JP2008159156A - 熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性を向上可能な熱アシスト磁気ヘッド、この熱アシスト磁気ヘッドを備えたHGA及びこのHGAを備えたハードディスク装置を提供する。
【解決手段】 高分解能を有する近接場光によって磁気記録媒体の記録領域Rが加熱され、しかる後、電磁コイル素子34によって書き込みが行われる。近接場光を発生するプラズモン・プローブ36は、コア35の光出射面353に隣接する側面352bに平行である。コア35の光入射面354から入射した光は、反射ミラー35mによって偏向され、プラズモン・プローブ36の先端部に導かれる。
【選択図】図6
【解決手段】 高分解能を有する近接場光によって磁気記録媒体の記録領域Rが加熱され、しかる後、電磁コイル素子34によって書き込みが行われる。近接場光を発生するプラズモン・プローブ36は、コア35の光出射面353に隣接する側面352bに平行である。コア35の光入射面354から入射した光は、反射ミラー35mによって偏向され、プラズモン・プローブ36の先端部に導かれる。
【選択図】図6
Description
本発明は、熱アシスト磁気記録方式により信号の書き込みを行う熱アシスト磁気ヘッド、この熱アシスト磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ(HGA)及びこのHGAを備えたハードディスク装置に関する。
ハードディスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドのさらなる性能の向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気抵抗(MR)効果素子等の磁気検出素子と電磁コイル素子等の磁気記録素子とを積層した構造である複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられており、これらの素子によって磁気記録媒体である磁気ディスクにデータ信号が読み書きされる。
一般に、磁気記録媒体は、いわば磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造となっている。ここで、1つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
磁化の熱安定性の目安は、KUV/kBTで与えられる。ここで、KUは磁性微粒子の磁気異方性エネルギー、Vは1つの磁性微粒子の体積、kBはボルツマン定数、Tは絶対温度である。磁性微粒子を小さくするということは、まさにVを小さくすることであり、そのままではKUV/kBTが小さくなって熱安定性が損なわれる。この問題への対策として、同時にKUを大きくすることが考えられるが、このKUの増加は、記録媒体の保磁力の増加をもたらす。これに対して、磁気ヘッドによる書き込み磁界強度は、ヘッド内の磁極を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、保磁力が、この書き込み磁界強度の限界から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。
このような磁化の熱安定性の問題を解決する方法として、KUの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に記録媒体に熱を加えることによって、保磁力を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。この方式は、磁気ドミネント記録方式と光ドミネント記録方式とに大別される。磁気ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は電磁コイル素子であり、光の放射径はトラック幅(記録幅)に比べて大きくなっている。一方、光ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は光放射部であり、光の放射径はトラック幅(記録幅)とほぼ同じとなっている。すなわち、磁気ドミネント記録方式は、空間分解能を磁界に持たせているのに対し、光ドミネント記録方式は、空間分解能を光に持たせている。
このような熱アシスト磁気ヘッド記録装置として、特許文献1〜7及び非特許文献1には、磁界を発生する磁気記録素子を備えたスライダとは離れた位置に半導体レーザ等の光源を設け、この光源からの光を光ファイバやレンズ等を介してスライダの媒体対向面まで導く構造が開示されている。
また、特許文献8〜11及び非特許文献2には、スライダの側面に磁気記録素子及び光源を集積した熱アシスト磁気ヘッドや、スライダの媒体対向面に磁気記録素子及び光源を集積した熱アシスト磁気ヘッドが開示されている。
また、高効率集光素子であるSIL(Solid Immersion Lens)や近接場光発生素子であるプラズモン・プローブを用いた磁気ヘッドの研究も行われている。特許文献12には、平面導波路の先端にプラズモン・プローブを設けた装置が開示されている。特許文献13には、SILを用いた光磁気記録について記載されている。非特許文献3では、Auで形成されたプラズモン・プローブに対して、ABS面からイオンエッチングを行い、プラズモン・プローブの先端部を優先的に媒体に近づける構造を実現する技術を開示している。
上述の文献では、ABS面に対して平行にプラズモン・プローブを設けている。
国際公開WO92/02931号パンフレット(特表平6−500194号公報)
国際公開WO98/09284号パンフレット(特表2002−511176号公報)
特開平10−162444号公報
国際公開WO99/53482号パンフレット(特表2002−512725号公報)
特開2000−173093号公報
特開2002−298302号公報
特開2001−255254号公報
特開2001−283404号公報
特開2001−325756号公報
特開2004−158067号公報
特開2004−303299号公報
米国特許6,795,630号明細書
特開平10−162444号公報
Shintaro Miyanishi他著"Near-field Assisted Magnetic Recording"IEEE TRANSACTIONS ONMAGNETICS、2005年、第41巻、第10号、p.2817−2821
庄野敬二、押木満雅著「熱アシスト磁気記録の現状と課題」日本応用磁気学会誌、2005年、第29巻、第1号、p.5−13
T.Matsumoto,「Near−Field Optical Probe with A Beaked Metallic Plate for Thermally Assisted magnetic Recording」、 MORIS2006 WORKSHOP Technical Digest,p.6、2006
上述の文献では、ABS面に対して平行にプラズモン・プローブを設けている。
しかしながら、ABS面対して平行にプラズモン・プローブを設置すると、複数の位置から強い近接場が発生し、媒体の望まない点に書き込みが行われる虞があり、また、突起したプラズモン・プローブがハードディスクの記録媒体表面を傷つける虞もある。非特許文献3に開示されているプラズモン・プローブは、所望の一点を尖鋭化することにより、この点に改良を加えているが、尖鋭化プロセスは、他の部分、例えば再生素子部分や書き込み磁極部も同時にエッチング処理されてしまい、性能が劣化してしまうという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、信頼性を向上可能な熱アシスト磁気ヘッド、この熱アシスト磁気ヘッドを備えたHGA及びこのHGAを備えたハードディスク装置を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドは、媒体対向面側に光出射面を有する導波路のコアと、光出射面に近接して配置された磁気記録素子と、光出射面に隣接するコアの側面に沿って設けられたプラズモン・プローブと、を備え、このコアは、コアの光入射面から入射した光をプラズモン・プローブの先端部に導くよう設定されていることを特徴とする。
