磁頭及其製造方法,以及磁性記錄和/或再現系統的製作方法
2023-12-06 03:55:31 2
專利名稱：磁頭及其製造方法,以及磁性記錄和/或再現系統的製作方法
本申請要求在2000年3月30日遞交的日本專利申請第2000-95082號的優先權，該專利申請的全部內容包含於此以供參考。
本發明一般涉及一種磁頭及其製造方法，以及磁性記錄和/或再現系統。
眾所周知，隨著磁路的磁通路(magnetic path)長度的減小，磁頭的效率迅速提高。例如，如
圖18A所示，隨著磁通路長度減小為2μm(=2000nm)或更小，其效率快速提高。如圖18B中所示，磁通路長度意思是通過一個磁頭的磁質部分52a、磁質部分53a、磁阻效應元件(例如GMR(巨磁阻效應-giant magnetoresistance effect)元件)、磁質部分53b以及磁質部分52b的磁路(magnetic circuit)的長度。
常規磁頭的第一例子的結構在圖19中示出。該常規磁頭包括形成兩個不同間隙G1和G2的一對磁質部分51a和51b，以及位於間隙G2中的一個磁阻效應元件56。常規磁頭的第二例子的結構在圖20中示出。在該第二例子中的磁頭包括設計為相互間隔一個間隙G1的一對磁質部分52a和52b、設計為相互間隔一個大於間隙G1的間隙G2的一對磁質部分53a和53b、以及形成在磁質部分53a和53b之間的一個橋路的磁阻效應元件56。在第一和第二例子中，間隙G1比間隙G2更接近於一個面對介質的表面。
在第一例子中的磁頭的磁質部分51a和51b是分別在不同步驟通過光刻形成的，並且在第二例子中的磁頭的該對磁質部分52a和52b以及磁質部分53a和53b分別在不同步驟用光刻形成。
因此，由於對齊誤差和光刻系統的解析度使得精細磁路的形成受到限制。例如，即使使用先進的分級器(stepper)，由於分級器的機械對齊精度(50nm)和基底的形變而存在對齊誤差，從而造成400nm的誤差。為了降低生產成本，通常使用廉價的受激準分子雷射器來用於光刻。當使用受激準分子雷射器時，解析度約為200nm。如圖21中所示，對齊誤差造成偏離間隙G1的中央的偏移，因此總的對齊誤差為800nm(=400nm×2)。因此，不可能形成具有等於或小於某一數值(2000nm)的磁通路長度的磁頭，該數值(2000nm)是通過把200nm的解析度與800nm的誤差相加得到的數值(1000nm)的兩倍。
如圖21中所示，為了形成具有高效率的小磁通路，需要減小在面對介質表面58的相對側上的磁隙的長度G2以及從面對介質表面58到磁阻效應元件56的高度H。為了增加解析度，還需要減小在面對介質的表面(大於50nm)的側面上的磁隙的長度G1。
但是，在常規的磁頭結構及其製造方法中，不能滿足這些要求。
相反，從圖18A可以看出，當磁通路長度為在現有技術中不能形成的大約2000nm或更小的長度時，磁頭的效率迅速提高。即使通過常規的磁頭結構形成小的磁通路，在最近幾年所要求的較短波長信號(0.1μm或更小)的再現中，由於目前還不清楚的原因使得效率迅速降低，從而它不能夠用作為高密度的記錄頭。不但在再現操作過程中，而且在記錄操作過程中也是一樣。在常規的記錄頭中，由於目前還不清楚的原因使得該效率在較短波長的記錄中大大降低，從而它不可能在當前所用的超過50Gbpsi(G位每平方英寸)的高密度低噪聲介質上記錄，該介質可以通過記錄IC(集成電路)提供。
人們發現，當磁通路的長度接近於軟磁性材料的磁疇壁的厚度(100nm)的量級時，在較短波長區域中的記錄/再現效率明顯降低。
如上文所述，在所有常規磁頭結構中，通過光刻對薄膜進行構圖以形成磁路。因此，即使要形成一個小的磁路，對於磁頭的效率的提高也有限制。另外，即使以低成品率獲得所需的磁頭，也有一個問題，即在較短波長處的記錄再現效率大大降低，使得不可能以高密度進行記錄/再現。
因此本發明的一個目的是消除上述問題，並提供一種磁頭-它即使在較短磁通路長度和較短波長信號的情況下也能夠以高效率進行記錄或再現、一種用於製造該磁頭的方法以及使用該磁頭的磁性記錄和/或再現系統。
