磁気ヘッド、これを備えたヘッドジンバルアッセンブリ、およびディスク装置
【課題】十分な記録能力の発揮し、安定した記録特性を得ることが可能な磁気ヘッド、これを備えたヘッドジンバルアッセンブリ、およびディスク装置を提供する。
【解決手段】ディスク装置の磁気ヘッドは、記録媒体の記録層に対し垂直な記録磁界を印加する主磁極６６と、主磁極にライトギャップを置いて対向するリターン磁極６８と、主磁極とリターン磁極とが対向する面の間に設けられ、高周波磁界を発生する高周波発振素子７４と、を備え、主磁極およびリターン磁極の少なくとも一方は、高周波発振素子に対向し、磁性体層と非磁性体層を積層した積層構造部８０を有している。
【解決手段】ディスク装置の磁気ヘッドは、記録媒体の記録層に対し垂直な記録磁界を印加する主磁極６６と、主磁極にライトギャップを置いて対向するリターン磁極６８と、主磁極とリターン磁極とが対向する面の間に設けられ、高周波磁界を発生する高周波発振素子７４と、を備え、主磁極およびリターン磁極の少なくとも一方は、高周波発振素子に対向し、磁性体層と非磁性体層を積層した積層構造部８０を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、ディスク装置に用いる垂直磁気記録用の磁気ヘッド、これを備えたヘッドジンバルアッセンブリ、およびディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置は、ケース内に配設された磁気ディスクと、磁気ディスクを支持および回転するスピンドルモータと、磁気ディスクに対して情報のリード／ライトを行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリと、を備えている。磁気ヘッドのヘッド部は、ライト用の記録ヘッドとリード用の再生ヘッドとを含んでいる。
【０００３】
近年、磁気ディスク装置の高記録密度化、大容量化あるいは小型化を図るため、垂直磁気記録用の磁気ヘッドが提案されている。このような磁気ヘッドにおいて、記録ヘッドは、垂直方向磁界を発生させる主磁極と、その主磁極のトレーリング側にライトギャップを挟んで配置されて磁気ディスクとの間で磁路を閉じるリターン磁極、あるいはライトシールド磁極と、主磁極に磁束を流すためのコイルとを有している。
【０００４】
記録密度の向上を図る目的で、主磁極とリターン磁極との間に高周波発振素子としてスピントルク発振子を設け、このスピントルク発振子から磁気記録層に高周波磁界を印加する高周波磁界アシスト記録方式の磁気ヘッドが提案されている。この磁気ヘッドは、ギャップ磁界を大きくとるために、主磁極とリターン磁極が対向する面の間の距離を減少させた構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０７０５４１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８２３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記磁気ヘッドの場合、主磁極およびリターン磁極と、スピントルク発振子とが近接している。また、主磁極およびリターン磁極は、それぞれ連続膜からなる磁性体で構成されている。このため、スピントルク発振子の発振によって生じる高周波磁界により、主磁極およびリターン磁極の磁化が揺れ、主磁極およびリターン磁極にスピン波が生じることとなる。このスピン波によるエネルギーロスが大きくなり、スピントルク発振子の発振が抑制される。その結果、垂直記録媒体の記録層の磁化反転を行うための高周波磁界の強度が不足し、十分な記録能力を発揮することが困難な場合がある。
【０００７】
この発明の課題は、十分な記録能力の発揮し、安定した記録特性を得ることが可能な磁気ヘッド、これを備えたヘッドジンバルアッセンブリ、およびディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、磁気ヘッドは、記録媒体の記録層に対し記録磁界を印加する主磁極と、前記主磁極にライトギャップを置いて対向するリターン磁極と、前記主磁極とリターン磁極とが対向する面の間に設けられ、高周波磁界を発生する高周波発振素子と、を備え、前記主磁極および前記リターン磁極の少なくとも一方は、前記高周波発振素子に対向し、磁性体層と非磁性体層を積層した積層構造部を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）を示す斜視図。
【図２】図２は、前記ＨＤＤにおける磁気ヘッドおよびサスペンションを示す側面図。
【図３】図３は、前記磁気ヘッドのヘッド部を拡大して示す断面図。
【図４】図４は、記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図５】図５は、前記記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図。
【図６】図６は、前記記録ヘッド部分をスライダのディスク対向面側から見た配置図。
【図７】図７は、スピントルク発振子から発生する円偏光高周波磁界強度（ｃ−Ｈａｃ）と、スピントルク発振子近傍の積層構造部との関係を示す図。
【図８】図８は、積層構造部を持たない比較例に係る記録ヘッド部分をスライダのディスク対向面側から見た配置図。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）における記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）における記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１１】図１１は、前記第３の実施形態において、スピントルク発振子から発生する円偏光高周波磁界強度（ｃ−Ｈａｃ）と、スピントルク発振子近傍の積層構造部との関係を示す図。
【図１２】図１２は、第４の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）における記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１３】図１３は、前記第４の実施形態において、スピントルク発振子から発生する円偏光高周波磁界強度（ｃ−Ｈａｃ）と、スピントルク発振子近傍の積層構造部との関係を示す図。
【図１４】図１４は、第５の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）における記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、ディスク装置として、第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のトップカバーを取り外して内部構造を示し、図２は、浮上状態の磁気ヘッドを示している。図１に示すように、ＨＤＤは筐体１０を備えている。この筐体１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１１と、図示しない矩形板状のトップカバーとを備えている。トップカバーは、複数のねじによりベースにねじ止めされ、ベースの上端開口を閉塞している。これにより、筐体１０内部は気密に保持され、呼吸フィルター２６を通してのみ、外部と通気可能となっている。
【００１１】
ベース１１上には、記録媒体としての磁気ディスク１２および駆動部が設けられている。駆動部は、磁気ディスク１２を支持および回転させるスピンドルモータ１３、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう複数、例えば、２つの磁気ヘッド３３、これらの磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２の表面に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ１４、ヘッドアクチュエータを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）１６を備えている。また、ベース１１上には、磁気ヘッド３３が磁気ディスク１２の最外周に移動した際、磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２から離間した位置に保持するランプロード機構１８、ＨＤＤに衝撃等が作用した際、ヘッドアクチュエータ１４を退避位置に保持するイナーシャラッチ２０、およびプリアンプ、ヘッドＩＣ等の電子部品が実装された基板ユニット１７が設けられている。
【００１２】
ベース１１の外面には、制御回路基板２５がねじ止めされ、ベース１１の底壁と対向して位置している。制御回路基板２５は、基板ユニット１７を介してスピンドルモータ１３、ＶＣＭ１６、および磁気ヘッド３３の動作を制御する
図１および図２に示すように、磁気ディスク１２は、垂直磁気記録膜媒体として構成されている。磁気ディスク１２は、例えば、直径約２．５インチの円板状に形成され非磁性体からなる基板１９を有している。基板１９の各表面には、下地層としての軟磁性層２３と、その上層部に、ディスク面に対して垂直方向に磁気異方性を有する垂直磁気記録層２２とが順次積層され、さらにその上に保護膜２４が形成されている。
【００１３】
図１に示すように、磁気ディスク１２は、スピンドルモータ１３のハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにハブの上端にねじ止めされたクランプばね２１によりクランプされ、ハブに固定されている。磁気ディスク１２は、駆動モータとしてのスピンドルモータ１３により所定の速度で矢印Ｂ方向に回転される。
【００１４】
ヘッドアクチュエータ１４は、ベース１１の底壁上に固定された軸受部１５と、軸受部から延出した複数のアーム２７と、を備えている。これらのアーム２７は、磁気ディスク１２の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部１５から同一の方向へ延出している。ヘッドアクチュエータ１４は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３０を備えている。サスペンション３０は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム２７の先端に固定され、アームから延出している。各サスペンション３０の延出端にジンバルばね４１を介して磁気ヘッド３３が支持されている。サスペンション３０、ジンバルばね４１、および磁気ヘッド３３により、ヘッドジンバルアッセンブリを構成している。なお、ヘッドアクチュエータ１４は、軸受部１５のスリーブと、複数のアームとを一体に形成したいわゆるＥブロックを備えた構成としてもよい。
【００１５】
図２に示すように、各磁気ヘッド３３は、ほぼ直方体形状のスライダ４２とこのスライダの流出端（トレーリング端）に設けられた記録再生用のヘッド部４４とを有している。各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０の弾性により、磁気ディスク１２の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。２本のアーム２７は所定の間隔を置いて互いに平行に位置し、これらのアームに取り付けられたサスペンション３０および磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２を間に挟んで互いに向かい合っている。
【００１６】
各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０およびアーム２７上に固定された中継フレキシブルプリント回路基板（以下、中継ＦＰＣと称する）３５を介して後述するメインＦＰＣ３８に電気的に接続されている。
