專利名稱：磁記錄頭、頭懸掛組件、記錄與記錄還原設(shè)備、復(fù)合頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如硬盤驅(qū)動器的磁記錄設(shè)備，和磁記錄和還原設(shè)備。本發(fā)明還涉及磁記錄和還原設(shè)備中使用的磁記錄頭，復(fù)合頭和磁頭懸掛組件。更具體地，本發(fā)明涉及垂直記錄磁頭和使用垂直記錄磁頭的磁記錄和還原設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，垂直磁記錄方法在涉及磁記錄和還原設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域得到關(guān)注。在垂直記錄盤驅(qū)動器中，通常使用單磁極記錄頭(或?qū)懘蓬^)和2層垂直記錄盤介質(zhì)。2層垂直記錄盤介質(zhì)在記錄層(或垂直磁化層)和襯底之間具有軟磁層。
在使用環(huán)形頭的縱向磁記錄系統(tǒng)中，只有從寫磁頭中的間隙泄漏的磁場能夠被提供給記錄介質(zhì)。相反，在垂直磁記錄方法中，從單磁極頭的記錄磁極產(chǎn)生的幾乎全部磁場能夠被提供給記錄介質(zhì)的軟磁層。因此，與縱向磁記錄方法相比，垂直磁記錄方法能夠?qū)崿F(xiàn)更高的記錄效率。
通常，寫頭的磁極片的磁矩被設(shè)計成總體上不指向介質(zhì)。然而，當(dāng)磁矩的特性變得不穩(wěn)定時，在非記錄操作(unrecording operation)中能夠產(chǎn)生介質(zhì)方向的殘留磁化分量。在垂直磁記錄方法中，殘留磁化分量的影響較大。即使介質(zhì)的方向的殘留磁化分量非常小，從磁極片產(chǎn)生的磁場仍然以相對較大的磁通量密度提供給介質(zhì)。已經(jīng)報告由于這種現(xiàn)象而刪除介質(zhì)上記錄的信息的情況。
近年來，對提高記錄密度有強(qiáng)烈的需求。為滿足此需求，盤介質(zhì)的數(shù)據(jù)軌道寬度不斷縮窄。因此，難以形成被磁疇壁分割的穩(wěn)定磁疇結(jié)構(gòu)，結(jié)果磁矩的特性容易變得不穩(wěn)定。此外，由于寫頭的記錄磁極的頂端的形狀象針，其形狀磁各向異性導(dǎo)致容易產(chǎn)生指向介質(zhì)的殘留磁化分量，這進(jìn)一步增加了破壞介質(zhì)上記錄的信息的可能性。
在日本專利申請KOKAI出版物3-113815(參考文獻(xiàn)1)中公開了相關(guān)技術(shù)。該參考文獻(xiàn)公開了以通過在磁極磁薄膜中形成淺凹槽來控制磁薄膜的磁疇的方式來控制磁頭的磁疇結(jié)構(gòu)的方法。該參考文獻(xiàn)的技術(shù)適用于單磁極頭。凹槽的使用抑制了施加外部磁場導(dǎo)致的磁疇壁的移動，這保證了穩(wěn)定的記錄和還原操作。
雖然在參考文獻(xiàn)被公開時軌道寬度為大約50微米(50,000納米)，然而最近已經(jīng)實現(xiàn)了0.3微米(300納米)或更小的軌道寬度。因此，那時涉及磁記錄和還原操作的物理尺寸和各種特性與現(xiàn)在的情況有大大的不同。也就是說，參考文獻(xiàn)1中描述的磁頭的尺寸較大。參考文獻(xiàn)的圖4示出了通過Bitter方法觀察由磁疇壁(圖4中的界線)分割的龜形回流磁疇(閉合疇)的結(jié)果。參考文獻(xiàn)1表明，這種回流磁疇(閉合疇)的形成實現(xiàn)了這樣的狀態(tài)，其中磁通量不會泄漏到外部，除非磁疇壁移動。
相反，與本發(fā)明相關(guān)的磁頭的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于參考文獻(xiàn)1的磁頭。于是，相對于記錄磁極的頂端的尺寸，不能忽略磁疇邊界的尺寸(磁疇壁的厚度具有數(shù)十納米的量級)。因此，磁頭具有其中磁矩連續(xù)改變其方向的磁結(jié)構(gòu)，而不是其中磁疇被磁疇壁分割的簡單結(jié)構(gòu)。因此，通過磁矩的精細(xì)轉(zhuǎn)動，而不是通過磁疇壁移動所導(dǎo)致的磁疇結(jié)構(gòu)的改變，來產(chǎn)生殘留磁化分量，后者的方式會導(dǎo)致其中磁通量容易不規(guī)則泄漏的狀態(tài)。
即使磁極的頂端的尺寸更加接近磁疇壁的厚度，然而已知措施抑制了介質(zhì)方向的殘留磁化分量對記錄信息的清除。然而近來軌道寬度已經(jīng)變得窄于300納米，結(jié)果觀察到不規(guī)則泄漏磁通量導(dǎo)致的信息清除現(xiàn)象。于是，需要采取除磁疇結(jié)構(gòu)控制之外的防磁通量泄漏的措施。
如上所述，現(xiàn)有垂直磁記錄頭的缺點在于非記錄操作中殘留磁化分量的影響很大，使得盤介質(zhì)上記錄的信息被清除或改變。當(dāng)軌道寬度縮窄以實現(xiàn)高密度記錄時，這種問題容易出現(xiàn)。因此，期望提供處理此問題的適當(dāng)措施。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠抑制介質(zhì)方向的殘留磁化分量導(dǎo)致的磁場泄漏、從而穩(wěn)定存儲介質(zhì)上記錄的信息的磁記錄頭，以及一種磁頭懸掛組件，磁記錄設(shè)備，復(fù)合頭和磁記錄和還原設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種通過垂直磁記錄方法在記錄介質(zhì)上記錄信息的磁記錄頭，該磁記錄頭包括磁極片，其產(chǎn)生垂直于記錄介質(zhì)的記錄表面的記錄磁通量，并且包含平行于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向的側(cè)面，和凹陷部分，其被做成在平行于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向的側(cè)面中凹陷，以便具有平行于記錄表面的縱向，其中記錄介質(zhì)的軌道寬度方向上的磁極片的長度等于0.3微米或更小。
