磁頭及其製造方法

2023-10-10 22:34:59 4

專利名稱：磁頭及其製造方法
技術領域：
本發明總體上涉及磁頭，更具體涉及適合用於在介質表面記錄高 密度磁信息的垂直磁記錄的磁碟驅動器的磁頭及製造該磁頭的方法。
背景技術：
用於信息設備的存儲(記錄)設備主要使用半導體存儲器或磁存 儲器。鑑於訪問時間，半導體存儲器被用作內部存儲設備，而鑑於大 容量和非易失性，磁碟驅動器被用作外部存儲設備。存儲容量是表示 磁碟驅動器的性能的重要指數。隨著信息社會的最新發展，市場需要 大容量和小型的磁碟驅動器。適合於該需要的記錄系統是垂直記錄。 垂直記錄被認為是代替常規縱向記錄的主流，因為可以促進高密度。專利文獻1公開了一種通過在磁軌寬度方向上在主磁極的兩側布 置軟磁性膜從而抑制磁軌寬度兩端的不必要磁場的加寬的垂直記錄磁 頭。專利文獻2公開了一種通過以下方式防止雜散磁場集中於磁頭元件上的垂直記錄磁頭。圍繞磁頭元件的上部和橫向側面設置軟磁屏蔽， 由此使軟磁屏蔽和介質之間的距離小於軟磁屏蔽和磁頭元件之間的距 離。[專利文獻1]美國專利申請公開號2002/0176214[專利文獻2]JP-A-2006-164356發明內容垂直記錄的記錄介質的磁化方向垂直於介質的表面；因此，作用在垂直記錄的記錄介質中的相鄰磁疇之間的去磁場的效果小於縱向記 錄的效果。因此，在該介質中可以記錄高密度磁信息，這使之可以構 成大容量磁碟。在垂直記錄中，主磁極具有張開點並且磁通量被限制在該張開點， 以產生強磁場。來自主磁極的寫磁場對磁軌寬度方向和連續記錄位方 向有影響。由於在磁軌寬度方向上寫入相鄰位信息，歸因於在寫操作 過程中極其強的磁場擦除寫區域外面的磁信息而存在問題。上述專利 文獻1和2描述了解決這種問題的磁頭結構。由計算模擬證實，專利文獻1中描述的技術可以允許目標記錄質 量和相鄰記錄信息的保留。但是，為了滿足該目標發現以下問題。設 置在主磁極的兩側並靠近主磁極的軟磁性膜的反向長度必需以高精度(士10nm)設為極短的長度(50至200nm)。此外，主磁極的張開點 必需以高精度(士10nm)設為50至200nm，以便產生強磁場。據發現， 這種部件的形成精確度(薄膜厚度和反向長度)需要被極其精確地設 置為士10nm的範圍，以便實現作為目標的高質量記錄操作。因此，如 果由商購得到的半導體製造設備來製造垂直記錄磁頭，那麼製造成品 率是低的，以致不能成批製造廉價磁頭。根據專利文獻2中描述的技術，由於軟磁屏蔽的端部被布置在極 其遠離主磁極的位置(1/xm或更多)，因此抑制磁軌寬度兩端的磁場 加寬的效果是不充足的。本發明的一個目的是提供一種可以抑制來自主磁極的寫磁場加寬 並具有工藝裕度的磁頭。本發明的另一目的是提供一種磁頭製造方法，可以縮短製造過程 且在批量生產率方面是優異的。為了實現上述目的，本發明的典型磁頭的特徵在於部分主磁極或 磁場施加裝置延伸到氣墊面，在主磁極的兩側分開地布置第一軟磁性 膜，在從氣墊面縮回的位置設置最靠近記錄介質的第一軟磁性膜圖形 的端部，以及在主磁極的尾側設置第二軟磁性膜。
第一軟磁性膜和主磁極形成在相同層中。
設置在主磁極兩側的第一軟磁性膜可以被配置為與主磁極接觸， 具有從氣墊面縮回並具有平行於該氣墊面的部分的氣墊面側端，以及 在主磁極附近從與其平行的部分進一步縮回的部分。
製造磁頭的方法的特徵在於，在形成於非磁性膜上的抗蝕劑中， 在形成主磁極和第一軟磁性膜的區域中形成開口，以及在該開口中沉 積軟磁性材料。因此，主磁極具有延伸到氣墊面以限定磁軌寬度的部 分和當隨著從氣墊面縮回其寬度逐漸加寬的部分，以及通過相同工藝 形成的分開地布置在主磁極的兩側並具有從該氣墊面縮回的氣墊面側 端的第一軟磁性膜。
根據本發明，允許抑制主磁極的寫磁場加寬的軟磁性膜的氣墊面 側端從氣墊面縮回。因此，如果通過晶片加工或機器加工轉移主磁極 的張開點位置，那麼軟磁性膜的反向長度不被改變，除非軟磁性膜的 邊緣接觸氣墊面。因此，可以實現具有大的工藝裕度的磁頭，以及可 以防止抑制寫磁場加寬的效果變化。
