CN102314885A - 能够对用于热辅助的光进行监测的磁性记录头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热辅助磁性记录头，其中，包括光学系统的滑块与光源单元联接。光源单元包括：单元基板，包括与滑块联接的联接表面以及与联接表面相邻的源安装表面；光源，设置在源安装表面中，发射用于热辅助的光；以及光电检测器部件，形成在单元基板内部，光电检测器部件的光接收部分位于单元基板的源安装表面侧，并且被配制为接收从背面光发射中心发射的光。光源单元包括使得对来自光源的光输出实现恒定监测的光电检测器部件。因此，可以实现对光输出的反馈调节。此外，由于背面光发射中心和光接收部分可以彼此充分靠近，所以可以以更高的精度来监测光输出。

Description

能够对用于热辅助的光进行监测的磁性记录头
技术领域
本发明涉及热辅助磁性记录头，其中通过将光源单元与滑块相联接来构造所述热辅助磁性记录头，所述光源单元包括用于发射供热辅助磁性记录头使用的光的光源。本发明还涉及一种包括所述热辅助磁性记录头的头支架组件(HGA，head gimbal assembly)以及一种包括HGA的磁性记录装置。
背景技术
随着近年来对互联网的大量使用，在诸如服务器和信息处理终端之类的计算机上存储了远远高于以往的大量数据。预计这还会加速进一步增长。在这些环境下，越来越需要作为海量存储器的诸如磁盘装置之类的磁性记录装置，并且还越来越需要磁性记录装置的更高记录密度。
在磁性记录技术中，需要磁头在磁性记录介质上写入较小的记录比特，以实现较高的记录密度。为了稳定地形成较小的记录比特，在商业上实行垂直磁性记录技术，在垂直磁性记录技术中，与介质表面垂直的磁化分量用作记录比特。此外，正在积极开发热辅助磁性记录技术，所述热辅助磁性记录技术使得可以使用具有更高的磁化热稳定性的磁性记录介质。
在热辅助磁性记录技术中，使用具有较大能量Ku的磁性材料形成的磁性记录介质，以使磁化稳定，然后通过对介质的用于写入数据的部分进行加热，来减小该部分的各项异性磁场，然后通过向加热部分施加写入场来执行写入。实际上，通常使用一种方法，在该方法中，利用诸如近场光(NF光)之类的光来照射磁性记录介质，从而将磁性记录介质加热。在这种情况下，非常重要的是：在头的内部应当将具有足够高的光输出的光源布置在哪里以及如何布置所述光源，以在磁性记录介质上的期望位置稳定地提供具有足够高的强度的光。
关于光源的设置，例如，美国专利No.7,538,978B2公开了一种配置，在这种配置下，包括激光二极管的激光单元安装在滑块的背面；美国专利公开No.2008/0056073A1公开了一种配置，在这种配置下具有单片集成反射镜的激光二极管元件的结构安装在滑块的背面。此外，美国专利公开No.2005/0213436A1公开了一种滑块与半导体激光器形成在一起的结构；Robert E.Rottmayer等人的“Heat-Assisted Magnetic Recording”IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，Vol.42，No.10，p.2417-2421(2006)公开了一种配置，在这种配置下，利用设置在驱动装置内的激光单元所产生的光，来照射衍射光栅。
此外，本发明人提出了一种具有“复合滑块结构”的热辅助磁性记录头，其中通过将具有光源的光源单元与具有写入头元件的滑块的端面(背面)相联接(join)，来构造所述“复合滑块结构”，端面与滑块的对向介质表面(opposed-to-medium surface)相对。例如，在美国专利公开No.2008/043360A1和美国专利公开No.2009/052078A1中公开了“复合滑块结构”。
尽管提出了多种形式的光源安装，然而上述所有激光二极管都是由半导体制成的器件。半导体器件的输出响应于环境温度的变化而变化。具体地，在使用磁盘装置的环境下采用的环境温度在例如-5至60℃的范围内。相应地，从设置在头中的光源输出的光的变化范围应当被估计为非常宽。此外，由于从周围元件和光源自身辐射的热量所引起的光源温度变化也非常大，所以从光源输出的光的变化范围进一步增大。因此，为了在不同温度下稳定地提供具有恒定强度的输出光，所以应当采取措施来实时检测从光源输出的光的变化以及使从光源输出的光保持恒定。
然而，很难将对用于热辅助的光进行监测的系统与传输用于热辅助的光的光学系统一起安装在头的元件集成表面中，因为元件集成表面的面积有限。实际上，飞米(femto)滑块常被用作头滑块基板。飞米滑块的元件集成表面的面积小到230微米(μm)×700μm。在这些情况下，尚未有措施来监测从光源输出的用于热辅助的光。
此外，当磁头在磁性记录介质上移动(fly)时，需要防止设置在磁头中的监测系统提高磁头的空气阻力从而干扰磁头附近的气流。然而，尚未有措施来防止这种空气阻力的增大。
发明内容
在说明本发明之前，将定义说明书中使用的一些术语。根据本发明，在滑块基板的元件安装表面中、或者在磁性记录头的单元基板的源安装表面中形成的分层结构或元件结构中，当从标准层或元件侧观看时，将基板侧定义为“下部”，而相对侧定义为“上部”。此外，根据需要，在示出了根据本发明的头的实施例的一些附图中，指示了“X轴、Y轴和Z轴方向”。本文中，Z轴方向指示上述“上下”方向，+Z侧对应于尾侧(trailing side)，-Z侧对应于首侧(leading side)。Y轴方向指示迹线宽度方向，X轴方向指示高度方向。
根据本发明，提供了一种热辅助磁性记录头，其中，包括光学系统的滑块与光源单元联接，所述光学系统被配置为传播用于热辅助的光，并且设置在滑块基板的元件集成表面中。本文中，所述光源单元包括：
单元基板，包括：联接表面，当光源单元与滑块联接时面对滑块基板；以及源安装表面，与联接表面相邻；
光源，设置在源安装表面中，发射要输入光学系统中的用于热辅助的光；以及
光电检测器部件，形成在单元基板内部，并且被配置为测量来自光源的输出，光电检测器部件的光接收部分位于单元基板的源安装表面侧，并且被配制为接收从光源的在光发射中心的相对侧的背面光发射中心发射的光，所述光发射中心发射用于热辅助的光；
滑块基板的在对向介质表面的相对侧的后表面联接到单元基板的联接表面，使得从光发射中心发射的光进入光学系统。
如上所述，在根据本发明的热辅助磁性记录头中，设置了使得能够对来自光源的光输出实现恒定监测的光电检测器部件。因此，可以实现对光源的光输出的反馈调节，其中所述光源发射用于热辅助的光。此外，可以通过响应于由于环境波动而引起的光输出的变化或者光输出随时间的变化而进行调节，来控制来自光源的光输出，以稳定照射磁性记录介质的、用于热辅助的光的强度。因此，可以适当地并且稳定地加热磁性记录介质的用于写入数据的区域。因此，可以实现良好的热辅助磁性记录。
此外，光电检测器部件形成在单元基板的内部，光接收部分位于单元基板的源安装表面上，使得光接收部分可以接收从光源的背面光发射中心发射的激光。因此，背面光发射中心和光接收部分可以彼此充分靠近，使得可以以更高的效率来监测来自光源的光输出。此外，由于监测系统包含在光源单元中的单元基板的内部，所以光源具有不那么不规则的总体外形。当头在磁记录介质上方移动时，这可以避免热辅助磁性记录头的空气阻力的增大，其中所述空气阻力的增大会显著干扰头周围的气流。
在根据本发明的热辅助磁性记录头中，当从单元基板的联接表面侧观看时，光电检测器部件优选地位于光源的背面。此外，光电检测部件优选地是从单元基板的一部分形成的半导体光电二极管，更优选地，是从单元基板的一部分形成的PIN型光电二极管。本文中，PIN型光电二极管包括p型半导体部分和n型半导体部分，以及设置在p型半导体部分和n型半导体部分之间的本征部分，所述本征部分具有非常低的杂质浓度。提供本征部分加宽了PIN型光电二极管中耗尽层的宽度，从而可以使寄生电容最小化。因此，与PN结二极管相比，PIN型光电二极管可以实现更高的灵敏度和更高的响应速度。此外，在光电检测器部件是从单元基板的一部分形成的半导体光电二极管的情况下，优选地，在单元基板的源安装表面中，设置与光电检测器部件的p型半导体部分电连接的电极，以及与光电检测器部件的n型半导体部分电连接的电极。
