具有酒杯狀腔體的屏蔽物的製作方法

2023-07-12 14:57:46

專利名稱：具有酒杯狀腔體的屏蔽物的製作方法
技術領域：
本發明涉及磁頭的屏蔽物。
背景技術：
磁頭一般含有寫入部件和讀取部件。讀取部件含有用於從記錄介質(如，磁碟) 的記錄層中讀取信息的磁阻(Ml )、巨磁阻(GMR)、隧穿磁阻(TMR)部件。寫入部件被設置為產生能使磁矩在記錄層上對齊從而表示數據位的磁場。寫入部件包括主磁極和返回磁極，每一個均具有磁極尖端。在空氣軸承表面 (ABS)，磁極尖端被間隙層分隔開，面向記錄介質。導線線圈圍繞著由兩個磁極形成的磁路的一部分。線圈中的電流在兩個磁極中感應出磁信號，被用於將數據寫入記錄介質中。

發明內容
具有內壁的屏蔽物圍繞著主磁極。該屏蔽物的內壁相對於下磁軌方向的壁角超過了主磁極相對於下磁軌方向的壁角。該屏蔽物的一個實施例類似於一個酒杯狀的腔體。


圖1是根據實施例的垂直記錄磁頭的剖面視圖。圖2是根據實施例的寫入磁極和「酒杯」狀的後屏蔽物(trailing shield)的空氣軸承表面視圖。圖3是對於帶有梯形腔體的寫入磁極後屏蔽物而言以及對於圖2的寫入磁極酒杯狀後屏蔽物而言有效的磁寫入場與磁寫入寬度之間的函數關係圖。圖4是根據實施例的寫入磁極和酒杯狀後屏蔽腔體的空氣軸承表面視圖。圖5是根據實施例的帶有酒杯狀後屏蔽腔體的寫入磁極的空氣軸承表面視圖。圖6是根據實施例的帶有更大的壁角的後屏蔽腔體的寫入磁極的空氣軸承表面視圖。圖7根據各種實施例提供了能在絕緣層中產生磁極的示例例程。
具體實施例方式圖1是根據各實施例的示例性垂直寫入器10的橫截面圖，其包括主磁極12、返回磁極14和寫入線圈16。導電的寫入線圈16圍繞著後間隙封閉物17，該後間隙封閉物將主磁極12磁性地耦合至返回磁極14。垂直寫入器10使磁介質18面向著主磁極12和返回磁極14的空氣軸承表面(ABQ。主磁極12包括主磁極本體20、磁軛21和主磁極尖端22。磁軛21耦合至主磁極本體20的上表面。主磁極尖端22具有前沿M和後沿26。在ABS處， 由絕緣材料觀使主磁極尖端22與返回磁極14分隔開。寫入間隙35是由前沿M和返回磁極14之間的間距所定義的。磁介質18可包括磁性軟底層32和磁性硬記錄層34。應該注意的是，垂直寫入器
410的配置僅是說明性的，且根據本發明可以替換地採用很多其他配置。例如，垂直寫入器 10可包括後屏蔽物、側屏蔽物或圍繞屏蔽物，在記錄過程中這些屏蔽物吸收來自主磁極尖端22、記錄層34上的磁性側軌道以及其他來源(諸如返回磁極14的後沿)的雜散磁場。 後屏蔽物36被圖示為靠近絕緣層觀，該絕緣層觀圍繞著垂直寫入器10的主磁極尖端22。磁介質18相對於垂直寫入器10在如箭頭A所示方向上移動或轉動。為了將數據寫入磁介質18，使電流流過導電的寫入線圈16，這些寫入線圈16穿過位於主磁極12和返回磁極14之間的寫入間隙35。這感應出了橫跨寫入間隙35的磁場。通過使流過導電線圈16的電流的方向發生逆轉，被寫入磁介質18的數據的極性也被逆轉。主磁極12作為後磁極進行操作，且被用於物理地將數據寫入磁介質18。相應地，主磁極12定義了被寫入的數據的軌道寬度。更具體地，由主磁極尖端22的後沿沈在ABS處的寬度來定義軌道寬度。 主磁極12可由具有高飽和磁矩的材料(諸如附狗或&)!^或其合金)構造。更具體地，在各實施例中，主磁極12被構造為多層磁性材料的層疊，所述多層磁性材料被非磁性絕緣材料觀(諸如氧化鋁)的多個薄層所分隔開。一個實施例被示於圖2中，這是垂直寫入器110的ABS視圖的示意性表示。如圖 2中所示，寫入器110包括返回磁極114、主磁極122、絕緣體1 和後屏蔽物136。