专利名称：带有用于调节磁距的加热器的薄膜磁头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有加热器的薄膜磁头、带有该薄膜磁头的磁头万向架组件(HGA)和带有HGA的磁盘驱动装置。
背景技术：
在磁盘驱动装置中，当写或读信号时，薄膜磁头液动地在旋转磁盘上以预定距离飞行。当在磁盘上飞行时，薄膜磁头使用从感应写头元件产生的磁场将信号写到磁盘上，通过磁阻(MR)效应读头元件检测对应所述信号的磁场而从磁盘上读信号。在这些情况下，磁距dMS被定义为这些磁头元件的端部和磁盘的表面之间的有效磁距离。
随着近年来由于数据存储容量的增加和磁盘驱动装置的小型化而导致的更高记录密度，薄膜磁头的轨道宽度正在变小。更小的轨道宽度导致了磁头的读写性能下降。为了避免该问题，最新的磁盘驱动装置倾向于减小磁距dMS。事实上磁距dMS的数值被设计成减小至10nm数量级。
然而，在写信号期间，焦耳热和由涡流损失导致的热量从感应写头元件产生。这些热量产生了热磁头尖突出(TPTP)现象。在该现象的情况下，当磁距dMS的设计值非常小时，突出的MR读头元件有接触磁盘表面的风险，并且由所述接触产生的摩擦热可以导致MR读头元件的电阻值变化，从而产生诸如异常信号(热力凹凸)这样的问题。
为了避免该热力凹凸，提出了在磁头元件的附近提供加热器以积极地产生TPTP现象和控制磁距dMS的方法(例如，美国专利5,991,113和公开号为2003/0174430 A1和2003/0099054 A1的美国专利)。
为了通过从加热器产生的热量朝着磁盘表面突出磁头元件，加热器需要相对于磁头元件设在与空气支承表面(ABS)相对的位置。当加热器设在该位置时，为了防止热量从加热器消散到滑触头衬底中，可以提供用于控制加热器和滑触头衬底之间的热传导的层。然而，在带有该热控制层的情况下，加热器具有因其温度增加而熔化的风险。为了避免该风险，散热层可以相对于所述加热器设在与所述滑触头衬底相对的位置。例如在公开号为2004/0017638 A1的美国专利描述了一种技术，其中散热层通过接收从所述元件产生的热量而抑制感应写头元件的热膨胀。
然而，当散热层设在所述加热器的附近时，常常发生磁头元件的突出效率被加热器产生的热量减小的问题。
也就是说，从加热器到达散热层的多数热量于是从与加热器相对的散热层表面朝着周围涂层消散。因此，散热层导致了从加热器到达磁头元件周围的热流减小。因此，从加热器产生的热量并不能充分地到达磁头元件的周围，从而不能满意地产生突出磁头元件的热膨胀，因此突出效率被减小。
由于突出效率减小，为了控制磁距dMS，需要更多的电功率。因此，难以降低磁盘驱动装置的功率消耗和使所述装置小型化，而近来试图将该装置结合到诸如移动电话这样的移动设备中。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种通过从加热器产生的热量而使磁头元件突出效率更高的薄膜磁头、设有该薄膜磁头的HGA和设有该HGA磁盘驱动装置。
在此，在解释本发明之前将定义一些术语。在形成于滑触头衬底的元件形成表面上的磁头元件的层状结构中，比标准层更接近于滑触头衬底的部分被定义为在标准层的“下方”或“下部”，沿标准层的层叠方向侧的部分被定义为在标准层的“上方”或“上部”。
根据本发明，提供了一种薄膜磁头，其包括一带有ABS的衬底；至少一个读头元件，其包括下屏蔽层和上屏蔽层，和至少一个写头元件，其包括至少一个形成于所述衬底上的磁极层；至少一个加热元件，其相对于所述至少一个读头元件和所述至少一个写头元件设在与所述ABS相对的位置；和至少一个散热元件，其包括至少一个散热层，该散热层设在与所述下屏蔽层、所述上屏蔽层和所述至少一个磁极层中的至少一层的所述ABS一侧的端部相对的端部附近，所述至少一个散热元件具有一种形状，使得沿所述ABS一侧的端部的轨道宽度方向的图案宽度(pattern width)大于沿着与所述ABS一侧的所述端部相对的端部的轨道宽度方向的图案宽度。
沿所述ABS一侧的端部的轨道宽度方向的图案宽度(WSH1)大于沿所述相对端部的轨道方向的图案宽度(WSH2)。结果，从与相对于所述磁头元件的所述ABS相对地布置的所述加热元件到达所述散热元件的热量选择性地主要朝着所述上和下屏蔽层和以及所述磁极层的方向流动，从与所述加热元件相对的散热元件的表面消散的热量被减小。因此更多的热量到达并且膨胀所述磁头元件的周围。因此，从加热元件产生的多数热量朝着磁头元件的周围之外的区域消散的传统问题得以解决，并且提高了通过从加热元件产生的热量所产生的这些磁头元件的突出效率。
此外，通过将图案宽度WSH1设置成足够大的值，从所述写头元件产生的热量充分地朝着涂层消散。结果，可以避免由于写头元件自身的热膨胀而导致的大感应变化。
优选地，所述至少一个散热元件具有一种形状，使得沿所述轨道方向的图案宽度从所述ABS一侧的端部朝着与所述ABS一侧的所述端部相对的端部单调地减小。更优选地，所述至少一个散热层具有凸形、至少其中的一个拐角被去除的矩形形状、三角形和半圆形中的一种形状或者至少两种的组合形状，或者所述一种形状或所述至少两种的组合形状的拐角是圆形的。
