磁盘装置的制作方法

磁盘装置
1.本技术享受以日本特许申请2020-156400号(申请日：2020年9月17日)为基础申请的优先权。本技术通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
2.实施方式涉及磁盘装置。


背景技术：

3.已知在进行数据的记录的情况下利用辅助元件来使记录精度提高了的磁盘装置。
4.在磁盘装置中，在作用了干扰振动时的伺服定位品质差的磁头的情况下，作用了干扰的情况下的写重试频度会变高。由此，磁盘装置会产生向辅助元件、例如高频元件的电压施加时间相对于实际写数据长度变长的情形。当产生这样的情形时，辅助元件的劣化的发展会加速。


技术实现要素：

5.本发明的实施方式提供避免对于辅助元件的恶劣影响而使辅助元件的故障频度减少的磁盘装置。
6.一个实施方式涉及的磁盘装置具备：磁盘；磁头，其对所述磁盘写入数据；辅助部，其在所述磁头向所述磁盘写入数据的情况下，利用辅助元件来辅助所述数据的写入；电压控制部，其对施加于所述辅助元件的电压进行控制；以及定位控制部，其基于伺服数据来进行所述磁头相对于所述磁盘的定位，并且取得基于所述伺服数据进行了定位后的所述磁头的位置误差数据。所述电压控制部基于所述位置误差数据，对施加于所述辅助元件的电压进行调整。
附图说明
7.图1是表示第1实施方式涉及的磁盘装置的控制块的一个例子的图。
8.图2是表示该实施方式涉及的磁头的记录头部的磁道中央截面的一个例子的立体图。
9.图3是表示该实施方式涉及的磁头的记录头部分和磁盘的一个例子的横向剖视图。
10.图4是表示该实施方式涉及的使辅助元件为sto元件的情况下一边实际地进行偏置电压的通电、一边写入数据时的时序图的一个例子的图。
11.图5的(a)、(b)是用于说明该实施方式涉及的写入的重试的图。
12.图6是表示该实施方式涉及的sto元件因电迁移(electromigration)而断裂，从而变得无法对数据进行记录再现的故障率的关系的一个例子的图。
13.图7是表示该实施方式涉及的sto元件10的平均寿命相对于偏置电压的关系的一个例子的图。
14.图8是表示实施方式涉及的根据pes(σ)/wos来对sto元件施加的偏置电压(mv)的调整例的图。
15.图9是表示该实施方式涉及的与pes(σ)/wos相应的sto元件的元件故障率的一个例子的图。
16.图10是示意性地表示第2实施方式涉及的头堆叠组件has的截面的一个例子的图。
17.图11是表示实施方式涉及的相对于设置有头万向架组件的位置的、pes(σ)/wos的一个例子的图。
18.图12是表示该实施方式涉及的相对于设置有头万向架组件的位置的、对sto元件施加的偏置电压的一个例子的图。
19.图13是表示该实施方式涉及的相对于设置有头万向架组件的位置的、sto元件的元件故障率的一个例子的图。
20.图14是表示第3实施方式涉及的磁盘装置的控制块的一个例子的图。
21.图15是表示该实施方式涉及的具有热辅助部的磁头的截面结构的一个例子的图。
22.图16是表示该实施方式涉及的使辅助元件为光元件的情况下一边实际地进行偏置电压的通电、一边写入数据时的时序图的一个例子的图。
23.图17的(a)、(b)是用于说明该实施方式涉及的写入的重试的图。
具体实施方式
24.以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，公开不过是一个例子，并不是通过以下的实施方式所记载的内容来限定发明。本领域技术人员能够容易地想到的变形当然包含于公开的范围。为了使说明更加明确，在附图中，有时也使各部分的尺寸、形状等相对于实际的实施形态变更而以示意的方式进行表示。在多个附图中，有时也对所对应的要素赋予相同的参照标号，并省略详细的说明。
25.(第1实施方式)
26.图1是表示磁盘装置150的控制块的一个例子的图。此外，在本实施方式中，为了对与数据的写入有关的技术进行说明，主要对与数据的写入有关的结构和处理进行详细的说明，省略关于与数据的读取有关的结构和处理的详细说明。
