JP2006323932A - Thin-film magnetic head having heat-generating element, head gimbal assembly having thin-film magnetic head, magnetic disk device having head gimbal assembly, and magnetic recording and reproducing method using thin-film magnetic head - 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)、このHGAを備えた磁気ディスク装置(HDD)に関する。さらに本発明は、このような薄膜磁気ヘッドを用いた磁気記録再生方法に関する。 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 (HDD) including the HGA. Furthermore, the present invention relates to a magnetic recording / reproducing method using such a thin film magnetic head.
近年、HDDにおける面記録密度のさらなる向上を実現するために、従来の面内磁気記録方式とは異なる垂直磁気記録方式の開発が盛んに行われている。 In recent years, in order to further improve the surface recording density in the HDD, a perpendicular magnetic recording system different from the conventional in-plane magnetic recording system has been actively developed.
垂直磁気記録方式においては、面内磁気記録方式に比べて磁気ディスク面内の磁化遷移領域での減磁界が非常に小さくなるので、磁化遷移幅を狭くすることができる。さらに、面内磁気記録方式において高記録密度化の際に問題となっている磁化の熱揺らぎの影響を記録ビットが受けにくいので、安定した高記録密度を得ることが可能となる。 In the perpendicular magnetic recording system, the demagnetizing field in the magnetization transition region in the magnetic disk surface is much smaller than in the in-plane magnetic recording system, so that the magnetization transition width can be narrowed. Furthermore, since the recording bit is not easily affected by the thermal fluctuation of magnetization, which is a problem in increasing the recording density in the in-plane magnetic recording method, a stable high recording density can be obtained.
この垂直磁気記録方式に用いる薄膜磁気ヘッド(垂直磁気ヘッド)においては、主磁極とリターンヨークである補助磁極と両磁極に作用する励磁コイルとを備えた単磁極構造が主に採用されている。この場合、主磁極から発生する磁界によって、磁気ディスクに書き込みを行う。この際の磁束は、主磁極から、磁気ディスクの記録層及び軟磁性裏打ち層を介して補助磁極に達するループを描く。 In a thin film magnetic head (perpendicular magnetic head) used for this perpendicular magnetic recording system, a single magnetic pole structure including a main magnetic pole, an auxiliary magnetic pole as a return yoke, and an exciting coil acting on both magnetic poles is mainly employed. In this case, writing is performed on the magnetic disk by a magnetic field generated from the main magnetic pole. The magnetic flux at this time draws a loop that reaches the auxiliary magnetic pole from the main magnetic pole through the recording layer and the soft magnetic underlayer of the magnetic disk.
図10に、この単磁極構造における磁束の分布を示す。同図によれば、書き込み動作の際、書き込みコイル1004によって誘導された、主磁極1002から発生する磁束は、磁気ディスク内の軟磁性裏打ち層1006を介して、補助磁極1003に磁束FYとして戻って来る。この磁束FYは、さらに、読み出し用のMR効果素子が有する上下部シールド1001及び1000にまで達して、これらのシールドに磁束FSとして影響を及ばす。この結果、上下部シールド1001及び1000のヘッド端面側の端1001a及び1000aから相当の磁界が発生し、書き込みを行うべきトラックから数μm〜数十μm離れた位置にあるトラックに、異常信号を書き込んでしまい記録信号を消去してしまう現象が発生する場合が生じる。本明細書では、このような異常現象を広域トラック消去(WATE(Wide Area Track Erasure))と呼んでいる。このように、垂直磁気ヘッドにおいては、垂直磁気記録用の磁気ディスクに特有な軟磁性裏打ち層の存在も影響して、磁気ヘッド素子内の磁束分布が書き込みの良否に大きな影響を及ぼす。
FIG. 10 shows the magnetic flux distribution in this single magnetic pole structure. According to the figure, during a write operation, induced by a
上述したWATEを回避する方法として、例えば、特許文献1に開示されているように、バッキングコイル1005を設けて、磁束FBを誘導させることが有効である。実際に、磁束FBにより磁束FSをキャンセル又は低減することが可能となる。
As a method of avoiding the WATE described above, for example, as disclosed in
一方、近年のHDDの大容量小型化に伴う高記録密度化に際して、薄膜磁気ヘッドのトラック幅はより減少する傾向にある。このトラック幅の減少による書き込み及び読み出し能力の低下を回避するために、例えば、特許文献2〜5には、長手磁気記録方式ではあるが、磁気ヘッド素子近傍又は磁気ヘッド素子内に発熱体を設ける技術が開示されている。これらの技術は、この発熱体からの熱による熱膨張により磁気ヘッド素子の端部を磁気ディスク方向に突出させて、磁気ヘッド素子と磁気ディスク表面との磁気的な実効距離(マグネティックスペーシング)を極めて小さな値に設定し、制御するものである。これにより、書き込み及び読み出し能力の低下を回避し得る。 On the other hand, the track width of thin-film magnetic heads tends to decrease as the recording density increases with the recent reduction in capacity and capacity of HDDs. In order to avoid a decrease in writing and reading ability due to the decrease in the track width, for example, in Patent Documents 2 to 5, although a longitudinal magnetic recording method is used, a heating element is provided in the vicinity of the magnetic head element or in the magnetic head element. Technology is disclosed. In these technologies, the end of the magnetic head element protrudes in the direction of the magnetic disk by thermal expansion due to heat from the heating element, and the magnetic effective distance (magnetic spacing) between the magnetic head element and the magnetic disk surface is increased. It is set to an extremely small value and controlled. Thereby, it is possible to avoid a decrease in writing and reading ability.
しかしながら、上述したような発熱体を垂直磁気ヘッドに採用した場合、WATEを確実に回避することが非常に困難になっていた。 However, when the heating element as described above is employed in the perpendicular magnetic head, it is very difficult to reliably avoid WAIT.
実際に、発熱体を用いて垂直磁気ヘッド素子を突出させる場合、低消費電力であってレスポンスが良好であることが要求される。このため、発熱による突出の効率を高める必要があり、発熱体を、特許文献5に開示された技術のように磁気ヘッド素子内に設けることが望ましい。しかしながら、この場合、発熱体への通電によって垂直磁気ヘッド素子内のシールドや磁極等の磁性層に磁束が誘導されて、上述したWATEを発生させる場合が生じてしまう。すなわち、上述したように、垂直磁気ヘッド素子の書き込み特性は、素子内の磁束分布に非常に敏感であるので、素子内に磁束を発生させる手段を設置すると、この書き込み特性に悪影響を及ぼし得る。 Actually, when a perpendicular magnetic head element is projected using a heating element, it is required to have low power consumption and good response. For this reason, it is necessary to increase the efficiency of protrusion due to heat generation, and it is desirable to provide the heating element in the magnetic head element as in the technique disclosed in Patent Document 5. However, in this case, a magnetic flux is induced in the magnetic layer such as a shield or a magnetic pole in the perpendicular magnetic head element by energizing the heating element, and the above-described WAIT may be generated. That is, as described above, the write characteristic of the perpendicular magnetic head element is very sensitive to the magnetic flux distribution in the element. Therefore, if a means for generating a magnetic flux is installed in the element, this write characteristic can be adversely affected.
