JP2005322279A - Thin-film magnetic head equipped with heater, head gimbal assembly equipped with the same, and magnetic disk device equipped with the head gimbal assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱体を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ(HGA)及びこのHGAを備えた磁気ディスク装置に関する。 The present invention relates to a thin film magnetic head including a heating element, a head gimbal assembly (HGA) including the thin film magnetic head, and a magnetic disk device including the HGA.
磁気ディスク装置においては、スピンドルモータによって回転させられた磁気ディスクに対して、薄膜磁気ヘッドが信号の書き込み及び読み出しを行う。薄膜磁気ヘッドは、HGAのサスペンションの先端部に固着されたスライダを本体として、このスライダ上に形成された書き込み用の誘導型電磁変換素子と読み出し用の磁気抵抗効果素子とを有する。信号の書き込み又は読み出し時において、薄膜磁気ヘッドは、スイングが可能なアームによって磁気ディスク上の所望の位置に駆動させられる。 In a magnetic disk device, a thin film magnetic head writes and reads signals to and from a magnetic disk rotated by a spindle motor. The thin film magnetic head has a slider fixed to the tip of the suspension of the HGA as a main body, and has an inductive electromagnetic transducer for writing and a magnetoresistive element for reading formed on the slider. At the time of signal writing or reading, the thin film magnetic head is driven to a desired position on the magnetic disk by a swingable arm.
薄膜磁気ヘッドは、信号の書き込み又は読み出しに際して、回転する磁気ディスク上において流体力学的に所定の間隙(マグネティックスペーシング(dMS))をもって浮上する。薄膜磁気ヘッドは、この浮上状態において、誘電型電磁変換素子から発生する磁界を用いて磁気ディスクに信号の書き込みを行い、磁気抵抗効果素子によって磁気ディスクからの信号磁界を感受して読み出しを行う。 The thin film magnetic head floats with a predetermined gap (magnetic spacing (d MS )) hydrodynamically on the rotating magnetic disk when writing or reading a signal. In this floating state, the thin-film magnetic head writes a signal to the magnetic disk using a magnetic field generated from the dielectric electromagnetic transducer, and reads and reads the signal magnetic field from the magnetic disk by the magnetoresistive element.
近年、磁気ディスク装置の大容量化及び高記録密度化が進んでおり、これに伴って薄膜磁気ヘッドのトラック幅がより狭小化してきている。トラック幅が狭くなると、書き込み磁気ヘッド素子においては磁気ディスクへの信号の書き込み能力が低下し、読み出し磁気ヘッド素子においては磁気ディスクからの信号の読み出し能力が低下してしまう。その一方、書き込みされた磁気ディスク上の記録ビットは高記録密度化に伴って年々微小化しており、読み出し磁気ヘッド素子においてはより高い読み出し能力が要求されるに至っている。 In recent years, magnetic disk devices have been increased in capacity and recording density, and accordingly, the track width of thin-film magnetic heads has become narrower. When the track width is narrowed, the signal writing ability to the magnetic disk is lowered in the write magnetic head element, and the signal reading ability from the magnetic disk is lowered in the read magnetic head element. On the other hand, the recording bits on the magnetic disk on which data has been written have been miniaturized year by year as the recording density has increased, and higher readability has been required for read magnetic head elements.
このような書き込み及び/又は読み出し能力の問題を回避すべく、最近の磁気ディスク装置においては、dMSをより小さくする傾向にある。すなわち、薄膜磁気ヘッドに届く磁気ディスクからの信号磁界は、dMSが小さいほど強くなることを利用している。従って、今日では高記録密度化に伴い、dMSの値は10nm程度にまで小さくなるよう設計されている。 To avoid such a problem of writing and / or reading capabilities, in a recent magnetic disk devices tend to a smaller d MS. That is, it is utilized that the signal magnetic field from the magnetic disk reaching the thin film magnetic head becomes stronger as dMS is smaller. Therefore, nowadays with an increase in recording density, the value of d MS is designed to be reduced to about 10 nm.
しかしながら、信号の書き込み時には、誘電型電磁変換素子内のコイル層から信号電流によるジュール熱が発生し、さらには誘電型電磁変換素子内の上下部磁極層に渦電流損失に伴う熱が発生する。この発熱分が内部に蓄積され、絶縁膜であるオーバーコート層が熱膨張し、誘電型電磁変換素子及び磁気抵抗効果素子が磁気ディスク表面方向に押し出されるTPTP(Thermal Pole Tip Protrusion)現象が生じる。従って、dMSの設計値が非常に小さい場合には、突出した磁気抵抗効果素子部が磁気ディスク表面に接触し、その際の摩擦熱によって磁気抵抗効果素子の電気抵抗値が変化し、異常信号(サーマルアスペリティ(thermal asperity))が発生することがある。 However, at the time of signal writing, Joule heat due to the signal current is generated from the coil layer in the dielectric electromagnetic transducer, and further, heat accompanying eddy current loss is generated in the upper and lower magnetic pole layers in the dielectric electromagnetic transducer. This heat generation is accumulated inside, and the overcoat layer, which is an insulating film, thermally expands, and a TPTP (Thermal Pole Tip Protrusion) phenomenon occurs in which the dielectric electromagnetic conversion element and the magnetoresistive effect element are pushed out toward the magnetic disk surface. Therefore, when the design value of d MS is very small, the magnetoresistive element portion protruding contacts the magnetic disk surface, the electrical resistance of the magnetoresistive element is changed by the frictional heat of the abnormal signal (Thermal asperity) may occur.
このサーマルアスペリティを回避するために、dMSを制御する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、磁気ヘッド素子であるトランスデューサを備えたスライダにおいて、スライダ本体内に、又はスライダ本体とトランスデューサとの間にトランンスデューサに近接して発熱体を設ける方法が開示されている。この発熱体を通電によって発熱させ、保護膜を含むトランスデューサ形成領域とスライダ本体との熱膨張率の差を利用して、トランスデューサを突出させてdMSを制御している。 To avoid this thermal asperity, a method for controlling the d MS it has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a method of providing a heating element in a slider body including a transducer that is a magnetic head element or in the vicinity of a transducer in the slider body or between the slider body and the transducer. Yes. The heating element is heated by conduction, by utilizing the difference in thermal expansion coefficient between the transducer forming region and the slider body including a protective film, and controls the d MS is protruded transducer.
また、特許文献2には、熱膨張体に通電することによって、書き込み用及び読み出し用の素子を磁気ディスク面に接近させる薄膜磁気ヘッド構造が開示されている。本構造においては、発熱体と熱膨張体とを一対にして配置し、発熱体の熱によって発熱体と対になった熱膨張体を熱膨張させ、その歪力でオーバーコート層を歪ませて書き込み用及び読み出し用の素子を磁気ディスク面に接近させている。 Patent Document 2 discloses a thin film magnetic head structure in which an element for writing and reading is brought close to a magnetic disk surface by energizing a thermal expansion body. In this structure, a heating element and a thermal expansion body are arranged in pairs, the thermal expansion body paired with the heating element is thermally expanded by the heat of the heating element, and the overcoat layer is distorted by the distortion force. Elements for writing and reading are brought close to the magnetic disk surface.
さらに、特許文献3には、磁気ヘッド素子の空気潤滑面とは反対側の位置に設けられた発熱手段を備えた薄膜磁気ヘッドが開示されている。磁気ヘッド素子の動作時に発熱手段が発熱せしめられることにより、磁気ヘッド素子を空気潤滑面方向に突出させ、dMSを調整している。 Further, Patent Document 3 discloses a thin film magnetic head provided with heat generating means provided at a position opposite to the air lubrication surface of the magnetic head element. By heating means it is brought into heat during operation of the magnetic head element, a magnetic head element to protrude air bearing surface direction to adjust the d MS.
しかしながら、このような発熱体及び/又は熱膨張体を具備した薄膜磁気ヘッドにおいては、特に熱に敏感な読み出し用の磁気ヘッド素子において課題が生じていた。 However, the thin film magnetic head provided with such a heating element and / or a thermal expansion body has a problem particularly in a magnetic head element for reading which is sensitive to heat.
