微波輔助磁記錄(mamr)寫頭和系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明一般涉及磁記錄系統，并更具體地涉及具有提供微波輔助磁記錄(MAMR)的自旋轉矩振蕩器(ST0)的寫頭。
【背景技術】
[0002]在磁記錄硬盤驅動器中的垂直磁記錄(PMR)允許超高記錄密度，例如，在磁盤上記錄比特數的面密度，其中，記錄的比特數沿垂直的或平面外朝向儲存在磁盤的磁記錄層中。然而，增加記錄密度需要相應地減小在磁記錄層中磁性顆粒的尺寸，以獲得足夠的介質信噪比。隨著磁性顆粒尺寸的減小，必須提高磁性顆粒的磁晶各向異性以保持充分的熱穩定性。同時，來自寫頭的磁性寫場必須超過磁記錄層的矯頑力以達到飽和數字記錄，導致對磁性顆粒的各向異性的沖突限制。
[0003]已經提出使用自旋轉矩振蕩器(ST0)具有高頻率輔助寫的PMR系統。該記錄類型，也稱為微波輔助磁記錄(MAMR)，從ST0施加高頻振蕩的輔助磁場到記錄層的磁性顆粒。輔助的磁場可具有接近于在記錄層中磁性顆粒的共振頻率的頻率，使得較之沒有輔助的記錄以來自傳統寫頭的更低的寫場來促進顆粒磁化的切換。反之，MAMR可被用來增加可單獨通過傳統的寫頭寫入的磁記錄層的矯頑力。MAMR所經受的矯頑力的增加允許磁性顆粒尺寸的減少并從而允許相應的記錄密度系統的增加。在US6，785，092B2和US2008/0137224A1中以及由 J.G.Zhu等的〃Microwave Assisted Magnetic Recording", IEEE Transact1ns onMagnetics, Vol.44，N0.1，January 2008，pp.125-131 描述了 MAMR 系統。
[0004]在提出的MAMR寫頭中，STO位于寫極和尾磁屏蔽之間。STO是由被非磁性間隔層分隔的兩個或更多個磁性層組成的多層膜堆疊。磁性層中的一層，場發生層(FGL)被設計為在直流電流垂直于膜堆疊的膜平面的情況下具有其磁化方向振蕩。在電流在臨界電流密度之上的情況下，磁化方向優選地不振蕩的另一磁性層起“旋轉偏振器”的作用以產生在FGL處的自旋極化電流。這使FGL磁化方向的靜態平衡不穩定，使其經受在可用于MAMR應用的頻率處持續的振蕩。如果不是唯一的可能的位置，ST0在寫極和尾屏蔽之間的位置可以是最優位置，以產生在被施加來自寫頭的磁性寫場的記錄層區域處的必要的輔助磁場。因為通過包圍寫頭線圈的磁軛給ST0供給電流，必須在磁軛中某處有絕緣間隙以閉合電路。在提出的MAMR寫頭中，這定位在線圈之后的后區域并且在磁軛部和寫極之間。然而，該位置提供了相對窄的磁通路徑并從而增加磁路的磁阻，這意味著需要更高的寫電流和頻率響應以獲得所需的磁性寫場。
[0005]所需要的是給ST0電流提供導電路徑的MAMR寫頭，但是具有最小的磁阻增加，使得不需要增加寫電流。
【發明內容】
[0006]微波輔助磁記錄(MAMR)寫頭的實施例包括具有主極、磁通返回極和尾磁屏蔽的磁軛結構。主極包括寫極，該寫極在磁盤面對的表面具有尖端；副極(sub pole)，該副極具有從磁盤面對的表面凹陷的末端；以及電絕緣層，該電絕緣層在寫極和副極之間。自旋轉矩振蕩器(STO)位于尾屏蔽和寫極尖端之間的磁盤面對的表面。寫極和副極之間的絕緣層保證STO電流在返回極和寫極之間不短路。這保證磁軛結構提供用于供電到STO的電路。導電引線在從磁盤面對的表面凹陷的末端處可連接到寫極。電絕緣層可由任意合適的材料組成，例如氧化鋁(A1203)、SiC、SiN、類金剛石碳(DLC)、Si02s MgO。利用電絕緣層的主極到寫極和副極的分離增加了返回極和寫極的接合面積，這降低了磁軛結構的磁阻。
[0007]為了更全面地理解本發明的本質和優點，應該結合附圖參考下列詳細的說明。
【附圖說明】
[0008]圖1是除去蓋子的利用微波輔助磁記錄(MAMR)寫頭而使用的硬盤驅動器的頂部平面圖；
[0009]圖2A是通過橫切磁盤上的數據磁道的中心面所取的現有技術的垂直的微波輔助的磁記錄(MAMR)寫頭、讀頭和記錄磁盤的側剖視圖；
[0010]圖2B是從磁盤所示的圖2A的讀/寫頭視圖；
[0011]圖2C是根據現有技術的圖2A的2C-2C截面視圖并且描繪了在MAMR寫頭中的磁軛芯撐和主極之間的絕緣層的形狀和相對大小；
