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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 PDF

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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
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JP
Japan
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write
magnetic
magnetic field
generating means
magnetic recording
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Application number
JP2008116979A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ikeda
博 池田
Saori Kajiwara
さをり 梶原
Kiyoshi Noguchi
潔 野口
Toshitake Sato
勇武 佐藤
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic recording/reproducing device including a thin-film magnetic head having a microwave magnetic driving function, capable of highly accurately writing a data signal in a magnetic recording medium having a large coercive force without heating, preventing the damaging of a magnetic recording read/write signal circuit, and preventing the distortion of a write signal. <P>SOLUTION: The magnetic recording/reproducing device is provided with a magnetic recording medium, a thin-film magnetic head having a write magnetic field generating means and a resonance magnetic field generating means for generating a microwave band resonance magnetic field having a ferromagnetic resonance frequency F<SB>R</SB>of a magnetic recording layer or a frequency of the vicinity according to a microwave oscillating signal, a write signal generating means, a microwave oscillating means, and a combining and isolating means for combining together the microwave oscillating signal and the write signal to apply the microwave oscillating signal to the resonance magnetic field generating means and to apply the write signal to the write magnetic field generating means, and blocking the application of the microwave oscillating signal to the write signal generating means. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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/k・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、k: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 Patent Document 1, an electron emission source is used to irradiate a magnetic recording medium with electrons, the recording portion of the magnetic recording medium is heated and heated to lower the coercive force, and then the magnetic recording head uses a magnetic recording head. Information can be recorded. In Patent Document 2, a scatterer constituting a near-field optical probe provided in contact with the main magnetic pole of a perpendicular magnetic recording head is irradiated with laser light using a semiconductor laser element provided in the head. A technique for generating near-field light and applying the near-field light to a magnetic recording medium to increase the temperature of the magnetic recording medium is disclosed.

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. .

特開2001−250201号公報JP 2001-250201 A 特開2004−158067号公報JP 2004-158067 A 特開2007−299460号公報JP 2007-299460 A J. Zhu,“Recording Well Below Medium Coercivity Assisted by LocalizedMicrowave Utilizing Spin Transfer”, Digest of MMM, 2005J. Zhu, “Recording Well Below Medium Coercivity Assisted by Localized Microwave Utilizing Spin Transfer”, Digest of MMM, 2005

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F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F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F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F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F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F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, reference numeral 10 denotes a plurality of magnetic disks rotated around a rotation axis 11 a by a spindle motor 11, and 12 denotes a magnetic disk 10. An HGA 14 for appropriately making the thin film magnetic head (slider) 13 for writing and reading data signals to face the surface of each magnetic disk 10 positions the magnetic head slider 13 on a track of the magnetic disk 10. An assembly carriage device for each is shown.

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 assembly carriage device 14 mainly includes a carriage 16 that can be angularly swung about a pivot bearing shaft 15 and a voice coil motor (VCM) 17 that drives the carriage 16 to be swung angularly. A base of a plurality of drive arms 18 stacked in the direction of the pivot bearing shaft 15 is attached to the carriage 16, and the HGA 12 is fixed to the tip of each drive arm 18. A single magnetic disk 10, a single drive arm 18, and a single HGA 12 may be provided in the magnetic recording / reproducing apparatus.

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, reference numeral 19 denotes a recording / reproducing and resonance control circuit for controlling writing and reading operations of the thin-film magnetic head 13 and controlling a microwave excitation signal for ferromagnetic resonance, which will be described later.

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 HGA 12 is applied to a thin film magnetic head 13, a load beam 20 and a flexure 21 made of a metal conductive material for supporting the thin film magnetic head 13, and a write head element of the thin film magnetic head 13. And a write head element wiring member 22 which is a transmission line for passing a write signal and a microwave excitation signal. Although not shown, the HGA 12 is also provided with a read head element wiring member for applying a constant current to the read head element to extract a read output voltage.

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 magnetic head 13 is attached to one end of an elastic flexure 21. The flexure 21 and the load beam 20 to which the other end is attached constitute a suspension for supporting the thin film magnetic head 13.

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 element wiring member 22 are formed of strip lines having ground conductors on the upper and lower sides. That is, as shown in FIG. 2, copper (Cu) is interposed between the load beam 20 constituting the lower ground conductor and the upper ground conductor 22a via dielectric layers 22b and 22c made of a dielectric material such as polyimide, for example. Thus, the conductor line 22d is sandwiched. As the write head element wiring member 22, a pair of strip lines is formed in parallel with the load beam surface. In this embodiment, the tip of the strip line on the magnetic head side is connected to the terminal electrode of the write head element by wire bonding using the wire 23. On the other hand, although not shown, the read head element wiring member is formed of a normal lead conductor, and the tip thereof is connected to the terminal electrode of the read head element by wire bonding in this embodiment. You may comprise so that a wiring member and a terminal electrode may be connected by ball bonding, without using wire bonding.

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 magnetic head 13 in this embodiment, and FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a write coil of this thin film magnetic head.

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 magnetic head 13 corresponds to a slider substrate 30 having an air bearing surface (ABS) 30a processed so as to obtain an appropriate flying height, and one side surface when the ABS 30a is a bottom surface. The magnetic head element 31 provided on the element forming surface 30b perpendicular to the ABS 30a, the covering portion 32 provided on the element forming surface 30b so as to cover the magnetic head element 31, and the layer surface of the covering portion 32 exposed. And four terminal electrodes 33, 34, 35 and 36.

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 write head element 31b for writing the data signal to the magnetic disk. The terminal electrodes 33 and 34 are electrically connected to the MR read head element 31a, and the terminal electrodes 35 and 36 are electrically connected to the inductive write head element 31b. The terminal electrodes 33, 34, 35, and 36 are not limited to the positions shown in FIG. 3, and may be provided in any arrangement on any position of the element formation surface 30b. For example, it may be provided on the slider end surface 30c on the surface opposite to the ABS 30a.

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 write head element 31b, one end of each element reaches the slider end face 30d on the surface on the ABS 30a side. Here, the slider end surface 30 d is a surface other than the ABS 30 a of the medium facing surface facing the magnetic disk of the thin film magnetic head 13, and is a surface mainly composed of the end surface of the covering portion 32. When one end of the MR read head element 31a and the inductive write head element 31b is opposed to the magnetic disk, the data signal is read by sensing the signal magnetic field and the data signal is written by applying the signal magnetic field. Note that an extremely thin coating such as diamond-like carbon (DLC) may be applied to one end of each element reaching the slider end face 30d and the vicinity thereof for protection.

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 write head element 31 b includes a main magnetic pole layer 40 as a main magnetic pole that generates a write magnetic field from an end on the ABS 30 a (slider end face 30 d) side when writing a data signal, The part separated from the end part on the end face 30d) side has an auxiliary magnetic pole layer 41 as an auxiliary magnetic pole magnetically connected to the main magnetic pole layer 40, and a spiral shape, and the main magnetic pole is at least in one turn. And a write coil 42 formed so as to pass between the layer 40 and the auxiliary magnetic pole layer 41.

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F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 entire write coil 42 is a common coil for generating a write magnetic field and for generating a resonant magnetic field. Here, by supplying a write signal from the terminal electrodes 35 and 36 to the write coil 42 via the lead layers 43 and 44, a magnetic flux serving as a write magnetic field is generated in the magnetic circuit formed by the main magnetic pole layer 40 and the auxiliary magnetic pole layer 41. Can be made. Furthermore, the write coil 42 by flowing microwave excitation signal, the ferromagnetic resonance frequency F R, or the resonance magnetic field is a high frequency magnetic field of the microwave band having a frequency in the vicinity thereof of the magnetic recording layer of the magnetic disk occurs To do.

