專(zhuān)利名稱(chēng)：具有熱輔助寫(xiě)入部的磁性薄膜磁頭及其磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，如磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于磁性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的薄膜讀/寫(xiě)頭，以便在激光加熱的輔助下將數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。本發(fā)明的讀/寫(xiě)頭可以將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)介質(zhì)中磁性地讀出，及依靠熱輔助將數(shù)據(jù)磁性寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)。該熱輔助磁性寫(xiě)入操作提高了被記錄數(shù)據(jù)的熱穩(wěn)定性及在寬廣溫度范圍內(nèi)的使用性。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的磁性存儲(chǔ)系統(tǒng)統(tǒng)常包括薄膜磁頭(thin film head)，該薄膜磁頭具有滑塊元件(slider element)及磁性讀寫(xiě)元件(magnetic read/write element)。該磁頭通過(guò)懸臂件及位于旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)表面的驅(qū)動(dòng)臂而連接到旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)器磁體及音圈裝置上。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，磁頭與旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)之間的空氣動(dòng)力接觸產(chǎn)生懸浮力，這樣便在旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)表面上方形成貫穿所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器裝置的整個(gè)徑向行程的預(yù)定飛行高度。
一些限制傳統(tǒng)的磁頭在寬廣的溫度范圍內(nèi)，以較高的數(shù)據(jù)傳輸速率(頻率)在磁盤(pán)上實(shí)現(xiàn)寫(xiě)操作(記錄操作)的因素包括對(duì)更高磁場(chǎng)及磁場(chǎng)梯度(fieldgradient)的不斷增長(zhǎng)的需求，以便實(shí)現(xiàn)越來(lái)越小的比特尺寸(bit size)。強(qiáng)磁場(chǎng)很難形成，尤其對(duì)于很窄的磁軌、微型化的磁頭及在低溫情況下。結(jié)果，含有激光裝置的薄膜磁頭被開(kāi)發(fā)出來(lái)并使用于磁記錄設(shè)備中，以便加熱磁介質(zhì)進(jìn)而減少寫(xiě)操作過(guò)程中的抗磁力。
名稱(chēng)為“具有移位波導(dǎo)的讀/寫(xiě)頭”的美國(guó)專(zhuān)利第6,016,290號(hào)揭露了熱輔助讀/寫(xiě)頭的一個(gè)例子。該專(zhuān)利在這里作為參考。該第6,016,290號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中的圖1-2被復(fù)制為這里的圖1、圖2，并展示了范例性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)及磁頭折片組合。本發(fā)明可以應(yīng)用到該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)及磁頭折片組合中。更具體地，圖1展示了傳統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器10，其包括磁頭懸臂組合(head stack assembly，HSA)12及一組互相隔開(kāi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)(磁性記錄介質(zhì))14。這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤(pán)14可繞共同的轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)。該磁頭懸臂組合12可繞驅(qū)動(dòng)軸16沿箭頭C所示的方向旋轉(zhuǎn)。該磁頭懸臂組合12包括復(fù)數(shù)伸入到磁盤(pán)14之間相應(yīng)間隔內(nèi)的驅(qū)動(dòng)臂(18A，18B集18C)。雖然圖1中僅僅顯示了三組驅(qū)動(dòng)臂及磁盤(pán)，實(shí)際上可以為任何適當(dāng)數(shù)量的驅(qū)動(dòng)臂及磁盤(pán)。所述磁頭懸臂組合12進(jìn)一步包括E形塊19及安裝在該E形塊19上與所述驅(qū)動(dòng)臂相反的位置的磁性轉(zhuǎn)子20。該轉(zhuǎn)子20與定子(圖未示)配合并繞所述驅(qū)動(dòng)軸16在一段圓弧內(nèi)旋轉(zhuǎn)。通過(guò)激勵(lì)該轉(zhuǎn)子20，比如通過(guò)具有某個(gè)極性的直流電，使得所述驅(qū)動(dòng)臂繞所述驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從而使得驅(qū)動(dòng)臂在磁盤(pán)14上移動(dòng)。
