CN103295592B - 磁头滑块的制造方法及其制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁头滑块的制造方法，包括步骤：(1)提供连接有多个磁头滑块元件的长形条，所述长形条具有空气承载面、与所述空气承载面相对的背面、粘接面以及与所述粘接面相对的底面；(2)粗磨所述长形条的底面；(3)精磨所述长形条的空气承载面至预定规格，并在精磨所述空气承载面的过程中向所述长形条施加具有第一方向的第一磁场，所述第一方向平行于所述空气承载面和所述粘接面；(4)将所述长形条切割成多个独立的磁头滑块。本发明能在磁头滑块的制造过程中保持良好的性能，从而获得高性能的磁头滑块。

Description

磁头滑块的制造方法及其制造装置

技术领域

本发明涉及一种信息记录磁盘驱动装置，尤其涉及用于磁盘驱动装置中的磁头滑块的制造方法及其制造装置。

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，典型地，嵌入在硬盘驱动器的磁头滑块中的磁头包括具有磁阻元件(下文称为“MR元件”)并用于读取数据的重现元件(读头)，以及具有感应式电磁换能器并用于写入数据的记录元件(写头)。

对于读头，一种利用巨磁效应的巨磁电阻(giant magnetoresistive，GMR)元件现已被用作MR元件。一种传统的GMR元件具有“电流在平面内”(current-in-plane，CIP)式结构，即，用作检测磁场信号的电流(下文称作感应电流)的方向与GMR元件的各层体的所在平面平行；另一种传统的GMR元件具有“电流垂直平面”(current-perpendicular-to-plane，CPP)式结构，即，感应电流的方向与GMR元件的各层体的所在平面相交，例如，垂直于GMR元件的各层体的所在平面。另一种MR元件为隧道磁阻(tunnel magnetoresistive，TMR)元件，其同样具有CPP结构，由于其磁阻率的变化比GMR元件显著得多，故此TMR元件能够取代GMR元件而成为当前的主流技术。

图1展示了传统的具有CPP-TMR元件的读头的详细结构，该读头10包括形成于一衬底110之上的第一屏蔽层111、第二屏蔽层114、层压与第一、第二屏蔽层111、114之间的TMR元件112，以及位于TMR元件112两旁的一对硬磁113。具体地，该读头可在TMR元件112内或其附近设置反铁磁(antiferromagnetic，AFM)材料(图未示)。

为众所知，具有AFM材料，和/或硬磁113，和/或屏蔽层111、114的读头很容易被温度所影响。例如，AFM材料是一种由于内部的磁矩方向均匀相称排列，正负磁矩方向相互抵消，而在外不显示磁性的材料，然而，在高温情况下，AFM材料的内部结构和材料特性会发生改变，变得不稳定，其磁矩方向会改变而变得混乱。

相应地，对于具有上述磁头的磁头滑块而言，典型地，其传统的制造方法为：首先将具有多个磁头元件的晶圆切割成多个长形条，该长形条上排列有若干磁头滑块元件；接着，每一个长形条被研磨，从而将元件的高度调整至预定尺寸。其中一个研磨表面为每个磁头滑块面向媒介的面，称为“空气承载面”(air bearing surface，ABS)。具体地，该长形条以一预定的压力被按压在一旋转的研磨盘上，将长形条的ABS研磨成预定规格。最后，该长形条被切割成多个独立的磁头滑块。

不可避免地，在上述的研磨过程中由于机器的运作会在研磨表面上产生局部高温，如上所述，具有AFM材料，和/或硬磁113，和/或屏蔽层111、114的读头很容易被温度所影响，而且，由于AFM材料或其他元件的磁矩方向的排列或平行或垂直于长形条的ABS，因此，当ABS上产生局部高温时，读头的磁矩方向会发生改变而变得混乱，类似磁方向不成直线排列的退火效应，其会影响磁头的性能。最后，削弱磁头滑块和硬盘驱动器的性能。

因此，亟待一种改进的磁头滑块的制造方法及其制造装置以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种磁头滑块的制造方法，其在制造过程中能保持良好的性能，从而获得高性能的磁头滑块。

