專利名稱：具有偏轉(zhuǎn)軟磁底層功能的正交磁記錄頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正交磁記錄頭，特別是一種用于偏轉(zhuǎn)正交磁記錄媒體中軟磁底層的正交磁記錄頭。
背景技術(shù)：
正交磁記錄系統(tǒng)被提出用于計算機的硬盤驅(qū)動器。正交記錄頭包括一個拖尾寫入磁極，一個與寫入磁極磁力相連的返回磁極或反向磁極，和一個環(huán)繞寫入磁極軛的電傳導(dǎo)勵磁線圈。正交記錄媒體包括一具有垂向磁疇的硬磁記錄層和一個軟磁底層，該軟磁底層起到增強記錄頭磁場的作用并提供了從拖尾寫入磁極到引導(dǎo)或反向磁極的磁通路。該正交記錄媒體還可以包括一層薄的介于硬記錄層和軟底層之間的中間層，以便阻止軟硬層連接的磁交換。
為了寫入磁記錄媒體時，記錄頭與磁記錄媒體分離，并具有一稱之為飛行高度的距離。磁記錄媒體移過記錄頭，以致記錄頭能跟蹤磁記錄媒體上的軌道，該移動首先是磁記錄媒體從反向磁極下方通過，然后從寫入磁極的下方通過。電流通過線圈以便在寫入磁極內(nèi)產(chǎn)生磁通量，該磁通量從寫入磁極的尖部流出，穿過硬磁記錄軌道，進入軟磁底層，并到達反向磁極。
此外，軟磁底層有助于讀取操作。在讀取過程中，軟磁底層在硬磁層中產(chǎn)生一個磁荷鏡象，能有效的增強來自于媒體的磁通量，這就提供了一個更強的重放信號。
正交記錄設(shè)計比常規(guī)縱向設(shè)計具有支持更高線密度的能力。此外，前面已經(jīng)描述的雙層媒體用于正交記錄能為記錄頭以便提供更高的效率。正交記錄媒體中的軟磁底層形成一個反轉(zhuǎn)的磁荷鏡象，它在充分增強記錄時寫入磁場的同時，也增強了在重現(xiàn)時記錄傳輸?shù)膹浬⒋艌觥?br> 其中一個實現(xiàn)正交記錄需解決的課題是降低來自于軟磁底層的噪聲。該噪聲可以由磁疇產(chǎn)生的彌散磁場引起，或是由未得到補償?shù)拇藕梢?，在軟磁層，它可以由讀取器感應(yīng)到。舉例來說，軟磁底層材料如Ni80Fe20或Co90Fe10，可以呈現(xiàn)多極磁疇狀態(tài)，它產(chǎn)生的噪聲增強了重放信號，因此，降低了信噪比(SNR)。如果由這類材料形成的磁疇不謹慎的加以控制，極大的彌散磁場可以在讀取部件內(nèi)產(chǎn)生大量的噪聲。
由軟磁底層引起的噪聲問題的一些解決方法已被提出。這些方法可大致分為媒體方法和系統(tǒng)方法。許多方法具有共同點，例如，在某處設(shè)置一個偏轉(zhuǎn)或保持磁場，并最好是設(shè)置在沿徑向，穿越軌道的方向。偏轉(zhuǎn)磁場可以是由例如一個磁各向異性的交換偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的內(nèi)部磁場，也可以通過附加磁場的線圈或永磁體外部提供。一個用媒體方法解決的例子是包括應(yīng)用反鐵磁材料在軟磁材料的下方或鄰近位置來偏轉(zhuǎn)軟磁底層，它有時也被稱之為交換偏轉(zhuǎn)的軟磁底層。媒體方法的另一種實現(xiàn)是用一個永磁體鄰近或設(shè)置在軟磁底層的下方，以達到偏轉(zhuǎn)效果，它有時也被稱之為硬偏轉(zhuǎn)。一個用系統(tǒng)方法解決方法是用一個外部的電磁體在軟磁底層上加上一偏轉(zhuǎn)磁場。
然而，我們還需要更加有效的方式來偏轉(zhuǎn)軟磁底層以除去或最小化來自于軟磁底層的噪聲問題，以提高正交磁記錄系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明符合了這種普遍的需求，和其它一些需求，這將通過說明書和附圖的闡述變得更清楚。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，卻將一個正交磁記錄頭與一具有軟磁底層的正交磁記錄媒體結(jié)合，它包括一個讀取頭，該讀取頭具有一個產(chǎn)生磁場的裝置，在對記錄頭的讀取過程中，該磁場能偏轉(zhuǎn)軟磁底層的磁化。該產(chǎn)生磁場的裝置包括產(chǎn)生一垂直于平面讀入傳感器的電流。
