CN105206286A - 磁盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁盘装置。本发明在高频加速磁记录中，提供可以进行更高速且稳定的记录的磁盘装置。根据实施方式，磁盘装置具备在记录介质的记录层施加记录磁场的主磁极(66)、对主磁极进行励磁的记录线圈(71)、在与记录介质相对置的介质对置面的附近相邻于主磁极而设置且使高频产生的自旋转矩振荡器(74)、在记录线圈供给记录电流的记录电流控制电路(70)、在自旋转矩振荡器供给一定的驱动电流的驱动电流控制电路(80)和相应于驱动电流的大小对记录电流的极性反转后的过冲量进行控制的过冲控制电路(77)。
Description
关联申请
本申请要求以日本专利申请2014—134094号(申请日：2014年6月30日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部的内容。
技术领域
该发明的实施方式涉及采用高频加速方式的磁盘装置。
背景技术
作为盘装置，例如磁盘装置具备配设于壳体内的磁盘、对磁盘进行支持及使之旋转的主轴电动机和对于磁盘进行信息的读/写的磁头。
近年来，以谋求记录密度的提高的目的，提出如下高频加速记录方式的磁头：在磁头的主磁极的附近作为高频振荡器而设置自旋转矩振荡器，从该自旋转矩振荡器在磁盘的磁记录层施加高频磁场。并且，提出采用如下驱动控制方式的磁盘装置：对于自旋转矩振荡器连续地供给作为恒定电平的第1电平的驱动信号，并仅记录信号的极性反转后的预定时间地将比第1电平高的第2电平的驱动信号供给于自旋转矩振荡器。
可是，在高速地对第1电平与第2电平的驱动信号以高速进行切换时，例如，通过开关噪声等产生的未意料的高电压施加于自旋转矩振荡器，不仅自旋转矩振荡器的振荡反而变得不稳定，而且根据情况，自旋转矩振荡器也有可能损坏。
发明内容
本发明在高频加速磁记录中，提供可以进行更高速且稳定的记录的磁盘装置。
根据实施方式，磁盘装置具备相对于记录介质的记录层施加记录磁场的主磁极、对所述主磁极进行励磁的记录线圈、在与所述记录介质相对置的介质对置面的附近相邻于所述主磁极而设置且使高频产生的自旋转矩振荡器、在所述记录线圈供给记录电流的记录电流控制电路、在所述自旋转矩振荡器供给一定的驱动电流的驱动电流控制电路和相应于所述驱动电流的大小对所述记录电流的极性反转后的过冲量进行控制的过冲控制电路。
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中的磁头、悬臂、记录介质的侧视图。
图3是对所述磁头的头部及磁盘的一部分进行放大而简要地表示的剖视图。
图4是表示所述磁头中的记录电流波形、自旋转矩振荡器驱动电流波形、自旋转矩振荡器的振荡动态的图。
图5是表示比较例涉及的磁头的记录电流波形、自旋转矩振荡器驱动电流波形、自旋转矩振荡器的振荡动态的图。
图6是表示在第1实施方式中对自旋转矩振荡器的振荡动态改变驱动电流进行了测定的情况下的振荡强度与振荡频率的关系的图。
图7是表示第2实施方式涉及的磁盘装置的过冲控制电路的框图。
图8是在第2实施方式涉及的磁盘装置中对磁头的记录电流波形、自旋转矩振荡器驱动电流波形进行比较而示的图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边关于各种实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1作为盘装置，取下第1实施方式涉及的硬盘驱动器(HDD)的顶盖而表示内部结构，图2表示悬浮状态的磁头。如示于图1地，HDD具备壳体10。该壳体10具备顶面开口的矩形箱状的基座11和未图示的矩形板状的顶盖。顶盖通过多个螺钉固定于基座11，堵塞基座11的上端开口。由此，壳体10内部保持为气密，仅通过呼吸过滤器26，可以与外部通气。