具體實施例方式
圖3圖示了使用垂直記錄的磁碟驅動器的基本布局。圖3 (a)是 該驅動器的平面圖以及圖3 (b)是剖面圖。記錄介質2由主軸電機3 支撐並在輸入/輸出信息時旋轉。磁頭1由懸架8支撐，懸架8由旋轉 致動器4經由臂7來支撐。懸架8向記錄介質2的方向按壓磁頭1並 將它保持在與來自旋轉記錄介質2的粘滯性層流經受的提升力平衡的位置。讀/寫電路6包括波形等效電路，放大來自磁頭1的讀信號並提 供寫電流到磁頭1。電路板5安裝有信號處理電路，該電路解碼被讀/
寫電路6放大的讀信號並編碼提供給讀/寫電路6的寫數據。此外，電 路板5安裝有主軸電機3的控制電路和旋轉致動器4的控制電路。與 縱向記錄中出現的洛倫茲波形不同，在垂直記錄中獲得的讀波形(讀 信號相對於時間軸的振幅變化)是梯形波形；因此，該波形等效電路 和信號處理電路不同於縱向記錄中的那些電路。
垂直記錄使用具有垂直於記錄面的易磁化軸的記錄介質2。該襯底 使用玻璃或A1襯底。在該襯底上形成軟磁底層(SUL:軟底層)和形 成記錄層的磁性薄膜。來自主磁極的寫磁場作用在記錄介質2上，以 將記錄層的磁化反向。為了記錄該垂直記錄需要使用這種垂直方向的 磁場分量；因此，軟磁底層被設置在記錄層和襯底之間。
執行電磁轉變的寫元件用來在這種記錄介質2中寫入磁信息。此 外，利用磁阻現象、巨磁阻現象或電磁感應現象的讀元件用來讀取磁 信息。這些寫元件和讀元件被設置在稱作滑動器的輸入/輸出元件上， 以構成磁頭1。隨著旋轉致動器4的轉動在記錄介質表面上徑向地移動 的磁頭1被定位在可選磁軌，然後執行磁信息的寫或讀。
<實施例1〉
參考圖1和2來描述根據第一實施例的磁頭的結構。圖1是圖示 了構成磁頭的寫元件的基本部分的放大視圖。圖2是圖示了磁頭的整 體布局的剖面圖。在圖1中，寫元件200的主磁極11延伸到氣墊面98， 氣墊面98是面對介質的表面，並且主磁極11具有反轉的梯形截面。 在主磁極11的兩側分開地布置稱作側屏蔽的第一軟磁性膜10。第一軟 磁性膜10的氣墊面側端被設置為從氣墊面98縮回。延伸到氣墊面的 部分主磁極11在鄰近第一軟磁性膜並且遠離氣墊面的位置形成矩形。 這些部件形成在非磁性膜15上。寫磁軌寬度被主磁極11的上部邊緣 限定，該邊緣具有寬的寬度。主磁極11經由非磁性膜14磁性地連接到稱作尾屏蔽的第二軟磁性膜12。非磁性膜14和第二軟磁性膜12的
存在對於抑制磁軌寬度兩端的磁場加寬是可有可無的，但對於使寫磁 場的梯度變得陡峭是必需的。但是，高密度記錄區需要具有高梯度磁
場的寫磁場，這不可避免地與第二軟磁性膜12結合。
參考圖2，在滑動器襯底30上形成讀元件100和寫元件200。讀 元件100主要由滑動器襯底30上設置的絕緣膜(底層膜)31、下屏蔽 32、用於探測磁信息的元件部分50以及上屏蔽33構成。寫元件200 通過非磁性膜15與讀元件100隔開。在本實施例中，主磁極11被布 置在寫元件200的最底層。該布置可以容易地減小讀元件100和主磁 極11之間的距離，可以增加記錄介質上的記錄格式的效率。
如圖1所示，在主磁極11的兩側存在第一軟磁性膜10;但是，在 圖2中未出現第一軟磁性膜10，因為圖2是主磁極11的中心部分的沿 向後方向的剖面圖。在主磁極11上布置非磁性膜14，主磁極ll經由 非磁性膜14磁性地連接到第二軟磁性膜12。第二軟磁性膜12被磁性 地連接到上軟磁性膜17，以形成閉合磁路。上軟磁性膜17在其後端磁 性地連接到下軟磁性膜16，而且下軟磁性膜16經由非磁性膜14磁性 地連接到主磁極U。在由這種磁膜構成的閉合磁路中布置線圈18。由 於設置了絕緣膜21和19以保證與磁膜電絕緣，預定電流可以被施加 到線圈18。
