專利名稱：包含磁頭、測(cè)量裝置和電流裝置的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含磁頭、測(cè)量裝置和電流裝置的系統(tǒng)，所述磁頭檢測(cè)來(lái)源于對(duì)于磁頭來(lái)說(shuō)可移動(dòng)的記錄媒體特別是磁記錄媒體的代表信息的磁場(chǎng)，該磁頭具有帶轉(zhuǎn)換磁隙和導(dǎo)磁軛鐵的磁頭工作面、磁阻元件以及用來(lái)產(chǎn)生與磁阻元件交叉的磁場(chǎng)的導(dǎo)電元件，與磁阻元件相連接的測(cè)量裝置連接到導(dǎo)電元件的電流裝置。
本發(fā)明還涉及一種具有帶轉(zhuǎn)換磁隙和導(dǎo)磁軛鐵的磁頭工作面、磁阻元件及用來(lái)產(chǎn)生與磁阻元件交叉的磁場(chǎng)的導(dǎo)電元件的磁頭.
這種系統(tǒng)和磁頭已由美國(guó)專利US-A3,921,217所披露，這種公知的磁頭可以是從基片開(kāi)始沿縱長(zhǎng)方向形成的薄膜磁頭，這種公知的磁頭包含兩個(gè)聯(lián)在一起的磁滲透材料的磁通導(dǎo)引層部分，兩部分之間有間隙，磁阻材料橋接在該間隙上。所說(shuō)的磁通導(dǎo)引層部分與導(dǎo)磁基片一起形成磁軛，該磁軛用來(lái)把來(lái)自記錄媒體的磁通提供到磁阻元件上，并把磁通從磁阻元件返回到記錄媒體。為了使磁阻元件的重放特性線性化，設(shè)置有一個(gè)平行于磁阻元件延伸的導(dǎo)電元件。
為了在磁阻元件的磁阻-磁場(chǎng)曲線的線性區(qū)內(nèi)設(shè)置工作點(diǎn)，把一個(gè)恒磁場(chǎng)加在電流通路上，磁阻元件就在該恒磁場(chǎng)下被偏磁。
在公知的磁頭中，磁阻元件處在所述磁通導(dǎo)引層部分和導(dǎo)磁基片之間，而讀取磁隙在其中一個(gè)磁通導(dǎo)引層部分和基片之間延伸。由于工藝的原因，讀取磁隙至少設(shè)置兩層隔離層，每層的層厚都能足以防止磁阻元件與磁通導(dǎo)引層部分或基片之間短路。這種構(gòu)型的缺點(diǎn)是工藝上很難實(shí)現(xiàn)非常小的磁隙長(zhǎng)度。
總的趨勢(shì)是試圖在記錄媒體上達(dá)到較大的信息密度，其方法之一是以越來(lái)越小的波長(zhǎng)記錄信息，這就意味著不僅對(duì)寫入信息而且對(duì)讀出信息都必須非常小的磁隙長(zhǎng)度。
在公知的磁頭中，用來(lái)加恒磁場(chǎng)的導(dǎo)電層是在磁軛的外面，該公知磁頭形成一個(gè)系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)還包含連接到導(dǎo)電層的電流源和連接到磁阻元件的測(cè)量裝置。
本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)上述的系統(tǒng)和磁頭，而用簡(jiǎn)單的工藝就能夠?qū)崿F(xiàn)具有非常小的磁隙長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)換磁隙。
按照本發(fā)明的系統(tǒng)，其特征在于磁頭的導(dǎo)電元件是導(dǎo)磁的，并形成導(dǎo)磁軛鐵的一部分。
按照本發(fā)明的系統(tǒng)，導(dǎo)電元件與磁軛是一體的，這就是說(shuō)，在制作該系統(tǒng)時(shí)，可以用簡(jiǎn)單的工藝由僅僅一個(gè)隔離層形成轉(zhuǎn)換磁隙。這就在磁隙長(zhǎng)度方面提供了大的選擇余地，特別是能借助所采取的方法來(lái)用很少的工藝步驟實(shí)現(xiàn)微磁隙。另外的優(yōu)點(diǎn)是由于沒(méi)有過(guò)渡，特別是沒(méi)有階梯過(guò)渡，所以最貼近磁阻元件的磁軛可以由一個(gè)或多個(gè)平坦的磁穩(wěn)定且具有適宜形狀各向異性的磁通導(dǎo)引元件構(gòu)成。