熱アシスト磁気ヘッドにおいては、光の照射によって磁気記録媒体が加熱されるため、磁気記録素子によって容易に書き込みを行うことができる。この光は、プラズモン・プローブから発生した近接場光であり、高い分解能を有する。プラズモン・プローブは、コアの光出射面に隣接する側面に沿って設けられており、コアの光入射面から入射した光はプラズモン・プローブの先端部に導かれる。
したがって、プラズモン・プローブが、光出射面に沿っているわけではないため、プラズモン・プローブが媒体を傷つける虞が低減し、また、仮に、プラズモン・プローブの先端部以外の箇所において近接場光が発生した場合においても、その近接場光の発生位置は、光出射面からは離隔していることになるため、誤って書き込みがなされる確率が低減する。したがって、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドによれば、信頼性を向上させることができる。
また、プラズモン・プローブの厚み方向は、コアの光軸に対し略垂直であることが好ましい。この場合には、先端部に投射される光の密度を高め、強い近接場光を発生させることが可能である。なお、略とは±10%の誤差を意味する(90±90×0.1度)。
また、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドは、コア内に設けられ、光入射面からコア内に入射した光をプラズモン・プローブの先端部に導くように偏向する偏向手段を更に備えることが好ましい。コアに入射した光は、コアの光軸に沿って伝播するが、偏向手段は入射した光を曲げるので、コアの側面に沿って設けられたプラズモン・プローブの先端部に、入射光を導くことができる。
また、偏向手段は、好適には反射ミラーである。反射ミラーはアルミニウム等の金属をコア内に埋め込むことにより、容易に形成することができる。なお、偏向手段としては、コアの屈折率を部分的に変更することにより、この屈折率変更部分の透過光の進行方向を曲げて、プラズモン・プローブの先端部に、入射光を導くことができる。
なお、光入射面は、コアの光軸に対して傾斜していることが好ましい。この場合には、コア内の光の進行方向を、コアの光軸に対して傾斜させることができるため、偏向手段による目的の角度の光の偏向が容易になる。
また、本発明に係るHGAは、上述の熱アシスト磁気ヘッドと、熱アシスト磁気ヘッドを支持するサスペンションとを備えることが好ましく、本発明に係るハードディスク装置は、上記HGAと、HGAに対向する磁気記録媒体とを備えることが好ましい。上記熱アシスト磁気ヘッドを備えたHGA及びハードディスク装置では、信頼性を向上させることができる。
本発明の熱アシスト磁気ヘッド、この熱アシスト磁気ヘッドを備えたHGA及びハードディスク装置によれば、信頼性を向上させることができる。
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
(ハードディスク装置)
(ハードディスク装置)
図1は、実施の形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
ハードディスク装置1は、スピンドルモータ11の回転軸の回りを回転する複数の磁気記録媒体である磁気ディスク10、熱アシスト磁気ヘッド21をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置12、この熱アシスト磁気ヘッド21の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに後に詳述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードを制御するための記録再生及び発光制御回路(制御回路)13を備えている。
アセンブリキャリッジ装置12には、複数の駆動アーム14が設けられている。これらの駆動アーム14は、ボイスコイルモータ(VCM)15によってピボットベアリング軸16を中心にして揺動可能であり、この軸16に沿った方向に積層されている。各駆動アーム14の先端部には、ヘッドジンバルアセンブリ(HGA)17が取り付けられている。各HGA17には、熱アシスト磁気ヘッド21が、各磁気ディスク10の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク10の表面に対向する面が熱アシスト磁気ヘッド21の媒体対向面S(エアベアリング面とも呼ばれる)である。なお、磁気ディスク10、駆動アーム14、HGA17及び熱アシスト磁気ヘッド21は、単数であってもよい。
(HGA)
(HGA)
図2は、HGA17の斜視図である。同図は、HGA17の媒体対向面Sを上にして示してある。
HGA17は、サスペンション20の先端部に、熱アシスト磁気ヘッド21を固着し、さらにその熱アシスト磁気ヘッド21の端子電極に配線部材203の一端を電気的に接続して構成される。サスペンション20は、ロードビーム200と、このロードビーム200上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ201と、フレックシャの先端に板ばね状に形成されたタング部204と、ロードビーム200の基部に設けられたベースプレート202と、フレクシャ201上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材203とから主として構成されている。
なお、HGA17におけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション20の途中にヘッド駆動用ICチップを装着してもよい。
(熱アシスト磁気ヘッド)
(熱アシスト磁気ヘッド)
図3は、図1に示した熱アシスト磁気ヘッド21の近傍の拡大斜視図である。
配線部材203は、記録信号用の一対の電極パッド237、237、読出信号用の一対の電極パッド238、238、光源駆動用の一対の電極パッド247、248に接続されている。なお、同図では、発光素子の電気的接続に、ワイヤボンディングを用いた構造を示しているが、この電気的接続には他の構造を採用することもできる。
熱アシスト磁気ヘッド21は、スライダ22と、光源支持基板230及び熱アシスト磁気記録用の光源となる発光素子(レーザダイオード)40を備えた光源ユニット23とが、スライダ基板220の背面(第1面)2201及び光源支持基板230の接着面(第2面)2300を接面させて接着、固定された構成を有している。ここで、スライダ基板220の背面2201は、スライダ22の媒体対向面Sとは反対側の面である。また、光源支持基板230の底面2301がフレクシャ201のタング部204に、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤により接着されている。
スライダ22は、スライダ基板220及びデータ信号の書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッド部32を備えている。
スライダ基板220は、板状を呈し、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面Sを有する。スライダ基板220は導電性のアルティック(Al2O3−TiC)等から形成されている。
磁気ヘッド部32は、スライダ基板220の媒体対向面Sに対して略垂直な側面である集積面2202に形成されている。磁気ヘッド部32は、磁気情報を検出する磁気検出素子としてのMR効果素子33、磁界の生成により磁気情報を書き込む垂直(面内でも良い)磁気記録素子としての電磁コイル素子34、MR効果素子33及び電磁コイル素子34の間を通して設けられている平面導波路としての導波路(コア)35、磁気ディスクの記録層部分を加熱するための近接場光を発生させる近接場光発生部(プラズモン・プローブ)36、及び、これらMR効果素子33、電磁コイル素子34、コア35及びプラズモン・プローブ36を覆うように集積面2202上に形成された絶縁層(クラッド)38を備えている。
