JP2014041685A - 装置、磁気素子および変換ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】二次元データ感知が可能な磁気センサを提供する。
【解決手段】データ記憶媒体の隣接するデータトラックに係合するようにそれぞれ構成された複数の磁気スタックで、いくつかの実施例に従い、二次元読出しのための装置が構築され得る。各磁気スタックは、上部シールドおよび底部シールドの間に配置することができる一方、各シールドは、磁気スタックの数とは異なる数のコンタクトに分割される。
【選択図】図１

Description

概要
本願開示の種々の実施例は通常、二次元データ感知が可能な磁気センサに向けられる。

いくつかの実施例によれば、複数の磁気スタックはそれぞれ、データ記憶媒体の隣接するデータトラックに係合するように構成することができる。磁気スタックの各々は、上部シールドと底部シールドとの間に配置することができる一方、各シールドは、磁気スタックの数とは異なるコンタクトの数に分割される。

データ記憶装置の例示部分のブロック表示である。 実施例に従って図１に表わされたデータ記憶装置の一部の上面から見たブロック表示を与える。 図１のデータ記憶装置で用いることのできる一例のデータセンサの一部の例示的なブロック表示を示す。 種々の実施例に従って構築される一例の読出センサの一部のブロック表示を表わす。 種々の実施例に従って構築される一例の磁気素子の一部の等角図を示す。 図１のデータ記憶装置で使用可能に構築された一例の二次元データ読出センサの上面図を示す。 種々の実施例に従って構築され動作される一例のデータ読出センサの概略図を表わす。 一例の二次元データセンサから動作データをグラフ化する。 種々の実施例に従って構築される読出センサ製造過程のフロー図である。

詳細な説明
データ記憶産業の新たな局面は引き続き、より高いデータ容量およびより速いデータアクセスを備えた装置を得ようと努めている。回転記録媒体のデータトラックは、より大きなデータ容量を収容するためにより小さくなるため、側面トラック読出および干渉のようなデータ読出および書込エラーは、信号の忠実性に有害な影響をもたらし得る。複数のデータトラックを読み出すことによって順次復号化される複数のデータトラック符号化を用いた二次元磁気記録（ＴＤＭＲ）の使用は、余分なデータ媒体の回転なしに信号の忠実性を回復させることができる。しかしながら、より小さな形成因子のデータ記憶装置は、正確な整列および相互接続で複数のデータセンサを与えることをより一層重視している。したがって、産業界は、減じられた形成因子で構築可能である正確な整列および相互接続で二次元データセンサを与えるよう努めている。

したがって、複数の磁気スタックはそれぞれ、データ記憶媒体の隣接するデータトラックに係合するように構成することができ、磁気スタックの各々は、上部シールドと底部シールドとの間に配置される一方、少なくとも１つのシールドは、磁気スタックの数より少ないコンタクトの数に分割される。そのようなコンタクト構成は、当該コンタクトを二次元データ感知が可能となるように電気的に分離するために採用され得る。電気的コンタクトの減少により、当該コンタクトが複数の磁気スタックに及び、電気的に分離した間隙が少なくなるため、特に、減少した形成因子の環境において、製造時間の減少および正確性を上げることが可能になる。

種々のデータ記憶環境において複数のデータセンサが読出および書込に利用可能である一方、図１は一般に、データ記憶装置の一例のデータ変換部１００を表わす。変換部１００は、種々の実施例が実践可能な環境において示される。しかしながら、この開示の種々の実施例は、そのような環境に必ずしも限定されるわけではなく、複数のデータセンサで二次元データアクセスを行なうように実施可能なことが理解されるだろう。

図１に示されるデータ記憶装置の変換部分１００は、磁気記憶媒体１０８上に存在する書き込まれたデータビット１０６上部の変換ヘッド１０４を位置づける作動アセンブリ１０２を備える。記憶媒体１０８は、空気ベアリング表面（ＡＢＳ）１１２を製造するために、使用の間に回転するスピンドルモータ１１０に付加される。作動アセンブリ１０２のスライダ部分１１４は、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の所望の位置の上部に位置付けるために、ＡＢＳ１１２上を飛行する。