在基座11上，设置作为记录介质的磁盘12及驱动部。驱动部具备对磁盘12进行支持及使之旋转的主轴电动机13、对于磁盘12进行信息的记录、再现的多个例如2个磁头33、使这些磁头33相对于磁头12的表面移动自如地进行了支持的头致动器14和使头致动器14转动及定位的音圈电动机(以下称为VCM)16。并且，在基座11上，设置当磁头33移动到磁盘12的最外周时将磁头33保持于从磁盘12离开的位置的倾斜负载机构18、当冲击等作用于HDD时将头致动器14保持于退避位置的惯性闩锁20及安装有变换连接器37等的电子部件的基板17。
在基座11的外表面，螺钉固定控制电路基板25，与基座11的底壁相对置而定位。控制电路基板25通过基板单元17对主轴电动机13、VCM16及磁头33的工作进行控制。
如示于图1及图2地，磁盘12作为垂直磁记录介质而构成。磁盘12例如形成为直径约2.5英寸的圆板状而具有包括非磁体的基板19。依次在基板19的各表面，叠层作为基底层的软磁性层23，在其上层部，叠层磁记录层22与保护层24。
如示于图1地，磁盘12相互同轴地嵌合于主轴电动机13的毂并通过螺钉固定于毂的上端的箝簧15夹住，固定于毂。磁盘12通过作为驱动电动机的主轴电动机13以预定的速度旋转于箭头B方向。
如示于图1及图2地，头致动器14具备固定于基座11的底壁上的轴承部21和从轴承部延伸的多条臂27。这些臂27与磁盘12的表面平行且相互隔开预定的间隔而定位，并从轴承部21向相同的方向延伸。头致动器14具备可以弹性变形的细长的板状的悬臂30。悬臂30其基端通过点焊或者粘接固定于臂27的前端，从臂延伸。各悬臂30的延伸端通过万向簧41支持磁头33。还有，头致动器14也可以构成为，具备有使轴承部21的套筒和多条臂形成为一体的所谓E块。
如示于图2地，各磁头33具有基本长方体形状的滑块42和设置于该滑块的流出端(拖尾端)的记录再现用的头部44。2条臂27隔开预定的间隔相互平行地定位，并且安装于这些臂的悬臂30及磁头33将磁盘12夹于其间而互相朝向。
各磁头33通过固定于悬臂30及臂27上的中继柔性印刷电路基板(布线构件)35及基板单元17的主FPC38，电连接于基板单元17及控制电路基板25。
如示于图1地，VCM16具有从轴承部21延伸于与臂27相反方向的未图示的支持框架及支持于支持框架的音圈。在将头致动器14组入于基座11的状态下，音圈位于固定于基座11上的一对轭34间，并与这些轭及固定于轭的磁铁一起构成VCM16。
通过在磁盘12旋转的状态下通电于VCM16的音圈，头致动器14转动，并且磁头33移动及定位于磁盘12的预期的磁道上。此时，磁头33沿着磁盘12的径向方向，移动经过磁盘的内周缘部与外周缘部之间。
接下来，关于磁头33的构成详细地进行说明。图3是对磁头33的头部44及磁盘的一部分进行放大而示的剖视图。
如示于图2及图3地，磁头33作为悬浮型的头而构成，具有基本形成为长方体状的滑块42和形成于滑块的流出端(拖尾端)侧的端部的头部44。滑块42例如以氧化铝与碳化钛的烧结体形成，头部44通过多层薄膜而形成。
