高频辅助记录头以及具备其的磁记录装置技术领域
本发明的实施方式涉及高频辅助记录头以及具备其的磁记录装置。
背景技术
作为磁记录装置，例如磁盘装置具备：配设于壳体内的磁盘；支撑磁
盘并使其旋转的主轴马达；对磁盘进行信息的读出/写入的磁头；和滑架
组件，其将磁头支撑得相对于磁盘移动自如。磁头的头部包括写入用的记
录头与读出用的再现头。
近年来，为了谋求磁盘装置的高记录密度化、大容量化或小型化，提
出了垂直磁记录用的磁头。在这样的磁头中，记录头具有：主磁极，其产
生垂直方向磁场；写屏蔽(writeshield)磁极，其与该主磁极夹着写间隙
(writegap)而配置；和线圈，其用于使磁通在主磁极流动。
出于提高记录密度的目的，提出了在主磁极与写屏蔽磁极之间作为高
频振荡元件而设置自旋转矩振荡元件、从该自旋转矩振荡元件向磁记录层
施加高频磁场的高频辅助记录方式的记录头。
在高频辅助记录方式的记录头中，自旋转矩振荡元件需要形成于记录
磁极附近。因此，由于自旋转矩振荡元件的振荡层与记录磁极的磁场的相
互作用，在记录磁极内感应而生自旋波，其结果，自旋转矩振荡元件的振
荡恐会受到抑制。因此，难以进行充分的高频辅助。
发明内容
本发明提供高频的振荡效率提高、能够进行稳定的高频辅助记录的高
频辅助记录头以及具备该高频辅助记录头的磁记录装置。
根据实施方式，高频辅助记录头具备：主磁极，其施加记录磁场；写
屏蔽磁极，其隔着写间隙而与所述主磁极相对；自旋转矩振荡元件，其在
所述主磁极与写屏蔽磁极之间设置在介质相对面的附近，产生高频磁场；
反强磁性层，其与所述写屏蔽磁极接触地设置在所述自旋转矩振荡元件与
所述写屏蔽磁极之间；和非磁性金属层，其设置在所述自旋转矩振荡元件
与反强磁性层之间。
附图说明
图1是表示第1实施方式涉及的磁盘装置(HDD)的立体图。
图2是表示所述HDD的磁头、悬架、磁盘的侧视图。
图3是放大表示所述磁头的头部的剖视图。
图4是放大表示所述记录头的磁盘侧端部的剖视图。
图5是从滑块的盘相对面侧观察所述记录头所见的俯视图。
图6是概略表示所述记录头中的写屏蔽磁极的固定磁化方向的图。
图7是概略表示所述记录头中的写屏蔽磁极的分散固定磁化方向的
图。
图8是对本实施方式的记录头与比较例涉及的记录头进行比较而表示
驱动电压与振荡强度的关系的图。
图9是概略表示所述记录头的自旋转矩振荡元件的自旋波发生状态的
图。
图10是从滑块的盘相对面侧观察第2实施方式涉及的磁盘装置的记录
头所见的俯视图。
图11是从滑块的盘相对面侧观察第3实施方式涉及的磁盘装置的记录
头所见的俯视图。
具体实施方式
以下一边参照附图一边对各种实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1作为磁记录装置表示第1实施方式涉及的硬盘驱动器(HDD)的
内部构造。如图1所示，HDD具备壳体10。该壳体10具备：上面开口的
矩形箱状的基体11；和未图示的矩形板状的顶盖。顶盖通过多个螺钉而螺
纹紧固于基体、将基体的上端开口封闭。由此，壳体10内部保持气密，仅
能够通过呼吸滤清器26与外部通气。
在基体11上设有作为记录介质的磁盘12以及驱动部。驱动部具备：
支撑磁盘12并使其旋转的主轴马达13；对磁盘12进行信息的记录与再现
的多个例如2个磁头33；将这些磁头33支撑得相对于磁盘12的表面移动
自如的头致动器14；和使头致动器转动以及定位的音圈马达(以下称为
VCM)16。另外，在基体11上设有：斜坡载荷(rampedload)机构18，
其在磁头33移动到磁盘12的最外周移动时，将磁头33保持于从磁盘12
隔离开的位置；惯性闩锁(inertialatch)20，其在冲击等作用于HDD时，
将头致动器14保持于退让位置；以及安装有转换连接器37等电子部件的
