JP2007115296A - Magnetic head and magnetic disk apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、磁気ヘッドおよび磁気ディスク装置に係り、特にシングルレコーディング(Shingle recording)方式に適したライトヘッドの構成に関する。 The present invention relates to a magnetic head and a magnetic disk apparatus, and more particularly to a write head configuration suitable for a single recording method.
磁気ディスク装置は、大容量のデータが記録可能なデバイスとして現在の高度情報化社会においては不可欠であり、データを安定に読み書き(リードライト)できることが要求される。磁気ディスク装置はデータが記録された磁気記録媒体(磁気ディスク)と、データを読み書きする磁気ヘッド及び、磁気ヘッドを動かすボイスコイルモータやその他回路から構成されている。磁気ヘッドはデータをライトするライトヘッドと、磁気ディスクに記録されたデータをリードするリードヘッドから構成されている。 The magnetic disk device is indispensable in the present advanced information society as a device capable of recording a large amount of data, and is required to be able to read and write (read / write) data stably. The magnetic disk device is composed of a magnetic recording medium (magnetic disk) on which data is recorded, a magnetic head for reading and writing data, a voice coil motor for moving the magnetic head, and other circuits. The magnetic head is composed of a write head for writing data and a read head for reading data recorded on the magnetic disk.
ライトヘッドは例えば特許文献1に記載されているように、浮上面からみたとき、ライトギャップ中心を通るクロストラック方向の直線に対して左右対称な形状をしている。従来のライトヘッドを浮上面からみたときの簡略図を図8に示す。磁性体からなる上部磁極先端部1、下部磁極層4があり、下部磁極層4の一部はトリミングされ、下部磁極ノッチ部分2となっている。上部磁極先端部1と下部磁極ノッチ部分2の間には非磁性体からなるライトギャップ層3がある。このライトギャップ層3の部分に発生するライト磁界によって、磁気ディスクに信号を記録する。下部磁極ノッチ部分2のトリミング深さ30は左右どちらも同じ深さであり、左右対称となっている。
For example, as described in
データをライトする一つの形式として特許文献2に記載されているような、シングルレコーディング(Shingle recording)方式がある。これは、従来のランダムアクセス方式とは異なり、あるトラックから隣のトラックへ記録を重ね書きしていく方式である。隣接トラックを上書きしながらトラック方向を詰めていくために、記録密度を上げる際にも従来の幅広ライトヘッドを転用することができ、歩留まり、プロセスの難易度の点からも有利になる。また狭トラックライトヘッドを用いなくても良いために、狭トラック化に伴う書き込み能力の劣化の懸念が少なくて済む。連続データを扱い、ランダムライトが少ないAV用途の磁気ディスク装置に適用が見込まれている。
There is a single recording (Shingle recording) system as described in
一方磁気ディスク装置において、ATI(Adjacent Track Interference)特性、ATE(Adjacent Track Erase)特性は重要なRW特性の一つである。両者ともあるトラックにライト動作を行ったときに、隣接トラックにどの程度影響を与えるかという指標である。ここで、ATIは複数回(通常1万回程度)、ATEは1回ライトしたときの隣接トラックの消え具合を表すものとする。磁気ディスク装置においては、特にATI特性は重要で、昨今の高記録密度化に伴い、トラック間隔(トラックピッチ)は非常に狭くする必要があり、隣接トラックを消去しないよう、ライトヘッド設計、また磁気ディスク条件を最適化することが求められている。 On the other hand, in a magnetic disk device, an ATI (Adjacent Track Interference) characteristic and an ATE (Adjacent Track Erase) characteristic are one of important RW characteristics. Both are indicators of how much influence is exerted on adjacent tracks when a write operation is performed on a certain track. Here, ATI represents a number of times (usually about 10,000 times), and ATE represents the degree of disappearance of adjacent tracks when written once. In the magnetic disk drive, ATI characteristics are particularly important. With the recent increase in recording density, the track interval (track pitch) needs to be made very narrow. There is a need to optimize disk conditions.
