CN102201243B - 磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器 - Google Patents

磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器 Download PDF

Info

Publication number
CN102201243B
CN102201243B CN201010139380.9A CN201010139380A CN102201243B CN 102201243 B CN102201243 B CN 102201243B CN 201010139380 A CN201010139380 A CN 201010139380A CN 102201243 B CN102201243 B CN 102201243B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
free layer
limit
magnetic head
secondary shielding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201010139380.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102201243A (zh
Inventor
梁钊明
田中浩介
佐藤一树
梁卓荣
丁菊仁
倪荣光
关韵妍
李文杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAE Magnetics HK Ltd
TDK Corp
Original Assignee
SAE Magnetics HK Ltd
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAE Magnetics HK Ltd, TDK Corp filed Critical SAE Magnetics HK Ltd
Priority to CN201010139380.9A priority Critical patent/CN102201243B/zh
Priority to US12/801,518 priority patent/US8767356B2/en
Publication of CN102201243A publication Critical patent/CN102201243A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102201243B publication Critical patent/CN102201243B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/398—Specially shaped layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/098—Magnetoresistive devices comprising tunnel junctions, e.g. tunnel magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • G11B5/3929—Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
    • G11B5/3932—Magnetic biasing films

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

本发明公开了一种磁阻传感器，该磁阻传感器包括第一屏蔽层、第二屏蔽层、形成于所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层之间的磁阻元件以及一对分别放置于所述磁阻元件两边的硬磁层。所述磁阻元件包括形成于所述第一屏蔽层上的反铁磁层、形成于所述反铁磁层上的被钉扎层以及形成在所述被钉扎层和所述第二屏蔽层之间的自由层。所述自由层为漏斗形，所述自由层具有面对空气承载面的第一边以及与所述第一边相对的第二边，所述第一边的宽度小于第二边的宽度。采用本发明的磁阻传感器，能够改善MR高度控制的性能；并改善ESD性能、降低PCN及RTN从而获得更稳定的性能。本发明还公开了一种磁头、磁头折片组合及磁盘驱动器。

Description

磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器
技术领域
本发明涉及信息记录磁盘驱动单元，尤其涉及一种磁阻(magnetoresistive，MR)传感器、磁头、磁头折片组合(head gimbal assembly，HGA)及硬盘驱动器。
背景技术
包含多个旋转磁盘的硬盘驱动器被普遍用来将数据存储在其磁盘表面的磁性媒介上，而包含读传感器的可移动磁头用作从磁盘表面的磁轨上读取数据。
当前，读传感器采用MR传感器，其相较薄膜诱导型磁头具有能够以更大磁轨和线性密度从磁盘表面上读取数据的能力，因而成为主流的读传感器。
