CN1153570A - 包含磁头、测量装置和电流装置的系统 - Google Patents

Abstract

系统包括磁头(1)和连接到磁阻元件的测量装置，磁头有一个带有转换磁隙(15)的磁头工作面(5)，并包括磁阻元件(13)和导磁轭铁，导磁轭铁带有用来产生交叉于磁阻元件的磁场的导电元件(11a)，该系统还包括连接于导电元件的电流装置。

Description

包含磁头、测量装置和电流装置的系统

本发明涉及一种包含磁头、测量装置和电流装置的系统，所述磁头检测来源于对于磁头来说可移动的记录媒体特别是磁记录媒体的代表信息的磁场，该磁头具有带转换磁隙和导磁轭铁的磁头工作面、磁阻元件以及用来产生与磁阻元件交叉的磁场的导电元件，与磁阻元件相连接的测量装置连接到导电元件的电流装置。

本发明还涉及一种具有带转换磁隙和导磁轭铁的磁头工作面、磁阻元件及用来产生与磁阻元件交叉的磁场的导电元件的磁头.

这种系统和磁头已由美国专利US-A3,921,217所披露，这种公知的磁头可以是从基片开始沿纵长方向形成的薄膜磁头，这种公知的磁头包含两个联在一起的磁渗透材料的磁通导引层部分，两部分之间有间隙，磁阻材料桥接在该间隙上。所说的磁通导引层部分与导磁基片一起形成磁轭，该磁轭用来把来自记录媒体的磁通提供到磁阻元件上，并把磁通从磁阻元件返回到记录媒体。为了使磁阻元件的重放特性线性化，设置有一个平行于磁阻元件延伸的导电元件。

为了在磁阻元件的磁阻-磁场曲线的线性区内设置工作点，把一个恒磁场加在电流通路上，磁阻元件就在该恒磁场下被偏磁。

在公知的磁头中，磁阻元件处在所述磁通导引层部分和导磁基片之间，而读取磁隙在其中一个磁通导引层部分和基片之间延伸。由于工艺的原因，读取磁隙至少设置两层隔离层，每层的层厚都能足以防止磁阻元件与磁通导引层部分或基片之间短路。这种构型的缺点是工艺上很难实现非常小的磁隙长度。

总的趋势是试图在记录媒体上达到较大的信息密度，其方法之一是以越来越小的波长记录信息，这就意味着不仅对写入信息而且对读出信息都必须非常小的磁隙长度。

在公知的磁头中，用来加恒磁场的导电层是在磁轭的外面，该公知磁头形成一个系统的一部分，该系统还包含连接到导电层的电流源和连接到磁阻元件的测量装置。

本发明的一个目的是改进上述的系统和磁头，而用简单的工艺就能够实现具有非常小的磁隙长度的转换磁隙。

按照本发明的系统，其特征在于磁头的导电元件是导磁的，并形成导磁轭铁的一部分。

按照本发明的系统，导电元件与磁轭是一体的，这就是说，在制作该系统时，可以用简单的工艺由仅仅一个隔离层形成转换磁隙。这就在磁隙长度方面提供了大的选择余地，特别是能借助所采取的方法来用很少的工艺步骤实现微磁隙。另外的优点是由于没有过渡，特别是没有阶梯过渡，所以最贴近磁阻元件的磁轭可以由一个或多个平坦的磁稳定且具有适宜形状各向异性的磁通导引元件构成。

应注意的是薄膜磁头已由美国专利US-A4,789,910所公开，其中磁阻元件被安置在偏磁导引件的上方，该磁阻元件和偏磁导引件处在一个而且是同一个磁轭之内。日本公开专利JP-A2-5218公开了一种薄膜磁头，其中电导体处在一个磁轭之中，而磁阻元件处在所述磁轭之外，并桥接两个磁通导引件之间的间隙。在这两个公知的磁头中，磁轭内的间隙由几层形成，这在实现具有小磁隙长度的转换磁隙的制作过程中就会出现很大的技术问题。这两种公知的磁头进一步的缺点是在制作过程中为了得到能形成磁阻元件的平面支撑面，必须进行额外的平面化操作。如果磁头中的磁阻元件出现在不平的或不规则的表面上，就会产生干扰的“磁畴图案”，所以就不稳定。

