CN113838483A - 具有平衡屏蔽件设计的读磁头传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“具有平衡屏蔽件设计的读磁头传感器”。本公开总体涉及一种数据存储设备的读磁头。该读磁头包括夹在两个屏蔽件之间的读传感器。这些屏蔽件可具有不同材料以及不同数量的层。此外，这些屏蔽件可通过不同工艺制造并且具有不同高度和厚度。这些屏蔽件的厚度与高度的比率基本上相同，以确保饱和场基本上相同且平衡。

Description

具有平衡屏蔽件设计的读磁头传感器
背景技术
技术领域
本公开的实施方案总体涉及数据存储设备的读磁头。
相关领域的描述
计算机的功能和能力的核心是将数据存储和写入到数据存储设备(诸如硬盘驱动器(HDD))。计算机所处理的数据量在迅速增加。需要磁记录介质的更高记录密度来提高计算机的功能和能力。
为了实现磁记录介质的更高记录密度(诸如超过2太比特/英寸2的记录密度)，使写磁道的宽度和间距变窄，因此每个写磁道中编码的对应磁记录位变窄。已经提出了利用具有由高饱和磁化材料构成的自由层的磁阻传感器来实现读磁头的高级窄间隙读取器传感器实现更高记录密度的读取的日益增加的要求的尝试。
典型的读磁头包括夹在两个屏蔽件之间的读传感器。获得读磁头的屏蔽件的平衡饱和场可能是具有挑战性的，因为屏蔽件并不总是相同的，这可能产生不平衡的平面外磁场。
因此，本领域需要改进的磁读磁头。
发明内容
本公开总体涉及一种数据存储设备的读磁头。所述读磁头包括夹在两个屏蔽件之间的读传感器。所述屏蔽件可具有不同材料以及不同数量的层。此外，所述屏蔽件可通过不同工艺制造并且具有不同高度和厚度。所述屏蔽件的厚度与高度的比率基本上相同，以确保单独屏蔽件的饱和场基本上相同且平衡。
在一个实施方案中，一种磁读磁头包括：第一屏蔽件，所述第一屏蔽件具有第一厚度和第一高度；传感器，所述传感器设置在所述第一屏蔽件上；以及第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述传感器上，其中所述第二屏蔽件具有第二厚度和第二高度，其中所述第一厚度和所述第二厚度不同，并且其中所述第一厚度与所述第一高度的比率和所述第二厚度与所述第二高度的比率基本上相同。
在另一实施方案中，一种磁读磁头包括：第一屏蔽件，其中所述第一屏蔽件包括单个层；传感器，所述传感器设置在所述第一屏蔽件上；以及第二屏蔽件，第二屏蔽件设置在所述传感器上，其中所述第二屏蔽件包括多个层，并且其中所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件具有基本上相同的磁饱和场。
在另一实施方案中，一种磁读磁头包括：第一屏蔽件，所述第一屏蔽件包括单个第一层，其中所述第一层具有第一厚度和第一高度；传感器，所述传感器设置在所述第一屏蔽件上，其中所述传感器是双自由层传感器；以及第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述传感器上，其中所述第二屏蔽件包括多个层，其中所述多个层具有第二厚度和第二高度，并且其中所述第一厚度不同于所述第二厚度，并且其中所述第一厚度与所述第一高度的比率和所述第二厚度与所述第二高度的比率基本上相同。
附图说明
因此，通过参考实施方案，可以获得详细理解本公开的上述特征的方式、本公开的更具体描述、上述简要概述，所述实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方案并且因此不应视为限制其范围，因为本公开可以允许其他同等有效的实施方案。
图1是包括磁读磁头的磁介质驱动器的某些实施方案的示意图。
图2是面向磁存储介质的磁头组件的剖面侧视图的某些实施方案的示意图。
图3A和图3B是根据本文所论述的实施方案的具有带有不同高度和厚度的屏蔽件的读磁头的示意图。
图3C至图3E是根据本文所论述的实施方案的具有带有不同层的屏蔽件的读磁头的示意图。
图3F是根据一个实施方案的具有双自由层传感器的读磁头的示意图。
图3G是根据一个实施方案的具有单自由层传感器的读磁头的示意图。
图4是示出根据本文所论述的实施方案的线性改进的曲线图。
图5是示出根据本文所论述的实施方案的对后硬偏置(RHB)结构的干扰和转移曲线翻转的曲线图。
为了有助于理解，在可能的情况下，使用相同的参考标号来表示附图中共有的相同元件。可以设想是，在一个实施方案中公开的元件可以有利地用于其他实施方案而无需具体叙述。
具体实施方式
在下文中，参考本公开的实施方案。然而，应当理解的是，本公开不限于具体描述的实施方案。相反，思考以下特征和元件的任何组合(无论是否与不同实施方案相关)以实现和实践本公开。此外，尽管本公开的实施方案可以实现优于其他可能解决方案和/或优于现有技术的优点，但是否通过给定实施方案来实现特定优点不是对本公开的限制。因此，以下方面、特征、实施方案和优点仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。同样地，对“本公开”的引用不应当被解释为本文公开的任何发明主题的概括，并且不应当被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。术语“包括”在发明内容或具体实施方式中的使用应意指包括、基本上由…组成和/或由…组成。
本公开总体涉及一种数据存储设备的读磁头。所述读磁头包括夹在两个屏蔽件之间的读传感器。所述屏蔽件可具有不同材料以及不同数量的层。此外，所述屏蔽件可通过不同工艺制造并且具有不同高度和厚度。所述屏蔽件的厚度与高度的比率基本上相同，以确保饱和场基本上相同且平衡。
