JP4032062B2

JP4032062B2 - 垂直磁気記録ヘッド

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Publication number: JP4032062B2
Application number: JP2005206691A
Authority: JP
Inventors: 久幸矢澤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: US20070014049A1; JP2007026534A; US7593185B2

Description

本発明は、ディスクなどの記録媒体の媒体面に対して垂直方向に磁界を与えて記録を行う垂直磁気記録ヘッドに係り、特に、外乱磁界から主磁極層を保護し、記録信号の消去等の不具合を抑制することが可能な垂直磁気記録ヘッドに関する。

図１１は従来の垂直磁気記録ヘッドの模式図である。図１１は前記垂直磁気記録ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）への方向と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図である。

図１１に示す符号１は、リターンヨーク層であり、符号２は主磁極層である。図１１に示すように前記リターンヨーク層１の後端部１ａと前記主磁極層２の後端部２ａとは接続されており、記録時、前記リターンヨーク層１から主磁極層２に至る磁路が形成され、前記主磁極層２の前記対向面の先端２ｂから記録媒体に向けて、垂直磁界が与えられることで、前記記録媒体には垂直方向に信号が記録される。

図１１に示す符号３は磁性材料で形成されたシールド層である。前記シールド層３は前記主磁極層２の平面形状よりも大きく形成されている。前記シールド層３は前記主磁極層２と磁気的に結合されておらず、前記シールド層と主磁極層２との間に設けられた非磁性の層によって分離されている。前記シールド層３は、記録時以外のとき、外乱磁界を吸収する役割を担う。仮に前記シールド層３が設けられていないと、前記主磁極層２の先端２ｂから前記外乱磁界が記録媒体に向けて放出され、記録媒体に記録されている信号が消去されたり、あるいは前記信号の磁界強度が減衰する等の不具合が生じる。

下記に示す特許文献１には、たとえばＦｉｇ．２等に、主磁極層（main pole）３８の間にスペーサ層（spacer）５２を設けた構成が開示されている。
US2004/0004786 A1

図１１や特許文献１とは異なり前記リターンヨーク層１が前記主磁極層２より上方にある（すなわちトレーリング側にある）タイプの垂直磁気記録ヘッドでは、特に前記シールド層３を設けず、前記リターンヨーク層２にシールド機能を持たせていた。前記リターンヨーク層２の図示Ｘ方向への幅寸法は、前記主磁極層２に比べてかなり広く形成されており、前記リターンヨーク層２に前記主磁極層１上を覆うシールドとしての機能を持たせることが可能である。

しかし前記リターンヨーク層２にシールド機能を持たせると、前記リターンヨーク層２が前記外乱磁界を吸収したとき、前記外乱磁界は前記リターンヨーク層２と接続されている主磁極層１にまで導かれるため、上記した外乱磁界の悪影響を適切に低減できないといった問題があった。

特許文献１のＦｉｇ．２では、前記主磁極層を２つに分割し、その間にスペーサ層を設けているが、かかる構造であってもＦｉｇ．２に示す符号５４の磁性層（magnetic underlayer）とリターンヨーク層４０とが繋がっているため、前記リターンヨーク層４０に吸収された外乱磁界は前記磁性層５４にまで導かれ、効果的に前記外乱磁界の悪影響を適切に低減できなかった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、外乱磁界から主磁極層を保護し、従来に比べて、記録信号の消去等の不具合を抑制することが可能な垂直磁気記録ヘッドを提供することを目的としている。

本発明における垂直磁気記録ヘッドは、
磁性材料製の主磁極層と、記録媒体との対向面で且つ前記主磁極層のトレーリング側に、非磁性のギャップ層を挟んで前記主磁極層と対向する磁性材料製のリターンヨーク層と、前記主磁極層及びリターンヨーク層に記録磁界を与えるためのコイル層と、を有し、
少なくとも、前記主磁極層及びリターンヨーク層の前記対向面からハイト方向に離れた後端部間には非磁性のスペーサ層が設けられ、
前記主磁極層より膜厚の薄い磁性材料製の薄膜磁性層が、前記リターンヨーク層と前記対向面及び前記後端部で接続されており、前記薄膜磁性層と前記主磁極層との間に、前記スペーサ層が設けられることを特徴とするものである。

前記スペーサ層は、記録時以外のとき、前記リターンヨーク層に吸収された外乱磁界が、前記リターンヨーク層から前記主磁極層にまで導かれるのを抑制する層として作用している。このように前記スペーサ層を設けたことで、記録時以外のとき前記主磁極層とリターンヨーク層間の磁気的なつながりを抑制でき、前記リターンヨーク層に外乱磁界が吸収されても前記主磁極層にまで磁界が導かれず、前記主磁極層が前記外乱磁界によって記録媒体に記録された信号を消去する等の不具合を抑制することが出来る。

