专利名称：具有连续磁导的磁头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁头，该磁头具有一个以磁信息介质相对于磁头可作相对移动的第一方向和以横截于第一方向的第二方向延伸的端面，并包括一个磁头结构，该磁头结构具有一个其有效尺寸平行于第二方向延伸的传感元件，和一个以第二方向和横截于第一和第二方向的第三方向延伸的并到达端面的磁导，该磁导可与传感元件磁耦合并且具有在第二方向上的第一尺寸和在第三方向上的第二尺寸。
本发明也涉及一种多道磁头，该多道磁头具有一个以磁信息介质相对于磁头可作相对移动的第一方向和以横截于第一方向的第二方向延伸的端面，并且包括一个磁头结构，该磁头结构具有传感元件，该传感元件以第一方向观察是并置的，和磁导，该磁导以第二方向观察是并置的并至少以第二方向和以横截于第一和第二方向的第三方向延伸，且到达端面。
采用薄膜技术制造的磁头已由NL-A8902884(PHN 13.144)所公知，该磁头具有一个端面并包括具有多层结构的基片。该多层结构包括多个共面的软磁层，这些软磁层相互空间隔离并到达与磁记录介质磁配合的端面内。多层结构也没有与所述层，即磁阻或电感元件磁耦合的传感元件。每个传感元件具有一个有效部分，在该部分内在操作期间可检测或感应磁化强度的变化。虽然用已知的磁头可写和/或读的信息磁道较窄，但是因为已知磁头设有相隔开的各导磁层构形而具有有限的磁道密度，所以，在写时可达的磁迹密度和在读时可允许的磁迹密度是有限的。因此，需要较复杂的构成技术来建立这些层和确定读或写磁道，迫使层之间给定最小距离。
本发明的目的是提供一种具有较窄的读或写磁道并以简单方法实现的磁稳定的磁头。然后，当使用多道磁头时设计一种高磁道密度。
根据本发明的磁头，其特征在于，磁导在第二方向上具有一个比第三方向上小的相对磁导率，第一尺寸比第二尺寸大，并比传感元件的有效尺寸要大。
本发明的一个方面是基于这样一种认识，即具有精确规定读或写宽度的稳定的磁头在磁导中使用连续磁导并结合磁各向异性时可用相当简单方法来实现。根据本发明的磁头具有良好的信噪比，在相当程度上是由于所使用的磁导的磁稳定性。在实际的实施方案中，第一尺寸优选地至少约是第二尺寸的两倍。
已经发现一种优异限定的读或写磁道可以在第二方向上适用于较低磁导的磁导率，优选地低于100，特别是以小于在第三方向上的磁导率至少10倍的磁导率。
根据本发明的磁头的实际实施方案，其特征在于，磁导在第三方向上具有一个相对磁导率，它比在第二方向上的相对磁导率至少大25倍。
根据本发明的磁头是一种薄膜磁头，并可具有电感传感元件或磁阻传感元件，根据其用途，它可以是单个写磁头或读磁头。或者可以使磁头为多道磁头，即具有几个离散磁道的磁头。在每个实施中，磁头可应用在视频、数据、音频或多媒体系统中。如写磁头、读磁头和如写/读磁头，该磁头适合于与磁信息或记录介质，例如磁带或磁盘相配合。根据本发明的磁头也特别适合作为传感器。
适合于磁导的材料是，例如，NiFe合金、非晶CoNbZr合金或诸如FeTaN合金或FeNbSiN合金之类的毫微晶状铁合金。已经发现所述的铁合金，例如Fe76.8Ta10.2±0.2N13.0±1.0或Fe76.9Nb10.2±0.2Si2.2±0.3N10.9±1.0具有从甚低频到甚高频，即远低于1KHz和远高于10KHz的所要求的各向异性磁导率。
该磁导率可以用已知方法在平的薄膜上，例如，在盘形基片上测得。例如，当使用在易磁化轴和难磁化轴方向的自感应测量时，各向异性的程度优选地可在高频上确定，其中磁畴壁的运动被足够地限制。
