KR100842898B1 - 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진동에 따른 커플링의 변화량 감소를 통해 별도의 추가적인 슬라이더나 서스펜션 아암을 필요로 하지 않고, 콤팩트한 구조로서 고 효율의 구현이 가능하며, 코스트의 저감을 도모할 수 있는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조는 일단부에 소정 각도의 미러부가 형성된 도파관; 상기 도파관과 접촉하는 일측 폭 방향을 따라 그루브(Groove)가 형성된 슬라이더; 그리고 상기 슬라이더와 수평하게 설치된 연결수단을 매개로 상기 도파관에 버트 커넥트(Butt connect)되는 화이버;를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조는 일단부에 소정 각도의 미러부가 형성된 도파관; 상기 도파관과 접촉하는 일측 폭 방향을 따라 경유 홀(Via hole)이 형성된 슬라이더; 그리고 상기 슬라이더와 수평하게 설치된 연결수단을 매개로 상기 도파관에 버트 커넥트(Butt connect)되는 화이버;를 포함하여 구성된다.
HAMR, 도파관, 그루브, 미러부, 패드

Description

열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조{Structure for light coupling in heat assisted magnetic recording}
도 1은 종래 열 보조 자기 기록방식(HAMR)에 사용되는 레퍼런스 슬라이더와, 서스펜션 아암의 설치 상태를 나타낸 정면 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조를 나타낸 다이아그램
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조를 나타낸 다이아그램
도 4는 본 발명에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조가 AlTiC상에 적용된 것을 나타낸 공정도
도 5는 도 3에 도시된 광 커플링 구조에 있어서의 형성 방법 및 충전을 나타낸 모식도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10,100 : AlTiC 10a : 그루브
12,112 : 메인 폴 20,120 : 도파관
22,122 : 입력부 22a,122a : 미러부
24,124 : C형 조리개 30,130 : 서스펜션 아암
32,132 : 루즈 튜브 34,134 : 화이버
40 : 패드 100a : 경유 홀
본 발명은 열 보조 자기 기록방식(HAMR)에 관한 것으로, 특히 레이저 가열을 이용하여 아주 안정적인 미디어상에 데이터를 자기적으로 기록하는 차세대 광 저장기술 기록방식인 열 보조 자기 기록방식(HAMR:heat assisted magnetic recording)에서, 광원(Light source)으로부터 자기 헤드(Magnetic head)에 집적되어 있는 도파관(Waveguide)에 별도의 서스펜션(suspension)이나 액튜에이터(actuator) 없이 광을 커플링하는 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 열 보조 자기 기록방식(HAMR)은 기록 매체의 보자력(coercivity)을 감소시키기 위해 기록 매체를 국부적으로 가열함으로써, 열 소스에 의한 기록 매체의 일시적인 자기적 연화(Magnetic softening) 동안 인가된 자기 기록 필드가 기록매체의 자화(magnetization)를 더욱 용이하게 유도할 수 있도록 하는 개념을 나타낸다.
이와 같은 열 보조 자기 기록방식은 증가되는 영역 밀도들에서의 기록이나, 바람직하고 충분한 열적 안정성을 보장하기 위해 실온에서 더 큰 자기적 비등방성 을 갖는 작은 그레인 매체를 사용할 수 있다. 열 보조 자기 기록방식은 경사 매체, 종방향 매체, 수직형 매체, 및 패턴형 매체를 포함하는 임의의 형태의 자기 저장 매체에 적용될 수 있다.
상기한 열 보조 자기 기록방식은 예를 들어 50㎚ 이하의 스폿들로 한정되는 기록 매체로 많은 양의 광 전력을 전달하기 위한 효율적인 기술이 요구된다. HAMR 기록 헤드들의 최근 설계들은 저장 매체의 국부화된 가열을 위해 저장 매체로 광을 가이드하도록 AlTiC(슬라이더)상에 박막 도파로를 포함한다. 광을 도파로로 보내기 위해, 격자가 사용될 수 있다.
