JP2005209244A - Magnetic pole film for perpendicular magnetic recording, and thin film magnetic head including perpendicular magnetic recording element using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、垂直磁気記録用磁極膜、これを用いた垂直磁気記録用素子を含む薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、ヘッドスタックアセンブリ、およびハードディスク装置に関する。 The present invention relates to a magnetic pole film for perpendicular magnetic recording, a thin film magnetic head including a perpendicular magnetic recording element using the same, a head gimbal assembly, a head arm assembly, a head stack assembly, and a hard disk device.
ハードディスクドライブの記録容量の向上には、磁気ヘッドの磁極幅を狭くしてトラック密度を高密度化させると同時に、高飽和磁束密度を有する材料を使用し、記録能力を向上しなければならない。また、記録分解能を向上させるため、磁気記録媒体の保磁力を高めなければならない。高い保磁力の磁気記録媒体に対して十分なオーバーライト特性を確保するためには、CoFe系の合金、FeC、FeNといった高飽和磁束密度を有する材料を記録磁極に用いる必要がある。 In order to increase the recording capacity of a hard disk drive, the magnetic pole width of the magnetic head must be narrowed to increase the track density, and at the same time, a material having a high saturation magnetic flux density must be used to improve the recording capability. Further, in order to improve the recording resolution, the coercive force of the magnetic recording medium must be increased. In order to ensure a sufficient overwrite characteristic for a magnetic recording medium having a high coercive force, it is necessary to use a material having a high saturation magnetic flux density such as a CoFe-based alloy, FeC, or FeN for the recording magnetic pole.
垂直磁気記録用ヘッドにおいても同様で、このような高い飽和磁束密度の材料を記録磁極に用いることによって、記録能力の向上を図ることができる。しかしながら、垂直磁気記録用ヘッドにおいては、記録動作時以外に記録磁極によって、記録された情報が消去されてしまう問題がある。この問題は「ポールイレーズ」と呼ばれる。 The same applies to the perpendicular magnetic recording head. By using such a high saturation magnetic flux density material for the recording magnetic pole, the recording ability can be improved. However, in the perpendicular magnetic recording head, there is a problem that recorded information is erased by the recording magnetic pole other than during the recording operation. This problem is called “Paul Erase”.
垂直磁気記録ヘッドにおいて、記録に用いる磁極膜は軟磁性体であり、その磁化困難軸を、記録媒体と対向する空気ベアリング面としての媒体対向面(以下、「ABS」と称する)側に向けて磁化回転モードにより、記録磁界を生じさせて磁気記録媒体への記録を行っている。つまり、磁化困難軸をABS側へ向けることで、ABS側の残留磁化を極力少なくすることによって、記録動作をしていない時に余分な磁束が磁気記録媒体側に生じないようにしている。 In a perpendicular magnetic recording head, a magnetic pole film used for recording is a soft magnetic material, and its hard axis is directed toward a medium facing surface (hereinafter referred to as “ABS”) as an air bearing surface facing the recording medium. Recording is performed on a magnetic recording medium by generating a recording magnetic field in the magnetization rotation mode. That is, by directing the hard magnetization axis to the ABS side, the residual magnetization on the ABS side is reduced as much as possible, so that no extra magnetic flux is generated on the magnetic recording medium side when the recording operation is not performed.
しかし、記録密度を向上させた時に、トラック幅の狭小化により記録磁極の先端が針状となるため、形状異方性の効果で磁壁のトラッピングが起き、磁区の構造が不安定となって磁化の方向がABS側に向いたままで、磁束が磁気記録媒体側に漏れ、ポールイレーズが発生する。 However, when the recording density is improved, the tip of the recording magnetic pole becomes needle-like due to the narrowing of the track width, so that the domain wall trapping occurs due to the effect of shape anisotropy, and the domain structure becomes unstable and magnetized. The magnetic flux leaks to the magnetic recording medium side, and pole erase occurs.
さらに、垂直磁気記録方式では、長手磁気記録方式に比べて磁気記録媒体からの漏れ磁界が大きく、その垂直成分によって記録磁極の先端部の磁化方向がABS側に向き易く、ポールイレーズの一因となっている。 Further, in the perpendicular magnetic recording method, the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is larger than that in the longitudinal magnetic recording method, and the perpendicular component easily causes the magnetization direction of the tip of the recording magnetic pole to be directed to the ABS side. It has become.
また、将来の記録密度の向上において、記録磁極の幅をさらに狭くしていったときには、その形状異方性の効果がより支配的になって、記録磁極の先端部が磁気記録媒体側に大きな残留磁化をもちやすくなることから、より大きな問題となることが予想される。 Further, in the future improvement of recording density, when the width of the recording magnetic pole is further reduced, the effect of the shape anisotropy becomes more dominant, and the tip of the recording magnetic pole becomes larger on the magnetic recording medium side. Since it becomes easy to have remanent magnetization, it is expected that it will become a bigger problem.
従来、記録磁極における磁区の構造を安定化させる手段として、例えば特許文献1に、異なる種類の磁性膜および磁性膜と非磁性膜を数層から数十層積層させた軟磁性多層膜が示されている。また、ポールイレーズを抑止する手段として、特許文献2〜4に記録磁極の先端の形状を工夫することが記載されている。しかし、特許文献1では、記録磁極幅が狭小化したときに磁区構造を安定化させて、ポールイレーズを抑制するための十分な手段は示されていない。特許文献2,3では、ポールイレーズ抑止の手段は示されているものの、記録磁極幅をさらに細くした時のポールイレーズ抑制の手段が十分に示されていない。
特許文献5および6に、磁性層と非磁性層を交互に積層させ、さらに非磁性層を介して磁性層同士が反強磁性的に結合させることが示されている。反強磁性的に結合した磁性層を記録磁極膜として用いることにより、垂直磁気記録用ヘッドにおけるポールイレーズを解消できると考えられる。
磁性層同士を反強磁性的に結合させる非磁性層として、Ru、Rh、Cr、Cu、Au、Ag、Pt、Pdなどが用いられている。また、磁性層の材料には、オーバーライト特性を確保するために高い飽和磁束密度を有する材料を用いなければならない。例えば、CoFe系の合金やFeN、FeCなどといった材料が用いられる。 Ru, Rh, Cr, Cu, Au, Ag, Pt, Pd, or the like is used as a nonmagnetic layer for antiferromagnetically coupling magnetic layers. Further, as a material for the magnetic layer, a material having a high saturation magnetic flux density must be used in order to ensure overwrite characteristics. For example, a material such as a CoFe alloy, FeN, or FeC is used.
高飽和磁束密度を有する材料は、一般的にFeを主成分としており、磁性層同士を反強磁性的に結合させるための非磁性層であるRu、Rh、Cu、Crなどが磁性層のFeに対して拡散しやすいという問題がある。また、磁気ヘッドのプロセス上、記録磁極を形成した後に、熱処理の工程を経なければならない場合があり、熱処理を行った場合にその拡散が顕著になり、飽和磁束密度が低下すると同時に、交換結合が弱くなり、飽和磁場(Hs)が極端に低下して、ポールイレーズが発生する可能性がある。 A material having a high saturation magnetic flux density generally contains Fe as a main component, and Ru, Rh, Cu, Cr, etc., which are nonmagnetic layers for antiferromagnetically coupling the magnetic layers, are Fe layers of the magnetic layer. There is a problem that it is easy to diffuse. In addition, in the magnetic head process, after forming the recording magnetic pole, it may be necessary to go through a heat treatment step. When the heat treatment is performed, the diffusion becomes significant, the saturation magnetic flux density is lowered, and at the same time, exchange coupling May become weaker, the saturation magnetic field (Hs) may be extremely lowered, and pole erase may occur.