如果提供一种磁阻传感元件，根据本发明的磁头是优选的，其特征在于，磁导第三方向上是间断的，用于形成由磁阻元件跨接的一个缝隙。
根据本发明的磁头的一个实际实施方案，其特征在于，磁导的第一尺寸比传感元件的有效尺寸至少大40％。经统计，发现用作读磁头时磁头稳定性比已知读磁头要好得多。
本发明也涉及一种磁头，其特征在于，设有该类型的几个磁导，在第一方向观察，它们是并置的，每个磁导与传感元件磁配合。
在本专利申请中所描述的作用和优点也可应用到根据本发明的这种磁头。每个磁导在第三方向上具有的磁场或相对磁导率优选地比在第二方向上磁场或相对磁导率至少大10倍。
根据本发明的多道磁头，其特征在于，磁导与至少几个传感元件磁耦合，并在第二方向上连续，至少一个磁导在第二方向上的相对磁导率比第三方向小。
本发明的一个方向是基于这样一种认识，即当使用处于本技术领域的多道磁头的适当磁各向异性时需要的许多独立的分离的磁导可以用有限数的共用磁导替代。在出现在根据本发明的多道磁头中的磁导中，各向异性保证了所需磁道相分离。由于磁导率在第三方向上，出现在各向异性的磁导中的磁通量被主要导向那个方向。因此，在第二方向上不必构成磁导，这样因为所需的复杂制造步骤要比在已知磁头制造期间需要的要少，所以带来了技术的优越性。
在根据本发明的多道磁头中，其中每个磁导在第二方向上是连续的，公共非磁性传感缝隙可延伸在两个磁导之间，而所需的磁道隔离可由磁各向异性完整地建立。由于简单的多层磁头结构，其中几乎没有间隙，因此制造薄膜类型的多道磁头需要一种简单构造技术。
已经发现，可用的磁道分离磁导的磁导率较低的第二方向上是可行的，优选地小于100，特别是以比在第三方向上的磁导率小10倍的磁导率的情况下。
由于在第二方向上的相对磁导率选择得比在第三方向上的相对磁导率要小，确定磁道分离增加和较高的磁道密度是可能的。在实际实施方案中，磁导优选地在第三方向上的相对磁导率比在第二方向上的相对磁导率大25倍。已经发现，由于在这个方向上磁导的小尺寸，在第一方向上的磁导率起较小的作用。此外，根据本发明的多道磁头中使用各向异性的磁导的重要优点在于，由于磁导在第二方向上是连续的，在磁导中出现磁畴壁不需要运动的危险较小，以致于具有足够的磁稳定性和不会产生任何或几乎没有巴克毫森噪声。
根据本发明的多道磁头可设有电感传感元件和/或磁阻传感元件，根据其用途，它可以是一个多道写磁头、一个多道读磁头、一个多道组合的写/读磁头或一个伺服磁头。在这些实施中，多道磁头可应用在视频、数据、音频或多媒体系统。作为写磁头和读磁头，多道磁头特别适合于与具有高磁迹密度的磁信息或记录介质相配合，其中磁迹宽度是可以等于磁迹间距。作为写磁头，根据本发明的多道磁头具有特别的优点，可防止在相邻磁迹上的磁通扩展，甚至在很高磁迹密度的情况下。
适用于磁导的材料是例如，NiFe合金、非晶CoNbZr合金或诸如FeTaN合金或FeNbSiN合金之类的毫微晶状铁合金。已经发现所述的铁合金，例如Fe76.8Ta10.2±0.2N13.0±1.0或Fe76.9Nb10.2±0.2Si2.2±0.3N10.9±1.0具有从甚低频到甚高频，即远低于1KHz和远高于10MHz的所需各向异性磁导率。
根据本发明的多道磁头的一个实施方案，其特征在于，两个磁导具有在第二方向上的相对磁导率，它比在第三方向上的小。在本实施方案中，前面所述的磁道分离被更好地限定。
