JP2009266334A - Magnetic recording/reproducing device including thin-film magnetic head having microwave band magnetic driving function - Google Patents
Magnetic recording/reproducing device including thin-film magnetic head having microwave band magnetic driving function Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009266334A JP2009266334A JP2008116979A JP2008116979A JP2009266334A JP 2009266334 A JP2009266334 A JP 2009266334A JP 2008116979 A JP2008116979 A JP 2008116979A JP 2008116979 A JP2008116979 A JP 2008116979A JP 2009266334 A JP2009266334 A JP 2009266334A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- write
- magnetic
- magnetic field
- generating means
- magnetic recording
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 497
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 230000005350 ferromagnetic resonance Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 109
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 75
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 50
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 50
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 50
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 30
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 27
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 297
- 239000010408 film Substances 0.000 description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 19
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 16
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 14
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 7
- 229910019233 CoFeNi Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910015140 FeN Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 3
- SHMWNGFNWYELHA-UHFFFAOYSA-N iridium manganese Chemical compound [Mn].[Ir] SHMWNGFNWYELHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 229910016570 AlCu Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100520142 Caenorhabditis elegans pin-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910018979 CoPt Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005335 FePt Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000929 Ru alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDVUYXNQWZQBBN-UHFFFAOYSA-N [Co].[Zr].[Nb] Chemical compound [Co].[Zr].[Nb] BDVUYXNQWZQBBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DTJAVSFDAWLDHQ-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Co].[Pt] Chemical compound [Cr].[Co].[Pt] DTJAVSFDAWLDHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVOSBSSLEDDREC-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Rh].[Ru] Chemical compound [Mn].[Rh].[Ru] QVOSBSSLEDDREC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000002885 antiferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FQMNUIZEFUVPNU-UHFFFAOYSA-N cobalt iron Chemical compound [Fe].[Co].[Co] FQMNUIZEFUVPNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBCSKPOWJATIFC-UHFFFAOYSA-N cobalt iron nickel Chemical compound [Fe][Ni][Fe][Co] XBCSKPOWJATIFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001337 iron nitride Inorganic materials 0.000 description 1
- OBACEDMBGYVZMP-UHFFFAOYSA-N iron platinum Chemical compound [Fe].[Fe].[Pt] OBACEDMBGYVZMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZGFMPXURINDAW-UHFFFAOYSA-N iron zirconium Chemical compound [Fe].[Zr].[Zr] HZGFMPXURINDAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 1
- ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N manganese nickel Chemical compound [Mn].[Ni] ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IGOJMROYPFZEOR-UHFFFAOYSA-N manganese platinum Chemical compound [Mn].[Pt] IGOJMROYPFZEOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000005418 spin wave Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
- Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、磁化を熱的に安定させるために大きな保磁力を有する磁気記録媒体に、データ信号を書込むためのマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。 The present invention relates to a magnetic recording / reproducing apparatus including a thin film magnetic head with a microwave band magnetic drive function for writing a data signal on a magnetic recording medium having a large coercive force to thermally stabilize magnetization.
磁気ディスク駆動装置に代表される磁気記録再生装置の高記録密度化に伴い、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報のビットセルが微細化され、その結果、いわゆる熱揺らぎによって薄膜磁気ヘッドの読出しヘッド素子から検出される信号が揺らいでS/N(信号対雑音比)が劣化し、最悪の場合、信号が消失することが起こり得る。 With the increase in recording density of magnetic recording / reproducing devices represented by magnetic disk drive devices, bit cells of digital information recorded on magnetic recording media have been miniaturized, and as a result, read head elements of thin film magnetic heads due to so-called thermal fluctuations. The signal detected from the signal fluctuates and the S / N (signal to noise ratio) deteriorates. In the worst case, the signal may disappear.
このため、近年実用化されている垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体においては、これを構成する記録膜の垂直磁気異方性エネルギーKuを高めることが有効となる。一方、熱揺らぎに対応する熱安定性指数Sは次式で表され、通常50以上が必要といわれている。 Therefore, in a magnetic recording medium using a perpendicular magnetic recording method that has been put into practical use in recent years, it is effective to increase the perpendicular magnetic anisotropy energy Ku of the recording film constituting the recording medium. On the other hand, the thermal stability index S corresponding to the thermal fluctuation is expressed by the following formula, and is usually said to be 50 or more.
S=Ku・V/kB・T (1)
ここで、Ku:垂直磁気異方性エネルギー、V:記録膜を構成する結晶粒の体積、kB:ボルツマン常数、T:絶対温度である。
S = Ku · V / k B · T (1)
Here, Ku: perpendicular magnetic anisotropy energy, V: volume of crystal grains constituting the recording film, k B : Boltzmann constant, and T: absolute temperature.
いわゆるStoner−Wohlfarthモデルによれば、記録膜の異方性磁界Hkと保磁力Hcは次式で示され、Kuの増加と共に、保磁力Hcは増加する(ただし、通常の記録膜ではHk
> Hc)。
According to the so-called Stoner-Wolfart model, the anisotropic magnetic field Hk and the coercive force Hc of the recording film are expressed by the following equations, and the coercive force Hc increases as Ku increases (however, in a normal recording film, Hk
> Hc).
H=Hc=2Ku/Ms (2)
ただし、Ms:記録膜の飽和磁化である。
H = Hc = 2Ku / Ms (2)
Where Ms is the saturation magnetization of the recording film.
所期のデータ系列に対応した記録膜の磁化反転を行うには、薄膜磁気ヘッドの書込みヘッド素子は、最大でその記録膜の異方性磁界Hk程度の急峻な記録磁界を印加しなければならない。垂直磁気記録方式を用いて実用化された磁気ディスクドライブ(HDD)装置では、いわゆる単磁極を用いた書込みヘッド素子が用いられ、その浮上面(ABS)の表面からから記録膜に垂直方向に記録磁界が印加される。この垂直記録磁界の強度は、単磁極を形成する軟磁性材料の飽和磁束密度Bsに比例するため、この飽和磁束密度Bsのできるだけ高い材料が開発され実用化されている。しかし、飽和磁束密度Bsは、いわゆるSlater−Pauling曲線から、Bs=2.4T(テスラ)が実用的な上限であり、現状は実用的限界に迫っている。また、現用の単磁極の厚さや幅は100〜200nm程度であるが、記録密度を高める場合には、厚さや幅をさらに小さくする必要があり、それに伴って、発生する垂直磁界はより低下してしまう。 In order to perform the magnetization reversal of the recording film corresponding to the intended data series, the write head element of the thin film magnetic head must apply a steep recording magnetic field that is at most about the anisotropic magnetic field Hk of the recording film. . In a magnetic disk drive (HDD) apparatus put into practical use using a perpendicular magnetic recording system, a write head element using a so-called single magnetic pole is used, and recording is performed from the surface of the air bearing surface (ABS) to the recording film in the vertical direction. A magnetic field is applied. Since the intensity of the perpendicular recording magnetic field is proportional to the saturation magnetic flux density Bs of the soft magnetic material forming the single magnetic pole, a material having the highest saturation magnetic flux density Bs has been developed and put to practical use. However, the saturation magnetic flux density Bs has a practical upper limit of Bs = 2.4T (Tesla) from the so-called Slater-Pauling curve, and is approaching the practical limit at present. In addition, the thickness and width of the current single magnetic pole are about 100 to 200 nm. However, when the recording density is increased, it is necessary to further reduce the thickness and width, and accordingly, the generated vertical magnetic field is further reduced. End up.
このように、書込みヘッド素子の記録能力限界から、高密度記録が難しくなっているのが現状である。このため、記録膜をレーザ光などで照射・昇温させ、記録膜の保磁力Hcを下げた状態で信号を記録するいわゆる熱アシスト磁気記録(TAMR:Thermal
Assisted Magnetic Recording)方式が提案されている。
As described above, it is difficult to perform high-density recording due to the limitation of the recording capability of the write head element. Therefore, so-called thermally assisted magnetic recording (TAMR: Thermal) is performed in which a recording film is irradiated with a laser beam or the like to raise the temperature and record a signal in a state where the coercive force Hc of the recording film is lowered.
An Assisted Magnetic Recording method has been proposed.
例えば、特許文献1においては、電子放出源を用いて磁気記録媒体に電子を照射し、磁気記録媒体の記録部を加熱昇温させて保磁力を低下させた上で、磁気記録ヘッドによる磁気的情報の記録を可能としている。また、特許文献2においては、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に接して設けられた近接場光プローブを構成する散乱体に、ヘッド内に設けられた半導体レーザ素子を用いてレーザ光を照射して近接場光を発生させ、この近接場光を磁気記録媒体に及ぼして磁気記録媒体の加熱昇温を図る技術が開示されている。
For example, in
しかしながら、これらの熱アシスト磁気記録方式にも、技術上、種々の困難な点が生じており、問題となっている。 However, these heat-assisted magnetic recording systems also have problems due to various technical difficulties.
例えば、1)磁気素子と光素子とを搭載した薄膜磁気ヘッドが必須となるが、これは、構造が極めて複雑であり、製造コストも高価となってしまう、2)保磁力Hcの温度特性変化の大きい記録膜の開発が必要となる、3)記録過程における熱減磁により、隣接トラック消去や記録状態の不安定性が生じるなど、大きな課題を有している。 For example, 1) a thin film magnetic head on which a magnetic element and an optical element are mounted is essential, but this is extremely complicated in structure and expensive to manufacture. 2) Temperature characteristic change of coercive force Hc It is necessary to develop a large recording film. 3) Thermal demagnetization in the recording process has serious problems such as adjacent track erasure and recording state instability.
一方、近年、巨大磁気抵抗効果(GMR)読出しヘッド素子やトンネル磁気抵抗効果(TMR)読出しヘッド素子の高感度化を狙いに、電子伝導におけるスピンの挙動(Spin
Transfer)に関する研究が活発になってきており、これを、磁気記録媒体の記録膜の磁化反転に応用し、磁化反転に必要な垂直磁界を低減させようという研究が開始されている(非特許文献1、特許文献3)。
On the other hand, in recent years, spin behavior in electron conduction (Spin) has been aimed at increasing the sensitivity of giant magnetoresistive (GMR) read head elements and tunnel magnetoresistive (TMR) read head elements.
Research on Transfer) has been actively conducted, and this is applied to the magnetization reversal of the recording film of the magnetic recording medium, and research has been started to reduce the perpendicular magnetic field necessary for the magnetization reversal (Non-Patent Literature). 1, Patent Document 3).
この技術は、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直記録磁界と同時に印加するものであり、面内方向に印加する交流磁界の周波数数は、記録膜の強磁性共鳴周波数に対応するマイクロ波帯の超高周波(数GHz〜10GHz)である。面内方向の交流磁界と垂直記録磁界との同時印加により、垂直方向の所要反転磁界を記録膜の異方性磁界Hkの60%程度に低下させることが可能であるとの解析結果が報告されている。この技術が実用化されれば、構成が複雑なTAMR方式を用いる必要もなく、さらに、記録膜の異方性磁界Hkを高めることが可能になるので、記録密度の大幅な向上が期待される。 This technology applies a high-frequency alternating magnetic field in the in-plane direction of the magnetic recording medium simultaneously with the perpendicular recording magnetic field, and the number of alternating magnetic fields applied in the in-plane direction corresponds to the ferromagnetic resonance frequency of the recording film. The microwave band has a very high frequency (several GHz to 10 GHz). An analysis result has been reported that the required reverse magnetic field in the vertical direction can be reduced to about 60% of the anisotropic magnetic field Hk of the recording film by simultaneously applying the in-plane alternating magnetic field and the perpendicular recording magnetic field. ing. If this technology is put to practical use, it is not necessary to use a TAMR system having a complicated structure, and further, it becomes possible to increase the anisotropic magnetic field Hk of the recording film, so that a great improvement in recording density is expected. .
しかしながら、磁気記録媒体の面内方向に高周波の交流磁界を垂直方向の記録磁界と同時に印加するようにしたこの磁気アシスト磁気記録方式によると、磁気記録信号と数GHz〜10GHzというマイクロ波帯の信号(マイクロ波励振信号)とを薄膜磁気ヘッドに印加することとなるため、このマイクロ波励振信号が磁気記録の読出し信号及び書込み信号用回路(リードライトIC回路)に回り込んで、この回路を破壊する可能性があり、また、この読出し信号及び書込み信号用回路を通って書込みヘッド素子に印加される書込み信号を歪ませる可能性が多分にあった。 However, according to this magnetic-assisted magnetic recording system in which a high-frequency alternating magnetic field is applied simultaneously with the perpendicular recording magnetic field in the in-plane direction of the magnetic recording medium, the magnetic recording signal and the signal in the microwave band of several GHz to 10 GHz are used. (Microwave excitation signal) is applied to the thin-film magnetic head, and this microwave excitation signal wraps around the magnetic recording read signal and write signal circuit (read / write IC circuit) and destroys this circuit. There is also a possibility that the write signal applied to the write head element through this read signal and write signal circuit is distorted.
