专利名称：热辅助磁记录头的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够实现高密度记录的热辅助磁记录头，特别地，涉及能够以整体(monolithic body)制造并实现增强的近场效应的热辅助磁记录(HAMR)头。
背景技术：
在磁记录领域已经进行了很多研究以增加磁记录密度。在纵向磁记录的情况下，实现了100Gbit/in2的记录密度，在垂直磁记录的情况下，超过100Gbit/in2的记录密度是可行的。然而，由于在磁记录技术中存在超顺磁效应导致的热不稳定性，所以记录密度的增大受到限制。
记录介质的热稳定性由磁各向异性能与热能之间的比率决定。为了增大磁各向异性能，磁记录介质必须由具有高矫顽力的材料形成。当该材料用于磁记录时，应当使用与矫顽力同样高的强度的磁场。然而，由于记录头尖部的磁场在预定水平饱和，磁记录头中产生的磁场的强度收到限制，因此导致记录失败。
为了解决上述问题，研究了HAMR。HAMR通过加热记录介质的局部部分到居里温度之上并暂时降低该局部部分的矫顽力来记录数据。即，为了进行记录操作，所需磁场的强度可以降低。
这时，由于数据记录区域加热到居里温度之上，记录密度由加热部分的宽度而不是由产生间隙中磁场的极的尺寸决定。例如，当选择光作为热辅助介质时，数据记录密度由到达记录介质的光的斑点(spot)尺寸决定。因此，需要对能够减小光的斑点尺寸并增加光的强度的光学单元进行研究。
图1是常规HAMR头的示例的透视图。参照图1，HAMR头22包括磁记录单元、用于加热记录介质16的光源52、以及用于将来自光源52的光传输到记录介质16的光传输模块。
磁记录单元包括作为磁场源的线圈33、用来产生用于记录的磁场的记录极30、以及磁连接到记录极30从而形成磁路H的返回轭32。记录极30包括第一和第二层46和48。
光传输模块包括用于引导从光源52发射的光的波导50和将光源52连接到波导50的光纤54。光能58通过波导50的热排放(heat discharge)表面传输到磁记录介质16，由此加热磁记录介质16的局部部分。
磁记录介质16沿着箭头A所示的方向相对于HAMR头22移动。因此，被加热的局部部分通过磁记录介质16的相对移动关于记录极30定位。结果，记录极30在其矫顽力通过加热被降低的局部部分上有效地记录数据。另外，记录完成之后，被加热的局部部分冷却从而具有固有的高矫顽力，由此保持热稳定的记录位。
同时，为了使用HAMR头以高密度记录，光斑的尺寸必须足够小同时记录介质必须被充分加热。然而，常规HAMR头的结构设计得没有提供场增强效果并且波导必须与磁头独立地制造并与其精确对准。
发明内容
本发明提供一种HAMR头，其通过实现较小的光斑尺寸能够进行高密度记录并利用常规磁记录头工艺整体地制造。
根据本发明的一个方面，提供一种热辅助磁记录头，其安装在具有ABS(气垫面)的滑块的末端用于在记录介质上记录数据，该热辅助磁记录头包括形成用于记录数据的磁场的磁路形成单元；发射用于加热记录介质的局部区域的光的光源；波导，位于磁路形成单元的侧部从而传输所述光源发射的光；光路变换单元，改变波导传输的光的方向到记录介质的该局部区域；及纳米开口，配置来通过转换经光路变换单元传输的光的能量分布来产生增强的近场效应。
通过参照附图详细描述其示例性实施例，本发明的上述和其它特征及优点将变得更明显，附图中图1是常规HAMR头的示例的透视图；图2是根据本发明一实施例的HAMR头的示意性透视图；图3是图2所示的HAMR头的剖视图；图4是根据本发明一实施例在图2的HAMR头中使用的光路变换单元的示例的视图；图5是根据本发明另一实施例的图4的光路变换单元的修改示例的视图；图6A至6C是根据本发明一实施例在图2的HAMR头中使用的纳米开口的示例的视图；图7是根据本发明另一实施例的HAMR头的剖视图；图8是根据本发明另一实施例的HAMR头的剖透视图。
具体实施例方式
下面将参照附图更充分地描述本发明，附图中示出本发明的示例性实施例。
图2和3分别是根据本发明一实施例的HAMR头100的示意性透视图和剖视图。参照附图，HAMR头100包括用于产生记录磁场的磁路形成单元120、用于发光加热记录介质的记录区域的光源140、用于传输光源140发出的光的波导152、以及用于通过转换从波导152传输的光的能量分布而产生增强的近场效应的纳米开口(nano-aperture)154。
