JP5658470B2 - 高周波アシスト磁気記録ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置 - Google Patents

高周波アシスト磁気記録ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置 Download PDF

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Description

本発明は、磁気記録媒体に対し高周波磁界を印加することにより磁化反転を誘導する機能を有する磁気記録ヘッド、および、それを用いた磁気記録再生装置に関するものである。
近年、HDD（Hard Disk Drive）などの磁気記録再生装置においては、年率４０％程度の急速な記録密度の増加が求められており、２０１２年ごろには面記録密度は、１Tbits/inch２に達すると予想されている。面記録密度の向上には、磁気記録ヘッドおよび再生ヘッドの微細化と磁気記録媒体の粒径の微細化が必要である。しかし、磁気記録ヘッドの微細化により記録磁界強度は減少するため、記録能力不足の問題化が予測される。また、磁気記録媒体の粒径が微細化すると熱揺らぎの問題が顕在化するため、粒径の微細化と同時に保磁力や異方性エネルギーを増加させる必要があり、結果的に記録が困難になる。したがって、面記録密度の向上には記録能力の向上が鍵である。そこで、熱や高周波磁界の印加により記録時のみ一時的に磁気記録媒体の保磁力を低下させるアシスト記録が提案されている。「熱」の印加によるアシスト記録方式は例えば特許文献１に記載されている。
一方、高周波磁界印加による方式は、「マイクロ波アシスト記録（MAMR）」という名称のもとに、近年着目されている。MAMRでは、強力なマイクロ波帯の高周波磁界をナノメートルオーダーの領域に印加して記録媒体を局所的に励起、磁化反転磁界を低減して情報を記録する。磁気共鳴を利用するため、記録媒体の異方性磁界に比例する周波数の強い高周波磁界を用いないと、大きな磁化反転磁界の低減効果は得られない。特許文献２には、高周波アシスト磁界を発生させるための、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）に類似する構造の積層膜を電極で挟んだ構造の高周波発振器が開示されている。高周波発振器は、ＧＭＲ構造に発生するスピン揺らぎをもつ伝導電子を非磁性体を介して磁性体に注入することにより微小な高周波振動磁界を発生させることができる。同様に、非特許文献１には、スピントルクによるマイクロ波発振が報告されている。非特許文献２に記載された「Microwave Assisted Magnetic Recording」には、垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接した磁気記録媒体近傍に、スピントルクによって高速回転する高周波磁界発生層（Field Generation Layer： 以下、ＦＧＬと略）を配置してマイクロ波（高周波磁界）を発生せしめ、磁気異方性の大きな磁気記録媒体に情報を記録する技術が開示されている。さらに、非特許文献３には、発振器を磁気記録ヘッドの主磁極と主磁極後方のシールドの間に配置させ、高周波磁界の回転方向を記録磁界極性に応じて変化させることにより、磁気記録媒体の磁化反転を効率的にアシストする技術が開示されている。ここでシールドは現行製品の磁気ヘッドにも広く採用されており、現行製品ではヘッド進行方向の記録磁界勾配を向上させるために用いられる。一方、MAMRでは記録磁界極性に応じて発振器の高周波磁界の回転方向を変化させるために用いられる。発振器の高周波磁界の回転方向は、反転させたい磁気記録媒体の磁化の才差運動方向と同じ方向である方が磁化反転が効率良く起こるので、本方式では常に効率の良い回転方向の高周波磁界で磁化反転をアシストすることが出来る。
特開平７−２４４８０１号公報 特開２００５−０２５８３１号公報 特許第４２５５８６９号
Nature４２５、３８０(２００３） 「Microwave Assisted Magnetic Recording」：J-G. Zhu、 et.al、 IEEE trans. Magn.、 Vol４４、 NO.１、 pp１２５ (２００８) 「Medim damping constant and performance sharactristics in microwave assisted magnetic recording with circular as field」: Y. Wang、 et. al、 Jornal of Applied Pysics、 vol１０５、 pp０７B９０２ (２００９)
近年、磁気記録において要求される記録密度は、１ Tb/in２を超える程度になっており、MAMRでこの程度の記録密度を実現する場合には、強力な高周波磁界をナノメートルオーダーの領域に照射して磁気記録媒体を局所的に磁気共鳴状態にし、磁化反転磁界を低減して情報を記録する必要がある。特許文献１、２あるいは非特許文献１に開示される技術では、発振する高周波磁界の周波数が低すぎる、あるいは磁界強度が弱すぎるという理由により、１ Tb/in２といった高い記録密度は実現困難である。
非特許文献２や３に開示された技術を用いれば、１ Tb/in２以上の記録密度を実現できる可能性があることが報告されている。そこで、本発明者等も非特許文献３に記載されているMAMR方式の技術を用いることで、どれくらいの記録密度向上の可能性があるのかをマイクロマグネティックシミュレーションにより検討し、特に記録信号の信号品質と磁気トラック幅が発振器から印加される高周波磁界の強度、周波数や記録ヘッド磁界とどのように関係するかに着目した。ここで、信号品質が良好なほど高い線記録密度を実現することが出来、信号品質を示す指標として一般的にはＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）が用いられる。一方、磁気トラック幅を狭小化できるほどトラック密度を向上させることが出来、この指標としてMWW(Magnetic Write Width) が用いられる。検討の結果、非特許文献３に記載の構成を用いて１ Tb/in２以上の高い記録密度の実現が期待できることを確認した。
しかしながら同時に、１ Tb/in２以上の記録密度を得るためには、磁気記録媒体の垂直異方性磁界に応じて、高周波磁界の強度と周波数および記録ヘッド磁界強度を全て最適化する必要があることが分かった。さらに、この最適値の範囲は非常に狭いことが判明した。具体的には、高周波磁界の周波数が最適値よりも１０%程度低下もしくは増大しただけでも大きくSNRが低下する。また、高周波磁界強度と記録磁界強度は最適値よりも大きいとMWWが増加し、最適値よりも小さいとSNRが劣化する。例えば、高周波磁界強度や記録ヘッド磁界強度が最適値より１０％程度高いだけでも、MWWは最適な条件で記録した時の１.５倍程度にまで増加してしまい、記録密度は６０％程度にまで低下する。したがって、MAMR方式では記録ヘッド磁界強度や高周波磁界強度の最適化が必須である。
しかしながら、磁気記録ヘッドの製造後に高周波磁界の強度、周波数や記録磁界強度を独立に制御することはできない。例えば、高周波磁界の周波数は発振器に通電する電流量により制御できることが非特許文献２に記載されているが、これと同時に発振器の膜面内からの回転軸角度が変化してしまうため、高周波磁界強度も変化してしまう。また、記録ヘッドに通電する記録電流を変化させることにより記録ヘッド磁界を制御することが出来るが、これに伴い発振器に印加される磁界強度も変化してしまうために、高周波磁界の発振周波数も変化してしまう。通常の磁気記録再生ヘッドに搭載している熱膨張素子を用いると、主磁極と発振器の磁気記録媒体表面までの距離を制御できるので、高周波磁界強度と記録磁界強度を変化させられる。しかし、この場合主磁極と発振器の磁気記録媒体表面までの距離は常に連動して変化するため、高周波磁界強度と記録磁界強度を独立に制御することは出来ない。