シングルレコーディング(Shingle recording)方式においては、信号は半径方向の一方向のみに重ね書きされ、ランダムライトされないため、ATI特性は大きな問題にならず、1回ライトした際のイレーズ量であるATE特性を注視する必要がある。1回ライトした際のイレーズ量は複数回ライトした場合に比べて相対的に小さいとはいうものの、幅広ライトヘッドを用いることがそもそもの利点の1つであるシングルレコーディング方式において、隣接トラックへの攻め込みは大きな問題となる。ライトトラック幅が広い方がオントラックでの磁界強度が強くなり、結果として脇へ漏れる磁界も大きくなるためである。隣接トラックを消去してしまっては、高トラックピッチひいては高記録密度を実現することが難しくなる。
本発明の目的は、優れた隣接トラック消去(ATE)特性を有する磁気ヘッドを提供することである。
本発明の他の目的は、シングルレコーディング(Shingle recording)方式の磁気ディスク装置において、高トラックピッチで高記録密度を実現することである。
In the single recording (Shingle recording) method, the signal is overwritten in only one direction in the radial direction and is not randomly written. Therefore, the ATI characteristic does not become a big problem, and the ATE characteristic which is the amount of erase at the time of writing once. It is necessary to watch. Although the erase amount when writing once is relatively small compared to the case of writing multiple times, using a wide write head is one of the main advantages in the single recording method. Invasion becomes a big problem. This is because the wider the write track width, the stronger the on-track magnetic field strength and, as a result, the larger the magnetic field leaked to the side. If adjacent tracks are erased, it becomes difficult to achieve a high recording density and thus a high recording density.
An object of the present invention is to provide a magnetic head having excellent adjacent track erase (ATE) characteristics.
Another object of the present invention is to realize a high recording density at a high track pitch in a single recording type magnetic disk apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の代表的な磁気ヘッドにおいては、下部磁極ノッチ部分を有する下部磁極層と、前記下部磁極ノッチ部分に対向して磁気ギャップ層を介して配置された上部磁極先端部と、上部磁極先端部に接続された上部磁極層と、上部磁極層と前記下部磁極層の間に層間絶縁層を介して設けられた導体コイルとを有し、前記下部磁極ノッチ部分は前記磁気ディスクの半径方向における記録の進行方向に対して逆側のトリミング量が進行方向側のトリミング量よりも多いことを特徴とする。 In order to achieve the above object, in a typical magnetic head of the present invention, a lower magnetic pole layer having a lower magnetic pole notch portion and an upper magnetic pole layer disposed so as to face the lower magnetic pole notch portion through a magnetic gap layer A top pole layer, a top pole layer connected to the top pole tip, and a conductor coil provided via an interlayer insulating layer between the top pole layer and the bottom pole layer, and the bottom pole notch portion is The trimming amount on the opposite side to the recording traveling direction in the radial direction of the magnetic disk is larger than the trimming amount on the traveling direction side.
本発明によれば、優れた隣接トラック消去(ATE)特性を持つライトヘッドが実現でき、高トラックピッチで、高記録密度の磁気ディスク装置を提供することができる。 According to the present invention, a write head having excellent adjacent track erasing (ATE) characteristics can be realized, and a magnetic disk device having a high track pitch and a high recording density can be provided.