上述したように、磁気ディスク装置の大容量化、高記録密度化に伴い、装置を構成する各素子においても高性能化及び高信頼性が要求されている。特に、読み出し用の磁気抵抗効果素子においては、トラック幅の狭小化及び微小信号磁界を高い分解能で検出すべき要請から素子サイズが縮減される一方で、高出力を確保するために、素子に流す電流密度が非常に高くなっている。従って、磁気抵抗効果素子は、通常動作時においてもかなりの高温となっている。さらに、磁気抵抗効果素子の磁界感度の向上に伴って、素子の出力が温度により強く依存するようになっている。従って、信号の読み出し能力を安定的に確保するために、温度制御、特にさらなる温度上昇の抑制が必須の要件となっている。 As described above, with the increase in capacity and recording density of magnetic disk devices, high performance and high reliability are required for each element constituting the device. In particular, in the magnetoresistive effect element for reading, the element size is reduced due to the narrowing of the track width and the request to detect the minute signal magnetic field with high resolution, while flowing to the element to ensure high output. The current density is very high. Therefore, the magnetoresistive effect element has a considerably high temperature even during normal operation. Further, as the magnetic field sensitivity of the magnetoresistive effect element is improved, the output of the element is strongly dependent on the temperature. Therefore, in order to stably secure the signal reading capability, temperature control, particularly suppression of further temperature rise, is an essential requirement.
しかしながら、上記の特許文献1〜3に記載の技術においては、発熱体からの熱が磁気抵抗効果素子内の磁気抵抗効果層にさらなる温度上昇をもたらし、信号の読み出し能力を低下させてしまう問題が生じていた。 However, in the techniques described in Patent Documents 1 to 3 above, there is a problem in that heat from the heating element causes a further temperature increase in the magnetoresistive effect layer in the magnetoresistive effect element, thereby reducing the signal reading ability. It was happening.
すなわち、特許文献1において、発熱体は、スライダ本体内に又はスライダ本体とトランスデューサとの間に設置されているので、発熱体の熱は、スライダ側から保護膜を含むトランスデューサ形成領域全体に向けて伝搬する。この際、磁気抵抗効果素子内のシールド層は一般に金属であり、その熱伝導率は絶縁体であるオーバーコート層よりも一般に高い。従って、このシールド層面で受けた熱はシールド層間に挟まれた磁気抵抗効果層に達し易くなっている。また、特許文献2及び3においては、発熱体が磁気抵抗効果素子の近傍に設置されているので、発熱体又は発熱手段の熱が、シールド層を通して磁気抵抗効果層により伝搬し易くなっている。 That is, in Patent Document 1, since the heating element is installed in the slider body or between the slider body and the transducer, the heat of the heating element is directed from the slider side toward the entire transducer formation region including the protective film. Propagate. At this time, the shield layer in the magnetoresistive effect element is generally a metal, and its thermal conductivity is generally higher than that of the overcoat layer which is an insulator. Therefore, the heat received on the shield layer surface easily reaches the magnetoresistive layer sandwiched between the shield layers. In Patent Documents 2 and 3, since the heating element is installed in the vicinity of the magnetoresistive effect element, the heat of the heating element or the heating means is easily propagated to the magnetoresistive effect layer through the shield layer.
すなわち、これらの文献に記載された技術では、発熱体又は発熱手段からの熱が磁気抵抗効果層に達するのを防御する手段が採用されていないので、磁気抵抗効果素子自身の発熱量の他に外乱としての熱量が加わり、磁気抵抗効果層の温度が許容限度以上に上昇する場合があり、所望の読み出し能力を得られないという問題が生じていた。 That is, in the techniques described in these documents, since a means for preventing the heat from the heating element or the heating means from reaching the magnetoresistive effect layer is not adopted, in addition to the amount of heat generated by the magnetoresistive effect element itself, The amount of heat as a disturbance is added, and the temperature of the magnetoresistive effect layer may rise above an allowable limit, causing a problem that a desired reading ability cannot be obtained.
さらに、特許文献1又は3の技術では、発熱体がスライダ内に設けられ若しくは発熱体がスライダに接しており、又は発熱手段とスライダとの距離が小さくなっている。従って、発熱体からの熱の多くが熱伝導率の比較的高いスライダに吸収されて薄膜磁気ヘッド外に放出される。すなわち、TPTP現象を引き起こすための熱効率が低くなっている。これに対処するために発熱量を増大させると、シールド層を通して磁気抵抗効果層の温度を増大させ、結果として磁気抵抗効果素子の読み出し能力を低下させてしまう。 Furthermore, in the technique of Patent Document 1 or 3, the heating element is provided in the slider, or the heating element is in contact with the slider, or the distance between the heating means and the slider is reduced. Therefore, much of the heat from the heating element is absorbed by the slider having a relatively high thermal conductivity and released outside the thin film magnetic head. That is, the thermal efficiency for causing the TPTP phenomenon is low. If the amount of heat generation is increased to cope with this, the temperature of the magnetoresistive effect layer is increased through the shield layer, and as a result, the reading ability of the magnetoresistive effect element is lowered.
従って、本発明の目的は、TPTP現象を積極的に利用してdMSを充分小さな所定値に調整することによってサーマルアスペリティを回避しつつ、読み出し用の磁気抵抗効果層への熱の伝搬を制限して信号の読み出し能力を維持することができる薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたHGA及びこのHGAを備えた磁気ディスク装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention, while avoiding the thermal asperity by adjusting sufficiently small predetermined value d MS by utilizing positively the TPTP phenomenon, limiting the propagation of heat to the magneto-resistive layer for reading An object of the present invention is to provide a thin film magnetic head capable of maintaining a signal reading capability, an HGA including the thin film magnetic head, and a magnetic disk device including the HGA.
本発明によれば、空気潤滑面を有するスライダと、このスライダ上に設けられた少なくとも1つの読み出し磁気ヘッド素子と、この少なくとも1つの読み出し磁気ヘッド素子のスライダとは反対側の位置に設けられ、磁極部を有する少なくとも1つの書き込み磁気ヘッド素子と、この少なくとも1つの書き込み磁気ヘッド素子及び少なくとも1つの読み出し磁気ヘッド素子を覆ってスライダ上に形成されたオーバーコート層と、このオーバーコート層内に設けられており、少なくとも1つの読み出し磁気ヘッド素子又は少なくとも1つの書き込み磁気ヘッド素子の少なくとも動作時に発熱せしめられる少なくとも1つの発熱体とを備えた薄膜磁気ヘッドであって、この少なくとも1つの発熱体が、少なくとも1つの書き込み磁気ヘッド素子のスライダとは反対側の位置に設けられており、少なくとも1つの発熱体の空気潤滑面側の端が、磁極部の空気潤滑面とは反対側の端と比較して、磁極部の空気潤滑面側の端が面しているヘッド端面(PTR(Pole Tip Recession)面)から同じ距離である位置又はより遠い位置に設けられている薄膜磁気ヘッドが提供される。 According to the present invention, a slider having an air-lubricated surface, at least one read magnetic head element provided on the slider, and provided at a position opposite to the slider of the at least one read magnetic head element, At least one write magnetic head element having a magnetic pole portion, an overcoat layer formed on the slider so as to cover the at least one write magnetic head element and at least one read magnetic head element, and provided in the overcoat layer A thin film magnetic head comprising at least one read magnetic head element or at least one heat generating element that generates heat during at least operation of the at least one read magnetic head element, the at least one heat generating element comprising: Of at least one write magnetic head element The air-lubricated surface of the magnetic pole part is provided at a position opposite to the rider, and the end of the air-lubricated surface side of the at least one heating element is compared with the end of the magnetic pole part opposite to the air-lubricated surface. There is provided a thin film magnetic head provided at a position that is the same distance from a head end face (PTR (Pole Tip Recession) face) or a position that is further away from the head end face.
発熱体が書き込み磁気ヘッド素子のスライダとは反対側の位置に設けられているので、スライダとの間で所定の距離が確保される。従って、発熱体からの熱量のうちスライダに吸収されて薄膜磁気ヘッド外に放出されてしまう分が低減される。従って、発熱体からの熱が、より効率良くTPTP現象を引き起こすために使用可能となる。その結果、磁気ヘッド素子の所定の突出量を得るために必要とされる発熱体への通電量が、従来技術よりも少なくて済む。これにより磁気抵抗効果層に伝搬する熱量も低減することができ、その温度上昇が防止されるので、磁気抵抗効果素子の信号の読み出し能力が維持される。 Since the heating element is provided at a position opposite to the slider of the write magnetic head element, a predetermined distance is ensured with the slider. Therefore, the amount of heat from the heating element that is absorbed by the slider and released outside the thin film magnetic head is reduced. Therefore, the heat from the heating element can be used to cause the TPTP phenomenon more efficiently. As a result, the energization amount to the heating element required to obtain the predetermined protrusion amount of the magnetic head element can be smaller than that in the conventional technique. As a result, the amount of heat propagating to the magnetoresistive effect layer can also be reduced, and the temperature rise is prevented, so that the signal reading ability of the magnetoresistive effect element is maintained.