為了儘可能地減小磁通路長度，考慮了如圖17中所示的磁頭。也就是說，一對磁質部分54a和54b被設計為相互間隔預定的間隙G，並且提供一個磁阻效應元件56以構成磁質部分54a和54b之間的橋路。
儘管該磁頭適合於減小磁通路長度，但是由於它具有低的再現效率，因此該磁頭不能用作為高密度磁頭。也就是說，當磁隙長度G較小時，來自介質的大部分磁通量流入該磁隙，並且僅僅部分磁通量流入磁阻效應元件，因此不可能獲得大的輸出。另一方面，當磁隙長度較大時，線解析度極差，因此該磁頭不能用作為高密度的尖端磁頭。
因此，為了實現上述和其它目的，本發明人發明出一種具有如下結構的磁頭及其製造方法。
根據本發明第一方面，一種磁頭包括一對磁體，它們包括各自的第一和第二面對介質表面、與面對介質表面相對的各自的第一和第二後表面、以及各自的內側表面，該內側表面相互面對；以及一個磁隙，其位於內側表面之間並且包括與第一和第二介質面對表面共面的第三面對介質表面以及與第一和第二後表面共面的第三後表面；其中一個內側表面滿足如下關係x=G1/2對於0≤y≤TH，以及0.1·tan{2(x-G1/2)}+TH≤y≤5·tan(2(x-G1/2))+TH對於TH≤y其中x表示這個內側表面的X座標，並且y表示這個內側表面的Y座標，X軸從第三面對介質表面的中心向著第一或第二面對介質表面的中心延伸，Y軸從第三面對介質表面的中心向著第三後表面延伸，Y軸基本上與X軸垂直，並且G1和TH分別表示常數。
最好，隨著x從一點x=G1/2開始連續增加，y從一點y=TH到第一或第二後表面連續變化。
該對磁體可以包括在磁隙的兩側上的第一或第二面對介質表面上的軟磁性材料的凸出部分。
該對磁體是磁軛，並且該磁頭可進一步包括位於第一和第二後表面上並置於磁隙上方的磁阻效應元件。
該對磁體是磁芯，並且該磁頭進一步包括位於第一和第二後表面上並置於磁隙上方的軟磁性材料的一個後軛，以及形成在該磁隙中的一個記錄線圈。
根據本發明第二方面，一種磁性記錄頭包括一對磁體，其間由一個磁隙分開並且包括各自的面對介質表面和與面對介質表面相對的各自的後表面，該對磁體中的一個包括一個凸出部分，該凸出部分向著面對介質表面逐漸變細；位於該磁隙中的一個記錄線圈；以及，置於後表面上並置於磁隙上方的軟磁性材料的一個後磁體。
根據本發明第三方面，一種磁性再現頭包括一對磁體，其間由磁隙分開並且包括各自的面對介質表面和與面對介質表面相對的各自的後表面，該對磁體中的一個包括一個凸出部分，該凸出部分向著面對介質表面逐漸變細；以及，置於後表面上並置於磁隙上方的一個磁阻效應元件。
根據本發明第四方面，提供了一種用於製造磁頭的方法，包括在一個基底上形成一個磁體，該磁體包括面向基底的主平面以及與主平面相對的後平面；把射束施加到該磁體的後平面上，並形成確定從該後平面向主平面延伸的一個通孔的一個部分；在該通孔中形成一個磁隙；以及從該基底上分離出磁體和磁隙，並且形成基本上與主平面共面的面對介質表面。
該射束最好為聚焦的離子束。
根據本發明第五方面，在此提供一種用於製造磁頭的方法，其中包括在一個基底上形成一個絕緣膜；沿向著該基底的方向把聚焦的離子束施加到該絕緣膜上，並且形成在該絕緣膜中確定第一和第二溝道的一個部分；在第一和第二溝道中填充磁性材料以形成一對磁體；在該對磁體之間的絕緣膜中形成一個記錄線圈；以及，在該對磁體和記錄線圈上形成一第二磁體。
根據具有上述本發明第一方面中的結構的磁頭，該磁隙被形成為滿足上述關係表達式，使得即使在較短磁通路長度和較短波長信號的情況下，也可以增強再現效率。另外，可以降低在記錄介質側面上的磁隙的長度，使得可以增大解析度。
根據具有上述本發明第二方面中的結構的磁性記錄頭，可以減小具有凸出部分的一個磁體的高度-即面對記錄介質的凸出部分的表面與後表面之間的距離，使得可以減小磁通路長度並且大大提高記錄效率。另外，該凸出部分向著面對介質表面逐漸變細的形狀，當記錄較短波長的信號時可以進一步提高效率。
