CN103295591B - 磁头、头驱动控制装置、磁存储装置、控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁头、头驱动控制装置、磁存储装置、控制方法。通过对垂直磁记录介质的微波辅助磁记录而实现窄磁道化。作为微波辅助记录磁头的记录磁极部，使用形成有使主要的记录磁场成分集中在记录间隙部(25)的磁芯的记录磁极部，并在其记录间隙内配置高频磁场振荡元件(40)。

Description

磁头、头驱动控制装置、磁存储装置、控制方法

技术领域

本发明涉及具有通过对垂直磁记录介质(perpendicularmagneticrecordingmedium)施加高频磁场(highfrequencymagneticfield)来诱发磁化反转的功能的磁头、搭载有该磁头的磁存储装置、头驱动控制装置(recordingheadcontroller)及其控制方法。

背景技术

近年来，由于由网络环境的进化、云计算(couldcomputing)的渗透等导致的数据中心的增设等，生成的信息量剧增。毫无疑问，记录密度最高且位成本方面优异的磁盘装置(HDD)等磁存储装置是“大数据时代(bigdata)”的存储的主角。因此，需要磁存储装置的大容量化及支持大容量化的高记录密度化。

在2005年开始了从基于面内环型磁头(ringtypelongitudinalrecordinghead)和面内磁记录介质(longitudinalmagneticrecordingmedium)的面内磁记录方式向垂直磁记录方式(perpendicularrecording)的转变，高记录密度化的主体是通过使基于主磁极、屏蔽磁极型(mainmagneticpoleandmagneticshieldpoletype)记录磁头和垂直磁记录介质的垂直磁记录方式的性能提高，实现了高记录密度化，其中垂直磁记录介质被称为在磁性层表面层(也称为覆盖层(caplayer))侧减小结晶磁各向异性能(crystallinemagneticanisotropyenergy)H_k而飞跃性地改善了易记录性的ECC(ExchangeCoupledComposite，交换耦合介质)介质。高记录密度化的基础是比例规律，需要减小垂直记录磁头主磁极的磁道宽度、头和介质间的间隔(magneticspacing)、ECC型垂直磁记录介质的晶粒(crystallographicgrain)等。但是若减小垂直磁记录介质的晶粒，则欲保持磁化状态的各向异性能变小，已记录的磁化状态易被热扰动(thermalfluctuation)扰乱。该现象被称为超顺磁效应(super-paramagneticeffect)。因此，如非专利文献1所记载那样，若进入1Tb/in²级别的时代，则现有技术的单纯延伸存在实用上有极限这样的障碍。该实用极限被称为超顺磁界限、三难困境(trilemma)等。

开发超越上述极限的技术以实现高记录密度化是最大的课题，对此在专利文献1中提出了以下自旋(spin)加热记录方法，即通过使设置在外部的高频源追随磁头的动作而将满足磁共振条件的高频磁场提供给磁记录介质，磁记录介质的自旋吸收高频磁场的能量而使矫顽力(coerciveforce)有效地降低，利用这一性质，事实上不会使介质的温度上升，就可以在低磁场下对高矫顽力介质进行写入。在这种自旋加热记录方法中，由于施加功率集中在满足磁共振(magneticresonance)条件的频率范围内的高频电磁场，因此几乎不激发传导电子的等离子振动或晶格振动等自旋以外的内部自由度，而是能选择性地只激发自旋，不会产生如通常加热那样整个介质的温度上升的情况。这种对磁记录介质施加微波波段的高频磁场来激发介质磁化的旋进(precession)运动，边减弱反转磁场(switchingfield)边将信息向磁各向异性能大的垂直磁记录介质进行磁记录而谋求高记录密度化的方法被称为微波辅助磁记录方法(MAMR：MicrowaveAssistedMagnetRecording)(非专利文献1)。

近年来，在专利文献2、3、非专利文献2等中提出了利用借助自旋力矩(spintorque)使自旋高速旋转(precession)从而产生高频磁场的高频磁场产生层(FGL：FieldGenerationLayer)的微小结构的实用的自旋力矩型高频振荡元件(STO：SpinTorqueOscillator)，另外，在专利文献4中也公开了通过使高频磁场振荡元件与记录磁场极性(polarity)相应地产生向与希望产生磁化反转的磁记录介质的磁化(magnetization)的旋进方向相同的方向旋转的高频磁场(圆极化磁场)，由此更高效率地诱发磁化反转的方法，近来，为了将具有上述特点的微波辅助磁记录方式(microwaveassistedmagneticrecording)实用化而进行的研究开发变得很活跃。例如，在专利文献3或专利文献5中提出了如下磁头：通过形成将具有低矫顽力的STO与垂直磁头的主磁极相邻配置的构造，或者形成进一步设置磁屏蔽部(magneticshield)(辅助磁极)(magneticshield(auxiliaryorreturnpole))并将STO配置在该磁屏蔽部和主磁极之间的构造，能够进行稳定的高频磁场辅助记录。这里，也公开了STO设置在主磁极的介质行进方向侧或行进方向相反侧的构造、STO膜的层叠方向是相对于介质移动方向大致垂直的方向或平行的方向的构造。

如上所述，在微波辅助记录方式中，以作为垂直记录方式的延伸的高记录密度化为前提进行了研究，其中垂直记录方式以133GB/in²的记录密度(arealdensity)从2005年开始了实用化。在其之前在面内磁记录方式中使用的、形成环型(C字型)磁芯(magneticcore)并通过从磁芯的记录间隙放出的强面内记录磁场进行记录的环型磁头，由于记录磁场梯度小而不适于垂直磁记录的高记录密度化，因此以现在作为垂直磁记录方式的标准而被广泛使用的、通过从主磁极放出的强的垂直记录磁场进行记录的垂直记录磁头(主磁极、屏蔽型磁头)为中心研究了以往提出的微波辅助记录头。

专利文献1：日本特开平7-244801号公报

专利文献2：日本专利第4677589号

专利文献3：美国专利7616412B2

专利文献4：日本专利第4255869号

专利文献5：日本特开2009-70541号公报

专利文献6：日本特开2007-220232号公报

非专利文献1：Y.Shiroishi，etal，“FutureOptionsforHDDStorage”，IEEETrans.Magn.，Vol.45，No.10，pp.3816-3822(2009)

非专利文献2：X.ZhuandJ，-G.Zhu，“Bias-field-freemicrowaveoscillatordrivenbyperpendicularlypolarizedspincurrent”，IEEETrans.Magn.，Vol.42，pp.2670-2672(2006)

非专利文献3：Y.TangandJ.-G.Zhu，“NarrowTrackConfinementbyACFieldGenerationLayerinMicrowaveAssistedMagneticRecording”，IEEETrans.Magn.，Vol.44，pp.3376-2379(2008)

非专利文献4：J-G.Zhu，X.ZhuandY.Tang，“MicrowaveAssistedMagneticRecording”，IEEETrans.Magn.，Vo.l44，No.1，pp.125-131(2008)

发明内容

在以上的背景下，为了谋求磁存储装置的高记录密度化，本发明人通过适用在适于垂直磁记录的主磁极、屏蔽型磁极(以下称为主磁极型磁极)的基础上，在记录间隙部内设置STO的、所谓的夹层(in-gap)STO型的微波辅助记录磁头，进行了锐意研究。

为了在磁存储装置中谋求高记录密度化，有提高磁头行进方向的线记录密度(linearrecordingdensity)、及提高磁道宽度方向的磁道密度(trackdensity)这两种方法。微波辅助记录方式与热辅助方式最大的不同点为，如前所述能够磁性地决定磁道密度，实际上，根据非专利文献3的记载，用LLG(Landau-Lifshitz-Gilbert，朗道-利夫席茨-吉尔伯特)模拟示出了来自STO的记录磁场(recordingfield)比来自主磁极的磁场陡峭，写入渗出小，适于更窄磁道化的情况。另外，STO元件的厚度比记录磁极小一位左右，因此也具有易于形成窄磁道的图案的优点。因此，认为若能够由主磁极型磁极构造的STO决定记录磁道宽度，则能够实现窄磁道、高记录密度的磁记录。由上可知，本发明人以通过基于主磁极、屏蔽型记录头(以下称为主磁极型磁头)的微波辅助记录方式而谋求高磁道密度化为目的进行了研究。

作为专利文献3、5或非专利文献4中公开的主磁极型磁极构造的微波辅助记录头，本发明人首先试制了图35及图36、图37所示的磁头。图36、图37是表示图35的记录间隙125附近的磁头、垂直磁记录介质的构造例及磁场的情况的图。图中，110为再现头部(reproducingheadunit)，120为记录头部(recordingheadunit)，124为屏蔽部(magneticshield)，130为垂直磁记录介质，133为覆盖层，134为高H_k磁性层，135为软磁性基底层(softmagneticunderlayer)等。另外这里，根据所述文献等中公开的公知技术试制了非专利文献3记载那样的以窄磁道记录化为目标、具有记录磁道宽度为40～70nm的主磁极122、并在40nm的记录间隙125内具有20～40nm的窄磁道宽度的STO元件140的主磁极型磁头。然后将这些磁头和用作垂直磁记录标准的垂直磁记录介质或性能比垂直磁记录介质提高的介质(130)组合，将组合后的磁头和介质组装入自旋支架(spinstand)(记录再现特性测定器)或HDD装置中，通过实验性评价了其记录再现特性、性能。

图38表示用微波辅助记录头在矫顽力为5.5kOe的以往型垂直磁记录介质中进行记录再现的记录磁道曲线的一个例子，其中微波辅助记录磁头具有记录磁道宽度大致为45nm的主磁极和宽度大致为20nm的STO。通过使微波辅助元件工作，在再现头位于记录磁道中央部的在磁道上(on-track)时，其高密度信号输出提高10％左右，与此相伴地，输出噪声比(S/N)也在大致记录磁道中央部提高大约1dB，但无论微波辅助元件是否工作，记录磁道的半值宽度都大致相同地为60nm左右。即，无论在哪种情况下，记录磁道宽度都由主磁极的磁道宽度决定，且比主磁极的磁道宽度大很多。这样，可知在以往的主磁极型构造的微波辅助记录头与以往型ECC介质的组合中，其记录磁道宽度(writetrackwidth)由主磁极的宽度决定，与更窄地设定的STO元件宽度相比，记录磁道宽度变得非常大，不能如非专利文献3记载的那样谋求磁道宽度方向的高记录密度化。

因此，本发明人通过采取记录磁场解析或考虑了记录再现过程的LLG模拟对其根本原因进行了锐意研究。其结果是，可知对于追求易记录性的以往型的高矫顽力ECC垂直介质，在图35所示的以往的主磁极型微波辅助记录头中，也通过主磁极122进行磁记录，因此记录磁道宽度主要由来自主磁极122的磁场决定，磁道宽度变宽。另外在此，使用如下结构进行了模拟：使垂直磁记录介质的平均粒距(averagegrainpitch)为5～6nm，粒径(graindiameter)方差为10～20％，使覆盖层133的膜厚为10nm，饱和磁化(saturationmagnetization)为500～800emu/cm³，使硬层134的膜厚为6nm，饱和磁化为500～800emu/cm³，各向异性磁场H_k为30～50kOe，阻尼系数(dampingconstant)为0.01～0.02等，磁头由饱和磁通量密度为2.4T的CoFe构成，在磁道宽度为40～70nm的以往的主磁极型磁极中，在其30～40nm的记录间隙部125内的主磁极附近设置有膜厚为10～15nm、宽度为20～40nm的FGL搭载STO140。

即可知该现象是由于：(1)在ECC介质中，易受来自易于磁化反转的覆盖层的强退磁场(demagnetizationfield)和来自主磁极的记录磁场的影响，在介质退磁场强的主磁极侧面正下方的区域，介质粒子易于磁化反转，记录磁道宽度由来自主磁极的磁场决定(覆盖面积(footprint))；(2)若ECC介质的磁化发生了反转，则对于反向磁化不能得到微波辅助的效果，因此由微波辅助效果产生的增益小。

以下从物理方面说明该现象。在图39中，用△表示从外部施加均匀磁场而进行了评价的、以往型ECC介质中的反转磁场H_sw的施加磁场角度依赖性。在来自磁头的记录磁场中存在方向性，因此该角度依赖性极其重要。公知的是通常具有各向异性磁场H_k的单轴的磁性粒子对于来自外部的施加磁场，遵循由式(1)提供的被称为斯通纳-沃尔法斯(SW：StonerWohlfarth)模型的磁化反转机制而发生磁化反转。

$H_{\mathrm{sw}}=H_k\·{[{\left(\sin \mathrm{\θ}\right)}^{\frac{2}{3}}+{\left(\cos \mathrm{\θ}\right)}^{\frac{2}{3}}]}^{\frac{3}{2}}---\left(1\right)$

从图39可知，在以往型ECC介质中，其反转磁场都表现小角度依赖性。从该结果可知，可以认为式(2)的在扩展斯通纳-沃尔法斯(SW)模型中被定义的斯通纳-沃尔法斯(SW)指数nSW为大约0.9左右。

$H_{\mathrm{sw}}=\left|H\right|\·{[{\left(\sin \mathrm{\θ}\right)}^{\frac{1}{\mathrm{nSW}}}+{\left(\cos \mathrm{\θ}\right)}^{\frac{1}{\mathrm{nSW}}}]}^{\mathrm{nSW}}---\left(2\right)$

在此，可以认为若来自磁头的记录磁场超过由式(2)的星形线(asteroid)提供的反转磁场，则大致发生垂直磁记录介质的磁化反转(因为微观来看存在方差)。因此接着使用该结果对通过图35所示的以往的微波辅助磁头与预期相反地不能实现窄磁道记录的现象的本质进行了研究。

在图40中表示用来自所述主磁极型磁头的主磁极的记录磁极121对以往的ECC型介质进行记录的情况下的记录间隙部125附近的记录磁场的情况。此外在图41中表示在借助该记录磁场121将介质磁化反转从向上反转为向下的情况下，将可认为决定记录磁化状态的垂直磁记录介质膜厚方向的高度位置600处的记录磁场强度及其方向表示成记录磁场矢量的轨迹(recordingfieldtrajectry)(极图)的情况。在图41中同时表示以往的垂直磁记录介质的代表性SW指数nSW假定为0.9时的磁记录介质的星形线。这里，反转磁场H_sw是对用准静态的VSM法测定的矫顽力的绝对值进行了频率特性修正。以下，考虑利用主磁极型磁头对以往的垂直磁记录介质施加了超过其反转磁场的记录磁场的情况下的磁化反转。

图6是表示来自STO的高频磁场的旋转方向的图，图7是表示高频磁场的强度的位置依赖性的图。从图7可知，高频振荡磁场在FGL的膜厚左右的区域较强，只在该区域附近对垂直磁记录介质发挥辅助效果。

因此，在图36中，微波辅助磁场在记录磁极(主磁极)122正下方的实效记录磁场较强、并且充分接近FGL的位置C发挥效果，但在只有实效记录磁场较强的区域A～B不发挥作用。关于微波辅助记录的磁记录过程(magneticrecordingoperation)，以后利用图6详细地说明。在图38中，在主磁极型磁头中进行了微波辅助记录的情况下，也得到了与使微波辅助元件关闭的通常的记录大致相同的磁道曲线，明确在图36的区域A～B，在由主磁极磁场进行的通常的磁记录中发生了什么情况变得极其重要。因此，以下使用表示来自主磁极的记录磁场和介质反转磁场的关系的图41，说明关注这一点而进行了研究的结果。

在图35及图36所示的主磁极型磁头中，使记录磁极122为(窄磁道)主磁极，使124仅是屏蔽部(magneticshield)，因此记录磁场具有来自记录磁极122的垂直磁场成分强、屏蔽部124附近的磁场弱这一非对称性，磁场的流动也很复杂。因此，如能够根据图36中的记录磁场的流动或图40中用121表示的记录磁场矢量的轨迹理解那样，随着头和介质的相对移动100，介质接收的记录磁场121的强度、角度复杂地变化。如图41所示，介质接收复杂且垂直成分强的记录磁场121，首先在280°附近，介质磁化反转开始从向上变为向下，接着，发生了磁化反转的介质区域(由于反映磁极形状，因此称为覆盖面积、记录磁泡(bubble))接收更强的记录磁场而扩大。最后，在主磁极型磁头中形成垂直记录磁场的边缘被吸入屏蔽部的构造，因此在较尖锐的磁场梯度(recordingfieldgradient)中，记录磁化状态在☆标记的位置(315°)确定。

另外，在以往型的高矫顽力垂直磁记录介质130中，为了有助于磁化反转而将高饱和磁化且低H_k的磁性层用于覆盖层133，因此其退磁场也达到6～10kOe左右。因此，在产生了强的实效记录磁场的记录磁极122侧面的区域A～B(图36)，借助该强退磁场的帮助，优先于在微波辅助记录位置C的记录，单独地通过来自主磁极122的强的记录磁场而沿主磁极的大致轮廓(覆盖面积)进行了记录。

另外，在接下来用高频磁场进行辅助记录的情况下，也存在如下问题：在图36的构造的主磁极型磁头中，记录磁场的矢量轨迹是非对称的，且来自记录磁极122的记录磁场与介质的反转磁场的背离、即图41的记录磁场变为最大的位置602与记录决定位置601的差距变大。即，在该记录位置，磁极的覆盖面积(记录磁泡)变得大于记录决定位置(601)处，记录渗出、记录磁道宽度进一步扩大。

如上所述，可知记录磁道宽度(记录磁道两端的宽度)由记录磁极122的周边部区域A～B处的最大记录磁场与来自介质的强的退磁场决定，沿主磁极的大致轮廓进行了记录，因此其结果是磁道宽度与窄磁道主磁极的磁道宽度相比变得非常宽，难以实现窄磁道记录、高磁道密度化。

