专利名称：具有分路结构的垂直磁写头的制作方法
技术领域：
本发明涉及垂直磁记录，更具体而言，涉及防止写头干扰磁致电阻读传 感器的垂直写头结构。
背景技术：
计算机的核心是称为磁盘驱动器的组件。磁盘驱动器包括旋转磁盘、被 与旋转磁盘的表面相邻的悬臂悬吊的写和读头、以及转动悬臂从而将读和写头置于旋转盘上选定环形磁道(track)之上的致动器。读和写头直接位于具 有气垫面(ABS)的滑块上。当盘不旋转时，悬臂偏置滑块接触盘的表面， 当盘旋转时，空气被旋转的盘旋动。当滑块骑在气垫上时，釆用写和读头来 写》兹印(magnetic impression)到旋转盘且从旋转盘读取石兹印。读和写头连接到 根据计算机程序运行的处理电路以实现写和读功能。传统上，在磁盘上纵向地进行磁写入。用于这样的记录系统中的纵向写 头包括嵌在绝缘层中的线圈层，绝缘层夹在第一和第二极片层(pole piece layer)之间。在写头的气垫面(ABS )处间隙(gap)通过间隙层形成在第 一和第二极片层之间，并且极片层在后间隙(back gap)处连接。传导到线 圈层的电流在极片中感应磁通，其导致磁场在ABS处在写间隙弥散出来， 用于在移动介质上的石兹道中纵向地写上述;兹印，例如在上述旋转盘上环形》兹 道中。在近来的读头设计中，自旋阀传感器，也称为巨磁致电阻(GMR)传感 器，已经被用于检测来自旋转磁盘的磁场。该传感器包括下文中称为间隔层 (spacer layer )的非磁导电层，其被夹在下文中称为被钉扎层和自由层的第 一和第二铁;兹层之间。第一和第二引线(lead)连接到自旋阀传感器以传导 通过那里的检测电流。被钉扎层的^F兹化被钉扎得垂直于气垫面(ABS)，自 由层的磁矩位于平行于ABS但可以响应于外磁场而自由旋转。被钉扎层的 磁化通常通过与反铁石兹层的交换耦合来被钉扎。间隔层的厚度被选择为小于通过传感器的传导电子的平均自由程。采用
被钉扎层和自由层的磁化相对于彼此平行时，散射最小，当被钉扎层和自由层的磁化反平行时，散射最大。散射的变化与cose成比例地改变自旋阀传 感器的电阻，其中e是被钉扎层与自由层的磁化之间的角度。在读模式中， 自旋阀传感器的电阻与来自旋转盘的磁场的大小成比例地改变。当检测电流 传导通过自旋阀传感器时，电阻变化导致电势变化，其被检测到并作为重放信号(playback signal)处理。自旋阀传感器位于第 一和第二非磁电绝缘读间隙层之间，第 一和第二读 间隙层位于铁磁性的第一和第二屏蔽层之间。在合并式(merged)磁头中， 单个铁磁层作为读头的第二屏蔽层且作为写头的第 一极片层。在背负式 (piggyback)头中，第二屏蔽层和第一极片层是分开的层。日益提高的对数据速率和数据容量的需求不断推动开发能够满足这些 需求的全新记录系统。结果，研究者已经将注意力集中在垂直记录系统的使 用上。这样的系统通过记录数据为磁盘上垂直于盘表面而不是纵向地取向的 局部磁化而工作。垂直磁记录盘包括软磁村层和薄的硬磁顶层。在写入数据 之后，该顶层保持磁化。软磁衬层作为用于传导磁通回到返回极的磁管路。然而已经证实，适用于垂直磁记录的磁盘易受杂散场写入(stray field writing)的影响。结果，磁结构诸如写头中的那些必须配置为防止杂散场写入。 诸如屏蔽件和写极的结构必须具有不太深的从ABS测量的深度。这是为了 防止所述结构作为可能会拾取杂散场并将其集中在盘上的磁天线而导致意 外写入。然而，屏蔽的缺乏减小了写和读传感器之间的磁隔离。来自延伸到写极 之外的部分写线圈的磁场可到达读传感器并作为信号读出。来自写入器的场 通过读出器屏蔽件拾取，导致屏蔽件的磁化翻转(flip)。这导致不可接受的信 号噪声量，使得记录系统不可用。因此，强烈需要一种能在磁记录中使用同时还能防止写头和读传感器之 间的干扰的磁头设计。这样的设计还应该防止对盘的杂散场写入。发明内容本发明提供一种用于垂直磁记录的写头结构，其防止来自写头的磁场到 达和影响读头。该写头包括返回极并具有分路结构(shunt structure),返回极
