-
GEBIET VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
-
Ausführungsformen der Erfindung können generell Hard-Disk-Laufwerke und insbesondere die Verbesserung der Wärmeabführung in Zusammenhang mit einem Laser für einen wärmeunterstützen Magnetaufzeichnungskopf betreffen.
-
HINTERGRUND
-
Ein Hard-Disk-Laufwerk (Festplattenlaufwerk, hard-disk drive – HDD) ist eine nichtflüchtige Speicherungsvorrichtung, die in einer Schutzumfassung aufgenommen ist und digital kodierte Daten auf einer oder mehreren kreisförmigen Platten mit magnetischen Oberflächen speichert. Wenn ein HDD in Betrieb ist, wird jede Magnetaufzeichnungsplatte von einem Spindelsystem schnell gedreht. Daten werden unter Verwendung eines Lese-/Schreibkopfs, der von einem Aktuator über einer spezifischen Stelle einer Platte positioniert wird, von einer Magnetaufzeichnungsplatte gelesen und auf diese geschrieben. Ein Lese-/Schreibkopf verwendet ein Magnetfeld zum Lesen von Daten von der Oberfläche einer Magnetaufzeichnungsplatte und zum Schreiben von Daten auf diese.
-
Die Vergrößerung der Flächendichte (ein Maß der Menge an Informationsbits, die auf einer vorgegebenen Fläche der Plattenoberfläche gespeichert werden kann) ist eines der allgegenwärtigen Ziele bei der Entwicklung der Hard-Disk-Laufwerk-Auslegung und hat zur erforderlichen Entstehung und Implementierung von verschiedenen Einrichtungen zum Verringern der Plattenfläche geführt, die benötigt wird, um ein Informationsbit aufzuzeichnen. Es hat sich herausgestellt, dass eine signifikante Herausforderung beim Minimieren der Bitgröße auf den Einschränkungen basiert, die von dem superparamagnetischen Effekt auferlegt werden, durch den bei ausreichend kleinen Nanopartikeln die Magnetisierung unter dem Einfluss von Wärmeschwankungen willkürlich die Richtung umdrehen kann.
-
Die wärmeunterstützte Magnetaufzeichnung (heat-assisted magnetic recording – HAMR) [die auch als energieunterstützte Magnetaufzeichnung (energy-assisted magnetic recording – EAMR) oder thermisch unterstützte Magnetaufzeichnung (thermal-assisted magnetic recording (TAR) bezeichnet werden kann] ist eine bekannte Technologie, mit der Daten zum Beispiel unter Verwendung einer thermischen Laserunterstützung zum ersten Erwärmen des Medienmaterials auf einem hochstabilen Medium magnetisch aufgezeichnet werden. Bei der HAMR werden magnetische Verbindungen mit hoher Stabilität und hoher Koerzivität, wie z. B. eine Eisen-Platin-Legierung, genutzt, bei denen einzelne Bits auf einer viel kleineren Fläche gespeichert werden können, ohne durch den gleichen superparamagnetischen Effekt eingeschränkt zu werden, der bei der derzeitigen Technologie, die bei der Speicherung in einem Hard-Disk-Laufwerk angewendet wird, eine Einschränkung darstellt. An einem bestimmten Kapazitätspunkt ist die Bitgröße jedoch so klein und die Koerzivität entsprechend so hoch, dass das Magnetfeld, das zum Schreiben von Daten genutzt wird, nicht stark genug sein kann, um sich dauerhaft auf die Daten auszuwirken, und es können keine Daten mehr auf die Platte geschrieben werden. Mit der HAMR wird dieses Problem durch temporäres und lokales Verändern der Koerzivität des magnetischen Speicherungsmediums durch Erhöhen der Temperatur über die Curie-Temperatur gelöst, bei der das Medium effektiv die Koerzivität verliert und ein realistisch erzielbares magnetisches Schreibfeld Daten auf das Medium schreiben kann.
-
Eine Vorgehensweise bei HAMR-Auslegungen ist das Verwenden eines Halbleiter-Lasersystems zum Erwärmen des Mediums zwecks Verringerung seiner Koerzivität, wodurch die optische Energie von dem Laser über einen Wellenleiter auf die Gleiter-ABS (Luftlagerfläche des Gleiters) transportiert wird und unter Verwendung eines Nahfeldwandlers (near field tranducer – NFT) auf einen Fleck mit einer Nanometer-Größe konzentriert wird. Detailliertere Informationen über die Struktur und Funktionalität eines thermisch unterstützten magnetischen Schreibkopfs, bei dem ein NFT verwendet wird, finden sich im
US-Pat. Nr. 8,351,151 von Katine et al., dessen Offenlegung in ihrer Gesamtheit für sämtliche Zwecke, die hier vollständig dargelegt sind, durch Verweis einbezogen ist.
-
Die Leistung eines HAMR-Systems wird in hohem Maße von der Leistung des dazugehörigen Lasers beeinflusst. Daher ist ein Verhindern der Verminderung der Laserleistung bei Betrieb und über die Zeit für eine optimale Leistung eines solchen Systems wünschenswert.
