激光點(diǎn)燃反應(yīng)hamr鍵合的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的實(shí)施例一般涉及熱輔助磁記錄(HAMR)磁頭以及用于制造HAMR磁頭的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有時被稱為熱輔助磁記錄(TAMR或TAR)或能量輔助磁記錄(EAMR)的HAMR為這樣一個過程，即通過該過程將磁媒介上的局部區(qū)域加熱到高于居里溫度的溫度，從而降低該局部區(qū)域的有效矯頑力。降低的矯頑力允許在該加熱區(qū)域內(nèi)進(jìn)行寫入。一旦媒介冷卻至低于居里溫度，則數(shù)據(jù)狀態(tài)變?yōu)椤肮潭ǖ摹薄?br>[0003]HAMR磁頭通常具有光源，諸如激光二極管，其通過波導(dǎo)和近場換能器(NFT)遞送所述光，以便將能量集中在非常具體的位置。光源被設(shè)置為鄰近與空氣承載表面(ABS)相對(opposite)的表面上的寫磁頭。光源親接到基板(submount)，其安裝到滑塊。
[0004]基板通常焊接到滑塊。用于將基板附連到滑塊的所有焊料材料由金屬膜或膜疊層組成，所述金屬膜或膜疊層將在鍵合(boning)期間被加熱到適當(dāng)溫度之后使配合表面合金化、熔化并潤濕(為簡潔起見，這將在下文被簡單地稱為“熔化”焊料)。具體地，尋求將在低溫下熔化的焊料，以使:(a)可足夠快速地加熱部件以實(shí)現(xiàn)焊接/鍵合操作中的高生產(chǎn)量；以及(b)加熱不對滑塊或基板造成損壞。
[0005]通常，熱量通過滑塊主體傳導(dǎo)到焊料，例如，通過與電加熱的卡盤接觸，或者通過指向卡盤的激光。還可以通過基板導(dǎo)入熱量，例如通過將激光引導(dǎo)到基板上。附加建議已經(jīng)用于直接使用激光加熱焊料，其中基板材料對于所述激光的波長是透明的?？蛇x地，另一個建議用于使用探針加熱焊料，所述探針將小電流傳遞通過焊料，或通過在焊料下方嵌入的嵌入式薄膜電阻式加熱器。
[0006]以上描述的現(xiàn)有技術(shù)都具有一個共同的特征一用于熔化焊料的能量全部從外部源提供，其中焊料本身沒有攜帶任何能量。因此，用于鍵合操作的全部能量供給必須:(I)經(jīng)由本身并不必需用于鍵合的鍵合裝置中的一些機(jī)制提供；以及(2)被遞送通過基板和滑塊中的一個或兩者，以便執(zhí)行鍵合。
[0007]鍵合操作的速度受到可以多快地傳輸能量影響。在通過基板或滑塊傳導(dǎo)的情況下，通過菲克定律(Fick’s Laws)描述熱通量，其中熱通量直接與部件的鍵合表面和熱量被施加到的表面之間的溫度梯度成比例。對于給定部件，加速焊料熔化僅可以通過使用較高的溫度來實(shí)現(xiàn)，這花費(fèi)更多的時間并由于熱膨脹、熱漂移和其他因素而造成更大的未對準(zhǔn)風(fēng)險。此外，較高的溫度對部件造成更大的損壞風(fēng)險。
[0008]基于通過‘透明’基板的直接激光加熱的建議技術(shù)不依賴于傳導(dǎo)，但仍依賴于全部熔化能量通過基板的光傳輸。為了執(zhí)行該種加熱，所要求的激光器的尺寸以及反射光將導(dǎo)致低效或不良加熱的風(fēng)險是相當(dāng)大的。具體地，通過這種方法的加熱具有使光照射到激光器-基板接合點(diǎn)上的風(fēng)險，從而破壞激光在基板上的對準(zhǔn)。
[0009]基于嵌入式電加熱的建議是通過確保幾乎所有的熱量被遞送到焊料而不是部件來最有效地使用在鍵合期間提供的能量的進(jìn)一步步驟。然而，在所有這些現(xiàn)有技術(shù)情況下，所提供的能量必須仍為鍵合的全部能量。在所有這些情況下，附加特征必須被設(shè)計到鍵合裝置中，諸如卡盤加熱器、特殊加熱激光器、探針等等。只要提供了鍵合的全部能量，則鍵合將永遠(yuǎn)不會像僅需要提供小部分能量那么快或那么安全。這僅在剩余能量以化學(xué)勢能的形式存儲在焊料本身內(nèi)時是可能的。只要附加的部件被要求用于鍵合裝置，則其將永遠(yuǎn)不會像僅包括基本對準(zhǔn)和鍵合特征的更簡單系統(tǒng)那么成本有效或那么可靠。
[0010]因此，本領(lǐng)域需要一種用于將基板鍵合到HAMR磁頭中的滑塊的更快、更便宜的方法以及由此生產(chǎn)的HAMR磁頭。
