專利名稱：巨磁阻磁頭的復(fù)原方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁記錄技術(shù)，具體涉及一種巨磁阻磁頭的復(fù)原技術(shù)，更具體地說，涉及一種可使因被靜電或電過載擊穿損壞的巨磁阻磁頭復(fù)原的方法，本發(fā)明還涉及基于上述方法的巨磁阻磁頭的復(fù)原設(shè)備。
因為磁頭采用了特殊的磁層和結(jié)構(gòu)，在制造和轉(zhuǎn)運的過程中巨磁阻磁頭(GMR)很容易被靜電擊穿(ESD)或電過載(EOS)損壞。大多數(shù)情況下是靜電燒融了磁膜，就是常說的“完蛋了”。不過少數(shù)情況是發(fā)生所謂的“軟性靜電放電”(Soft ESD)。這些磁頭只是體現(xiàn)為相對的電輸出幅度低和功能性故障。
傳遞曲線是一種用來評價巨磁阻傳感器性能的方法。在GMR電路中加入偏置電流，在GMR通過一個接一個磁場時，測量其兩端的輸出，就能得到曲線。這類似于鐵磁材料的B-H磁滯回線的特性。一個好的磁頭應(yīng)對不同的磁通場輸出不同的電壓，應(yīng)該對向前和向后運動有分別。附圖2所示為一個好磁頭的輸出曲線。
當(dāng)巨磁阻磁頭被靜電擊穿后，會出現(xiàn)如附圖3所示的輸出曲線，在曲線的左上部有不連續(xù)的信號(這有叫做Barkausen跳動)，是因為讀磁頭內(nèi)薄膜面被部分磁化損壞。
如上所述，在巨磁阻磁頭結(jié)構(gòu)中，包含一個只有幾個磁原子高或厚的被定向?qū)?。任何外界感?yīng)電場引起的電壓沖擊都可能擾亂薄膜的功能。電壓產(chǎn)生的高溫會造成讀頭被定向?qū)哟艌龇较虻淖兓Ｒ姼?br>
圖1所示交叉的虛線箭頭，GMR中的被定向?qū)拥拇呕较?因為電子流動的方式也叫旋轉(zhuǎn)閥)很容易被靜電引起的沖擊電壓反轉(zhuǎn)。
被定向?qū)拥拇呕较蚍崔D(zhuǎn)是薄膜磁疇在電壓沖擊時在Neél溫度(bulk anti-ferromagnets)下反轉(zhuǎn)的結(jié)果。這屬于“軟性靜電放電”。旋轉(zhuǎn)閥的電阻增加，使磁頭的輸出迅速下降。因此傳輸曲線的坡度與正常的相反，如附圖4所示。當(dāng)巨磁阻磁頭的電阻由初始值改變1％時稱為損害點。磁化方向反轉(zhuǎn)的能量和損壞的能量取決于磁阻膜的電阻。加熱到抗鐵磁層與被定向?qū)又g耦合的阻礙溫度是改變soft ESD后被定向?qū)哟艌龇较虻闹匾椒?。其目的是克服阻礙溫度后再改變抗鐵磁層與被定向?qū)拥鸟詈?。實驗結(jié)果表明較高的阻礙溫度有助于抵抗靜電放電的磁失靈。同時發(fā)現(xiàn)，巨磁阻元件幾乎在同一溫度區(qū)150-250℃略低一點磁化方向會反轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，構(gòu)造一種巨磁阻磁頭的復(fù)原方法，其特征在于，包括以下步驟a)將需復(fù)原的巨磁阻磁頭放入一個密封腔室中；b)使密封腔室具有一定真空度；c)使密封腔室的溫度升至可克服磁頭中阻礙磁層轉(zhuǎn)化的溫度，并保持一定時間；d)使密封腔室中的磁頭降溫；e)使磁頭中的被定向?qū)拥拇艑映跏蓟?br> 在上述巨磁阻磁頭的復(fù)原方法中，其特征在于，所述使密封腔室具有一定真空度步驟中，真空度可為10-5-10-6托(Torr)在上述巨磁阻磁頭的復(fù)原方法中，其特征在于，所述使密封腔室的溫度升至可克服磁頭中阻礙磁層轉(zhuǎn)化的溫度步驟中，所述阻礙溫度根據(jù)巨磁阻磁頭的材質(zhì)不同，可選擇為150℃-400℃。
在上述巨磁阻磁頭的復(fù)原方法中，其特征在于，所述使密封腔室中的磁頭降溫步驟中，采用氮氣進(jìn)行降溫。
在上述巨磁阻磁頭的復(fù)原方法中，其特征在于，所述使磁頭中的被定向?qū)拥拇艑映跏蓟襟E中，采用強(qiáng)度可調(diào)的磁場進(jìn)行初始化，磁場強(qiáng)度可調(diào)范圍為3000-15000Gs。
一種巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備，其特征在于，包括一個可密封的腔室、與所述腔室連接的抽真空裝置、使所述腔室升溫的加熱裝置、與所述腔室連接的降溫裝置，還包括設(shè)置在所述腔室兩側(cè)的初始化磁場發(fā)生器。
在上述巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備中，其特征在于，所述可密封的腔室包括一個真空管，所述真空管中設(shè)有一可滑進(jìn)滑出的滑臺，所述真空管的一端連接有抽送氣管道，所述真空管的另一端設(shè)有一密封門。