图1是包括磁写磁头和磁读磁头的磁介质驱动器100的某些实施方案的示意图。磁介质驱动器100可为单个驱动器/设备或包括多个驱动器/设备。磁介质驱动器100包括磁记录介质，诸如支撑在主轴114上并且由驱动马达118旋转的一个或多个可旋转的磁盘112。为了便于说明，根据一个实施方案示出了单个磁盘驱动器。每个磁盘112上的磁记录呈数据磁道的任何合适图案的形式，诸如磁盘112上同心数据磁道(未示出)的环形图案。
至少一个滑块113定位在磁盘112附近。每个滑块113支撑磁头组件121，该磁头组件121包括一个或多个读/写磁头，诸如写磁头且诸如包括TMR设备的读磁头。当磁盘112旋转时，滑块113在磁盘表面122上方径向地移入移出，使得磁头组件121可访问磁盘112的写入或读取期望数据的不同磁道。每个滑块113通过悬架115附接到致动器臂119。悬架115提供轻微的弹簧力，该弹簧力朝向磁盘表面122偏置滑块113。每个致动器臂119附接到致动器127。如图1所示的致动器127可以是音圈马达(VCM)。VCM包括能够在固定磁场内移动的线圈，线圈移动的方向和速度通过由控制单元129供应的马达电流信号来控制。
在磁介质驱动器100的操作期间，磁盘112的旋转在滑块113和磁盘表面122之间产生空气或空气轴承，该空气或空气轴承在滑块113上施加向上的力或升力。因此，在正常操作期间，空气或空气轴承抗衡悬架115的轻微弹簧力，并且将滑块113撑离且稍微高于磁盘表面122较小基本上恒定的间距。
磁介质驱动器100的各种部件在操作中通过由控制单元129产生的控制信号诸如访问控制信号和内部时钟信号来控制。通常，控制单元129包括逻辑控制电路、存储装置和微处理器。控制单元129产生控制各种系统操作的控制信号，诸如线123上的驱动马达控制信号以及线128上的磁头位置和寻道控制信号。线128上的控制信号提供期望的电流分布，以最佳地将滑块113移动和定位到磁盘112上的期望数据磁道。写入信号和读取信号通过记录通道125传送到磁头组件121和从磁头组件121传送。图1的磁介质驱动器的某些实施方案还可包括多个介质或磁盘、多个致动器和/或多个滑块。
图2是面向磁盘112或其他磁存储介质的磁头组件200的剖面侧视图的某些实施方案的示意图。磁头组件200可对应于图1中所述的磁头组件121。磁头组件200包括面向磁盘112的介质面向表面(MFS)212。如图2所示，磁盘112沿箭头232所指示的方向相对地移动，并且磁头组件200沿箭头233所指示的方向相对地移动。
磁头组件200包括磁读磁头211。磁读磁头211包括设置在屏蔽件S1和S2之间的感测元件204。感测元件204以及屏蔽件S1和S2具有面向磁盘112的MFS 212。感测元件204是通过TMR效应感测磁盘112中的记录位(诸如垂直记录位或纵向记录位)的磁场的TMR设备。在某些实施方案中，屏蔽件S1和S2之间的间距为约17nm或更小。
磁头组件200可任选地包括写磁头210。写磁头210包括主极220、前屏蔽件206和后屏蔽件(TS)240。主极220包括磁材料并且用作主电极。主极220、前屏蔽件206和后屏蔽件(TS)240中的每一者在MFS处具有前部。写磁头210包括围绕主极220的线圈218，该线圈218激励主极220，从而产生写磁场以便影响可旋转的磁盘112的磁记录介质。线圈218可为螺旋结构或者一组或多组扁平结构。TS 240包括磁材料，用作主极220的返回极。前屏蔽件206可提供电磁屏蔽，并且与主极220分开前间隙254。
图3A和图3B是根据本文所论述的实施方案的具有带有不同高度和厚度的屏蔽件的读磁头的示意图。图3C至图3E是根据本文所论述的实施方案的具有带有不同层的屏蔽件的读磁头的示意图。图3F是根据一个实施方案的具有双自由层传感器的读磁头的示意图。图3G是根据一个实施方案的具有单自由层传感器的读磁头的示意图。图3A至图3G的读磁头包括第一屏蔽件(S1)302、设置在S1 302上的传感器304以及设置在传感器304上的第二屏蔽件(S2)306。
在图3A和图3B中，S1 302具有第一厚度和第一高度，并且S2 306具有第二厚度和第二高度。S1 302的第一厚度342和S2 306的第二厚度344各自具有约0.1微米至约2微米的厚度。此外，S1 302的第一高度346和S2 306的第二高度348各自具有约10微米至约20微米的高度。针对S1和S2的厚度和高度列出的值的先前范围并非旨在进行限制，而是旨在提供可能实施方案的示例。在一个实施方案中，第一厚度不等于第二厚度，并且第一高度不等于第二高度。
如果S1 302的第一高度346为约20微米，S2 306的第二高度348为约10微米，S1302的第一厚度342为约2微米，并且S2 306的第二厚度344为约1微米，则S1 302的第一厚度342与S1 302的第一高度346的比率为约2:20或约0.1，并且S2 306的第二厚度344与S2 306的第二高度348的比率为约1:10或约0.1。如果S1 302的第一高度346为约10微米，S2 306的第二高度348为约20微米，S1 302的第一厚度342为约1微米，并且S2306的第二厚度344为约2微米，则S1 302的厚度与S1 302的高度的比率为约1:10或约0.1，并且S2 306的厚度与S2306的高度的比率为约2:20或约0.1。
每个单独屏蔽件S1 302和S2 306的饱和场与相应屏蔽件的Ms(即磁矩)乘以相应屏蔽件厚度与相应屏蔽件高度的比率的乘积成比例。尽管S1302和S2 306各自可包括先前提及的材料的不同组成，但是由于第一屏蔽件的Ms乘以S1 302的第一厚度342与第一高度346的比率的乘积和第二屏蔽件的Ms乘以S2 306的第二厚度344与第二高度348的比率的乘积之间的关系，S1和S2的饱和场基本上相同。同样，由于第一屏蔽件的Ms乘以S1 302的第一厚度342与第一高度346的比率的乘积和第二屏蔽件的Ms乘以S2 306的第二厚度344与第二高度348的比率的乘积之间的关系，来自S1 302和S2 306的平面外磁场(读取器所经历)基本上被抵消。
