專利名稱：垂直磁記錄寫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及垂直磁記錄系統(tǒng)，更具體而言，涉及垂直寫頭的磁化方向快速變 換的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器中，記錄位以垂直或離面取向存儲(chǔ)在記錄層中的垂直磁記錄 允許超高記錄密度。寫頭必須能夠不僅以高位密度而且以高數(shù)據(jù)速率寫數(shù)據(jù)。寫速率在企 業(yè)級(jí)磁盤驅(qū)動(dòng)器中尤其重要。然而，隨著數(shù)據(jù)速率提高，寫頭的主極從一個(gè)磁化方向變換到 另一磁化方向的變換時(shí)間是一個(gè)限制因素。在高數(shù)據(jù)速率下，從盤上的記錄層來看，來自寫 頭的可用磁通由寫頭的低頻磁通輸出主導(dǎo)。寫磁通損失的原因包括寫頭的主極中磁化反轉(zhuǎn) 的慢的固有時(shí)間常數(shù)。另外，低數(shù)據(jù)速率系統(tǒng)仍然需要來自盤驅(qū)動(dòng)器的寫驅(qū)動(dòng)器電路的寫 電流的額外過沖來輔助磁化反轉(zhuǎn)。該額外過沖要求來自寫驅(qū)動(dòng)器電路的額外功率。已經(jīng)提出了具有高頻輔助寫入的垂直磁記錄系統(tǒng)，如US6816339B1和 US7256955B2中所述。在這些所建議的系統(tǒng)中，寫線圈產(chǎn)生主垂直寫場(chǎng)和高頻輔助場(chǎng)。 輔助場(chǎng)具有接近記錄層中的磁晶粒的共振頻率的頻率，從而促進(jìn)晶粒的磁化的翻轉(zhuǎn)。 US2007/0253106A1描述一種高頻輔助寫系統(tǒng)，其中輔助線圈用于向記錄層的磁晶粒施加高 頻輔助場(chǎng)。因此，對(duì)于高數(shù)據(jù)速率和低數(shù)據(jù)速率的垂直磁記錄，所需的是減少主極的磁化反 轉(zhuǎn)時(shí)間和主極的過沖而不向記錄層施加高頻輔助場(chǎng)的寫頭和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及具有寫頭的垂直磁記錄系統(tǒng)，所述寫頭具有主線圈(寫線圈)和主 極(寫極)、以及輔助線圈和輔助極，主極沿垂直于磁記錄介質(zhì)中的記錄層的方向引導(dǎo)寫磁 通，輔助極以相對(duì)于寫極的主軸或垂直軸的一角度注入磁通到寫極中。非平行地注入到主 極的主磁化的來自輔助極的附加磁通向主極的磁化施加一個(gè)較大的轉(zhuǎn)矩(torque)，由此促 進(jìn)主極的磁化反轉(zhuǎn)。輔助極使其縱軸相對(duì)于主極的主軸或垂直軸以一角度(大于15度) 且優(yōu)選基本垂直(70至90度)地取向。電路連接到主線圈和輔助線圈從而產(chǎn)生與主極的磁化的變換同步的輔助磁通。在 一實(shí)施例中，所述電路包括產(chǎn)生供給寫線圈的寫信號(hào)的寫驅(qū)動(dòng)器電路、以及連接到寫驅(qū)動(dòng) 器電路并耦合到輔助線圈的振蕩器。振蕩器提供高頻信號(hào)給輔助線圈，優(yōu)選地高于來自寫 驅(qū)動(dòng)器的寫信號(hào)的頻率。相對(duì)于寫信號(hào)的相位控制振蕩器的相位，使得輔助線圈產(chǎn)生與來 自寫線圈的寫電流的變換同相的輔助磁通。在另一實(shí)施例中，所述電路包括耦合到所述寫 驅(qū)動(dòng)器電路和寫線圈之間的連接的高通濾波器。寫信號(hào)的高通濾波信號(hào)用于激勵(lì)輔助線圈 并產(chǎn)生輔助磁通。當(dāng)寫信號(hào)變換寫電流的方向時(shí)，高通濾波器通過送往輔助線圈的高頻分 量從而產(chǎn)生輔助磁通。高頻分量通過寫電流的高通轉(zhuǎn)變(high-pass transition)產(chǎn)生。送往輔助線圈的電流優(yōu)選地具有寫電流的幅度的至少約20%的幅度。送往輔助線圈的信號(hào)的頻率優(yōu)選地大于最大寫頻率，且優(yōu)選地接近寫極的磁材料的鐵磁共振頻率。 鐵磁共振源于在存在來自輔助線圈的輔助磁場(chǎng)時(shí)寫極的磁材料的旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)(precessional motion) 0輔助磁場(chǎng)對(duì)寫極的磁材料的磁化施加轉(zhuǎn)矩，這引起磁矩旋進(jìn)。