主磁極 122具有梯形的磁極尖端，該梯形的磁極尖端帶有前沿124、後沿126以及側面140和142。 在這個實施例中，屏蔽物136包括內側壁150和152、前沿154、後沿156、喉側壁162和164、 以及出口側壁166和168。與主磁極122的前沿IM相比，前沿巧4優選地更靠近返回磁極 114，其中可有效地防止任何雜散場到達磁介質。屏蔽物136的內側壁150和152可以不平行於主磁極122的壁140和142。作為一個可能的結果，屏蔽物136的壁角θ 2可能大於主磁極122的壁角θ 1。該梯形在前沿1 處比在後沿1 處更窄一些，以有助於當磁頭位於磁碟的內部和外部時在寫入過程中防止歪斜的相關的相鄰軌道幹擾。在寫入器110中，喉側壁162和164以及出口側壁166和168都與前沿154相鄰， 藉此有可能在寫入過程中使這附近的磁場密度最小化。增加壁角以及引入喉側壁162和 164的重要性在於當響應於更高的面密度記錄這一需求而使主磁極122的尺寸減小的時候，磁寫入器110的有效寫入磁場可顯著地超過具有同樣尺寸的主磁極且其屏蔽壁平行於主磁極壁142的寫入器的有效寫入磁場。圍繞著寫入器110中的主磁極122的屏蔽物136 中的腔體的形狀類似於酒杯。主磁極122的長度Ll可能小於屏蔽腔體的長度L2，朝著該腔體的前部的間距Sl可能小於在該腔體的後部的間距S2。為了評估屏蔽物形狀如何影響寫入性能，對與具有梯形腔體且多個壁平行於壁 140和142的寫入器以及具有酒杯狀腔體的屏蔽物的寫入器110，做出了一系列關於其性能的計算。所測量的變量是主磁極寫入寬度、寫入磁極壁角θ 1、側屏蔽間距以及側屏蔽壁角 θ 2。在梯形腔體中，Θ1= θ 2。主磁極的尺寸在上述兩種寫入器配置中是一樣的。這些計算的示例性結果在圖3中示出。在圖3中，繪出了最大有效寫入磁場 Heff(max)與磁寫入器寬度。該數據呈現了具有相同的寫入電流、主磁極壁角和主磁極寫入器寬度的兩種寫入器配置的一系列Hrff(Hiax)。Θ1= θ 2的梯形腔體的磁寫入器設計的平均結果是由曲線A給出。酒杯狀寫入器設計110的平均結果是由曲線B給出。對於模擬中所研究的每一種情況，酒杯設計給出了在給定磁寫入寬度處始終較高的有效寫入磁場以及在相同的寫入磁場處較窄的磁寫入寬度。
圖4示出示例性垂直寫入器IlOA的ABS視圖的示意性表示，其特徵也是帶有酒杯狀腔體的屏蔽物。在圖4中，寫入器IlOA的各部件類似於寫入器110的各部件，且被標記為同樣的標號但加了字母「A」。因此，寫入器IlOA的主磁極122A類似於寫入器110的主磁極122。在這個實施例中，屏蔽物136A的內側壁150A和152A、喉側壁162A和164A以及出口側壁166A和168A是凹入的，從而進一步使側壁162A和164A所定義的喉區域附近的磁場密度達到最小。側壁150A和152A的壁角θ 2可以大於主磁極122Α的壁角θ 1。主磁極 122Α的長度LlA可能小於屏蔽腔體的長度L2A，朝著該腔體的前部的間距S IA可能小於在該腔體的後部的間距S2。這個設計可導致在寫入過程中有效磁場更大，這是由於在ABS處磁極122Α的磁性覆蓋區域更窄。圖5是垂直寫入器IlOB的ABS視圖的示意性圖示，示出了本發明另一個實施例， 其特徵是具有酒杯狀腔體的屏蔽物。垂直寫入器IlOB類似於寫入器110和110Α，且類似的部件被標記為相同的標號但加了字母「B」。在這個實施例中，屏蔽物136Β完全地圍繞著寫入器磁極122Β。在圖5中，該腔體沒有延伸到屏蔽物136Β的前沿154Β。該腔體的前端壁170Β位於屏蔽前沿154Β附近，但是與屏蔽前沿154Β間隔開一定的距離。彎曲側壁150Β 和152Β、喉側壁162Β和164Β、出口側壁166Β和168Β以及腔體前端壁170Β都類似於酒杯。 