另外，在专利文献5中也公开了STO和主磁极的前后位置关系与图36交换后的、图37所示的主磁极型磁头。在该构造中，相对于头行进方向，记录磁极122和屏蔽部124与图36相反地配置，不会如图36那样优先于微波辅助记录而借助记录磁场进行记录。但是在该构造中，记录磁极(主磁极)122的厚度大于记录位长，并且磁场梯度低，因此在重新记录信息的情况(例如，使介质磁化从向下变化为向上的情况)下等，通过微波辅助而充分地进行了记录的图37的D位置处的记录磁道中央的记录位随着磁头的移动100而被主磁极122的E、F位置处的强记录磁场消磁，并且记录磁道的宽度也由于与图36相同的理由而变宽。实际上，在基于图37的头的实验结果中，变为磁道宽度与图36的情况相同地大致变宽为60nm，并且与图36的情况相比高密度信号输出或S/N变差2dB左右这一最坏的结果。

如上所述，可知在适用了以往提出的、专利文献5等的主磁极型磁头技术(第一代微波辅助记录方式)的情况下，虽然在一定程度上确认了辅助效果、输出、S/N的提高，但对于通过对单层垂直记录介质(singledlayeredperpendicularrecordingmedium)施加2kOe这一非常强的高频磁场的LLG模拟而在非专利文献3中预测的高磁道密度化，存在只能与以往技术相同这一很大的问题。认为该课题的本质在于，如上述那样在以往型垂直磁记录介质中，在发挥微波效应(microwaveassisteffect)之前，由于来自主磁极的强记录磁场而引起局部的磁化反转，记录磁道宽度由主磁极的磁道宽度决定。该情况意味着在以往的微波辅助记录方式中，若存在制造时的特性偏差等，则有可能引起在记录时使相邻磁道减磁(输出减少)的、所谓ATI(AdjacentTrackInterference，相邻磁道干扰)问题。因此，为了完全活用微波辅助记录方式的特征，谋求比以往技术的趋势更高的高磁道密度化，需要在立足于上述本质的基础上实施对磁头及磁记录装置或记录再现方式的对策，这就是本发明要解决的课题。

即本发明的目的在于提供一种在微波辅助记录方式中，能够实现凌驾于以往技术的趋势的高磁道密度记录、能够实现1TB/in²以上的高记录密度的磁头、以及大容量、高可靠性的磁存储装置。

本发明的微波辅助记录磁头具有产生用于对垂直磁记录介质进行写入的记录磁场的记录磁极部、以及产生高频磁场的高频磁场振荡元件，记录磁极部形成有以从其记录间隙发出的面内记录磁场成分为主要记录磁场成分的环型(C字型)磁芯，将高频磁场振荡元件设置于该记录间隙内。

此外，本发明的磁存储装置包括：微波辅助记录磁头，该微波辅助记录磁头包括形成有上述磁芯的记录磁极、设置在其记录间隙内的高频磁场振荡元件、从垂直磁记录介质读取信息的磁再现(magneticreadsensor)元件、及控制高频磁场振荡元件与垂直磁记录介质的空隙(间隔)的TFC(ThermalFlyingHeightController)元件；垂直磁记录介质，其在只有记录磁极动作时无法进行充分的记录；对基于记录磁极及高频磁场振荡元件的记录动作、磁再现头再现动作进行控制、处理的机构；以及供应给TFC元件的电力的控制机构。另外更优选是，在制造工序、使用环境中具有调整功能。

上述调整能够通过如下方法实现：在具有例如向磁芯提供记录信号的记录信号提供机构、及向高频磁场振荡元件提供驱动信号的驱动控制机构的头驱动控制装置中，具有如下机构：以来自MPU的直接命令将预备动作电流提供给磁芯，并配合从HDC输出的写入门(writegate)的定时而分别独立地提供记录信号和高频振荡元件驱动信号。

根据本发明，能够实现比磁芯的磁道宽度格外窄的记录磁道的记录，其结果是能够谋求凌驾于以往技术的趋势的高磁道密度化，能够容易地实现1TB/in²以上的高记录密度化。

另外在本发明的环型磁芯中，能够在其记录间隙部内产生与以往头相比与STO膜大致垂直且更均匀的强的振荡控制磁场，因此能够使设置在记录间隙内的STO更稳定地振荡，能够容易地得到高矫顽力的垂直磁记录介质的记录所需的强的记录磁场。此外，来自这样设置而得到的高频磁场振荡元件的高频磁场比来自记录磁极的记录磁场陡峭，因此能够减少记录渗出或记录磁道端部的磁化弯曲(curvature)，能够减少来自记录磁道端部的写入噪声成分，能够得到以往的垂直头构造(主磁极、屏蔽部构造)的微波辅助头以上的高的S/N。

在本发明的磁存储装置中，在装置组装时适合地调整记录电流、空隙、STO电流(电压)，在存在环境变化、过渡现象的情况下，有效利用在只有记录磁场时不能进行记录这一本发明的特征而调整记录电流、空隙、STO电流(电压)，由此能够调整记录磁道曲线或记录磁道宽度方向的记录磁场分布，能够吸收磁头制造偏差而飞跃性地提高装置的成品率(driveyield)或性能，另外能够飞跃性地提高对于温度、气压等环境变化、或从记录再现停止状态恢复时的过渡现象等的鲁棒性。

如上所述，本发明的第二代微波辅助记录头具有比以往的垂直头构造的第一代微波辅助方式优异的性能，因此能够以特别是磁道密度为中心大幅提高记录密度。另外，通过与磁头驱动控制装置、评价、调整方式或与这些相关的制造设备组合，能够提供具有特别高的记录密度、性能、制造成品率、可靠性的大容量、高可靠性的磁存储装置。

上述以外的课题、结构及效果从以下实施方式的说明可知。

附图说明

图1是表示本发明的微波辅助磁头的一个例子的概念图。

图2是表示本发明的微波辅助磁头的记录间隙部附近的磁场的情况的示意图。

图3是表示基于本发明的微波辅助磁头的记录磁场的矢量轨迹与垂直磁记录介质的反转磁场H_sw的关系(磁记录过程)的图。

图4是表示主磁极型磁头的覆盖面积的图。

图5是表示环型磁头的覆盖面积的图。

图6是表示来自高频磁场产生元件的高频磁场的旋转方向的图。

图7是表示高频磁场强度的位置依赖性的图。

图8是表示本发明的微波辅助磁头的实效记录磁场强度的位置及磁动势依赖性的图。

图9是表示在本发明的微波辅助磁头中，实效记录磁场与实效高频磁场的叠加效应的图。

图10是将本发明的微波辅助磁头的记录间隙内的磁场分布与比较例进行比较而表示的图。

图11是表示本发明的微波辅助磁头的记录间隙内的磁场分布的图。

图12是表示施加高频磁场时的介质反转磁场的记录磁场角度依赖性的图。

图13是表示高矫顽力垂直磁记录介质与本发明的微波辅助磁头的组合的例子的图。

图14是表示高矫顽力垂直磁记录介质与本发明的微波辅助磁头的组合的例子的图。

图15是表示高矫顽力垂直磁记录介质与本发明的微波辅助磁头的组合的例子的图。

图16是层叠FGL构造的STO的截面示意图。

图17是反铁磁性耦合(antiferromagneticallycoupled)构造的STO的截面示意图。

图18是本发明的头驱动控制装置及磁存储装置的一个例子的概念图。

图19是表示本发明的磁头万向架组件的图。

图20是表示对高矫顽力垂直磁记录介质进行微波辅助磁记录时的记录磁场、高频磁场的关系的一个例子的图。

图21是表示对高矫顽力垂直磁记录介质进行微波辅助磁记录时的记录磁场、高频磁场的关系的一个例子的图。

图22是表示本发明的微波辅助磁头的实效记录磁场的梯度的位置依赖性的图。

图23是表示装置制造参数设定流程图的例子的图。

图24是表示用于I_WB、I_STO最优化的表的图。

图25是表示从记录动作停止时开始的记录动作的时间图。

图26是表示参数控制用表的例子的图。

图27是表示本发明的微波辅助磁头的记录间隙附近的构造例的图。

图28是表示本发明的微波辅助磁头的记录间隙附近的构造例的图。

图29是表示本发明的微波辅助磁头的记录间隙附近的构造例的图。

图30是表示本发明的微波辅助磁头的记录间隙附近的构造例的图。

图31是表示相对于环境温度而调整记录电流的实施例的图。

图32是表示与环境温度的变化相对应地调整记录电流、STO驱动电流、TFC输入电力的流程图的图。

图33是表示本发明的微波辅助磁头的另一实施例的图。

图34是与环境温度的变化相对应地调整记录电流、STO驱动电流、TFC输入电力的实施例的说明图。

图35是表示以往的主磁极型的微波辅助磁头和垂直磁记录介质的构造的图。

图36是表示以往型微波辅助磁头的记录间隙附近的构造例和磁场的情况的示意图。

图37是表示以往型微波辅助磁头的记录间隙附近的构造例和磁场的情况的示意图。

图38是表示对于以往型垂直磁记录介质的记录磁道曲线的、由以往型微波辅助磁头进行的辅助记录的效果的图。

图39是表示以往型ECC介质中的反转磁场H_sw的施加磁场角度依赖性的图。

图40是表示以往的主磁极型磁头的记录间隙部附近的磁场的情况的示意图。

图41是表示以往的主磁极型磁头的记录磁场的矢量轨迹与垂直磁记录介质的反转磁场H_sw的关系(磁记录过程)的图。

附图标记说明

01：磁头与垂直磁记录介质的空隙

02：热膨胀元件部(TFC)

10：再现头部

11：磁屏蔽层

12：传感器元件

13：上部磁屏蔽部

14：下部磁屏蔽部

20：记录头部(环型磁芯部)

21：记录磁场

22：第一记录磁极

23：线圈

24：第二记录磁极

25：记录间隙部

26：STO振荡控制磁场

27：记录磁极(环型磁芯)的后端部

30：垂直磁记录介质

31：润滑层

32：保护层

33：第二磁性层

34：第一磁性层

35：软磁性基底层

36：非磁性基板

37：向上磁化

38：向下磁化

39：介质磁性层最表面位置处的来自STO的高频磁场

40：高频振荡元件部(STO)

41：高频磁场产生层(FGL)

42：中间层

43：自旋注入层

44：STO驱动用直流电源

45：高频磁场(微波)

46a、46b：自旋注入层的磁化

47a、47b：FGL的磁化

48a、48b：FGL的磁化的旋转方向

49：STO驱动电流

50：滑块

51：头保护膜

52：磁记录再现头浮起面(ABS)

60：向STO进行电流供给的导电性电极

91：来自记录磁极的逆向实效记录磁场

92：来自FGL的逆向实效辅助磁场

93：来自记录磁极的记录方向实效记录磁场(0.12AT)

94：来自FGL的记录方向实效辅助磁场

95：垂直磁记录介质的反转磁场

100：磁头的行进方向

101：空隙

102：热膨胀元件部(TFC)

110：再现头部

111：磁屏蔽层

112：传感器元件

113：上部磁屏蔽部

114：下部磁屏蔽部

120：记录头部

121：记录磁场

122：主磁极

123：线圈

124：屏蔽部

125：记录间隙部

126：STO振荡控制磁场

130：垂直磁记录介质

131：润滑层

132：保护层

133：覆盖层

134：高H_k磁性层

135：软磁性基底层

136：非磁性基板

137：向上磁化

138：向下磁化

140：高频振荡元件部(STO)

141：高频磁场产生层(FGL)

142：中间层

143：自旋注入固定层

144：STO驱动用直流電源

145：高频磁场

150：滑块

151：头保护膜

152：浮起面(ABS)

160：磁化

161：基底层

162：第一FGL

163：耦合层

164：第FGL

165：非磁性中间层

166：自旋注入层

167：覆盖层

168：磁化

171：基底层

172：FGL

173：非磁性中间层

174：自旋注入层

175：覆盖层

176：磁化

177：磁化

180：垂直磁记录介质

182：覆盖面积

183：覆盖面积

241、242、243：悬架的布线

500：主轴马达

501：垂直磁记录介质

502：臂

503：磁记录再现元件搭载滑块

504：高刚性悬架

505：HGA

506：高刚性执行机构

507：驱动信号用布线(FPC)

508：头驱动控制装置(R/W-IC)

509：信号处理回路(R/W通道)

510：微处理器(MPU)

511：磁盘控制器(HDC)

512：控制板

513：编码化后的信号

514：寄存器

515：总线

516：缓存控制部

517：主机接口控制部

518：存储器部

519：非易失性存储器部

520：驱动部

521：缓存

522：音圈马达

600：记录磁场解析位置

601：记录磁化状态确定的实效记录磁场

602：记录时的实效记录磁场最大值

具体实施方式

以下，使用各附图来说明本发明的微波辅助磁头、磁存储装置等的实施例。

[实施例1]

在图1中表示垂直磁记录介质和本发明的磁头的一实施例的概略图。

(垂直磁记录介质)

垂直磁记录介质30是在由玻璃、Si、塑料或NiP镀(plated)Al等构成的超平滑耐热非磁性(nonmagnetic)基板36上具有：由FeCoTaZr等构成的软磁性基底层35；由以CoCrPt、L1₂-Co₃Pt基合金、L1₂-(CoCr)₃Pt基合金、L1₁-Co₅₀Pt₅₀基合金、m-D0₁₉型Co₈₀Pt₂₀基合金、CoCrSiO₂/Pt、CoB/Pd磁性人工晶格、L1₀型FePt等为主要构成要素、并含有SiO₂、TiO₂、C、B、Ag、Cu、Au、Ni、Fe、Cr、Mn、Pd等为适当添加物的磁性膜构成的第一、第二记录层34、33；由C、FCAC(FilteredCathodicArcCarbon)等构成的保护层(overcoatlayer)32；以及润滑层(lubricantlayer)31等，这些层分别使用具有超高真空室的磁控溅射设备、保护层形成设备、润滑层形成设备等而形成。上述垂直磁记录层如下地进行制膜：在靶材料中混入Ti、Nb、Zr、Cu、Si、Al等的适当的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物或者它们的混合物等，并调整制膜条件，由此使非磁性材料在晶界产生0.5～2nm的适当偏析，由此控制晶粒间的磁交换相互作用而进行制膜。箭头37、38分别表示记录在垂直磁记录介质中的向上的磁化、向下的磁化。

在本实施例中形成如下构造：提高磁性膜的平均各向异性磁场而使磁性膜具有高矫顽力，由此使磁性膜不能在来自以往的主磁极型磁头的磁场中进行充分的记录，适于基于第二代微波辅助方式的窄磁道磁记录。图2是表示本实施例的微波辅助磁头的记录间隙部附近的磁场的情况的示意图。在图3中表示本实施例的高矫顽力垂直磁记录介质的反转磁场的极图矢量轨迹(星形线)的一个例子。与以往的垂直介质相比，高矫顽力垂直磁记录介质的反转磁场的角度依赖性稍大，但反转磁场的大小或各向异性磁场H_k高30～40％左右。因此可知在图41所示的在来自主磁极的磁场强度下不能超过反转磁场(星形线)，不能进行充分的记录。另外若是后述的本发明的环型磁头，则磁场较强，因此虽然不充分但仍能进行记录。

另外，垂直磁性膜的构造并不限于两层构造，只要是具有高矫顽力的构造，则可以是单层构造、组成倾斜型(compositiongradedtype)膜构造、或者三层以上的多层构造。另外，可以根据需要在各层之间设置用于控制磁性耦合(coupling)的中间层。这里在垂直磁性膜的结构或垂直磁记录的磁特性接近单层介质的情况下，优选使其磁化共振频率与高频振荡元件(STO)40的高频磁场的振荡频率相差不大。在多层构造的情况下，使垂直磁记录介质磁性层的阻尼系数α相对较大，由此能够调整来自高频磁场的能量吸收的自由度，能够降低STO的振荡频率。

另外，在软磁性基底层35和基板36之间设置至少一层特性控制用的非磁性层，此外，为了提高磁性层34、33的晶向性(crystallographicorientation)、晶粒直径、磁特性或其均匀性等，也可以在软磁性基底层35和磁性层34之间设置Ru等至少一层的特性控制用非磁性中间层，或者进一步在该特性控制用非磁性中间层的基础上设置由非磁性或磁性材料构成的中间层等。另外，为了提高由CoFeTaZr等构成的软磁性基底层(softmagneticunderlayer)35的软磁特性或均匀性，可以使其成为隔着Ru等的两层构造。在图1中例示了在基板36的单面设置有磁性层33、34等的例子，但也可以将这些磁性层33、34等设置在非磁性基板36的两面。此外在本实施例中，例示了在垂直磁记录介质30中磁性层为连续膜的例子，但磁性层也可以是离散磁道膜或在基板上设置有10nm左右的磁性图案的图案膜等。

(磁头)

磁头包括：在以空隙01在垂直磁记录介质30上沿箭头100的方向行进的滑块50上形成的、再现头部10、由环型磁芯形成的记录头部20、以及专利文献4中记载那样的、空隙控制用的热膨胀元件部(TFC：ThermalFlyingHeightController)02等。这里，TFC由由NiCr、W等高电阻率、高热膨胀的材料形成且用氧化铝膜等绝缘后的50～150Ω左右的发热电阻薄膜构成，将记录头部、再现头部与垂直磁记录介质30的空隙调整为0.5～2nm左右。TFC可以设置在两个以上的部位，在该情况下，各TFC的布线连接可以独立也可以串联。另外省略了输入电力输入用的布线。

头保护层51由CVD-C、FCAC等构成，底面52是磁头的浮起面(ABS：AirBe(spintrsnsmissivity)aringSurface)。也可以没有头保护层。滑块50由Al₂O₃-TiC陶瓷等构成，如专利文献6所记载，对滑块50实施了蚀刻加工以在滑块50的ABS面产生负压，从而使磁头磁极部的浮起量在垂直磁记录介质全周范围内为5～10nm左右，因此滑块50搭载于具有元件驱动用布线的悬架(板簧)，如后所述(图18、图19)作为磁头万向架组件(HGA)而搭载于磁存储装置。另外，在本实施例中，滑块用0.85mm×0.7mm×0.23mm左右的femto模具成型，但根据用途也可以使用使其高度为0.2mm左右的薄型femto模具成型、或使用使其长度为1mm左右的长femto模具成型等。

