マイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド及び磁気記録再生装置
【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、しかも周波数のより高いマイクロ波帯においても磁気記録媒体にマイクロ波共鳴用磁界を印加することのできるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド及びこ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媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段と、書込み磁界発生手段とは独立して設けられており、マイクロ波励振電流を流すことによって磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体とを備えている。
【解決手段】書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段と、書込み磁界発生手段とは独立して設けられており、マイクロ波励振電流を流すことによって磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体とを備えている。
【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及びこの薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク駆動装置に代表される磁気記録再生装置の高記録密度化に伴い、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報のビットセルが微細化され、その結果、いわゆる熱揺らぎによって薄膜磁気ヘッドの読出しヘッド素子から検出される信号が揺らいでＳ／Ｎ（信号対雑音比）が劣化し、最悪の場合、信号が消失することが起こり得る。
【０００３】
このため、近年実用化されている垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体においては、これを構成する記録膜の垂直磁気異方性エネルギーＫｕを高めることが有効となる。一方、熱揺らぎに対応する熱安定性指数Ｓは次式で表され、通常５０以上が必要といわれている。
【０００４】
Ｓ＝Ｋｕ・Ｖ／ｋＢ・Ｔ （１）
ここで、Ｋｕ：垂直磁気異方性エネルギー、Ｖ：記録膜を構成する結晶粒の体積、ｋＢ：ボルツマン常数、Ｔ：絶対温度である。
【０００５】
いわゆるＳｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈモデルによれば、記録膜の異方性磁界Ｈｋと保磁力Ｈｃは次式で示され、Ｋｕの増加と共に、保磁力Ｈｃは増加する（ただし、通常の記録膜ではＨｋ＞Ｈｃ）。
【０００６】
Ｈ＝Ｈｃ＝２Ｋｕ／Ｍｓ （２）
ただし、Ｍｓ：記録膜の飽和磁化である。
【０００７】
所期のデータ系列に対応した記録膜の磁化反転を行うには、薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド素子は、最大でその記録膜の異方性磁界Ｈｋ程度の急峻な記録磁界を印加しなければならない。垂直磁気記録方式を用いて実用化された磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ）装置では、いわゆる単磁極を用いた書込みヘッド素子が用いられ、その浮上面（ＡＢＳ）の表面からから記録膜に垂直方向に記録磁界が印加される。この垂直記録磁界の強度は、単磁極を形成する軟磁性材料の飽和磁束密度Ｂｓに比例するため、この飽和磁束密度Ｂｓのできるだけ高い材料が開発され実用化されている。しかし、飽和磁束密度Ｂｓは、いわゆるＳｌａｔｅｒ−Ｐａｕｌｉｎｇ曲線から、Ｂｓ＝２．４Ｔ（テスラ）が実用的な上限であり、現状は実用的限界に迫っている。また、現用の単磁極の厚さや幅は１００〜２００ｎｍ程度であるが、記録密度を高める場合には、厚さや幅をさらに小さくする必要があり、それに伴って、発生する垂直磁界はより低下してしまう。
【０００８】
このように、書込みヘッド素子の記録能力限界から、高密度記録が難しくなっているのが現状である。このため、記録膜をレーザ光などで照射・昇温させ、記録膜の保磁力Ｈｃを下げた状態で信号を記録するいわゆる熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：Ｔｈｅｒｍａｌ
Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）方式が提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１においては、電子放出源を用いて磁気記録媒体に電子を照射し、磁気記録媒体の記録部を加熱昇温させて保磁力を低下させた上で、磁気記録ヘッドによる磁気的情報の記録を可能としている。また、特許文献２においては、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に接して設けられた近接場光プローブを構成する散乱体に、ヘッド内に設けられた半導体レーザ素子を用いてレーザ光を照射して近接場光を発生させ、この近接場光を磁気記録媒体に及ぼして磁気記録媒体の加熱昇温を図る技術が開示されている。
【００１０】
しかしながら、これらの熱アシスト磁気記録方式にも、技術上、種々の困難な点が生じており、問題となっている。
【００１１】
例えば、１）磁気素子と光素子とを搭載した薄膜磁気ヘッドが必須となるが、これは、構造が極めて複雑であり、製造コストも高価となってしまう、２）保磁力Ｈｃの温度特性変化の大きい記録膜の開発が必要となる、３）記録過程における熱減磁により、隣接トラック消去や記録状態の不安定性が生じるなど、大きな課題を有している。
【００１２】
一方、近年、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子の高感度化を狙いに、電子伝導におけるスピンの挙動（Ｓｐｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）に関する研究が活発になってきており、これを、磁気記録媒体の記録膜の磁化反転に応用し、磁化反転に必要な垂直磁界を低減させようという研究が開始されている（非特許文献１、特許文献３及び４）。
【００１３】
この技術は、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直記録磁界と同時に印加するものであり、面内方向に印加する交流磁界の周波数は、記録膜の強磁性共鳴周波数に対応するマイクロ波帯の超高周波（数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）である。面内方向の交流磁界と垂直記録磁界との同時印加により、垂直方向の所要反転磁界を記録膜の異方性磁界Ｈｋの６０％程度に低下させることが可能であるとの解析結果が報告されている。この技術が実用化されれば、構成が複雑なＴＡＭＲ方式を用いる必要もなく、さらに、記録膜の異方性磁界Ｈｋを高めることが可能になるので、記録密度の大幅な向上が期待される。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献３】特開２００７−２９９４６０号公報
【特許文献４】特開２００８−１５９１０５号公報
【非特許文献１】J. Zhu,“RecordingWell Below Medium Coercivity Assisted by Localized Microwave Utilizing SpinTransfer”, Digest of MMM, 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来のマイクロ波磁界放射手段は、磁性体に巻回された書込みコイル又は書込みコイルとは別個に設けられた副コイルであるため、印加すべきマイクロ波の周波数がより高くなるとその部分で放射してしまい、たとえ供給電力を増大させても磁気記録媒体面に対して垂直方向にマイクロ波磁界を放射することができなくなる。このため、マイクロ波の周波数がより高くなると、記録膜の異方性磁界Ｈｋを高めることが極めて困難となる。
【００１６】
従って、本発明の目的は、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド及びこの薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、周波数のより高いマイクロ波帯においても磁気記録媒体にマイクロ波共鳴用磁界を印加することのできるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド及びこ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】
【００１８】
本発明によれば、書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段と、書込み磁界発生手段とは独立して設けられており、マイクロ波励振電流を流すことによって磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体とを備えたマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１９】
磁性体に巻回されたコイルではなく、偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を薄膜磁気ヘッド内に設けるようにしたので、より高い周波数のマイクロ波帯においても、電界及び磁界を磁気記録媒体面に対して垂直方向に放射することができる。なお、コプレーナ型マイクロ波放射体は、平面構造型の導波路の一種であるコプレーナ導波路（ＣＰＷ）にマイクロ波励振電流を流すことによって電磁界を放射するようにした放射体である。
【００２０】
特に、本発明では、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を用いているため、放射パターンの中央部に電気力線が凸状に生じることから、その部分に電界及び磁界が発生し、その結果、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。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。なお、共鳴用磁界とは、磁気記録媒体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、その磁気記録層の保磁力を効率良く低減させることができ、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。つまり、保磁力を低減させることによって、磁化反転し易くなるため、小さい記録磁界で効率よく記録を行うことができることとなる。
【００２１】
なお、本明細書において用いられる用語は以下のごとく定義される。基板の素子形成面に形成された構成要素の層構造において、基準となる層よりも基板側にある構成要素を、基準となる層の「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層よりも積層される方向側にある構成要素を、基準となる層の「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上に下部磁極層がある」とは、下部磁極層が、絶縁層よりも積層される方向側にあることを意味する。
【００２２】
主磁極と補助磁極と主磁極及び補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、書込み磁界発生手段が上述のコイル手段であり、コプレーナ型マイクロ波放射体の偶数個の線路導体が主磁極及び補助磁極間に配置されていることが好ましい。垂直磁気記録型書込みヘッド素子においては、主磁極の先端の補助磁極側における端縁に最も強い書込み磁界が発生するので、マイクロ波放射体の少なくとも線路導体をこの位置に配置することにより、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。この場合、コプレーナ型マイクロ波放射体の２つの接地導体が、主磁極及び補助磁極によってそれぞれ構成されていることがより好ましい。
【００２３】
偶数個の線路導体のうち、隣接する２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせる移相手段を備えることが好ましい。この場合、移相手段が、２つの線路導体にそれぞれ接続されており、互いの線路長がマイクロ波励振電流の１／２波長異なる２つの伝送線路からなることがより好ましい。
【００２４】
コプレーナ型マイクロ波放射体が、２つの線路導体を有していることも好ましい。
【００２５】
本発明によれば、さらに、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段、及び書込み磁界発生手段とは独立して設けられておりマイクロ波励振電流を流すことによって磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を含む薄膜磁気ヘッドと、書込み信号を生成して書込み磁界発生手段へ印加する書込み信号供給手段と、マイクロ波励振電流を生成してコプレーナ型マイクロ波放射体へ印加するマイクロ波励振電流供給手段とを備えたマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置が提供される。
【００２６】
磁性体に巻回されたコイルではなく、偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を薄膜磁気ヘッド内に設けるようにしたので、より高い周波数のマイクロ波帯においても、電界及び磁界を磁気記録媒体面に対して垂直方向に放射することができる。前述したように、コプレーナ型マイクロ波放射体は、平面構造型の導波路の一種であるコプレーナ導波路（ＣＰＷ）にマイクロ波励振電流を流すことによって電磁界を放射するようにした放射体である。
【００２７】
特に、本発明では、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を用いているため、放射パターンの中央部に電気力線が凸状に生じることから、その部分に電界及び磁界が発生し、その結果、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。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。前述したように、共鳴用磁界とは、磁気記録媒体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、その磁気記録層の保磁力を効率良く低減させることができ、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。つまり、保磁力を低減させることによって、磁化反転し易くなるため、小さい記録磁界で効率よく記録を行うことができることとなる。
【００２８】