S1 302的第一厚度342与第一高度346的比率等于或基本上等于S2306的第二厚度344与第二高度348的比率，使得满足公式Ms1T1/H1＝Ms2T2/H2。例如，对于相同的屏蔽材料(这暗指Ms相同)，如果第一厚度342等于约1微米并且第一高度346等于约10微米，则第一厚度342与第一高度346的比率为约1:10或约0.1。因此，为了使第二厚度344与第二高度348的比率等于或基本上等于第一厚度342与第一高度346的比率，第二厚度344和第二高度348应满足以下公式T2＝0.1*H2或H2＝T2/0.1，其中T2是指第二厚度344，并且H2是指第二高度348。
S1 302和S2 306包括选自包括无定形磁合金的组的材料，这些无定形磁合金诸如镍(Ni)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、锆(Zr)、铌(Nb)、铪(Hf)以及它们的组合。在一个实施方案中，屏蔽材料的Ms在S1 302和S2 306中是相同的。在另一实施方案中，屏蔽材料的Ms如在S1和S2之间具有超过100％的量值差。S1 302和S2 306各自可通过第一方法或通过不同方法形成，诸如第一方法形成S1 302并且第二方法形成S2306。形成S1 302和S2 306的方法包括化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)、电镀以及适于形成屏蔽件的其他方法。
图3C是读磁头的示意图，该读磁头包括S1 302、设置在S1 302上的传感器304以及多个S2层306a-306n，其中n表示4或更大，其中第一S2层306a设置在传感器304上，并且每个后续S2层306b-306n设置在前一个S2层306b-306n上。如图3C所示，第二S2层306b设置在第一S2层306a上，第三S2层306c设置在第二S2层306b上，等等。S1 302可通过第一方法形成，该S1 302包括第一材料。此外，一个或多个S2层306a-306n中的每一者可通过不同于S1 302的第一方法的第二方法形成，该一个或多个S2层306a-306n包括不同于第一材料的第二材料。形成读磁头的每个屏蔽件的材料和方法包括先前列出的适用于读磁头的屏蔽件的方法和材料。此外，一个或多个S2层306a-306n中的每个层可包括相同或不同材料并且可通过相同或不同方法形成。
图3D是读磁头的示意图，该读磁头包括多个S1 302a-302n(其中n表示4或更大)、设置在多个S1 302a-302n上的传感器304以及S2层306，其中最后的S1层302n邻近传感器304设置并且与之接触。如图3D所示，第二S1层302b设置在第一S1层302a上，第三S1层302c设置在第二S2层306b上，等等。S2 306可通过第一方法形成，该S2 306包括第一材料。此外，一个或多个S1层302a-306n中的每一者可通过不同于S2 306的第一方法的第二方法形成，该一个或多个S1层302a-306n包括不同于第一材料的第二材料。形成读磁头的每个屏蔽件的材料和方法包括先前列出的适用于读磁头的屏蔽件的方法和材料。此外，一个或多个S1层302a-302n中的每个层可包括相同或不同材料并且可通过相同或不同方法形成。
图3E是读磁头的示意图，该读磁头包括多个S1 302a-302n(其中n表示4或更大)、设置在多个S1 302a-302n上的传感器304以及设置在传感器304上的多个S2 306a-306n(其中n表示4或更大)。如图3E所示，第二S1层302b设置在第一S1层302a上，第三S1层302c设置在第二S2层306b上，等等。另外，如图3E所示，第一S2层306a设置在传感器304上，并且每个后续S2层306b-306n设置在前一S2层306b-306n上，使得第二S2层306b设置在第一S2层306a上，第三S2层306c设置在第二S2层306b上，等等。
一个或多个S1层302a-302n中的每一者可通过不同于形成一个或多个S2层306a-306n的第二方法的第一方法形成。此外，用于一个或多个S1层302a-302n的材料可包括不同于构成一个或多个S2层306a-306n的第二材料的第一材料。另外，S1 302a-302n的不同层可包括不同材料。类似地，S2306a-306n的不同层可包括不同材料。形成读磁头的每个屏蔽件的材料和方法包括先前列出的适用于读磁头的屏蔽件的方法和材料。此外，一个或多个S1层302a-302n和一个或多个S2层306a-306n中的每个层可包括相同或不同材料并且可通过相同或不同方法形成。
图3F是根据一个实施方案的读磁头的示意图，该读磁头包括第一屏蔽件(S1)302、双自由层(DFL)传感器304、第二屏蔽件(S2)306、绝缘体320、后硬偏置(RHB)318和非磁层322。传感器304包括晶种层308、第一自由层(FL)310、阻挡层(诸如MgO)312、第二FL 314和覆盖层316。由于传感器304包括两个FL 310、314，因此传感器304可被视为双自由层(DFL)传感器。传感器304可为磁隧道结(MTJ)叠堆，并且可使用PVD溅射、IBD和其他熟知的沉积方法形成。晶种层308包括选自包括以下的组的材料：钽(Ta)、钨(W)、Ru、Cr、Co、Ti、Hf以及它们的组合。覆盖层316可为Ta、Ru、Cr、Ti、Hf或任何其他合适的覆盖材料。绝缘体320可为MgO、氧化铝(AlOx)、SiN或任何其他合适的绝缘材料。自由层各自可包括Ni、Fe、Co、硼、Hf或它们的组合。后硬偏置(RHB)318可包括具有高矫顽磁力的钴铂(CoPt)或CoCrPt，该钴铂或CoCrPt位于适当的晶种层上以产生作用于传感器304的磁场。此外，非磁层322将RHB 318与S2 306分开，使得RHB 318不与S2 306接触。
