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CN1058799C - 薄膜磁传感器和悬架组件及其制造方法以及磁盘驱动组件 - Google Patents

薄膜磁传感器和悬架组件及其制造方法以及磁盘驱动组件 Download PDF

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Abstract

一种薄膜磁传感器，包括：水平延伸的第一磁极片，它具有一个水平延伸的磁极端部；第一磁极片与水平空气轴承表面平行，有一倾斜端与其纵轴成锐角；倾斜的磁隙层，与第一磁极片倾斜端相临且平行，磁隙层与第一磁极片纵轴成锐角；第二磁极片，具有与磁隙层相临的倾斜磁极端部，具有与第一磁极片磁隔离的水平部分，第一和第二磁极片在后磁隙区磁连接；与第一和第二磁极片电隔离的线圈；以及第一磁极片的磁极端部在空气轴承表面上具有限定传感器喉高度的厚度。

Description

薄膜磁传感器和悬架组件及其制造方法以及磁盘驱动组件
本发明总的来说涉及活动磁存储装置及其记录部件，更具体地说涉及适于批量生产的传感器悬架结构和制造该结构的方法。
本发明的对比文件为：
Hinkel等人于1986年11月25日公布并转让给本发明受让人的USP 4,624,048，该文件展示了对本发明有用的制造磁头滑块的过程；
Jacobs于1981年2月17日公布并转让给本发明受让人的USP 4,251,841，该文件展示了对本发明有用的薄片衬底材料；
Cuzner等人于1974年11月19日公布并转让给本发明受让人的USP 3,849,800，该文件展示了在应用本发明的驱动器中有用的旋转传动机构；
Watrous于1979年9月11日公布并转让给本发明受让人的USP 4,167,765，该文件展示了对本发明有用的悬架系统。
移动磁存储装置特别是磁盘驱动器是可供选择的存储装置。这是由于它们具有扩展的非易失存储能力以及比较低的成本。从这些装置的存储器中准确地进行检索变得非常关键，这需要磁传感器的位置尽可能地靠近媒体。最好传感器能实际上与媒体接触。
磁盘存储器是信息存储装置，它采用至少一个带有包括数据信息的同心数据磁道的可旋转磁媒体盘、从各个磁道读数据或向各个磁道写数据的读/写传感器、支持传感器使之一般以在媒体上方飞行的方式靠近磁道的滑块、有弹性地支持数据磁道上方的滑块和传感器的悬架、以及与传感器/悬架组合体相连的定位传动机构，该机构用于使传感器在读或写操作期间移动到媒体的所需要的数据磁道，并使之保持在该数据磁道的中心线上。传感器装在空气轴承滑块上，它通过旋转磁盘产生的气垫支持磁盘磁道上方的传感器。另外，传感器也可以与磁盘接触。悬架提供所需的滑块加载及滑块与传动臂之间的尺寸稳定性。悬架要求用尽可能小的加载力将传感器和滑块保持在靠近磁盘的数据表面。传动机构根据读操作所需要的数据将传感器定位在正确磁道的上方，或在写操作期间将传感器定位在存放数据的正确磁道的上方。控制传动机构使组合体一般以横切磁道的方向移动来将传感器定位在正确磁道的上方。
在传统的磁盘驱动器中，传感器和滑块是与悬架分开形成的，然后再通过手工安装，操作人员控制操作精度。通常这些部件都很小，彼此之间的相对位置必须非常准确。运行期间，传感器与数据磁道之间必须准确定位，这意味着悬架必须准确地定位在滑块上。相对于旋转磁盘的运动方向，悬架必须为滑块提供起伏和摆动的灵活性，并且还要防止动作不稳定。悬架与滑块之间的任何设置上的误差都可能导致这两个部件的损坏。即使悬架与滑块正确定位，传感器的电导线也必须与传感器相连。导线沿悬架与放在悬架或传动机构上的放大器相连。当导线提供良好的电相互连接时不应增加弹性刚度。导线通常由操作人员通过例如焊料焊接法或超声波焊接法焊到传感器的输出端和放大器上。这时误差将再一次损坏整个组合体。在磁盘操作期间，接触媒体会带来磨损的独特问题，产生媒体“崩溃”的可能性。为了减小磨损和“崩溃”的可能性，已经认识到必须将悬架系统的质量减到最小。最小的质量使磁头加在媒体上的物理“冲击”最佳，并因此减小了损坏和磨损的可能性。