一方、記録磁界は前記外乱磁界に比べて非常に大きいためさほど減衰することなく前記スペーサ層内を通過でき、大きな磁界強度を保ったまま前記主磁極層へ送られる。よって、前記主磁極層から記録媒体へ向けて放出される記録磁界の強度が従来に比べて極端に落ちることなく、信号を適切に前記記録媒体に記録することが出来る。

このように本発明では、外乱磁界による悪影響を抑制することが出来るとともに、記録特性を適切に維持することができる。

また本発明では、前記主磁極層とリターンヨーク層との間に補助ヨーク層が設けられ、前記補助ヨークの後端部は、前記リターンヨーク層の後端部と接続され、
前記補助ヨーク層と前記スペーサ層間に前記薄膜磁性層が設けられ、前記薄膜磁性層は、前記リターンヨーク層の対向面と接続されるとともに、前記補助ヨークの後端部と接続されていることが好ましい。このように、前記主磁極層を面積の広い前記補助ヨーク層と前記スペーサ層を介して対向させることで、記録磁界が、広い範囲にわたって、前記補助ヨーク層から前記主磁極層へ流れ込むので、前記スペーサ層を設けたことによって記録磁界が減衰するのをより適切に抑制でき、より効果的に記録特性を維持できる。

前記リターンヨーク層及び前記薄膜磁性層にて一体となる磁性構造を持つことで、効率的に外乱磁界を吸収し、前記外乱磁界が、前記主磁極層に導かれるのをより適切に抑制でき、より効果的に、前記外乱磁界による悪影響を抑制できる。

また前記薄膜磁性層は前記主磁極層より膜厚が薄く、外部磁界よりも非常に大きい磁界強度を持つ記録磁界が前記薄膜磁性層に導かれると、前記薄膜磁性層は磁気飽和に達し、これにより前記記録磁界は、前記薄膜磁性層から前記主磁極層へ導かれる。したがって前記記録磁界を前記主磁極層にさほど減衰することなく適切に導くことができ、記録特性を適切に維持することができる。

前記薄膜磁性層は、主磁極層に比べて飽和磁束密度が小さい磁性材料で形成されることが、記録時、前記薄膜磁性層を適切に磁気飽和できて好ましい。

また本発明では、前記スペーサ層は前記対向面まで延びており、前記ギャップ層を兼ねていることが好ましい。これにより、垂直磁気記録ヘッドを簡単な構造で形成できる。

本発明では、主磁極層とリターンヨーク層の後端部間に、非磁性のスペーサ層が設けられている。前記スペーサ層は、記録時以外のとき、前記リターンヨーク層に吸収された外乱磁界が、前記リターンヨーク層から前記主磁極層にまで導かれるのを抑制する層として作用している。このように前記スペーサ層を設けたことで、記録時以外のとき前記主磁極層とリターンヨーク層間の磁気的なつながりを抑制でき、前記リターンヨーク層に外乱磁界が吸収されても前記主磁極層にまで磁界が導かれず、前記主磁極層が前記外乱磁界によって記録媒体に記録された信号を消去する等の不具合を抑制することが出来る。

図１は、参考例の垂直磁気記録ヘッドを有する複合型磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、図２は実施形態の垂直磁気記録ヘッドを有する複合型磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、図３は参考例の垂直磁気記録ヘッドを有する複合型磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、図４は図１に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、図５は図２に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、図６は図１に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すとともに、記録時以外のときの磁束の流れの一例を図示した部分模式図、図７は図１に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すとともに、記録時の磁路を図示した部分模式図、図８は図２に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すとともに、記録時以外のときの磁束の流れの一例を図示した部分模式図、図９は図２に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すとともに、記録時の磁路を図示した部分模式図、図１０は、図１に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すして図示した部分拡大模式図、である。

図中においてＸ方向は、トラック幅方向、Ｙ方向は、ハイト方向、Ｚ方向は、記録媒体の移動方向を指す。各方向は、残り２つの方向に対し直交する関係にある。Ｘ−Ｚ平面は記録媒体との対向面Ｈ１ａと平行な方向の面である。

図１に示す垂直磁気記録ヘッドＨ１は、記録媒体Ｍに垂直磁界を与え、記録媒体Ｍのハード膜Ｍａを垂直方向に磁化させるものである。

記録媒体Ｍは例えばディスク状であり、その表面に残留磁化の高いハード膜Ｍａが、内方に磁気透過率の高いソフト膜Ｍｂを有しており、ディスクの中心が回転軸中心となって回転させられる。