したがって、現在公開されているMAMR方式の構成では、高周波磁界の周波数、強度および記録磁界強度の最適値範囲が非常に狭いにも関わらず、磁気記録再生装置としてこれらパラメータを独立に制御することが出来ないという問題が存在する。上述の問題点は、磁気記録再生装置の製造に当たり致命的な問題点となりうる。なぜなら、現実の磁気記録再生装置の記録ヘッドには製造プロセス誤差に起因するバラツキを必ず含んでおり、通常１０%程度の記録磁界強度のばらつきが生じるためである。現行の記録方式では、記録電流や媒体対向面と磁気ヘッド間の距離の最適化などによりこのばらつきをある程度補償できるが、MAMR方式では上述の議論により不可能であり、結果的に１０%程度の記録磁界強度のばらつきでも記録密度が６０%近くにまでに減少してしまう。
本発明は、高周波磁界を発生する発振器を用いる方式のマイクロ波アシスト記録において、高周波磁界強度、周波数と磁気記録ヘッドの記録磁界強度を独立に最適化することにより、磁気記録ヘッドや発振器の製造ばらつきを補償し、高い記録密度を実現できるマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドないし磁気記録再生装置を実現することを目的とする。
本発明では、上記課題を解決する為に、マイクロ波アシスト磁気記録（MAMR）方式を前提として、磁気記録媒体の磁化反転を促すための高周波磁界を印加できる発振器を搭載した、磁気記録媒体に記録信号を記録するための磁気記録ヘッドを用いる。
発振器の構成としては、高周波発振をすることで磁気記録媒体に高周波磁界を印加する高周波磁界発生層（FGL：Field Generation Layer）を含む必要がある。磁気記録ヘッドとしては、媒体対向面に磁界を印加するための主磁極を備えている構造が必要である。主磁極の磁気ヘッド進行方向前方、後方、もしくはその両方にシールドを備えることができる。さらに、本構成では発振器は記録ヘッドとシールドの間にあることが必要である。シールドが主磁極の前方と後方の両側にある場合には、発振器はそのどちらに配置してもよい。また、主磁極のトラック幅方向の外側にサイドシールドを備えている構造でも良い。
そして、本発明の発振器を搭載した磁気記録ヘッドにおいて、主磁極と発振器の相対的な位置を調整することにより、磁気記録媒体に印加する記録ヘッド磁界強度と高周波磁界強度を独立に調整することが可能となり、結果的に記録ヘッドや発振器の製造ばらつきに起因する、MWWの増大、SNRの劣化、もしくはその両方を抑制することが出来、結果的に記録密度の劣化を抑制することが可能となる。
具体的な、実効的な高周波磁界強度と記録ヘッド磁界強度を独立に調整する方法としては以下の（A）、（B）がある。また、これらを適宜組み合わせても良い。
(A)記録ヘッドの主磁極の底面と発振器の底面の媒体対向面方向（高さ方向）の相対的な距離を調整することにより、磁気記録媒体に印加される主磁極からの磁界強度と発振器からの高周波磁界強度を独立に調整する構成。
(B）記録ヘッドの主磁極と発振器のヘッド進行方向の相対的な距離を調整することにより、磁気記録媒体に印加される主磁極からの磁界強度と発振器からの高周波磁界強度を独立に調整する構成。
上記の（A）と（B）を可能とするために、具体的には以下のような構成とする。
(1)発振器の媒体対向面から見た上部に近接して、発振器の高さ方向の位置を調整するための第１の熱膨張素子を設け、第１の熱膨張素子と発振器の間に絶縁材料からなる絶縁層を設ける。さらに、第１の熱膨張素子の温度を通電電流により調整するために、電極と電流源を設ける。
(2)シールドから見て発振器とはヘッド進行方向の反対側に隣接して発振器の位置を調整するための第２の熱膨張素子を設け、第２の熱膨張素子とシールドの間に絶縁材料からなる絶縁層を設ける。さらに、第２の熱膨張素子の温度を通電電流により調整するために、電極と電流源を設ける。
(3)発振器の媒体対向面から見た上部に近接して、発振器の高さ方向の位置を調整するための第１の熱膨張素子を設け、第１の熱膨張素子と発振器の間に絶縁材料からなる絶縁層を設け、さらに、第１の熱膨張素子の温度を通電電流により調整するために、電極と電流源を設ける。また、シールドから見て発振器とはヘッド進行方向の反対側に隣接して発振器の位置を調整するための第２の熱膨張素子を設け、第２の熱膨張素子とシールドの間に絶縁材料からなる絶縁層を設け、さらに、第２の熱膨張素子の温度を通電電流により調整するために、電極と電流源を設ける。
本発明によれば、高磁気異方性エネルギーを持つ磁気記録媒体に良好なSNRで高密度パターンを記録できる高周波発振器を搭載した磁気記録ヘッド、およびそれを有する磁気記録再生装置を提供することができる。
本発明によれば、高周波発振器を搭載した磁気記録ヘッドにおいて、磁気記録ヘッドの主磁極と高周波発振器の相対位置を適切に制御できる機構を有することにより、磁気記録ヘッドの製造誤差に起因する記録密度の低下を抑制し、高い記録密度を実現することができる。
本発明の実施例１の磁気記録再生ヘッドの概略図。 本発明が適用される磁気記録再生装置の全体構成を示す図。 本発明の実施例１の記録ヘッド部の詳細図。 本発明の実施例１の記録ヘッド部をヘッド進行方向対向面から見た図。 本発明の第１の熱膨張素子を示す図。 発振器の主磁極に対する浮上量の変化量と第１の熱膨張素子に印加するヒータ電力の関係を示す図。 各記録密度を実現するための記録磁界強度と高周波磁界強度の関係を示す図。 高周波磁界強度と発振器の浮上量の関係を示す図。 記録磁界強度と主磁極の浮上量の関係を示す図。 本発明の実施例２の記録ヘッド部を示す図。 各記録密度を実現するための記録磁界強度と高周波磁界強度の関係を示す図。 本発明の実施例３の記録ヘッド部を示す図。 本発明の実施例３のFGL-主磁極間距離と第２の熱膨張素子に印加するヒータ電力の関係を示す図。 高周波磁界強度とFGL-主磁極間距離の関係を示す図。 本発明の実施例４の記録ヘッド部を示す図。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。
図１に本発明の磁気記録再生装置の構成例の一部である磁気記録再生ヘッドの概略図を示す。磁気記録再生ヘッドは、記録ヘッド部１００と再生ヘッド部２００から構成される、記録再生分離ヘッドである。記録ヘッド部１００は高周波磁界を発生するための発振器１１０、記録ヘッド磁界を発生するための主磁極１２０、発振器１１０の磁化回転方向を制御するためのシールド１３０、発振器の媒体対向面方向の位置を調整するための第１の熱膨張素子１５０、発振器１１０と第１の熱膨張素子１５０の間の絶縁を取るための絶縁層１４０、主磁極に磁場を励磁するためのコイル１６０から構成される。本発明の特徴は発振器１１０の上部に第１の熱膨張素子１５０を設けていることであり、効率的に発振器１１０と主磁極１２０の媒体に対向する底面の媒体対向面方向の相対距離を変化させることが出来ることである。このための具体的な手段や効果について後述する。また、磁気記録再生ヘッド全体の磁気記録媒体に対する浮上量を制御するための第３の熱膨張素子を磁気記録再生装置の上部に置くことができる。第３の熱膨張素子は現行の磁気記録再生ヘッドにも用いられており、例えば特許文献３に構造が記載されている。第３の熱膨張素子は、例えば主磁極１２０や再生ヘッド部２００上部に設置することができる。コイル１６０、発振器１１０、第１の熱膨張素子１５０への印加電流は図示はされていないが各々の構成要素ごとに設けられた電流供給端子により供給される。
