JP2005085401A - Magnetic head and magnetic recording and reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置に関する。 The present invention relates to a magnetic head and a magnetic recording / reproducing apparatus.
近年、ハードディスクドライブにおける磁気記録密度の急激な上昇に対応するため記録トラック幅も急激に減少させる要求がある。1インチ平方当たり数百Gビット(数百Gbpsi(Giga bits per square inch))の時代には、垂直磁気記録により飽和磁束密度(Bs)が2T以上の磁性材料が用いられ、記録トラック幅が0.1μm以下となることが予想される。このように高飽和磁束密度材料でかつ狭いトラックを主磁極に形成するには、DCイレーズや製造歩留まりの問題をある。DCイレーズとは、狭トラック化によって磁極側面に発生する磁化による反磁界の影響で主磁極の磁化が媒体走行面を向いてしまい、その結果、媒体走行面に向いた磁化によって、ヘッドが走行するだけで、媒体書き込みもしくは消去が生じてしまう現象を云う。このDCイレーズが生じることが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。特に、媒体走行面に現れる記録トラック幅Wが100nm以下でかつスロートハイトHとの比R=H/Wが1以上である主磁極を有する磁気ヘッドの場合に主磁極の磁化が媒体走行面方向を向きやすい。 In recent years, in order to cope with a rapid increase in magnetic recording density in a hard disk drive, there is a demand for a rapid decrease in recording track width. In the era of hundreds of Gbits per square inch (hundreds of Gigabits per square inch), perpendicular magnetic recording uses a magnetic material having a saturation magnetic flux density (Bs) of 2T or more, and the recording track width is zero. It is expected to be 1 μm or less. Thus, in order to form a narrow track with a high saturation magnetic flux density material in the main magnetic pole, there are problems of DC erase and manufacturing yield. In DC erase, the magnetization of the main pole faces the medium running surface due to the influence of the demagnetizing field caused by the magnetization generated on the side surface of the magnetic pole due to the narrowing of the track, and as a result, the head runs due to the magnetization directed to the medium running surface. This is a phenomenon in which medium writing or erasing occurs. It has been reported that this DC erase occurs (see, for example, Non-Patent Document 1). In particular, in the case of a magnetic head having a main pole in which the recording track width W appearing on the medium running surface is 100 nm or less and the ratio R = H / W to the throat height H is 1 or more, the magnetization of the main pole is in the direction of the medium running surface. Easy to face.
主磁極の磁化は、主磁極の幅方向を向いていることがDCイレーズ防止のため必要であるが、反磁界の影響で媒体走行面の方向を向いてしまう。主磁極の磁化が媒体走行面の方向を向くのを防ぐための方策として媒体走行面までの長さ(以下、スロートハイトという)を小さくすることが必要である。スロートハイトを小さくすることは、デプス加工プロセスでその加工長さを厳密に制御することで実現できるが、再生素子との位置ずれ関係やデプス加工精度との兼ね合いで、デプス加工プロセスでのスロートハイトの低減にはコスト増大の問題が避けられない。 Although it is necessary for the magnetization of the main pole to be directed in the width direction of the main pole in order to prevent DC erase, it is directed toward the medium running surface due to the influence of the demagnetizing field. As a measure for preventing the magnetization of the main pole from facing the direction of the medium traveling surface, it is necessary to reduce the length to the medium traveling surface (hereinafter referred to as the throat height). Reducing the throat height can be realized by strictly controlling the machining length in the depth machining process, but the throat height in the depth machining process is balanced with the positional displacement relationship with the reproducing element and the depth machining accuracy. The problem of an increase in cost is unavoidable in reducing this.
もうひとつの方策は主磁極へのバイアス手段を設けて物理的に磁化安定させる構造を適用することにある。この方策は、再生ヘッドに見られる。例えば、磁気抵抗(MR)再生素子の場合には、MR膜の両脇を磁化固着するバイアス構造が用いられている。それらは、MR膜に積層してバイアス膜が形成される構造や、MR膜の両脇に硬磁性体などからなるバイアス膜が設置される構造である。それら再生ヘッドのバイアス構造において重要なことは、別トラックからの再生信号を拾わないためにバイアス膜に積層される、もしくは隣接するMR膜は決して動いてはいけないことである。MR素子とくに現在一般に使われているGMR素子では信号磁界を感知する磁化自由層(以下、フリー層とも云う)は10nm以下と薄いため、磁化を完全に固着する硬磁性体バイアスが可能となる。 Another measure is to apply a structure that physically provides magnetization stabilization by providing a bias means for the main magnetic pole. This strategy is found in the playhead. For example, in the case of a magnetoresistive (MR) reproducing element, a bias structure that magnetizes and fixes both sides of the MR film is used. They have a structure in which a bias film is formed by being laminated on an MR film, or a structure in which a bias film made of a hard magnetic material is provided on both sides of the MR film. What is important in the bias structure of these read heads is that the MR film stacked on or adjacent to the bias film must never move so as not to pick up a read signal from another track. In an MR element, particularly a GMR element that is generally used at present, a magnetization free layer (hereinafter also referred to as a free layer) that senses a signal magnetic field is as thin as 10 nm or less.