また、発熱体の空気潤滑面側の端が、磁極部の空気潤滑面とは反対側の端と比較して、PTR面から同じ距離である位置又はより遠い位置に設けられているので、発熱体のスライダと対向する面と、磁極部のスライダとは反対側の面とは、重なり合って対向する部分を有さない。さらに、発熱体は、PTR面に面した磁気抵抗効果層、及び熱伝導率の高い磁極部の近傍からは所定の距離以上離隔している。その結果、発熱体から読み出し用の磁気抵抗効果層への熱の伝搬が抑制され、磁気抵抗効果素子の信号の読み出し能力が維持される。 Also, the end of the heating element on the air lubrication surface side is provided at the same distance from the PTR surface or at a position farther from the end opposite to the air lubrication surface of the magnetic pole part. The surface of the body facing the slider and the surface of the magnetic pole portion opposite to the slider do not have overlapping portions. Furthermore, the heating element is separated from the vicinity of the magnetoresistive effect layer facing the PTR surface and the magnetic pole portion having high thermal conductivity by a predetermined distance or more. As a result, the propagation of heat from the heating element to the magnetoresistive effect layer for reading is suppressed, and the signal read capability of the magnetoresistive effect element is maintained.
すなわち、上記のように発熱体の位置を規定することによって、サーマルアスペリティを回避しつつ、従来、回避又は制御することができなかった読み出し用の磁気抵抗効果層への熱の伝搬を制限して、薄膜磁気ヘッドの読み出し能力を維持することができる。 In other words, by defining the position of the heating element as described above, while avoiding thermal asperity, the propagation of heat to the magnetoresistive effect layer for reading that could not be conventionally avoided or controlled is limited. The read capability of the thin film magnetic head can be maintained.
さらに、書き込み磁気ヘッド素子が、読み出し磁気ヘッド素子と発熱体との間に割り込んだ位置にあるので、読み出し磁気ヘッド素子が発熱体に隣接している構成に比べると、発熱体からの熱が読み出し磁気ヘッド素子に到達しにくい。その結果、磁気抵抗効果層の温度上昇が抑制され、信号の読み出し能力が維持され易くなる。 Further, since the write magnetic head element is located between the read magnetic head element and the heating element, the heat from the heating element is read compared to the configuration in which the read magnetic head element is adjacent to the heating element. Hard to reach the magnetic head element. As a result, the temperature rise of the magnetoresistive effect layer is suppressed, and the signal reading ability is easily maintained.
磁極部が、下部磁極層と、この下部磁極層と磁気的に接続されており下部磁極層のスライダとは反対側に位置する上部磁極層とを備えており、磁極部の空気潤滑面とは反対側の端が、下部磁極層の空気潤滑面とは反対側の端であることが好ましい。 The magnetic pole portion includes a lower magnetic pole layer and an upper magnetic pole layer that is magnetically connected to the lower magnetic pole layer and is located on the opposite side of the slider of the lower magnetic pole layer. The opposite end is preferably the end opposite to the air lubrication surface of the bottom pole layer.
少なくとも1つの発熱体の空気潤滑面側の端からPTR面までの距離が、スライダの高さで規格して0.083から0.250の範囲内にあることが好ましい。発熱体がこの範囲内にある場合、発熱体から磁気抵抗効果層への熱の伝搬を抑制しつつ、発熱体が上記範囲外に位置する場合に比べて、より十分な大きさのTPTP現象を引き起こすことができる。この結果、薄膜磁気ヘッドを用いて所定の信号を書き込んだ上で読み出しを行った際のビットエラーレートが、この範囲外の位置にある場合に比べて1桁程度又はそれ以上低下し、薄膜磁気ヘッドの総合的な書き込み能力及び読み出し能力がより一層向上する。 The distance from the end of the air lubrication surface side of at least one heating element to the PTR surface is preferably in the range of 0.083 to 0.250 in terms of the height of the slider. When the heating element is within this range, the propagation of heat from the heating element to the magnetoresistive effect layer is suppressed, and the TPTP phenomenon having a sufficiently large size is achieved as compared with the case where the heating element is located outside the above range. Can cause. As a result, the bit error rate when a predetermined signal is written and read using a thin film magnetic head is reduced by about an order of magnitude or more compared to the case where the read signal is out of this range. The overall writing ability and reading ability of the head are further improved.
少なくとも1つの発熱体のスライダと対向する面と、磁極層のスライダとは反対側の面との面間の距離が、スライダの高さで規格して0.017から0.040の範囲内にあることが好ましい。発熱体がこの範囲内にある場合、薄膜磁気ヘッド外への放熱を抑制し、より高い熱効率をもってTPTP現象を引き起こすことができる。この結果、薄膜磁気ヘッドを用いて所定の信号を書き込んだ上で読み出しを行った際のビットエラーレートが、この範囲外の位置にある場合に比べて1桁程度又はそれ以上低下し、薄膜磁気ヘッドの総合的な書き込み能力及び読み出し能力がより一層向上する。 The distance between the surface of the at least one heating element facing the slider and the surface of the pole layer opposite to the slider is within the range of 0.017 to 0.040 in terms of the slider height. Preferably there is. When the heating element is within this range, heat radiation to the outside of the thin film magnetic head can be suppressed, and the TPTP phenomenon can be caused with higher thermal efficiency. As a result, the bit error rate when a predetermined signal is written and read using a thin film magnetic head is reduced by about an order of magnitude or more compared to the case where the read signal is out of this range. The overall writing ability and reading ability of the head are further improved.
磁極部が、下部磁極膜と、この下部磁極膜と磁気的に接続されており下部磁極膜のスライダとは反対側に位置する上部磁極膜とを備えており、磁極部の前記スライダとは反対側の面が、この上部磁極層のスライダとは反対側の面であることが好ましい。 The magnetic pole portion includes a lower magnetic pole film and an upper magnetic pole film that is magnetically connected to the lower magnetic pole film and is located on the opposite side of the slider of the lower magnetic pole film, and is opposite to the slider of the magnetic pole part. It is preferable that the surface on the side is the surface on the side opposite to the slider of the upper magnetic pole layer.
少なくとも1つの読み出し磁気ヘッド素子が、面内通電型(CIP(Current In Plain))巨大磁気抵抗効果(GMR(Giant Magneto Resistive))素子、垂直通電型(CPP(Current Perpendicular to Plain))GMR素子又はトンネル磁気抵抗効果(TMR(Tunnel Magneto Resistive))素子であることが好ましい。CIP-GMR素子、CPP-GMR素子及びTMR素子はいずれも非常に高い磁界感度を有するが、その出力が温度に強く依存する。これらの素子を、本発明による薄膜磁気ヘッドの読み出し磁気ヘッド素子として用いることによって、温度上昇による読み出し能力の低下を回避しつつ、これらの素子の有する高い磁界感度を有効に利用することができる。 At least one read magnetic head element includes an in-plane energization type (CIP (Current In Plain)) giant magnetoresistive effect (GMR (Giant Magneto Resistive)) element, a vertical energization type (CPP (Current Perpendicular to Plain)) GMR element, or A tunnel magnetoresistive (TMR (Tunnel Magneto Resistive)) element is preferable. All of the CIP-GMR element, CPP-GMR element, and TMR element have very high magnetic field sensitivity, but their output strongly depends on temperature. By using these elements as the read magnetic head elements of the thin film magnetic head according to the present invention, it is possible to effectively use the high magnetic field sensitivity of these elements while avoiding a decrease in read ability due to a temperature rise.
本発明によれば、さらに、上述した薄膜磁気ヘッドと、この薄膜磁気ヘッドの少なくとも1つの読み出し磁気ヘッド素子及び少なくとも1つの書き込み磁気ヘッド素子への信号線と、この薄膜磁気ヘッドの少なくとも1つの発熱体に電流を供給するためのリード線と、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えたHGAが提供される。 According to the present invention, the thin film magnetic head described above, at least one read magnetic head element of the thin film magnetic head, a signal line to the at least one write magnetic head element, and at least one heat generation of the thin film magnetic head are further provided. An HGA including a lead wire for supplying a current to the body and a support mechanism for supporting the thin film magnetic head is provided.
本発明によれば、さらにまた、上述したHGAを少なくとも1つ備えており、少なくとも1つの発熱体へ供給する電流を制御する電流制御手段をさらに備えた磁気ディスク装置が提供される。 According to the present invention, there is further provided a magnetic disk device that includes at least one HGA as described above and further includes current control means for controlling a current supplied to at least one heating element.