27.如图1所示，磁盘装置150具有磁头100、磁盘200、印制电路板(pcb)300、前置放大器400以及音圈马达(vcm)500。
28.磁头100对磁盘200进行数据的读/写。对于磁头100的详细，将参照图2、图3来在后面进行描述。磁头100在读取头、写入头之外还具有对数据的写入进行辅助的辅助元件10(参照：图3)。在本实施方式中，作为辅助元件，具有sto(自旋转矩振荡器：高频)元件10。也即是，磁头100具有使用sto元件10对数据的写入进行辅助的高频辅助部。
29.磁盘200例如具有形成为圆板状且由非磁性体形成的基板。在基板的各表面，按如下记载的顺序层叠有作为基底层的由呈现软磁特性的材料形成的软磁性层、层叠在该软磁性层的上层部的在相对于盘面垂直的方向上具有磁各向异性的磁记录层以及层叠在该磁记录层的上层部的保护膜层。通过这样的结构，磁盘200成为能够记录、保持数据。
30.印制电路板300是单个芯片的集成电路，组装有对数据的读/写进行控制的r/w通道、构成与主机的接口的硬盘控制器以及对磁盘装置150内的各部进行控制的主控制部。在
本实施方式中，印制电路板300通过这些硬件来包括记录数据生成部301、写选通生成部302、偏置选通生成部303、各定位性能电压控制部304以及定位控制部305这些各功能块。
31.记录数据生成部301生成向磁盘200记录的数据的写信号。写选通生成部302在记录数据的定时生成使选通(gate)为on(激活)的写选通信号。该记录数据生成部301的写信号和写选通生成部302的写选通信号被提供至前置放大器400。偏置选通生成部303在使用sto元件10进行数据的写入的定时，生成使选通为on的偏置选通信号。各定位性能电压控制部304决定向磁头100的各定位性能的sto元件10施加的电压的大小。在此，定位性能基于从定位控制部305提供的位置误差数据来决定。偏置选通生成部303生成的偏置选通信号以及各定位性能电压控制部304决定的电压的大小被提供至前置放大器400。
32.定位控制部305基于从磁盘2读取的伺服数据进行磁头100相对于磁盘200的定位，并且，取得基于该伺服数据进行定位后的磁头的位置误差数据(pes)。具体而言，定位控制部305向音圈马达500提供基于伺服数据的定位信号。由此，音圈马达500动作，磁头100被定位于所希望的位置。另外，定位控制部305基于定位信号表示的位置和从磁头100发送的位置数据表示的实际的磁头100的位置来运算位置误差数据，该位置误差数据表示这样被进行了定位的磁头100的位置从所希望的位置偏移的量、也即是位置误差。进一步，定位控制部305将所运算的位置误差数据提供至各定位性能电压控制部304。
33.前置放大器400向磁头100的写入头提供写信号，进行向磁盘1200的数据写入。另外，前置放大器400对磁头100的读取头读取到的数据进行放大，并输出至印制电路板300。前置放大器400具有写驱动器401和sto偏置电压控制部402。
34.写驱动器401基于从记录数据生成部301提供的写信号和写选通生成部302生成的写选通信号，向磁头100的写入头提供写信号。由此，向磁盘200记录数据。sto偏置电压控制部402基于偏置选通生成部303生成的偏置选通信号和从各定位性能电压控制部304提供的电压的大小，对向sto元件10施加的电压进行控制。由此，对数据的写入进行辅助。
35.音圈马达500基于从定位控制部305提供的定位信号来进行磁头100的定位。另外，表示磁头100的当前位置的位置数据被从磁头100输出至定位控制部305。
