用于改善伺服定位精确性的磁电阻传感器及其制造方法技术

一种磁阻传感器设计和制造方法，对于伺服元件来说它提供了一种改善的微磁迹分布线性，同时提供了稳定的线性的数据感应元件用于高密度磁带的磁头。通过在软膜偏置的磁阻传感器层和硬偏置稳定磁体的下方使用栅形图样可以提高数据传感器元件和伺服传感器元件的稳定性和均匀性。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一般地说，本专利技术涉及薄膜磁带读出头，更具体地说，本专利技术涉及一种复合传感器结构，它采用了具有改善的微磁迹场均匀性的非屏蔽式伺服定位的传感器的设计思想。磁阻传感器(MR)已知作为一种磁性换能器，用于从高线性数据密度的磁性表面上读出数据。MR传感器检测磁场信号作为在MR带片(stvipe)中磁阻的变化。MR传感器头的信号电平一般来说远远地大于普通感应式读出头的信号电平。另外，MR头的输出仅仅取决于介质上的瞬时磁场而与介质速度或者所传感场的时间变化率无关。附图说明图1示出了现有技术中已知的MR传感器片的几何结构。在这种简化了的形式中，所述传感器用一磁阻材料的狭窄片构成，所述磁阻材料例如为NiFe、NiCo、或CoFe，狭窄片的宽度为h，长度为Wt。所述片被安装在一个与记录介质垂直的平面上并与能载带传感电流Is的导线相连。由于磁阻效应，这个片中的每一部分的阻力与Q角有关，Q角是磁化强度方向Ms和电流密度矢量之间的夹角，这是现有技术中已知的。一般地说，磁化强度矢量Ms表片局部偏置场和源于记录介质的场之和。因为所述装置必然对平均施加的磁场响应，所以一个不屏蔽片的分辨率是受限于片的高度h的。这一不足被其远远高于一般感应头的输出信号电平所抵消。图2示出现有技术中被屏蔽的MR片的几何结构。两个屏蔽装置20和22相隔距离为b放置在MR片24的两旁，MR条位于其中心。屏蔽20和24的工作是防止MR片24感应到记录介质上的场，以使所记录的过渡区位于片的一个间隙宽度(b)内。势能灵敏度函数U(X，O)近似于MR传感器输出的形状，这对应于薄膜介质中一非常狭窄的过渡区的通道。这样，随着间隙间距(b)的减小，势能灵敏度函数展示了增加了的传感分辨率，正如现有技术中已知的那样。由于MR传感器的极窄间距(b)和片的高度(h)所带来的积极效应，薄膜技术被广泛地应用于制造MR传感器。图3示出了几种通用的MR读出头的设计。为了取得高分辨率，图3A中的头有屏蔽片20和22，位于载带电流的MR元件24的两侧。在图3B和3C中，MR元件24与一个(图3B)或两个极片(图3C)(图3B中的28，图3C中的30、32)串起来。在图3B中，极片28传导来自记录介质26的磁场到MR元件24上，它们可以以任一种方便的形式放置。在图3C中，高导磁率的极片30和32引导来自记录介质表面的磁通去磁化MR元件24，MR元件24位于在记录介质26上移动的磁头轭的一部分中，这种方法使薄膜传感元件在磁头一介质界面之间造成的磨损减小。在图3D中，一种对称的“山形”极(barber-pole)结构迫使读取电流Is流向相反的方向，这用于相邻的半记录磁迹。这一技术形成了在整个磁迹上的线性记录特征。因此，高密度多磁迹结构的MR元件能够用相邻的传感器区享一个传导体来构成。已知在两侧有屏蔽的MR片24能改善传感密度，因为它能防止MR片24去感应来自介质的场，直到所记录的过渡区非常接近为止、MR元件的边缘从换能头的表面隐去。这使得势能灵敏度稍微变宽，并随隐去量而下降。MR元件向一个屏蔽片方向横向移动基本上不能降低元件的灵敏度。非常薄的屏蔽趋向于提供未屏蔽的MR片的相对较低分辨率的特征。一个MR片的输出是在MR片中的局部场的复杂函数，这个局部场来源于所述的记录介质，传感器偏置装置以及确定着换能头分辨率的屏蔽片或磁轭的接近程度。当所述MR片用一个与线性偏置电流成45°角的磁场矢量来加偏量时，可得到最大的线性传感器输出。