JP5951547B2 - データ書込機 - Google Patents

Description

概要
本開示のさまざまな実施例は一般的に、磁区制御を通じて向上したデータ記録が可能である磁気データ書込機に向けられる。

さまざまな実施例に従うと、データ書込機は、ヨークに結合される書込磁極を有するよう構成され得る。ヨークは、ヨークに存在する磁区を安定化する安定化層を有するよう構成され得る。

データ記憶装置の例示的な部分のブロック図である。 図１に示されるデータ記憶装置の当該部分において用いられることが可能である例示的なデータ書込要素を提供する図である。 例示的な磁気書込要素の上面図を示す図である。 例示的な磁気書込要素の上面図を示す図である。 さまざまな実施例に従って構成される例示的な磁気書込要素の等角図を示す図である。 例示的な磁気データ書込機の等角図である。 さまざまな実施例に従って構成される例示的な磁気書込要素の等角図を一般的に示す図である。 例示的な磁気データ書込機の等角図を示す図である。 本発明のさまざまな実施例に従って行われる磁気書込要素の作製ルーチンのフローチャートを提供する図である。

詳細な説明
データ容量がより大きくデータ転送速度がより速いデータ記憶装置についての産業上の要求が増加するにつれて、データビットのサイズおよびデータプログラミングの速度が磁気的限界および構造的限界にまで拡大されている。たとえば、データビットがプログラムされた後で残余磁束が存在する場合、電力が与えられていない磁気データ書込機が、隣接するデータビットに意図せず影響を与える束を発するので、書込後消去（erase after write；ＥＡＷ）状態が起こり得る。特に、フォームファクタが低減されたデータ記憶装置においてＥＡＷが上昇した場合には、データアクセスの信頼性が低減され得るとともにデータアクセス時間が増加され得る。ＥＡＷの構造的な制御がなければ、増加したデータビット密度環境においてデータアクセス動作を達成することができるデータ記憶装置が産業において提供され得ない。

その結果、データ書込機は、ヨークに存在する磁区を安定化する安定化層を有するよう構成されるヨークに結合される書込磁極を有するよう構成され得る。データアクセス要素において用いられるもののような、大きな磁気的に軟性材料の磁気制御は、少なくとも熱の増加およびデータ書込サイクルの増加を含み得る多くのファクタにより困難となっている。具体的には、データプログラミングの直後のデータ書込機における磁化の保持は少なくとも部分的に、現代の書込コイルが作り出す大きな磁束と、書込磁極およびヨークといったデータ書込構成要素の高エネルギー構成とにより困難となり得る。

ほとんどのデータ書込機は、エネルギーが最小化されたランダウ閉路磁区状態（Landau closure domain state）へと最終的に緩和することになるが、磁区はデータ書込構成要素に長期間留まり得る。これにより、データ書込速度および信頼性に影響を与え得る望まれない準安定磁性状態が生成され得る。データ書込構成要素上での少なくとも１つの安定化層の使用は、形状異方性の調節および磁性材料の選択を通じてエネルギー地形を操作することにより、望まれない磁区構成のリスクを低減し得る。

図１は一般的に、データ記憶装置の例示的なデータ変換部分１００を示す図である。変換部分１００は、本技術のさまざまな実施例が有利に実施され得る環境にあるのが示される。しかしながらこの開示のさまざまな実施例は、このような環境によって限定されず、磁区を制御するとともにＥＡＷのような意図しない磁束発生条件を緩和するようさまざまな異なるデータ記憶装置において実現され得るということが理解されるであろう。

変換部分１００は、作動アセンブリ１０２を有するよう構成される。作動アセンブリ１０２は、磁気記憶媒体１０８上に存在するプログラムされたデータビット１０６の上に変換ヘッド１０４を位置決めする。記憶媒体１０８は、スピンドルモータ１１０に取り付けられる。スピンドルモータ１１０は、使用時には回転して空気軸受面（ＡＢＳ）１１２を作り出す。空気軸受面（ＡＢＳ）１１２上では、作動アセンブリ１０２のスライダ部分１１４が、変換ヘッド１０４を含むヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１１６を媒体１０８の所望の部分上に位置決めするよう浮動する。

変換ヘッド１０４は、それぞれ記憶媒体１０８にデータをプログラムおよび記憶媒体１０８からデータを読み出すよう動作する、磁気書込機および磁気的に応答する読取機といった１つ以上の変換要素を含み得る。これにより、作動アセンブリ１０２の制御された運動により、当該変換器が、データを書き込み、読み込み、および再書き込みするよう、記憶媒体の表面上に規定されるデータトラック（図示せず）と整列する。

