CN101055725A - 薄膜磁头 - Google Patents

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Abstract

对于TMR元件，电极用作磁屏蔽，或者反之亦然。这产生这样一种问题：来自加热器源或电磁感应的噪声对于TMR元件即对于读信号具有直接影响。薄膜磁头部分1b具有按如下顺序从滑块1a侧层叠的绝缘膜150、加热器4、电磁屏蔽50、读元件2及写元件3；将以上构成元件彼此隔离的绝缘膜152、及覆盖上述全部的保护膜154。加热器4是由NiCr等制成的薄膜电阻性元件，并且布置在绝缘膜150上方。电磁屏蔽50是由坡莫合金等制成的磁性膜，并且覆盖加热器4。读元件2包括下部屏蔽和电极21、TMR元件23、及上部屏蔽和电极24。写元件3包括下部磁极片31、上部磁极片33、及形成在它们之间的线圈35。薄膜磁头部分1b形成有共用终端C。

Description

薄膜磁头
技术领域
本发明涉及一种安装在磁盘驱动器上的薄膜磁头，并且更具体地说，涉及一种具有浮动高度调节性能的薄膜磁头。
背景技术
磁盘驱动器包括旋转磁盘、和由悬架支撑并且定位在磁盘的径向方向上的薄膜磁头。磁头在磁盘上方相对地行驶的同时，从磁盘读出和向其写入磁性数据。磁头的滑块设计成，通过空气润滑支承也就是空气楔膜效应的帮助而浮动，从而滑块不与磁盘进行直接接触。为了实现磁盘驱动器的较高记录密度，并由此增大容量和减小其尺寸，有效的是，通过减小在滑块与磁盘之间的距离即滑块的浮动高度，而增大线记录密度。
滑块浮动高度的传统设计允许由加工变化、使用环境的温度差、在读与写之间的浮动高度差等导致的浮动高度减小，并且已经设有浮动高度余量，以便甚至在最坏情况下防止滑块与磁盘之间的接触。如果使用具有根据用于每个薄膜磁头的使用条件而调节浮动高度的性能的滑块，则有可能消除上述余量，并由此显著减小读/写元件的浮动高度，同时防止在滑块与盘之间的接触。专利文件1提供一种滑块结构，在该滑块结构中，由薄膜电阻性元件制成的加热器提供在写元件和读元件的附近，如有必要则加热滑块的部分以便为了突出而热膨胀，由此调节在写元件和读元件与磁性记录介质之间的距离。
然而，如果加热器被提供以调节浮动高度，那么在读和写元件中的线数和布置在磁头后端面上的终端数量将增大。在连接到终端上的悬架上的线数也增大，因而使线之间的每个空隙变窄。这在写入期间造成从写元件线到读元件线的交扰问题。为了解决交扰问题，专利文件2公开了几种结构，在这些结构中：读元件线被布置为放在悬架上的加热器线之间；并且加热器线布置在悬架上的写元件线与读元件线之间。
[专利文件1]
日本专利公开No.2004-342151
[专利文件2]
日本专利公开No.2004-192742
发明内容
如在专利文件2中描述的那样，其中读元件线被布置为放在加热器线之间并且加热器线布置在写元件线与读元件线之间的结构，可避免由写元件的高频率电流和由加热器电流的接通和切断所造成的交扰电流对于读元件的不利影响。然而，如果使用TMR(隧道磁阻)元件作为读元件，则它把电极用作磁屏蔽，或者反之亦然。这产生这样一种问题：由于来自加热器源的噪声或电磁感应而施加到加热器线上的噪声对于TMR元件即对于读信号具有直接影响。
本发明的目的是，减小加热器对于薄膜磁头的读元件的电磁不利影响。
一种典型的薄膜磁头包括：滑块；和薄膜磁头部分，提供在滑块的尾端面上，并且具有加热器、读元件、写元件、保护膜、及提供在加热器与读元件之间的电磁屏蔽。
读元件包括下部屏蔽和电极、上部屏蔽和电极、及布置在下部屏蔽和电极与上部屏蔽和电极之间的TMR(隧道磁阻)元件。电磁屏蔽被提供在下部屏蔽和电极与加热器之间。