目前，不同类型的MR传感器已接二连三被磁盘驱动器开发商有效投入使用。其中一种传统的MR传感器为各向异性磁阻(anisotropic magnetoresistive，AMR)，其会使磁化方向与流经MR元件的感应电流方向之间的夹角发生改变，继而使MR元件的电阻和感应电流或电压发生相应的变化。另一种典型类型为巨磁电阻(giant magnetoresistive，GMR)传感器，其表现为GMR效应。GMR效应是一种磁阻率在外部磁场下发生变化的现象。GMR传感器由两铁磁层和层压于该两铁磁层之间的非铁磁层组成。该非铁磁层的电阻会随两铁磁层的磁矩、载流电子及自旋相关散射而变化。再一种MR传感器类型为隧道磁电阻(tunnelmagnetoresistive，TMR)传感器。由于其磁阻率的变化比GMR显著得多，故此TMR传感器能够取代AMR和GMR而成为当前的主流技术。
如图1所示，具有一矩形MR元件的TMR传感器500包括两磁性层503，505、层压于该两磁性层503，504之间的隧道势垒层504，以及在衬底501上层压上述元件的两电极层502，506。当一电流施加到两磁性层503和505时，流经隧道势垒层504的隧道电流则会随两磁性层503和505磁化方向之间的夹角改变而改变。由于信号场使两磁性层之间的磁化方向发生改变，进而使TMR传感器的电阻产生变化，从而记录的数据则能从磁性媒介上被读取。
然而，高热噪声、低读取灵敏度等问题一直存在于上述的MR传感器中，并严重影响其工作性能。
为解决热噪声问题，公开号为JP2000-200404的日本专利揭露了一种改进型的MR传感器。如图2所示，该MR传感器的梯形MR元件10具有一较窄的顶边37和面向空气承载面21(air bearing surface，ABS)的一较宽的底边27。在MR元件10的两边分别放置有一对硬磁11，该硬磁11为MR元件10提供一个纵向偏压磁场，其具有一个磁方向12。为众所知，接近硬磁11的MR元件区域，其受到的纵向偏压要比远离硬磁11的区域强，而一个强的纵向偏压将有利于降低热噪声。如图2所示，梯形的MR元件10中的阴影部分表示为强纵向偏压区域，其余部分为弱纵向偏压区域。与传统的MR传感器的矩形MR元件对比，在相同底边宽度及相同MR元件高度的情况下，该梯形的MR元件10的弱纵向偏压区域面积减少了。因此，整个MR元件的热噪声降低，进而MR传感器的热噪声也降低。然而，由于面向ABS的底边27仍然较宽，因此很难获得一个较高的读取灵敏度。
为了解决该问题，请参考图3，公开号为JP6-215333的日本专利揭露了另一种MR传感器。如图3所示，MR传感的MR元件包括一梯形的磁轨限制层61，该磁轨限制层61具有一较宽边62以及面向ABS 65的一较窄底边63。对应感应区域来讲，其磁化方向大致与磁层的磁化方向平行，而信号磁场的强度随着与ABS的距离增大而减弱。与图2所示的梯形MR元件10相比，在相同的总感应面积的情况下，由于面向ABS的感应区域变窄，因此，当提供一个相同的电流时，穿过靠近ABS的感应区域的电流密度增大，从而获得一个较高的读取灵敏度。
众所周知，在磁头的制造处理中，研磨是一个重要的工艺。即，MR元件中面向ABS的边缘需被研磨至一个预定的MR高度，如图2中的底边27或图3中的底边63。然而，由于上述梯形的MR元件均具有一个较宽的研磨底边，这样使得底边的研磨工序变得难以控制，进而使得MR高度难以控制。
对于具有MR传感器的磁头，为了获取一个高的记录密度，则要求磁盘具有更窄、密度更大的数据磁道。因此，人们希望减小微型磁头内传感器的尺寸。磁轨宽度取决于MR元件中面向ABS的边宽，若MR元件的边宽太大，即磁轨宽度增大，进而降低了数据磁道的密度，这将影响磁头的读取性能。然而，减小传感器的尺寸(即，MR元件的宽度，MR高度及传感器的总面积)将影响传感器的性能。例如，若传感器的面积太小，电阻区域也随之降低从而使MR传感器的可靠性能降低。同时，穿过传感器面积的整体电流密度被增加，从而带来静电放电损坏(electro-static discharge，ESD)问题。简言之，在现有的MR传感器中，这是一个亟待解决的重要问题。
因此，亟待一种改进的用于磁头的MR传感器以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于磁头的MR传感器，其能够改善MR高度控制的性能；并能改善ESD性能、降低跳跃噪声(popcorn noise，PCN)及随机电报噪声(random telegraph noise，RTN)从而获得更稳定的性能。
本发明的另一个目的在于提供一种具有MR传感器的磁头，其能够改善MR高度控制的性能；并能改善ESD性能、降低PCN及RTN从而获得更稳定的性能。
本发明的再一个目的在于提供一种具有MR传感器的磁头折片组合，其能够改善MR高度控制的性能；并能改善ESD性能、降低PCN及RTN从而获得更稳定的性能。
本发明的又一个目的在于提供一种具有MR传感器的磁盘驱动器，其能够在改善MR高度控制的性能；并能够改善ESD性能、降低PCN及RTN从而获得更稳定的性能。
