DE102019133558A1

DE102019133558A1 - Wärmeunterstützter magnetaufzeichnungs-(hamr)-lese-/schreibkopf mit umgekehrtem lesekopf und schreibkopf

Info

Publication number: DE102019133558A1
Application number: DE102019133558.2A
Authority: DE
Inventors: Wentao Yan; Neil David Knutson
Original assignee: Western Digital Technologies Inc
Current assignee: Western Digital Technologies Inc
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN111583970A; CN111583970B; US10522176B1

Abstract

Ein wärmeunterstützter Magnetaufzeichnungs-Laufwerk-Lese-/Schreibkopf (HAMR-Laufwerk-Lese-/Schreibkopf) hat den Schreibkopf benachbart der hinteren Fläche des gasgelagerten Gleitstücks angeordnet, wobei der Lesekopf benachbart zu dem Schreibkopf ist, was die umgekehrte Anordnung von herkömmlichen Lese-/Schreibköpfen ist. Dies führt zu einem verringerten Schreibkopfvorsprung während des Schreibens, was eine reduzierte Mindestschwebehöhe für das Gleitstück ermöglicht. Denn bei einem HAMR-Lese-/Schreibkopf, der eine Heizvorrichtung verwendet, um den Lesekopf beim Lesen näher zur Platte vorstehen zu lassen, ermöglicht die umgekehrte Anordnung eine bessere Effizienz der Heizvorrichtung und damit eine reduzierte Heizleistung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein wärmeunterstütztes Magnetaufzeichnungs-Laufwerk (HAMR-Laufwerk), in das Daten geschrieben werden, während die Temperatur der magnetischen Aufzeichnungsschicht auf der Platte erhöht ist, und insbesondere auf einen verbesserten HAMR-Lese-/Schreibkopf.
HINTERGRUND
Bei herkömmlicher magnetischer Aufzeichnung können thermische Instabilitäten der gespeicherten Magnetisierung in den Aufzeichnungsmedien zum Verlust von aufgezeichneten Daten führen. Um dies zu vermeiden, sind Medien mit hoher magnetokristalliner Anisotropie (K_u) erforderlich. Jedoch erhöht die Erhöhung von K_u auch die Koerzitivkraft des Mediums, was die Schreibfeldfähigkeit des Schreibkopfes überschreiten kann. Da es bekannt ist, dass die Koerzitivkraft des magnetischen Materials der Aufzeichnungsschicht temperaturabhängig ist, ist eine vorgeschlagene Lösung des Problems der thermischen Stabilität wärmeunterstützte Magnetaufzeichnung (HAMR), wobei magnetisches Aufzeichnungsmaterial mit hoher K_u lokal beim Schreiben erwärmt wird, um die Koerzitivkraft ausreichend herabzusetzen, sodass ein Schreiben erfolgen kann, wobei aber die Koerzitivkraft/Anisotropie bei Umgebungstemperatur des Laufwerks (d.h. der normalen Betriebs- oder „Raum“-Temperatur von etwa 15-30 °C) hoch genug für die thermische Stabilität der aufgezeichneten Bits ist. Bei einigen der vorgeschlagenen HAMR-Systeme wird das magnetische Aufzeichnungsmaterial bis nahe zu oder oberhalb seiner Curie-Temperatur erwärmt. Die aufgezeichneten Daten werden dann bei Umgebungstemperatur durch einen herkömmlichen magnetoresistiven Lesekopf zurückgelesen. HAMR-Laufwerke wurden sowohl für herkömmliche kontinuierliche Medien, wobei das magnetische Aufzeichnungsmaterial eine kontinuierliche Schicht auf der Platte ist, als auch für bitstrukturierte Medien (BPM), wobei das magnetische Aufzeichnungsmaterial in diskrete Dateninseln strukturiert ist, vorgeschlagen.
Bei einem typischen HAMR-Schreibkopf wird Licht von einer Laserdiode mit einem Wellenleiter gekoppelt, der das Licht zu einem Nahfeldwandler (NFT) (auch als plasmonische Antenne bezeichnet) leitet. Ein „Nahfeld“-Wandler bezieht sich auf „Nahfeldoptik“, wobei der Durchtritt von Licht durch ein Element mit Subwellenlängeneigenschaften erfolgt und das Licht mit einem zweiten Element gekoppelt ist, wie einem Substrat wie beispielsweise einer magnetischen Aufzeichnungsschicht, die sich in einem Subwellenlängenabstand von dem ersten Element befindet. Ein Kopfträger oder Gleitstück trägt den NFT und den Schreibkopf, wobei der NFT und der Schreibpol Enden aufweisen, die im Wesentlichen an der Oberfläche des Gleitstücks angeordnet sind, die der Aufzeichnungsschicht zugewandt ist. Ein Gleitstückschutzüberzug ist auf der der Aufzeichnungsschicht zugewandten Oberfläche über dem NFT und den Schreibpolenden ausgebildet und dient als die Gaslagerfläche (GBS) des Gleitstücks. Das Gleitstück trägt auch den Lesekopf und läuft über der Plattenoberfläche auf einem Polster aus Gas, in der Regel Luft oder Helium.
