CN1766997A - 用于减小拐角杂散磁场的带翼设计 - Google Patents

用于减小拐角杂散磁场的带翼设计 Download PDF

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CN1766997A CNA2005100991679A CN200510099167A CN1766997A CN 1766997 A CN1766997 A CN 1766997A CN A2005100991679 A CNA2005100991679 A CN A2005100991679A CN 200510099167 A CN200510099167 A CN 200510099167A CN 1766997 A CN1766997 A CN 1766997A
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何国山
徐一民
望月正文
曾庆骅
罗杰·伍德
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Abstract

本发明的实施例涉及具有用于减少拐角杂散磁场的带翼设计的记录头结构。在一个实施例中，本发明包括一具有多个组件的磁性记录头。在本发明的实施例中，所述多个组件中的至少一个包括在与记录介质一起工作时暴露于空气轴承表面的表面。所述暴露于空气轴承表面的表面包括开槽边缘，用于限制相关的拐角杂散磁场。

Description

用于减小拐角杂散磁场的带翼设计
技术领域
本发明涉及一种磁存储装置。具体地，本发明的实施例涉及减少磁存储装置所用的记录头的拐角杂散磁场效应(corner stray magnetic field effect)。
背景技术
磁存储装置(如硬盘驱动器等)通常使用感应环形磁头来利用磁场在记录介质上写数据。纵向存储系统通常以使磁性元件的极性平行于记录介质表面的方式来写磁性元件。垂向记录系统通常以使磁性元件的极性垂直于记录介质表面的方式来写数据，因而更密集地写数据。图1示出一个示例性的垂向记录系统。
垂向记录系统151包括具有主磁极152和返回极(return pole)153的写磁头(如单极感应元件)，以及多个屏蔽结构155。当电流经过主磁极152的线圈时，生成磁场154。在典型的垂向记录系统中，软衬层159位于记录介质158之下，并生成磁场154返回到返回极的回路。根据磁场154的极性，磁性元件(如156和157)在记录介质158上被变换。例如，磁场154使构件156的北极和南极在第一方向上对准。然而，在当写元件157时改变磁场154的极性会导致产生相反的极性，使得北极和南极以与元件156相反的方向对准。
垂向存储系统易获得较纵向系统更高的存储密度及更好的位探测和误差校正特性。但是，软衬层(如159)的缺点是会产生纵向记录系统通常不会遇到的数据擦除的问题。再次参照图1A，施加纵向外磁场(如图1A的Hlon160)时，软衬层159加强了在通常与空气轴承(air bearing)表面接触的结构如记录头的拐角中磁荷(magnetic charge)的集聚。这会导致在这些拐角处产生不希望的杂散磁场，该杂散磁场可从记录介质158擦除存储数据。
图1B示出垂向记录头151的顶视图。如图1B所示，在垂向记录头151的区域内磁通量更加集中。具体地，磁通量流集中在垂向记录头151的拐角处(如181，182，183和184)。因此，磁荷聚集在记录头的拐角处(如171，172，173和174)，并会导致拐角杂散磁场，该杂散磁场可在不希望的磁道和其它位置上写入从而从存储介质擦除数据。
图2是示例性记录头的顶视图。图2中，记录头151在暴露于空气轴承表面的表面的拐角上具带倾斜边缘190和191。已知使记录头的边缘(如倾斜边缘190和191)倾斜可减少可在存储介质附近集聚的磁荷量。否则，磁荷通常在拐角190a和191a的区域内增加。此外，已知优选采用10°或更小的浅角(shallow angle)(如图2中的角度Θ)来减少在存储介质附近集聚的磁荷量。
但是，制造具有图2中所示剖面的记录头有困难，并常易于出现制造误差。例如，如果记录头151保持一固定宽度，倾斜边缘190和191的浅角会把记录头151的有用面积(如区域197)减小到无法接受的尺寸。可选的，如果区域197的有用面积加宽到可接受的尺寸，则记录头151的整体宽度则不可接受。
另外，当在制造过程中限定记录头151的底面时，需要精确对准限定掩模(definition mask)。如果限定掩模未对准，通常如线195所示，会除去过多的记录头151的底面，这样会除去所述倾斜边缘。例如，仅仅0.5μ的误差会从带倾斜的记录头中除去倾斜边缘。因此，会失去倾倾斜边缘缘190和191具有的优点，记录头151会表现出不希望的杂散磁场效应。
