专利名称：辅助磁阻屏蔽件的制作方法
辅助磁阻屏蔽件
背景技术：
数据存储系统通常具有记录头，用记录头向记录介质写入信息并从记录介质中读取信息。从记录介质读取信息的方法之一利用磁阻换能器。当化记录介质在磁阻换能器下旋转时，电流流过磁阻换能器。磁阻换能器的电阻以及随之产生的换能器两端的电压响应于记录介质的磁化而发生改变。因此，写入记录介质的信息能够被取回。
发明内容
在一实施例中，一种装置包括磁阻读元件、第一和第二主屏蔽件以及辅助屏蔽件。 磁阻读元件位于第一和第二主屏蔽件之间，辅助屏蔽件位于磁阻读元件和第一屏蔽件之间。在另一实施例中，该装置包括介于磁阻元件的多个屏蔽之间的多个磁铁。可选地，多个磁铁偏离磁阻元件。
图1是数据存储系统的透视图。图2是根据一实施例的向记录介质写入的记录头的截面示意图。图3A是根据一实施例的三层读元件的截面视图。图3B是根据一实施例的从空气轴承表面看去的图3A的读元件的视图。图4A、4B、4C和4D图示根据一实施例的三层读元件的操作。图5是根据一实施例的具有辅助磁阻换能器屏蔽件和偏离磁铁的读元件的截面视图。图6是根据一实施例的具有长度减小的辅助磁阻换能器屏蔽件的读元件的截面视图。
具体实施例方式图1是硬盘驱动器100的透视图。硬盘驱动器是一种常见的数据存储系统。虽然本公开文本的实施例以盘驱动器形式来描述，然而其它类型的数据存储系统(例如，固态或光学数据存储系统)也应该认为在本公开文本的范围内。盘驱动器100包括壳体105。 盘驱动器100还包括盘或记录介质110。本领域技术人员应该知晓盘驱动器100可包括单个盘或多个盘。介质110安装在促使介质围绕中心轴旋转的主轴马达组件115上。以箭头 117示出旋转的示意性方向。每一盘表面具有相关联的滑块120，该滑块120承载与盘表面通信的记录头。每一滑块120由依次附连到致动臂130上的头万向组件125支承。每一致动臂130通过音圈马达组件140绕轴旋转。随着音圈马达组件140旋转致动臂130，滑块 120在盘内径145和盘外径150之间的路径移动。介质110示意性地包括介于盘内径145 和盘外径150之间的多个同心记录磁轨。图2是向记录介质260写入的记录头200的截面示意图。记录头200示意性地由诸如图1的滑块120的滑块所承载，而介质260示意性地为诸如图1的介质110的存储介质。图2是简化视图，仅仅示出记录头某些部件的截面视图。所属领域技术人员应该知晓记录头通常还包括其它部件，例如绝缘材料和其它附加的电连接点，但所述其它部件不限于此。头200包括写元件202、读元件204以及主体206。出于简化目的，附图中仅仅示出了主体206的一部分。所属领域技术人员应该知晓主体206示意性地包括空气轴承表面， 其帮助控制“飞行高度”或头200和介质260之间的头-介质间隔。写元件202包括写磁极208、磁轭210、磁化线圈212、第一返回磁极214、第二返回磁极216以及通孔218。记录介质260包括记录层262、衬层264以及基底266。记录层 262示意性地为能够存储磁化图案的硬磁层，而衬层264示意性地为允许磁通通过的软磁材料。箭头217示意性地为诸如图1的箭头117的旋转方向而可选地，介质260在箭头217 所示的方向上旋转。在实施例中，电流流经线圈212以便产生磁通220。磁通220从写磁极208经过记录层262流入衬层264，然后穿过到达返回磁极214和216。作为示例，通过反转流经线圈212的电流的极性来反转磁通220的极性。示意性地，磁通220将磁化图案记录到记录层262。磁化图案由附图中所示的向上和向下箭头来表示。读元件204包括顶屏蔽件230、底屏蔽件232、换能器或磁阻元件234以及磁铁 236。