-
In diesem Abschnitt beschriebene Vorgehensweisen sind Vorgehensweisen, die angestrebt werden können, jedoch nicht notwendigerweise Vorgehensweisen, die zuvor erdacht oder angestrebt worden sind. Daher sollte, sofern nichts anderes angegeben ist, nicht angenommen werden, dass eine der in diesem Abschnitt beschriebenen Vorgehensweisen nur aufgrund ihres Einschlusses in diesen Abschnitt als Stand der Technik gilt.
-
KURZFASSUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ausführungsformen der Erfindung betreffen eine wärmeabführende wärmeunterstützte Magnetaufzeichnungs(HAMR)-Kopfgleiteranordnung, eine HAMR-Kopfgleiter-Kopfkardananordnung (head gimbal assembly HGA) und ein Hard-Disk-Laufwerk, das eine HAMR-Kopfgleiteranordnung aufweist, bei der der Kopfgleiter (Kopfschieber) auf der der Platte gegenüberliegenden Seite gestuft ist. Das heißt, dass der Kopfgleiter eine höhere distale Fläche und eine angrenzende niedrigere proximale Fläche näher an dem magnetischen Schreibkopf aufweist, wobei ein HAMR-Lasermodul auf der niedrigeren proximalen Fläche montiert ist, um die Abführung von Wärme aus dem Laser zu unterstützen.
-
Bei Ausführungsformen ist die niedrigere proximale Fläche eine Fläche des Hauptkörpers des Gleiters und ist primär aus einem ersten Material gebildet und weist der Gleiter eine Wärmeabführplatte auf, die eine höhere distale Fläche bildet, wobei die Platte aus einem zweiten Material gebildet ist, das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das erste Material, wie z. B Silizium als nicht einschränkendes Beispiel. Bei Ausführungsformen kann die Ausgestaltung des Lasermoduls variieren, sowie die Art, in der das Lasermodul über eine Schnittstelle mit der wärmeabführenden Platte verbunden ist, ob es z. B. einen Luftspalt zwischen den zwei Körpern gibt oder ob und wie die Körper mittels eines Lots verbunden sind, und durch all dies werden die Wärmeabführqualitäten des HAMR-Kopfgleiters beeinflusst.
-
Ausführungsformen, die in dem Abschnitt Kurzfassung von Ausführungsformen diskutiert worden sind, dienen nicht zum Nahelegen, Beschreiben oder Lehren sämtlicher hier diskutierter Ausführungsformen. Somit können Ausführungsformen der Erfindung weitere oder andere Merkmale enthalten als die in diesem Abschnitt diskutierten. Ferner wird durch Einschränkung, Element, Eigenschaft, Merkmal, Vorteil, Attribut oder dergleichen, die in diesem Abschnitt aufgeführt sind und die nicht ausdrücklich in einem Patentanspruch erwähnt sind, der Schutzumfang keines Patentanspruchs in irgendeiner Weise eingeschränkt.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Ausführungsformen der Erfindung werden beispielhaft und nicht einschränkend in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf im Wesentlichen gleiche Elemente beziehen und in denen:
-
1 eine Draufsicht mit Darstellung eines Hard-Disk-Laufwerks (HDD) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
2 eine perspektivische Ansicht mit Darstellung eines wärmeunterstützten Magnetaufzeichnungs(HAMR)-Kopfgleiters, der mit einem Lasermodul gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
3 eine Seiten-Schnittansicht mit Darstellung eines HAMR-Kopfgleiters, der mit einem Lasermodul gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
4A eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer wärmeabführenden gestuften HAMR-Kopfgleiteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
4B eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer ersten Schnittstelle zwischen einer wärmeabführenden Platte und einem Lasermodul der gestuften HAMR-Kopfgleiteranordnung von 4A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
4C eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer zweiten Schnittstelle zwischen der wärmeabführenden Platte und dem Lasermodul der gestuften HAMR-Kopfgleiteranordnung von 4A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
5 eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer wärmeabführenden gestuften HAMR-Kopfgleiteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
6A eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer wärmeabführenden HAMR-Kopfgleiteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
6B eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer Schnittstelle zwischen einer wärmeabführenden Platte und einem Lasermodul der HAMR-Kopfgleiteranordnung von 6A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
7A eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer wärmeabführenden gestuften HAMR-Kopfgleiteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist; und
-
7B eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer Schnittstelle zwischen einem Stufenmerkmal und einem Lasermodul der HAMR-Kopfgleiteranordnung von 7A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Es werden Vorgehensweisen bezüglich einer wärmeunterstützten Magnetaufzeichnungs(HAMR)-Kopfgleiteranordnung beschrieben, bei der der Kopfgleiter auf der der Platte gegenüberliegenden Seite gestuft ist, um eine Abführung von Wärme aus einem Lasermodul zu unterstützen, zum Beispiel zur Verwendung in einem Hard-Disk-Laufwerk. In der folgenden Beschreibung werden zum Zweck der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung zu ermöglichen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auch ohne diese spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Form von Blockschaltbildern gezeigt, um zu verhindern, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung unnötig verkompliziert werden.
