專利名稱：線輔助磁寫入裝置的線和導(dǎo)線設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁裝置。更具體地，本發(fā)明涉及包括攜帶電流以產(chǎn)生輔助寫入場(chǎng) 的磁場(chǎng)的電流的導(dǎo)體的磁寫入器。
背景技術(shù)：
在增加磁存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)容量的努力中，隨著磁記錄存儲(chǔ)密度不斷進(jìn)步，記 錄裝置的磁性轉(zhuǎn)換(即比特)尺寸和臨界特征被壓低至100nm以下。在某些情形下， 寫入元件的臨界尺寸比寫入元件和磁介質(zhì)之間的間隙減小地更快。這提出了一項(xiàng)重 大挑戰(zhàn)即不僅涉及磁場(chǎng)強(qiáng)度有效地減小，還更難以界定介質(zhì)的磁場(chǎng)輪廓。其結(jié)果 是離道磁場(chǎng)將導(dǎo)致例如相鄰磁道或側(cè)磁道擦除的不理想效果。因此， 一個(gè)重要的設(shè) 計(jì)因素是更有效地界定磁場(chǎng)，而不會(huì)明顯地削弱介質(zhì)處的磁場(chǎng)。
另外，在更高面積密度穩(wěn)定的制造記錄介質(zhì)需要更硬磁的(即高矯頑性)存 儲(chǔ)介質(zhì)材料。可通過(guò)增加記錄裝置的磁性材料的磁飽和值以增加施加于磁介質(zhì)的磁 場(chǎng)，從而對(duì)更硬磁的介質(zhì)進(jìn)行寫入。然而，磁飽和值的增加速度不足以維持比特面 積密度的年增長(zhǎng)速度。另一種方法是通過(guò)引入在寫入磁極頭端附近的導(dǎo)體，該導(dǎo)體 產(chǎn)生磁場(chǎng)以減少寫入磁極附近的磁介質(zhì)的矯頑性，從而提供更強(qiáng)的寫磁場(chǎng)。這使數(shù)
據(jù)可從寫入磁極以較低磁場(chǎng)被寫至具有高矯頑性的介質(zhì)。然而，由于導(dǎo)體沿下磁道 方向的有限厚度及其位置，由該導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)可能對(duì)下磁道磁場(chǎng)梯度具有不利的
影響。另外，由于引線材料暴露于腐蝕誘發(fā)劑，將電流傳遞給導(dǎo)體的引線會(huì)引起潛 在的處理和可靠性問(wèn)題。此外，當(dāng)將側(cè)屏蔽物(sideshiled)包含在寫入器中時(shí)， 在面向介質(zhì)的表面、寫入磁極和輔助裝置附近的一部分引線經(jīng)常用磁性材料代替， 這些材料通常不具有理想的電氣和熱學(xué)性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及包括具有寫入元件頭端的寫入元件的磁裝置，該寫入元件頭端界定一面向介質(zhì)的表面。寫入元件可操作以在面向介質(zhì)的表面產(chǎn)生第一磁場(chǎng)。 一導(dǎo)體 靠近寫入元件頭端并且第一和第二導(dǎo)線連接于導(dǎo)體并配置成將電流傳遞至導(dǎo)體以 產(chǎn)生增大第一磁場(chǎng)的第二磁場(chǎng)。第一和第二側(cè)元件在面向介質(zhì)的表面沿橫向磁道方 向被設(shè)置在寫入元件頭端的相對(duì)兩側(cè)。至少一部分第一導(dǎo)線在第一側(cè)元件的面向介 質(zhì)的表面的相對(duì)側(cè)上設(shè)置于第一側(cè)元件附近，且至少一部分第二導(dǎo)線在第二側(cè)元件 的面向介質(zhì)的表面的相對(duì)側(cè)上設(shè)置于第二側(cè)元件附近。
另一方面，磁裝置包括具有寫入元件頭端的寫入元件。寫入元件可操作以在 寫入元件頭端產(chǎn)生第一磁場(chǎng)。一導(dǎo)體在面向介質(zhì)的表面靠近寫入元件頭端并具有最 大可容許電流密度j皿、從面向介質(zhì)的表面向在面向介質(zhì)的表面遠(yuǎn)端的導(dǎo)體一側(cè)延
伸的鑲條(stripe)高度h以及沿下磁道方向延伸的厚度t。具有最大電流I目的 電流源將電流提供給導(dǎo)體以產(chǎn)生增大第一磁場(chǎng)的第二磁場(chǎng)。鑲條高度h大約等于
I腿x/ ( jmax X t ) o
在又一方面，磁寫入器包括寫入元件，該寫入元件具有界定面向介質(zhì)的表面 的寫入元件頭端。寫入元件可操作以在面向介質(zhì)的表面產(chǎn)生第一磁場(chǎng)?；芈吩?br> 耦合于位于面向介質(zhì)的表面遠(yuǎn)端的寫入元件。導(dǎo)體在面向介質(zhì)的表面處靠近寫入元 件頭端。第一和第二導(dǎo)體熱宿連接于導(dǎo)體并配置成將電流傳遞至導(dǎo)體以產(chǎn)生增大第 一磁場(chǎng)的第二磁場(chǎng)。第一和第二側(cè)屏蔽物在面向介質(zhì)的表面沿橫向磁道方向設(shè)置在 寫入元件頭端的相對(duì)兩側(cè)。至少一部分第一側(cè)屏蔽物在第一側(cè)屏蔽物與面向介質(zhì)的 表面相對(duì)的一側(cè)設(shè)置于第一導(dǎo)電熱宿附近，而至少一部分第二側(cè)屏蔽物在第二側(cè)屏 蔽物與面向介質(zhì)的表面相對(duì)的一側(cè)設(shè)置于第二導(dǎo)電熱宿附近。