根據(jù)本發(fā)明的一個附加方面，一個磁盤驅(qū)動存儲系統(tǒng)含有一個正交磁記錄媒體，其包括一個軟磁底層和一個設(shè)置于它的鄰近位置的正交磁記錄頭。正交記錄頭包括一個讀入傳感器，在對正交磁記錄頭進行操作過程中，它能產(chǎn)生一個使軟磁底層的磁化作用偏轉(zhuǎn)的磁場。
根據(jù)本發(fā)明的一個更進一步的方面，一種使用正交磁記錄頭的方法，該記錄頭具有一個讀入傳感器，用于對正交磁記錄媒體中的軟磁底層進行磁偏轉(zhuǎn)。該方法包括在記錄媒體鄰近位置設(shè)置讀取頭，以及產(chǎn)生一電流穿過讀入傳感器的電流，該電流產(chǎn)生一磁場來偏轉(zhuǎn)軟磁底層，以除去在對記錄頭讀取操作時來自于軟磁底層的噪聲。該方法還包括通過控制穿過讀入傳感器的電流量來控制該用于偏轉(zhuǎn)軟磁底層的磁場強度。該方法進一步包括通過調(diào)整磁場使在重放過程中的信噪比取得最大。


附圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的磁盤驅(qū)動器的圖示。
附圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個正交磁記錄頭和一個正交磁記錄媒體的側(cè)面部分示意圖。
附圖3是附圖2中顯示的正交磁記錄頭和正交記錄磁記錄媒體的其中一部分的等比示意圖。
附圖4是磁場的x分量與徑向位置和空氣承壓面高度的對應(yīng)關(guān)系圖表顯示。
附圖5是磁場的y分量與徑向位置和空氣承壓面高度的對應(yīng)關(guān)系圖表顯示。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種正交磁記錄頭，在對其操作過程中，用于偏轉(zhuǎn)磁記錄媒體中的軟磁底層以除去來自于該軟磁底層的噪聲。本發(fā)明特別適用于磁盤存儲系統(tǒng)。在此所指的記錄頭被定義為能夠進行讀取和/或?qū)懭氩僮鞯挠涗涱^。
附圖1展示了能應(yīng)用該正交磁記錄媒體的磁盤驅(qū)動器10，該磁盤驅(qū)動器10包括一個室機構(gòu)12(為達到可視目的，上半部分已去除，而顯示的是下半部分)，該室機構(gòu)12的尺寸及配置被設(shè)置成能夠容納該驅(qū)動器的各個部件。訪驅(qū)動器10包括一個驅(qū)動軸14，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動至少一個磁存儲媒體16，該媒體可以是正交磁記錄媒體。在該室機構(gòu)內(nèi)是一個磁盤。室機構(gòu)12內(nèi)包括至少一個機械臂18，每個機械臂具有第一端20，其包括一記錄頭或滑動觸頭22，具有第二端，并用一軸承26可轉(zhuǎn)動的裝配在轉(zhuǎn)軸上。一傳動電機28裝配在機械臂的第二端24用于轉(zhuǎn)動機械臂18，將記錄頭22定位在磁盤16的所需扇區(qū)。傳動電機28由一控制器控制，在此沒有顯示，并在該領(lǐng)域是眾所周知的。
附圖2是一個正交磁記錄頭22和一個正交磁記錄媒體16的側(cè)面部分示意圖。記錄頭22包括一寫入部分，其包含一拖尾主磁極30和一返回或反向磁極30。一勵磁線圈33環(huán)繞一箍軸35，它連接主磁極30和返回磁極32。記錄頭22還包括一讀取頭34，其設(shè)置在讀取磁極36和反向磁極之間。在附圖2顯示的實施例中，讀取頭34和寫入部分共用一個反向磁極。
仍參見附圖2，該正交磁記錄媒體16設(shè)置在記錄頭的下方，在記錄過程中，記錄媒體16沿著箭頭A所示的方向移動。該記錄媒體16包括一基底38，它可以由如下任何合適的材料制成，如陶瓷玻璃、非晶玻璃或鍍NiP的AlMg。一軟磁底層40沉積在基底38上，該底層可由如FeCoB、FeAlN、NiFe、CoZrNb或Fe等任何合適的材料制成，另外，該軟磁底層具有大約50nm至400nm的厚度。一硬磁記錄層44沉積在軟磁底層之上，合適的制造硬磁記錄層的硬磁材料可包括如CoCr、FeCd、CoPd、CoFePd或CoCrPd。硬磁材料層的厚度設(shè)置為約8nm到40nm之間。