-
TECHNISCHE BESCHREIBUNG EINER VERANSCHAULICHENDEN BETRIEBSUMGEBUNG
-
Ausführungsformen der Erfindung können im Kontext einer magnetischen Schreibeinrichtung für ein Hard-Disk-Laufwerk (HDD) verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Draufsicht mit Darstellung eines HDD 100 in 1 gezeigt. 1 zeigt die funktionale Anordnung von Komponenten des HDD, einschließlich eines Gleiters 110b, der einen Magnetlese-/-aufzeichnungskopf 110a aufweist. Kollektiv können der Gleiter 110b und der Kopf 110a als Kopfgleiter bezeichnet werden. Das HDD 100 weist mindestens eine Kopfkardananordnung (HGA) 110 auf, die den Kopfgleiter, eine Leitungsaufhängung 110c, die an dem Kopfgleiter angebracht ist, und einen Laststab 110d, der an der Leitungsaufhängung 110c angebracht ist, aufweist. Das HDD 100 weist ferner mindestens ein Magnetaufzeichnungsmedium 120, das drehbar auf einer Spindel 124 montiert ist, und einen (nicht gezeigten) Antriebsmotor auf, der zum Drehen des Mediums 120 an der Spindel 124 angebracht ist. Der Kopf 110a weist ein Schreibelement und ein Leseelement jeweils zum Schreiben und Lesen von Informationen, die auf dem Medium 120 des HDD 100 gespeichert sind, auf. Das Medium 120 oder eine Vielzahl von Platten können mittels einer Plattenklemme 128 an der Spindel 124 befestigt sein.
-
Das HDD 100 umfasst ferner einen Arm 132, der an der HGA 110 angebracht ist, einen Schlitten (Träger) 134, einen Schwingspulenmotor (voice-coil motor – VCM), der einen Anker 136 mit einer Schwingspule 140, welcher an dem Schlitten 134 angebracht ist, aufweist; und einen Stator 144, der einen (nicht gezeigten) Schwingspulenmagneten aufweist. Der Anker 136 des VCM ist an dem Schlitten 134 angebracht und ist so ausgestaltet, dass er den Arm 132 und die HGA 110 zwecks Zugriffs auf Abschnitte des Mediums 120 bewegt und auf einer Schwenkwelle 148 mit einer dazwischen angeordneten Schwenklageranordnung 152 montiert ist. Im Fall eines HDD mit mehreren Platten oder Scheiben, wie Platten manchmal auf dem Sachgebiet bezeichnet werden, wird der Schlitten 134 als ”E-Block” oder Kamm bezeichnet, da der Schlitten so angeordnet ist, dass er ein Array von miteinander verbundenen Armen trägt, die diesem das Aussehen eines Kamms verleihen.
-
Gemäß 1 werden bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung elektrische Signale, zum Beispiel Strom zu der Schwingspule 140 des VCM, ein Schreibsignal zu und ein Lesesignal aus dem Kopf 110, von einem flexiblen Verbindungskabel 156 (”Flexkabel”) geliefert. Eine Verbindung zwischen dem Flexkabel 156 und dem Kopf 110a kann von einem Armelektronik(AE)-Modul 160 geboten werden, das einen On-Board-Vorverstärker für das Lesesignal sowie andere Lesekanal- und Schreibkanal-Elektronikkomponenten aufweisen kann. Die AE 160 kann wie gezeigt an dem Schlitten 134 angebracht sein. Das Flexkabel 156 ist mit einer Elektroanschlussleiste 164 gekoppelt, die eine elektrische Verbindung durch elektrische Durchführungen, welche von einem HDD-Gehäuse 168 bereitgestellt werden, bietet. Das HDD-Gehäuse 168, das auch als Gussteil bezeichnet wird, je nachdem, ob das HDD-Gehäuse gegossen ist, bietet in Verbindung mit einer HDD-Abdeckung eine abgedichtete Schutzumfassung für die Informationsspeicherungskomponenten des HDD 100.
-
Gemäß 1 liefern bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung andere elektronische Komponenten, die eine Plattensteuerungseinrichtung und eine Servoelektronik mit einem Digitalsignalprozessor (DSP) umfassen, elektrische Signale zu dem Antriebsmotor, der Schwingspule 140 des VCM und dem Kopf 110a der HGA 110. Das elektrische Signal, das zu dem Antriebsmotor geliefert wird, ermöglicht es dem Antriebsmotor, sich zu drehen und dadurch ein Drehmoment zu der Spindel 124 zu liefern, das wiederum auf das Medium 120 übertragen wird, welches mittels der Plattenklemme 128 an der Spindel 124 befestigt ist; folglich dreht sich das Medium 120 in einer Richtung 172. Das sich drehende Medium 120 erzeugt ein Luftkissen, das als Luftlager dient, auf dem die Luftlagerfläche (air-bearing surface – ABS) des Gleiters 110b läuft, so dass der Gleiter 110b über der Fläche des Mediums 120 schwebt, ohne mit dem dünnen Magnetaufzeichnungsmedium in Kontakt zu kommen, auf dem Informationen aufgezeichnet sind.
