CN101246693B - 磁头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

为了抑制垂直记录磁头的主磁极的写磁场加宽和实现高质量写操作，必需以极其高的水平设置形成磁头的部件的形成精确度。在由可商购得到的制造设备制造垂直记录磁头的情况下，制造成品率低，以致不能成批制造廉价磁头。写磁头(200)的主磁极(11)延伸到气垫面(98)或面对介质的表面并具有反转梯形的截面。在主磁极(11)的两侧通过非磁性膜(51)分开地布置称作侧屏蔽的第一软磁性膜(10)。第一软磁性膜(10)的气垫面侧端被设置为从气垫面(98)缩回。第一软磁性膜(10)和主磁极(11)形成在相同层中。在气垫面侧面上的主磁极(11)上面经由非磁性膜(14)设置称作尾屏蔽的第二软磁性膜(12)。

Description

磁头及其制造方法
技术领域
本发明总体上涉及磁头，更具体涉及适合用于在介质表面记录高密度磁信息的垂直磁记录的磁盘驱动器的磁头及制造该磁头的方法。
背景技术
用于信息设备的存储(记录)设备主要使用半导体存储器或磁存储器。鉴于访问时间，半导体存储器被用作内部存储设备，而鉴于大容量和非易失性，磁盘驱动器被用作外部存储设备。存储容量是表示磁盘驱动器的性能的重要指数。随着信息社会的最新发展，市场需要大容量和小型的磁盘驱动器。适合于该需要的记录系统是垂直记录。垂直记录被认为是代替常规纵向记录的主流，因为可以促进高密度。
专利文献1公开了一种通过在磁道宽度方向上在主磁极的两侧布置软磁性膜从而抑制磁道宽度两端的不必要磁场的加宽的垂直记录磁头。专利文献2公开了一种通过以下方式防止杂散磁场集中于磁头元件上的垂直记录磁头。围绕磁头元件的上部和横向侧面设置软磁屏蔽，由此使软磁屏蔽和介质之间的距离小于软磁屏蔽和磁头元件之间的距离。
[专利文献1]
美国专利申请公开号2002/0176214
[专利文献2]
JP-A-2006-164356
发明内容
垂直记录的记录介质的磁化方向垂直于介质的表面；因此，作用在垂直记录的记录介质中的相邻磁畴之间的去磁场的效果小于纵向记录的效果。因此，在该介质中可以记录高密度磁信息，这使之可以构成大容量磁盘。
在垂直记录中，主磁极具有张开点并且磁通量被限制在该张开点，以产生强磁场。来自主磁极的写磁场对磁道宽度方向和连续记录位方向有影响。由于在磁道宽度方向上写入相邻位信息，归因于在写操作过程中极其强的磁场擦除写区域外面的磁信息而存在问题。上述专利文献1和2描述了解决这种问题的磁头结构。
由计算模拟证实，专利文献1中描述的技术可以允许目标记录质量和相邻记录信息的保留。但是，为了满足该目标发现以下问题。设置在主磁极的两侧并靠近主磁极的软磁性膜的反向长度必需以高精度(±10nm)设为极短的长度(50至200nm)。此外，主磁极的张开点必需以高精度(±10nm)设为50至200nm，以便产生强磁场。据发现，这种部件的形成精确度(薄膜厚度和反向长度)需要被极其精确地设置为±10nm的范围，以便实现作为目标的高质量记录操作。因此，如果由商购得到的半导体制造设备来制造垂直记录磁头，那么制造成品率是低的，以致不能成批制造廉价磁头。
根据专利文献2中描述的技术，由于软磁屏蔽的端部被布置在极其远离主磁极的位置(1μm或更多)，因此抑制磁道宽度两端的磁场加宽的效果是不充足的。
本发明的一个目的是提供一种可以抑制来自主磁极的写磁场加宽并具有工艺裕度的磁头。
本发明的另一目的是提供一种磁头制造方法，可以缩短制造过程且在批量生产率方面是优异的。
为了实现上述目的，本发明的典型磁头的特征在于部分主磁极或磁场施加装置延伸到气垫面，在主磁极的两侧分开地布置第一软磁性膜，在从气垫面缩回的位置设置最靠近记录介质的第一软磁性膜图形的端部，以及在主磁极的尾侧设置第二软磁性膜。
第一软磁性膜和主磁极形成在相同层中。
设置在主磁极两侧的第一软磁性膜可以被配置为与主磁极接触，具有从气垫面缩回并具有平行于该气垫面的部分的气垫面侧端，以及在主磁极附近从与其平行的部分进一步缩回的部分。
制造磁头的方法的特征在于，在形成于非磁性膜上的抗蚀剂中，在形成主磁极和第一软磁性膜的区域中形成开口，以及在该开口中沉积软磁性材料。因此，主磁极具有延伸到气垫面以限定磁道宽度的部分和当随着从气垫面缩回其宽度逐渐加宽的部分，以及通过相同工艺形成的分开地布置在主磁极的两侧并具有从该气垫面缩回的气垫面侧端的第一软磁性膜。
根据本发明，允许抑制主磁极的写磁场加宽的软磁性膜的气垫面侧端从气垫面缩回。因此，如果通过晶片加工或机器加工转移主磁极的张开点位置，那么软磁性膜的反向长度不被改变，除非软磁性膜的边缘接触气垫面。因此，可以实现具有大的工艺裕度的磁头，以及可以防止抑制写磁场加宽的效果变化。