此外，在根据本发明的热辅助磁性记录头中，优选地，光源是边缘发射类型的激光二极管，光源的p型电极被接合在单元基板的源安装表面中。在这种情况下，优选地，在单元基板的源安装表面上，设置与光源的p型电极电连接的电极。还优选地在单元基板的联接表面中，设置用于联接到滑块的粘合层。
此外，在根据本发明的热辅助磁性记录头中，优选地，在滑块基板的在对向介质表面的相对侧的后表面上，设置绝缘层，所述绝缘层用于将单元基板与滑块基板电绝缘。还优选地，绝缘层覆盖光学系统的光接收端面，并且针对从光源入射在光学系统中的光起到抗反射装置的作用。
根据本发明，还提供了一种头支架组件(HGA)，包括：悬挂物；以及固定在悬挂物上的上述热辅助磁性记录头，滑块基板的在对向介质表面的相对侧的后表面中的部分与悬挂物接合，所述悬挂物包括孔，所述光源单元相对于悬挂物在滑块的相对侧通过孔而伸出。
在本发明的HGA中，优选地，在悬挂物的表面上设置用于光源单元的光源和光电检测器部件的接线组件，在悬挂物的另一表面上设置用于滑块中的写入头元件的接线组件。
根据本发明，还提供了一种磁性记录装置，包括：至少一个上述头支架组件；至少一个磁性记录介质；以及控制电路，被配制为利用来自光电检测器部件的监测输出来控制光源的光发射操作，以及控制热辅助磁性记录头对所述至少一个磁性记录介质执行的写入操作。
根据本发明，还提供了一种在热辅助磁性记录头中定位光源的方法，其中，光源单元与滑块联接，所述光源单元包括发射用于热辅助的光的光源以及包括源安装表面的单元基板，所述光源安装在所述源安装表面上，所述滑块包括光学系统，所述光学系统被配制为传播用于热辅助的光，并且设置在滑块基板的元件集成表面中，所述方法包括：将光源安装在源安装表面上，使得光电检测器部件的光接收部分位于接收从光发射中心的相对侧的背面光发射中心发射的光的位置，其中所述光电检测器部件形成在单元基板的源安装表面侧并配置用于测量从光源的输出，所述光发射中心发射用于热辅助的光；以及相对于滑块来定位光源单元，使得滑块基板的在对向介质表面的相对侧的后表面面对单元基板的与源安装表面相邻的联接表面，并且从光源的光发射中心发射的光进入光学系统。
根据附图所示的本发明优选实施例的以下详细描述，本发明的其他目的和优点将变得清楚明白。在每一个附图中，与其他附图中的元件相同的元件由相同的附图标记来指示。此外，为了方便阅读，元件内部的尺寸的比值以及元件间的尺寸的比值是任意的。
附图说明
图1示出了根据本发明的热辅助磁性记录头的一个实施例的透视图；
图2示出了图1中沿平面A截取的截面图，示意性地示出了根据本发明的热辅助磁性记录头中滑块的头元件部、光源单元的激光二极管、以及它们附近区域的结构；
图3示意性地示出了波导、表面等离子体激元(plasmon)发生器和主磁极(main magnetic pole)的配置的透视图；
图4a示出了图1中沿平面A截取的截面图，示意性地示出了根据本发明的热辅助磁性记录头的光源单元中的光电二极管部件及其周围环境的配置；
图4b示意性地示出了根据本发明的光源单元的光电二极管部件的另一实施例的截面图；
图5示出了根据本发明设置在光源单元的源安装表面上的电极的设计实施例的示意图；
图6示意性地示出了根据本发明的磁盘装置的一个实施例中的主要部分的结构的透视图；
图7示意性地示出了根据本发明在头支架组件(HGA)的一个实施例中的主要部分的结构的透视图；
图8示意性地示出了根据本发明在HGA的一个实施例中的弯曲部分(flexure)与热辅助磁性记录头之间的连接的透视图；以及
图9示出了图6所示的磁盘装置的记录/再现和光发射控制电路的电路结构的框图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的热辅助磁性记录头的一个实施例的透视图。
如图1所示，通过将光源单元23和滑块22对准并联接，构造了热辅助磁性记录头21，其中，光源单元23包括作为光源的激光二极管40以及作为光电检测部的光电二极管部件55，滑块22包括光学系统31。
滑块22包括：滑块基板220，具有空气支撑表面(ABS，air bearingsurface)2200，被处理为提供合适的移动高度(flying height)；以及头元件部221，包括光学系统31，并且形成于与ABS 2200垂直且相邻的元件集成表面2202上。光源单元23包括：单元基板230，具有联接表面2300；激光二极管40，作为光源设置在与联接表面2300垂直且相邻的源安装表面2302上；以及光电二极管部件55，形成在单元基板230内，并且被配置为测量和监测激光二极管40的光输出。
滑块22和光源单元23彼此接合，使得滑块基板220的背面2201与单元基板230的联接表面2300彼此相对，并且中间夹着焊料层58作为粘合层。
(光源单元)
如图1中也示出，在光源单元23中，激光二极管40可以是边缘发射类型的半导体二极管。激光二极管40具有光发射中心4000以及位于光发射中心4000的相对侧的背面光发射中心4001，从光发射中心4000发射用于热辅助的激光。激光二极管40设置在单元基板230的源安装表面2302中，使得光发射中心4000与光斑尺寸(spot-size)转换器43的光接收表面430相对。
光电二极管55部件是由单元基板230的一部分形成的半导体光电二极管结构，并且包含在单元基板230中。当从单元基板230的联接表面2300侧观看时，光电二极管部件55位于激光二极管40的背面(+X侧)。在本实施例中，光电二极管部件55包括光接收部分550，所述光接收部分550位于单元基板230的源安装表面2302侧并且面对源安装表面2302。光接收部分550被设置在能够接收到从激光二极管40的背面光发射中心4001发射的激光的位置。p电极551电连接至光电二极管部件55的p型半导体部分。激光二极管40与单元基板230接合，其中p电极层40i(图2)靠近背面光发射中心4001下面(使得p电极层40i面对源安装表面2302)，如稍后将详细描述的。相应地，与激光二极管40以相反方向接合的情况相比，背面光发射中心4001更靠近光接收部分550(源安装表面2302)。
利用上述配置，光电二极管部件55可以在其光接收部分550处接收从背面光发射中心4001发射的激光(监测光)。通过使用光电二极管部件55来检测监测光输出，可以实时地监测从激光二极管40的光发射中心4000发射的、用于热辅助的激光输出。由于激光二极管40的背面光发射中心4001与光电二极管部件55的光接收部分550可以彼此充分靠近，所以可以以更高的效率来监测从激光二极管40输出的光。
光电二极管部件55检测来自于与光发射中心4000相对的背面光发射中心4001的激光的背面输出，而不是来自于光发射中心4000的、要被调节的激光的正面输出。然而，边缘发射类型的激光二极管40的背面输出的强度典型地与激光二极管40的正面输出的强度成比例。例如，根据激光二极管40的内部配置的设计，将背面输出的强度比值设置为在2-25％范围内的预定值。相应地，通过检测来自背面光发射中心4001的背面输出，可以监测来自光发射中心4000的正面输出。
通过利用光电二极管部件55来进行监测，使得可以对作为热辅助光源的激光二极管40的正面输出进行反馈调节，如稍后将参考图9来详细描述的。即，来自光电二极管部件55的监测输出可以用于对从激光二极管40发射的用于热辅助的激光输出执行反馈调节。此外，因为可以响应于由于环境影响而引起的光输出的变化，或者光输出随时间的变化，来调节激光二极管40的光输出，以使施加到磁盘10(图6)的、用于热辅助的近场光(NF光)(图3)的强度稳定，所以可以适当地并且稳定地对磁盘10上要写入数据的的区域进行加热。