而且，本发明的薄膜磁头包括：共用终端，提供在薄膜磁头部分的磁道横向中央部分附近的位置处；读元件终端、写元件终端、加热器终端及接地终端，提供在薄膜磁头部分的端面上，加热器终端和接地终端位于读元件终端和写元件终端的两侧；及电磁屏蔽的地线。读元件和写元件连接到共用终端上，并且共用终端、滑块及加热器的地线连接到接地终端上。
本发明可减小加热器对于薄膜磁头的读元件的电磁不利影响。
附图说明
图1是横断面图(沿图2的线A-A得到的横断面图)，表明根据本发明的实施例的一种薄膜磁头的薄膜磁头部分的构造。
图2表明根据本发明的实施例的薄膜磁头的整个构造。
图3是示意图，表明在加热器与电磁屏蔽之间的布置关系。
图4是从空气支承表面所看到的薄膜磁头部分的磁头元件和终端的布线结构的示意图。
图5是从空气支承表面所看到的作为另一个例子的薄膜磁头部分的磁头元件和终端的布线结构的示意图。
图6是从空气支承表面所看到的作为另一个例子的薄膜磁头部分的磁头元件和终端的布线结构的示意图。
图7是硬盘驱动器的平面图，本发明的薄膜磁头安装在该硬盘驱动器上。
图8是保持根据本发明的薄膜磁头的磁头万向支架组件的立体图。
具体实施方式
下面参照附图将描述本发明的优选实施例。注意，类似附图标记在所有附图中指示类似或对应元件，并且为了清楚起见省略对其的重复解释。
为了便于本发明的理解，将首先描述硬盘驱动器(HDD)的整体构造。图7是示意平面图，表明HDD的构造。HDD 100包括磁盘101，作为适于在其中记录数据的记录介质。磁盘101是通过磁化磁性层而在其中存储数据的非易失性存储器。HDD 100的构成元件容纳在基座102中。基座102经垫片(未示出)固定到封闭基座102的上部开口的盖(未示出)上，以构成盘外壳，所有构成元件密封地容纳在该盘外壳内。
磁盘101固定到主轴电机103上。薄膜磁头105具有适于从磁盘101读出和/或向其写入数据的磁头元件部分，数据输入到主机(未示出)/从其输出。磁头元件部分包括写元件和/或读元件及滑块，写元件和/或读元件在该滑块的表面上形成。写元件按照写入到磁盘上的数据把电信号转换成磁场。读元件把来自磁场的电场转换成电信号。
致动器106保持和移动薄膜磁头105。致动器106由枢轴107枢转地保持，并且由作为驱动机构的音圈电机(VCM)驱动。致动器106包括诸如悬架110、臂111、线圈支撑件112及扁平线圈113之类的构件，这些构件按这个顺序从纵向引导端连接，该纵向引导端上布置有磁头105。注意，以后将详细说明悬架110的构造。VCM 109包括扁平线圈113、固定到上部磁性保持板114上的定子磁铁(未示出)、及固定到下部定子磁性保持板上的定子磁铁(未示出)。
磁盘101由固定到基座102的底部表面上的主轴电机103以整体方式保持，并且由主轴电机103以期望速度旋转地驱动。磁盘101在图7中逆时针旋转。当HDD不操作时，磁盘101静止。VCM 109允许致动器106响应从控制器(未示出)到扁平线圈113的驱动信号绕枢轴107横向枢转。因而，致动器106可在磁盘101上方移动磁头105。
为了从磁盘101读出/向其写入数据，致动器106把磁头105移动到在旋转磁盘101的表面上的数据区域上方。致动器106的枢转运动沿着磁盘101的径向表面移动磁头105。因而，磁头105可访问期望磁道。在磁头105与控制器之间的信号由迹线201或传输线及FPC 117传输。当在由在面对磁盘101的滑块的ABS(空气支承表面)与旋转磁盘101之间的空气的粘度所造成的压力与悬架110向磁盘101施加的压力之间建立平衡时，磁头105与磁盘101之间成固定间隙地在磁盘101上方浮动。
