微波辅助磁记录磁头滑块及其研磨方法与流程

1.本发明涉及数据储存领域，尤其涉及一种硬盘驱动器中微波辅助磁记录(mamr)磁头滑块(slider)的研磨方法。


背景技术：

2.磁盘驱动器(hdd)是常用的信息存储装置。随着hdd的记录密度的增大，急需改善磁头和磁记录介质的性能，在hdd中，嵌入在滑块内的磁头在磁记录介质的表面上飞行以进行数据的读写操作。
3.为了实现安装在硬盘装置中的磁头的更高记录密度，需要窄化写磁道间距和比特。空气轴承表面的主磁极的表面积随着记录密度的增大而显著地减小。随着磁极在传统磁头中以这种方式变窄，记录场变小，并且高于特定记录密度，就不再可能实现写入所需的记录场。为了解决这种问题，已经提出一种高频磁场辅助记录方法(mamr：微波辅助磁记录)，其中微波振荡器(自旋扭矩振荡器，sto)在主磁极上或者在主磁极附近形成，并且高频磁场被施加于记录介质，以降低介质的矫顽力，并且在这种状态下，记录场被应用于介质以记录数据。
4.正因为其优点突出，mamr磁头对空气承载面(abs)的表面质量要求也更严格，即便是纳米级的表面划痕也会对介质表面、sto及极尖性能造成影响。传统的mamr磁头滑块的研磨方法在abs上造成的研磨标记(划痕)十分严重，在原子力显微镜内常见为十字交错的深划痕。
5.因此，亟待一种改进的mamr磁头滑块的研磨方法以减少abs上研磨标记、改善磁极表面/abs粗糙度，从而改善极尖衰退，进而提高元件可靠性、延长mamr磁头使用寿命。