通过规定上述的图案宽度和所述散热元件的形状，在选择性地沿朝着所述上和下屏蔽层以及磁极层的方向流动的热量增加。从而所述磁头元件的周围可以被更积极地膨胀。因此，更加提高了通过这些磁头元件所产生的突出效率。
优选地，所述至少一个加热元件形成于所述衬底和所述至少一个散热元件之间。更优选地，所述至少一个散热元件完全覆盖所述至少一个加热元件。同样优选地，一热传导控制层设在所述衬底和所述至少一个加热元件之间，该热传导控制层由一种导热系数小于形成所述衬底和所述至少一个加热元件的材料的导热系数的材料形成。
通过将所述加热元件定位在所述衬底和所述散热元件之间，沿与所述衬底相对的方向传递的多数热量被所述散热元件接收，并且到达所述磁头元件的周围的热量增加。因此，更加提高了通过这些磁头元件的热量所产生的突出效率。在加热元件完全被散热元件覆盖的情况下，更加增加了由散热元件接收的热量。此外，通过提供所述热传导控制层，由于所述热传导控制层的保护作用，防止了从所述加热元件传递到所述衬底一侧的多数热量到达所述衬底。因此，更加增加了由散热元件接收的热量，并且更加提高了通过这些磁头元件的热量所产生的突出效率。
优选地，所述至少一个散热层由与形成所述下屏蔽层、所述上屏蔽层和所述至少一个磁极层中的至少一个的薄膜相同的沉积薄膜形成。
在该情况下，所述散热层和所述滑触头衬底的元件形成表面之间的距离等于所述上和下屏蔽层以及所述磁极层中的一个与所述元件形成表面之间的距离。结果，明确地限定了所述散热层和所述一个层之间的间隙。而且，由于这两个层地组成材料相同，因此能够容易地在所述磁头元件中设计热传导。
优选地，所述至少一个读头元件是巨MR(GMR)效应元件，或是隧道MR(TMR)效应元件。
电流在平面内的GMR(CIP-GMR)元件，电流垂至于平面的GMR(CPP-GMR)和TMR元件对磁场具有高敏感性，然而它们的输出强烈地取决于它们的温度。相应地，通过使用这些元件作为根据本发明的薄膜磁头的读头元件，可以避免由于元件温度增加而导致的读取性能的降低，并且可以有效地利用带有很高敏感性的这些元件。
同样优选地，所述至少一个写头元件是用于纵向磁记录的感应线圈元件或是用于垂直磁记录的感应线圈元件。
根据本发明，提供了一种HGA，该HGA包括上述的薄膜磁头和为所述至少一个加热元件供应电流的跟踪导线(trace conductor)。
根据本发明，进一步提供了一种磁盘驱动装置，该磁盘驱动装置包括至少一个上述的HGA和用于控制供应给所述至少一个加热元件的电流的加热器电流控制机构。
从下面在附图中所示的本发明的优选实施方式的具体描述将明显看出本发明的进一步目的和优点。在不同的图中用相同的附图标记来表示一些元件。
图1示意性地示出了根据本发明的磁盘驱动装置的一个实施方式的主要部分的结构的透视图；图2示出了根据本发明的HGA的一个实施方式的透视图；图3示出了设在HGA的端部上的薄膜磁头的一个实施方式的透视图；图4示出了从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的根据本发明的薄膜磁头的一个实施方式的平面图；图5a和5b分别示出了包含沿图4中所示的线A-A得到的横截面的透视图和沿线A-A得到的横截面图；图6示出了从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的根据图4中所示实施方式的薄膜磁头的散热器的平面图；图7a-7f示出了从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的替代散热器的平面图；图8示出了沿图4中所示的线B-B得到的横截面图，其示出了根据图4中所示实施方式的薄膜磁头的结构；图9示出了从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的根据图4中实施方式的薄膜磁头的加热器结构的平面图；
图10示出了沿图4中的线C-C得到的横截面图，其示出了用于加热器的电极垫的结构；图11a-11d示出了沿图4中的线A-A得到的横截面图，其解释了根据图4中所示实施方式的薄膜磁头的制造过程；图12示出了根据图1中实施方式的磁盘驱动装置的记录/再现电路的电路结构的方框图；图13a和13b分别示出了从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的根据本发明的薄膜磁头的一个实施方式的散热器的平面图和作为比较实施方式的传统薄膜磁头的散热器的平面图；和图14示出了带有分别具有图13a和13b中所示形状的散热器的薄膜磁头的磁头端面上的TPTP数值的曲线图。
具体实施例方式
图1示意性地示出了根据本发明的磁盘驱动装置的一个实施方式的主要部分的结构的透视图，图2示出了根据本发明的HGA的一个实施方式的透视图，图3示出了设在HGA的端部上的薄膜磁头(滑触头)的一个实施方式的透视图。