当磁盘101停止旋转时，磁头105将与磁盘101的表面进行接触。这可能产生这样一种问题：吸附现象引起在磁盘101的数据区域上的划痕或擦痕，或者使磁盘不能旋转。为了防止这样的问题，当磁盘101的旋转停止时，致动器106允许磁头105从数据区域收回到斜坡机构115上。致动器106转向斜坡机构115，在致动器的末端处形成的凸出部116在斜坡机构115的表面上滑动地运动，并且然后搁置在斜坡机构115的停泊表面上。由此，卸载磁头105。当加载磁头105时，搁置在停泊表面上的凸出部116离开斜坡机构115，并且然后磁头105移动到磁盘101的表面上方。
应该注意，在采用加载和卸载系统的同时，以上描述的HDD可以采用CSS(接触启动和停止)系统。在CSS系统中，在磁头105不进行数据读/与过程的同时，它收回到磁盘101的内圆周上布置的区中。在以上描述中，为了简单起见，HDD具有单个磁盘101，该磁盘101具有一个记录表面。然而，HDD可以设有单个或多个记录磁盘，每个记录磁盘可以具有两个记录表面。
接下来，参照图8，做出对于薄膜磁头105附加到悬架110上的磁头万向支架组件(HGA)的构造的描述。图8表明从磁盘的记录表面所看到的HGA的结构。HGA 200包括磁头105、悬架110及迹线201或传输线。悬架110包括柔性万向支架108、加载梁109及安装板206。万向支架108把磁头105保持在面对磁盘的侧面上。加载梁把万向支架108保持在面对磁盘的侧面上。在图8中的HGA 200是加载和卸载类型的，并且为了收回到斜坡机构上具有布置在加载梁109的前端处的接片116。磁头105在其尾端面(凸出部侧)处形成有连接到磁头元件部分的多个终端。终端每个使用焊接、金珠粘结等连接到迹线201的线的对应一条上。
接下来参照图2，做出根据本发明的实施例的薄膜磁头105的构造的描述。磁头105包括基片(滑块)1a和薄膜磁头部分1b。滑块1a近似为长方体，并且包括空气支承表面5、前端面11、尾端面12、两个横向表面和后表面，即总共六个表面。比如，磁头105的长度为1.25mm，宽度为1.0mm，及厚度为0.3mm。薄膜磁头部分1b在其端面13处形成有多个终端1c。空气支承表面5具有由离子铣削形成的精细台阶(台阶支承)，从而用作面对磁盘以在与其之间处产生空气压力的空气支承，由此承载施加到空气支承表面的背部的负载。
空气支承表面的台阶分类成大体彼此平行的三类表面：最靠近磁盘的导轨表面6；比导轨表面6低约100至200nm的下部导轨表面7或台阶支承表面；比导轨表面6低约1μm的最低表面8。当从下部导轨表面7或台阶支承(表面)进入导轨表面6时，由于盘的旋转而引起的空气流被逐渐收缩的通道压缩，该逐渐收缩通道使其边缘变窄以产生正空气压力。另一方面，当空气流从导轨表面6和下部导轨表面7进入最低表面8时，由膨胀通道产生负空气压力。
薄膜磁头105设计成这样浮动，以至于前端侧的浮动高度大于尾端侧的浮动高度。因而，靠近端面13的导轨表面6最靠近磁盘。在端面13附近，导轨表面6相对于围绕导轨表面13的下部导轨表面7和最低表面8伸出。因此，除非滑块的节距和倾斜度倾斜超过一定极限，导轨表面6将最靠近磁盘。读元件2和写元件3形成在属于薄膜磁头部分1b的导轨表面6的部分上。台阶支承的形状设计成，从加载梁109施加的负载可以与在空气支承表面5上产生的正和负空气压力相平衡，借此在写元件3和读元件2与磁盘之间的距离可保持在等于约10nm或更小的适当值处。顺便说一下，以上描述的薄膜磁头105具有两台阶支承滑块，在该两台阶支承滑块中，空气轴承表面5包括三类表面。然而，磁头105不限于这种构造，并且它可以具有三台阶滑块，在该三台阶滑块中，空气支承表面5包括四类或更多类的平行表面。
