WO2010016329A1 - 熱アシスト磁気記録ヘッド - Google Patents

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WO2010016329A1
WO2010016329A1 PCT/JP2009/060500 JP2009060500W WO2010016329A1 WO 2010016329 A1 WO2010016329 A1 WO 2010016329A1 JP 2009060500 W JP2009060500 W JP 2009060500W WO 2010016329 A1 WO2010016329 A1 WO 2010016329A1
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WO
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optical waveguide
assisted magnetic
magnetic recording
recording head
slider
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PCT/JP2009/060500
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直樹 松嶋
聡 荒井
拓也 松本
淳一郎 清水
入三 難波
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • G11B2005/0021—Thermally assisted recording using an auxiliary energy source for heating the recording layer locally to assist the magnetization reversal

Definitions

  • the present invention relates to a heat-assisted magnetic recording head including a magnetic recording medium, a means for writing to the recording medium by a magnetic field, and a means for heating the recording medium with a laser beam.
  • an optical / magnetic hybrid recording technique that combines optical recording and magnetic recording has been proposed.
  • the medium is heated simultaneously with the generation of the applied magnetic field to reduce the holding force of the medium.
  • the conventional magnetic head can easily record on a recording medium having a high holding force, which has been difficult to record due to insufficient recording magnetic field strength.
  • Reproduction uses the magnetoresistive effect used in conventional magnetic recording.
  • This hybrid recording method is called heat-assisted magnetic recording.
  • a heating method using light a method using a near field has been proposed.
  • Thermally assisted magnetic recording using a near field uses a device that has a function of generating near-field light by guiding laser light generated by a laser light source to a recording head (hereinafter referred to as a near-field light generating device). Convert to a size and shape suitable for recording.
  • a semiconductor laser with a small size and low power consumption is used as a laser light source because of the necessity to use it in a package of a disk drive.
  • a power of about several mW is required to reach the surface of the recording medium.
  • Optical parts that guide laser light generated in the LD to the near-field generating element are optical parts such as a reflection mirror, a lens, and an optical waveguide.
  • the light generated from the LD passes through the optical components arranged in the optical path, and reaches the near-field generating element and the recording medium ahead.
  • the light intensity attenuates while passing through the optical path, and becomes one tenth of the light output generated by the LD.
  • the main causes of attenuation of light intensity are absorption loss and scattering loss when passing through the optical component, and coupling loss due to deviation from an ideal position that occurs when the optical component is bonded. Therefore, in heat-assisted magnetic recording, a structure that reduces the coupling loss until it enters the near-field generating element is essential.
  • the size of the hard disk slider has been reduced from a pico slider to a femto slider. Further, the flying height of the air bearing surface is reduced to about 10 nm. In the future, further downsizing will be expected, and the air bearing surface is expected to become smaller. However, when the size is reduced and the flying height is reduced, the warpage of the slider itself becomes a problem. Therefore, in addition to reducing the coupling loss described above, a structure that suppresses the warpage of the slider has become essential.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-298302 (hereinafter referred to as Patent Document 1), an optical fiber is disposed on a slider in which a groove is formed, and laser light is opposed via an optical prism on the end face of the slider via a gap.
  • An optically assisted magnetic recording head that achieves recording with a practical recording head by reducing the noise of the medium, ensuring thermal disturbance resistance, and being incident on a near-field probe and writing head, which are a pair of structures Yes.
  • Patent Document 2 2006-185548 (hereinafter referred to as Patent Document 2) has a slider, a magnetic pole, a magnetic recording element, a magnetic reproducing element, an optical waveguide, and an opening attached to the lower side of the suspension, and a laser on the opposite side of the suspension.
  • a heat-assisted magnetic recording head that is reduced in size and weight by providing a diode is provided. Furthermore, a structure is also described in which waveguides and LD elements are arranged vertically in the same direction as the slider.
  • Patent Document 3 a semiconductor laser, a waveguide, a near-field generating element, and a diffraction element functioning as a slider are provided on a suspension, and laser light emitted from the semiconductor laser is A thermally assisted magnetic recording head that can be thinned with a simple configuration by being propagated through a waveguide, condensed by a diffraction element, and irradiated with a plasmon probe is provided.
  • the present invention is a heat-assisted magnetic that enables high-density and high-speed recording by efficiently transmitting the light from the semiconductor laser to the optical waveguide near the magnetic head while ensuring heat dissipation and flying characteristics. It is to provide a recording head.
  • the present invention provides a substrate, a semiconductor laser element that is provided on the substrate and generates laser light, a near-field generating element that emits near-field light upon receiving the laser light, and a magnetic field that performs recording.
  • a thermally assisted magnetic head including a head and a slider having an air bearing surface, a first optical waveguide through which a laser beam emitted from a semiconductor laser beam propagates is provided on the substrate, and the slider is disposed on the first optical waveguide. And a second optical waveguide that propagates the laser light propagating through the first optical waveguide in the thickness direction of the slider and guides it to the near-field generating element on the end face thereof. It is a recording head.
  • the semiconductor laser can be disposed in the vicinity of the magnetic head while ensuring heat dissipation by using the first substrate on which the optical waveguide is formed and mounting the semiconductor laser and the slider on the first substrate. Light from the laser can be efficiently propagated to the optical waveguide. In addition, since the slider can be prevented from warping, good flying characteristics can be ensured. From the above, it is possible to realize a heat-assisted magnetic recording head capable of high-density and high-speed operation with a compact configuration without being so thick.
  • the main components of the magnetic recording head necessary for achieving thermally assisted magnetic recording according to the present invention are a semiconductor laser, a substrate on which an optical waveguide is formed, and a slider having an optical waveguide, a near-field generating element, and a magnetic field generating element. is there.
  • the semiconductor laser and the substrate on which it is mounted have a junction-down structure in which the active layer is disposed at a position close to the substrate connection surface.
  • the semiconductor laser and the substrate it is preferable to use Au—Sn solder with extremely small creep deformation in order to prevent the relative position of the optical waveguide that propagates light from changing with time.
  • the slider warps due to the operation in addition to the reduction in the life of the semiconductor laser. As the degree of warpage increases, the flying characteristics deteriorate.
  • the substrate material it is essential to efficiently release heat so that the semiconductor laser and the slider do not reach high temperatures. Therefore, it is desirable to use a material having a high thermal conductivity, a member having a thermal expansion coefficient close to that of a semiconductor laser member (GaAs) or a slider member (AlTiC) as the substrate material. Specifically, it may be selected from SiC, Al 2 O 3 , AlN, Si, AlTiC, etc. in consideration of workability.
  • the thickness of the substrate is preferably about 100 ⁇ m to 200 ⁇ m from the standpoint of flying characteristics and rigidity.
  • An optical waveguide is provided on one end surface of the slider so as to penetrate from the upper surface to the lower surface of the slider in the thickness direction of the slider. Further, a near-field generating element is provided on the air bearing surface (ABS) of the slider.
  • ABS air bearing surface
  • AlTiC has been conventionally used. It is important to fix the above constituent members with high precision using a connecting member such as an adhesive or solder.
  • FIG. 1 shows a heat-assisted magnetic recording head in which a semiconductor laser 100 and a slider 4 having a second optical waveguide 3 formed on an end face are mounted on a substrate 2 on which a first optical waveguide 1 is formed.
  • the semiconductor laser 100 is provided on the substrate 2 at a position where the first optical waveguide 1 is not formed.
  • the light emitting portion of the semiconductor laser 100 is disposed in the vicinity of one end of the first optical waveguide 1, and the light beam emitted from the semiconductor laser 100 efficiently propagates to the first optical waveguide 1. It is supposed to be.
  • the alignment of the semiconductor laser 100 needs to be arranged with high accuracy so that it can enter the optical waveguide 1 as efficiently as possible.
  • An alignment mark is formed on the substrate 2, and an alignment mark is also formed on the semiconductor laser 100, and alignment is performed based on these marks.
  • the alignment mark of the substrate 1 is manufactured by the process of forming the core of the optical waveguide 1
  • the alignment mark of the semiconductor laser 100 is the alignment mark formed by the process of forming the mesa structure of the laser. Can be mounted with high accuracy.
  • the electrode 5 of the semiconductor laser 100 has a structure in which both the p-type electrode and the n-type electrode are provided on the side of the semiconductor laser 100 bonded to the substrate 2. Then, the electrode 5 of the semiconductor laser 100 and the electrode 6 of the substrate 2 are electrically connected by the solder 7 so as not to connect the p electrode and the n electrode.
