专利名称：碳化钛磁阻头磁屏的伪屏火花隙的制作方法
本申请是1996年5月16日申请的“碳化钛磁阻头磁屏的伪屏火花隙”(96105862.5)的分案申请。
本发明一般性地涉及用于计算机数据存储装置的读出头。本发明尤其涉及一种保护读出头免受静电放电的结构。
用于为计算机系统存储信息的比如磁盘机和磁带机的数据存储装置是周知的。在磁数据存储装置里，例如磁盘或磁带的介质是用磁性材料处理的。为了在磁场中产生倒相以便在媒体上编码信息，该磁性材料可以被极化。用于编码信息的倒相可以由通常称为读出头的磁传感器检测。读出头一般安装在通常称为浮动滑块的一种结构上。浮动滑块由通常称为空气轴承的一薄层空气所支承，在介质的表面上方飞扫。空气轴承由浮动块相对于介质的相对运动所产生。例如，在磁盘机装置里，磁盘旋转以造成介质和浮动滑块之间的相对运动。浮动滑块可以沿媒体径向地定位，从而在媒体旋转时允许读出头访问媒体的任何区域。
图1是一个具有两个横挡3的浮动滑块1的示意图。每个横档3具有一个空气轴承面5。在每个横挡的“下沉端”4上装设一个读出头7。浮动滑块1沿箭头9的方向相对于磁性媒体运动。
一种众所周知类型的读出头称为磁阻(“MR”)头。一个MR头利用磁阻材料(通常称为“MR传感元件”)去检测局部磁场的变化。图2是浮动滑块1的横挡3内的MR读出头7的一个剖面的简化示意图，该剖面是从空气轴承面观察的。箭头9表示读出头7相对于该读出头7在其上飞扫的媒体的方向，一个MR传感元件11表示为布置在第一磁屏13和第二磁屏15之间。第一和第二磁屏13、15典型地是由磁性材料如镍/铁合金构成的，它防止了相邻介质区域的磁场扭曲与从介质上将要读出的信息有关的磁场。包围各屏蔽13、15及MR传感元件11的是如氧化铝的绝缘材料17。绝缘体17防止MR传感元件11直接和第一或第二磁屏13、15中的一个电接触。图2中还表示了一个基片19。基片19可以是如碳化钛陶瓷材料。
图3是沿图2中所示的读出头7的3-3线的剖面图。通过传感器各引线21(图中仅示出靠近该MR传感元件11一侧的一个这样的引线21)，MR传感元件11(用虚线表示该传感器11被传感器引线21遮蔽)和一个在专业中周知的附加电路相连接。第二条引线(未示出)和MR传感元件11的另一侧连接。可以在空气轴承表面5上施加一个碳质外罩20，以使磨损最小并且保护相对软的磁屏13、15和MR传感元件11免受损坏。外罩20对于在空气轴承表面5上出现火花放电的可能性的影响很小。如图1-3所示的磁头7的MR头的一个问题是，在制造期间可能从外部来源(如人体)向MR读出头7的部件(如磁屏13、15,MR传感元件11和基片19)传送静电电荷。当向一个部件传送的电荷足够大时，出现通常称为“火花放电”的放电。在磁头7的制造和运送期间最有可能出现这种火花放电。
火花放电可能损坏磁头。例如，在火花放电位置处的高电流强度一般造成火花放电附近材料的熔化。这种损坏可能出现在浮动滑块1的空气轴承表面5上。对于具有在空气轴承5处出现火花放电的高百分率的MR读出头，火花放电损坏的结果或者增大电阻，或者在MR传感元件电路中造成近似开路的状态。另外，对空气轴承表面5的损坏造成浮动滑块1的飞扫高度特性的不希望的改变。也就是说，即使是空气轴承表面5的表面特性的微小改变也具有对浮动滑块1的飞扫高度特性的大的影响。由于火花放电的不希望有的影响，MR读出头的生产率的下降和一般出现这种火光放电的频率成正比。
对这种静电放电的研究已经揭示出这些放电一般出现在三个区域中之一。在图3中用字母“A”、“B”和“C”表示这三个区域。如图3中所示，由于在空气轴承中产生的较高的电场，这些放电区域一般是沿着空气轴承表面5(即使提供了碳外罩20时)。
图4示意由MR头7的各部件构成的电路的电模型。和MR传感元件11连接的引线21的电阻用两个电阻器23、24模示。MR传感元件11的电阻用一个电阻器25模示。一种防止因静电放电而造成的损坏的方法是在93年12月21日授权给Shibata等人的名称为“Magneto-Resistance Effect Magnetic Head with StaticElectricity Protection”(带有静电保护的磁阻效应磁头)的美国专利No.5,272,582中讲授的。在Shibata的专利中，设置了两个传感元件磁心以在浮动块的空气轴承表面的附近构成一个磁隙。这两个磁心在一个“背隙”上相互是磁接触的，该“背隙”远离该磁隙。在各个传感元件磁心与该磁隙之间安放了一个绝缘层。在绝缘层之间安装MR传感元件并使该MR传感元件在该磁隙之中。一个接地导电层电气上和磁心中的第一个相连以便为从磁记录介质进入到磁隙的电荷提供接地的通路。因此，Shibata试图把构成磁隙的两个磁心保持在一个受控的电势上。这种布局的意图是防止可能来自磁记录介质的电荷进入到该磁隙之中。
