具有軛形寫入極的數(shù)據(jù)寫入器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種具有軛形寫入極的數(shù)據(jù)寫入器。磁性元件可被配置成具有至少寫入極的數(shù)據(jù)寫入器，該寫入極與軛接觸并具有氣墊面。寫入極可以被定形為與軛的槳面匹配，所述槳面垂直于所述氣墊面而延伸并且平行于氣墊面而面對。
【專利說明】具有軛形寫入極的數(shù)據(jù)寫入器
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請要求2013年4月4日提交的美國臨時專利申請61/808, 380的本國優(yōu)先權(quán)， 該臨時專利申請的全部內(nèi)容援引包含于此。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本公開的各實施例總地針對能在多種數(shù)據(jù)存儲環(huán)境中使用的數(shù)據(jù)寫入器。
[0004] 在非限定例實施例中，寫入極可與軛接觸并具有氣墊面，寫入極的形狀與軛的槳 面匹配，所述軛的槳面垂直于氣墊面而延伸，并且平行于氣墊面而面對。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005] 圖1是數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的示例部分的方框示意圖。
[0006] 圖2示出能用于圖1的換能頭106中的磁性數(shù)據(jù)寫入器130的一示例部分的等軸 立體圖。
[0007] 圖3A和圖3B分別示出根據(jù)各實施例構(gòu)造的數(shù)據(jù)讀取器的一些部分的前視圖和橫 截面視圖。
[0008] 圖4示出根據(jù)一些實施例配置的示例性數(shù)據(jù)讀取器的一部分的橫截面方框圖。
[0009] 圖5給出根據(jù)各實施例執(zhí)行的制造過程的各個階段中的多個示例性數(shù)據(jù)讀取器。
[0010] 圖6給出根據(jù)一些實施例執(zhí)行的數(shù)據(jù)讀取器制造例程的流程圖。

【具體實施方式】
[0011] 對更大數(shù)據(jù)存儲容量和更快數(shù)據(jù)存取速度的不斷強調(diào)以使諸如數(shù)據(jù)寫入極和磁 屏蔽之類的數(shù)據(jù)存儲組件的物理尺寸最小化。數(shù)據(jù)存儲組件物理尺寸的減小可能抑制磁操 作并對應(yīng)于不想要的磁通量泄漏。例如，數(shù)據(jù)寫入器可能非故意地擦除之前寫入的位，以使 被存儲的數(shù)據(jù)被覆寫并永久地丟失。類似地，物理尺寸減小的數(shù)據(jù)寫入極的殘磁狀態(tài)可能 無意地經(jīng)歷疇壁移動，這會使數(shù)據(jù)存取準(zhǔn)確性變差。因此，能快速和準(zhǔn)確地對線性增加的數(shù) 據(jù)存儲環(huán)境作讀取、寫入和覆寫的形狀因數(shù)減小的數(shù)據(jù)存儲組件是目前業(yè)內(nèi)需要的。
[0012] 鑒于這些問題，數(shù)據(jù)寫入器可配有至少與軛接觸的寫入極，該寫入極具有氣墊面 (ABS)，寫入極的形狀與垂直于氣墊面延伸的軛的槳面匹配，并且平行于氣墊面而面對。ABS 遠(yuǎn)端的寫入極的增加的物理尺寸可使寫入極的磁化變得穩(wěn)定并加速磁飽和上升時間，以優(yōu) 化高數(shù)據(jù)位密度、形狀因數(shù)減小的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的磁性能。軛與寫入極的匹配形狀進一 步簡化了制造時間和復(fù)雜性，因為相比軛的槳面與寫入極具有不同形狀而言需要較少的圖 案化和材料去除步驟。
[0013] 圖1給出根據(jù)各實施例可利用具有匹配形狀的軛102和寫入極104的示例性數(shù)據(jù) 存儲設(shè)備100的一部分的框圖。在一非限定配置中示出數(shù)據(jù)存儲設(shè)備100,其中換能頭106 可位于磁存儲介質(zhì)108的多個位置上，在那些位置所存儲的數(shù)據(jù)位110位于預(yù)定數(shù)據(jù)軌道 112上。存儲介質(zhì)108可被附于一個或多個主軸電機114,所述主軸電機114在使用期間旋 轉(zhuǎn)以產(chǎn)生氣墊116,換能頭106的至少寫入極104、返回極118和磁屏蔽120在所述氣墊116 上飛行，以將一個或多個數(shù)據(jù)位110編程至預(yù)定的磁取向。