通過這種結(jié)構(gòu)，在記錄磁極的頂端處提供新的形狀磁性各向異性。這允許磁極表面的凹陷部分附近的磁矩的方向試圖設(shè)置在凹陷部分的縱向，使得靜磁能可以最小化。另外，由于記錄磁極中的磁矩通過交換連接連續(xù)連接到表面處的磁矩，其作用是使得磁極的整個頂端的磁矩的方向指向凹陷部分的縱向。因此，能夠通過抑制指向介質(zhì)的殘留磁化分量來抑制記錄方向的磁場泄漏，這使得能夠增加非記錄操作中記錄磁極的穩(wěn)定性。


被說明書引用并且構(gòu)成說明書組成部分的附解了本發(fā)明的實施例，并且和前面的概括說明、下面針對實施例的詳細(xì)描述一起被用來說明本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的磁盤設(shè)備的實施例的透視圖；圖2示意性地示出了圖1的盤介質(zhì)2的扇區(qū)格式；圖3的透視圖示出了垂直磁記錄方法中使用的單磁極垂直記錄磁頭；圖4示意性地示出了當(dāng)在圖3的記錄頭處進(jìn)行記錄時產(chǎn)生的磁通量的流動；圖5是圖3的磁極片31的第一實施例的透視圖；
圖6的圖表示出了組合表1中樣本(a)到樣本(h)的磁極片(沒有凹陷部分100)與盤(A)并且測量記錄和還原的定位誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果；圖7的圖表示出了組合表2中樣本(i)到樣本(n)的磁極片(沒有凹陷部分100)與盤(A)并且測量記錄和還原的定位誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果；圖8的透視圖示出了對比例子3中使用的寫頭的磁極片31；圖9的圖表示出了組合樣本(c′)到樣本(f′)的磁極片(沒有凹陷部分100)與盤(A)并且測量記錄和還原的定位誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果；圖10的圖表示出了組合樣本(c″)到樣本(h″)和樣本(l″)到樣本(n″)的磁極片(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的定位誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果；圖11示意性地示出了圖5的磁極片31處產(chǎn)生的磁矩的方向；圖12的圖表示出了組合樣本(e″1)到樣本(e″6)的磁極片(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的定位誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果；圖13是圖3中磁極片31的第三實施例的透視圖；圖14的圖表示出了組合樣本(e1)到樣本(e6)的磁極片(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的定位誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果；圖15是圖3中磁極片31的第四實施例的透視圖；圖16的圖表示出了組合樣本(c″″)到樣本(n″″)的磁極片(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的定位誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果；而圖17是圖3中磁極片31的第五實施例的透視圖。
具體實施例方式
圖1的透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄和還原設(shè)備和磁記錄設(shè)備(此后通常稱作磁盤設(shè)備)的實施例。磁盤設(shè)備在外殼1中具有盤介質(zhì)2，磁頭3，在其上安裝有磁頭3的磁頭懸掛組件(懸掛和臂)4，致動器5和電路板6。
盤介質(zhì)2被安裝在轉(zhuǎn)動介質(zhì)2的主軸馬達(dá)7上。在盤介質(zhì)2上通過垂直磁記錄方法記錄各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。磁頭3是所謂的復(fù)合頭。在磁頭3中，根據(jù)本發(fā)明實施例的單磁極寫頭和使用GMR薄膜或TMR薄膜的讀頭被安裝在公共滑動機(jī)構(gòu)上。讀頭使用屏蔽MRT還原元件等等。
磁頭懸掛組件4以使得磁頭3面對盤介質(zhì)2的記錄表面的方式支持磁頭3。致動器5通過磁頭懸掛組件4將磁頭3設(shè)置在盤介質(zhì)2上的指定位置。具有頭IC的電路板6產(chǎn)生致動器5的驅(qū)動信號和用于執(zhí)行磁頭3的讀寫控制的控制信號。