  • the electrode connection method of the semiconductor laser 100 other than the above, for example, a p-electrode is solder-connected to an electrode of the substrate 2, and an n-electrode is formed on the surface opposite to the surface to be bonded to the substrate 2 of the semiconductor laser 100
  • a method may be used in which this is connected to the electrode formed on the substrate 2 or the like by wire bonding. However, the condition is that the bonding wire does not contact the slider or the disk.
  • a mirror 8 is formed at the other end of the first optical waveguide 1 to change the light propagation direction.
  • the conversion angle of the light beam by the mirror is preferably 60 ° to 120 °, and more preferably 85 ° to 95 °.
  • a material of the optical waveguide 1 a polymer having a high transmittance with respect to the wavelength of the laser beam is used in this embodiment.
  • the under clad 16, the core pattern 15, and the over clad 16 are sequentially laminated. There are various methods for forming the core pattern 15 such as an exposure / development method, a photo bleaching method, and a dry etching method, and any of them may be used. Further, as shown in FIG.
  • a film-like optical waveguide composed of an underclad / core pattern / overclad is prepared in advance, and this is mounted on the substrate 2 by a bonding method such as an adhesive 11. It doesn't matter.
  • a material that has good laser light transmission and allows precise control of the refractive index is desirable.
  • a member mainly composed of fluorinated polyimide, epoxy resin, acrylic resin, silicone resin or the like is desirable.
  • the material of the optical waveguide 1 may be a member other than a polymer, for example, quartz.
  • the mirror 8 is formed by cutting the optical waveguide 1 diagonally by dicing.
  • a method of cutting the optical waveguide dry etching, wet etching, or the like other than dicing may be used.
  • FIG. 3 not only the optical waveguide but also the whole substrate 2 may be cut.
  • a mirror groove may be formed before the optical waveguide film is attached, or a 45 ° cut may be used.
  • the adhesive comes into contact with the mirror surface, the difference in refractive index is extremely reduced and light is not reflected. Therefore, the adhesive is bonded to the mirror surface so that the adhesive does not protrude, or as shown in FIG.
  • a slider 4 having a second optical waveguide 3 formed on the end face is provided on the first optical waveguide 1 on the substrate 2.
  • the second optical waveguide 3 is formed on the end surface of the slider 3 in the same direction as the side on which the mirror surface is formed on the first optical waveguide 1.
  • the light whose propagation direction is changed by the mirror 8 propagates to the second optical waveguide 3 formed on the slider 4 and reaches the near-field element 13.
  • the core of the first optical waveguide 1 and the core of the second optical waveguide 3 are mounted as alignment marks.
  • the alignment mark may be formed by the same process as the core forming step of each optical waveguide and mounted using this as a guide.
  • active alignment is possible in which the position is adjusted so that the output of the light emitted from the second optical waveguide 3 is maximized. Any of the above alignment methods may be used.
  • Adhesive 10 is applied to the surface of the substrate 2 that contacts the slider 4, and the slider 4 is mounted.
  • the flying height of the slider is about 10 nm. For this reason, if the warpage of the order of several nanometers occurs unevenly, the flying characteristics deteriorate.
  • the thickness of the slider is as very thin as 230 ⁇ m, and the slider is likely to warp when thermal stress is applied to the slider. Therefore, in order to minimize warping of the slider 4, it is necessary to use an adhesive having a low elastic modulus and low hardness as the adhesive 10. Specifically, physical properties having an elastic modulus at room temperature of 100 MPa or less and a Shore A hardness of 50 or less are desirable.
  • the adhesive 10 is cured and the slider 4 is fixed.
  • a conductive adhesive having a function of using ultraviolet rays and heat curing in combination is used as the adhesive 10.
  • the adhesive 10 is temporarily fixed by irradiating it with ultraviolet rays. Then, the slider 4 does not move relative to the substrate 2 unless contact is made. Thereafter, baking is performed to fully cure the adhesive 10 and to fix it completely.
  • the adhesive 10 may be formed separately from a thermosetting adhesive on the surface portion of the bonding portion and an ultraviolet curable adhesive on the end portion. At this time, the ultraviolet curable adhesive is temporarily fixed, and the thermosetting adhesive functions as a main bonding. Further, it is more preferable to provide a dam structure on the slider 4 by plating or the like so that the adhesive 10 does not protrude from the optical coupling portion between the optical waveguides.
  • the adhesive 10 should be as thin as possible, specifically 20 ⁇ m or less. The thinner the adhesive is, the shorter the distance between the exit end of the first optical waveguide 1 and the entrance end of the second optical waveguide 3, that is, the optical coupling efficiency is improved.
  • the adhesion surface of the substrate 2 to the slider 4 may be either the overclad surface of the optical waveguide or the surface of the substrate 2 provided with a portion without the cladding of the optical waveguide. If it is the former, there exists an advantage which can make the thickness of the adhesive agent 10 as thin as possible. If it is the latter, there exists an advantage that it is excellent in heat dissipation.
  • FIGS. 11A to C show an example of the slider 10 with the optical waveguide 200.
  • FIG. 11A shows an end face (xy plane) facing the substrate 2 on which the LD element 100 is mounted in the vicinity thereof. Shown together with a perspective image of the near-field generating element 13 and a magnetic field generating element (hereinafter referred to as a writing element) 14W for writing information on the recording medium,
  • FIG. 11B is cut in the z-axis direction from the BB ′ line of FIG. 11A
  • FIG. 11C shows a yz plan view of the slider 4 cut in the z-axis direction from the CC ′ line of FIG. 11A.
  • a recording medium (track of the magnetic disk) (not shown) advances in the direction of an “arrow” indicating the z axis with respect to the slider 4.
  • This “arrow” also indicates the growth direction of the thin film of the magnetic field generating element 14 and the near-field generating element 13 formed on the substrate 101 of the slider 4.
  • a magnetic field generating element (hereinafter referred to as a reading element) 14R for reading information from the recording medium is provided.
  • the writing element 14W also serving as the near-field generating element 13 is sequentially formed and separated from each other by dielectric films (insulating films) 11 and 12. That is, the read element 14R and the write element 14W are sequentially opposed to a track of a magnetic disk (not shown), and the track opposed to the write element 14W receives a magnetic signal (write signal) from the track and is arranged in parallel therewith. Irradiated with near-field light generated by the near-field generating element 13.
  • the read element 14R may be configured as a GMR (Giant Magneto Resistive) type or a TMR (Tunnel Magneto Resistive) type.
  • the former read element 14R is a laminated ferrimagnetic material formed by sandwiching an antiferromagnetic layer such as MnIr (manganese iridium) or a Ru (ruthenium) film with a CoFe (cobalt / iron) film in the z-axis direction from the substrate 101 side.
  • MnIr mangaganese iridium
  • Ru ruthenium
  • CoFe cobalt / iron
  • An upper shield layer 141U and a lower shield layer 141L are formed above and below the read element 14R with a dielectric film (insulating film) 12 therebetween.
  • These shield layers 141U and 141L are made of, for example, a soft magnetic material such as NiFe (nickel / iron), CoZrNb (cobalt / zirconium / niobium), CoFe, or CoNiFe.
  • the writing element 14W includes a yoke 142 composed of an upper magnetic pole 142U and a lower magnetic pole 142L, and a coil 143 that generates a magnetic field (magnetic signal) between the magnetic poles 142U and 142L.
  • the coil 143 is made of Au (gold), Ag (silver), Cu, Cr (chromium), Al (aluminum), Ti (titanium), NiP (nickel / phosphorus), Mo (molybdenum), Pd (palladium), Rh ( It is made of a nonmagnetic metal material such as rhodium, and is embedded in an organic insulating film 144 made of polyimide, polycarbonate, or the like, and separated from the yoke (magnetic pole) 142.
  • the yoke 142 is made of, for example, the same soft magnetic material as the shield layers 141U and 141L.
  • the yoke 142 of the magnetic head generates the magnetic field applied to the recording medium by the gap separating the two magnetic poles 142U and 142L, and generates the near-field light near the surface of the recording medium. It is fabricated so as to function also as a plasmon probe. Near-field light is generated by plasmon resonance that occurs when light (laser light) of visible light (wavelength band: 380 to 780 nm) passes through a gap smaller than the wavelength, and is near the surface of the recording medium close to the gap. Is heated locally.
  • the magnetic poles 142U and 142L exposed from the lower surface (xz plane) of the slider 4 shown in FIG.
