磁记录头及具备该磁记录头的磁记录再现装置的制作方法

相关申请

本申请享有以日本专利申请2018-121884号(申请日：2018年6月27日)作为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。

本发明的实施方式涉及磁记录头及磁记录再现装置。

背景技术：

在磁记录头中，通过使写入电流在记录线圈中流动，从而使得主磁极和辅助磁极的磁化在磁道方向上沿大致同一方向而朝向一致。此时，从主磁极产生的磁场的大部分向磁盘照射而进行记录，但一部分磁场会经由记录间隙直接被向辅助磁极吸引而没有用于记录。因此，在这样的记录间隙中一般应用非磁性材料，但容易产生向相邻磁道的泄漏磁场。

技术实现要素：

本发明的实施方式提供一种为了向磁记录介质进行充分的记录而确保磁场，并且对相邻磁道的影响得到了抑制的磁记录头和具备该磁记录头的磁记录再现装置。

根据实施方式，提供一种磁记录头，所述磁记录头包括：

主磁极，其向磁记录介质施加记录磁场；

辅助磁极，其与所述主磁极隔开记录间隙地相对；

第1磁旁通层，其沿磁道方向设置于所述记录间隙内；以及

第2磁旁通层，其沿所述磁道方向设置于所述记录间隙内，并且相对于所述第1磁旁通层在磁道宽度方向上隔开间隔地配置。

附图说明

图1是示出实施方式涉及的硬盘驱动器(hdd)的立体图。

图2是示出图1的磁头和悬架的侧视图。

图3是将图2的磁头的头部放大而示出的剖视图。

图4是将图3的磁头的头部放大而示出的剖视图。

图5是从abs侧观察图4的磁记录头的前端部而得到的平面图。

图6是从abs观察第1变形例涉及的hdd的磁记录头而得到的图。

图7是示出第1变形例的相对于磁道宽度方向的记录磁场分布的图。

图8(a)是示出从abs观察第2变形例涉及的hdd的磁记录头而得到的图。

图8(b)是示出图8(a)所示的磁记录头的磁通控制层的构成的图。

图9是将第2变形例涉及的hdd的磁记录头的头部放大而示出的剖视图。

图10是从abs观察第3变形例涉及的hdd的磁记录头而得到的图。

图11是示出第3变形例的相对于磁道宽度方向的记录磁场分布的图。

图12是从abs观察第4变形例涉及的hdd的磁记录头而得到图。

具体实施方式

以下参照附图对实施方式涉及的盘装置进行说明。

此外，公开只不过是一个例子，对于本领域技术人员而言，能够保持发明的主旨、且能够容易地想到的适当变更当然包括在本发明的范围内。另外，在附图中，为了更加明确地进行说明，与实际的技术方案相比，有时示意地示出各部的宽度、厚度、形状等，但只是一个例子，并不限定本发明的解释。另外，在本说明书和各图中，对与关于已经出现的图已经说明过的要素同样的要素标注同一符号，有时适当省略详细的说明。

(第1实施方式)

图1中，卸下作为盘装置的实施方式涉及的硬盘驱动器(hdd)的顶盖而示出内部构造，图2示出悬浮状态的磁头。如图1所示，hdd具备框体10。框体10具有上表面开口的矩形箱状的基座12、和通过多个螺栓螺旋紧固于基座12而将基座12的上端开口闭塞的未图示的顶盖。基座12具有矩形形状的底壁12a和沿底壁的周缘立起设置的侧壁12b。顶盖通过多个螺栓螺旋紧固于基座12而将基座12的上端开口闭塞。

在框体10内设置有作为磁记录介质的例如2张磁盘16、和作为支承磁盘16并使其旋转的驱动部的主轴马达(spindlemotor)18。主轴马达18配设于底壁12a上。各磁盘16在上表面和下表面具有磁记录层。磁盘16与主轴马达18的未图示的毂(hub)彼此同轴地嵌合并且由夹紧弹簧27夹紧，固定于毂。由此，磁盘16被支承为与基座12的底壁12a平行地设置的状态。磁盘16通过主轴马达18以预定的速度旋转。