그러나, 상기한 종래의 열 보조 자기 기록방식은 광원(Light source)으로부터 도파관(waveguide)으로의 커플링 메카니즘이 복잡한 단점을 가진다. 즉, 도파관상의 그레이팅 커플러(Grating coupler)(미도시) 제작이 필요하므로 공정상 어려움이 있고, 상기 그레이팅 커플러를 이용하여 도파관상에 빛을 론칭(launching)하기 위해서는 평행화된 입력 빔(Collimated Input beam)이 필요하며, 각의 정렬(Angular alignment)은 0.15°이내로 조절되어야 한다.
또한, 상기 평행화된 입력 빔을 형성하기 위해 여러 광 부품들이 필요하고, 이들이 정렬됨과 아울러 적합한 장소에 설치되어야 하며, 평행 광학(Collimating optics)을 설치하고 조절하기 위해서 도 1에 도시된 바와 같은 레퍼런스 슬라이더(Reference slider)(180)와, 상기 레퍼런스 슬라이더(180)의 일측에 구비된 서스펜션 아암(Suspension arm)(182)을 필요로 하게 된다.
한편, 상기 평행화된 입력 빔은 상기 그레이팅 커플러에 커플링되지 못한 빔 이 있을 경우, 이 빔이 반사되어 기록 매체인 미디어(Media)로 진행되며, 이와 같이 난반사되는 빔들은 소음 성분으로 작용되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 진동에 따른 커플링의 변화량 감소를 통해 별도의 추가적인 슬라이더나 서스펜션 아암을 필요로 하지 않는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 콤팩트한 구조로서 고 효율의 구현이 가능하고, 코스트의 저감을 도모할 수 있는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조를 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적은 일단부에 소정 각도의 미러부가 형성된 도파관; 상기 도파관과 접촉하는 일측 폭 방향을 따라 그루브(Groove)가 형성된 슬라이더; 그리고 상기 슬라이더와 수평하게 설치된 연결수단을 매개로 상기 도파관에 버트 커넥트(Butt connect)되는 화이버;를 포함하여 구성되는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조에 의하여 달성된다.
또한, 상기한 본 발명의 목적은 일단부에 소정 각도의 미러부가 형성된 도파관; 상기 도파관과 접촉하는 일측 폭 방향을 따라 경유 홀(Via hole)이 형성된 슬 라이더; 그리고 상기 슬라이더와 수평하게 설치된 연결수단을 매개로 상기 도파관에 버트 커넥트(Butt connect)되는 화이버;를 포함하여 구성되는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조에 의하여 달성된다.
바람직하게는 이러한 본 발명에서 상기 미러부는 45° 각도로서 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 본 발명에서 상기 미러부는 컷팅(Cutting)을 통해서 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 본 발명에서 상기 미러부 표면은 금(Au), 은(Ag), 또는 알루미늄(Al) 중 선택된 1종에 의해 HR 코팅된 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 본 발명에서 상기 연결수단은 루즈 튜브(Loose tube)인 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 본 발명에서 상기 버트 커넥트시, 상기 화이버와 도파관간의 스페이스(Space)에 에폭시(Epoxy)를 사용해서 UV 경화(Curing)시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 본 발명에서 상기 그루브는 'U' 또는 'V'자 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 본 발명에서 상기 그루브의 사용에 따른 상기 화이버와의 안정적인 마운팅을 위해 설치되는 리드(Lid)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 이러한 본 발명에서 상기 경유 홀에 굴절률 정합 유체(index matching fluid)가 부분 충전됨과 아울러 UV 경화처리되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 이러한 본 발명에서 상기 굴절률 정합 유체(IMF) 충전 부위에 단일 모드 화이버(SMF)가 인서트됨과 동시에 열경화용 에폭시(TCE)가 본딩되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 열 보조 자기 기록 헤드(Head)는 초고밀도의 기록이나, 열적 안정성 확보를 위해서 높은 이방성 에너지(Anisitropy energy)를 가지고 있는 기록 매체(Recording Media)를 사용한다. 이러한 기록 매체에 정보를 기록하기 위해서는 기존의 헤드에서 출력되는 자기장(Magnetic field)으로만은 기록 매체를 자화시킬 수없으므로 열을 국부적으로 가해주어서 보자력(Coercivity)를 낮추어 주어야 한다.