-
Das elektrische Signal, das zu der Schwingspule 140 des VCM geliefert wird, ermöglicht es dem Kopf 110a der HGA 110, auf eine Spur 176 zuzugreifen, auf der Informationen aufgezeichnet sind. Somit schwingt der Anker 136 des VCM in einem Bogen 180, wodurch es der HGA 110, die mittels des Arms 132 an dem Anker 136 angebracht ist, ermöglicht wird, auf verschiedene Spuren auf dem Medium 120 zuzugreifen. Informationen werden in einer Vielzahl von gestapelten Spuren, die in Sektoren auf dem Medium 120, zum Beispiel einem Sektor 184, angeordnet sind, auf dem Medium 120 gespeichert. Entsprechend ist jede Spur aus einer Vielzahl von in Sektoren unterteilten Spurabschnitten, zum Beispiel einem in Sektoren unterteilten Spurabschnitt 188, gebildet. Jeder in Sektoren unterteilte Spurabschnitt 188 ist aus aufgezeichneten Daten und einer Kopfzeile, die ein Servo-Burstsignal-Muster, zum Beispiel ein ABCD-Servo-Burstsignal-Muster, enthält, Informationen, die die Spur 176 identifizieren, und Fehlerkorrekturcode-Informationen gebildet. Beim Zugreifen auf die Spur 176 liest das Leseelement des Kopfs 110a der HGA 110 das Servo-Burstsignal-Muster, das ein Positionsfehlersignal (position-error-signal – PES) zu der Servoelektronik liefert, die das elektrische Signal steuert, welches zu der Schwingspule 140 des VCM geliefert wird, wodurch es dem Kopf 110a ermöglicht wird, der Spur 176 zu folgen. Beim Finden der Spur 176 und Identifizieren eines bestimmten in Sektoren unterteilten Spurabschnitts 188 liest der Kopf 110a entweder Daten aus der Spur 176 oder schreibt Daten in die Spur 176, und zwar in Abhängigkeit von Anweisungen, die die Plattensteuerungseinrichtung von einem externen Mittler, zum Beispiel einem Mikroprozessor eines Computersystems, empfängt.
-
Bezugnahmen auf ein Hard-Disk-Laufwerk, wie z. B. das HDD 100, das mit Bezug auf 1 dargestellt und beschrieben worden ist, können eine Datenspeicherungsvorrichtung einschließen, die manchmal als ”Hybridlaufwerk” bezeichnet wird. Ein Hybridlaufwerk betrifft generell eine Speicherungsvorrichtung mit einer Funktionalität sowohl eines herkömmlichen HDD (siehe z. B. HDD 100) in Kombination mit einer Festkörper-Speicherungsvorrichtung (solid-state storage device – SSD) unter Verwendung eines nichtflüchtigen Speichers, wie z. B. eines Flash- oder eines anderen Festkörper-(z. B. integrierte Schaltungen)Speichers, der elektrisch löschbar und programmierbar ist. Da sich Betrieb, Verwaltung und Steuerung der unterschiedlichen Typen von Speicherungsmedien typischerweise unterscheiden, kann der Festkörperabschnitt eines Hybridlaufwerks seine eigene entsprechende Steuerungseinrichtungs-Funktionalität aufweisen, die zusammen mit der HDD-Funktionalität in eine einzelne Steuerungseinrichtung integriert sein kann. Ein Hybridlaufwerk kann so aufgebaut und ausgestaltet sein, dass es den Festkörperabschnitt auf eine Vielzahl von Arten betreibt und verwendet, wie z. B. bei nicht einschränkenden Beispielen durch Verwendung des Festkörperspeichers als Cachespeicher zum Speichern von Daten, auf die häufig zugegriffen wird, zum Speichern von I/O-intensiven Daten und dergleichen. Ferner kann ein Hybridlaufwerk im Wesentlichen in Form von zwei Speicherungsvorrichtungen in einer einzelnen Umfassung, d. h. eines herkömmlichen HDD und eines SSD, entweder mit einer oder mehreren Schnittstellen für eine Host-Verbindung aufgebaut und ausgestaltet sein.
-
EINFÜHRUNG
-
Bei der HAMR muss eine Laserlichtquelle (z. B. eine Laserdiode) in einem herkömmlicheren Magnetaufzeichnungskopf integriert sein. Laserdioden sind zerbrechlich und nicht zum direkten mechanischen Anbringen an dem Aufzeichnungskopfgleiter geeignet. Ferner ist es praktisch unmöglich, einen Laseremissionstest, der zum Prüfen der Qualität angewendet wird, vor dem Zusammenbauen allein mit einer Laserdiode durchzuführen. Daher kann eine Submount-Anordnung zum Montieren der Laserdiode an dem Gleiterkörper verwendet werden. 2 ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung eines wärmeunterstützten Magnetaufzeichnungs(HAMR)-Kopfgleiters, der mit einem Lasermodul gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine HAMR-Kopfgleiteranordnung 200 umfasst eine Laserlichtquelle 204 (oder einfach ”Laser”), wie z. B. einen Halbleiterlaser oder eine Laserdiode, der/die an einem Submount 206 montiert ist, das an einem Kopfgleiter 202 angebracht ist.