スライダ１０はＡｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣなどの非磁性材料で形成されており、スライダ１０の対向面１０ａが記録媒体Ｍに対向し、記録媒体Ｍが回転すると、表面の空気流によりスライダ１０が記録媒体Ｍの表面から浮上し、またはスライダ１０が記録媒体Ｍに摺動する。図１においてスライダ１０に対する記録媒体Ｍの移動方向はＡ方向である。よって、Ａ方向は空気流の方向でもある。前記空気流の上流側、すなわち図１では下方向（図示Ｚ方向と逆方向）がリーディング側で、前記空気流の下流側、すなわち図１では上方向（図示Ｚ方向）がトレーリング側である。

スライダ１０のトレーリング側端面（上面）１０ｂには、Ａｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２などの無機材料による非磁性絶縁層１２が形成されて、この非磁性絶縁層１２の上に読取り部ＨＲが形成されている。

読取り部ＨＲは下部シールド層１３と上部シールド層１６と、下部シールド層１３と上部シールド層１６との間の無機絶縁層（ギャップ絶縁層）１５内に位置する読み取り素子１４とを有している。読み取り素子１４は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果素子である。

上部シールド層１６の上には、コイル絶縁下地層１７を介して、導電性材料で形成された複数本の下側コイル層１８が形成されている。前記下側コイル層１８は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。

下側コイル層１８の周囲は、Ａｌ_２Ｏ_３などの無機絶縁材料や、レジストなどの有機絶縁材料で形成されたコイル絶縁層１９が形成されている。

コイル絶縁層１９の上面１９ａは平坦化面に形成され、この上面１９ａに記録媒体との対向面Ｈ１ａ（以下、単に対向面Ｈ１ａと言う）からハイト方向（図示Ｙ方向）に所定長さで形成され、トラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法がトラック幅Ｔｗで形成され、後端部の幅寸法がトラック幅よりも広がる主磁極層２０が形成されている（図４を参照）。前記主磁極層２０は、強磁性材料でメッキ形成され、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い材料で形成されている。

また、主磁極層２０の上面（トレーリング側端面）２０ｅには、非磁性のスペーサ層２１が形成されている。前記スペーサ層２１の上面には、前記対向面Ｈ１ａよりもハイト方向（図示Ｙ方向）に後退した位置から前記ハイト方向に向けて補助ヨーク層２２が形成されている。

前記スペーサ層２１上から前記補助ヨーク層２２上にかけて、コイル絶縁下地層２３が形成され、前記コイル絶縁下地層２３上には、導電性材料で形成された複数本の上側コイル層２４が形成されている。前記上側１コイル層２４は下側コイル層１８と同様に、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。

前記下側コイル層１８と上側コイル層２４は、それぞれのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における端部同士が、前記主磁極層２０および補助ヨーク層２２を軸にして巻回されるように電気的に接続されている。

上側コイル層２４の周囲には、Ａｌ_２Ｏ_３などの無機絶縁材料や、レジストなどの有機絶縁材料で形成されたコイル絶縁層２６が形成されている。

また、前記上側コイル層２４よりも前記対向面Ｈ１ａ側の前記スペーサ層２１上にはＧｄ決め層２７が形成されている。前記Ｇｄ決め層２７は有機絶縁材料で形成されても無機絶縁材料で形成されてもどちらでもよい。前記Ｇｄ決め層２７は前記対向面H１ａからハイト方向（図示Ｙ方向）に離れた位置に設けられる。前記Ｇｄ決め層２７の形成は必須ではない。

図１に示すように、前記コイル絶縁層２６上から前記Ｇｄ決め層２７上、さらには前記Ｇｄ決め層２７よりも前記対向面Ｈ１ａにて露出する前記スペーサ層２１上にかけてリターンヨーク層２８が形成されている。前記リターンヨーク層２８の前記対向面Ｈ１ａからハイト方向（図示Ｙ方向）に離れた位置にある後端部２８ａは、前記補助ヨーク層２２の後端部２２ａ上に接続されている。前記リターンヨーク層２８の前記対向面Ｈ１ａ側の先端部２８ｂは、前記主磁極層２０と前記スペーサ層２１を介して対向しており、前記対向面Ｈ１ａでの前記スペーサ層２１は前記リターンヨーク層２８と主磁極層２０間の磁気ギャップとして機能している。

