專利名稱：具有減小的電阻以減小熱突起的寫(xiě)線圈構(gòu)造的磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的磁頭，尤其涉及具有相對(duì)低電阻以減小熱突起的寫(xiě)線圈構(gòu)造的寫(xiě)磁頭。
背景技術(shù)：
寫(xiě)磁頭典型地與磁阻(MR)或巨型磁阻(GMR)讀磁頭組合在一起以形成記錄磁頭，其某些元件暴露在空氣支承表面(ABS)。寫(xiě)磁頭包括在從ABS凹入的后間隙處連接的第一和第二極片。第一和第二極片在ABS處終止，在那里它們分別定義第一和第二極尖。包括多個(gè)絕緣層的絕緣堆夾在第一和第二極片之間，并且線圈層嵌入于絕緣堆中。處理電路連接到線圈層用于傳導(dǎo)寫(xiě)電流通過(guò)線圈層，這又引起第一和第二極片中的寫(xiě)磁場(chǎng)。非磁性間隙層夾在第一和第二極尖之間。ABS處第一和第二極尖的寫(xiě)磁場(chǎng)“從邊緣”越過(guò)間隙層。在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，磁盤(pán)鄰近于ABS并且距離ABS短距離(飛行高度)地旋轉(zhuǎn)，使得寫(xiě)磁場(chǎng)沿著環(huán)形軌道磁化磁盤(pán)。然后，寫(xiě)入的環(huán)形軌道包含具有可由MR或GMR讀磁頭檢測(cè)的場(chǎng)的磁化段形式的信息。
MR讀磁頭包括夾在第一和第二非磁性間隙層之間，并且位于ABS處的MR傳感器。第一和第二間隙層以及MR傳感器夾在第一和第二屏蔽層之間。在合并的MR磁頭中，第二屏蔽層和第一極片是公用層。MR傳感器檢測(cè)來(lái)自旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)環(huán)形軌道的磁場(chǎng)，檢測(cè)與場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的電阻的變化。讀出電流傳導(dǎo)通過(guò)MR傳感器，在那里電阻的改變引起由處理電路作為讀回信號(hào)接收的電壓改變。
GMR讀磁頭包括表現(xiàn)GMR效應(yīng)的GMR傳感器。在GMR傳感器中，MR傳感層的電阻作為由非磁層(隔離物)分隔的磁層之間傳導(dǎo)電子的自旋相關(guān)傳導(dǎo)以及在磁層與非磁層的表面和磁層內(nèi)部發(fā)生的附隨自旋相關(guān)散射的函數(shù)而變化。使用由一層非磁性材料(例如銅)分隔的僅兩層鐵磁材料(例如鎳鐵，鈷，或鎳鐵鈷)的GMR傳感器通常稱作表現(xiàn)SV效應(yīng)的自旋閥(SV)傳感器。記錄的數(shù)據(jù)可以從磁性介質(zhì)中讀出因?yàn)閬?lái)自記錄磁性介質(zhì)的外部磁場(chǎng)(信號(hào)場(chǎng))引起自由層中磁化方向的改變，這又引起SV傳感器電阻的改變和讀出電流或電壓的相應(yīng)改變。GMR磁頭典型地與第二屏蔽層和第一極片不是公用層的設(shè)計(jì)相關(guān)。這些片由非磁性材料例如鋁，或者可以使用例如物理汽相沉積、RF濺射，或者電鍍技術(shù)沉積的金屬分隔。
一個(gè)或多個(gè)磁頭可以在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中使用，用于在旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)的環(huán)形軌道上讀出和寫(xiě)入信息。記錄磁頭安裝在承載于懸浮體上的浮動(dòng)塊上。懸浮體安裝到將磁頭放置到與期望磁道相對(duì)應(yīng)的位置的傳動(dòng)裝置。隨著磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)，空氣層(“空氣支承”)在旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)和浮動(dòng)塊的空氣支承表面(ABS)之間產(chǎn)生。空氣支承相對(duì)于空氣支承表面的力由懸浮體的相反加載力相對(duì)，使得磁頭懸浮距離磁盤(pán)表面的微小距離(也就是它的飛行高度)。飛行高度在今天的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中典型地為大約5-20納米(nm)。
通常期望使得磁頭的飛行高度達(dá)到最小。如果飛行高度太大，它可以不利地影響讀寫(xiě)磁頭的性能。不幸地，ABS處金屬層的任何突起將使得這些層危險(xiǎn)地接近于磁盤(pán)，特別是在具有低飛行高度的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中。這可以導(dǎo)致磁頭對(duì)磁盤(pán)的碰撞或者磁盤(pán)擦傷。
“溫度誘導(dǎo)的突起”(T-PTR)通常指磁頭材料在升高的溫度下因?yàn)樾纬纱蓬^的各種層的熱膨脹系數(shù)的差異而從ABS物理地向外突起的現(xiàn)象?！皩?xiě)誘導(dǎo)的突起”(W-PTR)指因?qū)懭脒^(guò)程期間磁頭的加熱而突起。存在W-PTR的兩個(gè)貢獻(xiàn)(1)在寫(xiě)磁頭線圈中產(chǎn)生的焦耳加熱；以及(2)軛鐵心損耗。焦耳加熱和軛鐵心損耗都因AC寫(xiě)電流引起。W-PTR由磁頭構(gòu)造中的溫度梯度來(lái)控制，最高溫度區(qū)域接近寫(xiě)線圈和軛，并且襯底材料在周?chē)鷾囟取?br> 因此，需要一種改進(jìn)的磁頭，其提供減小的熱突起，使得磁頭對(duì)磁盤(pán)的碰撞和/或磁盤(pán)擦傷可以避免。

