專利名稱：用于磁記錄頭的散熱器的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種用在磁盤驅動器中的磁記錄頭，更具體地說涉及裝有散熱器的磁記錄頭。
背景技術：
利用磁記錄數字信息的磁盤驅動器在現代計算機系統中存儲了大部分信息。磁盤驅動器具有至少一個帶有分立的同心數據磁道的轉盤。每個磁盤驅動器還具有至少一個記錄頭，該記錄頭通常具有用于在磁道上寫入和讀取數據的單獨的寫元件和讀元件。記錄頭構造在浮動塊上，并且該浮動塊安裝在懸架上。記錄頭、浮動塊和懸架的組合被稱為磁頭萬向架組件。另外，還有一促動器，該促動器將記錄頭定位在所關心的特定磁道上。該促動器首先轉動以尋找所關心的特定磁道，并且在將記錄頭定位在該磁道上之后，使記錄頭保持與那個磁道緊密對準。磁盤驅動器中的磁盤具有一基底和位于該基底上用于進行磁記錄的一磁性層。承載著記錄頭的浮動塊具有一面對磁盤的表面，在該表面上形成一空氣支承。該空氣支承使得浮動塊能夠漂浮在空氣墊上并且被定位在磁盤表面附近。或者，面對著磁盤的該浮動塊表面可以用來與磁盤部分或連續接觸。
記錄頭由各種金屬形成并且通過一薄絕緣層與浮動塊的本體分開。在記錄頭中的這些材料的熱膨脹系數的數值通常高于絕緣層或浮動塊的相應數值。因此，隨著記錄頭和浮動塊的溫度增加，記錄頭的物理膨脹要大于絕緣層或浮動塊。在寫過程中當寫電流通過記錄頭的寫元件時，這個溫度升高是顯著的。在寫操作期間，由于焦耳加熱而在線圈中產生出熱量，并且由于渦電流加熱而在磁頭組(yoke)的磁性部分中產生熱量。由于所述加熱，由于熱膨脹系數的不匹配并且在靠近線圈的區域中的溫度相對于浮動塊本體更高，所以記錄頭會朝著磁盤伸出到浮動塊的空氣支承表面外幾個納米。
浮動塊在磁盤表面上方的浮動高度對于每個新磁盤驅動器產品系列而言通常更低，以便于實現更高的記錄信息密度。所要求的浮動高度目前相當于在寫操作期間由于溫度升高而引起的記錄頭的伸出量。記錄頭和磁盤之間的接觸會對記錄頭造成損傷并且還會導致在記錄頭和磁盤之間的界面處磨壞。
另外的接觸記錄設備允許浮動塊和磁盤之間進行接觸。但是，雖然浮動塊表面可以構成為允許與磁盤進行局部或連續接觸，但是從浮動塊的面對磁盤的表面伸出的記錄頭會受到過大的磨損。
因此，導致記錄頭伸出的記錄頭和浮動塊之間的熱膨脹系數不匹配是一個日益嚴重的問題。
發明內容
在一優選實施方案中，本發明提供一種有效的用于記錄頭的散熱器。這樣提供的散熱器有效地消散熱量，因此減小了記錄頭的溫度變化。本發明相當大地改善了記錄頭的由溫度引起的伸出。
在一個實施方案中，散熱器被實施為設置在記錄頭的讀元件和寫元件之間的導熱層。在可選的實施方案中，散熱器被實施為設置在寫元件上面的導熱層。在另一個可選實施方案中，散熱器被實施為設置在寫元件的繞組中的兩層線圈之間的導熱層。在這些實施方案中的導熱層由適當的材料例如銅形成。導熱層可以與浮動塊接觸或連接以增強散熱效果。在另一個實施方案中，該散熱器設有導熱部分和較小的絕熱部分。
在一可選的實施方案中，提供這樣一種磁盤驅動器，其中記錄頭設有散熱器。
從以下詳細說明中將了解本發明的其它方面和優點，以下詳細說明結合附圖以實施例的方式說明了本發明的原理。
圖1為具有裝有帶散熱器的記錄頭的磁盤驅動器的頂視圖；圖2為浮動塊和裝有散熱器的記錄頭的透視圖；圖3為具有設置在寫元件和讀元件之間的散熱器的記錄頭的剖視圖；圖4為具有設置在寫元件和讀元件的散熱器的記錄頭的詳細剖視圖；圖5為其中散熱器形成在寫元件的上電極上面的記錄頭的剖視圖；圖6為具有設置在寫元件繞組中的兩層線圈匝之間的散熱器的記錄頭的剖視圖。