更に、磁気ヘッド部32は、絶縁層38の露出面上に形成され、MR効果素子33の入出力端子にそれぞれ接続された一対の信号端子用の電極パッド371、371、電磁コイル素子34の両端にそれぞれ接続された一対の信号端子用の電極パッド373、373、及び、スライダ基板220と電気的に接続されたグランド用の電極パッド375を備えている。ビアホール375a(図4参照)を介して、スライダ基板220と電気的に接続された電極パッド375は、フレクシャ201の電極パッド247と、ボンディングワイヤにより接続されており、スライダ基板220の電位は電極パッド247により、例えばグラウンド電位に制御されている。
MR効果素子33、電磁コイル素子34の各端面は、媒体対向面S上に露出している。プラズモン・プローブ36は、その先端部のみが、媒体対向面S上に露出している。また、発光素子40の両端は、それぞれ電極パッド47,48に接続されている。
図4は、図3に示した熱アシスト磁気ヘッド21のIV−IV矢印断面図である。
MR効果素子33は、MR積層体332と、このMR積層体332を挟む位置に配置されている下部シールド層330及び上部シールド層334とを含む。下部シールド層330及び上部シールド層334は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等によって形成された厚さ0.5〜3μm程度のNiFe、CoFeNi、CoFe、FeN若しくはFeZrN等の磁性材料で構成することができる。上下部シールド層334及び330は、MR積層体332が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
MR積層体332は、面内通電型(CIP(Current In Plane))巨大磁気抵抗(GMR(Giant Magneto Resistance))多層膜、垂直通電型(CPP(Current Perpendicular to Plane))GMR多層膜、又はトンネル磁気抵抗(TMR(Tunnel Magneto Resistance))多層膜等の磁気抵抗効果膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。
MR積層体332は、例えば、TMR効果多層膜を含む場合、IrMn、PtMn、NiMn、RuRhMn等からなる厚さ5〜15nm程度の反強磁性層と、例えば強磁性材料であるCoFe等、又はRu等の非磁性金属層を挟んだ2層のCoFe等から構成されており反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばAl、AlCu等からなる厚さ0.5〜1nm程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなるトンネルバリア層と、例えば強磁性材料である厚さ1nm程度のCoFe等と厚さ3〜4nm程度のNiFe等との2層膜から構成されておりトンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。
MR効果素子33とコア35との間には、下部シールド層330と同様の材料からなる素子間シールド層148が形成されている。素子間シールド層148は、MR効果素子33を、電磁コイル素子34より発生する磁界から遮断して読み出しの際の外来ノイズを防止する役割を果たす。また、素子間シールド層148とコア35との間に、さらに、バッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、電磁コイル素子34から発生してMR効果素子33の上下部電極層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み又は消去動作である広域隣接トラック消去(WATE)現象の抑制を図るものである。
MR積層体332の媒体対向面Sとは反対側のシールド層330、334間、シールド層330、334、148の媒体対向面Sとは反対側、下部シールド層330とスライダ基板220との間、及び、素子間シールド層148とコア35との間にはアルミナ等から形成された絶縁層38が形成されている。
なお、MR積層体332がCIP−GMR多層膜を含む場合、上下部シールド層334及び330の各々とMR積層体332との間に、アルミナ等により形成されたアルミナ等の絶縁用の上下部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、図示は省略するが、MR積層体332にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのMRリード導体層が形成される。一方、MR積層体332がCPP−GMR多層膜又はTMR多層膜を含む場合、上下部シールド層334及び330はそれぞれ上下部の電極層としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層とMRリード導体層とは不要であって省略される。
MR積層体332のトラック幅方向の両側には、磁区の安定化用の縦バイアス磁界を印加するための、CoTa,CoCrPt,CoPt等の強磁性材料からなるハードバイアス層HM(図6参照)が形成される。
電磁コイル素子34は、垂直磁気記録用が好ましく、図4に示すように、主磁極層340、ギャップ層341a、コイル絶縁層341b、コイル層342、及び補助磁極層344を備えている。
主磁極層340は、コイル層342によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク(媒体)の記録層まで収束させながら導くための導磁路である。ここで、主磁極層340の媒体対向面S側の端部のトラック幅方向(図4の紙面奥行き方向)の幅及び積層方向(図4の左右方向)の厚みは、他の部分に比べて小さくすることが好ましい。この結果、高記録密度化に対応した微細で強い書き込み磁界を発生可能となる。
主磁極層340に磁気的に結合した補助磁極層344の媒体対向面S側の端部は、補助磁極層344の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部を形成している。補助磁極層344は、主磁極層340の媒体対向面S側の端部とアルミナ等の絶縁材料により形成されたギャップ層(クラッド)341a,コイル絶縁層341bを介して対向している。このような補助磁極層344を設けることによって、媒体対向面S近傍における補助磁極層344と主磁極層340との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
補助磁極層344は、例えば、厚さ約0.5〜約5μmの、例えばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたNi、Fe及びCoのうちいずれか2つ若しくは3つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されている。
ギャップ層341aは、コイル層342と主磁極層340とを離間しており、例えば、厚さ約0.01〜約0.5μmの、例えばスパッタリング法、CVD法等を用いて形成されたAl2O3又はDLC等から構成されている。
コイル層342は、例えば、厚さ約0.5〜約3μmの、例えばフレームめっき法等を用いて形成されたCu等から構成されている。主磁極層340の後端と補助磁極層344の媒体対向面Sから離れた部分とが結合され、コイル層342はこの結合部分を取り囲むように形成されている。