圖2示意性地示出了圖1的盤介質(zhì)2的扇區(qū)格式。圖1的的磁盤設(shè)備使用扇區(qū)伺服方法。在扇區(qū)伺服方法中，盤介質(zhì)2的每個軌道21被分成伺服扇區(qū)22和數(shù)據(jù)扇區(qū)23。在伺服扇區(qū)22中記錄了軌道位置信息。數(shù)據(jù)扇區(qū)23是用于記錄和還原用戶信息的區(qū)域。一旦記錄了伺服扇區(qū)22中的信息，它不再被改寫。當(dāng)記錄用戶信息時，從伺服扇區(qū)22中的位置信息中尋找用于記錄數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)扇區(qū)，并且只改寫目標(biāo)數(shù)據(jù)扇區(qū)中的信息。
如果在非記錄操作中殘留磁化從磁頭3泄漏，則作為泄漏的結(jié)果，軌道21上的信息可能被改寫。當(dāng)數(shù)據(jù)扇區(qū)23中的信息已經(jīng)改寫時，只有該部分的信息被破壞，并且對其它部分沒有影響。然而當(dāng)伺服扇區(qū)22中的信息已經(jīng)改寫時，則丟失位置信息，因此其影響非常嚴(yán)重。
磁盤設(shè)備已經(jīng)得到不斷的改進(jìn)。為在具有相同面積的盤上記錄盡可能多的信息，需要增加數(shù)據(jù)記錄密度。垂直磁記錄方法的使用允許以更高密度記錄信息。在實施例的磁盤設(shè)備中，也使用垂直磁記錄方法。該方法中使用的盤介質(zhì)2具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中具有軟磁的底層和具有垂直磁性各向異性的信息記錄層一個在另一個上地被堆疊在玻璃襯底或鋁襯底上。
圖3的透視圖示出了垂直磁記錄方法中使用的單磁極記錄頭的一般結(jié)構(gòu)。寫頭包含磁極片31，記錄磁軛部分32，激磁線圈33和返回磁軛部分(return yoke section)34。磁極片31的形狀通常類似由具有高飽和磁通量密度的軟磁薄膜組成的柱(post)。記錄磁軛部分32將磁通量集中在磁極片31上。激磁線圈33通過施加的記錄電流激勵磁通量。返回磁軛部分34控制激勵的磁通量的路徑，從而形成到達(dá)盤介質(zhì)2的軟磁底層的磁路。
圖4示意性地示出了當(dāng)在圖3的寫頭處進(jìn)行記錄時產(chǎn)生的磁通量的流動。在信息記錄時使電流流過激磁線圈33，從而產(chǎn)生磁通量。產(chǎn)生的磁通量集中在磁極片31上，結(jié)果在磁極片31和軟磁底層41之間產(chǎn)生大記錄磁場。通過記錄磁場將信息記錄在盤介質(zhì)2的垂直記錄層42中。進(jìn)入軟磁層41的磁通量通過寫頭的返回磁軛部分34形成返回到記錄磁軛部分32的閉合磁路。此后會詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實施例的磁極片31。
圖5的透視圖示出了圖3中磁極片31的第一實施例。在圖5中，NH是產(chǎn)生記錄磁通量的方向上磁極片31的長度(即磁極片31的側(cè)面的長度)。NH是頸部高度。Tw是磁極片31的軌道寬度并且對應(yīng)于盤介質(zhì)2的軌道寬度。PT是進(jìn)行記錄的方向的長度，即磁極片31的薄膜厚度。
在第一實施例中，在磁極片31的4個側(cè)面之一形成凹陷部分100。具體地，在第一實施例中，在平行于盤介質(zhì)2的軌道寬度方向的一個側(cè)面中形成凹陷部分100。凹陷部分100被形成為與盤介質(zhì)2的記錄表面平行的凹陷形狀，并且具有縱向。令凹陷部分100在縱向的長度為w。期望滿足條件w≥1/2Tw，或期望w等于或大于軌道寬度的一半。h是凹陷部分100的中心和磁極片31的面對介質(zhì)的側(cè)面之間的距離，并且指示形成凹陷部分的位置。期望滿足條件h≤1/2NH，或期望使凹陷部分100比產(chǎn)生磁通量的方向上磁極片31的長度的中點更加接近盤介質(zhì)2。
通過在形成薄膜之后立即向磁極片31照射會聚離子束，可以制成凹陷部分100。可選地，可以與形成磁極片31的薄膜的處理同時形成凹陷部分100。
下面說明使用根據(jù)第一實施例的磁盤設(shè)備的試驗結(jié)果。在第一實施例中，使用磁頭3針對盤介質(zhì)2記錄和還原信息，并且測量盤介質(zhì)2上的定位誤差。在試驗中，使用的磁頭3包含具有圖4的磁極片31的寫頭，和包含具有0.12微米的軌道寬度的GMR元件并且具有70納米的屏蔽到屏蔽距離的屏蔽GMR頭。寫頭和讀頭被安裝在相同的滑動器上。
2.5英寸垂直磁記錄盤被用作盤介質(zhì)2。在2.5英寸垂直磁記錄盤中，由CoZrNb組成的軟磁底層，由CoCrPt組成的20納米厚垂直磁記錄層和3納米厚的碳保護(hù)層被按順序堆疊在玻璃襯底上。準(zhǔn)備兩種盤介質(zhì)2一種具有300納米厚的軟磁底層(稱作盤(A))，另一種具有100納米厚的軟磁底層(稱作盤(B))。測量每個盤的操作特性。
在操作測試中，在磁盤設(shè)備的特定軌道上進(jìn)行10輪記錄和還原，并且在每輪測量軌道上頭定位誤差的量，直到記錄和還原的重復(fù)次數(shù)超過20000到50000。在盤介質(zhì)2的每個軌道中，以伺服扇區(qū)之間的空間被進(jìn)一步分成500個數(shù)據(jù)扇區(qū)的方式間歇嵌入120個伺服扇區(qū)。由于信息僅被記錄到數(shù)據(jù)扇區(qū)，每當(dāng)在軌道上完成一圈時，記錄操作啟動和關(guān)閉500次。假定伺服扇區(qū)上沒有改寫伺服數(shù)據(jù)。下面，作為對比例子，示出了使用其磁極片沒有凹陷部分100的垂直記錄磁頭的試驗的結(jié)果。