應(yīng)注意的是薄膜磁頭已由美國(guó)專利US-A4,789,910所公開(kāi)，其中磁阻元件被安置在偏磁導(dǎo)引件的上方，該磁阻元件和偏磁導(dǎo)引件處在一個(gè)而且是同一個(gè)磁軛之內(nèi)。日本公開(kāi)專利JP-A2-5218公開(kāi)了一種薄膜磁頭，其中電導(dǎo)體處在一個(gè)磁軛之中，而磁阻元件處在所述磁軛之外，并橋接兩個(gè)磁通導(dǎo)引件之間的間隙。在這兩個(gè)公知的磁頭中，磁軛內(nèi)的間隙由幾層形成，這在實(shí)現(xiàn)具有小磁隙長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)換磁隙的制作過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)很大的技術(shù)問(wèn)題。這兩種公知的磁頭進(jìn)一步的缺點(diǎn)是在制作過(guò)程中為了得到能形成磁阻元件的平面支撐面，必須進(jìn)行額外的平面化操作。如果磁頭中的磁阻元件出現(xiàn)在不平的或不規(guī)則的表面上，就會(huì)產(chǎn)生干擾的“磁疇圖案”，所以就不穩(wěn)定。
由于公知磁頭的這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有平坦的磁通導(dǎo)引層，實(shí)際上貼近磁阻元件的層有傾斜部分，其缺點(diǎn)是在傾斜部分與其他部分之間可能出現(xiàn)參差不齊的疇壁，以致于產(chǎn)生巴克浩森(Barkhansen)噪聲。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中導(dǎo)磁軛鐵包括鄰近磁頭工作面而與磁頭工作面間隔開(kāi)的第1磁通導(dǎo)引件和第2磁通導(dǎo)引件，在兩導(dǎo)引件之間，存在被磁阻元件橋接的間隙，其特征在于導(dǎo)電元件構(gòu)成第2磁通導(dǎo)引件。在這個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換磁隙的磁隙高度沿垂直于磁頭工作面的方向看可以很小。其優(yōu)點(diǎn)是在磁通橫穿轉(zhuǎn)換磁隙時(shí)只有很小的磁通損耗。
按照本發(fā)明的磁頭，其特征在于導(dǎo)電元件是導(dǎo)磁的，并構(gòu)成導(dǎo)磁軛鐵的一部分，并且有用來(lái)把所述導(dǎo)電元件連接到電流裝置的連接面。
在按照本發(fā)明的磁頭中，導(dǎo)電元件在磁軛中形成一體，這就使磁頭具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換磁隙可以由一層構(gòu)成，而無(wú)需像刻蝕等額外的工藝步驟，這一層可以用公知的工藝如濺射或蒸發(fā)淀積工藝來(lái)形成，所適用的材料例如可以是Al2O3，SiO2或ZrO2。用作導(dǎo)電導(dǎo)磁元件的適用的導(dǎo)電和導(dǎo)磁材料例如可以是NiFe合金或CoZrNb合金。
磁阻元件最好有一個(gè)簡(jiǎn)單的磁化軸，該軸與磁阻元件的縱方向一致。磁阻元件還可以包括一個(gè)等位帶的型樣，等位帶按與簡(jiǎn)單的磁化軸呈大約45°的角延伸。該磁阻元件也可以是巨形磁阻型的磁阻元件，在這種情況下就不必有等位帶。在磁阻元件和磁記錄媒體相對(duì)位移時(shí)，記錄媒體的磁場(chǎng)會(huì)引起磁阻元件的磁化方面的變化，并由磁阻效應(yīng)調(diào)制其磁阻，這就是說(shuō)，由于通過(guò)磁媒體，該媒體上存在的代表信息的磁場(chǎng)在磁阻元件之內(nèi)磁轉(zhuǎn)磁化，并按此改變磁阻?？梢杂蛇B接到磁頭的測(cè)量裝置以代表存儲(chǔ)在記錄媒體上的信息的電流或電壓脈動(dòng)的形式提供輸出信號(hào)。磁軛的兼作導(dǎo)電元件的磁通導(dǎo)引部分可以在連接到用來(lái)使磁阻元件偏磁的電流源之后使用，也能用導(dǎo)電元件作為測(cè)試?yán)@組、寫入繞組、ac和/或dc繞組或復(fù)位繞組。
按照本發(fā)明的磁頭適宜用在按照本發(fā)明的系統(tǒng)中，并可以作為單個(gè)讀出磁頭使用，或形成復(fù)合的寫入/讀出磁頭的一部分。該磁頭特別適用來(lái)作為多信道磁頭，并可以用于音頻、視頻或數(shù)據(jù)目的。