さらに、Ruなど交換結合エネルギーの大きい非磁性材料を用いて磁性層同士を反強磁性結合させた場合、飽和磁場(Hs)が大きくなるため、記録コイルから発生する磁場では十分に記録磁極を飽和させることができず、十分な記録能力が得られない可能性がある。飽和磁場(Hs)を小さくするためには、積層数を減らし、磁性層厚みを大きくすることが方策として考えられる。しかし、この方法では、磁性層の磁気膜厚が大きくなり、必然的に反強磁性的な結合の弱い部分が生じて、ポールイレーズの発生につながる可能性がある。 Further, when the magnetic layers are antiferromagnetically coupled using a nonmagnetic material having a large exchange coupling energy such as Ru, the saturation magnetic field (Hs) becomes large, so that the recording magnetic pole is sufficiently saturated with the magnetic field generated from the recording coil. It may not be possible to obtain sufficient recording ability. In order to reduce the saturation magnetic field (Hs), it is conceivable to reduce the number of stacked layers and increase the thickness of the magnetic layer. However, in this method, the magnetic film thickness of the magnetic layer is increased, and a portion with weak antiferromagnetic coupling is inevitably generated, which may lead to occurrence of pole erase.
そこで本発明の目的は、上述した従来技術の問題に鑑み、垂直磁気記録方式において磁極幅の狭小化が進んでもポールイレーズを抑止できる磁気記録用磁極膜とこれを用いた垂直磁気記録ヘッドを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic recording magnetic pole film capable of suppressing pole erasure even when the magnetic pole width is narrowed in the perpendicular magnetic recording method, and a perpendicular magnetic recording head using the same, in view of the above-described problems of the prior art. There is to do.
上記目的を達成するために、本発明は、磁性層と非磁性層とを交互に積層し、前記磁性層が前記非磁性層を介して反強磁性的に結合した記録磁極膜であって、前記磁性層は第1の磁性層と第2の磁性層とからなり、前記第2の磁性層が前記非磁性層と前記第1の磁性層の間に配置されている垂直磁気記録用磁極膜を特徴する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a recording magnetic pole film in which a magnetic layer and a nonmagnetic layer are alternately laminated, and the magnetic layer is antiferromagnetically coupled through the nonmagnetic layer, The magnetic layer is composed of a first magnetic layer and a second magnetic layer, and the second magnetic layer is disposed between the nonmagnetic layer and the first magnetic layer. Features.
本発明では、Feを主成分とする第1の磁性層と非磁性層とを直接積層させず、Feを主成分としない第2の磁性層を非磁性層と第1の磁性層の間に配置したことにより、非磁性材料の磁性層への拡散を防止することができる。 In the present invention, the first magnetic layer mainly comprising Fe and the nonmagnetic layer are not directly laminated, and the second magnetic layer not containing Fe as the main component is interposed between the nonmagnetic layer and the first magnetic layer. By disposing, the diffusion of the nonmagnetic material into the magnetic layer can be prevented.
さらに、第2の磁性層の材料や結晶構造、組成、膜厚を調整することで、磁性層の厚みを大きくさせずに飽和磁界(Hs)を増大させないようにしつつ、制御することができる。例えば、第2の磁性層の材料はCoFe、NiFe、CoNi、Co、Niなどを使用できる。さらにこれらの材料に非磁性元素を加えてもよい。第2の磁性層は体心立方構造以外の結晶構造を有する材料からなることが好ましい。例えば、体心立方構造以外の材料として、面心立方構造からなるCoFe、NiFeなどが適用できる。また、六方最密構造からなる金属材料はCoなどが適用できる。 Furthermore, by adjusting the material, crystal structure, composition, and film thickness of the second magnetic layer, the saturation magnetic field (Hs) can be controlled without increasing without increasing the thickness of the magnetic layer. For example, the material of the second magnetic layer can be CoFe, NiFe, CoNi, Co, Ni, or the like. Further, nonmagnetic elements may be added to these materials. The second magnetic layer is preferably made of a material having a crystal structure other than the body-centered cubic structure. For example, as a material other than the body-centered cubic structure, CoFe, NiFe, or the like having a face-centered cubic structure can be applied. Further, Co or the like can be applied to a metal material having a hexagonal close-packed structure.
前記第2の磁性層におけるFeの含有量が20(at.%)以下であることが好ましい。Feの含有量が20(at.%)を超えると、Ru、Rh、Cr、Cu、Re、Au、Ag、Pt、Pdなどの拡散が顕著になる可能性があるためである。 The content of Fe in the second magnetic layer is preferably 20 (at.%) Or less. This is because if the Fe content exceeds 20 (at.%), Diffusion of Ru, Rh, Cr, Cu, Re, Au, Ag, Pt, Pd, or the like may become significant.
この場合、Feの含有量が20(at.%)以下である第2の磁性層の膜厚は1nm以上5nm以下であることが好ましい。膜厚が1nm未満であると、熱処理による非磁性層の拡散の影響を十分に防ぐことができない。また、熱処理を行わない場合でも、1nm未満であると飽和磁界Hsが大きくなりすぎて制御することができず、記録能力が不足する可能性がある。膜厚が5nmを超えると、Feを主成分としない材料は飽和磁束密度が低いため、膜全体に占める低飽和磁束密度の部分が増えてしまい、記録磁極全体の飽和磁束密度が低下してしまうため、記録能力が不足する可能性がある。 In this case, the thickness of the second magnetic layer having an Fe content of 20 (at.%) Or less is preferably 1 nm or more and 5 nm or less. If the film thickness is less than 1 nm, the influence of diffusion of the nonmagnetic layer due to heat treatment cannot be sufficiently prevented. Even when heat treatment is not performed, if it is less than 1 nm, the saturation magnetic field Hs becomes too large to be controlled, and the recording ability may be insufficient. When the film thickness exceeds 5 nm, the material that does not contain Fe as the main component has a low saturation magnetic flux density, so the portion of the low saturation magnetic flux density that occupies the entire film increases and the saturation magnetic flux density of the entire recording magnetic pole decreases. Therefore, there is a possibility that the recording ability is insufficient.
上記のような記録磁極膜は各第1の磁性層の膜厚が10nm以上70nm以下であることが好ましい。膜厚が10nm未満であると、第2の磁性層を設けたとしても飽和磁界Hsが大きくなりすぎて制御することができず、記録能力が不足する可能性がある。膜厚が70nmを超えると、各第1の磁性層の中間の部分に交換結合の弱い部分が生じ、飽和磁界Hsが低下してポールイレーズが発生する可能性がある。 In the recording magnetic pole film as described above, the thickness of each first magnetic layer is preferably 10 nm or more and 70 nm or less. If the film thickness is less than 10 nm, even if the second magnetic layer is provided, the saturation magnetic field Hs becomes too large to be controlled, and the recording ability may be insufficient. When the film thickness exceeds 70 nm, there is a possibility that a weak portion of exchange coupling occurs in the middle portion of each first magnetic layer, and the saturation magnetic field Hs decreases and pole erasure occurs.
非磁性層はRu、Rh、Cr、Cu、Re、Au、Ag、Pt、Pdのいずれかを用いることが好ましい。 The nonmagnetic layer is preferably made of any one of Ru, Rh, Cr, Cu, Re, Au, Ag, Pt, and Pd.
上記の記録磁極膜は各第1の磁性層と第2の磁性層の磁気膜厚の合計の差が0である。これにより、記録動作時以外のABS側への残留磁束を0にでき、ポールイレーズを抑制できる。記録磁極膜における第1の磁性層は飽和磁束密度が1.8(T)以上である。 In the recording magnetic pole film, the total difference in the magnetic film thicknesses of the first magnetic layer and the second magnetic layer is zero. As a result, the residual magnetic flux on the ABS side other than during the recording operation can be made zero, and the pole erase can be suppressed. The first magnetic layer in the recording magnetic pole film has a saturation magnetic flux density of 1.8 (T) or more.
また、本発明は上記のような垂直磁気記録用磁極膜を用いた垂直磁気記録用素子を含む薄膜磁気ヘッドを提供する。 The present invention also provides a thin film magnetic head including a perpendicular magnetic recording element using the above-described magnetic pole film for perpendicular magnetic recording.