【００１７】
図１に示すように、基板ユニット１７は、フレキシブルプリント回路基板により形成されたＦＰＣ本体３６と、このＦＰＣ本体から延出したメインＦＰＣ３８とを有している。ＦＰＣ本体３６は、ベース１１の底面上に固定されている。ＦＰＣ本体３６上には、プリアンプ３７、ヘッドＩＣを含む電子部品が実装されている。メインＦＰＣ３８の延出端は、ヘッドアクチュエータ１４に接続され、各中継ＦＰＣ３５を介して磁気ヘッド３３に接続されている。
【００１８】
ＶＣＭ１６は、軸受部１５からアーム２７と反対方向に延出した図示しない支持フレーム、および支持フレームに支持されたボイスコイルを有している。ヘッドアクチュエータ１４をベース１１に組み込んだ状態において、ボイスコイルは、ベース１１上に固定された一対のヨーク３４間に位置し、これらのヨークおよびヨークに固定された磁石とともにＶＣＭ１６を構成している。
【００１９】
磁気ディスク１２が回転した状態でＶＣＭ１６のボイスコイルに通電することにより、ヘッドアクチュエータ１４が回動し、磁気ヘッド３３は磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動および位置決めされる。この際、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の径方向に沿って、磁気ディスクの内周縁部と外周縁部との間を移動される。
【００２０】
次に、磁気ヘッド３３の構成について詳細に説明する。図３は、磁気ヘッド３３のヘッド部４４を拡大して示す断面図、図４は、記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図、図５は、記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図、図６は、記録ヘッド部分をスライダのＡＢＳ面側から見た配置図である。
【００２１】
図２および図３に示すように、磁気ヘッド３３は浮上型のヘッドとして構成され、ほぼ直方体状に形成されたスライダ４２と、スライダの流出端（トレーリング）側の端部に形成されたヘッド部４４とを有している。スライダ４２は、例えば、アルミナとチタンカーバイドの焼結体（アルチック）で形成され、ヘッド部４４は薄膜により形成されている。
【００２２】
スライダ４２は、磁気ディスク１２の表面に対向する矩形状のディスク対向面（空気支持面（ＡＢＳ面））４３を有している。スライダ４２は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより、磁気ディスク表面から所定量浮上した状態に維持される。空気流Ｃの方向は、磁気ディスク１２の回転方向Ｂと一致している。スライダ４２は、磁気ディスク１２表面に対し、ディスク対向面４３の長手方向が空気流Ｃの方向とほぼ一致するように配置されている。
【００２３】
スライダ４２は、空気流Ｃの流入側に位置するリーディング端４２ａおよび空気流Ｃの流出側に位置するトレーリング端４２ｂを有している。スライダ４２のディスク対向面４３には、図示しないリーディングステップ、トレーリングステップ、サイドステップ、負圧キャビティ等が形成されている。
【００２４】
図３および図４に示すように、ヘッド部４４は、スライダ４２のトレーリング端４２ｂに薄膜プロセスで形成された再生ヘッド５４および記録ヘッド５６を有し、分離型磁気ヘッドとして形成されている。
【００２５】
再生ヘッド５４は、磁気抵抗効果を示す磁性膜５０と、この磁性膜のトレーリング側およびリーディング側に磁性膜５０を挟むように配置されたシールド膜５２ａ、５２ｂと、で構成されている。これら磁性膜５０、シールド膜５２ａ、５２ｂの下端は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。
【００２６】
記録ヘッド５６は、再生ヘッド５４に対して、スライダ４２のトレーリング端４２ｂ側に設けられている。記録ヘッド５６は、トレーリング端側にリターン磁極をもつ単磁極ヘッドとして構成されている。
【００２７】
記録ヘッド５６は、磁気ディスク１２の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率材料からなる主磁極６６と、主磁極６６のトレーリング側に配置され、主磁極直下の軟磁性層２３を介して効率的に磁路を閉じるために設けられたリターン磁極（ライトシールド磁極）６８と、磁気ディスク１２に信号を書き込む際、主磁極６６に磁束を流すために主磁極６６およびリターン磁極６８を含む磁気磁路に巻きつくように配置された記録コイル７１と、を有している。
【００２８】
主磁極６６とリターン磁極６８とに電源７０が接続され、この電源から主磁極６６、リターン磁極６８を通して電流を直列に通電できるように電流回路が構成されている。
【００２９】
図３ないし図６に示すように、主磁極６６は、磁気ディスク１２の表面に対してほぼ垂直に延びている。主磁極６６の磁気ディスク１２側の先端部６６ａは、ディスク面に向かって先細に絞り込まれている。主磁極６６の先端部６６ａは、例えば、断面が矩形状に形成され、主磁極６６の先端面は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。本実施形態において、主磁極６６の先端部６６ａの幅は、磁気ディスク１２におけるトラックの幅にほぼ対応している。
【００３０】
リターン磁極６８は、ほぼＵ字形状に形成され、その先端部６８ａは、細長い矩形状に形成されている。リターン磁極６８の先端面は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。先端部６８ａのリーディング側端面６８ｂは、磁気ディスク１２のトラックの幅方向に沿って延びている。このリーディング側端面６８ｂは、主磁極６６のトレーリング側端面６７ａとライトギャップＷＧを置いてほぼ平行に対向している。
【００３１】
記録ヘッド５６は、主磁極６６の先端部６６ａとリターン磁極６８との間に設けられた高周波発振子、例えば、スピントルク発振子７４を備えている。スピントルク発振子７４は、主磁極６６の先端部６６ａのトレーリング側端面６７ａとリターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂとの間に挟まれ、これらの端面と平行に配置されている。スピントルク発振子７４は、その先端がＡＢＳ面４３に露出し、磁気ディスク１２の表面に対して、主磁極６６の先端面と同一の高さ位置に設けられている。スピントルク発振子７４は、前述した制御回路基板２５の制御の下、電源７０から主磁極６６、リターン磁極６８に電圧を印加することにより、スピントルク発振子７４の膜厚方向に直流電流が印加される。通電することにより、スピントルク発振子７４の発振層の磁化が回転し、高周波磁界を発生させることが可能となる。これにより、磁気ディスク１２の記録層に高周波磁界を印加する。このように、リターン磁極６８と主磁極６６はスピントルク発振子７４に垂直通電する電極として働くことになる。
【００３２】
図３および図４に示すように、リターン磁極６８は、ライトギャップＷＧ、すなわち、スライダのディスク対向面から離れた位置で、主磁極６６の上部に接近した連結部６５を有している。この連結部６５は、例えばＳｉＯ2等の絶縁体で形成されたバックギャップ部６７を介して主磁極６６に連結されている。この絶縁体により、主磁極６６とリターン磁極６８とが電気的に絶縁している。このように、バックギャップ部６７を絶縁体で構成することにより、スピントルク発振子７４の電極と兼用している主磁極６６およびリターン磁極６８を通じて、電源７９０から効率的にスピントルク発振子７４に電流を印加することが可能となる。バックギャップ部６７の絶縁体はＳｉＯ2以外にも、Ａｌ2Ｏ2を用いてもよい。
【００３３】
バックギャップ部６７をＳｉ、Ｇｅといった半導体で構成してもよい。絶縁体もしくは半導体からなるバックギャップ部６７の一部に電気伝導体を含めて主磁極６６とリターン磁極６８を電気的に接続してもよい。このような構成にすることで、プロセス加工中の静電気の放電がバックギャップ部６７を通じて起こるため、スピントルク発振子７４の製造プロセス中の損傷を防ぐことが可能となり、歩留まりを向上することができる。また、バックギャップ部６７の電気抵抗をスピントルク発振子７４の電気抵抗と同程度以上に設定することで、スピントルク発振子７４に十分な電流を印加することができる。
【００３４】
図３ないし図６に示すように、スピントルク発振子７４は、例えば、Ｔａ／Ｒｕの積層膜からなる下地層７４ａ、膜厚２０ｎｍのＣｏＰｔ磁性膜からなるスピン注入層（第２磁性体層）７４ｂ、膜厚２ｎｍのＣｕ中間層７４ｃ、膜厚１３ｎｍのＦｅＣｏＡｌ磁性膜からなる発振層（第１磁性体層）７４ｄ、Ｃｕ／Ｒｕの積層膜からなるキャップ層７４ｅを、主磁極６６側からリターン磁極６８側に順に積層して構成されている。そして、下地層７４ａとキャップ層７４ｅが電極を兼用する主磁極６６とリターン磁極６８とにそれぞれ接続している。主磁極６６の先端部６６ａのトレーリング側端面６７ａのトラック幅方向長さは、スピントルク発振子７４のトラック幅方向長さよりも長いことが好ましい。
【００３５】
発振層（第１磁性体層）７４ｄの保磁力は、主磁極６６から印加される磁界よりも小さく、また、スピン注入層（第２磁性体層）７４ｂの保磁力は、主磁極６６から印加される磁界よりも小さい。
【００３６】
スピン注入層７４ｂおよび発振層７４ｄの材料として、ＣｏＰｔ、ＦｅＣｏＡｌの他、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣｏＳｉ、ＣｏＦｅＢ等の、比較的、飽和磁束密度が大きく膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性層やＣｏＩｒ等の膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜を用いることができる。
【００３７】
また、スピン注入層７４ｂおよび発振層７４ｄには、膜面に対して垂直方向に磁化配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性、ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｎｉ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性層、ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性層、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料も適宜用いることができる。更に、飽和磁化や異方性磁界を調整するために、複数の上記材料を積層した積層膜を用いることもできる。積層膜を用いた場合には、発振層７４ｄとスピン注入層７４ｂとの飽和磁束密度（Ｂｓ）及び異方性磁界（Ｈｋ）を調整することができる。
【００３８】
発振層７４ｄには、例えば、高Ｂｓ軟磁性材料（ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ積層膜）の厚さが５ｎｍ〜２０ｎｍの膜を用いることができる。この時、例えば、スピン注入層７４ｂには、膜面垂直方向に磁化配向したＣｏＰｔ合金からなる厚さが２ｎｍ〜６０ｎｍの膜を用いることができる。
【００３９】
中間層７４ｃとしては、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどのスピン透過率の高い非磁性材料を用いることができる。中間層７４ｃの膜厚は、１原子層から３ｎｍ程度とすることができる。これにより発振層７４ｃとスピン注入層７４ｂの交換結合を少なくすることが可能となる。
【００４０】
