專利名稱：磁頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于高密度磁化錄的硬磁盤使用的磁頭，尤其涉及用于該磁頭的一個(gè)迭層線圈，采用該線圈使鐵氧化磁頭的性能得到改善。
圖2示出了一個(gè)用于硬磁盤的傳統(tǒng)的鐵氧體磁頭的外觀。該鐵氧體磁頭包括一個(gè)鐵氧體磁頭浮動(dòng)塊3和一個(gè)與它相互耦合的并徑一間隙件9而成為一體化的鐵氧體磁心4，以及一個(gè)通過繞組窗口5由導(dǎo)線繞成的線圈1，通過該線圈而流經(jīng)一信號(hào)電流以便進(jìn)行記錄與再生?？紤]到機(jī)械強(qiáng)度方面的原因，通常被采用的導(dǎo)線是直徑為30μm或更大直徑的銅導(dǎo)線。
由于是廉價(jià)的鐵氧體、玻璃等物的組合，并主要是經(jīng)機(jī)械處理，這為鐵氧體磁頭與薄膜磁頭相比其制造成本是相當(dāng)?shù)偷?。此外，這種鐵氧體磁頭的讀/寫性能，尤其是其在低記錄密度區(qū)域的讀/寫性能是等于或好于薄膜磁頭的。這也是鐵氧化磁頭經(jīng)常被用作小型硬磁盤的磁頭的原因。被稱之為MIG(金屬間隙)磁頭即其中將一磁性金屬插入一個(gè)鐵氧體磁頭的間隙中的磁頭最近已被采用。外觀上該MIG磁頭與鐵氧體磁頭一樣，由此這MIG磁頭被認(rèn)為是一種鐵氧體磁頭。
已發(fā)表的被審查的日本第62-164456號(hào)專利申請(qǐng)公開了一個(gè)磁頭，其中導(dǎo)電層與絕緣層被交替地環(huán)繞一體塊(block)疊置。該體塊可以是一個(gè)磁心，一個(gè)兩端與所說體塊相接觸的磁通路層被形成在疊置層上。
同樣，已發(fā)表的被審查的日本第64-5366號(hào)專利申請(qǐng)公開了一種薄膜磁頭，其中，一個(gè)第一磁性層、一個(gè)絕緣層，一個(gè)線圈層和一個(gè)第二磁性層的一部分被形成在一個(gè)基片上，而第二磁性層的另一部分被形成在一個(gè)保護(hù)板上，并且兩層被結(jié)合為一體。
傳統(tǒng)的磁頭所帶有的要解決的問題是用于高密度的磁記錄。就是說，在傳統(tǒng)的鐵氧體磁頭中，磁路是由鐵氧體整塊材料而形成的，其電感值是薄膜型磁頭的5倍，而且其線圈的高頻特性也次于薄膜磁頭。這就在增加記錄密度上引起了問題。本發(fā)明的一個(gè)目的是解決這一問題而實(shí)現(xiàn)利用鐵氧體磁頭的高密度記錄。在鐵氧體磁頭中的高電感值是由磁通路和經(jīng)過該鐵氧體磁路的橫截面所引起的。這些值比在薄膜磁頭的那些對(duì)應(yīng)磁路(薄膜玻膜合金)值要大。鐵氧體磁心的形狀及繞組窗口的尺寸取決于纏繞銅(Cu)導(dǎo)線的空間及它的機(jī)械強(qiáng)度，因而在降低磁心尺寸的同時(shí)很難得到要纏繞的預(yù)定的導(dǎo)線匝數(shù)。
傳統(tǒng)的鐵氧體磁頭還有對(duì)于線圈繞組的另一問題。這就是，對(duì)于傳統(tǒng)的鐵氧體磁頭，對(duì)于每個(gè)磁頭均需經(jīng)繞組窗口來纏繞銅導(dǎo)線。這種操作需要長時(shí)間，無論自動(dòng)化還是手工操作，而阻礙了成本的下降。
傳統(tǒng)的鐵氧體磁頭還包括另外一個(gè)涉及尺寸和線圈負(fù)載的問題。這就是，隨著記錄密度的增加，磁頭滑動(dòng)塊則趨于增加它的尺寸。然而，由于該線圈需要預(yù)定的導(dǎo)線直徑和導(dǎo)線匝數(shù)，所以很難降低線圈的尺寸。因而使浮動(dòng)塊和線圈變得不平衡，從而使浮動(dòng)變得不穩(wěn)定，任何可能的沖擊都會(huì)使鐵氧體磁心損壞。
根據(jù)本發(fā)明，為解決上述問題，一個(gè)用于鐵氧體磁頭的線圈是采用薄膜微型制造技術(shù)而制作的。這種薄膜微型制造技術(shù)包括一薄膜固定技術(shù)，例如蒸發(fā)、濺射、噴鍍、光刻及焊結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)基片(例如硅si晶片等)和上述薄膜微型制造技術(shù)被用來形成兩類薄片。如