再现头部10包括：将再现头部相对于记录头部屏蔽的磁屏蔽层11、再现传感器元件12、用于提高再现分辨率的上部磁屏蔽部13、下部磁屏蔽部14等。再现传感器元件12承担再现来自介质的信号的作用，作为其结构，可以是具有TMR(TunnelingMagneto-Resistive，穿隧磁电阻)效应、CPP(CurrentPerpendiculartoPlane，电流方向垂直于膜面)-GMR(GiantMagneto-Resistance，巨磁阻)效应、或EMR(ExtraordinaryMagneto-Resistive，特异磁电阻)效应的元件，也可以是还应用了STO(SpinTorqueOscillator，自旋力矩振荡器)效应的传感器，或者将惠斯勒合金(Heusleralloy)膜层叠而成的Co₂Fe(Al_0.5Si_0.5)/Ag/Co₂Fe(Al_0.5Si_0.5)剪式(scissorssensor)型或差动型传感器。其元件宽度T_wr、元件高度H_s或屏蔽间隔G_s(再现间隙)根据作为目标的记录磁道密度或记录密度被设计、加工，例如T_wr的大小为50nm～5nm左右。另外，省略了再现输出的输出端子的图示。

记录头部20是本发明最重要的部分之一，其包括：用于产生记录间隙部25处的强且均匀的STO振荡控制磁场(以下称为振荡控制磁场)26及记录磁场21的第一、第二记录磁极22、24；为了在振荡控制磁场26控制高频磁场45的旋转方向、振荡频率等而设置在记录间隙25内的高频磁场振荡元件部(STO)40；以及用于使记录磁极励磁(magnetizing)的线圈23等。这里第一、第二记录磁极22、24是在记录间隙部25附近体积较大、且磁性大致对称的环型构造。示出了线圈23形成为使用Cu薄膜等绕记录磁极24卷绕的实施例，但线圈23可以形成为绕记录磁极的后端部27或第一记录磁极22卷绕，此外也可以是多层线圈。记录间隙25由用喷镀法或CVD法制膜的Al₂O₃、Al₂O₃-SiO₂膜等非磁性(non-magnetic)薄膜形成。

在本实施例中，为了确保均匀且强的记录间隙内磁场等，使间隙部附近的各磁极的磁性层膜厚为40nm～3μm。考虑STO40的厚度、记录间隙内的STO振荡控制磁场26的均匀性、强度、记录磁场21的强度及记录磁场梯度、磁道宽度、间隙深度G_d等而确定记录间隙长G_L。从磁场的均匀性的观点考虑优选使间隙深度G_d为记录磁极的磁道宽度或间隙长以上。在本实施例中，使后侧(头行进方向的后方侧)的第一记录磁极22的磁道宽度为40～250nm，更优选为50～100nm，使间隙深度为40～700nm，更优选为50～500nm，使间隙长为20～200nm，更优选为30～80nm。此外为了提高频率响应，优选是磁轭(yoke)长YL、线圈匝数较小，使其分别为0.5～10μm、2～8。特别是在服务器、企业用途等的高速传递处理磁存储装置的磁头中，使磁轭长为0.5μm以上、4μm以下，更优选为2μm以下，另外根据需要形成隔着电阻率高的磁性或非磁性中间层而层叠高饱和磁通量磁性薄膜的多层构造。

第一记录磁极22是将FeCoNi、CoFe、NiFe合金等高饱和磁通量软磁性膜以电镀法、喷镀法、粒子束沉积法等薄膜形成工艺单层或多层制膜而成，记录元件的宽度T_WW根据作为目标的记录磁场、记录密度而设计，以半导体工艺被加工，其大小为200nm～30nm左右。记录间隙部附近的磁极形状可以是相对于记录间隙面平行且平坦的膜构造，也可以是将STO40的周围包围的构造。另外，特别优选为了提高记录磁场强度而在记录间隙部附近使用高饱和磁通量材料并使其形成为朝向记录间隙部锁定那样的构造。第二记录磁极24也与第一记录磁极22相同，由CoNiFe合金、或NiFe合金等软磁性合金薄膜形成，并控制形状。

在以往的主磁极型磁头中，如以前说明那样，记录磁场集中在主磁极，因此磁记录由主磁极决定，如图4所示，若垂直磁记录介质180能够进行记录，则在垂直磁记录介质180上进行静态记录时其记录痕迹(磁化反转区域、覆盖面积、记录磁泡)183成为大致主磁极的形状。与此相对的，在上述本实施例的环型磁头中，记录磁场集中在记录间隙部，因此磁记录由记录间隙决定，如图5所示，若垂直磁记录介质180能够记录，则在垂直磁记录介质180上进行静态记录时其记录痕迹、覆盖面积182成为大致记录间隙的形状。

在本实施例中，如上所述形成记录磁场集中在记录间隙部那样的磁极构造，由此能够如后面详细说明那样得到STO(FGL)的高效率的振荡所必须的、间隙内的强且均匀的磁场，与以往的主磁极型头构造相比，能够飞跃性地提高STO40的振荡性能、记录辅助效果。另外，在主磁极型磁头中，为了进行更细微的记录而需要减小主磁极的大小、体积，与此相对的，在环型磁极中能够由记录间隙部决定记录，因此不存在磁极厚度方向的限制，能够增大磁极体积，能够提高记录磁场强度。另外如后面详细说明那样，记录间隙内的极性与STO很好地整合，因此能够实现向垂直磁记录介质的记录磁场和高频磁场的有效叠加、窄磁道记录，特别优选。

高频振荡元件部(STO)40包括：高频磁场产生层FGL41，其由FeCo、NiFe等软磁性合金、CoPt、CoCr等硬磁性合金、Fe_0.4Co_0.6、Fe_0.01Co_0.99、Co_0.gIr_0.2等具有负垂直磁各向异性的磁性合金、CoFeAlSi、CoFeGe、CoMnGe、CoFeAl、CoFeSi、CoMnSi等惠斯勒合金、TbFeCo等Re-TM系非晶类合金、或Co/Fe、Co/Ir、Co/Ni、CoFeGe/CoMnGe等磁性人工晶格(magneticsuper-lattice)等构成；中间层42，其由Au、Ag、Pt、Ta、Ir、Al、Si、Ge、Ti、Cu、Pd、Ru、Cr、Mo、W等非磁性导电性材料等构成；以及自旋注入层(spininjectionlayer)43等，自旋注入层43用于对高频磁场产生层FGL提供自旋力矩。除特别情况以外，在STO中借助直流电源(电压驱动或电流驱动)44而使电流从自旋注入层侧开始流动，驱动FGL的微波振荡。通过在自旋注入层中使用具有垂直磁各向异性的材料，能够使FGL的振荡稳定，优选是使用例如Co/Pt、Co/Ni、Co/Pd、CoCrTa/Pt、CoPt/Pd等磁性人工晶格薄膜材料。另外，虽然会稍微损失振荡的稳定性，但也能够使用与FGL相同的材料。

虽然在图1中省略，但为了提高自旋注入层或高频振荡层的膜质、膜特性的控制或振荡效率、可靠性，也可以设置用由Cu、Pt、Ir、Ru、Cr、Ta、Nb等构成的单层薄膜、合金薄膜、或这些薄膜的层叠薄膜形成的基底层或覆盖层。另外，STO在形成再现元件之后形成，因此优选使STO的工艺不会对再现元件的特性产生不良影响。此外在图1中，用附图标记44示意性地表示了STO的驱动电流源(或电压源)或电极部，但也可以通过使记录磁极22、24在例如记录头后端部27磁性耦合、电绝缘，并在间隙部将记录磁极22、24分别与STO侧面电连接，从而使记录磁极22、24兼作电极。

关于各磁性层的材料、结构或磁各向异性，以使自旋注入效率、高频磁场强度、振荡频率或包括退磁场在内的实效磁各向异性等最适于高频振荡、微波辅助记录的方式决定。例如，为了与FGL的饱和磁化成比例地得到高的高频磁场，优选使FGL的饱和磁化M_s高。此外虽然在膜厚较厚时可得到高的高频磁场，但若膜厚过厚则磁化易变得紊乱，因此优选使膜厚为1～100nm，更优选为5～40nm，更加优选为7～25nm。关于元件尺寸，确认了当施加8～9kOe左右以上的强STO振荡控制磁场时，若FGL元件的大小为100nm左右以下，则软磁性材料、硬磁性材料、或负垂直磁各向异性材料中任一种材料都能够激发FGL磁化在膜面内的均匀旋转，从而STO稳定地振荡。FGL41的宽度W_FGL根据作为目标的记录磁场、记录密度而设计、加工即可。根据本实施例的环型磁极可容易地得到8～9kOe左右以上的记录间隙内磁场，因此使W_FGL的大小为100nm～3nm，另外，当FGL元件尺寸变为40nm左右以下时也能够抑制磁畴构造的产生，因此更优选的元件尺寸为40nm～5nm。这里若宽度变为窄于3nm，则热起伏(thermalfluctuation)或元件侧面的影响变大，振荡变得不稳定。另外如后所述，在同时使用瓦记录(SMR：ShingledWriteRecording)方式的情况下，优选使W_FGL为记录磁道宽度的2～3倍。

为了得到高的自旋注入效率，优选使非磁性中间层42的膜厚为0.2～4nm左右，作为自旋注入层43，由于通过使用具有垂直磁各向异性的材料能够使FGL的振荡稳定，因此优选使用Co/Pt、Co/Ni、Co/Pd、CoCrTa/Pd等磁性人工晶格材料。通过使膜厚为5～100nm、更优选为5～40nm，振荡稳定。另外，为了使FGL41的高频磁化旋转稳定，可以与FGL41相邻地设置与自旋注入层43相同结构的旋转引导铁磁性层(ferromagnetic)。这里，也可以使自旋注入层43和FGL41的层叠顺序与上述相反。

(效果)

来自FGL41的高频磁场与垂直磁记录介质最表面的磁化最强烈地相互作用，辅助磁化反转。这里，首先说明垂直磁记录介质最表面的高频磁场的状态。

作为实施例在图6及图7中表示将使膜厚10nm的Co/Fe膜形成为宽度20nm、高度20nm而成的FGL41设置在与垂直磁记录介质的最上层磁性层33的表面相距4nm的上表面，并使FGL41的磁化47(饱和磁化M_s：2.3T)高速旋转而产生高频磁场的情况下的、通过磁场计算得到的解析结果。图6是在垂直磁记录介质磁性层最外表面的各位置，介质磁化所接收的高频磁场39的旋转方向的解析结果，图7是关于磁场强度最大值的位置x依赖性的解析结果。该结果能够如下地理解。

在FGL的磁化47为朝向上(+z方向)的状态下(在图6中，Mz＝+1)，在FGL右侧的介质位置产生向左的强x成分的磁场，在左侧的介质位置产生向右的强x成分磁场(在图7中，H_x(Mz＝+1))。接着，在磁化47旋转90度而朝向内(+y方向)侧(在图6，My＝+1)时，在FGL的正下方的介质位置产生朝向近前(-y方向)的强y成分磁场(在图7中，H_y(My＝+1))。在磁化47进一步旋转90度而朝向下(-z方向)时，产生磁场的方向为磁化向上的状态反转后的状态的x成分磁场(图7的H_x(Mz＝-1))。最后，当磁化47进一步旋转90度而朝向近前侧(-y方向)时，在FGL的正下方的介质位置产生向内(+y方向)的强y成分磁场(图7的H_y(My＝-1))。在上述过程中，z成分磁场作为旋转磁场几乎不产生辅助效果，因此省略了z成分磁场。

这样，如图6所示，随着FGL的磁化M的旋转，在FGL左右的区域产生旋转方向不同的高频磁场。因此，在FGL左右的区域，能够辅助磁化反转的介质磁化的方向不同，如后所述在头设计时需要特别注意。另外在图7中，也能够定量地了解在FGL两侧的极近处的、膜厚的1～2倍范围内产生强的高频辅助磁场H_x、H_y的情况。

由上可知，在FGL元件的两侧，只在膜厚左右的非常狭窄的区域得到辅助效果。考虑该情况，如后所述，需要以得到最高的辅助效果的方式决定记录磁极与FGL的位置关系。

在图8中表示考虑垂直磁记录介质的反转磁场的角度依赖性(图3)而反应了记录磁场的反转效率的、本实施例的环型磁头的实效记录磁场强度的位置、磁动势(MMF：Magneto-motiveForce)依赖性。MMF是记录电流与线圈匝数的积。

来自FGL的高频振荡磁场如上述那样在FGL的表面和背面的辅助磁场(效果)也是相反极性，在本实施例中能够使两者完全重叠。在本实施例的环型磁极构造中，在磁头后侧的记录磁场中，记录磁化状态确定，因此在该位置将FGL(STO)的位置进行微调整以使高频振荡磁场变为最强变得很重要。即，优选使来自FGL的高频磁场成分的H_x、H_y(更希望为实效磁场)变为最大的位置、和来自记录磁极的实效记录磁场的强度变为最大的位置一致等。这能够通过使记录间隙长为FGL膜厚的2～5倍，根据必要记录磁场强度、自旋注入层或基底层膜厚等，将适当材料、膜厚、磁道宽度、元件高度的FGL设置在大致记录间隙中心而实现，其例子如图9所示。关于该效果将在后面详细说明。

另外根据LLG模拟可知，为了高效率地产生强的高频磁场，优选是，使FGL41的膜厚为1～100nm，更优选为5～40nm，另外为了难以产生磁畴构造从而能够稳定地使磁化旋转，使FGL41的元件宽度、元件高度大致相等，并且使施加于STO40的振荡控制磁场26与STO垂直，且在面内均匀。

对此，在图10、图11中表示通过模拟求出的本实施例的环型磁芯的记录间隙部处的磁场分布。从图11可知，记录磁场在记录间隙部内水平且与记录间隙内的STO膜垂直，记录间隙方向的磁场强度H_x非常均匀。对微波辅助记录产生影响的高频磁场的H_x、H_y的效果多少不同，但将辅助效果最优化的观点是相同的，因此以下为了简单，以高频磁场H_x为例进行说明。

关于高频磁场H_x，由于其最强的值在与FGL相距膜厚左右的位置得到(图7)，因此为了得到最高的实效记录磁场梯度，如前所述，优选使该位置与实效记录磁场最强的位置(图8的x＝0)一致。因此以将STO元件设置在x～-10nm位置的情况为例，调查了该位置的磁场强度的元件深度z方向依赖性。定量地了解到，在本实施例中，相当于STO振荡控制磁场26的记录间隙内磁场H_x比比较例的主磁极型磁头强一位左右，并且记录间隙内磁场H_x与x＝-10nm的平面大致垂直，且其强度分布的均匀性高于比较例。在例如使FGL元件高度为40nm的情况下，在本实施例的磁极构造中，H_x的分布为11％，是比较例的构造的55％的1/5。由此可知，在本实施例的环型磁头中，设置在记录间隙内的STO的磁化旋转在STO膜内比以往头格外均匀，从而使振荡非常稳定。

另外，如能够从图11的记录磁场矢量的情况容易地了解那样，可知在本实施例的环型磁头中，在记录间隙25内部，在相当于FGL膜厚的x＝-10～-20nm的整个区域，记录磁场几乎相同地大致朝向x轴方向，能够施加与FGL膜面在±数度的范围内垂直的磁场。与此相对的，在以往的主磁极型磁头中，在x＝-10～-20nm的范围内，磁场的方向剧烈地变化，随着远离记录磁极，记录磁场变为接近与FGL膜面垂直，但平均而言向-y方向倾斜了10至20°。当施加于STO的磁场相对于FGL的膜面垂直方向偏离10°以上时，FGL层的磁化旋转方向倾斜，高频振荡磁场劣化至一半左右以下，因此本实施例的环型磁极可得到以往的主磁极型磁头的2倍左右的高的振荡磁场强度。该情况在高频振荡磁场强度发挥极其重要作用的微波辅助记录方式中极其有效。如上所述，确认了根据本实施例的环型磁极构造，与以往构造相比，STO更稳定地振荡，能够产生2倍左右强的高频磁场，可知本实施例的环型磁极构造特别优选为微波辅助记录用的磁极构造。

另外从图8可知，当记录间隙长G_L、磁动势MMF、磁道宽度T_WW变大时，本实施例的磁头的实效记录磁场的绝对值变大。在本实施例中，考虑这些记录间隙内的磁场的特征、均匀性、以及STO的厚度等，使记录间隙长G_L在20～150nm的范围内。

如上所述，根据本实施例的磁头，与以往的主磁极型磁头相比，能够以格外良好的状态将STO振荡控制磁场26施加于STO。实际上，试制、评价本实施例的微波辅助记录头之后的结果是，确认了振荡特性的偏差较少，与组合了以往型的主磁极型磁极的情况相比，以高出20～30个百分点以上的成品率得到强的高频振荡特性。另外在本实施例的微波辅助磁头中，相当于STO振荡控制磁场26的间隙内磁场H_x比图35所示的以往型微波辅助头(比较例)强一位左右，通过组合本构造的STO，与组合了以往型的主磁极型磁极的情况相比，能够容易地诱发10GHz以上的高频率、即5～30GHz以上的高频率的微波振荡磁场。因此可知，与本STO组合后的本实施例的磁极构造的微波辅助记录头特别优选为H_x高、且高频率的微波辅助所必要的高矫顽力垂直磁记录介质用的记录头。

[实施例2]