然而，精确的局部磁偏置取决于所使用的方法以及从传感器出来的磁通泄露途径。正如现有技术中已知的，屏蔽的存在需要在屏蔽内部的磁偏置，而且已提供了许多偏置方案。没有一个单独的方案能同时具备例如简便、输出幅度大、线性和再生性好的优点。最庞大的和最复杂的一类偏置方案涉及在MR片紧邻处的一个辅助微结构上施加一偏置场。这个方案包括并路偏置(shuntbiasing)(在MR片附近使用一个载流导体)，软膜偏置(在MR片附近使用一个薄的，电性绝缘的软磁性膜)，以及硬偏置(在MR片的每个端使用一个硬磁化膜区)。由硬偏置所产生的磁化强度分布与并路偏置或软膜偏置产生的磁化程度分布相比能更均匀地穿过MR传感器。对突然改变电流方向的或山形极偏置来说，由于迫使电流沿着与MR片中磁化强度方向成45°角的方向流动，那么信号响应被线性化，在现有技术中通常是这样来进行的，即用一些传导材料的斜片叠入在传感器上，这样，在传感器区域的大部分区域上，感应电流按所希望的45°角垂直地流到片中。尽管“山形极”偏置方案非常简单，但是，它的不利因素在于它让MR片处于了一种欠偏置(underbiased)的状态并且与线性感应响应相比产生了多于二次的响应。通过建议一种更好的方式以沿着MR片的纵向产生一永久磁偏置已使偏置技术得到了大大地改善。例如在U.S.840，898中，Bajorek等人提出了使用软膜偏置装置的一种内偏置MR传感器。后来，在U.S.4，024，489中，Bojorek等从又揭示了用于MR传感器的软偏置层技术。在U.S.4，639，806中，Kira等人揭示了一种方案，用于通过硬磁材料的使用来提供大得多的矫顽场。在U.S.4，663，685中，Tsang提供了一种复合的磁偏置技术，它使用了硬的和软的偏置方法以控制偏置场和传感器电流之间的角度。近来，在U.S.5，018，067和5，079，035中，Krounbi等人提供了一种改进的方法用于将两个硬膜偏置磁体连接到一个活性MR传感片的两端。在MR传感器中磁畴壁的形成和非线性移动是现有技术已揭示的巴克好森噪声的来源的原因。为解决这种涉及畴壁的问题已提出了许多方案，其中包括信号电流反馈技术，对称的barber极结构，极平滑薄膜沉积技术以及在MR片的下部形成的控制磁畴的栅形图样。在U.S.专利4，477，794中，Nonura等人已揭示了在一薄膜MR传感器元件的下面利用栅形图件来实现MR条磁畴控制的技术。他们的栅形图样迫使磁畴边界在操作过程中的偏置范围内保持静止，因此消除了由于瞬时非线性磁畴壁的漂移引起的巴克好森噪声。由于人们一直有一种需要，即对几种MR传感器性能参数的同时优化，所以研究者又提出了几个对此项技术的另外的改进。例如在U.S.专利4，556，925中，Suenaga等人将一个山形极MR元件与成园形MR片端头组合起来以在传感器片的端头提供改善的磁畴状态。在另一个例子中(U.S.专利4，843，505)Mowry报告了他的发现，即在一MR片的边缘，一个1.5μ的突起可改善跟踪性能而不会有由于额外的磁畴和形成所引起的已预期的畸变代价。Mowry报道说，无代价的跟踪改善是由于1.5μ的突起是很小的以致不能允许在传感器边缘有新磁畴产生。在本领域中还有一个明确的要求就是改时对性能均衡地加以选择的办法，例如灵敏度对带度、灵敏度对噪声、灵敏度对跟踪精度以及类似的性能均衡。例如，改善噪声性能在MR传感器中有可能要付出带宽的代价，增加传感器和价质之间的距离就可通过消除热粗糙瞬变现象(thermalasperitytransients)来改善噪声，但付出了灵敏度的代价。在非屏蔽的MR传感器中可以得到改善的MR片偏置，但是却有带宽和灵每度的不可接受的损失。