まず図4を参照して本発明が適用される磁気ヘッド10の構成を説明する。磁気ヘッド10は、基板50に形成された再生ヘッド20と、再生ヘッド20の上部に絶縁層35を介して形成されたライトヘッド40とで構成される。再生ヘッド20は下部磁気シールド層21と上部磁気シールド層27の間に、下部ギャップ層22および上部ギャップ層26を介して形成されたGMR素子等のセンサ膜23と、センサ膜23の両端に積層された磁区制御層24と電極層25とを有する。ライトヘッド40は誘導型磁気ヘッドであり、下部磁極層4と、下部磁極層4の一部がトリミングされた下部磁極ノッチ部分2と、下部磁極ノッチ部分2に形成された非磁性体の磁気ギャップ層(ライトギャップ層)3と、ライトギャップ層3を介して下部磁極ノッチ部分2と対向して設けられた上部磁極先端部1と、上部磁極先端部1に接続され磁気ヨーク部となる上部磁極層12と、下部磁極層4と上部磁極層12の間に層間絶縁層14を介して設けられた導体コイル16とを有する。誘導型記録ヘッド40の上部は図示はしないが硬質保護層で覆われる。なお、上記磁気ヘッド10は、再生ヘッド20とライトヘッド40からなる複合型磁気ヘッドであるが、ライトヘッド40のみからなる磁気ヘッドであっても良い。
First, the configuration of the
次に図5を参照して上記磁気ヘッド10が搭載される磁気ディスク装置の全体構成について説明する。磁気ディスク装置100は、ベース55と、ベース55に固定されたスピンドルモータ62とアクチュエータ44を有する。スピンドルモータ62には少なくとも1枚の磁気ディスク60が取り付けられ、アクチュエータ44はピボット45を中心に揺動するヘッドアーム34と、ボイスコイル47及び磁気回路48とで構成される。ヘッドアーム46にはサスペンション42の一端が取り付けられ、サスペンション42の他端には磁気ヘッド10が取り付けられている。サスペンション42の先端部にはリフトタブ43が形成されている。ベース55にはさらに、ロードアンロード機構70が固定されている。ボイスコイル47に電流を流すことにより、ヘッドアーム46がピボット45を中心に揺動し、サスペンション42に取り付けられている磁気ヘッド10が磁気ディスク60の半径方向の任意の位置に位置付けされ、データの記録あるいは再生が行われる。磁気ヘッド10は、データの記録あるいは再生が終了した場合、あるいは磁気ディスク装置100の電源が遮断された場合は、アクチュエータ44に駆動され、リフトタブ43がロード/アンロード機構70のランプ斜面を登り退避領域に移動される。
Next, the overall configuration of the magnetic disk device on which the
ここで様々なライトヘッドについてATEを測定した結果の一例を図6に示す。トラックピッチは135ktpi(188nm)に設定した。特定の位置に記録トラックを作成し、左右両脇のトラックピッチだけ離れた位置に低周波(LF)信号を1回ずつライトした。このときの中央の記録トラックの出力を、ライト前の出力で規格化した値を縦軸に示した。ATEが1ということは信号がまったく減少していないことを表しており、値が小さくなる程、隣接ライトにより大きく出力が減少したということを表している。ATEは実効ライトトラック幅に依存しており、ライトトラック幅が広い場合出力は大幅に減少していることがわかる。シングルレコーディング(Shingle recording)の場合は一方向に上書きしながら記録するため片側だけの隣接消去になり、この実験結果よりはATEが良くなることが予想される。しかしトラックピッチを更に詰めた場合や、あるいは更に広いライト幅を持つヘッドを用いてトラック幅方向への漏れ磁界がより大きくなった場合、信号が大きく消え得ることが容易に推察できる。 Here, FIG. 6 shows an example of the result of measuring ATE for various write heads. The track pitch was set to 135ktpi (188nm). A recording track was created at a specific position, and a low frequency (LF) signal was written once at a position separated by the track pitch on both the left and right sides. The value obtained by normalizing the output of the central recording track at this time with the output before writing is shown on the vertical axis. An ATE of 1 indicates that the signal has not decreased at all. The smaller the value, the greater the output decreased by the adjacent light. The ATE depends on the effective write track width, and it can be seen that the output is greatly reduced when the write track width is wide. In the case of single recording (Shingle recording), recording is performed while overwriting in one direction, so adjacent erasure is performed on only one side, and it is expected that the ATE will be better than the result of this experiment. However, when the track pitch is further reduced, or when the leakage magnetic field in the track width direction is increased using a head having a wider write width, it can be easily inferred that the signal can be largely erased.
