JP6125193B2 - 熱アシスト磁気記録ヘッド内の温度センサ - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、一般に、データストレージシステムに関し、且つ、更に詳しくは、熱アシスト記録用の近接場トランスデューサを有する書込みヘッドに関する。
ディスク駆動装置に使用される磁気媒体内における高ストレージビット密度により、データセルのサイズ（容積）は、セルの寸法が磁性材料の粒子サイズによって制限されるところまで低減されている。粒子サイズを更に低減することはできるが、セル内に保存されたデータの熱安定性が低下することになり得る。即ち、周囲温度におけるランダムな熱揺らぎが、データを消去するのに十分なものとなり得る。この状態は、「超常磁性限界」と呼ばれ、これにより、所与の磁気媒体の理論的な最大ストレージ密度が決定される。この限界は、磁気媒体の保磁力を増大させることにより、或いは、温度を低減することにより、上昇させてもよいが、温度の低減は、消費者用の市販のハードディスク駆動装置を設計する際には、常に実施可能というわけではない。その一方で、保磁力の増大には、高磁気モーメント材料を内蔵した書込みヘッド又は垂直磁気記録などの技法（或いは、これらの両方）が必要となる。
更なる解決策が１つ提案されており、この解決策は、熱を使用して磁気媒体表面上の局所的領域の有効保磁力を低下させ、且つ、この加熱された領域内にデータを書き込んでいる。媒体を周囲温度まで冷却した際に、データ状態は「固定」状態となる。この技法は、広くは、「ＴＡＲ又はＴＡＭＲ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａｓｓｉｓｔｅｄ （Ｍａｇｎｅｔｉｃ） Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」、ＥＡＭＲ（Ｅｎｅｒｇｙ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）」、又は「ＨＡＭＲ（Ｈｅａｔ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）」と呼ばれており、本明細書においては、これらの名称は、相互交換可能に使用される。この技法は、水平及び垂直磁気記録システム並びに「ビットパターン媒体」に対して適用することができる。媒体表面の加熱は、合焦レーザービームや近接場光源などのいくつかの技法によって実現されている。
本発明は、一般に、ディスク駆動装置上のＴＡＲ対応型ヘッドに関する。具体的には、本発明は、光学トランスデューサに近接して温度センサを配置し、加熱レーザーの出力を制御することに関する。
本発明の一実施形態は、ヘッドに近接した磁気媒体を加熱するように構成された光学トランスデューサと、この光学トランスデューサに熱的に結合するように構成された温度センサと、を有する磁気ディスクのヘッドを開示しており、この場合に、温度センサと光学トランスデューサは、第１距離だけ離隔している。
本発明の別の実施形態は、レーザーから、ディスク駆動装置のヘッド内に配置された光学トランスデューサまで、光学エネルギーを伝播させるステップを有する方法を開示している。本方法は、光学トランスデューサに熱的に結合された温度センサの電気抵抗値を計測するステップを含み、この電気抵抗値は、センサの温度と相関しており、且つ、温度センサと光学トランスデューサは、第１距離だけ離隔している。又、本方法は、計測された電気抵抗値に基づいてレーザーによって伝播される光学エネルギーを調節するステップをも含む。
上述の本発明の特徴を詳細に理解することができるように、以上において簡潔に概説した本発明について、添付図面にそのいくつかが示されている実施形態を参照し、更に具体的に説明することとする。但し、添付図面は、本発明の代表的な実施形態を示すものに過ぎず、従って、本発明には、その他の同様に有効な実施形態も可能であることから、これらの図面は、本発明の範囲の限定として見なすべきではないことに留意されたい。
理解を容易にするために、可能な限り、同一の参照符号を使用して各図面に共通する同一の要素を表記している。１つの実施形態において開示されている要素は、具体的な記述を伴わない場合にも、その他の実施形態において有用に利用してもよいものと想定されている。
以下においては、本発明の実施形態を参照する。但し、本発明は、特定の記述されている実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。その代わりに、異なる実施形態に関係しているかどうかを問わず、以下の特徴及び要素の任意の組合せが本発明を実装及び実施するために想定されている。更には、本発明の実施形態は、その他の可能な解決策を上回る且つ／又は従来技術を上回る利点を実現することになるが、本発明は、特定の利点が所与の実施形態によって実現されるかどうかによって限定されるものではない。従って、以下の態様、特徴、実施形態、及び利点は、例示を目的としたものに過ぎず、且つ、請求項に明示的に記述されている場合を除いて、添付の請求項の要素又は限定として見なすべきではない。同様に、「本発明」に対する参照も、本明細書に開示されている任意の発明主題の一般化として解釈するべきではなく、且つ、請求項に明示的に記述されている場合を除いて、添付の請求項の要素又は限定として見なすべきではない。
