CN1224000C - 用于以高密度记录数据的混合型读写头 - Google Patents

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Abstract

一种用于记录和再现高密度数据的混合型磁头，包括形成在滑块的背面上用于记录和再现数据的元件。其包括用于提供加热要记录数据的记录介质预定区域所需的能量的能源；用于将磁场施加到被能源提供的能量加热的记录介质预定区域上的磁场施加器；用于从记录介质再现数据的数据再现器；用于使得磁场施加器将从能源提供的能量施加到记录介质预定区域上的通道；用于防止热量从通道传输到围绕通道的其他元件上的热屏蔽装置；覆盖热屏蔽装置的写入磁极；以及用于向吸入磁极产生磁场的磁场发生器。于是有可能防止或最小化用于传输能量的通道所产生的能量传播到围绕通道安装的其他元件上。还有可能防止围绕通道的其他元件的特性由于通道所产生的热量而改变。

Description

用于以高密度记录数据的混合型读写头
技术领域
本发明涉及一种用于写入和读取数据的读写头，更具体的说，涉及一种用于写入和读取数据的混合型读写头，其可以以高密度记录数据并且可以再现高密度数据。
背景技术
硬盘驱动器(HDD)包括记录数据的记录介质、用于在记录介质上记录数据的磁头、用于驱动记录介质和磁头的驱动器，用于将HDD连接到计算机上的接口、以及用于驱动并控制其他元件的电子电路。
根据用于读取记录介质上所写入的数据的磁性传感器，磁头可以称为磁阻磁头或巨磁阻磁头(GMR)。在研制出比磁阻磁头更灵敏的巨磁阻磁头之前，已经广泛应用了其中使用磁阻传感器的磁阻磁头。最近，利用巨磁阻传感器的巨磁阻磁头已经逐渐取代磁阻磁头。近来，已经开发了利用TMR传感器的隧道磁阻(TMR(tunnel magneto resistive))磁头，这种磁头受到高度期盼且被谨慎地观望。
用于写入和读取数据的混合型磁头包括作为数据再现器的磁性传感器以及作为数据记录器的磁-光写入器。磁-光写入器通过加热记录介质的一特定部分以使温度超过Curie(居里)温度，并从而暂时降低该部分的磁力，而将数据记录到记录介质上。于是，磁-光写入器可以将记录数据所需的磁力大小降低到小于传统写入器所需的磁力大小。在利用混合型磁头记录数据的过程中，由于数据记录到记录介质中超过居里温度的部分上，记录到记录介质上的数据密度不取决于在间隙之间产生磁场的磁极的尺寸，而是取决于记录介质受热部分的宽度。因此，当用激光二极管加热记录介质时，记录到记录介质上的数据密度由激光二极管所产生的激光束的宽度来确定。
直到目前为止，已经提出了具有这种特性的各种类型的混合型磁头，并且他们中的一些已经广泛应用。图1是传统混合型磁头例子的透视图。
在图1中，附图标记60和61分别表示数据记录器和数据再现器。数据再现器61包括第一磁屏蔽层80、第二磁屏蔽层85、形成在第一和第二磁屏蔽层80和85之间以使其一侧面对记录介质的绝缘层86，以及由绝缘层86和第一及第二磁屏蔽层80和85围绕的巨磁阻元件62。第一磁屏蔽层80由导电的磁性材料构成，而也作为数据记录器60的一部分的第二磁屏蔽层85由与第一磁屏蔽层80相同的材料形成，并包括形成在其一侧上的光通道88。第二磁屏蔽层85的另一侧接触巨磁阻元件62。光通道88作用为用于发射将沿着第二磁屏蔽层85形成的记录介质特定部分加热到接近居里温度的临界温度的激光束的波导管。
参照图2，巨磁阻元件62形成在第一磁屏蔽层80面对记录介质一端上的第一接触元件82和形成在第二磁屏蔽层85上以面对第一接触元件82的第二接触元件84之间。非导电磁性偏压元件89形成在包括第一和第二磁屏蔽层80和85以及绝缘层86的巨磁阻元件62之后，因此，它可以接触第一和第二接触元件82和84。磁性偏压元件89产生作用在巨磁阻元件62上的偏压磁场。在图2中，箭头标示偏压磁场。第一和第二接触元件82和84由导电的非磁性材料形成。
