CN1750127A

CN1750127A - 磁头、头悬架组件和磁性再现装置

Info

Publication number: CN1750127A
Application number: CNA2005100926612A
Authority: CN
Inventors: 船山知己
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: SG120247A1; US20060044701A1; JP4377777B2; JP2006073068A; CN100351901C; US7463455B2

Abstract

一种磁头，具有磁阻效应元件(1)，该磁阻效应元件叠置了多个磁性膜，并且该磁头在磁阻效应元件的膜厚度方向上传导读出电流，该磁头的特征在于包括：第一屏蔽层(2)，叠加在磁阻效应元件的一个表面上，并且其面积大于这个表面的面积；第一引线层(4)，形成在从第一屏蔽层叠加在磁阻效应元件上的部分到第一屏蔽层上的另一个部分的范围内，并且该第一引线层向磁阻效应元件施加读出电流；第二屏蔽层(3)，叠加在磁阻效应元件上的与所述一个表面相对的另一个表面上，并且其面积大于该另一个表面的面积；第二引线层(5)，形成在从第二屏蔽层叠加在磁阻效应元件上的部分到第二屏蔽层上的另一个部分的范围内，并且该第二引线层向磁阻效应元件施加读出电流。

Description

磁头、头悬架组件和磁性再现装置

技术领域

本发明涉及CPP(电流垂直平面(CurrentPerpendicular-to-the-Plane))型磁头、上面安装这种磁头的头悬架组件和磁性再现设备。

背景技术

近年来，诸如硬盘驱动器之类的磁性记录设备的尺寸已经迅速地减小了，并且记录密度增加了。预期这一趋势将进一步上升。随着记录密度的增大，出现了对高灵敏度传感器的需求，并且已经研发了电流垂直平面-GMR(CPP-GMR)元件来满足这一要求。通过采用CPP-GMR元件，可以形成具有高密度和输出的磁头。

这种类型的磁头包括一对限定出间隙长度的屏蔽层和一个将读出电流引导到CPP-GMR元件的电流供应层(引线层)。通常，屏蔽层形成在引线层的外侧。就是说，CPP-GMR元件保持在上和下两个引线层之间，并且这一状态由两个屏蔽层进一步保持。为了进一步增大记录密度，提出了使屏蔽层也具备引线层的功能(例如，参见日本专利申请KOKAI公开第2002-314165号)。提出了将引线层与位于介质面对表面的另一侧上的屏蔽层相连接，以缩短间隙长度和增加记录密度(例如，参见日本专利申请KOKAI公开第2002-25016号)。在这种构造中，读出电流流经屏蔽层直到电流流过CPP-GMR元件。

此外，磁头借助于随来自记录介质的磁通量变化的元件阻抗读取信息。不过，当读出电流流过屏蔽层的时候，即使在屏蔽层中也会产生阻抗。由于屏蔽层具有弱的磁阻效应，因此再现输出的信噪比遭到了降低。由于隧道磁阻(TMR)元件具有大的元件阻抗，因此屏蔽层造成的阻抗变化的影响并不是很显著。另一方面，由于CPP-GMR元件的阻抗非常小，并且屏蔽层的阻抗变化率很大，因此干扰磁场很容易在输出上叠加噪声分量。这是很明显的，尤其是在如日本专利申请KOKAI公开第2002-25016号中介绍的技术中那样屏蔽层也用作引线膜的情况下，并且存在有对一定的解决措施的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种其中由干扰磁场造成的噪声分量得到减小的磁头、头悬架组件和磁性再现设备。

按照本发明的一个方面，提供了一种磁头，配备有磁阻效应元件(1)，该磁阻效应元件上叠置了多个磁性膜，并且该磁头在磁阻效应元件的膜厚度方向上传导读出电流，该磁头的特征在于包括：第一屏蔽层(2)，叠加在磁阻效应元件的一个表面上，并且其面积大于这个表面的面积；第一引线层(4)，形成在从第一屏蔽层叠加在磁阻效应元件上的部分到第一屏蔽层上的另一个部分的范围内，并且该第一引线层向磁阻效应元件施加读出电流；第二屏蔽层(3)，叠加在磁阻效应元件上的与所述一个表面相对的另一个表面上，并且其面积大于该另一个表面的面积；和第二引线层(5)，形成在从第二屏蔽层叠加在磁阻效应元件上的部分到第二屏蔽层上的另一个部分的范围内，并且该第二引线层向磁阻效应元件施加读出电流。

当采用这样的装置时，第一引线层借助第一屏蔽层从侧面适当地夹持住磁阻效应元件。类似地，第二引线层从侧面适当地夹持住磁阻效应元件。因此，读出电流流过的路径得到了最小化，并且读出电流流经屏蔽层的区域能够得到减小。因此，即使当干扰磁场等作用在屏蔽层上时，磁阻效应造成的噪声也能得到最小化。因此，能够获得令人满意的信噪比。

