用于将数据写到磁盘的数据传感器制造技术

一种用于将数据写到磁盘的数据传感器，所述数据传感器具有空气轴承表面，其特征在于，所述数据传感器包括：　　　　下磁极；　　　　上磁极，它由写入间隙于空气轴承表面处与下磁极分开，其中所述下磁极和所述上磁极之间形成磁芯；　　　　导电线圈，它位于所述磁芯内；以及　　　　用于将热能消散出线圈的装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的相互参照本申请要求于2002年9月13日由M.C.考茨基、M.卡马拉祖贾达和薛松生提出的临时申请号为60/410,614的“具有改进的散热特性的写入器磁芯结构”的优先权。
技术介绍
本专利技术一般涉及磁数据存储和检索系统。本专利技术尤其涉及用于制造具有改进的散热特性的薄膜传感磁头的方法。在磁数据存储和检索系统中，薄膜传感磁头通常包括传感器、在其上构建传感器的衬底和沉积在传感器上的外层(overcoat)。该传感器通常包括用于将磁编码的信息存储到磁介质上的写入器部分和用于从磁介质检索磁编码的信息的读出器部分。该读出器部分通常由下屏蔽体、上屏蔽体和位于上下屏蔽体之间的巨磁阻(6MR)传感器组成。写入器部分通常由上和下磁极组成，它们在写入器的空气轴承表面由间隙层彼此分开，而在远离空气轴承表面的区域通过后间隙闭合器或后通路彼此连接。在上下磁极之间的是一个或多个由绝缘层包裹的导电线圈层，或写入器磁芯。该写入器部分和读出器部分常常以合并的结构排列，其中共享磁极既作为读出器部分的上屏蔽体也作为写入器部分的下磁极。为了将数据写入磁介质，产生流过导电线圈的电流，由此感生穿过上下磁极之间的写入间隙的磁场。通过倒转通过线圈的电流的极性，也可以倒转写入磁介质的数据的极性。因为上磁极通常是上下磁极中的从动磁极(trailing pole)，所以上磁极用于将数据物理写入磁介质。因此，是上磁极确定所写数据的磁道宽度。更清楚地，磁道宽度是由在空气轴承表面的上磁极的宽度确定的。在磁数据存储和检索系统工作期间，传感磁头紧靠近磁介质。较佳地，传感器和介质之间的距离要足够小以允许用大的面密度写入磁介质和从磁介质读出，同时足够大以便防止磁介质和传感磁头的接触。传感器的性能主要取决于磁头-介质间隔(HMS)。在空气轴承表面的磁极尖端凹入/凸出(PTR)被认为是对实现所需的HMS目标的主要技术缺陷。在高的驱动环境温度时，PTR增加了磁头-磁盘接触的危险和伴随的机械可靠性问题，而在冷写入时，它可以将HMS增加到使写入能力、信噪比和误码率变差的程度。在磁头设计方面整体的PTR性能控制是至关重要的。包括金属和绝缘层两者的传感器层都具有与衬底不同的机械和化学性质。这些性质上的不同将影响传感器的几个方面，包括与在传感磁头的空气轴承表面(ABS)的衬底相关的传感器的金属层的磁极尖端凹入(PTR)。PTR效应的两个成分是，热磁极尖端凹入/凸出(TPTR)和电流-感应凹入/凸出(CPTR)。在驱动操作期间传感磁头内的等温(全局)的温度变化产生TPTR。TPTR与传感磁头和衬底材料之间的热膨胀系数的差(ΔCTE)成比例。已经提出了很多新颖的提议，利用低CTE的材料、减少的金属材料体积和补偿设计来降低TPTR量。CPTR是由在将电流施加到写入器线圈和将最终的散热施加到传感头的周围部件内时局部的焦耳热产生的。与TPTR相反，CPTR与一次ΔT(CTE)乘积成比例，其中ΔT是写入器磁芯内产生的局部温度而CTE是磁芯填充物的热膨胀系数。在写入器线圈内的大写入电流的情况下，ΔT可以超过20℃，从而使CPTR超过0.3微米，这是整个飞行高度预标的很大一部分。在驱动中，将热量转移到磁盘可以将该值降低3-5倍，但它仍是整个飞行高度预标的很大一部分。这限制了写入电流，并与性能要求相矛盾，因此必须在降低TPTR的同时降低CPTR。原则上，可以通过改善远离线圈和周围的磁芯结构的热传导从而减少局部温度上升来降低CPTR。电流写入器的设计将烘过的光阻材料和喷镀过的Al2O3的组合用作磁芯填充物，它们两者都具有很小的热传导率。用其它高热传导率材料取代这些材料是理论上优化磁芯散热的直接方法。但是，这是很困难的，因为填充线圈结构的处理要求需要在靠近ABS处在线圈的圈之间具有达到3∶1的长宽比的凹槽。为了效率具有类似的磁芯长度和为了更高的磁通势(MMF)具有更多圈数的未来的设计也可以增加长宽比。因此，需要可以制造的具有改进散热的写入器磁芯结构。专利技术概述本专利技术涉及用于将数据写入磁盘的数据传感器。该具有空气轴承表面的数据传感器包括下磁极和通过写入间隙在空气轴承表面处与下磁极分开的上磁极。磁芯形成于下磁极和上磁极之间，且导电线圈位于磁芯内。该数据传感器还包括用于将热能消散出线圈的装置。该装置可以由符合导电线圈的圈数的绝缘体和填充有在磁芯内沉积的高热传导率材料的磁芯构成。附图概述附图说明图1是根据本专利技术的传感头的部分的截面图。图2至图8是说明制造写入器磁芯结构的工艺流程的一个实施例的各阶段的传感头截面图。图9至16是说明制造写入器磁芯结构的工艺流程的另一个实施例的各阶段的传感头截面图。 具体实施例方式图1是根据本专利技术的传感头10的截面图。基本垂直于传感头10的空气轴承表面(ABS)而得到图1的截面。