<第一對比例子>
在這個對比例子中，準(zhǔn)備8個磁頭，這些磁頭由CoFeNi軟磁單層薄膜組成，并且其磁極片31的頂端部分的軌道寬度(Tw)，極厚度(Pt)和頸部高度(NH)彼此不同。令8個磁頭分別為樣本(a)到樣本(h)。表1列出了樣本(a)到樣本(h)的軌道寬度，極厚度和頸部高度。
表1

圖6的圖表示出了組合表1中樣本(a)到樣本(h)的磁頭(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的定位誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果。如圖6所示，當(dāng)使用其軌道寬度為0.3微米或更大的磁頭(樣本(a)和樣本(b))時，無論記錄和還原的重復(fù)次數(shù)如何，頭定位誤差均在穩(wěn)定誤差范圍內(nèi)。
相反，對于小于0.3微米的軌道寬度，由于軌道寬度和極厚度的降低，定位精度隨著記錄和還原的重復(fù)次數(shù)的增加而降低(參見樣本(c)到樣本(h))。當(dāng)記錄次數(shù)超過特定值時，根本不能進(jìn)行定位，并且停止對被測軌道的測試。
原因調(diào)查表明，不能進(jìn)行定位的原因在于一部分伺服扇區(qū)中的伺服信息消失?？梢韵嘈?，當(dāng)對比例子中的磁頭在數(shù)據(jù)扇區(qū)上的記錄之后經(jīng)過伺服扇區(qū)時，擦除了盤介質(zhì)2上的伺服信息，盡管其處于沒有記錄電流的非記錄狀態(tài)。即，可以認(rèn)為，以大約1000次中有一次的概率在處于非記錄狀態(tài)的磁極片31的頂端處產(chǎn)生不規(guī)則殘留磁化分量，這擦除了伺服信息。隨著磁頭頂端部分的尺寸的變小，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)概率增大。在樣本(h)中，在僅僅一個記錄操作之后便不能進(jìn)行定位。即使盤(B)與每個樣本(a)到樣本(h)組合也是如此。
<第二對比例子>
下面說明第二對比例子。在這個對比例子中，準(zhǔn)備其中磁頭(c)到磁頭(h)的頸部高度(NH)縮短到0.2微米的樣本(i)到樣本(n)，并且進(jìn)行與第一對比例子相同的試驗。表2列出了樣本(i)到樣本(n)的軌道寬度，極厚度和頸部高度。
表2

圖7的圖表示出了組合表2中樣本(i)到樣本(n)的磁頭(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的定位誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果。從圖7中可以看出，在每個磁頭中，由于頸部高度從0.3微米縮短到0.2微米，穩(wěn)定定位操作的記錄和還原的重復(fù)次數(shù)增加。具體地，在樣本(i)到樣本(k)中，在多達(dá)50000次的記錄和還原重復(fù)次數(shù)的范圍內(nèi)，頭定位誤差量沒有惡化。可以認(rèn)為，改進(jìn)定位誤差的因素在于頸部高度的縮短導(dǎo)致不規(guī)則殘留磁化分量的降低。
這可以根據(jù)磁極片31的形狀磁性各向異性來說明。由于在長和窄的磁材料中去磁場在主軸上較小并且在次軸上較大，磁矩容易指向主軸并且不易于指向次軸。于是，縮短頸部高度使得能夠降低指向磁極片31中的介質(zhì)的殘留磁化分量。具體在樣本(i)到樣本(k)中，由于充分抑制殘留磁化分量，可以發(fā)現(xiàn)，形成等于或短于軌道寬度的頸部高度具有降低定位誤差的作用。
<第三對比例子>
下面說明第三對比例子。這個對比例子使用為磁極片31的頂端部分提供堆疊結(jié)構(gòu)的寫頭，該堆疊結(jié)構(gòu)具有夾在軟磁薄膜之間的非磁性中間層。
圖8的透視圖示出了第三對比例子中使用的寫頭的磁極片31。磁極片31包含非磁性中間層300b，和將非磁性中間層300b夾在其間的軟磁薄膜300a。
在這個對比例子中，準(zhǔn)備樣本(c′)，其使得20納米厚的非磁性碳被夾在2個0.15微米厚的軟磁薄膜之間，并且與具有第一對比例子中的問題的樣本(c)具有相同軌道寬度。另外，準(zhǔn)備樣本(d′)到樣本(f′)，其使得20納米厚的非磁性碳被夾在2個0.1微米厚的軟磁薄膜之間，并且與樣本(c)到樣本(f)具有相同軌道寬度。接著，將樣本(c′)到樣本(f′)與盤(A)組合，并且執(zhí)行如上所述的操作測試。
當(dāng)堆疊記錄磁極的頂端部分時，如果磁化指向軌道寬度方向，則預(yù)計在各層之間形成反平行磁化狀態(tài)。于是，由于獲得比單層在靜磁方面更加穩(wěn)定的狀態(tài)，可望得到抑制指向介質(zhì)的殘留磁化分量的效果。
圖9的圖表示出了組合樣本(c′)到樣本(f′)的磁極片(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的位置誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果。如圖9所示，可以看出，在堆疊有軟磁薄膜的樣本(c′)中，無論記錄次數(shù)如何，仍然進(jìn)行穩(wěn)定的定位操作，并且有某種程度的改進(jìn)。然而在樣本(d′)到樣本(f′)中，類似于樣本(d)到樣本(f)，隨著記錄次數(shù)的增加，出現(xiàn)與定位相關(guān)的故障，因此不能繼續(xù)測試。與第一對比例子比較，軟磁薄膜的磁化變得略微穩(wěn)定。然而可以發(fā)現(xiàn)，存在軌道寬度和極厚度的下限。