技术实现要素：

6.本发明的一个目的在于提供一种mamr磁头滑块的研磨方法，该方法可减少abs上的研磨标记、改善磁极表面/abs粗糙度，从而改善极尖衰退，进而提高mamr磁头可靠性、延长mamr磁头使用寿命。
7.本发明的另一目的在于提供一种mamr磁头，其abs的研磨标记被减少，粗糙度被改善，可靠性高且使用寿命长。
8.为了实现上述目的，本发明提供一种微波辅助磁记录(mamr)磁头滑块的研磨方法，其中利用具有研磨面的研磨盘对所述mamr磁头滑块的预定端面进行研磨，在所述预定端面上形成具有旋转扭矩振荡器(sto)的mamr磁头，所述方法包括：
9.第一研磨工序：控制所述研磨盘在第一速度下旋转，控制所述mamr磁头滑块在第一移动速度下运动，并以第一力向所述mamr磁头滑块施加压力，以研磨所述预定端面；以及
10.第二研磨工序：控制所述研磨盘在小于所述第一速度的第二速度下旋转，控制所述mamr磁头滑块在小于所述第一移动速度的第二移动速度下运动，并以小于所述第一力的第二力向所述mamr磁头滑块施加压力，以研磨所述预定端面；
11.其中所述第二研磨工序中包括末次研磨工序，所述末次研磨中的所述第二力为0。
12.较佳地，所述第二研磨工序中，所述研磨盘的所述第二速度的范围为0.5-0.2rpm。
13.较佳地，所述第二研磨工序中除了末次研磨工序，向所述mamr磁头滑块施加的所述第二力的范围为大于0小于0.6kgf。
14.较佳地，所述第二研磨工序中，所述mamr磁头滑块的所述第二移动速度的范围为0.80-0.25mm/s。
15.较佳地，所述第一、第二研磨工序中，所述mamr磁头滑块被配置为沿着平行于所述研磨盘的径向方向作往返直线运动。
16.较佳地，所述第一、第二研磨工序中，所述mamr磁头滑块被配置为以垂直于研磨盘的表面的方向施加所述第一、第二力。
17.较佳地，第二研磨工序包括多次子研磨工序以及所述末次研磨工序，位于后次的子研磨工序中采用的第二速度、第二力以及第二移动速度均小于或等于前次子研磨工序中采用的第二速度、第二力以及第二移动速度。
18.相应地，本发明还提供依照本发明mamr磁头滑块的研磨方法获得的mamr磁头滑块，包括前边、尾边、面向媒介的空气承载面以及嵌入于所述尾边的具有旋转扭矩振荡器的mamr磁头，其中，所述空气承载面上具有单方向的研磨标记。
19.与现有技术相比，本发明的研磨方法通过多次的研磨优化工序，在接近研磨结束的工序中降低研磨盘的转速、降低mamr磁头滑块的移动速度，在末次研磨中撤去对mamr磁头滑块的压力，从而获得优秀的研磨效果：减少abs上的研磨标记、改善磁极表面/abs粗糙度，从而改善极尖衰退，进而提高mamr磁头可靠性、延长mamr磁头使用寿命。
20.通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
21.图1为具有mamr磁头的hdd的立体图。
22.图2为mamr磁头滑块的立体图，其依照本发明mamr磁头滑块的研磨方法获得的一个实施例。
23.图3为图2的mamr磁头滑块的剖视图。
24.图4为mamr磁头滑块的局部示意图，展示sto以及磁极部分。
25.图5为依照本发明mamr磁头滑块的研磨方法中使用的研磨装置的局部示意图。
26.图6为本发明mamr磁头滑块的研磨方法的一个实施例的流程图。
27.图7为依照本发明mamr磁头滑块的研磨方法而得的mamr磁头的磁极尾部屏蔽的标准差(sigma)控制对比示意图。
28.图8a-8b为依照本发明mamr磁头滑块的研磨方法而得的mamr磁头与依照传统研磨方法而得的传统mamr磁头的使用寿命对比图。
具体实施方式
29.下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同图中相同的标号代表相同的部件。如上所述，本发明的实质在于提供一种mamr磁头滑块的研磨方法，通过对研
磨工序的参数进行优化，从而改善磁极粗糙度、减少磁极区域的研磨标记，从而改善极尖衰退，进而提高mamr磁头可靠性、延长mamr磁头使用寿命。
30.图1为本发明的hdd的一个实施例的立体图。该hdd 300包括hga 200，与hga 200连接的驱动臂304，一系列旋转磁盘301，以及用以驱动磁盘301的主轴马达302，上述元件均安装于一壳体309中。本发明hdd 300的结构不限于此，例如旋转磁盘301、hga 200和驱动臂304的数量也可以是一个。每一hga 200包括悬臂件(未标示)以及承载于该悬臂件上的用以在旋转磁盘301上读取或写入数据的mamr磁头滑块230。
31.如图2所示，该mamr磁头滑块230包括衬底203、嵌入衬底203中的mamr磁头340。
32.具体地，如图2所示，该mamr磁头滑块230包括前边204、尾边205、面向磁盘并为提供合适飞行高度而设的abs 241，以及与abs 241相对的相对面242、以及嵌入该尾边205中的mamr磁头340。读写元件则嵌入在尾边205上。尾边205上具有多个连接触点207(如8个)用以与hga 200的悬臂件209连接。
33.特定地，如图3所示的局部剖视图，该mamr磁头滑块230包括形成在衬底203上的磁阻(magnetoresistive，mr)读头341以及形成在mr读头341之上的写头343。例如，该mr读头341可为电流垂直平面型(current perpendicular to plane,cpp)传感器、电流在平面内型(current in plane,cip)传感器、隧道结磁阻(tunnel magnetoresistive,tmr)传感器、巨磁阻(giant magnetoresistive,gmr)传感器或各向异性磁阻(anisotropic magnetoresistive,amr)传感器等。
34.读头341包括：表现出磁阻效应的磁性膜351；和在该磁性膜351的尾随侧和前导侧夹着磁性层351地配置的两屏蔽层352、353。