根据本发明的多道磁头的一个实施方案，其特征在于，至少一个磁导相对至少几个传感元件扩展。根据该实施方案，该磁导相对多个传感元件整个或仅部分出现。相关磁导优选地位于所有并置传感元件对面或位于传感元件的相干组对面。
根据本发明的多道磁头的一个实施方案，其特征在于，设有在第二方向上延伸的导电带和具有用于形成单个电感元件的抽头。这种电感元件的构形是节省空间的并且采用已知的制造技术是可以实现的。该导电带可用诸如铜或金之类的金属制成。
根据本发明的多道磁头的一个实施方案，其特征在于，设有在第二方向上延伸的软磁带和具有用于形成单个磁阻元件的抽头。这种磁阻元件的构形是节省空间的并在采用已知的制造技术是可以实现的。该软磁带可用例如NiFe合金制成。该软磁带也可用构成自旋阀(spin-valve)型的大磁阻元件的NiFe、Cu和FeMn的一个多层制成。FeMn组成一个反铁磁性层。另一方面，Ni氧化物用于最后所述的层。
本发明涉及一种装置，该装置使用磁头或多道磁头用于把信息存储在诸如磁带、磁盘或磁卡之类的磁信息或记录介质上和或从其读信息。
根据本发明的装置设有根据本发明的磁头或根据本发明的多道磁头，并还设有用于相互置换磁头、或多道磁头和信息介质的设备。所述的磁头可以是用于读信息的磁阻类的，或用于写和/或读信息的电感型的。另外，可以是组合的磁阻/电感磁头。
结合后面所述实施方案的说明，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。
附图中
图1是根据本发明的多道磁头的第一实施方案的剖视图，图2是第一实施方案的平面图，图3是多道磁头的第二实施方案的剖视图，图4是第二实施方案的平面图，图5是取图3的V-V剖线的第二实施方案的剖视图，图6是多道磁头的第三实施方案的剖视图，图7是第三实施方案的平面图，图8表示根据本发明的装置的一个实施方案的示意图，图9表示适用于与图8所示的装置配合的盒式磁带的一个实施方案的示意图，图10是根据本发明的磁头，特别是单磁头的一个实施方案的剖视图，和图11表示取图10的XI-XI剖线的图10所示的实施方案的剖视图。
图1和图2所示的根据本发明的多道磁头是一个薄膜磁头，并具有一个与磁信息介质，即在本实施方案中的磁带3配合的端面1。端面1以两个方向延伸，其第一方向X相应于磁带3的移动方向，和第二方向Y垂直于第一方向X。多道磁头具有一个磁头结构，该磁头结构具有Al2O3/TIC的非磁性基片5和本实施方案中的薄膜结构。该薄膜结构包括一个多个电感传感元件7，从第一方向观察是并置的，或从Y方向观察是一个置于另一个后面。在本实施方案中，传感元件7构成一个导电金带9的一部分，该导电金带9以第二方向Y延伸并具有用于形成单个可控制或可测量传感元件的抽头9a。薄膜结构还包括两个连续磁导11和13，该磁导11和13延伸在磁头面内并形成位于磁导11和13之间的传感元件7的磁路。磁导11和13具有这种磁各向异性，即在垂直于方向X和y的方向Z上的其磁导率μz是比在第二方向Y上的其磁导率μy大100倍或更大。由于使用各向异性，每个磁导11和13可认为是一组组合的磁导，其数目对应于传感元件7的数目而且各向异性保证了所需磁道分离。在本实施方案中，磁导11和13是由FeTaN合金构成，其中出现的各向异性是通过在所述材料的淀积期间采用适当磁场获得的。如果使用NiFe合金，而不是FeTaN合金，所述的倍数最小为25倍。
例如，溅射可作为淀积方法使用。应该注意，由于在第一方向X上磁导11和13的小的厚度，在该方向上磁导率起较小作用。也应注意，磁导11和13限制邻接端面1的非磁性传感缝隙15。同样地，隔离层出现在导电金带9和磁导11和13之间，传感缝隙15由SiO2，Al2O3或另一种非磁性材料构成。