所述每個(gè)驅(qū)動(dòng)臂上(如圖1中的18A)均固定有磁頭折片組合28?，F(xiàn)在參考圖2，該磁頭折片組合28包括懸臂件33及讀/寫(xiě)頭35。該懸臂件33包括負(fù)載桿36及其上安裝有讀/寫(xiě)頭35的撓性件40。該讀/寫(xiě)頭35包括磁頭(slider)47，其借助所述撓性件40而安裝到所述負(fù)載桿36的自由端。這樣，所述讀/寫(xiě)頭35由磁頭47支撐。在圖2所示的例子中，讀寫(xiě)元件50安裝到所述磁頭47的尾部(trailing end)55。所述磁頭47也稱(chēng)為支撐元件，由于其支撐讀寫(xiě)元件50。該磁頭47可以為任何傳統(tǒng)的磁頭或現(xiàn)有的磁頭。
在揭露于上述專(zhuān)利中的范例性裝置中，所述磁頭47上安裝有激光二極管92，其位于所述讀寫(xiě)元件50的上方，以便與穿過(guò)讀寫(xiě)元件的波導(dǎo)進(jìn)行光耦合。在波導(dǎo)芯(waveguide core)內(nèi)傳播的激光束加熱磁盤(pán)磁軌的位于波導(dǎo)下方的一個(gè)部分(section)，從而有效地減少了磁盤(pán)的矯頑性。來(lái)自磁頭的磁場(chǎng)在靠近寫(xiě)間隙(write gap)處的介質(zhì)上具有足夠的強(qiáng)度，從而將具有較小矯頑性的磁軌區(qū)域上的數(shù)據(jù)比特域(domain of data bits)重新定位，該較小的矯頑性通過(guò)激光加熱的方式獲得，從而使得寫(xiě)元件可以在磁軌內(nèi)實(shí)現(xiàn)寫(xiě)數(shù)據(jù)操作。
關(guān)于圖1、2中所示的范例性熱輔助裝置的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行的更詳細(xì)情況參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第6,016,290號(hào)，因此，這里不再詳述。雖然上述專(zhuān)利中的熱輔助裝置及其它類(lèi)似的現(xiàn)有裝置在某些方面提高了薄膜磁頭的功能，這些裝置在結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方面仍需要改進(jìn)。因此，開(kāi)發(fā)出本發(fā)明，用以提供改進(jìn)的、用于磁性硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的熱輔助薄膜磁頭。
名稱(chēng)為“磁光記錄裝置的飛行磁頭”的美國(guó)專(zhuān)利第5,295,122號(hào)揭露了一種磁光記錄裝置，在該裝置中，具有與磁頭相互分離的薄膜磁光頭。該專(zhuān)利的圖13及14揭露了通過(guò)三條光纖連接到光源的光集成電路的使用情況。其中一條光纖用于實(shí)現(xiàn)讀操作或?qū)懖僮?，另外兩條光纖用于輸出讀取到的光信號(hào)。該光集成電路包括分支電路及連接電路。該連接電路借助集成的鏡像部(integratedmirror portion)而連接到該專(zhuān)利中圖14所示的光波導(dǎo)通道上。與本發(fā)明提供的磁性記錄裝置相比，該5,295,122號(hào)專(zhuān)利受限于磁光記錄裝置。這樣，該專(zhuān)利與磁性記錄裝置無(wú)關(guān)，并且沒(méi)有考慮磁性記錄裝置中的熱輔助寫(xiě)操作。而且，考慮到光集成電路的位置及結(jié)構(gòu)，該專(zhuān)利所揭露的具有光集成電路的磁光頭的綜合結(jié)構(gòu)具有一定的缺點(diǎn)。因此，該專(zhuān)利揭露的內(nèi)容并非容易地適用于磁性記錄裝置，并且很少有其上集成有熱輔助寫(xiě)操作的磁性記錄裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面通過(guò)提供一種具有高磁軌密度的磁性讀元件及改進(jìn)的熱輔助磁性寫(xiě)元件的讀/寫(xiě)頭來(lái)滿(mǎn)足前述需要。
本發(fā)明的另一方面提供一種磁性讀/寫(xiě)頭，其上集成了用于熱輔助寫(xiě)操作的光集成電路。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于熱輔助寫(xiě)操作的、具有一定結(jié)構(gòu)與方向的光集成電路，當(dāng)將該光集成電路安裝到磁性讀/寫(xiě)頭時(shí)，可以產(chǎn)生一定優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于熱輔助寫(xiě)操作的、具有一定結(jié)構(gòu)與方向的光集成電路，其可以使得磁性讀/寫(xiě)頭的厚度最小化。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于熱輔助寫(xiě)操作的、具有一定結(jié)構(gòu)與方向的光集成電路，其不需要使用鏡面對(duì)用于熱輔助寫(xiě)操作的光束進(jìn)行聚焦或?qū)颉?br> 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供一種用于磁性存儲(chǔ)介質(zhì)的磁性讀/寫(xiě)頭，包括由上部極尖與下部極尖組成的寫(xiě)入部，所述上部極尖與下部極尖之間形成寫(xiě)間隙；及位于所述寫(xiě)間隙內(nèi)的光波導(dǎo)。該光波導(dǎo)包括復(fù)數(shù)輸入部及單一輸出部。所述輸入部與光束源光耦合，使得復(fù)數(shù)光束進(jìn)入相應(yīng)的輸入部?jī)?nèi)。該單一輸出部輸出光束，該光束提供將數(shù)據(jù)寫(xiě)入所述磁性存儲(chǔ)介質(zhì)的熱輔助。所述復(fù)數(shù)輸入部最好位于所述磁性讀/寫(xiě)頭的與其空氣支承面相對(duì)的表面上。這使得讀/寫(xiě)頭的厚度得以有利地最小化。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供一種用于磁性存儲(chǔ)介質(zhì)的磁性讀/寫(xiě)頭，包括由上部極尖與下部極尖組成的寫(xiě)入部，所述上部極尖與下部極尖之間形成寫(xiě)間隙；及位于所述寫(xiě)間隙內(nèi)的光波導(dǎo)。該光波導(dǎo)與光束源光性耦合。該光波導(dǎo)在所述磁性讀/寫(xiě)頭的空氣支承面輸出光束，該光束提供將數(shù)據(jù)寫(xiě)入所述磁性存儲(chǔ)介質(zhì)的熱輔助。所述光波導(dǎo)具有光波導(dǎo)芯，該光波導(dǎo)芯在空氣支承面的寬度大于所述上部極尖在空氣支承面的寬度。