-
Zu Referenzzwecken wird das Submount 206 so beschrieben, dass es eine erste Längsseite 206a und eine zweite Längsseite 206b sowie eine erste laterale Seite 206c aufweist, die sich näher an dem magnetischen Schreibkopf 303 (3) befindet als eine zweite laterale Seite 206d. Somit ist bei der in 2 (und 3) gezeigten Lasermodulausgestaltung der Laser 204 mit dem Submount 206 gekoppelt, und zwar an der ersten Längsseite 206a und näher an der ersten lateralen Seite 206c als an der zweiten lateralen Seite 206d, d. h. näher an dem Schreibkopf 303.
-
3 ist eine Seiten-Schnittansicht mit Darstellung eines HAMR-Kopfgleiters, der mit einem Lasermodul gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Mit Bezug auf 3 wird eine HAMR-Kopfgleiteranordnung 300 beschrieben, die in einem Hard-Disk-Laufwerk, wie z. B. einem HDD 100 (1) implementiert sein kann. Eine HAMR-Kopfgleiteranordnung 300 umfasst eine Lasermodulanordnung, die mit einem HAMR-Kopfgleiter 202 gekoppelt ist. Die Lasermodulanordnung umfasst den Laser 204, der an dem Submount 206 montiert ist, wie mit Bezug auf 2 erläutert worden ist.
-
Der HAMR-Kopfgleiter 202 umfasst einen HAMR-Wellenleiter 302, der so ausgestaltet ist, dass er eine optische Energie von dem Laser 204 durch den HAMR-Kopfgleiter 202 zu einem Nahfeldwandler (NFT) 304 leitet, der nahe einem Schreibkopf 303 positioniert ist. Als nicht einschränkendes Beispiel für ein besseres Verständnis kann der NFT 304 eine metallische optische Vorrichtung, wie z. B. eine E-Antenne (oder eine dreieckige Antenne) verwenden, die dann, wenn sie von Licht beleuchtet wird, eine Ladungsoszillation, die als Plasmon bezeichnet wird, innerhalb der Antenne anregt. Die an den Rändern der Antenne konzentrierten Ladungen erzeugen ein lokalisiertes optisches Nahfeld mit einer höheren Stärke. Das optische Nahfeld ist mit dem magnetischen Medium 120 elektromagnetisch gekoppelt und erzeugt lokal einen Hochfrequenzstrom. Die Widerstandsverluste, die mit diesem Strom zusammenhängen, werden in Wärme umgewandelt, wodurch die lokale Temperatur in dem Medium 120 erhöht wird.
-
Bei Betrieb erzeugt der Laser Wärme gleichzeitig mit optischem Licht. Die von dem Laser erzeugte Wärme diffundiert typischerweise durch Fließen von dem Laser zu dem Submount, zu dem Gleiter und dann zu dem Medium. Die thermische Leitfähigkeit zwischen dem Submount und dem Gleiter ist relativ gering, so dass die Wärme nicht so effektiv wie gewünscht zu der Gleiter-Luftlagerfläche abgeführt wird. Folglich erwärmt sich der Laser und kann eine Verminderung der Laserstärke und -leistung auftreten, was zu einem weniger effizienten Laser führt.
-
WÄRMEABFÜHRENDER GLEITER FÜR HAMR-KOPF
-
Um die langfristige Zuverlässigkeit des Lasers für einen HAMR-Kopf aufrechtzuerhalten, z. B. durch Aufrechterhalten einer stabilen Strahlung, ist es vorteilhaft, den Anstieg der Temperatur des Lasers zu steuern. Die Wärmeabführung von dem Gleiter zu dem Medium, z. B. einer Platte, ist jedoch nicht immer robust genug, und daher kann eine signifikante Erhöhung der Temperatur des Lasers auftreten. Die Temperaturverteilung innerhalb von Gleitern, die typischerweise primär aus AlTiC gebildet sind, zeigt, dass die thermische Leitfähigkeit von Gleitern relativ gering ist. Daher wird der Bereich des Gleiters, der der Wärmequelle am nächsten liegt, d. h. der Laser, zu einem heißen Fleck und lässt die Wärmeabführung zu dem Medium Raum für Verbesserung. Eine gleichförmigere Temperaturverteilung innerhalb des Gleiters kann zu einer effektiveren Wärmeeintragung in das Medium führen.
-
4A ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer wärmeabführenden gestuften HAMR-Kopfgleiteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine HAMR-Kopfgleiteranordnung 400 (oder einfach Gleiteranordnung 400) umfasst ein Lasermodul mit einem Laser 404 und einem dazugehörigen Submount 406, das an einem Gleiter 402 montiert ist. Der Gleiter 402 weist eine höhere distale Fläche 408a und eine angrenzende niedrigere proximale Fläche 402a auf, wobei proximal und distal relativ zu dem Lasermodul beschrieben sind. Daher wird der Gleiter 402 als ”gestufter” Gleiter bezeichnet, da die aneinander angrenzenden Flächen, d. h. die höhere distale Fläche 408a und die niedrigere proximale Fläche 402a, ein Stufenmerkmal bilden. Bei einer Ausführungsform ist das Lasermodul auf der niedrigeren proximalen Fläche 402a des gestuften Gleiters 402 montiert.