コイル絶縁層341bは、コイル層342と、補助磁極層344とを離間し、例えば、厚さ約0.1〜約5μmの熱硬化されたアルミナやレジスト層等の電気絶縁材料から構成されている。なお、コア35の光出射面353の近傍には、レーザ光をプラズモン・プローブ36に導くための偏向を行う偏向手段(反射ミラー)35mが設けられている。
図5は、熱アシスト磁気ヘッド21の回路図である。
配線部材203を構成する配線の1つは、電極パッド247及び電極パッド47を介して発光素子40のカソードに電気的に接続されており、別の配線は電極パッド248及び電極パッド48を介して発光素子40のアノードに電気的に接続されている。電極パッド247,248間に駆動電流を供給すると発光素子40が発光する。この光は、平面導波路のコア及び媒体対向面S(図4参照)を介して磁気記録媒体の記録領域Rに照射される。
配線部材203を構成する別の一対の配線は、電極パッド237、ボンディングワイヤBW及び電極パッド371を介して電磁コイル素子34の両端にそれぞれ接続されている。一対の電極パッド237間に電圧を印加すると、磁気記録素子としての電磁コイル素子34に通電が行われ、書き込み磁界が発生する。熱アシスト磁気ヘッド21では、発光素子40から出射された光は、平面導波路のコア35の光入射面354に入射して、媒体対向面Sに設けられた光出射面から出射し、磁気記録媒体の記録領域Rに照射される(図4参照)。したがって、媒体対向面に対向する磁気記録媒体の記録領域Rの温度が上昇し、記録領域Rの保持力が一時的に低下する。この保持力の低下期間内に電磁コイル素子34に通電を行い、書き込み磁界を発生させることで、記録領域Rに情報を書き込むことができる。
配線部材203を構成する別の一対の配線は、電極パッド238、ボンディングワイヤBW及び電極パッド373を介してMR効果素子33の両端にそれぞれ接続されている。一対の電極パッド238に電圧を印加するとMR効果素子33にセンス電流が流れる。記録領域Rに書き込まれた情報は、MR効果素子33にセンス電流を流すことで読み出すことができる。
図6は、熱アシスト磁気ヘッド21の主要部の斜視図である。
リーディング側すなわちスライダ基板220(図4参照)側の辺の長さがトレーリング側の辺の長さよりも短い逆台形となるように、媒体対向面S側の主磁極層340の先端は、媒体対向面Sに向かう方向に向かって先細りになっている。
主磁極層340の媒体対向面側の端面には、ロータリーアクチュエータでの駆動により発生するスキュー角の影響によって隣接トラックに不要な書き込み等を及ぼさないように、ベベル角θ(図8参照)が付けられている。ベベル角θの大きさは、例えば、15°程度である。実際に、書き込み磁界が主に発生するのは、トレーリング側の長辺近傍であり、磁気ドミナントの場合には、この長辺の長さによって書き込みトラックの幅が決定される。
ここで、主磁極層340は、例えば、媒体対向面S側の端部での全厚が約0.01〜約0.5μmであって、この端部以外での全厚が約0.5〜約3.0μmの、例えばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたNi、Fe及びCoのうちいずれか2つ若しくは3つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されていることが好ましい。また、トラック幅は、例えば、100nmとすることができる。
導波路(コア)35の厚み方向をX軸、幅方向をY軸、長手方向をZ軸とした場合、発光素子40の発光面からZ軸に沿って出射された光は、光入射面354に入射する。
コア35は、MR効果素子33と電磁コイル素子34との間に位置していて集積面(YZ平面)2202(図4参照)と平行に延びており、磁気ヘッド部32の媒体体対向面Sから、磁気ヘッド部32の媒体対向面Sとは反対側の面32aまで延びており、本例では矩形の板状のものである。コア35は、共に媒体対向面Sから延び、トラック幅方向において対向する2つの側面351a,351b、集積面2202と平行な2つの上面352a、下面352b、媒体対向面Sを形成する光出射面353、及び、光出射面353とは反対側の光入射面354を有している。コア35の上面352a、下面352b、2つの側面351a、351bは、コア35よりも屈折率が小さくコア35に対するクラッドとして機能する絶縁層38(図4参照)と接している。
このコア35は、光入射面354から入射した光を、この両側面351a、351b、及び上面352a、下面352bで反射させつつ、媒体対向面S側の端面である光出射面353に導くことが可能となっている。コア35のトラック幅方向の幅W35は例えば、1〜200μmとすることができ、厚みT35は例えば2〜10μmとすることができ、高さH35(平均値)は10〜300μmとすることができる。
コア35は、何れの部分においても、絶縁層38を形成する材料よりも高い屈折率nを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された誘電材料から構成されている。例えば、クラッドとしての絶縁層38(図4参照)が、SiO2(n=1.5)から形成されている場合、コア35は、Al2O3(n=1.63)から形成されていてもよい。さらに、絶縁層38が、Al2O3(n=1.63)から形成されている場合、コア35は、Ta2O5(n=2.16)、Nb2O5(n=2.33)、TiO(n=2.3〜2.55)又はTiO2(n=2.3〜2.55)から形成されていてもよい。コア35をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によるだけではなく、界面での全反射条件が整うことによって、レーザ光の伝播損失が小さくなり、近接場光の発生効率が向上する。
プラズモン・プローブ36は、コア35の光出射面353に隣接する側面に沿って配置されている板状部材である。プラズモン・プローブ36は、その先端部のみが媒体対向面Sに露出するようにコア35の光出射面353に埋設されている。
磁気記録媒体は発光素子40からの光を直接照射することによっても加熱されるが、本発明の熱アシスト磁気ヘッド21は、コア35の光出射面353に隣接する側面に沿って設けられたプラズモン・プローブ36を備えている。この場合、発光素子40としてのレーザダイオードからのレーザ光がプラズモン・プローブ36に照射されることで、プラズモン・プローブ36の先端部において近接場光が発生する。プラズモン・プローブ36に光を照射すると、プラズモン・プローブ36を構成する金属内の電子がプラズマ振動し、その先端部において電界の集中が生じる。この近接場光の拡がりは、プラズモン・プローブ36の先端部の半径程度となるため、この先端部の半径をトラック幅以下とすれば、擬似的に出射光が回折限界以下にまで絞り込まれた効果を奏する。
また、コア35の光入射面354の外側には、発光素子40からの入射光の一部が漏れることになるが、この漏れ光が迷光として機能することは好ましくない。そこで、熱アシスト磁気ヘッド21は、コア35の周囲に設けられたクラッド(絶縁層38,ギャップ層341a)と、このクラッドに接触した金属とを備えている。すなわち、クラッドに金属を接触させておくと、漏れ光が金属に吸収される。この金属としては、絶縁層38(図4参照)に直接接触したCuなどの金属層ME又は、絶縁層38又はギャップ層341aに接触した金属製のコイル層(螺旋コイル)342を用いることができる。コイル層342は書き込み磁界の発生も兼用している。クラッドはコア35の周囲に設けられており、コア35内に入射した光を閉じ込める。
主磁極層340は、コイル層342の螺旋中心から媒体対向面Sに向けて延びている。コイル層342に通電を行うと、主磁極層340を介して磁界が媒体対向面Sまで導かれ、媒体対向面Sから外方に広がる書き込み磁界を発生させることができるが、その一方で、コイル層342が金属からなり、クラッドに接触しているので、漏れ光も吸収することができる。また、光入射面354の周囲に遮光膜を設けても良い。
