熱アシスト磁気記録ヘッドならびに光学近接場変換器内の熱エネルギを放散する方法およびシステム
【課題】光学近接場変換器およびヒートシンクアセンブリを備えた熱アシスト磁気記録ヘッドを提供する。
【解決手段】ＨＡＭＲヘッド内では動作中に光学ＮＦＴ内で熱エネルギが発生する。ＨＡＭＲヘッド内のヒートシンクアセンブリは、光学ＮＦＴから熱エネルギを抽出し、この熱エネルギを、ＨＡＭＲヘッドの周りの空気への対流、ＨＡＭＲヘッドに隣接する面への放射、および／またはＨＡＭＲヘッドの他の部品への伝導によって、伝達する。光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギはヒートシンクに伝導される。ヒートシンクのエアベアリング面は、この熱エネルギの少なくとも一部を、エアベアリング面と隣接する磁気媒体の面との間を通る空気に、対流によって伝達する。さらに、熱エネルギの一部をエアベアリング面から磁気媒体に伝導によって伝達してもよい。
【解決手段】ＨＡＭＲヘッド内では動作中に光学ＮＦＴ内で熱エネルギが発生する。ＨＡＭＲヘッド内のヒートシンクアセンブリは、光学ＮＦＴから熱エネルギを抽出し、この熱エネルギを、ＨＡＭＲヘッドの周りの空気への対流、ＨＡＭＲヘッドに隣接する面への放射、および／またはＨＡＭＲヘッドの他の部品への伝導によって、伝達する。光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギはヒートシンクに伝導される。ヒートシンクのエアベアリング面は、この熱エネルギの少なくとも一部を、エアベアリング面と隣接する磁気媒体の面との間を通る空気に、対流によって伝達する。さらに、熱エネルギの一部をエアベアリング面から磁気媒体に伝導によって伝達してもよい。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００１】
概要
本明細書において記載されクレームされている実現例は、光学近接場変換器およびヒートシンクアセンブリを備えた熱アシスト磁気記録ヘッドを提供する。ヒートシンクアセンブリは、光学近接場変換器と熱伝導接触し、かつ対流冷却面を有する。
【０００２】
その他の実現例も本明細書において記載され詳述される。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】遠位端に設けられた封入ヒートシンクを利用する熱アシスト磁気記録ヘッドを備えたアクチュエータアームフレキシャの一例を示す。
【図２Ａ】書込極およびヨークの一例の斜視図を示す。
【図２Ｂ】図２Ａの書込極およびヨークに金属被覆ヒートシンクの一例を設けたものを示す。
【図３】金属被覆ヒートシンクを備えた書込極を有する熱アシスト磁気記録ヘッドの一例の部分斜視図の断面を示す。
【図４Ａ】光学近接場変換器の一例の斜視図を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの光学近接場変換器に翼状のヒートシンクの一例を設けたものを示す。
【図５】翼状のヒートシンクを備えた光学近接場変換器を有する熱アシスト磁気記録ヘッドの一例の部分斜視図の断面を示す。
【図６Ａ】円形の光学近接場変換器の一例の斜視図を示す。
【図６Ｂ】図６Ａの円形の光学近接場変換器に円錐台形状のヒートシンクの一例を設けたものを示す。
【図７】円錐台形状のヒートシンクを備えた円形の光学近接場変換器を有する熱アシスト磁気記録ヘッドの一例の部分斜視図の断面を示す。
【図８】現在開示されている技術に従い光学近接場変換器から熱エネルギを伝導させる処理の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
詳細な説明
熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ：Heat Assisted Magnetic Recording）技術は、データを、安定性が高い媒体に、集束させた光を用いてまず媒体を加熱することにより、磁気記録する。ＨＡＭＲ技術は、鉄と白金の合金といった安定性が高い磁性化合物を利用して媒体を構成する。こうした材料は、単一ビットをより小さな領域に記憶することができるが、磁気媒体記憶に使用される従来技術を制限するのと同じ超常磁性効果による制限は受けない。しかしながら、この高安定性の磁性化合物は、媒体上の磁性配向を変化させるために、まず加熱しなければならない。
【０００５】
ある実現例において、ＨＡＭＲヘッドは、少なくとも光学近接場変換器（ＮＦＴ：Near-Field Transducer）と書込極とを含む。光学ＮＦＴは、光を集めて媒体に集束させるのに使用される。集束させた光は、媒体上のスポットの温度を、書込極によって磁性配向を変化させるのに十分に高い温度まで上昇させる（たとえば数百度の温度上昇）。しかしながら、光学ＮＦＴが光を集めて集束させたときに生じる極端な熱は、光学ＮＦＴの動作寿命を著しく制限する。
【０００６】
有限要素解析によると、光学ＮＦＴの温度は、媒体の磁性配向を変化させるのに十分な光を集束させたときに、セ氏５００度を超える可能性がある。現在開示されている技術は、光学ＮＦＴの熱管理のためのヒートシンクを開示している。しかしながら問題がいくつかある。第１に、光学ＮＦＴは大きさが小さいため（たとえば一般的には幅１００ｎｍから２００ｎｍ）、熱エネルギを放散する表面積が極めて小さい。第２に、光学ＮＦＴの近傍に何も配置されていないので、書込極および／または光学ＮＦＴの効率または共振周波数が大幅に低下または変化する可能性がある。他の実現例では、ＨＡＭＲヘッドにさらに他の小型電子部品（たとえば１つ以上の読取機およびセンサ）が含まれている。光学ＮＦＴの近傍に何も配置されていないと、これらのさらなる小型電子部品のうちいずれかの効率または共振周波数が大幅に変化する可能性がある。
【０００７】
よって、現在開示されているヒートシンクおよびヒートシンクアセンブリは、光学ＮＦＴから熱エネルギを抽出し、この熱エネルギを、ＨＡＭＲヘッドの周りの空気への対流、ＨＡＭＲヘッドに隣接する面（たとえば磁気媒体）への放射、および／またはＨＡＭＲヘッドの他の部品への伝導によって、伝達する。他の実現例では、光学ＮＦＴおよびヒートシンクを、ＨＡＭＲヘッド以外の記録ヘッドにおいて利用する。
【０００８】
図１は、その遠位端に設けられた封入ヒートシンク１１２を利用するＨＡＭＲヘッド１０６を備えたアクチュエータアームフレキシャ１０２の一例を示す。座標軸が示されており、ｙ方向は、フレキシャ１０２の長手方向においてフレキシャ１０２の遠位端に向かって延び、ｘ方向は、対応する磁気媒体（図示せず）に対して平行な方向においてフレキシャ１０２を横断して延び、ｚ方向は、磁気媒体に向かって下向きに延びる。アクチュエータアームフレキシャ１０２は、ｙ方向に延びるカンチレバーアクチュエータアーム（図示せず）に装着される。アクチュエータアームフレキシャ１０２は、ｚ軸方向において調整されて磁気媒体上の磁気ビットの１以上のトラックを追従することができる。ＨＡＭＲヘッド１０６を備えたエアベアリングスライダ（ＡＢＳ：Air Bearing Slider）１０４は、磁気媒体（図示せず）に対向するフレキシャ１０２の面上において、フレキシャ１０２の遠位端に設けられる。スライダ１０４によって、ＨＡＭＲヘッド１０６は、磁気媒体の対応する面の上でこの面に接近して浮動することができる。電線（たとえばワイヤ１０８）が、フレキシャ１０２に沿って概ねｙ方向に延び、最終的にＨＡＭＲヘッド１０６に接続するスライダ１０４上のコンタクトパッド（たとえばパッド１１０）に装着される。処理電子装置（図示せず）に／から送られる読取／書込およびその他の電気信号は、電線およびコンタクトパッドを介してＨＡＭＲヘッド１０６まで送られる。
【０００９】
図１には、ＨＡＭＲヘッド１０６を回転させて拡大したものの断面図も示されている。このＨＡＭＲヘッド１０６は、ｘ軸を中心として９０度、ｚ軸を中心として９０度回転させて拡大したものであり、ＨＡＭＲヘッド１０６の断面はＨＡＭＲヘッド１０６の中心を通るｙｚ面であるので、ＨＡＭＲヘッド１０６内のさまざまな構成要素の向きが明らかになっている。基板１２４は、ＨＡＭＲヘッド１０６の構成要素の載置面の役割を果たし、ＨＡＭＲヘッド１０６をＡＢＳ１０４に接続している。基板１２４上に設けられた導波管コア１１４は、光波を光学ＮＦＴ１１６に伝達し、ＮＦＴ１１６は、光を集束させて磁気媒体（図示せず）上の一点に導く。
【００１０】
典型的には、光学ＮＦＴ（たとえば光学ＮＦＴ１１６）は、ＨＡＭＲヘッド内における光学導波管クラッド材料として機能するＡｌ２Ｏ３によって囲まれている。Ａｌ２Ｏ３の光学特性は導波管に適しているが、Ａｌ２Ｏ３の熱伝導率は非常に低い（たとえば１．３５Ｗ／ｍ／Ｋ）。これは、光学ＮＦＴが吸収したエネルギを熱エネルギとして実質的に取込み、光学ＮＦＴの動作寿命を大幅に制限する。
【００１１】
