专利名称：磁写入头的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于磁存储设备的磁写入头。
计算机的心脏是称作盘驱动的组件。盘驱动器包括旋转磁盘，由悬臂悬挂在旋转盘上方的读写头，以及摆动悬臂以将读写头放置于旋转盘上选定的环道之上的致动器。读写头直接安装在具有空气支承面(ABS)的滑动器上。当磁盘没有旋转时悬臂将滑动器偏置成与盘表面接触，而当盘旋转时，由邻近ABS的旋转盘旋入空气，导致滑动器骑在空气支撑上，并距旋转盘表面有一小段距离。读写头用于将磁记号写入旋转盘或从旋转盘读出磁记号。读写头与处理电路相连，处理电路依据计算机程序操作，以实现读写功能。
写入头包括嵌入在第一、第二和第三绝缘层(绝缘叠层)中的线圈层，绝缘叠层夹在第一和第二磁极件层之间。第一和第二磁极件层之间的写入间隙层在写入头的空气支承面(ABS)处形成磁间隙。将磁极件层在后间隙处相连。传导向线圈层的电流在磁极尖之间的磁间隙两端诱发磁场。为在移动媒体上的磁道中写入信息，这个场边缘掠过磁间隙，磁道诸如是前面提到的旋转盘上的环道或磁带驱动器中的线性移动磁带。
读出头包括第一和第二屏蔽层、第一和第二间隙层、读出传感器和连接于读出传感器的用于把传感电流引导过读出传感器的第一和第二引线层。第一和第二间隙层位于第一和第二屏蔽层之间并且读出传感器和第一与第二引线层位于第一和第二间隙层之间。第一和第二屏蔽层之间的距离确定读出头的线读出密度。读出传感器具有第一和第二侧边缘，其限定读出头的磁道宽度。线密度和磁道密度的乘积等于读出头的面密度，其作为在每平方英寸的磁性媒体上读出头的位读出能力。
计算机中实现千兆字节密度的有效因素正在提高写入头的磁道密度。技术上把磁道密度表达为每英寸的磁道(TPI)，其作为写入头在旋转盘或者线性移动磁带上的每英寸宽度上可写入的磁道数目。为实现高磁道密度，必须使第二磁极尖具有窄宽度，该宽度在技术上称为磁道宽度。这个磁极尖通常是写入头的第二磁极尖。为提供提高磁道密度的亚微量磁道宽度而进行了大量研究。在ABS处测量第二磁极尖的第一和第二侧壁之间的磁道宽度。重要的是这些侧壁是笔直的并且是明确限定的，以便于从第二磁极尖的底部到顶部侧壁之间的宽度均匀。如果这些侧壁是不规则的，那么写入头将向旋转盘写入差的磁记号，并且将不可一个头另一个头的预测磁道宽度。
构造明确限定的窄磁道宽度的第二磁极尖中的问题是在第二磁极尖构造期间在ABS处产生“反射开槽”。第二磁极件层在构造把一个或多个线圈层绝缘的绝缘叠层后构造。在构造了绝缘叠层后，把籽晶层溅射沉积在用框架平坦框住第二磁极件层的绝缘叠层上。通常是镍铁(NiFe)的籽晶层光反射性高。接着，把光刻胶旋涂(spinning)在要构造磁头的晶片上。光刻胶层在绝缘叠层的顶部上有一个高度并且在要构造第二磁极尖的磁极尖区域中有一个深度。由于光刻胶层取向于平面化，由于旋涂操作，在磁极尖区域中光刻胶的深度大于在绝缘叠层上的光刻胶的高度。接着，光刻胶层暴露出光刻胶层的要被去除的区域来光电成像。然后这个区域通过在要形成第二磁极件和第二磁极尖的光刻胶层中设置开口的显影剂去除。不幸的是，会把光反射到与第二磁极尖的第一和第二侧壁位置相邻的区域中，一显影，就去除与第一和第二侧壁相邻的光刻胶掩模部分。这些部分形状不规则并且一把第二磁极件和第二磁极尖弄平，使得第二磁极尖具有不规则的形状的侧壁。这个不希望的光反射后面引起第二磁极件层的燃烧点(flare point)。燃烧点位于在磁极尖区域后面第二磁极件层开始加宽的位置上。燃烧点后面的绝缘叠层的倾斜表面是反射与第二磁极尖的第一和第二侧壁相邻的不想要的光的反射区域。因此，已有技术趋向于把燃烧点放置成远离ABS，使得光反射的数量被最小化。不幸的是，燃烧点与ABS之间的磁极尖区域越长。第二磁极尖的磁饱和强度越大，这降低写入头的记录强度。影响反射开槽程度的因素是绝缘叠层的高度、绝缘叠层与ABS的靠近度、燃烧点的位置和顶点角度。顶点角度是绝缘叠层与写入间隙层的平面所成的角度。由于这个角度变得小于45度，更少的光反射到与第二磁极尖区域相邻的区域中。绝缘叠层的高度还受到磁极尖区域中光刻胶的厚度影响。这个厚度越大，在曝光步骤期间光发散度越大，这使得在要形成侧壁的光刻胶底部光分辩率差。在共同转让的美国专利No.5,798,897中进一步解释了反射开槽。反射开槽在得到高磁道宽度密度方面有严重的问题。
