DE19921791A1

DE19921791A1 - Das Feld verstärkender Magnetpol für eine optische Aufzeichnung

Info

Publication number: DE19921791A1
Application number: DE19921791A
Authority: DE
Inventors: Michael Mallary
Original assignee: Quantum Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 1999-12-02
Also published as: GB2337355B; US6351436B1; JP2000036141A; GB9910860D0; GB2337355A

Abstract

Eine schwebende optische Kopfeinheit für eine magneto-optische Datenspeichereinrichtung umfaßt einen Gleitkörper, an dem ein optische Element montiert ist, das eine verengte optische Apertur aufweist, die sich durch einen Bereich des Gleitkörpers hindurch erstreckt, wobei ein vertiefter Bereich den Bereich umgibt, durch den hindurch die optische Apertur verläuft, eine Magnetpol-Lagerschicht zur Wärmeableitung und mit verminderter magnetischer Reluktanz, die in dem vertieften Bereich ausgebildet ist und eine Isolationsschicht aufweist, sowie eine Öffnung für die optische Apertur, und eine magnetische Vorspannspule, die auf der Isolationsschicht ausgebildet ist, und die verengte optische Apertur umgibt. Wenn die Lagenschicht aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, umfaßt sie wenigstens einen radialen Schlitz, der verhindert, daß ein aus einer Windung bestehender Kurzschlußkreis in unmittelbarer Nähe der Spule vorhanden ist. Mehrere Schlitze werden bevorzugt, um eine Verbindung herzustellen und die Wirbelströme zu vermindern.

Description

Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein Kopfstrukturen für ein optisches Datenspeichersystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine schwebende Kopfeinheit, die bei spielsweise eine Festkörper-Immersionslinse mit einer Lichtstrahl-Mesa trägt, die von einer elektromagnetischen Dünnfilmspule und einer das Feld verstärkenden Polstruktur umgeben ist, die dazu dient, den elektromagnetischen Fluß von der Spule auf eine darunter liegende Speicherstelle eines magneto-optischen Speichermediums zu kon zentrieren, über das sich die schwebende Kopfeinheit bewegt, um Daten zu speichern bzw. auszulesen. Die Polstruktur kann auch eine Wärmeverteilungsfunktion ausführen, um Wärme von der Mesa und der Spule und dem dazu benachbarten Medium abzu führen.

Hintergrund der Erfindung

Neue optische Aufzeichnungstechnologien, wie zum Beispiel die Nahfeld-Aufzeichnung erfordern, daß ein optisches Element, wie zum Beispiel eine Festkörper-Immersions linse ("SIL" = solid immersion lens) eine optische Apertur in sehr dichter Nähe zu einem optischen Medium aufweist. Demgemäß wird die gewünschte Nähe dadurch erzielt, daß eine Festkörper-Immersionslinse auf einem Gleitkörper positioniert wird, der über einem Speichermedium auf einem Luftlager schwebt. Beispiele für Luftlager-Gleitkör per sind in der US-Patentschrift 5,497,359 für Mamin et al, mit dem Titel "Optical Disk Data Storage System with Radiation-Transparent Air-Bearing Slider" und der US-Pa tentschrift 5,729,393 für Lee et al. mit dem Titel "Optical Flying Head with Solid Immer sion Lens having Raised Central Surface Facing Medium" beschrieben, deren Offenba rungsgehalt durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung mit aufgenommen wird.

Eine überschreibbare optische Speicherung kann mit einem Phasenänderungsmedium realisiert werden, beispielsweise mit einem magneto-optischen Medium. Im Fall eines magneto-optischen Mediums besitzt eine Aufzeichnungsschicht sehr stabile magneti sche Zustände der Weiss'schen Bezirke bei Zimmertemperatur. Wenn jedoch eine Speicherstelle (beispielsweise durch Laser-Lichtenergie) auf eine Temperatur erhitzt wird, die über einer charakteristischen Temperatur liegt, die als Curie-Temperatur be kannt ist, geht jede Erinnerung an eine frühere Magnetisierungspolarität bzw. einen früheren Magnetisierungszustand verloren. Wenn sich die Stelle unter die Curie-Tem peratur abkühlt, so nimmt sie einen Magnetisierungszustand an, der von einem ver bleibenden Magnetfeld bestimmt wird, das üblicherweise von einem externen Vorpo lungselektromagneten geliefert wird. Ein Beispiel für einen optischen, schwebenden Kopf mit einem externen Vorpolungselektromagneten wird in der US-Patentschrift 5,105,408 für Lee et al. mit dem Titel "Optical Head with Flying Lens" beschrieben, de ren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung mit auf genommen wird. Bei dieser früheren Form war die Vorpolungsspule als gedruckte Mi kroschaltung auf einer Oberfläche des Gleitkörpers ausgebildet, die dem Speicherme dium gegenüber lag und die eine zentrale Öffnung aufwies, durch die die Laser-Licht energie von der Linse hindurchtreten konnte. Zwar ermöglicht es eine Anordnung der Spule, wie sie in der US-Patentschrift 5,105408 beschrieben ist, daß ein Feld auf die Speicherstelle gerichtet wird, deren magnetischer Zustand geändert werden soll, doch weist diese Lösung eine Reihe von Nachteilen auf.