然而，當(dāng)相對(duì)于寫 極的磁各向異性的主方向以顯著的角度施加時(shí)，頻率低于鐵磁共振頻率的輔助場(chǎng)也將有助 于寫極的磁化的變換。如果輔助磁場(chǎng)處于比鐵磁共振頻率低的頻率，則輔助磁場(chǎng)對(duì)寫極的 磁化變換的有益效果將由與sin( θ )成比例的磁反轉(zhuǎn)矩的增加主導(dǎo)，其中θ是來自主線圈 和輔助線圈的總場(chǎng)的局部方向(local direction)與寫極的磁化的局部方向之間的角度。為了對(duì)本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更全面的理解，應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖參照下面的詳細(xì)說 明。


圖1是硬盤驅(qū)動(dòng)器的頭/盤組件的俯視圖；圖2是沿圖1的方向2-2取得的滑塊的放大端視圖和盤的剖視圖；圖3是沿圖2的方向3-3的視圖并示出了從盤觀察的讀/寫頭的末端；圖4A是部分滑塊的剖視圖，示出了具有扁平線圈的現(xiàn)有技術(shù)垂直寫頭和部分垂
直磁記錄盤；圖4B沿圖4A的方向4B-4B的視圖并示出了用于垂直寫頭的展開的寫極的展開區(qū) 域；圖5是部分滑塊的側(cè)剖視圖，示出了讀頭、具有螺旋線圈的現(xiàn)有技術(shù)垂直寫頭和
垂直磁記錄盤；圖6A是通過平行于數(shù)據(jù)道的平面取得的部分滑塊的側(cè)剖視圖，平面垂直寫頭具 有螺旋線圈；圖6B是沿圖6A方向6B-6B的視圖并示出了圖6A的垂直寫頭的共平面的主極和 返回極；圖7A示意性說明本發(fā)明的基本構(gòu)思，示出了主極的主線圈(MC)和輔助極的輔助 線圈(AC)，輔助極基本垂直于主極取向；圖7B是代表寫極的柱形磁納米結(jié)構(gòu)在具有(曲線B)和沒有(曲線A)輔助垂直 磁場(chǎng)時(shí)的磁化反轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的微磁模擬圖；圖8A示出了連接到主線圈(MC)和輔助線圈(AC)的具有單獨(dú)的振蕩器信號(hào)源和 單獨(dú)的互連線的電路的實(shí)施例；圖8B是用于圖8A的電路實(shí)施例的作為時(shí)間的函數(shù)的給MC的寫電流(Iw)和給AC 的輔助電流的曲線圖；圖9A示出了連接到主線圈(MC)和輔助線圈(AC)的不需要振蕩器作為單獨(dú)的信 號(hào)源和單獨(dú)的互連線的電路的實(shí)施例；圖9B是用于圖9A的電路實(shí)施例的作為時(shí)間的函數(shù)的給MC的寫電流(Iw)和給AC 的輔助電流的曲線圖；圖10A-10B示出了根據(jù)本發(fā)明的寫頭的實(shí)施例，作為相應(yīng)的圖6A-6B所示的具有 螺旋線圈的平面寫頭的變型。
具體實(shí)施例方式圖1是去除了蓋的硬盤驅(qū)動(dòng)器10的頭/盤組件的頂平面圖。盤驅(qū)動(dòng)器10包括支 承主軸14的剛性基座12，主軸14支承包括頂部盤16的盤堆疊。主軸14通過用于沿彎曲 箭頭17所示的方向旋轉(zhuǎn)盤的主軸馬達(dá)(未示出)旋轉(zhuǎn)。硬盤驅(qū)動(dòng)器10具有至少一個(gè)負(fù)載 梁組件20，負(fù)載梁組件20具有集成引線懸架(ILS)或撓性部(flexure) 30，該ILS具有導(dǎo) 電互連線纜或線路的陣列32。負(fù)載梁組件20附著到剛性臂22，剛性臂22連接到有時(shí)稱為 E塊(E-block)24的E形支承結(jié)構(gòu)。每個(gè)撓性部30連接到氣墊滑塊28。磁記錄讀/寫頭 29位于滑塊28的末端或拖尾表面25。撓性部30使滑塊28能夠在旋轉(zhuǎn)的盤16產(chǎn)生的氣 墊上“俯仰”和“滾轉(zhuǎn)”。盤驅(qū)動(dòng)器10還包括在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)41處旋轉(zhuǎn)地安裝到剛性基座12的旋 轉(zhuǎn)致動(dòng)器組件40。