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CN108932952A - 磁头以及具备该磁头的盘装置 - Google Patents

磁头以及具备该磁头的盘装置 Download PDF

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CN108932952A
CN108932952A CN201810014015.1A CN201810014015A CN108932952A CN 108932952 A CN108932952 A CN 108932952A CN 201810014015 A CN201810014015 A CN 201810014015A CN 108932952 A CN108932952 A CN 108932952A
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松本拓也
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Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
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Abstract

本发明的实施方式提供抑制再现信号品质的劣化、能够实现高记录密度化的磁头以及具备该磁头的盘装置。实施方式的磁头具备：磁阻效应元件(55)；第1磁屏蔽件(56)和第2磁屏蔽件(57)，在沿磁道方向，设置于磁阻效应元件的尾随侧和前导侧；以及侧屏蔽件(80a、80b)，在磁道宽度方向，分别设置于磁阻效应元件的两侧。至少一方的侧屏蔽件在尾随侧部分和前导侧部分具有不同的导磁率。

Description

磁头以及具备该磁头的盘装置
本申请以日本专利申请2017-101910号(申请日：2017年5月23日)为在先申请而享有优先权。本申请通过参照该在先申请而包括该在先申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及磁头以及具备该磁头的盘装置。
背景技术
作为盘装置，磁盘驱动器具备：配设在壳体内的盘状的记录介质、即磁盘；以及对磁盘进行信息的读取/写入的磁头。磁头例如包括记录头以及再现头(再现元件)。
起因于记录头的主磁极的形状，主磁极的在边缘邻近的磁场分布不与沿磁道(down track)方向垂直而是弯曲着。即，在磁记录时，从记录头产生的磁场强度、倾度在磁道边缘部出现劣化，因此磁盘上的记录磁化图形(pattern)的转移形状成为弯曲的形状。
在通过再现头再现了这种弯曲的转移形状的记录磁化图形的情况下，由于再现头的再现灵敏度的分布与磁盘上的磁化图形的形状不同，因此再现信号产生品质劣化。由于磁化图形的高线密度、高磁道间距化，再现时的品质劣化进一步受到大的影响。虽然考虑缩小再现头的再现元件的尺寸以使得不到达弯曲部的方法，但从制造工艺、输出劣化的观点出发，再现元件的尺寸缩小也存在限度。
发明内容
本发明的实施方式提供抑制再现信号品质的劣化、能够实现高记录密度化的磁头以及具备该磁头的盘装置。
根据实施方式，磁头具备：磁阻效应元件；第1磁屏蔽件和第2磁屏蔽件，在沿磁道方向，设置于所述磁阻效应元件的尾随(trailing)侧和前导(leading)侧；以及侧屏蔽件，在磁道宽度方向，分别设置于所述磁阻效应元件的两侧，所述侧屏蔽件的至少一方在尾随侧部分和前导侧部分具有不同的导磁率。
附图说明
图1是概略性地表示实施方式所涉及的硬盘驱动器(HDD)的框图。
图2是表示所述HDD中的磁头、悬架、磁盘的侧视图。
图3是放大表示所述磁头的头部的剖视图。
图4是从ABS一侧观察所述磁头的头部的俯视图。
图5是放大表示所述磁头的再现头的剖视图。
图6是表示磁盘上的记录图形的一例的图。
图7是表示实施方式所涉及的再现头的再现灵敏度分布和比较例所涉及的再现头的再现灵敏度分布的图。
图8是比较实施方式所涉及的再现头的再现信号的SN比和比较例所涉及的再现头的再现信号的SN比而示出的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对实施方式所涉及的盘装置进行说明。
此外，公开只不过是一例，对于本领域技术人员而言能够容易想到的保留发明宗旨的适当变更的内容，当然包含在本发明的范围内。另外，为了更加明确地进行说明，与实际的方式相比，附图有时会对各部分的宽度、厚度、形状等进行示意性地表示，但仅为一例，并不限定本发明的解释。另外，在本说明书和各图中，有时对与关于已示出的图在之前已经说明了的内容相同的要素赋予相同的附图标记、并适当省略详细说明。
(实施方式)
作为盘装置，对实施方式所涉及的硬盘驱动器(HDD)详细地进行说明。图1是概略性地表示实施方式所涉及的HDD的框图，图2是表示上浮状态的磁头以及磁盘的侧视图。