参照图1和2，绝缘层86形成在第一磁屏蔽层80上，以围绕第一和第二接触元件82和84以及巨磁阻元件62，并限定了一个非磁性换能的读取间隙87。
参照图1，数据记录器60包括第一和第二磁极层85和96以及线圈94。第一磁极层85由与第二磁屏蔽层85相同的材料形成，而第二磁极层96由与第一磁屏蔽层80相同的材料形成，或由与第一磁屏蔽层具有几乎相同导电性的材料形成。第一和第二磁极层85和96的端部形成为彼此分离写入间隙98那么远。写入间隙98可以填充有与绝缘层86相同的材料，或与绝缘层86具有几乎相同导电性的材料。线圈94形成在横穿绝缘层86放置的第一和第二磁极层85和96之间。
参照图2，用于记录数据的写入电路100连接到线圈94上。记录数据所需的电流Iw由写入电路100供给到线圈94上，于是，围绕线圈94产生磁场。磁场沿着第一和第二磁极层85和96施加到写入间隙98上，然后，所需的数据利用磁场通过将“1”或“0”记录到记录介质面对写入间隙98的特定区域上而得以记录。在记录数据之前，记录介质的该特定区域被加热到居里温度之上。为了加热该特定区域，光纤90形成为经由第一和第二磁极层85和96之间的光通道88延伸到滑块47的空气承载表面(ABS)上。能量从图4的热源92经由光纤90提供到记录介质的该特定区域上，从而记录介质的该特定区域被加热到居里温度之上。热源92形成在滑块47上，并连接到光纤90(见图4)。用于再现记录于记录介质上的数据的读取电路102连接到第一和第二磁屏蔽层80和85上。在再现数据时，读取电路102将电流Ir施加到第一和第二磁屏蔽层80和85上。在记录于记录介质上的数据再现过程中，巨磁阻元件62的电阻根据数据的磁化状态而变化，于是，施加到巨磁阻元件62每一端上的电压变化。由于电压变化，产生了对应于记录介质上所记录的数据的电信号，且该数据可以利用所述电信号以所需的形式加以再现。在图2中，“H”表示记录介质和磁头之间的间隙，换句话说，表示磁头的飞行高度。
图3是示出从记录介质看到的数据记录器60和数据再现器61的视图。参照图3，数据记录器60和数据再现器61的结构变得更清晰。换句话说，第一磁屏蔽层80到第二磁极层96依次与滑块47的端部55对齐。
在用于记录和再现数据的传统磁头情况下，数据通过将记录介质特定区域加热到居里温度之上并由此降低该区域的磁力而得以记录。于是，有可能将记录数据所需的磁力大小降低数百奥斯特(Oersted)。另一方面，由于第一磁极层围绕光通道形成，第一磁极层的物理特性由于在数据记录过程中产生的热量而改变。结果，第一磁极层不能作用为磁性材料。第一磁极层物理特性的变化会影响巨磁阻元件，并从而巨磁阻元件不能良好地执行其功能。
另外，由于磁-光记录磁头的结构几乎与传统硬盘驱动器的记录磁头相同，可能难于将光刻法应用到磁-光记录磁头上。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于记录和再现数据的混合型磁头，该磁头可以使由通道产生的热量到围绕通道的其他元件上的传输最小，从而可以防止围绕通道的其他元件的特性受热量的影响，其中，该通道用于传送加热记录介质特定区域的能量。
为了实现上述目的，提供了一种用于记录和再现数据的混合型磁头，其包括用于记录和再现数据的元件，该元件形成在滑块的背面。用于记录和再现数据的元件包括用于提供加热所要记录数据的记录介质预定区域所需的能量的能源、用于将磁场施加到记录介质中由能源所提供的能量加热的预定区域上的磁场施加器、用于自记录介质再现数据的数据再现器、用于使磁场施加器将从能源提供的能量发射到记录介质预定区域上的通道、用于防止热量从通道传输到围绕通道的其他元件上的热屏蔽装置、覆盖热屏蔽装置的写入磁极，以及用于向写入磁极产生磁场的磁场发生器。