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 write coil 42 as a common coil for generating a write magnetic field and a resonance magnetic field, the configuration is simplified, and the resonance magnetic field generating coil and the write magnetic field generating coil are separated from each other. Compared with the case where it is provided, the interference of the drive current can be greatly reduced. In addition, since both the resonance magnetic field generating coil and the write magnetic field generating coil itself can be sufficiently close to the trailing gap, the generation efficiency of the write magnetic field and the resonance magnetic field is improved.

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 magnetic head 13 in this embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

同図において、30はアルティック(Al−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, reference numeral 30 denotes a slider substrate made of AlTiC (Al 2 O 3 —TiC) or the like, and has an ABS 30a facing the surface of the magnetic disk. On the element formation surface 30b of the slider substrate 30, an MR read head element 31a, an inductive write head element 31b, and a covering portion 32 that protects these elements are mainly formed.

MR読出しヘッド素子31aは、MR積層体31a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31a及び上部シールド層31aとを含んでいる。MR積層体31a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31a及び上部シールド層31aは、MR積層体31a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31aがCIP−GMR多層膜からなる場合、下部シールド層31a及び上部シールド層31aの各々とMR積層体31a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31a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31a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31a及び上部シールド層31a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31a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31a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31a及び上部シールド層31a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31b(40)と、トレーリングギャップ層31bと、書込みコイル31b(42)と、書込みコイル絶縁層31bと、補助磁極層31b(41)と、補助シールドとしての補助シールド層31bと、リーディングギャップ層31bとを備えている。 The inductive write head element 31b is for perpendicular magnetic recording, and includes a main magnetic pole layer 31b 1 (40), a trailing gap layer 31b 2 , a write coil 31b 3 (42), a write coil insulating layer 31b 4, and an auxiliary A magnetic pole layer 31b 5 (41), an auxiliary shield layer 31b 6 as an auxiliary shield, and a leading gap layer 31b 7 are provided.

主磁極層31bは、書込みコイル31b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31b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 magnetic pole layer 31b 1 is a magnetic path for guiding the magnetic flux generated by applying the write current to the write coil 31b 3 while converging it to the magnetic recording layer of the magnetic disk to be written. and a yoke layer 31b 11 and the main magnetic pole main layer 31b 12. Here, the main magnetic pole layer 31b 1 ABS30a the thickness direction length at the end of the (slider end surface 30d) side (thickness), decreases and corresponds to the layer thickness of the main magnetic pole main layer 31b 12 only ing. As a result, when writing a data signal, a fine write magnetic field corresponding to a higher recording density can be generated from this end. The main magnetic pole yoke layer 31b 11 and the main magnetic pole main layer 31b 12 are formed by using, for example, a sputtering method, a pattern plating method including a frame plating method, etc., and have a thickness of about 0.5 to 3.5 μm, respectively. It is composed of a NiFe, CoFeNi, CoFe, FeN or FeZrN film having a thickness of about 0.1 to 1 μm.

補助磁極層31b及び補助シールド層31bは、それぞれ、主磁極層31b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31b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31bと磁気的に接続されているが、補助シールド層31bは、本実施形態においては主磁極層31bと磁気的に接続されていない。 Auxiliary pole layer 31b 5 and the auxiliary shield layer 31b 6, respectively, are disposed on the trailing side and the leading side of the main magnetic pole layer 31b 1. Auxiliary pole layer 31b 5, as described above, ABS30a but spaced portions to the end portions of the (slider end surface 30d) side is the main magnetic pole layer 31b 1 and magnetically coupled, the auxiliary shield layer 31b 6 is not the main magnetic pole layer 31b 1 and magnetically connected in this embodiment.

補助磁極層31b及び補助シールド層31b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31bのスライダ端面30d側の端部とトレーリングギャップ層31b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31bのスライダ端面30d側の端部とリーディングギャップ層31b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31b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31b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 slider end surface 30d side of the auxiliary magnetic pole layer 31b 5 and the auxiliary shield layer 31b 6, respectively, the layer cross-section has a broad trailing shield section 31b 51 and the leading shield section 31b 61 than other portions. Trailing shield section 31b 51 is opposed through the end portion and the trailing gap layer 31b 2 of the slider end surface 30d side of the main magnetic pole layer 31b 1. Further, the leading shield section 31b 61 is opposed through the end portion and the leading gap layer 31b 2 of the slider end surface 30d side of the main magnetic pole layer 31b 1. By providing the trailing shield part 31b 51 and the leading shield part 31b 61 as described above, due to the shunt effect of the magnetic flux, between the trailing shield part 31b 51 and the end of the main magnetic pole layer 31b 1 and the leading shield part 31b. magnetic field gradient of the write field between the end portion and the end portion of the main magnetic pole layer 31b 1 61 becomes steeper. As a result, the jitter of the signal output is reduced, and the error rate at the time of reading can be reduced.

なお、補助磁極層31b又は補助シールド層31bを適切に加工して、補助磁極層31b又は補助シールド層31bの一部を、主磁極層31b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 magnetic pole layer 31b 5 or the auxiliary shield layer 31b 6 is appropriately processed, and a part of the auxiliary magnetic pole layer 31b 5 or the auxiliary shield layer 31b 6 is arranged near both sides of the main magnetic pole layer 31b 1 in the track width direction. Thus, it is possible to provide a so-called side shield. In this case, the shunt effect of magnetic flux is enhanced.

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31b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31b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31b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 shield part 31b 51 and the leading shield part 31b 61 in the layer thickness direction is set to about several tens to several hundreds times the thickness of the main magnetic pole layer 31b 1 in the same direction. It is preferable. In addition, the gap length of the trailing gap layer 31b 2 is preferably about 10 to 100 nm, and more preferably about 20 to 50 nm. Further, the gap length of the leading gap layer 31b 7 is preferably 0.1μm or more.

補助磁極層31b及び補助シールド層31b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31b又はリーディングギャップ層31b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(Al)、酸化シリコン(SiO)、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 magnetic pole layer 31b 5 and the auxiliary shield layer 31b 6 are formed of, for example, a NiFe, CoFeNi, CoFe, FeN, or FeZrN film having a thickness of about 0.5 to 4 μm formed by using a pattern plating method including a frame plating method. It is composed of In addition, the trailing gap layer 31b 2 or the leading gap layer 31b 7 is formed by using, for example, alumina (Al 2 O 3 ) or silicon oxide (0.1 to 3 μm thick) formed by sputtering, CVD, or the like. SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), DLC film, or the like.

本実施形態では、書込みコイル31b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31b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F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 write coil 31b 3 so that a longitudinal direction is provided between the end portion of the main magnetic pole layer 31b 1 and the trailing shield portion 31b 51 as will be described later. A resonance magnetic field is generated in the direction (in the plane of the magnetic disk surface or substantially in the plane and in the track direction). The resonance magnetic field is a high frequency magnetic field of the microwave band having a ferromagnetic resonance frequency F R or frequency in the vicinity thereof of the magnetic recording layer of the magnetic disk. By applying this longitudinal resonance magnetic field to the magnetic recording layer at the time of writing, the writing magnetic field strength in the vertical direction (direction perpendicular to or substantially perpendicular to the surface of the magnetic recording layer) required for writing is greatly reduced. be able to.

書込みコイル絶縁層31bは、書込みコイル31bを取り囲んでおり、書込みコイル31b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31b(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31b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 coil insulating layer 31b 4 surrounds the write coil 31b 3, is provided in order to electrically insulate the write coil 31b 3 from around the magnetic layer. The write coil 31b 3 (40) and the lead layers 43 and 44 (see FIG. 4) are composed of, for example, a Cu film having a thickness of about 0.1 to 5 μm formed by using a frame plating method, a sputtering method, or the like. Has been. The write coil insulation layer 31b 4 are formed, for example, a photoresist or the like which is heat curing thickness of about 0.5~7μm which are formed by photolithography or the like.

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 magnetic head 13 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 other various configurations can be adopted.

