專利名稱：磁盤存儲系統(tǒng)，及其薄膜磁頭和制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磁盤存儲系統(tǒng)，及其薄膜磁頭和制造方法。
本發(fā)明涉及用于磁頭的磁心，并特別涉及用于帶有高記錄密度磁盤系統(tǒng)的雙元磁頭的記錄磁頭。
近年來由于磁盤記錄系統(tǒng)的記錄密度不斷上升，并且記錄介質的矯頑磁力增加，需要能夠向具有高矯頑磁力的記錄介質充分進行記錄的薄膜磁頭。
為了實現(xiàn)這一點，必須使用具有高飽和磁通密度(Bs)的材料作為磁頭的磁心材料。以前，使用3μm厚的80Ni-Fe合金作為這種材料。
然而，由于80Ni-Fe合金膜的電阻率低為16至20μΩ·cm，故渦流損耗在高頻帶變大。因而，在高頻帶磁頭的記錄磁場強度降低，于是記錄頻率限制最大約為30MHz。
作為代替的材料，提出Co系統(tǒng)非晶形材料，F(xiàn)e-Al-Si鐵硅鋁合金薄膜。可是由于前者材料是非晶形的因而熱不穩(wěn)定，后者由于需要將近500℃的高溫熱處理，作為感應磁頭的磁心材料有制造工藝中的缺陷。
近年來，提出Co-Ni-Fe三元組材料(日本專利申請公開No.昭60-82,638，日本專利申請公開No.昭61-76,642，日本專利申請公開No.昭64-8,605，日本專利申請公開No.平2-68,906，日本專利申請公開No.平2-290,995)。
雖然這些三元組系統(tǒng)材料的飽和磁通密度(Bs)高達1.5T，但是電阻率不大，并且晶粒尺度比在80Ni-Fe合金中不小，并且除此之外如同在80Ni-Fe合金中那樣在高頻特性上有缺陷。
另一方面，磁盤存儲系統(tǒng)的存儲能力一年年不斷增長，并且當前生產的3.5-英寸型磁盤的面密度已達到350MB/in2。
這種情形下，數(shù)據(jù)記錄頻率接近27MHz，這接近使用80Ni-Fe合金薄膜或Co-Ni-Fe合金薄膜的磁頭的性能極限。
雖然在日本專利申請公開No.3-68,744中提出了通過濺鍍方法添加Nb，Ta，Cr，Mo到(40-50)Ni-Fe中形成供高頻使用的磁膜，但是由于該材料具有很大的磁晶各向異性，通過濺涂方法形成磁性厚膜是困難的。
本發(fā)明的一個目的是提供一種磁盤存儲系統(tǒng)，及其薄膜磁頭和制造方法，其中磁盤存儲系統(tǒng)帶有在高頻帶用于高密度記錄的磁頭。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在高頻帶用于高密度記錄的磁頭，即，能夠執(zhí)行高速存取和高傳輸率。
本發(fā)明是為了解決先有技術中的以上問題的，并涉及裝在帶有高傳輸率和高記錄密度的磁盤存儲系統(tǒng)上的薄膜磁頭，當磁盤存儲系統(tǒng)記錄或重放時具有的磁盤旋轉在4000rpm以上，并設定在高于45MHz的記錄頻率。
所需要的是寫磁頭的磁心是由具有大飽和磁通密度(Bs)，在難軸方向上小的矯頑磁力和大電阻率的材料制成的。
換言之，對于Ni-Fe合金可能得到大的電阻率和高的飽和磁通密度的組合是Ni含量為38到60wt％的范圍。
然而，當具有2μm以上的厚度的磁膜通常用于通過濺涂方法制造的薄膜磁頭等時，膜的晶粒度變大，難軸方向上的矯頑磁力是大的，并且由于這一組成區(qū)域是磁晶各向異性最大的范圍，難于感應出單軸磁各向異性。
因而，為了迫使晶粒度變小已經應用了電鍍方法，并研究了添加第三種元素，諸如Co，Mo，Cr，Pd，B，In等等，到38-60wt％的Ni-Fe二元素合金之中。
所得的結果是一種優(yōu)秀薄膜的一個組合范圍和一個制造方法，該薄膜在保持記錄磁場所需的膜厚為2到5μm時具有大于1.5T的飽和磁通密度(Bs)，在難軸方向上(HCH)矯頑磁力小于1.0Oe，并且電阻率大于40μΩ·cm。
使用用于薄膜磁頭的材料，可提供一種具有面密度為500MB/in2，記錄頻率為45MHz，傳輸速率15MB/s以上的高性能的磁盤存儲系統(tǒng)。
本發(fā)明的特征在于磁盤存儲系統(tǒng)包括用于記錄信息的薄膜磁盤，用于薄膜磁盤的旋轉器件，用于進行寫和讀信息裝設在浮動式滑塊中的薄膜磁頭，用于支撐浮動式滑塊并用于對薄膜磁盤進行訪問的傳輸器件。
本發(fā)明的特征在于一種磁盤存儲系統(tǒng)，其中寫磁頭的上磁心或者下磁心至少之一是由具有小于500埃平均晶粒度，大于40μΩ·cm的室溫電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力的金屬磁性材料制成。
本發(fā)明的特征在于一種磁盤存儲系統(tǒng)，其中寫磁頭的寫磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe組合金制成的電鍍薄膜。
進而，本發(fā)明的特征在于磁盤存儲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含具有大于每秒15兆字節(jié)的傳輸速率，大于每平方英寸500兆位的記錄數(shù)據(jù)面密度及小于3.5英寸磁盤直徑的磁盤。
本發(fā)明的特征在于一種磁盤存儲系統(tǒng)，其中磁盤在記錄和重放期間轉速快于4000rpm，記錄頻率大于45MHz，用于進行記錄的薄膜磁頭的至少一個上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚為1至5μm，小于500埃平均晶粒度，40至60μΩ·cm的電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力，寫磁頭的記錄磁勢大于0.5安培匝。
根據(jù)本發(fā)明的磁盤存儲系統(tǒng)中的磁心包含按總重量由Co少于15wt％，Mo，Cr，Pd，B，In，少于3wt％之一的至少一種組成的物質。
進而，本發(fā)明的特征在于磁盤存儲系統(tǒng)包括用于記錄信息的薄膜磁盤，用于薄膜磁盤的旋轉器件，用于以裝設在浮動式滑塊中的分開的元件進行寫和讀信息的雙元磁頭，以及用于支撐浮動式滑塊并用于對薄膜磁盤進行訪問的傳輸器件。
本發(fā)明的特征在于一種磁盤存儲系統(tǒng)，其中具有上述相同特征和相同組成的磁膜用于寫磁頭的磁膜。
而且，本發(fā)明的特征在于磁盤存儲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含具有大于每秒15兆字節(jié)的傳輸速率，大于每平方英寸500兆位的記錄數(shù)據(jù)面密度及小于3.5英寸磁盤直徑的磁盤。
本發(fā)明的特征在于一種磁盤存儲系統(tǒng)，其中磁盤在記錄和重放期間轉速快于4000rpm，記錄頻率大于45MHz，用于以分開的元件進行記錄和重放的雙元磁頭，具有上述相同特征和相同組成的膜用于寫磁頭的至少一個上磁心。
本發(fā)明的特征在于一種薄膜磁頭，包括一個下磁膜，一個在該下磁膜上形成的上磁膜，一端與下磁膜的一端接觸，另一端通過一個磁隙面向下磁膜的另一端，從而上磁膜形成在與下磁膜一起的部分具有磁隙的一個磁回路，一個感應線圈形成具有通過兩個磁膜之間的給定匝數(shù)的一個線圈。
本發(fā)明的特征在于一種薄膜磁頭，其中上磁膜和下磁膜的至少一個是通過電鍍方法形成的，由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚為1至5μm，小于500埃平均晶粒度，及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力。