在本实施例中，说明在实施例1中说明的本发明的磁头的更详细的结构例。

如在[发明内容]中参照图38而进行了说明那样，在以往型磁头中，在其主磁极正下方、特别是在受到垂直磁记录介质的退磁场的强烈影响的主磁极侧面附近的区域，垂直磁记录介质的磁化发生反转，在只有来自主磁极的磁场中也进行记录，因此记录磁道宽度由来自主磁极的磁场宽度决定，即使借助微波辅助磁记录也不能得到希望的窄磁道磁记录。因此首先在本发明中，关注垂直磁记录介质的结晶磁各向异性磁场H_k、饱和磁化M_s、矫顽力H_c、阻尼系数α、晶粒直径、取向性、H_k或粒径的方差、晶界偏析状态等重要参数，对材料、制膜工艺、膜厚、中间层、基底层或添加物等进行调整，由此控制垂直磁记录介质的层结构或磁特性，形成通过以往的主磁极型磁头或本发明的记录磁极不能进行充分的记录、只在重叠施加了来自STO的记录磁场时能够充分地进行记录那样的高矫顽力的结构。以下，说明对该高矫顽力垂直磁记录介质的、本发明的磁头的磁记录磁化过程、及窄磁道记录等的效果。

首先，通过模拟求出了本构造的磁头中的来自记录磁极及STO(FGL)的实效记录磁场。在图9中表示在磁道宽度T_WW＝100nm、间隙长G_L＝40nm的记录头的间隙部25，将膜厚为15nm的FGL41设置在与第一记录磁极22相距10nm的位置的本实施例的微波辅助记录磁头的构造。在图9中表示以磁动势(MMF)0.12AT、FGL磁场1.3kOe驱动了该磁头的情况下的实效记录磁场。

在本磁头中，以间隙中央部为边界，施加极性不同的记录磁场。因此，首先通过第二记录磁极24施加逆向的记录磁场91，因此不会如图40的比较例的磁头那样，借助来自垂直磁记录介质的退磁场(demagnetizationfield)的帮助而通过主磁极引起磁化反转。另外如图9所示，来自FGL的辅助磁场92也同步地进行辅助以使磁化不会“任意地”反转。即，意味着具有在进行希望的反转之前，使介质磁化向辅助效果最大的方向一致的作用，可知具有如下的优异特征：与以往的主磁极型不同，不论以前的经历如何，都能够在一定的条件下进行反复写入。

另外本实施例的头的磁场强度比以往的主磁极型头强，因此当记录磁场的记录极性发生了变化后，FGL随着该变化而改变旋转方向直到进行再振荡的延迟时间(delaytime)变小，从缩窄磁化转变区域(magnetictransitionlength)的方面考虑而优选本实施例的磁头。由于这些原因，在本发明的磁头中，随着向箭头100的方向移动，设置在记录间隙部25内的FGL有效且瞬时地施加与来自第一记录磁极22的记录磁场93同步地促进希望方向(在图9为向下)的磁化反转的辅助磁场94，不论记录磁化之前的经历如何，都能够实现基于陡峭的“磁场辅助微波记录”的窄磁道且高S/N的反复写入、磁记录。

如图8所示，在本实施例的环型磁头中，当磁动势变为0.12AT左右时，记录磁场大致饱和，因此即使使磁动势成为0.12AT的两倍、即0.24AT，记录磁场也只增加两成左右。以下，说明有效利用了该特征的具体的调整步骤。

首先，(i)求出提供只能够用环形磁头在垂直磁记录介质中进行记录的下限值即临界实效记录磁场96的临界磁动势(临界记录电流的值为I_WC(0))，设定比临界磁动势小规定量的偏压磁动势(在本实施例中为0.12AT。偏压记录电流(biaswritecurrent)的值为I_WB(0))。即使以偏压记录电流使环型磁头励磁，也不能在垂直磁记录介质中进行实质的记录。另外这里，图3所示的垂直磁记录介质的反转特性是整个垂直磁记录介质的宏观特性的平均值，在数十nm的记录磁道中的细微区域内的磁记录中，由于是以晶粒为单位的特性分布，因此分布有反转磁场。因此可以认为在记录再现实验中，在基于临界记录电流的记录中不是得到最大输出，而是突然开始得到大的再现输出。

在以上的调整之后，(ii)向STO接通规定的STO励磁电流I_STO、向环型磁头接通上述偏压记录电流，在偏压实效记录磁场93的基础上叠加高频磁场94，由此对垂直磁记录介质施加比其反转磁场95大的实效记录磁场(93+94)，进行陡峭的磁记录。

另外，(iii)优选使上述临界实效记录磁场96与偏压实效记录磁场93的差小于来自FGL的高频辅助磁场的实效值94，希望使所述的差为实效值94的1/2左右。另外在上述步骤中可以在记录电流中设置过调量，该情况下的电流值变为其最大值。

另一方面，在以往的主磁极型磁头构造中，主磁极体积相对较小，因此记录磁场强度较小，另外在记录磁场大致饱和那样的记录电流区域，即使提高磁动势(magneto-motiveforce)，记录磁场也几乎不增加，反而导致记录磁场从磁极的其他位置漏出。因此会使记录磁场漏出的磁极位置附近的记录磁道的信息劣化(ATI：AdjacentTrackInterference，相邻磁道相互作用；FTI：FarTrackInterference，远磁道相互作用)，几乎不能如本发明那样实现与STO相互补充的最优化。

如上所述，在高矫顽力垂直磁记录介质和本发明的磁头中，将高矫顽力垂直磁记录介质的反转磁场和记录磁场、高频记录磁场进行调整以使高矫顽力垂直磁记录介质的反转磁场95居于实效记录磁场93与高频辅助磁场94的叠加实效记录磁场的大致中间，在进行记录时，在来自环型磁芯的强的偏压磁场的基础上施加来自STO的陡峭的高频辅助磁场而进行磁记录，因此能够实现比以往技术格外优异的窄磁道磁记录。此外在本发明的磁头中，实效记录磁场的最大值与记录确定磁场的差也很小(图3)，因此记录渗出的影响很小，从窄磁道化的观点考虑优选本发明的磁头。另外，通过使用将材料、构造、膜厚等适当化后的FGL，能够使记录磁场梯度为极高的3kOe/nm左右，同时也能够实现极高的S/N，因此特别优选使用这样的GFL。

以上，主要关注记录头的磁场矢量的轨迹而讨论了记录磁化过程。在详细的解析中，需要使用施加了微波辅助的状态下的介质磁化的反转特性、星形线曲线进行讨论。从由图12的模拟得到的计算结果可知，在施加了1～1.2kOe左右以上的高频磁场的情况下，垂直磁记录介质的反转磁场的绝对值可以认为是，当外部磁场的施加方向为30±15°左右时，实质上反转磁场变为最低。另一方面，如图3所示，在来自本发明的环型磁头磁极的实效磁场中，在45±15°(225±15°)处实质上反转磁场变为最小。因此可知，若考虑在被施加了以30～60°为中心的角度的磁场的微小区域内残留磁化确定的情况，则以上述关注记录头的磁场矢量的轨迹的观点对整体进行处理也没有关系。在本实施例中，也并列地进行不使用上述那样的假设的LLG模拟，确认了能够以上述的观点定量地正确表现本质。

在图13～15中表示本发明的磁存储装置的磁头及垂直磁记录介质30的例子的截面示意图。这里磁头搭载于宽度0.7mm的femto模具成型滑块(femtoslider)50。在记录部的环型磁极中，使第一磁极的主要部分及第二记录磁极24为FeCoNi，分别改变记录磁道宽度T_WW。在图14和图15的磁头中，在记录间隙部附近将第一记录磁极22的磁性材料从FeCoNi变成了CoFe。此外，为了控制空隙，如图示那样地配置了由电阻100Ω的W薄膜形成的TFC02。图13～图15中的头保护膜51都是FCAC(1nm)。垂直磁记录介质30是在基板上用喷镀法形成了：隔着Ru中间层形成了CoFeTaZr软磁性薄膜而成的软磁性基底层、作为配向性和晶粒直径控制层的Ru层(10nm)、两层或单层的磁性层、C保护层、润滑层。各装置的详细情况如下。

(1)图13所示的磁存储装置的结构

·滑块50：femto模具成型(0.85×0.7×0.23mm)

·传感器元件12：TMR(T_wr＝20nm)

·第一记录磁极22：FeCoNi(T_WW＝100、80nm)

·STO40：CoFeGe(10nm)/Cu(2.5nm)/Co/Ni(10nm)

·FGL的宽度：W_FGL＝24nm

·介质基板：3.5英寸NiP镀Al合金基板

·介质构造：润滑层(1nm)/C(1.2nm)/CoCrPt(SiTi)O₂C(2nm)/CoCrPtSiO₂C(10nm)/Ru(10nm)/CoFeTaZr(10nm)/Ru(0.5nm)/CoFeTaZr(10nm)

(2)图14所示的磁存储装置的结构

·滑块50：薄型femto模具成型(0.85×0.7×0.2mm)

·传感器元件12：CPP-GMR(T_wr＝18nm)

·第一记录磁极22：CoFe(T_WW＝100、65nm)

·STO40：Co/Fe(11nm)/Cu(3nm)/Co/Ni(9nm)

·FGL的宽度：W_FGL＝22nm

·介质基板：2.5英寸玻璃基板

·介质构连润滑层(0.7nm)/C(1nm)/CoCrPtNi(SiTi)O₂C(11nm)/Ru(10nm)/CoFeTaZr(15nm)/Ru(0.5nm)/CoFeTaZr(15nm)(3)图15所示的磁存储装置的结构

·滑块50：薄型长femto模具(thinlong-femto)成型(1×0.7×0.2mm)

·传感器元件12：TMR(T_wr＝20nm)

·第一记录磁极22：CoFe(T_WW＝100、50nm)

·STO40：Co/Fe(12nm)/Cu(2nm)/Ni/Co(8nm)

·FGL的宽度：W_FGL＝20nm

·介质基板：2.5英寸玻璃基板

·介质构造：润滑层(0.5nm)/C(1nm)/CoCrPtFe(SiTi)O₂C(3nm)/CoCrPtAuSiO₂C(7nm)/Ru(10nm)/CoFeTaZr(20nm)/Ru(0.5nm)/CoFeTaZr(20nm)

将上述滑块参照图19而搭载于后述的本发明的悬架，从而形成本发明的HGA。将上述垂直磁记录介质搭载于自旋支架(记录再现特性评测定器)，将流向环型磁芯的记录电流、从自旋注入层流向FGL层的STO驱动电流I_STO、TFC控制电力P_TFC等进行调整并最优化后，评价了图13～图15的装置各自的记录再现特性。其结果是，在图13～15的装置结构中，记录磁道宽度分别为27nm、25nm、23nm。环型磁头的磁极宽度T_WW在图13的情况下为100nm、80nm，在图14的情况下为100nm、65nm，在图15的情况下为100nm、50nm，与图38所示的垂直记录头型微波辅助记录不同，在图13～图15的任一情况下记录磁道宽度都由各自的STO元件宽度W_FGL即24nm、22nm、20nm决定，确认了能够实现飞跃性的窄磁道化。另外在详细地评价了记录磁道的磁化状态之后确认了，在记录磁道端部，与比较例的以往型微波辅助记录技术相比，记录磁化的弯曲也减少50％左右，并且记录磁道中央处的记录磁化状态良好，且S/N变好2dB左右。

[实施例3]

在本实施例中，说明可得到特别强的高频振荡磁场的另一种磁头。

为了产生强的高频磁场，优选形成抑制FGL的磁畴(magneticdomain)构造产生、同时饱和磁通量密度、膜厚特别大的结构。本发明人锐意研究后的结果是，发现如图16所示，将由Fe_0.4Co_0.6、Fe_0.01Co_0.99、Co_0.8Ir_0.2等具有负垂直磁各向异性的磁性合金、CoFeGe、CoMnGe、CoFeAl、CoFeSi、CoMnSi等惠斯勒合金、或Co/Fe、Co/Ir、Co/Ni、CoFeGe/CoMnGe等磁性人工晶格等构成、且加入退磁场时其磁化易在面内进行取向的第一及第二FGL162、164在调整膜厚之后层叠，以使各FGL隔着由Au、Ag、Pt、Ta、Nb、Ir、Al、Si、Ge、Ti、Cu、Pd、Ru、Rh、Cr、Mo、W等非磁性导电性材料构成的耦合层163而铁磁性地耦合(ferromagneticallycoupled)，由此能够抑制磁畴构造的产生。168a、168b为相互强烈地强铁磁性耦合的第一、第二FGL层的磁化，160为自旋注入层166的垂直磁化。

在STO中借助直流电源使驱动电流从自旋注入层166侧开始流动，驱动FGL的微波振荡。这里，从抑制磁畴构造的观点考虑，优选使第一及第二FGL162、164的膜厚为2～25nm。在图16中，161及167是由由Pt、Ir、Ru、Cr、Ta、Nb、Zr等形成的单层薄膜、合金薄膜、或这些薄膜的层叠薄膜构成的基底层及覆盖层，165是由Au、Ag、Pt、Ta、Ir、Al、Si、Ge、Ti、Cu、Pd、Ru、Cr、Mo、W等非磁性导电性材料等构成的中间层。

自旋注入层166通过使用具有垂直磁各向异性的材料而能够使FGL的振荡稳定，例如优选使用Co/Pt、Co/Ni、Co/Pd、CoCrPtPd等磁性人工晶格材料。但是，虽然会多少损失振荡的稳定性，但也能够使用与FGL相同的材料。基底层或覆盖层的膜厚优选为较厚，但考虑与记录间隙长的均衡而设定适当的膜厚，当使膜厚为1～15nm时可得到充分的效果。

在耦合层的膜厚为例如在CoFe和Cu、CoIr和Ta的层叠构造中使Cu或Ta为0.1nm以上0.7nm以下、或1.2nm以上1.6nm以下、或2.7nm以上3.2nm以下等特定的膜厚区域，确认了良好的磁性耦合，特别是在使Cu或Ta为0.2nm以上0.6nm以下时，得到了最好的磁畴控制效果。此外，在Co/Ni人工晶格膜和Ta膜、Co/Fe人工晶格膜和Cu膜、CoFeGe层和Au薄膜、以及CoMnGe层和Ag薄膜的层叠构造、或者使CoMnGe或CoFeGe为三层的情况下等，也得到了相同的效果。但是，在使Ag为中间层的情况下，优选使耦合层的膜厚稍大。另外确认了在使中间层为FeSi或NiFe等磁性薄膜时也具有类似的现象，但磁畴构造抑制效果不大。

如上所述，通过在层叠FGL中抑制其磁畴构造，能够有效地谋求FGL的厚膜化，能够得到1.8倍以上的强的高频振荡磁场。因此根据本发现，制作了如下的微波辅助磁头：将由CoFeGe、Co/Fe构成且膜厚为10nm的第一、第二FGL层隔着由膜厚为0.2nm、0.3nm、0.4nm、0.6nm的Cu或Ta构成的耦合层而层叠，进而隔着膜厚为2nm的Cu层而与膜厚为12nm的Co/Ni自旋注入层层叠而形成STO，将这样形成的STO设置在使记录间隙长GL为40nm的、图13～15所示的构造的环型磁芯内，从而形成微波辅助磁头。另外，使从磁极22前端到FGL表面的距离为10nm，使STO元件高度为30nm。将该记录部和具有记录再现部、TFC部等的滑块设置在悬架上而形成HGA，使用在同图中说明的高矫顽力垂直磁记录介质，在自旋支架上将各自的流向环型磁芯的记录电流、STO驱动电流、TFC控制电力等进行调整而最优化后评价记录再现特性。其结果是，在任一种磁头的构造中，即使以与实施例2相比相对低的STO驱动电流也能够形成比实施例2的头的情况下窄0.5nm左右的窄磁道，另外也确认了比实施例2高1dB左右的高S/N化，确认了能够实现优异的微波辅助记录。

另外，在使用将结晶磁各向异性磁场H_k提高了两成左右后的高矫顽力垂直磁记录介质而对本实施例的磁头的记录能力进行了评价之后确认了，与在实施例1及2中说明的磁头中难以进行记录相对的，在本实施例的磁头中能够进行充分良好的记录，且得到相对于实施例1及2分别高出2dB及1dB左右的S/N。这样能够确认，具有本实施例的层叠FGL的磁头由于能够与FGL膜厚大致成比例地增强高频振荡磁场，因此在记录能力高、且具有7～8kOe以上的非常高的矫顽力的垂直磁记录介质中也能够进行充分的记录，从而特别优选。

[实施例4]

在本实施例中，说明磁场梯度特别优异的另一构造的磁头。

在图17中表示本实施例的STO的构造。以使FGL172和自旋注入层174的磁化隔着由Au、Ag、Pt、Ta、Nb、Ir、Al、Si、Ge、Ti、Cu、Pd、Ru、Rh、Cr、Mo、W等非磁性导电性材料构成且膜厚为1～4nm的非磁性中间层173而反铁磁性地耦合的方式构成由Fe_0.4Co_0.6、Fe_0.01Co0_.99、Co_0.8Ir_0.2等具有负垂直磁各向异性的磁性合金、CoFeGe、CoMnGe、CoFeAl、CoFeSi、CoMnSi等惠斯勒合金、或Co/Fe、Co/Ir、Co/Ni、CoFeGe/CoMnGe等磁性人工晶格等构成、且加入退磁场时其磁化易有效地在面内进行取向的FGL172、和由使磁化在膜面的面内方向进行取向后的磁性膜构成的自旋注入层174。然后，与实施例3或通常的STO相反地使驱动电流从FGL172向自旋注入层174侧流动，由此形成不仅是FGL172的磁化，自旋注入层174的磁化也在反铁磁性耦合(anti-ferromagneticallycoupled)的同时以高速旋转的结构。