HAMR头100具有与滑块(未示出)的气垫面(ABS)对应的端部。即，包括线a-a′的x-y平面是ABS。当具有面对ABS的记录表面的记录介质(未示出)高速旋转时，HAMR头100与滑块一起通过气垫系统(air bearingsystem)被举起，由此维持相对于记录介质的预定飞行高度。
磁路形成单元120包括作为磁场源的线圈122、用作形成在线圈122周围的磁场的磁路的返回轭124、以及与返回轭124的一端间隔开并连接到返回轭124的另一端从而与返回轭124一起形成磁路的主极126。
返回轭与记录介质相对的表面位于ABS上并且主极126与记录介质相对的表面也位于ABS上。
空气间隙130形成在主极126与返回轭124的第一端之间。因此，主极126中的磁场向外泄漏。记录介质通过泄漏磁通被磁化从而进行记录。
子轭128形成在主极126的侧表面上。主极126和子轭128分别具有面向记录介质的第一和第二端部126a和128a。这里，主极126和子轭128布置得使第一和第二端部126a和128a成阶梯状。
子轭128与ABS间隔开并允许记录磁场有效地集中在主极126的第一端部126a上，由此增加间隙130附近泄漏磁通的强度。由于集中效应受到形成磁路的材料的饱和磁化值的限制，所以主极126可以由饱和磁化值比子轭大的材料形成。
由于主极126和子轭128布置得使第一和第二端部126a和128a成阶梯状，所以至少部分波导152位于该第一和第二端部126a和128a之间的空间中。
波导152具有面向其上进行记录的记录介质的预定区域的端部且纳米开口154位于波导152的端部上。纳米开口154是被金属膜围绕的精细开口。
光源140发射的光可以毗邻耦合(butt-couple)到波导152。供选地，光源140发射的光可以通过棱镜耦合器、光栅耦合器等耦合到波导152。
由于波导152沿平行于ABS的方向传输光，因此，为了允许所传送的光经纳米开口到达记录介质，从波导152传送的光的光路必须在波导152中朝向纳米开口154改变。为此，光路变换单元设置在波导152和纳米开口154之间。
图4是图2和3所示的波导152和光路变换单元的视图。参照图4，波导152具有面向纳米开口154的聚焦表面(focusing surface)。用于将沿波导152行进的光聚焦到纳米开口154上的光栅图案(grating pattern)153形成在波导152的聚焦表面上。即，沿波导152行进的光被衍射从而聚焦在纳米开口154上。为了增强该效果，光栅图案153的间距可以朝向中心部分减小。
图5是根据本发明另一实施例的图4的光路变换单元的修改示例的视图。参照图5，反射镜(mirror)155位于波导152的端部从而允许沿波导152行进的光被引向纳米开口154。从波导152传送的光从反射镜155朝向纳米开口154反射。反射镜155的反射表面可具有抛物面的表面形状从而转换光的光路并将光聚焦在纳米开口上。
再次参照图4和5，波导152包括第一包层(clad layer)156、第二包层158、以及第一和第二包层156和158之间的芯层(core layer)160。因为波导152利用全反射传送光，所以第一和第二包层156和158必须由折射率比芯部分160的材料的折射率大的材料形成。
波导152可以形成为阶梯折射率类型，其中折射率在芯层160中是均匀的且在芯层160与第一/第二包层156/158之间的边界处突变。
供选地，波导152可以以分级折射率类型形成，其中折射率在芯层160的中心部分处最大，并且随着接近第一和第二包层156和158而逐渐减小到与第一和第二包层的折射率相同。
图6A至6C是图2的HAMR头中使用的纳米开口的示例的视图。例子以ABS截面示出。即，图6A示出蝴蝶结(bow-tie)型纳米开口171，图6B示出C型纳米开口172，图6C示出X型纳米开口173。图中，附图标记L表示入射在纳米开口171、172和173上的光的直径。在纳米开口171、172和173的每个中，通过电偶极子的振动在具有较窄宽度的中心部分处电场E被增强，由此将宽的光能集中在局部部分上。因此，可以传送具有局部增强的光能的光。
图7是根据本发明另一实施例的HAMR头200的剖视图。HAMR头200与HAMR头100相比，主极226和子轭228的位置被彼此交换。
波导252和纳米开口254布置在主极226和与ABS间隔开的子轭228之间定义的空间中。用于允许光路朝向纳米开口254转换的光路变换单元设置在波导252与纳米开口254之间。光路变换单元可由图4所示的光栅图案或图5所示的反射镜形成。
