JP4450032B2 - 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

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 Download PDF

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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電磁変換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、KV/kTで与えられる。ここで、K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、k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KV/kT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Kを大きくすることが考えられるが、このK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、Kの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加を印加する際に、光源からの光の照射によって記録媒体の一部に熱を加え、保磁力を小さくして磁気記録素子による書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている(例えば特許文献1〜5参照)。
特開平10−162444号公報 特開2001−255254号公報 特開2004−158067号公報 IEEE Trans. Magn. Vol. 41, p2817(2005) 特開2006−185548号公報
ところで、特許文献1の図8等には、スライダの裏面にレーザダイオード用の支持基板を配置し、支持基板に固定したレーザダイオードの光をスライダに設けた導波路を介して記録媒体側に導く態様が開示されている。このような態様において、スライダの電磁変換素子や磁気読取素子と、サスペンションに設けられた電極との電気的接続を取ることが容易ではない。
例えば、スライダに、電磁変換素子や磁気読取素子に対して電気的に接続された電極をそれぞれ設け、これらの電極と、サスペンションの電極とをボンディングワイヤにより接続することが考えられる。しかしながら、ボンディングワイヤの数が増えると、組立工程でワイヤが他の物体と接触することによる不良の恐れが増える。したがって、ボンディングワイヤの数を減らしたい。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、歩留まりのよい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。
本発明に係る熱アシスト磁気ヘッドは、媒体対向面を有するスライダと、スライダの前記媒体対向面とは反対側の面上に配置された光源ユニットと、を備える。スライダは、スライダ基板と、電磁変換素子と、媒体対向面とは反対面から光を受け入れて媒体対向面側に導く導波路と、電磁変換素子に対して電気的に接続された素子用電極と、を有する。光源ユニットは、スライダ基板に対して固定された光源支持基板と、導波路に光を供給可能となるように光源支持基板に対して固定された光源と、スライダ側からスライダとは反対側まで伸びかつ両端部が前記光源ユニットの表面に露出したリードと、を有する。スライダの素子用電極はスライダの媒体対向面とは反対側の面に光源ユニットに覆われることなく露出し、又は、スライダの素子用電極はスライダの媒体対向面の側面に露出している。光源ユニットのリードのスライダ側の端部と、スライダの素子用電極とが、半田付けされている。
また他の発明に係る熱アシスト磁気ヘッドは、スライダが、スライダ基板と、電磁変換素子と、電圧が印加される磁気検出素子と、媒体対向面とは反対面から光を受け入れて媒体対向面側に導く導波路と、磁気検出素子に対して電気的に接続された素子用電極と、を有し、他の構成は、上記熱アシスト磁気ヘッドと同様である
これらによれば、スライダの素子に対して電気を供給するための素子用電極を、半田、光源ユニットのリードを介して、ボンディングワイヤを介することなく、サスペンションの電極と電気的に接続することが可能となる。したがって、ボンディングワイヤに起因する不良を減らすことができる。
ここで、光源ユニットのリードの両端部が光源ユニットの同一の側面上に露出し、スライダの素子用電極はスライダの媒体対向面とは反対側の面に光源ユニットに覆われることなく露出していることが好ましい。
これにより、同一面側から、サスペンションの電極と光源ユニットのリードとの半田付け、及び、光源ユニットのリードとスライダの素子用電極との半田付けが容易である。
また、光源及びリードは光源支持基板の同一の側面上に配置され、リードにおける、スライダ側の端部と、スライダとは反対側の端部と、の間の中間部が、光源ユニットの表面に露出せずに絶縁層に覆われており、絶縁層上には光源用電極が設けられ、光源用電極上に光源が配置されることが好ましい。
これによれば、光源支持基板の同一の側面上に、光源、リード、光源用電極を形成しているので、製造が容易である。また、光源用電極と、リードとが互いに電気的に絶縁された状態でオーバーパスするので、光源支持基板の一の側面の面積を有効利用しつつ、光源用電極の幅や長さを大きくすることができる。したがって、光源と光源用電極とを電気的に接続しやすい上に、光源用電極に対して光源に覆われない部分を形成させることが容易であり、この覆われない部分を用いて、光源の発光テストなどを好適に行える。
本発明に係るヘッドジンバルアセンブリは、上記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。
本発明に係るハードディスク装置は、上記のヘッドジンバルアセンブリと、磁気記録媒体と、を備える。
本発明によれば、歩留まりのよい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。
(第一実施形態)
