雙元件磁阻讀出頭制造技術

一種讀／寫磁頭包括一個雙元件磁阻讀出頭和一個疊置的感應式磁頭。磁阻讀出器的結構包括兩個間隔開的磁阻元件，在這兩個元件上淀積著反鐵磁（ＡＦｅ）薄膜，最好為鐵錳薄膜。反鐵磁薄膜作為磁阻元件的交換偏置磁層，以相反方向并垂直于磁介質表面偏置磁阻層。差動地讀出所記錄的磁信號，并且輸出信號的特點在于增加了幅度和提高信噪比。（*該技術在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及磁阻(MR)讀出頭組件，特別涉及包括雙磁阻元件的薄膜磁阻磁頭。感應式寫入頭用于將信息記錄到磁介質如磁盤上。所記錄的信息可通過感應式讀/寫頭讀出。或者，磁阻磁頭可用于讀出已記錄到磁介質上的信號。由磁阻磁頭讀出的信號與所記錄信號有關的磁通量成正比，而不與由感應式磁頭讀出的磁通變化率成正比。因而，磁阻磁頭可探測表示所記錄信號的磁場，而不需要在存貯介質與磁阻磁頭之間進行任何相對的運動。典型的薄膜磁阻磁頭包括一個單磁阻元件，最好由一層有一個磁化易軸線(easyaxis)的坡莫合金制成。在數據存貯裝置(如磁盤驅動器)運行期間，讀出電流導向磁阻元件。正被檢測的磁場在磁阻薄膜的磁矩上施加一個轉矩，使薄膜電阻率發生變化。電阻率的變化與正被測量的磁場強度成正比，并引起磁阻元件電阻的變化。這種變化量的檢測提供了一種與磁介質上所記錄的數據信號有關的讀出信號。當介質或磁盤的剩磁矩Mrt高時，就會造成讀出信號的畸變。這樣，磁阻磁頭周期性地飽和，因而，盡管外加場強度進一步增加，但是磁化在取向上保持固定。在這種情況下就會產生不希望有的奇次諧波。由于磁阻磁頭的磁阻非線性變化的結果也能產生偶次諧波。偶次和奇次諧波表現為被讀出信號的失真。小的剩磁矩Mrt可避免飽和效應，并保證在△P/P曲線的線性范圍內運行(在此P為電阻率)，但是產生較弱的信號。通過增加讀出電流可獲得較強的信號。然而，在標準現有技術的雙元件結構中，施加到每個磁阻元件的讀出電流由于下述情況受到限止，即在一個元件中的讀出電流是另一個元件的偏流。這種電流必須是這種量級的電流，其典型值為3-5毫安。這樣，每個元件的工作點(OP)處于△P/P曲線的線性范圍的中部。本專利技術的一個目的是要提供一種磁頭組件，以致獲得讀出信號電平的顯著增加。本專利技術的另一個目的是提供一種可避免對讀出電流的限制并實現輸出信號幅度顯著增加的磁阻磁頭組件。本專利技術的又一個目的是提供一種允許采用具有相對低的剩磁矩的磁性介質或磁盤的磁阻磁頭組件。本專利技術還有一個目的是提供一種磁阻磁頭組件以降低對磁阻讀出元件的磁特性與厚度的緊密配合的要求。根據本專利技術，一個讀/寫磁頭的結構包括一個磁阻讀出頭和一個疊置在磁頭結構上的感應式寫入頭。感應式與入頭是傳統式的，以眾所周知的方式用坡莫合金的薄膜磁性層構成。本公開文本涉及新穎的MR磁頭，它是整個讀寫頭結構的一部分。本專利技術的磁阻磁頭包括兩個磁阻元件或磁阻層和兩個反鐵磁(AFe)元件或層。例如，磁阻元件由軟坡莫合金制成，反鐵磁元件由鐵錳合金(FeMn)制成。每個反鐵磁元件成形在相應的磁阻元件附近，并與磁阻元件緊密接觸。每個反鐵磁元件在室溫下通過交換的相互作用與磁阻元件結合，并起到偏置裝置的作用。磁阻磁頭組件在磁盤驅動器中運行期間，對于每個所結合的磁阻層和交換層來說，以與磁盤表面相垂直的方向，施加一個交換磁場He。通過一個第一磁阻/反鐵磁結構的電流向相對的第二磁阻/反鐵磁結構提供一個磁場。這一磁場的方向與存在于第二磁阻/反鐵磁結構中的交換磁場相反。為了獲得磁阻/反鐵磁結構的合適偏置，需要有足以把一個磁阻/反鐵磁結構置于工作點的電流導出磁場。另外一個相對的磁阻/反鐵磁結構也同樣偏置于它的工作點，如果對于每個磁阻/反鐵磁結構，磁阻和反鐵磁層的厚度分別是相似或相同的，則對于每個磁阻/反鐵磁結構，這也是相似或相同的。交換磁場需要由外加電流產生的磁場來克服，以便總的凈磁場把每個結構都置于工作點上。因此能采用到比5毫安要大得多的電流。這種更大的電流大約是現有技術中雙磁阻磁頭一般采用電流的2-4倍。這種電流結果增加了輸出信號，減少了失真。下面參照附圖對本專利技術進行更詳細的說明附圖說明圖1為示意圖，示出截面與部分剖開的示圖，表示根據本專利技術的雙磁阻磁頭組件;圖2為圖1的磁阻磁頭組件的部分軸測圖。省去了護罩20、22，示出導線26、24和34。兩條引線24和26限定磁阻磁頭結構的讀出磁道寬度;圖3示出磁阻元件電阻率的變化曲線。