特許 5715929 装置、書込ヘッド、および磁気データを記録する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5715929

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】装置、書込ヘッド、および磁気データを記録する方法

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/31 20060101AFI20150423BHJP

【ＦＩ】

   G11B5/31 Q

   G11B5/31 D

【請求項の数】16

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-235831(P2011-235831)

(22)【出願日】2011年10月27日

(65)【公開番号】特開2012-99208(P2012-99208A)

(43)【公開日】2012年5月24日

【審査請求日】2012年1月17日

(31)【優先権主張番号】12/915,267

(32)【優先日】2010年10月29日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】500373758

【氏名又は名称】シーゲイト テクノロジー エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ガオ・カイチョン

(72)【発明者】

【氏名】ムラド・ベナクリ

【審査官】 斎藤 眞

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０６１７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４６５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２７７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８２９８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ ５／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダウントラック方向に対して壁面角θ１を有する第１および第２の側壁を有する主磁極と、
少なくとも部分的に主磁極を包囲するシールドとを備え、前記シールドは、主磁極から離間されかつ壁面角θ１より大きい壁面角θ２を有する内側側壁を有し、
前記シールドは、前記内側側壁よりもダウントラック側の喉状の側壁と、前記喉状の側壁よりもダウントラック側でありかつ前記主磁極のリーディングエッジよりもダウントラック側の口状の側壁とを有し、
クロストラック方向における前記シールドおよび前記主磁極の間の距離は、前記喉状の側壁で最小となり、
前記シールドの前記内側側壁は、連続的に凹状の形状である、装置。

【請求項2】

前記主磁極および前記シールドは、絶縁材料によって分離される、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記シールドの前記内側側壁は、前記内側側壁が前記主磁極の前記側壁を越えて延在するように、前記主磁極の前記側壁より長い、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

前記シールドの前記内側側壁は、前記主磁極のリーディングエッジに近接した喉状の領域を規定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。

【請求項5】

前記喉状の側壁および前記口状の側壁は、互いに連続的な曲線である、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記シールドは、ＡＢＳにおいて前記主磁極を完全に包囲する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。

【請求項7】

主磁極材料は、ＣｏＦｅもしくはＮｉＦｅ、またはその合金である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。

【請求項8】

ＡＢＳ（air bearing surface）を有する主磁極を備え、前記主磁極は、リーディングエッジと、トレーリングエッジと、壁面角θ１を有する第１の側壁とを有し、さらに、
前記トレーリングエッジおよび前記主磁極の前記第１の側壁を包囲し、前記壁面角θ１より大きい壁面角θ２を有する第１の内側側壁を有するシールドを備え、
前記第１の内側側壁は、クロストラック方向に沿って第１の距離だけ前記主磁極の前記リーディングエッジから離間されるとともに、連続的に凹状の形状を有し、
前記シールドはさらに、前記第１の側壁よりダウントラック側にあって、かつクロストラック方向に沿って前記第１の距離より小さい第２の距離だけ前記主磁極の前記リーディングエッジから離間された喉状の側壁を含み、
前記シールドはさらに、前記喉状の側壁よりもダウントラック側にあって、クロストラック方向に沿って第３の距離だけ前記主磁極の前記リーディングエッジから離間された口状の側壁を含み、
前記第２の距離は、前記第１の距離および前記第３の距離よりも小さい、書込ヘッド。

【請求項9】

前記主磁極および前記シールドは、絶縁材料によって分離される、請求項８に記載の書込ヘッド。

【請求項10】

前記シールドの前記第１の内側側壁は、前記主磁極の少なくとも１つの側壁より長い、請求項８または９に記載の書込ヘッド。

【請求項11】

前記シールドの前記第１の内側側壁および前記シールドの前記口状の側壁は、対向する前記喉状の側壁側に合流する、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の書込ヘッド。

【請求項12】

前記第３の距離は、前記第１の距離より小さく前記第２の距離より大きい、請求項１１に記載の書込ヘッド。

【請求項13】

前記シールドは、前記壁面角θ２を有し、かつ前記主磁極において前記シールドの前記第１の内側側壁に面する前記第１の側壁と反対側の第２の側壁に面するように位置決めされる第２の内側側壁を有する、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の書込ヘッド。