發(fā)明內(nèi)容
具有減小的電阻以減小熱突起的寫(xiě)線圈構(gòu)造的磁頭在這里描述。在一種說(shuō)明性實(shí)施方案中，磁頭包括磁軛；在磁軛的上極和下極之間形成的寫(xiě)間隙層；以及具有多個(gè)線圈層的寫(xiě)線圈。每個(gè)線圈層在上極和下極之間連續(xù)延伸通過(guò)由寫(xiě)間隙層定義的平面。優(yōu)選地，寫(xiě)線圈使用金屬鑲嵌過(guò)程來(lái)形成，使得每個(gè)線圈層相對(duì)寬于每個(gè)線圈分隔層。
這種構(gòu)造規(guī)定相對(duì)大量的線圈材料將被使用，這減小線圈的電阻。這又減小操作期間由寫(xiě)線圈產(chǎn)生的熱量。此外，下極和上極中的一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè)可以包括交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步減小由渦流損耗導(dǎo)致的加熱。
有利地，提供一種具有減小的熱突起的磁頭。因此，磁頭的飛行高度可以做得相對(duì)小，且具有磁頭對(duì)磁盤(pán)碰撞和磁盤(pán)擦傷的減小危險(xiǎn)。


為了更全面理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，以及優(yōu)選使用方式，應(yīng)當(dāng)參考下面結(jié)合附隨附圖閱讀的詳細(xì)描述圖1是示例磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的平面圖；圖2是如平面II--II中看到的具有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁頭的浮動(dòng)塊的側(cè)視圖；圖3是磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的立視圖，其中使用多個(gè)磁盤(pán)和磁頭；圖4是用于支撐浮動(dòng)塊和磁頭的示例懸浮體系的等比例說(shuō)明；圖5是如圖2的平面V--V中看到的浮動(dòng)塊和磁頭的部分立視圖，其中磁頭包括磁阻(MR)讀出傳感器和無(wú)基座型寫(xiě)磁頭；圖6是第二極片和線圈層的頂視圖，其部分在圖5中顯示，所有絕緣材料被去除；圖7是沿著圖5的平面VII--VII獲得的浮動(dòng)塊的部分ABS視圖以顯示磁頭的讀寫(xiě)元件；圖8是如圖2的平面V--V中看到的浮動(dòng)塊和磁頭的部分立視圖，其中磁頭包括MR或巨型磁阻(GMR)讀出傳感器和基座型寫(xiě)磁頭；圖9是沿著圖8的平面IX-IX獲得的浮動(dòng)塊的部分ABS視圖，以顯示圖8的磁頭的讀寫(xiě)元件；圖10是橫截面中的浮動(dòng)塊和磁頭的部分立視圖，其中磁頭具有本發(fā)明的寫(xiě)線圈構(gòu)造；圖11是相對(duì)于圖10顯示和描述的構(gòu)造，除了磁軛的上極片由磁性和非磁性介電材料的交替層制成；圖12是相對(duì)于圖11顯示和描述的構(gòu)造，除了磁軛的下極片也由磁性和非磁性介電材料的交替層制成；圖13是橫截面中的浮動(dòng)塊和磁頭的部分立視圖，其中磁頭具有本發(fā)明的另一種寫(xiě)線圈構(gòu)造；圖14是相對(duì)于圖13顯示和描述的構(gòu)造，除了磁軛的上極片由磁性和非磁性介電材料的交替層制成；以及圖15是相對(duì)于圖14顯示和描述的構(gòu)造，除了磁軛的下極片由磁性和非磁性介電材料的交替層制成。
具體實(shí)施例方式
下面的描述是目前為實(shí)施本發(fā)明而仔細(xì)考慮的最佳實(shí)施方案。該描述為了說(shuō)明本發(fā)明的一般原理的目的而進(jìn)行而不打算限制在這里要求的發(fā)明概念。
現(xiàn)在參考附圖，其中相同的參考數(shù)字貫穿幾幅圖表示相同或相似的部分，在圖1-3中說(shuō)明一種常規(guī)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器30。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器30包括支撐并旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)34的主軸32。主軸32由馬達(dá)36旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)36又由馬達(dá)控制器38控制。用于讀出和記錄的水平組合磁頭40安裝在浮動(dòng)塊42上。浮動(dòng)塊42由懸浮體44和傳動(dòng)臂46支撐。多個(gè)磁盤(pán)、浮動(dòng)塊和懸浮體可以在大容量直接存取存儲(chǔ)設(shè)備(DASD)中使用，如圖3中所示。懸浮體44和傳動(dòng)臂46定位浮動(dòng)塊42以定位磁頭40處于與磁盤(pán)34表面的換能關(guān)系中。當(dāng)磁盤(pán)34由馬達(dá)36旋轉(zhuǎn)時(shí)，浮動(dòng)塊42支撐在磁盤(pán)和空氣支承表面(ABS)48之間的薄(典型地0.05微米)空氣墊(空氣支承)上。
磁頭40可以用于將信息寫(xiě)到磁盤(pán)34表面上的多個(gè)環(huán)形軌道，以及用于從其中讀出信息。處理電路50與磁頭40交換代表這種信息的信號(hào)，提供馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且也提供用于將浮動(dòng)塊42移動(dòng)到各個(gè)軌道的控制信號(hào)。在圖1和4中，浮動(dòng)塊42顯示為安裝到磁頭萬(wàn)向節(jié)組件(HGA)52，磁頭萬(wàn)向節(jié)組件52安裝到懸浮體44。所有上面的組件支撐在底部53上。
