磁盘装置

本申请享受以日本专利申请2019-153794号(申请日：2019年8月26日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。

技术领域

实施方式主要涉及磁盘装置。

背景技术

在磁盘装置中，为了提高记录密度，研究了对磁各向异性高的记录介质施加高频磁场并降低介质矫顽力(Hc)来进行记录的微波辅助磁记录方式(MAMR：MicrowaveAssisted Magnetic Recording)。在该方式所使用的记录头(head)中，层叠有施加高频磁场的振荡层(FGL：FieldGeneration Layer)和自旋注入层(SIL：Spin Injection Layer)等的自旋转矩振荡器(STO：Spin Torque Oscillation)元件搭载于记录磁极间。在这种构成的磁盘装置中，通过对STO元件施加偏置电压，电子从FGL向SIL的方向流通，FGL因由此带来的自旋转矩效应而振荡，记录介质的矫顽力降低，即使用弱记录磁场也能够将记录数据记录于更小的记录元件。

另一方面，作为近年来的提高记录密度的技术，已有叠瓦式记录(SMR：ShingledMagnetic Recording，瓦记录)方式。在传统磁记录(CMR：Conventional MagneticRecording)方式中，使数据的磁道(track)间隔与记录元件的磁宽度(MWW：MagneticWriter Width)相符地进行记录，但是SMR方式由于通过将数据磁道的单侧进行重叠写入来使磁道间隔比MWW窄地写入，从而能够维持记录品质并且进行高密度的记录。然而，由于在记录时磁道扫描被限定于一个方向，因此在来自主机(host)的记录数据需要随机写入的情况下，要在将数据暂时地记录在设置于介质的一部分的CMR能够使用的高速缓存区域并将其整理成能够顺序写入的数据后再进行瓦记录，所以相比于CMR方式，SMR方式记录记录数据较费时。

今后，为了记录容量的提高和写入时间的缩短，可考虑搭载微波辅助磁记录方式、并且具备由SMR方式进行数据记录的区域和由CMR方式进行数据记录的区域这两种区域的磁记录装置。然而，在微波辅助磁记录方式中，CMR方式和SMR方式中向STO元件施加的偏置电压的最优值不同。因此，在以使其适合于某一方记录方式地设定了向STO元件施加的偏置电压的情况下，则不会成为适合于另一方记录方式的偏置电压。另外，这种状态例如也同样出现于采用热辅助磁记录方式的磁盘装置。

发明内容

本发明的实施方式提供一种磁盘装置，其搭载能够辅助数据记录的磁记录头，并且在磁盘上具有基于第1方式的数据记录区域和基于与第1方式不同的第2方式的数据记录区域，在该磁盘装置中，容量更大，可靠性及制造成品率高。

实施方式的磁盘装置具备：磁盘；写(write，写入)头，其包括辅助部，所述辅助部辅助对于所述磁盘的数据的写入；读(read，读取)头，其从所述磁盘读取数据；以及控制部，其控制所述写头的向所述磁盘的写入和所述读头的从所述磁盘的数据的读取。所述磁盘具有以第1处理方式进行数据的读写的第1区域、和以与第1处理方式不同的第2处理方式进行数据的读写的第2区域。所述控制部在由所述写头对所述磁盘进行数据的写入时，按所述第1区域和所述第2区域来变更所述辅助部的辅助能量(assist power)。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的磁盘装置的概略构成的一例的图。