如图1所示，HDD10具备：矩形形状的壳体11；配设在壳体11内的作为记录介质的磁盘12；支承磁盘12及使磁盘12旋转的主轴马达21；以及对磁盘12进行数据的写入(write，写)、读出(read，读)的多个磁头16。另外，HDD10具备将磁头16移动到磁盘12上的任意磁道上并且定位的头致动器18。头致动器18包括可移动地支承磁头16的滑架组件20以及使该滑架组件20转动的音圈马达(VCM)22。
HDD10具备头放大器IC30、主控制器40以及驱动器IC48。头放大器IC30例如设置于滑架组件20，电连接于磁头16。主控制器40以及驱动器IC48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具备R/W通道42、硬盘控制器(HDC)44以及微处理器(MPU)46。主控制器40经由头放大器IC30电连接于磁头16。另外，主控制器40经由驱动器IC48，电连接于VCM22以及主轴马达21。HDC44能够与主机45连接。
如图1以及图2所示，磁盘12构成为垂直磁记录介质。磁盘12例如具有形成为直径约2.5英寸(6.35cm)的圆板状且由非磁性体形成的基板101。在基板101的各个表面依次层叠有：作为基底层的、由表现出软磁特性的材料形成的软磁性层102；在其上层部在相对于磁盘12的表面垂直的方向上具有磁各向异性的垂直磁记录层103；以及保护膜104。磁盘12以彼此同轴的方式嵌合在主轴马达21的轮毂上。磁盘12通过主轴马达21而以预定速度沿箭头B的方向旋转。
滑架组件20具有：转动自如地固定于壳体11的轴承部24；以及从轴承部24延伸出的多个悬架26。如图2所示，磁头16被支承于各悬架26的延伸端。磁头16经由设置于滑架组件20的布线部件28，电连接于头放大器IC30。
如图2所示，磁头16构成为上浮型的头，具有形成为大致长方体形状的滑块15和形成在滑块15的流出端(尾随)侧的端部的头部17。滑块15例如由氧化铝和碳化钛的烧制体(AlTiC)形成，头部17由多层薄膜形成。
滑块15具有与磁盘12的表面对置的矩形形状的盘对置面(介质对置面、空气支承面(ABS))13。滑块15利用因磁盘12的旋转而在盘表面与ABS13之间产生的空气流C，维持为从磁盘12的表面上浮预定量的状态。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的流入侧的前导端15a以及位于空气流C的流出侧的尾随端15b。随着磁盘12的旋转，磁头16相对于磁盘12在箭头A方向(头移动方向)、即与盘的旋转方向B相反的方向上移动。
图3是放大表示头部17的剖视图，图4是放大表示从ABS一侧观察到的磁头的头部的俯视图。磁头16的头部17具有在滑块15的尾随端15b通过薄膜加工而形成的再现头(读取头)54以及记录头58，形成为分离型的磁头。再现头54以及记录头58除了在滑块15的ABS13露出的部分之外，由非磁性的保护绝缘膜53覆盖。保护绝缘膜53构成了头部14的外形。
相对于再现头54，记录头58设置在滑块15的尾随端15b侧。记录头58具备：产生相对于ABS13垂直的方向的记录磁场的包括高导磁率材料的主磁极60；相对于该主磁极60隔着写入间隙WG而对置的写入屏蔽件62；将主磁极60的上部物理性接合于写入屏蔽件62的接合部63；以及卷附于由主磁极60和写入屏蔽件62构成的磁芯的记录线圈64等。主磁极60由具有高导磁率、高饱和磁通密度的软磁性材料形成，其前端60a在ABS13露出。写入屏蔽件62由软磁性材料形成，其前端部62a在ABS13露出。主磁极60以及写入屏蔽件62配置在滑块15的长轴(中心轴C)上，并且沿头移动方向A排列。如图4所示，主磁极60的前端部60a的宽度(沿磁道宽度方向TW的宽度)W1相对于磁盘12中的磁道的宽度T，设定为等同或小于。
如图3以及图4所示，再现头54设置在记录头58的前导侧、即流入侧。再现头54具备：磁阻效应元件55；在沿磁道方向DT，以夹着磁阻效应元件55的方式配置在磁阻效应元件55的尾随侧(流出侧)和前导侧(流入侧)的第1磁屏蔽膜56和第2磁屏蔽膜57；以及侧屏蔽件80a、80b。磁阻效应元件55、第1和第2磁屏蔽膜56、57以及侧屏蔽件80a、80b相对于ABS13大致垂直地延伸。磁阻效应元件55、第1和第2磁屏蔽膜56、57以及侧屏蔽件80a、80b的下端在ABS13露出。
图5是放大表示再现头的前端部的剖视图。如图4以及图5所示，磁阻效应元件55具有：磁化方向固定的第1磁性体层(钉固层)70；配置在钉固层70上的绝缘层71；以及设置在绝缘层71上的、磁化方向根据外部磁场而变化的第2磁性体层(自由层)72。钉固层70与第2磁屏蔽膜57对置地设置。自由层72在钉固层70与第1磁屏蔽膜56之间设置在绝缘层71上。自由层72上依次层叠有非磁性层74、非磁性盖帽层75，再者，非磁性盖帽层75经由非磁性层76抵接于第1磁屏蔽膜56。磁阻效应元件55的磁道宽度方向TW的宽度W2相对于磁盘12的磁道宽度T，设定为等同或小于。
侧屏蔽件80a、80b在磁道宽度方向TW分别配置在磁阻效应元件55的两侧。在侧屏蔽件80a、80b与磁阻效应元件55和第2磁屏蔽膜57之间，分别设置有绝缘层84。侧屏蔽件80a、80b的前导侧(流入侧)经由绝缘层84抵接于第2磁屏蔽膜57。侧屏蔽件80a、80b的尾随侧(流出侧)经由非磁性层76抵接于第1磁屏蔽膜56。侧屏蔽件80a、80b的至少一方的导磁率在侧屏蔽件的前导侧和尾随侧不同。