また、本発明は上記の薄膜磁気ヘッドと、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを弾性的に支持するサスペンションとを有するヘッドジンバルアセンブリを提供する。 The present invention also provides a head gimbal assembly having the above thin film magnetic head, a slider disposed so as to face the recording medium, and a suspension for elastically supporting the slider.
また、本発明は上記のヘッドジンバルアセンブリと、前記ヘッドジンバルアセンブリが取り付けられたアームとを有するヘッドアームアセンブリを提供する。 The present invention also provides a head arm assembly having the head gimbal assembly described above and an arm to which the head gimbal assembly is attached.
また、本発明は複数のアームを備えたキャリッジと、前記キャリッジの各アームにそれぞれ取り付けられた、上記のヘッドジンバルアセンブリとを有するヘッドスタックアセンブリを提供する。 The present invention also provides a head stack assembly having a carriage having a plurality of arms and the above-described head gimbal assembly attached to each arm of the carriage.
また、本発明は上記の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを有するハードディスク装置を提供する。 The present invention also includes a slider that includes the thin film magnetic head described above and is disposed so as to face a disk-shaped recording medium that is driven to rotate, and a positioning device that supports the slider and positions the recording medium relative to the recording medium. A hard disk device is provided.
本発明によれば、磁性層と非磁性層が交互に積層されていることにより、トラック幅が狭小化したときでも反強磁性的な結合の効果によって残留磁束を生じない事から、ポールイレーズを抑制することができる。さらに、磁性層を第1の磁性層と第2の磁性層とによって構成し、Feの含有率が低い第2の磁性層を第1の磁性層と非磁性層の間に配置することで、Ru、Crなどの非磁性層がFeを主成分とする第1の磁性層に拡散されない。このため、飽和磁束密度が低下せず、十分な記録能力が得られる。 According to the present invention, since magnetic layers and nonmagnetic layers are alternately stacked, no residual magnetic flux is generated due to the effect of antiferromagnetic coupling even when the track width is narrowed. Can be suppressed. Further, the magnetic layer is constituted by the first magnetic layer and the second magnetic layer, and the second magnetic layer having a low Fe content is disposed between the first magnetic layer and the nonmagnetic layer, A nonmagnetic layer such as Ru or Cr is not diffused into the first magnetic layer mainly composed of Fe. For this reason, the saturation magnetic flux density does not decrease, and sufficient recording ability can be obtained.
さらに、第2の磁性層の材料や結晶構造、組成、膜厚を調整することで、第1の磁性層の厚みを大きくさせずに飽和磁界(Hs)を増大させないようにしつつ、制御することができる。 Furthermore, by adjusting the material, crystal structure, composition, and film thickness of the second magnetic layer, the saturation magnetic field (Hs) can be controlled without increasing without increasing the thickness of the first magnetic layer. Can do.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態による記録磁極膜の断面図である。 FIG. 1 is a sectional view of a recording magnetic pole film according to an embodiment of the present invention.
この図に示すように、第1の磁性層1と第2の磁性層3からなる磁性層と、非磁性層2とを交互に積層した記録磁極膜である。
As shown in this figure, the magnetic pole film is formed by alternately laminating a magnetic layer composed of a first
Coが50(at.%)でFeが50(at.%)の組成材料(以下、Co50Fe50と記す)からなる厚み60nmの第1の磁性層1の間に厚み0.8nmのRuからなる非磁性層2が、第1の磁性層1同士を反強磁性的に接合させるために存在し、第1の磁性層1と非磁性層2の間に、Coが90(at.%)でFeが10(at.%)の組成材料(以下、Co90Fe10と記す)からなる厚み1nmの第2の磁性層3が介在している。
Between the first
薄膜磁気ヘッドのプロセス上、記録磁極膜を成膜した後に熱処理を行う場合と行わない場合がある。第2の磁性層を設けないで熱処理を実施した場合、熱処理によって非磁性層が第1の磁性層に拡散し、反強磁性的な結合が弱くなり、ポールイレーズが発生する。また、第2の磁性層を設けないで熱処理を実施しない場合、交換結合膜の性質上、飽和磁場Hsが大きくなりすぎる。このため、磁気ヘッドのコイルの起磁力では本発明の記録磁極膜を用いると十分に磁化できず、記録能力が不足する。 Depending on the process of the thin film magnetic head, the heat treatment may or may not be performed after the recording magnetic pole film is formed. When the heat treatment is performed without providing the second magnetic layer, the nonmagnetic layer diffuses into the first magnetic layer by the heat treatment, the antiferromagnetic coupling becomes weak, and pole erase occurs. Further, when the heat treatment is not performed without providing the second magnetic layer, the saturation magnetic field Hs becomes too large due to the nature of the exchange coupling film. For this reason, the magnetomotive force of the coil of the magnetic head cannot be sufficiently magnetized when the recording magnetic pole film of the present invention is used, and the recording ability is insufficient.
そこで、図1に示したように積層された膜を記録磁極膜11に用いている。記録磁極膜11は、図1に示したFeを主成分とする第1の磁性層1とFeを主成分としない第2の磁性層3とからなる磁性層と非磁性層2とが交互に積層されていることにより、トラック幅が狭小化したときでも反強磁性的な結合の効果によって残留磁束を生じない事から、ポールイレーズを抑制することができる。さらに、Feを主成分としない第2の磁性層3を第1の磁性層1と非磁性層2の間に配置することで、Ru、Crなどの非磁性層2がFeからなる第1の磁性層1に拡散されないので、飽和磁束密度が低下せず、十分な記録能力が得られる。
Therefore, the stacked films as shown in FIG. In the recording
図2は本発明に係る垂直磁気記録用素子の一実施例を示す平面図、図3は図2のC−C線断面図、図4は図2および図3に示した垂直磁気記録用素子のABS側の端面を示す図である。本発明に係る垂直磁気記録用素子は、主として、ハードディスク装置の磁気ヘッドに使用できるものであるが、これに限定されず、磁気記録分野において広く適用できる。 2 is a plan view showing an embodiment of a perpendicular magnetic recording element according to the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 2, and FIG. 4 is a perpendicular magnetic recording element shown in FIGS. It is a figure which shows the end surface by the side of ABS. The perpendicular magnetic recording element according to the present invention can be mainly used in a magnetic head of a hard disk device, but is not limited to this and can be widely applied in the magnetic recording field.
図2〜図4を参照すると、記録素子部Wは、間隔を隔てて配置された第1のシールド膜21及び第2のシールド膜22によって磁気シールドされている。記録素子部W、第1のシールド膜21及び第2のシールド膜22の周りを埋める白色表示部分は、例えば、金属酸化物、または有機絶縁材料で構成された絶縁膜である。垂直磁気記録用素子は、磁気記録媒体と対向する媒体対向面10を有している。媒体対向面10は、薄膜磁気ヘッドでは空気ベアリング面(ABS)として用いられている。
2 to 4, the recording element portion W is magnetically shielded by the
記録素子部Wは、記録磁極膜11と、補助磁極膜12と、リターンヨーク膜13と、コイル膜14と、連結部15とを含んでいる。
The recording element portion W includes a recording
記録磁極膜11は、図1に示した構造の多層膜からなる記録磁極膜であり、図2に示したように、先端が極めて細く絞り込まれた磁極端(ポール部)P1となっていて、その後方にヨーク部YKが拡がっている。磁極端P1は、先端面が媒体対向面10の面上にある。補助磁極膜12は、記録磁極膜11のヨーク部YKに隣接して設けられ、ヨーク部YKに磁気飽和を生じさせることなく、磁束を磁極端P1に集中させる。
The recording
リターンヨーク膜13は、記録磁極膜11および補助磁極膜12から間隔を隔てて配置され、媒体対向面10を基準として、その後方側で、連結部15により、補助磁極膜12に結合されている。記録磁極膜11の磁極端P1から出た磁束は広く拡がるリターンヨーク膜13に集められる。
The
コイル膜14は、補助磁極膜12とリターンヨーク膜13との間において、連結部14の周りを渦巻き状に回るように配置されている。コイル膜14の配置は、図示の渦巻き状の配置のほか、リターンヨーク膜13の周りを周回するヘリカル状など、他の態様、構造をとることもできる。
The
薄膜磁気ヘッドのプロセス上、記録磁極膜を成膜した後に熱処理を行う場合と行わない場合がある。第2の磁性層を設けないで熱処理を実施した場合、熱処理によって非磁性層が第1の磁性層に拡散し、反強磁性的な結合が弱くなり、ポールイレーズが発生する。また、第2の磁性層を設けないで熱処理を実施しない場合、交換結合膜の性質上、飽和磁場Hsが大きくなりすぎる。このため、磁気ヘッドのコイルの起磁力では本発明の記録磁極膜を用いると十分に磁化できず、記録能力が不足する。 Depending on the process of the thin film magnetic head, the heat treatment may or may not be performed after the recording magnetic pole film is formed. When the heat treatment is performed without providing the second magnetic layer, the nonmagnetic layer diffuses into the first magnetic layer by the heat treatment, the antiferromagnetic coupling becomes weak, and pole erase occurs. Further, when the heat treatment is not performed without providing the second magnetic layer, the saturation magnetic field Hs becomes too large due to the nature of the exchange coupling film. For this reason, the magnetomotive force of the coil of the magnetic head cannot be sufficiently magnetized when the recording magnetic pole film of the present invention is used, and the recording ability is insufficient.