Es wurden HAMR-Laufwerke mit einer thermischen Schwebehöhensteuerung (TFC) der Lese-/Schreibköpfe vorgeschlagen. Eine Art von TFC verwendet eine elektrische Widerstandsheizvorrichtung, die sich an dem Gleitstück in der Nähe des Lesekopfes bzw. Schreibkopfes befindet. Wenn Strom an die Heizvorrichtung angelegt wird, bewirkt eine Joule'sche Erwärmung der Heizvorrichtung eine Ausdehnung des Kopfes, wodurch sich dieser der Plattenoberfläche nähert. Der Kopf kann auf unterschiedliche Höhen eingestellt werden, je nachdem, ob das Laufwerk liest oder schreibt. Des Weiteren kann die Heizvorrichtung den Kopf auch bei Vorliegen der oben beschriebenen Faktoren, die ansonsten Änderungen in der FH verursachen würden, auf der optimalen Schwebehöhe (FH) halten.
KURZDARSTELLUNG
Bei einem HAMR-Laufwerk ragt die Schreibpolspitze während des Schreibens infolge von Wärme aus der Schreibspule, dem Laser und dem NFT vor. Das Laufwerk ist so konstruiert, dass es eine minimale Schwebehöhe (FH) aufweist, d. h. den minimalen Abstand zwischen dem niedrigsten Punkt auf dem Gleitstück und der Platte, wenn es keinen Vorsprung gibt. Somit muss die Konstruktionsminimum-FH die Menge des Schreibpolspitzenvorsprungs (PTP) berücksichtigen. Der High-Write-PTP kann eine unerwünscht hohe Konstruktionsminimum-FH erfordern. Ein zusätzliches Problem bei einem HAMR-Lese-/Schreibkopf mit TFC für den Lesekopf besteht darin, dass eine hohe Heizleistung erforderlich ist, um die gewünschte Menge an Lesekopf-Vorsprung zu verursachen.
In Ausführungsformen des HAMR-Lese-/Schreibkopfes gemäß dieser Erfindung sind die Positionen des Lesekopfes und Schreibkopfes auf dem Gleitstück von ihren herkömmlichen Positionen umgekehrt. Der Schreibkopf ist somit weiter weg von der Platte, so dass der vorstehende Schreibkopf weniger wahrscheinlich in Kontakt mit der Platte kommt. Darüber hinaus wird durch die umgekehrte Anordnung an dem Gleitstück die Wärmeableitung aus dem Schreibkopf erhöht, wodurch das Ausmaß des Vorsprungs verringert wird. Die umgekehrte Anordnung des Lesekopfes ermöglicht eine bessere Isolierung der Heizvorrichtung, so dass es zu weniger Wärmeverlust kommt, wodurch die Heizvorrichtung effizienter sein kann und somit weniger Leistung erfordert.
Für ein besseres Verständnis der Natur und Vorteile der vorliegenden Erfindung, soll auf die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den begleitenden Figuren Bezug genommen werden.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht auf ein wärmeunterstütztes Magnetaufzeichnungs-Laufwerk (HAMR-Laufwerk) gemäß dem Stand der Technik.
2 ist eine Schnittansicht eines gasgelagerten Gleitstücks zur Verwendung in einem HAMR-Laufwerk und eines Abschnitts einer HAMR-Platte nach dem Stand der Technik, die aufgrund der Schwierigkeit, die sehr kleinen Merkmale zu zeigen, nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist.
3 ist ein schematischer Vergleich der Position der vorstehenden Lese- und Schreibköpfe an einem Gleitstück relativ zu der Platte für den HAMR-Lese-/Schreibkopf des Standes der Technik und den umgekehrten HAMR-Lese-/Schreibkopf gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts eines gasgelagerten Gleitstücks zur Verwendung in einem HAMR-Laufwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die aufgrund der Schwierigkeit, die sehr kleinen Merkmale zu zeigen, nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 ist eine Draufsicht auf ein wärmeunterstütztes Magnetaufzeichnungs-Laufwerk (HAMR-Laufwerk) 100 gemäß dem Stand der Technik. In 1 ist das HAMR-Laufwerk 100 mit einer Platte 200 mit einer kontinuierlichen magnetischen Aufzeichnungsschicht 31 mit konzentrischen kreisförmigen Datenspuren 118 dargestellt. Nur ein Teil von einigen repräsentativen Spuren 118 in der Nähe des Innen- und Außendurchmessers der Platte 200 sind gezeigt.