-
Bei einer Ausführungsform ist mit dem Gleiter 402 eine wärmeabführende Platte 408 gekoppelt, die die höhere distale Fläche 408a umfasst. Die wärmeabführende Platte 408 ist aus einem Material gebildet, das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Material, aus dem der Hauptkörper des Gleiters 402 mit der niedrigeren proximalen Fläche 402a gebildet ist. Folglich unterstützt die wärmeabführende Platte 408 das Abführen der von dem Laser 404 erzeugten Wärme zu dem Medium durch Bieten von besseren Thermodiffusionscharakteristiken für den Gleiter 402 und die Gleiteranordnung 400. Bei einer Ausführungsform ist die wärmeabführende Platte 408 primär aus Silizium (Si) gebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die wärmeabführende Platte 408 primär aus Aluminiumnitrid (AlN) gebildet.
-
4B ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer ersten Schnittstelle zwischen einer wärmeabführenden Platte und einem Lasermodul der gestuften HAMR-Kopfgleiteranordnung aus 4A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Schnittstelle zwischen der wärmeabführenden Platte 408 und dem Submount 406 des Lasermoduls einen Spalt 410. Ferner hat bei einem nicht einschränkenden Beispiel eine Implementierungsuntersuchung gezeigt, dass bei Verwendung einer Silizium-Wärmeabführplatte 408, die durch einen schmalen Spalt, wie z. B. einen Spalt 410, von dem Lasermodul-Submount 406 getrennt ist, eine ungefähr 9%-ige Verbesserung beim Temperaturanstieg erzielt werden kann.
-
4C ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer zweiten Schnittstelle zwischen der wärmeabführenden Platte und dem Lasermodul der gestuften HAMR-Kopfgleiteranordnung von 4A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Schnittstelle zwischen der wärmeabführenden Platte 408 und dem Submount 406 des Lasermoduls ein Lot 412. Die Verwendung des Lots 412 zum Verbinden der wärmeabführenden Platte 408 und des Submounts 406 kann von Implementierung zu Implementierung variieren. Somit können die wärmeabführende Platte 408 und das Submount 406 mittels einer Lot- 412 Kehle verbunden sein oder können mittels einer Lot- 412 Füllung größtenteils entlang der gesamten Schnittstelle verbunden sein, wenn die Herstelltechniken dies erlauben. Ferner schließt die Verwendung des Ausdrucks ”Lot” herkömmliche ”Weichlote”, wie z. B. bleizinn- und indiumbasierte Legierungen, sowie andere Materialien mit einer relativ hohen thermischen Leitfähigkeit (z. B. Materialien, die bekannt sind und hinsichtlich einer Interkonnektivität bei Elektronik- und Halbleiterherstellprozessen verwendet werden), wie z. B. eine Silberpaste und eine Silber-Nano-/Submikron-Paste (auch als ”Nanosilberpaste” bezeichnet) bei nicht einschränkenden Beispielen ein.
-
Wie in 4A dargestellt ist, ist der Laser 404 an der ersten Längsseite (siehe z. B. die erste Längsseite 206a von 2) und näher an der ersten lateralen Seite als an der zweiten lateralen Seite (siehe z. B. die erste laterale Seite 206c und die zweite laterale Seite 206d von 2) mit dem Submount 406 gekoppelt. Somit kann die wärmeabführende Platte 408 so gestaltet sein, dass sie an die zweite laterale Seite 206d sowie die zweite Längsseite 206b des Submounts 406 angrenzt, wie in 4A gezeigt ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Verwendung des Lots 412 (4C) zum Verbinden der wärmeabführenden Platte 408 und des Submounts 406 von Implementierung zu Implementierung variieren, wie z. B. die Verwendung einer Lot- 412 Kehle entlang einer oder beider der zweiten lateralen Seite 206d und der zweiten Längsseite 206b des Submounts 406, oder kann mittels einer Lot- 412 Füllung größtenteils entlang der gesamten Schnittstelle einer oder beider der zweiten lateralen Seite 206d und der zweiten Längsseite 206b des Submounts 406 verbunden sein. Ferner hat bei einem nicht einschränkenden Beispiel eine Implementierungsuntersuchung gezeigt, dass bei Verwendung einer Silizium-Wärmeabführplatte 408, die mittels des Lots 412 mit dem Lasermodul-Submount 406 verbunden ist, eine ungefähr 21%-ige Verbesserung beim Temperaturanstieg erzielt werden kann.
-
5 ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer wärmeabführenden gestuften HAMR-Kopfgleiteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine HAMR-Kopfgleiteranordnung 500 (oder einfach Gleiteranordnung 500) umfasst ein Lasermodul mit einem Laser 504 und einem dazugehörigen Submount 506, das an einem Gleiter 502 montiert ist. Der Gleiter 502 weist eine höhere distale Fläche 508a und eine angrenzende niedrigere proximale Fläche 502a auf, wobei proximal und distal relativ zu dem Lasermodul beschrieben sind. Daher wird der Gleiter 502 als ”gestufter” Gleiter bezeichnet, da die aneinander angrenzenden Flächen, d. h. die höhere distale Fläche 508a und die niedrigere proximale Fläche 502a, ein Stufenmerkmal bilden. Bei einer Ausführungsform ist das Lasermodul auf der niedrigeren proximalen Fläche 502a des gestuften Gleiters 502 montiert.