本發(fā)明涉及一種薄膜磁頭的制造方法，該磁頭包括一個下磁膜，一個在該下磁膜上形成的上磁膜，一端與下磁膜的一端接觸，另一端通過一個磁隙面向下磁膜的另一端，從而上磁膜形成在與下磁膜一起的部分具有磁隙的一個磁回路，一個感應線圈形成具有通過兩個磁膜之間的給定匝數(shù)的一個線圈。
本發(fā)明涉及一種薄膜磁頭的制造方法，其中至少下和上磁膜之一通過應用Ni-Fe電鍍槽的電鍍形成，電鍍槽包含的金屬離子濃度為Ni++離子是15到20g/l，F(xiàn)e++離子濃度2.0到2.7g/l，Ni++離子與Fe++離子的比率(Ni++/Fe++)是7到8，包含一種應力釋放劑和一種表面活化劑，pH為2.5到3.5。
特別地，薄膜磁頭最好通過一掩膜由電鍍在下述條件的磁場中形成保持電鍍槽的溫度為20到35℃，電流密度為5到30mA/cm2。
而且，本發(fā)明中，薄膜磁頭最好包含權項1中所述的磁心，該膜應用電鍍槽形成，所加的每一種離子是，Co離子為0.4到0.6g/l和/或Cr，Mo，Pd，In，B小于0.1g/l。
而且薄膜磁頭的磁膜最好是通過磁場中的一個掩膜由電鍍形成。
本發(fā)明中，在考慮了渦流損耗之下通過設計用于寫磁頭磁極的磁膜的厚度，電阻率相對導磁率，并同時通過設定數(shù)據(jù)記錄頻率為一高數(shù)值，及旋轉磁盤以高速適配上述磁頭而防止了由于記錄頻率和重寫數(shù)值的波動而造成的寫模糊。
(1)最好提供具有高于每秒15兆字節(jié)的傳輸速率，大于每平方英寸500兆位的記錄數(shù)據(jù)面密度的一個器件。
(2)當應用具有直徑小于3.5英寸的磁盤進行信息存儲時，磁盤在記錄和重放時最好以4000rpm旋轉，并且記錄頻率設定為高于45MHz的值。
(3)最好提供應用具有大于2koe矯頑磁力的金屬膜的磁盤。
(4)最好設定記錄電流建立時間為小于5納秒(ns)的值。
(5)用于在磁盤上進行信息記錄的感應磁頭的線圈最好通過薄膜工藝形成，并且端子數(shù)目為三，端子之間的電感小于1微亨(μH)。
(6)用于在磁盤上進行信息記錄的感應磁頭的線圈最好是兩層結構的，第一層的匝數(shù)等于第二層的匝數(shù)，繞線的方向彼此相反。
(7)用于在磁盤上進行信息記錄的感應磁頭的線圈最好是單層結構的，一個附加端子連接到對應于線圈(a)開始點與線圈(b)結尾點之間的一半的位置(c)，在(c)與(a)之間及(c)與(b)之間流動的電流相位彼此相反。
(8)設感應磁頭的磁心的磁膜膜厚為d(μm)，電阻率為ρ(μΩ·cm)以及低頻的相對導磁率為μ，最好提供使得這些參數(shù)滿足關系μd2/ρ≤500的器件。
(9)用于數(shù)據(jù)記錄或數(shù)據(jù)記錄和重放的磁頭的記錄磁極的至少一部分最好是多層結構的，其中磁性層和絕緣層交替層壓，膜的厚度薄于2.7μm。
(10)上述Ni-Fe合金最好用于數(shù)據(jù)記錄或數(shù)據(jù)記錄和重放的磁頭的記錄磁膜的至少上磁膜，而Co基非晶形合金或Fe基非晶形合金用于下磁膜。
(11)記錄磁極的材料最好包含Zr，Y，Ti，Hf，Al，及Si的至少一種。
(12)記錄磁通勢，即，用于數(shù)據(jù)記錄或數(shù)據(jù)記錄和重放的磁頭記錄電流和線圈匝數(shù)的乘積，最好設定為大于0.5安匝(AT)的數(shù)值。
(13)用于數(shù)據(jù)記錄或數(shù)據(jù)記錄和重放的磁頭的記錄磁極的至少一部分的電阻率最好大于40μΩ·cm，并且相對導磁率大于500。
(14)用于在磁盤介質上進行信息記錄的感應磁頭的記錄線圈最好是單層結構的，一個附加端子連接到對應于線圈(a)開始點與線圈(b)結尾點之間的一半的位置(c)，在(c)與(a)之間及(c)與(b)之間流動的電流相位彼此相反，并且應用自旋閥元素(spinvalve element)和大磁阻(磁致電阻)元素(giant magnetoresistiveelement)的雙元磁頭用于作重放磁頭。
在超過記錄頻率45MHz的高頻帶中，磁頭的頭效率(感應磁通的效率)由渦流損耗所決定。雖然為了減少渦流損耗而減少磁心的膜厚是最有效的，但是膜厚的減小引起由于記錄磁通的不足造成記錄不可靠。
為了在具有大于2000Oe，特別是高于2300Oe的高矯頑磁力的介質上充分地記錄，膜厚需要大于2μm，以及還需要高的飽和磁通密度。一般，應用多層膜是為了降低渦流損耗，但是用于處理高記錄密度的磁頭工藝要獲得尺寸的精度是困難的。
因而，為了向高頻側延伸磁心導磁率(μ)的頻率特性，必須通過增加磁心的電阻率來降低渦流損耗。
當Ni的濃度在38到60wt％的范圍時，Ne-Fe磁膜(3μm膜厚)表現(xiàn)出大于1.5T的飽和磁通密度(Bs)及40到50μΩ·cm的電阻率(ρ)。即，當Ni的濃度低于38wt％時，特定的電阻率(ρ)是大的，但是飽和磁通密度(Bs)變得低于1.5T。
另一方面，當Ni的濃度高于60wt％時，飽和磁通密度(Bs)也變得低于1.5T。特別地，Ni的濃度最好在40到50wt％。
電鍍工藝是適于生產具有這種組成的膜的。即，由于通過電鍍方法可將晶粒度做得很小，可使得矯頑磁力很小，即使在具有大的磁晶各向異性的情形下晶體取向可被降低到最小。例如，晶體的取向率最好抑制在5.0之下，即(111)/(200)＜5.0。
用于制造這種膜的電鍍槽的組成為Ni和Fe離子濃度是Ni++15到20g/l，F(xiàn)e++2.0到2.7g/l，以及離子比率(Ni++/Fe++)為7到8。在這種情形下，電鍍電流密度為10到20mA/cm2，pH為3.0，槽溫度為30℃。
另一方面，在添加Co，Mo，Cr，B，In，和Pd元素至少一種的情形下，為了保持飽和磁通密度(Bs)大于1.5及電阻率(ρ)大于40μΩ·cm，最好是Co少于15wt％，Mo少于3wt％。
在Co用作電鍍槽成分的情形下，最好加到CoSO4·6H2O為100g/l(21g/l的Co離子)，并在Mo的情形下，Na2MoO4·2H2O為.48g/l(1.9g/l Mo離子)。例如，在替代Mo而加Cr[Cr2(SO4)3·18H2O]的情形下，可觀察到同樣的效果。在加B或In的情形下，電阻率(ρ)的增加不大于10％左右。
另一方面在加Co的情形下，通過膜的電阻率的少許減少飽和磁通密度(Bs)增加將近10％。因而最好Co與Mo共同使用。而且由于Co增加了各向異性磁場(Hk)，Co最好用于穩(wěn)定磁特性。
當Co加入多于15wt％時，膜飽和磁通密度(Bs)增加，但是膜的電阻率(ρ)減小得太小。因而除了加入大量的Mo和Cr，否則膜的電阻率(ρ)不能增加到所需的數(shù)值。
由于膜的矯頑磁力變大，這并不是所希望的。為了增加膜的電阻率(ρ)而不增加矯頑磁力，Co，Mo的添加量應當限制在3wt％或更小。
在添加B，In，Pd，等等的情形下，添加量應當限制在以上相同的量。在這些情形下，電鍍的條件可以與上述Ni-Fe磁膜的情形相同。
假設磁膜的高頻損耗(tanδ)只是渦流損耗，則高頻損耗可以表示為以下方程式。
tanδ＝μ″/μ′＝R/ωL＝μ0μπd2f/Cρ…(1)其中μ′，μ”是復數(shù)導磁率的實部和虛部。C是由膜形狀所確定的常數(shù)，μ0是真空導磁率。
從以上方程式(1)，當給定膜所固有的相對導磁率μ，膜厚d，電阻率ρ時，可獲得對應于頻率f的渦流損耗tanδ。由于對應于頻率的磁頭效率(感應出磁通的效率)的變化正比于復數(shù)導磁率的實部的變化，于是通過由方程式(1)計算δ并取余弦分量可得到磁通效率的頻率依賴性。
即，對于每一頻率的磁頭效率η可通過以下方程式表示。
η＝cos[arctan(μ0μπd2f/Cρ)]…(2)從方程式(2)，通過確定可從磁膜所固有的相對磁通μ，膜厚d及電阻率ρ得到的μd2f/ρ，對于任意頻率f的磁頭效率η可以推導出來。