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 magnetic disk 10 will be described with reference to FIG. The magnetic disk 10 is for perpendicular magnetic recording. On the disk substrate 10a, a magnetic orientation layer 10b, a soft magnetic backing layer 10c that functions as a part of a magnetic flux loop circuit, an intermediate layer 10d, a magnetic recording layer 10e, It has a multilayer structure in which protective layers 10f are sequentially laminated. The magnetization orientation layer 10b stabilizes the magnetic domain structure of the soft magnetic backing layer 10c by giving magnetic anisotropy in the track width direction to the soft magnetic backing layer 10c, thereby suppressing spike noise in the reproduced output waveform. ing. The intermediate layer 10d serves as an underlayer for controlling the magnetization orientation and grain size of the magnetic recording layer 10e.

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 disk substrate 10a is made of glass, nickel phosphorus (NiP) -coated Al alloy, silicon (Si), or the like. The magnetization alignment layer 10b is made of PtMn or the like that is an antiferromagnetic material. The soft magnetic underlayer 10c is made of a cobalt (Co) amorphous alloy such as cobalt zirconium niobium (CoZrNb), an iron (Fe) alloy, soft magnetic ferrite, or the like, or a soft magnetic film / non-magnetic multilayer film. Etc. are formed. The intermediate layer 10d is made of a Ru alloy or the like that is a nonmagnetic material. Here, the intermediate layer 10d may be another non-magnetic metal or alloy, or a low-permeability alloy as long as the perpendicular magnetic anisotropy of the magnetic recording layer 10e can be controlled. The protective layer 10f is formed of a carbon (C) material or the like by a chemical vapor deposition (CVD) method or the like.

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−SiO、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1×10erg/cc(0.1J/m)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F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F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 magnetic recording layer 10e is formed of, for example, a cobalt chromium platinum (CoCrPt) -based alloy, CoCrPt—SiO 2 , an iron platinum (FePt) -based alloy, or a CoPt / palladium (Pd) -based artificial lattice multilayer film. In the magnetic recording layer 10e, the perpendicular magnetic anisotropy energy is adjusted to, for example, 1 × 10 6 erg / cc (0.1 J / m 3 ) or more in order to suppress thermal fluctuation of magnetization. Is preferred. In this case, the value of the coercive force of the magnetic recording layer 10e is, for example, about 5 kOe (400 kA / m) or more. Furthermore, the ferromagnetic resonance frequency F R of the magnetic recording layer 10e, the shape of the magnetic particles constituting the magnetic recording layer 10e, size, is a unique value determined by the constituent elements or the like, and generally 1~15GHz about It has become. The ferromagnetic resonance frequency F R is In some cases only one is present, as when a spin wave resonance occurs, there is a case where there are a plurality.

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31b(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31b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31b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 magnetic flux 60 corresponding to the resonance magnetic field generated by energizing the microwave excitation signal to the write coil 31b 3 (42) has a high frequency in the microwave band, the skin effect causes the trailing side of the main magnetic pole layer 31b 1. Are distributed in a large area from the surface of the magnetic recording layer 10e to the leading surface of the trailing shield part 31b 51 through the magnetic recording layer 10e. For example, when the frequency is about 10 GHz, the penetration depth of the magnetic flux 60 on the surfaces of the main magnetic pole layer 31b 1 and the trailing shield part 31b 51 is about 50 nm. As a result, the resonance magnetic field does not have a large intensity in the region closer to the disk substrate 10a than the magnetic recording layer 10e, and the component is substantially parallel to the same layer surface in the magnetic recording layer 10e.

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F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F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 magnetic recording layer 10e has a direction perpendicular or substantially perpendicular to its own layer surface. This magnetic recording layer 10e, if the resonance magnetic field in the same layer plane direction corresponding to the magnetic flux 60 is applied, to a ferromagnetic resonance frequency F R or frequency in the vicinity thereof of the magnetic recording layer the frequency of the resonance magnetic field Thus, it is possible to significantly reduce the value of the write magnetic field in the vertical direction by the magnetic flux 61 necessary for writing. Here, the range in the vicinity of the reduction effect can be expected ferromagnetic resonance frequency F R of the write magnetic field is approximately ± 0.5 GHz.

実際、磁気記録層の強磁性共鳴周波数F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 magnetic recording layer 10e was reduced by about 40%, 60 % Can be achieved. That is, even if the coercive force of the magnetic recording layer 10e before applying the resonance magnetic field is about 5 kOe (400 kA / m), this coercive force can be obtained by applying the resonance magnetic field in the in-plane direction of the magnetic recording layer. Can be effectively reduced to about 2.4 kOe (192 kA / m).

なお、共鳴用磁界の強度は、磁気記録層の異方性磁界をHとして、0.1H〜0.2H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 magnetic recording layer 10e Depending on the layer thickness and the like, it is preferably about 1 to 15 GHz.

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 magnetic disk 10, 70 is a motor driver that is a driver of the spindle motor 11, 71 is a VCM driver that is a driver of the VCM 17, and 72 is a motor driver 70 that is controlled by a computer 73. And a hard disk controller (HDC) for controlling the VCM driver 71, 74 a read / write IC circuit including a head amplifier 74a and a read / write channel 74b of the thin film magnetic head 13, 75 a microwave supply circuit for supplying a microwave excitation signal, 76 These show coupling and isolation circuits provided on the transmission line (write head element wiring member 22) to the write head element of the thin film magnetic head 13, respectively.

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 resonance control circuit 19 shown in FIG. 1 includes the above-described HDC 72, computer 73, read / write IC circuit 74, microwave supply circuit 75, coupling and isolation means 76, and the like.

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13b(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F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 / write IC circuit 74 that outputs a balanced write signal includes an inductive write head element 13b via two directional couplers 80 and 81 provided on the microwave transmission line 22. Are connected to the write coil 13b 3 (42). The directional couplers 80 and 81 are coupled to a microwave oscillator 83 composed of, for example, a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) and an impedance matching circuit via a balun composed of baluns. ing. Microwave oscillator 83, the ferromagnetic resonance frequency F R or frequency near the example 1~15GHz, generating a microwave excitation signal having a. The balance-unbalance converter 82 and the microwave oscillator 83 correspond to the above-described microwave supply circuit 75, and the directional couplers 80 and 81 correspond to the coupling and isolation circuit 76.

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13b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13b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 directional couplers 80 and 81, by superimposing the microwave excitation signal from the microwave oscillator 83 to a write signal from the read write IC circuit 74, these microwave excitation signal and the write signal to the write coil 13b 3 Although it is allowed to be applied, it is configured to prevent the microwave excitation signal from being applied to the read / write IC circuit 74. That is, the microwave excitation signal from the microwave oscillator 83 is first converted into two signals having a phase difference of 180 ° by passing through the balance-unbalance converter 82. The balanced microwave excitation signal and the balanced write signal from the read / write IC circuit 74 are superimposed on the two directional couplers 80 and 81 and applied to the write coil 13b 3 to apply the write head element. To drive. At this time, the microwave excitation signal does not appear on the output side of the read / write IC circuit 74 due to the characteristics of the directional couplers 80 and 81.

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F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 balun 82 Represents a waveform (amplitude characteristics with respect to time) and a frequency spectrum (the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents amplitude) of the microwave excitation signal after being converted into a balanced signal by. FIGS. 4D and 4E show the waveform (amplitude characteristics with respect to time) and the frequency spectrum (the horizontal axis is frequency and the vertical axis is amplitude) of the write signal output from the read / write IC circuit 74. FIG. 4F shows the frequency spectrum (the horizontal axis is frequency and the vertical axis is amplitude) of the write signal after the microwave excitation signals are superimposed in the directional couplers 80 and 81. Further, FIG. 5G shows the frequency spectrum (the horizontal axis is frequency and the vertical axis is amplitude) of the write signal after the microwave excitation signal is superimposed without using a directional coupler.

