專利名稱：帶有分層的寫線圈的磁盤驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁盤驅(qū)動器存貯裝置。具體地說，本發(fā)明涉及用于這種磁盤驅(qū)動器存貯裝置的讀/寫頭。
背景技術(shù)：
當磁盤驅(qū)動器啟動之后，它會變熱而溫度升高。具體地說，磁盤驅(qū)動器中使用的頭部會有較大的溫度上升。這些頭部包括置于滑動件基底上的磁轉(zhuǎn)換器。磁轉(zhuǎn)換器帶有會在頭部內(nèi)發(fā)熱的讀/寫電流。由于與磁轉(zhuǎn)換器中驅(qū)散的熱量相比頭部的表面積小，因此，頭部內(nèi)的溫度上升會較大。
在一些新穎的、高性能的磁盤驅(qū)動器中，磁盤有較大的面密度、轉(zhuǎn)動速度和矯頑磁性。對于較大的面密度，諸如記錄尖端的寬度和間隙之類的磁轉(zhuǎn)換器的尺寸相應地被做得較小。對于較大的面密度和轉(zhuǎn)動速度，磁轉(zhuǎn)換器的工作頻率增加。寫線圈中的電感和電容需要變小，從而可以較高的頻率工作并提供較快的瞬時特性。寫線圈可通過寫內(nèi)芯結(jié)構(gòu)中的一個“窗口”，而該窗口被做得較小以減小寫線圈中的電感。對于較小的窗口，在寫線圈中，特別是在通過寫內(nèi)芯結(jié)構(gòu)的較窄的“窗口”的寫線圈處，會有較大的功率損耗。
新穎的高面密度磁盤的較大的矯頑磁性和較小的寫尖端寬度相結(jié)合會增加寫線圈中的磁通勢或安培匝數(shù)的需要，并進一步增加寫線圈中的功率損耗。
在寫線圈中的功率損耗增加的同時，磁轉(zhuǎn)換器的尺寸被按比例地減小，從而導致較高的磁轉(zhuǎn)換器溫度以及可靠性的問題。
磁盤驅(qū)動器需要能用于高性能磁盤的磁轉(zhuǎn)換器，同時減小與較高的功率損耗相關(guān)的可靠性的問題并降低磁轉(zhuǎn)換器中的較高的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種磁盤驅(qū)動器，該磁盤驅(qū)動器包括一磁盤和一訪問磁盤的讀/寫頭。該頭包括一個導熱的基底和由熱連接基度的的共享極片、一中心內(nèi)芯、一寫極片和一寫間隙包圍的寫線圈窗口。一個與共享極片相鄰的底線圈具有多個圈，這些圈具有通過窗口的底部較窄區(qū)域。一個與寫極片相鄰的頂部線圈具有多個圈，這些圈具有通過窗口的頂部較窄區(qū)域。與底部圈相比，頂部圈數(shù)量較少且較平坦。
閱讀下列詳細描述并對照相關(guān)附圖，將能顯而易見作為本發(fā)明特點的這些和各種其他的特征和優(yōu)點。


圖1示出了一種磁盤驅(qū)動器存貯裝置。
圖2示出了磁盤驅(qū)動器的讀/寫頭中一底部螺旋寫線圈以及與底部螺旋寫線圈相關(guān)的熱流的截面圖。
圖3示出了磁盤驅(qū)動器的讀/定頭中的頂部螺旋寫線圈以及與頂部螺旋寫線圈相關(guān)的熱流的截面圖。
圖4示出了磁盤驅(qū)動器的讀/寫頭的頂部和底部螺旋寫線圈的傾斜截面圖。
圖5示出了讀/寫頭中的頂部和底部螺旋寫線圈的斜視圖。
具體實施例方式
在以下說明的實施例中，磁盤驅(qū)動器頭部中的一個寫線圈形成為多層的螺旋寫線圈。一底部螺旋寫線圈或第一層與一共享的極片相鄰，并且在其通過寫線圈窗口中的一窗口處變窄。一頂部螺旋寫線圈或第二層與一寫極片相鄰，并且也在其通過窗口處變窄。與底部寫線圈中的諸匝圈相比，頂部螺旋寫線圈的匝數(shù)較少且較平。這種頂部層變平的多層的結(jié)構(gòu)可改善從頂部寫線圈的傳熱，減少寫線圈窗口中的局部溫度，并且提高的可靠性以及磁盤驅(qū)動頭的環(huán)境溫度范圍。
磁轉(zhuǎn)換器的寫線圈窗口中的局部工作溫度可能是極高的，而寫線圈溫度可能達到熱激活電遷移的極限。當超過這種電遷移的極限時，會發(fā)生通過圍繞寫線圈的絕緣材料的短路。
由于局部熱力引起的應力和記錄器極材料中固有的磁致伸縮的結(jié)合效應，轉(zhuǎn)換器中的較高的工作溫度還會在記錄器極中引起不適于有效磁通量傳送的區(qū)域狀態(tài)。在記錄器工作中以及工作之后，這些區(qū)域狀態(tài)會迅速改變。在寫操作終止和讀操作的無誤差開始之間會產(chǎn)生一個延長的“建立”期。
記錄器內(nèi)局部應力的這種改變會影響極尖材料的膨脹，從而在頭部和磁盤上的媒質(zhì)之間的有效間隔中引起振動。由于較高的面密度，間隔中的這些振動會導致錯誤或頭部碰撞。