이를 위해서 기존의 수직자기기록(perpendicular magnetic recording,PMR) 헤드에 근접광을 발생시키는 나노 조리개(Nano aperture)나 조리개까지 광을 전달하는 통로 역할을 하는 도파관(Waveguide), 그리고 소스(Source)로부터 상기 도파관까지 광을 전달해주는 화이버(Fiber)로 구성된다.
광 소스(Light source)는 열적 안정성의 확보를 위해서 열전도도가 좋은 물질로 구성된 E-블록(Block)상에 마운팅을 하고 헤드까지의 거리가 상당하기 때문에 이 부분은 전파 로스(Propagation loss)가 적은 화이버로 연결 시키는 것이 바람직하다.
기본적으로 고 효율의 커플링(Coupling)을 위해서는 도파관(Waveguide)과, 단일 모드 화이버(Single Mode Fiber)간에는 실효 굴절률(Effective Index)값의 차가 적어야한다. 또한 모드 프로파일(Mode Profile)도 너무 많이 달라서는 안 된다. 본 발명에서의 가장 큰 특징은 3차원 광학 인터커넥터(Optical Interconnect)의 기법을 사용한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조를 나타낸 다이아그램이다. 이를 참조하면, 도파관(20)의 입력(Input)부(22) 일단에 45°각도를 갖는 미러(Mirror)부(22a)가 컷팅(Cutting)을 통해서 형성되고, 상기 미러부(22a) 표면이 은(Ag), 알루미늄(Al), 보다 바람직하게는 금(Au)을 통해 HR 코팅(Coating)이 되어 있다.
이때, 화이버(Fiber)(34)가 상기 도파관(20)의 입력부(22)에 버트 커넥트(Butt connect)되기 위해서, 루즈 튜브(Loose tube)(32)와 접촉하는 상기 AlTiC(10) 즉, 슬라이더(Slider)의 일측면 폭 방향을 따라 'U' 또는 'V'자 형상의 단면을 갖는 그루브(Groove)(10a)가 형성된다.
한편, 상기 그루브(10a) 사용시, 화이버(34)와의 보다 안정적인 마운팅(Mounting)을 위해서 상기 화이버(34)의 외주면을 감싸는 형태의 리드(Lid)(미도시)가 설치될 수도 있으며, 도 2 중 미설명 부호 12는 메인 폴(Main pole), 24는 'L'자 형상으로 절곡된 C형 조리개(C-Aperture), 30은 서스펜션 아암이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조를 나타낸 다이아그램으로서, 이에 도시된 바와 같이, 도파관(120)의 입력부(122) 일단에 45°각도를 갖는 미러부(122a)가 컷팅을 통해서 형성되고, 상기 미 러부(122a) 표면이 금, 은, 또는 알루미늄등을 통해 HR 코팅이 되어 있다.
이때, 화이버(134)가 상기 도파관(120)의 입력부(122)에 버트 커넥트되기 위해서 루즈 튜브(132)와 접촉하는 상기 AlTiC(100)의 일측면 폭 방향을 따라 경유 홀(Via hole)(100a)이 형성되며, 도 3 중 미설명 부호 112는 메인 폴, 124는 'L'자 형상으로 절곡된 C형 조리개, 130은 서스펜션 아암이다.
상기 버트 커넥트시, 일반적으로 화이버와 도파관간의 스페이스(Space)는 10㎚ 또는 그 이하로 유지한 후, 이 스페이스에 인덱스 매칭(Index matching)이 되는 에폭시(Epoxy)를 사용해서 경화(Curing)시키면 화이버를 단단히 고정시켜서 서스펜션(Suspension)의 움직임에 대하여 커플링의 변화량을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조가 AlTiC상에 적용된 것을 나타낸 공정도로서, AlTiC의 폭 방향을 따라 경유 홀이 형성되고(a), 이 경유 홀에 굴절률 정합 유체(index matching fluid)가 부분 충전이 된 것을 나타내고 있다(b).