优选地是，能源为光源和热源。优选地是，光源为激光二极管。优选地是，激光二极管形成在滑块中特定深度处，从而突出特定的高度。优选地是，所述通道包括用于传输从能源提供的能量的波导层和用于将从波导层逸出的能量反射到波导层上的反射层。优选地是，反射层为多层所构成的材料层，具有比波导层高的折射率。优选地是，热屏蔽装置为热吸收层和热屏蔽层。优选地是，写入磁极由软磁性材料形成。
优选地是，磁场发生器包括围绕写入磁极而形成并局部接触数据再现器的线圈、和两个形成为分别连接到线圈两端的导体。两个导体可以相对于线圈对称形成。
优选地是，数据再现器包括形成在滑块背面、直接在能源之下的磁屏蔽层；相对于磁屏蔽层对称形成的第一和第二导体，第一和第二导体的一部分处于磁屏蔽层之内，并通过磁屏蔽层面对数据记录介质的一侧露出；以及形成在磁屏蔽层内的第一和第二导体各部分之间以接触第一和第二导体的磁性传感器，磁性传感器通过磁屏蔽层从面对数据记录介质的一侧露出。
优选地是，第一和第二导体对称形成，从磁屏蔽层靠近记录介质的一端向磁屏蔽层的另一端延伸。优选地是，磁性传感器为巨磁阻传感器、隧道磁阻传感器、或自旋阀传感器(spin valve sensor)。
根据本发明，有可能防止或最小化由用于传输能量的通道产生的热量传导到围绕通道安装的其他元件上。于是，有可能防止围绕通道的其他元件的特性由于通道所产生的热量而改变。
附图说明
本发明的上述目的和优点将通过参照附图对其优选实施例的详细描述而变得清晰。
图1是用于记录和再现数据的传统混合型磁头的透视图；
图2是沿着图1中2-2′所表示的方向截取的用于记录和再现数据的传统混合型磁头的横截面图；
图3是从下面看到的用于记录和再现数据的传统混合型磁头的视图；
图4是用于记录和再现数据的传统混合型磁头以及安装到滑块上的激光二极管的横截面图；
图5是根据本发明实施例的用于记录和再现高密度数据的混合型磁头的透视图；
图6是图5所示的记录器和再现器的放大透视图；
图7是图5所示的磁头的分解透视图；以及
图8是包括围绕热传输通道形成的热吸收层的磁极的放大透视图。
具体实施方式
将参照附图详细描述本发明，图中示出了本发明优选实施例。在附图中，层的厚度和区域为了清晰起见而尺寸放大。
参照图5，附图标记200表示用于记录和再现数据的混合型磁头(以下称为磁头)。磁头200包括滑块S和用于记录和再现数据的元件A，元件A形成在滑块S的背面上。空气承载表面(ABS)202形成在滑块S的底部，该底部在记录和再现数据的情况下要面对记录介质。
用于记录和再现数据的元件A包括用于提供能量的能源204，该能源用于加热记录介质的特定区域，直到被加热区域的温度升高到大约居里温度，或优选地是超过居里温度为止。能源204形成在滑块S中特定深度处。此外，其形成得从滑块S的背面S1突出预定的高度。能源204优选地为光源。然而，能源204可以是热源或其他能源。优选地是，能源204为激光束发射器，例如，激光二极管。磁屏蔽层206形成在滑块S的背面S1、能源204之下，以便磁屏蔽层206的端部可以延伸到固定于滑块S的底侧上的ABS202的底侧上。第一导体212a和第二导体212b形成在滑块S的背面S1，从而从磁屏蔽层206伸出。磁场施加器208、210、214a和214安装到磁屏蔽层206上，用于将磁场施加到记录介质特定区域上的记录数据上。第三和第四导体214a和214b形成在未被磁屏蔽层206占据的滑块背面S1上、第一和第二导体212a和212b之下。
