CN101499284B - 减少依赖软衬层的用于垂直记录介质的单极尖写磁头设计 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种减少依赖软衬层的用于垂直记录介质的单极尖写磁头设计。本发明公开了用于具有软衬层和没有软衬层的记录介质的薄膜垂直写磁头。本发明包括锥形辅助磁极，其位于主写磁极下方并且通过下非磁性间隙与写磁极分开。辅助磁极减轻了诸如写入后的擦除以及与对没有软衬层的介质操作常规设计的垂直磁头相关联的跨道擦除场问题。

Description

减少依赖软衬层的用于垂直记录介质的单极尖写磁头设计 
技术领域
本发明涉及一种薄膜磁性写磁头的结构。更具体地，本发明涉及一种用于在具有软衬层(soft under layer)或没有软衬层的介质上进行记录的垂直薄膜写磁头。 
背景技术
目前，具有后部屏蔽(trailing shield)或者卷绕屏蔽(wrap around shield)的单极尖写磁头被用于垂直记录。其上被写入数据的介质(例如，硬盘驱动中的硬盘)包括具有各种层的分层结构。上层包括硬磁性数据层，下面是非磁性层，接着是磁性软衬层。因为关注于未来的介质开发，所以期望去除软衬层。为了开发的兼容性和连续性，也期望新的磁头设计对存在软衬层和不存在软衬层的情况都是可用的。然而，对于具有例如卷绕屏蔽的常规结构的现有技术的写磁头来说，去除软衬层导致在与写磁极邻近的卷绕屏蔽处的大的返回通量。在沿道(down track)方向，这导致在磁极的后缘(trailing edge)处大的负场在最大的正场之后。这样会导致不期望的擦除写入介质的数据。此外，当没有软衬层时，跨道(cross track)场轮廓显示了相邻道的杂散擦除场(stray erasure field)的增加。目前，在没有软衬层的情况下，没有适合于高密度的垂直记录的现有技术设计。 
所需要的是适于在具有软衬层或没有软衬层的介质上进行记录的垂直薄膜磁头设计。 
发明内容
本发明的一个目的是提供一种薄膜垂直磁头，包括：写磁极，其具有上表面和与上表面相对的下表面；非磁性顶间隙，其接触写磁极的上表面；非磁性底间隙，其接触写磁极的下表面，非磁性顶间隙的厚度近似等于非磁性底间隙的厚度；以及，辅助磁极，其具有顶表面，底间隙与辅助磁极的顶表面接触。 
本发明的一个目的是提供一种薄膜垂直磁头，包括：写磁极，其具有上表面和与上表面相对的下表面；非磁性顶间隙，其接触写磁极的上表面；非磁性底间隙，其接触写磁极的下表面，非磁性顶间隙的厚度近似等于非磁性底间隙的厚度；下返回磁极层，其具有磁耦接到下返回磁极层的基座(pedestal)；以及，辅助磁极，其具有顶表面和底表面，底表面接触基座，底间隙接触辅助磁极的顶表面，辅助磁极位于写磁极和基座之间。 
附图说明
通过以下给出的对本发明的详细描述，本发明将被更好的理解。参考附图给出了这些描述，附图中： 
图1(现有技术)是典型的薄膜垂直磁头结构的局部截面图； 
图2是根据本发明的实施例的薄膜垂直磁头的局部截面图； 
图3是根据本发明的实施例的图2的局部截面放大图； 
图4是根据本发明的实施例的图3的实施例的局部放大ABS图； 
图5A-5D是根据本发明的实施例的辅助磁极204的详细的截面图； 
图6A是根据本发明的其它实施例的辅助磁极的局部ABS图； 
图6B是根据本发明的其它实施例的图6A的实施例的局部截面图； 
图6C和6D是根据本发明的其它实施例的辅助磁极的局部ABS图。 
具体实施方式
图1(现有技术)是典型的薄膜垂直磁头100的局部截面图。磁头包括屏蔽层102和104、MR读传感器103、成形层110、线圈结构108a和108b、主写磁极112、下返回磁极层106、卷绕屏蔽114、上返回磁极层116。可选地，结构114也可以是后部屏蔽。如同应用到垂直记录磁头的卷绕屏蔽和后部屏蔽的详细情况可以在例如美国专利申请公开2007/0146930、2007/0115584、2006/0174474、2006/0044682和2007/0137027中找到。 
