專利名稱：具有多個(gè)磁軛的薄膜磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜磁頭，特別涉及具有多個(gè)磁軛的薄膜磁頭結(jié)構(gòu)。
薄膜磁頭已在數(shù)據(jù)處理例如盤驅(qū)動(dòng)器中得到廣泛的應(yīng)用。典型的薄膜磁頭主要包括一個(gè)非磁性的陶瓷基底，一個(gè)由第一和第二磁臂或磁極構(gòu)成的磁軛，在兩磁極頂點(diǎn)之間具有一個(gè)傳感間隙，還有一個(gè)導(dǎo)電線圈，它與磁軛感應(yīng)耦合。在磁軛中產(chǎn)生的磁通與導(dǎo)電線圈中的電流有交互作用，以完成在數(shù)據(jù)處理單元的寫入和讀取模式中的數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。隨著磁軛與線圈之間的磁通交互作用量的增加，在數(shù)據(jù)處理過程中感應(yīng)的電壓信號(hào)也相應(yīng)地增加。
在一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)(例如已公開的歐洲專利申請(qǐng)400，793)薄膜磁頭裝置中，利用一個(gè)或多個(gè)線圈纏繞(intertwining)在單一磁軛的一對(duì)磁臂上，可提供多個(gè)磁通交連。磁軛屈折地穿過線圈的開口并與線圈纏繞，以形成至少兩個(gè)通路穿過線圈結(jié)構(gòu)物。在上述申請(qǐng)中所述裝置的磁軛臂沿一個(gè)方向縱向地伸展，而線圈結(jié)構(gòu)物也縱向地伸展，設(shè)計(jì)其螺旋面與磁軛的縱向相垂直。顯然，上述申請(qǐng)所述的沿著磁軛的長(zhǎng)度要求較長(zhǎng)的線圈結(jié)構(gòu)物，這會(huì)不希望地增加線圈的電阻和磁路的磁阻，從而導(dǎo)致熱噪聲的增加。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種這樣的薄膜磁頭，亦即它能獲得明顯地比現(xiàn)有技術(shù)的薄膜磁頭更高的記錄信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種這樣的薄膜磁頭，亦即它具有降低了的電路電阻，以降低磁器件中的熱噪聲，從而增加了該器件的信噪比。
本發(fā)明的又一目的是提供一種這樣的薄膜磁頭，亦即它具有降低了的電感，因此可得到改善了信噪比，特別是在高頻的情況下。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種這樣的薄膜磁頭，亦即它改進(jìn)了空間和陶瓷片表面積的利用率，在該陶瓷片上安置有多重磁頭。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)薄膜磁頭組件由多個(gè)磁軛配置而成，這些磁軛與至少一個(gè)導(dǎo)電線圈相互作用。每個(gè)磁軛都包括第一和第二軛臂(或部分)，分別指定稱為P1部分和P2部分，它們的后部和前部相互串聯(lián)以形成一個(gè)連續(xù)的磁通路徑。線圈最好是平面的，而且靠近傳感間隙，還包括一個(gè)相對(duì)的頂邊及兩個(gè)連接著的側(cè)邊。這多個(gè)磁軛等距離地在與線圈底邊和線圈頂邊平行的方向上等間距緊密地排列。每個(gè)磁軛的P2部分都疊放在各自的P1部分上，以使每個(gè)磁軛都在線圈周圍形成一個(gè)套。磁軛套的P1和P2部分在與線圈面正交的方向上基本上共同伸展并且相互對(duì)準(zhǔn)。P1和P2磁軛部分分別與相鄰磁軛的P2和P1磁軛部分連接以形成一個(gè)連續(xù)的磁通路徑。一個(gè)傳感間隙位于第一磁軛的P1磁極片的端頭與最后一個(gè)磁軛的P2磁極片的端頭之間。多個(gè)磁軛套與線圈的交互作用產(chǎn)生了多個(gè)磁通交連，并且明顯地增加了感應(yīng)耦合。其結(jié)果是，薄膜磁頭的輸出信號(hào)明顯地增加和熱噪聲明顯地減小。