图8是根据本发明另一实施例的HAMR头300的示意性透视图。参照图8，HAMR头300包括记录头单元310和复制(reproduction)头单元330。复制头单元330包括第一屏蔽层332、第二屏蔽层334和设置在第一和第二屏蔽层332和334之间的复制传感器333。第一屏蔽层332、第二屏蔽层334和复制传感器333的与记录介质相对的表面位于ABS平面上。
由于记录头单元310的其余结构与HAMR头100和200的相同，这里将省略其详细描述。
波导352可由聚合物形成。在该情况中，波导352可通过约小于150℃的低温工艺制造，该温度之下复制传感器333的磁属性不受影响。因此，HAMR头300能够在用于制造常规磁头的批工艺(batch process)中与波导352以整体形成。
根据本发明的HAMR头具有下列优点1.由于子轭与主极之间的空间用作波导，其结构更紧凑。
2.当波导由聚合物形成时，较低温度的工艺不影响复制传感器。因此，HAMR头能够通过用于制造常规磁头的批工艺整体地形成。
3.由于用于记录数据的磁场产生单元与用于加热记录介质的光能发射单元之间的距离被最小化，不可能在加热的记录介质冷却后进行记录，由此更稳定地进行记录。
尽管已经参照其示例性实施例特别显示和描述了本发明，但本领域普通技术人员将理解，在不偏离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可进行形式和细节上的各种变化。
权利要求
1.一种热辅助磁记录头，安装在具有ABS(气垫面)的滑块的末端用于在记录介质上记录数据，该热辅助磁记录头包括磁路形成单元，形成用于记录该数据的磁场；光源，发射光用于加热该记录介质的局部区域；波导，位于该磁路形成单元的侧部从而传输从该光源发射的光；光路变换单元，将从该波导传输的光的方向改变到该记录介质的该局部区域；及纳米开口，配置来通过转换经该光路变换单元传输的光的能量分布来产生增强的近场效应。
2.如权利要求1所述的热辅助磁记录头，其中该光路变换单元是倾斜的且形成在该波导与该纳米开口相对的端上的反射镜。
3.如权利要求1所述的热辅助磁记录头，其中该光路变换单元是形成在该波导的与该纳米开口相对的表面上的光栅图案。
4.如权利要求3所述的热辅助磁记录头，其中该光栅图案的间距朝向中心部分减小。
5.如权利要求1所述的热辅助磁记录头，其中该磁场形成单元包括线圈，用作磁场源；主极，具有面向该记录介质并位于该气垫面的平面上的第一端部；子轭，设置在该主极的侧表面上并具有面向该记录介质的第二端部，该第一和第二端部呈阶梯状从而将磁场聚集在该第一端部上；以及返回轭，与该主极一起形成该磁场的该磁路并具有与该主极间隔开的第一端部和连接到该主极的第二端部。
6.如权利要求5所述的热辅助磁记录头，其中至少部分该波导以及该光路变换单元和该纳米开口布置在定义于该第一和第二端部之间的空间中。
7.如权利要求5所述的热辅助磁记录头，其中该主极的饱和磁化值比该子轭的饱和磁化值大。
8.如权利要求1所述的热辅助磁记录头，其中该波导包括第一包层；第二包层；及芯层，设置在该第一和第二包层之间并具有比该第一和第二包层的折射率大的折射率。
9.如权利要求8所述的热辅助磁记录头，其中该波导是分级折射率型波导，具有在中心部分最大并朝向该第一和第二包层逐渐减小的折射率。
10.如权利要求1所述的热辅助磁记录头，还包括第一屏蔽件；第二屏蔽件，与该第一屏蔽件间隔开；及复制部件，设置在该第一和第二屏蔽件之间，其中该第一屏蔽件、该第二屏蔽件和该复制部件与该记录介质相对的表面位于该气垫面平面上。
11.如权利要求10所述的热辅助磁记录头，其中该波导由聚合物形成。
12.如权利要求1所述的热辅助磁记录头，其中该光源毗邻耦合到该波导。
13.如权利要求1所述的热辅助磁记录头，还包括用于将该光源耦合到该波导的棱镜耦合器。
全文摘要
本发明提供一种热辅助磁记录头，其安装在具有ABS(气垫面)的滑块的末端用于在记录介质上记录数据。该热辅助磁记录头包括形成用于记录数据的磁场的磁路形成单元；用于发射光加热记录介质的局部区域的光源；波导，位于磁路形成单元的侧部从而传输光源发射的光；光路变换单元，改变波导传输的光的方向到记录介质的该局部区域；及纳米开口，用于通过转换经光路变换单元传输的光的能量分布来产生增强的近场效应。
文档编号G11B5/127GK1996471SQ200610121478
公开日2007年7月11日 申请日期2006年8月24日 优先权日2006年1月4日
发明者徐成东, 任暎勋, 金海成 申请人:三星电子株式会社