带有热电冷却装置的磁性写入头制造方法及图纸

一种设备包括磁性写入极和靠近磁性写入极定位的冷却装置。磁性写入极可包括稀土金属或包括稀土金属的合金。还提供了一种使用冷却装置来增大磁性记录头中磁性写入极一部分的磁矩的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据存储设备，尤其涉及在数据存储设备中使用的磁性记录头。
技术介绍
在磁记录中，记录头被定位在数据存储介质的附近，并且磁头中的写入极产 生影响存储介质中磁畴的磁化方向的磁场。为了增大磁性数据存储设备中所存储的 数据的面密度，期望增大由记录头产生的写入场。极片材料和记录头与介质之间的 距离决定了由介质感知的写入场的大小。头更靠近介质浮飞似乎是增大写入场的当 然选择，但是这却留下了极大的工程难题。因此，现在仅有的增大写入场的其它选择是将极尖材料变成拥有较大磁矩(4ttM)的铁磁性材料。当前，室温下的最大磁 矩是FexCo合金的2.45T，其中x = 0.5至0.6。这些FeCo合金是在50多年以前 发现的，并且仍然是磁矩最高的已知材料。为了增大写入场，期望增大写入极材料的磁矩。需要能够产生比由现有头设 计所产生的写入场更大的写入场的记录头。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术提供一种设备，它包括磁性写入极和靠近磁性写入极 定位的冷却装置。磁性写入极可包括稀土金属或含有稀土金属的合金。磁性写入极可包括具有第一磁饱和的第一极片和具有第二磁饱和的第二极 片，其中第一磁饱和大于第二磁饱和。第一极片可具有比第二极片更低的居里温度。冷却装置可靠近第一极片定位， 并且可包括例如珀耳帖(Peltier)装置或热离子装置。在另一方面中，本专利技术提供一种方法，它包括使用冷却装置来增大磁性记 录头中磁性写入极的一部分的磁矩。附图说明图1是若干材料的磁饱和相对于温度的曲线图。图2和3是珀耳帖冷却装置的示意图。图4是包括冷却装置的磁性记录头的横截面图。图5是包括冷却装置的磁性记录头的部分的等轴测角图。图6是包括冷却装置的磁性记录头的横截面图。图7是可包括根据本专利技术构建的记录头的磁盘驱动器形式的磁性存储设备的图示。具体实施例方式居里温度是铁磁体在没有外部磁场的情况下丧失拥有净磁化的铁磁能力的温 度。记录头中的磁性极片在比极片材料的居里温度低的温度下工作。图1是若干材料的磁饱和相对于温度的曲线图。从图1可见，诸如钆(Gd)、钬(Ho)和镝-铑 合金(DyRh)的材料呈现室温G0(TK)以下的居里温度。在第一方面中，本专利技术提供一种磁性记录头，它包括用于将高磁矩的写入极 片冷却到其居里温度以下以增大写入极中铁磁材料的有效写入场(4兀M)值的冷却 装置。该冷却装置可以是可用于将写入极片冷却到环境温度或室温以下的热电冷却 装置，诸如珀耳帖装置。将极片材料冷却到室温以下允许使用通常磁矩比常规FeCo合金大但是拥有 低于室温的居里温度的稀土金属和合金。为了增大写入场幅度，本专利技术的记录头将 高磁矩写入极片冷却到低于极材料的居里温度的温度，从而自然增大了 4;tM值。 通过增大写入极中4兀M幅度，则无需改变介质设计、保护性外涂层和润滑剂。将极片材料冷却到室温以下的优点可通过使用图1所示的磁化相对于温度的 曲线图来描述。对于各种不同铁磁金属和合金，以特斯拉(T)为单位的磁化被绘 制为温度的函数。在图1所考虑的材料中，FeCo合金具有最高的居里温度 (TC>1300K)以及室温下(300K)最大的磁矩为2.45T。在室温以下，FeCo的磁 化因很高的居里温度而存在可忽略的变化，因为饱和磁化在800K以下开始稳定在 几乎恒定的数值上。对于Te = 620K的纯Ni可以得出相同的结论。显然，当诸如 Fe、 Co、 Ni及其合金的常规铁磁体被冷却到300K以下的温度时，这些材料的磁 化并不显著增大。根据本专利技术构建的记录头可包括诸如稀土合金的其它铁磁材料。从图1可见， Gd和Ho以及合金DyRh的磁化具有大大高于2.45T的磁矩。然而，较大的磁化仅在比室温低很多的温度下才能实现。因此，由稀土合金组成并保持在室温以下的温度下的记录头写入极片可产生比常规FeCo合金大1.5倍的写入场。图2是珀耳帖冷却装置10的示意图。珀耳帖冷却装置10包括通过导电体20 在第一端16和18电连接的第一和第二材料12和14 (在图2中标为A和B)。在 材料12和14的第二端26和28设置电触头22和24。将电压源30连接到触头22 和24以向该装置提供电流。当使电流通过在两个接合处彼此连接的两种不同材料时，发生珀耳帖效应。 两个材料之间的一个接合处变热而另一接合处变冷，该变化量是从装置一侧到另一 侧的电驱动热转移的量。