为达到以上目的，本发明提供一种用于MR传感器，包括第一屏蔽层、第二屏蔽层、形成于所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层之间的MR元件以及一对分别放置于所述磁阻元件两边的硬磁层。所述MR元件包括形成于所述第一屏蔽层上的反铁磁(antiferromagnetic，AFM)层、形成于所述AFM层上的被钉扎层以及形成在所述被钉扎层和所述第二屏蔽层之间的自由层。其中，所述自由层为漏斗形，所述自由层具有面对空气承载面的第一边和与所述第一边相对的第二边，所述第一边的宽度小于所述第二边的宽度。
较佳地，所述自由层从所述第一边到所述第二边以抛物线状变窄。较佳地，所述MR元件还包括形成于所述自由层和所述第二屏蔽层之间的盖帽层。可选地，所述MR元件还包括形成于所述被钉扎层和所述自由层之间的绝缘隧道势垒层。
一种磁头，MR传感器以及形成于所述MR传感器上的写头。所述MR传感器包括第一屏蔽层、第二屏蔽层、形成于所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层之间的MR元件以及一对分别放置于所述磁阻元件两边的硬磁层。所述MR元件包括形成于所述第一屏蔽层上AFM层、形成于所述AFM层上的被钉扎层以及形成在所述被钉扎层和所述第二屏蔽层之间的自由层。其中，所述自由层为漏斗形，所述自由层具有面对空气承载面的第一边和与所述第一边相对的第二边，所述第一边的宽度小于所述第二边的宽度。
一种磁头折片组合，包括具有MR传感器的磁头以及用于支撑所述磁头的悬臂件。所述MR传感器包括第一屏蔽层、第二屏蔽层、形成于所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层之间的MR元件以及一对分别放置于所述磁阻元件两边的硬磁层。所述MR元件包括形成于所述第一屏蔽层上AFM层、形成于所述AFM层上的被钉扎层以及形成在所述被钉扎层和所述第二屏蔽层之间的自由层。其中，所述自由层为漏斗形，所述自由层具有面对空气承载面的第一边和与所述第一边相对的第二边，所述第一边的宽度小于所述第二边的宽度。
一种硬盘驱动器，包括具有磁头的磁头折片组合、与所述磁头折片组合连接的驱动臂、可旋转的磁盘以及用于旋转所述磁盘的主轴马达。所述磁头具有MR传感器，所述MR传感器包括第一屏蔽层、第二屏蔽层、形成于所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层之间的MR元件以及一对分别放置于所述磁阻元件两边的硬磁层。所述MR元件包括形成于所述第一屏蔽层上AFM层、形成于所述AFM层上的被钉扎层以及形成在所述被钉扎层和所述第二屏蔽层之间的自由层。其中，所述自由层为漏斗形，所述自由层具有面对空气承载面的第一边和与所述第一边相对的第二边，所述第一边的宽度小于所述第二边的宽度。
与现有技术的梯形MR传感器相比，在相同的总感应面积和相同的第二边宽度的情况下，本发明的漏斗形自由层能够获得一个较窄的第一边。当MR元件面向ABS的较窄的第一边被研磨时，相对于现有技术，其研磨量因此而减少，继而缩短了其研磨的时间，从而提高了研磨效率并使得研磨更加容易。再且，因为MR元件的第一边的研磨变得容易，故此MR高度亦易于控制。另一方面，由于在相同总感应面积的情况下，MR元件的宽度被缩短，即，磁轨宽度变窄，进而，其磁轨密度被增加，从而提高了磁头的读取性能。
此外，与传统的梯形MR元件相比，由于自由层的漏斗形设计，在相同的MR高度和自由层宽的情况下，增加了MR元件的总感应面积。由于总感应面积变大，更大的电阻区域能够使用，从而提高了磁阻率以及ESD性能。而且，自由层的边畴更加稳定，从而减少甚至消除了如PCN、RTN等的热噪声，使得MR传感器的性能得到改善。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为传统TMR传感器的剖视图。
图2为传统MR元件的示意图。
图3为另一传统MR元件的示意图，展示了感应区域的磁化情况。
图4为本发明磁头的一个实施例的剖视图。
图5为如图4所示磁头中的MR传感器剖视图。
图6为图5所示的MR传感器的自由层的顶视图。
图7为图6所示MR传感器的自由层稳定边畴的状态示意图。
图8为本发明磁头折片组合的一个实施例的顶视图。
图9为本发明硬盘驱动器的一个实施例的立体图。
具体实施方式
下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同图中相同的标号代表相同的部件。如上所述，本发明的实质在于提供一种用于磁头的MR传感器，该MR传感器具有一MR元件，其包括一漏斗形的自由层，该自由层具有面对ABS的第一边和与第一边相对的第二边，并且第一边的宽度小于第二边的宽度。通过MR传感器的该种设计，当MR元件面向ABS的第一边被研磨时，其研磨面积被减少，从而使得MR传感器的MR高度容易控制。同时，能够获得一个较大的感应面积及改善了ESD性能，降低甚至消除热噪声。
以下将描述用于硬盘驱动器中HGA的磁头的MR传感器的一些实施例。需要注意的是，该MR传感器适用于具有带以上优点的MR传感器的任一合适的HGA和/或硬盘驱动器。即，本发明可应用于任何工业上具有MR传感器的任一适用装置。