また、光入射面354は、XY平面(発光素子40の光出射面)に対して傾斜していることが好ましく、この場合には、光入射面354で反射された光が発光素子40側へ戻らなくなるため、発光素子40の寿命を延ばすことが可能となる。光入射面354の法線NのZ軸に対する傾斜角γは、単に、戻り光を抑制するのみならず、発光素子40から光入射面354を介してコア35内に入射したレーザ光がプラズモン・プローブ36に導かれるように設定されている。傾斜角γは、例えば5〜45度に設定されるが、これに限定されるものではない。
上述の熱アシスト磁気ヘッド21は、媒体対向面S、媒体対向面Sの反対側に位置する第1面2201、及び媒体対向面と第1面2201との間に位置する側面を有するスライダ基板220と、媒体対向面S側に光出射面353を有する平面導波路のコア35と、光出射面353に近接した磁気記録素子34とを有し、スライダ基板220の側面の一つに固定された磁気ヘッド部32と、第1面2201に固定された第2面2300を有する光源支持基板230と、コア35の光入射面354に対向し、光源支持基板230に固定された発光素子40とを備えている(図4参照)。
なお、近接とは光出射面353からの近接場光によって加熱された磁気記録媒体の記録領域Rが、元の温度に戻る前に磁気記録素子34からの磁界を当該記録領域に与えることが可能な距離である。また、コア35のX軸方向の厚みは一定であり、XY断面は四角形である。
光源支持基板230には発光素子40が固定されており、スライダ基板220の第1面2201は光源支持基板230の第2面2300に固定されているので、スライダ基板220と発光素子40との位置関係が固定される。発光素子40はコア35の光入射面354に対向しているので、従来のような長距離の光伝播は行われず、取り付け誤差や光の結合損失を許容して、発光素子の出射光を媒体対向面まで導くことができる。
また、光入射面354における入射光重心位置を含むXY平面内のX軸に沿った光強度分布のスポット径は、コア35の厚みT35よりも大きい。発光素子40から出射される光の遠視野像のXZ平面内における指向角α、光入射面354の中心と発光素子40の発光面(光出射面)との間の距離Z0、コア35の厚さT(=T35)、及びスポット径w(=2×Z0tan(α/2))は、w>Tの関係を満たしている。この場合、入射光重心位置がX軸方向にずれた場合における、コア35内に入射する光の強度の変動を小さくすることができる。
また、熱アシスト磁気ヘッド21は、光出射面353を有する導波路のコア35と、光出射面353に近接して配置された電磁コイル素子(磁気記録素子)34と、プラズモン・プローブ36を備えている。プラズモン・プローブ36は、光出射面353に隣接するコア35の側面(YZ平面)352bに沿って設けられている。ここで、コア35は、コア35の光入射面354から入射した光をプラズモン・プローブ36の先端部に導くよう設定されている。
熱アシスト磁気ヘッド21においては、光の照射によって磁気記録媒体の記録領域Rが加熱されるため、電磁コイル素子34によって容易に書き込みを行うことができる。この光は、プラズモン・プローブ36から発生した近接場光であり、高い分解能を有する。プラズモン・プローブ36は、コア35の光出射面353に隣接する側面352bに平行であって、この上に形成されており、コア35の光入射面354から入射した光はプラズモン・プローブ36の先端部に導かれる。
したがって、プラズモン・プローブ36が、光出射面(XY平面)353に沿っているわけではないため、プラズモン・プローブ36が媒体を傷つける虞が低減し、また、仮に、プラズモン・プローブ36の先端部以外の箇所において近接場光が発生した場合においても、その近接場光の発生位置は、光出射面353からは離隔していることになるため、誤って書き込みがなされる確率が低減する。したがって、この熱アシスト磁気ヘッド32によれば、書き込みの信頼性を向上させることができる。
図7は、図6に示した熱アシスト磁気ヘッド21の導波路部分のVII−VII矢印断面図である。
コア35は、Z軸に平行な光軸AXZを有している。プラズモン・プローブ36の厚み方向(X軸方向)は、コア35の光軸AXZに対し略垂直である。この場合には、プラズモン・プローブ36の先端部36cに投射される光の密度を高め、強い近接場光を発生させることができる。なお、略とは±10%の誤差を意味する(90±90×0.1度)。
また、偏向手段としての反射ミラー35mは、コア35内に設けられており、光入射面354からコア35内に入射した光をプラズモン・プローブ36の先端部36cに導くように偏向する。コア35に入射した光は、コア35の光軸AXZに沿って伝播するが、反射ミラー35mは入射した光を先端部36cの方向へ曲げるので、コア35の側面352bに沿って設けられたプラズモン・プローブ36の先端部36cに、入射光を導くことができる。
本例では、偏向手段として反射ミラー35mを採用している。反射ミラー35mはアルミニウム等の金属をコア35内に埋め込むことにより、容易に形成することができる。なお、偏向手段としては、コアの屈折率を部分的に変更することにより形成される屈折率変更部分としてもよく、この屈折率変更部分は透過光の進行方向を曲げて、プラズモン・プローブ36の先端部36cに、入射光を導くことができる。
なお、上述のように、光入射面354は、コア35の光軸AXZに対して傾斜しており、この場合には、コア35内の光の進行方向をコアの光軸に対して傾斜させることができるため、偏向手段による目的の角度の光の偏向が容易になる。
プラズモン・プローブ36によって、近接場光を発生させて、記録領域36を加熱した後、電磁コイル素子34によって、記憶領域36の書き込みを行う。なお、プラズモン・プローブ36は、MR効果素子33と電磁コイル素子34との間に位置している。
上述のプラズモン・プローブ36の製造にあたっては、まず、低屈折率材料からなる下部クラッド層38Lをスライダ基板220の集積面2202(図4参照)上に形成しておき、次に下部クラッド層38L上に、フォトリソグラフィによるパターニングによってプラズモン・プローブ36を形成する。更に、この上に、高屈折率材料からなるコア層を形成し、このコア層をエッチングによって加工することで、コア35を形成する。さらに、コア35及び下部クラッド層38Lの露出表面を覆うように、上部クラッド層38Uを形成する。なお、光導波路の形成方法自体は公知の手法を用いればよい。
プラズモン・プローブ36のパターニングにおいては、まず、フォトレジストを下部クラッド層38L上に形成し、プラズモン・プローブ36の形成予定領域のみが開口するように、フォトレジストの露光・現像処理を行い、しかる後、この上に金属を堆積する。次に、リフトオフ法を用いてフォトレジストを除去すれば、三角形状のプラズモン・プローブ36が形成される。
コア35の形成後、光入射面354を傾斜させるためには、光入射面354近傍領域のみが露出するように、コア35上にマスクを形成した後、コア35の形成された基板をイオン照射方向(法線Nに垂直な方向)に対して傾斜させた状態で、イオンミリングを行う。これにより、光入射面354がXY平面に対して傾斜することとなる。
また、反射ミラー35mは、光出射面353近傍領域のみが露出するように、コア35上にマスクを形成した後、コア35の形成された基板をイオン照射方向(反射ミラー35mの反射面に沿った方向)に対して傾斜させた状態で、イオンミリングを行い、しかる後、この傾斜面上に金属を堆積し、反射ミラー35mを形成する。反射面35mの法線N2は、XZ平面内において、X軸と45度を成している。この角度は、±10%の誤差を含んでもよい。
図8は、プラズモン・プローブ36の斜視図である。
プラズモン・プローブ36は、X軸方向から見て三角形状を呈し、導電材料により形成されている。三角形の底辺36dは、媒体対向面Sに平行に配置され、底辺36dと向き合う頂点(先端部)36cが底辺36dよりも媒体対向面Sに配置されており、具体的には、頂点36cの位置は、主磁極層340のリーディング側エッジEのX軸方向の延長線上に位置する。プラズモン・プローブ36の好ましい形態は、底辺36dの両端の2つの底角がいずれも同じとされた二等辺三角形である。