在1979年4月发表的IBM技术公报书21卷11号中Rohen(以下称为“Rohen”)讲授防止静电放电以及这种放电产生的有关损坏的第二种方法。图5表示Rohen采用的方法。在图5中，一个MR元件31位于该结构的一端。第一导电区域33和第二导电区域35经端子37、39和接地电位电连接。绝缘材料41把这两个区域33、35和两个辅助导电区域43、45隔离开。区域43、45为电流提供通向MR元件31的导电通道，在制造期间该结构的上部分47被移动到虚线49。通过把区域33、35和接地电位连接，为任何直接的静电放电提供了低电位点，并且由区域33、35形成的接地侧条提供了法拉弟屏蔽从而减少非直接静电放电的影响。
防止静电放电以及该放电引起的相关损坏的第三种方法需要为火花放电提供替代的通路。这种方法用于常规的感应读/写头。例如，在一般的感应读/写头中，感应线圈比磁轭大约3μm。该电感应线圈和该磁轭之间的介质一般地是一个绝缘体，例如氧化铝(Al2O3)。为了减小在这些部件上积累的任何静电电荷，构造了一个火花隙装置，其引起来自感应线圈或磁轭的火花放电。这种火花隙装置靠近一个要放电的部件。在该部件上积累的电荷在比为向其它任何部件造成火花放电所需的更低的电压上造成对火花隙装置的火花放电。例如，在常规的感应读/写头中，应该把一个火花隙装置安装在大约离放电部件1μm的地方。这样，在比为使在磁轭和感应线圈之间的3μm间隔产生火花放电所需的低得多的电压上出现火花放电。
但是，由于MR读出头各个部件之间相对短的距离，在各个部件之间出现火花放电的电压是相对低的。例如，在距离为0.12μm的MR传感器引线和接地磁屏之间造成火花放电所需的电压(即“火花放电电压”)仅为60伏。
相反，在一般的MR头(比如图1中所示的磁头7)中，一个磁屏13、15与MR传感元件11之间的距离大约是0.12μm。因此，在比常规感应读/写头中磁轭和感应线圈之间出现火花放电的低得多的电压上在常规MR读出头的磁屏13、15与MR传感元件11之间将出现火花放电。而且，因为MR读出头7的部件之间的火花放电可以通过空气轴承表面上的空气发生，磁屏13、15与MR传感元件11之间所需的火花放电电压甚至比必须跨越绝缘体的火花放电的情况下所需的电压还要低。因此，研制一种可为积累在MR读出头的各部件上的电荷提供替代的放电路径(即，一条要比在MR读出头的部件之间引起火花放电所需的电场更弱的电场上引发火花放电的路径)的一种火花隙装置是非常困难的。例如，在常规的感应装置里造成磁轭和感应线圈之间的火花放电需要超出1000伏的电压。相反，在相隔0.12μm的MR传感器引线和接地磁屏之间，60伏可以引发火花放电。这种差异是由于跨越MR传感器引线和磁屏之间的间隙的距离相对短，并且还由于MR读出头的各个部件基本上在空气轴承表面上暴露在空气中的这些事实。
尽管Rohen和Shibata提供的解决方式减少了MR读出头出现损坏的机会，由于火花放电(尤其在空气轴承表面上)而造成的损坏仍是一个顽固的问题，这个问题不合乎需要地影响着生产率。从而，本发明的一个目的是提供一种在空气轴承表面上对有害的火花放电不太敏感的结构。本发明的另一个目的是提供一种廉价的在空气轴承表面上不太易受火花放电损坏的结构。本发明的再一个目的是提供一种有效地制造在空气轴承表面上不太易受火花放电损坏的一种结构的方法。
本发明是一种用于感测从磁存储介质发出的磁场的磁阻读出头，该磁存储介质例如是计算机磁盘机装置的一个磁盘或者磁带机中所使用的磁带。按照本发明的一种实施方式，非常靠近一个读出头的多个磁屏处安装多个“寄生屏”。一个寄生屏和一个磁屏之间的间隙最好较窄于一个磁屏与基片或一个传感元件之间的间隙，该读出头是在该基片上构成的。从而，寄生屏为与火花放电相关的电流提供了一条替代的路径，这样防止这样的电流损坏读出头。
通过一个电阻元件各个寄生屏和传感元件电连接。因此，寄生屏的电位基本上将等于该传感元件的电位。从而，如果在磁屏上积累电荷，比为在磁屏和传感元件之间流过电流所需的电位的一个更低的电位下电流将流往寄生屏。备择地，寄生屏可以直接地与已知电位的结构诸如该基片电连接。