図２は、図１の変換ヘッド１０４において用いられることが可能な例示的な磁気データ書込機１２０の等角図を示す図である。データ書込機１２０は、隣接するデータ記憶媒体を通って所定の方向に磁束を通過させるよう作用する１つ以上の導磁性磁極を有し得る。１つのこのような磁極は、相対的に大きな周囲寸法を有し、ＡＢＳの遠位にあり、幅が低減された磁極先端部１２４までテーパする書込磁極１２２のように構成され得る。これにより、隣接するデータ記憶媒体の特定の領域に磁束が集中する。

書込磁極１２２は、磁化を集めるよう任意の数の限定のないサイズ、形状、および方位に構成され得る一方、書込磁極１２２は、書込コイル（図示せず）からの磁化を書込磁極１２２に供給するようにされるヨーク１２６に結合され得る。ヨーク１２６は示されるように、書込磁極１２２よりも物理的に大きくなるよう構成され得、これにより磁束を書込磁極の先端部１２４に十分に供給することを補助し得る。しかしながら、ヨーク１２６の幅が広ければ、磁区の表面積が広くなり得、領域１２８によって一般的に示されるように、準安定状態に捉えられ得る。

図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、磁区を安定化するとともに準安定状態を除去するよう構成されるデータ書込機１３０の部分の上面図を提供する図である。図３Ａに示されるように、書込磁極１３２は、所定の幅１３６を有するよう構成されるヨーク１３４に接続される。当該所定の幅１３６は、ＡＢＳに平行に測定され、書込磁極１３２の幅よりも大きい。ヨーク１３４は、特にデータプログラミングサイクルの直後には不安定になり得る複数の磁区を展開し得る。

このような不安定を緩和するよう、安定化層１３８は、図３Ｂに示されるように固定された磁化１４０を提供するようヨーク１３４上に位置決めされ得、これによりヨーク１３４の材料に交換結合するとともに、エネルギー的により有利なランダウ閉路磁区を作る補助をする。安定化層１３８の形状、サイズ、位置、および材料は、所定量の硬磁化をヨーク１３４に提供して磁区の閉路を促進するよう調節され得る。安定化層１３８を示されるように台形として構成することによる形状異方性の使用は、永久磁石の安定化層１３８を形成することと組み合されるよう、調節の間に選択され得、これにより、データビットプログラミングサイクルの後でヨーク１３４の固有の磁化１４２をより早く緩和し得る固定された磁化１４０を生成する。

いくつかの実施例では、安定化層１３８は、長方形およびひし形のような他の形状に調節されるとともに、安定化層１３８を形成するとともにヨーク１３４と交換結合するよう反強磁性材料が用いられる。安定化層１３８のこの調節された構成にかかわらず、閉路磁区のキラリティーは、図３Ｂに示されるように、固定された磁化１４０によって設定され、群を離れた磁化が準安定状態へと展開するのを防止する。

図４は、さまざまな実施例に従って構成される例示的なデータ書込ヨーク１５０の等角図を示す図である。ヨーク１５０は、単一の連続的な本体１５２を有する。本体１５２は、本体１５２の対向する側同士の上に位置決めされる第１の安定化層１５４および第２の安定化層１５６を有する。示されるように、第１の安定化層１５４および第２の安定化層１５６は、Ｙ軸である縦軸とＺ軸である横軸との両方に対してヨーク本体１５２の対向する側上に配置されている。

磁区の閉路を促進するようにされた同じもしくは異なる固定された磁化を提供するために、第１の安定化層１５４および第２の安定化層１５６は、個々に形成されてもよく、または共通に調節されてもよいが、これは必須または限定ではない。すなわち、第１の安定化層１５４は台形として形状決めされ得、永久磁石として形成され得、かつ第１の方向に流れる磁化を有し得る。第２の安定化層１５６は、長方形であってもよく、反強磁性体として構成されてもよく、かつ第１の方向とは異なる第２の方向に流れる磁化を有してもよい。さまざまな磁区の形状、サイズ、および数によって、このような構成可能性は磁性成分の安定化を可能にする。

図５は、第１の安定化層１６２および第２の安定化層１６４を調節して磁区の閉路を促進する能力をさらに示す別の例示的なデータ書込ヨーク１６０を提供する図である。第１の安定化層１６２は台形に形成され、ヨーク本体１６６の上面に結合される。第２の安定化層１６４は半円形に形成され、第１の安定化層１６２の直下にて、本体１６６の底面に結合する。図４の安定化層１５４および１５６と対照的に、安定化層１６２および１６４は、固定された磁化をヨーク本体１６６の同じ領域に提供するよう設定される。