在框体10内设置有对磁盘16进行信息的记录、再现的多个磁头17、和将所述磁头17支承为相对于磁盘16移动自如的支架组件22。另外，在框体10内设置有使支架组件22转动并定位的音圈马达(以下称为vcm)24、在磁头17向磁盘16的最外周移动时，将磁头17保持在从磁盘16离开的卸载位置的斜坡加载机构25、在冲击作用于hdd等时，将支架组件22保持在退避位置的闩机构26、以及安装有变换连接器等电子部件的柔性印刷电路基板(fpc)单元21。

在基座12的外表面螺旋紧固有未图示的控制电路基板，位于与底壁12a相对的位置。控制电路基板控制主轴马达18的动作，并且经由fpc单元21控制vcm24和磁头17的动作。

支架组件22具备固定于基座12的底壁12a上的轴承部28、从轴承部28延伸的多个臂32、以及可弹性变形的细长的板状的悬架34。悬架34的基端通过点焊或粘结固定于臂32的前端，并从臂32延伸。在各悬架34的延伸端支承有磁头17。这些悬架34和磁头17隔着磁盘16而彼此相对。

如图2所示，各磁头17构成为悬浮型的头，具有大致长方体形状的滑块42和设置于该滑块42的流出端(尾部端)的记录再现用的头部44。磁头17固定于设置于悬架34的前端部的万向弹簧41。各磁头17利用悬架34的弹性而被施加朝向磁盘16的表面的头负载l。如图1和图2所示，各磁头17经由固定于悬架34和臂32上的配线部件35，以及中继fpc37电连接于fpc单元21。

接着，对磁盘16和磁头17的构成详细地进行说明。

如图1～图3所示，磁盘16具有例如形成为直径约2.5英寸(6.35cm)的圆板状并且由非磁性体形成的基板101。在基板101的各表面按作为基底层的由表现为软磁特性的材料构成的软磁性层102、在其上层部，在相对于盘面垂直方向上具有磁各向异性的磁记录层103、以及在其上层部的保护膜层104这一顺序进行层叠。

接着，对磁头17的构成详细地进行说明。图3是将磁头的头部和磁盘的一部分放大而示出的剖视图，图4是将磁记录头的前端部和磁盘的一部分放大而示出的剖视图，图5是从空气支承面(abs)侧观察磁记录头的前端部而得到的平面图。此外，关于从abs侧观察磁记录头而得到的平面图，为了易于理解组成而使用了阴影线。

如图2和图3所示，磁头17的滑块42例如由氧化铝和碳化钛的烧结体(altic)形成，头部44通过层叠薄膜而形成。滑块42具有与磁盘16的表面相对的矩形状的盘相对面(空气支承面(abs))43。滑块42利用通过磁盘16的旋转而在盘表面与abs43之间产生的空气流c而悬浮。空气流c的方向与磁盘16的旋转方向b一致。滑块42与磁盘16的表面相对，以abs43的长度方向与空气流c的方向大致一致的方式配置。

滑块42具有位于空气流c的流入侧的引导端42a和位于空气流c的流出侧的尾部端42b。在滑块42的abs43形成有未图示的引导台阶、尾部台阶、侧面台阶以及负压气室等。

如图3所示，头部44在滑块42的尾部端42b具有通过薄膜工序形成的再现头54和磁记录头58，形成为分离型的磁头。另外，头部44具有自旋转矩振荡器(sto)65来作为高频振荡器。

再现头54由表现为磁阻效应的磁性膜55、和以在该磁性膜55的尾部侧和引导侧夹着磁性膜55的方式配置的屏蔽膜56、57构成。上述的磁性膜55、屏蔽膜56、57的下端向滑块42的abs43露出。

