JP2009009678A - 位相シフト電流によるワイヤ支援磁気ライタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度化された保磁力の高い記憶媒体に効率的に書き込むための磁気装置を提供する。
【解決手段】この磁気装置は、書込み要素先端（３４）を含む書込み要素（１２）と、電流を流して書込み要素（１２）から第１の磁界を誘導する導電コイル（２０）と、電流を流して第１の磁界を強くする第２の磁界を生成する、書込み要素先端（３４）に近接する導体（１４）と、導電コイル（２０）および導体（１４）に電流を与えるドライバ（５２）と、導電コイル（２０）を通る電流に対して導体（１４）を通る電流の位相をシフトする回路（５６）と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は磁気装置に関するものである。特に、本発明は位相をシフトした電流を流して書込み磁界の支援磁界を形成する導体を含む磁気ライタに関するものである。

磁気記憶装置の記憶容量を増やすために磁気記録式記憶装置の密度は絶えず高くなっているので、記録装置の磁気的遷移（すなわち、ビット）の寸法および境界的特徴は１００ｎｍ以下に押さえられている。場合によっては、書込み要素の限界寸法は書込み要素と磁気媒体との間の間隔より更に急速に小さくなっている。このため、磁界の強さが実質的に小さくなるだけでなく、媒体での磁界の輪郭がはっきりしなくなるという大きな問題が起こっている。その結果、トラックから逸れた磁界が近くのトラックまたは横のトラックを消すなどの望ましくない効果を及ぼすことがある。したがって、設計上考慮すべき重要な点は媒体の磁界の強さをできるだけ弱めずに磁界を一層効果的に閉じ込めることである。

また、面積密度の高い記録媒体を安定にするには磁気的に硬い（すなわち、保磁力が高い）記憶媒体材料が必要である。磁気的に硬い媒体に書き込むには、記録装置の磁性材料の飽和磁化値を高くして、磁気媒体に印加する磁界を強くする。しかし飽和磁化値の増加は、ビット面積密度の毎年の増加率を支えるほど十分に速くはない。別の方法は、書込み要素の近くの磁気媒体の保磁力を減少させる磁界を作る書込み支援装置を書込み要素の先端付近に組み込むことにより、書込み磁界を一層強くすることである。これにより、書込み要素からの磁界が弱くても保磁力の高い媒体にデータを書き込むことができる。しかし、複数のドライバを用いて電流を流して書込み要素および書込み支援装置から磁界を生成すると、記録ヘッド内の電気接続数が増えて記録ヘッドの構成要素間に望ましくない反射が起こる可能性がある。

本発明は、書込み要素から第１の磁界を誘導する電流を流すための、書込み要素先端および導電コイルを有する書込み要素を含む磁気装置に関するものである。書込み要素先端に近接する導体に電流を流すと第１の磁界を強くする第２の磁界を生成する。また、導電コイルおよび導体に電流を与えるドライバと、導電コイルを通る電流に対して導体を通る電流の位相をシフトする回路とを備える。

図１は磁気ライタ１０の断面図で、書込みポールまたは要素１２、電流を流す導体１４、第１の戻りポールまたは要素１６、第２の戻りポールまたは要素１８、および導電コイル２０を含む。書込みポール１２は、第１の磁気スタッド２４により第１の戻りポール１６に、また第２の磁気スタッド２６により第２の戻りポール１８に、磁気的に結合する。導電コイル２０は書込みポールまたは要素１２を囲み、導電コイル２０の一部は書込みポール１２と第１の戻りポール１６との間に、また書込みポール１２と第２の戻りポール１８との間に配置される。書込みポール１２はヨーク３０と、書込みポール先端３４を有する書込みポール本体３２とを含む。

第１の戻りポール１６、第２の戻りポール１８、第１の磁気スタッド２４、および第２の磁気スタッド２６は、ＮｉＦｅなどの軟磁気材料で構成してよい。導電コイル２０はＣｕなどの電気抵抗の低い材料で構成してよい。書込みポール本体３２はＣｏＦｅなどの高モーメントの軟磁気材料で構成し、またヨーク３０およびシールド３６はＮｉＦｅなどの軟磁気材料で構成して、書込みポール本体３２に送り出す磁束の効率を高めてよい。