图3和4所示的根据本发明的多道磁头是一个YMR磁头，其中磁轭由第一磁导111、第二磁导113a、113b和磁阻型的传感元件107构成。多道磁头具有一个端面101，该端面101以对应于在操作期间沿磁头移动的磁带的纵方向和在这个方向上磁带103相对于磁头移动的第一方向X，和以对应于磁带103的横向方向的、垂直于第一方向X的第二方向Y延伸。与磁导113a、113b相同，提供在非磁性基片105上的磁导111在第二方向Y是连续的。然而，磁导113a、113b在垂直于方向X和y的方向Z是连续的，该第三方向对应于磁带103的厚度方向，而非磁性材料的间隔或缝隙114延伸在两个磁导113a和113b之间。该缝隙114是用以第二方向Y延伸的、例如NiFe合金的软磁带109跨接的。该软磁带109设有抽头109a，用于构成单个可测量的磁组元件107。
在本实施方案中，磁导111和113a、113b由FeNbSiN合金制成并且两者在方向Z的相对磁导率μrz比在第二方向Y的相对磁导率μry大许多倍，即100到1000倍。另一种方案，可使用例如，NiZn铁氧体的软磁基片，代替非磁性基片105和磁导111。
在图5中，显示了操作中的图3和4所示的根据本发明的磁头。其中存储音频、视频和/或数据信息的多个磁迹103a出现在磁带1上。由几个磁导103a引入的磁通经各向异性的磁导113a、113b，特别是磁导件113a引导到磁阻元件107，由于存在各向异性，该磁通主要以Z方向流动。图5表示产生在磁导113a的稍发散的磁导图案115的示意图。所实现的发散程度和磁道分离的质量是基于在磁导率μrz和磁导率μry之间的差值。μrz相对于μry越大，则发散就越小和磁道分离就越轮廓清晰。由此，可实现高磁道密度，以致于能扫描紧密并置的磁迹。
图6和7所示的根据本发明的多道磁头是一个缝隙内传感器磁头(SIG磁头)。与正交系统的轴有关，磁头面201以第一方向X和第二方向Y延伸，方向X对应于磁信息介质相对于多道磁头作相对移动的方向。多道磁头包括一个具有起磁导作用的磁基片205、磁导213和传感元件，特别是延伸在基片205和磁导213之间的磁阻传感器207的磁头结构。传感元件207、基片205以及磁导213邻接磁头面201。诸如石英之类的绝缘材料202出现在基片205和磁导213之间、在基片205和传感元件207之间，和在传感元件207和磁导213之间。在本实施方案中，基片205和磁导213是由非晶CoNbZr合金制成并以方向Y沿几个传感元件207连续延伸。在与所述系统的轴有关的第三方向Z中，磁基片205和磁导213具有一个相对磁导率μrz，比在方向Y的相对磁导率μry大许多倍，至少100倍。传感元件207可以是独立元件或，如在本实施方案中，诸如NiFe之类的磁阻材料的一个带209的集成元件。该带209具有抽头209a，用于单个测量传感元件207。
本发明不限于所示的多道磁头。所使用的方法可连续地应用在各种类型的多道磁头，特别是读磁头、写磁头和读/写磁头，与磁道的数目无关。