磁记录头58相对于再现头54设置于滑块42的尾部端42b一侧。磁记录头58具有主磁极(记录磁极)60、隔着记录间隙wg地配置在主磁极60的尾部侧的辅助磁极(尾部屏蔽件)62、将主磁极60的上部物理地磁接合于辅助磁极62的接合部67、记录线圈70、以及高频振荡器例如自旋转矩振荡器65。

主磁极60由具有高磁导率、高饱和磁通密度的软磁性材料形成，相对于磁盘16的表面(相对于记录层)产生垂直方向的记录磁场。辅助磁极62由软磁性材料形成，为了使磁路经由主磁极正下方的软磁性层102有效地闭合而设置。在主磁极60与辅助磁极62的接合部67配置有电绝缘层61，主磁极60与辅助磁极62彼此电绝缘。

如图3所示，再现头54和磁记录头58除了向滑块42的abs43露出的部分以外，均由绝缘体76覆盖。绝缘体76构成了头部17的外形。

记录线圈70例如在主磁极60与尾部屏蔽件62之间卷绕在接合部67的周围。记录线圈70经由配线77连接于端子64，在该端子64连接有第2电源80。从第2电源80向记录线圈64供给的记录电流iw由hdd的控制部控制。在向磁盘16写入信号时，从第2电源80向记录线圈64供给预定的记录电流iw，使磁通流向主磁极60而产生记录磁场。

如图3、图4以及图5所示，主磁极60相对于磁盘16的表面大致垂直地延伸。主磁极60的磁盘16侧的前端部60a朝向盘面变细地缩小。主磁极60的前端部60a的剖面例如形成为梯形形状。主磁极60的前端面向滑块42的abs43露出。前端部60a的尾部侧端面60b的宽度与磁盘16中的磁道的宽度大致对应。

辅助磁极62形成为大致l字形状，其前端部62a形成为细长的矩形形状。辅助磁极62的前端面向滑块42的abs43露出。辅助磁极62的前端部62a具有与主磁极60的前端部60a相对的引导侧端面(磁极端面)62b。该引导侧端面62b比主磁极60的前端部60a的宽度和磁盘16的磁道宽度充分地长地沿磁盘16的磁道的宽度方向延伸。在abs43中，引导侧端面62b与主磁极60的尾部侧端面60b隔着记录间隙wg地平行地相对。

如图5所示，在第1实施方式中使用的磁记录头的记录间隙wg中，第1磁旁通层4a和第2磁旁通层4b沿由箭头110所示的磁道方向设置，彼此在磁道宽度方向上隔开间隔tw地配置。通过使写入电流在记录线圈中流动，主磁极60、磁旁通层4a、4b以及辅助磁极62的磁化的朝向，如箭头5、7、6所示那样在磁道方向上沿大致相同的方向而朝向一致。

由此，在记录间隙的附近，产生将从主磁极60向磁盘16施加的记录磁场的一部分吸引到磁旁通层4a、4b的效果。由此，能够抑制成为向相邻磁道的泄漏磁场的主磁极的磁道宽度方向的端部的磁场。

第1磁旁通层4a与第2磁旁通层4b的间隔例如可以与磁道宽度相当。第1磁旁通层4a和第2磁旁通层4b的磁道方向的长度可以为记录间隙wg长度以下。另外，第1磁旁通层4a和第2磁旁通层4b的垂直于abs43方向的长度例如可以与引导侧端面62b和主磁极60的前端部60a的垂直于abs43的方向的长度同等。在此，第1磁旁通层4a和第2磁旁通层4b分别与主磁极60和辅助磁极62直接接触地设置，但也可以与主磁极60或辅助磁极62分离，或者与这两方分离。另外，也可以使辅助磁极62的一部分形成为第1磁旁通层4a和第2磁旁通层4b。