具體實施例方式
本發明具體表現為一種有效地散發來自記錄頭的熱量的散熱器。該散熱器減小了記錄頭的溫度變化，因此限制了記錄頭從浮動塊的面對磁盤的表面伸出的量。從而大大降低了對記錄頭的磨損危險以及記錄頭和磁盤之間的界面損壞的危險。
參照圖1，磁盤驅動器100具有至少一個由主軸104支撐并且由馬達(未示出)轉動的可旋轉磁盤102。至少有一個浮動塊，它具有相連的記錄頭108和在讀寫期間位于磁盤102的表面上方的散熱器(下面將詳細說明)。浮動塊106連接在懸架110上，而懸架110連接在促動器112上。促動器112通過樞軸114連接在磁盤驅動器100的外殼116上，并且由音圈馬達118驅動。在磁盤正在旋轉時，促動器112使浮動塊106和懸架110一起徑向或者沿著弧形路徑120定位于磁盤102的表面上方，以訪問有關數據磁道。
參照圖1，在磁盤驅動器100的操作期間，旋轉磁盤102相對于浮動塊106的運動在浮動塊106和磁盤102的表面之間產生出一空氣支承，這對浮動塊106施加一向上的力。這個向上的力由朝著磁盤102的表面壓迫浮動塊106的來自懸架110的彈性力所平衡。或者，浮動塊106在操作期間可以與磁盤102部分或連續接觸。
圖1還顯示出位于懸架110的遠端上的可選裝載/卸載片(load/unload tab)122。該裝載/卸載片122與裝載/卸載夾具(load/unload fixture)協同操作以在磁盤驅動器100被關閉或者進入節能模式時將浮動塊106抬離磁盤102的表面。當起動卸載操作時，促動器112沿著順時針方向126轉動足夠遠，從而裝載/卸載接頭122滑上裝載/卸載夾具124，后者輕輕地將浮動塊106抬離磁盤102的表面。圖1還顯示出作為記錄頭108和前置放大器130之間的電線或柔性電纜的電連接128。
圖2顯示出浮動塊202的更詳細的視圖。該記錄頭和散熱器204優選構建在浮動塊202的后表面(trailing surface)206上。圖2顯示出記錄頭的寫元件的繞組214的上電極208和線圈匝210。在圖2中沒有顯示出讀元件。圖中示出了使得能夠與寫元件和讀元件連接的電連接焊盤212。在圖2顯示出散熱器204的一個實施方案。散熱器的這個實施方案是一導熱材料層，它在物理上充分靠近繞組214和寫元件的至少一個電極208以從寫元件中將熱量有效導出。通常使用碳化鈦和氧化鋁的陶瓷組合物來形成浮動塊。該材料是一種比通常用來使記錄頭與浮動塊隔開的大致純凈的氧化鋁更好的導熱體。因此，在一部分散熱器與浮動塊物理接觸或連接的情況下，該散熱器在一定程度上更有效。圖2顯示出散熱器導熱層204的兩個區域216，它們通過在下面的絕緣層(未示出)中的開口(將在下面詳細說明)與浮動塊202的后表面206接觸。
圖3顯示出一典型記錄頭302的剖視圖和散熱器304的一個實施方案。該記錄頭302通常具有一讀元件306，該讀元件通過一絕緣材料層310與浮動塊本體308分開。該讀元件306具有一薄膜傳感器312和兩個磁屏蔽層314。讀元件306通常具有用于與磁盤(未示出)進行通信的暴露端316。該寫元件318具有下電極320和上電極322以及形成設置在這些電極320、322之間的繞組的線圈匝324。寫元件318的這些電極320、322具有用于與磁盤(未示出)進行通信的暴露端326。讀元件306和寫元件318除了其暴露端316、326之外都通常由絕緣材料包圍。在暴露端316、326上可以形成有一層非常薄的碳材料保護層以防止寫元件318和讀元件306的腐蝕。具有薄碳外涂層的記錄頭被認為具有暴露端以便與磁盤磁連通。在圖3中的散熱器304被實施為設在讀元件306和寫元件318之間的導熱材料層。在絕緣部分310中的一個或多個開口329使得散熱器304的導熱材料的一部分328與浮動塊308接觸，從而提高了導熱性。