图2是表示该实施方式涉及的磁头的截面的一例的图。

图3是表示该实施方式涉及的STO元件的结构的一例的图。

图4是表示该实施方式涉及的磁盘的数据面的记录区域的一例的图。

图5是表示该实施方式涉及的对STO元件施加的偏置电压的优化方法的一例的流程图。

图6是表示该实施方式涉及的相对于各STO偏置电压的CMR区域的记录密度的改善量的一例的图。

图7是表示该实施方式涉及的CMR区域、SMR区域中的相对于各STO偏置电压的记录密度的改善量的比较的一例的图。

图8是表示实施方式涉及的STO偏置电压值的设定的一例的图。

图9是表示该实施方式涉及的在加入了每个区(zone)的设定的情况下的STO偏置电压值的设定的一例的图。

图10是表示该实施方式涉及的在设定了全部区固定值的情况下的STO偏置电压值的设定的一例的图。

图11是表示实施方式涉及的在按每个区设定了固定值的情况下的STO偏置电压值的设定的一例的图。

图12是表示该实施方式涉及的前置放大器内的STO元件的电阻以及电路电阻的一例的图。

图13是表示该实施方式涉及的设定STO偏置电压的处理的一例的流程图。

图14是表示该实施方式涉及的STO偏置电压值的设定的一例的图。

图15是表示实施方式的变形例涉及的磁头的概略构成的截面的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，公开只不过是一个例子，发明并非由以下的实施方式中记载的内容所限定。本领域技术人员能够容易地想到的变形当然包括在公开的范围内。为了更加明确地进行说明，在附图中有时也相对于实际的实施形态变更各部分的尺寸、形状等来将其示意性地示出。在多个附图中，对对应的要素标注相同的参照数字，有时也省略详细的说明。

(第1实施方式)

图1是表示磁盘装置100的概略构成的一例的图。

磁盘装置100具备写入数据的磁盘11。磁盘11通过主轴马达(SPM)12旋转驱动。磁盘11具有图中上侧的数据面11a和图中下侧的数据面11b这两个数据面。在各数据面11a、11b上分别写入数据。在磁盘11的各数据面11a、11b上，分别形成由写有定位控制等所使用的伺服数据的伺服区、和被写入数据的数据区组成的同心圆状的大量磁道。对于磁盘11的两面，分别设置有向磁盘11的数据的写入以及从磁盘11的数据的读取所使用的再现/记录复合头(以下，称为“磁头”。)13a、13b。磁头13a、13b分别搭载于浮在进行旋转的磁盘11上的滑块14a、14b。磁头13a、13b通过滑块移动机构(VCM：音圈马达)15，在磁盘11的半径方向上移动，并寻道/定位于磁盘11上的目标位置。VCM15基于CPU19的指示工作。磁头13a、13b分别具有读头和写头。读头是使用磁阻效应元件的MR(磁记录)头，写头使用了具有用高频辅助数据的写入的辅助部的磁记录头。此外，在图1中，图示出有一个磁盘11且相对于该磁盘11的两面设置有磁头13a、13b的构成，但也可以设置两个以上的它们的组。

在此，参照图2、图3，对磁头13a、13b的结构进行说明。此外，由于磁头13a、13b为相同结构，因此以磁头13a为例来进行说明。图2是表示磁头13a的截面的一例的图，图3是表示STO元件的结构的一例的图。

如图2所示，磁头13a在滑块14a侧设置有读头(再现头)30，并在读头30的滑块14a侧的相反侧设置有写头40。在读头30中，作为磁敏部的MR元件31配置在形成由下部屏蔽芯32与上部屏蔽芯33夹着的预定间隙的空间内。另外，写头40成为具备主磁极41、写线圈42、43、绝缘层44、辅助磁极45以及STO元件46的电感头结构。

如图3详细所示，写头40还在主磁极41与辅助磁极45之间设置有STO元件46。STO元件46在从主磁极41侧到辅助磁极45的方向上，层叠地构成有籽晶层46a、FGL(FieldGeneration Layer)46b、金属隔片46c以及SIL(Spin Injection Layer)46d。FGL46b是产生高频磁场的振荡层，SIL46d是对FGL46b给予自旋转矩的自旋注入层。为了将主磁极41、辅助磁极45这两个磁极设为使电流流通于STO元件46的电极，STO元件46的后端部通过绝缘层44电绝缘，并与STO元件46的驱动电源(图略)连接。

在写入数据时，磁盘装置100使用于产生记录磁场的记录电流流通于写线圈42、43的磁极，并且在主磁极41、辅助磁极45由STO驱动电源(图略)对STO元件46施加偏置电压以使得从SIL46d侧向FGL46b流通电流，将数据记录于磁盘11。因此，通过变更对STO元件46施加的偏置电压，能够变更对数据的写入进行辅助的辅助能量。关于STO偏置电压的大小，按由CMR方式(第1方式)进行处理的CMR区域、由SMR方式(第2方式)进行处理的SMR区域的各区域来用优化方法调整并决定。关于该优化方法的详情，将会在后面进行说明。

在此，重新回到图2。读头30具备读加热器(heater)34，写头具备写加热器47。在读取时或者写入时，读加热器34或者写加热器47发热，通过该热量，使读头30或者写头40相对于磁盘11的数据面11a局部膨胀，控制数据面11a的间距量。