一方、このバイアス構造を記録ヘッドに適用するとなると、主磁極の厚さが一般に100nm程度はあるため、バイアスする硬磁性体を数百ナノメートル〜数ミクロンオーダーで形成することが必要となり、漏れ磁束が再生シールド流入によるシールド軟磁性劣化、それによる再生分解能劣化への影響、さらに主磁極軟磁性の見かけ上の劣化が生じるためコイル励磁も増大させる必要があり、実用的ではない。したがって、実用的な主磁極バイアス構造が必要である。 On the other hand, when this bias structure is applied to a recording head, since the thickness of the main pole is generally about 100 nm, it is necessary to form a hard magnetic body to be biased on the order of several hundred nanometers to several microns, and leakage magnetic flux However, since the soft magnetic deterioration of the shield due to the inflow of the read shield, the influence on the read resolution deterioration, and the apparent deterioration of the main magnetic pole soft magnetism occur, it is necessary to increase the coil excitation, which is not practical. Therefore, a practical main pole bias structure is necessary.
さらに、主磁極はデプス研磨加工でトラック幅が変化しないようにスロートハイト方向に同じトラック幅いわゆる直線で形成される。したがって、スロートハイトが大きいと磁束が途中から主磁極外に漏れだし十分な磁束を主磁極表面に供給できなくなる。これは、主磁極が細線で形成されているため、主磁極のコンダクタンスが極めて低いことに起因する。これを防ぐため、MIG(Metal In Gap)ヘッドのように低飽和磁束密度材料と高飽和磁束材料を積層させる構造が提案されている。しかしながら膜厚方向に積層することは磁極幅方向エッジに発生する磁化量を増大することになり、さらに磁化がトラック幅方向を向きづらくなる。 Further, the main magnetic pole is formed with the same track width in the throat height direction so-called straight line so that the track width does not change by depth polishing. Therefore, if the throat height is large, the magnetic flux leaks out of the main pole from the middle, and sufficient magnetic flux cannot be supplied to the main magnetic pole surface. This is due to the fact that the conductance of the main pole is extremely low because the main pole is formed of a thin wire. In order to prevent this, a structure in which a low saturation magnetic flux density material and a high saturation magnetic flux material are laminated like a MIG (Metal In Gap) head has been proposed. However, stacking in the film thickness direction increases the amount of magnetization generated at the edge in the magnetic pole width direction, and further, the magnetization becomes difficult to face in the track width direction.
また、記録再生装置としての問題点もある。記録密度を決定する要素の一つであるトラック密度は記録ヘッドのトラック幅によって主に規定されるが、100nm以下の記録トラックになると、その寸法公差は10nm(±5nm)以下が必要となる。記録ヘッドのように孤立パターンでパターンを残す場合、フォトリソグラフィーやEB(Electron Beam)リソグラフィーで規定される寸法以下にプロセス後の寸法を持っていくことは可能であるが、トラック幅公差はリソグラフィーの公差で決定されるため、リソグラフィーシステム限界以下に持っていくことはできない。公差の問題は歩留まりの低下を意味する。また、トラックピッチからトラック幅を差し引いたガードバンドもトラック幅の約10%(10nm以下)を想定するとその精度の位置決め精度が要求されるため、高速シークやトラック追従が困難となる。したがって、記録再生装置としてみた場合、従来の記録ヘッドのトラック幅でその記録密度が決められるシステムでは、トラック幅および位置決め精度10nm以下の要求により、記録ヘッド歩留まり低下によるコスト増大や高速応答性などの問題を抱えるようになる。
数百Gbpsi以上の高記録密度ハードディスクドライブにおいて、トラック幅を縮小させていくと、主磁極の磁化が媒体走行面を向いてしまうことによるDCイレーズの問題や主磁極コンダクタンス低下にともなう記録磁界低減、さらにトラック幅公差小となり製造歩留まりの低下、ヘッド位置決め公差小による高速応答の困難などの問題が発生する。 In a high recording density hard disk drive of several hundred Gbpsi or more, when the track width is reduced, the recording magnetic field is reduced due to the problem of DC erase due to the magnetization of the main pole facing the medium running surface and the decrease in main pole conductance. In addition, the track width tolerance becomes small, causing problems such as a decrease in manufacturing yield and difficulty in high-speed response due to a small head positioning tolerance.