示意性地，电流从顶屏蔽件230经过磁阻元件234，之后返回通过底屏蔽件232。示意性地，磁阻元件234的电阻响应于其下方记录介质的磁场发生改变。记录头200能够通过检测穿过读元件204的变化的电压差来确定记录层262中的磁化图案。顶屏蔽件230和底屏蔽件232对到达磁阻元件234的磁场起控制作用。例如，屏蔽件230和232隔离到达磁阻元件234的磁场，使元件能够即时检测其下方记录介质区域的磁化。在一个示例中，屏蔽件230和232减小与要读取的比特相邻的写入到记录层262 的比特的影响。增大数据存储系统的面密度所遇到的一个问题是顶屏蔽件230和底屏蔽件232之间的间隔或距离(即屏蔽件-屏蔽件间隔)。随着面密度的增大，信息比特写入到记录介质的较小区域中。屏蔽件-屏蔽件间隔相应地减小，使得读换能器能够适当地检测记录介质的磁化。采用磁铁236向磁阻元件234提供磁偏置场。在一个实施例中，磁铁236是永磁体(即它由磁化材料制成并且自身能够产生永久的磁场)。然而，磁铁236的实施例不限于任何特定类型的磁铁，而是包括任何类型的磁铁。磁铁236的操作在以下附图4A、4B、4C和 4D中图示。减小磁阻元件屏蔽件_屏蔽件间隔所遇到的一个问题是穿过磁阻元件的磁偏置场的均勻性下降。更具体地，偏置场穿过磁阻元件发生衰减，使磁场在元件的后部(即距离记录介质最远的部分)达到最强，而在元件的前部(即距离记录介质最近的部分)达到最弱。实际上，至少在某些记录头中，屏蔽件-屏蔽件间隔已经被发现直接影响场衰减(即增大间隔增大均勻性，而减小间隔降低均勻性)。如下所述，本公开文本的实施例的特征在于增大穿过磁阻元件的偏置场的均勻性。在一个实施例中，记录头具有一个或多个辅助屏蔽件。示例性地，辅助屏蔽件的磁饱和值低于主屏蔽件的磁饱和值以及磁偏置场的磁饱和值。这允许辅助屏蔽件朝向磁阻元件的后部呈现磁饱和，而朝向磁阻元件的前部呈现不饱和。辅助屏蔽件饱和部分的磁性表现出好像不存在这些元件(即它们表现为真空)。因此，具有辅助屏蔽件的记录头能够在换能器前部具有优化的屏蔽件_屏蔽件间隔，同时减小穿过磁阻元件长度的场衰减。在另一实施例中，记录头具有偏离磁阻元件的多个磁铁。如以下更具体的描述，这些多个偏离磁铁也可以降低场衰减，例如通过减小磁阻元件后部的磁场强度。图3A和3B图示了三层磁阻记录元件，图4A、4B、4C和4D显示了三层记录元件的操作。本公开文本的某些实施例用三层记录元件来实践。然而，实施例并不限于任何具体类型的磁阻元件或读取头设计。图3A是三层读元件300的截面视图，图3B是从空气轴承表面一侧看去的元件300 的视图(即从面对记录介质一侧看去的视图)。元件300包括顶屏蔽件302、金属盖304、 第二自由层306、磁性隧穿结308、第一自由层310、金属晶粒(seed) 312、底屏蔽件314以及磁铁316。如图所示，磁阻元件具有长度320和高度330。高度330还对应于读元件的屏蔽件-屏蔽件间隔(即顶屏蔽件302和底屏蔽件314之间的距离)。示意性地，形成磁阻电路的部件被绝缘材料318 (例如A1203、SiO2等)所包围。在记录头的至少某些实施例中，例如图3A和3B中所示，磁铁316的偏置作用贯穿读元件的长度而发生衰减。例如，磁场在读元件的最靠近磁铁316的部分达到最强，而在读元件最远离磁铁316的部分(即最靠近记录介质或空气轴承表面的部分)达到最弱。该不均勻的磁场可对自由层的不同部分产生不同的磁性环境，这可能导致磁性不稳定以及产生噪声。此外，即使在读元件的制造过程中发生很小的工艺变化(例如磁铁-自由层间隔)也可能会对平均磁偏置场产生大的改变。这可能导致读元件的偏置点和不对称性发生改变。