在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)繞著線圈的磁軛套的P1磁軛部分相對(duì)于P2磁軛部分有一個(gè)角度。有角度的P1磁軛部分相互平行并且相互等距離相間隔。P2磁軛部分也是相互等距離相間隔且相互平行，而且平行于平面線圈的側(cè)面。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中P1和P2磁軛部分，部分共同伸展，部分不共同伸展。
參照以下附圖將對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)地描述。


圖1A示出本發(fā)明的薄膜磁頭組件的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的立體圖，它僅示出半個(gè)線圈。
圖1B示出圖1A的實(shí)施例的平面圖，但縮小了尺寸。
圖2示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的立體圖。
圖3示出應(yīng)用本發(fā)明的概念而配置的又一種結(jié)構(gòu)平面圖。
圖4示出應(yīng)用本發(fā)明的概念而配置的再一種結(jié)構(gòu)的平面圖。
上述附圖中相類似的元件標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。我們應(yīng)能理解這些附圖并未示出真實(shí)的比例。
參照?qǐng)D1A和1B，圖中示出一個(gè)具有多重磁軛10、12、14、16的薄膜磁頭，它例如由坡莫合金制成，它們與導(dǎo)電線圈18感應(yīng)地耦合。圖中僅示出了線圈18的一半，整個(gè)線圈的中心線CL穿地節(jié)點(diǎn)(vias)20a到20d。每個(gè)磁軛包括一個(gè)第一坡莫合金部分P1和一個(gè)第二坡莫合金部分P2，它們分別經(jīng)節(jié)點(diǎn)20a到20d在磁軛的背部連接，并經(jīng)節(jié)點(diǎn)22、24和26在前部連接。每個(gè)磁軛的P1和P2部分形成一個(gè)環(huán)繞線圈底部30的套。P1和P2磁軛部分較窄，例如大約10-30μm，并且，磁軛之間的間隔也要有效地減小，以使在線圈兩邊之間的區(qū)域內(nèi)排列的磁軛數(shù)量多。相鄰磁軛之間較好的橫向間隔尺寸是大于一個(gè)磁軛的P1和P2部分之間的垂直間隔的一半。
薄膜磁頭設(shè)計(jì)允許磁軛的P1和P2部分做到非常窄，所具有的最小寬度接近于該磁頭工作軌跡的寬度，這個(gè)工作軌跡寬度由記錄在磁介質(zhì)(例如磁盤)上的數(shù)據(jù)軌跡的寬度來確定。磁軛寬度與數(shù)據(jù)軌跡的寬度之比大約在1.25∶1到6∶1的范圍內(nèi)，但無論如何磁軛寬度不小于軌跡寬度。非常窄的磁軛導(dǎo)致了較低的感應(yīng)系數(shù)，適合于改善高頻響應(yīng)以及增加信噪比(S/N)。
所述磁軛被串聯(lián)起來以便形成連續(xù)的磁通路徑。為了實(shí)現(xiàn)磁軛間的連續(xù)連接，磁軛10的P2部分分經(jīng)節(jié)點(diǎn)22連接到磁軛12的P1部分，磁軛12的P2部分經(jīng)節(jié)點(diǎn)24連接到磁軛14的P1部分，磁軛14P2部分經(jīng)節(jié)點(diǎn)26連接到磁軛16的P1部分。傳感間隙28位于第一磁軛10的P1部分的端頭與串聯(lián)著的多個(gè)磁軛的最后磁軛16的P2部分的端頭之間。
在圖1A和圖1B的實(shí)施例中，線圈18由底邊30、平行側(cè)邊32和34及一個(gè)與底邊相對(duì)的頂邊(未畫出)構(gòu)成。在“寫”方式下，寫入電流(i)提供給線圈18。在“讀”方式中，讀信號(hào)從該線圈中獲得。