在上述巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備中，其特征在于，所述加熱裝置包括纏繞在所述腔室外面的電加熱線圈。
在上述巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備中，其特征在于，所述抽真空裝置包括通過管路與所述腔室連接的渦輪泵，所述降溫裝置包括通過冷卻管與所述腔室連接的送氣泵。
在上述巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備中，其特征在于，所述磁場發(fā)生器包括對稱設(shè)置在所述腔室一端的兩個滑動支座，位于所述滑動支座上的永久磁鐵。
由本發(fā)明提供的巨磁阻磁頭的復(fù)原方法及設(shè)備，通過對被損壞的巨磁阻磁頭加熱處理，在克服阻礙溫度后，可改變抗鐵磁層與被定向?qū)拥鸟詈?，其磁化方向可回到原來的方向，再對被定向?qū)舆M(jìn)行初始化后，被損壞的磁頭恢復(fù)為可正常使用的狀態(tài)，具有復(fù)原成本低，復(fù)原效果好等優(yōu)點，本發(fā)明除用于巨磁阻磁頭的復(fù)原外，還可用于采用巨磁阻原理制成的其它各種傳感器的復(fù)原。下面結(jié)合附圖，用優(yōu)選的實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
B、依據(jù)巨磁阻傳感器的材質(zhì)預(yù)先設(shè)定加熱至150℃的時間，使溫度達(dá)到克服微結(jié)構(gòu)的阻礙溫度，開始磁化反轉(zhuǎn)。加熱溫度的選擇根據(jù)材料的不同進(jìn)行選取，例如，對于Ni-Fe/Pd20-Pt20-Mn50，是300℃，對于其它合金，如NiO是~200℃。
C、對加熱后的巨磁阻傳感器用氮氣冷卻。
D、初始化被定向?qū)邮勾艑右韵旅娴姆绞椒€(wěn)定。磁頭平行于南北極方向(磁力線方向)，抗鐵磁層磁場方向平行于被定向?qū)哟艌龇较?。這樣一來磁偏角具有最小值，巨磁阻磁頭的電阻最小，磁頭可實現(xiàn)最大的輸出。
如圖5所示，本發(fā)明所提供的設(shè)備包括一個可密封的腔室，可采用真空管5，采用真空過程可使磁極的氧化最小，抽真空過程由連接的機(jī)械和渦輪泵1和排氣管2控制進(jìn)行；在真空管5中設(shè)有一個滑塊8，滑塊8上設(shè)有一個盛載盤子7，盤子7里可裝入各種采用巨磁阻原理制作的元件。例如浮動塊，頭臂組裝件，頭堆組裝件。在真空管5的一端設(shè)有一個帶觀察窗的封閉門6把真空管與外界密封隔絕。操作時要關(guān)上它；在真空管的外面有電加熱線圈4，以保證加熱溫度均勻一致；其目的是克服材料的阻礙溫度產(chǎn)生被定向?qū)哟艌龇崔D(zhuǎn)現(xiàn)象；加熱后可以用冷卻管加惰性氣體如氮氣(N2)冷卻巨磁阻磁頭和傳感器；
還對稱設(shè)有兩塊可調(diào)永久磁鐵3，采用可滑動的支座9安裝在真空管5一端的兩側(cè)，用來使被定向?qū)拥拇艌龀跏蓟?，初始化過程以排列定向?qū)樱贡欢ㄏ驅(qū)雍涂硅F磁層從而得到較高的輸出。
永久磁鐵的規(guī)格為1)尺寸800×450×600(mm)2)磁極直徑D＝120mm3)磁極間距10-150mm，在滑塊上可調(diào)。
4)磁場3000-15000Gs，可調(diào)復(fù)原過程中的溫度和真空度的要求操作溫度范圍0-800℃，根據(jù)不同的材料選取。
工作表面溫度穩(wěn)定在+/-1℃。
真空管內(nèi)腔室的大小為50×40×400mm/10-5-10-6Torr，同時設(shè)有機(jī)械和渦輪泵1進(jìn)行抽真空，要無氣體逸出。。
用于裝載修復(fù)元件進(jìn)出真空室的盤子7要用ESD安全的耐高溫材料制成。
上面所述是以磁記錄中的GMR磁頭為例。GMR材料還可用于惠斯通電橋(Wheatstone Bridge)GMR傳感器。這些傳感器可定位于印刷電路板上或捆在電線上。本發(fā)明提供的復(fù)原方法及設(shè)備還可用于其它采用巨磁阻原理制成的傳感器等產(chǎn)品的復(fù)原，如下所列產(chǎn)品1)測流速的流量表。2)自動換檔速和定位。3)汽車ABS(抗抱死)系統(tǒng)中同步監(jiān)測剎車片動作。4)測量大地磁場。5)磁鐵性的金屬。6)用于中，外幣的自動取款機(jī)。7)電力功率表和天然氣表。8)車輪轉(zhuǎn)數(shù)/轉(zhuǎn)速表。