滑块42具有对置于磁盘12的表面的矩形状的盘对置面(介质对置面、空气支持面(ABS))43。滑块42通过磁盘12的旋转在盘表面与盘对置面43之间产生的空气流C，维持为从磁盘表面预定量悬浮的状态。空气流C的方向与磁盘12的旋转方向B相一致。滑块42配置为，相对于磁盘12表面，盘对置面43的长度方向与空气流C的方向基本一致。滑块42具有位于空气流C的流入侧的引导端42a及位于空气流C的流出侧的拖尾端42b。
如示于图3地，头部44具有以薄膜工艺形成于滑块42的拖尾端42b的再现头54及磁记录头56，并作为分离型磁头而形成。
再现头54以表现磁阻效应的磁性膜50和在该磁性膜的拖尾侧及引导侧夹持磁性膜50地配置的屏蔽膜52a、52b构成。这些磁性膜50、屏蔽膜52a、52b的下端露出于滑块42的盘对置面43。
磁记录头56相对于再现头54，设置于滑块42的拖尾端42b侧。如示于图3地，记录头56具有主磁极(记录磁极)66、拖尾屏蔽部(屏蔽磁极)68、记录线圈71和高频振荡器例如自旋转矩振荡器74，其中，所述主磁极(记录磁极)66包括相对于磁盘12的表面使垂直方向的记录磁场产生的高饱和磁化材料；所述拖尾屏蔽部(屏蔽磁极)68在主磁极66的拖尾侧隔开间隙(写间隙)而对置；所述记录线圈71配置为，卷绕于包括主磁极66及拖尾屏蔽部68的磁路(磁芯)；所述高频振荡器例如自旋转矩振荡器74在主磁极66的盘对置面43侧的前端部66a与拖尾屏蔽部68之间，且配置于面对盘对置面43的部分。在磁盘12写入信号时，通过使记录电流流过记录线圈71，在主磁极66激励磁通。
主磁极66相对于磁盘12的表面基本垂直地延伸。主磁极66的磁盘12侧的前端部66a朝向盘面尖儿细地缩小。主磁极66的前端面露出于滑块42的盘对置面43。在本实施方式中，主磁极66的前端部66a的宽度基本对应于磁盘12中的磁道的宽度。
拖尾屏蔽部68基本形成为L字状，其前端部68a形成为细长的矩形状。拖尾屏蔽部68的前端面露出于滑块42的盘对置面43。拖尾屏蔽部68用于通过主磁极66正下的软磁性层23有效地闭合磁路而设置。前端部68a的引导侧端面沿着磁盘12的磁道的宽度方向延伸。该引导侧端面与主磁极66的拖尾侧端面隔开写间隙WG基本平行地对置。还有，也可以向主磁极66的磁道宽度方向的两侧设置侧边屏蔽。通过设置该侧边屏蔽，可以减少向相邻磁道的干扰磁场，能够提高磁道宽度方向的记录密度。
拖尾屏蔽部68在从盘对置面43离开的位置，例如通过SiO2等的非导电体67连接于主磁极66。通过该非导电体67，主磁极66与拖尾屏蔽部68电绝缘。
记录线圈71通过布线W1连接于记录电流控制电路70。记录电流控制电路70设置于控制电路基板25、基板单元17或者配置于主FPC38的中继柔性印刷电路基板(布线构件)35侧的端部的前置放大器IC，具有连接于电源82的记录电流驱动电路76及过冲控制电路77。而且，记录电流驱动电路76相应于从控制电路基板23送来的记录信号、记录图形使记录电流Iw通电于记录线圈71。由此，记录线圈71对主磁极66进行励磁，并使记录磁场从主磁极66产生。并且，过冲控制电路77在记录电流Iw极性反转时，相应于自旋转矩振荡器74的驱动电流值，对过冲进行控制。
如示于图3地，自旋转矩振荡器74设置于主磁极66的前端部66a与拖尾屏蔽部68的引导侧端面之间，位于写间隙WG内。并且，自旋转矩振荡器74的下端面露出于滑块的盘对置面43，并相对于磁盘12的表面，设置于与主磁极66的前端面基本相同的高度位置。即，自旋转矩振荡器74的下端面与块42的盘对置面43为一个面，且与磁盘12的表面基本平行的位置。