このＡｌ２Ｏ３の短所を克服する１つの方法は、光学ＮＦＴを、ヒートシンクとして使用される光学品質を有する誘電体のブロックで囲むまたは封入することである。このヒートシンクは、Ａｌ２Ｏ３よりも熱伝導率が高くかつ光学ＮＦＴから有効に熱を伝達するのに十分大きくなければならない。さらに、ヒートシンクは、光学ＮＦＴの共鳴に大きな影響を及ぼさないおよび／または導波管損失を生じさせないように、十分小さくおよび／または配向されていなければならない。ある実現例では、光学ＮＦＴの１つの構成要素の直径は２００ｎｍである。ヒートシンクは、光学ＮＦＴと十分に接触するのに足る大きさである必要がある。またさらに、ヒートシンクは、ＨＡＭＲヘッド内の他の小型電子部品（たとえば１つ以上の読取機およびセンサ）いずれにも大きな影響を及ぼさないように、十分小さくおよび／またはＨＡＭＲヘッド内において配向されていなければならない。ある実現例において、ヒートシンクは、結晶相で作ることができるさまざまな金属化合物（たとえばＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＢｅＯ、ＺｎＯ、Ｓｉ３Ｎ４、および／またはＡｌＮ）で構成してもよい。
【００１２】
図１に示される光学ＮＦＴ１１６は、ヒートシンク１１２（太線で示される）で囲まれている。ヒートシンク１１２は、光学ＮＦＴ１１６がヒートシンク１１２内に設けられた状態で導波管コア１１４上に設けられる。光学ＮＦＴ１１６から離れた場所において、従来の光学導波管クラッド材料１１８（たとえばＡｌ２Ｏ３）が用いられる。書込極１２０は、ヒートシンク１１２および／またはクラッド材料１１８の上に設けられる。
【００１３】
ある実現例では、ヒートシンク１１２は、熱エネルギを光学ＮＦＴ１１６から伝導によって抽出し、この熱エネルギを周囲のＨＡＭＲヘッド１０６の構成要素（たとえば導波管コア１１４、クラッド材料１１８、および／または書込極１２０）に伝導によって伝達すする。別の実現例では、ヒートシンク１１２は、熱エネルギを、磁気媒体に対向するヒートシンク１１２のエアベアリング面１２２から概ねｚ方向に位置する隣の磁気媒体（図示せず）に、放射によって伝達する。さらに他の実現例では、ヒートシンク１１２は、熱エネルギを、エアベアリング面の隣で移動している空気に、対流によって伝達する。さらに他の実現例では、ヒートシンク１１２は、伝導、放射、および対流による熱エネルギの伝達を組合せたものを利用して光学ＮＦＴ１１６の温度を管理する。
【００１４】
ヒートシンクを備えていないＨＡＭＲヘッド内の光学ＮＦＴのある実現例では、光学ＮＦＴの温度はＨＡＭＲヘッドの動作中に５００℃を超える。ヒートシンクを追加すると、ヒートシンクの熱伝導率と動作中の光学ＮＦＴの温度上昇との間の逆の関係が明らかになる。ある実現例では、図１に示されるヒートシンクは、エアベアリング面１２２から負のｚ方向に０．５ミクロン、トラックを横断する方向（すなわちｘ方向）に０．５μｍ延びる。ヒートシンクの熱伝導率が５Ｗ／ｍ／Ｋの場合、光学ＮＦＴの温度は、ＨＡＭＲヘッドの動作中に約２７５℃上昇する。ヒートシンクの熱伝導率が２０Ｗ／ｍ／Ｋの場合、光学ＮＦＴの温度は、ＨＡＭＲヘッドの動作中に約１５０℃上昇する。
【００１５】
図２Ａは、書込極２２０およびヨーク２２６の一例の斜視図を示す。書込極２２０（実線で示す）は、ヨーク２２６（点線で示す）に装着され、ヨーク２２６からｚ方向および負のｙ方向に延びる。ヨーク２２６は、オフヘッド処理電子機器（図示せず）から書込信号を受ける磁気コイル（図示せず）に装着される。ヨーク２２６は、磁気コイルからの書込信号を書込極２２０に伝達し、これは、書込信号を媒体に与えて媒体上のビットの磁気分極を変化させることにより、データを書込信号から媒体に書込む。
【００１６】
ＨＡＭＲヘッド内において、光学ＮＦＴ（図示せず）は、示されている書込極２２０およびヨーク２２６の隣に位置する。ある実現例では、書込極２２０から熱エネルギを伝導によって抽出することは、光学ＮＦＴからの熱エネルギの抽出を促進する。
【００１７】
図２Ｂは、図２Ａの書込極２２０およびヨーク２２６に金属被覆ヒートシンク２２８の一例が設けられたものを示す。ヒートシンク２２８（太線で示す）は、書込極２２０を被覆し、書込極２２０からｘ方向および負のｘ方向に延びている。ある実現例において、ヒートシンク２２８は、ｘ方向および負のｘ方向（すなわちトラックを横断する方向）に数ミクロン（たとえば４μｍ〜２０μｍ）、ｙ方向およびｚ方向の厚みはわずか１０分の数ミクロンである。この実現例では、ヒートシンク２２８の大きさおよび表面積は、光学ＮＦＴの温度を２５％から３０％低下させるのに十分である。ある実現例において、優れた熱伝導率を有する１以上の金属を用いて金属被覆部（たとえばＣｒ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｖ、およびその合金またはそれをドーピングしたもの）を形成してもよい。
【００１８】
図３は、金属被覆ヒートシンク３２８を備えた書込極３２０を有するＨＡＭＲヘッド３００の一例の部分斜視図の断面を示す。図３は、図２Ｂに示される書込極２２０とヒートシンク２２８との間の界面を詳細に示している。ヒートシンク３２８は、書込極３２０からｘ方向およびｙ方向に延びる。さらに、示されている実現例では、ヒートシンク３２８は実際光学ＮＦＴ３１６に接触していない。熱エネルギは、書込極３２０および周囲にある任意のクラッド材料３１８を介して、光学ＮＦＴ３１６からヒートシンク２２８に伝達される。
【００１９】
ヒートシンク３２８は、エアベアリング面３２２における対流による熱エネルギの伝達を利用することにより、光学ＮＦＴ３１６からの熱エネルギの放散を最大にする。好ましくは、ヒートシンク３２８を非磁性金属で構成してサイドトラック消去および／または書込極３２０に対する干渉のリスクを最小にする。ある実現例において、ヒートシンク３２８は、成膜後のスライダ加工（たとえばチップをウエハから分離すること、チップをラッピングすること、チップを研磨すること、空気力学的構造をチップ上にパターン形成すること、保護膜をチップ上に設けることなど）と共存し得る。さらに、ヒートシンク３２８は、媒体の方向に書込極３２０を超えて突出しない（ヒータがオンで書込極３２０を媒体に向かって押出すときも、ヒータがオフのときも）。結果として、ヒートシンク３２８が原因でＨＡＭＲヘッド３００の後縁に構造上の問題が生じることはない。
【００２０】
ある実現例では、ヒートシンク３２８を、本明細書に開示されている他の熱エネルギ放散装置のうち１つ以上と組合せてもよい。具体的には、ヒートシンク３２８は、図４Ｂおよび図５に示される翼状のヒートシンク４３２、５３２とともに使用したときに特に効果的である。本明細書に開示されているヒートシンクのうち１つ以上との組み合わせのことをヒートシンクアセンブリと呼ぶ。
【００２１】
図４Ａは、光学ＮＦＴ４１６の一例の斜視図を示す。光学ＮＦＴ４１６を用いて光を集めて媒体（図示せず）に集束させる。集束させた光は、媒体上のスポットの温度を、書込極（図示せず）による磁性配向の変化を引起すのに十分高い温度まで、上昇させる。
【００２２】
図４Ｂは、図４Ａの光学近接場変換器４１６に翼状のヒートシンク４３２および４３４の一例を設けたものを示す。ヒートシンク４３２、４３４（太線で示す）は、光学ＮＦＴ４１６の一部を覆い、光学ＮＦＴ４１６からｘ方向およびｙ方向に延びている。ある実現例では、ヒートシンク４３２および４３４は、ｘ方向および負のｘ方向（すなわちトラックを横断する方向）に数ミクロン（たとえば４μｍ〜２０μｍ）延び、ｙ方向の厚みは光学ＮＦＴ４１６よりも大きい。
【００２３】
結果として、ヒートシンク４３２および４３４は、ともに使用された場合、図２Ｂおよび図３のヒートシンク２２８および３２８と接触し得る。この組み合わせが光学ＮＦＴの光学効率に与える影響はほとんどまたは全くない。ともに使用されたとき、ヒートシンク２２８、３２８および４３２、４３４の大きさおよび表面積は、光学ＮＦＴの温度を最大５０％低下させるのに十分である。ある実現例において、優れた熱伝導率を有する１以上の金属（たとえばＣｒ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｖ、およびその合金またはそれをドーピングしたもの）を用いてヒートシンク４３２および４３４を形成してもよい。実現例によっては、ヒートシンク４３２および４３４を光学ＮＦＴ４１６と同じ材料で構成してもよい。
【００２４】
図５は、翼状のヒートシンク５３２を備えた光学ＮＦＴ５１６を有するＨＡＭＲヘッド５００の一例の部分斜視図の断面を示す。図５は、光学ＮＦＴ５１６と、翼状ヒートシンク５３２と、書込極５２０との間の界面を詳細に示している。ヒートシンク５３２は、光学ＮＦＴ５１６からｘ方向およびｙ方向に延びる。熱エネルギは、伝導により、光学ＮＦＴ５１６からヒートシンク５３２に伝わる。次に、熱エネルギは、ヒートシンク５３２から、周囲の任意のクラッド材料５１８、導波管コア５１４、および／または書込極５２０へと伝導される。さらに、エアベアリング面５２２での対流による熱エネルギ伝達は、ヒートシンク５３２から熱エネルギを運ぶ。