具体实施方式
图3图示了使用垂直记录的磁盘驱动器的基本布局。图3(a)是该驱动器的平面图以及图3(b)是剖面图。记录介质2由主轴电机3支撑并在输入/输出信息时旋转。磁头1由悬架8支撑，悬架8由旋转致动器4经由臂7来支撑。悬架8向记录介质2的方向按压磁头1并将它保持在与来自旋转记录介质2的粘滞性层流经受的提升力平衡的位置。读/写电路6包括波形等效电路，放大来自磁头1的读信号并提供写电流到磁头1。电路板5安装有信号处理电路，该电路解码被读/写电路6放大的读信号并编码提供给读/写电路6的写数据。此外，电路板5安装有主轴电机3的控制电路和旋转致动器4的控制电路。与纵向记录中出现的洛伦兹波形不同，在垂直记录中获得的读波形(读信号相对于时间轴的振幅变化)是梯形波形；因此，该波形等效电路和信号处理电路不同于纵向记录中的那些电路。
垂直记录使用具有垂直于记录面的易磁化轴的记录介质2。该衬底使用玻璃或Al衬底。在该衬底上形成软磁底层(SUL：软底层)和形成记录层的磁性薄膜。来自主磁极的写磁场作用在记录介质2上，以将记录层的磁化反向。为了记录该垂直记录需要使用这种垂直方向的磁场分量；因此，软磁底层被设置在记录层和衬底之间。
执行电磁转变的写元件用来在这种记录介质2中写入磁信息。此外，利用磁阻现象、巨磁阻现象或电磁感应现象的读元件用来读取磁信息。这些写元件和读元件被设置在称作滑动器的输入/输出元件上，以构成磁头1。随着旋转致动器4的转动在记录介质表面上径向地移动的磁头1被定位在可选磁道，然后执行磁信息的写或读。
<实施例1>
参考图1和2来描述根据第一实施例的磁头的结构。图1是图示了构成磁头的写元件的基本部分的放大视图。图2是图示了磁头的整体布局的剖面图。在图1中，写元件200的主磁极11延伸到气垫面98，气垫面98是面对介质的表面，并且主磁极11具有反转的梯形截面。在主磁极11的两侧分开地布置称作侧屏蔽的第一软磁性膜10。第一软磁性膜10的气垫面侧端被设置为从气垫面98缩回。延伸到气垫面的部分主磁极11在邻近第一软磁性膜并且远离气垫面的位置形成矩形。这些部件形成在非磁性膜15上。写磁道宽度被主磁极11的上部边缘限定，该边缘具有宽的宽度。主磁极11经由非磁性膜14磁性地连接到称作尾屏蔽的第二软磁性膜12。非磁性膜14和第二软磁性膜12的存在对于抑制磁道宽度两端的磁场加宽是可有可无的，但对于使写磁场的梯度变得陡峭是必需的。但是，高密度记录区需要具有高梯度磁场的写磁场，这不可避免地与第二软磁性膜12结合。
参考图2，在滑动器衬底30上形成读元件100和写元件200。读元件100主要由滑动器衬底30上设置的绝缘膜(底层膜)31、下屏蔽32、用于探测磁信息的元件部分50以及上屏蔽33构成。写元件200通过非磁性膜15与读元件100隔开。在本实施例中，主磁极11被布置在写元件200的最底层。该布置可以容易地减小读元件100和主磁极11之间的距离，可以增加记录介质上的记录格式的效率。
如图1所示，在主磁极11的两侧存在第一软磁性膜10；但是，在图2中未出现第一软磁性膜10，因为图2是主磁极11的中心部分的沿向后方向的剖面图。在主磁极11上布置非磁性膜14，主磁极11经由非磁性膜14磁性地连接到第二软磁性膜12。第二软磁性膜12被磁性地连接到上软磁性膜17，以形成闭合磁路。上软磁性膜17在其后端磁性地连接到下软磁性膜16，而且下软磁性膜16经由非磁性膜14磁性地连接到主磁极11。在由这种磁膜构成的闭合磁路中布置线圈18。由于设置了绝缘膜21和19以保证与磁膜电绝缘，预定电流可以被施加到线圈18。
施加电流到线圈18引导磁通量从上软磁性膜17通过下软磁性膜16到主磁极11。非磁性膜14适合于决定将返回到第二软磁性膜12的磁通量的量，该磁通量的量是在主磁极11产生的部分磁通量。此外，非磁性膜14具有增加写磁场梯度的功能。非磁性膜14的薄膜厚度取决于主磁极11和记录介质之间的浮动高度而被决定，并被设置在约10nm至50nm的范围。因为非磁性膜14具有小的薄膜厚度，如果主磁极11和下软磁性膜16之间的重叠区极其宽，那么下软磁性膜16和主磁极11的磁阻可以被忽略。就磁阻可以被忽略的本布局而言，由于可以通过相同的图形形成工艺制成非磁性膜14和主磁极11，磁头1的制造成本可以被有利地减小。鉴于工序的减少，本领域技术人员可以容易地理解，可以通过相同的工艺形成被布置以增加磁场梯度的第二软磁性膜12和下软磁性膜16。
如由该图清楚看出，在第二软磁性膜12和下软磁性膜16之间存在空隙22。在后续工序的线圈形成过程中，该空隙22造成诸如低分辨率等障碍。因此，需要用非磁性材料掩埋该空隙的工序。在本实施例中，在形成第二软磁性膜12和下磁性膜16之后，执行用氧化铝膜掩埋该空隙的工序。