参照图6，第三和第四导体214a和214b连接到围绕磁屏蔽层206上的磁极元件208缠绕的线圈210上。换句话说，线圈210的一端连接到第三导体214a上，而另一端连接到第四导体214b。线圈210的一端位于磁极元件208的上部，而另一端位于磁极元件208的下部。由于线圈210围绕磁极元件208缠绕而形成，线圈210的一部分位于磁屏蔽层206和磁极元件208之间。于是，直接形成在磁屏蔽层上的不是磁极元件208，而是线圈210的一部分。磁极元件208与磁屏蔽层206平行地形成。磁极元件208的上端附着到能源204的底侧，而磁极元件208的下端形成为延伸到磁屏蔽层206的下端。磁极元件208形成为象一个倒转的梯形，从而其宽度和面积从底部向顶部逐渐增大。于是，磁极元件208的上部的宽度和尺寸远大于磁极元件208下部的宽度和尺寸。其他元件包括在磁极元件208相对于记录介质，诸如硬盘的底部中心处，他们将在后面更清楚地描述。第一和第二导体212a和212b的一部分暴露于磁屏蔽层206与磁极元件208的中心相对应的底部中心处。磁性传感器216暴露在第一和第二导体212a和212b各部分之间的磁屏蔽层底部处。磁性传感器216优选地为巨磁阻传感器，其磁阻随着数据的磁化方向，即，随着记录在记录介质上的位而改变。然而，磁性传感器206也可以为隧道磁阻(TMR)传感器或自旋值传感器。在磁性传感器216为GMR传感器的情况下，磁性传感器216优选地由多层薄膜构成，该多层薄膜由磁性材料和非磁性材料构成。
参照图7，磁屏蔽层206包括部分接触线圈210的第一磁屏蔽层206a、以及接触滑块S的背面S1的第二磁屏蔽层206b。由于引入第一和第二磁屏蔽层206a和206b来防止被再现的数据受到其他相邻数据磁性作用，优选地是由导电的非磁性材料形成第一和第二磁屏蔽层206和206b。第一和第二导体212a和212b对称形成。第一导体212a通过从对应于磁屏蔽层206下部的特定区域向磁屏蔽层206右上侧延伸而形成。另一方面，第二导体212b通过从稍微远离第一导体212a起始点的特定区域向磁屏蔽层206的左上侧延伸而形成。用于再现数据的电流通过第一和第二导体212a和212b予以供给。磁性传感器216形成在磁屏蔽层206上第一和第二导体212a和212b之间，从而它可以接触第一和第二导体212a和212b。于是，第一和第二导体212a和212b在磁屏蔽层206内侧的部分得以分离。
参照图7，第三和第四导体214a和214b具有与第一和第二导体212a和212b大致相同的结构，除了他们的位置以及他们通过线圈210彼此相连这个情况以外。另外，通过参照图7，有可能构想出如何将线圈210连接到磁极元件208上。
参照图8，能量传输元件208a和208b形成在磁极元件208的中心，用于发射从能源204提供的能量。能量传输元件208a和208b构成用于发射能量的通道。能量传输元件208a和208b为用于传输自能源204发射的能量，例如热能或光能的波导管并包括从能源204发出的能量通过其传播的波导层208a和防止通过波导层208a传播的能量选出到外侧的反射层208b。波导层208a形成为波导层208a的面积从底部向顶部逐渐增大。反射层208b形成为覆盖波导层208a在波导层208a中能量自能源204发射到其上的区域和波导层208a中的能量从其发射到记录介质预定区域上以用于数据记录的区域之间的所有侧面。
通过波导层208a传输的所有能量为与类型无关的电子波。由于能量通过波导层208a的传输是通过借助于电子波全反射特性而实现，因此反射层208b优选地由具有比波导层208a更高折射率的材料层形成。反射层208b可以由具有不同折射率的多层形成。