圖5是如圖2的平面V-V中看到的一種常規(guī)合并磁阻(MR)磁頭40的側(cè)橫截面立視圖。磁頭40具有寫(xiě)磁頭部分54(“無(wú)基座型”)和讀磁頭部分56。讀磁頭部分包括MR傳感器58。MR傳感器58夾在第一和第二間隙層60和62之間，它們又夾在第一和第二屏蔽層64和66之間。響應(yīng)外部磁場(chǎng)，MR傳感器58的電阻改變。傳導(dǎo)通過(guò)MR傳感器58的讀出電流使得這些電阻改變表現(xiàn)成電勢(shì)改變，其由圖3中所示的處理電路50來(lái)處理。
磁頭的寫(xiě)磁頭部分54包括夾在第一和第二絕緣層70和72之間的線圈層68。第一和第二絕緣層70和72稱作“絕緣堆”。線圈層68以及第一和第二絕緣層70和72夾在第一和第二極片76和78之間。第一和第二極片76和78在后間隙80處磁耦合，并且在ABS處具有由非磁性間隙層86分隔的第一和第二極尖82和84。注意線圈層68完全包含在非磁性間隙層86之上第二極片78之下和之中。如圖2和4中所示，第一和第二焊接88和90將導(dǎo)線(沒(méi)有顯示)從MR傳感器58連接到懸浮體44上的導(dǎo)線96和98；第三和第四焊接100和102將導(dǎo)線104和106從寫(xiě)線圈68(參看圖6)連接到懸浮體44上的導(dǎo)線108和110。
圖8是如圖2的平面V V中看到的另一種常規(guī)浮動(dòng)塊和磁頭(“基座型”)的部分橫截面視圖，其中磁頭可以包括MR或GMR傳感器。圖9是沿著圖8的平面IX--IX而獲得的浮動(dòng)塊的部分ABS視圖，以顯示該磁頭的讀寫(xiě)元件。雖然該磁頭中許多組件與圖5中的那些相同，一些差別是明顯的。其一，圖8中的磁頭包括基座型寫(xiě)磁頭，其中第一極片76包括第一極片層80和電鍍基座152?；?52通過(guò)電鍍形成在第一極片層80上并且由具有高磁矩的磁性材料制成。非磁性間隙層86將基座152與第二極片78分隔。類似于基座152，后間隙基座154在第一極片層80上但是在后間隙區(qū)域中形成。第三極片156，其以弓形方式形成且具有在第二極片78頂部上形成的前端，用作磁通連接層。
常規(guī)寫(xiě)線圈68以與圖5中不同的方式在磁頭中形成。特別地，線圈的第一層在非磁性間隙層86下面在基座152和154之間形成，而線圈的第二層在第二極片78上由第三極片156形成的弓形間隔中形成。與圖5的其他差別在于屏蔽層66和第一極片層80不是公用層；它們是單獨(dú)的。非磁性分隔層150在屏蔽層66和第一極片層80之間形成。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖10，顯示根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的磁頭1000的部分橫截面視圖。磁頭1000的讀磁頭部分包括夾在第一和第二屏蔽層1004和1006之間、保護(hù)在周?chē)^緣材料1008中的GMR傳感器1002。磁頭1000的寫(xiě)磁頭部分包括磁軛1070。磁軛1070是“馬蹄形”或類似形狀的磁體，其具有下磁極和上磁極。在所示的實(shí)施方案中，磁軛1070的下極包括第一極片層1012和第一基座結(jié)構(gòu)1014，并且磁軛1070的上極包括第二極片1060和用作到后間隙區(qū)域的磁性連接層的第三極片層1028。
第一基座結(jié)構(gòu)1014包括至少一個(gè)基座，其可以電鍍?cè)诘谝粯O片層1012上正好在磁頭1000的空氣支承表面(ABS)1020下面。在所示的實(shí)施方案中，第一基座結(jié)構(gòu)1014是雙基座結(jié)構(gòu)，其具有磁矩大于下基座磁矩的上基座。非磁性寫(xiě)間隙層1018將特別地在第一基座結(jié)構(gòu)1014和第二極片1016之間形成的下和上極的極尖分隔。第三極片層1028具有部分在第二極片1016的頂部上形成的前端以及在后間隙區(qū)域中的一個(gè)和多個(gè)磁性連接基座1017的頂部上形成的后端。一個(gè)和多個(gè)磁性連接基座1017在第一極片層1012的頂部上形成。分隔層1010將第二屏蔽層1006與第一極片層1012分隔。
磁軛1017可以用任何適當(dāng)?shù)拇判圆牧现瞥?，?yōu)選地具有高磁矩的材料，例如包含其他常見(jiàn)添加劑或摻雜劑以控制其材料性質(zhì)的NiFe合金，CoFe合金，或FeAlN的各種組合物。寫(xiě)間隙層1018和分隔層1010可以由鋁(Al2O3)或其他適當(dāng)?shù)姆谴判曰蚪殡姴牧现瞥伞?br> 在寫(xiě)入操作期間，寫(xiě)磁通跨越寫(xiě)間隙層1018跨越磁軛1070的極尖產(chǎn)生。電流被驅(qū)動(dòng)通過(guò)寫(xiě)線圈1022以產(chǎn)生該寫(xiě)磁通，與常規(guī)相同。結(jié)果，熱量由寫(xiě)線圈1022產(chǎn)生并且熱傳遞到周?chē)拇蓬^組件。如果不執(zhí)行任何操作來(lái)減少這種加熱，熱膨脹將不期望地引起極尖材料從ABS1020向外突起，從而磁頭1000的飛行高度將不得不增加以避免磁頭到磁盤(pán)的機(jī)械相互作用。
根據(jù)本發(fā)明，磁頭1000的寫(xiě)線圈1022用減小其電阻從而減少加熱的構(gòu)造形成。這又減小或基本上消除ABS 1020處的熱突起。