根據具有上述本發明第三方面中的結構的磁性再現頭，可以減小具有凸出部分的一個磁體的高度-即面對記錄介質的凸出部分的表面與後表面之間的距離，使得可以減小磁通路長度並且大大提高記錄效率。另外，該凸出部分向著面對介質表面逐漸變細的形狀，當記錄較短波長的信號時可以進一步提高效率。
根據具有上述本發明第四方面的結構的磁頭製造方法，該射束被施加到磁體的後平面，並且通孔被形成為從後平面向主平面延伸，並且磁隙形成在該通孔中。因此，可以形成一個所需的磁隙，其長度在主平面一側較小，並且向著後平面連續變化，並且可以儘可能地減小磁通路長度，使得即使在較短波長信號的情況下也可以獲得能夠有效執行再現操作的磁頭。
根據具有上述本發明第五方面的結構的磁頭製造方法，該聚焦離子束用於在該絕緣膜中形成第一和第二溝道，並且第一和第二溝道填充有磁性材料以形成該對磁體。因此，可以獲得具有所需形狀的磁體對，並且可以減小磁通路長度，從而當記錄較短波長信號時，可以獲得具有大大提高的效率的磁頭。
從下文給出的具體描述以及本發明的優選實施例的附圖中，將能夠更充分地理解本發明。但是該附圖不是用於把本發明限制於一個特定實施例，而是僅僅用於解釋和說明。
在附圖中圖1為示出根據本發明的第一優選實施例的結構的示意圖2為用於說明在第一優選實施例中的磁頭的磁隙形狀的示意圖；圖3為示出用於確定在第一優選實施例中的磁頭的磁隙形狀的一個參數與再現/記錄效率之間的關係的曲線圖；圖4為示出在第一優選實施例中的磁頭的高頻特性與常規磁頭之間的關係的曲線圖；圖5(a)至5(f)為示出製造在第一優選實施例中的磁頭的步驟的截面視圖；圖6為用於解釋常規製造方法的示意圖；圖7為示出第一優選實施例的改進例子的結構的示意圖；圖8為示出根據本發明的磁頭的第二優選實施例的結構的示意圖；圖9(a)至9(f)為示出製造在第二優選實施例中的磁頭的步驟的截面視圖；圖10為示出第二優選實施例的改進例子的結構的示意圖；圖11為示出根據本發明的磁頭的第三優選實施例的示意圖；圖12(a)至12(c)為說明第三優選實施例的優點的示意圖；圖13(a)至13(f)為示出製造第三優選實施例中的磁頭的步驟的截面示圖；圖14為示出根據本發明的記錄/再現磁頭的示意圖；圖15為示出具有根據本發明的磁頭的記錄和/或再現系統的示意圖；圖16用於說明使用根據本發明的磁頭進行光輔助磁性記錄操作的示意圖；圖17為示出磁頭的結構的示意圖；圖18A為示出磁通路長度與輸出之間的關係的曲線圖，以及圖18B為用於說明磁通路長度的示意圖；圖19為示出常規的磁頭的結構的示意圖；圖20為示出常規磁頭的另一個例子的結構的示意圖21為用於說明在常規磁頭中的問題的示意圖；圖22為示出根據本發明的磁頭的第三優選實施例的結構的示意圖；圖23為示出根據本發明的磁性記錄和/或再現系統的主要部分的示意結構的透視圖；以及圖24為從磁碟的側面看去安裝在驅動器支臂前端的磁頭的放大透視圖。
現在參照附圖，描述本發明的優選實施例。
(第一優選實施例)在圖1中示出根據本發明的磁頭的第一優選實施例的結構。在第一優選實施例中的磁頭1包括由具有例如大約200nm的厚度的軟磁性材料製成的一對磁質部分2a和2b、記錄線圈5、以及例如300平方納米的磁阻效應元件6。該對磁質部分2a和2b的主平面3被設置成與記錄介質10相平行。也就是說，主平面3用作為一個面對介質表面。另外，記錄介質10是一種縱向記錄介質，它形成為使得記錄有信號的介質層10b形成在軟磁性材料薄膜10a上。
該對磁質部分2a和2b被設計為相互間隔一個磁隙4。該磁隙4被構成為在面對介質表面3一側上具有例如大約50nm的相對較小的長度G1，並且在與面對介質表面3相對的一側上具有例如大約200nm的相對較大長度G2，使得該磁隙的長度從面對介質表面3的一側到其相對側連續變化。在磁隙4中，嵌入有記錄線圈5。
磁阻效應元件6被設置在一對磁軛的面對介質表面的相對表面上，以跨在磁隙G2上。在圖1中，參考標號12表示從記錄介質10的磁化中產生的磁通量。另外，電極和偏置磁膜被設置於磁阻效應元件6的右側和左側或者上側和下側，但是它們沒有在圖1中示出。