この電流制御手段が、少なくとも1つの読み出し磁気ヘッド素子及び/又は少なくとも1つの書き込み磁気ヘッド素子の少なくとも動作時に、この少なくとも1つの発熱体へ電流を供給する制御手段であることが好ましい。 The current control means is preferably control means for supplying a current to the at least one heating element during at least operation of at least one read magnetic head element and / or at least one write magnetic head element.
この電流制御手段が、発熱体制御信号系を有しており、この発熱体制御信号系が少なくとも1つの読み出し磁気ヘッド素子及び/又は少なくとも1つの書き込み磁気ヘッド素子の動作制御信号系とは独立して、発熱体に供給される電流を制御することが好ましい。このように、記録/再生動作制御信号系とは独立して、発熱体制御信号系を設けることによって、記録/再生動作に連動した発熱体への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。 This current control means has a heating element control signal system, and this heating element control signal system is independent of the operation control signal system of at least one read magnetic head element and / or at least one write magnetic head element. Thus, it is preferable to control the current supplied to the heating element. In this way, by providing a heating element control signal system independent of the recording / reproducing operation control signal system, not only energization to the heating element linked to the recording / reproducing operation but also various energization modes are realized. can do.
本発明の薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたHGA及びこのHGAを備えた磁気ディスク装置によれば、TPTP現象を積極的に利用してdMSを充分小さな所定値に調整することによってサーマルアスペリティを回避しつつ、読み出し用の磁気抵抗効果層への熱の伝搬を制限して信号の読み出し能力を維持することができる。 A thin film magnetic head of the present invention, according to the magnetic disk device equipped with HGA and the HGA with the thin-film magnetic head, a thermal by adjusting sufficiently small predetermined value d MS by utilizing positively the TPTP phenomenon While avoiding asperity, the propagation of heat to the magnetoresistive layer for reading can be restricted to maintain the signal reading capability.
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated in detail, referring an accompanying drawing.
図1は、本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図2はHGA全体を表す斜視図であり、図3はHGAの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド(スライダ)の斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a main part in an embodiment of a magnetic disk apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an entire HGA, and FIG. 3 is attached to a front end portion of the HGA. 2 is a perspective view of a thin film magnetic head (slider) that is used. FIG.
図1において、10はスピンドルモータの回転軸11の回りを回転する複数の磁気ディスク、12は薄膜磁気ヘッド(スライダ)をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、13は薄膜磁気ヘッドの読み書き動作及び発熱動作を制御するための記録再生回路をそれぞれ示している。
In FIG. 1,
アセンブリキャリッジ装置12には、複数の駆動アーム14が設けられている。これらの駆動アーム14は、ボイスコイルモータ(VCM)15によってピボットベアリング軸16を中心にして角揺動可能であり、この軸16に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム14の先端部には、HGA17が取り付けられている。各HGA17には、スライダが、各磁気ディスク10の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク10、駆動アーム14、HGA17及び薄膜磁気ヘッド(スライダ)は、単数であっても良い。
The
図2に示すように、HGAは、サスペンション20の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ21を固着し、さらにそのスライダ21の端子電極に配線部材25の一端を電気的に接続して構成される。
As shown in FIG. 2, the HGA is configured by fixing a
サスペンション20は、ロードビーム22と、このロードビーム22上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ23と、ロードビーム22の基部に設けられたベースプレート24と、フレクシャ23上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材25とから主として構成されている。
The
本発明のHGAにおけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション20の途中にヘッド駆動用ICチップを装着してもよい。
It is obvious that the suspension structure in the HGA of the present invention is not limited to the structure described above. Although not shown, a head driving IC chip may be mounted in the middle of the
図3に示すように、本実施形態におけるスライダは、互いに積層された書き込み磁気ヘッド素子及び読み出し磁気ヘッド素子30と、これらの素子に接続された4つの信号端子電極31と、図3には示されていないヒータに流す電流用の2つの駆動端子電極32とを、その素子形成面33上に備えている。なお、図3において、34はスライダの空気潤滑面である。
As shown in FIG. 3, the slider in this embodiment includes a write magnetic head element and a read
図4は、本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施形態における概略的な構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration in an embodiment of a thin film magnetic head according to the present invention.
同図において、スライダ40は空気潤滑面50を有し、書き込み又は読み出し動作時には回転する磁気ディスク表面52上において流体力学的に所定の間隙をもって浮上している。このスライダ40の空気潤滑面を底面とした際の一つの側面(素子形成面)に、読み出し用の磁気抵抗効果素子42と、書き込み用の誘電型電磁変換素子44と、これらの素子を覆うオーバーコート層47とが形成されている。
In the figure, a
磁気抵抗効果素子42は、磁気抵抗効果層42cと、この層を挟む位置に配置される下部シールド層42a及び上部シールド層42fとを含む。磁気抵抗効果層42cは、CIP-GMR多層膜、CPP-GMR多層膜又はTMR多層膜からなり、非常に高い感度で信号磁界を感知する。下部シールド層42a及び上部シールド層42fは磁性層であり、磁気抵抗効果層42cに対して雑音となる外部磁界を遮断する役割を有する。誘電型電磁変換素子44は、下部磁極層44a、上部磁極層44f及びコイル層44cを含む。下部磁極層44a及び上部磁極層44fは、コイル44層cから発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク表面52まで収束させながら導くための磁路である。
The
磁気抵抗効果素子42及び誘電型電磁変換素子44の磁気ディスク表面52側の端は、PTR面51に達している。ここで、PTR面51には、保護膜としてDLC(Diamond Like Carbon)等のコーディングが施されている。なお、磁気ヘッド素子部のPTR面と磁気ディスク表面との磁気ヘッド素子動作時における距離がdMSとなる。
The ends of the
発熱体46は、オーバーコート層47上に形成される。その結果、発熱体46は、磁気抵抗効果素子42及び誘電型電磁変換素子44のスライダ40とは反対側の位置に設けられることになる。さらに、オーバーコート層48が、発熱体46を覆ってオーバーコート層47上に形成されている。
The
次に、図4の実施形態における薄膜磁気ヘッドの構成をより詳細に説明する。図5は、図4の実施形態における薄膜磁気ヘッドをスライダの素子形成面側から透視的に見た平面図であり、図6はそのA−A線断面図、図7はそのB−B線断面図である。なお、図6におけるコイルの巻き数は図を簡略化するため、図5における巻き数より少なく表されている。コイルは2層、又はヘリカルコイルでもよい。また、図5及び図6において、発熱体46の構成も、後に詳述するため、簡略的に示されている。
Next, the configuration of the thin film magnetic head in the embodiment of FIG. 4 will be described in more detail. 5 is a plan view of the thin film magnetic head in the embodiment of FIG. 4 as seen through from the element forming surface side of the slider, FIG. 6 is a sectional view taken along line AA, and FIG. 7 is a line taken along line BB. It is sectional drawing. Note that the number of turns of the coil in FIG. 6 is shown to be smaller than the number of turns in FIG. 5 in order to simplify the drawing. The coil may be a two-layer or helical coil. 5 and 6, the configuration of the
これらの図において、40は例えばAlTiC(Al2O3−TiC)等からなるスライダ、41はスライダ40上に積層された例えばAl2O3等からなる厚さ約0.05μm〜約10μmの絶縁層、42aは絶縁層41上に積層された例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ約0.3μm〜約3μmの下部シールド層、42bは下部シールド層42a上に積層された例えばAl2O3又はDLC等からなる厚さ約0.005μm〜約0.5μmの下部シールドギャップ層、42cは下部シールドギャップ層上42bに積層された例えばCIP-GMR多層膜、CPP-GMR多層膜又はTMR多層膜からなる磁気抵抗効果層、42dは磁気バイアス層を備えており磁気抵抗効果層42cの両端に接続された例えばCu等からなる素子リード導体層、42eは磁気抵抗効果層42c及び素子リード導体層42d上に積層された例えばAl2O3又はDLC等からなる厚さ約0.005μm〜約0.5μmの上部シールドギャップ層、42fは上部シールドギャップ層42e上に積層された例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ約0.3μm〜約4μmの上部シールド層をそれぞれ示している。なお、上下部シールド層42f及び42aの間隔である再生ギャップ長は、約0.03μm〜約1μmである。