在本实施方式中，侧屏蔽件80a具有位于尾随侧(流出侧、记录头侧)的第1侧屏蔽件层81a以及配置在前导侧(流入侧)的第2侧屏蔽件层82a。在沿磁道方向DT，第1侧屏蔽件层81a和第2侧屏蔽件层82a的边界大致与磁阻效应元件55的自由层72和钉固层70的边界对齐。由此，第1侧屏蔽件层81a对置于自由层72以及非磁性盖帽层75，第2侧屏蔽件层82a对置于钉固层70。第1侧屏蔽件层81a的导磁率μ1与第2侧屏蔽件层82a的导磁率μ2互不相同。在此，设为导磁率μ2高于导磁率μ1(μ1<μ2)。
同样地，侧屏蔽件80b具有位于尾随侧(流出侧、记录头侧)的第1侧屏蔽件层81b以及配置在前导侧(流入侧)的第2侧屏蔽件层82b。在沿磁道方向DT，第1侧屏蔽件层81b和第2侧屏蔽件层82b的边界大致与自由层72和钉固层70的边界对齐。由此，第1侧屏蔽件层81b对置于自由层72以及非磁性盖帽层75，第2侧屏蔽件层82b对置于钉固层70。第1侧屏蔽件层81b的导磁率μ1与第2侧屏蔽件层82b的导磁率μ2互不相同。在此，设为导磁率μ2高于导磁率μ1(μ1<μ2)。
根据本实施方式，第1侧屏蔽件层81a、81b与第2侧屏蔽件层82a、82b由互不相同的磁性材料形成以使得导磁率μ1与导磁率μ2的关系成为μ1<μ2。第1侧屏蔽件层81a、81b与第2侧屏蔽件层82a、82b例如使用NiFe、CoFe、CoZrTa、CoZrNb等，例如通过改变FeNi的Ni含有量、添加Mb、Cu、Cr等、或者使用不同的材料，使得导磁率μ1<导磁率μ2。
另外，第1侧屏蔽件层81a、81b与第2侧屏蔽件层82a、82b也可以由同一磁性材料形成。在本实施方式中，如图5所示，在将第1侧屏蔽件层81a、81b的高度(与ABS13垂直的方向的高度)设为STH1且将第2侧屏蔽件层82a、82b的高度设为STH2的情况下，第1侧屏蔽件层81a、81b与第2侧屏蔽件层82a、82b以成为STH1<STH2的方式形成。第1侧屏蔽件层81a、81b的高度STH1设定为小于等于自由层72的高度。
接着，对如上所述构成的磁头的作用进行说明。
图6是示意性表示磁盘12上所记录的记录磁化图形的一例的图。由于从记录头58产生的磁场的强度、倾度在磁道边缘部降低，因此如图所示，磁盘12上的记录磁化图形的转移形状成为磁道边缘部弯曲的形状。
图7表示了实施方式所涉及的再现头54的再现灵敏度分布和比较例所涉及的再现头的再现灵敏度分布。在本实施方式中，将自由层的物理宽度设为40nm，将膜厚设为5nm。侧屏蔽件以使配置在尾随侧的侧屏蔽件层81a、81b与配置在前导侧的侧屏蔽件层82a、82b的各自的导磁率μ1、μ2的关系成为μ1<μ2的方式形成。此外，比较例所涉及的再现头为，侧屏蔽件的导磁率在前导侧和尾随侧设定为一定。
图7是计算再现头的再现灵敏度分布并在各磁道宽度位置将再现头的再现灵敏度成为最大的头移动方向A的位置分别进行标绘而成的。黑圆圈表示了比较例所涉及的再现头的分布图(profile)，白圆圈表示了本实施方式所涉及的再现头的分布图。比较例、实施方式均为，再现头的自由层位于头移动位置16nm。
如由黑圆圈所示，在比较例所涉及的再现头中，再现灵敏度成为最大的位置沿着自由层的位置直线地延伸在磁道宽度方向上。与此相对地，如由白圆圈所示，根据本实施方式的再现头，在磁道中心邻近沿着自由层的位置，再现头的再现灵敏度成为最大，但随着从磁道中心离开，再现头的再现灵敏度成为最大的头移动方向位置移向前导侧(流入侧)。如此，根据本实施方式的再现头，能够使再现灵敏度的分布在磁道边缘部向前导侧弯曲，能够接近于如图6所示的磁盘12上的记录磁化图形的形状。因此，根据本实施方式所涉及的再现头，即使在记录磁化图形弯曲了的情况下，也能够高精度地读取磁化图形。
图8比较地表示了读入单一记录磁化图形的情况下的、实施方式所涉及的再现头的再现信号的SN比和比较例所涉及的再现头的再现信号的SN比。根据该图可知，相对于比较例，在本实施方式的再现头中，再现信号的SN比有1.5dB左右的改善，再现时的信号品质得到改善。
根据如上所述构成的HDD以及磁头，通过使再现头的侧屏蔽件构成为导磁率在尾随侧和前导侧不同，能够使再现灵敏度的分布接近于弯曲的磁化转移形状。由此，能够获得抑制再现时的信号品质的劣化、能实现信号品质的提高以及高密度记录化的磁头以及具备该磁头的盘装置。
本发明不限于上述的实施方式原状不变，在实施阶段，在不脱离本发明主旨的范围内能使构成要素变形来具体化。此外，通过上述实施方式公开的多个构成要素的适当组合，而能形成各种发明。例如，可从实施方式公开的全部构成要素中删除几个构成要素。再有，也可将不同实施方式中的构成要素进行适当组合。
例如，再现头的侧屏蔽件不限于两层，可以使用三层以上的侧屏蔽件层。另外，也可以将侧屏蔽件设为一层，构成为从尾随侧朝向前导侧，使体积增加。再者，不限于使两方的侧屏蔽件的导磁率变化的构成，也可以仅使单方的侧屏蔽件构成为导磁率在尾随侧和前导侧不同，在该情况下，也能够实现信号品质的提高。构成盘装置的要素的材料、形状、大小等不限定于上述的实施方式，可以根据需要进行各种变更。