接下来，参照图1或沿图2的线A-A得到的横断面图做出在滑块1a上形成的薄膜磁头部分1b的内部构造的描述。薄膜磁头部分1b包括按如下顺序从滑块1a侧层叠的氧化铝绝缘膜150、加热器4、电磁屏蔽50、读元件2及写元件3；使得以上构成元件彼此隔离的绝缘膜(氧化铝)152、及覆盖上述全部的保护膜(氧化铝)154。加热器4是由NiCr等制成的薄膜电阻性元件，并且布置在氧化铝绝缘膜150上方。电磁屏蔽50如图3或从端面13所看到的示意图中所示，是在构成加热器4的薄膜电阻性元件41和引线42上方形成的由坡莫合金等制成的磁性膜。构成电磁屏蔽50的磁性膜的面积可以比加热器4的面积大，从而磁性膜可覆盖整个加热器。返回图1，读元件2包括下部屏蔽和电极21、TMR(隧道磁阻)元件23、及上部屏蔽和电极24。写元件3包括下部磁极片31、上部磁极片33、及线圈35。上部磁极片33具有在空气支承表面侧上形成的磁隙32，并且在其后部处磁性地连接到下部磁极片31上。线圈35经中间层绝缘膜34形成在下部磁极片31与上部磁极片33之间。另外，薄膜磁头部分1b设有以后描述的共用终端C。
这种类型的薄膜磁头105叫做TFC(热浮动控制)磁头。这种磁头105可按如下方式调节在读元件2和写元件3与磁盘之间的距离(浮动高度)。电流如有必要则施加到加热器4上，以加热和热膨胀覆盖读元件2和写元件3的绝缘膜(氧化铝)152，由此使读元件2和写元件3向空气支承表面侧突出。顺便提一下，在上述构造例子中，加热器4和电磁屏蔽50布置在绝缘膜150与读元件2之间。然而，本发明不限于这个例子。加热器4只需布置在靠近读元件2或在其附近位置处，或者它可以布置在读元件2和写元件3的后部。另外，电磁屏蔽50只需布置在其中加热器4与读元件2电磁绝缘的位置处。
根据上述实施例，来自加热器源的电磁噪声和由于电磁感应施加到引线42上的噪声由于电磁屏蔽50中断。因此，可减小TMR元件23对于屏蔽和电极21、24的影响。
接下来，参照图4至6，做出根据上述实施例的薄膜磁头的布线结构的描述。图4是从空气支承表面所看到的示意图，表明在薄膜磁头105中包括的磁头元件部分的布线和终端1c。终端1c按如下顺序从薄膜磁头部分1b的左端布置：加热器终端H-(加热器-(Heater-))、写元件终端W(写(Write))、另一个写元件终端W(写(Write))、读元件终端R-(读-(Read-))、另一个读元件终端R+(读+(Read+))、及另一个加热器终端H+(加热器+(Heater+))。不用说，加热器终端H-和加热器终端H+可以颠倒地布置。另外，两个写元件终端W和两个读元件终端R(-)、R(+)可以颠倒地布置。
在图4中，两个写元件终端W分别连接到从线圈35的两端延伸的线LW1、LW2上。读元件终端R-连接到从用于TMR元件23的上部屏蔽和电极24延伸的引线LE1上。读元件终端R+连接到从用于TMR元件23的下部屏蔽和电极21延伸的引线LE2上。加热器终端H+连接到加热器线LH+上，并且加热器终端H-连接到加热器线LH-上。
共用终端C提供在薄膜磁头部分1b的磁道横向中央部分附近的位置处。电磁屏蔽50的地线LHSA经电阻器R1连接到共用终端C上。用于TMR元件23的上部屏蔽和电极24的地线LEA1经电阻器R2连接到共用终端C上。用于TMR元件23的下部屏蔽和电极21的地线LEA2经电阻器R3连接到共用终端C上。用于上部和下部磁极片33、31的地线LWA经电阻器R4连接到共用终端C上。这样的连接减小相对于共用终端C在左和右引线LE1和LE2之间的分路电阻的差别。因此，即使来自磁盘等的外来噪声施加到每根地线上，也可减小施加到引线LE1、LE2上的交扰噪声。