本発明は一般的に、近接場トランスデューサを含むＴＡＲ又はＨＡＭＲ対応型ディスクストレージシステム内の加熱要素を駆動するための信号を提供することに関し、更に一般的には、レーザーのビームスポットを磁気媒体上に更に合焦（ｆｏｃｕｓｉｎｇ）することによって媒体を加熱するための光学トランスデューサ又は近接場光源に関する。このストレージシステムは、レーザーの出力を調節するためにレーザー駆動装置にフィードバックループを提供する近接場トランスデューサに近接した温度センサを含む。
例示用のハードディスク駆動装置
図１Ａは、本発明を実施するディスク駆動装置を示している。図示のように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２が、スピンドル１１４上において支持されており、且つ、ディスク駆動モーター１１８によって回転する。それぞれのディスク上の磁気記録は、磁気ディスク１１２上の同心データトラックの環状パターン（図示されてはいない）の形態を有する。
図１Ａは、本発明を実施するディスク駆動装置を示している。図示のように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２が、スピンドル１１４上において支持されており、且つ、ディスク駆動モーター１１８によって回転する。それぞれのディスク上の磁気記録は、磁気ディスク１１２上の同心データトラックの環状パターン（図示されてはいない）の形態を有する。
少なくとも１つのスライダ１１３が、磁気ディスク１１２の近傍に配置されており、それぞれのスライダ１１３は、１つ又は複数の磁気ヘッド組立体１２１を支持している。これらの磁気ヘッド組立体１２１は、ディスク表面１２２を加熱するための放射源（例えば、レーザー又は電気抵抗ヒーター）を含んでもよい。磁気ディスクが回転するのに伴って、スライダ１１３は、ディスク表面１２２上において半径方向を内向き及び外向きに運動し、この結果、磁気ヘッド組立体１２１は、磁気ディスクの異なるトラックに対してアクセスしてもよく、そこで、望ましいデータが書き込まれる。それぞれのスライダ１１３は、サスペンション１１５によってアクチュエータアーム１１９に装着されている。サスペンション１１５は、ディスク表面１２２に対してスライダ１１３を付勢するわずかなスプリング力を提供する。それぞれのアクチュエータアーム１１９は、アクチュエータ手段１２７に装着されている。図１Ａに示されているアクチュエータ手段１２７は、ボイスコイルモーター（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）であってよい。ＶＣＭは、固定磁界内において運動可能であるコイルを有し、コイルの運動の方向及び速度は、制御ユニット１２９によって供給されるモーター電流信号によって制御される。
ＴＡＲ又はＨＡＭＲ対応型ディスク駆動装置１００の動作の際には、磁気ディスク１１２の回転により、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に、上向きの力又は揚力をスライダ１１３に対して作用させるエアベアリングが生成される。この結果、エアベアリングは、サスペンション１１５のわずかなスプリング力を相殺し、且つ、通常の動作の際に、わずかな実質的に一定の間隔だけ、ディスク１１２の表面から離れると共にわずかにその上方において、スライダ１１３を支持する。放射源は、高保磁力データビットを加熱させ、この結果、磁気ヘッド組立体１２１の書込み要素は、データビットを正しく磁化させることになる。
ディスクストレージシステムの様々なコンポーネントの動作は、アクセス制御信号及び内部クロック信号などの、制御ユニット１２９によって生成される制御信号によって制御される。通常、制御ユニット１２９は、論理制御回路、ストレージ手段、及びマイクロプロセッサを有する。制御ユニット１２９は、ライン１２３上の駆動モーター制御信号及びライン１２８上のヘッド位置及びシーク制御信号などの、様々なシステム動作を制御するための制御信号を生成する。ライン１２８上の制御信号は、スライダ１１３をディスク１１２上の望ましいデータトラックに最適に移動させると共に位置決めさせるための望ましい電流プロファイルを提供する。書込み及び読取り信号は、組立体１２１上の書込み及び読取りヘッドとの間において、記録チャネル１２５を経由して伝送される。
一般的な磁気ディスクストレージシステム及び図１Ａの添付図面に関する上述の説明は、例示を目的としたものに過ぎない。ディスクストレージシステムは、多数のディスク及びアクチュエータを含んでもよく、且つ、それぞれのアクチュエータは、いくつかのスライダを支持してもよいことは、明らかであろう。