本發(fā)明上面的概述不旨在描述本發(fā)明的每個(gè)披露的實(shí)施例或每個(gè)實(shí)施方式。 接下來(lái)的附圖和詳細(xì)說(shuō)明更具體地給出示例性實(shí)施例。


圖l是磁記錄系統(tǒng)的立體圖。
圖2是包含攜帶電流以產(chǎn)生輔助磁場(chǎng)的導(dǎo)體的磁寫入器的立體圖。 圖3A是包括在面向介質(zhì)的表面部分暴露的導(dǎo)線/熱宿的磁寫入器的橫截面立 體圖。
圖3B是圖3A的磁寫入器的面向介質(zhì)的表面的圖。圖3C是沿剖切線3C-3C剖切得到的圖3A和3B的磁寫入器的橫截面圖。
圖4是作為具有各種尺寸的導(dǎo)體的橫向磁道位置的函數(shù)的、靠近圖3A-3C的 磁寫入器的面向介質(zhì)的表面的有效磁場(chǎng)的分布圖。
圖5是作為具有各種尺寸的導(dǎo)體的下磁道位置的函數(shù)的、靠近圖3A-3C的磁 寫入器的面向介質(zhì)的表面的有效磁場(chǎng)的分布圖。
圖6A是包括暴露于面向介質(zhì)的表面的細(xì)導(dǎo)線/熱宿的磁寫入器的面向介質(zhì)的 表面的圖。
圖6B是沿線6B-6B剖切得到的圖6A的磁寫入器的橫截面圖。 圖7A是具有完全從面向介質(zhì)的表面凹進(jìn)的導(dǎo)線/熱宿的磁寫入器的面向介質(zhì) 的表面的圖。
圖7B是沿線7B-7B剖切得到的圖7A的磁寫入器的橫截面圖。 圖8是在導(dǎo)線/熱宿中包括低傳導(dǎo)性溝道的磁寫入器的面向介質(zhì)的表面的圖。 盡管上述附圖中的一部分給出本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，然而也可構(gòu)思出 其它實(shí)施例，如說(shuō)明中指出的那樣。任何情形下，本公開(kāi)是通過(guò)舉例而不是限定的 方式給出本發(fā)明的。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可構(gòu)思出許多其它修改和實(shí)施例， 它們都落在本發(fā)明原理的范圍和精神內(nèi)。還要理解，上述附圖不是按照比例繪制的。
具體實(shí)施例方式
圖1是包括用于將滑頭12定位于磁介質(zhì)16的磁道14上的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的盤驅(qū)動(dòng) 器10的立體圖。為便于解釋本發(fā)明而給出盤驅(qū)動(dòng)器m的具體結(jié)構(gòu)，并且這不旨在 以任何方式限制本發(fā)明的范圍。盤驅(qū)動(dòng)器10包括設(shè)置成使軸22周圍的心軸上的驅(qū) 動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的音圈電機(jī)(VCM) 18。承載條24在頭安裝組件26處連接于驅(qū)動(dòng)臂20。 懸臂28連接于承載條24的端部且滑頭12安裝于懸臂28。 VCM 18由本圖中未示 出且業(yè)內(nèi)公知的控制器調(diào)節(jié)。磁介質(zhì)16繞軸30轉(zhuǎn)動(dòng)，以使滑頭12遭受空氣阻力， 從而使其高出磁介質(zhì)16的表面上方一很小的距離。磁介質(zhì)16的每個(gè)磁道14格式 化成一列數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)?；^12載有磁換能器(圖l未示出)， 用來(lái)對(duì)磁介質(zhì)16的磁道14讀取數(shù)據(jù)和/或?qū)懭霐?shù)據(jù)。在下列附圖中，通過(guò)例示更 詳細(xì)地描述磁換能器。
圖2是磁寫入器40的立體圖，它包括具有寫入元件頭端44的寫入元件42、 電流攜帶導(dǎo)體46、回路元件48和導(dǎo)電線圈50。磁寫入器40是輔助磁寫入器的理念表示并用來(lái)一般地示出輔助磁寫入器的功能。下文所述的一般操作適用于本文所 述的各個(gè)磁寫入器實(shí)施例。然而，所示結(jié)構(gòu)僅為示例性的并且不對(duì)接下來(lái)描述的任 何實(shí)施例構(gòu)成限制或界定。
導(dǎo)體46被設(shè)置在寫入元件頭端44的后緣附近。寫入元件42通過(guò)磁柱54磁 耦合于回路元件48。導(dǎo)電線圈50 (僅示出其一部分)包圍寫入元件42，以使導(dǎo)電 線圈50的諸部分位于寫入元件42和回路元件48之間。第一導(dǎo)線/熱宿60 (以虛線 示出)和第二導(dǎo)線/熱宿62在導(dǎo)體46相對(duì)的橫向磁道端連接于導(dǎo)體46。第一導(dǎo)線/ 熱宿60和第二導(dǎo)線/熱宿62連接于電流源64以將電流Iw提供給導(dǎo)體46。
磁寫入器40在由寫入元件頭端44、導(dǎo)體46和回路元件48界定的面向介質(zhì)的 表面處面向磁介質(zhì)16。磁介質(zhì)16包括軟底層(SUL) 70和介質(zhì)層72。磁介質(zhì)16 被設(shè)置在磁寫入器40附近，以使與SUL70相對(duì)的介質(zhì)層72的表面面向?qū)懭朐?42。磁介質(zhì)16僅以示例方式示出，并可以是可與磁寫入器40結(jié)合使用的任何類型 的介質(zhì)，例如復(fù)合介質(zhì)、連續(xù)/粗面耦合(CGC)介質(zhì)、分離磁道介質(zhì)和比特布圖 介質(zhì)。
