磁写入头制造技术

将磁写入头（２００）的大部分有效尺寸按比例缩小，以实现更高的记录密度和更高的数据率。没有按比例缩小的有效尺寸是写线圈层的厚度，以防止磁头的发热。写线圈层的厚度等于或大于第二磁极件层（２１４）层的厚度。写入头的绝缘叠层采用无机的第一绝缘层（２０６）和作为第二绝缘层（２０８）的单层的烘干的光刻胶层。绝缘叠层（２０６）的第三绝缘层（２１０）可以由写气隙层（２１６）的外延提供。用更低的层叠高度并且用更薄的第一和第二磁极件而不用反射开槽来形成一个明确限定的第二磁极尖。写入间隙层在绝缘叠层的其它绝缘层之后构成，以防止在构造写入线圈层的过程中其厚度减小。通过减小第一和第二磁极件层的厚度来提高数据率，其中通过降低写入线圈层的间距并且把写入线圈层移近ＡＢＳ使得该第一和第二磁极件层厚度降低。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于磁存储设备的磁写入头。计算机的心脏是称作盘驱动的组件。盘驱动器包括旋转磁盘，由悬臂悬挂在旋转盘上方的读写头，以及摆动悬臂以将读写头放置于旋转盘上选定的环道之上的致动器。读写头直接安装在具有空气支承面(ABS)的滑动器上。当磁盘没有旋转时悬臂将滑动器偏置成与盘表面接触，而当盘旋转时，由邻近ABS的旋转盘旋入空气，导致滑动器骑在空气支撑上，并距旋转盘表面有一小段距离。读写头用于将磁记号写入旋转盘或从旋转盘读出磁记号。读写头与处理电路相连，处理电路依据计算机程序操作，以实现读写功能。写入头包括嵌入在第一、第二和第三绝缘层(绝缘叠层)中的线圈层，绝缘叠层夹在第一和第二磁极件层之间。第一和第二磁极件层之间的写入间隙层在写入头的空气支承面(ABS)处形成磁间隙。将磁极件层在后间隙处相连。传导向线圈层的电流在磁极尖之间的磁间隙两端诱发磁场。为在移动媒体上的磁道中写入信息，这个场边缘掠过磁间隙，磁道诸如是前面提到的旋转盘上的环道或磁带驱动器中的线性移动磁带。读出头包括第一和第二屏蔽层、第一和第二间隙层、读出传感器和连接于读出传感器的用于把传感电流引导过读出传感器的第一和第二引线层。第一和第二间隙层位于第一和第二屏蔽层之间并且读出传感器和第一与第二引线层位于第一和第二间隙层之间。第一和第二屏蔽层之间的距离确定读出头的线读出密度。读出传感器具有第一和第二侧边缘，其限定读出头的磁道宽度。线密度和磁道密度的乘积等于读出头的面密度，其作为在每平方英寸的磁性媒体上读出头的位读出能力。计算机中实现千兆字节密度的有效因素正在提高写入头的磁道密度。技术上把磁道密度表达为每英寸的磁道(TPI)，其作为写入头在旋转盘或者线性移动磁带上的每英寸宽度上可写入的磁道数目。为实现高磁道密度，必须使第二磁极尖具有窄宽度，该宽度在技术上称为磁道宽度。这个磁极尖通常是写入头的第二磁极尖。为提供提高磁道密度的亚微量磁道宽度而进行了大量研究。在ABS处测量第二磁极尖的第一和第二侧壁之间的磁道宽度。重要的是这些侧壁是笔直的并且是明确限定的，以便于从第二磁极尖的底部到顶部侧壁之间的宽度均匀。如果这些侧壁是不规则的，那么写入头将向旋转盘写入差的磁记号，并且将不可一个头另一个头的预测磁道宽度。构造明确限定的窄磁道宽度的第二磁极尖中的问题是在第二磁极尖构造期间在ABS处产生“反射开槽”。第二磁极件层在构造把一个或多个线圈层绝缘的绝缘叠层后构造。在构造了绝缘叠层后，把籽晶层溅射沉积在用框架平坦框住第二磁极件层的绝缘叠层上。通常是镍铁(NiFe)的籽晶层光反射性高。接着，把光刻胶旋涂(spinning)在要构造磁头的晶片上。光刻胶层在绝缘叠层的顶部上有一个高度并且在要构造第二磁极尖的磁极尖区域中有一个深度。由于光刻胶层取向于平面化，由于旋涂操作，在磁极尖区域中光刻胶的深度大于在绝缘叠层上的光刻胶的高度。接着，光刻胶层暴露出光刻胶层的要被去除的区域来光电成像。然后这个区域通过在要形成第二磁极件和第二磁极尖的光刻胶层中设置开口的显影剂去除。不幸的是，会把光反射到与第二磁极尖的第一和第二侧壁位置相邻的区域中，一显影，就去除与第一和第二侧壁相邻的光刻胶掩模部分。这些部分形状不规则并且一把第二磁极件和第二磁极尖弄平，使得第二磁极尖具有不规则的形状的侧壁。