参考图1，在光源单元23的源安装表面2302中设置第一引线电极412和第二引线电极413，第一引线电极412电连接至与光电二极管部件55的p型半导体部分相连的p电极551，第二引线电极413电连接至光电二极管部件55的n型半导体部分。第一引线电极412通过绝缘层56与单元基板230电绝缘，其中，所述绝缘层56由诸如SiO2或Al2O3之类的绝缘材料制成，设置在源安装表面2302上。另一方面，第二引线电极413的一部分通过绝缘层56，并且与单元基板230内部的n型半导体部分电连接。在光源单元23的源安装表面2302上设置的绝缘层56上，还设置要与激光二极管40的p电极层40i(图2)电连接的光源引线电极410。本文中，光源引线电极410包括光源电极部4100和引线部4101。通过焊接或其他方式，将激光二极管40接合到光源电极部4100上。光源端子电极411设置在n电极层40a(图2)上，并且与n电极层40a电连接，所述n电极层40a形成了激光二极管40的上表面。
通过诸如有线接合或焊料球焊接(SBB)之类的方法，将第一和第二引线电极412和413、引线部4101(光源引线电极410)以及光源端子电极411电连接至在头支架组件(HGA)的弯曲部分201(图7)上设置的接线组件的连接焊盘。稍后将参考图5来详细描述这些电极的设计。当然，源安装表面2302上的其他电极设计也是可能的。
参考图1，单元基板230优选地是由诸如Si或GaAs之类的半导体材料制成的，使得单元基板230的一部分可以被处理和形成为半导体光电二极管结构，以在单元基板230内部提供光电二极管部件55。如果单元基板230由这样的半导体材料制成，则在利用焊料层58来联接光源单元23与滑块22时，可以通过用诸如Nd-YAG激光之类的光进行照射，来熔化焊料层58，如稍后将详细描述的。
如图1所示，单元基板230在某种程度上比滑块基板220小。然而，单元基板230在迹线宽度方向(Y轴方向)上的宽度WUN大于激光二极管40在迹线宽度方向(Y轴方向)上的宽度WLA使得甚至在将激光二极管40安装在光源电极部4100上之后，在源安装表面2302中，第一和第二引线电极412和413以及引线部4101外露。此外，单元基板230(在X轴方向上)的厚度TUN充分大于激光二极管40(在X轴方向上)的长度LLA。在将飞米滑块用作滑块基板220的情况下，例如230可以具有(在X轴方向上)450μm的厚度TUN、在迹线宽度方向上500μm的宽度WUN、以及(在Z轴方向上)300μm的长度LUN。
(滑块)
如图1也示出的，在滑块22中，在元件集成表面2202上形成的头元件部221包括：头元件32，由用于从磁盘10(图6)读取数据的磁阻(MR)元件33构成；电磁换能器34，用于向磁盘10写入数据；光斑尺寸转换器43，接收从激光二极管40发射的激光，改变(减小)激光的光斑尺寸，然后将激光引导至波导35；波导35，将具有改变后的光斑尺寸的激光引导至作为对向介质表面的头端面2210或其附近；表面等离子体激元发生器36，通过与传输经过波导35的激光耦合，来产生用于热辅助的NF光；以及外涂层(overcoat layer)38，形成在元件集成表面2202上以覆盖头元件32、光斑尺寸转换器43、波导35和表面等离子体激元发生器36。本文中，光斑尺寸转换器43、波导35和表面等离子体激元发生器36构成了用于在头21(头元件部221)中产生NF光的光学系统31。光斑尺寸转换器43和波导35被外涂层38覆盖，并且在光传输中起到核心(core)作用，而外涂层38的覆盖光斑尺寸转换器43和波导35的部分起到包层(clad)的作用。
MR元件33、电磁换能器34和表面等离子体激元发生器36的一端触及作为对向介质表面的头端面2210。本文中，头端面2210和ABS 2200构成了热辅助磁记录头21的整个对向介质表面。在实际写入和读取操作中，热辅助磁性记录头21在旋转的磁盘10的表面上方以预定的移动高度来悬空(aerodynamically)移动。因此，MR元件33和电磁换能器34的端部以合适的磁性间隔(magnetic spacing)面对磁盘10的磁性记录层的表面。MR元件33通过感测来自于磁性记录层的信号磁场来读取数据，电磁换能器34通过向磁性记录层施加信号磁场来写入数据。在写入数据时，在表面等离子体激元发生器36中，将从光源单元23的激光二极管40产生并传输通过光斑尺寸转换器43和波导35的激光，变为NF光62(图3)。然后，利用NF光62来照射磁性记录层的要写入的部分，从而将该部分加热。因此，该部分的各向异性磁场(矫顽力)减小到使能实现写入操作的值；从而可以通过利用电磁换能器34向各向异性场减小的部分施加写入场，来实现热辅助磁性记录。
还参考图1，光斑尺寸转换器43是一种光学元件，该光学元件在其沿迹线宽度方向(Y轴方向)具有宽度WSC的光接收端面430处接收从激光二极管40发射的激光，在保持单模(single mode)的同时以低损耗将激光转换成具有更小光斑直径的激光，然后将转换后的激光引导至波导35的光接收端面352。本文中，单模是以下模式：在该模式下，在光斑转换器43内传输的激光具有圆形或椭圆形波束截面，截面中的光强度分布是单峰的，特别地，是高斯的。甚至在激光的光斑尺寸由于传输通过光斑尺寸转换器43而被转换成更小的尺寸的情况下，具有单模的激光也可以变成具有预期强度的稳定激光。本实施例中的光斑尺寸转换器43包括下部传输层431和上部传输层432。下部传输层431的在迹线宽度方向(Y轴方向)上的宽度沿着入射通过光接收端面430的激光的传播方向(-X方向)从宽度WSC开始逐渐减小。上部传输层432堆叠在下部传输层431上，与下部传输层431相比，上部传输层432的在迹线宽度方向(Y轴方向)上的宽度沿着激光的传播方向(-X方向)从宽度WSC开始更陡峭地下降。当激光传输通过分层的结构时，入射通过光接收端面430的激光被转换成具有更小光斑尺寸的激光，并达到波导35的光接收端面352。
在光接收端面430处，光斑尺寸转换器43的宽度WSC可以在例如大约1到10μm的范围内。在光接收端面430处的厚度TSC(在Z轴方向上)可以在例如大约1到10μm的范围内。优选地，光接收端面430以预定的锐角倾斜，例如，相对于包括激光二极管40的光发射中心4000在内的端面400，以大约4°(度)的角度倾斜。这样的角度防止光接收端面430所反射的激光返回光发射中心4000。光斑尺寸转换器43由折射率比周围的外涂层38的组成材料的折射率n∝高的材料制成。光斑尺寸转换器43可以由与波导35相同的电介质材料形成，如以下将描述的。在这种情况下，可以以集成的方式形成光斑尺寸转换器43和波导35。
在本实施例中，从接收从光斑尺寸转换器43发射的激光的光接收端面352，向着头端面2210侧的端面350，波导35与元件集成表面2202平行地延伸。本文中，端面350可以是头端面2210的一部分，或者可以从头端面2210开始凹陷预定的距离。波导35的一个侧表面的靠近端面350的一部分面对表面等离子体激元发生器36。这允许入射通过光接收端面352并传播通过波导35的激光(波导光)到达面对表面等离子体激元发生器36的部分，从而与表面等离子体激元模式下的发生器36耦合。
此外，如图1中还示出的，在滑块22的外涂层38的上表面，为磁头元件32提供端子电极对370和端子电极对371。还通过引线接合、SBB等，将端子电极对370和371电连接至在HGA的弯曲部分201(图7)上设置的接线组件的连接焊盘。
滑块基板220可以是例如所谓的飞米滑块，所述飞米滑块具有(在X轴方向上)230μm的厚度TSL、在迹线宽度方向(Y轴方向)上700μm的宽度WSL、以及(在Z轴方向上)850μm的长度LSL。飞米滑块通常用作能够实现高记录密度的薄膜磁头的基板，并且在目前使用的滑块当中是在标准化尺寸方面最小的。滑块基板220可以由诸如AlTiC(Al2O3-TiC)或SiO2之类的陶瓷材料形成的。