至此已经公开了各种采用“簧片”的手段来生产传感器—滑块—悬架。为了工作在垂直记录的环境中，要想这些装置使磁头和悬架能很容易地制造，必须做到：(1)精确地控制喉状部分高度，(2)精确地形成空气轴承以便达到特定的飞行高度，(3)将滑块焊到悬架上，以及(4)走线容易。
授予Harold J.Hamilton的题为“整体磁读/写头/弯曲/导电结构”的美国专利第5,041,932、5,073,242和5,111,351号公开了具有在其中一端埋入磁读/写传感器的细长的绝缘弯曲或悬架体形式的整体磁传感器/悬架/导电结构。在最佳实施例中，Hamilton公开了一种细长的氧化铝绝缘弯曲体，它具有在其一端整体形成的一磁极结构和螺旋线圈，并沿其长度方向埋入铜导线，为传感器提供电连接。整体结构是用传统的蒸汽沉积和光刻技术制造的。由Hamilton公开的整体传惑器/悬架的结构可以用在接触式记录系统中，或用在传感器通过气垫上在存储媒体上方飞行的系统中。如前所述，接触式记录允许不调整改变飞行高度而得到更强的信号和更高的分辨率。可惜，与接触式记录相关的磨损却是不能接受的。还有另一个缺点就是在一个垂直磁头中需要两个垂直平面，这带来了加工问题。所有这些都使现有技术的垂直记录磁头不能用于高密度的记录。
因此，本发明的主要目的是提供一种增强型磁活动存储装置，它具有包括增强型传感器配置的磁头结构。
本发明的另一个目的是创造一种磁头悬架结构，它适合于纵向记录。
本发明的第三个目的是制造耐磨损和抗空气轴承外形变化的纵向磁头。
本发明的第四个目的是创造一种纵向磁头，它适合在平行于原始薄片或衬底表面的平面上进行批量加工。
本发明的第五个目的是生产一种悬架系统，它允许最大传动机构带宽的各向异性的强化和成形。
为实现上述目的，本发明提供一种薄膜磁传感器，它具有一个水平延伸的空气轴承表面，该传感器包括：
一个大致水平延伸的第一磁极片，它具有一个水平延伸的磁极端部；
第一磁极片与所述空气轴承表面平行地延伸并且具有一个倾斜端，该倾斜端与第一磁极片的纵轴成一锐角；
一个倾斜的磁隙层，与第一磁极片的倾斜端相临并且平行，该倾斜的磁隙层与第一磁极片的所述纵轴成一锐角；
第二磁极片，它具有一个与所述磁隙层相临的倾斜的磁极端部，并且具有一个与所述第一磁极片磁隔离的水平部分，所述第一和第二磁极片在后磁隙区磁连接；
一个与所述第一和第二磁极片电隔离但是磁化所述第一和第二磁极片的线圈；以及
第一磁极片的磁极端部在空气轴承表面上具有一个厚度，它限定传感器的喉高度。
本发明还提供一种组合薄膜磁传感器和悬架组件，含有如上所述的薄膜磁传感器，该组件包括：
悬架装置，包括至少一层弹性材料，覆盖所述第二磁极片的水平部分，所述悬架装置与所述第二磁极片电磁隔离，所述弹性材料延伸过所述后磁隙区。
本发明还提供一种磁盘驱动组件，包括：
一个外壳；
安装在所述外壳中的至少一个媒体盘，具有用于在其上设置的数据道中存储数据的装置；
用于在所述外壳中转动所述媒体盘的装置；
位于所述外壳中与所述媒体盘接近的致动器臂；以及
与所述致动器臂连接的传感器和悬架组件，具有：
1)一个由绝缘材料构成并具有第一端和第二端的细长弹性部件，所述细长部件构形为具有一个主体部分和一个延伸部分，所述延伸部分位于第一端并且用于与所述媒体盘接触，所述部件的第二端与所述致动器臂连接；
2)埋置于所述细长部件中并具有第一和第二磁极片的传感装置，夹在磁极片之间的磁隙层限定了一个磁隙，该磁隙位于所述细长部件的所述延伸部件的外表面；
3)一个在所述细长部件外表面上具有入口的导电体，所述导电体包含在所述细长部件中，并且与所述磁传感装置有磁联系；以及
4)第一磁极片，具有一个带有倾斜端的水平磁极端部，以及第二磁极片，具有一个倾斜的磁极端部，第一磁极片的磁极端部在空气轴承表面上有一预定厚度，该预定厚度限定了传感器的喉高度；以及