磁寫入器40承載于磁介質(zhì)16的表面上，磁介質(zhì)16如箭頭76所示相對(duì)磁寫 入器40移動(dòng)，以使寫入元件42帶動(dòng)回路元件48并用來(lái)物理寫入數(shù)據(jù)至磁介質(zhì)16。 為了將數(shù)據(jù)寫至磁介質(zhì)16，使電流Ic流過(guò)導(dǎo)電線圈50。導(dǎo)電線圈50中的磁勢(shì)使 磁通(由箭頭78表示)從寫入元件頭端44垂直通過(guò)介質(zhì)層72、跨過(guò)SUL 70并通 過(guò)回路元件48和磁柱54以提供第一封閉的磁通路徑。在寫入元件頭端44的面向 介質(zhì)的表面處的關(guān)乎數(shù)據(jù)寫至磁介質(zhì)16的狀態(tài)的寫磁場(chǎng)的方向(由箭頭79表示) 基于第一電流流過(guò)第一導(dǎo)電線圈50的方向受到控制。
所示出的磁寫入器40僅為可結(jié)合本發(fā)明的原理使用的一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)，并可 對(duì)該設(shè)計(jì)作出若干變化。例如，盡管示出了一個(gè)后緣回路元件48，然而也代替以 采用在寫入元件42的前緣側(cè)和后緣側(cè)均具有回路元件的雙回路元件寫入器結(jié)構(gòu)。 此外，在"后緣屏蔽物"磁寫入器設(shè)計(jì)中，屏蔽物可形成為在面向介質(zhì)的表面附近 從回路元件48向?qū)懭朐?2延伸。
為了將數(shù)據(jù)寫至高矯頑性介質(zhì)層72，可提供更強(qiáng)的寫磁場(chǎng)以強(qiáng)制介質(zhì)中的反 向磁化。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，將導(dǎo)體46設(shè)置在磁介質(zhì)16附近和寫入元件頭端44的 后緣側(cè)。當(dāng)將電流Iw施加于導(dǎo)體46時(shí)，產(chǎn)生增大由寫入元件42產(chǎn)生的寫磁場(chǎng)的 輔助磁場(chǎng)(由箭頭80表示)。寫磁場(chǎng)79和由導(dǎo)體46產(chǎn)生的輔助磁場(chǎng)80的結(jié)合克 服了介質(zhì)層78的高矯頑性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)磁介質(zhì)16的數(shù)據(jù)寫入控制。當(dāng)磁介質(zhì)16如箭頭76所示那樣移動(dòng)時(shí)，介質(zhì)層72中的磁疇82、 84、 86和88的磁化方向受寫 入元件頭端44附近的寫磁場(chǎng)79和輔助磁場(chǎng)80影響。另外，導(dǎo)體46提高了寫磁場(chǎng) 梯度，這導(dǎo)致在寫入元件頭端44附近產(chǎn)生更強(qiáng)的寫磁場(chǎng)。
圖3A是包括在面向介質(zhì)的表面102處部分暴露的導(dǎo)線/熱宿60的磁寫入器 100的立體橫截面圖。導(dǎo)線/熱宿62在圖3A的橫截面圖中是不可見(jiàn)的。圖3B是磁 寫入器100的面向介質(zhì)的表面的圖，而圖3C是沿圖3B中的3C-3C線剖切得到的 磁寫入器100的橫截面圖。圖3A所示的橫截面是沿圖3B中的線3A-3A剖切得到 的。磁寫入器100包括具有寫入元件頭端44的寫入元件42、回路元件48、第一導(dǎo) 線/熱宿60、第二導(dǎo)線/熱宿62、導(dǎo)體46、非磁性底部104、第一側(cè)屏蔽物106、第 二側(cè)屏蔽物108、后緣屏蔽物110和絕緣材料112。
寫入元件42的寫入元件頭端44位于面向介質(zhì)的表面102并靠近非磁性底部 104。非磁性底部104位于寫入元件頭端44的后緣側(cè)上。導(dǎo)體46靠近寫入元件頭 端44并在面向介質(zhì)的表面102處沿寫入元件頭端44的三個(gè)表面延伸。絕緣材料 112在面向介質(zhì)的表面102處位于導(dǎo)體46和寫入元件頭端44之間并沿寫入元件42 從面向介質(zhì)的表面102延伸的邊延伸。后緣屏蔽物110位于導(dǎo)體46和回路元件48 之間并通過(guò)絕緣材料與導(dǎo)體46和側(cè)屏蔽物106、 108隔開(kāi)。導(dǎo)線/熱宿60和62具 有相比導(dǎo)體46的橫截面面積更大的橫截面積。
第一側(cè)屏蔽物106和第二側(cè)屏蔽物108沿橫向磁道方向被設(shè)置在寫入元件42 的相對(duì)側(cè)。在一些實(shí)施例中，側(cè)屏蔽物106和108與相鄰導(dǎo)體46和導(dǎo)線/熱宿60 和62絕緣。在其它實(shí)施例中，導(dǎo)線/熱宿60和62分別與側(cè)屏蔽物106和108形成 電接觸。在后一情形下，由于導(dǎo)線/熱宿60和62—般由阻抗遠(yuǎn)低于側(cè)屏蔽物106、 108的材料的材料構(gòu)成，因此多數(shù)電流Iw由導(dǎo)線/熱宿60和62攜帶。另外，絕緣 材料112將導(dǎo)線/熱宿60、 62彼此隔離，這迫使電流Iw流過(guò)導(dǎo)體46。