在根據該實施例的磁頭1中，磁頭1的面對介質表面3和磁阻效應元件6之間的距離H是約為200nm的小距離，並且磁頭1的磁通路長度是大約600nm的小長度。因此，如果記錄介質10與磁頭1的面對介質表面3之間的間隙大約為200nm，則根據計算，從在面對介質表面3的一側上的磁隙G1下方的介質10的磁化產生的磁通量12的20％或更多的磁通量進入磁阻效應元件6。因此，可以獲得非常大的輸出。另外，從實驗發現，在高頻信號的再現的情況下，磁隙的長度逐步從面對介質表面開始連續增加時是很重要的。特別地如圖2中所示，假設在面對介質表面上的磁隙的中心是原點，介質10的記錄道方向是X軸，記錄道寬度方向Z軸，磁頭1的向內方向是Y軸，並且一個預定數值是TH，發現如果磁隙4的形狀滿足如下表達式，則效率大大提高對於0≤y≤TH,x=G1/2對於TH≤y,0.1·tan(2·(x-G1/2))+TH≤y≤5·tan(2·(x-G1/2))+TH參照圖3和4，下文將對此進行描述。當對於0≤y≤TH,x=G1/2以及對於TH≤y,y=k·tan(2·(x-G1/2))時，並且當磁隙的形狀使用k作為一個參數而改變時，計算效率的結果如圖3中所示。從圖3可以看出，當k數值在0.1≤k≤5範圍內時，效率基本上為最大值。因此，如果磁隙4的形狀滿足上述表達式，則可以獲得高效率。
圖4示出圖20中所示的常規磁頭的效率的所計算頻率特性的結果，該磁頭具有基本上與本優選實施例中的磁頭相同大小的磁隙。從圖4可以看出，儘管在低頻，即在長波長，的效率基本上與本優選實施例相同，但是在超過150MHz的高頻區域，效率下降為本優選實施例的效率的十分之一或更小。其原因估計如下。由於圖20中所示的常規磁頭的磁隙形狀是不連續的，因此磁通路急劇彎曲，使得在磁質部分2a和2b中的磁化必須急劇彎曲。結果高頻響應變差，類似於在所謂的「磁疇壁」中的原子磁化的磁化改變狀態。據猜想當磁通路的長度接近磁質部分的磁疇壁的厚度(大約10至100nm)時，出現該現象。換句說，當磁通路長度減小到大約幾百納米以增加效率時，則不能夠獲得磁通路長度減小的效果，除非該磁隙被設計為使得磁通路儘可能緩和地彎曲，即使得磁隙的長度連續變化。
在該優選實施例中的磁頭被構成為使得磁隙4的形狀連續緩和地彎曲，使得它能夠獲得比常規情況更好的高頻響應(參見圖4)。因此，即使在較短波長信號的情況下，可以用高解析度和高效率進行再現和記錄。
參照圖5，下面將描述一種用於製造該優選實施例中的磁頭的方法。
首先，如圖5(a)中所示，在例如銅的金屬模21被形成在基底20上之後，例如鑽石態的碳(DLC)的絕緣膜22被形成在金屬膜21上。然後，如圖5(b)中所示，通過光刻技術，在絕緣膜22上形成與金屬膜21連通的溝道23。
然後，如圖5(c)中所示，使用準直濺射方法或電鍍方法把例如FeCo或NiFe的軟磁性材料2填充在溝道23中。
然後，如圖5(d)中所示，使用例如聚焦的離子束(在下文中也稱為FIB)，沿與要形成的磁頭的面對介質表面相垂直的方向，從相對表面到面對介質表面，即從圖5(d)的上方，照射軟磁性材料2，以形成一個磁隙4和一對磁質部分2a和2b。儘管在面對介質表面的一側上的磁隙4的長度G1(參見圖1)由離子束的掃描精度所確定，但是它能夠以足夠的精度形成。磁隙4在相對側到面對介質表面上的擴展可以通過控制射束密度的分布而精確形成。也就是說，如果要獲得較快加寬的形狀，只須使用具有較寬分布的射束。
通過如此用FIB沿著與要形成的磁頭的面對介質表面相垂直的方向，從相對表面到面對介質表面照射，可以獲得具有所需形狀的磁隙4。
如圖6中所示，通常已知的使用FIB的縫隙加工被設計為用離子束沿與面對介質表面3相垂直的記錄道寬度方向照射磁質部分2a和2b。在這種情況下，由於FIB的射束密度具有高斯分布，因此在面對介質表面3上的被加工縫隙4的長度在記錄道寬度方向上變化，使得不可能獲得精確的線解析度。
