｂは、反強磁性材料であるＰｔＭｎ等から形成されている。軟磁性裏打ち層１１ｃは、軟磁性材料であるコバルトジルコニウムニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）等のコバルト（Ｃｏ）系アモルファス合金、鉄（Ｆｅ）合金、軟磁性フェライト等、又は軟磁性膜／非磁性膜の多層膜等から形成されている。中間層１１ｄは、非磁性材料であるＲｕ合金等から形成されている。ここで、中間層１１ｄは、磁気記録層１１ｅの垂直磁気異方性を制御可能であれば、その他の非磁性金属若しくは合金、又は低透磁率の合金等でもよい。保護層１１ｆは、化学的蒸着（ＣＶＤ）法等によるカーボン（Ｃ）材料等から形成されている。
【００５８】
磁気記録層１１ｅは、例えば、コバルトクロムプラチナ（ＣｏＣｒＰｔ）系合金、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、鉄プラチナ（ＦｅＰｔ）系合金、又はＣｏＰｔ／パラジウム（Ｐｄ）系の人工格子多層膜等から形成されている。また、この磁気記録層１１ｅにおいては、磁化の熱揺らぎを抑制するため、垂直磁気異方性エネルギーが、例えば１×１０６ｅｒｇ／ｃｃ（０.１Ｊ／ｍ３）以上に調整されていることが好ましい。この場合、磁気記録層１１ｅの保磁力の値は、例えば、５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度又はそれ以上となる。さらに、この磁気記録層１１ｅの強磁性共鳴周波数ＦＲは、磁気記録層１１ｅを構成する磁性粒子の形状、サイズ、構成元素等により決定される固有の値であるが、概ね１〜１５ＧＨｚ程度となっている。この強磁性共鳴周波数ＦＲは、１つだけ存在する場合もあれば、スピン波共鳴が生じた際のように、複数存在する場合もある。
【００５９】
次いで、同図を用いて、本発明による磁気記録方法の原理を説明する。書込みコイル４１ｂ３（５２）へのマイクロ波励振信号の通電によって発生する共鳴用磁界に対応する磁束７０は、マイクロ波帯域の高周波であるので、表皮効果によって、主磁極層４１ｂ１のトレーリング側の表面から磁気記録層１１ｅ内を介してトレーリングシールド部４１ｂ５１のリーディング側の表面に至る領域に多く分布することになる。例えば、周波数が１０ＧＨｚ程度の場合、主磁極層４１ｂ１及びトレーリングシールド部４１ｂ５１の表面における磁束７０の侵入深さは５０ｎｍ程度である。その結果、共鳴用磁界は、磁気記録層１１ｅよりもディスク基板１１ａ側の領域には大きな強度を持たず、磁気記録層１１ｅ内において同層面にほぼ平行な成分が主となる。
【００６０】
ここで、磁気記録層１１ｅの磁化は、自身の層面に垂直又は略垂直な方向を有している。この磁気記録層１１ｅに、磁束７０に対応する同層面内方向の共鳴用磁界が印加される場合、共鳴用磁界の周波数を磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数とすることによって、書込みに必要な、磁束７１による垂直方向の書込み磁界の値を大幅に低減することが可能となる。ここで、書込み磁界の低減効果が見込まれる強磁性共鳴周波数ＦＲの近傍の範囲は、プラスマイナス０.５ＧＨｚ程度である。
【００６１】
実際、磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲを有する共鳴用磁界を印加することによって、例えば、磁気記録層１１ｅの磁化を反転させることができる垂直方向の書込み磁界を４０％程度低減し、６０％程度とすることが可能となる。すなわち、共鳴用磁界を印加する前における磁気記録層１１ｅの保磁力が
５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度であっても、磁気記録層の面内方向の共鳴用磁界を印加することにより、この保磁力を実効的に２.４ｋＯｅ（１９２ｋＡ／ｍ）程度にまで低減することが可能となる。
【００６２】
なお、共鳴用磁界の強度は、磁気記録層の異方性磁界をＨＫとして、０.１ＨＫ〜０.２ＨＫ程度であることがより好ましく、その周波数は、磁気記録層１０ｅの構成材料及び層厚等によるが、１〜１５ＧＨｚ程度であることが好ましい。
【００６３】
以上、上述した磁気記録方法によれば、いわゆる熱アシスト（加熱）によることなく、大きな保磁力を有する磁気ディスクに高精度でデータ信号の書込みを行うことができることが理解される。さらに、以上に述べた薄膜磁気ヘッドによれば、電子放出源、レーザ光源等の大きな負担となる特別の素子を用いることなく、このような磁気記録方法を実現することができ、コンパクト化及び低コスト化が可能となる。特に、本実施形態においては、新たなコイルを設ける必要もないので、コンパクト化及び低コスト化をより一層確実にする。
【００６４】
図８は本実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【００６５】
同図において、１２は磁気ディスク１１を回転駆動するスピンドルモータ、８０はこのスピンドルモータ１２のドライバであるモータドライバ、８１はＶＣＭ８２のドライバであるＶＣＭドライバ、８３はコンピュータ８４の制御に従ってモータドライバ８０を及びＶＣＭドライバ８２を制御するハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、８５は薄膜磁気ヘッド１４のヘッドアンプ８５ａ及びリードライトチャネル８５ｂを含むリードライトＩＣ回路、８６はマイクロ波励振信号を供給するマイクロ波供給回路、８７は薄膜磁気ヘッド１４の書込みヘッド素子への伝送線路（書込みヘッド素子用配線部材３２）に設けられた結合回路をそれぞれ示している。
【００６６】
次に、金属筐体１０内に設けられた金属リブ１８及び電波吸収部材２０について説明する。図１及び図２に示すように、金属リブ１８は、磁気ディスクドライブ装置の縦方向及び横方向に伸長しており、これによって、水平断面が矩形形状の多数の空洞１９が形成されている。各空洞１９の長手方向の長さｂ（図２（Ａ）参照）は、強磁性共鳴用のマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満となるように設定されている。即ち、金属リブ１８によって形成される空洞１９は、その長手方向長さｂ及び短手方向長さａが共に、マイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さよりも短く設定されている。これにより、マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じないので、マイクロ波励振信号の吸収を防止することができる。
【００６７】
また、図２（Ｂ）に示すように、金属リブ１８の先端とこの先端に対向する金属筐体１０の蓋部１０ａの内壁面との距離ｈがマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満となるように設定されている。これにより、マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じないので、マイクロ波励振信号の吸収を防止することができる。
【００６８】
さらに、金属筐体１０の蓋部１０ａの内壁面と、図２（Ｂ）に示す側壁１０ｂ及び１０ｃを含む４つの側壁の内壁面とには、電波吸収部材２０が貼付けられている。この電波吸収部材２０は、合成ゴムにフェライト粉末を混合した複合フェライト吸収材であり、例えば、ＴＤＫ株式会社製の薄型電波吸収材（ＩＲ−Ｋ材、ＩＲ−Ｅ材、ＩＪ材）等である。この電波吸収部材２０により、マイクロ波の高次モードについても伝搬を阻止することが可能となる。
【００６９】
このように本実施形態によれば、金属リブ１８によって構成される空洞１９の寸法が、マイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さよりも短く、即ちマイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法とされているので、マイクロ波励振信号のエネルギーが共振によって吸収されるような不都合が生じない。もちろん、本実施形態によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気ディスクに高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【００７０】