側(cè)屏蔽物106和108以及后緣屏蔽物110可由軟磁性材料制成，例如NiFe、 CoFe或Cu/CoFe多層結(jié)構(gòu)。由于側(cè)屏蔽物106和108以及后緣屏蔽物110也 作為導(dǎo)體46、側(cè)屏蔽物106和108的熱宿且后緣屏蔽物110由具有良好熱學(xué)性 質(zhì)的材料制成。由于軟磁性材料既作為從磁寫入器IOO發(fā)出的磁通的返回路徑 又作為磁屏蔽物(將寫入磁極頭端44與從磁介質(zhì)16的相鄰磁道上發(fā)出的磁場(chǎng) 屏蔽開(kāi))，因此側(cè)屏蔽物106和108以及后緣屏蔽物IIO界定磁寫入器IOO的 磁場(chǎng)輪廓。在又一實(shí)施例中，以具有良好熱學(xué)性質(zhì)和高耐蝕性材料的非磁性組 件代替?zhèn)绕帘挝?06和108。絕大部分導(dǎo)線/熱宿60、 62的材料從面向介質(zhì)的表面102凹進(jìn)，以減少導(dǎo) 線/熱宿60、62在面向介質(zhì)的表面102暴露于腐蝕誘發(fā)劑的面積。如圖3B所示， 第一導(dǎo)線/熱宿60靠近面向介質(zhì)的表面102的相對(duì)側(cè)上的第一側(cè)屏蔽物106， 而第二導(dǎo)線/熱宿62靠近面向介質(zhì)的表面102的相對(duì)側(cè)上的第二側(cè)屏蔽物108。 第一導(dǎo)線/熱宿60的凹進(jìn)部分在寫入元件42和第一屏蔽物106之間延伸以在一 側(cè)上連接于導(dǎo)體46，并且第二導(dǎo)線/熱宿62的凹進(jìn)部分在寫入元件42和第二 屏蔽物108之間延伸以在相對(duì)側(cè)上連接于導(dǎo)體46。
導(dǎo)線/熱宿60、 62的凹進(jìn)部分基于加工極限和屏蔽物厚度要求所允許的限 度而盡可能地靠近面向介質(zhì)的表面102。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)線/熱宿60、 62 從面向介質(zhì)的表面102凹進(jìn)大于或大致等于導(dǎo)體46的鑲條高度h的距離。當(dāng) 導(dǎo)線/熱宿60、 62從面向介質(zhì)的表面102凹進(jìn)大約等于鑲條高度h的距離時(shí)， 相比導(dǎo)線/熱宿60、 62不從面向介質(zhì)的表面102凹進(jìn)的情形，導(dǎo)體46的磁、電 和熱性能的損失減至最小(<10%)。
導(dǎo)線/熱宿60和62可由與導(dǎo)體46相同的材料構(gòu)成。這防止在導(dǎo)線/熱宿60、 62和導(dǎo)體46之間的邊界處的電遷移。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)線/熱宿60、 62和 導(dǎo)體46由銅構(gòu)成。導(dǎo)線/熱宿60、 62延伸至面向介質(zhì)的表面102的部分或者可 由不同于導(dǎo)體46和導(dǎo)線/熱宿60、 62通過(guò)側(cè)屏蔽物106、 108從面向介質(zhì)的表 面102凹進(jìn)的部分的材料構(gòu)成。在面向介質(zhì)的表面102處的部分導(dǎo)線/熱宿60 由不同于導(dǎo)線/熱宿60凹進(jìn)部分的材料構(gòu)成的實(shí)施例中，導(dǎo)線/熱宿60、 62和 導(dǎo)體46的凹進(jìn)部分可由銅制成，而面向介質(zhì)的表面102處的導(dǎo)線/熱宿60部分 可由用于面向介質(zhì)的表面102且耐腐蝕的金、鋁或其它材料制成。
可將寫入元件頭端44后緣處的導(dǎo)體46尺寸設(shè)置成使有效磁場(chǎng)最大化并提高 面向介質(zhì)的表面102處的磁場(chǎng)梯度。導(dǎo)體46在寫入元件頭端44的后緣處具有厚度 t并具有從面向介質(zhì)的表面102延伸至遠(yuǎn)離所述表面102的導(dǎo)體46邊緣的鑲條高度 h。為了示出改變導(dǎo)體46的尺寸的效果，圖4是示出基于靜磁有限元模擬的、離開(kāi) 面向介質(zhì)的表面102達(dá)10nm處的模擬有效磁場(chǎng)Heff(即寫磁場(chǎng)和輔助磁場(chǎng)的結(jié)合) 作為磁寫入器100的橫向磁道位置的函數(shù)。隨著從對(duì)稱平面開(kāi)始沿橫向磁道方向移 動(dòng)的寫入元件42的對(duì)稱平面(橫向磁道位置Onm)測(cè)得的有效磁場(chǎng)Heff，導(dǎo)體46 的后緣側(cè)的尺寸有所改變。
曲線120表示具有50nm厚度t和50nm鑲條高度h (即2500nm2的橫截面積) 的導(dǎo)體46的有效磁場(chǎng)Heff。曲線122表示具有100nm厚度t和50nm鑲條高度h(即5000nm2的橫截面積)的導(dǎo)體46的有效磁場(chǎng)Heff。曲線124表示具有70.71nm厚度 t和70.71nm鑲條高度h (即5000nm2的橫截面積)的導(dǎo)體46的有效磁場(chǎng)Heff。曲 線126表示具有50nm厚度t和100nm鑲條高度h (即5000nm2的橫截面積)的導(dǎo) 體46的有效磁場(chǎng)Heff。每種模擬導(dǎo)體46的電流密度j為1.5X 109A/cm2，除了具有 2500m^橫截面積的導(dǎo)體46 (曲線120)，它的電流密度j為3.0X109A/cm2。作為 比較，曲線128表示通過(guò)沒(méi)有導(dǎo)體46的基本相同裝置產(chǎn)生的寫磁場(chǎng)。如圖所示， 后緣處的寫入元件44的中央(橫向磁道位置0)的最大磁場(chǎng)從具有最小橫截面積 的導(dǎo)體46的1.95T (曲線120)至具有最大鑲條高度h的導(dǎo)體46的約1.8T (曲線 126)的范圍內(nèi)變動(dòng)。