但是，根據本發明，可以獲得具有所需要形狀的磁隙4。另外，作為本發明，本發明人首先用FIB，沿著與要形成的磁頭的面對介質表面相垂直的方向，從相對表面到面對介質表面進行照射。
再次參照圖5(f)，例如使用電鍍方法，用例如銅、鎢或鉑填充該磁隙，以形成記錄線圈5(參見圖5(e))。
接著，如圖5(f)中所示，在形成絕緣膜25以覆蓋磁質部分2a和2b和記錄線圈5之後，磁阻效應元件6被形成在絕緣膜25上，以跨在該對磁質部分2a和2b上方的記錄線圈5上。另外，磁阻效應元件可以是巨磁阻效應元件或者隧道磁阻效應元件。
然後，其上面已經形成有磁阻效應元件的基底20被浸在弱鹼性或弱酸性溶液中，以腐蝕並除去銅層21，以剝離基底20，從而完成一個磁頭元件。另外，如果在使用劃線機器進行切割從絕緣膜25的上表面切入每個磁頭元件到達銅層21之後，把該基底20浸入在弱鹼性或弱酸性溶液中，則銅層21可以短時間內被腐蝕並從基底20上除去，並且可以減小對磁頭元件的損害。
通常在使用FIB時，由於當加工體積(加工面積×加工深度)較大時產量降低，因此在大規模生產上具有問題。但是，如本優選實施例中那樣當加工體積極小時，在大規模生產上沒有問題。
因此，在本優選實施例中的磁頭是通過挖空整體的軟磁性材料、形成用於形成磁通路的該對磁質部分2a和2b、以及在該挖空部位埋置記錄線圈而形成的。因此，磁通路可以被形成為平滑的，並且許多介質磁通量12可以被導入磁阻效應元件6，如圖1中所示。
可以用電子束取代FIB來用於形成磁隙4，或者可以用縫狀光刻膠掩膜以通常的離子束或活性氣體離子來形成磁隙。在這種情況下，磁隙的形狀可以通過改變射束的入射角和/或氣體種類來控制。
在本優選實施例中的磁頭1的一個改進例子的結構在圖7中示出。在該例子中，磁頭1A具有在圖1中所示的磁頭1中該對磁質部分2a和2b的面對介質表面上的軟磁性材料凸出部分2a1和2b1。通過這種結構，僅僅在磁隙4附近的磁通量可以被導入磁阻效應元件，從而可以減小線方向上的噪聲。
(第二優選實施例)根據本發明的磁頭的第二優選實施例的結構在圖8中得到顯示。在該優選實施例中，磁頭30是一個記錄頭，並且具有直接在一對磁質部分2a和2b和記錄線圈5上的磁質部分7，以跨在記錄線圈5上，取代在圖1中所示的第一優選實施例中的磁頭1的磁阻效應元件6。
在該優選實施例中，由於磁質部分7取代磁阻效應元件6，因此可以形成比第一優選實施例更加平滑的磁路徑，並且進一步提供在用較短波長進行記錄操作的效率，從而可以執行高密度的記錄操作。
參照圖9，下面將描述一種用於製造在該優選實施例中的磁頭30的方法。
直到形成磁隙4以在其中嵌入記錄線圈5，即直到圖5(e)，執行與製造第一優選實施例中的磁頭1的方法相同的步驟(參見圖9(a)至9(e))。在嵌入記錄線圈5之後，直接在一對磁質部分2a和2b和記錄線圈5上形成磁質部分7，以跨在磁質部分2a和2b上。
然後，剝離基底20和銅層21，以完成一個磁頭元件，這類似於用於第一實施例中的磁頭製造方法。
在第二優選實施例中的磁頭30的一個改進例子的結構在圖10中示出。在該改進例子中，磁頭30A在第二優選實施例中的磁頭30中的該對磁質部分2a和2b的面對介質表面3上的磁隙附近設有磁性材料的凸出部分2a2和2b2。通過這種結構，磁通量被聚集在磁隙附近，使得沿線方向的磁場12能突然傾斜，以減小介質的磁化躍變寬度。因此，可以在第二優選實施例中執行比磁碟更高密度的記錄操作。
(第三優選實施例)根據本發明的磁頭的第三優選實施例的結構在圖11中示出。在該第三優選實施例中，磁頭32是一個記錄磁頭，並且包括一對軟磁性材料的磁質部分2c和2d、一個記錄線圈5和一個磁質部分7。
一個磁隙位於磁質部分2c和2d之間，並且記錄線圈5填充於磁隙內。另外，磁隙的長度可以為常量，這與第一和第二優選實施例不同。磁質部分2d是用於在記錄介質10上記錄信息的主磁極，並且具有一個向著面對介質表面變細的形狀的凸出部分2d1。凸出部分2d1還具有從記錄線圈5一側向著面對介質表面3變細的形狀。磁質部分7直接形成在磁質部分2c和2d的面對介質表面的相對表面上，以跨在磁質部分2c和2d上方。