影响高密度磁盘驱动器的另一个因素是写入头的线记录密度。以每英寸的位(BPI)测量线记录密度，其作为可由写入头在沿着磁盘的磁道的每一线性长度上写入的位数。线性位密度直接依赖于第一和第二磁极尖之间的写入间隙的长度。这个长度等于写入间隙层的厚度。得到薄的写入间隙层的主要问题是构造绝缘叠层的处理步骤，该步骤通常在构造写入间隙层之后。在构造写入间隙层后，把绝缘叠层的第一绝缘层构造在第一磁极件层的顶部上，把写入线圈层框架平铺在第一绝缘层上，第二绝缘层形成于写入线圈层上并且第三绝缘层通常用于平滑第二绝缘层的起伏。把绝缘层硬烘制光刻胶。在晶片上旋涂光刻胶，在要由显影剂去除的区域中曝光。在构造了所有绝缘叠层后，对它们作硬烘烤使之变硬。写入线圈层通过框架铺板来构造。把光刻胶层旋涂在头上，在要去除的区域中曝光，之后显影。在框架平铺写入线圈层后，把光刻胶去除，离子束研磨晶片以去除除写入线圈层下面的籽晶层以外的籽晶层的所有部分。正是这个离子束研磨步骤，尤其降低写入间隙层的厚度，使得这个厚度不可靠。因此，已有技术趋向于沉积更厚的写入间隙层来应付离子束研磨操作。
第二磁极尖的磁道密度和线密度的乘积决定写入头的整个记录密度。这个乘积在技术上称为“面密度”。另一个确定(rating)写入头的性能的因素是其数据率。写入头的数据率是信息位写入旋转盘的环道上的频率。数据率与写入头的电感成反比。电感直接与第一和第二磁极件层的长度、宽度和厚度成比例。因此，要求降低这些层的尺寸以提高数据率。
另一个关于写入头的考虑是在盘驱动器中操作时产生的热量。写入电流以高频传导过写入线圈，产生容量。产生的热量与线圈的交叉部分匝数成反比。由于写入头中的材料的膨胀系数不同，诸如用于绝缘叠层的光刻胶和用于覆盖写入头的覆盖层的氧化铝(Al2O3)，热量会在空气支承表面处引起突出问题。热量引起绝缘叠层比覆盖层膨胀得更多，这导致覆盖层被向前推出ABS之外。尽管要求降低写入线圈层的厚度来降低绝缘叠层的高度，以最小化反射开槽，但因为较小的线圈层产生的热这是很难以作到的。
根据本发明的一个方面，提供一种磁写入头，具有空气支承表面(ABS)、零喉高度(ZTH)、燃烧点和位于磁极尖区域与后间隙区域之间的轭部区域，磁极尖区域从ABS延伸到燃烧点，并且轭部区域从燃烧点延伸到后间隙区域，包括延伸过磁极尖、轭部和后间隙区域的第一和第二铁磁磁极件层，每个磁极件层在轭部区域具有一个厚度；绝缘叠层；嵌入绝缘叠层中的导电线圈层，线圈层具有一个厚度；绝缘叠层位于轭部区域中第一和第二磁极件层之间；位于磁极尖区域中的第一和第二磁极件层之间的非磁性写入间隙层；第一和第二磁极件层在后间隙区域中连接一起；以及线圈层的厚度等于或大于第二磁极件层的厚度。
这样，如下关于本发明的实施例所述的那样，写入头的大部分有效尺寸成比例缩小以实现比已有技术所实现的更高记录密度和更高数据率。没有成比例缩小的一个尺寸是作为绝缘叠层与写入间隙层的平面所成角度的顶点角度。在一个优选实施例中，这个角度保持在20度到25度之间。如上面所述，这个角度越低于45度，与第二磁极尖区域相邻发生反射开槽的量越低。在优选实施例中，缩小的尺寸是写入间隙层的厚度、零喉高度、线圈层与ABS的距离、线圈间距(线圈层的1匝开始与相邻1匝开始之间的距离)、第一和第二磁极件层的厚度、绝缘叠层的高度和燃烧点。所有这些因素的缩小可不用增加反射开槽、降低写入线圈层、降低数据率或增加头内热量的产生来实现。甚至写入线圈层不被成比例缩小的情况下也实现低的堆叠高度。这已经通过提供绝缘层在绝缘叠层中的唯一组合实现了。