传统的用于磁头滑块的磁头一般包括用于从磁盘读取数据的读头以及向磁盘写入数据的写头。读头通常由一个MR传感器构成，例如有电流垂直平面型(CPP)传感器、电流在平面内型(CIP)传感器、TMR传感器、GMR传感器或AMR传感器等。为便于理解，本发明只着重描述CPP-TMR传感器。显然，本领域技术人员在阅读本说明书后，能够理解本发明在应用于其他传感器的情况。以下将对具有本发明MR传感器的磁头的优选实施例进行描述。
图4为本发明磁头滑块60的一个实施例的剖视图。该磁头滑块60的一面被研磨形成ABS 15，该ABS 15通过空气承载从旋转的磁盘10(参考图9)表面分隔开。该磁头滑块60包括衬底214以及形成在该衬底214上的磁头200，用以读写数据。具体地，该磁头200包括MR传感器210以及形成于MR传感器上的写头220。该MR传感器210包括形成在衬底214上的第一屏蔽层211、依次形成在该第一屏蔽层211上的第一间隙层216和第二间隙层217、层压在该第一间隙层216和第二间隙层217之间的MR元件230，以及形成在第二间隙层217上的第二屏蔽层212。第一间隙层216和第二间隙层217的两后端在远离ABS 15处相互连接。两间隙层216、217由非磁性传导物质组成，以防止磁漏至第一及第二屏蔽层211，212。写头220包括第一写极221、第二写极222以及层压在该两写极221、222之间的线圈223和绝缘层224。上述元件的表面，即面向ABS 15的表面上，覆盖有一保护层205，以防止或降低磁头受到的侵蚀。在MR传感器210和第一写极221之间形成第三间隙层225。
在进行写操作时，信号电流通过线圈223传导，并在第一及第二写极221，222上产生磁通量，使得磁通量在ABS 15上围绕着极尖流动。该种磁通量使得在进行写操作时将旋转磁盘10的环形磁轨磁化。在进行读操作时，旋转磁盘10上被磁化的区域将磁通量注入MR传感器210内，使得MR传感器210的电阻改变。该种电阻的改变通过MR传感器210的电压改变而检测。
图5为图4所示磁头200的MR传感器210的剖视图。如图所示，MR传感器210的MR元件230包括钉扎层236、AFM层234、被钉扎层231、隧道势垒层235、自由层237以及盖帽层232。钉扎层236形成在第一间隙层216上，其由反铁磁性材料制成。AFM层234形成在钉扎层236上，具体地，该AFM层234由例如NiO的反铁磁性材料制成。被钉扎层231形成在AFM层234上，包含以下其中一种铁磁质，如Fe，Co，Ni，CoFe和NiFe等。隧道势垒层235形成于被钉扎层231上，是一种非磁性绝缘薄膜，更具体地，该隧道势垒层225可由Al2O3，NiO，GdO，MgO，Ta2O5，TiO2或WO2等其中一种物质制成。自由层237为磁性并形成在隧道势垒层235上。盖帽层232形成在自由层237上，用于保护其他层，其可由铑，钽或其组合物等制成。
如图5所示，MR传感器210还包括放置于MR元件230两边的一对硬磁层238及绝缘层239，硬磁层238形成在第一间隙层216上，用于纵向偏压自由层237的磁性；绝缘层239用于将硬磁层238从自由层237及MR元件230的其他层中分隔独立开来。硬磁层238由具有高矫顽磁力的材料如CoPtCr合金制成。绝缘层239则可由氧化铝如Al2O3，或SiO2制成。
参考图5及图7，具体地，该硬磁层238具有一个磁方向258，该磁方向258的朝向大致平行于ABS 15(如图4所示)。本发明中，被钉扎层231具有一个磁矩或磁化方向254，以防其因施加的磁场而在一定范围内旋转。该被钉扎层231被固定，使得磁化方向在外部磁场下保持不变。被钉扎层231的磁化方向254的朝向大致垂直于ABS 15。自由层237包含一种铁磁质，并具有一个响应外部磁场而改变的磁化方向256，在没有施加外部磁场时，该磁化方向256的朝向大致平行于ABS 15。
图6展示了本发明MR传感器210的自由层237的一个实施例。参考图6，自由层237为漏斗形，并具有一面向ABS 15的第一边71、一与该第一边71相对的第二边72以及两斜边73，74。具体地，该自由层宽(FLW)13，即第一边71的宽比第二边72窄。详细地，自由层237从第一边71到第二边72以抛物线状逐渐变窄，而两斜边73，74向内弯曲，以形成一抛物线状。如图6所示，标号14表示为MR元件的高度。
对比现有的梯形MR元件，在相同的总感应面积和相同的与第一边相对的底边宽度的情况下，漏斗形的自由层237能够获得较窄的第一边71。当MR元件面向ABS的第一边71被研磨时，由于第一边71相对较窄，因此其研磨量减少了，使得研磨的时间缩短，从而可提高研磨的效率并使研磨工序易于控制。另外，由于MR元件第一边的研磨容易控制，故此MR元件高度的控制也变得容易。可理解地，由于第一边变窄，在相同电流的情况下，穿过靠近ABS的感应区域的电流密度变大。
另一方面，在相同总感应面积的情况下，由于MR元件的宽度减小了，即，磁轨宽度也减小了，从而数据磁轨密度更高，进而提高了磁头的读取性能。该情况下，对比传统的梯形MR元件，在相同MR元件高度和相同的与第一边相对的底边宽度下，本发明MR元件230的弱纵向偏压的区域减小，因此整个MR元件的热噪声被降低，进而MR传感器的热噪声也被降低。
此外，对比传统的梯形MR元件，在给定的MR元件高度及FLW(即磁轨宽度)下，本发明的MR传感器210能提供一个较大的感应面积。由于感应面积增大，从而能获得更高的电阻区域，且当感应电流流过自由层237时，穿过电阻区域的电流密度变小，从而使得MR传感器的ESD性能及寿命阈值提高。再且，更高的电阻区域能够提供更高的磁阻率和更高的状态率，因此MR传感器的可靠性能得到改善。