【００２５】
翼状のヒートシンク５３２からの熱エネルギの伝導による伝達を改善するために、ヒートシンク５３２を図２Ａおよび図３のヒートシンク２２８、３２８とともに使用してもよい。エアベアリング面５２２におけるヒートシンク２２８、３２８の表面積が比較的大きいために、対流による熱エネルギの伝達は、ヒートシンク５３２のみを用いる実現例と比較すると、遥かに大きい。他の実現例では、ヒートシンク５３２を、本明細書に開示されている他の熱エネルギ放散装置のうち１つ以上と組合せてもよい。
【００２６】
図６Ａは、円形の光学ＮＦＴ６３６の一例の斜視図を示す。この円形の光学ＮＦＴ６３６は、光を集めて媒体（図示せず）に集束させるのに使用される。集束させた光は、媒体上のスポットの温度を、書込極（図示せず）による磁性配向の変化を引起すのに十分高い温度まで、上昇させる。
【００２７】
図６Ｂは、図６Ａの円形の光学ＮＦＴ６３６に円錐台形状のヒートシンク６３８の一例を設けたものを示す。ヒートシンク６３８（太線で示す）は、光学ＮＦＴ６３６を覆い、光学ＮＦＴ６３６からｙ方向に延びて円錐台を形成する。ある実現例では、ヒートシンク６３６は、ｙ方向に１ミクロンの何分の１かにわたって（たとえば５０ｎｍ〜２５０ｎｍ）延びる。
【００２８】
図７は、円錐台形状のヒートシンク７３８を備えた円形の光学ＮＦＴ７３６を有するＨＡＭＲヘッド７００の一例の部分斜視図の断面を示す。ヒートシンク７３８は、光学ＮＦＴ７３６と書込極７２０との間でｙ方向に延びている。熱エネルギは、伝導によって光学ＮＦＴ７３６からヒートシンク７３８に伝わる。次に、このエネルギは、ヒートシンク７３８から書込極７２０および周囲の任意のクラッド材料７１８に伝導される。他の実現例では、ヒートシンク７３８を本明細書に開示される他のヒートシンクのうち１つ以上と組合せてもよい。
【００２９】
ある実現例において、優れた熱伝導率を有する１以上の金属（たとえばＣｒ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｖ、およびその合金またはそれをドーピングしたもの）を用いてヒートシンク７３８を形成してもよい。実現例によっては、ヒートシンク７３８を形成するために選択された材料を、光学ＮＦＴ７３６のカップリング効率の維持にも適合したものにする。プラズモニック（plasmonic）金属（たとえばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｖ、およびその合金またはそれをドーピングしたもの）は、光学ＮＦＴ７３６のカップリング効率を維持するのに特に有効である。実現例によっては、ヒートシンク７３８を光学ＮＦＴ７３６と同じ材料で構成してもよい。ある実現例では、ヒートシンク７３８は、ウエハ処理中に、光学ＮＦＴ７３６と書込極７２０とを薄膜成長方向（すなわちｙ方向）において接続する。
【００３０】
光学ＮＦＴ７３６はクラッド材料７１８およびヒートシンク７３８によって囲まれている。導波管コア７１４はクラッド材料７１８の片側と境を接している。ヒートシンク７３８は、光学ＮＦＴ７３６、クラッド材料７１８、および書込極７２０と境を接している。ある実現例では、ヒートシンク７３８の底の断面の寸法は、光学ＮＦＴ７３６の円形部分と同一である。ヒートシンク７３８が円錐台形状で延びている様子を示しているが、ヒートシンクは円筒の一部の形またはその他の形状で延びていてもよい。
【００３１】
光学ＮＦＴから熱エネルギを十分に伝導するのに足りる大きさのヒートシンクのｘｚ断面積は、光学ＮＦＴの理想的なｘｚ断面積よりも大きいことが多い。図６Ｂおよび図７の実現例では、光学ＮＦＴ６３６、７３６は、円錐台形状のヒートシンク６３８、７３８の底の断面形状と一致させるのに必要な大きさよりも大きくされる。この場合、光学ＮＦＴ６３６、７３６の効率は約３０％低下するかもしれないが、光学ＮＦＴ６３６、７３６から放散するパワーは、光学ＮＦＴがより小さい場合（たとえば図５の光学ＮＦＴ５１６参照）と比較して、約５５％増加し得る。なぜなら、光学ＮＦＴ６３６、７３６からヒートシンク６３８、７３８および書込極６２０、７２０への伝導による熱エネルギの伝達が増すからである。さらに、他に特別な条件がない限り、光学ＮＦＴ６３６、７３６の動作中は、ヒートシンク６３８、７３８のｘｚ断面積と光学ＮＦＴ６３６、７３６の温度上昇との間に逆の関係がある。
【００３２】
ヒートシンク７３８のｘｚ断面積を光学ＮＦＴ７３６のｘｚ断面積と一致させて熱エネルギ伝達を増大させると、結果として、ヒートシンク７３８がない理想的な大きさの光学ＮＦＴと比較して、光学ＮＦＴ７３６における全体的な温度低下は約５０％となる場合がある。書込極７２０は、この実現例において、ヒートシンク７３８がない実現例と比較すると、５０％以上ものパワーを吸収し得る。このようにパワーがさらに吸収されることによって、光学ＮＦＴの動作温度が低下して、光学ＮＦＴの動作寿命を延ばすことができる。
【００３３】
図２Ｂおよび図３に示されるヒートシンク２２８、３２８をヒートシンク７３８とともに使用した場合、ヒートシンク２２８、３２８の体積によって、書込極７２０に伝導するさらなる熱エネルギのほとんどを放散することができる。結果として、磁気記録ヘッド７００の動作中の書込極７２０の温度は、小さいヒートシンクを用いるまたはヒートシンクを使用しない場合の書込極の温度と同一または略同一であろう。書込極の動作寿命も、動作温度の影響が大きい。ヒートシンク７３８から書込極７２０に伝達される熱が書込極７２０からヒートシンク２２８または３２８に伝わるようにすることは、書込極７２０の所望の動作温度および動作寿命の維持に役立つ。
【００３４】
図８は、現在開示されている技術に従い光学近接場変換器から熱エネルギを伝導させる処理８００の例を示す。発生処理８０５において、ＨＡＭＲヘッド内での動作時に光学ＮＦＴ内で熱エネルギが発生する。光学ＮＦＴは光を集めて磁気媒体に集束させる。その結果、光学ＮＦＴが加熱される。現在開示されているヒートシンクのうち１つ以上を用いて、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギを放散してもよい。
【００３５】
判断処理８１０において、図１に関連付けて具体的に説明した封入ヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内にある場合、伝導処理８１５に進む。ＨＡＭＲヘッド内に封入ヒートシンクがなければ、発生処理８０５に戻る。
【００３６】
伝導処理８１５において、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは封入ヒートシンクに伝導される。さらに、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、光学ＮＦＴに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導される。加えて、封入ヒートシンクに伝導された熱エネルギはさらに、封入ヒートシンクに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば書込極、導波管コア、導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。しかしながら、書込極、導波管コア、および／または導波管に伝達される伝導熱エネルギは、光学ＮＦＴおよび／または封入ヒートシンクとの熱接触面積が不十分なので、限定される可能性がある。また、書込極、導波管コア、および／または導波管の材料構成が、熱エネルギの伝達に特に適していない可能性もある。
【００３７】
判断処理８２０において、図４Ｂおよび図５に関連付けて具体的に説明した翼状のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内にある場合、伝導処理８２５に進む。翼状のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内になければ、発生処理８０５に戻る。
【００３８】
伝導処理８２５において、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは翼状のヒートシンクに伝導される。さらに、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、光学ＮＦＴに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。加えて、翼状のヒートシンクに伝導された熱エネルギはさらに、翼状のヒートシンクに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば書込極、導波管コア、導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。
【００３９】
