使超磁阻磁头重新初始化的前置放大器偏置模式制造技术

本发明专利技术提出了一种用于失去初始化后的ＧＭＲ磁头重新进行重新初始化的方法和设备。本发明专利技术使用电压波形而不是电流脉冲把ＧＭＲ磁头进行重新初始化。进而，根据本发明专利技术的进一步的特征，能够把多个ＧＭＲ磁头进行重新初始化为具有相同的方向以防止在磁头一半部分上的复位磁场的翻转。另外，通过实施波形定制可以提供在ＧＭＲ磁头再初始化中的改善，本发明专利技术还能够在制造中的过程中的不同阶段提供ＧＭＲ磁头的重新初始化。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及用于读取从磁介质(例如磁盘以及磁带)等传递的磁通的传感器，特别涉及用于把失去初始化后的GMR磁头重新进行初始化的方法和设备。传感器通过由磁性材料制作的磁阻元件的电阻变化，检测作为由元件传感的磁通量的强度和方向的函数的磁场信号。通常的MR传感器根据各向异性磁阻(AMR)效应进行工作，其中元件电阻分量随着元件中的磁化方向与传感器的方向或者通过元件的偏置电流之间的角度的余弦平方发生变化。MR传感器常应用在磁记录系统中，这是因为当外部磁场从记录磁介质(信号区)沿着MR读取磁头中的磁化方向上产生变化时能够从磁介质读取记录的数据。这又反过来产生MR读取磁头中的电阻变化和检测电流和电压的相应变化。在多种磁分层结构中人们观察到了不同和更明显的磁阻，这种磁阻称为超磁阻(GMR)。GMR传感器的主要特征是至少包括用非铁磁金属层隔开的两个铁磁金属层。这种GMR效应被发现存在于多种体系中，例如存在于Fe/Cr或Co/Cu这样的显示出铁磁层的强反铁磁耦合的多层体中，以及存在于固定或牵制了2个铁磁层之一的磁化方向的实际上不耦合的分层结构中。在所有类型的GMR结构中，其物理起因都是相同的使用外部磁场在相邻铁磁层的磁化的相关方向上产生变化。这也反过来产生传导电子的旋转散射中的变化以及结构的电阻变化。结构电阻随着铁磁层的磁化的相对校直而变化。特别实用的GMR效应的应用是由通过1个非磁金属隔离层隔开的2个仅有弱耦合铁磁层组成的夹层结构，其中，铁磁层中有一层的磁化方向受到了牵制。这种牵制可以通过在1个反铁磁层例如铁-锰(Fe-Mn)层上沉积要牵制的铁磁层获得，以产生2个层之间的界面交换耦合。通过加热到超出反铁磁层的阻塞温度以及在具有预定方向的磁场的存在下进行冷却，可以沿着(层平面中)所希望的方向调准反铁磁层的旋转结构。阻塞温度是这样的温度，在该温度下，由于反铁磁层的局部的各向异性随着温度减小，并变得非常小以致于把反铁磁旋转固定在晶格上，因此交换各向异性将消失。未受牵制的或者说自由的铁磁层还可以使其外沿(中部有效传感区的任一个面上的自由层部分)的磁化在垂直于牵制层的方向上被固定，以致使得只有自由层的中间区域的磁化能够在外部磁场的存在下转动。自由层的外延部分可以通过纵向较强的偏置或者交换耦合到反铁磁层上而被固定。但是，如果使用交换耦合，则反铁磁材料不同于被使用在把牵制层进行牵制的反铁磁材料，典型的是镍-锰(Ni-Mn)，这样形成的结构称为旋转阀(SV)MR传感器。然而，为清楚起见，在这里术语“GMR传感器”用于指旋转阀以及GMR传感器。在GMR传感器中，仅有自由铁磁层能够在外部磁场存在下旋转。转让给IBM公司的美国专利5759513号公报中揭示了一种GMR传感器，其中，至少一个铁磁层是钴或钴合金层，而且当不存在外部提供的磁场时，通过把被牵制的铁磁层交换耦合到反铁磁层上，保持两个铁磁层的方向相互基本垂直。同样是转让给IBM的美国专利5206590号公报中也揭示了一种基本的GMR传感器，其中，自由层是具有中央有效区域和端部区域的连续薄膜。通过交换耦合到一种反铁磁材料上，把自由层的端部区域进行交换偏置，而且通过交换耦合到另外一种不同的反铁磁材料上，把被牵制层进行牵制。GMR传感器取代了通常的基于AMR效应的MR传感器。它们具有用作为例如反阻塞制动系统中的外部磁场传感器以及硬磁盘驱动器的磁记录系统中的读取磁头的潜能。然而，一般通过典型地把一个Fe-Mn反铁磁层沉积在钴(Co)或者透磁合金(Ni-Fe)的铁磁牵制层上制成的GMR传感器存在这样的问题，即对于该表面的阻塞温度的范围相对较低，温度只能从大约130℃扩展到大约160℃。这些温度在磁盘驱动器运行期间就因某些热效应就可能达到，例如，驱动器内部周围温度的增加，偏置电流使GMR传感器发热，以及随着磁头承载器接触到磁盘上的粗糙部分而引起的GMR传感器的迅速发热。另外，在磁盘驱动器的装配中可能通过由于产生于常被称为电超应力的静电放电的电流而使GMR传感器发热。如果这些热效应的任何一个引起GMR传感器超过反铁磁的阻塞温度，则牵制层的磁化在所希望的方向上将不会长期地被牵制。这将导致GMR传感器的灵敏度对于外部提供磁场的变化，从而产生从磁盘进行数据回读时发生错误。而在磁记录中使用的MR以及GMR传感器的高度由机械研磨处理决定。这种机械处理过程使传感器在高度方面产生很大的公差。典型地，平均高度为1.5μm的传感器能够从传感器到传感器由0.7μm变化到大约2.3μm。传感器电阻也表示出从传感器到传感器的大范围公差。如果这样的传感器使用电流脉冲复位，则在最高电阻即具有最小传感器高度的传感器中损耗I2R将成为最大，出现在这种传感器中的温度也将最高。如果不是用电流脉冲而是用电压脉冲复位传感器，则所产生的电流密度与传感器的高度无关，在所有的传感器中都相同。与脉冲有关的传感器中的温升能够计算为与电流密度的平方成正比。因而，所有用电压脉冲复位的传感器都将经历同样的温升而与传感器的高度无关。因此，可以看出，业界存在着希望使用电压波形而不是电流脉冲把失去初始化后的GMR磁头进行重新初始化的需求。另外，还可以看出，业界还存在着对这样一种方法的需求，该方法用于把多个GMR磁头进行重新初始化使得所有GMR磁头具有相同方向，从而防止GMR磁头的一半部分从支座向相反的方向翻转。另外，还可以认为业界存在着对这样一种设备的需求，该设备能够在制造的不同过程中对GMR磁头重新进行初始化。为了克服上述现有技术中的限制以及克服读了本申请之后会理解的的其它限制，本专利技术揭示了一种用于GMR磁头或者传感器在失去初始化以后重新进行初始化的方法和设备。本专利技术通过提供一种用于使用电压波形而不是电流脉冲在GMR磁头失去初始化以后重新进行初始化的方法和设备来解决上述问题。而且，根据本专利技术的另一方面，一组GMR磁头被重新初始化后可以具有相同的磁化方向。另外，通过设定电压波形的形状可以实现对GMR磁头重新初始化的改善。最后，本专利技术的设备能够在制造过程的不同阶段或者在记录设备自身上进行GMR磁头进行重新初始化。对应于本专利技术原理的方法包括在第1方向上给GMR传感器施加一个电压波形，上述电压波形在第1时间结束，并且具有用于把GMR传感器激励为高于阻塞温度的第1幅度和用于设置GMR传感器磁化方向的第2幅度。对应于本专利技术原理的系统的其它实施例还可以包括可替换的或者可任选的附加特征。本专利技术的这些特征之一是波形幅度具有衰减形状。本专利技术的另一个方面是波形具有慢于GMR传感器的冷却速率的衰减速率。本专利技术的另一个方面是波形具有倾斜斜面形状。本专利技术的另一个方面是波形具有阶跃形状。本专利技术的另一个方面是阶跃波形具有与用于把GMR传感器加热到高于阻塞温度的第1幅度相等的第1阶跃值以及与第2幅度相等的最终定向阶跃值，该最终定向阶跃值高于标准偏置电平。本专利技术的另一个方面是阶跃形状具有与用于把GMR传感器加热到高于阻塞温度的第1幅度相等的第1阶跃值以及与第2幅度相等的最终定向阶跃值，该最终定向阶跃值等于标准偏置电平。本专利技术的另一个方面是波形为正电压波形，即，沿GMR传感器建立一个极性与使用传感器进行读取时所需要的标准偏置电流相同的电压。本专利技术的另一个方面是波形为负电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于建立ＧＭＲ传感器的预定磁化方向的方法，其特征在于包括以下步骤：把第１外部磁场施加到ＧＭＲ传感器上，该第１外部磁场具有相对于ＧＭＲ传感器的第１方向；在第１外部磁场施加期间，在第１方向上电压波形定向为沿ＧＭＲ传感器的方向，上述电 压波形在第１时间结束；在第１时间以后，移去第１外部磁场。