根据能源204，能量传输元件208a和208b可以形成为不同的形状。例如，在能源204为光源，尤其是为象半导体激光二极管一样的激光发射器的情况下，能量传输元件208a和208b可以由光纤取代。在能源204为象激光二极管一样的激光发射器的情况下，该激光发射器在某些方面具有比激光二极管更好的性能，并且其能量发射面积与波导层208a的能量发射面积几乎相同或更小，从能源204发出的激光束的光点尺寸在通过波导层208a到达要记录数据的记录介质预定区域之前保持不变，或放大到不影响要记录的数据密度的程度。从而，波导层208a优选地由从顶部到底部具有相同直径的材料层形成。另一方面，在从能源204发射的激光束的光点尺寸小于从波导层208a下端发射的激光束的光点尺寸的情况下，波导层208a可以形成为波导层208a的横截面从顶部向底部逐渐增大。优选地是，从能源204发出的能量精确接收到波导层208a中，以便可以满足全反射条件。于是，优选地是磁极元件208与能源204精确对齐，从而波导层208a和能源204的能量传输区域(未示出)可以满足全反射条件。
参照图8，反射层208b由热屏蔽装置208c和写入磁极108d依次覆盖，写入磁极208d构成磁极元件208的外侧，并产生用于在记录介质上记录数据的磁场。热屏蔽装置208c形成为它可以覆盖反射层208b并接触反射层208b的整个表面。
在将数据记录到记录介质上的步骤之前，要记录数据的记录介质的预定区域被加热到例如居里温度左右或之上，从而可以降低预定区域的磁力。在加热要记录数据的预定区域的过程中，热量可以从能源传输元件208发射到相邻的元件，例如写入磁极208d和磁性传感器216上，于是，写入磁极208d的性能随着写入磁极208d物理特性如磁导率的变化而恶化，而磁性传感器216可能会丧失其磁化功能。热屏蔽装置208c防止能量传输元件208产生的热量传播到围绕能量传输元件208的元件上。于是，可以在记录数据过程中正常维持写入磁极208d的功能，并由此有可能在记录介质所需位置上精确记录所需的数据。另外，有可能防止磁性传感器216的磁化功能由于热传输元件208产生的热量而恶化。热屏蔽装置208c优选地为热吸收层，其吸收热传输元件208所产生的热量，但不向磁极元件208内侧的其他元件传递所吸收的热量。另外，热屏蔽装置208c优选地为热吸收层，其可以使发射到磁极元件208中其他元件上的热量最少，从而不会影响其他元件的正常功能。同样，热屏蔽装置208c可以为隔热层。施加对应于要记录到记录介质受热区域上的数据的磁场的写入磁极208d优选地由软磁性材料形成。写入磁极208d形成为在盘片轨道方向上的厚度大于垂直于盘片轨道方向上的厚度。
此后，将简要描述根据本发明的用于记录和再现数据的混合型磁头的工作。
记录在记录介质上的数据在电流施加到第一和第二导体212a和212b上的状态下进行再现。如果磁头靠近记录介质，例如磁光盘，并跟踪其上记录数据的轨道，磁性传感器216，即GMR传感器的磁阻随着记录在轨道上的数据位的磁化方向的变化而变化，结果，在磁性传感器216两端之间电压差改变，并由此产生对应于数据位磁化方向中的变化的电信号。电信号然后以用户可以识别的方式进行译码并处理。接着，所处理的结果输出到外侧，从而再现了记录在记录介质上的数据。
在记录介质上记录数据的步骤开始于加热要记录数据的记录介质的预定区域，即一个选定轨道的特定区域。要被加热的该轨道区域由通过波导层208a传输的激光束光点尺寸来确定，优选地由激光束到达记录介质预定区域时的激光束光点尺寸来确定。在激光束传输过程中，由波导层208a产生的热量被热屏蔽装置208c吸收或阻挡。当记录介质预定区域被加热时，用于记录数据的电流通过第三和第四导体214a和214b施加到线圈210上。结果，磁场在写入磁极208d靠近记录介质预定区域的下端产生。受热的记录介质预定区域被磁场磁化，然后数据记录到记录介质上。由于受热区域的磁力低于记录介质其他区域的磁力，有可能以比在记录介质其他区域上记录数据所需的磁场弱的磁场将数据记录到受热区域上。例如，有可能用若干奥斯特的磁场将数据记录到受热区域上。