そこで、図1に示したように積層された膜を記録磁極膜11に用いている。記録磁極膜11は、図1に示したFeを主成分とする第1の磁性層1とFeを主成分としない第2の磁性層3とからなる磁性層と非磁性層2とが交互に積層されていることにより、トラック幅が狭小化したときでも反強磁性的な結合の効果によって残留磁束を生じない事から、ポールイレーズを抑制することができる。さらに、Feを主成分としない第2の磁性層3を第1の磁性層1と非磁性層2の間に配置することで、Ru、Crなどの非磁性層2がFeを主成分とする第1の磁性層1に拡散されないので、飽和磁束密度が低下せず、十分な記録能力が得られる。
Therefore, the stacked films as shown in FIG. In the recording
図5は上述した垂直磁気記録用素子を用いて磁気記録媒体に垂直磁気記録を行う場合の動作を説明する図である。図示の垂直磁気記録用素子では、記録磁極膜11は、コイル膜14に書き込み電流を供給することにより、Y方向へ磁束を発生させ、それによって発生する記録磁界Fφにより、垂直磁気記録媒体Sに記録している。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation when perpendicular magnetic recording is performed on a magnetic recording medium using the above-described perpendicular magnetic recording element. In the illustrated perpendicular magnetic recording element, the recording
垂直磁気記録媒体Sは、基板33の上に、軟磁性層32を設け、その上に記録層31を設けた構造を有する。記録磁極膜11の磁極端P1から出た記録磁界Fφは記録層31をとおり、これを、膜面と垂直となる方向に磁化するとともに、更に、軟磁性層32をとおり、リターンヨーク膜13によって吸収される。
The perpendicular magnetic recording medium S has a structure in which a soft
次に、本発明に係る薄膜磁気ヘッドについて説明する。 Next, a thin film magnetic head according to the present invention will be described.
図6は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの記録媒体と対向する面を示す平面図、図7は図6のX−X線断面図、図8は図6,図7に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。 6 is a plan view showing a surface of the thin film magnetic head according to the present invention facing the recording medium, FIG. 7 is a sectional view taken along line XX of FIG. 6, and FIG. 8 is a view of the thin film magnetic head shown in FIGS. It is an expanded sectional view of an element portion.
図6〜図8に示す薄膜磁気ヘッド400は、スライダ基体5と、記録素子部Wおよび再生素子部Rを含む電磁変換素子とを有するヘッドスライダと呼ばれるものである。記録素子部Wは図1に示した記録磁極膜を用いた垂直磁気記録用素子であり、再生素子部(読取り素子部)Rにはスピンバルブ膜を用いたGMR素子30あるいはTMR素子などを使用する。
A thin film
スライダ基体5は、例えばアルティック(Al2O3−TiC)等のセラミック材料からなり、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有する。そのような幾何学的形状の代表例として、図6および図7では、スライダ基体5の基底面50に第1の段部51、第2の段部52、第3の段部53、第4の段部54、および第5の段部55を備える例を示した。基底面50は矢印Aで示す空気の流れ方向に対する負圧発生部となり、第2の段部52および第3の段部53は、第1の段部51から立ち上がるステップ状の空気軸受けを構成する。第4の段部54は、基底面50からステップ状に立ち上がり、第5の段部55は第4の段部54からステップ状に立ち上がっている。
The
記録素子部Wおよび再生素子部Rを含む電磁変換素子は第5の段部55に設けられている。また、第2の段部52および第3の段部53の表面は図8に示すように媒体対向面10となる。
The electromagnetic conversion element including the recording element portion W and the reproducing element portion R is provided in the
図8を参照すると、スライダ基体5の端面には絶縁膜501が設けられている。絶縁膜501は、例えば、アルミナ(Al2O3)、SiO2などの絶縁材料からなり、1〜5μmの厚みである。
Referring to FIG. 8, an insulating
記録素子部Wは、図2〜図4に示した本発明に係る垂直磁気記録用素子であり、磁極端P1が媒体対向面10に面している。記録素子部Wは再生素子部Rと近接して配置され、保護膜43によって覆われている。
The recording element portion W is the perpendicular magnetic recording element according to the present invention shown in FIGS. 2 to 4, and the magnetic
垂直磁気記録用素子は、既に、図2〜図4を参照して説明したように、記録磁極膜11と、補助磁極膜12と、リターンヨーク膜13と、コイル膜14と、第1のシールド膜21と、第2のシールド膜22とを含む。ここでリターンヨーク膜13は第1のシールド膜の機能も兼ね備えている。
As already described with reference to FIGS. 2 to 4, the perpendicular magnetic recording element includes the recording
記録磁極膜11の磁極端P1は、端面が媒体対向面10に位置している。コイル膜14は、絶縁膜42によって支持された状態で、絶縁膜44内に設けられている。GMR素子30は、記録素子部Wを構成するリターンヨーク膜13と、スライダ基体5との間に配置されている。
The end face of the magnetic
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、図2〜図4で説明した記録素子部Wを書き込み素子として用いているため、垂直磁気記録に特有の問題であるポールイレーズを抑制でき、十分な記録能力が得られる。 In the thin film magnetic head according to the present invention, since the recording element portion W described with reference to FIGS. 2 to 4 is used as a writing element, pole erasure, which is a problem peculiar to perpendicular magnetic recording, can be suppressed, and sufficient recording ability can be obtained. can get.
図9は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの別の実施例を示す縦断面図である。図9において、図8に示す構成部分と同一の構成部分については同一符号を用いている。 FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the thin film magnetic head according to the present invention. 9, the same reference numerals are used for the same components as those shown in FIG.
この図に示した例では、第2のシールド膜22は、コイル膜14の周りを絶縁する絶縁膜44の上に形成されている。ここで、第2のシールド膜はリターンヨーク膜13の機能も兼ね備えている。図中のハッチングしていない部分は無機絶縁材料によって形成された絶縁膜である。
In the example shown in this figure, the
図10は本発明に係る薄膜磁気ヘッドのさらに別の実施例を示す縦断面図である。図10において、図8及び図9に示す構成部分と同一の構成部分については同一符号を用いている。 FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the thin film magnetic head according to the present invention. 10, the same reference numerals are used for the same components as those shown in FIGS.