判断処理８３０において、図６Ｂおよび図７と関連付けて具体的に説明した円錐台形状のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内にある場合、伝導処理８３５に進む。円錐台形状のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内になければ、発生処理８０５に戻る。
【００４０】
伝導処理８３５において、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは円錐台形状のヒートシンクに伝導される。さらに、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、光学ＮＦＴに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。加えて、円錐台形状のヒートシンクに伝導された熱エネルギはさらに、円錐台形状のヒートシンクに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば書込極、導波管コア、導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）に伝導し得る。
【００４１】
判断処理８４０において、図２Ｂおよび図３と関連付けて具体的に説明した金属で被覆された円錐形のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内にある場合、伝導処理８４５に進む。判断処理８４０は、円錐台形状のヒートシンク、翼状のヒートシンク、または封入ヒートシンクのうち１つ以上がＨＡＭＲヘッド内にある場合に行なわれる。
【００４２】
伝導処理８４５において、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、導波管クラッド、円錐形のヒートシンク、翼状のヒートシンク、または封入ヒートシンクが存在すればそれを介して金属被覆ヒートシンクに伝導される。さらに、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、光学ＮＦＴに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。加えて、金属被覆ヒートシンクに伝導された熱エネルギはさらに、金属被覆ヒートシンクに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば書込極、導波管コア、導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。
【００４３】
伝導処理８４５に続いて、金属被覆ヒートシンクが存在していれば、または、判断処理８４０に続いて、金属被覆ヒートシンクが存在していなければ、対流／放射処理８５０が行なわれる。対流／放射処理８５０では、対流冷却面（たとえばＨＡＭＲヘッド上のエアベアリング面）を形成するＨＡＭＲヘッドの１以上の構成要素（たとえば１以上のヒートシンク、書込極、光学ＮＦＴ、導波管コア、および／または導波管クラッド）内の熱エネルギが、対流によって、ＨＡＭＲヘッド上のエアベアリング面と磁気媒体の表面との間を通る空気に伝達される。さまざまな実現例において、ＨＡＭＲヘッドおよび／または磁気媒体面が動いて空気の擾乱が生じ、これによって、対流による熱エネルギの伝達が増す。さらに、対流／放射処理８５０は、ＨＡＭＲヘッド上のエアベアリング面から磁気媒体に直接伝達される放射による熱エネルギ伝達も含み得る。
【００４４】
他に特別な条件がない限り、エアベアリング面に対して露出したヒートシンクの表面積が大きいほど、対流による熱エネルギ伝達は大きい。さらに、他に特別な条件がない限り、光学ＮＦＴに接触するヒートシンクの表面積が大きいほど、伝導による熱エネルギの伝達は大きい。結果として、金属被覆ヒートシンクを円錐形のヒートシンク、翼状のヒートシンク、または封入ヒートシンクとともに用いて、光学ＮＦＴからの熱エネルギの伝導、および、エアベアリング面における対流／放射による熱エネルギの伝達双方を、改善し得る。本明細書に開示されているヒートシンクのうち１つ以上を組合せたものをヒートシンクアセンブリと呼ぶ。
【００４５】
上記明細書、実施例、およびデータによって、本発明の例示としての実施の形態の構成および用途に関する説明が完成する。本発明の数多くの実施の形態を発明の精神および範囲から逸脱することなく実現できるので、本発明は以下の請求項に帰する。さらに、異なる実施の形態の構造上の特徴を、記載されている請求項の範囲を逸脱することなく別の実施の形態に組込んでもよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００１】
概要
本明細書において記載されクレームされている実現例は、光学近接場変換器およびヒートシンクアセンブリを備えた熱アシスト磁気記録ヘッドを提供する。ヒートシンクアセンブリは、光学近接場変換器と熱伝導接触し、かつ対流冷却面を有する。
【０００２】
その他の実現例も本明細書において記載され詳述される。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】遠位端に設けられた封入ヒートシンクを利用する熱アシスト磁気記録ヘッドを備えたアクチュエータアームフレキシャの一例を示す。
【図２Ａ】書込極およびヨークの一例の斜視図を示す。
【図２Ｂ】図２Ａの書込極およびヨークに金属被覆ヒートシンクの一例を設けたものを示す。
【図３】金属被覆ヒートシンクを備えた書込極を有する熱アシスト磁気記録ヘッドの一例の部分斜視図の断面を示す。
【図４Ａ】光学近接場変換器の一例の斜視図を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの光学近接場変換器に翼状のヒートシンクの一例を設けたものを示す。
【図５】翼状のヒートシンクを備えた光学近接場変換器を有する熱アシスト磁気記録ヘッドの一例の部分斜視図の断面を示す。
【図６Ａ】円形の光学近接場変換器の一例の斜視図を示す。
【図６Ｂ】図６Ａの円形の光学近接場変換器に円錐台形状のヒートシンクの一例を設けたものを示す。
【図７】円錐台形状のヒートシンクを備えた円形の光学近接場変換器を有する熱アシスト磁気記録ヘッドの一例の部分斜視図の断面を示す。
【図８】現在開示されている技術に従い光学近接場変換器から熱エネルギを伝導させる処理の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
詳細な説明
熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ：Heat Assisted Magnetic Recording）技術は、データを、安定性が高い媒体に、集束させた光を用いてまず媒体を加熱することにより、磁気記録する。ＨＡＭＲ技術は、鉄と白金の合金といった安定性が高い磁性化合物を利用して媒体を構成する。こうした材料は、単一ビットをより小さな領域に記憶することができるが、磁気媒体記憶に使用される従来技術を制限するのと同じ超常磁性効果による制限は受けない。しかしながら、この高安定性の磁性化合物は、媒体上の磁性配向を変化させるために、まず加熱しなければならない。
【０００５】
ある実現例において、ＨＡＭＲヘッドは、少なくとも光学近接場変換器（ＮＦＴ：Near-Field Transducer）と書込極とを含む。光学ＮＦＴは、光を集めて媒体に集束させるのに使用される。集束させた光は、媒体上のスポットの温度を、書込極によって磁性配向を変化させるのに十分に高い温度まで上昇させる（たとえば数百度の温度上昇）。しかしながら、光学ＮＦＴが光を集めて集束させたときに生じる極端な熱は、光学ＮＦＴの動作寿命を著しく制限する。
【０００６】
有限要素解析によると、光学ＮＦＴの温度は、媒体の磁性配向を変化させるのに十分な光を集束させたときに、セ氏５００度を超える可能性がある。現在開示されている技術は、光学ＮＦＴの熱管理のためのヒートシンクを開示している。しかしながら問題がいくつかある。第１に、光学ＮＦＴは大きさが小さいため（たとえば一般的には幅１００ｎｍから２００ｎｍ）、熱エネルギを放散する表面積が極めて小さい。第２に、光学ＮＦＴの近傍に何も配置されていないので、書込極および／または光学ＮＦＴの効率または共振周波数が大幅に低下または変化する可能性がある。他の実現例では、ＨＡＭＲヘッドにさらに他の小型電子部品（たとえば１つ以上の読取機およびセンサ）が含まれている。光学ＮＦＴの近傍に何も配置されていないと、これらのさらなる小型電子部品のうちいずれかの効率または共振周波数が大幅に変化する可能性がある。
【０００７】
よって、現在開示されているヒートシンクおよびヒートシンクアセンブリは、光学ＮＦＴから熱エネルギを抽出し、この熱エネルギを、ＨＡＭＲヘッドの周りの空気への対流、ＨＡＭＲヘッドに隣接する面（たとえば磁気媒体）への放射、および／またはＨＡＭＲヘッドの他の部品への伝導によって、伝達する。他の実現例では、光学ＮＦＴおよびヒートシンクを、ＨＡＭＲヘッド以外の記録ヘッドにおいて利用する。