當記錄器以高性能的磁盤驅(qū)動器中存在的較高頻率運行時，記錄器會由于線圈中的焦耳熱量以及內(nèi)芯中的渦流損耗而發(fā)熱。由于熱致動的遷移，線圈會在施加的電流脈沖的作用下被擊穿。線圈之間的絕緣體會被擊穿，從而引起線圈與線圈之間短路。記錄器線圈/絕緣體/軛架區(qū)域會膨脹，并且產(chǎn)生干擾和無效的通量遷移區(qū)域狀態(tài)，甚至需要驅(qū)動更大電流來進行記錄器以轉(zhuǎn)換媒質(zhì)。
記錄器軛架中的變化可以改變有效的極尖后退(PTR)，在寫循環(huán)的過程中顯著改變頭部-媒質(zhì)間隔(HMS)。如果讀取器和記錄器之間的共享極由于操作而發(fā)熱，那么，通過防護物降低轉(zhuǎn)換器的讀取器部分的溫度的效率會降低。這種共享極的高溫會限制可施加到讀取器的最大的電流密度，并會對磁穩(wěn)定層的穩(wěn)定性造成危害。
以本發(fā)明，高性磁盤驅(qū)動器的頭部中存在的大量的熱問題可大大減少。
圖1中示出了磁盤驅(qū)動器存貯裝置100的一實施例。磁盤驅(qū)動器100包括一具有存貯表面106的磁盤組126，其中的存貯表面106通常為采用微型結(jié)構(gòu)構(gòu)造技術(shù)沉積的磁性材料層。磁盤組126包括一堆多磁盤，而讀/寫頭組件112包括一頭部110，該頭部帶有用于各個堆疊的磁盤表面的讀/寫轉(zhuǎn)能器。頭部110通常是采用微結(jié)構(gòu)構(gòu)造技術(shù)形成的。磁盤組126通常如箭頭107所示旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動，從而使讀/寫頭組件112訪問用于磁盤組126上的存貯表面106上的數(shù)據(jù)的不同的轉(zhuǎn)動位置。
讀/寫頭組件112可被致動而如箭頭122所示相對于磁盤組126徑向移動，從而訪問用于磁盤組126的存貯表面106上的數(shù)據(jù)的不同的徑向位置。通常，讀/寫頭組件112的致動是由音圈電動機118實現(xiàn)的。音圈電動機118包括一個可在軸120上樞軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子116和一個致動讀/寫頭組件112的臂114。磁盤驅(qū)動器100包括電子線路130，該電子線路130用于控制磁盤驅(qū)動器100的操作以及將數(shù)據(jù)輸入的輸出磁盤驅(qū)動器。
讀/寫頭110的內(nèi)部設(shè)置包括多層螺旋線圈，以下，將結(jié)合圖2-5示出的一個實例進行更詳細地解釋。
圖2-4示出了一薄膜讀/寫頭140的后緣的三個視圖。圖2-4中的每個視圖均是沿著兩個平面截取或剖視的，從而暴露出讀/寫頭140的各種特征。圖2-4中的各個示圖具有一個沿XZ平面的前剖視表面142，XZ平面與基本沿XY平面的一個空氣支承表面144垂直。前剖視表面142大致通過磁性讀/寫轉(zhuǎn)換器146的中心。圖2具有一個沿ZY平面的側(cè)剖視表面150，其中暴露出了一部分底線圈152。圖3具有一個沿ZY平面的剖視表面154，其中暴露出了一部分頂線圈156。圖4具有一個沿ZY平面的一個側(cè)剖視表面158，其中暴露出了一部分寫極片160。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可理解的是，圖2-4不是按比例畫出的，具體地說，為了清晰起見，耐高溫材料162的X方向中的厚度是被夸大的。
參照圖2-4，讀/寫頭140包括基底164，該基底164是由導熱材料制成的。基底164可用作一個磁轉(zhuǎn)換器146中產(chǎn)生的熱量的散熱件?；?64最好由導電的陶瓷材料形成，如氧化鋁(Al2O3)和碳化鈦(TiC)的混合物，有時被稱作“AlTiC”。
耐高溫材料162以多層形式置于在基底164上，而磁轉(zhuǎn)換器146的其他組件層有選擇地置于在耐高溫材料上。耐高溫材料162是一種在較高的工作溫度下穩(wěn)定、具有低損耗的絕緣特性和良好的導熱特性的材料。耐高溫材料162通常包括氧化鋁、氮化硅或金剛石狀碳的薄膜沉積物。
磁轉(zhuǎn)換器146包括一個設(shè)置在讀取極168和一個共享極170之間的磁致電阻讀取傳感器166。磁致電阻讀取傳感器166、讀取極168和共享極170是熱敏部分，它們的工作會受到磁轉(zhuǎn)換器146的連接部分中產(chǎn)生的熱量的負面影響。