この際、バッキングコイルの起磁力をさらに増加させて対処する方法も考えられるが、主磁極による書き込み磁界の勾配を大幅に低下させてしまう。その上、巻き数を増やして起磁力を増加させると、バッキングコイルの抵抗がさらに高くなるので、書き込み動作時において、書き込みコイルの抵抗と合わせてより大きな熱量が発生してしまう。ここで一般に、バッキングコイルは書き込みコイルと直列に接続されているので、このように発生してしまう熱量による垂直磁気ヘッド素子の突出を、書き込み動作とは独立して自由に制御することができない。従って、バッキングコイルの起磁力を増加させる方法は、上述したWATEを回避するには不適である。さらに、書き込みコイルによって誘導される磁束は高周波であり、この高周波の磁束に発熱体によって発生する磁束が加わった状況に対処することは、なおさら非常に困難となる。 At this time, a method of coping with further increasing the magnetomotive force of the backing coil is conceivable, but the gradient of the write magnetic field by the main pole is greatly reduced. In addition, when the number of turns is increased and the magnetomotive force is increased, the resistance of the backing coil is further increased, so that a larger amount of heat is generated together with the resistance of the write coil during the write operation. Here, since the backing coil is generally connected in series with the write coil, the protrusion of the perpendicular magnetic head element due to the amount of heat generated in this way cannot be freely controlled independently of the write operation. Therefore, the method of increasing the magnetomotive force of the backing coil is not suitable for avoiding the above-described WAIT. Furthermore, the magnetic flux induced by the writing coil is high frequency, and it becomes much more difficult to cope with the situation where the magnetic flux generated by the heating element is added to the high frequency magnetic flux.
従って、本発明の目的は、発熱による磁気ヘッド素子の突出における突出効率が高く、しかも高周波の書き込み磁束に対応してWATEを確実に回避することができる、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HGA及びこのHGAを備えたHDDを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film magnetic head including a heating element, which has a high protrusion efficiency in the protrusion of the magnetic head element due to heat generation, and can reliably avoid WAIT in response to a high-frequency write magnetic flux. An object of the present invention is to provide an HGA including a thin film magnetic head and an HDD including the HGA.
さらに本発明の他の目的は、マグネティックスペーシングを十分小さな値に制御しつつ、しかも高周波の書き込み磁束に対応してWATEを確実に回避することができる磁気記録再生方法を提供することにある。 It is still another object of the present invention to provide a magnetic recording / reproducing method capable of reliably avoiding WAIT in response to a high-frequency write magnetic flux while controlling the magnetic spacing to a sufficiently small value.
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。基板の素子形成面に形成された磁気ヘッド素子の積層構造において、基準となる層よりも素子形成面側にある構成要素を「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層から見て素子形成面とは反対側にある構成要素を「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上にシールド層がある」とは、絶縁層の素子形成面とは反対側にシールド層があることを意味する。 Before describing the present invention, terms used in the specification will be defined. In the laminated structure of the magnetic head elements formed on the element formation surface of the substrate, it is assumed that the component on the element formation surface side of the reference layer is “down” or “downward” and viewed from the reference layer. It is assumed that the component on the side opposite to the element formation surface is “upper” or “upper”. For example, “there is a shield layer on the insulating layer” means that there is a shield layer on the side opposite to the element formation surface of the insulating layer.
また、1つの積層構造内において、2つの構成要素の位置を比較する際、素子形成面により近い方を「下部」とし、より遠い方を「上部」とする。例えば、電磁コイル素子内に設けられた2つの磁極層のうち、「下部磁極層」とは、素子形成面により近い方を意味することとする。また、「直上」にあるとは、「上方」の領域のうち、基準となる層又はその部分の面に対して垂線を下ろすことができる位置からなる領域内にあることとする。 Further, when comparing the positions of two components in one laminated structure, the closer to the element formation surface is defined as “lower”, and the farther is defined as “upper”. For example, of the two magnetic pole layers provided in the electromagnetic coil element, the “lower magnetic pole layer” means the one closer to the element formation surface. Further, “being directly above” means that within the “upper” region, the region is in a region formed of a position where a perpendicular can be drawn with respect to the reference layer or the surface of the layer.
本発明によれば、第1の磁極層及び第2の磁極層を含む書き込み磁気ヘッド素子と、この第1の磁極層と隣り合っており互いに対向しているシールド層を含む読み出し磁気ヘッド素子とを備えた薄膜磁気ヘッドであって、第1の磁極層とシールド層との間に、通電されることによって発熱する少なくとも1つの発熱体が設けられており、この少なくとも1つの発熱体が、書き込み磁気ヘッド素子に印加される書き込み電流と同じ周波数であって第1の磁極層及びシールド層の積層面に垂直な向きを有する高周波の磁束を通電によって生成可能である薄膜磁気ヘッドが提供される。 According to the present invention, a write magnetic head element including a first magnetic pole layer and a second magnetic pole layer, and a read magnetic head element including a shield layer adjacent to the first magnetic pole layer and facing each other, The at least one heating element that generates heat when energized is provided between the first magnetic pole layer and the shield layer, and the at least one heating element There is provided a thin film magnetic head capable of generating a high-frequency magnetic flux having the same frequency as the write current applied to the magnetic head element and having a direction perpendicular to the laminated surface of the first magnetic pole layer and the shield layer by energization.
書き込み動作の際、書き込み磁気ヘッド素子の第1の磁極層に誘導された磁束は、第2の磁極層を介して戻って来た際に、読み出し磁気ヘッド素子が有するシールド層にまで達して同層にも影響を及ぼす。この磁束によってシールド層の端に不要な磁界が発生して、WATEが引き起こされる。なお、この磁束の向きは、書き込み電流に追随して高周波となっている。 During the write operation, the magnetic flux induced in the first magnetic pole layer of the write magnetic head element reaches the shield layer of the read magnetic head element when returning through the second magnetic pole layer. Also affects the layer. This magnetic flux generates an unnecessary magnetic field at the end of the shield layer, causing WATE. The direction of the magnetic flux is high frequency following the write current.
ここで、本発明の発熱体は、書き込み磁気ヘッド素子に印加される書き込み電流と同じ周波数であって第1の磁極層及びシールド層の積層面に垂直な向きを有する高周波の磁束を通電によって生成可能である。従って、例えば、WATEの原因となる高周波の磁束と逆位相である高周波の磁束を発生させることができる。ここで、逆位相とは、書き込み電流と同時にフリップしている電流の位相であって、書き込み電流による磁束を随時打ち消す向きを有する磁束が誘導されるような位相を指し、このような電流によって誘導された磁束の位相を指す。その結果、発熱体からの磁束によって、WATEの原因となる磁束を抑制させることができる。すなわち、発熱体に発熱用の高周波電流を印加することによって、積極的にWATEを抑制することが可能となる。 Here, the heating element of the present invention generates a high-frequency magnetic flux having the same frequency as the write current applied to the write magnetic head element and having a direction perpendicular to the laminated surface of the first magnetic pole layer and the shield layer by energization. Is possible. Therefore, for example, a high-frequency magnetic flux having a phase opposite to that of the high-frequency magnetic flux that causes WAIT can be generated. Here, the reverse phase is the phase of the current that is flipping simultaneously with the write current, and refers to a phase in which a magnetic flux having a direction to cancel the magnetic flux due to the write current is induced at any time. Refers to the phase of the generated magnetic flux. As a result, the magnetic flux causing WATE can be suppressed by the magnetic flux from the heating element. In other words, it is possible to positively suppress WAIT by applying a high-frequency current for heat generation to the heat generating element.