在图1中，附图标记10表示围绕主轴电机的旋转轴11旋转的多个磁盘，12表示用于将薄膜磁头(滑触头)定位在轨道上的组装架设备，13表示用于控制薄膜磁头的读/写操作和加热操作的记录/再现电路。
组装架设备12设有多个驱动臂14。这些驱动臂14可依靠音圈电机(VCM)15围绕枢轴支承轴16旋转并且沿着该轴16的方向堆叠。HGA 17设在每个驱动臂14的端部上。滑触头以这样一种方式安装在每个HGA 17上使得面对每个磁盘10的表面。磁盘10、驱动臂14、HGA 17的和薄膜磁头(滑触头)中每一个的数量也可以仅仅为一。
如图2中所示，通过将具有磁头元件的滑触头21固定到悬挂机构20的端部上和将接线元件25的一端电连接到滑触头21的信号电极而构造HGA。
悬挂机构20主要由承载梁22、固定和支撑在该承载梁22上的具有弹性的弯曲体23、，设在所述承载梁22的底部上的底板24和由跟踪导线和电连接到跟踪导线两端的连接垫组成并且设在所述弯曲体23上的接线元件25构成。
显而易见的是，根据本发明的HGA的悬挂结构并不被局限于上述的结构。尽管未在图中示出，也可能在悬挂机构20的某个中点附着磁头驱动IC芯片。
如图3中所示，根据本实施方式的滑触头设有感应写头元件和MR读头元件30、连接到这些元件的四个信号电极31和用于使电流流过加热器的两个驱动电极32，所述加热器未在图3中示出，所有的这些元件都形成于元件形成表面33上。附图标记34表示滑触头的空气支承表面(ABS)。所述信号电极的数量和位置并不被局限于图3中的模式。在图3中，存在六个电极，但是也可能提供五个电极和一个连接到滑触头衬底的接地。
图4示出了从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的根据本发明的薄膜磁头的一个实施方式的平面图，图5a示出了包含沿图4中所示的线A-A得到的横截面的透视图，图5b示出了沿线A-A得到的横截面图。图5a和5b中线圈的匝数被示出成尽可能地小于图4中的匝数以简化附图。所述线圈可以是双层线圈或螺旋线圈。图4以及图5a和5b也示意性地示出了加热器46的结构，因为这将在随后详细地被描述。
在图5a中，滑触头衬底40具有ABS50并且在写和读操作期间在旋转磁盘地表面上方以预定距离液动地飞行。当ABS 50被设置在底部时，MR读头元件42、感应写头元件44、加热器46和散热器48形成于滑触头衬底40的一个侧面(元件形成表面)上。
MR读头元件42包括MR层42c、将MR层42c夹在当中的下屏蔽层42a和上屏蔽层42f。MR层42c包括CIP-GMR多层、CPP-GMR多层或TMR多层，并且检测与具有很高敏感性的信号对应的磁场。当MR层42c包括CPP-GMR多层或TMR多层时，下屏蔽层42a和上屏蔽层42f也分别用作下电极和上电极。下屏蔽层42a和上屏蔽层42f是磁层并且起到屏蔽外部磁场的作用，所述外部磁场会导致对MR层42c的干扰。
感应写头元件44包括下磁极层44a、上磁极层44f和线圈层44c。上和下磁极层44f和44a是磁路，从而将线圈层44c感应产生的磁通量汇合和引导到在上面写入数据的磁盘表面。代替上屏蔽层42f和下磁极层44a，可以仅仅形成一个起到这些层的作用的磁层。
MR读头元件42和感应写头元件44面对磁盘表面的端部延伸到磁头端面51。该磁头端面51覆盖有作为保护膜的类金刚石(DLC)等。在此，在读/写操作期间磁盘表面和围绕读头元件和写头元件的端部的磁头端面51之间的距离对应于磁距dMS。
在相对于MR读头元件42和感应写头元件44与磁头端面51相对的位置，并且在滑触头衬底40和散热器48之间形成加热器46。加热器46的位置并不局限于上述的一种情况。加热器仅仅需要相对于这些磁头元件在与磁头表面51相对的位置形成，例如在散热器48之上的位置。
散热器48包括第一散热层48a和第二散热层48b。散热器48通过接收加热器的热量而增强了来自加热器46的热流。该增强防止了加热器46被其自身产生的热量熔化。此外，散热器48具有特定形状(图中的凸形)，并且该特定形状导致了热流积极地朝着MR读头元件42和感应写头元件44的附近被引导。因此，通过加热器产生的热量导致的磁头元件的突出效率被提高。用于调节热流方向的散热器48的形状将在后面加以详细解释。在所述图中，散热器48具有包括两个散热层的层状结构。然而，散热器48也可以具有包括单加热层或两个以上加热层的层状结构。
接着，将在图5b中详细解释上述的结构。滑触头衬底40例如由AlTiC(Al2O3-TiC)等制成。附图标记41表示厚度大约为0.05μm-10μm的绝缘层，该绝缘层例如由沉积在滑触头衬底40上的Al2O3等形成。下屏蔽层42a沉积在绝缘层41上并且例如由NiFe、NiFeCo、CoFe、FeN或FeZrN等形成，厚度大约为0.3μm-3μm。附图标记42b表示厚度大约为0.005μm-0.5μm的下屏蔽间隙层，该下屏蔽间隙层例如由沉积在下屏蔽层42a上的Al2O3或DLC等形成。