この図に示した例では、第2のシールド膜22は、コイル膜14の周りを絶縁する絶縁膜44の上に形成されており、先端部に補助磁性膜23を有する。ここで、第2のシールド膜はリターンヨーク膜13の機能も兼ね備えている。
In the example shown in this figure, the
図11は本発明に係る薄膜磁気ヘッドのさらに別の実施例を示す縦断面図、図12は図11に示した薄膜磁気ヘッドのABS側から見た図である。図11において、図8〜図10に示す構成部分と同一の構成部分については同一符号を用いている。これらの図に示した例では、補助磁極膜12を、記録磁極膜11の磁極端P1から若干後退させた位置まで延ばすとともに、磁極端P1の周りに、媒体対向面10と平行な第2のシールド膜22が設けられている。第2のシールド膜22と、記録磁極膜11及び補助磁極膜12との間には、絶縁膜43が介在している。ここで、第2のシールド膜はリターンヨーク膜13の機能も兼ね備えている。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the thin film magnetic head according to the present invention, and FIG. 12 is a view as seen from the ABS side of the thin film magnetic head shown in FIG. 11, the same reference numerals are used for the same components as those shown in FIGS. In the examples shown in these drawings, the auxiliary
図8〜図12に示した実施例の場合も、図2〜図4で説明した記録素子部Wを書き込み素子として用いているため、垂直磁気記録に特有の問題であるポールイレーズを抑制でき、十分な記録能力が得られる。 In the case of the embodiments shown in FIGS. 8 to 12, since the recording element portion W described with reference to FIGS. 2 to 4 is used as a writing element, pole erasure that is a problem peculiar to perpendicular magnetic recording can be suppressed. Sufficient recording ability can be obtained.
次に、本発明の薄膜磁気ヘッドを適用可能なヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。 Next, a head gimbal assembly and a hard disk device to which the thin film magnetic head of the present invention can be applied will be described.
図13および図14を参照すると、ヘッドジンバルアセンブリ31は、ヘッドスライダと呼ばれる浮上型の薄膜磁気ヘッド400と、薄膜磁気ヘッド400を弾性的に支持するサスペンション32とを備えている。サスペンション32は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム33、このロードビーム33の一端部に設けられると共に薄膜磁気ヘッド400が接合され、薄膜磁気ヘッド400に適度な自由度を与えるフレクシャ34と、ロードビーム33の他端部に設けられたベースプレート35とを有している。ベースプレート35は、薄膜磁気ヘッド400をハードディスク45のトラック横断方向Xに移動させるためのアクチュエータのアーム36に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム36と、このアーム36を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ34において、薄膜磁気ヘッド400が取り付けられる部分には、薄膜磁気ヘッド400の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
Referring to FIGS. 13 and 14, the
ヘッドジンバルアセンブリ31は、アクチュエータのアーム36に取り付けられる。一つのアーム36にヘッドジンバルアセンブリ31を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ31を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
The
図13は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム36の一端部にヘッドジンバルアセンブリ31が取り付けられている。アーム36の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル37が取り付けられている。アーム36の中間部には、アーム36を回転自在に支持するための軸39に取り付けられる軸受け部38が設けられている。
FIG. 13 shows an example of a head arm assembly. In this head arm assembly, a
次に、図14および図15を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例とハードディスク装置の一例について説明する。図14はハードディスク装置の要部を示す説明図、図15はハードディスク装置の平面図である。 Next, an example of a head stack assembly and an example of a hard disk device will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is an explanatory view showing a main part of the hard disk device, and FIG. 15 is a plan view of the hard disk device.
ヘッドスタックアセンブリ40は、複数のアーム42を有するキャリッジ41を備えている。複数のアーム42には、複数のヘッドジンバルアセンブリ31が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ41においてアーム42とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル47が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ40は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ44に取り付けられた複数枚のハードディスク45を有している。ハードディスク45毎に、ハードディスク45を挟んで対向するように2つの薄膜磁気ヘッド400が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ40のコイル47を挟んで対向する位置に配置された永久磁石46を有している。
The head stack assembly 40 includes a carriage 41 having a plurality of
薄膜磁気ヘッド400を除くヘッドスタックアセンブリ40およびアクチュエータは、薄膜磁気ヘッド400を支持すると共にハードディスク45に対して位置決めする。
The head stack assembly 40 and the actuator excluding the thin film
本実施形態のハードディスク装置では、アクチュエータによって、薄膜磁気ヘッド400をハードディスク45のトラック横断方向に移動させて、薄膜磁気ヘッド400をハードディスク45に対して位置決めする。薄膜磁気ヘッド400は、薄膜磁気ヘッド400に作り込まれた記録素子部によって、ハードディスク45に情報を記録し、薄膜磁気ヘッド400に作り込まれた再生素子部によって、ハードディスク45に記録されている情報を再生する。
In the hard disk device of this embodiment, the thin film
上述した本発明の薄膜磁気ヘッドを適用したヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、環境温度変化および衝撃に対する耐性が優れたものとなる。 The above-described head gimbal assembly and hard disk drive to which the thin film magnetic head of the present invention is applied have excellent resistance to environmental temperature changes and impacts.
次に、本発明の磁気記録用磁極膜およびこれを記録磁極として用いた垂直磁気記録用ヘッドの評価結果について表1を参照して説明する。 Next, the evaluation results of the magnetic recording magnetic pole film of the present invention and the perpendicular magnetic recording head using this as a recording magnetic pole will be described with reference to Table 1.
表1に、実施例1〜14と比較例1〜10の磁極膜の構成条件と実験結果を示す。 Table 1 shows the configuration conditions and experimental results of the magnetic pole films of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 10.
「実験方法」
薄膜の成膜は、DCスパッタ法を用い、磁性層と非磁性層を堆積させた。磁性層(第1の磁性層)にはCo50Fe50または、Coが30(at.%)でFeが70(at.%)の組成材料(以下、Co30Fe70と記す)、非磁性層(非磁性中間層)にはRuまたはCrを用いた。第2の磁性層にはNiが80(at.%)でFeが20(at.%)の組成材料(以下、Ni80Fe20と記す)、またはCoが90(at.%)でFeが10(at.%)の組成材料(以下、Co90Fe10と記す)、またはCoを使用し、磁場中で成膜を行った。表1の実施例1〜18と比較例1〜7に記すように積層数と第1の磁性層、第2の磁性層、および非磁性層(非磁性中間層)の厚みを変化させた。熱処理を行った場合、250℃、3時間真空中で保持し、その後自然冷却した。
"experimental method"
The thin film was formed by using a DC sputtering method to deposit a magnetic layer and a nonmagnetic layer. The magnetic layer (first magnetic layer) includes Co50Fe50 or a composition material (hereinafter referred to as Co30Fe70) having Co of 30 (at.%) And Fe of 70 (at.%), A nonmagnetic layer (nonmagnetic intermediate layer) ) Was Ru or Cr. In the second magnetic layer, a composition material (hereinafter referred to as Ni80Fe20) with Ni of 80 (at.%) And Fe of 20 (at.%), Or Co of 90 (at.%) And Fe of 10 (at. .) Composition material (hereinafter referred to as Co90Fe10) or Co was used to form a film in a magnetic field. As described in Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 7 in Table 1, the number of stacked layers and the thicknesses of the first magnetic layer, the second magnetic layer, and the nonmagnetic layer (nonmagnetic intermediate layer) were changed. When heat treatment was performed, it was kept in vacuum at 250 ° C. for 3 hours, and then naturally cooled.
磁気特性の測定には振動試料型磁力計(VSM)を用いた。膜厚の測定には、表面粗さ測定計を用いた。 A vibrating sample magnetometer (VSM) was used for measurement of the magnetic properties. A surface roughness meter was used for measuring the film thickness.
非磁性層の拡散の観察には、オージェ電子分光装置を用いた。 An Auger electron spectrometer was used to observe the diffusion of the nonmagnetic layer.