具有接近气垫面(ABS)的前端和与前端相反的后端，该分^各结构从返回极 的后端延伸。分路结构构造得足够大从而防止来自写线圈的磁场到达读头，但又足够 小从而不导致杂散场写入。为此，分路结构可具有比返回极的厚度小，且优选不大于返回极厚度的3/4的厚度(平行于ABS测量)。分路结构可具有 0.08-0.5fim的厚度和远离ABS测量的5-10|im的高度。分路结构可由诸如NiFe的磁材料构成并可以有利且容易地结合到写头 的构建中，只有很少或没有额外的花费。本发明的这些和其它特征和优点将通过阅读结合附图的优选实施例的 详细说明而明显，附图中相似的附图标记始终表示相似的元件。
为了充分理解本发明的本质和优点以及应用的优选方式，应当参照下面 结合附图阅读的详细说明，附图不是按比例的。附图中图1是其中可实施本发明的盘驱动系统的示意图；图2是滑块的ABS视图，示出了其上磁头的位置；图3是从图2的线3-3截取的放大剖视图，示出了根据本发明一实施例 的写和读头；及图4是根据本发明一供选实施例的读和写头的放大剖视图。
具体实施方式
下面的说明是关于目前想到的实施本发明的优选方式。进行该说明是用 于说明本发明的 一般原理，而不是意图限制这里提出的发明构思。现在参照图1，示出了实施本发明的盘驱动器100。如图1所示，至少 一个可旋转的箱t盘112支承在主轴(spindle)114上且通过盘驱动马达118旋 转。每个盘上的磁记录是磁盘112上的同心数据道(未示出)的环形图案形 式。至少一个滑块113位于磁盘112附近，每个滑块113支持一个或更多磁 头组件121。当磁盘旋转时，滑块113在磁盘表面122之上径向进出移动， 从而磁头组件121可以存取写有所需数据的磁盘的不同道。每个滑块113借 助悬臂(suspension)115连到致动器臂119。悬臂115提供轻微的弹力，该弹
力偏置滑块113倚着盘表面122。每个致动器臂119连到致动器装置127。 如图1所示的致动器装置127可以是音圈马达(VCM)。 VCM包括在固定 磁场中可移动的线圈，线圈移动的方向和速度被由控制器129提供的马达电流信号所控制。盘存储系统运行期间，》兹盘112的旋转在滑块113和盘表面122之间产 生对滑块施加向上的力或举力的气垫(air bearing)。于是在正常运行期间该气 垫平衡悬臂115的轻微弹力，并且支持滑块113离开盘表面并以小的基本恒 定的距离稍微位于磁盘表面之上。盘存储系统的各种组元在运行中由控制单元129产生的控制信号来控 制，例如存取控制信号和内部时钟信号。通常，控制单元129包括逻辑控制 电路，存储装置和微处理器。控制单元129产生控制信号从而控制各种系统 操作，例如线123上的驱动马达控制信号以及线128上的头定位和寻道控制 信号。线128上的控制信号提供所需的电流分布(current profile),从而优化 地移动并定位滑块113到盘112上的所需数据道。写和读信号借助记录通道 125传达到和读出自写头和读头121。参照图2，滑块113中磁头121的取向可以更详细地被观察。图2是滑 块113的ABS视图，可以看出包括感应写头和读传感器的磁头位于滑块的 尾边缘(trailing edge)。常见磁盘存储系统的上述说明及图1的附图示例仅用 于示例。应显然地，盘存储系统可包括大量盘和致动器，每个致动器可支持 多个滑块。现在参照图3，磁头300的剖视图包括读头302和写头304。读头302 和写头304通过可以是例如氧化铝(A1203 )的非磁电绝缘间隙层306分隔 开。