  • a gap (probe gap) 13G of 10 to 100 nm in the z-axis direction. If this gap 13G is formed of a member made of a noble metal such as Au, Pt (platinum), Ag, etc., plasmon resonance of light incident thereon is likely to occur. Therefore, “a portion where a signal is applied from the coil 143 (for example, a portion crossed by the line BB ′ in FIG. 11A)” of the yoke 142 is formed of a soft magnetic material, and the “dielectric layers 11 and 12 are formed. In a portion where the magnetic signal is applied to the recording medium and the near-field light is applied (for example, a portion crossed by the line CC ′ in FIG. 11A), a noble metal film is formed on the soft magnetic material film. The gap 13G may be adjusted. This noble metal film may be used as a joining member between the upper magnetic pole 142U and the lower magnetic pole 142L forming the yoke 142.
  • a noble metal film may be used
  • Information recorded on a track of a magnetic disk (not shown) facing the lower surface of the slider 4 in the vicinity of the line CC ′ in FIG. 11A is read by the read element 14R, and new information is written to the write element. It is written at 14W.
  • the information recorded thereon is not read by the read element 14R, and a new one is added. Information is not written by the writing element 14W. That is, the read element 14R is not formed at a place other than the vicinity of the CC ′ line in FIG. 11A, as illustrated by a broken line frame (14R) in the cross-sectional view of FIG. 11B.
  • the yoke 142 of the write element 14W is also separated from the lower surface (xz plane) of the slider 4 facing the magnetic disk as illustrated in the cross-sectional view of FIG. 11B, and the gap separating the two magnetic poles 142U and 142L is also present. , Wider than the probe gap 13G in the vicinity of the line CC ′ in FIG. 11A. As a result, the slider 4 selectively transmits and receives a magnetic signal to a specific track of the magnetic disk.
  • the laser light oscillated by the LD element 100 is further selectively guided to the near-field generating element 13 (probe gap 13G) formed in the vicinity of the CC ′ line in FIG. Increase the recording density of information.
  • the slider 4 of the present embodiment instead of the normally used alumina (Al 2 O 3 ) as the material of the dielectric film (insulating film) 12 in which the magnetic field generating element 14 and the like are embedded, glass (SiO 2 etc.
  • a region 11 having a high refractive index is formed inside the probe gap 13G so as to extend in the y-axis direction (along the CC ′ line). That is, when the high refractive index region 11 in the dielectric film (insulating film) 12 is “core”, the region having a low refractive index surrounding it is “cladd” and is emitted from the LD element 100. The light is confined in the core 11.
  • the optical waveguide 200 described above is composed of the core 11 and the cladding 12 surrounding the core 11.
  • Both the core 11 and the clad 12 are formed to be transparent by depositing glass fine particles on the main surface of the substrate 101 or a structure formed thereon and heating the deposited layer at a high temperature.
  • the core 11 contains a dopant such as titanium oxide or germanium oxide at a higher concentration than the cladding 12, and its refractive index is higher than that of the cladding 12.
  • 11A and 11C the light emitted from the LD element 100 is incident on the core 11 from the upper surface (xz plane) of the slider 4 and propagates along the y-axis direction in the core 11. It reaches the near-field generating element 13 formed near the lower surface. The light reaching the near-field generating element 13 causes plasmon resonance in the probe gap 13G provided therein, and is converted into near-field light to locally heat the vicinity of the surface (upper surface) of the magnetic disk.
  • the semiconductor laser has a structure in which the active layer is directed to the substrate side, whereby heat generated in the semiconductor laser is easily transmitted to the substrate, and heat dissipation is good.
  • the semiconductor laser since the semiconductor laser is not directly mounted on the slider, it is possible to suppress adverse effects such as the influence of stress due to heat transmitted to the slider.
  • a heat-assisted magnetic recording head capable of efficiently transmitting light from the semiconductor laser to the optical waveguide while ensuring heat dissipation and ensuring good flying characteristics by suppressing the warpage of the slider. Is feasible.
  • This example is basically the same structure as the first example shown in FIG. 1, but the difference is the method of forming the mirror provided in the first optical waveguide 1.
  • a protrusion 50 having a slope on the substrate 2 and having a surface made of a member that reflects laser light, such as a metal, is formed, and an optical waveguide is formed thereon, whereby the protrusion 50 is mirrored.
  • the angle of the inclined surface of the protrusion 50 is desirably such that the conversion angle of the light beam is 60 ° to 120 °, and more preferably 85 ° to 95 °.
  • the protrusion 50 may be formed of metal, or may be formed of resin and then covered with a metal thin film by sputtering or plating.
  • the method of forming the first optical waveguide 1 may be a method of sequentially laminating an underclad / core / overclad, or a method of attaching a film on which a core is formed.
  • a step of forming a groove by dicing or the like can be omitted.
  • the substrate 2 has a step structure, and the semiconductor laser 100 and the first optical waveguide 1 are formed on the lower surface 51 of the step.
  • the inclined surface 52 serves as a mirror for the light propagated from the first optical waveguide 1.
  • anisotropic etching of Si was used to form the step of the substrate 2.
  • the angle of the inclined surface 52 of the step becomes 54.7 °.
  • the conversion angle of the laser beam propagating parallel to the substrate surface is about 70 °.
  • the angle of the inclined surface 52 formed by anisotropic etching is approximately 45 °, and the conversion angle of the laser light propagating parallel to the substrate surface is approximately 90 °.
  • SiC other than Si, Al 2 O 3 , AlN, or AlTiC may be used.
  • the method of forming the stepped slope 52 is performed by machining or the like. At this time, it is desirable that the slope of the step be an angle such that the conversion angle of the light beam is 60 ° to 120 °, and more preferably 85 ° to 95 °.
  • either the substrate surface or the overclad surface of the optical waveguide may be used, but as shown in FIG. 5, a step is provided only in the vicinity of the core of the optical waveguide. If the structure is such that no step is provided (etching or the like is not performed), the thickness of the adhesive 10 can be minimized and the heat dissipation can be improved.
  • a matching resin 54 having an adjusted refractive index is filled. With such a configuration, the beam divergence angle of the outgoing beam can be suppressed, and reflection of light at the incident portion of the optical waveguide can be suppressed.
  • the refractive index of the matching resin 54 is desirable because the reflection can be minimized by using a material close to that of the core of the optical waveguide.
  • the matching resin 54 is provided at two locations of the optical coupling portion, but this may be provided at either one.
  • the present embodiment uses the structure of the first embodiment, the structures of the second and third embodiments may naturally be used.
  • the entire laser semiconductor 100 is covered with a potting resin 55.
  • a potting resin 55 having the function of the matching resin described in the fourth embodiment is used.
  • the matching resin as shown in the fourth embodiment is formed, the potting resin is formed. It may be in the form of
  • the present embodiment uses the structure of the first embodiment, the structures of the second and third embodiments may naturally be used.
  • a half-wave plate 56 is inserted in the middle of the first optical waveguide 1.
  • the half-wave plate 56 is fixed by digging a groove in the first optical waveguide 1, inserting the groove into the first optical waveguide 1, and fixing the adhesive. Due to the presence of the half-wave plate, the polarization direction of the light emitted from the semiconductor laser 100 can be rotated. For example, when the polarization direction of light from the semiconductor laser 100 is parallel to the surface of the substrate 2, the polarization angle of the half-wave plate 56 with respect to the surface of the substrate 2 is set to 45 °, thereby Can be converted in a direction perpendicular to the surface of the substrate 2.
  • the half-wave plate fixing method may be other than the above.
  • the installation position may be at the light incident end or the light exit end of the first optical waveguide.
  • an optical functional element other than a half-wave plate may be used.
  • the structure of Example 1 is used in this example, the structure of Example 2 or Example 3 may be used.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a head gimbal assembly (Head Gimbal Assembly) in which the substrate 2 is bonded and fixed to the suspension 20 that mechanically drives the head 200.
  • the magnetic disk 31 moves in the Z direction in the figure.
  • the slider 4 receives the airflow generated by the movement of the magnetic disk 31 on its flying surface to obtain a flying force, and the suspension 20 bends under the stress of the slider 4, thereby causing the head 200 and the magnetic disk 31 to move. Keep the distance within a predetermined range.
  • a gimbal spring (a kind of leaf spring) 33 is provided between the head 200 and the suspension 20, and the head 200 and the gimbal spring 33 are bonded to each other by the adhesive 12.
  • the adhesive 12 used for the main fixing heat dissipation should be mainly considered, and an adhesive having high thermal conductivity is preferably used.
  • the adhesive 12 is provided on the opposite surface of the substrate 2 corresponding to the position where the slider 4 and the optical waveguide 1 are mounted, and the position where the semiconductor laser 4 is mounted on the substrate 2 is a free end. . Therefore, even if the heat of the semiconductor laser 100 is transmitted and the substrate 2 is thermally expanded, the relative position between the suspension 20 and the head 200 is not affected.
  • a dimple 21 is provided between the suspension 20 and the gimbal spring 33.