自旋转矩振荡器74将包括非磁性导电层的基底层、自旋注入层(第1磁性体层)74a、中间层74b、振荡层(第2磁性体层)74c、包括非磁性导电层的间隙层从主磁极66侧按顺序叠层与拖尾屏蔽部68侧而构成。基底层接触主磁极66的前端部66a而形成，并且，间隙层接触拖尾屏蔽部68的引导侧端面而形成。
振荡层74c例如通过软磁性且饱和磁通密度大的FeCoNi等形成，中间层74b例如通过自旋扩散长度长的Cu等形成。自旋注入层74a例如通过矫顽力高且自旋极化率高的CO/Ni人工晶格形成。并且，自旋注入层74a也可以以具有比记录时产生的间隙磁场小的矫顽力的材料形成。还有，虽然为从主磁极66侧按顺序叠层自旋注入层74a、中间层74b、振荡层74c的构成，但是并不限于此，也可以为从主磁极66侧按振荡层、中间层、自旋注入层的顺序进行叠层的构成。
自旋转矩振荡器74通过主磁极66、拖尾屏蔽部68及布线W2连接于自旋转矩振荡器(STO)驱动电流控制电路80。STO驱动电流控制电路80设置于控制电路基板25、基板单元17或者配置于主FPC38的中继柔性印刷电路基板(布线构件)35侧的端部的前置放大器IC，连接于电源82及过冲控制电路77。而且，STO驱动电流控制电路80在控制电路基板25的控制之下，通过从电源82在主磁极66及拖尾屏蔽部68施加电压，通过布线W2、主磁极66、自旋转矩振荡器74、拖尾屏蔽部68而串联地通电驱动电流ISTO。即，STO驱动电流控制电路80在自旋转矩振荡器74的膜厚方向，通电直流电流。通过进行通电，自旋转矩振荡器74的振荡层74c的磁化旋转，并可以使高频磁场(微波)产生。由此，自旋转矩振荡器74在磁盘12的记录层施加高频磁场，并降低记录层的矫顽力。
图4是分别将记录电流Iw、STO驱动电流ISTO设定为40mA、2.5mA时，表示将记录电流Iw设定为作为STO驱动电流的10倍的25mA进行驱动的情况下的(A)记录电流波形、(B)STO驱动电流波形、(C)自旋转矩振荡器74的振荡动态的图。
记录电流波形为在其极性反转时重叠过冲并在其后成为作为设定值的一定电流值的40mA的波形。过冲量S1控制为25mA。因此，在记录电流波形的极性反转后表现的最大值具有65mA的峰值。此时的STO驱动电流波形虽然在不存在记录电流Iw的极性反转的部分中为作为设定值的2.5mA，但是通过在电流波形的极性反转时重叠布线W1、W2间的串扰噪声(电流)，会产生按绝对值最大约3mA、最小约2.3mA的电平变动。此时的自旋转矩振荡器74的振荡动态为，在记录电流Iw的极性反转后，迅速地振荡，几乎不存在极性反转后的振荡延迟。还有，在本实施方式中，通过过冲控制电路77，对负极性侧的下冲量S2与正极性侧的过冲量S1共用地进行控制。
另一方面，图2作为比较例，表示切断STO驱动电流控制电路80与过冲控制电路77的连接而不使记录电流Iw的过冲产生的情况下的(A)记录电流波形、(B)STO驱动电流波形、(C)自旋转矩振荡器74的振荡动态。记录电流Iw及STO驱动电流ISTO分别设定为40mA、2.5mA。
如示于图5地，在比较例中，记录电流Iw为几乎不存在极性反转时的过冲的电流波形。STO驱动电流ISTO虽然在电流波形Iw的极性反转时稍微地重叠布线W1、W2间的串扰噪声，但是其值为0.1mA程度。此时的自旋转矩振荡器74的振荡动态可知为，振荡强度缓慢地上升，并且其振荡频率也从低的值逐渐变成高的值。从而，在比较例的情况下可知，相对于记录磁场反转延迟产生高频磁场的振荡。