(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のライト及びリード動作を制御し、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リードライト制御回路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)
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)
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。図4は、図3の熱アシスト磁気ヘッド21の主要部を媒体対向面Sから見た図、図5は図3の熱アシスト磁気ヘッド21のV−V矢視図、図6は図3の熱アシスト磁気ヘッド21のVI−VI矢視図である。
熱アシスト磁気ヘッド21は、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レーザダイオード40を備えた光源ユニット23と、スライダ基板220及び磁気ヘッド部32を有するスライダ22とが、スライダ基板220の背面2201及び光源支持基板230の接着面2300を接面させて接着され、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45により接着されている(図5、図6参照)。
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(図示省略)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(Al−TiC)等から形成されている。
磁気ヘッド部32は、図3〜図5に示すように、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)電磁変換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・プローブとも呼ばれる)36、及び、これらMR効果素子33、電磁コイル素子34、導波路35及び近接場光発生部36を覆うように集積面2202上に形成されたクラッドとして機能する絶縁層38とを備えている。
更に、磁気ヘッド部32は、図3に示すように、磁気ヘッド部32における媒体対向面Sとは反対側の面32aに露出するように形成された素子用電極371、372、373、374、375、376を備えている。素子用電極371、372は、MR効果素子33の入力端子にそれぞれ電気的に接続されている。素子用電極373、374は、電磁コイル素子34の入力端子、より具体的には、コイルの両端にそれぞれ電気的に接続されている。素子用電極375、376は、スライダ基板220をグランド電位にするためのもの、或いは、スライダ内に設けられた図示しないヒータ用のものでる。スライダ基板220をグラウンド電位にする場合には、図示は省略するが、素子用電極375を、ビアホール等を介して、スライダ基板220と電気的に接続させればよい。
ここで、光源ユニット23は、スライダ22の磁気ヘッド部32の面32aにおいて、素子用電極371〜376や導波路35を露出させるように、すなわち、素子用電極371〜376の全てを覆わないように配置されている。
図4及び図5に示すように、MR効果素子33、電磁コイル素子34、及び近接場光発生部36の各端面は、媒体対向面S上に露出している。
MR効果素子33は、図5に示すように、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と導波路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。
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と導波路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(不図示)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5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5の紙面奥行き方向)の幅及び積層方向(図5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。
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Al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。
図4に示すように、リーディング側すなわちスライダ基板220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、先細り形状にされている。
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35は、図5に示すように、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2202と平行に延びており、磁気ヘッド部32の媒体対向面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。図4に示すように、導波路35の、トラック幅方向において対向する2つの側面351a,351b、及び、集積面2202と平行な2つの側面352a、側面352bは、導波路35よりも屈折率が小さくコアとしての導波路35に対するクラッドとして機能する絶縁層38と接している。
図5に戻って、導波路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、レーザダイオード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。導波路35は、光入射面354から入射した光を、その側面で反射させつつ、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。図4に示す、導波路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、図5に示す高さH35は10〜300μmとすることができる。