また、金属リブ１８の先端とこの先端に対向する金属筐体１０の蓋部１０ａの内壁面との距離ｈがマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さより短いため、金属リブ１８と金属筐体１０の内壁面との間での共振点がマイクロ波励振信号の共振周波数から離れ、共振によるエネルギー吸収を大幅に低減化することができる。
【００７１】
図９は従来技術のように金属筐体内に金属リブが存在しない場合の周波数対共振の強さを表わす特性図であり、図１０は本実施形態のように金属筐体内に金属リブが存在する場合の周波数対共振の強さを表わす特性図である。
【００７２】
両図を比較すれば明確であるように、本実施形態のごとく金属リブ１８により空洞１９を設けた場合、１〜１０ＧＨｚの周波数帯域に渡って、共振が減少しており、特に１〜２ＧＨｚの周波数帯域において、共振が著しく抑圧されている。従って、本実施形態のごとき金属リブ１８を設けることにより、共振によるエネルギー吸収を大幅に低減化可能であることが分かる。
【００７３】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を一部省略して概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の磁気記録再生装置を要部の構成を概略的に示す平面図及び側断面図である。
【図３】図１及び図２の磁気記録再生装置におけるＨＧＡの部分の断面図である。
【図４】図１及び図２の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示す斜視図である。
【図５】図４の薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。
【図６】図１及び図２の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示しており、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明による磁気記録方法の原理を説明すると共に図１及び図２の実施形態のヘッドモデルを示す断面図である。
【図８】図１及び図２の実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】従来技術のように金属筐体内に金属リブが存在しない場合の周波数対共振の強さを表わす特性図である。
【図１０】図１及び図２の実施形態のように金属筐体内に金属リブが存在する場合の周波数対共振の強さを表わす特性図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 金属筐体
１１ 磁気ディスク
１１ａ ディスク基板
１１ｂ 磁化配向層
１１ｃ 軟磁性裏打ち層
１１ｄ 中間層
１１ｅ 磁気記録層
１１ｆ 保護層
１２ スピンドルモータ
１３ 駆動アーム
１４ 薄膜磁気ヘッド
１５ キャリッジ装置
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
１８ 金属リブ
１９ 空洞
２０ 電波吸収部材
３０ ロードビーム
３１ フレクシャ
３２ 書込みヘッド素子用配線部材
３２ａ 上側接地導体
３２ｂ、３２ｃ 誘電体層
３２ｄ 導体線路
３３ ワイヤ
４０ スライダ基板
４０ａ ＡＢＳ
４０ｂ 素子形成面
４０ｃ、４０ｄ スライダ端面
４１ 磁気ヘッド素子
４１ａ ＭＲ読出しヘッド素子
４１ａ１ ＭＲ積層体
４１ａ２ 下部シールド層
４１ａ３ 上部シールド層
４１ｂ インダクティブ書込みヘッド素子
４１ｂ１、５０ 主磁極層
４１ｂ１１ 主磁極ヨーク層
４１ｂ１２ 主磁極主要層
４１ｂ２ トレーリングギャップ層
４１ｂ３、５２ 書込みコイル
４１ｂ４ 書込みコイル絶縁層
４１ｂ５、５１ 補助磁極層
４１ｂ５１ トレーリングシールド部
４１ｂ６ 補助シールド層
４１ｂ６１ リーディングシールド部
４１ｂ７ リーディングギャップ層
４２ 被覆部
４３、４４、４５、４６ 端子電極
５３、５４ リード層
７０、７１ 磁束
８０ モータドライバ
８１ ＶＣＭ
８２ ＶＣＭドライバ
８３ ＨＤＣ
８４ コンピュータ
８５ リードライトＩＣ回路
８５ａ ヘッドアンプ
８５ｂ リードライトチャネル
８６ マイクロ波供給回路
８７ 結合回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁化を熱的に安定させるために大きな保磁力を有する磁気記録媒体に、データ信号を書込むためのマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク駆動装置に代表される磁気記録再生装置の高記録密度化に伴い、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報のビットセルが微細化され、その結果、いわゆる熱揺らぎによって薄膜磁気ヘッドの読出しヘッド素子から検出される信号が揺らいでＳ／Ｎ（信号対雑音比）が劣化し、最悪の場合、信号が消失することが起こり得る。
【０００３】
このため、近年実用化されている垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体においては、これを構成する記録膜の垂直磁気異方性エネルギーＫｕを高めることが有効となる。一方、熱揺らぎに対応する熱安定性指数Ｓは次式で表され、通常５０以上が必要であるといわれている、
Ｓ＝Ｋｕ・Ｖ／ｋＢ・Ｔ （１）
ここで、Ｋｕ：垂直磁気異方性エネルギー、Ｖ：記録膜を構成する結晶粒の体積、ｋＢ：ボルツマン常数、Ｔ：絶対温度である。
【０００４】
いわゆるＳｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈモデルによれば、記録膜の異方性磁界Ｈｋと保磁力Ｈｃは次式で示され、Ｋｕの増加と共に、保磁力Ｈｃは増加する（ただし、通常の記録膜ではＨｋ
＞ Ｈｃ）、
Ｈ＝Ｈｃ＝２Ｋｕ／Ｍｓ （２）
ただし、Ｍｓ：記録膜の飽和磁化である。
【０００５】
所期のデータ系列に対応した記録膜の磁化反転を行うには、薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド素子は、最大でその記録膜の異方性磁界Ｈｋ程度の急峻な記録磁界を印加しなければならない。垂直磁気記録方式を用いて実用化された磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ）装置では、いわゆる単磁極を用いた書込みヘッド素子が用いられ、その浮上面（ＡＢＳ）の表面から記録膜に垂直方向に記録磁界が印加される。この垂直記録磁界の強度は、単磁極を形成する軟磁性材料の飽和磁束密度Ｂｓに比例するため、この飽和磁束密度Ｂｓのできるだけ高い材料が開発され実用化されている。しかし、飽和磁束密度Ｂｓは、いわゆるＳｌａｔｅｒ−Ｐａｕｌｉｎｇ曲線から、Ｂｓ＝２．４Ｔ（テスラ）が実用的な上限であり、現状は実用的限界に迫っている。また、現用の単磁極の厚さや幅は１００〜２００ｎｍ程度であるが、記録密度を高める場合には、厚さや幅をさらに小さくする必要があり、それに伴って、発生する垂直磁界はより低下してしまう。
【０００６】
このように、書込みヘッド素子の記録能力限界から、高密度記録が難しくなっているのが現状である。このため、記録膜をレーザ光などで照射・昇温させ、記録膜の保磁力Ｈｃを下げた状態で信号を記録するいわゆる熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：Ｔｈｅｒｍａｌ
Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）方式が提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１においては、電子放出源を用いて磁気記録媒体に電子を照射し、磁気記録媒体の記録部を加熱昇温させて保磁力を低下させた上で、磁気記録ヘッドによる磁気的情報の記録を可能としている。また、特許文献２においては、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に接して設けられた近接場光プローブを構成する散乱体に、ヘッド内に設けられた半導体レーザ素子を用いてレーザ光を照射して近接場光を発生させ、この近接場光を磁気記録媒体に及ぼして磁気記録媒体の加熱昇温を図る技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、これらの熱アシスト磁気記録方式にも、技術上、種々の困難な点が生じており、問題となっている。
【０００９】
例えば、１）磁気素子と光素子とを搭載した薄膜磁気ヘッドが必須となるが、これは、構造が極めて複雑であり、製造コストも高価となってしまう、２）保磁力Ｈｃの温度特性変化の大きい記録膜の開発が必要となる、３）記録過程における熱減磁により、隣接トラック消去や記録状態の不安定性が生じるなど、大きな課題を有している。
【００１０】
一方、近年、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子の高感度化を狙いに、電子伝導におけるスピンの挙動（Ｓｐｉｎ
Ｔｒａｎｓｆｅｒ）に関する研究が活発になってきており、これを、磁気記録媒体の記録膜の磁化反転に応用し、磁化反転に必要な垂直磁界を低減させようという研究が開始されている（非特許文献１、特許文献３）。
【００１１】
この技術は、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直記録磁界と同時に印加するものであり、面内方向に印加する交流磁界の周波数数は、記録膜の強磁性共鳴周波数に対応するマイクロ波帯の超高周波（数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）である。面内方向の交流磁界と垂直記録磁界との同時印加により、垂直方向の所要反転磁界を記録膜の異方性磁界Ｈｋの６０％程度に低下させることが可能であるとの解析結果が報告されている。この技術が実用化されれば、構成が複雑なＴＡＭＲ方式を用いる必要もなく、さらに、記録膜の異方性磁界Ｈｋを高めることが可能になるので、記録密度の大幅な向上が期待される。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献３】特開２００７−２９９４６０号公報
【非特許文献１】J.Zhu,“Recording Well Below Medium Coercivity Assisted by Localized MicrowaveUtilizing Spin Transfer”, Digest of MMM, 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直方向の記録磁界と同時に印加するようにしたこの磁気アシスト磁気記録方式によると、数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚというマイクロ波帯の信号（マイクロ波励振信号）を薄膜磁気ヘッドへ伝送する構造であるため、薄膜磁気ヘッド又はその伝送路からマイクロ波励振エネルギーが磁気ディスク駆動装置の筐体内に放射され、伝搬される可能性がある。
【００１４】
磁気ディスク駆動装置の筐体内部において、薄膜磁気ヘッド又はその伝送路からマイクロ波励振エネルギーが放射されると、筐体内に定在波が立ちその場所によっては定在波の腹や谷が生じることから、磁気記録媒体上の電位が一定とはならなくなる。また、筐体の一部で、空間の寸法に応じて周波数共振が起こると、エネルギーが吸収されるので、マイクロ波励振信号のエネルギーが不安定となる。
【００１５】
従って、本発明の目的は、筐体内に定在波が立つことを防止できると共に、マイクロ波励振信号のエネルギー吸収を低減化することができるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、金属筐体と、金属筐体内に設けられており、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、金属筐体内に設けられており、書込み信号に応じて磁気記録層への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、金属筐体内に設けられており、書込み信号を生成する書込み信号生成手段と、金属筐体内に設けられており、マイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振手段と、金属筐体内に設けられており、マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号生成手段が生成した書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加する伝送手段と、金属筐体内に設けられており、マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法を各々が有する水平断面が矩形の複数の空洞を形成している金属リブとを備えている、マイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置が提供される。
【００１８】
金属筐体内に金属リブを設けることにより、マイクロ波のエネルギーの伝搬をある程度抑えることが可能となる。特に本発明では、金属リブが、水平断面が矩形の複数の空洞を形成しており、その寸法がマイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法とされているので、マイクロ波励振信号のエネルギーが共振によって吸収されるような不都合が生じない。もちろん、本発明によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【００１９】
空洞の長手方向の長さがマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満であることが好ましい。空洞の共振点がマイクロ波励振信号の共振周波数から離れるため、共振によるエネルギー吸収を大幅に低減化することができる。
【００２０】
金属リブの先端と該先端に対向する金属筐体の内壁面との距離がマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満であることも好ましい。金属リブと金属筐体の内壁面との間での共振点がマイクロ波励振信号の共振周波数から離れるため、共振によるエネルギー吸収を大幅に低減化することができる。
【００２１】
金属筐体の内壁面の少なくとも一部に固着されており、マイクロ波励振信号を吸収するための電波吸収部材をさらに備えていることも好ましい。マイクロ波が一番低いモードで伝搬するとは限らず、高次モードでの伝搬も起こり得るので、金属筐体の蓋の裏面及びその側面である内壁面に電波吸収部材を装着することが有効となる。
【００２２】
薄膜磁気ヘッドが、媒体対向面を有する基板の素子形成面に形成されており、書込み時に自身の媒体対向面側の端部から書込み磁界を発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分が主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも主磁極及び補助磁極の間を通過するように形成されており、書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段を構成するコイル手段とを有するインダクティブ書込みヘッド素子を備えていることも好ましい。
【００２３】
磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、書込み磁界が磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、共鳴用磁界が磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向を有するように設定されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、金属筐体内に金属リブを設けることにより、マイクロ波のエネルギーの伝搬をある程度抑えることが可能となる。特に本発明では、金属リブが、水平断面が矩形の複数の空洞を形成しており、その寸法がマイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法とされているので、マイクロ波励振信号のエネルギーが共振によって吸収されるような不都合が生じない。もちろん、本発明によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の構成要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２６】
図１は本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を一部省略して概略的に示す斜視図であり、図２は図１の磁気記録再生装置を要部の構成を概略的に示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）側断面図であり、図３は図１の磁気記録再生装置におけるヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の部分の断面図である。
【００２７】
図１及び図２には磁気記録再生装置として磁気ディスクドライブ装置が示されており、これらの図において、１０はこの磁気ディスクドライブ装置を内部に収容する金属筐体、１１はスピンドルモータ１２によってその回転軸の回りを回転する磁気ディスク、１３は磁気ディスク１１に対してデータ信号の書込み及び読出しを行うための薄膜磁気ヘッド（磁気ヘッドスライダ）１４を磁気ディスク１１の表面に適切に対向させるための駆動アーム、１５は薄膜磁気ヘッド１４を磁気ディスク１１のトラック上に位置決めするためのキャリッジ装置をそれぞれ示している。キャリッジ装置１５は、ピボットベアリング軸１６を中心にして駆動アーム１３を角揺動可能であり、図示しないボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によって駆動される。駆動アーム１３の先端部には図３に示すＨＧＡ１７が固着されており、このＨＧＡの先端部に薄膜磁気ヘッド１４が装着されている。
【００２８】
図１及び図２に示すように、金属筐体１０内の空いている部分には、金属リブ１８が形成されている。この金属リブ１８の構造等については、後に詳しく説明する。
【００２９】
図３に示すように、ＨＧＡ１７は、薄膜磁気ヘッド１４と、この薄膜磁気ヘッド１４を支持するための金属導電材料によるロードビーム３０及びフレクシャ３１と、薄膜磁気ヘッド１４の書込みヘッド素子に印加される書込み信号及びマイクロ波励振信号を流すための伝送線路である書込みヘッド素子用配線部材３２とを備えている。なお、図示されていないが、ＨＧＡ１７には、読出しヘッド素子に定電流を印加して読出し出力電圧を取り出すための読出しヘッド素子用配線部材も設けられている。
【００３０】
薄膜磁気ヘッド１４は、弾性を有するフレクシャ３１の一端に取り付けられており、このフレクシャ３１とその他端が取り付けられたロードビーム３０とによって、薄膜磁気ヘッド１４を支持するサスペンションが構成されている。
【００３１】
書込みヘッド素子用配線部材３２は、その多くの部分が上下に接地導体を有するストリップ線路で構成されている。即ち、図３に示すように、下側接地導体を構成するロードビーム３０と上側接地導体３２ａとの間に、例えばポリイミド等の誘電体材料による誘電体層３２ｂ及び３２ｃを介して銅（Ｃｕ）等による導体線路３２ｄを挟んだ構成となっている。書込みヘッド素子用配線部材３２としては、このストリップ線路がロードビーム表面と平行に１対形成されている。ストリップ線路の磁気ヘッド側の先端は、本実施形態では、ワイヤ３３を用いたワイヤボンディングによって書込みヘッド素子の端子電極に接続されている。一方、図示されていないが、読出しヘッド素子用配線部材は、通常のリード導体から形成されており、その先端は本実施形態ではワイヤボンディングによって読出しヘッド素子の端子電極に接続されている。ワイヤボンディングを用いることなくボールボンディングによって配線部材と端子電極とを接続するように構成しても良い。
【００３２】
図４は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１４の全体を概略的に示す斜視図であり、図５はこの薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。
【００３３】
図４に示すように、薄膜磁気ヘッド１４は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ４０ａを有するスライダ基板４０と、ＡＢＳ４０ａを底面とした際の１つの側面に相当しておりこのＡＢＳ４０ａと垂直な素子形成面４０ｂに設けられた磁気ヘッド素子４１と、磁気ヘッド素子４１を覆うように素子形成面４０ｂ上に設けられた被覆部４２と、被覆部４２の層面から露出している４つの端子電極４３、４４、４５及び４６とを備えている。
【００３４】
ここで、磁気ヘッド素子４１は、磁気ディスクからデータ信号を読出すための磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子４１ａと、磁気ディスクにデータ信号を書込むためのインダクティブ書込みヘッド素子４１ｂとから構成されており、端子電極４３及び４４はＭＲ読出しヘッド素子４１ａに電気的に接続されており、端子電極４５及び４６はインダクティブ書込みヘッド素子４１ｂに電気的に接続されている。なお、端子電極４３、４４、４５及び４６は、図４に示された位置に限定されるものではなく、この素子形成面４０ｂのどの位置にどのような配列で設けても良いし、また、例えば、ＡＢＳ４０ａとは反対側の面におけるスライダ端面４０ｃに設けられていても良い。
【００３５】
ＭＲ読出しヘッド素子４１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子４１ｂにおいては、各素子の一端がＡＢＳ４０ａ側の面におけるスライダ端面４０ｄに達している。ここでスライダ端面４０ｄとは、薄膜磁気ヘッド１４の磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちＡＢＳ４０ａ以外の面であって主に被覆部４２の端面からなる面である。これらＭＲ読出しヘッド素子４１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子４１ｂの一端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受によるデータ信号の読出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書込みとが行われる。なお、スライダ端面４０ｄに達した各素子の一端及びその近傍には、保護のために極めて薄いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されていてもよい。
【００３６】
図５に示すように、インダクティブ書込みヘッド素子４１ｂは、データ信号の書込み時に自身のＡＢＳ４０ａ（スライダ端面４０ｄ）側の端部から書込み磁界の発生する主磁極としての主磁極層５０と、ＡＢＳ４０ａ（スライダ端面４０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層５０と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層５１と、渦巻き形状を有しており、少なくとも１ターンの間に主磁極層５０及び補助磁極層５１の間を通過するように形成された書込みコイル５２とを備えている。