另外确认了如下情况：在自旋注入层使用与FGL类似的材料，并使自旋注入层的膜厚薄于FGL，并且以由材料引起的磁各向异性磁场的大小和自旋注入层的膜面垂直方向的实效退磁场在相反方向大致抵消的方式设计FGL，由此使STO在高频率下也能够更稳定地振荡。自旋注入层174和FGL172在膜厚为3～30nm时稳定性耦合，同时地高速旋转，因此优选使该膜厚为3～30nm。图中，171及175是由由Pt、Ir、Ru、Cr、Ta、Nb、Zr等形成的单层薄膜、合金薄膜、或这些薄膜的层叠薄膜构成的基底层及覆盖层，基底层或覆盖层的膜厚优选为较厚，但考虑与记录间隙长的均衡而设定适当的膜厚，当使膜厚为1～15nm时可得到充分的效果。

如上所述，不仅是FGL的磁化，自旋注入层的磁化也以高速旋转的本实施例的STO具有接近直线偏转但在STO正下方高出10％左右的振荡磁场、高出10～20％左右的磁场梯度，因此与能够产生强的基本磁场的环型磁极的相合特别优异。

实际上，在图17所示的元件构造中，形成使FGL172为膜厚12nm的Fe/Co磁性人工晶格薄膜，使自旋注入层174为膜厚9nm的Ni/CO磁性人工晶格从而使其膜厚薄于FGL，并使FGL172和自旋注入层174夹着膜厚3nm的Cu层叠而成的构造，与图15所示的环型磁极组合，形成能够由磁极22、24向STO通电的结构。记录间隙长GL为45nm，从磁极22前端到FGL表面的距离为15nm，STO元件高度为20nm。此外，关于FGL172和自旋注入层174的从磁极24开始的层叠顺序，适当调整基底层、覆盖层的膜厚等，研究了172/174、174/172这两种。

将具有本实施例的记录再现部、TFC部的滑块设置在悬架(后述，图19)上而形成HGA，使用在图15中说明的高矫顽力垂直磁记录介质，在自旋支架上将流向环型磁芯的记录电流、流向FGL的振荡控制电流、TFC控制电力等进行调整而最优化后评价记录其再现特性。其结果是，确认了比实施例2窄1nm左右的窄磁道、及高出2dB的高S/N化，确认了能够实现相当于记录磁场梯度高出10％左右的、记录磁场的陡峭性优异的微波辅助记录。

另外，在有效利用该优异的记录磁场梯度，使用本发明的HGA(以下，存在简称为磁头的情况)和在图15中说明的高矫顽力垂直磁记录介质，以使磁道间距为FGL元件宽度的大致1/2的瓦记录方式(ShingledWriteRecording)进行了其记录再现特性的评价之后，确认了能够以比FGL的磁道宽度24nm、22nm、20nm格外窄的15nm、14nm、13nm左右的记录磁道进行记录，确认了与不是瓦方式的方式相比，能够以两倍左右的高磁道密度进行陡峭的记录。

[实施例5]

如实施例1至4记载的那样，通过基于自旋支架的评价而确认了本发明的磁头、高矫顽力垂直磁记录介质具有高磁道密度化优异的基本特性。在本实施例中，说明本发明的磁头驱动控制装置及磁存储装置的结构、由适于高矫顽力垂直磁记录介质的记录再现的本发明的磁头进行的磁记录过程、以及有效利用了其特征的本发明的装置的调整法及性能最优化法及其效果。

(磁头驱动控制装置及磁存储装置)

在图18中表示搭载有图13～15所示的本发明的磁头、高矫顽力垂直磁记录介质的、本发明的磁存储装置及磁头驱动控制装置的实施例。该磁存储装置包括：主轴马达500、高矫顽力垂直磁记录介质501、高刚性臂502、包括具有STO、记录再现元件、空隙控制用TFC等的磁头滑块503和高刚性悬架504的HGA(以下，存在简称为磁头的情况)505、执行机构506、具有生成用于驱动STO的驱动信号(驱动电流信号或驱动电压信号)的STO驱动控制功能和记录放大器、再现前置放大器等的本发明的磁头驱动控制装置(R/W-IC)508、作为记录调制部及再现检波部发挥作用的R/W通道509、微处理器(MPU)510、磁盘控制器(HDC)511、控制缓存521部的缓存控制部516、主机接口控制部517、使用了RAM等的储存控制程序及控制数据的存储器部518、使用闪存或FROM等来储存控制程序的非易失性存储器部519、由音圈马达(VCM)驱动器、主轴马达驱动器等构成的驱动部520、以及MPU的总线515等。

HGA505相对于头驱动控制装置508而被信号线连接，在基于来自作为上位装置的主机(未图示)的记录命令、再现命令的头选择信号下选择一个磁头而进行记录、再现。R/W通道509、MPU510、HDC511、缓存控制部516、主机接口控制部517、存储器518构成为一个LSI(SoC：SystemonChip，片上系统)。512是搭载有该LSI和驱动部、非易失性存储器等的控制板。另外根据需要在高刚性悬架或高刚性臂上粘贴由振动吸收控制体等构成、并以进一步的振动抑制为目的的阻尼器。另外，通过在高刚性悬架504或滑块503上设置由压电元件、电磁元件、热变形元件等形成的位置微动调整机构(双级执行机构(dual-stageactuator)、微执行机构(micro-stageacutuator))，能够实现高磁道密度时的高速、高精度定位，因此优选这样的设置。

但是，当在滑块503上搭载微执行机构时，如图19所示，布线241的总数变为10。这里，为了稳定且高速地在垂直磁记录介质上进行查找(seek)，需要在弯曲部(flexure)或悬架(suspension)上使布线241对称以确保查找性能，需要在滑块的上下使布线图案如242、243那样每5根地分成两部分，因此需要将记录用、再现用、微执行机构控制用等的布线中的某一组分割。本发明的femto模具成型的滑块503的滑块宽度较小，为0.7mm，滑块连接焊盘及布线243的布线安装密度变得极高，高频信号的干涉急剧增加，因此需要注意连接焊盘(pad)、布线的排列。因此希望至少两根记录用布线(W、W)、两根再现用布线(R、R)、两根微执行机构控制用布线(M、M)分别相邻地组合成一个成对布线，并将在直流低电压或低电流驱动下对再现信号系统的干涉小的、两根TFC驱动用布线(T、T)、两根STO驱动用布线(S、S)中的至少一方适当分割而配置在上述成对布线之间。另外，成对的布线可以是层叠布线，也可以是在同一平面上并列地排列的结构。另外，在成对布线是层叠布线的情况下，希望在这些层叠布线之间适当地配置TFC驱动用层叠布线、STO驱动用布线。

在本实施例中，为了实现高精度定位而将微执行机构搭载于HGA505，对于两根记录用布线(W、W)、两根再现用布线(R、R)、两根微执行机构控制用布线(M、M)、两根TFC驱动用布线(T、T)、两根STO驱动用布线(S、S)，使图19所示的布线(1)～(10)按顺序成为STTWWSMMRR、TSSWWTMMRR、STTRRSMMWW、SWWTTSRRMM、TWWSSTMMRR、TRRMMSSWW等，或使一布线作为接地布线G而公用为STO布线，成为GTWWSMMRR、GTRRSMMWW、SGWWTMMRR等。这里，G为TFC、STO的公共接地布线。另外也可以根据需要代替微执行机构而设置接触检测用的ECS(EmbeddedContactSensor，嵌入式接触传感器)(E、E)。在该情况下也能够进行分割，例如可以成为TRREETSSWW、ETTRRESSWW、SEERRSTTWW的顺序，或者使一布线公用为TFC布线和接地布线G，成为RRSSETGWW的顺序。

通过以上的配置，能够抑制流向磁芯的高频记录电流记录时的高频成分混入STO，并且反而能够通过使STO布线和再现元件布线的相邻部成为接地线而能抑制来自STO布线的影响绕过再现元件而使再现元件进行误动作，能够实现始终稳定的装置动作。微执行机构和再现元件的布线相邻的情况下也相同。此外上述情况在将双级执行机构设置于悬架的情况下也相同。

回到图18，MPU510是磁存储装置的主控制装置，进行记录再现动作或磁头的定位所需的伺服控制等。例如，MPU在包含于R/W-IC的寄存器514中设定寄存器514的工作所需的参数。如后所述，在各种寄存器中，根据需要独立地设定规定的温度、按照垂直磁记录介质区域的空隙控制值(TFC输入电力值)、STO驱动电流值、预备电流值、记录电流值、它们的过调量、定时时间、对环境变化的时间常数等。

R/W通道509是信号处理电路，在信息记录时将从磁盘控制器511传递来的记录信息编码化后的信号513输出至R/W-IC，在信息再现时将从磁头505输出的再现信号在头驱动控制装置进行放大后将译码化的再现信息输出至HDC511。

HDC511构成磁存储装置与上位的主系统(未图示)的接口(interface)，通过将用于指示在垂直磁记录介质上写入记录数据513的信息记录的开始(记录的定时)的写入门输出至R/W通道509等，进行记录再现信息的传递控制、数据形式的变换、ECC处理。

头驱动控制装置(R/W-IC)508根据写入门的输入而至少生成与从R/W通道509供给的记录数据513相对应的至少一种记录信号(记录电流)，在将通电定时和被控制的STO驱动信号(驱动电流信号或驱动电压信号)一起提供给磁头的驱动集成电路中至少具有包含环型头驱动电路、环型头驱动电流供给电路、STO延迟电路、STO驱动电流供给电路、STO驱动电路等，并根据MPU设定记录电流值、STO驱动电流值、TFC输入电力值、动作定时等的寄存器。这里，能够使各寄存器值按照垂直磁记录介质的区域、环境温度、气压等条件变化。另外，头驱动控制装置(R/W-IC)508构成与主系统的接口，并优选具有如下功能：作为磁存储装置的主控制装置而在来自实行记录再现动作(记录再现数据的传递等)控制、磁头的定位伺服控制的MPU的直接命令下将偏压记录电流提供给磁头，配合从HDC输出的写入门的定时而开始记录动作。由此，在本发明的头驱动控制装置中，能够根据指示磁存储装置的动作的MPU或指示信息记录的写入门的输入而自由地设定提供预备电流或记录信号的机构和STO驱动控制机构的动作定时、它们的电流波形和电流值、空隙控制电力、以及流向记录磁极的预备电流、记录电流等。

以下说明本实施例的磁存储装置中的记录再现动作的概略。根据来自计算机等主机、上位系统的信息的记录或再现命令，在磁存储装置的主控制装置即MPU510的控制下，垂直磁记录介质501借助主轴马达500而以规定转速旋转，进而，借助再现元件，使用来自预先在磁存储装置的制造工序中被记录于垂直磁记录介质上的伺服信息的信号而检测介质上的位置，并且借助被驱动部520的VCM驱动控制部驱动的VCM522，高刚性执行机构506通过高刚性臂502而移动、控制磁头HGA505，由此使磁头在垂直磁记录介质的规定的记录磁道上高速、高精度地移动(查找动作)，在该位置进行磁头的稳定的跟随动作。接着在该磁道上借助MPU的固件程序(firmwareprogram)而如下地进行信息的记录再现。

在信息记录时，当由主机接口控制部517接收到来自主机的记录命令和记录数据时，由MPU510解码记录命令，根据需要将接收到的记录数据储存于缓存521，之后由HDC511将记录数据变换为规定的数据形式并通过ECC处理而附加ECC符号，由R/W通道509的记录调制系统进行扰码(scramble)、RLL符号变换、记录补偿(记录预补偿(writepre-Compensation))，并且从HDC向R/W通道509输出用于指示在垂直磁记录介质上写入记录数据513的数据记录的开始(记录的定时)的写入门。根据该写入门的输入，生成与从R/W通道509提供的记录数据513相对应的记录信号(记录电流)，驱动信号与通电定时被控制后的STO驱动信号(驱动电流信号或驱动电压信号)一起通过FPC布线507而被提供给磁头503的记录头部，通过微波辅助方法被记录于垂直磁记录介质上的规定记录磁道。

另一方面，在信息再现时，当由主机接口控制部517接收到来自主机的再现命令时，借助与记录时相同地被选择、定位的磁头503而读取了记录在垂直磁记录介质上的磁化信息的再现信号通过R/W-IC而被放大，被输送至R/W通道509并被译码化。再现数据在HDC处通过ECC处理而检测修正了错误之后，被缓存521缓冲，被从主机接口控制部517输送至主机。

(磁记录过程)

在图20、图21中示意性地表示用本发明的STO在高矫顽力的垂直磁记录介质中进行微波辅助磁记录时的、高频磁场产生元件的各层的磁化状态。这里，箭头46a、46b表示自旋注入层43的磁化，47a、47b表示FGL41的磁化，箭头48a、48b表示FGL的磁化47a、47b的旋转方向，箭头49表示从电源44向STO供给的直流电流(STO驱动电流)的方向。

这里在夹层型的FGL41中，若在施加有STO驱动电流49的状态下记录磁场超过规定的水准，则在规定的延迟时间后FGL进行高频振荡而将高频磁场施加于垂直磁记录介质。当记录电流的方向(极性)反转时，记录磁极产生与上述相反方向的记录磁场，FGL根据该反向的记录磁场而在规定的延迟时间后产生高频磁场振荡。以后，伴随记录电流反转，重复这些动作。在本发明中，如图11所示，来自磁芯的FGL驱动控制磁场26a、26b与FGL面垂直且均匀地被施加，因此能够非常高效率且稳定地产生强的高频磁场。另外FGL驱动控制磁场的强度也比以往的主磁极型大数十％，因此具有对高频振荡磁场的记录信号的追随性(高频旋转磁场方向的反转性能)也很高这一特征。以下立足于本特征、本过程来说明垂直磁记录介质的磁化反转、即进行磁记录的磁记录过程。

首先在图20中表示将记录于垂直磁记录介质的磁性层中的向上的磁化37改写为向下的情况的概念图。在该情况下，以从第一记录磁极22产生向下的记录磁场21a的方式向环型记录头的线圈接通记录电流。此时，强的振荡控制磁场26a大致垂直且均匀地被施加于记录间隙部内的STO，自旋注入层43及FGL41的磁化向左地进行取向。此时事先向STO接通电流49，由此FGL41的磁化47a对记录信号的追随性良好地逆时针(箭头48a的方向)高速旋转，在FGL的右侧区域产生具有辅助垂直磁记录介质的向上的磁化37逆时针地旋进的性质的强的圆极化(circularlypolarized)高频磁场45a(参照图6)。最终，借助该高频磁场(微波记录辅助磁场)45a的辅助效果，垂直磁记录介质的向上的磁化37利用向下的记录磁场21a而反转为向下，进行信息的改写。

另外这里，上述振荡频率由振荡控制磁场26a和FGL41的各向异性磁场的和决定。因此，在例如由软磁性材料或负垂直磁各向异性材料构成FGL41的情况下其各向异性磁场小，因此FGL41的振荡频率由振荡控制磁场26a的强度决定。另外在图20中，在介质磁化为向下的情况下不产生辅助效果。

接着与此相反地，使用图21的概念图来说明将记录于磁记录介质的磁性层中的向下的磁化38改写为向上的情况。首先对自旋注入层43及FGL41施加与图20反向(向右)的、均匀且强的振荡控制磁场26b，使自旋注入层43及FGL41的磁化46b及47b的朝向高速地反转为与图20反向(向右)。当变为该状态时，通电状态的FGL41的磁化47b跟随记录信号而以从磁记录介质观察时与图20相反的方向(箭头48b的方向)高速旋转。由于该逆旋转的FLG41的磁化47b，在FGL右侧的区域产生具有与图20相反性质的、即辅助向下的记录磁化38的旋进(辅助向上的反转)的性质的圆极化(circularlypolarized)高频磁场。最终，借助由响应性良好且强的该高频磁场45b产生的有效的辅助效果，磁记录介质的向下的磁化38利用向上的记录磁场21b而反转为向上，进行信息的改写。

另外通过以上的磁化反转机制，能够说明[发明内容]中所叙述的、磁记录介质的磁化在施加微波之前就在来自主磁极的磁场中反转，不能得到微波辅助的效果的情况。

在图3中表示了本实施例的高矫顽力垂直磁记录介质的反转磁场的极图矢量轨迹(星形线)，其各向异性磁场H_k、矫顽力H_c比以往介质高30～40％左右，如能够从图41了解的那样，在以往的主磁极型磁头中完全不能进行记录。对此，在图1、图2或图13～15所示的本发明的环型磁头中，由于记录磁极的体积压倒性地大于以往的主磁极型磁头，因此可得到高几十％左右的记录磁场，可以说适于作为高磁场记录头。而且，如图3所示，可知磁场强度的面内记录磁场成分(θ＝180°)强，且相对于x轴的对称性高，因此在第二、第三象限引起磁化反转。在记录确定的第三象限，在210°附近磁化反转开始，在230°附近记录确定(☆标记)，能够非常高效率地进行记录。即，确认了本发明的环型磁头具有对于在以往的主磁极型磁头中不能充分地进行记录的高H_k、高S/N的垂直磁记录介质也能够促进磁化反转的很高的潜力。另外在本磁头中，最大实效记录磁场(602)和记录确定磁场(601)的背离也很小，也能够抑制记录磁道宽度由于记录磁场而过度变宽的情况，因此特别优选本磁头。

但是，在实际的磁记录过程中，在记录磁场强度的基础上，最终由记录磁场梯度决定S/N等记录密度关联特性，因此评价记录磁场梯度很重要。因此在本发明的环型磁头中，考虑垂直磁记录介质的反转磁场的角度依赖性而求出了实效记录磁场的陡峭度。其结果如图22所示。从图22可知，在本发明的磁头中，实效记录磁场梯度(effectivewritefieldgradient)为100Oe/nm，是低于以往技术(200-300Oe/nm)的值。但是，从图8可知，在T_WW：180nm、G_L：80nm、MMF：0.24AT的磁头中，其实效记录磁场为15kOe，达到了以往头的1.5倍左右，若能够提高记录磁场梯度，则只通过该效果就能够实现以往技术的2倍左右以上的高记录密度化。