代替使用烘制的光刻胶材料的第一绝缘层，第一绝缘层优选是直接形成于第一磁极件层顶部上的氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或硅(Si)。写入线圈层优选通过在第一绝缘层上进行框架平铺、之后是形成应烘制光刻胶第二绝缘层来形成。第二绝缘层填充线圈匝之间的空间并且覆盖线圈顶部以足以绝缘线圈和第二磁极件层。第二绝缘层可以仅是绝缘叠层中的烘制光刻胶层。由于这个降低的高度，有更少的第二磁极尖的反射开槽，如上面所讨论的那样。反射开槽还通过使用缩小的厚度的第二磁极件层来进一步被最小化。由于第二磁极件层更薄，光刻胶构图层的厚度更薄，所以在曝光步骤中光穿透更有效。我们已经发现写入线圈层的厚度等于或大于第二磁极件层的厚度。用前述的设置，顶点角度可被保持在20到25度之间，这是最小化反射开槽所需要的。
在本发明的一个优选实施例中，写入间隙层在构造了绝缘叠层后构造，使得构造绝缘叠层的处理步骤不改变写入间隙层的厚度尺寸。因此，在构造了绝缘叠层后并且在框架平铺第二磁极件层之前，把写入间隙层沉积在磁极尖区域中的第一磁极件层的顶部上，并且优选地也沉积在轭部区域中绝缘叠层的顶部上。在构造第二磁极件层中的处理步骤不改变写入间隙层的厚度尺寸。写入间隙层在绝缘叠层的顶部上的延伸提供线圈层与第二磁极件层之间的附加绝缘。因此，烘制光刻胶的第二磁极件层的厚度会由于延伸的写入间隙层提供的绝缘层在绝缘叠层之上而被降低。
另外，第一和第二磁极件层的长度和厚度被缩小。这可通过缩小写入线圈层的间距以及写入线圈层离开空气支承表面的距离来实现。用降低的写入线圈的间距，写入电流场被提高，使得第二磁极件的长度可降低。线圈层离开ABS的距离的减小还降低了第二磁极件层的长度。第二磁极件层的降低的厚度可通过降低写入头的另一有效尺寸得到。由于第二磁极件层已经被缩小，然后是第一磁极件层也被缩小。在第一和第二磁极件层中用更少的材料，有更小的电感，这等价于更高的数据率。
如上面所述，写入线圈层的厚度没有被成比例地缩小。因此，本发明的写入线圈不产生会引起ABS处的突出问题的附加热量。另外，前述用于绝缘叠层的第一绝缘层的材料可比已有技术的烘制光刻胶层更好地散热。
现在参考附图仅通过举例方式描述本发明的实施例，其中
图1是例示磁盘驱动器的平面图；图2是带有盘驱动器的磁头的滑动器从面2-2看去的端视图；图3是使用了多个盘和磁头的磁盘驱动器的立体图；图4是支持滑动器和磁头的例示悬置系统的等角视图；图5是沿着图2的面5-5的磁头的ABS视图；图6是在图2的6-6面看去已有技术的滑动器和磁头的局部视图；图7是沿着图6的面7-7的滑动器的局部ABS视图，表示已有技术磁头的读写元件；
图8是沿着图6的面10-10的视图，去除了绝缘叠层；图9是根据本发明的实施例的写入头的侧立体图；图10是沿着图9的面10-10的视图，线圈的匝延伸被断开；图11是沿着图10的面11-11的写入头的ABS视图；图12是本发明的一个优选实施例的前面部分的横截面侧视图；图13是本发明的另一个优选实施例的前面部分的横截面侧视图；图14是研究的写入头和两个另外的写入头的绝缘叠层的各种高度的简图；图15除了用于框架平铺第二磁极尖的各种抗蚀剂层外与图14相同，并且表示出研究中的两个其他写入头。
现在参考附图，其中在几个附图中，相同的标号表示相同或类似的部件，图1-3表示出磁盘驱动器30。驱动器30包括支持并旋转磁盘34的主轴32。主轴32由受到电机控制器38的控制的电机36旋转。把组合的读出和写入磁头40安装于由悬置件44和致动臂46支持的滑动器42上。在图3所示的大容量直接存取存储设备(DASD)中可使用多个盘、滑动器和悬置件。悬置件44和致动臂46把滑动器42定位成使得磁头40与磁盘34的表面处于传感关系。当盘34由电机36旋转时，滑动器被支持在盘34的表面与空气支承表面(ABS)48之间的薄空气(空气支承)气垫(通常是0.05μm)上。然后磁头40可被用于向盘34的表面上的多个环形磁道写入信息，同样用于从那里读出信息。处理电路50与头40交换代表这种信息的信号，提供用于旋转磁盘34的电机驱动信号，并提供用于将滑动器移动到各个磁道的控制信号。在图4中，表示出滑动器42安装于悬置件44上。上面描述的组件可安装于外壳55的框架54上，如图3所示。