-
Bei einer Ausführungsform ist mit dem Gleiter 502 eine wärmeabführende Platte 508 gekoppelt, die die höhere distale Fläche 508a umfasst. Die wärmeabführende Platte 508 ist aus einem Material gebildet, das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Material, aus dem der Hauptkörper des Gleiters 502 mit der niedrigeren proximalen Fläche 502a gebildet ist. Folglich unterstützt die wärmeabführende Platte 508 das Abführen der von dem Laser 504 erzeugten Wärme zu dem Medium durch Bieten von besseren Thermodiffusionscharakteristiken für den Gleiter 502 und die Gleiteranordnung 500. Bei einer Ausführungsform ist die wärmeabführende Platte 508 primär aus Silizium (Si) gebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die wärmeabführende Platte 508 primär aus Aluminiumnitrid (AlN) gebildet.
-
Wie in 5 dargestellt ist, ist der Laser 504 an der ersten Längsseite (siehe z. B. die erste Längsseite 206a von 2) und näher an der ersten lateralen Seite als an der zweiten lateralen Seite (siehe z. B. die erste laterale Seite 206c und die zweite laterale Seite 206d von 2) mit dem Submount 506 gekoppelt. Somit kann die wärmeabführende Platte 508 so gestaltet sein, dass sie an die zweite laterale Seite 206d sowie die zweite Längsseite 206b des Submounts 506 angrenzt sowie an eine Längsseite 504a des Lasers 504 angrenzt, wie in 5 gezeigt ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Verwendung eines Lots 512 zum Verbinden der wärmeabführenden Platte 508 und des Submounts 506 und/oder des Lasers 504 von Implementierung zu Implementierung variieren, wie z. B. die Verwendung einer Lot- 512 Kehle entlang einer oder mehrerer der zweiten laterale Seite 206d und der zweiten Längsseite 206b des Submounts 506 und der Längsseite 504a des Lasers 504, oder kann mittels einer Lot- 512 Füllung größtenteils entlang der gesamten Schnittstelle einer oder mehrerer der Schnittstellen verbunden sein. Ferner hat bei einem nicht einschränkenden Beispiel eine Implementierungsuntersuchung gezeigt, dass bei Verwendung einer Silizium-Wärmeabführplatte 508, die mittels des Lots 512 mit dem Laser 504 und dem Submount 506, z. B. drei Verbindungen, verbunden ist, eine ungefähr 24%-ige Verbesserung beim Temperaturanstieg erzielt werden kann.
-
6A ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer wärmeabführenden HAMR-Kopfgleiteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine HAMR-Kopfgleiteranordnung 600 (oder einfach Gleiteranordnung 600) umfasst ein Lasermodul mit einem Laser 604 und einem dazugehörigen Submount 606, das an einem Gleiter 602 montiert ist. Der Gleiter 602 weist eine höhere distale Fläche 608a und eine angrenzende niedrigere proximale Fläche 602a auf, wobei proximal und distal relativ zu dem Lasermodul beschrieben sind. Daher wird der Gleiter 602 als ”gestufter” Gleiter bezeichnet, da die aneinander angrenzenden Flächen, d. h. die höhere distale Fläche 608a und die niedrigere proximale Fläche 602a, ein Stufenmerkmal bilden. Bei einer Ausführungsform ist das Lasermodul auf der niedrigeren proximalen Fläche 602a des gestuften Gleiters 602 montiert.
-
Bei einer Ausführungsform ist mit dem Gleiter 602 eine wärmeabführende Platte 608 gekoppelt, die die höhere distale Fläche 608a umfasst. Die wärmeabführende Platte 608 ist aus einem Material gebildet, das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Material, aus dem der Hauptkörper des Gleiters 602 mit der niedrigeren proximalen Fläche 602a gebildet ist. Folglich unterstützt die wärmeabführende Platte 608 das Abführen der von dem Laser 604 erzeugten Wärme zu dem Medium durch Bieten von besseren Thermodiffusionscharakteristiken für den Gleiter 602 und die Gleiteranordnung 600. Bei einer Ausführungsform ist die wärmeabführende Platte 608 primär aus Silizium (Si) gebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die wärmeabführende Platte 608 primär aus Aluminiumnitrid (AlN) gebildet.