发明内容
因此，需要一种减小与记录介质的空气轴承表面接触的结构中的拐角杂散磁场，以除去由此产生的数据擦除的问题。同时，要求可靠而经济地制造以减少上述问题为目的的结构。
本发明的实施例涉及具有减少拐角杂散磁场的带翼设计结构的记录头装置。在一个实施例中，本发明具有包括多个组件的磁性记录头。在本发明的实施例中，这多个组件中的至少一个包括在记录介质时暴露于空气轴承表面的表面。记录头的暴露于空气轴承表面的这个表面包括用于限制拐角杂散磁场的开槽边缘。本发明的实施例特别用在垂向记录系统的磁场中。
本发明的带翼设计减少了通常在记录头的拐角处产生的在记录介质附近的磁荷集聚。因此，本发明的实施例减少了拐角杂散磁场从记录介质擦除数据的可能性。另外，本发明的实施例比常规的用于减少拐角杂散磁场的技术方案容易制造。
附图说明
所引用的形成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与下文的描述一起用于解释本发明的原理。除非特别注释，在本描述中提及的绘图应理解为未按比例绘制。
图1A是示例性的常规垂向记录系统的剖面图。
图1B是示出经过示例性的常规记录头的磁通量线流的顶视图。
图2是具带倾斜构造的一示例性的常规记录头的顶视图。
图3是根据本发明的实施例的磁性记录头的一示例性组件的顶视图。
图4A和4B分别是根据本发明的实施例的一示例性磁性记录头的剖面图和透视剖面图。
图5A，5B，5C和5D是根据本发明的实施例的示例性磁性记录头构造的顶视图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，在附图中描绘了示例。虽然结合以下实施例描述本发明，应能理解这并非意欲将本发明仅限制于这些实施例。相反，本发明意欲涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内各种的代替结构、变型和等效物。此外，在下述本发明的具体实施方式中，提出许多详细的细节以充分理解本发明。但是，本发明的实施例可不以这些细节实施。另外，已知的方法、工序、构件和电路不作详细描述以免不必要地模糊本发明的要点。
图3是根据本发明的实施例的磁性记录头的示例性组件300的顶视图。在本发明的实施例中，图3所示构造可实现于任何与空气轴承表面接触的磁性记录元件(如图3的主磁极301a或返回极301)和/或磁性记录元件的屏蔽组件(如图4的屏蔽件402-405)。
磁性记录头工作时，组件300的表面301与空气轴承表面接触。如图3所示，表面301的外边缘302和303被开槽，使得组件300具有“带翼”的外形。在本发明的实施例中，开槽边缘(如302和303)在与记录介质330的移动方向平行的方向310上延伸组件300的厚度。在本发明的实施例中，开槽边缘302和303减少在施加有平行于组件宽度方向(如311)的外磁场时，在记录介质附近(如区域302a和303a中)集聚的磁荷的数量，从而减少拐角杂散磁场的产生并除去由此产生的数据擦除的问题。可以理解所公开的带翼结构的效果并不必然依赖于开槽边缘302和303的精确角度。换句话说，不需要区域302a和303a垂直于ABS平面。类似地，虽然在图3中示出区域302b和303b大致平行于ABS平面，本发明的实施例并不要求区域302b和303与ABS平面精确平行。
如上所述，在磁性记录头结构的拐角区域内的集中的磁通量导致在组件300的拐角区域内集聚磁荷。但是，由于区域302a和303a的高度减小，在这些区域内集聚的磁荷也减少。通常与磁性记录头结构内的磁通量集中相关的其余的磁荷沿组件300的外拐角区域(如304)集聚。但是，由于这些外拐角区域位于记录介质(如320)上方较高的位置，因此，来自外拐角区域的拐角杂散磁场影响存储在记录介质420上的数据的可能性减少。此外，在与空气轴承表面(如区域302b)平行的开槽边缘302和303区域内的磁荷的集聚通常还不足以导致可擦除记录介质420上的存储数据的杂散磁场。
本发明的实施例有益于减少通量(也即磁场)露出在磁头工作表面上的拐角处集中。磁头结构和软衬层的整体几何和磁性特征是决定出现在这些拐角处响应于写电流和/或外部磁场感生出的绝对磁场的其它因素。沿各种方向的对写电流和对外部磁场分量的相对敏感度可通过改变磁头结构的几何形状来调整。例如，较宽的翼部易于降低(矫正)对“横跨磁道”的外部磁场的敏感度而增加(加强)对“垂直”的外部磁场的敏感度。这种通过调节磁头结构的几何形状进行平衡的能力在最大化记录系统对外部场的整体健壮性(robustness)方面也非常重要。