致動(dòng)器組件40是音圈馬達(dá)(VCM)致動(dòng)器，其包括固定到基座12的磁體 組件42和音圈43。當(dāng)通過控制電路(未示出)激勵(lì)時(shí)，音圈43移動(dòng)并由此旋轉(zhuǎn)連接有臂 22和負(fù)載梁組件20的E塊24從而定位讀/寫頭29到盤上的數(shù)據(jù)道。線纜互連陣列32在 一端連接到讀/寫頭29并且在另一端連接到固定到E塊24的一側(cè)的電模塊或芯片50中 包含的讀/寫電路。芯片50包括讀前置放大器和寫驅(qū)動(dòng)器電路。圖2是沿圖1的方向2-2取得的滑塊28的放大端視圖和盤16的剖面?；瑝K28 附著到撓性部30并具有面對(duì)盤16的氣墊面(ABS) 27和基本垂直于ABS 27的末端或拖尾 表面25。ABS 27使得源自旋轉(zhuǎn)盤16的氣流產(chǎn)生氣墊，該氣墊支承滑塊28非常靠近或幾乎 接觸盤16的表面。讀/寫頭29形成為沉積在滑塊28的拖尾表面25上的一系列薄膜。通 常，絕緣材料層例如氧化鋁沉積在讀/寫頭29之上并作為滑塊28的外表面。讀/寫頭29 連接到端子焊盤31。端子焊盤31連接到撓性部30上的線纜陣列32以用于電連接到芯片 50中的讀前置放大器和寫驅(qū)動(dòng)器(圖1)。圖3是沿圖2的方向3-3的視圖并示出了從盤16觀察的讀/寫頭29的末端。讀 /寫頭29包括讀頭96和寫頭33，它們形成為在滑塊28的拖尾表面25上沉積并光刻構(gòu)圖 的一系列薄膜，讀頭的薄膜首先沉積且寫頭的膜沉積在讀頭之上。磁致電阻讀傳感器或頭 96位于兩個(gè)磁屏蔽件S1和S2之間，第一屏蔽件S1位于拖尾表面25上。寫頭33具有垂 直寫頭且包括具有WP極尖72的磁寫極(WP)和磁通返回極76。WP極尖72可在ABS處被 可選的側(cè)屏蔽件84和拖尾屏蔽件80基本圍繞。拖尾屏蔽件80和側(cè)屏蔽件84可連接從而 形成包繞屏蔽件(WAS)。WAS作為用于常規(guī)垂直記錄頭的屏蔽件在受讓給與本申請(qǐng)相同的 受讓人的美國(guó)專利7002775B2中有詳細(xì)描述。通過非磁間隙材料與WP極尖72分開的WAS 改變了寫場(chǎng)的角度并改善了寫入點(diǎn)處的寫場(chǎng)梯度，并且還屏蔽了在盤的離開正被寫入的道 的區(qū)域處的寫場(chǎng)。用于讀頭96的屏蔽件SI、S2和用于WP極尖72的屏蔽件80、84由導(dǎo)磁 材料形成。絕緣材料層例如氧化鋁沉積在寫頭33之上，得到外表面26。WP極尖72和讀頭 96在跨道方向的寬度基本對(duì)應(yīng)于盤16上的數(shù)據(jù)道的道寬(TW)。圖4A是部分滑塊28的剖視圖，示出了垂直寫頭33和部分垂直磁記錄盤16。盤 16包括形成在盤襯底上的“軟”或較低矯頑力導(dǎo)磁襯層(SUL)上的垂直磁數(shù)據(jù)記錄層(RL)。 寫頭33包括由主極74、磁通返回極76、連接主極74和磁通返回極76的軛柱78構(gòu)成的軛； 以及示出為圍繞軛柱78的截面的薄膜扁平線圈79。返回極76和軛柱78由軟磁鐵磁材料 形成，例如通常通過電鍍形成的NiFe、CoFe和NiFeCo合金。圖4A中的寫頭33示出為沒有 可選的WAS(圖3)。線圈79連接到滑塊28的外表面26上的端子，例如端子31。展開的寫
6極(WP) 70是主極74的一部分并且具有展開部分71和面對(duì)盤16的表面的極尖72。WP70由 高磁矩材料形成，例如高磁矩CoFe合金，其通常通過濺射沉積形成，并且可以是層疊結(jié)構(gòu)。 通過薄膜線圈79的寫電流感應(yīng)磁場(chǎng)(虛線90所示)，從展開的WP 70經(jīng)過數(shù)據(jù)RL 70 (以 磁化WP 70下面的RL的區(qū)域)、經(jīng)過SUL提供的磁通返回路徑，回到返回極76。當(dāng)盤16沿 箭頭100所示的方向移動(dòng)經(jīng)過寫頭33時(shí)，滑塊28使其氣墊面(ABS)27支承在盤16的表面 之上。RL示出為具有與極尖72相鄰的表示數(shù)據(jù)的垂直記錄或磁化的區(qū)域。前面的區(qū)域示 出為具有隨機(jī)的預(yù)先記錄的磁化方向，如箭頭所示。磁轉(zhuǎn)變可由讀頭(圖4A中未示出)檢 測(cè)作為記錄的位。寫線圈79稱為“扁平”線圈，因?yàn)槠湓诨瑝K的拖尾端上沉積并構(gòu)圖為基 本單層，于是所有的線圈匝位于基本相同的平面中。