專利名稱：磁頭和信息存儲設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對記錄介質施加磁場的磁頭和一種使用磁場對信息 存儲和檢索用記錄介質進行訪問的信息存儲設備。
背景技術：
隨著信息社會的發(fā)展，信息量不斷增大。為了應對這樣的信息量的 增大， 一直期待具有飛躍性的高記錄密度的信息記錄方式和信息存儲設 備的開發(fā)。特別是，通過磁場訪問信息的磁盤，作為信息可擦寫的高密 度記錄介質而引人注目，并且一直在進行積極的研究和開發(fā)以進一步增 強它們的記錄密度。作為在磁盤上記錄信息的磁性記錄方式，其中在沿其表面的方向(面 內方向)將記錄介質磁化的面內記錄己被廣泛使用，不過近年來， 一直在 積極地開發(fā)在垂直于其表面的方向將記錄介質磁化的垂直記錄。垂直記 錄提供了以下優(yōu)點可以增強軌道的圓周方向的記錄密度(線記錄密度)， 并且可以減少記錄的信息由于熱變化而被破壞的故障，據預測，該垂直 記錄將代替常規(guī)面內記錄得到廣泛的應用。圖1為用于說明垂直記錄的操作原理的圖。磁頭10，如圖1所示，包含根據信息產生磁場的薄膜線圈13、根據由薄膜線圈13產生的磁場從而產生磁通的主磁極11和獲取由主磁極11 產生的磁通并將其回饋到薄膜線圈13和主磁極11的輔助磁極12，磁頭 10還包含通過再生元件14a檢測磁場來讀取磁盤1上記錄的信息的再生 磁頭14。另夕卜，磁盤1具有沉積在基板1C上的記錄信息的記錄層1A和由軟 磁性材料形成的軟磁性層1B。當沿箭頭R方向旋轉驅動該磁盤1時，磁 頭IO沿箭頭R'方向(與箭頭R方向相反)在磁盤1上相對移動。在信息記錄時，將電記錄信號輸入到薄膜線圈13，從而由薄膜線圈 13產生沿與信息對應方向的磁場。產生的磁場被供給到主磁極ll，并由 主磁極11產生與磁極對應的磁通。將此磁通施加到磁盤1,從而穿過磁 盤1的軟磁性層1B，然后此磁通擴散并回到輔助磁極12，并供給至薄膜線圈13和主磁極11。通過軟磁性層1B沿字母U狀的磁路集中的磁通流 形成記錄磁場，并且記錄層1A沿垂直于其表面的方向被磁化，從而使信息得到記錄。已知的與圖1所示的垂直記錄磁頭IO有關的問題為，例如，磁極擦 除(主磁極11殘留的剩余磁化強度泄漏，從而施加到磁盤l，導致磁盤l 中先前記錄的信息的擦除)和側擦除(磁頭的傾斜破壞了相鄰軌道中記錄 的信息)。由于磁頭10沿箭頭R'方向在磁盤1上相對移動，所以當磁極 擦除或側擦除出現時，可能將磁盤1中記錄的大范圍的信息擦除，甚至 可能將指示例如磁盤1上的位置的伺服信息擦除，使其不能控制磁頭10 的位置。在該點上，已知有一種方法，其中，磁頭的主磁極用例如顯示出防 磁極擦除效果的FeNi合金制成。不過，與例如通常用作主磁極的材料的 FeCo合金相比，該FeNi合金具有較低的飽和磁通密度，導致記錄密度 可能降低的問題。作為防止磁極擦除和實現高記錄密度的技術，日本特開2004-281023 號公報公開了一種技術，其采用由沿磁頭移動方向R'交替沉積的多種鐵 磁性材料和無磁性材料形成的主磁極，日本特開2003-242608號公報公開 了一種用于形成主磁極的技術，該主磁極具有面向磁盤的表面，朝向磁 盤的流入側(磁頭移動方向R'的前方)，所述表面的寬度變窄，朝向磁盤的 流出側(磁頭移動方向R'的后方)，所述表面的寬度變寬。根據日本特開 2004-281023號公報公開的技術，由鐵磁性材料形成的兩個鐵磁性層經由 無磁性材料形成的無磁性層相對，并且他們的磁化方向彼此相反，從而 使得能夠降低剩余磁化強度，根據日本特開2003-242608號公報公開的技 術，可以將磁通有效地集中在主磁極的尖端，從而使得能夠提高記錄密 度。因此，當組合使用日本特開2004-281023號公報和2003-242608號公報所述的技術時，這被認為能夠同時實現防磁極擦除和高記錄密度。不過，日本特開2004-281023號公報公開的技術僅僅提供了十分有 限數量的構成主磁極的鐵磁性材料(例如FeCo)與無磁性材料(例如Ru)的 組合。例如，當主磁極由FeCo與Ru的組合形成時，在成本效率和量產 性方面有利的鍍覆法不能用于沉積這些材料的方法，并且該方法將基本 上被限制為濺射，導致制造成本會升高的問題。另外，即使是日本特開 2004-281023號公報和2003-242608號公報公開的技術，也存在不能充分 地防止側擦除的問題。鑒于上述情況而作出了本發(fā)明，其提供了能夠在抑制制造成本上升 的同時、既實現防止磁極擦除和側擦除又實現高記錄密度的磁頭和信息 存儲設備。發(fā)明內容根據本發(fā)明的一個方面的磁頭的基本特征包括磁極，所述磁極面 向記錄介質的表面，按照沿所述表面的方向相對于所述表面移動，產生與所述記錄介質的表面相交的磁力線；和線圈，所述線圈對所述磁極進 行勵磁，其中，所述磁極包含具有800 A/m以下的矯頑力的層積體，所 述層積體包含按照沿相對于所述記錄介質的表面的移動的方向堆疊的兩 層或更多層，所述兩層或更多層包含位于所述移動的最前方位置的第一 磁性層和位于所述移動的最后方位置的第二磁性層，所述第二磁性層的 飽和磁通密度高于所述第一磁性層的飽和磁通密度。已知磁極擦除與磁極的矯頑力高度相關，為了防止磁極擦除，必需 將磁極的矯頑力限制在不超過800 A/m附近。同時，為了提高磁頭的記 錄密度，磁極具有較高的飽和磁通密度是必需的。根據所述磁頭的此基本特征，磁極的矯頑力為800 A/m以下，確保 了可靠地防止磁極擦除。