スピントルク発振子７４の素子のサイズ（積層方向に対して垂直な平面で切断したときの断面の大きさ）は、１０ｎｍ四方から１００ｎｍ四方にすることが望ましく、素子形状も直方体だけでなく、円柱状や六角柱状としてもよい。ただし、このサイズに限定されることなく、発振層７４ｄ、スピン注入層７４ｂおよび中間層７４ｃに用いられる材料及びこれらの大きさは任意に選択可能である。
なお、スピン注入層７４ｂ、中間層７４ｃ、発振層７４ｄの順に積層したが、発振層、中間層、スピン注入層の順に積層してもよい。この場合、主磁極６６と発振層７４ｄとの距離が近くなり、主磁極６６が発生する記録磁界と、発振層が発生する高周波磁界とが効率的に重畳する範囲が、媒体上で広くなり、良好な記録が可能となる。
【００４１】
主磁極６６およびリターン磁極６８の少なくとも一方において、スピントルク発振子７４と対向する部分は、磁性体層と非磁性体層とを積層した積層構造部を構成している。本実施形態では、主磁極６６の先端部６６ａにおいて、スピントルク発振子７４と対向および接触する部分は、磁性体層と非磁性体層とを積層した積層構造部８０を構成している。すなわち、積層構造部８０は、ライトギャップＧＷの幅方向に沿って、複数の磁性体層８０ａと複数の非磁性体層８０ｂとを交互に積層して形成されている。すなわち、各磁性体層８０ａおよび非磁性体層８０は、スライダ４２のディスク対向面４３および磁気ディスク１２の表面に対して、ほぼ垂直に延在している。
【００４２】
磁性体層８０ａは、例えば、膜厚１２ｎｍの飽和磁束密度が大きなＦｅＣｏ合金、非磁性体層８０ｂは、例えば、膜厚０．５ｎｍの良好な電気伝導特性を有するＴａから構成されている。
【００４３】
図７は、スピントルク発振子７４から発生する円偏光高周波磁界強度（ｃ−Ｈａｃ）と、スピントルク発振子７４近傍の主磁極先端部６６ａの積層構造との関係を示している。なお、スピントルク発振子７４の発振層７４ｄは、大きさ５０ｎｍ、膜厚１３ｎｍのＦｅＣｏＡｌ、媒体中心までの距離は２０ｎｍ、印加した電流は２．８×１０８Ａ／ｃｍ２である。また、積層構造部８０を構成する非磁性体層８０ｂの膜厚は一定とし、１組の磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂの積層の合計膜厚を５０ｎｍ〜６ｎｍとしている。図７から、１組の積層の合計膜厚が２５ｎｍの場合が、発振層７４ｄが最もよく発振し、最も大きな高周波磁界強度が得られることが分かる。
【００４４】
図６に示すように、スピントルク発振子７４の発振層７４ｄからの高周波磁界により、主磁極６６およびリターン磁極６８の磁化が動く。その結果、主磁極６６およびリターン磁極６８にはスピン波が生じることとなる。スピントルク発振子７４の発振周波数に応じて、最適なスピン波の波長があるが、主磁極６６は磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとの積層構造部８０を有していることから、磁性体層間の交換結合力が０となり、積層構造部８０で分断される。この結果、最適なスピン波の波長でなく、１つの磁性体層８０ａの膜厚に応じたスピン波が励起されることになり、スピン波の振幅が減少することになる。したがって、スピン波による主磁極６６のエネルギーロスが減少する。その結果、スピントルクによるエネルギーは主に、スピントルク発振子７４で消費されることになる。すなわち、発振層７４ｄの発振振幅が大きくなる。このことから、スピントルク発振子７４から発生する円偏光高周波磁界強度が大きくなる。
【００４５】
図８は、比較例として、積層構造部を持たない主磁極６６を有する記録ヘッドを示し、主磁極６６、スピントルク発振子７４、リターン磁極６８の磁化挙動の浮上面からの要部平面図である。この場合、スピントルク発振子７４の発振周波数に応じた、最適な波長でのスピン波が励起可能であり、スピン波の振幅が大きくなる。このため、スピン波による主磁極６６でのエネルギーロスが大きくなり、スピントルク発振子７４の発振層の発振振幅の減少を招き、発生する円偏光高周波磁界強度が小さくなる。
【００４６】
高周波アシスト記録時に、主磁極はほぼ飽和し、磁化が垂直の面と水平の面とがあることを考慮すると、主磁極に励起されるスピン波の波長（λ）は、
【数１】
【００４７】
で表される。
ここで、Ａ：交換結合定数、Ｍｓ：飽和磁化、ｆSTO：スピントルク発振子（ＳＴＯ）の周波数、γ：ジャイロ定数である。
【００４８】
磁性体層８０ａの膜厚が、スピン波の半波長（１／２λ）から短くなるにつれ、スピン波は徐々に抑制され、膜厚が半整数倍（１／２）、すなわち１／４λの時、最も抑制される。一方、基本スピン波に付随ずる二倍の高調波が生じるため、磁性体層８０ａの膜厚が、膜厚が１／８λより短くなると、抑制効果が失われることとなる。交換結合定数Ａは飽和磁化Ｍｓに比例し、ジャイロ定数γは定数であることを考慮すると、磁性体層８０ａの膜厚ｔは、下記の式で表される関係を満たすことが望ましい。
【数２】
【００４９】
ここで、飽和磁化Ｍｓの単位はemu/cc, 周波数ｆの単位はＨｚ、膜厚ｔの単位はｃｍである。
【００５０】
ここでは、飽和磁化Ｍｓは１９００emu/cc、発振周波数ｆは２５ＧＨｚを上記式２に代入すると、望ましい磁性体層８０ａの膜厚ｔは、７ｎｍ＜ｔ＜３０ｎｍとなる。これは図７の結果とよく一致している。
【００５１】
非磁性体層８０ｂの材料は、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｕ、Ｒｅを用い、その膜厚を１ｎｍ以下とすることが望ましい。これにより、隣り合う磁性体層８０ａ間の交換結合力が反強磁性結合となるようにすることできる。この場合、磁性体層８０ａの表面に発生する磁荷が隣接する磁性体層に及ぼす磁界と、交換結合力による交換結合磁界とがお互いに打ち消しあう。その結果、磁性体層８０ａ間の結合が非磁性体層８０ｂにより効果的に分断され、スピン波の振幅が小さくなる。この結果、大きな高周波磁界強度を得ることができ、優れた記録特性を得ることができる。
【００５２】
非磁性体層８０ｂの材料は、Ｔａ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇのような、電気伝導度に優れた材料を用いることが望ましい。このような材料を用いた場合、スピントルク発振子７４近傍でのジュール発熱を抑えることが可能となり、より大きな駆動電流をスピントルク発振子７４に印加可能となる。これにより、効率的にスピントルク発振子７４が発振し、大きな高周波磁界強度の実現が可能となる。その結果、優れた記録特性を得ることができる。
【００５３】
主磁極６６において、積層構造部８０以外の部分の磁性体の材料と、積層構造部の磁性体層の材料とは、同一の材料としてもよく、あるいは、別々の材料にしても良い。たとえば、積層構造部８０を構成する磁性体層８０ａに、ＦｅＣｏＴａＣといった材料を用いても良い。この材料では、飽和磁束密度を保ったまま、結晶粒間にＴａＣが偏析し、ＦｅＣｏで構成される結晶粒間の交換結合力を下げることが可能となる。その結果、磁性体層８０ａ内のスピン波の伝達が抑制され、スピン波の振幅を抑制することできる。このため、効率的にスピントルク発振子７４を発振させることが可能となり、良好高周波磁界を発生させ、優れた記録特性を得ることができる。
【００５４】
以上のように構成されたＨＤＤによれば、ＶＣＭ１６を駆動することにより、ヘッドアクチュエータ１４が回動し、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動され、位置決めされる。また、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。ＨＤＤの動作時、スライダ４２のディスク対向面４３はディスク表面に対し隙間を保って対向している。図２に示すように、磁気ヘッド３３は、ヘッド部４４の記録ヘッド５６部分が最も磁気ディスク１２表面に接近した傾斜姿勢をとって浮上する。この状態で、磁気ディスク１２に対して、再生ヘッド５４により記録情報の読み出しを行うとともに、記録ヘッド５６により情報の書き込みを行う。
【００５５】
情報の書き込みにおいては、スピントルク発振子７４に直流電流を通電して高周波磁界を発生させ、この高周波磁界を磁気ディスク１２の垂直磁気記録層２２に印加する。また、記録コイル７１により主磁極６６を励磁し、この主磁極から直下の磁気ディスク１２の記録層２２に垂直方向の記録磁界を印加することにより、所望のトラック幅にて情報を記録する。記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、高保持力かつ高磁気異方性エネルギーの磁気記録を行うことができる。そして、主磁極６６に磁性体層と非磁性体層との積層構造部８０を設けることにより、主磁極でのスピン波によるエネルギーロスを抑制し、十分な記録能力の発揮、安定した記録再生特性を得ることができる。これにより、記録信号品質の向上した良好な記録が可能な磁気ヘッドおよびこれを備えたＨＤＤが得られる。
【００５６】
次に、他の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドについて説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。
【００５７】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示している。本実施形態によれば、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとを交互に積層した積層構造部８０は、主磁極６６全域に広がっている。すなわち、主磁極６６全体が積層構造部８０で構成されている。磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂは、ライトギャップの幅方向に沿って交互に積層され、各層は、スライダのディスク対向面および磁気ディスクの表面に対してほぼ垂直に延在している。ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５８】
上記のように構成された第２の実施形態に係る記録ヘッド５６によれば、主磁極６６に磁性体層と非磁性体層との積層構造部８０を設けることにより、主磁極でのスピン波によるエネルギーロスを抑制し、十分な記録能力の発揮、安定した記録再生特性を得ることができる。これにより、記録信号品質の向上した良好な記録が可能な磁気ヘッドおよびこれを備えたＨＤＤが得られる。また、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとの積層膜で、主磁極６６全体を作成することで、主磁極６６の成膜プロセスを１回で終了することが可能となり、効率的な加工プロセスを可能とすることができる。
【００５９】
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示している。図１０に示すように、第３の実施形態によれば、主磁極６６全体が磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとを積層した積層構造部８０で構成され、また、スピントルク発振子７４に接触対向するリターン磁極６８の先端部６８ａが磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂとを積層した積層構造部９０で構成されている。
【００６０】
積層構造部９０において、磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂは、ライトギャップの幅方向に沿って交互に積層され、各層は、スライダのディスク対向面および磁気ディスクの表面に対してほぼ垂直に延在している。
【００６１】
