(57)【要約】【課題】記録ヘッドとスライダーとの熱膨張係数の不整合は記録ヘッドの突き出しをもたらし、記録ヘッドの磨耗の原因となる。【解決手段】記録ヘッド３０２はスライダー本体３０８から絶縁物質の層３１０で分離されている読み出し素子３０６と書き込み素子３１８とを有する。書き込み素子３１８は下部磁極３２０、上部磁極３２２、及び磁極３２０と３２２の間に配置されコイルを形成している巻き線３２４を有している。ヒートシンク３０４は読み出し素子３０６と書き込み素子３１８との間に配置された熱伝達物質の層として具現されている。絶縁体３１０に設けられた１つ以上の開口３２９によりヒートシンク３０４の熱伝達物質の一部３２８がスライダー３０８と接触し熱伝導をさらに改善している。【選択図】　図３
2004095146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライダーの後端面に結合された磁気記録ヘッドであって、
露出端を有する書き込み素子と、
露出端を有する読み出し素子と、
前記書き込み素子と前記読み出し素子の間に設けられたヒートシンクと、
を有することを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記ヒートシンクの一部が前記スライダーの後端面に接続されていることを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記ヒートシンクが熱伝達層を有することを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記熱伝達層が前記書き込み及び読み出しヘッドの露出端まで伸びていることを特徴とする請求項３記載の磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記ヒートシンクが熱伝達部と絶縁部を有し、前記絶縁部は書き込み素子と読み出し素子の露出端まで伸びていることを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記ヒートシンクの熱伝達部が銅を含有していることを特徴とする請求項３または５記載の磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記ヒートシンクの前記絶縁部がアルミナを含有していることを特徴とする請求項５記載の磁気記録ヘッド。
【請求項８】
スライダーの後端面に結合され、書き込み素子を有する磁気記録ヘッドであって、
露出端を有する下部磁極と、
前記下部磁極の上に設けられたコイルの巻き線と、
露出端を有し前記コイルの巻き線の上に設けられた上部磁極と、
前記上部磁極の上に設けられたヒートシンクと、
を有することを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記ヒートシンクの一部が前記スライダーの後端面に接続されていることを特徴とする請求項８記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記ヒートシンクが熱伝達層を有することを特徴とする請求項８記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
前記熱伝達層が前記下部及び上部磁極の前記露出端まで伸びていることを特徴とする請求項１０記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１２】
前記ヒートシンクが熱伝達部を有する層と絶縁部を有し、前記絶縁部は第一と第二の磁極の露出端まで延びていることを特徴とする請求項８記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１３】
前記ヒートシンクの熱伝達部は銅を含有していることを特徴とする請求項１０または１２記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１４】
前記ヒートシンクの前記絶縁部がアルミナを含有していることを特徴とする請求項１２記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１５】
書き込み素子を有し、スライダーの後端面に結合された磁気記録ヘッドであって、
下部磁極と、
前記下部磁極の上に設けられたコイルの巻き線の第一の層と、
前記コイルの巻き線の第一の層の上に設けられたコイルの巻き線の第二の層と、
前記コイルの巻き線の第二の層の上に設けられた上部磁極と、