MR层42c例如由CIP-GMR多层、CPP-GMR多层或TMR多层形成。附图标记42d表示连接到MR层42c的两端的元件引导导线层，该元件引线导体层例如由Cu等形成，并且设有磁偏层，42e表示厚度大约为0.005μm-0.5μm的上屏蔽间隙层，该上屏蔽间隙层例如由沉积在MR层42c和元件引导导线层42d上的Al2O3或DLC等形成。在MR层42c由CPP-GMR多层或TMR多层形成时，上和下屏蔽间隙层42e和42b以及元件引导导线层42d是不必要的。上屏蔽层42f沉积在上屏蔽间隙层42e上并且由NiFe、NiFeCo、CoFe、FeN或FeZrN等形成，厚度大约为0.3μm-4μm。再现隙宽为上和下屏蔽层42f和42a之间的距离，其大约为0.03μm-1μm。
附图标记43表示厚度大约为0.1μm-2μm的绝缘层，该绝缘层例如由沉积在上屏蔽层42f上的Al2O3等形成。下磁极层44a沉积在绝缘层43上，并且例如由NiFe、NiFeCo、CoFe、FeN或FeZrN等形成，厚度大约为0.3μm-3μm。当代替上屏蔽层42f和下磁极层44a形成起到这些层的作用的一个磁层时，绝缘层43被省略。附图标记44b表示厚度大约为0.03μm-0.5μm的磁间隙层(等于记录隙宽)，该磁间隙层例如由沉积在下磁极层44a上的Al2O3或DLC等形成。线圈层44c沉积在磁间隙层44b上并且例如由Cu等形成，厚度大约为0.5μm-3μm。附图标记44d表示厚度大约为0.1μm-5μm的线圈绝缘层，该线圈绝缘层例如由覆盖线圈层44c的热硫化保护层等形成，44e表示例如由Cu或NiFe等形成的线圈引导导线层，该线圈引导导线层分别电连接到线圈层44c的一端。上极层44f例如由NiFe、NiFeCo、CoFe、FeN或FeZrN等形成，厚度大约为0.5μm-5μm，该上极层用作磁极并且与下磁极层44a一起用作磁轭。
附图标记47表示厚度大约为0.3μm-4μm的热传导控制层，该热传导控制层例如由热硫化保护层等形成。第一散热层48a沉积在该热传导控制层47上并且例如由NiFe，NiFeCo，CoFe，FeN或FeZrN等形成，厚度与上屏蔽层42f一样大约为0.3μm-4μm。第二散热层48b在沉积在第一散热层48a上的绝缘层43上堆叠，并且例如由NiFe、NiFeCo、CoFe、FeN或FeZrN等形成，厚度与下磁极层44a一样大约为0.3μm-3μm。附图标记49是例如由Al2O3等形成的涂层。
图6示出了从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的根据图4中所示实施方式的薄膜磁头的散热器48的平面图，图7a-7f示出了也从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的替代散热器48的平面图。
根据图6，散热器48具有凸形，并且沿磁头端面51一侧的端部的轨道宽度方向的图案宽度WSH1大于沿所述相对端部的轨道方向的图案宽度WSH2。虚线所示的加热器46只是定位在散热器48的凸部下方。尽管加热器46完全被散热器48覆盖，但是由于WSH1＞WSH2，因此围绕覆盖加热器46的部分的散热面积变小。在从加热器46到达散热器48的热量中，由于散热器48的形状影响，从与加热器46相对的散热器48的表面朝着位于其上的涂层49(未在图中示出)消散的被减小。此外，如上所述，散热器48主要由具有高导热性的金属形成并且WSH1＞WSH2，因此从加热器46产生的热量主要朝着下磁极层44a以及上和下屏蔽层42f和42a的方向53流动，并且所述热量膨胀MR读头元件42和感应写头元件44的周围。因此，提高了通过所述热量所产生的这些磁头元件的突出效率。
同时，由于散热器48的图案宽度WSH1被设置为足够大的值，因此从感应写头元件的线圈层44c产生的热量充分地朝着涂层消散。结果，可以避免由于感应写头元件自身的热膨胀而导致的大感应变化。
散热器48和下磁极层44a等之间的间隙G作为磁隔离被形成，从而上和下屏蔽层42f和42a可以保持有助于保持它们的屏蔽效应的形状和面积。间隙G防止MR读头元件的温度敏感MR特性被来自加热器46的热量降低，并且防止由于感应写头元件本身的热膨胀而导致感应写头元件的大感应变化。
接着，将解释各种替代的散热器48。如图7a中示出的散热器48′，该散热器可以具有一种形状，其中与磁头端面51相对的矩形的两个拐角被去除。图7b中所示的散热器48″具有三角形形状，该三角形形状的底部与磁头端面51相对并且平行。图7c中所示的散热器48具有半圆形形状，该半圆形形状的线性底部与磁头端面51相对并且平行。图7d中所示的散热器48″″具有半圆形形状和图7a中所示形状的组合形状。图7e中所示的散热器48″具有半圆形形状和梯形形状的组合形状。此外，散热器可以具有上述形状的一些拐角为圆形或平滑的形状。在图7f中，示出了散热器48′的一些拐角为圆形的形状。