再生ヘッド部２００は再生センサ２１０、下部磁気シールド２２０と上部磁気シールド２３０からなる構成である。再生センサ２１０は記録信号を再生する役割を担うことさえ出来れば特に特別な制限は必要がない。再生センサ２１０の構成としては、所謂ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）効果を有する再生センサであっても良いし、ＴＭＲ（Tunneling Magneto-Resistive）効果を有する再生センサであっても良いし、EMR（Electro Mechanical Resonant）効果を有する再生センサであっても良い。また、外部磁界に対して逆極性の応答をする２つ以上の再生センサを有する所謂差動型再生センサであっても良い。また、下部磁気シールド２２０と上部磁気シールド２３０は再生信号品質の向上に重要な役割を担うため設けることが好ましい。さらに、図１には特に記載していないが、上部磁気シールド２３０は記録ヘッド部１００の補助磁極としての役割を兼ね備えることができる。
図２は本発明が適用される磁気記録再生装置の構成例である。磁気記録媒体３００をスピンドルモーター４００にて回転させ、アクチュエーター５００によってヘッドスライダー６００を磁気記録媒体３００のトラック上に誘導する。即ち磁気ディスク装置においてはヘッドスライダー６００上に形成した再生ヘッド、及び記録ヘッドがこの機構に依って磁気記録媒体３００上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信号を順次書き込み、及び読み取るのである。アクチュエーター５００はロータリーアクチュエーターであることが望ましい。記録信号は信号処理系７００を通じて記録ヘッドにて媒体上に記録し、再生ヘッドの出力を、信号処理系７００を経て信号として得る。さらに再生ヘッドを所望の記録トラック上へ移動せしめるに際して、本再生ヘッドからの高感度な出力を用いてトラック上の位置を検出し、アクチュエーターを制御して、ヘッドスライダーの位置決めを行うことができる。本図ではヘッドスライダー６００、磁気記録媒体３００を各１個示したが、これらは複数であっても構わない。また磁気記録媒体３００は両面に記録情報を有して情報を記録してもよい。情報の記録がディスク両面の場合ヘッドスライダー６００は磁気記録媒体３００の両面に配置する。
図３は本実施例における記録ヘッド部１００および磁気記録媒体３００の詳細な構成例である。本実施例では、磁気記録再生ヘッドは再生ヘッド部２００が先頭で記録ヘッド部１００が後方になる向きに、磁気記録媒体３００の回転に対して相対的に進行する構成としているが、再生ヘッド部２００が後方で記録ヘッド部１００が前方になる向きに磁気記録媒体３００の回転に対して相対的に進行する構成であったとしても本発明により得られる効果には何ら影響はない。
図３に示す垂直記録媒体３００の記録層は磁気的にABS面と垂直方向に磁化される。本実施例では、磁気記録媒体３００は記録層３０１、軟磁性下地層３０２から構成される。記録層３０１の磁化の歳差運動周波数が発振器１１０の高周波磁界の発振周波数と概ね一致していることが好ましい。記録層３０１はCoCrPt系合金から構成され、膜厚が１０ nm、飽和磁化（Ms）は３００emu/cc であり、垂直異方性エネルギーは４.５x１０６erg/cc であり、磁気記録媒体３００の磁化の発振周波数は約４５GHz程度になる。したがって、発振器１１０の発振周波数もこの４５GHzに近づけることが高いSNR実現のため重要である。記録層３０１層の材料はCoCrPt系合金の以外の材料でも良く、垂直磁気異方性を持つ材料であることが好ましい。また、記録層３０１は異なる垂直異方性エネルギーを持つ複数の層から構成することが出来る。この場合は、何れかの層の磁化の共鳴周波数と発振器１１０の高周波磁界の発振周波数が概ね等しいことが好ましい。軟磁性下地層３０２は記録層３０１に印加する記録磁界を向上させる役割を担うが、必ずしも必要であるわけではない。さらに、磁気記録媒体３００には記録層３０１や軟磁性下地層３０２以外の層を加えることが出来る。例えば、記録層３０１の上部に記録層３０１の腐食や、記録層３０１と磁気ヘッドスライダの直接接触による特性劣化抑制を目的とした保護膜を設けても良い。記録層３０１と軟磁性下地層３０２の間にこれらの層の磁気的な結合を抑制するための、中間層を設けてもよい。さらに、磁気記録媒体３００は各ビットが連続して存在する所謂連続媒体でも良いし、複数のトッラク間に記録ヘッドにより書き込み不可能な非磁性である領域が設けられている所謂ディスクリートトラックメディアでも良い。また、基板上に、凸状の磁性パターンと磁性パターン間の凹部を充填する非磁性体とを含む所謂パターンド媒体でもよい。
磁気ヘッド部１００の発振器１１０は、高周波磁界を発生するFGL１１１、スピン透過性の高い材料からなる中間層１１２、FGL１１１にスピントルクを与えるためのスピン注入固定層１１３、FGLの磁化回転を安定化させるための回転ガイド層１１４から構成される。発振器１１０の総膜厚の下限は特にないが、上限は２００ nm程度である。これは発振器１１０の総膜厚が厚すぎると主磁極１２０とシールド１３０間の距離が広がりすぎるため、発振器１１０に印加される主磁極１２０からの磁界の減衰が激しくなり、FGL１１１の高周波発振が持続できなくなるためである。本構成例のFGL１１１の材料はFe70Co30であり、膜厚は２０ nmである。Fe70Co30の飽和磁化は２.４ Tであり、高い高周波磁界を発生することが出来る。FGL１１１の材料としてはFeCo合金の他に、NiFe合金やCoFeGe、CoMnGe、CoFeAl、CoFeSi、CoMnSiなどのホイスラー合金、TbFeCoなどのRe-TM系アルモファス系合金、CoCr系合金などでもよい。また、CoIrなど負の垂直異方性エネルギーを持つ材料でも良い。FGL１１１の膜厚は５ nm以上３０ nｍ以下が好ましい。５ nm以上に設定するのは、膜厚が薄すぎると高周波磁界強度が低下しすぎるためであり、３０ nm以下に設定するのは膜厚が厚すぎるとFGL１１１が多磁区化し磁界強度の低下を招くためである。本実施例の中間層１１２はCuであり、膜厚は２ nmである。中間層１１２の材料としては非磁性体の伝導材料であることが好ましく、例えばAu、Ag、Pt、Ta、Ir、Al、Si、Ge、Tiなどを用いることが出来る。本実施例のスピン注入層１１３はCo/Ptであり膜厚は１０ nmである。また、本実施例に用いたCo/PtのHkは８ kOeである。スピン注入層１１３には垂直異方性を持った材料を用いることによりFGL１１１の発振を安定させることが出来、例えばCo/Ptの他にCo/Ni、Co/Pd、CoCrTa/Pd などの人工磁性材料を用いることが好ましい。また、発振の安定性は若干失われるがFGL１１１と同様の材料を用いることも出来る。本実施例の回転ガイド層１１４は垂直異方性エネルギーを持ったCo/Niであり、膜厚は１０ nmである。また、本構成例におけるCo/NiのHkは５ kOeである。回転ガイド層１１４の構成もスピン注入固定層１１３と同様の材料を用いることが好ましい。以上のような発振器１１０の構成とすることにより、４０ GHz以上の高周波で、磁気記録媒体３００の記録層に１.５ kOe以上の高い高周波磁界を印加することができる。