結合以上磁頭和應用具有大于2kOe的矯頑磁力(在高頻記錄的寫模糊和重寫波動中該值是小的)金屬磁膜磁盤，可獲得具有大于500MB/in2的面密度，高于45MHz的記錄頻率和高于15MB/s的傳輸速率的高性能磁盤存儲系統(tǒng)。
在應用具有兩字節(jié)寬度數(shù)據(jù)總線快速和寬帶SCSI(SmallComputer System Interface)作為I/O接口的情形下，從輸入/輸出裝置的價格與組成輸入/輸出裝置的每磁盤裝置的傳輸速率之間的關系，當應用具有兩字節(jié)寬度數(shù)據(jù)總線快速和寬帶SCSI作為I/O接口時，最大可傳輸20MB/s的數(shù)據(jù)。
這種情形下，當每磁盤裝置的傳輸速率在15MB/s以上時，可以認為/輸出裝置的價格可被降低。
進而，當每磁盤裝置的容量是550MB時，可應付諸如Win-dows，Workplace等OS(操作軟件)。為了以一個3.5英寸型的磁盤實現(xiàn)這一容量，要求可記錄數(shù)據(jù)的面密度為500MB/in2。
根據(jù)本發(fā)明，可向具有高的矯頑磁力的介質并以高的頻率范圍進行充分記錄的記錄磁頭，是由特定的組成制造的。
因而，通過保持傳輸速率高于15MB/s，記錄頻率高于45MHz，和磁盤的旋轉速度高于4000rpm而減少了訪問時間并增加了存儲容量，能夠獲得具有高速率傳輸?shù)母哂涗浢芏鹊拇疟P存儲系統(tǒng)。
附圖的簡述圖1是表示磁盤存儲系統(tǒng)的透視圖；圖2是表示磁盤存儲系統(tǒng)的剖視圖；圖3是表示磁盤存儲系統(tǒng)的前視圖；圖4是表示磁盤存儲系統(tǒng)的平面視圖；圖5是磁頭和支撐裝置的裝配視圖；圖6是磁頭和支撐裝置的裝配視圖；圖7是表示具有薄膜磁頭的一個滑架的透視圖；圖8是表示雙元磁頭的一個透視圖；圖9是表示頻率和重寫之間的關系的圖示；圖10是表示晶粒度和難軸方向的矯頑磁力之間的關系的圖示；圖11是表示一個感應磁頭的剖視圖；圖12是表示一個感應磁頭的平面視圖；圖13是表示一個磁阻磁頭的膜結構的平面視圖；圖14是表示一個磁阻磁頭的膜結構的視圖15是表示一個磁阻磁頭的膜結構的視圖；圖16A是表示Ni的含量或(Ni/Fe)比率和Bs之間的關系的圖示；圖16B是表示Ni的含量或(Ni/Fe)比率和ρ之間的關系的圖示；圖16C是表示Ni的含量或(Ni/Fe)比率和HCH之間的關系的圖示；圖17A是表示Mo的含量和Bs之間的關系的圖示；圖17B是表示Mo的含量和ρ之間的關系的圖示；圖17C是表示Mo的含量和HCH之間的關系的圖示；圖18a是表示Mo的含量和Bs之間的關系的圖示；圖18b是表示Mo的含量和ρ之間的關系的圖示；圖18c是表示Mo的含量和HCH之間的關系的圖示；圖19是表示頻率和(μf/μ1MHz)之間的關系的圖示；圖20是表示一個薄膜磁頭的平面圖；圖21是表示一個薄膜磁頭的剖視圖；圖22是表示一個雙元磁頭的透視23是表示一個感應磁頭的平面圖。
本發(fā)明的說明以下將參照


根據(jù)本發(fā)明的磁盤存儲系統(tǒng)，其薄膜磁頭和它們的制造方法的各個實施例。實施例1圖1和圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的磁盤存儲系統(tǒng)的一個實施例的全視圖和一個平面視圖。該磁盤存儲系統(tǒng)由以下器件組成一個用于記錄信息的磁盤1，一個用作轉動該磁盤的器件的DC馬達(圖中未示出)，一個用于寫和讀信息的磁頭2，一個用于支撐磁頭2和改變磁頭2對于磁盤1的位置的器件的定位裝置，該裝置由一個至動器4，一個音圈馬達5和一個用于保持系統(tǒng)內部清潔的空氣過濾器6組成。
至動器4由滑架7，軌道8，軸承9組成。音圈馬達5由音圈10和磁鐵11組成。這些圖表示了一個在單獨一個轉軸上裝有八個磁盤以便使得存儲量變大的例子。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的磁盤存儲系統(tǒng)的前視圖，而圖4是該磁盤系統(tǒng)的平面視圖。在圖中，標號1是磁盤，標號2是磁頭，標號3是一個常平架系統(tǒng)支撐裝置，標號4是一個定位裝置(致動器)。
磁盤1由一個旋轉驅動機構在箭頭所示的方向上轉動。磁頭2由支撐裝置3支撐，并在箭頭b1或b2所示的方向上在旋轉直徑O1上運動和被定位，從而使用柱面T1到Tn的適當?shù)囊粋€進行磁記錄或重放。
磁盤1是具有小于100埃的表面粗糙度Rmax的一個介質，最好是具有比50埃更小的表面粗糙度的更好的表面條件的介質。
磁盤1是通過真空成膜方法在硬質基片的表面上形成磁記錄膜而制成的。該磁記錄膜是作為由γ-Fe2O3或Co-Ni，Co-Cr等等制成的磁薄膜而形成的。
由于通過真空成膜方法所形成的磁記錄膜的膜厚薄于0.5μm，硬質基片的表面特性直接反應到該記錄膜的表面特性上。
因而，應用具有小于100埃的表面粗糙度的硬質基片。具有主要成分為玻璃，化學增強的納鋁硅玻璃(soda-alumina silicateglass)或者陶瓷是適用于這種硬質基片的。
該磁記錄膜可由諸如γ-Fe2O3等氧化鐵或金屬氮化物形成。在該磁膜是一種金屬或者合金的情形下，最好在其表面提供一種氧化膜或氮化膜，或在其表面形成氧化覆蓋膜。還最好使用碳保護膜。
通過這樣作，磁記錄膜的耐久性得以改進，并因而防止磁盤1因在很低的浮動情形或在接觸—啟動—停止的情形下進行記錄或者重放所可能引起的損壞。
該氧化膜或者氮化膜可通過反應性濺涂，反應性蒸汽沉積等等形成。氧化覆蓋膜可通過特意使得由金屬或者合金制成的磁記錄膜的表面氧化而形成，這些金屬或合金包含鐵，鉆和鎳諸如Co-Ni或Co-Cr，通過反應性等離子處理等等。
磁盤1可以是垂直記錄型的，其中磁記錄膜中的記錄剩磁具有垂直于膜表面方向作為主分量的一個分量，或是縱向記錄型的，其中記錄剩磁具有作為主分量的一個縱向分量。
雖然圖中省略了，但也可在磁記錄膜表面施加潤滑劑。
圖5和圖6是表示磁頭2和平常架系統(tǒng)支撐裝置3的組裝結構的視圖。
磁頭2在由定位裝置4驅動的支撐裝置3所支撐的一個陶瓷結構體的滑塊的空氣流出端的一側具有讀寫元件22，于是通過在與浮動表面23相對的表面24上加一壓力而能夠作跨磁道運動和沿磁道運動。讀寫元件22是通過如同IC制造技術相同的工藝形成的薄膜元件。
支撐裝置3是通過以下構成的由一個彈性金屬薄膜形成的支撐體37的一端裝固在剛性臂部件51上，使用連接件11，12把部件51裝在定位裝置4上，把由類似的金屬薄膜所形成的橈性體36裝到于支撐體37的橫向另一端上的自由端，并把磁頭2裝在橈性體36的下表面上(參見圖3和圖4)。
裝在剛性臂部件51上的支撐體的部分具有一個彈簧件21，并通過連接到彈簧件41形成剛性桿件42。剛性桿件42通過兩側的彎折具有所形成的凸緣。
橈性體36包括兩個外側橈性框部件31，32，接近平行于支撐體36的橫向軸線地伸展，并且邊框33在遠離支撐體的那端連接外側橈性框部件31，32。
橈性體36還包括一個中間舌形件，它具有作為自由端的一端從邊框33的接近中間部分沿著并接近平行于撓性邊框伸出，并且相對于邊框33的一端通過焊接等裝在支撐體37的自由端附近。
在橈性體36的中間舌形部件34的上表面，裝有一個用于壓力的凸起35，例如，半球狀凸起，并且壓力從支撐體37自由端傳送到中間舌形部件34。磁頭2的表面24通過粘合固定在中間舌形部件34的下表面。
本實施例中，使用了具有表面粗糙度RMAX的磁盤1，并且使磁頭2浮動的在開始的浮動量g設定在0.01μm到0.04μm的范圍。
在磁盤1中所提供的讀寫柱面T1到Tn之中的最外側的柱面Tn的浮動量g設定為0.01μm到0.04μm的浮動開始的量g和幾倍于這個浮動量之間。