图5是从空气支承表面所看到的示意图，表明其中单个加热器终端H+(加热器+(Heater+))和单个接地终端G分别布置在端面13的两端处的例子。终端1c按如下顺序从薄膜磁头部分1b的左端布置：接地终端G(接地(Ground))、写元件终端W(写(Write))、另一个写元件终端W(写(Write))、读元件终端R-(读-(Read-))、另一个读元件终端R+(读+(Read+))、及加热器终端H+(加热器+(Heater+))。两个写元件终端W分别连接到从线圈35的两端延伸的线LW1、LW2上。读元件终端R-连接到从用于TMR元件23的上部屏蔽和电极24延伸的引线LE1上。读元件终端R+连接到从用于TMR元件23的下部屏蔽和电极21延伸的引线LE2上。加热器终端H+连接到从加热器4延伸的加热器线LH+上。不用说，接地终端G和加热器终端H+可以颠倒地布置。另外，两个写元件终端W和两个读元件终端R(-)、R(+)可以颠倒地布置。
共用终端C提供在薄膜磁头部分1b的磁道横向中央部分附近的位置处。电磁屏蔽50的地线LHSA经电阻器R1连接到共用终端C上。用于TMR元件23的上部屏蔽和电极24的地线LEA1经电阻器R2连接到共用终端C上。用于TMR元件23的下部屏蔽和电极21的地线LEA2经电阻器R3连接到共用终端C上。用于上部和下部磁极片33、31的地线LWA经电阻器R4连接到共用终端C上。
共用终端C的地线LCA连接到接地终端G上。另外，加热器4的地线LHA连接到接地终端G上，并且滑块1a的地线LLA经电阻5连接到接地终端G上。这样的连接减小相对于共用终端C的在左和右引线LE1和LE2之间的分路电阻的差别。因此，即使来自磁盘等的噪声施加到滑块1a的地线LLA上，也可减小施加到引线LE1、LE2上的交扰噪声。
图6表明在图5中示出的布线结构的修改。这种修改与图5的布线结构的不同之处在于，电磁屏蔽50的地线LHSA直接连接到接地终端G上，而不经共用终端C。这样一种连接结构也可减小相对于共用终端C在左和右引线LE1、LE2之间的分路电阻的差别。因此，即使来自磁盘等的噪声施加到滑块1a的地线LLA上，也可减小施加到引线LE1、LE2上的交扰噪声。
在图4至6中表示的布线结构中，共用终端C提供在薄膜磁头部分1b中的磁头元件部分的上部中央部分附近的位置处。然而，如果薄膜磁头部分1b的端面13具有余量，则共用终端C可以布置在写元件终端W与读元件终端R-之间。
如以上描述的那样，根据本发明的实施例，电磁屏蔽提供在加热器与读元件(TMR元件)之间。因此，来自加热器源的电磁噪声或由于电磁感应施加到引线上的噪声可由电磁屏蔽中断。这可减小对于用于TMR元件的屏蔽和电极的影响。另外，薄膜磁头部分设有共用终端，来自每个元件的地线一次连接到共用终端上，以及然后共用终端的地线连接到接地终端上。因此，减小了在左和右引线之间的分路电阻的差别。因而，即使来自磁盘等的噪声经滑块施加到地线上，或者即使外来噪声施加到每根地线上，也可减小在与有关地线相邻的引线中出现的交扰噪声。