如圖10中所示，寫(xiě)線圈1022形成有多個(gè)線圈層，例如寫(xiě)線圈層1024。寫(xiě)線圈1022的每個(gè)線圈層1024用導(dǎo)電材料例如銅(Cu)制成。其他材料可以是適當(dāng)?shù)?，例如金、銀或鋁。在每個(gè)線圈層1024之間是介電線圈分隔層，例如線圈分隔層1026，其可以用烤干的光致抗蝕劑，氧化鋁(Al2O3)，二氧化硅(SiO2)，或其他適當(dāng)材料制成。
如所示，每個(gè)線圈層1024在磁軛1070的下和上極之間連續(xù)延伸。每個(gè)線圈層1024的一端接近于第一極片層1012的頂部，僅由薄的絕緣層分隔。每個(gè)線圈層1024的另一端接近于第三極片層1028的底部并且也由絕緣體分隔。應(yīng)當(dāng)注意，每個(gè)線圈層1024甚至延伸通過(guò)由寫(xiě)間隙層1018定義的平面1050(如圖10中的虛線所示)。
顯然，寫(xiě)線圈1022的每個(gè)線圈層1024在高度上相對(duì)高于常規(guī)寫(xiě)線圈的那些。使用這種構(gòu)造，寫(xiě)線圈1022利用大量導(dǎo)電材料(例如銅)，與常規(guī)寫(xiě)線圈中使用的相比較。寫(xiě)線圈1022中導(dǎo)電材料量的增加導(dǎo)致寫(xiě)線圈1022電阻的降低。寫(xiě)線圈1022電阻的減小導(dǎo)致寫(xiě)入過(guò)程期間熱量產(chǎn)生的減少，這又導(dǎo)致磁頭1000的突起的減小。
每個(gè)線圈層1024的高度(也就是頂部到底部)可以形成在大約2.0-7.0微米之間。在本實(shí)施方案中，每個(gè)線圈層1024的高度大約為4微米。應(yīng)當(dāng)注意，雖然提供極大的好處，其中每個(gè)線圈層1024在磁軛1070之間延伸從頂部到底部達(dá)到最完全的實(shí)踐范圍，足夠的好處仍然可以使用每個(gè)線圈層1024的一端或兩端的減小高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，每個(gè)線圈層1024的一端或兩端可以延伸以具有其相應(yīng)磁極基座/構(gòu)造高度的至少一半的高度。
如圖10中所示，寫(xiě)線圈1022提供有六(6)匝線圈。但是，任何適當(dāng)數(shù)目的線圈匝數(shù)可以利用。例如，寫(xiě)線圈1022可以具有大約1-20之間的線圈匝數(shù)。為了較低電阻線圈，線圈層1024的寬度應(yīng)當(dāng)達(dá)到最大，而線圈分隔層1026的寬度應(yīng)當(dāng)達(dá)到最小。但是，使用常規(guī)線圈制造過(guò)程，每個(gè)線圈分隔層1026僅可以形成0.4-1.0微米之間(名義上，0.5微米對(duì)于2微米高度的線圈層)的寬度。另一方面，使用在這里描述的技術(shù)，線圈層1024和線圈分隔層1026形成，使得每個(gè)線圈分隔層1026可以制造成大約0.2-0.3微米之間(也就是，小于0.4微米)的寬度。這可以使用金屬鑲嵌過(guò)程執(zhí)行。注意，“線圈節(jié)距”是線圈層1024和線圈分隔層1026的總和。
如先前陳述的，寫(xiě)線圈1022具有減小的電阻，其足夠減小磁頭1000中的熱突起。具有6-7匝線圈的常規(guī)寫(xiě)線圈構(gòu)造典型地具有大約4-9歐姆(也就是每匝線圈大約0.5-1.5歐姆)之間的電阻。擁有上述構(gòu)造，寫(xiě)線圈1022表現(xiàn)出大約2-4歐姆的相對(duì)低的電阻。使用6-7匝的線圈，該寫(xiě)線圈構(gòu)造提供每匝線圈大約0.3-0.5歐姆。一般地說(shuō)，本發(fā)明的寫(xiě)線圈1022可以表現(xiàn)出大約1-3歐姆的電阻。使用6-7匝的線圈，這種寫(xiě)線圈構(gòu)造提供每匝線圈大約0.15-0.5歐姆。有利地，該構(gòu)造可以提供每匝線圈小于0.5歐姆并且總電阻小于4歐姆。
寫(xiě)線圈1022可以根據(jù)許多不同適當(dāng)技術(shù)，常規(guī)的或其他中一種來(lái)形成。優(yōu)選地，寫(xiě)線圈1022利用金屬鑲嵌過(guò)程來(lái)制造，以獲得相對(duì)于每個(gè)線圈分隔層1026的較大線圈層1024。在金屬鑲嵌過(guò)程中，材料在先前通過(guò)蝕刻(例如活性離子蝕刻或RIE)制成的開(kāi)口中形成(例如電鍍或真空沉積)，并且多余的材料通過(guò)拋光(例如化學(xué)/機(jī)械拋光或CMP)去除。這種過(guò)程的使用使得線圈構(gòu)造和線圈占空具有比現(xiàn)有技術(shù)的寫(xiě)線圈較大的縱橫比(AR)和較小的線圈分隔層1026。
磁頭1000中的另一個(gè)熱源由寫(xiě)入操作期間的渦流損耗產(chǎn)生。為了減小磁頭1000中的這種加熱，下和上極中的一個(gè)或兩個(gè)包括交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)。這種層壓結(jié)構(gòu)幫助“破壞”和減小這種渦流損耗。為了說(shuō)明，圖11是圖10中所示的相同磁頭，除了磁軛1070的上極制造成交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)1102。水平層壓結(jié)構(gòu)1102可以在連接磁性基座1104和1106的頂部上形成，連接磁性基座1104和1106分別在極片1016和1017的頂部上形成。圖12是圖11中所示的相同磁頭，除了磁軛1070的下極(也就是第一極片層)也制造成交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)1202。