第1磁旁通层4a和第2磁旁通层4b的厚度(磁道宽度方向的长度)可以根据主磁极60的宽度来进行选择。

在第1磁旁通层4a和第2磁旁通层4b中能够使用fe、co、ni或它们的合金等磁性材料。第1磁旁通层4a和第2磁旁通层4b彼此能够使用相同的材料。第1磁旁通层4a和第2磁旁通层4b通过在主磁极60或辅助磁极62上使用用于上述磁性材料的单个或多个靶(target)进行溅射而形成。

(第1变形例)

在图6中示出从abs观察第1变形例涉及的hdd的磁记录头而得到的图。

如图所示，第1变形例涉及的hdd的磁记录头17a除了在第1磁旁通层4a与第2磁旁通层4b之间还设置非磁性层3以外，具有与图5同样的构成。

在非磁性层3中能够使用例如cu、al、ta、ru或它们的氧化物等非磁性材料。在非磁性层中，能够通过在主磁极60或辅助磁极62上使用用于上述非磁性材料的单个或多个靶进行溅射而形成上述非磁性材料。

在图6中，成为在主磁极的磁道宽度方向的中央部分配置非磁性体、在主磁极的磁道宽度方向的端部配置磁旁通层而成的构造。如前所述，在辅助磁极的材料为非磁性体的部分，记录磁场的大部分向磁盘照射，在磁旁通层附近，记录磁场减少。

在图7中示出此时的相对于磁道宽度方向的记录磁场分布。如曲线201所示，根据第1变形例可知，通过在主磁极与辅助磁极之间设置非磁性层，能够维持记录磁场的最强的主磁极的磁道宽度方向中央部的磁场，并且通过沿磁道方向在非磁性层的侧面分别配置磁旁通层，能够抑制成为向相邻磁道的泄漏磁场的主磁极的磁道宽度方向端部的磁场。

作为比较例1，在曲线202示出用非磁性层填埋记录间隙的情况下的记录磁场分布。在该情况下，通过使写入电流在记录线圈中流动，主磁极和辅助磁极的磁化在磁道方向上沿大致相同方向而朝向一致。此时从主磁极产生的磁场的大部分向磁盘照射而进行记录，但一部分的磁场经由记录间隙直接被向辅助磁极吸引。如图示，主磁极的磁道宽度方向中央部的磁场是与第1变形例同等的强度，即使在主磁极的磁道宽端部，与曲线201相比磁场也较强，从而在相邻磁道产生泄漏磁场。

另外，作为比较例2，在曲线203示出在记录间隙用磁旁通层填埋来取代用非磁性层的情况下的记录磁场分布。在该情况下，磁旁通层具有在记录时将从主磁极向磁盘照射的记录磁场的一部分向记录间隙吸引的效果，如图所示，与第1变形例的曲线201和比较例1的曲线202相比，主磁极的磁道宽度方向中央部的磁场减少。另外，主磁极的磁道宽度方向端部的磁场成为与具有在主磁极的磁道宽度方向的端部配置有磁旁通层的构造的第1变形例的曲线201同等。

这样一来可知，通过使用第1变形例涉及的磁记录头，在与主磁极的磁道宽度方向的中央部相当的磁道宽度方向为0处，产生与用非磁性体填埋辅助磁极的比较例1同等的磁场，在主磁极的磁道宽度方向的端部磁场被吸入磁旁通层，所以磁场逐渐减少下去直到成为与比较例2同等的程度。由此，能够实现维持主磁极的中央部的记录磁场，并且能够抑制泄漏磁场的磁记录头。另外，通过使磁旁通层的材料和尺寸最优化，能够实现使主磁极的磁道宽度方向的中央部的磁场强度最大化，并且抑制边缘磁场的磁场分布。

(第2变形例)

在图8(a)中示出从abs观察第2变形例涉及的hdd的磁记录头而得到的图。

如图所示，第2变形例涉及的hdd的磁记录头17b除了在第1磁旁通层4a与第2磁旁通层4b之间还经由第1绝缘层305a、第2绝缘层305b设置磁通控制层(mfcl：magneticfluxcontrollayer)303以外，与图5同样。