该转移可以非常显著，从而使冷侧比室温低得多。虽然可 以购得，但是珀耳帖单元相当大，而且带有电缆、散热器和风扇。该单元可用于实 际记录头的功能部分可由图2所示的配置简单示出。材料A和B是具有不同电子密度的不同导电材料。当导电体将材料A和B彼 此连接时，将建立新的自由电子平衡。电势迁移跨越连接的每一个建立电场。当随 后使电流通过该单元时，维持新的平衡的倾向使一个连接处的电子吸收能量，而另 一连接处的电子释放能量。这导致了该装置的冷端32和热端34。图3是多级珀耳帖冷却装置50的示意图。在图3的示例中，电连接52、 54 和56用于将N型材料58和60与P型材料62和64连接，如图所示。材料60和 62通过导体52在第一端66电连接。材料58和62通过导体54在第二端68电连 接。材料60和64通过导体56在第二端68电连接。当在连接54和56之间施加电压时，如箭头70所示的电流被注入该装置中。 从电子匮乏(例如P型材料)的材料向到电子过剩(例如N型材料)的材料运动 的电子将在连接体处吸收能量，而从N型向P型运动的电子将在连接体处释放能 量。该能量以热的形式吸收和释放，从而使第一端66变冷而第二端68变热。该效 应的大小随通过该单元的电流量而增大。珀耳帖装置的冷侧可被定位成与磁性记录头中的高磁矩铁磁性写入极片紧密 热接触。所选铁磁性极片材料在低温下具有较大的磁矩并且在室温下为无磁性的。 例如，材料可具有小于300K的居里温度。通过该类装置可达到的温度取决于许多因素，诸如环境温度、热负荷特性、 向该装置的电流传送的优化以及散热器的优化。为了达到比高磁矩合金的居里温度 低得多的温度，多级珀耳帖装置是合乎需要的。然而，在磁性记录头中使用的珀耳 帖装置只需要冷却例如100nt^的面积或者实际写入极的尺寸。因此，功耗并不是问题，而更重要的是，小的尺寸使该装置能够达到与冷却10il^量级的面积的商用 单元相比更低的温度。在图4中示出了记录头设计的一个示例。该记录头包括珀耳帖装置形式的冷 却装置，该记录头在原理上允许在使用常规磁性介质情况下存储在相邻存储介质上 的数据的面密度增大。该冷却概念也可延伸到读取器以改进巨磁阻响应同时减小热 噪声效应。图4是磁性记录头80的横截面图，该磁性记录头包括与高磁矩铁磁性写入极 片84紧密热接触的单级珀耳帖装置82形式的冷却装置。记录头包括在本示例中具 有5匝88的线圈86以及若干软铁磁性极片84、 90、 92和94。极片90的横截面 面积大于极片84的横截面面积。极片84和90形成写入极。极片92是返回极，而 极片94是将写入极磁性耦合到返回极的基架。珀耳帖装置82包括在第一端100 和102由导电体104电连接的第一和第二材料96和98。电触头106和108分别电 连接于材料96和98的第二端110和112。在一示例中，材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：　　　　磁性写入极；以及　　　　靠近所述磁性写入极定位的冷却装置。

【技术特征摘要】
US 2006-12-18 11/640,5631.一种设备，包括磁性写入极；以及靠近所述磁性写入极定位的冷却装置。2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述磁性写入极包括 稀土金属，或包括稀土金属的合金。3. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述磁性写入极包括 具有第一磁饱和的第一极片；以及具有第二磁饱和的第二极片，其中所述第一磁饱和大于所述第二磁饱和。4. 如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一极片具有比所述第二极 片更低的居里温度。5. 如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述冷却装置靠近所述第一极片 定位。6. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述冷却装置包括 珀耳帖装置或热离子装置。7. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述冷却装置包括包含铋掺杂的 碲化物材料的珀耳帖装置。8. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：TF安布鲁斯，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]