在圖11和12中，水平層壓結(jié)構(gòu)1102和1202的每層可以真空沉積和通過(guò)離子銑削制成圖案。每個(gè)磁層可以由先前對(duì)于磁軛1070描述的相同磁性材料制成，并且每個(gè)非磁性介電層可以由適當(dāng)?shù)慕殡娀蚍谴判圆牧侠缪趸X(Al2O3)或SiO2制成。每個(gè)磁層可以具有大約50-2000埃之間的厚度并且每個(gè)非磁性介電層可以具有大約10-200埃之間的厚度。在每個(gè)水平層壓結(jié)構(gòu)中，可以存在總共4-400層之間的磁性/非磁性介電材料。
因此，上述磁頭包括磁軛；在磁軛的上和下極之間形成的寫(xiě)間隙層；以及具有多個(gè)線圈層的寫(xiě)線圈。每個(gè)線圈層在上和下極之間連續(xù)延伸通過(guò)由寫(xiě)間隙層定義的平面。寫(xiě)線圈優(yōu)選地使用金屬鑲嵌過(guò)程形成，其中每個(gè)線圈層具有相對(duì)于每個(gè)線圈分隔層的較大寬度。有利地，寫(xiě)線圈構(gòu)造具有減小的電阻，用于減少在寫(xiě)線圈中產(chǎn)生的焦耳加熱。另外，下和上極的一個(gè)或兩個(gè)可以包括交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步減少因起源于渦流損耗的鐵心損耗的加熱。磁頭中加熱的減少導(dǎo)致減小的突起。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖13，顯示根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施方案的磁頭1300的部分橫截面視圖。磁頭1300的讀磁頭部分包括夾在第一和第二屏蔽層1304和1306之間、保護(hù)在周?chē)^緣材料1308中的GMR傳感器1302。磁頭1300的寫(xiě)磁頭部分包括磁軛1370。磁軛1370是“馬蹄形”或類似形狀的磁體，其具有下磁極和上磁極。在所示的實(shí)施方案中，磁軛1370的下極包括第一極片層1312和第一基座結(jié)構(gòu)1314，并且磁軛1370的上極包括第二極片1316，磁性連接基座1350，和用作到后間隙區(qū)域的磁性連接層的第三極片層1328。
第一基座結(jié)構(gòu)1314包括至少一個(gè)基座，其可以電鍍?cè)诘谝粯O片層1312上正好在磁頭1300的空氣支承表面(ABS)1320下面。非磁性寫(xiě)間隙層1318將特別地在第一基座結(jié)構(gòu)1314和第二極片1316之間形成的下和上極的極尖分隔。第三極片層1328具有在磁性連接基座1350的頂部上形成的前端，該磁性連接基座1350在第二極片1316的頂部上形成。第三極片層1328具有在后間隙區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)磁性連接基座1352的頂部上形成的后端。多個(gè)磁性連接基座1352的一個(gè)在第一極片層1312的頂部上形成。分隔層1310將第二屏蔽層1306與第一極片層1312分隔。
磁軛1370可以用任何適當(dāng)?shù)拇判圆牧现瞥?，?yōu)選地具有高磁矩的材料，例如包含其他常見(jiàn)添加劑或摻雜劑以控制其材料性質(zhì)的NiFe合金，CoFe合金，或FeAlN的各種組合物。寫(xiě)間隙層1318和分隔層1310可以由鋁(Al2O3)或其他適當(dāng)?shù)姆谴判曰蚪殡姴牧现瞥伞?br> 在寫(xiě)入操作期間，寫(xiě)磁通跨越寫(xiě)間隙層1318跨越磁軛1370的極尖產(chǎn)生。電流被驅(qū)動(dòng)通過(guò)寫(xiě)線圈1322以產(chǎn)生該寫(xiě)磁通，與常規(guī)相同。結(jié)果，熱量由寫(xiě)線圈1322產(chǎn)生并且熱傳遞到周?chē)拇蓬^組件。如果不執(zhí)行任何操作來(lái)減少這種加熱，熱膨脹將不期望地引起極尖材料從ABS1320向外突起，從而飛行高度將不得不增加以避免磁頭到磁盤(pán)的機(jī)械相互作用。
根據(jù)本發(fā)明，磁頭1300的寫(xiě)線圈1322用減小其電阻從而減少加熱的構(gòu)造形成。這又減小或消除ABS 1320處的熱突起。
如圖13中所示，寫(xiě)線圈1322形成有多個(gè)線圈層，例如寫(xiě)線圈層1324。寫(xiě)線圈1322的每個(gè)線圈層1324用適當(dāng)導(dǎo)電材料例如銅(Cu)制成。其他材料可以是適當(dāng)?shù)?，例如金、銀或鋁。在每個(gè)線圈層1324之間是多個(gè)介電線圈分隔層，例如線圈分隔層1326，其可以用烤干的光致抗蝕劑，氧化鋁(Al2O3)，二氧化硅(SiO2)或其他適當(dāng)材料制成。
如所示，每個(gè)線圈層1324在寫(xiě)間隙層1318和磁軛1370的上極之間連續(xù)延伸。每個(gè)線圈層1324的一端接近于寫(xiě)間隙層1318的頂部，僅由薄的絕緣層分隔。每個(gè)線圈層1324的另一端接近于第三極片層1328的底部并且也由絕緣體分隔。應(yīng)當(dāng)注意，在該實(shí)施方案中，沒(méi)有線圈層1324在下極和寫(xiě)間隙層1318之間延伸。
顯然，寫(xiě)線圈1322的每個(gè)線圈層1324在高度上高于常規(guī)寫(xiě)線圈的那些。磁性連接基座1350和1352幫助延伸每個(gè)線圈層1324的高度。使用這種構(gòu)造，寫(xiě)線圈1322利用相對(duì)大量導(dǎo)電材料(例如銅)，與常規(guī)寫(xiě)線圈中使用的相比較。寫(xiě)線圈1322中導(dǎo)電材料量的增加導(dǎo)致寫(xiě)線圈1322電阻的降低。寫(xiě)線圈1322電阻的減小導(dǎo)致寫(xiě)入過(guò)程期間熱量產(chǎn)生的減少，這又導(dǎo)致磁頭1300的突起的減小。