主磁極122Β的長度LlB可能小於屏蔽腔體的長度L2B，朝著該腔體的前部的間距S IB可能小於在該腔體的後部的間距S2B。圖6是垂直寫入器IlOC的ABS視圖的示意性示圖，示出了本發明的另一個實施例。寫入器Iioc類似於寫入器110U10A和110Β，且類似的部件被標記為相同的標號但加了字母「C」。在這個實施例中，後屏蔽物IlOC完全圍繞著主磁極122C，且該腔體沒有延伸至屏蔽物IlOC的前沿154C。側壁150C和152C形成的壁角θ 2大於主磁極122C的壁角 θ I0該腔體類似於沒有柄的酒杯。也就是說，該腔體類似於酒杯的碗狀物。主磁極122C 的長度LlC可能小於該屏蔽腔體的長度L2C，朝著該腔體的前部的間距SlC可能小於在該腔體的後部的長度S2C。後屏蔽物相對於主磁極尺寸在形狀和尺寸上的差異是定義記錄介質上的磁位形狀的關鍵參數。酒杯寫入器的設計可容許磁寫入寬度隨著屏蔽物幾何形狀以及主磁極形狀而改變。如圖3所示，此處公開的創新性的屏蔽物幾何形狀可降低任何有效寫入磁場的磁寫入器寬度。結果，參看圖2，例如，儘管磁極122產生同樣的寫入磁場，但前沿124、後沿 1 和壁角θ 1可被做得更小。另一個益處在於帶有更小的壁角的梯形主磁極更易於製作，藉此降低了製造成本。用大馬士革(damascene)工藝的寫入磁極製造是一種製造方法。用大馬士革工藝的磁極製造在共同所有的美國專利號6，949，833和專利申請號為12/491,898的美國專利中有描述，且通過引用全部結合於此。圖7示出在諸如圖2中的層1 之類的絕緣層中形成磁極的示例性步驟。首先，在襯底上形成絕緣層(步驟200)。絕緣層優選為氧化鋁，儘管也可使用本領域中已知的其他絕緣材料，諸如Si0x、Mg0、SiC等。接著，在絕緣層上形成溝槽(步驟210)。該溝槽的橫截面優選為如圖2中的磁極 122所示的梯形。然後，在溝槽的壁和底部之上沉積晶種層，以有助於磁極122的形成(步驟220)。晶種層是必要的，用於控制沉積在溝槽中的後續各層的質量，並且可通過電鍍、濺射或其他材料沉積技術來進行沉積。如果後續各層是通過電鍍來沉積的話，則導電的晶種層是必要的。然後，在該晶種層上沉積一層磁性物質(步驟230)。如之前所述，NiFe、Cc^e或其合金是優選的。可通過電鍍、濺射或其他材料沉積方法來沉積該磁性層。層疊的磁極結構提供了改進的寫入性能。下一個步驟是在該磁性物質上沉積一層非磁性材料(步驟M0)。 適於用作間隔層的非磁性材料為鉭、釕、氧化鋁、氧化鎂或其他。在下一個步驟中，重複這個過程，直到該溝槽被填滿且該磁極被形成(步驟250)。然後，該過程繼續到下一個製造周期 (步驟260)。雖然已參考各優選實施例對本發明進行描述，但是本領域的技術人員將認識到可作形式或細節上的改變而不背離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種裝置，包括主磁極，所述主磁極具有第一和第二側壁，這些側壁相對於下磁軌方向具有壁角θ 1 ；禾口屏蔽物，所述屏蔽物至少部分地圍繞所述主磁極，所述屏蔽物具有連續地凹入的內側壁，所述內側壁與所述主磁極間隔開，且具有大於角度Θ1的壁角θ 2。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述主磁極和屏蔽物被絕緣材料分隔開。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述屏蔽物的內側壁具有類似於酒杯的形狀。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述屏蔽物的內側壁比所述主磁極的側壁更長，以使所述內側壁延伸超過所述主磁極的側壁。