本发明的另一个目的在于提供一种磁头滑块的制造装置，利用该装置制造制造的磁头具有良好的性能。

为达到以上目的，本发明的磁头滑块的制造方法，包括以下步骤：

(1)提供连接有多个磁头滑块元件的长形条，所述长形条具有空气承载面、与所述空气承载面相对的背面、粘接面以及与所述粘接面相对的底面；

(2)粗磨所述长形条的底面；

(3)精磨所述长形条的空气承载面至预定规格，并在精磨所述空气承载面的过程中向所述长形条施加具有第一方向的第一磁场，所述第一方向平行于所述空气承载面和所述粘接面；

(4)将所述长形条切割成多个独立的磁头滑块。

作为一个优选实施例，该制造方法还包括：在执行步骤(2)的过程中向所述长形条施加具有第二方向的第二磁场，所述第二方向垂直于所述空气承载面并平行于所述粘接面。

作为另一优选实施例，该制造方法还包括：在执行步骤(4)的过程中向所述长形条施加具有第三方向的第三磁场，所述第三方向平行于所述空气承载面并垂直于所述粘接面。

较佳地，该制造方法还包括：精磨所述长形条的背面，并在精磨的过程中施加所述第一磁场。

较佳地，所述第一磁场或所述第二磁场或所述第三磁场由至少一个永久磁铁或电磁铁施加。

较佳地，所述第一磁场或所述第二磁场或所述第三磁场的强度范围为50Oe～50KOe。

相应地，本发明提供的磁头滑块的制造装置包括：粗磨机，用以粗磨长形条的底面；精研机，用以精磨长形条的空气承载面至预定规格；第一磁场施加单元，用以在精磨所述空气承载面的过程中向所述长形条施加具有第一方向的第一磁场，所述第一方向平行于所述空气承载面和与所述底面相对的粘接面；以及切割机，用以将所述长形条切割成多个独立的磁头滑块。

作为一个优选实施例，该制造装置还包括第二磁场施加单元，用以在粗磨所述长形条的底面的过程中向所述长形条施加具有第二方向的第二磁场，所述第二方向垂直于所述空气承载面并平行于所述粘接面。

作为另一优选实施例，该制造装置还包括第三磁场施加单元，用以在切割所述长形条的过程中向所述长形条施加具有第三方向的第三磁场，所述第三方向平行于所述空气承载面并垂直于所述粘接面。

较佳地，所述精磨机用于对与所述长形条的空气承载面相对的背面进行精磨，所述第一磁场施加单元在精磨所述背面的过程中向所述长形条施加所述第一磁场。

较佳地，所述第一磁场或所述第二磁场或所述第三磁场包括至少一个永久磁铁或至少一个电磁铁施加。

较佳地，所述第一磁场或所述第二磁场或所述第三磁场的强度范围为50Oe～50KOe。

与现有技术相比，本发明在研磨ABS的过程中向长形条施加平行于ABS和粘接面的第一磁场，从而使得读头的部分元件(包括AFM层，和/或硬磁，和/或自由层，和/或遮蔽层)的起初平行于ABS和粘接面的磁矩方向继续跟随该第一磁场的方向，而不受在研磨过程中产生的局部高温影响。即，磁矩方向保持在初始状态而不会无序排列，从而保持了读头的稳定性。相应地，读头中的TMR元件的自由层的方向亦不会随意改变并维持在理想的方向，从而有利于提高磁头滑块的读取性能。

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为传统的具有CPP-TMR元件的读头的ABS方向上的视图。

图2概略展示了本发明的磁头滑块的制造方法的一个实施例的流程。

图3展示了在图2的流程中所及的晶圆。

图4展示了从图3所示的晶圆中切下的其中一个长形条。

图5a为利用本发明的制造方法制造出的其中一个磁头滑块的立体图。

图5b为图5a所示的磁头滑块的磁头的局部截面图，其展示了磁头的读头结构。

图5c概略展示了向长形条施加第一磁场的情况。

图6为本发明的磁头滑块的制造装置的一个实施例的结构框图。

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磁头滑块的制造方法，其能防止磁头滑块中的磁头受到在研磨ABS过程中产生的局部高温影响，从而使磁头保持良好的性能。