構成磁頭2的滑塊21的形狀，從支撐裝置3施加到磁頭2的壓力，磁盤1的轉速等等被設定為使得能得到上述的浮動量。
圖7是表示負壓滑塊的透視圖。壓力滑塊70包括一個空氣吸入面71和由兩個用于產生浮力的正壓力產生面72，72所環(huán)繞的負壓力產生面73，和具有大于在邊界5內的負壓力產生面73的一個臺階的槽74，該槽在空氣吸入面71，兩個正壓力產生面72，72和負壓力產生面73之間。
在一個空氣出口端75，負壓滑塊70還有用于向磁盤1記錄和從其重放信息的薄膜磁頭件76。
在負壓滑塊70浮動期間，通過空氣吸入面71引入的空氣在負壓產生面73膨脹。這時，由于還產生了流向槽74的空氣流，在槽74的內部存在從空氣吸入面71流向空氣出口端75的空氣流。
因而，即使浮動在空氣中的灰塵在負壓滑塊70浮動期間進入空氣吸入面71，在槽74內的空氣流迫使空氣中浮動的灰塵流動，并且從空氣出口端78吸向負壓滑塊70的外部。
而且，由于在負壓滑塊70浮動期間在槽74的內部有空氣流而沒有滯止，因而空氣不會堆積里面。
圖8是形成記錄磁頭的雙元磁頭的概念圖。該雙元磁頭包括一個感應磁頭和重放磁頭，以及用于防止由于漏磁通在重放磁頭中的擾動的屏蔽部件。
雖然在本實施例中所表示的是用于垂直磁記錄的記錄磁頭的安裝，根據(jù)本發(fā)明的磁阻元件通過與用于豎直磁記錄的磁頭的組合可用于垂直記錄。
該磁頭是由重放磁頭和記錄磁頭形成的，重放磁頭組成如下基片80上的下屏蔽膜82，磁阻膜86，電極85和上屏蔽膜81，記錄磁頭組成如下下磁膜84，線圈87和上磁膜83。
通過應用這一磁頭，信號被寫入到記錄介質上，并且信號從記錄介質被讀出。如上所述，重放磁頭和記錄磁頭的傳感部件之間的磁隙通過在相同滑塊上一個重疊位置形成可在相同磁道的一個時刻定位。這一磁頭在一滑塊中形成并安裝到一磁盤存儲系統(tǒng)上。
本實施例中，感應磁頭的上和下磁膜是通過以下制造方法形成的。
制造了一個具有上和下磁心的感應磁頭，這些磁心是在包含以下成分的電鍍槽中電鍍的16.7g/l的Ni++，2.4g/l的Fe++，和在3.0的pH條件下的普通應力釋放劑，及表面活化劑，電鍍電流密度為15mA。磁道寬度是4.0μm，間隙長度是0.4μm。
這一磁膜的組成是42.4Ni-Fe(wt％)，并且至于磁特性，飽和磁通密度(Bs)是1.64T，難軸方向的矯頑磁力(HCH)是0.5Oe，電阻率(ρ)為48.1μΩ·cm。
感應磁頭包括一個上磁心83，一個兼作為上屏蔽膜的下磁心84，一個線圈87，一個磁阻元件86，一個用于傳導感應電流到磁阻元件的電極85，一個下屏蔽膜82和一個滑塊80。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的具有這樣的結構的記錄磁頭的性能(重寫特性)的評價結果。獲得了在40MHz以上的高頻范圍中將近-50dB的優(yōu)秀的記錄特性。
圖10表示本實施例中通過電鍍方法及濺涂方法所得到的難軸方向矯頑磁力和磁膜的平均晶粒度之間的關系?？梢钥吹剑斁Я６刃∮?00埃時，可得到低于1.0Oe的低矯頑磁力。
而且，對于下磁膜，包含70到80wt％的Ni其余為Fe所組成的Ni-Fe合金薄膜可通過上述相同的電鍍方法形成，或者該薄膜也可通過濺涂方法獲得。
圖11是一透視圖而圖12是一平面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的一感應磁頭。該薄膜磁頭包括一上屏蔽膜81，一裝在該上屏蔽膜上的下磁膜83和一個上磁膜84，這些膜由上述磁膜制成。
圖11是在圖12的直線A-A的平面上所取的剖視圖。一非磁性絕緣體89置于層83，84之間。一絕緣體部件確定了磁隙88，如同先有技術中那樣，在一轉換關系中這與例如置于氣浮關系中的磁介質相互作用。
支撐體80的作用是作為具有一氣浮面(ABS)的滑塊，并且在磁盤存取操作期間這與轉動的磁盤處于一種浮動關系中并對轉動的磁盤進行訪問。
該薄膜磁頭具有由一上磁膜83，一下磁膜84所形成的背部間隙90。背部間隙90是由插入在其間的線圈87與該磁隙分開的。
連續(xù)線圈87例如通過電鍍形成了在下磁膜84上所形成的一層，以便與該下磁膜電磁耦合。線圈87在其中心具有一以絕緣體89包裹的電觸針91，并在線圈的外部末端頭有一大的區(qū)域作為電接觸針92。該觸針連接到外部引線和讀寫信號處理磁頭電路。(未示出)。
本發(fā)明中，形成為單層的線圈87稍微被變形為橢圓，具有小截面區(qū)域的部分置于最靠近磁隙的位置，并且截面隨著與磁隙的距離的增加而增加。
背部磁隙90位于磁隙ABS相對近的位置。然而，在背部磁隙90與磁隙88之間存在相對密集的許多線匝，并且在這區(qū)域線圈的寬度或者剖面直徑是小的。在離開磁隙最遠的區(qū)域中的大剖面直徑減少了電阻。
橢圓線圈沒有任何角度或者尖角或邊楞，因而對電流的阻力是小的。而且橢圓線圈導體的全長與矩形或者圓形(環(huán)形)線圈相比是小的。
從這些優(yōu)點，線圈的全電阻相對是小的，因而發(fā)熱小，并且熱被很好輻射。由于發(fā)熱顯著降低，防止了薄膜的斷裂，伸展和擴張，并消除了珠頂凸起。
其寬度均勻變化的橢圓線圈的形狀，可由普通的諸如濺涂或真空沉積方法這樣的經濟的技術形成。
在具有不同形狀特別是具有拐角的形狀的一個線圈中，電鍍沉積適于在寬度上為非均勻的。消除了拐角和尖楞部分的線圈受到的機械應力是小的。
本實施例中，具有多線匝的幾乎是橢圓的線圈在磁心之間形成，線圈的截面直徑從磁隙到背部間隙逐漸擴張，增加了信號輸出功率并減少了發(fā)熱。
圖13是表示根據(jù)本發(fā)明在上述感應磁頭的底部形成的磁阻效應元件基片的表面結構的概念圖。
磁阻膜110是在基片150上沿著與記錄介質相對的具有元件寬度143的一個長矩形表面163形成的。形狀上的這一定義具有的效應是在與由磁阻膜110所檢測的磁場施加的方向正交的方向上提供了一適當形狀的磁各向異性。
來自與磁阻膜110電接觸的電極140的電流在該磁阻膜中傳導，并從該膜電阻的變化得到一個輸出，這種變化是由加到檢測部分磁場的磁場所引起的，該部分在平行于記錄介質191的表面的方向有寬度141、在垂直于該表面的方向有寬度142的尺寸。
雖然在該概念圖示中磁阻元件的末端部分是暴露在記錄介質相對的表面上的，通過在相對表面設置一個磁軛形柔磁體引導來自記錄介質的磁場，并通過與設置在內部的磁阻元件的磁耦合，可增加該元件的機械耐用性。
特別，通過減少該元件的MR高度可降低磁回路的電阻并可改進靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明的磁阻元件例如具有圖14所示的結構。該磁阻元件是通過在基片150上層壓磁阻膜110而形成的，即偏磁膜132，磁膜111，非導磁膜層120，磁膜層111，偏磁膜131，并進而在層壓層上通過電連接一個電極140形成。
在圖12所示的元件結構中，電極140置于偏磁膜131之下。在諸如氧化鎳膜這樣的絕緣膜用于上偏磁膜時這是一種有效的結構的一個例子。
電極的另一結構例如可按照如下方式形成偏磁膜部分地形成并然后在該偏磁膜上形成一電極。還有另一種方法，其中形成例如Fe-Mn膜，Co-Pt膜等等導電偏磁膜，然后在導電偏磁膜上直接形成一電極。
這一元件通過另一方式層壓磁膜構造，通過一偏磁膜施加強各向異性的磁膜，通過單軸磁各向異性施以比以上各向異性弱的各向異性的磁膜，通過非導磁膜形磁各向異性或軟膜偏磁，以便彼此傳導電流但是不引起它們之間的磁耦合。特別，各向異性的施加方向將在下面說明。
圖15是表示根據(jù)本發(fā)明的磁阻元件中各向異性控制的一例的概念圖，并且是由圖14的A-A＇所示元件的一部分的透視圖。