因此，本发明的实施例可显著减少磁性记录头中的杂散磁场的产生。本发明的实施例的测试显示，比未结合有开槽边缘的现有技术方案，本发明中减少拐角杂散磁场多达60％。另外，可以可靠而经济地制造本发明的实施例。
在现有技术中，可通过使与空气轴承层接触的记录头的表面的拐角倾斜来减少杂散磁场。为实现拐角杂散磁场特性的显著变化，采用浅角倾斜(如10°或更小)以实现所需的性能水平。
但是，在记录头上实现浅角倾斜是困难的。例如，如果记录头的全宽不变，因为由于浅角倾斜而移除材料的缘故，记录头的工作端(如与空气轴承表面接触的表面)会变得太小。
此外，在制造过程中限定与空气轴承表面接触的表面时，要求精确对准限定掩模。如果限定掩模未对准，会移除过多的磁性记录头的底面，从而除去倾斜边缘。虽然更大的倾斜角度会减少发生该问题，却未实现在此设计中所需要的防护拐角杂散磁场的水平。
本发明的实施例的带翼结构优于带倾斜的磁性记录头，因为对准限定掩模中的误差通常不会影响组件300的工作面积(如图3的表面301)。
例如，在本发明的一些实施例中，开槽边缘302和303的宽度(W)可在大约五微米到一百微米(5μ-100μ)的范围内，而开槽边缘302和303的高度(H)可在大约十分之二微米到三微米(0.2μ-3μ)的范围内。这样，对准限定掩模中的误差通常不会导致表面301面积的减少，也不会除去组件300的开槽边缘302和303。这样，本发明的实施例在仍提供所需的防护杂散磁场水平的同时，对制造变化具有更好的耐受性。因此，由于限定掩模的不对准较少可能影响磁性记录头的性能，本发明的实施例可被更经济地制造。
图4A和4B是根据本发明的实施例的示例性磁性记录系统400的侧视图。在图4A中，磁性记录系统400包括参照图3如上所述的包括主磁极301a和返回极301b的磁性记录元件301，多个屏蔽件(如402，403，404和405)，以及位于记录介质320上方的读磁头406。在本发明的实施例中，记录介质320包括一软衬层。为清楚起见，将参照磁性记录元件301讨论参照图3的上述结构。然而，可以理解本发明的带翼设计也同样可实现于屏蔽件402-405，以减少由其产生的杂散磁场通量。此外，在本发明的实施例中，每个屏蔽件402-405的总的高度(如从空气轴承表面301到各个屏蔽件的顶部)可小于二十微米(20μ)，以减小对垂直场的敏感度。这可提供提高纵向敏感度的额外优点。
此外，可以理解，如图4A和4B所示的磁性记录系统400的构造是示例性的，本发明的实施例可具有根据设计需要而变化的屏蔽件的数目和结构。例如，在本发明的一个实施例中磁性记录系统400可只有一个屏蔽件(如404)，或可只有位于磁性记录元件301的一边上的屏蔽件(如屏蔽件404和405)。在本发明的一个实施例中，磁性记录元件301是用于垂向记录系统中的垂向记录头。但是，本发明的实施例也很适合在纵向记录头和/或与空气轴承表面接触的其它结构中实现。
根据本发明的实施例，磁性记录系统400的组件中的至少一个在当记录头400工作时与空气轴承表面接触的表面301上具有开槽边缘(如303)。如图4A和4B所示，开槽边缘在与记录介质320移动方向平行的方向上延伸磁性记录元件301的整个厚度。
图5A，5B，5C和5D是根据本发明的实施例的示例性磁性记录头构造的顶视图。图5A中，磁性记录头510包括由开槽边缘511a和511b以及开槽边缘512a和512b形成的短侧翼(如510a和510b)。如上所述，在本发明的实施例中，开槽边缘511a-511b和512a-512b在与记录介质513移动方向平行的方向上延伸组件500的厚度。在本发明的实施例中，开槽边缘511a和511b减少施加有外磁场的情况下，在记录介质附近(如区域514a和514a中)集聚的磁荷的量，从而减少拐角杂散磁场的产生并消除由此产生的数据擦除的问题。可以理解所公开的带翼结构的效果不必依赖于开槽边缘511a和511b的精确角度。换句话说，不要求区域514a和514b垂直于ABS平面。类似地，虽然如图5A所示开槽边缘511a和511b的顶端部分大致与ABS平面平行，本发明的实施例并不要求它们精确平行于ABS平面。在另一实施例中，开槽边缘511a和511b可从区域514a和514b向开槽边缘512a和512b的外边缘转过一角度。
在图5B中，磁性记录头520包括由开槽边缘521a和521b形成并在中心区域525上方延伸的高侧翼(如520a和520b)。如上所述，在本发明的实施例中，开槽边缘521a-521b在与记录介质523移动方向平行的方向上延伸构件520的厚度。在本发明的实施例中，开槽边缘521a和521b减少在施加有外磁场的情况下，在记录介质附近(如区域514a和514b中)集聚的磁荷的量，从而减少拐角杂散磁场的产生并消除由此产生的数据擦除的问题。