Das Laufwerk 100 weist ein Gehäuse bzw. eine Basis 112 auf, das bzw. die ein Stellglied 130 und einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) zum Drehen der Magnetaufzeichnungsplatte 200 trägt. Das Stellglied 130 kann ein Schwingspulenmotor-Drehstellglied (VCM-Drehstellglied) sein, das einen starren Arm 131 aufweist und sich um das Drehgelenk 132 dreht, wie durch den Pfeil 133 gezeigt. Eine Kopfaufhängungsbaugruppe schließt eine Aufhängung 135 ein, deren eines Ende an dem Ende des Stellgliedarms 131 angebracht ist, und einen Kopfträger, wie z. B. ein gasgelagertes Gleitstück 120, das am anderen Ende der Aufhängung 135 angebracht ist. Die Aufhängung 135 ermöglicht, dass das Gleitstück 120 sehr nahe an der Plattenoberfläche 200 gehalten werden kann und ermöglicht dem Gleitstück, sich auf der Gasschicht, die durch die Platte 200 beim Drehen in Richtung des Pfeils 20 erzeugt wird, um die Quer- und Längsachse zu bewegen. Das Gleitstück 120 trägt den HAMR Lese-/Schreibkopf (nicht gezeigt), welcher einen magnetoresistiven Lesekopf, einen induktiven Schreibkopf, den Nahfeldwandler (NFT) und den optischen Wellenleiter einschließt. Ein Halbleiterlaser 90, zum Beispiel mit einer Wellenlänge von 780 bis 980 nm, kann als die HAMR-Lichtquelle verwendet werden und ist als auf der Oberseite des Gleitstücks 120 gelagert dargestellt. Alternativ kann der Laser auf der Aufhängung 135 angeordnet und mit dem Gleitstück 120 durch einen optischen Kanal gekoppelt sein. Beim Drehen der Platte 200 in Richtung des Pfeils 20 ermöglicht die Bewegung des Stellglieds 130 dem HAMR-Lese-/Schreibkopf, an dem Gleitstück 120 auf unterschiedliche Datenspuren 118 auf der Platte 200 zuzugreifen. Das Gleitstück 120 ist typischerweise aus einem Verbundmaterial, wie beispielsweise einem Verbundwerkstoff aus Aluminiumoxid/Titancarbid (Al₂O₃/TiC) hergestellt. In 1 ist nur eine Plattenoberfläche mit zugeordneten Gleitstück und Lese-/Schreibkopf gezeigt, es sind jedoch typischerweise mehrere Platten auf einer Nabe gestapelt, die durch einen Spindelmotor gedreht wird, wobei jeder Plattenoberfläche ein separates Gleitstück und ein separater HAMR-Kopf zugeordnet ist.
In den folgenden Zeichnungen, bezeichnet die X-Richtung eine Richtung senkrecht zu der Gaslagerfläche (GBS) des Gleitstücks, die Y-Richtung bezeichnet eine Spurbreite bzw. Richtung quer zur Spur, und die Z-Richtung bezeichnet eine Richtung entlang der Spur. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines HAMR-Lese-/Schreibkopfes gemäß dem Stand der Technik darstellt, der auch in der Lage ist, als HAMR-Lese-/Schreibkopf in Ausführungsformen dieser Erfindung zu arbeiten. In 2 ist die Platte 200 als eine herkömmliche Platte dargestellt, wobei die HAMR-Aufzeichnungsschicht 31 eine kontinuierliche, nicht strukturierte magnetische Aufzeichnungsschicht aus magnetisierbarem Material mit magnetisierten Bereichen oder „Bits“ 34 ist. Die Bits 34 sind räumlich benachbart und die Grenzen benachbarter Bits werden als magnetische Übergänge 37 bezeichnet. Die Bits werden in einzelnen Datensektoren aufgezeichnet. Die Aufzeichnungsschicht 31 ist typischerweise aus einer im Wesentlichen chemisch geordneten FePt-Legierung (oder CoPt-Legierung) mit hoher Anisotropie (K_u) mit senkrechter magnetischer Anisotropie gebildet. Die Platte schließt einen Überzug 36, der typischerweise aus amorphem diamantartigem Kohlenstoff (DLC) gebildet ist, und eine flüssige Schmiermittelschicht 38, typischerweise ein gebundener Perfluorpolyether (PFPE), ein.