変換ヘッド１０４は、記憶媒体１０８からデータを書き込んだり読み出したりするためにそれぞれ動作する磁気ライタおよび／または磁気的応答リーダのような１以上の変換素子を含み得る。このように、作動アセンブリ１０２の制御された動作により、変換部は、データを書き込み、読み出し、再書き込みするために記憶媒体表面上に規定されたデータトラック（図示せず）と整列する。

図２は、図１の変換部分１００で用いることのできるデータ感知アセンブリ１２０の上面から見たブロック表示を表わす。データ変換アセンブリ１２０の作動部分１２２は、データ記憶媒体１３０の種々のデータトラック１２８にアクセスを与えるように接合される少なくともスライダ１２４および負荷ビーム１２６で構成される。示されるように、作動部分１２２の回転は、部分１２２のスキュー角が何と呼ばれ得るかについてデータトラック１２８に関連してスライダ１２４の角度方向を修正できる。

増加するデータ記憶容量に伴ってデータトラック１２８がより小さくなるため、スライダ１２４上の整列した複数のデータセンサの正確さは、最上位に位置づけられる。複数のデータセンサの整列はさらに、異なるスキュー角を含む隣接するデータトラック１２８からデータセンサがデータを同時に読み出す二次元データアクセスで強調される。つまり、複数の変換素子の存在により増加するスライダ１２４周囲に結合されたより小さなデータトラック１２８の結果、種々のスキュー角に対してデータトラック１２８およびスライダ１２４が不整列になり得る。したがって、できるだけ小さな複数のデータ変換素子でスライダ１２４を構築することにより、減少した形成因子の環境での使用が可能となるが、データセンサの整列における困難さは増大する。

図３は、二次元データのアクセスを与えるために図１のデータ記憶装置で用いることが可能なデータ素子１４０の一部の上から見たブロック表示を示す。データ素子１４０は、データ素子１４０に対する回転の中心として機能する回転軸１４４に関して対称的に位置する複数の読出センサ１４２を備える。中央にある回転軸１４４に関するそのような読出センサ１４２の構成により、読み戻しのデータ速度を増大させるために処理することができる異なるデータトラック上のデータビットへ同時にアクセスするための読出センサ１４２の各々の同時的な活性使用が可能となる。

回転軸１４４に関する読出センサ１４２の対照的な方向性により、データトラックピッチ１４６に関わらず複数のデータトラックへの同時アクセスを収容する種々の非限定的な構成が可能となる。種々の実施例は、末端の読出センサ１４２と回転軸１４４との間の距離１４８がデータトラックピッチ１４６と同じであるように構成する一方、いくつかの実施例は、読出センサ１４２の各々を側面に隣接したセンサからトラックピッチ１４６の約半分だけ離して位置づけ、これは読出センサ１４２の各々からトラックピッチ１４６の端までの距離１５０に対応し、トラックピッチ１４６の約四分の一となる。他の実施例はさらに、トラックピッチ１４６の約半分である縦長１５２で読出センサ１４２の一部または全部を構成することができる。

回転軸１４４に関係する読出センサ１４２の位置で、センサ１４２の各々は、隣接するデータトラックに侵入する前に進行するためにセンサ１４２の各々に対して共通の軸１５４に沿った側面の許容量により、スキュー角にかかわらず、１つのデータトラックにのみアクセスすることが可能となる。異なるデータトラックで整列された複数の読出センサ１４２でデータ素子１４０を構成するのが直接的である一方、そのような素子１４０の実際の構造は、マイクロスケールのデータトラックに関係した読出センサの各々の正確な大きさおよび位置に少なくとも部分的に起因した困難に満ちている。特に、複数の読出センサ１４２に対する電気的な相互接続の構造および動作が困難である。つまり、読出センサ１４２の各々に対して電気的に接続を分離することは、読出センサの信頼性を減少させる一方、製造時間および費用を著しく増加させ得る。