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F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, directional couplers 80 and 81 are provided on the write signal transmission line 22 as in the present embodiment, and the directional couplers 80 and 81 are provided. be synthesized microwave excitation signal using, by microwave excitation signal from flowing to the read write IC circuit 74 side, the amplitude modulated waveform in the vicinity of the frequency F R as shown by (G) appears Thus, there is no inconvenience that the write signal is distorted. Of course, the application of the microwave excitation signal can also prevent the read / write IC circuit 74 from being damaged or destroyed. Therefore, it is possible to write a data signal with high accuracy on a magnetic recording medium having a large coercive force without heating.

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F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Fの1/4波長(電気長)となっている。 One directional coupler 110 is formed by arranging two strip-shaped transmission lines 110a and 110b in parallel to each other in a horizontal plane parallel to the substrate surface. The length of the transmission lines 110a and 110b has a quarter wavelength of the frequency F R of the microwave excitation signal coupling (electrical length). Similarly, the other directional coupler 111 is formed by arranging two strip-shaped transmission lines 111a and 111b in parallel to each other in a horizontal plane parallel to the substrate surface. The length of the transmission lines 111a and 111b also has a quarter wavelength of the frequency F R of the microwave excitation signal coupling (electrical length).

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F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F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 / write IC circuit 130 and applied to the inductive write head element of the thin film magnetic head. Therefore, the microwave supply circuit does not include a balance / unbalance converter, and the microwave excitation signal from the microwave oscillator 83 is directly applied to the single directional coupler 80. . One terminal of the write coil 131 is connected to the directional coupler 80, and the other terminal of the write coil 131 is directly connected to the read / write IC circuit 130.

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 slider substrate 140 having an ABS 140a processed so as to obtain an appropriate flying height, and one side surface when the ABS 140a is a bottom surface, and is perpendicular to the ABS 140a. The magnetic head element 141 provided on the element forming surface 140b, the covering portion 142 provided on the element forming surface 140b so as to cover the magnetic head element 141, and the five terminals exposed from the layer surface of the covering portion 142 Electrodes 143, 144, 145, 146 and 147 are provided.

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 magnetic head element 141 includes an MR read head element 141a for reading a data signal and an inductive write head element 141b for writing the data signal, and the terminal electrodes 143 and 144 are MR read. The terminal elements 145, 146, and 147 are electrically connected to the head element 141a, and the terminal electrodes 145, 146, and 147 are electrically connected to the inductive write head element 141b. The terminal electrodes 143, 144, 145, 146 and 147 are not limited to the positions shown in FIG. 14, and may be arranged in any position on the element formation surface 140b. Further, for example, it may be provided on the slider end surface 140c on the surface opposite to the ABS 140a.

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 head element 141a and the inductive write head element 141b, one end of each element reaches the slider end face 140d on the surface on the ABS 140a side. Here, the slider end surface 140 d is a surface other than the ABS 140 a among the medium facing surfaces facing the magnetic disk of the thin film magnetic head, and is mainly a surface composed of the end surface of the covering portion 142. When one end of the MR read head element 141a and the inductive write head element 141b is opposed to the magnetic disk, the data signal is read by sensing the signal magnetic field and the data signal is written by applying the signal magnetic field. Note that an extremely thin coating such as DLC may be applied to one end of each element reaching the slider end surface 140d and the vicinity thereof for protection.

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 write head element 141b includes a main magnetic pole layer 150 as a main magnetic pole in which a write magnetic field is generated from an end on its ABS 140a (slider end face 140d) side when a data signal is written, The auxiliary magnetic pole layer 151 as an auxiliary magnetic pole that is magnetically connected to the main magnetic pole layer 150, and a portion separated from the end on the side of the end face 140d) have a spiral shape, and the main magnetic pole is at least in one turn. And a write coil 152 formed so as to pass between the layer 150 and the auxiliary magnetic pole layer 151.

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 write coil 152 has a three-layer structure in which a write coil layer 152a and a resonance coil layer 152b are stacked with an insulating layer in between, and the remaining portion is a single layer. This is a write coil section 152c. The write coil layer 152a and the write coil portion 152c constitute a main coil that generates a write magnetic field. That is, using the terminal electrodes 145 and 146, a write signal is caused to flow from the outer peripheral end of the write coil 152 to the inner peripheral end via the write coil layer 152 a and then the write coil portion 152 c. As a result, a write magnetic field is generated in the magnetic circuit formed by the main magnetic pole layer 150 and the auxiliary magnetic pole layer 151.

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F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 resonance coil layer 152b is provided as one layer of a three-layer structure in a portion from the outer peripheral end of the write coil 152 to the intermediate portion of the write coil 152, and constitutes a sub coil. By applying a microwave excitation signal to the resonance coil layer 152b using the terminal electrodes 145 and 147, the magnetic resonance frequency of the magnetic recording layer of the magnetic disk is formed in the magnetic circuit formed by the main magnetic pole layer 150 and the auxiliary magnetic pole layer 151. F R or the resonance magnetic field is a high frequency magnetic field of the microwave band having a frequency in the vicinity thereof occurs. The resonance coil layer 152 b extends to the outermost periphery of the write coil 152.

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 tap lead layer 155 is electrically connected and provided at an intermediate portion of the write coil 152 and an end portion on the inner peripheral side of the resonance coil layer 152b. That is, the tap lead layer 155 electrically connects the end portion on the inner peripheral side of the resonance coil layer 152 b and the terminal electrode 147. The inner peripheral end of the write coil layer 152a and the outer peripheral end of the write coil portion 152c are electrically connected. Here, the write coil layer 152a and the write coil portion 152c may be formed of a single conductive material. Further, the outer peripheral end of the write coil layer 152c and the terminal electrode 145 are electrically connected by a lead layer 153, and the inner peripheral end of the write coil portion 152c and the terminal electrode 146 are electrically connected by a lead layer 154, respectively. ing.

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 resonance coil layer 152b a part of the write coil 152, the number of turns of the resonance coil layer 152b is limited, and an increase in effective inductance in the microwave band can be further reduced. Further, compared with the case where the resonance coil layer is provided separately from the write coil 152, the interference of the drive current can be greatly reduced. Of course, it is obvious that the present invention can be realized even if the sub-coil for generating the resonant magnetic field and the main coil for generating the write magnetic field are provided apart from each other.

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 resonance coil layer 152b extends to the outermost periphery of the write coil 152, both the resonance coil layer 152b and the write coil 152 themselves can be made sufficiently close to the trailing gap. The generation efficiency of the magnetic field is improved.

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Al−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, reference numeral 140 denotes a slider substrate made of Al 2 O 3 —TiC or the like, and has an ABS 140a facing the magnetic disk surface. On the element formation surface 140b of the slider substrate 140, an MR read head element 141a, an inductive write head element 141b, and a covering portion 142 that protects these elements are mainly formed.

MR読出しヘッド素子141aは、MR積層体141a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141a及び上部シールド層141aとを含んでいる。MR積層141a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141a及び上部シールド層141aは、MR積層体141a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 141a includes a MR stack 141a 1, and a lower shield layer 141a 2 and the upper shield layer 141a 3 disposed at positions sandwiching the laminate. The MR stack 141a 1 is made of a CIP-GMR multilayer film, a CPP-GMR multilayer film, or a TMR multilayer film, and senses a signal magnetic field from a magnetic disk with very high sensitivity. The lower shield layer 141a 2 and the upper shield layer 141a 3 prevent the MR multilayer 141a 1 from being affected by an external magnetic field that causes noise.