在图8(b)中示出表示图8(a)所示的磁头的磁通控制层的构成的图。

如图所示，磁通控制层303包括设置于主磁极60上的第1导电层311、层叠于第1导电层311并且由含有铁、钴和镍中的至少一种的磁性材料形成的调整层312、以及将调整层312与辅助磁极62电连接的第2导电层313。磁通控制层303能够在记录时通过对调整层312进行通电而产生自旋转矩，使调整层312内的朝向反转。因此，第2变形例涉及的hdd的磁记录头具有在记录时对调整层312进行通电的构成。

在图9中示出将第2变形例涉及的hdd的磁记录头的头部放大而示出的剖视图。

能够应用第2变形例涉及的hdd的磁头17’来取代图1的hdd的磁头17，主磁极60和辅助磁极62分别电连接于设置于滑块42的尾部端42b的电极端子63，上述的电极端子63经由配线连接于电源74，除此之外，具有与图3同样的构成。由此，构成电流iop从该电源74通过配线、主磁极60、磁通控制层303、尾部屏蔽62串联地通电的电流电路。

在第2变形例涉及的hdd的磁记录头中，在具有磁通控制层303的磁记录头中，通过设置磁旁通层4a、4b来抑制辅助时的泄漏磁场。当对磁通控制层303进行通电而使其驱动时，磁通控制层303的磁化如箭头308所示反转为与箭头306、307所示的记录间隙磁场相反的方向，但磁旁通层4a、4b的磁化如箭头309所示朝向与磁通控制层303相反的方向，即与记录间隙磁场相同的方向。由此，记录所需要的主磁极中心部分的磁场通过磁通控制层303的驱动而被增强，另一方面，通过将主磁极60的磁道宽度方向端部的磁化向磁旁通层4a、4b吸引，能够抑制由此产生的向磁道宽度方向的泄漏磁场。另外，第2变形例涉及的hdd的磁记录头也可以应用于宽度宽达某种程度的主磁极60，能够不降低制造成品率地进行向窄磁道的写入。由此，能够在比以往窄的区域进行记录，能够改善记录密度。

作为在磁通控制层中使用的第1导电层311，能够使用cu、au、ag、al、ir和nial合金中的至少一种。作为第2导电层313，能够使用ta、ru、pt、w和mo中的至少一种。

调整层312含有包括铁、钴和镍中的至少一种的磁性材料。作为调整层，例如，能够使用从在feco中添加了al、ge、si、ga、b、c、se、sn以及ni中的至少一种而得到的合金材料、和由fe/co、fe/ni以及co/ni构成的人工晶格组中选择出的至少一种材料等。调整层的厚度例如可以是2nm～20nm。

另外，能够在主磁极60与第1导电层311之间设置基底层。

在基底层能够使用例如ta、ru等金属。基底层的厚度例如可以是0.5nm～10nm。进而可以是约2nm。

进而，能够在辅助磁极62与第2导电层313之间设置帽层。

作为帽层，能够使用从由cu、ru、w以及ta构成的组中选择的至少一种非磁性元素。帽层的厚度例如可以是0.5nm～10nm。进而可以是约2nm。

任何一层都能够通过溅射来形成。溅射的靶可以是单个也可以是两个以上。

(第3变形例)

在图10中示出从abs观察第3变形例涉及的hdd的磁记录头而得到的图。

如图所示，第3变形例涉及的hdd的磁记录头17c除了在第1磁旁通层4a与主磁极60之间还设置第1绝缘层305a’，以及在第2磁旁通层4b与主磁极60之间还设置第2绝缘层305b’以外，与图8同样。通过设置第1绝缘层305a’和第2绝缘层305b’，能够使激发自旋转矩的通电电流仅在磁通控制层303中流动，从而具有高效地使磁化反转的效果。