該磁性讀/寫(xiě)頭上具有用于加熱磁性記錄介質(zhì)的激光束及波導(dǎo)，以便在寫(xiě)操作時(shí)降低其矯頑力。降低的矯頑力允許使用較弱的磁場(chǎng)在記錄介質(zhì)內(nèi)寫(xiě)數(shù)據(jù)，當(dāng)冷卻到周?chē)鷾囟葧r(shí)，該記錄介質(zhì)產(chǎn)生硬磁性，并且該硬磁性不會(huì)隨時(shí)間而退化。
本發(fā)明的另一方面涉及在沒(méi)有明顯增大寫(xiě)間隙或加寬磁性存儲(chǔ)介質(zhì)的磁軌寬度的情況下，將光波導(dǎo)及磁性寫(xiě)元件集成的獨(dú)特方法。較窄的磁軌寬度由所述波導(dǎo)的交疊區(qū)域及位于寫(xiě)極尖之間的磁性間隙形成并控制。從而形成比波導(dǎo)及磁性間隙本身更窄的磁軌寬度。所述熱輔助寫(xiě)元件的集成化可以這樣實(shí)現(xiàn)比如將熱源，如激光或光源安裝在滑塊上，并在所述寫(xiě)元件的磁性寫(xiě)間隙內(nèi)形成光波導(dǎo)電路。上述結(jié)構(gòu)最好通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的晶圓片制造流程而形成。所述波導(dǎo)將激光束引導(dǎo)在位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)上或內(nèi)的目標(biāo)點(diǎn)，并且該波導(dǎo)從頂部寫(xiě)極尖上以與磁軌交叉的方向(即與磁軌大體垂直的方向)被移位。
數(shù)據(jù)記錄磁軌的寬度最好由波導(dǎo)及頂部或上部寫(xiě)極尖的交疊區(qū)域形成。該交疊區(qū)域在一端由所述頂部寫(xiě)極尖邊緣的磁性輪廓形成，在另一端由所述波導(dǎo)邊緣的熱輪廓形成。在一個(gè)實(shí)施例中，以巨磁阻元件作為讀元件，該巨磁阻元件的一個(gè)邊緣與頂部寫(xiě)極尖邊緣對(duì)齊，其另一個(gè)邊緣與所述波導(dǎo)的邊緣對(duì)齊。所述磁頭可以記錄及讀取縱長(zhǎng)的介質(zhì)，使得該磁頭可以使用于傳統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。
本發(fā)明改進(jìn)的讀/寫(xiě)頭增加了磁性記錄介質(zhì)的存儲(chǔ)密度，并且通過(guò)減少磁軌之間通常為廢棄的呆滯區(qū)域而改善了伺服寫(xiě)操作進(jìn)程。磁性讀操作提供了明顯比光學(xué)讀操作頭好的寬帶信噪比。該較好的寬帶信噪比增強(qiáng)了磁頭的性能，尤其是高頻時(shí)的性能。另外，由于在晶圓片加工過(guò)程中波導(dǎo)相對(duì)于極尖對(duì)齊，因此磁頭不需要大量的光學(xué)對(duì)齊，這樣，相對(duì)于傳統(tǒng)的讀/寫(xiě)頭，該磁頭具有明顯簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)并且其制造成本低廉。與傳統(tǒng)的磁性記錄系統(tǒng)相比，本發(fā)明可以在較高磁軌密度的情況下獲得更好的寫(xiě)操作性能。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述波導(dǎo)具有光路的形式，該光路具有最好位于讀/寫(xiě)頭的與空氣支承面相對(duì)的表面上的復(fù)數(shù)輸入部及位于該空氣支承面用于輸出激光的輸出部。該光路包括至少一個(gè)，最好復(fù)數(shù)結(jié)合點(diǎn)，在這些結(jié)合點(diǎn)所述光路的兩個(gè)分支匯聚為單獨(dú)的區(qū)域，以便將光束匯聚。所述光路的這種結(jié)構(gòu)及定向?qū)е略摴饴房梢匝由斓剿錾喜繕O尖的背面結(jié)合部，并從空氣支承面向磁盤(pán)發(fā)射相干波。所述波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)避免了光束的散射并使從空氣支承面發(fā)射的光束象寫(xiě)操作比特位那樣小。該波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)同時(shí)使得讀/寫(xiě)頭的厚度得以最小化。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述讀/寫(xiě)頭的讀取部包括磁阻元件，所述光波導(dǎo)芯在空氣支承面的寬度寬于頂部寫(xiě)極尖在空氣支承面的寬度。
通過(guò)以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中使用讀/寫(xiě)頭的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的局部立體圖。
圖2為使用于圖1所示的現(xiàn)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的磁頭折片組合的放大立體圖。
圖3為一個(gè)讀寫(xiě)元件的剖視圖，該讀寫(xiě)元件構(gòu)成本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的讀/寫(xiě)頭的一部分，該讀寫(xiě)元件上具有熱輔助寫(xiě)入部及磁性(巨磁阻，GMR)讀取部。
圖4為圖3所示讀寫(xiě)元件的局部放大剖視圖。