このMR積層体141aがCIP−GMR多層膜からなる場合、下部シールド層141a及び上部シールド層141aの各々とMR積層体141a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141a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141aがCPP-GMR多層膜又はTMR多層膜を含む場合、下部シールド層141a及び上部シールド層141a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141a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 multilayer 141a 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 141a 2 and the upper shield layer 141a 3 and the MR multilayer 141a 1. Each layer is provided. Further, an MR lead conductor layer for supplying a sense current to the MR multilayer 141a 1 and taking out a reproduction output is formed. Meanwhile, MR stack 141a 1 may include a CPP-GMR multilayer film or a TMR multilayered film also functions as each of the lower shield layer 141a 2 and the upper shield layer 141a 3 upper and lower electrode layers. In this case, the lower shield gap layer, the upper shield gap layer, and the MR lead conductor layer are unnecessary. Although not shown, an insulating layer or a bias insulating layer and a hard bias layer for applying a longitudinal bias magnetic field that stabilizes the magnetic domain structure are formed on both sides of the MR multilayer 141a 1 in the track width direction. The

MR積層体141a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 MR multilayer 141a 1 includes a TMR multilayer film, an antiferromagnetic layer having a thickness of about 5 to 15 nm made of IrMn, PtMn, NiMn, RuRhMn, or the like, and two ferromagnetic films such as CoFe, for example, are Ru. A magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed by an antiferromagnetic layer, and a thickness of 0.5 to 5 made of Al, AlCu, Mg, or the like, for example. A tunnel barrier layer made of a nonmagnetic dielectric film in which a metal film of about 1 nm is oxidized by oxygen introduced into a vacuum apparatus or by natural oxidation, a ferromagnetic film made of, for example, CoFe, etc., and a NiFe film, etc. A magnetization free layer comprising a ferromagnetic film having a thickness of about 3 to 4 nm and a tunnel exchange coupling with the magnetization fixed layer via the tunnel barrier layer; It has sequentially stacked.

また、下部シールド層141a及び上部シールド層141a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 lower shield layer 141a 2 and the upper shield layer 141a 3 are formed by using, for example, a pattern plating method including a frame plating method or the like and having a thickness of about 0.1 to 3 μm, such as NiFe, CoFeNi, CoFe, FeN, or FeZrN. It is composed of a film or the like.

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141b(150)と、トレーリングギャップ層141bと、書込みコイル141b(152)と、書込みコイル絶縁層141bと、補助磁極層141b(151)と、補助シールドとしての補助シールド層141bと、リーディングギャップ層141bとを備えている。 The inductive write head element 141b is for perpendicular magnetic recording, and includes a main magnetic pole layer 141b 1 (150), a trailing gap layer 141b 2 , a write coil 141b 3 (152), a write coil insulating layer 141b 4, and an auxiliary A magnetic pole layer 141b 5 (151), an auxiliary shield layer 141b 6 as an auxiliary shield, and a leading gap layer 141b 7 are provided.

主磁極層141bは、書込みコイル141b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141b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 magnetic pole layer 141b 1 transmits a magnetic flux generated by applying a write current to the main coil (the write coil layer 152a and the write coil unit 152c) of the write coil 141b 3 up to the magnetic recording layer of the magnetic disk on which writing is performed. This is a magnetic path for guiding while converging, and is composed of a main magnetic pole yoke layer 141b 11 and a main magnetic pole main layer 141b 12 . Here, the length (thickness) in the layer thickness direction at the end of the main magnetic pole layer 141b 1 on the ABS 140a (slider end surface 140d) side corresponds to the thickness of the main magnetic pole main layer 141b 12 alone, and becomes smaller. ing. As a result, when writing a data signal, a fine write magnetic field corresponding to a higher recording density can be generated from this end. Main pole yoke layer 141b 11 and the main magnetic pole main layer 141b 12 is, for example, a sputtering method, formed using a pattern plating process or the like including a frame plating thickness 0.5~3.5μm about and thickness, respectively It is composed of a NiFe, CoFeNi, CoFe, FeN or FeZrN film having a thickness of about 0.1 to 1 μm.

補助磁極層141b及び補助シールド層141bはそれぞれ、主磁極層141b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141b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141bと磁気的に接続されているが、補助シールド層141bは、本実施形態においては主磁極層141bと磁気的に接続されていない。 The auxiliary magnetic pole layer 141b 5 and the auxiliary shield layer 141b 6 are disposed on the trailing side and the leading side of the main magnetic pole layer 141b 1 , respectively. As described above, the auxiliary magnetic pole layer 141b 5 is magnetically connected to the main magnetic pole layer 141b 1 at a portion separated from the end portion on the ABS 140a (slider end surface 140d) side, but the auxiliary shield layer 141b 6 not the main magnetic pole layer 141b 1 and magnetically connected in this embodiment.

補助磁極層141b及び補助シールド層141b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141bのスライダ端面140d側の端部とトレーリングギャップ層141b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141bのスライダ端面140d側の端部とリーディングギャップ層141b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141b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141b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 slider end surface 140d side of the auxiliary magnetic pole layer 141b 5 and the auxiliary shielding layer 141b 6, the layer cross-section has a broad trailing shield section 141b 51 and leading shield section 141b 61 than other portions. The trailing shield part 141b 51 is opposed to the end part on the slider end face 140d side of the main magnetic pole layer 141b 1 via the trailing gap layer 141b 2 . Also, leading shield section 141b 61 is opposed through the end portion and the leading gap layer 141b 2 of the slider end surface 140d side of the main magnetic pole layer 141b 1. By providing such a trailing shield part 141b 51 and a leading shield part 141b 61 , due to the shunt effect of magnetic flux, between the trailing shield part 141b 51 and the end of the main magnetic pole layer 141b 1 , and the leading shield part 141b. The magnetic field gradient of the write magnetic field between the end portion 61 and the end portion of the main magnetic pole layer 141b 1 becomes steeper. As a result, the jitter of the signal output is reduced, and the error rate at the time of reading can be reduced.

なお、補助磁極層141b又は補助シールド層141bを適切に加工して、補助磁極層141b又は補助シールド層141bの一部を、主磁極層141b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 magnetic pole layer 141b 5 or the auxiliary shield layer 141b 6 is appropriately processed, and a part of the auxiliary magnetic pole layer 141b 5 or the auxiliary shield layer 141b 6 is arranged near both sides of the main magnetic pole layer 141b 1 in the track width direction. Thus, it is possible to provide a so-called side shield. In this case, the shunt effect of magnetic flux is enhanced.

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141b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141b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141b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 shield part 141b 51 and the leading shield part 141b 61 in the layer thickness direction is set to about several tens to several hundreds times the thickness of the main magnetic pole layer 141b 1 in the same direction. It is preferable. In addition, the gap length of the trailing gap layer 141b 2 is preferably about 10 to 100 nm, and more preferably about 20 to 50 nm. Further, the gap length of the leading gap layer 141b 7 is preferably 0.1μm or more.

補助磁極層141b及び補助シールド層141b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141b又はリーディングギャップ層141b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Al、SiO、AlN又はDLC膜等から構成されている。 The auxiliary magnetic pole layer 141b 5 and the auxiliary shield layer 141b 6 are, for example, a NiFe, CoFeNi, CoFe, FeN, or FeZrN film having a thickness of about 0.5 to 4 μm formed by using a pattern plating method including a frame plating method. It is composed of Further, the trailing gap layer 141b 2 or the leading gap layer 141b 7 is formed by using, for example, a sputtering method, a CVD method, or the like, and has a thickness of about 0.1 to 3 μm of Al 2 O 3 , SiO 2 , AlN, or DLC. It consists of a film or the like.