同樣受導(dǎo)體46的尺寸影響的磁場(chǎng)梯度對(duì)磁寫入器IOO所寫入的瞬變的銳度來(lái) 說(shuō)很重要。圖5是表示基于靜磁有限元模擬的、由磁寫入器100產(chǎn)生的有效磁場(chǎng) Heff的下磁道輪廓。在離開(kāi)面向介質(zhì)的表面102達(dá)10nm處，沿寫入元件頭端44的 中央對(duì)稱平面測(cè)量Heff。寫入元件頭端44的前緣位于Onm的下磁道位置，而寫入 元件頭端44的后緣位于大約160nm的下磁道位置。曲線130是作為曲線120的下 磁道磁場(chǎng)輪廓的外推，而曲線132是作為曲線122的下磁道磁場(chǎng)輪廓的外推，而曲 線134是作為曲線124的下磁道磁場(chǎng)輪廓的外推，而曲線136是作為曲線126的下 磁道磁場(chǎng)輪廓的外推。作為比較，曲線138表示由不具有導(dǎo)體46的基本相同的裝 置產(chǎn)生的下磁道磁場(chǎng)輪廓。在寫入磁極頭端44后緣之后的磁場(chǎng)輪廓(即大于160nm
的下磁道位置)是磁場(chǎng)梯度的感興趣區(qū)域。該區(qū)域中，有效磁場(chǎng)Heff向零的瞬變?cè)?br> 尖銳，則磁場(chǎng)梯度越大，且寫至磁介質(zhì)16的瞬變?cè)胶?。如圖所示，包括導(dǎo)體80 的磁寫入器100具有產(chǎn)生最大磁場(chǎng)梯度的50nm厚度t。然而，導(dǎo)致導(dǎo)體46及其周 圍環(huán)境發(fā)熱并影響磁寫入器100可靠性的歐姆損耗可通過(guò)采用具有較大橫截面積 的導(dǎo)體46予以減少。結(jié)果，在那些模擬裝置中表現(xiàn)最好的裝置是具有50nm厚度t 和100nm鑲條高度h的導(dǎo)體46的裝置(圖4中的曲線126和圖5中的曲線136)。 如果介質(zhì)性質(zhì)的選擇允許對(duì)磁場(chǎng)梯度較不嚴(yán)格的要求，具有70.71nm厚度t和 70.71nm鑲條高度h的導(dǎo)體46(圖4中的曲線124和圖5中的曲線134)是較佳的， 由于它提供更大的有效磁場(chǎng)Heff。
為了在滿足總功率損耗和磁場(chǎng)梯度的設(shè)備技術(shù)條件并確保導(dǎo)體46的可靠性的 同時(shí)確保導(dǎo)體46給出最大輔助磁場(chǎng)，可采用確定厚度t和鑲條高度h的最佳方法。
電流源64 (圖2)所允許的最大電流Imax驅(qū)動(dòng)導(dǎo)體46。最大電流Lax受電流源64
的前置放大器、記錄系統(tǒng)的功率損耗技術(shù)條件以及例如磁漏和側(cè)磁道擦除的其它記錄系統(tǒng)性能參數(shù)的限制。然后調(diào)整厚度t以在將厚度t保持盡可能大的同時(shí)獲得合 適的磁場(chǎng)梯度。磁場(chǎng)梯度的最佳值還取決于例如所使用磁介質(zhì)16類型的記錄系統(tǒng) 參數(shù)。隨后確定導(dǎo)體46能可靠維持的最大電流密度jmax，這基于導(dǎo)體46的材料和 阻抗。然后從下面的等式確定最佳鑲條高度h:
力=_^_ (等式l)
■/max
圖6A是包括暴露于面向介質(zhì)的表面102的細(xì)導(dǎo)線/熱宿60、 62的磁寫入器 140的面向介質(zhì)的表面的圖。圖6B是沿圖6A中的線6B-6B剖切得到的磁寫入器140 的橫截面圖。磁寫入器140包括具有寫入元件頭端44的寫入元件42、回路元件48、 第一導(dǎo)線/熱宿60、第二導(dǎo)線/熱宿62、導(dǎo)體46、非磁性底部104、第一側(cè)屏蔽物 106、第二側(cè)屏蔽物108、后緣屏蔽物110和絕緣材料112。
磁寫入器140的元件和配置與上述磁寫入器100的相同。在本實(shí)施例中，導(dǎo) 線/熱宿60和62的較少材料暴露于面向介質(zhì)的表面102以減少和進(jìn)一步減少腐蝕 誘發(fā)劑在面向介質(zhì)的表面102處對(duì)導(dǎo)線/熱宿60、62和導(dǎo)體46的導(dǎo)電材料的影響。 如圖6B所示，第一導(dǎo)線/熱宿60在與面向介質(zhì)的表面102的相對(duì)側(cè)上相鄰于第一 側(cè)屏蔽物106，而第二導(dǎo)線/熱宿62在與面向介質(zhì)的表面102的相對(duì)側(cè)上相鄰于第 二側(cè)屏蔽物108。第一導(dǎo)線/熱宿60的凹進(jìn)部分在寫入元件42和第一屏蔽物106 之間延伸以在一側(cè)連接于導(dǎo)體46，而第二導(dǎo)線/熱宿62的凹進(jìn)部分在寫入元件42 和第二屏蔽物108之間延伸在其相對(duì)側(cè)連接于導(dǎo)體46。