读头和写头302、 304具有气垫面(ABS)， ABS是使用时朝向磁介质(图 3未示出)设置的表面。读头302包括磁致电阻传感器308例如巨磁致电阻传感器(GMR)或隧 道阀。传感器308嵌入在也可以是氧化铝的非磁电绝缘间隙材料310中。由 诸如NiFe的；兹材料构成的第一和第二磁屏蔽件312、 314设置在传感器308 两侧(之上和之下)。写头304包括返回极316、后间隙层318、成形层320和写极322。返回 极316、后间隙318和成形层320可以由诸如NiFe的石兹材料构成。写极322 可由高饱和(高Bsat)材料例如CoFe构成，但优选构造为通过薄的非-磁层
间隔开的诸如CoFe的高Bast材料的叠层。返回极316磁连接到后间隙层318 并且后间隙与成形层320磁连接。成形层320与写极322 ;兹连接。磁头300具有在图3中观察时向上的尾方向(trailing direction)和在图3 中观察时向下的前导方向(leading direction)。术语前导和尾指的是^f吏用期间 头300在盘之上飞行时相对于盘(未示出)的行进方向。因此，返回极316 具有位于ABS处的ABS端317、与ABS端相反的后端319、在返回极316 的尾边缘(trailing edge)处从后端319延伸到ABS端317的尾表面(trailing surface)321、以及在写极316的前导边缘(leading edge)处从后端319延伸到 ABS端317的前导表面(leading surface)323。图3的剖视图所示的导电写线圈324经过成形层322和写极320与返回 极316之间。写线圈324被称为扁平线圈(pancake coil),因为它具有平的形 状(flat shape),如图3所示延伸离开和进入页面。线圈324环绕后间隙从而 延伸到由返回极316、后间隙318、成形层320和写极322定义的写极结构 的后面。写线圏324嵌入在可以是例如氧化铝(A1203 )的绝缘层326中。如上在背景技术中所描述的，现有技术垂直头遇到的问题在于来自写线 圏324的^t场会被读头屏蔽件314拾取，这影响传感器308。来自越过返回 极316的部分线圈324的磁场不是大问题，因为写极316用作吸收来自该部 分线圈324的场的磁屏蔽件。然而，来自位于后间隙318后面的部分线圈的 ^^场326可引起这些干扰。为了改善该问题， -磁分路328设置在极结构的后部。该分路可以由^f兹材 料例如NiFe或一些其它材料构成，且优选地从返回极的后边缘(back edge) 延伸，尽管分路328也可以从后间隙的后部延伸。该分路吸引并吸收来自写 线圈324的磁场。该分路位于头堆叠中一位置，使得它设置在至少部分线圈 与读头302之间。分路328具有前端(front end ) 325 (最接近ABS的一端)，在该处分路 328与返回极316连接，并具有与前端相反的后端327 (即最远离ABS的一 端)。分^各还具有从后端延伸到前端的前导表面和尾表面329、 331。分路328 具有沿顺道方向平行于ABS测量的厚度T,其可定义为前导表面和尾表面 329、 331之间的距离，且具有垂直于ABS测量的作为从前端325到后端327 的距离的长度或高度H。分路328可以是各种厚度，但优选地具有比返回极 316的厚度小的厚度T。该分路优选具有不大于返回极的厚度的3/4或者0.08