图3G是根据一个实施方案的具有单自由层传感器的读磁头的示意图。读磁头包括第一屏蔽件(S1)302、传感器380、第二屏蔽件(S2)306和绝缘体320。传感器380包括晶种层382、固定磁层384、阻挡层386、自由层(FL)388和覆盖层390。传感器380是磁隧道结(MTJ)叠堆，并且可使用PVD溅射、IBD和其他熟知的沉积方法形成。晶种层382包括选自包括以下的组的材料：钽(Ta)、钨(W)、Ru、Cr、Co、Ti以及它们的组合。覆盖层390可为Ta、Ru、Cr、Ti、Hf或任何其他合适的覆盖材料。阻挡层386可为MgO、氧化铝(AlOx)或任何其他合适的绝缘材料。自由层388和固定层384包括Ni、Fe、Co、硼、Hf或它们的组合。
在这一点上，示例已假设S1和S2具有相同Ms，但具有不同高度和厚度，使得比率Ms1T1/H1＝Ms2T2/H2。然而，应理解，S1和S2可具有不同材料(因此具有不同Ms)以及不同厚度和高度，但仍然满足公式Ms1T1/H1＝Ms2T2/H2。
图4是示出根据本文所论述的实施方案的读取器线性改进的曲线图。施加的场H(Oe)在x轴上绘制，并且由传感器Hz(Oe)经历的来自屏蔽件的净平面外场在y轴上绘制。实线是S1和S2两者具有相同Ms的基本情形，其中第一屏蔽件(诸如S1 302)的厚度与高度的比率以及第二屏蔽件(诸如S2 306)的厚度与高度的比率基本上不相同。虚线情形使第一屏蔽件的Ms乘以第一屏蔽件的厚度与高度的比率与第二屏蔽件的Ms乘以第二屏蔽件的厚度与高度的比率相同。此外，在虚线情形下，第一屏蔽高度等于第二屏蔽高度。由于每个屏蔽件的厚度与高度的比率基本上相同，并且由于两个屏蔽件的Ms相同，因此平面外场(例如，在y轴上接近0)有效被抵消，从而得到更线性化且改进的传感器转移曲线和更小的非对称标准偏差。
图5是示出根据本文所论述的实施方案的在实现DFL传感器的情形下对后硬偏置(RHB)结构的干扰和转移曲线翻转的曲线图。横向场H(Oe)在x轴上绘制，并且平面外场Hz(Oe)在y轴上绘制。实线是基本情形，其中第一屏蔽件(诸如S1 302)的厚度与高度的比率以及第二屏蔽件(诸如S2 306)的厚度与高度的比率基本上不相同。虚线情形使第一屏蔽件的Ms乘以第一屏蔽件的厚度与高度的比率与第二屏蔽件的Ms乘以第二屏蔽件的厚度与高度的比率基本上相同。此外，在虚线情形下，第一屏蔽高度等于第二屏蔽高度。典型的DFL设计通常包括RHB，诸如图3F的RHB 318。如果由对置的屏蔽件(例如，第一屏蔽件和第二屏蔽件)产生的未抵消的平面外场更接近或大于RHB的矫顽磁力，则这些平面外场可具有负面效应(例如，极性翻转)，并且可：(1)干扰RHB的磁化，并且(2)在极端情形下，使RHB方向翻转，从而导致传感器转移曲线的极性翻转。
由于屏蔽件的Ms乘以每个屏蔽件的厚度与高度的比率是基本上相同的，因此平面外场有效被抵消或最小化(例如，在y轴上接近0)，从而几乎不会影响或不影响RHB并且不发生传感器的极性翻转，并且改进了传感器性能。
应理解，本文所论述的磁记录磁头适用于数据存储设备诸如硬盘驱动器(HDD)以及磁带驱动器诸如磁带嵌入式驱动器(TED)或可插入的磁带介质驱动器。示例性TED在2019年3月31日提交并且转让给本申请的同一受让人的名称为“Tape Embedded Drive”的共同未决的美国专利申请(申请号16/365,034)中有所描述，该专利申请以引用方式并入本文。因此，除非明确声明，否则具体实施方式中对HDD或磁带驱动器的任何引用仅用于举例说明的目的，并且并非旨在限制本公开。此外，除非HDD或磁带驱动器设备明确声明，否则对磁记录设备的引用或涉及磁记录设备的权利要求书旨在包括HDD和磁带驱动器两者。
在一个实施方案中，一种磁读磁头包括：第一屏蔽件，该第一屏蔽件具有第一厚度和第一高度；传感器，所述传感器设置在所述第一屏蔽件上；以及第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在该传感器上，其中所述第二屏蔽件具有第二厚度和第二高度，其中所述第一厚度和所述第二厚度不同，并且其中所述第一厚度与所述第一高度的比率和所述第二厚度与所述第二高度的比率基本上相同。第一厚度和第二厚度两者介于约0.5微米和约2微米之间。第一高度和第二高度两者介于约10微米和约20微米之间。所述传感器包括双自由层传感器。所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件具有基本上相同的Ms。所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件具有不同Ms值，并且其中所述第一屏蔽件的Ms乘以所述第一厚度再除以所述第一高度等于所述第二屏蔽件的Ms乘以所述第二厚度再除以所述第二高度。还公开了一种包括所述磁读磁头的磁介质驱动器。
在另一实施方案中，一种磁读磁头包括：第一屏蔽件，其中该第一屏蔽件包括一个或多个第一屏蔽层；传感器，所述传感器设置在所述第一屏蔽件上；以及第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述第一屏蔽件上，其中所述第二屏蔽件包括一个或多个第二屏蔽层，其中所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件中的一者或多者包括多个层，并且其中所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件具有基本上相同的磁饱和场。所述传感器是单自由层传感器。所述第二屏蔽件的多个层中的至少一个层通过不同于用于形成所述第一屏蔽件的方法的方法形成。所述第一屏蔽件包括第一材料，其中所述第二屏蔽件包括不同于所述第一材料的第二材料。所述第一屏蔽件具有第一厚度和第一高度，其中所述第二屏蔽件具有第二厚度和第二高度，并且其中所述第一高度不同于所述第二高度。所述第一厚度与所述第一高度的比率和所述第二厚度与所述第二高度的比率基本上相同。所述磁读磁头还包括磁硬偏置结构，所述磁硬偏置结构设置在所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件之间。还公开了一种包括所述磁读磁头的磁介质驱动器。