这样在本构造的记录头中，可容易地得到15kOe左右以上的极高的记录磁场，但如从以往未在垂直磁记录中采用环型磁极构造的情况了解的那样，本构造的记录头的记录磁场梯度非常低，是以往主磁极型磁头的几分之一。实效记录磁场梯度是与磁极的难以饱和性、磁场的引力的强度等相关的磁极构造敏感的特性，虽然能够根据需要在一定程度上进行改善，但不能实现大幅的提高，因此再次确认了本构造的记录磁极存在磁场梯度的问题。

另一方面，本发明的高频振荡磁场的特征如下所述。在图7中表示了由膜厚为10nm的FGL产生的高频磁场的位置依赖性。对微波辅助记录产生影响的高频磁场的H_x、H_y的效果多少不同，但将辅助效果最优化的观点是相同的，因此以下为了简单，以高频磁场H_x为例进行说明。由于FGL的截面积较小，因此其磁场强度的H_x成分为1.1kOe左右，其磁场梯度在该情况下也不大，最大为100Oe/nm左右。但是，如图12中对垂直磁记录介质反转磁场的外部施加磁场角度依赖性表示的那样，30°～40°附近的反转磁场由于1.1kOe左右的高频磁场的辅助效果减少至H_k的22～27％。因此，其实效磁场强度为实际磁场的大约4倍的4kOe左右，实效记录磁场梯度达到400Oe/nm左右。

另外若例如使FGL膜厚为14nm，使实际磁场强度为1.5倍的1.5kOe左右，则在图12中使H_FGL为1.5kOe时的30°～40°附近的反转磁场急剧减少至H_k的10％左右，因此辅助效果飞跃性地提高，实效记录磁场梯度也达到1.5kOe/nm。实际上，通过改变FGL的膜厚或STO驱动用直流电流值等而进行与图7相同的模拟，也确认了若使FGL的膜厚为30nm，则可得到3kOe/nm左右的实效记录磁场梯度。由上可知，在微波辅助记录(FGL记录)中，能够将实效记录磁场飞跃性地提高至最大3kOe/nm左右。由H_y产生的微波辅助效果的观点也相同。

由于上述情况，关于磁场强度和磁场梯度，若能够将具有相互补充的关系的两者恰当地组合，实现如下情况，则能够补救各自的缺点，同时完全引出两者的优点：(1)设计成通过施加虽然较宽但与以往头相比极强的记录磁场直至反转磁场的极限，并使虽然强度较弱但尖锐的微波磁场与该基线(baseline)叠加，由此生成超过高矫顽力垂直磁记录介质的反转磁场的陡峭的实效磁场，进行磁记录，以及，(2)使垂直磁记录介质的磁化在发生微波辅助效果前不会在来自记录磁极的磁场中发生反转，并且在由FGL进行的记录完成后不会在来自记录磁极的较宽的磁场中减磁。

这就是本发明的主要要点，与其说是用来自FGL的高频振荡磁场(微波)辅助由磁极磁场进行的记录的“微波辅助磁记录”，还不如说是接近用记录磁场辅助由FGL进行的记录的“磁场辅助微波磁记录”这一概念。在该意思下，能够将本方式的概念称为第二代微波辅助记录。

(最优化法及效果)

使用反转磁场大致为11kOe的高矫顽力垂直磁记录介质(图3)，用磁头挑选用的自旋支架评价、挑选在图13～15中使记录间隙长为40nm的本发明的环型磁头，并按以下的步骤将所述环型磁头搭载于图18所示的磁存储装置而确认了本发明的效果。

即，首先使用高矫顽力垂直磁记录介质，用磁头挑选用的自旋支架在使空隙为1.5nm的情况下进行了磁头的记录再现实验、挑选。接着，对于符合标准的磁头，求出其临界记录电流I_WC(0)、偏压记录电流I_WB(0)及可得到大致最大的输出(饱和输出，E_max)的STO驱动电流I_STO(0)、以及有效的磁道宽度MCW(MagneticCoreWidth)。这里考虑如前所述的反转磁场分布等，优选将偏压记录电流I_WB(0)的值调整为：在使STO驱动电流关闭而仅通过I_WB(0)进行记录再现的情况下，其再现输出为饱和输出E_max的10％以下，更优选为5％以下。此外优选根据需要用与上述合格品相当的磁头挑选磁盘。另外，本发明的介质在以往型的主磁极型垂直记录磁头中几乎不能进行记录再现，因此磁头、垂直磁记录介质挑选用的测定器(自旋支架等)具备本发明的调整步骤。

接着，在具有设置多片磁盘而同时记录高品位的伺服信号的功能的介质伺服磁道写入器中(mediaservotrackwriter)组装入多片上述磁盘，使用通过与上述相同的步骤求出的偏压记录电流I_WB(0)及STO驱动电流I_STO(0)，参考MCW的值而记录规定的伺服信息，其中，介质伺服磁道写入器包括：将具有配置在环型磁极记录间隙内且用于在数据记录时在磁盘上施加高频磁场的STO的多个磁头设置于对干扰提高了刚性的高刚性悬架及高刚性臂上而成的记录再现功能部(根据需要也设置有阻尼器)；护罩(shroud)等磁盘颤动振动抑制机构；高惯性磁矩执行机构(momentactuator)；在数据记录时将与向垂直磁记录介质的记录界限下限大致相当的磁动势提供给环型磁极的至少一套记录信号提供机构；以及在数据记录时借助STO而在磁盘上施加高频磁场的至少一套驱动控制机构等。关于伺服信息的记录，例如以规定的原盘信息为基准首先等速地将螺旋状基准图案(referencespiralservotrack)记录于垂直磁记录介质上，在此基础上将由4脉冲串(4-burst1/2or2/3pitchservoburstpattern)1/2、2/3间距、相位差脉冲串图案(differentialphaseservoburstpattern)等构成的伺服信息记录于垂直磁记录介质的整个面上。这里记录再现电路系统等在所述自旋支架和该介质伺服写入器中不同，因此适当记录条件在所述自旋支架和该介质伺服写入器中不同。此外为了提高生产效率，也存在磁头或垂直磁记录介质的评价只进行抽样检查或简单检查的情况。因此，为了得到适于本发明的窄磁道记录的最高品质的伺服图案，希望通过根据垂直磁记录介质而提供了与自旋支架相同功能的介质伺服磁道写入器本身，根据需要适当评价、调整I_WB(0)、STO驱动电流I_STO(0)、MCW等关键参数。

然后，将两个上述本发明的磁头、一片垂直磁记录介质组装入图18所示的本发明的2.5型或3.5型的磁存储装置中，首先，对于介质侧的伺服磁道轨迹与磁存储装置的旋转轨迹的不一致，在各区域对由于芯错位导致的最初离心进行RRO(RepeatableRunOut，重复偏离)修正，对高度的离心进行前馈修正，然后评价了记录再现特性。其结果是，记录磁道宽度在图13、图14、图15的装置中分别为27nm、25nm、23nm。环型头的磁极宽度T_WW在图13的情况下为100、80nm，在图14的情况下为100nm、65nm，在图15的情况下为100nm、50nm，确认了任一装置的记录磁道宽度都分别由各自的STO元件宽度W_FGL24nm、22nm、20nm决定，能够实现飞跃性的窄磁道化。另外确认了S/N也可得到比在图36所示的比较例的主磁极型磁头中的值高2dB的值，与通过自旋支架的评价相同，不仅是在高磁道密度化，在高S/N化中也显示了优良的特性，能够提供大容量的装置。

此外，将本发明的磁头和以往型ECC介质组装入本发明的磁存储装置而评价了特性之后，得到了比以往的主磁极型磁头和以往型ECC介质的组合高1dB左右的性能，确认了具有本发明的磁头、本发明的磁头驱动装置的磁存储装置及其调整方法表现优良的效果。

另外，即使以各自的结构更换图13～15的各构成要素，例如TFC22的位置、磁极构造、再现元件材料、FGL的宽度、位置等，也得到了相同的效果。

在本实施例中，使用未在滑块上搭载双级执行机构的例子进行了说明，但毫无疑问，在将例如由压电元件构成的双级执行机构搭载于悬架的情况下，只要追加所述调整机构即可，最优化的基本方法没有变化。此外在本实施例中示出了一个垂直磁记录介质、两个磁头滑块的情况，但也可以对应一个垂直磁记录介质而具有一个磁头滑块，此外也可以根据目的而将垂直磁记录介质、磁头适当地增加至多个。此外，在本实施例中以磁盘装置(HDD)为例说明了本发明的结构，但毫无疑问也能够适用于磁带装置等其他磁存储装置。

[实施例6]

如上所述，可知本发明的磁头、磁存储装置在本质上具有高磁道密度化优良的基本特性，能够提供大容量的装置。然而，在磁存储装置的量产时，实际的垂直磁记录介质的磁特性或星形线曲线由于制造偏差或环境温度等而变化。此外在磁头中也存在由记录磁极或高频振荡元件的制造工艺偏差引起的性能偏差或环境温度依赖性。如能够从比较例中由于写入扩宽而难以实现窄磁道化的情况容易地了解那样，虽然在以往的微波辅助记录方法中完全不是问题，但在本发明的窄磁道化记录方式中，抑制图9所示的反转磁场95等的变化，并抑制写入渗出、写入扩宽是需要实施对策的本发明固有的课题。即，为了最大限度地引出微波辅助记录方式的优点，并且以不会由于写入扩宽而使相邻磁道的记录信息劣化的方式进行作为本发明的特征的高磁道密度的记录再现，需要补偿由记录头或垂直磁记录介质的制造工艺偏差引起的性能偏差，并且需要在装置水平对由向垂直磁记录介质的记录磁化过程决定的记录磁化状态确定位置(图3的☆标记)进行微调整。

以下，说明在图13～15中说明的垂直磁记录介质和本发明的磁头的组合中，流向记录磁极22(线圈23)的记录电流I_WB、STO40的驱动电流I_STO、及基于TFC02的空隙修正的方法，还说明为了实现即使在相邻磁道上进行多次记录的情况下，窄磁道的磁化状态在来自宽幅的环型磁芯的记录磁场中实质上也不会劣化，从而将装置参数进行调整、最优化，以高的装置组装成品率提供高性能、大容量、高可靠性的磁存储装置的方法。

(最优化方法及效果)

将在挑选试验中合格的垂直磁记录介质和本发明的磁头组装入具有本发明的头驱动控制装置的1.8型、2.5型、3.5型等的磁存储装置中，并在磁存储装置中进行包括伺服磁道写入器在内的磁存储装置的调整的、本发明的实施例的流程图如图23所示。在本实施例中，在滑块上搭载有MEMS型的微执行机构，在磁存储装置中搭载有其控制系统。这里，各装置的转速为4200rpm、15000rpm、7200rpm，但也可以是5400rpm、10000rpm、5400rpm，或者也可以是可变的。此外垂直磁记录介质和磁头的搭载数为1和2、2和4、5和10，但毫无疑问也可以是其他的组合。

如图25的时间图所示，在本实施例的头驱动控制装置中，至少根据指示信息记录的写入门的输入设定记录信号提供机构和STO驱动控制机构的动作定时、其通电的电流波形和电流值、空隙控制电力、以及流向记录磁极的记录电流等。在使用该头驱动控制装置、及四个所述磁头、两片垂直磁记录介质而组装成图18的磁存储装置之后，首先在垂直磁记录介质的规定区域，在施加有预先确定的偏压记录电流I_WB(00)及STO驱动电流I_STO(0)的状态下，调整TFC的输入电力(P_TFC(0))以确保STO与垂直磁记录介质相距规定的空隙(在本实施例为1.2nm)。该过程例如如下地进行：依次将电力供应给TFC，当检测到TFC与垂直磁记录介质的接触后，从此时的输入电力中减去与规定的空隙相当的电力。另外，事前已明确了空隙、热膨胀量与供应给TFC的电力量之间的关系。

接着，确认在上述初始设定的偏压记录电流I_WB(00)、STO驱动控制电流I_STO(0)、TFC输入电力P_TFC(0)下能否进行充分的记录，在在该基础记录电力下不能通过STO进行充分的记录的情况下，追加5％左右的记录电流而重复上述操作直至得到充分的输出，从而决定偏压记录电流I_WB(0)。在决定了偏压记录电流后，以记录STO宽度(MCW)的值为参考，在I_WB(0)、I_STO(0)、P_TFC(0)下将伺服信息记录于垂直磁记录介质的规定位置，根据需要再次评价MCW的值，基于最终确认的MCW的值，将由1/2间距图案、位相差图案、空伺服图案(null-servopattern)等构成的伺服信号记录于磁盘的整个面上。另外在本发明的任一工序中，都通过标准的方法控制微执行机构。另外，位相差图案特别优选为即使信号振幅较小也可得到高的定位精度、预见今后进一步的窄磁道化的伺服图案。另外，优选将以上的控制用功能作为记录伺服信息的本发明相对应的伺服磁道写入器(STW：ServoTrackwriter)功能而特别设置在磁存储装置中。

接着，在从垂直磁记录介质内周到外周范围内的各区域(圆周方向的区域)中的规定的磁道位置或区域(zone)，以图24所示的用于I_WB、I_STO最优化的表中记载的偏压记录电流I_WB(m)、STO驱动电流I_STO(n)的各组合来改变I_WB、I_STO并评价记录再现特性，决定数个输出、覆盖(O/W)、位错误率等规定性能特别良好的组合。另外图24的表的值作为参数控制用表(参照图26)而储存于存储器518中，根据需要在寄存器514中设定适当的必要参数而进行评价。得到的参数储存在缓存521或存储器518中。此外，在此示出了使I_WB一定而改变I_STO的例子，但也可以是使I_STO一定而改变I_WB的操作。但多数情况下前者可得到更稳定的结果。

接着与上述步骤相同地，作为I_WB的偏压记录电流，决定ATI、FTI等相邻磁道记录干涉特性最少的电流值。即，使STO驱动电流I_STO为零(＝I_STO(1))而只向记录磁极通电，评价再现输出的记录电流依赖性，求出再现输出变为最大输出E_max的规定值MIN(例如E_max的5％)以下的记录电流I_WB，在所述的组合中选定包含该I_WB的组合。在存在多个组合的情况下，将最低的I_WB的组合选定为最优值。在此也可以同时评价相邻磁道记录干涉特性(ATI(adjacenttrackinterference)、FTI(fartrackintergerence))，选定得到最好的耐ATI特性的最优的I_WB(m)、I_STO(n)的组合。另外在前者的方法中，在万一ATI不满足规定值的情况下，可以适当降低上述MIN或I_WB的值而进行调整、同样的最优化、性能确认。得到的参数储存在缓存521或存储器518中。

接着对于该参数的组合，再次测量供应给TFC的电力P_TFC和空隙，若空隙错位超过装置标准的规定值(这里为1nm)(输入电力P_TFC(i)不在规定值的范围内)，则将记录电流I_WB降低一个水准并将向STO的通电量I_STO最优化，再次评价空隙是否位于规定范围内。重复该过程直到空隙变为规定范围内，决定I_WB、I_STO、P_TFC的最终的最优值。另外，虽然在此并未说明，但补偿记录电流I_W定时的、所谓写前补偿(writepre-compensation)也根据记录图案自动地进行。以上的最优值作为参数表而被储存于存储器部518，在记录再现动作时通过MPU而在头驱动控制装置的寄存器中被适当地设定，用于控制磁存储装置动作。

在对进行了以上调整的本实施例的磁存储装置的特性进行评价之后，确认了磁道密度、记录密度都极为良好，在本实施例的各磁存储装置中分别为2.2Tb/in²、2.5Tb/in²、2.8Tb/in²的记录密度，确认了能够实现以往的微波辅助技术的1.5倍左右的高记录密度。另外在同一磁道上重复200次记录再现而评价了相邻磁道上的位错误率(BitErrorrate)，在图13、图14、图15的实施例装置中任一装置的情况下，劣化量都在误差范围内，认为在实用上不会产生成为问题的劣化。另外，确认了磁存储装置的制造成品率也比以往技术高20个百分点以上，确认了能够以高成品率得到大容量、高可靠性的磁存储装置。另外，在使微执行机构工作的情况下，与未工作的情况相比，定位精度或性能提高了15％左右，因此特别优选使微执行机构工作。

另外，确认了在具有本发明的头驱动控制装置的磁存储装置中搭载了用VCM评价的矫顽力为5～5.5kOe左右的垂直磁记录介质的情况下，能够实现1.1Tb/in²、1.2Tb/in²、1.4Tb/in²的1Tb/in²左右和1Tb/in²以上的记录密度。

[实施例7]

在本实施例中表示本发明的其他高磁道密度磁存储装置的例子。

使用在图13说明的结构中使其记录间隙部22附近的构造成为图27～30所示的构造的磁头、在图14中说明的高矫顽力垂直磁记录介质、以及本发明的头驱动控制装置等，组装成图18所示的本发明的磁存储装置。在图27～30中，上方的图为侧剖视图，下方的图为从ABS面观察到的图。

这里，第一、第二记录磁极22、24通过电镀法而形成了单层的高饱和磁通量密度(highsaturationmagneticfluxdensity)的CoFe软磁性膜。图27是将STO40(特别是FGL)设置在第一、第二磁极22、24的大致中央，有效利用了记录磁场与FGL对称的特性的构造。图28是使STO40(特别是FGL)的位置相对于间隙中央不对称，例如将FGL设置于第一磁极22附近的构造。图29是使第二磁极成为具有与STO相同的磁道宽度的突起部的构造，使STO40(特别是FGL)靠近该突起部而设置在第一、第二磁极的大致中央或第二磁极附近，使基于记录磁化的记录磁场区域和FGL的辅助磁场区域大致一致的构造。图30是形成为在第二磁极上具有比STO的宽度宽的凹部的构造，将STO40(特别是FGL)设置成实质上被该凹部包围，使FGL的侧磁场更陡峭的构造。另外为了使第一、第二磁极与STO驱动用端子连通，形成STO与磁极通过导电性材料60a、60b而被电连接，且在磁头的后间隙部(图1的27附近)被电绝缘的构造。这里使FGL的宽度W_FGL为40nm，使再现元件宽度T_wr为33nm，使环型记录磁极22a的宽度T_WW为120nm。