したがって、データ読出器は、製造時間または費用を不当に増加させることなく、複数の磁気スタック１６２の正確な整列および電気的な分離を与えるために、図４の一例としての磁気素子１６０のように構築され得る。図４に示すように、複数の磁気スタック１６２は、非磁気スペーサ層１６６によって分離される第１および第２の磁気的フリー層１６４を有する「三重層」センサとしてそれぞれ構成することができる。そのような三重層センサの構成により、磁気スタック１６２に直接結合される固定された磁気層または構造がなくなるため、前縁シールド１６８および後縁シールド１７０の間のスペースを減少させることが可能となる。

共通の側平面に沿って分離した磁気スタック１６２を整列することは、特に減少した形成因子の環境においては困難であり得る一方、磁気素子１６０は、トレンチ１７２によってそれぞれの磁気スタック１６２に順次区分される単一の細長い積層を形成することによって、磁気スタック１６２の整列を回避する。大きさ、位置およびトレンチ１７２を形成する方法は制限されず、トレンチ１７２は、隣接するスタック１６２から制限的にまたは完全に物理的に分離して、どんな数の磁気スタック１６２も収容するように構成することができる。図４に示される実施例では、各トレンチは、非磁気スペーサ層１６６と２つの磁気的フリー層１６４の一つとを通じて連続的に延伸し、フリー層１６４の底の一部を隣接する磁気スタック１６２と物理的に接触したままにする。

そのような物理的コンタクトは、接続されたフリー層１６６の独立した磁気動作に影響を与えることなく、磁気スタック１６２間に信頼できる整列を与えることができる。磁気スタック１６２の横整列は、共通のシールド１６８および１７０を使用する機会を与えるが、それぞれの磁気スタック１６２を電気的に分離する際に困難が生じる。よって、シールド１６８および１７０の各々は、磁気スタック１６２を通じて電流を方向付けるために、それぞれのシールド１６８および１７０の一部を物理的および電気的に分離する所定のパターンの電気的トレンチ１７４で構成される。たとえば、電気的トレンチ１７４は、スタック１６２が直列で接続されたかのように、またはスタック１６２が並列で接続されたかのように、磁気スタックの各々を通じて読出電流が流れるように誘因できる。

電気的トレンチ１７４の数、大きさおよび製造が特定の設計に限定されない一方、種々の実施例は、磁気スタック１６２の数より少ない数の電気的コンタクト部１７６を生成するシールド１６８および１７０の１つまたは両方で電気的トレンチ１７４を形成する。つまり、後縁シールド１７０は、磁気スタック１６２の各々と直接接触する単一の連続的な電気的コンタクトとして残るか、電気的トレンチ１７４によって２つの分離した電気的コンタクトに分割され得る。シールド１６８および１７０を構成して電気的トレンチ１７４の形成により電気的コンタクト１７６の数を変化させる能力で、複数の電気的コンタクト１７６により磁気スタック１６２の各々の独立した動作を与えるために最小の製造過程を実現することが可能となる。

図４に表わされる電気的トレンチ１７４の設計は、３つの磁気スタック１６２の独立した動作を与えるのに必要な電気的コンタクト１７６の数を６から４に低減させると評価される。シールド１６８および１７０の電気的コンタクト部分１７６の増加した大きさはさらに、磁気スタック１６２の各々に対応する電気的コンタクト１７６のより正確な大きさとは逆に、トレンチ１７４の比較的単純にパターン化されたエッチングを通じて、信頼できる磁気スタック１６２の相互接続を与える。

電気的コンタクト１７６の数のそのような減少で、磁気スタック１６２の各々による独立したデータビット検出は、たとえばコントローラによる順次の処理を通じて行なわれ得る。いくつかの実施例では、図５の一例の概略図に示されるように、３つの磁気スタックで独立したデータビット検出を行なう。示されるように、磁気素子１８０は、前縁シールドおよび後縁シールドそれぞれにおける電気的トレンチの付加で形成される４つの分離した電気的コンタクト１８８、１９０、１９２および１９４で、図４に示される構造に類似して構成された３つの磁気スタック１８２、１８４および１８６を備え得る。

