CN1267880A

CN1267880A - 磁头滑块及其制造方法和磁盘装置

Info

Publication number: CN1267880A
Application number: CN 00104334
Authority: CN
Inventors: 上釜健宏
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2000-09-27
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: CN1319048C; JP2000268335A; SG108222A1

Abstract

一种磁头滑块、其制造方法以及一种磁盘装置,可通过缩短工作时彼此面对的记录媒体和磁头芯部分之间的距离实现高的表面记录密度。一个掩模形成在磁头滑块主体的空气轴承表面的磁头芯部分形成区域中。一层由类金刚石碳制成的保护膜覆盖空气轴承表面。掩模和掩模上的保护膜之后被去除。磁头芯部分和磁盘之间的距离比常规情况下要短,因此磁头芯部分可以接近磁盘,由此获得大的重放输出并可采用微弱的磁场将信息记录至磁盘。

Description

磁头滑块及其制造方法和磁盘装置

本发明涉及一种磁头滑块，该磁头滑块至少具有用于写入的磁头元件或用于读取的磁头元件，本发明还涉及一种制造这种磁头滑块的方法和一种磁盘装置。

近些年，在诸如磁盘装置之类的磁记录装置的领域中，为提高表面记录密度而进行的研究和开发很活跃。作为磁盘装置的一种记录和/或重放方法，CSS(接触-开始-停止)方法目前是主流。根据这种方法，当磁盘装置不工作时，一个磁头滑块(下面也简称为“磁头”或“头”)与作为记录媒体的磁盘(下面也简称为“盘”)接触，当磁盘装置工作时，磁头抬离磁盘的表面并且在磁盘的上方相对移动，以记录和重放信息。

为了采用这种方法提高磁盘装置的表面记录密度，重要的是使磁头和磁盘的接触表面平滑并且降低磁头离开磁盘的浮动高度即悬浮的磁头滑块和磁盘之间的间隙。

作为相关技术的一个例子，图10示出了一种磁头滑块的结构。该磁头滑块包括一个磁头滑块主体100，其中，在一个基底101上形成一个磁头芯(head core)部分102，磁头芯部分102具有一个用于写入的感应磁性传感器和一个用于读取的磁致电阻元件。在磁头滑块主体100的面对磁盘的整个表面(下面也称为ABS(空气轴承表面)(Air Bearing Surface))100a上，形成有一层保护膜110，该保护膜是由类金刚石碳(下面简称为DLC)制成的并且具有约30nm的厚度。保护膜110具有凸起部分111。凸起部分111用于防止分别具有一个平滑的相面对表面的磁头滑块和磁盘之间产生吸附。

保护膜110还形成在空气轴承表面100a上的形成有磁头芯部分102的区域上，并且起到这样的作用：在磁盘装置工作时保护基底101，并且还防止例如构成磁头芯部分102中磁致电阻元件的磁致电阻膜被湿气等腐蚀或损坏。尤其是，由于采用容易腐蚀的Fe(铁)-Mn(锰)合金作为常规的磁致电阻膜的材料，因此在整个空气轴承表面上形成保护膜110是有效的。

为了进一步提高磁盘装置的表面记录密度，需要使磁头芯部分102和磁盘之间的距离与相关技术中的情况相比更短。当保护膜110设置在空气轴承表面100a的磁头芯部分形成区域上时，存在这样一个问题：浮动的磁头滑块的磁头芯部分102和磁盘之间的距离更长了，其加长量仅对应于保护膜110的厚度。

本发明是基于上述问题实现的，其目的是要提供一种磁头滑块、制造这种磁头滑块的方法以及使用这种磁头滑块的磁盘装置，该磁头滑块能够通过缩短工作时彼此面对的记录媒体和磁头芯部分之间的距离来获得更高的表面记录密度。

根据本发明的一种磁头滑块包括：一个磁头滑块主体，其中形成有一个磁头芯部分，此磁头芯部分至少包括一个用于写入的磁头元件或一个用于读取的磁头元件；和一层保护膜，它选择性地形成在磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面上除了磁头芯部分形成区域之外的区域中。在这种情况下，“选择性地”表示区域的全部或一部分。

根据本发明的一种制造磁头滑块的方法包括以下步骤：通过在一个基底上形成一个磁头芯部分来制备一个磁头滑块主体，磁头芯部分至少包括一个用于写入的磁头元件或一个用于读取的磁头元件；至少在磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面上形成有磁头芯部分的区域中形成一个掩模；形成一层保护膜，用以覆盖磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面；和去除掩模和掩模上的保护膜。