圖1所示，薄片1和薄片2被彼此連接，以便它們跨著鐵氧體磁心4。在薄片1上，多層的銅導(dǎo)線10和粘法凸緣(未示出)被形成。在薄片2上，多層銅導(dǎo)線10和穿過薄片2的傳導(dǎo)通路(未示出)被形成，并且在該片的未端，即在薄片2底表面的底部形成粘結(jié)凸緣(未示出)。就其薄片2而言，在其底部表面上形成有一個(gè)槽6，以使得該槽6跨著磁性材料(典型地由鐵氧體)制成的磁芯4。這兩個(gè)薄片的使用方法是，首先是薄片1被插入一繞組窗口以將其固定在由同于磁心4的磁性材料制作的浮動(dòng)塊3的側(cè)表面。而薄片2被放置是使槽6跨著鐵氧體磁心4，而且這兩薄片的粘結(jié)凸緣通過焊接面彼此粘合。因此，環(huán)繞鐵氧體磁心的線圈是由多層的、在兩個(gè)薄片上的銅導(dǎo)線及穿過薄片2的傳導(dǎo)通路而形成的。該線圈是用薄膜微型制作技術(shù)而制成的，后面被稱之為分層線圈。
圖1在本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)透視圖。
圖2是一個(gè)表示傳統(tǒng)鐵氧體磁頭和線圈的透視圖。
圖3是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的分層線圈部件的透視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明制作用于分層線圈的薄片1的過程圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明制作用于分層線圈的薄片2的過程圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)成分層線圈的制作穿透孔的過程圖。
圖7是本發(fā)明的又一實(shí)施例的透視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)多層線圈部件的透視圖。
圖9是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖10是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例的透視圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例的透視圖。
1薄片;2薄片2;2′薄片2′;3浮動(dòng)塊;4鐵氧體磁心;5繞組窗口;6槽;7粘合抽頭;8粘合線;9縫隙;10多層銅導(dǎo)線;11線圈;12硅基片;13粘合凸緣;14傳導(dǎo)路徑;15、15′、15″銅導(dǎo)線;16、16′、16″穿孔;17、17′內(nèi)層絕緣膜;18保護(hù)膜;19基片;20金屬膜(Ni);21絕緣膜;22掩膜(Ni);23穿透孔;24(110)硅基片。
下面來參考圖1、圖3和圖6來闡述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖3是薄片1和薄片2的透視圖。在薄片1中，多層銅導(dǎo)線10和粘合凸緣13被形成在一個(gè)硅基片12上。在薄片2中，多層銅導(dǎo)線10、延伸貫通該基片的傳導(dǎo)通路14、粘合凸緣和跨著鐵氧體磁頭的槽6被形成。該粘合凸緣是由低熔點(diǎn)焊料面形成。熱處理時(shí)在約150℃即熔化。這兩個(gè)薄片按圖立1所示而放置并通過熔化粘合凸緣而彼此粘合。與外部的電連接是經(jīng)過薄片1一端的焊墊7而提供的，電流是通過焊線導(dǎo)線8而提供的。
圖4示出了制作薄片的處理。首先，采用噴鍍的方法在硅基片12上形成銅導(dǎo)線15(圖4a)。隨后用光刻膠形成一個(gè)具有穿孔16的內(nèi)層絕緣膜17，再利用噴鍍的方法形成第二層的銅導(dǎo)線15′(圖4b)。接著又一個(gè)具有穿孔16′的內(nèi)層絕緣膜(光刻膠)17′和第三層銅導(dǎo)線被15″形成(圖14c)。最后形成由Al2O3構(gòu)成的保護(hù)膜18，穿達(dá)孔16″仍然有保護(hù)層18，而且通過以掩膜蒸發(fā)而蒸發(fā)低熔點(diǎn)焊劑而形成粘結(jié)凸緣13(圖4d)。根據(jù)上述過程，形成多層銅線。這薄片的尺寸恰好大約為0.3mm×1.5mm，從一個(gè)三英寸的基片可得到大約5000個(gè)薄片。