按照本发明的第二实施方式，传导火花隙装置和传感元件各引线及各磁屏电连接。每个火花隙装置离基片非常地近，从而为在传感元件和基片之间积累的电荷提供了一条替代的放电路径。按照本发明的一种实施方式，利用光刻及掩膜技术把火花隙装置制造在半导体基片材料的一个薄片的沉积端面上的该薄片层上。在本发明的一个实施方式里，沉积端面处的垫可以和该基片以及各防护屏连接以允许构成外部连接。
在本发明的实施方式中，和基片非常靠近的火花隙的端头是用高电场强度感应结构构形的，该高电场强度感应结构降低造成火花隙装置和基片之间火花放电所需的电压。备择地，火花隙设备可以直接地和基片连接并且很靠近各磁屏及传感元件。
本发明的细节，包括其结构及运行两个方面，可以参照附图得到最好的理解。在附图中相同的参考数字代表相同的部件。附图是图1是常规计算机磁盘机装置中所使用的现有技术的浮动滑块的透视图；图2是从空气轴承表面看过去的现有技术的MR读出头的一个部分剖面图；图3是沿图2的3-3线剖取的现有技术MR读出头的部分剖面图；图4是由图2和图3中所示的现有技术MR头构成的电路的模型；图5表示一种带接地侧条的现有技术的MR头；图6a是按照本发明的一种实施方式的一种MR读出头的部分剖面图；图6b是按照本发明的另一种实施方式的一种MR读出头的部分剖面图；图6c是沿图6a的6c-6c的线剖取的所发明的读出头的剖面图；图7a和7b是图6a-6c中表示的发明的MR头所构成的电路的模型；图8表示按照本发明的第一实施方式的一个制造过程；图9是由本发明方法执行的处理步骤的流程图；图10-16表示按照本发明的方法执行的附加步骤；
图17表示本发明的第二实施方式；图18a表示本发明的一种实施方式，其利用传导杆吸引火花放电；图18b是一个沿图18a的18b-18b线剖取的本发明的该实施方式的剖面图；图19表示本发明的一种实施方式，在该实施方式中展示了一个把传感元件与读出头外部电路连接起来的一个垫片。
图20是本发明的另一种实施方式的沉积端视图，在该实施方式中各防护屏还和读出头的沉积端面处的垫片电连接；图21a和21b是按照本发明的一种实施方式制造图18a的读出头的方法的流程图；图22是一个磁盘存储系统。
图22是一个磁盘存储系统。对于一个普通的技术人员这点很清楚尽管本发明被描述为用于磁盘存储系统，但本发明可以应用于任何使用该发明的磁头的数据存储系统，诸如磁带记录系统等。至少一个可旋转磁盘2212被支承在主轴2214上并且由磁盘驱动马达2218旋转。各个盘上的磁记录介质是以盘2212上的同心数据磁道(未示出)的环形样式为形式的。在盘2212上至少定位着一个浮动滑块2213，各个浮动滑块2213支承着一个或多个磁性读/写传感器2221，其通常称为读/写头。当磁盘旋转时，浮动滑块2213径向地沿盘表面2221内外移动，从而磁头2221可以访问记录着所需数据的磁盘的不同部分。通过悬架2215各浮动滑块2213和致动臂2219连接。悬架2215提供一个使浮动滑块2213靠着盘表面2222的轻微弹力。各个致动器臂2219连接在致动器装置2227上。如在图22中所示的致动器装置例如可以是一个音圈马达(VCM)。VCM包括一个可在一个固定磁场内移动的线圈，线圈移动的方向和速度是由控制器所提供的马达电流信号控制的。
在该磁盘存储系统运行期间，盘2212的旋转在浮动滑块2213和盘表面2222之间产生一个在浮动滑块上施加一个向上压力(即升力)的空气轴承。从而该空气轴承补偿悬架2215的轻微弹力，并且在运行期间支承浮动滑块2213以一个小的、基本为恒定的间距略微处于盘表面的上方。
在运行中磁盘存储系统的不同部件是由控制单元2229产生的控制信号诸如存取控制信号和内部时钟信号控制的。一般地，控制单元2229例如包括逻辑控制电路、存储器和微处理机。控制单元2229产生控制不同系统操作的各种控制信号，比如线2223上的驱动马达控制信号和线2228上的磁头位置及查找控制信号。线2228上的控制信号提供所需的电流曲线以把一个选定的浮动滑块2213最优地移动和定位到相关磁盘2212的所需数据磁道上。通过记录通道2225读和写信号与读/写头2221进行通信。
上面对一般磁盘存储系统所作的说明以及对图22的伴随示例说明仅用作为对本发明一种示例性说明。很明显磁盘存储系统可能包括大量的盘和致动器，并且每个致动器可能支持多个浮动滑块。