根据本发明提供的一种磁盘装置包括彼此面对设置的磁头滑块和记录媒体，其中，磁头滑块包括：一个磁头滑块主体，其中形成有一个磁头芯部分，此磁头芯部分至少包括一个用于写入的磁头元件或一个用于读取的磁头元件；和一层保护膜，它选择性地形成在磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面上除了磁头芯部分形成区域之外的区域中。

在本发明的磁头滑块、制造磁头滑块的方法和磁盘装置的每一项中，保护膜选择性地形成在磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面(空气轴承表面)上除了磁头芯部分形成区域之外的区域中。也就是说，保护膜不形成在磁头芯部分及其周边区域上。保护膜是这样形成的：至少在空气轴承表面上的形成有磁头芯部分的区域中形成一个掩模；以覆盖该空气轴承表面的方式形成保护膜；并且去除掩模和掩模上的保护膜。

在本发明的磁头滑块、制造磁头滑块的方法和磁盘装置的每一项中，保护膜可以形成在除了磁头芯部分形成区域之外的全部空气轴承表面上。

在根据本发明的磁头滑块、制造磁头滑块的方法和磁盘装置的每一项中，保护膜优选包含类金刚石碳。

在根据本发明的磁头滑块、制造磁头滑块的方法和磁盘装置的每一项中，用于读取的磁头元件可以是磁致电阻元件。在这种情况下，磁致电阻元件最好具有一层至少包含镍和锰的磁致电阻膜。

另外，在根据本发明的制造磁头滑块的方法中，掩模最好由有机材料或金属材料制成。

本发明的其它的和进一步的目的、特征和优点将从以下的说明中得到更全面的揭示。

图1是一个剖视图，用于说明根据本发明一个实施例的制造磁头滑块的方法中的工艺。

图2是一个剖视图，用于说明图1之后的工艺。

图3是一个剖视图，用于说明图2之后的工艺。

图4是一个立体图，用于说明图3之后的工艺。

图5是一个立体图，用于说明图4之后的工艺。

图6是一个立体图，用于说明图5之后的工艺。

图7是一个立体图，它显示出根据本发明实施例的磁头滑块的外部结构。

图8是一个立体图，它显示出使用图7中所示的磁头滑块的磁盘装置的结构。

图9A是显示当图8中所示的本发明实施例的磁盘装置工作时磁头芯部分和磁盘之间的位置关系的示意图。

图9B是显示当相关技术的磁盘装置工作时常规磁盘装置中磁头芯部分和磁盘之间的位置关系的示意图。

图10是一个立体图，它显示出相关技术的磁头滑块的外部结构。

下面将参照附图描述本发明的一个优选实施例。现在对一种磁头滑块和制造该磁头滑块的一种方法进行描述，作为根据本发明的磁头滑块的一个例子，这种磁头滑块包括一个复合薄膜磁头，其中磁头芯部分具有这样的结构：一个具有用于写入的感应磁性传感器的记录磁头和一个包括用于读取的磁致电阻(下面也简称“MR”)元件的重放磁头重叠设置。

首先将参照图1-7对根据本发明一个实施例的制造磁头滑块1的一种方法进行说明。通过根据本实施例的制造磁头滑块的方法，将体现出根据本实施例的一种磁头滑块，因此下面将对两者一起进行说明。图1-3均是垂直于空气轴承表面的剖视图。图4-7是在空气轴承表面侧上方看到的立体图。

首先，在根据本实施例的制造方法中，如图1中所示，在一个由AlTiC(Al₂O₃·TiC)制成的基底11上淀积一个绝缘层21，此绝缘层由氧化铝(Al₂O₃)或类似材料制成。在绝缘层21上，形成一个用于重放磁头的底部屏蔽层22。在底部屏蔽层22上，通过溅射淀积厚度约为100-200nm(毫微米)的氧化铝或类似材料，形成一层屏蔽间隔膜23。在屏蔽间隔膜23上，形成一层约几十毫微米厚的MR膜24，并且通过高精度光刻工艺构图为需要的形状，此MR膜24由例如Ni(镍)-Mn(锰)合金制成，用于构成用以重放的MP元件。在MR膜24的两侧形成一个作为引线电极层的引线层(lead layer)(图中未示出)，此引线层电连接至MR膜24，并且在引线层上如此形成一层屏蔽间隔膜25：MR膜24被埋置在屏蔽间隔膜23和25中。在屏蔽间隔膜25上，形成一个顶部屏蔽兼底部磁极(下面称为底部磁极)26，它是由诸如强磁性铁镍合金(NiFe)之类的既可用于重放磁头又可用于记录磁头的磁性材料制成的。包括MR膜24的MR元件对应于本发明中“用于读取的磁头元件”的一个例子。