如上文所述，在該優選實施例的磁頭32中，用作為主磁極的磁質部分2d的凸出部分2d1向著面對介質表面3變細，並且特別地，凸出部分2d1還從記錄線圈5一側向著面對介質表面3變細。因此，如圖12(a)中所示，可以在記錄線圈一側，在用於把信息記錄於記錄介質10上的主磁極2d的後沿2de上實現高的磁通量密度，並且在線方向上的磁場的梯度變大，如圖11中所示，從而可以執行高密度的記錄操作。如果從磁質部分2d的面對介質表面3到磁質部分7與磁質部分2d之間的界面的高度H較小(類似於第一或第二優選實施例)，可以提高記錄效率，並且即使在較短波長信號的情況下也可以獲得高的記錄效率。
當用作為在記錄線圈5的一側上的主磁極的磁質部分2d的僅僅一部分向著面對介質表面3變細時(如圖12(b)中所示)，或者當磁質部分2d不向著面對介質表面3變細時(如圖12(c)中所示)，在後沿上的磁通量密度較小，並且在線方向上的磁場13的梯度較緩和。因此，它不能執行比本優選實施例更高密度的記錄操作。
如下文中所述，如果主磁極2d的長度p1(參見圖12(a))也變小，則可以獲得高密度的磁通量，即，可以執行高密度的記錄操作。
參照圖13，下面將描述一種用於製造在本優選實施例中的磁頭的方法。
首先，如圖13(a)中所示，在例如銅的金屬膜21被形成在基底20上之後，例如DLC的絕緣膜22被形成在金屬膜21上。
然後，如圖13(b)所示，使用例如FIB在絕緣膜22中形成溝道23a，並且形成到達銅膜21的溝道23b。
然後，如圖13(c)中所示，使用例如準直濺射方法或電鍍方法，把例如FeCo或NiFe的磁性材料嵌入在溝道23b中，以形成磁質部分2d。
接著，類似於磁質部分2d的形成，磁性材料被嵌入在溝道23a中，以形成磁質部分2c(參見圖13(d))。
然後，如圖13(e)中所示，一個用於形成記錄線圈的溝道被形成在磁質部分2c和2d之間的絕緣膜22上，並且例如使用電鍍方法在該溝道中填充銅，以形成記錄線圈5。
然後，如圖13(f)所示，磁質部分7被形成在磁質部分2c和2d和記錄線圈5上面，以構成磁質部分2c和2d之間的一個橋路。
然後，按照與第一優選實施例中的磁頭製造方法相同的方式，剝離基底20和銅層21，以完成一個磁頭元件。
在該製造方法中，由於磁質部分2d是通過在溝道中填充軟磁性材料而形成的，該溝道是從相對側到面對介質表面3通過例如FIB這樣的幹法蝕刻形成的，在面對介質表面3的一側上的磁極的長度p1不但可重複和精確地得到形成，而且如上文所述磁質部分2d還可以理想地向著面對介質表面3變細。在一個通常的記錄介質系統中，通過一個旋轉的驅動器移動磁頭而存取信息。因此，在記錄介質的內圓周側記錄道和外圓周側記錄道之間的位置關係中，主磁極向著磁碟的圓周方向傾斜。在主磁極類型的記錄頭的情況下，還從主磁極的一側執行記錄操作，從而發現存在在介質的記錄道邊緣上的噪聲增加的問題。如果來自主磁極一側的記錄減小，則噪聲減小。為了實現這一點，需要儘可能地減小主磁極的長度p1。但是，如果主磁極的長度p1減小，則記錄效率大大降低，從而不可能提供具有實用效率的磁頭。在該優選實施例中，主磁極的形狀還從記錄線圈5的一側變細，使得即使主磁極的長度p1減小，也可以保證實用的磁通量密度。這是由於上述製造方法，即由於從相對側到面對介質表面的幹法蝕刻，而具有的一個優點。特別地，如果使用FIB，可以容易地控制形狀，並且容易形成比光刻的解析度更小的主磁極。
如果記錄線圈5不形成在圖1中所示的第一優選實施例中的磁頭1中，或者不形成在圖7中所示的磁頭1A中，則可以獲得僅僅用於再現的有效磁頭1B。
因此，如圖14中所示，如果使用通過把僅僅用於再現的磁頭1B與圖8、10或11中所示的僅僅用於記錄的磁頭(例如磁頭32)相集成而形成一個記錄/再現磁頭40，則可以獲得例如圖15中所示的高密度記錄和/或再現系統。
特別地，根據本發明，由於可以在較短波長執行記錄和再現操作，可以實現到目前為止還不能實現的傳輸速度，使得可以通過網絡快速地交換信息。