상기 AlTiC는 충전 표면이 기계 화학적 폴리싱(Chemical & mechanical polishing,CMP) 처리된 후(c), AlTiC 상에 헤드 및 도파로 공정이 수행된다(d). 이후, 상기 도파관 일단에 45°각도를 갖는 미러부가 컷팅을 통해 형성되고(e), 상기 굴절률 정합 유체(IMF) 충전 부위에 단일 모드 화이버(single mode fiber,SMF)가 인서트(Insert)됨과 동시에 열경화용 에폭시(thermally curable epoxy,TCE)가 본딩(Bonding)되며(f), 도 4의 우측 하단에 상기한 공정을 거쳐 완성된 광 커플링 구조의 투시도가 나타나 있으며, 도 4중 도면 부호 40은 패드(Pad)이다.
도 5는 도 3에 도시된 광 커플링 구조에 있어서의 형성 방법 및 충전을 나타낸 모식도로서, 경유 홀의 형성 후(a), 이 경유 홀에 상기 굴절률 정합 유체를 적용함과 동시에 UV 경화처리한다(b). 이때, 상기한 기계 화학적 폴리싱(CMP) 처리를 실시한다(c).
이상과 같이 본 발명에 따른 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 3차원 광학 인터커넥터의 기법을 사용한 콤팩트한 구조로서 평행화된 입력 빔을 형성하기 위한 부피가 큰 프리 스페이스 광학 구조가 아닌, 광원으로부터 자기 헤드에 집적되어 있는 도파관에 커플링 효율 조절을 위한 별도의 서스펜션이나 액튜에이터의 사용 없이 빔을 론칭(Launching)시키는 것이 가능한 효과가 있다.
또한, 커플링 효율 조절을 위한 별도의 서스펜션이나 액튜에이터를 필요로 하지 않으므로 기계적인 진동에 대해 안정된 상태를 유지시키고, 제작상 고난이도와 정밀도를 요구하는 그레이팅 커플러를 제작하지 않아도 되므로 코스트가 저감되는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 일단부에 소정 각도의 미러부가 컷팅(Cutting)을 통해서 형성된 도파관;
    상기 도파관과 접촉하는 일측 폭 방향을 따라 'U' 또는 'V'자 형상의 단면을 갖는 그루브(Groove)가 형성된 슬라이더; 그리고
    상기 슬라이더와 수평하게 설치된 루즈 튜브(Loose tube)를 매개로 상기 도파관에 버트 커넥트(Butt connect)되는 화이버;를 포함하여 구성되는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조.
  2. 일단부에 소정 각도의 미러부가 컷팅(Cutting)을 통해서 형성된 도파관;
    상기 도파관과 접촉하는 일측 폭 방향을 따라 경유 홀(Via hole)이 형성된 슬라이더; 그리고
    상기 슬라이더와 수평하게 설치된 루즈 튜브(Loose tube)를 매개로 상기 도파관에 버트 커넥트(Butt connect)되는 화이버;를 포함하여 구성되고,
    상기 경유 홀에 굴절률 정합 유체(index matching fluid)가 부분 충전됨과 아울러 UV 경화처리되는 것을 특징으로 하는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 미러부 표면은 금(Au), 은(Ag), 또는 알루미늄(Al) 중 선택된 1종에 의해 HR 코팅된 것을 특징으로 하는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조.
  6. 삭제
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 버트 커넥트시, 상기 화이버와 도파관간의 스페이스(Space)에 에폭시(Epoxy)를 사용해서 UV 경화(Curing)시키는 것을 특징으로 하는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 굴절률 정합 유체(IMF) 충전 부위에 단일 모드 화이버(SMF)가 인서트됨과 동시에 열경화용 에폭시(TCE)가 본딩되는 것을 특징으로 하는 열 보조 자기 기록방식에서의 광 커플링 구조.
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