基板单元17。
磁盘12同轴地嵌合于主轴马达13的轮毂(hub)并且由螺纹紧固于
轮毂上端的卡簧21卡紧、固定于轴。磁盘12因作为驱动马达的主轴马达
13而以预定速度向箭头B方向旋转。
在基体11的外面螺纹紧固有控制电路基板25，该控制电路基板25位
置与基体11的底壁相对。控制电路基板25经由基板单元17而控制主轴马
达13、VCM16以及磁头33的工作。
图2表示磁盘以及悬浮状态的磁头。如图1以及图2所示，磁盘12
构成为垂直磁记录膜介质。磁盘12具有例如形成为直径约2.5英寸的圆
板状且含非磁性体的基体19。在基体19的各表面，依次层叠有：作为基
底层的软磁性层23；和位于软磁性层23的上层部的、在相对于盘面垂直
的方向上具有磁各向异性的垂直磁记录层22以及保护层24。
头致动器14具备：固定于基体11的底壁上的轴承部15；从轴承部延
伸出的多个臂27；和能够弹性变形的细长板状的悬架30。关于悬架30，
其基端通过点焊或粘接而固定于臂27的前端，从臂伸出。在各悬架30的
延伸端经由万向弹簧41而支撑磁头33。磁头33经由固定于悬架30以及
臂27的布线构件(中继FPC)35电连接于基板单元17的主FPC38。
如图2所示，磁头33构成为悬浮型的头，具有：大致形成为长方体状
的滑块42；和在滑块的流出(后续)侧端部形成的头部44。滑块42由例
如氧化铝与碳化钛的烧结体(AlTiC)形成，头部44是层叠薄膜而形成的。
滑块42具有与磁盘12的表面相对的矩形状的盘相对面(空气支撑面
(ABS))43。滑块42利用由于磁盘12的旋转而在盘表面与盘相对面43
之间产生的气流C，维持从磁盘表面悬浮预定量的状态。气流C的方向与
磁盘12的旋转方向B一致。滑块42相对于磁盘12表面配置，使得盘相
对面43的长度方向与气流C的方向大致一致。滑块42具有位于气流C的
流入侧的前导(leading)端42a以及位于气流C的流出侧的后续(trailing)
端42b。
通过在磁盘12旋转的状态下向VCM16的音圈通电，头致动器14转
动，磁头33移动到磁盘12的所希望的磁道上并定位。此时，磁头33沿着
磁盘12的径向在磁盘的内周缘部与外周缘部之间移动。另外，利用由磁盘
12的旋转而产生的气流C，磁头33从磁盘12的表面悬浮、隔着微小间隙
而与盘表面相对。
接下来，对磁头33的头部44的构成进行详细说明。图3是放大表示
磁头33的头部44的剖视图，图4是放大表示记录头的磁盘侧端部的剖视
图，图5是从滑块的盘相对面(ABS)侧观察记录头部分所见的俯视图。
如图3以及图4所示，头部44具有在滑块42的后续端42b通过薄膜
加工而形成的再现头54以及记录头56，形成为分离型磁头。
再现头54包括：显示磁阻效应的磁性膜50；和在该磁性膜的后续侧
以及前导侧以夹着磁性膜50的方式配置的屏蔽膜52a、52b。该磁性膜50、
屏蔽膜52a、52b的下端在滑块42的盘相对面43露出。
记录头56相对于再现头54设置于滑块42的后续端42b侧。记录头
56具有：主磁极66，其包含产生相对于磁盘12的表面垂直方向的记录磁
场的高饱和磁化材料；写屏蔽磁极(返回轭，returnyoke)68，其由强磁
性体材料形成且隔开写间隙WG而配置于主磁极66的后续侧；记录线圈
71，其配置成卷绕于包含主磁极66以及写屏蔽磁极68的磁电路；和高频
振荡元件、例如自旋转矩振荡元件74，其设置于主磁极66的前端部66a
与写屏蔽磁极68之间的写间隙WG。写屏蔽磁极68为了经由主磁极正下
方的软磁性层23而高效地将磁路闭合而设置。
记录线圈71经由未图示的布线而连接于记录电流供给电路。在向磁盘
12写入信号时，从记录电流供给电路对记录线圈71通记录电流、在主磁
极66激励记录磁场。主磁极66与写屏蔽磁极68经由布线而连接于驱动电
