CN104103289A - 具有轭形写入极的数据写入器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种具有轭形写入极的数据写入器。磁性元件可被配置成具有至少写入极的数据写入器，该写入极与轭接触并具有气垫面。写入极可以被定形为与轭的桨面匹配，所述桨面垂直于所述气垫面而延伸并且平行于气垫面而面对。

Description

具有轭形写入极的数据写入器
相关申请 
本申请要求2013年4月4日提交的美国临时专利申请61/808,380的本国优先权，该临时专利申请的全部内容援引包含于此。 
发明内容
本公开的各实施例总地针对能在多种数据存储环境中使用的数据写入器。 
在非限定例实施例中，写入极可与轭接触并具有气垫面，写入极的形状与轭的桨面匹配，所述轭的桨面垂直于气垫面而延伸，并且平行于气垫面而面对。 
附图说明
图1是数据存储设备的示例部分的方框示意图。 
图2示出能用于图1的换能头106中的磁性数据写入器130的一示例部分的等轴立体图。 
图3A和图3B分别示出根据各实施例构造的数据读取器的一些部分的前视图和横截面视图。 
图4示出根据一些实施例配置的示例性数据读取器的一部分的横截面方框图。 
图5给出根据各实施例执行的制造过程的各个阶段中的多个示例性数据读取器。 
图6给出根据一些实施例执行的数据读取器制造例程的流程图。 
具体实施方式
对更大数据存储容量和更快数据存取速度的不断强调以使诸如数据写入极和磁屏蔽之类的数据存储组件的物理尺寸最小化。数据存储组件物理尺寸的减小可能抑制磁操作并对应于不想要的磁通量泄漏。例如，数据写入器可能非故意地擦除之前写入的位，以使被存储的数据被覆写并永久地丢失。类似地，物理尺寸减小的数据写入极的残磁状态可能无意地经历畴壁移动，这会使数据存取准确性变差。因此，能快速和准确地对线性增加的数据存储环境作读取、写入和覆写的形状因数减小的数据存储组件是目前业内需要的。 
鉴于这些问题，数据写入器可配有至少与轭接触的写入极，该写入极具有气垫面(ABS)，写入极的形状与垂直于气垫面延伸的轭的桨面匹配，并且平行于气垫面而面对。ABS远端的写入极的增加的物理尺寸可使写入极的磁化变得稳定并加速磁饱和上升时间，以优化高数据位密度、形状因数减小的数据存储设备中的磁性能。轭与写入极的匹配形状进一步简化了制造时间和复杂性，因为相比轭的桨面与写入极具有不同形状而言需要较少的图案化和材料去除步骤。 
图1给出根据各实施例可利用具有匹配形状的轭102和写入极104的示例性数据存储设备100的一部分的框图。在一非限定配置中示出数据存储设备100，其中换能头106可位于磁存储介质108的多个位置上，在那些位置所存储的数据位110位于预定数据轨道112上。存储介质108可被附于一个或多个主轴电机114，所述主轴电机114在使用期间旋转以产生气垫116，换能头106的至少写入极104、返回极118和磁屏蔽120在所述气垫116上飞行，以将一个或多个数据位110编程至预定的磁取向。 
尽管换能头106被排他地图示为磁写入器，然而诸如磁响应读取器这样的一个或多个换能元件可同时出现在换能头106中并与数据存储介质108通信。最小化换能头106的物理和磁尺寸的不断强调与数据存储介质108增加的数据位密度和减小的数据轨道112宽度相复合，以强调写入极104和轭102的形状和功能从而准确和快速地使磁通量饱和并仅对单数据轨道112上的相应数据位110发射磁通量。 
图2示出能用于图1的换能头106中的磁性数据写入器130的一示例部分的等轴立体图。数据写入器130可具有一个或多个导磁极，所述导磁极用来使磁通量沿预定方向穿过毗邻的数据存储介质。一个这样的极可类似于写入极132那样沿Z轴在ABS远端配置成相对大的周长，该写入极逐渐变细至宽度减小的极尖梢134以将磁通量会聚到毗邻的数据存储介质的特定区域。 