图6a是按照本发明的第一实施方式的一个磁阻(“MR”)读出头107的部分剖面图。图6a的MR读出头107是在基片119上构造的。基片119可以由任何用于制造浮动滑块的适当常规材料来制造，例如碳化钛陶瓷。普通的技术人员可以理解对于本发明特定的基片材料不是实质性的。例如，在本发明的一种备择实施方式里，基片可以是传导性材料(例如铁氧体，或铁氧体合成物)、半导体材料(例如单晶硅)或绝缘材料(例如氧化铝)。该MR读出头107包括第一磁屏113、第二磁屏115、一个传感元件111和四个寄生屏124，每个寄生屏124紧靠磁屏113、115之一形成。
在图6a中所示的本发明的一种实施方式里，各个寄生屏124的近端面127大致和磁屏113、115的靠近端面的形状相符合。备择地，各个寄生屏124的近端面127可以具有高电场强度感应结构(HEFDI结构)。例如，如图6b中所示，各个寄生屏124的近端面可以用HEFDI结构构造，比如造成电场强度集中的普通的针状结构(即，最好是其半径小于1μm的结构)。熟练的技术人员会理解，可以使用其半径大于1μm的结构。但是，半径越小，电荷的集中越多。由于在HEFDI结构中的电场集中，寄生屏124和一个磁屏113、115之间的火花放电的可能增大了。因此，在磁屏113、115和传感元件111之间或者在磁屏113、115和基片119之间出现火花放电的可能更小。可以提供单个HEFDI结构。但是，多个这样的HEFDI结构是更好的，因为高电流强度的火花放电可能使单个HEFDI结构变形，从而降低HEFDI集中电场的能力。通过具有多于一个的这种HEFDI结构，通过一个HEFDI结构出现多于一次的高电流火花放电将是可能的，即使火花放电造成其电流经过的结构的损坏。在考虑读出头的尺寸以及多次火花放电的可能性之后在读出头处可供用的空间与HEFDI结构数量之间的权衡要求选取特定的HEFDI结构的最佳数目。
图6b表示一种备择的实施方式，在这种实施方式里通过一个传导元件171一个特有的垫片170和磁屏115电连接。以类似的方法采用附加的其它传导元件(未示出)可以把读出头107的其它部件与附加的其它垫片电连接起来。
图6c是沿图6a的6c-6c线剖取的读出头107的剖面图。图6c揭示各寄生屏124不延伸接近空气轴承表面5。通过把各寄生屏124适当地构造在空气轴承表面之上(即，最好大约是寄生屏124和磁屏115之间距离的二倍)，火花放电将出现在空气轴承表面之上的机会将明显减小。
在本发明的一种实施方式中，各个磁屏113、115是由通常称为坡莫合金的镍/铁合金制造的。备择地，磁屏113、115可以由相对可渗透材料(例如铁氧体)制造的。在本发明的最佳实施方式里，寄生屏124是用和磁屏113、115相同的材料制造的，以允许用形成一个磁屏的同一工序步骤形成至少一个寄生屏。备择地，各寄生屏124可以用任何传导材料制造。
最好通过一条传导路径把各寄生屏124和传感元件电连接起来。在本发明的一种实施方式里，在每个寄生屏和二个常规传感元件111引线21中的一个之间的传导路径上提供了约为10-100千欧的电阻(见图7a)。两条传感元件引线21允许电源流经传感元件111。传感元件引线21中的一条遮掩了图6c中的传感元件111。从而，该传感元件111是用虚线表示的。
在各个磁屏113、115和至少一个寄生屏124之间存在着火花隙125。在最佳实施方式中，两个火花隙125和每个磁屏113、115，每个磁屏113、115的一侧一个连接。火花隙125最好形成在电流流过一个磁屏113、115和传感元件111或基片119之间之前电流将先穿过火花隙125。即，火花隙125要比传感元件111和磁屏113、115之间的间隙更窄。从而，由于在一个磁屏113、115和传感元件111之间积累的过量电荷而出现的任何火花放电将通过磁屏113、115和相关的一个或两个寄生屏124之间的火花放电将穿过火花隙125而被放电。
图7a是本发明的MR头107的第一实施方式的电特性模型的简图。通过电容器132、134、136和138每个磁屏113、115电容性地和传感元件引线21连接。各个电容器132-138代表磁屏113、115和传感元件引线21之间的电容。例如，电容器132代表由于磁屏113邻近传感器引线21而存在的电容。此外，电容器168代表磁屏113和基片119之间的电容。诸如电阻器、二极管金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或静电放电(ESO)电路的元件142、144、146和148连接在各个寄生屏124和传感器引线21之间。在本发明的一种实施方式里，在寄生屏和传感元件111之间串联一个电阻值约为10千欧至100千欧范围的电阻。备择地，该寄生屏可以直接地电连接到已知电位的一个结构上，如基片上。