圖5為圖3所示讀寫(xiě)元件的主視圖，展示了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的光波導(dǎo)通路(optical waveguide circuit)。
圖5A為圖5所示讀寫(xiě)元件局部放大的主視圖。
圖6A為圖3所示讀寫(xiě)元件的立體圖，展示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所述的光波導(dǎo)。
圖6B為圖3所示讀寫(xiě)元件的立體圖，展示了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例所述的光波導(dǎo)。
圖7為圖3所示讀寫(xiě)元件從空氣支承面(ABS，air bearing surface)觀察的視圖。
圖8為含有本發(fā)明實(shí)施例所述熱輔助讀/寫(xiě)頭的范例性磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元的立體圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明薄膜磁頭及磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的磁頭110可以安裝到任何適當(dāng)?shù)拇判源鎯?chǔ)系統(tǒng)內(nèi)，比如上面結(jié)合圖1、圖2描述的存儲(chǔ)系統(tǒng)。由于磁性存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括磁頭懸臂組合及磁頭折片組合(如圖1、2所示)的總體一般結(jié)構(gòu)眾所周知，這里沒(méi)有提供關(guān)于這些部件的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，本發(fā)明的以下敘述集中于薄膜磁頭的優(yōu)選實(shí)施例，因?yàn)樵摯蓬^可集成到任何合適的磁性存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)，例如，但并不局限于圖1、圖2及圖8所示的類(lèi)型。
圖3展示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的用于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的薄膜磁頭110。如圖3所示，該磁頭110主要包括滑塊(slider)114及讀寫(xiě)元件162。該讀寫(xiě)元件162構(gòu)成混合型傳感器，該混合型傳感器上嵌設(shè)有熱輔助磁性寫(xiě)入部(thermally assisted magnetic write section)及磁性讀取部(magnetic readsection)。
該磁性讀取部包括低屏蔽層(lower shield layer)116。該低屏蔽層116最好由導(dǎo)電性及導(dǎo)磁性的材料形成。例如，該低屏蔽層116可以具有鎳鐵(nickel-iron)鍍層，比如坡莫合金(Permalloy)鍍層或具有較高滲透性的鐵磁體鍍層。所述低屏蔽層116的厚度在大約0.5微米-大約14微米之間，最好在大約1微米-大約4微米之間。
該磁性讀取部包括形成于讀間隙(read gap)內(nèi)的讀元件(read element)120。該讀間隙形成于所述低屏蔽層116與高屏蔽層(upper shield layer)118之間。在該范例性的實(shí)施例中，該讀取部上嵌設(shè)有巨磁阻元件(giant magneto-resistiveelement，GMR)。在該讀間隙內(nèi)，在所述讀元件120的整體長(zhǎng)度上，但最好不要在所述讀元件120的空氣支承面(air bearing surface，ABS)138處，形成絕緣層164，該絕緣層164最好由氧化鋁或氮化硅材料制成。
該巨磁阻讀元件120可以通過(guò)沉積若干由導(dǎo)磁材料與非導(dǎo)磁材料，比如坡莫合金(Ni 80 Fe20)與銅材料構(gòu)成的交替超薄層而形成。其中每層厚度為10-30埃。當(dāng)暴露于隨時(shí)間變化的磁通量當(dāng)中時(shí)，該巨磁阻讀元件120的電阻大小波動(dòng)不定。
該磁性讀取部還包括高屏蔽層118，其可以形成于所述絕緣層164的整體長(zhǎng)度的上方。該高屏蔽層118最好由與構(gòu)成所述低屏蔽層116的材料類(lèi)似或等同的導(dǎo)電及導(dǎo)磁材料制成。該高屏蔽層118的厚度可以，但并非必須與所述低屏蔽層116的厚度類(lèi)似或相同。應(yīng)當(dāng)注意，該讀取部并不局限于巨磁阻元件，根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用的特定場(chǎng)合，該讀取部可以為其它現(xiàn)有合適的磁性元件。
所述低屏蔽層116與高屏蔽層118之間連接有讀操作電路122，這樣當(dāng)處于讀操作模式時(shí)，該讀操作電路122對(duì)巨磁阻元件120發(fā)送感應(yīng)電流IR。該讀感應(yīng)電流IR垂直地穿過(guò)所述巨磁阻元件120，這樣避免了由平行電流(paralleled-current)問(wèn)題而引起的平面內(nèi)電遷移(along the planeelectro-migration)及磁場(chǎng)偏移(magnetic biasing)的問(wèn)題。該平行電流問(wèn)題與基于平面內(nèi)的電流模式(Current In the Plane mode)的現(xiàn)有設(shè)計(jì)有關(guān)。關(guān)于這點(diǎn)，參考美國(guó)專(zhuān)利第5,576,914號(hào)，該專(zhuān)利在這里作為參考文獻(xiàn)。