图4A、4B、4C和4D是图示读元件操作的简化示意图，其中读元件(例如图3A和3B 中的读元件300)具有两层自由层。示意性地，读元件的阻抗在自由层的磁化取向为彼此分开呈180度(即反向平行)时达到最大，而示意性地，阻抗在自由层的磁化取向分开呈0度 (即各层具有同一磁化取向或磁化取向相平行)时达到最小。图4A图示当不存在磁偏置场并且没有磁化记录介质(即没有外部磁场影响自由层)时自由层的磁化取向。在图4A中，第一自由层410示出为磁化取向向左，而第二自由层420示出为磁化取向向右。或者换句话说，自由层410和420的磁化取向为反向平行，或者说彼此分开呈180度。图4B图示存在磁铁400偏置场时两层自由层的磁化取向。如图所示，磁铁400将两层自由层偏置为向下。这减小了两层自由层磁化取向之间分开的角度。在图中该角度以符号“ θ ”表示。示意性地，该分开的角度在0度和180度之间。例如，该角度可以是大约 90度。然而，该角度不限于任何具体的值。图4C和4D显示存在磁铁400还存在记录介质430时两层自由层的磁化取向。在图4C中，记录介质430的磁化取向向上。示例性地，这使得两层自由层的磁化取向之间的角度增大到大于90度。在图4D中，记录介质430的磁化取向向下。示意性地，这使得两层自由层之间的磁化取向之间的角度降低到小于90度。因此，读元件的阻抗根据记录介质430 的磁化在最大值和最小值之间变化，且记录头能够确定记录介质的磁化图案。图5和6是根据本公开文本的读元件的截面视图。读元件示出为具有三层磁阻换能器。然而，实施例并不限于三层磁阻换能器。示例性地，实施例可用任何类型或设计的换能器来实践。图5中的读元件500具有顶屏蔽件502、金属盖504、第二自由层506、磁性隧穿结 508、第一自由层510、金属晶粒512以及底屏蔽件514。除了主屏蔽件502和514以外，读元件500包括两个辅助屏蔽件顶辅助屏蔽件551和底辅助屏蔽件552。读元件500还包括两个磁铁第一磁铁561和第二磁铁562。在实施例中，磁铁561和562是永磁体。然而， 实施例不限于任何具体类型的磁铁，示例性地，实施例包括各种类型的磁铁。辅助屏蔽件551和552由磁性材料制成。在实施例中，屏蔽件由具有一磁饱和值的材料制成，以使辅助屏蔽件的后部(即辅助屏蔽件的最靠近磁铁的部分)由磁铁达到磁饱和，而辅助屏蔽件的前部(即辅助屏蔽件的最远离磁铁的部分或最靠近记录介质的部分) 没有达到磁饱和。例如，辅助屏蔽件的磁饱和值在0.4特斯拉至0.6特斯拉之间。可选地， 辅助屏蔽件由用非磁性材料稀释的磁饱和值较高的材料制成。例如，屏蔽件由用铜稀释的高导磁性坡莫合金(即NiFe)制成。在另一实施例中，屏蔽件由层压有非磁性材料的高导磁性坡莫合金制成。非磁性材料可以是金属的(例如Ta、Ru、Cu等)或绝缘的(例如Al2O3)。 顶屏蔽件502和底屏蔽件514由磁饱和值较高的材料制成。例如，可选地，屏蔽件502和514 由饱和值大约为1特斯拉的坡莫合金制成。示意性地，磁铁561和562由磁饱和值大约为 1. 1特斯拉的CoPt或FePt制成。然而，磁铁561和562不限于任何特定材料或磁性值。图5图示出读元件500，其包括高度或间隔530、高度或间隔540以及长度520。间隔530是两个辅助屏蔽件551和552之间的距离。间隔540是两个主屏蔽件502和514之间的距离，而长度520是磁阻元件的长度。读元件500中的辅助屏蔽件和磁铁可分别地以及相结合来减小穿过磁阻元件(即自由层)的磁偏置场的衰减。如前所述，辅助屏蔽件形成为使屏蔽件的后部达到磁饱和， 而屏蔽件的前部没有达到磁饱和。屏蔽件的磁饱和部分对磁偏置场具有较小的衰减影响。 例如，磁饱和部分作为对偏置场不产生影响的真空。