专利名称：用于垂直薄膜磁头的写入优先设计的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种薄膜磁头，具体来说，本发明涉及一种磁头，在该磁头中，有一个写入磁头位于读取磁头下面。
背景技术：
在典型的磁头中，感应写入磁头包括嵌入在第一、第二和第三绝缘层(绝缘堆)的线圈层，绝缘堆位于第一和第二磁极片层之间。在第一和第二磁极片层之间由间隙层在写入磁头的气垫表面(ABS)形成了一个间隙。磁极片层在后间隙处连接。电流通过线圈层导电，这就会在磁极片中产生磁场。磁场横跨ABS上的间隙，以便将磁场信息的位写入到移动介质上的磁道上，如写入到旋转磁盘上的圆形磁道或移动磁带上的纵向磁道上。
第二磁极片层具有极端部分，该部分从ABS伸到着火点，以及磁轭部分，该部分从着火点伸到后间隙。着火点是第二磁极片开始扩大(闪光)以形成磁轭的位置。着火点的位置直接会影响在记录介质上写入信息所产生的磁场的大小。由于磁通量在沿着窄的第二极端的长度方向传输时衰退，缩短第二极端将将增大到达记录介质的磁通的量。因此，性能可以通过积极地将着火点接近于ABS来进行优化。
在设计写入磁头时另一个比较重要的参数是零喉高度(ZTH)的位置。对于采用现有技术的设计来说，零喉高度是在ABS之后第一和第二磁极片首次彼此分开的位置。ZTH分离是绝缘层(通常是由绝缘堆中的第一个绝缘层)进行的。第一和第二磁极片之间的磁漏通过尽可能将ZTH靠近ABS来最大限度地降低。
令人遗憾的是，如前所述的设计参数需要在制造第二极端时作出牺牲。第二极端应该是明确定义的，以便在转盘上产生定义明确的写入磁道。如果第二极端定义不明确可能会导致相邻磁道被覆盖。定义明确的第二极端应该具有垂直于ABS的平行平面侧壁和可预测的大小。此定义难以实现，因为第二极端通常在第一绝缘层、线圈层和第二和第三绝缘层形成之后与磁轭一起形成。每个绝缘层都包括烤硬的光阻材料，该材料具有倾斜的正面。
在构建之后，第一、第二和第三绝缘层提供了倾斜的正面，该斜面面向ABS。ZTH定义层从垂直于ABS的一个平面并与该平面成一个角度(顶角)突出。在对绝缘层进行硬烤并在金属种子层沉积之后，绝缘层的斜面表现了较高的光学反射率。当构建第二极端和磁轭时，在绝缘层的顶端旋转一层厚的光阻材料，并使用光刻技术对其进行光图案处理，以形成第二极端。在光刻光图像步骤中，紫外线通过不透明屏幕中的缝隙垂直地射入，暴露出光阻材料的将要被随后的显影步骤消除的区域。将要被消除的其中一个区域是将要通过电镀形成第二磁极片(极端和磁轭)的区域。令人遗憾的是，当紫外线照射第二磁极片的闪光区域中的绝缘层的斜面时，紫外线被向前反射，照向ABS，照到第二极端区域的两侧的光阻材料区域。在显影之后，光阻材料的侧壁从计划的紫外线模式向外伸展，使形成的电镀的极端的质量比较差。这叫做“反射入孔”。如前所述，这将导致转盘上的相邻磁道被覆盖。显然，如果着火点凹进到磁头中足够深，由于发生在斜面的后面，反射入孔的效果将会降低或消除。然而，这种解决方案将会产生长的第二极端，该极端将会快速地减少到达记录介质的磁通量。
绝缘堆在光阻材料在极板上旋转之后将会产生另一个问题。当光阻材料在极板旋转时，它基本上跨极板地平面化。第二极端区域中的保护层的厚度高于磁头的其他区域，因为极板上的第二极端基本上低于第二磁极片的磁轭部分。在曝光步骤中，光线逐步在极板体中的深光阻材料类似的光中散射，导致在曝光步骤中分辨率不足。
用于最小化反射入孔和解决比较差的分辨率的问题的另一个采用现有技术的方案是在平面化的表面上构建高分辨率的极端。在绝缘层之前首先构建底部第二极端，以消除反射槽口问题。在构成第一高分辨率第一磁极片层和记录间隙层之后，过程可以继续以制成线圈层和第二和第三绝缘层。然后，将顶端第二、较宽的极端缝合(连接)到底部第二极端并从ABS伸出到后间隙。由于底部第二极端结构良好，并且其大小可预测，这种制造方法对于纵向此头设计是一种改进。然而，利用这种磁头，ZTH依赖于绝缘层相对于底部高分辨率极端的位置。由于底部极端必须足够长，以提供足够的缝合区域，这种长度可能会在第一和第二磁极片之间产生所不希望的磁漏。由于顶端第二极端通常比底部高分辨率极端宽，因此，第二磁极片在ABS具有T形。T的垂直部分是高分辨率极端的前沿，T的交叉部分是顶端第二极端的前沿。这种配置所存在的问题是，在操作期间，磁通从顶端第二极端的转角在ABS处流到宽得多的第一磁极片，使相邻磁道被覆盖。