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、高密度の記録が可能でかつDCイレーズを抑制することができる磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置を提供することを網的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is a network to provide a magnetic head and a magnetic recording / reproducing apparatus that can perform high-density recording and suppress DC erasure.
本発明の第1の態様による磁気ヘッドは、媒体走行面に現れる記録トラック幅Wが100nm以下でかつスロートハイトHとの比R=H/Wが1以上である主磁極と、前記主磁極のトラック幅方向両脇に前記主磁極よりも飽和磁束密度が低い軟磁性材料かなる軟磁性ガイドと、を備えたことを特徴とする。 The magnetic head according to the first aspect of the present invention includes a main magnetic pole having a recording track width W appearing on the medium running surface of 100 nm or less and a ratio R = H / W to a throat height H of 1 or more; A soft magnetic guide made of a soft magnetic material having a saturation magnetic flux density lower than that of the main magnetic pole is provided on both sides in the track width direction.
なお、前記主磁極と前記軟磁性ガイドとの間に非磁性膜が設けられていてもよい。 A nonmagnetic film may be provided between the main magnetic pole and the soft magnetic guide.
なお、前記主磁極のビット長方向に前記主磁極よりの飽和磁束密度の低い材料からなる軟磁性層が設けられていてもよい。 Note that a soft magnetic layer made of a material having a lower saturation magnetic flux density than the main magnetic pole may be provided in the bit length direction of the main magnetic pole.
また、本発明の第2の態様による磁気記録再生装置は、非磁性体により規定された記録トラックを有する記録媒体と、上記の磁気ヘッドとを備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic recording / reproducing apparatus comprising a recording medium having a recording track defined by a nonmagnetic material and the magnetic head described above.
なお、前記主磁極の幅は前記記録媒体上のトラック幅の50%以上であることが好ましい。 The width of the main magnetic pole is preferably 50% or more of the track width on the recording medium.
なお、前記主磁極の幅は前記記録媒体上のトラック幅と略等しくてもよい。 The width of the main magnetic pole may be substantially equal to the track width on the recording medium.
なお、前記磁気ヘッドの主磁極の幅Wは、記録媒体上の1ビットをトラック幅方向に構成する磁性粒子のうち、左右端の磁性粒子の重心間距離Lとすると、WはL以上であることが好ましい。 The width W of the main magnetic pole of the magnetic head is equal to or greater than L when the distance L between the center of gravity of the magnetic particles at the left and right ends of the magnetic particles constituting one bit on the recording medium in the track width direction. It is preferable.
本発明によれば、高密度の記録が可能でかつDCイレーズを抑制することができる。 According to the present invention, high-density recording is possible and DC erase can be suppressed.
本発明の実施形態を以下、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による磁気ヘッドを、図1乃至図3を参照して説明する。図1は本実施形態による磁気ヘッドを媒体走行面から見た斜視図、図2は本実施形態による磁気ヘッドのデプス方向の断面図、図3は本実施形態による磁気ヘッドを媒体走行面から見た図である。この実施形態による磁気ヘッドは、リターンヨーク2と、このリターンヨーク2上に形成された絶縁層6と、この絶縁層6内に埋め込まれたコイル4と、コイル4の中心に形成されたバックコア8と、コイル4上に絶縁層6を介して形成された主磁極10aと、主磁極10aのトラック幅方向の両脇に形成された軟磁性ガイド12と、主磁極10aおよび軟磁性ガイド12上に形成された補助ヨーク14とを備えている。
(First embodiment)
A magnetic head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a perspective view of the magnetic head according to the present embodiment as viewed from the medium traveling surface, FIG. 2 is a sectional view of the magnetic head according to the present embodiment in the depth direction, and FIG. 3 is a perspective view of the magnetic head according to the present embodiment from the medium traveling surface. It is a figure. The magnetic head according to this embodiment includes a
本実施形態においては、リターンヨーク2、絶縁体6、主磁極10a、および軟磁性ガイド12のそれぞれの媒体対向面は同一の平面(媒体走行面)18上に有る。また、主磁極10aは、幅Wが100nm以下かつスロートハイトHとのアスペクト比R(=H/W)が2以上であることが好ましい。そして、主磁極10aの両脇に形成される軟磁性ガイド12は、主磁極10aよりも飽和磁束密度が低い材料からなっており、軟磁性ガイド12の体積は主磁極10aよりも大きいほうが望ましい。
In the present embodiment, the medium facing surfaces of the
次に、本実施形態による磁気ヘッドの製造工程を、図4乃至図8を参照して説明する。
まず、アルチック基板(図示せず)上にアルミナアンダーコート膜(図示せず)、さらに下部シールド膜(図示せず)、下部ギャップ膜(図示せず)を形成し、下部ギャップ膜上にMR再生素子(図示せず)を形成し、その上を覆うように上部ギャップ膜(図示せず)を形成し、上部ギャップ膜上に、上部シールドとリターンヨークを兼ねてパーマロイ(NiFe合金)膜(図示せず)を2μmを形成する。パーマロイ膜上に、絶縁層に囲まれた励磁用コイルを形成し、コイルの中心に同じくパーマロイでできたバックコアを形成する。その上に、FeCoNi合金からなる主磁極膜10を約0.1μm形成する(図4参照)。なお、この主磁極膜10の飽和磁束密度Bsは、2.3Tである。
Next, the manufacturing process of the magnetic head according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.