图7展示了本发明MR传感器自由层稳定边畴的示意图。如图所示，硬磁层238的磁方向258大致和自由层的方向256(参考图6)一致，从而为自由层提供一个大致的单一磁畴状态。硬磁层238提供一个磁场用以稳定自由层237，而自由层237会感应产生一个退磁场，其方向与硬磁层238的方向相反。由于漏斗形的自由层237的斜边73，74，自由层237的边畴能提供一个跟随硬磁层238方向258的优选方向255。因此自由层237的边畴稳定，不会出现上下无规则的改变。由于自由层边畴不会上下波动，因此例如PCN或RTN等的热噪声将会降低。由此看来，对比传统的梯形MR元件，MR元件的漏斗形自由层更加稳定，同样能降低热噪声，因而改善了MR传感器的性能。
显然，对比现有的梯形MR元件，在相同的总感应面积和相同的与第一边相对的底边宽度的情况下，漏斗形的自由层237能够获得较窄的第一边71。当MR元件面向ABS的第一边71被研磨时，由于第一边71相对较窄，因此其研磨量减少了，使得研磨的时间缩短，从而可提高研磨的效率并使研磨工序易于控制。另外，由于MR元件第一边的研磨容易控制，故此对MR元件高度的控制也变得容易。
另一方面，在相同总感应面积的情况下，由于MR元件的宽度减小了，即，磁轨宽度减小了，因此数据磁轨密度更高，进而提高了磁头的读取性能。对比传统的梯形MR元件，在给定的MR元件高度及FLW(即磁轨宽度)下，本发明的MR传感器210能提供一个较大的感应面积。可理解地，由于感应面积增大，因此能获得更高的电阻区域，进而获得改善的磁阻率，最终提高MR传感器的可靠性；而当感应电流穿过自由层时，MR元件整体的电流密度降低，从而可使得MR传感器的ESD性能及寿命阈值提高。
此外，本发明的自由层边畴稳定，其磁畴不会上下无规则改变。由于自由层边畴不会上下波动，因此，例如PCN或RTN等的热噪声将会降低。故此MR元件的漏斗形自由层同样能降低热噪声，从而改善了MR传感器的性能。
图8展示了本发明具有上述带MR传感器210的磁头滑块60的磁头折片组合20的一个实施例。如图所示，该磁头折片组合20一般包括上述磁头滑块60及支撑该磁头滑块60的悬臂件201。该悬臂件201包括基板202、枢接件207、挠性件203及负载杆204，以上元件均装配在一起。枢接件207通过自身与基板202装配。磁头滑块60由挠性件203支承。由于磁头折片组合的悬臂件的结构和组装过程为本领域一般技术人员所熟知，所以在此省略关于其结构和组装的详细描述。
图9展示了本发明包含上述磁头滑块60及磁头折片组合20的硬盘驱动器的一个实施例。该硬盘驱动器100包括主轴马达30、安装于该主轴马达30上的一系列可旋转磁盘10、磁头折片组合20、与该磁头折片组合20相连的驱动臂50、设置于该驱动臂50远端并包括本发明MR传感器210(见图4)的磁头滑块60，以及将上述元件装配一起的壳体70。如本领域技术人员所熟知，当硬盘驱动器100运作时，磁盘10由主轴马达30驱动旋转，而由此产生的气压会使磁头滑块60在磁盘10上方飞行，进而使得磁头滑块60上的MR传感器210在磁盘磁轨上存取数据。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种磁阻传感器，包括：
第一屏蔽层、第二屏蔽层、形成于所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层之间的磁阻元件以及一对分别放置于所述磁阻元件两边的硬磁层；
所述磁阻元件包括形成于所述第一屏蔽层上的反铁磁层、形成于所述反铁磁层上的被钉扎层、形成在所述被钉扎层和所述第二屏蔽层之间的自由层，以及形成于所述被钉扎层和所述自由层之间的绝缘隧道势垒层；
其特征在于：所述自由层为漏斗形，所述自由层具有面对空气承载面的第一边和与所述第一边相对的第二边，所述第一边的宽度小于所述第二边的宽度，所述自由层被所述硬磁层磁化以产生具有平行于所述空气承载面且垂直于所述自由层的方向的电流。
2.如权利要求1所述的磁阻传感器，其特征在于：所述自由层从所述第一边到所述第二边以抛物线状变窄。
3.如权利要求1所述的磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻元件还包括形成于所述自由层和所述第二屏蔽层之间的盖帽层。
4.一种磁头，包括：
磁阻传感器；及
形成于所述磁阻传感器上的写头；
其中，所述磁阻传感器包括：
第一屏蔽层、第二屏蔽层、形成于所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层之间的磁阻元件以及一对分别放置于所述磁阻元件两边的硬磁层；
所述磁阻元件包括形成于所述第一屏蔽层上的反铁磁层、形成于所述反铁磁层上的被钉扎层、形成在所述被钉扎层和所述第二屏蔽层之间的自由层，以及形成于所述被钉扎层和所述自由层之间的绝缘隧道势垒层；
其特征在于，所述自由层为漏斗形，所述自由层具有面对空气承载面的第一边和与所述第一边相对的第二边，所述第一边的宽度小于所述第二边的宽度，所述自由层被所述硬磁层磁化以产生具有平行于所述空气承载面且垂直于所述自由层的方向的电流。