In these drawings,
43は上部シールド層42f上に積層された例えばAl2O3等からなる厚さ約0.1μm〜約2.0μmの絶縁層、44aは絶縁層43上に積層された例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ約0.3μm〜約3μmの下部磁極層、44bは下部磁極層44a上に積層された例えばAl2O3又はDLC等からなる厚さ約0.03μm〜約0.5μm(記録ギャップ長に相当)の磁気ギャップ層、44cは磁気ギャップ層44b上に積層された例えばCu等からなる厚さ約0.5μm〜約3μmのコイル層、44dはコイル層44cを覆う例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ約0.1μm〜約5μmのコイル絶縁層、44eはコイル層44cの一端に電気的に接続された例えばCu又はNiFe等からなるコイルリード導体層、44fは下部磁極層44aと共に磁極及び磁気ヨークを形成する例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ約0.5μm〜約5μmの上部磁極層、47は例えばAl2O3等からなるオーバーコート層をそれぞれ示している。なお、絶縁層43は必ずしも設ける必要はない。
43 is an insulating layer made of, for example, Al 2 O 3 or the like, which is laminated on the
46は、上部磁極層44fを覆うオーバーコート層47の上に形成されている発熱体を示している。発熱体46は、オーバーコート層47上に形成されているので、必ず、磁気抵抗効果素子42及び誘電型電磁変換素子44のスライダとは反対側の位置に設けられることになる。48は、発熱体46全体を覆う例えばAl2O3等からなるオーバーコート層を示している。なお、発熱体46の位置は、上部磁極層44fのスライダとは反対側の面からのオーバーコート層47の厚さDYORK、及び発熱体46のPTR面51側の端からPTR面51までの距離DPTRによって規定される。
図8は、図4の実施形態における薄膜磁気ヘッドの発熱体46の構成を示す図である。また、図9は、発熱体46の電極パッド部の構成を示すための図5におけるC−C線断面図である。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the
図8によると、発熱体46は、1本のラインを層内で蛇行させた発熱部46aと、発熱部46aの両端にそれぞれ接続された引き出し電極46b及び46cとを有しており、所定の長さの通電路となっている。
According to FIG. 8, the
より具体的には、発熱部46aは、所定の始点60から折り返し点61まで矩形波状に蛇行するように形成された上り部66と、折り返し点61から始点60の近傍の終点62まで上り部66に沿って蛇行しながら戻るように形成された下り部67と、始点60と引き出し電極46cとを接続する接続部74と、終点62と引き出し電極46bとを接続する75とを有している。また、互いに沿うように形成された上り部66と下り部67との間隔70は、互いに面する上り部66同士の間隔72及び互いに面する下り部87同士の間隔73と比較して、狭くなるように設定されている。
More specifically, the
発熱部46aは、例えば、約100nm〜約5000nm程度の厚さを有しており、例えば、NiCuを含む材料からなる。ここで、NiCuにおけるNiの含有割合は、例えば、約15〜約60原子%であり、好ましくは25〜45原子%である。また、このNiCuに対する添加物として、Ta、Al、Mn、Cr、Fe、Mo、Co、Rh、Si、Ir、Pt、Ti、Nb、Zr及びHfのうち、少なくとも1つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、5原子%以下であることが好ましい。
The
また、発熱部46aは、例えば、NiCrを含む材料からなっていてもよい。この場合、NiCrにおけるNiの含有割合は、例えば、約55〜約90原子%であり、好ましくは70〜85原子%である。また、このNiCrに対する添加物として、Ta、Al、Mn、Cu、Fe、Mo、Co、Rh、Si、Ir、Pt、Ti、Nb、Zr及びHfのうち、少なくとも1つの元素が含まれていてもよい。これらの添加物の含有割合は、5原子%以下であることが好ましい。また、引き出し電極46b及び46cは、発熱部46aと同じ材料である。
Moreover, the
図9によれば、引き出し電極46b及び46c上には、導電性を有する電極膜部材80b及び80cがそれぞれ形成されている。この電極膜部材80b及び80c上には、この電極膜部材80b及び80cを電極として電界めっきによって形成された、上方に伸びるバンプ81b及び81cがそれぞれ設けられている。電極膜部材80b及び80c並びにバンプ81b及び81cは、Cu等の導電材料等からなる。電極膜部材80b及び80cの厚みは、約10nm〜約200nm程度であり、バンプ81b及び81cの厚みは、約5μm〜約30μm程度である。
According to FIG. 9, conductive
バンプ81b及び81cの上端は、オーバーコート層48から露出しており、これらの上端には、発熱体46用のパッド82b及び82cがそれぞれ設けられている。このパッド82b及び82cを介して、発熱体46に電流が供給されることになる。なお、同様にして、磁気抵抗効果素子42及び誘導型電磁変換素子44は信号端子電極31(図3)と接続されているが、これらの接続構造は、図の簡略化のため図示されていない。
The upper ends of the
図10は、図4の実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明する工程図であり、図5のA−A線断面を示している。 FIG. 10 is a process diagram for explaining a manufacturing process of the thin film magnetic head in the embodiment of FIG. 4, and shows a cross section taken along line AA of FIG.
以下同図を参照して、本実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造工程を簡単に説明する。まず、図10(A)に示すように、例えばスパッタリング法によって、基板40上に絶縁層41を積層する。次いで、絶縁層41上に、例えばめっき法によって下部シールド層42aを形成する。次いで、例えばスパッタリング法等によって、下部シールドギャップ層42b、磁気抵抗効果層42c、磁気バイアス層を備えた素子リード導体層42d、上部シールドギャップ層42eを形成する。次いで、例えばめっき法によって上部シールド層42fを形成する。その後、PTR面から見てその後ろ側に平坦化層47aを形成する。以上の工程によって、磁気抵抗効果素子42の形成が完了する。
The manufacturing process of the thin film magnetic head in this embodiment will be briefly described below with reference to FIG. First, as shown in FIG. 10A, an insulating
次いで、図10(B)に示すように、上部シールド層42fの上に、例えばスパッタリング法によって絶縁層43、下部磁極層44a、磁気ギャップ層44bを形成すると共に、PTR面から見てその後ろ側に平坦化層47bを形成する。次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチング法等を用いた公知の方法によって、磁気ギャップ層44bの上にコイル層44c、コイル層44cを覆うようにコイル絶縁層44d及び上部磁極層44fを形成する。以上の工程によって、誘導型電磁変換素子44の形成が完了する。さらに、次工程である発熱体46の形成に備えて、平坦化したオーバーコート層47cを形成する(図10(C))。この際、上部磁極層44fからのオーバーコート層47cの厚さDYORKが、所定範囲内の値となるように形成される。
Next, as shown in FIG. 10B, the insulating
次いで、図10(D)に示すように、発熱部46aと、引き出し電極46b及び46cが、例えばスパッタリング法によって、オーバーコート層47c上において所定の位置に形成される。この位置は、発熱部46aのPTR面51側の端からPTR面51までの距離DPTRが所定範囲内の値となるように決定される。最後に、発熱体46を覆うオーバーコート層48が形成される(図10(E))。
Next, as shown in FIG. 10D, the
図11は、図1の実施形態における磁気ディスク装置の記録再生回路13の回路構成を示すブロック図である。また、図12は、図1の実施形態における磁気ディスク装置の発熱体制御回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a circuit configuration of the recording / reproducing
図11において、90は記録再生制御LSIであり、サーマルアスペリティ(TA)検出回路90aを含む。91は記録再生制御LSI90から記録データを受け取るライトゲート、92はライト回路、93は、発熱体への電流値の制御用テーブル等を格納するROM、95は磁気抵抗効果素子42へセンス電流を供給する定電流回路、96は磁気抵抗効果素子42の出力電圧を増幅する増幅器、97は記録再生制御LSI90に対して再生データを出力する復調回路、98は、温度検出器、99は発熱体46の制御回路をそれぞれ示している。
In FIG. 11,
記録再生制御LSI90から出力される記録データは、ライトゲート90に供給される。ライトゲート90は、記録再生制御LSI90から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データをライト回路92へ供給する。ライト回路92は、この記録データに従ってコイル層44cに書き込み電流を流し、誘電型電磁変換素子44により磁気ディスク10(図1)上に記録を行う。
The recording data output from the recording / reproducing
記録再生制御LSI90から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、定電流回路95から磁気抵抗効果層42cに定電流が流れる。この磁気抵抗効果素子42により再生された信号は増幅器96で増幅された後、復調回路97で復調され、得られた再生データが記録再生制御LSI90に出力される。
A constant current flows from the constant
本実施形態における発熱体制御回路99は、図12に示すような構成となっている。すなわち、発熱体46の発熱部46aに、直流定電圧回路99a、スイッチングトランジスタ99b及び可変抵抗器99cによる直列回路が接続されている。記録再生制御LSI90から出力される発熱体ON/OFF信号は、スイッチングトランジスタ99bに供給される。また、記録再生制御LSI90から出力される発熱体電流値制御信号は、D/A変換器99dにおいてアナログ信号に変換された後、可変抵抗器99cに供給される。
The heating
発熱体ON/OFF信号がオン動作指示である場合、スイッチングトランジスタ99bがオンとなって電流が発熱体46の発熱部46aに流れる。この際の電流値は、可変抵抗器99cにおいて、アナログに変換された発熱体電流値制御信号に応じた値に制御される。
When the heating element ON / OFF signal is an ON operation instruction, the switching
このように、記録/再生動作制御信号系とは独立して、発熱体ON/OFF信号及び発熱体電流値制御信号系を設けることによって、記録再生動作に連動した発熱体への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。 Thus, by providing the heating element ON / OFF signal and the heating element current value control signal system independently of the recording / reproducing operation control signal system, not only the energization of the heating element in conjunction with the recording / reproducing operation is performed. More various energization modes can be realized.