【００３７】
書込みコイル５２は、本実施形態では、その全体が書込み磁界発生用及び共鳴磁界発生用の共用コイルとなっている。ここで、端子電極４５及び４６からリード層５３及び５４を介して書込みコイル５２に書込み信号を流すことによって、主磁極層５０及び補助磁極層５１が形成する磁気回路に書込み磁界となる磁束を発生させることができる。さらに、この書込みコイル５２に、マイクロ波励振信号を流すことによって、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界である共鳴用磁界が発生する。
【００３８】
このように、書込みコイル５２を書込み磁界発生用及び共鳴磁界発生用の共用コイルとすることによって、構成が簡単となり、しかも、共鳴磁界発生用のコイルと書込み磁界発生用のコイルとを離隔して設ける場合に比べて、駆動電流の干渉を大幅に低減することがきる。また、共鳴磁界発生用のコイル及び書込み磁界発生用のコイル自体を共に、トレーリングギャップに十分に近接させることができるため、書込み磁界及び共鳴用磁界の発生効率が向上する。
【００３９】
なお、書込み磁界発生用のコイル及び共鳴磁界発生用のコイルを一部のみ共用としても良いし、全く別個に設けても良い。
【００４０】
図６は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１４の全体を概略的に示しており、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００４１】
同図において、４０はアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなるスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ４０ａを有している。このスライダ基板４０の素子形成面４０ｂ上に、ＭＲ読出しヘッド素子４１ａと、インダクティブ書込みヘッド素子４１ｂと、これらの素子を保護する被覆部４２とが主に形成されている。
【００４２】
ＭＲ読出しヘッド素子４１ａは、ＭＲ積層体４１ａ１と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３とを含んでいる。ＭＲ積層体４１ａ１は、面内通電型（ＣＩＰ）ＧＭＲ多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ）ＧＭＲ多層膜、又はＴＭＲ多層膜からなっており、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３は、ＭＲ積層体４１ａ１が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００４３】
このＭＲ積層体４１ａ１がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３の各々とＭＲ積層体４１ａ１との間に絶縁用の下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体４１ａ１にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体４１ａ１がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３はそれぞれ上部及び下部の電極層としても機能する。この場合、下部シールドギャップ層、上部シールドギャップ層及びＭＲリード導体層は不要である。なお、図示されていないが、ＭＲ積層体４１ａ１のトラック幅方向の両側には、絶縁層か、又は磁区構造を安定させる縦バイアス磁界を印加するためのバイアス絶縁層及びハードバイアス層が形成される。
【００４４】
ＭＲ積層体４１ａ１は、例えば、ＴＭＲ多層膜を含む場合、イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）、プラチナマンガン（ＰｔＭｎ）、ニッケルマンガン（ＮｉＭｎ）又はルテニウムロジウムマンガン（ＲｕＲｈＭｎ）等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば２つのコバルト鉄（ＣｏＦｅ）等の強磁性膜がルテニウム（Ｒｕ）等の非磁性金属膜を挟んだ３層膜から構成されており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）又はマグネシウム（Ｍｇ）等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電膜からなるトンネルバリア層と、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１ｎｍ程度の強磁性膜とニッケル鉄（ＮｉＦｅ）等からなる厚さ３〜４ｎｍ程度の強磁性膜との２層膜から構成されており、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。
【００４５】
また、下部シールド層４１ａ２及び上部シールド層４１ａ３は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のＮｉＦｅ（パーマロイ等）、コバルト鉄ニッケル（ＣｏＦｅＮｉ）、ＣｏＦｅ、窒化鉄（ＦｅＮ）又は窒化鉄ジルコニウム（ＦｅＺｒＮ）膜等から構成される。
【００４６】
インダクティブ書込みヘッド素子４１ｂは、垂直磁気記録用であり、主磁極層４１ｂ１（５０）と、トレーリングギャップ層４１ｂ２と、書込みコイル４１ｂ３（５２）と、書込みコイル絶縁層４１ｂ４と、補助磁極層４１ｂ５（５１）と、補助シールドとしての補助シールド層４１ｂ６と、リーディングギャップ層４１ｂ７とを備えている。
【００４７】
主磁極層４１ｂ１は、書込みコイル４１ｂ３に書込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極ヨーク層４１ｂ１１及び主磁極主要層４１ｂ１２から構成されている。ここで、主磁極層４１ｂ１のＡＢＳ４０ａ（スライダ端面４０ｄ）側の端部における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層４１ｂ１２のみの層厚に相当しており小さくなっている。その結果、データ信号の書込み時には、この端部から高記録密度化に対応した微細な書込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層４１ｂ１１及び主磁極主要層４１ｂ１２は、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された、それぞれ厚さ０.５〜３.５μｍ程度及び厚さ０.１〜１μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成される。
【００４８】
補助磁極層４１ｂ５及び補助シールド層４１ｂ６は、それぞれ、主磁極層４１ｂ１のトレーリング側及びリーディング側に配置されている。補助磁極層４１ｂ５は、上述したように、ＡＢＳ４０ａ（スライダ端面４０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層４１ｂ１と磁気的に接続されているが、補助シールド層４１ｂ６は、本実施形態においては主磁極層４１ｂ１と磁気的に接続されていない。
【００４９】
補助磁極層４１ｂ５及び補助シールド層４１ｂ６のスライダ端面４０ｄ側の端部は、それぞれ、他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部４１ｂ５１及びリーディングシールド部４１ｂ６１となっている。トレーリングシールド部４１ｂ５１は、主磁極層４１ｂ１のスライダ端面４０ｄ側の端部とトレーリングギャップ層４１ｂ２を介して対向している。また、リーディングシールド部４１ｂ６１は、主磁極層４１ｂ１のスライダ端面４０ｄ側の端部とリーディングギャップ層４１ｂ２を介して対向している。このようなトレーリングシールド部４１ｂ５１及びリーディングシールド部４１ｂ６１を設けることにより、磁束のシャント効果によって、トレーリングシールド部４１ｂ５１と主磁極層４１ｂ１の端部との間、及びリーディングシールド部４１ｂ６１の端部と主磁極層４１ｂ１の端部との間における書込み磁界の磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００５０】