5.如权利要求4所述的磁头，其特征在于：所述自由层从所述第一边到所述第二边以抛物线状变窄。
6.如权利要求4所述的磁头，其特征在于：所述磁阻元件还包括形成于所述自由层和所述第二屏蔽层之间的盖帽层。
7.一种磁头折片组合，包括：
具有磁阻传感器的磁头滑块；以及
用于支撑所述磁头滑块的悬臂件；
所述磁阻传感器包括：
第一屏蔽层、第二屏蔽层、形成于所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层之间的磁阻元件以及一对分别放置于所述磁阻元件两边的硬磁层；
所述磁阻元件包括形成于所述第一屏蔽层上的反铁磁层、形成于所述反铁磁层上的被钉扎层、形成在所述被钉扎层和所述第二屏蔽层之间的自由层，以及形成于所述被钉扎层和所述自由层之间的绝缘隧道势垒层；
其特征在于：所述自由层为漏斗形，所述自由层具有面对空气承载面的第一边和与所述第一边相对的第二边，所述第一边的宽度小于所述第二边的宽度，所述自由层被所述硬磁层磁化以产生具有平行于所述空气承载面且垂直于所述自由层的方向的电流。
8.如权利要求7所述的磁头折片组合，其特征在于：所述自由层从所述第一边到所述第二边以抛物线状变窄。
9.如权利要求7所述的磁头折片组合，其特征在于：所述磁阻元件还包括形成于所述自由层和所述第二屏蔽层之间的盖帽层。
10.一种硬盘驱动器，包括：
具有磁头滑块的磁头折片组合；
与所述磁头折片组合连接的驱动臂；
可旋转的磁盘；以及
用于旋转所述磁盘的主轴马达；
所述磁头滑块具有磁阻传感器，所述磁阻传感器包括：
第一屏蔽层、第二屏蔽层、形成于所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层之间的磁阻元件以及一对分别放置于所述磁阻元件两边的硬磁层；
所述磁阻元件包括形成于所述第一屏蔽层上的反铁磁层、形成于所述反铁磁层上的被钉扎层、形成在所述被钉扎层和所述第二屏蔽层之间的自由层，以及形成于所述被钉扎层和所述自由层之间的绝缘隧道势垒层；
其特征在于：所述自由层为漏斗形，所述自由层具有面对空气承载面的第一边和与所述第一边相对的第二边，所述第一边的宽度小于所述第二边的宽度，所述自由层被所述硬磁层磁化以产生具有平行于所述空气承载面且垂直于所述自由层的方向的电流。
CN201010139380.9A 2010-03-23 2010-03-23 磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器 Expired - Fee Related CN102201243B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010139380.9A CN102201243B (zh) 2010-03-23 2010-03-23 磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器
US12/801,518 US8767356B2 (en) 2010-03-23 2010-06-11 Magnetoresistive sensor with funnel-shaped free layer, magnetic head, head gimbal assembly, and disk drive unit with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010139380.9A CN102201243B (zh) 2010-03-23 2010-03-23 磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102201243A CN102201243A (zh) 2011-09-28
CN102201243B true CN102201243B (zh) 2015-04-22

Family

ID=44656209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010139380.9A Expired - Fee Related CN102201243B (zh) 2010-03-23 2010-03-23 磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8767356B2 (zh)
CN (1) CN102201243B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103824568B (zh) * 2012-11-16 2018-01-30 新科实业有限公司 热辅助磁头滑动块、磁头折片组合及制造方法
US9341685B2 (en) 2013-05-13 2016-05-17 HGST Netherlands B.V. Antiferromagnetic (AFM) grain growth controlled random telegraph noise (RTN) suppressed magnetic head