在图11中示出第3变形例涉及的hdd的磁记录头的记录磁场分布。

如图所示可知，当使用第3变形例涉及的hdd的磁记录头时，如曲线401所示，主磁极60的磁道宽度方向的中央部的磁场得到辅助效果而增加从而变得比图7的曲线201高，另一方面，主磁极60的磁道宽度方向端部的磁场向记录间隙方向流动，所以与图7的曲线201相比向记录介质的磁场被进一步抑制。根据第3变形例，通过使磁通控制层与磁旁通层的材料选择和尺寸最优化，能够进行更窄的磁道中的记录，能够实现高记录密度。

作为比较例3，在曲线402和曲线403中示出在主磁极与辅助磁极之间仅设置磁通控制层，而不设置磁旁通层的磁记录头的记录磁场分布。

曲线402是进行了通电的情况，如图所示，当对仅设置磁通控制层的磁记录头进行通电时同样地磁场强度增加。此时，接收主磁极或磁通控制层与辅助磁极之间的基于少数自旋(minorityspin)的自旋转移矩(stt：spintransfertorque)，磁通控制层的磁化反转。由此，从主磁极向记录间隙施加的一部分磁场向记录介质方向施加，从主磁极向记录介质的总磁场量增加并且记录能力提高。但是，通过辅助效果而记录磁场增强的另一方面，向相邻磁道的泄漏磁场也增加，所以边缘特性恶化。也可以将主磁极制作得很细以抑制该泄漏磁场，但在该情况下，制作磁通控制层303时的主磁极60与磁通控制层的对准(alignment)的难度会上升，有可能会导致成品率的恶化。

另外，曲线403是没有进行通电的情况，当没有对仅设置有磁通控制层的磁记录头进行通电时，通过在该记录间隙产生的磁场，磁通控制层的磁化也沿大致相同的方向而朝向一致。此时，通过存在磁通控制层，向记录间隙的磁场的吸引效果增强，因此写入能力劣化。

曲线404示出与比较例1同样地在主磁极与辅助磁极之间不设置磁通控制层而仅设置非磁性层，来取代设置磁旁通层的磁记录头的记录磁场分布，可知，主磁极的磁道宽度方向中央部的磁场是与第2变形例大致同等的强度，但在主磁极的磁道宽端部磁场也很强，从而在相邻磁道产生泄漏磁场。

(第4变形例)

在图12中示出从abs观察第4变形例涉及的hdd的磁记录头而得到的图。

如图所示，第4变形例涉及的hdd的磁记录头17d应用了辅助磁极62的一部分在磁通控制层303的两侧面分别经由绝缘层305a、305b延伸而在磁道宽度方向上隔开间隔地设置的第1磁旁通部62c、第2磁旁通部62d，来取代在磁道宽度方向上隔开间隔地设置的第1磁旁通层4a、第2磁旁通层4b，除此之外，具有与图10同样的构成。在磁记录头17d中，磁旁通部62c、62d起到磁旁通层的作用。

在第4变形例中，能够像第1变形例那样使用非磁性层来取代磁通控制层303。在该情况下，能够得到与第1变形例同样的效果。或者也可以是，像在第1实施方式中使用的磁记录头那样，通过在磁通控制层303的部分什么都不设置而在第1磁旁通部62c、第2磁旁通部62d间具有间隙的构成。在该情况下，能够得到与第1实施方式同样的效果。

此外，在实施方式中，磁通控制层303在主磁极60上按第1导电层311、调整层312以及第2导电层313这一顺序进行层叠，但也可以使层叠的顺序反过来，在辅助磁极62上按第1导电层311、调整层312以及第2导电层313这一顺序形成，从而形成磁通控制层。

此外，在第2变形例、第3变形例以及第4变形例中，在磁旁通层与磁通控制层的界面插入了绝缘材料，但若对于磁通控制层能够得到足以获得辅助效果的电流密度，则可以省略界面的绝缘体层。

对本发明的多个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示出的，并非意在限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以以其他各种各样的方式来实施，在不脱离发明的要旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、要旨内，并且包含于在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。