在另一实施方案中，磁读磁头包括：第一屏蔽件，该第一屏蔽件包括单个第一层，其中该第一层具有第一厚度和第一高度；传感器，所述传感器设置在所述第一屏蔽件上，其中所述传感器是双自由层传感器；以及第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在该传感器上，其中所述第二屏蔽件包括多个层，其中所述多个层具有第二厚度和第二高度，并且其中所述第一厚度不同于所述第二厚度，并且其中所述第一厚度与所述第一高度的比率和所述第二厚度与所述第二高度的比率基本上相同。来自第一屏蔽件和第二屏蔽件的平面外磁场基本上被抵消。所述第一屏蔽件的磁饱和场与所述第二屏蔽件的磁饱和场基本上相同。所述传感器是单自由层传感器。当所述传感器是双自由层传感器时，所述磁读磁头还包括磁硬偏置结构，该磁硬偏置结构在所述传感器后方并且在所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件之间设置。还公开了一种包括所述磁读磁头的磁介质驱动器。
通过使用具有不同材料、不同数量的层、通过不同工艺制造和/或具有不同高度和厚度的屏蔽件，使屏蔽件的厚度与高度的比率保持为基本上相同确保了饱和场基本上相同且平衡。
虽然前述内容针对本公开的实施方案，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设想本公开的其他和另外的实施方案，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种磁读磁头，包括：
第一屏蔽件，所述第一屏蔽件具有第一厚度和第一高度；
传感器，所述传感器设置在所述第一屏蔽件上；和
第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述传感器上，其中所述第二屏蔽件具有第二厚度和第二高度，其中所述第一厚度和所述第二厚度不同，并且其中所述第一厚度与所述第一高度的比率和所述第二厚度与所述第二高度的比率基本上相同。
2.根据权利要求1所述的磁读磁头，其中所述第一厚度和所述第二厚度两者介于约0.5微米和约2微米之间。
3.根据权利要求1所述的磁读磁头，其中所述第一高度和所述第二高度两者介于约10微米和约20微米之间。
4.根据权利要求1所述的磁读磁头，其中所述传感器包括双自由层传感器。
5.根据权利要求1所述的磁读磁头，其中所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件具有基本上相等的磁矩(Ms)。
6.根据权利要求1所述的磁读磁头，其中所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件具有不同Ms值，并且其中所述第一屏蔽件的Ms乘以所述第一厚度再除以所述第一高度等于所述第二屏蔽件的Ms乘以所述第二厚度再除以所述第二高度。
7.一种磁介质驱动器，包括根据权利要求1所述的磁读磁头。
8.一种磁读磁头，包括：
第一屏蔽件，其中所述第一屏蔽件包括一个或多个第一屏蔽层；
传感器，所述传感器设置在所述第一屏蔽件上；和
第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述第一屏蔽件上，其中所述第二屏蔽件包括一个或多个第二屏蔽层，其中所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件中的一者或多者包括多个层，并且其中所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件具有基本上相同的磁饱和场。
9.根据权利要求8所述的磁读磁头，其中所述传感器是单自由层传感器。
10.根据权利要求9所述的磁读磁头，其中所述第二屏蔽件的所述多个层中的至少一个层通过不同于用于形成所述第一屏蔽件的方法的方法形成。
11.根据权利要求8所述的磁读磁头，其中所述第一屏蔽件包括第一材料，其中所述第二屏蔽件包括不同于所述第一材料的第二材料。
12.根据权利要求8所述的磁读磁头，其中所述第一屏蔽件具有第一厚度和第一高度，其中所述第二屏蔽件具有第二厚度和第二高度，并且其中所述第一高度不同于所述第二高度。
13.根据权利要求12所述的磁读磁头，其中所述第一厚度与所述第一高度的比率和所述第二厚度与所述第二高度的比率基本上相同。
14.根据权利要求8所述的磁读磁头，还包括设置在所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件之间的磁硬偏置结构。
15.一种磁介质驱动器，包括根据权利要求8所述的磁读磁头。
16.一种磁读磁头，包括：
第一屏蔽件，所述第一屏蔽件包括单个第一层，其中所述第一层具有第一厚度和第一高度；
传感器，所述传感器设置在所述第一屏蔽件上，其中所述传感器是双自由层传感器；和
第二屏蔽件，所述第二屏蔽件设置在所述传感器上，其中所述第二屏蔽件包括多个层，其中所述多个层具有第二厚度和第二高度，并且其中所述第一厚度不同于所述第二厚度，并且其中所述第一厚度与所述第一高度的比率和所述第二厚度与所述第二高度的比率基本上相同。
17.根据权利要求16所述的磁读磁头，其中来自所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件的平面外磁场基本上被抵消。
18.根据权利要求16所述的磁读磁头，其中所述第一屏蔽件的磁饱和场与所述第二屏蔽件的磁饱和场基本上相同。
19.根据权利要求16所述的磁读磁头，其中所述传感器包括后硬偏置结构。