また、表1の実施例1〜14に記す構成条件の膜を記録磁極として垂直磁気記録用ヘッドに搭載し、ポールイレーズを評価した。表1の比較例1〜10のように実施例と比較するため、磁性層とRuの非磁性層とを交互に積層させた、第2の磁性層を持たない記録磁極についても同様の評価を行った。ポールイレーズ発生の評価にはスピンスタンド(Agilent製:E5022)を用い、評価媒体として保磁力が3300[Oe]の垂直磁気記録用媒体を用いた。 Further, the films having the constitutional conditions described in Examples 1 to 14 in Table 1 were mounted on the perpendicular magnetic recording head as recording magnetic poles, and pole erase was evaluated. For comparison with the examples as in Comparative Examples 1 to 10 in Table 1, the same evaluation was performed for the recording magnetic pole in which the magnetic layer and the nonmagnetic layer of Ru were alternately laminated and having no second magnetic layer. went. A spin stand (Agilent: E5022) was used for evaluation of occurrence of pole erase, and a perpendicular magnetic recording medium having a coercive force of 3300 [Oe] was used as an evaluation medium.
評価媒体に対して1周を75セクタに分割し、高周波の信号を全てのセクタに1回記録した後、低周波の信号を各セクタの先頭にセクタ長さの30分の1の長さで重ね書き(オーバーライト)し、高周波信号の振幅を測定し、これを100回繰り返した。 Dividing one round into 75 sectors for the evaluation medium, recording a high-frequency signal once in all sectors, and then feeding a low-frequency signal to the head of each sector at 1 / 30th of the sector length Overwriting was performed, the amplitude of the high-frequency signal was measured, and this was repeated 100 times.
この時の記録トラックの隣接トラックは両側は、両側30μmにわたってDC+、DC-、AC消去した。 At this time, the tracks adjacent to the recording track were erased by DC +, DC− and AC over 30 μm on both sides.
それぞれの条件において、高周波信号の出力信号の振幅が10%以上低下したものをポールイレーズ有りとした。 Under each condition, a signal whose amplitude of the output signal of the high frequency signal decreased by 10% or more was regarded as having pole erase.
「実験結果」
実施例1〜12では、第2の磁性層の結晶構造は面心立方構造(fcc)で、実施例13および14では第2の磁性層の結晶構造を六方最密構造(hcp)である。
"Experimental result"
In Examples 1 to 12, the crystal structure of the second magnetic layer is a face-centered cubic structure (fcc), and in Examples 13 and 14, the crystal structure of the second magnetic layer is a hexagonal close-packed structure (hcp).
実施例1では記録磁極膜の総厚(nm)は249.4(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施しない。 In Example 1, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film is 249.4 (nm), the number of stacked layers is 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 is 60 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru is 0.8 nm and heat treatment is not performed.
この場合、ABS方向飽和磁場Hs(A/m)は487×79.6(A/m)、飽和磁束密度Bs(T)は2.2(T)、ABS方向残留磁束密度Br(T)は0(T)であり、ポールイレーズは発生しなかった。 In this case, the ABS direction saturation magnetic field Hs (A / m) is 487 × 79.6 (A / m), the saturation magnetic flux density Bs (T) is 2.2 (T), and the ABS direction residual magnetic flux density Br (T) is 0 (T) and no pole erase occurred.
実施例2では記録磁極膜の総厚(nm)、積層数、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚み、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚み、Ruからなる非磁性中間層の厚みは実施例1と同じにするが、熱処理は実施した。 In Example 2, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film, the number of stacked layers, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50, the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru were carried out. Same as Example 1, but heat treatment was performed.
この場合、ポールイレーズは発生しなかった。また、熱処理を実施しても、第2の磁性層があることから、ABS方向飽和磁場Hs(A/m)および飽和磁束密度Bs(T)は実施例1と比べて低下しない。 In this case, no pole erase occurred. Further, even if the heat treatment is performed, since there is the second magnetic layer, the ABS direction saturation magnetic field Hs (A / m) and the saturation magnetic flux density Bs (T) do not decrease as compared with the first embodiment.
実施例3では記録磁極膜の総厚(nm)は252.4(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを59nm、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚みを2nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施しない。 In Example 3, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 252.4 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 59 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru is 0.8 nm, and no heat treatment is performed.
この場合、ABS方向飽和磁場Hs(A/m)は432×79.6(A/m)、飽和磁束密度Bs(T)は2.1(T)、ABS方向残留磁束密度Br(T)は0(T)であり、ポールイレーズは発生しなかった。また、実施例1,2に対し、第2の磁性層の厚みを増すことでABS方向飽和磁場Hsの値を変化させることができた。 In this case, the ABS direction saturation magnetic field Hs (A / m) is 432 × 79.6 (A / m), the saturation magnetic flux density Bs (T) is 2.1 (T), and the ABS direction residual magnetic flux density Br (T) is 0 (T) and no pole erase occurred. Further, the value of the ABS saturation magnetic field Hs could be changed by increasing the thickness of the second magnetic layer with respect to Examples 1 and 2.
実施例4では記録磁極膜の総厚(nm)、積層数、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚み、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚み、Ruからなる非磁性中間層の厚みは実施例3と同じであるが、熱処理は実施した。 In Example 4, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film, the number of stacked layers, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50, the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru were carried out. Same as Example 3, but heat treatment was performed.
この場合、ポールイレーズは発生しなかった。また、熱処理を実施しても、第2の磁性層があることから、ABS方向飽和磁場Hs(A/m)および飽和磁束密度Bs(T)は実施例3と比べて低下しない。 In this case, no pole erase occurred. Further, even when the heat treatment is performed, since the second magnetic layer is present, the ABS-direction saturation magnetic field Hs (A / m) and the saturation magnetic flux density Bs (T) do not decrease as compared with the third embodiment.
実施例5では記録磁極膜の総厚(nm)は249(nm)とし、積層数を6、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを39nm、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施しない。 In Example 5, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film is 249 (nm), the number of stacked layers is 6, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 is 39 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10 is 1 nm. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru is 0.8 nm, and no heat treatment is performed.
この場合、ABS方向飽和磁場Hs(A/m)は619×79.6(A/m)であり、実施例1〜4に対して積層数を増やし、第1の磁性層の厚みを薄くしたことでABS方向飽和磁場Hs(A/m)が増加した。 In this case, the ABS direction saturation magnetic field Hs (A / m) is 619 × 79.6 (A / m), and the number of stacked layers is increased with respect to Examples 1 to 4, and the thickness of the first magnetic layer is reduced. As a result, the saturation magnetic field Hs (A / m) in the ABS direction increased.
実施例6では記録磁極膜の総厚(nm)は249(nm)とし、積層数を6、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを39nm、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施した。 In Example 6, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film is 249 (nm), the number of stacked layers is 6, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 is 39 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10 is 1 nm. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru was 0.8 nm, and the heat treatment was performed.
この場合、ポールイレーズは発生しなかった。また、熱処理を実施しても、第2の磁性層があることから、ABS方向飽和磁場Hs(A/m)および飽和磁束密度Bs(T)は実施例5と比べて低下しない。 In this case, no pole erase occurred. Further, even when the heat treatment is performed, since there is the second magnetic layer, the ABS direction saturation magnetic field Hs (A / m) and the saturation magnetic flux density Bs (T) do not decrease as compared with the fifth embodiment.
実施例7では記録磁極膜の総厚(nm)は252.6(nm)とし、積層数を8、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを29nm、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施しない。 In Example 7, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 252.6 (nm), the number of stacked layers was 8, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 29 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru is 0.8 nm and heat treatment is not performed.
この場合、ABS方向飽和磁場Hs(A/m)は765×79.6(A/m)であり、実施例5,6に対して積層数をさらに増やし、第1の磁性層の厚みを薄くしたことでABS方向飽和磁場Hs(A/m)が増加した。 In this case, the ABS direction saturation magnetic field Hs (A / m) is 765 × 79.6 (A / m), and the number of stacked layers is further increased with respect to Examples 5 and 6, and the thickness of the first magnetic layer is reduced. As a result, the saturation magnetic field Hs (A / m) in the ABS direction increased.
実施例8では記録磁極膜の総厚(nm)は252.6(nm)とし、積層数を8、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを29nm、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施した。 In Example 8, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 252.6 (nm), the number of stacked layers was 8, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 29 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru was 0.8 nm and the heat treatment was performed.