-
6B ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer Schnittstelle zwischen einer wärmeabführenden Platte und einem Lasermodul der HAMR-Kopfgleiteranordnung von 6A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Schnittstelle zwischen der wärmeabführenden Platte 608 und dem Submount 606 des Lasermoduls ein Lot 612. Wie in 6A dargestellt ist, ist der Laser 604 an der ersten lateralen Seite (siehe z. B. die erste laterale Seite 206c von 2) mit dem Submount 606 gekoppelt. Somit kann die wärmeabführende Platte 608 so gestaltet sein, dass sie an die zweite laterale Seite 206d und die erste und die zweite Längsseite 206a, 206b des Submounts 606 angrenzt. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Verwendung des Lots 612 zum Verbinden der wärmeabführenden Platte 608 und des Submounts 606 von Implementierung zu Implementierung variieren, wie z. B. die Verwendung einer Lot- 612 Kehle entlang einer oder mehrerer der zweiten lateralen Seite 206d und der ersten und der zweiten Längsseite 206a, 206b des Submounts 606, oder kann mittels einer Lot- 612 Füllung größtenteils entlang der gesamten Schnittstelle einer oder mehrerer der Schnittstellen verbunden sein. Ferner hat bei einem nicht einschränkenden Beispiel eine Implementierungsuntersuchung gezeigt, dass bei Verwendung einer Silizium-Wärmeabführplatte 608, die mittels des Lots 612 mit dem Submount 606, z. B. drei Verbindungen, verbunden ist, eine ungefähr 23%-ige Verbesserung beim Temperaturanstieg erzielt werden kann.
-
7A ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer wärmeabführenden HAMR-Kopfgleiteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine HAMR-Kopfgleiteranordnung 700 (oder einfach Gleiteranordnung 700) umfasst ein Lasermodul mit einem Laser 704 und einem dazugehörigen Submount 706, das an einem Gleiter 702 montiert ist. Der Gleiter 702 weist eine höhere distale Fläche 702b und eine angrenzende niedrigere proximale Fläche 702a auf, wobei proximal und distal relativ zu dem Lasermodul beschrieben sind. Daher wird der Gleiter 702 als ”gestufter” Gleiter bezeichnet, da die aneinander angrenzenden Flächen, d. h. die höhere distale Fläche 702b und die niedrigere proximale Fläche 702a, ein Stufenmerkmal bilden. Bei einer Ausführungsform ist das Lasermodul auf der niedrigeren proximalen Fläche 702a des gestuften Gleiters 702 montiert. Anstelle der Verwendung einer wärmeabführenden Platte wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Stufenmerkmal der Gleiteranordnung 700 direkt aus dem Material des Gleiter-Hauptkörpers (z. B. AlTiC) gebildet. Zum Beispiel kann der Gleiterkörper 702 geätzt sein, um die niedrigere proximale Fläche 702a zu bilden.
-
7B ist eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer Schnittstelle zwischen einem Stufenmerkmal und einem Lasermodul der HAMR-Kopfgleiteranordnung von 7A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Schnittstelle zwischen der Stufe und dem Submount 706 des Lasermoduls ein Lot 712. Wie in 7A dargestellt ist, ist der Laser 704 an der ersten lateralen Seite (siehe z. B. die erste laterale Seite 206c von 2) mit dem Submount 706 gekoppelt. Bei einer solchen Ausgestaltung wird das Lot 712 zum Verbinden der zweiten lateralen Seite (siehe z. B. die zweite laterale Seite 206d von 2) des Submounts 706 mit dem Stufenmerkmal und daher der höheren distalen Fläche 702b verwendet. Diese Ausgestaltung ist zwar wahrscheinlich einfacher herzustellen, zeigt jedoch eine geringere Wirksamkeit bei der Wärmeabführung als die oben beschriebenen Ausführungsformen.
-
ERGÄNZUNGEN UND ALTERNATIVEN
-
In der vorstehenden Beschreibung sind Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf zahlreiche spezifische Details, die von Implementierung zu Implementierung variieren können, beschrieben worden. Daher können verschiedene Modifikationen und Änderungen an diesen durchgeführt werden, ohne dass dadurch vom umfassenderen Wesen und Schutzumfang der Ausführungsformen abgewichen wird. Somit ist der einzige und ausschließliche Hinweis darauf, was die Erfindung ausmacht und von den Anmeldern als Erfindung vorgesehen ist, in den Patentansprüchen dargelegt, die aus dieser Anmeldung hervorgehen, und zwar in der spezifischen Form, in der die Patentansprüche erstellt sind, einschließlich jeder nachfolgenden Korrektur. Jede Definition, die hier ausdrücklich für Ausdrücke dargelegt ist, welche in diesen Patentansprüchen enthalten sind, regelt die Bedeutung solcher Ausdrücke, wie sie in den Patentansprüchen verwendet werden. Somit wird der Schutzumfang dieser Patentansprüche in keiner Weise durch Einschränkung, Element, Eigenschaft, Merkmal, Vorteil oder Attribut, die nicht ausdrücklich in einem Patentanspruch genannt sind, eingeschränkt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind entsprechend in einem erläuternden und nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen.
-
Des Weiteren können in dieser Beschreibung bestimmte Prozessschritte in einer besonderen Reihenfolge dargelegt worden sein und können alphabetische und alphanumerische Zeichen verwendet worden sein, um bestimmte Schritte zu identifizieren. Sofern in der Beschreibung nicht spezifisch etwas anderes dargelegt worden ist, sind Ausführungsformen nicht notwendigerweise auf eine besondere Reihenfolge des Durchführens solcher Schritte beschränkt. Insbesondere werden die Zeichen lediglich zum Vereinfachen der Identifizierung von Schritten verwendet und sind nicht dazu vorgesehen, eine besondere Reihenfolge des Durchführens solcher Schritte zu spezifizieren oder erforderlich zu machen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