20.一种磁介质驱动器，包括根据权利要求16所述的磁读磁头。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11170807B1 (en) * 2020-06-23 2021-11-09 Western Digital Technologies, Inc. Read head sensor with balanced shield design

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2927285B1 (ja) * 1998-01-26 1999-07-28 日本電気株式会社 磁気抵抗効果型ヘッド
JP2002170210A (ja) * 2000-11-28 2002-06-14 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果型磁気ヘッドとその電磁変換特性測定方法及び電磁変換特性測定装置
US20030137780A1 (en) * 2002-01-18 2003-07-24 International Business Machines Corporation High linear density tunnel junction flux guide read head with in-stack longitudinal bias stack (LBS)
US20050024790A1 (en) * 2003-07-29 2005-02-03 Hitachi Global Storage Technologies, Inc. Current perpendicular to the planes (CPP) sensor with a highly conductive cap structure
CN1862663A (zh) * 2005-04-27 2006-11-15 日立环球储存科技荷兰有限公司 具有与读/写偏移相容的柱式尾屏蔽件的垂直磁写头
JP2007004985A (ja) * 2006-10-16 2007-01-11 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 磁気ヘッド及びそれを搭載した磁気記録再生装置
US20070201166A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Gill Hardayal Harry S Lead/shield structure for read head sensors
US7656619B1 (en) * 2003-06-05 2010-02-02 Seagate Technology Llc Magnetic head sliders for disk drives having a heating element and pedestal in thick undercoat layer
US20100149689A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Tdk Corporation Thin film magnetic head having a pair of magnetic layers whose magnetization is controlled by shield layer including amorphous layer
US20100163519A1 (en) * 2008-12-30 2010-07-01 Tdk Corporation Method for manufacturing CPP-type magnetoresistance effect element
US7782574B1 (en) * 2005-04-11 2010-08-24 Seagate Technology Llc Magnetic heads disk drives and methods with thicker read shield structures for reduced stray field sensitivity
US20130027812A1 (en) * 2011-07-29 2013-01-31 Seagate Technology Llc Magnetic Sensor With Anisotropic Liner
US20170154642A1 (en) * 2015-11-30 2017-06-01 International Business Machines Corporation Shorting-resistant current perpendicular to plane sensors
US20180144768A1 (en) * 2016-11-21 2018-05-24 Headway Technologies, Inc. Write Head Designs with Sandwich Trailing Shield (STS) for High Data Rate Perpendicular Recording
US10074387B1 (en) * 2014-12-21 2018-09-11 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having symmetric antiferromagnetically coupled shields

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918554A (en) * 1988-09-27 1990-04-17 International Business Machines Corporation Process for making a shielded magnetoresistive sensor