为了保护上述的整个元件部分，设置覆盖该元件部分的非磁性的绝缘保护膜20。在本实施例中，设置具有25μm厚度的氧化铝膜作为保护膜20。具有2.2T的饱和磁通密度的CoNiFe基合金被用作主磁极11，具有约200nm的厚度。NiFe基合金被用作第二软磁性膜12和下软磁性膜16，每个均具有1.2μm的厚度。NiFe基合金被用作上软磁性膜17，具有1.0μm的厚度。铜被用于线圈18，具有2μm的厚度。聚合树脂被用于绝缘膜19并且氧化铝被用于其他绝缘膜和非磁性膜。
图4是延伸到气垫面、第一软磁性膜10和第二软磁性膜12的主磁极11的放大视图(在从斜下侧视察主磁极的状态下)。如上所述，主磁极11由具有2.2T的饱和磁通密度并且具有200nm厚度和90nm磁道宽度的CoNiFe基合金制成。此外，反转梯形的斜面具有8度的角度。最影响磁场强度的张开点P被设置为距气垫面100nm。主磁极11从气垫面到张开点P之前被均匀构形以及在张开点P之前具有矩形部分(参见图1)。但是，主磁极11示出有图4中省略的矩形部分。在最靠近主磁极11的位置，第一软磁性膜10与主磁极11隔开150nm。第一软磁性膜10由与主磁极11相同的材料制成，具有与主磁极11相同的薄膜厚度并且从气垫面缩回100nm。第一软磁性膜10具有200nm的反向长度。左右第一软磁性膜(分开的软磁性膜的每一个)具有几乎均匀的反向长度。
在0.3AT的磁通势被施加到如上所述配置的磁头1并且磁头1保持在记录介质上面13.5nm的磁浮动高度的情况下，计算磁场强度。该磁场强度受记录介质中包括的SUL的条件影响。这里假定SUL具有1.35T的饱和磁通强度，90nm的薄膜厚度并且距主磁极1157.5nm的磁距离(常用条件)。计算的结果是可以获得12kOe(96kA/m)的有效磁场(由记录介质检测到的写磁场：增加有面内成分的写磁场)。该值对用于垂直磁记录的介质的写磁场来说是足够的强度。
本发明的目的是提供一种可以抑制这种写磁场的加宽并且提供高工艺裕度的磁头结构。鉴于这点，磁道宽度两端的写磁场的加宽被考查。在图5中示出了该结果。在该图中，水平轴表示磁道宽度方向的位置(零表示写磁道的中心)并且纵轴表示标准化磁场(有效磁场)。本实施例的计算结果由类型C表示。从该图看到，在主磁极的几何边缘0.045μm(45nm：90nm/2)附近，磁场强度具有峰值，并随着从该处离开而逐渐地降低。为了防止对相邻磁道的影响(擦除)，有必要降低远离几何磁道边缘的区域的磁场强度。本发明人的经验表明写磁场的约0.5倍的磁场对记录介质没有影响。因此，可以说本实施例对距主磁极11的中心0.11μm(110nm)的介质区没有影响。该效果可与其他结构的效果相比较。
图6是在主磁极11的两侧未设置第一软磁性膜的结构的放大视图。在此情况下，仅仅靠近主磁极11布置第二磁性膜62。该结构被称作类型A。图7图示了属于专利文献1的类别的结构，其中从气垫面侧面通过软磁性膜63围绕主磁极11。该结构被称作类型B。在图6和7中，主磁极11的宽度、厚度和材料以及张开点的位置与上述第一实施例的相同。每个软磁性膜62和63的具有100nm的反向长度并均匀地延伸。
图5共同地示出了用于上述结构的磁道宽度方向上的磁场分布的计算结果。由该图可以看到，在主磁极的两侧没有软磁性膜的类型A具有受写磁场影响的宽的宽度。基于来自本发明人的经验规则的估计，很可能写磁场对距主磁极中心约0.125μm(125nm)的范围有影响。另一方面，可以看出，在软磁性膜63围绕主磁极的气垫面侧面的类型B中，写磁场对距主磁极中心大约0.1μm(100nm)的范围有影响，这意味着最好的性能。由此，鉴于减小对相邻写磁道的影响(磁信息的擦除)，因此可以说类型B、类型C和类型A是依次优越的。但是，它们的各自的差值是100nm、110nm和125nm，因而类型B和类型C之间的区别不大。
接下来比较工艺裕度，工艺裕度是本发明的另一目的。对于类型B，可以容易假定其结构特征，张开长度(晶片加工中的附加误差和磁头滑动器工艺(由晶片切割)的误差)被改变，以及软磁性膜63的反向长度被改变。由本发明人的实验性制造的结果看到，在约±70nm处发生该误差。根据该计算，如果软磁性膜63的反向长度改变约20nm，那么写磁场改变约1kOe(80kA/m)。鉴于写磁场，意味着±3.5kOe(280kA/m)被改变，由此在制造磁头中不能期望高成品率(合格品产品的写磁场的变化宽度在5％内)。这就提出了将软磁性膜63的反向长度的容差设置在±10nm的范围内的需要。