【技术特征摘要】
US 1997-11-14 970,5731．一种用于建立GMR传感器的预定磁化方向的方法，其特征在于包括以下步骤把第1外部磁场施加到GMR传感器上，该第1外部磁场具有相对于GMR传感器的第1方向；在第1外部磁场施加期间，在第1方向上电压波形定向为沿GMR传感器的方向，上述电压波形在第1时间结束；在第1时间以后，移去第1外部磁场。2．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述电压波形具有低于GMR传感器的冷却速率的衰减速率。3．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述电压波形具有阶跃形状。4．如权利要求3所述的方法，其特征在于所述阶跃形状具有用于把GMR传感器加热到高于阻塞温度的第1阶跃值和高于标准偏置电平的最终定向阶跃值。5．如权利要求1所述的方法，共特征在于所述电压波形具有峰值幅度，其峰值幅度通过连续地增加电压波形的幅度直到GMR传感器不显示回读错误条件为止来确定。6．一种使一组GMR传感器的预定磁化方向进行重新初始化的方法，其特征在于包括以下步骤从一个磁场源把第1外部磁场施加到GMR传感器上，第1外部磁场具有相对于GMR传感器的第1方向；在第1外部磁场施加期间，使用第1电压波形把GMR传感器偏置为朝向第1方向，上述第1电压波形在第1时间结束；在第1时间后，把磁场的极性进行翻转以便提供具有相对于GMR传感器相反方向的第2方向的第2磁场；在第2磁场施加期间，使用第2电压波形把GMR传感器偏置为朝向第2方向，上述第2电压波形在第2时间结束；在第2时间以后，移去第2外部磁场。7．如权利要求6所述的方法，其特征在于上述第1和第2波形具有小于GMR传感器的冷却速率的衰...

【专利技术属性】
技术研发人员：保尔温欣崇，约翰托马斯康特拉斯，科拉斯贝伦德克拉森，卡尔文希朱诺姆拉，
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]