图5是滑动器42和磁头40的ABS视图。滑动器具有支持磁头40的中央导轨56和侧导轨58和60。导轨56，58和60从横导轨62延伸。相对于磁盘34的旋转，横导轨62位于滑动器的前沿64并且磁头40位于滑动器的尾沿66。
图6是具有写入头部分70和读出头部分72的组合式MR或自旋阀头40的横截面的侧立体图，读出头部分使用MR或自旋阀传感器74。图7是图6的ABS视图。传感器74位于第一和第二间隙层76和78之间，间隙层位于第一和第二屏蔽层80和82之间。响应于外部磁场，传感器74的电阻改变。传导过传感器的传感电流Is引起这些电阻改变，表现为电势改变。然后通过图3所示的处理电路50把这些电势改变处理为读回信号。
组合式头的写入头部分包括位于第一和第二绝缘层86和88之间的线圈层84。第三绝缘层90可用于平整头以消除由线圈层84引起的第二绝缘层中的起伏。第一、第二和第三绝缘层技术上称为“绝缘叠层”。线圈层84和第一、第二和第三绝缘层86，88和90位于第一和第二磁极件层92和94之间。第一和第二磁极件层92和94以后间隙96磁耦合并具有由写入间隙层102在ABS处将其分开的第一和第二磁极尖98和100。如图2和4所示，第一和第二连接104和106在悬置件44上把来自传感器74的引线连接于引线112和114，第三和第四连接116和118在悬置件上把来自线圈84的引线120和122(看图8)连接于引线124和126。应注意组合头50使用单层82/92来用于双重功能，即作为用于读出头的第二屏蔽层以及作为用于写入头的第一磁极件。背负式头使用两个分离的层来用作这些功能。
图9表示本发明的一个实施例的写入头200。写入头包括嵌入在绝缘叠层204中的写入线圈层202。绝缘叠层包括第一绝缘层206、第二绝缘层208和优选的第三绝缘层210，它们将在后面更具体说明。绝缘叠层位于头的轭部区域中的第一和第二磁极件层212和214之间。写入间隙层216位于头的磁极尖区域中的第一和第二磁极件层212和214之间。第一和第二磁极件层212和214在后间隙(BG)218处连接。因此，当写入电流传导过写入线圈202时，在第一和第二磁极件层212和214中诱发写入线圈场，引起磁通在ABS处在第一和第二磁极件的磁极尖部分之间的磁间隙两端掠过。
除写入线圈层202的厚度和图9中表示为22度的顶点角度之外的写入头的所有有效尺寸被成比例缩小。写入线圈层的厚度故意不成比例缩小，以不产生过分的附加热量，该热量潜在地会引起绝缘叠层膨胀并在ABS处突出覆盖层220。代替把通常的硬烘制光刻胶层用于绝缘叠层的第一绝缘层206，本发明使用无机材料来用于这一层，如氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或硅(Si)。把这一层缩小到0.25微米到0.50微米的厚度范围，举例的厚度是0.5微米。线圈层202具有1.50到1.75微米的厚度范围，举例的厚度是1.6微米。第二绝缘层208是烘制光刻胶层并且在写入线圈层的顶部上面具有0.5微米到0.65微米的范围的厚度，举例的厚度是0.60微米。在一个优选实施例中，写入间隙层216在第二绝缘层208的顶部上延伸，对绝缘叠层提供第三绝缘层210。当写入间隙层这样延伸时，在写入线圈层上的第二绝缘层208的厚度可被降低到前面的优选高度。整个叠层高度，包括第三绝缘层，大约是2.75微米。甚至在写入线圈层没有降低厚度的情况下，这个高度也明显小于已有技术的叠层高度。在绝缘叠层中的仅一个的硬光刻胶层是第二绝缘层208。降低的叠层高度明显在第二磁极件214的第二磁极尖部分的构造期间促使反射开槽减少。另外，第二磁极件层的厚度被缩小到优选范围1.5微米到1.75微米，例举出的是1.6微米。应注意这个厚度与写入线圈层202的厚度相同。