【請求項14】

主磁極材料は、ＣｏＦｅもしくはＮｉＦｅ、またはその合金である、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の書込ヘッド。

【請求項15】

磁気データを記録する方法であって、
ダウントラック方向に対して壁面角θ１を有する第１および第２の側壁を有する主磁極によって媒体に書込むステップと、
前記主磁極を少なくとも部分的に包囲するシールドで前記主磁極を遮蔽するステップとを備え、前記シールドは、前記主磁極から離間されかつ前記壁面角θ１より大きい壁面角θ２を有する内側側壁を有し、
前記シールドのリーディングエッジは、前記主磁極のリーディングエッジよりもダウントラック方向に前記主磁極のトレーリングエッジから離れた方向に位置し、
前記シールドの前記内側側壁は、喉状の側壁を有する喉状の領域を規定するとともに、連続的に凹状の形状を有し、
前記シールドの前記内側側壁と前記主磁極の前記第１の側壁とのクロストラック方向における距離は、前記喉状の側壁で最小となり、
前記シールドはさらに、前記喉状の領域よりダウントラック方向に延在する口状の側壁を含む、方法。

【請求項16】

前記シールドの前記内側側壁は、前記主磁極のリーディングエッジに向かって前記主磁極に接近する、請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【先行技術文献】

【特許文献】

【0001】

【特許文献1】米国特許第６，９４９，８３３号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

概要
内壁を有するシールドは主磁極を包囲する。シールドの内壁は、主磁極のダウントラック方向に対する壁面角を上回る、ダウントラック方向に対する壁面角を有する。シールドの一実施例は、ワイングラス形状の空洞に類似する。

【図面の簡単な説明】

【0003】

【図1】一実施例にかかる垂直磁気記録ヘッドの横断面図である。

【図2】一実施例にかかる書込部磁極および「ワイングラス」形状のトレーリングシールドのＡＢＳ（air bearing surface）の図である。

【図3】台形形状の空胴を有する書込部磁極トレーリングシールドについて、および図２の書込部磁極ワイングラストレーリングシールド空胴についての、磁気書込幅の関数としての有効磁気書込磁界のプロットである。

【図4】一実施例にかかる書込部磁極およびワイングラストレーリングシールド空胴のＡＢＳの図である。

【図5】一実施例にかかるワイングラストレーリングシールド空胴を有する書込部磁極のＡＢＳの図である。

【図6】一実施例にかかる、壁面角がより大きいトレーリングシールド空胴を有する書込部磁極のＡＢＳの図である。

【図7】さまざまな実施例にかかる、絶縁層に磁極を生成することが可能な例示的なルーチンを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0004】

詳細な説明
図１は、さまざまな実施例にかかる例示的な垂直書込部１０の横断面図であり、垂直書込部１０は、主磁極１２、リターン磁極１４および書込コイル１６を含む。導電性書込コイル１６は、主磁極１２をリターン磁極１４に磁気的に結合する後部ギャップ閉鎖部１７を包囲する。垂直書込部１０は、主磁極１２およびリターン磁極１４のＡＢＳにおいて磁気媒体１８に直面する。主磁極１２は、主磁極本体２０、ヨーク２１および主磁極先端部２２を含む。ヨーク２１は、主磁極本体２０の上面に結合される。主磁極先端部２２は、リーディングエッジ２４およびトレーリングエッジ２６を有する。主磁極先端部２２は、絶縁材料２８によって、ＡＢＳにおいてリターン磁極１４から分離される。書込ギャップ３５は、リーディングエッジ２４とリターン磁極１４との間の距離によって規定される。