磁気ライタ１０は、書込みポール先端３４、第１の戻りポール１６、および第２の戻りポール１８により定義される媒体対向面４２で磁気媒体４０と対向する。磁気媒体４０は、基板４４、軟下地層（ＳＵＬ）４６、および媒体層４８を含む。ＳＵＬ４６は基板４４と媒体層４８との間に配置される。磁気媒体４０は磁気ライタ１０に近接して配置され、ＳＵＬ４６とは反対側の媒体層４８の表面は書込みポール１２に面する。磁気媒体４０は単に例示の目的で示したものであって、磁気ライタ１０と共に用いることのできる任意の種類の媒体でもよい。例えば、複合媒体、連続／粒状結合（ＣＧＣ）媒体、離散的トラック媒体、ビット・パターン化媒体などでもよい。

磁気ライタ１０は磁気媒体４０の表面上を動き、磁気媒体４０は矢印Ａで示すように、書込みポール１２が第１の戻りポール１６の後に追従し第２の戻りポール１８に先行して進むように磁気ライタ１０に対して動き、データを磁気媒体４０に物理的に書き込む。データを磁気媒体４０に書き込むには、導電コイル２０内に電流を流す。導電コイル２０内の起磁力により、磁束は書込みポール先端３４から媒体層４８を垂直に通り、ＳＵＬ４６を渡り、第１の戻りポール１６および第１の磁気スタッド２４を通って第１の閉磁束路を形成する。書込みポール先端３４の媒体対向面での書込み磁界の方向（磁気媒体４０に書き込むデータの状態に関係する）は第１の電流が第１の導電コイル２０を通って流れる方向に基づいて制御することができる。

外部源（磁気媒体４０に対する磁気ライタ１０の駆動に関連するボイス・コイル・モータなど）からの漂遊磁界はＳＵＬ４６に入ってよい。書込みポール１２と第１の戻りポール１６との間の磁路は閉じているので、これらの漂遊磁界は第１の戻りポール１６により磁気ライタ１０内に引き込まれる。かかる漂遊磁界を減らすかまたはなくすために、第２の磁気スタッド２６を介して第２の戻りポール１８を書込みポール１２に接続して、漂遊磁界の磁束路を形成する。漂遊磁界は第１の戻りポール１６内に入り、第１の磁気スタッド２４および第２の磁気スタッド２６を通って進み、第２の戻りポール１８を介して磁気ライタ１０から出る。

磁気ライタ１０は本発明の原理に従って用いてよい構造を単に例示するために示すものであり、この設計は変更できる。例えば、書込みポール１２は書込みポール本体３２およびヨーク３０を含むが、書込みポール１２は単層の磁気材料で構成してもよい。また、図に示す二重戻りポールのライタ構成ではなく、単一の後続戻りポール１８を備えてよい。また「後続シールド」磁気ライタ設計では、後続戻りポールから媒体対向面に近接する書込みポール１２に向けて延びるシールドを形成してよい。

保磁力の高い媒体層４８にデータを書き込むには、強い書込み磁界を形成して媒体内の磁化を反転させる。このため、磁気媒体４０および書込みポール先端３４の後続側に近接して導体１４を設ける。導体１４に電流を流すと、書込みポール１２が生成した書込み磁界を強くする支援磁界が生成される。書込み磁界と導体１４が生成する支援磁界とを結合することにより、媒体層４８の高い保磁力に打ち勝って、磁気媒体４０にデータを制御して書き込むことができる。また、導体１４は書込み磁界傾斜を改善して、書込みポール先端３４に近接する書込み磁界を一層強くする。

磁気媒体での、書込みポール１２からの書込み磁界と導体１４からの支援磁界との結合磁界を最大にするため、導電コイル２０および導体１４を流れる時間的に変化する電流を制御する。より特定して述べると、導体１４は書込みポール先端３４の後縁に置くので、書込みポール１２が磁気媒体４０内の書き込まれるべきビット上に位置されたとき、導体１４の位置はその書き込まれるべきビットがずれる。したがって、書込みポール１２がピーク磁界を生成するのと実質的に同時に、書き込まれるべきビットに導体１４からのピーク磁界を印加するには、導電コイル２０を通る電流を流す前に導体１４を通る電流を流さなければならない。これを行う１つの方法は、導体１４を通る電流に対して導電コイル２０を通る電流の位相をシフトすることである。