按照本發(fā)明的磁頭的一個(gè)實(shí)施例，其中導(dǎo)磁軛鐵包括鄰接于磁頭工作面的磁通導(dǎo)引件，其特征在于用磁阻元件橋接的間隙延伸在與磁頭工作面鄰接的磁通導(dǎo)引件和與磁頭工作面隔開(kāi)的導(dǎo)電元件之間。與磁頭工作面相鄰接的磁通導(dǎo)引件可以相對(duì)較短，以限制經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換磁隙的磁通損耗。該磁通導(dǎo)引件確保把磁通加到磁阻元件上。另一個(gè)磁通導(dǎo)引件具有雙重功能，一方面，該磁通導(dǎo)引件確保把磁通從磁阻元件返回，另一方面，它確保磁阻元件處的磁場(chǎng)。
鄰接磁頭工作面的磁通導(dǎo)引元件和導(dǎo)電元件可以按平坦構(gòu)形的方式來(lái)實(shí)施，無(wú)需任何額外的工藝步驟，這在形狀各向異性和磁穩(wěn)定性，特別是在磁頭的噪聲特性方面具有適宜的效果。
按照本發(fā)明的磁頭的一個(gè)實(shí)施例，其特征在于磁頭是具有多個(gè)轉(zhuǎn)換磁隙的多信道磁頭，其中導(dǎo)電元件是公共磁通導(dǎo)引件。該公共磁通導(dǎo)引件是加長(zhǎng)的、具有優(yōu)良的形狀各向異性的不中斷層部分。由于不存在像偏置繞組等的分離的電導(dǎo)體，所以磁通導(dǎo)引件不受電連接帶的妨礙。
按照本發(fā)明的磁頭的實(shí)施例，其特征在于導(dǎo)電元件和鄰接磁頭工作面的磁通導(dǎo)引件是薄膜結(jié)構(gòu)的平坦層部分，平坦層部分在磁頭的穩(wěn)定性方面有適宜的作用。
本發(fā)明還涉及一種制造按照本發(fā)明的磁頭的方法。
按照本發(fā)明的這個(gè)方法，其特征在于下述步驟在導(dǎo)磁材料的基片上淀積電絕緣材料，形成一層隔離層；在該隔離層上淀積導(dǎo)電導(dǎo)磁材料，形成層狀磁通導(dǎo)引件；形成作為與磁通導(dǎo)引件電接觸的連接面；以及在形成磁通導(dǎo)引件之后形成層狀磁阻元件。
在借助相對(duì)少量的工藝步驟得到的薄膜磁頭中，隔離層的厚度由相應(yīng)的層所形成的轉(zhuǎn)換磁隙的長(zhǎng)度來(lái)確定，這種方法可以借助有限數(shù)量的公知的薄膜技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。連接面可以直接形成在磁通導(dǎo)引件上，否則，就必須是電的貫通連接。
按照本發(fā)明的方法的實(shí)施例，其特征在于在形成磁阻元件之前，先淀積電絕緣材料，然后進(jìn)行平面化處理，例如用機(jī)械化學(xué)拋光工藝。
從下面參照實(shí)施例的解釋可以更清楚地理解本發(fā)明的這些和其他的方面。


圖1是按照本發(fā)明的磁頭的第1實(shí)施例的縱斷面示意圖；圖2是第1實(shí)施例的橫剖面示意圖；圖3是按照本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；圖4是按照本發(fā)明的磁頭的第2實(shí)施例。
圖1和圖2所示的按照本發(fā)明的磁頭1是特別針對(duì)磁掃描磁記錄媒體的，例如音頻磁帶的磁帶3。具有磁頭工作面5的磁頭1是具有薄膜結(jié)構(gòu)的導(dǎo)磁基片7的薄膜磁頭，磁帶橫越磁頭工作面可以沿方向x移動(dòng)，該薄膜結(jié)構(gòu)由多層構(gòu)成，如處在基片7上的隔離層9、處在基片7上的用來(lái)形成第1磁通導(dǎo)引件11a和第2磁通導(dǎo)引件11b的2個(gè)導(dǎo)磁材料的平坦層部分和處在磁通導(dǎo)引件11a和11b上方用來(lái)形成磁阻元件13的磁阻材料層部分。由導(dǎo)磁材料(本例中是NiZn鐵氧體)制成的基片7與磁通導(dǎo)引件11a和11b一起構(gòu)成磁阻元件13的磁軛，在基片7和磁通導(dǎo)引件11b之間延伸的并由淀積非磁性材料(本例中是SiO2)形成的隔離層9構(gòu)成終止在磁頭工作面5上的轉(zhuǎn)換磁隙，具體說(shuō)是讀出磁隙15。在磁通導(dǎo)引件11a和11b之間有用非磁性材料(本例中是SiO2)填充的間隔或間隙17，磁阻元件13橋接在該間隙上，磁通導(dǎo)引件11a和11b是由導(dǎo)磁且導(dǎo)電的材料形成，本例中是用NiFe合金，其中第1磁通導(dǎo)引件11a(在本文件中的其它地方也稱之為導(dǎo)電元件)設(shè)置有終止在連接面11a2的導(dǎo)電連接帶11a1，與磁頭工作面5相鄰的第2磁通導(dǎo)引件11b不必是導(dǎo)電的，需要的話，可以用導(dǎo)磁但電絕緣材料制成。在本例中設(shè)置有等位帶的磁阻元件13通過(guò)導(dǎo)電連接帶13a接到連接面13b。