磁存储装置为高度大致5mm、5400转、一片垂直磁记录介质、一个磁头的2.5型HDD，以及高度26.1cm、5400转、五片垂直磁记录介质、十个磁头的3.5型HDD。另外根据图23所示的流程图，进行了包括由磁存储装置进行的伺服磁道写入在内的磁存储装置的调整。在评价了这些磁存储装置的特性之后，确认了在图27～30的任一构造中，都与实施例5相同，记录磁道宽度由FGL的宽度决定，记录磁道宽度分别为44nm、43nm、42nm、42nm，能够实现良好的窄磁道微波辅助记录，特别是在图29及图30的构造中，记录磁场宽度的扩宽抑制效果高，证实了更高的窄磁道效果。与图27的构造相比，S/N在图29及图30的构造中高1dB，显示最优良的特性，在图28的构造中良好，高0.5dB，显示了稍稍良好的特性。

另外搭载在上述记录部结构中将再现元件12的宽度缩窄20％并进行了再现元件特性的严格挑选后的磁头、在图15说明的结构中将矫顽力提高了10％的高矫顽力垂直磁记录介质、本发明的头驱动控制装置等，并将使磁道间距缩窄20％的瓦记录方式(ShingledWriteRecording)和图23所示的流程图的调整法组合而对装置进行了组装、调整。其结果是，确认了能够以比FGL的磁道宽度窄的记录磁道宽度进行记录，能够实现比所述装置高20％左右的磁道密度、高10％左右的线记录密度。通过将该装置与带有阻尼器的高刚性悬架、高刚性臂、抑制垂直磁记录介质的旋转振动的装置护罩等组合，能够将定位精度提高15％，能够实现适合瓦记录方式的高精度定位。

[实施例8]

在本实施例中说明能够提供不仅在室温下的工作，在装置保证温度范围全区域内都具有优良特性的装置的磁存储装置的实施例。

垂直磁记录介质的矫顽力以大约20Oe/℃变化。因此，在室温下6kOe左右的高矫顽力垂直磁记录介质中，当磁存储装置的环境温度从80℃变化为-20℃时，其矫顽力变化2kOe。若像这样矫顽力由于外部环境变化而变化30％左右，则磁化反转星形线曲线发生很大变化，因此如图9中详细说明的那样，作为决定磁化反转的基础的实效磁场、磁动势的适当值也发生很大变化以适于高磁道密度记录。因此，在能够通过第二代微波辅助记录方式实现窄磁道记录的本发明中，追随温度变化而调整磁动势变得特别重要。

本实施例的磁存储装置是使用实施例1～7中说明的磁头、垂直磁记录介质并与实施例5、6相同地组装成的磁存储装置，但另外作为追加功能，具有借助外部环境及装置内部环境检测功能，根据检测到的装置外部及内部环境变化的信息而将各参数进行再调整的修正功能。在本实施例中，通过将具有如下功能的头驱动控制装置(R/W-IC)搭载于图18的磁存储装置而实现了上述功能：以磁盘装置HDD的形态为例，根据由在设置于图18所示的HDD磁盘外壳内的信号提供用布线部FPC507上设置的温度传感器等检测的环境温度，调整特别是偏压记录电流I_WB、STO驱动控制电流(根据需要也可以是控制电压)、TFC驱动电力的功能。

偏压记录电流的调整使用本功能而如下地进行。即，在装置制造时，在使环境温度变化时的初始制造试验时等，按照温度进行记录电流的最优化，抽出装置固有的参数并将其作为温度参数表而保管于存储器518、519中。然后，在装置出货后的装置使用环境中，在装置内部环境温度产生一定量变化的情况下，将该参数在头驱动控制装置(R/W-IC)的寄存器中进行设定，改变适当记录条件。另外，作为更简单的方法，也可以将温度区域分割为例如五个，在各温度区域如图31所示地调整例如偏压记录电流I_WB。这里在本实施例中，使区域分割温度为-10度、10℃、30℃、55℃。

在图32中表示在装置工作环境发生变化的情况下，将温度区域分割成Q+1而调整偏压记录电流、STO驱动电流、TFC输入电力的、本发明的参数设定的更一般的实施例的流程图。

首先，将整个温度区域根据T₁、T₂、...、T_Q的边界温度分割成Q+1(Q：0、1、2、...)的区域。在Q＝0的情况下不进行分割。将各温度区域T≤T₁、...、T_q-1＜T≤T_q、...、T_Q＜T定义为各自的温度区域A[1]、...、A[q]、...、A[Q+1]。

首先，在磁存储装置的制造工序中通过图23所示的流程决定各参数，将偏压记录电流、STO驱动电流、TFC输入电力的初始值分别设定为I_WB(IN)、I_STO(IN)、P_TFC(IN)。另外，在其制造工序或检查工序等规定的工序中，决定上述温度区域内的适当的代表点，预先根据图23所示的流程求出在这些代表温度下的最优的参数，并将其作为参数表保管于存储器518等中。然后，在温度变化为超过规定的设定值的情况下，将该参数在头驱动控制装置(R/W-IC)的寄存器中进行设定，将适当记录条件最优化。另外，也可以在参数表中登录装置内常温30℃下的参数，在记录再现时使用温度传感器读取装置内温度T，算出温度T与常温的温度差ΔT，加上与预先使用多个试样通过实验求出的、每单位温度的平均的变换系数相乘而求出的温度修正值来进行温度修正，决定各温度下的参数。

接着，在野外的磁存储装置的实际工作环境中，若外部环境温度发生变化，包围磁存储装置的记录磁头及垂直磁记录介质的装置内部环境温度T变为温度区域A[q]，则将向记录磁极接通的偏压记录电流变更为与各自的温度区域相对应的电流值I_WB(q)，进行记录再现。通常，TFC设定值或STO驱动电流的最优值也根据温度发生变换，因此更优选为也联合调整TFC输入电力P_TFC或STO驱动电流I_STO。此外在进行调整的情况下，稳定之前的时间常数较长，为0.1～0.2ms左右，首先进行TFC的控制电力的变更等错开动作定时而进行参数变更极为重要。

另外，这里示出了在各区域以一个代表参数进行工作的例子，但也可以将参数内插或外插，或者将各参数用近似曲线近似，根据其近似式决定该温度下的参数值，将工作条件设定为该参数值，并且更优选这些方法。此外，在本实施例中重视性能，在环境温度变化了2℃以上时就变更了设定值，但也可以根据用途变更初始设定，也可以提供适当的学习效果。

将在记录磁场宽度的扩宽抑制效果高的图27的磁极构造中使FGL为30nm、使记录磁极宽度为80nm的环型微波辅助磁头和使FGL、主磁极宽度都为30nm的以往的主磁极型磁极的微波辅助磁头搭载于搭载有本发明的头驱动控制装置的磁盘装置，首先使用图41所示的实效各向异性磁场为12kOe的垂直磁记录介质，在各温度下评价其特性。其结果是，在矫顽力变高的低温区域，任一种头中的微波辅助效果都变得更大，例如在-10℃下，以往的主磁极型磁头和本发明的环型磁头的记录磁道宽度分别为35nm、33nm，分别改善了1.5位、3位左右的SER。但是，在以往的主磁极型磁头中，存在即使是在室温下的评价合格品，也由于制造时的加工工艺的偏差(STO高度等)，存在10个百分点左右的低温下的微波振荡动作变为不良、或没有发现大的性能提高的产品。其原因是，由于记录间隙部内的STO驱动磁场的方向、分布很大，因此FGL振荡特性的温度依赖性显著地变大。与此相对的，在本发明的环型微波辅助磁头中，完全没有发现这样的不良、劣化。此外在高温下，任一种头都没有发现问题。如上所述，能够确认在本发明的环型头中，对温度环境变化具有优良的特性。

接着，在使用图3的实效各向异性磁场H_k为16kOe的垂直磁记录介质进行相同的评价之后，确认了在比较例的主磁极型磁极的微波辅助磁头中，覆盖(O/W)为20dB以下，不能进行充分的记录，与此相对的，在本发明的环型微波辅助磁头中，如实施例2中说明的那样，能够确保40dB以上的极高的O/W，能够进行充分的记录。

因此，在搭载有本发明的环型微波辅助磁头的磁盘装置中，在各温度下实施本实施例的调整的情况下和未实施本实施例的调整的情况下，评价了垂直磁盘的整个区域的平均的SER。其结果是，确认了虽然在只通过来自环型头的磁场进行记录，只调整了来自环型头的磁场的大小的情况下，O/W最大为20dB(55℃)～10dB(-10℃)左右，不能进行充分的记录，但是在与微波同时地根据本实施例的调整法调整了环型头的偏压电流、偏压磁场的情况下，在-10℃时SER提高两位。另外确认了在高温下，在未进行调整的情况下，在由于向磁头通电引起的发热导致磁极突出、空隙达到偏差的下限的磁头中，存在垂直磁记录介质与磁头接触，头或介质产生3～5％左右的比例的磨损的情况，在特性劣化、可靠性方面产生问题，但通过本调整法，能够不引起SER或O/W的劣化地确保空隙具有富余，不会产生可靠性的问题。

通常，磁存储装置内的温度变化缓慢且能够通过上述实施例的调整进行应对，但在恶劣的环境中产生了急剧的环境温度变化的情况下，存在不能完全追随环境温度变化的情况。在这种情况下，在垂直磁记录方式的磁存储装置中，多由于温度敏感度比再现功能高的记录功能的关系产生问题，记录功能的对策有效。使用设置在磁盘外壳外部的温度传感器检测外部环境温度的变化，并与内部环境温度进行比较，由此使用预先通过实验求出的预测式计算出根据温度变化预测的磁盘外壳内部的特性变化、一定时刻后的必要参数。然后，以根据存储器在头驱动控制装置的寄存器中适宜地储存并补偿适当的参数的方式至少变更偏压记录电流、STO驱动电流，使用参数表将适宜的偏压记录电流、STO驱动电流控制成与稳定温度相对应的设定值直到特性过渡地变化并稳定，由此能够使由于在特性变化时进行再记录等旋转等待(5ms左右的浪费)动作导致的性能的劣化达到最小限度。另外，对于不能追随缓急变化地变为过剩的偏压电流、空隙减小、头磨耗、可靠性劣化等问题也能够进行应对，能够格外提高装置的鲁棒性。

同样，在产生了急剧的气压变化的情况下，在外壳内外设置气压传感器，由此与根据气压变化预测的空隙变化相对应地，如在之前的实施例中说明的那样，将预测的适合的参数根据存储器储存于头驱动控制装置的寄存器中，变更偏压记录电流、STO驱动电流、TFC输入电力，适当地控制适宜的偏压记录电流、STO驱动电流直到空隙过渡地变化而追随气压变化，由此在该情况下也能够同样地使性能的劣化达到最小限度，能够格外提高磁存储装置的鲁棒性。

另外，在记录性能突然劣化的现象在一定时期内重复，怀疑是成为了有机物异物(油迹(smear))附着导致HGA的浮起量、空隙暂时变化的状态的情况下，退避至规定的区域而除去异物，或者将偏压记录电流、STO驱动电流调整至与该空隙相当的值直到恢复到原来的状态，由此能够格外提高磁存储装置的鲁棒性。

在上述实施例中以磁盘装置(HDD)为例说明了本发明的结构，但也能够适用于磁带装置等其他的磁存储装置。

[实施例9]

在图33中表示本发明的微波辅助磁头的另一实施例。表示将该磁头和在图15中说明的垂直磁记录介质组装入图18的磁盘装置，并与由在设置于磁盘外壳内的信号提供用布线部FPC上设置的温度传感器等检测的环境温度的变化相对应地，调整偏压记录电流I_WB、TFC输入电力P_TFC、STO驱动电流I_STO的另一实施例。

本实施例的磁头构成为在图15的基本结构中，使线圈匝数为4，将TFC元件02e、02f分别设置于记录元件侧、再现元件侧，能够分别调整记录元件、再现元件的空隙。由于与来自环型磁极的记录磁场的空隙依赖性相比，高频磁场的空隙依赖性特别大，因此这样的设置对于性能改善有效。这里两个TFC可以独立地设置布线，但为了使记录头、再现头双方在工作时变为最下点，分别使用NiCr、W等电阻值不同的材料，或者改变组成、线宽或膜厚来调整电阻值，并且分别将TFC元件的位置最优化，使两者串联连接地工作，由此能够减少端子数。

在图18所示的磁存储装置中组装入六个使上述滑块成为HGA后的部件、三片在图15中说明的2.5型垂直磁记录介质、每分15000转的3.5型的壳体，并通过实施例6中所述的方法进行了调整。另外本装置在制造时通过实施例5中说明的方法进行了调整，并且用与实施例6的方法相同的方法在-10℃、10℃、30℃、55℃、及80℃下求出了最优的TFC输入电力、偏压记录电流I_WB、及STO驱动电流I_STO。进而把将这些值平滑地连接的近似曲线、例如4次近似曲线的系数储存在了参数表中。在图34中表示各温度下的参数的设定结果，可知在低温时偏压记录电流I_WB、TFC输入电力P_TFC、STO驱动电流I_STO都被设定为线性良好地增大，整体的控制系统稳定。关于图中的星标记、菱形的数据将在实施例10中说明。此外可知，TFC02e、02f也显示相同的温度依赖性，即使串联布线也没有问题。这里，也可以与实施例8相同，在参数表中登录装置内常温30℃下的参数，在记录再现时使用温度传感器读取装置内温度T，算出温度T与常温的温度差ΔT，加上与预先通过实验求出的、每单位温度的变换系数相乘而求出的温度修正值来进行温度修正，决定各温度下的参数。

在本实施例的磁记录装置中改变温度环境而进行了评价，在任何温度下，记录、再现元件的空隙的平衡都良好，记录再现条件能够适当化，因此与TFC元件为一个的实施例9的情况相比，各温度下的平均的SER在所有温度下提高0.5位左右，确认了良好的工作。另外即使在具有本发明的磁头驱动装置的磁存储装置中搭载本发明的磁头和在现有标准中使用的垂直磁记录介质，也发现了相同的效果。

[实施例10]

在以往的垂直磁存储装置中，当以高频使记录元件励磁(高密度记录)时，由于磁损耗导致记录元件发热到与TFC程度相同，磁极部突出。因此通常，在以这样的通电记录动作为前提的热平衡状态下调整、设定TFC的输入电力(即主磁极突出量、空隙)。因此，存在以下严重的问题：在磁存储装置处于低温停止状态、或者在低温或常温下跟随一定时间等的非记录动作状态的情况下，即使根据来自主系统的记录再现命令而以从HDC输出的写入门的定时开始向记录元件通电、记录，也由于主磁极相对收缩导致主磁极与介质的空隙较大，在记录刚开始后就陷入记录不良。

来自FGL的高频磁场小于来自主磁极的记录磁场，此外其间隔(空隙)依赖性也大于来自主磁极的记录磁场。因此可知在由主磁极型磁头进行的微波辅助记录的初始研究时，该现象在以往的微波辅助方式中成为更严重的问题。在本实施例的磁存储装置中，充分利用即使向环型磁芯接通偏压记录电流也不会引起垂直磁记录介质的减磁等这一特征，在记录之前以规定的定时接通偏压记录电流，并在记录动作开始时进行调整以使元件温度、空隙变为实用上不会产生问题的值，由此能够解决本问题。

以下，以本发明的第二代微波辅助记录方式的磁存储装置处于低温停止状态或者低温或常温下的非记录动作状态等时，从计算机等主系统发出了记录再现命令的情况为例说明本实施例的调整方法。

在以往的磁存储装置中，以从HDC输出的写入门的定时开始记录动作。写入门被供给至头驱动控制装置，只具有将与记录信息相应的记录电流供给至磁头的标准功能。因此在本实施例中，将与来自计算机等主系统的记录再现命令直接对应地供给预备动作电流和偏压记录电流的功能赋予了图18中所述的磁存储装置的磁头驱动控制装置508。另外如下所述，使用该功能构成与主系统的接口，根据来自作为磁存储装置的主控制装置而实行记录再现动作控制、磁头的定位伺服控制等的MPU510的直接命令，通过头驱动控制装置508将预备动作电流供给至磁头，并且配合从HDC511输出的写入门的定时开始记录动作。MPU在包括在头驱动控制装置中的各种寄存器中独立地设定头驱动控制装置的动作所需的信息(参数)即预备电流值及其电流图案、偏压记录电流值、过调量值、驱动电流值(驱动信号的电平)等。

将具有以上功能的磁存储装置用实施例5、6中所述的方法进行组装、调整而成为本实施例的磁存储装置。以下，说明本装置的基本动作。装置动作通过使用外壳内的温度传感器测定记录磁极、高频磁场振荡元件和垂直磁记录介质的环境温度而开始。为了简单，对于环境温度为0℃的情况，使用图18的装置结构图、图34的设定参数图、图25的时间图，说明磁存储装置处于一定时间记录动作停止状态，并从该状态开始记录动作的本发明的调整顺序的概要。