図１１は、スピントルク発振子７４から発生する円偏光高周波磁界強度と、スピントルク発振子近傍のリターン磁極先端部の積層構造部９０との関係を示している。ここでは、スピントルク発振子７４の発振層は、大きさ５０ｎｍ、膜厚１３ｎｍのＦｅＣｏＡｌ、媒体中心までの距離は２０ｎｍ、印加した電流は２．８×１０８Ａ／ｃｍ２としている。また、リターン磁極６８の積層構造部９０を構成する非磁性体層９０ａの膜厚は一定とし、１組の磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂの積層膜の合計膜厚を５０ｎｍ〜６ｎｍとしている。図１１から、１組の積層膜の合計膜厚が１８.７５ｎｍの場合が、発振層が最もよく発振し、最も大きな高周波磁界強度を得られることが分かる。
【００６２】
ここで、リターン磁極６８の飽和磁化Ｍｓは、１５１０emu/cc、発振周波数ｆは３０ＧＨｚを前述した式２に代入すると、望ましい膜厚ｔは、２３ｎｍ＞ｔ＞６ｎｍとなり、図１１の結果とよく一致する。
【００６３】
ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。また、磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂからなる積層膜の膜構成、材料等は、第１の実施形態と同様の構成を用いることができる。
【００６４】
上記構成の第３の実施形態によれば、主磁極６６ならびにリターン磁極６８に、磁性体層と非磁性体層とを積層した積層構造部を設けることにより、スピントルク発振子７４が発振した場合に、主磁極６６およびリターン磁極６８で発生するスピン波の磁化振幅を抑制することが可能となる。このため、主磁極６６およびリターン磁極６８でのエネルギーロスが抑制され、効率的に発振層の磁化を発振し、大きな高周波磁界強度を得ることができ、優れた記録特性を得ることができる。
【００６５】
（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示している。第４の実施形態によれば、主磁極６６は、磁気ディスク側の先端部６６ａからリターン磁極６８側に突出した突出部９２を有し、この突出部９２は、ライトギャップＧＷをおいて、リターン磁極６８の先端部６８ａと対向している。そして、この突出部９２とリターン磁極６８の先端部６８ａとの間にスピントルク発振子７４が挟まれている。
【００６６】
突出部９２は、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとを積層した積層構造部８０で構成されている。積層構造部８０において、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂは、ライトギャップの幅方向に沿って、すなわち、突出部９２の突出方向に沿って、交互に積層され、各層は、スライダのディスク対向面および磁気ディスクの表面に対してほぼ垂直に延在している。
【００６７】
積層構造部８０を構成する積層膜は、膜厚１１．７ｎｍ、飽和磁化１９００emu/ccの磁性体層と、膜厚０．８ｎｍ、Ｒｕの非磁性体層との積層構造を有し、合計膜厚は１２．５ｎｍとなっている。非磁性体Ｒｕにより、非磁性体Ｒｕに接する両側の磁性体層８０ａは反強磁性結合している。
【００６８】
また、スピントルク発振子７４に接触対向するリターン磁極６８の先端部６８ａが磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂとを積層した積層構造部９０で構成されている。積層構造部９０において、磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂは、ライトギャップＷＧの幅方向に沿って交互に積層され、各層は、スライダのディスク対向面および磁気ディスクの表面に対してほぼ垂直に延在している。
【００６９】
図１３は、スピントルク発振子７４から発生する円偏光高周波磁界強度と、スピントルク発振子７４近傍のリターン磁極先端部の積層構造との関係を示している。なお、スピントルク発振子７４の発振層は、大きさ５０ｎｍ、膜厚１３ｎｍのＦｅＣｏＡｌ、媒体中心までの距離は２０ｎｍ、印加した電流は２．８×１０８Ａ／ｃｍ２である。図１３に示すように、積層構造とすることにより、積層構造としない場合に比べて、発振層がよく発振し、良好は高周波磁界強度を得られた。
【００７０】
このように、主磁極２０の突出部９２およびリターン磁極６８を、磁性体層と非磁性体層との積層構造部で構成することにより、スピントルク発振子７４が発振した場合に、主磁極６６およびリターン磁極６８で発生するスピン波の磁化振幅を抑制することが可能となる。このため、主磁極６６およびリターン磁極６８でのエネルギーロスが抑制され、効率的に発振層の磁化を発振し、大きな高周波磁界強度を得ることができ、優れた記録特性を得ることができる。
【００７１】
本実施形態では、主磁極６６の積層構造部は、主磁極６６の突出部９２のみとしたが、主磁極の他の部分も積層構造としても良い。また、非磁性体層はＲｕ以外にも、Ｗ、Ｃｕ、Ｒｅを用い、膜厚を１ｎｍ以下としてもよい。このような構成にすることで、非磁性体層に接する両側の磁性体層は反強磁性結合し、その結果、エネルギーロスが抑制され、大きな高周波磁界強度を得ることができる。これにより、優れた記録特性を得ることができる。ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。磁性体層と非磁性体層との積層膜の膜構成、材料等は、前述した第１の実施形態と同様の構成を用いることができる。
【００７２】
（第５の実施形態）
図１４は、第５の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示している。主磁極６６の先端部６６ａにおいて、スピントルク発振子７４と接触、対向する部分は、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとを積層した積層構造部８０を構成している。本実施形態では、積層構造部８０は、ライドギャップＷＧの高さ方向、すなわち、スライダのディスク対向面にほぼ垂直な方向に沿って、複数の磁性体層８０ａと複数の非磁性体層８０ｂとを交互に積層して形成されている。各磁性体層８０ａおよび非磁性体層８０は、スライダのディスク対向面とほぼ平行に延在している。
【００７３】
ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。磁性体層と非磁性体層との積層膜の膜構成、材料等は、前述した第１の実施形態と同様の構成を用いることができる。
【００７４】
上記構成の第３の実施形態によれば、主磁極６６に、磁性体層と非磁性体層とを積層した積層構造部を設けることにより、スピントルク発振子７４が発振した場合に、主磁極６６で発生するスピン波の磁化振幅を抑制することが可能となる。このため、主磁極６６およびリターン磁極６８でのエネルギーロスが抑制され、効率的に発振層の磁化を発振し、大きな高周波磁界強度を得ることができ、優れた記録特性を得ることができる。なお、第３の実施形態において、リターン磁極６８側にも積層構造部を設けても良い。
【００７５】
以上に述べた種々の実施形態によれば、十分な記録能力の発揮し、安定した記録特性を得ることが可能な磁気ヘッド、これを備えたヘッドジンバルアッセンブリ、およびディスク装置を提供することができる。
【００７６】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、高周波発振子はスピントルク発振子に限らず、電線による発生源等、他の高周波発生源を用いても良い。積層構造部において、非磁性体層および磁性体層の数は、上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて変更可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…筺体、１１…ベース、１２…磁気ディスク、１３…スピンドルモータ、
１４…ヘッドアクチュエータ、２５…制御回路基板、２７…アーム、
３０…サスペンション、４２…スライダ、４３…ディスク対向面、
４４…ヘッド部、５４…再生ヘッド、５６…記録ヘッド、６６…主磁極、
６６ａ…先端部、６８…リターン磁極、６８ａ…先端部、
６８ｂ…トレーディング側端面、７０…電源、７１…記録コイル、
７４…スピントルク発振子、８０、９０…積層構造部、
８０ａ、９０ａ…磁性体層、８０ｂ、９０ｂ…非磁性体層、９２…突出部
ＷＧ…ライトギャップ
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、ディスク装置に用いる垂直磁気記録用の磁気ヘッド、これを備えたヘッドジンバルアッセンブリ、およびディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置は、ケース内に配設された磁気ディスクと、磁気ディスクを支持および回転するスピンドルモータと、磁気ディスクに対して情報のリード／ライトを行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリと、を備えている。磁気ヘッドのヘッド部は、ライト用の記録ヘッドとリード用の再生ヘッドとを含んでいる。
【０００３】
近年、磁気ディスク装置の高記録密度化、大容量化あるいは小型化を図るため、垂直磁気記録用の磁気ヘッドが提案されている。このような磁気ヘッドにおいて、記録ヘッドは、垂直方向磁界を発生させる主磁極と、その主磁極のトレーリング側にライトギャップを挟んで配置されて磁気ディスクとの間で磁路を閉じるリターン磁極、あるいはライトシールド磁極と、主磁極に磁束を流すためのコイルとを有している。
【０００４】
記録密度の向上を図る目的で、主磁極とリターン磁極との間に高周波発振素子としてスピントルク発振子を設け、このスピントルク発振子から磁気記録層に高周波磁界を印加する高周波磁界アシスト記録方式の磁気ヘッドが提案されている。この磁気ヘッドは、ギャップ磁界を大きくとるために、主磁極とリターン磁極が対向する面の間の距離を減少させた構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０７０５４１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８２３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記磁気ヘッドの場合、主磁極およびリターン磁極と、スピントルク発振子とが近接している。また、主磁極およびリターン磁極は、それぞれ連続膜からなる磁性体で構成されている。このため、スピントルク発振子の発振によって生じる高周波磁界により、主磁極およびリターン磁極の磁化が揺れ、主磁極およびリターン磁極にスピン波が生じることとなる。このスピン波によるエネルギーロスが大きくなり、スピントルク発振子の発振が抑制される。その結果、垂直記録媒体の記録層の磁化反転を行うための高周波磁界の強度が不足し、十分な記録能力を発揮することが困難な場合がある。
【０００７】
この発明の課題は、十分な記録能力の発揮し、安定した記録特性を得ることが可能な磁気ヘッド、これを備えたヘッドジンバルアッセンブリ、およびディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、磁気ヘッドは、記録媒体の記録層に対し記録磁界を印加する主磁極と、前記主磁極にライトギャップを置いて対向するリターン磁極と、前記主磁極とリターン磁極とが対向する面の間に設けられ、高周波磁界を発生する高周波発振素子と、を備え、前記主磁極および前記リターン磁極の少なくとも一方は、前記高周波発振素子に対向し、磁性体層と非磁性体層を積層した積層構造部を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）を示す斜視図。
【図２】図２は、前記ＨＤＤにおける磁気ヘッドおよびサスペンションを示す側面図。
【図３】図３は、前記磁気ヘッドのヘッド部を拡大して示す断面図。