種々の実施例は、磁気スタック１８２、１８４および１８６の各々のゼロ磁界抵抗の関数として、１以上の電気的コンタクト１８８、１９０、１９２および１９４にバイアス電流を導入し得る。それぞれの電気的コンタクトでの電流はその後、結合されたバイアス電流の関数となり得る。たとえば、第２の磁気スタック１８４での電流は、コンタクト１９０および１９２からの集合バイアス電流であり得る一方、第１の磁気スタック１８２での電流は単に、コンタクト１８８からのバイアス電流である。そのようなバイアス化により、それぞれの磁気スタックでの電圧変化は、第２の磁気スタック１８４から排他的にデータ信号を与えるコンタクト１９０および１９２の間の電圧差のように、電気的コンタクト間の電圧差を通じて独立して検出することができる。

しかしながら、磁気スタックの電気的な分離は、磁気層の物理的な分離に必ずしも対応する必要はない。図６は、単一の連続的な磁気積層２０２を有するにもかかわらず、複数の独立したデータ信号を与えるように構成される一例の磁気素子２００を表わす。積層２０２は、示されるような三重層の読出センサとして、または磁気ビットを検出可能なあらゆる型の磁気抵抗積層として構成することができる。図６の三重層設計は、非磁気スペーサ層２０６によって分離される磁気的敏感フリー層２０４を備える。

磁気積層２０２の物理的な分離の欠如は、異なるデータトラックのデータビットに対応する方向のように、フリー層２０４の異なる部分が異なる磁気方向を持てないことを意味するものではない。よって、複数のデータスタックを横切って磁気積層２０２を位置づけることにより、少なくとも１つのシールド２１０をトレンチ２１２と物理的に分離することによって生成される複数の電気的コンタクト２０８を通じて同時に得られる複数のデータビット信号を与えることができる。

２つの磁気シールド２１０および２１４の一つのみの分離により、複数の磁気スタックを整列および分離する一方で、並列な電流区分を通じて複数の信号の効率的な信号処理を与えるという困難を回避できる。種々の実施例は、物理的に分離した磁気スタックの数とは異なる電気的コンタクト２０８の数で磁気積層２０２が接触されるように、シールド２１０および２１４の両方でトレンチ２１２を形成することが留意される。

トレンチ２１２の形成に伴い、種々の実施例はさらに、磁気スタックの電気的な分離および同時的な動作を調整できるトレンチ側壁２１６を形成する。トレンチ側壁２１６は、特定の形状には限定されないが、いくつかの実施例に従い、直交的、非直交的で線形的、または曲線的であり得る。

図７を参照して、一例の磁気素子２２０の上から見たブロック表示は、種々の実施例に従って表わされる。素子２２０は、各々が少なくとも部分的に、物理的に分離され、バイアス磁石２２８および空気ベアリング表面（ＡＢＳ）の間に配置される、３つの磁気スタック２２２、２２４および２２６で構成される。バイアス磁石２２８は、所定の量の磁束を与える磁気スタック２２２、２２４および２２６の各々で初期の磁化を誘因する１または多数の構成要素として構成することができる。

バイアス磁石２２８は分離した部分に分割できる一方、磁気スタック２２２、２２４および２２６の後方で磁気素子２２０およびバイアス長２３２を横切るバイアス幅２３０だけ連続的に延伸する連続的なバイアス磁石の形成により、分離した磁石がそれぞれのスタックに対して用いられる場合よりも、バイアス磁化のより均一な適用を与えることができる。磁気スタック２２２、２２４および２２６間の分離ギャップ２３４は、図４のトレンチ１７２のように、分離トレンチの形状および大きさに対応し得る。