【０００８】
図１は、その遠位端に設けられた封入ヒートシンク１１２を利用するＨＡＭＲヘッド１０６を備えたアクチュエータアームフレキシャ１０２の一例を示す。座標軸が示されており、ｙ方向は、フレキシャ１０２の長手方向においてフレキシャ１０２の遠位端に向かって延び、ｘ方向は、対応する磁気媒体（図示せず）に対して平行な方向においてフレキシャ１０２を横断して延び、ｚ方向は、磁気媒体に向かって下向きに延びる。アクチュエータアームフレキシャ１０２は、ｙ方向に延びるカンチレバーアクチュエータアーム（図示せず）に装着される。アクチュエータアームフレキシャ１０２は、ｚ軸方向において調整されて磁気媒体上の磁気ビットの１以上のトラックを追従することができる。ＨＡＭＲヘッド１０６を備えたエアベアリングスライダ（ＡＢＳ：Air Bearing Slider）１０４は、磁気媒体（図示せず）に対向するフレキシャ１０２の面上において、フレキシャ１０２の遠位端に設けられる。スライダ１０４によって、ＨＡＭＲヘッド１０６は、磁気媒体の対応する面の上でこの面に接近して浮動することができる。電線（たとえばワイヤ１０８）が、フレキシャ１０２に沿って概ねｙ方向に延び、最終的にＨＡＭＲヘッド１０６に接続するスライダ１０４上のコンタクトパッド（たとえばパッド１１０）に装着される。処理電子装置（図示せず）に／から送られる読取／書込およびその他の電気信号は、電線およびコンタクトパッドを介してＨＡＭＲヘッド１０６まで送られる。
【０００９】
図１には、ＨＡＭＲヘッド１０６を回転させて拡大したものの断面図も示されている。このＨＡＭＲヘッド１０６は、ｘ軸を中心として９０度、ｚ軸を中心として９０度回転させて拡大したものであり、ＨＡＭＲヘッド１０６の断面はＨＡＭＲヘッド１０６の中心を通るｙｚ面であるので、ＨＡＭＲヘッド１０６内のさまざまな構成要素の向きが明らかになっている。基板１２４は、ＨＡＭＲヘッド１０６の構成要素の載置面の役割を果たし、ＨＡＭＲヘッド１０６をＡＢＳ１０４に接続している。基板１２４上に設けられた導波管コア１１４は、光波を光学ＮＦＴ１１６に伝達し、ＮＦＴ１１６は、光を集束させて磁気媒体（図示せず）上の一点に導く。
【００１０】
典型的には、光学ＮＦＴ（たとえば光学ＮＦＴ１１６）は、ＨＡＭＲヘッド内における光学導波管クラッド材料として機能するＡｌ２Ｏ３によって囲まれている。Ａｌ２Ｏ３の光学特性は導波管に適しているが、Ａｌ２Ｏ３の熱伝導率は非常に低い（たとえば１．３５Ｗ／ｍ／Ｋ）。これは、光学ＮＦＴが吸収したエネルギを熱エネルギとして実質的に取込み、光学ＮＦＴの動作寿命を大幅に制限する。
【００１１】
このＡｌ２Ｏ３の短所を克服する１つの方法は、光学ＮＦＴを、ヒートシンクとして使用される光学品質を有する誘電体のブロックで囲むまたは封入することである。このヒートシンクは、Ａｌ２Ｏ３よりも熱伝導率が高くかつ光学ＮＦＴから有効に熱を伝達するのに十分大きくなければならない。さらに、ヒートシンクは、光学ＮＦＴの共鳴に大きな影響を及ぼさないおよび／または導波管損失を生じさせないように、十分小さくおよび／または配向されていなければならない。ある実現例では、光学ＮＦＴの１つの構成要素の直径は２００ｎｍである。ヒートシンクは、光学ＮＦＴと十分に接触するのに足る大きさである必要がある。またさらに、ヒートシンクは、ＨＡＭＲヘッド内の他の小型電子部品（たとえば１つ以上の読取機およびセンサ）いずれにも大きな影響を及ぼさないように、十分小さくおよび／またはＨＡＭＲヘッド内において配向されていなければならない。ある実現例において、ヒートシンクは、結晶相で作ることができるさまざまな金属化合物（たとえばＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＢｅＯ、ＺｎＯ、Ｓｉ３Ｎ４、および／またはＡｌＮ）で構成してもよい。
【００１２】
図１に示される光学ＮＦＴ１１６は、ヒートシンク１１２（太線で示される）で囲まれている。ヒートシンク１１２は、光学ＮＦＴ１１６がヒートシンク１１２内に設けられた状態で導波管コア１１４上に設けられる。光学ＮＦＴ１１６から離れた場所において、従来の光学導波管クラッド材料１１８（たとえばＡｌ２Ｏ３）が用いられる。書込極１２０は、ヒートシンク１１２および／またはクラッド材料１１８の上に設けられる。
【００１３】
ある実現例では、ヒートシンク１１２は、熱エネルギを光学ＮＦＴ１１６から伝導によって抽出し、この熱エネルギを周囲のＨＡＭＲヘッド１０６の構成要素（たとえば導波管コア１１４、クラッド材料１１８、および／または書込極１２０）に伝導によって伝達すする。別の実現例では、ヒートシンク１１２は、熱エネルギを、磁気媒体に対向するヒートシンク１１２のエアベアリング面１２２から概ねｚ方向に位置する隣の磁気媒体（図示せず）に、放射によって伝達する。さらに他の実現例では、ヒートシンク１１２は、熱エネルギを、エアベアリング面の隣で移動している空気に、対流によって伝達する。さらに他の実現例では、ヒートシンク１１２は、伝導、放射、および対流による熱エネルギの伝達を組合せたものを利用して光学ＮＦＴ１１６の温度を管理する。
【００１４】
ヒートシンクを備えていないＨＡＭＲヘッド内の光学ＮＦＴのある実現例では、光学ＮＦＴの温度はＨＡＭＲヘッドの動作中に５００℃を超える。ヒートシンクを追加すると、ヒートシンクの熱伝導率と動作中の光学ＮＦＴの温度上昇との間の逆の関係が明らかになる。ある実現例では、図１に示されるヒートシンクは、エアベアリング面１２２から負のｚ方向に０．５ミクロン、トラックを横断する方向（すなわちｘ方向）に０．５μｍ延びる。ヒートシンクの熱伝導率が５Ｗ／ｍ／Ｋの場合、光学ＮＦＴの温度は、ＨＡＭＲヘッドの動作中に約２７５℃上昇する。ヒートシンクの熱伝導率が２０Ｗ／ｍ／Ｋの場合、光学ＮＦＴの温度は、ＨＡＭＲヘッドの動作中に約１５０℃上昇する。
【００１５】
図２Ａは、書込極２２０およびヨーク２２６の一例の斜視図を示す。書込極２２０（実線で示す）は、ヨーク２２６（点線で示す）に装着され、ヨーク２２６からｚ方向および負のｙ方向に延びる。ヨーク２２６は、オフヘッド処理電子機器（図示せず）から書込信号を受ける磁気コイル（図示せず）に装着される。ヨーク２２６は、磁気コイルからの書込信号を書込極２２０に伝達し、これは、書込信号を媒体に与えて媒体上のビットの磁気分極を変化させることにより、データを書込信号から媒体に書込む。
【００１６】
ＨＡＭＲヘッド内において、光学ＮＦＴ（図示せず）は、示されている書込極２２０およびヨーク２２６の隣に位置する。ある実現例では、書込極２２０から熱エネルギを伝導によって抽出することは、光学ＮＦＴからの熱エネルギの抽出を促進する。
【００１７】
図２Ｂは、図２Ａの書込極２２０およびヨーク２２６に金属被覆ヒートシンク２２８の一例が設けられたものを示す。ヒートシンク２２８（太線で示す）は、書込極２２０を被覆し、書込極２２０からｘ方向および負のｘ方向に延びている。ある実現例において、ヒートシンク２２８は、ｘ方向および負のｘ方向（すなわちトラックを横断する方向）に数ミクロン（たとえば４μｍ〜２０μｍ）、ｙ方向およびｚ方向の厚みはわずか１０分の数ミクロンである。この実現例では、ヒートシンク２２８の大きさおよび表面積は、光学ＮＦＴの温度を２５％から３０％低下させるのに十分である。ある実現例において、優れた熱伝導率を有する１以上の金属を用いて金属被覆部（たとえばＣｒ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｖ、およびその合金またはそれをドーピングしたもの）を形成してもよい。
【００１８】
図３は、金属被覆ヒートシンク３２８を備えた書込極３２０を有するＨＡＭＲヘッド３００の一例の部分斜視図の断面を示す。図３は、図２Ｂに示される書込極２２０とヒートシンク２２８との間の界面を詳細に示している。ヒートシンク３２８は、書込極３２０からｘ方向およびｙ方向に延びる。さらに、示されている実現例では、ヒートシンク３２８は実際光学ＮＦＴ３１６に接触していない。熱エネルギは、書込極３２０および周囲にある任意のクラッド材料３１８を介して、光学ＮＦＴ３１６からヒートシンク２２８に伝達される。
【００１９】
ヒートシンク３２８は、エアベアリング面３２２における対流による熱エネルギの伝達を利用することにより、光学ＮＦＴ３１６からの熱エネルギの放散を最大にする。好ましくは、ヒートシンク３２８を非磁性金属で構成してサイドトラック消去および／または書込極３２０に対する干渉のリスクを最小にする。ある実現例において、ヒートシンク３２８は、成膜後のスライダ加工（たとえばチップをウエハから分離すること、チップをラッピングすること、チップを研磨すること、空気力学的構造をチップ上にパターン形成すること、保護膜をチップ上に設けることなど）と共存し得る。さらに、ヒートシンク３２８は、媒体の方向に書込極３２０を超えて突出しない（ヒータがオンで書込極３２０を媒体に向かって押出すときも、ヒータがオフのときも）。結果として、ヒートシンク３２８が原因でＨＡＭＲヘッド３００の後縁に構造上の問題が生じることはない。