導(dǎo)線/熱宿60、 62的凹進(jìn)部分以加工極限和屏蔽物厚度要求所允許的為限盡 可能地靠近面向介質(zhì)的表面102。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)線/熱宿60、 62從面向介質(zhì) 的表面102凹進(jìn)一大于或大約等于導(dǎo)體46的鑲條高度h的距離。當(dāng)導(dǎo)線/熱宿60、 62從面向介質(zhì)的表面102凹進(jìn)一等于鑲條高度h的距離時(shí)，相比導(dǎo)線/熱宿60、 62 不從面向介質(zhì)的表面102凹進(jìn)時(shí)，導(dǎo)體46的磁、電和熱學(xué)性能的損耗是最小的。
圖7A是包括暴露于面向介質(zhì)的表面102的細(xì)導(dǎo)線/熱宿60、62的磁寫入器150 的面向介質(zhì)的表面的圖。圖7B是沿圖7A中的線7B-7B剖切得到的磁寫入器140 的橫截面圖。磁寫入器140包括具有寫入元件頭端44的寫入元件42、回路元件48、 第一導(dǎo)線/熱宿60、第二導(dǎo)線/熱宿62、導(dǎo)體46、非磁性底部104、第一側(cè)屏蔽物 106、第二側(cè)屏蔽物108、后緣屏蔽物110和絕緣材料112。
磁寫入器150的元件和配置與上述磁寫入器100的相同。在本實(shí)施例中，導(dǎo)線/熱宿60和62全部從面向介質(zhì)的表面102凹進(jìn)以防止導(dǎo)線/熱宿60和62的腐蝕。 如圖7B所示，第一導(dǎo)線/熱宿60在與面向介質(zhì)的表面102的相對(duì)側(cè)上相鄰于第一 側(cè)屏蔽物106，而第二導(dǎo)線/熱宿62在與面向介質(zhì)的表面102的相對(duì)側(cè)上相鄰于第 二側(cè)屏蔽物108。第一導(dǎo)線/熱宿60在寫入元件42和第一屏蔽物106之間延伸以 在一側(cè)連接于導(dǎo)體46，而第二導(dǎo)線/熱宿62在寫入元件42和第二屏蔽物108之間 延伸以在相對(duì)側(cè)連接于導(dǎo)體46。
導(dǎo)線/熱宿60、 62以加工極限和屏蔽物厚度要求所允許的為限盡可能地靠近 面向介質(zhì)的表面102。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)線/熱宿60、 62從面向介質(zhì)的表面102 凹進(jìn)一大于或大約等于導(dǎo)體46的鑲條高度h的距離。當(dāng)導(dǎo)線/熱宿60、 62從面向 介質(zhì)的表面102凹進(jìn)一等于鑲條高度h的距離時(shí)，相比導(dǎo)線/熱宿60、 62不從面向 介質(zhì)的表面102凹進(jìn)時(shí)，導(dǎo)體46的磁、電和熱學(xué)性能的損耗是最小的。
圖8是包括形成于面向介質(zhì)的表面處的粗導(dǎo)線/熱宿162、 164的磁寫入器160 的面向介質(zhì)的表面的圖。磁寫入器160包括具有寫入元件頭端44的寫入元件42、 回路元件48、第一導(dǎo)線/熱宿162、第二導(dǎo)線/熱宿164、導(dǎo)體46、非磁性底部104、 后緣屏蔽物110和絕緣材料112。
希望將電流Iw約束在靠近寫入元件頭端44的細(xì)導(dǎo)電路徑中或面向介質(zhì)的表 面附近以在寫入元件頭端44的后緣附近提供具有高梯度的更強(qiáng)、更集中的磁場(chǎng)。 為了提供這些細(xì)導(dǎo)電路徑，溝道166、 168分別形成在導(dǎo)線/熱宿162和164中并用 絕緣材料或表現(xiàn)出低導(dǎo)電性的其它材料填充所述溝道166、 168。溝道166、 168中 的材料還提供足夠的導(dǎo)熱性以有效地將熱量傳離導(dǎo)體46。當(dāng)用具有這些性質(zhì)的材 料填充溝道166和168時(shí)，電流Iw在這些區(qū)域周圍流動(dòng)并在寫入元件頭端周圍流 動(dòng)，從而提高導(dǎo)體46在寫入元件頭端44處的場(chǎng)強(qiáng)。同時(shí)，熱宿由材料的導(dǎo)熱性支 持，這提高了磁寫入器160的可靠性。
可用提供各種程度導(dǎo)熱性的各種材料填充溝道166和168。例如，可用具有低 導(dǎo)熱性的良好絕緣體(例如A1203)填充溝道166和168，這迫使電流Iw在溝道166 和168周圍流動(dòng)并提供強(qiáng)的磁場(chǎng)放大，但同時(shí)提供糟糕的熱宿。或者在用例如銅和 金的熱宿材料(即高熱導(dǎo)性的)回填之后用薄絕緣層填充溝道166和168。這也迫 使所有電流Iw在溝道166和168周圍流動(dòng)，并提供強(qiáng)磁場(chǎng)放大和改善的熱宿。又 如，可用具有非常高的導(dǎo)熱性但仍然絕緣的鉆石形碳(DLC)薄膜填充溝道166和 168。這使所有電流Iw在溝道166和168周圍流動(dòng)，并提供強(qiáng)的磁場(chǎng)放大和改善的 熱宿。也可用傳導(dǎo)性較差的材料——例如銠(其電阻率為銅的五倍)——回填溝道166和168而不使用絕緣層。在這種簡(jiǎn)單制造工藝中，多數(shù)電流仍然在溝道166和 168周圍流動(dòng)，同時(shí)確保良好的熱宿。又如，可用絕緣的或低導(dǎo)電性的磁性材料填 充溝道，這迫使電流Iw在溝道周圍流動(dòng)，但同時(shí)溝道中的磁性材料能作為磁性側(cè) 屏蔽物。應(yīng)當(dāng)理解，也可通過(guò)使帶溝道的導(dǎo)線從面向介質(zhì)的表面凹進(jìn)而將溝道166 和168引入上述凹進(jìn)的導(dǎo)線磁寫入器設(shè)計(jì)中。