參見附圖3，這是讀入頭34的部分等比示意圖。具體的，讀入頭包括一個讀入傳感器46，它設(shè)置在磁屏蔽48的鄰近位置或與之接觸。磁屏蔽48同時還起著導(dǎo)引電流I通過讀入傳感器46的作用。一個附加的磁屏蔽或磁引導(dǎo)裝置可被設(shè)置在與讀入傳感器46的相對一邊，但為了方便起見，未在附圖3中示出。
讀入傳感器46可以是電流正交平面(CPP)型的傳感器，在此電流I從讀入傳感器并垂直各膜的平面通過。然而，值得注意的是，該讀入傳感器46也可以建構(gòu)成其它類型，只要該傳感器能夠如上所述的產(chǎn)生足夠大的磁場來偏轉(zhuǎn)軟磁底層40。另外，有必要指出，對制造軟磁底層的特殊材料的選擇和由此而得到的磁學(xué)特性(比如各向異性磁場值Hk)將會與磁場強度的大小直接關(guān)聯(lián)，據(jù)此可根據(jù)需要得到預(yù)計的偏轉(zhuǎn)。
為了在此闡釋和描述本發(fā)明的方便，讀入傳感器46將被指定為CPP型的傳感器。CPP型傳感器46與磁屏蔽48(在此作為一個大散熱器)直接接觸，這將允許CPP型傳感器46在一個大電流密度下(例如大于1×108A/cm2)進入操作。高密度記錄所要求的尺寸，例如小于100nm的器件寬度，需要穿過CPP型傳感器46的電流固定統(tǒng)一。而在CIP旋轉(zhuǎn)閥傳感器中，電流密度只能在很薄的Cu中間層(約2.5nm)上達到如此高密度。用來偏轉(zhuǎn)軟磁底層40的磁場相對較強，例如在距讀入傳感器46的空氣承壓面約5-100nm的區(qū)域大于25Oe。由通過傳感器46的電流產(chǎn)生的磁場的與距空氣承壓面的距離之比即下降速率由傳感器46的寬度決定，傳感器46越寬，磁場下降越慢。這就使得CPP型傳感器46(多層或旋轉(zhuǎn)閥)比CIP旋轉(zhuǎn)閥傳感器得到的加載到軟磁底層的磁場更強。
對于所述的CPP型讀入傳感器46來說，磁屏蔽48還同時起著電傳導(dǎo)的作用，它將承載著通過傳感器46的電流。優(yōu)選的，磁屏蔽48直接與讀入傳感器46相接。磁屏蔽48轉(zhuǎn)而作為一個大散熱器，它允許更高密度的電流通過傳感器46，而不致使傳感器46過熱。通過讀入傳感器46的電流I將產(chǎn)生一個磁場H。磁場強度與電流I的量特別是穿過讀入傳感器46的電流密度成比例關(guān)系。舉例來說，電流I的增加或電流密度的增加將會引起磁場強度H的增加。由于磁屏蔽48是一個大散熱器，更大的磁場強度H可以由讀入傳感器46產(chǎn)生。
如上所述，實現(xiàn)正交磁記錄的課題之一是除去或最小化來自軟磁底層的噪聲。讀入傳感器46能方便的產(chǎn)生磁場，如附圖3中所示的磁場H，能有效去除對讀入頭34操作過程中從軟磁底層40產(chǎn)生的噪聲。具體的，通過以預(yù)定的相互一致的方向保持或偏轉(zhuǎn)軟磁底層40的磁域的方式，穿過讀入傳感器46的電流I產(chǎn)生的磁場H偏轉(zhuǎn)了軟磁底層。優(yōu)選的，軟磁底層的磁域40主要是以放射狀穿越軌道方向被偏轉(zhuǎn)。
為闡述本發(fā)明，特別是加載到軟磁底層40上的磁場H，參照附圖4和5，它們分別示出了磁場H的x分量和y分量與穿越軌道方向的位置以及與空氣承壓面(ABS)的距離之間的關(guān)系。x和y向為附圖3中的示的坐標(biāo)系50的相應(yīng)方向。附圖4和5中展示的結(jié)果是當(dāng)傳感器46具有軌道寬度TW(為建模方便起見，傳感器可視為無限長)，條紋高度SH50nm，以及電流密度約1.5×108A/cm2。具體的，曲線52顯示的是距傳感器的ABS 0nm、曲線54顯示的是距ABS 50nm、曲線55顯示的是距ABS 100nm、曲線56顯示的是距ABS 200nm、曲線58顯示的是距ABS400nm。在附圖5中，曲線60顯示的是距傳感器的ABS 0nm、曲線62顯示的是距ABS 50nm、曲線63顯示的是距ABS 100nm、曲線64顯示的是距ABS 200nm、曲線66顯示的是距ABS 400nm。