由于公知磁头的这种结构没有平坦的磁通导引层，实际上贴近磁阻元件的层有倾斜部分，其缺点是在倾斜部分与其他部分之间可能出现参差不齐的畴壁，以致于产生巴克浩森(Barkhansen)噪声。

按照本发明的一个实施例，其中导磁轭铁包括邻近磁头工作面而与磁头工作面间隔开的第1磁通导引件和第2磁通导引件，在两导引件之间，存在被磁阻元件桥接的间隙，其特征在于导电元件构成第2磁通导引件。在这个实施例中，转换磁隙的磁隙高度沿垂直于磁头工作面的方向看可以很小。其优点是在磁通横穿转换磁隙时只有很小的磁通损耗。

按照本发明的磁头，其特征在于导电元件是导磁的，并构成导磁轭铁的一部分，并且有用来把所述导电元件连接到电流装置的连接面。

在按照本发明的磁头中，导电元件在磁轭中形成一体，这就使磁头具有简单的结构。转换磁隙可以由一层构成，而无需像刻蚀等额外的工艺步骤，这一层可以用公知的工艺如溅射或蒸发淀积工艺来形成，所适用的材料例如可以是Al₂O₃，SiO₂或ZrO₂。用作导电导磁元件的适用的导电和导磁材料例如可以是NiFe合金或CoZrNb合金。

磁阻元件最好有一个简单的磁化轴，该轴与磁阻元件的纵方向一致。磁阻元件还可以包括一个等位带的型样，等位带按与简单的磁化轴呈大约45°的角延伸。该磁阻元件也可以是巨形磁阻型的磁阻元件，在这种情况下就不必有等位带。在磁阻元件和磁记录媒体相对位移时，记录媒体的磁场会引起磁阻元件的磁化方面的变化，并由磁阻效应调制其磁阻，这就是说，由于通过磁媒体，该媒体上存在的代表信息的磁场在磁阻元件之内磁转磁化，并按此改变磁阻。可以由连接到磁头的测量装置以代表存储在记录媒体上的信息的电流或电压脉动的形式提供输出信号。磁轭的兼作导电元件的磁通导引部分可以在连接到用来使磁阻元件偏磁的电流源之后使用，也能用导电元件作为测试绕组、写入绕组、ac和/或dc绕组或复位绕组。

按照本发明的磁头适宜用在按照本发明的系统中，并可以作为单个读出磁头使用，或形成复合的写入/读出磁头的一部分。该磁头特别适用来作为多信道磁头，并可以用于音频、视频或数据目的。

按照本发明的磁头的一个实施例，其中导磁轭铁包括邻接于磁头工作面的磁通导引件，其特征在于用磁阻元件桥接的间隙延伸在与磁头工作面邻接的磁通导引件和与磁头工作面隔开的导电元件之间。与磁头工作面相邻接的磁通导引件可以相对较短，以限制经过转换磁隙的磁通损耗。该磁通导引件确保把磁通加到磁阻元件上。另一个磁通导引件具有双重功能，一方面，该磁通导引件确保把磁通从磁阻元件返回，另一方面，它确保磁阻元件处的磁场。

邻接磁头工作面的磁通导引元件和导电元件可以按平坦构形的方式来实施，无需任何额外的工艺步骤，这在形状各向异性和磁稳定性，特别是在磁头的噪声特性方面具有适宜的效果。

按照本发明的磁头的一个实施例，其特征在于磁头是具有多个转换磁隙的多信道磁头，其中导电元件是公共磁通导引件。该公共磁通导引件是加长的、具有优良的形状各向异性的不中断层部分。由于不存在像偏置绕组等的分离的电导体，所以磁通导引件不受电连接带的妨碍。