一個寫線圈窗口172(圖4中示出了絕大部分)由熱連接到基底的共享極片170、一中心內(nèi)芯174、記錄極片160和一寫間隙176包圍。在一較佳實施例中，寫間隙176包括一個填充間隙的非磁性的金屬層178。非磁性的金屬層178將熱量從寫極片160傳向共享極片170。
底部線圈152與共享極片170相鄰，并且它具有多圈底部匝圈，這些匝圈具有通過窗口172的底部較窄區(qū)域180。頂部線圈156與寫極片160相鄰，并且具有頂部的多個匝圈，這些匝圈具有通過窗口172的頂部的較窄區(qū)域182。與底部的多個匝圈相比152，頂部多個匝圈156數(shù)量較少且較為平坦。頂部的多個匝圈156具有與頂部較窄區(qū)域相對的頂部較寬區(qū)域184。與底部線圈152相比，頂部線圈156具有較大的寬度和截面積。線圈152、156保持靠近記錄器內(nèi)芯174，以增加通過記錄器內(nèi)芯174的頭部傳導。
共享極170沿著中心內(nèi)芯174和頂部較寬區(qū)域184之間的線186被截斷?？扇〉氖牵蚕順O170稍稍延伸超過將記錄器極160連接到共享極170的區(qū)域174。這種截斷可使線圈的高能量密度區(qū)域冷卻，還限制從線圈的背部(比窗口172中的區(qū)域更寬的那部分)到記錄器的共享極170的電容影響。
如箭頭188所示(圖3)，在頂部較窄區(qū)域182中產(chǎn)生的一部分熱量可通過頂部較寬區(qū)域184傳到基底164中。底部線圈152和頂部線圈156被嵌在電絕緣但導熱的耐高溫材料162中。耐高溫材料162最好由諸如氧化鋁、氮化硅或金剛石狀碳之類的材料構(gòu)成。
寫線圈窗172中的頂部較窄區(qū)域182包括一個與中心內(nèi)芯174相鄰的內(nèi)匝圈190，其截面相比寫線圈窗口中較窄頂部區(qū)域的外匝圈192的截面要小。如箭頭196所示，內(nèi)匝圈190中產(chǎn)生的一部分熱量通過中心內(nèi)芯174傳導到基底164。
讀/寫轉(zhuǎn)換器146還包括諸如通道200之類的若干通道，以使磁致電阻166和寫線圈(即底部線圈152和頂部線圈156)連接到外部電接頭上(未圖示)。底部線圈152和頂部線圈156最好通過通道電氣地串連起來，這樣在底部線圈152和頂部線圈156中可流動相同的寫電流。
圖5示出了圖2-4中示出的讀/寫頭140中的頂部和底部螺旋寫線圈的斜視圖。圖5不是通過讀/寫轉(zhuǎn)換器146的中心剖視的，該圖更好地示出了底部線圈152和頂部線圈156的螺旋結(jié)構(gòu)。
線圈中(底部線圈層的內(nèi)匝圈)電流密度最大的點位于軛架174附近，其目的在于，使這些電流密度最大的區(qū)域產(chǎn)生的能量熱散發(fā)到共享極中，并改善電流密度和記錄器設(shè)計的可靠性。
記錄器內(nèi)芯結(jié)構(gòu)中的磁性材料的體積的減小可以減少記錄器動態(tài)響應中的延遲。此外，經(jīng)受來自記錄器線圈的強高頻場的磁性材料的量的減少趨向于使由記錄器內(nèi)芯結(jié)構(gòu)中的渦流損耗產(chǎn)生的焦耳發(fā)熱效應不再成為一個嚴重的問題。
總之，磁盤驅(qū)動器(100)包括一個磁盤(126)以及一個可訪問磁盤(126)的讀/寫頭(100、140)。讀/寫頭(100，140)包括一個由導熱材料構(gòu)成的基底(164)。讀/寫頭(100、140)包括寫線圈窗口(172)，該寫線圈窗口(172)由一個熱連接到基底(164)上的共享極片(170)、一個中心內(nèi)芯(174)、一個寫極片(160)和一個寫間隙(176)包圍。讀/寫頭(100、140)包括一個與共享極片(170)相鄰的底部線圈(152)，該底部線圈具有底部的多個匝圈，這些匝圈具有穿過窗口(172)的底部較窄區(qū)域(180)。讀/寫頭(100、140)還包括一個與寫極片(160)相鄰的頂部線圈(156)，該底部線圈具有頂部的多個匝圈，這些匝圈具有穿過窗口(172)的頂部較窄區(qū)域(182)。與底部多個匝圈(152)相比，頂部的多個匝圈(156)的數(shù)量較少且較平。