<涉及本發(fā)明的實驗結(jié)果>
在第一到第三對比例子中，沒有在磁極片31中形成凹陷部分100。下面在涉及本發(fā)明的實驗結(jié)果中，說明針對在磁極片31中形成凹陷部分100的情況進(jìn)行測量的例子。
在這個例子中，分別準(zhǔn)備通過在表1的樣本(c)到樣本(h)中分別形成凹陷部分100而獲得的樣本(c″)到樣本(h″)，和通過在表2的樣本(1)到樣本(n)中形成凹陷部分100而獲得的樣本(1″)到樣本(n″)。表3列出了樣本(c″)到樣本(h″)和樣本(l″)到樣本(n″)的軌道寬度，極厚度和頸部高度。
表3

在這個例子中，在圖5中，形成凹陷部分100，使得h為頸部高度NH的大約1/4，w為軌道寬度Tw的大約3/4或更多(即，幾乎等于Tw)。磁極片31的軟磁薄膜由CoFeNi組成?？梢允褂美鏑oFe，CoFeN，NbFeNi，F(xiàn)eTaZr或FeTaN，而不是CoFeNi。此外，添加的元素可以進(jìn)一步與這些磁材料混合以作為主成分。
圖10的圖表示出了組合樣本(c″)到樣本(h″)和樣本(l″)到樣本(n″)的磁極片(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的位置誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果。如圖10所示，可以發(fā)現(xiàn)，在所有樣本中，定位誤差保存穩(wěn)定。也就是說，在這個例子中，即使對于對比例子中隨著記錄次數(shù)的增加產(chǎn)生磁頭定位相關(guān)故障的軌道寬度，無論記錄次數(shù)如何，均能夠連續(xù)執(zhí)行穩(wěn)定的定位操作。
此外，即使這些樣本與其軟磁底層更薄的盤(B)組合，仍然可類似地用全部磁頭執(zhí)行穩(wěn)定的定位操作。因此，可以發(fā)現(xiàn)，在磁極片31中形成凹陷部分100允許穩(wěn)定定位控制，這幾乎適用于磁盤的軟磁薄膜的各種厚度。可以認(rèn)為，獲得這種效果的原因在于，在磁極片31的側(cè)面形成凹陷部分100產(chǎn)生了形狀磁性各向異性。
圖11示意性地示出了圖5的磁極片31中產(chǎn)生的磁矩的方向。在圖11中，當(dāng)磁矩嘗試指向介質(zhì)時，在凹陷部分100的表面出現(xiàn)磁荷，從而增加靜磁能。因此，磁矩變得易于指向平行于凹陷部分100的方向。隨著磁矩更加接近凹陷部分100，這個趨勢增加。結(jié)果，抑制了在磁極片31處產(chǎn)生的指向介質(zhì)的殘留磁化分量，從而改進(jìn)了非記錄操作中磁極片31的穩(wěn)定性。
總之，在第一實施例中，以凹陷部分與盤介質(zhì)2的記錄表面平行并且沿縱向延伸的方式在寫頭的磁極片31的側(cè)面中形成凹陷部分100。通過如此，在磁極片31中產(chǎn)生形狀各向異性，從而在非記錄操作中控制磁極片31的頂端處的磁矩的方向。這抑制了從磁極片31指向介質(zhì)的殘留磁化分量，從而防止殘留磁場泄漏到介質(zhì)，這有助于實現(xiàn)保證記錄信息的更高穩(wěn)定性的高可靠垂直記錄磁頭。
具體地，根據(jù)第一實施例，即使使用其軌道寬度為0.3微米或更小，其極厚度為0.2微米或更小，并且其頸部高度大于軌道寬度的磁極片31，仍然能夠抑制非記錄操作中的不穩(wěn)定，使得能夠提供高可靠的垂直磁記錄和還原設(shè)備。因此，即使在窄軌道記錄中，也能夠穩(wěn)定地存儲記錄介質(zhì)上記錄的信息。
下面說明本發(fā)明的第二實施例。在第二實施例中，象在圖5中那樣在磁極片31的相同側(cè)面中形成凹陷部分100。如表4所示，準(zhǔn)備樣本(e″1)到樣本(e″6)，其使得相對于表1中的樣本(e)改變h和w(即，軌道寬度Tw＝0.2微米，極厚度PT＝0.2微米，頸部高度NH＝0.3微米)。接著針對每個樣本測量頭定位誤差量。
表4

圖12的圖表示出了組合樣本(e″1)到樣本(e″6)的磁極片(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的位置誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果。從圖12中可以發(fā)現(xiàn)，雖然在凹陷部分100更加遠(yuǎn)離面對介質(zhì)的側(cè)面并且具有更窄寬度的樣本(e″4)到樣本(e″6)中定位誤差略大，然而象在第一實施例中那樣仍然能夠連續(xù)維持穩(wěn)定定位操作，而無論記錄次數(shù)如何。此外，即使與具有更薄軟磁底層的盤(B)組合，仍然可針對全部磁頭執(zhí)行同樣穩(wěn)定的定位操作。因此，可以發(fā)現(xiàn)，在第二實施例中，也能夠穩(wěn)定定位控制，這幾乎適用于磁盤的軟磁薄膜的各種厚度。
