CN101714358A - 头滑块、头组件和磁盘驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种头滑块、头组件及磁盘驱动器，可提高能量辅助磁记录中主磁极的端表面产生的记录磁场的强度。本发明的头滑块包括近场光学装置和单磁极型记录头，单磁极型记录头的主磁极的端表面具有其中前导侧的宽度宽于拖尾侧的宽度的形状。

Description

头滑块、头组件和磁盘驱动器
技术领域
本发明涉及头滑块、头组件和磁盘驱动器，尤其涉及实现能量辅助磁记录的头滑块的结构。
背景技术
近年来，作为增大磁盘驱动器的记录密度的技术之一，提出了能量辅助磁记录。能量辅助磁记录是记录磁场与近场光、微波等一起施加到磁记录介质的技术(专利文献1和2)。
专利文献1：JP-ANo.2008-10026
专利文献2：JP-ANo.2005-525663
专利文献3：JP-ANo.2004-94997
发明内容
近年来，磁盘驱动器的记录密度显著增加，与之相伴的是，记录头的磁极的尺寸显著减小。然而，由于记录头产生的记录磁场依赖于磁极的体积，所以随着磁极尺寸减小，存在难以保持记录磁场强度的问题。
专利文献3公开了一种技术，其中在实现垂直磁记录的单磁极型记录头中，产生记录磁场的主磁极的端表面形成为梯形(前导侧的宽度窄于拖尾侧的宽度)，从而防止写入到相邻道的记录错误(所谓的侧擦除)。然而，当以上述方式形成主磁极的端表面时，主磁极的体积减小，因而维持记录磁场的强度变得更加困难。在辅助磁记录中维持记录磁场也是一个重点。
本发明提供头滑块、头组件和磁盘驱动器，能够抑制侧擦除且同时维持记录磁场的强度。
为了解决该问题，本发明的头滑块是浮于旋转的磁记录介质之上的头滑块，特征在于包括：面对磁记录介质的装置，该装置局部增加磁记录介质的磁化方向的可反转性；以及延伸到气垫面的单磁极型记录头，该记录头包括用于向磁化方向的可反转性得到增加的区域产生记录磁场的主磁极，其中该主磁极包括前导侧的宽度宽于拖尾侧的宽度的部分。
在本发明的一个方面，主磁极从拖尾侧末端向前导侧变宽。
在本发明的一个方面，该装置的端表面的宽度窄于该主磁极的端表面的宽度。
在本发明的一个方面，该装置发射近场光。
在本发明的一个方面，该装置可由金属制成的散射器构成。
在本发明的一个方面，该装置产生高频磁场。
在本发明的一个方面，该装置设置在主磁极的边缘的拖尾侧。
在本发明的一个方面，该装置设置在主磁极的边缘的前导侧。
在本发明的一个方面，还提供磁屏蔽件，至少设置在主磁极的沿宽度方向的两侧。
在本发明的一个方面，主磁极的最大宽度大于记录在磁记录介质上的磁化道的宽度。
本发明的头组件包括该头滑块。
本发明的磁盘驱动器包括该头组件。
根据本发明，由于主磁极包括前导侧宽度大于拖尾侧宽度的部分，所以主磁极的体积会增加，从而容易维持记录磁场的强度。
另外，通过使记录磁场从拖尾侧末端施加到其上的区域与磁化方向的可反转性被该装置提高的区域交叠，反转磁化方向所需的记录磁场的总强度减小，从主磁极产生的记录磁场在拖尾侧相对较强且随着距拖尾侧的距离增大而变弱。结果，在主磁极的端表面中离开拖尾侧的部分处的记录磁场的强度可减小。因此，即使主磁极的端表面的形状为前导侧的宽度宽于拖尾侧的宽度，也可抑制侧擦除。
附图说明
图1是本发明一实施例的磁盘驱动器的示例透视图；
图2是示例图，示出了本发明一实施例的头组件的顶端；
图3是示例图，示出了本发明一实施例的头滑块的横截面中的主要部分；
图4是示例图，示出了头滑块的气垫面；
图5是在气垫面中主磁极和装置的示例放大图；
图6(a)至6(c)是示例图，示出了主磁极的形状的变型示例；
图7是示例图，示出了装置的布置的变型示例；
图8是示例图，示出了设置在头滑块中的装置的变型示例；
图9(a)至9(b)是实施例的效果的示例图解。
具体实施方式