前記コイルの巻き線の第一の層と前記コイルの巻き線の第二の層との間に設けられたヒートシンクと、
を有することを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項１６】
前記ヒートシンクが銅を含有していることを特徴とする請求項１５記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１７】
前記ヒートシンクの一部が前記スライダーの後端面に接続されていることを特徴とする請求項１５記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１８】
ディスクと、
スライダーと、
前記ディスクに磁気記録を行うために前記スライダーに結合された磁気記録ヘッドとを有するディスクドライブであって、前記磁気記録ヘッドは、
前記ディスクに書き込みを行う書き込み素子と、
前記ディスクから読み出しを行う読み出し素子と、
前記書き込み素子と前記読み出し素子の間に配置されたヒートシンクと、
を有していることを特徴とするディスクドライブ。
【請求項１９】
前記ヒートシンクが銅を含有していることを特徴とする請求項１８記載のディスクドライブ。
【請求項２０】
ディスクと、
スライダーと、
前記ディスクに磁気記録を行うために前記スライダーに結合された書き込み素子を有する磁気記録ヘッドとを有するディスクドライブであって、前記磁気記録ヘッドは、
露出端を有する下部磁極と、
前記下部磁極の上に配置されたコイルの巻き線と、
露出端を有し前記コイルの巻き線の上に設けられた上部磁極と、
前記上部磁極の上に配置されたヒートシンクと
を有することを特徴とするディスクドライブ。
【請求項２１】
前記ヒートシンクが熱伝達層を有することを特徴とする請求項２０記載のディスクドライブ。
【請求項２２】
前記熱伝達層が銅で形成されていることを特徴とする請求項２１記載のディスクドライブ。
【請求項２３】
ディスクと、
スライダーと、
前記ディスクに磁気記録を行うために前記スライダーに結合された書き込み素子を有する磁気記録ヘッドとを有するディスクドライブであって、前記書き込み素子は
下部磁極と、
前記下部磁極の上に配置されたコイルの巻き線の第一の層と、
前記コイルの巻き線の第一の層の上に配置されたコイルの巻き線の第二の層と、
前記コイルの巻き線の第二の層の上に配置された上部磁極と、
前記コイルの巻き線の第一の層と前記コイルの巻き線の第二の層との間に配置されたヒートシンクと、
を有することを特徴とするディスクドライブ。
【請求項２４】
前記ヒートシンクが銅を含有していることを特徴とする請求項２３記載のディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスクドライブに使用される磁気記録ヘッドに関し、より詳細にはヒートシンクを備える磁気記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル情報の磁気記録を行うディスクドライブは、今日のコンピュータシステムの情報の大半を保存している。ディスクドライブは同心円状の別々のデータトラックを有する回転ディスクを少なくとも１枚有している。各ディスクドライブはまた、トラック上にデータを書き込み読み出しするための書き込み素子と読み出し素子を別々に有する記録ヘッドを少なくとも１個有している。
【０００３】
記録ヘッドはスライダー上に形成され、スライダーはサスペンションに取り付けられている。記録ヘッド、スライダーとサスペンションの組み合わせは、ヘッドジンバルアセンブリーと呼ばれる。さらに、所期のトラックにヘッドを位置付けするアクチュエータを有している。アクチュエータは最初所期のトラックにシークするため回転し、トラックに位置決め後はヘッドをトラックに近接して位置決めを維持する。
【０００４】
ディスクドライブのディスクはサブストレートとサブストレート上に磁気記録のための磁性層とを有する。記録ヘッドを搭載するスライダーは、ディスクに対向する面を有し、その面上にエアーベアリングが形成される。エアーベアリングによりスライダーは空気のクッションの上に浮上し、ディスク表面に接近して位置付けられる。あるいは、スライダーのディスクに対向する面が部分的あるいは連続的なディスクとの接触に適合するよう作成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