类型C是本发明的第一实施例，是第一软磁性膜10不暴露于气垫面的类型。即使主磁极11的张开点位置改变，第一软磁性膜10的反向长度也不改变。因此，不发生由反向长度的改变而引起的写磁场强度的改变。减小来自主磁极的泄漏磁场的软磁性膜图形的效果与如图5所示的软磁性膜被暴露于气垫面的类型B的效果相同。因此，第一实施例的类型C的结构具有高工艺裕度，并且可以抑制写磁场的加宽。如先前描述，仅仅通过在主磁极11的两侧布置从气垫面缩回的第一软磁性膜10可以产生这些效果。
接下来描述同时形成主磁极和第一软磁性膜图形的方法，主磁极和第一软磁性膜图形是根据第一实施例的磁头的主要部分。图8至13是读磁头的形成之后的工序视图。图8图示了在非磁性膜15上形成底层膜52以及然后在底层膜52上涂敷抗蚀剂以形成抗蚀剂图形60的状态。在用于主磁极11的形成区62和用于第一软磁性膜10的形成区61中，抗蚀剂图形60形成有各自的开口部分，以便在其处露出底层膜52。通过使用底层膜52作为电极的电镀法，沉积变为主磁极和第一软磁性膜的材料的CoNiFe基合金。对于底层膜52的需要是由用于主磁极的成膜方法所引起。在沉积方法或溅射方法的情况下，如果底层膜52不必用作非磁性膜15的粘结层，那么不需要设置底层膜52。此后，通过溶剂等去除抗蚀剂图形60，以仅仅留下主磁极11和第一软磁性膜10的区域，如图9所示。接下来，如图10所示，使用主磁极11和第一软磁性膜10作为掩模，通过离子碾磨方法去除底层膜52。主磁极11和第一软磁性膜10可以通过使用如上所述的图形形成方法的相同工序来形成。
在通过电镀法、溅射方法或沉积方法形成变为主磁极的薄膜之后，也可以通过刻蚀法形成通过上述工序形成的图形。在此情况下，该抗蚀剂图形被构形以覆盖将被留下的软磁性膜图形和主磁极的区域。通过执行以下工序，通过刻蚀法形成的软磁性膜图形和主磁极图形也可以形成第一实施例的磁头1。
在如上所述执行底层膜52的去除或用于图形形成的离子碾磨之后，进一步离子碾磨的入射角被倾斜地设置，以提供用于主磁极11的边缘的倾角，如图10所示。具体地说，未被第一软磁性膜10遮蔽的区域的主磁极边缘α-1，α-2被弄成倾斜。该图形被限定以便第一软磁性膜10的端部位于从气垫面缩回的位置。因此，仅仅通过倾斜碾磨工序主磁极11被暴露于气垫面的区域(在通过后处理将晶片切割为磁头滑动器时的边缘)可以被构形为反转梯形。因为具有小于矩形的面积，梯形可以集中磁通量，由此有利地产生强磁场。
参考图11，此后，形成非磁性膜51，以覆盖主磁极11和第一软磁性膜10。参考图12，然后非磁性膜51被刻蚀，以露出主磁极11和第一软磁性膜10的表面。由于必需以平坦方式执行该刻蚀，因此使用化学机械抛光方法(CMP)。该刻蚀的终点可以由主磁极11和第一软磁性膜10的表面出现时遇到的工艺速度的变化来探测。接下来形成非磁性膜14，此后形成第二软磁性膜12。
在用上述工序形成晶片上最后需要的磁头元件部分之后，该晶片被切割为磁头滑动器。图13中所示的平面β表示切断端面，该切断端面变为气垫面98。在该切断过程中，平面β的位置在向后方向改变。连同这些一起，主磁极11的张开点被按位置改变。但是，该图形被预先地形成，以便第一软磁性膜10的气垫面侧端从气垫面的位置缩回。即使在该处理过程中发生位移，第一软磁性膜10的反向长度将不改变。因此，可以稳定地制造磁场强度较少变化的磁头。主磁极11和第一软磁性膜10由相同材料形成，并通过相同工序形成；因此，磁头的制造过程可以被缩短，以减小其制造的单位成本。
第一实施例的效果被进一步说明。第一实施例采用平坦的主磁极和第一软磁性膜，如图14所示。图14示出了当在晶片上形成这种图形时的平坦形状。主磁极11延伸到气垫面98，并且露出部分的宽度限定写磁道宽度。在从气垫面缩回的方向上，主磁极11具有磁道宽度相等的区域。具有相等磁道宽度的区域的存在产生保持磁道宽度均匀的效果，即使在如先前描述加工磁头滑动器时切断位置改变。主磁极11的宽度改变的点称为张开点P，在从张开点P缩回的区域中，主磁极11的宽度被均匀地扩大。该区域的磁通量集中于张开点P，由此由主磁极11的尖端延伸到气垫面的位置产生强磁场。
在本实施例中，在主磁极11的两侧布置第一软磁性膜10，并且第一软磁性膜10的端部从气垫面98缩回100nm。由此，第一软磁性膜10不被暴露于气垫面98，除非张开点位置改变最大值100nm。在主磁极11和第一软磁性膜10之间设置磁隙51。在本实施例中设置150nm的间隙51。间隙51的存在等效于(主磁极和软磁性膜互相绝缘的结构)图7所示的围绕主磁极的气垫面侧面的软磁性膜结构。第一软磁性膜10的反向长度被设为200nm。这些尺寸基于图形形成设备的分辨率能力、磁场强度和磁场强度任意地决定。