作为一个MR元件，除了本实施例中所示的采用各向异性磁致电阻(下面称为AMR)效应的AMR元件外，也可以使用具有超强磁致电阻(下面称为GMR)效应的GMR元件或类似元件。

如图2中所示，在底部磁极26上形成一个记录间隔层27，它是由诸如氧化铝之类的绝缘材料制成的。在记录间隔层27上，通过高精度光刻工艺按预定的图形形成一个光致抗蚀剂层28。在光致抗蚀剂层28上，通过例如镀敷工艺形成一个薄膜线圈29，该薄膜线圈是由铜(Cu)或类似材料制成的，作为用于电感应记录磁头的薄膜线圈的第一层。随后，通过高精度光刻工艺按预定的图形形成一个光致抗蚀剂层30，以覆盖光致抗蚀剂层28和线圈29。为了使线圈29平整并且使线圈29的各匝间绝缘，在250℃左右温度下进行热处理。在光致抗蚀剂层30上，通过例如镀敷工艺形成一个薄膜线圈31，该薄膜线圈是由铜或类似材料制成的，作为薄膜线圈的第二层。在光致抗蚀剂层30和线圈31上，通过高精度光刻工艺按预定的图形形成一个光致抗蚀剂层32，并且在250℃左右的温度下进行热处理，以使线圈31平整并且使线圈31的各匝间绝缘。

如图3中所示，在线圈29和31后面的一个位置中(图3中的右侧)，通过部分地蚀刻记录间隔层27而形成一个开口27a，由此形成一个磁路。在记录间隔层27和光致抗蚀剂层28、30及32上，选择性地形成一个顶部磁扼(yoke)兼顶部磁极(下面称为顶部磁极)33，它是由诸如强磁性铁镍合金之类的用于记录磁头的磁性材料制成的。顶部磁极33具有一个接触点，它通过开口27a与底部磁极26彼此磁性耦合。采用顶部磁极33作为掩模，通过离子蚀刻工艺将记录间隔层27和底部磁极26蚀刻至约0.5μm。此后，在顶部磁极33上形成一个由氧化铝之类的材料制成的覆盖层34，并且由此制成了磁头芯部分20。包括底部磁极26、记录间隔层27、线圈29和31以及顶部磁极33的该部分对应于本发明中“用于写入的磁头元件”的一个例子。

通过切割或类似工艺，将其上形成有磁头芯部分的晶片分成多个元件，由此形成如图4中所示的磁头滑块主体10。例如，对磁头滑块主体10进行抛光处理，以形成一个空气轴承表面10a，其包括基底11的一个端面和磁头芯部分20的一个端面。空气轴承表面10a被抛光成平滑的表面。

选择性地蚀刻空气轴承表面10a成U形，其中包括形成有磁头芯部分20的一个区域，并且形成负压产生凹槽10b，此凹槽用于使磁头从记录媒体上移走。负压产生凹槽10b用于在记录媒体旋转时在磁头滑块和磁盘之间产生气流。在这种情况下，负压产生凹槽内的压强低于外部压强。

如图5中所示，在空气轴承表面10a上的形成有磁头芯部分20的区域上和负压产生凹槽10b的靠近于上述区域的一个底部区域上，形成由有机材料制成的一个掩模41。尤其是，通过旋涂工艺涂敷作为有机材料的光致抗蚀剂，并且进行光刻处理。在另一种变换方式中，可以粘结一个掩模形状的抗蚀膜。虽然掩模41可以由金属材料制成，但抗蚀材料是更优选的。这是因为采用抗蚀材料更容易形成掩模41。掩模形成工艺对应于本发明中“仅在形成有磁头芯部分的区域中”形成掩模的步骤的一个例子。

如图6中所示，通过CVD(化学汽相淀积)或类似工艺淀积一层保护膜42，用以覆盖磁头滑块主体10的暴露的空气轴承表面10a，保护膜42是由DLC制成的，厚度约为5-10nm，最好是6-8nm。此后，通过例如光刻和CVD工艺，形成凸起部分42a，凸起部分42a是由DLC制成的，高度约为5-15nm，优选8-12nm，最好是10nm。DLC是一种合成金刚石薄膜。

如图7中所示，采用一种由诸如丙酮之类的有机溶剂制成的用于剥离抗蚀材料的混合物将掩模41溶解和去除，由此将掩模41上的保护膜42剥离。这样就制成了本实施例的磁头滑块1。