在本發(fā)明的薄膜磁頭的多個(gè)磁軛的制備過程中，P1層是利用已知的掩模和蝕刻技術(shù)沉積的。P1層設(shè)計(jì)成具有多個(gè)間隔著的P1部分，每一個(gè)用作磁軛10、12、14、16中的每一個(gè)。在P1層沉積之前，一個(gè)籽晶層被形成在一個(gè)氧化鋁覆蓋層上，該氧化鋁覆蓋層覆蓋在陶瓷基底的一個(gè)已拋光的表面上。在磁軛10的P1部分和磁軛16的P2部分之間沉積有第一氧化鋁絕緣層，以提供傳感間隙28，然后形成一個(gè)已制模的導(dǎo)電線圈結(jié)構(gòu)18，它利用光刻掩模技術(shù)和化學(xué)蝕刻法來完成。在圖中僅僅顯示出了半個(gè)線圈18，這半個(gè)線圈是耦合到多個(gè)磁軛上的，箭頭指示出電流的流動(dòng)。所沉積的絕緣材料覆蓋在線圈結(jié)構(gòu)18上以使線圈結(jié)構(gòu)18與P1和P2磁性層隔絕。接著P2層被沉積于具有空間相隔的P2部分，這些P2部分經(jīng)節(jié)點(diǎn)20a-20d分別在每一磁軛的背部與P1部分相接觸，并且經(jīng)節(jié)點(diǎn)22、24、26與P1部分相鄰接，但除了最后一個(gè)磁軛16的P2部分之外。P2部分與P1部分對(duì)準(zhǔn)并沿著這樣的軸線共同伸展，這些軸線與所沉積的平面線圈18正交。一個(gè)保護(hù)絕緣層被沉積到磁頭結(jié)構(gòu)上，例如利用r.f.濺射技術(shù)，以便對(duì)空氣支承滑塊或薄膜磁頭的基底進(jìn)行機(jī)械加工和拋光時(shí)，能提供結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和保護(hù)。焊接區(qū)、相互的連接點(diǎn)以及磁頭電路的導(dǎo)線連接均被提供，以用于在“讀”和“寫”方式下從磁頭或向磁頭傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。
示于圖1A和1B中的多磁軛薄膜磁頭提供的輸出信號(hào)差不多是從一般的感應(yīng)磁頭中獲得的信號(hào)的4倍。對(duì)于一個(gè)給定電阻的線圈來說，這里所說明的具有多磁軛的薄膜磁頭的信號(hào)輸出大約是在前述申請(qǐng)的薄膜磁頭裝置的信號(hào)輸出的兩倍。圖1A和1B所示的磁頭結(jié)構(gòu)使熱噪聲得以減小，從而改善了信噪比。
圖2揭示了本發(fā)明的中一個(gè)可供選擇的實(shí)施例，其中，線圈64的底邊68感應(yīng)地耦合到全磁軛42和44上(該兩磁軛具有P1和P2部分，它們形成了環(huán)繞圈的套)，線圈的頂邊66感應(yīng)地耦合到磁軛36、38和40上。所述的磁路由一個(gè)半磁軛來閉合，這個(gè)半磁軛由P1部分78和P2部分80構(gòu)成，它們確定了傳感間隙。線圈64的端子接在讀/寫電路上，用于在記錄方式時(shí)將數(shù)據(jù)信號(hào)輸入到磁頭上，以及在讀取方式時(shí)從磁頭中輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。磁軛36、38和40的P1部分和P2部分經(jīng)節(jié)點(diǎn)50、52、54分別連接起來。相似地，磁軛42、44的P1和P2部分分別經(jīng)節(jié)點(diǎn)58和60連接起來，所有的磁軛都被接到節(jié)點(diǎn)56處的建立一個(gè)連續(xù)的磁通路徑。與圖1A和1B的方案對(duì)比，附加的磁軛套36、38和40顯著增加了磁通交連的數(shù)量。圖2的疊形或套形結(jié)構(gòu)，其中一部分的多個(gè)磁軛與線圈的一部分感應(yīng)地耦合，另一部分的多個(gè)磁軛與線圈的相對(duì)方向的另一部分感應(yīng)耦合，使得在信號(hào)輸出中獲得顯著的增益。這個(gè)實(shí)施方案中實(shí)現(xiàn)的信號(hào)增益是采用等量線圈匝數(shù)的一般性磁頭的六倍。
圖3示出帶有環(huán)繞著線圈的磁軛套的薄膜磁頭的新穎設(shè)計(jì)的一種變型。在這個(gè)實(shí)施方案中，P1磁軛部分被安置在線圈18的平面的下方，它相對(duì)于P2磁軛部分形成了一個(gè)角度，P2磁軛部分形成在線圈平面的上方并且基本上平行于線圈的側(cè)邊32和34。P1和P2磁軛部分經(jīng)節(jié)點(diǎn)70、72、74和76被連接起來，并沿側(cè)邊32和34之間的中心線來安置。P1和P2磁軛部分也經(jīng)節(jié)點(diǎn)78、80、82連接起來，節(jié)點(diǎn)78、80、82形成在線圈18的周界之外。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括有角度的磁軛，如圖2所示，它環(huán)繞線圈的上部和下部。