顺便提及，如由图13也清楚看出，第二软磁性膜12的切断面变为气垫面98。换句话说，第二软磁性膜12被暴露于气垫面。另一方面，第一软磁性膜10的端部从气垫面98缩回。因此，第二软磁性膜12的端部比第一实施例中的第一软磁性膜10的气垫面侧端更靠近气垫面。
利用该特点，如果张开点P接近气垫面98，那么第一软磁性膜10也接近该气垫面，因而第一软磁性膜10和第二软磁性膜12之间的磁距离被减小(磁阻被减小)。因此发现，从张开点P通过第一软磁性膜10流到第二软磁性膜12的磁通量的量增加，以抑制来自主磁极11的磁场。相反，如果张开点P远离气垫面，那么第一软磁性膜10和第二软磁性膜12之间的磁距离增加(磁阻被增加)。因此发现，来自张开点P的磁通量泄漏减小，以抑制磁场强度的降低。
利用上述布局，与常规布局相比较，由张开点的改变而引起的来自主磁极的写磁场的改变可以被减小。该效果可以通过具有从气垫面缩回的端部和与张开点位置位移的第一软磁性膜的存在以及第二软磁性膜的存在来实现，第二软磁性膜具有用用作参考的气垫面的位置固定的端部。具体地说，这是因为第一软磁性膜和第二软磁性膜之间的磁阻取决于张开点位置而变化，以用于补偿由主磁极产生的磁场强度。
顺便提及，尽管在上述第一实施例中磁头被描述为具有读元件和写元件的组合磁头，但是仅仅具有写元件的磁头也可以被应用。
<实施例2>
下面将参考图15描述根据第二实施例的磁头的布局。除主磁极和第一软磁性膜的形状和布置之外，根据第二实施例的磁头的布局与第一实施例的相同。由此，图15用俯视图图示了主磁极和第一软磁性膜的形状和布置。该布局的特点在于以下方面。布置在主磁极11的两侧的第一软磁性膜103被设置为不经由间隙与主磁极11直接接触。第一软磁性膜103的气垫面侧端从气垫面缩回并平行于气垫面。但是，第一软磁性膜103的靠近主磁极的部分被构形为有选择地进一步从气垫面缩回。具体地说，第一软磁性膜103的反向长度被设为200nm。在远离主磁极11的部分，气垫面侧端从气垫面缩回量是100nm，并且在靠近主磁极11的部分是150nm的最大值。如上所述，在远离主磁极11的部分，第一软磁性膜103的气垫面侧端被靠近气垫面，以及主磁极11设有张开部分。因此，主磁极11的写磁场可以被增加，以及磁道宽度两端的磁场的加宽可以被减小。
接下来参考图16至19描述根据第一和第二实施例的磁头的其他布局，该磁头应用有在主磁极的两侧布置的软磁性膜结构。在图16所示的布局中，在主磁极11上形成的非磁性膜14的后面设置开口部分。下软磁层16和主磁极11通过开口部分直接磁性地互相连接。在该布局中，在由第二软磁性膜12、上软磁性膜17、下软磁性膜16和主磁极11形成的闭合磁路中，下软磁层16和主磁极11直接互相磁性地连接。因此，有在上软磁性膜17处产生的磁通量可以导致主磁极11高度有效的效果。
图17所示的布局的特征在于在主磁极11下设置下软磁层16作为其下层。磁软膜26被设置以将下软磁性膜17的后部与主磁极11的后部连接。在本布局中，下软磁层16和上软磁性膜17之间的磁距离可以被增加。因此，与其他布局相比较，可以减小从下软磁性膜16泄漏到上软磁性膜17的磁通量的量。该效果可以引导大量磁通量到主磁极11，由此更适宜产生强磁场。
尽管上面描述的布局示例使用了单层线圈，但是本发明可以被应用于图18中的双层线圈型磁头。类似于先前描述的示例，在滑动器衬底30上形成读磁头和写磁头。读磁头主要由滑动器层30上形成的绝缘层(底层)31、下屏蔽32、上屏蔽33以及用于探测磁信息的元件部分50构成。写磁头通过非磁性膜15与读磁头绝缘，并包括由下磁极42、基架磁极24、主磁极11、中间磁极(下软磁性膜)16和软磁性膜41形成的第二闭合磁路。在第二闭合磁路中设置线圈18-1。因为电流施加到线圈18-1，绝缘膜21-1，19-1被设置。基架磁极24被连接到下磁极42，以通过降低气垫面上的磁电荷分布，设法阻止下磁极端部的擦除问题。第一闭合磁路由主磁极11、下软磁性膜16、上软磁性膜17和第二软磁性膜12构成。在第一闭合磁路中设置线圈18-2。因为电流施加到线圈18-2，设置绝缘层19-2，21-2。如同第一和第二实施例一样，尽管未示出，在主磁极11的两侧设置第一软磁性膜10(图14)或103(图15)，，在主磁极11上设置非磁性膜14。通过适当地保持从第二软磁性膜12引导的磁通量的量，由主磁极11产生的磁场梯度被增加。上面描述的元件结构被保护膜20围绕。
由在其间放置主磁极11的两个线圈18-1，18-2产生的磁场具有彼此相反的极性。但是，共同的磁化极性作用在该两个线圈之间放置的中间磁极(下软磁性膜)16上。因此，具有高效率的磁通量可以导致主磁极11进入磁化状态，该磁化状态等于中间磁极(下软磁性膜)16的磁化状态。相反，由该线圈产生的磁场具有彼此相反的极性；因此，存在从该线圈泄漏的磁场被互相抵消以较少影响到记录介质的特点。如上所述，在主磁极11两侧的第一软磁性膜10(图14)、103(图15)的形成可以没有任何障碍地应用于这种高级磁头布局。