所述讀/寫(xiě)頭162的寫(xiě)入部包括下部極尖層(lower pole layer)124、上部極尖層(upper pole layer)126及位于兩者之間的寫(xiě)間隙(write gap)。根據(jù)本發(fā)明，所述下部極尖層124與上部極尖層126之間的寫(xiě)間隙內(nèi)至少局部地形成光波導(dǎo)128。一個(gè)寫(xiě)元件(write element)包括一個(gè)極尖末端(pole tip)高度尺寸，稱(chēng)為喉部高度(throat height)，該喉部高度通過(guò)研磨并拋光所述極尖末端而形成；及一個(gè)零喉端(zero throat level)，在該零喉端所述寫(xiě)元件過(guò)渡到后部區(qū)域(backregion)。所述空氣支承面與該零喉端之間的區(qū)域定義為極尖末端區(qū)域146(參考圖5)。在極尖末端區(qū)域146內(nèi)，所述光波導(dǎo)128最好包括包圍在波導(dǎo)芯(waveguide core，圖5A中的152)兩邊的波導(dǎo)覆蓋層(waveguide cladding，圖5A中的148)。在極尖末端區(qū)域146上，所述波導(dǎo)覆蓋層最好包圍該極尖末端區(qū)域146。在圖3所示的實(shí)施例中，所述下部極尖層124與高屏蔽層118不同。然而，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，所述下部極尖層124可以與高屏蔽層118相同。
該波導(dǎo)芯152最好在所述寫(xiě)間隙內(nèi)沿著所述下部極尖層124的整體長(zhǎng)度而形成。該波導(dǎo)芯152最好由具有較高光折射率的材料，比如氧化鈦、氧化硅或氧化鋁制造而成。該波導(dǎo)覆蓋層148最好由具有較低折射率的材料，比如氧化鈦、氧化硅或氧化鋁制造而成。光束134通過(guò)比如使用光束源及光纖136的方式而被導(dǎo)入所述光波導(dǎo)128的輸入端128a。該光束134最好是激光束，該激光束提供所需的能量，以便將磁盤(pán)112內(nèi)的數(shù)據(jù)層上的目標(biāo)點(diǎn)加熱到臨界溫度。該加熱暫時(shí)性地降低了數(shù)據(jù)層的矯頑力(Hc)，以便輔助實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的擦寫(xiě)。在一個(gè)實(shí)施例中，該臨界溫度接近于所述數(shù)據(jù)層的居里溫度。當(dāng)溫度接近或達(dá)到臨界溫度時(shí)，所述數(shù)據(jù)層的磁籌(magnetic domain)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大大降低。目標(biāo)磁籌內(nèi)的磁場(chǎng)根據(jù)需要產(chǎn)生一個(gè)外部磁場(chǎng)，以便記錄0或1數(shù)據(jù)比特。在所述寫(xiě)電路132的控制下，通過(guò)直接調(diào)整點(diǎn)或磁籌的磁化方向，比如上或下的方向，而將數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。所述讀元件120通過(guò)檢測(cè)巨磁阻元件內(nèi)的電阻變化而將所記錄的數(shù)據(jù)讀出。
圖4展示了圖3所示讀/寫(xiě)頭162的局部放大視圖，以便更清楚地顯示低屏蔽層116、讀元件120、絕緣層164、高屏蔽層118、隔離層(separating layer)142、下部極尖層124、光波導(dǎo)128、線(xiàn)圈130、上部極尖層126、空氣支承面138及磁盤(pán)112。
如圖5所示，該光波導(dǎo)128最好包括一組波導(dǎo)芯部(waveguide core portion)152及一組波導(dǎo)結(jié)合點(diǎn)(waveguide combination spot)128b，在這些波導(dǎo)結(jié)合點(diǎn)128b處多組光束134匯聚或結(jié)合。該光波導(dǎo)128最好進(jìn)一步包括輸入端128a，這些輸入端128a借助光纖136而接收來(lái)自光束源的光束134。該組輸入端128a最好位于所述讀/寫(xiě)頭的與空氣支承面138相對(duì)的一個(gè)表面上，從而使得所述讀/寫(xiě)頭具有最小的厚度。這樣，所述光波導(dǎo)128構(gòu)成光結(jié)合器/光分離器(opticalcombiner/splitter)。所述光波導(dǎo)128最好進(jìn)一步包括平行邊156、158，其在高度方向上的寬度基本保持不變(參考圖5A)。圖5A展示了所述光波導(dǎo)128在靠近空氣支承面138處的局部放大圖，并解釋了光束134如何在結(jié)合點(diǎn)128b匯聚成單光束160，以便在所述光波導(dǎo)128的輸出端(output end)154處實(shí)現(xiàn)熱輔助寫(xiě)操作。在圖5A中，該元件150表示覆蓋層(overcoat layer)。
圖6A為該實(shí)施例的磁頭114及讀/寫(xiě)頭162的立體圖，該實(shí)施例進(jìn)一步展示了光路(optical circuit)128的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。所述光路128的輸入端128a最好在光纖處足夠大以便容易與該光纖耦合，并且具有減小的尺寸，使得可以容納于形成于上部極尖層126與下部極尖層124之間的寫(xiě)間隙內(nèi)。圖6B展示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，所述光路128僅僅包括兩個(gè)輸入端128a及一個(gè)輸出端154(即，二合一光路)。這樣，在該實(shí)施例中，所述光路128僅僅具有一個(gè)結(jié)合部，在光束到達(dá)空氣支承面之前該結(jié)合部將光束聚合。在其它實(shí)施例中，來(lái)自若干輸入端的光束在不需要特定結(jié)合部的情況下，可以在空氣支承面或接近于該空氣支承面的位置聚合。這樣，雖然本發(fā)明涉及到復(fù)數(shù)供加熱用光束使用的輸入端，但本發(fā)明并不限制輸入端的數(shù)量，只要來(lái)自輸入端的光束在空氣支承面或接近于該空氣支承面處可以聚合，以便以能夠?qū)崿F(xiàn)熱輔助寫(xiě)操作的方式傳遞到磁盤(pán)。本發(fā)明達(dá)到的一個(gè)重大有益效果是所述光路的配置使得滑塊(及其磁頭)的厚度最小化。本發(fā)明的另一個(gè)重大有益效果是該光路的配置使得光路穿過(guò)或圍繞通過(guò)所述上部極尖層126的背面結(jié)合部(back connection)140(參考圖5)，并從空氣支承面向磁盤(pán)112發(fā)射相干波(coherent wave)。
