專利名稱：穩(wěn)定性提高的磁阻傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁阻(MR)傳感器，尤其是，本發(fā)明涉及操作期間的穩(wěn)定性提高的磁阻傳感器。
使用磁性存儲系統(tǒng)以磁性格式來存儲信息，以便在以后檢索?？衫酶鞣N技術(shù)來回讀所存儲的信息。一種有希望的技術(shù)是使用磁阻傳感器來進(jìn)行這種回讀。
磁阻傳感器響應(yīng)于存在的磁場所引起的電阻率變化，并日益被用作磁盤驅(qū)動器的磁頭中的讀回元件。它們特別有用，因?yàn)殡娮杪实淖兓c盤片速度無關(guān)，而只與磁通量有關(guān)。此外，容易通過調(diào)節(jié)讀出電流對傳感器輸出進(jìn)行定標(biāo)。
磁阻傳感器通常包括諸如沿矯頑磁力低的平緩(easy)軸磁化的NiFe等鐵磁材料形成的細(xì)條。把此細(xì)條安裝在磁頭中，從而平緩軸橫過盤片旋轉(zhuǎn)方向且平行于盤片平面。來自盤片表面的磁通量引起細(xì)條的磁化矢量旋轉(zhuǎn)，繼而及其電阻率的變化。讀出電流通過細(xì)條，可通過測量因電阻率變化的結(jié)果而在元件兩端引起的電壓變化來檢測磁通量。
磁阻傳感器遇到的一個問題是Barkhausen噪聲，它是由所加的磁場中磁疇(domain)的不可逆運(yùn)動而引起的，即磁化矢量的相干(coherent)旋轉(zhuǎn)是不均勻的且受到抑制，并與疇壁性能有關(guān)?？赏ㄟ^在磁阻條的讀出電流區(qū)域中產(chǎn)生單個磁疇來消除磁阻元件中所產(chǎn)生Barkhausen噪聲。在Mowry于1989年2月7日提交的名為DOUBLE-GAP MAGNETORESISTIVE HEAD HAVING ANELONGATED CENTRAL WRITE/SHIELD POLE COMPLETELY SHIELDINGTHE MAGNETORESISTIVE SENSOR STRIP IN THE READ GAP的4,803,480號美國專利中描述了減少磁阻元件中所產(chǎn)生的這種Barkhausen噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面，磁性存儲裝置中的換能器包括具有有效(active)區(qū)的細(xì)長磁阻元件。第一和第二電觸點(diǎn)在有效區(qū)的兩側(cè)上電氣耦合到此細(xì)長的磁阻元件?？赏ㄟ^此電觸點(diǎn)從磁性存儲媒體中讀取信息。底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽位于磁阻元件附近且具有靠近有效區(qū)的主體區(qū)和磁極尖端區(qū)。底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽包括在其中形成的限定磁極尖端區(qū)和主體區(qū)的凹槽(notch)。此凹槽在共享屏蔽提供了磁疇結(jié)構(gòu)，這樣提高了穩(wěn)定性。頂部感應(yīng)寫頭磁極與底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽隔開，以在其間形成用于以磁性方式寫信息的磁隙(gap)。
附圖概述

圖1是盤片驅(qū)動存儲系統(tǒng)的簡化圖。
圖2是依據(jù)本發(fā)明的磁阻換能器的側(cè)剖面圖，該換能器包括底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽。
圖3是圖2的磁阻換能器的正視圖。
圖4是已有技術(shù)的共享屏蔽的俯視圖。
圖5是依據(jù)本發(fā)明的底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽的俯視圖。
圖6是依據(jù)本發(fā)明另一方面的多個底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽的俯視圖。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種可靠性提高的磁阻傳感器。在本發(fā)明的一個方面，確認(rèn)Barkhausen噪聲源是在具有感應(yīng)寫元件的磁阻換能器中形成下部磁極的共享屏蔽。
