具有磁線圈的磁頭的製作方法

2023-07-27 01:04:01

專利名稱：具有磁線圈的磁頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於磁光設備中的磁頭，該磁頭具有帶中央開口的至少是大致扁平的磁線圈，該線圈具有至少大致彼此平行延伸的線圈層，每個線圈層具有圍繞中央開口延伸的至少一個導電線匝。
這種磁頭公開在WO-A-98/48418中。已知的磁頭包括具有兩個平行的大致形狀相同的線圈部分的扁平磁線圈，每個線圈部分包括通過薄膜技術形成的多個線匝。磁線圈在磁軛中延伸，該磁軛與線圈一起限定光束的中央通路。已知的磁頭預算用於用來在磁光媒體中存儲數據的磁光(MO)系統中。在數據的記錄或讀出期間，磁頭位於離開磁光媒體很短的距離。磁光系統包括所述磁頭、雷射源和光學元件，光學元件包括使得雷射束經中央通路被引導到記錄層的聚焦透鏡。在存儲數據期間，雷射束被用來降低磁光媒體的記錄層的矯頑力，在於選擇的場所被加熱到近似記錄層的居裡溫度。同時，磁線圈被激勵來產生橫過記錄層的隨時間而變的磁場，以限定磁疇模式。在存儲的信息的讀出期間，MO媒體用雷射束掃描，使用其本身已經公知的磁光克爾效應。
在信息的磁光存儲期間，存儲的數據位的最小寬度由衍射極限指定，即使用的聚焦透鏡的數值孔徑(NA)和雷射束的波長。所述寬度的減小通常基於更短波長的雷射和更高的NA光學聚焦透鏡。在磁光記錄期間，通過使用雷射脈衝磁場調製可將最小位長降低到光衍射極限以下。在這一過程中，位轉變由磁場反向速度和雷射源的開關引起的溫度梯度決定。為得到小的位長和高數據率，要求磁線圈滿足特定條件，如低自感、低電容和低電阻。通過傳統纏繞線圈不能滿足這些條件。因此，使用的是通過多層技術，尤其是通過薄膜技術製造的線圈。
適合於高數據率磁光記錄的磁線圈應具有好的高頻特性。這意味著這種線圈應具有令人滿意的低自感、低電容和低電阻，同時功率損耗應處於可接受的水平。從而，由於功率損耗正比於電流的平方並且僅與電阻成一次比例，給定線圈結構的匝數增加必將導致產生一定磁場所需的電流的降低，但匝數增加也導致自感的增加，從而限制數據率。
已知磁頭中使用的線圈結構沒有提供上面列出的問題的解決方案。
本發明的一個目的是提供一種磁頭，其適合於用在以例如100Mbit/s的高速進行信息存儲的磁光設備中，因此，為了其未來的應用，該磁頭包括高開關頻率使用的磁線圈，並具有可接受的低的功率損耗。
本發明的目的用根據本發明的磁頭實現，該磁頭具有帶中央開口的至少是大致扁平的磁線圈，該線圈具有至少大致彼此平行延伸的線圈層，每個線圈層具有圍繞中央開口延伸的至少一個導電線匝，其中至少一個線圈層具有這樣的線匝，其中靠近中央開口的線匝比遠離中央開口的線匝的寬度小，至少一個線圈層具有比另一個線圈層的最外線匝更靠近中央開口的最外線匝。磁線圈的中央開口可用作雷射束的通路。內線匝限定的中央開口實際是一個開口，或者是通過不同於線圈材料的材料，尤其是透明材料，如Al2O3，SiO2，Si3N4形成的透明的中央區域。金屬，如Cu，Au，Al可形成這些線匝。在根據本發明的磁頭中，磁線圈具有從中央開口朝向外部降低的線匝密度，其對線圈的功率損耗產生有利效果，而線圈層具有彼此不同的尺寸，這保持在界限以內的電容。為了充分的磁光記錄，重要的是磁線圈能夠在中央開口中和附近產生200 Oe(16kA/m)的數量級的磁場。由於靠近中央開口的線匝在產生磁場方面最有效，它們對中央開口中和附近的磁場產生有明顯作用。作為低自感和低電容的結果，根據本發明的磁頭的表現出好的高頻特性。這通過實驗來證實。磁頭適合於用在以例如100Gbit/s的高密度進行信息存儲的MO設備中。根據本發明的措施的另一重要效果是使用相對大的中央開口。如果磁頭用在其中已經提供了光學系統並且部分光學系統與滑動器的力學連接不堅固的磁光設備的滑動器中，則需要相對大的中央開口。而且，為了跟蹤的目的，需要大的中央開口，這樣雷射束相對中央開口的位置可改變。根據本發明的磁頭不僅用於信息記錄還用於信息讀出。