施加電流到線圈18引導磁通量從上軟磁性膜17通過下軟磁性膜 16到主磁極11。非磁性膜14適合於決定將返回到第二軟磁性膜12的 磁通量的量，該磁通量的量是在主磁極11產生的部分磁通量。此外， 非磁性膜14具有增加寫磁場梯度的功能。非磁性膜14的薄膜厚度取 決於主磁極11和記錄介質之間的浮動高度而被決定，並被設置在約 10nm至50mn的範圍。因為非磁性膜14具有小的薄膜厚度，如果主磁 極11和下軟磁性膜16之間的重疊區極其寬，那麼下軟磁性膜16和主 磁極11的磁阻可以被忽略。就磁阻可以被忽略的本布局而言，由於可以通過相同的圖形形成工藝製成非磁性膜H和主磁極11，磁頭1的制 造成本可以被有利地減小。鑑於工序的減少，本領域技術人員可以容 易地理解，可以通過相同的工藝形成被布置以增加磁場梯度的第二軟
磁性膜12和下軟磁性膜16。
如由該圖清楚看出，在第二軟磁性膜12和下軟磁性膜16之間存 在空隙22。在後續工序的線圈形成過程中，該空隙22造成諸如低分辨 率等障礙。因此，需要用非磁性材料掩埋該空隙的工序。在本實施例 中，在形成第二軟磁性膜12和下磁性膜16之後，執行用氧化鋁膜掩 埋該空隙的工序。
為了保護上述的整個元件部分，設置覆蓋該元件部分的非磁性的 絕緣保護膜20。在本實施例中，設置具有25/mi厚度的氧化鋁膜作為 保護膜20。具有2.2T的飽和磁通密度的CoNiFe基合金被用作主磁極 11，具有約200nm的厚度。NiFe基合金被用作第二軟磁性膜12和下 軟磁性膜16，每個均具有1.2Mm的厚度。NiFe基合金被用作上軟磁性 膜17，具有1.0/mi的厚度。銅被用於線圈18，具有2/mi的厚度。聚合 樹脂被用於絕緣膜19並且氧化鋁被用於其他絕緣膜和非磁性膜。
圖4是延伸到氣墊面、第一軟磁性膜10和第二軟磁性膜12的主 磁極ll的放大視圖(在從斜下側視察主磁極的狀態下)。如上所述， 主磁極11由具有2.2T的飽和磁通密度並且具有200nm厚度和卯nm磁 道寬度的CoNiFe基合金製成。此外，反轉梯形的斜面具有8度的角度。 最影響磁場強度的張開點P被設置為距氣墊面100nm。主磁極11從氣 墊面到張開點P之前被均勻構形以及在張開點P之前具有矩形部分(參 見圖l)。但是，主磁極11示出有圖4中省略的矩形部分。在最靠近 主磁極11的位置，第一軟磁性膜IO與主磁極11隔開150nm。第一軟 磁性膜10由與主磁極11相同的材料製成，具有與主磁極11相同的薄 膜厚度並且從氣墊面縮回100nm。第一軟磁性膜10具有200nm的反向 長度。左右第一軟磁性膜(分開的軟磁性膜的每一個)具有幾乎均勻的反向長度。在0.3AT的磁通勢被施加到如上所述配置的磁頭1並且磁頭1保 持在記錄介質上面13.5nm的磁浮動高度的情況下，計算磁場強度。該 磁場強度受記錄介質中包括的SUL的條件影響。這裡假定SUL具有 1.35T的飽和磁通強度，90nm的薄膜厚度並且距主磁極11 57.5nm的磁 距離(常用條件)。計算的結果是可以獲得12kOe (96kA/m)的有效 磁場(由記錄介質檢測到的寫磁場增加有面內成分的寫磁場)。該 值對用於垂直磁記錄的介質的寫磁場來說是足夠的強度。本發明的目的是提供一種可以抑制這種寫磁場的加寬並且提供高 工藝裕度的磁頭結構。鑑於這點，磁軌寬度兩端的寫磁場的加寬被考 查。在圖5中示出了該結果。在該圖中，水平軸表示磁軌寬度方向的 位置(零表示寫磁軌的中心)並且縱軸表示標準化磁場(有效磁場)。 本實施例的計算結果由類型C表示。從該圖看到，在主磁極的幾何邊 緣0.045/mi (45nm: 90nm/2)附近，磁場強度具有峰值，並隨著從該 處離開而逐漸地降低。為了防止對相鄰磁軌的影響(擦除)，有必要 降低遠離幾何磁軌邊緣的區域的磁場強度。本發明人的經驗表明寫磁 場的約0.5倍的磁場對記錄介質沒有影響。因此，可以說本實施例對距 主磁極11的中心0.11/xm (110nm)的介質區沒有影響。該效果可與其 他結構的效果相比較。圖6是在主磁極11的兩側未設置第一軟磁性膜的結構的放大視 圖。在此情況下，僅僅靠近主磁極11布置第二磁性膜62。該結構被稱 作類型A。圖7圖示了屬於專利文獻1的類別的結構，其中從氣墊面 側面通過軟磁性膜63圍繞主磁極11。該結構被稱作類型B。