按照本发明的磁头的实施例，其特征在于导电元件和邻接磁头工作面的磁通导引件是薄膜结构的平坦层部分，平坦层部分在磁头的稳定性方面有适宜的作用。

本发明还涉及一种制造按照本发明的磁头的方法。

按照本发明的这个方法，其特征在于下述步骤：在导磁材料的基片上淀积电绝缘材料，形成一层隔离层；在该隔离层上淀积导电导磁材料，形成层状磁通导引件；形成作为与磁通导引件电接触的连接面；以及在形成磁通导引件之后形成层状磁阻元件。

在借助相对少量的工艺步骤得到的薄膜磁头中，隔离层的厚度由相应的层所形成的转换磁隙的长度来确定，这种方法可以借助有限数量的公知的薄膜技术来实现。连接面可以直接形成在磁通导引件上，否则，就必须是电的贯通连接。

按照本发明的方法的实施例，其特征在于在形成磁阻元件之前，先淀积电绝缘材料，然后进行平面化处理，例如用机械化学抛光工艺。

从下面参照实施例的解释可以更清楚地理解本发明的这些和其他的方面。

图1是按照本发明的磁头的第1实施例的纵断面示意图；

图2是第1实施例的横剖面示意图；

图3是按照本发明的系统的实施例的示意图；

图4是按照本发明的磁头的第2实施例。

图1和图2所示的按照本发明的磁头1是特别针对磁扫描磁记录媒体的，例如音频磁带的磁带3。具有磁头工作面5的磁头1是具有薄膜结构的导磁基片7的薄膜磁头，磁带横越磁头工作面可以沿方向x移动，该薄膜结构由多层构成，如处在基片7上的隔离层9、处在基片7上的用来形成第1磁通导引件11a和第2磁通导引件11b的2个导磁材料的平坦层部分和处在磁通导引件11a和11b上方用来形成磁阻元件13的磁阻材料层部分。由导磁材料(本例中是NiZn铁氧体)制成的基片7与磁通导引件11a和11b一起构成磁阻元件13的磁轭，在基片7和磁通导引件11b之间延伸的并由淀积非磁性材料(本例中是SiO₂)形成的隔离层9构成终止在磁头工作面5上的转换磁隙，具体说是读出磁隙15。在磁通导引件11a和11b之间有用非磁性材料(本例中是SiO₂)填充的间隔或间隙17，磁阻元件13桥接在该间隙上，磁通导引件11a和11b是由导磁且导电的材料形成，本例中是用NiFe合金，其中第1磁通导引件11a(在本文件中的其它地方也称之为导电元件)设置有终止在连接面11a2的导电连接带11a1，与磁头工作面5相邻的第2磁通导引件11b不必是导电的，需要的话，可以用导磁但电绝缘材料制成。在本例中设置有等位带的磁阻元件13通过导电连接带13a接到连接面13b。

图3所示的示意图表示连接状态下的磁头，磁头1形成系统的一部分，该系统还包括测量装置21和电流装置31，测量装置21经连接面13b电气连接到磁阻元件13的两端。电流装置31，如DC源，经连接面11a2电气连接到导电元件11a。加上电流就能使元件11a产生横切磁阻元件13的磁场。

按照本发明的磁头可以用公知的薄膜工艺制造，在这种情况下，起始材料是导磁基片还是非导磁基片并不重要，在基片上提供结构导磁层或非结构导磁层。

下面参照附图1和2描述按照本发明的方法。这种方法包括：淀积像SiO₂、Al₂O₃或ZrO₂等的电绝缘材料，用以在像基片7的导磁材料的基板上形成隔离层9，该绝缘材料可以用溅散、PECVD或其他适宜的淀积方法来形成；在进行过可能的抛光或研究之后，在隔离层9的平坦的表面上溅散淀积如NiFe合金或CoZrNb合金等的导磁导电材料形成导磁导电层；用光阻掩膜和刻蚀来由所形成的结构层形成导磁导电元件11a和11b，其中单个隔离层9的厚度界定读出磁隙或转换磁隙15的磁隙长度；形成导电元件11a的同时形成连接带11a1和连接面11a2，如果连接面被定位在薄膜结构的不同的高度上，它们的形成可以在不同的步骤中发生；形成元件11a和11b之后，淀积隔离材料如SiO₂，Al₂O₃和ZrO₂，由此而填满平坦的导电元件11a和11b之间的间隔或间隙17；接下来，进行抛光，最后是机械化学抛光，以便形成平坦表面，在该表面上形成非磁性的电绝缘材料如SiO₂，Al₂O₃或ZrO₂的薄的间隔层18；在该间隔层18上淀积磁阻材料来形成磁阻元件13，如溅散NiFe合金；然后，在磁阻元件13上设置一层导电材料层，如Au，再用光刻工艺构成理发标状结构的等位带13c、导电连接带13a和连接面13b；随后，形成一层隔离层之后粘贴上保护支撑块19，如BaTiO₃或CaTiO₃；通过抛光或研磨加工，为所得到的组件提供磁头工作面5。