在另一个现有技术实施例中，高分辨率极端放在堆栈顶上。一旦形成了高分辨率第二极端，则应该在第二极端的底部在第一和第二角的对面将第一磁极片的基础第一极端切开，以便极端之间的磁通传输不会超出由底部第二极端定义的磁道宽度之外。切口给第一磁极片提供了一个基本上匹配高分辨率第二极端的磁道宽度的磁道宽度。一个将第一磁极片切开的现有技术的过程需要离子束切削间隙层和第一磁极片，使用底部第二极端作为屏蔽。间隙层通常是矾土，第一和第二磁极片和极端通常是坡莫合金(NiFe)。矾土比坡莫合金切削起来慢得多；如此底部第二极端的顶端和第一磁极片的顶表面比间隙层切削起来快得多。此外，在离子切削期间，在工件的表面上有许多矾土的再沉淀(redep)。为了最小化再沉淀，切削离子束通常以与通过各个层的法线成一定的角度，这会同时执行切削和清除。在远离底部第二极端的第一和第二角部的区域的间隙层首先被切削，因为当离子束成一定的角度时在第一和第二角部由底部第二极端引起了阴影效应。在此情况下，在间隙层被移到邻近将进行切开的区域中的底部第二极端的第一和第二角部之前，离子流将会把第一磁极片切削过度。在间隙层被移到将进行切开的区域的上方之后，离子切削继续进行以便将第一磁极片切开。在超出切口之外的区域继续对第一磁极片进行过度的切削，从而形成从切口向下倾斜的第一磁极片的表面。正如大家所知道的，这样的对第一磁极片的过度的切削可能会暴露到MR传感器的导线，或较宽的磁头的线圈，从而会使磁头无法正常工作。
即使对第一磁极片的过度的切削可以得到控制，也会潜在地存在比较令人讨厌的问题，即，当对间隙层的不需要的部分进行切削并形成切口时，对高分辨率第二极端的顶端进行过度的切削。为了补偿这种过度的切削，将增大纵横比(光阻材料的厚度与高分辨率第二极端的磁道宽度的比率)，以便在切削步骤中可以牺牲高分辨率底部第二极端的顶端部分。当增大纵横比时，正如上文所讨论，由于光阻材料的厚度，高分辨率第二极端的清晰度降低，从而导致磁道覆盖。
采用现有技术的合并MR磁头所存在的另一个问题是，第一和第二间隙层之间的MR传感器的外形通过第二屏蔽/第一磁极片层复制到写入间隙层，导致写入间隙层稍微向MR传感器弯曲。当合并MR磁头的写入磁头部分写入数据时，写入的数据在被写入的磁道上稍微失真。当横直MR传感器读取这种失真的数据时，从数据磁道的中心向数据磁道的外边线存在渐进的信号损失。
所有合并的磁头在读取和写入间隙之间都具有间隔。当磁头位于磁盘上的外磁道时，这种间隔可能会导致读取和写入间隙之间的位置不协调。在磁盘驱动器中，传动装置跨转盘地将磁头摇摆到磁盘上的各种圆形磁道中。在最内圈磁道中，读取和写入间隙基本上彼此对齐，基本上没有不协调的现象。在最内圈磁道中，读取间隙在由写入间隙写入的磁道内。然而，当传动装置将磁头摇摆到最外磁道时，读取和写入间隙相对于磁道不对齐。如果写入间隙在被写入的磁道内，读取间隙可能部分地在磁道中，部分地在相邻的磁道中。不协调随着读取和写入间隙之间的间隔的增大而增大。在写入磁头在读取磁头之前制造的磁头中，写入磁头的绝缘堆的外形提高了读取磁头的第一防护层的高度。如果这种外形可以降低以便读取和写入间隙靠近在一起，这是应该的。
采用现有技术的磁头所存在的另一个问题是，高磁矩极端的温度升高会存在损坏基础读取磁头的读取传感器的风险。与Ni80Fe20相比，Ni45Fe55的磁性要更高一些。需要由高磁性材料制成的极端，因为它们将传导较高的磁通密度，而不会产生饱和。由于读取磁头放在写入磁头下面，而共享第二屏蔽/第一极端元件(合并设计)，在极端的操作过程中读取磁头会受到强烈的磁通变化的影响。这可能会导致损坏，最终使读取传感器发生故障。
在使用磁头过程中温度升高也会产生问题。所有线圈都在写入磁头中。现代磁盘都具有较高的矫顽磁性。要写入到具有高矫顽磁性的磁盘，磁头必须产生更大的磁矩，这样，才会有更大的电流穿过线圈。电流增大，就会使温度升高，从而导致线圈中的铜膨胀，使它们前面的材料突出。此外，线圈通常夹在光阻材料(该光阻材料的膨胀系数不足Cu的膨胀系数的1/2)之间，从而使得气垫表面(ABS)不均匀。铁磁元件在温度升高时也会突出。为补偿突出，在磁盘和磁头之间需要更大的飞行间隙，从而导致分辨率变低。这又会降低最大磁盘密度，因为磁头需要非常接近于磁盘，才能保证有比较高的面密度。
因此，应该降低温度，以便降低磁头层的膨胀程度。为提供所需的读出电流，并且使温度变低，已经尝试过向线圈中添加更多的匝数，但这就会使磁头变大。尽管更多的匝数可以传输更大的电流，但这也会增大磁阻，因此需要更大的磁矩，因为有更大的损耗。使铜线圈更大而使线圈之间的间隔变小这种做法缩小了寄生电阻，因此产生的温度较低，但在某种程度上线圈变得难以制造，因为在对铜进行电镀之后，必须使用离子切削技术或喷射技术除去Cu种子层，该种子层在电镀操作过程中用于使铜成核。如果线圈太密集，离子不能穿透间隙以清理种子层，最终可能会使线圈短路。