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读头构成，特定地，本说明书仅着重描述CPP-TMR读头。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。

图2概略展示了本发明的磁头滑块的制造过程；图3和图4分别展示了在图2的制造过程中的晶圆和长形条。结合这些图，下文将对本发明的磁头滑块的制造方法进行描述。

首先，形成一晶圆(步骤21)。在该晶圆形成工序中，在由陶瓷材料制成的晶圆20上通过薄膜技术形成多个具有磁头的磁头滑块元件。每一磁头上具有一个CPP-TMR读头和一个感应式写头。

接着，进行加工工序(步骤22)。在此工序中，首先将晶圆20切成多个块体，继而将每一块体切成多个长形条210。在每一长形条210上排列有多个磁头滑块元件220。如图4所示，该长形条具有ABS 211、与该ABS 211相对的背面213、粘接面212、与该粘接面212相对的底面214，以及两个侧面215。每一个磁头滑块元件220均埋植有磁头230。

继而，进行十分重要的加工步骤---研磨工序(至少包括步骤23和24)。为增强研磨效果，在精研磨之前首先会进行粗磨，具体地，长形条210的底面214被粗磨至预定的尺寸(步骤23)。接着，长形条210的ABS 211被精细研磨(步骤24)，从而控制磁头230的特性，例如TMR元件磁阻高度。传统地，该研磨工序由传统的研磨机执行，该研磨机为本领域技术人员所熟知，因此在此省略对其详细描述。作为本发明的一个改进，在研磨ABS 211的过程中，向长形条210施加具有第一方向的第一磁场，具体地，该第一方向平行于ABS 211和粘接面212，即X方向(请参考图4)。

作为一个优选实施例，在粗磨长形条210的底面214的过程中，向长形条210施加具有第二方向的第二磁场，具体地，该第二方向垂直于ABS 211并平行于粘接面212，即图4所示的Y方向。

可选地，在ABS 211被研磨之前或之后，该长形条210的背面213同样被研磨至预定的尺寸。较佳地，在该研磨的过程中，向长形条210施加具有第一方向X的第一磁场。

在对研磨表面进行研磨工序后，该长形条210被切割成多个独立的磁头滑块220(步骤25)。可选地，在该切割的工序过程中，向长形条210施加具有第三方向的第三磁场，该第三方向平行于ABS 211且垂直于粘接面212，即如图4所示的Z方向。

图5a为由上述制造方法制成的具有磁头230的磁头滑块220的立体图，图5b为磁头230的局部截面图，其展示了磁头230的读头300的结构。

如图5b所示，该读头300包括形成于衬底310上的第一屏蔽层311、第二屏蔽层314、层夹于第一、第二屏蔽层311、314之间的TMR元件312，以及位于TMR元件312两侧的一对硬磁313。

如在背景技术中所描述，当研磨ABS 211时，ABS 211会产生局部高温，由于有些磁矩方向是平行于ABS 211和粘接面212的，因此该局部高温会打乱读头300的部件(如AFM材料，和/或硬磁313，和/或自由层，和/或屏蔽层311、314)的某些磁矩方向。结合图2和上述相关描述，由于具有第一方向X的第一磁场平行于ABS 211和粘接面，因此该读头的某些部件(如AFM材料，和/或硬磁313，和/或自由层，和/或屏蔽层311、314)的某些磁矩方向在该第一磁场的作用下跟随该第一方向X。即，磁矩方向会维持在原始的顺序上而不会变得混乱。同时，TMR元件312的自由层亦不会随意改变并维持在理想的方向上，这将有利于改善磁头滑块220的读取性能。

类似地，在研磨与ABS 211相平行的背面213的过程中(图2所示的步骤24)，由于向长形条210施加具有第一方向X的第一磁场，因此，平行于ABS 211和背面213而排列的磁矩方向同样不会因在背面213产生的局部高温而变得混乱。