圖7展示了該實(shí)施例的滑塊114及讀寫(xiě)元件162從空氣支承面觀察的視圖。如圖所示，該光波導(dǎo)128具有矩形截面。該光波導(dǎo)128用于把來(lái)自輸入端128a的光束134聚合，以便在磁盤(pán)112上形成邊緣銳利的加熱點(diǎn)。雖然所述光波導(dǎo)128的形狀及截面最好為圖3-7所示的形狀，但也可以為其它形狀及截面(比如環(huán)形、方形或窄長(zhǎng)形等)。
參考圖5A、圖7，所述光波導(dǎo)芯由側(cè)邊156、158構(gòu)成。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該兩個(gè)側(cè)邊156、158為平面裝并互相平行。在空氣支承面138處或接近該空氣支承面138處，所述光波導(dǎo)芯的厚度(″TABS″)最好與波導(dǎo)覆蓋層148的厚度相同，使得寫(xiě)間隙具有均勻的厚度。最優(yōu)地，該厚度TABS大約位于0.02微米-1微米之間。
參考圖3-4、圖7，所述上部極尖層126可以由與低屏蔽層116、下部極尖層124的材料類(lèi)似或相同的導(dǎo)電性及導(dǎo)磁性材料制造而成。該上部極尖層126的厚度可與低屏蔽層116的厚度相同(或者不同)。該上部極尖層126沿喉部高度區(qū)域局部地覆蓋所述光波導(dǎo)芯及光波導(dǎo)覆蓋層。該上部極尖層126包括極尖末端區(qū)域146及軛部區(qū)域(yoke region)144。該極尖末端區(qū)域146將其在空氣支承面的寬度定義為所述磁頭的寫(xiě)操作寬度(writing width)。該軛部區(qū)域144用于連接所述下部極尖層124及上部極尖層126的極尖末端區(qū)域146。在該實(shí)施例中，所述波導(dǎo)芯在空氣支承面的寬度(OW)寬于所述上部極尖層126的極尖末端區(qū)域146在空氣支承面的寬度(最好是稍微寬一點(diǎn))。
運(yùn)行時(shí)，在光波導(dǎo)128的波導(dǎo)芯內(nèi)傳播的激光束134加熱所述磁盤(pán)112的磁軌上的一個(gè)區(qū)域。所述磁軌在光波導(dǎo)128下方具有一定寬度，該加熱明顯地降低了磁盤(pán)112的矯頑力。來(lái)自讀/寫(xiě)頭162的磁場(chǎng)在介質(zhì)上接近寫(xiě)間隙的位置具有足夠的強(qiáng)度，使磁軌的區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)比特被重新定向，該磁軌的區(qū)域經(jīng)激光加熱而具有減小的矯頑力，從而使得寫(xiě)元件在磁盤(pán)112的磁軌內(nèi)實(shí)現(xiàn)寫(xiě)數(shù)據(jù)操作。磁軌上只有位于寫(xiě)間隙下(光波導(dǎo)芯部154)的區(qū)域可以被重寫(xiě)，因?yàn)閬?lái)自寫(xiě)間隙的磁場(chǎng)僅僅施加到寫(xiě)間隙下方的區(qū)域。
將所述光波導(dǎo)芯的光波導(dǎo)芯部154置于寫(xiě)間隙內(nèi)，同時(shí)結(jié)合光波導(dǎo)芯的延伸部(extensions)152，及將圖5A所示的光波結(jié)合點(diǎn)(wave combination spot)128b設(shè)置在交疊區(qū)域之外，構(gòu)成了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的重要方面。這種設(shè)計(jì)允許磁性及熱性梯度(magnetic and thermal gradients)互相同時(shí)作用以便將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到磁軌。即，當(dāng)磁盤(pán)112以相對(duì)于讀/寫(xiě)頭的方向運(yùn)行時(shí)，由于激光束在光波導(dǎo)芯中傳播而導(dǎo)致磁盤(pán)的磁軌上產(chǎn)生熱量，該熱量充足導(dǎo)致寫(xiě)操作時(shí)磁盤(pán)的矯頑力減小，并且在施加磁場(chǎng)前該熱量不會(huì)散發(fā)。
如上文所討論，所述光波導(dǎo)芯最好具有復(fù)數(shù)光集合器或光集合點(diǎn)128b，例如圖5A所示的光集合點(diǎn)128b，其將來(lái)自光波導(dǎo)芯部152的光束匯聚到該光波導(dǎo)芯的輸出端154。這樣，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)致光束在從光路128的輸入端128a傳播到空氣支承面的過(guò)程中被匯集。因此，根據(jù)本發(fā)明，波導(dǎo)可以穿過(guò)所述上部極尖層126的背面結(jié)合部140，并從空氣支承面向磁盤(pán)112發(fā)射相干波。這樣，本發(fā)明避免了光束的散射并將波導(dǎo)芯內(nèi)的光束聚焦到一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)象磁盤(pán)112的寫(xiě)操作比特位(writing bit)那樣小。