図２は、導体１４および導電コイル２０を、差動書込み路５３を通して書込み電流ドライバ５２に接続する回路組立体５０のブロック図である。回路組立体５０はトレース・ジンバル組立体（ＴＧＡ）５４と遅延および終端回路５６も含む。書込みドライバ５２はＡＣ電流信号をＴＧＡ５４に与える。導体１４はＴＧＡ５４と遅延および終端回路５６のノードＩＮｐとの間に接続する。導電コイル２０は遅延および終端回路５６のノードＯＵＴｐとＯＵＴｎに直列に接続する。遅延および終端回路５６のノードＩＮｎはＴＧＡ５４に接続する。

ＴＧＡ５４は、記録ヘッドの種々の構成要素からのリードと磁気記録装置の他の構成要素（例えば、前置増幅器）とを接続する複数の導電トレースを表す。書込みドライバ５２、導電コイル２０、および遅延および終端回路５６との接続だけを示しているが、認識されるように、ＴＧＡ５４は磁気記録装置内の多数の他の構成要素と相互接続してよい。

回路組立体５０では、導体１４および導電コイル２０は書込み路５３を介して直列に接続する。これにより、単一の書込みドライバ５２を用いて導体１４および導電コイル２０に電流を与えることができる。これは、導体１４および導電コイル２０用にそれぞれ専用の電流ドライバを備える装置に比べて電力消費が少ない。導電コイル２０を通る電流に対して導体１４を通る電流の位相をシフトするには、導体１４と導電コイル２０との間で電流信号を遅延させて、導電コイル２０を通る電流信号を導体１４を通る電流信号で補うようにする。このため、導体１４と導電コイル２０との間に遅延および終端回路５６が接続されている。遅延および終端回路５６は、例えばＲＣ遅延回路またはＲＬＣ遅延回路でもよい。遅延および終端回路５６は、記録ヘッドを搭載するスライダ上の有効な空間、特に、コンデンサおよび高Ｑインダクタの実現に係る空間の働きにより複雑になる。また、遅延および終端回路５６は、回路組立体５０が達成できる最大転送速度に影響を与える限度まで最小化されてもよい。

図３は、導電コイル２０を通る電流に対して導体１４を通る電流の位相をシフトするためのＲＣ遅延および終端回路５６の一例の略図である。遅延および終端回路５６は抵抗器６０，６２およびコンデンサ７０，７２，７４を含む。抵抗器６０は入力ノードＩＮｐと出力ノードＯＵＴｐとの間に接続し、抵抗器６２は入力ノードＩＮｎと出力ノードＯＵＴｎとの間に接続する。コンデンサ７０は入力ノードＩＮｎと出力ノードＯＵＴｐとの間に接続し、コンデンサ７２は出力ノードＯＵＴｐとＯＵＴｎとの間に接続し、コンデンサ７４は入力ノードＩＮｐと出力ノードＯＵＴｎとの間に接続する。

抵抗器６０，６２およびコンデンサ７０，７２，７４は、導電コイル２０と導体１４との間の電流信号を遅らせて、電流信号に望ましい量の位相シフトを与える構成要素値を有する。すなわち、抵抗器６０，６２およびコンデンサ７０，７２，７４の構成要素値を選択して、電流信号内に対応する遅延が生じるように遅延および終端回路５６のＲＣ時定数を設定する。

ＴＧＡ５４を遅延および終端回路５６に接続する導電トレースは特性インピーダンスを持つ伝送線として機能する。したがって、遅延および終端回路５６のインピーダンスとＴＧＡ５４から書込み路５３の差動インピーダンスとが整合するように抵抗器６０，６２の値を選択して、これらの２つの構成要素の間の信号の反射を防いでよい。書込みドライバ５２のインピーダンスもＴＧＡ５４と整合させて、両者の間の信号の反射を防いでよい。