图8所示的根据本发明的装置适用于写和/或读磁带603，在本实施方案中，出现在图9所示的盒式磁带601中。该装置具有一个带有机架503的外壳501。外壳501尤其接纳用于驱动主动轮507的驱动电机505和根据本发明的多道磁头511，在本实施方案中多道磁头固定在副机架509，其副机架通过驱动电机503可沿导向轴515移动。该装置还具有一个引导件517，用于使磁带601装入外壳501和从其取出。盒式磁带601可被用于，例如以数字形式存储信息。盒式磁带具有两个卷带轴605和607，在两轴之间出现一部分磁带603。出现在两卷带轴之间的部分磁带603在本实施方案中沿两个固定的导带轮609和611并沿主导轴613移动。在盒式磁带601中设有沿主导轴613、卷带轴605和607、和两个导带柱617主619移动的环行传动带615。在操作状态中，其中盒式磁带601与根据本发明的装置501相配合，磁头511啮合盒式磁带中的凹槽621并与磁带603接触。同时，驱动轮507经从一个卷带轴到另一个卷带轴纵向移动的磁带与主导轴613接触。
虽然所示的装置原则上是数据存储装置，但是根据本发明的装置不限于此。该装置的另一种方案可以是一个音频和/或视频装置。然而，信息介质不仅可以是磁带而且也可以是磁盘或磁卡。
图10和11所示的根据本发明的磁头通过薄膜技术的方法制成并具有与磁信息介质，例如磁带703相配合的端面701。端面701以两个方向延伸，第一方向X对应于磁带703的移动方向和第二方向Y垂直于第一方向X并对应于磁带703的横向方向。磁头具有一个磁头结构，在本实施方案中，具有在其上提供一个薄膜结构的例如Al2O3/TiC的非磁性基片705。薄膜结构包括一个磁阻元件707和一个包括两个磁导711和713a、713b的磁轭。例如石英的电绝缘非磁性绝缘层710提供在磁导711和磁导713a、713b之间，磁导711具有非磁性基片705，其中一个绝缘层可出现或不出现在基片705和磁导711之间。如果需要的话，该磁头可不用磁导711进行实施。这时，例如，当基片705用诸如铁氧体之类的磁性材料，例如NiZn铁氧体制成并起磁导的作用。磁导713a、713b在垂直于方向X和Y的方向Z上是间断的，其方向Z对应于端面701上的法线方向，而用非磁性材料，例如石英填充的缝隙714出现在两个磁导713a、713b之间。缝隙714是由绝缘层712和以前所述的磁阻元件707跨接。元件707由例如，NiFe合金的薄层709构成，该层709在端部709a连接到输电线和返回层709b。延伸在两端部709a之间的层709的部分形成具有有效尺寸l的磁阻元件707的有效部分。
磁导711或713a、713b之一，但最好是两个711和713a、713b在第三方向Z的相对磁导率μrz比在第二方向Y的相对磁导率μry大许多倍，例如100到1000倍，而且其尺寸比在第二方向Y的磁阻元件707的有效尺寸大得多，同时，磁导出现在元件707的两侧。在本实施方案中，在第二方向Y的所述尺寸比有效尺寸l至少大40％。由于该方法，就可用简单方法实现一个具有传感缝隙窄而稳定的磁头。该方法也可用于具有如图10和11所示类型并排延伸的几个磁头的磁头组。该方法也可用于其中磁阻元件邻接如图1所示的磁头面的磁头。
根据本发明的磁头和图10和11所示的变型特别适合于与具有小磁迹宽度，例如，大约小于30微米的磁迹宽度的信息磁迹的介质相配合，因为该磁导或多个磁导的尺寸在第二方向上总是比在第三方向上的尺寸大，因此，对磁头的磁稳定性起到有利的作用。所示的磁头适合于例如图8所示的装置。在该图中所示的多道磁头511是用根据本发明以上所述的磁头来代替的。
权利要求