図１Ｂは、本発明の一実施形態によるＴＡＲ対応型書込みヘッドの断面概略図である。ヘッド１０１は、レーザー駆動装置１５０によって電力供給されるレーザー１５５に対して動作可能に装着されている。レーザー１５５は、ヘッド１０１上に直接的に配置してもよく、或いは、スライダから離れたところに配置されたレーザー１５５から、光ファイバ又は導波路を通じて、放射を供給してもよい。同様に、レーザー駆動装置１５０の回路も、スライダ１１３上に配置してもよく、或いは、制御ユニット１２９などのディスク駆動装置１００と関連するＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−Ｏｎ−Ｃｈｉｐ）上に配置してもよい。ヘッド１０１は、レーザー１５５によって放出される放射を導波路１３５内に合焦するためのスポットサイズ変換器１３０を含む。別の実施形態においては、ディスク駆動装置１００は、放出された放射がスポットサイズ変換器１３０に到達する前にレーザー１５５のビームスポットを合焦するための１つ又は複数のレンズを含んでもよい。導波路１３５は、ヘッド１０１の高さを貫通して、エアベアリング表面（ＡＢＳ）に又はその近傍に配置された、例えば、プラズモン装置などの近接場トランスデューサ１４０まで放射を伝播させるチャネルである。近接場トランスデューサ１４０は、ディスク１１２上の隣接するデータトラックの加熱を回避するために、即ち、回折限度を格段に下回るビームスポットを生成するために、ビームスポットを更に合焦する。矢印１４２によって示されているように、この光学エネルギーは、近接場トランスデューサ１４０からヘッド１０１のＡＢＳの下方のディスク１１２の表面まで放出される。本明細書における実施形態は、任意の特定のタイプの近接場トランスデューサに限定されるものではなく、且つ、例えば、ｃアパーチャ、ｅアンテナプラズモン近接場源、又は当技術分野において既知の任意のその他の形状のトランスデューサと共に動作してもよい。
温度センサ１４５を近接場トランスデューサ１４０に近接して配置してもよい。近接場トランスデューサ１４０は、導波路１３５によって伝播された放射のすべてを磁気媒体に対して転送することができないため、光学エネルギーの少なくとも一部分がヘッド１０１自体を加熱させる。温度センサ１４５は、サーミスタ又は抵抗値温度検出器（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＲＴＤ）であってよく、この場合に、センサ１４５を構成する材料の電気抵抗値は、材料の温度が変化するのに伴って（比例して又は反比例して）変化する。温度センサ１４５は、このセンサ１４５の電気抵抗値を計測するために、レーザー駆動装置１５０又はなんらかのその他の制御装置に電気的に結合してもよい。次いで、この変化を、レーザー１５５の出力を調節するためのフィードバック制御信号として使用してもよい。例えば、レーザー駆動装置１５０は、温度センサ１４５の両端に一定の電圧を供給してもよい。計測された電流が減少を開始した場合に−例えば、センサ１４５の電気抵抗値が増大した場合に、レーザー駆動装置１５０は、レーザー１５５の出力を低減させて、温度センサ１４５の、並びに、恐らくは、ヘッド１０１のその他のコンポーネントの、温度を低減させてもよい。このフィードバック制御により、ディスク駆動装置１００は、例えば、近接場トランスデューサの磁極先端部（pole tip）の突き出し又は金属拡散によるヘッド１０１の損傷を伴うことなしに、十分な温度においてＴＡＲを実行することができる。
温度センサを有するＴＡＲヘッド
図２は、本発明の一実施形態によるＴＡＲ対応型ディスク駆動装置の断面概略図を示している。具体的には、図２は、熱をディスクに伝播させるための光学チャネル又は導波路１３５を使用するＴＡＲディスク駆動装置用のエアベアリングヘッド１０１と、関連する垂直磁気記録ディスク１１２と、の一部分を示している。ディスク１１２は、基板と、垂直磁気記録層（Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＲＬ）２４６と、を含む。一実施形態においては、ディスク１１２は、任意選択の「軟磁性（ｓｏｆｔ）」の又は相対的に低保磁力の透磁性基層（ＳＵＬ）を含んでもよい。但し、ＳＵＬは、ＴＡＲディスク駆動装置１００にとって必須ではない。
図２は、本発明の一実施形態によるＴＡＲ対応型ディスク駆動装置の断面概略図を示している。具体的には、図２は、熱をディスクに伝播させるための光学チャネル又は導波路１３５を使用するＴＡＲディスク駆動装置用のエアベアリングヘッド１０１と、関連する垂直磁気記録ディスク１１２と、の一部分を示している。ディスク１１２は、基板と、垂直磁気記録層（Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＲＬ）２４６と、を含む。一実施形態においては、ディスク１１２は、任意選択の「軟磁性（ｓｏｆｔ）」の又は相対的に低保磁力の透磁性基層（ＳＵＬ）を含んでもよい。但し、ＳＵＬは、ＴＡＲディスク駆動装置１００にとって必須ではない。
