JP5886810B2 - データライタ、磁気素子および装置 - Google Patents

Description

概要
この開示のさまざまな実施の形態は、一般に、データ記録が可能なデータライタに向けられる。

いくつかの実施の形態に従って、書込ポールチップは、リーディング端およびチップ本体の反対側のトレーリング端とで構成され得る。トレーリング端は、リーディング端に向かってチップ本体内に延在する溝部によって成形され得る。

データ記憶装置の部分の例のブロック図である。 図１に表示されたデータ記憶装置の一部の平面ブロック図である。 図１のデータ記憶装置内で使用可能な例示的なデータセンサの一部の例示的なブロック図を示す。 さまざまな実施の形態に従って構築される例示的な読出センサの一部のブロック図を示す。 さまざまな実施の形態に従って構築される例示的な磁気素子の一部の等角図を示す。 図１のデータ記憶装置内で使用可能に構築される例示的な２次元データ読出センサの平面図を示す。 図１のデータ記憶装置内で使用可能に構築される例示的な２次元データ読出センサの平面図を示す。 図１のデータ記憶装置内で使用可能に構築される例示的な２次元データ読出センサの平面図を示す。 さまざまな実施の形態に従って実行されるデータライタ製造ルーチンのフローチャートを示す。

詳細な説明
データ記憶産業は、より高いデータ容量とより速いデータアクセスを有する装置への努力を継続している。データビットおよびデータトラックが小さくなるにつれて、データ完全性を維持しながら増加された面積ビット密度を提供するものとしてビットパターンメディアが出現した。しかし、回転するビットパターンメディアは、パターン化されたビットアレイがスキュー角を有する構成に自己構築しないので、回転遷移への適合の困難性に遭遇し得る。そのような均一のパターンビットアレイは、データビットが極端なスキュー角からアクセスされるときにデータビット書込み時間を制限し、データ記憶装置の性能を低下させ得る。それゆえ、データ記憶産業は、とくに高いスキュー角動作において、データ記憶容量およびビットパターンメディアとのデータ転送レートの最大化が可能なデータ記憶装置を提供するように動機づけられる。

したがって、書込ポールチップは、チップ本体の両側のリーディング端とトレーリング端とで構成されてもよく、リーディング端に向かってチップ本体内に延在する溝部によってトレーリング端が形成される。形成された溝部は、データメディアの最遠部領域においてデータビットに書込ポールチップをより良くアライメントすることができ、そこではポールチップがスキュー角に傾けられる。溝部の形状を調整する能力は、ポールチップスキュー角に適合させることによって、データプログラミングの効率および信頼性を向上させるポールチップ構成を提供し得る。

図１は、データ記憶装置１００の部分の例のブロック表現を提供する。しかし、この開示のさまざまな実施の形態は、図１に示す環境によって限定されず、また、さまざまなデータ記憶装置においてデータアクセス動作を実行することができると理解されるであろう。

装置１００は、中央に取り付けられスピンドルモータ１０４によって制御される１つ以上の回転データ媒体１０２で構成され得る。ユーザアクセス可能データビット（図示しない）、およびグレイコードのような他の非ユーザアクセス可能データは、作動アセンブリ１０８によって個別にまたは同時にアクセスされる同心データトラック１０６に沿ってアライメントされ得る。作動アセンブリ１０８は、１つ以上のデータトラック１０６に近接するポジションスライダ１１２に向けて回転するロードビーム１１０を含むようにさまざまな実施の形態に従って表示される。

動作中、媒体１０２の回転は空気軸受を生成し、スライダ１１２はその空気軸受上で飛行するとともに、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を位置づけ、ＨＧＡの変換部分が１つ以上のデータビットにアクセスできるようにする。限定的でないが、スライダ１１２およびＨＧＡは、記憶媒体１０２からデータを読込む磁気ライタおよび／または磁気応答リーダのような１つ以上の変換要素を含み、それらは、それぞれ記憶媒体１０２にデータをプログラムするとともに、記憶媒体１０２からデータを読出す。このようにして、作動アセンブリ１０８の制御された動作は、データトラック１０６にアライメントする変換器を誘導して、データを書込み、読出し、および再書込みする。

スライダ１１２を選択されたデータビットに近接して位置決めするための作動アセンブリ１０８の移動は、ＨＧＡの方向を、データトラック１０６に関する変換要素のアライメントに影響し得る「スキュー角」に傾かせ得る。作動アセンブリ１０８が、媒体１０２の内側（ＩＤ）または外側（ＯＤ）の径に向けてスライダ１１２を移動させるので、データビットにアクセスするため使用される磁場プロファイルとデータビット自体との間の角度オフセットを導入し、角度オフセットはデータビットへ／からのデータの読出しまたは書込みのために利用可能なタイミングマージンを低減する。