36.在如已述那样的结构的磁盘装置150中，在由主机发布记录数据的写命令、磁盘装置150接收到主机命令的情况下，基于来自印制电路板300内的记录数据生成部301的写数据、和来自写选通生成部302的写选通信号，从前置放大器400内的写驱动器401向磁头100进行记录电流的通电，向磁盘200记录数据。另外，关于向sto元件10的偏置电压，也基于决定偏置通电定时的偏置选通信号而通过sto偏置电压控制部402向磁头100进行通电，在数据的写入时进行辅助记录。此时，各定位性能电压控制部304基于从定位控制部305发送的位置误差数据，根据需要对sto偏置电压控制部402的电压大小进行调制。在此，关于电压的调制范围，各定位性能电压控制部304在将施加于位置误差数据的方差值最小的磁头10的sto元件10的电压设为了第1电压、将施加于定位信号的方差值最大的磁头10的sto元件10的电压设为了第2电压的情况下，优选对施加于sto元件10的电压进行调整以使得第1电压成为第2电压以上。
37.图2是表示磁头100的记录头部的磁道中央截面的一个例子的立体图。另外，图3是表示磁头100的记录头部分和磁盘的一个例子的横向剖视图。
38.如已经描述的那样，本实施方式的磁盘200是具有相对于盘面在垂直方向上具备
各向异性的记录层的垂直记录介质。磁头100是记录用头和再现用头分离的分离型磁头。记录头部由主磁极1、返回磁极2、记录头线圈11以及sto10构成，主磁极1由高导磁率材料形成，返回磁极2是为了经由在该主磁极1的尾随侧配置的垂直头的主磁极正下的软磁性层来使磁路高效地闭合而设置的，记录头线圈11为了在主磁极1中流动磁通量而配置为卷绕于包括主磁极和返回磁极2的磁路，sto10是以被返回磁极2和主磁极1夹着的方式配置的辅助元件。
39.在主磁极1连接有第1端子71，在返回磁极2连接有第2端子72。两个记录头线圈11相互在相反的方向上卷绕，通过在记录头线圈11中流动交流电流，主磁极1被励磁。另外，为了控制磁头100的记录再现时的相对于磁盘200的记录面的悬浮量而设置有第1加热器6和第2加热器7，第1加热器6配置在记录元件部的进深侧，第2加热器7配置在具有第1读取部75、该第1读取部75的屏蔽膜76、77的再现元件部的进深侧。此外，在图3中只图示了第1读取部75，但也可以在纸面方向上的预定位置设置有第2读取部。另外，磁头100具有非导电体3、连接部4、引导磁极5。
40.图4是表示在将辅助元件设为了sto元件10的情况下，一边实际地进行偏置电压的通电、一边写入数据时的时序图的一个例子的图。
41.在图4中，在对数据扇区2～数据扇区4记录数据的情况下，在该定时，写选通信号上升，向磁头100进行写信号(写电流)的通电。另外，关于sto元件10的偏置电压，考虑sto元件10的响应性以及到电压值稳定为止的时间，例如如图4所示被进行控制，以使得在要写入的数据扇区的前一个数据扇区(也即是数据扇区1)的定时，偏置选通(vb选通)信号上升，在数据的写入完成后也在一个数据扇区后(也即是数据扇区5)的定时，偏置选通信号下降。
42.另一方面，也存在如下情况：在记录数据时，某些干扰振动作用于磁盘装置150，磁头100的位置会从所希望的磁道偏离。在这样的情况下，产生为了保证数据的可靠性而进行写入的重试的必要性。图5是用于说明该写入的重试的图。
43.如图5的(a)所示，在要对数据扇区2～数据扇区4记录数据的情况下，如果在刚对数据扇区3记录了数据之后，定位信号(pes)偏离了为了防止与写入数据的磁道相邻的相邻磁道的损坏而设定的阈值、也即是写入偏离磁道限幅(wos(write off-track slice))，则控制写选通信号，以使得立即中断数据扇区4的写入。也即是，从写选通生成部302提供的写选通信号下降，数据的写入停止。
44.然后，如图5的(b)所示，在等待了磁盘200的旋转之后，重新开始向剩余的数据扇区4的数据的记录动作。然而，检测到前次wos的偏离的数据扇区3有可能未被适当地进行数据的写入。因此，磁盘装置150进行控制以使得在数据扇区4之外还包括数据扇区3地进行数据的记录。此时，如已经描述的那样，偏置选通信号被进行控制以使得向sto元件10的偏置电压为了确保电压稳定性而具有1个数据扇区量的余裕。因此，作为结果，在干扰振动作用于磁盘装置150的情况下，对于sto元件10产生在图5的(b)中由tr表示的冗长的偏置电压施加时间。