每個(gè)線圈層1324的高度(也就是頂部到底部)可以形成在大約2.0-7.0微米之間。在本實(shí)施方案中，每個(gè)線圈層1324的高度大約為4微米。應(yīng)當(dāng)注意，雖然提供極大的好處，其中每個(gè)線圈層1324在磁軛1370之間延伸從頂部到底部達(dá)到最完全的實(shí)踐范圍，足夠的好處可以使用每個(gè)線圈層1324的一端或兩端的減小高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如圖13中所示，寫(xiě)線圈1322提供有六(6)匝線圈。但是，任何適當(dāng)數(shù)目的線圈匝數(shù)可以提供。例如，寫(xiě)線圈1322可以優(yōu)選地具有大約1-20之間的線圈匝數(shù)。為了較低電阻線圈，線圈層1324的寬度應(yīng)當(dāng)達(dá)到最大，而線圈分隔層1326的寬度應(yīng)當(dāng)達(dá)到最小。但是，使用常規(guī)線圈制造過(guò)程，每個(gè)線圈分隔層1326僅可以形成0.4-1.0微米(名義上，0.5微米對(duì)于2微米高度的線圈層)的寬度。另一方面，使用在這里描述的技術(shù)，線圈層1324和線圈分隔層1326形成，使得每個(gè)線圈分隔層1326可以制造成大約0.2-0.3微米之間(也就是，小于0.4微米)的寬度。這可以使用金屬鑲嵌過(guò)程實(shí)現(xiàn)。注意，“線圈節(jié)距”是線圈層1324和線圈分隔層1326的總和。
如先前陳述的，寫(xiě)線圈1322具有減小的電阻，其足夠減小磁頭1300中的熱突起。具有6-7匝線圈的常規(guī)寫(xiě)線圈構(gòu)造典型地具有大約4-9歐姆(也就是每匝線圈大約0.5-1.5歐姆)之間的電阻。擁有上述構(gòu)造，寫(xiě)線圈1322表現(xiàn)出大約2-4歐姆的相對(duì)低的電阻。使用6-7匝的線圈，該寫(xiě)線圈構(gòu)造提供每匝線圈大約0.3-0.5歐姆。一般地說(shuō)，本發(fā)明的寫(xiě)線圈1322可以表現(xiàn)出大約1-3歐姆的電阻。使用6-7匝的線圈，這種寫(xiě)線圈構(gòu)造提供每匝線圈大約0.15-0.5歐姆。有利地，該結(jié)構(gòu)可以提供每匝線圈小于0.5歐姆并且總電阻小于4歐姆。
寫(xiě)線圈1322可以根據(jù)許多不同適當(dāng)技術(shù)，常規(guī)的或其他中一種來(lái)形成。優(yōu)選地，寫(xiě)線圈1322利用金屬鑲嵌過(guò)程來(lái)制造，以獲得相對(duì)于每個(gè)線圈分隔層1326的每個(gè)線圈層1324的較大寬度。在金屬鑲嵌過(guò)程中，材料在先前通過(guò)蝕刻(例如活性離子蝕刻或RIE)形成的開(kāi)口中形成(例如電鍍或真空沉積)，并且多余的材料通過(guò)拋光(例如化學(xué)/機(jī)械拋光或CMP)去除。這種過(guò)程的使用使得線圈構(gòu)造和線圈占空具有比現(xiàn)有技術(shù)的寫(xiě)線圈較大的縱橫比(AR)和較小的線圈隔離空間。
磁頭1300中的另一個(gè)熱源由寫(xiě)入操作期間的渦流損耗產(chǎn)生。為了減小磁頭1300中的這種加熱，下和上極中的一個(gè)或兩個(gè)包括交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)。這種層壓結(jié)構(gòu)幫助“破壞”和減小這些渦流損耗。為了說(shuō)明，圖14是圖13中所示的相同磁頭，除了磁軛1370的上極制造成交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)1402。水平層壓結(jié)構(gòu)1402可以在磁性連接基座1404和1406的頂部上形成，磁性連接基座1404和1406分別在磁性連接基座1350和1352的頂部上形成。圖15是圖14中所示的相同磁頭，除了磁軛1370的下極(也就是第一極片層)也制造成交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)1502。
在圖14和15中，水平層壓結(jié)構(gòu)1402和1502的每層可以真空沉積和隨后通過(guò)離子銑削制成圖案。每個(gè)磁層可以由先前對(duì)于磁軛1370描述的相同磁性材料制成，并且每個(gè)非磁性介電層可以由適當(dāng)?shù)慕殡娀蚍谴判圆牧侠缪趸X(Al2O3)或SiO2制成。每個(gè)磁層可以具有大約50-2000埃之間的厚度并且每個(gè)非磁性介電層可以具有大約10-200埃之間的厚度。在每個(gè)水平層壓結(jié)構(gòu)中，可以存在總共4-400層之間的磁性/非磁性介電材料。雖然在圖14和15中所示在大約第二極片1350的高度處終止，每個(gè)線圈層1324的頂端可以進(jìn)一步延伸，以接近/更接近水平層壓結(jié)構(gòu)1402的底部。
顯然，關(guān)于圖13-15所示和描述的實(shí)施方案可以優(yōu)于圖10-12的實(shí)施方案，其中讀出傳感器和寫(xiě)間隙層之間的間隔達(dá)到最小并且任其與寫(xiě)線圈的期望高度無(wú)關(guān)。