另外，容易發(fā)生側擦除并且對0/W(重寫)性能僅 有較小影響的磁極的最前部由具有低飽和磁通密度的第一磁性層形成， 而對0/W(重寫)性能有狡大影響的磁極的最后部由具有高飽和磁通密度 的第二磁性層形成，所以能夠有效地防止側擦除，并且能夠提高磁極的飽和磁通密度。此外，磁頭的附加特征優(yōu)選為所述第一磁性層具有NiH)"Fex (15重 量。/?！秞重量％)的組成，所述第二磁性層具有FexCo,(65重量％ 《x《75重量％)的組成。已知具有N^,Fex (15重量％>力的組成范圍的材料出現垂直各向異 性。與具有面內各向異性的磁性層相比，具有垂直各向異性的磁性層具 有更大的矯頑力，而且，加工時，矯頑力由于熱應力而可能增大，導致 容易發(fā)生磁極擦除的問題。根據此優(yōu)選實施方式，由于具有Ni1W).xFex (15重量e/?！秞)的組成的第一磁性層具有面內各向異性，所以能夠充分地 降低矯頑力，使其能夠防止磁極擦除。此外，由于第二磁性層具有 FexC0H)?！獂(65重量。/。《x《75重量％)的組成，所以能夠將磁極的飽和磁通 密度保持足夠高(約2.3 T以上)。前述磁頭的附加特征還優(yōu)選為所述第一磁性層具有NiKK)—xFex (18重 量。/?！秞《70重量％)的組成，所述第二磁性層具有FexCo1()。.x(65重量％ 《x《75重量°/。)的組成。由于采用具有Niu)^Fex (18重量e/?！秞《70重量％)的組成范圍的第 一磁性層，所以能夠充分地降低矯頑力，并且能夠確?？煽康胤乐勾艠O 擦除。另外，在NiFe合金中，當Fe的百分比降低時，飽和磁通密度的值 也隨此降低，因此，如果第一磁性層具有NiKK).xFex(18重量。/?！秞《70重 量％)的組成范圍，則整個磁極的飽和磁通密度也降低，這可能導致o/w 性能劣化。不過，此時，已了解到，雖然在第一磁性層相對于磁極的百 分比增大時矯頑力變低，但是當第一磁性層的百分比超過預定值(約40%) 時，矯頑力達到穩(wěn)定。因此，通過限制具有M1Q()-xFex (18重量。/?！秞《70重 量％)的組成范圍的第一磁性層的百分比，并且提高對整個磁極的飽和磁 通密度具有較大影響的第二磁性層的百分比，能夠同時實現防止磁極擦 除和提高O/W性能。此外，前述磁頭的附加特征優(yōu)選為所述第一磁性層具有CoxNiyFez (x+y+z=100重量％， 0<y《10重量％， 0<x《33重量％)的組成，所述第二磁性層具有FexCo1Q().x(65重量。/?！秞《75重量％)的組成。由于具有CoxNiyFez (x+y+z=100重量％， 0<y《10重量％， 0<x《33重量％)的組成的第一磁性層，所以能夠將磁極的矯頑力限制在800 A/m以下，并且能夠可靠地防止磁極擦除。前述磁頭的附加特征優(yōu)選為所述第一磁性層具有FexCo旨-x(75《x重量％)的組成，所述第二磁性層具有FexC0l,x(65重量。/。《x《75重量％)的組成。由于具有FexCo,。"75《x重量％)的組成的第一磁性層，所以能夠 限制磁致伸縮，并且能夠降低矯頑力，從而防止磁極擦除。此外，前述磁頭的附加特征優(yōu)選為所述第一磁性層具有CoxNiyFez (x+y+z=100重量％， 64重量。/?！秞《68重量％， 15重量。/。《z《20重量％) 的組成，所述第二磁性層具有FexC0l()().x(65重量。/?！秞《75重量％)的組 成。當第一磁性層具有COxNiyFez (x+y+z400重量。/。， 60重量。/?！秞《 80重量％， 10重量％《2《20重量％)的組成時，也能夠有效地防止磁極擦除。另外，前述磁頭的附加特征優(yōu)選為所述磁極的第一磁性層和第二磁 性層通過鍍覆形成。在所述磁頭的基本特征中，作為用于形成第一磁性層和第二磁性層 的材料，可以采用具有互不相同的飽和磁通密度的磁性材料的組合，并 且兩者還可以都為鐵磁性材料。因此，材料選擇的范圍變得更寬，可以 采用能夠通過在成本效率和量產性方面有利的鍍覆進行沉積的材料的組 合。此外，所述磁頭的附加特征優(yōu)選為所述磁極具有沿所述記錄介質的 表面的橫截面，所述橫截面在所述移動的前部狹小，在所述移動的后部寬大。由于采用了具有在移動的前部變窄而在移動的后部變寬的沿記錄介 質的表面的橫截面的磁極，所以能夠防止在驅動磁頭的過程中出現斜交 角時磁極的前側運行到相鄰的軌道的故障，從而可以防止將記錄的信息擦除的側擦除。另夕卜，所述磁頭的附加特征優(yōu)選為所述磁極滿足S2/(S1+S2)>0.35的 關系，其中所述第一磁性層的面向所述記錄介質的表面的面的面積為Sl， 所述第二磁性層的面向所述記錄介質的表面的面的面積為S2。由于提供S2/(S1+S2)>0.35，所以在維持O/W性能的同時可以使寫入 芯寬度(write core width)變窄，使其能夠可靠地防止磁極擦除。此外，所述磁頭的附加特征優(yōu)選為對于所述磁極中包含的整個層， 所述磁極具有大于2.1 T的飽和磁通密度和低于800 A/m的矯頑力。由于采用了飽和磁通密度大于2.1 T且矯頑力低于800 A/m的磁極， 所以能夠同時可靠地實現防磁極擦除和高記錄密度。另外，所述磁頭的附加特征優(yōu)選為，在所述底層與所述第一磁性層 和第二磁性層之間，所述磁極具有合金膜，所述合金膜的組成不同于所 述第一磁性層和第二磁性層的組成。此外，附加特征優(yōu)選為，所述磁極具有無磁性底層，并且通過鍍覆， 在所述底層上形成所述第一磁性層和所述第二磁性層；附加特征還優(yōu)選 為所述磁極的底層含有來自Ru、 Pd、 Pt、 Rh、 Au、 Cu、 MP、 NiMo和 NiCr中的至少一種元素。