用于近场光学换能器的热沉制造技术

当光学NFT在HAMR头内处于工作状态时，光学NFT内产生热量。HAMR头内的热沉组件从光学NFT提取热量，并且将热量经对流传递到包围HAMR头的空气中、辐射到与HAMR头相邻的表面和/或传导到HAMR头的其它部件。光学NFT内产生的热量被传递到热沉。热沉的空气轴承表面将至少部分热量对流传递到在空气轴承表面和相邻磁性介质的表面之间通过的空气中。此外，某些热量还可以从空气轴承表面辐射地传递到磁性介质。

【技术实现步骤摘要】
用于近场光学换能器的热沉
技术实现思路
本文描述并要求保护的各个实施方式提供具有近场光学换能器(an opticalnear-field transducer)和热沉组件的热辅助磁记录头。该热沉组件与近场光学换能器可导热地相接触，并且具有对流冷却表面。本文还描述并列举了其它实施方式。附图说明图1图示了具有热辅助磁记录头的示例性致动器臂弯曲结构，其中在该热辅助磁记录头远端安装了封装热沉。图2A图示了示例性写入磁极和磁轭的透视图。图2B图示了图2A中具有示例性金属覆盖热沉的写入磁极和磁轭。图3图示了示例性热辅助磁记录头局部透视图的剖面图，其中该热辅助磁记录头的写入磁极具有金属覆盖热沉。图4A图示了示例性近场光学换能器的透视图。图4B图示了图4A中具有示例性翼形热沉的近场光学换能器。图5图示了示例性热辅助磁记录头局部透视图的剖面图，其中该热辅助磁记录头的近场光学换能器具有翼形热沉。图6A图示了示例性环形近场光学换能器的透视图。图6B图示了图6A中具有示例性截锥形热沉的环形近场光学换能器。图7图示了示例性热辅助磁记录头局部透视图的剖面图，其中该热辅助磁记录头的环形近场光学换能器具有截锥形热沉。图8图示了根据本文公开的技术将热量从近场光学换能器向外传导的示例性操作。具体实施例方式热辅助磁记录(HAMR)技术采用聚焦光束首先加热介质而将数据磁性记录在高稳定性介质上。HAMR技术利用高稳定性磁化合物(例如铁钼合金)形成介质。在磁性介质存储中采用的传统技术受到超顺磁效应的限制，而上述材料可以将单个比特存储在小得多的区域中，不会受到相同的超顺磁效应的限制。然而，高稳定性磁化合物必须首先被加热以对介质施加磁定向变化。在一种实施方式中，HAMR头至少包括近场光学换能器(NFT)和写入磁极。光学NFT 用于将光束聚集并聚焦在介质上。聚焦光束使介质上光点的温度增高到足以允许写入磁极引发磁定向变化(例如，温度提高几百度)。然而，当光学NFT聚集并聚焦光束时产生的极高的热量严重地限制了光学NFT的工作寿命。有限元分析表明，当聚焦足够的光束以允许介质的磁定向变化时，光学NFT的温度可以超过500摄氏度。本文公开的技术公开了用于光学NFT热量控制的热沉。然而，存在几大挑战。首先，由于光学NFT的尺寸较小(例如，宽度通常为IOOnm到200nm)，导致热量发散表面积较小。第二，在光学NFT附近不能显著地削弱或改变写入磁极和/或光学NFT 的效率或谐振频率。在其它实施方式中，HAMR头中包括额外的微电子元件(例如，一个或多个读取器和传感器)。在光学NFT附近也不能显著地改变任一额外的微电子元件的效率或谐振频率。因此，本文公开的热沉以及热沉组件从光学NFT中提取热量，并通过对流将热量传递到HAMR头周围的空气中、辐射到与HAMR头邻近的表面(例如磁性介质)和/或传导到HAMR头的其它部件。在其它实施方式中，光学NFT和热沉被用在记录头中，而非HAMR头中。图1图示了具有HAMR头106的示例性致动器臂弯曲结构102，在该HAMR头106远端安装了封装热沉112。所示坐标轴的y_方向为沿弯曲结构102的纵向向弯曲结构102的远端延伸，χ-方向为沿着与相应磁性介质(未示出)平行的方向穿过弯曲结构102向前延伸，以及ζ-方向为朝向磁性介质向下延伸。致动器臂弯曲结构102连接到沿y-方向延伸的悬臂式致动器臂(未示出)，该致动器臂弯曲结构102可以在ζ-方向上调整以跟踪磁性介质上一条或多条磁性比特轨迹。