此外，为提高效率，感应磁头现在的设计是ABS和闭合后间隙之间的距离非常短。涉及此概念的专利包括美国专利No.6,259,583，该专利使用类似于基座的结构来将线圈抬高到ABS上方4μm。然而，通过让线圈接近于ABS，并且线圈的间距非常小，在这样小区域上的热耗散形成了热突出，从而使得磁盘和磁头之间的磁力分离变大，这是所不希望的。
需要一种降低写入磁头中的温度的方法(即，改进热耗散)，以便使突出受到控制，同时避免如前所述的问题。
还有另一个问题是在制造过程中，写入磁头是在最后制成的。正如上文所说，写入磁头包含最难以制造的层，从而增大了错误的可能性。例如，写入磁头具有许多用厚度不同的材料制成的层，某些是硬的，某些是软。这些层中每一层都要求特殊处理(加热、切削等等)，容易出错，并可能损坏现有的层。在制造读取部分还会产生其他困难，包括成像质量差，在电镀时成分质量差，污点、皮棉，以及以前的过程中的残渣，擦伤等等。如果这些困难蔓延到写入磁头，则在写入磁头的制造过程中可能会发生错误，从而可能不得不丢弃整个极片，导致宝贵时间的浪费，并造成大量的经济损失。
所需要的是一种首先制造最困难的层的方式，从而在发生错误的情况下最大限度地降低损失。这就意味着首先制造写入磁头。
在现有技术中美国专利No.6,130,809说明了放在读取磁头下面的纵向写入磁头。由于磁头是为纵向记录设计的，固有的概念是需要生产非常厚的极端，并需要比较大的纵横比(＞20∶1)。它还排除了为极使用真空淀积的薄膜的做法，因为它将要求使用不能产生这样的纵横比的离子切削方法进行蚀刻。
在现有技术中遇到的另一个问题，特别是在纵向写入中，是边缘场。为增大位密度，磁道必须靠得非常近。同样，位与位的密度必须很高。磁道和位非常靠近增大了边缘写入的风险。随着面密度的增大，磁盘的磁矩也会增大。以减轻介质的顺磁限制，必须从极端发出更多的磁通量，因为它也需要薄得多的写入间隙才能增大磁道上的位密度。这就进一步增大了边缘场的大小。
因此，需要一种克服现有技术中的问题的垂直记录磁头，以及制造这种垂直记录磁头的方法。
发明内容
本发明通过提供用于垂直记录和读取的标准的薄膜磁头结构解决了上文描述的问题。一种磁头结构包括写入磁头部分，用于通过基本上垂直于面向写入磁头部分的介质的表面的通量线将数据写入到磁介质中。写入磁头部分包括具有第一极端的第一磁极片，具有探针极端的探针磁极片、用于发出磁通量，位于磁极片之间的绝缘堆，嵌入在绝缘堆中的一个或多个写入线圈，以及位于第二磁极片之间的成形层，用于将磁通量聚焦到探针极端的绝缘堆中。在写入磁头部分之后制成的读取磁头部分被耦接到写入磁头部分。在一个实施例中，顶端磁极片是作为读取部分的防护层来起作用的。在另一个实施例中，读取磁头部分包括与顶端极层分开的第一防护层，以及位于它们之间传感器。
优选情况下，写入磁头部分位于读取磁头部分和浮动块之间。这将通过使浮动块作为散热器来起作用使得写入磁头部分散热。此外优选情况下，至少在已经被切削的沉积(真空淀积、电镀等等)薄膜的一部分构建探针磁极片。探针极端的优选的纵横比小于5∶1。
一种用于制造用于垂直记录和读取的磁头的方法包括制造具有探针极端的探针磁极片，用于通过基本上垂直于面向写入磁头部分的介质的表面的通量线将数据写入到磁介质中。在探针磁极片上方制造绝缘堆和写入线圈，写入线圈嵌入在绝缘堆中。在绝缘堆的上方制造第二磁极片。最后，在第二磁极片的上方制造读取磁头部分。优选情况下，在探针极端片和绝缘堆之间形成用于将磁通量聚焦到探针极端中的成形层。
根据一个实施例的磁存储系统包括磁介质，一个磁头，用于通过基本上垂直于面向磁头的介质的表面的通量线从磁介质中读取数据并将数据写入到磁介质中，用于支撑磁头的浮动块，耦接到磁头的控制单元，用于控制磁头的操作。优选情况下，磁介质具有一个位于磁头前面的硬磁第一层，以及位于第一层后面的软磁第二层。
附图简要说明为了比较全面地了解本发明的特征和优点，以及优选的使用模式，应该参考下面的详细描述并参考附图。
图1是示范性的磁盘驱动器的平面图。
图2是一个具有如平面2--2所示的磁盘驱动器的磁头的浮动块的侧视图。
图3是使用了多个磁盘和磁头的磁盘驱动器的立面图。
图4是用于支撑浮动块和磁头的示范性悬挂系统的等角插图。
图5是从图2的平面5--5截取的磁头的ABS视图。
图6是如图2的平面6--6所示的浮动块和现有技术磁头的局部视图。
图7是从图6的平面7--7截取的浮动块的部分ABS视图。
图8是从图6的平面8--8截取的视图，第二磁极片上方的所有材料都被删除。
图9是图6的现有技术磁头的放大的正面部分以显示其各种详细信息。
图10与图9相同，只是说明了用于制造磁头的第二极端的光蚀刻步骤。
图11是从图9的平面11--11截取的视图。
图12是从图10的平面12--12截取的视图。
图13是没有P2光阻材料的图10的等角插图。
图14是在切开第一个磁极片之前现有技术的合并MR磁头的ABS视图。