  • the position of the dimple 21 is desirably arranged near the center of the slider 4.
  • the drive power for the magnetic field generating element 22 and the semiconductor laser element 100 is supplied through a lead line (not shown) provided on the suspension 20. Therefore, it is necessary to electrically connect the suspension 20 and the substrate 2 and the substrate 2 and the slider 4 using solder or the like. At that time, the soldering was performed by supplying a solder ball 23 to the electrode portion and then irradiating with a laser.
  • soldering other than solder, for example, Au balls may be used for ultrasonic bonding.
  • any one of the second to sixth embodiments may naturally be used.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the structure of a hard disk drive device 300 equipped with a thermally-assisted magnetic recording head 200 according to the present invention.
  • a magnetic disk 31 as a recording medium is disposed in a housing 32 of the hard disk drive device 300, and the magnetic disk 31 is rotated at high speed by the spindle motor 24.
  • a heat-assisted magnetic recording head 200 is mounted on the suspension 20 and is connected to the arm 25 in the other direction.
  • any of Examples 1 to 6 can be used, and the head gimbal assembly described in Example 7 can be used.
  • the arm 25 is driven by a voice coil motor 26 to move the head 200 to a recording position on the rotating disk 31.
  • a signal processing LSI 30 for processing recording data writing and reading information is also arranged in the housing 32.
  • the voice coil motor 26 moves the head 200 to the writing position. Then, the laser emitted from the semiconductor laser 100 travels through the optical waveguides 1 and 15 and reaches the near-field generating element 13 of the slider.
  • the near-field generating element 13 emits near-field light to locally localize the surface of the magnetic disk 31. Heat to.
  • magnetism By applying magnetism to the place where the coercive force is weakened by heating, magnetic recording is performed with a weak magnetic force as compared with the case where no heat assist is used.
  • the semiconductor laser can be disposed in the vicinity of the head while ensuring heat dissipation and flying characteristics, and light can be propagated with high optical coupling efficiency.
  • a heat-assisted magnetic recording head capable of high density and high speed can be realized with a compact configuration.
  • SYMBOLS 1 1st optical waveguide 2 Substrate 3 2nd optical waveguide 4 Slider 5 Semiconductor laser electrode 6 Electrode of substrate 2 7 Solder 8 Mirror 10, 11, 12 Adhesive 15 Core 16 Clad 20 Suspension 21 Dimple 22 Near field generating element 23 Solder balls 24 Spindle motor 25 Arm 26 Voice coil motor 30 Signal processing LSI 31 Magnetic disk 32 Housing 50 Protrusion 51 Stepped bottom surface 52 Stepped slope 53 Stepped top surface 54 Matching resin 55 Potting resin 56 Half-wave plate (optical functional element) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Semiconductor laser 101 Active layer of semiconductor laser 200 Thermally assisted magnetic head 300 Hard disk drive device

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Abstract

　レーザ光を光源である半導体レーザからヘッド先端に導き、半導体レーザの熱の影響を回避し、良好な浮上特性を備えた上で、高効率な光結合を実現する熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することにある。　表面に第一の光導波路１を具備した基板２と、半導体レーザ１００と、端面に第二の光導波路３が形成されたスライダ４により構成されており、半導体レーザ１００から出射した光が第一の光導波路１に伝搬するように、半導体レーザ１００が基板２上に固定され、また第一の光導波路１から出射した光が第二の光導波路３に伝搬するように、スライダ４が基板２上に固定されている構造とする。これにより、放熱性、浮上特性を確保した上で、高い光結合効率を実現することが可能となる。

Description

熱アシスト磁気記録ヘッド 参照による取り込み
　本出願は、２００８年８月６日に出願された日本特許出願第２００８－２０２５４５号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。
　本発明は、磁気記録媒体と記録媒体に磁界によって書き込む手段と記録媒体をレーザ光によって加熱する手段を備えた熱アシスト磁気記録ヘッドに関する。
　近年の情報化社会の発展にともない、音声や映像の高精細化が進みかつインターネットのデータ通信量も著しく増加している。これにともない、サーバ等に蓄積される電子データ量が増加し、情報記録システムの大容量化が求められている。情報記録装置として、パソコン、レコーダ、カメラなどに装備されている光ディスクドライブ装置やハードディスクドライブ装置は、膨大な情報を蓄積するための高記録密度化が求められている。この高密度化は、ディスクの記録ビットサイズの微小化を表している。
　ハードディスクの高密度化を達成するためには、記録媒体とヘッドの距離を狭め、磁気記録媒体の磁性膜の結晶粒径を微細化することが必要である。磁気記録媒体において、結晶粒径を微細化すると、粒子が熱的に不安定になるという熱ゆらぎの問題があり、近年、高密度化における阻害の主要因として顕在化されてきている。結晶粒径を微細化し、熱的な安定を同時に達成するためには、保持力を大きくすることが有効である。保持力の増加により、記録に必要な磁気ヘッド磁界強度の増加が必要となる。しかし、記録ヘッドに使われる磁性材料の物性及び磁気ディスクとヘッドの距離を狭めることに限界があるため、高密度化にともない保持力を増大させることが困難である。上記の問題を解決するために、光記録と磁気記録を融合した光・磁気ハイブリッド記録技術が提案されている。記録時に印加磁界発生と同時に媒体を加熱して、媒体の保持力を低減させる。これによって、従来の磁気ヘッドでは、記録磁界強度が不足して記録が困難であった高保持力の記録媒体にも記録が容易となる。再生は、従来の磁気記録で用いられている磁気抵抗効果を用いる。このハイブリッド記録方法を熱アシスト磁気記録と呼ぶ。ここで、光による加熱方法は、近接場を利用する方法が提案されている。近接場を用いた熱アシスト磁気記録は、レーザ光源が発生したレーザ光を記録ヘッドに導き、近接場光を発生させる機能を有する素子（以下、近接場光発生素子）を用いて光スポット径を記録に適した大きさと形に変換して使用する。