另外，即使根據本發明的磁頭，例如磁頭32，被用於執行通過光或熱輔助執行的熱輔助磁性記錄或光輔助磁性記錄操作，可以實現高密度記錄，並且可以實現高的傳輸速度。另外，圖16示出用於通過雷射束35輔助記錄操作的一種光輔助磁性記錄系統。
(第四優選實施例)在圖22中示出根據本發明的磁頭的第四優選實施例的結構。在根據第四優選實施例中，磁頭70包括一對軟性材料的磁質部分2c和2d，以及磁阻效應元件6。磁隙72位於磁質部分2c和2d之間。磁阻效應元件6位於磁質部分2c和2d的面對介質表面3的相對面上，以跨在磁隙72上。磁隙72的形狀可以與第一或第二優選實施例相同或不同。例如，磁隙72的長度可以為恆定。磁質部分2d是用於從記錄介質10讀出信息的主磁極，並且具有向著面對介質表面3變細形狀的軟磁性材料的凸出部分2d1。該凸出部分2d1也具有從磁隙72向著面對介質表面3變細的形狀。
如上文所述，在該優選實施例中的磁頭70中，用作為主磁極的磁質部分2d的凸出部分2d1具有向著面對介質表面3變細的形狀。特別地，凸出部分2d1還具有從磁隙72向著面對介質表面3變細的形狀。因此，由於用於從記錄介質10讀出信息的主磁極12的面積可以在面對介質表面一側較小，因此提高了再現解析度。另外，由於凸出部分2d1從面對介質表面向著磁阻效應元件6變寬，因此可以有效地把介質磁通量導向磁阻效應元件6。
另外，如果從面對介質表面3到面對介質表面的相對面的高度H較小，類似於第一至第三優選實施例，則磁通路的長度較小，從而即使在較短波長信號的情況下，可以提高再現效率，並獲得高的再現效率。
(第五優選實施例)參照圖23和24，下面將描述根據本發明的磁性再現系統的第五優選實施例。
圖23中示出該磁性再現系統的簡要結構。也就是說在該優選實施例中，一種磁性再現系統150是一種使用旋轉驅動器類型的系統。在圖23中，磁碟200安裝在轉軸152上，以響應來自驅動單元控制部分(未示出)的控制信號通過電機(未示出)沿箭頭A的方向旋轉。用於記錄和/或再現存儲於磁碟200上的信息的磁頭滑塊153安裝在薄膜狀懸架154的尖端部分上。在第一或第四優選實施例中的磁頭安裝在其尖端附近的磁頭滑塊153上。
懸架154連接到具有用於保持驅動線圈(未示出)等等的線軸部分的驅動臂155的一端。驅動臂155的另一端具有作為一種線性電機的音圈電機156。該音圈電機156包括繞在驅動臂155的線軸部分上的一個驅動線圈(未示出)，以及包括一個永磁體和設置為通過線圈相互面對的相對磁軛的一個磁路。
驅動臂155由位於固定軸157的上方和下方兩個位置處的滾珠軸承(未示出)所支承，並且可通過音圈電機156旋轉和滑動。
圖24為從磁碟側面看去的在驅動臂155前面的磁頭組件的放大透視圖。即，磁頭組件160具有驅動臂155，該驅動臂具有用於保持驅動線圈等等的線軸部分，並且驅動臂155的一端連接到懸架154。
在懸架154的尖端部位，安裝有具有在任何一個上述優選實施例中的磁頭的磁頭滑塊153。
懸架154具有寫入/讀出引線164。該引線164電連接到設置在磁頭滑塊153中的磁頭的每個電極。在圖24中，參考標號165表示磁頭組件160的電極焊盤。
在磁頭滑塊153的面對介質表面(ABS)與磁碟200的表面之間設置預定的浮動量。
儘管已經在優選實施例中描述了磁頭再現系統，但是在第二或第三優選實施例中的記錄頭可以替換為再現頭。在這種情況下，可以獲得一種磁性記錄系統。如果在上述優選實施例中的再現頭和記錄頭相互結合，則可以獲得一種磁性記錄和/或再現系統。
該介質不限於硬碟，並且該介質可以是任何磁性記錄介質，例如軟盤和磁卡。另外，可以使用能夠從系統中拆下的磁性記錄介質的所謂「可拆下」型系統。
如上文所述，根據本發明，即使在較短磁通路長度和較短波長信號的情況下，也能夠以高解析度和高效率執行記錄或再現操作。