图19以示例方式图示了本发明被应用于简单磁头结构的布局。读磁头具有与先前描述相同的布局。闭合磁路由底层软磁性膜44、软磁性膜41、软磁性膜16和主磁极11通过非磁性膜15构成。在闭合磁路中设置线圈18，以及通过磁膜21，45保证必需的电绝缘。在上面描述的磁头结构当中该布局是最简单的，并且该布局由用于垂直磁记录的磁头的最小元件构成。为了允许高密度记录，必需增加如先前描述的写磁场的梯度。为了满足该需要，经由非磁性膜14，在主磁极11的顶上设置软磁性膜43。软磁性膜43的反向厚度越薄(图中的左-右方向上的厚度)，磁场的梯度更适宜，但是工艺裕度变得越窄。因此，在非磁性膜14上设置凸起71，以便接近气垫面98，并且设置软磁性膜43以在凸起71上蔓延。这使之可以减小非磁性膜43靠近主磁极的部分的反向厚度。因此，对于高密度记录可以简单地和适当地配置磁头。类似于第一和第二实施例中其的形成的在主磁极11的两侧第一软磁性膜10，103的形成，可以被没有任何障碍地应用于该情况的布局，以便抑制磁道宽度两端的磁场的加宽。
在上面描述的所有布局中，第一软磁性膜的气垫面侧端从气垫面缩回；因此，在主磁极的加工过程中第一软磁性膜的反向长度不改变，并且工艺裕度大。由于第一软磁性膜的反向长度不被改变，抑制写磁场加宽的效果变化小。由于可以通过相同工序制造第一软磁性膜和主磁极，因此制造过程可以被缩短。因此，磁头的性能改进可以与其制造成本的减小一致。
附图说明
图1是根据第一实施例的磁头的写磁头部分的放大透视图。
图2是根据第一实施例的磁头的整个结构的剖面图。
图3包括图示了使用本发明的磁头的磁盘驱动器的示意性布局的平面图和剖面图。
图4是从斜下侧视察时图1的写磁头部分的放大视图。
图5图示了主磁极的磁分布的计算结果。
图6是从斜下侧视察时常规技术的写磁头部分的放大视图。
图7是从斜下侧视察时常规技术的写磁头部分的放大视图。
图8图示了根据第一实施例的磁头的写磁头的制造步骤。
图9图示了根据第一实施例的磁头的写磁头的制造步骤。
图10图示了根据第一实施例的磁头的写磁头的制造步骤。
图11图示了根据第一实施例的磁头的写磁头的制造步骤。
图12图示了根据第一实施例的磁头的写磁头的制造步骤。
图13图示了根据第一实施例的磁头的写磁头的制造步骤。
图14是根据第一实施例的写磁头的第一软磁性膜和主磁极的平面图。
图15是根据第二实施例的写磁头的第一软磁性膜和主磁极的平面图。
图16图示了根据本发明的磁头的另一布局的剖面图。
图17图示了根据本发明的磁头的另一布局的剖面图。
图18图示了根据本发明的磁头的另一布局的剖面图。
图19图示了根据本发明的磁头的另一布局的剖面图。
[参考数字的说明]
1...磁头，2...记录介质，10，103...第一软磁性膜，11...主磁极，12...第二软磁性膜，14...非磁性膜，15...非磁性膜，16...下软磁性膜，17...上软磁性膜，18...线圈，19，20，21...非磁性膜，绝缘膜，30...滑动器衬底，32...下屏蔽，33...上屏蔽，50...磁阻元件，51...非磁性膜，52...底层膜，60...抗蚀剂膜，61...第一软磁性膜的区域，62...主磁极的区域，98...气垫面，100...读磁头，200...写磁头。

Claims (22)

1.一种包括写元件的磁头，该写元件包括：
主磁极，具有延伸到气垫面以限定磁道宽度的部分和随着从气垫面缩回宽度逐渐地加宽的部分；
下软磁性膜，磁性地连接到主磁极并具有从气垫面缩回的前端；
上软磁性膜，具有磁性地连接到下软磁性膜的后端；
第二软磁性膜，布置在主磁极的尾侧，其中，由所述第二软磁性膜、上软磁性膜、下软磁性膜和主磁极形成闭合磁路；
与该闭合磁路连结的线圈；
第一软磁性膜，分开地布置在主磁极的两侧并且每个具有从气垫面缩回的气垫面侧端。
2.根据权利要求1的磁头，其中该第一软磁性膜和主磁极被设置在相同层以及具有相同的薄膜厚度。
3.根据权利要求2的磁头，其中该第一软磁性膜和主磁极由相同的软磁性材料制成。
4.根据权利要求1的磁头，其中该主磁极和第一软磁性膜被布置为在其间具有磁隙。
5.根据权利要求1的磁头，其中该主磁极和第一软磁性膜被磁性地连接到第二软磁性膜，以便在其间具有磁隙。
6.根据权利要求1的磁头，其中延伸到气垫面的主磁极的部分具有反转梯形的截面。
7.根据权利要求6的磁头，其中延伸到气垫面的主磁极的部分在邻近第一软磁性膜并且远离气垫面的位置形成矩形。
