热辅助磁记录头万向节组件和使用相同组件的硬盘驱动器

摘要

一种热辅助磁记录磁头万向节组件，其包括光源单元、热辅助磁记录磁头、悬臂、致动器和滑块。光源单元包括发光元件和基座。悬臂包括载荷梁以及可移动地耦合到载荷梁的挠曲件。致动器可变形地耦合到挠曲件。滑块被悬臂支撑并耦合到挠曲件和光源单元。滑块包括热辅助磁记录磁头。第一和第二焊料或导电胶定位在光源单元的相对纵向侧面，使得第一焊料或导电胶将基座电气和机械连接到提供电力的布线，并且第二焊料或导电胶将发光元件电气和机械连接到布线。

说明书

技术领域

本公开涉及热辅助磁记录磁头万向节组件(head gimbal assembly)，其包括用以执行热辅助磁记录(其为大幅提高硬盘驱动器面密度的技术之一)的热辅助磁记录磁头和磁头的悬臂(suspension)，以及进一步涉及使用磁头万向节组件的硬盘驱动器。

背景技术

近几年，热辅助磁记录已被开发以显著提高硬盘驱动器的面密度。一种有前景的发展是将第二代致动器(actuator)并入磁头万向节组件中以提升磁头定位的准确性，这提供了更好的性能、数据完整性和整体驱动可靠性。相比第一代致动器，第二代致动器在相应振动共振频率下具有较轻的质量，这允许更快和更准确的磁头定位。一种提出的方法是将第二代致动器耦合到磁头万向节组件的悬臂上。

但是，使用常规的方法将第二代致动器简单地并入目前的磁头万向节组件将导致热辅助磁记录磁头的性能的劣化。例如，为了调节致动器，滑块在磁盘的外部区域上将需要更宽的着陆区，从而导致记录区域的减少。而且，目前的致动器的性能被热辅助磁记录磁头较大的重量劣化，其可能相比非热辅助记录磁头重达60％。由此，使用常规的方法将目前的致动器简单地配置到常规的磁头万向节组件上将导致增加振动和降低抗冲击性，从而劣化记录性能。

另外，如果目前的致动器被附接到悬臂上，致动器的移动将限制滑块可被附接到的悬臂上的可能的区域，仅将它们限制在悬臂上的窝点(dimple)的尾侧(trailing side)的区域。由此，致动器的并入将限制滑块可被附接到的悬臂上的可能的区域。因为悬臂上的全部区域中较低的比例将被专用于附接滑块，这随后将导致滑块与悬臂之间更低的键合强度(bonding strength)，这将降低磁头万向节组件的操作的可靠性。

发明内容

为了解决上面所述的挑战，提供了一种热辅助磁记录磁头万向节组件。该磁头万向节组件包括光源单元、热辅助磁记录磁头、悬臂、致动器和滑块。光源单元包括安装到发光元件上的基座。悬臂包括载荷梁(load beam)以及可移动地耦合到载荷梁上的挠曲件(flexure)。致动器可变形地耦合到挠曲件上。滑块由悬臂支撑并耦合到挠曲件和光源单元上。滑块包括热辅助磁记录磁头。基座和发光元件各自具有沿着组件的纵向方向形成的第一和第二纵向侧面，并且发光元件的第一纵向侧面被安装到基座的第二纵向侧面。基座的第一纵向侧面和发光元件的第二纵向侧面是光源单元的相对侧面。安装到基座的第一纵向侧面上的第一焊料或导电胶经配置以将基座电气和机械连接到为光源单元提供电力的布线。安装到发光元件的第二纵向侧面上的第二焊料或导电胶经配置以将发光元件电气和机械连接到布线。

提供此概述用于以简化形式介绍选择的概念，这些概念在下面的详细描述中被进一步描述。此概述不旨在确定所要求保护的主题中的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题并不限于解决本公开的任何部分中注明的任何或所有劣势的实施例。