某些研究者也提出了针本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括薄膜传感器结构的磁头，用于读取记录在具有多个磁迹的磁记录介质上的磁信号，所述磁头结构的特征在于包括： 一个基底，具有含第一层磁性并蔽材料的屏蔽区； 一个数据传感器，它具有钝态端区，由含第一磁阻材料片的第一中心活性区分隔开，所述第一磁阻材料沉积在所述基底的所述屏蔽区上，并与所述第一磁性屏蔽层有一个第一分离距离，以及有一个沉积在所述第一磁阻片上方的一个第二磁性屏蔽层，它与所述第一磁阻片之间的分离距离是这样的，即使得所述第一磁阻片能位于接近所述记录介质的位置以读取记录在记录介质的数据磁变中的磁性信号；以及 一个伺服传感器，它具有钝态端区，由含有第二磁阻材料片的第二中心活性区分隔开，所述第二磁阻材料片沉积在所述基底上，它还具有一个沉积在所述磁阻片上方的非磁性屏蔽层，以使所述第二磁阻片能位于接近所述记录介质的位置以读取记录在记录介质的伺服磁迹上的磁性信号。

【技术特征摘要】
US 1992-12-30 07/999,5101.一种包括薄膜传感器结构的磁头，用于读取记录在具有多个磁迹的磁记录介质上的磁信号，所述磁头结构的特征在于包括一个基底，具有含第一层磁性并蔽材料的屏蔽区；一个数据传感器，它具有钝态端区，由含第一磁阻材料片的第一中心活性区分隔开，所述第一磁阻材料沉积在所述基底的所述屏蔽区上，并与所述第一磁性屏蔽层有一个第一分离距离，以及有一个沉积在所述第一磁阻片上方的一个第二磁性屏蔽层，它与所述第一磁阻片之间的分离距离是这样的，即使得所述第一磁阻片能位于接近所述记录介质的位置以读取记录在记录介质的数据磁变中的磁性信号；以及一个伺服传感器，它具有钝态端区，由含有第二磁阻材料片的第二中心活性区分隔开，所述第二磁阻材料片沉积在所述基底上，它还具有一个沉积在所述磁阻片上方的非磁性屏蔽层，以使所述第二磁阻片能位于接近所述记录介质的位置以读取记录在记录介质的伺服磁迹上的磁性信号。2.根据权利要求1的磁头，其特征在于所述第二片以这样一个第三分离距离沉积在所述基底的所述屏蔽区上，这个第三分离距离是距第一磁性屏蔽层的距离，其中所述第二分离距离实质上大于第一分离距离。3.根据权利要求2的磁头，其特征在于一硬磁性材料膜沉积在所述数据传感器和伺服传感器的所述钝态端区的上方，所述硬磁材料在所述端区上分别与所述第一和第二磁阻片的各自端头形成相邻接合点，这样可在所述数据传感器和所述伺服传感器的每个钝态端区上形成纵向磁性偏置。4.根据权利要求3的磁头，其特征在于在所述数据传感器和所述伺服传感器内有软偏置装置，用于在各自的第一和第二中心活性区的至少一部分产生横向磁偏置。5.根据权利要求4的磁头，其特征在于所述软偏置装置包括在各自的所述中心活性区中的一层软磁材料，它与在于所述数据传感器和所述伺服感器中的各自的所述第一和第二磁阻片分隔开。6.根据权利要求5的磁头，其特征在于包括一个栅形图样，它包括在所述第一或第二中心活性区的至少一个表面上的多个脊和槽。7.根据权利要求6的磁头，其特征在于包括一个栅形图样，它包括在各自的所述数据传感器或所述伺服传感器的每个所述钝态端区中的所述硬磁膜的至少一个表面上形成的多个脊和槽。8.根据权利要求7的磁头，其特征在于所述栅形图样包括一个线性的脊和槽图样，其取向为相对于在所述数据传感器或所述伺服传感器中的各自的所述中心活性区的纵轴成大约45°角。9.一种磁带数据存储装置，有至少一个磁头，该磁头含一薄膜传感器结构用于在具有多个磁迹的磁记录介质上读取所记录在磁迹上的磁性数据，其特征在于所述结构包括一个基底，具有含第一层磁性屏蔽材料的屏蔽区;一个数据传感器，它具有钝态端区，由含第一磁阻材料片的第一中心活性区分隔开，所述第一磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：琼斯芬A阿鲍夫，伊德沃德V丹尼斯，威森特N卡沃特，
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]