因此，磁阻元件后部处的有效的屏蔽件_屏蔽件间隔大约是从顶屏蔽件502到底屏蔽件514之间的间隔540。然而，磁阻元件前部处的有效屏蔽件-屏蔽件间隔大约是从顶辅助屏蔽件551到底辅助屏蔽件552的间隔 530。从而记录元件朝向元件后部具有有效地宽得多的屏蔽件_屏蔽件间隔，其促进产生更均勻的偏置场；而在元件前部处具有更窄的屏蔽件_屏蔽件间隔，以便优化面密度。如图5中所示，第一磁铁561以距离581与第二自由层506偏离，并且以高度或距离591与顶辅助屏蔽件551交叠。相似地，第二磁铁562以距离582与第一自由层510偏离，并且以高度或距离592与底辅助屏蔽件552交叠。使用多个磁铁、偏离磁铁、以及分别地或相结合地交叠或部分交叠磁铁也可优化穿过磁阻元件的偏置场的均勻性。例如，如果仅仅使用一个磁铁，或者如果磁铁与自由层不发生偏离(即如果磁铁与自由层在一直线上)， 则自由层后部处的偏置场将更强，穿过自由层的偏置场的均勻性相应地降低。同样地，例如磁铁和辅助屏蔽件的可选交叠591和592示意性地帮助辅助屏蔽件达到饱和，这可减小偏置场衰减量。图6显示具有辅助屏蔽件的读元件600的另一实施例的截面视图。元件600包括顶屏蔽件602、金属盖604、第二自由层606、金属隧穿结608、第一自由层610、金属晶粒612 和底屏蔽件614。元件600与元件500的磁铁和辅助屏蔽件的构造不同。元件600的辅助屏蔽件651和652不像元件500中的辅助屏蔽件551和552那样沿着磁阻元件的整个长度620延伸。替代地，屏蔽件651和652沿着长度620的一部分621延伸。此外，辅助屏蔽件 651和652的制作材料与屏蔽件551和552的制作材料不同。例如，在一个实施例中，屏蔽件651和652的制作材料与顶屏蔽件602和底屏蔽件614的制作材料相同(例如坡莫合金)。然而，在另一实施例中，屏蔽件651和652的制作材料与图5的屏蔽件551和552的制作材料相同。示意性地，读元件600所包括的特征与图5的读元件500的至少一部分特征相同。 磁阻元件后部处的屏蔽件-屏蔽件间隔640较宽，这使得偏置场更均勻；同时在元件前部处的屏蔽件_屏蔽件间隔630较窄，这可优化面密度。图6还显示了读元件600，其具有一个磁铁660。然而，元件600不限于具有任何特定磁铁配置。在一个实施例中，元件600具有多个磁铁，与图5所示配置类似地，这些磁铁可选地与自由层发生偏离。相似地，图5的元件500不限于任何特定磁铁配置，并且可选地包括任何配置。例如，元件500示意性地包括与图6所示的配置相似的一种磁铁设计。如上所述，本公开文本的实施例示意性地包括具有围绕其读元件的一个或多个辅助屏蔽件和/或多个交叠磁铁的记录头。这些特征独立地或相结合地帮助促使穿过磁阻元件的偏置场更均勻。另外，这些特征促使偏置场均勻，同时还维持装置前部处的屏蔽件-屏蔽件间隔较小，从而优化面密度。实施例还提供多种屏蔽件配置和磁铁配置，这给设备制造提供各种选择。最后，应该知晓即使已经在以上的说明书中结合结构的细节和各个实施例的功能一起阐述了各个实施例的多个特征，然而这些具体的说明仅仅是示例性的，且可在细节上作改变，尤其对在本公开文本原理的范围内的部件的结构和设置作改变，从而表达说明所附权利要求的术语的宽泛意义所指示的全部范围。此外，尽管此处描述的实施例涉及硬盘设备，但是所属领域技术人员应将理解本公开文本的教示可用于其它类型的数据存储系统，而不背离本公开文本的范围和精神。
权利要求