【0005】

磁気媒体１８は、軟磁性の下地層３２および硬磁性の記録層３４を含み得る。垂直書込部１０のための当該構成は例示にすぎず、多くの他の構成が本発明にしたがって代替的に使用され得ることに注意すべきである。たとえば、垂直書込部１０は、記録中に主磁極先端部２２、記録層３４上の磁気サイドトラック、およびリターン磁極１４のトレーリングエッジなどの他のソースからの漂遊磁界を吸収するトレーリングシールド、側面シールドまたはＷＡＳ（wrap around shield）を含み得る。トレーリングシールド３６は、垂直書込部１０の主磁極先端部２２を包囲する絶縁層２８に近接して示される。

【0006】

磁気媒体１８は、矢印Ａによって示されるように、垂直書込部１０に対する方向に進むかまたは回転する。磁気媒体１８にデータを書込むには、導電性書込コイル１６に電流を流す。電流は、主磁極１２とリターン磁極１４との間において書込ギャップ３５を通過する。これにより、書込ギャップ３５を横切る磁界が誘起される。導電性コイル１６を通る電流の方向を反転させることによって、磁気媒体１８に書込まれるデータの極性が反転される。主磁極１２は後端磁極として動作し、データを磁気媒体１８に物理的に書込むのに使用される。したがって、書込まれるデータのトラック幅を規定するのは主磁極１２である。より具体的には、トラック幅は、ＡＢＳにおける主磁極先端部２２のトレーリングエッジ２６の幅によって規定される。主磁極１２は、ＮｉＦｅもしくはＣｏＦｅ、またはその合金などの高飽和モーメントを有する材料で構成され得る。より具体的には、さまざまな実施例において、主磁極１２は、たとえば酸化アルミニウムなどの非磁気絶縁材料２８の薄層によって分離される磁気材料の層の積層体として構成される。

【0007】

垂直書込部１１０のＡＢＳの図の概略的な図示である図２に一実施例を示す。図２に示されるように、書込部１１０は、リターン磁極１１４、主磁極１２２、絶縁体１２８、およびトレーリングシールド１３６を含む。主磁極１２２は、リーディングエッジ１２４、トレーリングエッジ１２６、ならびに側面１４０および１４２を有する台形の磁極先端部を有する。この実施例では、シールド１３６は、内側側壁１５０および１５２、リーディングエッジ１５４、トレーリングエッジ１５６、喉状の側壁１６２および１６４、ならびに口状の側壁１６６および１６８を含む。リーディングエッジ１５４は、好ましくは主磁極１２２のリーディングエッジ１２４よりもリターン磁極１１４の近くに配置され、いずれの漂遊磁界も磁気媒体に到達することが効果的に防止され得る。シールド１３６の内側側壁１５０および１５２は、主磁極１２２の側面１４０および１４２と平行でなくてもよい。１つの可能な結果として、シールド１３６の壁面角θ２は、主磁極１２２の壁面角θ１より大きくなり得る。台形形状はトレーリングエッジ１２６よりもリーディングエッジ１２４の方が狭く、書込ヘッドが磁気ディスクの内側部分および外側部分に位置している間の書込中に、スキュに関連した隣接トラック干渉を防止するのを補助する。

【0008】

書込部１１０において、喉状の側壁１６２および１６４、ならびに口状の側壁１６６および１６８はリーディングエッジ１５に隣接し、それにより、書込中にその近傍の磁界集中を場合によっては最小化する。壁面角を増大させ、喉状の側壁１６２および１６４を導入する意義は、より高い面密度記録の要求に応じて主磁極１２２が小型化するにつれて、磁気書込部１１０の有効書込磁界が、主磁極壁１４２と平行なシールド壁と同一の寸法を有する主磁極を有する書込部の有効書込磁界を有意に上回り得ることである。書込部１１０において主磁極１２２を包囲するシールド１３６の空胴の形状は、ワイングラスに類似する。主磁極１２２の長さＬ１は、シールド空胴の長さＬ２未満であり得、空胴の正面への間隔Ｓ１は、空胴の背面における間隔Ｓ２未満であり得る。

