盘装置和记录头的驱动方法与流程

本发明的实施方式涉及使用具有高频振荡器的记录头的盘装置和记录头的驱动方法。

背景技术：

近年来，提出了如下高频辅助记录方式的磁头：在记录头设置自旋扭矩振荡器作为高频振荡器，在进行记录时，从自旋扭矩振荡器向磁盘的磁记录层施加高频磁场。关于高频辅助记录中使用的自旋扭矩振荡器，提出了组合垂直膜和软磁性层而成的非对称型以及组合两层等效的软磁性层并以光学模式进行振荡的对象型。

对象型的自旋扭矩振荡器有时因加工偏差而产生一些非对称性。自旋扭矩振荡器的振荡效率有时因这样的加工时的偏差而下降。

技术实现要素：

本发明的实施方式，提供能够实现高频振荡器的振荡效率的提高的盘装置和记录头的驱动方法。

实施方式的盘装置具有：盘，其具有记录层；记录头，其具有向所述记录层施加记录磁场的主磁极、以及与所述主磁极相邻地设置，向所述记录层施加高频磁场的高频振荡器；电流供给电路，其对所述高频振荡器进行通电；以及切换电路，其切换对所述高频振荡器的通电方向。

附图说明

图1是概略性示出第1实施方式的磁盘装置(HDD)的框图。

图2是示出所述HDD中的磁头、悬架、记录介质的侧视图。

图3是将所述磁头的头部和磁盘的一部分放大而概略性示出的剖视图。

图4是将记录头的前端部和自旋扭矩振荡器(STO)放大而示出的剖视图。

图5是从空气支承面侧观察所述记录头而得到的记录头的俯视图。

图6是示出所述记录头中的通电方向的设定动作的流程图。

图7(a)和7(b)是示意性示出实施例的STO的振荡层和通电方向的俯视图。

图8是示出以负通电方向对上述实施例的STO进行通电的情况下的STO的振荡行为的图。

图9是示出以正通电方向对上述实施例的STO进行通电的情况下的STO的振荡行为的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施方式进行详细说明。

(第1实施方式)

图1是将第1实施方式的硬盘驱动器(HDD)作为盘装置而概略性示出的框图，图2是示出悬浮状态的磁头和磁盘的侧视图。

如图1所示，HDD 10具有矩形的壳体11、配设在壳体11内的作为记录介质的磁盘12、支承磁盘12并使其旋转的主轴马达14、以及向磁盘12进行数据的写入和读出的多个磁头16。此外，HDD 10具有使磁头16在磁盘12上的任意磁道上移动并定位的头致动器18。头致动器18包含以能够移动的方式支承磁头16的悬架组件20以及使该悬架组件20转动的音圈马达(VCM)22。

HDD 10具有头放大器IC 30和主控制器40。头放大器IC 30例如设置于悬架组件20，与磁头16电连接。主控制器40例如由设置在壳体11的背面侧的未图示的控制电路基板构成。主控制器40具有R/W通道42、硬盘控制器(HDC)44、微处理器(MPU)46和驱动器IC 48。主控制器40经由头放大器IC 30和驱动器IC 48与VCM 22和主轴马达14电连接。HDD 10可以与未图示的主机连接。

如图1和图2所示，磁盘12构成为垂直磁记录介质。磁盘12例如形成为直径约2.5英寸(6.35cm)的圆板状，并具有包括非磁性体的基板101。在基板101的各表面，依次层叠有作为基底层的软磁性层102以及层叠在其上层部的磁记录层103和保护膜104。磁盘12与主轴马达14的轮毂(hub)彼此同轴地嵌合。磁盘12通过主轴马达14以预定的速度沿箭头B方向旋转。

悬架组件20具有以转动自如的方式固定于壳体11的轴承部24以及从轴承部24延伸的多个悬架26。如图2所示，磁头16支承在各悬架26的延伸端。磁头16经由设置于悬架组件20的配线部件28，与头放大器IC 30电连接。

接下来，对磁头16的结构进行详细说明。图3是将磁头的头部和磁盘的一部分放大而示出的剖视图，图4是将记录头的前端部和磁盘的一部分放大而示出的剖视图，图5是从ABS侧观察到的记录头前端部的俯视图。

如图2和图3所示，磁头16具有：滑块15，其构成为悬浮型的头，形成为大致长方体状；以及头部17，其形成在滑块的流出端(尾随)侧的端部。滑块15例如由氧化铝和碳化钛的烧结体(AlTiC)形成，头部17由多层的薄膜形成。