US20150221328A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 HGST Netherlands B.V. Magnetic read sensor with bar shaped afm and pinned layer structure and soft magnetic bias aligned with free layer
US9472215B1 (en) * 2015-06-19 2016-10-18 HGST Netherlands B.V. T-shape scissor sensor and method of making the same
US10614840B1 (en) * 2017-07-11 2020-04-07 Seagate Technology Llc Reader with shape optimized for higher SNR
US10249329B1 (en) * 2017-11-21 2019-04-02 Western Digital Technologies, Inc. Current-perpendicular-to-the-plane (CPP) magnetoresistive (MR) sensor with wedge shaped free layer
JP7070532B2 (ja) * 2019-11-19 2022-05-18 Tdk株式会社 磁気センサ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5748415A (en) * 1994-12-16 1998-05-05 International Business Machines Corporation Magnetoresistive head with a magnetoresistive film shaped to provide an improved read sensitivity profile
US6178074B1 (en) * 1998-11-19 2001-01-23 International Business Machines Corporation Double tunnel junction with magnetoresistance enhancement layer
CN1398433A (zh) * 2000-11-08 2003-02-19 索尼株式会社 磁致电阻效应元件、磁致电阻效应型磁头及其制造方法
CN1494060A (zh) * 2002-10-29 2004-05-05 ������������ʽ���� 磁传感器
CN1506940A (zh) * 2002-12-06 2004-06-23 ƽ 带有用于钉扎反平行耦合翼片的反铁磁薄层的磁电阻传感器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06215333A (ja) 1993-01-21 1994-08-05 Hitachi Metals Ltd 磁気抵抗効果型ヘッドおよびこれを用いた記録再生装置
JP2000200404A (ja) 1999-01-06 2000-07-18 Read Rite Smi Kk 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
US20110050211A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-03 Seagate Technology Llc Trapezoidal reader for ultra high density magnetic recording

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5748415A (en) * 1994-12-16 1998-05-05 International Business Machines Corporation Magnetoresistive head with a magnetoresistive film shaped to provide an improved read sensitivity profile
US6178074B1 (en) * 1998-11-19 2001-01-23 International Business Machines Corporation Double tunnel junction with magnetoresistance enhancement layer
CN1398433A (zh) * 2000-11-08 2003-02-19 索尼株式会社 磁致电阻效应元件、磁致电阻效应型磁头及其制造方法
CN1494060A (zh) * 2002-10-29 2004-05-05 ������������ʽ���� 磁传感器
CN1506940A (zh) * 2002-12-06 2004-06-23 ƽ 带有用于钉扎反平行耦合翼片的反铁磁薄层的磁电阻传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN102201243A (zh) 2011-09-28