【0009】

シールド形状がどのように書込性能に影響を与えるかを評価するために、壁面が壁面１４０および１４２と平行な台形形状の空胴を有する書込部ならびに、ワイングラス形状のシールド用空胴を有する書込部１１０の性能について一連の計算を行った。測定された変数は、主磁極書込幅、書込磁極壁面角θ１、側面シールド間隔、および側面シールド壁面角θ２であった。台形形状の空胴では、θ１＝θ２であった。主磁極の寸法は、両方の書込部構成において同じであった。

【0010】

このような計算の例示的な結果を図３に示す。図３には、最大有効書込磁界Ｈ_ｅｆｆ（ｍａｘ）が磁気書込部幅に対してプロットされている。データは、同一の書込電流、主磁極壁面角および主磁極書込部幅での、両方の書込部構成についての一連のＨ_ｅｆｆ（ｍａｘ）を表す。θ１＝θ２である台形形状の空胴の磁気書込部設計についての平均的な結果は、曲線Ａによって与えられる。ワイングラス書込部設計１１０についての平均的な結果は、曲線Ｂによって与えられる。シミュレーションで検討した各ケースについて、ワイングラス設計により、所与の磁気書込幅において一貫してより高い有効書込磁界と、同じ書込磁界においてより狭い磁気書込幅とが得られた。

【0011】

図４は、例示的な垂直書込部１１０ＡのＡＢＳの図の概略的な図示であり、垂直書込部１１０Ａもワイングラス形状の空胴を有するシールドを特色とする。図４では、書込部１１０の要素と同様の書込部１１０Ａの要素は、文字「Ａ」を後ろに付した同じ参照番号で指定される。したがって、書込部１１０Ａの主磁極１２２Ａは、書込部１１０の主磁極１２２と同様である。この実施例では、シールド１３６Ａの内側側壁１５０Ａおよび１５２Ａ、喉状の側壁１６２Ａおよび１６４Ａ、ならびに口状の側壁１６６Ａおよび１６８Ａは凹形であり、側壁１６２Ａおよび１６４Ａによって規定される喉状の領域の近傍における磁界集中をさらに最小化する。側壁１５０Ａおよび１５２Ａの壁面角θ２は、主磁極１２２Ａの壁面角θ１より大きくなり得る。磁極１２２Ａの長さＬ１Ａは、シールド空胴の長さＬ２Ａ未満であり得、空胴の正面への間隔Ｓ１Ａは、空胴の背面における間隔Ｓ２未満であり得る。この設計は、ＡＢＳにおいて磁極１２２Ａの磁気フットプリントがより狭いために、より大きな有効磁界を書込時にもたらし得る。

【0012】

図５は、ワイングラス形状の空胴を有するシールドを特色とする発明の別の実施例を例示する垂直書込部１１０ＢのＡＢＳの図の概略的な図示である。垂直書込部１１０Ｂは書込部１１０および１１０Ａと同様であり、同様の要素は、文字「Ｂ」を後ろに付した同じ参照番号で指定される。この実施例では、シールド１３６Ｂは書込部磁極１２２Ｂを完全に包囲する。図５では、空胴はシールド１３６Ｂのリーディングエッジ１５４Ｂまで延在していない。空胴の前端壁１７０Ｂはシールドのリーディングエッジ１５４Ｂ付近に位置決めされるが、離間されている。湾曲した側壁１５０Ｂおよび１５２Ｂ、喉状の側壁１６２Ｂおよび１６４Ｂ、口状の側壁１６６Ｂおよび１６８Ｂ、ならびに空胴の前端壁１７０Ｂは、ワイングラスに類似する。磁極１２２Ｃの長さＬ１Ｂはシールド空胴の長さＬ２Ｂ未満であり得、空胴の正面への間隔Ｓ１Ｂは、空胴の背面における間隔Ｓ２Ｂ未満であり得る。