浮上面から見たときのライトヘッド磁界分布を計算機シミュレーションで求めた結果を図7に示す。ライトギャップ層3近傍から磁界が漏れ出し、トラック幅方向に広がっていることがわかる。ここで下部磁極ノッチ部分2の根元近傍に大きい磁界の分布が見られる。これは下部磁極ノッチ部分2の根元の部分の磁性体に飽和領域Sができ、その結果その近傍の漏れ磁界強度が大きくなったものと考えられる。この大きな磁界を減らすことが、ATE特性を良好にするためには不可欠である。
FIG. 7 shows the result obtained by computer simulation of the write head magnetic field distribution when viewed from the air bearing surface. It can be seen that the magnetic field leaks from the vicinity of the
以下に本発明の第1の実施例について図面を用いて説明する。図1に浮上面から見たライトヘッドの簡略図を示す。ここで、シングルレコーディング方式において、記録に際してライトヘッド40がトラック幅方向に移動していく方向をA、Bで示している。ここでは、ライトヘッド40はA側からB側に向けて上書きしながら信号を記録することとする。磁性体からなる上部磁極先端部1、下部磁極層4があり、下部磁極層4の一部はトリミングされ、下部磁極ノッチ部分2となっている。上部磁極先端部1と下部磁極ノッチ部分2の間には非磁性体からなるライトギャップ層3がある。このライトギャップ層3の部分に発生するライト磁界によって、磁気ディスクに信号を記録する。ここで、ライトギャップ中心を通るクロストラック方向の直線Xに対し、このライトヘッド40は左右非対称になっている。具体的には、下部磁極ノッチ部分2のA側のトリミング深さ5と、B側のトリミング深さ6の値が異なっている。特にライトヘッド40の進行方向逆側であるA側のトリミング深さ5を、ライトヘッド40の進行方向側であるB側のトリミング深さ6よりも大きくしている。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a simplified diagram of a light head viewed from the air bearing surface. Here, in the single recording system, directions in which the
下部磁極ノッチ部分2の根元の部分の磁性体が飽和するとその近傍の磁界強度が大きくなり、ATE特性が劣化するが、トリミング深さを左右で非対称にすると、この飽和を回避することができる。例えばライトヘッド40の進行方向逆側であるA側のトリミング深さ5を、ライトヘッドの進行方向側であるB側のトリミング深さ6よりも大きくすると、仮に下部磁極ノッチ部分2のA側の根元部分が飽和状態に近くなったとしても、B側の根元部分に磁束が流れ飽和を回避でき、結果としてATE特性悪化を防ぐことができる。一般的にトリミング深さを大きくするとライト磁界は小さくなり、隣接トラックへの漏れ磁界も小さくなることから、A側の漏れ磁界も小さくなる。反面B側の漏れ磁界はA側に比べて大きくなるが、シングルレコーディング(Shingle recording)方式において、ライトヘッドがA側からB側に動く場合、B側の信号は常に上書きされて消えていくため、A側の方のみ漏れなく記録できていれば問題にはならない。また、A側をミリングで削った場合、再付着は逆側のB側に生じるが、シングルレコーディングにおいて、ライトヘッドの進行方向側であるB側のライトヘッド部位は相対的に記録に対する寄与は少ないため、問題になり難い。さらに、片側だけ深くトリミングしていることから、トリミング時に発生する再付着も少なくすることができ、プロセス上も優位性が増す。
When the magnetic material at the base portion of the lower magnetic
以上のような構造を用いることで、シングルレコーディング(Shingle recording)方式において、優れたATE(隣接トラック消去)特性を有するライトヘッドを得ることができ、高トラックピッチで、高記録密度の磁気ディスク装置を実現することができる。 By using the structure as described above, it is possible to obtain a write head having excellent ATE (adjacent track erasing) characteristics in a single recording method, and a magnetic disk device having a high track pitch and a high recording density. Can be realized.