実際の動作においては、発熱体46の発熱部46aに、所定の通電モードに対応した電流が流れる。この電流によって、この発熱体46の部分及びその周囲が加熱されて熱膨張し、誘電型電磁変換素子44及び磁気抵抗効果素子42がPTR面51方向にわずかに突出する。これにより、dMSを書き込み動作時及び読み出し動作時にのみ小さくすることができる。このように、磁気ヘッド素子の動作時にのみdMSを小さくすることにより、磁気ディスク表面にスライダが衝突するクラッシュの確率をさほど高めることなく、トラック幅の狭小化に伴う信号書き込み能力及び/又は信号読み出し能力の低下を補い、記録ビットの微小化に伴う信号磁界の微弱化に対応することができる。このdMS値は、発熱部46aに流れる電流を制御する発熱体電流値制御信号により精度良く調整することができる。
In actual operation, a current corresponding to a predetermined energization mode flows through the
なお、記録再生回路13の回路構成は、図11及び図12に示したものに限定されるものでないことは明らかである。記録制御信号及び再生制御信号以外の信号で書き込み動作及び読み出し動作を特定しても良い。また、少なくとも書き込み動作時及び読み出し動作時の両方で発熱体46を発熱させることが望ましいが、書き込み動作時若しくは読み出し動作時の一方でのみ、又は書き込み動作及び読み出し動作が連続する一定期間内において継続して発熱体46を発熱させることも可能である。さらに、発熱体46に通電する電流として、直流だけではなく、交流又はパルス電流等を用いることも可能である。
Obviously, the circuit configuration of the recording / reproducing
以下、発熱体46への通電モードの一実施形態について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the energization mode for the
最初に、dMSを制御する発熱体への供給電力の初期設定について説明する。一般に、個々の薄膜磁気ヘッドのdMS値はばらつきを示す。そこで、まず磁気ディスクの最内周トラックにおいて再生データ中のAE(Acoustic emission)成分をTA検出回路90aによって検出し、基準範囲以上のAE(Acoustic emission)が発生する電流量まで発熱体46に通電し、限界電流量を決定する。この電流量をROM93に記録しておく。最内周トラックを使用する理由は、シーク時のdMSが最内周において最も小さいため、電流量の上限の基準となるからである。その後、ROM93に記録された一般的な「電流vsTPTP突出量」のテーブルを用いて、所望のdMSとなる電流量を設定する。
First, a description will be given of the initial setting of the power supplied to the heating element for controlling the d MS. In general, the d MS value of each thin film magnetic head varies. Therefore, first, an AE (Acoustic emission) component in the reproduction data is detected by the
次いで、磁気ディスク装置の通常運転時における電力供給について説明する。まず、上記の設定された電流量を発熱体46に通電した状態において、書き込み及び読み出しを行う。ここで、AEの発生量が基準範囲内ならばそのまま動作させる。基準範囲を超える場合、所定の単位だけ電流量を減少させ、引き続きAE発生量をモニタする。以後、このサイクルを繰り返す。この際、所定の繰り返し回数を経てもAE発生量が基準範囲を超えている場合には、ヘッドの浮上状態が不安定であるか、又はクラッシュの前兆であるとして、使用停止等のフラッグをホストCPUに通知する。
Next, power supply during normal operation of the magnetic disk device will be described. First, writing and reading are performed while the
次いで、dMSの温度補償について説明する。スライダは流体力学的に浮上するため、dMSは装置内部の温度の影響を受ける。さらに、TPTP現象による磁気ヘッド素子の突出量もバックグランドとなる装置内部の温度の影響を受ける。そこで、ROM93に、温度検出器98(例えば、抵抗型センサ)の特性及びTPTP突出量に基づく「装置内部の温度vsdMS変化」のテーブルを記憶させておき、温度検出器98によって温度をモニタする。装置内部の温度に対応して、このテーブルを参照して電流量を調整し、一定のdMSを確保する。
Next, a description will be given of a temperature compensation of the d MS. Slider for floating hydrodynamically, d MS is influenced by the temperature of the apparatus. Further, the protrusion amount of the magnetic head element due to the TPTP phenomenon is also affected by the temperature inside the apparatus as a background. Therefore, a table of “temperature vs. MS change inside device” based on the characteristics of the temperature detector 98 (for example, resistance type sensor) and the TPTP protrusion amount is stored in the
次いで、dMSの他の要因による補償について説明する。dMSは、装置内の気圧変化又は外的振動によっても変動する。しかしながら、通常、磁気ディスク装置内に気圧センサ又は振動センサは設置されていない。そこで、まず、装置内部の温度に基づいてdMSの調整を行う。この調整後、AEの発生量がなお基準範囲外となる場合、気圧変化又は振動等によるdMSの変動とみなして、第1の所定量だけ発熱体に供給する電流を減少させる。ここで、AE発生量がなお基準範囲外であれば、第2の所定量だけ電流を減少させる。以後、このサイクルを繰り返す。この際、所定の繰り返し回数を経てもAE発生量が基準範囲を超える場合には、ヘッドの浮上状態が不安定であるか、又はクラッシュの前兆であるとして、使用停止等のフラッグをホストCPUに通知する。 Next, a description will be given compensation by other factors d MS. d MS also fluctuates due to atmospheric pressure changes or external vibrations in the device. However, normally, no atmospheric pressure sensor or vibration sensor is installed in the magnetic disk device. Therefore, first, dMS is adjusted based on the temperature inside the apparatus. After this adjustment, if the amount of generated AE is still a reference range, it is regarded as a variation of the d MS by pressure changes, or vibration, etc., to reduce the current supplied to the first predetermined amount heating element. If the AE generation amount is still outside the reference range, the current is decreased by a second predetermined amount. Thereafter, this cycle is repeated. At this time, if the amount of AE generated exceeds the reference range even after a predetermined number of repetitions, the flag indicating that the head has been suspended is used as an indication that the head is in an unstable state or is a precursor to a crash. Notice.
さらにdMSは、磁気ディスク内での位置によっても変動する。これは、同一回転数においても内周側と外周側では媒体移動速度が異なるためである。そこで、磁気ディスク内での記録再生位置の半径に応じて、発熱体に供給される電流を微調整してdMSの一定化を図ることができる。 Furthermore d MS also varies depending on the position in the magnetic disk. This is because the medium moving speed is different between the inner peripheral side and the outer peripheral side even at the same rotational speed. Therefore, it is possible in accordance with the radius of the recording and reproducing position in the magnetic disk, achieving a constant of d MS the current supplied to the heating element is finely adjusted.
さらに、カーナビ等、車載用装置等での使用においては、強い振動モード(AE頻度モード)として、通電を退避モードに設定し、dMSを十分に大きくする措置をとることができる。 Further, when used in an in-vehicle device such as a car navigation system, a strong vibration mode (AE frequency mode) can be set such that energization is set to the evacuation mode and dMS is sufficiently increased.