導波路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が、SiO(n=1.5)から形成されている場合、導波路35は、Al(n=1.63)から形成されていてもよい。さらに、絶縁層38が、Al(n=1.63)から形成されている場合、導波路35は、Ta(n=2.16)、Nb(n=2.33)、TiO(n=2.3〜2.55)又はTiO(n=2.3〜2.55)から形成されていてもよい。導波路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。
近接場光発生部36は、図4及び図5に示すように、導波路35の光出射面353に配置されている板状部材である。近接場光発生部36は、図5に示すように、その端面が媒体対向面Sに露出するように導波路35の光出射面353に埋設されている。近接場光発生部36は、図4に示すように、媒体対向面S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。導電材料としては、Au等の金属や合金等が挙げられる。
三角形の底辺36dがスライダ基板220の集積面2202と平行すなわちトラック幅方向と平行に配置され、底辺36dと向き合う尖った尖端部36cが底辺36dよりも電磁コイル素子34の主磁極層340側に配置されており、具体的には、尖端部36cが主磁極層340のリーディング側エッジと対向するように配置されている。近接場光発生部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。
近接場光発生部36の三角形の高さ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W36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。先端部36cを与える頂点の角度は例えば60度である。
近接場光発生部36の厚みは10〜100nmとすることが好ましい。このような導波路35、近接場光発生部36等は、リフトオフ法等のフォトリソグラフィー技術等を用いて容易に形成できる。
そして、レーザダイオード40からの光が近接場光発生部36に照射されることで主として尖端部36cから近接場光が発生する。これは、近接場光発生部36に光を照射すると、近接場光発生部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ためと考えられる。
このような近接場光発生部36から発生する近接場光は、入射されるレーザ光の波長及び導波路35の形状にも依存するが、一般に、媒体対向面Sから見て近接場光発生部36の境界で最も強い強度を有する。特に、本実施形態では、近接場光発生部36に到達する光の電界ベクトルは、レーザダイオード40の積層方向(X方向)となる。したがって、先端361c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、この先端361c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。光ドミナントの場合には、この近接場光の径によって書き込みトラックの幅が決定される。
なお、近接場光発生部36の形状は、上述のものに限定されず、様々な変形が可能である。
(光源ユニット)
次いで、図3〜図6を参照して、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説明する。
光源ユニット23は、光源支持基板230、外形形状が板状のレーザダイオード(光源)40、リード471、472、473、474、475、476、及び、光源用電極47、48を主として備えている。
光源支持基板230はアルティック(Al−TiC)等からなる基板であり、図5に示すように、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、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、図3に示すように、光源用電極47、48が形成され、光源用電極47上にレーザダイオード40が固定されている。また、絶縁層41中に、リード471〜476が設けられている。
絶縁層41の材料は、特に限定されないが、熱伝導性が高い電気絶縁材料であることが好ましく、例えば、AlN,ダイアモンドライクカーボン、SiC等が挙げられる。また、絶縁層41の厚みは特に限定されないが、例えば、0.1〜100μmとすることが好ましい。
リード471〜476は、図3に示すように、絶縁層41中に埋設されている。各リード471〜476は、媒体対向面Sに対して垂直な方向、すなわち、光源ユニット23の厚み方向にそれぞれ伸びている。リード471〜476におけるスライダ22側の端部471a〜476aは、光源ユニット23の側面を形成する絶縁層41の表面411から露出している。また、リード471〜476におけるスライダ22とは反対側の端部471b〜476bも、絶縁層41の表面411から露出している。これに対して、スライダ側の端部471a〜476aと、スライダ22とは反対側の端部471b〜476bとの間に位置する中間部471c〜476cは、絶縁層41に覆われており、絶縁層41の表面411に露出していない。
このようなリードは、例えば、Au、Cu等の金属を用い、フォトリソグラフィー法及びメッキ法等を利用して製造することができる。
そして、図3及び図6に示すように、スライダ22の素子用電極371〜376が、それぞれ、光源ユニット23のリード471〜476のスライダ22側の端部471a〜476aに対して、リフローされた半田250により電気的に接続されている。
配線部材203を構成する一対の配線は、図3に示すように、サスペンション20の電極273、274に接続され、電極273、274は、リフロー半田252を介してリード473、474のスライダ22とは離れた側の端部473b、474bと電気的に接続されており、電磁コイル素子34(図4等参照)の両端に電圧の印加が可能となっている。一対の素子用電極371間に電圧を印加すると、電磁変換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。