因这些引线的长度在传感器引线21上的电阻用电阻器150、152表示。此外，在各传感器引线21和基片119之间存在着电容，其用电容器154、156表示。出于此讨论的目的，基片119考虑为地电位。
在各寄生屏124和相邻的传感器引线21之间还存在着用电容器158、160、162、164表示的电容。当电荷在磁屏113、115上积累时，在各个寄生屏124与磁屏113、115之间存在的电位将和传感器元件111和磁屏113、115之间存在的电位相同。也就是说，通过元件140、142、144、146，在各寄生屏124上累积的任何电荷将均匀地分布在整个传感元件111和各寄生屏124上。因此，如果造成穿过间隙125的火花放电所需的电位低于造成穿过任一磁屏113、115和传感元件111之间的间隙上的火花放电所需的电位，则在磁屏113、115和传感元件111之间就不会出现火花放电。即，在磁屏113、115和传感元件111之间不会出现有害的静电放电，这是由于在磁屏113、115和传感元件111之间累积的任何电荷在达到足以引起传感元件和磁屏之间的火花放电之前将先由传感元件111和寄生屏124之间的火花放电所耗散。因为火花隙125不靠近空气轴承表面5，穿过火花隙125的火花放电的后果远不会破坏读出头107的工作。
按照图7b中所示的本发明的另一种实施方式，至少一个磁屏113、115和至少一个寄生屏124之间安装了一个静电放电电路166。静电放电电路166可能由单个元件，如P沟道MOSFET、N沟道MOSFET或薄膜晶体管(TFT)组成。在本发明的一种实施方式中，晶体管的栅或和漏极或和源极连接。备择地，栅极和一个控制电路，例如MR电路连接。这样的控制电路从而可以改变静电放电电路166的特性。在本发明一种实施方式里，漏极和一个寄生屏124连接而源极和一个磁屏113、115连接。备择地源极和一个寄生屏124连接而漏极和一个磁屏113、115连接。
图8表示按照本发明的第一实施方式的一种制造过程中的第一步骤。图9是本发明方法中所执行的处理步骤的流程图。按照图8中所示的实施方式，MR读出头是在基片119上制造的。往沉积端面121上施一层绝缘体117(例如氧化铝)，例如沉积到基片119的沉积端面121上(步骤901)。备择地，可以通过任何周知的技术外加绝缘体117，比如把象氧化铝的绝缘材料喷涂到基片119上、把液态聚合物导入到薄片上并旋转该薄片以散布该聚合物、或者通过化学汽相淀积镀膜(CVD)技术沉积绝该缘材料。
然后形成“隔片”结构(即多个隔片)。在本发明的一种实施方式中，隔片是根据转让给本申请的受让人的美国专利No.4,256,514公开的技术构造的，该专利的名称是“Method of Forminga Narrow Dimensioned Region on a Body”，于1981年3月17日授权给Pogge。例如，在本发明的一种实施方式里，对绝缘体117外施多晶硅“辅座”118(诸如通过常规的半导体沉积技术、以及常规的光刻技术或常规的掩模技术)(步骤903)。该多晶硅辅座是一个平台(或者台阶)，在其上可以形成附加的结构。例如，沿绝缘层117和辅座118的表面114、116再施加一层材料120(诸如氧化物层或氮化物层)，以使得在辅座118上以基本均匀涂敷材料120的状况形成至少第一和第二外部侧壁180、182以及顶表面184(步骤905)。材料120最好是选择性地可除去的，例如是选择性地可蚀刻的。
然后最好对材料120进行处理，以实质上除去沿绝缘体120上施加的材料120，只留下不与绝绝体117和基片119之间的界面相平行的平面共平面的材料120。例如，通过采用任何常规的蚀刻剂可以在既不明显地影响氧化铝也不明显地影响多晶硅的情形下从氧化铝和多晶硅中选择性地蚀刻掉氧化物。在选择性的除去之后，如图10中所示，实质上只留下外部侧壁180、182(步骤907)。接着，执行另一次选择性的除去工艺以除去辅座118(步骤909)，如图11中所示。辅座118的除去留下两个非常窄的材料120的隔片180、182。
在形成隔片之后，如图12中所示，外施磁性材料(诸如镍/铁坡莫合金或铁硅铝磁合金)以形成二个寄生屏124和第一磁屏113(步骤911)。一般地，屏124、113将超过隔片180、182。从而，在最佳实施方式里，磨光(即磨盘磨)屏124、113以除去屏124、113超出隔片180、182的部分(步骤913)，如图13中所示。