First, an alumina undercoat film (not shown), a lower shield film (not shown), and a lower gap film (not shown) are formed on an AlTiC substrate (not shown), and MR reproduction is performed on the lower gap film. An element (not shown) is formed, an upper gap film (not shown) is formed so as to cover the element, and a permalloy (NiFe alloy) film (shown in the figure) serving as an upper shield and a return yoke is formed on the upper gap film. 2 μm is formed. An exciting coil surrounded by an insulating layer is formed on the permalloy film, and a back core made of permalloy is formed at the center of the coil. A main
次に、主磁極膜10上に、リソグラフィー技術を用いて約50nm幅のT型レジストパターン20を形成する(図5参照)。このT型レジストパターン20をマスクとして、イオンミリングを行い、T型レジストパターン20で覆われた以外の主磁極膜10を除去し、主磁極10aを形成する(図6参照)。
Next, a T-
続いて、パーマロイからなる軟磁性ガイド膜12を約0.1μm形成し(図7参照)、さらにリフトオフすることで主磁極10aの両脇にパーマロイ膜12を隣接させる。さらに、前述した図5乃至図7に示した同様のプロセスをパーマロイ膜12に対して行い、パーマロイ膜12に両脇に隣接する絶縁膜を形成する。すると、図8に示すような、トラック幅Wが50nmの主磁極10aの両脇を幅0.3μmの軟磁性ガイド12が挟み、さらに、軟磁性ガイド12の両脇に幅約0.1μmのSiO2からなる絶縁膜13で挟まれた構造を得ることができる。その後、主磁極10aおよび軟磁性ガイド12を覆うように、厚さ約2μmの補助ヨーク14を媒体走行面18より約100nmリセスした位置に形成する(図1、図2参照)。
Subsequently, a soft
このように形成された磁気ヘッドにおいては、主磁極10aはバックコア8まで約7μm程伸びている。その上に媒体走行面18から約100nmリセスして補助ヨーク14が積層された構成となっている。媒体走行面18には、幅50nmの主磁極10aとその両脇に幅が約0.3μmの軟磁性ガイド12が設けられた構成となっている。その下には、絶縁体6を介してリターンヨーク兼上部シールド2が形成されている。
In the magnetic head thus formed, the main
このような磁気ヘッドを作製し、保磁力が10kOeであるFePt膜からなる連続媒体上を記録信号を入力せずに走行させ、その後、MR再生ヘッドで出力を測定した。本実施形態の構造による磁気ヘッドを用いた場合、DCイレーズは確認されなかった。また、マイクロトラックプロファイルの測定結果から、記録トラック幅は約50nmで、軟磁性ガイド12からの記録は確認されなかった。
Such a magnetic head was manufactured, and it was run on a continuous medium made of a FePt film having a coercive force of 10 kOe without inputting a recording signal. Thereafter, the output was measured with an MR reproducing head. When the magnetic head having the structure of this embodiment was used, no DC erase was confirmed. Further, from the measurement result of the microtrack profile, the recording track width was about 50 nm, and recording from the soft
これに対して、両脇に軟磁性ガイドがない構造の磁気ヘッドを比較例として作製し、同様に走行させ、出力を評価した。この比較例の場合、平均15%の出力減少が確認された。 On the other hand, a magnetic head having a structure without soft magnetic guides on both sides was produced as a comparative example, and was run in the same manner to evaluate the output. In the case of this comparative example, an average power reduction of 15% was confirmed.