如以上地，在本实施方式涉及的磁盘装置中，在记录电流Iw极性反转时，通过过冲控制电路77，通过相应于自旋转矩振荡器74的驱动电流值对过冲进行控制，能够几乎不会产生极性反转后的振荡延迟地使自旋转矩振荡器74迅速地振荡。因此，即使在传输速度升高而记录频率变高的情况下，自旋转矩振荡器74也能够追随于记录电流反转而振荡，并通过稳定的高频加速进行良好的记录。
图6表示在改变STO驱动电流ISTO而对自旋转矩振荡器的振荡动态进行了测定的情况下的振荡强度与振荡频率的关系。在此采用的自旋转矩振荡器74的电阻为50Ω，使STO驱动电流ISTO变化为1.2～4mA而进行了测定。
从该图可知，峰值强度高且振荡频率也基本一定的驱动电压范围基本为100～180mV。若在此设作为得到稳定的驱动电压范围的中点的140mV为驱动电压，则得到稳定的振荡的范围基本为140mV(2.5mA)±30％的范围。从而，即使在布线间的串扰噪声重叠于STO驱动电流ISTO的情况下也能够稳定地振荡的范围优选为，相重叠的分量(电流)为设定驱动电流的±30％内。若超过该范围，则有可能振荡频率偏离，得不到充分的振荡强度。
从以上，根据本实施方式，在高频加速磁记录中，得到以更高速可以进行稳定的记录的磁盘装置。
接下来，关于其他的实施方式涉及的HDD进行说明。还有，在以下进行说明的其他的实施方式中，在与所述的第1实施方式相同的部分，附加相同的参照符号而将其详细的说明进行省略，并以与第1实施方式不相同的部位为中心详细地进行说明。
(第2实施方式)
图7是简要地表示第2实施方式涉及的HDD中的记录头的记录电流控制电路、自旋转矩振荡器驱动电流控制电路的框图。
根据第2实施方式，HDD构成为，对极性反转时的记录电流Iw的正极性侧的过冲与负极性侧的下冲个别地进行控制。即，如示于图7地，HDD具备通过布线W1在磁头的记录线圈71供给记录电流的记录电流控制电路70和通过布线W2在自旋转矩振荡器(STO)供给驱动电流的自旋转矩振荡器驱动电流控制电路80。
记录电流控制电路70具有连接于电源82的记录电流驱动电路76、相应于STO驱动电流值对过冲量S1进行控制的过冲控制电路77和相应于STO驱动电流值对下冲量S2进行控制的下冲控制电路90。过冲控制电路77包括对过冲的振幅进行调整的第1振幅控制电路77a及对过冲的持续期间(持续时间)T1进行控制的第1期间控制电路77b。同样地，下冲控制电路90包括对下冲的振幅进行调整的第2振幅控制电路90a及对下冲的持续期间(持续时间)T2进行控制的第1期间控制电路90b。而且，记录电流控制电路70在记录电流的极性反转时，对过冲控制电路77与下冲控制电路90进行切换而对记录电流进行控制。
图8是表示将记录电流Iw、STO驱动电流ISTO分别设定为40mA、2.5mA时的(A)记录电流波形、(B)STO驱动电流波形的图。在记录电流Iw的下冲的情况下，重叠于自旋转矩(STO)振荡器驱动电流ISTO的串扰噪声(电流)中，下冲后的环回参与实际的自旋转矩振荡器的加强效应。因此，优选：下冲量S2设定得比过冲量S1要大。
起因于下冲的串扰噪声(电流)因为重叠于使STO驱动电流ISTO下降的方向，所以即使增大下冲量S2也不会产生自旋转矩振荡器74的击穿等的问题。可是，若续于下冲的环回延迟则振荡加强效应也会延迟。因此，优选：下冲的持续期间(持续时间)T2设定得比过冲的持续期间(持续时间)T1要短。
记录电流控制电路70具备过冲控制电路(对应于正极性)77和下冲控制电路(对应于负极性)90。对这些控制电路一致于记录电流的极性进行切换而使用。过冲控制电路77的第1振幅控制电路77a对过冲的振幅(过冲量)S1进行控制，以使得起因于过冲而重叠于STO驱动电流ISTO的串扰噪声(电流)成为STO驱动电流的±30％。