いくつかの実施例では、分離ギャップ２３４は、所定のデータ信号応答を与えるように調整される。つまり、分離ギャップ２３４の大きさに応じて変化する方法で、電気的コンタクトを通じて電流を流すことができる。この調整された分離ギャップ２３４に留意して、図８は、分離した磁気スタックまたは連続した磁気積層の交差トラック位置に関して３６ｎｍの分離ギャップに対応する一例のデータ信号強度をグラフ化する。実線２４０および破線２４２はそれぞれ、磁気センサが物理的に分離しているか否かにかかわらず、トレンチを分離する電気的コンタクトの大きさが複数の磁気センサの交差トラック解像度をどのように決定できるかを説明する。

図９は、種々の実施例に従って行われる一例のデータ素子製造過程２６０を与える。最初に、過程２６０は、工程２６２において、ある数の磁気スタックおよび異なる数の電気的コンタクトで磁気素子を設計する。図４および図６に示すように、電気的コンタクトの数は、電気的または物理的に分離された磁気スタックの数より少ないか多くなり得る。

工程２６２での磁気スタックおよび電気的コンタクトの数により、工程２６４では、トレンチなしの単一の電気的コンタクトとなるように、または、斜めのまたは直交のトレンチ側壁を有するトレンチの形成で１より多い電気的コンタクトとなるように、前縁シールドが形成される。次に工程２６６では、前縁シールドの１以上の電気的コンタクトと整列して、三重積層のように磁気積層を配置する。磁気積層が磁気スタックに物理的に分離されまたは単に電気的に分離される場合、決定２６８が決定される。必要とされない間、磁気積層のいくつかまたはすべての層を通じて物理的トレンチが延伸する場合、決定２６８がさらに決定される。

磁気積層を物理的に分離してトレンチが分離した磁気スタックとなった場合、工程２７０では、磁気積層の部分を取り除いて、方形、角度のある、または曲線の側壁を有する形状の側壁でトレンチを構成する。磁気積層の物理的分離の結果、または決定２６８からトレンチが形成されない場合、続く工程２７２では、単一の電気的コンタクトとして、または、方形、角度のある、または曲線の側壁を有するトレンチの形成において後縁シールドの物質の除去で形成される複数の電気的コンタクトとして、磁気スタックと整列する後縁シールドを配置する。

工程２７２の最後で電気的コンタクトおよび磁気スタックの数が異なるとき、工程２７４では、種々の電気的コンタクトの間で電気的な相互接続を形成することができ、磁気スタックの独立した作用が可能となる。最後に、工程２７６では、二次元データ感知を与えるためにデータ媒体の隣接するデータトラックと整列する磁気スタックを選択的に位置付けることができるヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）上に複数の磁気スタックを有する磁気素子を構築する。

過程２６０は、異なるデータトラックからデータを同時に読み出すように調整された非常に種々の構成でデータ素子を構成できることが評価される。しかしながら、図９に示される工程および決定は、省略され、変更され、付加され得るので、過程２６０は制限的ではない。たとえば、バイアス磁石は、工程２７２での後縁シールドの形成の前に、磁気積層の近くに形成することができる。

本願の開示に記載されたデータ素子の磁気スタックおよび電気的コンタクトの種々の構造的な構成で、異なるデータトラックからのデータビットの同時読出しにより、二次元の磁気的読出しおよび隣接するトラックの干渉打消しが少なくとも可能となる。さらに、電気的コンタクトおよび磁気スタックの数を調整する能力により、データトラックのピッチおよびデータの転送速度のような選択された環境条件に対応する効率的な製造および素子動作が可能となる。加えて、実施例が磁気感知に向けられる一方、特許請求の範囲に記載された技術は、データプログラミングのようないかなる数の他の応用にも容易に利用することができることが評価される。

本願開示の種々の実施例の多くの特徴が、種々の実施例の構造および機能の詳細とともにこれまでの記述で説明されるとしても、この詳細な説明は、例示であるに過ぎず、特に、添付の特許請求の範囲で表わされる用語の広く一般的な意味によって十分な程度示される本願開示の原理内での部分の構造および配列の事象において、詳細が変更され得ることが理解される。たとえば、特定の素子は、本願の技術の精神および範囲から離れることなく、特定の応用に応じて変わり得る。