當(dāng)來自芯片50(圖1)中的寫驅(qū)動(dòng)器的 寫電流沿一方向送往線圈79時(shí)，例如在圖4A中在具有點(diǎn)的上線圈部分79中離開紙面且在 具有X的下線圈部分79中進(jìn)入紙面，WP極尖72下面的RL的區(qū)域沿一方向(圖4A中向下 或進(jìn)入盤)被磁化。當(dāng)寫驅(qū)動(dòng)器變換送往線圈79的寫電流的方向時(shí)，WP極尖72下面的RL 的區(qū)域沿相反方向被磁化，即在圖4A中向上或離開盤。圖4B是沿圖4A的方向4B-4B的視圖并示出了展開的WP 70的展開區(qū)域71。WP極 尖72與展開部分71之間的區(qū)域稱為展開點(diǎn)75。WP 70的展開點(diǎn)75有時(shí)稱為“扼流(choke)” 點(diǎn)，因?yàn)槠涫谴磐芏茸罡叩狞c(diǎn)且該點(diǎn)處WP 70飽和。WP極尖72使其主軸或垂直軸取向?yàn)?垂直于ABS并具有從ABS到展開點(diǎn)75的稱為喉高(TH)的“高度”或距離。如圖4B所示， WP極尖72的兩個(gè)側(cè)壁限定其沿跨道方向的寬度，該寬度基本界定盤16的RL中所記錄的數(shù) 據(jù)的道寬(TW)。圖4A的垂直寫頭具有“扁平”線圈79。圖5示出了滑塊28，具有拖尾表面25、外 表面26和如圖4A-4B中的屏蔽件S1、S2之間的讀頭96，但是其中垂直寫頭133具有圍繞主 極74的薄膜“螺旋”線圈(以線圈剖面139a、139b示出)。具有螺旋線圈的垂直寫頭在受 讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人的US2008/0186628A1中做了描述。寫頭133形成在具有外表 面26滑塊28上并且還包括由主極74、屏蔽層135、以及連接到主極74的連接柱137構(gòu)成 的軛。極136是用于磁通90的返回路徑，并連接到可以是WAS的一部分的拖尾屏蔽件150。 返回極136具有將返回極136連接到主極74的軛柱138。展開的WP 70是主極74的一部 分并且具有展開部分71和WP極尖72，如圖4A-4B所示的那樣。通過線圈139a、139b的寫 電流感應(yīng)磁場(chǎng)(虛線90所示)，從WP 70經(jīng)過RL (以磁化WP極尖72下面的RL的區(qū)域)、 經(jīng)過SUL提供的磁通返回路徑，回到返回極136。WP極尖72的末端基本位于ABS處，返回 極136具有基本位于ABS處的末端136a并因而與WP極尖72末端基本共面。圖6A是側(cè)剖視圖，示出具有拖尾表面25、外表面26和屏件SI、S2之間的讀頭96 的滑塊28，如圖5中那樣，但是其中垂直寫頭233是“平面”寫頭，具有圍繞主極274的薄膜 “螺旋”線圈(以線圈剖面239a、239b示出)。圖6A示出第一組線圈段239a、主極274和所 連接的WP 270、以及第二組線圈段239b。在圖6A中，與圖5中的項(xiàng)目90不同，磁通返回路 徑不可見，因?yàn)榉祷貥O與主極274基本共面。圖6B是沿圖6A方向6B-6B的視圖。主極274、第一返回極235、第二返回極236和 連接柱237都形成為單個(gè)連續(xù)層。返回極235、236沿跨道方向分開在主極274的相對(duì)兩側(cè)。 圖6還示出了兩組線圈段239a、239b。第一線圈段239a在主極和返回極之前形成，第二線 圈段239b在主極和返回極之后形成。兩組線圈段239a、239b然后在它們的端部連接從而形成圍繞主極274的螺旋線圈。來往于引線239c、239d的寫電流沿圍繞主極274的螺旋路徑傳送。取決于電流的方向，從基本垂直于RL的WP 270沿兩個(gè)方向之一感應(yīng)磁場(chǎng)。例如， 在圖6B中，線圈沿一方向纏繞使得從引線239c進(jìn)入并通過引線239d流出的寫電流感應(yīng)垂 直地朝向RL的磁場(chǎng)，如WP極尖272末端正下方RL中的箭頭的方向所示。返回極235、236 可選地分別具有朝向WP極尖272的末端漸縮的末端235a、236a。這使得返回極端面235a、 236a比從ABS縮回的返回極區(qū)域更靠近主極274，有利于磁通返回路徑290并同時(shí)仍然提 供用于形成線圈段239a、239b的空間。