写入线圈层202的厚度等于或大于第二磁极件层214的厚度。第二磁极件层的降低的厚度还明显在第二磁极件层214构造期间促使反射开槽减少。顶点角度的优选范围是20到25度，在图9中举例表示为22度。在构造了绝缘叠层204后，用选择延伸的写入间隙层作为第三绝缘层210，把籽晶层溅射在晶片上，准备框架平铺第二磁极件层214。然后把光刻胶层旋涂在头上，其引起用磁极尖区域中的大于轭部区域中的一个厚度大致平整写入头。但是，本发明中，磁极尖区域中的光刻胶层的厚度明显比已有技术降低，以在光刻胶层的曝光步骤中把光发散最小化。
应注意从图9和10所示，燃烧点位于离开ABS1.5微米处。在燃烧点后面的绝缘叠层是绝缘叠层中较麻烦的部分，因为光反射到与预定的第二磁极尖的第一和第二侧壁相邻的区域中。由于顶点角度通过小高度的绝缘叠层维持在20到25度，在用于框架平铺第二磁极件层214的光刻胶层曝光步骤中反射开槽基本上不存在。因此，将很好地形成图11所示的第二磁极尖226的第一和第二侧壁222和224。这意味着侧壁222和224彼此平行，与第一磁极件层212的平面垂直以及和ABS垂直。用本发明，第二磁极尖226的磁道宽度可为亚微量级，例如在0.5微米到0.75微米的范围内。燃烧点可位于离开ABS1.0微米到1.5微米的范围内，不引起磁极尖226的饱和，这一点最好从图10可见。
写入间隙层216优选厚度在0.075到0.085微米的范围内，例举出的厚度是0.08微米。这决定了写入头的线密度。本发明在构造了除第三绝缘层210的绝缘叠层204后构造写入间隙层216，在本发明中第三绝缘层210是写入间隙层的延伸。因此，在ABS处的写入间隙层将不由构造绝缘叠层的各种处理步骤改变，例如，在框架平铺写入线圈层202后蚀刻籽晶层。因此，在ABS处的写入间隙层216可做得极薄并且尺寸可靠。
另一被缩小的有效尺寸是作为1匝开始与相邻1匝开始之间的距离的线圈层202的间距。线圈层的间距的优选的范围是2.5到3.0微米，例举出的是2.5微米。用这个缩小的间距，第二磁极件层的长度可被缩短，从而允许缩短第一磁极件层212。因此，用缩短的第一和第二磁极件212和214并用减小厚度的每一层，明显降低头的电感，这等价于更高的数据率。第一和第二磁极件212和214的长度通过缩小线圈层202离开ABS的距离而进一步缩短。这个距离优选在5到7微米的范围内，例举出的是5微米，如图9所示。已经发现通过降低第一和第二绝缘层206和208的高度以及可选择地降低第三绝缘层210的高度可得到这个缩小的距离。另外，绝缘叠层204的低高度允许零喉高度(ZTH)更进一步靠近ABS放置。这从快速分开第一和第二磁极件层的观点看是重要的，以降低二者之间的泄漏磁通。用于ZTH的优选范围是0.25到0.5微米，例举出的ZTH是0.35微米，如图9所示。
几个因素明显促进维持写入头在操作期间的低热量环境。一个是第一绝缘层206由无机材料构成，如上所述。这提供比通常的烘制光刻胶层所提供的更大的散热装置。铝氧化物材料的延伸的写入间隙层210还对线圈提供比硬烘制光刻胶更好的散热装置。另外，线圈层202没有被成比例地缩小，使得它不产生过多的热量。因此，可通过本发明避免在ABS处由于绝缘叠层204的膨胀导致的覆盖层220的突出。
下面是列出本写入头的各种参数的优选尺寸、优选的比率和优选的范围的图表。优选尺寸如图9，10和11所示，结果是写入头带有每平方英寸11.3千兆的记录密度和每秒60兆字节的数据率。如图9所示，这用10匝、30微米的轭部长度和17微米的轭部宽度的写入线圈层实现。应理解在不背离本发明精神的条件下，这些优选尺寸可在优选尺寸范围内改变。“X”等于0.5微米，对于各层的优选比率在下面的图表的第三栏中表示。在优选实施例中，第一磁极件层212的材料是低磁矩材料，如Ni80Fe20，并且第二磁极件层214的材料是高磁矩材料，如Ni45Fe55。第一绝缘层206是氧化铝(Al2O3)，线圈层202是铜(Cu)，第二绝缘层208是烘制光刻胶，作为写入间隙层216的延伸的第三绝缘层210是氧化铝(Al2O3)。覆盖层是氧化铝(Al2O3)。