需理解的是，在上述描述中已列出了本發(fā)明的各種實施例的許多特點和優(yōu)點以及本發(fā)明的各實施例的結(jié)構(gòu)和功能的細節(jié)，但這些揭示的內(nèi)容僅是示意性的，在本發(fā)明的原理范圍之內(nèi)，可以做出各變化，特別是對另件的結(jié)構(gòu)和設(shè)置的變化，這種修改可以達到由所附權(quán)利要求書表述的各條款的寬泛的一般意義所指出的完整的范圍。例如，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以根據(jù)讀/寫頭的特定的應用來改變特定的元件，同時保持基本相同的功能。在另一種實例中，本發(fā)明可以應用于諸如變壓器和感應器之類的一般磁性內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，特別當這些磁性內(nèi)芯結(jié)構(gòu)是使用薄膜或其它微結(jié)構(gòu)制造技術(shù)構(gòu)造而成的時候。另外，盡管文中描述的較佳實施例是針對用于薄膜頭的讀/寫頭的，但本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神情況下，本發(fā)明所揭示的內(nèi)容也可用于諸如毫微結(jié)構(gòu)(nanostructure)的制造過程之類的其他的制造過程。
權(quán)利要求
1.一種磁盤驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括一磁盤；以及一訪問磁盤的讀/寫頭，該讀/寫頭包括一基底，該基底由導熱材料形成；一寫線圈窗口，該寫線圈窗口由一熱連接到基底上的共享極片、一中心內(nèi)芯、一寫極片和一寫間隙圍繞；一底部線圈，該底部線圈與共享極片相鄰，它具有底部的多個匝圈，這些匝圈具有通過窗口的底部較窄區(qū)域；以及一頂部線圈，該頂部線圈與寫極片相鄰，它具有頂部的多個匝圈，這些匝圈具有通過窗口的頂部較窄區(qū)域；與底部多個匝圈相比，頂部的多個匝圈數(shù)量少且較為平坦。
2.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，頂部的多個匝圈具有與頂部較窄區(qū)域相對的頂部較寬區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，共享極沿著中心內(nèi)芯和頂部較寬區(qū)域之間的一條線被截斷。
4.如權(quán)利要求2所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，在頂部較窄區(qū)域產(chǎn)生的一部分熱量通過頂部較寬區(qū)域傳到基底。
5.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，底部線圈和頂部線圈被嵌入一耐高溫材料中，該耐高溫材料是電絕緣和導熱的。
6.如權(quán)利要求5所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，耐高溫材料是從下列組中選出的，該組包括氧化鋁、氮化硅和金剛石狀碳。
7.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，寫線圈窗口中的頂部較窄區(qū)域包括一個與中心內(nèi)芯相鄰的內(nèi)匝圈，該內(nèi)匝圈的截面積小于寫線圈窗口中的頂部較窄區(qū)域的外匝圈的截面積。
8.如權(quán)利要求7所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，內(nèi)匝圈中產(chǎn)生的一部分熱量通過中心內(nèi)芯傳導到基底。
9.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，寫間隙包括一個非磁性的金屬層。
10.如權(quán)利要求9所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，非磁性的金屬層使熱量從寫極片傳到共享極片。
11.一種磁盤驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括一讀/寫頭，該讀/寫頭帶有形成在一基底上的該頭部的一記錄部分中的一頂部線圈和一底部線圈，讀/寫頭訪問磁盤；以及用于將熱量從讀/寫頭中的頂部線圈傳導到讀/寫頭中的基底的裝置。