Ein Nachteil dieser bekannten Lösung besteht darin, daß sich für einen gegebenen Treiberstrom eine ganze Hälfte des resultierenden Magnetfeldvolumens, das von der bekannten Spule erzeugt wird, durch den nichtmagnetischen Gleitkörper nach oben und vom Speichermedium weg erstreckt. Dieser Zustand erhöht in unnötiger Weise die Ampere- Windungszahl, die für eine vorgegebene Magnetfeldstärke im Speicherme dium erforderlich ist. Frühere Versuche, diesen Nachteil zu überwinden, bestanden darin, mehrere Schichten von Dünnfilm-Spulenwindungen vorzusehen, was die Kom plexität und Schwierigkeit eines ohnehin komplexen und schwierigen Herstellungspro zesses erhöhte. Ein anderer hierzu gehörender Nachteil war, daß deswegen, weil die Spule bei der Abgabe des Flusses mit einer gewünschten Konzentration an das Spei chermedium ineffizient war, ein höherer Treiberstrom zur Erzeugung von unerwünsch ter Hitze führte, was zu unerwünschten Temperaturgradienten in der Kopfstruktur führte und einen Spurverlust des optischen Antriebsmechanismus bewirken konnte. Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung überwunden.

Zusammenfassung und Ziele der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schicht aus einer Nickel-Eisen-Legie rung direkt zwischen der Spule und dem Gleitkörper vorzusehen, wodurch die magne tische Reluktanz vermindert und die Flußdichte erhöht wird, die auf das Speicherme dium gerichtet ist, um auf diese Weise die Beschränkungen und Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung und Verwendung einer Dünnfilm-Vorspannungs-Spulenstruktur mit einer einzigen Schicht in einer schwebenden Kopfeinheit zu ermöglichen, die auf einfachere Weise hergestellt werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Wärme-Übergangseigenschaf ten einer optischen, schwebenden Kopfeinheit zu verbessern, die eine Dünnfilm-Vor spannungs-Spulenstruktur besitzt.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird eine schwebende, optische Kopfeinheit für ein optisches Datenspeichersystem geschaffen, das ein magneto-optisches Datenspeichermedium umfaßt. Die Einheit besitzt einen Gleitkörper, der in flexibler Weise oberhalb dieses Mediums auf einem Luftlager getra gen wird, und ein optisches Element, das am Gleitkörper montiert ist und eine verengte optische Apertur besitzt, die sich durch eine Stelle des Gleitkörpers hindurch erstreckt. Der Gleitkörper umschließt einen vertieften Bereich, der die Stelle umgibt, durch die hindurch die optische Apertur verläuft. In dem vertieften Bereich ist eine Magnetpol-La gen-Schicht ausgebildet, die eine Isolationsschicht und eine Öffnung für die optische Apertur umfaßt, und es ist eine im wesentlichen spiralförmige magnetische Vorspan nungsspule auf der Isolationsschicht ausgebildet, die die verengte optische Apertur umgibt. Die Magnetpol-Lagen-Schicht vermindert in wünschenswerter Weise die ma gnetische Reluktanz und hat eine stärkere Flußkonzentration zur Folge, die das ma gneto-optische Datenspeichermedium erreicht. Auch kann die Magnetpol-Lagen- Schicht ein wärmeleitendes Material umfassen und dadurch als Wärmesenke und Wärmeverteiler dienen, der die ansonsten an der Stelle der optischen Apertur bzw. der Vorspannungsspule (entweder in der Spule aufgrund einer Erwärmung des Mediums oder der Linse durch den Laserstrahl) erzeugte Wärme effektiver verteilt, als dies bis her der Fall war.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird eine schwebende, optische Kopfeinheit für eine optische Datenspeichereinheit ge schaffen, die ein magneto-optisches Datenspeichermedium umfaßt. Die Einheit umfaßt einen Gleitkörper, der in flexibler Weise oberhalb dieses Mediums auf einem Luftlager getragen wird, und ein optisches Element, das am Gleitkörper montiert ist und eine verengte optische Apertur besitzt, die sich durch eine Stelle des Gleitkörpers hindurch erstreckt. Der Gleitkörper umschließt einen Bereich aus ferromagnetischem Polmate rial, der die Stelle umgibt, durch die hindurch sich die optische Apertur erstreckt. Eine wärmeleitende und die Wärme verteilende Struktur ist am Gleitkörper in diesem Be reich befestigt und umfaßt eine Isolationsschicht und eine Öffnung für die verengte op tische Apertur. Eine im wesentlichen spiralförmige magnetische Vorspannungsspule ist an der Isolationsschicht befestigt und umgibt die verengte optische Apertur.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Prinzipien der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Datenspeichersystem mit einem optischen Plattenlaufwerk eine schwebende opti sche Kopfeinheit, die über einer Datenspeicheroberfläche einer sich drehenden ma gneto-optischen Datenspeicherplatte auf einem Luftlager schwebt, und umfaßt weiter hin eine Schwingspulenmotor- und -Aufhängungs-Einheit zum Positionieren des schwebenden optischen Kopfes radial relativ zur Datenspeicheroberfläche. Die Einheit mit dem schwebenden optischen Kopf besitzt einen Gleitkörper, der in flexibler Weise über der Platte auf einem Luftlager getragen ist, und trägt eine Objektivlinse und eine Spiegeleinheit zum Ändern der Richtung des Lichtes. Ein optisches Element mit einer festen bzw. Festkörper-Immersionslinse ist auf dem Gleitkörper montiert und besitzt eine verengte optische Mesa, die sich durch eine Stelle des Gleitkörpers im wesentli chen in Ausrichtung mit einem Lichtpfad erstreckt, der von der Spiegeleinheit und der Objektivlinse gebildet wird, und besitzt weiterhin eine Oberfläche, die im wesentlichen koplanar mit den Luftlager-Oberflächen des Gleitkörpers ist. Der Gleitkörper umfaßt ei nen vertieften Bereich, der die Stelle umgibt, durch die die optische Mesa hindurch verläuft. Eine Struktur, die einen aus mehreren Schichten bestehenden Magnetpol bil det und die Wärme ableitet, ist in dem tiefsten Bereich ausgebildet und besitzt eine äu ßere Isolationsschicht, die eine Öffnung für die verengte optische Apertur umgibt. Eine im wesentlichen spiralförmige magnetische Vorspannungsspule ist als Muster auf der Isolationsschicht abgeschieden und umgibt die verengte optische Apertur. Bei diesem Aspekt der Erfindung umfaßt die einen mehrere Schichten aufweisenden Magnetpol bildende und die Wärme ableitende Struktur vorzugsweise eine erste Schicht aus einer Nickel-Eisen-Legierung, eine zweite Schicht aus einer Kupferlegierung und eine dritte Schicht aus einer Nickel-Eisen-Legierung, und weist weiterhin eine Reihe von in Um fangsrichtung im Abstand angeordneten radialen Schlitzen auf, die in der Struktur aus gebildet sind, und umfaßt weiterhin ein Klebemittel, das in jedem Schlitz vorhanden ist, um die den Magnetpol bildende und die Wärme ableitende Struktur am Gleitkörper zu befestigen, die Wirbelströme zu vermindern und eine aus einer Windung bestehende Kurzschlußleitung in unmittelbarer Nähe der magnetischen Vorspannungsspule zu vermeiden.