45.在干扰振动多、容易触发写入的重试的情况下，在磁盘装置150中，向sto元件10的偏置电压施加时间变长，其结果，容易向sto元件10施加负荷。
46.图6是表示保障年数(例如5年)内的向sto元件10的偏置通电时间以及伴随着长期通电的sto元件10因电迁移而断裂、变为无法记录再现数据的故障率相对于设定于磁盘装
置150的wos与位置误差数据(pes(σ))之比的关系的一个例子的图。
47.如图6所示，在磁盘装置150未作用较大的干扰振动的情况下，没有发现因偏离wos而导致的通电时间增大的影响。另一方面，当较大的干扰振动作用于磁盘装置150而pes(σ)/wos超过了0.4时，成为随着通电时间逐渐增大而sto元件10的元件故障率也增加的趋势。
48.在此，图7是表示sto元件10的平均寿命相对于偏置电压的关系的一个例子的图。
49.如图7所示，偏置电压和sto元件10的平均寿命具有一定的关系。于是，在本实施方式中，印制电路板300的各定位性能电压控制部304基于图7所示的平均元件寿命相对于偏置电压的趋势，根据由定位性能恶化而导致的偏置通电时间的增大比，对平均寿命目标进行调整，并进行控制，以使得对应该设定的偏置电压进行调制。
50.图8是表示根据pes(σ)/wos来施加于sto元件10的偏置电压(mv)的调整例的图。
51.如图8所示，从图示左侧的pes(σ)/wos为0.1时的没有干扰振动的定时开始，pes(σ)/wos比一点点地变大。根据不使用本实施方式的技术的其他技术，即使pes(σ)/wos比变大，偏置电压也保持为一定不变。也即是，与干扰振动时的定位性能无关地，在sto元件10施加一定的偏置电压。与此相对，在本实施方式中，随着pes(σ)/wos比变大，各定位性能电压控制部304进行调整，以使得降低施加于sto元件10的偏置电压。
52.图9是表示与pes(σ)/wos相应的sto元件10的元件故障率(dppm)的一个例子的图。
53.如图9所示，根据不使用已经描述的本实施方式的技术的其他技术(参照：图8)，从图示左侧的pes(σ)/wos为0.1时的没有干扰振动的定时到pes(σ)/wos为0.4时为止，sto元件10的故障率为一定，但随着超过该0.4，磁盘装置150受到干扰振动的影响，pes(σ)/wos比变大，sto元件10的故障率变大。与此相对，在本实施方式中，即使随着pes(σ)/wos比变大，sto元件10的故障率也为一定。
54.也即是，根据本实施方式，磁盘装置150在受到干扰振动的影响、pes(σ)/wos比变大的情况下，也基于各定位性能电压控制部304的控制，对于sto偏置电压控制部402施加于sto元件10的电压，随着pes(σ)/wos比变大，降低施加于sto元件10的偏置电压。由此，磁盘装置150能够抑制sto元件10的故障率的增大。因此，磁盘装置150能够避免在sto元件10产生的恶劣影响，使sto元件10的故障频度降低。
55.(第2实施方式)
56.第2实施方式基于根据在磁盘装置150a所包含的头堆叠组件(hsa)组装的头万向架组件(hga)的位置而产生的干扰振动的影响，对施加于sto元件10的电压进行调整，这一点与上述第1实施方式不同。因此，对如下处理进行详细的说明，该处理为：基于根据头万向架组件的位置而产生的干扰振动的影响，对施加于sto元件10的电压进行调整。此外，对与第1实施方式相同的结构赋予同一标号，关于这些结构，省略详细的说明。
57.图10是示意性地表示头堆叠组件has的截面的一个例子的图。
58.在图10中，头堆叠组件has具有4片磁盘200，按头万向架组件701～708的顺序进行设置，以使得对4片磁盘200的表背分别进行访问。头万向架组件701设置在顶盖侧，头万向架组件708设置在底部(基体)侧。另外，各头万向架组件701～708分别在前端具有包括磁头100的滑块600。进一步，各头万向架组件701～708通过音圈马达500被进行控制以使滑块600位于磁盘200的预定位置。