在樣本(e″4)到樣本(e″6)中，可以認(rèn)為，由于縮短凹陷部分導(dǎo)致提供形狀各向異性的效果的降低，和凹陷部分進(jìn)一步遠(yuǎn)離面對介質(zhì)側(cè)導(dǎo)致控制面對介質(zhì)側(cè)附近的磁化方向的效果的降低，定位誤差增加。因此，為通過充分抑制磁極片31中指向介質(zhì)的殘留磁化分量來保證非記錄操作中磁極片31的足夠穩(wěn)定性，有效的方法是使凹陷部分100的高度h等于或小于頸部高度NH的一半，并且凹陷部分100的長度w等于或小于軌道寬度Tw的一半。
此外，作為在相似條件下進(jìn)一步調(diào)查的結(jié)果，在10000次記錄和還原測試之后對伺服信號的幅度的檢查表明，在樣本(e″4)到樣本(e″6)中每輪的幅度有10％的變化。相反，在樣本(e″1)到樣本(e″3)中，每輪的幅度變化降低到7％或更小。因此可以發(fā)現(xiàn)，在某種程度上第二實施例具有抑制幅度變化的效果。
圖13的透視圖示出了圖3的磁極片31的第三實施例。
在第三實施例中，在垂直于盤介質(zhì)2的軌道寬度方向的側(cè)面，即在位長方向形成凹陷部分100。象在圖5中那樣，凹陷部分100平行于盤介質(zhì)2的記錄表面并且具有縱向。在第三實施例中，如圖13所示，在表1的樣本(e)中形成凹陷部分100(即，軌道寬度Tw＝0.2微米，極厚度PT＝0.2微米，并且頸部高度NH＝0.3微米)。接著，準(zhǔn)備樣本(e1)到樣本(e6)，其使得如表5所示那樣改變h和w。與第一實施例中相同的材料可以被用于每個樣本的磁極片31的軟磁薄膜的組成。接著針對每個樣本測量頭定位誤差量。
表5

圖14的圖表示出了組合樣本(e1)到樣本(e6)的磁極片(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的位置誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果。從圖14中可以發(fā)現(xiàn)，雖然在凹陷部分100更加遠(yuǎn)離面對介質(zhì)側(cè)并且具有更窄寬度的樣本(e4)到樣本(e6)中定位誤差略大，然而象在第二實施例中那樣仍然能夠連續(xù)維持穩(wěn)定定位操作，而無論記錄次數(shù)如何。此外，即使與盤(B)組合，仍然可針對全部磁頭執(zhí)行同樣穩(wěn)定的定位操作。因此，可以發(fā)現(xiàn)，在第三實施例中，也能夠穩(wěn)定定位控制，這幾乎適用于磁盤的軟磁薄膜的各種厚度。
相反，在樣本(e4)到樣本(e6)中，可以認(rèn)為由于形狀各向異性的降低，定位誤差增加。因此，為通過充分抑制磁極片31中指向介質(zhì)的殘留磁化分量來保證非記錄操作中磁極片31的足夠穩(wěn)定性，有效的方法是使凹陷部分100的高度h等于或小于頸部高度NH的一半，并且凹陷部分100的長度w等于或小于軌道寬度Tw的一半。
此外，作為在相似條件下進(jìn)一步調(diào)查的結(jié)果，在10000次記錄和還原測試之后對伺服信號的幅度的檢查表明，在樣本(e4)到樣本(e6)中每輪的幅度有10％的變化。相反，在樣本(e1)到樣本(e3)中，每輪的幅度變化降低到7％或更小。因此可以發(fā)現(xiàn)，在某種程度上第三實施例具有抑制幅度變化的效果。
此外，在第三實施例中，在圖13示出的位置形成凹陷部分100可改進(jìn)記錄和還原特性(包含記錄分辨率和介質(zhì)噪聲)，并且使得表面記錄密度高于圖5的情況。與圖5比較，由于在決定位的邊界的側(cè)面沒有凹陷部分，記錄磁極中的磁矩更加易于垂直指向位之間的磁化轉(zhuǎn)變區(qū)域。因此，可以使磁化轉(zhuǎn)變區(qū)域中的寫入角度更加尖銳。
圖15的透視圖示出了圖3的磁極片31的第四實施例。在第四實施例中，在磁極片31的平行于盤介質(zhì)2的軌道寬度方向的側(cè)面中形成凹陷部分100a，并且在垂直于軌道寬度方向的側(cè)面中形成凹陷部分100b。令縱向上凹陷部分100a，100b的長度分別為w1和w2。假定每個w1和w2等于或大于軌道寬度Tw的大約一半。其中形成凹陷部分100a，100b的位置分別由h1和h2表示。假定每個h1和h2為頸部高度NH的大約三分之一。表6中列出了第四實施例中執(zhí)行的試驗中使用的樣本的尺寸。除了形成凹陷部分100a，100b之外，樣本(c″″)到樣本(h″″)和樣本(l″″)到樣本(n″″)與樣本(c)到樣本(h)和樣本(l)到樣本(n)相同。與第三實施例中相同的材料可以被用于每個樣本的磁極片31的軟磁薄膜的組成。接著針對每個樣本測量頭定位誤差量。
表6

圖16的圖表示出了組合樣本(c″″)到樣本(n″″)的磁極片(沒有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的位置誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果。如圖16所示，針對全部樣本能夠獲得等于或小于12納米的定位誤差。另外，在每個樣本中，無論記錄次數(shù)如何，誤差量沒有增加。
此外，即使與盤(B)組合，仍然可針對全部磁頭執(zhí)行同樣穩(wěn)定的定位操作。因此，可以發(fā)現(xiàn)，在第四實施例中，也能夠穩(wěn)定定位控制，這幾乎適用于磁盤的軟磁薄膜的各種厚度。