【００２０】
ある実現例では、ヒートシンク３２８を、本明細書に開示されている他の熱エネルギ放散装置のうち１つ以上と組合せてもよい。具体的には、ヒートシンク３２８は、図４Ｂおよび図５に示される翼状のヒートシンク４３２、５３２とともに使用したときに特に効果的である。本明細書に開示されているヒートシンクのうち１つ以上との組み合わせのことをヒートシンクアセンブリと呼ぶ。
【００２１】
図４Ａは、光学ＮＦＴ４１６の一例の斜視図を示す。光学ＮＦＴ４１６を用いて光を集めて媒体（図示せず）に集束させる。集束させた光は、媒体上のスポットの温度を、書込極（図示せず）による磁性配向の変化を引起すのに十分高い温度まで、上昇させる。
【００２２】
図４Ｂは、図４Ａの光学近接場変換器４１６に翼状のヒートシンク４３２および４３４の一例を設けたものを示す。ヒートシンク４３２、４３４（太線で示す）は、光学ＮＦＴ４１６の一部を覆い、光学ＮＦＴ４１６からｘ方向およびｙ方向に延びている。ある実現例では、ヒートシンク４３２および４３４は、ｘ方向および負のｘ方向（すなわちトラックを横断する方向）に数ミクロン（たとえば４μｍ〜２０μｍ）延び、ｙ方向の厚みは光学ＮＦＴ４１６よりも大きい。
【００２３】
結果として、ヒートシンク４３２および４３４は、ともに使用された場合、図２Ｂおよび図３のヒートシンク２２８および３２８と接触し得る。この組み合わせが光学ＮＦＴの光学効率に与える影響はほとんどまたは全くない。ともに使用されたとき、ヒートシンク２２８、３２８および４３２、４３４の大きさおよび表面積は、光学ＮＦＴの温度を最大５０％低下させるのに十分である。ある実現例において、優れた熱伝導率を有する１以上の金属（たとえばＣｒ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｖ、およびその合金またはそれをドーピングしたもの）を用いてヒートシンク４３２および４３４を形成してもよい。実現例によっては、ヒートシンク４３２および４３４を光学ＮＦＴ４１６と同じ材料で構成してもよい。
【００２４】
図５は、翼状のヒートシンク５３２を備えた光学ＮＦＴ５１６を有するＨＡＭＲヘッド５００の一例の部分斜視図の断面を示す。図５は、光学ＮＦＴ５１６と、翼状ヒートシンク５３２と、書込極５２０との間の界面を詳細に示している。ヒートシンク５３２は、光学ＮＦＴ５１６からｘ方向およびｙ方向に延びる。熱エネルギは、伝導により、光学ＮＦＴ５１６からヒートシンク５３２に伝わる。次に、熱エネルギは、ヒートシンク５３２から、周囲の任意のクラッド材料５１８、導波管コア５１４、および／または書込極５２０へと伝導される。さらに、エアベアリング面５２２での対流による熱エネルギ伝達は、ヒートシンク５３２から熱エネルギを運ぶ。
【００２５】
翼状のヒートシンク５３２からの熱エネルギの伝導による伝達を改善するために、ヒートシンク５３２を図２Ａおよび図３のヒートシンク２２８、３２８とともに使用してもよい。エアベアリング面５２２におけるヒートシンク２２８、３２８の表面積が比較的大きいために、対流による熱エネルギの伝達は、ヒートシンク５３２のみを用いる実現例と比較すると、遥かに大きい。他の実現例では、ヒートシンク５３２を、本明細書に開示されている他の熱エネルギ放散装置のうち１つ以上と組合せてもよい。
【００２６】
図６Ａは、円形の光学ＮＦＴ６３６の一例の斜視図を示す。この円形の光学ＮＦＴ６３６は、光を集めて媒体（図示せず）に集束させるのに使用される。集束させた光は、媒体上のスポットの温度を、書込極（図示せず）による磁性配向の変化を引起すのに十分高い温度まで、上昇させる。
【００２７】
図６Ｂは、図６Ａの円形の光学ＮＦＴ６３６に円錐台形状のヒートシンク６３８の一例を設けたものを示す。ヒートシンク６３８（太線で示す）は、光学ＮＦＴ６３６を覆い、光学ＮＦＴ６３６からｙ方向に延びて円錐台を形成する。ある実現例では、ヒートシンク６３６は、ｙ方向に１ミクロンの何分の１かにわたって（たとえば５０ｎｍ〜２５０ｎｍ）延びる。
【００２８】
図７は、円錐台形状のヒートシンク７３８を備えた円形の光学ＮＦＴ７３６を有するＨＡＭＲヘッド７００の一例の部分斜視図の断面を示す。ヒートシンク７３８は、光学ＮＦＴ７３６と書込極７２０との間でｙ方向に延びている。熱エネルギは、伝導によって光学ＮＦＴ７３６からヒートシンク７３８に伝わる。次に、このエネルギは、ヒートシンク７３８から書込極７２０および周囲の任意のクラッド材料７１８に伝導される。他の実現例では、ヒートシンク７３８を本明細書に開示される他のヒートシンクのうち１つ以上と組合せてもよい。
【００２９】
ある実現例において、優れた熱伝導率を有する１以上の金属（たとえばＣｒ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｖ、およびその合金またはそれをドーピングしたもの）を用いてヒートシンク７３８を形成してもよい。実現例によっては、ヒートシンク７３８を形成するために選択された材料を、光学ＮＦＴ７３６のカップリング効率の維持にも適合したものにする。プラズモニック（plasmonic）金属（たとえばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｖ、およびその合金またはそれをドーピングしたもの）は、光学ＮＦＴ７３６のカップリング効率を維持するのに特に有効である。実現例によっては、ヒートシンク７３８を光学ＮＦＴ７３６と同じ材料で構成してもよい。ある実現例では、ヒートシンク７３８は、ウエハ処理中に、光学ＮＦＴ７３６と書込極７２０とを薄膜成長方向（すなわちｙ方向）において接続する。
【００３０】
光学ＮＦＴ７３６はクラッド材料７１８およびヒートシンク７３８によって囲まれている。導波管コア７１４はクラッド材料７１８の片側と境を接している。ヒートシンク７３８は、光学ＮＦＴ７３６、クラッド材料７１８、および書込極７２０と境を接している。ある実現例では、ヒートシンク７３８の底の断面の寸法は、光学ＮＦＴ７３６の円形部分と同一である。ヒートシンク７３８が円錐台形状で延びている様子を示しているが、ヒートシンクは円筒の一部の形またはその他の形状で延びていてもよい。
【００３１】
光学ＮＦＴから熱エネルギを十分に伝導するのに足りる大きさのヒートシンクのｘｚ断面積は、光学ＮＦＴの理想的なｘｚ断面積よりも大きいことが多い。図６Ｂおよび図７の実現例では、光学ＮＦＴ６３６、７３６は、円錐台形状のヒートシンク６３８、７３８の底の断面形状と一致させるのに必要な大きさよりも大きくされる。この場合、光学ＮＦＴ６３６、７３６の効率は約３０％低下するかもしれないが、光学ＮＦＴ６３６、７３６から放散するパワーは、光学ＮＦＴがより小さい場合（たとえば図５の光学ＮＦＴ５１６参照）と比較して、約５５％増加し得る。なぜなら、光学ＮＦＴ６３６、７３６からヒートシンク６３８、７３８および書込極６２０、７２０への伝導による熱エネルギの伝達が増すからである。さらに、他に特別な条件がない限り、光学ＮＦＴ６３６、７３６の動作中は、ヒートシンク６３８、７３８のｘｚ断面積と光学ＮＦＴ６３６、７３６の温度上昇との間に逆の関係がある。
【００３２】
ヒートシンク７３８のｘｚ断面積を光学ＮＦＴ７３６のｘｚ断面積と一致させて熱エネルギ伝達を増大させると、結果として、ヒートシンク７３８がない理想的な大きさの光学ＮＦＴと比較して、光学ＮＦＴ７３６における全体的な温度低下は約５０％となる場合がある。書込極７２０は、この実現例において、ヒートシンク７３８がない実現例と比較すると、５０％以上ものパワーを吸収し得る。このようにパワーがさらに吸収されることによって、光学ＮＦＴの動作温度が低下して、光学ＮＦＴの動作寿命を延ばすことができる。
【００３３】
図２Ｂおよび図３に示されるヒートシンク２２８、３２８をヒートシンク７３８とともに使用した場合、ヒートシンク２２８、３２８の体積によって、書込極７２０に伝導するさらなる熱エネルギのほとんどを放散することができる。結果として、磁気記録ヘッド７００の動作中の書込極７２０の温度は、小さいヒートシンクを用いるまたはヒートシンクを使用しない場合の書込極の温度と同一または略同一であろう。書込極の動作寿命も、動作温度の影響が大きい。ヒートシンク７３８から書込極７２０に伝達される熱が書込極７２０からヒートシンク２２８または３２８に伝わるようにすることは、書込極７２０の所望の動作温度および動作寿命の維持に役立つ。
【００３４】
図８は、現在開示されている技術に従い光学近接場変換器から熱エネルギを伝導させる処理８００の例を示す。発生処理８０５において、ＨＡＭＲヘッド内での動作時に光学ＮＦＴ内で熱エネルギが発生する。光学ＮＦＴは光を集めて磁気媒体に集束させる。その結果、光学ＮＦＴが加熱される。現在開示されているヒートシンクのうち１つ以上を用いて、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギを放散してもよい。