图15是在离子铣削之后以形成第一个磁极片的图14所示的合并MR磁头的ABS视图(切开与第二极端相邻)。
图16是利用纵向记录格式的记录介质的部分的略图；图17是如图16中那样的用于纵向记录的常规的记录磁头和记录介质的略图。
图18是利用本发明的垂直记录格式的磁记录介质。
图19是本发明的改进的记录设备的略图，说明了用于在一侧进行垂直记录的记录磁头和记录介质的组合；图20是本发明的改进的记录设备的略图，类似于图19，但适用于在介质的两侧单独地进行记录。
图21是根据本发明的一个实施例的磁头的制造过程中探针/极层的部分ABS视图。
图22是在探针/极层的切削之后剩余的探针极端的部分侧面图。
图23是完成的平面化的探针/极层的部分ABS视图。
图24是添加了成形层的图23的结构的部分ABS视图。
图25是添加了线圈和绝缘的图24的结构的部分横剖面视图。
图26是添加了P1层的图25的结构的部分ABS视图。
图27是添加了防护层的图25的结构的部分ABS视图。
图28是根据一个实施例的薄膜磁头结构的部分ABS视图。
图29是从图28的平面29-29截取的磁头结构的部分横剖面视图。
具体实施例方式
下面的描述是用于实现本发明的最佳实施例。此描述用于说明本发明的一般原理，而不对本发明的概念作出任何限制。
磁盘驱动器现在请看图形，在图1-3中说明了磁盘驱动器30，在这些图形中，类似的参考编号表示类似的部分。驱动器30包括一个主轴32，用于支撑和旋转磁盘34。主轴32由马达36旋转，并由马达控制器38进行控制。组合的读取和写入磁头40安装在浮动块42上，该浮动块42由支架44和传动器臂46支撑。许多磁盘、浮动块和支架可以在如图3所示的大容量直接存取存储设备(DASD)中使用。支架44和传动器臂46定位浮动块42，以便磁头40与磁盘34的表面存在转换关系。当磁盘34由马达36旋转时，浮动块支撑在磁盘34的表面和气垫表面(ABS)48之间的薄的(通常为0.05μm)气垫上。然后，可以使用磁头40，用于将信息写入到磁盘34的表面上的多个圆形磁道上，并用于从其中读取信息。处理电路50与磁头40交换代表这样的信息的信号，提供用于旋转磁盘34的马达驱动信号，并提供用于将浮动块移到各种磁道中的控制信号。在图4中，显示了安装到支架44上的浮动块42。上文所描述的组件可以安装在框架54上，如图3所示。
图5是浮动块42和磁头40的ABS视图。浮动块具有一个中心导轨56，用于支撑磁头40，以及侧轨58和60。导轨56、58和60从横轨62中伸出。相对于磁盘34的旋转，横轨62位于浮动块的前沿64，磁头40位于浮动块的后沿66。
现有技术的合并MR磁头图6是合并MR磁头40的侧截面立面图，该合并MR磁头40具有采用现有技术的写入磁头部分70和读取磁头部分72，读取磁头部分使用了MR传感器74。图7是图6的ABS视图。传感器74位于第一和第二间隙层76和78之间，间隙层位于第一和第二防护层80和82之间。传感器74的电阻响应外部磁场而发生变化。通过传感器传导的感应电流I导致这些电阻发生变化，并表现为电势的变化。然后由处理电路50将这些电势变化作为读回信号来进行处理，如图3所示。
合并MR磁头的现有技术写入磁头部分包括位于第一和第二绝缘层86和88之间的线圈层84。可以使用第三绝缘层90来对磁头进行平面化处理，以消除第二绝缘层中的由线圈层84所引起的波纹。第一、第二和第三绝缘层在当前技术中被称为“绝缘堆”。线圈层84和第一、第二和第三绝缘层86、88和90位于第一和第二磁极片层92和94之间。第一和第二磁极片层92和94在后间隙96中磁耦接，并具有第一和第二极端98和100，它们由ABS中的写入间隙层102分开。如图2和4所示，第一和第二焊接连接104和106将传感器74中的导线连接到支架44上的导线112和114，第三并第四焊接连接116和118将线圈84(参见图8)中的导线120和122与支架上的导线124和126进行连接。可以使用耐磨层128来保护磁头的敏感元件，如图2、4、6和7所示。值得注意的是，合并MR磁头40使用单层82/92来充当读取磁头的第二防护层和写入磁头的第一磁极片的双重功能。机载MR磁头使用两个单独的层来完成这些功能。
如图9所示，第二磁极片层94具有一个极端区域和轭区域，这些组件的合并是由着火点130定义的，着火点130是第二磁极片层74在磁头中凹进时开始扩大的位置。第二极端区域从ABS延伸到着火点130，而轭区域从着火点130延伸到后间隙96(参见图6)。在图12中显示了如光致抗蚀掩膜(P2框架)所定义的极端区域、轭区域和着火点130。