配線部材203を構成する別の一対の配線は、サスペンション20の電極271、272に接続されており、電極271、272は、リフロー半田252を介してリード471、472のスライダ22とは離れた側の端部471b、472bと電気的に接続されており、MR効果素子33(図4参照)の両端に電圧を印加可能となっている。一対の電極271、272間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。記録媒体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。
配線部材203を構成する別の一対の配線は、サスペンション20の電極275、276に接続されており、電極275、276は、リフロー半田252を介してリード475、476のスライダ22とは離れた側の端部475b、476bと電気的に接続されており、これにより、例えば、絶縁層中にヒータ等がある場合にこれに電圧を印加可能となっている。また、一方の電位により、スライダ22のスライダ基板220のグランドを取ることも可能である。
光源用電極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。ここで、光源用電極47は、リード473、474、476の各中間部473c、474c、476cの上方を、絶縁層41を間に介在させた状態で通過するように配置され、これらをオーバーパスしている。一方、光源用電極48は、光源用電極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。光源用電極48は、リード471、472、475の各中間部471c、472c、475cの上方を、絶縁層41を間に介在させた状態で通過するように配置され、これらをオーバーパスしている。各光源用電極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。
光源用電極47は、図5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、光源用電極47は、レーザダイオード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。また、光源用電極47は光源支持基板230と電気的に接続されているため、電極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。
光源用電極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る。
そして、レーザダイオード40は、光源用電極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5参照)により電気的に接続されている。このとき、レーザダイオード40は、光源用電極47の一部のみを覆うように光源用電極47に対して配置されている。
また、図3に示すように、サスペンション20の配線部材203を構成する配線の1つは電極247に接続され、電極247は光源ユニット23の光源用電極47とリフロー半田252を介して接続されている。また、別の配線は電極248に接続され、電極248は光源用電極48とリフロー半田252により接続されている。従って、電極247,248間に駆動電流を供給するとレーザダイオード40が発光する。
なお、リフロー半田250、252の形成方法は、いわゆるソルダーボールボンディングといわれる方法を使えばよく、具体的には、溶融した半田ボールを一対の電極に対して超音波等によりそれぞれ接合し、その後、レーザ等により半田ボールを加熱してリフローし、電極間をリフロー半田250により接合すればよい。半田の材料は特に限定されないが、Au、Sn、Pbやこれらの合金等が挙げられる。
図7は、レーザダイオード40の斜視図である。
レーザダイオード40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SiO、Al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。このようなレーザダイオード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λに関しては、上述のように近接場光発生部36の形状及び金属材料、及び導波路35を構成する材料の屈折率nを考慮して、適当な波長λのレーザ光を出射するレーザダイオードを選択する。
レーザダイオード40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40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40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40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40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、レーザダイオード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40のn電極40aが光源用電極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40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40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の導波路35の光入射面354と対向可能となっている。実際のレーザダイオード40の固定においては、例えば、光源用電極47の表面に厚さ0.7〜1μm程度のAuSn合金の蒸着膜を成膜し、レーザダイオード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、光源用電極48と、レーザダイオード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、ボンディングワイヤを使用せず、絶縁層41に段差を設けて光源用電極48とレーザダイオード40のp電極40jとの距離を近づけ、これらをAuSn等の半田で電気的に接続してもよい。また、光源用電極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が光源用電極48とボンディングワイヤ等により接続される。