【００３５】
判断処理８１０において、図１に関連付けて具体的に説明した封入ヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内にある場合、伝導処理８１５に進む。ＨＡＭＲヘッド内に封入ヒートシンクがなければ、発生処理８０５に戻る。
【００３６】
伝導処理８１５において、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは封入ヒートシンクに伝導される。さらに、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、光学ＮＦＴに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導される。加えて、封入ヒートシンクに伝導された熱エネルギはさらに、封入ヒートシンクに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば書込極、導波管コア、導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。しかしながら、書込極、導波管コア、および／または導波管に伝達される伝導熱エネルギは、光学ＮＦＴおよび／または封入ヒートシンクとの熱接触面積が不十分なので、限定される可能性がある。また、書込極、導波管コア、および／または導波管の材料構成が、熱エネルギの伝達に特に適していない可能性もある。
【００３７】
判断処理８２０において、図４Ｂおよび図５に関連付けて具体的に説明した翼状のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内にある場合、伝導処理８２５に進む。翼状のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内になければ、発生処理８０５に戻る。
【００３８】
伝導処理８２５において、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは翼状のヒートシンクに伝導される。さらに、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、光学ＮＦＴに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。加えて、翼状のヒートシンクに伝導された熱エネルギはさらに、翼状のヒートシンクに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば書込極、導波管コア、導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。
【００３９】
判断処理８３０において、図６Ｂおよび図７と関連付けて具体的に説明した円錐台形状のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内にある場合、伝導処理８３５に進む。円錐台形状のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内になければ、発生処理８０５に戻る。
【００４０】
伝導処理８３５において、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは円錐台形状のヒートシンクに伝導される。さらに、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、光学ＮＦＴに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。加えて、円錐台形状のヒートシンクに伝導された熱エネルギはさらに、円錐台形状のヒートシンクに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば書込極、導波管コア、導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）に伝導し得る。
【００４１】
判断処理８４０において、図２Ｂおよび図３と関連付けて具体的に説明した金属で被覆された円錐形のヒートシンクがＨＡＭＲヘッド内にある場合、伝導処理８４５に進む。判断処理８４０は、円錐台形状のヒートシンク、翼状のヒートシンク、または封入ヒートシンクのうち１つ以上がＨＡＭＲヘッド内にある場合に行なわれる。
【００４２】
伝導処理８４５において、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、導波管クラッド、円錐形のヒートシンク、翼状のヒートシンク、または封入ヒートシンクが存在すればそれを介して金属被覆ヒートシンクに伝導される。さらに、光学ＮＦＴ内で発生した熱エネルギは、光学ＮＦＴに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。加えて、金属被覆ヒートシンクに伝導された熱エネルギはさらに、金属被覆ヒートシンクに隣接するＨＡＭＲヘッドの他の構成要素（たとえば書込極、導波管コア、導波管クラッドおよび／または別のヒートシンク）にも伝導し得る。
【００４３】
伝導処理８４５に続いて、金属被覆ヒートシンクが存在していれば、または、判断処理８４０に続いて、金属被覆ヒートシンクが存在していなければ、対流／放射処理８５０が行なわれる。対流／放射処理８５０では、対流冷却面（たとえばＨＡＭＲヘッド上のエアベアリング面）を形成するＨＡＭＲヘッドの１以上の構成要素（たとえば１以上のヒートシンク、書込極、光学ＮＦＴ、導波管コア、および／または導波管クラッド）内の熱エネルギが、対流によって、ＨＡＭＲヘッド上のエアベアリング面と磁気媒体の表面との間を通る空気に伝達される。さまざまな実現例において、ＨＡＭＲヘッドおよび／または磁気媒体面が動いて空気の擾乱が生じ、これによって、対流による熱エネルギの伝達が増す。さらに、対流／放射処理８５０は、ＨＡＭＲヘッド上のエアベアリング面から磁気媒体に直接伝達される放射による熱エネルギ伝達も含み得る。
【００４４】
他に特別な条件がない限り、エアベアリング面に対して露出したヒートシンクの表面積が大きいほど、対流による熱エネルギ伝達は大きい。さらに、他に特別な条件がない限り、光学ＮＦＴに接触するヒートシンクの表面積が大きいほど、伝導による熱エネルギの伝達は大きい。結果として、金属被覆ヒートシンクを円錐形のヒートシンク、翼状のヒートシンク、または封入ヒートシンクとともに用いて、光学ＮＦＴからの熱エネルギの伝導、および、エアベアリング面における対流／放射による熱エネルギの伝達双方を、改善し得る。本明細書に開示されているヒートシンクのうち１つ以上を組合せたものをヒートシンクアセンブリと呼ぶ。
【００４５】
上記明細書、実施例、およびデータによって、本発明の例示としての実施の形態の構成および用途に関する説明が完成する。本発明の数多くの実施の形態を発明の精神および範囲から逸脱することなく実現できるので、本発明は以下の請求項に帰する。さらに、異なる実施の形態の構造上の特徴を、記載されている請求項の範囲を逸脱することなく別の実施の形態に組込んでもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱アシスト磁気記録ヘッドであって、
光学近接場変換器と、
前記光学近接場変換器と熱伝導接触し、対流冷却面を有する、ヒートシンクアセンブリとを備える、熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記ヒートシンクアセンブリは、少なくとも部分的に前記光学近接場変換器を封入する、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記ヒートシンクアセンブリは、前記光学近接場変換器から延びる１対の翼状部分を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記ヒートシンクアセンブリは、前記光学近接場変換器から延びる円錐台形状の部分を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
書込極をさらに備え、前記ヒートシンクアセンブリは、前記書込極上の金属被覆部を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記ヒートシンクアセンブリは、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとを含み、前記第１のヒートシンクは前記第２のヒートシンクと熱伝導接触する、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記ヒートシンクアセンブリは、前記熱アシスト磁気記録ヘッドのエアベアリング面を占める、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記ヒートシンクアセンブリは光学品質を有する誘電体を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記ヒートシンクアセンブリは非磁性金属を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記対流冷却面は、磁気記録媒体に対向するエアベアリング面である、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
