CN1296609A - 具有分层结构的磁头 - Google Patents

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Abstract

具有磁头面(3)和分层结构(7)的磁头(1),分层结构包括第一磁层(13a,13b),第二磁层(17)和用来将这些磁层电隔开的薄的绝缘层(19a,19b)。至少这些磁层的第一层包括非晶态钴合金以及是包括非晶态钴合金的第一磁层的一个整体部分。

Description

具有分层结构的磁头
本发明涉及具有磁头面和分层结构的磁头，分层结构包括第一磁层，第二磁层和用来将这些磁层电隔开的绝缘层，所述磁层的至少第一层包括非晶态钴合金。
这种类型的磁头可从US-A5，284，572(PHN13.265)中获知。已知的具有薄膜型的磁头包括软磁层，起到磁通导向元件的作用，和对着磁通导向元件的障碍物反向延伸的磁阻层，起到换能元件的作用。SiO2的绝缘层，用来使得磁通导向元件与换能元件互相电绝缘，它存在在这两层之间。通过在磁通导向元件上沉积而构成的绝缘层具有相当大的厚度，例如400nm(纳米)，以便达到想要的绝缘。存在这样的相当厚的绝缘层的缺点在于，在运行期间，由磁通导向元件提供的一部分磁信息没有达到换能元件，但由于绝缘层造成的阻挡，它横过没有延伸到换能元件的路径。当然，这对于磁头的效率具有有害的影响。
本发明的一个目的是使得在开头一段中描述的磁头上的绝缘层具有更薄的结构。
为了达到这个目的，按照本发明的磁头的特征在于，绝缘层包括由非晶态钴合金形成的氧化钴。
通过实验发现，这样的绝缘层可以具有这样良好的介电特性和具有这样的均匀结构，使得在10到100nm(纳米)的相当小的厚度内，所需要的电阻呈现在磁层之间。在一个实施例中，绝缘层是第一磁层的一个整体部分。
按照本发明的磁头的实施例的特征在于，非晶态钴合金是CoNbZr合金，具体地是Co88Nb9Zr30。已经发现，当使用CoNbZr合金的磁层时，CoNbZrO(它主要包括一种或多种氧化钴)的绝缘层可以在制造期间以简单的方式实现。这在后面详细描述。
按照本发明的磁头的实施例的特征为如权利要求4中规定的。在这样的磁头中，实际上被实施为薄膜磁头，在磁阻元件(MR元件)和磁通导向部分之间的距离可以相当小，例如50nm的量级。在MR元件和磁通导向部分之间小的距离增强MR元件和磁通导向部分之间的耦合，以使得达到本发明的另一个目的，即提供具有最强效率的磁头。按照本发明的磁头特别适合于在记录系统中用作为读磁头。
按照本发明的磁头的实施例的特征为如权利要求5中规定的。具有这样的结构的磁头通常被称为夹层磁头(Standwich head)。夹层磁头可被使用于磁记录和/或再建系统。非晶态钴合金的磁层具有满意的软磁特性，诸如，高的饱和磁性，低的矫顽磁性，低的磁致伸缩性，和高的导磁率。按照本发明的磁头中使用的绝缘层含有高的欧姆氧化物，它具有相当小的厚度，约100nm量级。因此，在相邻的磁层之间具有有效的电阻挡层，以便有效地压缩涡流，和有可能紧凑地堆叠磁层。
本发明也涉及制造层结构(包括第一磁层，绝缘层和第二磁层)的方法。
这样的方法可从磁头可从US-A5，284，572中获知，它被使用来制造在开头的段落中描述的磁头。在已知的方法中，第一磁层是由NiFe的沉积形成的，此后，通过沉积电绝缘材料，具体是SiO2，在这个磁层上给出绝缘层。随后，通过在由第一磁层支持的绝缘层上沉积，给出磁阻层。在已知的方法中，所以必须有几个但实质上不同的沉积步骤，即用于形成磁层的沉积步骤和用于给出绝缘层的另一个沉积步骤。
本发明的目的是改进和简化已知的方法。为了达到这个目的，按照本发明的方法的特征在于，第一磁层是由非晶态钴合金的沉积形成的，此后，把这层暴露在氧化环境中，用于形成包括氧化钴的一层，此后，第二磁层是由在形成的氧化层上沉积磁性材料形成的。在这个方法中，氧化钴是在磁层得到后通过把它放在氧化环境中简单地形成的。这样形成的绝缘层可以认为是包括非晶态钴合金的第一磁层的一个整体部分。
通常最好通过在溅射系统中进行溅射来形成磁层，其中如果在每个磁层中使用同同样的钴合金，优选地是CoNbZr合金，则每次可以使用同一个目标。氧化钴的形成可以在所使用的溅射系统中通过提供氧气或通过使用等离子体氧化作用或用氧气作为活性气体对目标进行活性溅射，而来进行。等离子体氧化作用和活性溅射在技术上是熟知的。按照本发明的相关的变例是在权利要求7中规定的。
本发明也涉及用于通过磁头把信息写入到磁性记录介质或从磁性记录介质读出信息的设备。这种设备可以是已知类型的，在其中记录介质是圆盘或带状的，但其中使用了按照本发明的磁头。在PCT专利申请WO97/24712中描述和显示了已知的设备(该专利在此引用，以供参考)。
对于权利要求，应当指出，附属权利要求中所规定的特征特性的各种组合是可能的。
下面将参照实施例阐述本发明的这些和其它方面。
在附图中：
图1是按照本发明的第一实施例的截面图，
图2是按照本发明的第二实施例的垂直正视图，以及
图3是以更大的比例尺度显示的第二实施例的一部分(按照箭头Ⅲ)的垂直正视图。