US20110235214A1 (en) 2011-09-29
US8767356B2 (en) 2014-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6947264B2 (en) Self-pinned in-stack bias structure for magnetoresistive read heads
US6108177A (en) Tunnel junction structure with FeX ferromagnetic layers
US9019664B2 (en) Magnetoresistive sensor with variable shield permeability
US7330339B2 (en) Structure providing enhanced self-pinning for CPP GMR and tunnel valve heads
CN102201243B (zh) 磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器
US20070076331A1 (en) Magnetoresistive sensor having an improved pinning structure
US20050280957A1 (en) CPP differential GMR sensor having antiparallel stabilized free layers for perpendicular recording
US20050052792A1 (en) Sensor with improved stabilization and track definition
JP2008112496A (ja) 磁気抵抗効果型再生磁気ヘッド及びその再生磁気ヘッドを用いた磁気記録装置
US8711525B2 (en) Magnetoresistive shield with coupled lateral magnet bias
US9293160B1 (en) Magnetic stabilization and scissor design for anomalous hall effect magnetic read sensor
US7268986B2 (en) Double tunnel junction using self-pinned center ferromagnet
US7265946B2 (en) Multilayer self-pinned structure for CPP GMR
US6917499B2 (en) Magnetoresistive magnetic sensor and magnetic storage apparatus
US7408749B2 (en) CPP GMR/TMR structure providing higher dR
US7268980B2 (en) Magnetic head having self-pinned CPP sensor with multilayer pinned layer
JP2007116003A (ja) 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及びそれを用いた磁気記録再生装置
US7268979B2 (en) Head with thin AFM with high positive magnetostrictive pinned layer
US7330340B2 (en) Magnetoresistive sensor with free layer bias adjustment capability
US7652853B2 (en) Thin shield structure for reduced protrusion in a magnetoresistive head
CN102456356B (zh) 磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器
US7301735B2 (en) Higher flip threshold structure for in-stack bias layer
US7312957B2 (en) Current-perpendicular-to-the-plane structure magnetoresistive element having sufficient sensitivity
US20080118778A1 (en) Magnetoresistive reproducing magnetic head and magnetic recording apparatus utilizing the head
CN102779529B (zh) 读头传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150422

Termination date: 20180323