在垂直磁頭加工中，當在通過鍍覆形成磁極后通過離子刻蝕除去不 需要的鍍覆底層部分時，除去的底層部分可以再附著到磁極側壁。當鍍 覆底層由磁性材料形成時，再附著層具有磁性，從而其也作用磁極的一 部分，導致磁極寬度增大且橫截面變形的問題。由于由無磁性導電材料 形成鍍覆底層，所以再附著層變?yōu)闊o磁性，從而能夠防止由于再附著層 導致的磁極寬度增大和磁極橫截面變形。另外，當底層無磁性時，該底 層不會作用磁極的一部分，因而能夠省去下述麻煩高精度地僅將底層 的不需要部分除去，從而符合向其尖端變細的磁極寬度和形狀。此外，所述磁頭的附加特征優(yōu)選為所述磁極的底層由Ru組成。具有較高的Fe百分比和較高的飽和磁通密度的磁性膜的晶體結構 為體心立方晶格，通過控制磁性膜具有(110)取向，能夠降低具有體心立 方晶格的磁性膜的矯頑力。由于使用Ru作為底層，所以能夠將具有體心10立方晶格的磁性膜控制為具有(110)取向，使其能夠降低矯頑力。而且， 具有面心立方晶格的晶體結構的磁性膜傾向于具有與底層無關的降低的 矯頑力，即使使用Ru作為底層時，也能夠得到低矯頑力。
當使用Ru作為底層時，在表面上容易形成揮發(fā)性氧化物，并且鍍覆 時容易發(fā)生故障，因此，優(yōu)選在Ru上形成諸如NiFe等導電性薄膜。
另外，所述磁頭的附加特征優(yōu)選為所述磁極具有磁性底層，并且通 過鍍覆，在所述底層上形成所述第一磁性層和所述第二磁性層；附加特 征還優(yōu)選為所述磁極的底層含有來自Ni、 Fe和Co中的至少一種元素。
根據本發(fā)明的另一方面的信息存儲設備(其使用磁場對信息存儲和 檢索用記錄介質進行訪問)的基本特征包括磁極，所述磁極面向記錄介 質的表面，并產生與所述記錄介質的表面相交的磁力線；線圈，所述線 圈對所述磁極進行勵磁；和移動機構，所述移動機構按照沿所述表面的 方向相對于所述記錄介質的表面移動所述磁極，其中，所述磁極包含具 有800 A/m以下的矯頑力的層積體，所述層積體包含按照沿相對于所述 記錄介質的表面的移動的方向堆疊的兩層或更多層，所述兩層或更多層 包含位于所述移動的最前方位置的第一磁性層和位于所述移動的最后方 位置的第二磁性層，所述第二磁性層的飽和磁通密度高于所述第一磁性 層的飽和磁通密度。
根據所述信息存儲設備的基本特征，能夠防止磁極擦除，并且能夠 以高記錄密度記錄信息。
另外，前述信息存儲設備的附加特征優(yōu)選為所述第一磁性層具有 Ni10()-xFex (15重量。/。《x)的組成，所述第二磁性層具有FexCo1C)。.x(65重量％ 《x《75重量°/。)的組成。
根據所述優(yōu)選信息存儲設備的此附加特征，由于第一磁性層具有面 內各向異性，所以能夠降低矯頑力，防止磁極擦除。而且，由于第二磁 性層具有FexCo1()()-x(65重量。/?！秞《75重量％)的組成，所以能夠實現高飽
和磁通密度，并且能夠提高o/w性能。
此外，前述信息存儲設備的附加特征優(yōu)選為，所述第一磁性層具有 CoxNiyFez(x+y+z二100重量。/。， (Ky《10重量。/。， 0<x《33重量％)的組成，所述第二磁性層具有FexQ)K)0—x(65重量。/。《x《75重量％)的組成。
根據所述優(yōu)選信息存儲設備的此附加特征，能夠將磁極的矯頑力限
制在800 A/m以下，確?？煽康胤乐勾艠O擦除。
另外，前述信息存儲設備的附加特征優(yōu)選為，所述第一磁性層具有 FexCo1(X).x(75重量。/?！秞)的組成，所述第二磁性層具有FexCo1(K).x(65重量％ 《x《75重量％)的組成。
根據所述優(yōu)選信息存儲設備的此附加特征，能夠限制第一磁性層中 的磁致伸縮，降低矯頑力。
對于該信息存儲設備，這里僅僅提到了基本特征，該信息存儲設備 不僅包含上述特征，而且包含與上述磁頭的各特征對應的各特征。
如上所述，根據本發(fā)明的磁頭和信息存儲設備的基本特征，能夠在 抑制制造成本上升的同時，既實現防止磁極擦除和側擦除，又實現高記 錄密度。


圖1為用于說明垂直記錄的操作原理的圖2為硬盤裝置的外觀圖3為所述硬盤裝置的功能框圖4為磁頭的構成示意圖5為主磁極的尖端部分的示意圖6為從磁盤側觀察的主磁極的圖7(A)和7(B)為各自表示在底層上形成有第一層和第二層的主磁極
的圖8為表示主磁極矯頑力Hc [A/m]與磁極擦除的發(fā)生與否之間的關 系的圖9為表示常規(guī)、廣泛用作主磁極用材料的各種磁性材料以及多種 磁性材料的層積膜的飽和磁通密度和矯頑力的圖10為表示用作第二磁性層的FeCo合金中的Fe百分比與飽和磁通 密度Bs之間的關系的圖；圖11為表示用作第一磁性層的NiFe合金中的Fe百分比與飽和磁通
密度BS的圖12為表示NiFe合金中的Fe百分比與矯頑力He之間的關系的圖； 圖13為表示NiFe合金中的Ni百分比與矯頑力He之間的關系的圖； 圖14為表示無垂直各向異性的NiFe合金的B-H曲線的圖； 圖15為表示有垂直各向異性的MFe合金的B-H曲線的圖； 圖16為表示相對于整個主磁極的第一磁性層的厚度與矯頑力He之 間的關系的圖17為表示相對于整個主磁極的第一磁性層的厚度與飽和磁通密 度Bs之間的關系的圖18為表示CoNiFe合金中Co、 Ni和Fe的各百分比與飽和磁通密 度Bs之間的關系的圖19為表示CoNiFe合金中Co、 Ni和Fe的各百分比與矯頑力He 之間的關系的圖20為表示FeCo合金中的Fe百分比與磁致伸縮入之間的關系的圖； 圖21為表示FeCo合金中的磁致伸縮X與矯頑力He之間的關系的