(热辅助磁性记录头)
如上所述，热辅助磁性记录头21具有滑块22与光源单元23相联接的结构。因此，滑块22和光源单元23可以被分开制造，然后组合在一起以制造出头21。因此，如果在制造头之前执行对光源单元23的性能评估，并且仅良好的光源单元23用于制造头，则整个头的产率大约与滑块22的产率相同。因此，可以避免由于光源单元23的不良率而在头制造过程中对头21的产率造成的显著不利影响。本文中，激光二极管40与光电二极管部件55之间的位置关系以及激光二极管40和光电二极管部件55的每个操作特性影响光源单元23的性能。因此，通过对制造过程的上游中可能显著影响产率的项目进行检验，并选择光源单元23，可以避免头21的产率的下降。本文中，在单元基板230内制造光电二极管部件55；不需要在单元基板230上独立地安装光电二极管芯片。因此，可以在形成光电二极管部件55的过程中避免机械应力。
此外，由于光源单元23附着到滑块22的与滑块22的ABS 2200相对的后表面2201，所以始终可以将激光二极管40布置在远离ABS 2200的位置。因此，可以避免在操作中对激光二极管40和光电二极管部件55的直接机械影响。此外，由于滑块22的ABS 2200与元件集成表面2202垂直，所以对于传统的薄膜磁头制造工艺而言，滑块22很有吸引力。此外，由于不需要在热辅助磁性记录头21中设置需要极高精度的光学组件(如，光学拾取透镜)或需要特殊结构来实现连接的光学部件(如，光纤)，所以可以减少工时(man-hours)，从而降低成本。
此外，由于监测系统包含在光源单元23中的单元基板230内部，所以与在单元基板230中安装有光电二极管芯片的结构相比，该光源单元23的总体外形更规则。当头21正在磁盘10上方移动时，这可以避免增大热辅助磁性记录头21的空气阻力，其中所述空气阻力的增大会显著干扰头21周围的气流。
图2示出了图1中沿平面A截取的截面图，示意性地示出了热辅助磁性记录头21中滑块22的头元件部221、光源单元23的激光二极管40及其周围部分的结构。
(激光二极管)
根据图2，激光二极管40是边缘发射类型的。通常用于通信、光盘存储或材料分析的InP基、GaAs基或GaN基二极管可以用作激光二极管40。例如，所发射的激光的波长λL可以在大约375nm到1.7μm的范围内。图2所示的激光二极管40具有多层结构，在所述多层结构中，从作为上表面侧的光源端子电极411侧开始，顺序地堆叠了以下层：n电极层40a；n-GaAs基板40b；n-InGaAlP包层(clad layer)40c；第一InGaAlP引导层40d；由多量子阱(InGaP/InGaAlP)等形成的有源层40e；第二InGaAlP引导层40f；p-InGaAlP包层40g；p电极基层40h；以及p电极层40i。此外，在激光二极管40的多层结构的正劈裂表面(front cleaved surface)和背劈裂表面(rear cleaved surface)上，分别形成反射层510和511，所述反射层510和511用于通过全反射来激励振荡。本文中，光发射中心4000处于反射层510上的有源层40e的位置，背面光发射中心4001处于反射层511上的有源层40e的位置。
当然，激光二极管40的结构不限于上述结构。然而，激光二极管40优选地被布置为：p电极层40i位于底部并且与光源引线电极410的光源电极部4100接合。通常，在边缘发射激光二极管中，沿着层堆叠的方向(Z轴方向)，有源层40e(光发射中心4000、背面光发射中心4001)更靠近p电极层40i而非n电极层40a。相应地，通过将p电极层40i布置在底部，背面光发射中心4001与源安装表面2302之间(在Z轴方向上)的距离可以被设置为较小值。因此，光电二极管部件55的光接收部分550的位置可以被容易地设计为：其发射中心在背面光发射中心4001中的激光(监测光)可以充分入射在光接收部分550上，其中光接收部分550几乎与源安装表面2302共面。
因此，通过利用具有光接收部分550的光电二极管部件55来检测监测光输出，可以实时地监测从激光二极管40的光发射中心4000发射的用于热辅助的激光输出。此外，由于使背面光发射中心4001和光接收部分550彼此充分靠近，可以以高效率来监测来自激光二极管40的背面光发射中心4001的输出。此外，通过将激光二极管40设置为以p电极层40i作为底部，p电极层40i更靠近在操作期间产生大多数热量的有源层40e，单元基板230可以更高效地起到光源的热沉(heatsink)的作用。
根据图2，通过经由光源引线电极410和光源端子电极411在激光二极管40的p电极层40i与n电极层40a之间施加预定电压，激光二极管40振荡并从其光发射中心4000和背面光发射中心4001发射激光。设置在磁盘装置内的电源可以用于驱动激光二极管40。实际上，磁盘驱动装置通常具有例如施加大约2至5V电压的电源，其中2至5V电压对于激光振荡来说足够了。甚至在激光二极管40的电功耗量例如接近100mW的情况下，该量也可以被设置在磁盘装置内的电源充分覆盖。激光二极管40可以具有例如大约150至250μm的宽度WLA(图1)。激光二极管40的长度LA对应于大约腔体长度，其中所述腔体长度是反射层510和511之间的距离，例如是300μm。长度LLA优选地是300μm或更大，以获得足够高的输出。此外，激光二极管40的高度TLA例如是大约60至200μm。
还参考图2，通过使用无引线焊料(如，Au-Sn合金)进行焊接，可以将激光二极管40的p电极层40i与单元基板230的光源电极部4100(光源引线电极410)彼此相接合。此外，滑块22和光源单元23可以彼此相接合，使得滑块基板220的后表面2201与单元基板230的联接表面2300彼此相对，并且二者之间夹着焊料层58作为粘合层。本文中，如果单元基板230由诸如Si或GaAs之类的半导体材料制成，则在用焊料层58来联接光源单元23和滑块22时，可以通过用诸如Nd-YAG激光之类的光进行照射，来熔化焊料层58。
实际上，Nd-YAG激光具有1064nm(纳米)的波长，并且通过具有50％或更高透射比的单元基板230，单元基板230由诸如Si(透射比：67％)或GaAs(透射比：66％)之类的半导体材料制成。通过经由光源单元23用Nd-YAG光来照射并熔化焊料层58(其中光源单元23与滑块22之间夹着焊料层58)，这确保了光源单元23与滑块22之间的接合。
焊料层58优选地由利用通过单元基板230的激光来熔化和固化的材料形成。焊料层58优选地由合金制成，所述合金包含从以下元素中选择的元素：Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)、Ge(锗)、Al(铝)和Mg(镁)，这些元素的熔点低于400℃。例如，焊料层58的厚度可以在大约0.05至5.0μm(微米)的范围内。
(光源单元与滑块之间的绝缘装置)
如图2中也示出的，优选地，在滑块基板220的后表面2201和头元件部221的端面2211上，设置绝缘膜57，所述绝缘膜57用于将单元基板230与滑块基板220电绝缘。绝缘膜57确保了单元基板230与滑块基板220之间的电绝缘。本文中，滑块基板22一般接地。另一方面，单元基板230与光电二极管部件55的n型半导体部分当然地处于相同的电位。N型半导体部分(或者与n型半导体部分电连接的第二引线电极413)通常不能以接地的方式使用。因此，滑块基板220与单元基板230之间的绝缘是有必要的。
绝缘膜57可以覆盖头元件部221中的光学系统31(光斑尺寸转换器43)的光接收端面430，优选地还针对从激光二极管40入射在光学系统31中的激光起到抗反射装置的作用。这避免了由于从光接收端面430返回的光而引起的激光二极管40的振荡故障。绝缘膜57例如可以是通过交替地堆叠具有不同折射率的两种电解质膜(如，TaOx和SiOx)而形成的多层，其中基于激光的波长来控制每个膜的厚度。
(头元件部)