次に本発明の第2の実施例について説明する。図2に浮上面から見たライトヘッド構造の簡略図を示す。上記第1の実施例との違いは、下部磁極層4は一方向7からのみトリミングされており、ライトヘッド40の進行方向逆側であるA側はトリミング部を有するが、ライトヘッド40の進行方向側であるB側はトリミングされない点にある。ただし、B側においてはライトギャップ層3から遠く離れた部位にトリミングされた部分を有するが、この部分は磁気ディスクへの記録には関係しない。下部磁極ノッチ部分2の根元の部分の磁性体が飽和するとその近傍の磁界強度が大きくなり、ATE特性が劣化するが、ライトヘッド40の進行方向逆側であるA側のトリミング深さ5のみ大きくし、逆側ライトヘッドの進行方向側であるB側のトリミングを行わなかった場合、もし仮に下部磁極ノッチ部分2のA側の根元部分が飽和状態に近くなったとしても、B側の体積が大きい下部磁極層4部分に磁束が流れ飽和を回避でき、結果としてATE特性悪化を防ぐことができる。また、一般的にトリミング深さを大きくするとライト磁界は小さくなり、隣接トラックへの漏れ磁界も小さくなることから、A側の漏れ磁界も小さくなる。反面B側は下部磁極ノッチ部分が存在しないため適正な記録ができないが、シングルレコーディング方式において、ライトヘッドがA側からB側に動く場合、B側の信号は常に上書きされて消えていくため、A側の方のみ漏れなく記録できていれば問題にはならない。また、片側だけ深くトリミングしていることから、トリミング時に発生する再付着も少なくすることができ、プロセス上も優位性が増す。特に本構造ではB側のトリミングを行っていないことから、記録特性に大きく関連するライトヘッドの進行方向逆側であるA側の再付着を少なくすることができ、プロセス的にも有利である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 shows a simplified diagram of the light head structure as viewed from the air bearing surface. The difference from the first embodiment is that the lower magnetic pole layer 4 is trimmed only from one direction 7 and the A side which is the opposite side of the traveling direction of the
以上のような構造を用いることで、シングルレコーディングを用いた記録方式において、優れたATE(隣接トラック消去)特性を有するライトヘッドを得ることができ、高トラックピッチで、高記録密度の磁気ディスク装置を実現することができる。 By using the structure as described above, a write head having excellent ATE (adjacent track erasure) characteristics can be obtained in a recording method using single recording, and a magnetic disk device having a high track pitch and a high recording density. Can be realized.
次に本発明の第3の実施例について図面を用いて説明する。図3にライトヘッドを上面から見たときの上部磁極先端部分1の簡略図を示す。ここで、シングルレコーディング方式において、記録に際してライトヘッドがトラック幅方向に移動していく方向をA、Bで示している。ここでは、ヘッドはA側からB側に向けて上書きしながら信号を記録することとする。磁性体からなる上部磁極先端部1は上面から見たとき左右非対称になっている。具体的には、A側のフレアポイント8とB側のフレアポイント9の長さが異なっている。特に、A側のフレアポイント8をB側のフレアポイント9よりも長くしている。一般的にフレアポイントを大きくするとライト磁界は小さくなり、隣接トラックへの漏れ磁界も小さくなることから、A側の漏れ磁界も小さくなる。反面B側の漏れ磁界はA側に比べて大きくなるが、シングルレコーディング方式において、ライトヘッドがA側からB側に動く場合、B側の信号は常に上書きされて消えていくため、A側の方のみ漏れなく記録できていれば問題にはならない。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows a simplified diagram of the
以上のような構造を用いることで、シングルレコーディング(Shingle recording)を用いた記録方式において、優れたATE(隣接トラック消去)特性を有するライトヘッドを得ることができ、高トラックピッチで、高記録密度の磁気ディスク装置を実現することができる。 By using the structure as described above, a write head having excellent ATE (adjacent track erasing) characteristics can be obtained in a recording method using single recording (Shingle recording), and a high recording density with a high track pitch. The magnetic disk device can be realized.
1…上部磁極先端部、2…下部磁極ノッチ部分、3…ライトギャップ層、4…下部磁極層、5…トリミング深さ(A側)、6…トリミング深さ(B側)、7…ミリング方向、8…フレアポイント(A側)、9…フレアポイント(B側)、10…磁気ヘッド、12…上部磁極層、14…層間絶縁層、16…導体コイル、20…再生ヘッド、21…下部磁気シールド層、22…下部ギャップ層、23…センサ膜、24…磁区制御層、25…電極層、26…上部ギャップ層、27…上部磁気シールド層、35…絶縁層、40…ライトヘッド、42…サスペンション、43…リフトタブ、44…アクチュエータ、45…ピボット、46…ヘッドアーム、47…VCM、48…磁気回路、50…基板、55…ベース、60…磁気ディスク、62…スピンドルモータ、70…ロード/アンロード機構、100…磁気ディスク装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8559131B2 (en) | 2010-06-16 | 2013-10-15 | Wd Media (Singapore) Pte. Ltd. | Perpendicular magnetic recording media and magnetic disc apparatus |
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2005
- 2005-10-18 JP JP2005302437A patent/JP2007115296A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8559131B2 (en) | 2010-06-16 | 2013-10-15 | Wd Media (Singapore) Pte. Ltd. | Perpendicular magnetic recording media and magnetic disc apparatus |
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