在甚至其他實(shí)施方案中，圖13-15的寫(xiě)線圈1322和1330交替地位于寫(xiě)間隙層1318和磁軛1370的下極(例如，第一極片1312)之間。這里，附加的磁性連接基座1350和1352不是在圖13-15中所示的位置中形成，而是在第一極片層1312上形成。因此，本發(fā)明的磁頭可以被構(gòu)造，使得上述寫(xiě)線圈位于寫(xiě)間隙層和磁軛的下極或上極之間。
因此，上述磁頭包括磁軛；在磁軛的上和下極之間形成的寫(xiě)間隙層；以及具有多個(gè)線圈層的寫(xiě)線圈。每個(gè)線圈層在寫(xiě)間隙層和磁軛的下極或上極之間連續(xù)延伸。寫(xiě)線圈優(yōu)選地使用金屬鑲嵌過(guò)程形成，其中每個(gè)線圈層比每個(gè)線圈分隔層寬。有利地，寫(xiě)線圈構(gòu)造具有減小的電阻，用于減少在寫(xiě)線圈中產(chǎn)生的焦耳加熱。另外，下和上極的一個(gè)或兩個(gè)可以包括交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步減小因起源于渦流損耗的鐵心損耗的加熱。磁頭中加熱的減少導(dǎo)致減小的突起。
應(yīng)當(dāng)理解，上面僅是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的描述，并且各種改變、更改和變化可以不背離在附加權(quán)利要求書(shū)中陳述的本發(fā)明的真實(shí)本質(zhì)和范圍而進(jìn)行。即使有也極少數(shù)，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的術(shù)語(yǔ)或短語(yǔ)已經(jīng)被給出不同于它們的簡(jiǎn)明語(yǔ)言含義的任何特殊含義，因此說(shuō)明書(shū)不用來(lái)在不適當(dāng)?shù)鬲M義上定義術(shù)語(yǔ)。
權(quán)利要求
1.一種磁頭，包括磁軛；在磁軛的上和下極之間形成的寫(xiě)間隙層；具有多個(gè)線圈層的寫(xiě)線圈；以及每個(gè)線圈層，其在上和下極之間連續(xù)延伸通過(guò)由寫(xiě)間隙層定義的平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其中寫(xiě)線圈具有足夠減小磁頭空氣支承表面(ABS)處的熱突起的電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其中寫(xiě)線圈具有每匝線圈小于0.5歐姆的電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其中每個(gè)線圈層具有4微米或更大的上和下極之間的高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其中每個(gè)線圈分隔層小于0.4微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其中寫(xiě)線圈還包括金屬鑲嵌構(gòu)造的寫(xiě)線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其中每個(gè)線圈層包括銅，并且上和下極中至少一個(gè)還包括寫(xiě)線圈位于其上/下的極片層；以及在空氣支承表面(ABS)處在極片層上/下形成的基座。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的磁頭，其中每個(gè)線圈層包括銅，并且上和下極中至少一個(gè)還包括寫(xiě)線圈位于其上/下的極片層；在空氣支承表面(ABS)處在極片層上/下形成的基座；以及包括磁性和非磁性介電材料的交替層的極片層。
9.一種磁記錄設(shè)備，包括至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)；支撐該至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)的主軸；用于旋轉(zhuǎn)該至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)；用于從該至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的磁頭；用于支撐磁頭的浮動(dòng)塊；磁頭包括磁軛；在磁軛的上和下極之間形成的寫(xiě)間隙層；具有多個(gè)線圈層的寫(xiě)線圈；以及每個(gè)線圈層，其在上和下極之間連續(xù)延伸通過(guò)由寫(xiě)間隙層定義的平面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的磁記錄設(shè)備，其中寫(xiě)線圈具有足夠減小磁頭空氣支承表面(ABS)處的熱突起的電阻。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的磁記錄設(shè)備，其中寫(xiě)線圈具有每匝線圈小于0.5歐姆的電阻。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的磁記錄設(shè)備，其中每個(gè)線圈層具有4微米或更大的上和下極之間的高度。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的磁記錄設(shè)備，其中每個(gè)線圈分隔層小于0.4微米。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的磁記錄設(shè)備，其中寫(xiě)線圈還包括金屬鑲嵌構(gòu)造的寫(xiě)線圈。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的磁記錄設(shè)備，其中上和下極中至少一個(gè)還包括寫(xiě)線圈位于其上/下的極片層；以及在空氣支承表面(ABS)處在極片層上/下形成的基座。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的磁記錄設(shè)備，其中上和下極中至少一個(gè)還包括寫(xiě)線圈位于其上/下的極片層；在空氣支承表面(ABS)處在極片層上/下形成的基座；以及包括磁性和非磁性介電材料的交替層的極片層。