この場合、ポールイレーズは発生しなかった。また、熱処理を実施しても、第2の磁性層があることから、ABS方向飽和磁場Hs(A/m)および飽和磁束密度Bs(T)は実施例7と比べて低下しない。 In this case, no pole erase occurred. Further, even when the heat treatment is performed, since there is the second magnetic layer, the ABS direction saturation magnetic field Hs (A / m) and the saturation magnetic flux density Bs (T) do not decrease as compared with the seventh embodiment.
実施例9では記録磁極膜の総厚(nm)は249.7(nm)とし、積層数を4、Co30Fe70からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Crからなる非磁性中間層の厚みを0.9nmとし、熱処理は実施しない。 In Example 9, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 249.7 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co30Fe70 was 60 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Cr is 0.9 nm, and no heat treatment is performed.
この場合、各層の膜厚は実施例1と同様であるが、磁性層材料および非磁性中間層の材料を変化させている。この材料でもポールイレーズは発生しなかった。 In this case, the film thickness of each layer is the same as in Example 1, but the material of the magnetic layer and the material of the nonmagnetic intermediate layer are changed. This material did not cause pole erase.
実施例10では記録磁極膜の総厚(nm)は249.7(nm)とし、積層数を4、Coが30(at.%)でFeが70(at.%)の組成材料(以下、Co30Fe70と記す)からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Crからなる非磁性中間層の厚みを0.9nmとし、熱処理は実施した。 In Example 10, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 249.7 (nm), the number of layers was 4, Co was 30 (at.%), And Fe was 70 (at.%). The thickness of the first magnetic layer made of Co30Fe70 was 60 nm, the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10 was 1 nm, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Cr was 0.9 nm.
この場合、磁性層材料および非磁性中間層の材料を変化させているが、ポールイレーズは発生しておらず、この時熱処理を行っても、第2の磁性層が機能していることがわかる。 In this case, the material of the magnetic layer and the nonmagnetic intermediate layer are changed, but pole erasure has not occurred, and it can be seen that the second magnetic layer functions even if heat treatment is performed at this time. .
実施例11では記録磁極膜の総厚(nm)は248.2(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Ni80Fe20からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.4nmとし、熱処理は実施しない。 In Example 11, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 248.2 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 60 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Ni80Fe20. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru is 0.4 nm and heat treatment is not performed.
この場合、各層の膜厚は実施例1と同様であるが、非磁性中間層の厚みおよび第2の磁性層材料を変化させている。この材料でもポールイレーズは発生しなかった。 In this case, the thickness of each layer is the same as that of Example 1, but the thickness of the nonmagnetic intermediate layer and the second magnetic layer material are changed. This material did not cause pole erase.
実施例12では記録磁極膜の総厚(nm)は248.2(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Ni80Fe20からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.4nmとし、熱処理は実施した。 In Example 12, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 248.2 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 60 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Ni80Fe20. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru was 0.4 nm and the heat treatment was performed.
この場合、非磁性中間層の厚みおよび第2の磁性層材料を変化させているが、ポールイレーズは発生しておらず、この時熱処理を行っても、第2の磁性層が機能していることがわかる。 In this case, although the thickness of the nonmagnetic intermediate layer and the second magnetic layer material are changed, no pole erase has occurred, and the second magnetic layer functions even if heat treatment is performed at this time. I understand that.
実施例13では記録磁極膜の総厚(nm)は249.4(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Coからなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施しない。 In Example 13, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 249.4 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 60 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru is 0.8 nm and heat treatment is not performed.
この場合、各層の膜厚は実施例1と同様であるが、第2の磁性層材料を変化させている。この材料でもポールイレーズは発生しなかった。 In this case, the thickness of each layer is the same as that of Example 1, but the second magnetic layer material is changed. This material did not cause pole erase.
実施例14では記録磁極膜の総厚(nm)は249.4(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Coからなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施した。 In Example 14, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 249.4 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 60 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru was 0.8 nm and the heat treatment was performed.
この場合、第2の磁性層材料を変化させているが、ポールイレーズは発生しておらず、この時熱処理を行っても、第2の磁性層が機能していることがわかる。 In this case, although the second magnetic layer material is changed, no pole erase has occurred, and it can be seen that the second magnetic layer functions even if heat treatment is performed at this time.
次に、比較例1〜10について説明する。 Next, Comparative Examples 1 to 10 will be described.
比較例1では記録磁極膜の総厚(nm)は242.4(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施した。 In Comparative Example 1, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film is 242.4 (nm), the number of stacked layers is 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 is 60 nm, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru. The heat treatment was performed at 0.8 nm.
この場合、第2の磁性層を用いていないため、熱処理を行うことでABS方向飽和磁場Hsが55×79.6(A/m)と大きく低下し、ポールイレーズが発生している。また、飽和磁束密度Bs(T)は2.0であり、実施例と比べて低下している。 In this case, since the second magnetic layer is not used, the ABS saturation magnetic field Hs is greatly reduced to 55 × 79.6 (A / m) by heat treatment, and pole erasure occurs. Further, the saturation magnetic flux density Bs (T) is 2.0, which is lower than that of the example.
比較例2では記録磁極膜の総厚(nm)は242.4(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施しない。 In Comparative Example 2, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film is 242.4 (nm), the number of stacked layers is 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 is 60 nm, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru is made. The thickness is set to 0.8 nm and no heat treatment is performed.
この場合、熱処理を行っていないため、ポールイレーズは発生しなかったが、第2の磁性層を用いていないために、ABS方向飽和磁場Hsが954×79.6(A/m)と大きくなりすぎてしまい、磁気ヘッドのコイルの起磁力では記録磁極膜として用いるには不適当である。 In this case, pole erasure did not occur because no heat treatment was performed, but because the second magnetic layer was not used, the ABS saturation magnetic field Hs increased to 954 × 79.6 (A / m). Therefore, the magnetomotive force of the coil of the magnetic head is inappropriate for use as a recording magnetic pole film.
比較例3では記録磁極膜の総厚(nm)は325.6(nm)とし、積層数を8、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを40nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施しない。 In Comparative Example 3, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 325.6 (nm), the number of stacked layers was 8, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 40 nm, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru. The thickness is set to 0.8 nm and no heat treatment is performed.
この場合、熱処理を行っていないため、ポールイレーズは発生しなかったが、第2の磁性層を用いていないために、ABS方向飽和磁場Hsが2500×79.6(A/m)と大きくなりすぎてしまい、磁気ヘッドのコイルの起磁力では記録磁極膜として用いるには不適当である。 In this case, no pole erasure occurred because no heat treatment was performed, but because the second magnetic layer was not used, the ABS saturation magnetic field Hs increased to 2500 × 79.6 (A / m). Therefore, the magnetomotive force of the coil of the magnetic head is inappropriate for use as a recording magnetic pole film.
比較例4では記録磁極膜の総厚(nm)は242.4(nm)とし、積層数を4、Co30Fe70からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Crからなる非磁性中間層の厚みを0.9nmとし、熱処理は実施した。 In Comparative Example 4, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film is 242.4 (nm), the number of stacked layers is 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co30Fe70 is 60 nm, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Cr is made. The heat treatment was performed at 0.9 nm.
この場合、第2の磁性層を用いていないため、熱処理を行うことでABS方向飽和磁場Hsが21×79.6(A/m)と大きく低下し、ポールイレーズが発生している。また、飽和磁束密度Bs(T)は2.0であり、実施例と比べて低下している。 In this case, since the second magnetic layer is not used, the ABS direction saturation magnetic field Hs is greatly reduced to 21 × 79.6 (A / m) by performing heat treatment, and pole erasure occurs. Further, the saturation magnetic flux density Bs (T) is 2.0, which is lower than that of the example.
比較例5では記録磁極膜をCo30Fe70からなる第1の磁性層の単層膜とし、その厚みを250nmとし、熱処理は実施した。 In Comparative Example 5, the recording magnetic pole film was a single-layer film of the first magnetic layer made of Co30Fe70, the thickness was 250 nm, and heat treatment was performed.