本実施例の主磁極１２０とシールド１３０の構成としては、飽和磁化が大きく、結晶磁気異方性がほとんどないCoFe合金とした。図４にヘッド進行方向に対向する面から見たときの主磁極１２０と発振器１１０の模式図を示す。発振器１１０は主磁極１２０の中央付近に配置されることが好ましい。発振器１１０のトラック幅方向の幅（Two）の狙い値は４０ nmであり、理想的にはこの幅が磁気的に記録される幅（ＭＷＷ）となる。トラック幅方向の主磁極の幅(PW)の狙い値は１００ nmとした。発振器の素子高さ方向の幅（SHo）の狙い値は４０ nmである。TwoとSHoはその比が０.５以上２以下になるように設計することが、FGL内の磁区の単磁区化の観点から好ましい。TwoとSHoの比がこの範囲外になると、形状異方性磁界が増大し面内等方向の発振が阻害されるためである。本実施例における主磁極のトラック幅方向の幅(PW)は１００ nmであり、高さ方向に底面に対して略垂直な主磁極のネック高さ（TH）の狙い値を６０ nmとした。発振器１１０および主磁極１２０のこれらの幾何幅の設計値（狙い値）は発振器１１０、主磁極１２０やシールド１３０の構造により高い記録密度が得られるように自在に設計することが出来る。
図５は第１の熱膨張素子１５０の詳細な構成例である。第１の熱膨張素子１５０は薄膜抵抗体１５１、熱膨張素子電極１５２とその間隙のアルミナ１５３から構成される。薄膜抵抗体１５１として本実施例では、材質がNiFe合金の細線を蛇行させ、間隙はアルミナで埋めて発熱体を形成した。抵抗値は約５０オームである。薄膜抵抗体１５１の材料にはパーマロイの他にＣｕなど熱膨張係数の大きい材料を用いることが好ましい。
図６に、主磁極１２０の底面と磁気記録媒体３００の最表面の媒体対向面方向の距離に対する、発振器１１０の底面と磁気記録媒体３００の最表面の媒体対向面方向の距離（発振器の浮上量）の変化量と、第１の熱膨張素子１５０に印加する電力との関係を示す。以後、発振器１１０の底面と磁気記録媒体３００の最表面の媒体対向面方向の距離を「発振器の浮上量」、主磁極１２０の底面と磁気記録媒体３００の最表面の媒体対向面方向の距離を「主磁極の浮上量」と記載する。図６から、発振器の浮上調整の効率はヒーター電力が１００ mWで５ nm程度であり、現実的に印加可能な電力範囲で１０ nm程度の発振器１１０単体の浮上量調整が可能である。
「最適化方法及び効果」
以下に、実施例1を基に、本発明の特徴である磁気記録ヘッドおよび発振器１１０の製造のばらつきに起因する記録磁界強度および高周波磁界強度のばらつきを補償する発振器１１０の浮上量補正の方法とその効果について説明する。以後説明する条件は、高周波磁界強度及び記録磁界強度が設計値通りである場合（理想条件）、高周波磁界強度が狙いよりも低下した場合（条件１）、記録磁界強度が狙いよりも増加した場合（条件２）、および高周波磁界強度が狙いよりも低下し、かつ、記録磁界強度が狙いよりも増加した場合（条件３）である。本実施例では高周波磁界強度が狙いより増加した場合、記録磁界強度が狙いより低下した場合、とそれらが同時に起こった場合には、特性改善の効果を有さない。この場合は、特に実施例２の構成が有効である。
図７に高記録密度を実現するために必要な高周波磁界強度と記録磁界強度の一例を示す。ここで、発振器１１０の高周波磁界の発振周波数は、発振器に通電する電流値の最適化により、４５ GHzに設定されている。図７に示す条件では発振器の浮上量及び主磁極の浮上量は共に３ nmとなるように、第３の熱膨張素子に電力を印加した。狙い通りの高周波磁界強度と記録磁界強度が得られた条件（理想条件）においては、２ Tb/in２もの高い記録密度が得られる。しかし、条件１、条件２や条件３の様に理想条件から高周波磁界強度や記録磁界強度、もしくはその両方が乖離した場合には、記録密度は１.２ Tb/in２から１.６ Tb/in２ の範囲で大きく低下する。
条件１、２、３において、理想条件から高周波磁界強度及び記録磁界強度が乖離してしまう代表的な要因を表１を用いて説明する。表１には、理想条件と条件１、２、３における記録磁界強度Hrec、高周波磁界強度HAC、主磁極の浮上量、発振器の浮上量、主磁極のネック高さTH、および発振器の素子高さSHo、１５００ kfci(flux-change-per-inch) におけるSNR、MWW、および記録密度 A.D（Areal Density）の具体的な数値を示す。高周波磁界強度の理想条件からの低下若しくは増加は、発振器１１０の素子高さ方向形成プロセスの製造誤差に起因するSHoのばらつきが最も起こりうる要因である。例えば、条件１ではSHoが理想条件である４０ nmから３０ nmに減少しているために、高周波磁界強度が理想条件の１.６ kOeから１.５ kOeに減少している。SHoが高いほど高周波磁界強度が大きい理由は、SHoが高いほどFGLの側面からの磁界強度が増加するためである。一方、記録磁界強度の理想条件からの乖離は、主磁極１２０の素子高さ方向形成プロセスの製造誤差に起因するTHのばらつきが最も起こりうる要因である。例えば、条件２ではTHが理想条件である６０ nmから５０ nmに減少しているために、記録磁界強度が理想条件の１０ kOeから１１ kOeまで増加している。THが小さいほど記録磁界強度が増加する理由は、THが小さいほど主磁極の媒体対向面方向上部の主磁極幅が広がった領域が磁気記録媒体に近づくためである。条件３はSHoが理想条件の４０ nmから３０ nmに減少し、THが理想条件の６０ nmから５０ nmに減少している場合を想定している。現実的にはSHoやTHの素子高さ形成は製造プロセスにおいて同時に行われるので、SHoとTHの両方ともが理想条件より減少してしまう、もしくは増加してしまうのが最も起こりえる状況である。なお、特に上述の要因の以外の理由によって高周波磁界強度および記録磁界強度の理想条件からの乖離が引き起こされたのもであっても、本発明の効果が特に制限されるものではない。
Figure 0005658470
次に、高周波磁界強度および記録磁界強度が理想条件から乖離すると記録密度が大きく低下する理由を図７と表１を用いて以下に説明する。まず、記録密度は線記録密度を決定する信号の品質（SNR）とトラック密度を決定する磁気トラック幅（MWW）からほぼ決定され、高いSNRと狭MWWの両方を満足できなければ高記録密度は得られない。表１から２.０ Tb/in２の記録密度を実現できる条件は、SNRが約１５ dBでMWWが４０ nmのときである。１５ dB程度のSNRを得るためには、１.６ kOe以上の高周波磁界強度と９.５ kOe以上の記録磁界強度の両方を満足する必要がある。どちらかがこの条件を下回るとSNRは急激に劣化するため、記録密度の低下を招く。例えば、条件１では高周波磁界強度が１.５ kOeまで低下しているために、SNRが１２ dBと大きく低下している。一方、４０ nmの狭MWWを実現するためには１.７ kOe以下の高周波磁界強度と１０.３ kOe以下の記録磁界強度の両方を満足する必要がある。しかし、高周波磁界強度と記録磁界強度のどちらかが高すぎるとMWWの急激な増大を招いてしまう。例えば、条件２または３では記録磁界強度が１１ kOeにまで増加しているため、MWWが６０ nm程度にまで増加してしまう。したがって、高周波磁界強度と記録磁界強度の両方の最適化が高記録密度実現には必要なのである。
しかしながら、条件１、２、３において、本実施例の特色である発振器１１０と主磁極１２０の相対距離調整を行わない場合は、磁気記録ヘッドの製造後の記録電流や第３の熱膨張素子印加電力などの最適により、記録密度を理想条件にて達成できる２.０ Tb/in２ まで向上させることは不可能である。例えば、条件２の場合は記録電流を変化させることにより記録磁界強度は最適化できたとしても、発振周波数が変化するため返って記録密度の低下を招きかねない。また、第３の熱膨張素子に印加す電力を制御すると、発振器の浮上量と主磁極の浮上量を制御できるので高周波磁界強度と記録磁界強度を同時に変化させられるが、両者は連動して変化するため高周波磁界強度と記録磁界強度の両方の理想条件を同時に満たすことは出来ない。図７に示した３本の実線は理想条件及び条件１、２、３において第３の熱膨張素子に電力を印加した時の高周波磁界強度と記録磁界強度の変化を示しており、第３の熱膨張素子の制御だけでは高い記録密度が得られないことが確認できる。図８、９にそれぞれ高周波磁界強度の発振器の浮上量依存性と記録磁界強度の主磁極の浮上量依存性を示す。図８と図９に示すように高周波磁界強度と記録磁界強度は浮上量が１０ nm程度までは概ね浮上量に対して線形に変化するので、図７中の３本の実線のように、記録磁界強度と高周波磁界強度の比は常に一定になるのである。