従って、本発明の目的は、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic recording including a thin film magnetic head with a microwave band magnetic drive function capable of writing a data signal with high accuracy on a magnetic recording medium having a large coercive force without heating. To provide a playback device.
本発明の他の目的は、磁気記録の読出し信号及び書込み信号用回路が損傷することを防止できるマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a magnetic recording / reproducing apparatus including a thin film magnetic head with a microwave band magnetic drive function capable of preventing damage to a read signal and write signal circuit for magnetic recording.
本発明のさらに他の目的は、書込み信号を歪ませることのないマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することにある。 It is still another object of the present invention to provide a magnetic recording / reproducing apparatus including a thin film magnetic head with a microwave band magnetic drive function that does not distort a write signal.
本発明によれば、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、書込み信号に応じて磁気記録層への書込み磁界を発生する書込み磁界発生手段及びマイクロ波励振信号に応じて磁気記録層の強磁性共鳴周波数FR又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる共鳴磁界発生手段を有する薄膜磁気ヘッドと、書込み信号を生成する書込み信号生成手段と、マイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振手段と、マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号と書込み信号生成手段が生成した書込み信号とを合成してマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加し、さらに、マイクロ波励振信号の書込み信号生成手段への印加を阻止するための合成及びアイソレーション手段とを備えたマイクロ波帯磁気駆動機能付の薄膜磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置が提供される。 According to the present invention, a magnetic recording medium having a magnetic recording layer, a write magnetic field generating means for generating a write magnetic field to the magnetic recording layer in response to a write signal, and a ferromagnetic resonance of the magnetic recording layer in response to a microwave excitation signal a thin film magnetic head having a frequency F R or resonance magnetic field generating means for generating a magnetic field for a microwave band resonance having a frequency in the vicinity thereof, and the write signal generating means for generating a write signal, a micro wave for generating a microwave excitation signal The oscillation means, the microwave excitation signal generated by the microwave oscillation means, and the write signal generated by the write signal generation means are combined and applied to the resonance magnetic field generation means, and the write signal is written to the write magnetic field generation means. And a synthesizing and isolating means for blocking the application of the microwave excitation signal to the writing signal generating means And a magnetic recording / reproducing apparatus including a thin film magnetic head with a microwave band magnetic drive function.
合成及びアイソレーション手段は、マイクロ波励振信号が共鳴磁界発生手段に印加されること及び書込み信号が書込み磁界発生手段に印加されることは許可するが、マイクロ波励振信号が書込み信号生成手段に印加されることは阻止する。これにより、マイクロ波励振信号が書込み信号生成手段に印加されて、この書込み信号生成手段に損傷を与えたり、これを破壊することを防止できる。また、マイクロ波励振信号がこの書込み信号生成手段を回って書込み信号に重畳され、この書込み信号を歪ませるような不都合も生じない。もちろん、本発明によれば、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。 The synthesis and isolation means allow the microwave excitation signal to be applied to the resonant magnetic field generating means and the write signal to be applied to the write magnetic field generating means, but the microwave excitation signal is applied to the write signal generating means. It is prevented from being done. Thereby, it is possible to prevent the microwave excitation signal from being applied to the write signal generating means and damaging or destroying the write signal generating means. Further, there is no inconvenience that the microwave excitation signal is superimposed on the write signal through the write signal generating means and distorts the write signal. Of course, according to the present invention, it is possible to write data signals with high accuracy on a magnetic recording medium having a large coercive force without heating.
なお、本明細書において用いられる用語は以下のごとく定義される。基板の素子形成面に形成された構成要素の層構造において、基準となる層よりも基板側にある構成要素を、基準となる層の「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層よりも積層される方向側にある構成要素を、基準となる層の「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上に下部磁極層がある」とは、下部磁極層が、絶縁層よりも積層される方向側にあることを意味する。 The terms used in this specification are defined as follows. In the layer structure of the component formed on the element forming surface of the substrate, the component on the substrate side of the reference layer is assumed to be “below” or “below” the reference layer, and the reference layer It is assumed that the component on the side in which the layers are stacked is “above” or “above” the reference layer. For example, “the lower magnetic pole layer is on the insulating layer” means that the lower magnetic pole layer is located on the side of the direction of lamination with respect to the insulating layer.
合成及びアイソレーション手段が、マイクロ波発振手段と書込み信号生成手段と薄膜磁気ヘッドの書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段との間に挿入された方向性結合手段を含んでいることが好ましい。 Preferably, the synthesizing and isolating means includes a directional coupling means inserted between the microwave oscillating means, the write signal generating means, the write magnetic field generating means and the resonant magnetic field generating means of the thin film magnetic head.
この方向性結合手段が、マイクロ波発振手段からの不平衡なマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号生成手段からの書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加する単一の方向性結合器を備えていることがより好ましい。この場合、方向性結合器の入力ポートがマイクロ波発振手段に接続されており、方向性結合器のアイソレーション入力ポートが書込み信号生成手段に接続されており、方向性結合器の結合出力ポートが書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段に接続されていることがさらに好ましい。 This directional coupling means applies a single directionality to apply an unbalanced microwave excitation signal from the microwave oscillating means to the resonant magnetic field generating means and to apply a write signal from the write signal generating means to the write magnetic field generating means. More preferably, a coupler is provided. In this case, the input port of the directional coupler is connected to the microwave oscillating means, the isolation input port of the directional coupler is connected to the write signal generating means, and the coupled output port of the directional coupler is More preferably, it is connected to the writing magnetic field generating means and the resonant magnetic field generating means.
マイクロ波発振手段に不平衡入力端子が接続された平衡不平衡変換手段をさらに備えており、方向性結合手段が、平衡不平衡変換手段の平衡出力端子からのマイクロ波励振信号を共鳴磁界発生手段へ印加すると共に書込み信号生成手段からの書込み信号を書込み磁界発生手段へ印加する2つの方向性結合器を備えていることがより好ましい。この場合、各方向性結合器の入力ポートが平衡不平衡変換手段に接続されており、各方向性結合器のアイソレーション入力ポートが書込み信号生成手段に接続されており、各方向性結合器の結合出力ポートが書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段に接続されていることがさらに好ましい。 Further provided is a balance-unbalance conversion means in which an unbalanced input terminal is connected to the microwave oscillation means, and the directional coupling means converts the microwave excitation signal from the balance output terminal of the balance-unbalance conversion means into a resonance magnetic field generation means. It is more preferable to provide two directional couplers for applying the write signal from the write signal generating means to the write magnetic field generating means. In this case, the input port of each directional coupler is connected to the balance-unbalance conversion means, the isolation input port of each directional coupler is connected to the write signal generating means, and More preferably, the coupled output port is connected to the write magnetic field generating means and the resonant magnetic field generating means.
合成及びアイソレーション手段が、書込み信号とマイクロ波励振信号との結合点から強磁性共鳴周波数FRの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さだけ書込み信号生成手段側へ寄った位置に設けられた、強磁性共鳴周波数FRの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さのオープンスタブを含んでいることも好ましい。 Synthesis and isolation means, write signal and a quarter-wave (electric length) of the ferromagnetic resonance frequency F R from the point of attachment to the microwave excitation signal or only to a write signal generating means side length corresponding to an odd multiple thereof provided a position near, it is also preferable to contain an open stub having a length corresponding to a quarter wavelength (electrical length) or an odd multiple thereof of ferromagnetic resonance frequency F R.
マイクロ波発振手段に不平衡入力端子が接続された平衡不平衡変換手段をさらに備えており、合成及びアイソレーション手段が、平衡不平衡変換手段の平衡出力と書込み信号との結合点から強磁性共鳴周波数FRの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さだけ書込み信号生成手段側へ寄った位置にそれぞれ設けられた、強磁性共鳴周波数FRの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さの2つのオープンスタブを含んでいることも好ましい。 Further provided is a balance-unbalance conversion means having an unbalanced input terminal connected to the microwave oscillation means, and the synthesis and isolation means performs ferromagnetic resonance from the coupling point between the balance output of the balance-unbalance conversion means and the write signal. frequency F ¼ wavelength (electrical length) of the R or respectively provided in a position near the length to the write signal generating means side, which corresponds to an odd multiple thereof, a quarter wavelength (electrical ferromagnetic resonance frequency F R It is also preferable to include two open stubs having a length corresponding to (length) or an odd multiple thereof.
平衡不平衡変換手段が平面構造形の回路から構成されていることも好ましい。この場合、平衡不平衡変換手段が、誘電体を挟んで積層された上側線路導体及び下側線路導体からなる結合部を備えており、この結合部における上側線路導体及び下側線路導体の一方の線路幅が他方の線路幅より最大で5%広く、より好ましくは最大で3%広く、構成されている。 It is also preferable that the balance-unbalance conversion means is composed of a planar structure type circuit. In this case, the balance / unbalance conversion means includes a coupling portion composed of an upper line conductor and a lower line conductor laminated with a dielectric interposed therebetween, and one of the upper line conductor and the lower line conductor in the coupling portion. The line width is configured to be 5% wider than the other line width, more preferably 3% wider.
オープンスタブが平面構造形の回路から構成されていることも好ましい。 It is also preferable that the open stub is composed of a planar structure type circuit.
書込み信号生成手段から書込み磁界発生手段への伝送路の線路間隔が、強磁性共鳴周波数FRの1/4波長(電気長)未満であることも好ましい。 Line spacing of the transmission path from the write signal generating means to write magnetic field generating means, it is also preferably less than a quarter wavelength of the ferromagnetic resonance frequency F R (electrical length).
薄膜磁気ヘッドの書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段が互いに異なるコイル手段、例えば主コイル及び副コイル、であることも好ましい。この場合、書込み信号とマイクロ波励振信号とを分離して異なるコイル手段、例えば主コイル及び副コイル、にそれぞれ印加するための分波手段をさらに備えたことがより好ましい。 It is also preferable that the write magnetic field generating means and the resonant magnetic field generating means of the thin film magnetic head are different coil means, for example, a main coil and a subcoil. In this case, it is more preferable to further include demultiplexing means for separating the write signal and the microwave excitation signal and applying them to different coil means, for example, the main coil and the subcoil, respectively.
薄膜磁気ヘッドの書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段が、同一のコイル手段、例えば書込みコイルが共用コイル、であることも好ましい。 It is also preferable that the write magnetic field generating means and the resonance magnetic field generating means of the thin film magnetic head are the same coil means, for example, the write coil is a common coil.
薄膜磁気ヘッドが、媒体対向面を有する基板の素子形成面に形成されており、書込み時に自身の媒体対向面側の端部から書込み磁界を発生する主磁極と、媒体対向面側の端部とは離隔した部分が主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも主磁極及び補助磁極の間を通過するように形成されており、書込み磁界発生手段及び共鳴磁界発生手段を構成するコイル手段とを有するインダクティブ書込みヘッド素子を備えていることも好ましい。 A thin film magnetic head is formed on an element forming surface of a substrate having a medium facing surface, and a main magnetic pole that generates a write magnetic field from an end on the medium facing surface side during writing, and an end on the medium facing surface side Is formed such that the separated portion passes between the main magnetic pole and the auxiliary magnetic pole at least between the main magnetic pole and the auxiliary magnetic pole, and the coil means constituting the write magnetic field generating means and the resonant magnetic field generating means It is also preferable to have an inductive write head element having:
磁気記録媒体の磁気記録層の位置において、書込み磁界が磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、共鳴用磁界が磁気記録層の表層面の面内又は略面内の方向を有するように設定されていることも好ましい。 At the position of the magnetic recording layer of the magnetic recording medium, the writing magnetic field has a direction perpendicular or substantially perpendicular to the surface of the magnetic recording layer, and the resonance magnetic field is in the direction of the surface of the magnetic recording layer. It is also preferable to set so as to have
本発明によれば、マイクロ波励振信号が書込み信号生成手段に印加されて、この書込み信号生成手段に損傷を与えたり、これを破壊することを防止できる。また、マイクロ波励振信号がこの書込み信号生成手段を回って書込み信号に重畳され、この書込み信号を歪ませるような不都合も生じない。 According to the present invention, it is possible to prevent the microwave excitation signal from being applied to the write signal generating means and damaging or destroying the write signal generating means. Further, there is no inconvenience that the microwave excitation signal is superimposed on the write signal through the write signal generating means and distorts the write signal.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の構成要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals. In addition, the dimensional ratios in the components in the drawings and between the components are arbitrary for easy viewing of the drawings.
図1は本発明による磁気記録再生装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図2は図1の磁気記録再生装置におけるヘッドジンバルアセンブリ(HGA)の部分の断面図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a main part in an embodiment of a magnetic recording / reproducing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a head gimbal assembly (HGA) portion in the magnetic recording / reproducing apparatus of FIG. FIG.