さらに、発熱体は、書き込み磁気ヘッド素子及び読み出し磁気ヘッド素子にほぼ隣接した位置に設けられている。従って、上述したようにWATEを引き起こす等の磁気的な悪影響を回避しつつ、発熱による書き込み磁気ヘッド素子及び読み出し磁気ヘッド素子の突出効率を十分に高めることができる。 Further, the heating element is provided at a position substantially adjacent to the write magnetic head element and the read magnetic head element. Therefore, the protrusion efficiency of the write magnetic head element and the read magnetic head element due to heat generation can be sufficiently increased while avoiding adverse magnetic effects such as causing WAIT as described above.
ここで、少なくとも1つの発熱体が、第1の磁極層及びシールド層の積層面と平行であるコイル面を有するコイル部を少なくとも1つ備えていることが好ましい。さらに、このコイル部が、複数個備えられていて互いに直列に接続されていることも好ましい。このようなコイル部の構成によって、発熱のために抵抗値を十分に大きくすることができる一方で、高周波特性を大きく低下させず、プリアンプや配線等との良好なインピーダンスマッチングを可能にするようにインダクタンスを所定範囲内に抑えることができる。さらに、これにより、例えば、バッキングコイルの起磁力を増大させて書き込みコイルとの抵抗の合計値を増加させるようなことをせずに済む。 Here, it is preferable that the at least one heating element includes at least one coil portion having a coil surface parallel to the laminated surface of the first magnetic pole layer and the shield layer. Furthermore, it is preferable that a plurality of the coil portions are provided and connected in series with each other. With such a configuration of the coil portion, the resistance value can be sufficiently increased due to heat generation, while allowing high impedance matching with a preamplifier, wiring, etc. without greatly deteriorating high frequency characteristics. The inductance can be suppressed within a predetermined range. Furthermore, this eliminates the need to increase the total value of resistance with the write coil by increasing the magnetomotive force of the backing coil, for example.
さらに、第1の磁極層が主磁極層であって、第2の磁極層が補助磁極層であり、書き込み磁気ヘッド素子が垂直磁気記録用であることが好ましい。垂直磁気ヘッドの書き込み特性は、ヘッド素子内の磁束分布に非常に敏感であるので、一般に、ヘッド素子内に磁束を発生させ得る手段である発熱体を設置すると、書き込み時にWATE等の悪影響が発生し得る。従って、WATEへの対策を施した本発明による発熱体を垂直磁気ヘッドに採用することによって、その効果が特に顕著に発揮される。 Further, it is preferable that the first magnetic pole layer is a main magnetic pole layer, the second magnetic pole layer is an auxiliary magnetic pole layer, and the write magnetic head element is for perpendicular magnetic recording. Since the writing characteristics of a perpendicular magnetic head are very sensitive to the magnetic flux distribution in the head element, generally, if a heating element, which is a means capable of generating magnetic flux in the head element, is installed, adverse effects such as WAIT occur during writing. Can do. Therefore, when the heating element according to the present invention with countermeasures against WATE is employed in the perpendicular magnetic head, the effect is particularly remarkable.
本発明によれば、また、上述した薄膜磁気ヘッドを少なくとも1つ備えており、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、書き込み磁気ヘッド素子及び読み出し磁気ヘッド素子のための信号線と、薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とをさらに備えたHGAが提供される。 According to the present invention, there is also provided at least one thin-film magnetic head as described above, a lead wire for supplying current to at least one heating element, and signals for the write magnetic head element and the read magnetic head element. An HGA further comprising a wire 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つの磁気ディスクと、少なくとも1つの発熱体に供給する電流を制御するための発熱制御回路と、書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路とをさらに備えたHDDが提供される。 According to the present invention, furthermore, at least one HGA as described above is provided, at least one magnetic disk, a heat generation control circuit for controlling a current supplied to at least one heat generator, and write and read operations. An HDD further provided with a recording / reproducing circuit for controlling the above is provided.
ここで、このHDDが、発熱制御回路と記録再生回路とを制御しており、書き込み及び/又は読み出し動作とタイミングを合わせて発熱制御回路を駆動させるためのCPUを備えていることが好ましい。このようなCPUを用いることによって、より多様な発熱体への通電モードを実施することができる。 Here, it is preferable that the HDD controls the heat generation control circuit and the recording / reproducing circuit, and includes a CPU for driving the heat generation control circuit in synchronization with the writing and / or reading operation. By using such a CPU, more various energization modes for the heating elements can be implemented.
本発明によれば、さらにまた、書き込み磁気ヘッド素子に書き込み電流を印加して書き込みを行っている間、書き込み磁気ヘッド素子内に設けられた磁極層と、読み出し磁気ヘッド素子内に設けられており磁極層に隣り合っていて互いに対向しているシールド層との間に設置された発熱体に、書き込み電流と同時にフリップしており、この発熱体から発生する磁束の向きがシールド層内において書き込み電流による磁束の向きと随時反対になるような方向の発熱用電流を印加する磁気記録再生方法が提供される。ここで、この発熱用電流が、書き込み電流とは逆位相であって、この発熱用電流によって発生する磁界の振幅が、書き込み電流によって発生する磁界の振幅よりも小さいことが好ましい。さらに、読み出し磁気ヘッド素子によって読み出し動作を開始する前から又はその直前から読み出し動作を行っている間にかけて、発熱体に直流を印加することが好ましい。さらにまた、書き込み磁気ヘッド素子によって書き込み動作を開始する前から、書き込み動作の直前にかけて、発熱体に直流を印加することも好ましい。 Further, according to the present invention, the magnetic pole layer provided in the write magnetic head element and the read magnetic head element are provided during writing by applying a write current to the write magnetic head element. The heating element installed between the shield layer adjacent to the pole layer and facing each other is flipped simultaneously with the write current, and the direction of the magnetic flux generated from this heating element is changed within the shield layer. There is provided a magnetic recording / reproducing method for applying a heat generation current in a direction opposite to the direction of the magnetic flux as needed. Here, it is preferable that the heat generation current has an opposite phase to the write current, and the amplitude of the magnetic field generated by the heat generation current is smaller than the amplitude of the magnetic field generated by the write current. Further, it is preferable to apply a direct current to the heating element before the read operation is started by the read magnetic head element or during the read operation from immediately before. Furthermore, it is also preferable to apply a direct current to the heating element before the writing operation is started by the writing magnetic head element and immediately before the writing operation.
発熱体に、書き込み電流と同時にフリップしており、この発熱体から発生する磁束の向きがシールド層内において書き込み電流による磁束の向きと随時反対になるような方向の発熱用電流、例えば、書き込み電流と逆位相である電流を印加する。このような電流によって、それぞれの磁束が打ち消し合う方向に働いて、シールド層の端におけるWATEの原因となる磁界の発生が防止される。また、このような電流によって発生する磁界の振幅が、書き込み電流によって発生する磁界の振幅よりも小さい値に設定されることにより、書き込み電流による書き込み磁界への悪影響を回避することができる。 The heating element is flipped at the same time as the writing current, and the direction of the magnetic flux generated from the heating element is such that the direction of the magnetic flux generated from the heating element is opposite to the direction of the magnetic flux due to the writing current in the shield layer as needed, for example, the writing current Apply current that is in reverse phase. Such current acts in the direction in which the magnetic fluxes cancel each other, thereby preventing the generation of a magnetic field that causes WAIT at the end of the shield layer. In addition, since the amplitude of the magnetic field generated by such a current is set to a value smaller than the amplitude of the magnetic field generated by the write current, an adverse effect on the write magnetic field due to the write current can be avoided.