偏磁膜131和132通過被切換的由圖中箭頭所示的的方向的連接施加各向異性。圖中箭頭160指示被檢測的磁場的方向，而箭頭161則指示在磁膜111中所感應的單軸磁各向異性的方向。
由非導磁膜120所夾持的磁膜112的易磁化方向通過單軸磁各向異性的感應施加在圖中由箭頭162所指示的方向。這可以通過在生長該磁膜期間在適當?shù)姆较蛏鲜┘右淮艌龆_到。
由該圖所示的實施例是通過偏磁膜和感應性磁各向異性得到的各向異性施加的一例。結果，在該膜的表面箭頭161與162彼此直角相交。
通過這樣設定，磁膜111的各向異性較大，而磁膜112的各向異性小于被檢測的磁場的大小，磁膜111的磁化可固定在一個將近不變的數(shù)值，并磁膜111的磁化僅對于外部磁場作出大的反應。
而且，磁膜111的磁化是處于對于被檢測的磁場易軸激磁的的狀態(tài)，其中磁化和外部磁場的方向通過各向異性161而彼此平行。
另一方面，磁膜112的磁化是處于對于難軸激磁的的狀態(tài)，其中磁化和外部磁場的方向彼此垂直。由于這一效應，以上所述的反應變得更為突出。
此外，該元件變得在高頻能夠工作是由于出現(xiàn)了這樣的狀態(tài)其中該元件由一外部磁場在因磁膜112的磁化對于作為起源的箭頭162的方向的旋轉引起難軸激磁中所驅動，因而由磁疇壁的運動的激磁所伴隨的噪聲得以避免。
還有磁阻元件的另一實施例，其中各向異性的施加是通過不同類型的偏磁膜，即反鐵磁膜和硬磁膜。
磁阻元件的形成是通過在基片150上層壓一反鐵磁膜132，一磁膜111，一非磁膜120，一磁膜112和一硬磁膜133，然后在該層壓膜上連接一電極。反鐵磁膜132和硬磁膜133都分別固定到由該非磁膜分開的兩個磁膜111，112上。
磁膜111和112的磁化方向是通過在磁場下進行熱處理或在方向172和173的磁化處理分別在箭頭161和162所示的方向中感應的，一個是平行于和一個是垂直于被檢測的磁場方向160的方向。
反鐵磁膜例如是由氧化鎳形成的，而硬磁膜是由鉆-鉑合金形成的。當硬磁膜和反鐵磁膜的位置反向，或者感應的磁化方向反向時，可得到同樣的效果。
組成根據(jù)本實施例的磁阻元件的膜是應用高頻磁控管濺涂設備以下述方式制造的。
磁阻元件是通過在1mm厚和3英寸直徑的一陶瓷基片和Si單晶基片上，在3毫乇的氬氣氛中順序地層壓以下材料制成的。作為所用的濺涂靶是氧化鎳，鉆，鎳-20at％(原子百分數(shù))鐵合金和銅的靶。
鉆加鎳-20at％鐵最好是通過在鎳-20at％鐵靶上放置鉆片進行。鎳和鐵加入鉆最好是通過在鉆靶上放置鎳和鐵片進行。
層壓膜的形成是通過向每一陰極施加高頻電能使得每一靶極在系統(tǒng)內部產生等離子體，然后逐個開關裝在每一陰極上的活門，以便順序地形成每一膜。
在成膜期間，在基片表面上應用兩對彼此成直角交叉的磁鐵平行于基片施加將近50Oe的磁場，以便在膜中形成單軸磁各向異性并向每一方向感應出氧化鎳膜的切換連接偏磁方向。
在應用兩對裝設在基片附近的磁鐵形成每一磁膜時，是通過在被感應的方向上施加一個磁場而進行各向異性的感應。另外，在形成多層膜后反鐵磁偏磁的方向是在接近Neel溫度的溫度的磁場下進行熱處理在一個磁場方向上感應的。
磁阻元件的性能的評價是通過使得膜以矩形形狀成形并形成電極而進行的。這時，成形和形成電極的進行使得磁膜的單軸磁各向異性的方向變成平行于元件中電流方向。
測量的進行是通過在電極端頭之間傳導直流電流，在元件的表面垂直于電流方向的方向上施加一磁場，以測量電極端子之間的電壓而測量元件的電阻，并檢測作為磁阻比率的測量結果。
表1中，元件的特性是以磁阻比率和飽和磁場來表示的。元件的重放輸出對應于磁阻比率的大小的大值(largeness)，而靈敏度對應于飽和磁場的大小的小值(smallness)。
從表1的結果明顯的是，No.1到No.5的磁阻元件具有大于4％的磁阻比率和較好的磁特性，并與No.6和No.7相比在磁阻變化率上是特別突出的其中樣品No.1，No.2，No.4表現(xiàn)出約為10Oe飽和磁場的優(yōu)良的磁場靈敏度和6到7％磁阻比率的高輸出。
表1
注Spe樣品，Mr磁阻率(％)Hs飽和磁場(Oe)
本實施例的磁盤存儲系統(tǒng)中，成為重放磁道寬度的由一對電極所夾持的區(qū)域設定為2μm。在記錄時，15mAop的電流被導入具有20線匝的線圈87以便在介質上記錄任何信息。
另一方面，在重放時，8mA的直流電流導向引線以檢測來自介質的漏磁場。
一磁盤存儲系統(tǒng)通過組合這樣的磁頭和具有CoCrTa(Cr的加入量為16at％)記錄膜的3.5英寸的磁盤構成，該記錄膜在記錄位方向具有2100Oe的矯頑磁力及1.2的矯頑磁力指向比率。
這里所使用的磁盤記錄膜的剩磁通密度和膜厚的乘積Br·δ是100Gauss·μm。本實施例中所構造的磁存儲裝置的規(guī)格示于表2。
表2使用雙元磁頭的3.5英寸裝置的規(guī)格
實施例2圖16A，16B和16C是表示當電鍍槽中的金屬離子濃度即Ni++和Fe++的量變化時，磁膜的成分，磁特性和電阻(ρ)之間的關系的圖示。
Ni++是使用NiCl2·6H2O加入的，F(xiàn)e++是使用FeSO4·7H2O加入的，并加入普通應力釋放劑和表面活化劑。電鍍是在3.0pH和電鍍電流密度為15mA/cm2的條件下進行的。膜厚是3.0μm。
可以理解，當膜中的Ni含量在38到60wt％的范圍時，飽和磁通密度(Bs)大于1.5T，電阻率(ρ)大于40μΩ·cm，即，該膜具有優(yōu)秀的性質是在于飽和磁通量密度(Bs)是1.5倍于并且電阻率(ρ)是兩倍于著名的80Ni-Fe坡模合金膜。
進而，難軸方向的矯頑磁力(HCH)小于1Oe，類似于80Ni-Fe坡模合金。飽和磁通量密度(Bs)與電阻率(ρ)的變化趨勢與松散材料(bulk material)的變化趨勢接近相同，但是在Ni含量增加時的減少速率小于松散材料。其原因在于同松散材料比較該膜具有40到80埃的很小的晶粒度。
當pH在2.5到3.5范圍內變化，并且電鍍電流密度在5到30mA/cm2的范圍變化時這種特性的變化不大。當電鍍槽溫度在25到35℃的范圍內變化，Ni含量在溫度增加時輕微增加，但是特性本身不受影響。
本實施例的磁膜適用于具有應用含有70到80Niwt％的Ni的Ni-Fe系列合金的下磁心的感應磁頭的上磁心，但是該膜可用于上和下磁心兩者。
特別，如圖16A，16B，和16C所示，Bs在Ni為40到50wt％時表現(xiàn)出1.6T的最高值，并且最好同具有(Ni/Fe)的比率為0.667到1.00的膜相組合。例如，具有38到60wt％的Ni的膜的(Ni/Fe)的比率為0.613到1.50。實施例3圖17A，17B，17C表示關于(Ni44wt％-Fe)系列合金中含有Mo的磁膜的磁特性和電阻率(ρ)的試驗結果。
即，該圖表示通過向含有16.7g/l的Ni++和2.2g/l的Fe++的電鍍槽加入Mo作為增加電阻率(ρ)的元素所形成的磁膜的磁特性和電阻率(ρ)。Mo是使用Na2MoO4·4H2O以最大5g/l加入的。
可以理解，磁膜的電阻率(ρ)與加入的Mo量成正比地增加。例如，具有2wt％的Mo的磁膜的電阻率(ρ)顯示在60μΩ·cm以上，這大約為三倍于80Ni-Fe坡模合金膜的電阻率。
這種情形下，飽和磁通密度(Bs)僅僅減少5％，并接近于1.50T，這是80Ni-Fe坡模合金膜的1.5倍之高。
但是，不希望加入Mo超過3wt％的量(基于Na2MoO4·4H2O的5g/l的Mo)，因為難軸方向的矯頑磁力(HCH)變得高于1Oe并且飽和磁通密度(Bs)變得低于1.5T。
以加入Cr替代加入Mo，已經研究過，其結果與加入Mo的情形接近相同。這一實施例的磁膜可按照前一實施例中類似的方式使用。實施例4圖18A，18B，18C表示關于(Ni44wt％-Fe)-Co15wt％-Mo磁膜的試驗結果，其中Co和Mo是同時加入的，以便進一步增加飽和磁通密度(Bs)和電阻率(ρ)而不降低磁膜的磁特性。