図1には磁気記録再生装置として磁気ディスクドライブ装置が示されており、同図において、10はスピンドルモータ11によってその回転軸11aの回りを回転する複数の磁気ディスク、12は磁気ディスク10に対してデータ信号の書込み及び読出しを行うための薄膜磁気ヘッド(スライダ)13を各磁気ディスク10の表面に適切に対向させるためのHGA、14は磁気ヘッドスライダ13を磁気ディスク10のトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置をそれぞれ示している。
FIG. 1 shows a magnetic disk drive device as a magnetic recording / reproducing device. In FIG. 1,
アセンブリキャリッジ装置14は、ピボットベアリング軸15を中心にして角揺動可能なキャリッジ16と、このキャリッジ16を角揺動駆動する例えばボイスコイルモータ(VCM)17とから主として構成されている。キャリッジ16には、ピボットベアリング軸15の方向にスタックされた複数の駆動アーム18の基部が取り付けられており、各駆動アーム18の先端部にはHGA12が固着されている。なお、単数の磁気ディスク10、単数の駆動アーム18及び単数のHGA12が磁気記録再生装置に設けられていても良い。
The
図1において、さらに、19は薄膜磁気ヘッド13の書込み及び読出し動作を制御すると共に、後述する強磁性共鳴用のマイクロ波励振信号を制御するための記録再生及び共鳴制御回路を示している。
In FIG. 1,
図2に示すように、HGA12は、薄膜磁気ヘッド13と、この薄膜磁気ヘッド13を支持するための金属導電材料によるロードビーム20及びフレクシャ21と、薄膜磁気ヘッド13の書込みヘッド素子に印加される書込み信号及びマイクロ波励振信号を流すための伝送線路である書込みヘッド素子用配線部材22とを備えている。なお、図示されていないが、HGA12には、読出しヘッド素子に定電流を印加して読出し出力電圧を取り出すための読出しヘッド素子用配線部材も設けられている。
As shown in FIG. 2, the
薄膜磁気ヘッド13は、弾性を有するフレクシャ21の一端に取り付けられており、このフレクシャ21とその他端が取り付けられたロードビーム20とによって、薄膜磁気ヘッド13を支持するサスペンションが構成されている。
The thin film
書込みヘッド素子用配線部材22は、その多くの部分が上下に接地導体を有するストリップ線路で構成されている。即ち、図2に示すように、下側接地導体を構成するロードビーム20と上側接地導体22aとの間に、例えばポリイミド等の誘電体材料による誘電体層22b及び22cを介して銅(Cu)等による導体線路22dを挟んだ構成となっている。書込みヘッド素子用配線部材22としては、このストリップ線路がロードビーム表面と平行に1対形成されている。ストリップ線路の磁気ヘッド側の先端は、本実施形態では、ワイヤ23を用いたワイヤボンディングによって書込みヘッド素子の端子電極に接続されている。一方、図示されていないが、読出しヘッド素子用配線部材は、通常のリード導体から形成されており、その先端は本実施形態ではワイヤボンディングによって読出しヘッド素子の端子電極に接続されている。ワイヤボンディングを用いることなくボールボンディングによって配線部材と端子電極とを接続するように構成しても良い。
Many portions of the write head
図3は本実施形態における薄膜磁気ヘッド13の全体を概略的に示す斜視図であり、図4はこの薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing the entire thin film
図3に示すように、薄膜磁気ヘッド13は、適切な浮上量を得るように加工された浮上面(ABS)30aを有するスライダ基板30と、ABS30aを底面とした際の1つの側面に相当しておりこのABS30aと垂直な素子形成面30bに設けられた磁気ヘッド素子31と、磁気ヘッド素子31を覆うように素子形成面30b上に設けられた被覆部32と、被覆部32の層面から露出している4つの端子電極33、34、35及び36とを備えている。
As shown in FIG. 3, the thin film
ここで、磁気ヘッド素子31は、磁気ディスクからデータ信号を読出すための磁気抵抗効果(MR)読出しヘッド素子31aと、磁気ディスクにデータ信号を書込むためのインダクティブ書込みヘッド素子31bとから構成されており、端子電極33及び34はMR読出しヘッド素子31aに電気的に接続されており、端子電極35及び36はインダクティブ書込みヘッド素子31bに電気的に接続されている。なお、端子電極33、34、35及び36は、図3に示された位置に限定されるものではなく、この素子形成面30bのどの位置にどのような配列で設けても良いし、また、例えば、ABS30aとは反対側の面におけるスライダ端面30cに設けられていても良い。
Here, the magnetic head element 31 includes a magnetoresistive (MR) read head element 31a for reading a data signal from the magnetic disk and an inductive
MR読出しヘッド素子31a及びインダクティブ書込みヘッド素子31bにおいては、各素子の一端がABS30a側の面におけるスライダ端面30dに達している。ここでスライダ端面30dとは、薄膜磁気ヘッド13の磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちABS30a以外の面であって主に被覆部32の端面からなる面である。これらMR読出しヘッド素子31a及びインダクティブ書込みヘッド素子31bの一端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受によるデータ信号の読出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書込みとが行われる。なお、スライダ端面30dに達した各素子の一端及びその近傍には、保護のために極めて薄いダイヤモンドライクカーボン(DLC)等のコーティングが施されていてもよい。
In the MR read head element 31a and the inductive
図4に示すように、インダクティブ書込みヘッド素子31bは、データ信号の書込み時に自身のABS30a(スライダ端面30d)側の端部から書込み磁界の発生する主磁極としての主磁極層40と、ABS30a(スライダ端面30d)側の端部とは離隔した部分が主磁極層40と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層41と、渦巻き形状を有しており、少なくとも1ターンの間に主磁極層40及び補助磁極層41の間を通過するように形成された書込みコイル42とを備えている。
As shown in FIG. 4, the inductive
書込みコイル42は、本実施形態では、その全体が書込み磁界発生用及び共鳴磁界発生用の共用コイルとなっている。ここで、端子電極35及び36からリード層43及び44を介して書込みコイル42に書込み信号を流すことによって、主磁極層40及び補助磁極層41が形成する磁気回路に書込み磁界となる磁束を発生させることができる。さらに、この書込みコイル42に、マイクロ波励振信号を流すことによって、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数FR又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界である共鳴用磁界が発生する。
In the present embodiment, the
このように、書込みコイル42を書込み磁界発生用及び共鳴磁界発生用の共用コイルとすることによって、構成が簡単となり、しかも、共鳴磁界発生用のコイルと書込み磁界発生用のコイルとを離隔して設ける場合に比べて、駆動電流の干渉を大幅に低減することがきる。また、共鳴磁界発生用のコイル及び書込み磁界発生用のコイル自体を共に、トレーリングギャップに十分に近接させることができるため、書込み磁界及び共鳴用磁界の発生効率が向上する。
Thus, by using the
図5は本実施形態における薄膜磁気ヘッド13の全体を概略的に示しており、図3のA−A線断面図である。
FIG. 5 schematically shows the entire thin-film
同図において、30はアルティック(Al2O3−TiC)等からなるスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するABS30aを有している。このスライダ基板30の素子形成面30b上に、MR読出しヘッド素子31aと、インダクティブ書込みヘッド素子31bと、これらの素子を保護する被覆部32とが主に形成されている。
In the figure,
MR読出しヘッド素子31aは、MR積層体31a1と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層31a2及び上部シールド層31a3とを含んでいる。MR積層体31a1は、面内通電型(CIP)GMR多層膜、垂直通電型(CPP)GMR多層膜、又はTMR多層膜からなっており、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。下部シールド層31a2及び上部シールド層31a3は、MR積層体31a1が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。 MR read head element 31a includes a MR multilayer 31a 1, and a lower shield layer 31a 2 and the upper shield layer 31a 3 which are arranged at positions sandwiching the laminate. The MR multilayer 31a 1 is composed of an in-plane conduction type (CIP) GMR multilayer film, a vertical conduction type (CPP) GMR multilayer film, or a TMR multilayer film, and senses a signal magnetic field from a magnetic disk with very high sensitivity. To do. The lower shield layer 31a 2 and the upper shield layer 31a 3 prevent the MR multilayer 31a 1 from being affected by an external magnetic field that causes noise.
このMR積層体31a1がCIP−GMR多層膜からなる場合、下部シールド層31a2及び上部シールド層31a3の各々とMR積層体31a1との間に絶縁用の下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、MR積層体31a1にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのMRリード導体層が形成される。一方、MR積層体31a1がCPP-GMR多層膜又はTMR多層膜からなる場合、下部シールド層31a2及び上部シールド層31a3はそれぞれ上部及び下部の電極層としても機能する。この場合、下部シールドギャップ層、上部シールドギャップ層及びMRリード導体層は不要である。なお、図示されていないが、MR積層体31a1のトラック幅方向の両側には、絶縁層か、又は磁区構造を安定させる縦バイアス磁界を印加するためのバイアス絶縁層及びハードバイアス層が形成される。 When the MR laminate 31a 1 is formed of a CIP-GMR multilayer film, an insulating lower shield gap layer and upper shield gap are provided between the lower shield layer 31a 2 and the upper shield layer 31a 3 and the MR laminate 31a 1. Each layer is provided. Further, an MR lead conductor layer for supplying a sense current to the MR multilayer 31a 1 and taking out a reproduction output is formed. On the other hand, when the MR multilayer 31a 1 is made of a CPP-GMR multilayer film or a TMR multilayer film, the lower shield layer 31a 2 and the upper shield layer 31a 3 also function as upper and lower electrode layers, respectively. In this case, the lower shield gap layer, the upper shield gap layer, and the MR lead conductor layer are unnecessary. Although not shown, on both sides of the track width direction of the MR stack 31a 1, the insulating layer or bias insulating layer for the magnetic domain structure is applied to a vertical bias magnetic field to stabilize and the hard bias layer is formed The
MR積層体31a1は、例えば、TMR多層膜を含む場合、イリジウムマンガン(IrMn)、プラチナマンガン(PtMn)、ニッケルマンガン(NiMn)又はルテニウムロジウムマンガン(RuRhMn)等からなる厚さ5〜15nm程度の反強磁性層と、例えば2つのコバルト鉄(CoFe)等の強磁性膜がルテニウム(Ru)等の非磁性金属膜を挟んだ3層膜から構成されており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばアルミニウム(Al)、アルミニウム銅(AlCu)又はマグネシウム(Mg)等からなる厚さ0.5〜1nm程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電膜からなるトンネルバリア層と、例えばCoFe等からなる厚さ1nm程度の強磁性膜とニッケル鉄(NiFe)等からなる厚さ3〜4nm程度の強磁性膜との2層膜から構成されており、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。 For example, when the MR laminate 31a 1 includes a TMR multilayer film, the MR laminate 31a 1 is formed of iridium manganese (IrMn), platinum manganese (PtMn), nickel manganese (NiMn), ruthenium rhodium manganese (RuRhMn), or the like. An antiferromagnetic layer and, for example, two ferromagnetic films such as cobalt iron (CoFe) are composed of a three-layer film sandwiching a nonmagnetic metal film such as ruthenium (Ru). The fixed magnetization pinned layer and a metal film having a thickness of about 0.5 to 1 nm made of, for example, aluminum (Al), aluminum copper (AlCu), magnesium (Mg), or the like, are added by oxygen introduced into the vacuum apparatus or A tunnel barrier layer made of a nonmagnetic dielectric film oxidized by natural oxidation and a thickness of 1 nm made of, for example, CoFe Exchange with a magnetization fixed layer via a tunnel barrier layer, which consists of a ferromagnetic film with a thickness of about 3 to 4 nm and a ferromagnetic film made of nickel iron (NiFe) or the like. A magnetization free layer that forms a coupling has a structure in which the layers are sequentially stacked.
また、下部シールド層31a2及び上部シールド層31a3は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ0.1〜3μm程度のNiFe(パーマロイ等)、コバルト鉄ニッケル(CoFeNi)、CoFe、窒化鉄(FeN)又は窒化鉄ジルコニウム(FeZrN)膜等から構成される。 Further, the lower shield layer 31a 2 and the upper shield layer 31a 3 are formed of, for example, NiFe (permalloy or the like) having a thickness of about 0.1 to 3 μm and cobalt iron nickel formed by using a pattern plating method including a frame plating method. (CoFeNi), CoFe, iron nitride (FeN), or iron zirconium nitride (FeZrN) film.