如图2所示，头元件部221包括MR元件33、电磁换能器34和光学系统31。
MR元件33形成在基极层380上，基极层380由诸如Al2O3(氧化铝)、SiO2之类的绝缘材料形成，并且堆叠在元件集成表面2202上。MR元件33包括：MR多层332；以及下部屏蔽层330和上部屏蔽层334，所述下部屏蔽层330和上部屏蔽层334由软磁材料形成，并且二者之间夹着MR多层332和绝缘层381。MR多层332是用于利用MR效应来检测信号磁场的磁敏部。MR多层322可以是例如：使用电流在平面内的巨磁阻(CIP-GMR，current-in-plane giant magnetoresistive)效应的CIP-GMR多层；使用电流垂直于平面的巨磁阻(CPP-GMR，current-perpendicular-to-plane giantmagnetoresistive)效应的CPP-GMR多层；或者使用隧道磁阻(TMR)效应的TMR多层。在MR多层332是CPP-GMR多层或者TMR多层的情况下，上部屏蔽层和下部屏蔽层334、330起到电极和磁屏蔽的作用。
电磁换能器34被设计用于垂直磁记录，并且包括上轭(yoke)层340、主磁极3400、写入线圈层343、线圈绝缘层344、下轭层345和下部屏蔽3450。
上轭层340被形成为覆盖线圈绝缘层344，主磁极3400形成在由诸如Al2O3(氧化铝)之类的绝缘材料制成的绝缘层385上。上轭层340和主磁极3400彼此磁连接，并且起到磁路的作用，所述磁路用于向着磁盘10(图6)的磁性记录层(垂直磁化层)聚合和引导磁通量，所述磁通量是由流经写入线圈层343的写入电流来激励的。主磁极3400包括：第一主极部分3400a，触及头端面2210，并且在迹线宽度方向上具有小宽度WP(图3)；第二主极部分3400b，位于第一主极部分3400a上，并且在第一主极部分3400a的背面(+X侧)。第一主极部分3400a在头端面2210上具有例如矩形、方形或梯形形状的端面3400e(图3)。本文中，上述宽度WP是端面3400e的在迹线宽度方向(Y轴方向)上的边缘的长度，并且限定了迹线宽度方向(Y轴方向)上的写入场分布的宽度。宽度WP可以被设置为例如0.05到0.5μm。主磁极3400优选地由软磁材料形成，所述软磁材料的饱和磁通密度高于上轭层340的饱和磁通密度，例如所述软磁材料例如是包含Fe作为主要成分的铁合金，如，FeNi、FeCo、FeCoNi、FeN或FeZrN。第一主极部分3400a的厚度例如在大约0.1到0.8μm的范围内。
写入线圈层343形成在由诸如Al2O3(氧化铝)之类的绝缘材料制成的绝缘层385上，使得在下轭层345与上轭层340之间至少绕一圈，并且写入线圈层343具有以后接触部分(back contact potion)3402作为中心的螺旋结构。写入线圈层343由诸如Cu(铜)之类的导电材料制成。写入线圈层343被线圈绝缘层344覆盖，所述线圈绝缘层344由诸如热固性光致抗蚀剂之类的绝缘材料形成，并且将写入线圈层343与上轭层340电隔离。写入线圈层343在本实施例中具有单层结构；然而，可以具有两层或更多层结构或者螺旋形线圈形状。此外，写入线圈层343的圈数不限于图2所示的个数，而是例如可以在从2到7的范围之内。
后接触部分3402具有沿X轴方向延伸的通孔，波导35和覆盖波导35的绝缘层通过所述通孔。在通孔中，波导35始终与后接触部分3402的内壁相距预定的距离，例如1μm。该距离防止后接触部分3402吸收波导的光。
下轭层345形成在由诸如Al2O3(氧化铝)之类的绝缘材料制成的绝缘层383上，并且起到磁路的作用，所述磁路用于使磁通量从设置在磁盘10的磁性记录层(垂直磁化层)下方的软磁下部层返回。下轭层345由软磁材料形成，下轭层345的厚度例如是大约0.5到5μm。此外，下部屏蔽3450是磁路的一部分，与下轭层345相连并且达到头端面2210。下部屏蔽3450通过表面等离子体激元发生器36与主磁极3400相对，并且用于接收从主磁极3400扩散的磁通量。下部屏蔽3450沿迹线宽度方向上的宽度远远大于主磁极3400的宽度。该下部屏蔽3450使得下部屏蔽3450的端部与第一主极部分3400a之间的磁场梯度变得更陡。因此，信号输出的抖动(jitter)变得更小，从而可以减小读取操作期间的错误率(error rate)。下部屏蔽3450优选地由具有高饱和磁通密度的材料形成，如，NiFe(坡莫合金)或铁合金，如形成主磁极3400的材料一样。
还参考图2，光学系统31包括光斑尺寸转换器43、波导35和表面等离子体激元发生器36。
激光53a从光接收端面352进入波导35并传输通过波导35，其中光斑尺寸转换器43改变(缩小)所述激光53a的光斑尺寸。波导35通过设置在后接触部分3402中的通孔，从光接收端面352向头端面2210侧的端面350延伸，并且沿X轴方向延伸。此外，表面等离子体激元发生器36是将传输通过波导35的激光(波导光)变换成NF光的近场光发生器(NFL发生器)。波导35在头端面2210侧的一部分和表面等离子体激元发生器36设置在下部屏蔽3450(下轭层345)与主磁极3400(上轭层340)之间。此外，在头端面2210侧的波导35的上表面(侧表面)的一部分以预定的距离与表面等离子体激元发生器36的下表面(包括传输边缘360(图3))的一部分相对。夹在这些部分之间的部分构成了缓冲部分50，所述缓冲部分50的折射率比波导35的折射率低。缓冲部分50用于将传播通过波导35的激光(波导光)与表面等离子体激元模式下的表面等离子体激元发生器36相耦合。稍后将参考图3给出对波导35、缓冲部分50和表面等离子体激元发生器36的详细说明。
此外，还如图2所示的，元件间屏蔽层39优选地设置在MR元件33与电磁换能器34(下轭层345)之间，被绝缘层382和383夹着。元件间屏蔽层39用于针对电磁换能器34产生的磁场来屏蔽MR元件33，并且可以由软磁材料形成。本文中，上述绝缘层381、382、383、384、385和386构成了外涂层38。
图3示意性地示出了波导35、表面等离子体激元发生器36和主磁极3400的配置的透视图。在图中，头端面2210位于左侧，头端面2210包括向着磁性记录介质发射写入场和NF光的位置。
如图3所示，配置包括：波导35，用于向350传输用于产生NF光的激光(波导光)53b；以及表面等离子体激元发生器36，具有传输边缘360作为用于传输由激光(波导光)53b激励的表面等离子体激元的边缘。表面等离子体激元发生器36还包括近场光产生(NFL产生)端面36a，所述近场光产生(NFL产生)端面36a到达头端面2210并且是所激励的表面等离子体激元的目的地。传输边缘360向NFL产生端面36a延伸。此外，缓冲部分50是夹在波导35的侧表面354的一部分与包括表面等离子体激元发生器36的传输边缘360在内的下表面362的一部分之间的部分。即，传输边缘360被缓冲部分50覆盖。缓冲部分50用于将波导光53b与表面等离子体激元模式下的表面等离子体激元发生器36相耦合。此外，传输边缘360用于向NFL产生端面36a传输由波导光53b激励的表面等离子体激元。本文中，波导35的侧表面被定义为：在围绕波导35的端面中，除了头端面2210侧的端面350以外的端面以及相对侧的光接收端面352以外的其它端面。这些侧表面起到以下表面的作用：在所述表面上，传输波导光53b可以在与核心(core)相对应的波导35中被全反射。在本实施例中，波导35的侧表面354(其部分与缓冲部分50表面接触)是波导35的上表面。缓冲部分50可以是外涂层38(图2)的一部分，或者可以用作除了外涂层38以外的新的层。