接着，对磁盘11的记录区域进行说明。图4是表示磁盘11的数据面11a的记录区域的一例的图。磁盘11的数据面11a具有进行瓦记录的SMR区域A1、和以与写元件宽度对应的宽度进行通常的记录的CMR区域A2，两个区域A1、A2都确保有对各自规定的用户容量。另外，在本实施方式中，在SMR区域A1的外侧设置有CMR区域A2。此外，关于各区域的容量、记录位置(按介质区域/磁头区分)，也可以为用户能够在SMR区域A1/CMR区域A2各自的规定容量内进行变更。在SMR区域A1中，由数十至数百个磁道形成的带(band)单位内，从外(outer)向内(inner)或者从内向外进行瓦记录。由于没有规定带间的记录顺序，因此设置保护区以使得相邻带之间不被重叠写入。

重新回到图1的磁盘装置100的说明。

磁头13a、13b与头放大器电路16相连接。头放大器电路16管理与磁头13a、13b之间的读写信号的输入输出。头放大器电路16具有：将来自读头30的信号放大的再现信号放大功能；与来自读/写电路17的记录信号同步并向写头40供给记录电流的记录放大单元；以及对读加热器34、写加热器47供给电力并调整磁头13a、13b的悬浮量的悬浮控制功能，还具有对STO元件46施加偏置电压的STO驱动功能，这些功能按照后述的CPU19的指示实现。

读/写电路17连接于头放大器电路16。读/写电路17包括读通道和写通道，所述读通道输入由头放大器电路16放大后的来自磁头13a、13b的读取信号，具有进行数据再现动作所需的信号处理的解码功能，所述写通道具有调整记录数据的编码和/或信号反转位置的记录补偿单元。读/写电路17分别与硬盘控制器(以下，称为“HDC”。)18和CPU19连接。

HDC18形成与主机101的接口。HDC18控制与该主机101之间的指令、数据的通信，并且控制经由读/写电路17以及头放大器电路16与磁盘11之间的数据的通信。

CPU(控制部)19形成按照存储于存储器20的控制程序、控制参数对磁盘装置100内的各部分进行控制的主控制装置。控制参数、例如STO偏置电压值根据SMR区域A1和CMR区域A2而分开，并按每个磁头13和/或每个区在制造阶段被调整和/或设定，该被调整等得到的STO偏置电压值作为矩阵表登记于存储器20。将会在后面说明该矩阵表的详情。

伺服处理电路21分别连接于读/写电路17和CPU19。伺服处理电路21进行用于将磁头13a、13b寻道/定位于磁盘11上的目标位置的处理。

接着，对向STO元件46施加的偏置电压的优化方法进行说明。图5是表示该优化方法的一例的流程图。

首先，CPU19进行读加热值DFH_R以及写加热值DFH_W的初始调整(ST101)。更详细而言，调整并设定读加热值DFH_R以及写加热值DFH_W，以使得在不施加STO偏置电压以及记录电流的状态下读头30以及写头40与磁盘11的表面形成期望的间隔。

接着，CPU19设定STO偏置电压(ST102)，并设定ADC/BPI/TPI设定以及写电流(ST103)。在此，对ADC/BPI/TPI设定进行说明。BPI(bits per inch，每英寸位数)、TPI(tracks per inch，每英寸道数)是磁盘11的格式的设定，ADC(BPI×TPI)是记录密度的设定。

接着，CPU19测定作为写头的间隔变化量的IwPTP，并设定DFH_W(ST104)。更详细而言，CPU19在设定了STO偏置电压后，设定记录密度、格式和记录电流，测定写入时的因由STO偏置电压和/或记录电流引起的发热所带来的写头40的间隔变化量，并决定进行写入时的写加热值(DFH_W＝DFH_W-IwPTP)。在这样设定条件后，CPU19对数据进行写入/读取，并测定BER(Bit Error Ratio，误码率)(以下，称为“BER1”。)(ST105)。

接着，CPU19隔开与所设定的TPI相当的间隔而对两相邻磁道多次写入数据(ST106)，并再次测定BER(以下，称为“BER2”。)(ST107)。然后，CPU19判定BER1、BER2是否都在预定基准以上(ST108)。在判定为BER1、BER2都在预定基准以上的情况下(ST108：是)，CPU19判定此次测定到的ADC是否为ADC>ADCmax(ST109)。在判定为ADC>ADCmax的情况下(ST109：是)，将该ADC设定为ADCmax(ST110)。