インダクティブ書込みヘッド素子31bは、垂直磁気記録用であり、主磁極層31b1(40)と、トレーリングギャップ層31b2と、書込みコイル31b3(42)と、書込みコイル絶縁層31b4と、補助磁極層31b5(41)と、補助シールドとしての補助シールド層31b6と、リーディングギャップ層31b7とを備えている。
The inductive
主磁極層31b1は、書込みコイル31b3に書込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極ヨーク層31b11及び主磁極主要層31b12から構成されている。ここで、主磁極層31b1のABS30a(スライダ端面30d)側の端部における層厚方向の長さ(厚さ)は、この主磁極主要層31b12のみの層厚に相当しており小さくなっている。その結果、データ信号の書込み時には、この端部から高記録密度化に対応した微細な書込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層31b11及び主磁極主要層31b12は、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された、それぞれ厚さ0.5〜3.5μm程度及び厚さ0.1〜1μm程度のNiFe、CoFeNi、CoFe、FeN又はFeZrN膜等から構成される。
The main
補助磁極層31b5及び補助シールド層31b6は、それぞれ、主磁極層31b1のトレーリング側及びリーディング側に配置されている。補助磁極層31b5は、上述したように、ABS30a(スライダ端面30d)側の端部とは離隔した部分が主磁極層31b1と磁気的に接続されているが、補助シールド層31b6は、本実施形態においては主磁極層31b1と磁気的に接続されていない。
補助磁極層31b5及び補助シールド層31b6のスライダ端面30d側の端部は、それぞれ、他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部31b51及びリーディングシールド部31b61となっている。トレーリングシールド部31b51は、主磁極層31b1のスライダ端面30d側の端部とトレーリングギャップ層31b2を介して対向している。また、リーディングシールド部31b61は、主磁極層31b1のスライダ端面30d側の端部とリーディングギャップ層31b2を介して対向している。このようなトレーリングシールド部31b51及びリーディングシールド部31b61を設けることにより、磁束のシャント効果によって、トレーリングシールド部31b51と主磁極層31b1の端部との間、及びリーディングシールド部31b61の端部と主磁極層31b1の端部との間における書込み磁界の磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読出し時のエラーレートを小さくすることができる。
End of the
なお、補助磁極層31b5又は補助シールド層31b6を適切に加工して、補助磁極層31b5又は補助シールド層31b6の一部を、主磁極層31b1のトラック幅方向の両側近傍に配置して、いわゆる側面シールドを付与することも可能である。この場合、磁束のシャント効果が増強される。
The auxiliary
なお、トレーリングシールド部31b51及びリーディングシールド部31b61の層厚方向の長さ(厚さ)は、主磁極層31b1の同方向の厚さの数十〜数百倍程度に設定されることが好ましい。また、トレーリングギャップ層31b2のギャップ長は、10〜100nm程度であることが好ましく、20〜50nm程度であれば、より好ましい。また、リーディングギャップ層31b7のギャップ長は、0.1μm以上であることが好ましい。
The length (thickness) of the trailing
補助磁極層31b5及び補助シールド層31b6は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ0.5〜4μm程度のNiFe、CoFeNi、CoFe、FeN又はFeZrN膜等から構成されている。また、トレーリングギャップ層31b2又はリーディングギャップ層31b7は、例えば、スパッタリング法、CVD法等を用いて形成された厚さ0.1〜3μm程度のアルミナ(Al2O3)、酸化シリコン(SiO2)、窒化アルミニウム(AlN)又はDLC膜等から構成されている。
The auxiliary
本実施形態では、書込みコイル31b3に書込み信号のみならず、マイクロ波励振信号を流すことによって、後述するように、主磁極層31b1の端部とトレーリングシールド部31b51との間に長手方向(磁気ディスク表面の面内又は略面内方向であってトラック方向)の共鳴用磁界が発生する。この共鳴用磁界は、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数FR又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界である。書込み時にこの長手方向の共鳴用磁界を磁気記録層に印加することによって、書込みに必要となる垂直方向(磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向)の書込み磁界強度を大幅に低減することができる。
In the present embodiment, not only a write signal but also a microwave excitation signal is allowed to flow through the
書込みコイル絶縁層31b4は、書込みコイル31b3を取り囲んでおり、書込みコイル31b3を周囲の磁性層等から電気的に絶縁するために設けられている。書込みコイル31b3(40)、並びにリード層43及び44(図4参照)は、例えば、フレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成された厚さ0.1〜5μm程度のCu膜等から構成されている。また、書込みコイル絶縁層31b4は、例えば、フォトリソグラフィ法等を用いて形成された厚さ0.5〜7μm程度の加熱キュアされたフォトレジスト等で構成されている。
Write
以上、薄膜磁気ヘッド13の構成について詳細に説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは上述した構成に限定されるものではなく、他の種々の構成をとり得ることは明らかである。
Although the configuration of the thin film
図6は本発明による強磁性共鳴用の磁界を用いた磁気記録方法の原理を説明すると共に上述した実施形態のヘッドモデルを示すための断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the principle of the magnetic recording method using the magnetic field for ferromagnetic resonance according to the present invention and showing the head model of the above-described embodiment.
まず、同図を用いて磁気ディスク10の構造について説明する。磁気ディスク10は、垂直磁気記録用であり、ディスク基板10a上に、磁化配向層10bと、磁束ループ回路の一部として働く軟磁性裏打ち層10cと、中間層10dと、磁気記録層10eと、保護層10fとを順次積層した多層構造となっている。磁化配向層10bは、軟磁性裏打ち層10cにトラック幅方向の磁気異方性を付与することによって、軟磁性裏打ち層10cの磁区構造を安定させて、再生出力波形におけるスパイク状ノイズの抑制を図っている。また、中間層10dは、磁気記録層10eの磁化の配向及び粒径を制御する下地層の役割を果たしている。
First, the structure of the
ここで、ディスク基板10aは、ガラス、ニッケルリン(NiP)被覆Al合金、シリコン(Si)等から形成されている。磁化配向層10bは、反強磁性材料であるPtMn等から形成されている。軟磁性裏打ち層10cは、軟磁性材料であるコバルトジルコニウムニオブ(CoZrNb)等のコバルト(Co)系アモルファス合金、鉄(Fe)合金、軟磁性フェライト等、又は軟磁性膜/非磁性膜の多層膜等から形成されている。中間層10dは、非磁性材料であるRu合金等から形成されている。ここで、中間層10dは、磁気記録層10eの垂直磁気異方性を制御可能であれば、その他の非磁性金属若しくは合金、又は低透磁率の合金等でもよい。保護層10fは、化学的蒸着(CVD)法等によるカーボン(C)材料等から形成されている。
Here, the
磁気記録層10eは、例えば、コバルトクロムプラチナ(CoCrPt)系合金、CoCrPt−SiO2、鉄プラチナ(FePt)系合金、又はCoPt/パラジウム(Pd)系の人工格子多層膜等から形成されている。また、この磁気記録層10eにおいては、磁化の熱揺らぎを抑制するため、垂直磁気異方性エネルギーが、例えば1×106erg/cc(0.1J/m3)以上に調整されていることが好ましい。この場合、磁気記録層10eの保磁力の値は、例えば、5kOe(400kA/m)程度又はそれ以上となる。さらに、この磁気記録層10eの強磁性共鳴周波数FRは、磁気記録層10eを構成する磁性粒子の形状、サイズ、構成元素等により決定される固有の値であるが、概ね1〜15GHz程度となっている。この強磁性共鳴周波数FRは、1つだけ存在する場合もあれば、スピン波共鳴が生じた際のように、複数存在する場合もある。
The
次いで、同図を用いて、本発明による磁気記録方法の原理を説明する。書込みコイル31b3(42)へのマイクロ波励振信号の通電によって発生する共鳴用磁界に対応する磁束60は、マイクロ波帯域の高周波であるので、表皮効果によって、主磁極層31b1のトレーリング側の表面から磁気記録層10e内を介してトレーリングシールド部31b51のリーディング側の表面に至る領域に多く分布することになる。例えば、周波数が10GHz程度の場合、主磁極層31b1及びトレーリングシールド部31b51の表面における磁束60の侵入深さは50nm程度である。その結果、共鳴用磁界は、磁気記録層10eよりもディスク基板10a側の領域には大きな強度を持たず、磁気記録層10e内において同層面にほぼ平行な成分が主となる。
Next, the principle of the magnetic recording method according to the present invention will be described with reference to FIG. Since the
ここで、磁気記録層10eの磁化は、自身の層面に垂直又は略垂直な方向を有している。この磁気記録層10eに、磁束60に対応する同層面内方向の共鳴用磁界が印加される場合、共鳴用磁界の周波数を磁気記録層の強磁性共鳴周波数FR又はその近傍の周波数とすることによって、書込みに必要な、磁束61による垂直方向の書込み磁界の値を大幅に低減することが可能となる。ここで、書込み磁界の低減効果が見込まれる強磁性共鳴周波数FRの近傍の範囲は、プラスマイナス0.5GHz程度である。
Here, the magnetization of the
実際、磁気記録層の強磁性共鳴周波数FRを有する共鳴用磁界を印加することによって、例えば、磁気記録層10eの磁化を反転させることができる垂直方向の書込み磁界を40%程度低減し、60%程度とすることが可能となる。すなわち、共鳴用磁界を印加する前における磁気記録層10eの保磁力が
5kOe(400kA/m)程度であっても、磁気記録層の面内方向の共鳴用磁界を印加することにより、この保磁力を実効的に2.4kOe(192kA/m)程度にまで低減することが可能となる。
In fact, by applying the resonance magnetic field having a ferromagnetic resonance frequency F R of the magnetic recording layer, for example, the vertical direction of the write magnetic field can reverse the magnetization of the
なお、共鳴用磁界の強度は、磁気記録層の異方性磁界をHKとして、0.1HK〜0.2HK程度であることがより好ましく、その周波数は、磁気記録層10eの構成材料及び層厚等によるが、1〜15GHz程度であることが好ましい。
The intensity of the resonance magnetic field is the anisotropy field of the magnetic recording layer as H K, more preferably about 0.1H K ~0.2H K, its frequency, the material of the
以上、上述した磁気記録方法によれば、いわゆる熱アシスト(加熱)によることなく、大きな保磁力を有する磁気ディスクに高精度でデータ信号の書込みを行うことができることが理解される。さらに、以上に述べた薄膜磁気ヘッドによれば、電子放出源、レーザ光源等の大きな負担となる特別の素子を用いることなく、このような磁気記録方法を実現することができ、コンパクト化及び低コスト化が可能となる。特に、本実施形態においては、新たなコイルを設ける必要もないので、コンパクト化及び低コスト化をより一層確実にする。 As described above, according to the magnetic recording method described above, it is understood that a data signal can be written with high accuracy on a magnetic disk having a large coercive force without using so-called thermal assist (heating). Furthermore, according to the thin film magnetic head described above, such a magnetic recording method can be realized without using a special element that imposes a heavy burden such as an electron emission source and a laser light source. Cost can be reduced. In particular, in the present embodiment, since it is not necessary to provide a new coil, further downsizing and cost reduction are further ensured.
図7は本実施形態における磁気ディスクドライブ装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram schematically showing the electrical configuration of the magnetic disk drive apparatus according to this embodiment.
同図において、11は磁気ディスク10を回転駆動するスピンドルモータ、70はこのスピンドルモータ11のドライバであるモータドライバ、71はVCM17のドライバであるVCMドライバ、72はコンピュータ73の制御に従ってモータドライバ70を及びVCMドライバ71を制御するハードディスクコントローラ(HDC)、74は薄膜磁気ヘッド13のヘッドアンプ74a及びリードライトチャネル74bを含むリードライトIC回路、75はマイクロ波励振信号を供給するマイクロ波供給回路、76は薄膜磁気ヘッド13の書込みヘッド素子への伝送線路(書込みヘッド素子用配線部材22)に設けられた結合及びアイソレーション回路をそれぞれ示している。
In the figure, 11 is a spindle motor that rotationally drives the
図1に示した記録再生及び共鳴制御回路19は、上述したHDC72、コンピュータ73、リードライトIC回路74、マイクロ波供給回路75、並びに結合及びアイソレーション手段76等から構成されている。
The recording / reproducing and
図8は本実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路、リードライトIC回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の回路構成を示すブロック図であり、図9はその具体的な構成を示す回路図である。 FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration of a transmission line, a read / write IC circuit, a microwave supply circuit, and a coupling and isolation circuit to the write head element in this embodiment, and FIG. 9 shows a specific configuration thereof. FIG.