按照本发明，可以提供一种其中由干扰磁场造成的噪声分量得到减小的磁头、头悬架组件和磁性再现设备。

附图说明

结合在说明书中并且构成说明书的一部分的附图图解说明了本发明的实施方式，并且与上面给出的总体介绍和下面给出的实施方式的详细介绍一起，用于解释说明本发明的原理。

图1是表示按照本发明的磁头的第一实施方式的截面图；

图2是从面向介质的平面观察到的图1中的磁头的前视图；

图3是表示用于比较的磁头的截面图；

图4是表示由本发明获得的效果的图表；

图5是表示按照本发明的磁头的第二实施方式的截面图；

图6是表示按照本发明的磁头的第三实施方式的截面图；

图7是表示按照本发明的磁头的第四实施方式的截面图；

图8是表示本发明获得的效果的第二个图表；

图9是表示按照本发明的实施方式上面能够安装磁头的硬盘驱动器的外观透视图；和

图10是图9中的硬盘驱动器中的磁头组件160的致动器臂155上的末端部分的放大透视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

图1是表示按照本发明的磁头的第一实施方式的截面图。图2是从面向介质的平面观察到的图1的磁头的前视图。在图1和2中，下引线层5、下屏蔽层3、磁阻效应元件1、上屏蔽层2和上引线层4按照所述的顺序叠置在基板(未示出)上。在上引线层4和下引线层5之间引导读出电流。就是说，读出电流在磁阻效应元件1的膜厚度方向上流动。因此，按照本发明的磁头是CPP型的。

在下引线层5和上引线层4中，主要可以使用诸如Cu、Au和Ta之类的金属导体。在第一实施方式中，使用了Au。在下屏蔽层3和上屏蔽层2中，主要可以使用诸如NiFe和CoZrNb之类的软磁材料。在第一实施方式中，使用了NiFe。

磁阻效应元件1具有这样的结构：例如，籽晶(seed)层、反铁磁层、磁性固定(pinned)层、间隔(spacer)层、磁性自由(magneticfree)层和保护层按照所述的顺序层叠。在磁性自由层和磁性固定层中，主要可以使用包含Ni、Fe、Co作为主要成份的金属磁性材料。在反铁磁层中，可以使用PtMn、IrMn等材料。在籽晶层中，可以使用NiFeCr、Ta等材料。在保护层中，可以用Ta、Ru等材料。

在间隔层中，可以使用诸如Cu或Au之类的导体或通过对Cu/Al/Cu叠层膜进行氧化构成的膜。当将间隔层构成为传导层时，就形成了所谓的CPP-GMR头。当将间隔层构成为绝缘层时，利用隧道效应形成了所谓的TMR头。

以与磁记录介质的磁道宽度相当的宽度形成磁阻效应元件1。在磁阻效应元件1的相对两侧上，设置有由例如CoPt制成的偏置膜(未示出)，在这些偏置膜之间保持着由例如氧化铝制成的绝缘膜(未示出)。

在上面介绍的结构中，用于电流供应的引线层(附图标记4，5)形成在磁性屏蔽层(附图标记2，3)的外侧。因此，可以将上和下屏蔽层之间的距离保持得很小。因此，能够减小间隙长度，该间隙长度决定了磁道纵向方向上的分辨率。就是说，磁记录介质在轨道纵向上的分辨率得以设置成非常微小，从而能够提高记录密度。

而且，在上面介绍的结构中，大部分读出电流流过引线层(上引线层4和下引线层5)。就是说，读出电流流过屏蔽层(上屏蔽层2和下屏蔽层3)的部分局限于图1、2中的磁阻效应元件1的上和下部分。因此，由屏蔽层带来的阻抗与作用于读出电流的总阻抗的比能够得到减小。从而，即使干扰磁场等作用在图1或2中的磁头上，并且在上屏蔽层2和下屏蔽层3中产生了磁阻效应时，阻抗变化率也可以得到降低。因此，降低了对屏蔽层的磁阻效应做出贡献的噪声，并且能够提高输出的信噪比。

图3是表示用于比较的磁头的截面图。在图3的磁头中，上引线层4并没有到达上屏蔽层2上与磁阻效应元件1重叠的部分。类似地，下引线层5也没有到达下引线层3上与磁阻效应元件1重叠的部分。因此，读出电流流过屏蔽层的相当大的部分，由屏蔽层所带来的阻抗与作用于读出电流的总阻抗的比增大了。

因此，当干扰磁场等作用于图3的磁头，并且在上屏蔽层2和下屏蔽层3中产生磁阻效应时，磁阻变化率表现为不可忽略的值。因此，由于对屏蔽层的磁阻效应做出贡献的噪声很大，所以输出的信噪比遭到降低。