下冲控制电路90的第2振幅控制电路90a在记录电流Iw的极性反转时，将下冲的振幅(下冲量)S2设定为，比过冲的振幅S1例如大40～60％。并且，下冲控制电路90的第2持续期间控制电路90b将下冲的持续期间T2设定为比过冲的持续期间T1短地例如2/3程度的期间。
由此，在记录电流Iw的过冲与下冲时使STO驱动电流ISTO增大的方向的分量基本相同，在正极、负极的任何的记录电流极性的情况下都能够得到良好的自旋转矩振荡。
在第2实施方式中，HDD的其他的构成与所述的第1实施方式相同。根据如以上地构成的第2实施方式，在高频加速磁记录中，能够以比第1实施方式的记录头更高速得到可以进行稳定的记录的磁盘装置。
还有，在第2实施方式中，既可以将记录电流Iw的正极侧的电流电平L1与负极侧的电流电平L2设定为相互不同的电平，也可以为L1＞L2或者L1＜L2。
本发明并非所述实施方式原封不动地限定，能够在实施阶段中不脱离其要旨的范围将构成要素变形而具体化。并且，通过公开于所述实施方式的多个构成要素的适当的组合，能够形成各种发明，例如，也可以从示于实施方式的全部构成要素删除几个构成要素。而且，也可以使不同的实施方式中的构成要素适当组合。
例如，高频振荡器并不限于主磁极的拖尾侧，也可以设置于主磁极的引导侧。记录电流值、驱动电流值、记录电流的过冲量、下冲量、持续期间并非限定于在所述的实施方式示出的值，可以适当变更。
Claims (6)
1.一种磁盘装置，其特征在于，具备：
主磁极，其在记录介质的记录层施加记录磁场；
记录线圈，其对所述主磁极进行励磁；
自旋转矩振荡器，其在与所述记录介质相对置的介质对置面的附近相邻于所述主磁极而设置，使高频产生；
记录电流控制电路，其在所述记录线圈供给记录电流；
驱动电流控制电路，其在所述自旋转矩振荡器供给一定的驱动电流；和
过冲控制电路，其相应于所述驱动电流的大小，对所述记录电流的极性反转后的过冲量进行控制。
2.根据权利要求1所述的磁盘装置，其特征在于：
具备对所述记录线圈与记录电流控制电路进行连接的第1布线和对所述自旋转矩振荡器与驱动电流控制电路进行连接的第2布线；
供给于所述自旋转矩振荡器的驱动电流通过所述记录电流施加时的从所述第1布线向第2布线的由串扰引起的电平变动，具有绝对值比所述驱动电流的值变高的部分。
3.根据权利要求2所述的磁盘装置，其特征在于：
所述过冲控制电路对所述记录电流的过冲量进行控制，使得由所述串扰引起的驱动电流的电平变动成为所述驱动电流的值的±30％以内。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的磁盘装置，其特征在于：
所述记录电流控制电路具备相应于所述驱动电流的大小对所述记录电流的向正极性的反转后的过冲量进行控制的过冲控制电路和相应于所述驱动电流的大小对所述记录电流的向负极性的反转后的下冲量进行控制的下冲控制电路。
5.根据权利要求4所述的磁盘装置，其特征在于：
所述下冲控制电路构成为，对比所述过冲量大的下冲量进行设定。
6.根据权利要求4所述的磁盘装置，其特征在于：
所述过冲控制电路具备对过冲的持续期间进行控制的第1持续期间控制电路，所述下冲控制电路具备将下冲的持续期间设定得比所述过冲的持续期间短的第2持续期间控制电路。
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