如图9、12和13所示，着火点130的位置是写入磁头的一个重要设计参数。着火点凹进到磁头中越远，极端100就越长，这就增大了磁感应性以及极端100将响应来自线圈层84的磁通变饱和的可能性。过去，由于在制造第二极端中存在的制造问题，难以将着火点定位于距离ABS小于10μm的范围内。
在制造写入磁头时另一个重要的设计参数是零喉高度(ZTH)的位置，该位置是第一和第二磁极片层92和94在ABS背后首次分开的位置。重要的是，应该将ZTH尽可能靠近ABS(通常在大约1μm内)，以便在磁场到达ABS中的间隙层102之前减少磁极片之间的磁通损失。在现有技术中，将ZTH定位在ABS的附近有助于解决在制造明确的第二极端100的如前所述的问题。
图10显示了在制造第二磁极片94的步骤中图9的现有技术磁头(参见图9)。在图10中，显示了第一、第二和第三绝缘层86、88和90，分别带有斜面132、134和136，这些斜面分别在顶端138、139和140结束。如前所述，第一、第二和第三绝缘层是烤硬的光阻材料，该材料使斜面132、134和136反射光的能力很强。所有斜面132、134和136都面向极端区域，在该区域将形成第二磁极片94的第二极端100。如图10所示，第二磁极片带有光阻材料层141，该光阻材料层在部分完成的磁头的顶端旋转。光阻材料层的高度在极端区域差不多有12μm厚，在第三绝缘层90的上方大致有4.5μm。由于第二磁极片94的着火点130(如图9、12和13所示)位于绝缘层的斜面上，通过屏蔽142中的第二极形状的开口(未显示)定向的光将从斜面朝着ABS的方向反射到与极端区域相邻的光阻材料层141的各个区域。这就导致极端区域比屏蔽142中的开口宽。这被称为“反射的切口”，并在图12中进行了说明。
在图12中的94′处显示了第二磁极片的光阻材料模式，它包括第二极端模式100′和第二磁极片轭模式103′。这被称为“P2帧”。
在图12中的144和146中显示了以与绝缘层的斜层成一定的入射角度反射的光的光阻材料层141(参见图10)的反射切口。当光线A在光阻材料的光成象步骤中被向下指引时，它被以与绝缘堆的入射角度反射到极端区域，而不会导致第二极端的任何反射切口。然而，来自光成像过程的光线B从着火点130后面的绝缘层的斜面以一定的入射角度反射到计划的极端模式100′外部的侧区域中的光阻材料141中。它是导致图12所示的反射切口的光反射B和类似的光反射。
当第二磁极片94被电镀并且光阻材料层141被去除之后，磁头就已经完成，如图9所示。然而，制成的极端100的质量不好，表现出了不规则的侧壁148和150，如图11所示。此外，光阻材料切口产生第二极端100，该第二极端100在上极端区域比在极端的底部(与写入间隙相邻)有更宽的区域。如果不规则的第二极端100被用作切削屏蔽来切开第一个极端98，则第二极端的较宽的区域遮蔽了切削束。如此，在消除紧挨在第二极端的侧壁下面的第一个极端材料时切削过程的效率比较低。这将由于第一个磁极片72的不完整的切口导致形成的P1切口写入磁头结构质量较差。这些质量较差的极端将会导致相邻磁道的侧写入。
图14是一个在P2子层(未显示)被离子切削消除之后采用现有技术的合并磁头150的ABS视图。可以看出，离子切削在154和156处在间隙层102切开了一个小口。在现有技术中切开第一个磁极片层82/92的一种方法是通过间隙层对第一个磁极片层进行离子切削，如图15所示。这将在159和160处切开第一个磁极片层。将第一个磁极片层82/92切开是应该的，因为它最大限度地减少了第二极端100和第一个磁极片82/92之间的侧写入。令人遗憾的是，图15所示的过程将导致第二极端100的顶表面159的磨损，如图15中的伪线所示。由于离子切削通常是与薄膜层的法线成一定的角度来执行的，如图15所示，当在将工件旋转时，大致有50％的时间第二极端158在159和160处遮蔽了切口的切削。因此，第一个磁极片82/92在位置164和166被切削过度，这些位置分别在远离切口159和160的区域延伸。这将导致第一个磁极片82/92具有向下倾斜的顶表面164和166，如图15所示，从而会降低该区域中的第一个磁极片82/92的厚度，这是人们所不希望的。这就会潜在地暴露第一个磁极片82/92下面的敏感元件，从而会使得磁头无法正常工作。间隙层102切削起来比第一和第二磁极片的坡莫合金(NiFe)慢得多，这将导致对第二极端100的顶端159和第一个磁极片82/92的区域164和166的离子切削比间隙层102快得多。
从图15中可以看出，第二极端层100的开始厚度必须比第二极端层在159处的最后的高度更厚，以便补偿离子切削消耗的第二极端层的顶端部分。然后，这要求光致抗蚀掩膜更厚，这就会导致光阻材料层的深度增大在光成象步骤中使如前所述的补充光散射的问题。