圖3所示的示意圖表示連接狀態(tài)下的磁頭，磁頭1形成系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)還包括測(cè)量裝置21和電流裝置31，測(cè)量裝置21經(jīng)連接面13b電氣連接到磁阻元件13的兩端。電流裝置31，如DC源，經(jīng)連接面11a2電氣連接到導(dǎo)電元件11a。加上電流就能使元件11a產(chǎn)生橫切磁阻元件13的磁場(chǎng)。
按照本發(fā)明的磁頭可以用公知的薄膜工藝制造，在這種情況下，起始材料是導(dǎo)磁基片還是非導(dǎo)磁基片并不重要，在基片上提供結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁層或非結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁層。
下面參照附圖1和2描述按照本發(fā)明的方法。這種方法包括淀積像SiO2、Al2O3或ZrO2等的電絕緣材料，用以在像基片7的導(dǎo)磁材料的基板上形成隔離層9，該絕緣材料可以用濺散、PECVD或其他適宜的淀積方法來(lái)形成；在進(jìn)行過(guò)可能的拋光或研究之后，在隔離層9的平坦的表面上濺散淀積如NiFe合金或CoZrNb合金等的導(dǎo)磁導(dǎo)電材料形成導(dǎo)磁導(dǎo)電層；用光阻掩膜和刻蝕來(lái)由所形成的結(jié)構(gòu)層形成導(dǎo)磁導(dǎo)電元件11a和11b，其中單個(gè)隔離層9的厚度界定讀出磁隙或轉(zhuǎn)換磁隙15的磁隙長(zhǎng)度；形成導(dǎo)電元件11a的同時(shí)形成連接帶11a1和連接面11a2，如果連接面被定位在薄膜結(jié)構(gòu)的不同的高度上，它們的形成可以在不同的步驟中發(fā)生；形成元件11a和11b之后，淀積隔離材料如SiO2，Al2O3和ZrO2，由此而填滿平坦的導(dǎo)電元件11a和11b之間的間隔或間隙17；接下來(lái)，進(jìn)行拋光，最后是機(jī)械化學(xué)拋光，以便形成平坦表面，在該表面上形成非磁性的電絕緣材料如SiO2，Al2O3或ZrO2的薄的間隔層18；在該間隔層18上淀積磁阻材料來(lái)形成磁阻元件13，如濺散NiFe合金；然后，在磁阻元件13上設(shè)置一層導(dǎo)電材料層，如Au，再用光刻工藝構(gòu)成理發(fā)標(biāo)狀結(jié)構(gòu)的等位帶13c、導(dǎo)電連接帶13a和連接面13b；隨后，形成一層隔離層之后粘貼上保護(hù)支撐塊19，如BaTiO3或CaTiO3；通過(guò)拋光或研磨加工，為所得到的組件提供磁頭工作面5。
圖4所示的按照本發(fā)明的磁頭，是一種多信道磁頭101，它有一個(gè)與設(shè)置有多條磁跡的記錄媒體如磁帶或磁盤相配合的磁頭工作面105，磁頭101有多個(gè)終止于磁頭工作面105的轉(zhuǎn)換磁隙115，每個(gè)磁隙在導(dǎo)磁軛鐵的鄰接磁頭工作面105的磁通導(dǎo)引件111b和鄰接磁頭工作面105并平行于磁通導(dǎo)引件111b延伸的導(dǎo)磁軛鐵的一部分之間延伸，并且其磁隙都終止在磁頭工作面105處。所有的磁通導(dǎo)引件111b都是共面的。磁頭101還有對(duì)應(yīng)多個(gè)轉(zhuǎn)換磁隙115的多個(gè)磁阻元件113，每個(gè)磁阻元件設(shè)置有導(dǎo)電連接帶113a和連接面113b。磁頭還具有導(dǎo)電元件111a，該元件也是導(dǎo)磁的，并形成磁軛的一部分，導(dǎo)電元件111a與磁通導(dǎo)引件111b隔開(kāi)，其間隔距離被磁阻元件113橋接起來(lái)。導(dǎo)電元件111a不僅可以用作導(dǎo)磁軛鐵部分而且可以用作電繞組，例如偏磁繞組或測(cè)試?yán)@組，因此，磁頭101具有終止于連接面111a2的導(dǎo)電連接帶111a1。