在图7a-7f中所示的任何形状中，沿轨道宽度方向的图案宽度从磁头端面51的所述一侧的所述端部朝着所述相对端部单调减小，并且磁头端面51的所述一侧的所述端部的图案宽度大于所述相对端部的图案宽度。因此，通过使用具有这些形状中的一个的任何散热器以及具有图6中所示的形状的散热器，从加热器产生的热量选择性地朝着下磁极层等的方向流动，然后该热量膨胀MR读头元件42和感应写头元件44的周围。因此，提高了通过所述热量所产生的这些磁头元件的突出效率。
图6和图7a-7f中所示的任何一个形状具有关于垂直于磁头端面的预定平面的两侧对称。然而，当散热器满足图案宽度的上述条件时，散热器形状也可以是不对称的。散热器也可以具有满足上述条件的其它形状。此外，在图6中，加热器46完全被散热器48覆盖。然而，也可以缺少与加热器46相对的散热器部分的一部分。显而易见，为了避免加热器46熔化和提高通过加热器46产生的热量所导致的磁头元件的突出效率，优选地加热器46完全被散热器48覆盖。
图8示出了沿图4中所示的线B-B得到的横截面图，其示出了根据图4中所示实施方式的薄膜磁头的结构。与图5a和5b以及图8相同的元件用相同的附图标记表示。在该图中，MR层42c、线圈引导导线层44e、加热器46、热传导控制层47和散热器48未出现在该横截面上。
图9示出了从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的根据图4中实施方式的薄膜磁头的加热器46的结构的平面图。图10示出了沿图4中的线C-C得到的横截面图，其示出了用于加热器46的电极垫的结构。
根据图9，加热器46包括由曲折地在层中布置的线路构成的发热部分46a，和分别连接到发热部分46a的两端的引导电极46b和46c，从而构成了预定长度的电流通路。
更具体而言，发热部分46a由上行线路部分66、下行线路部分67、连接部分74和连接部分75形成，其中上行线路部分66以方形波形从预定起始点60曲折地前行到回转点61，下行线路部分67曲折地沿着上行线路部分66从回转点61返回到接近起始点60的端点62，连接部分74连接起始点60和引导电极46c，连接部分75连接端点62和引导电极46b。彼此并行的上行线路部分66和下行线路部分67之间的距离70被设置成小于上行线路部分66的相互面对部分之间的距离72和下行线路部分67的相互面对部分之间的距离73。
发热部分46a具有一个厚度，例如大约为100nm-5000nm，并且例如由包含NiCu的材料制成。NiCu中Ni的含量例如大约为15-60原子％并且优选地为25-45原子％。此外，Ta、Al、Mn、Cr、Fe、Mo、Co、Rh、Si、Ir、Pt、Ti、Nb、Zr和Hf中的至少一种元素可以作为添加物包含到该NiCu中。该添加物的含量优选地为5原子％或以下。
此外，发热部分46a也可以由包含NiCr的材料制成。在该情况下，NiCr中Ni的含量例如大约为55-90原子％并且优选地为70-85原子％。此外，Ta、Al、Mn、Cu、Fe、Mo、Co、Rh、Si、Ir、Pt、Ti、Nb、Zr和Hf中的至少一种元素也可以作为添加物包含到该NiCr中。该添加物的含量优选地为5原子％或以下。
此外，发热部分46a也可以由单纯的Ta或包含Ta的材料制成。在此，Al、Mn、Cu、Fe、Mo、Co、Rh、Si、Ir、Pt、Ti、Nb、Zr和Hf中的至少一种元素也可以作为添加物包含到该Ta中。该添加物的含量优选地为5原子％或以下。
引导电极46b和46c也可以由与发热部分46a相同的材料制成。
根据图10，发热部分46a形成于热传导控制层47和第一散热层48a之间，并且引导电极46b和46c从夹心区域被取出。带有导电性的基电极薄膜80b和80c分别形成于引导电极46b和46c上。向上延伸的凸出部(bump)81b和81c由使用基电极薄膜80b和80c的作为电极的电解板形成，并且分别设在基电极薄膜80b和80c上。基电极薄膜80b和80c以及凸出部81b和81c由诸如Cu这样的导电材料制成。基电极薄膜80b和80c的厚度大约为10nm-200nm，凸出部81b和81c的厚度大约为5μm-30μm。
凸出部81b和81c的顶端从涂层49暴露，用于加热器46的垫82b和82c设在这些顶端处。电流通过垫82b和82c被供应到加热器46。类似地，MR读头元件42和感应写头元件44连接到信号终端电极31(图3)。然而，为了简化附图而未示出这些元件的连接结构。
图11a-11d示出了沿图4中的线A-A得到的横截面图，其解释了根据图4中所示实施方式的薄膜磁头的制造过程。
在下文中，将主要参考所述图来解释根据该实施方式的薄膜磁头的制造过程。首先，如图11a所示，例如使用喷涂技术将绝缘层41沉积在衬底40上。接着，例如使用电镀技术使构成下屏蔽层42a的薄膜形成于绝缘层41上，然后，例如使用照相平版印刷法形成下屏蔽层42a和间隙G。然后，热传导控制层47与磁头端面51相对地形成于靠近下屏蔽层42a的位置。然后，例如使用喷涂技术使构成加热器46的发热部分46a以及引导电极46b和46c形成于热传导控制层47上。