図１に示すように、前記リターンヨーク層２８上にはＡｌ_２Ｏ_３等で形成された保護層２９が設けられている。

図１に示す垂直磁気記録ヘッドＨ１の特徴的部分について説明する。図６に示すように、前記主磁極層２０の上面（トレーリング側端面）２０ｅに、スペーサ層２１を介して補助ヨーク層２２が形成され、前記補助ヨーク層２２の後端部２２ａと前記リターンヨーク層２８の後端部２８ａとが接続されている。前記対向面Ｈ１ａでは前記リターンヨーク層２８の先端部２８ｂと前記主磁極層２０の先端部２０ａとが前記スペーサ層２１を介して対向している。

図６に示すように、前記スペーサ層２１が存在することで、記録時以外のとき、従来に比べて、前記リターンヨーク層２８に効率的に吸収された外乱磁界Ｍ１は、前記スペーサ層２１を挟んで構成された前記主磁極層２０にまで到達できない。このように前記スペーサ層２１を設けることで、前記主磁極層２１と補助ヨーク層２２間の磁気的な繋がりを遮断できる。

一方、図７は、図１に示すコイル層１８，２４から発生した記録磁界Ｍ２が、前記リターンヨーク層２８に入ると、前記記録磁界Ｍ２はまず、前記リターンヨーク層２８の後端部２８ａと接続されている前記補助ヨーク層２２に導かれる。なお図７に示す矢印は、前記記録磁界Ｍ２の流れを模式図的に示したものである。

前記記録磁界Ｍ２の磁界強度は前記外乱磁界のそれに比べて数百倍（具体的には１００倍〜２００倍程度）と非常に大きい。このため前記記録磁界Ｍ２は前記補助ヨーク層２２からあまり減衰することなく前記スペーサ層２１を通り抜けて前記主磁極層２０に到達する。すなわち記録時には、リターンヨーク層２８−補助ヨーク層２２−スペーサ層２１―主磁極層２０を通る磁路が形成されている。

このように、前記スペーサ層２１は、記録時と記録時以外のときで、磁路に変化を与える、いわば磁路切替層として機能している。記録時以外のときは、補助ヨーク層２２から主磁極層２０に繋がる磁路形成を抑制し、一方、記録時には、補助ヨーク層２２から主磁極層２０に繋がる磁路の形成を可能とする。

前記スペーサ層２１は非磁性であることが必要である。非磁性であれば絶縁性であっても導電性であってもどちらでもよい。前記スペーサ層２１はＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ａｕのうちいずれか１種あるいは２種以上の混合物により形成される。前記スペーサ層２１は単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。

前記スペーサ層２１の膜厚は３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内で形成されることが好ましい。なお前記スペーサ層２１の膜厚が３０ｎｍ〜８０ｎｍであれば、ギャップ層を兼ねることが出来る。これにより、記録時以外のときに、外乱磁界Ｍ１の影響が、前記補助ヨーク層２２から前記主磁極層２０へ到達するのを適切に抑制でき、記録時に、記録磁界Ｍ２が前記補助ヨーク層２２から前記主磁極層２０へあまり減衰することなく大きな磁界強度を保ちながら到達するように出来る。

また図４に示すように、前記補助ヨーク層２２と前記主磁極層２０とは、前記スペーサ層２１を介して広い面積で対向している。前記主磁極層２０は前記対向面Ｈ１ａからハイト方向（図示Ｙ方向）にトラック幅Ｔｗで形成された先端部２０ａと前記先端部２０ａのハイト側端部２０ａ１，２０ａ１からハイト方向（図示Ｙ方向）に徐々に前記トラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法Ｗ１が広がる中間部２０ｂと、前記中間部２０ｂのハイト側（図示Ｙ方向）で、トラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法がほぼ一定の幅寸法Ｗ２で形成された後端部２０ｃとを有して構成される。なお前記主磁極層２０が図４に示す平面形態に限定されるわけでない。例えば前記先端部２０ａの幅寸法がハイト方向に向かうにしたがって徐々に広くなるように形成されてもよいし、前記後端部２０ｃが形成されず、前記先端部２０ａと中間部２０ｂとで構成されていてもよい。図４に示す形態の主磁極層２０では先端部２０ａの前記対向面Ｈ１ａに露出する先端面２０ａ２は、前記リターンヨーク層２８の前記先端面に比べて非常に小さい面積であり、前記主磁極層２０の先端部２０ａに記録磁界を集中させることができ、強い磁界強度の記録磁界を記録媒体Ｍに向けて放出できる。