なお、トレーリングシールド部４１ｂ５１及びリーディングシールド部４１ｂ６１の層厚方向の長さ（厚さ）は、主磁極層３１ｂ１の同方向の厚さの数十〜数百倍程度に設定されることが好ましい。また、トレーリングギャップ層４１ｂ２のギャップ長は、１０〜１００ｎｍ程度であることが好ましく、２０〜５０ｎｍ程度であれば、より好ましい。また、リーディングギャップ層４１ｂ７のギャップ長は、０.１μｍ以上であることが好ましい。
【００５１】
補助磁極層４１ｂ５及び補助シールド層４１ｂ６は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜４μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成されている。また、トレーリングギャップ層４１ｂ２又はリーディングギャップ層４１ｂ７は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はＤＬＣ膜等から構成されている。
【００５２】
本実施形態では、書込みコイル４１ｂ３に書込み信号のみならず、マイクロ波励振信号を流すことによって、後述するように、主磁極層４１ｂ１の端部とトレーリングシールド部４１ｂ５１との間に長手方向（磁気ディスク表面の面内又は略面内方向であってトラック方向）の共鳴用磁界が発生する。この共鳴用磁界は、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界である。書込み時にこの長手方向の共鳴用磁界を磁気記録層に印加することによって、書込みに必要となる垂直方向（磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向）の書込み磁界強度を大幅に低減することができる。
【００５３】
書込みコイル絶縁層４１ｂ４は、書込みコイル４１ｂ３を取り囲んでおり、書込みコイル４１ｂ３を周囲の磁性層等から電気的に絶縁するために設けられている。書込みコイル４１ｂ３（５０）、並びにリード層５３及び５４（図５参照）は、例えば、フレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成された厚さ０.１〜５μｍ程度のＣｕ膜等から構成されている。また、書込みコイル絶縁層４１ｂ４は、例えば、フォトリソグラフィ法等を用いて形成された厚さ０.５〜７μｍ程度の加熱キュアされたフォトレジスト等で構成されている。
【００５４】
以上、薄膜磁気ヘッド４３の構成について詳細に説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは上述した構成に限定されるものではなく、他の種々の構成をとり得ることは明らかである。
【００５５】
図７は本発明による強磁性共鳴用の磁界を用いた磁気記録方法の原理を説明すると共に上述した実施形態のヘッドモデルを示すための断面図である。
【００５６】
まず、同図を用いて磁気ディスク１１の構造について説明する。磁気ディスク１１は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板１１ａ上に、磁化配向層１１ｂと、磁束ループ回路の一部として働く軟磁性裏打ち層１１ｃと、中間層１１ｄと、磁気記録層１１ｅと、保護層１１ｆとを順次積層した多層構造となっている。磁化配向層１１ｂは、軟磁性裏打ち層１１ｃにトラック幅方向の磁気異方性を付与することによって、軟磁性裏打ち層１１ｃの磁区構造を安定させて、再生出力波形におけるスパイク状ノイズの抑制を図っている。また、中間層１１ｄは、磁気記録層１１ｅの磁化の配向及び粒径を制御する下地層の役割を果たしている。
【００５７】
ここで、ディスク基板１１ａは、ガラス、ニッケルリン（ＮｉＰ）被覆Ａｌ合金、シリコン（Ｓｉ）等から形成されている。磁化配向層１１ｂは、反強磁性材料であるＰｔＭｎ等から形成されている。軟磁性裏打ち層１１ｃは、軟磁性材料であるコバルトジルコニウムニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）等のコバルト（Ｃｏ）系アモルファス合金、鉄（Ｆｅ）合金、軟磁性フェライト等、又は軟磁性膜／非磁性膜の多層膜等から形成されている。中間層１１ｄは、非磁性材料であるＲｕ合金等から形成されている。ここで、中間層１１ｄは、磁気記録層１１ｅの垂直磁気異方性を制御可能であれば、その他の非磁性金属若しくは合金、又は低透磁率の合金等でもよい。保護層１１ｆは、化学的蒸着（ＣＶＤ）法等によるカーボン（Ｃ）材料等から形成されている。
【００５８】
磁気記録層１１ｅは、例えば、コバルトクロムプラチナ（ＣｏＣｒＰｔ）系合金、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、鉄プラチナ（ＦｅＰｔ）系合金、又はＣｏＰｔ／パラジウム（Ｐｄ）系の人工格子多層膜等から形成されている。また、この磁気記録層１１ｅにおいては、磁化の熱揺らぎを抑制するため、垂直磁気異方性エネルギーが、例えば１×１０６ｅｒｇ／ｃｃ（０.１Ｊ／ｍ３）以上に調整されていることが好ましい。この場合、磁気記録層１１ｅの保磁力の値は、例えば、５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度又はそれ以上となる。さらに、この磁気記録層１１ｅの強磁性共鳴周波数ＦＲは、磁気記録層１１ｅを構成する磁性粒子の形状、サイズ、構成元素等により決定される固有の値であるが、概ね１〜１５ＧＨｚ程度となっている。この強磁性共鳴周波数ＦＲは、１つだけ存在する場合もあれば、スピン波共鳴が生じた際のように、複数存在する場合もある。
【００５９】
次いで、同図を用いて、本発明による磁気記録方法の原理を説明する。書込みコイル４１ｂ３（５２）へのマイクロ波励振信号の通電によって発生する共鳴用磁界に対応する磁束７０は、マイクロ波帯域の高周波であるので、表皮効果によって、主磁極層４１ｂ１のトレーリング側の表面から磁気記録層１１ｅ内を介してトレーリングシールド部４１ｂ５１のリーディング側の表面に至る領域に多く分布することになる。例えば、周波数が１０ＧＨｚ程度の場合、主磁極層４１ｂ１及びトレーリングシールド部４１ｂ５１の表面における磁束７０の侵入深さは５０ｎｍ程度である。その結果、共鳴用磁界は、磁気記録層１１ｅよりもディスク基板１１ａ側の領域には大きな強度を持たず、磁気記録層１１ｅ内において同層面にほぼ平行な成分が主となる。
【００６０】
ここで、磁気記録層１１ｅの磁化は、自身の層面に垂直又は略垂直な方向を有している。この磁気記録層１１ｅに、磁束７０に対応する同層面内方向の共鳴用磁界が印加される場合、共鳴用磁界の周波数を磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数とすることによって、書込みに必要な、磁束７１による垂直方向の書込み磁界の値を大幅に低減することが可能となる。ここで、書込み磁界の低減効果が見込まれる強磁性共鳴周波数ＦＲの近傍の範囲は、プラスマイナス０.５ＧＨｚ程度である。
【００６１】
実際、磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲを有する共鳴用磁界を印加することによって、例えば、磁気記録層１１ｅの磁化を反転させることができる垂直方向の書込み磁界を４０％程度低減し、６０％程度とすることが可能となる。すなわち、共鳴用磁界を印加する前における磁気記録層１１ｅの保磁力が
５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度であっても、磁気記録層の面内方向の共鳴用磁界を印加することにより、この保磁力を実効的に２.４ｋＯｅ（１９２ｋＡ／ｍ）程度にまで低減することが可能となる。