滑块15具有与磁盘12的表面相对的矩形的盘相对面(空气支承面(ABS))13。滑块15通过因磁盘12的旋转而在盘表面与ABS 13之间产生的空气流C，维持为从磁盘12的表面悬浮预定量的状态。空气流C的方向与磁盘12的旋转方向B一致。滑块15具有位于空气流C的流入侧的引导端15a和位于空气流C的流出侧的尾随端15b。

如图3所示，头部17在滑块15的尾随端15b具有通过薄膜处理形成的读取头54和记录头58，形成为分离型的磁头。此外，头部17具有自旋扭矩振荡器(STO)65作为高频振荡器。

读取头54由磁性膜55以及屏蔽膜56、57构成，所述磁性膜55表现出磁阻效应，所述屏蔽膜56、57以夹着磁性膜55的方式配置在该磁性膜55的尾随侧和引导侧。这些磁性膜55、屏蔽膜56、57的下端从滑块15的ABS 13露出。读取头54经由未图示的电极、配线和配线部件28与头放大器IC 30连接，将读取出的数据输入到头放大器IC。

记录头58与读取头54相对地设置在滑块15的尾随端15b侧。记录头58具有：包含高磁导率材料的主磁极60，其产生与磁盘12的表面垂直方向的记录磁场；尾随屏蔽件(写入屏蔽件，第1屏蔽件)62；以及引导屏蔽件(第2屏蔽件)64。主磁极60和尾随屏蔽件62构成形成磁路的第1磁芯，主磁极60和引导屏蔽件64构成形成磁路的第2磁芯。记录头58具有卷绕于第1磁芯的第1线圈(记录线圈)70和卷绕于第2磁芯的第2线圈(记录线圈)72。

如图3和图4所示，主磁极60与磁盘12的表面大致垂直地延伸。主磁极60的磁盘12侧的前端部60a朝向盘面，以端部变细的方式缩窄。关于主磁极60的前端部60a，截面例如形成为台形状。主磁极60的前端面从滑块15的ABS 13露出。前端部60a的尾随侧端面60b的宽度与磁盘12中的磁道的宽度大致对应。

由软磁性体形成的尾随屏蔽件62配置在主磁极60的尾随侧，并设置用于经由主磁极60的正下方的磁盘12的软磁性层102而高效地使磁路闭合。尾随屏蔽件62形成为大致L字形状，具有与主磁极60连接的第1连接部50。第1连接部50经由非导电体52与主磁极60的上部、即主磁极60的远离ABS 13的部分连接。

尾随屏蔽件62的前端部62a形成为细长矩形。尾随屏蔽件62的前端面从滑块15的ABS 13露出。前端部62a的引导侧端面62b沿着磁盘12的磁道的宽度方向延伸，并与ABS 13大致垂直地延伸。该引导侧端面62b与主磁极60的尾随侧端面60b以隔着写入间隙WG而大致平行的方式相对。

第1线圈70配置为卷绕于包含主磁极60和尾随屏蔽件62的磁路(第1磁芯)。第1线圈70例如绕第1连接部50进行卷绕。在向磁盘12写入信号时，使记录电流流过第1线圈70，由此，第1线圈70使主磁极60励磁，使磁通流过主磁极60。

如图4和图5所示，STO 65在写入间隙WG内设置在主磁极60的前端部60a与尾随屏蔽件62之间，其一部分从ABS 13露出。STO 65使用了组合有两层等效的软磁性层并以光学模式进行振荡的对象型的STO。即，STO 65具有包含磁性层的第1振荡层(FGL1)65a、中间层(非磁性导电层，例如Cu)65b、包含磁性层的第2振荡层(FGL2)65c，并使这些层从主磁极60侧朝尾随屏蔽件62侧依次层叠而构成。第1振荡层65a和第2振荡层65c期望以彼此具有大致相等的磁体积的方式形成和加工。第1振荡层65a经由非磁性导电层(基底层)66a，与主磁极60的尾随侧端面60b接合。第2振荡层65c经由非磁性导电层(盖层)66b，与尾随屏蔽件62的引导侧端面62b接合。

第1振荡层65a、中间层65b、第2振荡层65c分别具有沿与ABS 13交叉例如正交的方向延伸的层叠面或膜面。STO 65的下端面从ABS 13露出，形成为与ABS 13为同一表面。STO 65的宽度SW被设定为与磁记录层103的磁道宽度大致相等或小于磁道宽度。STO 65的高度(与ABS 13垂直的方向的高度)SH形成为大致等于或小于尾随屏蔽件62的引导侧端面62b的高度。