具体的な条件１、２、３における本発明構造の特色を活かした発振器１１０と主磁極１２０の浮上量調整方法の一例を示す。
Figure 0005658470
条件１における高周波磁界強度の最適化方法およびのその効果を表２を用いて説明する。条件１においては高周波磁界強度のみが理想条件から減少しているので、高周波磁界強度のみを増加させるために、発振器１１０のみの浮上量を低下させれば良い。図８より、理想条件の高周波磁界強度である１.７ kOeを得るためには発振器の浮上量を３ nmから２ nm低減し、１ nmにすれば良いことが分かる。このためには、図６より第１の熱膨張素子１５０へ印加するヒーター電力を４０ mWとすれば良い。このときの高周波磁界強度、記録磁界強度と面記録密度を表２の条件１’として示した。以上の方法により、条件１における高周波磁界強度の減少を回復することが可能となり、記録密度も理想条件と同じ値まで回復することが出来た。
Figure 0005658470
条件２における記録磁界強度の最適化方法およびのその効果を表３を用いて説明する。条件２においては記録磁界強度のみが理想条件から増加しているので、記録磁界強度のみを減少させるために、主磁極１２０のみの浮上量を増加させれば良い。図９より、理想条件の記録磁界強度である１０ kOeを得るためには主磁極の浮上量を３ nmから５ nmに第３の熱膨張素子を用いて増加させれば良いことが分かる。しかし、このときは発振器の浮上量も５ nmに増加してしまい、記録密度としては返って低下してしまう。この状態が条件２’である。そこで、発振器の浮上量を５ nmから理想条件である３ nmに戻すために、第１の熱膨張素子１５０へヒーター電力を４０ mWを加える。このときの状態が条件２’’であり、理想条件と同等の高周波磁界強度と記録磁界強度が実現できる。以上の方法により、条件２における記録磁界強度の増加を回復することが可能となり、記録密度も理想条件と同じ値まで回復することが出来た。
Figure 0005658470
条件３における記録磁界強度の最適化方法およびのその効果を表４を用いて説明する。条件３においても浮上量の最適化の手順は条件２と同じであり、まず理想条件の記録磁界強度である１０ kOeを得るためには主磁極の浮上量を３ nmから５ nmに第３の熱膨張素子を用いて増加させれば良い。しかし、このときは発振器の浮上量も５ nmに増加してしまい、高周波磁界強度は元の１.５ kOeから１.３ kOeへ減少し、記録密度としては返って低下してしまう。このときの状態が条件３’である。そこで、高周波磁界強度を１.３ kOeから理想条件の１.７ kOeまで増加させるために、図８に示す高周波磁界強度と発振器の浮上量の関係から、発振器の浮上量を５ nmから１ nmにまで低下させる必要がある。このとき発振器の浮上量は４ nm下げれば良いので、図６より第１の熱膨張素子１５０へ印加するヒーター電力を１００ mWとすれば良い。このときの状態が条件３’’であり、理想条件と同等の高周波磁界強度と記録磁界強度が実現できる。以上の方法により、条件３における記録磁界強度と高周波磁界強度の両方を理想条件に最適化することが可能となり、記録密度も理想条件と同じ値まで回復することが出来た。
以上のように、本実施例において、発振器１１０と主磁極１２０の製造誤差に起因する発振器１１０からの高周波磁界強度の狙い値からの低下、主磁極１２０からの記録磁界強度の狙い値からの増加、およびこれらが同時に生じる場合に起こる記録密度の低下を発振器１１０と主磁極１２０の浮上量を独立に調整することによって、記録磁界強度と高周波磁界強度を独立に調整することが可能となり、記録密度の低下を抑制することが出来る。
本発明の第２の実施例を以下に示す。本実施例は記録ヘッド部１００の構成のみが実施例１に記載の構成とは異なる。従って、実施例１と重複する記録ヘッド部１００以外の磁気記録再生装置の説明については省略する。本実施例における記録ヘッド部１００の拡大図を図１０に示す。なお、図１０では第１の熱膨張素子１５０や第３の熱膨張素子には電力を印加していない状態を示している。本実施例は発振器１１０の底面が主磁極１２０の底面よりも素子高さ方向に高い位置にあることが特徴である。本実施例では第１の熱膨張素子１５０に電力を印加しないときの発振器１１０と主磁極１２０の素子高さ方向の相対距離を４ nmであるとした。なお、図１０ではシールド１３０は発振器１１０と同じ高さ位置にあるが、主磁極１２０と同じ素子高さ位置にあっても良い。本実施例も実施例１の構成と同様に、主磁極１２０および発振器１１０からの記録磁界強度および高周波磁界強度を独立に調整できることが特徴であり、これにより製造誤差による磁界強度の狙い値からの乖離を補償し、記録密度を向上することが出来る。ただし、実施例１では記録磁界強度が狙い値より増加した場合、高周波磁界強度が狙い値より低減した場合、およびこれらが同時に起こった場合に有効であったが、実施例２ではこれらの場合に加えて記録磁界強度が狙い値より低下した場合、高周波磁界強度が狙い値より増加した場合、およびこれらが同時に起こった場合についても有効である。
Figure 0005658470
以下に、記録磁界強度や高周波磁界強度が狙い値から乖離した場合の具体的な発振器および主磁極の浮上量調整方法について説明する。図１１および表５に記録磁界強度や高周波磁界強度が狙い通りである理想条件、記録磁界強度が理想条件より増加し高周波磁界強度が狙いより低下した条件３、記録磁界強度が理想条件より低下し高周波磁界強度が狙いより増加した条件４におけるこれらの具体的な数値とこのとき得られる記録密度を示す。理想条件と条件３は実施例１で用いた設定と基本的に同一である。唯一異なる点は、発振器の浮上量を主磁極の浮上と同じにするために、第１の熱膨張素子１５０には既に７０ mWの電力が加えられている点である。
条件３および４において、発振器および主磁極の浮上量を最適化する具体的な手順を説明する。条件３においては基本的に実施例１の手順と同じであり、表４の条件３’’に記載の発振器の浮上量および主磁極の浮上量となるように第１の熱膨張素子１５０、および第３の熱膨張素子を調整すればよい。ただし、実施例１の構成において条件３’’とするには第１の熱膨張素子１５０に１００ mWの電力を加えれば良かったが、本構成例においては条件３の時点で既に７０ mWの電力が加えられているので、最終的に１７０mWの電力を加える必要がある。また、本実施例を用いて実施例１に記載の条件１、２、３の最適化を行うためには、熱膨張素子に印加する電力を実施例１の時よりも７０ mWだけ大きく印加することで対応できる。
Figure 0005658470
条件４における最適化の手順も基本的に条件３と同一である。最適化の例を図８と図９と表６を用いて説明する。初めに記録磁界強度の理想条件からの減少を回復するために、第３の熱膨張素子を用いて主磁極の浮上量を低減させる。主磁極の浮上量は図９の記録磁界強度と浮上量の関係から１ nmに設定すれば良い。このとき、同時に発振器の浮上量も１ nmに低下しているので、高周波磁界強度は図８から約２.０ kOeになっていることがわかる。そこで、高周波磁界強度を理想条件の１.７ kOにまで低減させる。このためには、図８の高周波磁界強度と発振器の浮上量の関係から、発振器の浮上量は４.５ nmにすれば良い。現在の発振器の浮上量は１ nmとなっているので、３.５ nmだけ発振器の浮上量を増加させれば良い。現在は７０ mWの電力を印加し浮上量を４ nm下げているので、浮上量を３.５ nm上げるには図６から、ヒーター電力を２０ mWとすれば良いことが分かる。