これらの図に示すように、平衡型の書込み信号を出力するリードライトIC回路74は、マイクロ波伝送線路22上に設けられた2つの方向性結合器80及び81を介してインダクティブ書込みヘッド素子13bの書込みコイル13b3(42)に接続されている。方向性結合器80及び81には、例えばバルンによって構成される平衡不平衡変換器82を介して例えばモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)及びインピーダンス整合回路等によって構成されるマイクロ波発振器83が結合している。マイクロ波発振器83は、強磁性共鳴周波数FR又はその近傍の周波数、例えば1〜15GHz、を有するマイクロ波励振信号を生成する。平衡不平衡変換器82及びマイクロ波発振器83は前述のマイクロ波供給回路75に対応しており、方向性結合器80及び81は結合及びアイソレーション回路76に対応している。
As shown in these drawings, the read /
これら方向性結合器80及び81は、マイクロ波発振器83からのマイクロ波励振信号をリードライトIC回路74からの書込み信号に重畳させることにより、これらマイクロ波励振信号及び書込み信号が書込みコイル13b3に印加されることを許可するが、マイクロ波励振信号がリードライトIC回路74に印加されることは阻止するように構成されている。即ち、マイクロ波発振器83からのマイクロ波励振信号は、最初に平衡不平衡変換器82を通ることにより、位相が180°異なった2つの信号に変換される。この平衡となったマイクロ波励振信号と、リードライトIC回路74からの平衡型の書込み信号とは、2つの方向性結合器80及び81において重畳されて書込みコイル13b3に印加され書込みヘッド素子を駆動する。その際、方向性結合器80及び81の特性から、マイクロ波励振信号がリードライトIC回路74の出力側に現れることはない。
These
図10は本実施形態における各部の波形を表わす図である。同図(A)はマイクロ波発振器83から出力される強磁性共鳴周波数FRのマイクロ波励振信号の波形(時間に対する振幅特性)を表わしており、同図(B)及び(C)はバルン82によって平衡信号に変換された後のマイクロ波励振信号の波形(時間に対する振幅特性)及び周波数スペクトラム(横軸は周波数、縦軸は振幅)を表わしている。また、同図(D)及び(E)はリードライトIC回路74から出力される書込み信号の波形(時間に対する振幅特性)及び周波数スペクトラム(横軸は周波数、縦軸は振幅)を表わしており、同図(F)は方向性結合器80及び81においてマイクロ波励振信号を重畳した後の書込み信号の周波数スペクトラム(横軸は周波数、縦軸は振幅)を表わしている。さらに、同図(G)は方向性結合器を使うことなくマイクロ波励振信号を重畳した後の書込み信号の周波数スペクトラム(横軸は周波数、縦軸は振幅)を表わしている。
FIG. 10 is a diagram showing waveforms of respective parts in the present embodiment. Fig (A) represents the microwave excitation signal waveforms of the ferromagnetic resonance frequency F R which is outputted from the microwave oscillator 83 (amplitude characteristics with respect to time), and FIG. (B) and (C) a
同図(F)及び(G)を比較すれば明らかであるが、本実施形態のように方向性結合器80及び81を書込み信号の伝送路22上に設け、これら方向性結合器80及び81を用いてマイクロ波励振信号を合成すれば、マイクロ波励振信号がリードライトIC回路74側に回り込むことにより、同図(G)に示すように周波数FRの近傍に振幅変調された波形が現れて書込み信号を歪ませてしまうような不都合は生じない。もちろん、マイクロ波励振信号が印加されることにより、リードライトIC回路74に損傷を与えたり、これを破壊することも防止できる。従って、加熱によることなく、大きな保磁力を有する磁気記録媒体に高精度でデータ信号の書込みを行うことができる。
As is apparent from a comparison of FIGS. 8F and 9G,
図11は本実施形態で使用する方向性結合器の具体的な構成例を表わす平面図である。 FIG. 11 is a plan view illustrating a specific configuration example of the directional coupler used in the present embodiment.
一方の方向性結合器110は、基板面と平行な水平面内に2つのストリップ状の伝送線路110a及び110bを互いに平行に配列することによって形成されている。各伝送線路110a及び110bの長さは、結合するマイクロ波励振信号の周波数FRの1/4波長(電気長)となっている。他方の方向性結合器111も同様に、基板面と平行な水平面内に2つのストリップ状の伝送線路111a及び111bを互いに平行に配列することによって形成されている。各伝送線路111a及び111bの長さも、結合するマイクロ波励振信号の周波数FRの1/4波長(電気長)となっている。
One
なお、図11に示した構成例では、水平面内に2つのストリップ状の伝送線路が互いに平行に配列されているが、2つのストリップ状の伝送線路を水平面とは垂直方向に重畳するように、互いに平行に配列させても同様の方向性結合器が得られることはもちろんである。 In the configuration example shown in FIG. 11, two strip-shaped transmission lines are arranged in parallel to each other in a horizontal plane, but the two strip-shaped transmission lines are superposed in a direction perpendicular to the horizontal plane. Of course, similar directional couplers can be obtained even if they are arranged parallel to each other.
図12は図11に示した方向性結合器の周波数特性を模式的に示す特性図である。横軸は周波数、縦軸は振幅をそれぞれ示している。 FIG. 12 is a characteristic diagram schematically showing the frequency characteristics of the directional coupler shown in FIG. The horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents amplitude.
同図において、aは端子−1から端子−2への周波数特性を示しており、リードライトIC回路からの書込み信号はほとんど損失なく伝搬して端子−2に現れ、書込みコイルに印加される。bは端子−3から端子−2への周波数特性を示しており、マイクロ波発振器からのマイクロ波励振信号はその周波数FR付近のみが伝搬して端子−2に現れ、書込みコイルに印加される。cは端子−3から端子−1への周波数特性を示しており、周波数FR付近で大きく減衰していることから、マイクロ波発振器からのマイクロ波励振信号はほとんど端子−1には現れず、従って、このマイクロ波励振信号がリードライトIC回路に印加されることはない。 In the figure, a indicates the frequency characteristic from terminal-1 to terminal-2, and the write signal from the read / write IC circuit propagates with little loss and appears at terminal-2 and is applied to the write coil. b shows the frequency characteristic of the terminal -3 to terminal -2, microwave excitation signal from the microwave oscillator appears at pin -2 only near the frequency F R is propagated, it is applied to the write coil . c shows the frequency characteristic of the terminal -3 to terminals -1, since it is greatly attenuated in the vicinity of the frequency F R, the microwave excitation signal from the microwave oscillator not appear almost terminals -1, Therefore, this microwave excitation signal is not applied to the read / write IC circuit.
図13は本発明の他の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路(書込みヘッド素子用配線部材)、リードライトIC回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。本実施形態は、不平衡型の書込み信号によって駆動される薄膜磁気ヘッドを用いた場合である。ただし、図13において図9の場合と同じ構成要素には同じ参照番号が用いられている。 FIG. 13 shows a specific configuration of a transmission line (write head element wiring member), a read / write IC circuit, a microwave supply circuit, and a coupling and isolation circuit to a write head element according to another embodiment of the present invention. It is a circuit diagram. In this embodiment, a thin film magnetic head driven by an unbalanced write signal is used. However, in FIG. 13, the same reference numerals are used for the same components as in FIG.
図13に示すように、本実施形態は、リードライトIC回路130から不平衡型の書込み信号が出力され、これが薄膜磁気ヘッドのインダクティブ書込みヘッド素子に印加されるように構成されている。従って、マイクロ波供給回路には平衡不平衡変換器が存在せず、マイクロ波発振器83からのマイクロ波励振信号が直接的に単一の方向性結合器80に印加されるように構成されている。書込みコイル131の一方の端子がこの方向性結合器80に接続されており、この書込みコイル131の他方の端子はリードライトIC回路130に直接的に接続されている。
As shown in FIG. 13, the present embodiment is configured such that an unbalanced write signal is output from the read /
本実施形態における記録再生及び共鳴制御回路のその他の構成や、本実施形態の作用効果等は、図1の実施形態の場合と全く同じである。 Other configurations of the recording / reproducing and resonance control circuit in the present embodiment, the operational effects of the present embodiment, and the like are exactly the same as those in the embodiment of FIG.
図14は本発明のさらに他の実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示す斜視図であり、図15はこの薄膜磁気ヘッドの書込みコイルの構造を示す斜視図である。本実施形態は、書込み磁界を発生する主コイルとマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる副コイルとが独立して設けられた薄膜磁気ヘッドを用いており、さらに、書込み信号及びマイクロ波励振信号を伝送線路を共用して伝搬させた後、分離して印加するように構成した場合である。 FIG. 14 is a perspective view schematically showing an entire thin film magnetic head in still another embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a perspective view showing the structure of a write coil of the thin film magnetic head. This embodiment uses a thin film magnetic head in which a main coil that generates a write magnetic field and a sub-coil that generates a microwave band resonance magnetic field are provided independently, and further, a write signal and a microwave excitation signal are transmitted. This is a case where the transmission line is shared and propagated and then applied separately.
図14に示すように、薄膜磁気ヘッドは、適切な浮上量を得るように加工されたABS140aを有するスライダ基板140と、ABS140aを底面とした際の1つの側面に相当しておりこのABS140aに垂直な素子形成面140bに設けられた磁気ヘッド素子141と、磁気ヘッド素子141を覆うように素子形成面140b上に設けられた被覆部142と、被覆部142の層面から露出している5つの端子電極143、144、145、146及び147とを備えている。
As shown in FIG. 14, the thin film magnetic head corresponds to a
ここで、磁気ヘッド素子141は、データ信号を読出すためのMR読出しヘッド素子141aと、データ信号を書込むためのインダクティブ書込みヘッド素子141bとから構成されており、端子電極143及び144はMR読出しヘッド素子141aに電気的に接続されており、端子電極145、146及び147はインダクティブ書込みヘッド素子141bに電気的に接続されている。なお、端子電極143、144、145、146及び147は、図14に示された位置に限定されるものではなく、この素子形成面140bのどの位置にどのような配列で設けても良いし、また、例えば、ABS140aとは反対側の面におけるスライダ端面140cに設けられていても良い。
Here, the
MR読出しヘッド素子141a及びインダクティブ書込みヘッド素子141bにおいては、各素子の一端がABS140a側の面におけるスライダ端面140dに達している。ここでスライダ端面140dは、薄膜磁気ヘッドの磁気ディスクに対向する媒体対向面のうちABS140a以外の面であって主に被覆部142の端面からなる面である。これらMR読出しヘッド素子141a及びインダクティブ書込みヘッド素子141bの一端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受によるデータ信号の読出しと信号磁界の印加によるデータ信号の書込みとが行われる。なお、スライダ端面140dに達した各素子の一端及びその近傍には、保護のために極めて薄いDLC等のコーティングが施されていてもよい。
In the MR read
図15に示すように、インダクティブ書込みヘッド素子141bは、データ信号の書込み時に自身のABS140a(スライダ端面140d)側の端部から書込み磁界が発生する主磁極としての主磁極層150と、ABS140a(スライダ端面140d)側の端部とは離隔した部分が主磁極層150と磁気的に接続された補助磁極としての補助磁極層151と、渦巻き形状を有しており、少なくとも1ターンの間に主磁極層150及び補助磁極層151の間を通過するように形成された書込みコイル152とを備えている。
As shown in FIG. 15, the inductive
書込みコイル152は、本実施形態では、その一部が、書込みコイル層152aと共鳴コイル層152bとが絶縁層を挟んで積層された3層構造となっており、残りの部分が、単層の書込みコイル部152cとなっている。書込みコイル層152a及び書込みコイル部152cは書込み磁界を発生する主コイルを構成している。即ち、端子電極145及び146を用いて、書込みコイル152の外周側の端部から書込みコイル層152a、さらには書込みコイル部152cを介して内周側の端部までの間に書込み信号を流すことによって、主磁極層150及び補助磁極層151が形成する磁気回路に書込み磁界が発生する。
In this embodiment, the
共鳴コイル層152bは、書込みコイル152の外周側の端部から書込みコイル152の中間部までの部分における3層構造の1つの層として設けられており、副コイルを構成している。端子電極145及び147を用いてこの共鳴コイル層152bにマイクロ波励振信号を流すことによって、主磁極層150及び補助磁極層151が形成する磁気回路に、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数FR又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界である共鳴用磁界が発生する。この共鳴コイル層152bは、書込みコイル152の最外周に及んでいる。
The