至0.5|im的厚度T。该分路可具有各种高度H,但优选具有足够大从而防止来自线圈324的 场影响读头302，但又足够小从而避免杂散场写入的高度H。如果分路328 太大，则它会作为磁天线从而吸收杂散磁场，该杂散磁场会聚集在ABS处 并导致对磁介质的意外杂散场写入。因此，分路优选地具有5至10)im的高 度H,尽管精确的尺寸取决于特定记录系统的设计要求并取决于写和读头 203、 304的相对大小。为了进一步防止线圈324和读头320之间的干扰，读和写头302、 304 之间的间隙的大小可以增大。现在参照图4,本发明的供选实施例包括通过间隙404与返回极316分 隔开的分路402。在本发明的该实施例中，分路402可构造为具有与返回极 316同样厚的厚度T。间隙404允许分路402构造得比在前一实施例中更厚， 同时仍然避免杂散场写入。如果需要进一步的对杂散场写入的保护，分路402 可构造有比返回极316的厚度薄的厚度T。分路结构328、 402的任一种可 在与用于构造返回极316相同的掩模化和镀步骤中通过电镀构造。然而，使 分路402与返回极316厚度相同可使得与返回极316同时地镀分路402更容 易。尽管上面描述了各种实施例，但应理解它们仅是以举例的方式给出而不 是限制。落在本发明范围内的其它实施例对本领域技术人员也会是显而易见 的。因此，本发明的广度和范围不应被上述示例性实施例限制，而应仅根据 权利要求及其等价物定义。
权利要求
1.一种用于垂直磁记录的磁写头，该写头包括磁返回极，具有设置在气垫面ABS处的ABS端和与该ABS相反的后端；及磁分路，从所述返回极的后端延伸，该分路沿远离该ABS的方向延伸。
2. 如权利要求l的磁写头，其中所述返回极具有尾表面和与所述尾表面相反的前导表面，所述前导表面 和尾表面从所述后端延伸到所述ABS端，所述返回极的所述前导表面和尾 表面之间的距离定义返回极厚度；所述分路具有前导表面和尾表面，所述分路的所述前导表面和尾表面之 间的距离定义分路厚度；且所述分路厚度小于所述返回极厚度。
3. 如权利要求l的磁写头，其中所述分路具有前导表面和尾表面，所述分路的所述前导表面和尾表面之 间的距离定义分路厚度T;所述分路具有垂直于所述ABS测量的高度H;且 T为0.08-0.5(^m, H为5-10}im。
4. 如权利要求l的磁写头，其中所述分路由NiFe构成。
5. —种用于垂直磁记录的磁写头，该写头包括》兹返回极，具有与气垫面ABS相邻地定位的ABS端、与该ABS端相 反的后端、从所述后端延伸到所述ABS端的尾表面、以及从所述后端延伸 到所述ABS端的前导表面；磁后间隙层，在所述返回极的后端附近与所述返回极的尾表面连接；磁成形层，与所述后间隙磁连接；写极，与所述成形层;兹连接；导电线圈，其一部分经过所述返回极和所述成形层之间，该线圈环绕所 述后间隙从而延伸超过所述返回极的后端；以及磁分路，从所述返回极的后端沿远离该ABS的方向延伸。
6. 如权利要求5的磁写头，其中所述分路由NiFe构成。
7. 如权利要求5的磁写头，其中所述分路从所述返回极的后端延伸距离H，并具有前导表面和与所述前导表面相反的尾表面，所述前导表面和尾表面之间的距离定义厚度T，且其中T为0.08-0.5|im, H为5-10nm。
8. 如权利要求5的磁写头，其中所述分路具有尾表面和与所述尾表面相反的前导表面，所述前导表面和 尾表面之间的距离定义分路厚度；所述返回极的所述尾表面和前导表面之间的距离定义返回极厚度；且 所述分路厚度小于所述返回极厚度。
9. 如权利要求5的磁写头，其中所述分路具有尾表面和与所述尾表面相反的前导表面，所述前导表面和 尾表面之间的距离定义分路厚度；所述返回极的所述尾表面和前导表面之间的距离定义返回极厚度；且 所述分路厚度不大于所述返回极厚度的3/4。
10. —种用于垂直磁记录的磁头，该磁头包括读头，包括设置在第一和第二磁屏蔽件之间的磁致电阻传感器； 写头，包括石兹返回极，具有位于气垫面ABS处的ABS端、与该ABS端相 反的后端、从所述后端延伸到所述ABS端的前导表面、以及从所述 后端延伸到所述ABS端的与所述前导表面相反的尾表面；磁后间隙层，在所述后端附近磁连接到所述返回极的尾表面； 磁成形层，与所述后间隙层》兹连接且与所述返回极相反； 磁写极，与所述成形层磁连接并延伸到所述ABS; 导电写线圈，其一部分经过所述成形层和所述返回极之间，且该 导电写线圈环绕所述后间隙层从而延伸超过所述返回极的后端；以及 磁分路，与所述返回极的后端磁连接并从其延伸。