圖6A-6B所示的具有螺旋線圈的平面垂直寫頭在 2007年5月2日提交的未決申請(qǐng)11/743150中做了描述，該申請(qǐng)公開為US2008/0273268A1， 并受讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人。在本發(fā)明中，使用具有輔助線圈的輔助極相對(duì)于主極的主軸以一角度(優(yōu)選地， 基本垂直)注入磁通到主極中。來自主極的寫磁通沿垂直于ABS的方向流動(dòng)，或者朝向RL 或者從RL離開，取決于主線圈中寫電流的方向。與主極的主磁化非平行地注入的來自輔助 極的附加磁通向主極的磁化施加一個(gè)相對(duì)大的轉(zhuǎn)矩(torque)，由此促進(jìn)主極的磁化反轉(zhuǎn)。 本發(fā)明的基本概念示于圖7A，其示出了主極和主線圈(MC)以及輔助極和輔助線圈(AC)，寫 磁通指向?yàn)榇怪庇诒P的RL，輔助磁通相對(duì)于主極以一角度(大于15度)且優(yōu)選基本垂直 (70至90度)地指向。計(jì)算機(jī)模擬已經(jīng)證實(shí)，與數(shù)據(jù)速率性能直接相關(guān)的主極中磁通反轉(zhuǎn)所需的時(shí)間利 用本發(fā)明顯著減少。該減少的變換時(shí)間或者增大的寫頭變換速度允許具有增大的數(shù)據(jù)速率 的盤驅(qū)動(dòng)器。圖7B示出表示寫極的柱形磁納米結(jié)構(gòu)的磁化反轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的微磁模擬。 納米結(jié)構(gòu)具有直徑D = 8nm和高度h = lOnm。在時(shí)間t = 0，納米結(jié)構(gòu)具有+1的歸一化 磁化。曲線A示出通過以0. 5GHz的頻率施加平行于納米結(jié)構(gòu)高度的場(chǎng)來試圖將磁化反轉(zhuǎn) 到-1。如曲線A所示，磁化沒有變換而是在大約Ins之后僅減小到大約+0.3。曲線B示出 了相同的平行場(chǎng)和垂直于納米結(jié)構(gòu)高度的輔助場(chǎng)一起施加時(shí)的結(jié)果。垂直的輔助場(chǎng)具有等 于平行場(chǎng)的幅度的20%的幅度，并且以1. 0GHz的頻率施加，是平行場(chǎng)頻率的兩倍。如曲線 B所示，在大約0.8ns以后，磁化完全變換到-1。在不同頻率的輔助垂直場(chǎng)下的額外模擬顯 示，越高的頻率越進(jìn)一步改善變換時(shí)間。例如，在6. 5GHz頻率的輔助垂直場(chǎng)下，磁化在大約 0. 5ns后變換到-1。因此，已經(jīng)確定，寫極磁化的變換受益于垂直輔助磁場(chǎng)的施加，得到的改善取決于 輔助場(chǎng)的頻率。如本領(lǐng)域所公知的，鐵磁材料在其鐵磁共振頻率處或附近更有效地吸收 所施力口的磁場(chǎng)[Kittel C. , “On the Theory ofFerromagnetic Resonance Absorption，，， Phys. Rev. 73, p. 155-161(1948)]。因此，來自輔助線圈的輔助磁場(chǎng)的頻率可以選擇為 優(yōu)選地在構(gòu)成寫極的磁材料的鐵磁共振頻率附近的范圍，這通常表示比主寫場(chǎng)的頻率 高的頻率。存在來自輔助線圈的輔助磁場(chǎng)時(shí)，鐵磁共振源于寫極的磁材料的旋進(jìn)運(yùn)動(dòng) (precessional motion) 0輔助磁場(chǎng)對(duì)寫極的磁材料的磁化施加轉(zhuǎn)矩，這引起磁矩旋進(jìn)。鐵 磁旋進(jìn)的共振頻率取決于材料特性，包括磁各向異性和磁矩密度以及磁結(jié)構(gòu)的形狀。例如， 對(duì)于常規(guī)盤驅(qū)動(dòng)器寫頭中用作寫極的材料而言，鐵磁共振頻率通常在1-4GHZ的范圍。然 而，當(dāng)相對(duì)于寫極的磁各向異性的主方向以顯著的角度施加時(shí)，頻率低于鐵磁共振頻率的 輔助場(chǎng)也將有助于寫極的磁化的變換。如果輔助磁場(chǎng)處于比鐵磁共振頻率低的頻率，則輔 助磁場(chǎng)對(duì)寫極的磁化變換的有益效果將由與sin( e)成比例的磁反轉(zhuǎn)矩的增加主導(dǎo)，其中0是來自主線圈和輔助線圈的總磁場(chǎng)的局部方向(local direction)與寫極的磁化的局 部方向之間的角度。