图4所示的按照本发明的磁头，是一种多信道磁头101，它有一个与设置有多条磁迹的记录媒体如磁带或磁盘相配合的磁头工作面105，磁头101有多个终止于磁头工作面105的转换磁隙115，每个磁隙在导磁轭铁的邻接磁头工作面105的磁通导引件111b和邻接磁头工作面105并平行于磁通导引件111b延伸的导磁轭铁的一部分之间延伸，并且其磁隙都终止在磁头工作面105处。所有的磁通导引件111b都是共面的。磁头101还有对应多个转换磁隙115的多个磁阻元件113，每个磁阻元件设置有导电连接带113a和连接面113b。磁头还具有导电元件111a，该元件也是导磁的，并形成磁轭的一部分，导电元件111a与磁通导引件111b隔开，其间隔距离被磁阻元件113桥接起来。导电元件111a不仅可以用作导磁轭铁部分而且可以用作电绕组，例如偏磁绕组或测试绕组，因此，磁头101具有终止于连接面111a2的导电连接带111a1。

应该注意到本发明不限于所示的实施例，特别是，按照本发明的磁头可以形成复合读出/写入磁头的一部分。

Claims (8)

1.一种系统，包括：

用来检测来源于记录媒体的代表信息的磁场的磁头，所述记录媒体可相对磁头运动，所述磁头具有一个带有转换磁隙和导磁轭铁的磁头工作面、磁阻元件及用来产生与磁隙元件交叉的磁场的导电元件；

与磁阻元件连接的测量装置；以及

与导电元件连接的电流装置；其特征在于磁头的导电元件是导磁的，并且形成导磁轭铁的一部分。

2.根据权利要求1的系统，其中导磁轭铁包括：与磁头工作面相邻但相间隔的第1磁通导引件、第2磁通导引件，在磁通导引件之间有一个用磁阻元件桥接的间隙，其特征在于导电元件构成第2磁通导引件。

3.用于权利要求1或2的系统的磁头，其中磁头具有带转换磁隙和导磁轭铁的磁头工作面、磁阻元件及用来产生与磁阻元件交叉的磁场的导电元件，其特征在于导电元件是导磁的，并且形成导磁轭铁的一部分，同时有把所述导电元件电气连接到电流装置的连接面。

4.根据权利要求3的磁头，其中导磁轭铁包括与磁头工作面相邻的磁通导引件，其特征在于用磁阻元件桥接的间隙在邻接磁头工作面的磁通导引件和与磁头工作面相间隔的导电元件之间延伸。

5.根据权利要求3或4的磁头，其特征在于磁头是多信道磁头，具有多个转换磁隙，其中导电元件是公共磁通导引件。

6.根据权利要求4或4和5的磁头，其特征在于与磁头工作面相邻的导电元件和磁通导引件是薄膜结构的平坦层部分。

7.制作权利要求3，4，5或6的磁头的方法，其特征在于包括下列步骤：

在导磁材料基础上淀积电绝缘材料形成一层隔离层；

在隔离层上淀积导电导磁材料形成层状磁通导引件；

形成与磁通导引件电接触的连接面；以及

形成磁通导引件之后形成层状磁阻元件。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于在形成磁阻元件之前、淀积电绝缘材料，然后，用机械化学抛光方法进行磨平。

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