儘管已結合優選實施例公開了本發明，以便於更好地理解本發明，但是應當理解的是本發明可以用各種方式來實現，而不脫離本發明的原理。因此，應當認為本發明包括了在不脫離所附權利要求書給出的本發明原理的前提下的所有可能的實施例和對所示實施例的修正。
權利要求
1．一種磁頭，包括一對磁體，它們包括各自的第一和第二面對介質表面、與該面對介質表面相對的各自的第一和第二後表面、以及各自的內側表面，該內側表面相互面對；以及一個磁隙，其位於該內側表面之間，並且包括與第一和第二介質面對表面共面的第三面對介質表面以及與第一和第二後表面共面的第三後表面；其中一個內側表面滿足如下關係x=G1/2對於0≤y≤TH，以及0.1·tan{2(x-G1/2)}+TH≤y≤5·tan(2(x-G1/2))+TH對於TH≤y其中x表示這個內側表面的X座標，並且y表示這個內側表面的Y座標，X軸從第三面對介質表面的中心向著第一或第二面對介質表面的中心延伸，Y軸從第三面對介質表面的中心向著第三後表面延伸，Y軸基本上與X軸垂直，並且G1和TH分別表示常數。
2．根據權利要求1所述的磁頭，其中隨著x從一點x=G1/2開始連續增加，y從一點y=TH到第一或第二後表面連續變化。
3．根據權利要求1所述的磁頭，其中該對磁體可以包括在磁隙的兩側上的第一或第二面對介質表面上的軟磁性材料的凸出部分。
4．根據權利要求1所述的磁頭，其中該對磁體是磁軛，並且該磁頭包括設置在第一和第二後表面上並被置於磁隙上方的磁阻效應元件。
5．根據權利要求1所述的磁頭，其中該對磁體是磁芯，並且該磁頭進一步包括位於第一和第二後表面上並置於磁隙上方的軟磁性材料的一個後軛，以及形成在該磁隙中的一個記錄線圈。
6．一種磁性記錄頭，其中包括一對磁體，其間由一個磁隙分開並且它們包括各自的面對介質表面和與面對介質表面相對的各自的後表面，該對磁體中的一個包括一個凸出部分，該凸出部分向著面對介質表面逐漸變細；設於該磁隙中的一個記錄線圈；以及被置於該後表面上並被置於該磁隙上方的一個軟磁性材料後磁體。
7．一種磁性再現頭包括一對磁體，其間由一個磁隙分開，並且它們包括各自的面對介質表面和與面對介質表面相對的各自的後表面，該對磁體中的一個包括一個凸出部分，該凸出部分向著面對介質表面逐漸變細；以及被設置於後表面上並被置於磁隙上方的磁阻效應元件。
8．一種磁頭製造方法，其中包括在一個基底上形成一個磁體，該磁體包括一個面向基底的主平面以及與主平面相對的一個後平面；把射束施加到該磁體的後平面上，並形成確定從該後平面向主平面延伸的一個通孔的一個部分；在該通孔中形成一個磁隙；以及從該基底上分離出磁體和磁隙，並且形成基本上與主平面共面的面對介質表面。
9．根據權利要求8所述的磁頭製造方法，其中該射束為聚焦的離子束。
10．一種用於製造磁頭的方法，其中包括在一個基底上形成一個絕緣膜；沿著向著該基底的方向把聚焦的離子束施加到該絕緣膜上並且在該絕緣膜中形成確定第一和第二溝道的一個部分；在第一和第二溝道中填充磁性材料以形成一對磁體；在該對磁體之間的絕緣膜中形成一個記錄線圈；以及在該對磁體和記錄線圈上形成一個第二磁體。
11．一種磁性再現系統，其中包括權利要求4中所述的磁頭作為再現頭。
12．一種磁性記錄系統，其中包括權利要求5中所述的磁頭作為再現頭。
13．一種磁性記錄系統，其中包括權利要求6中所述的磁性記錄頭。
14．一種磁性再現系統，其中包括權利要求7中所述的磁性再現頭。
全文摘要
在此提供一種即使在較短磁通路長度和較短波長信號的情況下也能夠有效執行磁頭的記錄或再現操作的磁頭。該磁頭包括一對軟磁性材料的磁質部分,每個磁質部分的主平面作為一個與記錄介質相對的表面;以及位於該對磁質部分之間的一個磁隙,其被形成使得在主平面的相對側上的該對磁質部分之間的距離大於在主平面上的該對磁質部分之間的距離,並且該對磁質部分之間的距離從主平面一側到主平面的相對側連續變化。
文檔編號G11B5/127GK1315723SQ0111186
公開日2001年10月3日 申請日期2001年3月22日 優先權日2000年3月30日
發明者與田博明, 大澤裕一, 船山知己 申請人:株式會社東芝