光学近接場変換器内の熱エネルギを放散する方法であって、
前記光学近接場変換器内に熱エネルギを発生するステップと、
前記光学近接場変換器内の熱エネルギの少なくとも一部を、前記光学近接場変換器と伝導接触するヒートシンクアセンブリに伝導させるステップと、
前記ヒートシンクに伝導させた熱エネルギの少なくとも一部を、対流冷却面のエアベアリングに対流によって伝達するステップとを含む、方法。
【請求項１２】
前記ヒートシンクアセンブリは第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとを含み、前記第１のヒートシンクは前記第２のヒートシンクと熱伝導接触する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ヒートシンクアセンブリは、熱アシスト磁気記録ヘッドのエアベアリング面を占める、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記対流冷却面は磁気記録媒体に対向する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
光学近接場変換器内の熱エネルギを放散するシステムであって、
前記光学近接場変換器と伝導接触する第１のヒートシンクと、
前記第１のヒートシンクと伝導接触する第２のヒートシンクとを備え、前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方が、対流冷却面を含む、システム。
【請求項１６】
前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方は、少なくとも部分的に前記光学近接場変換器を封入する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方は、前記光学近接場変換器から延びる１対の翼状部分を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方は、前記光学近接場変換器から延びる円錐台形状の部分を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
書込極をさらに備え、前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方は、前記書込極とも伝導接触し、前記書込極上の金属被覆部を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記対流冷却面は、磁気記録媒体に対向するエアベアリング面である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１】
熱アシスト磁気記録ヘッドであって、
光学近接場変換器と、
前記光学近接場変換器と熱伝導接触し、対流冷却面を有する、ヒートシンクアセンブリとを備える、熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記ヒートシンクアセンブリは、少なくとも部分的に前記光学近接場変換器を封入する、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記ヒートシンクアセンブリは、前記光学近接場変換器から延びる１対の翼状部分を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記ヒートシンクアセンブリは、前記光学近接場変換器から延びる円錐台形状の部分を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
書込極をさらに備え、前記ヒートシンクアセンブリは、前記書込極上の金属被覆部を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記ヒートシンクアセンブリは、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとを含み、前記第１のヒートシンクは前記第２のヒートシンクと熱伝導接触する、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記ヒートシンクアセンブリは、前記熱アシスト磁気記録ヘッドのエアベアリング面を占める、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記ヒートシンクアセンブリは光学品質を有する誘電体を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記ヒートシンクアセンブリは非磁性金属を含む、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記対流冷却面は、磁気記録媒体に対向するエアベアリング面である、請求項１に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
光学近接場変換器内の熱エネルギを放散する方法であって、
前記光学近接場変換器内に熱エネルギを発生するステップと、
前記光学近接場変換器内の熱エネルギの少なくとも一部を、前記光学近接場変換器と伝導接触するヒートシンクアセンブリに伝導させるステップと、
前記ヒートシンクに伝導させた熱エネルギの少なくとも一部を、対流冷却面のエアベアリングに対流によって伝達するステップとを含む、方法。
【請求項１２】
前記ヒートシンクアセンブリは第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとを含み、前記第１のヒートシンクは前記第２のヒートシンクと熱伝導接触する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ヒートシンクアセンブリは、熱アシスト磁気記録ヘッドのエアベアリング面を占める、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記対流冷却面は磁気記録媒体に対向する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
光学近接場変換器内の熱エネルギを放散するシステムであって、
前記光学近接場変換器と伝導接触する第１のヒートシンクと、
前記第１のヒートシンクと伝導接触する第２のヒートシンクとを備え、前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方が、対流冷却面を含む、システム。
【請求項１６】
前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方は、少なくとも部分的に前記光学近接場変換器を封入する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方は、前記光学近接場変換器から延びる１対の翼状部分を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方は、前記光学近接場変換器から延びる円錐台形状の部分を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
書込極をさらに備え、前記第１のヒートシンクおよび前記第２のヒートシンクのうち一方または双方は、前記書込極とも伝導接触し、前記書込極上の金属被覆部を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記対流冷却面は、磁気記録媒体に対向するエアベアリング面である、請求項１５に記載のシステム。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１３３８７３（Ｐ２０１２−１３３８７３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２７８１４８（Ｐ２０１１−２７８１４８）
【出願日】平成２３年１２月２０日（２０１１．１２．２０）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７８１４８（Ｐ２０１１−２７８１４８）
【出願日】平成２３年１２月２０日（２０１１．１２．２０）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
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