Das gasgelagerte Gleitstück 120 wird durch die Aufhängung 135 getragen. Das Gleitstück 120 weist eine der Aufzeichnungsschicht zugewandte Fläche 122, eine hintere Fläche 121 im Wesentlichen orthogonal zu der Fläche 122 zum Aufbringen der Schichten, aus denen die Lese- und Schreibköpfe bestehen, und eine Hinterkante 125 auf. Die Fläche 121 und die Kante 125 werden als „hintere“ bezeichnet, da sie die letzten Abschnitte des Gleitstücks sind, die den Bits 34 ausgesetzt sind, wenn sich die Platte 200 in Richtung des Pfeils 20 hinter das Gleitstück 120 bewegt. Ein Überzug 124 wird auf die Fläche 122 aufgebracht. Der Überzug 124 ist typischerweise ein DLC-Überzug mit einer Dicke im Bereich von etwa 10 bis 30 A, dessen Außenseite die GBS des Gleitstücks 120 bildet. Eine optionale Haftunterschicht (nicht gezeigt), wie z. B. ein 1 bis 5 A Silicium-(Si)- oder ein Siliciumnitrid-(SiNx)-Film, kann vor dem Aufbringen des Überzugs 124 auf der Fläche 122 aufgebracht werden. Die der Aufzeichnungsschicht zugewandte Fläche soll die Fläche des Gleitstücks 120, die mit einem dünnen schützenden Überzug bedeckt ist, die tatsächliche Außenoberfläche des Gleitstücks, wenn kein Überzug vorhanden ist, oder die Außenseite des Überzug bedeuten. Der Ausdruck „im Wesentlichen auf der der Aufzeichnungsschicht zugewandten Fläche“ soll tatsächlich an der Oberfläche oder geringfügig von der Oberfläche vertieft bedeuten. Der Ausdruck „im Wesentlichen an der GBS“ soll tatsächlich an der äußersten Oberfläche oder etwas vertieft von der äußersten Oberfläche bedeuten.
Ein magnetoresistiver (MR-) Lesekopf ist auf der hinteren Fläche 121 des Gleitstücks ausgebildet und schließt einen MR-Sensor 60, der zwischen magnetisch permeablen Lesekopf-Abschirmungen S1 und S2 angeordnet ist, ein. Der Abstand zwischen S1 und S2 entlang der Z-Achse an der GBS wird Lesespalt (RG) genannt. Eine elektrische Widerstandsheizvorrichtung 62 ist ebenfalls auf der hinteren Fläche 121 ausgebildet und wird durch eine thermische Schwebehöhensteuerung-Vorrichtung (TFC-Vorrichtung) in der Elektronik des Laufwerks gesteuert. Wenn Strom an die Heizvorrichtung 62 angelegt wird, wird bewirkt, dass sich das umgebende Gleitstückmaterial als Reaktion auf die Wärme ausdehnt, was eine Aufwölbung in dem RG in Richtung der Platte 200 verursacht. Insbesondere während Leseoperationen bewirkt die Heizvorrichtung 62, dass sich der RG und somit der Lesesensor 60 näher an der Platte 200 befinden, um die Stärke des Rücklesesignals von dem Aufzeichnungsmedium zu erhöhen.
Ein magnetischer Schreibkopf 50 ist ebenfalls auf der hinteren Fläche 121 ausgebildet, befindet sich jedoch an der Gleitstück-Hinterkante 125. Ein Aufzeichnungsmagnetfeld wird durch den Schreibkopf 50 erzeugt, der aus einer spiralförmigen Spule mit Spulenabschnitten 56a und 56b, einem Hauptmagnetpol 53 zum Übertragen von durch die Spule erzeugtem Fluss, einem Schreibpol 55 mit Ende oder Spitze 52, und einem Rückführpol 54, besteht. Der Hauptpol 53 und der Rückführpol 54 sind durch den Polabschnitt 57 verbunden. Der Hauptpol 53, der Rückführpol 54 und der Abschnitt 57 sind aus ferromagnetischen Legierungen wie einem oder mehreren von Co, Fe und Ni gebildet. Der Schreibpol 55 ist typischerweise aus einem Material mit hohem Moment wie CoFe gebildet. Ein Magnetfeld, das durch die Spule 56a, 56b erzeugt wird, wird durch den Hauptpol 53 und den Schreibpol 55 an die Schreibpolspitze 52 übertragen, die in der Nähe eines optischen Nahfeldwandlers (NFT) 74 angeordnet ist. Der Schreibkopf 50 ist typischerweise in der Lage, mit unterschiedlichen Taktraten zu arbeiten, um Daten mit unterschiedlichen Frequenzen schreiben zu können. Beim NFT 74, auch als plasmonische Antenne bezeichnet, wird in der Regel ein verlustarmes Metall (z.B., Au, Ag, Al oder Cu) verwendet, dass in solch einer Weise geformt ist, dass beim Einfallen von Licht aus dem Wellenleiter 73 eine Oberflächenladungsbewegung an einer Spitze an dem Gleitstück GBS konzentriert wird. Eine oszillierende Spitzenladung erzeugt ein intensives Nahfeldmuster, wobei die Aufzeichnungsschicht 31 erwärmt wird. Die Metallstruktur des NFT kann eine resonante Ladungsbewegung (Oberflächenplasmonen) erzeugen, um die Intensität und Erwärmung der Aufzeichnungsschicht weiter zu erhöhen. Zum Zeitpunkt der Aufzeichnung wird die Aufzeichnungsschicht 31 der Platte 200 durch das durch den NFT 74 erzeugte optische Nahfeld erwärmt und gleichzeitig wird ein Bereich oder ein „Bit“ 34 durch Anlegen eines durch die Schreibpolspitze 52 erzeugten Aufzeichnungsmagnetfelds magnetisiert und somit auf die Aufzeichnungsschicht 31 geschrieben.