以下、発熱体46によって引き起こされたTPTP現象に対する、発熱体46の位置の影響について説明する。
Hereinafter, the influence of the position of the
図4において、発熱体46は、通電によって発熱し、オーバーコート層47及び48の近傍部分に熱を供給する。その結果、オーバーコート層47及び48は熱を蓄積し、その温度分布に合わせて熱膨張する。この熱膨張によって、磁気抵抗効果素子42及び誘電型電磁変換素子44が磁気ディスク表面52方向に押し出され、PTR面51が突出してdMSが小さくなる。この際、dMSの低下量は、発熱体46に供給される電流量によって制御可能となる。
In FIG. 4, the
ここで、発熱体46から発生する熱は、上下部磁極層44a及び44f、並びに上下部シールド層42f及び42aへも、発熱体46との位置関係に応じた量だけ伝搬する。上述したように、これらの磁極層及びシールド層は一般にNiFe等の金属であり、その熱伝導率は絶縁体であるオーバーコート層よりも高い。従って、例えば発熱体46から伝搬して上部シールド層42fで受け止められた熱は、両シールド層の間に挟まれた磁気抵抗効果層42cに積極的に伝わってしまう。その結果、このような熱量が多くなると磁気抵抗効果層42cの温度を許容限度以上に上昇させ、磁気抵抗効果素子42の読み出し能力を低下させてしまう。
Here, the heat generated from the
この低下を防止する手段として、発熱体46のオーバーコート層47及び48内での位置を調整する。すなわち、この位置の調整によって、これらの磁極層及びシールド層に伝搬する熱量を制限する。この際、発熱体46の位置パラメータとして、上述したように、発熱体46の発熱部46aのPTR面51側の端からPTR面51までの距離DPTR、及び発熱体46のスライダ40と対向する面と上部磁極層44fのスライダ40とは反対側の面との面間の距離DYORKを用いる。
As a means for preventing this decrease, the position of the
図13は、図4の実施形態における薄膜磁気ヘッドにおいて、DPTR又はその規格値と、ビットエラーレートとの関係を示した図である。また図14は、異なるDPTR値を有する典型的な発熱体46の位置を示した図である。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between DPTR or its standard value and the bit error rate in the thin film magnetic head in the embodiment of FIG. FIG. 14 is a diagram showing the positions of
図13において、横軸は、DPTR又はその規格値NDPTRを示している。NDPTRは、スライダ高さHSを1としたときのDPTRの値であり、本実施形態においては、HS=300μmであるので、NDPTR=DPTR(μm)/300(μm)となる。また、縦軸は、磁気抵抗効果層42cの温度上昇、及びdMSの変化量のシミュレーション値、並びにビットエラーレートの実測値を示している。ビットエラーレートは、通電によって発熱体46を発熱させた状態において、測定対象である薄膜磁気ヘッドによってデータの書き込み及び読み出しを行った際に、再生データ中においてエラーが発生したビットの割合であり、デジタル信号処理を一切していない状態での値である。ビットエラーレートの測定においてはスピンスタンドを用いた。チャネルICには、Agere社製Diamondbackを使用し、データレートを650Mbpsとし、磁気ディスク上に記録された信号の記録密度を700kFCIとした。サンプルサイズは、1×109bitであった。また、発熱体46の発熱部46aの大きさは、100μm(高さ)×100μm(幅)であり、発熱体に供給された電力は100mWとした。さらにDYORKは7μmであり、下部磁極層の長さは25μmとした。
In FIG. 13, the horizontal axis indicates D PTR or its standard value ND PTR . ND PTR is the value of D PTR when the slider height H S is 1, and in this embodiment, H S = 300 μm, so ND PTR = D PTR (μm) / 300 (μm) Become. The vertical axis, the temperature rise of the
図13によると、ビットエラーレートは、DPTR(NDPTR)が25〜75μm(0.083〜0.250)の範囲において1×10−6以下の良好な値を示す。しかしながら、DPTRが25μmよりも小さくなると、ビットエラーレートは急激に増大し磁気ディスク装置として許容される10―5台前半の値を超えてしまう。一方、DPTRが75μmよりも大きくなると、同様にビットエラーレートが増大し、磁気ディスク装置として許容される範囲内ではあるが1桁又はそれ以上の高い値となってしまう。このように、ビットエラーレートは、DPTRが25μmを切って小さくなり、又は75μmを超えて大きくなると臨界的な変化を示す。従って、DPTRが25〜75μmの範囲は、その他の領域と比較して、一桁程度又はそれ以上の低ビットエラーレートという非常に顕著な効果を示す範囲となっていることが明らかである。 According to FIG. 13, the bit error rate shows a good value of 1 × 10 −6 or less when D PTR (ND PTR ) is in the range of 25 to 75 μm (0.083 to 0.250). However, when D PTR is smaller than 25 μm, the bit error rate increases rapidly and exceeds the value of the lower half of the 10 −5 range that is allowed as a magnetic disk device. On the other hand, when the D PTR is greater than 75 [mu] m, was similarly increased bit error rate, albeit within acceptable magnetic disk device becomes an order of magnitude or more higher values. Thus, the bit error rate, D PTR becomes smaller cut 25 [mu] m, or an critical change becomes greater beyond 75 [mu] m. Therefore, D PTR is 25~75μm range, compared with other regions, it is clear that a range of a very remarkable effect that about one order of magnitude or more low bit error rate.
ここで、このようなビットエラーレートの変化要因について説明する。DPTRが25μm未満においては(図14のa位置付近)、下部磁極層の長さが25μmであるので、発熱体46面及び下部磁極層44a面は必ず互いに重なり合って対向する部分を有することになる。さらに発熱体46は、PTR面に面した磁気抵抗効果層42cと、熱伝導率の高い上下部シールド層及び上下部磁極層との近傍に位置することになる。その結果、磁気抵抗効果層42cが発熱体46からの熱を相当に受け取るので、その温度が非常に高くなってしまう。従って、磁気抵抗効果素子42の信号読み出し能力が低下する。この際、TPTP現象も顕著になってPTR面が51aまでに突出し(図14)、dMSが減少するが、上記の読み出し能力の低下が上回って、結局ビットエラーレートが増大することになる。
Here, the factors that change the bit error rate will be described. When DPTR is less than 25 μm (near position a in FIG. 14), the length of the lower magnetic pole layer is 25 μm. Therefore, the surface of the
一方、距離DPTRが75μmを超えると(図14のc位置付近)、磁気抵抗効果層42cの温度上昇はかなり抑制されるが、発熱体46の熱が両素子付近のオーバーコート層に十分に伝搬されないので、磁気抵抗効果素子42及び誘電型電磁変換素子44の突出量51c(図14)は非常に小さくなる。従って、所定範囲の十分に小さいdMSが確保できなくなるため、磁気抵抗効果層42c位置での信号磁界が微弱となり、ビットエラーレートが増大する。
On the other hand, the distance D when the PTR exceeds 75 [mu] m (near the position c in FIG. 14), the temperature rise of the
以上述べた範囲とは異なり、DPTRが25〜75μmの範囲(図14のb位置付近)では、発熱体46面及び下部磁極層44a面は、互いに重なり合って対向する部分を有しない。さらに発熱体46は、PTR面に面した磁気抵抗効果層42cと、熱伝導率の高い上下部シールド層及び上下部磁極層とからは所定の距離だけ離れていることになる。その結果、磁気抵抗効果層42cは発熱体46からの熱をそれほど受け取らず、その温度上昇は許容範囲内に収まる。従って、磁気抵抗効果素子42の信号読み出し能力は必要範囲内に維持される。その一方で、この位置範囲内にある発熱体46は、磁気ヘッド素子付近のオーバーコート層に十分な熱量を供給して所定のTPTP現象による突出51b(図14)を起こすことができる。その結果、所定範囲の十分に小さなdMSが確保されるので、信号磁界が確実に感受されて充分低いビットエラーレートが実現される。
Unlike ranges stated above, in the D PTR is 25~75μm range (near position b in FIG. 14),
図15は、図4の実施形態における薄膜磁気ヘッドにおいて、DYORK又はその規格値と、ビットエラーレートとの関係を示した図である。また図16は、異なるDYORK値を有する典型的な発熱体46の位置を示した図である。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between D YORK or its standard value and the bit error rate in the thin film magnetic head in the embodiment of FIG. FIG. 16 is a diagram showing the positions of
図15において、横軸は、DYORK又はその規格値NDYORKを示している。規格化については図13と同じであって、NDYORK=DYORK(μm)/300(μm)となる。また、縦軸も図13と同じである。ビットエラーレートの測定条件も図13での測定と同じである。また、発熱体46の発熱部46aの大きさは、100μm(高さ)×100μm(幅)であり、発熱体に供給された電力は100mWとした。さらにDPTRは50μmであり、下部磁極層の長さは25μmとした。
In FIG. 15, the horizontal axis indicates D YORK or its standard value ND YORK . The normalization is the same as in FIG. 13, and ND YORK = D YORK (μm) / 300 (μm). The vertical axis is also the same as in FIG. The measurement conditions of the bit error rate are the same as the measurement in FIG. The size of the
図15によると、ビットエラーレートは、DYORK(NDYORK)が5〜12μm(0.017〜0.040)の範囲において1×10−6以下の良好な値を示す。しかしながら、DYORKが5μmを切って小さくなり、又は12μmを超えて大きくなると、ビットエラーレートは臨界的な変化を示し、磁気ディスク装置として許容される範囲内ではあるが一桁程度又はそれ以上の大きな値となる。従って、DYORKが2〜12μmの範囲は、他の領域と比較して一桁程度又はそれ以上の低ビットエラーレートという非常に顕著な効果を示す範囲となっている。 According to FIG. 15, the bit error rate shows a good value of 1 × 10 −6 or less when D YORK (ND YORK ) is in the range of 5 to 12 μm (0.017 to 0.040). However, when D YORK becomes smaller than 5 μm or becomes larger than 12 μm, the bit error rate shows a critical change, which is about an order of magnitude or more within the allowable range of the magnetic disk device. Large value. Therefore, the range of D YORK of 2 to 12 μm is a range showing a very remarkable effect of a low bit error rate of about one digit or more as compared with other regions.