圖4顯示出具有一散熱器的記錄頭402的放大圖。記錄頭的寫元件418具有一上電極422和一下電極420。該寫元件418還具有線圈匝424和用于與磁盤(未示出)通信的一暴露端426。讀元件406具有兩個屏蔽層414、一讀傳感器412和用于與磁盤(未示出)進行通信的一暴露端416。在圖4中所示的散熱器被實施為設置在寫元件418和讀元件406之間的一層428。在圖4中所示的具體實施方案中，散熱器層428具有由優選具有高導熱性的導熱材料構成的一個部分432和由絕緣材料構成的另一個較小的部分430。絕緣部分430設置在寫元件426和讀元件416的暴露端附近。優選由穩定絕緣體例如氧化鋁形成的散熱器的絕緣部分430有助于保護導熱部分426不受腐蝕或磨損。或者，該較小的部分430可以由穩定的覆蓋材料(capping material)例如坡莫合金或其它鐵鎳合金形成。
圖5顯示出散熱器的另一實施方案。在該實施方案中，該散熱器由形成在寫元件518的上電極522上面的一層528構成。該散熱器層528具有由導熱材料形成的一部分532和由絕緣體形成的一可選部分530。圖中還顯示出下電極520和寫繞組的線圈匝524。
散熱器可以實施為設置在寫磁頭繞組中的線圈匝附近的導熱層。因為主要的熱源是在寫操作期間在繞組中產生的熱量，所以散熱器的這個結構提供一種有效的散熱器。圖6顯示出一散熱器的具體實施方案，該散熱器包括設置在寫元件618中的兩層繞組的線圈匝624、625之間的導熱層632。該寫元件618具有一下電極620和一上電極622。
在上述散熱器的實施方案中，導熱材料可以由任意合適的材料形成。銅是優選的導熱材料，因為其導熱率較高，并且容易通過電鍍和真空沉積等已知方法來形成銅層。寫元件的繞組通常由銅形成。磁性材料不適于用作導熱體，因為可能與寫元件或讀元件的功能產生干擾。散熱器的可選絕緣部分一般可以由氧化鋁形成，該材料被廣泛用在記錄頭結構中作為絕緣體。其它絕緣材料例如氧化硅對于本領域普通技術人員是公知的。形成散熱器的方法對于本領域普通技術人員是公知的，包括形成掩模、電鍍、濺射或其它合適的技術。
在模擬由具有散熱器的寫磁頭、讀磁頭導致的溫度上升的數字試驗中，顯示的溫度上升與沒有散熱器的記錄頭的溫度上升相比只有70％。因此，具有散熱器的記錄頭由溫度引起的凸出與沒有散熱器的記錄頭相比的降低幅度高達30％。
從上面可以看出，本發明提供一種用于記錄頭的有效散熱器。散熱器的這些實施方案明顯限制了記錄頭溫度的增加并且明顯減小了由溫度引起的記錄頭凸出。雖然已經針對具體實施方案對本發明進行了說明，但是其內容不應該被認為是對其進行限制，顯然在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可以有各種實施方案、改變和改進方案，并且要理解的是，這些等同實施方案應該包含在本發明的范圍內。
權利要求
1.一種與浮動塊的后表面結合的磁記錄頭，它包括具有一暴露端的一寫元件；具有一暴露端的一讀元件；以及設置在所述寫元件和所述讀元件之間的一散熱器。
2.如權利要求1所述的磁記錄頭，其中所述散熱器的一部分與所述浮動塊的后表面連接。
3.如權利要求1所述的磁記錄頭，其中所述散熱器包括一導熱層。
4.如權利要求3所述的磁記錄頭，其中所述導熱層延伸至所述寫元件和讀元件的暴露端。
5.如權利要求1所述的磁記錄頭，其中所述散熱器包括一導熱部分和一絕緣部分，所述絕緣部分延伸至所述寫元件和讀元件的暴露端處。