这个不希望的光反射后面引起第二磁极件层的燃烧点(flare point)。燃烧点位于在磁极尖区域后面第二磁极件层开始加宽的位置上。燃烧点后面的绝缘叠层的倾斜表面是反射与第二磁极尖的第一和第二侧壁相邻的不想要的光的反射区域。因此，已有技术趋向于把燃烧点放置成远离ABS，使得光反射的数量被最小化。不幸的是，燃烧点与ABS之间的磁极尖区域越长。第二磁极尖的磁饱和强度越大，这降低写入头的记录强度。影响反射开槽程度的因素是绝缘叠层的高度、绝缘叠层与ABS的靠近度、燃烧点的位置和顶点角度。顶点角度是绝缘叠层与写入间隙层的平面所成的角度。由于这个角度变得小于45度，更少的光反射到与第二磁极尖区域相邻的区域中。绝缘叠层的高度还受到磁极尖区域中光刻胶的厚度影响。这个厚度越大，在曝光步骤期间光发散度越大，这使得在要形成侧壁的光刻胶底部光分辩率差。在共同转让的美国专利No.5,798,897中进一步解释了反射开槽。反射开槽在得到高磁道宽度密度方面有严重的问题。影响高密度磁盘驱动器的另一个因素是写入头的线记录密度。以每英寸的位(BPI)测量线记录密度，其作为可由写入头在沿着磁盘的磁道的每一线性长度上写入的位数。线性位密度直接依赖于第一和第二磁极尖之间的写入间隙的长度。这个长度等于写入间隙层的厚度。得到薄的写入间隙层的主要问题是构造绝缘叠层的处理步骤，该步骤通常在构造写入间隙层之后。在构造写入间隙层后，把绝缘叠层的第一绝缘层构造在第一磁极件层的顶部上，把写入线圈层框架平铺在第一绝缘层上，第二绝缘层形成于写入线圈层上并且第三绝缘层通常用于平滑第二绝缘层的起伏。把绝缘层硬烘制光刻胶。在晶片上旋涂光刻胶，在要由显影剂去除的区域中曝光。在构造了所有绝缘叠层后，对它们作硬烘烤使之变硬。写入线圈层通过框架铺板来构造。把光刻胶层旋涂在头上，在要去除的区域中曝光，之后显影。在框架平铺写入线圈层后，把光刻胶去除，离子束研磨晶片以去除除写入线圈层下面的籽晶层以外的籽晶层的所有部分。正是这个离子束研磨步骤，尤其降低写入间隙层的厚度，使得这个厚度不可靠。因此，已有技术趋向于沉积更厚的写入间隙层来应付离子束研磨操作。第二磁极尖的磁道密度和线密度的乘积决定写入头的整个记录密度。这个乘积在技术上称为“面密度”。另一个确定(rating)写入头的性能的因素是其数据率。写入头的数据率是信息位写入旋转盘的环道上的频率。数据率与写入头的电感成反比。电感直接与第一和第二磁极件层的长度、宽度和厚度成比例。因此，要求降低这些层的尺寸以提高数据率。另一个关于写入头的考虑是在盘驱动器中操作时产生的热量。写入电流以高频传导过写入线圈，产生容量。产生的热量与线圈的交叉部分匝数成反比。由于写入头中的材料的膨胀系数不同，诸如用于绝缘叠层的光刻胶和用于覆盖写入头的覆盖层的氧化铝(Al2O3)，热量会在空气支承表面处引起突出问题。热量引起绝缘叠层比覆盖层膨胀得更多，这导致覆盖层被向前推出ABS之外。尽管要求降低写入线圈层的厚度来降低绝缘叠层的高度，以最小化反射开槽，但因为较小的线圈层产生的热这是很难以作到的。根据本专利技术的一个方面，提供一种磁写入头，具有空气支承表面(ABS)、零喉高度(ZTH)、燃烧点和位于磁极尖区域与后间隙区域之间的轭部区域，磁极尖区域从ABS延伸到燃烧点，并且轭部区域从燃烧点延伸到后间隙区域，包括延伸过磁极尖、轭部和后间隙区域的第一和第二铁磁磁极件层，每个磁极件层在轭部区域具有一个厚度；绝缘叠层；嵌入绝缘叠层中的导电线圈层，线圈层具有一个厚度；绝缘叠层位于轭部区域中第一和第二磁极件层之间；位于磁极尖区域中的第一和第二磁极件层之间的非磁性写入间隙层；第一和第二磁极件层在后间隙区域中连接一起；以及线圈层的厚度等于或大于第二磁极件层的厚度。这样，如下关于本专利技术的实施例所述的那样，写入头的大部分有效尺寸成比例缩小以实现比已有技术所实现的更高记录密度和更高数据率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁写入头，具有空气支承表面（ＡＢＳ）、零喉高度（ＺＴＨ）、燃烧点和位于磁极尖区域与后间隙区域之间的轭部区域，磁极尖区域从ＡＢＳ延伸到燃烧点，并且轭部区域从燃烧点延伸到后间隙区域，包括：延伸过磁极尖、轭部和后间隙区域的第一和第二铁磁磁极件层，每个磁极件层在轭部区域具有一个厚度；绝缘叠层；嵌入绝缘叠层中的导电线圈层，线圈层具有一个厚度；绝缘叠层位于轭部区域中第一和第二磁极件层之间；位于磁极尖区域中的第一和第二磁极件层之间的非磁性写入间隙层；第一和第二磁极件层在后间隙区域中连接一起；以及线圈层的厚度等于或大于第二磁极件层的厚度。