発熱体に印加する電流を以上のように制御することによって、書き込み時における磁気ヘッド素子内の不要な磁束の流れを抑制してWATEを確実に回避しつつ、書き込み磁気ヘッド素子を突出させて、所定の非常に小さいマグネティックスペーシングを実現して良好な書き込み動作を行うことができる。さらに、読み出し動作が開始する前に又はその直前に、直流が発熱体に印加されると、発熱体からの熱によってMR効果素子が十分に突出する。その結果、所定の非常に小さいマグネティックスペーシングを実現して良好な読み出し動作を行うことができる。さらにまた、書き込み動作を開始する前に発熱体に直流を印加することによって、予め発熱体を暖めておくことができる。その結果、書き込み動作時における発熱用電流を、書き込み当初から安定して十分に印加することが可能となる。 By controlling the current applied to the heating element as described above, the write magnetic head element protrudes while suppressing the flow of unnecessary magnetic flux in the magnetic head element at the time of writing and reliably avoiding WAIT. A predetermined very small magnetic spacing can be realized and a good write operation can be performed. Further, when a direct current is applied to the heating element before or just before the reading operation starts, the MR effect element sufficiently protrudes due to the heat from the heating element. As a result, a predetermined very small magnetic spacing can be realized and a good read operation can be performed. Furthermore, the heating element can be warmed in advance by applying a direct current to the heating element before starting the writing operation. As a result, it is possible to stably and sufficiently apply the heat generation current during the writing operation from the beginning of writing.
本発明によれば、発熱による磁気ヘッド素子の突出における突出効率を高くして、しかも高周波の書き込み磁束に対応してWATEを確実に回避することができる。 According to the present invention, the protrusion efficiency of the protrusion of the magnetic head element due to heat generation can be increased, and WAIT can be reliably avoided in response to the high-frequency write magnetic flux.
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。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated in detail, referring an accompanying drawing. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals. In addition, the dimensional ratios in the components in the drawings and between the components are arbitrary for easy viewing of the drawings.
図1は、本発明によるHDD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、本発明によるHGAの一実施形態を示す斜視図である。また、図3(A)は、図2の実施形態におけるHGAの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド(スライダ)を示す斜視図であり、図3(B)は、図3(A)の磁気ヘッド素子の一実施形態を概略的に示す平面図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a main part in an embodiment of an HDD according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of an HGA according to the present invention. 3A is a perspective view showing a thin film magnetic head (slider) attached to the tip of the HGA in the embodiment of FIG. 2, and FIG. 3B is a perspective view of FIG. 1 is a plan view schematically showing an embodiment of a magnetic head element.
図1において、10は、スピンドルモータ11の回転軸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)21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、この薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに後述する発熱体に印加される電流を制御するための記録再生及び発熱制御回路をそれぞれ示している。
In FIG. 1, 10 is a plurality of magnetic disks rotating around the rotation axis of the
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、薄膜磁気ヘッド(スライダ)21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及びスライダ21は、単数であってもよい。
The
図2に示すように、HGA17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
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とを備えている。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。
The
薄膜磁気ヘッド(スライダ)21は、図3(A)に示すように、適切な浮上量を得るように加工された浮上面(ABS)30と、素子形成面31上に形成された磁気ヘッド素子32と、素子形成面31上に形成された被覆層45の層面から露出した4つの信号端子電極36及び2つの駆動端子電極37とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子32は、読み出し用のMR効果素子33と、書き込み用の電磁コイル素子34と、熱膨張によって磁気ヘッド素子32を磁気ディスク方向に突出させるための発熱体35とを含む。ここで、4つの信号端子電極36は、MR効果素子33及び電磁コイル素子34に接続されており、2つの駆動端子電極37は、発熱体35に接続されている。
As shown in FIG. 3A, the thin film magnetic head (slider) 21 includes an air bearing surface (ABS) 30 processed so as to obtain an appropriate flying height, and a magnetic head element formed on the
2つの駆動端子電極37は、4つの信号端子電極36の群の両側にそれぞれ配置されている。これは、特開2004−234792号公報に記載されているように、MR効果素子33の配線と電磁コイル素子34の配線との間におけるクロストークを防止することができる配置である。ただし、クロストークが許容される場合には、2つの駆動端子電極37が、例えば4つの信号端子電極36の何れかの間の位置等に配置されていてもよい。なお、これらの端子電極の数も、図3の形態に限定されるものではない。図3において端子電極は6つであるが、例えば、電極を5つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でもよい。
The two
MR効果素子33及び電磁コイル素子34においては、図3(B)に示すように、素子の一端がABS側のヘッド端面300に達している。これらの端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受による読み出しと信号磁界の印加による書き込みとが行われる。また、発熱体35は、磁気ヘッド素子32内に設置されており、コイル部350を備えている。このコイル部350の端350aは、ヘッド端面300の近傍に達している。
In the
コイル部350のコイル面は、磁気ヘッド素子32の積層面に平行となっている。すなわち、このコイル面は、ヘッド端面300に垂直であって素子形成面31に平行となっている。なお、コイル部350は、磁気ヘッド素子32をその中心線(同図中のA−A線に相当)を中心として対称に突出させるために、磁気ヘッド素子32内におけるトラック幅方向の中央に設置されている。
The coil surface of the
以上に説明した構成によって、発熱体35は、後述するように、発熱によって磁気ヘッド素子を突出させる際の突出効率が高くなる上に、WATEを引き起こす高周波の磁束を抑制させる磁束を発生させ得る低インダクタンスの構造となっている。
With the configuration described above, the
図4は、図3(B)の磁気ヘッド素子32の一実施形態の構成を示す、図3(B)のA−A線断面図である。なお、図4における書き込みコイル層の巻き数は、図を簡略化するため、図3(B)における巻き数より少なく表されている。また、書き込みコイル層は1層、2層以上又はヘリカルコイルでもよい。
4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3B, showing the configuration of one embodiment of the
図4において、210はスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するABS30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上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上している。このスライダ基板210のABS30を底面とした際の一つの側面である素子形成面31に、読み出し用のMR効果素子33と、発熱体35と、バッキングコイル部43と、書き込み用の電磁コイル素子34と、これらの素子を保護する被覆層45とが主に形成されている。
In FIG. 4,
MR効果素子33は、MR積層体332と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層330及び上部シールド層334とを含む。MR積層体332は、面内通電型(CIP(Current In Plain))巨大磁気抵抗(GMR(Giant Magneto Resistive))多層膜、垂直通電型(CPP(Current Perpendicular to Plain))GMR多層膜、又はトンネル磁気抵抗(TMR(Tunnel Magneto Resistive))多層膜を備えており、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。上下部シールド層334及び330は、MR積層体332が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。
The