主磁極と補助磁極と主磁極及び補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、書込み磁界発生手段が上述のコイル手段であり、コプレーナ型マイクロ波放射体の偶数個の線路導体が主磁極及び補助磁極間に配置されていることが好ましい。垂直磁気記録型書込みヘッド素子においては、主磁極の先端の補助磁極側における端縁に最も強い書込み磁界が発生するので、マイクロ波放射体の少なくとも線路導体をこの位置に配置することにより、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。この場合、コプレーナ型マイクロ波放射体の２つの接地導体が、主磁極及び補助磁極によってそれぞれ構成されていることがより好ましい。
【００２９】
偶数個の線路導体のうち、隣接する２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせる移相手段を備えることが好ましい。この場合、移相手段が、２つの線路導体にそれぞれ接続されており、互いの線路長がマイクロ波励振電流の１／２波長異なる２つの伝送線路からなることがより好ましい。
【００３０】
コプレーナ型マイクロ波放射体が、２つの線路導体を有していることも好ましい。
【００３１】
マイクロ波励振電流供給手段の一方の出力端子がコプレーナ型マイクロ波放射体の移相手段を介して２つの線路導体に接続されており、コプレーナ型マイクロ波励振電流供給手段の他方の出力端子が接地導体に抵抗を介して接続されていることも好ましい。
【００３２】
直流励振電流を生成してコプレーナ型マイクロ波放射体へ印加する直流励振電流供給回路をさらに備えたことも好ましい。
【００３３】
磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、書込み磁界がこの磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、共鳴用磁界が磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向を有するように設定されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、より高い周波数のマイクロ波帯においても、電界及び磁界を磁気記録媒体面に対して垂直方向に放射することができる。特に、本発明では、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を用いているため、放射パターンの中央部に電気力線が凸状に生じることから、その部分に電界及び磁界が発生し、その結果、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。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】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の構成要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００３６】
図１は本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は図１の磁気記録再生装置におけるヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の部分の断面図である。
【００３７】
図１には磁気記録再生装置として磁気ディスクドライブ装置が示されており、同図において、１０はスピンドルモータ１１によってその回転軸１１ａの回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は磁気ディスク１０に対してデータ信号の書込み及び読出しを行うための薄膜磁気ヘッド（スライダ）１３を各磁気ディスク１０の表面に適切に対向させるためのＨＧＡ、１４は磁気ヘッドスライダ１３を磁気ディスク１０のトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置をそれぞれ示している。
【００３８】
アセンブリキャリッジ装置１４は、ピボットベアリング軸１５を中心にして角揺動可能なキャリッジ１６と、このキャリッジ１６を角揺動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１７とから主として構成されている。キャリッジ１６には、ピボットベアリング軸１５の方向にスタックされた複数の駆動アーム１８の基部が取り付けられており、各駆動アーム１８の先端部にはＨＧＡ１２が固着されている。なお、単数の磁気ディスク１０、単数の駆動アーム１８及び単数のＨＧＡ１２が磁気記録再生装置に設けられていても良い。
【００３９】
図１において、さらに、１９は薄膜磁気ヘッド１３の書込み及び読出し動作を制御すると共に、後述する強磁性共鳴用のマイクロ波励振電流を制御するための記録再生及び共鳴制御回路を示している。
【００４０】
図２に示すように、ＨＧＡ１２は、薄膜磁気ヘッド１３と、この薄膜磁気ヘッド１３を支持するための金属導電材料によるロードビーム２０及びフレクシャ２１と、マイクロ波励振電流及び直流励振電流を流すための伝送線路である励振電流用配線部材２２とを備えている。なお、図示されていないが、ＨＧＡ１２には、薄膜磁気ヘッド１３の書込みヘッド素子に印加される書込み信号を流すため、及び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ヘッド素子用配線部材も設けられている。
【００４１】
薄膜磁気ヘッド１３は、弾性を有するフレクシャ２１の一端に取り付けられており、このフレクシャ２１とその他端が取り付けられたロードビーム２０とによって、薄膜磁気ヘッド１３を支持するサスペンションが構成されている。
【００４２】
励振電流用配線部材２２は、その全長の大部分が上下に接地導体を有するストリップ線路で構成されている。即ち、図２に示すように、下側接地導体を構成するロードビーム２０と上側接地導体２２ａとの間に、例えばポリイミド等の誘電体材料による誘電体層２２ｂ及び２２ｃを介して銅（Ｃｕ）等による導体線路２２ｄを挟んだ構成となっている。励振電流用配線部材２２としては、このストリップ線路がロードビーム表面と平行に１本形成されている（マイクロ波回路が不平衡構造の場合）。ストリップ線路の磁気ヘッド側の先端は、本実施形態では、ワイヤ２３を用いたワイヤボンディングによって端子電極に接続されている。一方、図示されていないが、書込みヘッド素子及び読出しヘッド素子用の配線部材は、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書込みヘッド素子及び読出しヘッド素子の端子電極に接続されている。ワイヤボンディングを用いることなくボールボンディングによって配線部材と端子電極とを接続するように構成しても良い。
【００４３】
図３は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の全体を概略的に示す斜視図である。
【００４４】
同図に示すように、薄膜磁気ヘッド１３は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ３０ａを有するスライダ基板３０と、ＡＢＳ３０ａを底面とした際の１つの側面に相当しておりこのＡＢＳ３０ａと垂直な素子形成面３０ｂに設けられた磁気ヘッド素子３１と、磁気ヘッド素子３１を覆うように素子形成面３０ｂ上に設けられた保護部３２と、保護部３２の層面から露出している５つの端子電極３３、３４、３５、３６及び３７とを備えている。
【００４５】
ここで、磁気ヘッド素子３１は、磁気ディスクからデータ信号を読出すための磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子３１ａと、磁気ディスクにデータ信号を書込むためのインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂとから主に構成されており、端子電極３３及び３４はＭＲ読出しヘッド素子３１ａに電気的に接続されており、端子電極３５及び３６はインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂに電気的に接続されており、端子電極３７は後述するコプレーナ導波路（ＣＰＷ）の２つの線路導体３８ａ及び３８ｂ（図４）の一端に電気的に接続されている。線路導体３８の他端は接地されている（不平衡構造の場合）。
【００４６】
なお、端子電極３３、３４、３５、３６及び３７は、図３に示された位置に限定されるものではなく、この素子形成面３０ｂのどの位置にどのような配列で設けても良いし、また、例えば、ＡＢＳ３０ａとは反対側の面におけるスライダ端面３０ｃに設けられていても良い。さらに、浮上量を調整するためのヒータを備えている場合は、そのヒータに電気的に接続される端子電極が設けられる。
【００４７】
ＭＲ読出しヘッド素子３１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂにおいては、各素子の一端がＡＢＳ３０ａ側の面におけるスライダ端面３０ｄに達している。ここでスライダ端面３０ｄとは、薄膜磁気ヘッド１３の磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちＡＢＳ３０ａ以外の面であって主に保護部３２の端面からなる面である。これらＭＲ読出しヘッド素子３１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂの一端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受によるデータ信号の読出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書込みとが行われる。なお、スライダ端面３０ｄに達した各素子の一端及びその近傍には、保護のために極めて薄いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されていてもよい。
【００４８】
図４は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の全体を概略的に示すと共に図３のＡ−Ａ線断面図であり、図５は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３をＡＢＳ側から見た構成を概略的に示す断面図であり、図６は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の一部の構成を基板に対して上面側から見た図であり、図７は図６の下側の層の構成を基板に対して上面側から見た図である。
【００４９】
図４及び図５において、３０はアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなるスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ３０ａを有している。このスライダ基板３０の素子形成面３０ｂ上に、ＭＲ読出しヘッド素子３１ａと、インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂと、インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂ内に形成された、後述するＣＰＷの２つの線路導体３８ａ及び３８ｂと、これらの素子を保護する保護部３２とが主に形成されている。
【００５０】
ＭＲ読出しヘッド素子３１ａは、ＭＲ積層体３１ａ１と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３とを含んでいる。ＭＲ積層体３１ａ１は、面内通電型（ＣＩＰ）ＧＭＲ多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ）ＧＭＲ多層膜、又はＴＭＲ多層膜からなっており、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３は、ＭＲ積層体３１ａ１が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００５１】
このＭＲ積層体３１ａ１がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３の各々とＭＲ積層体３１ａ１との間に絶縁用の下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体３１ａ１にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３１ａ１がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３はそれぞれ上部及び下部の電極層としても機能する。この場合、下部シールドギャップ層、上部シールドギャップ層及びＭＲリード導体層は不要である。なお、図示されていないが、ＭＲ積層体３１ａ１のトラック幅方向の両側には、絶縁層か、又は磁区構造を安定させる縦バイアス磁界を印加するためのバイアス絶縁層及びハードバイアス層が形成される。
【００５２】
ＭＲ積層体３１ａ１は、例えば、ＴＭＲ多層膜を含む場合、イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）、プラチナマンガン（ＰｔＭｎ）、ニッケルマンガン（ＮｉＭｎ）又はルテニウムロジウムマンガン（ＲｕＲｈＭｎ）等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば２つのコバルト鉄（ＣｏＦｅ）等の強磁性膜がルテニウム（Ｒｕ）等の非磁性金属膜を挟んだ３層膜から構成されており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）又はマグネシウム（Ｍｇ）等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電膜からなるトンネルバリア層と、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１ｎｍ程度の強磁性膜とニッケル鉄（ＮｉＦｅ）等からなる厚さ３〜４ｎｍ程度の強磁性膜との２層膜から構成されており、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。
【００５３】
また、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のＮｉＦｅ（パーマロイ等）、コバルト鉄ニッケル（ＣｏＦｅＮｉ）、ＣｏＦｅ、窒化鉄（ＦｅＮ）又は窒化鉄ジルコニウム（ＦｅＺｒＮ）膜等から構成される。
【００５４】
インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂは、垂直磁気記録用であり、データ信号の書込み時に自身のＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部から書込み磁界の発生する主磁極としての主磁極層３１ｂ１と、トレーリングギャップ層３１ｂ２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及び補助磁極層の間を通過するように形成された書込みコイル３１ｂ３と、書込みコイル絶縁層３１ｂ４と、ＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層３１ｂ５と、補助シールドとしての補助シールド層３１ｂ６と、リーディングギャップ層３１ｂ７とを備えている。