図４に示すように前記補助ヨーク層２２は、前記主磁極層２０の中間部２０ｂ上から後端部２０ｃ上にかけて形成されている。前記補助ヨーク層２２の前記対向面Ｈ１ａ側の先端面２２ｂは前記対向面Ｈ１ａからハイト方向（図示Ｙ方向）に離れた位置に形成されている。前記先端面２２ｂはトラック幅方向の中心から、幅方向の両側に向けて徐々に、ハイト方向に後退する凸型に湾曲した形状で形成されているが、このような形状に限定されるわけでない。前記補助ヨーク層２２は前記先端面２２ｂよりもハイト方向（図示Ｙ方向）の領域では、トラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法がほぼ一定の幅寸法Ｗ３で形成されているがこのような形状に限定されるわけではない。また前記補助ヨーク層２２の前記幅寸法Ｗ３が、前記主磁極層２０の後端部２０ｃの幅寸法Ｗ２より小さく形成されているが、前記幅寸法Ｗ３が、前記幅寸法Ｗ２より大きく形成されても同じ寸法で形成されてもよい。

ところで、前記補助ヨーク層２２が形成されていない形態も本実施の形態である。かかる場合、前記主磁極層２０は、前記リターンヨーク層２８の後端部２８ａに前記スペーサ層２１を介して対向するため、前記主磁極層２０は前記リターンヨーク層２８の後端部２８ａから記録磁界Ｍ２を受けるが、前記後端部２８ａの前記主磁極層２０に対する対向面積は図４に示す点線箇所だけであるから対向面積が小さく、スペーサ層２１を設けたことによる記録磁界Ｍ２の磁界強度の減衰が大きくなりやすい。

一方、図１及び図４に示す形態では、前記リターンヨーク層２８の後端部２８ａに前記補助ヨーク層２２を接続させているため、記録磁界Ｍ２は前記リターンヨーク層２８から前記補助ヨーク層２２に導かれるが、前記補助ヨーク層２２と前記主磁極層２０との対向面積は非常に広いため、記録磁界が、広い範囲にわたって、前記補助ヨーク層２２から前記主磁極層２０へ流れ込むので、前記スペーサ層２１を設けたことによって記録磁界が減衰するのをより適切に抑制でき、良好な記録特性を維持することが出来る。

ここで図１に示す本形態の具体的な構成を挙げる。前記主磁極層２０はＦｅ₈₀Ｃｏ₅Ｎｉ₁₅で形成され、膜厚が３００ｎｍで形成される。前記スペーサ層２１はＡｌ₂Ｏ₃で形成され、膜厚が５０ｎｍで形成される。前記補助ヨーク層２２は、Ｎｉ₈₁Ｆｅ₁₉で形成され、膜厚が３００ｎｍで形成される。また前記主磁極層２０および補助ヨーク層２２は幅寸法が１０μｍ以下の範囲内で形成される。また記録磁界Ｍ２の磁界強度は、例えば磁極先端で概ね１０ｋＯｅ（＝約７９０ｋＡ／ｍ）であり、外乱磁界Ｍ１の磁界強度は例えば、０〜２００Ｏｅ程度（約０〜１５８００Ａ／ｍ）である。

図１に示す形態では前記スペーサ層２１は、補助ヨーク層２２と主磁極層２０の間のみならず前記前記対向面Ｈ１ａ側で前記リターンヨーク層２８の先端部２８ｂと前記主磁極層２０間にも介在している。そして前記スペーサ層２１は前記対向面Ｈ１ａで磁気ギャップとして機能している。図１に示す形態では、前記スペーサ層２１に前記磁気ギャップとしての機能を持たせ、前記スペーサ層２１とは別個に磁気ギャップ層を設ける必要性がないので、記録特性に優れるとともに外乱磁界の悪影響を抑制できる垂直磁気記録ヘッドを簡単な構造で形成できる。

ところで図１に示す形態では、前記スペーサ層２１は、磁気ギャップの箇所でも、他の箇所でも同じ膜厚で形成されているが、同じ膜厚で形成されていなくてもよい。

図１０に示すように、前記補助ヨーク層２２と前記主磁極層２０間に介在するスペーサ層２１の膜厚はＨ４で形成され、一方、前記リターンヨーク層２８の先端部２８ｂと前記主磁極層２０間に介在する、ちょうど磁気ギャップとなる部分での前記スペーサ層２１の膜厚はＨ５で形成されている。そして前記スペーサ層２１の膜厚Ｈ４と膜厚Ｈ５は同じ寸法であってもよいし、異なる寸法であってもよい。異なる寸法の場合、前記磁気ギャップとなる箇所の前記スペーサ層２１の膜厚Ｈ５のほうが、前記補助ヨーク層２２と前記主磁極層２０間に介在するスペーサ層２１の膜厚Ｈ４よりも小さいことが好ましい。記録時に、磁気ギャップの部分で、主磁極層２０とリターンヨーク層２８を近接させることで、垂直記録磁界の磁界分布を最適化し、記録媒体Ｍに効率的な信号記録が可能になる。また、前記スペーサ層２１の膜厚Ｈ４が前記膜厚Ｈ５よりも薄いと、前記補助ヨーク層２２と主磁極層２１の磁気的分離が不十分になり、外乱磁界の悪影響を適切に抑制することが困難になる。