為限制磁線圈的厚度，磁頭中的線圈層的數目要限制到2或3。
權利要求2限定根據本發明的磁頭的一個實際的實施例。
根據本發明的磁頭的一個實施例的特徵在於線匝寬度朝向中央開口均勻降低。在環形磁線圈的情況下，由於技術上的原因，線圈層的線匝之間的距離優選維持恆定，並且優選是最小化，以便保證高效的線圈。這裡，效率要理解為指的是在給定的功率下產生的磁場強度。一匝的寬度優選是正比於到磁線圈的中央軸的距離的n次冪，該軸延伸過中央開口，其中0.7≤n≤2。
根據本發明的磁頭的一個實施例的特徵在於一個最外線匝基本上比另一最外線匝更靠近中央開口。一個線圈層的匝數基本上小於另一線圈層的匝數，例如，是其數目的一半。已經發現這使得實現電容和功率損耗明顯降低。
根據本發明的磁頭的一個實施例的特徵在於線圈層是薄膜層。因此磁線圈是通過薄膜技術製造的線圈。使用的技術可以是本身已經公知的技術。已經發現如果至少兩個線圈層，優選是所有線圈層設置在扁平基體上，則進一步改善高頻特性，這是因為這產生寄生電容和電導的再一次降低。權利要求6限定與這一方面相關的根據本發明的磁頭的一個實施例。本發明還設計製造根據本發明的磁頭的方法。根據本發明的方法在權利要求7中限定。權利要求7限定的措施意味著製造過程包括一個或兩個平面化操作。這意味著例如在澱積絕緣層後執行機械化學拋光步驟。或者，可使用在玻璃上旋轉的平面化。提到的方法本身都是公知的。
本發明還涉及在磁光設備中使用的並帶有正如權利要求1到6之一所限定的根據本發明的磁頭的滑動器。
聯繫磁光媒體的滑動器確保在操作中空氣膜形成在磁頭和媒體之間，磁頭以基本恆定的間距從磁光媒體上浮動，這通過本身已經公知的方式實現。
根據本發明的實施例的滑動器具有和磁線圈集成的滑動器本體。
本發明還涉及磁光設備，包括根據本發明的尤其是如權利要求1到6之一限定的磁頭，或者包括本發明的尤其是如權利要求8或9限定的滑動器。根據本發明的磁光設備適合於以本身已經公知的方式在磁光媒體上磁光記錄信息。設備也適合於讀出信息。
參考權利要求，注意到權利要求中限定的特性特徵和措施的各種組合都是可能的。
下面參考附圖通過舉例具體說明本發明。


圖1是表示根據本發明的磁頭的一個實施例的平面圖；圖2是沿著圖2的線II-II看去的磁頭的截面圖；圖3是表示作為實施例的磁頭的頻率的函數的阻抗的曲線；圖4是表示作為離開實施例磁頭的中央軸的距離的函數的磁頭的場強的曲線；圖5是表示根據本發明的實施例的滑動器的側視圖；圖6是表示根據本發明的實施例的滑動器的底視圖；圖7是表示根據本發明的滑動器的第一種應用的圖；圖8是表示根據本發明的滑動器的第二種應用的圖；圖9是表示根據本發明的實施例的磁光設備的圖。
圖1和2所示的根據本發明的實施例的磁頭適合於在磁光設備中使用。磁頭包括扁平的圓形電磁線圈1，簡稱為磁線圈1，該磁線圈1具有帶有中央線圈軸3a的中央開口3。本例中的磁線圈1有2個線圈層5a，5b，其彼此平行地延伸並且由例如SiO2的絕緣層5c隔開。本例中的線圈層5a具有Cu製成的7匝線匝5A，包括最外線匝5A0和靠近中央開口3的最內線匝5Ai。本例中的線圈層5b具有Cu製成的4匝線匝5B，包括最外線匝5B0和靠近中央開口3的最內線匝5Bi。中央開口3用透明材料，如SiO2填充。每組線匝5A和5B分別具有連接表面7a和7b，兩組通過中間連接件7C電連接。
本例中，每個線圈層5a和5b中的線匝具有螺旋形狀。在線匝5A和5B的組中，位於中央開口3附近的線匝具有比遠離中央開口3的線匝更小的寬度w。從線匝5Ai和線匝5Bi看去，寬度w朝向線匝5A0和線匝5B0逐漸增加。本例中，每個線圈層5a和5b中的線匝之間的距離d恆定。最外線匝5B0具有比最外線匝5A0更小的直徑。本磁線圈通過本身已經公知的薄膜技術製造，在這種情況下，優選的是在製作線圈層之前執行平面化操作，如機械化學拋光操作，以便得到扁平的基體來用於相關的線圈層。薄膜層可澱積在例如通過滑動器的滑動器本體形成的襯底上。