在这样将ADC设定为ADCmax的情况下、或者在步骤ST108中CPU19判定为BER1、BER2并非都在预定基准以上的情况下(ST108：否)、以及在步骤ST109中判定为此次测定到的ADC并非为ADC>ADCmax的情况下(ST109：否)，CPU19判定全部BPI/TPI/ADC的写电流的测定是否已结束(ST111)。在判定为有的BPI/TPI/ADC的写电流的测定没有结束的情况下(ST111：否)，处理返回至步骤ST103，并反复进行该步骤ST103及之后的上述处理。

另一方面，在判定为全部BPI/TPI/ADC的写电流的测定已结束的情况下(ST111：是)，CPU19结束该处理。用由此准备的全部格式、写电流条件进行同样的测定，算出成为BER1、BER2都满足预定的基准的最大记录密度的ADCmax。

图6是图5中所述的处理的结果，是表示相对于各STO偏置电压的CMR区域A2的记录密度的改善量的一例的图。

在图6中，横轴表示STO偏置电压(mV)，纵轴表示记录密度改善量。表示了越往纵轴的上侧去、则记录密度的改善量越高的状态。

如曲线图g1所示，在低电压侧(图左侧)，随着STO偏置电压的增加，记录密度逐渐改善。另一方面，在高电压侧(图右侧)，由相邻磁道的数据写入带来的影响大，记录密度饱和或者恶化。在本实施方式中，将图6中的记录密度ADCmax成为最大的STO偏置电压设为Vc_opt并作为CMR区域A2中的STO偏置电压的设定值。

图7是表示CMR区域A2、SMR区域A1中的相对于各STO偏置电压的记录密度的改善量的比较的一例的图。

对于SMR区域A1也进行与CMR区域A2的情况同样的STO偏置电压的优化，但在BER2的测定前的对于两相邻磁道的多次写入(上述的步骤ST106)变更为单侧磁道一次的写入。这是因为基于SMR方式的数据的写入，向相邻磁道的数据的写入的影响和缓。因此，如图7的曲线图g2、g3所示，记录密度成为最大的STO偏置电压相比于CMR区域的Vc_opt而变位到高电压侧(图右侧)。在本实施方式中，在图中的曲线图g3上，将记录密度ADCmax成为最大的STO偏置电压设为Vs_opt并作为SMR区域A1中的STO偏置电压的设定值。

在本实施方式中，在磁盘装置100的制造工序中按所有头的各CMR/SMR区域A2、A1实施上述的STO偏置电压的优化。而且，将在写入时头放大器电路16对STO元件46施加的STO偏置电压值作为图8所示的矩阵表保存于存储器20。

图8是表示STO偏置电压值的设定的一例的图。

矩阵表T1将头编号T11与STO偏置T12相关联。头编号T11是磁头13的编号。关于STO偏置T12，分别对SMR区域T121、CMR区域T122设定有偏置电压Vs_opt、Vc_opt。

磁盘装置100在由制造商出厂后，在对磁盘11进行数据的写入时，基于要进行数据的写入的头编号、以及数据的写入目的地是SMR区域还是CMR区域，从存储器20读取STO偏置电压值，并将该读取到的STO偏置电压值设定为头放大器电路16向STO元件46施加的STO偏置电压值，进行数据的写入。由于能够这样在数据的写入时根据SMR区域A1、CMR区域A2设定最佳的STO偏置电压值，因此能够使磁盘装置100成为容量更大、可靠性以及制造成品率高的磁盘装置。

此外，在上述实施方式中，虽然说明了将保存于存储器20的STO偏置电压值的设定如图8所示那样设为按头编号T11以及SMR区域T121、CMR区域T122来设定的情况，但是STO偏置电压的设定方法不限于此。例如，也可以进一步追加按全部区的每个区进行管理的构成。

图9是表示在加入了每个区的设定的情况下的STO偏置电压值的设定的一例的图。

如图9所示，矩阵表T2将头编号T21、区编号T22与STO偏置T23相关联，关于STO偏置T23，分别对SMR区域T231、CMR区域T232设定有偏置电压Vs_opt、Vc_opt。如此，通过对STO偏置电压值的设定追加每个区的设定，磁盘装置100能够进一步在数据的写入时根据SMR区域A1、CMR区域A2设定最佳的STO偏置电压。