ヨーク本体１６６の同じ部分上での第１の安定化層１６２および第２の安定化層１６４の配置により、固定された磁化は、対向する磁化方向と結合し得、単一の安定化層が提供し得るよりも大きな磁区制御を与える。さまざまな実施例が、当該固定された磁化の強さを調節するよう安定化層１６２および１６４の厚さを操作し得るが、このような構成は、個々の部分または安定化層の全体についてなされ得る。たとえば、Ｙ軸に沿って測定した第１の安定化層１６２のコア部分１６８の厚さは、層１６２のウィング部分１７０よりも大きくなり得る。

ヨーク１６０の調節は、安定化層１６２および１６４にのみ限定されるわけではない。図６は、さまざまな実施例に従った２重の本体層１８２および１８４を有するよう構成される例示的なデータ書込ヨーク１８０を示す図である。各本体層１８２および１８４は、共通の材料組成および磁気特性を有してもよくまたは有さなくてもよい連続的な膜から構成され得る。図６に示される実施例により、本体層１８２および１８４は交換結合され、ヨーク本体が単一の連続層である場合よりも大きな数の磁区１８６を作り出す。

２重の本体層１８２および１８４によりヨーク１８０を調節することにより、安定化層１８８のこの調節された構成は、図３Ａ〜図５に示される層とは異なり得る。すなわち、安定化層の厚さ、材料、形状、および位置を調節する際に、ヨーク１８０の対向する側上で局在化された増加した数の磁区が考慮され得る。

図７は、さまざまな実施例に従った、安定化層の調節が行われた別のデータ書込ヨーク２００の等角図を提供する図である。ヨーク２００は、第１の連続的なヨーク層２０２および第２の連続的なヨーク層２０４を有する。第１の連続的なヨーク層２０２および第２の連続的なヨーク層２０４はそれぞれ、閉路磁区を促進するとともに接続された書込磁極からの磁化放射をより早く緩和するよう構成される安定化層２０６および２０８を有する。

示されるように、ヨーク層２０２および２０４の各々は、第１の共通の厚さ２１０を有し、安定化層２０６および２０８の各々は、第２の共通の厚さを有する。それぞれのヨーク層２０２および２０４の磁区の制御は、任意の数の限定のない安定化層が調節された構成によって達成され得る。図７では、安定化層２０６および２０８の各々が、共通の形状、サイズ、および反強磁性材料となるよう調節される。このような構成は、安定化層２０６および２０８とそれぞれのヨーク層２０２および２０４との間の反強磁性交換結合を作り出し得る。しかしながら、いくつかの実施例では、ＲｕおよびＴａのようなシード層をヨーク層と安定化層との間に配置してＲＫＫＹ結合を提供する。他の実施例では、シード層をＣｏＦｅのような導体材料の粉末と組み合せて強い反強磁性結合を確実にする。

安定化層２０６および２０８の共通の調節された構成は、別個のランダウ閉路磁区と一致する２重のヨーク層２０２および２０４の存在により選択され得る。したがって、安定化層２０６および２０８は、安定化層２０６および２０８が実質的に類似して調節されるならば、２重のヨーク層２０２および２０４における残留磁化を制御するよう協調してより調和して作用し得る。しかしながら、このような調節は必須ではなく、いくつかの実施例では、安定化層２０６および２０８は、かなり異なる構造的および磁気的構成を有する。

ヨーク本体および安定化層を調節する能力によって、さまざまな作製態様で形成され得る多くの可能な構成が可能になり、そのいずれもが必須ではなく、限定されない。図７は、書込ヨークを調節して準安定磁性状態を防止するとともに閉路磁区を促進するよう、さまざまな実施例に従って実行される例示的なデータ書込素子の作製ルーチン２２０を提供する図である。ルーチン２２０は、ステップ２２２において、ヨークの構成を決定することにより開始する。ステップ２２２において取り組まれた評価は、ヨーク層の数、材料、幅、および厚さといった任意の数の特性に関連し得る限定されないさまざまなヨーク構成へとつながり得る。

ステップ２２２においてヨークが設計されると、次いでステップ２２４において、上記所定の構成でヨークを形成する。次に、決定２２６において、少なくとも１つの安定化層をヨークに接続するよう反強磁性結合が用いられるかどうかを判断する。反強磁性結合が用いられないのであれば、次いで、ステップ２２８において、評価および判断すべき限定されない数の特性を有する安定化層構成が選択される。上記の特性の例としては、安定化層の数、層の厚さ、材料、サイズ、および形状があるが、これらに限定されない。その後、ステップ２３０において、上記所定の設計に従った安定化層の形成により、結果得られる安定化設計が実現される。

反強磁性結合が用いられる場合では、ステップ２３２において、シード層をヨーク上に配置し、安定化層の成長を可能にする。ステップ２３２ではさらに、伝導性化合物をシード層に振りかけて、強い反強磁性結合をさらに確実にしてもよいが、このような付加的な振りかけは必須ではない。シード層の配置により、ステップ２２８における安定化層の設計およびステップ２３０における設計の形成へとルーチンが進む。