17.一種磁頭，包括磁軛；在磁軛的上和下極之間形成的寫(xiě)間隙層；具有多個(gè)線圈層的寫(xiě)線圈；以及每個(gè)線圈層，其在寫(xiě)間隙層與磁軛的下極和上極中一個(gè)之間連續(xù)延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的磁頭，其中沒(méi)有寫(xiě)線圈部分位于寫(xiě)間隙層與下極和上極中另一個(gè)之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的磁頭，其中寫(xiě)線圈具有足夠減小磁頭空氣支承表面(ABS)處的熱突起的電阻。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的磁頭，其中寫(xiě)線圈具有每匝線圈小于0.5歐姆的電阻。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的磁頭，其中每個(gè)線圈層具有4微米或更大的上和下極之間的高度。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的磁頭，其中每個(gè)線圈分隔層小于0.4微米。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的磁頭，其中寫(xiě)線圈還包括金屬鑲嵌構(gòu)造的寫(xiě)線圈。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的磁頭，其中下極和上極中一個(gè)還包括寫(xiě)線圈位于其下的極片層；以及在空氣支承表面(ABS)處在極片層下形成的基座。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的磁頭，其中上和下極中至少一個(gè)還包括寫(xiě)線圈位于其上/下的極片層；以及包括磁性和非磁性介電材料的交替層的極片層。
26.一種磁記錄設(shè)備，包括至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)；支撐該至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)的主軸；用于旋轉(zhuǎn)該至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)；用于從該至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的磁頭；用于支撐磁頭的浮動(dòng)塊；磁頭包括磁軛；在磁軛的上和下極之間形成的寫(xiě)間隙層；具有多個(gè)線圈層的寫(xiě)線圈；以及每個(gè)線圈層，其在寫(xiě)間隙層與磁軛的下極和上極中一個(gè)之間連續(xù)延伸。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的磁記錄設(shè)備，其中寫(xiě)線圈具有足夠減小磁頭空氣支承表面(ABS)處的熱突起的電阻。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的磁記錄設(shè)備，其中寫(xiě)線圈具有4歐姆或更小的電阻。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的磁記錄設(shè)備，其中寫(xiě)線圈具有每匝線圈小于0.5歐姆的電阻。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的磁記錄設(shè)備，其中每個(gè)線圈分隔層小于0.4微米。
全文摘要
公開(kāi)具有減小的電阻以減小熱突起的寫(xiě)線圈構(gòu)造的磁頭。在一種說(shuō)明性實(shí)例中，磁頭包括磁軛；在磁軛的上和下極之間形成的寫(xiě)間隙層；以及具有多個(gè)線圈層的寫(xiě)線圈。寫(xiě)線圈的每個(gè)線圈層在上和下極之間連續(xù)延伸通過(guò)由寫(xiě)間隙層定義的平面。優(yōu)選地，寫(xiě)線圈使用金屬鑲嵌過(guò)程形成，使得每個(gè)線圈層比每個(gè)線圈分隔層寬。這種構(gòu)造規(guī)定相對(duì)大量的線圈材料被使用，這減小線圈的電阻。這又減小操作期間由寫(xiě)線圈產(chǎn)生的熱量。另外，下和上極的一個(gè)或兩個(gè)可以包括交替的磁性和非磁性介電層的水平層壓結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步減小由渦流損耗引起的加熱。因?yàn)闊嵬黄饻p小，磁頭的飛行高度可以制造得相對(duì)小，且具有磁頭到磁盤(pán)撞擊和磁盤(pán)擦傷的減小危險(xiǎn)。
文檔編號(hào)G11B5/012GK1577494SQ20041005903
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者蕭文千, 李顕邦, 弗拉迪米爾·尼吉丁, 塞繆爾·W.·元 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司