【００５５】
主磁極層３１ｂ１は、書込みコイル３１ｂ３に書込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極ヨーク層３１ｂ１１及び主磁極主要層３１ｂ１２から構成されている。ここで、主磁極層３１ｂ１のＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層３１ｂ１２のみの層厚に相当しており小さくなっている。その結果、データ信号の書込み時には、この端部から高記録密度化に対応した微細な書込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層３１ｂ１１及び主磁極主要層３１ｂ１２は、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された、それぞれ厚さ０.５〜３.５μｍ程度及び厚さ０.１〜１μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成される。
【００５６】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６は、それぞれ、主磁極層３１ｂ１のトレーリング側及びリーディング側に配置されている。補助磁極層３１ｂ５は、上述したように、ＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続されているが、補助シールド層３１ｂ６は、本実施形態においては主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続されていない。
【００５７】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６のスライダ端面３０ｄ側の端部は、それぞれ、他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１となっている。トレーリングシールド部３１ｂ５１は、主磁極層３１ｂ１のスライダ端面３０ｄ側の端部とトレーリングギャップ層３１ｂ２を介して対向している。また、リーディングシールド部３１ｂ６１は、主磁極層３１ｂ１のスライダ端面３０ｄ側の端部とリーディングギャップ層３１ｂ２を介して対向している。このようなトレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１を設けることにより、磁束のシャント効果によって、トレーリングシールド部３１ｂ５１と主磁極層３１ｂ１の端部との間、及びリーディングシールド部３１ｂ６１の端部と主磁極層３１ｂ１の端部との間における書込み磁界の磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００５８】
なお、補助磁極層３１ｂ５又は補助シールド層３１ｂ６を適切に加工して、補助磁極層３１ｂ５又は補助シールド層３１ｂ６の一部を、主磁極層３１ｂ１のトラック幅方向の両側近傍に配置して、いわゆる側面シールドを付与することも可能である。この場合、磁束のシャント効果が増強される。
【００５９】
なお、トレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１の層厚方向の長さ（厚さ）は、主磁極層３１ｂ１の同方向の厚さの数十〜数百倍程度に設定されることが好ましい。また、トレーリングギャップ層３１ｂ２のギャップ長は、１０〜１００ｎｍ程度であることが好ましく、２０〜５０ｎｍ程度であれば、より好ましい。また、リーディングギャップ層３１ｂ７のギャップ長は、０.１μｍ以上であることが好ましい。
【００６０】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜４μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成されている。また、トレーリングギャップ層３１ｂ２又はリーディングギャップ層３１ｂ７は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はＤＬＣ膜等から構成されている。
【００６１】
図６に示すように、書込みコイル３１ｂ３には、リード導体３１ｂ３１並びにビアホール導体３１ｂ３２、３１ｂ３３及び３１ｂ３４等を介して書込み信号が流される。書込みコイル絶縁層３１ｂ４は、書込みコイル３１ｂ３を取り囲んでおり、書込みコイル３１ｂ３を周囲の磁性層等から電気的に絶縁するために設けられている。書込みコイル３１ｂ３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。リード導体３１ｂ３１並びにビアホール導体３１ｂ３２、３１ｂ３３及び３１ｂ３４も、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Ｃｕ膜等から構成されている。また、書込みコイル絶縁層３１ｂ４は、例えば、フォトリソグラフィ法等を用いて形成された厚さ０.５〜７μｍ程度の加熱キュアされたフォトレジスト等で構成されている。
【００６２】
図４〜図７に示すように、本実施形態では、主磁極層３１ｂ１の主磁極主要層３１ｂ１２と、補助磁極層３１ｂ５のトレーリングシールド部３１ｂ５１との間に、ＣＰＷの互いに平行に伸長する２つの線路導体３８ａ及び３８ｂが形成されている。さらに、本実施形態では、主磁極層３１ｂ１（主磁極主要層３１ｂ１２）及び補助磁極層３１ｂ５（トレーリングシールド部３１ｂ５１）が、ＣＰＷの２つの接地導体を構成している。従って、主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５は、抵抗等を介して接地されている。
【００６３】
線路導体３８ａの一端はリード導体３８ａ１及びビアホール導体３８ａ３及び３８ｂ３を介して接地されており、その他端はリード導体３８ａ２及びビアホール導体３８ａ４及び３８ｂ４を介して、さらに励振電流用配線部材２２（図２）を介して励振電流供給回路の出力端子に接続されている。また、線路導体３８ｂの一端はリード導体３８ｂ１及びビアホール導体３８ｂ３を介して接地されており、その他端はリード導体３８ｂ２及びビアホール導体３８ｂ４を介して、さらに励振電流用配線部材２２（図２）を介して励振電流供給回路の出力端子に接続されている。
【００６４】
これにより、マイクロ波放射器である線路導体３８ａには、励振電流供給回路のマイクロ波発振器から、ビアホール導体３８ｂ４及び３８ａ４、リード導体３８ａ２及び３８ａ１並びにビアホール導体３８ａ３及び３８ｂ３を介して互いに位相差が与えられたマイクロ波励振電流が流される。また、マイクロ波放射器である線路導体３８ｂには、励振電流供給回路のマイクロ波発振器から、ビアホール導体３８ｂ４、リード導体３８ｂ２及び３８ｂ１並びにビアホール導体３８ｂ３を介して互いに位相差が与えられたマイクロ波励振電流が流される。
【００６５】
線路導体３８ｂの他端に接続されているリード導体３８ｂ２の途中には、マイクロ波励振電流の１／２波長分の長さを有する移相部３８ｂ５が形成されており、これにより、線路導体３８ｂへの伝送線路が線路導体３８ａへの伝送線路より１／２波長だけ長くなり、マイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせることが可能となる。移相部３８ｂ５は、図６及び図８に示した例では角形状の線路となっているが、その形状はどのようなものであっても良い。部分円形状線路とすれば、スペースを多少節約することが可能である。
【００６６】
なお、本実施形態では、線路導体３８ａ及び３８ｂのトラック幅方向の長さが、主磁極層３１ｂ１の主磁極主要層３１ｂ１２のトラック幅方向の長さにほぼ等しくなっている。線路導体３８ａ及び３８ｂ、リード導体３８ａ１、３８ａ２、３８ｂ１及び３８ｂ２、移相部３８ｂ５並びにビアホール導体３８ａ３、３８ａ４、３８ｂ３及び３８ｂ４は例えばスパッタリング法等を用いて形成されたＣｕ膜等から構成されている。
【００６７】
以上述べたように、本実施形態では、主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５をＣＰＷの接地導体として構成し、この主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５間にＣＰＷの２つの線路導体３８ａ及び３８ｂを設けている。この場合、トレーリングギャップ層３１ｂ２が誘電体基板に対応する。主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５間の距離は、例えば３０〜４０ｎｍ程度であり、薄膜磁気ヘッドの線路導体３８及び磁気ディスク１０の表面との間隙は例えば３ｎｍ程度であるから、本実施形態のように、２つの線路導体３８ａ及び３８ｂを主磁極層及び補助磁極層間に設けても、マイクロ波的にＣＰＷが構成可能となる。
【００６８】
これら線路導体３８ａ及び３８ｂにマイクロ波励振電流を流すことによって、主磁極層３１ｂ１の端部とトレーリングシールド部３１ｂ５１との間に、磁気ディスク１０の表面に向かって電気力線が生じ、この電気力線と直角の方向である、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）の共鳴用磁界が放射される。この共鳴用磁界は、磁気ディスク１０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。
【００６９】
このようにマイクロ波のみで共鳴用磁界を放射させると、大きな高周波電流を必要とするため、磁気ディスク１０の磁気保磁力の８０％程度の静磁界を放射する直流励振電流をこれら線路導体３８ａ及び３８ｂに重畳して流すことによって、印加すべきマイクロ波電力を低減化することができる。
【００７０】
次に、２つの線路導体３８ａ及び３８ｂを有する本実施形態によるＣＰＷの作用効果を従来の一般的なＣＰＷと比較して説明する。
【００７１】
従来の一般的なＣＰＷは、図９（Ａ）に示すように、誘電体基板９０上の２つの接地導体９１ａ及び９１ｂ間に１つの線路導体９２を形成してなる構造を有しており、この信号線路に高周波電流を流すように構成されている。ＣＰＷでは、図９（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、信号導体９２の図にて上方に接地導体が存在しないため、信号導体９２から出た電気力線は、横方向にある接地導体９１ａ及び９１ｂへそのまま入ってしまい、従って従来の単相駆動方式によると、信号導体９２の上方へは電気力線が生じなから、信号導体９２の真上には、電界も磁界も発生しないこととなる。
【００７２】
図１０はこの特性を表わすために、単信号導体駆動による従来の一般的なＣＰＷにおける角度対放射電力のシミュレーション特性を表わしており、同図から明らかのように、放射電界又は磁界の中央に窪み（放射の弱い部分）ができてしまう。信号導体９２の中央真上に窪みができることは、この部分のマイクロ波電力の減少となるため、好ましくない。
【００７３】
これに対して、本実施形態のＣＰＷは、図１１に示すように、誘電体基板１１０上の２つの接地導体１１１ａ及び１１１ｂ間に２つの線路導体１１２ａ及び１１２ｂを形成してなる構造を有しており、これら２つの信号線路に互いに位相差を与えられた高周波電流を流すように構成されている。前述した通り、ＣＰＷでは信号導体の上方に接地導体が存在しないが、本実施形態では、信号導体を２つ設け、両者間に位相差を持たせて、真上方向に電気力線を出させるように工夫している。即ち、図１１に示すように、位相差を与えておくことにより、２つの線路導体１１２ａ及び１１２ｂ間で電気力線が発生し、これが、線路導体１１２ａ及び１１２ｂの中央にも電界及び磁界を発生させることとなる。
【００７４】
図１２はこの特性を表わすために、２つの信号線差動駆動による本実施形態のＣＰＷにおける角度対放射電力のシミュレーション特性を表わしており、同図から明らかのように、中央部分にも充分な放射電界又は磁界が生じ、充分なマイクロ波電力を磁気記録媒体に印加することが可能となるのである。
【００７５】
特に本実施形態では、ＣＰＷの２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相が１８０°異なると、両線路間で最大の電位差が発生するから両者間に電気力線が走り、線路導体１１２ａ及び１１２ｂ（３８ａ及び３８ｂ）の中央により大きな電界及び磁界が発生し、その結果、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。
【００７６】
図１３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。
【００７７】
まず、同図を用いて磁気ディスク１０の構造について説明する。磁気ディスク１０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板１０ａ上に、磁化配向層１０ｂと、磁束ループ回路の一部として働く軟磁性裏打ち層１０ｃと、中間層１０ｄと、磁気記録層１０ｅと、導電性の保護層１０ｆとを順次積層した多層構造となっており、ディスク基板１０ａも含めて全ての層が導電性材料で形成されている。
【００７８】
磁化配向層１０ｂは、軟磁性裏打ち層１０ｃにトラック幅方向の磁気異方性を付与することによって、軟磁性裏打ち層１０ｃの磁区構造を安定させて、再生出力波形におけるスパイク状ノイズの抑制を図っている。また、中間層１０ｄは、磁気記録層１０ｅの磁化の配向及び粒径を制御する下地層の役割を果たしている。
【００７９】
ここで、ディスク基板１０ａは、ニッケルリン（ＮｉＰ）被覆Ａｌ合金、シリコン（Ｓｉ）等から形成されている。磁化配向層１０ｂは、反強磁性材料であるＰｔＭｎ等から形成されている。軟磁性裏打ち層１０ｃは、軟磁性材料であるコバルトジルコニウムニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）等のコバルト（Ｃｏ）系アモルファス合金、鉄（Ｆｅ）合金、軟磁性フェライト等、又は軟磁性膜／非磁性膜の多層膜等から形成されている。中間層１０ｄは、非磁性材料であるＲｕ合金等から形成されている。ここで、中間層１０ｄは、磁気記録層１０ｅの垂直磁気異方性を制御可能であれば、その他の非磁性金属若しくは合金、又は低透磁率の合金等でもよい。保護層１０ｆは、化学的蒸着（ＣＶＤ）法等によるカーボン（Ｃ）材料等から形成されている。
【００８０】