圖1是盤片驅(qū)動器10的俯視圖，它包括依本發(fā)明的磁阻傳感器。盤片驅(qū)動器10包括安裝為繞殼體16內(nèi)的主軸14限定的軸旋轉(zhuǎn)移動的磁盤12。盤片驅(qū)動器10包還包括安裝到殼體16的基板20并可相對于盤片14繞軸22作樞軸移動的傳動器18。蓋子24覆蓋傳動器18的一部分。驅(qū)動控制器26耦合到傳動器18。在較佳實(shí)施例中，驅(qū)動控制器26可安裝在盤片驅(qū)動器10內(nèi)，也可位于盤片驅(qū)動器10外而適當(dāng)?shù)剡B接到傳動器18.傳動器18包括傳動器臂組件28、剛性支撐部件30和磁頭常平架(gimbal)組件32。磁頭常平架組件32包括耦合到剛性部件30的負(fù)重梁或曲臂34以及通過常平架(未示出)耦合到負(fù)重梁34的氣動式支承架(滑塊)36?；瑝K36支撐磁阻換能器，以從盤片12中讀取信息并對盤片上的信息進(jìn)行編碼。
在操作期間，驅(qū)動控制器26接收指示將被訪問的盤片12一部分的位置信息。驅(qū)動控制器26從主機(jī)計算機(jī)或其它適當(dāng)?shù)目刂破鹘邮諄碜圆僮魅藛T的位置信息。根據(jù)此位置信息，驅(qū)動控制器26把一位置信號提供給傳動器18。此位置信號使傳動器18繞軸22作樞軸轉(zhuǎn)動。這繼而引起滑塊36(隨后是安裝在滑塊36上的換能器)在盤片表面上沿箭頭38所示基本上為弧形的路徑徑向移動。驅(qū)動控制器26和傳動器18以公知的閉環(huán)負(fù)反饋方式進(jìn)行操作，從而滑塊36所攜帶的換能器定位于盤片12的所需部分上。一旦換能器被適當(dāng)?shù)囟ㄎ唬?qū)動控制器26就執(zhí)行所需的讀或?qū)懖僮鳌?br> 圖2是滑塊36上所攜帶的磁阻換能器56的元件剖面圖。把一層氧化物(最好是氧化鋁)62淀積在軟磁性襯底60(最好是NiZn)上。接著，把磁阻傳感器材料64淀積在磁場中并構(gòu)圖。(然后，可根據(jù)需要淀積交換偏置材料并構(gòu)圖)。然后，把金屬觸點(diǎn)66淀積在磁阻條64上。然后淀積第二層氧化物68。這兩個氧化物層62和58包括讀隙縫。然后，如圖所示淀積一層聚酰胺或光致抗蝕劑70并構(gòu)圖，以除去靠近頭的隙縫端的層。接著，鋪設(shè)一層鐵磁材料70，最好是NiFe(坡莫合金(Permalloy))。該層70包括后部(trailing)磁極/屏蔽。接著，淀積寫隙縫氧化物75(氧化鋁或二氧化硅)，接著是第二層聚酰胺或光致抗蝕劑74。淀積金屬線圈78并構(gòu)圖。淀積兩層聚酰胺或光致抗蝕劑76并構(gòu)圖，以除去不靠近線圈78的部分。最后，淀積最后一層鐵磁材料，以形成頂部感應(yīng)寫頭磁極79、環(huán)繞線圈并接觸另一個鐵磁層底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽72，以形成感應(yīng)寫頭58。屏蔽72最好由坡莫合金來形成。
圖3是圖2的換能器56的元件端面圖。為了清楚，省略了間隔層。圖中示出鐵氧體襯底60、磁阻條64、其橫向金屬觸點(diǎn)66(限定長度為L的中央傳感器有效區(qū)65)、鐵磁后部磁極/屏蔽72和引導(dǎo)磁極79。如圖所示，引導(dǎo)磁極79的長度通過磁鏡與后部磁極/屏蔽一起來限定被寫磁道的寬度。此長度對應(yīng)于磁阻條64的中央?yún)^(qū)65的長度L(加上一處理防護(hù)帶，其中長度L故意小于被寫磁道的寬度，以防止可能的交擾(cross talk))，通常，磁阻條比磁道寬度長，從而有助于提供穩(wěn)定中央?yún)^(qū)的單個疇。后部磁極/屏蔽72必須與磁阻傳感器64一樣長，以把它完全屏蔽于寫處理期間產(chǎn)生的側(cè)邊緣場。這使得引導(dǎo)與后部磁極79、72有不同的長度。但已發(fā)現(xiàn)，這不會影響被寫磁道的寬度，它是由引導(dǎo)磁極79的長度和上述磁鏡效應(yīng)來限定的。