データ記憶装置１００への角度オフセットの導入は、データビットが媒体１０２の所定位置内にロックされる粒状のアイランドとして構成されるビットパターンメディアとして媒体１０２が構成されるとき、とくに修正が困難である。データビット密度の増加およびデータトラック１０６幅の低減は、データ書込素子の物理サイズの低減が困難であり、タイミングマージンが媒体１０２スペースのインチあたりのより速い転送レートに直面するため、データビットアクセスにおけるスキュー角の効果をさらに悪化させ得る。それゆえ、瓦データ記録が採用されて、物理的により大きい変換要素が近接したデータトラック１０６からの複数のデータビットを同時にプログラムできるようにする。

図２は、図１のデータ記憶装置１００内で使用可能な例示的なデータ記憶媒体１２０の部分を表示する。データ記憶媒体１２０は、ビットパターンメディアとして構成され、データビットが記録層の任意の場所にプログラムされる非ビットパターンメディアと対照的に、コラム状ビット１２２が媒体１２０の記録層内に構成される。

瓦記録によって、複数の近接データビット１２２は、個別または同時に読出され得るが、物理的に複数のトラックをまたがるデータ書込ポールで連続的にプログラムされるデータトラック（トラック１−６）にグループ分けされる。すなわち、単一のデータトラックよりも物理的に広い書込ポールが、連続して隣接する複数のトラックの連続したプログラミングによって複数のデータトラックをプログラムするために使用され得る。このように、書込ポールは、連続してトレーリングの経路１−３（パス１−３）をプログラムし、区別可能にプログラムされた６つのデータトラックを生成する。図２のデータトラックは線形に示されてるが、曲線のようなさまざまなデータトラック形状を使用できるので、そのような構成は必須ではなくまたは限定されないことに注意すべきである。

瓦データ記録が所与の書込ポールサイズに対してデータトラック幅を減少させることによりデータビットの密度を増加させ得る一方で、データビット密度は、より小さいデータトラックおよび書込ポールに向けて絶えず増加し、瓦データ記録でのスキュー角の効果を強調し得る。図３は、スキュー角が、ビットパターンデータビット１３２とデータ書込ポールとのミスアライメントにどのように対応しているかのブロック図を一般的に示す。

データ書込ポールチップ１３４は、台形に成形されたチップと隣接するデータトラック１３６からのデータビット１３２との適切なアライメントを示す。ポールチップ１３４の適切なアライメントは、データトラックに実質的に直交するトレーリング端１４０として規定され、データビット１３２の間の領域１３５におけるポールチップ１３４磁化の効率的かつ安定した切替を可能とする。

アライメントされた書込ポールチップ１３４とは対照的に、ポールチップ１４２および１４４は、正または負のいずれかのおよそ７度のスキュー角を有し、ポールチップの移動方向に垂直な面に対して傾いたポールチップトレーリング端を誘導する。ポールチップ１４２および１４４の傾いたトレーリング端は、ポールチップがスキュー角が無いときよりも長い量の時間複数のデータビット１３２と接触しているトレーリング端１４０に起因して、ポールチップが磁化を切替える時間の量を、わずかなスキュー角がどのように低減するのかを示す。すなわち、書込ポールチップ１４２および１４４の傾きは、書込ポールトレーリング端がデータビットに関与していない時間をそれぞれ変化させ、ポールチップにおける磁化切替え時間を圧迫する。

データ媒体の最内側端および最外側端において、スキュー角は、およそ１４度以上であり得る。書込ポールチップ１４６および１４８の各々は、このような正および負のスキュー角が、どのようにリーディング端の先端のデータビット１３２との接触をさらに変化させるかを示し、磁気領域をプログラムするために利用可能な時間をさらに低減させる。それゆえ、増加されたスキュー角は、すでにアクセスされたデータビット１３２を不注意にプログラムすることなくトレーリング端１４０が磁化を変化させ得る時間を減少させる傾斜したトレーリング端に対応する。

したがって、図４に示される書込ポール１６０は、スキュー角の効果を軽減するように調整されたトレーリング端を用いて構築される。例示的な書込ポール１６０は、スキュー角の困難を軽減する単なる一つの可能な構成の例示に過ぎず、制限または要求されるものでない。書込ポール１６０は、空気軸受から表示され、ペアのサイドシールド１６４の間に配置された書込ポールチップ１６２と、リーディングシールド１６６と、トレーリングシールド１６８とを示す。