图2是根据本发明的实施例的薄膜垂直磁头的局部截面图200。将此磁头与现有技术的设计区别开来的显著特征是基座202和辅助磁极204。辅助磁极204磁耦接到基座202。基座202则磁耦接到下返回磁极层106。基座202和辅助磁极204都由合适的磁性材料构成，与写磁极112或者返回磁极层106和116的组分类似，如根据本领域的技术人员已知的信息那样。辅助磁极204实现了附加的前缘(leading edge)通量返回路径，减少了介质对软衬层的需要，同时保持适当的写磁场强度和场轮廓。将辅助磁极204置于前缘处为写磁极112提供了低磁阻的通量返回路径，这提供了足够大小的写磁场。返回通量在前缘处的集中也减少了跨道擦除场和跟随写磁场的大的擦除场的问题，其中跨道擦除场出现在采用没有软衬层的介质时的图1(现有技术)的常规磁头设计中。本发明的重要方面是其降低了磁头设计对介质设计的依赖度。在图1的常规磁头中，写磁极尖到软衬层的距离是重要的参数，但是此距离取决于磁头ABS到介质的尺寸和介质的沉积膜厚度尺寸。当局部密度增加而尺寸减小时，变得更难以控制这些尺寸在可接受的偏差内。消除或者降低对介质中的软衬层的需求降低了目前可以主要由磁头设计控制的变量的重要性。 
图3是根据本发明的实施例的图2的局部截面放大图300。辅助磁极204通过下间隙层304与写磁极112分开，其由适当的非磁性材料构成。顶间隙302是在写磁极112和屏蔽114之间的非磁性间隙。屏蔽114可以是卷绕屏蔽或者后部屏蔽。间隙302和304的厚度和材料是类似的。 
图4是根据本发明的实施例、图3的实施例的局部放大ABS图400。此图是写磁极112、辅助磁极204、基座202、顶间隙302、侧间隙402和下间隙304的局部视图，这是在气垫面处观察的结构。基座202约与屏蔽114(未示出)一样宽(沿写磁极112的任一侧上的跨道方向)。辅助磁极204的宽度与写磁极112的宽度近似相等。如以前所注意到的，下间隙304的厚度与顶间隙302的厚度近似相等。虽然下间隙304被图示为在辅助磁极204的任一侧上沿跨道方向延伸的连续层，但是根据本领域中的技术人员已知的制造技术，应该理解的是该层可以被局限于在辅助磁极204的正上方的区域，或者其可以由围绕辅助磁极的非磁性材料构成(并且不是单独的层)。重要的是厚度近似顶间隙302的非磁性间隙应当存在于辅助磁极204的顶部和写磁极112的下边界之间。辅助磁极204磁耦接到基座202。这可以通过直接接触实现，或者通过薄的非磁性间隙层(未示出)实现。 
图5A-5D是根据本发明的实施例的辅助磁极204a-204d的详细的截面图500a-500d。图5A示出本发明的第一实施例。辅助磁极204a具有长度508的底表面、定义高度504的前表面以及锥形的后部表面(trailing surface)510。辅助磁极204a具有长度502的顶表面，该顶表面是辅助磁极204a接触下间 隙层304的边界部分，长度502近似等于屏蔽114的喉高。辅助磁极204的高度504大于顶间隙302的厚度的两倍。底表面的长度508等于顶表面的长度502加高度504除以角506的正弦。角506在5度到75度之间。图5B示出本发明的第二实施例204b。在此实施例中，后部表面512的形状是凹形。角506由连接顶表面的后边界和底表面的后边界的线段510′确定。图5C示出本发明的第三实施例204c，其中后部表面514的形状是凸形。如以上所描述，角506由线段510′确定。图5D示出本发明的第四实施例204d，其中后部表面516的形状为阶梯形状。角506由线段510′确定，如以前所描述。所有的图5A-5D的前述实施例，具有不同的后部形状，为辅助磁极提供适合的功能。 
图6A是根据本发明的其它实施例的辅助磁极610的局部的ABS图。在此实施例中，其为图2-5的辅助磁极204旋转约90度。图6B是图6A的实施例的局部截面图601。辅助磁极610的厚度(或者宽度)近似等于屏蔽114的喉高。尺寸502近似是写磁极112的宽度。角506如以前所公开。 
图6C和6D是根据本发明的附加的其它实施例的辅助磁极的局部的ABS图602和603。图6C示出辅助磁极604，其为图6A和6B的实施例旋转180度。应用图6A和图6B的实施例提及的尺寸。图6D是本发明的进一步的实施例，辅助磁极606，其结合了图6A-6C中示出的实施例的几何学。辅助磁极606关于垂直于与基座202的边界的轴对称，该轴前进通过且平分写磁极112。在辅助磁极606的底(与基座202接触的表面)处的角是相等的，角度值如图5A-5D的角506所公开的。辅助磁极606的接触下间隙304的顶表面近似等于屏蔽114的喉高。两个锥形的后部表面也具有如图5B到5D的实施例中示出的凸形、凹形或者阶梯形。 