在圖6和 7中，主磁極ll的寬度、厚度和材料以及張開點的位置與上述第一實 施例的相同。每個軟磁性膜62和63的具有100nm的反向長度並均勻 地延伸。圖5共同地示出了用於上述結構的磁軌寬度方向上的磁場分布的 計算結果。由該圖可以看到，在主磁極的兩側沒有軟磁性膜的類型A 具有受寫磁場影響的寬的寬度。基於來自本發明人的經驗規則的估計，很可能寫磁場對距主磁極中心約0.125/mi (125nm)的範圍有影響。另 一方面，可以看出，在軟磁性膜63圍繞主磁極的氣墊面側面的類型B 中，寫磁場對距主磁極中心大約0.1/mi (100nm)的範圍有影響，這意 味著最好的性能。由此，鑑於減小對相鄰寫磁軌的影響(磁信息的擦 除)，因此可以說類型B、類型C和類型A是依次優越的。但是，它 們的各自的差值是100nm、 110nm和125nm，因而類型B和類型C之 間的區別不大。接下來比較工藝裕度，工藝裕度是本發明的另一目的。對於類型 B，可以容易假定其結構特徵，張開長度(晶片加工中的附加誤差和磁 頭滑動器工藝(由晶片切割)的誤差)被改變，以及軟磁性膜63的反 向長度被改變。由本發明人的實驗性製造的結果看到，在約士70nm處 發生該誤差。根據該計算，如果軟磁性膜63的反向長度改變約20nm， 那麼寫磁場改變約1 kOe (80kA/m)。鑑於寫磁場，意味著士3.5kOe (280kA/m)被改變，由此在製造磁頭中不能期望高成品率(合格品產 品的寫磁場的變化寬度在5%內)。這就提出了將軟磁性膜63的反向 長度的容差設置在士10nm的範圍內的需要。類型C是本發明的第一實施例，是第一軟磁性膜10不暴露於氣墊 面的類型。即使主磁極11的張開點位置改變，第一軟磁性膜10的反 向長度也不改變。因此，不發生由反向長度的改變而引起的寫磁場強 度的改變。減小來自主磁極的洩漏磁場的軟磁性膜圖形的效果與如圖5 所示的軟磁性膜被暴露於氣墊面的類型B的效果相同。因此，第一實 施例的類型C的結構具有高工藝裕度，並且可以抑制寫磁場的加寬。 如先前描述，僅僅通過在主磁極11的兩側布置從氣墊面縮回的第一軟 磁性膜IO可以產生這些效果。接下來描述同時形成主磁極和第一軟磁性膜圖形的方法，主磁極 和第一軟磁性膜圖形是根據第一實施例的磁頭的主要部分。圖8至13是讀磁頭的形成之後的工序視圖。圖8圖示了在非磁性膜15上形成底 層膜52以及然後在底層膜52上塗敷抗蝕劑以形成抗蝕劑圖形60的狀 態。在用於主磁極11的形成區62和用於第一軟磁性膜10的形成區61 中，抗蝕劑圖形60形成有各自的開口部分，以便在其處露出底層膜52。 通過使用底層膜52作為電極的電鍍法，沉積變為主磁極和第一軟磁性 膜的材料的CoNiFe基合金。對於底層膜52的需要是由用於主磁極的 成膜方法所引起。在沉積方法或濺射方法的情況下，如果底層膜52不 必用作非磁性膜15的粘結層，那麼不需要設置底層膜52。此後，通過 溶劑等去除抗蝕劑圖形60，以僅僅留下主磁極11和第一軟磁性膜10 的區域，如圖9所示。接下來，如圖10所示，使用主磁極ll和第一 軟磁性膜10作為掩模，通過離子碾磨方法去除底層膜52。主磁極11 和第一軟磁性膜IO可以通過使用如上所述的圖形形成方法的相同工序 來形成。在通過電鍍法、濺射方法或沉積方法形成變為主磁極的薄膜之後， 也可以通過刻蝕法形成通過上述工序形成的圖形。在此情況下，該抗 蝕劑圖形被構形以覆蓋將被留下的軟磁性膜圖形和主磁極的區域。通 過執行以下工序，通過刻蝕法形成的軟磁性膜圖形和主磁極圖形也可 以形成第一實施例的磁頭1。在如上所述執行底層膜52的去除或用於圖形形成的離子碾磨之 後，進一步離子碾磨的入射角被傾斜地設置，以提供用於主磁極ll的 邊緣的傾角，如圖IO所示。具體地說，未被第一軟磁性膜IO遮蔽的 區域的主磁極邊緣ce-l， a-2被弄成傾斜。該圖形被限定以便第一軟磁 性膜IO的端部位於從氣墊面縮回的位置。因此，僅僅通過傾斜碾磨工 序主磁極11被暴露於氣墊面的區域(在通過後處理將晶片切割為磁頭 滑動器時的邊緣)可以被構形為反轉梯形。