書込ポールチップ１６２は、Ｙ軸に関して１つ以上の所定角度θ１に方向づけられた側縁によって接続されるリーディング端１７０およびトレーリング端１７２を有する。リーディング端１７０の幅１７６と側縁の方向角度とは、任意に選択され得る台形、矩形、多角形、ひし形のような異なる多くの形状を提供し得る。リーディング端１７０および側縁１７４の形状にかかわらず、増加されたスキュー角は、トレーリング端１７２がデータビットの間にある時間を低減し得る。

トレーリング端１７２がデータビットの間の磁化を切替える時間を増加するために、トレーリング端１７２は、トレーリング端１７２からリーディング端１７０へ向かって延びる溝部によって規定される所定の形状に調整され得る。溝部は、極端な正または負のスキュー角傾斜を緩和するようにそれぞれ適合する複数のトレーリング端突出部１７８を与えるさまざまな異なる製造および設計特性で成形され得る。突出部１７８が独立した異なるパラメータによって成形され得る一方、図４に示す溝部は、突出部１７８の各々がＸ軸に関して所定角度θ２で傾斜した面によって規定される場合は、実質的に「Ｖ字」として成形される。

傾斜したリーディング端表面の所定角度は、極端な正または負のスキュー角に位置した場合にデータトラックに対して充分に垂直になり得る延長された突出部１７８を生み出し、それはデータビット間の非磁化空間を最大化してポールチップ１７４が磁化を切替えるためのより多くの時間を可能とする。図５は、書込チップのトレーリング端がどのようにして大きいスキュー角のデータビットプログラミングを緩和するかの一般的な例示を与える。ポールチップ１９０によって示されるように、Ｖ字形状のトレーリング端は、リーディング端からトレーリング端まで測定されるようなわずかに低減されたポールチップ全体長を有するにもかかわらず、複数のデータトラックのデータビット１９２はゼロスキュー角に効率的にプログラムされる。

トレーリング端突出部の最適化は、極端に正のスキュー角に傾けられたポールチップ１９４および極端に負のスキュー角に傾けられたポールチップ１９６のような大きなスキュー角に、ポールチップ１９０がある証拠になる。ポールチップ１９４および１９６の各々のトレーリング端の成形された溝部は、正および負のスキュー角の両方についてデータトラックに垂直なトレーリング端の外側部分に方向付ける方向と反対角度に角度付けされた突出部を与える。動作中、図３に示されるように、トレーリング端の傾斜面の方向によってポールチップ１９４および１９６がトレーリング方向が成形されない場合にも、データビット間の磁化を切替える最大時間にデータビット１９２が関与することを可能にする。

ポールチップのトレーリング端を成形する能力によって、突出部は、正および負のスキュー角においてスキュー角効果をそれぞれ軽減するように成形され得る。しかし、図４および図５に示すＶ字形状のトレーリング端溝部は、さまざまに調節されたトレーリング端溝部形状が種々の対称および非対称の突出部を生成し得るので、必須ではなく限定されない。図６Ａ−６Ｃは、成形されたトレーリング端溝部によって与えられる多様な調節可能性を例示する一意に調整されたトレーリング端を有する例示的な書込ポールチップ１９２、１９４および１９６をそれぞれ示す。

図６Ａにおいて、溝部１９８は、ポールチップ１９２のほぼ中央点に位置する平面２０６からオフセットした頂点２０４に対して異なる角度で傾斜されたトレーリング面２００および２０２によって定義される非対称な「Ｖ字」として成形される。非対称溝部１９８は、特定のスキュー角と、データトラック幅と、データ記憶媒体の異なる領域で変化し得るデータビットとを軽減させるよう調整された突出部を提供し得る。

図６Ｂは、中央平面２１２について対称の「Ｖ字」形状に構成される溝部２１０を表示する。図４および図５のポールチップに与えられる２つのトレーリング表面と反対に、溝部２１０は、ポールチップ１９４のリーディング表面２２０に実質的に平行な中央面２１８によって接合される２つの傾斜面２１４および２１６に成形される。中央面２１８の包含は、ポールチップが傾いたときにデータビット間の非磁化空間の形状に整合させるのでトレーリング表面の一部がスキュー角がないまたはほとんどない状態でデータプログラミングを増加させ得る。