磁気記録層１０ｅは、例えば、コバルトクロムプラチナ（ＣｏＣｒＰｔ）系合金、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、鉄プラチナ（ＦｅＰｔ）系合金、又はＣｏＰｔ／パラジウム（Ｐｄ）系の人工格子多層膜等から形成されている。また、この磁気記録層１０ｅにおいては、磁化の熱揺らぎを抑制するため、垂直磁気異方性エネルギーが、例えば１×１０６ｅｒｇ／ｃｃ（０.１Ｊ／ｍ３）以上に調整されていることが好ましい。この場合、磁気記録層１０ｅの保磁力の値は、例えば、５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度又はそれ以上となる。さらに、この磁気記録層１０ｅの強磁性共鳴周波数ＦＲは、磁気記録層１０ｅを構成する磁性粒子の形状、サイズ、構成元素等により決定される固有の値であるが、概ね１〜１５ＧＨｚ程度となっている。この強磁性共鳴周波数ＦＲは、１つだけ存在する場合もあれば、スピン波共鳴が生じた際のように、複数存在する場合もある。
【００８１】
次いで、図１３を用いて、本発明による磁気記録方法の原理を説明する。ＣＰＷにマイクロ波励振電流を流すことによって、磁気ディスク１０の表面に向かって電気力線が生じ、この電気力線と直角の方向である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に共鳴用磁界１３０が放射される。この共鳴用磁界１３０は、磁気ディスク１０の磁気記録層１０ｅ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ことから、磁気記録層１０ｅの保磁力を効率良く低減させることができ、その結果、書込みに必要となる垂直方向（磁気記録層１０ｅ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。つまり、保磁力を低減させることによって、磁化反転し易くなるため、小さい記録磁界で効率よく記録を行うことができるのである。
【００８２】
実際、磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲを有する共鳴用磁界を印加することによって、例えば、磁気記録層１０ｅの磁化を反転させることができる垂直方向の書込み磁界を４０％程度低減し、６０％程度とすることが可能となる。即ち、共鳴用磁界を印加する前における磁気記録層１０ｅの保磁力が
５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度であっても、磁気記録層の面内方向の共鳴用磁界を印加することにより、この保磁力を実効的に２.４ｋＯｅ（１９２ｋＡ／ｍ）程度にまで低減することが可能となる。
【００８３】
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。
【００８４】
図１４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。
【００８５】
同図において、１１は磁気ディスク１０を回転駆動するスピンドルモータ、１４０はこのスピンドルモータ１１のドライバであるモータドライバ、１４１はＶＣＭ１７のドライバであるＶＣＭドライバ、１４２はコンピュータ１４３の制御に従ってモータドライバ１４０を及びＶＣＭドライバ１４１を制御するハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、１４４は薄膜磁気ヘッド１３のヘッドアンプ１４４ａ及びリードライトチャネル１４４ｂを含むリードライトＩＣ回路、１４５はマイクロ波励振電流及び直流励振電流を供給する励振電流供給回路、１４６は書込みヘッド素子に印加される書込み信号を流すため、及び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ヘッド素子用配線部材をそれぞれ示している。励振電流供給回路１４５の一方の出力端子は励振電流用配線部材２２等を介して薄膜磁気ヘッド１３の２つの信号導体３８ａ及び３８ｂの一端に接続されており、他方の出力端子は接地されている。
【００８６】
図１に示した記録再生及び共鳴制御回路１９は、上述したＨＤＣ１４２、コンピュータ１４３、リードライトＩＣ回路１４４、及び励振電流供給回路１４５等から構成されている。
【００８７】
以上説明したように本実施形態でによれば、磁性体に巻回されたコイルではなく、平面構造形のマイクロ波放射体の一例であるＣＰＷを利用し、その２つの線路導体３８ａおよび３８ｂを薄膜磁気ヘッド内に設けるようにしたので、より高い周波数のマイクロ波帯においても、電界及び磁界を磁気ディスク方向に放射することができる。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。
【００８８】
本実施形態では、特に、マイクロ波放射体が２つの線路導体３８ａ及び３８ｂを有するＣＰＷで構成されており、線路導体３８ａ及び３８ｂ間を流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成されていることから、単一の線路導体によるＣＰＷの場合のように中央の線路導体から出た電気力線のリターンが横方向に存在するの接地導体で終端することなく、２つの線路導体３８ａ及び３８ｂ間で電気力線の入射及び出射が行われるので、放射電界従って放射磁界の中央に放射の弱い部分が生じることなく、強い放射を磁気ディスク１０に印加することができる。さらに、電気力線のリターンが磁気ディスクの表面と平行にはならずほぼ垂直に印加されるため、磁界の方向が磁気ディスク表面と平行（長手方向）となるから、書込みに必要な垂直方向（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。しかも、本実施形態では、ＣＰＷの２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を１８０°異ならせ、両線路間で最大の電位差を発生させているので、線路導体３８ａ及び３８ｂの中央により大きな電界及び磁界を発生させることができる。
【００８９】
また、本実施形態のような垂直磁気記録構造の書込みヘッド素子では主磁極の先端の補助磁極側に近い端縁に最も強い書込み磁界が発生するので、線路導体３８ａ及び３８ｂを主磁極層及び補助磁極層間に位置に配置することにより、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気ディスク１０に印加することができる。
【００９０】
このように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、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。
【００９１】
本実施形態の変更態様として、２つの線路導体を主磁極について補助磁極とは反対側に配置しても良い。ただし、この場合、線路導体の位置が最も強い書込み磁界が発生する位置からずれるため、マイクロ波帯共鳴用磁界の印加効果が上述の実施形態の場合に比して多少低下する。
【００９２】
以上、薄膜磁気ヘッド１３の構成について詳細に説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは上述した構成に限定されるものではなく、他の種々の構成をとり得ることは明らかである。
【００９３】
また、上述した実施形態では、マイクロ波放射体として、２つの線路導体を有するＣＰＷを用いているが、４つ又はそれ以上の偶数個の線路導体を有するＣＰＷであっても良いことは明らかである。
【００９４】
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】
【００９５】
【図１】本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の磁気記録再生装置におけるＨＧＡの部分の断面図である。
【図３】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示す斜視図である。
【図４】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示すと共に図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドをＡＢＳ側から見た構成を概略的に示す断面図である。
【図６】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの一部の構成を基板に対して上面方向から見た図である。
【図７】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの一部の構成を基板に対して上面方向から見た図である。
【図８】図１の実施形態におけるＣＰＷの構成を概略的に説明するブロック図である。
【図９】従来の一般的なＣＰＷの構成を示す図である。
【図１０】従来の一般的なＣＰＷにおける角度対放射電力のシミュレーション特性を表わす特性図である。
【図１１】図１の実施形態におけるＣＰＷの構成を示す図である。
【図１２】図１の実施形態におけるＣＰＷにおける角度対放射電力のシミュレーション特性を表わす特性図である。
【図１３】本発明による磁気記録方法の原理を説明すると共に図１の実施形態のヘッドモデルを示す断面図である。
【図１４】図１の実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０ 磁気ディスク
１０ａ ディスク基板
１０ｂ 磁化配向層
１０ｃ 軟磁性裏打ち層
１０ｄ 中間層
１０ｅ 磁気記録層
１０ｆ 保護層
１１ スピンドルモータ
１２ ＨＧＡ
１３ 薄膜磁気ヘッド
１４ アセンブリキャリッジ装置
１５ ピボットベアリング軸
１６ キャリッジ
１７ ＶＣＭ
１８ 駆動アーム
１９ 記録再生及び共鳴制御回路
２０ ロードビーム
２１ フレクシャ
２２ 励振電流用配線部材
２２ａ 上側接地導体
２２ｂ、２２ｃ 誘電体層
２２ｄ 導体線路
２３ ワイヤ
３０ スライダ基板
３０ａ ＡＢＳ
３０ｂ 素子形成面
３０ｃ、３０ｄ スライダ端面
３１ 磁気ヘッド素子
３１ａ ＭＲ読出しヘッド素子
３１ａ１ ＭＲ積層体
３１ａ２ 下部シールド層
３１ａ３ 上部シールド層
３１ｂ インダクティブ書込みヘッド素子
３１ｂ１ 主磁極層
３１ｂ１１ 主磁極ヨーク層
３１ｂ１２ 主磁極主要層
３１ｂ２ トレーリングギャップ層
３１ｂ３ 書込みコイル
３１ｂ４ 書込みコイル絶縁層
３１ｂ５ 補助磁極層
３１ｂ５１ トレーリングシールド部
３１ｂ６ 補助シールド層
３１ｂ６１ リーディングシールド部
３１ｂ７ リーディングギャップ層
３２ 保護部
３３、３４、３５、３６、３７ 端子電極
３８ａ、３８ｂ、９２、１１２ａ、１１２ｂ 信号導体
９０、１１０ 誘電体基板
９１ａ、９１ｂ、１１１ａ、１１１ｂ 接地導体
１３０、１３１ 磁束
１４０ モータドライバ
１４１ ＶＣＭドライバ
１４２ ＨＤＣ
１４３ コンピュータ
１４４ リードライトＩＣ回路
１４４ａ ヘッドアンプ
１４４ｂ リードライトチャネル
１４５ 励振電流供給回路
１４６ ヘッド素子用配線部材
【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及びこの薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク駆動装置に代表される磁気記録再生装置の高記録密度化に伴い、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報のビットセルが微細化され、その結果、いわゆる熱揺らぎによって薄膜磁気ヘッドの読出しヘッド素子から検出される信号が揺らいでＳ／Ｎ（信号対雑音比）が劣化し、最悪の場合、信号が消失することが起こり得る。
【０００３】
このため、近年実用化されている垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体においては、これを構成する記録膜の垂直磁気異方性エネルギーＫｕを高めることが有効となる。一方、熱揺らぎに対応する熱安定性指数Ｓは次式で表され、通常５０以上が必要といわれている。
【０００４】
Ｓ＝Ｋｕ・Ｖ／ｋＢ・Ｔ （１）
ここで、Ｋｕ：垂直磁気異方性エネルギー、Ｖ：記録膜を構成する結晶粒の体積、ｋＢ：ボルツマン常数、Ｔ：絶対温度である。
【０００５】
いわゆるＳｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈモデルによれば、記録膜の異方性磁界Ｈｋと保磁力Ｈｃは次式で示され、Ｋｕの増加と共に、保磁力Ｈｃは増加する（ただし、通常の記録膜ではＨｋ＞Ｈｃ）。
【０００６】
Ｈ＝Ｈｃ＝２Ｋｕ／Ｍｓ （２）
ただし、Ｍｓ：記録膜の飽和磁化である。
【０００７】
所期のデータ系列に対応した記録膜の磁化反転を行うには、薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド素子は、最大でその記録膜の異方性磁界Ｈｋ程度の急峻な記録磁界を印加しなければならない。垂直磁気記録方式を用いて実用化された磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ）装置では、いわゆる単磁極を用いた書込みヘッド素子が用いられ、その浮上面（ＡＢＳ）の表面からから記録膜に垂直方向に記録磁界が印加される。この垂直記録磁界の強度は、単磁極を形成する軟磁性材料の飽和磁束密度Ｂｓに比例するため、この飽和磁束密度Ｂｓのできるだけ高い材料が開発され実用化されている。しかし、飽和磁束密度Ｂｓは、いわゆるＳｌａｔｅｒ−Ｐａｕｌｉｎｇ曲線から、Ｂｓ＝２．４Ｔ（テスラ）が実用的な上限であり、現状は実用的限界に迫っている。また、現用の単磁極の厚さや幅は１００〜２００ｎｍ程度であるが、記録密度を高める場合には、厚さや幅をさらに小さくする必要があり、それに伴って、発生する垂直磁界はより低下してしまう。
【０００８】
このように、書込みヘッド素子の記録能力限界から、高密度記録が難しくなっているのが現状である。このため、記録膜をレーザ光などで照射・昇温させ、記録膜の保磁力Ｈｃを下げた状態で信号を記録するいわゆる熱アシスト磁気記録（ＴＡＭＲ：Ｔｈｅｒｍａｌ
Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）方式が提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１においては、電子放出源を用いて磁気記録媒体に電子を照射し、磁気記録媒体の記録部を加熱昇温させて保磁力を低下させた上で、磁気記録ヘッドによる磁気的情報の記録を可能としている。また、特許文献２においては、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に接して設けられた近接場光プローブを構成する散乱体に、ヘッド内に設けられた半導体レーザ素子を用いてレーザ光を照射して近接場光を発生させ、この近接場光を磁気記録媒体に及ぼして磁気記録媒体の加熱昇温を図る技術が開示されている。
【００１０】
しかしながら、これらの熱アシスト磁気記録方式にも、技術上、種々の困難な点が生じており、問題となっている。
【００１１】
例えば、１）磁気素子と光素子とを搭載した薄膜磁気ヘッドが必須となるが、これは、構造が極めて複雑であり、製造コストも高価となってしまう、２）保磁力Ｈｃの温度特性変化の大きい記録膜の開発が必要となる、３）記録過程における熱減磁により、隣接トラック消去や記録状態の不安定性が生じるなど、大きな課題を有している。
【００１２】