图12表示本写入头的另一实施例的前面部分，包括嵌入在绝缘叠层204中的线圈匝202。绝缘叠层包括第一绝缘层206、第二绝缘层208和优选包括作为写入间隙层216的延伸的第三绝缘层210。在这个实施例中，线圈层的间距是2.6微米并且线圈层202的开始离开ZTH有6微米。燃烧点保持在1.5微米。整个叠层高度是2.6微米。对于10匝写入线圈，从ZTH到后间隙的后面部分的距离是41微米，对于8匝写入线圈这个距离是34微米，对于6匝写入线圈这个距离是28微米。
图13表示本发明的另一个实施例250，除了绝缘叠层的第三绝缘层252是第二绝缘层208的顶部上的附加烘制光刻胶层之外，与图12的实施例相同。在这个实施例中，写入间隙层216的延伸成为绝缘叠层的第四绝缘层210。在这个例子中，叠层高度从3.0微米提高到3.4微米。另外，线圈层离开ZTH的距离从图12的6微米提高到7微米。尽管图13的实施例在线圈层与第二磁极件层212之间提供附加绝缘，可发现这个附加绝缘是不必要的。因此，图9-12所示的实施例比图13的实施例更优选。
如图14所示，本磁头的绝缘叠层300与低轮廓型写入头的绝缘叠层302、通常已有技术写入头的绝缘叠层304作对比。所研究的磁头通常是如图9所示的头200。可看到与其他磁头的写入线圈308和310对ZTH的距离相比，则本写入头的写入线圈层306更靠近ZTH。这明显降低本写入头中的第一和第二磁极件的长度。另外，应注意绝缘叠层302和304的顶点角度明显大于本磁头的绝缘叠层300的顶点角度。这些提高的顶点角度会促使产生第二磁极尖的不想要的反射开槽，如上面讨论的那样。因此，绝缘叠层300比绝缘叠层302和304更有利。
图15表示用于框架平铺本磁头和研究的另两个磁头的第二磁极件层的光刻胶层的各种水平。看到光刻胶层320在磁极尖区域中浅，这是在光刻胶层曝光步骤中最小化光的发散所需要的。低轮廓头的光刻胶层322在磁极尖区域中相当深，并且已有技术的磁头304的光刻胶层324在磁极尖区域中更深。因此，用于框架平铺另外两个研究的磁头的第二磁极件的更厚的抗蚀剂层和绝缘叠层的高宽高比明显增大了反射开槽的风险，它降低了写入头的磁道宽度密度。
如图9-11所示，制造写入头的方法包括在磁极尖、轭部和后部区域中形成第一磁极件层212，在轭部区域中在第一磁极件层212上形成无机材料的第一绝缘层206，在轭部区域中形成导电线圈层202，在线圈层202上形成烘制光刻胶的第二绝缘层208，在磁极尖区域中在第一磁极件层212上形成写入间隙层216，并且优选地在轭部区域中在第二绝缘层208上形成写入间隙层216以形成第三绝缘层210，在后间隙区域蚀刻写入间隙层，在轭部区域中在第三绝缘层210上、在磁极尖区域中在写入间隙层216上形成第二磁极件层214并且在218处在后间隙区域(BG)中连接第二磁极件层214和第一磁极件层212。线圈层202的形成和第二磁极件层214的形成用等于或大于第二磁极件层214的厚度的厚度形成线圈层202。在该方法中，所有有效尺寸，如写入间隙层216的厚度、零喉高度、线圈层202到ABS的距离、线圈间距、第一和第二磁极件层212和214的厚度、绝缘叠层204的高度以及燃烧点都被成比例缩小了。成比例缩放不应用于写入线圈层202以防止磁头过热。
这样已经说明了缩小的写入头，其具有高记录密度和高的数据率。写入头有明确限定的第二磁极尖和在ABS处具有可靠限定的厚度的写入间隙层。另外，甚至在写入线圈层的厚度不与写入头的其他参数一起成比例地缩小的情况下，写入头具有低的叠层高度。使用的改变不提高反射开槽，但降低了写入间隙厚度的改变，提高了数据率并降低了空气支承面处的突出。