Ein Halbleiterlaser 90 ist an der Oberseite des Gleitstücks 120 montiert. Ein Lichtwellenleiter 73 zum Führen von Licht von dem Laser 90 zu dem NFT 74 ist innerhalb des Gleitstücks 120 ausgebildet. Der Laser 90 ist typischerweise für den Betrieb bei unterschiedlichen Leistungsstufen geeignet. Materialien, die sicherstellen, dass ein Brechungsindex des Kernmaterials des Wellenleiters 73 größer als ein Brechungsindex des Mantelmaterials ist, können für den Wellenleiter 73 verwendet werden. Der Wellenleiter 73, der dem NFT 74 Licht zuführt, ist vorzugsweise ein Einmoden-Wellenleiter.
Ein Isoliermaterial wie Aluminiumoxid, dargestellt als Material 80 in 2, ist auf der hinteren Fläche 121 ausgebildet und umgibt im Wesentlichen die Elemente bestehend aus dem Lesekopf, dem Schreibkopf 50, dem optischen Wellenleiter 73 und dem NFT 74.
Beim Schreiben ragt der Gleitstückbereich in der Nähe der Schreibpolspitze hervor, vor allem als Resultat der Wärme von der Schreibspule, dem Laser und dem NFT. Wenn dieser Schreibpolspitzenvorsprung (PTP) zu groß ist, kann die Schreibpolspitze in Kontakt mit der Platte kommen. Um das Problem des Schreib-PTP anzugehen, ist das Laufwerk so konstruiert, dass es eine Mindestschwebehöhe (FH) aufweist, d. h. den minimalen Abstand zwischen dem niedrigsten Punkt auf der GBS und der Platte, wenn es keinen Vorsprung gibt. Somit muss die Konstruktionsminimum-FH die Menge des Schreib-PTP berücksichtigen. Der High-Write-PTP kann eine unerwünscht hohe Konstruktionsminimum-FH erfordern. Das Problem des Schreib-PTP wird verschlimmert, da der Schreibpol nahe der Hinterkante des Gleitstücks ist. Dies ist in 3 gezeigt, die den Minimum-FH und die Wirkung des Schreib-PTP zeigt. Der Schreib-PTP ist als Gegenstand 90 dargestellt und der Lesespalt-Vorsprung (RG-Vorsprung) ist als Gegenstand 91 dargestellt. Die Schreibpolspitze ist ein Abstand L von der hinteren Fläche in der Z-Richtung oder der Richtung entlang der Spur, wobei L etwa 8-9 Mikrometer betragen kann. Wenn L viel kürzer wäre, wäre die Wirkung des Schreib-PTP weniger ausgeprägt. Des Weiteren, unter erneuter Bezugnahme auf 2, bedeutet dieser Abstand L, dass eine relativ große Menge an isolierendem Material 80 zwischen der Schreibpolspitze 52 und der hinteren Fläche 121 vorhanden ist, so dass weniger Wärmeübertragung von dem Schreibkopf auf das Gleitstück erfolgt.
Ein weiteres Problem mit dem in 2 dargestellten Gleitstück ist, dass eine relativ hohe Heizleistung an die Heizvorrichtung 62 abgegeben werden muss, um beim Lesen die korrekte Menge an Lesespalt-Vorsprung (RG-Vorsprung) zu erzeugen.