為說明磁場H的效果，可作如下的假定頭與媒體間距離或飛行高度FH為10-15nm，硬磁記錄層44厚度為20nm，軟磁底層厚度為200nm。基于這些尺寸，如附圖4所示，磁場H的x分量正如位于讀入傳感器46的下方且位于軟磁底層的上方時大約為-240Oe，磁場位于軟磁底層40的中心大約為-66Oe?；谄渌恍┢D(zhuǎn)軟磁底層以去除噪聲的技術(shù)效果來看，本發(fā)明中用磁場提供的偏轉(zhuǎn)可以達到與現(xiàn)有技術(shù)等效或更理想的效果。另外，磁場H同時在x和y方向上都不具有足夠大得能影響高矯頑力媒體的強度，如附圖4和5所示。
據(jù)此，本發(fā)明提供了一種產(chǎn)生磁場來偏轉(zhuǎn)軟磁底層以去除記錄媒體16中來自軟磁底層中的噪聲的有效方法。在使用中，讀入頭34，特別是讀入傳感器46，被設(shè)置在記錄媒體的鄰近位置。通過控制流過讀入傳感器46的電流I或電流密度，由讀入傳感器46發(fā)出的磁場H就可以得到控制。通過提供更大的電流I或者說是更大的電流密度，由讀入傳感器46產(chǎn)生的更強的信號可以由更強的磁場H得到。有益的是，通過控制穿過讀入傳感器46的電流來偏轉(zhuǎn)軟磁底層，一種偏轉(zhuǎn)軟磁層的既高效且實用的方法也被提出了。同樣有益的是，這種偏轉(zhuǎn)軟磁底層的方法無需附加的部件，比如將永磁體設(shè)置成記錄頭的一部分或更具體說是設(shè)置成讀入頭的一部分。
可以確定通過讀入傳感器46的最大電流密度在信號開始減弱時存在。然而，因為提高記錄系統(tǒng)的信噪比(SNR)是重要的，甚至于可采用更高的電流密度穿過讀入傳感器46以更大程度的減小來自軟磁底層的噪聲，即使信號強度被減弱了，卻更能更加提高信噪比。所以，根據(jù)本發(fā)明的通過讀入傳感器46的電流密度的合適的范圍在1.0×107A/cm2到1.0×109A/cm2之間。此外，從傳感器46的ABS到軟磁底層40的上表面的距離在5nm到100nm之間，能使磁場H有效的偏轉(zhuǎn)軟磁底層40。
盡管為了理解發(fā)明，本發(fā)明的特定實施例在此已被描述了，然而本發(fā)明并不僅僅局限于此，根據(jù)本領(lǐng)域的普通技術(shù)對細微結(jié)構(gòu)、材料的變換或在不脫離本發(fā)明精神的情況下，將各部件在符本發(fā)明的原理的范圍內(nèi)排列設(shè)置的各種變化都是可行的。這也將在權(quán)利要求中加以擴充。
權(quán)利要求
1.一種正交磁記錄頭22，與一正交磁記錄媒體16相聯(lián)，該記錄媒體具有一軟磁底層40，包括一讀入頭34，其包括一裝置，在對正交記錄頭22進行讀取操作時，該裝置產(chǎn)生一偏轉(zhuǎn)軟磁底層40的磁場。
2.如權(quán)利要求1所述的正交磁記錄頭22，所述產(chǎn)生磁場的裝置包括一垂直于讀入傳感器46的平面的電流。
3.如權(quán)利要求1所述的正交磁記錄頭22，所述的偏轉(zhuǎn)軟磁底層40的磁場約大于25Oe。
4.如權(quán)利要求2所述的正交磁記錄頭22，所述的穿過讀入傳感器46的電流密度的范圍為約1.0×107A/cm2至約1.0×107A/cm2。
5.如權(quán)利要求2所述的正交磁記錄頭22，還包括至少一個磁屏蔽48，其設(shè)置在讀入傳感器46的鄰近位置，所述的磁屏蔽48作為一個散熱器，并有利于穿過讀入傳感器46的增加的電流密度。
6.一種磁盤存儲系統(tǒng)10，包括一正交磁記錄媒體16，其包括一軟磁底層40，以及一正交磁記錄頭，設(shè)置在正交磁記錄媒體的鄰近位置，所述的正交磁記錄頭包括一個在對所述的正交磁記錄頭22操作過程中產(chǎn)生磁場來偏轉(zhuǎn)磁記錄媒體16中軟磁底層40的讀入傳感器46。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)10，所述的讀入傳感器46具有一垂直于其平面的電流。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)10，所述的穿過讀入傳感器46的電流密度的范圍為約1.0×107A/cm2至約1.0×107A/cm2。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)10，從所述的讀入傳感器46的空氣承壓面到軟磁底層40的上表面43的距離為約5nm到約100nm。