图4是表示由本发明获得的效果的图表。相对于图1(图2)和图3，在相同的条件下，测量了来自磁记录介质的再现输出的信噪比，并且在这个图表中，相对于磁头的阻抗值标出了测量结果。对于每种类型的磁头，准备了20个头。将磁记录介质设置为Hc＝4500 Oe，Mrt＝0.3menu/cm²。假设磁头的上浮量＝5nm，读出电流＝3mA，对信噪比进行的测量。

从图4可以看出，现有磁头的信噪比是15到17dB，而按照本发明的磁头的信噪比是17到20dB。从而证明，按照本发明，能够提高来自磁记录介质的再现输出的信噪比。

[第二实施方式]

图5是表示按照本发明的磁头的第二实施方式的截面图。注意到，在图5中，与图1相同的部分是使用相同的附图标记进行标注的，并且这里将仅介绍不同的部分。在图5中，在上引线层4和上屏蔽层2之间层压了绝缘膜6。该绝缘膜6使得上引线层4和上屏蔽层2能够仅在从介质面对表面到磁阻效应元件1的高度边缘附近的部分内通电。类似地，在下引线层5和下屏蔽层3之间层压了绝缘膜7。该绝缘膜7使得下引线层5和下屏蔽层3能够仅在从介质面对表面到磁阻效应元件1的高度边缘附近的部分内通电。在绝缘膜6、7中，可以使用AlO_x或SiO_x，在第二实施方式中，使用了AlO_x。

当设置了绝缘膜6、7时，读出电流流过的范围进一步受到了限制。就是说，读出电流仅在上屏蔽层2和下屏蔽层3重叠在磁阻效应元件1上的部分内流动。因此，按照第二实施方式，由于上屏蔽层2和下屏蔽层3的磁阻效应造成的影响能够进一步得到减小，因此能够提高再现输出的信噪比。

[第三实施方式]

图6是表示按照本发明的磁头的第三实施方式的截面图。在图6中，上引线层4和下引线层5从介质面对表面稍稍凹进。在上引线层4和下引线层5中，通常会使用Cu，但是Cu的抗腐蚀能力较差。因此，当引线层暴露在介质面对表面上时，它们有时会在高度研磨的时候遭到腐蚀。因此，当如图6所示上引线层4和下引线层5从介质面对表面凹进时，能够防止高度研磨时的腐蚀。

[第四实施方式]

图7是表示按照本发明的磁头的第四实施方式的截面图。在图7中，将图6的凹进部分进一步从介质面对表面凹进，并且在这个凹进部分中设置了抗腐蚀能力强的材料，比如Ta。一般来说，Ta表现出高于Cu等的阻抗。不过，当如图7所示仅在磁头的末端使用Ta时，整体阻抗仅有非常小的升高。通过这种结构，能够以与图6中相同的方式防止高度研磨时对引线层的腐蚀。

图8是表示由本发明获得的效果的第二个图表。在图5到7的任何一个磁头中，对屏蔽层的磁阻效应做出贡献的噪声能够得到减小。为了制作图8的图表，在与图4相同的条件下，为图5到7和3中所示的每一个磁头准备了20个样品。在该图表中，相对于磁头样品的阻抗标出了再现输出的信噪比。

从图8可以看出，图5到7的任何一个磁头的信噪比都是19到21dB，获得了比第一实施方式的磁头更加令人满意的结果。因此证明，按照第二到第四实施方式中的任何一种实施方式，都能够提高来自磁记录介质的再现输出的信噪比。

图9是表示按照本发明的实施方式的上面可以安装磁头的硬盘驱动器的外观透视图。按照本发明的磁头可以安装在读取磁性地记录在磁记录介质中的数字数据的磁性再现设备上。作为磁记录介质，内置在硬盘驱动器中的磁盘是有代表性的。而且，本发明的磁头可以安装在磁记录/再现设备上，该设备还具有将数字数据写入在磁记录介质中的功能。

在图9的硬盘驱动器中，磁头是利用旋转致动器进行移动的。在图9中，用于记录的盘介质200安装在主轴152上。由电机(未示出)响应于来自驱动装置控制单元(未示出)的控制信号沿着箭头A所示的方向旋转/驱动这个盘介质200。注意，可以设置多个盘介质200，这种类型的设备称为多磁盘型。

头滑块153安装在薄膜状悬架154的末端上，从而将信息存储在盘介质200中，或再现记录在盘介质200中的信息。图1和5到7中的任何一种磁头安装在头滑块153的末端附近。

当盘介质200旋转时，头滑块153的介质面对表面从盘介质200的表面上上浮一定高度。注意，本发明的磁头也可应用于所谓的接触运转型设备，这种设备的滑块与盘介质200相接触。