因為具有小於矩形的面積, 梯形可以集中磁通量，由此有利地產生強磁場。參考圖11，此後，形成非磁性膜51，以覆蓋主磁極ll和第一軟磁性膜IO。參考圖12，然後非磁性膜51被刻蝕，以露出主磁極ll和 第一軟磁性膜10的表面。由於必需以平坦方式執行該刻蝕，因此使用 化學機械拋光方法(CMP)。該刻蝕的終點可以由主磁極11和第一軟 磁性膜IO的表面出現時遇到的工藝速度的變化來探測。接下來形成非 磁性膜14，此後形成第二軟磁性膜12。在用上述工序形成晶片上最後需要的磁頭元件部分之後，該晶片 被切割為磁頭滑動器。圖13中所示的平面/3表示切斷端面，該切斷端 面變為氣墊面98。在該切斷過程中，平面0的位置在向後方向改變。 連同這些一起，主磁極11的張開點被按位置改變。但是，該圖形被預 先地形成，以便第一軟磁性膜10的氣墊面側端從氣墊面的位置縮回。 即使在該處理過程中發生位移，第一軟磁性膜10的反向長度將不改變。 因此，可以穩定地製造磁場強度較少變化的磁頭。主磁極ll和第一軟 磁性膜10由相同材料形成，並通過相同工序形成；因此，磁頭的製造 過程可以被縮短，以減小其製造的單位成本。第一實施例的效果被進一步說明。第一實施例採用平坦的主磁極 和第一軟磁性膜，如圖14所示。圖14示出了當在晶片上形成這種圖 形時的平坦形狀。主磁極11延伸到氣墊面98，並且露出部分的寬度限 定寫磁軌寬度。在從氣墊面縮回的方向上，主磁極ll具有磁軌寬度相 等的區域。具有相等磁軌寬度的區域的存在產生保持磁軌寬度均勻的 效果，即使在如先前描述加工磁頭滑動器時切斷位置改變。主磁極11 的寬度改變的點稱為張開點P，在從張開點P縮回的區域中，主磁極 11的寬度被均勻地擴大。該區域的磁通量集中於張開點P，由此由主 磁極11的尖端延伸到氣墊面的位置產生強磁場。在本實施例中，在主磁極11的兩側布置第一軟磁性膜10，並且第 一軟磁性膜10的端部從氣墊面98縮回100nm。由此，第一軟磁性膜10不被暴露於氣墊面98，除非張開點位置改變最大值lOOrnn。在主磁 極11和第一軟磁性膜IO之間設置磁隙51。在本實施例中設置150nm 的間隙51。間隙51的存在等效於(主磁極和軟磁性膜互相絕緣的結構) 圖7所示的圍繞主磁極的氣墊面側面的軟磁性膜結構。第一軟磁性膜 10的反向長度被設為200nm。這些尺寸基於圖形形成設備的解析度能 力、磁場強度和磁場強度任意地決定。順便提及，如由圖13也清楚看出，第二軟磁性膜12的切斷面變 為氣墊面98。換句話說，第二軟磁性膜12被暴露於氣墊面。另一方面， 第一軟磁性膜10的端部從氣墊面98縮回。因此，第二軟磁性膜12的 端部比第一實施例中的第一軟磁性膜10的氣墊面側端更靠近氣墊面。利用該特點，如果張開點P接近氣墊面98，那麼第一軟磁性膜IO 也接近該氣墊面，因而第一軟磁性膜10和第二軟磁性膜12之間的磁 距離被減小(磁阻被減小)。因此發現，從張開點P通過第一軟磁性 膜IO流到第二軟磁性膜12的磁通量的量增加，以抑制來自主磁極11 的磁場。相反，如果張開點P遠離氣墊面，那麼第一軟磁性膜10和第 二軟磁性膜12之間的磁距離增加(磁阻被增加)。因此發現，來自張 開點P的磁通量洩漏減小，以抑制磁場強度的降低。利用上述布局，與常規布局相比較，由張開點的改變而引起的來 自主磁極的寫磁場的改變可以被減小。該效果可以通過具有從氣墊面 縮回的端部和與張開點位置位移的第一軟磁性膜的存在以及第二軟磁 性膜的存在來實現，第二軟磁性膜具有用用作參考的氣墊面的位置固 定的端部。具體地說，這是因為第一軟磁性膜和第二軟磁性膜之間的 磁阻取決於張開點位置而變化，以用於補償由主磁極產生的磁場強度。順便提及，儘管在上述第一實施例中磁頭被描述為具有讀元件和 寫元件的組合磁頭，但是僅僅具有寫元件的磁頭也可以被應用。下面將參考圖15描述根據第二實施例的磁頭的布局。除主磁極和 第一軟磁性膜的形狀和布置之外，根據第二實施例的磁頭的布局與第 一實施例的相同。