図４は、図２に示すように遅延および終端回路５６をその間に接続したときの、導体１４および導電コイル２０を通る電流応答のグラフである。詳しく述べると、線８０は導電コイル２０を通る電流を時間の関数としてプロットしたものであり、線８２は導体１４を通る電流を時間の関数としてプロットしたものである。導電コイル２０を通る電流（線８０）は導体１４を通る電流（線８２）より前にピーク振幅に達する。したがって、導体１４と書込みポール先端３４の位置のずれのために、導体１４からのピーク磁界は書込みポール１２が生成するピーク磁界と実質的に同時に、書き込むビットに印加される。また、遅延および終端回路５６は導電コイル２０を通る電流のオーバーシュートを減らすので、書込み磁界を一層制御することができる。

遅延および終端回路５６の構成要素の中には大量の熱を放散するものがある。熱放散構成要素は、回路組立体５０内で遅延および／または終端を形成するのに用いられる任意の種類の電気的構成要素でよい。例えば、抵抗器、インダクタ、ダイオード、トランジスタなどが含まれるが、これらに限定されない。後で更に詳細に説明するが、スライダ上の遅延および終端回路５６の熱放散構成要素の位置は、スライダの飛行性能の低下を防ぎまた磁気ライタ１０の性能への影響を最小にするのに重要である。

図５は、媒体対向面４２に垂直な第１の側面１０２および第２の側面１０４を有するスライダ１００の平面図である。スライダ１００は接点または接続パッド１０６を含む。これらは電気トレース１０８に接続して、磁気記録ヘッド１１０と磁気記録装置の他の構成要素との間の電気的接触点を形成する。磁気記録ヘッド１１０は図１に示す磁気ライタ１０を含み、また磁気媒体４０への書込みおよび磁気媒体４０からの読取りに関する他の機能（磁気リーダなど）を含んでよい。

遅延および終端回路５６の抵抗器６０はスライダ１００上に側面１０２および媒体対向面４２に近接して作られ、遅延および終端回路５６の抵抗器６２はスライダ１００上に側面１０４および媒体対向面４２に近接して作られる。或る実施の形態では、抵抗器６０，６２はベースコート層の堆積とオーバーコート層の頂面の堆積の間のウェーハ堆積プロセス中に形成される。図５に示す実施の形態では、抵抗器６０，６２はオーバーコート層の頂面の近くに形成される。ウェーハ堆積プロセス中に抵抗器６０，６２を形成すると、バーまたはスライダ・レベルの処理中または処理後に抵抗器６０，６２を形成するより時間的にも費用的にも有効である。

抵抗器６０，６２は磁気記録ヘッド１１０から遠い端に形成して、スライダ１００および磁気記録ヘッド１１０の性能に与える抵抗器６０，６２の熱放散の影響を最小にする。より特定して述べると、抵抗器６０，６２を側面１０２、１０４にそれぞれ近接して置くことにより、抵抗器６０，６２の熱放散により起こる媒体対向面４２でのスライダ１００の熱変形は、磁気記録ヘッド１１０から遠い端の領域に局所化される。これにより、スライダ１００の飛行性にだけでなく、磁気記録ヘッド１１０と磁気媒体４０との間隔（図１）に与える影響は最小になる。更に、抵抗器６０，６２からの熱はスライダ１００上の磁気記録ヘッド１１０から離れるように放散されるので、磁気記録ヘッド１１０の動作温度は実質的に影響を受けず、したがって磁気記録ヘッド１１０の性能および耐久性が向上する。

遅延および終端回路５６の熱放散構成要素は、熱放散構成要素の第１の部分を側面１０２に近接して作り、熱放散構成要素の第２の部分を側面１０４に近接して作って（例えば、図５の抵抗器６０，６２）、スライダ１００上に配置する。或る実施の形態では、熱放散構成要素の第１および第２の部分はそれぞれ実質的に同じ量の熱を放散する。これにより、熱放散構成要素により生じる熱変形はスライダ１００の側面１０２と１０４との間で実質的にバランスされる。いずれにしても、第１および第２の部分の一方は第１および第２の部分の他方の熱の約２倍より多く放散してはならない。これらのことを考慮すれば、側面１０２および１０４にそれぞれ形成される熱放散構成要素の数は同じでもよいし、異なる数の熱放散構成要素を側面１０２および１０４にそれぞれ形成してもよい。側面１０２および１０４の熱放散構成要素の数が等しくない実施の形態では、一方の側面１０２／１０４の全ての熱放散構成要素が放散する全熱量と他方の側面１０２／１０４の全ての熱放散構成要素が放散する全熱量とはほぼ等しくした方がよい。