Diese und weitere Ziele, Vorteile, Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Er findung ergeben sich noch genauer aus der folgenden, detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung er läutert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisierte Seitenansicht einer optischen Datenspeicherein richtung, die eine Einheit mit einem schwebenden optischen Kopf umfaßt, der eine Magnetpol-Lagen-Schicht gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung besitzt,

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf die Lufflager-Oberfläche der schwebenden optischen Kopfeinheit aus Fig. 1, die eine Reihe von sich radial erstrecken den Schlitzen in der Magnetpol-Lagen-Schicht der Struktur aus Fig. 1 zeigt, die dazu dienen, die Befestigung der Schicht am Gleitkörper zu erleichtern und die Wirbelstromverluste in der Magnetpolstruktur zu vermindern,

Fig. 3 eine stark vergrößerte, schematische End- und Schnittansicht (längs der Linie 3-3 in Fig. 2) der schwebenden, optischen Kopfeinheit aus Fig. 1, wo bei die Magnetpol-Lagen-Schicht in ihrer Relation zum Gleitkörper, der Linse und der Vorspannungsspulen-Struktur wiedergegeben ist, und

Fig. 4 einen stark vergrößerten Teil der Darstellung der Fig. 3, die eine laminare Struktur widergibt, welche die Magnetpol-Lagen-Schicht bildet.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