如图1所示，按照本发明的磁头1被实现为薄膜磁头，它具有磁头面3。磁头1包括基片5，呈现在基片5上的层结构7，和呈现在层结构7上的保护块9。层结构7具有SiO2或Al2O3的绝缘基层11，它被提供在导磁材料(例如，NiZn铁氧体)的基片5上。层结构7还具有第一磁层13a，13b，其第一层部分13a与磁头面3交界，它与第二层部分13b互相隔开，而缝隙15填充以非导磁和非导电的材料，如SiO2，它延伸在两个层部分13a和13b之间。第一层部分13a构成与磁头面相邻的第一磁通导向部分，以及第二层部分13b构成第二磁通导向部分。在磁通导向部分13a和13b之间的缝隙15由磁阻元件(MR元件)桥接，MR元件也是由第二磁层17形成的。第一磁层13a，13b以及第二磁层17在本实施例中都由非晶态钴合金(特别是CoNbZr合金)组成。绝缘层19a，19b把磁层13a，13b和17互相电隔开，它延伸在第一磁层13a，13b和第二磁层17之间。绝缘层19a，19b包括由第一磁层13a，13b的非晶态钴合金形成的氧化钴。
图1所示的磁头通过使用按照本发明的方法的实施例而制造的，其中第一磁层13a，13b借助于在溅射系统中溅射沉积非晶态钴合金而被形成在基层上，此后，把这一层13a，13b暴露在氧化环境中，用于形成氧化钴，造成绝缘层19a，19b，因此它是第一磁层13a，13b的一个整体部分。在本实施例中，绝缘层19a，19b具有50nm的厚度。在形成绝缘层19a，19b以后，缝隙15被填充以非磁性、非导电材料，在本实施例中是SiO2，此后，第二磁层17借助于溅射沉积软磁材料(在本实施例中，是非晶态钴合金)而被形成。随后，这一层17配置以绝缘材料层21，在本实施例中是SiO2，在其上放置保护块9。随后，磁头面3，可以是平面或曲面，通过抛光和/或精磨而被形成。应当指出，图上没有显示电输入和输出导体。还应当指出，磁头可以被做成为单信道或多信道磁头。磁头可被做成与带状记录或信息介质(具体是磁带)协调运行，或与盘状记录或信息介质(具体是磁盘或磁-光盘)协调运行。
如图2和3所示，按照本发明的磁头101是夹层磁头。夹层磁头被使用于磁写入信息和/或读出信息的系统，诸如视频磁带系统。磁头101具有两个陶瓷基片103a，103b和105a，105b，一个被放置在基片103a，103b和105a，105b之间的不同层的堆叠107，以及一个用作为换能元件的线圈109。在本实施例中，基片由CaTiO3制成。堆叠107是包括非晶态钴合金的磁层107与由非晶态钴合金形成的氧化钴的绝缘层107b交替的层结构。磁层107a负责传导磁通，所以应当具有满意的软磁特性，诸如，高的饱和磁性，低的矫顽磁性和低的磁致伸缩性。而且，导磁率应当在宽的频率范围内足够高。本来就知道CoNbZn合金是很适合用于这种用途的材料。还知道利用旋转导磁率，以便达到在宽的频率范围内高的导磁率，在这种情况下，在CoNbZn合金层中所需要的磁畴的支配取向可以通过在溅射期间使用磁场或通过退火软磁材料而达到。存在的绝缘层107b用来禁止涡流，否则涡流会降低导磁率。已经发现，存在的、由合金做成的氧化钴的绝缘层107b具有足够高的电阻，允许形成绝缘的叠层，以使得有效地禁止涡流。磁头101具有磁头面111，在本实施例中也是接触面，用来与磁带协调运行，磁带在运行期间沿箭头x表示的方向移过磁头面111。
关于磁头101的制造，特别是它的堆叠107，可以作出以下的说明。本发明提供实现产量增加的可能性，如果软磁层107a和绝缘层107b是通过溅射形成的话，其中两个溅射过程在同一个溅射装置中完成。在这方面，形成所有的层107a和107b的有利的方法从同一个CoNbZr目标出发。在第一种方法的第一步骤中，CoNbZr通过溅射被沉积，以便形成软磁层107a。在第二步骤中，使用等离子体氧化作用，在其中主要形成氧化钴和CoNbZrO，以便构成第一绝缘层107b。第一和第二步骤随后重复进行所需要的次数，以便得到想要的层107a和107b的数目的堆叠107。适合的目标是一种Co88Nb9Zr3合金的目标。在等离子体氧化作用方法中进行的实验证明，在0.8Pa(帕)的氧压下100W和200W的RF功率是适合于实现高欧姆的绝缘层107b。氧化时间是10分钟。也发现，在这些实验中，存在的软磁层107a的磁特性，诸如矫顽磁性，不受到或几乎不受到有害的影响。在第二种方法中，CoNbZr通过使用溅射时钟的第一溅射过程被沉积，以便形成软磁层107a，在第二溅射过程中，进行带有氧的活性溅射，以便形成绝缘层107b。实验证明，在500W的RF功率下10nm/min(纳米/每分钟)的溅射速率是可能的。实验还证明，形成的CoNbZrO对于已存在的CoNbZr合金的磁特性没有有害的影响。在实际的实施例中，磁层107a的厚度每个是2500nm，以及绝缘层107b的厚度每个是100到200nm。在实际的实施例中，堆叠中的磁层107a的总共的数目通常是10到25。
应当指出，本发明并不限于所显示的实施例。除了所显示的以外的其它类型的磁头，例如，具有巨大磁阻元件的磁头和用作为传感器的磁头，特别是薄膜型的磁头，都属于本发明的范围。