将参照附图描述本发明的头滑块、头组件和磁盘驱动器的实施例。
图1是磁盘驱动器1的透视图。在该图中，省略了顶盖。在磁盘驱动器1的外壳中，容纳有磁记录介质2和头组件4。磁记录介质2附到设置在外壳底部的主轴马达3。头组件4与磁记录介质2相邻地被可旋转地支承。悬臂5设置在头组件4的顶端侧，头滑块10支承在悬臂5的顶端。另一方面，音圈马达7设置在头组件4的后端。音圈马达7可旋转地驱动头组件4以在磁记录介质2上沿基本径向方向移动头滑块10。
图2示出了头组件4的顶端。在图2中，X、Y和Z方向分别代表头滑块10的纵向方向、宽度方向和厚度方向。上述方向中的Z方向对应于滑块10的漂浮方向。X和Y方向基本分别对应于磁记录介质2的旋转方向和径向方向(换言之，道延伸方向和道宽度方向)。在图2中，箭头DR表示磁记录介质2的旋转方向，箭头TR表示头滑块10的拖尾方向，箭头LD表示头滑块10的前导方向。
头滑块10通过座(dimple)51支承在悬臂5的顶端。由于面对磁记录介质2的气垫面10a的作用，通过气体例如空气的楔形膜(wedge film)效应，头滑块10漂浮在旋转的磁记录介质2之上。头滑块10具有滑块衬底12和薄膜部件14，滑块衬底12具有由氧化铝和碳化钛的烧结体(所谓的AlTiC)制成的平的实心矩形形状，薄膜部件14通过薄膜形成技术形成在滑块衬底12的拖尾侧端表面上。
诸如激光二极管的光源16安装在头滑块10的顶表面(面对悬臂5的表面)上。
图3示出了头滑块10的横截面中的主要部分。图4示出了头滑块10的气垫面10a。在薄膜部件14中，布置有单磁极型记录头32和读出头34，磁屏蔽件37位于其间。
在单磁极型记录头32中，主磁极321和辅助磁极325通过柱(pillar)323磁连接。这些由软磁材料例如坡莫合金制成。在主磁极321中，具有伸长形状的极部件327附到轭部件326的底端。极部件327延伸到气垫面10a，极部件327的端表面327a呈现于气垫面10a。主磁极321被围绕轭部件326的线圈329激励，从极部件327产生记录磁场。记录磁场穿过磁记录层21、中间层22和软磁衬层23，并被辅助磁极325吸引。
读出头34包括由磁致电阻效应装置制成的读出装置341以及将读出装置341夹在中间的一对磁屏蔽件343、344。
另外，在薄膜部件14中，设置向磁记录介质2发射近场光的近场光学装置41以及将激光从光源16引导到近场光学装置41的波导43。近场光学装置41布置得在拖尾侧与主磁极321的极部件327相邻。具体而言，近场光学装置41是由金属例如Au、Ag、Cu、Al、Fe、Ni或这些金属的合金制成的散射器(scatterer)，并且当激光激发等离子体激元共振时产生近场光。近场光学装置41从其端表面41a发射近场光，并向磁记录介质2局部地提供热，以降低该局部位置的各向异性场并提高磁化方向的可反转性。
在薄膜部件14中，靠近气垫面10a，提供围绕主磁极321和近场光学装置41的部分周边的磁屏蔽件(磁屏蔽部件)38、39。这些磁屏蔽件中的磁屏蔽件38设置在近场光学装置41的拖尾侧。另一方面，磁屏蔽件39设置在主磁极321和近场光学装置41的宽度方向上的两侧。
图5是气垫面10a中主磁极321的端表面327a和近场光学装置41的端表面41a的放大图。主磁极321的端表面327a具有梯形形状，其中前导侧末端的宽度(LD侧末端)327d宽于拖尾侧末端(TR侧末端)的宽度327c。LD侧末端327d的宽度可以宽于形成在磁记录介质2上的道的沿宽度方向的宽度(具体而言，记录在磁记录介质2上的磁化道的宽度)。从主磁极321的端表面327a产生的记录磁场在TR侧末端327c变得较大。主磁极321的端表面327a中沿X方向的长度(梯形的高度)设定为例如TR侧末端327c的宽度的至少两倍。在更特定的例子中，沿X方向的长度设定为180nm，倾斜角(bevel angle)α设定为11度。