In den Fig. 1 bis 4, in denen gleiche Bezugszeichen in allen Darstellungen gleiche oder einander entsprechende Teile bezeichnen, umfaßt eine optische Speichervorrichtung 10 eine Basis bzw. einen Rahmen 12, eine Welle 14, die sich bezüglich der Basis 12 mit einer Winkelgeschwindigkeit dreht, eine optische Datenspeicherplatte 16, die an der Welle 14 montiert ist, und einen schwebenden optischen Kopf 18, der einen Luftla ger-Gleitkörper 20, eine feste Immersionslinse 22, eine Objektivlinse 24 und eine Spie geleinheit 26 umfaßt. Ein von einer Schwingspule gesteuerter Motor 28, der schema tisch als Linearmotor dargestellt ist, doch in der Praxis entweder ein Rotationsmotor oder ein Linearmotor sein kann, positioniert den schwebenden optischen Kopf 18 in steuerbarer Weise relativ zu kreisförmigen Spuren, die auf einer gegenüberliegenden Oberfläche der Datenspeicherplatte 16 definiert sind. Eine Festkörper-Laser-Licht quelle 30 erzeugt kohärente Lichtenergie und richtet dieses Licht auf die Spiegeleinheit 26 des schwebenden optischen Kopfes 18. Andere Elemente, zu denen der optische Daten-Detektionspfad- und der Servo-Steuerpfad für die Position des optischen Kopfes gehören, sind nicht dargestellt, weil sie für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich sind; diese und andere Elemente sind jedoch, wie dem Fachmann ohne weiteres klar ist, in dem optischen Laufwerk 10 vorhanden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet das optische Laufwerk 10 magneto-optische Prinzi pien.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt der Gleitkörper 20, der vorzugsweise aus einem geeig neten hartkeramischen Material, wie z. B. einer Aluminiumoxid-Keramik (AL₂O₃) herge stellt ist, beispielsweise zwei sich in Längsrichtung erstreckende Schienen 32, die hochpolierte Luftlager-Oberflächen 34 definieren und längs einer vorauseilenden Kante leicht abgeschrägte Bereiche 36 besitzen. Die Luftlager-Oberflächen 34 können be kannte Geometrien und Eigenschaften besitzen, so daß der Gleitkörper 20 eine ge steuerte, geringe. Schwebehöhe über einer Datenspeicheroberfläche der Platte 16 be sitzt, wenn die Platte durch die Welle 14 mit einer gesteuerten Winkelgeschwindigkeit gedreht wird. (Die Oberflächen 34 können so ausgebildet werden, daß sie ein Luftlager mit negativem Druck oder mit positivem Druck bilden, wie dies aus dem Stand der Technik für Luftlager-Gleitkörper allgemein bekannt ist).

Ein zentraler Bereich 38 des Gleitkörpers 20 zwischen den Schienen 32 umfaßt eine Vertiefung 40, die in geeigneter Weise geätzt oder auf andere Weise so ausgebildet sein kann, daß sie eine flache Hauptoberfläche aufweist, die im wesentlichen parallel zu den von den Schienen 32 gebildeten Luftlager-Oberflächen ist. Ein Lichtdurchlaß bzw. eine Mesa 50 eines schwebenden, optischen Linsenelements, wie z. B. der Fest körper-Immersionslinse 22 erstreckt sich durch eine geeignet dimensionierte und ge formte Öffnung des Gleitkörpers in einem zentralen Teil der Vertiefung 40. Die Vertie fung 40 kann rechtwinkelig oder quadratisch sein, oder sie kann kreisförmig sein oder irgend eine andere gewünschte Form besitzen. Die Mesa 50 ist ein integraler Teil der Festkörper-Immersionslinse 22 und ist bei einem Ausführungsbeispiel rechtwinkelig und besitzt bezüglich des Gleitkörpers 20 eine Längsabmessung von 42 m und eine Querabmessung von 75 m.

Eine magnetische Vorspannungsspule 52 umfaßt wenigstens eine Schicht aus einer Dünnfilm-Abscheidung aus leitendem Metall, die in geeigneter Weise als Muster aus gebildet ist, um die Mesa 50 als eine im wesentlichen spiralförmige, kontinuierliche Spur zu umgeben. Die Vorspannungsspule 52 ist mit zwei erweiterten Anschlußflecken 54 verbunden, die es ermöglichen, die Spule 52 an eine äußere Treiberschaltung durch Anschlüsse anzuschließen, die an einer nach laufenden Kante des Gleitkörpers 20 ausgebildet sind. Ein abgeschrägter Bereich 56 kann in der Nähe der nachlaufen den Kante ausgebildet sein, um die elektrischen Anschlüsse an eine äußere elektri sche Schaltung zu erleichtern.

Eine teilweise versenkte Pfadstruktur 58 verbindet einen der Anschlußflecken mit ei nem inneren Ende der Spulenwicklung in herkömmlicher Weise. Insoweit ist die schwebende optische Kopfeinheit herkömmlich aufgebaut. Sie ist in herkömmlicher Weise durch einen Auslegerarm einer Trageinheit des Linearmotors oder Rotations motors 28 aufgehängt, so daß sie genau an einer Speicherspur oder -Stelle positioniert werden kann, der für das Schreiben oder Lesen von Daten gefolgt werden soll, und sie kann aus einer Startposition zu einer Zielposition durch eine Kopf-Positionier-Motorein heit verschoben werden, die ebenfalls herkömmlich aufgebaut ist und hier nicht weiter beschrieben wird.