由此，圖15用俯視示了主磁極和第一軟磁性膜 的形狀和布置。該布局的特點在於以下方面。布置在主磁極ll的兩側 的第一軟磁性膜103被設置為不經由間隙與主磁極11直接接觸。第一 軟磁性膜103的氣墊面側端從氣墊面縮回並平行於氣墊面。但是，第 一軟磁性膜103的靠近主磁極的部分被構形為有選擇地進一步從氣墊 面縮回。具體地說，第一軟磁性膜103的反向長度被設為200nm。在 遠離主磁極ll的部分，氣墊面側端從氣墊面縮回量是100nm，並且在 靠近主磁極11的部分是150nm的最大值。如上所述，在遠離主磁極 11的部分，第一軟磁性膜103的氣墊面側端被靠近氣墊面，以及主磁 極11設有張開部分。因此，主磁極11的寫磁場可以被增加，以及磁 道寬度兩端的磁場的加寬可以被減小。接下來參考圖16至19描述根據第一和第二實施例的磁頭的其他 布局，該磁頭應用有在主磁極的兩側布置的軟磁性膜結構。在圖16所 示的布局中，在主磁極11上形成的非磁性膜14的後面設置開口部分。 下軟磁層16和主磁極11通過開口部分直接磁性地互相連接。在該布 局中，在由第二軟磁性膜12、上軟磁性膜17、下軟磁性膜16和主磁 極11形成的閉合磁路中，下軟磁層16和主磁極11直接互相磁性地連 接。因此，有在上軟磁性膜17處產生的磁通量可以導致主磁極11高 度有效的效果。圖17所示的布局的特徵在於在主磁極11下設置下軟磁層16作為 其下層。磁軟膜26被設置以將下軟磁性膜17的後部與主磁極11的後 部連接。在本布局中，下軟磁層16和上軟磁性膜17之間的磁距離可 以被增加。因此，與其他布局相比較，可以減小從下軟磁性膜16洩漏 到上軟磁性膜17的磁通量的量。該效果可以引導大量磁通量到主磁極 11，由此更適宜產生強磁場。儘管上面描述的布局示例使用了單層線圈，但是本發明可以被應 用於圖18中的雙層線圈型磁頭。類似於先前描述的示例，在滑動器襯底30上形成讀磁頭和寫磁頭。讀磁頭主要由滑動器層30上形成的絕 緣層(底層)31、下屏蔽32、上屏蔽33以及用於探測磁信息的元件部 分50構成。寫磁頭通過非磁性膜15與讀磁頭絕緣，並包括由下磁極 42、基架磁極24、主磁極ll、中間磁極(下軟磁性膜)16和軟磁性膜 41形成的第二閉合磁路。在第二閉合磁路中設置線圈18-1。因為電流 施加到線圈18-1，絕緣膜21-1， 19-1被設置。基架磁極24被連接到下 磁極42，以通過降低氣墊面上的磁電荷分布，設法阻止下磁極端部的 擦除問題。第一閉合磁路由主磁極11、下軟磁性膜16、上軟磁性膜17 和第二軟磁性膜12構成。在第一閉合磁路中設置線圈18-2。因為電流 施加到線圈18-2，設置絕緣層19-2， 21-2。如同第一和第二實施例一 樣，儘管未示出，在主磁極11的兩側設置第一軟磁性膜10 (圖14) 或103 (圖15)，，在主磁極11上設置非磁性膜14。通過適當地保持 從第二軟磁性膜12引導的磁通量的量，由主磁極11產生的磁場梯度 被增加。上面描述的元件結構被保護膜20圍繞。由在其間放置主磁極11的兩個線圈18-1， 18-2產生的磁場具有彼 此相反的極性。但是，共同的磁化極性作用在該兩個線圈之間放置的 中間磁極(下軟磁性膜)16上。因此，具有高效率的磁通量可以導致 主磁極ll進入磁化狀態，該磁化狀態等於中間磁極(下軟磁性膜)16 的磁化狀態。相反，由該線圈產生的磁場具有彼此相反的極性；因此， 存在從該線圈洩漏的磁場被互相抵消以較少影響到記錄介質的特點。 如上所述，在主磁極11兩側的第一軟磁性膜10 (圖14) 、 103 (圖15) 的形成可以沒有任何障礙地應用於這種高級磁頭布局。圖19以示例方式圖示了本發明被應用於簡單磁頭結構的布局。讀 磁頭具有與先前描述相同的布局。閉合磁路由底層軟磁性膜44、軟磁 性膜41、軟磁性膜16和主磁極11通過非磁性膜15構成。在閉合磁路中設置線圈18，以及通過磁膜21， 45保證必需的電絕緣。在上面描述 的磁頭結構當中該布局是最簡單的，並且該布局由用於垂直磁記錄的 磁頭的最小元件構成。