ＲＬ２４６は、特殊な成長促進型の底層上に成長させたコバルト−クロミウム（ＣｏＣｒ）合金粒状層或いはプラチナ（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）の薄膜を有するＣｏの交互に変化する薄膜からなる多層などの、垂直磁気異方性を有する任意の媒体であってよい。また、ＲＬ２４６は、ＦｅＰｔやＦｅＮｉＰｔなどのＬ１０規則合金であってもよい。また、ディスク１１２は、ＲＬ２４６上に保護膜（図示されてはいない）を含んでもよい。
ヘッド１０１は、トレーリング表面２１１と、このトレーリング表面２１１に対して略垂直に方向付けされたＡＢＳ表面と、を有する。ヘッド１０１は典型的に、アルミナ／チタニウム−カーバイドの複合体（Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ）などの複合材料から形成され、且つ、読取り及び書込み要素を支持しており、これらの読取り及び書込み要素は、通常は、トレーリング表面２１１上の一連の薄膜及び構造体として形成される。ディスク１１２は、トレーリング表面から離れると共にヘッド１０１のその他の層に向かう方向２２３に回転してもよい。ＡＢＳは、ディスク１１２に対向するスライダの記録層に対向している表面である。図２は、非常に小さな形状を示すことの難しさに起因し、且つ、わかりやすくするために、正確な縮尺によって描画されてはおらず、間隔や絶縁層などの構造体をヘッドから省略していることに留意されたい。
ヘッド１０１は、遮蔽体Ｓ１と遮蔽体Ｓ２との間に配置された従来の磁気抵抗読取り磁極２１５と、書込み磁極２２０ａ、戻り磁極（return pole）２２０ｂ、及び導電性コイル２２５を有する磁気ヨーク２２０を含む従来の垂直書込みヘッドと、を含む。書込み磁極２２０ａは、ＮｉＦｅやＦｅＣｏＮｉ合金などの従来の高モーメント材料から形成されている。書込みコイル２２５は、ヨーク２２０の周りに巻回されており、電流方向は、「Ｘ」によってマーキングされたコイル断面により、紙面に入ってゆく方向が、そして、実線の円によってマーキングされたコイル断面により、紙面から出てくる方向が、示されている。書込み電流パルスがコイル２２５を通じて流れた際に、書込み磁極２２０ａは、矢印２３０によって表されている磁束をＲＬ２４６に向かって誘導する。磁束２３０は、更に、戻り磁極２２０ｂに到達する前に、基板又はＳＵＬ層を通って進んでいる。但し、本発明は、上述の構造及び材料に限定されるものではない。例えば、コイル２２５は、螺旋コイルであってもよく、且つ、書込み磁極２２０ａは、ラップアラウンド遮蔽体を含んでもよい。更には、本発明は、本明細書に記述されている機能を実行することができる任意の記録ヘッドと共に動作してもよい。
また、ヘッド１０１は、ＡＢＳにおいて又はこの近傍において近接場トランスデューサ１４０を有する導波路１３５を含んでもよい。図示のように、導波路１３５及び近接場トランスデューサ１４０は、ヨーク２２０を通じて延在しており、且つ、書込み磁極２２０ａと戻り磁極２２０ｂとの間に配置されている。破線によって表記されているように、ヨーク２２０は、書込み磁極２２０ａを戻り磁極２２０ｂに対して連続的に接続してもよい。導波路１３５及び近接場トランスデューサ１４０は、回転する磁気ディスク１１２の一部分が書込み磁極２２０ａの下方を通過する前に、近接場トランスデューサ１４０がその部分の上方を通過するように、任意の場所に製造されてもよい。具体的には、導波路１３５は、遮蔽体Ｓ２と戻り磁極２２０ｂとの間に、或いは、（ディスク１１２が図示の方向２２３とは反対に回転している場合には）書込み磁極２２０ｂとヘッド１０１の外側面２３１との間に、配置してもよい。
ディスク１１２に書き込んでいる際に、ＲＬ２４６は、ヘッド１０１との関係において、矢印２２３によって示されている方向に運動する。ＴＡＲにおいては、磁気記録領域２２７、２２８、２２９を書込み磁極２２０ａからの書込み磁界によって方向付けしてもよいように、トランスデューサ１４０から放出される光学エネルギー１４２によって一時的にＲＬ２４６の保磁力（Ｈｃ）を低下させる。磁気記録領域２２７、２２８、２２９は、書込み磁界（Ｈｗ）がＨｃを上回っている場合に、書込み磁界によって方向付けされた状態となる。データトラック内のＲＬ２４６の領域が、書込み磁極２２０ａからのＨｗと、近接場トランスデューサ１４０からの光学エネルギー１４２の結果として得られる熱と、にさらされた後に、この領域の温度は、Ｃｕｒｉｅ温度未満に降下し、且つ、磁気の向きと関連するデータが記録される。具体的には、（予め記録された領域２２７、２２８、及び２２９などの）記録された領域間における遷移が、読取り磁極２１５によって読み取ることができる書き込まれたデータ「ビット」を表している。このように、近接場トランスデューサ１４０は、光学エネルギー１４２を使用してＲＬ層２４６を加熱すると共にその保磁力を低下させる。