【図４】図４は、記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図５】図５は、前記記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図。
【図６】図６は、前記記録ヘッド部分をスライダのディスク対向面側から見た配置図。
【図７】図７は、スピントルク発振子から発生する円偏光高周波磁界強度（ｃ−Ｈａｃ）と、スピントルク発振子近傍の積層構造部との関係を示す図。
【図８】図８は、積層構造部を持たない比較例に係る記録ヘッド部分をスライダのディスク対向面側から見た配置図。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）における記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）における記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１１】図１１は、前記第３の実施形態において、スピントルク発振子から発生する円偏光高周波磁界強度（ｃ−Ｈａｃ）と、スピントルク発振子近傍の積層構造部との関係を示す図。
【図１２】図１２は、第４の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）における記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１３】図１３は、前記第４の実施形態において、スピントルク発振子から発生する円偏光高周波磁界強度（ｃ−Ｈａｃ）と、スピントルク発振子近傍の積層構造部との関係を示す図。
【図１４】図１４は、第５の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）における記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、ディスク装置として、第１の実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のトップカバーを取り外して内部構造を示し、図２は、浮上状態の磁気ヘッドを示している。図１に示すように、ＨＤＤは筐体１０を備えている。この筐体１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１１と、図示しない矩形板状のトップカバーとを備えている。トップカバーは、複数のねじによりベースにねじ止めされ、ベースの上端開口を閉塞している。これにより、筐体１０内部は気密に保持され、呼吸フィルター２６を通してのみ、外部と通気可能となっている。
【００１１】
ベース１１上には、記録媒体としての磁気ディスク１２および駆動部が設けられている。駆動部は、磁気ディスク１２を支持および回転させるスピンドルモータ１３、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう複数、例えば、２つの磁気ヘッド３３、これらの磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２の表面に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ１４、ヘッドアクチュエータを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）１６を備えている。また、ベース１１上には、磁気ヘッド３３が磁気ディスク１２の最外周に移動した際、磁気ヘッド３３を磁気ディスク１２から離間した位置に保持するランプロード機構１８、ＨＤＤに衝撃等が作用した際、ヘッドアクチュエータ１４を退避位置に保持するイナーシャラッチ２０、およびプリアンプ、ヘッドＩＣ等の電子部品が実装された基板ユニット１７が設けられている。
【００１２】
ベース１１の外面には、制御回路基板２５がねじ止めされ、ベース１１の底壁と対向して位置している。制御回路基板２５は、基板ユニット１７を介してスピンドルモータ１３、ＶＣＭ１６、および磁気ヘッド３３の動作を制御する
図１および図２に示すように、磁気ディスク１２は、垂直磁気記録膜媒体として構成されている。磁気ディスク１２は、例えば、直径約２．５インチの円板状に形成され非磁性体からなる基板１９を有している。基板１９の各表面には、下地層としての軟磁性層２３と、その上層部に、ディスク面に対して垂直方向に磁気異方性を有する垂直磁気記録層２２とが順次積層され、さらにその上に保護膜２４が形成されている。
【００１３】
図１に示すように、磁気ディスク１２は、スピンドルモータ１３のハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにハブの上端にねじ止めされたクランプばね２１によりクランプされ、ハブに固定されている。磁気ディスク１２は、駆動モータとしてのスピンドルモータ１３により所定の速度で矢印Ｂ方向に回転される。
【００１４】
ヘッドアクチュエータ１４は、ベース１１の底壁上に固定された軸受部１５と、軸受部から延出した複数のアーム２７と、を備えている。これらのアーム２７は、磁気ディスク１２の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部１５から同一の方向へ延出している。ヘッドアクチュエータ１４は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３０を備えている。サスペンション３０は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム２７の先端に固定され、アームから延出している。各サスペンション３０の延出端にジンバルばね４１を介して磁気ヘッド３３が支持されている。サスペンション３０、ジンバルばね４１、および磁気ヘッド３３により、ヘッドジンバルアッセンブリを構成している。なお、ヘッドアクチュエータ１４は、軸受部１５のスリーブと、複数のアームとを一体に形成したいわゆるＥブロックを備えた構成としてもよい。
【００１５】
図２に示すように、各磁気ヘッド３３は、ほぼ直方体形状のスライダ４２とこのスライダの流出端（トレーリング端）に設けられた記録再生用のヘッド部４４とを有している。各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０の弾性により、磁気ディスク１２の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。２本のアーム２７は所定の間隔を置いて互いに平行に位置し、これらのアームに取り付けられたサスペンション３０および磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２を間に挟んで互いに向かい合っている。
【００１６】
各磁気ヘッド３３は、サスペンション３０およびアーム２７上に固定された中継フレキシブルプリント回路基板（以下、中継ＦＰＣと称する）３５を介して後述するメインＦＰＣ３８に電気的に接続されている。
【００１７】
図１に示すように、基板ユニット１７は、フレキシブルプリント回路基板により形成されたＦＰＣ本体３６と、このＦＰＣ本体から延出したメインＦＰＣ３８とを有している。ＦＰＣ本体３６は、ベース１１の底面上に固定されている。ＦＰＣ本体３６上には、プリアンプ３７、ヘッドＩＣを含む電子部品が実装されている。メインＦＰＣ３８の延出端は、ヘッドアクチュエータ１４に接続され、各中継ＦＰＣ３５を介して磁気ヘッド３３に接続されている。
【００１８】
ＶＣＭ１６は、軸受部１５からアーム２７と反対方向に延出した図示しない支持フレーム、および支持フレームに支持されたボイスコイルを有している。ヘッドアクチュエータ１４をベース１１に組み込んだ状態において、ボイスコイルは、ベース１１上に固定された一対のヨーク３４間に位置し、これらのヨークおよびヨークに固定された磁石とともにＶＣＭ１６を構成している。
【００１９】
磁気ディスク１２が回転した状態でＶＣＭ１６のボイスコイルに通電することにより、ヘッドアクチュエータ１４が回動し、磁気ヘッド３３は磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動および位置決めされる。この際、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の径方向に沿って、磁気ディスクの内周縁部と外周縁部との間を移動される。
【００２０】
次に、磁気ヘッド３３の構成について詳細に説明する。図３は、磁気ヘッド３３のヘッド部４４を拡大して示す断面図、図４は、記録ヘッドおよい再生ヘッドを模式的に示す斜視図、図５は、記録ヘッドの磁気ディスク側の端部を拡大して示す断面図、図６は、記録ヘッド部分をスライダのＡＢＳ面側から見た配置図である。
【００２１】
図２および図３に示すように、磁気ヘッド３３は浮上型のヘッドとして構成され、ほぼ直方体状に形成されたスライダ４２と、スライダの流出端（トレーリング）側の端部に形成されたヘッド部４４とを有している。スライダ４２は、例えば、アルミナとチタンカーバイドの焼結体（アルチック）で形成され、ヘッド部４４は薄膜により形成されている。
【００２２】
スライダ４２は、磁気ディスク１２の表面に対向する矩形状のディスク対向面（空気支持面（ＡＢＳ面））４３を有している。スライダ４２は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより、磁気ディスク表面から所定量浮上した状態に維持される。空気流Ｃの方向は、磁気ディスク１２の回転方向Ｂと一致している。スライダ４２は、磁気ディスク１２表面に対し、ディスク対向面４３の長手方向が空気流Ｃの方向とほぼ一致するように配置されている。
【００２３】
スライダ４２は、空気流Ｃの流入側に位置するリーディング端４２ａおよび空気流Ｃの流出側に位置するトレーリング端４２ｂを有している。スライダ４２のディスク対向面４３には、図示しないリーディングステップ、トレーリングステップ、サイドステップ、負圧キャビティ等が形成されている。
【００２４】
図３および図４に示すように、ヘッド部４４は、スライダ４２のトレーリング端４２ｂに薄膜プロセスで形成された再生ヘッド５４および記録ヘッド５６を有し、分離型磁気ヘッドとして形成されている。
【００２５】
再生ヘッド５４は、磁気抵抗効果を示す磁性膜５０と、この磁性膜のトレーリング側およびリーディング側に磁性膜５０を挟むように配置されたシールド膜５２ａ、５２ｂと、で構成されている。これら磁性膜５０、シールド膜５２ａ、５２ｂの下端は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。
【００２６】
記録ヘッド５６は、再生ヘッド５４に対して、スライダ４２のトレーリング端４２ｂ側に設けられている。記録ヘッド５６は、トレーリング端側にリターン磁極をもつ単磁極ヘッドとして構成されている。
【００２７】
記録ヘッド５６は、磁気ディスク１２の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率材料からなる主磁極６６と、主磁極６６のトレーリング側に配置され、主磁極直下の軟磁性層２３を介して効率的に磁路を閉じるために設けられたリターン磁極（ライトシールド磁極）６８と、磁気ディスク１２に信号を書き込む際、主磁極６６に磁束を流すために主磁極６６およびリターン磁極６８を含む磁気磁路に巻きつくように配置された記録コイル７１と、を有している。
【００２８】
主磁極６６とリターン磁極６８とに電源７０が接続され、この電源から主磁極６６、リターン磁極６８を通して電流を直列に通電できるように電流回路が構成されている。
【００２９】