[0014] 盡管換能頭106被排他地圖示為磁寫入器，然而諸如磁響應(yīng)讀取器這樣的一個或 多個換能兀件可冋時出現(xiàn)在換能頭106中并與數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)108通彳目。最小化換能頭106 的物理和磁尺寸的不斷強調(diào)與數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)108增加的數(shù)據(jù)位密度和減小的數(shù)據(jù)軌道112 寬度相復(fù)合，以強調(diào)寫入極104和軛102的形狀和功能從而準(zhǔn)確和快速地使磁通量飽和并 僅對單數(shù)據(jù)軌道112上的相應(yīng)數(shù)據(jù)位110發(fā)射磁通量。
[0015] 圖2示出能用于圖1的換能頭106中的磁性數(shù)據(jù)寫入器130的一示例部分的等軸 立體圖。數(shù)據(jù)寫入器130可具有一個或多個導(dǎo)磁極，所述導(dǎo)磁極用來使磁通量沿預(yù)定方向 穿過毗鄰的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。一個這樣的極可類似于寫入極132那樣沿Z軸在ABS遠(yuǎn)端配置 成相對大的周長，該寫入極逐漸變細(xì)至寬度減小的極尖梢134以將磁通量會聚到毗鄰的數(shù) 據(jù)存儲介質(zhì)的特定區(qū)域。
[0016] 盡管寫入極132可以任何數(shù)量不受限制的尺寸、形狀和取向配置以使磁化像漏斗 那樣匯聚通過，寫入極132可與軛136接觸并與之耦合，所述軛136被適配成向?qū)懭霕O132 提供來自寫線圈（未示出）的磁化。軛136,如圖所示，可被構(gòu)造成物理上大于寫入極132， 這有助于充分地將磁通量提供給寫入極尖梢134。然而，沿Z軸測得并與寫入極132進行比 較的寬軛136可為磁疇提供充足的體積以在亞穩(wěn)狀態(tài)中被截留，如區(qū)域138 -般所示那樣。
[0017] 如沿X軸測量的那樣，與ABS遠(yuǎn)端的軛136相比，寫入極132的較小的物理尺寸可 能用于使寫入極132的磁飽和減速并降低數(shù)據(jù)可被寫入的速度。尺寸減小的寫入極132可 進一步具有有限的極尖梢134錐角，由此在限制磁場振幅、梯度和方向的同時抑制磁通量 朝向ABS的匯聚，這可對應(yīng)于增加的EAW的風(fēng)險，因為寫入極134的形狀各向異性提供沿與 ABS垂直的方向上的易磁化軸。另外，寫入極134較小的形狀可提供磁疇的集結(jié)側(cè)，所述集 結(jié)側(cè)可移動以形成區(qū)域138的亞穩(wěn)磁狀態(tài)。相反，具有過寬錐角的極尖梢134因為產(chǎn)生更 多的磁疇壁而減少了數(shù)據(jù)寫入器130的動態(tài)場響應(yīng)。
[0018] 圖3A和圖3B分別給出數(shù)據(jù)寫入器150的一部分的頂視圖，該數(shù)據(jù)寫入器150被構(gòu) 造成通過使磁疇穩(wěn)定并減少無意的擦除狀況的發(fā)生而優(yōu)化數(shù)據(jù)寫入性能。如圖3A所示，寫 入極152居于如虛線表示的軛154之上。圖3A的頂視圖示出寫入極152如何在ABS遠(yuǎn)端 增大以與軛154的槳面的形狀和尺寸匹配，所述槳面界定數(shù)據(jù)寫入器150的本體區(qū)域。為 清晰起見，軛154的槳面156沿X軸和與ABS垂直的一個平面從寫入極尖梢158連續(xù)地延 伸，該平面具有一長度160,該長度160大于寫入極尖梢158的長度。
[0019] 槳面進一步沿與ABS平行的Z軸延伸以具有比寫入極尖梢158更大的寬度162。 由于槳面156沿Y軸平行于ABS而面對，這使寫入極152具有沿Y軸測得的預(yù)定厚度，該厚 度可與軛154的厚度相同或不同。各實施例使軛154與寫入極152的外周形狀匹配以通過 提供與極152和軛154之間較大的接觸表面積對應(yīng)的增加的EAW冗余和減小的磁飽和上升 時間來提高寫入極152性能。