按照本发明的一种实施方式，通过图14中所示的另一种选择性地除去工艺(步骤915)除去隔片180、182。例如，可以通过一种可应用任何常规蚀刻剂的蚀刻工艺移去氧化物隔片。一旦移去隔片180、182之后，外加绝缘材料的第二绝缘层(步骤917)，如图15中所示。所施加的第二绝缘材料层填充当除去隔片180、182时在第一磁屏间留下的间隙。备择地，可以留下隔片180、182，并把施加到磁屏113、二个寄生屏124和隔片180、182上面的第二绝缘层也可留下。在这两种情况中，最好把所施加的第二绝缘材料层变成绝缘体117的邻接部分。接着，如图16中所示，在绝缘材料117上施加传感元件111(步骤919)并且在传感元件111之上施加第三层绝缘材料(步骤921)。
然后最好重复已采用过的形成隔片180、182的工艺以形成另外二个隔片，如图6a所示，按上面所述的方式这两个隔片用于形成第二磁屏115和第三及第四寄生屏124(步骤923)。
在一种替代的方法中，各个寄生屏124和第一磁屏113是按单个结构形成的。然后穿过该结构蚀刻两条分隔线以把该结构分隔为第一磁屏113和各个寄生屏124。接着在各寄生屏124和磁屏113上面外加第二绝缘层。然后按上述的方式形成传感元件。之后，按单个结构形成第二磁屏115和相关的寄生屏124。接着穿过该结构蚀刻两条线分隔该结构以形成第二磁屏115和第三、第四寄生屏124之间的间隙。
在再一种替代的实施方式里，通过在绝缘材料上蚀刻三个槽可以形成隔片180、182，这样在第一和第二槽之间留下第一隔片180并且在第二和第三槽之间留下第三隔片182。除了形成隔片的方式之外，该方法的其它部分和图9a及9b所示的方法相同。
图17是本发明的第二实施方式的示意图。按照本发明的第二实施方式，第一和第二火花隙装置205、203的近端200、204分别直接地和第一和第二磁屏201、202电连接。各个火花隙装置203、205的远端206迂回到很靠近基片207。火花隙装置208的近端211和传感器213连接。火花隙装置208的远端215迂回到很靠近基片207。备择地，一个或多个火花隙装置的近端200、204、211可以分别很靠近但是不接触传感器213或者磁屏，而远端215可以和基片207直接电接触。
在图18a中所示的本发明的一种实施方式里，传导杆210最好垂直于基片207和绝缘体209之间的界面延伸。柱杆210和基片207电连接。火花隙装置203′、205′、208′的近端200、211分别和传感元件213、第一磁屏201或第二磁屏202连接。图18b是沿图18a中所示的18b-18b线剖取的本发明的剖面图。火花隙装置205′表示为具有HEFDI结构，这样的结构增大了火花隙装置205′和柱杆210之间的间隙处的电场强度。从而，在火花隙装置205′和柱杆210之间的较低电位差上将出现火花放电。HEFDI结构能够采用常规的薄膜沉积技术形成。
在图19中所示的本发明的一种实施方式里，传感器引线(未示出)把传感元件213和位于读出头107′的沉积端面121′上的传感器垫172连接起来。传感器垫172允许传感元件和外部电路连接起来。在图19中所示的本发明的该实施方式里，火花隙装置173的近端和垫172连接起来。火花隙装置173的远端包括置于离柱杆210很近的HEFDI结构175。在一种备择的实施方式里，HEFDI结构175安放为很靠近基片。
图20是本发明的另一种实施方式的沉积端面视图，在这种实施方式里以类似于传感元件213的方式各个屏201、202也在读出头的沉积端面处和垫230电连接。附加的火花隙装置232可以和各个垫230连接。最好各个火花隙装置具有HEFDI结构以在火花隙装置和柱杆210之间的间隙上增大电场强度。
各个火花隙装置203′、205′、208′最好和与其相连接的结构共平面。例如，火花隙装置208′和传感元件213是同在一个平面里的，使得在一个工序中可以将传感元件213和火花隙设备208′二者加进去。熟练的技术人员可理解柱杆的相对位置是不受图18a中所示的特定位置限制的。反而，只要柱杆可以被安装成直接地和基片207电接触并且每个火花隙装置203′、205′、208′可以位于离柱杆210很近，柱杆210可以放在绝缘体209内的任何位置上。