59.当干扰振动作用于这样构成的头万向架组件has时，音圈马达500自身会弯曲。受到该影响，头万向架组件701～708根据设置在头堆叠组件has的位置，会对定位性能产生影响。
60.图11是表示相对于设置有头万向架组件701～708的位置的、pes(σ)/wos的一个例子的图。
61.如图11所示，靠近头堆叠组件has的中心的头万向架组件704、705比较不会发生定位性能的恶化。另一方面，随着从该靠近中心的头万向架组件移向顶部侧和底部侧，头万向架组件的定位性能会较大地恶化。因此，在不根据头堆叠组件hsa内的头万向架组件701～708的位置对施加于sto元件10的电压进行调整的情况下，顶部侧和底部侧的sto元件10会容易损坏。
62.图12是表示相对于设置有头万向架组件701～708的位置的、施加于sto元件10的偏置电压的一个例子的图。
63.如图12所示，根据与本实施方式不同的其他技术，即使设置有头万向架组件701～708的位置不同，也向sto元件10施加一定的偏置电压。另一方面，根据本实施方式的技术，在设置有头万向架组件701～708的位置为顶部侧和底部侧的情况下，基于各定位性能电压控制部304的控制，sto偏置电压控制部402进行调整以使得降低施加于sto元件10的电压。
64.图13是表示相对于设置有头万向架组件701～708的位置的、sto元件10的元件故障率的一个例子的图。
65.如图13所示，根据不使用已经描述的本实施方式的技术的其他技术(参照：图12)，在设置有头万向架组件701～708的位置为顶部侧和底部侧的情况下，sto元件10的故障率上升。与此相对，在本实施方式中，无论设置有头万向架组件701～708的位置如何，sto元件10的故障率都被保持为大致一定。也即是，根据本实施方式，磁盘装置150在受到干扰振动的影响、设置有头万向架组件701～708的位置为顶部侧和底部侧的情况下，定位性能会恶化。即使是在这样的情况下，通过降低对设置有头万向架组件701～708的位置为顶部侧和底部侧的sto元件10施加的电压，磁盘装置150也能够抑制sto元件10的故障率的增大。因此，磁盘装置150能够避免在sto元件10产生的恶劣影响，使sto元件10的故障频度降低。
66.另外，各定位性能电压控制部304也可以如以下那样对施加于sto元件10的电压的大小进行控制。在将施加于对最靠近顶盖侧的头万向架组件701的磁头100的数据的写入进行辅助的sto元件10的电压、和施加于对最靠近基体侧的头万向架组件708的磁头100的数据的写入进行辅助的sto元件10的电压的平均值设为了第3电压、将施加于对那以外的头万向架组件702～707的磁头100的数据的写入进行辅助的sto元件10的电压设为了第4电压的情况下，各定位性能电压控制部304也可以设为对sto电压控制部402施加于sto元件10的电压的大小进行调整，以使得第4电压成为第3电压以上。
67.进一步，也可以对本实施方式的技术和已经描述的第1实施方式的技术进行组合。也即是，基于各定位性能电压控制部304的控制，对于sto偏置电压控制部402施加于sto元件10的电压，随着pes(σ)/wos比变大，降低施加于sto元件10的偏置电压。进一步使得：基于各定位性能电压控制部304的控制，sto偏置电压控制部402降低施加于设置有头万向架组件701～708的位置为顶部侧和底部侧的sto元件10的电压。由此，在磁盘装置150受到了干扰振动的影响时，磁盘装置150能够进一步避免在sto元件10产生的恶劣影响，使sto元件10
的故障频度降低。
68.(第3实施方式)
69.本实施方式在磁头100写入数据时对该数据的写入进行辅助的结构为使用光元件来进行辅助的热辅助部，这一点与已经描述的第1实施方式不同。因此，对与热辅助部有关的结构等进行详细的说明。此外，对与第1实施方式相同的结构赋予同一标号，对这些结构省略详细的说明。