在第四實施例中，考慮到形狀各向異性，可以認(rèn)為，凹陷部分100a，100b的位置和長度提供了使指向介質(zhì)的殘留磁化分量比在圖5和13的每個的結(jié)構(gòu)中更加易于產(chǎn)生的條件(h1/4→1/3，w3/4→1/2)。雖然如此，然而測量定位誤差的結(jié)果往往得到改進(jìn)。由此可以認(rèn)為，在磁極片31的軌道寬度方向側(cè)和位長方向側(cè)形成凹陷部分100a，100b具有在非記錄操作中改進(jìn)磁極片31的穩(wěn)定性的效果。
圖17的透視圖示出了圖3的磁極片31的第五實施例。在第五實施例中，在磁極片31的平行于盤介質(zhì)2的軌道寬度方向的側(cè)面中形成凹陷部分100c，100d。令其中形成凹陷部分100c的位置為h1。假定在更遠(yuǎn)離盤介質(zhì)2、與凹陷部分100c相距距離h2的位置中形成凹陷部分100d。在圖17中，令h1為頸部高度NH的大約四分之一，h2為頸部高度NH的大約一半。令每個凹陷部分100c，100d的長度w等于或大于軌道寬度Tw的大約一半。
在第五實施例中，除了形成凹陷部分100c，100d之外，使用與樣本(c)到樣本(h)和樣本(l)到樣本(n)相同的樣本。與第一到第四實施例中相同的材料可以被用于每個樣本的磁極片31的軟磁薄膜的組成。接著針對每個樣本測量頭定位誤差量。
作為組合每個樣本(c)到樣本(h)和樣本(l)到樣本(n)的磁極片(具有凹陷部分)與盤(A)并且測量記錄和還原的位置誤差和重復(fù)次數(shù)的結(jié)果，獲得與圖16幾乎相同的圖表。即，針對全部樣本能夠獲得等于或小于12納米的定位誤差。在每個樣本中，無論記錄次數(shù)如何，誤差量沒有增加。另外，即使與盤(B)組合，仍然可針對全部磁頭執(zhí)行同樣穩(wěn)定的定位操作。因此，可以發(fā)現(xiàn)，在第五實施例中，也能夠穩(wěn)定定位控制，這幾乎適用于磁盤的軟磁薄膜的各種厚度。
在第五實施例中，考慮到形狀各向異性，可以認(rèn)為，凹陷部分100c，100d的位置和長度提供了使指向介質(zhì)的殘留磁化分量比在圖5和13的每個的結(jié)構(gòu)中更加易于產(chǎn)生的條件(w3/4→1/2)。雖然如此，然而測量定位誤差的結(jié)果往往得到改進(jìn)。由此可以認(rèn)為，在磁極片31的軌道寬度方向側(cè)和位長方向側(cè)形成2個凹陷部分100c，100d具有在非記錄操作中改進(jìn)磁極片31的穩(wěn)定性的效果。
此外，在第五實施例中，對使得在磁極片31的垂直于盤介質(zhì)2的軌道寬度方向的側(cè)面(即，在位長方向)中形成2個凹陷部分的樣本執(zhí)行相似試驗，并且h1，h2和w與圖17相同。結(jié)果與當(dāng)在磁極片31的平行于盤介質(zhì)2的軌道寬度方向的側(cè)面中形成凹陷部分100c，100d時的結(jié)果相同。
因此，在相同側(cè)面中形成凹陷部分可以被認(rèn)為具有在非記錄操作中改進(jìn)磁極片31的穩(wěn)定性的效果，而無論是在軌道寬度方向還是位長方向的側(cè)面中形成凹陷部分。另外，可以考慮凹陷部分的寬度的影響。當(dāng)形成兩個或更多凹陷部分時，可以看到更大的影響。
在每個上述實施例中，期望軌道寬度方向上磁極片31的寬度為0.3微米或更小。其原因是為了進(jìn)一步降低非記錄操作中指向盤介質(zhì)2的殘留磁化分量仍然存在的可能性。另外，在每個上述實施例中，期望使頸部高度NH長于記錄磁極寬度。在這種情況下，其原因也是為了進(jìn)一步降低非記錄操作中指向盤介質(zhì)2的殘留磁化分量仍然存在的可能性。
此外，在每個實施例中，當(dāng)磁極片31的頂端被設(shè)計成將非磁性中間層的堆疊結(jié)構(gòu)夾在軟磁薄膜之間時，可以獲得比單層在靜磁方面更加穩(wěn)定的狀態(tài)。另外，在每個實施例中，通過在磁極片31上與盤介質(zhì)2的面對側(cè)相距的距離等于或小于頸部高度的一半的位置形成凹陷部分，能夠進(jìn)一步增加抑制殘留磁化分量的效果。此外，在每個實施例中，通過使縱向上凹陷部分的長度等于或小于磁極片31的寬度Tw的一半，能夠進(jìn)一步增加抑制殘留磁化分量的效果。
如上所述，通過使用每個實施例中示出的各種磁頭，使得能夠抑制窄軌道磁頭在非記錄操作中的不穩(wěn)定導(dǎo)致的記錄信息的紊亂，因此提供更加高可靠的垂直磁記錄設(shè)備。
本發(fā)明不局限于上述實施例。例如，可以形成凸起部分而不是凹陷部分。概括地說，只需在磁極片31的頂端產(chǎn)生形狀各向異性。凹陷部分的數(shù)量不局限于1或2。由于在凹陷部分?jǐn)?shù)量和磁記錄能力之間存在折衷，凹陷部分的數(shù)量預(yù)計具有最優(yōu)數(shù)值。根據(jù)最優(yōu)數(shù)值，應(yīng)當(dāng)形成最優(yōu)數(shù)量的凹陷部分。
此外，在每個實施例中，由于處理單元的能力，凹陷部分的寬度的下限為大約20納米。由于難以評估深度，深度的限制不清楚。然而能夠預(yù)計足夠的效果，假定寬度和深度處于例如5到50納米的范圍內(nèi)。
另外，本發(fā)明不直接局限于上述實施例，并且在不偏離本發(fā)明實質(zhì)或必要特征的前提下可以通過其它方式實踐或?qū)嵤?。此外，通過實施例中公開的多個組成部分的組合可得到各種發(fā)明。例如，可以從一個實施例中使用的全部組成部分中排除某些組成部分。此外，可以適當(dāng)組合在兩個或更多實施例中使用的組成部分。
權(quán)利要求