具有HAMR头106的空气轴承(air-bearing)滑块(ABS) 104 安装在弯曲结构102的远端，在弯曲结构102面对磁性介质(未示出)的表面上。滑块104 使HAMR头106在磁性介质相应表面上以相当近的距离飞行。电线(例如，线108)沿着弯曲结构102大致沿y-方向延伸，并且连接到滑块104上的接触焊盘(例如，焊盘110)，其中这些焊盘最终连接到HAMR头106。读取/写入信号以及其它电信号经电线和接触焊盘传送到HAMR头106的处理电子元件(未示出)，以及从该元件向外传送。图1中还以截面放大地及旋转地示出了 HAMR头106。该HAMR头106被放大，并关于χ-轴旋转90度以及关于ζ-轴旋转90度，并且该HAMR头106关于穿过HAMR头106中部的y-ζ平面被截面，使得HAMR头106内各个元件的定向更明显。衬底IM作为HAMR头 106元件的安装表面，并将HAMR头106连接到ABS 104。衬底IM上安装的波导芯114将光波传送到光学NFT116，该光学NFT 116聚焦光束并将其引导至磁性介质(未示出)上的点ο典型地，光学NFT (例如，光学NFT 116)被Al2O3包围，Al2O3用作HAMR头的光波导包覆材料。虽然Al2O3的光学属性适于作为光波导，然而Al2O3的导热性非常低(例如， 1. 35ff/m/K)。这显著地限制了光学NFT吸收的热量能量，严重地限制了光学NFT的工作寿命。克服Al2O3这一缺陷的一种方式是在光学NFT四周包围或封装一块光学性能电介质作为热沉。该热沉必须比Al2O3的导热性更高，并且足够大以允许从光学NFT有效的热传递。此外，热沉应该足够小和/或位于HAMR头内，从而不会显著地影响光学NFT的谐振和/ 或导致波导损失。在一种实施方式中，光学NFT元件的直径为200nm。热沉应当具有适当的尺寸以与光学NFT良好接触。另外，热沉应该足够小和/或位于HAMR头内，从而不会显著地影响HAMR头内任何其它微电子元件(例如，一个或多个读取器和传感器)。在一种实施方式中，热沉可以由在晶相中可生产的各种金属化合物(例如，MgO, MgF2, LiF, CaF2, BaF2, BeO、ZnO、Si3N4 和 / 或 AlN)制造。图1中，示出的光学NFT 116被热沉112(粗体所示)包围。该热沉112沉积在波导芯114上，而光学NFT 116沉积在热沉112内。远离光学NFT 116，采用了传统的光波导包覆材料118(例如，Al2O3)。写入磁极120位于热沉112和/或包覆材料118上。在一种实施方式中，热沉112从光学NFT 116传导地提取热量，并将热量传导地传递到周围的HAMR头106元件(例如，波导芯114、包覆材料118和/或写入磁极120)。在另一实施方式中，热沉112将热量辐射地从热沉112面对大致位于ζ-方向上的邻近磁性介质(未示出)的空气轴承表面122传递到该磁性介质。在又一实施方式中，热沉112将热量对流地传递到与空气轴承表面相邻的移动的空气中。在又一实施方式中，热沉112采用传导、辐射及对流热量传递相结合的方式控制光学NFT 116的温度。在HAMR头内的光学NFT不具有热沉的示例性实施方式中，光学NFT的温度在HAMR 头工作期间上升超过500°C。当加入热沉时，热沉的导热性与光学NFT工作期间的温度上升之间的反比关系显而易见。在示例性实施方式中，图1所示的热沉在反向ζ-方向上从空气轴承表面122延伸0.5微米，且在跨轨方向(即，χ-方向)上延伸0.5 μ m。当热沉的导热性为5W/m/K，HAMR头工作期间光学NFT的温度上升大约275°C。当热沉的导热性为20W/m/ K，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·P·瓦夫拉，金旭辉，黄晓岳，M·C·考茨基，高凯中，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：