图21a和21b是按照本发明的一种实施方式制造图18a的读出头的方法的流程图。如氧化铝的第一层绝缘体209施加到沉积端面上，比如沉积到基片的沉积端面上(步骤2101)。备择地，可以用任何周知的技术施加绝缘体209，如喷镀象氧化铝的绝缘材料到基片207上、把液体聚合物导入到薄片中并旋转该薄片以散布该聚合物，或者通过化学汽相淀积镀膜(CVD)技术沉积绝缘材料。接着，在该绝缘材料上面至少沉积一部分第一屏201(步骤2103)。之后往基片209加上第一火花隙装置203′(步骤2105)。在一种备择的实施方式中，在加上第一屏201之前先加上火花隙装置203′。熟练的技术人员可以理解火花隙装置203′可以沉积为比屏201更薄的元件。然后在火花隙装置203′和第一屏201上面施加第二层绝缘材料209(步骤2106)。接着，在绝缘材料209上面加上传感元件213(步骤2107)。之后往绝缘材料209加上第二火花隙装置208′(步骤2109)。备择地，可在传感元件213之前先加上火花隙装置208′。
然后在火花隙装置208′和传感元件213上面外加第三层绝缘材料(步骤2111)。接着在绝缘层材料209上施加第二屏202(步骤2113)。之后在绝缘层材料209上面施加第三火花隙装置205′(步骤2115)。在一种备择的实施方式里，在第二屏202之前先加上火花隙装置205′。然后，在第二屏202和火花隙装置205′上面外加第四层绝缘材料209(步骤2117)。
接着，在很靠近火花隙装置203′、208′、205′的远端处穿过绝缘材料形成一个洞(步骤2119)。在一种实施方式里，按已知的方式穿过氧化铝化学蚀刻一个洞。备择地，通过对选择地除去材料采用周知的电抗离子技术形成该洞。一旦形成这个洞，用传导材料填充这个洞以形成柱杆210(步骤2121)。
制造图20中所示实施例的方法是相似的。但是，在直到形成柱杆210之后才形成火花隙装置。火花隙装置203′、205′、208′施加到绝缘材料209的顶层上。另外，按已知的方式以传导连接的垫片230、172形成和各个屏201、202及传感器213相接触。火花隙装置203′、205′、208′形成为和有关的垫片230、174相接触并且形成带有很靠近柱杆210的HEFDI结构。
本发明的一个重要方面在于火花隙装置203、203′、205、205′、208、208′的远端215、206的特有几何构形。因为传感元件213和磁屏201、202之间的间隙小至12μm，制造火花隙装置203、203′、205、205′、208、208′间小于12μm的间隙是非常困难的。因此，为了确保在传感元件213和基片之间的穿过火花隙装置208的火花放电之前不出现传感元件213和磁屏201、202之间的火花放电，火花隙装置208、208′的远端215必须具有集中电场的特性。也就是说，通过制造使火花隙装置208、208′的远端215具有一般为针状的结构(即最好是具有小于1μm的半径的结构)，由基片207和火花隙装置208、208′之间的电位差所产生的电场集中在一个相对较小的区域里。熟练的技术人员可以理解该半径可以大于1μm。但是，半径越大、集中的电荷越少。这种绝缘体209中的电场集中将确保在比在一个磁屏113、115和传感元件111之间或者在一个磁屏113、115和基片之间出现火花放电所需的电位更低的电位下在火花隙装置208、208′之间出现火花放电。
已经说明了本发明的一些实施方式。但是，应该理解各个所说明的实施方式意图仅是示例性的而不是用于限制所提供的保护范围的。因此，仅仅附属权利要求书中所规定的限制才用于定义和限定本发明的范围。在不背离本发明的前提下可对本发明作出若干辅助修改。例如，种类繁多的材料可以用来制造基片、磁屏和传感元件。并且，本发明所定义的火花隙装置的远端上可以采用任何特定的形状。另外，可以采用许多不同的普通布局，其中读出头各部件的相对位置是变化的。即，一个或多个磁屏可以被弯曲以环绕该传感元件。传感元件的特定形状可以同附图所示的形状有改变。进而，各火花隙装置可以在任何接触点上和读出头的各元件相接触。此外，各火花隙装置可以沿着任何传导路径前进。并且，柱杆可以由任何本质上传导的材料形成。对于本发明中提供寄生屏的实施方式，上面已经说明了一些制造带有寄生屏的读出头的方法。但是，存在着制造这些寄生屏的一些替代方法。应该清楚这些方法的任一种应该属于本公开所说明的本发明的范围之内。同时，尽管本发明是在浮动滑块的情况下一般性地给予描述，应该理解读出头可以安装在或制造在不同的平台上。进而，为了便于理解本发明仅在读出头的情况下给予描述的。但是，本发明可以应用于任何需要防止部件间静电放电的装置，这些部件不是电连接但是彼此是如此靠近，以致由于带电物体接触一个部件而向该部件传送电荷时在相对低的电压下在部件之间可以出现火花放电。因此，本发明是不受在此公开的特定的实施方式限制的，而是由下面陈述的权利要求书限制的。