Bei Ausführungsformen dieser Erfindung wird die Position des Lesekopfes und des Schreibkopfes auf dem Gleitstück umgekehrt. Dies verringert den Effekt des Schreib-PTP, da der Abstand L verringert wird, was die Schreibpolspitze weiter von der Platte bewegt, wie aus 3 ersichtlich ist, wenn die Schreibpolspitze dort angeordnet wäre, wo sich der RG befindet. In dieser umgekehrten Ausführungsform ist der Schreib-PTP mit gestrichelten Linien als Gegenstand 93 dargestellt, und der Lesespalt-Vorsprung (RG-Vorsprung) ist mit gestrichelten Linien als Gegenstand 92 dargestellt. Zusätzlich ist die Schreibpolspitze nun näher an der hinteren Gleitstückfläche, so dass weniger isolierendes Material zwischen der Schreibpolspitze und der hinteren Fläche vorhanden ist, so dass mehr Wärme durch das Gleitstück abgeleitet werden kann. Da sich die dem Lesekopf zugeordnete Heizvorrichtung nun in der Nähe der Gleitstück-Hinterkante befindet, befindet sich zwischen dieser und der hinteren Fläche mehr isolierendes Material. Es erfolgt somit weniger Wärmeableitung von der Heizvorrichtung, und somit ist die Heizvorrichtung effizienter, d. h. es ist weniger Wärme pro Abstand des RG-Vorsprungs erforderlich.
4 stellt eine Schnittansicht eines Abschnitts eines gasgelagerten Gleitstücks zur Verwendung in einem HAMR-Laufwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, die aufgrund der Schwierigkeit, die sehr kleinen Merkmale zu zeigen, nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist. Der HAMR-Lese-/Schreibkopf von 4 schließt im Wesentlichen dieselben Betriebselemente ein, wie für den in 2 dargestellten HAMR-Lese-/Schreibkopf beschrieben, wobei der Hauptunterschied darin besteht, dass die Positionen des Schreibkopfes und Lesekopfes auf dem Gleitstück umgekehrt sind. Das Gleitstück 220 weist eine der Aufzeichnungsschicht zugewandte Fläche 222, eine hintere Fläche 221 im Wesentlichen orthogonal zu der Fläche 222 zum Aufbringen der Schichten, aus denen die Lese- und Schreibköpfe bestehen, und eine Hinterkante 225 auf. Ein Überzug 224 wird auf die Fläche 222 aufgebracht. Der Schreibkopf 250 schließt, in sequentieller Reihenfolge von der hinteren Fläche 221 den ersten Rückführpol 254, den ersten spiralförmigen Spulenabschnitt 256a, den mit dem NFT 274 gekoppelten optischen Wellenleiter 273, den Schreibpol 255 mit der Polspitze 252, den Hauptpol 253, den zweiten spiralförmigen Spulenabschnitt 256b, und den zweiten Rückführpol 258 ein. Der Polabschnitt 257 verbindet den Rückführpol 254 mit dem Hauptpol 253. Der Lesekopf schließt den Lesesensor 260, der im Wesentlichen an der GBS zwischen der ersten Leseabschirmung S1 und der zweiten Leseabschirmung S2 angeordnet ist, ein. Der Abstand zwischen S1 und S2 an der GBS ist der Lesespalt (RG). Eine Heizvorrichtung 262 befindet sich zwischen dem zweiten Rückführpol 258 und S1. Somit befindet sich der Lesekopf in der Nähe der Gleitstück-Hinterkante 225, wobei sich der Schreibkopf 250 zwischen der hinteren Gleitstückfläche 221 und dem Lesekopf befindet. Isolierendes Material wie Aluminiumoxid, dargestellt als Material 280 in 4, ist auf der hinteren Fläche 221 ausgebildet und umgibt im Wesentlichen die Elemente, die den Schreibkopf 250, den optischen Wellenleiter 273, den NFT 274 und den Lesekopf bilden.
Die Heizvorrichtung 262 dient in erster Linie zum Überragen des RG beim Lesen, kann jedoch auch beim Schreiben verwendet werden, wenn es notwendig ist, den Schreib-PTP zu erhöhen. Dies würde typischerweise bei einer geringeren Heizleistung erfolgen als zum Lesen verwendet wird. Die Heizvorrichtung 262 kann alternativ zwischen S2 und der Gleitstück-Hinterkante 225 angeordnet sein. Der HAMR-Lese-/Schreibkopf kann optional eine zweite Heizvorrichtung einschließen, die dem Schreibkopf 250 zugeordnet ist. In diesem Fall kann die zweite Heizvorrichtung in dem Bereich oberhalb des Polabschnitts 257 angeordnet sein, zum Beispiel nahe dem zweiten Rückführpol 258.