ヨークおよび安定化層の構成を調節することで、ルーチン２２０は、１つ以上のランダウ閉路磁区へと伝導する所定の磁気的特性を有するデータ書込要素を作製し得る。しかしながら、ルーチン２２０は、図８に示されるプロセスに限定されず、さまざまな決定およびステップが省略、変更、および追加され得る。たとえば、決定２２６およびステップ２２８は、データ書込要素がいずれの構成要素の配置の前にも完全に設計されるように、ステップ２２２とまとめて実行され得る。

本開示に記載される磁気データ書込素子の構成および材料特性は、書込ヨークおよび書込磁極における望まれない磁区構成のリスクを低減することにより、磁気プログラミングの向上を可能にするということが理解され得る。さらに、データ書込要素のさまざまな層を調節する能力により、高い面密度のデータ記憶装置における低減された書込後消去に対応し得る、閉路磁区への磁気緩和の高速化が可能になる。さらに、上記実施例は磁気プログラミングに向けられているが、特許請求される技術はデータ感知およびソリッドステートデータストレージ用途といった任意の数の他の用途において容易に用いられ得るということが理解されるであろう。

上記の説明において本開示のさまざまな実施例の多くの特性および利点をさまざまな実施例の構造および機能の詳細とともに記載してきたが、この詳細な説明は単に例示目的であって、特に部分の構造および構成において、添付の特許請求の範囲が表現される文言の広く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で詳細が変更されてもよいということは理解されるべきである。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しに特定の用途によって変動し得る。

Claims (16)

1. データ書込機であって、ヨークに結合される書込磁極を含み、前記ヨークは、前記ヨーク上に位置決めされるとともに前記ヨークに存在する磁区を安定化するよう構成される安定化層を有し、前記書込磁極と前記安定化層とは分離されて前記ヨークの共通の表面上に位置しており、前記安定化層は台形形状を有し、前記ヨークよりも小さい、データ書込機。
2. 前記安定化層は永久磁石または反強磁性体を含む、請求項１に記載のデータ書込機。
3. 前記反強磁性体は、層の積層物に含まれる、請求項２に記載のデータ書込機。
4. 前記安定化層および書込磁極は各々、前記ヨークの共通の表面に結合される、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のデータ書込機。
5. 前記安定化層は、前記書込磁極に対して中心に配置される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のデータ書込機。
6. 前記安定化層は、前記ヨークの後縁部に亘って連続的に延在し、前記後縁部は前記書込磁極に対して遠位である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のデータ書込機。
7. 前記ヨークは、前記安定化層よりも厚い、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のデータ書込機。
8. 前記ヨークは、閉路磁区に到達することにより磁区を安定化する、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のデータ書込機。
9. 磁気書込要素であって、ヨークに結合される書込磁極を含み、前記ヨークは、第１および第２のサブヨークの各々と、第１のサブヨーク上に位置決めされるとともに前記ヨークに存在する磁区を安定化するよう構成される第１の安定化層とを含み、前記書込磁極と前記第１の安定化層とは分離されて前記ヨークの共通の表面上に位置しており、前記第１の安定化層は台形形状を有し、前記ヨークよりも小さい、磁気書込要素。
10. 前記第１および第２のサブヨークは、ヨークスタックを形成する実質的に整合した厚さおよび形状を有する、請求項９に記載の磁気書込要素。
11. 前記第２のサブヨークは、その上に位置決めされる第２の安定化層を有する、請求項９または請求項１０に記載の磁気書込要素。
12. 前記第２の安定化層は、前記第１の安定化層と、前記ヨークの共通の表面に対して垂直方向に整列する、請求項１１に記載の磁気書込要素。
13. 前記第１および第２の安定化層はそれぞれ、前記第１および第２のサブヨークの後縁部上に位置決めされる、請求項１１または請求項１２に記載の磁気書込要素。
14. 前記第１および第２のサブヨークは反強磁性的に結合される、請求項１３に記載の磁気書込要素。
15. 第２の安定化層は、第２のサブヨークの前縁部上に位置決めされ、前記書込磁極に対して近位であり、第１の安定化層は、第１のサブヨークの後縁部上に位置決めされ、前記書込磁極に対して遠位である、請求項１１に記載の磁気書込要素。
16. ＲＫＫＹ結合を促進するよう、シード層が第１のサブヨークと第１の安定化層との間および第２のサブヨークと第２の安定化層との間の少なくとも一方の間に配置される、請求項１１〜請求項１５のいずれか１項に記載の磁気書込要素。