1.一种装置，包括 磁阻读元件；第一屏蔽件和第二屏蔽件，所述第一和第二屏蔽件位于所述磁阻读元件的相反侧；以及辅助屏蔽件，位于所述磁阻元件和所述第一屏蔽件之间。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括位于所述第一和第二屏蔽件之间的多个磁铁。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，多个磁铁包括两个永磁体，其中所述磁阻读元件包括两层自由层，且其中所述两个永磁体设置成偏离所述两层自由层。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助屏蔽件由用非磁性材料稀释的磁性材料制成。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助屏蔽件由层压有非磁性材料的磁性材料制成。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助屏蔽件的制作材料与所述第一和第二屏蔽件的制作材料相同。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一屏蔽和第二屏蔽件的磁饱和值比所述辅助屏蔽件的磁饱和值高。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述辅助屏蔽件的磁饱和值在0.4到0. 6特斯拉的范围中。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助屏蔽件沿着所述磁阻元件的长度延伸。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助屏蔽的长度比所述磁阻元件的长度短。
11.一种记录头，包括 多个屏蔽件；所述多个屏蔽件之间的磁阻元件；以及所述多个屏蔽件之间的多个磁铁。
12.如权利要求11所述的记录头，其特征在于，所述多个磁铁包括彼此间隔开的两个磁铁。
13.如权利要求12所述的记录头，其特征在于，所述两个磁铁包括CoPt。
14.如权利要求12所述的记录头，其特征在于，所述两个磁铁包括FePt。
15.如权利要求12所述的记录头，其特征在于，所述两个磁铁偏离所述磁阻元件。
16.如权利要求11所述的记录头，其特征在于，还包括所述多个屏蔽件之间的多个辅助屏蔽件。
17.—种减小穿过磁阻元件的偏置场的磁衰减的方法，所述方法包括 将至少一个辅助屏蔽件设置在所述磁阻元件和主屏蔽件之间；以及使用永磁体使所述至少一个辅助屏蔽件达到部分磁饱和。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进行部分磁饱和包括使所述至少一个辅助屏蔽件的面向所述永磁体的部分达到磁饱和，而使所述至少一个辅助屏蔽件的面向空气轴承表面的部分未达到磁饱和。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括使所述永磁体偏离所述磁阻元件。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括部分地交叠所述永磁体和所述至少一个辅助屏蔽件。
全文摘要
一种装置包括磁阻读元件、第一和第二主屏蔽件以及辅助屏蔽件。磁阻读元件位于第一和第二主屏蔽件之间，辅助屏蔽件位于磁阻读元件和第一主屏蔽件之间。在另一实施例中，该装置包括介于磁阻元件的多个屏蔽件之间的多个磁铁。可选地，多个磁铁与磁阻元件发生偏离。
文档编号G11B5/39GK102290052SQ201110220010
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年6月16日
发明者D·V·季米特洛夫, 宋电 申请人:希捷科技有限公司