Die US 7.679.862 B2 , welche dem gleichen Anmelder wie diese Anmeldung zugewiesen ist, beschreibt einen konventionellen, nicht HAMR, senkrechten, magnetischen Lese-/Schreibkopf dort, wo der Lesekopf und der Schreibkopf auf dem Gleitstück von ihren üblichen Positionen umgekehrt sind. Die primäre Motivation für diese Struktur ist die Anordnung eines Hilfspols 31, gezeigt in 5 des Patents, benachbart zu der hinteren Gleitstückfläche, so dass Streufluss von dem Hilfspol zur Platte minimiert wird. Dies ist nur möglich, weil der Kopf eine „Pfannkuchen“-spule verwendet, wobei alle Spulenabschnitte in der gleichen Ebene liegen. In Ausführungsformen dieser Erfindung kann der Hauptpol 253 in 4, der dem Hilfspol 31 des Patents entspricht, nicht der hinteren Fläche benachbart angeordnet sein, da die Spule eine spiralförmige Spule ist. Das Patent legt auch nahe, dass eine gleichmäßigere Wärmeableitung auftritt, da alle Abschnitte der Pfannkuchen-Spule näher an der hinteren Gleitstückfläche liegen. Dies ist ein Merkmal, das mit einer spiralförmigen Spule nicht auftreten kann. Der in dem Patent beschriebene Kopf ist kein HAMR-Lese-/Schreibkopf und schließt keine Heizvorrichtung für einen RG-Vorsprung ein und löst daher nicht die Probleme der Lasererwärmung und der Heizvorrichtungseffizienz.
Der HAMR-Lese-/Schreibkopf von 4 stellt wesentliche Verbesserungen gegenüber dem herkömmlichen HAMR-Lese-/Schreibkopf von 2 bereit. Da die Positionen des Lesekopfes und des Schreibkopfes umgekehrt sind, befindet sich der RG nun näher an der Gleitstück-Hinterkante und somit näher an der Platte, wie aus 3 ersichtlich ist. Dies verringert die Menge an RG-Vorsprung, die während des Lesens benötigt wird, und reduziert somit die erforderliche Heizleistung. Des Weiteren, da die Heizvorrichtung nun weiter von der hinteren Gleitstückfläche weg ist, ist diese besser isoliert, wodurch es weniger Wärmeableitung gibt. Die Computermodellierung hat eine 51 %-ige Verbesserung der Heizvorrichtungseffizienz gezeigt, d. h. die Menge an RG-Vorsprung pro Einheit Heizleistung, und eine resultierende Verringerung der Lesesensortemperatur um 32 %. Die Verringerung der Lesesensortemperatur führt zu einer verbesserten Lebensdauer des Lesers, da bekannt ist, dass ein Hochtemperaturwechsel die Sensorlebensdauer reduziert.
Der Schreibpolspitzenvorsprung (PTP) während des Schreibens wird wesentlich reduziert, da der Schreibpol und der NFT näher an der hinteren Gleitstückfläche liegen, was zu einer größeren Wärmeableitung führt. Die Computermodellierung hat eine 16 %-ige Reduzierung beim Schreib-PTP gezeigt. Die Schreibpolspitze befindet sich nun weiter von der Platte entfernt, wie aus 2 ersichtlich ist. Das Ergebnis sowohl der Verringerung des Schreib-PTP als auch des vergrößerten Abstands von der Platte ermöglicht eine Verringerung des Konstruktionsminimum-FH.
Bei einem herkömmlichen HAMR-Lese-/Schreibkopf erfordert die Herstellung des optischen Wellenleiters und des NFT eine hohe Temperatur, die den zuvor hergestellten Lesesensor beschädigen kann. Bei dem umgekehrten HAMR-Lese-/Schreibkopf gemäß Ausführungsformen dieser Erfindung kann der Lesesensor nach dem Lichtwellenleiter und dem NFT hergestellt werden, so dass es keine Beschädigung des Lesesensors gibt.
Während die vorliegende Erfindung besonders unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist die offenbarte Erfindung lediglich als veranschaulichend und im Schutzumfang nur wie in den beiliegenden Ansprüchen angegeben eingeschränkt.
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

US 7679862 B2 [0021]

Claims

Wärmeunterstützer Magnetaufzeichnungs-Lese-/Schreibkopf (HAMR-Lese-/Schreibkopf) zum Lesen und Schreiben von Daten auf einer Aufzeichnungsschicht, umfassend: einen Kopfträger mit einereiner Aufzeichnungsschicht zugewandten Fläche und einer hinteren Fläche, die im Wesentlichen orthogonal zu der der Aufzeichnungsschicht zugewandten Fläche ist; ein Schreibkopf auf der hinteren Fläche, wobei der Schreibkopf einen Schreibpol mit einer Spitze im Wesentlichen an der der Aufzeichnungsschicht zugewandten Fläche, und eine spiralförmige Spule mit ersten und zweiten Spulenabschnitten, die den Schreibpol umgeben, umfasst, wobei sich der erste Spulenabschnitt zwischen der hinteren Fläche und dem Schreibpol befindet; einen Lichtwellenleiter zwischen den Spulenabschnitten zum Empfang von Laserstrahlung; einen Nahfeldwandler (NFT) nahe dem Schreibpol zur optischen Kopplung mit dem Wellenleiter, wobei der NFT ein Ausgabeende im Wesentlichen an der der Aufzeichnungsschicht zugewandten Fläche aufweist; einen Lesekopf an dem Kopfträger, wobei der Lesekopf eine erste und eine zweite Leseabschirmung und einen magnetoresistiven Sensor zwischen den Leseabschirmungen umfasst, wobei der Schreibkopf zwischen der hinteren Fläche und dem Lesekopf angeordnet ist; und eine Heizvorrichtung auf dem Kopfträger benachbart zu einer der Leseabschirmungen.