　通常、レーザ光源には、ディスクドライブのパッケージ内で使用する必要性から、レーザ光源の中でも小型で低消費電力の半導体レーザが用いられる。Ｔｂ／ｉｎ２以上の記録密度を実現する近接場を用いた熱アシスト磁気記録装置で使用する用途の場合、記録媒体表面に達するまでには、数ｍＷ程度のパワーが必要となる。
　ＬＤで発生したレーザ光を近接場発生素子に導く光学部品は、反射ミラー、レンズ、光導波路などの光学部品である。ＬＤから発生した光は、光路に配置された光学部品を通過して、近接場発生素子、またその先の記録媒体に到達する。光路を通過する途中に光強度は減衰し、ＬＤの発生した光出力の数十分の一になる。光強度の減衰の主な原因は、光学部品内を通過する時の吸収損失や散乱損失、及び光学部品を接着する時に生じる理想的な位置からのずれに起因する結合損失等である。よって、熱アシスト磁気記録において、近接場発生素子に入射するまでの結合損失を小さくした構造が必須となる。
　一方、ハードディスクのスライダは、ピコスライダからフェムトスライダへと小型化が進んでいる。また、浮上面は１０ｎｍ程度まで浮上量も小さくなってきている。今後はさらに小型化が進み、浮上面が小さくなることも予想される。しかし、小型化及び浮上量が小さくなると、スライダ自身の反りが問題になってくる。そのため、上記述べた結合損失を小さくすることに加え、スライダの反りを抑えた構造が必須となってきている。
　なお、特開２００２－２９８３０２号公報（以下、特許文献１）には、溝を形成したスライダの上に光ファイバーを配置し、スライダ端面の光プリズムを介して、レーザ光を、ギャップを介して対向する一対の構造体である近接場プローブ及び書き込みヘッドに入射することで、媒体の低ノイズ化、熱擾乱耐性の確保、実用的な記録ヘッドによる記録を実現する光アシスト磁気記録ヘッドを提供している。特開２００６－１８５５４８号公報（以下、特許文献２）には、サスペンションの下側にスライダ、磁気磁極、磁気記録素子、磁気再生素子、光導波路、開口を取付けており、サスペンションの反対側にレーザダイオードを配置することで、小型軽量化を図った熱アシスト磁気記録ヘッドを提供している。さらに、スライダと同様の方向に導波路とＬＤ素子を縦に並べて配置する構造についても記載されている。特開２００７－９５１６７号公報（以下、特許文献３）には、サスペンション上に、半導体レーザ、導波路、近接場発生素子及びスライダとして機能する回折素子が設け、半導体レーザから出射されたレーザ光は導波路を伝播して回折素子によって集光され、プラズモンプローブを照射することで、簡単な構成によって薄型化を達成できる熱アシスト磁気記録ヘッドを提供している。
特開２００２－２９８３０２号公報 特開２００６－１８５５４８号公報 特開２００７－９５１６７号公報
　上記特許文献１で論じられている従来技術では、光ファイバーを介してスライダ端まで光を導いている。レーザ光源及び光ファイバーを固定する配置について、示唆されていないが、サスペンションもしくはアームに実装された場合、スライダまでのファイバの引き回しが大きな課題となる。加えて、光ファイバは剛性が高く、ディスクのうねりに対応して、浮上するスライダの動きを阻害するため、本構造では、浮上特性において課題が多い。
　上記特許文献２で論じられている従来技術では、サスペンションの厚みやサスペンションとの接続材の厚みを通して、導波路に光を導く構成となるため、光の結合の効率が悪いという課題がある。また、スライダはディンプルで微小に稼動するのが一般的だが、上記構成では、ＬＤ光が追従しないため、光結合に大きな問題が出る。一方、サブマウントをスライダ側に設けた場合は、スライダの追従に問題はないが、一般的に、ＬＤの長さ（共振器長）は５００μｍ程度必要となることから、厚くなり、サイズに大きな課題がある。また、ＬＤ素子の放熱やサスペンションとスライダ、スライダとサブマウントの接続材などについては示唆されていない。上記特許文献３で論じられている従来技術では、サスペンション上に導波路を配置され、スライダがサスペンションに接続される構成となっているが、従来のディンプルのように、ねじれ方向や曲げに対応して動く機能がなく、浮上特性の観点において課題が多い。また、スライダとして、樹脂や石英からなる透光性平板が提案されているが、これまで使用されているＡｌＴｉＣに対して、加工精度や剛性や価格の観点から代替とすることは困難である。
　そこで、本発明は、放熱性と浮上特性を確保しつつ、半導体レーザからの光を効率よく、磁気ヘッド近傍の光導波路に伝播させることで、高密度・高速記録対応を可能となる熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することにある。
　本発明は、上記課題を解決するために、基板と、基板上に設けられ、レーザ光を発生させる半導体レーザ素子と、レーザ光を受けて近接場光を発する近接場発生素子、記録を行う磁気ヘッド及び浮上面を有するスライダとを備えた熱アシスト磁気ヘッドにおいて、半導体レーザ光を出射したレーザ光が伝播する第一の光導波路が前記基板上に設けられ、スライダは、第一の光導波路上に設けられるとともに、その端面に第一の光導波路を伝播したレーザ光をスライダの厚さ方向に伝搬させて近接場発生素子に導く第二の光導波路を有することを特徴とする、熱アシスト磁気記録ヘッドである。
　本発明によれば、光導波路が形成された第一の基板を用い、これに半導体レーザとスライダを搭載することによって、放熱性を確保しつつ、磁気ヘッド近傍に半導体レーザを配置できるため、半導体レーザからの光を効率良く、光導波路に伝播させることが可能となる。さらに、スライダの反りを抑えることができる構造のため、良好な浮上特性を確保することができる。以上より、厚みがそれほど厚くなることなく、コンパクトな構成で、高密度・高速対応を可能とする熱アシスト磁気記録ヘッドが実現可能となる。
本発明の第一の実施の形態を示す模式図である。 本発明の第一の実施のバリエーションを示す模式図である。 本発明の第一の実施のバリエーションを示す模式図である。 本発明の第二の実施の形態を示す模式図である。 本発明の第三の実施の形態を示す模式図である。 本発明の第四の実施の形態を示す模式図である。 本発明の第五の実施の形態を示す模式図である。 本発明の第六の実施の形態を示す模式図である。 本発明の第七の実施の形態を示す模式図である。 本発明の第八の実施の形態を示す模式図である。 本発明の実施例にかかるスライダの図である。 本発明の実施例にかかるスライダの図である。 本発明の実施例にかかるスライダの図である。
　以下、本発明の実施の形態を説明する。
　本発明による熱アシスト磁気記録を達成するために必要な磁気記録ヘッド部の主要部品は、半導体レーザ、光導波路の形成された基板、光導波路・近接場発生素子・磁界発生素子を具備したスライダである。
　半導体レーザは動作中に高温になるが、その時の温度と発光特性や寿命には密接な関係がある。従って、放熱性を確保するために、半導体レーザとそれを搭載する基板との接続は、活性層を基板接続面に近い位置に配置するジャンクションダウン構造をとることが望ましい。半導体レーザと基板とは、光を伝搬させる光導波路との相対位置が経時変化することを避けるために、クリープ変形の極めて小さいＡｕ－Ｓｎはんだを用いるのが好ましい。また、良好な放熱を確保できないと、半導体レーザの寿命が低下する以外に、動作によりスライダに反りが発生するという問題がある。この反りの程度が大きくなると浮上特性が悪化する。
　以上より、半導体レーザとスライダが高温にならないように効率良く熱を逃がすことが必須となる。従って、基板の材料としては、熱伝導率の高いもの、半導体レーザの部材（ＧａＡｓ）やスライダの部材（ＡｌＴｉＣ）のそれに近い熱膨張係数を有する部材を用いるのが望ましい。具体的には、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＡｌＴｉＣなどから、加工性などを加味して選ぶと良い。基板の厚みとしては、浮上特性、剛性などから１００μｍ～２００μｍ程度が好ましい。
　スライダの一端面には、光導波路がスライダの厚さ方向に、スライダの上面から下面を貫通するように設けられている。さらに、スライダの浮上面（ＡＢＳ：Ａｉｒ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｓｕｒｆａｃｅ）には、近接場発生素子が設けられている。スライダの材料としては、ＡｌＴｉＣが従来から使用されている。以上の構成する部材を接着剤やはんだなどの接続部材を用いて高精度に固定することが重要となる。
　本発明の第一の実施の形態を、図１を用いて説明する。
　図１は、第一の光導波路１の形成された基板２上に、半導体レーザ１００と、端面に第二の光導波路３を形成したスライダ４とを搭載した熱アシスト磁気記録ヘッドである。
　半導体レーザ１００は、基板２上の第一の光導波路１が形成されていない位置に設けられる。半導体レーザ１００の光出射部は、第一の光導波路１の、一方の端部と近接して配置されており、半導体レーザ１００から放出された光ビームが効率良く第一の光導波路１に伝搬するようになっている。半導体レーザ１００の位置合わせは、光導波路１にできる限り効率良く入射できるように高精度に配置する必要がある。基板２に位置合わせマークを形成し、また半導体レーザ１００にも位置合わせマークを作り込み、これらを基準にして位置合わせをする。このとき、基板１の位置あわせマークには光導波路１のコアを形成するプロセスにて作製し、また半導体レーザ１００の位置あわせマークはレーザのメサ構造を形成するときのプロセスで形成した位置合わせマークを用いると高精度に搭載することができる。