另外，STO 65的下端面不限于位于与ABS 13同一表面的情况，也可以朝高度方向上方从ABS 13分离。此外，第1振荡层65a、中间层65b、第2振荡层65c的层叠面或膜面也可以形成为相对于与ABS 13垂直的方向倾斜。

如图3所示，在主磁极60和尾随屏蔽件62分别连接有连接端子91、92，这些连接端子91、92经由配线与头放大器IC 30连接。由此，使电流电路构成为：能够使STO电流从头放大器IC 30通过主磁极60、STO 65、尾随屏蔽件62而串联地通电。

如图3和图4所示，由软磁性体形成的引导屏蔽件64在主磁极60的引导侧与主磁极60相对地设置。引导屏蔽件64形成为大致L字形状，磁盘12侧的前端部64a形成为细长矩形。该前端部64a的前端面(下端面)从滑块15的ABS 13露出。前端部64a的尾随侧端面64b沿着磁盘12的磁道的宽度方向延伸。该尾随侧端面64b与主磁极60的引导侧端面以隔着间隙的方式相对。后述的作为非磁性体的保护膜绝缘膜位于该间隙中。

引导屏蔽件64在从磁盘12分离的位置具有与主磁极60接合的第2连接部68。该第2连接部68例如由软磁性体形成，与主磁极60和引导屏蔽件64一同形成磁路。记录头58的第2线圈72被配置为卷绕于包含主磁极60和引导屏蔽件64的磁路(第2磁芯)，向该磁路施加磁场。第2线圈72例如绕第2连接部68进行卷绕。另外，也可以在第2连接部68的一部分插入非导电体或非磁性体。

第2线圈72与第1线圈70反向地卷绕。第1线圈70和第2线圈72与写入电流端子95、96分别连接，这些写入电流端子95、96经由配线与头放大器IC 30连接。第2线圈72也可以与第1线圈70串联连接。此外，第1线圈70和第2线圈72可以分别进行电流供给控制。向第1线圈70和第2线圈72供给的电流由头放大器IC 30和主控制器40控制。

如图5所示，记录头58还具有以隔着间隙的方式配置在主磁极60的宽度方向两侧的一对侧方屏蔽件67。在本实施方式中，侧方屏蔽件67与尾随屏蔽件62和引导屏蔽件64形成为一体，通过它们包围主磁极60的前端部60a和写入间隙WG。

在上述记录头58中，关于构成主磁极60、尾随屏蔽件62、引导屏蔽件64和侧方屏蔽件67的软磁性材料，可以从包含Fe、Co和Ni中的至少一种的合金或化合物中选择使用。

如图3所示，读取头54和记录头58除了从滑块15的ABS 13露出的部分以外，被保护绝缘膜76覆盖。保护绝缘膜76构成头部17的外形。

如图1所示，驱动如上那样构成的磁头16和记录头58的头放大器IC30具有：记录电流供给电路81，其经由写入电流端子95、96，向第1线圈70和第2线圈72供给记录电流；STO电流供给电路82，其用于经由未图示的配线和连接端子91、92，向STO 65供给驱动电流；未图示的定时运算部，其控制使电流流过记录电流供给电路81和STO电流供给电路82的时间和定时；未图示的记录电流波形产生器，其根据通过R/W通道42产生的记录模式信号，产生记录电流波形；测定电路84，其测定STO 65的振荡特性、此处测定磁盘12中记录的数据的误码率并进行比较；以及切换电路83，其根据STO 65的振荡特性，切换STO驱动电流的通电方向，设定良好的通电方向。

在HDD 10动作时，主控制器40在MPU 46的控制下，通过驱动器IC 48驱动主轴马达14，使磁盘12以预定的速度旋转。此外，主控制器40通过驱动器IC 48驱动VCM 22，使磁头16移动和定位到磁盘12的期望的磁道上。

在进行记录时，头放大器IC 30的记录电流供给电路81根据从R/W通道42产生的记录信号、记录模式，使记录电流通过第1线圈70和第2线圈72。由此，第1线圈70和第2线圈72使主磁极60励磁，从主磁极60产生记录磁场。

STO电流供给电路82在MPU 46的控制下，向主磁极60和尾随屏蔽件62施加电压，由此，使驱动电流通过配线、连接端子91、92、主磁极60、STO 65、尾随屏蔽件62而串联地通电。即，STO电流供给电路82按照第1通电方向+i或相反方向的第2通电方向-i，沿STO 65的第1振荡层65a和第2振荡层65c的膜厚方向通过电流。通过进行通电，能够使STO65的第1振荡层65a和第2振荡层65c的磁化旋转而产生高频磁场(微波)。由此，STO 65向磁盘12的磁记录层103施加高频磁场，使磁记录层103的矫顽力下降。在这样的状态下，从记录头58向磁记录层103施加记录磁场，向磁记录层103写入期望的数据。