書込みコイル152の中間部であって共鳴コイル層152bの内周側の端部に、タップリード層155が、電気的に接続されて設けられている。即ち、タップリード層155は、共鳴コイル層152bの内周側の端部と端子電極147とを電気的に接続している。書込みコイル層152aの内周側の端及び書込みコイル部152cの外周側の端とは電気的に接続されている。ここで、これら書込みコイル層152aと書込みコイル部152cとが、一体となった1つの導電材料で形成されていてもよい。また、書込みコイル層152cの外周側の端部と端子電極145とはリード層153によって、書込みコイル部152cの内周側の端部と端子電極146とはリード層154によってそれぞれ電気的に接続されている。
A
このように、共鳴コイル層152bを、書込みコイル152の一部とすることによって、共鳴コイル層152bの巻数が制限されて、マイクロ波帯域における実効インダクタンスの増大をより少なくすることができる。また、共鳴コイル層を書込みコイル152と離隔して設ける場合に比べて、駆動電流の干渉を大幅に低減することがきる。もちろん、共鳴磁界発生用の副コイルと書込み磁界発生用の主コイルとを互いに離隔して設けても、本発明が成立することは明らかである。
Thus, by making the
さらに、共鳴コイル層152bが書込みコイル152の最外周に及んでいることによって、共鳴コイル層152b及び書込みコイル152自体を共に、トレーリングギャップに十分に近接させることができるため、書込み磁界及び共鳴用磁界の発生効率が向上する。
Further, since the
図16は本実施形態における薄膜磁気ヘッドの全体を概略的に示しており、図14のA−A線断面図である。 FIG. 16 schematically shows the entire thin-film magnetic head in this embodiment, and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
同図において、140はAl2O3−TiC等からなるスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するABS140aを有している。このスライダ基板140の素子形成面140b上に、MR読出しヘッド素子141aと、インダクティブ書込みヘッド素子141bと、これらの素子を保護する被覆部142とが主に形成されている。
In the figure,
MR読出しヘッド素子141aは、MR積層体141a1と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層141a2及び上部シールド層141a3とを含んでいる。MR積層141a1は、CIP−GMR多層膜、CPP−GMR多層膜、又はTMR多層膜からなっており、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。下部シールド層141a2及び上部シールド層141a3は、MR積層体141a1が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
MR read
このMR積層体141a1がCIP−GMR多層膜からなる場合、下部シールド層141a2及び上部シールド層141a3の各々とMR積層体141a1との間に絶縁用の下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、MR積層体141a1にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのMRリード導体層が形成される。一方、MR積層体141a1がCPP-GMR多層膜又はTMR多層膜を含む場合、下部シールド層141a2及び上部シールド層141a3はそれぞれ上部及び下部の電極層としても機能する。この場合、下部シールドギャップ層、上部シールドギャップ層及びMRリード導体層は不要である。なお、図示されていないが、MR積層体141a1のトラック幅方向の両側には、絶縁層か、又は磁区構造を安定させる縦バイアス磁界を印加するためのバイアス絶縁層及びハードバイアス層が形成される。
When the
MR積層体141a1は、例えば、TMR多層膜を含む場合、IrMn、PtMn、NiMn又はRuRhMn等からなる厚さ5〜15nm程度の反強磁性層と、例えば2つのCoFe等の強磁性膜がRu等の非磁性金属膜を挟んだ3層膜から構成されており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばAl、AlCu又はMg等からなる厚さ0.5〜1nm程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電膜からなるトンネルバリア層と、例えばCoFe等からなる厚さ1nm程度の強磁性膜とNiFe等からなる厚さ3〜4nm程度の強磁性膜との2層膜から構成されており、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。
For example, when the
また、下部シールド層141a2及び上部シールド層141a3は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ0.1〜3μm程度のNiFe、CoFeNi、CoFe、FeN又はFeZrN膜等から構成される。
Further, the
インダクティブ書込みヘッド素子141bは、垂直磁気記録用であり、主磁極層141b1(150)と、トレーリングギャップ層141b2と、書込みコイル141b3(152)と、書込みコイル絶縁層141b4と、補助磁極層141b5(151)と、補助シールドとしての補助シールド層141b6と、リーディングギャップ層141b7とを備えている。
The inductive
主磁極層141b1は、書込みコイル141b3の主コイル(書込みコイル層152a及び書込みコイル部152c)に書込み電流が印加されることによって発生した磁束を、書込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極ヨーク層141b11及び主磁極主要層141b12から構成されている。ここで、主磁極層141b1のABS140a(スライダ端面140d)側の端部における層厚方向の長さ(厚さ)は、この主磁極主要層141b12のみの層厚に相当しており小さくなっている。その結果、データ信号の書込み時には、この端部から高記録密度化に対応した微細な書込み磁界を発生させることができる。主磁極ヨーク層141b11及び主磁極主要層141b12は、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された、それぞれ厚さ0.5〜3.5μm程度及び厚さ0.1〜1μm程度のNiFe、CoFeNi、CoFe、FeN又はFeZrN膜等から構成される。
The main
補助磁極層141b5及び補助シールド層141b6はそれぞれ、主磁極層141b1のトレーリング側及びリーディング側に配置されている。補助磁極層141b5は、上述したように、ABS140a(スライダ端面140d)側の端部とは離隔した部分が主磁極層141b1と磁気的に接続されているが、補助シールド層141b6は、本実施形態においては主磁極層141b1と磁気的に接続されていない。
The auxiliary
補助磁極層141b5及び補助シールド層141b6のスライダ端面140d側の端部はそれぞれ、他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部141b51及びリーディングシールド部141b61となっている。トレーリングシールド部141b51は、主磁極層141b1のスライダ端面140d側の端部とトレーリングギャップ層141b2を介して対向している。また、リーディングシールド部141b61は、主磁極層141b1のスライダ端面140d側の端部とリーディングギャップ層141b2を介して対向している。このようなトレーリングシールド部141b51及びリーディングシールド部141b61を設けることにより、磁束のシャント効果によって、トレーリングシールド部141b51と主磁極層141b1の端部との間、及びリーディングシールド部141b61の端部と主磁極層141b1の端部との間における書込み磁界の磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読出し時のエラーレートを小さくすることができる。
Each end of the
なお、補助磁極層141b5又は補助シールド層141b6を適切に加工して、補助磁極層141b5又は補助シールド層141b6の一部を、主磁極層141b1のトラック幅方向の両側近傍に配置して、いわゆる側面シールドを付与することも可能である。この場合、磁束のシャント効果が増強される。
The auxiliary
なお、トレーリングシールド部141b51及びリーディングシールド部141b61の層厚方向の長さ(厚さ)は、主磁極層141b1の同方向の厚さの数十〜数百倍程度に設定されることが好ましい。また、トレーリングギャップ層141b2のギャップ長は、10〜100nm程度であることが好ましく、20〜50nm程度であれば、より好ましい。また、リーディングギャップ層141b7のギャップ長は、0.1μm以上であることが好ましい。
The length (thickness) of the trailing
補助磁極層141b5及び補助シールド層141b6は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ0.5〜4μm程度のNiFe、CoFeNi、CoFe、FeN又はFeZrN膜等から構成されている。また、トレーリングギャップ層141b2又はリーディングギャップ層141b7は、例えば、スパッタリング法、CVD法等を用いて形成された厚さ0.1〜3μm程度のAl2O3、SiO2、AlN又はDLC膜等から構成されている。
The auxiliary
本実施形態では、共鳴コイル層152bは、書込みコイル152の外周側の端部からその中間部までの部分における3層構造の1つの層として設けられており、リード層153とタップリード層155との間の部分となっている。また、共鳴コイル層152bは、絶縁層152dを挟む形で書込みコイル層152aとは離隔している。なお、この3層構造の積層の順序は、本実施形態のように、共鳴コイル層152b、絶縁層152d及び書込みコイル層152aでも良いし、その逆でも良い。ここで、共鳴コイル層152bに、マイクロ波励振信号を印加すると、主磁極層141b1の端部とトレーリングシールド部141b51との間に長手方向(磁気ディスク表面の面内又は略面内方向であってトラック方向)の共鳴用磁界が発生する。この共鳴用磁界は、磁気ディスクの磁気記録層の強磁性共鳴周波数FR又はその近傍の周波数を有するマイクロ波帯域の高周波磁界である。書込み時にこの長手方向の共鳴用磁界を磁気記録層に印加することによって、書込みに必要となる垂直方向(磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向)の書込み磁界強度を大幅に低減することができる。
In the present embodiment, the
書込みコイル絶縁層141b4は、書込みコイル141b3を取り囲んでおり、書込みコイル141b3を周囲の磁性層等から電気的に絶縁するために設けられている。書込みコイル部152c、書込みコイル層152a、共鳴コイル層152b、タップリード層155、並びにリード層154及び153は、例えば、フレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成された厚さ0.1〜5μm程度のCu膜等から構成されている。また、書込みコイル絶縁層141b4は、例えば、フォトリソグラフィ法等を用いて形成された厚さ0.5〜7μm程度の加熱キュアされたフォトレジスト等で構成されている。さらに、絶縁層152dは、例えば、厚さ0.1〜2μm程度の、書込みコイル絶縁層141b4と同様のフォトレジスト、又はスパッタリング法、CVD法等を用いて形成されたAl2O3、SiO2等から形成されている。
Write
以上、薄膜磁気ヘッドの構成について詳細に説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは上述した構成に限定されるものではなく、他の種々の構成をとり得ることは明らかである。 Although the configuration of the thin film magnetic head has been described in detail above, the thin film magnetic head of the present invention is not limited to the configuration described above, and it is obvious that various other configurations can be adopted.
図17は本実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路(書込みヘッド素子用配線部材)、リードライトIC回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。ただし、同図において、図9の場合と同じ構成要素には同じ参照番号が用いられている。 FIG. 17 is a circuit diagram showing a specific configuration of a transmission line (write head element wiring member), a read / write IC circuit, a microwave supply circuit, and a coupling and isolation circuit to the write head element in the present embodiment. . However, in the figure, the same reference numerals are used for the same components as in FIG.
図17に示すように、平衡型の書込み信号を出力するリードライトIC回路74は、マイクロ波伝送線路上に設けられた2つの方向性結合器80及び81を介して分波器170に接続されており、分波器170はインダクティブ書込みヘッド素子の書込み磁界を発生する主コイル171及びマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる副コイル172に接続されている。方向性結合器80及び81には、例えばバルンによって構成される平衡不平衡変換器82を介して例えばMMIC及びインピーダンス整合回路等によって構成されるマイクロ波発振器83が結合している。平衡不平衡変換器82及びマイクロ波発振器83はマイクロ波供給回路75(図7参照)に対応しており、方向性結合器80及び81は結合及びアイソレーション回路76(図7参照)に対応している。
As shown in FIG. 17, a read /
これら方向性結合器80及び81は、マイクロ波発振器83からのマイクロ波励振信号をリードライトIC回路74からの書込み信号に重畳させることにより、これらマイクロ波励振信号及び書込み信号が分波器170、従って主コイル171及び副コイル172に印加されることを許可するが、マイクロ波励振信号がリードライトIC回路74に印加されることは阻止するように構成されている。即ち、マイクロ波発振器83からのマイクロ波励振信号は、最初に平衡不平衡変換器82を通ることにより、位相が180°異なった2つの信号に変換される。この平衡となったマイクロ波励振信号と、リードライトIC回路74からの平衡型の書込み信号とは、2つの方向性結合器80及び81において重畳されて分波器170に印加される。その際、方向性結合器80及び81の特性から、マイクロ波励振信号がリードライトIC回路74の出力側に現れることはない。
These
分波器170は、伝送線路を共用して伝搬された書込み信号及びマイクロ波励振信号を分離させるための分離手段であり、これによって分離された書込み信号は主コイル171に印加され、マイクロ波励振信号は副コイル172に印加されてこの書込みヘッド素子が駆動される。
The
本実施形態における記録再生及び共鳴制御回路のその他の構成や、本実施形態の作用効果等は、図1の実施形態の場合と全く同じである。 Other configurations of the recording / reproducing and resonance control circuit in the present embodiment, the operational effects of the present embodiment, and the like are exactly the same as those in the embodiment of FIG.
図18は本発明のまたさらに他の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路(書込みヘッド素子用配線部材)、リードライトIC回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図である。本実施形態は、書込み磁界を発生する主コイルとマイクロ波帯共鳴用磁界を発生させる副コイルとが独立して設けられていると共に不平衡型の書込み信号によって駆動される薄膜磁気ヘッドを用いており、書込み信号及びマイクロ波励振信号を伝送線路を共用して伝搬させた後、分離して印加するように構成された場合である。ただし、図18において、図13の場合と同じ構成要素には同じ参照番号が用いられている。 FIG. 18 shows specific configurations of a transmission line (write head element wiring member), a read / write IC circuit, a microwave supply circuit, and a coupling and isolation circuit to a write head element in still another embodiment of the present invention. FIG. This embodiment uses a thin film magnetic head in which a main coil that generates a write magnetic field and a subcoil that generates a magnetic field for microwave band resonance are provided independently and is driven by an unbalanced write signal. In this case, the write signal and the microwave excitation signal are propagated by sharing the transmission line and then applied separately. However, in FIG. 18, the same reference numerals are used for the same components as in FIG.