圖22為表示在底層中的FeCo合金中的Fe百分比與矯頑力He之間 的關系的圖；和
圖23為表示0/W性能與寫入芯寬度之間的關系的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，對上述基本特征和附加特征的具體實施方式
進行 說明。
圖2是作為前述信息存儲設備的一個具體實施方式
的硬盤裝置100 的外觀圖。
圖2所示的硬盤裝置100通過連接到或者插入例如以個人計算機為 代表的主機裝置而得到使用。
如圖2所示，硬盤裝置100中的殼101包含記錄信息的磁盤1、沿箭頭R方向旋轉磁盤1的主軸電機102、設置在磁盤1的表面附近并且
面向磁盤1的表面的浮動磁頭滑塊(floatingheadslider)104、臂軸105、運 輸臂106(具有固定到其尖端的浮動磁頭滑塊104，在臂軸105附近沿磁盤 1的表面在磁盤1上移動)、驅動運輸臂106的音圈電機107和控制硬盤 裝置100的操作的控制電路108。主軸電機102和音圈電機107的組合相 當于"發(fā)明內容"中所述的信息存儲設備的基本特征中的移動機構的一 個實例。
浮動磁頭滑塊104設有磁頭109，磁頭109是前述磁頭的一個具體 特征并向磁盤1施加磁場，硬盤裝置100使用該磁場在磁盤1上記錄信 息或者讀取記錄在磁盤1上的信息。在正常情況下，硬盤裝置100包含 多個磁盤l，并為所述多個磁盤的每一個設有磁頭109。不過，為了使說 明簡略，本實施方式的說明集中在一個磁盤1和為該磁盤1而設置的一 個磁頭109上。
圖3為硬盤裝置100的功能框圖，圖4為磁頭109的構成示意圖。
如圖3所示，硬盤裝置100包括圖2中也示出的主軸電機102、音 圈電機107、控制電路108和磁頭109等，控制電路108包括控制整個硬 盤裝置100的硬盤控制部111、控制主軸電機102和音圈電機107的伺服 控制部112、驅動音圈電機107的音圈電機驅動部113、驅動主軸電機102 的主軸電機驅動部114、格式化磁盤1的格式化器115、讀/寫通道116(產 生承載要寫入磁盤1中的寫入信息的寫入電流，并將經磁頭109讀取磁 盤1中記錄的信息而得到的再生信號轉換為數字數據)、用作硬盤控制部 111中的緩存的緩沖區(qū)117和用作硬盤控制部111中的工作區(qū)的RAM(隨 機存取存儲器)118。
圖4顯示了磁頭109的部分橫截面結構。該磁頭109看上去沿箭頭 R'方向移動，這與由于磁盤1以磁頭109定位在磁盤1上的狀態(tài)沿箭頭R 方向旋轉而導致的磁盤1的旋轉方向相反。
磁頭109從移動方向R'的后方起依次設有產生磁通的主磁極210、 產生磁場的線圈250、獲取由主磁極210產生的磁通并將其回饋到線圈 250和主磁極210的輔助磁極230以及讀取磁盤1中記錄的信息的再生磁頭240，其還包括連接主磁極210和輔助磁極230的磁軛220。主磁極210 相當于前述信息存儲設備和磁頭的基本特征中的磁極的一個實例，線圈 250相當于前述信息存儲設備和磁頭的基本特征中的線圈的一個實例。
另外，磁盤1具有沉積在基板1C上的記錄信息的記錄層1A和由軟 磁性材料形成的軟磁性層1B。磁盤1相當于前述信息存儲設備和磁頭的 基本特征中的記錄介質的一個實例。
下面，將使用圖3和4對訪問磁盤1的方法進行說明。
當在磁盤1上寫入信息時，從圖3所示的主機裝置200中送出要記 錄在磁盤1中的寫入信息和寫入位置的邏輯地址。硬盤控制部111將該 邏輯地址轉換為物理地址并將該物理地址傳送至伺服控制部112。
伺服控制部112將旋轉主軸電機102的指令傳送至主軸電機驅動部 114，并將移動運輸臂106(參見圖2)的指令傳送至音圈電機驅動部113。 主軸電機驅動部114驅動主軸電機102，使磁盤1旋轉，音圈電機驅動部 113驅動音圈電機107，使運輸臂106移動。于是，磁頭109被定位在磁 盤1上。
當磁頭109被定位后，硬盤控制部111將寫入信號傳送至讀/寫通道 116，讀/寫通道116將承載寫入信息的寫入電流施加到磁頭109。
在磁頭109中，寫入信號被輸入到圖4所示的線圈250，線圈250 產生具有與寫入信號對應的方向的磁場。在主磁極210中，將已由線圈 250產生的與該磁場對應的磁通向磁盤1釋放，于是，在磁盤1的記錄層 1A上形成具有與該信息對應的方向的磁化，從而該信息被記錄在磁盤1 上。通過輔助磁極230經軟磁性層1B收集已在記錄層1A上形成磁化的 磁通，并經磁軛220將其回饋至主磁極210。
另外，當讀取磁盤1中記錄的信息時，記錄信息的記錄位置的邏輯 地址從圖3所示的主機裝置200送出至硬盤裝置100。然后，如同在信息 寫入中那樣，在硬盤控制部111中，邏輯地址被轉換為物理地址，旋轉 驅動主軸電機102，使磁盤1旋轉，并驅動音圈電機107，使運輸臂106 移動，從而磁頭109被定位在磁盤1上。
提供與由磁化產生的磁場對應的電阻值的再生元件240a包含在圖4所示的磁頭109中，由于使電流在再生元件240a中流動，所以根據磁化 狀態(tài)產生再生信號。在本實施方式中，再生元件240a的具體類型沒有具 體的限制，不過對于此再生元件240a，可以采用例如GMR(巨磁阻)元件 或TMR(隧穿磁阻)元件。
再生信號，在圖3所示的讀/寫通道116中被轉換為數字數據之后， 經硬盤控制部111送入主機裝置200。
基本上，以上述方式對硬盤1進行訪問以儲存和獲取信息。
下一步，將對磁頭109進行更詳細說明。
圖5為主磁極210的尖端部分的示意圖，圖6為從磁盤1側觀察的 主磁極210的圖。