由上述两层的振荡层(磁性层)构成并以光学模式进行振荡的STO 65的优点在于，对辅助效果有贡献的高频磁场的旋转面与记录介质平行；以及两层振荡层间的高频磁场加强而振荡层的外侧的高频磁场相消。因此，两层的振荡层产生的高频磁场期望尽可能相同。但是，例如，即使在以相同的成膜厚度来形成第1振荡层和第2振荡层的情况下，有时也因之后的头个体的加工偏差而不能得到相同的磁体积。在两层的磁体积不同的情况下，从磁体积较大一方的振荡层向磁体积较小一方的振荡层进行通电的话，STO的振荡效率提高。然而，最终哪个振荡层的磁体积较大，取决于细微加工时的偏差而在各个头产生偏差。因此，STO 65的振荡特性、振荡效率有可能根据驱动电流的通电方向而产生偏差。

因此，根据本实施方式的HDD 10，主控制器40和头放大器IC 30具有对第1通电方向+i和第2通电方向-i分别测定STO 65的振荡特性或振荡效率，切换并设定为振荡效率较优一方的通电方向的功能，即校正振荡特性的偏差的功能。

图6是示出磁头的驱动方法(通电方向调整方法)即通过主控制器40和头放大器IC 30进行的通电方向的选择、设定动作的流程图。在HDD 10出厂时或者按预定的期间，主控制器40执行通电方向的选择和设定动作。

如图6所示，主控制器40首先设定记录电流Iw和检查用的STO电流Si(ST1)，按3个条件将记录信号记录到磁盘。第1个条件为：在断开STO电流Si的状态(零的状态)下通过记录电流Iw向磁盘12记录了信号之后(ST2)，通过头放大器IC 30的测定电路84测定所记录的信号的误码率ER0(ST3)。第2个条件为：在将STO电流Si的通电方向设定为第1通电方向+i(正向：例如，从主磁极60通过STO 65流向尾随屏蔽件62的方向)的状态下，在施加STO电流Si和记录电流Iw而向磁盘12记录了信号之后(ST4)，通过测定电路84测定所记录的信号的误码率ER+(ST3)。第3个条件为：在将STO电流Si的通电方向设定为与第1方向相反方向的第2通电方向-i(负向：例如，从尾随屏蔽件62通过STO65流向主磁极60的方向)的状态下，在施加STO电流Si和记录电流Iw而向磁盘12记录了信号之后(ST5)，通过测定电路84测定所记录的信号的误码率ER-(ST3)。

接下来，对通过测定电路84测定出的误码率ER0、ER+、ER-进行比较(ST6)。在误码率彼此相等(ER0＝ER+＝ER-)的情况下，即，在误码率与有无对STO施加电流无关地没有发生变化的情况下，主控制器40判断为STO 65的检查电流Si的绝对值不足，在增大了检查电流Si的电流值后(ST7)，反复执行上述步骤ST2～ST5。

在比较的结果为比误码率ER-低于误码率ER+的情况下(ST8)，切换电路83选择误码率较低即STO 65的振荡效率良好的第2通电方向-i，将STO电流供给电路82的通电方向切换到第2通电方向-i来设定通电方向(ST9)。此外，主控制器40将所设定的第2通电方向-i的STO电流Si的电流值优化为适合于记录动作的值(ST10)。

相反，在比较的结果为误码率ER+低于误码率ER-的情况下(ST11)，切换电路83选择误码率较低即STO 65的振荡效率良好的第1通电方向+i，将STO电流供给电路82的通电方向切换到第1通电方向+i来设定通电方向(ST12)。此外，主控制器40将所设定的第2通电方向+i的STO电流Si的电流值优化为适合于记录动作的值(ST13)。由此，主控制器40结束通电方向的选择、设定动作。

如上所述，例如基于误码率的大小来选择STO 65的振荡效率良好的通电方向，由此，能够对各个磁头设定最优的通电方向。由此，能够提高STO 65的振荡效率，进行高频辅助效果和通电电流下降的优化。

(实施例)

图7是示意性示出实施例的STO的振荡层和通电方向的俯视图，图8是示出以负通电方向对上述实施例的STO进行通电的情况下的STO的振荡行为的图，图9是示出以正通电方向对上述实施例的STO进行通电的情况下的STO的振荡行为的图。