圖5示出了用于制造薄片2的過程。在薄片2中，需要形成穿達(dá)一硅基片的傳導(dǎo)路徑。為此，首先一個(gè)金屬膜(Ni)20和一個(gè)絕緣樹脂膜21(可為一個(gè)噴鍍基底)被分層形成在硅基片12的一個(gè)表面上，而且一個(gè)掩膜(Ni)22(它可為一個(gè)用于蝕刻的掩膜)被涂覆在硅基片12的另一表面。在掩膜22中，穿達(dá)基片的孔狀開口是采用普通光蝕刻(化學(xué)蝕刻)的方法和反應(yīng)離子加致硅的方法而形成的。一種用于蝕刻的氣體CHF3，它對(duì)于Ni膜的蝕性很小。從而穿達(dá)該基片的孔23可相當(dāng)容易地實(shí)現(xiàn)(圖5a)。金屬膜20被用作一個(gè)噴鍍基底。而且是采用Ni噴鍍來形成穿達(dá)硅基片傳導(dǎo)路徑。通過掩膜蒸發(fā)而使低熔點(diǎn)焊劑被蒸發(fā)，從面形成凸緣13(圖5b)。如圖5c所示，在于該凸緣相對(duì)的一邊，則以同薄片1的制作的相同的方式構(gòu)成了多層的銅導(dǎo)線10。最后，在凸緣的一邊，以機(jī)械處理形成槽6(圖5d)。
圖6示出了另外一種穿過硅基片的傳導(dǎo)通路的形成方法。采用的硅基片具有平面(110)，在該基片的表面，形成一個(gè)厚度為200nm的SiO2膜25，作為穿透該基片的孔的開口26是采用通常的光蝕刻的方法形成的(圖6a)。采用加到該硅基片上的40%的KOH溶液在40℃的條件下對(duì)該SiO2膜進(jìn)行掩膜和蝕刻。在這種情況中，在孔的側(cè)表面上取用(111)平面，并且這穿透該基片的孔23以無側(cè)邊蝕刻的方法來形成(圖6b)。該硅基片的表面采用熱氧化的方法進(jìn)行氧化，以便形成一個(gè)SiO2膜17，其厚度是為100nm(圖6c)。經(jīng)過上述的處理以后，一個(gè)金屬薄板28和一絕緣膜21被形成在該硅基片的底表面。該金屬薄板28被用作一個(gè)噴鍍基底，而且采用銅鍍來形成穿透該硅基片的傳導(dǎo)路徑。采用掩膜蒸發(fā)來蒸發(fā)該低熔點(diǎn)焊劑，以形成凸緣13(圖6d)。在形成該凸緣之后的處理與圖5中的情況相同。在本實(shí)施例中，金屬薄板是用作為一個(gè)噴鍍基底。然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，采用蒸發(fā)或?yàn)R射的方法而涂覆的一個(gè)金屬膜可被作為該噴鍍基底而用。
在本實(shí)施例中，在該硅基片中而形成的孔的填充是由噴鍍來進(jìn)行的。然而，采用毛細(xì)張力反應(yīng)的方法來填充更佳。也就是說，具有穿孔的該基片被浸入到熔化的焊劑中以充填該孔。進(jìn)一步，在本實(shí)施例中，硅基片被用作薄片1和薄片2的基片，要考慮的是這些基片表面的均勻性以及在蝕刻中的可用性。然而，只要條件滿足，可以采用樹脂基片。就是說，一個(gè)樹脂基片，例如一個(gè)環(huán)氧樹脂基片，可被采用并利用氧氣進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻，而不是采用圖5中的硅基片。由于在這蝕刻中用作掩膜材料環(huán)氧樹脂和Ni膜之間不需要的材料的選擇剔除的類型超過100種，穿過樹脂基片的孔的形成是容易的。
下面來參考圖7討論本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。如圖7所示，跨越鐵氧體磁心的傳導(dǎo)路徑是由具有多層銅導(dǎo)線的薄片2′形成的。現(xiàn)在薄片2′沒有穿過一個(gè)基片的傳導(dǎo)路徑而只是在其表面上有多層導(dǎo)線。首先，一個(gè)薄片1是這樣放置的，它的底部表面對(duì)著浮動(dòng)塊，而其端部較細(xì)的部分被插入到一個(gè)繞組窗口中。薄片1的底部被粘合于浮動(dòng)塊的側(cè)表面。而薄片2中這樣放置的，它對(duì)著薄片1并且這兩個(gè)薄片的凸緣被彼此校準(zhǔn)。校準(zhǔn)以后，通過150℃的熱處理來粘合這兩個(gè)薄片的凸緣。從而將多層導(dǎo)線粘合并形成一個(gè)環(huán)繞磁心的線圈。圖8是薄片1′和2′的透視圖。以同于圖4所示的方式，兩個(gè)薄片連同絕緣膜17和銅導(dǎo)線15交替地分層構(gòu)成在基片19之上。在薄片1的表面上，形成有低熔點(diǎn)焊劑的粘合凸緣及粘合抽頭7。在鐵氧體磁心下有一磁間隔。