圖8展示了具有本發(fā)明薄膜磁頭110的范例性磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元。該磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元包括殼體108、磁盤(pán)101、主軸馬達(dá)102及具有磁頭折片組合3的音圈馬達(dá)107。該磁頭折片組合3上具有根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)建的熱輔助讀/寫(xiě)磁頭110。由于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)、工作及裝配流程為該領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟悉，這里省略關(guān)于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的進(jìn)一步詳細(xì)的描述，使本發(fā)明更加清晰。
以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
權(quán)利要求
1.一種與磁性存儲(chǔ)介質(zhì)同時(shí)使用的磁性讀/寫(xiě)頭，包括含有上部極尖(upper pole)與下部極尖(lower pole)的寫(xiě)入部(writesection)，所述上部極尖與下部極尖之間形成寫(xiě)間隙(write gap)；及位于所述寫(xiě)間隙內(nèi)的光波導(dǎo)，其包括復(fù)數(shù)輸入部及單一輸出部，所述輸入部被光學(xué)耦合到一個(gè)光束源(light beam source)，從而使得復(fù)數(shù)光束進(jìn)入相應(yīng)的復(fù)數(shù)輸入部?jī)?nèi)；其中，該單一輸出部輸出一束光束，該光束提供將數(shù)據(jù)寫(xiě)入所述磁性存儲(chǔ)介質(zhì)的熱輔助。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述復(fù)數(shù)輸入部位于所述磁性讀/寫(xiě)頭的與其空氣支承面(ABS)相對(duì)的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述光波導(dǎo)包括復(fù)數(shù)結(jié)合部(combination section)，所述復(fù)數(shù)光束在所述結(jié)合部匯合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述光波導(dǎo)具有光波導(dǎo)芯，所述光波導(dǎo)芯在單一輸出部處的寬度大于所述上部極尖在所述讀/寫(xiě)頭的空氣支承面的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述光束為相干波(coherent wave)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于進(jìn)一步包括磁性讀取部(magnetic read section)，該磁性讀取部具有用于從所述磁性存儲(chǔ)介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的磁阻元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述上部極尖的一邊緣與所述磁性讀取部的磁阻元件的一邊緣相對(duì)齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述光波導(dǎo)的輸入部通過(guò)光纖被耦合到所述光束源。
9.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，包括具有磁性讀/寫(xiě)頭的磁頭折片組合；與該磁頭折片組合連接的驅(qū)動(dòng)臂；磁盤(pán)；及驅(qū)動(dòng)該磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的主軸馬達(dá)；其中，該磁性讀/寫(xiě)頭包括含有上部極尖與下部極尖的寫(xiě)入部，所述上部極尖與下部極尖之間形成寫(xiě)間隙；及位于所述寫(xiě)間隙內(nèi)的光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)包括復(fù)數(shù)輸入部及單一輸出部，所述輸入部被光耦合到所述光束源，使得復(fù)數(shù)光束進(jìn)入相應(yīng)的復(fù)數(shù)輸入部?jī)?nèi)；其中，該單一輸出部輸出光束，該光束提供將數(shù)據(jù)寫(xiě)入所述磁盤(pán)的熱輔助。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述復(fù)數(shù)輸入部位于所述磁性讀/寫(xiě)頭與其空氣支承面相對(duì)的表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述光波導(dǎo)包括復(fù)數(shù)結(jié)合部，所述復(fù)數(shù)光束在這些結(jié)合部匯集。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述光波導(dǎo)具有光波導(dǎo)芯，該光波導(dǎo)芯在單一輸出部的寬度大于所述上部極尖在所述讀/寫(xiě)頭的空氣支承面的寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述光束為相干波。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于進(jìn)一步包括磁性讀取部，該磁性讀取部具有用于讀取所述磁盤(pán)的數(shù)據(jù)的磁阻元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述上部極尖的一邊緣與所述磁性讀取部的磁阻元件的一邊緣對(duì)齊。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述光波導(dǎo)的輸入部通過(guò)光纖被耦合到所述光束源。