図18に示すように、本実施形態では、リードライトIC回路130から不平衡型の書込み信号が出力され、これが方向性結合器80及び分波器180を介してインダクティブ書込みヘッド素子の主コイル181に印加されるように構成されている。従って、マイクロ波供給回路には平衡不平衡変換器が存在せず、マイクロ波発振器83からのマイクロ波励振信号が直接的に単一の方向性結合器80に印加されるように構成されている。この方向性結合器80には分波器180が接続されており、その出力端子には主コイル181及び副コイル182の一方の端子が接続されており、主コイル181及び副コイル182の他方の端子はリードライトIC回路130に直接的に接続されている。
As shown in FIG. 18, in the present embodiment, an unbalanced write signal is output from the read /
分波器180は、伝送線路を共用して伝搬された書込み信号及びマイクロ波励振信号を分離させるための分離手段であり、これによって分離された書込み信号は主コイル181に印加され、マイクロ波励振信号は副コイル182に印加されてこの書込みヘッド素子が駆動される。
The
本実施形態における記録再生及び共鳴制御回路のその他の構成や、本実施形態の作用効果等は、図1及び図14の実施形態の場合と全く同じである。 Other configurations of the recording / reproducing and resonance control circuit in the present embodiment, the operational effects of the present embodiment, and the like are exactly the same as those in the embodiment of FIGS.
図19は本発明のさらに他の実施形態における書込みヘッド素子への伝送線路、リードライトIC回路、マイクロ波供給回路、並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成を示す回路図であり、図20は図19に示した伝送線路並びに結合及びアイソレーション回路の具体的な構成例を展開して示す平面図であり、図21は図20に示した伝送線路の断面図である。本実施形態は、伝送線路をマイクロストリップ線路又はストリップ線路等の平面構造形の導波路で構成し、結合及びアイソレーション回路にオープンスタブを用いた場合である。ただし、図19において、図8及び図9の場合と同じ構成要素には同じ参照番号が用いられている。 19 is a circuit diagram showing a specific configuration of a transmission line to a write head element, a read / write IC circuit, a microwave supply circuit, and a coupling and isolation circuit according to still another embodiment of the present invention. FIG. 21 is a developed plan view showing a specific configuration example of the transmission line and the coupling and isolation circuit shown in FIG. 19, and FIG. 21 is a cross-sectional view of the transmission line shown in FIG. In the present embodiment, the transmission line is constituted by a waveguide having a planar structure such as a microstrip line or a strip line, and an open stub is used for a coupling and isolation circuit. However, in FIG. 19, the same reference numerals are used for the same components as those in FIGS. 8 and 9.
図19に示すように、平衡型の書込み信号を出力するリードライトIC回路74は、マイクロストリップ線路又はストリップ線路等の平面構造形の伝送線路を介してインダクティブ書込みヘッド素子の書込みコイル13b3(42)に接続されている。この伝送線路190は、マイクロストリップ線路の場合、図20及び図21に示すように、誘電体基板190aと、誘電体基板190aの表面に形成されたストリップ形状の線路導体190bと、誘電体基板190aの裏面に形成された接地導体190cとから主として構成されている。なお、図20において、(A)は誘電体基板190aの表面に形成されている導体部分、(B)は誘電体基板190aの内部に形成されている導体部分を示している。
As shown in FIG. 19, the read /
伝送線路190には、平衡不平衡変換器である平面構造形のバルン82の平衡出力端子が接続されている。バルン82の不平衡入力端子には、MMIC及びインピーダンス整合回路等によって構成されており、強磁性共鳴周波数FR又はその近傍の周波数、例えば1〜15GHz、を有するマイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振器83が接続されている。このバルン82は、本実施形態では、マイクロ波励振信号の周波数である強磁性共鳴周波数FRの1/4波長(電気長)の長さL3を有する4つのストリップ導体82a〜82dから主として構成されており、その不平衡入力端子に接続されているストリップ導体82a及び82bは誘電体基板190aの内部に形成されている。また、図21から明確に分かるように、線路導体190bとの結合点192に平衡出力端子として接続されているストリップ導体82c及び82dは、誘電体基板190aの表面に形成されている。これらストリップ導体82c及び82dは、誘電体基板190a内部のストリップ導体82a及び82bとそれぞれ対向して上下に結合するように構成されている。即ち、下側ストリップ導体82aと上側ストリップ導体82cとが上下で互いに対向して結合部を構成しており、下側ストリップ導体82bと上側ストリップ導体82dとが上下で互いに対向して結合部を構成している。
The
バルン82との結合点192から強磁性共鳴周波数FRの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さL2だけリードライトIC回路74方向によった位置の線路導体190bには、各々が強磁性共鳴周波数FRの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さL1のストリップ導体からなる2つのオープンスタブ191が接続されている。
このような長さL1のオープンスタブ191の付け根における入力インピーダンスはゼロに近く非常に小さいため、これから距離L2だけ離れた結合点192における入力インピーダンスは非常に大きくなる。その結果、バルン82からのマイクロ波励振信号はこの位置で反射され、リードライトIC回路74に印加されることが阻止される。このように、結合点192から距離L2だけ離れた位置に長さL1のオープンスタブ191を設けることによって、バルン82からのマイクロ波励振信号をリードライトIC回路74からの書込み信号に重畳させこれらマイクロ波励振信号及び書込み信号が書込みコイル13b3に印加されることを許可するが、マイクロ波励振信号がリードライトIC回路74に印加されることは阻止することとなる。即ち、マイクロ波発振器83からのマイクロ波励振信号は、最初にバルン82を通ることにより、位相が180°異なった2つの信号に変換される。この平衡となったマイクロ波励振信号と、リードライトIC回路74からの平衡型の書込み信号とは、結合点192において重畳されて書込みコイル13b3に印加され書込みヘッド素子を駆動する。その際、オープンスタブ191の効果から、マイクロ波励振信号がリードライトIC回路74の出力側に現れることはない。
Since the input impedance at the base of the
結合部を構成する下側ストリップ導体82a及び82bの幅W1(図21参照)と、上側ストリップ導体82c及び82dの幅W2(図21参照)との一方が他方に対して、最大で5%広くなるように構成することが望ましく、最大で3%広くなるように構成することがより望ましい。これにより、結合における損失変化を許容範囲に収めつつ製造上のばらつきを吸収することが可能となる。以下、この点について詳しく説明する。
One of the width W 1 (see FIG. 21) of the
図22は下側ストリップ導体及び上側ストリップ導体幅の比に対する結合損失の変化を表わす特性図である。 FIG. 22 is a characteristic diagram showing a change in coupling loss with respect to the ratio of the lower strip conductor and the upper strip conductor width.
ただし、この特性は、下側ストリップ導体の幅W1をW1=0.5mm一定とし、上側ストリップ導体の幅W2を減少させて、その導体幅比W2/W1を−2%、−3%、−4%、−5%とした場合の下側ストリップ導体及び上側ストリップ導体の結合損失の変化を求めたものである。下側ストリップ導体及び上側ストリップ導体の厚さは一定である。上側ストリップ導体の幅W2を一定とし、下側ストリップ導体の幅W1を減少させた場合も同様の結果が得られることは明らかである。 However, this characteristic is that the width W 1 of the lower strip conductor is constant at W 1 = 0.5 mm, the width W 2 of the upper strip conductor is decreased, and the conductor width ratio W 2 / W 1 is −2%, This is a change in coupling loss between the lower strip conductor and the upper strip conductor when −3%, −4%, and −5%. The thickness of the lower strip conductor and the upper strip conductor is constant. The width W 2 of the upper strip conductors is constant, it is clear that the lower strip conductors Similar results the width W 1 reduced is obtained.
同図より、導体幅比W2/W1が3%以内であれば、結合損失変化が±1dBの範囲内に収まることが分かる。従って、下側ストリップ導体の幅W1と上側ストリップ導体の幅W2との一方が他方に対して最大で3%広くなるように構成することが望ましい。 From the figure, it can be seen that if the conductor width ratio W 2 / W 1 is within 3%, the coupling loss change is within the range of ± 1 dB. Therefore, it is desirable that one of the width W 2 of width W 1 and the upper strip conductors of the lower strip conductor is configured to be 3% wider at the maximum with respect to the other.
実際には、ストリップ導体をエッチングで作成する際にその精度のばらつきを吸収するため、一方が他方に対して最大で5%広くなるように構成することが望ましい。以下、この点について説明する。 Actually, in order to absorb variations in accuracy when the strip conductor is formed by etching, it is desirable that one of the conductors is widened by 5% at the maximum relative to the other. Hereinafter, this point will be described.
磁気ディスクドライブ装置において、その配線部材、特にHGAの部分の配線部材の基板はポリイミド(誘電率が3.5程度)によるフレキシブル基板であり、その上に形成される導体幅は、0.5mm〜1.0mm程度である。このような基板上に下側ストリップ導体及び上側ストリップ導体を形成する場合、通常はエッチングが用いられるが、このエッチングが正常に行われるか、オーバーエッチングされるか、又はアンダーエッチングされるかによって形成される導体の幅が異なってくる。 In the magnetic disk drive, the wiring member, particularly the wiring member substrate in the HGA portion, is a flexible substrate made of polyimide (with a dielectric constant of about 3.5), and the conductor width formed thereon is 0.5 mm to It is about 1.0 mm. When forming a lower strip conductor and an upper strip conductor on such a substrate, etching is usually used, but it is formed depending on whether this etching is performed normally, overetched, or underetched. The width of the conductors to be used will be different.
図23はこのエッチングによる導体幅の相違を説明するための図である。 FIG. 23 is a diagram for explaining the difference in conductor width due to this etching.
同図において、aは正常なエッチングが行われた場合の導体の側面を表わしており、この場合の導体幅がWであるとする。bはオーバーエッチングが行われた場合の導体の側面を表わしており、cはアンダーエッチングが行われた場合の導体の側面を表わしている。オーバーエッチングが行われた場合の導体の側面b、及びアンダーエッチングが行われた場合の導体の側面cと導体平面とのなす角度は最大で45°である。従って、オーバーエッチングが行われた場合、導体幅は最小で(W−2t)となる。また、アンダーエッチングが行われた場合、導体幅は最大で(W+2t)となる。ただし、tは導体の厚さである。 In the figure, a represents the side surface of the conductor when normal etching is performed, and the conductor width in this case is assumed to be W. b represents the side surface of the conductor when over-etching is performed, and c represents the side surface of the conductor when under-etching is performed. The maximum angle between the conductor side surface b when over-etching is performed and the conductor side surface c when under-etching is performed and the conductor plane is 45 °. Therefore, when over-etching is performed, the conductor width is minimum (W−2t). When under etching is performed, the conductor width is (W + 2t) at the maximum. Where t is the thickness of the conductor.
フレキシブル基板上に形成される導体(銅箔)の厚さは、18μm、35μm、70μm等と複数種類あるが、マイクロ波を扱う場合は表皮効果によって電流が表面しか流れないため、及び薄い方が安価であり、HGAのサスペンションの柔軟性を損なわないため、通常は、18μmの銅箔を用いている。従って、導体幅は最大で36μm(0.036mm)のばらつきを有することとなる。 There are multiple types of conductors (copper foil) formed on a flexible substrate, such as 18 μm, 35 μm, and 70 μm. However, when microwaves are used, current flows only on the surface due to the skin effect, and the thinner one is Usually, 18 μm copper foil is used because it is inexpensive and does not impair the flexibility of the HGA suspension. Therefore, the conductor width has a maximum variation of 36 μm (0.036 mm).
上側ストリップ導体と下側ストリップ導体との間で、導体幅が最大のばらつきを有するのは、例えば、図24に示すように、上側ストリップ導体がオーバーエッチングであり、下側ストリップ導体が正常エッチング又はアンダーエッチングの場合である。この場合、上側ストリップ導体の下面の幅が、最大で2倍の導体厚2tだけ狭くなるため、その分、即ち2tだけ上側ストリップ導体の幅を広く形成すれば、上側ストリップ導体と下側ストリップ導体との結合量は変化しないこととなる。ここで、2t=36μm(0.036mm)は本来の導体幅0.5mmの約7.2%のばらつきに相当する。しかしながら、7.2%の変化を与えることは、図22の特性図からも分かるように、特性変化があまりにも大きいため、上側ストリップ導体の幅を最大で5%広くするように設定すれば、7.2%の最大ばらつきの場合にも、2.2%の導体幅変化となり、これにより、図22からも、結合損失変化が±1dBの範囲内に収まることが分かる。 The reason why the conductor width has the largest variation between the upper strip conductor and the lower strip conductor is that, for example, as shown in FIG. 24, the upper strip conductor is over-etched and the lower strip conductor is normally etched or This is a case of under etching. In this case, since the width of the lower surface of the upper strip conductor is narrowed by a conductor thickness 2t which is twice as much as the maximum, if the width of the upper strip conductor is increased by that amount, that is, 2t, the upper strip conductor and the lower strip conductor are formed. The amount of binding with will not change. Here, 2t = 36 μm (0.036 mm) corresponds to a variation of about 7.2% of the original conductor width of 0.5 mm. However, giving a change of 7.2% is so large that the characteristic change is too large as can be seen from the characteristic diagram of FIG. 22, so if the width of the upper strip conductor is set to be 5% wider at the maximum, Even in the case of the maximum variation of 7.2%, the conductor width change is 2.2%, and as a result, it can be seen from FIG. 22 that the coupling loss change is within the range of ± 1 dB.