記録ヘッドは様々な金属で形成され、スライダー本体からは絶縁薄膜で分離されている。記録ヘッドの材質の熱膨張係数値は、一般に絶縁層あるいはスライダーより高い。従って、記録ヘッドとスライダーの温度が上昇すると、記録ヘッドの物理的膨張は絶縁層あるいはスライダーより大きい。温度上昇は、書き込み中に書き込み電流が記録ヘッドの書き込み素子を流れるときに、最も顕著である。
【０００６】
書き込み中、コイルにはジュール熱により熱が発生し、ヨークの磁性体部分には渦電流で熱が発生する。発熱すると、熱膨張係数の不整合とコイルに近い部分でスライダー本体より温度が高くなるため、記録ヘッドがエアーベアリング面からディスクに向かって数ナノメートル突出する場合がある。
【０００７】
スライダーのディスク面からの浮上高さは、新ディスクファミリ毎に、より高い情報記録密度を達成するために一般的に低くなっている。必要とされる浮上高さは今や書き込み中に温度上昇によって発生する記録ヘッドの突き出しと同等である。記録ヘッドとディスクの接触により記録ヘッドに損傷が、ヘッドとディスク間の界面に磨耗障害が発生し得る。
【０００８】
代替え方式のコンタクト記録装置では、スライダーとディスクの接触を許容している。しかしながら、スライダー面はディスクと部分的あるいは連続的なコンタクトを許容するように構成されていても、スライダーのディスクに対向する面から突き出している記録ヘッドは過度な磨耗の損傷にさらされる。
【０００９】
かくして、記録ヘッドとスライダーとの熱膨張係数の不整合は記録ヘッドの突き出しをもたらし、ますます深刻な問題になっている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
好適なる実施例において、本発明は記録ヘッドに効果的なヒートシンクを提供する。このように設けられたヒートシンクは熱を効果的に吸収し、記録ヘッドの熱暴走を抑制する。本発明は、熱に起因する記録ヘッドの突き出しを大幅に改善するものである。
【００１１】
１つの実施例では、ヒートシンクは読み出し素子と書き込み素子との間に配置された熱伝達層として具現されている。他の実施例では、ヒートシンクは書き込み素子の上に設けられた熱伝達層として実現されている。他の実施例では、ヒートシンクは書き込み素子のコイルの２層の巻き線の間に設けられた熱伝達層として実現されている。熱伝達層は銅などの適切な材質で形成されている。熱伝達層は熱吸収を良くするために、スライダーと接触するか接続されていてもよい。他の実施例では、ヒートシンクは熱伝導部と小さめの絶縁部を有している。
【００１２】
他の実施例では、ヒートシンクつきの記録ヘッドを備えたディスクドライブが提供される。
【００１３】
発明のその他の特徴と長所は、図を用いて本発明の原理を実証する以下の詳細な説明により明らかになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は記録ヘッドから発生する熱を効果的に放散するヒートシンクに具現される。ヒートシンクにより記録ヘッドの温度暴走が抑制され、従って記録ヘッドがスライダーのディスクに対向する面から突き出す量も抑制される。記録ヘッドの磨耗損傷と記録ヘッドとディスクとの界面の損傷の危険が大幅に減少する。
【００１５】
図１によれば、磁気ディスクドライブ１００はスピント゛ル１０４に支えられ、モーター（図示せず）に駆動され、回転可能な少なくとも１つの磁気ディスク１０２を有している。読み出し書き込み中にディスク１０２の面上に位置付けられた記録ヘッド１０８とヒートシンク（詳細を後述する）を有する少なくとも１つのスライダー１０６を有している。
【００１６】
スライダー１０６はサスペンション１１０に取り付けられ、サスペンション１１０はアクチュエータ１１２に取り付けられている。アクチュエータ１１２はディスクドライブ１００のハウジング１１６にピボット１１４で取り付けられ、ボイスコイルモータ１１８により駆動される。ディスクが回転中に、アクチュエータ１１２はスライダー１０６をサスペンション１１０と共に環状あるいは弓形の経路１２０でディスク１０２の面上に位置付けし、所期のデータトラックにアクセスする。
【００１７】
図１によれば、ディスクドライブ１００の動作中に、回転ディスク１０２とスライダー１０６の相対運動により、スライダー１０６とディスク１０２の間にエアーベアリングが形成され、スライダーに上向きの力が及ぼされる。この上向きの力は、スライダー１０６をディスク１０２の表面に押し付けるサスペンション１１０のバネ力によってバランスが取られる。あるいは、スライダー１０６は部分的または連続的にディスク１０２の面と動作中に接触していてもよい。