在磁头的主磁极和写入屏蔽件之间形成具有第1振荡层(FGL1)和第2振荡层(FGL2)的自旋扭矩振荡器(STO)。STO的成膜结构为：Ta(3nm)/Cu(2nm)/Fe45Co45Al10原子％(10nm)(FGL1)/Cu(2nm)(中间层)/Fe45Co45Al10原子％(10nm)(FGL2)/Ru(5nm)。通过离子蚀刻(ion milling)，将STO图案化为一边为大约40nm的四边形。针对该磁头，向主磁极的线圈施加记录电流，在产生信号写入磁场的状态下，测定STO的振荡特性。

图8示出了如图7(a)所示那样以3种施加电压按负通电方向对STO通电的情况下的线圈施加电流与STO的电阻变化量之间的关系。图9示出了如图7(b)所示那样以3种施加电压按正通电方向对STO通电的情况下的线圈施加电流与STO的电阻变化量之间的关系。

根据这些图8和图9可知，通过以合适的通电方向进行通电，提高了STO的振荡特性、振荡效率。即，如图9所示，在正通电方向的情况下，无论哪一个施加电压，电阻变化量都小，与线圈施加电流大致成比例地下降。与此相对，如图8所示，在负通电方向的情况下，STO产生的磁化旋转所引起的电阻变化的上升表现得更强。即，可知STO的振荡效率提高。

通过进行剖面电子显微镜观察，在观察STO的形状时，可知第2振荡层(FGL2)的体积大于第1振荡层(FGL1)。可知，通过振荡层的磁体积不同，从而对于STO的振荡效率是否优良，表现出极性。即，可知，设为负通电方向的情况下，STO的振荡效率提高。

根据如上那样构成的本实施方式，在使用以光学模式进行振荡的STO的高频辅助磁盘装置中，能够避免因磁头的加工偏差造成的STO振荡不良所引起的辅助效果的不足，提高成品率。由此，能够提供可实现高频振荡器的振荡效率的提高的盘装置和磁头的驱动方法(调整方法)。

上述STO驱动电流的通电方向调整影响到记录头的记录性能，因此，在进行HDD的初始设定时，期望在进行记录能力发生影响的设定项目的调整之前进行。在初始设定中，在以下的5个项目中进行调整动作。

1)头悬浮调整、2)记录再现位置偏移调整、3)信号处理参数调整、4)线记录密度和磁道间距优化调整、5)环境温度试验

进行这些设定的顺序为此处记述的顺序。

STO通电方向调整在各项目之前进行，但不是必须紧接在全部项目之前进行。STO通电方向调整必须在信号处理参数调整之前进行，该信号处理参数调整是涉及到最终的记录性能的设定。另一方面，关于头悬浮调整，在使用利用了加热器的热膨胀的情况下，伴随相对于STO的体积膨胀，根据加热器的温度设定值，STO的振荡行为有可能受到影响。因此，STO电流方向调整优选在头悬浮调整之后进行。

磁道间距的优化调整根据对记录头施加的线圈电流的大小来进行，因此，STO有可能受到一些热膨胀的影响。因此，关于STO电流调整，期望在线记录密度和磁道间距的优化调整之后，再次执行STO通电方向调整。此外，环境温度试验也有可能受到一些热膨胀的影响。因此，期望在环境温度试验之后再次进行STO通电方向调整。

HDD在使用时，由于磁头与记录介质的碰撞，有时会在磁头产生一些应变。在该情况下，有可能伴随有STO的变形和/或应变。因此，在HDD的使用中，期望在经过一定的期间之后和/或在错误的次数增加时进行STO的通电方向调整。例如，在刚刚记录之后的记录质量确认中，在检测出一定次数以上的错误的情况下，有可能通过进行STO通电方向调整而使记录能力复原。

本发明不限于上述实施方式本身，在实施阶段中，在不脱离其主旨的范围内，能够使构成要素变形来进行具体化。此外，通过上述实施方式中公开的多个构成要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。而且，也可以适当组合不同的实施方式中的构成要素。

例如，高频振荡器不限于主磁极的尾随侧，也可以设置在主磁极的引导侧。记录头不限于具有尾随屏蔽件和引导屏蔽件的双芯构造，也可以构成为仅具有尾随屏蔽件和引导屏蔽件中的任意一方。

如上所述，关于STO的通电方向的调整、设定，不仅在HDD的初始设定中使其发挥作用，对于因使用中的STO的历时变化而产生的磁化稳定性的反转也能够使其发挥作用。即，在经过了一定的使用时间后，再次进行图7所示的顺序的通电方向的优化，由此，能够以可始终获得最大辅助效果的通电方向来使用HDD。