按这种方式制成的磁头滑块1可以应用于如图8中所示的装载台加载(ramp load)型(或加载-卸载型)的磁盘装置。

如图8中所示，该磁盘装置具有根据本实施例的磁头滑块1。磁头滑块1设置成面对着作为记录媒体的磁盘50的表面。该磁盘装置通常具有多个磁盘，并且对于每个磁盘的每个表面设置有一个磁头滑块。在图8中，仅仅显示出一个磁头滑块和一个磁盘，其余的被省略了。磁盘50由一个主轴电机51旋转驱动。磁头滑块由一个悬架62的一个端部62p支撑，悬架62的另一端部62q安装至一个驱动臂61。在驱动臂61的轴线的末端，该磁盘装置还具有一个承载单元70，用于将磁头滑块1定位在磁盘50中的磁道上。承载单元70包括一个轴71、一个可绕轴71摆动的承载部件72和一个诸如音圈电机之类的致动器73。致动器73驱动承载部件72，使得它绕轴71摆动，这样磁头100就可以在磁盘50的径向(图8中箭磁头A所示的方向)上移动。另外，该磁盘装置设有一个悬架保持部件80，用于在该磁盘装置不工作时使悬架62位于磁盘50之外。

在具有这种结构的磁盘装置中，信息通常是按以下方式记录和重放的。当该磁盘装置不工作时，悬架62由悬架保持部件80保持，并且磁头滑块1处于磁盘50之外的区域中。当该磁盘装置工作时，磁盘50旋转，并且致动器73驱动磁头滑块1在磁盘50上方移动。这种驱动方法被称为装载台加载方法。在磁头滑块1和磁盘50之间，从与形成有磁头芯部分20的端面侧相反的那一端面侧朝向形成有磁头芯部分20的外端面侧产生气流，于是形成了一个升力。结果，磁头滑块1相对于磁盘50移动，同时通过此升力与悬架62的压力之间的平衡而保持一个很小的间距。在这种状态下，通过向磁头芯部分20的线圈29和31馈送电流，产生了用于写入的磁通，由此信息被记录在磁盘50上。(当读取信息时)一个感测电流被馈送至MR薄膜24并且来自于磁盘50的磁通被检测到，由此阅读记录在磁盘50上的信息。

图9A示意性地显示出当包括磁头滑块1的磁盘装置工作时磁头芯部分20和磁盘50之间的关系。图9B示意性地显示出当包括相关技术的磁头滑块的磁盘装置工作时磁头芯部分102(参照图10)和磁盘50之间的关系。如图9A和9B中所示，在本实施例的磁头滑块1的情况下，磁头芯部分20和磁盘50之间的距离L₁要比在相关技术中的磁头滑块的情况下短，缩短的部分为保护膜的厚度L₂。这是因为在空气轴承表面10a上形成有磁头芯部分20的区域中没有形成保护膜42。因此，从磁头芯部分20产生的并且到达磁盘50表面的磁通的宽度变窄，而到达磁盘50表面的磁通的密度变高。结果，信息可以按更高的密度记录在磁盘50上。从磁盘表面产生的并且到达磁头芯部分20的磁通的宽度变窄，磁头芯部分20附近的磁场强度变高。因此，重放输出变大，磁性记录在磁盘上的微弱信号可以被读出。

根据上述的实施例，通过采用掩模41，保护膜42仅形成在空气轴承表面10a的除了磁头芯部分20形成区域之外的区域中。相应地，与其中保护膜形成在包括磁头芯部分20形成区域在内的整个空气轴承表面上的磁头滑块相比，磁头芯部分20和磁盘50之间的距离L₁可以更短。因此，在具有本实施例的磁头滑块1的磁盘装置中，磁头芯部分20可以靠近磁盘50，这样，磁信息能够以微弱的磁通记录在磁盘50上，并且记录在磁盘50上的微弱磁信号可以被重放。也就是说，磁盘装置的表面记录密度提高了。

由于MR膜24是由具有非常好的抗蚀性的Ni-Mn合金制成的，即使保护膜42不形成在空气轴承表面10a的磁头芯部分形成区域中，也基本上不用担心MR膜24会发生腐蚀。

虽然以上已通过前述的实施例对本发明作了说明，但本发明不局限于该实施例，而是可以按多种方式改变。例如，在前述的实施例中，虽然保护膜42形成在除了磁头芯部分形成区域及其附近区域之外的区域中，使空气轴承表面10a的约90％的区域得到了保护，但只要防止空气轴承表面10a的磁头芯部分形成区域不被保护膜42覆盖就足够了。例如，保护膜可以仅仅覆盖从空气轴承表面10a的侧端部到其中心的区域，此侧端部位于与空气轴承表面10a中形成有磁头芯部分20的侧端相反的那一侧。