　本実施例では、半導体レーザ１００の電極５は、ｐ型電極とｎ型電極共に、半導体レーザ１００の、基板２に接合する側に設けた構造となっている。そして、半導体レーザ１００の電極５と基板２の電極６とを、はんだ７によって、ｐ電極とｎ電極がつながらないように留意しながら電気的に接続する。半導体レーザ１００の電極接続方法は、上記以外の、例えば、ｐ電極を基板２の電極とはんだ接続し、ｎ電極は、半導体レーザ１００の基板２に接合する面と反対側の面に電極を形成し、これと基板２等に形成した電極とをワイヤボンディングで接続する方法をとっても構わない。但し、ボンディングワイヤがスライダやディスクに接触しないことが条件となる。
　第一の光導波路１の、もう一方の端部には、光の伝搬方向を変換するミラー８が形成されている。ミラーによる光ビームの変換角は６０°～１２０°が望ましく、８５°～９５°の間であるとなおよい。光導波路１の材料としては、本実施例ではレーザ光の波長に対して透過率の高いポリマを用いている。その形成手順としては、アンダークラッド１６、コアパターン１５、オーバークラッド１６を逐次積層して形成する。コアパターン１５の形成方法としては露光・現像法、フォトブリーチング法、ドライエッチング法など多種あるが、そのいずれでも構わない。また、図２に示すように、予めアンダークラッド／コアパターン／オーバークラッドからなるフィルム状の光導波路を作製し、これを接着剤１１などの接合方法にて基板２に搭載するという方式を用いても構わない。ポリマ光導波路の部材に関しては、レーザ光の透過性が良く、屈折率の厳密な制御が可能な材料が望ましい。例えばフッ素化ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とした部材が望ましい。なお、光導波路１の材料はポリマ以外の、例えば石英を主成分とする部材でも構わない。
　本実施例では、ミラー８はダイシングにより光導波路１を斜めに削ることで形成した。光導波路を削る方法としては、ダイシング以外の、ドライエッチング、ウェットエッチングなどでも構わない。また、図３に示すように、光導波路のみでなく基板２ごとカットする構造としても構わない。図２に示すように光導波路フィルム１を基板２に貼付する構造の場合には、光導波路フィルムを貼付する前にミラー溝を形成する、もしくは４５°にカットする方式としてよい。但し、この場合、ミラー面に接着剤が接触すると屈折率差が極端に減って光が反射しなくなるため、ミラー面に接着剤がはみださないように接合するか、図２に示すようにミラー面に予め金属膜９を形成して接着剤の有無に関わらず光を反射できるようにする必要がある。
　基板２上の第一の光導波路１の上には、端面に第二の光導波路３が形成されたスライダ４が設けられている。第二の光導波路３は、第一の光導波路１にミラー面が形成された側と同じ方向のスライダ３の端面に形成されている。ミラー８により伝搬方向が変換された光は、スライダ４に形成された第二の光導波路３に伝搬し、近接場素子１３に至る。第一の光導波路１から第二の光導波路３に効率良く光を伝搬させるためには、半導体レーザ１００と同様、スライダ４も高精度に搭載する必要がある。パッシブアライメントで搭載する場合は、第一の光導波路１のコアと第二の光導波路３のコアを位置合わせマークとして搭載する。このとき、それぞれの光導波路のコア形成工程と同じプロセスにて位置合わせマークを形成し、これを目安にして搭載しても構わない。一方、半導体レーザ１００に電流を流すことができれば、第二の光導波路３から出射する光の出力が最大となるように位置調整をする、いわゆるアクティブアライメントが可能である。位置合わせ方法は、上記のいずれでも構わない。
　基板２とスライダ４の接合には、接着剤を用いた。基板２のスライダ４と接する面に接着剤１０を塗布し、スライダ４を搭載する。現在のハードディスクにおいて、スライダの浮上量は１０ｎｍ程度である。そのため、数ｎｍオーダの反りが不均一に起こると浮上特性が悪化する。また、スライダの厚みは２３０μｍと非常に薄くなっており、スライダに熱応力がかかると反りやすい状況にある。そこで、接着剤１０は、スライダ４の反りを最小限にするために、低弾性率・低硬度の接着剤を用いる必要がある。具体的には、室温での弾性率１００ＭＰａ以下、ショアＡ硬度５０以下の物性が望ましい。
　スライダの位置合わせを行った後、接着剤１０を硬化させてスライダ４を固定する。本実施例では、接着剤１０として紫外線と熱硬化併用の機能を加えた導電性接着剤を用いる。位置合わせ後、接着剤１０に紫外線を照射して仮固定する。すると、接触などしない限りスライダ４は基板２に対して移動しなくなる。その後、ベークを行い接着剤１０を本硬化させ、完全に固定する。
　なお、接着剤１０に関しては、接着部の面部分に熱硬化型接着剤、端の部分に紫外線硬化型接着剤と分けて形成しても構わない。このとき、紫外線硬化型接着剤は仮固定の、熱硬化型接着剤は、本接合の機能を果たす。また、光導波路同士の光結合部分に接着剤１０がはみ出さないように、スライダ４にめっきなどでダム構造を設けておくとなおよい。
　接着剤１０は、できる限り薄く、具体的には２０μｍ以下にすることが望ましい。接着剤の厚みが薄いほど、第一の光導波路１の出射端と、第二の光導波路３の入射端の距離が短くなり、すなわち光結合効率が向上する。
　基板２の、スライダ４との接着面は、光導波路のオーバークラッド面であっても、あるいは光導波路のクラッドがない部分を設け、基板２の表面であっても、いずれでも構わない。前者であれば接着剤１０の厚さが可能な限り薄くできるメリットがある。後者であれば、放熱性に優れるという利点がある。
　図１１ＡからＣには、光導波路２００付きのスライダ１０の一例が示され、図１１ＡにはＬＤ素子１００を搭載した基板２に対向する端面（ｘ－ｙ平面）が、その近傍に形成される近接場発生素子１３と記録媒体に情報を書き込むための磁界発生素子（以下、書き込み素子）１４Ｗとの透視像とともに示され、図１１Ｂには図１１ＡのＢ－Ｂ’線からｚ軸方向に切断されたスライダ１０のｙ－ｚ平面図が、図１１Ｃには図１１ＡのＣ－Ｃ’線からｚ軸方向に切断されたスライダ４のｙ－ｚ平面図が、夫々示される。スライダ４に対し、図示されぬ記録媒体（磁気ディスクのトラック）は、ｚ軸を示す「矢印」の方向に進む。この「矢印」は、スライダ４の基材１０１上に形成される磁界発生素子１４や近接場発生素子１３の薄膜の成長方向をも示す。
　ＡｌＴｉＣ（Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ）などの非磁性材料から成る基材１０１の主面（ｘ－ｙ平面）には、記録媒体から情報を読み出すための磁界発生素子（以下、読み出し素子）１４Ｒと、近接場発生素子１３を兼ねた書き込み素子１４Ｗとが順次形成され、誘電体膜（絶縁膜）１１，１２により互いに隔てられている。即ち、図示されない磁気ディスクのトラックには、読み出し素子１４Ｒと書き込み素子１４Ｗとが順次対向し、書き込み素子１４Ｗと対向したトラックは、これから磁気信号（書き込み信号）を受けるとともに、これに並設された近接場発生素子１３で生じた近接場光で照射される。
　読み出し素子１４Ｒは、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果，Ｇｉａｎｔ　Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）型として構成されても、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果，Ｔｕｎｎｅｌ　Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）型として構成されてもよい。前者の読み出し素子１４Ｒは、基材１０１側から、例えばＭｎＩｒ（マンガン・イリジウム）等の反強磁性層、Ｒｕ（ルテニウム）膜をｚ軸方向にＣｏＦｅ（コバルト・鉄）膜で挟んで成る積層フェリ構造、Ｃｕ（銅）から成る酸化防止層、及びＣｏＦｅとその酸化物から成る電流狭窄層をこの順に積層して構成される。読み出し素子１４Ｒの上下には、上部シールド層１４１Ｕ及び下部シールド層１４１Ｌが夫々誘電体膜（絶縁膜）１２を隔てて形成される。これらのシールド層１４１Ｕ，１４１Ｌは、例えば、ＮｉＦｅ（ニッケル・鉄），ＣｏＺｒＮｂ（コバルト・ジルコニウム・ニオブ），ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ等の軟磁性材料で形成される。
　書き込み素子１４Ｗは、上部磁極１４２Ｕと下部磁極１４２Ｌとから成るヨーク（Ｙｏｋｅ）１４２と、この磁極１４２Ｕ，１４２Ｌとの間に磁界（磁気信号）を発生させるコイル１４３とを備える。コイル１４３は、Ａｕ（金），Ａｇ（銀），Ｃｕ，Ｃｒ（クロム），Ａｌ（アルミニウム），Ｔｉ（チタン），ＮｉＰ（ニッケル・燐），Ｍｏ（モリブデン），Ｐｄ（パラジウム），Ｒｈ（ロジウム）等の非磁性金属材料からなり、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）やポリカーボネイト（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等からなる有機絶縁膜１４４に埋め込まれて、ヨーク（磁極）１４２から隔てられる。ヨーク１４２は、例えば上記シールド層１４１Ｕ，１４１Ｌと同様の軟磁性材料で形成される。しかし、本発明による磁気ヘッドのヨーク１４２は、その２つの磁極１４２Ｕ，１４２Ｌを隔てる間隙が記録媒体に印加される磁界を発生するとともに、この記録媒体の表面近傍に上記近接場光を発生させる所謂プラズモンプローブ（Ｐｌａｓｍｏｎ　Ｐｒｏｂｅ）としても機能するように作製される。近接場光は、可視光（波長帯域：３８０～７８０ｎｍ）の光（レーザ光）がその波長より小さい間隙を通過する際に起きるプラズモン共鳴で発生し、この間隙に近接された記録媒体の表面近傍を局所的に加熱する。図１１Ｃに示されたスライダ４の下面（ｘ－ｚ平面）から露出された磁極１４２Ｕ，１４２Ｌは、ｚ軸方向に例えば、１０～１００ｎｍの間隙（プローブ間隙，Ｐｒｏｂｅ　Ｇａｐ）１３Ｇで隔てられる。この間隙１３ＧがＡｕ、Ｐｔ（白金）、Ａｇ等の貴金属からなる部材で形成されると、これに入射する光のプラズモン共鳴が生じ易くなる。従って、ヨーク１４２の「コイル１４３から信号が印加される部分（例えば、図１１ＡのＢ－Ｂ’線で横切られた部分）」を軟磁性材料で形成し、その「誘電体層１１，１２から露出されて記録媒体に磁気信号を印加し且つ近接場光を当てる部分（例えば、図１１ＡのＣ－Ｃ’線で横切られた部分）」では当該軟磁性材料膜の上に貴金属膜を形成して間隙１３Ｇを調整するとよい。この貴金属膜は、ヨーク１４２を成す上部磁極１４２Ｕと下部磁極１４２Ｌとの接合部材として利用してもよい。