導波路１３５は、例えば、７８０ｎｍ周辺のレーザー放射源の波長の放射に対して透過性を有する高屈折率誘電材料などのコア材料２５１から形成されている。代表的な放射透過性材料には、例えば、ＴｉＯ２及びＴａ２Ｏ５が含まれる。放射透過性コア材料２５１は、クラッド材料２５２ａ、ｂによって取り囲まれており、このクラッド材料は、コア材料２５１よりも小さな屈折率を有すると共に、例えば、レーザー１５５などのレーザー放射源の波長の放射に対する透過性をも有する。代表的なクラッド材料には、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３が含まれる。
また、ヘッド１０１は、近接場トランスデューサ１４０に近接した温度センサ１４５を含んでもよい。温度センサ１４５は、トランスデューサ１４０から放出される熱のうちの磁気ディスク１１２には伝達されない部分を計測する。一実施形態においては、ヘッド温度がレーザー出力に比例しているため、温度センサ１４５を使用して一定のレーザー出力を維持してもよい。この代わりに、又はこれに加えて、温度センサ１４５を使用してヘッド１０１を損傷から保護してもよい。いくつかの例においては、トランスデューサ１４０からヘッド１０１に伝達される熱は、ヘッド１０１の正常な読取り／書込み機能を妨げるのに又はヘッド１０１を損傷させるのに十分なものとなろう。温度センサ１４５は、ヘッド１０１の上部に、即ち、ＡＢＳの反対側に、配置されているコネクタパッド（図示されてはいない）に対する電気接続を提供する少なくとも１つのワイヤパッド２６０に接続してもよい。ワイヤパッド２６０から、ワイヤにより、図１Ｂに示されているように、温度センサ１４５をレーザー駆動装置１５０に対して電気的に接続してもよい。
一実施形態においては、温度センサ１４５は、クラッド２５２ａ又は２５２ｂ内に埋め込まれている。別の実施形態においては、センサ１４５と書き込みパッド２６０の両方をクラッド２５２ａ又は２５２ｂ内に埋め込んでもよい。或いは、この代わりに、センサ１４５及び書き込みパッド２６０を、クラッド２５２ｂと書込み磁極２２０ａとの間に、或いは、クラッド２５２ａと戻り磁極２２０ｂとの間に、配置してもよい。
一実施形態においては、温度センサ１４５及び書込みパッド２６０は、非磁性且つ絶縁性の材料によって取り囲まれている。一実施形態においては、センサ１４５は、クラッド２５２内に配置するのではなく、導波路１３５と戻り磁極２２０ｂとの間に配置された別個の非磁性且つ絶縁性の材料内に埋め込まれてもよい。
一実施形態においては、温度センサ１４５は、ヨーク２２０の境界の外側に配置されてもよい。例えば、温度センサは、戻り磁極２２０ｂと遮蔽体Ｓ１との間に存在してもよく、或いは、書込み磁極２２０ａの左側に存在してもよく、即ち、読取り磁極２１５と対向する側とは反対側の書込み磁極２２０ａの側が、温度センサ１４５と対向している。
図３は、本発明の一実施形態によるＴＡＲ対応型ヘッドの断面概略図を示している。図示のように、ヘッド１０１のこの部分は、導波路１３５を含んでいるが、クラッド２５２ｂ（並びに、ヘッド１０１の背面上の任意のクラッド）は、温度センサ１４５、ワイヤパッド２６０、及びヒートシンク３０５の細部を更に明瞭に示すために取り除かれている。近接場トランスデューサ１４０は、このトランスデューサ１４０から過剰な熱を除去するためのヒートシンク３０５に対して直接的に又は熱的に結合してもよい。図３は、ヘッド１０１の断面図であるため、示されているヒートシンク３０５の反対側に配置された別のヒートシンクが存在してもよい。戻り磁極２２０ｂは、温度センサ１４５と遮蔽体層Ｓ１、Ｓ２又は読取り磁極２１５（図示されてはいない）との間に、示されている。
一実施形態においては、温度センサ１４５の電気抵抗値は、その温度に従って変化する。例えば、選択された材料に応じて、センサ１４５の電気抵抗値は、その温度が低下するのに伴って増大する場合もある。或いは、電気抵抗値は、その温度が上昇した際に増大する場合もある。温度センサ１４５用の好適な材料には、Ｔａ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、ＮｉＦｅ、又はその合金が含まれる。一実施形態においては、一定の電圧（又は、一定の電流）をセンサの両端に印加してもよい。この結果得られる電流を時間に伴ってプロットし、温度センサ１４５の抵抗値の変化を判定することができる。この変化を使用し、レーザー１５５から放出される放射を増大又は低減させてもよい。
一実施形態においては、温度センサ１４５を監視回路（例えば、レーザー駆動装置１５０）に対して電気的に接続するために、ヘッド１０１は、温度センサ１４５の両側に接続されたワイヤパッド２６０を有してもよい。わかりやすくするために、図３には、ワイヤパッド２６０の反対側に配置されているワイヤパッドは省略されている。一実施形態においては、ワイヤパッド２６０を構成する材料の電気抵抗値は、温度センサ１４５に使用されている材料よりも温度に対する依存性が低い。即ち、ワイヤパッド２６０の電気抵抗値は、温度センサ１４５よりも温度変動の影響を受けにくい。一実施形態においては、ワイヤパッド２６０は、Ｒｕを含んでもよい。但し、一実施形態においては、ワイヤパッド２６０の材料は、温度センサ１４５に使用されている材料と同一のものであってもよい。