總言之，本發(fā)明涉及包含具有界定面向介質(zhì)的表面的寫入元件頭端的寫入元 件的磁裝置。寫入元件可操作以在面向介質(zhì)的表面處產(chǎn)生第一磁場(chǎng)。導(dǎo)體靠近寫入 元件頭端，第一和第二導(dǎo)線連接于導(dǎo)體并配置成將電流傳至導(dǎo)體以產(chǎn)生增大第一磁 場(chǎng)的第二磁場(chǎng)。第一和第二側(cè)元件在面向介質(zhì)的表面沿橫向磁道設(shè)置在寫入元件頭 端的相對(duì)側(cè)。第一導(dǎo)線的至少一部分在面向介質(zhì)的表面的相對(duì)側(cè)設(shè)置在第一側(cè)元件 附近，且第二導(dǎo)線的至少一部分在面向介質(zhì)的表面的相對(duì)側(cè)設(shè)置在第二側(cè)元件附 近。通過(guò)使導(dǎo)線的至少一部分從面向介質(zhì)的表面凹進(jìn)，可防止在面向介質(zhì)的表面處 導(dǎo)線的腐蝕。另外，通過(guò)盡可能靠近面向介質(zhì)的表面地形成導(dǎo)線，對(duì)裝置性能的影 響減至最小。此外，可調(diào)整導(dǎo)體的尺寸以在優(yōu)化磁裝置的磁場(chǎng)梯度的同時(shí)最大化輔 助磁場(chǎng)。
盡管己結(jié)合較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，然而本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解可在形式上和細(xì)節(jié)上作出變化而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種磁裝置，包括包括界定面向介質(zhì)的表面的寫入元件頭端的寫入元件，其中所述寫入元件工作以在所述面向介質(zhì)的表面處產(chǎn)生第一磁場(chǎng)；位于所述寫入元件頭端附近的導(dǎo)體；連接于導(dǎo)體并配置成將電流傳至導(dǎo)體以產(chǎn)生增大第一磁場(chǎng)的第二磁場(chǎng)的第一和第二導(dǎo)線；在所述面向介質(zhì)的表面處沿橫向磁道方向設(shè)置在所述寫入元件頭端的相對(duì)兩側(cè)上的第一和第二側(cè)元件，其中所述第一導(dǎo)線的至少一部分在所述第一側(cè)元件的面向介質(zhì)的表面的相對(duì)側(cè)位于所述第一側(cè)元件附近，而所述第二導(dǎo)線的至少一部分在所述第二側(cè)元件的面向介質(zhì)的表面的相對(duì)側(cè)位于所述第二側(cè)元件附近。
2. 如權(quán)利要求l所述的磁裝置，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)線以及導(dǎo)體 由相同材料構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求1所述的磁裝置，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)線由不同于 導(dǎo)體的材料構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求1所述的磁裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體在面向介質(zhì)的表面處 在所述寫入元件頭端以及第一和第二側(cè)元件之間延伸。
5. 如權(quán)利要求l所述的磁裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體具有從所述面向介質(zhì) 的表面向?qū)w遠(yuǎn)離所述面向介質(zhì)的表面的一側(cè)延伸的一個(gè)鑲條高度，其中所述第一 導(dǎo)線的至少一部分和所述第二導(dǎo)線的至少一部分分別設(shè)置從所述面向介質(zhì)的表面 算起大于或大約等于所述鑲條高度的距離。
6. 如權(quán)利要求l所述的磁裝置，其特征在于，所述第一和第二側(cè)元件由磁性 材料構(gòu)成。
7. 如權(quán)利要求l所述的磁裝置，其特征在于，所述第一和第二側(cè)元件由非磁 性材料構(gòu)成。
8. —種磁裝置，包括-包含寫入元件頭端的寫入元件，其中所述寫入元件可工作以在寫入元件頭端 產(chǎn)生第一磁場(chǎng)；在面向介質(zhì)的表面處靠近所述寫入元件頭端的導(dǎo)體，其中所述導(dǎo)體具有最大可維持電流密度jn^、從所述面向介質(zhì)的表面向所述導(dǎo)體遠(yuǎn)離所述面向介質(zhì)的表面 的一側(cè)延伸的鑲條高度h以及沿下磁道方向延伸的厚度t;以及提供電流至所述導(dǎo)體以產(chǎn)生增大所述第一磁場(chǎng)的第二磁場(chǎng)的電流源，其中所 述電流源提供最大電流Imax，且其中所述鑲條高度h大約等于乙y (jmMXt)。
9. 如權(quán)利要求8所述的磁裝置，其特征在于，還包括連接于所述導(dǎo)體并配置成將電流從電流源送至所述導(dǎo)體的第一和第二導(dǎo)線。