尽管写入极132可以任何数量不受限制的尺寸、形状和取向配置以使磁化像漏斗那样汇聚通过，写入极132可与轭136接触并与之耦合，所述轭136被适配成向写入极132提供来自写线圈(未示出)的磁化。轭136，如图所示，可被构造成物理上大于写入极132，这有助于充分地将磁通量提供给写入极尖梢134。然而，沿Z轴测得并与写入极132进行比较的宽轭136可为磁畴提供充足的体积以在亚稳状态中被截留，如区域138一般所示那样。 
如沿X轴测量的那样，与ABS远端的轭136相比，写入极132的较小的物理尺寸可能用于使写入极132的磁饱和减速并降低数据可被写入的速度。尺寸减小的写入极132可进一步具有有限的极尖梢134锥角，由此在限制磁场振幅、梯度和方向的同时抑制磁通量朝向ABS的汇聚，这可对应于增加的EAW的风险，因为写入极134的形状各向异性提供沿与ABS垂直的方向上的易磁化轴。另外，写入极134较小的形状可提供磁畴的集结侧，所述集结侧可移动以形成区域138的亚稳磁状态。相反，具有过宽锥角的极尖梢134因为产生更多的磁畴壁而减少了数据写入器130的动态场响应。 
图3A和图3B分别给出数据写入器150的一部分的顶视图，该数据写入器150被构造成通过使磁畴稳定并减少无意的擦除状况的发生而优化数据写入性能。如图3A所示，写入极152居于如虚线表示的轭154之上。图3A的顶视图示出写入极152如何在ABS远端增大以与轭154的桨面的形状和尺寸匹配，所述桨面界定数据写入器150的本体区域。为清晰起见，轭154的桨面156沿X轴和与ABS垂直的一个平面从写入极尖梢158连续 地延伸，该平面具有一长度160，该长度160大于写入极尖梢158的长度。 
桨面进一步沿与ABS平行的Z轴延伸以具有比写入极尖梢158更大的宽度162。由于桨面156沿Y轴平行于ABS而面对，这使写入极152具有沿Y轴测得的预定厚度，该厚度可与轭154的厚度相同或不同。各实施例使轭154与写入极152的外周形状匹配以通过提供与极152和轭154之间较大的接触表面积对应的增加的EAW冗余和减小的磁饱和上升时间来提高写入极152性能。 
然而，相比图2的极132增加的写入极152体积可增加在写入极尖梢158附近的擦除，因为较大的磁通量可能出现在写入极152与桨面156接触的本体部分内。为了减轻这种增加的写入极材料的影响，轭152的前表面164和相应的写入极152可形成有以预定角θ1和θ2朝向ABS逐渐变细的侧壁，如图所示。预定的锥角可最小化与增加的写入极体积相关的侧道擦除风险，这是通过使桨面156从ABS凹进至要被增大和定位在写入极尖梢158周围的所有磁屏蔽来实现的。 
转到图3B，写入极152的增大的尺寸以及它与下面的轭154匹配的形状能提供一种更干净的磁状态，该磁状态对应于朝向ABS的更高效的磁通量汇聚以及写入极152中的磁极性之间的更连贯和快速的切换。桨面156的磁化166示出了在写入极152和轭154两者内如何形成稳定的磁畴回路，而不管写入极152是否正在对数据进行编程。这种稳定的磁化166可通过减小杂散磁场的量以及可能与EAW和侧道擦除对应的磁畴移动来提供写入极152操作的动态优化。 
作为一个实践例子，写入极152连续地沿桨面156与轭154形状匹配就能提供70-125ps的上升时间增加，因为数据写入器150在20mA写电流的情况下具有550ps上升时间并在25mA的情况下具有400ps上升时间(从0至峰值饱和)。如此，写入极152相比桨面156而言可调整形状和写电流以使其具有最小70ps的更快上升时间，所述更快上升时间与写入极152中更稳定的磁畴结合以提高数据写入速度和准确性。 
图4给出根据一些实施例当写入极172位于轭164下面时数据写入器 170的示例部分的等轴立体示意图。与顶部桨面176相反，定位写入极172以使其接触底桨面表现出了轭174的喉表面（throat surface）178，该喉表面178平行于ABS而延伸一预定距离进入写入极尖梢180越过了桨面176和轭174的主体区域，但不与ABS接触。ABS和喉表面178之间经调整的间距可用来将磁通量从轭174汇聚至ABS处的写入极尖梢180，从而优化写入场振幅和梯度。 