一方、近年、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子の高感度化を狙いに、電子伝導におけるスピンの挙動（Ｓｐｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）に関する研究が活発になってきており、これを、磁気記録媒体の記録膜の磁化反転に応用し、磁化反転に必要な垂直磁界を低減させようという研究が開始されている（非特許文献１、特許文献３及び４）。
【００１３】
この技術は、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直記録磁界と同時に印加するものであり、面内方向に印加する交流磁界の周波数は、記録膜の強磁性共鳴周波数に対応するマイクロ波帯の超高周波（数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）である。面内方向の交流磁界と垂直記録磁界との同時印加により、垂直方向の所要反転磁界を記録膜の異方性磁界Ｈｋの６０％程度に低下させることが可能であるとの解析結果が報告されている。この技術が実用化されれば、構成が複雑なＴＡＭＲ方式を用いる必要もなく、さらに、記録膜の異方性磁界Ｈｋを高めることが可能になるので、記録密度の大幅な向上が期待される。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献３】特開２００７−２９９４６０号公報
【特許文献４】特開２００８−１５９１０５号公報
【非特許文献１】J. Zhu,“RecordingWell Below Medium Coercivity Assisted by Localized Microwave Utilizing SpinTransfer”, Digest of MMM, 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来のマイクロ波磁界放射手段は、磁性体に巻回された書込みコイル又は書込みコイルとは別個に設けられた副コイルであるため、印加すべきマイクロ波の周波数がより高くなるとその部分で放射してしまい、たとえ供給電力を増大させても磁気記録媒体面に対して垂直方向にマイクロ波磁界を放射することができなくなる。このため、マイクロ波の周波数がより高くなると、記録膜の異方性磁界Ｈｋを高めることが極めて困難となる。
【００１６】
従って、本発明の目的は、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド及びこの薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、周波数のより高いマイクロ波帯においても磁気記録媒体にマイクロ波共鳴用磁界を印加することのできるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド及びこ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】
【００１８】
本発明によれば、書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段と、書込み磁界発生手段とは独立して設けられており、マイクロ波励振電流を流すことによって磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体とを備えたマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１９】
磁性体に巻回されたコイルではなく、偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を薄膜磁気ヘッド内に設けるようにしたので、より高い周波数のマイクロ波帯においても、電界及び磁界を磁気記録媒体面に対して垂直方向に放射することができる。なお、コプレーナ型マイクロ波放射体は、平面構造型の導波路の一種であるコプレーナ導波路（ＣＰＷ）にマイクロ波励振電流を流すことによって電磁界を放射するようにした放射体である。
【００２０】
特に、本発明では、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を用いているため、放射パターンの中央部に電気力線が凸状に生じることから、その部分に電界及び磁界が発生し、その結果、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。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。なお、共鳴用磁界とは、磁気記録媒体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、その磁気記録層の保磁力を効率良く低減させることができ、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。つまり、保磁力を低減させることによって、磁化反転し易くなるため、小さい記録磁界で効率よく記録を行うことができることとなる。
【００２１】
なお、本明細書において用いられる用語は以下のごとく定義される。基板の素子形成面に形成された構成要素の層構造において、基準となる層よりも基板側にある構成要素を、基準となる層の「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層よりも積層される方向側にある構成要素を、基準となる層の「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上に下部磁極層がある」とは、下部磁極層が、絶縁層よりも積層される方向側にあることを意味する。
【００２２】
主磁極と補助磁極と主磁極及び補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、書込み磁界発生手段が上述のコイル手段であり、コプレーナ型マイクロ波放射体の偶数個の線路導体が主磁極及び補助磁極間に配置されていることが好ましい。垂直磁気記録型書込みヘッド素子においては、主磁極の先端の補助磁極側における端縁に最も強い書込み磁界が発生するので、マイクロ波放射体の少なくとも線路導体をこの位置に配置することにより、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。この場合、コプレーナ型マイクロ波放射体の２つの接地導体が、主磁極及び補助磁極によってそれぞれ構成されていることがより好ましい。
【００２３】
偶数個の線路導体のうち、隣接する２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせる移相手段を備えることが好ましい。この場合、移相手段が、２つの線路導体にそれぞれ接続されており、互いの線路長がマイクロ波励振電流の１／２波長異なる２つの伝送線路からなることがより好ましい。
【００２４】
コプレーナ型マイクロ波放射体が、２つの線路導体を有していることも好ましい。
【００２５】
本発明によれば、さらに、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段、及び書込み磁界発生手段とは独立して設けられておりマイクロ波励振電流を流すことによって磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を含む薄膜磁気ヘッドと、書込み信号を生成して書込み磁界発生手段へ印加する書込み信号供給手段と、マイクロ波励振電流を生成してコプレーナ型マイクロ波放射体へ印加するマイクロ波励振電流供給手段とを備えたマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置が提供される。
【００２６】
磁性体に巻回されたコイルではなく、偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を薄膜磁気ヘッド内に設けるようにしたので、より高い周波数のマイクロ波帯においても、電界及び磁界を磁気記録媒体面に対して垂直方向に放射することができる。前述したように、コプレーナ型マイクロ波放射体は、平面構造型の導波路の一種であるコプレーナ導波路（ＣＰＷ）にマイクロ波励振電流を流すことによって電磁界を放射するようにした放射体である。
【００２７】
特に、本発明では、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を用いているため、放射パターンの中央部に電気力線が凸状に生じることから、その部分に電界及び磁界が発生し、その結果、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。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。前述したように、共鳴用磁界とは、磁気記録媒体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、その磁気記録層の保磁力を効率良く低減させることができ、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。つまり、保磁力を低減させることによって、磁化反転し易くなるため、小さい記録磁界で効率よく記録を行うことができることとなる。
【００２８】
主磁極と補助磁極と主磁極及び補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、書込み磁界発生手段が上述のコイル手段であり、コプレーナ型マイクロ波放射体の偶数個の線路導体が主磁極及び補助磁極間に配置されていることが好ましい。垂直磁気記録型書込みヘッド素子においては、主磁極の先端の補助磁極側における端縁に最も強い書込み磁界が発生するので、マイクロ波放射体の少なくとも線路導体をこの位置に配置することにより、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。この場合、コプレーナ型マイクロ波放射体の２つの接地導体が、主磁極及び補助磁極によってそれぞれ構成されていることがより好ましい。
【００２９】
偶数個の線路導体のうち、隣接する２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせる移相手段を備えることが好ましい。この場合、移相手段が、２つの線路導体にそれぞれ接続されており、互いの線路長がマイクロ波励振電流の１／２波長異なる２つの伝送線路からなることがより好ましい。
【００３０】
コプレーナ型マイクロ波放射体が、２つの線路導体を有していることも好ましい。
【００３１】
マイクロ波励振電流供給手段の一方の出力端子がコプレーナ型マイクロ波放射体の移相手段を介して２つの線路導体に接続されており、コプレーナ型マイクロ波励振電流供給手段の他方の出力端子が接地導体に抵抗を介して接続されていることも好ましい。
【００３２】
直流励振電流を生成してコプレーナ型マイクロ波放射体へ印加する直流励振電流供給回路をさらに備えたことも好ましい。
【００３３】
磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、書込み磁界がこの磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、共鳴用磁界が磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向を有するように設定されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、より高い周波数のマイクロ波帯においても、電界及び磁界を磁気記録媒体面に対して垂直方向に放射することができる。特に、本発明では、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を用いているため、放射パターンの中央部に電気力線が凸状に生じることから、その部分に電界及び磁界が発生し、その結果、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。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】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の構成要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００３６】
図１は本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は図１の磁気記録再生装置におけるヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の部分の断面図である。
【００３７】
図１には磁気記録再生装置として磁気ディスクドライブ装置が示されており、同図において、１０はスピンドルモータ１１によってその回転軸１１ａの回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は磁気ディスク１０に対してデータ信号の書込み及び読出しを行うための薄膜磁気ヘッド（スライダ）１３を各磁気ディスク１０の表面に適切に対向させるためのＨＧＡ、１４は磁気ヘッドスライダ１３を磁気ディスク１０のトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置をそれぞれ示している。
【００３８】
アセンブリキャリッジ装置１４は、ピボットベアリング軸１５を中心にして角揺動可能なキャリッジ１６と、このキャリッジ１６を角揺動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１７とから主として構成されている。キャリッジ１６には、ピボットベアリング軸１５の方向にスタックされた複数の駆動アーム１８の基部が取り付けられており、各駆動アーム１８の先端部にはＨＧＡ１２が固着されている。なお、単数の磁気ディスク１０、単数の駆動アーム１８及び単数のＨＧＡ１２が磁気記録再生装置に設けられていても良い。
【００３９】
図１において、さらに、１９は薄膜磁気ヘッド１３の書込み及び読出し動作を制御すると共に、後述する強磁性共鳴用のマイクロ波励振電流を制御するための記録再生及び共鳴制御回路を示している。
【００４０】
図２に示すように、ＨＧＡ１２は、薄膜磁気ヘッド１３と、この薄膜磁気ヘッド１３を支持するための金属導電材料によるロードビーム２０及びフレクシャ２１と、マイクロ波励振電流及び直流励振電流を流すための伝送線路である励振電流用配線部材２２とを備えている。なお、図示されていないが、ＨＧＡ１２には、薄膜磁気ヘッド１３の書込みヘッド素子に印加される書込み信号を流すため、及び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ヘッド素子用配線部材も設けられている。
【００４１】
薄膜磁気ヘッド１３は、弾性を有するフレクシャ２１の一端に取り付けられており、このフレクシャ２１とその他端が取り付けられたロードビーム２０とによって、薄膜磁気ヘッド１３を支持するサスペンションが構成されている。
【００４２】