1.一种磁头，该磁头具有一个以磁信息介质相对于磁头可作相对运动的第一方向和横截于第一方向的第二方向延伸的端面，和包括一个磁头结构，该磁头结构具有一个其有效尺寸平行于第二方向延伸的传感元件，和一个以第二方向和垂直于第一和第二方向的第三方向延伸并到达端面的磁导，该磁导可与传感元件磁耦合并在第一方向上具有第一尺寸和在第三方向上具有第二尺寸，其特征在于，磁导在第二方向上具有的相对磁导率比在第三方向上的要小，第一尺寸比第二尺寸大且比传感元件的有效尺寸也大。
2.根据权利要求1的一种磁头，其特征在于，第一尺寸比第二尺寸至少约大2倍。
3.根据权利要求1或2的一种磁头，其特征在于，磁导在第三方向上具有的相对磁导率比在第二方向上的相对磁导率至少大25倍。
4.根据权利要求1、2或3的一种磁头，其特征在于，传感元件是一个电感元件。
5.根据权利要求1、2、或3的一种磁头，其特征在于，传感元件是一个磁阻元件。
6.根据权利要求5的一种磁头，其特征在于，磁导在第三方向上是间断的，用于形成由磁阻元件跨接的缝隙。
7.根据前面权利要求的任一个所述的一种磁头，其特征在于，磁导的第一尺寸至少比传感元件的有效尺寸大40％。
8.根据权利要求1到7的任一个所述的一种磁头，其特征在于，设有几个磁导，从第一方向观察是并置的，每个磁导实施为权利要求1到7的任一个所述的磁导，并与传感元件磁配合。
9.一种多道磁头，该磁头具有一个磁信息介质相对于磁头可作相对移动的第一方向，和横截于第一方向的第二方向，并包括一个磁头结构，该磁头结构具有传感元件，在第一方向上观察是并置的，和磁导，在第二方向上是并置的，并以第二方向和以横截于第一和第二方向的第三方向延伸，并达到端面，其特征在于，磁导可与至少几个传感元件磁耦合并在第二方向上是连续的，至少一个磁导具有一个相对磁导率在第二方向上比第三方向上小。
10.根据权利要求9的一种多道磁头，其特征在于，两个磁导具有的相对磁导率在第二方向上比第三方向上小。
11.根据权利要求9或10的一种多道磁头，其特征在于，至少一个磁导相对至少几个传感元件延伸。
12.根据权利要求9、10、11的一种多道磁头，其特征在于，在第三方向上的相对磁导率比在第二方向上的相对磁导率大25倍。
13.根据权利要求9、10、11、或12的一种多道磁头，其特征在于，传感元件是电感元件。
14.根据权利要求13的一种多道磁头，其特征在于，设有一个在第二方向上延伸的并具有用于形成单个电感元件的抽头的导电带。
15.根据权利要求9、10、11或12的一种多道磁头，其特征在于，传感元件是磁阻元件。
16.根据权利要求15的一种多道磁头，其特征在于，设有一个在第二方向上延伸的和具有用于单个磁阻元件的抽头的软磁带。
17.一种用于把信息记录在磁信息介质和/或从其读信息的装置，该装置包括根据前面权利要求1到8的任一个所述的磁头或根据前面权利要求9到16的任一个所述的多道磁头，和用于相互置换磁头，或多道磁头，和信息介质的装置。
全文摘要
多道磁头具有以磁信息介质相对于磁头可作相对移动的第一方向(X)和以横截于第一方向的第二方向(Y)延伸的端面(101)。以第一方向观察,磁头结构包括并置的传感元件(107),和以第二方向和横截于第一方向(X)和第二方向(Y)的第三方向(Z)延伸并到达端面的磁导(113a、113b)。在第二方向上是连续的磁导相对传感元件被设置并具有一个在第二方向上比在第三方向上小的相对磁导率(μ
文档编号G11B5/39GK1194710SQ97190568
公开日1998年9月30日 申请日期1997年3月14日 优先权日1997年3月14日
发明者J·J·M·瑞罗克, G·H·J·索梅尔斯, H·W·范克斯特伦 申请人:菲利浦电子有限公司