【００６２】
なお、共鳴用磁界の強度は、磁気記録層の異方性磁界をＨＫとして、０.１ＨＫ〜０.２ＨＫ程度であることがより好ましく、その周波数は、磁気記録層１０ｅの構成材料及び層厚等によるが、１〜１５ＧＨｚ程度であることが好ましい。
【００６３】
以上、上述した磁気記録方法によれば、いわゆる熱アシスト（加熱）によることなく、大きな保磁力を有する磁気ディスクに高精度でデータ信号の書込みを行うことができることが理解される。さらに、以上に述べた薄膜磁気ヘッドによれば、電子放出源、レーザ光源等の大きな負担となる特別の素子を用いることなく、このような磁気記録方法を実現することができ、コンパクト化及び低コスト化が可能となる。特に、本実施形態においては、新たなコイルを設ける必要もないので、コンパクト化及び低コスト化をより一層確実にする。
【００６４】
図８は本実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【００６５】
同図において、１２は磁気ディスク１１を回転駆動するスピンドルモータ、８０はこのスピンドルモータ１２のドライバであるモータドライバ、８１はＶＣＭ８２のドライバであるＶＣＭドライバ、８３はコンピュータ８４の制御に従ってモータドライバ８０を及びＶＣＭドライバ８２を制御するハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、８５は薄膜磁気ヘッド１４のヘッドアンプ８５ａ及びリードライトチャネル８５ｂを含むリードライトＩＣ回路、８６はマイクロ波励振信号を供給するマイクロ波供給回路、８７は薄膜磁気ヘッド１４の書込みヘッド素子への伝送線路（書込みヘッド素子用配線部材３２）に設けられた結合回路をそれぞれ示している。
【００６６】
次に、金属筐体１０内に設けられた金属リブ１８及び電波吸収部材２０について説明する。図１及び図２に示すように、金属リブ１８は、磁気ディスクドライブ装置の縦方向及び横方向に伸長しており、これによって、水平断面が矩形形状の多数の空洞１９が形成されている。各空洞１９の長手方向の長さｂ（図２（Ａ）参照）は、強磁性共鳴用のマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満となるように設定されている。即ち、金属リブ１８によって形成される空洞１９は、その長手方向長さｂ及び短手方向長さａが共に、マイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さよりも短く設定されている。これにより、マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じないので、マイクロ波励振信号の吸収を防止することができる。
【００６７】
また、図２（Ｂ）に示すように、金属リブ１８の先端とこの先端に対向する金属筐体１０の蓋部１０ａの内壁面との距離ｈがマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満となるように設定されている。これにより、マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じないので、マイクロ波励振信号の吸収を防止することができる。
【００６８】
さらに、金属筐体１０の蓋部１０ａの内壁面と、図２（Ｂ）に示す側壁１０ｂ及び１０ｃを含む４つの側壁の内壁面とには、電波吸収部材２０が貼付けられている。この電波吸収部材２０は、合成ゴムにフェライト粉末を混合した複合フェライト吸収材であり、例えば、ＴＤＫ株式会社製の薄型電波吸収材（ＩＲ−Ｋ材、ＩＲ−Ｅ材、ＩＪ材）等である。この電波吸収部材２０により、マイクロ波の高次モードについても伝搬を阻止することが可能となる。
【００６９】
このように本実施形態によれば、金属リブ１８によって構成される空洞１９の寸法が、マイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さよりも短く、即ちマイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法とされているので、マイクロ波励振信号のエネルギーが共振によって吸収されるような不都合が生じない。もちろん、本実施形態によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気ディスクに高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
【００７０】
また、金属リブ１８の先端とこの先端に対向する金属筐体１０の蓋部１０ａの内壁面との距離ｈがマイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さより短いため、金属リブ１８と金属筐体１０の内壁面との間での共振点がマイクロ波励振信号の共振周波数から離れ、共振によるエネルギー吸収を大幅に低減化することができる。
【００７１】
図９は従来技術のように金属筐体内に金属リブが存在しない場合の周波数対共振の強さを表わす特性図であり、図１０は本実施形態のように金属筐体内に金属リブが存在する場合の周波数対共振の強さを表わす特性図である。
【００７２】
両図を比較すれば明確であるように、本実施形態のごとく金属リブ１８により空洞１９を設けた場合、１〜１０ＧＨｚの周波数帯域に渡って、共振が減少しており、特に１〜２ＧＨｚの周波数帯域において、共振が著しく抑圧されている。従って、本実施形態のごとき金属リブ１８を設けることにより、共振によるエネルギー吸収を大幅に低減化可能であることが分かる。
【００７３】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を一部省略して概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の磁気記録再生装置を要部の構成を概略的に示す平面図及び側断面図である。
【図３】図１及び図２の磁気記録再生装置におけるＨＧＡの部分の断面図である。
【図４】図１及び図２の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示す斜視図である。
【図５】図４の薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。
【図６】図１及び図２の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示しており、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明による磁気記録方法の原理を説明すると共に図１及び図２の実施形態のヘッドモデルを示す断面図である。
【図８】図１及び図２の実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】従来技術のように金属筐体内に金属リブが存在しない場合の周波数対共振の強さを表わす特性図である。
【図１０】図１及び図２の実施形態のように金属筐体内に金属リブが存在する場合の周波数対共振の強さを表わす特性図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 金属筐体
１１ 磁気ディスク
１１ａ ディスク基板
１１ｂ 磁化配向層
１１ｃ 軟磁性裏打ち層
１１ｄ 中間層
１１ｅ 磁気記録層
１１ｆ 保護層
１２ スピンドルモータ
１３ 駆動アーム
１４ 薄膜磁気ヘッド
１５ キャリッジ装置
１６ ピボットベアリング軸
１７ ＨＧＡ
１８ 金属リブ
１９ 空洞
２０ 電波吸収部材
３０ ロードビーム
３１ フレクシャ
３２ 書込みヘッド素子用配線部材
３２ａ 上側接地導体
３２ｂ、３２ｃ 誘電体層
３２ｄ 導体線路
３３ ワイヤ
４０ スライダ基板
４０ａ ＡＢＳ
４０ｂ 素子形成面
４０ｃ、４０ｄ スライダ端面
４１ 磁気ヘッド素子
４１ａ ＭＲ読出しヘッド素子
４１ａ１ ＭＲ積層体
４１ａ２ 下部シールド層
４１ａ３ 上部シールド層
４１ｂ インダクティブ書込みヘッド素子
４１ｂ１、５０ 主磁極層