以上のことから、本実施形態による磁気ヘッドは、DCイレーズが抑制できることがわかる。また、軟磁性ガイド12は補助ヨークの役割も果す。そのため、より長いスロートハイトでも磁束が漏れ出ず、主磁極10aの先端まで供給される。その結果、主磁極10aから発生する磁界は軟磁性ガイド12がない比較例に比べて低下しない。そのため、デプス加工プロセスでの加工マージンが大きくすることができ、その結果加工歩留まりを上昇させることが可能となり、製造原価を低減することができる。
From the above, it can be seen that the magnetic head according to the present embodiment can suppress DC erase. The soft
また、主磁極10aと、補助ヨーク14と、リターンヨーク2の位置関係は本実施形態の場合に限らず、図9に示すような構成としてもよい。すなわち、主磁極10aのデプス方向の長さを第1実施形態の場合に比べて短いが、主磁極10aと、その両脇の軟磁性ガイド12は補助ヨーク14に接触しているように構成されている。この場合も第1実施形態と同じ効果が得られる。
Further, the positional relationship among the main
また、図10に示すように、図9に示す磁気ヘッドのリターンヨーク2と補助ヨーク14との配置関係が逆となるように位置を入れ替えても同じ効果が得られる。また、図11に示すように、図2に示す本実施形態による磁気ヘッドのリターンヨーク2と補助ヨーク14との配置関係が逆となるように位置を入れ替えても同じ効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 10, the same effect can be obtained even if the positions are switched so that the arrangement relationship between the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による磁気ヘッドを、図12を参照して説明する。図12は、本実施形態による磁気ヘッドの媒体走行面から見た図である。本実施形態による磁気ヘッドは、図3に示す第1実施形態による磁気ヘッドにおいて、主磁極10aと軟磁性ガイド12との間および絶縁層6と軟磁性ガイド12との間に非磁性膜11を設けた構成となっている。
(Second Embodiment)
Next, a magnetic head according to a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a view of the magnetic head according to the present embodiment as viewed from the medium running surface. The magnetic head according to the present embodiment is similar to the magnetic head according to the first embodiment shown in FIG. 3 except that the
この実施形態による磁気ヘッドの製造方法は、第1実施形態において、主磁極10aと軟磁性ガイド12の図7に示す製造工程で、パーマロイからなる軟磁性膜12を成膜する前に、例えばTaからなる非磁性膜11を5nm形成する。他は製造工程は第1実施形態と同様である。
In the magnetic head manufacturing method according to this embodiment, in the first embodiment, before the soft
本実施形態による磁気ヘッドにおいては、主磁極10aと軟磁性ガイド12との間に非磁性膜11が挿入されている。このような構成とすることにより、主磁極10aに発生する反磁界の影響を低減させつつ、体積が大きな軟磁性ガイド12との交換結合を切ることが可能となり、コイル4による励磁に対して主磁極10aと軟磁性ガイド12が独立に動作し易くなる。
In the magnetic head according to the present embodiment, the
本実施形態と異なり、主磁極10aと軟磁性ガイド12が交換結合している場合には、軟磁性ガイド12全体を動かして主磁極10aの磁化を動かす必要がある。そのため大きな励磁電流が必要となる。
Unlike the present embodiment, when the main
これに対して、本実施形態の場合のように、交換結合を切り、主磁極10a、軟磁性ガイド12をそれぞれ独立に近く動かす場合には、主磁極の体積と飽和磁束密度との積が、軟磁性ガイドのそれに比較して小さいため、より小さな励磁電流で動かすことができる。そのためより高周波記録に適している。なお、非磁性膜11をTaのようにfcc構造の膜を選ぶことで、軟磁性ガイド12の結晶性が向上し、その軟磁性を向上させることができる。その結果、励磁磁界応答の良いヘッドが供給できる。
On the other hand, when the exchange coupling is cut and the main
なお、軟磁性ガイド12を主磁極10aの両脇だけでなく、さらに図13に示すように主磁極10aの下に配置したり、図14に示すように主磁極10aの上下に配置することで、軟磁性ガイド12が第2実施形態に比べてさらに補助ヨークとしての効果を発揮できる。このため、これら軟磁性ガイド12により主磁極10aの磁束コンダクタンスが増大するとともに、主磁極10aの先端に供給される磁束量の減少を低下させることが可能となり、十分な磁束が主磁極媒体対向面に供給されることで記録効率を上昇させることができる。また、デプス加工マージンが広がり製造コストを低下することができる。なお、図13および図14においては、主磁極10aと軟磁性ガイド12との間には非磁性膜(図示せず)が設けられている。
The soft