这就意味着，由于光阻材料蚀刻期间的清晰度的丧失，第二极端不能制造得比较窄。图15还显示了由于MR传感器的外形通过第二屏蔽第一个极端层82/92复制到间隙层102而稍微弯曲的写入间隙102。相应地，现在可以看出，采用现有技术的合并MR磁头存在第二极端的反射切口的缺点，在切开第一个磁极片和写入间隙弯曲时第二极端的顶端部分损失。这些问题被下文所描述的反转的合并MR磁头所克服。
图14和15中的采用现有技术的磁头所存在的另一个问题是，由于MR传感器的外形被第二间隙层78和第二屏蔽/第一个磁极片层82/92所复制，写入间隙102具有一个曲度。如上文所述，这将导致信息在磁道中的曲线写入，从而被直接的MR传感器74不正确地读取。
如上文所提及的，采用现有技术的DASD薄膜磁头的制造方法是将写入磁头定位在读取磁头的上方，但美国专利No.6,130,809除外，在该美国专利中，纵向写入磁头放在读取磁头的下面。由于该专利中的磁头是为纵向记录设计的，固有的概念是需要生产非常厚的极端，并需要比较大的纵横比(＞20∶1)。它还排除了为极使用真空淀积的薄膜的做法，因为它将要求使用不能产生这样的纵横比的离子切削方法进行蚀刻。
图16用图形说明了诸如与常规磁盘记录系统一起使用的常规记录介质。此介质用于在介质本身的平面中或平行于介质的平面记录磁性脉冲。此实例中的记录介质、记录光盘，基本上包括诸如铝之类的合适的非磁性材料的支撑衬底180，具有分散在合适的树脂粘合剂中的合适的和常规磁性氧化物的覆盖涂层182。
在图17中显示了常规记录/播放磁头184(优选情况下可能是一个薄膜磁头)和常规记录介质(如图16的那种)之间的操作关系。
本发明和制造方法图18用图说明了通常以为本发明提供的方式基本上垂直于记录介质的表面的磁性脉冲的方向。对于这样的垂直记录，介质包括具有高磁导率(优选情况下大于100)的材料的底层192，该材料可以是诸如坡莫合金材料、铁之类的铁磁或亚铁磁性材料。然后，为此底层192提供一个磁性材料的覆盖涂层194，优选情况下，该材料具有基本上垂直于底层192的表面的单轴各向异性。
在图18和19中说明了具有垂直磁头190的存储系统的两个实施例(未按比例绘制)。图19中说明的记录介质包括参考上面的图18所描述的高导磁率底层192和磁性材料的覆盖涂层194。然而，显示的这两层192和194适用于合适的衬底196，该衬底最好是铝光盘，虽然诸如玻璃或合成树脂之类的其他材料也可以使用。
根据此结构，在记录磁头的极之间延伸的磁力线在涂上了记录介质的高导磁率底层的记录介质的外表面循环，导致通量线在通常垂直于介质的表面的方向穿过涂层，以磁性脉冲(它们的磁化轴基本上垂直于介质的表面)将信息记录在介质的硬磁涂层上。磁通被软的基础涂层192导回磁头190的返回层(P1)。
图20说明了类似的结构，在该结构中，衬底196在其两个对立的两面都带有层192和194，合适的记录磁头190定位在介质的每一面上的磁涂层194的外表面的附近。
图21-27说明了根据优选实施例的垂直磁头的构造，在该构造中，磁头包括一个垂直记录薄膜磁头，定位在薄膜读取磁头的下面。
如图21所示，通过在衬里矾土207上沉积一个完全的薄膜层(电镀或真空淀积)，在诸如矾土之类的合适的衬里207上制成探针/极层206。在优选实施例中此层的厚度大约为0.3μm。
如图22所描述的，优选情况下使用离子切削技术从原始探针/极层206对探针208进行蚀刻。由于探测/极层206是第一层，因此，离子切削不会对基础的磁头结构造成损害。探针极端208的宽度定义了磁道宽度。探针极端208通过基本上垂直于面向磁头的介质的表面的通量线将数据写入到磁介质上。探针极端208的大小定义了磁道宽度。此比较集中的磁通允许使用具有磁道宽度(在一定程度上是位宽度)的介质，该宽度比常规纵向写入系统窄得多。请注意，磁盘磁层的厚度也在一定程度上控制了位的大小。一旦形成了探针极端208，可以通过化学机械平面化(CMP)技术沉积和平面化厚的矾土210或其他合适的物质，如图23所示，以完成探针极层206。
图24说明了成形层212的添加过程，该成形层212有助于将磁通量引入极208。具体来说，成形层将磁通引入探针极端，以降低系统的磁阻(MR)，而同时又将磁通集中到一个狭窄的点(像一个漏斗)。优选情况下，成形层不会到达ABS，而是非常靠近磁头。此距离现在被认为是ZTH的新形式。成形层不会到达ABS，而是非常靠近磁头。正如那些精通本技术的人所理解的，越是靠近ABS，窄的探针的距离越短，磁头的效率就越大。成形层的优选材料是坡莫合金(80/20 NiFe)。
一旦制造了成形层212，便可以按照常规方法填充间隙，并将极片再次平面化，优选情况下使用矾土和CMP。