Auf dem Gleitkörper 20 ist in der Vertiefung 40 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung eine einen Magnetpol formende Lagenschicht 60 direkt abgeschieden oder auf andere geeignete Weise am Gleitkörper 20 befestigt und nimmt den größten Teil des von der Vertiefung 40 definierten Raumes ein. Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, ist die Lagenschicht 60 vorzugsweise als zusammengesetzte laminare Abscheidung einer ersten Schicht 62 aus einer NickeI-Eisen-Legierung (NiFe), einer zweiten Schicht 64 aus Kupfer (Cu) und einer dritten Schicht 66 aus einer Nickel-Eisen-Legierung (NiFe) ausgebildet. Eine isolierende und einkapselnde bzw. abdeckende Schicht 68, bei spielsweise aus Aluminiumoxid (AL₂O₃), ist über der dritten Schicht 66 und den freilie genden Kanten der Schichten 62 und 64 ausgebildet. Die Windungen der Spule 52 sind auf der Abdeckschicht 68 abgeschieden. Nach der Ausbildung der Windungen der Spule 52 kann eine zweite Abdeckschicht 70 über den Spulenwindungen abgeschie den werden, um sie mechanisch und gegen oxidierende Einflüsse zu schützen, die in der Umgebung des Einsatzbereiches vorhanden sein können.

Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die Magnetpol-Lagenschicht 60 durch ein Muster von sich in radialer Richtung erstreckenden, schmalen Schlitzen 72 in radiale Sektoren oder Segmente aufgeteilt sein. Während in dem Beispiel aus Fig. 2 acht Schlitze gezeigt sind, wird im allgemeinen eine größere Anzahl von Schlitzen, wie z. B. 16 oder 24 Schlitzen oder mehr in Abhängigkeit von der speziellen Konstruktion, den Herstel lungsmöglichkeiten und dem zur Verfügung stehenden Platz bevorzugt. Diese Schlitze 72 vermindern dann, wenn sie bis zur optischen Mesa 50 ausgedehnt sind, in wirksa mer Weise Wirbelströme, die ansonsten in der Magnetpol-Lagenschicht 60 erzeugt würden, und sie bilden auch Zugangspunkte, die es der aus Aluminiumoxid bestehen den Abdeckschicht 68 ermöglichen, eine positive mechanische Verbindung mit dem Gleitkörper 20 in der Vertiefung 40 auszubilden, wodurch die Magnetpol-Lagenschicht 60 positiv am Gleitkörper 20 befestigt wird.

Die Festkörper-Immersionslinse 22, welche die Licht-Apertur oder Mesa 50 besitzt, ist in einer geeignet geformten Vertiefung befestigt, die im Gleitkörper 20 vorgesehen ist, wie man am besten der Fig. 3 entnimmt. Ein geeignetes Verbindungsmedium, wie z. B. ein bei niederer Temperatur schmelzendes Glas wird als dünne Schicht 72 zwischen die Festkörper-Immersionslinse 22 und den Gleitkörper 20 eingebracht und gehärtet. Diese Schicht 72 befestigt die Festkörper-Immersionslinse 22 am Gleitkörper 20 und schafft auch einen Wärmeleitpfad zum Ableiten der Wärme, die in der Festkörper-Im mersionslinse 22 dadurch erzeugt wird, daß durch sie ein Laser-Lichtbündel hindurch geht, das genügend Energie besitzt, um auf ein magneto-optisches Dünnfilm-Spei chermedium zu schreiben oder dort geschriebene Informationen zu löschen, das in der sich drehenden optischen Scheibe ausgebildet ist, von der in den Fig. 1 und 3 gezeigt wird, daß sie sich in unmittelbarer Nähe der Luftlager-Oberflächen 34 des Gleitkörpers 20 einschließlich der optischen Mesa 50 der Festkörper-Immersionslinse 22 befindet.

Dadurch, daß die Schicht 60 aus Magnetpolmaterial über der Vorspannungsspule 52 angeordnet wird, wird die Reluktanz in diesem Teil des Magnetpfades stark vermindert. Die erforderliche Anzahl von Ampere-Windungen wird nahezu halbiert. (Der Gewinn wäre genau doppelt so groß, wenn nicht die Öffnung für die optische Mesa 50 vorhan den wäre). Die erforderliche Leistung mit der gleichen Spule 52 wird mit der Magnet pol-Lagenschicht 60 nahezu um das Vierfache bezüglich einer ähnlichen Spulenstruk tur ohne die Magnetpol-Lagenschicht 60 vermindert. Die Induktanz würde jedoch na hezu verdoppelt, so daß die induktive Spannungsspitze ungefähr um einen Faktor zwei vermindert wird (V = L(di/dt) = @.0,25 = 0,5).

Eine herkömmliche, zwei Schichten umfassende Spulenstruktur kann daher auf eine nur eine Schicht umfassende Spiralspule, wie z. B. die Spule 52 reduziert werden, die auf einfachere und zuverlässigere Weise herstellbar ist. In diesem Fall wird die Netto induktanz um mehr als den Faktor zwei vermindert, und der erforderliche Treiberstrom ist geringfügig höher. Die erforderliche Nettoleistung (und folglich auch die thermische Belastung) wird im Vergleich zu der bekannten, zwei Schichten umfassenden Struktur um nahezu die Hälfte vermindert.