在记录数据过程中，磁场所施加的区域远大于记录介质的受热区域。然而，数据所记录的区域被限制于受热区域。于是，记录到记录介质上的数据密度取决于加热区域的尺寸。加热区域的尺寸取决于经由波导层208a到达记录介质的能量束的光点尺寸。于是，记录到记录介质上的数据的密度由到达记录介质的能量束的光点尺寸来确定。因此，通过汇集从能量发射器204发出的能量束，有可能以若干纳米的轨道宽度记录数据。
如上所述，通过其传输用于加热要记录数据的区域的能量束的能量传输元件由热屏蔽元件围绕。从而，有可能防止围绕能量传输元件的其他元件，如写入磁极或用于再现数据的磁性传感器功能恶化。于是，写入磁极和磁性传感器可以正常工作，因此，提高了与记录和再现数据相关的可靠性。另外，有可能通过汇集到达记录介质的能量束并由此使记录介质被能量束加热的区域的尺寸最小来增大记录到记录介质上的数据的密度。
虽然本发明已经具体示出并参照其优选实施例加以描述，本领域技术人员应理解到在不背离如所附权利要求书限定的本发明的精髓和范围前提下可以在其中作出形式和细节上的各种变化。例如，能源可以与磁极元件隔离，或者，光纤可以形成在磁极元件和能源之间，以便将磁极元件的波导层连接到能源的能量束发射区域上。

Claims (16)

1.一种用于记录和再现数据的混合型磁头，包括用于记录和再现数据的元件，该元件形成在滑块的背面，
其中，用于记录和再现数据的元件包括用于提供加热要记录数据的记录介质预定区域所需的能量的能源；用于将磁场施加到被能源提供的能量加热的记录介质预定区域上的磁场施加器；用于从记录介质再现数据的数据再现器，其中，磁场施加器具有通过其将从能源提供的能量传递到记录介质预定区域上的通道、用于防止热量从通道传输到围绕通道的其他元件上的热屏蔽装置、覆盖热屏蔽装置的写入磁极、以及用于向写入磁极产生磁场的磁场发生器。
2.如权利要求1所述的磁头，其特征在于，能源为光源或热源。
3.如权利要求2所述的磁头，其特征在于，光源为激光二极管。
4.如权利要求3所述的磁头，其特征在于，激光二极管形成在滑块内预定深度处，以便突出预定高度。
5.如权利要求1所述的磁头，其特征在于，通道包括用于传输从能源提供的能量的波导层和用于将从波导层逸出的能量反射到波导层的反射层。
6.如权利要求5所述的磁头，其特征在于，波导层形成为波导层靠近能源的一部分具有较大的横截面。
7.如权利要求5所述的磁头，其特征在于，反射层为多层构成的材料层，其具有比波导层更高的折射率。
8.如权利要求1所述的磁头，其特征在于，通道为光纤。
9.如权利要求1所述的磁头，其特征在于，热屏蔽装置为热吸收层或热屏蔽层。
10.如权利要求1所述的磁头，其特征在于，写入磁极由软磁性材料形成。
11.如权利要求1所述的磁头，其特征在于，磁场发生器包括线圈和两个导体，该线圈形成为围绕写入磁极缠绕，并局部接触数据再现器，而两个导体形成为分别连接到线圈的两端上。
12.如权利要求11所述的磁头，其特征在于，两个导体相对于线圈对称形成。
13.如权利要求1所述的磁头，其特征在于，数据再现器包括形成在滑块背面、直接在能源之下的磁屏蔽层；相对于磁屏蔽层对称形成的第一和第二导体，第一和第二导体局部处于磁屏蔽层内并通过磁屏蔽层从磁屏蔽层面对数据记录介质的一侧露出；以及形成在第一和第二导体在磁屏蔽层内的各部分之间以接触第一和第二导体的磁性传感器，磁性传感器通过磁屏蔽层从磁屏蔽层面对数据记录介质的一侧露出。
14.如权利要求13所述的磁头，其特征在于，磁屏蔽层由第一和第二磁屏蔽层构成。
15.如权利要求13所述的磁头，其特征在于，第一和第二导体对称形成，以从磁屏蔽层靠近记录介质的一端向磁屏蔽层的另一端延伸。
16.如权利要求13所述的磁头，其特征在于，磁性传感器为巨磁阻传感器、隧道磁阻传感器或自旋阀传感器。
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