附图说明

本公开在附图中的图中通过示例而不是通过限制被说明，其中相同的参考数字表示相同的元件，并且其中：

图1说明了根据一个公开的实施例的一种示例性磁盘驱动器，其包括热辅助磁记录磁头万向节组件；

图2是根据本公开的第一实施例的放大显示的热辅助磁记录磁头万向节组件的透视图；

图3A说明了根据本公开的第一实施例的热辅助磁记录磁头万向节组件的顶视图；

图3B说明了根据本公开的第一实施例的热辅助磁记录磁头万向节组件的横截面视图；

图4说明了放大显示的常规热辅助磁记录磁头万向节组件的常规光源单元的透视图；

图5说明了描述了根据本公开的第二实施例的热辅助磁记录磁头万向节组件的横截面视图；以及

图6说明了根据本公开的第三实施例的热辅助磁记录磁头万向节组件的光源单元的透视图。

应注意在本申请的图中，相同的参考数字表示相同的或对应的部分。

具体实施方式

本公开中的被选择的实施例现将参考附图进行描述。本领域的那些技术人员根据本公开将明白，以下对本公开的实施例的描述只为了说明被提供，并且不是为了限制本发明的目的，如所附权利要求和它们的等同物限定的。

本公开针对磁记录系统(如图1中所示的磁盘驱动器)的热辅助磁记录磁头万向节组件，图2中开始展示其一个实施例。

首先转向图1，这个图说明了根据公开的一个实施例的示例性硬盘驱动器(HDD)1的顶视图，本公开中的热辅助磁记录磁头万向节组件10可被并入其中。HDD 1耦合到相关联的主机计算系统8，并且被用以存储在处理期间被计算系统8使用的信息。如图所示，HDD 1可包括一个或更多个垂直的磁记录介质9、托架臂(carriage-arm)5和与每个垂直的磁记录介质9相关联的悬臂40。如果提供了多于一个，垂直的磁记录介质9可垂直堆叠布置。而且，一个或更多个垂直的磁记录介质9可经配置以沿旋转方向R旋转。

垂直的磁记录介质9可包括磁盘顶面和底面两者上的数据轨道。滑块20上的热辅助磁记录磁头可被定位在轨道上。随着每个磁盘转动，数据通过对应的记录磁头上的读磁头和写磁头可被写在数据轨道上和/或从数据轨道上被读取。滑块20由悬臂40支撑，并且悬臂40由托架臂5支撑。托架臂5可经配置以围绕旋转致动器7的枢纽6旋转以放置磁头在特定的数据轨道上。应该理解，替代性地，托架臂5可经配置以不是绕着枢纽6转动的方式移动。

悬臂40使滑块20偏斜，使得当静止时滑块20向垂直的磁记录介质9的表面弯曲。当垂直的磁记录介质9旋转时，空气被临近滑块20的介质面对表面(media facing surface，MFS)的旋转盘旋动，使滑块20依靠(ride on)空气轴承距离旋转介质9的表面微小的距离。由于这个原因，MFS也被称为空气轴承表面(air bearing surface，ABS)。当滑块20依靠空气轴承时，读磁头和写磁头被用于读取和写磁转换(magnetic transition)，该磁转换对应于主机计算系统8的主机数据。读磁头和写磁头与信号处理电路系统连接，其根据集成在HDD1中或与HDD1耦合的在处理器或其它逻辑电路系统中实现的计算机程序进行操作，从而实施读取和写功能。光源单元30被安装到滑块20的顶面。替代性地，光源单元30可能被提供到悬臂40上并且通过光通道耦合到滑块20。在图中，X方向表示垂直于滑块20的空气轴承表面(ABS)的高度方向，Y方向表示轨道宽度或跨轨道(cross-track)方向，以及Z方向表示沿轨道(along-the-track)方向、下行轨道(down-track)方向或磁头万向节组件10的纵向方向。

在静止的位置，升降片46在非运行条件下放置在斜坡52的凹槽中以确保记录磁头不与磁记录介质9接触。在磁盘驱动器运行期间，旋转致动器7(执行磁记录磁头的粗略的定位)将升降片46从斜坡52上它的静止位置移动到磁记录介质9上方的位置。升降片46和斜坡52之间适当的对齐保护磁头万向节组件10和磁记录介质9在当旋转致动器7在斜坡52上的静止位置和磁记录介质9上方的记录位置之间交替升降片46时免于结构性损坏。