為了允許高密度記錄，必需增加如先前描述的 寫磁場的梯度。為了滿足該需要，經由非磁性膜14，在主磁極ll的頂 上設置軟磁性膜43。軟磁性膜43的反向厚度越薄(圖中的左-右方向 上的厚度)，磁場的梯度更適宜，但是工藝裕度變得越窄。因此，在 非磁性膜14上設置凸起71，以便接近氣墊面98，並且設置軟磁性膜 43以在凸起71上蔓延。這使之可以減小非磁性膜43靠近主磁極的部 分的反向厚度。因此，對於高密度記錄可以簡單地和適當地配置磁頭。 類似於第一和第二實施例中其的形成的在主磁極11的兩側第一軟磁性 膜10， 103的形成，可以被沒有任何障礙地應用於該情況的布局，以 便抑制磁軌寬度兩端的磁場的加寬。在上面描述的所有布局中，第一軟磁性膜的氣墊面側端從氣墊面 縮回；因此，在主磁極的加工過程中第一軟磁性膜的反向長度不改變， 並且工藝裕度大。由於第一軟磁性膜的反向長度不被改變，抑制寫磁 場加寬的效果變化小。由於可以通過相同工序製造第一軟磁性膜和主 磁極，因此製造過程可以被縮短。因此，磁頭的性能改進可以與其制 造成本的減小一致。


圖1是根據第一實施例的磁頭的寫磁頭部分的放大透視圖。 圖2是根據第一實施例的磁頭的整個結構的剖面圖。 圖3包括圖示了使用本發明的磁頭的磁碟驅動器的示意性布局的 平面圖和剖面圖。圖4是從斜下側視察時圖1的寫磁頭部分的放大視圖。 圖5圖示了主磁極的磁分布的計算結果。 圖6是從斜下側視察時常規技術的寫磁頭部分的放大視圖。 圖7是從斜下側視察時常規技術的寫磁頭部分的放大視圖。 圖8圖示了根據第一實施例的磁頭的寫磁頭的製造步驟。圖9圖示了根據第一實施例的磁頭的寫磁頭的製造步驟。 圖10圖示了根據第一實施例的磁頭的寫磁頭的製造步驟。 圖11圖示了根據第一實施例的磁頭的寫磁頭的製造步驟。 圖12圖示了根據第一實施例的磁頭的寫磁頭的製造步驟。圖13圖示了根據第一實施例的磁頭的寫磁頭的製造步驟。圖14是根據第一實施例的寫磁頭的第一軟磁性膜和主磁極的平面圖。圖15是根據第二實施例的寫磁頭的第一軟磁性膜和主磁極的平面圖。圖16圖示了根據本發明的磁頭的另一布局的剖面圖。 圖17圖示了根據本發明的磁頭的另一布局的剖面圖。 圖18圖示了根據本發明的磁頭的另一布局的剖面圖。 圖19圖示了根據本發明的磁頭的另一布局的剖面圖。[參考數字的說明]l...磁頭，2...記錄介質，10， 103…第一軟磁性膜，ll...主磁極，12... 第二軟磁性膜，14...非磁性膜，15...非磁性膜，16...下軟磁性膜，17... 上軟磁性膜，18...線圈，19， 20， 21...非磁性膜，絕緣膜，30…滑動器 襯底，32...下屏蔽，33...上屏蔽，50...磁阻元件，51...非磁性膜，52... 底層膜，60...抗蝕劑膜，61…第一軟磁性膜的區域，62...主磁極的區域， 98...氣墊面，IOO...讀磁頭，200…寫磁頭。
權利要求
1.一種包括寫元件的磁頭，該寫元件包括主磁極，具有延伸到氣墊面以限定磁軌寬度的部分和隨著從氣墊面縮回寬度逐漸地加寬的部分；下軟磁性膜，磁性地連接到主磁極並具有從氣墊面縮回的前端；上軟磁性膜，具有磁性地連接到下軟磁性膜的後端並與下軟磁性膜構成閉合磁路；與該閉合磁路連結的線圈；第一軟磁性膜，分開地布置在主磁極的兩側並具有從氣墊面縮回的氣墊面側端；以及第二軟磁性膜，布置在主磁極的尾側。
2. 根據權利要求1的磁頭，其中該第一軟磁性膜和主磁極被設置 在相同層。
3. 根據權利要求2的磁頭，其中該第一軟磁性膜和主磁極由相同 的軟磁性材料製成。
4. 根據權利要求l的磁頭，其中該主磁極和第一軟磁性膜被布置 為在其間具有磁隙。
5. 根據權利要求l的磁頭，其中該主磁極和第一軟磁性膜被磁性 地連接到第二軟磁性膜，以便在其間具有磁隙。
6. 根據權利要求l的磁頭，其中延伸到氣墊面的主磁極的部分具 有反轉梯形的截面。
7. 根據權利要求6的磁頭，其中延伸到氣墊面的主磁極的部分在 鄰近第一軟磁性膜並且遠離氣墊面的位置形成矩形。