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、本実施形態によれば、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。また、磁気ヘッド部32と光源ユニット23が分離されているので、磁気ヘッドの検査及び、光源ユニットのレーザダイオードの取り付け状況の検査を別々に行うことができ、良品同士を組み合わせることにより、全体としての歩留まりの向上も図ることができる。
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5参照)により接着されており、レーザダイオード40の出光端400が導波路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40及び光源用電極の構成は、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40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40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40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。
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レーザダイオード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、この溝内にレーザダイオード40を設けることも可能である。
また、導波路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導波路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、導波路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。
(作用)
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から導波路35を通って伝播してきたレーザ光が近接場光発生部36に到達し、近接場光発生部36から近接場光が発生する。したがって、媒体対向面に対向する磁気記録媒体の所定の記録領域の温度が上昇し、記録領域の保磁力が一時的に低下する。この保磁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、記録領域に情報を書き込むことができる。
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/in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の導波路35の光入射面(端面)354に、導波路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なる。
そして、本実施形態によれば、スライダ22の電磁コイル素子34やMR効果素子33等の素子に対して電圧を供給すべくスライダ22に設けられた素子用電極371〜376が、スライダ22の媒体対向面Sとは反対側の面32aに光源ユニット23に覆われることなく露出し、リフロー半田250及び、光源ユニットの側面411に露出するリード471〜476を介して、ボンディングワイヤを介することなくサスペンション20の電極と電気的に接続される。したがって、ボンディングワイヤに起因する不良を減らすことができる。
また、リード471〜476のスライダ22とは反対側の端部471b〜476bが、絶縁層41の面411上に露出している。これにより、サスペンション20と、リード471〜476とを容易に接続できる。
さらに、リード471〜476の中間部471c〜471cが絶縁層41に覆われており、光源用電極47、48が、絶縁層41を介して中間部471c〜471cを覆うように配置されている。これにより、光源支持基板230の同一の側面2302上に、レーザダイオード40、リード471〜476、光源用電極47、48を形成しているので、製造が容易である。また、光源用電極47、48が、電気的に絶縁された状態でリード471〜476をオーバーパスするので、光源支持基板230の一の側面2302の少ない面積を有効利用しつつ、光源用電極47、48の幅や長さを大きくすることができる。したがって、レーザダイオード40と光源用電極47とを電気的に接続しやすい上に、光源用電極47に対してレーザダイオード40に覆われない部分を形成させることが容易であり、この覆われない部分及び面積の広い光源用電極48に対して、電圧印加用プローブ等を接触させることにより、レーザダイオード40の発光テストなどを好適に行える。
(第二実施形態)
続いて、本発明に係る第二実施形態について、図8を参照して説明する。第二実施形態が、第一実施形態と異なる点は、スライダ22においてトラック幅方向の最も外側に配置された素子用電極371、374であるので、これについてのみ説明する。
本実施形態において、素子用電極371及び374は、さらに、スライダ22におけるトラック幅方向の面38b、38c、すなわち、媒体対向面Sの側面にもそれぞれ露出している。そして、リード471のスライダ側の端部471a、474aは、スライダと対向する面も露出しており、リード471のスライダ側の端部471a、474aのスライダ対向面と、素子用電極371、374の側面とが、それぞれ、リフロー半田250により電気的に接続されている。本実施形態においても、ボンディングワイヤを削減することができる。
本発明は上記実施形態に限定されずに様々な変形態様が可能である。
例えば、光源はレーザダイオードに限定されず、LED等の他の発光素子でも実施可能である。
また、上記実施形態では、リード471〜476は、光源ユニット23の側面411においてリフロー半田252によってサスペンション20の電極と接続されているが、リード471〜476のスライダ22とは反対側の面、すなわち、サスペンション20と対向する面によってサスペンション20とリフロー半田等によって電気的に接続されていてもよい。