Co是使用CoSO4·7H2O加入的，與實施例3中類似，Mo是以Na2MoO4·4H2O加入的。所示的例子的情形是，Co的加入量是一常量13wt％(基于CoSO4·7H2O的100g/l)，另一方面Mo的加入量變化到4wt％。
結果，通過加入13wt％的Co，磁膜的飽和磁通密度(Bs)增加10％而變?yōu)?.78T。但是電阻率(ρ)降低了30％而為35μΩ·cm。通過加入Mo而恢復了電阻率(ρ)。通過加入2.5wt％的Mo，電阻率(ρ)反而增加接近20％而變?yōu)?5μΩ·cm。
這種情形下，磁膜的飽和磁通密度(Bs)為1.55T，這稍微高于沒有Co的膜的數(shù)值。而且，由于Co的加入增加了膜的各向異性，膜的磁特性得以穩(wěn)定。
這一實施例的磁膜可按照前面實施例中類似的方式使用。實施例5圖19表示實施例2到4所述的制造方法制造的典型的磁膜的導磁率(μ)，圖中，導磁率在頻率1MHz處對μ進行了歸一化。為了進行比較，對于80Ni-Fe坡模合金膜的導磁率(μ)也進行了測量。所有的膜厚度為3μm。
對于具有48到60μΩ·cm的電阻率的本實施例的膜，導磁率(μ)降低25％的頻率(即原來導磁率的75％)是在直到40MHz到70MHz的范圍。這一范圍是對于坡模合金的15MHz寬度的3到5倍?？梢岳斫?，本實施例的膜的頻率特性得到改進。實施例6
圖20和21是剖視圖，表示對于如同實施例1中的上和下磁膜，具有應用根據(jù)本發(fā)明的磁膜的兩級線圈的感應磁頭。
如同圖中所示，薄膜磁頭210包括由一種磁材料，例如坡模合金，制成的兩個膜212和214所形成的上部分和下部分磁膜。膜212和214通過分別包含成形膜221和213的兩階段被沉積。
這些膜212和214，除去區(qū)域218和頂端區(qū)域219以外，由絕緣膜215，216和217分開，在區(qū)域218膜有物理接觸，在區(qū)域219膜由非磁性材料的薄膜220分開以形成一個磁隙221。
在一種磁材料的膜212和214之間的空間中裝設了扁平導電線圈222。線圈222具有沉積在絕緣材料的膜215，216和217之間的橢圓形中的兩個夾層多匝223a到223b。
變換器間隙221的頂端部分還帶有在裝有上述膜的一非磁性基片上所形成的氣浮面(ABS)。
轉換器間隙221與旋轉磁記錄介質(未示出)的作用如同一旋轉磁盤處于一氣浮狀態(tài)。當磁盤旋轉時，磁頭在氣浮面(ABS)上很接近磁盤的記錄表面飛馳。
通過在基片224上應用適當?shù)难谀ひ员阍谝粋€磁極片的頂端區(qū)域219中沉積磁膜212和成形膜211而制造出該薄膜磁頭。然后非磁性膜220在膜211和212上除去背部間隙區(qū)域218之外形成。
然后第一絕緣膜215沉積到除去磁間隙221之外的膜220上面。例如通過電鍍，在絕緣膜215上沉積連續(xù)的和扁平的橢圓渦旋狀線匝223a到223n的第一膜。
絕緣膜216沉積在第一線圈膜上，沉積線圈的第二膜線匝，在該線圈上沉積一絕緣膜217。然后，如上所述，在除去與磁膜212進行物理接觸的背部間隙之外的被絕緣的線圈上沉積磁膜214。
磁極片的頂端219具有一通過被選的接近不變的寬度W。寬度W等于或稍微窄于對應的可旋轉磁介質上磁道的寬度。
磁極片的頂端被選的寬度W通過剪切磁極片的頂端而得到，并且剪切磁極片的頂端的步驟在沉積用于第二磁膜214的成形膜213的步驟之前進行。通過這樣改變工藝，可以比普通工藝高得多的精度剪切磁極片的頂端。
在沉積磁膜214之后和沉積成形膜213之前，薄膜磁頭組件以光致抗蝕掩膜230覆蓋。然后在磁頭的磁極片的頂端區(qū)域的兩邊的光致抗蝕掩膜上形成一窗口232。
對于被掩膜的磁頭進行離子研磨工藝。在工藝中，磁頭沒有被掩膜覆蓋的部分被研磨而刻成如圖5中所示的希望的寬度。
離子研磨工藝對加工面的作用與常規(guī)的情形相同，因而沒有掩膜覆蓋的結構與光致抗蝕掩膜一同被研磨。于是從磁頭所產生的被研磨的材料重新沉積到掩膜的其余部分上面和已經被研磨的磁頭結構上面。
因此，離子研磨分為兩個階段進行。在第一步，通過磁膜14，非磁性間隙膜220和磁膜212未掩膜的結構被研磨到基片224。為了完全除去材料，第一步最好進行到基片被輕微研磨。
進行離子研磨工藝的第二步是要除去所有再沉積的材料，并以諸如對于垂直方向75到80度這樣的大傾角狀態(tài)進行。在離子研磨步驟的一個較佳實施例中，坡模磁性材料以每分鐘大約550埃的蝕刻速率每立方厘米約2瓦特的電功率進行研磨。然后除去光致抗蝕劑，沉積成形磁膜，于是薄膜磁頭完工。
光致抗蝕掩膜在離子研磨期間被研磨，視磁膜214的形狀，在磁頭上的光致抗蝕劑的厚度變得薄于磁極片區(qū)域上的光致抗蝕劑的厚度。
根據(jù)本發(fā)明制造的薄膜磁頭是一端具有轉換器磁隙并在另一端具有背部間隙區(qū)域的磁軛結構，具有導電線圈用于激勵裝在磁隙和磁軛結構的背部間隙區(qū)域之間的磁軛的磁軛結構是由磁性物質制造的兩個磁膜形成的。
將說明應用本實施例中制造的薄膜磁頭所構造的磁盤存儲系統(tǒng)。根據(jù)本實施例的磁盤存儲系統(tǒng)包括一個具有外徑約為3.5英寸的磁盤，一個用于轉動該磁盤的心軸，一個對于磁頭的定位機構和外殼。
磁頭是感應磁頭，磁道寬度是5.0μm。磁頭的上和下磁膜是由具有飽和磁通密度1.3T，電阻率(ρ)60μΩ·cm，相對導磁率μ為1000，膜厚d為3μm的(Ni44wt％-Fe)-2wt％Mo合金薄膜形成的，間隙長度為0.4μm。
同等的效應應用以下用于磁極的材料可以獲得，即具有飽和磁通密度1.6T的類似Ni-Fe系列合金，F(xiàn)e-Co-Ni/Al2O3/Fe-Co-Ni多層膜，含有ZrO2，Y2O3，HfO2，或SiO2具有粒度2nm到3nm。
在磁膜中混合氧化物的情形，粒度最好是0.5nm到5nm。這是因為當氧化物粒度在上述范圍時，僅電阻率可能增加而不會降低飽和磁通密度或軟磁特性很多。
通過在Ni-Fe合金中混合上述一種氧化物，電阻率能夠增加到將近60μΩ·cm，而相對導磁率顯示了一種優(yōu)良的軟磁特性為接近1000。
另一方面，在沒有氧化物的NiFe薄膜用于磁頭記錄磁極的情形，可通過降低相對導磁率至500或更小而改進高頻特性。然而，必須設定磁頭的記錄磁通勢為大于0.5T的數(shù)值。
磁盤的記錄膜由具有記錄位方向2100Oe的矯頑磁力和矯頑磁力指向比率為1.2的CoCrTa(Cr加入量為16at％)所形成的。剩磁通密度和記錄介質的膜厚的乘積Br·δ為300高斯·μm。
應用該記錄介質，可改進線性記錄密度特性并顯著降低高線性記錄密度范圍的介質噪聲。當介質矯頑磁力低于200Oe時，位錯率降低而引起設備故障。
記錄和重放時的心軸轉速設定為4491rpm，這時磁盤上的數(shù)據(jù)記錄區(qū)域最外側的磁頭浮動量為0.05μm。
每一磁道上的線性記錄密度的設定使得其在數(shù)據(jù)記錄區(qū)從最內側到最外側是相等的，最外側的記錄頻率設定為67.5MHz。
在本實施例的磁盤存儲系統(tǒng)中，每一磁道上的數(shù)據(jù)線性記錄密度設定為144kBPI(每英寸千位)，磁道密度設定為5kTPI(每英寸千磁道)，因而面密度是每平方英寸720兆位。
本實施例中，使用了四個磁盤，系統(tǒng)的格式容量為2.8吉字節(jié)，傳輸速率為每秒15兆字節(jié)。
雖然本實施例中對于數(shù)據(jù)記錄應用了8/9轉換，即使當普通的1-7方法用于數(shù)據(jù)記錄，也能夠構造具有與本實施例相同性能的系統(tǒng)。然而在那種情形下，記錄頻率變?yōu)?5MHz。