在圖1A和1B的實(shí)施例中，線圈的整個(gè)高度和使用在一般的薄膜磁頭相比，其高度可減小，一般地說，薄膜磁頭要求線圈的高度大約是磁頭滑塊厚度的80%，薄膜傳感器就設(shè)置在磁頭滑塊上。這樣，就能使用較小厚度的滑塊，空間的要求也減小了。
參照?qǐng)D4，一個(gè)磁軛套由一排實(shí)際上平行的P1坡莫合金條和一排實(shí)際上平行的P2坡莫合金條構(gòu)成，P1條設(shè)置與線圈84的相對(duì)的兩個(gè)腿柱(legs)成一個(gè)角度，而P2條設(shè)置與線圈84的兩腿柱相垂直。P1條和P2條在位于線圈84周界之外的節(jié)點(diǎn)86和92處相連接，和在位于線圈84周界內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)88和90處相連接。連接起來的條以均勻的空間間隔環(huán)繞著線圈兩腿柱，傳感間隙94位于磁軛上部中心處的P1和P2部分連接處。
在P1坡莫合金條的沉積過程中，在與P1條相垂直的角度上定向施加一個(gè)DC磁場(chǎng)H。在P2坡莫合金條的沉積過程中，用于施加第二定向DC磁場(chǎng)的裝置被移動(dòng)，以使所施加的磁場(chǎng)實(shí)際上垂直于P2條。這樣，在沉積過程中僅需要兩種不同角度的施加磁場(chǎng)，因此減小了制造的工時(shí)和成本。
在圖4所設(shè)計(jì)的實(shí)施例中，磁軛寬度在4-30μm的范圍內(nèi)，線圈84能制成多匝及單匝的。
根據(jù)這里所揭示的磁頭的設(shè)計(jì)，和同樣線圈匝數(shù)的一般的薄膜磁頭相比，本發(fā)明可獲得磁路和線圈之間多個(gè)的磁鏈。這樣可以獲得每單位匝數(shù)更高的信號(hào)輸出，從而改善了運(yùn)行效率。薄膜磁頭的結(jié)構(gòu)采用了多磁軛，這些磁軛以疊放的方式套在一個(gè)線圈上，這些磁軛相對(duì)于線圈取向使由線圈給定的面積內(nèi)獲得最大數(shù)量的磁通匝連數(shù)。緊密排列著的窄磁軛與線圈結(jié)構(gòu)的多個(gè)部位相耦合，提供了增加信號(hào)輸出及減小熱噪聲的優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)該理解，在設(shè)計(jì)上的改型以及所說明的薄膜磁頭結(jié)構(gòu)的參數(shù)均屬本發(fā)明的范圍。例如用于磁頭設(shè)計(jì)的線圈結(jié)構(gòu)可能裝有多于一個(gè)單獨(dú)的平面線圈，線圈也可以有一匝以上的圈數(shù)。線圈也能是除正方形或短形外的其它形狀。
權(quán)利要求
1.一種薄膜磁頭，包括多個(gè)磁通磁軛，每個(gè)磁軛包括第一和第二磁性部分；至少一個(gè)導(dǎo)電線圈；其特征在于所述的第一和第二磁軛形成多個(gè)環(huán)繞所述線圈的套，用于在所述線圈和所述磁軛之間產(chǎn)生感應(yīng)耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜磁頭，其特征在于，每個(gè)所述磁軛的第二部分被連接到下一磁軛的第一部分，除了最后一個(gè)所述磁軛的第二部分之外，第一磁軛的第一部分的未連接端和最后一個(gè)所述磁軛的第二部分的未連接端之間構(gòu)成傳感間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜磁頭，其特征在于，所述線圈是平面的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜磁頭，其特征在于，每個(gè)磁軛的所述的第二部分疊放著并沿著垂直于所述線圈的平面的軸分別與所述第一部分中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜磁頭，其特征在于，所述磁軛沿所述線圈平面橫向地相互隔開，在相鄰磁軛之間的橫向間隔大于所述磁軛的第一和第二部分之間的垂直間隔的一半。