また、光源ユニット23の側面411のトラック幅が十分に広い場合等には、光源用電極47、48がリード471〜476の中間部471c〜476cをオーバーパスさせなくてもよく、この場合、リード471〜476をトラック幅の両端側にそれぞれ寄せ、トラック幅方向の中央部に光源用電極47、48を設けることができ、この場合には、中間部471c〜476cも表面に露出していてよい。
また、上記実施形態では、電磁コイル素子34、MR効果素子33等の素子すべてが、素子用電極371〜376、リフロー半田250、リード471〜476によって、ワイヤボンディングすることなくサスペンション20の電極と接続されているが、いずれか1つの素子についてのみ、上述の接続方法をとっても本発明の実施は可能である。
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、近接光発生部は、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に一対配置した、いわゆる「蝶ネクタイ型」構造でも実施可能である。また、近接場光発生部として、板に替えて微小開口にしてもよく、近接場光発生部を設けずに直接レーザ光を記録媒体に当てる形態でも実施は可能である。
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、レーザダイオード40と光源用電極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、導波路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く、媒体に近い側の先端が先細となるテーパ形状でもよい。なお、上記熱アシスト磁気ヘッド及びHGAを備えたハードディスク装置では、書き込み動作中記録媒体の加熱不足による書き込み不良の発生が十分に防止され、また、サイドイレーズの発生が十分に防止される。
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。
第一実施形態に係るハードディスク装置の斜視図である。 HGA17の斜視図である。 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。 媒体対向面側から見た磁気ヘッド主要部の平面図である。 図3に示した熱アシスト磁気ヘッド21のV−V矢印断面図である。 図3に示した熱アシスト磁気ヘッド21のVI−VI矢印断面図である。 レーザダイオード40の斜視図である。 第一実施形態に係るハードディスク装置の斜視図である。
符号の説明
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(電磁変換素子)、35…導波路、353…光出射面、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)、47、48…光源用電極、371〜376…素子用電極、471〜476…リード、250、252…リフロー半田、400…出光端、S…媒体対向面。

Claims (6)

  1. 媒体対向面を有するスライダと、前記スライダの前記媒体対向面とは反対側の面上に配置された光源ユニットと、を備え、
    前記スライダは、スライダ基板と、電磁変換素子と、前記媒体対向面とは反対面から光を受け入れて前記媒体対向面側に導く導波路と、前記電磁変換素子に対して電気的に接続された素子用電極と、を有し、
    前記光源ユニットは、前記スライダ基板に対して固定された光源支持基板と、前記導波路に光を供給可能となるように前記光源支持基板に対して固定された光源と、前記スライダ側から前記スライダとは反対側まで伸びかつ両端部が前記光源ユニットの表面に露出したリードと、を有し、
    前記スライダの素子用電極は前記スライダの前記媒体対向面とは反対側の面に前記光源ユニットに覆われることなく露出し、又は、前記スライダの素子用電極は前記スライダの前記媒体対向面の側面に露出し、
    前記光源ユニットのリードのスライダ側の端部と、前記スライダの素子用電極とが、半田付けされている熱アシスト磁気ヘッド。
  2. 媒体対向面を有するスライダと、前記スライダの前記媒体対向面とは反対側の面上に配置された光源ユニットと、を備え、
    前記スライダは、スライダ基板と、電磁変換素子と、電圧が印加される磁気検出素子と、前記媒体対向面とは反対面から光を受け入れて前記媒体対向面側に導く導波路と、前記磁気検出素子に対して電気的に接続された素子用電極と、を有し、
    前記光源ユニットは、前記スライダ基板に対して固定された光源支持基板と、前記導波路に光を供給可能となるように前記光源支持基板に対して固定された光源と、前記スライダ側から前記スライダとは反対側まで伸びかつ両端部が前記光源ユニットの表面に露出したリードと、を有し、
    前記スライダの素子用電極は前記スライダの前記媒体対向面とは反対側の面に前記光源ユニットに覆われることなく露出し、又は、前記スライダの素子用電極は前記スライダの前記媒体対向面の側面に露出し
    前記光源ユニットのリードのスライダ側の端部と、前記スライダの素子用電極とが、半田付けされている熱アシスト磁気ヘッド。
  3. 前記光源ユニットのリードの両端部が前記光源ユニットの同一の側面上に露出し、前記スライダの素子用電極は前記スライダの前記媒体対向面とは反対側の面に前記光源ユニットに覆われることなく露出している請求項1又は2に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  4. 前記光源及び前記リードは前記光源支持基板の同一の側面上に配置され、
    前記リードにおける、前記スライダ側の端部と、前記スライダとは反対側の端部と、の間の中間部が、前記光源ユニットの表面に露出せずに絶縁層に覆われており、
    前記絶縁層上には光源用電極が設けられ、
    前記光源用電極上に前記光源が配置された請求項3記載の熱アシスト磁気ヘッド。
  5. 請求項1〜3のいずれか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。
  6. 請求項5に記載のヘッドジンバルアセンブリと、
    磁気記録媒体と、を備えたハードディスク装置。
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