应该注意的是，图6A和图6C的实施例可以旋转到在示出的位置和图2-4的实施例的位置之间的任何角度。虽然定位在图2-4和图6A-6C中示出的角度之外的角度可能对制造提出挑战，并且可能不是所期望的，但是无论如何，这并不影响在这些供选位置处本发明的功能并没有减小的事实。 
本发明不受迄今所描述的前面的实施例限制。相反，本发明的范围将由这些描述结合权利要求和它们的等同特征定义。 

Claims (25)

1.一种薄膜垂直磁头，包括：
写磁极，其具有上表面和与所述上表面相对的下表面；
非磁性顶间隙，其接触所述写磁极的上表面；
非磁性底间隙，其接触所述写磁极的下表面，所述非磁性顶间隙的厚度等于所述非磁性底间隙的厚度；以及
辅助磁极，其具有顶表面，所述底间隙与所述辅助磁极的顶表面接触。
2.根据权利要求1所述的薄膜垂直磁头，其中所述辅助磁极的高度大于所述非磁性底间隙的厚度的两倍。
3.根据权利要求2所述的薄膜垂直磁头，其中所述辅助磁极的宽度等于所述写磁极的宽度。
4.根据权利要求3所述的薄膜垂直磁头，其中所述辅助磁极具有由所述辅助磁极的所述宽度和所述辅助磁极的所述高度定义的前表面，所述前表面垂直于所述顶表面，所述辅助磁极设置来使得所述前表面平行于所述薄膜垂直磁头的气垫面。
5.根据权利要求4所述的薄膜垂直磁头，其中所述薄膜垂直磁头包括具有喉高的屏蔽，所述辅助磁极的所述顶表面具有等于所述屏蔽的喉高的长度。
6.根据权利要求5所述的薄膜垂直磁头，其中所述辅助磁极具有平行于所述顶表面的底表面，所述底表面与所述顶表面分开所述高度，所述底表面的长度大于所述顶表面的长度。
7.根据权利要求6所述的薄膜垂直磁头，其中所述辅助磁极具有连接所述顶表面和所述底表面的后部表面。
8.根据权利要求7所述的薄膜垂直磁头，其中所述后部表面是平面。
9.根据权利要求7所述的薄膜垂直磁头，其中所述后部表面具有凸形形状。
10.根据权利要求7所述的薄膜垂直磁头，其中所述后部表面具有凹形形状。
11.根据权利要求7所述的薄膜垂直磁头，其中所述后部表面具有阶梯形状。
12.根据权利要求2所述的薄膜垂直磁头，其中所述薄膜垂直磁头包括具有喉高的屏蔽，所述辅助磁极的宽度等于所述屏蔽的喉高。
13.根据权利要求12所述的薄膜垂直磁头，其中所述辅助磁极具有由所述辅助磁极的所述宽度和所述辅助磁极的所述高度定义的前表面，所述前表面垂直于所述顶表面，所述辅助磁极设置来使得所述前表面垂直于所述薄膜垂直磁头的气垫面。
14.根据权利要求13所述的薄膜垂直磁头，其中所述辅助磁极具有平行于所述顶表面的底表面，所述底表面与所述顶表面分开所述高度，所述底表面的长度大于所述顶表面的长度。
15.根据权利要求14所述的薄膜垂直磁头，其中所述辅助磁极具有连接所述顶表面和所述底表面的后部表面。
16.根据权利要求15所述的薄膜垂直磁头，其中所述后部表面是平面。
17.根据权利要求15所述的薄膜垂直磁头，其中所述后部表面具有凸形形状。
18.根据权利要求15所述的薄膜垂直磁头，其中所述后部表面具有凹形形状。
19.根据权利要求15所述的薄膜垂直磁头，其中所述后部表面具有阶梯形状。
20.根据权利要求2所述的薄膜垂直磁头，其中所述辅助磁极具有平行于所述顶表面的底表面，所述底表面与所述顶表面分开所述高度，所述底表面的长度大于所述顶表面的长度，所述辅助磁极具有连接所述顶表面和所述底表面的两个相对的后部表面。
21.根据权利要求20所述的薄膜垂直磁头，其中所述相对的后部表面具有凸形形状。
22.根据权利要求20所述的薄膜垂直磁头，其中所述相对的后部表面具有线性形状。
23.根据权利要求20所述的薄膜垂直磁头，其中所述相对的后部表面具有阶梯形状。
24.根据权利要求20所述的薄膜垂直磁头，其中所述相对的后部表面具有凹形形状。
25.一种薄膜垂直磁头，包括：
写磁极，其具有上表面和与所述上表面相对的下表面；
非磁性顶间隙，其接触所述写磁极的上表面；
非磁性底间隙，其接触所述写磁极的下表面，所述非磁性顶间隙的厚度等于所述非磁性底间隙的厚度；
下返回磁极层和基座，下返回磁极层与基座磁耦接；以及
辅助磁极，其具有顶表面和底表面，所述底表面接触所述基座，所述底间隙接触所述辅助磁极的顶表面，所述辅助磁极位于所述写磁极和所述基座之间。
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