【附圖說明】
[0011]為了可以更詳細(xì)地理解本公開的上述特征所用的方式，通過參考實(shí)施例，其中某些實(shí)施例用附圖圖示說明，可以對上面已進(jìn)行了簡要概括的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述。然而，需要注意的是，附圖示僅示出本公開的典型實(shí)施例并且因此不被認(rèn)為限制其范圍，因為本公開可允許其他等效實(shí)施例。
[0012]圖1為根據(jù)一個實(shí)施例的硬磁盤驅(qū)動器(HDD)的示意圖。
[0013]圖2為HAMR磁頭的示意性軸側(cè)圖。
[0014]圖3A-圖3C為根據(jù)一個實(shí)施例的HAMR磁頭的示意圖。
[0015]圖4為根據(jù)一個實(shí)施例的焊料結(jié)構(gòu)、粘附層和自蔓延/自傳播(self-propagating)多層合金化疊層的示意圖。
[0016]圖5為根據(jù)一個實(shí)施例示出制造HAMR磁頭的方法的流程圖。
[0017]為了便于理解，在可能的情況下，為了標(biāo)出附圖所共有的相同元件，已經(jīng)使用了相同的附圖標(biāo)記。這是考慮到一個實(shí)施例中公開的元件可有益地用于其他實(shí)施例而不用具體地詳述。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本公開總體涉及HARM磁頭及其制造方法。HAMR磁頭具有寫磁頭，該寫磁頭具有從其中延伸穿過的波導(dǎo)。激光二極管耦接到基板，基板通過使用粘附層、焊料結(jié)構(gòu)和自蔓延/自傳播(self-propagating)多層合金化疊層而被鍵合到寫磁頭。
[0019]圖1為根據(jù)一個實(shí)施例的磁記錄設(shè)備諸如硬磁盤驅(qū)動器(HDD) 100的示意圖。HDD100包括至少一個磁記錄介質(zhì)，諸如支撐在主軸104上的磁盤102。馬達(dá)使主軸104并因此使磁盤102轉(zhuǎn)動。安裝在滑塊108上的磁頭106在磁盤102上方移動，以便從磁盤102讀取信息/向磁盤102寫入信息。磁頭106在讀/寫操作期間騎在磁盤102上方的空氣承載件上?；瑝K108通過懸掛件112耦接到致動器110。懸掛件112提供輕微的彈簧力，該彈簧力使滑塊108偏向盤表面。每個致動器110附接到致動器器件114，該致動器器件114控制磁頭106相對于磁盤102的移動。
[0020]圖2為鄰近磁盤102的HAMR磁頭106的示意性軸側(cè)圖。磁盤102包括基底(substrate) 202、軟底層204、成核層206和磁記錄層208。HAMR磁頭106是包括寫入器磁軛210和寫入器線圈212的寫磁頭。線圈212圍繞波導(dǎo)214。波導(dǎo)214鄰近設(shè)置在ABS處的NFT 216。諸如激光二極管的光源218耦接到基板(submount) 220，基板220鍵合到磁頭106。光源218發(fā)射被引導(dǎo)至波導(dǎo)214的光222。
[0021]如下面將討論，通過使用被稱為“反應(yīng)鍵合(reactive bonding) ”的技術(shù)將基板220鍵合到磁頭106，其中在反應(yīng)鍵合中，疊層中的金屬層之間的放熱反應(yīng)被用作鍵合的內(nèi)部熱源。在反應(yīng)鍵合中，兩種反應(yīng)金屬的薄交替層單獨(dú)地或與焊料結(jié)構(gòu)組合沉積在鍵合區(qū)中。反應(yīng)金屬由小能量輸入“點(diǎn)燃”并且化合形成金屬間化合物(intermetalliccompound)，并釋放大量的熱量。熱量點(diǎn)燃鄰近區(qū)域，并且以這種方式，反應(yīng)自蔓延直到已經(jīng)消耗了所有的反應(yīng)金屬。以這種方式，在鍵合期間只有點(diǎn)燃的能量需要由外部供給；用于鍵合的剩余能量作為化學(xué)勢能存在于疊層內(nèi)。因此，反應(yīng)鍵合的優(yōu)點(diǎn)不是反應(yīng)鍵合消除了對鍵合能量的特殊源的需要(反應(yīng)鍵合沒有消除)，而是反應(yīng)鍵合顯著地降低了能量需求，實(shí)現(xiàn)對鍵合器設(shè)計/成本具有較小影響并且對對準(zhǔn)和可靠性具有較小風(fēng)險的較少能量供給。