在图5C的实施例中，磁性记录头530包括在中心区域525上方延伸的倒圆侧翼(如530a和530b)。在图5C的实施例中，通过使开槽边缘531a和531b倒圆直到顶表面532而形成侧翼530a和530b。如上所述，在本发明的实施例中，开槽边缘531a-531b在与记录介质533移动方向平行的方向上延伸构件530的厚度。在本发明的实施例中，开槽边缘531a和531b减少施加有外磁场的情况下，在记录介质附近(如区域534a和534b中)集聚的磁荷的量，从而减少拐角杂散磁场的产生并消除由此产生的数据擦除的问题。可以理解虽然图5C特别示出倒圆侧翼，本发明的实施例也很适合其它构造。例如，侧翼530a和530b的倒圆部分可不延伸直至顶表面532。
在图5D中，磁性记录头540包括由开槽边缘541a和541b及开槽边缘542a和542b形成的阶状侧翼(如540a和540b)。如上所述，在本发明的实施例中，开槽边缘541a-541b和542a-542b在与记录介质543移动方向平行的方向上延伸构件540的厚度。在本发明的实施例中，开槽边缘541a和541b减少在施加有外磁场的情况下，在记录介质附近(如区域544a和544b中)集聚的磁荷的量，从而减少拐角杂散磁场的产生并消除由此产生的数据擦除的问题。此外，开槽边缘542a和542b可进一步减少可在施加有外磁场的情况下，在记录介质附近集聚的磁荷的量，从而减少拐角杂散磁场的产生并消除由此产生的数据擦除的问题。
这样描述了本发明的优选实施例，一种用于减少拐角杂散磁场的带翼设计。虽然本发明是以特定实施例描述的，应当理解本发明的构造不受这些实施例的限制，而应根据所附权利要求设计。
本申请要求于2004年10月29日由Kuok San Ho(Michael Ho)，YiminHsu和Ching Tsang提出的题名为“用于减少磁头中杂散磁场的双开槽屏蔽和磁极结构(Double Notched Shield and Pole Structure for Stray FieldReduction in a Magnetic Head)”，代理人序号为HSJ9-2004-0270 US1，转让给本发明的受让人的美国专利申请号No.(TBD)的优先权，其公开内容在此全部引用作为参考。
本申请要求于2004年10月29日由Kuok San Ho(Michael Ho)，YiminHsu和Ching Tsang提出的题名为“用于垂向记录的带倾斜翼的开槽屏蔽和磁极结构(Notched Shield and Pole Structure with Slanted Wing forPerpendicular Recording))”，代理人序号为HSJ9-2004-0269 US1，转让给本发明的受让人的美国专利申请号No.(TBD)的优先权，其公开内容在此全部引用作为参考。
本申请要求于2004年10月29日由Xiaodong Che，Hardayal Gill，Wen-Chien Hsiao，Yansheng Luo和Xiaoyu Sui提出的题名为“用于减少垂向写磁头中杂散磁场的带翼磁极和屏蔽结构(Winged Pole and Shield Structurefor Reduced Stray Field in a Perpendicular Write Head)”，代理人序号为HSJ9-2004-0341 US1，转让给本发明的受让人的美国专利申请号No.(TBD)的优先权，其公开内容在此全部引用作为参考。

Claims (30)

1.一种磁性记录头，包括：
多个组件，其中，所述多个组件中的至少一个组件包括当与记录介质一起工作时暴露于一空气轴承表面的一表面，并且，所述表面包括开槽的外边缘，用于限制与所述磁性记录头相关的拐角杂散磁场。
2.根据权利要求1所述的磁性记录头，其中，所述多个组件中的所述的一个组件包括一磁性记录元件。
3.根据权利要求2所述的磁性记录头，其中，所述磁性记录元件包括一垂向磁性记录元件。
4.根据权利要求1所述的磁性记录头，其中，所述多个组件中的所述的一个组件包括一屏蔽元件。
5.根据权利要求4所述的磁性记录头，其中，所述屏蔽元件的整体高度不大于二十微米。
6.根据权利要求1所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘设置于所述多个组件的所述的一个组件的相对侧上。