この場合、熱処理による非磁性層の拡散の影響によってABS方向飽和磁場Hsが12×79.6(A/m)と低下し、残留磁束が発生してポールイレーズが発生している。 In this case, the ABS direction saturation magnetic field Hs is reduced to 12 × 79.6 (A / m) due to the influence of the diffusion of the nonmagnetic layer by the heat treatment, and the residual magnetic flux is generated to generate the pole erase.
比較例6では記録磁極膜の総厚(nm)は249.4(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Niが75(at.%)でFeが25(at.%)の組成材料(以下、Ni75Fe25と記す)からなる第2の磁性層の厚みを1nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施した。 In Comparative Example 6, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 249.4 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 60 nm, Ni was 75 (at.%), And Fe. The thickness of the second magnetic layer made of a composition material of 25 (at.%) (Hereinafter referred to as Ni75Fe25) was 1 nm, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru was 0.8 nm.
この場合、熱処理による非磁性層の拡散の影響によってABS方向飽和磁場Hsが87×79.6(A/m)と低下し、残留磁束が発生してポールイレーズが発生している。 In this case, the ABS saturation magnetic field Hs is lowered to 87 × 79.6 (A / m) due to the influence of the diffusion of the nonmagnetic layer due to the heat treatment, and the residual magnetic flux is generated and the pole erase is generated.
比較例7では記録磁極膜の総厚(nm)は245.6(nm)とし、積層数を28、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを8nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施しない。 In Comparative Example 7, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 245.6 (nm), the number of stacked layers was 28, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 8 nm, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru. The thickness is set to 0.8 nm and no heat treatment is performed.
この場合、ポールイレーズは発生していないが、第1の磁性層の厚みが薄いため、ABS方向飽和磁場Hsが4521×79.6(A/m)と大きくなりすぎてしまい、磁気ヘッドのコイルの起磁力では記録磁極膜として用いるには不適当である。 In this case, although pole erasure has not occurred, since the first magnetic layer is thin, the ABS saturation magnetic field Hs becomes too large at 4521 × 79.6 (A / m), and the coil of the magnetic head This magnetomotive force is inappropriate for use as a recording magnetic pole film.
比較例8では記録磁極膜の総厚(nm)は302.4(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを75nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施しない。 In Comparative Example 8, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 302.4 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 75 nm, and the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru. The thickness is set to 0.8 nm and no heat treatment is performed.
この場合、第1の磁性層の厚みが厚いため、交換結合磁界が弱く、ABS方向残留磁束密度Brが生じてポールイレーズが発生している。 In this case, since the thickness of the first magnetic layer is thick, the exchange coupling magnetic field is weak, the ABS residual magnetic flux density Br is generated, and pole erasure occurs.
比較例9では記録磁極膜の総厚(nm)は248.4(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを51nm、Ni80Fe20からなる第2の磁性層の厚みを6nm、Ruからなる非磁性中間層の厚みを0.8nmとし、熱処理は実施した。 In Comparative Example 9, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 248.4 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 51 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Ni80Fe20. Was 6 nm, the thickness of the nonmagnetic intermediate layer made of Ru was 0.8 nm, and heat treatment was performed.
この場合、第2の磁性層の厚みが厚いため、記録磁極膜全体の飽和磁束密度Bs(T)が1.7(T)と低下している。 In this case, since the thickness of the second magnetic layer is thick, the saturation magnetic flux density Bs (T) of the entire recording magnetic pole film is reduced to 1.7 (T).
比較例10では記録磁極膜の総厚(nm)は245.9(nm)とし、積層数を4、Co50Fe50からなる第1の磁性層の厚みを60nm、Co90Fe10からなる第2の磁性層の厚みを0.5nmとし、熱処理は実施しない。 In Comparative Example 10, the total thickness (nm) of the recording magnetic pole film was 245.9 (nm), the number of stacked layers was 4, the thickness of the first magnetic layer made of Co50Fe50 was 60 nm, and the thickness of the second magnetic layer made of Co90Fe10. Is 0.5 nm, and no heat treatment is performed.
この場合、第2の磁性層の厚みが薄いため、ABS方向飽和磁場Hsが924×79.6(A/m)と大きくなりすぎてしまい、磁気ヘッドのコイルの起磁力では記録磁極膜として用いるには不適当である。 In this case, since the second magnetic layer is thin, the ABS saturation magnetic field Hs becomes too large at 924 × 79.6 (A / m), and the magnetomotive force of the coil of the magnetic head is used as the recording magnetic pole film. Inappropriate for
また、第1の磁性層における非磁性層が拡散した層の厚み(拡散層厚み)を観察すると、表1から分かるように、第2の磁性層を設けている実施例2,10,11は非磁性層の磁性層への拡散は観察されなかったが、第2の磁性層を設けていない比較例1,4,6は大きく拡散していた。 Further, when the thickness of the nonmagnetic layer in the first magnetic layer (the thickness of the diffusion layer) is observed, as shown in Table 1, Examples 2, 10, and 11 in which the second magnetic layer is provided are Although diffusion of the nonmagnetic layer into the magnetic layer was not observed, Comparative Examples 1, 4 and 6 in which the second magnetic layer was not provided diffused greatly.
1 第1の磁性層
2 非磁性層
3 第2の磁性層
5 スライダ基体
10 媒体対向面
11 記録磁極膜
12 補助磁極膜
13 リターンヨーク膜
14 コイル膜
15 連結部
21,22 第1のシールド膜
23 補助磁性膜
28 シールド層
30 GMR素子
31 記録層
32 軟磁性層
33 基板
42,44 絶縁膜
43 保護膜
50 基底面
51 第1の段部
52 第2の段部
53 第3の段部
54 第4の段部
55 第5の段部
501 絶縁膜
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記磁性層は第1の磁性層と第2の磁性層とからなり、
前記第2の磁性層が前記非磁性層と前記第1の磁性層の間に配置されている垂直磁気記録用磁極膜。 A magnetic pole film in which magnetic layers and nonmagnetic layers are alternately stacked, and the magnetic layer is antiferromagnetically coupled via the nonmagnetic layer,
The magnetic layer comprises a first magnetic layer and a second magnetic layer,
A magnetic pole film for perpendicular magnetic recording, wherein the second magnetic layer is disposed between the nonmagnetic layer and the first magnetic layer.
記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を有するヘッドジンバルアセンブリ。 A magnetic pole film in which a magnetic layer and a nonmagnetic layer are alternately stacked, and the magnetic layer is antiferromagnetically coupled through the nonmagnetic layer, wherein the magnetic layer includes a first magnetic layer and a second magnetic layer. A thin film magnetic head comprising a magnetic pole film for perpendicular magnetic recording, wherein the second magnetic layer is disposed between the nonmagnetic layer and the first magnetic layer,
A slider arranged to face the recording medium;
A head gimbal assembly having a suspension for elastically supporting the slider.
前記ヘッドジンバルアセンブリが取り付けられたアームとを有するヘッドアームアセンブリ。 A head gimbal assembly according to claim 11;
A head arm assembly having an arm to which the head gimbal assembly is attached.
前記キャリッジの各アームにそれぞれ取り付けられた、請求項11に記載のヘッドジンバルアセンブリとを有するヘッドスタックアセンブリ。 A carriage with a plurality of arms;
12. A head stack assembly having a head gimbal assembly according to claim 11 attached to each arm of the carriage.
前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を有するハードディスク装置。 A magnetic pole film in which a magnetic layer and a nonmagnetic layer are alternately stacked, and the magnetic layer is antiferromagnetically coupled through the nonmagnetic layer, wherein the magnetic layer includes a first magnetic layer and a second magnetic layer. The second magnetic layer includes a thin film magnetic head including a perpendicular magnetic recording magnetic pole film disposed between the nonmagnetic layer and the first magnetic layer, and is driven to rotate. A slider arranged to face the disk-shaped recording medium;
And a positioning device that supports the slider and positions the slider relative to the recording medium.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070403 |