具体地，前进到缓冲部分50附近的波导光53b涉及包括具有折射率nWG的波导35、具有折射率nBF的缓冲部分50以及由金属制成的表面等离子体激元发生器36在内的光学配置，并且在表面等离子体激元发生器36的传输边缘360上诱发表面等离子体激元模式。即，波导光与表面等离子体激元模式下的表面等离子体激元发生器36耦合。通过将缓冲部分50的折射率nBF设置为小于波导35的折射率nWG(nBF＜nWG)，可以实现表面等离子体激元模式的诱发。实际上，在作为核心的波导35与缓冲部分50之间，在光学边界条件下，在缓冲部分50内激励瞬逝光。然后，瞬逝光与表面等离子体激元发生器36的金属表面(传输边缘360)上激励的电荷的波动相耦合，并诱发表面等离子体激元模式，从而存在激励的表面等离子体激元60。本文中，传输边缘360位于表面等离子体激元发生器36的倾斜下表面362上最靠近波导35的位置，并且刚好是电场趋于收敛的边缘；因此，可以在边缘360上容易地激励表面等离子体激元。优选地，将传输边缘360制造为圆形的，以防止表面等离子体60从边缘360流失，从而防止光使用效率降低。
在图1至3所示的光源和光学系统中，从激光二极管40的光发射表面400发射的激光优选地具有TM模式极化，其中，激光的电场的振荡方向沿着Z轴。此外，波导光53b相应地具有线性极化，其中激光的电场的振荡方向沿着Z轴方向，即，垂直于波导35的层表面。设置极化使得传输通过波导35的波导光53b可以与表面等离子体激元模式下的表面等离子体激元发生器36相耦合。
此外，如图3所示，在本实施例中，表面等离子体激元发生器36在头端面2210附近向着NFL产生端面36a沿高度方向(Z轴方向)变尖(taper)。此外，在本实施例中，表面等离子体激元发生器36的沿YZ平面截取的截面呈三角形，特别地，NFL产生端面36a具有等腰三角形形状，其中，首侧(leading side)(-Z侧)的一个顶点是传输边缘360的端部。因此，在传输边缘360上传输的表面等离子体激元60到达NFL产生端面36a，所述NFL产生端面36a具有顶点360a作为边缘360的终点。因此，表面等离子体激元60(即，电场)聚集在NFL产生端面36a中。因此，从端面36a向磁盘10(图6)的磁性记录层发射NF光62，发射的NF光62到达磁盘10的表面以加热磁盘10的磁性记录层的一部分。这种加热将该部分的各向异性磁场(矫顽力)减小到使得可以执行写入操作的值。在加热之后，立即将从主磁极3400产生的写入场63施加到该部分，以执行写入操作。因此，可以实现热辅助磁性记录。
此外，波导35的侧表面：上表面354、下表面353、以及在迹线宽度方向(Y轴方向)上的两个侧面351，除了与缓冲部分50表面接触的部分以外，全部与外涂层38表面接触，即，与绝缘层384和385表面接触。本文中，波导35由折射率nWG比外涂层38的组成材料的折射率n∝高的材料形成，其中外涂层38例如是通过溅射方法制成的。这种材料设计使得波导35用作核心，并且使外涂层38用作包层。例如，在激光的波长λL是600nm，而外涂层38由Al2O3(n＝1.63)形成时，波导35可以由例如SiOXNY(n＝1.7-1.85)或Ta2O5(n＝2.16)形成。此外，在本实施例中，波导35的沿YZ平面截取的截面呈矩形或梯形形状。在头端面2210侧，波导35的靠近端面350的部分沿迹线宽度方向(Y轴方向)的宽度WWG可以例如在大约0.3到0.7μm的范围内。此外，波导35(在Z轴方向上)的厚度TWG可以例如在大约0.3到0.7μm的范围内。
缓冲部分50由折射率nBF比波导35的折射率nWG低的电介质材料制成。例如，当激光的波长λL是600nm，波导35由Ta2O5(n＝2.16)形成时，缓冲部分50可以由SiO2(n＝1.46)或Al2O3(n＝1.63)形成。此外，缓冲部分50(在X轴方向上)的长度LBF，即，夹在波导35的侧表面354与传输边缘360之间的部分的长度，优选地在0.5到5μm范围内，并且优选地大于激光53b的波长λL。此外，缓冲部分50(在Z轴方向上)的厚度TBF优选地在10到200nm的范围内。
表面等离子体激元发生器36优选地由导电材料制成，所述导电材料例如是诸如Ag、Au、pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Cu或Al之类的金属，或者由这些元素中的至少两种元素构成的合金，特别是以Ag为主要成分的合金。此外，表面等离子体激元发生器36可以具有上表面361沿迹线宽度方向(Y轴方向)的宽度WNF，宽度WNF充分小于激光53b的波长，并且在例如大约10到100nm的范围内。表面等离子体激元发生器36可以具有充分小于激光53b的波长的厚度TNF1(在Z轴方向上)，厚度TNF1例如在大约10到100nm的范围内。此外，(在X轴方向上的)长度HNF(高度)可以被设置为在例如大约0.8到6.0μm的范围内。
设置在头元件部221中并且产生用于热辅助的光的光学系统不限于上述光学系统。例如，作为备选，也可以采用使用具有其他形状和结构的NF光发生器的光学系统，或者在波导的端部设置由金属片制成的等离子体激元天线的光学系统。
图4a示出了图1中沿平面A截取的截面图，示意性地示出了热辅助磁性记录头21的光源单元23中的光电二极管部件55及其周围部分的配置。图4b示意性地示出了光源单元23的光电二极管部件55的另一实施例的截面图。
如图4a所示，光电二极管部件55是从单元基板230的一部分形成的半导体光电二极管结构，并且包含在单元基板230的内部。当从单元基板230的联接表面2300侧观看时，光电二极管部件55位于激光二极管40的背面(在+X侧)。
在本实施例中，光电二极管部件55具有PIN型光电二极管结构，并且包括p型半导体部分55a、具有高掺杂杂质的n型半导体部分55d、以及设置在p型半导体部分55a与n型半导体部分55d之间并且具有非常低的杂质浓度的本征部分55c。p型半导体部分55a位于靠近源安装表面2302的位置。p型半导体部分55a的上表面与源安装表面2302共面，并且形成光接收部分550。p电极551与p型半导体部分55a电连接。n型半导体部分55d的端部也达到源安装表面2302。第二引线电极413与n型半导体部分55d电连接。在备选方案中，光电二极管部件55可以具有PN结二极管结构，所述PN结二极管结构包括由p型半导体部分和n型半导体部分组成的PN结。
然而，提供本征部分55c加宽了本实施例的PIN型光电二极管结构中耗尽层的宽度，从而可以使寄生电容最小化。因此，与PN结二极管结构相比，可以实现更高的灵敏度和更高的响应速度。在图4a中，当向光电二极管部件55施加反向偏置时，即，当向第二引线电极413施加正电压而p电极551接地时，例如由于本征部分55c的存在产生了较宽的耗尽层55b。本文中，当来自于激光二极管40的背面光发射中心4001的激光(监测光)通过光接收部分550进入光电二极管部件55(在光电二极管部件55中产生耗尽层55b)时，出现光电效应，并且产生了一定量的电子空穴对，电子空穴对的量取决于光的量。对中的电子流入n型半导体部分55d，空穴流入p型半导体部分55a。因此，在电极551和413之间产生了取决于入射光量的光致电压功率(photovoltaic power)。通过测量所述光致电压功率，或者通过在电极551和413之间连接负载以测量流经负载的电流，可以获得来自于光电二极管部件55的监测输出。
尽管可以通过在单元基板230中嵌入光电二极管芯片来形成光电二极管部件55，然而优选地利用使用传统技术从单元基板230的一部分形成光电二极管部件55，其中所述传统技术使用光刻法、离子注入等在硅晶片上形成光电二极管结构。与嵌入芯片的方法相比，这种形成方法要形成的元件更少，成本低，并且可以避免安装期间的机械应力问题。本文中，光电二极管部件55的长度LPH(在X轴方向上)可以在例如大约50到150μm的范围内，深度DPH(在Z轴方向上)可以在例如大约5到50μm的范围内，宽度(在Y轴方向上)(图1)可以在例如大约50到150μm的范围内。
备选地，可以使用n+型Si或GaAs单元基板230’，可以如图4b所示在单元基板230’中形成本征部分55c’和p型半导体部分55a’，以将整个单元基板230形成到光电二极管部件55中。