由于现有技术的例子具有前导侧末端的宽度窄于拖尾侧末端的宽度的梯形形状，所以与本实施例相比其难以增加沿X方向的长度。
近场光学装置41的端表面41a设置在主磁极321的端表面327a的拖尾侧，端表面41a的宽度窄于主磁极321的端表面327a。从近场光学装置41的端表面41a产生近场光到其上的区域设定为交叠从主磁极321的端表面327a的TR侧末端327c施加记录磁场到其上的区域。在该实施例中，由于近场光学装置41的端表面41a接近TR侧末端327c，易于使这些区域交叠。
图6(a)至图6(c)示出了主磁极321的端表面327a的形状的变型示例。如图6(a)所示，主磁极321的端表面327a可配置为具有这样的形状，即其中从TR侧末端327c至中间部分327e(沿X方向的中间部分)宽度逐渐变宽，然后从中间部分327e到LD侧末端327d宽度恒定。如图6(b)所示，主磁极321的端表面327a可配置为具有这样的形状，即其中从TR侧末端327c至中间部分327e宽度逐渐变宽，然后从中间部分327e到LD侧末端327d宽度逐渐变窄。如图6(c)所示，主磁极321的端表面327a可配置为具有这样的形状，即其中从TR侧末端327c至中间部分327e宽度恒定，然后从中间部分327e到LD侧末端327d宽度逐渐变宽。尽管主磁极321的端表面327a的边在以上示例中为直线，但除了上述例子以外，拖尾侧上的边以外的其它边可以是例如曲线。
图7示出了近场光学装置41的端表面41a的布置的变型示例。这里，将说明与以上实施例不同的地方。在该变型示例中，近场光学装置41的端表面41a设置在主磁极321的端表面327a的前导侧。另外在该例中，从近场光学装置41的端表面41a产生近场光到其上的区域设定为交叠从主磁极321的端表面327a的TR侧末端327c施加记录磁场到其上的区域。
由于主磁极321的端表面327a具有梯形形状，其中LD侧末端327d的宽度宽于TR侧末端327c的宽度，所以即使当沿X方向的长度缩短时，与现有技术的例子相比也可确保足够的面积。
图8示出了设置在头滑块10中的该装置的变型示例。这里，将说明与以上实施例不同的地方。在该变型示例中，取代近场光学装置41，设置利用自旋矩(spin torque)的微波产生器45。微波产生器45附到主磁极321的极部件327的顶端。微波产生器45向磁记录介质2局部地辐射微波以在该局部位置激发磁共振并提高磁化方向的可反转性。
下面，将说明上述实施例的效果。图9是以上实施例的效果的图示说明。图9(a)是磁场等高线图，示出了有效记录磁场，其中来自近场光学装置41的近场光导致的磁记录介质2的各向异性场的减小量加到主磁极321产生的记录磁场上。在图9(a)中，水平轴对应于Y方向，垂直轴对应于X方向。在图9(a)中，主磁极321的端表面327a和产生近场光到其上的区域55的轮廓由虚线表示。
另一方面，图9(b)示出了沿着图9(a)中的交替长短虚线的磁场强度分布。在图9(b)中，水平轴对应于图9(a)中的水平轴。垂直轴表示通过宽度方向中心处的磁场强度进行归一化的归一化磁场强度。实线表示该实施例的数据。用于比较，未施加近场光时的归一化强度分布由虚线表示。
从图中可知，在该实施例中，有效磁场强度较高的部分与现有技术的例子相比集中在沿宽度方向的中心。在该实施例中，由于从近场光学装置41发射近场光到其上的区域设置为交叠从主磁极321的端表面327a的TR侧末端327c施加记录磁场到其上的区域，所以TR侧末端327c处的有效记录磁场强度与其它部分处的有效记录磁场强度之间的差增大。因此，即使当LD侧末端327d的宽度宽于记录在磁记录介质2上的道的宽度时，也可抑制侧擦除的产生。在现有技术的例子中，由于记录磁场分布仅由来自主磁极的磁场分布决定，且TR侧末端处的记录磁场强度与其它部分处的记录磁场强度之间的差小，所以不能采用类似本实施例的主磁极形状。尤其是，在现有技术的例子中，当头具有歪斜角(skew angle)时，磁场在跨道方向上的宽度大幅加宽，施加更大的磁场。