図６Ｃは、中央平面２３２について対称な別の「Ｖ字」形状の溝部２３０を示す。溝部２３０は、図４のシールド１６８のような隣接する磁気シールドとポールチップとの間の磁気短絡のリスクを低減しながら、単純化された製造を可能にする連続曲面２３４によって形成される。なお、さまざまな溝部１９８，２１０および２３０の形状は、任意に組み合わされまた修正され、トレーリング端と隣接データトラックのデータビットとの間のスキュー角ミスアライメントを低減するように適合される傾斜面を提供する。

図７は、さまざまな実施の形態に従って実行される例示的なデータライタ製造ルーチン２４０を提供する。ルーチン２４０は、ステップ２４２においてトレーリング端溝部を設計することによって開始され得る。磁気書込ポール用トレーリング端溝部の設計に寄与し得る非制限のさまざまな特性の中で、正または負の書込ポール方向についてのスキュー角影響を緩和することができる複数の突出部をトレーリング端に与えるために、予期されるスキュー角範囲、データビット密度、データトラック幅が全て評価される。いくつかの実施の形態において、リーディング端溝部は、最大遭遇スキュー角のおよそ半分の角度とされた突出部を有するように設計され、広いスキュー角スペクトルにわたるスキュー角影響の緩和を可能とする。

スキュー角ミスアライメントの緩和のような所定の動作挙動を提供するように調節されたトレーリング端溝部を用いて、ステップ２４４は、リーディング端およびトレーリング端を有するポール本体を伴う書込ポールを形成する。図４に示すように、ポール本体は、台形のような一般的な形状を有し、そこではリーディング端は角度をもった側面を介してトレーリング端に接続する狭い幅を有する。さまざまな実施の形態は、データトラックの幅のおよそ２倍の平均幅を有する書込ポール本体を形成する。書込ポール本体の形状および大きさにかかわらず、ステップ２４６は、エッチングを用いてトレーリング端の所定の部分を取り除くことによってトレーリング端溝部を構成し始める。

ステップ２４６においてトレーリング端の部分が取り除かれる一方、決定２４８は、ステップ２４２のトレーリング端溝部の設計が書込ポールチップ内に存在しているか否か、および追加の除去が必要であるか否かを評価する。たとえば、非対称トレーリング端溝部は、１つのみの除去ステップで形成され得る連続曲面溝部とは対照的に、２つ以上の除去ステップに一致し得る。設計されたトレーリング端溝部を形成するために本当により多くの材料が取り除かれる場合、ステップ２５０は追加部分を取り除くように進む。

ステップ２５０の終わりにおいてまたは決定２４８によって追加の除去操作が行なわれない場合、ステップ２５２は、書込ポールチップの周囲に磁気シールドを形成して、機能データライタを構築し、それは、図１のスライダ１１２のようなスライダから垂下するデータ変換ヘッド内に実現され得る。ルーチン２４０のさまざまなステップおよび決定を通して、データライタは、スキュー角の影響を緩和するように調節されたトレーリング端を伴って構成され得る。しかし、ルーチン２４０は、図７に示されるステップおよび決定は省略、変更または付加され得るので、限定されない。たとえば、ビットパターンメディアは、データメディアを正確に適合させるトレーリング端溝部を可能とするために、ステップ２４２に先立ってデータビットサイズ、密度、およびデータトラック幅について評価され得る。

トレーリング端溝部のさまざまな構造配置は、書込ポールチップに、データビットタイミングまたは媒体回転速度を調節することなく広範なスキュー角にわたってデータを効率的にプログラムできるようにする。加えて、トレーリング端溝部を調節する能力は、異なるスキュー角と、データビット密度と、データトラック幅環境とを適合するようにトレーリング端を形成する能力を提供する。実施の形態は磁気記録に向けられているが、主張される技術は、１７０７データセンシングのような任意の多くの他のアプリケーションにおいて容易に利用され得ると理解されるべきである。

さまざまな実施の形態の多くの特徴が、さまざまな実施の形態の構造および機能の詳細とともに先の記述に説明されたとしても、この詳細な記述は例示に過ぎず、詳細においてとくに、添付の請求の範囲が表現された用語の広い一般的な意味によって示される全範囲に対する本開示の原理内の部分の構造および配置の点において、変更がされてもよい。たとえば、特定の要素は、本技術の精神および範囲から逸脱することなく特定のアプリケーションに応じて変更されてもよい。