1.一種通過垂直磁記錄方法在記錄介質(zhì)上記錄信息的磁記錄頭，該磁記錄頭的特征在于包括磁極片(31)，其產(chǎn)生垂直于記錄介質(zhì)的記錄表面的記錄磁通量，并且包含平行于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向的側(cè)面，和凹陷部分(100)，其被做成在平行于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向的側(cè)面中凹陷，以便具有平行于記錄表面的縱向，其中記錄介質(zhì)的軌道寬度方向上的磁極片的長度等于0.3微米或更小。
2.一種通過垂直磁記錄方法在記錄介質(zhì)上記錄信息的磁記錄頭，該磁記錄頭的特征在于包括磁極片(31)，其產(chǎn)生垂直于記錄介質(zhì)的記錄表面的記錄磁通量，并且包含垂直于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向的側(cè)面，和凹陷部分(100)，其在垂直于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向的側(cè)面中以凹陷方式形成，以便具有平行于記錄表面的縱向。
3.如權(quán)利要求2所述的磁記錄頭，其特征在于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向上磁極片(31)的長度等于或小于0.3微米。
4.如權(quán)利要求1或2所述的磁記錄頭，其特征在于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向上磁極片(31)的長度小于其中產(chǎn)生記錄磁通量的方向上磁極片(31)的長度。
5.如權(quán)利要求1或2所述的磁記錄頭，其特征在于縱向上凹陷部分(100)的長度大于其中在與記錄表面平行的方向上形成凹陷部分(100)的側(cè)面的長度的一半。
6.如權(quán)利要求1或2所述的磁記錄頭，其特征在于在相同側(cè)面中形成凹陷部分(100)的多個單元。
7.如權(quán)利要求1或2所述的磁記錄頭，其特征在于以凹陷部分(100)比其中產(chǎn)生記錄磁通量的方向上磁極片的長度的中點更加接近記錄介質(zhì)的方式，在側(cè)面中形成凹陷部分(100)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的磁記錄頭，其特征在于磁極片至少在記錄介質(zhì)的附近具有使得非磁性中間層(300b)介于多個軟磁薄膜(300a)之間的堆疊結(jié)構(gòu)。
9.一種磁頭懸掛組件，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1到權(quán)利要求8中的任何一個的磁記錄頭，和以磁頭面對記錄介質(zhì)的記錄表面的方式支持磁頭的支持機(jī)構(gòu)。
10.一種磁記錄設(shè)備，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1到權(quán)利要求8中的任何一個的磁記錄頭，并且使用磁記錄頭在記錄介質(zhì)上記錄信息。
11.如權(quán)利要求10所述的磁記錄設(shè)備，其特征在于記錄介質(zhì)包含軟磁底層(41)，和在軟磁底層(41)上堆疊的垂直取向的磁記錄層(42)。
12.一種復(fù)合頭，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1到權(quán)利要求8中的任何一個的磁記錄頭；使用磁記錄頭讀取記錄介質(zhì)上記錄的信息的還原頭；和滑動機(jī)構(gòu)，在其上安裝有磁記錄頭和還原頭，并且該滑動機(jī)構(gòu)相對于記錄表面滑動磁記錄頭和還原頭。
13.一種磁頭懸掛組件，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求12的復(fù)合頭，和以復(fù)合頭面對磁記錄介質(zhì)的記錄表面的方式支持復(fù)合頭的支持機(jī)構(gòu)。
14.一種磁記錄和還原設(shè)備，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求12的復(fù)合頭，并且使用復(fù)合頭在記錄介質(zhì)上記錄信息，以及使用復(fù)合頭讀取記錄的信息。
15.如權(quán)利要求14所述的磁記錄和還原設(shè)備，其特征在于記錄介質(zhì)包含軟磁底層(41)，和在軟磁底層(41)上堆疊的垂直取向的磁記錄層(42)。
全文摘要
一種通過垂直磁記錄方法在記錄介質(zhì)上記錄信息的磁記錄頭，該磁記錄頭包括磁極片(31)，其產(chǎn)生垂直于記錄介質(zhì)的記錄表面的記錄磁通量，并且包含平行于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向的側(cè)面，和凹陷部分(100)，其被做成在平行于記錄介質(zhì)的軌道寬度方向的側(cè)面中凹陷，以便具有平行于記錄表面的縱向，其中記錄介質(zhì)的軌道寬度方向上的磁極片的長度等于0.3微米或更小。
文檔編號G11B5/48GK1622202SQ20041001208
公開日2005年6月1日 申請日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者及川壯一 申請人:株式會社東芝