如圖5所示，主磁極210形成為，其面向磁盤1的面的寬度朝磁盤 1移動方向R'的前方變窄，朝移動方向R'的后方變寬。由于主磁極210 具有從移動方向R'的后方到前方逐漸變細的形狀，所以能夠防止在驅動 磁頭的過程中出現斜交角時主磁極210的前側運行到相鄰的軌道的故障， 使其能夠防止將記錄的信息擦除的側擦除。
另外，如圖6所示，主磁極210具有沿磁盤1移動方向R'交替沉積 的總共4層的飽和磁通密度相對較小的第一層211A(例如，FeNi:飽和磁 通密度Bs為2.1 [T])和飽和磁通密度相對較大的第二層211B(例如，FeCo: 飽和磁通密度Bs不低于2.3 [T])，于是，整個主磁極210的飽和磁通密 度Bs不低于2.1 [T]，矯頑力Hc限制在800 [A/m]以下。第一層211A相 當于前述信息存儲設備和磁頭的基本特征中的第一磁性層的一個實例， 而第二層211B相當于前述信息存儲設備和磁頭的基本特征中的第二磁性 層的一個實例。在本實施方式中，由于主磁極210的矯頑力Hc為800 [A/m] 以下，所以能夠可靠地防止磁極擦除。還由于第一層211A和第二層211B 交替地沉積為飽和磁通密度Bs較小的第一層211A沉積在容易發(fā)生側擦 除的移動方向R'的前方，而飽和磁通密度Bs較大的第二磁性層211B沉 積在難以發(fā)生側擦除的移動方向R'的后方，所以能夠有效地防止側擦除
和提高o/w性能。
此外，對于用于形成第一層211A和第二層211B的材料，可以使用飽和磁通密度互不相同的磁性材料的組合，也可以使用能夠通過在成本 效率和量產性方面有利的鍍覆進行沉積的材料的組合。在本實施方式中，
在作為無磁性材料的Ru的底層上形成導電性薄膜(例如NiFe)，通過鍍覆 在其上進一步形成第一層211A和第二層211B。
由于使用Ru作為底層，所以Fe百分比較高且飽和磁通密度也較高 的具有體心立方晶格的磁性層能夠被控制為具有(110)取向，使其能夠降 低矯頑力Hc。另外，由于在Ru上形成導電性薄膜，所以能夠減少鍍覆 中的故障。
圖7(A)和7(B)為各自表示在底層上形成有第一層和第二層的主磁極 的圖。
如圖7(A)所示，當在通過鍍覆形成主磁極210'后通過離子刻蝕除去 不需要的鍍覆底層部分時，底層211C的除去部分可以再附著到主磁極 210'上。當底層211C由磁性材料形成時，底層211C的此部分也作用主 磁極210'的一部分，因此，如圖7(B)所示，必須切割底層211C使其朝其 尖端逐漸變細。在本實施方式中，由于底層211C由無磁性材料形成，所 以能夠省去高精度切割底層211C以符合主磁極的寬度的麻煩。而且，能 夠防止由于再附著層導致的磁極的寬度增加和磁極橫截面的變形。另外， 優(yōu)選將含有來自Ru、 Pd、 Pt、 Rh、 Au、 Cu、 NiP、 NiMo和NiCr中的至 少一種元素的材料用于無磁性底層211C。此外，對于磁性底層，可以采 用含有來自Ni、 Fe和Co中的至少一種元素的材料。特別是，當將NiFe 用于底層時，如同在Ru底層中那樣，Fe百分比較高且飽和磁通密度也 較高的具有體心立方晶格的磁性層能夠被控制為具有(110)取向，使其能 夠降低矯頑力Hc。
如上所述，根據本實施方式，能夠在抑制制造成本上升的同時，既 實現防止磁極擦除和側擦除，又實現高記錄密度。
盡管對于具有交替沉積的總共4層的第一層和第二層的主磁極的例 子給出了上述說明，但是"發(fā)明內容"中所述的磁頭和信息存儲設備中 的磁極可以具有沉積為兩層的第一磁性層和第二磁性層。其也可以具有 沉積為4層以上的第一磁性層和第二磁性層，或者也可以具有不同于第一磁性層和第二磁性層的第三層。此第三層可以為無磁性材料，只要其 由具有導電性的材料形成即可。如果此第三層為磁性材料，則從防止磁 極擦除和側擦除的觀點出發(fā)，優(yōu)選其矯頑力盡可能低。
此外，當沉積第一磁性層和第二磁性層后，整個磁頭的飽和磁通密 度Bs是各層的飽和磁通密度之和，不過整個磁頭的矯頑力Hc不能簡單 地由各層的矯頑力確定，因為矯頑力依賴于其結晶性等而改變。因此， 優(yōu)選通過使具有較高的飽和磁通密度的第二磁性層的層厚盡可能厚
(S2/(S1+S2)>0.35，其中第一磁性層的面向記錄介質的表面的面的面積為 Sl，第二磁性層的面向記錄介質的表面的面的面積為S2)來提高整個磁頭 的飽和磁通密度。
另外，對于所述磁頭和信息存儲設備的基本特征中的第二磁性層， 可以采用FeCo(60重量。/cKFe〈80重量％)或FeCoNi(55重量。/cKFe〈80原 子％、 20重量％<0><45重量°/。且0<Ni<20重量％)等，對于所述磁頭和 信息存儲設備的基本特征中的第一磁性層，優(yōu)選使用FeM合金(Fe〉75重 量％)或FeCo合金(Fe〉75重量。/。)、CoNiFe合金(60重量。/。《Co《80重量％， 10重量。/?！禙e《20重量％)、 FeCoNi(55原子。/KFe〈80原子％、 20重量％ <Co<45重量％且0<Ni<20重量％)等。而且，如果在第一磁性層與第二 磁性層之間沉積第三層，則對于該第三層，可以使用坡莫合金、50%鎳坡 莫合金、NiP、 NiFeMo、 NiMo、 Ru、 Pd、 Pt、 Rh或Cu等。
下面，將對本發(fā)明的實施例進行說明。 首先，將對第一實施例進行說明。
圖8為表示主磁極矯頑力Hc [A/m]與磁極擦除的發(fā)生與否之間的關 系的圖。