轭174与ABS的间隔可进一步允许磁屏蔽和非磁性材料围住ABS处的写入极尖梢180，以精确地界定写入极尖梢180与单个数据位和跨气垫的数据轨道对应的磁范围。写入极172在轭174下的位置示出写入极172如何在不管固有的圆角、锥形表面和沿Z轴增加的横向宽度的情况下与桨面176的外周匹配。这种匹配的桨面形状可最小化亚稳磁畴状况的风险以及偏离磁畴移动，因为通过磁化形成连续磁畴回路，由于轭174上的写入极172的磁性材料的体积和连续延伸，该磁化具有足够的强度以在数据写入器170工作期间维持取向。 
图5示出配置有匹配的写入极192和轭(未示出)桨面形状的示例性数据写入器190的一部分的气垫示意图。如图所示，写入极192在ABS处被形成为梯形的，但不一定是这种形状并且并非限制地可以是曲线形、矩形和长菱形。写入极192沿X轴位于横向侧屏蔽194之间并从前屏蔽196位于上道。屏蔽194、196可由共同或不同的软磁材料(例如NiFe和CoFe)形成，该软磁材料维持写入极192附近的磁场并同时防止偏离的外部磁场进入预定的磁范围并与写入极192的操作形成干扰。 
可通过调整写入极192的形状、写入极192和侧屏蔽194之间的非磁性间隙距离和侧屏蔽侧壁角来调整写入极192，从而界定从写入极192的磁通量传输的范围。如图所示，可通过侧壁198来调整侧屏蔽，该侧壁198被配置成提供一喉区（throat region）200，该喉区200毗邻于写入极尖梢202并用诸如氧化铝的非磁性绝缘材料来填充，从而减少磁通量从写入极192分流至侧屏蔽194并同时允许磁通量聚集和从写入极尖梢202而不是写入极192的后缘204发射出来。 
从图5的ABS示图中可以理解——该示图对应于从数据位至数据写入器190的图——为了与ABS远端的轭桨面匹配而被调整的写入极192的形状在ABS处不与写入极192的精确屏蔽干扰。因此，写入极192增加的磁材料体积和由写入极192和轭之间增加的表面积接触提供的较强磁畴受到屏蔽而不会抑制写入极192的磁操作或准确性。 
将写入极和轭调整至多个不同尺寸、形状和相对于ABS的位置的能力实现了大量可能的配置，这些配置可经由若干多样的制造方式来形成，但没有任何一种制造方式是必需的或仅限于此的。图6给出根据多个实施例执行以调谐轭和写入极的示例性数据写入器制造例程220。例程220一开始评价轭相对于写入极位于何处。如果轭位于写入极之上，则步骤224沉积写入极材料的连续层。 
在轭位于写入极之下的情形下，步骤226沉积轭材料的连续层。首先沉积轭材料的例程进至步骤228，在步骤228通过在后面步骤224中对写入极进行沉积之前图案化和去除写入极ABS附近的材料来界定喉表面。相反，首先形成写入极的例程则通过步骤226、228直线地前进以在写入极顶上沉积轭并界定喉表面。 
在形成轭和写入极材料时，例程220进至步骤230，其中轭的桨面和写入极尖梢的外部形状在去除材料之前被统一图案化。在一些实施例中，在多个不同步骤中执行步骤230，其中写入极尖梢和桨面的一些部分被个别地并可能通过不同处理手段(例如研磨、蚀刻和抛光)来形成。步骤230的结果可以是具有限定的写入极尖梢的写入极，该写入极尖梢具有气垫面和形状与接触的轭桨面匹配的本体区。 
最后，步骤232实现在ABS上具有磁屏蔽的成形写入极，该写入极可被配置成与图6的数据写入器190类似。通过调整轭和写入极的形状和尺寸，例程220可制造具有最佳的磁饱和速度和磁稳定性的数据写入元件。然而，例程220不限于图7所示的进程，因为可不构成限制地省去、改变、增加多种判决和步骤。例如，可增加步骤以将轭和写入极纳入到数据换能头中，例如图1的头106。 