圖9是本發(fā)明的另一實(shí)施例。在圖中，跨越鐵氧體磁心4的傳導(dǎo)路徑由薄片2′形成，其上帶有多層的銅導(dǎo)線。然而，該薄片與前一實(shí)施例的差異是它所處的位置對(duì)于浮動(dòng)塊來說轉(zhuǎn)動(dòng)了90°。也就是說該薄片是這樣放置的，其上形成有多層導(dǎo)線的表面和浮動(dòng)塊的側(cè)表面是彼此相交的。在本實(shí)施例中，首先，這薄片1的較細(xì)部分被插入到繞組窗口中，而該薄片的側(cè)表面被粘合到浮動(dòng)塊的側(cè)表面上。這薄片2′是這樣放置的，以使它的表面對(duì)著薄片1的表面，并且要將兩個(gè)薄片的粘合凸緣校準(zhǔn)。校準(zhǔn)以后，通過在150℃的熱處理將它們的粘合凸緣熔化。薄片2′的側(cè)表面被粘合到浮動(dòng)塊，因而使該薄片與浮動(dòng)塊間的結(jié)合變得牢固。在上述結(jié)構(gòu)中，磁間隙既可在鐵氧體磁心的上部提供也可在其下端提供。
下面來參考圖10詳述本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例。在該圖中，跨越鐵氧體磁心4的一個(gè)薄片是由一柔性基片形成，而且有形成在該基片之上的多層銅導(dǎo)線及粘合凸緣。如前面實(shí)施例所示出，具有形成在硅基片上的多層銅導(dǎo)線的薄片1被插入一個(gè)繞組窗口并被粘合到浮動(dòng)塊的側(cè)面。柔性基片29是這樣放置，以使它對(duì)著薄片1和鐵氧體磁心4，并且這粘合凸緣彼此相接觸，熔化后而被粘合。
圖11給出了本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。僅在一個(gè)柔性基片29上構(gòu)成一個(gè)線圈。也就是說，在第二個(gè)實(shí)施例中的柔性基片被插入到一個(gè)繞組窗口5并繞鐵氧體磁心4成環(huán)形。處于該柔性基片上兩端的粘合凸緣彼此接觸，被熔化而形成線圈。
圖12示出了本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。在圖中，跨越鐵氧體磁心4的傳導(dǎo)路徑是由導(dǎo)線粘合而構(gòu)成的。就是說，已描述的帶有多層銅導(dǎo)線的硅薄片被插入到繞組窗口5中并被粘合到浮動(dòng)塊3的側(cè)面。然后將導(dǎo)線8接合，以使基片兩端的粘合凸緣13被彼此相連。
在上述的各實(shí)施例中，描述其上加有分導(dǎo)層的線圈的磁頭，即被稱之為單體類磁頭，其中這浮動(dòng)塊本身是由鐵氧體構(gòu)成的。用于硬磁盤的另外一種類型的磁頭是復(fù)合型磁頭，其中磁心是放置于一個(gè)非磁性浮動(dòng)塊中的。同樣是在復(fù)合型磁頭中繞組窗口及磁心的開狀均同于單體型磁頭。不必說，本發(fā)明也可用于復(fù)合型的磁頭。
較之以傳統(tǒng)的銅導(dǎo)線纏制的線圈，由上述方法構(gòu)成的分導(dǎo)的線圈可以作得相當(dāng)小。這鐵氧體磁心以及繞組窗口的尺寸可變得相當(dāng)小，例如可以降到傳統(tǒng)的磁心及繞組窗口尺寸的一半甚至更小，因而使它的高頻特性和磁頭效率被改善。此外，由于這多層的線圈是直接粘附于浮動(dòng)塊而且不重，從而使無重負(fù)載加到該鐵氧體磁心，對(duì)于可能的外部沖擊實(shí)現(xiàn)有足夠的構(gòu)造強(qiáng)度。進(jìn)一步，由于這分層的線圈是由簡單地彼此粘合兩個(gè)薄片而形成，線圈繞組的造價(jià)可被大大地降低。
權(quán)利要求
1.一個(gè)包括一個(gè)磁心和一個(gè)浮動(dòng)塊的磁頭，其特征在于一個(gè)具有導(dǎo)線和粘合凸緣的第一薄片，所說的第一薄片被放置在一個(gè)繞組窗口內(nèi)部；和一個(gè)第二薄片，它個(gè)有導(dǎo)線、形成在該導(dǎo)線未端的粘合凸緣和跨著所述磁心一個(gè)槽；其中這兩個(gè)薄片的粘合凸緣被彼此粘合，以形成導(dǎo)線線圈。