また、本実施形態の磁気ヘッドの軟磁性ガイド12を磁極先端から20nmリセスさせた場合の上面図を図15に示す。この構成の磁気ヘッドは、第1実施形態の図7に示す工程において、パーマロイからなる軟磁性膜12を成膜した状態で、図16に示すように、FIB(Focused Ion Beam)25により媒体走行面18から奥行き20nm、幅0.3μmをエッチング加工し、その後は、第1実施形態の製造工程と同じ工程を行って製作したものである。このように媒体走行面18からリセスさせることで、軟磁性ガイド12から記録媒体に流入する磁束で、記録媒体に記録されることを防ぐ効果がある。特に、高周波記録をする場合には、記録媒体の保磁力を低めに設定することで磁気ヘッドから発生する必要記録磁界を押さえることが可能となり、励磁電流が小さくすることができ、高周波対応もし易くなる。このように、軟磁性ガイド12を媒体走行面18に出さず、走行面より20nm程度リセスさせることで、主磁極10aの磁化制御を行い、DCイレーズを防ぎつつ、また補助ヨークとしての効果を保つので、主磁極10aからの磁界発生を減らさず、記録媒体の保磁力設定を小さくすることによる軟磁性ガイド12からの書きにじみを抑制することができる。このような構造で、高周波対応かつ高密度記録(すなわち、狭トラック幅)の両立ができる磁気ヘッドが提供できる。
FIG. 15 shows a top view when the soft
次に、図17に示すように、記録媒体が、例えばFePt材料が横50nm、縦25nmの矩形ドット52にパターニングされて絶縁体54に埋め込まれ、ドット間が5nmに設定されたパターンドメディア50である場合のDCイレーズ抑制と隣接トラックへの書きにじみ抑制についての実験結果を述べる。このパターンドメディア50と、記録ヘッドを組み合わせ、主磁極10aの幅(ヘッドトラック幅)を変化させて記録を行い、記録後、MFM(Magnetic Force Microprobe)にて記録ドットを観察して書き込み及び読み出しに必要な記録ビット幅(ビットトラック幅)を求めた。図18に、この実験の概要を示すトラック長手方向の断面図を示す。図19に、この実験から得られた、記録ビット幅の主磁極10aの幅の依存性のグラフを示す。図19からわかるように、ドット52の幅は50nmであるが、ヘッドトラック幅が20nmではビットとして観察されず、30nmから以上は一斉に磁化反転が生じ、物理的に規定されたドット幅、すなわち50nmの記録ビットとして観察される。
Next, as shown in FIG. 17, the recording medium is a patterned
したがって、記録媒体が連続媒体の場合には、あくまでも記録ヘッドがトラック幅すなわち記録密度を決めるが、パターンドメディアの場合にはドット形状・密度が記録密度を決める。したがって、パターンドメディアでは、ある範囲以上のヘッドトラック幅があれば良いことがわかる。これは、ヘッドトラック幅の寸法公差にたいして大きなメリットがある。パターンドメディアに対して第1乃至第2実施形態で説明した磁気ヘッドと組み合わせても、DCイレーズ抑制やコンダクタンス増大など第1乃至第2実施形態で説明した効果を得ることが可能となる。なお、ヘッドがメディア内週および外周にある場合、ヘッドのyawing angleの影響で記録主磁極の高さ成分(図1、10aの高さh)がトラック幅に現れて書き込み幅が広がってしまう問題がある。パターンドメディアの場合は、あらかじめ記録媒体上のトラック幅を、ディスク外周から内周に向かって、小さくなりさらに大きくなるように構成することにより主磁極の高さ成分の影響を許容することができる。 Therefore, when the recording medium is a continuous medium, the recording head determines the track width, that is, the recording density, but when the recording medium is a patterned medium, the dot shape / density determines the recording density. Therefore, it is understood that it is sufficient for the patterned media to have a head track width that exceeds a certain range. This has a great advantage over the dimensional tolerance of the head track width. Even when the patterned medium is combined with the magnetic head described in the first or second embodiment, it is possible to obtain the effects described in the first or second embodiment such as suppression of DC erase or increase in conductance. Note that when the head is on the inner week or the outer periphery of the medium, the height component of the recording main pole (height h in FIGS. 1 and 10a) appears in the track width due to the yawing angle of the head, and the write width increases. There is. In the case of patterned media, the influence of the height component of the main pole can be allowed by configuring the track width on the recording medium so as to become smaller and larger from the outer circumference to the inner circumference in advance. .