流供给电路70。构成从该驱动电流供给电路70经过主磁极66、自旋转矩
振荡元件74、写屏蔽磁极68串联地通有驱动电流的电流电路。自旋转矩
振荡元件74利用驱动电流的通电而产生高频磁场并向磁盘12施加。再者，
驱动电流供给电路70连接于在控制电路基板25所设置的控制部85，在该
控制部85的控制之下，将驱动电流向自旋转矩振荡元件74供给。
主磁极66相对于ABS43大致垂直地延伸。主磁极66的磁盘12侧下
端部以宽度向ABS43变窄的方式形成为前端较细，其前端部66a形成为相
对于其他部分宽度较窄的柱状。如图5所示，主磁极66的前端部66a形成
为例如截面为梯形状，具有：位于后续端侧的预定宽度的后续侧端面67a；
与后续端面相对并且宽度比后续侧端面窄的前导侧端面67b；以及两个侧
面。主磁极66的前端面(下端面)在滑块42的ABS43露出。后续侧端面
67a的宽度WT1与磁盘12上的磁道的宽度大致对应。
如图3以及图4所示，写屏蔽磁极68形成为大致U字形状，其前端部
68a形成为细长的矩形状。写屏蔽磁极68的前端面在滑块42的ABS43露
出。前端部68a的前导侧端面68b沿着磁盘12的磁道的宽度方向延伸。该
前导侧端面68b与主磁极66的后续侧端面67a隔着写间隙WG大致平行
地相对。
写屏蔽磁极68在从滑块42的ABS43离开的位置具有与主磁极66的
上部接近的连结部65。该连结部65经由由例如SiO2等绝缘体形成的背间
隙(backgap)部67而连结于主磁极66。通过背间隙部67，主磁极66与
写屏蔽磁极68电绝缘。这样，通过由绝缘体构成背间隙部67，能够通过
兼作为自旋转矩振荡元件74的电极的主磁极66以及写屏蔽磁极68，从驱
动电流供给电路70向自旋转矩振荡元件74高效地施加电流。构成背间隙
部67的绝缘体除了SiO2，也可以使用Al2O3。
如图3至图5所示，自旋转矩振荡元件74夹在主磁极66的前端部66a
的后续侧端面67a与写屏蔽磁极68的前导侧端面68b之间，配置成与这些
端面平行。即，自旋转矩振荡元件74在写间隙WG内在主磁极前端部的
磁道宽度方向(与磁道交叉方向)上的宽度WT1的范围内调整位置，自
旋转矩振荡元件74的磁道宽度方向上的宽度WT2形成为与主磁极66的
后续侧端面67a的磁道宽度方向上的宽度WT1大致相等。另外，自旋转
矩振荡元件74的下端面在滑块42的ABS43露出。
自旋转矩振荡元件74具有：包含层叠有例如Co/Ni的人造晶格薄膜
的自旋注入层74a；含有Cu的非磁性的中间层74b；和包含FeCo磁性膜
的振荡层74c，是从主磁极66侧向写屏蔽磁极68侧依次层叠这些层而构
成的。自旋注入层74a经由包含例如Ta/Ru/Cu的层叠膜的基底层76
而接合于主磁极66。
在自旋转矩振荡元件74与写屏蔽磁极68之间，在写屏蔽磁极的前导
侧端面68b形成有反强磁性层80。进而，在自旋转矩振荡元件74的振荡
层74c与反强磁性层80之间，形成有实质上包含非磁性金属层的分离层
82。
这样，基底层76、自旋注入层74a、中间层74b、振荡层74c、分离层
82、反强磁性层80在与滑块42的ABS43或者磁盘表面平行的方向上依次
层叠，各层在与ABS43垂直的方向上延伸。构图为，自旋转矩振荡元件
74的元件尺寸为例如40nm见方。
在含强磁性体的写屏蔽磁极68的前导侧端面68b层叠的反强磁性层
80，在磁道宽度方向上具有宽度WT3，该宽度WT3大于等于自旋转矩振
荡元件74的宽度WT2。另外，反强磁性层80形成为，高度大于等于自旋
转矩振荡元件74的高度(与ABS43垂直的方向上的长度)。在本实施方
式中，反强磁性层80的宽度WT3设定为与写屏蔽磁极的前端部68a的宽
度大致相等。由此，反强磁性层80与自旋转矩振荡元件74的振荡层74c
的整个面相对。