本實施例中所構造的磁盤存儲系統(tǒng)的規(guī)格示于表3之中。
表33.5英寸裝置的規(guī)格
實施例7將對于組合了根據(jù)本發(fā)明的磁頭和具有磁盤直徑2.5英寸，1.8英寸，1.3英寸的磁盤的磁盤存儲系統(tǒng)所得的結果進行說明。
本實施例中所應用的磁頭和磁盤與實施例6中所應用的相同，每磁道的數(shù)據(jù)線性記錄密度設定為144kBPI，磁道密度設定為5kTPI。對于每一磁盤，設定心軸轉速使得傳輸速率為15MB/sec。
進而，如同實施例6中所述，即使當普通的1-7方法用于數(shù)據(jù)記錄，也能夠構造具有與本實施例相同性能的系統(tǒng)。然而在那種情形下，記錄頻率變?yōu)?5MHz。
表42.5英寸裝置的規(guī)格
表51.8英寸裝置的規(guī)格
表61.3英寸裝置的規(guī)格
實施例8制造了應用具有不同電阻率ρ，膜厚d和相對導磁率μ的磁極的兩種感應磁頭，應用電子束層析X射線攝影法對于每一磁頭測量記錄磁場強度的頻率相關性。
表7中對于每一種原型磁頭示出在1MHz以下低頻帶的磁極材料，磁極厚度d，電阻率ρ和相對導磁率μ。
磁頭A包括由具有實施例1中所述的組成并且膜厚為3μm的Ni-Fe合金單層膜所形成的磁極。如同實施例4中那樣，磁頭B包括由通過0.1μm膜厚的Al2O3中間膜層壓2.2μm膜厚的Fe-Co-Ni-Mo膜所形成的磁極。因而這種磁頭磁極膜的總厚度為4.5μm。
這里，在Fe-Co-Ni-Mo/Al2O3/Fe-Co-Ni-Mo的多層膜中，當Fe-Co-Ni-Mo膜單層厚度超過2.7μm時，在記錄頻率為45MHz的磁場強度的衰減變得高于10％而引起寫模糊或重寫膜中的不穩(wěn)定，這是不希望的。本實施例中，F(xiàn)e-Co-Ni-Mo膜厚設定為2.2μm。
磁頭C包括一個磁極的下磁膜，該膜是一個Co-Ta-Zr非晶形單層膜，膜厚為3μm，電阻率為90μΩ·cm。
表7原型薄膜磁頭的規(guī)格
注d磁極厚度ρ電阻率μ相對導磁率從記錄磁場強度的歸一化頻率相關性的測量結果計算出磁頭效率η。對于具有Fe-Ni單層膜磁極的磁頭A，記錄磁場強度在超過10MHz的點附近開始下降，并且100MHz處的強度衰減到低于低頻帶強度的60％。
另一方面，雖然磁頭B使用了具有等于磁頭A中所用的Fe-Ni膜的導磁率和電阻率的Fe-Co-Ni-Mo膜，由于這些膜是通過Al2O3絕緣膜的多層結構，其渦流損耗還是顯著降低了。
在這種磁頭的情形，在100MHz處的磁場強度衰減接近20％，因而頻率特性得到改進。在磁頭C的情形，100MHz處的磁場強度衰減為接近0％，其頻率特性極好。實施例9本實施例中，上和下磁膜按以下方法形成。
制造了一個具有上和下磁心的感應磁頭，這些磁心是在包含以下成分的電鍍槽中通過掩膜電鍍的16.7g/l的Ni++，2.4g/l的Fe++，和在3.0的pH條件下的普通應力釋放劑及表面活化劑，電鍍電流密度為15mA。
磁道寬度是4.0μm，間隙長度是0.4μm。這一磁膜的組成是42.4Ni-Fe(wt％)，并且至于磁特性，飽和磁通密度(Bs)是1.64T，難軸方向的矯頑磁力(HCH)是0.5Oe，電阻率(ρ)為48.1μΩ·cm。
圖22是表示一個雙元磁頭的透視圖，圖23是寫入的平面圖。該寫磁頭包括一上磁心320，一下磁心321兼作上屏蔽膜，一線圈325。讀磁頭包括磁阻元件323，一用于導通感應電流到磁阻元件323的電極324，及下屏蔽膜322。寫和讀磁頭是在滑塊326上形成的。
這一感應磁頭裝在實施例1中所示的磁盤存儲系統(tǒng)上以評價記錄性能。所用的介質具有3.5英寸的外徑和2500Oe的矯頑磁力。
根據(jù)本發(fā)明的記錄磁頭在這樣構造下所進行的評價的性能(重寫特性)表現(xiàn)出優(yōu)異的特性，在高于40MHz的高頻帶接近-50dB。實施例10如圖22所示，這一實施例的磁盤存儲系統(tǒng)應用了雙元磁頭，該磁頭使用感應磁頭用于記錄并使用磁阻元件用于重放。感應磁頭的記錄磁極的上磁膜如同上述形成。
由于上屏蔽膜81兼作記錄磁極，使用了具有Fe-Co-Ni-Mo膜單層厚度2.2μm的Fe-Co-Ni-Mo/Al2O3/Fe-Co-Ni-Mo的多層膜。Al2O3中間膜的厚度是0.1μm，記錄磁極的磁道寬度為3μm。
厚度為1μm的Ni-Fe合金膜用于下屏蔽膜82。一個厚度為15nm的Ni-Fe合金膜用于使用軟膜偏磁方法驅動的磁阻元件86。
替代使用Ni-Fe合金膜的磁阻元件86，也可使用由Ni-Fe膜，Cu膜，Co膜和Ni-O系列，F(xiàn)e-Mn系列或Cr-Mn系列反鐵磁膜組成的自旋閥式(spin valve type)元件；Co-Ag，Co-Ag，Co-Cu，F(xiàn)e-Ag等等的合金型巨磁阻元件；或Co/Cr，F(xiàn)e/Cr，Co/Cu或NiFe/Cu系列的多層型巨磁阻元件。
根據(jù)本實施例所構造的磁盤存儲系統(tǒng)可得到如同表2所示的相同的規(guī)格。
權利要求
1.一種磁盤存儲系統(tǒng)，包括用于記錄信息的薄膜磁盤，用于所述薄膜磁盤的旋轉器件，用于進行寫和讀信息裝設在浮動式滑塊中的薄膜磁頭，用于支撐所述浮動式滑塊并用于對薄膜磁盤進行訪問的傳輸器件，其中所述薄膜磁頭的所述寫磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有小于500埃平均晶粒度，大于40μΩ·cm的室溫電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力的金屬磁性材料制成。
2.一種磁盤存儲系統(tǒng)，包括用于記錄信息的薄膜磁盤，用于所述薄膜磁盤的旋轉器件，用于進行寫和讀信息裝設在浮動式滑塊中的薄膜磁頭，用于支撐所述浮動式滑塊并用于對薄膜磁盤進行訪問的傳輸器件，其中所述薄膜磁頭的所述寫磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成的電鍍薄膜。
3.一種磁盤存儲系統(tǒng)，包括具有大于每秒15兆字節(jié)的傳輸速率、大于每平方英寸500兆位的面密度數(shù)據(jù)及小于3.5英寸磁盤直徑的磁盤，其中所述磁盤在記錄和重放期間轉速快于4000rpm，記錄頻率大于45MHz，用于進行記錄的薄膜磁頭的至少一個上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚為1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力，所述記錄磁頭的記錄磁通勢大于0.5安培匝。
4.一種磁盤存儲系統(tǒng)，包括用于記錄信息的薄膜磁盤，用于所述薄膜磁盤的旋轉器件，用于進行寫和讀信息裝設在浮動式滑塊中的薄膜磁頭，用于支撐所述浮動式滑塊并用于對薄膜磁盤進行訪問的傳輸器件，其中所述磁盤在記錄和重放期間轉速快于4000rpm，記錄頻率大于45MHz，用于進行記錄的薄膜磁頭的至少一個上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚為1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力，所述記錄磁頭的記錄磁通勢大于0.5安培匝。
5.一種磁盤存儲系統(tǒng)，包括具有大于每秒15兆字節(jié)的傳輸速率、大于每平方英寸500兆位的記錄數(shù)據(jù)面密度及小于3.5英寸磁盤直徑的磁盤，其中所述磁盤在記錄和重放期間轉速快于4000rpm，記錄頻率大于45MHz，用于進行記錄的薄膜磁頭的至少一個上磁心是由Ni-Fe合金制成，所述薄膜具有膜厚為1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力，所述記錄磁頭的記錄磁通勢大于0.5安培匝。