具体地，再次参考图5b，该TMR元件312为多层结构，其包括依次层叠在一起的钉扎层331、第一AFM层332、被钉扎层333、隧道势垒层334、自由层335及盖帽层336。该钉扎层331形成在第一屏蔽层311上，形成于钉扎层331上的第一AFM层332由AFM材料制成，如NiO或IrMn。该第一AFM层具有一系列垂直于ABS 211并平行于粘接面212的磁矩方向93。自由层335包含铁磁物质并具有相应于外部磁场而变化的磁化方向94。该自由层335的磁化方向934在没有外部磁场的作用下大致与ABS 211平行。

结合图5b及图3，由于在粗磨工序(即图2中的步骤23)的过程中，向长形条210施加具有垂直于ABS 211并平行于粘接面212的第二方向Y的第二磁场，因此，第一AFM层332的磁矩方向93在该第二磁场的作用下跟随该第二方向。即，该磁矩方向93会在长形条210粗磨过程中保持在初始方向而不会变得混乱，这将有利于保持TMR元件312的稳定性。

可选地，可在磁头滑块220的侧面215、TMR元件312的附近设置第二AFM层(图未示)，以达到某特定功能(如进一步稳定TMR元件312)，该AFM层具有垂直于粘接面212并平行于ABS 211的磁矩方向。对于此类型的磁头滑块，当沿着侧面215对长形条210进行切割时，会在侧面215上产生局部高温，该高温会影响该第二AFM层的垂直于粘接面212并平行于ABS211的磁矩方向。因此，在切割过程中(图2的步骤25)向长形条210施加具有第三方向Z的第三磁场，可使得该第二AFM层的磁矩方向在第三磁场的作用下跟随该第三方向Z。即，该AFM层的磁矩方向保持在初始顺序，而不会混乱，从而有利于进一步保持TMR元件312的稳定性。

可选地，本发明的第一、第二、第三磁场的强度范围是50Oe～50KOe，其可根据不同的磁头滑块类型而进行调整。较佳地，在本实施例中，第一磁场的强度大约为1KOe。

在本发明中，该第一、第二、第三磁场通过在长形条210的附近设置至少一个永久磁铁或至少一个电磁铁进行施加。例如，如图5c所示，其展示了在长形条210的两个侧面设置两个永久磁铁28，从而在研磨ABS 211的过程中向长形条210施加具有第一方向X的第一磁场。类似地，该永久磁铁的数量可以是四个，或用电磁铁进行替换亦可。

相应地，图6展示了本发明的磁头滑块的制造装置的一个实施例的结构框图。该制造装置600包括粗磨机601、精研机602(研磨机)、第一磁场施加单元603和切割机604。具体地，该粗磨机601用于粗磨长形条210的底面214至预定尺寸。精研机602用于研磨长形条210的ABS 211以控制磁头230的特性，并可选择地用于研磨长形条210的背面213。该第一磁场施加单元603用于在研磨ABS 211时向长形条210施加具有第一方向的第一磁场，该第一方向平行于ABS 211和粘接面212。该切割机604用于将长形条210切割成多个独立的磁头220。

作为一个优选实施例，该制造装置600还包括第二磁场施加单元605，用于在粗磨长形条210的底面214时向长形条210施加具有第二方向的第二磁场，该第二方向垂直于ABS211并平行于粘接面212。而且，在研磨长形条210的背面213时，第一磁场施加单元603向长形条210施加具有第一方向的第一磁场。

更佳地，该制造装置600还包括第三磁场施加单元606，用于在切割工序中向长形条210施加具有第三方向的第三磁场，该第三方向平行于ABS 211并垂直于粘接面212。