计算条件如下。通过三维磁场计算，计算主磁极321产生的记录磁场。软磁衬层23的厚度为30nm。磁屏蔽件39、39的厚度为150nm。主磁极321的极部件327与其拖尾侧的磁屏蔽件38之间的距离为35nm。主磁极321的极部件327与其宽度方向上的两侧的磁屏蔽件39之间的距离为120nm。
主磁极321的端表面327a的TR侧末端327c的宽度为30nm。在主磁极321的端表面327a处设定11度的倾斜角α以形成梯形形状，其中LD侧末端327d的宽度宽于TR侧末端327c的宽度。主磁极321的端表面327a沿X方向的长度为180nm。主磁极321的极部件327的材料采用CoNiFe，具有2.4T的饱和磁通密度和500的相对磁导率。主磁极321的轭部件326采用80at％Ni-20at％Fe，其具有1.0T的饱和磁通密度。辅助磁极325采用具有1.0T的饱和磁通密度的材料，且还设定为具有30μm的Y方向宽度、16μm的Z方向长度和2μm的X方向长度。
磁屏蔽件343、344采用具有1.0T的饱和磁通密度的80at％Ni-20at％Fe，且还设定为具有32μm的Y方向宽度、16μm的Z方向长度和1.5μm的X方向长度。磁屏蔽件38、39的磁材料采用具有1.7T的饱和磁通密度和1000的相对磁导率的45at％Ni-55at％Fe。线圈329的匝数为4，且写电流值设定为35mA。
磁记录介质2的软磁衬层23的材料设定为具有1.35T的饱和磁通密度。磁记录层21的厚度为22nm。中间层22的厚度为30nm。头滑块10的磁间距设定为10nm。因此，从头滑块10到衬层23表面的距离为62nm。在气垫面之下20nm处估算磁场，该处对应于磁记录层21的中心位置。
由于来自近场光学装置41的近场光的辐射导致的温度分布设定为高斯分布，其中磁记录层21的各向异性场以120 Oe/10度减小。温度分布的半高宽(half width)设定为30nm。
已经描述了本发明的实施例，但本发明不限于上述实施例，并且显然，对于本领域技术人员而言，能够采用上述实施例的各种变型。

Claims (12)

1.一种头滑块，浮于旋转的磁记录介质之上，该头滑块包括：
一装置，提供能量到所述磁记录介质上的一区域，从而提高该区域的磁化方向的可反转性；及
单磁极型记录头，包括主磁极，从所述主磁极产生记录磁场至磁化方向的可反转性得到提高的所述区域，
其中所述主磁极的气垫面包括前导侧的宽度宽于拖尾侧的宽度的部分。
2.如权利要求1所述的头滑块，其中所述主磁极的宽度从所述拖尾侧的末端向所述前导侧变宽。
3.如权利要求1所述的头滑块，其中所述装置的端表面的宽度窄于所述主磁极的端表面的宽度。
4.如权利要求1所述的头滑块，其中所述装置从其端表面发射近场光。
5.如权利要求4所述的头滑块，其中所述装置由金属制成的散射器构成。
6.如权利要求1所述的头滑块，其中所述装置从其端表面发射高频磁场。
7.如权利要求1所述的头滑块，其中所述装置的端表面设置在所述主磁极的端表面的拖尾侧。
8.如权利要求1所述的头滑块，其中所述装置的端表面设置在所述主磁极的端表面的前导侧。
9.如权利要求1所述的头滑块，还包括：至少设置在所述主磁极的跨道方向上的两侧的磁屏蔽件。
10.如权利要求1所述的头滑块，其中所述主磁极的最大宽度大于记录在所述磁记录介质上的写磁化道的宽度。
11.一种头组件，包括根据权利要求1所述的头滑块。
12.一种磁盘驱动器，包括根据权利要求11所述的头组件。
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