【0013】

図６は、発明の別の実施例を例示する、垂直書込部１１０ＣのＡＢＳの図の概略的な図示である。書込部１１０Ｃは書込部１１０、１１０Ａおよび１１０Ｂと同様であり、同様の要素は、文字「Ｃ」を後ろに付した同じ参照番号で指定される。この実施例では、トレーリングシールド１１０Ｃは主磁極１２２Ｃを完全に包囲し、空胴はシールド１１０Ｃのリーディングエッジ１５４Ｃまで延在していない。側壁１５０Ｃおよび１５２Ｃは、主磁極１２２Ｃの壁面角θ１より大きい壁面角θ２をなす。空胴は、脚のないワイングラスに類似する。すなわち、空胴はワイングラスのボウル部分に類似する。磁極１２２Ｃの長さＬ１Ｃはシールド空胴の長さＬ２Ｃ未満であり得、空胴の正面への間隔Ｓ１Ｃは、空胴の背面における間隔Ｓ２Ｃ未満であり得る。

【0014】

主磁極の寸法に対するトレーリングシールドの形状および寸法の相違は、記録媒体上の磁気ビット形状を規定する際の主要パラメータである。ワイングラス状書込部設計によって、シールド形態と主磁極形態とによって磁気書込幅を変動させることが可能となり得る。図３に示したように、いずれの有効書込磁界の磁気書込部幅も、本明細書に開示される発明のシールド形態によって減少させることができる。その結果、たとえば図２を参照して、磁極１２２が同じ書込磁界を生成する一方で、リーディングエッジ１２４、トレーリングエッジ１２６および壁面角θ１をより小さくすることができる。別の利点は、壁面角がより小さい台形の主磁極はより製造しやすい点であり、それによって製造費用が低下する。

【0015】

ダマシン処理による書込磁極製造は１つの製造方法である。ダマシン処理による磁極製造は、所有者が共通の米国特許番号第６，９４９，８３３号および特許出願番号第１２／４９１，８９８号に記載されており、それらの全体が引用によってここに援用される。図７は、図２の層１２８などの絶縁体層に磁極を形成するための例示的なステップを示す。まず、絶縁体層が基板上に形成される（ステップ２００）。絶縁体層は好ましくは酸化アルミニウムであるが、ＳｉＯｘ、ＭｇＯ、ＳｉＣなどといった当該技術で知られている他の絶縁体材料を使用してもよい。

【0016】

次に、トレンチが絶縁体層に形成される（ステップ２１０）。図２の磁極１２２によって示されるように、トレンチの断面は好ましくは台形である。次いで、磁極１２２の形成を補助するために、トレンチの壁面および底面上にシード層が堆積される（ステップ２２０）。シード層は、トレンチに堆積されるその後の層の品質を制御するのに必要であり、めっき、スパッタリングまたは他の材料堆積技術によって堆積させることができる。その後の層が電気めっきによって堆積される場合、導電性のシード層が必要である。

【0017】

次いで、磁気材料の層がシード層上に堆積される（ステップ２３０）。上述したように、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅまたはその合金が好ましい。磁気層は、電気めっき、スパッタリング、または他の材料堆積法によって堆積させることができる。積層磁極構造は、書込性能の向上をもたらす。次のステップは、磁気材料上に非磁気材料の層を堆積させることである（ステップ２４０）。スペーサ層として使用するのに好適な非磁気材料は、タンタル、ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、およびその他である。次のステップでは、トレンチが充填され磁極が形成されるまで、処理が繰返される（ステップ２５０）。次いで、処理は次の製造サイクルに進む（ステップ２６０）。

【0018】

好ましい実施例を参照して本発明について記載したが、発明の趣旨および範囲から逸脱しない形式および細部において変更が行なわれる得ることを当業者は認識するであろう。

【符号の説明】

【0019】

１１０ 垂直書込部、１１４ リターン磁極、１２２ 主磁極、１２４ リーディングエッジ、１２６ トレーリングエッジ、１２８ 絶縁体、１３６ トレーリングシールド、１４０，１４２ 側面、１５０，１５２ 内側側壁、１５４ リーディングエッジ、１５６ トレーリングエッジ、１６２，１６４ 喉状の側壁、１６６，１６８ 口状の側壁、θ１ 書込磁極壁面角、θ２ 側面シールド壁面角、Ｌ１，Ｌ２ 長さ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】