励振電流用配線部材２２は、その全長の大部分が上下に接地導体を有するストリップ線路で構成されている。即ち、図２に示すように、下側接地導体を構成するロードビーム２０と上側接地導体２２ａとの間に、例えばポリイミド等の誘電体材料による誘電体層２２ｂ及び２２ｃを介して銅（Ｃｕ）等による導体線路２２ｄを挟んだ構成となっている。励振電流用配線部材２２としては、このストリップ線路がロードビーム表面と平行に１本形成されている（マイクロ波回路が不平衡構造の場合）。ストリップ線路の磁気ヘッド側の先端は、本実施形態では、ワイヤ２３を用いたワイヤボンディングによって端子電極に接続されている。一方、図示されていないが、書込みヘッド素子及び読出しヘッド素子用の配線部材は、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書込みヘッド素子及び読出しヘッド素子の端子電極に接続されている。ワイヤボンディングを用いることなくボールボンディングによって配線部材と端子電極とを接続するように構成しても良い。
【００４３】
図３は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の全体を概略的に示す斜視図である。
【００４４】
同図に示すように、薄膜磁気ヘッド１３は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ３０ａを有するスライダ基板３０と、ＡＢＳ３０ａを底面とした際の１つの側面に相当しておりこのＡＢＳ３０ａと垂直な素子形成面３０ｂに設けられた磁気ヘッド素子３１と、磁気ヘッド素子３１を覆うように素子形成面３０ｂ上に設けられた保護部３２と、保護部３２の層面から露出している５つの端子電極３３、３４、３５、３６及び３７とを備えている。
【００４５】
ここで、磁気ヘッド素子３１は、磁気ディスクからデータ信号を読出すための磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子３１ａと、磁気ディスクにデータ信号を書込むためのインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂとから主に構成されており、端子電極３３及び３４はＭＲ読出しヘッド素子３１ａに電気的に接続されており、端子電極３５及び３６はインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂに電気的に接続されており、端子電極３７は後述するコプレーナ導波路（ＣＰＷ）の２つの線路導体３８ａ及び３８ｂ（図４）の一端に電気的に接続されている。線路導体３８の他端は接地されている（不平衡構造の場合）。
【００４６】
なお、端子電極３３、３４、３５、３６及び３７は、図３に示された位置に限定されるものではなく、この素子形成面３０ｂのどの位置にどのような配列で設けても良いし、また、例えば、ＡＢＳ３０ａとは反対側の面におけるスライダ端面３０ｃに設けられていても良い。さらに、浮上量を調整するためのヒータを備えている場合は、そのヒータに電気的に接続される端子電極が設けられる。
【００４７】
ＭＲ読出しヘッド素子３１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂにおいては、各素子の一端がＡＢＳ３０ａ側の面におけるスライダ端面３０ｄに達している。ここでスライダ端面３０ｄとは、薄膜磁気ヘッド１３の磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちＡＢＳ３０ａ以外の面であって主に保護部３２の端面からなる面である。これらＭＲ読出しヘッド素子３１ａ及びインダクティブ書込みヘッド素子３１ｂの一端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受によるデータ信号の読出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書込みとが行われる。なお、スライダ端面３０ｄに達した各素子の一端及びその近傍には、保護のために極めて薄いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されていてもよい。
【００４８】
図４は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の全体を概略的に示すと共に図３のＡ−Ａ線断面図であり、図５は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３をＡＢＳ側から見た構成を概略的に示す断面図であり、図６は本実施形態における薄膜磁気ヘッド１３の一部の構成を基板に対して上面側から見た図であり、図７は図６の下側の層の構成を基板に対して上面側から見た図である。
【００４９】
図４及び図５において、３０はアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなるスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ３０ａを有している。このスライダ基板３０の素子形成面３０ｂ上に、ＭＲ読出しヘッド素子３１ａと、インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂと、インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂ内に形成された、後述するＣＰＷの２つの線路導体３８ａ及び３８ｂと、これらの素子を保護する保護部３２とが主に形成されている。
【００５０】
ＭＲ読出しヘッド素子３１ａは、ＭＲ積層体３１ａ１と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３とを含んでいる。ＭＲ積層体３１ａ１は、面内通電型（ＣＩＰ）ＧＭＲ多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ）ＧＭＲ多層膜、又はＴＭＲ多層膜からなっており、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３は、ＭＲ積層体３１ａ１が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００５１】
このＭＲ積層体３１ａ１がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３の各々とＭＲ積層体３１ａ１との間に絶縁用の下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体３１ａ１にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３１ａ１がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜からなる場合、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３はそれぞれ上部及び下部の電極層としても機能する。この場合、下部シールドギャップ層、上部シールドギャップ層及びＭＲリード導体層は不要である。なお、図示されていないが、ＭＲ積層体３１ａ１のトラック幅方向の両側には、絶縁層か、又は磁区構造を安定させる縦バイアス磁界を印加するためのバイアス絶縁層及びハードバイアス層が形成される。
【００５２】
ＭＲ積層体３１ａ１は、例えば、ＴＭＲ多層膜を含む場合、イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）、プラチナマンガン（ＰｔＭｎ）、ニッケルマンガン（ＮｉＭｎ）又はルテニウムロジウムマンガン（ＲｕＲｈＭｎ）等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば２つのコバルト鉄（ＣｏＦｅ）等の強磁性膜がルテニウム（Ｒｕ）等の非磁性金属膜を挟んだ３層膜から構成されており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）又はマグネシウム（Ｍｇ）等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電膜からなるトンネルバリア層と、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１ｎｍ程度の強磁性膜とニッケル鉄（ＮｉＦｅ）等からなる厚さ３〜４ｎｍ程度の強磁性膜との２層膜から構成されており、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。
【００５３】
また、下部シールド層３１ａ２及び上部シールド層３１ａ３は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のＮｉＦｅ（パーマロイ等）、コバルト鉄ニッケル（ＣｏＦｅＮｉ）、ＣｏＦｅ、窒化鉄（ＦｅＮ）又は窒化鉄ジルコニウム（ＦｅＺｒＮ）膜等から構成される。
【００５４】
インダクティブ書込みヘッド素子３１ｂは、垂直磁気記録用であり、データ信号の書込み時に自身のＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部から書込み磁界の発生する主磁極としての主磁極層３１ｂ１と、トレーリングギャップ層３１ｂ２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及び補助磁極層の間を通過するように形成された書込みコイル３１ｂ３と、書込みコイル絶縁層３１ｂ４と、ＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層３１ｂ５と、補助シールドとしての補助シールド層３１ｂ６と、リーディングギャップ層３１ｂ７とを備えている。
【００５５】
主磁極層３１ｂ１は、書込みコイル３１ｂ３に書込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極ヨーク層３１ｂ１１及び主磁極主要層３１ｂ１２から構成されている。ここで、主磁極層３１ｂ１のＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層３１ｂ１２のみの層厚に相当しており小さくなっている。その結果、データ信号の書込み時には、この端部から高記録密度化に対応した微細な書込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層３１ｂ１１及び主磁極主要層３１ｂ１２は、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された、それぞれ厚さ０.５〜３.５μｍ程度及び厚さ０.１〜１μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成される。
【００５６】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６は、それぞれ、主磁極層３１ｂ１のトレーリング側及びリーディング側に配置されている。補助磁極層３１ｂ５は、上述したように、ＡＢＳ３０ａ（スライダ端面３０ｄ）側の端部とは離隔した部分が主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続されているが、補助シールド層３１ｂ６は、本実施形態においては主磁極層３１ｂ１と磁気的に接続されていない。
【００５７】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６のスライダ端面３０ｄ側の端部は、それぞれ、他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１となっている。トレーリングシールド部３１ｂ５１は、主磁極層３１ｂ１のスライダ端面３０ｄ側の端部とトレーリングギャップ層３１ｂ２を介して対向している。また、リーディングシールド部３１ｂ６１は、主磁極層３１ｂ１のスライダ端面３０ｄ側の端部とリーディングギャップ層３１ｂ２を介して対向している。このようなトレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１を設けることにより、磁束のシャント効果によって、トレーリングシールド部３１ｂ５１と主磁極層３１ｂ１の端部との間、及びリーディングシールド部３１ｂ６１の端部と主磁極層３１ｂ１の端部との間における書込み磁界の磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００５８】
なお、補助磁極層３１ｂ５又は補助シールド層３１ｂ６を適切に加工して、補助磁極層３１ｂ５又は補助シールド層３１ｂ６の一部を、主磁極層３１ｂ１のトラック幅方向の両側近傍に配置して、いわゆる側面シールドを付与することも可能である。この場合、磁束のシャント効果が増強される。
【００５９】
なお、トレーリングシールド部３１ｂ５１及びリーディングシールド部３１ｂ６１の層厚方向の長さ（厚さ）は、主磁極層３１ｂ１の同方向の厚さの数十〜数百倍程度に設定されることが好ましい。また、トレーリングギャップ層３１ｂ２のギャップ長は、１０〜１００ｎｍ程度であることが好ましく、２０〜５０ｎｍ程度であれば、より好ましい。また、リーディングギャップ層３１ｂ７のギャップ長は、０.１μｍ以上であることが好ましい。
【００６０】
補助磁極層３１ｂ５及び補助シールド層３１ｂ６は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜４μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ膜等から構成されている。また、トレーリングギャップ層３１ｂ２又はリーディングギャップ層３１ｂ７は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された厚さ０.１〜３μｍ程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はＤＬＣ膜等から構成されている。
【００６１】
図６に示すように、書込みコイル３１ｂ３には、リード導体３１ｂ３１並びにビアホール導体３１ｂ３２、３１ｂ３３及び３１ｂ３４等を介して書込み信号が流される。書込みコイル絶縁層３１ｂ４は、書込みコイル３１ｂ３を取り囲んでおり、書込みコイル３１ｂ３を周囲の磁性層等から電気的に絶縁するために設けられている。書込みコイル３１ｂ３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。リード導体３１ｂ３１並びにビアホール導体３１ｂ３２、３１ｂ３３及び３１ｂ３４も、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Ｃｕ膜等から構成されている。また、書込みコイル絶縁層３１ｂ４は、例えば、フォトリソグラフィ法等を用いて形成された厚さ０.５〜７μｍ程度の加熱キュアされたフォトレジスト等で構成されている。
【００６２】
図４〜図７に示すように、本実施形態では、主磁極層３１ｂ１の主磁極主要層３１ｂ１２と、補助磁極層３１ｂ５のトレーリングシールド部３１ｂ５１との間に、ＣＰＷの互いに平行に伸長する２つの線路導体３８ａ及び３８ｂが形成されている。さらに、本実施形態では、主磁極層３１ｂ１（主磁極主要層３１ｂ１２）及び補助磁極層３１ｂ５（トレーリングシールド部３１ｂ５１）が、ＣＰＷの２つの接地導体を構成している。従って、主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５は、抵抗等を介して接地されている。