传感头10包括衬底12、底层14、读出器16、写入器18、绝缘层20和外层22。读出器16包括下屏蔽体24、读出元件26、读出间隙28和上屏蔽体30。写入器18包括下磁极32、共享磁极延伸段34、后通路36、写入器磁芯结构38(它包括导电线圈40、绝缘体42和磁芯填充物44)、上磁极46和写入间隙48。共享磁极是由上屏蔽体30、下磁极32和间隔物(未显示)组合形成的。共享磁极延伸段34和后通路36还可通称为上共享磁极。底层14沉积于衬底12上。读出器16和写入器18都是多层装置，它们堆叠在邻近传感头10的ABS的底层14上。如图1所示，读出器16在底层14上形成，而写入器18以在骑跨(piggyback)方式(其中，两个元件之间无共享层)堆叠在读出器16上。在未示出的另一个实施例中，读出器16和写入器18可以以合并头的结构(其中，在两个元件之间共享层)排列，和/或写入器18可以在底层14上形成(而读出器16形成于写入器18上)。和读出器16和写入器18处于共同平面并和传感头10的ABS相对的是绝缘层20。外层22形成于写入器18上。衬底12通常由AlTiC、TiC、Si、SiC、Al2O3或其它由这些材料的组合形成的合成材料形成。这些材料中，AlTiC和TiC具有相当大的热膨胀系数(CTE)，通常在约6.0×10-6/℃至约9.0×10-6/℃的范围内，而硅具有较低的CTE，在约2.0×10-6/℃至约3.0×10-6/℃的范围内。底层14形成于图1所示的传感头10内的衬底12上，虽然其它的实施例可以使底层14形成于另一个位置。底层14通常由绝缘材料构成，诸如Al2O3、AlN、SiO2、Si3N4或SiO0-2N0-1.5。通常选择用于底层14的绝缘材料使之与用作衬底的材料的化学和机械特性最接近地匹配。例如，Al2O3底层一般用于和AlTiC衬底结合，因为这两种材料具有类似的CTE。读出器16形成于底层14上，并包括下屏蔽体24、读出元件26、读出间隙28和上屏蔽体30。在下屏蔽体24和上屏蔽体30的末端之间的ABS上定义读出间隙28。读出元件26位于读出间隙28内并邻近ABS。读出间隙28将读出元件26与下屏蔽体24和上屏蔽体30隔离。读出元件26可以是各种不同类型的读出元件，诸如各向异性磁阻(AMR)读出元件、巨磁阻(GMR)读出元件或隧穿巨磁阻(TGMR)读出元件。写入器18形成于读出器1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将数据写到磁盘的数据传感器，所述数据传感器具有空气轴承表面，其特征在于，所述数据传感器包括下磁极；上磁极，它由写入间隙于空气轴承表面处与下磁极分开，其中所述下磁极和所述上磁极之间形成磁芯；导电线圈，它位于所述磁芯内；以及用于将热能消散出线圈的装置。2.如权利要求1所述的数据传感器，其特征在于，所述用于消散热能的装置包括符合所述导电线圈的圈数的绝缘体；以及沉积在所述磁芯内的磁芯填充物，其中所述磁芯填充物是高热传导率材料。3.如权利要求2所述的数据传感器，其特征在于，所述磁芯填充物的热传导率大于约1.5W/m-K。4.如权利要求2所述的数据传感器，其特征在于，所述磁芯填充物选自由SiC、AlN、多晶硅、W和Mo组成的组。5.如权利要求2所述的数据传感器，其特征在于，所述磁芯填充物是绝缘的、半导电的或导电的。6.如权利要求2所述的数据传感器，其特征在于，所述绝缘体选自由Al2O3、Ta2O5、HfO2、TiO2、ZrO2、CuO、Nb2O5、SiO2、In2O3、MgO、TiN、TaN、MoN、NbN、SiN、AlN、WN、W2N和BN组成的组。7.用于将数据写到磁盘的数据传感器，其特征在于，它包括下磁极、上共享磁极、上磁极，其中下磁极、上共享磁极和上磁极界定一磁芯，以及形成于所述磁芯内的散热写入器磁芯结构，所述写入器磁芯结构包括第一绝缘体，它沉积于下磁极上；导电线圈，它成形于所述第一绝缘体上；第二绝缘体，它包裹所述线圈；以及磁芯填充物，它沉积入所述磁芯，其中所述磁芯填充物是高导电材料。8.如权利要求7所述的写入器磁芯结构，其特征在于，第一绝缘体的厚度约为0.3微米。9.如权利要求7所述的写入器磁芯结构，其特征在于，所述第一绝缘体和所述第二绝缘体选自由Al2O3、Ta2O5、HfO2、TiO2、ZrO2、CuO、Nb2O5、SiO2、In2O3、MgO、TiN、TaN、MoN、NbN、SiN、AlN、WN、W2N和BN组成的组。10.如权利要求7所述的写入器磁芯结构，其特征在于，所述第二绝缘体的厚度在约200埃到约1000埃之间。11.如权利要求7所述的写入器磁芯结构，其特征在于，所述磁芯填充物选自由SiC、AlN、多晶硅、W和Mo组成的组。12.如权利要求7所述的写入器磁芯结构，其特征在于，所述磁芯填充物的热传导率大于约1.5W/m-K。13.如权利要求7所述的写入器磁芯结构，其特征在于，所述磁芯填充物的热膨胀系数小于6.0×10-6/℃。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·考茨基，M·卡马拉祖贾达，薛松生，
申请(专利权)人：西加特技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：