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述後屏蔽物的內側壁定義了鄰近所述主磁極的前沿的喉區域。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述屏蔽物的喉區域還包括喉側壁和出口側壁，每一個側壁都是連續地凹入的。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述屏蔽物在空氣軸承表面處完全圍繞著所述主磁極。
8.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述主磁極的材料是( 或Mi^e或其合^^ ο
9.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述屏蔽物的材料是( 或Mi^e或其合^^ ο
10.一種寫入磁頭，包括帶有空氣軸承表面(ABQ的主磁極，所述主磁極具有前沿、後沿和具有壁角θ 1的第一側壁；和屏蔽物，所述屏蔽物具有連續地凹入的第一內側壁，所述第一內側壁以大於θ 1的壁角θ 2基本圍繞著所述主磁極，所述第一內側壁與所述主磁極的後沿分開了第一距離，且與所述主磁極的前沿分開了第二距離，所述第二距離小於所述第一距離，所述第二距離定義了喉區域。
11.如權利要求10所述的寫入磁頭，其特徵在於，所述主磁極和屏蔽物被絕緣材料分隔開。
12.如權利要求10所述的寫入磁頭，其特徵在於，所述後屏蔽物的第一內側壁比所述主磁極的至少一個側壁更長。
13.如權利要求10所述的寫入磁頭，其特徵在於，所述後屏蔽物的第一內側壁遠離所述主磁極朝著返回磁極延伸從而定義出口區域。
14.如權利要求13所述的寫入磁頭，其特徵在於，所述出口區域與所述主磁極分開了第三距離，所述第三距離小於所述第一距離且大於所述第二距離。
15.如權利要求10所述的寫入磁頭，其特徵在於，所述屏蔽物具有第二內側壁，所述第二內側壁具有壁角θ 1，且被置於面向所述主磁極的相反一側。
16.如權利要求10所述的寫入磁頭，其特徵在於，所述主磁極的材料是( 或Mi^e或其合金。
17.如權利要求10所述的寫入磁頭，其特徵在於，所述屏蔽物的材料是( 或Mi^e或其合金。
18.—種記錄磁數據的方法，包括使用主磁極寫入介質，所述主磁極具有第一和第二側壁，這些側壁相對於下磁軌方向具有壁角θ 1 ；使用屏蔽物來屏蔽所述主磁極，所述屏蔽物使用連續地凹入的內側壁來至少部分地圍繞著所述主磁極，所述連續地凹入的內側壁與所述主磁極間隔開，且具有大於角度θ 1的壁角θ 2。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述屏蔽物的內側壁朝著所述主磁極的前沿接近所述主磁極。
20.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述屏蔽物定義了間隙，該間隙在所述主磁極和所述屏蔽物的後沿之間具有均勻的距離。
全文摘要
用於磁記錄的寫入部件包括主磁極和屏蔽物。主磁極具有相對於下磁軌方向的第一和第二側。該屏蔽物用連續地凹入的內側壁來至少部分地圍繞該主磁極。該屏蔽物的內側壁和該寫入部件的移動方向之間的角度大於該主磁極的側面和該移動方向之間的角度。
文檔編號G11B5/10GK102467912SQ20111034617
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月28日 優先權日2010年10月29日
發明者M·班納可利, 高凱中 申請人:希捷科技有限公司