【００６３】
線路導体３８ａの一端はリード導体３８ａ１及びビアホール導体３８ａ３及び３８ｂ３を介して接地されており、その他端はリード導体３８ａ２及びビアホール導体３８ａ４及び３８ｂ４を介して、さらに励振電流用配線部材２２（図２）を介して励振電流供給回路の出力端子に接続されている。また、線路導体３８ｂの一端はリード導体３８ｂ１及びビアホール導体３８ｂ３を介して接地されており、その他端はリード導体３８ｂ２及びビアホール導体３８ｂ４を介して、さらに励振電流用配線部材２２（図２）を介して励振電流供給回路の出力端子に接続されている。
【００６４】
これにより、マイクロ波放射器である線路導体３８ａには、励振電流供給回路のマイクロ波発振器から、ビアホール導体３８ｂ４及び３８ａ４、リード導体３８ａ２及び３８ａ１並びにビアホール導体３８ａ３及び３８ｂ３を介して互いに位相差が与えられたマイクロ波励振電流が流される。また、マイクロ波放射器である線路導体３８ｂには、励振電流供給回路のマイクロ波発振器から、ビアホール導体３８ｂ４、リード導体３８ｂ２及び３８ｂ１並びにビアホール導体３８ｂ３を介して互いに位相差が与えられたマイクロ波励振電流が流される。
【００６５】
線路導体３８ｂの他端に接続されているリード導体３８ｂ２の途中には、マイクロ波励振電流の１／２波長分の長さを有する移相部３８ｂ５が形成されており、これにより、線路導体３８ｂへの伝送線路が線路導体３８ａへの伝送線路より１／２波長だけ長くなり、マイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせることが可能となる。移相部３８ｂ５は、図６及び図８に示した例では角形状の線路となっているが、その形状はどのようなものであっても良い。部分円形状線路とすれば、スペースを多少節約することが可能である。
【００６６】
なお、本実施形態では、線路導体３８ａ及び３８ｂのトラック幅方向の長さが、主磁極層３１ｂ１の主磁極主要層３１ｂ１２のトラック幅方向の長さにほぼ等しくなっている。線路導体３８ａ及び３８ｂ、リード導体３８ａ１、３８ａ２、３８ｂ１及び３８ｂ２、移相部３８ｂ５並びにビアホール導体３８ａ３、３８ａ４、３８ｂ３及び３８ｂ４は例えばスパッタリング法等を用いて形成されたＣｕ膜等から構成されている。
【００６７】
以上述べたように、本実施形態では、主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５をＣＰＷの接地導体として構成し、この主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５間にＣＰＷの２つの線路導体３８ａ及び３８ｂを設けている。この場合、トレーリングギャップ層３１ｂ２が誘電体基板に対応する。主磁極層３１ｂ１及び補助磁極層３１ｂ５間の距離は、例えば３０〜４０ｎｍ程度であり、薄膜磁気ヘッドの線路導体３８及び磁気ディスク１０の表面との間隙は例えば３ｎｍ程度であるから、本実施形態のように、２つの線路導体３８ａ及び３８ｂを主磁極層及び補助磁極層間に設けても、マイクロ波的にＣＰＷが構成可能となる。
【００６８】
これら線路導体３８ａ及び３８ｂにマイクロ波励振電流を流すことによって、主磁極層３１ｂ１の端部とトレーリングシールド部３１ｂ５１との間に、磁気ディスク１０の表面に向かって電気力線が生じ、この電気力線と直角の方向である、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）の共鳴用磁界が放射される。この共鳴用磁界は、磁気ディスク１０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。
【００６９】
このようにマイクロ波のみで共鳴用磁界を放射させると、大きな高周波電流を必要とするため、磁気ディスク１０の磁気保磁力の８０％程度の静磁界を放射する直流励振電流をこれら線路導体３８ａ及び３８ｂに重畳して流すことによって、印加すべきマイクロ波電力を低減化することができる。
【００７０】
次に、２つの線路導体３８ａ及び３８ｂを有する本実施形態によるＣＰＷの作用効果を従来の一般的なＣＰＷと比較して説明する。
【００７１】
従来の一般的なＣＰＷは、図９（Ａ）に示すように、誘電体基板９０上の２つの接地導体９１ａ及び９１ｂ間に１つの線路導体９２を形成してなる構造を有しており、この信号線路に高周波電流を流すように構成されている。ＣＰＷでは、図９（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、信号導体９２の図にて上方に接地導体が存在しないため、信号導体９２から出た電気力線は、横方向にある接地導体９１ａ及び９１ｂへそのまま入ってしまい、従って従来の単相駆動方式によると、信号導体９２の上方へは電気力線が生じなから、信号導体９２の真上には、電界も磁界も発生しないこととなる。
【００７２】
図１０はこの特性を表わすために、単信号導体駆動による従来の一般的なＣＰＷにおける角度対放射電力のシミュレーション特性を表わしており、同図から明らかのように、放射電界又は磁界の中央に窪み（放射の弱い部分）ができてしまう。信号導体９２の中央真上に窪みができることは、この部分のマイクロ波電力の減少となるため、好ましくない。
【００７３】
これに対して、本実施形態のＣＰＷは、図１１に示すように、誘電体基板１１０上の２つの接地導体１１１ａ及び１１１ｂ間に２つの線路導体１１２ａ及び１１２ｂを形成してなる構造を有しており、これら２つの信号線路に互いに位相差を与えられた高周波電流を流すように構成されている。前述した通り、ＣＰＷでは信号導体の上方に接地導体が存在しないが、本実施形態では、信号導体を２つ設け、両者間に位相差を持たせて、真上方向に電気力線を出させるように工夫している。即ち、図１１に示すように、位相差を与えておくことにより、２つの線路導体１１２ａ及び１１２ｂ間で電気力線が発生し、これが、線路導体１１２ａ及び１１２ｂの中央にも電界及び磁界を発生させることとなる。
【００７４】
図１２はこの特性を表わすために、２つの信号線差動駆動による本実施形態のＣＰＷにおける角度対放射電力のシミュレーション特性を表わしており、同図から明らかのように、中央部分にも充分な放射電界又は磁界が生じ、充分なマイクロ波電力を磁気記録媒体に印加することが可能となるのである。
【００７５】
特に本実施形態では、ＣＰＷの２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相が１８０°異なると、両線路間で最大の電位差が発生するから両者間に電気力線が走り、線路導体１１２ａ及び１１２ｂ（３８ａ及び３８ｂ）の中央により大きな電界及び磁界が発生し、その結果、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気記録媒体に印加することができる。
【００７６】
図１３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。
【００７７】
まず、同図を用いて磁気ディスク１０の構造について説明する。磁気ディスク１０は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板１０ａ上に、磁化配向層１０ｂと、磁束ループ回路の一部として働く軟磁性裏打ち層１０ｃと、中間層１０ｄと、磁気記録層１０ｅと、導電性の保護層１０ｆとを順次積層した多層構造となっており、ディスク基板１０ａも含めて全ての層が導電性材料で形成されている。
【００７８】
磁化配向層１０ｂは、軟磁性裏打ち層１０ｃにトラック幅方向の磁気異方性を付与することによって、軟磁性裏打ち層１０ｃの磁区構造を安定させて、再生出力波形におけるスパイク状ノイズの抑制を図っている。また、中間層１０ｄは、磁気記録層１０ｅの磁化の配向及び粒径を制御する下地層の役割を果たしている。
【００７９】
ここで、ディスク基板１０ａは、ニッケルリン（ＮｉＰ）被覆Ａｌ合金、シリコン（Ｓｉ）等から形成されている。磁化配向層１０ｂは、反強磁性材料であるＰｔＭｎ等から形成されている。軟磁性裏打ち層１０ｃは、軟磁性材料であるコバルトジルコニウムニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）等のコバルト（Ｃｏ）系アモルファス合金、鉄（Ｆｅ）合金、軟磁性フェライト等、又は軟磁性膜／非磁性膜の多層膜等から形成されている。中間層１０ｄは、非磁性材料であるＲｕ合金等から形成されている。ここで、中間層１０ｄは、磁気記録層１０ｅの垂直磁気異方性を制御可能であれば、その他の非磁性金属若しくは合金、又は低透磁率の合金等でもよい。保護層１０ｆは、化学的蒸着（ＣＶＤ）法等によるカーボン（Ｃ）材料等から形成されている。
【００８０】
磁気記録層１０ｅは、例えば、コバルトクロムプラチナ（ＣｏＣｒＰｔ）系合金、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、鉄プラチナ（ＦｅＰｔ）系合金、又はＣｏＰｔ／パラジウム（Ｐｄ）系の人工格子多層膜等から形成されている。また、この磁気記録層１０ｅにおいては、磁化の熱揺らぎを抑制するため、垂直磁気異方性エネルギーが、例えば１×１０６ｅｒｇ／ｃｃ（０.１Ｊ／ｍ３）以上に調整されていることが好ましい。この場合、磁気記録層１０ｅの保磁力の値は、例えば、５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度又はそれ以上となる。さらに、この磁気記録層１０ｅの強磁性共鳴周波数ＦＲは、磁気記録層１０ｅを構成する磁性粒子の形状、サイズ、構成元素等により決定される固有の値であるが、概ね１〜１５ＧＨｚ程度となっている。この強磁性共鳴周波数ＦＲは、１つだけ存在する場合もあれば、スピン波共鳴が生じた際のように、複数存在する場合もある。
【００８１】
次いで、図１３を用いて、本発明による磁気記録方法の原理を説明する。ＣＰＷにマイクロ波励振電流を流すことによって、磁気ディスク１０の表面に向かって電気力線が生じ、この電気力線と直角の方向である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に共鳴用磁界１３０が放射される。この共鳴用磁界１３０は、磁気ディスク１０の磁気記録層１０ｅ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ことから、磁気記録層１０ｅの保磁力を効率良く低減させることができ、その結果、書込みに必要となる垂直方向（磁気記録層１０ｅ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。つまり、保磁力を低減させることによって、磁化反転し易くなるため、小さい記録磁界で効率よく記録を行うことができるのである。
【００８２】
実際、磁気記録層の強磁性共鳴周波数ＦＲを有する共鳴用磁界を印加することによって、例えば、磁気記録層１０ｅの磁化を反転させることができる垂直方向の書込み磁界を４０％程度低減し、６０％程度とすることが可能となる。即ち、共鳴用磁界を印加する前における磁気記録層１０ｅの保磁力が
５ｋＯｅ（４００ｋＡ／ｍ）程度であっても、磁気記録層の面内方向の共鳴用磁界を印加することにより、この保磁力を実効的に２.４ｋＯｅ（１９２ｋＡ／ｍ）程度にまで低減することが可能となる。
【００８３】
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。
【００８４】
図１４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。
【００８５】
同図において、１１は磁気ディスク１０を回転駆動するスピンドルモータ、１４０はこのスピンドルモータ１１のドライバであるモータドライバ、１４１はＶＣＭ１７のドライバであるＶＣＭドライバ、１４２はコンピュータ１４３の制御に従ってモータドライバ１４０を及びＶＣＭドライバ１４１を制御するハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、１４４は薄膜磁気ヘッド１３のヘッドアンプ１４４ａ及びリードライトチャネル１４４ｂを含むリードライトＩＣ回路、１４５はマイクロ波励振電流及び直流励振電流を供給する励振電流供給回路、１４６は書込みヘッド素子に印加される書込み信号を流すため、及び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ヘッド素子用配線部材をそれぞれ示している。励振電流供給回路１４５の一方の出力端子は励振電流用配線部材２２等を介して薄膜磁気ヘッド１３の２つの信号導体３８ａ及び３８ｂの一端に接続されており、他方の出力端子は接地されている。
【００８６】
図１に示した記録再生及び共鳴制御回路１９は、上述したＨＤＣ１４２、コンピュータ１４３、リードライトＩＣ回路１４４、及び励振電流供給回路１４５等から構成されている。
【００８７】
以上説明したように本実施形態でによれば、磁性体に巻回されたコイルではなく、平面構造形のマイクロ波放射体の一例であるＣＰＷを利用し、その２つの線路導体３８ａおよび３８ｂを薄膜磁気ヘッド内に設けるようにしたので、より高い周波数のマイクロ波帯においても、電界及び磁界を磁気ディスク方向に放射することができる。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。
【００８８】
本実施形態では、特に、マイクロ波放射体が２つの線路導体３８ａ及び３８ｂを有するＣＰＷで構成されており、線路導体３８ａ及び３８ｂ間を流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成されていることから、単一の線路導体によるＣＰＷの場合のように中央の線路導体から出た電気力線のリターンが横方向に存在するの接地導体で終端することなく、２つの線路導体３８ａ及び３８ｂ間で電気力線の入射及び出射が行われるので、放射電界従って放射磁界の中央に放射の弱い部分が生じることなく、強い放射を磁気ディスク１０に印加することができる。さらに、電気力線のリターンが磁気ディスクの表面と平行にはならずほぼ垂直に印加されるため、磁界の方向が磁気ディスク表面と平行（長手方向）となるから、書込みに必要な垂直方向（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。しかも、本実施形態では、ＣＰＷの２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を１８０°異ならせ、両線路間で最大の電位差を発生させているので、線路導体３８ａ及び３８ｂの中央により大きな電界及び磁界を発生させることができる。
【００８９】
また、本実施形態のような垂直磁気記録構造の書込みヘッド素子では主磁極の先端の補助磁極側に近い端縁に最も強い書込み磁界が発生するので、線路導体３８ａ及び３８ｂを主磁極層及び補助磁極層間に位置に配置することにより、マイクロ波帯共鳴用磁界をより効果的に磁気ディスク１０に印加することができる。
【００９０】
このように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、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。
【００９１】