以上のような構成と最適化により、実施例２に記載の構成例において実施例１の構成よりも広い範囲の記録磁界強度および高周波磁界強度のばらつきを保障し、高い記録密度を実現できる。
本発明の第３の実施例を以下に示す。本実施例の構成は、記録部１００の構成のみが実施例１に記載の構成とは異なる。よって、実施例１と重複する記録部１００以外の磁気記録再生装置の説明については省略する。本実施例における記録部１００の拡大図を図１２に示す。実施例１の構成において第１の熱膨張素子１５０が発振器の上部に位置していたのに対し、本構成例では発振器１１０から見てシールド１３０の後方に第２の熱膨張素子１５４を設置する。また、第２の熱膨張素子１５４とシールド１３０の間に絶縁層１４１を設ける。なお、図１２では第２の熱膨張素子１５４には電力を印加していない状態を示している。実施例１や２の構成では発振器１１０のFGL１１１と主磁極１２０の間に回転ガイド層１１４を設けていたが、本構成例では発振器１１０のFGL１１１と主磁極１２０の間は空隙となっている。このような構成とすることで、第２の熱膨張素子１５４への電力印加によるFGL-主磁極間距離を大きく変化させることが可能になる。別の構成として、FGL１１１と主磁極１２０の間に回転ガイド層１１４を設け、回転ガイド層と主磁極１２０の間に空隙を設けた構成であっても良い。また、空隙の代わりにヤング率の小さい導電性有機物材料などの材料を用いても良い。以上の構成以外は実施例１や実施例２の構成例と全く同一である。本実施例はFGL１１１と主磁極１２０間のヘッド進行方向の距離を調整できることが最大の特徴であり、これにより高周波磁界強度の調整が可能となり、結果的に発振器１１０や主磁極１２０の製造誤差に起因する高周波磁界強度や記録磁界強度のばらつきを補償できる。
Figure 0005658470
本実施例における、第２の熱膨張素子１５４への電力印加によるFGL-主磁極間距離の最適化の具体的な方法と効果を図１３、図１４と表７を用いて説明する。図１３にFGL-主磁極間距離と第２の熱膨張素子１５４に印加するヒーターパワーの関係を示す。本実施例においては、第２の熱膨張素子１５４に電力を印加しない状態のFGLと主磁極間の空隙を１４ nmに設定している。ヒータパワーを増加すると第２の熱膨張素子１５４の膨張に伴いFGL-主磁極間距離は１４ nmより小さくなる。
図１４に高周波磁界強度とFGL-主磁極間距離の関係を示す。FGL-主磁極間距離が低下するほど高周波磁界強度は増加するので、高周波磁界強度は第２の熱膨張素子１５４への電力の制御により制御が可能である。
表７に発振器１１０が設計狙い通りに製造できた時の各部の幾何寸法や高周波磁界強度と記録磁界強度を示した理想条件と、発振器１１０からの高周波磁界強度が狙い値から増加した条件５を示す。本実施例における理想条件はFGL-主磁極間距離が１０ nmなので、図１３に記載のFGL-主磁極間距離と第２の熱膨張素子１５４へ印加するヒータ電力の関係を用いて、FGL-主磁極間距離が１４ nmから１０ nmになるように１４０ mWの電力を印加している。一方、条件５は理想条件の発振器１１０のSHoの狙い値である４０ nmよりも増加し６０ nmとなっている。このため、高周波磁界強度が理想条件の１.７ kOeよりも増加し１.９ kOeとなっていることが表７から分かる。高周波磁界強度を１.９ kOeから１.７ kOeにまで低減する必要があり、このためには図１４からFGL-主磁極間距離を１０ nmから１２ nmに増加させればよいことが分かる。図１３からFGL-主磁極間距離を１２ nmにするためには、第２の熱膨張素子１５４に印加する電力を６０ mWにすればよいことが分かる。以上のような手順により、発振器１１０の製造誤差に起因する高周波磁界強度のばらつきを補償することが可能であり、それに伴う記録密度の低下を抑制することが出来る。
本実施例では高周波磁界強度が理想条件から乖離した場合のみを例に説明したが、記録磁界強度、もしくは高周波磁界強度と記録磁界強度の両方が理想条件から乖離した場合であっても、実施例１や２と同様に第３の熱膨張素子の制御と第２の熱膨張素子１５４の調整を組み合わせることにより、高周波磁界強度と記録磁界強度の最適化が可能である。
本発明の第４の実施例を以下に示す。本実施例の構成は、記録ヘッド部１００の構成のみが実施例１に記載の構成とは異なる。よって、実施例１と重複する記録ヘッド部１００以外の磁気記録再生装置の説明については省略する。本実施例における記録ヘッド部１００の拡大図を図１５に示す。本実施例の特徴は、第１の熱膨張素子１５０と第２の熱膨張素子１５４をそれぞれ発振器１１０の上部と主磁極１２０から見てシールド１３０の後方に備えることである。本実施例においても、基本的な高周波磁界強度や記録磁界強度を調整するという概念は実施例１、２、３と同じであるが、より広い範囲にわたり高周波磁界強度と記録磁界強度の調整が可能であり、実施例１、２、３よりも製造誤差の許容範囲が広いことが特徴である。
１００：記録ヘッド部
１１０：発振器
１１１：高周波磁界発生層（FGL）
１１２：中間層
１１３：スピン注入固定層
１１４：回転ガイド層
１２０：主磁極
１３０：シールド
１４０：絶縁層
１４１：絶縁層
１５０：第１の熱膨張素子
１５１：薄膜抵抗体
１５２：熱膨張素子電極
１５３：アルミナ
１５４：第２の熱膨張素子
１６０：コイル
２００：再生ヘッド部
２１０：再生センサ
２２０：下部磁気シールド
２３０：上部磁気シールド
３００：磁気記録媒体
３０１：記録層
３０２：軟磁性下地層
４００：スピンドルモーター
５００：アクチュエーター
６００：ヘッドスライダー
７００：信号処理系。

Claims (9)

  1. 磁気記録媒体に記録するための記録磁界を発生する主磁極と、シールドと、前記主磁極と前記シールドとの間に配置された高周波磁界を発生する発振器とから構成される高周波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    前記発振器の媒体対向面とは反対側に、絶縁層を介して、隣接して設けた第１の熱膨張素子と、前記第１の熱膨張素子に電流を通電するための電極を含む、前記発振器の底面と前記主磁極の底面の媒体対向面における高さ方向の相対距離を調整する機構を備え、
    前記主磁極からの磁界強度と前記発振器からの高周波磁界強度を独立に調整するものであることを特徴とする高周波アシスト磁気記録ヘッド。
  2. 請求項１に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    前記第１の熱膨張素子に電流を通電しない状態で、前記発振器の底面が前記主磁極の底面よりも媒体対向面における高さ方向に記録媒体から離れる高い位置にあることを特徴とする高周波アシスト磁気記録ヘッド。
  3. 請求項１に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    前記第１の熱膨張素子に電流を通電しない状態で、前記発振器の底面が前記主磁極の底面と同一面に位置していることを特徴とする高周波アシスト磁気記録ヘッド。
  4. 磁気記録媒体に記録するための記録磁界を発生する主磁極と、シールドと、前記主磁極と前記シールドとの間に配置された高周波磁界を発生する発振器とから構成される高周波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    前記シールドに対して前記発振器とは反対側に、絶縁層を介して、設けた第２の熱膨張素子と、前記第２の熱膨張素子に電流を通電するための電極と、前記主磁極と前記発振器との間に設けた空隙とを含む、前記発振器と前記主磁極のヘッド進行方向の相対距離を調整する機構を備えることを特徴とする高周波アシスト磁気記録ヘッド。