另外，在本实施例中，虽然保护膜42具有凸起部分42a，但基于以下原因，也可以不为保护膜42设置凸起部分。在装载台加载型磁盘装置中，当该装置不工作时，磁头滑块1不与磁盘50接触。因此，没有必要通过凸起部分42a来防止磁头滑块1和磁盘50之间的吸附。

在本实施例中，虽然磁头滑块1用于采用装载台加载方法的磁盘装置，但磁头滑块1也可以用于一种采用CSS方法的磁盘装置。

虽然磁头芯部分20形成在U形空气轴承表面10a的端部之一上，但磁头芯部分20也可以形成在两个端部上。另外，可以选择性地设置一个垫并且将磁头芯部分20形成在此垫上，此垫的高度约等于负压产生凹槽10b的中心区域中的凹槽深度。

虽然在上述实施例中磁头滑块1具有复合薄膜磁头，但本发明也可以应用于具有专用于写入的感应磁性传感器或用于记录和重放两种功能的感应磁性传感器的磁头滑块。另外，本发明可以应用于具有这种结构的磁头滑块，即：其中图3情况下的用于写入的元件和用于读取的元件的叠置顺序颠倒。

根据本发明的磁头滑块、制造磁头滑块的方法或磁盘装置，保护膜选择性地形成在磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面上除了磁头芯部分形成区域之外的区域中。因此，磁头芯部分和记录媒体之间的距离比相关技术磁头滑块中的相应距离缩短了，在相关技术的磁头滑块中，保护膜形成在磁头滑块主体的面对着记录媒体的整个表面上。由此，可以提高磁记录和重放过程中的表面记录密度。

根据本发明的磁头滑块或磁盘装置，磁致电阻元件具有至少包含镍和锰的磁致电阻膜。因此，即使保护膜未形成在磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面上的磁头芯部分形成区域中，也基本上不用担心磁致电阻膜会发生腐蚀。

显然，根据以上教导，本发明的许多更改和变换是可能的。因此，应当理解，在所附权利要求书的范围内，本发明可以按照这里具体描述的方式之外的其它方式实施。

Claims

1.一种磁头滑块，包括：

一个磁头滑块主体，其中形成有一个磁头芯部分，此磁头芯部分至少包括一个用于写入的磁头元件或一个用于读取的磁头元件；和

一层保护膜，它选择性地形成在磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面上除了磁头芯部分形成区域之外的区域中。

2.根据权利要求1的磁头滑块，其特征在于，保护膜形成在除了磁头芯部分形成区域之外的全部表面上。

3.根据权利要求2的磁头滑块，其特征在于，保护膜包含类金刚石碳。

4.根据权利要求3的磁头滑块，其特征在于，用于读取的磁头元件为磁致电阻元件。

5.根据权利要求4的磁头滑块，其特征在于，磁致电阻元件具有一层至少包含镍和锰的磁致电阻膜。

6.一种制造磁头滑块的方法，包括以下步骤：

通过在一个基底上形成一个磁头芯部分来制备一个磁头滑块主体，磁头芯部分至少包括一个用于写入的磁头元件或一个用于读取的磁头元件；

至少在磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面上形成有磁头芯部分的区域中形成一个掩模；

形成一层保护膜，用以覆盖磁头滑块主体的面对着记录媒体的表面；和

去除掩模和掩模上的保护膜。

7.根据权利要求6的制造磁头滑块的方法，其特征在于，掩模仅仅形成在面对着记录媒体的表面上的形成有磁头芯部分的区域中。

8.根据权利要求7的制造磁头滑块的方法，其特征在于，保护膜包含类金刚石碳。

9.根据权利要求8的制造磁头滑块的方法，其特征在于，用于读取的磁头元件为磁致电阻元件。

10.根据权利要求9的制造磁头滑块的方法，其特征在于，磁致电阻元件具有一层至少包含镍和锰的磁致电阻膜。

11.根据权利要求7的制造磁头滑块的方法，其特征在于，掩模是由有机材料制成的。

12.根据权利要求7的制造磁头滑块的方法，其特征在于，掩模是由金属材料制成的。

13.一种磁盘装置，包括彼此面对设置的磁头滑块和记录媒体，其中磁头滑块包括：

14.根据权利要求13的磁盘装置，其特征在于，保护膜形成在除了磁头芯部分形成区域之外的全部表面上。

15.根据权利要求14的磁盘装置，其特征在于，保护膜包含类金刚石碳。

16.根据权利要求14的磁盘装置，其特征在于，用于读取的磁头元件为磁致电阻元件。

17.根据权利要求16的磁盘装置，其特征在于，磁致电阻元件具有一层至少包含镍和锰的磁致电阻膜。