【００１８】
図１はまたサスペンション１１０の端部に設けられた選択可能なロード／アンロード用つめ１２２を示している。このロード／アンロード用つめ１２２は、ディスクドライブ１００が停止する、あるいはパワーセーブモードに入ると、ロード／アンロード用固定台１２４と係動してスライダー１０６をディスク１０２面から離して持ち上げる。
【００１９】
アンロード動作が起動されると、アクチュエータ１１２は時計方向１２６に十分回転して、ロード／アンロード用つめ１２２をロード／アンロード用固定台１２４上にすべりあがらせて、スライダー１０６をゆっくりとディスク１０２面から持ち上げる。図１はまた電気接続１２８を記録ヘッド１０８とプリアンプ１３０の間のワイヤまたはフレキシブルケーブルで示している。
【００２０】
図２はスライダー２０２をより詳細に示している。記録ヘッドとヒートシンク２０４はスライダー２０２の後端面２０６に形成されるのが好ましい。図２に記録ヘッドの書き込み素子の上部磁極２０８とコイル２１４の巻き線２１０が示されている。図２には読み出し素子は示されていない。書き込み素子と読み出し素子を接続するための電気接続パッド２１２が示されている。ヒートシンク２０４の１つの実施例が図２に示されている。
【００２１】
このヒートシンクの実施例では、伝熱物質の層が書き込み素子のコイル２１４と少なくとも１つの磁極２０８に物理的に十分近く設けられ、効果的に熱を書き込み素子から取り除いている。炭化チタンとアルミナのセラミック混合材料が一般的にスライダーを形成するのに使用されている。この材料は、一般的にスライダーと記録ヘッドを分離するのに使用される純アルミナより熱伝導率が良い。
【００２２】
従って、ヒートシンクの一部がスライダーと物理的に接触または接続しているとヒートシンクがより効果的である。図２にヒートシンク伝熱層２０４の２つの領域２１６が示されており、スライダー２０２の後端面２０６と下地絶縁層（図示せず）の開口（後に詳述する）を通して接触している。
【００２３】
図３は、一般的な記録ヘッド３０２とヒートシンク３０４の実施例の断面を示す。記録ヘッド３０２はスライダー本体３０８から絶縁物質の層３１０で分離されている読み出し素子３０６を通常有している。読み出し素子３０６は薄膜センサー３１２と２つの磁気シールド層３１４を有している。読み出し素子３０６は、ディスク（図示せず）と交信するための露出端３１６を有している。
【００２４】
書き込み素子３１８は下部磁極３２０、上部磁極３２２、及び磁極３２０と３２２の間に配置されコイルを形成している巻き線３２４を有している。書き込み素子３１８の磁極３２０、３２２はディスク（図示せず）と交信するための露出端３２６を有している。
【００２５】
読み出し素子３０６、書き込み素子３１８とも露出端３１６、３２６を除いて通常絶縁物質に囲まれている。書き込み素子３１８と読み出し素子３０６の腐食を抑制するため、露出端３１６、３２６上にきわめて薄い炭素の保護膜を形成しても良い。炭素の保護薄膜を有する記録ヘッドはディスクと磁気的に交信する目的の為には露出端を有しているのと同等であると考えられる。
【００２６】
図３のヒートシンク３０４は読み出し素子３０６と書き込み素子３１８との間に配置された熱伝達物質の層として具現されている。絶縁体３１０に設けられた１つ以上の開口３２９によりヒートシンク３０４の熱伝達物質の一部３２８がスライダー３０８と接触し熱伝導をさらに改善している。
【００２７】
図４はヒートシンクの実施例を有する記録ヘッド４０２の拡大図を示す。記録ヘッドの書き込み素子４１８は上部磁極４２２と下部磁極４２０を有している。書き込み素子４１８はまた、ディスク（図示せず）と交信するためコイル巻き線４２４と露出端４２６を有している。読み出し素子４０６はディスク（図示せず）と交信するため、２つのシールド４１４、読み出しセンサー４１２、および露出端４１６を有している。
【００２８】
図４に示すヒートシンクは書き込み素子４１８と読み出し素子４０６の間に設けられた層４２８として具現されている。図４に示す特徴的な実施例では、ヒートシンク層４２８は熱伝達物質（高熱伝導率であることが望ましい）、で構成された部分４３２と絶縁材料で構成された小さい部分４３０を有している。絶縁部４３０は書き込み素子４１８と読み出し素子４１６の露出端面近くに位置付けられている。
【００２９】
ヒートシンクの絶縁部４３０はアルミナなどの安定な絶縁体で形成することが望ましく、熱伝達部４３２を起こりうる腐食、磨耗などから守るのに役立っている。あるいは、小さい部分４３０を安定したパーマロイあるいは他のニッケル鉄合金などのキャップ材で形成しても良い。