返回图4a，为了使光电二极管部件55高效地并且可靠地检测从激光二极管40发射的监测光，合适地确定激光二极管40的背面光发射中心4001与光接收部分550的光接收中心5500之间的位置关系。本文中，从背面光发射中心4001发射的激光的扩张角(发射角)θPH在例如大约5到22°(度)的范围内。优选地，至少光接收中心5500在具有这种发射角的发射激光的圆锥体内。为了实现这种位置关系，单元基板230的源安装表面2302与背面光发射中心4001之间的距离DRE(在Z轴方向上)可以被设置为例如8μm，背面光发射中心4001与光接收中心5500之间的距离DLP(在X轴方向上)可以被设置为例如45μm。
图5示出了在光源单元23的源安装表面2302上设置的电极的设计实施例的示意图。
参考图5，在源安装表面2302上设置诸如SiO2或Al2O3之类的绝缘材料的绝缘层56。在绝缘层56上设置第一引线电极412和第二引线电极413以及光源引线电极410，其中第一引线电极412和第二引线电极413是用于光电二极管部件55的两个电极，光源引线电极410是用于激光二极管40的一个电极。第一引线电极412电连接至光电二极管部件55的p电极551，第二引线电极413的一部分通过绝缘层56，并且电连接至光电二极管部件55的n型半导体部分55d。光源引线电极410包括光源电极部4100和引线部4101。在激光二极管40(的n电极层40a)上设置光源端子电极411，光源端子电极411是用于激光二极管40的另一电极。
第一和第二引线电极412和413以及光源引线电极410可以由基本层和导电层构成，所述基本层例如由厚度为大约10nm的诸如Ta或Ti之类的材料制成，所述导电层由例如厚度在大约1到5μm的范围内的诸如Au、Cu、Al或包含这些元素中的至少一种元素的合金之类的导电材料制成。备选地，可以通过在以诸如蒸发之类的方法形成在源安装表面2302上的绝缘层56上，沉积例如Au-Sn合金之类的焊料材料，来形成引线电极。光源端子电极411可以是导电层，所述导电层由诸如Au、Cu、Al或包含这些元素中的至少一种元素的合金之类的材料制成，形成在厚度在例如1到5μm的范围内的激光二极管40的n电极层40a(图2)上。
第一和第二引线电极412和413、引线部4101、和光源端子电极411延伸到靠近联接表面2300或者位于联接表面2300附近。在将头21联接到弯曲部分201以形成HGA时，这种图案便于将这些电极与弯曲部分201的接线组件的连接焊盘之间进行电连接，如稍后将参考图8来描述的。
图6示意性地示出了跟据本发明的磁盘装置的一个实施例中的主要部分的结构的透视图。
图6所示作为磁盘记录装置的磁盘装置包括：多个磁盘10，绕主轴电机(spindle motor)11的旋转轴旋转；组件托架器件(assembly carriagedevice)12，上面设置有多个驱动臂14；HGA 17，附着到每个驱动臂14的顶端部分并且具有热辅助磁性记录头21；以及记录/再现和光发射控制电路13，用于控制热辅助磁性记录头21的写入/读取操作，还用于基于从头21中包含的光电二极管部件55产生的监测输出来控制激光二极管40的发射操作。
在本实施例中，磁盘10被设计为用于垂直磁性记录，并且具有以下结构：在该结构中，例如，顺序地堆叠在磁盘基板上的是：软磁下部层；中间层；和磁性记录层(垂直磁化层)。组件托架器件12是用于将热辅助磁性记录头21定位在迹线上方的器件，所述迹线形成在磁盘10的磁性记录层上，在所述迹线上排列了记录比特。在该装置中，驱动臂14在沿着枢支撑轴线(pivot bearing axis)16的方向上堆叠，并且可以通过音圈电机(VCM，voice coil motor)15绕着枢支撑轴线16成角度地摆动(swing)。根据本发明的磁盘装置的结构不限于上述结构。例如，每个磁盘10中，驱动臂14、HGA 17和滑块21的个数可以是一个。
图7示意性地示出了根据本发明的HGA 17的一个实施例中的主要部分的结构的透视图。在图7中，与磁盘10的表面相对的HGA 17的一侧表现为上部。
参考图7，HGA 17中的悬挂物20包括：负载梁200；弯曲部分201，具有弹性，被固定到负载梁200；底盘202，设置在负载梁200的底座部分上；以及接线组件2030，设置在弯曲部分201的与磁盘10相对的表面上；以及接线组件2031，设置在弯曲部分201的与磁盘10相背一侧的表面上。接线组件2030和2031分别都包括引线导体和连接焊盘，连接焊盘电联接至引线导体的两端。热辅助磁性记录头21在悬挂物20的顶端部分处固定到弯曲部分201，从而以预定的间隔(移动高度)面对每个磁盘10的表面。
在弯曲部分201中，提供了孔2010；热辅助磁性记录头21被固定为使得作为头21的一部分的光源单元23在弯曲部分201的相对侧通过孔2010而伸出。此外，通过使用有线接合、SBB等，将接线组件2030的一端(连接焊盘)电连接至滑块22的端子电极370和371。通过使用有线接合、SBB等，将接线组件2031的一端(连接焊盘)电连接至光源单元23的第一和第二引线电极412和413、引线部4101(光源引线电极410)和光源端子电极411。下文中将参考图8来说明这些电连接。悬挂物20的结构不限于上述结构。尽管图中未示出，然而可以在悬挂物20的中间安装用于驱动头的IC芯片。
图8示意性地示出了根据本发明在HGA 17的一个实施例中在弯曲部分201与热辅助磁性记录头21之间的连接的透视图。在图8中，头21的面对磁盘10的表面的ABS 2000被示为底部。
参考图8，热辅助磁性记录头21的后表面2201与弯曲部分201联接在一起，使得光源单元23通过开口2010在弯曲部分201的另一侧伸出。弯曲部分201由基板201a以及涂层(coating layer)201b和201c形成，基板201a由诸如不锈钢之类的材料制成，涂层201b和210c由诸如聚酰亚胺之类的材料制成并且包敷(coat)基板201a。在涂层201b上设置由诸如Cu之类的导电材料制成的接线组件2030。类似地，在涂层201c上设置由诸如Cu之类的导电材料制成的接线组件2031。
通过诸如有线接合或SBB之类的方法，将接线组件2030的连接焊盘2030a至2030d电连接至用于MR元件33和电磁换能器34的端子电极370和371。这使得MR元件33和电磁换能器34可以通过接线组件2030来操作。通过诸如有线接合或SBB之类的方法，将接线组件2031的连接焊盘2031a至2031d电连接至用于激光二极管40的引线部4101和光源端子电极411，以及电连接至用于光电二极管部件55的第一和第二引线电极412和413。这使得激光二极管40和光电二极管部件55可以通过接线组件2031来操作。
图9示出了图6所示的磁盘装置的记录/再现和光发射控制电路13的电路结构的框图。
根据图9，分别地，附图标记90指示控制LSI，91指示用于从控制LSI90接收记录数据的写入门(write gate)，92指示写入电路，93指示存储用于对提供给激光二极管40的工作电流值加以控制的控制表等的ROM，95指示用于向MR元件33提供感测电流的恒定电流电路，96指示用于对来自MR元件33的输出电压进行放大的放大器，97指示用于向控制LSI 90输出再现数据的解调电路，98指示温度检测器，99指示用于控制激光二极管40的控制电路。
将从控制LSI 90输出的记录数据提供给写入门91。仅当从控制LSI90输出的记录控制信号指示写入操作时，写入门91才将记录数据提供给写入电路92。写入电路92向写入线圈层343施加根据该记录数据的写入电流，然后利用从主磁极3400产生的写入场向磁盘10上执行写入操作。此外，仅当从控制LSI 90输出的再现控制信号指示读取操作时，恒定电流才从恒定电流电路95流入MR多层332。MR元件33所再现的信号被放大器96放大，被解调电路97解调，然后所得到的再现数据被输出到控制LSI90。