４１ｂ１１ 主磁極ヨーク層
４１ｂ１２ 主磁極主要層
４１ｂ２ トレーリングギャップ層
４１ｂ３、５２ 書込みコイル
４１ｂ４ 書込みコイル絶縁層
４１ｂ５、５１ 補助磁極層
４１ｂ５１ トレーリングシールド部
４１ｂ６ 補助シールド層
４１ｂ６１ リーディングシールド部
４１ｂ７ リーディングギャップ層
４２ 被覆部
４３、４４、４５、４６ 端子電極
５３、５４ リード層
７０、７１ 磁束
８０ モータドライバ
８１ ＶＣＭ
８２ ＶＣＭドライバ
８３ ＨＤＣ
８４ コンピュータ
８５ リードライトＩＣ回路
８５ａ ヘッドアンプ
８５ｂ リードライトチャネル
８６ マイクロ波供給回路
８７ 結合回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属筐体と、該金属筐体内に設けられており、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、該金属筐体内に設けられており、書込み信号に応じて前記磁気記録層への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて前記磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、該金属筐体内に設けられており、前記書込み信号を生成する書込み信号生成手段と、該金属筐体内に設けられており、前記マイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振手段と、該金属筐体内に設けられており、前記マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号を前記共鳴磁界発生手段へ印加すると共に前記書込み信号生成手段が生成した書込み信号を前記書込み磁界発生手段へ印加する伝送手段と、前記金属筐体内に設けられており、前記マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法を各々が有する水平断面が矩形の複数の空洞を形成している金属リブとを備えていることを特徴とするマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置。
【請求項２】
前記空洞の長手方向の長さが前記マイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項３】
前記金属リブの先端と該先端に対向する前記金属筐体の内壁面との距離が前記マイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】
前記金属筐体の内壁面の少なくとも一部に固着されており、前記マイクロ波励振信号を吸収するための電波吸収部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】
前記薄膜磁気ヘッドが、媒体対向面を有する基板の素子形成面に形成されており、書込み時に自身の媒体対向面側の端部から書込み磁界を発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分が該主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも該主磁極及び該補助磁極の間を通過するように形成されており、前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段を構成するコイル手段とを有するインダクティブ書込みヘッド素子を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項６】
前記磁気記録媒体の前記磁気記録層の位置において、前記書込み磁界が該磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、前記共鳴用磁界が該磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向を有するように設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１】
金属筐体と、該金属筐体内に設けられており、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、該金属筐体内に設けられており、書込み信号に応じて前記磁気記録層への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて前記磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲ又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、該金属筐体内に設けられており、前記書込み信号を生成する書込み信号生成手段と、該金属筐体内に設けられており、前記マイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振手段と、該金属筐体内に設けられており、前記マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号を前記共鳴磁界発生手段へ印加すると共に前記書込み信号生成手段が生成した書込み信号を前記書込み磁界発生手段へ印加する伝送手段と、前記金属筐体内に設けられており、前記マイクロ波励振信号の周波数において共振が生じない寸法を各々が有する水平断面が矩形の複数の空洞を形成している金属リブとを備えていることを特徴とするマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置。
【請求項２】
前記空洞の長手方向の長さが前記マイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項３】
前記金属リブの先端と該先端に対向する前記金属筐体の内壁面との距離が前記マイクロ波励振信号の１／２波長に相当する長さ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】
前記金属筐体の内壁面の少なくとも一部に固着されており、前記マイクロ波励振信号を吸収するための電波吸収部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】
前記薄膜磁気ヘッドが、媒体対向面を有する基板の素子形成面に形成されており、書込み時に自身の媒体対向面側の端部から書込み磁界を発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分が該主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも該主磁極及び該補助磁極の間を通過するように形成されており、前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段を構成するコイル手段とを有するインダクティブ書込みヘッド素子を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項６】
前記磁気記録媒体の前記磁気記録層の位置において、前記書込み磁界が該磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、前記共鳴用磁界が該磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向を有するように設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２８３０９７（Ｐ２００９−２８３０９７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３６６０７（Ｐ２００８−１３６６０７）
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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