在圖8中，對于(l)由NiFe合金單獨形成的第一主磁極、(2)由FeNi 合金和FeCo合金形成的第二主磁極、(3)由FeNi合金和FeCo合金形成 的第三主磁極、(4)由FeCo合金單獨形成的第四主磁極、(5)由FeNi合金 和FeCo合金形成的第五主磁極和(6)由FeCo合金單獨形成的第六主磁極 中每一個，難磁化軸方向的矯頑力Hc [A/m]用白色柱表示，易磁化軸方向的矯頑力He [A/m]用黑色柱表示，還顯示了磁極擦除發(fā)生的確認結果。 如圖8所示，磁極擦除僅發(fā)生在軸向上易磁化軸方向矯頑力He大于
800 [A/m]的第六主磁極中。因此，可意識到，通過將整個主磁極的矯頑
力調節(jié)至800 [A/m]以下，能夠防止磁極擦除。
圖9為表示常規(guī)、廣泛用作用于主磁極的材料的各種磁性材料以及
多種磁性材料的層積膜的飽和磁通密度和矯頑力的圖。
在圖9中，橫軸對應于飽和磁通密度Bs[T]，縱軸對應于矯頑力Hc， CoNiFe類材料用三角表示，NiFe類材料用方塊表示，FeCo類材
料用菱形表示，FeNi與FeCo的層積膜和CoNiFe與FeCo的層積膜用圓
圈表示。
如上所述，為了防止磁極擦除，主磁極的矯頑力不高于800 [A/m] 是必需的，而且為了實現高記錄密度，需要主磁極的飽和磁通密度Bs不 低于2.1 [T]。如圖9所示，各NiFe類材料(用方塊表示的材料)具有800 [A/m] 以下的矯頑力Hc，但是具有較小的飽和磁通密度Bs。各CoNiFe類材料 (用三角表示的材料)具有過高的矯頑力Hc或者過小的飽和磁通密度Bs， 所以它們都不符合這兩個條件。只有FeCo類材料(用菱形表示的材料)中 的一種符合這兩個條件，不過其余具有其矯頑力Hc過高的問題。如上所 述，只有幾種材料能夠在單獨一層的情況下可靠地同時實現高記錄密度 和防磁極擦除。同時，FeNi與FeCo的層積膜和CoNiFe與FeCo的層積 膜(用圓圈表示的材料)同時符合矯頑力Hc和飽和磁通密度Bs的條件。 因此，可意識到，通過形成多層的主磁極，在保持高飽和磁通密度Bs的 同時，能夠抑制整個主磁極的矯頑力Hc。
下一步，將對第二實施例進行說明。
圖10為表示用作第二磁性層的FeCo合金中的Fe百分比與飽和磁通 密度Bs之間的關系的圖。
如圖10所示，當FeCo合金中的Fe百分比增加時，飽和磁通密度 Bs也變高，而且，當Fe百分比超過75。/。時，飽和磁通密度Bs逐漸降低。 為了在整個主磁極中提供不低于2.1 [T]的飽和磁通密度Bs并且提高O/W 性能，只要作為第二磁性層的FeCo合金具有超過2.1 [T]的飽和磁通密度就是足夠的，但是為了提供陡峭的磁場梯度并改善記錄性能，優(yōu)選飽和
磁通密度Bs盡可能高，并需要約2.3 [T]的飽和磁通密度Bs。如果Fe百 分比為65% 75%，則符合此條件，從而能夠證明本發(fā)明的有效性。
圖11為表示用作第一磁性層的NiFe合金中的Fe百分比與飽和磁通 密度Bs的圖。
如圖11所示，當NiFe合金中的Fe百分比增加時，飽和磁通密度 Bs也得到提高。不過，由于第一磁性層對0/W性能僅具有較小的影響， 所以與高飽和磁通密度Bs相比，更需要低矯頑力Hc。
圖12為表示NiFe合金中的Fe百分比與矯頑力Hc之間的關系的圖， 圖13為表示NiFe合金中的Ni百分比與矯頑力Hc之間的關系的圖。Ni 百分比指與Hc急劇下降的圖12中的低Fe含量區(qū)域相對應的M含量區(qū) 域附近的Ni百分比。易磁化軸方向的矯頑力以黑色表示，難磁化軸方向 的矯頑力以白色表示。
如圖12和13所示，在NiFe合金中，從Fe百分比低于15%且Ni 百分比超過85%的點附近起，矯頑力Hc急劇增大。這可以被認為是Fe 百分比低于15。/。(即Ni百分比高于85。/。)的NiFe合金中發(fā)生垂直各向異性 所導致的。
圖14為表示無垂直各向異性的MFe合金的B-H曲線的圖，圖15 為表示有垂直各向異性的NiFe合金的B-H曲線的圖。
圖14顯示了 Ni百分比為79.27%的NiFe合金的B-H曲線，圖15顯 示了 Ni百分比為88.6%的NiFe合金的B-H曲線。如圖14所示，在Ni 百分比為79.27。/。的MFe合金中，無垂直各向異性出現，并且矯頑力Hc 受得限制。然而，如圖15所示，在Ni百分比為88.6。/。的NiFe合金中， 出現垂直各向異性，并且矯頑力Hc下降。因此，優(yōu)選NiFe合金中的Fe 百分比不低于15%。
下一步，將對第三實施例進行說明。
圖16為表示相對于整個主磁極的第一磁性層的厚度與矯頑力Hc之 間的關系的圖，圖17為表示相對于整個主磁極的第一磁性層的厚度與飽 和磁通密度Bs之間的關系的圖。在圖16和17中，(l)沉積有NiFe合金(Ni含量為10%)的第一磁性層 和FeCo合金的第二磁性層的第一主磁極的結果用菱形表示，(2)沉積有 NiFe合金(Ni含量為35%)的第一磁性層和FeCo合金的第二磁性層的第 二主磁極的結果用方塊表示，(3)沉積有NiFe合金(Ni含量為50%)的第一 磁性層和FeCo合金的第二磁性層的第三主磁極的結果用三角表示，(4) 沉積有NiFe合金(Ni含量為80%)的第一磁性層和FeCo合金的第二磁性 層的第四主磁極的結果用圓圈表示，(5)沉積有CoNiFe合金的第一磁性層 和FeCo合金的第二磁性層的第五主磁極的結果用十字表示。