本發(fā)明的一個方面包括在磁阻(MR)傳感器的屏蔽中形成的疇壁可與MR傳感器本身相互作用這一認(rèn)識。這些屏蔽疇壁在中間場和雜散場的影響下是移動的，且可引起在傳感器中形成移動的磁假信號。這可引起MR傳感器的不穩(wěn)定，且在屏蔽中存在Barkhausen噪聲時尤其嚴(yán)重。屏蔽形狀通過退磁力把疇壁保持遠(yuǎn)離傳感器區(qū)域的嚴(yán)格設(shè)計的屏蔽疇結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生可克服此影響。然而，MR共享磁極需要既起到上部讀取器屏蔽的作用，又要起到底部書寫器磁極的作用。在共享磁極中要實(shí)現(xiàn)適用于穩(wěn)定性的疇結(jié)構(gòu)與也要滿足書寫器在背通路處鏈接到頂部磁極之間需要折衷考慮。Kerr分析揭示出，對于許多潛在的共享磁極材料，常規(guī)的凹槽方案不足以構(gòu)成所需的疇狀態(tài)。對于常規(guī)的凹槽，最前端的疇壁被引向凹槽的前部(見圖4)并可影響傳感器。此結(jié)果形成凹槽前后處疇壁上的退磁力的不平衡。
為了消除敏感的傳感器區(qū)的最前端疇壁，可通過在凹槽前后構(gòu)成更均勻的退磁力的凹槽凸起的后部產(chǎn)生缺口(indentation)來補(bǔ)償前沿退磁力(見圖5)。
圖4示出已有技術(shù)的底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽100。屏蔽100包括磁極尖端區(qū)102和主體區(qū)104。磁極尖端區(qū)102位于磁阻傳感器有效區(qū)65上。通常，主體區(qū)104比磁極尖端區(qū)102大，以裝到背通路處的頂部磁極并支撐線圈導(dǎo)體78。然而，磁極尖端區(qū)102應(yīng)相對小，以集中其中所產(chǎn)生的磁場，以便進(jìn)行更高密度地寫入磁編碼信息。本發(fā)明的一個方面包括確認(rèn)，屏蔽100的磁疇結(jié)構(gòu)的已有技術(shù)設(shè)計是不穩(wěn)定的，從而它可能在讀/寫操作后轉(zhuǎn)換方向并引入噪聲。參考圖4，注意封閉的疇106和108具有不同的尺寸，從而中間的疇110在其尺寸不同的封閉疇處有兩個側(cè)壁。在已有技術(shù)的設(shè)計中，前疇壁被引向前凹槽，這可影響傳感器元件。這是由于凹槽前后處疇壁上的退磁力不平衡引起的。
圖5是依據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的屏蔽72的俯視平面圖。屏蔽72包括由凹槽124隔開的磁極尖端區(qū)120和主體區(qū)122。注意，適當(dāng)?shù)胤胖冒疾郯旬牨?26移動到遠(yuǎn)離傳感器有效區(qū)65，并使封閉疇128和130具有基本上相等的側(cè)壁，從而中間疇區(qū)132具有對稱的封閉疇側(cè)壁。凹槽124在凹槽前后提供了更均勻的退磁力。這樣減少了在傳感器區(qū)64上的諸如Barkhausen噪聲等噪聲效應(yīng)，從而提供了改善的回讀特性和能進(jìn)行較高密度記錄的換能元件。此外，這還提供了耦合到頂部磁極片并支撐和耦合到線圈結(jié)構(gòu)的主體區(qū)122。
圖6是依據(jù)本發(fā)明另一個方面的多通道屏蔽140的俯視平面圖。多通道屏蔽140包括標(biāo)為72A、72B和72C的多個獨(dú)立的屏蔽。每個屏蔽由耦合到主體區(qū)122的各個磁極尖端區(qū)120A、120B和120C形成。為了簡化，圖6中類似的元件保留其編號。圖6的實(shí)施例尤其適用于同時訪問多個磁帶通道的多通道磁帶頭。此外，該結(jié)構(gòu)還允許公共共享磁極，同時保證各個傳感器的穩(wěn)定性。在制造期間，只需要探測這些結(jié)構(gòu)中的一個結(jié)構(gòu)，以確定與磁阻傳感器的隔離。這不同于已有技術(shù)的設(shè)計中需要探測每個獨(dú)立的頭。此外，大的共享磁極改善了散熱，從而減少了頭中產(chǎn)生的熱量。