図３には示されていないが、ワイヤパッド２６０は、ヘッド１０１の上部に配置されたコネクタパッドに到達するまで、ＡＢＳから離れるように延在してもよい。これらのパッド２６０は、広がるか又は拡幅してもよく、且つ、Ｃｕ又はＴａのリード線を含んでもよい。
コア２５１は、近接場トランスデューサ１４０において終端してもよい。トランスデューサ１４０は、アンテナ３２５と、誘電体３２０と、を少なくとも含む。一実施形態においては、トランスデューサは、磁極リップ（pole lip）３１５を含んでもよい。アンテナ３２５は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、又はこれらの合金であってもよい。誘電体３２０は、アパーチャ又は開口部であり、このアパーチャ又は開口部は、ＳｉＯ２又はその他の誘電材料などの放射透過性材料によって充填されてもよい。一実施形態においては、誘電体３２０は、クラッド２５２と同一の材料から構成されてもよい。磁極リップ３１５は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、又はこれらのなんらかの組合せ又は合金から構成されてもよい。トランスデューサ１４０の構造は、Ｂａｌａｍａｎｅ他の特許文献１に記述されている近接場光源に類似したものであってよく、この特許出願の内容は、本引用により、本明細書に包含される。トランスデューサ１４０は、アンテナ３２５及び誘電体３２０を使用してビームスポットを磁性媒体１１２上に更に合焦（focus）している。
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の実施形態によるＴＡＲ対応型ヘッドの断面概略図を示している。図４Ａにおいて、クラッド２５２ｂは、その内部に埋め込まれたセンサ１４５を有する状態において示されている。この結果、センサ１４５は電気的に絶縁され、これにより、電流がセンサを通じて流れて温度センサ１４５内の抵抗値の変化を検出することが可能になっている。図示されてはいないが、ワイヤパッド２６０は、クラッド２５２ｂ内に、或いは、別個の誘電材料内に、埋め込まれてもよい。
一実施形態においては、温度センサ１４５は、ＡＢＳから少なくとも５ｎｍだけ離れたところに配置される。一実施形態においては、センサ１４５は、ＡＢＳから少なくとも１５ｎｍだけ離れている。別の実施形態においては、センサ１４５は、ＡＢＳから少なくとも２０ｎｍだけ離れている。別の実施形態において、センサは、ＡＢＳから少なくとも１５ｎｍ又は２０ｎｍだけ、但し、ＡＢＳから６０ｎｍ以下だけ、離れている。但し、図４Ｂは、温度センサ１４５をＡＢＳ上に配置してもよいことを示している。
分析データ
図５は、本発明の一実施形態によるワイヤパッドを有する温度センサの概略図である。図示のように、温度センサ１４５は、両端部において、２つのワイヤパッド２６０ａ、ｂに接続されている。但し、ワイヤパッド２６０ａ、ｂは、電位がワイヤパッド２６０ａ、ｂの両端に印加された際に電流が温度センサ１４５の少なくとも一部分を流れることを許容するなんらかの方式によって温度センサ１４５に接続してもよい。Ｂ−Ｂというラベルが付与された破線は、センサ１４５及びワイヤパッド２６０ａ、ｂの図３に示されている断面図を示している。
図５は、本発明の一実施形態によるワイヤパッドを有する温度センサの概略図である。図示のように、温度センサ１４５は、両端部において、２つのワイヤパッド２６０ａ、ｂに接続されている。但し、ワイヤパッド２６０ａ、ｂは、電位がワイヤパッド２６０ａ、ｂの両端に印加された際に電流が温度センサ１４５の少なくとも一部分を流れることを許容するなんらかの方式によって温度センサ１４５に接続してもよい。Ｂ−Ｂというラベルが付与された破線は、センサ１４５及びワイヤパッド２６０ａ、ｂの図３に示されている断面図を示している。
更には、本明細書において使用されている矢印５０２は、３次元の図３及び図５に示されている構造の厚さの方向に対応しており、矢印５０４は、その長さの方向に対応しており、且つ、矢印５０６は、その高さの方向に対応している。
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の実施形態による近接場トランスデューサと温度センサとの間のギャップに関係する分析データを示すグラフである。図６Ａ及び図６Ｂは、いずれも、トランスデューサ１４０と温度センサ１４５との間のギャップ距離に応じた温度及び電気抵抗値を示している。これらの結果は、それぞれ、２５ｎｍ、９２ｎｍ、及び０．８μｍに設定されたセンサ１４５の厚さ、高さ、及び長さにおいて得たものである。ギャップ距離は、図３において、Ａ−Ａというラベルが付与された破線によって示されており、且つ、センサ１４５及びトランスデューサ１４０（例えば、磁極リップ３１５、誘電体３２０、又はアンテナ３２５）の２つの最も近接した地点（或いは、面）の間の距離を表している。