１００ データ記憶装置、１０２ 回転データ媒体、１０４ スピンドルモータ、１０６ 同心データトラック、１０８ 作動アセンブリ、１１０ ロードビーム、１１２ ポジションスライダ、１２０ データ記憶媒体、１２２ コラム状ビット、１３２ ビットパターンデータビット、１３４ データ書込ポールチップ、１３５ 領域、１４０，１７０，１７２ トレーリング端、１６０ 書込ポール、１６４ サイドシールド、１６６ リーディングシールド、１６８ トレーリングシールド、１７０ リーディング端、１７４ 側縁、１７６ 幅、１７８ 突出部、１９８ 非対称溝部、２００ トレーリング面、２０４ 頂点、２０６ 平面、２１２ 中央平面、２１４ 傾斜面、２１８，２３２ 中央面、２２０ リーディング表面、２３０ 溝部、２３４ 連続曲面。

Claims (20)

1. 書込ポールチップに接する面上に各々共通の幅を有する複数の隣接するデータトラック内にパターン化されたデータビットを有する書込ポールチップを備え、前記書込ポールチップは、チップ本体の両側にリーディング端およびトレーリング端を有するように構成され、前記トレーリング端は、前記書込ポールチップが前記複数のデータトラックに対して最大のスキュー角で位置するとき、前記共通の幅に垂直な角度で前記リーディング端に向かって前記チップ本体内に延在する溝部によって形成される、データライタ。
2. 前記トレーリング端はＶ字形状に構成される、請求項１に記載のデータライタ。
3. 前記溝部は、前記トレーリング端に少なくとも２つの突出部を形成する、請求項１または２に記載のデータライタ。
4. 前記溝部は複数の傾斜面を提供する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータライタ。
5. 前記複数の傾斜面の少なくとも２つは、前記リーディング端に関して角度をもつ、請求項４に記載のデータライタ。
6. 前記複数の傾斜面の少なくとも２つは、前記チップ本体の中央点で接する、請求項４に記載のデータライタ。
7. 前記複数の傾斜面の少なくとも２つは、前記リーディング端に対して平行に構成される中位面を介して接続する、請求項４に記載のデータライタ。
8. 前記溝部は、前記チップ本体の中央平面について対称である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータライタ。
9. 前記溝部は、前記チップ本体の中央平面について非対称である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータライタ。
10. 前記リーディング端および前記トレーリング端は、側面によってそれぞれ接続される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータライタ。
11. 前記溝部は、前記トレーリング端に沿う単一連続曲面を規定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータライタ。
12. 前記書込ポールチップは、ビットパターンメディアにデータを書込むように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータライタ。
13. 前記チップ本体は、データ記憶媒体に存在する複数の隣接データトラックを覆う大きさである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータライタ。
14. 前記書込ポールチップは、前記隣接データトラックに瓦データ記録を行なうように構成される、請求項１３に記載のデータライタ。
15. 書込ポールチップに接する面上に各々共通の幅を有する複数の隣接するデータトラック内にパターン化されたデータビットを有する書込ポールチップを備え、前記書込ポールチップは、チップ本体の両側にリーディング端およびトレーリング端を有するように構成され、前記トレーリング端は、前記書込ポールチップが前記複数のデータトラックに対して最大のスキュー角で位置するとき、前記共通の幅に垂直な角度で前記リーディング端に向かって前記チップ本体内に延在する溝部によって２つの突出部に形成され、前記２つの突出部は、前記チップ本体の中央面に向かう前記リーディング端に関して共通の角度でそれぞれ延在する第１および第２傾斜面によって規定される、磁気素子。
16. 前記第１および第２傾斜面の各々は、前記リーディング端の幅を超えて延在する、請求項１５に記載の磁気素子。
17. 前記第１および第２傾斜面は、直線的である、請求項１５または１６に記載の磁気素子。
18. 前記第１および第２傾斜面は、前記リーディング端に関して所定のスキュー角に対して半分の角度に傾斜する、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の磁気素子。
19. 書込ポールチップに接する面上に各々共通の幅を有する複数の隣接するデータトラック内にパターン化されたデータビットを有する書込ポールチップと、
    スキュー角エラーを低減するための手段とを備え、
    前記書込ポールチップは、チップ本体の両側にリーディング端およびトレーリング端を有するように構成され、
    前記トレーリング端は、前記書込ポールチップが前記複数のデータトラックに対して最大のスキュー角で位置するとき、前記共通の幅に垂直な角度で前記リーディング端に向かって前記チップ本体内に延在する溝部によって形成される、装置。
20. 前記スキュー角エラーを低減するための手段は、前記リーディング端に向かって前記チップ本体内に延在する溝部を形成するために、前記リーディング端に関して角度をもつ複数の傾斜面を備える、請求項１９に記載の装置。