转到图2，根据本公开的第一实施例，热辅助磁记录磁头万向节组件的透视图被描述。在这个视图中，滑块的描述为了说明的目的被省略。热辅助磁记录磁头万向节组件10包括光源单元30，光源单元30包括安装到发光元件32的基座31。悬臂40包括载荷梁42和可移动地耦合到载荷梁42的挠曲件41。滑块(未示出)由悬臂40支撑并且与挠曲件41和光源单元30耦合。载荷梁42至少包括边缘凸缘43，其从载荷梁42向上弯曲。边缘凸缘43通过弯曲载荷梁42的侧面形成。发光元件32围绕边缘凸缘43突出。

布线45被嵌入到挠曲件41中作为挠曲件41的组成部分以电气连接供电电源至光源单元30(包括基座31和发光元件32)，使得挠曲件41包括布线45。但是，将会理解，在其它实施例中，替代性地，布线45反而可能一体地形成在滑块中，使得滑块包括布线45。

致动器50可变形地耦合到悬臂40的挠曲件41。但是，在其它实施例中，替代性地，致动器50可能可变形地耦合到悬臂40的载荷梁42。致动器50可通过焊料或导电胶直接固定到挠曲件41或载荷梁42上，或经由一个或多个安装件或安装部分间接固定到载荷梁42或挠曲件41上。安装件或安装部分可固定到托架臂5上，使得当托架臂5围绕枢纽6旋转时，磁头能够访问磁记录介质9上的任意半径位置。致动器50可包括小的、多层的压电元件(如PZT)，从刚性和制造成本的观点来看其具有优势。PZT可成对配置使得一个压电元件能够在另一个压电元件收缩时扩张。磁记录磁头60的精细定位通过驱动致动器50执行。在静止位置停放到斜坡的凹槽中的升降片46被提供到磁头万向节组件10的纵向方向(Z方向)上的载荷梁42的末端上，与载荷梁42的中心线近似垂直并且指向枢纽6。

参考图3A和图3B，示出根据本公开的第一实施例的热辅助磁记录磁头万向节组件10的两个视图。图3A说明了万向节组件10的顶视图，而图3B说明了万向节组件10的侧面视图。滑块20包括热辅助磁记录磁头60，其形成在滑块20(其耦合到挠曲件41)的衬底上。热辅助磁记录磁头60包括常规写磁极、写线圈、波导、近场换能器和读取元件(未示出)。滑块20依靠空气轴承距离旋转介质9的表面微小的距离，空气被临近滑块20的空气轴承表面(ABS)的旋转介质9旋动。

窝点44形成在载荷梁42上，作为负载作用点被提供，在该负载作用点处由载荷梁42施加的给定载荷作用在滑块20上。通过作为枢纽，窝点44允许弹性作用在滑块20的移动上，接触挠曲件41的表面上的单个点。结合致动器50，窝点44帮助实现磁记录磁头60的精细定位。

挠曲件窗口411被限定为挠曲件41中的洞或孔，而载荷梁窗口421被限定为载荷梁42中的洞或孔。在制造期间，光源单元30首先被安装到滑块20上，并且之后被安装到滑块20上的光源单元30穿过挠曲件窗口411和载荷梁窗口421直到滑块20接触到挠曲件41。由此，挠曲件窗口411和载荷梁窗口421以这样的形状被配置，使得光源单元30能够不受悬臂40干扰穿透挠曲件窗口411和载荷梁窗口421。将会理解，这些窗口可不限于图3A中描述的梯形形状，并且例如它们可以是适合光源单元30的覆盖区的凹口或矩形。通常，更小的挠曲件窗口411和载荷梁窗口421尺寸与升降片46的增加的结构强度相关联，而更大的窗口尺寸与更弱的升降片46相关联，更弱的升降片46更容易弯曲和形变，其导致升降片46和斜坡52之间的未对准，以及随后对磁记录磁头60和磁记录介质9的损坏。