このMR積層体332がCIP-GMR多層膜を備えている場合、上下部シールド層334及び330の各々とMR積層体332との間に絶縁用の上下部シールドギャップ層333及び331がそれぞれ設けられる。さらに、MR積層体332にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのMRリード導体層335が形成される。一方、MR積層体332がCPP-GMR多層膜又はTMR多層膜を備えている場合、上下部シールド層334及び330はそれぞれ上下部の電極としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層333及び331とMRリード導体層335とは不要であって省略される。ただし、MR積層体332のヘッド端面300とは反対側のシールド層間、及びMR積層体332のトラック幅方向の両側には絶縁層が形成される。
When the
電磁コイル素子34は、本実施形態において垂直磁気記録用であり、主磁極層340、補助磁極層345及び書き込みコイル層343を備えている。主磁極層340は、書き込みコイル層343によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの垂直磁気記録層まで収束させながら導くための磁路であり、主磁極主要層3400及び主磁極補助層3401から構成されている。ここで、主磁極層340のヘッド端面300側の端部340aにおける層厚方向の長さ(厚さ)は、この主磁極主要層3400のみの層厚に相当しており小さくなっている。この結果、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。
The
補助磁極層345のヘッド端面300側の端部は、補助磁極層345の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部3450となっている。このトレーリングシールド部3450を設けることによって、トレーリングシールド部3450の端部3450aと主磁極層340の端部340aとの間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
The end portion of the auxiliary
バッキングコイル部43は、バッキングコイル層430及びバッキングコイル絶縁層431から形成されており、電磁コイル素子34から発生してMR効果素子33を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、WATEの抑制を図っている。なお、バッキングコイル部43からの磁束は、書き込み磁界の勾配を弱める方向にも作用する。従って、この作用を許容範囲内に限定するために、バッキングコイル層430の巻き数は、書き込みコイル層343の巻き数と同等に、又はより少なく設定されている。
The
発熱体35は、MR効果素子33上に絶縁層41を介して形成されており、コイル部350と、コイル部350に通電するための第1のリード導体層3510及び第2のリード導体層3511からなるリード導体部351とから構成される。コイル部350の端350aは、上述したように、ヘッド端面300の近傍に達している。また、コイル部350のコイル面は、主磁極層340及び上部シールド層334の積層面に平行となっている。すなわち、このコイル面は、ヘッド端面300に垂直であって、その法線46が積層構造での上下方向となっている。従って、コイル部350から発生する磁束は、ほぼこの上下方向の成分からなっており、ヘッド端面300に垂直な成分をほとんど有しない。さらに、第1及び第2のリード導体層3510及び3511は、通電による電流の向きが互いに反対となるので、所定の距離だけ離れた地点においては発生する磁界が打ち消しあって非常に弱くなる。
The
発熱体35がこのような構造を有することによって、後述するように、WATEを引き起こす高周波の磁束を抑制する磁束が誘導可能となる。
When the
さらに、コイル部350に流れる電流によって、発熱体35が発熱する。この熱量によって、発熱体35を取り囲む絶縁材料からなる層が自ら膨張してMR効果素子33及び電磁コイル素子34を押し出し、これらの素子のヘッド端面300側の端が、磁気ディスク方向に突出させられる。さらには、これらの素子自身の熱膨張によってもその端が突出する。このような突出によって、マグネティックスペーシングが小さな値に制御されて、書き込み及び読み出し能力が向上する。
Further, the
ここで、発熱体35は、MR効果素子33及び電磁コイル素子34にほぼ隣接していて、しかもヘッド端面300近くに設置されているので、発熱による突出効率が非常に高くなっている。これにより、所定の突出量を得るのにそれほど大きな通電量を必要とせず省電力化が達成できるとともに、電流密度を過度に増大させずに済むので発熱体35の信頼性を高めることが可能となる。さらには、後述するように、書き込み及び読み出し動作に対応してレスポンスの良い突出が実現可能となる。
Here, since the
次いで、図4を用いて、図4に示した磁気ヘッド素子32の構成をより詳細に説明する。
Next, the configuration of the
まず、例えばアルティック(Al2O3−TiC)等から形成されたスライダ基板210上に、例えばAl2O3等からなる厚さ0.05〜10μm程度の第1の絶縁層40が形成されている。この第1の絶縁層40上に、例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ0.3〜3μm程度の下部シールド層330が形成され、さらにMR積層体332が形成されている。MR積層体332は、例えばTMR多層膜を備えている場合、磁化固定層、トンネルバリア層及び磁化自由層が順次積層された積層構造を含む。
First, a first insulating
さらに、下部シールド層330との間でMR積層体332を挟むように、例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ0.3〜4μm程度の上部シールド層334が形成されている。さらに、上部シールド層334上に、例えばAl2O3等からなる厚さ0.1〜2.0μm程度の第2の絶縁層41が形成されている。
Further, an
この第2の絶縁層41上に、コイル部350並びに第1のリード導体層3510及び第2のリード導体層3511が形成されており、さらに、これらの構成要素を覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ0.1〜5μm程度のコイル部絶縁層352が形成されている。以上の積層構造によって、発熱体35が構成されている。
A
ここで、コイル部350は、例えば、約0.05〜約0.50μm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。
Here, the
また、コイル部350は、例えば、約0.05〜約0.50μm程度の厚さを有しており、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。
Moreover, the
さらに、コイル部350は、例えば、約0.05〜約0.50μm程度の厚さを有しており、Ta単体又はTaを含む材料からなっていてもよい。ここで、Taに対する添加物として、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。
Furthermore, the
また、第1及び第2のリード導体層3510及び3511は、例えば、Au、Au合金、Cu及びCu合金等のうち1つから形成されていてもよい。
Further, the first and second
この発熱体35を覆うように、例えばAl2O3等からなる厚さ0.1〜2.0μm程度の第3の絶縁層42が形成されている。さらに、第3の絶縁層42上に、例えばCu等からなる厚さ0.5〜3μm程度のバッキングコイル層430が形成されており、さらに、このバッキングコイル層430を覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ0.1〜5μm程度のバッキングコイル絶縁層431が形成されている。さらに、バッキングコイル絶縁層431を覆うように、例えばAl2O3等からなる厚さ0.1〜2.0μm程度の第4の絶縁層44が形成されている。
A third insulating
さらに、第4の絶縁層44上に、例えばNi、Fe及びCoのうちいずれか2つ若しくは3つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ0.01〜0.5μm程度の主磁極主要層3400と、例えばNi、Fe及びCoのうちいずれか2つ若しくは3つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ0.5〜3μm程度の主磁極補助層3401とが形成されている。
Further, on the fourth insulating
この主磁極補助層3401上に、例えばAl2O3又はDLC等からなる厚さ0.01〜0.5μm程度のギャップ層341が形成されており、さらにギャップ層341上に、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ0.1〜5μm程度の第1の書き込みコイル絶縁層3440が形成されている。この第1の書き込みコイル絶縁層3440上に、例えばCu等からなる厚さ0.5〜3μm程度の書き込みコイル層343が形成されており、さらに、この書き込みコイル層343を覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ0.1〜5μm程度の第2の書き込みコイル絶縁層3441が形成されている。
A
さらに、第2の書き込みコイル絶縁層3441を覆うように、例えばNi、Fe及びCoのうちいずれか2つ若しくは3つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ約0.5〜5μm程度の補助磁極層345が形成されている。さらに、MR効果素子33、発熱体35及び電磁コイル素子34等を覆うように、例えばAl2O3等からなる被覆層45が形成されている。
Further, for example, an alloy composed of any two or three of Ni, Fe and Co, or an alloy to which a predetermined element is added as a main component so as to cover the second write coil insulating layer 3441. An auxiliary
なお、本発明による磁気ヘッド素子は、以上に説明した実施形態に限定されるものではないことは明らかである。例えば、書き込み用の電磁コイル素子は、長手磁気記録方式によるものであってもよい。長手磁気記録方式においても、垂直磁気記録方式におけるほどの重要な課題ではないが、同じく隣接トラックへの不要な書き込みや消去は回避されるべきであり、磁気ヘッド素子内において磁極層間の磁束経路以外の経路を有する磁束の流れは、出来るだけ抑制することが好ましい。また、磁気ヘッド素子内にバッキングコイル部が設けられていなくとも、本発明の範囲内である。実際に、バッキングコイル部は、書き込み磁界の勾配を弱めてしまう方向に磁束を発生させてしまうので、磁束の流れがWATEの発生限界以下である場合には省略されることが望ましい。 It is obvious that the magnetic head element according to the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the electromagnetic coil element for writing may be based on the longitudinal magnetic recording method. The longitudinal magnetic recording method is not as important as the perpendicular magnetic recording method. However, unnecessary writing and erasing to adjacent tracks should be avoided, and other than the magnetic flux path between the magnetic pole layers in the magnetic head element. It is preferable to suppress the flow of magnetic flux having this path as much as possible. Further, even if the backing coil portion is not provided in the magnetic head element, it is within the scope of the present invention. Actually, the backing coil section generates a magnetic flux in a direction that weakens the gradient of the write magnetic field. Therefore, it is desirable to omit it when the flow of the magnetic flux is below the generation limit of the WAIT.