6.一種磁盤存儲系統(tǒng)，包括具有大于每秒15兆字節(jié)的傳輸速率、大于每平方英寸500兆位的面密度數(shù)據(jù)及小于3.5英寸磁盤直徑的磁盤，其中所述磁盤在記錄和重放期間轉速快于4000rpm，記錄頻率大于45MHz，用于進行記錄的薄膜磁頭的至少一個上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚為1至5μm。
7.根據(jù)權項2，3，4，和6的任何一個的磁盤存儲系統(tǒng)，其中所述磁心包括由按總重量Co少于15wt％，Mo，Cr，Pd，B，In，少于3wt％之一的至少一種組成的物質。
8.一種磁盤存儲系統(tǒng)，包括用于記錄信息的薄膜磁盤，用于所述薄膜磁盤的旋轉器件，用于以裝設在一浮動式滑塊中的分開的元件進行寫和讀信息的雙元磁頭，用于支撐所述浮動式滑塊并用于對薄膜磁盤進行訪問的傳輸器件，其中所述薄膜磁頭的所述寫磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成的電鍍薄膜。
9.一種磁盤存儲系統(tǒng)，包括用于記錄信息的薄膜磁盤，用于所述薄膜磁盤的旋轉器件，用于以裝設在一浮動式滑塊中的分開的元件進行寫和讀信息的雙元磁頭，用于支撐所述浮動式滑塊并用于對薄膜磁盤進行訪問的傳輸器件，其中所述薄膜磁頭的所述寫磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有小于500埃的平均晶粒度，大于40μΩ·cm的室溫電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力的磁性金屬材料制成。
10.一種磁盤存儲系統(tǒng)，包括具有大于每秒15兆字節(jié)的傳輸速率、大于每平方英寸500兆位的記錄數(shù)據(jù)面密度及小于3.5英寸磁盤直徑的磁盤，其中所述磁盤在記錄和重放期間轉速快于4000rpm，記錄頻率大于45MHz，用于以分開的元件進行記錄和重放的雙元磁頭，用于進行記錄的薄膜磁頭的至少一個上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚為1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力，所述記錄磁頭的記錄磁通勢大于0.5安培匝。
11.一種薄膜磁頭，包括一個下磁膜，一個在所述下磁膜上形成的上磁膜，一端與所述下磁膜的一端接觸，另一端通過一個磁隙面向下磁膜的另一端，從而上磁膜形成在與下磁膜一起的部分具有磁隙的一個磁回路，一個形成具有通過兩個磁膜之間的給定匝數(shù)的一個線圈的感應線圈，其中所述上磁膜和所述下磁膜的至少一個是通過電鍍方法形成的，由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚為1至5μm，小于500埃平均晶粒度，及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力。
12.一種薄膜磁頭，包括一個下磁膜，一個在所述下磁膜上形成的上磁膜，一端與所述下磁膜的一端接觸，另一端通過一個磁隙面向下磁膜的另一端，從而上磁膜形成在與下磁膜一起的部分具有磁隙的一個磁回路，一個形成具有通過兩個磁膜之間的給定匝數(shù)的一個線圈的感應線圈，其中所述上磁膜和所述下磁膜的至少一個是通過電鍍方法形成的，由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚為1至5μm。
13.一種薄膜磁頭，包括一個下磁膜，一個在所述下磁膜上形成的上磁膜，一端與所述下磁膜的一端接觸，另一端通過一個磁隙面向下磁膜的另一端，從而上磁膜形成在與下磁膜一起的部分具有磁隙的一個磁回路，一個形成具有通過兩個磁膜之間的給定匝數(shù)的一個線圈的感應線圈，其中所述上磁膜和所述下磁膜的至少一個具有小于500埃的平均晶粒度，大于40μΩ·cm的電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力，記錄時的磁通勢大于0.5安培匝。
14.用于以分開的元件進行寫和讀信息的雙元磁頭，其中所述薄膜磁頭的所述寫磁心的上磁心和下磁心至少之一是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成的一電鍍薄膜。
15.用于以分開的元件進行寫和讀信息的雙元磁頭，其中所述薄膜磁頭的所述寫磁心的上磁心和下磁心至少之一是由具有小于500埃的平均晶粒度，大于40μΩ·cm的室溫電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力的金屬磁性材料制成。
16.用于以分開的元件進行寫和讀信息的雙元磁頭，磁盤在記錄和重放信息時轉速在4000rpm以上，記錄頻率大于45MHz，其中用于進行記錄的薄膜磁頭的至少一個上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚為1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的電阻率及小于10Oe的難軸方向矯頑磁力，所述記錄磁頭的記錄磁通勢大于0.5安培匝。
17.一種薄膜磁頭的制造方法，該磁頭包括一個下磁膜，一個在所述下磁膜上形成的上磁膜，一端與所述下磁膜的一端接觸，另一端通過一個磁隙面向所述下磁膜的另一端，從而上磁膜形成在與下磁膜一起的部分具有磁隙的一個磁回路，一個感應線圈形成具有通過所述兩個磁膜之間的給定匝數(shù)的一個線圈，其中至少所述下和上磁膜之一通過應用Ni-Fe電鍍槽的電鍍形成，電鍍槽包括的金屬離子濃度為Ni++離子是15到20g/l，F(xiàn)e++離子濃度為2.0到2.7g/l，Ni++離子與Fe++離子的比率(Ni++/Fe++)是7到8，包含一種應力釋放劑和一種表面活化劑，pH為2.5到3.5。
18.根據(jù)權利要求17的一種薄膜磁頭的制造方法，其中所述薄膜磁頭包含權項1中所述的磁心，該膜用電鍍槽形成，所加的Co離子為0.4到0.6g/l，并且Cr，Mo，Pd，In，B中的的每一種離子少于0.1g/l。
19.根據(jù)權利要求17和18任何一個的用于記錄的薄膜磁頭的制造方法，其中薄膜磁頭的磁心通過一掩膜由電鍍在下述條件的磁場中形成保持電鍍槽的溫度為20到35℃，電流密度為5到30mA/cm2。
20.根據(jù)權利要求17到19任何一個的薄膜磁頭的制造方法，其中薄膜磁頭的磁心是通過磁場中的一個掩膜由電鍍形成。
全文摘要
在本發(fā)明中，具有大于1.5T的高飽和磁通密度和大于40μΩ·cm的電阻率的磁膜通過使用(40-60)Ni-Fe電鍍方法并向(40-60)Ni-Fe加入Co，Mo，Cr，B，In，Pd等制造。從而可獲得能夠在高的頻率范圍進行充分記錄的記錄磁頭，并獲得帶有高記錄密度的磁盤存儲系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高于15MB/s傳輸速率，高于45MHz的記錄頻率和高于4000rpm的磁盤旋轉速度。
文檔編號G11B5/31GK1140296SQ9610210
公開日1997年1月15日 申請日期1996年2月2日 優(yōu)先權日1995年2月3日
發(fā)明者佐野雅章, 北芳明, 鳴海俊一, 川邊隆, 府山盛明, 高野公史, 山本久乃, 益田賢三 申請人:株式會社日立制作所