70.图14是表示磁盘装置150a的控制块的一个例子的图。与图1相比，代替sto偏置电压控制部402而设置有光元件电压控制部403。光元件电压控制部403对施加于后述的光元件的电压进行控制。
71.图15是表示具有热辅助部的磁头100a的截面结构的一个例子的图。
72.如图15所示，与图3的情况相比，在图示左侧代替返回磁极2、非导电体3、连接部4、第1端子71以及第2端子72等而设置有光源20、导光路21以及光元件(近场光元件)22。从光源20发出的激光经由导光路21被引导到光元件22。此时为如下结构：基于通过光元件电压控制部403施加的电压，光元件22进行动作，对磁头100的写入头的数据的写入进行辅助。
73.图16是表示使辅助元件为光元件22的情况下，一边实际地进行偏置电压的通电、一边写入数据时的时序图的一个例子的图。
74.在图16中，在对数据扇区2～数据扇区4记录数据的情况下，在该定时，写选通信号上升，对磁头100进行写信号(写电流)的通电。另外，关于施加于光元件22的ild电压，对光元件22的响应性以及到电压值稳定为止的时间进行考虑，例如如图16所示进行控制，以使得在要写入的数据扇区的前一个数据扇区(也即是数据扇区1)的定时，偏置选通(ild选通)信号上升所需电压的一半程度，此后，在与数据扇区2～4对应的定时反复进行进一步上升和下降到已经描述的一半程度的处理，在数据的写入完成后也继续进行已经描述的一半程度的上升，直到一个数据扇区后(也即是数据扇区5)的定时，在经过了数据扇区4的定时，偏置选通信号下降。
75.另一方面，也存在如下情况：在记录数据时，某些振动作用于磁盘装置150a，与第1实施方式同样地，磁头100的位置会从所希望的磁道偏移。在这样的情况下，产生为了保证数据的可靠性而对写入进行重试的必要性。图17是用于说明该写入的重试的图。
76.如图17的(a)所示，在要对数据扇区2～数据扇区4记录数据的情况下，在刚对数据扇区3记录了数据之后，定位信号(pes)偏离了为了防止相邻磁道的损坏而设定的写入偏离磁道限幅(wos)时，写选通信号被进行控制以使得立即中断数据扇区4的写入。也即是，从写选通生成部302提供的写选通信号下降，数据的写入停止。
77.然后，如图17的(b)所示，在等待了磁盘200的旋转之后，重新开始向剩余的数据扇区4的数据的记录动作，但与第1实施方式同样地，检测到前次wos的偏离的数据扇区3有可能未适当地进行数据的写入。因此，被进行控制，以使得在数据扇区4之外也包括数据扇区3地进行数据的记录。此时，如已经描述的那样，偏置选通信号被进行控制，以使得向光元件22的偏置电压为了确保电压稳定性而具有1个数据扇区量的余裕。因此，作为结果，在干扰振动作用于磁盘装置150a的情况下，对于光元件22产生在图17的(b)中由tr表示的冗长的偏置电压施加时间。
78.在干扰振动多、容易触发写入的重试的情况下，在磁盘装置150a中，偏置电压施加
时间变长，容易向光元件22施加负荷。因此，在使用了光元件22作为辅助元件的磁盘装置150a的情况下也设为：光元件电压控制部403与已经描述的sto元件10电压控制部402同样地，对于光元件电压控制部403施加于光元件22的电压，随着pes(σ)/wos比变大，降低施加于光元件22的偏置电压或者/以及降低对设置有头万向架组件701～708的位置为顶部侧和底部侧的光元件22施加的电压。由此，在磁盘装置150a受到了干扰的影响时，磁盘装置150a能够避免在光元件22产生的恶劣影响，使光元件22的故障频度降低。
79.此外，以上对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，并不是意在限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式来实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、宗旨内，并且包含在权利要求书记载的发明及其等同的范围内。