ここで、このようなビットエラーレートの変化要因について説明する。DYORKが5μm未満の位置は、発熱体46がスライダ40により近づいた位置である(図16のd位置付近)。ここで、スライダ40は、上述したようにAlTiC基板等の比較的熱伝導率の高い材料である。その結果、発熱体46からの熱の多くは、最終的にオーバーコート層47を介してスライダ40に吸収され、薄膜磁気ヘッド外に放出される。従って、TPTP現象を引き起こすための熱量がその分だけ少なくなるので、磁気抵抗効果素子42及び誘電型電磁変換素子44の磁気ディスク表面52方向への突出51d(図16)は小さくなる。その結果、所定範囲の十分に小さなdMSが確保できなくなるのでビットエラーレートが増大する。なお、スライダによる熱の放熱分が大きく、上下部シールド層42f及び42aに伝わる熱量はそれほど多くないので、磁気抵抗効果層42cの温度上昇は小さく抑えられる。従って、磁気抵抗効果素子42の信号読み出し能力は温度上昇による悪影響をそれほど受けない。
Here, the factors that change the bit error rate will be described. The position where D YORK is less than 5 μm is the position where the
一方、DYORKが12μmを超える場合、発熱体46はスライダ40及び上部磁極層44fから遠く離れている(図16のf位置付近)。従って、発熱体46からの熱は、磁気抵抗効果素子42及び誘電型電磁変換素子44の近傍のオーバーコート層にあまり伝わらず、薄膜磁気ヘッドの外部に放熱される分が増加するため、TPTP現象による突出51f(図16)は小さくなる。その結果、所定範囲の充分小さなdMSが確保できなくなるのでビットエラーレートが増大する。なお、この範囲においても、上下部シールド層42f及び42aに伝わる熱量はそれほど多くないので、磁気抵抗効果層42cの温度上昇は小さく抑えられる。従って、磁気抵抗効果素子42の信号読み出し能力は温度上昇による悪影響をそれほど受けない。
On the other hand, when D YORK exceeds 12 μm, the
以上述べた範囲とは異なり、距離DYORKが5〜12μmの範囲(図16のe位置付近)は、発熱体46からの熱を効率よく磁気ヘッド素子近傍のオーバーコート層に伝搬させ、十分なTPTP現象による突出51e(図16)を引き起こして所定範囲の十分に小さなdMSを確保している。その結果、信号磁界が確実に感受されて充分低いビットエラーレートが実現される。
Unlike the range described above, the distance D YORK in the range of 5 to 12 μm (near the position e in FIG. 16) efficiently propagates the heat from the
以上に述べた低ビットエラーレートが実現される発熱体46の位置範囲は、磁気抵抗効果素子に悪影響を与えることなく効率的にTPTP現象を引き起こすという特に顕著な効果を示す条件である。ここで、引き起こされたTPTP現象における突出量自体は、信号記録密度には関係しない。従って、この位置範囲は、上述の実施態様における磁気ディスク上の信号記録密度に依存しないことは明らかである。
The position range of the
一方、ビットエラーレートの絶対値は信号記録密度に依存する。従って、より高い信号記録密度において、所定の低いビットエラーレート値を得るためには、誘電型電磁変換素子のギャップ長の狭小化、同素子の記録磁界強度及び勾配の向上、磁気抵抗効果素子の再生ギャップ長の狭小化並びに同素子の磁気抵抗効果変化率の向上等を図る必要がある。これに対して、本実施形態における発熱体の位置範囲の限定は、これらの対策によって規定された記録再生環境において、一桁程度又はそれ以上の低ビットエラーレートという非常に顕著な効果を示す条件となっている。 On the other hand, the absolute value of the bit error rate depends on the signal recording density. Accordingly, in order to obtain a predetermined low bit error rate value at a higher signal recording density, the gap length of the dielectric electromagnetic transducer is narrowed, the recording magnetic field strength and gradient of the element are improved, and the magnetoresistive element It is necessary to narrow the reproduction gap length and improve the magnetoresistive effect change rate of the element. On the other hand, the limitation of the position range of the heating element in the present embodiment is a condition that exhibits a very remarkable effect of a low bit error rate of about one digit or more in the recording / reproducing environment defined by these measures. It has become.
さらに、本実施形態における発熱体の位置範囲は、発熱体に供給される電力にもほとんど依存しないことが明らかである。すなわち、発熱量の絶対値は、発熱体による熱の分布において、各地点の温度におおよそ線形的に影響するものである。これに対して、熱分布の等温線の形状は、熱的平衡状態に達した場合、磁気抵抗効果層及び発熱体に隣接する磁気ヘッド素子と、発熱体との相対的な位置関係によって、その大部分が決定される。従って、本実施形態における発熱体の位置範囲の限定は、所定の与えられた電力供給状況において一桁程度又はそれ以上の低ビットエラーレートという非常に顕著な効果を示す条件を提供するものである。 Furthermore, it is clear that the position range of the heating element in the present embodiment hardly depends on the power supplied to the heating element. That is, the absolute value of the calorific value has an approximately linear effect on the temperature at each point in the heat distribution by the heating element. On the other hand, the shape of the isotherm of the heat distribution, when the thermal equilibrium state is reached, depends on the relative positional relationship between the magnetoresistive layer and the magnetic head element adjacent to the heating element and the heating element. Mostly determined. Therefore, the limitation of the position range of the heating element in the present embodiment provides a condition showing a very remarkable effect of a low bit error rate of about one digit or more in a given power supply situation. .
さらに、以上に述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。 Further, all of the embodiments described above are merely illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in various other variations and modifications. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
10 磁気ディスク
11 スピンドルモータの回転軸
12 アセンブリキャリッジ装置
13 記録再生回路
14 駆動アーム
15 ボイスコイルモータ
16 ピボットベアリング軸
17 HGA
20 サスペンション
21、40 スライダ
22 ロードビーム
23 フレクシャ
24 ベースプレート
25 配線部材
30 書き込み及び読み出し磁気ヘッド素子
31 信号端子電極
32 駆動端子電極
33 素子形成面
34、50 空気潤滑面
41、43、46b 絶縁層
42a 下部シールド層
42b 下部シールドギャップ層
42c 磁気抵抗効果層
42d 素子リード導体層
42e 上部シールドギャップ層
42f 上部シールド層
44a 下部磁極層
44b 磁気ギャップ層
44c コイル層
44d コイル絶縁層
44e コイルリード導体層
44f 上部磁極層
46 発熱体
46a 発熱部
46b、46c 引き出し電極
47、47c、48 オーバーコート層
47a、47b 平坦化層
51 PTR面
51a,51b、51c、51d、51e、51f 突出したPTR面
52 磁気ディスク表面
60 始点
61 折り返し点
62 終点
66 上り部
67 下り部
70、72、73 間隔
74、75 接続部
80b、80c 電極膜部材
81b、81c バンプ
82b、82c パッド
90 記録再生制御LSI
90a TA検出回路
91 ライトゲート
92 ライト回路
93 ROM
95 定電流回路
96 増幅器
97 復調回路
98 温度検出器
99 ヒータ制御回路
99a 直流定電圧回路
99b スイッチングトランジスタ
99c 可変抵抗器
99d D/A変換器
DESCRIPTION OF
20
90a
95 constant
Claims (10)
The current control means has a heating element control signal system, and the heating element control signal system is an operation control signal system of the at least one read magnetic head element and / or the at least one write magnetic head element. 10. The magnetic disk device according to claim 8, wherein the current supplied to the heating element is controlled independently.
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-
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- 2004-05-06 JP JP2004137162A patent/JP2005322279A/en not_active Withdrawn
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