11. 如权利要求10的磁头，其中所述分路设置在所述写线圈的至少一 部分与所述读头之间。
12. 如权利要求10的磁头，其中所述分路具有前导表面和尾表面，所 述前导表面和尾表面定义在它们之间测量的分路厚度，且其中所述返回极的 尾表面和所述返回极的前导表面之间的距离定义返回极厚度；且其中所述分 路厚度小于所述返回极厚度。
13. 如权利要求10的^兹头，其中所述分路具有前导表面和尾表面，所述前导表面和尾表面定义在它们之间测量的分路厚度，且其中所述返回极的尾表面和所述返回极的前导表面之间的距离定义返回极厚度；且其中所述分 路厚度不大于所述返回极厚度的3/4。
14. 如权利要求10的磁头，其中所述分路具有前导表面和尾表面，该 前导表面和尾表面定义在它们之间测量的分路厚度，并且该分路具有与所述 返回极连接的前端和与该前端相反的后端，该前端和后端之间的距离定义分 路高度，且其中选择所述分路厚度和所述分路高度从而防止来自所述写线圈 的磁场影响所述读头，且还防止来自所述写头的杂散场写入到所述介质。
15. 如权利要求10的磁头，其中所述分路具有前导表面和尾表面，所 述前导表面和尾表面定义在它们之间测量的分路厚度，并且所述分路具有与 所述返回极连接的前端和与所述前端相反的后端，所述前端和后端之间的距 离定义分路高度，且其中该分路厚度为0.08-0.5jim，该分路高度为5-10|iim。
16. 如权利要求10的磁头，其中所述磁分路由NiFe构成。
17. 如权利要求10的磁头，其中所述返回极和所述分路都由NiFe构成。
18. 如权利要求10的磁头，其中所述返回极、后间隙、成形层和分路 由NiFe构成，且其中所述写极包括层叠结构，所述层叠结构包括通过非磁 材料薄层分隔开的磁材料层。
19. 如权利要求10的磁头，其中所述分路和所述写线圈通过非磁电绝 缘材料分隔开。
20. 如权利要求10的磁头，其中所述分路和所述写线圈通过氧化铝层 彼此分隔开。
21. 如权利要求l的磁头，其中所述分路与所述返回极磁连接。
22. 如权利要求l的磁头，其中所述分路与所述返回极分隔开一间隙。
23. 如权利要求l的磁头，其中 所述分路与所述返回极分隔开一间隙；所述返回极具有尾表面和与所述尾表面相反的前导表面，所述前导表面 和尾表面从所述后端延伸到所述ABS端，所述返回极的所述前导表面和尾 表面之间的距离定义返回极厚度；所述分路具有前导表面和尾表面，所述分路的所述前导表面和尾表面之 间的距离定义分路厚度；且所述分路厚度基本上等于所述返回极厚度。
全文摘要
本发明提供一种用于垂直磁记录的磁头结构。该磁头包括具有返回极的磁写头，磁分路结构从与ABS相反的后端延伸。该磁分路结构防止来自写线圈的磁场到达并影响读头。更具体而言，分路结构防止来自超过后间隙的部分写线圈的磁场(从ABS测量)磁化读头的磁屏蔽件。该分路结构还构造为避免杂散场写入。因此该分路结构的尺寸和形状限制为避免吸引会引起杂散场写入的杂散场。
文档编号G11B5/127GK101118751SQ20071013822
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月31日 优先权日2006年8月1日
发明者何国山, 哈达耶尔·S·吉尔, 弗拉迪米尔·尼基廷, 徐一民, 李显邦, 萧文千 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司