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141b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F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 resonance coil layer 152b is provided as one layer of a three-layer structure in the portion from the outer peripheral side end portion of the write coil 152 to the intermediate portion thereof, and the lead layer 153, the tap lead layer 155, It has become a part between. The resonance coil layer 152b is separated from the write coil layer 152a with the insulating layer 152d interposed therebetween. Note that the stacking order of the three-layer structure may be the resonant coil layer 152b, the insulating layer 152d, and the write coil layer 152a as in this embodiment, or vice versa. Here, the resonance coil layer 152 b, is applied to the microwave excitation signal, the in-plane or substantially in-plane direction of the longitudinal direction (magnetic disk surface between the end portion of the main magnetic pole layer 141b 1 and the trailing shield portion 141b 51 And a magnetic field for resonance in the track direction) is generated. The resonance magnetic field is a high frequency magnetic field of the microwave band having a ferromagnetic resonance frequency F R or frequency in the vicinity thereof of the magnetic recording layer of the magnetic disk. By applying this longitudinal resonance magnetic field to the magnetic recording layer at the time of writing, the writing magnetic field strength in the vertical direction (direction perpendicular to or substantially perpendicular to the surface of the magnetic recording layer) required for writing is greatly reduced. be able to.

書込みコイル絶縁層141bは、書込みコイル141bを取り囲んでおり、書込みコイル141b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141b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141b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Al、SiO等から形成されている。 Write coil insulating layer 141b 4 surrounds the write coil 141b 3, is provided in order to electrically insulate the write coil 141b 3 from around the magnetic layer. The write coil portion 152c, the write coil layer 152a, the resonance coil layer 152b, the tap lead layer 155, and the lead layers 154 and 153 have a thickness of 0.1 to 5 μm formed by using, for example, a frame plating method or a sputtering method. It is composed of a Cu film or the like. The write coil insulating layer 141b 4 is composed of, for example, a heat-cured photoresist having a thickness of about 0.5 to 7 μm formed by using a photolithography method or the like. Furthermore, the insulating layer 152d is formed of, for example, Al 2 O 3 , SiO 2 having a thickness of about 0.1 to 2 μm, using the same photoresist as the write coil insulating layer 141b 4 or a sputtering method, a CVD method, or the like. 2 etc.

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 / write IC circuit 74 that outputs a balanced write signal is connected to a duplexer 170 via two directional couplers 80 and 81 provided on a microwave transmission line. The duplexer 170 is connected to a main coil 171 that generates a write magnetic field of the inductive write head element and a subcoil 172 that generates a magnetic field for microwave band resonance. The directional couplers 80 and 81 are coupled to a microwave oscillator 83 composed of, for example, an MMIC and an impedance matching circuit via a balance-unbalance converter 82 composed of, for example, a balun. The balun 82 and the microwave oscillator 83 correspond to the microwave supply circuit 75 (see FIG. 7), and the directional couplers 80 and 81 correspond to the coupling and isolation circuit 76 (see FIG. 7). ing.

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 directional couplers 80 and 81 superimpose the microwave excitation signal from the microwave oscillator 83 on the write signal from the read / write IC circuit 74, so that the microwave excitation signal and the write signal are demultiplexer 170, Therefore, it is allowed to be applied to the main coil 171 and the subcoil 172, but it is configured to prevent the microwave excitation signal from being applied to the read / write IC circuit 74. That is, the microwave excitation signal from the microwave oscillator 83 is first converted into two signals having a phase difference of 180 ° by passing through the balance-unbalance converter 82. The balanced microwave excitation signal and the balanced write signal from the read / write IC circuit 74 are superimposed on the two directional couplers 80 and 81 and applied to the duplexer 170. At this time, the microwave excitation signal does not appear on the output side of the read / write IC circuit 74 due to the characteristics of the directional couplers 80 and 81.

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 demultiplexer 170 is a separating means for separating the write signal and the microwave excitation signal that are propagated by sharing the transmission line, and the write signal separated by this is applied to the main coil 171 and the microwave excitation is performed. A signal is applied to the secondary coil 172 to drive the write head element.

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 / write IC circuit 130, and this is output via the directional coupler 80 and the duplexer 180 to the main coil 181 of the inductive write head element. It is comprised so that it may be applied to. Therefore, the microwave supply circuit does not include a balance / unbalance converter, and the microwave excitation signal from the microwave oscillator 83 is directly applied to the single directional coupler 80. . A branching filter 180 is connected to the directional coupler 80, and one terminal of the main coil 181 and the subcoil 182 is connected to its output terminal, and the other terminal of the main coil 181 and the subcoil 182 is connected. The terminals are directly connected to the read / write IC circuit 130.

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 duplexer 180 is a separating means for separating the write signal and the microwave excitation signal propagated using the transmission line in common, and the write signal separated by this is applied to the main coil 181 and the microwave excitation is performed. A signal is applied to the subcoil 182 to drive the write head element.

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13b(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 / write IC circuit 74 that outputs a balanced write signal has a write coil 13b 3 (42) of the inductive write head element via a transmission line having a planar structure such as a microstrip line or a strip line. )It is connected to the. When the transmission line 190 is a microstrip line, as shown in FIGS. 20 and 21, a dielectric substrate 190a, a strip-shaped line conductor 190b formed on the surface of the dielectric substrate 190a, and a dielectric substrate 190a. And a ground conductor 190c formed on the back surface of the main body. 20A shows a conductor portion formed on the surface of the dielectric substrate 190a, and FIG. 20B shows a conductor portion formed inside the dielectric substrate 190a.

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F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Fの1/4波長(電気長)の長さL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 transmission line 190 is connected to a balanced output terminal of a balun 82 having a planar structure which is a balanced / unbalanced converter. The unbalanced input terminal of the balun 82 is configured by MMIC and impedance matching circuit, a microwave generating microwave excitation signal having ferromagnetic resonance frequency F R or frequency near the example 1~15GHz, the An oscillator 83 is connected. The balun 82, in the present embodiment mainly comprises four strip conductors 82a~82d having a length L 3 of the quarter wavelength of the ferromagnetic resonance frequency F R is the frequency of the microwave excitation signal (electrical length) The strip conductors 82a and 82b connected to the unbalanced input terminal are formed inside the dielectric substrate 190a. As can be clearly seen from FIG. 21, strip conductors 82c and 82d connected as balanced output terminals to the coupling point 192 with the line conductor 190b are formed on the surface of the dielectric substrate 190a. The strip conductors 82c and 82d are configured to be vertically coupled to face the strip conductors 82a and 82b inside the dielectric substrate 190a. That is, the lower strip conductor 82a and the upper strip conductor 82c are opposed to each other to form a coupling portion, and the lower strip conductor 82b and the upper strip conductor 82d are opposed to each other to constitute a coupling portion. is doing.

バルン82との結合点192から強磁性共鳴周波数Fの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さL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Fの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さL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。 Balun 82 and the quarter-wave (electric length) of the ferromagnetic resonance frequency F R from the coupling point 192 or the line conductor 190b of the position by the length L 2 by the read write IC circuitry 74 direction corresponding to an odd multiple thereof , each ferromagnetic resonance frequency F 1/4 wavelength (electrical length) of the R or two open stub 191 consisting of a strip conductor of a length L 1 corresponding to an odd multiple thereof is connected.

このような長さL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L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Lだけ離れた位置に長さL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13b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13b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 open stub 191 having such a length L 1 is very small close to zero, the input impedance at the coupling point 192 that is a distance L 2 away from the input stub 191 becomes very large. As a result, the microwave excitation signal from the balun 82 is reflected at this position and is prevented from being applied to the read / write IC circuit 74. In this way, by providing the open stub 191 having the length L 1 at a position away from the coupling point 192 by the distance L 2 , the microwave excitation signal from the balun 82 is superimposed on the write signal from the read / write IC circuit 74. The microwave excitation signal and the write signal are allowed to be applied to the write coil 13 b 3 , but the microwave excitation signal is prevented from being applied to the read / write IC circuit 74. That is, the microwave excitation signal from the microwave oscillator 83 is converted into two signals having a phase difference of 180 ° by first passing through the balun 82. A microwave excitation signal becomes the equilibrium, and the balanced write signal from the read write IC circuit 74, is superimposed in the bonding points 192 are applied to the write coil 13b 3 for driving the write head element. At this time, the microwave excitation signal does not appear on the output side of the read / write IC circuit 74 due to the effect of the open stub 191.