图25是图24的极片的侧剖面图，外加了线圈和绝缘。如图25所示，成形层212的顶端使用合适的绝缘214进行绝缘，线圈216以常规的方式或通过Damascene方法来制造。线圈216可以使用烤干保护层218在各圈之间进行绝缘。线圈216的正面可以通过厚的矾土220绝缘到ABS。再次对结构进行平面化，从而形成一个平面，在该平面上制成P1层。
图26描述了在添加P1层230时的极片。P1层230到达ABS，同时作为离开磁盘的底垫的写入磁头的磁通量的返回通路。一旦制造了P1层230，便可以按照常规方法填充间隙，并将极片再次平面化，优选情况下构建用矾土和CMP。
图27显示添加了第一个屏蔽(S1)层240的极片。请注意，由于S1层240通常制造起来不太复杂，大小的相关性非常小，它可以在极片的顶部制成，该极片不是完全平面的(甚至在CMP平面化之后)。如此，P1层不必完全地平面化。再一次对极片进行平面化处理，以对读取磁头(GMR或隧道)242(图28)，在沉积第二间隙之后，制造第二屏蔽(S2)层244(图28)。
图28-29说明了根据优选实施例的完整结构，该结构包括位于薄膜读取磁头252下面的垂直记录薄膜(写入)磁头250。放在薄膜读取磁头252下面的垂直记录薄膜磁头250的组合提供了这样的固有的优点首先制造写入磁头250，该过程需要进行高温处理，如果首先制造读取磁头材料，这将会在读取磁头材料中产生不稳定性。
由于首先制造写入极/探针，并且它是整个磁头上的最需要的结构，在发生与其制造关联的问题的情况下，可以对极片进行重新加工，或丢弃，这样成本损失会最小。如果最后创建极/探针，则可能会丢弃几乎完成的极片，这样就可能造成比较大的成本损失。
所说明的垂直设计具有非常有效的磁头性能，最佳的热耗散，以及非常薄的写入器极需要。需要的线圈较少，因为成形层将磁通集中到探针极中。如此，由于本发明的实施例使用垂直记录，从而产生无边缘的过程，可以产生更紧密的磁道。
如上所述，为提高效率，感应磁头现在的设计是ABS和闭合后间隙之间的距离非常短。通过让线圈接近于ABS，并且线圈的间距非常小，在这样小区域上的热耗散形成了热突出，从而使得磁盘和磁头之间的磁力分离变大，这是所不希望的。通过首先放置写入磁头(因此靠近散热浮动块)，热耗散得到了改进，从而帮助缓解突出问题。
此外，与美国专利No.6,259,583中的磁头使用类似于基座的结构来将线圈抬高到ABS上方4μm不同，而在本发明的优选实施例中不需要基座。在常规磁头中，P1和P2层比所说明的实施例中的对应的层更宽，因此，会发生侧写入。常规磁头中的边缘场差不多比垂直记录磁头的边缘场宽大约40％。如上所述，根据优选实施例，记录磁头不要求基座。在垂直记录中，磁通跳入磁盘中，该磁盘充当基座以将磁通返回到较大的P1层。通过除去磁通所聚焦的基座，并让磁头使用磁盘作为返回层，可保证有比较高的分辨率，因为常规磁头的问题(边缘场、热量、突出等等)几乎完全可以避免。
尽管读取磁头现在与散热浮动块距离比较远，但下面的组合金属组件充当极好的散热元件。再次通过首先制造写入磁头，读取磁头不再有高温过程的需求。写入磁头的要求比较苛刻的层(探针极)比读取磁头的K5或K3层厚得多的事实，意味着对准目标将是比较好的解决办法。
尽管上文描述了各种实施例，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。如此，优选实施例的范围不应该受到上文描述的示范性实施例的限制，而只应根据下面的权利要求和它们的等效内容进行定义。
权利要求
1.一种用于垂直记录和读取的磁头结构，包括写入磁头部分，用于通过其方向基本上垂直于面向写入磁头部分的介质的表面的通量线将数据写入到磁介质上，该写入磁头部分包括第一磁极片，第一磁极片具有第一极端；探针磁极片，探针磁极片具有探针极端，用于发出磁通量；位于磁极片之间的绝缘堆；以及至少一个写入线圈嵌入在绝缘堆中；以及在写入磁头部分之后制造的并耦接到写入磁头部分的读取磁头部分。
2.根据权利要求1所述的磁头结构，进一步包括位于探针磁极片和绝缘堆之间的成形层，该成形层用于将磁通量聚焦到探针极端。
3.根据权利要求1所述的磁头结构，其特征在于，写入磁头部分位于读取磁头部分和浮动块之间。
4.根据权利要求1所述的磁头结构，其特征在于，探针磁极片至少在经过离子切削的沉积膜的一部分中制造。
5.根据权利要求1所述的磁头结构，其特征在于，探针极端的纵横比小于10∶1。
6.根据权利要求1所述的磁头结构，其特征在于，磁头部分是薄膜磁头。
7.根据权利要求1所述的磁头结构，其特征在于，第一磁极片作为读取部分的防护层。
8.根据权利要求1所述的磁头结构，其特征在于，读取磁头部分包括第一和第二防护层以及位于它们之间的传感器。