反强磁性层80对写屏蔽磁极68施加单向性交换偏置。通过该交换耦
合，在写屏蔽磁极68内诱发的自旋波得到显著抑制。作为结果，抑制了振
荡层74c与由自旋波引起的写屏蔽磁极68内的磁多极的静磁耦合，降低了
针对振荡层74c的振荡阻碍要因。
另外，在自旋转矩振荡元件与反强磁性层之间，实质上作为分离层而
形成有非磁性的金属层。如果反强磁性层80直接与自旋转矩振荡元件74
的振荡层74c或者自旋注入层74a层叠，则它们的磁化在膜面内方向上受
到偏置，会阻碍振荡。因此，在本实施方式中，在自旋转矩振荡元件74
与反强磁性层80之间设置有非磁性的分离层82。
接下来对各构成要素的材料以及膜厚进行说明。反强磁性层80为了得
到充分的交换磁各向异性偏置，优选具有3nm以上的膜厚。另一方面，由
于从记录磁场的最佳化要求所产生的窄间隙化的要求，优选，写间隙WG
内的层的膜厚较薄。因此，反强磁性层80的膜厚形成为3nm以上且7nm
以下。
作为形成反强磁性层80的反强磁性材料可以使用IrMn、PtMn、
FeMn、NiMn等。从通过反强磁性层80向自旋转矩振荡元件74通电的观
点出发，反强磁性层80优选使用具有导电性的金属反强磁性体。
能够在形成反强磁性层80与写屏蔽磁极68后，通过在磁场中对它们
进行高温退火，而固定所希望的交换耦合。为了使写屏蔽磁极饱和，施加
的磁场越强越好。具体地说，优选施加3KOe以上的磁场。退火温度因反
强磁性体而不同，但只要为200～300℃，对于任意反强磁性体都能够将磁
化方向(交换磁各向异性的方向)固定。
如图6所示，将磁化固定的方向在写屏蔽磁极68也可以固定于磁道宽
度方向X的一个方向。如果沿与ABS43垂直的方向赋予磁化方向，则相对
于记录磁场产生时的0/1记录磁场方向的翻转，而成为不对称的交换偏
置，阻碍记录性能。因此，在将磁化方向固定于一个方向的情况下，需要
将施加磁场的方向设为磁道宽度方向X。
如图7所示，在写屏蔽磁极68中，也可以将磁化方向分散地固定。如
果将磁化方向固定于一个方向，则在该方向上产生静磁场，可能会给记录
介质的记录图形造成影响。因此，优选，在写屏蔽磁极68中将磁化方向分
散地固定，在每个微小区域向不同方向分散赋予单向性各向异性。
在相对于写屏蔽磁极分散地固定磁化方向的情况下，在磁场中，能够
通过对写屏蔽磁极以及反强磁性层80进行旋转退火而得到所希望的状态。
具体地说，在升温到200～300℃左右的状态下向写屏蔽磁极以及反强磁性
层80施加3KOe以上的磁场。在该状态下，使写屏蔽磁极68以及反强磁
性层80以1～100rpm左右的转速旋转。在退火后、降温时，也维持写屏
蔽磁极以及反强磁性层80的旋转直至室温附近，。由此能够得到磁化的方
向分散的交换耦合。
为了切断反强磁性层80与自旋转矩振荡元件74的交换耦合，分离层
82使用非磁性金属层即可。具体地说，作为非磁性材料，能够使用Cu、
Ru、Pt、Ag、Cr、Ir、Os、Ta、W、Mo等。另外，分离层82只要膜厚
为1nm以上，则能够显著抑制交换耦合。因此，分离层82优选形成为膜
厚在1nm以上且3nm以下。
对于如以上那样构成的高频辅助记录头56与不具有反强磁性层的比
较例的记录头，进行与自旋转矩振荡元件的振荡驱动电压相对的振荡强度
的比较。图8是表示测定结果的图。
再者，在实施例的记录头以及比较例的记录头中，主磁极以及写屏蔽
磁极由Fe、Co、Ni的合金形成，写间隙设为30nm。自旋转矩振荡元件的
构成是相同的，均具有膜厚0.5nm的含FeCo的自旋注入层、膜厚2nm
的含Cu的中间层、膜厚12nm的含FeCo的振荡层。实施例的记录头在自
旋转矩振荡元件与写屏蔽磁极之间，具有膜厚1nm的含Ru的分离层以及
膜厚4nm的含IrMn的反强磁性层。在比较例的记录头中，在自旋转矩振