HAMR-Lese-/Schreibkopf nach Anspruch 1, wobei die Leseabschirmung, die dem Schreibkopf am nächsten ist, eine erste Leseabschirmung ist, und wobei die Heizvorrichtung zwischen dem Schreibkopf und der ersten Leseabschirmung angeordnet ist.
HAMR-Lese-/Schreibkopf nach Anspruch 2, wobei die Heizvorrichtung benachbart zu der zweiten Leseabschirmung angeordnet ist.
HAMR-Lese-/Schreibkopf nach Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung eine Lesekopfheizvorrichtung ist und ferner umfassend eine Schreibkopfheizvorrichtung auf dem Kopfträger in der Nähe des Schreibkopfes.
Wärmeunterstütztes Aufzeichnungssystem (HAMR), umfassend: den HAMR-Lese-/Schreibkopf nach Anspruch 1; einen Laser zum Leiten von Licht in den Wellenleiter; und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer magnetischen Aufzeichnungsschicht.
Wärmeunterstützer Magnetaufzeichnungs-Lese-/Schreibkopf (HAMR-Lese-/Schreibkopf) zum Lesen und Schreiben von Daten auf einer Aufzeichnungsschicht, umfassend: ein gasgelagertes Gleitstück mit einer einer Aufzeichnungsschicht zugewandten Gaslagerfläche (GBS) und einer hinteren Fläche, die im Wesentlichen orthogonal zu der GBS ist; einen Schreibkopf auf der hinteren Fläche, wobei der Schreibkopf einen ersten Rückführpol auf der hinteren Fläche, einen ersten spiralförmigen Spulenabschnitt benachbart zu dem ersten Rückführpol, einen Schreibpol mit einer Spitze im Wesentlichen an der GBS, einen zweiten spiralförmigen Spulenabschnitt benachbart zu dem Schreibpol, wobei sich der Schreibpol zwischen den beiden spiralförmigen Spulenabschnitten befindet, einen zweiten Rückführpol benachbart zu dem zweiten spiralförmigen Spulenabschnitt, und einen Polabschnitt, der den ersten Rückführpol und den Schreibpol verbindet, umfasst; einen Lichtwellenleiter zwischen dem ersten spiralförmigen Spulenabschnitt und dem Schreibpol zum Empfang von Laserstrahlung; einen Nahfeldwandler (NFT) nahe dem Schreibpol zur optischen Kopplung mit dem Wellenleiter, wobei der NFT im Wesentlichen an der GBS ein Ausgabeende aufweist; einen Lesekopf an dem Gleitstück, wobei der Lesekopf eine erste Leseabschirmung benachbart zu dem zweiten Rückführpol, einen magnetoresistiven Sensor mit einem Ende im Wesentlichen an der GBS, und eine zweite Leseabschirmung umfasst, wobei der Sensor zwischen der ersten und zweiten Leseabschirmung angeordnet ist, und wobei sich der Schreibkopf zwischen der hinteren Fläche und dem Lesekopf befindet; und eine elektrische Widerstandsheizvorrichtung an dem Gleitstück benachbart einer der Leseabschirmungen.
HAMR-Lese-/Schreibkopf nach Anspruch 6, wobei die Heizvorrichtung zwischen dem zweiten Rückführpol und der ersten Leseabschirmung angeordnet ist.
HAMR-Lese-/Schreibkopf nach Anspruch 7, wobei die zweite Leseabschirmung zwischen dem Sensor und der Heizvorrichtung angeordnet ist.
HAMR-Lese-/Schreibkopf nach Anspruch 6, wobei die Heizvorrichtung eine Lesekopfheizvorrichtung ist und der ferner eine Schreibkopfheizvorrichtung auf dem Gleitstück zwischen dem ersten und dem zweiten Rückführpol umfasst.
Wärmeunterstütztes Aufzeichnungs-Laufwerk (HAMR-Laufwerk), umfassend: den HAMR-Lese-/Schreibkopf von Anspruch 6; einen Laser zum Leiten von Licht in den Wellenleiter; und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer magnetischen Aufzeichnungsschicht.