プラズモン・プローブ36の頂点36cの曲率半径rは5〜100nmとすることが好ましい。三角形の高さH36は、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、20〜400nmとすることが好ましい。底辺36dの幅Wは、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、20〜400nmとすることが好ましい。頂点36cの角度βは例えば60度である。
プラズモン・プローブ36の厚みT36は10〜100nmとすることが好ましい。
このようなプラズモン・プローブ36がコア35内に設けられていると、プラズモン・プローブ36の頂点(先端部)36c近傍に電界が集中して頂点36c近傍から媒体に向かって近接場光が発生する。
近接場光は、入射されるレーザ光の波長及びコア35の形状にも依存するが、一般に、媒体対向面Sから見てプラズモン・プローブ36の境界で最も強い強度を有する。特に、本実施形態では、プラズモン・プローブ36に到達する光の電界ベクトルは、Z方向となる。したがって、頂点36c近傍にて最も強い近接場光の放射が起こる。すなわち、磁気ディスクの記録層部分を光により加熱する熱アシスト作用において、この頂点36c近傍と対向する部分が、主要な加熱作用部分となる。
この近接場光の電界強度は、入射光に比べて桁違いに強く、この非常に強力な近接場光が、磁気ディスク表面の対向する局所部分を急速に加熱する。これにより、この局所部分の保磁力が、書き込み磁界による書き込みが可能な大きさまでに低下するので、高密度記録用の高保磁力の磁気ディスクを使用しても、電磁コイル素子34による書き込みが可能となる。
なお、近接場光は、媒体対向面Sから磁気ディスクの表面に向かって、10〜30nm程度の深さまで到達する。従って、10nm又はそれ以下の浮上量である現状において、近接場光は、十分に記録層部分に到達することができる。また、このように発生する近接場光のトラック幅方向の幅や媒体移動方向の幅は、上述の近接場光の到達深さと同程度であって、また、この近接場光の電界強度は、距離が離れるに従って指数関数的に減衰するので、非常に局所的に磁気ディスクの記録層部分を加熱することができる。
図9は、プラズモン・プローブ36への入射光の波長λ(nm)と近接場光強度I(a.u.)との関係を示すグラフである。なお、プラズモン・プローブ36の長さH36=100nmである。
プラズモン・プローブ36としてAlを用いた場合には入射光の波長λ(nm)が350nm付近に近接場光の強度ピークを有し、Agを用いた場合には530nm付近に強度ピークを有し、Auを用いた場合には650nm付近に強度ピークを有する。プラズモン・プローブ36の材料としては、Al、Ag、Auの他、Cu、Pd、Pt、Rh又はIrを用いることができる。また、プラズモン・プローブ36の材料として、これらの金属材料のうちのいくつかの組合せからなる合金を採用することもできる。
図10は、プラズモン・プローブ36への入射光の波長λ(nm)と近接場光強度I(a.u.)との関係を示すグラフである。なお、プラズモン・プローブ36の材料はAuであり、長さH36は100nm、200nm、300nmである。長さH36は20〜400nmが好ましいが、短波長の光を入射させた方が、スペクトルの半値幅を狭くなる傾向にあり、入射光波長の揺らぎに対する近接場光強度変動の耐性が高くなる。
(光源ユニット)
(光源ユニット)
次いで、図3及び図4を再び参照して、熱アシスト磁気ヘッド21の光源ユニット23の構成要素について更に説明する。
光源ユニット23は、光源支持基板230、及び、外形形状が板状の発光素子40を主として備えている。
光源支持基板230はアルティック(Al2O3−TiC)等からなる基板であり、スライダ基板220の背面2201に接着している接着面2300を有している。接着面2300にはアルミナ等の断熱層230aが形成されている。この接着面2300を底面とした際の一つの側面である素子形成面2302上に、アルミナ等の絶縁材料から形成された絶縁層41が設けられており、この絶縁層41の上に、電極パッド47、48が形成され、電極パッド47上に発光素子40が固定されている。
電極パッド47、48は、絶縁層41の表面かつ媒体対向面Sと交差する面411、言い換えると、スライダ基板220の集積面2202と平行な面411上に、レーザ駆動用に形成されている。
電極パッド47は、図4に示すように、絶縁層41内に設けられたビアホール47aにより光源支持基板230と電気的に接続されている。また、電極パッド47は、発光素子40駆動時の熱をビアホール47aを介して光源支持基板230側へ逃がすためのヒートシンクとしても機能する。
電極パッド47は、図3に示すように、絶縁層41の面411の中央部にトラック幅方向に延びて形成されている。一方、電極パッド48は、電極パッド47からトラック幅方向に離間した位置に形成されている。各電極パッド47、48は、半田リフローによるフレクシャ201との接続のために、さらに、フレクシャ201側に向かって延びている。
電極パッド47、48は、それぞれ、フレクシャ201の電極パッド247、248とリフロー半田により電気的に接続されており、これにより光源の駆動が可能となっている。また、電極パッド47は上述のように光源支持基板230と電気的に接続されているため、電極パッド247により光源支持基板230の電位を例えばグラウンド電位に制御することが可能となっている。
電極パッド47、48は、例えば、厚さ10nm程度のTa、Ti等からなる下地層を介して形成された、厚さ1〜3μm程度の、例えば真空蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成されたAu、Cu等の層から形成することができ。
そして、発光素子40は、電極パッド47の上にAu−Sn等の導電性の半田材料からなる半田層42(図4参照)により電気的に接続されている。このとき、発光素子40は、電極パッド47の一部のみを覆うように電極パッド47に対して配置されている。
発光素子40としてのレーザダイオードの構造について説明しておく。
図11は、レーザダイオードの斜視図である。
図11は、レーザダイオードの斜視図である。
レーザダイオードは、通常、光学系ディスクストレージに使用されるものと同じ構造を有していてよく、例えば、n電極40aと、n−GaAs基板40bと、n−InGaAlPクラッド層40cと、第1のInGaAlPガイド層40dと、多重量子井戸(InGaP/InGaAlP)等からなる活性層40eと、第2のInGaAlPガイド層40fと、p−InGaAlPクラッド層40gと、*n−GaAs電流阻止層40hと、p−GaAsコンタクト層40iと、p電極40jとが順次積層された構造を有する。
これらの多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するためのSiO2、Al2O3等からなる反射膜50及び51が成膜されており、レーザ光が放射される出光端400には、一方の反射膜50における活性層40eの位置に開口が設けられている。このような発光素子40は、膜厚方向に電圧が印加されることにより、出光端400からレーザ光を出射する。
放射されるレーザ光の波長λLは、例えば600〜650nm程度である。ただし、プラズモン・プローブ36の金属材料に応じた適切な励起波長が存在することに留意しなければならない。例えば、プラズモン・プローブ36としてAuを用いる場合、レーザ光の波長λLは、600nm近傍が好ましい。
レーザダイオードの大きさは、上述したように、例えば、幅(W40)が200〜350μm、長さ(奥行き、L40)が250〜600μm、厚み(T40)が60〜200μm程度である。ここで、レーザダイオードの幅W40は、電流阻止層40hの対向端の間隔を下限として、例えば、100μm程度までに小さくすることができる。ただし、レーザダイオードの長さは、電流密度と関係する量であり、それほど小さくすることはできない。いずれにしても、レーザダイオードに関しては、搭載の際のハンドリングを考慮して、相当の大きさが確保されることが好ましい。