図５に示すようにスライダ１００上に抵抗器６０，６２を形成することの影響を示すため、図６に媒体対向面４２でのスライダ１００の最大熱突出をクロス・トラック位置の関数としたグラフを示す。磁気記録ヘッド１１０の中心をクロス・トラック位置０．０μｍで表し、側面１０２の方に進むとクロス・トラック位置は減少し、側面１０４の方に進むとクロス・トラック位置は増加する。図に示すように、側面１０２に近接するスライダ１００の最大突出（点１２０で示す）は抵抗器６０の中心に近い。同様に側面１０４に近接するスライダ１００の最大突出（点１２２で示す）は抵抗器６２の中心に近い。スライダ１００の最小突出（点１２４で示す）は磁気記録ヘッド１１０に近接した、側面１０２と１０４とのほぼ中間にある。したがって、抵抗器６０，６２が放散する熱による磁気記録ヘッド１１０付近のスライダ１００の変形は非常に小さくなるので、ヘッドと媒体との間隔は良好に保持され、スライダ１００の飛行性に与える影響は最小限にされる。

図７は別の構成で形成された抵抗器６０，６２を含むスライダ１００の平面図である。詳しく述べると、抵抗器６０および６２は側面１０２および１０４にそれぞれ近接して形成されるが、媒体対向面４２から遠い端に置かれる。図５に示す実施の形態と同様に、抵抗器６０，６２はオーバーコート層の頂面の近くに形成される。

図８は媒体対向面４２での図７に示すスライダ１００の最大熱突出をクロス・トラック位置の関数として示すグラフである。側面１０２に近接するスライダ１００の最大突出（点１３０で示す）は側面１０２に近接する抵抗器６０の端に近い。同様に、側面１０４の近くのスライダ１００の最大突出（点１３２で示す）は側面１０４に近接する抵抗器６２の端に近い。スライダ１００の最小突出（点１３４で示す）は、やはり磁気記録ヘッド１１０に近接した、側面１０２と１０４との間のほぼ中間にある。この実施の形態では、側面１０２および１０４の近くのスライダ１００の突出は図５に示す実施の形態の突出より小さく、磁気記録ヘッド１１０の回りのスライダ１００の突出は図５に示す実施の形態の突出よりやや大きい。このように、磁気記録ヘッド１１０の回りの突出が小さい方が好ましい場合は、熱放散構成要素は媒体対向面４２に近接して形成すべきである。他方で、媒体対向面４２全体にわたる突出が小さい方が好ましい場合は、熱放散構成要素は媒体対向面４２から遠い端に形成すべきである。

要約すると、本発明は、書込み要素から第１の磁界を誘導する電流を流すための、書込み要素先端および導電コイルを有する書込み要素を含む磁気装置に関するものである。書込み要素先端に近接する導体に電流を流すと第１の磁界を強くする第２の磁界を生成する。また、導電コイルおよび導体に電流を与えるドライバと、導電コイルを通る電流に対して導体を通る電流の位相をシフトする回路とを備える。この回路は導体内の電流のオーバーシュートを減らし、またこの回路はインピーダンスを整合させてドライバ回路への反射を防ぐ。或る実施の形態では、磁気装置はスライド上に搭載し、回路の熱放散構成要素は書込み要素から遠い端に置いて、スライダおよび磁気装置の性能に与える影響を最小にする。

好ましい実施の形態を参照して本発明を説明したが、当業者が認識するように、発明の精神と範囲から逸れない限り、形式および詳細に種々の変更を行ってよい。

書込みポールの後側に近接する書込み支援導体を含みまた密封層を含む磁気ライタの断面図である。 導電コイルおよび書込み支援導体を単一電流ドライバに接続する組立体のブロック図である。 導電コイルを通る電流に対して書込み支援導体を通る電流の位相をシフトする遅延回路の略図である。 導電コイルおよび書込み支援導体を通る電流を時間の関数として示すグラフである。 磁気ライタと、磁気ライタから遠い端に作られて媒体対向面に近接して置かれた終端抵抗器とを含むスライダの平面図である。 媒体対向面での図５に示すスライダの最大熱突出をクロス・トラック位置の関数として示すグラフである。 磁気ライタと、磁気ライタから遠い端に作られて媒体対向面から遠い端に置かれた終端抵抗器とを含むスライダの平面図である。 媒体対向面での図７に示すスライダの最大熱突出をクロス・トラック位置の関数として示すグラフである。