図5は、図4の実施形態における発熱体35の作用効果を説明する磁気ヘッド素子32の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
図5(A)によれば、書き込み動作の際、書き込みコイル層343への通電によって主磁極層340に誘導された磁束は、磁気ディスク内の軟磁性裏打ち層100を介して補助磁極層345に磁束FYとして戻って来る。この磁束FYは、さらに、MR効果素子33が有する上下部シールド層334及び330を磁束FSとして通過し、磁気ディスク10内の軟磁性裏打ち層100に達して磁束52となる。この際、この磁束FSの流れが、端330a及び334aに不要な磁界を発生させてWATEを引き起こす。このWATEへの対策として、バッキングコイル部43を設けて、磁束FBを発生させることにより磁束FSの低減を図っている。
According to FIG. 5A, the magnetic flux induced in the main
ここで、本発明による発熱体35は、図5(A)によれば上部シールド層334とバッキングコイル部43との間の位置に設けられている。この位置は、磁束FS及びFBの形成するループ内である。しかも発熱体35のコイル部350から生成される磁束50は、上述したように、ほぼ上下方向(同図においては上方)を向いている。その結果、磁束50が、主磁極層340並びに上下部シールド層334及び330を介することにより、軟磁性裏打ち層100の位置において磁束51を誘導し、この磁束51がWATEの原因となる磁束52(及び磁束FS)を打ち消す方向に作用可能となる。
Here, the
なお、磁束FSすなわち磁束52の向きは、書き込み電流に追随して高周波となっている。この高周波の磁束52を抑制するためには、磁束51が逆位相の高周波でなければならない。ここで、逆位相とは、書き込み電流と同時にフリップしている電流の位相であって、書き込み電流による磁束を随時打ち消す向きを有する磁束が誘導されるような位相を指し、このような電流によって誘導された磁束の位相を指す。
Note that the direction of the magnetic flux F S, that is, the
これに対して、発熱体35は、上述したように、複数のコイル部から構成されており、そのインダクタンスは、バッキングコイル部と比べても十分に小さくなっている。実際には、インダクタンスを1nH以下に設定することが可能となる。従って、発熱体35の周波数特性は、磁束52と逆位相の高周波を発生させるのに十分対応可能なものとなっている。これにより、発熱体35と、プリアンプ及び配線とのインピーダンスマッチングをとることが容易になる。その結果、発熱体35に発熱用の高周波電流を印加することによって、むしろ積極的にWATEを抑制することが可能となる。
In contrast, the
なお、磁束の流れがWATEの発生限界以下であって、磁気ヘッド素子32内にバッキングコイル部43が設けられていない場合においても、本発明による発熱体35ならば、WATE発生の問題を生じることなく設置可能となる。すなわち、発熱体35によれば、磁束FSの流れを抑制する方向に磁束を発生させることができるので、磁束FSの流れに加担してWATE発生限界を超えてしまう状態は確実に回避できる。
Even when the flow of magnetic flux is less than or equal to the generation limit of WATE and the
さらに、発熱体35は、MR効果素子33及び電磁コイル素子34にほぼ隣接した位置に存在しており、しかも発熱体35の端350aは、ヘッド端面300の近傍に達している。従って、上述したようにWATEを引き起こす等の磁気的な悪影響を回避しつつ、発熱による磁気ヘッド素子32の突出効率を十分に高めることができる。
Furthermore, the
なお、本実施形態の発熱体35は、図5(B)における位置P1に設置されているが、この位置に限定されるものではない。例えば、バッキングコイル部43と主磁極層340との間の位置P2にあってもよい。この位置においても、WATEを回避しつつ高い突出効率を実現できる。
In addition, although the
さらに、発熱体は、上述した何れの位置においても、又は各々それぞれの位置に、複数個配置されていてもよい。ここで、例えば、何れかの位置において2つの発熱体が設置される場合、各発熱体のコイル部は、磁気ヘッド素子の中心線に関して対称の位置に設置されることが好ましい。これにより、突出のための熱分布の中心をこの中心線に合わせることができるので、効果的な磁気ヘッド素子の突出が実現できる。 Further, a plurality of heating elements may be arranged at any of the positions described above or at each position. Here, for example, when two heating elements are installed at any position, the coil portion of each heating element is preferably installed at a symmetrical position with respect to the center line of the magnetic head element. As a result, the center of the heat distribution for the protrusion can be aligned with the center line, so that an effective protrusion of the magnetic head element can be realized.
図6は、本発明による発熱体の種々の変更態様の構成を概略的に示す平面図である。なお、いずれの変更態様においても、発熱体は、上部シールド層と主磁極層(又はバッキングコイル部)との間に形成されているが、図の見易さのために、バッキングコイル部及び電磁コイル素子は省略されている。 FIG. 6 is a plan view schematically showing the configuration of various modifications of the heating element according to the present invention. In any of the modifications, the heating element is formed between the upper shield layer and the main magnetic pole layer (or the backing coil part). The coil element is omitted.