　図１１ＡのＣ－Ｃ’線近傍でスライダ４の下面に対向する磁気ディスク（不図示）のトラックに対し、これに記録された情報は読み出し素子１４Ｒで読み出され、これに新しい情報が書き込み素子１４Ｗで書き込まれる。一方、この磁気ディスクの他のトラック（上記トラックに対して磁気ディスクの半径方向に並ぶ）の各々においては、これに記録された情報が読み出し素子１４Ｒで読み出されることはなく、また、これに新しい情報が書き込み素子１４Ｗで書き込まれることもない。即ち、図１１ＡのＣ－Ｃ’線近傍以外の場所では、図１１Ｂの断面図に破線枠（１４Ｒ）で例示されるように、読み出し素子１４Ｒは形成されない。書き込み素子１４Ｗのヨーク１４２も、図１１Ｂの断面図に例示されるように、磁気ディスクに対向するスライダ４の下面（ｘ－ｚ平面）から離され、その２つの磁極１４２Ｕ，１４２Ｌを隔てる間隙も、図１１ＡのＣ－Ｃ’線近傍における上記プローブ間隙１３Ｇより広い。これにより、スライダ４は、磁気ディスクの特定のトラックに対して選択的に磁気信号の授受を行なう。本実施例では更に、ＬＤ素子１００で発振されたレーザ光を図１１ＡのＣ－Ｃ’線近傍に形成された近接場発生素子１３（プローブ間隙１３Ｇ）に選択的に導くことで、磁気ディスクへの情報の記録密度を上げる。このため、本実施例のスライダ４では、磁界発生素子１４等が埋め込まれる誘電体膜（絶縁膜）１２の材料として、通常用いられるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）に代えて、ガラス（ＳｉＯ２他）を用い、また、その内部に屈折率が高い領域１１をプローブ間隙１３Ｇからｙ軸方向（Ｃ－Ｃ’線沿い）に延在させて形成する。即ち、誘電体膜（絶縁膜）１２における高屈折率領域１１を「コア（Ｃｏｒｅ）」とすると、これを囲む屈折率の低い領域は「クラッド（Ｃｌａｄ）」となり、ＬＤ素子１００から出射された光をコア１１に閉じ込める。以降、参照番号１１が付される部材は「コア」、参照番号１２が付される部材は「クラッド」、と夫々記される。先述した光導波路２００は、コア１１とその周囲を囲むクラッド１２とにより構成される。
　コア１１及びクラッド１２のいずれも、基材１０１の主面又はその上に形成された構造物上にガラス微粒子を堆積させ、この堆積層を高温で加熱することにより透明化して形成される。コア１１には、クラッド１２に比べて酸化チタンや、酸化ゲルマニウム等のドーパントが高い濃度で含まれて、その屈折率がクラッド１２よりも高く上げられている。図１１Ａ及び図１１Ｃにおいて、ＬＤ素子１００から出射された光は、スライダ４の上面（ｘ－ｚ平面）からコア１１に入射し、コア１１内をｙ軸方向沿いに伝播して、スライダ４の下面近傍に形成された近接場発生素子１３に到る。近接場発生素子１３に到達した光は、これに設けられたプローブ間隙１３Ｇでプラズモン共鳴を起こし、近接場光に変換されて磁気ディスクの表面（上面）の近傍を局所的に加熱する。
　本実施例によれば、半導体レーザをその活性層を基板側に向けた構造とすることにより、半導体レーザで発生した熱が基板に伝わりやすく、放熱性が良い。また、半導体レーザを直接スライダ上に搭載していないので、スライダに熱が伝わることによる応力の影響などの弊害を抑制することができる。
　以上により、放熱性を確保しつつ、半導体レーザからの光を効率良く光導波路に伝播させることができ、かつスライダの反りを抑えることにより良好な浮上特性を確保することができる熱アシスト磁気記録ヘッドが実現可能となる。
　本発明の第二の実施の形態を、図４を用いて説明する。
　本実施例は、基本的には図１に示す第一の実施例と同様の構造であるが、違いは、第一の光導波路１に設けるミラーの形成方法である。図４に示すように、基板２上に斜面を有し、表面が金属などレーザ光を反射する部材でできた突起５０を形成し、この上に光導波路を形成することでこの突起５０をミラーとする。突起５０の斜面の角度は、光ビームの変換角が６０°～１２０°になるようにすることが望ましく、８５°～９５°の間であるとなおよい。突起５０の形成方法としては、金属で形成してもよいし、あるいは樹脂で形成した後にスパッタやめっきを用いて金属薄膜で覆っても構わない。第一の光導波路１の形成方法も、アンダークラッド／コア／オーバークラッドを逐次積層する方式でも、あるいはコアが形成されたフィルムを貼付する方式でも構わない。基板２上に予めミラーを形成することで、ダイシング等により溝を形成する工程を省くことができる。
　本発明の第三の実施の形態を、図５を用いて説明する。
　本実施例の図１に示す第一の実施例との違いは、基板２が段差構造になっており、段差の下面５１に半導体レーザ１００と第一の光導波路１とが形成され、段差の斜面５２が第一の光導波路１から伝搬した光のミラーの役割を果たしている点である。基板２の段差の形成には、本実施例ではＳｉの異方性エッチングを用いた。基板表面が１００面のＳｉ基板を用い、ＳｉＯ２をエッチングマスクにしてＫＯＨ等でＳｉを異方性エッチングすると、段差の斜面５２の角度は５４．７°となる。これにより、基板表面に対し平行に伝搬するレーザ光の変換角は約７０°となる。もちろんこれでもよいが、本実施例ではさらに望ましい形態にするために、結晶方位を９°シフトさせたＳｉ基板を用いた。これにより異方性エッチングにより形成される斜面５２の角度はおよそ４５°となり、基板表面に対し平行に伝搬するレーザ光の変換角は約９０°となる。基板の部材に関しては、Ｓｉ以外のＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＴｉＣでも構わない。その場合、段差の斜面５２の形成方法は機械加工などにより行う。その際、段差の斜面は光ビームの変換角が６０°～１２０°になるような角度にすることが望ましく、８５°～９５°の間になるようにするとなおよい。
　基板２の、スライダ４との接着面に関しては、基板表面または光導波路のオーバークラッド面いずれでもよいが、図５に示すように、段差を光導波路のコアの近傍だけ設け、コア近傍の横は段差を設けない（エッチング等を行わない）構造とすれば、接着剤１０の厚みを最小限にでき、かつ放熱性は良好にできる。
　第一の光導波路の形成方法など、その他の部分に関しては、実施例１と同様である。
　本発明の第四の実施の形態を、図６を用いて説明する。
　本実施例では、レーザ半導体１００から出射されたレーザ光が第一の光導波路１に入射する部分と、第一の光導波路１から出射されたレーザ光が第二の光導波路３に入射する部分に、屈折率を調整したマッチング樹脂５４を充填した構造となっている。このような構成とすることで、出射ビームのビーム広がり角を抑えることができ、また光導波路の入射部分での光の反射を抑えることができる。マッチング樹脂５４の屈折率は、光導波路のコアのそれに近い材料を用いると反射を最小限に抑えることができ、望ましい。
　本実施例では、マッチング樹脂５４は光結合部分２箇所に設けているが、これはいずれか一方に設ける形態でも構わない。また、本実施例は実施例１の構造を用いているが、実施例２や実施例３の構造も用いても当然構わない。
　本発明の第五の実施の形態を、図７を用いて説明する。
　本実施例では、レーザ半導体１００全体をポッティング樹脂５５で覆っている構造となっている。これにより、数μｍ～数１０μｍオーダの微小な屑が半導体レーザから発生する懸念が払拭され、ハードディスクを動作する際に再生・記録に障害が発生する可能性が低減する。本実施例では、ポッティング樹脂５５には、実施例４にて述べたマッチング樹脂の機能も備えたものを用いているが、実施例４に示すようなマッチング樹脂を形成した後にポッティング樹脂を形成するという形態にしても構わない。また、本実施例は実施例１の構造を用いているが、実施例２や実施例３の構造も用いても当然構わない。
　本発明の第六の実施の形態を、図８を用いて説明する。
　本実施例では、第一の光導波路１の途中に１／２波長板５６を挿入した構造となっている。１／２波長板５６は、第一の光導波路１に溝を掘り、そこに挿入し接着固定することによって固定されている。この１／２波長板の存在により、半導体レーザ１００から出射した光の偏光方向を回転させることができる。例えば、半導体レーザ１００からの光の偏光方向が基板２の表面に対して平行である場合、１／２波長板５６の基板２の表面に対する偏角を４５°とすることで、光の偏光方向を基板２の表面に対して垂直方向に変換することができる。このような措置を施すことにより、どのような偏光方向の光源を用いても近接場プローブに対して最適な偏光方向に光を照射することができ、高性能な熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することができる。なお、１／２波長板の固定方法は、上記以外の方法でも構わない。また、その設置位置も第一の光導波路の光の入射端部、あるいは出射端部にあっても構わない。また、１／２波長板以外の光学機能素子であっても構わない。さらに、本実施例は実施例１の構造を用いているが、実施例２や実施例３の構造も用いても当然構わない。
　本発明の第七の実施の形態を、図９を用いて説明する。
　図９は、ヘッド２００を機械的に駆動するサスペンション２０に基板２を接着固定したヘッドジンバルアセンブリ（Ｈｅａｄ　Ｇｉｍｂａｌ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）の模式図である。磁気ディスク３１は回転時には図のＺ方向に移動する。スライダー４は磁気ディスク３１の移動により生じた気流をその浮上面に受けることで浮上力を得て、また、サスペンション２０はスライダ４から応力を受けてたわむことで、ヘッド２００と磁気ディスク３１との距離を所定の範囲に保つ。