接着，如图11b中所示，例如使用喷涂技术形成构成下屏蔽间隙层42b的薄膜。然后，例如使用喷涂技术顺序地形成MR层42c、元件引导导线层42d和构成上屏蔽间隙层42e的薄膜。然后，例如使用电镀技术形成构成上屏蔽层42f的薄膜。然后，例如使用喷涂技术在构成上屏蔽层42f的薄膜上形成构成绝缘层43的薄膜和构成下磁极层44a的薄膜。
然后，通过使用诸如照相平版印刷法和干腐蚀法这样的普通技术，这些薄膜被制作图案，并且形成间隙G。该制作图案和间隙形成提供了多层，该多层包括上屏蔽层42f、绝缘层43、下磁极层44a和散热器48，该散热器包括分别具有预定形式的第一散热层48a和第二散热层48b。然后，形成抛光层49a，并且间隙G充满与抛光层49a相同的材料。通过上述过程完成了MR读头元件42的形成。
接着，如图10c中所示，通过使用诸如喷涂技术、照相平版印刷法和干腐蚀法这样的普通技术，形成磁间隙层44b和磁间隙层44b上的线圈层44c，然后，形成线圈绝缘层44d和上磁极层44f以覆盖线圈层44c。通过上述过程完成了感应写头元件44的形成。在该形成之后，如图11d中所示，形成涂层49以覆盖磁头元件。
图12示出了根据图1中实施方式的磁盘驱动装置的记录/再现电路13的电路结构的方框图。
在图12中，附图标记90表示记录/再现控制LSI，91表示从记录/再现控制LSI 90接收记录数据的写门，92表示写电路，93表示储存表格等以用于控制供应给加热器的电流值的ROM，95表示为MR读头元件42供应检测电流的恒电流电路，96表示放大MR读头元件42的输出电压的放大器，97表示将再现数据输出到记录/再现控制LSI 90的解调电路，98表示温度探测器，99表示加热器46的控制单元。
从记录/再现控制LSI 90输出的记录数据被提供给写门91。仅仅当从记录/再现控制LSI 90输出的记录控制信号指示写操作时，写门91将记录数据提供给写电路92。写电路92使对应于该记录数据的写电流通过线圈层44c，并且感应写头元件44在磁盘10(图1)上写数据。
仅仅当从记录/再现控制LSI 90输出的再现控制信号指示读操作时，恒定电流从恒电流电路95流入MR层42c。该MR读头元件42再现的信号被放大器96放大，被解调电路97解调，然后获得的再现数据被输出到记录/再现控制LSI 90。
加热器控制单元99接收从记录/再现控制LSI 90输出的加热器开/关信号和加热器电流控制信号。当加热器开/关信号处于开操作指令时，电流流入加热器46的发热部分46a。在该情况下电流值被控制为对应于加热器电流控制信号的值。
因此，通过提供独立于记录/再现操作控制信号系统的加热器开/关信号和加热器控制信号系统，不仅可能实现与记录/再现操作相联系的加热器的电流应用，而且可能实现更多样的电流应用模式。
在实际操作中，对应于预定电流应用模式的电流流入加热器46的发热部分46a。通过该电流从加热器46产生热量，该热量通过传播通过散热器而到达感应写头元件44和MR读头元件42，然后热膨胀导致磁头元件朝着磁头端面51的方向突出。这允许磁距dMS仅仅在写和读操作期间被减小。因此，磁距dMS仅仅在磁头元件的操作期间的减小能够补偿由轨道宽度的减小导致的读和/或写性能的减小，并且能够处理由于记录位的减小而导致的信号场的减弱的问题，同时不会明显地增加滑触头撞到磁盘表面的概率。该dMS值可以被加热器器电流控制信号精确地调整，所述加热器控制信号控制流过发热部分46a的电流。
显而易见记录/再现电路13的电路结构并不局限于图12中所示的结构。它也可能使用不同于记录控制信号和再现控制信号的信号来指定读和写操作。此外，希望导致加热器46至少在读和写操作期间产生热量，但是也可能导致加热器46在写操作或读操作或者在写操作或读操作持续的一段预定连续时间期间产生热量。而且，也可能不仅仅使用DC，而且使用AC或脉冲电流等作为流过加热器46的电流。
在下文中，将用一个实施方式来解释根据本发明的薄膜磁头中的散热器形状的影响。
图13a示出了从滑触头衬底的元件形成表面的一侧看到的根据本发明的薄膜磁头的一个实施方式的散热器的平面图，在图中标出了特定的尺寸。图13示出了从所述元件形成表面的一侧看到的作为比较实施方式的传统薄膜磁头的散热器的平面图，也在图中标出了特定的尺寸。在这些图中，形成于下磁极层上的感应写头元件简单地由虚线示出。
在图13a中，散热器130具有同样如图6中所示的凸形。在散热器130中，WHS1＝90.0μm，WHS2＝40.0μm。加热器132具有30.0μm×90.0μm的尺寸并且直接被定位在散热器130的凸部之下。散热器130完全覆盖加热器132。散热器130和磁头元件多层131之间的间隙G是5.0μm，所述磁头元件多层包括为90.0μm×25.0μm的矩形的上和下屏蔽层，MR层和下磁极层。