2.一種用來制造包含有磁心和浮動(dòng)塊的磁頭的方法，其特征在于包含有以下的步驟將一個(gè)具有導(dǎo)線和粘合凸緣的第一薄片插入到繞組窗口中，并將所說的第一薄片粘合到所述浮動(dòng)塊的側(cè)表面;將一個(gè)具有導(dǎo)線、形成在該導(dǎo)線未端的粘合凸緣和跨著所述磁心的槽的第二薄片面對(duì)于所說第一薄片而定位;并且，將兩個(gè)薄片的粘合凸緣彼此粘合。
3.如權(quán)利要求2的磁頭制造方法，其特征在于包括下列步驟利用反應(yīng)離子蝕刻形成穿過用作第二薄片的基片一單晶硅的孔;和采用噴鍍的方法用導(dǎo)體材料填充所說的孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的磁頭制造方法，其特征在于包括下列步驟采用氧體反應(yīng)離子蝕刻的方法形成穿過用作第二薄片的基片的樹脂的孔;和，采用噴鍍的方法用導(dǎo)體材料填充所說的孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的磁頭制造方法，其特征在于包括下列步驟采用KOH溶液、或己二胺溶液、或聯(lián)胺溶液，或一個(gè)混合溶液的蝕刻方法，形成穿過用作第二薄片的基片具有(110)平面的單晶硅的孔;從面，利用熱氧體的方法在該硅片的表面形成一硅氧體膜;和，采用噴鍍的方法用導(dǎo)體材料填充所說的孔。
6.一外包含一磁心和一個(gè)浮動(dòng)塊的磁頭，其特征在于一個(gè)具有導(dǎo)線和粘合凸緣的第一薄片，所說的第一薄片被穿過一個(gè)磁心的窗口而放置;和一個(gè)具有導(dǎo)線和粘合凸緣的第二薄片，所說的第二薄片被放置在所說磁心窗口的外部;其中這兩個(gè)薄片的粘合凸緣被彼此粘合以形成導(dǎo)線線圈。
7.一個(gè)包括一磁心和一浮動(dòng)塊的磁頭，其特征在于一個(gè)具有導(dǎo)線和粘合凸緣的薄片，所說的薄片經(jīng)過一磁心的窗口而放置;和，一個(gè)具有導(dǎo)線和粘合凸緣的柔性基片，所說的基片是放置在所說磁心窗口外部;其中這所說薄片和所說基片的粘合凸緣被彼此粘合以形成導(dǎo)線線圈。
8.一個(gè)包括一磁心和浮動(dòng)的磁頭，所說的磁頭包括一個(gè)帶有導(dǎo)線和粘合凸緣的柔性基片;其特征在于所說的基片被插入一繞組窗口中;所說基片被環(huán)繞所說的磁心呈圓形放置;和，所說基片兩端的粘合凸緣被粘合。
9.一個(gè)包括一個(gè)磁心和浮動(dòng)塊的磁頭，其特征在于，一個(gè)帶有導(dǎo)線和粘合凸緣的薄片是在一繞組窗口中，并且這薄片兩端粘合凸緣由跨躍說磁心的粘合導(dǎo)線而粘合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、6、7、8或9的磁頭，其特征在于，所說的磁心是經(jīng)一間隙部件而連接到所說的浮動(dòng)塊的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、6、7、8或9的磁頭，其特征在于，所說的導(dǎo)線是形成在所說薄片內(nèi)部的薄膜導(dǎo)線。
全文摘要
本發(fā)明的目的是從一個(gè)分層線圈薄片來形成磁頭的繞組，以減小磁心和繞細(xì)的窗口尺寸。本發(fā)明的包含磁心和浮動(dòng)塊的磁頭中，一個(gè)具有分層導(dǎo)線和粘合凸緣的第一薄片放置在繞組窗口內(nèi)，一具有分層導(dǎo)線、粘合凸緣和一跨在磁心上的槽的第二薄片被置于該繞組窗口外，其上這兩個(gè)薄片的粘合凸緣被彼此粘合，以形成分層的導(dǎo)線線圈。
文檔編號(hào)G11B5/127GK1066143SQ92102089
公開日1992年11月11日 申請(qǐng)日期1992年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月26日
發(fā)明者新井悠一, 小林栄, 野田纮憙, 武田和也, 梅崎宏 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司