図6(A)によれば、発熱体60は、1つのコイル部600と、コイル部600に通電するための第1及び第2のリード導体層6010及び6011とを備えている。このコイル部はコ字状のコイルとなっている。コイル部600のコイル面は、上部シールド層334の積層面と平行である。ここで、コイル部600のコ字の開口部は、ヘッド端面300とは反対側を向いており、コイル部600の端600aが最もヘッド端面近くに位置している。
また、第1及び第2のリード導体層6010及び6011は、互いに対向して伸長しており、上部シールド層334のヘッド端面に垂直な端辺334aを横切って上部シールド層334の直上領域の外まで引き出されている。
According to FIG. 6A, the
Also, the first and second
図6(B)によれば、発熱体61は、発熱体60と同じく、1つのコ字状のコイル部を備えていて、コイル部のコ字の開口部がヘッド端面300とは反対側を向いている。しかしながら、第1及び第2のリード導体層6110及び6111は、互いに反対方向に伸長しており、それぞれ上部シールド層334の異なる端辺334a及び334bを横切って上部シールド層334の直上領域の外まで引き出されている。
According to FIG. 6 (B), the
図6(C)によれば、発熱体62は、発熱体60と同じく、1つのコ字状のコイル部を備えているが、コイル部のコ字の開口部がトラック幅方向を向いている。なお、第1及び第2のリード導体層の引き出し態様は、発熱体60と同様であるが、発熱体61と同様であってもよい。
According to FIG. 6C, the
図6(D)によれば、発熱体60′は、発熱体60において、コ字状のコイル部600を複数個設けて互いに直列に接続させた態様となっている。なお、第1及び第2のリード導体層の引き出し形態は、発熱体60と同様であるが、発熱体61と同様であってもよい。
According to FIG. 6 (D), the
図6(E)によれば、発熱体63は、所定の始点64から折り返し点65までの間においてコ字状のコイル部630、631及び632を直列に接続して形成された上り部67と、折り返し点65から始点64の近傍の終点66までの間において、上り部67を構成する各コイル部に沿って、同じくコ字状のコイル部633、634及び635を直列に接続して形成された下り部68と、第1及び第2のリード導体層6900及び6901とを備えている。なお、互いに沿うように形成された上り部67と下り部68との間隔W1は、互いに面する上り部67同士の間隔W2及び互いに面する下り部68同士の間隔W3と比較して、狭くなるように設定されている。
According to FIG. 6E, the
図6(F)によれば、発熱体35は、発熱体60において、コ字状のコイル部600をトラック幅方向に2つ並べて設けて互いに直列に接続させて、互いの間からリード導体層を引き出した態様となっている。すなわち、図3(B)に示した発熱体の実施態様に相当する。なお、リード導体層を上部シールド層334外に引き出す位置は、発熱体60と同様であるが、発熱体61と同様であってもよい。さらには、リード導体層が、上部シールド層334のヘッド端面300とは反対側の端辺334cから引き出されていてもよい。
According to FIG. 6 (F), the
以上、図6(A)〜(F)の何れの態様においても、発熱体は、上部シールド層334上に形成されているが、例えば、この発熱体と上部シールド層334との間にバッキングコイル部が設けられていてもよい。また、各コイル部は、コ字状ではなく半円状又は半楕円状等であってもよい。さらに、各コイル部が並列に、又は並列及び直列の組み合わせとして接続されていてもよい。いずれにしても、発熱体が、コイル部又はその組み合わせにより、高周波の書き込み磁束に対応した磁束を発生させるために十分に小さいインダクタンスを有する構成となっていれば、本発明の範囲内である。
6A to 6F, the heating element is formed on the
図7は、図3(A)の駆動端子電極37の構造を示すための図3(A)におけるB−B線断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3A for illustrating the structure of the
同図に示された断面には、引き出し電極3510a及び3511aが現れているが、これらの電極は、それぞれ上部シールド層の直上領域の外に引き出された第1及び第2のリード導体層と電気的に接続されている。これらの引き出し電極3510a及び3511a上には、導電性を有する電極膜部材71及び74がそれぞれ形成されている。この電極膜部材71及び74上には、この電極膜部材71及び74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72及び75がそれぞれ設けられている。電極膜部材71及び74並びにバンプ72及び75は、Cu等の導電材料等からなる。電極膜部材71及び74の厚みは、約10〜約200nm程度であり、バンプ72及び75の厚みは、約5〜約30μm程度である。
In the cross section shown in the same figure, lead
バンプ72及び75の上端は、被覆層45から露出しており、これらの上端には、発熱体用のパッド73及び76がそれぞれ設けられている。このパッド73及び76を介して、発熱体に電流が供給されることになる。なお、同様にして、MR効果素子及び電磁コイル素子は信号端子電極36(図3(A))と接続されているが、これらの接続構造は、図面の見易さのために表示されていない。
The upper ends of the
図8は、図1の実施形態におけるHDDの記録再生及び発熱制御回路13の回路構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration of the HDD recording / reproducing and heat
同図において、記録再生及び発熱制御回路13は、CPU800と、記録再生チャネル801と、プリアンプ部802とを備えている。記録再生チャネル801から出力される記録データは、プリアンプ部802に供給される。プリアンプ部802は、CPU800から出力された記録制御信号をライトゲート803で受け取り、この記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データを電磁コイル素子34へ供給する。この際、プリアンプ部802は、この記録データに従ってコイル層343に書き込み電流を流し、磁気ディスク上に記録が行なわれる。
In FIG. 1, the recording / reproducing and heat
また、CPU800から出力されてリードゲート804で受け取られた再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、プリアンプ部802からMR積層体332に定電流が流れる。この際、MR効果素子33から、プリアンプ部802に受け取られた再生信号は、増幅復調されて再生データとして記録再生チャネル801に出力される。
Also, a constant current flows from the
プリアンプ部802は、CPU800から出力される発熱制御信号を受け取る。この発熱制御信号がオン動作指示である場合、発熱用の電流が発熱体35に印加される。この際の電流値は、発熱制御信号に応じた値に制御される。
The
なお、図8において、プリアンプ部802は、記録再生回路及び発熱制御回路を共に備えていることになる。ここで、CPU800は、これらの両回路を共に制御しており、読み出し及び/又は書き込み動作とタイミングを合わせて発熱制御回路を駆動させることができる。
In FIG. 8, the
さらに、記録再生及び発熱制御回路13の回路構成も、図8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。例えば、記録再生回路及び発熱制御回路をそれぞれ独立して設けてもよいし、記録再生制御信号以外の信号で書き込み及び読み出し動作を特定してもよい。また、発熱体35への電力供給を独立した電源を用いて行ってもよい。
Furthermore, it is obvious that the circuit configuration of the recording / reproducing and heat
図9は、本発明による磁気記録再生方法の実施形態を説明するタイムチャートである。 FIG. 9 is a time chart for explaining an embodiment of the magnetic recording / reproducing method according to the present invention.
図9(A)によれば、ライトゲートがON状態である書き込み時において、発熱体に、書き込み電流(破線)と逆位相である発熱用の電流90を印加する。ここで、逆位相とは、書き込み電流と同時にフリップしている電流の位相であって、上部シールド層(及び下部シールド層)の位置において、書き込み電流による電磁コイル素子からの高周波の磁束を随時打ち消す向きを有する高周波の磁束が誘導されるような位相を指す。この逆位相の電流90によって、磁気ディスクの軟磁性裏打ち層の位置においても、それぞれの磁束が打ち消し合う方向に働いて、軟磁性裏打ち層における不要な磁区構造の形成が回避されるとともに、上部シールド層(及び下部シールド層)の浮上面側の端における、WATEの原因となる磁界の発生が防止される。 According to FIG. 9A, during writing in which the write gate is in an ON state, a heating current 90 having a phase opposite to the writing current (broken line) is applied to the heating element. Here, the reverse phase is the phase of the current that is flipped simultaneously with the write current, and cancels out the high-frequency magnetic flux from the electromagnetic coil element due to the write current at any time at the position of the upper shield layer (and the lower shield layer). The phase is such that a high-frequency magnetic flux having a direction is induced. This reverse phase current 90 works in the direction in which the magnetic fluxes cancel each other even at the position of the soft magnetic backing layer of the magnetic disk, thereby avoiding the formation of an unnecessary magnetic domain structure in the soft magnetic backing layer and the upper shield. Generation of a magnetic field causing WATE at the end of the air bearing surface side of the layer (and the lower shield layer) is prevented.