１００ データ記憶装置の変換部分、１０２ 作動アセンブリ、１０４ 変換ヘッド、１０６ データビット、１０８ 磁気記憶媒体、１１０ スピンドルモータ、１１２ 空気ベアリング表面（ＡＢＳ）、１１４ スライダ部分、１１６ ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、１２０ データ感知アセンブリ、１２２ 作動部分、１２４ スライダ、１２６ 負荷ビーム、１２８ データトラック、１３０ データ記憶媒体、１４０ データ素子、１４２ 読出センサ、１４４ 回転軸、１４６ データトラックピッチ、１４８，１５０ 距離、１５２ 縦長、１５４ 軸、１６０ 磁気素子、１６２ 磁気スタック、１６４ 磁気的フリー層、１６６ 非磁気スペーサ層、１６８ 前縁シールド、１７０ 後縁シールド。

Claims (20)

1. データ記憶媒体の隣接するデータトラックに係合するようにそれぞれ構成される複数の磁気スタックを含み、各磁気スタックは、前縁シールドおよび後縁シールドの間に配置され、少なくとも１つのシールドは、磁気スタックの数とは異なる数のコンタクトに分割され、コンタクトは、二次元データ感知を可能にするように電気的に分割される、装置。
2. 磁気スタックの数は、電気的コンタクトの数より少ない、請求項１に記載の装置。
3. 磁気スタックの数は、電気的コンタクトの数より多い、請求項１に記載の装置。
4. 各磁気スタックは、固定の磁気基準構造なしに複数の磁気的フリー層を含む三重層センサである、請求項１に記載の装置。
5. 前縁シールドおよび後縁シールドの少なくとも１つは、複数の磁気スタックを横切って連続的に延伸する、請求項１に記載の装置。
6. 前縁シールドおよび後縁シールドの少なくとも１つは、少なくとも１つのトレンチによって電気的コンタクトの部分に物理的に分離される、請求項１に記載のそうち。
7. 少なくとも１つのトレンチは、非直交角で形成される側壁を備える、請求項６に記載の装置。
8. 少なくとも１つのトレンチは、連続的曲線で形成される側壁を備える、請求項６に記載の装置。
9. 少なくとも１つの電気的コンタクトは、複数の磁気スタックに及ぶ、請求項１に記載の装置。
10. 各磁気スタックは、空気ベアリング表面（ＡＢＳ）上に位置付けられる、請求項１に記載の装置。
11. 複数の磁気スタックに隣接するシールドから区分される電気的コンタクトの数と異なる数の磁気スタックを含む、磁気素子。
12. バイアス磁石は、空気ベアリング表面（ＡＢＳ）の反対側に、各磁気スタックを横切って連続的に延伸する、請求項１１に記載の磁気素子。
13. 少なくとも１つの電気的コンタクトは、単一の磁気スタックに及ぶ大きさである、請求項１１に記載の磁気素子。
14. 複数の磁気スタックは、単一の連続的な磁気積層から形成される、請求項１１に記載の磁気素子。
15. 各読出センサは、隣接するデータ記憶媒体上の隣接するデータトラックからユーザのデータに同時にアクセスするように位置付けられる、請求項１１に記載の磁気素子。
16. 複数の磁気スタックは、二次元データ感知のために構成される、請求項１１に記載の磁気素子。
17. 各磁気スタックは、トレンチによって隣接する磁気スタックから物理的に分離される、請求項１１に記載の磁気素子。
18. 各磁気スタックは、複数の層を含み、トレンチは、複数の磁気層のすべてではない、いくつかの層を通じて延伸する、請求項１１に記載の磁気素子。
19. 空気ベアリング表面（ＡＢＳ）上の前縁シールドおよび後縁シールドの間に配置される複数の磁気スタックと、
    複数の磁気スタックと異なる数の電気的コンタクトを与えるための手段とを備える、変換ヘッド。
20. 前記手段は、前縁シールドおよび後縁シールドの少なくとも１つを通じて延伸する物理的トレンチを含む、請求項１９に記載の変換ヘッド。