Zusätzlich zu diesen Vorteilen bezüglich der Betriebsweise kann die neue Kopfstruktur auch so hergestellt werden, daß einem einfacheren Verfahren gefolgt wird. Es ist ein facher eine magnetische Lagenschicht 60 abzuscheiden, als eine Spulenschicht abzu scheiden und zu strukturieren und zusätzlich Isolationsschichten über und unter der Spule abzuscheiden. Ein vereinfachtes Herstellungsverfahren zur Erzeugung des ver besserten, schwebenden optischen Kopfes umfaßt die folgenden Schritte:

A. Ausbilden der Luftlager-Oberfläche des Gleitkörpers 20 einschließlich der Luftla ger-Oberflächen 34 und des zentralen Teils 38.
B. Fotografisches Aufbringen eines Musters für den und Ätzen des vertieften Hohl raumbereichs 40 und des abgeschrägten Bereichs 56 für die Verbindungsflecken 54 in die definierte Luftlager-Oberflächenseite des Gleitkörpers 20.
C. Sputter-Abscheidung einer Nickel-Eisen-Platierungskeimschicht, fotografisches Aufbringen eines Musters und Platieren der Magnetpol-Nickel-Eisen-Lagenschicht 62 (zwei Dickeeinheiten), der Kupferschicht 64 (eine Dickeeinheit) und der unteren Pol-Nickel-Eisen-Lagenschicht 66 (zwei Dickeeinheiten).
D. Sputter-Abscheidung der isolierenden Aluminiumoxid-Spalt-Schicht 68 (eine Dic keeinheit).
E. Fotografisches Aufbringen eines Musters und Ätzen von zwei elektrischen Verbin dungen durch die Aluminiumoxidschicht 68, um die Brücke 58 zu verbinden.
F. Abscheiden einer Kupferkeimschicht, fotografisches Aufbringen eines Musters und Platieren der Spule 52, der elektrischen Verbindungsbrücke 58, eines Mittenab griffs der Spule als Verbindung zur Magnetpol-Lagenschicht, und der Verbin dungsflecken 54, und hierauf Abätzen durch Sputtern der Keimschicht außerhalb des Musters der Spule sowie der Verbindungs- und Anschlußflecken-Bereiche.
G. Einkapseln der Spulenstruktur mit der Aluminiumoxidschicht 70 und dann Flach- und zu den Luftlager-Oberflächen-Schienen 32 Parallelpolieren.

Diese Ausführungsformen umfaßt eine aus Kupfer bestehende Wärmesenken-Schicht 64 in der Mitte der Nickel-Eisen-Polstruktur. Diese Kupferschicht 64 leitet die durch den Treiberstrom verursachte Wärme aus der Spule und Wärme aus dem zentralen Be reich der optischen Apertur 50 ab, die durch die Erwärmung des Mediums durch den Laser (und durch irgendeine Erwärmung der Festkörper-Immersionslinse selbst) er zeugt worden ist. Unter bestimmten Umständen kann es wünschenswert oder erforder lich sein, die Nickel-Eisen- und Kupfer-Schichten 62, 64 und 66 "live" zu platieren. Das bedeutet, daß die Platierungs-Spannung angelegt ist, während der Gleitkörper-Waver in ein Platierungsbad eingeführt wird, so daß das korrodierende Platierungsbad die vorausgehende Schicht nicht wegkorrodiert, bevor sie von der nächsten Schicht be deckt wird. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Pol/Wärmesenken-Struktur 60 auf einfachere Weise durch Sputtern durch eine Metallmaske oder durch das Sputtern von Schichten mit nachfolgender Ionenätzung durch eine Maske abgeschieden werden kann. Diese letzteren Vorgehensweisen erzeugen abgeschrägte Kanten der Schichten 62, 64 und 66 und der Spulenwindungen 52, die durch die Aluminiumoxid-Einkapse lungsschicht leichter abgedeckt werden.

Es können auch andere Anordnungen verwendet werden, die im Rahmen der vorlie genden Erfindung liegen. Beispielsweise kann der Gleitkörper aus einem geeigneten ferromagnetischen Keramikmaterial hergestellt werden, so daß der Gleitkörper den Magnetpol bildet. In diesem Fall könnte die zur Wärmeableitung dienende Schicht struktur 60 aus einem geeigneten, wärmeleitenden, nichtmagnetischen Material, wie z. B. Kupfer oder Aluminium hergestellt werden. Wenn jedoch eine elektrisch leitende Wärmeabführ-Lagenschicht verwendet wird, ist es wichtig, wenigstens einen der Schlitze 72 zu verwenden, um zu verhindern, daß eine Kurzschlußwindung in unmittel barer Nähe der Spule 52 insbesondere in dem Fall vorhanden ist, daß hochfrequente Vorspannungsströme für Hochgeschwindigkeits-Schreibvorgänge benötigt werden.