Claims (8)

1．具有磁头面和分层结构的磁头，分层结构包括第一磁层，第二磁层和用来使得所述磁层电隔开的绝缘层，至少所述磁层的第一层包括非晶态钴合金，其特征在于，绝缘层包括从非晶态钴合金制成的氧化钴。
2．如权利要求1中要求的磁头，其特征在于，绝缘层是第一磁层的一个整体部分。
3．如权利要求1中要求的磁头，其特征在于，非晶态钴合金是CoNbZr合金。
4．如权利要求1中要求的磁头，其特征在于，包括非晶态钴合金的第一磁层是与磁头面相邻的磁通导向部分，以及第二磁层是磁阻性换能元件，而包括氧化钴的绝缘层延伸在包括非晶态钴合金的磁通导向部分与磁阻性换能元件之间。
5．如权利要求1中要求的磁头，其特征在于，层结构包括在被夹层在两个基片之间的磁层堆叠，在其中两个接连的层每次构成由包括非晶态钴合金的第一磁层、包括氧化钴的绝缘层、和第二磁层的组合件，所述磁头配备有电感性换能元件，包围至少基片的一部分和所述堆叠的一部分。
6．制造层结构的方法，其中第一磁层是由非晶态钴合金的沉积形成的，此后，把这层暴露在氧化环境中，用于形成包括氧化钴的一层，此后，第二磁层是由在形成的氧化层上沉积磁性材料形成的。
7．制造层结构的方法，其中第一磁层是通过从非晶态钴合金的目标的溅射沉积而形成的，此后，用于形成绝缘层的氧，通过活性溅射从同一个目标被沉积在所述这一层。
8．用于写入信息到磁记录介质和/或从磁记录介质读出信息的设备，该设备配备有如权利要求1到5的任一项中要求的磁头。
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