JPH097122A (ja) * 1995-06-22 1997-01-10 Toshiba Corp 磁気抵抗効果ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生ヘッド
JP2000048327A (ja) * 1998-07-31 2000-02-18 Alps Electric Co Ltd 薄膜磁気ヘッド
US6943993B2 (en) * 2003-02-11 2005-09-13 Western Digital (Fremont), Inc. Magnetic recording head with a side shield structure for controlling side reading of thin film read sensor
JP2005251342A (ja) * 2004-03-08 2005-09-15 Tdk Corp 磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置
US8477461B2 (en) * 2008-07-29 2013-07-02 Tdk Corporation Thin film magnetic head having a pair of magnetic layers whose magnetization is controlled by shield layers
US20100067148A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Tdk Corporation Thin film magnetic head having a pair of magnetic layers whose magnetization is controlled by shield layers
US8023230B2 (en) * 2008-10-27 2011-09-20 Tdk Corporation Magnetoresistive element including a pair of ferromagnetic layers coupled to a pair of shield layers
US20100103563A1 (en) * 2008-10-29 2010-04-29 Tdk Corporation Magnetoresistive element including a pair of ferromagnetic layers coupled to a pair of shield layers
US8179642B2 (en) * 2009-09-22 2012-05-15 Tdk Corporation Magnetoresistive effect element in CPP structure and magnetic disk device
US8089734B2 (en) * 2010-05-17 2012-01-03 Tdk Corporation Magnetoresistive element having a pair of side shields
US8289660B2 (en) * 2010-06-16 2012-10-16 Seagate Technology Llc Auxiliary magnetoresistive shield
US8400738B2 (en) 2011-04-25 2013-03-19 Seagate Technology Llc Magnetic element with dual magnetic moments
US9183857B2 (en) * 2012-11-01 2015-11-10 Seagate Technology Llc Magnetic devices having shields including a nickel alloy
US20140218821A1 (en) * 2013-02-07 2014-08-07 Seagate Technology Llc Data reader with magnetic seed lamination
US9293160B1 (en) * 2015-02-06 2016-03-22 HGST Netherlands B.V. Magnetic stabilization and scissor design for anomalous hall effect magnetic read sensor
US9472216B1 (en) 2015-09-23 2016-10-18 Western Digital (Fremont), Llc Differential dual free layer magnetic reader
US9792934B2 (en) * 2016-03-03 2017-10-17 Tdk Corporation Multi reader head having a varying gap layer laminated between readers
US10991390B2 (en) 2019-02-08 2021-04-27 Western Digital Technologies, Inc. Head assembly with suspension system for a tape embedded drive
US11170807B1 (en) * 2020-06-23 2021-11-09 Western Digital Technologies, Inc. Read head sensor with balanced shield design