Claims (9)

1.一种磁头，具备：
磁阻效应元件；
第1磁屏蔽件和第2磁屏蔽件，在沿磁道方向设置于所述磁阻效应元件的尾随侧和前导侧；以及
侧屏蔽件，在磁道宽度方向分别设置于所述磁阻效应元件的两侧，
所述侧屏蔽件的至少一方在尾随侧部分和前导侧部分具有不同的导磁率。
2.根据权利要求1所述的磁头，
所述磁阻效应元件包括：与所述第2磁屏蔽件相邻设置的、磁化方向固定的第1磁性体层；和设置在所述第1磁性体层的尾随侧的、磁化方向可变的第2磁性体层。
3.根据权利要求2所述的磁头，
所述侧屏蔽件的尾随侧部分具有第1导磁率，所述前导侧部分具有比所述第1导磁率高的第2导磁率。
4.根据权利要求2所述的磁头，
所述侧屏蔽件各自包括设置在所述第1磁屏蔽件侧的第1侧屏蔽件层和设置在所述第2磁屏蔽件侧的第2侧屏蔽件层，
所述第1侧屏蔽件层的第1导磁率与所述第2侧屏蔽件层的第2导磁率不同。
5.根据权利要求4所述的磁头，
所述第2导磁率比所述第1导磁率高。
6.根据权利要求5所述的磁头，
具有盘对置面，所述磁阻效应元件、所述第1侧屏蔽件层以及所述第2侧屏蔽件层在所述盘对置面露出，
所述第2侧屏蔽件层距所述盘对置面的高度形成为，比所述第1侧屏蔽件层距所述盘对置面的高度高。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的磁头，
所述第1侧屏蔽件层以及所述第2侧屏蔽件层分别与所述第2磁性体层以及所述第1磁性体层对置地配置。
8.一种盘装置，具备：
盘状的记录介质；和
权利要求1至7中任一项所述的磁头，对所述记录介质进行信息的再现。
9.根据权利要求8所述的盘装置，
所述记录介质具备：软磁性层；和设置在所述软磁性层上的、具有相对于记录介质面垂直的磁各向异性的磁记录层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115938400A (zh) * 2021-08-23 2023-04-07 株式会社 东芝 磁头及其制造方法、磁记录再现装置及其制造方法

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