如圖16所示，MFe合金中的Fe百分比為90%的第一磁極，與其他 磁極相比，矯頑力Hc降低較小。如圖17所示，NiFe合金中的Fe百分 比為20%的第四磁極，與其他磁極相比，飽和磁通密度Bs降低較大。基 于這些結果，在圖16和17的實施例中，優(yōu)選Fe百分比為65。/。的第二磁 極和Fe百分比為50%的第三磁極。在第一磁性層的厚度相對于主磁極較 薄的部分，除Fe百分比為65%的第二磁極和Fe百分比為50%的第三磁 極以外，還優(yōu)選Fe百分比為20。/。的第四磁極。根據上述，可以意識到， 如果Fe百分比為18% 70%，則可以同時滿足矯頑力Hc和飽和磁通密 度Bs的這兩個條件。還可以意識到，通過將相對于整個主磁極的NiFe 合金的厚度的百分比限制為約17%并提高對整個磁極的飽和磁通密度有 較大影響的FeCo合金的百分比，能夠同時實現防止磁極擦除和提高O/W 性能。
下一步，將對第四實施例進行說明。
圖18為表示CoNiFe合金中Co、 Ni和Fe的各百分比與飽和磁通密 度Bs之間的關系的圖，圖19為表示CoNiFe合金中Co、 Ni和Fe的各 百分比與矯頑力Hc之間的關系的圖。
在圖18中，飽和磁通密度Bs不低于2.3 [T]的CoNiFe合金組合物 用圓圈表示，飽和磁通密度Bs不低于2.2 [T]但低于2.3 [T]的CoNiFe合 金組合物用三角表示，飽和磁通密度Bs不低于2.1 [T]但低于2.2 [T]的 CoNiFe合金組合物用方塊表示，飽和磁通密度Bs不低于2 [T]但低于2.1 [T]的CoNiFe合金組合物用菱形表示。如圖18所示，可以意識到，飽和磁通密度Bs大于2.1 [T]的各CoNiFe合金具有較低的Ni百分比。
另外，在圖19中，矯頑力Hc不低于240 [A/m]但低于480 [A/m] 的CoNiFe合金組合物用圓圈表示，矯頑力Hc不低于480 [A/m]但低于 720 [A/m]的CoNiFe合金組合物用三角表示，矯頑力Hc不低于720 [A/m] 但低于960 [A/m]的CoNiFe合金組合物用方塊表示。如圖19所示，可以 意識到，為了將矯頑力Hc限制為低于720 [A/m]，使Co百分比為33% 以下并且使Ni百分比為10%以下是必需的。 下一步，將對第五實施例進行說明。
在第五實施例中，第一磁性層和第二磁性層均由FeCo合金制成，不 過它們的Fe百分比互不相同。第一磁性層具有FexC0l。Q.x(75重量。/。《x) 的組成，第二磁性層具有？6^01,(65重量％《5^75重量％)的組成。如 圖10所示，當Fe百分比超過75。/。時，飽和磁通密度Bs降低，所以可以 使用FeCo合金來沉積飽和磁通密度Bs互不相同的多個磁性層。
圖20為表示FeCo合金中的Fe百分比與磁致伸縮X之間的關系的圖， 圖21為表示FeCo合金中的磁致伸縮X與矯頑力Hc之間的關系的圖。
可以意識到，如圖20所示，如果FeCo合金中的Fe百分比不低于 75%，則磁致伸縮X被限制在低于"3.5"，如圖21所示，如果磁致伸縮X 低于"3.5"，則矯頑力Hc被限制在約800 [A/m]。因此，可以意識到，通 過提供具有FexC0l,(75重量M《x)的組成的第一磁性層，能夠在抑制磁 致伸縮的同時，降低矯頑力，從而使其能夠防止磁極擦除。
下一步，將對第六實施例進行說明。
在圖16禾B 17中，具有CoxNiyFez (x+y+z=100重量％， 60重量％ 《x《80重量。/。， 10重量。/?！秡《20重量。/。)的組成的CoNiFe合金的矯頑 力Hc值和飽和磁通密度Bs值用十字表示?？梢砸庾R到，通過使用具有 CoxNiyFez (x+y+z=100重量％， 60重量。/o《x《80重量％， 10重量％ 《z《20重量％)的組成的CoNiFe合金作為第一磁性層，在與第一磁性 層厚度無關的情況下，能夠有效地降低矯頑力Hc，并且能夠提供高飽和 磁通密度Bs。
圖22為表示在具有各種底層的FeCo合金中的Fe百分比與,頑力Hc之間的關系的圖。
在圖22中，具有Ru的底層的FeCo合金的矯頑力He用菱形表示， 具有NiFe的底層的FeCo合金的矯頑力He用十字表示，具有Ru和NiFe 以外材料的底層的FeCo合金的矯頑力Hc用方塊表示。如圖22所示，當 NiFe(為磁性材料)或Ru(為無磁性材料)用于底層并且FeCo合金中的Fe 百分比不低于65%時，可以將矯頑力He限制在800 [A/m]以下。
圖23為表示0/W性能與寫入芯寬度之間的關系的圖。
在圖23中，NiFe合金的結果用方塊表示，NiFe合金作為第一磁性 層而FeCo合金作為第二磁性層的層積層(這里，FeCo合金的橫截面面積 的百分比超過35。/。)的結果用小圓表示，NiFe合金作為第一磁性層而FeCo 合金作為第二磁性層的層積層(這里，FeCo合金的橫截面面積的百分比為 35%以下)的結果用大圓表示，FeCo合金的結果用菱形表示。
如圖23所示，可以意識到，結果用小圓表示的層積層(FeCo合金的 橫截面面積的百分比超過35%)，從較大的芯寬度至較小的芯寬度，具有 高0/W性能，比NiFe合金高，與FeCo合金相等。同時，可以意識到， 結果用大圓表示的層積層(FeCo合金的橫截面面積的百分比為35%以 下)，由于它們的許多結果繪制在FeCo合金和層積層(FeCo合金的橫截面 面積的百分比超過35%)的上方，因此對于同樣的芯寬度，與FeCo合金 和層積層相比時，具有較差的o/w性能。如上所述，可以意識到，通過 滿足S2/(S1+S2)X).35(其中第一磁性層的面向記錄介質的表面的面的面 積為Sl，第二磁性層的面向記錄介質的表面的面的面積為S2)的關系， 能夠同時實現防磁極擦除和高記錄密度。
權利要求
1. 一種磁頭，所述磁頭包含磁極，所述磁極面向記錄介質的表面，按照沿所述表面的方向相對于所述表面移動，并產生與所述記錄介質的表面相交的磁力線；和線圈，所述線圈對所述磁極進行勵磁，其中所述磁極包含具有800 A/m以下的矯頑力的層積體，所述層積體包 含按照沿相對于所述記錄介質的表面的移動的方向堆疊的兩層或更多 層，所述兩層或更多層包含位于所述移動的最前方位置的第一磁性層和 位于所述移動的最后方位置的第二磁性層，所述第二磁性層的飽和磁通 密度高于所述第一磁性層的飽和磁通密度。