磁轉(zhuǎn)矩與sin(e)的比例也解釋了為什么輔助磁場(chǎng)相對(duì)于寫極不僅在 90度有用，而且在較小的角度(優(yōu)選在15-90度的范圍)也有用。圖8A示出了連接到主線圈(MC)和輔助線圈(AC)的電路的實(shí)施例，輔助線圈產(chǎn)生 與主極的磁化的變換同步的輔助磁通。寫驅(qū)動(dòng)器電路在芯片50 (圖1)的讀/寫集成電路 中，芯片50位于遠(yuǎn)離滑塊的位置處，通常在E塊24上(圖1)。寫驅(qū)動(dòng)器通過集成引線懸架 (ILS)上的互連線在端子T1、T2處連接到MC。寫頭具有電阻IMC具有電感LMC，術(shù)語CMC表 示寄生電容。在圖8A的實(shí)施例中，振蕩器也位于芯片50的電路中，作為用于具有電感Lac 的輔助線圈(AC)的獨(dú)立信號(hào)源。振蕩器通過與寫驅(qū)動(dòng)器和MC之間的互連線分開但也位于 ILS上的互連線連接到AC。振蕩器向AC提供高頻信號(hào)(高于來自寫驅(qū)動(dòng)器的寫信號(hào)的頻 率)。振蕩器的頻率通過電壓(Vf。ntl)控制。相對(duì)于寫信號(hào)的相位控制振蕩器的相位(e)， 使得AC產(chǎn)生與來自MC的寫電流的變換同相的輔助磁通。用于相位與寫信號(hào)的相位匹配的 輔助電流的獨(dú)立信號(hào)源能夠利用常規(guī)鎖相環(huán)(PLL)和電壓控制振蕩器(VC0)實(shí)現(xiàn)。圖8B是作為時(shí)間的函數(shù)的給MC的寫電流(Iw)和給AC的輔助電流的曲線圖。在 該示例中，寫電流示出為以250MHz的頻率從+50mA變換到-50mA，這對(duì)應(yīng)于500Mb/sec的 最大數(shù)據(jù)速率。輔助電流應(yīng)具有比最大寫頻率大的頻率，優(yōu)選接近寫極的磁材料的鐵磁共 振頻率。輔助電流應(yīng)具有寫電流幅度的至少約20%的幅度。例如，在圖8B中，輔助信號(hào)是 寫信號(hào)的頻率的約12倍的頻率，信號(hào)幅度為寫信號(hào)的幅度的約20%，因而AC中的電流從 +10mA 變換到-10mA。圖9A示出連接到主線圈(MC)和輔助線圈(AC)的電路的實(shí)施例，其不需要作為單 獨(dú)的信號(hào)源的振蕩器和單獨(dú)的互連線。在該實(shí)施例中，寫信號(hào)的高通過濾信號(hào)用于激勵(lì)A(yù)C 并產(chǎn)生輔助磁通。一對(duì)匹配的電容器CAC與AC串聯(lián)，并用作高通濾波器(HPF)以用于從寫 驅(qū)動(dòng)器到MC的寫信號(hào)。HPF與MC并聯(lián)。在圖9B中，Iw是給MC的寫電流，且與從HPF產(chǎn)生 的到AC的電流一起示出。當(dāng)寫信號(hào)改變寫電流的方向時(shí)，例如在2ns處從正變換到負(fù)，HPF 通過送往AC的高頻分量從而產(chǎn)生輔助磁通。高頻分量通過寫電流的高通轉(zhuǎn)變(high-pass transition)產(chǎn)生。下面的等式示出了寫信號(hào)的自然共振頻率(fHP)的計(jì)算，其是HPF的高 通頻率，fHP J---
2瓜 \cac(lmc+lac)無源器件可以形成在滑塊上從而產(chǎn)生HPF，并且利用與在滑塊上制造讀/寫頭 相同的材料和薄膜工藝來制造。大約數(shù)歐姆至數(shù)十千歐姆的電阻器可以從電阻率在從 0.010hm/Sq到200hm/sq范圍的已有的膜制造。數(shù)飛法(femtoF)到數(shù)十皮法(picoF)范圍 的電容器可由從lOnm到數(shù)微米范圍的氧化鋁間隙制造?？蓮钠帘渭妥x/寫頭所需的極 材料制造數(shù)十納亨(nanoH)的電感器。此外，可增加電阻性無源元件與LAe和/或LMe串聯(lián) 以輔助阻尼HPF共振。圖10A-10B示出了本發(fā)明的寫頭的一個(gè)實(shí)施例，作為圖6A-6B所示的具有螺旋線 圈的平面寫頭的變型。在圖10A的側(cè)剖面圖中，形成輔助極280，輔助極280的縱軸優(yōu)選地 取向?yàn)榛敬怪庇?70-90度)主極274及其附著的WP 270 二者的主軸。單匝輔助線圈 282以截面示出為圍繞輔助極280。