如上所述并结合图6及图2，由于在研磨长形条210的研磨表面的过程中，分别向长形条210施加上述的第一或第二磁场，因此读头300的某些部件(如AFM材料，和/或硬磁313，和/或自由层，和/或屏蔽层311、314)的某些磁矩方向在第一磁场的作用下跟随该第一方向，而第一AFM层334的磁矩方向93则在第二磁场的作用下跟随第二方向。亦即，磁矩方向不会因研磨过程中在研磨表面上产生的局部高温而发生混乱，而保持在初始的方向。同时，TMR元件312的自由层亦不会随意改变并维持在理想的方向上，从而利于改善磁头滑块220的读取性能。

在另一方面，由于在长形条210的切割过程中同时向长形条210施加具有第三方向的第三磁场，因此，设置在磁头滑块220的侧面215上的第二AFM层(图未示)的磁矩方向亦能跟随该第三方向，而不会发生混乱，从而进一步稳定TMR元件312的稳定性。

在本实施例中，该第一、第二、第三磁场施加单元603、605、606均包含至少一个永久磁铁或至少一个电磁铁。

可选地，该第一、第二、第三磁场的强度范围是50Oe～50KOe，其可根据不同的磁头滑块类型而进行调整。

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 (12)

1.一种磁头滑块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提供连接有多个磁头滑块元件的长形条，所述长形条具有空气承载面、与所述空气承载面相对的背面、粘接面以及与所述粘接面相对的底面；

(2)粗磨所述长形条的底面；

(3)精磨所述长形条的空气承载面至预定规格，并在精磨所述空气承载面的过程中向所述长形条施加具有第一方向的第一磁场，所述第一方向平行于所述空气承载面和所述粘接面，以使得读头的起初平行于所述空气承载面和所述粘接面的磁矩方向继续跟随所述第一磁场的方向；

(4)将所述长形条切割成多个独立的磁头滑块。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括：在执行步骤(2)的过程中向所述长形条施加具有第二方向的第二磁场，所述第二方向垂直于所述空气承载面并平行于所述粘接面。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括：在执行步骤(4)的过程中向所述长形条施加具有第三方向的第三磁场，所述第三方向平行于所述空气承载面并垂直于所述粘接面。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括：精磨所述长形条的背面，并在精磨的过程中施加所述第一磁场。

5.如权利要求1～4任一项所述的制造方法，其特征在于：所述第一磁场或所述第二磁场或所述第三磁场由至少一个永久磁铁或电磁铁施加。

6.如权利要求1～4任一项所述的制造方法，其特征在于：所述第一磁场或所述第二磁场或所述第三磁场的强度范围为50Oe～50KOe。

7.一种磁头滑块的制造装置，其特征在于，包括：

粗磨机，用以粗磨长形条的底面；

精研机，用以精磨长形条的空气承载面至预定规格；

第一磁场施加单元，用以在精磨所述空气承载面的过程中向所述长形条施加具有第一方向的第一磁场，所述第一方向平行于所述空气承载面和与所述底面相对的粘接面，以使得读头的起初平行于所述空气承载面和所述粘接面的磁矩方向继续跟随所述第一磁场的方向；以及

切割机，用以将所述长形条切割成多个独立的磁头滑块。

8.如权利要求7所述的制造装置，其特征在于，进一步包括：第二磁场施加单元，用以在粗磨所述长形条的底面的过程中向所述长形条施加具有第二方向的第二磁场，所述第二方向垂直于所述空气承载面并平行于所述粘接面。

9.如权利要求7所述的制造装置，其特征在于，进一步包括：第三磁场施加单元，用以在切割所述长形条的过程中向所述长形条施加具有第三方向的第三磁场，所述第三方向平行于所述空气承载面并垂直于所述粘接面。

10.如权利要求7所述的制造装置，其特征在于：所述精磨机用于对与所述长形条的空气承载面相对的背面进行精磨，所述第一磁场施加单元在精磨所述背面的过程中向所述长形条施加所述第一磁场。

11.如权利要求7～10任一项所述的制造装置，其特征在于：所述第一磁场或所述第二磁场或所述第三磁场包括至少一个永久磁铁或至少一个电磁铁施加。

12.如权利要求7～10任一项所述的制造装置，其特征在于：所述第一磁场或所述第二磁场或所述第三磁场的强度范围为50Oe～50KOe。