次に、図17に示したパターンドメディア50であって、ヘッドトラック10aとドット52が50%以上オーバーラップすれば記録できるFePt媒体を使用して、オフトラック量に対して、対象となるトラックと、この対象となるトラックの隣接トラックへの記録特性を求める実験を行った。この実験は、FePt材料が横50nm、縦25nmの矩形ドットにパターニングされ、ドット間が5nmに設定されたパターンドメディア50と、記録ヘッドを組み合わせ、主磁極10aの幅をパラメータにヘッドをオフトラックさせて記録を行い、記録後MFMにて記録ドットを観察して記録ビット幅を求めた。
Next, using the patterned
図20に、この実験の概要を示すトラック幅方向の断面図を示す。図中トラック−1は−方向の隣接トラックで、トラック1は+方向の隣接トラック、トラック0が対象となる本来のトラックである。図20に示すように、オフトラック量は、対象となるトラックの中心線からヘッドトラックの中心線(主磁極の中心線)までの距離を表している。
FIG. 20 is a cross-sectional view in the track width direction showing the outline of this experiment. In the figure, track-1 is an adjacent track in the -direction, track 1 is an adjacent track in the + direction, and
この実験においては、ヘッドトラック幅が70nm、50nm、30nmである3種類の磁気ヘッドを作成した。ヘッドトラック幅が70nmの場合の実験結果を図21に示す。この場合、トラック0のマージンは±30nmあるが、トラック−1、+1への書きにじみから、記録時のオフトラックとして±10nmの余裕があることがわかる。
In this experiment, three types of magnetic heads with head track widths of 70 nm, 50 nm, and 30 nm were prepared. FIG. 21 shows the experimental results when the head track width is 70 nm. In this case, the margin of
ヘッドトラック幅が30nmの場合の実験結果を図22に示す。この場合、隣接トラックへの書きにじみに対しては±40nmの余裕があるが、トラック0に対しては±10nmとなる。したがって、ドット幅よりもヘッドトラックが細い場合は、本来のトラック(トラック0)がトラック位置ずれの許容限界を決める。
The experimental results when the head track width is 30 nm are shown in FIG. In this case, there is a margin of ± 40 nm for writing on adjacent tracks, but ± 10 nm for
さらに、図23に示すように、ヘッドトラック幅(50nm)とドットトラック幅(50nm)が等しい場合、本来のトラック(トラック0)への記録特性から、さらに隣接トラック(トラック−1、+1)への書きにじみは、±20nmの余裕があることが分かる。 Further, as shown in FIG. 23, when the head track width (50 nm) and the dot track width (50 nm) are equal, the recording characteristics to the original track (track 0) further shift to the adjacent tracks (track-1, +1). It can be seen that there is a margin of ± 20 nm.
したがって、ガードバンド幅(ドット間距離)がドットトラック幅に対して10%程度に小さい場合には、ドットトラック幅とヘッドトラック幅をほぼ等しくすることが総合的な位置あわせに対してマージンが大きいことが分かる。 Therefore, when the guard band width (distance between dots) is as small as about 10% of the dot track width, making the dot track width and the head track width substantially equal increases the margin for the overall alignment. I understand that.
次に、図24に示すように、複数個のドット52がトラック幅方向に並んで1ビットを形成するパターンドメディア50を用いた場合についての実験結果を説明する。なお、図24においては、1ビットを構成するドット52の個数Nは2である。実験に用いたパターンドメディア50は、図25(a)、(b)に示すように、径dが約25nmのFePt材からなるドット521、522がSiO2からなる絶縁層54を介し、2つ並んで1つの記録ビットとなるパターンドメディアである。なお、1つの記録ビットとなるドット521、522間の距離は1nmである。図25(a)はトラック幅方向のパターンドメディアの断面図であり、図25(b)はパターンドメディアの平面図である。
Next, as shown in FIG. 24, an experimental result in the case where a patterned
この図25に示すパターンドメディアを使用して、上述した場合と同様な実験を行った。ビットとビットとの間は5nmとした。まず、ヘッドトラック幅70nmのヘッドを用いて、図25(a)、(b)に示すように記録ヘッド(主磁極10a)をドット52と徐々にオーバーラップさせ、その後のビット幅をMFMにて観察した。図26は、記録ビットのオーバーラップ量依存性を示すグラフである。図26からわかるように、主磁極10aとドット52がオーバーラップしていき、オーバーラップ量が最初のドット521の直径(50nm)の半分以上に達すると、まずは1ドット分磁化反転する。さらにオーバーラップ量が増大して、もう一つのドット522の半分以上とオーバーラップするところでドット522が磁化反転し、50nmの記録ビットが観察される。つまり、一つのドットの半分以上オーバーラップすると磁化反転し記録されることがわかる。したがって、1ビットを書き込むに必要なヘッドトラック幅の最小値は、1ビットをトラック幅方向に構成する複数の磁性粒子のうち、右脇に存在する磁性粒子の半分から左脇の磁性粒子の半分までをオーバーラップする値となる。一般的には磁性粒子形状はトラック幅方向に線対称な形状であるので、ヘッドトラック幅Wは1ビットをトラック幅方向に構成する磁性粒子のうち、左右端の磁性粒子の重心間距離Lとすると、WはL以上である。
An experiment similar to that described above was performed using the patterned media shown in FIG. The space between bits was 5 nm. First, using a head with a head track width of 70 nm, as shown in FIGS. 25A and 25B, the recording head (main
さらに隣接トラックへの書きにじみを起こさないためには、トラック幅方向に見たドットの平均粒径をD、トラック間のガードバンド距離をGとして、W<(トラック幅+2G+2(D/2)) となる。トラック幅50nm(トラック幅方向の磁性粒子の数N=2、D=25、G=5を入れてみると、37.5<W<85(nm)となり、記録ヘッドのトラック幅公差が大きくなることがわかる。