圖6顯示了損壞后的磁頭復(fù)原再初始磁化修復(fù)的結(jié)果，反轉(zhuǎn)了的輸出曲線在加溫再加磁化后使被定向?qū)踊謴?fù)原樣，與圖4所示輸出曲線比較，其信號輸出比損壞前高出20％-40％。
權(quán)利要求
1.一種巨磁阻磁頭的復(fù)原方法，其特征在于，包括以下步驟a)將需復(fù)原的巨磁阻磁頭放入一個密封腔室中；b)使密封腔室具有一定真空度；c)使密封腔室的溫度升至可克服磁頭中阻礙磁層轉(zhuǎn)化的溫度，并保持一定時間；d)使密封腔室中的磁頭降溫；e)使磁頭中的被定向?qū)拥拇艑映跏蓟?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述巨磁阻磁頭的復(fù)原方法，其特征在于，所述使密封腔室具有一定真空度步驟中，真空度可為10-5-10-6托(Torr)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述巨磁阻磁頭的復(fù)原方法，其特征在于，所述使密封腔室的溫度升至可克服磁頭中阻礙磁層轉(zhuǎn)化的溫度步驟中，所述阻礙溫度根據(jù)巨磁阻磁頭的材質(zhì)不同，可選擇為150℃-800℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述巨磁阻磁頭的復(fù)原方法，其特征在于，所述使密封腔室中的磁頭降溫步驟中，采用氮氣進(jìn)行降溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述巨磁阻磁頭的復(fù)原方法，其特征在于，所述使磁頭中的被定向?qū)拥拇艑映跏蓟襟E中，采用強(qiáng)度可調(diào)的磁場進(jìn)行初始化，磁場強(qiáng)度可調(diào)范圍為3000-15000Gs。
6.一種巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備，其特征在于，包括一個可密封的腔室、與所述腔室連接的抽真空裝置、使所述腔室升溫的加熱裝置、與所述腔室連接的降溫裝置，還包括設(shè)置在所述腔室兩側(cè)的磁場發(fā)生器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備，其特征在于，所述可密封的腔室包括一個真空管(5)，所述真空管中設(shè)有一可滑進(jìn)滑出的滑塊(8)，所述真空管的一端連接有抽送氣管道(2)，所述真空管的另一端設(shè)有一密封門(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置包括纏繞在所述腔室外面的電加熱線圈(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備，其特征在于，所述抽真空裝置包括通過管路與所述腔室連接的渦輪泵(1)，所述降溫裝置包括通過冷卻管與所述腔室連接的送氣泵。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述巨磁阻磁頭復(fù)原設(shè)備，其特征在于，所述磁場發(fā)生器包括對稱設(shè)置在所述腔室一端的滑動支座(9)，位于所述滑動支座上的永久磁鐵(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁記錄技術(shù)，具體涉及一種可使因被靜電或電過載擊穿損壞的巨磁阻磁頭復(fù)原的方法及設(shè)備，所述復(fù)原方法，包括以下步驟將需復(fù)原的巨磁阻磁頭放入一個密封腔室中；使密封腔室具有一定真空度，使密封腔室的溫度升至可克服磁頭中阻礙磁層轉(zhuǎn)化的溫度，并保持一定時間；使密封腔室中的磁頭降溫；使磁頭中的被定向?qū)拥拇艑映跏蓟?；所述設(shè)備包括一個可密封的腔室、與所述腔室連接的抽真空裝置、使所述腔室升溫的加熱裝置、與所述腔室連接的降溫裝置，還包括設(shè)置在所述腔室兩側(cè)的磁場發(fā)生器，通過對被損壞的巨磁阻磁頭加熱處理，在克服阻礙溫度后，可改變抗鐵磁層與被定向?qū)拥鸟詈?，其磁化方向可回到原來的方向，被損壞的磁頭恢復(fù)為可正常使用的狀態(tài)。
文檔編號G01D15/00GK1400452SQ0112767
公開日2003年3月5日 申請日期2001年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者薛曉平, 張連柱 申請人:深圳開發(fā)科技股份有限公司