また前記主磁極層２０と前記補助ヨーク層２２間に介在する前記スペーサ層２１の膜厚Ｈ４は、前記補助ヨーク層２２の後端部２２ａ上に前記リターンヨーク層２８をメッキ形成する際に必要なメッキ下地層に含まれる非磁性層（以下、非磁性メッキ下地層と呼ぶ）４０の膜厚よりも厚く形成されている。前記非磁性メッキ下地層４０は非常に薄いために（具体的には５ｎｍ）、外乱磁界を通してしまい前記外乱磁界を遮断する役割を担っていない。一方、本実施形態のスペーサ層２１は前記非磁性メッキ下地層４０より厚い膜厚で形成され、前記外乱磁界を遮断する役割を担っている。なお前記スペーサ層２１の膜厚Ｈ４の大きさを、前記補助ヨーク層２２の後端部２２ａとリターンヨーク層２８の後端部２８ａ間の非磁性メッキ下地層４０の膜厚と比較して説明したが、比較対象となる非磁性メッキ下地層は、磁性層どうしが非磁性メッキ下地層を介して接続され、外乱磁界及び記録磁界に対する磁路を形成する箇所での前記非磁性メッキ下地層であれば特に限定しない。非磁性メッキ下地層は、どの部位においても大差なく非常に薄い膜厚である。あるいはメッキ下地層は非磁性でなく磁性層で形成される場合もある（かかる場合は、非磁性メッキ下地層の膜厚は０である）。例えば次に説明する図２であれば、薄膜磁性層３０と補助ヨーク層２２間の非磁性メッキ下地層、前記補助ヨーク層２２とリターンヨーク層２８の後端部２８ａ間の非磁性メッキ下地層が該当する。

また本形態において、前記スペーサ層２１が前記補助ヨーク層２２をメッキ形成する際のメッキ下地として使用されることを除外するものではない。

図２に示す実施形態の垂直磁気記録ヘッドＨ２では、図１と異なり、前記補助ヨーク層２２の下面（リーディング側端面）２２ｃに、前記主磁極層２０より薄い膜厚の薄膜磁性層３０が接続されている。前記薄膜磁性層３０は前記リターンヨーク層２８の先端部２８ｂの下面にも接続されている。前記薄膜磁性層３０の下側には非磁性の前記スペーサ層２１を介して主磁極層２０が形成されている。

前記薄膜磁性層３０は前記主磁極層２０に比べて飽和磁束密度の小さい磁性材料で形成されることが好ましい。また前記薄膜磁性層３０は前記主磁極層２０に比べて透磁率が大きい磁性材料で形成されることがより好ましい。前記薄膜磁性層３０はＮｉ_８１Ｆｅ_１９、Ｃｏ_７０Ｆｅ_２０Ｎｉ_１０のうちいずれか１種あるいは２種以上の混合物により形成される。前記薄膜磁性層３０は単層構造でも積層構造でもどちらでもよい。

上記したように、前記薄膜磁性層３０は前記主磁極層２０より薄い膜厚で形成されるが、具体的には１０ｎｍ（５〜２０ｎｍ程度の範囲内）で形成されることが好ましい。

前記薄膜磁性層３０は前記補助ヨーク層２２及びリターンヨーク層２８間を接続しており、記録時以外のとき、リターンヨーク層２８、補助ヨーク層２２及び薄膜磁性層３０に至る閉磁路が形成される。図８に示すように外乱磁界Ｍ３が前記リターンヨーク層２８に吸収されると前記外乱磁界Ｍ３はリターンヨーク層２８−補助ヨーク層２２−薄膜磁性層３０で構成される磁性構造体に効率よく吸収されるため、前記外乱磁界Ｍ３の影響が、前記スペーサ層２１を介して、主磁極層２０により到達しにくくなる。