当从计算机等主系统向MPU510发出命令时，使用通过实施例9中说明的调整法求出的图26的参数表，决定对于环境温度最优的电流值I_WB及I_STO、以及TFC输入电力P_TFC的值的组合(图34的☆标记)以在位于介质规定的区域Z_j的记录磁道上的规定的扇区上用磁头H_i进行记录。该参数决定动作也可以在装置进入一定时间停止状态时等实施。另外在图25中示出了在跟随时TFC也供应该电力而待机的例子，但在待机时间超过了规定的时间的情况下，根据该待机时间阶段性地降低输入电力，若与记录命令同时供应P_TFC，则能够避免由跟随时的头接触磨耗等导致的耐滑动可靠性劣化，因此更优选与记录命令同时供应P_TFC。但是，在使TFC动作之后，热变为稳定状态而使磁极突出量变为恒定需要0.1ms左右的时间，因此需要在记录动作开始之前以该规定时间推迟记录动作开始。

从MPU510向头驱动控制装置508发出向TFC02e、02f接通0℃下的上述TFC输入电力P_TFC(图34的☆标记)、向环型磁芯接通偏压记录电流I_WB的规定值(图34的☆标记)的预备动作电流I_PR的命令。在图25中示出了使I_PR为I_WB的75％的情况。此时，只要预备动作电流的信号图案是平均的记录图案，则可以是任意的图案，但优选为了尽可能减小记录电流的绝对值而提高记录频率，这里是1T的最短位图案(101010··)。另外过调量也可以是记录时的设定，但也可以根据情况进行适当调整。此外，信号STO驱动电流I_STO为零，或者施加逆向的微小电流(图34的☆标记)。另外，优选是这些规定值在事前通过实验而评价、决定，并以能够根据需要适宜地学习后再决定的方式进行程序设计。

另外以如下方式进行设定：以适当的定时、延迟时间T_WG向HDC511发出命令以将用于指示记录定时的写入门输出至R/W通道509，根据该记录定时向STO接通规定值的I_STO，另外以记录定时向环型磁芯接通包含记录信息的偏压记录电流I_WB而进行记录。从向记录磁芯通电到温度变为稳定状态的时间根据记录条件而不同，大约为0.01～0.1ms左右，因此直到变为记录再现元件的周边温度变为大致稳定状态、能够进行稳定的记录的延迟时间t_WG根据装置的外部环境、周速、传递速度而在数扇区(最大0.1ms)左右的范围内进行调整，由此能够完全避免所述记录不良的问题。在图25中示出了在4kB扇区格式的情况下延迟2扇区的例子，但也可以延迟1扇区。另外，为了STO的稳定振荡，优选使接通I_STO的定时比接通记录偏压电流I_WB的定时早t_B，相反地，为了消除写入不良，优选使I_STO的通电结束的定时延迟t_A。该延迟时间或定时时间可以在装置的用途或制造时的工艺设定时适当化，初始设定为一定值，也可以是能够根据装置使用环境适宜地调整。另外毫无疑问，在稳定状态下这样的调整不是特别必须的。此外尝试通过TFC调整突出量，从而回避该问题，但在TFC通电后，突出量到达稳定状态的时间很长，大约为0.1～0.2ms左右，若在通过TFC的调整的基础上进行记录动作，则存在即使微妙地调整TFC电力，磁极也过剩地过于突出导致头磨损的情况，因此不优选通过TFC调整突出量。

以往，为了防止上述低温写出时的记录不良，不得不稍稍过剩地设定记录电流或TFC输入电力等，当稍微过剩时也有可能导致磁头与垂直磁记录介质接触，引起在磁头上附着异物、磨损或碰撞等HDI(HeadDiskInterface，头盘界面)问题，但在本实施例中能够避免该问题，能够将故障率减半。

另外，在磁存储装置从低温停止状态或非动作状态开始再现动作的情况下，也能够通过以与上述相同的顺序调整记录信息再现导通(gateon)(与伺服信息不同)的定时t_RG而进行应对。然而，在再现时使I_STO为零，或者施加了逆向的微小电流。其根据是与来自记录磁极的发热相比，记录时的STO通电时的发热量极少。在规定的定时不能进行记录或再现而是旋转等待的情况下，平均等待时间在4500rpm(转/分)时达到6.7ms，在5400rpm时达到5.6ms，在7200rpm时达到4.2ms，在10000rpm时达到3ms，在15000rpm时达到2ms。因此，根据如上所述地使写入门延迟直到变为稳定状态的本实施例，能够使性能不会极端劣化地使装置稳定动作。

在上述叙述中以问题很大的低温下的对策为例进行了说明，但虽然影响较少但在常温或高温下也相同。另外特别优选将本调整法与实施例8或实施例9所示的调整法组合，由此对于各种环境变化的鲁棒性整体提高，并且装置的设计自由度格外变高。在上述实施例中以磁盘装置(HDD)为例说明了本发明的结构，但毫无疑问也能够适用于磁带装置等其他的磁存储装置。

另外，本发明并不限定于上述实施例，也包括各种变形例。例如，为了易于理解地说明本发明，上述实施例进行了详细的说明，但并不限定于必须具有说明的全部结构。此外，能够将某一实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，此外也能够在某一实施例的结构中加上其他实施例的结构。此外，关于各实施例的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除、置换。

Claims (22)

1.一种微波辅助记录磁头，其具有：产生用于对垂直磁记录介质进行写入的记录磁场的记录磁极部、以及产生高频磁场的高频磁场振荡元件，

该微波辅助记录磁头的特征在于，

所述记录磁极部形成有以从记录间隙发出的面内记录磁场成分为主要的记录磁场成分的环型的磁芯，

所述磁芯被构成为对所述高频磁场振荡元件施加大致垂直的磁场；

所述高频磁场振荡元件设置在所述记录间隙内。

2.根据权利要求1所述的微波辅助记录磁头，其特征在于，

在以记录电流使所述磁芯励磁时能够进行记录的垂直磁记录介质上进行了静态记录时的该垂直磁记录介质磁化反转区域呈所述记录间隙的形状。

3.根据权利要求1所述的微波辅助记录磁头，其特征在于，

在所述磁芯中，后侧记录磁极的磁道宽度为40～250nm，间隙深度为40～700nm，记录间隙长为20～200nm。

4.根据权利要求1所述的微波辅助记录磁头，其特征在于，

所述磁芯的磁轭长为0.5μm以上、且4μm以下。

5.根据权利要求1所述的微波辅助记录磁头，其特征在于，

所述高频磁场振荡元件包括：隔着由非磁性体构成的结合层将两层高频磁场振荡层层叠而得的构成体、中间层、以及自旋注入层，电流从所述自旋注入层侧经由所述中间层向所述构成体侧流动。

6.根据权利要求5所述的微波辅助记录磁头，其特征在于，

所述结合层的膜厚为0.1nm以上且0.7nm以下、1.2nm以上且1.6nm以下、2.7nm以上且3.2nm以下中的任一种。

7.根据权利要求1所述的微波辅助记录磁头，其特征在于，

所述高频磁场振荡元件包括：由在面内方向具有易磁化轴的磁性膜构成的高频磁场振荡层、非磁性中间层、以及自旋注入层，

所述自旋注入层由使磁化在膜面的面内方向进行取向的磁性膜构成，并且所述自旋注入层以使该磁化与所述高频磁场振荡层的磁化反铁磁性地耦合的方式隔着所述非磁性中间层与所述高频磁场振荡层层叠，

使电流从所述高频磁场振荡层侧向所述自旋注入层侧流动，由此使所述高频磁场振荡层的磁化和所述自旋注入层的磁化边保持反平行状态边以高速旋转。

8.根据权利要求1所述的微波辅助记录磁头，其特征在于，

所述高频磁场振荡元件的宽度为3nm～100nm。

9.一种磁存储装置，其特征在于，包括：

微波辅助记录磁头，该微波辅助记录磁头包括：形成有以从记录间隙发出的面内记录磁场成分为主要的记录磁场成分的环型磁芯的记录磁极、设置在所述记录间隙内的高频磁场振荡元件、从垂直磁记录介质读取信息的磁再现元件、及对所述高频磁场振荡元件和所述垂直磁记录介质的空隙进行调整的热膨胀元件部；所述磁芯被构成为对所述高频磁场振荡元件施加大致垂直的磁场，

垂直磁记录介质，其被控制垂直磁记录介质的层结构或磁特性，形成在只有来自所述记录磁极的磁场中无法实现充分的记录、在重叠施加了来自高频磁场振荡元件的记录磁场时能够充分记录的高矫顽力结构；

对基于所述记录磁极及所述高频磁场振荡元件的记录动作以及基于所述磁再现元件的再现动作进行控制、处理的机构；以及

对所述热膨胀元件部的动作进行控制的TFC控制机构。

10.根据权利要求9所述的磁存储装置，其特征在于，

至少在所述记录动作时将比能够实现向所述垂直磁记录介质的记录的下限值小的记录电流提供给所述磁芯，

至少在制造工序中使所述记录电流、所述高频磁场振荡元件的驱动电流、及向所述热膨胀元件部提供的电力的各自的值调整为使该磁存储装置的规定区域的记录再现特性成为最优化的值。

11.根据权利要求9所述的磁存储装置，其特征在于，

在装置内具有温度传感器及/或气压传感器，当该磁存储装置的环境发生了变化时，对向所述磁芯提供的记录电流、所述高频振荡元件的驱动电流、及供应给所述热膨胀元件部的电力的值进行再调整。

12.根据权利要求9所述的磁存储装置，其特征在于，

在停止状态下接收到记录再现命令而进行记录再现时，在规定条件下预先向所述磁芯开始规定的通电，进而在规定的延迟时间之后根据指示信息记录的写入门的输入，使所述高频磁场振荡元件动作，接着使所述磁芯动作从而开始记录动作，其中所述停止状态是在规定的时间内没有来自上位系统的记录再现命令的状态。

13.根据权利要求9所述的磁存储装置，其特征在于，

在确认到基于由急剧的气压变化或污染导致的空隙变化而引起特性劣化的情况下，与根据输出变化等预测的空隙变化量相对应地变更向所述磁芯提供的记录电流、所述高频磁场振荡元件的驱动电流、及供应给所述热膨胀元件部的电力直到空隙恢复到初始值。

14.根据权利要求9所述的磁存储装置，其特征在于，

在确认到由急剧的温度变化导致的特性劣化的情况下，为了补偿根据温度变化预测的特性变化而调整向所述磁芯提供的记录电流、所述高频磁场振荡元件的驱动电流，以规定的方法使向所述磁芯提供的记录电流、所述高频磁场振荡元件的驱动电流转变为与环境温度相对应的设定值，直到特性稳定。

15.根据权利要求12所述的磁存储装置，其特征在于，

搭载有权利要求2所述的磁头。

16.根据权利要求9所述的磁存储装置，其特征在于，

搭载有权利要求15所述的头驱动控制装置。

17.一种头驱动控制装置，其包括：向记录磁极提供记录信号的记录信号提供机构、以及向高频磁场振荡元件提供驱动信号的驱动控制机构，

该头驱动控制装置的特征在于，

所述记录磁极形成有以从记录间隙发出的面内记录磁场成分为主要的记录磁场成分的环型磁芯，所述环型磁芯被构成为对所述高频磁场振荡元件施加大致垂直的磁场，

该头驱动控制装置具有下述机构，

以来自微处理器的直接命令将预备动作电流提供给环型磁芯，并在规定时间后根据从磁盘控制器输出的写入门的定时而提供适当的所述记录信号和所述高频振荡元件驱动信号。

18.根据权利要求17所述的头驱动控制装置，其特征在于，

具有寄存器，该寄存器保持供应给对所述高频磁场振荡元件和垂直磁记录介质的空隙进行调整的热膨胀元件部的电力的值、所述高频磁场振荡元件驱动信号的值、所述预备动作电流的值、所述记录信号的值、以及它们的动作定时的值。

19.一种头驱动控制装置，其包括：向记录磁极提供记录信号的记录信号提供机构、以及向高频磁场振荡元件提供驱动信号的驱动控制机构，

该头驱动控制装置的特征在于，

所述记录磁极形成有以从记录间隙发出的面内记录磁场成分为主要的记录磁场成分的环型磁芯，所述磁芯被构成为对所述高频磁场振荡元件施加大致垂直的磁场，

该头驱动控制装置具有下述机构，

基于来自设置在磁存储装置内外的温度传感器、或气压传感器的信息，在规定的定时将所述记录信号提供机构和所述高频振荡元件驱动控制机构的动作调整直到环境变为稳定状态。

20.一种用于控制磁存储装置的参数的确定方法，其在磁存储装置的制造工序中确定磁存储装置的控制参数，所述磁存储装置包括：微波辅助记录磁头，该微波辅助记录磁头包括：产生用于向垂直磁记录介质写入信息的记录磁场的记录磁极、设置在所述记录磁极的记录间隙内的高频磁场振荡元件、从所述垂直磁记录介质读取信息的磁再现元件、及对所述高频磁场振荡元件和所述垂直磁记录介质的空隙进行调整的热膨胀元件部；垂直磁记录介质，其被控制垂直磁记录介质的层结构或磁特性，形成在只有来自所述记录磁极的磁场中无法实现充分的记录、在重叠施加了来自高频磁场振荡元件的记录磁场时能够充分记录的高矫顽力结构；对基于所述记录磁极及所述高频磁场振荡元件的记录动作、所述磁再现元件的再现动作进行控制、处理的机构；以及控制供应给所述热膨胀元件部的电力的机构，所述记录磁极形成有以从记录间隙发出的面内记录磁场成分为主要的记录磁场成分的环型磁芯，所述磁芯被构成为对所述高频磁场振荡元件施加大致垂直的磁场，

该方法的特征在于，包括：

第一步骤，改变用于产生所述记录磁场的第一电流的值和用于产生所述高频磁场的第二电流的值的组合而在所述垂直磁记录介质中进行记录再现，确定能得到高记录再现特性的所述第一电流的值和所述第二电流的值的组合；

第二步骤，在根据在所述第一步骤确定的所述第一电流的值和所述第二电流的值而在所述垂直磁记录介质进行记录再现时，通过改变所述第一电流的值，确定与相邻磁道消磁效果最少的所述第二电流值的组合；以及

第三步骤，借助对供应给所述热膨胀元件部的电力进行控制的机构改变输入电力直到所述空隙变为规定值，同时改变在所述第二步骤确定的所述第一电流的值而在所述垂直磁记录介质中进行记录再现，从而确定能得到高记录再现特性的、所述第一电流的值和所述第二电流的值的组合。

21.一种用于控制磁存储装置的参数的确定方法，其在磁存储装置的使用环境中确定磁存储装置的控制参数，所述磁存储装置包括：微波辅助记录磁头，该微波辅助记录磁头包括：产生用于向垂直磁记录介质写入信息的记录磁场的记录磁极、设置在所述记录磁极的记录间隙内的高频磁场振荡元件、从所述垂直磁记录介质读取信息的磁再现元件、及对所述高频磁场振荡元件和所述垂直磁记录介质的空隙进行调整的热膨胀元件部；垂直磁记录介质，其被控制垂直磁记录介质的层结构或磁特性，形成在只有来自所述记录磁极的磁场中无法实现充分的记录、在重叠施加了来自高频磁场振荡元件的记录磁场时能够充分记录的高矫顽力结构；对基于所述记录磁极及所述高频磁场振荡元件的记录动作、所述磁再现元件的再现动作进行控制、处理的机构；以及控制供应给所述热膨胀元件部的电力的机构，所述记录磁极形成有以从记录间隙发出的面内记录磁场成分为主要的记录磁场成分的环型磁芯，所述磁芯被构成为对所述高频磁场振荡元件施加大致垂直的磁场，

该方法的特征在于，包括：

第一步骤，使用设置在装置内的温度传感器来测定所述记录磁极、所述高频磁场振荡元件及所述垂直磁记录介质的环境温度；

第二步骤，使用预先设定的参数表确定对于所述环境温度最优的、用于产生所述记录磁场的第一电流值和用于产生所述高频磁场的第二电流值及供应给所述热膨胀元件部的电力的值的组合；以及

第三步骤，使用在所述第二步骤确定的所述第一电流值、所述第二电流值及供应给所述热膨胀元件部的电力的值而进行记录再现。

22.一种用于控制磁存储装置的参数的确定方法，其在磁存储装置的记录再现动作开始时确定磁存储装置的控制参数，所述磁存储装置包括：微波辅助记录磁头，该微波辅助记录磁头包括：产生用于向垂直磁记录介质写入信息的记录磁场的记录磁极、设置在所述记录磁极的记录间隙内的高频磁场振荡元件、从所述垂直磁记录介质读取信息的磁再现元件、及对所述高频磁场振荡元件和所述垂直磁记录介质的空隙进行调整的热膨胀元件部；垂直磁记录介质，其被控制垂直磁记录介质的层结构或磁特性，形成在只有来自所述记录磁极的磁场中无法实现充分的记录、在重叠施加了来自高频磁场振荡元件的记录磁场时能够充分记录的高矫顽力结构；至少与来自主系统的记录再现命令直接对应地对预备动作电流通电动作、基于所述记录磁极及所述高频磁场振荡元件的记录动作、所述磁再现元件的再现动作进行控制、处理的机构；以及控制供应给所述热膨胀元件部的电力的机构，所述记录磁极形成有以从记录间隙发出的面内记录磁场成分为主要的记录磁场成分的环型磁芯，所述磁芯被构成为对所述高频磁场振荡元件施加大致垂直的磁场，

该方法的特征在于，包括：

第一步骤，使用设置在装置内的温度传感器来测定所述记录磁极、所述高频磁场振荡元件及所述垂直磁记录介质的环境温度；

第二步骤，使用预先设定的参数表确定对于所述环境温度最优的、用于产生所述记录磁场的第一电流值和用于产生所述高频磁场的第二电流值及供应给所述热膨胀元件部的电力的值的组合；

第三步骤，在来自微处理器的直接命令下接通所述环境温度下的设定热膨胀元件部输入电力、及向所述记录磁极的规定的预备动作电流；以及

第四步骤，根据在规定的定时输出的写入门而将规定值的驱动电流向所述高频磁场振荡元件通电，并在记录的定时将包含记录信息的偏压记录电流向所述记录磁极通电而进行记录。