激光控制电路99接收激光开/关(ON/OFF)信号和从控制LSI 90输出的激光功率控制信号。当激光开/关信号指示开操作时，向激光二极管40施加比振荡阈值大或等于振荡阈值的工作电流。这使得激光二极管40发射光，并且所发射的激光传输通过光斑尺寸转换器43和波导35，以变为与表面等离子体激元模式下的表面等离子体激元发生器36相耦合。因此，从表面等离子体激元发生器36的端部发射NF光，并将所述NF光施加到磁盘10的磁性记录层以对磁性记录层加热。
将工作电流控制为一定的值，该值使激光二极管40发射具有由激光功率控制信号指定的强度的激光。具体地，光电二极管部件55测量并监测来自激光二极管40的背面光发射中心4001的输出，并将监测输出(测量值)发送至激光控制电路99。激光控制电路99使用该测量值来进行反馈调节，以控制施加到激光二极管40的工作电流，从而使激光二极管40发射具有由来自于光发射中心4000的激光功率控制信号指定的强度的激光。
对于反馈调节，优选地，预先确定从激光二极管40的光发射中心4000发射的激光的强度与来自光电二极管部件55的监测输出之间的关系，其中光电二极管部件55接收从背面光发射中心4001发射的激光。在边缘发射类型的激光二极管40中，根据二极管结构的设计，将来自背面光发射中心4001的光输出强度与来自光发射中心4000的光输出强度之间的比值设置为在例如从2％到25％的范围内。因此，通过明确来自背面光发射中心4001的光输出强度与来自光电二极管部件55的监测输出之间的关系，可以得到来自光发射中心4000的光输出强度与来自光电二极管部件55的监测输出之间的关系。
控制LSI 90根据记录/再现操作的时序来产生激光开/关信号，并基于ROM 93中的控制表，通过参考磁盘的磁性记录层中的温度值等来确定激光功率控制信号的值，其中温度检测器98测量所述温度值。本文中，控制表可以包括以下数据：与工作电流值和由于磁性记录层中的热辅助操作而引起的温度升高量之间的关系有关的数据，与磁性记录层的各向异性磁场(矫顽力)的温度依赖性有关的数据，以及与振荡阈值的温度依赖性和光输出功率与工作电流之间的关系特性有关的数据。因此，通过独立于记录/再现控制信号系统而为系统提供激光开/关信号和激光功率控制信号，不仅可以实现向简单地与记录操作有关的激光二极管40提供电流，还可以实现更多样化的电流供应模式。
显然，记录/再现和光发射控制电路13的电路结构不限于图9所示的结构。还可以利用除了记录控制信号和再现控制信号以外的其他信号来指定写入和读取操作。
如上所述，根据本发明的光源单元23包括光电二极管部件55，光电二极管部件55使得可以实现对来自激光二极管40的光输出的恒定监测。相应地，实现了对激光二极管40的光输出的反馈调节，其中所述激光二极管40发射用于热辅助的光。可以通过响应于由于环境影响而引起的光输出的变化或者光输出随时间的变化而进行调节，来控制来自激光二极管40的光输出，以稳定照射磁性记录介质的、用于热辅助的光的强度。因此，可以适当地并且稳定地加热磁性记录介质的用于写入数据的区域。因此，可以实现良好的热辅助磁性记录。
此外，光电二极管部件55形成在单元基板230内部，光接收部分550位于单元基板230的源安装表面2302侧，使得光接收部分550可以接收从激光二极管40的背面光发射中心4001发射的激光。相应地，背面光发射中心4001和光接收部分550可以彼此充分靠近，使得可以以更高的效率来监测来自激光二极管40的光输出。此外，由于监测系统包含在光源单元23中的单元基板230内部，所以光源单元23具有不那么不规则的总体外形。当头21在磁盘10上方移动时，这可以避免热辅助磁性记录头21的空气阻力的增大，其中所述空气阻力的增大会显著干扰头21周围的气流。
上述所有示例都是作为本发明的示例，而不旨在限制，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以构造本发明的许多不同备选和修改方案。因此，本发明仅由所附权利要求及其等价物来限制。

Claims (14)

1.一种热辅助磁性记录头，其中，包括光学系统的滑块与光源单元联接，所述光学系统被配置为传播用于热辅助的光并且被设置在滑块基板的元件集成表面中，所述光源单元包括：
单元基板，包括：联接表面，当光源单元与滑块联接时面对滑块基板；以及源安装表面，与联接表面相邻；
光源，设置在源安装表面中，发射要输入光学系统中的用于热辅助的光；以及
光电检测器部件，形成在单元基板内部，并且被配置为测量来自光源的输出，光电检测器部件的光接收部分位于单元基板的源安装表面侧，并且被配制为接收从光源的在光发射中心相对侧的背面光发射中心发射的光，所述光发射中心发射用于热辅助的光；
滑块基板的在对向介质表面的相对侧的后表面联接到单元基板的联接表面，使得从光发射中心发射的光进入光学系统。
2.根据权利要求1所述的热辅助磁性记录头，其中，当从单元基板的联接表面侧观看时，光电检测器部件位于光源的背面侧。
3.根据权利要求1所述的热辅助磁性记录头，其中，光电检测部件是从单元基板的一部分形成的半导体光电二极管。
4.根据权利要求3所述的热辅助磁性记录头，其中，光电检测器部件是从单元基板的一部分形成的PIN型光电二极管。
5.根据权利要求3所述的热辅助磁性记录头，其中，在单元基板的源安装表面上，设置与光电检测器部件的p型半导体部分电连接的电极，以及与光电检测器部件的n型半导体部分电连接的电极。
6.根据权利要求1所述的热辅助磁性记录头，其中，光源是边缘发射类型的激光二极管，光源的p型电极被接合在单元基板的源安装表面中。
7.根据权利要求6所述的热辅助磁性记录头，其中，在单元基板的源安装表面上，设置与光源的p型电极电连接的电极。
8.根据权利要求1所述的热辅助磁性记录头，其中，在单元基板的联接表面中，设置用于联接到滑块的粘合层。
9.根据权利要求1所述的热辅助磁性记录头，其中，在滑块基板的在对向介质表面的相对侧的后表面上，设置绝缘层，所述绝缘层用于将单元基板与滑块基板电绝缘。
10.根据权利要求9所述的热辅助磁性记录头，其中，绝缘层覆盖光学系统的光接收端面，并且针对从光源入射到光学系统中的光起到抗反射装置的作用。
11.一种头支架组件，包括：悬挂物；以及固定在悬挂物上的如权利要求1所述的热辅助磁性记录头，
滑块基板的在对向介质表面的相对侧的后表面的一部分与悬挂物接合，所述悬挂物包括孔，所述光源单元相对于悬挂物在滑块的相对侧通过孔而伸出。
12.根据权利要求11所述的支架组件，其中，在悬挂物的表面上设置用于光源单元的光源和光电检测器部件的接线组件，在悬挂物的另一表面上设置用于滑块中的写入头元件的接线组件。
13.一种磁性记录装置，包括：至少一个如权利要求11所述的头支架组件；至少一个磁性记录介质；以及控制电路，被配制为利用来自光电检测器部件的监测输出来控制光源的光发射操作，以及控制热辅助磁性记录头对所述至少一个磁性记录介质执行的写入操作。
14.一种在热辅助磁性记录头中定位光源的方法，其中，光源单元与滑块联接，所述光源单元包括发射用于热辅助的光的光源以及包括源安装表面的单元基板，所述光源安装在所述源安装表面上，所述滑块包括光学系统，所述光学系统被配制为传播用于热辅助的光，并且设置在滑块基板的元件集成表面中，所述方法包括：
将光源安装在源安装表面上，使得光电检测器部件的光接收部分位于接收从光源的、在光发射中心的相对侧的背面光发射中心发射的光的位置，其中所述光电检测器部件形成在单元基板的源安装表面侧并且配置用于测量来自光源的输出，所述光发射中心发射用于热辅助的光；以及
相对于滑块来定位光源单元，使得滑块基板的在对向介质表面的相对侧的后表面面对单元基板的与源安装表面相邻的联接表面，并且从光源的光发射中心发射的光进入光学系统。
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