Alternative magnetische Materialien können verwendet werden, um den Lagenpol 60 zu bilden. Ein Beispiel ist METGLAS^TM, eine amorphe magnetische Legierung, die von Allied Signal Corporation angeboten wird. Dieses spezielle Material hat ausgezeich nete Magnetpoleigenschaften und besitzt einen hohen elektrischen Widerstand, wo durch die Notwendigkeit vermindert wird, die Schlitze 72 zu verwenden, welche die Wirbelströme in der Kurzschluß-Einzelwindung verhindern. Auch sieht der Fachmann, daß die Lagenstruktur 60 als gesonderte Struktureinheit ausgebildet werden kann, die die Spule 52 und die Flecken 54 mit geeigneten Isolationsschichten trägt, so daß die sich ergebende einheitliche Struktur mit dem Gleitkörper 20 in der Vertiefung 40 kle bend verbunden oder an ihm auf andere Weise befestigt wird; beispielsweise können aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungsverfahren mit bei niederer Tempe ratur schmelzendem Glas verwendet werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die speziellen beschriebenen Ausführungsformen als Erläuterung der Ansprüche zu verstehen sind und deren Umfang nicht begrenzen. Es versteht sich, daß bei der Entwicklung jeder tatsächlichen Realisierung eine große Zahl von Entscheidungen getroffen werden muß, die für diese Realisierung spezifisch sind, um die speziellen Zielsetzungen des Entwicklers wie z. B. die Erfüllung von durch das System oder aus kaufmännischen Gründen gegebenen Einschränkungen zu erreichen, und diese Zielsetzungen werden von Realisierungsmöglichkeit zu Realisierungsmög lichkeit unterschiedlich sein. Darüber hinaus sieht man, daß ein solcher Entwicklungs aufwand komplex und zeitraubend sein kann, aber dennoch für einen Fachmann, der im Besitz der vorliegenden Offenbarung ist, nicht mehr als eine routinemäßige Inge nieurleistung bedeutet.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausfüh rungsform, das heißt eine schwebende optische Kopfeinheit mit einer Magnetpol-La genschicht beschrieben wurde, ist für den Fachmann klar, daß die vorliegende Erfin dung auch in Verbindung beispielsweise mit einer schwebenden optischen Kopfeinheit verwendet werden kann, die andere Arten von Lichtpfaden und Linsen als eine Fest körper-Immersionslinse trägt. Es versteht sich somit, daß die vorliegende Offenbarung nicht in einschränkender Weise zu interpretieren ist. Für den Fachmann ergeben sich viele Abwandlung und Modifikationen, wenn er die obige Offenbarung gelesen hat. Demgemäß sollen die beigefügten Ansprüche so interpretiert werden, daß sie alle Ab wandlungen und Modifikationen abdecken, die unter die grundlegende Idee der Erfin dung und in deren Rahmen fallen.

Claims

1. Schwebende optische Kopfeinheit für ein optisches Datenspeichersystem, daß ein magneto-optisches Datenspeichermedium aufweist, wobei die Ein heit folgende Bestandteile umfaßt:
einen Gleitkörper, der in flexibler Weise über dem Medium auf einem Luftla ger getragen ist,
ein optisches Element, das an dem Gleitkörper montiert ist und eine ver engte optische Apertur aufweist, die sich durch eine Stelle des Gleitkörpers hindurch erstreckt,
wobei der Gleitkörper einen vertieften Bereich definiert, der die Stelle umgibt, durch die hindurch die optische Apertur verläuft,
eine einen Magnetpol bildende Struktur, die in dem vertieften Bereich befe stigt ist und eine Isolationsschicht und eine Öffnung für die verengte optische Apertur umfaßt, und
eine im wesentlichen spiralförmige magnetische Vorspannungsspule, die an der Isolationsschicht befestigt ist und die verengte optische Apertur umgibt.

2. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 1, die weiterhin eine Ein kapselungsschicht aus nicht magnetischem Material umfaßt, die über der im wesentlichen spiralförmigen Vorspannungsspule ausgebildet ist.

3. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 1, bei der das optische Element eine Festkörper-Immersionslinse umfaßt, die eine Mesa umschließt, welche die optische Apertur umfaßt.

4. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 1, bei der die Magnetpol- Lagenschicht eine Vielzahl von Schichten aus Metall umfaßt.

5. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 4, bei der wenigstens eine aus der Vielzahl von Schichten eine Nickel-Eisen-Legierung umfaßt.

6. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 4, bei der wenigstens eine aus der Vielzahl von Schichten Kupfer umfaßt.

7. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 1, bei der die magnetische Vorspannungsspule als Ein-Lagen-Wicklung ausgebildet ist.

8. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 1, die weiterhin wenig stens einen radialen Schlitz umfaßt, der in der Magnetpol-Lagenschicht aus gebildet ist.

9. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 8, bei der sich der wenig stens eine radiale Schlitz über die Magnetpol-Lagenschicht von der Öffnung für die optische Apertur zu einem äußeren Rand der Magnetpol-Lagen schicht erstreckt, um einen aus einer Windung bestehenden magnetischen Kreis in der Magnetpol-Lagenschicht zu vermeiden.

10. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 8, die weiterhin eine Viel zahl von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten, radialen Schlitzen umfaßt, die in der Magnetpol-Lagenschicht derart ausgebildet sind, daß sich die Isolationsschicht an den Schlitzen durch die Lagenschicht erstreckt und sie am Gleitkörper befestigt.

11. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 10, bei der sich jeder aus der Vielzahl von radialen Schlitzen von der Öffnung für die optische Apertur zu einem äußeren Rand der Magnetpol-Lagenschicht erstreckt.

12. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 1, bei der die den Ma gnetpol bildende Struktur in dem vertieften Bereich durch ein Abscheidever fahren abgeschieden ist.

13. Schwebende optische Kopfeinheit für ein optisches Datenspeichersystem, das ein magneto-optisches Datenspeichermedium besitzt, wobei die Einheit folgende Bestandteile umfaßt:
einen Gleitkörper, der über dem Medium auf einem Luftlager flexibel getra gen ist,
ein optisches Element, das am Gleitkörper befestigt ist und eine verengte optische Apertur aufweist, die durch einen Bereich des Gleitkörpers hindurch verläuft,
wobei der Gleitkörper einen Bereich aus ferromagnetischem Polmaterial de finiert, der den Bereich umgibt, durch welchen die optische Apertur hindurch verläuft,
eine wärmeleitende Wärmeableit-Struktur, die am Gleitkörper in dem Be reich befestigt ist und eine Isolationsschicht und eine Öffnung für die ver engte optische Apertur aufweist, und
eine im wesentlichen spiralförmige magnetische Vorspannungsspule, die an der Isolationsschicht befestigt ist und die verengte optische Apertur umgibt.

14. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 13, bei der die wärmelei tende Wärmeableit-Struktur einen elektrischen Leiter umfaßt und weiterhin wenigstens einen radialen Schlitz aufweist, der in dieser Struktur ausgebildet ist, um eine aus einer Wicklung bestehende kurzgeschlossene Impedanz in unmittelbarer Nähe der magnetischen Vorspannungsspule zu vermeiden.

15. Schwebende optische Kopfeinheit nach Anspruch 14, die eine Reihe von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten radialen Schlitzen und weiterhin ein in jedem Schlitz vorhandenes Bindemittel umfaßt, um die Wärmeableit- Struktur mit dem Gleitkörper zu verbinden.

16. Datenspeichersystem mit einem optischen Plattenlaufwerk, das eine schwe bende optische Kopfeinheit umfaßt, die über einer Datenspeicheroberfläche einer sich drehenden magneto-optischen Datenspeicherplatte auf einem Luftlager schwebt, wobei das Plattenlaufwerk einen Schwingspulenmotor und eine Aufhängeeinheit zum Positionieren des schwebenden optischen Kopfes radial bezüglich der Datenspeicheroberfläche der Platte umfaßt, wo bei die schwebende optische Kopfeinheit folgende Bestandteile aufweist:
einen Gleitkörper, der über der Datenspeicherplatte flexibel auf einem Luftla ger getragen ist und eine Objektivlinse und eine die Richtung des Lichts än dernde Spiegeleinheit trägt,
ein optisches Festkörper-Immersionslinsen-Element, das an dem Gleitkörper montiert ist und eine verengte optische Mesa umfaßt, die sich durch einen Bereich des Gleitkörpers hindurch im wesentlichen in Ausrichtung mit einem Lichtpfad erstreckt, der von der Spiegeleinheit und der Objektivlinse gebildet wird, und die eine mit Luftlager-Oberflächen des Gleitkörpers im wesentli chen koplanare Oberfläche besitzt,
wobei der Gleitkörper einen vertieften Bereich aufweist, der den Bereich um gibt, durch den hindurch die optische Mesa verläuft,
eine aus mehreren Schichten bestehende, einen Magnetpol bildende und die Wärme ableitende Struktur, die in dem vertieften Bereich ausgebildet ist und eine äußere Isolationsschicht aufweist, die eine Öffnung für die verengte op tische Apertur umgibt, und
eine im wesentlichen spiralförmige magnetische Vorspannungsspule, die auf der Isolationsschicht als Muster ausgebildet und abgeschieden ist und die verengte optische Apertur umgibt.

17. Datenspeichersystem mit einem optischen Plattenlaufwerk nach Anspruch 16, bei dem die aus mehreren Schichten bestehende, einen Magnetpol bil dende und Wärme ableitende Struktur eine erste Schicht aus einer Nickel- Eisen-Legierung, eine zweite Schicht aus einer Kupfer-Legierung und eine dritte Schicht aus einer Nickel-Eisen-Legierung aufweist und weiterhin eine Reihe von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten, radialen Schlitzen besitzt, die in der Struktur ausgebildet sind, und weiterhin ein Bindemittel aufweist, daß in jedem Schlitz vorhanden ist, um die den Magnetpol bildende und Wärme ableitende Struktur mit dem Gleitkörper zu verbinden.