荡元件与写屏蔽磁极之间，仅设有膜厚5.5nm的含Ru的分离层。
测定是在向记录线圈施加了40mA的记录电流的状态下进行的。自旋
转矩振荡元件的振荡强度，利用由振荡层中的磁化方向与自旋注入层中的
磁化方向的相对角度所引起的磁阻效应来估计。如图9所示，根据磁阻效
应的值，将表示振荡层中的磁化方向与自旋注入层中的磁化方向所成的角
度的指标，在平行时定义为0、在垂直时定义为0.5(图9所示的状态)、
在反平行时定义为1。图8表示对这样定义的振荡强度进行比较后的结果。
从图8可知，本实施例的记录头与比较例的记录头比较，在低驱动电
压下得到高振荡强度。为了得到充分的高频磁场，优选，振荡强度达到0.3
以上，但本实施例的记录头能够在比比较例的记录头低的驱动电压下使振
荡强度达到0.3以上。作为结果，能够增强高频辅助效果。
根据以上那样构成的第1实施方式涉及的高频辅助记录头以及具备该
高频辅助记录头的HDD，通过在写屏蔽磁极与自旋转矩振荡元件之间设置
与写屏蔽磁极接触的反强磁性层，而能够对写屏蔽磁极赋予磁化的单向各
向异性或磁化方向分散的各向异性。由此，能够抑制在写屏蔽磁极内诱发
的自旋波、提高自旋转矩振荡元件的振荡效率。从以上内容，根据本实施
方式，能够得到高频的振荡效率提高、能够进行稳定的高频辅助记录的高
频辅助记录头以及具备该高频辅助记录头的磁记录装置。
接下来，对其他的实施方式涉及的HDD的记录头进行说明。再者，
在以下说明的其他实施方式中，对于与前述的第1实施方式相同的部分，
赋予相同的附图标记并将其详细的说明省略，以与第1实施方式不同的部
分为中心详细进行说明。
(第2实施方式)
图10是从滑块的盘相对面侧观察第2实施方式涉及的磁盘装置的记录
头所见的俯视图。根据本实施方式，记录头56进一步具备层叠于写屏蔽磁
极68与反强磁性层80之间的耦合调整层84。耦合调整层84具有例如与
反强磁性层80同样的宽度以及高度，层叠在写屏蔽磁极68的前导侧端面
68b上。
耦合调整层84由膜厚在0.2nm以上且2nm以下的非磁性金属层形成。
作为具体的形成材料，能够使用Cu、Ru、Pt、Ag、Cr、Ir、Os、Ta、W、
Mo等。另外，即使是磁性金属，只要是饱和磁化小的材料，也能够适用
于耦合调整层84。具体地说，能够使用通过在选自Fe、Co、Ni中的磁性
金属中添加选自Al、Mn、Cu、Pt、Au、Ag、Ge、Ga、Si中的至少1种
而调节了饱和磁化的材料。
这样，通过在写屏蔽磁极68与反强磁性层80之间设置耦合调整层84，
能够调整相对于写屏蔽磁极68的交换偏置强度。
(第3实施方式)
图11是从滑块的盘相对面侧观察第3实施方式涉及的磁盘装置的记录
头所见的俯视图。根据本实施方式，记录头56除了写屏蔽磁极68外，还
具备：一对侧屏蔽件86，它们在主磁极66的两侧从主磁极磁分离地设置；
和前导屏蔽件88，其在主磁极66的前导侧磁分离地设置。一对侧屏蔽件
86以及前导屏蔽件88也可以与写屏蔽磁极68形成为一体。
通过设置这样的侧屏蔽件、前导屏蔽件，能够更可靠地抑制泄漏磁场，
防止相邻磁道的误删除等。
在上述第2实施方式以及第3实施方式中，记录头的其他构成与前述
第1实施方式相同，能够得到与第1实施方式同样的作用效果。
本发明并不原样限定于上述实施方式，在实施阶段能够在不脱离其主
旨的范围内将构成要素变形而具体化。另外，能够通过上述实施方式中所
公开的多个构成要素的适当组合来形成各种发明。例如，也可以从实施方
式所示的所有构成要素中删除几个构成要素。进一步，也可以将不同实施
方式中的构成要素适当组合。
例如，构成自旋转矩振荡元件的磁性层的材料并不限定于上述实施方
式，也可以适当选择。在上述实施方式中，自旋转矩振荡元件按照自旋注
入层、中间层、振荡层的顺序层叠，但也可以相反地按照振荡层、中间层、
自旋注入层的顺序层叠。