【技术特征摘要】
US 1998-12-4 09/2054761.一种磁写入头，具有空气支承表面(ABS)、零喉高度(ZTH)、燃烧点和位于磁极尖区域与后间隙区域之间的轭部区域，磁极尖区域从ABS延伸到燃烧点，并且轭部区域从燃烧点延伸到后间隙区域，包括延伸过磁极尖、轭部和后间隙区域的第一和第二铁磁磁极件层，每个磁极件层在轭部区域具有一个厚度；绝缘叠层；嵌入绝缘叠层中的导电线圈层，线圈层具有一个厚度；绝缘叠层位于轭部区域中第一和第二磁极件层之间；位于磁极尖区域中的第一和第二磁极件层之间的非磁性写入间隙层；第一和第二磁极件层在后间隙区域中连接一起；以及线圈层的厚度等于或大于第二磁极件层的厚度。2.根据权利要求1的磁写入头，其中绝缘叠层包括无机材料的第一绝缘层，直接在轭部区域中的第一磁极件层上；直接在第一绝缘层上的线圈层；烘制光刻胶的第二绝缘层，直接在线圈层上并且是绝缘叠层中仅有的烘制光刻胶层。3.根据权利要求2的磁写入头，其中绝缘叠层还包括直接在第二绝缘层上的第三绝缘层，第三绝缘层是写入间隙层的延伸。4.根据权利要求2或3的磁写入头，其中无机材料选自氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或硅。5.根据权利要求2到4的任何一项的磁写入头，包括第一绝缘层，具有大约线圈层的厚度的0.2倍的厚度；第二绝缘层，在线圈层以上的高度大约是线圈层厚度的0.4倍；写入间隙层，具有大约线圈层厚度的1/20的厚度。6.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，包括绝缘叠层，具有大约线圈层厚度的2倍的高度；从ABS到线圈层的大约是线圈层厚度的3倍的距离；大约是线圈层厚度的1/3的ZTH。7.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，其中磁头具有从20到25度的顶点角度。8.根据权利要求1的磁写入头，其中磁头具有22度的顶点角度。9.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，其中第一磁极件层的厚度大约与第二磁极件层相同。10.根据权利要求9的磁写入头，其中第一磁极件层是低磁矩材料，第二磁极件层是高磁矩材料。11.根据权利要求10的磁写入头，其中低磁矩材料是Ni80Fe20，并且高磁矩材料是Ni45Fe55。12.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，其中燃烧点具有大约线圈层厚度的距离。13.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，其中在磁极尖区域中第二磁极件的磁道宽度是0.5到0.75微米。14.根据前面任何一个权利要求的磁写入头，包括读出传感器和连接于读出传感器的第一和第二引线层；非磁性电绝缘的第一和第二读出间隙层；读出传感器和位于第一和第二读出间隙层之间的第一与第二引线层；第一和第二屏蔽层；及第一和第二间隙层，位于第一和第二屏蔽层之间。15.一种磁盘驱动器，包括至少一个组合式读出头和写入头，其中写入头如权利要求1到13的任何一项所述，读出头包括读出传感器和连接于读出传感器的第一和第二引线层；非磁性电绝缘的第一和第二读出间隙层；读出传感器和位于第一和第二读出间隙层之间的第一与第二引线层；第一和...

【专利技术属性】
技术研发人员：HAE桑蒂尼，M威利姆斯三世，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]