図３ないし図６に示すように、主磁極６６は、磁気ディスク１２の表面に対してほぼ垂直に延びている。主磁極６６の磁気ディスク１２側の先端部６６ａは、ディスク面に向かって先細に絞り込まれている。主磁極６６の先端部６６ａは、例えば、断面が矩形状に形成され、主磁極６６の先端面は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。本実施形態において、主磁極６６の先端部６６ａの幅は、磁気ディスク１２におけるトラックの幅にほぼ対応している。
【００３０】
リターン磁極６８は、ほぼＵ字形状に形成され、その先端部６８ａは、細長い矩形状に形成されている。リターン磁極６８の先端面は、スライダ４２のディスク対向面４３に露出している。先端部６８ａのリーディング側端面６８ｂは、磁気ディスク１２のトラックの幅方向に沿って延びている。このリーディング側端面６８ｂは、主磁極６６のトレーリング側端面６７ａとライトギャップＷＧを置いてほぼ平行に対向している。
【００３１】
記録ヘッド５６は、主磁極６６の先端部６６ａとリターン磁極６８との間に設けられた高周波発振子、例えば、スピントルク発振子７４を備えている。スピントルク発振子７４は、主磁極６６の先端部６６ａのトレーリング側端面６７ａとリターン磁極６８のリーディング側端面６８ｂとの間に挟まれ、これらの端面と平行に配置されている。スピントルク発振子７４は、その先端がＡＢＳ面４３に露出し、磁気ディスク１２の表面に対して、主磁極６６の先端面と同一の高さ位置に設けられている。スピントルク発振子７４は、前述した制御回路基板２５の制御の下、電源７０から主磁極６６、リターン磁極６８に電圧を印加することにより、スピントルク発振子７４の膜厚方向に直流電流が印加される。通電することにより、スピントルク発振子７４の発振層の磁化が回転し、高周波磁界を発生させることが可能となる。これにより、磁気ディスク１２の記録層に高周波磁界を印加する。このように、リターン磁極６８と主磁極６６はスピントルク発振子７４に垂直通電する電極として働くことになる。
【００３２】
図３および図４に示すように、リターン磁極６８は、ライトギャップＷＧ、すなわち、スライダのディスク対向面から離れた位置で、主磁極６６の上部に接近した連結部６５を有している。この連結部６５は、例えばＳｉＯ2等の絶縁体で形成されたバックギャップ部６７を介して主磁極６６に連結されている。この絶縁体により、主磁極６６とリターン磁極６８とが電気的に絶縁している。このように、バックギャップ部６７を絶縁体で構成することにより、スピントルク発振子７４の電極と兼用している主磁極６６およびリターン磁極６８を通じて、電源７９０から効率的にスピントルク発振子７４に電流を印加することが可能となる。バックギャップ部６７の絶縁体はＳｉＯ2以外にも、Ａｌ2Ｏ2を用いてもよい。
【００３３】
バックギャップ部６７をＳｉ、Ｇｅといった半導体で構成してもよい。絶縁体もしくは半導体からなるバックギャップ部６７の一部に電気伝導体を含めて主磁極６６とリターン磁極６８を電気的に接続してもよい。このような構成にすることで、プロセス加工中の静電気の放電がバックギャップ部６７を通じて起こるため、スピントルク発振子７４の製造プロセス中の損傷を防ぐことが可能となり、歩留まりを向上することができる。また、バックギャップ部６７の電気抵抗をスピントルク発振子７４の電気抵抗と同程度以上に設定することで、スピントルク発振子７４に十分な電流を印加することができる。
【００３４】
図３ないし図６に示すように、スピントルク発振子７４は、例えば、Ｔａ／Ｒｕの積層膜からなる下地層７４ａ、膜厚２０ｎｍのＣｏＰｔ磁性膜からなるスピン注入層（第２磁性体層）７４ｂ、膜厚２ｎｍのＣｕ中間層７４ｃ、膜厚１３ｎｍのＦｅＣｏＡｌ磁性膜からなる発振層（第１磁性体層）７４ｄ、Ｃｕ／Ｒｕの積層膜からなるキャップ層７４ｅを、主磁極６６側からリターン磁極６８側に順に積層して構成されている。そして、下地層７４ａとキャップ層７４ｅが電極を兼用する主磁極６６とリターン磁極６８とにそれぞれ接続している。主磁極６６の先端部６６ａのトレーリング側端面６７ａのトラック幅方向長さは、スピントルク発振子７４のトラック幅方向長さよりも長いことが好ましい。
【００３５】
発振層（第１磁性体層）７４ｄの保磁力は、主磁極６６から印加される磁界よりも小さく、また、スピン注入層（第２磁性体層）７４ｂの保磁力は、主磁極６６から印加される磁界よりも小さい。
【００３６】
スピン注入層７４ｂおよび発振層７４ｄの材料として、ＣｏＰｔ、ＦｅＣｏＡｌの他、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣｏＳｉ、ＣｏＦｅＢ等の、比較的、飽和磁束密度が大きく膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性層やＣｏＩｒ等の膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜を用いることができる。
【００３７】
また、スピン注入層７４ｂおよび発振層７４ｄには、膜面に対して垂直方向に磁化配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性、ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｎｉ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性層、ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性層、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料も適宜用いることができる。更に、飽和磁化や異方性磁界を調整するために、複数の上記材料を積層した積層膜を用いることもできる。積層膜を用いた場合には、発振層７４ｄとスピン注入層７４ｂとの飽和磁束密度（Ｂｓ）及び異方性磁界（Ｈｋ）を調整することができる。
【００３８】
発振層７４ｄには、例えば、高Ｂｓ軟磁性材料（ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ積層膜）の厚さが５ｎｍ〜２０ｎｍの膜を用いることができる。この時、例えば、スピン注入層７４ｂには、膜面垂直方向に磁化配向したＣｏＰｔ合金からなる厚さが２ｎｍ〜６０ｎｍの膜を用いることができる。
【００３９】
中間層７４ｃとしては、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどのスピン透過率の高い非磁性材料を用いることができる。中間層７４ｃの膜厚は、１原子層から３ｎｍ程度とすることができる。これにより発振層７４ｃとスピン注入層７４ｂの交換結合を少なくすることが可能となる。
【００４０】
スピントルク発振子７４の素子のサイズ（積層方向に対して垂直な平面で切断したときの断面の大きさ）は、１０ｎｍ四方から１００ｎｍ四方にすることが望ましく、素子形状も直方体だけでなく、円柱状や六角柱状としてもよい。ただし、このサイズに限定されることなく、発振層７４ｄ、スピン注入層７４ｂおよび中間層７４ｃに用いられる材料及びこれらの大きさは任意に選択可能である。
なお、スピン注入層７４ｂ、中間層７４ｃ、発振層７４ｄの順に積層したが、発振層、中間層、スピン注入層の順に積層してもよい。この場合、主磁極６６と発振層７４ｄとの距離が近くなり、主磁極６６が発生する記録磁界と、発振層が発生する高周波磁界とが効率的に重畳する範囲が、媒体上で広くなり、良好な記録が可能となる。
【００４１】
主磁極６６およびリターン磁極６８の少なくとも一方において、スピントルク発振子７４と対向する部分は、磁性体層と非磁性体層とを積層した積層構造部を構成している。本実施形態では、主磁極６６の先端部６６ａにおいて、スピントルク発振子７４と対向および接触する部分は、磁性体層と非磁性体層とを積層した積層構造部８０を構成している。すなわち、積層構造部８０は、ライトギャップＧＷの幅方向に沿って、複数の磁性体層８０ａと複数の非磁性体層８０ｂとを交互に積層して形成されている。すなわち、各磁性体層８０ａおよび非磁性体層８０は、スライダ４２のディスク対向面４３および磁気ディスク１２の表面に対して、ほぼ垂直に延在している。
【００４２】
磁性体層８０ａは、例えば、膜厚１２ｎｍの飽和磁束密度が大きなＦｅＣｏ合金、非磁性体層８０ｂは、例えば、膜厚０．５ｎｍの良好な電気伝導特性を有するＴａから構成されている。
【００４３】
図７は、スピントルク発振子７４から発生する円偏光高周波磁界強度（ｃ−Ｈａｃ）と、スピントルク発振子７４近傍の主磁極先端部６６ａの積層構造との関係を示している。なお、スピントルク発振子７４の発振層７４ｄは、大きさ５０ｎｍ、膜厚１３ｎｍのＦｅＣｏＡｌ、媒体中心までの距離は２０ｎｍ、印加した電流は２．８×１０８Ａ／ｃｍ２である。また、積層構造部８０を構成する非磁性体層８０ｂの膜厚は一定とし、１組の磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂの積層の合計膜厚を５０ｎｍ〜６ｎｍとしている。図７から、１組の積層の合計膜厚が２５ｎｍの場合が、発振層７４ｄが最もよく発振し、最も大きな高周波磁界強度が得られることが分かる。
【００４４】
図６に示すように、スピントルク発振子７４の発振層７４ｄからの高周波磁界により、主磁極６６およびリターン磁極６８の磁化が動く。その結果、主磁極６６およびリターン磁極６８にはスピン波が生じることとなる。スピントルク発振子７４の発振周波数に応じて、最適なスピン波の波長があるが、主磁極６６は磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとの積層構造部８０を有していることから、磁性体層間の交換結合力が０となり、積層構造部８０で分断される。この結果、最適なスピン波の波長でなく、１つの磁性体層８０ａの膜厚に応じたスピン波が励起されることになり、スピン波の振幅が減少することになる。したがって、スピン波による主磁極６６のエネルギーロスが減少する。その結果、スピントルクによるエネルギーは主に、スピントルク発振子７４で消費されることになる。すなわち、発振層７４ｄの発振振幅が大きくなる。このことから、スピントルク発振子７４から発生する円偏光高周波磁界強度が大きくなる。
【００４５】
図８は、比較例として、積層構造部を持たない主磁極６６を有する記録ヘッドを示し、主磁極６６、スピントルク発振子７４、リターン磁極６８の磁化挙動の浮上面からの要部平面図である。この場合、スピントルク発振子７４の発振周波数に応じた、最適な波長でのスピン波が励起可能であり、スピン波の振幅が大きくなる。このため、スピン波による主磁極６６でのエネルギーロスが大きくなり、スピントルク発振子７４の発振層の発振振幅の減少を招き、発生する円偏光高周波磁界強度が小さくなる。
【００４６】
高周波アシスト記録時に、主磁極はほぼ飽和し、磁化が垂直の面と水平の面とがあることを考慮すると、主磁極に励起されるスピン波の波長（λ）は、
【数１】
【００４７】
で表される。
ここで、Ａ：交換結合定数、Ｍｓ：飽和磁化、ｆSTO：スピントルク発振子（ＳＴＯ）の周波数、γ：ジャイロ定数である。
【００４８】
磁性体層８０ａの膜厚が、スピン波の半波長（１／２λ）から短くなるにつれ、スピン波は徐々に抑制され、膜厚が半整数倍（１／２）、すなわち１／４λの時、最も抑制される。一方、基本スピン波に付随ずる二倍の高調波が生じるため、磁性体層８０ａの膜厚が、膜厚が１／８λより短くなると、抑制効果が失われることとなる。交換結合定数Ａは飽和磁化Ｍｓに比例し、ジャイロ定数γは定数であることを考慮すると、磁性体層８０ａの膜厚ｔは、下記の式で表される関係を満たすことが望ましい。
【数２】
【００４９】
ここで、飽和磁化Ｍｓの単位はemu/cc, 周波数ｆの単位はＨｚ、膜厚ｔの単位はｃｍである。
【００５０】
ここでは、飽和磁化Ｍｓは１９００emu/cc、発振周波数ｆは２５ＧＨｚを上記式２に代入すると、望ましい磁性体層８０ａの膜厚ｔは、７ｎｍ＜ｔ＜３０ｎｍとなる。これは図７の結果とよく一致している。
【００５１】