其间，在图13b中，作为比较实施方式的传统散热器133为90.0μm×60.0μm的矩形，并且被定位成在自身和磁头元件多层134之间形成5.0μm的间隙G，所述磁头元件多层为90.0μm×25.0μm的矩形。也就是说，图13a中散热器130的形状等于与传统散热器133的磁头端面相对的两个拐角被去除的所述凸形。在图13a和13b中，除了散热器形状之外的其它结构彼此相同，包括加热器的位置。
图14示出了带有分别具有图13a和13b中所示形状的散热器的薄膜磁头的磁头端面上的TPTP数值的曲线图。水平轴是从滑触头衬底的元件形成表面到磁头端面上的测量点的距离DR，竖轴是通过加热器产生的热量所产生的在测量点的突出(TPTP)的数值。提供给两个磁头的各个加热器的功率为100mW。TPTP的数值通过模拟获得。
如图14中所示，在根据本发明的薄膜磁头(图13a)的磁头端面上的突出的形状几乎与传统的薄膜磁头(图13b)中的突出的形状相同。然而，根据本发明的薄膜磁头中的TPTP在所有磁头端面的范围中更大。在对应于磁头元件的端部的DR＝2.5μm的一点，传统的薄膜磁头中的TPTP的数值为9.0nm，而根据本发明的薄膜磁头中的TPTP的数值变为更大的数值9.7nm。也就是说，在根据本发明的薄膜磁头中TPTP的数值被提高了7.7％。
根据该结果，可以理解在根据本发明的薄膜磁头中，与传统的薄膜磁头相比，通过加热器产生的热量所导致的磁头元件的突出效率大大提高。
此外，显而易见本发明不仅适用于纵向磁记录而且适用于垂直磁记录。甚至如果感应写头元件具有与垂直磁记录相对应的结构，造成从加热器产生的热流选择性地流动的散热器形状的效应与上述的情况相同。而且，显而易见从具有对应于垂直磁记录的结构的感应写头元件产生的热效应也类似。
所有的前述实施方式仅仅作为本发明的例子而不意味着限定，并且在不超出本发明的精神和范围的情况下可以构想本发明的许多不同的替代和修改。因此，本发明仅仅由随后的权利要求及其等价物限定。
权利要求
1.一种薄膜磁头，其包括一带有空气支承表面的衬底；至少一个读头元件，其包括下屏蔽层和上屏蔽层，和至少一个写头元件，其包括至少一个形成于所述衬底上的磁极层；至少一个加热元件，其相对于所述至少一个读头元件和所述至少一个写头元件设在与所述空气支承表面相对的位置；和至少一个散热元件，其包括至少一个散热层，该散热层设在与所述下屏蔽层、所述上屏蔽层和所述至少一个磁极层中的至少一层的所述空气支承表面一侧的端部相对的端部附近，所述至少一个散热元件具有一种形状，使得沿所述空气支承表面一侧的端部的轨道宽度方向的图案宽度大于沿着与所述空气支承表面一侧的所述端部相对的端部的轨道宽度方向的图案宽度。
2.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，所述至少一个散热元件具有一种形状，使得沿所述轨道宽度方向的图案宽度从所述空气支承表面一侧的端部朝着与所述空气支承表面一侧的所述端部相对的端部单调地减小。
3.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，所述至少一个散热元件具有凸形、至少其中的一个拐角被去除的矩形形状、三角形和半圆形中的一种形状或者至少两种的组合形状，或者所述一种形状或所述至少两种的组合形状的拐角是圆形的。
4.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，所述至少一个加热元件形成于所述衬底和所述至少一个散热元件之间。
5.根据权利要求4所述的薄膜磁头，其中，所述至少一个散热元件完全覆盖所述至少一个加热元件。
6.根据权利要求4所述的薄膜磁头，其中，一热传导控制层设在所述衬底和所述至少一个加热元件之间，该热传导控制层由一种导热系数小于形成所述衬底和所述至少一个加热元件的材料的导热系数的材料形成。
7.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，所述至少一个散热层由与形成所述下屏蔽层、所述上屏蔽层和所述至少一个磁极层中的至少一个的薄膜相同的沉积薄膜形成。
8.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，所述至少一个读头元件是巨磁阻效应元件，或是隧道磁阻效应元件。
9.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，所述至少一个写头元件是用于纵向磁记录的感应线圈元件或是用于垂直磁记录的感应线圈元件。
10.一种磁头万向架组件，其包括一薄膜磁头，其包括一带有空气支承表面的衬底；至少一个读头元件，其包括下屏蔽层和上屏蔽层，和至少一个写头元件，其包括至少一个形成于所述衬底上的磁极层；至少一个加热元件，其相对于所述至少一个读头元件和所述至少一个写头元件设在与所述空气支承表面相对的位置；和至少一个散热元件，其包括至少一个散热层，该散热层设在与所述下屏蔽层、所述上屏蔽层和所述至少一个磁极层中的至少一层的所述空气支承表面一侧的端部相对的端部附近，所述至少一个散热元件具有一种形状，使得沿所述空气支承表面一侧的端部的轨道宽度方向的图案宽度大于沿着与所述空气支承表面一侧的所述端部相对的端部的轨道宽度方向的图案宽度；和为所述至少一个加热元件供应电流的跟踪导线。