また、この逆位相の電流90の振幅は、電磁コイル素子を発熱によって所定量だけ突出させるのに必要な電力量から決定される。従って、例えば、突出量の目安となる電磁コイル素子の温度をモニタし、そのモニタ値を逐次フィードバックすることによって電流の振幅を算定してもよい。なお、この振幅は、書き込み電流による書き込み磁界への影響を考慮して、逆位相の電流90によって発生する磁界の振幅が、書き込み電流によって発生する磁界の振幅よりも小さい値に設定されることが好ましい。 The amplitude of the current 90 having the opposite phase is determined from the amount of electric power required to cause the electromagnetic coil element to protrude by a predetermined amount due to heat generation. Therefore, for example, the current amplitude may be calculated by monitoring the temperature of the electromagnetic coil element, which is a measure of the amount of protrusion, and successively feeding back the monitored value. In consideration of the influence of the write current on the write magnetic field, the amplitude of the magnetic field generated by the antiphase current 90 may be set to a value smaller than the amplitude of the magnetic field generated by the write current. preferable.
発熱体に印加する電流をこのように制御することによって、書き込み時における磁気ヘッド素子内の不要な磁束の流れを抑制してWATEを確実に回避しつつ、電磁コイル素子を突出させて、所定の非常に小さいマグネティックスペーシングを実現して良好な書き込み動作を行うことができる。 By controlling the current applied to the heating element in this way, the electromagnetic coil element is protruded while suppressing the flow of unnecessary magnetic flux in the magnetic head element at the time of writing and avoiding the WAIT reliably. A very small magnetic spacing can be realized and a good write operation can be performed.
次いで、リードゲートがON状態となってMR効果素子による読み出し動作が開始する前に又はその直前に、MR効果素子を十分に突出させるための直流91が発熱体に印加される。その後、発熱体からの熱によってMR効果素子が十分に突出することにより、所定の非常に小さいマグネティックスペーシングを実現して良好な読み出し動作を行うことができる。なお、本発明においては、上述したように発熱制御と記録再生制御とが独立しているので、従来のバッキングコイルとは異なり、このように再生時においても発熱体を駆動させることが可能となる。
Next, a
図9(B)によれば、例えば起動時等において、ライトゲートがON状態となる前に、発熱体に、電磁コイル素子を十分に突出させるための直流92が発熱体に印加される。ここで、この直流は、総電力が所定の突出量を得るのに必要な量となるように、断続的に印加されてもよいし、又は交流若しくはパルス電流等であってもよい。その際、例えば、突出量の目安となる電磁コイル素子の温度をモニタし、そのモニタ値を逐次フィードバックして、電流値又は電流の振幅が算定されてもよい。この直流92による発熱体からの熱によって電磁コイル素子が十分に突出することにより、所定の非常に小さいマグネティックスペーシングが実現されることによって良好な書き込み動作を行うことができる。 According to FIG. 9B, for example, at the time of start-up or the like, before the light gate is turned on, the direct current 92 for sufficiently projecting the electromagnetic coil element is applied to the heating element. Here, this direct current may be applied intermittently, or an alternating current or a pulse current, etc., so that the total power becomes an amount necessary to obtain a predetermined protruding amount. At this time, for example, the current value or the amplitude of the current may be calculated by monitoring the temperature of the electromagnetic coil element that is a measure of the protrusion amount, and successively feeding back the monitored value. When the electromagnetic coil element sufficiently protrudes by the heat from the heating element by the direct current 92, a predetermined very small magnetic spacing is realized, so that a good writing operation can be performed.
なお、以上に説明した磁気記録再生方法を実現するためには、電磁コイル素子及びMR効果素子の双方に対して、書き込み又は読み出し動作に対してレスポンス良く、適切な熱量を伝搬可能でなければならない。さらに、発熱のための通電によって、WATEを回避することができなければならない。これらの条件を満たして初めて、上述の磁気記録再生方法が実現可能となる。ここで、本発明の薄膜磁気ヘッドのいずれの実施形態又は変更態様を用いても、WATEを回避しつつ、電磁コイル素子及びMR効果素子の双方に対して、レスポンス良く適切な熱量を伝搬することができる。これにより、上述した磁気記録再生方法を実現することができる。 In order to realize the magnetic recording / reproducing method described above, it is necessary to be able to propagate an appropriate amount of heat to both the electromagnetic coil element and the MR effect element with good response to the writing or reading operation. . Furthermore, it must be possible to avoid WAIT by energization for heat generation. Only when these conditions are satisfied can the above-described magnetic recording / reproducing method be realized. Here, even if any embodiment or modification of the thin film magnetic head of the present invention is used, an appropriate amount of heat is transmitted with good response to both the electromagnetic coil element and the MR effect element while avoiding WAIT. Can do. Thereby, the magnetic recording / reproducing method described above can be realized.
以上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。 All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
10 磁気ディスク
100 軟磁性裏打ち層
11 スピンドルモータ
12 アセンブリキャリッジ装置
13 記録再生及び発熱制御回路
14 駆動アーム
15 ボイスコイルモータ(VCM)
16 ピボットベアリング軸
17 ヘッドジンバルアセンブリ(HGA)
20 サスペンション
21 スライダ
210 スライダ基板
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 浮上面(ABS)
300 ヘッド端面
31 素子形成面
32 磁気ヘッド素子
33 MR効果素子
330 下部シールド層
331 下部シールドギャップ層
332 MR積層体
333 上部シールドギャップ層
334 上部シールド層
334a、334b、334c 端辺
34 電磁コイル素子
340 主磁極層
340a、3450a 端部
3400 主磁極主要層
3401 主磁極補助層
341 ギャップ層
343 コイル層
344 書き込みコイル絶縁層
3440 第1の書き込みコイル絶縁層
3441 第2の書き込みコイル絶縁層
345 補助磁極層
3450 トレーリングシールド部
35、60、60′、61、62、63 発熱体
350、600 コイル部
350a、600a 端
351、 リード導体部
3510、6010、6110、6900 第1のリード導体層
3510a、3511a 引き出し電極
3511、6011、6111、6901 第2のリード導体層
36 信号端子電極
37 駆動端子電極
40 第1の絶縁層
41 第2の絶縁層
42 第3の絶縁層
43 バッキングコイル部
430 バッキングコイル層
431 バッキングコイル絶縁層
44 第4の絶縁層
45 被覆層
46 法線
50、51、52 磁束
64 始点
65 折り返し点
66 終点
67 上り部
68 下り部
71、74 電極膜部材
72、75 バンプ
73、76 パッド
800 CPU
801 記録再生チャネル
802 プリアンプ部
803 ライトゲート
804 リードゲート
90 電流
91、92 直流
1000 上部シールド
1000a、1001a 端
1001 下部シールド
1002 主磁極
1003 補助磁極
1004 書き込みコイル
1005 バッキングコイル
1006 軟磁性裏打ち層
DESCRIPTION OF
16
20
300
801 Recording /
Claims (10)
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JP2008226439A (en) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Headway Technologies Inc | Recording/reproducing head and its manufacturing method |
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2005
- 2005-05-19 JP JP2005146296A patent/JP2006323932A/en not_active Withdrawn
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