一実施形態においては、センサ１４５及びヒートシンク３０５は、直接的に接触してもよい。但し、いくつかのケースにおいては、センサ１４５及び近接場トランスデューサ１４０は、直接的に接触しなくてもよい。温度センサ１４５の金属材料は、トランスデューサ１４０の効率性を妨げる場合があり、且つ、プラズモン装置の機能を妨げる場合がある。従って、一実施形態においては、センサ１４５及びトランスデューサ１４０は、温度センサ１４５とトランスデューサ１４０が直接的に接触しないように、例えば、クラッド２５２ｂなどの非磁性且つ非導電性の材料によって分離されている。但し、温度センサ１４５がトランスデューサから離れて配置されるほど、トランスデューサ１４０によって生成される温度変動に対する温度センサの感度は低下する。
図６Ａは、ギャップ距離を増大させることによってトランスデューサから遠く離れるように温度センサ１４５を移動させることに伴う負の影響を示している。ギャップ距離が増大するのに伴って、センサ１４５の温度は低下する。温度センサ１４５の電気抵抗値はその温度に対応しているため、トランスデューサ１４０の温度を正しく計測するディスク駆動装置の能力は、キャップ距離の増大に伴って低下する。
一実施形態においては、近接場トランスデューサ１４０と温度センサ１４５との間のギャップ距離は、１０ｎｍを上回っている。一実施形態においては、ギャップ距離は、２０ｎｍを上回っている。一実施形態においては、ギャップ距離は、１００ｎｍ未満である。一実施形態においては、ギャップ距離は、１０〜５０ｎｍである。一実施形態においては、ギャップ距離は、１５〜３５ｎｍである。一実施形態においては、ギャップ距離は、２５ｎｍなどのように、２０〜３０ｎｍである。
図６Ｂは、様々なギャップ距離において、ワイヤパッド２６０とセンサ１４５の合計抵抗値をセンサ１４５のみの抵抗値と比較している。
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の実施形態による温度センサ１４５の長さに関係する分析データを示すグラフである。これらの結果は、５０ｎｍのギャップ距離と、それぞれ、２５ｎｍ及び９２ｎｍに設定されたセンサ１４５の厚さ及び高さと、において得たものである。図７Ａは、温度センサ１４５の長さの変化がトランスデューサ１４０の温度を検出するセンサ１４５の能力に対してほとんど影響を及ぼさないことを示している。即ち、長さは、２００ｎｍ〜１４００ｎｍであってよい。図７Ｂは、図示の長さによって実現されることになる可能な抵抗値を示している。従って、回路設計者は、フィードバック回路に最良に整合する抵抗値（並びに、対応する長さ）を選択してもよい。
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の実施形態による温度センサの厚さに関係する分析データを示すグラフである。これらの計測値は、５０ｎｍのギャップ距離と、それぞれ、０．８μｍ及び９２ｎｍに設定されたセンサ１４５の長さ及び高さと、において得たものである。長さと同様に、図８Ａは、温度センサ１４５の厚さの変化がトランスデューサ１４０の温度を検出するセンサ１４５の能力に対してほとんど影響を及ぼさないことを示している。図８Ｂは、図示の厚さによって実現されることになる可能な抵抗値を示している。
一実施形態においては、温度センサ１４５の厚さは、１０〜５０ｎｍであり、高さは、５０〜１５０ｎｍであり、且つ、長さは、０．７〜０．９μｍである。別の実施形態においては、温度センサ１４５の厚さは、１５〜３５ｎｍであり、高さは、８０〜１１０ｎｍであり、且つ、長さは、０．７５〜０．８５μｍである。
一実施形態においては、それぞれのワイヤパッド２６０の厚さは、１０〜５０ｎｍであり、高さは、５００〜１０００ｎｍであり、且つ、長さは、３００〜６００ｎｍである。別の実施形態においては、それぞれのワイヤパッド２６０の厚さは、２０〜４０ｎｍであり、高さは、６００〜８００ｎｍであり、且つ、長さは、３５０〜５５０ｎｍである。
以上の内容は、本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなしに、本発明のその他の且つ更なる実施形態を考案してもよい。従って、本発明の範囲は、添付の請求項によって規定される。
１００ ディスク駆動装置
１０１ ヘッド
１１２ 磁気媒体
１１８ 駆動モーター
１２５ 記録チャネル
１２９ 制御ユニット
１４０ 光学トランスデューサ
１４５ 温度センサ
２１５ 読取り磁極
２２０ａ 書込み磁極
２２０ｂ 戻り磁極
２６０ ワイヤパッド
１０１ ヘッド
１１２ 磁気媒体
１１８ 駆動モーター
１２５ 記録チャネル
１２９ 制御ユニット
１４０ 光学トランスデューサ
１４５ 温度センサ
２１５ 読取り磁極
２２０ａ 書込み磁極
２２０ｂ 戻り磁極
２６０ ワイヤパッド
Claims (16)