11.根据权利要求10所述的磁头万向架组件，其中，所述至少一个散热元件具有一种形状，使得沿所述轨道宽度方向的图案宽度从所述空气支承表面一侧的端部朝着与所述空气支承表面一侧的所述端部相对的端部单调地减小。
12.根据权利要求10所述的磁头万向架组件，其中，所述至少一个散热元件具有凸形、至少其中的一个拐角被去除的矩形形状、三角形和半圆形中的一种形状或者至少两种的组合形状，或者所述一种形状或所述至少两种的组合形状的拐角是圆形的。
13.根据权利要求10所述的磁头万向架组件，其中，所述至少一个加热元件形成于所述衬底和所述至少一个散热元件之间。
14.根据权利要求13所述的磁头万向架组件，其中，所述至少一个散热元件完全覆盖所述至少一个加热元件。
15.根据权利要求13所述的磁头万向架组件，其中，一热传导控制层设在所述衬底和所述至少一个加热元件之间，该热传导控制层由一种导热系数小于形成所述衬底和所述至少一个加热元件的材料的导热系数的材料形成。
16.根据权利要求10所述的磁头万向架组件，其中，所述至少一个散热层由与形成所述下屏蔽层、所述上屏蔽层和所述至少一个磁极层中的至少一个的薄膜相同的沉积薄膜形成。
17.根据权利要求10所述的磁头万向架组件，其中，所述至少一个读头元件是巨磁阻效应元件，或是隧道磁阻效应元件。
18.根据权利要求10所述的磁头万向架组件，其中，所述至少一个写头元件是用于纵向磁记录的感应线圈元件或是用于垂直磁记录的感应线圈元件。
19.一种磁盘驱动装置，其包括至少一个磁头万向架组件，其包括一薄膜磁头，其包括一带有空气支承表面的衬底；至少一个读头元件，其包括下屏蔽层和上屏蔽层，和至少一个写头元件，其包括至少一个形成于所述衬底上的磁极层；至少一个加热元件，其相对于所述至少一个读头元件和所述至少一个写头元件设在与所述空气支承表面相对的位置；和至少一个散热元件，其包括至少一个散热层，该散热层设在与所述下屏蔽层、所述上屏蔽层和所述至少一个磁极层中的至少一层的所述空气支承表面一侧的端部相对的端部附近，所述至少一个散热元件具有一种形状，使得沿所述空气支承表面一侧的端部的轨道宽度方向的图案宽度大于沿着与所述空气支承表面一侧的所述端部相对的端部的轨道宽度方向的图案宽度；和为所述至少一个加热元件供应电流的跟踪导线；和用于控制供应给所述至少一个加热元件的电流的加热器电流控制装置。
20.根据权利要求19所述的磁盘驱动装置，其中，所述至少一个散热元件具有一种形状，使得沿所述轨道宽度方向的图案宽度从所述空气支承表面一侧的端部朝着与所述空气支承表面一侧的所述端部相对的端部单调地减小。
21.根据权利要求19所述的磁盘驱动装置，其中，所述至少一个散热元件具有凸形、至少其中的一个拐角被去除的矩形形状、三角形和半圆形中的一种形状或者至少两种的组合形状，或者所述一种形状或所述至少两种的组合形状的拐角是圆形的。
22.根据权利要求19所述的磁盘驱动装置，其中，所述至少一个加热元件形成于所述衬底和所述至少一个散热元件之间。
23.根据权利要求22所述的磁盘驱动装置，其中，所述至少一个散热元件完全覆盖所述至少一个加热元件。
24.根据权利要求22所述的磁盘驱动装置，其中，一热传导控制层设在所述衬底和所述至少一个加热元件之间，该热传导控制层由一种导热系数小于形成所述衬底和所述至少一个加热元件的材料的导热系数的材料形成。
25.根据权利要求19所述的磁盘驱动装置，其中，所述至少一个散热层由与形成所述下屏蔽层、所述上屏蔽层和所述至少一个磁极层中的至少一个的薄膜相同的沉积薄膜形成。
26.根据权利要求19所述的磁盘驱动装置，其中，所述至少一个读头元件是巨磁阻效应元件，或是隧道磁阻效应元件。
27.根据权利要求19所述的磁盘驱动装置，其中，所述至少一个写头元件是用于纵向磁记录的感应线圈元件或是用于垂直磁记录的感应线圈元件。
全文摘要
一种具有更高突出效率的薄膜磁头，其包括带有空气支承表面(ABS)的衬底；包括下和上屏蔽层的读头元件，和包括磁极层的写头元件；加热元件，其相对于所述读头元件和所述写头元件设在与ABS相对的位置；和散热元件，其包括散热层，该散热层设在与所述下和上屏蔽层以及所述磁极层中的至少一层的所述ABS一侧的端部相对的端部附近，所述散热元件具有一种形状，使得沿所述ABS一侧的端部的轨道宽度方向的图案宽度大于沿着与所述ABS一侧的所述端部相对的端部的轨道宽度方向的图案宽度。
文档编号G11B5/012GK1770267SQ20051010756
公开日2006年5月10日 申请日期2005年9月29日 优先权日2004年10月7日
发明者栗原克树, 大池太郎, 平林启, 太田宪和 申请人:Tdk株式会社