6.如權利要求3或5所述的磁記錄頭，其中所述散熱器的所述導熱部分由銅構成。
7.如權利要求5所述的磁記錄頭，其中所述散熱器的所述絕緣部分由氧化鋁構成。
8.一種與浮動塊的后表面結合的磁記錄頭，所述磁記錄頭包括一寫元件，該寫元件包括具有一暴露端的一下電極；設置在所述下電極上方的繞組的線圈匝；具有一暴露端的一上電極，所述上電極設置在繞組的所述線圈匝上方；以及設置在所述上電極上方的一散熱器。
9.如權利要求8所述的磁記錄頭，其中所述散熱器的一部分與所述浮動塊的后表面連接。
10.如權利要求8所述的磁記錄頭，其中所述散熱器包括一導熱層。
11.如權利要求10所述的磁記錄頭，其中所述導熱層延伸至所述上電極和下電極的所述暴露端。
12.如權利要求8所述的磁記錄頭，其中所述散熱器包括具有一導熱部分和一絕緣部分的一層，所述絕緣部分延伸至所述第一和第二電極的暴露端處。
13.如權利要求10或12所述的磁記錄頭，其中所述散熱器的所述導熱部分包括銅。
14.如權利要求12所述的磁記錄頭，其中所述散熱器的所述絕緣部分包括氧化鋁。
15.一種包括一寫元件的磁記錄頭，所述磁記錄頭與一浮動塊的后表面結合，它包括一下電極；設置在所述下電極上方的繞組的第一層線圈匝；設置在所述第一層線圈匝上方的第二層線圈匝；設置在繞組的所述第二層線圈匝上方的一上電極；以及設置在繞組的所述第一層線圈匝和繞組的所述第二層線圈匝之間的一散熱器。
16.如權利要求15所述的磁記錄頭，其中所述散熱器包括銅。
17.如權利要求15所述的磁記錄頭，其中所述散熱器的一部分與所述浮動塊的后表面連接。
18.一種磁盤驅動器，它包括一磁盤；一浮動塊；與所述浮動塊結合，用來在所述磁盤上進行磁記錄的磁記錄頭，其中所述磁記錄頭包括用于向所述磁盤進行寫入的一寫元件；用于從所述磁盤進行讀取的一讀元件；以及設置在所述寫元件和所述讀元件之間的一散熱器。
19.如權利要求18所述的磁盤驅動器，其中所述散熱器包括銅。
20.一種磁盤驅動器，它包括一磁盤；一浮動塊；與所述浮動塊結合，用來在所述磁盤上進行磁記錄的磁記錄頭，所述磁記錄頭包括一寫元件，其中所述磁記錄頭包括具有一暴露端的一下電極；設置在所述下電極上方的繞組線圈匝；具有一暴露端的一上電極，所述上電極設置在繞組的所述線圈匝上方；以及設置在所述上電極上方的一散熱器。
21.如權利要求20所述的磁盤驅動器，其中所述散熱器包括一導熱層。
22.如權利要求20所述的磁盤驅動器，其中所述導熱層由銅形成。
23.一種磁盤驅動器，它包括一磁盤；一浮動塊；與所述浮動塊結合，用來在所述磁盤上進行磁記錄的磁記錄頭，所述磁記錄頭包括一寫元件，該寫元件包括一下電極；設置在所述下電極上方的繞組的第一層線圈匝；設置在所述第一層線圈匝上方的第二層線圈匝；設置在繞組的所述第二層線圈匝上方的一上電極；以及設置在繞組的所述第一層線圈匝和繞組的所述第二層線圈匝之間的一散熱器。
24.如權利要求23所述的磁盤驅動器，其中所述散熱器包括銅。
全文摘要
一種用于磁記錄頭的散熱器。該散熱器從記錄頭中引導出熱量，因此限制了記錄頭的溫度范圍。在記錄頭上的散熱器明顯降低了由熱引起的凸出。
文檔編號G11B5/48GK1516117SQ0312780
公開日2004年7月28日 申請日期2003年8月8日 優先權日2002年8月8日
發明者塞維斯·吉德爾, 溫奇恩·海斯奧, 維拉迪米爾·尼奇丁, 海斯奧, 塞維斯 吉德爾, 米爾 尼奇丁 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司