また、このレーザダイオードの駆動においては、ハードディスク装置内の電源が使用可能である。実際、ハードディスク装置は、通常、例えば2V程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を有している。また、発光素子40の消費電力も、例えば、数十mW程度であり、ハードディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。
レーザダイオードのn電極40aが電極パッド47にAuSn等の半田層42(図4参照)により固定されている。ここで、レーザダイオードの出光端(光出射面)400が図4の下向き(−Z方向)、すなわち出光端400が接着面2300と平行になるようにレーザダイオードが光源支持基板230に固定されており、出光端400はスライダ22のコア35の光入射面354と対向可能となっている。実際の発光素子40の固定においては、例えば、電極パッド47の表面に厚さ0.7〜1μm程度のAuSn合金の蒸着膜を成膜し、発光素子40を乗せた後、熱風ブロア下でホットプレート等による200〜300℃程度までの加熱を行って固定すればよい。
また、電極パッド48と、発光素子40のp電極40jと、がボンディングワイヤにより電気的に接続されている。なお、電極パッド47と接続される電極は、n電極40aでなくp電極40jでもかまわず、この場合、n電極40aが電極パッド48とボンディングワイヤにより接続される。
ここで、上述したAuSn合金による半田付けをする場合、光源ユニットを例えば300℃前後の高温に加熱することになるが、本発明によれば、この光源ユニット23がスライダ22とは別に製造されるため、スライダ内の磁気ヘッド部がこの高温の悪影響を受けずに済む。
そして、上述のスライダ22の背面2201と光源ユニット23の接着面2300とが、例えば、UV硬化型接着剤等の接着剤層44(図4参照)により接着されており、発光素子40の出光端400がコア35の光入射面354と対向するように配置されている。
なお、レーザダイオード及び電極パッドの構成は、当然に、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、レーザダイオードは、GaAlAs系等、他の半導体材料を用いた他の構成のものであってもよい。さらに、レーザダイオードと電極との半田付けに、他のろう材を用いて行うことも可能である。さらにまた、レーザダイオードを、ユニット基板上に直接、半導体材料をエピタキシャル成長させることによって形成してもよい。
(製造方法)
(製造方法)
続いて、上述の熱アシスト磁気ヘッドの製造方法について簡単に説明する。
まず、図4に示したスライダ22を製造する。具体的には、スライダ基板220を用意し、公知の方法を用いてMR効果素子33及び素子間シールド層148を形成し、さらに下地としてアルミナ等の絶縁層38を形成する。
続いて、上述のように、コア35及びプラズモン・プローブ36を形成する。その後、図4に示すように公知の方法により、電磁コイル素子34を形成し、その後、アルミナ等による絶縁層38を形成し、接続のための電極パッド371等を形成し、その後エアベアリング面やその裏面のラッピングを行うことによりスライダ22が完成する。この後、スライダ22の電磁コイル素子34やMR効果素子33のテストを各スライダごとに行い、良品を選別する。
続いて、光源ユニット23を製造する。まず、図4に示すように、アルティック製等の光源支持基板230を用意し、その表面に公知の方法により断熱層230a、絶縁層41及び電極パッド47、48を形成し、電極パッド47の上に発光素子40をAuSn等の導電性の半田材により固定し、その後、基板の切断分離等により所定の大きさに整形する。これにより、光源ユニット23が完成する。このようにして得た光源ユニットも、レーザダイオードの特性評価、特に、高温連続通電試験による駆動電流のプロファイルを観察し、十分に寿命が長いと考えられるものを選択する。
その後、図12(A)に示すように、良品とされた光源ユニット23の接着面2300と、良品とされたスライダ22の背面2201のいずれか又は両方にUV硬化型接着剤44aを塗布する。UV硬化型接着剤としては、UV硬化型エポキシ樹脂や、UV硬化型アクリル樹脂等が挙げられる。
そして、図12(B)に示すように、光源ユニット23の接着面2300とスライダ22の背面2201とを重ね合わせた後、電極パッド47,48間に電圧を印加して発光素子40を発光させると共に、コア35の光出射面353に光検出器DTを対向配置し、光源ユニット23とスライダ22とを相対的に図12(B)の矢印方向に移動させ、最も光検出器DTの出力が高くなる位置を探し出し、その位置で、外部からUV硬化型接着剤に紫外線を照射することによりUV硬化型接着剤44aを硬化させ、これによりレーザダイオードの光軸とコア35の光軸とを合わせた状態で光源ユニット23とスライダ22との接着をすることができる。
続いて、本実施形態にかかる熱アシスト磁気ヘッド21の作用について説明する。
書き込み又は読み出し動作時には、熱アシスト磁気ヘッド21は、回転する磁気ディスク(媒体)10の表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、MR効果素子33及び電磁コイル素子34の媒体対向面S側の端が磁気ディスク10と微小なスペーシングを介して対向することによって、データ信号磁界の感受による読み出しとデータ信号磁界の印加による書き込みとが行われる。
ここで、データ信号の書き込みの際、光源ユニット23からコア35を通って伝播してきたレーザ光がプラズモン・プローブ36に到達し、プラズモン・プローブ36から近接場光が発生する。この近接場光によって、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
熱アシスト磁気記録方式を採用することにより、高保磁力の磁気ディスクに垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを用いて書き込みを行い、記録ビットを極微細化することによって、例えば、1Tbits/in2級の記録密度を達成することも可能となり得る。
そして、本実施形態では、光源ユニット23を用いることによって、スライダ22のコア35の光入射面(端面)354に、コア35の層面に平行な方向に伝播するレーザ光を入射させることができる。すなわち、集積面2202と媒体対向面Sとが垂直である構成を有する熱アシスト磁気ヘッド21において、適切な大きさ及び方向を有するレーザ光が、確実に供給可能となる。その結果、磁気ディスクの記録層の加熱効率が高い熱アシスト磁気記録を実現可能とする。
そして、本実施形態によれば、磁気ヘッド部32がスライダ基板220に固定され、光源である発光素子40が光源支持基板230にそれぞれ別に固定されているので、スライダ基板220に固定された電磁コイル素子34と、光源支持基板230に固定された発光素子40とをそれぞれ独立に試験した上で、良品であるスライダ22と良品である光源ユニット23とを互いに固定することにより良品である熱アシスト磁気ヘッド21を歩留まり良く製造できる。
また、磁気ヘッド部32がスライダ基板220の側面に設けられているので、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を用いて磁気ヘッド部32の電磁コイル素子34やMR効果素子33等を容易に形成できる。
さらに、発光素子40が媒体対向面Sから離れた位置かつスライダ22の近傍にあるので、発光素子40から発生する熱による電磁コイル素子34やMR効果素子33等への悪影響や発光素子40と磁気ディスク10との接触等の可能性が抑制されると共に、光ファイバ、レンズ、ミラー等が必須では無いので光の伝播損失が低減でき、さらに、磁気記録装置全体の構造も簡単にできる。