35.写头343设置在滑块203的尾随端205侧，包括：主磁极361、自旋扭矩振荡器(sto)362、间隙层363、写线圈层364、写屏蔽层365以及反接线圈层366。主磁极层340设置在绝缘材料制成的绝缘层3491上，用于将流过写线圈层364的写电流所激发的磁通量集中并导向磁盘的磁记录层。写线圈层364形成在绝缘层369上，且在主磁极层361和写屏蔽层365之间穿过至少一圈。sto362设置在主磁极前端和尾部屏蔽368之间的abs处，如图4所示，通过激励自旋波产生高频电磁场。
36.依照本发明研磨方法获得的该mamr磁头的abs上的研磨标记/痕迹减少，且方向基本一致化(单向研磨标记)，对磁头的稳定性、使用寿命有极大提高。下面对本发明的研磨方法进行详细描述。
37.图5展示了依照本发明mamr磁头滑块的研磨方法中使用的研磨装置5的局部示意图以及局部操作示意图。特定地，mamr磁头滑块230在长形条53(多个mamr磁头滑块排列在一起未分割成独立滑块)的状态下进行研磨，以提高效率。
38.如图5所示，该研磨装置5包括具有研磨面50a的研磨盘50，包括一系列mamr磁头滑块的长形条53由承托机构55支撑于研磨盘50之上方，且空气承载面面向研磨面50a。研磨盘50可自由旋转，其由金刚石研磨料或其他类似物构成，研磨料被嵌入至研磨面50a上。在研磨面之上方也可提供研磨液或其他液体以向工作中的研磨面50a供给。承托机构55则由装置主体(未示出)连接，长形条53位于其下，承托机构55可被控制在研磨面50a上沿着研磨盘的径向方向作往返直线运动，同时也可向下方的长形条53施加下压力。
39.具体地，结合图6，本发明的mamr磁头滑块的研磨方法包括以下步骤：
40.s610，定位预处理：将长形条定位于研磨盘的预定位置。
41.s620，第一研磨工序(也称粗研磨)：研磨盘以预定的第一速度旋转，在开始旋转的同时，长形条(即mamr磁头滑块)开始在预定的运动范围内以预定的一移动速度往返直线运动，几乎与此同时，承托机构55向长形条以垂直于研磨盘的表面的方向施加预定的下压力(第一力)，借助于该往返运动以及下压力，mamr磁头滑块的预定端面(即abs)和研磨面50a均匀接触，从而对预定端面进行研磨。
42.具体地，在第一研磨工序中，研磨盘高速旋转，该第一速度的范围为2.7-1.1rpm；mamr磁头滑块的往返运动速度大，该第一移动速度的范围为10.0-5.0mm/s；mamr磁头滑块受到的第一力较大，范围为1.0-0.8kgf。较佳地，该粗研磨工序中包括首次研磨以及多次子研磨，多次子研磨中可依照预定的研磨量来逐次降低研磨盘的速度以及mamr磁头滑块的往返速度，其中，预定的第一力可以在多次子研磨中保持恒定。可以理解的是，首次研磨为机体控制启动之初，研磨盘通常以低速启动并向下一次研磨的预定高速调整，mamr磁头滑块的往返移动速度也以低速启动并向下一次研磨的预定高速调整，而首次研磨中，不向mamr磁头滑块施加第一力，亦即第一力的大小为0。较佳地，为保证研磨效果以及研磨效率，第一研磨工序中研磨次数为3-4次为宜。
43.s630，第二研磨工序(也称精研磨)：控制研磨盘在第二速度下旋转，以第二力向所述mamr磁头滑块施加压力，控制mamr磁头滑块在第二移动速度下运动，以研磨预定端面。其中，第二速度、第二力以及第二移动速度均小于第一研磨工序中的第一速度、第一力以及第一移动速度，其中末次研磨的第二力为0。
44.具体地，在第二研磨工序中，研磨盘的旋转速度、mamr磁头滑块的往返移动速度以及受力均较第一研磨工序大幅下降，以减少abs上沿着研磨方向产生的研磨标记(划痕)。需要注意的是，该精研磨工序中，除了上述参数，研磨盘的旋转方向、mamr磁头滑块的往返移动方向及受力方向均不变。较佳地，该第二研磨工序包括多次子研磨以及末次研磨，多次子研磨中可依照预定的研磨量来逐次降低研磨盘的速度，以及逐次降低mamr磁头滑块的往返速度或在后期的一次或两次子研磨中保持往返速度恒定，而向mamr磁头滑块施加的预定的第二力可以在多次子研磨中保持恒定或递减。
45.特定地，为保证最优研磨效果，末次研磨中需撤去对mamr磁头滑块施加第二力，亦即，第二力为0。而研磨盘的旋转速度以及mamr磁头滑块的往返速度则保持与前一次子研磨工序中的一致。
46.为保证研磨效果以及研磨效率，第一研磨工序中研磨次数为3-4次为宜。
47.特定地，第二研磨工序中，研磨盘的第二速度的范围为0.5-0.2rpm；mamr磁头滑块的往返第二移动速度的范围为0.8-0.25mm/s；除了末次研磨，向mamr磁头滑块施加的第二力的范围为大于0小于0.6kgf。
48.下表1展示本发明第二研磨工序中的多次子研磨以及末次研磨的一个优选实施例，但并不限于此。
49.表1
[0050][0051]
图7为依照本发明mamr磁头滑块的研磨方法而得的mamr磁头的磁极尾部屏蔽的标准差(sigma)控制对比示意图。图8a-8b为依照本发明mamr磁头滑块的研磨方法而得的mamr磁头与依照传统研磨方法而得的传统mamr磁头的使用寿命对比图。显而易见，依照本发明的研磨方法获得的mamr磁头的磁极尾部屏蔽的sigma控制明显优于传统技术，使用寿命是传统mamr磁头的1.5倍。
[0052]
另外，本发明的mamr磁头的极尖衰退(ptr)sigma相较传统mamr磁头有0.04-0.05nm的改善，磁极粗糙度大约有0.01-0.03nm的改善。
[0053]
由此可见，本发明的研磨方法通过多次的研磨优化工序，在接近研磨结束的工序中降低研磨盘的转速、降低mamr磁头滑块的移动速度，在末次研磨中撤去对mamr磁头滑块的压力，从而获得优秀的研磨效果：减少abs上的研磨标记、改善磁极表面/abs粗糙度，从而改善极尖衰退，进而提高mamr磁头可靠性、延长mamr磁头使用寿命。
[0054]
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。