8. 根據權利要求l的磁頭，其中第二磁膜的氣墊面側端比第一軟 磁性膜的氣墊面側端更靠近氣墊面。
9. 根據權利要求l的磁頭，其中經由非磁性膜在主磁極的頂上設 置下軟磁性膜。
10. 根據權利要求1的磁頭，其中在主磁極的頂上設置下軟磁性膜，以便與主磁極部分接觸。
11. 根據權利要求l的磁頭，其中在主磁極下面設置下軟磁性膜， 以便與主磁極接觸。
12. 根據權利要求l的磁頭，還包括下磁極，磁性地連接到下軟磁性膜的後端以與下軟磁性膜一起在 與該閉合磁路相對的側面上構成第二閉合磁路；以及 與該第二閉合磁路連結的第二線圈。
13. 根據權利要求1的磁頭，還包括鄰近該寫元件設置的讀元件。
14. 根據權利要求12的磁頭，還包括 在下磁極的氣墊面側面上設置的基架磁極。
15. 根據權利要求12的磁頭，其中該讀元件包括下磁屏蔽、上磁屏蔽以及放置在下和上磁屏蔽之間的磁阻元件。
16. —種包括寫元件的磁頭，該寫元件包括主磁極，具有延伸到氣墊面以限定磁軌寬度的部分和隨著從氣墊面縮回寬度逐漸地加寬的部分；下軟磁性膜，磁性地連接到主磁極並具有從氣墊面縮回的前端；上軟磁性膜，具有磁性地連接到下軟磁性膜的後端以與下軟磁性 膜構成閉合磁路；與閉合磁路連結的線圈；第一軟磁性膜，布置在主磁極的兩側以便與主磁極接觸，並具有 從氣墊面縮回的氣墊面側端以及至少具有平行於該氣墊面的部分；以 及第二軟磁性膜，布置在主磁極的尾側。
17. 根據權利要求16的磁頭， 氣墊面的部分進一步縮回的部分，
18. 根據權利要求16的磁頭， 極的寬度加寬的部分接觸。
19. 根據權利要求16的磁頭，其中該第一軟磁性膜具有從平行於 該部分被置於靠近主磁極。其中該第一軟磁性膜被設置與主磁 還包括鄰近寫元件設置的讀元件。
20. —種製造磁頭的方法，包括以下步驟 在非磁性膜的頂上塗敷抗蝕劑；在形成主磁極和第一軟磁性膜的區域，在抗蝕劑中形成開口； 在該抗蝕劑的開口中沉積軟磁性材料；去除該抗蝕劑並形成主磁極和第一軟磁性膜，該主磁極具有延伸 到氣墊面以限定磁軌寬度的部分和隨著從氣墊面縮回寬度逐漸地加寬 的部分，並且第一軟磁性膜被布置在主磁極的兩側而且每一個均具有 從氣墊面縮回的氣墊面側端；通過離子碾磨在主磁極的側表面上形成傾角，以便下部相對於上 部被變窄；在包括主磁極和第一軟磁性膜的上表面的平面上形成非磁性膜； 在該非磁性膜上，在氣墊面側面上形成第二軟磁性膜，並在後端 側面上形成下軟磁性膜；經由該非磁性膜，在下磁性膜上形成線圈；以及形成上軟磁性膜，該上軟磁性膜具有磁性地連接到下軟磁性膜的 後端，經由非磁性膜覆蓋線圈，並構成閉合磁路。
21. 根據權利要求20的製造磁頭的方法，其中該第一軟磁性膜和 主磁極由相同的軟磁性材料製成。
22. 根據權利要求20的製造磁頭的方法，還包括在非磁性膜的頂 上塗敷抗蝕劑的步驟之前，通過層壓下磁屏蔽、磁阻元件和上磁屏蔽 形成讀磁頭的步驟。
全文摘要
為了抑制垂直記錄磁頭的主磁極的寫磁場加寬和實現高質量寫操作，必需以極其高的水平設置形成磁頭的部件的形成精確度。在由可商購得到的製造設備製造垂直記錄磁頭的情況下，製造成品率低，以致不能成批製造廉價磁頭。寫磁頭200的主磁極11延伸到氣墊面98或面對介質的表面並具有反轉梯形的截面。在主磁極11的兩側通過非磁性膜51分開地布置稱作側屏蔽的第一軟磁性膜10。第一軟磁性膜10的氣墊面側端被設置為從氣墊面98縮回。第一軟磁性膜10和主磁極11形成在相同層中。在氣墊面側面上的主磁極11上面經由非磁性膜14設置稱作尾屏蔽的第二軟磁性膜12。
文檔編號G11B5/127GK101246693SQ200810080768
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月18日 優先權日2007年2月16日
發明者丸山洋治, 巖倉忠幸, 工藤一惠, 椎名宏實, 江藤公俊 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司