显然，在阅读了这些教导后，对于熟悉本领域的技术人员而言，容易得到这个发明的其他实施例和修改例。因此，本发明仅由后面的权利要求限定，其包括联系上面的说明和附图考虑时得到的所有的这种实施例和变形例。
权利要求
1.一种磁写入头，具有空气支承表面(ABS)、零喉高度(ZTH)、燃烧点和位于磁极尖区域与后间隙区域之间的轭部区域，磁极尖区域从ABS延伸到燃烧点，并且轭部区域从燃烧点延伸到后间隙区域，包括延伸过磁极尖、轭部和后间隙区域的第一和第二铁磁磁极件层，每个磁极件层在轭部区域具有一个厚度；绝缘叠层；嵌入绝缘叠层中的导电线圈层，线圈层具有一个厚度；绝缘叠层位于轭部区域中第一和第二磁极件层之间；位于磁极尖区域中的第一和第二磁极件层之间的非磁性写入间隙层；第一和第二磁极件层在后间隙区域中连接一起；以及线圈层的厚度等于或大于第二磁极件层的厚度。
2.根据权利要求1的磁写入头，其中绝缘叠层包括无机材料的第一绝缘层，直接在轭部区域中的第一磁极件层上；直接在第一绝缘层上的线圈层；烘制光刻胶的第二绝缘层，直接在线圈层上并且是绝缘叠层中仅有的烘制光刻胶层。
3.根据权利要求2的磁写入头，其中绝缘叠层还包括直接在第二绝缘层上的第三绝缘层，第三绝缘层是写入间隙层的延伸。
4.根据权利要求2或3的磁写入头，其中无机材料选自氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或硅。
5.根据权利要求2到4的任何一项的磁写入头，包括第一绝缘层，具有大约线圈层的厚度的0.2倍的厚度；第二绝缘层，在线圈层以上的高度大约是线圈层厚度的0.4倍；写入间隙层，具有大约线圈层厚度的1/20的厚度。
6.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，包括绝缘叠层，具有大约线圈层厚度的2倍的高度；从ABS到线圈层的大约是线圈层厚度的3倍的距离；大约是线圈层厚度的1/3的ZTH。
7.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，其中磁头具有从20到25度的顶点角度。
8.根据权利要求1的磁写入头，其中磁头具有22度的顶点角度。
9.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，其中第一磁极件层的厚度大约与第二磁极件层相同。
10.根据权利要求9的磁写入头，其中第一磁极件层是低磁矩材料，第二磁极件层是高磁矩材料。
11.根据权利要求10的磁写入头，其中低磁矩材料是Ni80Fe20，并且高磁矩材料是Ni45Fe55。
12.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，其中燃烧点具有大约线圈层厚度的距离。
13.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，其中在磁极尖区域中第二磁极件的磁道宽度是0.5到0.75微米。
14.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，包括读出传感器和连接于读出传感器的第一和第二引线层；非磁性电绝缘的第一和第二读出间隙层；读出传感器和位于第一和第二读出间隙层之间的第一与第二引线层；第一和第二屏蔽层；及第一和第二间隙层，位于第一和第二屏蔽层之间。
15.一种磁盘驱动器，包括至少一个组合式读出头和写入头，其中写入头如权利要求1到13的任何一项所述，读出头包括读出传感器和连接于读出传感器的第一和第二引线层；非磁性电绝缘的第一和第二读出间隙层；读出传感器和位于第一和第二读出间隙层之间的第一与第二引线层；第一和第二屏蔽层；及第一和第二间隙层，位于第一和第二屏蔽层之间，磁盘驱动器还包括外壳；可旋转支持在外壳中的磁盘；安装在外壳中用于支持磁头的支持件，其ABS面向磁盘，使得磁头与磁盘处于换能关系；用于旋转磁盘的装置；连接于支持件的定位装置，用于相对于所述磁盘把磁头移动到多个位置；连接于磁头、用于旋转磁盘的装置以及定位装置的处理装置，用于与组合的磁头交换信号，用于控制磁盘的移动并用于控制磁头的位置。