符号の説明

１２ 書込み要素
１４ 導体
２０ 導電コイル
３４ 書込み要素先端
５２ 書込みドライバ
５６ 遅延および終端回路

Claims (20)

1. 書込み要素先端を含む書込み要素と、
   電流を流して前記書込み要素から第１の磁界を誘導する導電コイルと、
   電流を流して前記第１の磁界を強くする第２の磁界を生成する、前記書込み要素先端に近接する導体と、
   前記導電コイルおよび前記導体に電流を与えるドライバと、
   前記導電コイルを通る電流に対して前記導体を通る電流の位相をシフトする回路と、
   を備える磁気装置。
2. 前記回路と前記ドライバのインピーダンスは整合している、請求項１記載の磁気装置。
3. 前記回路は遅延回路で構成する、請求項１記載の磁気装置。
4. 前記回路の少なくとも一部は前記磁気装置内の前記書込み要素から遠い端にある、請求項１記載の磁気装置。
5. 前記導体は前記回路に直列に接続する、請求項１記載の磁気装置。
6. 外面を有する書込み要素と、
   電流を流して前記書込み要素から第１の磁界を誘導する導電コイルと、
   電流を流して前記第１の磁界を強くする第２の磁界を生成する、前記書込み要素の外面に近接する導体と、
   前記導電コイルおよび前記導体に電流を与えるドライバと、
   前記導電コイルを通る電流に対して前記導体を通る電流の位相をシフトする回路と、
   前記書込み要素、コンデンサ、導電コイル、および回路を搭載するスライダと、
   を備える組立体。
7. 前記回路と前記ドライバのインピーダンスは整合している、請求項６記載の組立体。
8. 前記導体は前記回路に直列に接続する、請求項６記載の組立体。
9. 前記回路の少なくとも一部は前記磁気装置内の前記書込み要素から遠い端にある、請求項６記載の組立体。
10. 前記回路は複数の熱放散構成要素を備える、請求項６記載の組立体。
11. 前記複数の熱放散構成要素は前記スライダ上に配置され、前記複数の熱放散構成要素の第１の部分は前記スライダの第１の側面に近接し、前記複数の熱放散構成要素の第２の部分は前記スライダの第２の側面に近接し、前記書込み要素は前記第１の側面と第２の側面との間にある、請求項１０記載の組立体。
12. 前記複数の熱放散構成要素の第１の部分が放散する熱は前記複数の熱放散構成要素の第２の部分が放散する熱の約２倍より少ない、請求項１１記載の組立体。
13. 前記複数の熱放散構成要素の第１の部分と前記複数の熱放散構成要素の第２の部分は実質的に同じ量の熱を放散する、請求項１１記載の組立体。
14. 前記熱放散構成要素は前記媒体対向面に近接する、請求項１１記載の組立体。
15. 前記熱放散構成要素は前記媒体対向面から遠い端にある、請求項１１記載の組立体。
16. 基板と、
    与えられる電流の関数として第１の磁界を生成する、前記基板上の変換器と、
    電流を流して前記第１の磁界を強くする第２の磁界を生成する、前記変換器に近接する導体と、
    前記変換器から遠い端にある前記基板上の回路であって、前記変換器を通る電流に対して前記導体に与える電流の位相をシフトする回路と、
    を備える組立体。
17. 前記導体は前記回路に直列に接続する、請求項１６記載の組立体。
18. 前記回路は複数の熱放散構成要素を備える、請求項１６記載の組立体。
19. 前記複数の熱放散構成要素は前記スライダ上に配置され、前記複数の熱放散構成要素の第１の部分は前記スライダの第１の側面に近接し、前記複数の熱放散構成要素の第２の部分は前記スライダの第２の側面に近接し、前記書込み要素は前記第１の側面と第２の側面との間にある、請求項１８記載の組立体。
20. 前記複数の熱放散構成要素の第１の部分が放散する熱は前記複数の熱放散構成要素の第２の部分が放散する熱の約２倍より少ない、請求項１９記載の組立体。

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