[0012]圖3A是根據本發明的實施例的垂直MAMR寫頭的側剖視圖；
[0013]圖3B是根據本發明MAMR寫頭實施例的圖3A的3B-3B截面視圖并描繪在副極和寫極之間的絕緣層形狀和相對大小；
[0014]圖4是把現有技術MAMR寫頭同本發明的MAMR寫頭的實施例比較，寫頭磁場作為寫電流的函數的曲線。
【具體實施方式】
[0015]圖1是去除蓋子的利用微波輔助的磁記錄(MAMR)寫頭而使用的硬盤驅動器10的頂部平面視圖。磁盤驅動器10包括支撐主軸14的剛性基底12，該主軸14支撐包括頂盤16的磁盤堆疊。主軸14由主軸電機(未示出)旋轉，用于沿曲線箭頭105所示方向旋轉磁盤。硬盤驅動器10具有至少一個荷載梁組件20，該荷載梁組件20具有集成的引導懸架(ILS)或撓曲部30，該集成的引導懸架(ILS)或撓曲部30具有導電互連跡線或線路的陣列32。荷載梁組件20附接到與E形支撐結構有時稱E型塊24連接的剛性臂22上。每個撓曲部30附接到空氣軸承滑塊28上。磁記錄讀/寫頭29定位在滑塊28的末端或尾表面，滑塊28用作頭運載器。撓曲部30使得滑塊28能夠在由旋轉的磁盤16產生的空氣軸承上“俯仰”或“橫滾”。磁盤驅動器10還包括致動器組件40，在樞軸點41處可旋轉地安裝到剛性基底12。致動器組件40是包括固定到基底12的磁組件42和音圈43的音圈電動機(VCM)致動器。當被控制電路(未示出)激勵時，音圈43移動并因此旋轉具有附接臂22和荷載梁組件20的E型塊24以定位讀/寫頭29到磁盤上的數據磁道。跡線互聯陣列32在一端連接到讀/寫頭29并在其另一端連接到包含于固定在E型塊24的一側上的電氣模塊或芯片50中的讀/寫電路。芯片50包括讀前置放大器和寫驅動電路。
[0016]圖2A是現有技術的通過橫切磁盤上數據磁道的中心面所取的垂直MAMR寫頭、讀頭和記錄磁盤的側剖視圖。如圖2A所示，磁盤可以是包括垂直磁性數據記錄層(RL)17和在磁盤基片上形成的“軟”或相對低矯頑力的磁性滲透下層(SUL) 19的“雙層”磁盤16。非磁性中間層典型地在RL和SUL之間堆疊。讀/寫頭29典型地形成為在空氣軸承滑塊28的尾表面25上沉積的一系列的薄膜，該空氣軸承滑塊28具有在磁盤16表面之上支撐的其空氣軸承表面(ABS)。讀/寫頭29包括磁阻(MR)讀頭29a和MAMR寫頭29b。MR讀頭29a包括定位在磁屏蔽S1和S2之間的MR傳感器181并先于構成MAMR寫頭29b的層的沉積來沉積到滑塊28的尾端25。
[0017]MAMR寫頭29b是單個寫極型的垂直磁記錄(PMR)寫頭并包括磁軛結構，該磁軛結構具有包括帶有極尖141的寫極(WP) 140的主極134、磁通返回極135、尾屏蔽170、以及連接主極134和返回極135的磁軛芯撐137。MAMR寫頭29b還可包括在ABS處的首屏蔽138。主極134、寫極140、返回極135、尾屏蔽170和首屏蔽138由鐵磁合金形成，典型地NiFe、CoFe或NiFeCo合金。電絕緣層136位于磁軛芯撐137和主極134之間。ST0 175大致定位在尾屏蔽170和寫極尖端141之間的ABS處。寫頭29b也包括薄膜線圈，其截面在剖面圖中示為在返回極135和主極134之間的線圈139的各部分。寫線圈139是“薄餅”線圈，在其中所有的線圈部分在大致相同的平面中并且卷繞磁軛芯撐137，但是可替換地，線圈可以是卷繞主極134的螺旋線圈。WP 140是主極134的部分，并且具有大致在面對磁盤16外表面的ABS處的極尖端141。通過線圈139的寫電流感生磁場(由虛線160表示)，該磁場從經過RL 16 (磁化在WP尖端141下面的RL 16區域)的WP尖端141，經過由SUL 19提供的磁通回流路徑，并回到返回極135。在寫磁場施加到RL 17的同時，ST0 175施加輔助交流磁場到RL 17。這導致改進RL 17中的顆粒的磁化切換的微波輔助的磁記錄(MAMR)。RL17示出為垂直記錄的或磁化的區域，如箭頭所表示，該區域具有相反磁化方向的相鄰區域。在相鄰的反向磁化區之間的磁性轉換是可以由MR傳感器181檢測為所記錄的比特。
[0018]圖2B示出了從磁盤16看的讀/寫頭29。ABS是滑塊28的記錄層面對的表面，大體正交于尾表面25，并且示出沒有通常存在于實際的滑塊中的薄的保護層。記錄層面對的表面是指覆蓋了薄保