本実施形態の変更態様として、２つの線路導体を主磁極について補助磁極とは反対側に配置しても良い。ただし、この場合、線路導体の位置が最も強い書込み磁界が発生する位置からずれるため、マイクロ波帯共鳴用磁界の印加効果が上述の実施形態の場合に比して多少低下する。
【００９２】
以上、薄膜磁気ヘッド１３の構成について詳細に説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは上述した構成に限定されるものではなく、他の種々の構成をとり得ることは明らかである。
【００９３】
また、上述した実施形態では、マイクロ波放射体として、２つの線路導体を有するＣＰＷを用いているが、４つ又はそれ以上の偶数個の線路導体を有するＣＰＷであっても良いことは明らかである。
【００９４】
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】
【００９５】
【図１】本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の磁気記録再生装置におけるＨＧＡの部分の断面図である。
【図３】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示す斜視図である。
【図４】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示すと共に図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドをＡＢＳ側から見た構成を概略的に示す断面図である。
【図６】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの一部の構成を基板に対して上面方向から見た図である。
【図７】図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの一部の構成を基板に対して上面方向から見た図である。
【図８】図１の実施形態におけるＣＰＷの構成を概略的に説明するブロック図である。
【図９】従来の一般的なＣＰＷの構成を示す図である。
【図１０】従来の一般的なＣＰＷにおける角度対放射電力のシミュレーション特性を表わす特性図である。
【図１１】図１の実施形態におけるＣＰＷの構成を示す図である。
【図１２】図１の実施形態におけるＣＰＷにおける角度対放射電力のシミュレーション特性を表わす特性図である。
【図１３】本発明による磁気記録方法の原理を説明すると共に図１の実施形態のヘッドモデルを示す断面図である。
【図１４】図１の実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０ 磁気ディスク
１０ａ ディスク基板
１０ｂ 磁化配向層
１０ｃ 軟磁性裏打ち層
１０ｄ 中間層
１０ｅ 磁気記録層
１０ｆ 保護層
１１ スピンドルモータ
１２ ＨＧＡ
１３ 薄膜磁気ヘッド
１４ アセンブリキャリッジ装置
１５ ピボットベアリング軸
１６ キャリッジ
１７ ＶＣＭ
１８ 駆動アーム
１９ 記録再生及び共鳴制御回路
２０ ロードビーム
２１ フレクシャ
２２ 励振電流用配線部材
２２ａ 上側接地導体
２２ｂ、２２ｃ 誘電体層
２２ｄ 導体線路
２３ ワイヤ
３０ スライダ基板
３０ａ ＡＢＳ
３０ｂ 素子形成面
３０ｃ、３０ｄ スライダ端面
３１ 磁気ヘッド素子
３１ａ ＭＲ読出しヘッド素子
３１ａ１ ＭＲ積層体
３１ａ２ 下部シールド層
３１ａ３ 上部シールド層
３１ｂ インダクティブ書込みヘッド素子
３１ｂ１ 主磁極層
３１ｂ１１ 主磁極ヨーク層
３１ｂ１２ 主磁極主要層
３１ｂ２ トレーリングギャップ層
３１ｂ３ 書込みコイル
３１ｂ４ 書込みコイル絶縁層
３１ｂ５ 補助磁極層
３１ｂ５１ トレーリングシールド部
３１ｂ６ 補助シールド層
３１ｂ６１ リーディングシールド部
３１ｂ７ リーディングギャップ層
３２ 保護部
３３、３４、３５、３６、３７ 端子電極
３８ａ、３８ｂ、９２、１１２ａ、１１２ｂ 信号導体
９０、１１０ 誘電体基板
９１ａ、９１ｂ、１１１ａ、１１１ｂ 接地導体
１３０、１３１ 磁束
１４０ モータドライバ
１４１ ＶＣＭドライバ
１４２ ＨＤＣ
１４３ コンピュータ
１４４ リードライトＩＣ回路
１４４ａ ヘッドアンプ
１４４ｂ リードライトチャネル
１４５ 励振電流供給回路
１４６ ヘッド素子用配線部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段と、該書込み磁界発生手段とは独立して設けられており、マイクロ波励振電流を流すことによって前記磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体とを備えたことを特徴とするマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
主磁極と補助磁極と該主磁極及び該補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、前記書込み磁界発生手段が前記コイル手段であり、前記コプレーナ型マイクロ波放射体の前記偶数個の線路導体が前記主磁極及び前記補助磁極間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記コプレーナ型マイクロ波放射体の２つの接地導体が、前記主磁極及び前記補助磁極によってそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記偶数個の線路導体のうち、隣接する２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせる移相手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記移相手段が、前記２つの線路導体にそれぞれ接続されており、互いの線路長がマイクロ波励振電流の１／２波長異なる２つの伝送線路からなることを特徴とする請求項４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
前記コプレーナ型マイクロ波放射体が、２つの線路導体を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
磁気記録層を有する磁気記録媒体と、書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段、及び該書込み磁界発生手段とは独立して設けられておりマイクロ波励振電流を流すことによって前記磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を含む薄膜磁気ヘッドと、前記書込み信号を生成して前記書込み磁界発生手段へ印加する書込み信号供給手段と、前記マイクロ波励振電流を生成して前記コプレーナ型マイクロ波放射体へ印加するマイクロ波励振電流供給手段とを備えたことを特徴とするマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置。
【請求項８】
主磁極と補助磁極と該主磁極及び該補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、前記書込み磁界発生手段が前記コイル手段であり、前記コプレーナ型マイクロ波放射体の前記偶数個の線路導体が前記主磁極及び前記補助磁極間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の磁気記録再生装置。
【請求項９】
前記コプレーナ型マイクロ波放射体の２つの接地導体が、前記主磁極及び前記補助磁極によってそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１０】
前記偶数個の線路導体のうち、隣接する２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせる移相手段を備えたことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１１】
前記移相手段が、前記２つの線路導体にそれぞれ接続されており、互いの線路長がマイクロ波励振電流の１／２波長異なる２つの伝送線路からなることを特徴とする請求項１０に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１２】
前記コプレーナ型マイクロ波放射体が、２つの線路導体を有していることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１３】
前記マイクロ波励振電流供給手段の一方の出力端子が前記コプレーナ型マイクロ波放射体の前記移相手段を介して前記２つの線路導体に接続されており、該コプレーナ型マイクロ波励振電流供給手段の他方の出力端子が前記接地導体に抵抗を介して接続されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１４】
直流励振電流を生成して前記コプレーナ型マイクロ波放射体へ印加する直流励振電流供給回路をさらに備えたことを特徴とする請求項７から１３のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１５】
前記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７から１４のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１】
書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段と、該書込み磁界発生手段とは独立して設けられており、マイクロ波励振電流を流すことによって前記磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体とを備えたことを特徴とするマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
主磁極と補助磁極と該主磁極及び該補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、前記書込み磁界発生手段が前記コイル手段であり、前記コプレーナ型マイクロ波放射体の前記偶数個の線路導体が前記主磁極及び前記補助磁極間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記コプレーナ型マイクロ波放射体の２つの接地導体が、前記主磁極及び前記補助磁極によってそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記偶数個の線路導体のうち、隣接する２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせる移相手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記移相手段が、前記２つの線路導体にそれぞれ接続されており、互いの線路長がマイクロ波励振電流の１／２波長異なる２つの伝送線路からなることを特徴とする請求項４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
前記コプレーナ型マイクロ波放射体が、２つの線路導体を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
磁気記録層を有する磁気記録媒体と、書込み信号に応じて磁気記録媒体への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段、及び該書込み磁界発生手段とは独立して設けられておりマイクロ波励振電流を流すことによって前記磁気記録媒体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放射させると共に、流れるマイクロ波励振電流に互いに位相差が生じるように構成された偶数個の線路導体を有するコプレーナ型マイクロ波放射体を含む薄膜磁気ヘッドと、前記書込み信号を生成して前記書込み磁界発生手段へ印加する書込み信号供給手段と、前記マイクロ波励振電流を生成して前記コプレーナ型マイクロ波放射体へ印加するマイクロ波励振電流供給手段とを備えたことを特徴とするマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置。
【請求項８】
主磁極と補助磁極と該主磁極及び該補助磁極の間を通って巻回されたコイル手段とを有する垂直磁気記録型書込みヘッド素子を備えており、前記書込み磁界発生手段が前記コイル手段であり、前記コプレーナ型マイクロ波放射体の前記偶数個の線路導体が前記主磁極及び前記補助磁極間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の磁気記録再生装置。
【請求項９】
前記コプレーナ型マイクロ波放射体の２つの接地導体が、前記主磁極及び前記補助磁極によってそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１０】
前記偶数個の線路導体のうち、隣接する２つの線路導体を流れるマイクロ波励振電流の位相を互いに１８０°異ならせる移相手段を備えたことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１１】
前記移相手段が、前記２つの線路導体にそれぞれ接続されており、互いの線路長がマイクロ波励振電流の１／２波長異なる２つの伝送線路からなることを特徴とする請求項１０に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１２】
前記コプレーナ型マイクロ波放射体が、２つの線路導体を有していることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１３】
前記マイクロ波励振電流供給手段の一方の出力端子が前記コプレーナ型マイクロ波放射体の前記移相手段を介して前記２つの線路導体に接続されており、該コプレーナ型マイクロ波励振電流供給手段の他方の出力端子が前記接地導体に抵抗を介して接続されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１４】
直流励振電流を生成して前記コプレーナ型マイクロ波放射体へ印加する直流励振電流供給回路をさらに備えたことを特徴とする請求項７から１３のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１５】
前記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７から１４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１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−９７６２８（Ｐ２０１０−９７６２８Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６４９３５（Ｐ２００８−２６４９３５）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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