[发明专利]用于减小温度引起的突出的磁写头

说明书

技术领域

本发明涉及磁数据记录，更特别地，涉及用于防止磁写头中热引起的极尖变形的方法和结构。

背景技术

计算机长期存储器的核心是称为磁盘驱动器的组件。磁盘驱动器包括旋转磁盘、通过悬臂被悬置地与旋转磁盘的表面相邻的写和读头、以及转动悬臂从而将读和写头置于旋转盘上选定环形道(track)之上的致动器。读和写头直接位于具有气垫面(ABS)的滑块上。悬臂偏置滑块朝向盘的表面，当盘旋转时，邻近盘的空气与盘表面一起移动。滑块在该移动空气的垫上飞行于盘表面之上。当滑块骑在气垫上时，采用写和读头来写磁转变到旋转盘且从旋转盘读取磁转变。读和写头连接到根据计算机程序运行的处理电路以实现写和读功能。

写头传统上包括嵌在一个或更多绝缘层(绝缘堆叠)中的线圈层，绝缘堆叠夹在第一和第二极片层(pole piece layer)之间。在写头的气垫面(ABS)处间隙(gap)通过间隙层形成在第一和第二极片层之间，极片层在背间隙(back gap)处连接。传导到线圈层的电流在极片中感应磁通，其导致磁场在ABS处在写间隙弥散出来，用于在移动介质上在道中写上述磁转变，例如在上述旋转盘上在环形道中。

在近来的读头设计中，自旋阀传感器，也称为巨磁致电阻(GMR)传感器，已经被用于检测来自旋转磁盘的磁场。该传感器包括下文中称为间隔层(spacer layer)的非磁导电层，其被夹在下文中称为被钉扎层和自由层的第一和第二铁磁层之间。第一和第二引线(lead)连接到自旋阀传感器以传导通过那里的检测电流。被钉扎层的磁化被钉扎为垂直于气垫面(ABS)，自由层的磁矩平行于ABS但可以响应于外磁场自由旋转。被钉扎层的磁化通常通过与反铁磁层的交换耦合而被钉扎。

间隔层的厚度被选择为小于通过传感器的传导电子的平均自由程。采用此设置，部分传导电子被间隔层与被钉扎层和自由层每个的界面所散射。当被钉扎层和自由层的磁化彼此平行时，散射最小，当被钉扎层和自由层的磁化反平行时，散射最大。散射的变化与cosθ成比例地改变自旋阀传感器的电阻，其中θ是被钉扎层与自由层的磁化之间的角度。在读模式中，自旋阀传感器的电阻与来自旋转盘的磁场的大小成比例地改变。当检测电流传导通过自旋阀传感器时，电阻变化导致电势变化，其被检测到并作为重放信号(playback signal)处理。

自旋阀传感器位于第一和第二非磁电绝缘读间隙层之间，第一和第二读间隙层位于铁磁的第一和第二屏蔽层之间。在合并式(merged)磁头中，单个铁磁层作为读头的第二屏蔽层且作为写头的第一极片层。在背负式(piggyback)头中，第二屏蔽层和第一极片层是分开的层。

近来研究者已经专注于垂直磁记录系统的开发以提高记录系统的数据密度。这样的垂直记录系统沿垂直于磁介质表面的方向记录数据的磁位。在这样的系统中使用的写头通常包括在气垫面(ABS)具有较小横截面的写极和在ABS具有较大横截面的返回极。磁写线圈感应磁通沿基本垂直于磁介质平面的方向从写极发射。该磁通在返回极返回到写头，在那里它充分展开且是弱的从而它不擦除写极记录的信号。

为了满足日益增长的对改善的数据速率和数据容量的需求，研究者一直在寻求使读和写头更小同时提高这样的写头产生的写场的方法。提高写场需要提高流经写线圈的电流。减小写头的尺寸要求减小写线圈的尺寸(减小线圈匝的横截面积)，这增大了线圈的电阻。

尺寸的减小和写电流的增大极大增大了写头在使用期间产生的热量。该热导致不期望的写头热膨胀，这会导致灾难性的写头结构变形。该变形在当前和未来的磁头中尤其成问题，其中头的飞行高度极小，在纳米左右。写头的热突出(thermal protrusion)与这些低飞行高度结合能导致使用期间灾难性的头盘接触。因此，强烈需要在小的高功率写头中避免写头的热引起的变形的方法和结构。

发明内容

本发明提供一种用于垂直磁记录的磁写头，其对热引起的变形具有抵抗力。该写头具有写极和返回极，其每个具有设置在气垫面(ABS)的末端。磁座(magnetic pedestal)形成在返回极的ABS端且朝向写极延伸。具有多个线圈匝的导电写线圈越过返回极，非磁电绝缘填充材料填充写线圈和座之间的空间。该填充材料由具有低热膨胀系数的材料例如氧化铝构成。

光致抗蚀剂线圈绝缘层可设置在线圈匝之间以将线圈匝彼此绝缘。该头还包括形成在返回极的远离ABS的末端处的背间隙。磁背间隙层可以通过磁成形层与写极磁连接。