1a…滑块、1b…薄膜磁头部分、1c…终端、2…读元件、3…写元件、4…加热器、5…空气支承表面、6…导轨表面、7…下部导轨表面、8…最低表面、11…前端表面、12…尾端表面、13…薄膜磁头部分的端面、21…下部屏蔽和电极、23…TMR元件、24…上部屏蔽和电极、31…下部磁极片、32…磁隙、33…上部磁极片、34…中间层绝缘膜、35…线圈、50…电磁屏蔽、100…硬盘驱动器、101…磁盘、105…薄膜磁头、108…万向支架、109…加载梁、110…悬架、150、152…绝缘膜、154…保护膜、200…磁头万向支架组件、201…迹线、LW1、LW2…线圈的线、LE1、LE2…引线、LH+、LH-…加热器线、LHA…加热器的地线、LLA…滑块的地线、LEA1…上部屏蔽和电极的地线、LEA2…下部屏蔽和电极的地线、LWA…上部和下部磁极片的地线、C…共用终端、LCA…共用终端的地线。

Claims (11)

1.一种薄膜磁头，包括：
滑块；和
薄膜磁头部分，提供在滑块的尾端面上，并且包括加热器、读元件、写元件、保护膜以及提供在加热器与读元件之间的电磁屏蔽。
2.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，薄膜磁头部分包括按所述顺序从滑块的尾端面层叠的加热器、电磁屏蔽、读元件、写元件及保护膜。
3.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，加热器包括薄膜电阻性元件和从该薄膜电阻性元件的两端延伸的引线，并且电磁屏蔽提供成至少覆盖薄膜电阻性元件和引线。
4.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，构成电磁屏蔽的磁性薄膜具有比加热器的面积更大的面积。
5.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，读元件包括下部屏蔽和电极、上部屏蔽和电极、及布置在下部屏蔽和电极与上部屏蔽和电极之间的TMR(隧道磁阻)元件，并且电磁屏蔽提供在下部屏蔽和电极与加热器之间。
6.一种薄膜磁头，包括：
滑块；
薄膜磁头部分，层叠地提供在滑块的尾端上，并且包括加热器、电磁屏蔽、读元件、写元件、及保护膜，该保护膜覆盖加热器、电磁屏蔽、读元件及写元件；
共用终端，提供在薄膜磁头部分的磁道横向中央部分附近的位置处；及
读元件终端、写元件终端及加热器终端，提供在薄膜磁头部分的端面上，加热器终端位于读元件终端和写元件终端的两侧；
其中，电磁屏蔽、读元件及写元件的地线连接到共用终端上。
7.根据权利要求6所述的薄膜磁头，其中，共用终端位于薄膜磁头部分的端面上的读元件终端与写元件终端之间。
8.根据权利要求6所述的薄膜磁头，其中，读元件包括下部屏蔽和电极、上部屏蔽和电极、及布置在下部屏蔽和电极与上部屏蔽和电极之间的TMR(隧道磁阻)元件，并且电磁屏蔽提供在下部屏蔽和电极与加热器之间。
9.一种薄膜磁头，包括：
滑块；
薄膜磁头部分，层叠地提供在滑块的尾端上，并且包括加热器、电磁屏蔽、读元件、写元件、及保护膜，该保护膜覆盖加热器、电磁屏蔽、读元件及写元件；
共用终端，提供在薄膜磁头部分的磁道横向中央部分附近的位置处；及
读元件终端、写元件终端、加热器终端及接地终端，提供在薄膜磁头部分的端面上，加热器终端和接地终端布置在读元件终端和写元件终端的两侧；
其中，电磁屏蔽、读元件及写元件的地线连接到共用终端上，并且共用终端、滑块及加热器的地线连接到接地终端上。
10.根据权利要求9所述的薄膜磁头，其中，读元件包括下部屏蔽和电极、上部屏蔽和电极、及布置在下部屏蔽和电极与上部屏蔽和电极之间的TMR(隧道磁阻)元件，并且电磁屏蔽提供在下部屏蔽和电极与加热器之间。
11.根据权利要求9所述的薄膜磁头，其中，电磁屏蔽的地线直接连接到接地终端上，而不连接到共用终端上。
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