Further, in order not to cause writing blur on the adjacent track, it is assumed that the average particle diameter of dots viewed in the track width direction is D, and the guard band distance between tracks is G. W <(track width + 2G + 2 (D / 2)) It becomes.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態による磁気記録再生装置について説明する。図1乃至図25に関して説明した第1乃至第2実施形態による記録ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気記録再生装置に搭載することができる。
(Third embodiment)
Next explained is a magnetic recording / reproducing apparatus according to the third embodiment of the invention. The recording heads according to the first and second embodiments described with reference to FIGS. 1 to 25 are incorporated into a recording / reproducing integrated magnetic head assembly and can be mounted on a magnetic recording / reproducing apparatus, for example.
図27は、このような磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本実施形態による磁気記録再生装置150は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、長手記録用または垂直記録用磁気ディスク200は、スピンドル152に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Aの方向に回転する。磁気ディスク200は、長手記録用または垂直記録用の記録層を有する。磁気ディスク200は、磁気ディスク200に格納される情報の記録再生を行うヘッドスライダ153は、薄膜状のサスペンション154の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ153は、前述したいずれかの実施形態による磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
FIG. 27 is a main part perspective view illustrating a schematic configuration of such a magnetic recording / reproducing apparatus. That is, the magnetic recording / reproducing
磁気ディスク200が回転すると、ヘッドスライダ153の媒体対向面(ABS)は磁気ディスク200の表面から所定の浮上量をもって保持される。
When the
サスペンション154は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム155の一端に接続されている。アクチュエータアーム155の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ156が設けられている。ボイスコイルモータ156は、アクチュエータアーム155のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
The
アクチュエータアーム155は、固定軸157の上下2箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ156により回転摺動が自在にできるようになっている。
The
図28は、アクチュエータアーム155から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ160は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム151を有し、アクチュエータアーム155の一端にはサスペンション154が接続されている。
FIG. 28 is an enlarged perspective view of the magnetic head assembly ahead of the
サスペンション154の先端には、前述したいずれかの磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ153が取り付けられている。再生用ヘッドを組み合わせても良い。サスペンション154は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線164を有し、このリード線164とヘッドスライダ153に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中165は磁気ヘッドアッセンブリ160の電極パッドである。
A
2 リターンヨーク
4 コイル
6 絶縁膜
8 バックコア
10 主磁極膜
10a 主磁極
11 非磁性膜
12 軟磁性ガイド
14 補助ヨーク
18 媒体走行面
Claims (7)
前記主磁極のトラック幅方向両脇に前記主磁極よりも飽和磁束密度が低い軟磁性材料かなる軟磁性ガイドと、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。 A main pole having a recording track width W appearing on the medium running surface of 100 nm or less and a ratio R = H / W to a throat height H of 1 or more;
A soft magnetic guide made of a soft magnetic material having a saturation magnetic flux density lower than that of the main magnetic pole on both sides in the track width direction of the main magnetic pole;
A magnetic head comprising:
Priority Applications (1)
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JP2019128890A (en) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | 株式会社宇徳 | Foreign work management system and foreign work management method |
CN114783465A (en) * | 2018-11-22 | 2022-07-22 | 新科实业有限公司 | Transition curvature improved system for heat assisted magnetic recording |
-
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- 2003-09-10 JP JP2003318063A patent/JP2005085401A/en active Pending
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