10. 如權(quán)利要求9所述的磁裝置，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)線以及所 述導(dǎo)體由相同材料構(gòu)成。
11. 如權(quán)利要求9所述的磁裝置，其特征在于，所述和第一和第二導(dǎo)線由不同于所述導(dǎo)體的材料構(gòu)成。
12. 如權(quán)利要求9所述的磁裝置，其特征在于，還包括在所述面向介質(zhì)的表面處沿橫向磁道方向設(shè)置在所述寫入元件頭端的相對(duì)兩 側(cè)上的第一和第二側(cè)元件，其中所述第一導(dǎo)線的至少一部分在面向介質(zhì)的表面的相 對(duì)側(cè)位于所述第一側(cè)元件附近，而所述第二導(dǎo)線的至少一部分在面向介質(zhì)的表面的 相對(duì)側(cè)位于所述第二側(cè)元件附近。
13. 如權(quán)利要求12所述的磁裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體在面向介質(zhì)的表面處在所述寫入元件頭端以及第一和第二側(cè)元件之間之間延伸。
14. 如權(quán)利要求12所述的磁裝置，其特征在于，所述第一導(dǎo)線的至少一部分 和所述第二導(dǎo)線的至少一部分分別設(shè)置從所述面向介質(zhì)的表面算起大于或大約等 于所述鑲條高度的距離。
15. 如權(quán)利要求12所述的磁裝置，其特征在于，所述第一和第二側(cè)元件由磁 性材料構(gòu)成。
16. 如權(quán)利要求12所述的磁裝置，其特征在于，所述第一和第二側(cè)元件由非 磁性材料構(gòu)成。
17. —種磁寫入器，包括包括界定面向介質(zhì)的表面的寫入元件頭端的寫入元件，其中所述寫入元件工作以在所述面向介質(zhì)的表面處產(chǎn)生第一磁場(chǎng)；磁耦合于遠(yuǎn)離所述面向介質(zhì)的表面的寫入元件的回路元件；在所述面向介質(zhì)的表面處位于所述寫入元件頭端附近的導(dǎo)體；連接于所述導(dǎo)體并配置成將電流傳遞至導(dǎo)體以產(chǎn)生增大第一磁場(chǎng)的第二磁場(chǎng)的第一和第二導(dǎo)電性熱宿；以及在所述面向介質(zhì)的表面處沿橫向磁道方向設(shè)置在所述寫入元件頭端的相對(duì)側(cè) 的第一和第二側(cè)屏蔽物，其中所述第一側(cè)屏蔽物的至少一部分在所述第一側(cè)屏蔽物 與所述面向介質(zhì)的表面相對(duì)的一側(cè)位于所述第一導(dǎo)電性熱宿附近，且所述第二側(cè)屏 蔽物的至少一部分在所述第二側(cè)屏蔽物與所述面向介質(zhì)的表面相對(duì)的一側(cè)位于所 述第二導(dǎo)電性熱宿附近。
18. 如權(quán)利要求17所述的磁寫入器，其特征在于，還包括將電流提供至導(dǎo)體以產(chǎn)生增大第一磁場(chǎng)的第二磁場(chǎng)的電流源，其中所述電流 源提供最大電流In^，其中所述導(dǎo)體具有最大可維持電流密度jmax、從所述面向介 質(zhì)的表面向所述導(dǎo)體遠(yuǎn)離所述面向介質(zhì)的表面的一側(cè)延伸的鑲條高度h以及沿下 磁道方向延伸的厚度t，且所述鑲條高度h大約等于I,/ (jmaxXt)。
19. 如權(quán)利要求18所述的磁寫入器，其特征在于，所述第一導(dǎo)電性熱宿的至 少一部分和第二導(dǎo)電性熱宿的至少一部分分別設(shè)置在從所述面向介質(zhì)的表面算起 大于或大約等于鑲條高度的距離處。
20. 如權(quán)利要求17所述的磁寫入器，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)電熱宿 以及導(dǎo)體由相同材料構(gòu)成。
21. 如權(quán)利要求17所述的磁寫入器，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)電熱宿由不同于導(dǎo)體的材料構(gòu)成。
22. 如權(quán)利要求17所述的磁寫入器，其特征在于，所述導(dǎo)體在所述面向介質(zhì) 的表面處在寫入元件頭端以及第一和第二側(cè)屏蔽物之間延伸。
全文摘要
一種磁裝置，包括具有界定面向介質(zhì)的表面的寫入元件頭端的寫入元件。該寫入元件工作以在面向介質(zhì)的表面處產(chǎn)生第一磁場(chǎng)。導(dǎo)體位于寫入元件頭端附近并且第一和第二導(dǎo)線連接于導(dǎo)體并配置成將電流傳至導(dǎo)體以產(chǎn)生增大第一磁場(chǎng)的第二磁場(chǎng)。第一和第二側(cè)元件在面向介質(zhì)的表面處沿橫向磁道方向設(shè)置在寫入元件頭端的相對(duì)兩側(cè)上。第一導(dǎo)線的至少一部分在面向介質(zhì)的表面的相對(duì)側(cè)位于第一側(cè)元件附近，而第二導(dǎo)線的至少一部分在面向介質(zhì)的表面的相對(duì)側(cè)位于第二側(cè)元件附近。
文檔編號(hào)G11B5/187GK101430883SQ20081017504
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者E·S·林維勒, K·A·梅德林, M·T·凱夫, S·巴特拉, T·W·克林頓, W·彭, W·舒勒茨 申請(qǐng)人:希捷科技有限公司