雖然已參考較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)知道，可對本發(fā)明進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的改變而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，在本發(fā)明的一個方面，可利用其它結(jié)構(gòu)和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)所需疇結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種磁性存儲裝置中的換能器，其特征在于包括具有有效區(qū)的細(xì)長磁阻元件；在有效區(qū)的兩側(cè)上耦合到細(xì)長磁阻元件用以讀取信息的第一和第二電觸點(diǎn)；靠近于細(xì)長磁阻元件的底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽，所述磁阻元件具有主體區(qū)和靠近有效區(qū)的磁極尖端區(qū)，所述主體區(qū)和磁極尖端區(qū)由共享屏蔽中細(xì)長的凹槽來限定；以及與底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽隔開的頂部感應(yīng)寫頭磁極，所述底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽與磁極尖端區(qū)形成磁隙。
2.如權(quán)利要求1所述的換能器，其特征在于磁極尖端區(qū)包括由封閉疇耦合的多個磁疇，封閉疇的尺寸和形狀基本上相同。
3.如權(quán)利要求1所述的換能器，其特征在于磁極尖端區(qū)包括具有封閉疇的多個磁疇，疇側(cè)壁與細(xì)長磁阻元件的有效區(qū)隔開。
4.如權(quán)利要求1所述的換能器，其特征在于底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽包括隔離主體區(qū)與磁極尖端區(qū)的相對凹槽。
5.如權(quán)利要求1所述的換能器，其特征在于主體區(qū)支撐導(dǎo)電線圈，所述導(dǎo)電線圈利用頂部感應(yīng)寫頭磁極和底部感應(yīng)寫頭磁極和共享屏蔽來寫信息。
6.如權(quán)利要求1所述的換能器，其特征在于包括沿縱向隔開的多個底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽，每個具有耦合到主體區(qū)的磁極尖端區(qū)。
7.如權(quán)利要求6所述的換能器，其特征在于多個磁極尖端區(qū)中的每一個都由凹槽來限定。
8.如權(quán)利要求6所述的換能器，其特征在于磁性存儲裝置包括磁帶存儲裝置，換能器形成多通道磁帶頭。
9.如權(quán)利要求1所述的換能器，其特征在于磁性存儲裝置包括磁盤驅(qū)動器。
全文摘要
磁性存儲裝置(10)中的換能器(56)包括具有有效區(qū)(65)的細(xì)長磁阻元件(64)。第一和第二電觸點(diǎn)(66)在有效區(qū)(65)的兩側(cè)耦合到細(xì)長磁阻元件(64)。底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽(72)靠近于細(xì)長磁阻元件(64)且包括主體區(qū)(122)和靠近有效區(qū)(65)的磁極尖端區(qū)(120)。共享屏蔽(72)包括在磁極尖端區(qū)(120)和主體區(qū)(122)之間限定的凹槽(124),從而提高磁極尖端區(qū)(120)中的磁穩(wěn)定性。頂部感應(yīng)寫磁極(79)與底部感應(yīng)寫磁極和共享屏蔽(72)隔開以形成磁隙縫,磁極尖端區(qū)(120)由于感應(yīng)地寫信息。
文檔編號G11B5/31GK1254434SQ97182159
公開日2000年5月24日 申請日期1997年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月13日
發(fā)明者D·麥肯, A·B·約翰斯頓 申請人:西加特技術(shù)有限公司