9.一种用于垂直记录和读取的磁头结构，包括薄膜写入磁头部分，用于通过其方向基本上垂直于面向写入磁头部分的介质的表面的通量线将数据写入到磁介质上，写入磁头部分包括第一磁极片，第一磁极片具有第一极端；探针磁极片，探针磁极片具有探针极端，用于发出磁通量；位于磁极片之间的绝缘堆；至少一个写入线圈嵌入在绝缘堆中；位于探针磁极片和绝缘堆之间的成形层，该成形层用于将磁通量聚焦到探针极端中；以及在写入磁头部分之后制造的并耦接到写入磁头部分的薄膜读取磁头部分。
10.根据权利要求9所述的磁头结构，其特征在于，写入磁头部分位于读取磁头部分和浮动块之间。
11.根据权利要求9所述的磁头结构，其特征在于，探针磁极片至少在经过离子切削的沉积膜的一部分中制造。
12.根据权利要求9所述的磁头结构，其特征在于，探针极端的纵横比小于10∶1。
13.根据权利要求9所述的磁头结构，其特征在于，探针极端的纵横比小于5∶1。
14.根据权利要求9所述的磁头结构，其特征在于，第一磁极片作为读取部分的防护层。
15.根据权利要求9所述的磁头结构，其特征在于，读取磁头部分包括第一和第二防护层以及位于它们之间的传感器。
16.一种制造用于垂直记录和读取的磁头的方法，包括制造探针磁极片，该探针磁极片具有探针极端，用于通过其方向基本上垂直于面向写入磁头部分的介质的表面的通量线将数据写入到磁介质上；在探针磁极片上面制造绝缘堆和写入线圈，写入线圈嵌入在绝缘堆中；在绝缘堆上面制造第二磁极片，第二磁极片具有第二极端；以及在第二磁极片上面制造读取磁头部分。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括制造位于第二磁极片和绝缘堆之间的成形层，该成形层用于将磁通量聚焦到探针极端。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，写入磁头部分位于读取磁头部分和浮动块之间。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，制造探针磁极片包括沉积薄膜，以及对薄膜进行离子切削以形成探针极端。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，探针极端的纵横比小于10∶1。
21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，磁头是一个薄膜磁头。
22.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，第一磁极片作为读取部分的防护层。
23.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，读取磁头部分包括第一和第二防护层以及位于它们之间的传感器。
24.一种磁存储系统，包括磁介质；至少一个磁头，用于从磁介质中读取数据以及将数据写入到磁介质中，每一个磁头都具有写入磁头部分，用于通过其方向基本上垂直于面向写入磁头部分的介质的表面的通量线将数据写入到磁介质上，写入磁头部分包括第一磁极片，第一磁极片具有第一极端；探针磁极片，探针磁极片具有探针极端，用于发出磁通量；位于磁极片之间的绝缘堆，并且至少一个写入线圈嵌入在绝缘堆中；在写入磁头部分之后制造的并耦接到写入磁头部分的读取磁头部分；用于支撑磁头的浮动块；以及耦接到磁头的控制单元，用于控制磁头的操作。
25.根据权利要求24所述的存储系统，进一步包括制造位于探针磁极片和绝缘堆之间的成形层，该成形层用于将磁通量聚焦到探针极端。
26.根据权利要求24所述的存储系统，其特征在于，写入磁头部分位于读取磁头部分和浮动块之间。
27.根据权利要求24所述的存储系统，其特征在于，探针磁极片至少在经过离子切削的沉积膜的一部分中制造。
28.根据权利要求24所述的存储系统，其特征在于，探针极端的纵横比小于10∶1。
29.根据权利要求24所述的存储系统，其特征在于，磁介质具有一个硬磁第一层，至少朝向一个磁头，以及位于第一层后面的软磁第二层。
全文摘要
一种用于垂直记录和读取的磁头结构。磁头结构包括写入磁头部分，用于通过其方向基本上垂直于面向写入磁头部分的介质的表面的通量线将数据写入到磁介质上。写入磁头部分包括第一磁极片，该第一磁极片具有第一极端，探针磁极片，该探针磁极片具有探针极端，用于发出磁通量，位于磁极片之间的绝缘堆，以及嵌入在绝缘堆中的一个或多个写入线圈。在写入磁头部分之后制造的读取磁头部分耦接到写入磁头部分。
文档编号G11B5/31GK1551110SQ20041003860
公开日2004年12月1日 申请日期2004年4月27日 优先权日2003年5月6日
发明者雨果·A·E·桑蒂尼, 雨果 A E 桑蒂尼 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司