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜磁頭，其特征在于，所述的線圈實(shí)際上是矩形或正方形的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的薄膜磁頭，其特征在于，所述線圈具有一個(gè)底邊和一個(gè)相對(duì)的頂邊，所述第一和第二磁軛部分被連接以形成環(huán)繞所述底邊的套。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的薄膜磁頭，其特征在于，所述磁軛形成環(huán)繞所述線圈的所述底邊和所述頂邊的套。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜磁頭，其特征在于，所述磁軛的所述第二部分經(jīng)過節(jié)點(diǎn)耦合到所述磁軛的所述第一部分上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的薄膜磁頭，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)位于沿所述線圈的中心線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜磁頭，其特征在于，所述第一磁性部分在背面分別連接到第二磁性部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜磁頭，其特征在于，每個(gè)磁軛的寬度與數(shù)據(jù)軌跡寬度之比在1.25∶1到6.0∶1之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜磁頭，其特征在于，磁軛部分的寬度大約在10-30μm范圍內(nèi)。
14.一種薄膜磁頭，包括一個(gè)導(dǎo)電線圈，具有第一和第二相對(duì)著的腿柱;其特征在于實(shí)際上平行的第一部分磁性條設(shè)置成相對(duì)于所述線圈的第一腿柱有一個(gè)第一角度;實(shí)際上平行的第二部分磁性條設(shè)置成相對(duì)于所述線圈的所述第一腿柱與所述第一角度不同的一個(gè)角度;所述第一部分的條和第二部分的條被連接起來且環(huán)繞著所述線圈的所述第一腿柱;實(shí)際上平行的第三部分磁性條設(shè)置成相對(duì)于所述線圈的所述第二腿柱有所述第一角度;實(shí)際上平行的第四部分磁性條設(shè)置成相對(duì)于所述線圈的所述第二腿柱有一個(gè)所述的不同的角度;所述第三部分條和第四部分條被聯(lián)接起來且環(huán)繞著所述線圈的第二腿柱。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的薄膜磁頭，其特征在于，包括一個(gè)傳感間隙，它形成在所述第一部分條的一個(gè)磁性條和所述第二部分條的一個(gè)磁性條之間。
全文摘要
一種由多個(gè)磁軛構(gòu)成的薄膜磁頭，這多個(gè)磁軛與一個(gè)導(dǎo)電線圈有效地相互作用。該磁軛的磁性P1和P2部分非常窄，并形成環(huán)繞著線圈緊密間隔的套。這多個(gè)磁軛感應(yīng)地耦合到線圈上，對(duì)于一個(gè)給定的線圈匝長(zhǎng)度的線圈來說，增加了磁通相互作用的次數(shù)。根據(jù)這種磁頭設(shè)計(jì)，信號(hào)輸出增加，熱噪聲減小，信噪比得以有效地改善。
文檔編號(hào)G11B5/31GK1078567SQ93105030
公開日1993年11月17日 申請(qǐng)日期1993年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月4日
發(fā)明者丹尼爾·A·奈波拉, 程西成, 埃里克·P·瓦爾斯丁, 埃德加·M·威廉姆斯, 彼德·G·比少夫 申請(qǐng)人:里德-萊特公司