非磁性体層８０ｂの材料は、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｕ、Ｒｅを用い、その膜厚を１ｎｍ以下とすることが望ましい。これにより、隣り合う磁性体層８０ａ間の交換結合力が反強磁性結合となるようにすることできる。この場合、磁性体層８０ａの表面に発生する磁荷が隣接する磁性体層に及ぼす磁界と、交換結合力による交換結合磁界とがお互いに打ち消しあう。その結果、磁性体層８０ａ間の結合が非磁性体層８０ｂにより効果的に分断され、スピン波の振幅が小さくなる。この結果、大きな高周波磁界強度を得ることができ、優れた記録特性を得ることができる。
【００５２】
非磁性体層８０ｂの材料は、Ｔａ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇのような、電気伝導度に優れた材料を用いることが望ましい。このような材料を用いた場合、スピントルク発振子７４近傍でのジュール発熱を抑えることが可能となり、より大きな駆動電流をスピントルク発振子７４に印加可能となる。これにより、効率的にスピントルク発振子７４が発振し、大きな高周波磁界強度の実現が可能となる。その結果、優れた記録特性を得ることができる。
【００５３】
主磁極６６において、積層構造部８０以外の部分の磁性体の材料と、積層構造部の磁性体層の材料とは、同一の材料としてもよく、あるいは、別々の材料にしても良い。たとえば、積層構造部８０を構成する磁性体層８０ａに、ＦｅＣｏＴａＣといった材料を用いても良い。この材料では、飽和磁束密度を保ったまま、結晶粒間にＴａＣが偏析し、ＦｅＣｏで構成される結晶粒間の交換結合力を下げることが可能となる。その結果、磁性体層８０ａ内のスピン波の伝達が抑制され、スピン波の振幅を抑制することできる。このため、効率的にスピントルク発振子７４を発振させることが可能となり、良好高周波磁界を発生させ、優れた記録特性を得ることができる。
【００５４】
以上のように構成されたＨＤＤによれば、ＶＣＭ１６を駆動することにより、ヘッドアクチュエータ１４が回動し、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の所望のトラック上に移動され、位置決めされる。また、磁気ヘッド３３は、磁気ディスク１２の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。ＨＤＤの動作時、スライダ４２のディスク対向面４３はディスク表面に対し隙間を保って対向している。図２に示すように、磁気ヘッド３３は、ヘッド部４４の記録ヘッド５６部分が最も磁気ディスク１２表面に接近した傾斜姿勢をとって浮上する。この状態で、磁気ディスク１２に対して、再生ヘッド５４により記録情報の読み出しを行うとともに、記録ヘッド５６により情報の書き込みを行う。
【００５５】
情報の書き込みにおいては、スピントルク発振子７４に直流電流を通電して高周波磁界を発生させ、この高周波磁界を磁気ディスク１２の垂直磁気記録層２２に印加する。また、記録コイル７１により主磁極６６を励磁し、この主磁極から直下の磁気ディスク１２の記録層２２に垂直方向の記録磁界を印加することにより、所望のトラック幅にて情報を記録する。記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、高保持力かつ高磁気異方性エネルギーの磁気記録を行うことができる。そして、主磁極６６に磁性体層と非磁性体層との積層構造部８０を設けることにより、主磁極でのスピン波によるエネルギーロスを抑制し、十分な記録能力の発揮、安定した記録再生特性を得ることができる。これにより、記録信号品質の向上した良好な記録が可能な磁気ヘッドおよびこれを備えたＨＤＤが得られる。
【００５６】
次に、他の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドについて説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。
【００５７】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示している。本実施形態によれば、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとを交互に積層した積層構造部８０は、主磁極６６全域に広がっている。すなわち、主磁極６６全体が積層構造部８０で構成されている。磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂは、ライトギャップの幅方向に沿って交互に積層され、各層は、スライダのディスク対向面および磁気ディスクの表面に対してほぼ垂直に延在している。ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５８】
上記のように構成された第２の実施形態に係る記録ヘッド５６によれば、主磁極６６に磁性体層と非磁性体層との積層構造部８０を設けることにより、主磁極でのスピン波によるエネルギーロスを抑制し、十分な記録能力の発揮、安定した記録再生特性を得ることができる。これにより、記録信号品質の向上した良好な記録が可能な磁気ヘッドおよびこれを備えたＨＤＤが得られる。また、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとの積層膜で、主磁極６６全体を作成することで、主磁極６６の成膜プロセスを１回で終了することが可能となり、効率的な加工プロセスを可能とすることができる。
【００５９】
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示している。図１０に示すように、第３の実施形態によれば、主磁極６６全体が磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとを積層した積層構造部８０で構成され、また、スピントルク発振子７４に接触対向するリターン磁極６８の先端部６８ａが磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂとを積層した積層構造部９０で構成されている。
【００６０】
積層構造部９０において、磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂは、ライトギャップの幅方向に沿って交互に積層され、各層は、スライダのディスク対向面および磁気ディスクの表面に対してほぼ垂直に延在している。
【００６１】
図１１は、スピントルク発振子７４から発生する円偏光高周波磁界強度と、スピントルク発振子近傍のリターン磁極先端部の積層構造部９０との関係を示している。ここでは、スピントルク発振子７４の発振層は、大きさ５０ｎｍ、膜厚１３ｎｍのＦｅＣｏＡｌ、媒体中心までの距離は２０ｎｍ、印加した電流は２．８×１０８Ａ／ｃｍ２としている。また、リターン磁極６８の積層構造部９０を構成する非磁性体層９０ａの膜厚は一定とし、１組の磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂの積層膜の合計膜厚を５０ｎｍ〜６ｎｍとしている。図１１から、１組の積層膜の合計膜厚が１８.７５ｎｍの場合が、発振層が最もよく発振し、最も大きな高周波磁界強度を得られることが分かる。
【００６２】
ここで、リターン磁極６８の飽和磁化Ｍｓは、１５１０emu/cc、発振周波数ｆは３０ＧＨｚを前述した式２に代入すると、望ましい膜厚ｔは、２３ｎｍ＞ｔ＞６ｎｍとなり、図１１の結果とよく一致する。
【００６３】
ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。また、磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂからなる積層膜の膜構成、材料等は、第１の実施形態と同様の構成を用いることができる。
【００６４】
上記構成の第３の実施形態によれば、主磁極６６ならびにリターン磁極６８に、磁性体層と非磁性体層とを積層した積層構造部を設けることにより、スピントルク発振子７４が発振した場合に、主磁極６６およびリターン磁極６８で発生するスピン波の磁化振幅を抑制することが可能となる。このため、主磁極６６およびリターン磁極６８でのエネルギーロスが抑制され、効率的に発振層の磁化を発振し、大きな高周波磁界強度を得ることができ、優れた記録特性を得ることができる。
【００６５】
（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示している。第４の実施形態によれば、主磁極６６は、磁気ディスク側の先端部６６ａからリターン磁極６８側に突出した突出部９２を有し、この突出部９２は、ライトギャップＧＷをおいて、リターン磁極６８の先端部６８ａと対向している。そして、この突出部９２とリターン磁極６８の先端部６８ａとの間にスピントルク発振子７４が挟まれている。
【００６６】
突出部９２は、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとを積層した積層構造部８０で構成されている。積層構造部８０において、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂは、ライトギャップの幅方向に沿って、すなわち、突出部９２の突出方向に沿って、交互に積層され、各層は、スライダのディスク対向面および磁気ディスクの表面に対してほぼ垂直に延在している。
【００６７】
積層構造部８０を構成する積層膜は、膜厚１１．７ｎｍ、飽和磁化１９００emu/ccの磁性体層と、膜厚０．８ｎｍ、Ｒｕの非磁性体層との積層構造を有し、合計膜厚は１２．５ｎｍとなっている。非磁性体Ｒｕにより、非磁性体Ｒｕに接する両側の磁性体層８０ａは反強磁性結合している。
【００６８】
また、スピントルク発振子７４に接触対向するリターン磁極６８の先端部６８ａが磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂとを積層した積層構造部９０で構成されている。積層構造部９０において、磁性体層９０ａと非磁性体層９０ｂは、ライトギャップＷＧの幅方向に沿って交互に積層され、各層は、スライダのディスク対向面および磁気ディスクの表面に対してほぼ垂直に延在している。
【００６９】
図１３は、スピントルク発振子７４から発生する円偏光高周波磁界強度と、スピントルク発振子７４近傍のリターン磁極先端部の積層構造との関係を示している。なお、スピントルク発振子７４の発振層は、大きさ５０ｎｍ、膜厚１３ｎｍのＦｅＣｏＡｌ、媒体中心までの距離は２０ｎｍ、印加した電流は２．８×１０８Ａ／ｃｍ２である。図１３に示すように、積層構造とすることにより、積層構造としない場合に比べて、発振層がよく発振し、良好は高周波磁界強度を得られた。
【００７０】
このように、主磁極２０の突出部９２およびリターン磁極６８を、磁性体層と非磁性体層との積層構造部で構成することにより、スピントルク発振子７４が発振した場合に、主磁極６６およびリターン磁極６８で発生するスピン波の磁化振幅を抑制することが可能となる。このため、主磁極６６およびリターン磁極６８でのエネルギーロスが抑制され、効率的に発振層の磁化を発振し、大きな高周波磁界強度を得ることができ、優れた記録特性を得ることができる。
【００７１】
本実施形態では、主磁極６６の積層構造部は、主磁極６６の突出部９２のみとしたが、主磁極の他の部分も積層構造としても良い。また、非磁性体層はＲｕ以外にも、Ｗ、Ｃｕ、Ｒｅを用い、膜厚を１ｎｍ以下としてもよい。このような構成にすることで、非磁性体層に接する両側の磁性体層は反強磁性結合し、その結果、エネルギーロスが抑制され、大きな高周波磁界強度を得ることができる。これにより、優れた記録特性を得ることができる。ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。磁性体層と非磁性体層との積層膜の膜構成、材料等は、前述した第１の実施形態と同様の構成を用いることができる。