基座31键合到滑块20的挠曲件的键合面20a。基座31具有第一纵向侧面31a和第二纵向侧面31b，而发光元件32同样具有第一纵向侧面32a和第二纵向侧面32b，使得基座31的第一纵向侧面31a和发光元件32的第二纵向侧面32b是光源单元30的相对侧面。纵向侧面沿着磁头万向节组件10的纵向方向(Z方向)形成。为了提高导电性，基座31的第一纵向侧面31a、第二纵向侧面31b和/或顶面可被金属薄膜覆盖，如下所述。例如，基座31可包括导电金属(如氮化铝或晶体硅材料)。

安装到基座31的第一纵向侧面31a上的第一焊料或导电胶70经配置以将基座31电气和机械连接到悬臂40的挠曲件41的布线45。进而，安装到发光元件32的第二纵向侧面32b上的第二焊料或导电胶72经配置以将发光元件32电气和机械连接到悬臂的挠曲件41的布线45。换言之，第一和第二焊料或导电胶70和72定位在光源单元30的相对的纵向侧面上。焊料或导电胶可包括导电连接件和布线，例如，包括金、铂以及其它导电金属。在其它实施例中，将会理解，替代性地，第一焊料或导电胶70和第二焊料或导电胶72可被电气和机械连接到代替挠曲件41的滑块20的布线。尽管在本公开中焊料和导电胶被互换地描述，将注意的是焊料在磁头万向节组件10的最近实施例中具有更实际的应用。尽管如此，将会理解，这些焊料在这些实施例中也可被导电胶替换。

相比之下，在常规的磁头万向节组件中，第一和第二导电胶(替代性地，第一和第二焊料)定位在光源单元的相同的纵向侧面上，如图4所示，其示出了包括常规发光元件332和常规基座331的常规光源单元330的放大视图。在这个常规的实施例中，第一焊料或导电胶370和第二焊料或导电胶372定位在光源单元330的相同的纵向侧面上。将会理解，基座331的纵向尺寸是第一实施例中的两倍，使得常规光源单元330在透视图中形成“L”形状，不像第一实施例中的光源单元30的矩形形状。在常规的技术中，据了解重新安排导电胶或焊料的定位将增加制造成本，因为制造方法还将需要其它的方向，在该方向中为磁头万向节组件增加导电胶，例如，因此需要在各种方向上通过翻转组件重新定位衬底的额外的制造步骤。也普遍认为减少滑块上的基座的覆盖区的任何修改将导致光源单元和滑块之间的键合强度的降低，其将使光源单元的操作不稳定并且随后危及抗冲击性和记录性能。也被普遍认为减小基座的纵向的尺寸将减少热消散，从而使光源单元过热。

尽管有这些挑战和常规假设，本发明者发现了一些本发明相比常规磁头万向节组件的潜在优势。因为基座的纵向尺寸与现有技术相比可大致减半，挠曲件窗口411和载荷梁窗口421因此可被配置为相比在常规的磁头万向节组件中更小。实验过程中，本发明者发现挠曲件窗口411的纵向尺寸可减少多达33％，并且载荷梁窗口421的纵向尺寸可减少多达25％。如上所述，收缩挠曲件窗口411和载荷梁窗口421通常提升了升降片46的结构强度，从而减小硬盘驱动器运行期间的任何不需要的弯曲和形变的风险，避免任何随后的当升降片46在静止位置停放到斜坡52中时斜坡52和升降片46之间的不对准，使得可防止对磁记录介质9和/或磁头万向节组件10的结构性损害。而且，更小的挠曲件窗口411也能够确保在挠曲件41处更宽的滑块附接区域。这能够增加滑块和悬臂之间的键合强度以提高记录操作的可靠性。

进一步，在光源单元上的两个焊料或导电胶的平衡的空间配置允许基座被重新定位在更靠近结合的光源单元和焊料或导电胶的重心的位置，从而降低了机械失衡。这实现了即使当施加外部冲击时确保滑块的机械稳定性的潜在优势。