12.一種制造磁盤驅(qū)動器的方法，該方法包括提供一磁盤；形成一導熱材料的讀/寫基底；用熱連接到基底的一共享極片、一中心內(nèi)芯、一寫極片和一寫間隙圍繞讀/寫頭中的寫線圈窗口；相鄰共享極片設(shè)置一底部線圈，該底部線圈具有多個底部匝圈，這些匝圈具有通過窗口的底部較窄區(qū)域；以及相鄰寫極片設(shè)置一頂部線圈，該頂部線圈具有多個頂部匝圈，這些匝圈具有通過窗口的頂部較窄區(qū)域；與底部的多個匝圈相比，頂部的多個匝圈的數(shù)量較少且較平坦。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該方法還包括提供頂部的多個匝圈，這些匝圈帶有與頂部較窄區(qū)域相對的頂部較寬區(qū)域。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該方法還包括沿著中心內(nèi)芯和頂部較寬區(qū)域之間的一條線截斷共享極。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該方法還包括將頂部較窄區(qū)域中產(chǎn)生的一部分熱量通過頂部較寬區(qū)域傳導到基底。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該方法還包括將底部線圈和頂部線圈嵌入耐高溫材料中，這些耐高溫材料是電絕緣和導熱的。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該方法還包括從下列組中選出耐高溫材料，該組包括氧化鋁、氮化硅和金剛石狀碳。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括在寫線圈窗口中的頂部較窄區(qū)域中包括一個內(nèi)匝圈，該內(nèi)匝圈與中心內(nèi)芯相鄰，其截面積比寫線圈窗口中的頂部較窄區(qū)域的外匝圈的截面積小。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，該方法還包括將內(nèi)匝圈中產(chǎn)生的一部分熱量通過中心內(nèi)芯傳導到基底。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該方法還包括在寫間隙中包括一非磁性金屬層。
21.一種磁性線圈組件，該組件包括一基底，該基底由導熱材料形成；一圍繞寫線圈窗口的磁性內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，該磁性內(nèi)芯結(jié)構(gòu)包括一個熱連接到基底上的內(nèi)芯部分；一底部線圈，該底部線圈與內(nèi)芯部分相鄰，底部線圈具有底部的多個匝圈，這些匝圈具有通過窗口的底部較窄區(qū)域；以及一頂部線圈，該頂部線圈位于底部線圈之上，頂部線圈具有頂部的多個匝圈，這些匝圈具有通過窗口的頂部較窄區(qū)域；與底部多個匝圈相比，頂部的多個匝圈數(shù)量少且較為平坦。
22.如權(quán)利要求21所述的磁性線圈組件，其特征在于，頂部較窄區(qū)域中產(chǎn)生的一部分熱量通過頂部較寬區(qū)域傳導到基底上。
23.如權(quán)利要求21所述的磁性線圈組件，其特征在于，底部線圈和頂部線圈被嵌在一耐高溫材料中，該耐高溫材料是電絕緣和導熱的。
24.如權(quán)利要求21所述的磁性線圈組件，其特征在于，耐高溫材料是從下列組中選出的材料，該組包括氧化鋁、氮化硅和金剛石狀碳。
25.如權(quán)利要求21所述的磁性線圈組件，其特征在于，該組件還包括一中心內(nèi)芯，其中，寫線圈窗口中的頂部較窄區(qū)域包括一與中心內(nèi)芯相鄰的內(nèi)匝圈，內(nèi)匝圈的截面積比寫線圈窗口中的頂部較窄區(qū)域的外匝圈的截面積小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁盤驅(qū)動器(100)，該磁盤驅(qū)動器包括一磁盤(126)和一訪問磁盤的讀/寫頭(140)。該頭包括一個導熱的基底(164)和由熱連接到基底的共享極片(170)、一中心內(nèi)芯(174)、一寫極片(160)和一寫間隙(176)包圍的一寫線圈窗口(172)。一個與共享極片相鄰的底線圈(152)具有多個匝圈，這些匝圈具有通過窗口的底部較窄區(qū)域(180)。一個與寫極片相鄰的頂部線圈(156)具有多個匝圈，這些匝圈具有通過窗口的頂部較窄區(qū)域(182)。與底部匝圈相比，頂部匝圈數(shù)量較少且較平坦。
文檔編號G11B5/31GK1444761SQ01811389
公開日2003年9月24日 申請日期2001年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月20日
發(fā)明者C·J·雷亞, L·普斯特, A·M·麥克 申請人:西加特技術(shù)有限責任公司