另外，STO偏置电压的优化也可以并非对所有磁头13进行，而是对预定数量的头进行，在制造工序中，将其平均值作为每个头、或者每个头/区的固定值，并如图10、图11所示的矩阵表T3、T4那样设定于存储器20。图10是表示作为在设定了全部区固定值的情况下的STO偏置电压值的设定的一例的矩阵表T3的图，图11是表示作为在按每个区设定了固定值的情况下的STO偏置电压值的设定的一例的矩阵表T4的图。通过这样设定矩阵表，能够缩短制造磁盘装置100所需的时间。此外，STO偏置电压的优化方法和/或基准也可以按照磁盘装置100的规范进行变更。

(第2实施方式)

在上述实施方式中的使用固定值作为STO偏置电压值的情况下(参照图10)，由于直接施加于STO元件46的电压(STO元件电压)会因STO元件的电阻的波动而波动，因此记录密度改善量的波动也变大。STO元件电压Ve根据STO偏置电压V、STO元件46的电阻R1以及与STO元件串联连接的电路电阻R2，规定为Ve＝V×R1/(R1+R2)。因此，只要测定STO元件的电阻R1，就能够算出用于获得期望的STO元件电压Ve的STO偏置电压。此外，图12是表示前置放大器内的STO元件的电阻R1和电路电阻R2的一例的图。

接着，对设定STO偏置电压的处理进行说明。图13是表示设定该STO偏置电压的处理的一例的流程图。

如图13所示，在制造工序中，CPU19测定STO元件46的电阻R1(ST201)，读入(加载)表示各CMR/SMR区域A2、A1的STO元件46的期望的电压值的STO元件电压目标(Vc_opt_e、Vs_opt_e)(ST202)，算出STO偏置电压(Vc_opt、Vs_opt)以使得达到该STO元件电压目标(ST203)。

具体而言，CPU19将STO偏置电压Vc_opt、Vs_opt分别根据Vc_opt＝Vc_opt_e×(R1+R2)/R1、Vs_opt＝Vs_opt_e×(R1+R2)/R1算出。CPU19将这样算出的CMR/SMR的STO偏置电压值以图14所示的矩阵表T5的形式保存于存储器20(ST204)。图14是表示作为STO偏置电压值的设定的一例的矩阵表T5的图，头编号T51与STO偏置电压T52相关联。STO偏置电压T52由SMR区域T521和CMR区域T522构成，对于SMR区域T521保存有Vs_opt，对于CMR区域T522保存有Vc_opt。

通过这样构成，磁盘装置100能够在写入数据时，针对磁盘11的SMR区域A1、CMR区域A2的各区域，使STO元件电压固定，减少特性的波动。此外，计算STO偏置电压值的计算式是示出一例的式子，根据与STO元件46连接的电路，STO偏置电压的计算式不同。

(变形例)

另外，在上述各实施方式中，虽然以磁头13a、13b采用微波辅助磁记录方式作为辅助数据的记录的方式的情况进行了说明，但是辅助数据的记录的方式不限于此。例如，也能够将上述各实施方式中说明的技术应用于采用热辅助磁记录方式作为辅助数据的记录的方式的磁盘装置。

图15是表示采用热辅助磁记录方式的磁头的概略构成的截面的一例的图。图15中表示了与具有在相对于数据面大致垂直的方向具有磁各向异性的记录层的磁盘11相向而配置的磁头115，磁头115具备：包含软磁性材料的主磁极154c；接合于主磁极而配置的磁轭154a；绕于磁轭的一部分的线圈154b；相对于主磁极配置在磁头的移动方向而向记录层照射光的光照射部(辅助部)155b；以及调整主磁极与光照射部155b之间的磁头移动方向的距离的距离调整部156。如此，通过如下构成，即、在具有能够由光照射部155b和距离调整部156来变更向记录层照射的光的强度(辅助能量)的磁头115的磁盘装置中，在写入数据时将辅助能量按CMR区域和SMR区域进行变更，也能够获得与上述各实施方式同样的效果。

说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子而提示的，并非意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式和/或其变形包含于发明的范围和/或要旨内，并且包含于技术方案中记载的发明及与其等同的范围内。