权利要求
1．一种在一个基片上的一个读出头内制造一个读出头保护电路的方法，其包括步骤把第一辅座结构施加到该基片上；在该第一辅座结构上面施加一层可除去的材料；除去不和一个与该基片和该绝缘体间界面相平行的平面共平面的该可除去材料的部分；除去第一辅座结构；施加材料以形成第一磁屏和第一及第二寄生屏。
2．一种在一个具有至少一个磁屏和至少一个传感元件的读出头之内制造一个读出头保护电路的方法，该方法包括下述在一个基片上进行的步骤施加第一层绝缘材料；施加第一辅座结构；在该第一辅座结构上面施加一层可除去的材料；除去不和一个与该基片和该绝缘体间的界面平行的平面共平面的该可除去材料的部分；除去该第一辅座结构从而至少留下一个垂直壁；施加材料以形成第一磁屏和至少一个第一寄生屏；以及从该第一磁屏和各个寄生屏的表面上除去过量的材料，从而在该第一磁屏与任一寄生屏之间不存在传导路径。
3．权利要求2的方法，其特征在于进而包括下述在该基片上执行的步骤在该第一磁屏和各个寄生屏上面施加第二层绝缘材料；施加材料以在第二层绝缘材料上面形成一个传感元件；在该传感元件上面施加第三层绝缘材料；施加材料以形成第二磁屏和第三及第四寄生屏；施加第二辅座结构；在该第二辅座结构上面施加一层可除去材料；除去不和一个与该基片/绝缘体界面平行的平面共平面的该可除去材料的部分；除去该第二辅座结构；施加材料以形成第二磁屏和第三及第四寄生屏；以及从该第二磁屏和该第三及第四寄生屏的表面上除去过量的材料，从而在该第二磁屏和该第三或者第四寄生屏之间不存在传导路径。
4．一种读出头保护电路，用于对积累在一个读出头的一个部件上的电荷进行放电，该读出头具有至少一个基片、至少一个磁屏和至少一个传感元件，该电路包括至少一个火花隙装置，其具有一个和磁屏电连接的近端以及一个很靠近该基片的远端。
5．权利要求4的读出头保护电路，其特征在于至少一个火花隙装置的至少一个中的该远端具有至少一个高电场强度感应装置。
6．权利要求4的读出头保护电路，其特征在于至少一个火花隙装置中的至少一个的该近端和该传感元件连接。
7．一种读出头保护电路，用于对积累在一个读出头的一个部件上的电荷进行放电，该读出头具有至少一个基片、至少一个磁屏和至少一个传感元件，该读出头保护电路包括至少一个和该基片连接的电传导柱杆；至少一个火花隙装置，其具有与该磁屏电连接的一个近端以及和至少一个柱杆靠得很近的一个远端。
8．权利要求7的读出头保护电路，其特征在于至少一个的火花隙装置的该远端包括至少一个高电场强度感应电路。
9．权利要求7的读出头保护电路，其特征在于至少一个火花隙装置的该近端和该传感元件连接。
10．一种数据存储系统，包括磁性存储介质，用于沿数据磁道记录数据；磁传感器，在相对于磁性存储介质的运动期间其保持在相对磁存储介质很近的间隔位置上，该磁传感器包括一个磁阻传感器，其包括具有至少一层绝缘材料的一个基片；布置在该绝缘材料之内的一个磁屏；至少一个布置在该绝缘材料之内的传感元件；布置在该绝缘材料之内的一个传感器保护电路，用于对积累在该磁传感器的一个部件上的电荷进行放电，其包括至少一个很靠近该磁屏安放的寄生屏；以及用于把至少一个寄生屏实质上保持在该传感元件的电位上的装置；和磁传感器连接的致动器装置，用于把该磁传感器移动到该磁存储介质上的选定数据磁道上；以及和磁阻传感器连接的检测装置，用于对代表着记录在磁存储介质中的由该磁阻传感器截听到的数据位的磁场起反应。
全文摘要
一种具有“寄生屏”的磁阻读出头为和与火花放电有关的电流提供了一条替代的路径。该寄生屏设置成离常规的磁屏很近。寄生屏的电位保持为实质上和传感元件的电位相同。如果在常规的磁屏上积累电荷,电流将以比造成常规磁屏和传感元件间流过电流所需的电位的更低电位流向寄生屏。备择地,传导性火花隙装置和传感元件引线及各磁屏电连接。各火花隙装置安放为非常接近基片以为积累在传感元件和基片之间的电荷提供放电的替代路径。
文档编号G11B5/596GK1313586SQ0011875
公开日2001年9月19日 申请日期2000年6月26日 优先权日1995年6月7日
发明者蒂莫斯·斯考特·胡夫班克斯, 内尔·莱斯列·罗伯特森, 史蒂芬·霍德·沃尔德曼, 阿尔伯特·约翰·瓦拉士 申请人:国际商业机器公司