結合部を構成する下側ストリップ導体82a及び82bの幅W(図21参照)と、上側ストリップ導体82c及び82dの幅W(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 lower strip conductors 82a and 82b constituting the coupling portion and the width W 2 (see FIG. 21) of the upper strip conductors 82c and 82d is 5 at most with respect to the other. It is desirable to configure so as to be wider by 3%, and it is more desirable to configure so as to be wider by 3% at the maximum. This makes it possible to absorb manufacturing variations while keeping the loss change in coupling within an allowable range. Hereinafter, this point will be described in detail.

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WをW=0.5mm一定とし、上側ストリップ導体の幅Wを減少させて、その導体幅比W/W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Wを一定とし、下側ストリップ導体の幅W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W/W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Wと上側ストリップ導体の幅W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13b(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F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 line conductor 190b in the transmission line 190 of the coplanar coupling for connecting the read write IC circuit 74 and the write coil 13b 3 of the inductive write head element (42) is a quarter wavelength of the ferromagnetic resonance frequency F R It is desirable to be less than (electric length). Hereinafter, this point will be described.

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Zは、Z=√(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Zは、Z=√(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、Z=√(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Z=√(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.

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る。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. 図1の磁気記録再生装置におけるHGAの部分の断面図である。It is sectional drawing of the part of HGA in the magnetic recording / reproducing apparatus of FIG. 図1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る。FIG. 2 is a perspective view schematically showing an entire thin film magnetic head in the embodiment of FIG. 1. 図3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. 4 is a perspective view showing a structure of a write coil of the thin film magnetic head of FIG. 3. 図1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しており、図3のA−A線断面図である。FIG. 4 schematically shows an entire thin film magnetic head in the embodiment of FIG. 1, and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 本発明による磁気記録方法の原理を説明すると共に図1の実施形態のヘッドモデルを示す断面図である。2 is a cross-sectional view illustrating the principle of the magnetic recording method according to the present invention and showing the head model of the embodiment of FIG. 図1の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. 2 is a block diagram schematically showing an electrical configuration of the magnetic disk drive device in the embodiment of FIG. 1. 図1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及びアイソレーション手段の回路構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a transmission line, a read / write IC circuit, a microwave supply circuit, and an isolation unit to a write head element in the embodiment of FIG. 1. 図8に示す回路の具体的な構成の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a specific configuration of the circuit shown in FIG. 8. 図1の実施形態における各部の波形を表わす図である。It is a figure showing the waveform of each part in embodiment of FIG. 図1の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. 2 is a plan view illustrating a specific configuration example of a directional coupler used in the embodiment of FIG. 1. 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。It is a characteristic view which shows typically the frequency characteristic of the directional coupler shown in FIG. 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、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。It is a circuit diagram which shows the specific structure of the transmission line to the write head element in other embodiment of this invention, a read / write IC circuit, a microwave supply circuit, and a coupling | bonding and isolation circuit. 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る。It is a perspective view which shows roughly the whole thin film magnetic head in other embodiment of this invention. 図14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。It is a perspective view which shows the structure of the write coil of the thin film magnetic head of FIG. 図14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しており、図14のA−A線断面図である。FIG. 15 schematically shows an entire thin film magnetic head in the embodiment of FIG. 14 and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 14. 図14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る。FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a specific 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 the embodiment of FIG. 14. 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、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。FIG. 10 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 in still another embodiment of the present invention. 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る。FIG. 6 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 in still another embodiment of the present invention. 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る。It is a top view which expands and shows the concrete structural example of the transmission line shown in FIG. 19, a coupling | bonding, and an isolation circuit. 図20に示した伝送線路の断面図である。It is sectional drawing of the transmission line shown in FIG. 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。It is a characteristic view showing the change of coupling loss to the ratio of the lower strip conductor and the upper strip conductor width. 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。It is a figure for demonstrating the difference in the conductor width by an etching. 導体幅が最大のばらつきを有する場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where a conductor width has the largest dispersion | variation. 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。It is an equivalent circuit diagram in the case where two line conductors parallel to each other are represented as a lumped constant circuit.

符号の説明Explanation of symbols

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
31a、141a MR積層体
31a、141a 下部シールド層
31a、141a 上部シールド層
31b、141b インダクティブ書込みヘッド素子
31b、40、141b、150 主磁極層
31b11、141b11 主磁極ヨーク層
31b12、141b12 主磁極主要層
31b、141b トレーリングギャップ層
31b、42、131、141b、152 書込みコイル
31b、141b 書込みコイル絶縁層
31b、41、141b、151 補助磁極層
31b51、141b51 トレーリングシールド部
31b、141b 補助シールド層
31b61、141b61 リーディングシールド部
31b、141b 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 SYMBOLS 10 Magnetic disk 10a Disk board | substrate 10b Magnetization orientation layer 10c Soft magnetic backing layer 10d Intermediate | middle layer 10e Magnetic recording layer 10f Protective layer 11 Spindle motor 12 HGA
13 Thin Film Magnetic Head 14 Assembly Carriage Device 15 Pivot Bearing Shaft 16 Carriage 17 VCM
18 Drive Arm 19 Recording / Reproducing and Resonance Control Circuit 20 Load Beam 21 Flexure 22 Write Head Element Wiring Member 22a Upper Ground Conductor 22b, 22c Dielectric Layer 22d Conductor Line 23 Wire 30, 140 Slider Substrate 30a, 140a ABS
30b, 140b element formation surface 30c, 30d, 140c, 140d slider end surface 31,141 magnetic head element 31a, 141a MR read head element 31a 1, 141a 1 MR stack 31a 2, 141a 2 a lower shield layer 31a 3, 141a 3 upper shielding layer 31b, 141b inductive write head element 31b 1, 40,141b 1, 150 main magnetic pole layer 31b 11, 141b 11 main pole yoke layer 31b 12, 141b 12 main magnetic pole main layer 31b 2, 141b 2 trailing gap layer 31b 3 , 42,131,141b 3, 152 write coil 31b 4, 141b 4 write coil insulating layer 31b 5, 41,141b 5, 151 auxiliary magnetic layer 31b 51, 141b 51 trailing shield section 31b , 141b 6 auxiliary shield layer 31b 61, 141b 61 leading shield section 31b 7, 141b 7 leading gap layer 32,142 covering portion 33,34,35,36,143,144,145,146,147 terminal electrodes 43 and 44, 153, 154 Lead layer 60, 61 Magnetic flux 70 Motor driver 71 VCM driver 72 HDC
73 Computer 74, 130 Read / write IC circuit 74a Head amplifier 74b Read / write channel 75 Microwave supply circuit 76 Coupling and isolation circuit 80, 81, 110, 111 Directional coupler 82 Balanced unbalanced converter 82a, 82b, 82c, 82d Strip conductor 83 Microwave oscillator 110a, 110b, 190 Transmission line 152a Write coil layer 152b Resonance coil layer 152c Write coil part 155 Tap lead layer 170, 180 Splitter 171, 181 Main coil 172, 182 Subcoil 190a Dielectric substrate 190b Line conductor 190c Ground conductor 191 Open stub 192 Connection point

Claims (18)