[0020] 然而，相比圖2的極132增加的寫入極152體積可增加在寫入極尖梢158附近的 擦除，因為較大的磁通量可能出現(xiàn)在寫入極152與槳面156接觸的本體部分內(nèi)。為了減輕 這種增加的寫入極材料的影響，軛152的前表面164和相應(yīng)的寫入極152可形成有以預(yù)定 角Θ1和Θ2朝向ABS逐漸變細(xì)的側(cè)壁，如圖所示。預(yù)定的錐角可最小化與增加的寫入極 體積相關(guān)的側(cè)道擦除風(fēng)險，這是通過使槳面156從ABS凹進至要被增大和定位在寫入極尖 梢158周圍的所有磁屏蔽來實現(xiàn)的。
[0021] 轉(zhuǎn)到圖3B，寫入極152的增大的尺寸以及它與下面的軛154匹配的形狀能提供一 種更干凈的磁狀態(tài)，該磁狀態(tài)對應(yīng)于朝向ABS的更高效的磁通量匯聚以及寫入極152中的 磁極性之間的更連貫和快速的切換。槳面156的磁化166示出了在寫入極152和軛154兩 者內(nèi)如何形成穩(wěn)定的磁疇回路，而不管寫入極152是否正在對數(shù)據(jù)進行編程。這種穩(wěn)定的 磁化166可通過減小雜散磁場的量以及可能與EAW和側(cè)道擦除對應(yīng)的磁疇移動來提供寫入 極152操作的動態(tài)優(yōu)化。
[0022] 作為一個實踐例子，寫入極152連續(xù)地沿槳面156與軛154形狀匹配就能提供 70-125ps的上升時間增加，因為數(shù)據(jù)寫入器150在20mA寫電流的情況下具有550ps上升時 間并在25mA的情況下具有400ps上升時間（從0至峰值飽和）。如此，寫入極152相比槳 面156而言可調(diào)整形狀和寫電流以使其具有最小70ps的更快上升時間，所述更快上升時間 與寫入極152中更穩(wěn)定的磁疇結(jié)合以提高數(shù)據(jù)寫入速度和準(zhǔn)確性。
[0023] 圖4給出根據(jù)一些實施例當(dāng)寫入極172位于軛164下面時數(shù)據(jù)寫入器170的示例 部分的等軸立體示意圖。與頂部槳面176相反，定位寫入極172以使其接觸底槳面表現(xiàn)出 了軛174的喉表面（throat surface)178,該喉表面178平行于ABS而延伸一預(yù)定距離進入 寫入極尖梢180越過了槳面176和軛174的主體區(qū)域，但不與ABS接觸。ABS和喉表面178 之間經(jīng)調(diào)整的間距可用來將磁通量從軛174匯聚至ABS處的寫入極尖梢180,從而優(yōu)化寫入 場振幅和梯度。
[0024] 軛174與ABS的間隔可進一步允許磁屏蔽和非磁性材料圍住ABS處的寫入極尖梢 180,以精確地界定寫入極尖梢180與單個數(shù)據(jù)位和跨氣墊的數(shù)據(jù)軌道對應(yīng)的磁范圍。寫入 極172在軛174下的位置示出寫入極172如何在不管固有的圓角、錐形表面和沿Z軸增加 的橫向?qū)挾鹊那闆r下與槳面176的外周匹配。這種匹配的槳面形狀可最小化亞穩(wěn)磁疇狀況 的風(fēng)險以及偏離磁疇移動，因為通過磁化形成連續(xù)磁疇回路，由于軛174上的寫入極172的 磁性材料的體積和連續(xù)延伸，該磁化具有足夠的強度以在數(shù)據(jù)寫入器170工作期間維持取 向。
[0025] 圖5示出配置有匹配的寫入極192和軛（未示出）槳面形狀的示例性數(shù)據(jù)寫入器 190的一部分的氣墊示意圖。如圖所示，寫入極192在ABS處被形成為梯形的，但不一定是 這種形狀并且并非限制地可以是曲線形、矩形和長菱形。寫入極192沿X軸位于橫向側(cè)屏蔽 194之間并從前屏蔽196位于上道。屏蔽194、196可由共同或不同的軟磁材料（例如NiFe 和CoFe)形成，該軟磁材料維持寫入極192附近的磁場并同時防止偏離的外部磁場進入預(yù) 定的磁范圍并與寫入極192的操作形成干擾。