應(yīng)該注意到本發(fā)明不限于所示的實(shí)施例，特別是，按照本發(fā)明的磁頭可以形成復(fù)合讀出/寫入磁頭的一部分。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括用來(lái)檢測(cè)來(lái)源于記錄媒體的代表信息的磁場(chǎng)的磁頭，所述記錄媒體可相對(duì)磁頭運(yùn)動(dòng)，所述磁頭具有一個(gè)帶有轉(zhuǎn)換磁隙和導(dǎo)磁軛鐵的磁頭工作面、磁阻元件及用來(lái)產(chǎn)生與磁隙元件交叉的磁場(chǎng)的導(dǎo)電元件；與磁阻元件連接的測(cè)量裝置；以及與導(dǎo)電元件連接的電流裝置；其特征在于磁頭的導(dǎo)電元件是導(dǎo)磁的，并且形成導(dǎo)磁軛鐵的一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中導(dǎo)磁軛鐵包括與磁頭工作面相鄰但相間隔的第1磁通導(dǎo)引件、第2磁通導(dǎo)引件，在磁通導(dǎo)引件之間有一個(gè)用磁阻元件橋接的間隙，其特征在于導(dǎo)電元件構(gòu)成第2磁通導(dǎo)引件。
3.用于權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)的磁頭，其中磁頭具有帶轉(zhuǎn)換磁隙和導(dǎo)磁軛鐵的磁頭工作面、磁阻元件及用來(lái)產(chǎn)生與磁阻元件交叉的磁場(chǎng)的導(dǎo)電元件，其特征在于導(dǎo)電元件是導(dǎo)磁的，并且形成導(dǎo)磁軛鐵的一部分，同時(shí)有把所述導(dǎo)電元件電氣連接到電流裝置的連接面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的磁頭，其中導(dǎo)磁軛鐵包括與磁頭工作面相鄰的磁通導(dǎo)引件，其特征在于用磁阻元件橋接的間隙在鄰接磁頭工作面的磁通導(dǎo)引件和與磁頭工作面相間隔的導(dǎo)電元件之間延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的磁頭，其特征在于磁頭是多信道磁頭，具有多個(gè)轉(zhuǎn)換磁隙，其中導(dǎo)電元件是公共磁通導(dǎo)引件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或4和5的磁頭，其特征在于與磁頭工作面相鄰的導(dǎo)電元件和磁通導(dǎo)引件是薄膜結(jié)構(gòu)的平坦層部分。
7.制作權(quán)利要求3，4，5或6的磁頭的方法，其特征在于包括下列步驟在導(dǎo)磁材料基礎(chǔ)上淀積電絕緣材料形成一層隔離層；在隔離層上淀積導(dǎo)電導(dǎo)磁材料形成層狀磁通導(dǎo)引件；形成與磁通導(dǎo)引件電接觸的連接面；以及形成磁通導(dǎo)引件之后形成層狀磁阻元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于在形成磁阻元件之前、淀積電絕緣材料，然后，用機(jī)械化學(xué)拋光方法進(jìn)行磨平。
全文摘要
系統(tǒng)包括磁頭(1)和連接到磁阻元件的測(cè)量裝置，磁頭有一個(gè)帶有轉(zhuǎn)換磁隙(15)的磁頭工作面(5)，并包括磁阻元件(13)和導(dǎo)磁軛鐵，導(dǎo)磁軛鐵帶有用來(lái)產(chǎn)生交叉于磁阻元件的磁場(chǎng)的導(dǎo)電元件(11a)，該系統(tǒng)還包括連接于導(dǎo)電元件的電流裝置。
文檔編號(hào)G11B5/39GK1153570SQ96190448
公開(kāi)日1997年7月2日 申請(qǐng)日期1996年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月11日
發(fā)明者L·波斯特馬, G·H·J·薩默斯, J·J·M·魯伊格羅克 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司