16.一种制造磁写入头的方法，该写入头具有空气支承表面(ABS)、零喉高度(ZTH)、燃烧点和位于磁极尖区域与后间隙区域之间的轭部区域，磁极尖区域从ABS延伸到燃烧点，并且轭部区域从燃烧点延伸到后间隙区域，包括在磁极尖、轭部和后部区域中形成铁磁第一磁极件层；在轭部区域中在第一磁极件层上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成具有一个厚度的导电线圈层；在线圈层上形成第二绝缘层；在磁极尖区域中在第一磁极件层上形成非磁性写入间隙层；在轭部区域中在第二绝缘层上、在磁极尖区域中在写入间隙上形成铁磁第二磁极件层并在后间隙区域中连接于第一磁极件层；线圈层的形成和第二磁极件层的形成用等于或大于第二磁极件层的厚度的厚度形成线圈层。
17.根据权利要求16的方法，其中绝缘叠层如下得到把无机材料的第一绝缘层直接形成在轭部区域中的第一磁极件层上；把线圈层直接形成在第一绝缘层上；直接在线圈层上形成烘制光刻胶的第二绝缘层，并且该第二绝缘层是绝缘叠层中仅有的烘制光刻胶层。
18.根据权利要求17的方法，其中绝缘叠层如下得到直接在第二绝缘层上形成第三绝缘层，其中第三绝缘层是写入间隙层的延伸。
19.根据权利要求17或18的方法，其中无机材料选自氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或硅。
20.根据权利要求17到19的任何一个的方法，包括形成具有大约线圈层厚度的0.2倍的厚度的第一绝缘层；形成线圈层以上的高度大约是线圈层厚度的0.4倍的第二绝缘层；形成具有大约线圈层厚度的1/20的厚度的写入间隙层.
21.根据权利要求16到20的任何一个的方法，包括形成具有大约线圈层厚度的2倍的厚度的绝缘叠层；形成从ABS到线圈层的距离大约是线圈层厚度的3倍的线圈层；形成大约是线圈层厚度的1/3的零喉高度。
22.根据权利要求16到21的任何一个的方法，其中磁头具有从20到25度的顶点角度。
23.根据权利要求16到22的任何一个的方法，其中磁头具有22度的顶点角度。
24.根据权利要求16到23的任何一个的方法，其中把第一磁极件层的厚度形成为大约与第二磁极件层相同。
25.根据权利要求24的方法，其中第一磁极件层由低磁矩材料形成，第二磁极件层由高磁矩材料形成。
26.根据权利要求25的方法，其中低磁矩材料是Ni80Fe20，并且高磁矩材料是Ni45Fe55。
27.根据权利要求16到26的任何一个的方法，其中燃烧点用具有大约线圈层的厚度的距离形成。
28.根据权利要求16到27的任何一个的方法，包括在磁极尖区域中用0.5到0.75微米的磁道宽度形成第二磁极件。
全文摘要
将磁写入头(200)的大部分有效尺寸按比例缩小,以实现更高的记录密度和更高的数据率。没有按比例缩小的有效尺寸是写线圈层的厚度,以防止磁头的发热。写线圈层的厚度等于或大于第二磁极件层(214)层的厚度。写入头的绝缘叠层采用无机的第一绝缘层(206)和作为第二绝缘层(208)的单层的烘干的光刻胶层。绝缘叠层(206)的第三绝缘层(210)可以由写气隙层(216)的外延提供。用更低的层叠高度并且用更薄的第一和第二磁极件而不用反射开槽来形成一个明确限定的第二磁极尖。写入间隙层在绝缘叠层的其它绝缘层之后构成,以防止在构造写入线圈层的过程中其厚度减小。通过减小第一和第二磁极件层的厚度来提高数据率,其中通过降低写入线圈层的间距并且把写入线圈层移近ABS使得该第一和第二磁极件层厚度降低。
文档编号G11B5/39GK1329740SQ9981410
公开日2002年1月2日 申请日期1999年11月29日 优先权日1998年12月4日
发明者H·A·E·桑蒂尼, M·威利姆斯三世 申请人:国际商业机器公司