激光点燃反应hamr键合的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例一般涉及热辅助磁记录(HAMR)磁头以及用于制造HAMR磁头的方法。
【背景技术】
[0002]有时被称为热辅助磁记录(TAMR或TAR)或能量辅助磁记录(EAMR)的HAMR为这样一个过程，即通过该过程将磁媒介上的局部区域加热到高于居里温度的温度，从而降低该局部区域的有效矫顽力。降低的矫顽力允许在该加热区域内进行写入。一旦媒介冷却至低于居里温度，则数据状态变为“固定的”。
[0003]HAMR磁头通常具有光源，诸如激光二极管，其通过波导和近场换能器(NFT)递送所述光，以便将能量集中在非常具体的位置。光源被设置为邻近与空气承载表面(ABS)相对(opposite)的表面上的写磁头。光源親接到基板(submount)，其安装到滑块。
[0004]基板通常焊接到滑块。用于将基板附连到滑块的所有焊料材料由金属膜或膜叠层组成，所述金属膜或膜叠层将在键合(boning)期间被加热到适当温度之后使配合表面合金化、熔化并润湿(为简洁起见，这将在下文被简单地称为“熔化”焊料)。具体地，寻求将在低温下熔化的焊料，以使:(a)可足够快速地加热部件以实现焊接/键合操作中的高生产量；以及(b)加热不对滑块或基板造成损坏。
[0005]通常，热量通过滑块主体传导到焊料，例如，通过与电加热的卡盘接触，或者通过指向卡盘的激光。还可以通过基板导入热量，例如通过将激光引导到基板上。附加建议已经用于直接使用激光加热焊料，其中基板材料对于所述激光的波长是透明的。可选地，另一个建议用于使用探针加热焊料，所述探针将小电流传递通过焊料，或通过在焊料下方嵌入的嵌入式薄膜电阻式加热器。
[0006]以上描述的现有技术都具有一个共同的特征一用于熔化焊料的能量全部从外部源提供，其中焊料本身没有携带任何能量。因此，用于键合操作的全部能量供给必须:(I)经由本身并不必需用于键合的键合装置中的一些机制提供；以及(2)被递送通过基板和滑块中的一个或两者，以便执行键合。
[0007]键合操作的速度受到可以多快地传输能量影响。在通过基板或滑块传导的情况下，通过菲克定律(Fick’s Laws)描述热通量，其中热通量直接与部件的键合表面和热量被施加到的表面之间的温度梯度成比例。对于给定部件，加速焊料熔化仅可以通过使用较高的温度来实现，这花费更多的时间并由于热膨胀、热漂移和其他因素而造成更大的未对准风险。此外，较高的温度对部件造成更大的损坏风险。
[0008]基于通过‘透明’基板的直接激光加热的建议技术不依赖于传导，但仍依赖于全部熔化能量通过基板的光传输。为了执行该种加热，所要求的激光器的尺寸以及反射光将导致低效或不良加热的风险是相当大的。具体地，通过这种方法的加热具有使光照射到激光器-基板接合点上的风险，从而破坏激光在基板上的对准。
[0009]基于嵌入式电加热的建议是通过确保几乎所有的热量被递送到焊料而不是部件来最有效地使用在键合期间提供的能量的进一步步骤。然而，在所有这些现有技术情况下，所提供的能量必须仍为键合的全部能量。在所有这些情况下，附加特征必须被设计到键合装置中，诸如卡盘加热器、特殊加热激光器、探针等等。只要提供了键合的全部能量，则键合将永远不会像仅需要提供小部分能量那么快或那么安全。这仅在剩余能量以化学势能的形式存储在焊料本身内时是可能的。只要附加的部件被要求用于键合装置，则其将永远不会像仅包括基本对准和键合特征的更简单系统那么成本有效或那么可靠。
[0010]因此，本领域需要一种用于将基板键合到HAMR磁头中的滑块的更快、更便宜的方法以及由此生产的HAMR磁头。
【附图说明】
[0011]为了可以更详细地理解本公开的上述特征所用的方式，通过参考实施例，其中某些实施例用附图图示说明，可以对上面已进行了简要概括的本发明进行更具体的描述。然而，需要注意的是，附图示仅示出本公开的典型实施例并且因此不被认为限制其范围，因为本公开可允许其他等效实施例。
[0012]图1为根据一个实施例的硬磁盘驱动器(HDD)的示意图。
[0013]图2为HAMR磁头的示意性轴侧图。
[0014]图3A-图3C为根据一个实施例的HAMR磁头的示意图。
[0015]图4为根据一个实施例的焊料结构、粘附层和自蔓延/自传播(self-propagating)多层合金化叠层的示意图。
[0016]图5为根据一个实施例示出制造HAMR磁头的方法的流程图。
[0017]为了便于理解，在可能的情况下，为了标出附图所共有的相同元件，已经使用了相同的附图标记。这是考虑到一个实施例中公开的元件可有益地用于其他实施例而不用具体地详述。
【具体实施方式】
[0018]本公开总体涉及HARM磁头及其制造方法。HAMR磁头具有写磁头，该写磁头具有从其中延伸穿过的波导。激光二极管耦接到基板，基板通过使用粘附层、焊料结构和自蔓延/自传播(self-propagating)多层合金化叠层而被键合到写磁头。
[0019]图1为根据一个实施例的磁记录设备诸如硬磁盘驱动器(HDD) 100的示意图。HDD100包括至少一个磁记录介质，诸如支撑在主轴104上的磁盘102。马达使主轴104并因此使磁盘102转动。安装在滑块108上的磁头106在磁盘102上方移动，以便从磁盘102读取信息/向磁盘102写入信息。磁头106在读/写操作期间骑在磁盘102上方的空气承载件上。滑块108通过悬挂件112耦接到致动器110。悬挂件112提供轻微的弹簧力，该弹簧力使滑块108偏向盘表面。每个致动器110附接到致动器器件114，该致动器器件114控制磁头106相对于磁盘102的移动。
[0020]图2为邻近磁盘102的HAMR磁头106的示意性轴侧图。磁盘102包括基底(substrate) 202、软底层204、成核层206和磁记录层208。HAMR磁头106是包括写入器磁轭210和写入器线圈212的写磁头。线圈212围绕波导214。波导214邻近设置在ABS处的NFT 216。诸如激光二极管的光源218耦接到基板(submount) 220，基板220键合到磁头106。光源218发射被引导至波导214的光222。
[0021]如下面将讨论，通过使用被称为“反应键合(reactive bonding) ”的技术将基板220键合到磁头106，其中在反应键合中，叠层中的金属层之间的放热反应被用作键合的内部热源。在反应键合中，两种反应金属的薄交替层单独地或与焊料结构组合沉积在键合区中。反应金属由小能量输入“点燃”并且化合形成金属间化合物(intermetalliccompound)，并释放大量的热量。热量点燃邻近区域，并且以这种方式，反应自蔓延直到已经消耗了所有的反应金属。以这种方式，在键合期间只有点燃的能量需要由外部供给；用于键合的剩余能量作为化学势能存在于叠层内。因此，反应键合的优点不是反应键合消除了对键合能量的特殊源的需要(反应键合没有消除)，而是反应键合显著地降低了能量需求，实现对键合器设计/成本具有较小影响并且对对准和可靠性具有较小风险的较少能量供给。