另外，不会危及滑块和悬臂之间的键合强度的更小的基座导致光源单元重量的减小，其在当磁头万向节组件耦合到致动器时降低了冲击并且提高了抗震性，进一步提高了记录性能。更小和更轻的光源单元也可允许滑块在纵向方向相对于常规滑块减短达32％，其避免了在磁盘的外部区域处更宽的着陆区的需求，从而防止了记录区域的减少。本发明者也意外发现未因缩小基座而危及热消散，发现热仍然容易从光源单元消散，容易从滑块的空气轴承表面消散到容易吸热的磁记录介质。

转到图5，示出根据本公开的第二实施例的热辅助磁记录磁头万向节组件的光源单元130的横截面视图。因为第二实施例中的磁头万向节组件110大体上与第一实施例中的类似，例外之处在于配置在基座131中的至少一个通孔和在至少覆盖基座131的纵向侧面上的金属薄膜，为了简洁起见其详细的描述在此被简化。应注意整个详细的描述和附图中相同的部分被指定为相同的参考数字。在这个实施例中，高性能电气连接(如硅通孔)可被进一步应用到基座131中，其包括在光源单元130的相对的纵向侧面上的第一焊料或导电胶170和第二焊料或导电胶172的配置中的晶体硅材料(可包括掺杂杂质原子的硅)。为了提高导电性，第一金属薄膜136a可被提供到基座131的第一纵向侧面131a上，使得第一金属薄膜136a介入基座131和第一焊料或导电胶170之间。进一步，第二金属薄膜136b可被提供到基座131的第二纵向侧面131b上，使得第二金属薄膜136b介入基座131和发光元件132之间。将会理解，其它金属薄膜也可被提供，如金属薄膜介入发光元件132和第二焊料或导电胶172之间。至少一个通孔134可被机械或化学蚀刻以使基座131的第一纵向侧面131a上的第一金属薄膜136a与基座131的第二纵向侧面131b上的第二金属薄膜136b电气通信。将会理解，基座131中的通孔134的内表面也可被涂覆上金属薄膜以提高导电性。尽管通孔134被描述为穿过基座131且与滑块120的空气轴承表面平行，将会理解，替代性地，通孔134可被配置为相对滑块120中的空气轴承表面的对角配置。金属薄膜可包括金、铂和其它适用于硅通孔的导电金属。

转到图6，示出根据本公开的第三实施例的热辅助磁记录磁头万向节组件的光源单元230的透视图。在这个视图中，光源单元230出于说明的目的被隔离描述。因为第三实施例中的磁头万向节组件210大体上与第一实施例中的相同，例外之处在于在基座231中存在一体形成的光电检测器231c，为了简洁起见其详细的描述在此被简化。在此第三实施例中，光电检测器231c在基座231的空气轴承表面侧面上与基座231一体形成，从而避免了磁头上的光电检测器231c的额外空间的需求，如此以最小化磁头质量的任何增加。电极280和282也可被提供到基座231的空气轴承表面侧面上以向光电检测器231c提供电力供应。光电检测器231c可以是半导体光电二极管，其经配置以通过波导从发光元件232接收光能，该波导与滑块一体形成并且经配置以引导光能从发光元件232穿过滑块到光电检测器231c。因此，提供为发光元件操作机械支撑的单一装置，其也提供监测穿过热辅助磁记录磁头加热组件的光子集成电路的光功率的反馈。

根据如上所述的本公开，提供热辅助磁记录磁头万向节组件的实施例以当致动器并入热辅助磁记录磁头万向节组件时提高机械平衡以及减小发光单元的重量和尺寸，同时加强升降片以避免升降片和斜坡之间的不对准，也最小化记录区域的任何减少。结果是，磁头万向节组件中的磁记录磁头的振动被减小，抗冲击性被提升，并且记录性能和可靠性被提高。

将会理解，本文中描述的配置和/或方法本质上是示例性的，并且这些特定的实施例或示例不被认为有限制意义，因为大量的变化是可能的。本公开的主题包括本文中公开的各种过程、系统和配置以及其它的特征、功能、行为和/或性能，以及其任何和所有的等同物的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组合。