前記薄膜磁性層３０は、前記主磁極層２０に比べて薄い膜厚で、さらに好ましくは飽和磁束密度が低く透磁率が高い磁性材料で形成されているので、外乱磁界に対し数百倍大きい磁界強度を有する記録磁界がリターンヨーク層２８から前記補助ヨーク層２２を介して前記薄膜磁性層３０へ導かれると、前記薄膜磁性層３０は磁気飽和に達する。前記薄膜磁性層３０が磁気飽和に達すると、図９に示すように前記記録磁界Ｍ４が前記薄膜磁性層３０からスペーサ層２１を介して前記主磁極層２０にまで導かれる。

前記薄膜磁性層３０は、スペーサ層２１とともに、記録時と記録時以外のときとで、磁路に変化を与える、いわば磁路切替層として機能している。記録時以外のとき、前記薄膜磁性層３０は磁気飽和に達しないため、外乱磁界Ｍ３に対する閉磁路の形成を可能にし、一方、記録時、前記薄膜磁性層３０は磁気飽和に達し、補助ヨーク層２２から主磁極層２０に繋がる磁路の形成を可能にしている。なお仮に、前記薄膜磁性層３０が、記録時以外のとき、外乱磁界Ｍ３によって磁気飽和に達しても、前記スペーサ層２１を設けた効果によって、前記記録磁界Ｍ４に比べて非常に弱い外乱磁界Ｍ３が前記スペーサ層２１を介して主磁極層２０に到達するのを抑制できるので、外乱磁界による悪影響を従来よりも低減できる。

図５に示すように、前記薄膜磁性層３０は前記主磁極層２０よりも一回り小さい平面形状で形成されているが、このような形状に限定されるものではない。前記薄膜磁性層３０は前記主磁極層２０より大きい平面形状で形成されてもよい。また前記薄膜磁性層３０は主磁極層２０と同様に、トラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法Ｗ４が細い先端部３０ａ、幅寸法Ｗ５がハイト方向に向かうほど徐々に大きくなる中間部３０ｂ、及び前記中間部３０ｂのハイト側（図示Ｙ方向）にあり、トラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法がほぼ一定の幅寸法Ｗ６で形成された後端部３０ｃで構成されているが、このような構成に限定されるものではない。また前記先端部３０ａの前記対向面Ｈ１ａに向く先端面３０ａ１は前記対向面Ｈ１ａと一致しているが前記先端面３０ａ１が前記対向面Ｈ１ａからハイト方向（図示Ｙ方向）に、リターンヨーク層２８の先端部２８ｂの下面と接続される範囲において、若干後退していてもよい。なおこのように前記薄膜磁性層３０の先端面３０ａ１を前記ハイト方向（図示Ｙ方向）に少しでも後退させたほうが、前記薄膜磁性層３０から記録媒体Ｍに予期せぬ磁界が放出される可能性を低減できて好ましい。

前記薄膜磁性層３０の平面形状があまり大きく形成されると、磁界強度が強い記録磁界Ｍ４を受けても前記薄膜磁性層３０が効果的に磁気飽和しにくくなる。よって前記薄膜磁性層３０を、前記主磁極層２０と同程度の平面形状で形成するか、前記主磁極層２０の平面形状より小さく形成することが好ましい。

ここで図２に示す本実施形態の具体的な構成を挙げる。前記主磁極層２０はＦｅ_８０Ｃｏ_５Ｎｉ_１５で形成され、膜厚が３００ｎｍで形成される。前記スペーサ層２１はＡｌ_２Ｏ_３で形成され、膜厚が５０ｎｍで形成される。前記補助ヨーク層２２は、Ｎｉ_８１Ｆｅ_１９で形成され、膜厚が３００ｎｍで形成される。また前記主磁極層２０および補助ヨーク層２２は幅寸法が１０μｍ以下の範囲内で形成される。また記録磁界Ｍ４の磁界強度は、例えば磁極先端で概ね１０ｋＯｅ（＝約７９０ｋＡ／ｍ）であり、外乱磁界Ｍ３の磁界強度は例えば、０〜２００Ｏｅ程度（約０〜１５８００Ａ／ｍ）である。また、前記薄膜磁性層３０は、Ｎｉ_８１Ｆｅ_１９で形成され、膜厚が１０ｎｍで形成される。また前記薄膜磁性層３０は幅方向（図示Ｘ方向）への寸法が１０μｍ、ハイト方向（図示Ｙ方向）への寸法が２０μｍの四方内に収まる程度の平面形状で形成される。