8.根据权利要求1的磁头，其中第二软磁性膜的气垫面侧端比第一软磁性膜的气垫面侧端更靠近气垫面。
9.根据权利要求1的磁头，其中经由非磁性膜在主磁极的顶上设置下软磁性膜。
10.根据权利要求1的磁头，其中在主磁极的顶上设置下软磁性膜，以便与主磁极部分接触。
11.根据权利要求1的磁头，其中在主磁极下面设置下软磁性膜，以便与主磁极接触。
12.根据权利要求1的磁头，还包括：
下磁极，磁性地连接到下软磁性膜的后端以与下软磁性膜一起在与该闭合磁路相对的侧面上构成第二闭合磁路；以及
与该第二闭合磁路连结的第二线圈。
13.根据权利要求1的磁头，还包括邻近该写元件设置的读元件。
14.根据权利要求12的磁头，还包括：
在下磁极的气垫面侧面上设置的基架磁极。
15.根据权利要求13的磁头，其中该读元件包括下磁屏蔽、上磁屏蔽以及放置在下和上磁屏蔽之间的磁阻元件。
16.一种包括写元件的磁头，该写元件包括：
主磁极，具有延伸到气垫面以限定磁道宽度的部分和随着从气垫面缩回宽度逐渐地加宽的部分；
下软磁性膜，磁性地连接到主磁极并具有从气垫面缩回的前端；
上软磁性膜，具有磁性地连接到下软磁性膜的后端；
第二软磁性膜，布置在主磁极的尾侧，其中，由所述第二软磁性膜、上软磁性膜、下软磁性膜和主磁极形成闭合磁路；
与闭合磁路连结的线圈；
第一软磁性膜，布置在主磁极的两侧以便与主磁极接触，并具有从气垫面缩回的气垫面侧端以及至少具有平行于该气垫面的部分。
17.根据权利要求16的磁头，其中该第一软磁性膜具有从平行于气垫面的部分进一步缩回的部分，该部分被置于靠近主磁极。
18.根据权利要求16的磁头，其中该第一软磁性膜被设置与主磁极的宽度加宽的部分接触。
19.根据权利要求16的磁头，还包括邻近写元件设置的读元件。
20.一种制造磁头的方法，包括以下步骤：
在非磁性膜的顶上涂敷抗蚀剂；
在形成主磁极和第一软磁性膜的区域，在抗蚀剂中形成开口；
在该抗蚀剂的开口中沉积软磁性材料；
去除该抗蚀剂并形成主磁极和第一软磁性膜，该主磁极具有延伸到气垫面以限定磁道宽度的部分和随着从气垫面缩回宽度逐渐地加宽的部分，并且第一软磁性膜被布置在主磁极的两侧而且每一个均具有从气垫面缩回的气垫面侧端；
通过离子碾磨在主磁极的侧表面上形成倾角，以便下部相对于上部被变窄；
在包括主磁极和第一软磁性膜的上表面的平面上形成非磁性膜；
在该非磁性膜上，在气垫面侧面上形成第二软磁性膜，并在后端侧面上形成下软磁性膜；
经由一非磁性膜在下磁性膜上形成线圈；以及
形成上软磁性膜，该上软磁性膜具有磁性地连接到下软磁性膜的后端，经由一非磁性膜覆盖线圈，并由所述第二软磁性膜、上软磁性膜、下软磁性膜和主磁极构成闭合磁路。
21.根据权利要求20的制造磁头的方法，其中该第一软磁性膜和主磁极由相同的软磁性材料制成。
22.根据权利要求20的制造磁头的方法，还包括在非磁性膜的顶上涂敷抗蚀剂的步骤之前，通过层压下磁屏蔽、磁阻元件和上磁屏蔽形成读磁头的步骤。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110007426A1 (en) * 2009-07-13 2011-01-13 Seagate Technology Llc Trapezoidal back bias and trilayer reader geometry to enhance device performance
US8300359B2 (en) * 2009-12-30 2012-10-30 Tdk Corporation Perpendicular magnetic recording head and magnetic recording device
US8797686B1 (en) 2010-12-23 2014-08-05 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic recording transducer with short effective throat height and method of fabrication
US8537501B2 (en) * 2011-03-28 2013-09-17 Seagate Technology Llc Write head with modified side shields
US8390963B2 (en) * 2011-04-25 2013-03-05 Seagate Technology Llc Trilayer reader with current constraint at the ABS