- ディスク駆動装置のヘッドであって、
前記ヘッドに近接した磁気媒体を加熱するように構成された光学トランスデューサと、 前記光学トランスデューサに熱的に結合されるように構成された温度センサと、
を備え、
前記温度センサと前記光学トランスデューサは、第１距離だけ離隔しており、前記温度センサと前記光学トランスデューサとの間の前記第１距離は、１０〜５０ｎｍである、ヘッド。 - 前記磁気媒体内に保存されたデータを読み取るように構成された読取り磁極と、
前記磁気媒体にデータを保存するように構成された書込み磁極と、
を更に備え、
前記温度センサは、前記書込み磁極と前記読取り磁極との間に存在する、請求項１に記載のヘッド。 - 前記温度センサは、エアベアリング表面から離れるように奥まった位置にある、請求項１に記載のヘッド。
- 前記磁気媒体内に保存されたデータを読み取るように構成された読取り磁極を更に備え、前記温度センサは、前記光学トランスデューサと前記読取り磁極との間に配置されている、請求項１に記載のヘッド。
- 前記磁気媒体内にデータを保存するように構成された書込み磁極及び戻り磁極を更に備え、前記光学トランスデューサは、前記書込み磁極と前記戻り磁極との間に配置されており、且つ、前記温度センサは、前記光学トランスデューサと前記戻り磁極との間に配置されている、請求項４に記載のヘッド。
- 前記温度センサに接続された少なくとも１つのワイヤパッドを更に備える請求項１に記載のヘッド。
- 前記少なくとも１つのワイヤパッドは、前記温度センサの材料とは異なる材料を有しており、前記少なくとも１つのワイヤパッドの前記材料の電気抵抗値は、前記温度センサの材料に比べて、温度に基づく変化がより小さい、請求項６に記載のヘッド。
- 前記温度センサは、Ｔａ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、ＮｉＦｅ、及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つを有し、且つ、前記少なくとも１つのワイヤパッドは、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｃｒ、及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つを有する、請求項６に記載のヘッド。
- レーザーから、ディスク駆動装置のヘッド内に配置された光学トランスデューサまで、光学エネルギーを伝播させるステップと、
前記光学トランスデューサに熱的に結合された温度センサの電気抵抗値を計測するステップであって、前記電気抵抗値は、前記温度センサの温度と相関しており、且つ、前記温度センサ及び前記光学トランスデューサは、第１距離だけ離隔しており、前記温度センサと前記光学トランスデューサとの間の前記第１距離は、１０〜５０ｎｍである、ステップと、
前記計測された電気抵抗値に基づいて前記レーザーによって伝播される前記光学エネルギーを調節するステップと、
を有する方法。 - 磁気媒体内に保存されたデータを読み取るように構成された読取り磁極と、
前記磁気媒体にデータを保存するように構成された書込み磁極と、
を更に備え、前記温度センサは、前記書込み磁極と前記読取り磁極の間に存在する、請求項９に記載の方法。 - 前記温度センサは、エアベアリング表面から離れるように奥まった位置にある、請求項９に記載の方法。
- 磁気媒体内に保存されたデータを読み取るように構成された読取り磁極を更に備え、前記温度センサは、前記光学トランスデューサと前記読取り磁極との間に配置されている、請求項９に記載の方法。
- 前記磁気媒体内にデータを保存するように構成された書込み磁極及び戻り磁極を更に備え、前記光学トランスデューサは、前記書込み磁極と前記戻り磁極との間に配置されており、且つ、前記温度センサは、前記光学トランスデューサと前記戻り磁極との間に配置されている、請求項１２に記載の方法。
- 前記温度センサに接続された少なくとも１つのワイヤパッドを更に有する請求項９に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのワイヤパッドは、前記温度センサの材料とは異なる材料を有しており、前記少なくとも１つのワイヤパッドの前記材料の電気抵抗値は、前記温度センサの材料に比べて、温度に基づく変化がより小さい、請求項１４に記載の方法。
- 前記温度センサは、Ｔａ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、ＮｉＦｅ、及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つを有し、且つ、前記少なくとも１つのワイヤパッドは、Ｒｕ、Ｃｕ，Ｔａ、Ｃｒ、及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つを有する、請求項１４に記載の方法。
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