可以理解，本公开中描述的磁性数据写入元件的配置和材料特征通过减少不想要的磁畴状态和移动来实现增强的磁编程。另外，由轭与写入极之间的匹配形状和较大的表面积接触给予的增加的磁饱和上升时间允许写入极具有最佳的编程速度，这通过由轭和ABS远端的写入极形状匹配导致的擦除状况风险降低作出弥补。 
要理解，即使在后面的说明书中已结合各实施例的结构和功能细节阐述了本公开的各实施例的许多特征和优势，然而这种详细说明仅为解说性的，并可对细节作出改变，尤其是本公开原理内的各个部件的结构和配置，由其中所附权利要求书表达的术语的广泛含义指示其全部范围。例如，可根据具体应用改变特定部件而不脱离本技术方案的精神和范围。 

Claims (20)

1.一种包括写入极的装置，所述写入极与轭接触并具有气垫面(ABS)，所述写入极被定形为与所述轭的桨面匹配，所述桨面垂直于所述ABS而延伸并且平行于所述ABS而面对。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述写入极延伸越过所述轭以提供所述ABS。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述写入极的写入极尖梢延伸越过所述轭的喉区一预定距离。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述写入极尖梢具有梯形形状。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述预定距离被填充以非磁性材料。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述喉区连续地从所述桨面朝向所述ABS而延伸。
7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述桨面具有面对所述ABS的前表面，所述前表面以第一非垂直角朝着所述ABS逐渐变细。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述写入极尖梢以第二非垂直角朝着所述ABS逐渐变细，所述第二非垂直角与所述第一非垂直角不同。
9.如权利要求3所述的装置，其特征在于，如平行于所述ABS测量的那样，所述桨面具有比所述写入极尖梢更大的宽度。
10.如权利要求3所述的装置，其特征在于，如垂直于所述ABS测量的那样，所述桨面具有比所述写入极尖梢更大的长度。
11.一种包括磁通量发射器和数据读取器的数据换能器，所述磁通量发射器包括写入极，所述写入极与轭接触并具有气垫面(ABS)，所述写入极被定形为与所述轭的桨面匹配，所述桨面垂直于所述ABS而延伸并且平行于所述ABS而面对。
12.如权利要求11所述的数据换能器，其特征在于，所述写入极被设置在所述ABS上的第一和第二侧屏蔽之间。
13.如权利要求11所述的数据换能器，其特征在于，所述写入极和轭具有至少一个连续的弯角。
14.如权利要求11所述的数据换能器，其特征在于，所述轭没有任何一部分与所述ABS接触。
15.如权利要求11所述的数据换能器，其特征在于，所述轭和所述写入极各自具有如平行于所述ABS而测得的共同的厚度。
16.如权利要求11所述的数据换能器，其特征在于，所述轭和所述写入极具有如平行于所述ABS而测得的不同的厚度。
17.一种包括写入极的数据写入器，所述写入极与轭接触并具有气垫面(ABS)，所述写入极被定形和确定尺寸以与所述轭的桨面的整个外周匹配，所述桨面垂直于所述ABS而延伸并且平行于所述ABS而面对。
18.如权利要求17所述的数据写入器，其特征在于，所述桨面和轭各自具有单个封闭的磁化回路。
19.如权利要求17所述的数据写入器，其特征在于，所述写入极和轭具有遍及所述桨面的连续的接触。
20.如权利要求17所述的数据写入器，其特征在于，与如垂直于所述ABS而测量的长度相比，所述桨面具有如平行于所述ABS而测量的更大的宽度。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141015