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前記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前記磁気記録層の強磁性共鳴周波数F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、前記書込み信号を生成する書込み信号生成手段と、前記マイクロ波励振信号を生成するマイクロ波発振手段と、該マイクロ波発振手段が生成したマイクロ波励振信号と前記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該マイクロ波励振信号を前記共鳴磁界発生手段へ印加すると共に該書込み信号を前記書込み磁界発生手段へ印加し、さらに、該マイクロ波励振信号の前記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ことを特徴とす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。 A magnetic recording medium having a magnetic recording layer, the ferromagnetic resonance frequency of the magnetic recording layer in response to a write magnetic field generating means and microwave excitation signal for generating a write magnetic field to the magnetic recording layer in accordance with a write signal F R or A thin film magnetic head having a resonance magnetic field generating means for generating a microwave band resonance magnetic field having a frequency in the vicinity thereof, a write signal generating means for generating the write signal, and a microwave oscillating means for generating the microwave excitation signal And combining the microwave excitation signal generated by the microwave oscillating means and the write signal generated by the write signal generating means, applying the microwave excitation signal to the resonance magnetic field generating means, and applying the write signal to the resonance magnetic field generating means. A composition for applying to the writing magnetic field generating means and further preventing the microwave excitation signal from being applied to the writing signal generating means. And a magnetic recording / reproducing apparatus comprising a thin-film magnetic head with a microwave band magnetic drive function. 前記合成及びアイソレーション手段が、前記マイクロ波発振手段と前記書込み信号生成手段と前記薄膜磁気ヘッドの前記書込み磁界発生手段及び前記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を特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生装置。   The synthesizing and isolating means includes 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. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein: 前記方向性結合手段が、前記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前記共鳴磁界発生手段へ印加すると共に前記書込み信号生成手段からの書込み信号を前記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を特徴とする請求項2に記載の磁気記録再生装置。   The directional coupling means simply applies an unbalanced microwave excitation signal from the microwave oscillating means to the resonant magnetic field generating means and applies a write signal from the write signal generating means to the write magnetic field generating means. 3. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 2, further comprising a directional coupler. 前記方向性結合器の入力ポートが前記マイクロ波発振手段に接続されており、該方向性結合器のアイソレーション入力ポートが前記書込み信号生成手段に接続されており、該方向性結合器の結合出力ポートが前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の磁気記録再生装置。   An input port of the directional coupler is connected to the microwave oscillating means, an isolation input port of the directional coupler is connected to the write signal generating means, and a combined output of the directional coupler 4. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 3, wherein a port is connected to the write magnetic field generating means and the resonance magnetic field generating means. 前記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、前記方向性結合手段が、前記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前記共鳴磁界発生手段へ印加すると共に前記書込み信号生成手段からの書込み信号を前記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を特徴とする請求項2に記載の磁気記録再生装置。   The microwave oscillation means further includes a balance / unbalance conversion means having an unbalanced input terminal connected thereto, and the directional coupling means outputs the microwave excitation signal from the balance output terminal of the balance / unbalance conversion means. 3. A magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 2, further comprising two directional couplers for applying the write signal from the write signal generating means to the write magnetic field generating means and applying the write signal to the resonant magnetic field generating means. apparatus. 前記各方向性結合器の入力ポートが前記平衡不平衡変換手段に接続されており、該各方向性結合器のアイソレーション入力ポートが前記書込み信号生成手段に接続されており、該各方向性結合器の結合出力ポートが前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段に接続されていることを特徴とする請求項5に記載の磁気記録再生装置。   An input port of each directional coupler is connected to the balance-unbalance conversion means, and an isolation input port of each directional coupler is connected to the write signal generating means, and each directional coupling 6. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 5, wherein a coupled output port of the detector is connected to the write magnetic field generating means and the resonance magnetic field generating means. 前記合成及びアイソレーション手段が、前記書込み信号と前記マイクロ波励振信号との結合点から前記強磁性共鳴周波数Fの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さだけ前記書込み信号生成手段側へ寄った位置に設けられた、該強磁性共鳴周波数F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を特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生装置。 The synthesis and isolation means, the quarter wavelength (electrical length) of the ferromagnetic resonance frequency F R from the point of attachment to the write signal and the microwave excitation signal or the length the write corresponding to an odd multiple thereof provided in a position closer to the signal generating means side, characterized in that it contains an open stub quarter wavelength (electrical length) or a length corresponding to an odd multiple of said ferromagnetic resonance frequency F R The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 1. 前記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、前記合成及びアイソレーション手段が、前記平衡不平衡変換手段の平衡出力と前記書込み信号との結合点から前記強磁性共鳴周波数Fの1/4波長(電気長)又はその奇数倍に相当する長さだけ前記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、該強磁性共鳴周波数F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を特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生装置。 The microwave oscillation means further comprises a balance-unbalance conversion means having an unbalanced input terminal connected thereto, and the combining and isolation means is a coupling point between the balance output of the balance-unbalance conversion means and the write signal. respectively provided on the ferromagnetic resonance frequency F 1/4 wavelength (electrical length) of the R or a position near by a length corresponding to the write signal generating means side to an odd multiple thereof from, the ferromagnetic resonance frequency F R 2. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 1, comprising two open stubs each having a length corresponding to a quarter wavelength (electrical length) of 1 or an odd multiple thereof. 前記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を特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生装置。   9. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein the balance-unbalance conversion means is composed of a planar structure type circuit. 前記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、該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%広く構成されていることを特徴とする請求項9に記載の磁気記録再生装置。   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 line width of the upper line conductor and the lower line conductor in the coupling portion. 10. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 9, wherein is configured to be 5% wider than the other line width. 前記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、該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3%広く構成されていることを特徴とする請求項9に記載の磁気記録再生装置。   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 line width of the upper line conductor and the lower line conductor in the coupling portion. 10. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 9, wherein is configured to be 3% wider than the other line width. 前記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を特徴とする請求項7から11のいずれか1項に記載の磁気記録再生装置。   12. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 7, wherein the open stub is constituted by a circuit having a planar structure. 前記書込み信号生成手段から前記書込み磁界発生手段への伝送路の線路間隔が、前記強磁性共鳴周波数Fの1/4波長(電気長)未満であることを特徴とする請求項7から12のいずれか1項に記載の磁気記録再生装置。 The line spacing of the transmission path from the write signal generating means to the write magnetic field generating means, the ferromagnetic resonance frequency F 12 from claim 7, characterized in that R is less than a quarter wavelength (electrical length) of The magnetic recording / reproducing apparatus of any one of Claims 1. 前記薄膜磁気ヘッドの前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段が互いに異なるコイル手段であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の磁気記録再生装置。   14. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the write magnetic field generating means and the resonance magnetic field generating means of the thin film magnetic head are different coil means. 前記書込み信号と前記マイクロ波励振信号とを分離して前記異なるコイル手段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を特徴とする請求項14に記載の磁気記録再生装置。   15. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 14, further comprising demultiplexing means for separating the write signal and the microwave excitation signal and applying them to the different coil means. 前記薄膜磁気ヘッドの前記書込み磁界発生手段及び前記共鳴磁界発生手段が、同一のコイル手段であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の磁気記録再生装置。   14. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the write magnetic field generating means and the resonance magnetic field generating means of the thin film magnetic head are the same coil means. 前記薄膜磁気ヘッドが、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該主磁極と磁気的に接続された補助磁極と、少なくとも該主磁極及び該補助磁極の間を通過するように形成されており、前記書込み磁界発生手段及び前記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を特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の磁気記録再生装置。   The thin film magnetic head is formed on an element forming surface of a substrate having a medium facing surface, and a main magnetic pole for generating a write magnetic field from an end on the medium facing surface side during writing and an end on the medium facing surface side Are formed such that a portion separated from the auxiliary magnetic pole magnetically connected to the main magnetic pole and at least between the main magnetic pole and the auxiliary magnetic pole, the write magnetic field generating means and the resonance magnetic field generation 17. A magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 1, further comprising an inductive write head element having coil means constituting the means. 前記磁気記録媒体の前記磁気記録層の位置において、前記書込み磁界が該磁気記録層の表層面に垂直又は略垂直な方向を有し、前記共鳴用磁界が該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を特徴とする請求項1から17いずれか1項に記載の磁気記録再生装置。   At the position of the magnetic recording layer of the magnetic recording medium, the write 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 surface of the surface of the magnetic recording layer. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the magnetic recording / reproducing apparatus is set to have a substantially in-plane direction.
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US8988813B2 (en) 2013-05-20 2015-03-24 Tdk Corporation Microwave-assisted magnetic recording and reproducing device

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