【００３０】
図５はヒートシンクの他の実施例を示す。ここでは、ヒートシンクは書き込み素子５１８の上部磁極５２２上に形成される層５２８を有している。ヒートシンク層５２８は熱伝達物質からなる部分５３２と絶縁体からなる選択自由の部分５３０を有している。下部磁極５２０と書き込みコイルの巻き線５２４が図示されている。
【００３１】
ヒートシンクは書き込みコイルの巻き線に隣接して配置された熱伝達層として具現することもできる。ヒートシンクのこのような構成は、主たる熱源が書き込み中にコイルに発生する熱なので、有効なヒートシンクを提供する。
【００３２】
図６は書き込み素子６１８の２層のコイルの巻き線６２４、６２５の間に熱伝達層６３２が配置されて具現化された特有のヒートシンクを示している。書き込み素子６１８は下部磁極６２０と上部磁極６２２を有している。
【００３３】
上記で説明したヒートシンクの実施例では、熱伝達物質は適当な材質であれば何で形成しても良い。銅は熱伝達率が高く、メッキ、真空蒸着などの公知の方法で容易に銅層を形成できるので好ましい熱伝達材料である。書き込み素子のコイルは通常銅で形成される。磁性材料は書き込みあるいは読み出し素子の機能と干渉する可能性があるので熱伝達材として使用するのはそれほど適当ではない。
【００３４】
ヒートシンクの選択自由の絶縁部は記録ヘッドの構築に絶縁材料として広く使われているアルミナを使用して形成するのが便利である。酸化ケイ素などの他の絶縁材料は技術分野に精通した人には知られている。ヒートシンクの形成法は、マスクの形成、メッキ、スパッタその他の適切な技術に精通した人であれば良く知っていることである。
【００３５】
書き込みによる温度上昇をシミュレートする数値実験において、ヒートシンクを有する記録ヘッドの温度上昇は、ヒートシンクのない記録ヘッドの７０％を示した。これに伴い温度に起因する突き出しは、ヒートシンクのある記録ヘッドでは、ヒートシンクを持たない記録ヘッドに比べて３０％減少した。
【００３６】
上記から、本発明によって記録ヘッドに有効なヒートシンクが提供されることが明らかである。ヒートシンクの適用により、記録ヘッドの温度上昇が大幅に抑制され、温度に起因する記録ヘッドの突き出しが大幅に減少する。本発明は特定の実施例に関して説明されているが、その詳細は制約限界として解釈されるべきものではなく、様々な実施形態、変更、修正が本発明の概念と範囲を逸脱することなく行えることは明らかであり、それらの同等な実施例は本発明の範囲に含まれると理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるヒートシンクを備える記録ヘッドを有するディスクドライブの上面図である。
【図２】本発明の一実施例によるヒートシンクを有する記録ヘッドとスライダーの斜視図である。
【図３】本発明の一実施例による書き込み素子と読み出し素子の間にヒートシンクを備えた記録ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の一実施例による書き込み素子と読み出し素子の間にヒートシンクを備えた記録ヘッドの詳細断面図である。
【図５】本発明の他の実施例による書き込み素子の上側の磁極の上にヒートシンクを配置した記録ヘッドの断面図である。
【図６】本発明の他の実施例による書き込みコイルの巻き線層の間にヒートシンクを配置した記録ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１００…磁気ディスクドライブ
１０２…磁気ディスク
１０６，２０２，３０８…スライダー
１０８，３０２，４０２…記録ヘッド
２０４，３０４…ヒートシンク
２０６…後端面
２０８，３２２，４２２，５２２，６２２…上部磁極
２１０，３２４，４２４，５２４，６２４，６２５…コイルの巻き線
２１４…コイル
３０６，４０６…読み出し素子
３１０…絶縁体
３１２，４１２…読み出しセンサー
３１４，４１４…シールド層
３１６，３２６，４１６，４２６…露出端
３１８，４１８，５１８，６１８…書き込み素子
３２０，４２０，５２０，６２０…下部磁極
３２８…熱伝達物質
３２９…開口
４２８，５２８，６３２…ヒートシンク層
４３０，５３０…ヒートシンクの絶縁部
４３２，５３２…熱伝達物質からなる部分。
【図１】
2004095146.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004095146.tif 000008