曲線根據總磁場H繪制出，并說明沿橫坐標的交換磁場He和偏置磁場Hb的幅度范圍;圖4是根據本專利技術做成的一種組合的感應式寫入頭和雙磁阻元件讀出頭的部分剖開的橫截面示圖。參照圖1和2，一個雙元件磁阻磁頭組件包括第一磁阻層10和第二磁阻層12，這兩個磁阻層大體上與其間的最好為隔離氧化層的層18平行。磁阻層10和12最好采用△P/P等于或大于1%的軟磁性材料的薄膜制成。例如，每層約有在100-500埃范圍內的相同厚度。根據本專利技術，反鐵磁材料(如鐵錳(FeMn)的薄膜層14和16，例如通過濺射，分別地并與磁阻層共同擴展地淀積在磁阻層10和12上，在把第一層鐵錳層14濺射到磁阻層10過程中，按要求的交換磁場的方向施加直流磁場。在向磁阻層12濺射第二鐵錳層16期間，以相反的方向施加直流磁場。鐵錳層14和16的各層厚度約為100-300埃。薄的鐵錳材料將磁阻層10和12的坡莫合金材料鎖住。鐵錳層通過交換相互作用與磁阻層10和12相耦合并作為偏磁裝置。磁頭組件由軟磁坡莫合金罩20和22罩住。坡莫合金罩20和22最好由81%的鎳和19%的鐵的合成物制成，每個罩約為1.5-4.0微米厚。磁頭組件和罩淀積在基片上(如圖4所示)，并由基片支承。基片可由非磁性陶瓷材料制成。為了預置本專利技術的雙磁阻磁頭，可在磁阻/反鐵磁(MR/AFe)結構冷卻期間，由電流通過磁阻元件的靜磁耦合對和其關聯的鐵錳反鐵磁層來提供一種適當的交換偏置，同時在疊置感應式寫入頭的光致抗蝕劑烤硬后，把磁阻結構和疊置感應寫入頭(未示出)的組件冷卻到室溫。這樣，磁阻結構對的坡莫合金元件就能以相反的方向被飽和，而當反鐵磁層在冷卻過程中逐漸更為反鐵磁化時，反鐵磁層就能以所要求的方向通過交換耦合來定位。這樣，磁頭結構就被預置。在采用雙磁阻磁頭組件讀出操作期間，偏置電流流向導線34(圖2)，該電流被分流并大體上相等地加到磁阻元件10和12。通過向導線對24和26施加讀出電流，在每個磁阻讀出器10和12上生成磁場Hi。由在每個讀出器上施加讀出電流得到的磁場Hi偏置了另一個讀出器。這種對稱地施加的并與讀出器方向相反的電流產生磁場克服了每個讀出器的交換磁場，以使兩個讀出器置于工作點上(圖3)。用這種讀出器組件，可獲得更大的讀出電流，從而獲得更強的信號。在此實施例中，所施加的讀出電流比傳統現有技術的雙磁阻磁頭所用的電流要大2-4倍，大約為10-40毫安。所施加的電流在每個讀出器10和12上產生一個磁場Hi。該磁場Hi克服了交換磁場He，這種交換磁場He由交換層14和16提供并對稱地施加，但與讀出器的方向相反，如圖1所示。測量值在5-20奧范圍內的交換磁場He以垂直于磁介質或磁盤的表面的方向施加。有較大交換磁場的反鐵磁元件可通過改變轉換磁場的角度來加以調節，從相對于磁盤表面的90度調到較小的角度。帶有磁阻層10和12的雙元件磁阻磁頭差動地讀出所記錄的信號，差動信號通過導線28和30饋送到差動放大器32。差動信號對來自電和熱效應的噪聲提供共模抑制比，并減少諧波失真。增加信噪比可以獲得較高的信號輸出。另外，隨著信號分辯率的有效增加，可以采用具有較低剩磁(Mrt)的磁介質。由于較大的讀出電流和減少了的Mrt，在△P/P曲線上靠近最佳工作點OP1和OP2的線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種讀出記錄在磁介質上的信號的信號讀出頭，包括：第一和第二磁阻元件；分別淀積在所述第一和第二磁阻元件上的第一和第二反鐵磁薄膜；布置在所述第一和第二磁阻元件之間的一個絕緣層。

【技術特征摘要】
US 1992-11-16 07/976,5361.一種讀出記錄在磁介質上的信號的信號讀出頭，包括第一和第二磁阻元件；分別淀積在所述第一和第二磁阻元件上的第一和第二反鐵磁薄膜；布置在所述第一和第二磁阻元件之間的一個絕緣層。2.根據權利要求1所述的讀出頭，包括軟磁罩，所述元件靠近所述罩布置。3.根據權利要求2所述的讀出頭，其中，所述軟磁罩由坡莫合金制成，每個厚度約為2.5微米。4.根據權利要求1所述的讀出頭，其中，所述的反鐵磁薄膜由鐵錳合金制成。5.根據權利要求4所述的讀出頭，其中，所述的反鐵磁薄膜厚度約為100-300埃。6.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丹尼爾A內皮拉，埃里奇P瓦斯泰恩，
申請(專利權)人：里德萊特公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]