17.一種與磁性存儲(chǔ)介質(zhì)同時(shí)使用的磁性讀/寫(xiě)頭，包括含有上部極尖與下部極尖的寫(xiě)入部，所述上部極尖與下部極尖之間形成寫(xiě)間隙；及位于所述寫(xiě)間隙內(nèi)的光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)被光耦合到一個(gè)光束源，其中該光波導(dǎo)在所述磁性讀/寫(xiě)頭的空氣支承面輸出光束，該光束提供將數(shù)據(jù)寫(xiě)入所述磁性存儲(chǔ)介質(zhì)的熱輔助；其中所述光波導(dǎo)具有光波導(dǎo)芯，該光波導(dǎo)芯在空氣支承面的寬度大于所述上部極尖在所述讀/寫(xiě)頭的空氣支承面的寬度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于進(jìn)一步包括磁性讀取部，該磁性讀取部具有從所述磁性存儲(chǔ)介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)的磁阻元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述上部極尖的一邊緣與所述磁性讀取部的磁阻元件的一邊緣對(duì)齊。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述光束為相干波。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述光波導(dǎo)包括復(fù)數(shù)輸入部及單一輸出部，所述輸入部被光耦合到所述光束源，使得復(fù)數(shù)光束進(jìn)入相應(yīng)的復(fù)數(shù)輸入部?jī)?nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述復(fù)數(shù)輸入部位于所述磁性讀/寫(xiě)頭與其空氣支承面相對(duì)的位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的磁性讀/寫(xiě)頭，其特征在于所述光波導(dǎo)的輸入部通過(guò)光纖耦合到所述光束源。
24.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，包括具有讀/寫(xiě)頭的磁頭折片組合；與該磁頭折片組合相連接的驅(qū)動(dòng)臂；磁盤(pán)；及驅(qū)動(dòng)該磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的主軸馬達(dá)；其中，該讀/寫(xiě)頭包括包含上部極尖與下部極尖的寫(xiě)入部，所述上部極尖與下部極尖之間形成寫(xiě)間隙；及位于所述寫(xiě)間隙內(nèi)的光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)被光耦合到一個(gè)光束源，其中該光波導(dǎo)在所述磁性讀/寫(xiě)頭的空氣支承面輸出光束，該光束提供將數(shù)據(jù)寫(xiě)入所述磁盤(pán)的熱輔助；其中所述光波導(dǎo)具有光波導(dǎo)芯，該光波導(dǎo)芯在所述讀/寫(xiě)頭的空氣支承面處的寬度大于所述上部極尖在該空氣支承面的寬度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)磁性讀取部，該磁性讀取部具有可從所述磁盤(pán)讀取數(shù)據(jù)的磁阻元件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述上部極尖的一個(gè)邊緣與所述磁性讀取部的磁阻元件的一個(gè)邊緣相對(duì)齊。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述光束為相干波(coherent wave)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述光波導(dǎo)包括復(fù)數(shù)輸入部及單一輸出部，所述輸入部被光耦合到光束源，從而使得復(fù)數(shù)光束進(jìn)入相應(yīng)的復(fù)數(shù)輸入部?jī)?nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述復(fù)數(shù)輸入部位于所述讀/寫(xiě)頭的與其空氣支承面相對(duì)的位置。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述光波導(dǎo)的輸入部通過(guò)光纖耦合到所述光束源。
全文摘要
一種用于磁性存儲(chǔ)系統(tǒng)的磁性讀/寫(xiě)頭，用于在激光加熱的輔助下將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到磁性存儲(chǔ)介質(zhì)。該讀/寫(xiě)頭允許從磁性存儲(chǔ)介質(zhì)磁性讀出數(shù)據(jù)，并提供將數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁性存儲(chǔ)介質(zhì)的熱輔助。寫(xiě)間隙內(nèi)設(shè)有以光路形式存在的波導(dǎo)，該光路具有復(fù)數(shù)輸入部及位于空氣支承面的單一輸出部，以便將在寫(xiě)操作過(guò)程中用于加熱存儲(chǔ)介質(zhì)的激光進(jìn)行聚集。該熱輔助磁性寫(xiě)操作提高了被記錄數(shù)據(jù)的熱穩(wěn)定性及在較大溫度范圍內(nèi)的可用性。
文檔編號(hào)G11B5/39GK1877699SQ200510137879
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者劉正義, 張毓捷, 上釜健宏 申請(qǐng)人:新科實(shí)業(yè)有限公司