【００７２】
（第５の実施形態）
図１４は、第５の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドにおける記録ヘッドを模式的に示している。主磁極６６の先端部６６ａにおいて、スピントルク発振子７４と接触、対向する部分は、磁性体層８０ａと非磁性体層８０ｂとを積層した積層構造部８０を構成している。本実施形態では、積層構造部８０は、ライドギャップＷＧの高さ方向、すなわち、スライダのディスク対向面にほぼ垂直な方向に沿って、複数の磁性体層８０ａと複数の非磁性体層８０ｂとを交互に積層して形成されている。各磁性体層８０ａおよび非磁性体層８０は、スライダのディスク対向面とほぼ平行に延在している。
【００７３】
ＨＤＤおよび磁気ヘッドの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。磁性体層と非磁性体層との積層膜の膜構成、材料等は、前述した第１の実施形態と同様の構成を用いることができる。
【００７４】
上記構成の第３の実施形態によれば、主磁極６６に、磁性体層と非磁性体層とを積層した積層構造部を設けることにより、スピントルク発振子７４が発振した場合に、主磁極６６で発生するスピン波の磁化振幅を抑制することが可能となる。このため、主磁極６６およびリターン磁極６８でのエネルギーロスが抑制され、効率的に発振層の磁化を発振し、大きな高周波磁界強度を得ることができ、優れた記録特性を得ることができる。なお、第３の実施形態において、リターン磁極６８側にも積層構造部を設けても良い。
【００７５】
以上に述べた種々の実施形態によれば、十分な記録能力の発揮し、安定した記録特性を得ることが可能な磁気ヘッド、これを備えたヘッドジンバルアッセンブリ、およびディスク装置を提供することができる。
【００７６】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、高周波発振子はスピントルク発振子に限らず、電線による発生源等、他の高周波発生源を用いても良い。積層構造部において、非磁性体層および磁性体層の数は、上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて変更可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…筺体、１１…ベース、１２…磁気ディスク、１３…スピンドルモータ、
１４…ヘッドアクチュエータ、２５…制御回路基板、２７…アーム、
３０…サスペンション、４２…スライダ、４３…ディスク対向面、
４４…ヘッド部、５４…再生ヘッド、５６…記録ヘッド、６６…主磁極、
６６ａ…先端部、６８…リターン磁極、６８ａ…先端部、
６８ｂ…トレーディング側端面、７０…電源、７１…記録コイル、
７４…スピントルク発振子、８０、９０…積層構造部、
８０ａ、９０ａ…磁性体層、８０ｂ、９０ｂ…非磁性体層、９２…突出部
ＷＧ…ライトギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の記録層に対し記録磁界を印加する主磁極と、
前記主磁極にライトギャップを置いて対向するリターン磁極と、
前記主磁極とリターン磁極とが対向する面の間に設けられ、高周波磁界を発生する高周波発振素子と、を備え、
前記主磁極および前記リターン磁極の少なくとも一方は、前記高周波発振素子に対向し、磁性体層と非磁性体層を積層した積層構造部を有している磁気ヘッド。
【請求項２】
前記高周波発振素子は、前記主磁極とリターン磁極との間に並んで設けられた第１磁性体層および第２磁性体層を有し、前記第１磁性体層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さく、前記第２磁性体層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さい請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記リターン磁極および主磁極を通して前記高周波発振子に電流を流す電流源を備え、
前記リターン磁極は、前記ライトギャップから離間した位置で絶縁体あるいは半導体を介して前記主磁極に接続された連結部を有する請求項１又は２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記高周波発振子の発振周波数ｆ（Ｈｚ）と、前記磁性体層の飽和磁化Ｍｓ（emu/cc）と、前記磁性体層の１層あたりの膜厚ｔ（ｃｍ）とは、
【数１】
の関係を有している請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記非磁性体は、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｇのうち、少なくなくとも１つの元素を含んでいる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記非磁性体層の膜厚は、０．２ｎｍ以上、１ｎｍ以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記主磁極は、前記高周波発振子側に突出する突出部を有し、この突出部は、前記積層構造部を構成している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記主磁極および前記リターン磁極は、それぞれ前記積層構造部を有している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記主磁極は、その全体が前記積層構造部で構成されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記積層構造部において、前記磁性体層および非磁性体層は、前記ライトギャップの幅方向に交互に積層されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記積層構造部において、前記磁性体層および非磁性体層は、前記ライトギャップの高さ方向に交互に積層されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
スライダと、このスライダに設けられた請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の磁気ヘッドと、前記スライダを支持するサスペンションと、を備えたヘッドジンバルアッセンブリ。
【請求項１３】
媒体面に対して垂直方向に磁気異方性を有する記録層を有するディスク状の記録媒体と、
前記記録媒体を支持しているとともに回転する駆動部と、
前記記録媒体に対し情報処理を行う請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の磁気ヘッドと、
を備えるディスク装置。
【請求項１】
記録媒体の記録層に対し記録磁界を印加する主磁極と、
前記主磁極にライトギャップを置いて対向するリターン磁極と、
前記主磁極とリターン磁極とが対向する面の間に設けられ、高周波磁界を発生する高周波発振素子と、を備え、
前記主磁極および前記リターン磁極の少なくとも一方は、前記高周波発振素子に対向し、磁性体層と非磁性体層を積層した積層構造部を有している磁気ヘッド。
【請求項２】
前記高周波発振素子は、前記主磁極とリターン磁極との間に並んで設けられた第１磁性体層および第２磁性体層を有し、前記第１磁性体層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さく、前記第２磁性体層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さい請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記リターン磁極および主磁極を通して前記高周波発振子に電流を流す電流源を備え、
前記リターン磁極は、前記ライトギャップから離間した位置で絶縁体あるいは半導体を介して前記主磁極に接続された連結部を有する請求項１又は２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記高周波発振子の発振周波数ｆ（Ｈｚ）と、前記磁性体層の飽和磁化Ｍｓ（emu/cc）と、前記磁性体層の１層あたりの膜厚ｔ（ｃｍ）とは、
【数１】
の関係を有している請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記非磁性体は、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｇのうち、少なくなくとも１つの元素を含んでいる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記非磁性体層の膜厚は、０．２ｎｍ以上、１ｎｍ以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記主磁極は、前記高周波発振子側に突出する突出部を有し、この突出部は、前記積層構造部を構成している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記主磁極および前記リターン磁極は、それぞれ前記積層構造部を有している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記主磁極は、その全体が前記積層構造部で構成されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記積層構造部において、前記磁性体層および非磁性体層は、前記ライトギャップの幅方向に交互に積層されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記積層構造部において、前記磁性体層および非磁性体層は、前記ライトギャップの高さ方向に交互に積層されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
スライダと、このスライダに設けられた請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の磁気ヘッドと、前記スライダを支持するサスペンションと、を備えたヘッドジンバルアッセンブリ。
【請求項１３】
媒体面に対して垂直方向に磁気異方性を有する記録層を有するディスク状の記録媒体と、
前記記録媒体を支持しているとともに回転する駆動部と、
前記記録媒体に対し情報処理を行う請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の磁気ヘッドと、
を備えるディスク装置。
【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２０１２−２２６７９３（Ｐ２０１２−２２６７９３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１４４７（Ｐ２０１１−９１４４７）
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【特許番号】特許第５０３９２２３号（Ｐ５０３９２２３）
【特許公報発行日】平成２４年１０月３日（２０１２．１０．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【特許番号】特許第５０３９２２３号（Ｐ５０３９２２３）
【特許公報発行日】平成２４年１０月３日（２０１２．１０．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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