10.如權(quán)種要求6所述的系統(tǒng)10，還包括至少一個磁屏蔽48，其設(shè)置在讀入傳感器46的鄰近位置，所述的磁屏蔽48作為一個散熱器，并有利于穿過讀入傳感器46的增加的電流密度。
11.如權(quán)種要求6所述的系統(tǒng)10，所述由讀入傳感器46產(chǎn)生的磁場使軟磁底層40的磁化以放射狀穿越軌道方向發(fā)生磁偏轉(zhuǎn)。
12.一種使用正交磁記錄頭22的方法，該記錄頭具有一個讀入傳感器46，用來使磁記錄媒體16中的軟磁底層發(fā)生磁偏轉(zhuǎn)，包括設(shè)置讀入傳感器46在記錄媒體16的鄰近位置；和將一電流通過讀入傳感器46，在對記錄頭22的操作過程中，能產(chǎn)生一個使軟磁底層40發(fā)生磁偏轉(zhuǎn)，從而去除來自于軟磁底層40的噪聲。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括控制通過讀入傳感器46的電流量來控制用以偏轉(zhuǎn)軟磁底層40的磁場大小。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在重放過程中，調(diào)節(jié)磁場使信噪比達到最大值。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，所述的穿過讀入傳感器46的電流密度的范圍為約1.0×107A/cm2至約1.0×107A/cm2。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，所述的讀入傳感器46具有一垂直于其平面的電流。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，從所述的讀入傳感器46的空氣承壓面到軟磁底層40的上表面43的距離為約5nm到約100nm。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使軟磁底層40的磁化以放射狀穿越軌道方向發(fā)生磁偏轉(zhuǎn)。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，所述的偏轉(zhuǎn)軟磁底層40的磁場約大于25Oe。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括根據(jù)軟磁底層的磁學(xué)性質(zhì)確定偏轉(zhuǎn)磁場的強度。
全文摘要
一種正交磁記錄頭22，包括一個讀取頭，該讀取頭具有一個產(chǎn)生磁場的裝置，在對記錄頭22的操作過程中，該磁場能減小來自于記錄媒體16中的軟磁底層40的噪聲。該產(chǎn)生磁場的裝置產(chǎn)生一垂直于讀取頭34內(nèi)的平面讀入傳感器46的電流，該電流使軟磁底層發(fā)生磁偏轉(zhuǎn)。通過控制穿過讀取頭46的電流量或電流密度，該用于偏轉(zhuǎn)軟磁底層的磁場強度便得以控制。同時，還公開了一種用正交磁記錄頭22實現(xiàn)對記錄媒體16中的軟磁底層40的磁偏轉(zhuǎn)的方法。
文檔編號G11B5/127GK1511314SQ02807745
公開日2004年7月7日 申請日期2002年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者M·A·西格勒, D·K·韋勒, R·E·羅特梅耶, M A 西格勒, 羅特梅耶, 韋勒 申請人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司