なお、導体幅が0.5mmより狭い場合では、最大ばらつき36μmは、より大きな割合を占めることとなる。例えば、導体幅が0.2mmの場合では、0.036/0.2=17.5%となる。このような大きなばらつきは、導体幅の補正では吸収することができないことのみならず、導体幅が17.5%も変化すると、インピーダンスそのものが変化するので、このような条件でストリップ導体を上下結合すること自体が間違いである。従って、本発明の対象外となる。 When the conductor width is narrower than 0.5 mm, the maximum variation of 36 μm occupies a larger proportion. For example, when the conductor width is 0.2 mm, 0.036 / 0.2 = 17.5%. Such large variations cannot be absorbed by the correction of the conductor width, but when the conductor width changes by 17.5%, the impedance itself changes. Doing itself is a mistake. Therefore, it is out of the scope of the present invention.
また、導体幅が0.5mmより広い場合では、最大ばらつき36μmは、より小さな割合を占めることとなる。例えば、導体幅が1mmの場合では、0.036/1=3.6%となる。従って、この場合、導体幅を多少幅を広くしても、元々36μm程度のばらつき値は相対的に小さいので、問題とはならない。このように、ストリップ導体を上下結合する場合、導体幅の広い方が、エッチングによるばらつきの相対値が少なくなる。従って、これは本発明の対象内である。 When the conductor width is wider than 0.5 mm, the maximum variation of 36 μm occupies a smaller ratio. For example, when the conductor width is 1 mm, 0.036 / 1 = 3.6%. Therefore, in this case, even if the width of the conductor is increased to some extent, the variation value of about 36 μm is originally relatively small, so that there is no problem. As described above, when the strip conductors are vertically coupled, the relative value of the variation due to etching decreases as the conductor width increases. This is therefore within the scope of the present invention.
リードライトIC回路74とインダクティブ書込みヘッド素子の書込みコイル13b3(42)とを接続する同一平面結合の伝送線路190における線路導体190bの線路間隔Dは、強磁性共鳴周波数FRの1/4波長(電気長)未満であることが望ましい。以下、この点について説明する。
Line distance D between the
図25は互いに平行な2つの線路導体を集中定数回路として表わした場合の等価回路図である。 FIG. 25 is an equivalent circuit diagram when two line conductors parallel to each other are represented as a lumped constant circuit.
伝送線路、即ち互いに平行な2つの線路導体は、分布定数回路であるが、これをインピーダンスを求めるために集中定数回路に置き換えると、図25(A)のように表わされる。各コイル要素のインダクタンスをL、各コンデンサ要素のキャパシタンスをCとすると、この線路のインピーダンスZ0は、Z0=√(L/C)となる。ここで、線路間隔D(電気長)が波長に対して充分に短い場合は、線路間に存在する誘電体(樹脂、空気等)は、コンデンサとして振る舞う。 The transmission line, that is, two line conductors parallel to each other, is a distributed constant circuit. When this is replaced with a lumped constant circuit in order to obtain the impedance, it is expressed as shown in FIG. When the inductance of each coil element is L and the capacitance of each capacitor element is C, the impedance Z 0 of this line is Z 0 = √ (L / C). Here, when the line spacing D (electric length) is sufficiently short with respect to the wavelength, the dielectric (resin, air, etc.) existing between the lines behaves as a capacitor.
これに対して、線路間隔D(電気長)が広くなり波長に対して無視出来なくなると、等価回路は図25(B)のように変わる。これは、線路間隔D(電気長)が1/4波長の場合であり、線路間に並列共振回路が接続された場合と同じ等価回路となる。この時のインピーダンスZ0は、Z0=√(L/C)におけるCが、
並列共振回路の共振点未満の周波数では、コンデンサとなり、
並列共振回路の共振点を越える周波数では、コイルとなり、
共振点では、無限大の抵抗となる。
On the other hand, when the line interval D (electrical length) becomes wide and cannot be ignored with respect to the wavelength, the equivalent circuit changes as shown in FIG. This is a case where the line interval D (electric length) is ¼ wavelength, and is the same equivalent circuit as when a parallel resonant circuit is connected between the lines. The impedance Z 0 at this time is such that C in Z 0 = √ (L / C) is
At frequencies below the resonance point of the parallel resonant circuit, it becomes a capacitor,
At frequencies exceeding the resonance point of the parallel resonant circuit, it becomes a coil,
At the resonance point, the resistance is infinite.
線路間隔D(電気長)がさらに広くなり1/2波長となった場合は、等価回路は図25(C)のようになる。この場合、線路間に直列共振回路が挿入された場合と等価となる。 When the line spacing D (electrical length) is further increased to ½ wavelength, the equivalent circuit is as shown in FIG. This is equivalent to the case where a series resonant circuit is inserted between the lines.
このように、線路間隔D(電気長)が、波長に対して無視出来ない距離、又は1/4波長の整数倍となる場合は、Z0=√(L/C)における平方根内の分母の項(コンデンサでないといけない)の条件が成立しないので、インピーダンスが計算値と相当異なった値になり、伝送線路としての役目が出来なくなる。この条件変化は、線路間隔D(電気長)が1/4波長の整数倍となった際に起こる。従って、このZ0=√(L/C)の条件を守るため、即ち伝送線路しての特性を保つためには、線路間隔D(電気長)をなるべく短く、少なくとも1/4波長未満とする必要がある。 Thus, when the line spacing D (electrical length) is a non-negligible distance with respect to the wavelength or an integral multiple of a quarter wavelength, the denominator within the square root in Z 0 = √ (L / C) Since the condition of the term (must be a capacitor) is not satisfied, the impedance is considerably different from the calculated value, and the role as a transmission line cannot be performed. This condition change occurs when the line interval D (electric length) is an integral multiple of a quarter wavelength. Therefore, in order to keep the condition of Z 0 = √ (L / C), that is, to maintain the characteristics as a transmission line, the line interval D (electric length) is made as short as possible and at least less than ¼ wavelength. There is a need.
本実施形態における記録再生及び共鳴制御回路のその他の構成や、本実施形態の作用効果等は、図1、図14及び図18の実施形態の場合と全く同じである。 Other configurations of the recording / reproducing and resonance control circuit in the present embodiment, the operational effects of the present embodiment, and the like are exactly the same as those in the embodiments of FIGS.
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。 All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
10 磁気ディスク
10a ディスク基板
10b 磁化配向層
10c 軟磁性裏打ち層
10d 中間層
10e 磁気記録層
10f 保護層
11 スピンドルモータ
12 HGA
13 薄膜磁気ヘッド
14 アセンブリキャリッジ装置
15 ピボットベアリング軸
16 キャリッジ
17 VCM
18 駆動アーム
19 記録再生及び共鳴制御回路
20 ロードビーム
21 フレクシャ
22 書込みヘッド素子用配線部材
22a 上側接地導体
22b、22c 誘電体層
22d 導体線路
23 ワイヤ
30、140 スライダ基板
30a、140a ABS
30b、140b 素子形成面
30c、30d、140c、140d スライダ端面
31、141 磁気ヘッド素子
31a、141a MR読出しヘッド素子
31a1、141a1 MR積層体
31a2、141a2 下部シールド層
31a3、141a3 上部シールド層
31b、141b インダクティブ書込みヘッド素子
31b1、40、141b1、150 主磁極層
31b11、141b11 主磁極ヨーク層
31b12、141b12 主磁極主要層
31b2、141b2 トレーリングギャップ層
31b3、42、131、141b3、152 書込みコイル
31b4、141b4 書込みコイル絶縁層
31b5、41、141b5、151 補助磁極層
31b51、141b51 トレーリングシールド部
31b6、141b6 補助シールド層
31b61、141b61 リーディングシールド部
31b7、141b7 リーディングギャップ層
32、142 被覆部
33、34、35、36、143、144、145、146、147 端子電極
43、44、153、154 リード層
60、61 磁束
70 モータドライバ
71 VCMドライバ
72 HDC
73 コンピュータ
74、130 リードライトIC回路
74a ヘッドアンプ
74b リードライトチャネル
75 マイクロ波供給回路
76 結合及びアイソレーション回路
80、81、110、111 方向性結合器
82 平衡不平衡変換器
82a、82b、82c、82d ストリップ導体
83 マイクロ波発振器
110a、110b、190 伝送線路
152a 書込みコイル層
152b 共鳴コイル層
152c 書込みコイル部
155 タップリード層
170、180 分波器
171、181 主コイル
172、182 副コイル
190a 誘電体基板
190b 線路導体
190c 接地導体
191 オープンスタブ
192 結合点
DESCRIPTION OF
13 Thin Film
18
30b, 140b
73
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008116979A JP2009266334A (en) | 2008-04-28 | 2008-04-28 | Magnetic recording/reproducing device including thin-film magnetic head having microwave band magnetic driving function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008116979A JP2009266334A (en) | 2008-04-28 | 2008-04-28 | Magnetic recording/reproducing device including thin-film magnetic head having microwave band magnetic driving function |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009266334A true JP2009266334A (en) | 2009-11-12 |
Family
ID=41391978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008116979A Withdrawn JP2009266334A (en) | 2008-04-28 | 2008-04-28 | Magnetic recording/reproducing device including thin-film magnetic head having microwave band magnetic driving function |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009266334A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014225862A (en) * | 2013-04-18 | 2014-12-04 | Tdk株式会社 | High-frequency amplifier circuit, semiconductor device, and magnetic record/playback system |
| US8988813B2 (en) | 2013-05-20 | 2015-03-24 | Tdk Corporation | Microwave-assisted magnetic recording and reproducing device |
-
2008
- 2008-04-28 JP JP2008116979A patent/JP2009266334A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014225862A (en) * | 2013-04-18 | 2014-12-04 | Tdk株式会社 | High-frequency amplifier circuit, semiconductor device, and magnetic record/playback system |
| US8988813B2 (en) | 2013-05-20 | 2015-03-24 | Tdk Corporation | Microwave-assisted magnetic recording and reproducing device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4697280B2 (en) | Thin-film magnetic head with magnetic drive function and magnetic recording / reproducing apparatus | |
| US7920357B2 (en) | Magnetic recording method using ferromagnetic resonance and thin-film magnetic head for using the method | |
| JP4811471B2 (en) | Thin-film magnetic head with magnetic drive function and magnetic recording / reproducing apparatus | |
| US8094399B2 (en) | Magnetic recording apparatus provided with microwave-assisted head | |
| US8351155B2 (en) | Perpendicular magnetic recording system with spin torque oscillator and control circuitry for fast switching of write pole magnetization | |
| US8446690B2 (en) | Perpendicular magnetic recording write head with spin torque oscillator for fast switching of write pole magnetization | |
| US7952827B2 (en) | Heat-assisted magnetic recording method using eddy current and head for heat-assisted magnetic recording | |
| US9589581B2 (en) | Microwave-assisted magnetic recording head and magnetic recording apparatus including the same | |
| JP2009301695A (en) | Thin-film magnetic head for microwave assist and microwave-assisted magnetic recording method | |
| US8467150B2 (en) | Recording head, disk drive with recording head, and recording method using recording head | |
| WO2011030449A1 (en) | Three-dimensional magnetic recording and playback device | |
| JP3922303B1 (en) | Composite thin film magnetic head, magnetic head assembly, and magnetic disk drive apparatus | |
| JP4176062B2 (en) | Magnetoresistive element, thin film magnetic head, head gimbal assembly, head arm assembly, and magnetic disk apparatus | |
| US8988813B2 (en) | Microwave-assisted magnetic recording and reproducing device | |
| JP4941481B2 (en) | Thin-film magnetic head with magnetic drive function and magnetic recording / reproducing apparatus | |
| JP2006134388A (en) | Thin film magnetic head | |
| JP2009266334A (en) | Magnetic recording/reproducing device including thin-film magnetic head having microwave band magnetic driving function | |
| JP2010097628A (en) | Thin-film magnetic head with microwave band magnetic driving function and magnetic recording and reproducing device | |
| JPH10334418A (en) | Magnetic head, method of manufacturing the same, and magnetic recording apparatus using the magnetic head | |
| JP2002032904A (en) | Magnetic head and magnetic information recording / reproducing apparatus using the same | |
| JP4586884B2 (en) | Magnetic recording / reproducing apparatus including a thin film magnetic head with a microwave band magnetic drive function | |
| JP2010003329A (en) | Magnetic recording/reproducing device provided with thin-film magnetic head having function of magnetic driving in microwave band | |
| JP2008034075A (en) | Thin-film magnetic head internally provided with magnetic layer including non-magnetic layer | |
| JP2007323761A (en) | Thin-film magnetic head equipped with coil insulating layer with regulated coefficient of thermal expansion and young's modulus | |
| JP2000113420A (en) | Magnetoresistive magnetic head |
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: 20110705 |