図３に示す形態の垂直磁気記録ヘッドＨ３は、主磁極層２０の下面（リーディング側端面）に、補助ヨーク層２２が形成され、前記主磁極層２０の上面（トレーリング側端面）２０ｅにスペーサ層２１が形成されている。図３に示す形態では、リターンヨーク層２８の後端部２８ａと前記主磁極層２０の後端部２０ｃとの間に、前記スペーサ層２１のみが介在し、図１，図２の形態のように補助ヨーク層２２は介在しない。このため、記録時、前記主磁極層２０は前記後端部２８ａから記録磁界を受けるが、前記リターンヨーク層２８の後端部２８ａの前記主磁極層２０に対する対向面積は図４に示す点線箇所だけであるから前記対向面積が小さく、スペーサ層２１を設けたことによる記録磁界の減衰が図１や図２に示す形態に比べて大きくなりやすいと考えられる。

また図１，図２のように、主磁極層２０の上に補助ヨーク層２２を設けた形態であると、前記リターンヨーク層２８の先端部２８ｂの後ろに（ハイト側に）前記補助ヨーク層２２を設けることができ、図３と比べて、前記下側コイル層１８と上側コイル層２４間の接続を容易にすることができ、ひいては前記下側コイル層１８及び上側コイル層２４を有して成るコイル全体のコイル長を短く出来るので、コイル抵抗を低減できる。

ただし図３に示す形態でも、記録時以外のとき、前記リターンヨーク層２８に吸収された外乱磁界が、前記スペーサ層２１を介して、前記主磁極層２０に入り込まず、前記外乱磁界による記録信号の消去等の悪影響を従来に比べて抑制することが可能である。

なお図３の形態の場合、前記スペーサ層２１の形成位置は、少なくとも前記リターンヨーク層２８と前記主磁極層２０との後端部間に介在していればよい。また図１や図２のように主磁極層２０とリターンヨーク層２８との間に補助ヨーク層２２が介在する構成では、前記スペーサ層２１は少なくとも前記補助ヨーク層２２と主磁極層２０との間に設けられていればよい。

また補助ヨーク層２２は特に必須の層ではない。例えば図１や図２の形態において前記補助ヨーク層２２が形成されていない形態でもよい。しかし補助ヨーク層２２を設けたほうが前記主磁極層２０と対向する磁性層領域が大きくなり、広範囲にわたって前記主磁極層２０に記録磁界を供給できるため、良好な記録特性の維持の観点からは前期補助ヨーク層２２を設ける必要がある。

参考例の垂直磁気記録ヘッドを有する複合型磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、実施形態の垂直磁気記録ヘッドを有する複合型磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、参考例の垂直磁気記録ヘッドを有する複合型磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、図１に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、図２に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、図１に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すとともに、記録時以外のときの磁路を図示した部分模式図、図１に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すとともに、記録時の磁路を図示した部分模式図、図２に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すとともに、記録時以外のときの磁路を図示した部分模式図、図２に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すとともに、記録時の磁路を図示した部分模式図、図１に示す垂直磁気記録ヘッドからリターンヨーク層、主磁極層及び補助ヨーク層を抜き出すして図示した部分拡大模式図、従来の垂直磁気記録ヘッドの部分断面図、

符号の説明

２０主磁極層
２１スペーサ層
２２補助ヨーク層
２８リターンヨーク層
３０薄膜磁性層
４０非磁性メッキ下地層

Claims

磁性材料製の主磁極層と、記録媒体との対向面で且つ前記主磁極層のトレーリング側に、非磁性のギャップ層を挟んで前記主磁極層と対向する磁性材料製のリターンヨーク層と、前記主磁極層及びリターンヨーク層に記録磁界を与えるためのコイル層と、を有し、
少なくとも、前記主磁極層及びリターンヨーク層の前記対向面からハイト方向に離れた後端部間には非磁性のスペーサ層が設けられ、
前記主磁極層より膜厚の薄い磁性材料製の薄膜磁性層が、前記リターンヨーク層と前記対向面及び前記後端部で接続されており、前記薄膜磁性層と前記主磁極層との間に、前記スペーサ層が設けられることを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
前記主磁極層とリターンヨーク層との間に補助ヨーク層が設けられ、前記補助ヨークの後端部は、前記リターンヨーク層の後端部と接続され、
前記補助ヨーク層と前記スペーサ層間に前記薄膜磁性層が設けられ、前記薄膜磁性層は、前記リターンヨーク層の対向面と接続されるとともに、前記補助ヨークの後端部と接続されている請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
前記薄膜磁性層は、主磁極層に比べて飽和磁束密度が小さい磁性材料で形成される請求項１又は２に記載の垂直磁気記録ヘッド。
前記スペーサ層は前記対向面まで延びており、前記ギャップ層を兼ねている請求項１ないし３のいずれかに記載の垂直磁気記録ヘッド。