また、本実施形態では、光源支持基板230の裏面に断熱層230aが形成されているので、発光素子40から発生する熱がより一層スライダ22に伝導しにくくなっている。
また、上記実施形態では、スライダ基板220と光源支持基板230とには、同じアルティック製の基板を採用しているが、異なる材料の基板を用いることも可能である。この場合でも、スライダ基板220の熱伝導率をλs、光源支持基板230の熱伝導率をλlとすると、λs≦λlを満たすようにすることが好ましい。これにより、発光素子40が発生する熱を、なるべくスライダ基板220に伝わらないようにしつつ光源支持基板230を通して外部に逃がすことが容易となる。
なお、スライダ22及び光源ユニット23の大きさは任意であるが、例えば、スライダ22は、トラック幅方向の幅700μm×長さ(奥行き)850μm×厚み230μmの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット23は、これとほぼ同じ幅及び長さを有することができる。実際、例えば、通常用いられるレーザダイオードの典型的な大きさは、幅250μm×長さ(奥行き)350μm×厚み65μm程度であり、例えば、この大きさの光源支持基板230の側面にこの大きさの発光素子40を設置することが、十分に可能となっている。なお、光源支持基板230の底面に溝を設け、この溝内に発光素子40を設けることも可能である。
また、コア35の光入射面354に達したレーザ光の遠視野像(ファーフィールドパターン)のスポットにおいて、トラック幅方向の径を、例えば0.5〜1.0μm程度とし、この径に直交する径を、例えば1〜5μm程度とすることができる。これに対応して、このレーザ光を受け取るコア35の厚みT35を、例えばスポットよりも大きな2〜10μm程度とし、コア35のトラック幅方向の幅(W35)を、例えば1〜200μm程度とすることが好ましい。
また、電磁コイル素子34が、長手磁気記録用であってもかまわない。この場合、主磁極層340及び補助磁極層344の代わりに、下部磁極層及び上部磁極層が設けられ、さらに、下部磁極層及び上部磁極層の媒体対向面S側の端部に挟持された書き込みギャップ層が設けられる。この書き込みギャップ層位置からの漏洩磁界によって書き込みが行われる。
また、プラズモン・プローブ36の形状も、上述のものに限られず、たとえば、三角形でなく頂点36cが平らになった台形状でも実施可能であり、また、三角形状または台形状の板を、その頂点同士または短辺同士が所定距離離間して対向するような形状も可能である。また、プラズモン・プローブ36として、コア35の側面352bに光の波長よりも小さい微小な開口を設けてもよい。また、発光素子40としては発光ダイオードなどの利用も可能である。
また、コイル層342は、図4等において1層であるが、2層以上又はヘリカルコイルでもよい。
また、断熱層230aは、スライダ基板220の背面2201に形成されていてもよく、全く設けなくても実施は可能である。
また、光源ユニット23とスライダ22との接着に、UV硬化型接着剤以外の接着剤例えば、発光素子40と電極パッド47との接着に用いたAuSn等の半田層を用いても実施は可能である。
また、上述の例では、コア35の形状として直線導波路を用いたが、これはYZ平面内における外形形状が放物線を描くパラボラ型の導波路とし、その焦点位置に近接場光発生部を配置してもよく、また、YZ平面内における外形形状を楕円形状などとしてもよい。なお、上記熱アシスト磁気ヘッドを備えたHGA及びハードディスク装置では、書き込み時の信頼性を向上させることができる。また、側面に沿ったプラズモン・プローブの製造方法は比較的簡単であるので、生産性が向上する。
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
1…ハードディスク装置、10…磁気ディスク(記録媒体)、17…ヘッドジンバルアセンブリ(HGA)、20…サスペンション、21…熱アシスト磁気ヘッド、22…スライダ、220…スライダ基板、2202…集積面、23…光源ユニット、230…光源支持基板、32…磁気ヘッド部、33…MR効果素子(磁気検出素子)、34…電磁コイル素子(磁気記録素子)、35…導波路(コア)、354…光入射面(端面)、36…近接場光発生部、40…レーザダイオード(光源)、400…出光端、S…媒体対向面。
Claims (7)
- 媒体対向面側に光出射面を有する導波路のコアと、
前記光出射面に近接して配置された磁気記録素子と、
前記光出射面に隣接する前記コアの側面に沿って設けられたプラズモン・プローブと、
を備え、前記コアは、前記コアの光入射面から入射した光を前記プラズモン・プローブの先端部に導くよう設定されていることを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド。 - 前記プラズモン・プローブの厚み方向は、前記コアの光軸に対し略垂直であることを特徴とする請求項1に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
- 前記コア内に設けられ、前記光入射面から前記コア内に入射した光を前記プラズモン・プローブの先端部に導くように偏向する偏向手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
- 前記偏向手段は、反射ミラーであることを特徴とする請求項3に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
- 前記光入射面は、前記コアの光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項3に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
- 請求項1乃至5いずれか1項に記載の熱アシスト磁気ヘッドと、
前記熱アシスト磁気ヘッドを支持するサスペンションと、
を備えたヘッドジンバルアセンブリ。 - 請求項6に記載のヘッドジンバルアセンブリと、
前記ヘッドジンバルアセンブリに対向する磁気記録媒体と、
を備えたハードディスク装置。
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JP2006346473A JP2008159156A (ja) | 2006-12-22 | 2006-12-22 | 熱アシスト磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置 |
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JP2012084214A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-04-26 | Seiko Instruments Inc | 近接場光発生素子、及び近接場光発生素子の製造方法、近接場光ヘッド、近接場光ヘッドの製造方法並びに情報記録再生装置 |
Citations (2)
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JP2006303195A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Sony Corp | レーザモジュール |
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2006
- 2006-12-22 JP JP2006346473A patent/JP2008159156A/ja active Pending
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