　ヘッド２００とサスペンション２０の間には、ジンバルバネ（Ｇｉｍｂａｌ　Ｓｐｒｉｎｇ，板バネの一種）３３が設けられており、ヘッド２００とジンバルバネ３３とは接着剤１２により接着されている。本固定に用いた接着剤１２は、主に放熱を考慮すれば良く、熱伝導率の高い接着剤を用いるのが良い。また、接着剤１２は、基板２のスライダ４と光導波路１を搭載した位置に対応する反対側の面に設けられており、基板２の半導体レーザ４を搭載した位置は自由端になっている。従って、半導体レーザ１００の熱が伝わって基板２が熱膨張しても、サスペンション２０とヘッド２００との相対位置に影響を与えないようになっている。
　サスペンション２０とジンバルバネ３３の間には、ディンプル２１が設けられている。ディンプル２１の位置は、スライダ４の中心付近に配置するのが望ましい。熱アシスト磁気記録ヘッドの場合、磁界発生素子２２と半導体レーザ素子１００の駆動電力の供給は、サスペンション２０に設けられたリードライン（図示せず）を通して行われる。そのため、サスペンション２０と基板２、基板２とスライダ４をはんだ等を用いて電気的に接続する必要がある。その際、はんだ接続には、はんだボール２３を電極部に供給した後に、レーザを照射し接続を行う方法を用いた。接続方法に関しては、はんだ以外の、例えばＡｕのボールを用いて超音波接合により行っても構わない。また、本実施例は実施例１の構造を用いているが、実施例２～６のいずれかを用いても当然構わない。
　本発明の第八の実施の形態を、図１０を用いて説明する。
　図１０は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッド２００を搭載したハードディスクドライブ装置３００の構造を示した模式図である。ハードディスクドライブ装置３００の筐体３２の中に、記録媒体である磁気ディスク３１が配置され、スピンドルモータ２４で磁気ディスク３１は高速回転する。サスペンション２０には、熱アシスト磁気記録ヘッド２００が搭載され、もう一方向は、アーム２５に接続されている。熱アシスト磁気記録ヘッドとしては、実施例１～６のいずれも用いることができ、ヘッドジンバルアセンブリとしては実施例７記載のものが用いることができる。アーム２５はボイスコイルモータ２６で駆動し、回転するディスク３１の記録する位置へヘッド２００を移動させる。記録データの書き込み及び読み込み情報を処理する信号処理用ＬＳＩ３０も筐体３２内に配置されている。
　磁気ディスク３１へ書き込みを行う場合には、ボイスコイルモータ２６によりヘッド２００を書き込みを行う位置に移動させる。そして、半導体レーザ１００が発したレーザが光導波路１、１５を伝わって、スライダの近接場発生素子１３に達し、近接場発生素子１３は、近接場光を発して磁気ディスク３１の表面を局所的に加熱する。加熱されて保磁力が弱くなった場所へ磁極により磁気を印加することで、熱アシストを用いない場合に比べて弱い磁力で記録を行う。
　上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
　本発明の実施例により、放熱性と浮上特性を確保した上で、半導体レーザをヘッド近傍に配置でき、高い光結合効率で光を伝搬させることができる。その結果、コンパクトな構成で、高密度・高速対応を可能とする熱アシスト磁気記録ヘッドが実現可能となる。
　１　第一の光導波路
　２　基板
　３　第二の光導波路
　４　スライダ
　５　半導体レーザの電極
　６　基板２の電極
　７　はんだ
　８　ミラー
　１０、１１、１２　接着剤
　１５　コア
　１６　クラッド
　２０　サスペンション
　２１　ディンプル
　２２　近接場発生素子
　２３　はんだボール
　２４　スピンドルモータ
　２５　アーム
　２６　ボイスコイルモータ
　３０　信号処理用ＬＳＩ
　３１　磁気ディスク
　３２　筐体５０　突起
　５１　段差下面
　５２　段差の斜面
　５３　段差上面
　５４　マッチング樹脂
　５５　ポッティング樹脂
　５６　１／２波長板（光学機能素子）
　１００　半導体レーザ
　１０１　半導体レーザの活性層
　２００　熱アシスト磁気ヘッド
　３００　ハードディスクドライブ装置

Claims (15)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に設けられ、レーザ光を発生させる半導体レーザ素子と、
    　前記レーザ光を受けて近接場光を発する近接場発生素子、記録を行う磁気ヘッド及び浮上面を有するスライダとを備えた熱アシスト磁気ヘッドにおいて、
    　前記レーザ光を出射したレーザ光が伝播する第一の光導波路が前記基板上に設けられ、　前記スライダは、前記第一の光導波路上に設けられるとともに、その端面に第一の光導波路を伝播した前記レーザ光を当該スライダの厚さ方向に伝搬させて前記近接場発生素子に導く第二の光導波路を有することを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  2. 　請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    　前記基板または前記第一の光導波路に、前記第一の光導波路を伝搬したレーザ光の伝搬方向を変換するミラーが備わることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  3. 　請求項２に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    　前記ミラーの、レーザ光の伝搬方向変換角度が６０°から１２０°の間のいずれかであることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    　前記第二の光導波路の浮上面端部及びその近くの部分に近接場発生素子が配置されていることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  5. 　請求項１において、
    　前記半導体レーザ光は、前記スライダに対して、前記第二の光導波路を設けた端面とは反対側に位置していることを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド。
  6. 　請求項２において、
    　前記第一の光導波路を形成する部材に溝を形成するまたは前記部材をカットすることにより、前記ミラーを形成したことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  7. 　請求項６において、
    　前記第一の光導波路にフィルムを貼ることにより前記ミラーを形成したことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  8. 　請求項２において、
    　前記基板は凸部を有しており、
    　前記凸部上に前記第一の光導波路を形成することにより前記ミラーを形成したことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  9. 　請求項１～８のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    　前記半導体レーザ素子のｐ電極及びｎ電極の両方が活性層側の面に設けられていることを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  10. 　請求項１～９のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    　該第一の光導波路の端部、途中、ミラー部のいずれかに、光学機能素子を配置したことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  11. 　請求項１～１０のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    　前記基板と前記スライダとの間の少なくとも一部に放熱材もしくは熱伝導率の高い接着剤を充填したことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  12. 　請求項１～１１のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    　第一の光導波路と第二の光導波路との間に、屈折率が１より大きい樹脂を充填したことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  13. 　請求項１～１２のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
    　該半導体レーザの少なくとも一部もしくは全面を樹脂で覆ったことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
  14. 　請求項１～１３のいずれかに記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、
    　サスペンションとを備え、
    　前記熱アシスト磁気ヘッドは、前記サスペンションに、前記基板の前記スライダ側で前記サスペンションに取り付けられていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
  15. 　筐体と、
    　磁気ディスクと、
    　前記磁気ディスクを回転させるモータと、
    　前記磁気ディスクに記録を行う請求項１４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を移動させるアームとを備えた磁気ディスク装置。
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