  5. 請求項１に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、更に、
    前記シールドに対して前記発振器とは反対側に、絶縁層を介して、設けた第２の熱膨張素子と、前記第２の熱膨張素子に電流を通電するための電極と、前記主磁極と前記発振器との間に設けた空隙とを含む、前記発振器と前記主磁極のヘッド進行方向の相対距離を調整する機構を有することを特徴とする高周波アシスト磁気記録ヘッド。
  6. 請求項１乃至５の何れか一つに記載の高周波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    前記主磁極の媒体対向面とは反対側に設けた第３の熱膨張素子を含む、前記主磁極と前記発振器の媒体対向面における高さ方向の位置を同時に調整する機構を有することを特徴とする高周波アシスト磁気記録ヘッド。
  7. 請求項１乃至６の何れか一つに記載の高周波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    前記発振器が、高周波磁界発生層を含むことを特徴とする高周波アシスト磁気記録ヘッド。
  8. 請求項７に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    前記発振器が、スピン注入固定層と、中間層と、高周波磁界発生層と、回転ガイド層とを備えることを特徴とする高周波アシスト磁気記録ヘッド。
  9. 請求項１乃至８の何れか一つに記載の高周波アシスト磁気記録ヘッドと、磁気記録媒体から情報を読み取る磁気再生ヘッドと、前記磁気記録ヘッドが書き込む信号、および、前記磁気再生ヘッドが読み取る信号を処理する信号処理手段とを備える磁気記録再生装置。
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Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9305586B2 (en) * 2009-02-04 2016-04-05 HGST Netherlands B.V. Microwave-assisted magnetic recording device and method of formation thereof
JP5451096B2 (ja) * 2009-02-04 2014-03-26 エイチジーエスティーネザーランドビーブイ 磁気ヘッド
US8374060B2 (en) * 2011-03-11 2013-02-12 Tdk Corporation Thermally-assisted magnetic recording method for writing data on a hard disk medium
JP5117606B1 (ja) * 2011-09-13 2013-01-16 株式会社日立製作所 磁気記録ヘッド及びその製造方法、及び磁気ディスク装置
JP5416746B2 (ja) 2011-09-29 2014-02-12 株式会社日立製作所 磁気記憶装置、ヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法
US8760779B2 (en) * 2011-12-30 2014-06-24 HGST Netherlands B.V. Energy-assisted magnetic recording head and systems thereof with environmental conditions control
JP5808273B2 (ja) 2012-03-01 2015-11-10 株式会社日立製作所 磁気ヘッド、ヘッド駆動制御装置、磁気記憶装置、その制御方法
JP5902025B2 (ja) 2012-04-23 2016-04-13 株式会社日立製作所 マイクロ波アシスト磁気記録によるサーボパターン、垂直磁気記録媒体、磁気記憶装置、及びその製造方法
JP5894868B2 (ja) * 2012-06-18 2016-03-30 株式会社日立製作所 マイクロ波アシスト磁気記録方式及び磁気記憶装置
US9047888B2 (en) * 2012-12-20 2015-06-02 HGST Netherlands B.V. MAMR head adapted for high speed switching
JP2013149340A (ja) * 2013-03-01 2013-08-01 Hitachi Ltd 磁気記憶装置、ヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法
US8842387B1 (en) 2013-03-14 2014-09-23 HGST Netherlands B.V. Microwave-assisted magnetic recording (MAMR) head with highly resistive magnetic material
JP5848729B2 (ja) * 2013-07-26 2016-01-27 株式会社日立製作所 磁気記憶装置、ヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法
US9202528B2 (en) * 2013-09-27 2015-12-01 HGST Netherlands B.V. MAMR head with recessed STO
US8995088B1 (en) 2013-10-22 2015-03-31 HGST Netherlands B.V. Heat sink for a spin torque oscillator (STO) in microwave assisted magnetic recording (MAMR)
US9230597B2 (en) * 2013-11-01 2016-01-05 HGST Netherlands B.V. Magnetic head having a spin torque oscillator (STO) with a hybrid heusler field generation layer (FGL)
US9007723B1 (en) 2013-12-13 2015-04-14 HGST Netherlands B.V. Microwave-assisted magnetic recording (MAMR) head employing advanced current control to establish a magnetic resonance state
JP2015149112A (ja) 2014-02-07 2015-08-20 株式会社東芝 磁気記録ヘッド、およびこれを備えたディスク装置
US9406315B2 (en) * 2014-02-12 2016-08-02 HGST Netherlands B.V. AF-mode STO with negative Hk spin polarization layer
US9142227B1 (en) 2014-09-08 2015-09-22 HGST Netherlands B.V. Microwave assisted magnetic recording (MAMR) write head and system
JP2017068883A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社東芝 磁気ヘッド、これを備えたディスク装置、および磁気ヘッドの製造方法