輔助線圈282也可以是多匝線圈。輔助極280可具有附著的磁通引導(dǎo)部281，磁通引導(dǎo)部281面對(duì)WP 270并輔助向WP 270引導(dǎo)磁通。輔助極 280和磁通引導(dǎo)部281可由與常規(guī)寫極例如WP 270中使用的相同的高磁矩材料形成。圖 10B是滑塊28的外表面的視圖，去除了保護(hù)性氧化鋁涂層從而示出了下面的本發(fā)明的寫頭 的特征。輔助線圈282連接到滑塊28上的端子T3、T4。主線圈239a、239b連接到滑塊28 上的端子T1、T2。在圖10B中，寫頭示出為連接到電路實(shí)施例，其中輔助線圈被高通過濾的 寫信號(hào)激勵(lì)，如圖9A所示的那樣。因此，形成HPF的兩個(gè)匹配的電容器CAe示出為制造在滑 塊28上并分別連接在T1和T4之間以及T2和T3之間。具有螺旋線圈和輔助線圈的寫頭的其它實(shí)施例也是可以的。例如，參照?qǐng)D5所示 的螺旋寫線圈，通過在WP 70和返回極136之間增加輔助線圈和輔助極(類似圖10A、10B 中具有磁通引導(dǎo)部281的極280和線圈282)，可以修改該結(jié)構(gòu)。盡管已經(jīng)如圖10A-10B所示關(guān)于具有螺旋線圈和輔助螺旋線圈的平面寫頭描述 了用于產(chǎn)生寫電流和輔助電流的電路，但是本發(fā)明不限于具體的寫頭結(jié)構(gòu)。相反，電路可以 與任何類型的具有輔助線圈的垂直寫頭一起實(shí)現(xiàn)，輔助線圈產(chǎn)生非平行于寫極的寫磁通從 而促進(jìn)寫極的磁化反轉(zhuǎn)。這些類型的寫頭不僅包括具有螺旋線圈的寫頭，也包括具有扁平 線圈的寫頭，如圖4A-4B所示的寫頭。盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例特別地顯示和說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。因此， 所公開的發(fā)明應(yīng)當(dāng)僅理解為示意性的，范圍上的限制只由后附的權(quán)利要求指定。
權(quán)利要求
一種垂直磁記錄寫系統(tǒng)，用于磁化垂直磁記錄層中的區(qū)域，該垂直磁記錄寫系統(tǒng)包括寫頭，包括主極；耦合到所述主極的導(dǎo)電的主線圈，用于在所述主極中產(chǎn)生磁通；輔助極；以及耦合到所述輔助極的導(dǎo)電的輔助線圈，用于以相對(duì)于所述主極大于15度且小于或等于90度的角度在所述輔助極中產(chǎn)生磁通；寫驅(qū)動(dòng)器，能沿兩個(gè)方向向所述主線圈供應(yīng)寫電流；以及耦合到所述輔助線圈的電路，用于當(dāng)所述寫驅(qū)動(dòng)器變換供給所述主線圈的寫電流的方向時(shí)激勵(lì)所述輔助線圈。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述輔助極基本垂直于所述主極取向。
3.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述主線圈是多匝線圈，所述多匝線 圈中的所有線圈匝基本位于相同平面中。
4.如權(quán)利要求3所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述輔助線圈是圍繞所述輔助極的螺 旋線圈。
5.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述主極具有鐵磁共振頻率，耦合到 所述輔助線圈的所述電路激勵(lì)所述輔助線圈從而以所述鐵磁共振頻率產(chǎn)生輔助磁場(chǎng)。
6.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述寫驅(qū)動(dòng)器以寫頻率產(chǎn)生主信號(hào)， 耦合到所述輔助線圈的所述電路包括用于以高于所述寫頻率的頻率施加輔助信號(hào)的振蕩o
7.如權(quán)利要求6所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述寫驅(qū)動(dòng)器耦合到所述振蕩器，且 其中來自所述振蕩器的所述輔助信號(hào)的相位匹配來自所述寫驅(qū)動(dòng)器的所述主信號(hào)的相位。