US8628672B1 (en) 2012-06-27 2014-01-14 Western Digital (Fremont), Llc Process for manufacturing a perpendicular magnetic recording writer pole with nonmagnetic bevel
US9042051B2 (en) 2013-08-15 2015-05-26 Western Digital (Fremont), Llc Gradient write gap for perpendicular magnetic recording writer
US9082423B1 (en) 2013-12-18 2015-07-14 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic recording write transducer having an improved trailing surface profile
US9728207B2 (en) * 2014-12-23 2017-08-08 Seagate Technology Llc Write pole magnetic guard
JP2016219070A (ja) * 2015-05-14 2016-12-22 株式会社東芝 磁気記録ヘッド、およびこれを備えたディスク装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075956A (en) * 1988-03-16 1991-12-31 Digital Equipment Corporation Method of making recording heads with side shields
US6954340B2 (en) 2001-05-23 2005-10-11 Seagate Technology Llc Perpendicular magnetic recording head with nonmagnetic write gap greater than twice side shield gap distance
JP2004127480A (ja) 2002-08-02 2004-04-22 Furumura Ichiro 高密度垂直磁気記録用記録ヘッド
JP2004185672A (ja) 2002-11-29 2004-07-02 Toshiba Corp ヘッド及びディスク装置
US7031121B2 (en) * 2003-07-30 2006-04-18 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Perpendicular recording magnetic head with a write shield magnetically coupled to a first pole piece
US7002775B2 (en) * 2003-09-30 2006-02-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Head for perpendicular magnetic recording with a shield structure connected to the return pole piece
US7233457B2 (en) * 2003-12-16 2007-06-19 Seagate Technology Llc Head for perpendicular recording with reduced erasure
JP2005216361A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 磁気ヘッド及びその製造方法
US7070698B2 (en) * 2004-06-30 2006-07-04 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Methods of fabricating magnetic write heads with side and trailing shield structures
JP2006164356A (ja) * 2004-12-03 2006-06-22 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置

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