悬架154连接在具有保持驱动线圈(未示出)用的绕轴(bobbin)部分(未示出)的致动器臂155的一端上。在致动器臂155的另一端上设置有音圈电机156(是线性电机的一种类型)。音圈电机156包括：缠绕在致动器臂155的线轴部分上的驱动线圈(未示出)；和磁路，在这个磁路中，以将线圈容纳在其间的方式，面向反磁轭设置有永磁铁。

致动器臂155是通过设置在主轴157的上下两部分上的滚珠(未示出)支撑的，并且可以借助音圈电机156可滑动地旋转。

图10是从介质一侧观看的图9中的硬盘驱动器中的磁头组件160的致动器臂155上的末端部分的放大透视图。在图10中，磁头组件160具有致动器臂155。致动器臂155的一端连接在悬架154上。头滑块153附着在悬架154的末端上。悬架154具有用于写入和读取信号的引线164。引线164与组装在头滑块153中的磁头的各个电极电连接。引线164还与电极焊盘165相连接。

如图9和10所示，当硬盘驱动器是使用图1和5到7中的任何一种磁头实现的时，与现有硬盘驱动器相比，能够获得具有较小噪声的再现输出。此外，磁记录密度能够得到进一步提高，并且能够促进记录容量的进一步增大。

如上所述，按照本发明的实施方式，当上引线层4和下引线层5分别形成在上屏蔽层2和下屏蔽层3的外侧时，间隙长度能够得到减小，以提高磁记录介质的记录密度。而且，由于上引线层4和下引线层5朝向介质面对表面延伸，因此能够减小读出电流流过上屏蔽层2和下屏蔽层3的范围，并且能够减小由上屏蔽层2和下屏蔽层3的磁阻效应造成的噪声。而且，由于层压了绝缘膜6、7，因此能够进一步减小读出电流流动的范围，以进一步减小噪声。因此，能够提供其中由干扰磁场造成的噪声分量得到减小的磁头、头悬架组件和磁性再现设备。

本领域技术人员很容易得出其它的优点和修改。因此，本发明在其宽泛的方面并不局限于本文给出和介绍的具体细节和代表性实施方式。因此，可以进行各种修改，而不会超出所附的权利要求及其等同内容限定的总体发明思想的精神和范围。

Claims

1.一种磁头，具有磁阻效应元件(1)，该磁阻效应元件叠置了多个磁性膜，并且该磁头在磁阻效应元件的膜厚度方向上传导读出电流，该磁头的特征在于包括：

第一屏蔽层(2)，叠加在磁阻效应元件的一个表面上，并且其面积大于这个表面的面积；

第一引线层(4)，形成在从第一屏蔽层叠加在磁阻效应元件上的部分到第一屏蔽层上的另一个部分的范围内，并且该第一引线层向磁阻效应元件施加读出电流；

第二屏蔽层(3)，叠加在磁阻效应元件上的与所述一个表面相对的另一个表面上，并且其面积大于该另一个表面的面积；和

第二引线层(5)，形成在从第二屏蔽层叠加在磁阻效应元件上的部分到第二屏蔽层上的另一个部分的范围内，并且该第二引线层向磁阻效应元件施加读出电流。

2.按照权利要求1所述的磁头，其特征在于进一步包括：

第一绝缘膜(6)，隔离第一屏蔽层与第一引线层之间的部分接触面；和

第二绝缘膜(7)，隔离第二屏蔽层与第二引线层之间的部分接触面。

3.按照权利要求2所述的磁头，其特征在于，第一绝缘膜隔离第一屏蔽层和第一引线层之间的接触面中除了第一屏蔽层叠加在磁阻效应元件上的部分之外的部分；和

第二绝缘膜隔离第二屏蔽层和第二引线层之间的接触面中除了第二屏蔽层叠加在磁阻效应元件上的部分之外的部分。

4.按照权利要求1所述的磁头，其特征在于，第一引线层、第一屏蔽层、磁阻效应元件、第二屏蔽层和第二引线层共有相同的平面，并且通过该平面面向磁记录介质。

5.按照权利要求1所述的磁头，其特征在于，第一屏蔽层、磁阻效应元件和第二屏蔽层共有相同的平面，并且通过该平面面向磁记录介质，和

第一引线层和第二引线层从该平面凹进，并且面向磁记录介质。

6.按照权利要求5所述的磁头，其特征在于，在第一和第二引线层从所述平面凹进的部分中形成有成份不同于第一和第二引线层的构件(8，9)。

7.一种头悬架组件(160)，其特征在于包括：按照权利要求1到6中任何一项的磁头；和支撑机构，该支撑机构以这样一种方式支撑磁头：使得磁头面向磁记录介质的记录表面。

8.一种磁性再现设备(150)，利用磁头读取记录在磁记录介质中的磁性信息，包括：按照权利要求7的头悬架组件。