圖3的曲線圖表示圖1和2所示的實施例的測量阻抗Z，作為頻率的函數。其中，ReZ是實數阻抗，ImZ是虛數阻抗並且ω＝2πf。
圖4的曲線圖表示非常類似於圖1和2所示的實施例的模型的計算磁場強度Hz，作為線圈的半徑的函數，從遠離線圈層5b(也見圖1和圖2)的線圈層5a一側算起其高度確定為h＝13μm。中央開口的直徑為90μm，磁線圈的直徑為306μm並且磁線圈的整個高度為9μm。
如圖5和6所示的根據本發明的滑動器適用於在磁光設備中使用並且具有在本例中為玻璃製作的透明的滑動器本體11，其中集成根據本發明的實施例的磁頭。這裡給出的磁線圈參考號為13。滑動器具有與信息媒體，尤其是MO媒體相互協作的結構表面11a。在本例中聚焦透明15安裝在滑動器本體11上的遠離表面11a的側11b上。
圖7所示的應用包括圖5和6所示類型的滑動器。這裡參考號為21的滑動器與光學系統合作，該光學系統除聚焦透鏡15外還包括物鏡25。在掃描期間，具有記錄層27a的MO媒體27相對滑動器21被移動，滑動器21以很小的距離從MO媒體上浮動。然後將雷射束29在記錄層27a中聚焦成光點29a。
圖8表示使用圖5和6所示類型的滑動器31但沒有聚焦透鏡的另一應用。在這個應用中，滑動器31也在MO媒體37上浮動，但掃描需要的雷射束39在到達MO層37a之前橫過媒體37的透明襯底37b。為了這一目的，將媒體37夾在滑動器31和光學系統的物鏡35之間。
圖9所示的根據本發明的實施例的設備具有框架51，其可旋轉地支持MO盤55所用的主軸53並具有固定其上的滑動驅動器的兩個磁軛。滑動驅動器還包括2個驅動線圈59a，其與磁軛57合作。驅動線圈59a形成滑動器59的一部分，能相對主軸53執行徑向平動。滑動器59具有彈簧懸置件61，其承載根據本發明的實施例的滑動器63。在本例中，滑動器63是圖5所示類型。
注意本發明不限於這裡所示例子。這樣，磁線圈可具有2個以上的線圈層。而且，線圈層之一僅包括一匝。而且，可使用固定或安裝於滑動器的根據本發明的磁頭來替代在滑動器中集成的磁頭。
權利要求
1.一種在磁光設備中使用的磁頭，該磁頭具有帶中央開口的至少是大致扁平的磁線圈，該線圈具有至少大致彼此平行延伸的線圈層，每個線圈層具有圍繞中央開口延伸的至少一個導電線匝，其中至少一個線圈層具有這樣的線匝靠近中央開口的線匝比遠離中央開口的線匝的寬度小，至少一個線圈層具有比另一個線圈層的最外線匝更靠近中央開口的最外線匝。
2.根據權利要求1所述的磁頭，其中至少兩個線圈層具有這樣的線匝靠近中央開口的線匝比遠離中央開口的線匝的寬度小。
3.根據權利要求1或2所述的磁頭，其中線匝的寬度向著開口中心均勻地減少。
4.根據權利要求1所述的磁頭，其中一個最外線匝基本上比另一最外線匝更靠近中央開口。
5.根據權利要求1所述的磁頭，其中線圈層是薄膜層。
6.根據權利要求5所述的磁頭，其中至少兩個線圈層設置在扁平基體上。
7.一種製造前面任何一項權利要求所述的磁頭的方法，其中在提供第一線圈層之後但在提供第二收集器層之前實施平面化。
8.一種用於磁光設備中的並包括根據前面任何一項權利要求所述的磁頭的滑動器。
9.根據權利要求8所述的滑動器，具有與磁頭集成的滑動器本體。
10.一種包括權利要求1-6之一所述的磁頭的磁光設備。
11.一種包括權利要求8或9所述的滑動器的磁光設備。
全文摘要
適用於在磁光設備中使用的磁頭。磁頭具有帶中央開口的扁平電磁線圈(1)。線圈具有彼此平行線圈層(5a,5b),每個線圈層具有圍繞中央開口設置的線匝(5A,5B)。至少一個線圈層具有這樣的線匝:靠近中央開口的線匝比遠離中央開口的線匝的寬度小。至少一個線圈層具有最外線匝(5B
文檔編號G11B11/00GK1366666SQ01800988
公開日2002年8月28日 申請日期2001年4月6日 優先權日2000年4月19日
發明者H·W·范克斯特倫, F·C·彭寧 申請人:皇家菲利浦電子有限公司