2. 如權利要求l所述的磁頭，其中，所述第一磁性層具有Ni，.xFex 的組成，其中15重量。/?！秞，所述第二磁性層具有FexCcM,的組成，其 中65重量。/?！秞《75重量％。
3. 如權利要求l所述的磁頭，其中，所述第一磁性層具有Niux).xFex 的組成，其中18重量。/?！秞《70重量％，所述第二磁性層具有FexCo100-x 的組成，其中65重量。/?！秞《75重量。/。。
4. 如權利要求l所述的磁頭，其中，所述第一磁性層具有CoxNiyFez 的組成，其中x+y+z=100重量％， (Ky《10重量。/c)， 0<x《33重量％，所 述第二磁性層具有FexCo1(K).x的組成，其中65重量。/?！秞《75重量％。
5. 如權利要求l所述的磁頭，其中，所述第一磁性層具有FexCouK)-x 的組成，其中75重量。/。《x，所述第二磁性層具有FexCouK)-x的組成，其 中65重量。/o《x《75重量％。
6. 如權利要求l所述的磁頭，其中，所述第一磁性層具有CoxNiyFez 的組成，其中x+y+z=100重量％， 60重量。/?！秞《80重量％， 10重量％ 《2《20重量％，所述第二磁性層具有FexCou)o.x的組成，其中65重量％ 《x《75重量％。
7. 如權利要求l所述的磁頭，其中，所述磁極的所述第一磁性層和 第二磁性層通過鍍覆形成。
8. 如權利要求l所述的磁頭，其中，所述磁極具有沿所述記錄介質 的表面的橫截面，所述橫截面在所述移動的前部狹小，在所述移動的后部寬大。
9. 如權利要求l所述的磁頭，其中，所述磁極滿足S2/(S1+S2)X).35的關系，其中所述第一磁性層的面向所述記錄介質的表面的面的面積為 Sl，所述第二磁性層的面向所述記錄介質的表面的面的面積為S2。
10. 如權利要求1所述的磁頭，其中，對于所述磁極中包含的全部 層，所述磁極具有大于2.1 T的飽和磁通密度和低于800 A/m的矯頑力。
11. 如權利要求l所述的磁頭，其中，所述磁極具有無磁性底層，并 且通過鍍覆在所述底層上形成所述第一磁性層和所述第二磁性層。
12. 如權利要求11所述的磁頭，其中，所述磁極的底層含有來自Ru、 Pd、 Pt、 Rh、 Au、 Cu、 NiP、 NiMo和NiCr中的至少一種元素。
13. 如權利要求ll所述的磁頭，其中，所述磁極的底層由Ru組成。
14. 如權利要求11所述的磁頭，其中，在所述無磁性底層和所述第 一磁性層之間，所述磁極具有合金膜，所述合金膜含有包括Ni的至少兩 種元素。
15. 如權利要求1所述的磁頭，其中，所述磁極具有磁性底層，并 且通過鍍覆在所述底層上形成所述第一磁性層和所述第二磁性層。
16. 如權利要求15所述的磁頭，其中，所述磁極的底層含有來自Ni、 Fe和Co中的至少一種元素。
17. —種信息存儲設備，所述信息存儲設備使用磁場對信息存儲和 檢索用記錄介質進行訪問，所述信息存儲設備包含磁極，所述磁極面向記錄介質的表面，并產生與所述記錄介質的表 面相交的磁力線；線圈，所述線圈對所述磁極進行勵磁；和移動機構，所述移動機構按照沿所述表面的方向相對于所述記錄介 質的表面移動所述磁極，其中所述磁極包含具有800 A/m以下的矯頑力的層積體，所述層積體包 含按照沿相對于所述記錄介質的表面的移動的方向堆疊的兩層或更多層，所述兩層或更多層包含位于所述移動的最前方位置的第一磁性層和 位于所述移動的最后方位置的第二磁性層，所述第二磁性層的飽和磁通 密度高于所述第一磁性層的飽和磁通密度。
18. 如權利要求17所述的信息存儲設備，其中，所述第一磁性層具有Nh,Fq的組成，其中15重量。/。《x，所述第二磁性層具有FexC0l(M).x 的組成，其中65重量。/?！秞《75重量％。
19. 如權利要求17所述的信息存儲設備，其中，所述第一磁性層具 有CoxNiyFez的組成，其中x+y+z=100重量％, (Ky《10重量。/。， 0<x《 33重量％，所述第二磁性層具有FexCou)o.x的組成，其中65重量。/?！秞《 75重量％。
20. 如權利要求17所述的信息存儲設備，其中，所述第一磁性層具 有FexCo跡x的組成，其中75重量。/?！秞，所述第二磁性層具有FexCOH)0.x 的組成，其中65重量。/?！秞《75重量％。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁頭和信息存儲設備。本發(fā)明的磁頭包含磁極，所述磁極面向記錄介質的表面，按照沿所述表面的方向相對于所述表面移動，并產生與所述記錄介質的表面相交的磁力線；和對所述磁極進行勵磁的線圈，其中，所述磁極包含具有800A/m以下的矯頑力的層積體，所述層積體包含按照沿相對于所述記錄介質的表面的移動的方向堆疊的兩層或更多層，所述兩層或更多層包含位于所述移動的最前方位置的第一磁性層和位于所述移動的最后方位置的第二磁性層，所述第二磁性層的飽和磁通密度高于所述第一磁性層的飽和磁通密度。
文檔編號G11B5/31GK101312044SQ20081009994
公開日2008年11月26日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權日2007年5月22日
發(fā)明者三宅裕子, 小田切充, 松岡正昭 申請人:富士通株式會社