7.根据权利要求1所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘延伸所述多个组件的所述的一个组件的厚度，并与所述磁性记录头相对所述记录介质的移动方向平行。
8.根据权利要求1所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘的宽度大约为五微米到一百微米。
9.根据权利要求1所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘的深度大约为十分之二微米到三微米。
10.一种磁性记录头，包括：
多个组件，包括一磁极和一屏蔽件，其中，所述多个组件中的至少一个组件包括当与记录介质一起工作时暴露于一空气轴承表面的一表面，其中，所述表面包括开槽边缘，该开槽边缘延伸所述多个组件的所述的一个组件的厚度，并与所述磁性记录头相对所述记录介质的移动方向平行。
11.根据权利要求10所述的磁性记录头，其中，所述多个组件中的所述的一个组件包括所述磁极。
12.根据权利要求11所述的磁性记录头，其中，所述磁极包括一垂向磁性记录元件。
13.根据权利要求10所述的磁性记录头，其中，所述多个组件中的所述的一个组件包括一屏蔽元件。
14.根据权利要求13所述的磁性记录头，其中，所述屏蔽元件的整体高度不大于二十微米。
15.根据权利要求10所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘设置于所述多个组件的所述的一个组件的相对侧上。
16.根据权利要求10所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘的宽度大约为五微米到一百微米，其深度大约为十分之二微米到三微米。
17.一种磁性记录头，包括：
多个组件，其中，所述多个组件中的至少一个组件包括当与记录介质一起工作时暴露于一空气轴承表面的一表面，其中，所述表面包括开槽边缘，该开槽边缘设置于所述多个组件的所述的一个组件的相对侧上并且延伸所述多个组件的所述的一个组件的厚度，并且其中，所述开槽边缘限制与所述磁性记录头相关的拐角杂散磁场。
18.根据权利要求17所述的磁性记录头，其中，所述多个组件中的所述的一个组件包括一磁性记录元件。
19.根据权利要求18所述的磁性记录头，其中，所述磁性记录元件包括一垂向磁性记录元件。
20.根据权利要求17所述的磁性记录头，其中，所述多个组件中的所述的一个组件包括一屏蔽元件。
21.根据权利要求20所述的磁性记录头，其中，所述屏蔽元件的整体高度不大于二十微米。
22.根据权利要求17所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘设置于所述多个组件的所述的一个组件的相对侧上。
23.根据权利要求17所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘沿与所述磁性记录头相对所述记录介质的移动方向平行的一轴延伸所述多个组件的所述的一个组件的厚度。
24.一种用于记录数据的系统，所述系统包括：
一记录介质；以及
一磁性记录头，所述记录头包括多个组件，其中，所述多个组件中的至少一个组件包括当与记录介质一起工作时暴露于一空气轴承表面的一表面，其中，所述表面包括开槽的外边缘，该外边缘用于限制与所述磁性记录头相关的拐角杂散磁场。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述磁性记录头包括一垂向磁性记录头。
26.根据权利要求24所述的磁性记录头，其中，所述多个组件中的所述的一个组件包括一屏蔽元件。
27.根据权利要求26所述的磁性记录头，其中，所述屏蔽元件的整体高度不大于二十微米。
28.根据权利要求24所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘设置于所述多个组件的所述的一个组件的相对侧上，并与所述磁性记录头相对所述记录介质的移动方向平行。
29.根据权利要求24所述的磁性记录头，其中，所述记录介质包括一软衬层。
30.根据权利要求24所述的磁性记录头，其中，所述开槽边缘的宽度大约为五微米到一百微米，其深度大约为十分之二微米到三微米。
CNA2005100991679A 2004-10-29 2005-09-09 用于减小拐角杂散磁场的带翼设计 Pending CN1766997A (zh)

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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20060503