US9640203B1 (en) 2016-02-23 2017-05-02 Seagate Technology Llc Multi-frequency microwave assisted magnetic recording apparatus and method
US10366714B1 (en) 2016-04-28 2019-07-30 Western Digital Technologies, Inc. Magnetic write head for providing spin-torque-assisted write field enhancement
US9805746B1 (en) 2016-06-28 2017-10-31 Western Digital Technologies, Inc. Low magnetic flux density interface layer for spin torque oscillator
US10388305B1 (en) 2016-12-30 2019-08-20 Western Digital Technologies, Inc. Apparatus and method for writing to magnetic media using an AC bias current to enhance the write field
US10424323B1 (en) 2016-12-30 2019-09-24 Western Digital Technologies, Inc. High-bandwidth STO bias architecture with integrated slider voltage potential control
US10891974B1 (en) 2017-06-07 2021-01-12 Sandisk Technologies Llc Magnetic head with current assisted magnetic recording and method of making thereof
US10896690B1 (en) * 2017-06-07 2021-01-19 Sandisk Technologies Llc Magnetic head with current assisted magnetic recording and method of making thereof
JP2019046512A (ja) 2017-08-29 2019-03-22 株式会社東芝 磁気ディスク装置および記録ヘッドの制御方法
US10741202B2 (en) 2017-10-05 2020-08-11 Western Digital Technologies, Inc. MAMR writer with low resistance MAMR stack
US10839844B1 (en) 2018-06-18 2020-11-17 Western Digital Technologies, Inc. Current-assisted magnetic recording write head with wide conductive element in the write gap
US10891975B1 (en) 2018-10-09 2021-01-12 SanDiskTechnologies LLC. Magnetic head with assisted magnetic recording and method of making thereof
US11017801B1 (en) 2018-10-09 2021-05-25 Western Digital Technologies, Inc. Magnetic head with assisted magnetic recording and method of making thereof
US11011190B2 (en) * 2019-04-24 2021-05-18 Western Digital Technologies, Inc. Magnetic write head with write-field enhancement structure including a magnetic notch
US10957346B2 (en) 2019-05-03 2021-03-23 Western Digital Technologies, Inc. Magnetic recording devices and methods using a write-field-enhancement structure and bias current with offset pulses
US11087784B2 (en) 2019-05-03 2021-08-10 Western Digital Technologies, Inc. Data storage devices with integrated slider voltage potential control
US11227627B1 (en) * 2019-07-19 2022-01-18 Western Digital Technologies, Inc. Energy assisted magnetic recording head having improved areal density capability

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04255869A (ja) 1991-02-08 1992-09-10 Ricoh Co Ltd リサイクル原稿自動送り装置
JPH07244801A (ja) 1994-03-07 1995-09-19 Hitachi Ltd スピン加熱記録方法およびその装置
JP2003272335A (ja) * 2002-03-13 2003-09-26 Toshiba Corp 磁気ディスク装置
JP2005025831A (ja) 2003-06-30 2005-01-27 Toshiba Corp 高周波発振素子、磁気情報記録用ヘッド及び磁気記憶装置
JP4255869B2 (ja) 2004-03-24 2009-04-15 ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ 磁気ディスク装置およびそれに用いる磁気ヘッドスライダ
US7724469B2 (en) * 2006-12-06 2010-05-25 Seagate Technology Llc High frequency field assisted write device
JP2008186549A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Toshiba Corp 磁気ヘッド、およびこれを備えたディスク装置
JP4358279B2 (ja) * 2007-08-22 2009-11-04 株式会社東芝 磁気記録ヘッド及び磁気記録装置
JP2009064500A (ja) 2007-09-05 2009-03-26 Toshiba Corp 磁気ヘッド及び磁気ディスク装置
US8760806B2 (en) * 2008-04-28 2014-06-24 Hitachi, Ltd. Microwave assisted magnetic recording head and microwave assisted magnetic recording apparatus having a magnetic flux rectifying layer with a magnetic flux rectifying action

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