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2927285B1 (ja) * 1998-01-26 1999-07-28 日本電気株式会社 磁気抵抗効果型ヘッド
JP2002170210A (ja) * 2000-11-28 2002-06-14 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果型磁気ヘッドとその電磁変換特性測定方法及び電磁変換特性測定装置
US20030137780A1 (en) * 2002-01-18 2003-07-24 International Business Machines Corporation High linear density tunnel junction flux guide read head with in-stack longitudinal bias stack (LBS)
US7656619B1 (en) * 2003-06-05 2010-02-02 Seagate Technology Llc Magnetic head sliders for disk drives having a heating element and pedestal in thick undercoat layer
US20050024790A1 (en) * 2003-07-29 2005-02-03 Hitachi Global Storage Technologies, Inc. Current perpendicular to the planes (CPP) sensor with a highly conductive cap structure
US7782574B1 (en) * 2005-04-11 2010-08-24 Seagate Technology Llc Magnetic heads disk drives and methods with thicker read shield structures for reduced stray field sensitivity
CN1862663A (zh) * 2005-04-27 2006-11-15 日立环球储存科技荷兰有限公司 具有与读/写偏移相容的柱式尾屏蔽件的垂直磁写头
US20070201166A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Gill Hardayal Harry S Lead/shield structure for read head sensors
JP2007004985A (ja) * 2006-10-16 2007-01-11 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 磁気ヘッド及びそれを搭載した磁気記録再生装置
US20100149689A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Tdk Corporation Thin film magnetic head having a pair of magnetic layers whose magnetization is controlled by shield layer including amorphous layer
US20100163519A1 (en) * 2008-12-30 2010-07-01 Tdk Corporation Method for manufacturing CPP-type magnetoresistance effect element
US20130027812A1 (en) * 2011-07-29 2013-01-31 Seagate Technology Llc Magnetic Sensor With Anisotropic Liner
US10074387B1 (en) * 2014-12-21 2018-09-11 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having symmetric antiferromagnetically coupled shields
US20170154642A1 (en) * 2015-11-30 2017-06-01 International Business Machines Corporation Shorting-resistant current perpendicular to plane sensors
US20180144768A1 (en) * 2016-11-21 2018-05-24 Headway Technologies, Inc. Write Head Designs with Sandwich Trailing Shield (STS) for High Data Rate Perpendicular Recording

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
施科;何泓材;王宁;: "多铁性磁电材料应用于存储技术的研究现状" *

Also Published As

Publication number Publication date
US20220028418A1 (en) 2022-01-27
US11170807B1 (en) 2021-11-09
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