[0026] 可通過調(diào)整寫入極192的形狀、寫入極192和側(cè)屏蔽194之間的非磁性間隙距離 和側(cè)屏蔽側(cè)壁角來調(diào)整寫入極192,從而界定從寫入極192的磁通量傳輸?shù)姆秶Ｈ鐖D所 示，可通過側(cè)壁198來調(diào)整側(cè)屏蔽，該側(cè)壁198被配置成提供一喉區(qū)（throat region) 200， 該喉區(qū)200毗鄰于寫入極尖梢202并用諸如氧化鋁的非磁性絕緣材料來填充，從而減少磁 通量從寫入極192分流至側(cè)屏蔽194并同時允許磁通量聚集和從寫入極尖梢202而不是寫 入極192的后緣204發(fā)射出來。
[0027] 從圖5的ABS示圖中可以理解--該示圖對應(yīng)于從數(shù)據(jù)位至數(shù)據(jù)寫入器190的 圖一為了與ABS遠(yuǎn)端的軛槳面匹配而被調(diào)整的寫入極192的形狀在ABS處不與寫入極 192的精確屏蔽干擾。因此，與入極192增加的磁材料體積和由與入極192和輒之間增加的 表面積接觸提供的較強磁疇受到屏蔽而不會抑制寫入極192的磁操作或準(zhǔn)確性。
[0028] 將寫入極和軛調(diào)整至多個不同尺寸、形狀和相對于ABS的位置的能力實現(xiàn)了大量 可能的配置，這些配置可經(jīng)由若干多樣的制造方式來形成，但沒有任何一種制造方式是必 需的或僅限于此的。圖6給出根據(jù)多個實施例執(zhí)行以調(diào)諧軛和寫入極的示例性數(shù)據(jù)寫入器 制造例程220。例程220 -開始評價軛相對于寫入極位于何處。如果軛位于寫入極之上，則 步驟224沉積寫入極材料的連續(xù)層。
[0029] 在軛位于寫入極之下的情形下，步驟226沉積軛材料的連續(xù)層。首先沉積軛材料 的例程進至步驟228,在步驟228通過在后面步驟224中對寫入極進行沉積之前圖案化和 去除寫入極ABS附近的材料來界定喉表面。相反，首先形成寫入極的例程則通過步驟226、 228直線地前進以在寫入極頂上沉積軛并界定喉表面。
[0030] 在形成軛和寫入極材料時，例程220進至步驟230,其中軛的槳面和寫入極尖梢 的外部形狀在去除材料之前被統(tǒng)一圖案化。在一些實施例中，在多個不同步驟中執(zhí)行步驟 230,其中寫入極尖梢和槳面的一些部分被個別地并可能通過不同處理手段（例如研磨、蝕 刻和拋光）來形成。步驟230的結(jié)果可以是具有限定的寫入極尖梢的寫入極，該寫入極尖 梢具有氣墊面和形狀與接觸的軛槳面匹配的本體區(qū)。
[0031] 最后，步驟232實現(xiàn)在ABS上具有磁屏蔽的成形寫入極，該寫入極可被配置成與圖 6的數(shù)據(jù)寫入器190類似。通過調(diào)整軛和寫入極的形狀和尺寸，例程220可制造具有最佳的 磁飽和速度和磁穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)寫入元件。然而，例程220不限于圖7所示的進程，因為可不 構(gòu)成限制地省去、改變、增加多種判決和步驟。例如，可增加步驟以將軛和寫入極納入到數(shù) 據(jù)換能頭中，例如圖1的頭106。
[0032] 可以理解，本公開中描述的磁性數(shù)據(jù)寫入元件的配置和材料特征通過減少不想要 的磁疇狀態(tài)和移動來實現(xiàn)增強的磁編程。另外，由軛與寫入極之間的匹配形狀和較大的表 面積接觸給予的增加的磁飽和上升時間允許寫入極具有最佳的編程速度，這通過由軛和 ABS遠(yuǎn)端的寫入極形狀匹配導(dǎo)致的擦除狀況風(fēng)險降低作出彌補。
[0033] 要理解，即使在后面的說明書中已結(jié)合各實施例的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)闡述了本公開 的各實施例的許多特征和優(yōu)勢，然而這種詳細(xì)說明僅為解說性的，并可對細(xì)節(jié)作出改變，尤 其是本公開原理內(nèi)的各個部件的結(jié)構(gòu)和配置，由其中所附權(quán)利要求書表達(dá)的術(shù)語的廣泛含 義指示其全部范圍。例如，可根據(jù)具體應(yīng)用改變特定部件而不脫離本技術(shù)方案的精神和范 圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種包括寫入極的裝置，所述寫入極與軛接觸并具有氣墊面（ABS)，所述寫入極被 定形為與所述軛的槳面匹配，所述槳面垂直于所述ABS而延伸并且平行于所述ABS而面對。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述寫入極延伸越過所述軛以提供所述 ABS。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述寫入極的寫入極尖梢延伸越過所述軛 的喉區(qū)一預(yù)定距離。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述寫入極尖梢具有梯形形狀。
5. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)定距離被填充以非磁性材料。
6. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述喉區(qū)連續(xù)地從所述槳面朝向所述ABS而 延伸。
7. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述槳面具有面對所述ABS的前表面，所述 前表面以第一非垂直角朝著所述ABS逐漸變細(xì)。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述寫入極尖梢以第二非垂直角朝著所述 ABS逐漸變細(xì)，所述第二非垂直角與所述第一非垂直角不同。
9. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，如平行于所述ABS測量的那樣，所述槳面具 有比所述寫入極尖梢更大的寬度。
10. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，如垂直于所述ABS測量的那樣，所述槳面具 有比所述寫入極尖梢更大的長度。
11. 一種包括磁通量發(fā)射器和數(shù)據(jù)讀取器的數(shù)據(jù)換能器，所述磁通量發(fā)射器包括寫入 極，所述寫入極與軛接觸并具有氣墊面（ABS)，所述寫入極被定形為與所述軛的槳面匹配， 所述槳面垂直于所述ABS而延伸并且平行于所述ABS而面對。
12. 如權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)換能器，其特征在于，所述寫入極被設(shè)置在所述ABS上的 第一和第二側(cè)屏蔽之間。
13. 如權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)換能器，其特征在于，所述寫入極和軛具有至少一個連 續(xù)的彎角。
14. 如權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)換能器，其特征在于，所述軛沒有任何一部分與所述ABS 接觸。
15. 如權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)換能器，其特征在于，所述軛和所述寫入極各自具有如 平行于所述ABS而測得的共同的厚度。
16. 如權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)換能器，其特征在于，所述軛和所述寫入極具有如平行 于所述ABS而測得的不同的厚度。
17. -種包括寫入極的數(shù)據(jù)寫入器，所述寫入極與軛接觸并具有氣墊面（ABS)，所述寫 入極被定形和確定尺寸以與所述軛的槳面的整個外周匹配，所述槳面垂直于所述ABS而延 伸并且平行于所述ABS而面對。
18. 如權(quán)利要求17所述的數(shù)據(jù)寫入器，其特征在于，所述槳面和軛各自具有單個封閉 的磁化回路。
19. 如權(quán)利要求17所述的數(shù)據(jù)寫入器，其特征在于，所述寫入極和軛具有遍及所述槳 面的連續(xù)的接觸。
20. 如權(quán)利要求17所述的數(shù)據(jù)寫入器，其特征在于，與如垂直于所述ABS而測量的長度 相比，所述槳面具有如平行于所述ABS而測量的更大的寬度。
【文檔編號】G11B5/60GK104103289SQ201410134693
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月4日
【發(fā)明者】B·R·麥克康尼爾, K·R·希姆, M·A·格賓斯, R·R·蘭伯頓 申請人:希捷科技有限公司