8.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述寫驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生主信號(hào)，且其中耦 合到所述輔助線圈的所述電路包括高通濾波器，所述高通濾波器用于從所述主信號(hào)過濾對(duì) 應(yīng)于所述寫電流的電流方向變換的高頻分量。
9.如權(quán)利要求8所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述高頻濾波器包括與所述輔助線圈 串聯(lián)的兩個(gè)匹配的電容器，所述輔助線圈位于所述兩個(gè)電容器之間。
10.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中來自所述寫驅(qū)動(dòng)器的所述寫電流具 有幅度Iw，其中耦合到所述輔助線圈的所述電路產(chǎn)生幅度大于o. 2IW的輔助電流Ia。
11.一種垂直磁記錄寫系統(tǒng)，用于磁化垂直磁記錄層中的區(qū)域，所述垂直磁記錄寫系統(tǒng) 包括寫頭，包括 主極；耦合到所述主極的導(dǎo)電的主線圈，用于在所述主極中產(chǎn)生磁通； 輔助極，基本垂直于所述主極取向；以及耦合到所述輔助極的導(dǎo)電的輔助線圈，用于在所述輔助極中產(chǎn)生磁通； 寫驅(qū)動(dòng)器，用于產(chǎn)生主信號(hào)以沿兩個(gè)方向向所述主線圈供應(yīng)寫電流；以及耦合到所述輔助線圈的電路，用于當(dāng)所述寫驅(qū)動(dòng)器變換供給所述主線圈的寫電流的方 向時(shí)激勵(lì)所述輔助線圈，所述電路包括高通濾波器，所述高通濾波器用于從所述主信號(hào)過 濾對(duì)應(yīng)于所述寫電流的電流方向變換的高頻分量。
12.如權(quán)利要求11所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述主線圈是多匝線圈，所述多匝 線圈中的所有線圈匝基本位于相同平面中。
13.如權(quán)利要求12所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述輔助線圈是圍繞所述輔助極的 螺旋線圈。
14.如權(quán)利要求11所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述高頻濾波器包括與所述輔助線 圈串聯(lián)的兩個(gè)匹配的電容器，所述輔助線圈位于所述兩個(gè)電容器之間。
15.如權(quán)利要求11所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中來自所述寫驅(qū)動(dòng)器的所述寫電流具 有幅度Iw，其中耦合到所述輔助線圈的所述電路產(chǎn)生幅度大于0. 2IW的輔助電流Ia。
16.如權(quán)利要求11所述的垂直磁記錄寫系統(tǒng)，其中所述主極具有鐵磁共振頻率，且所 述高頻分量的頻率等于所述鐵磁共振頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及垂直磁記錄寫系統(tǒng)，用于磁化垂直磁記錄層中的區(qū)域，具有寫頭，該寫頭包括主極；耦合到所述主極的主導(dǎo)電線圈，用于在所述主極中產(chǎn)生磁通；輔助極；及耦合到所述輔助極的輔助導(dǎo)電線圈，用于以相對(duì)于所述主極的大于15度且小于或等于90度的一角度在所述輔助極中產(chǎn)生磁通；寫驅(qū)動(dòng)器，能夠沿兩個(gè)方向向所述主線圈供應(yīng)寫電流；及耦合到所述輔助線圈的電路，用于當(dāng)所述寫驅(qū)動(dòng)器變換供給所述主線圈的寫電流的所述方向時(shí)激勵(lì)所述輔助線圈。
文檔編號(hào)G11B5/127GK101859572SQ20091026251
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者戴維·J·西格爾, 曼弗雷德·E·沙布斯, 約翰·T·康特雷拉斯 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司