所述磁隙层是倾斜的，并且具有第一和第二表面，第一表面与所述倾斜端接合，第二表面与所述倾斜磁极端接合。
最后，本发明提供一种制造整体磁传感器和悬架组件的方法，包括以下步骤：
在衬底表面上形成一个去除层；
在所述去除层上形成一个阻挡籽晶层；
在所述阻挡籽晶层上形成磁材料的第一磁极片，第一磁极片的磁极端部在空气轴承表面上有一预定厚度以限定传感器的喉高度；
在所述阻挡籽晶层上的所述第一磁极片的磁极端部形成一个磁隙层；
在所述第一磁极片上形成一个隔离层，所述隔离层用于电和磁隔离所述第一磁极片；
在所述隔离层上形成导电材料的线圈；
形成磁材料的第二磁极片，它的一个磁极端部形成在所述阻挡籽晶层上并且靠近所述磁隙层，所述第一和第二磁极片的所述磁极端部分别相对地设置，由限定一个磁隙的所述磁隙层分离，所述第一和第二磁极片在远离于用于限定后磁隙的所述磁隙的终端处磁连接，所述后磁隙延伸经过所述线圈；
形成绝缘材料的悬架部件，所述悬架部件包括至少一层绝缘材料，覆盖所述第二磁极片、所述隔离层和所述线圈，并且延伸过所述后磁隙；以及
去除所述去除层，从衬底上分离整体磁传感器和悬架组件，保留阻挡籽晶层用作耐磨层。
本发明提供了与纵向记录媒体一起使用的悬架和传感器磁头的组合体，用于接触式记录以及在媒体上方飞行。最好先在衬底上沉积一去除层，然后再沉积传感器的各薄膜层。带有垂直或基本垂直的第二极片的线圈相对于第一极片是水平的。后磁隙从磁极端部水平移位。传感器以行和列的形式沉积在薄片上。然后再将悬架层沉积在传感器行上，最好沉积在悬架层和衬底之间的去除层上。通过腐蚀去除层去掉衬底，留下批量制造的悬架和传感器组合体。
水平磁头用侧壁磁隙技术制造。悬架最好由沉积氧化铝产生，并且通过将氧化铝蚀刻成要求形状接着再从衬底表面分离出氧化铝来形成悬架。最好利用去除层将完成的簧片组件从衬底中移去。
此外，本发明的平面沉积方案允许对磁头和悬架的全部加工都在薄片表面上进行。这使得磁头和悬架作为一个单元来批量生产。
本发明还有一个优点是在磁头结构上使用了抗磨损材料。这保护了磁头的极端部区域，并可以通过设计悬架表面的形状来加以限制，为磁头和悬架创造良好的空气轴承加载条件。
本发明上述的和其他目的、特征及优点通过以下结合附图对本发明的最佳实施例所作的更具体的描述将变得非常清楚，其中：
图1是根据本发明的组合簧片组件的透视图，在变换与磁盘存储器的磁盘表面的关系时，它通过一线性传动机构定位；
图2是根据本发明的带有旋转传动机构并采用簧片组件的磁记录机构的顶视图；
图3A是根据本发明的组合簧片传感器/悬架组件的最佳实施例的剖视图；
图3B是图3A所示的簧片组件的顶视图；
图4A是装在图3A和3B所示的簧片组件中的磁极端部设计的剖视图；
图4B是图4A所示的磁极端部设计的顶视图；
图5A和5B是根据本发明设计的磁极端部配置的另外两个实施例的剖视图；
图6A-6F是表示制造与图5B所示的磁极端部有关的本发明的一个实施例的加工步骤的剖面图；
图7是表示制造本发明的一个实施例的过程中所采用的不同处理层的剖视图；
图8A-8D是本发明的表示不同形状的组合簧片组件的透视图；
图9A-9D是表示两种加工技术的侧视图，这两种技术用来进行局部成形，以便实现局部强化和空气轴承表面(ABS)的形状；以及
图10是由纵向传感器磁头和包括图5A所示的磁极端部设计的悬浮机构组成的另一最佳簧片组件的侧视图。
本发明的最佳实施例最好用于大型信息存储系统中的高密度直接存取存储装置以及一般在个人计算机里的单个磁盘存储器。该装置(如磁盘驱动器或存储器)可以用磁存储盘作为媒体。
现在参照图1，图中画出了线性传动机构10和数据记录磁盘存储器的相关磁盘12的一部分。线性传动机构10包括一个音圈马达，该马达包括可以在固定的永久磁铁组件(未示出)的磁场中活动的线圈14。磁铁组件包括线圈14中的铁芯和由外套16支撑的外部结构。传动臂20的一端装在可活动的线圈14上。装在传动臂20另一端上的是多个支撑臂21，每个支撑臂支撑根据此处所述的过程生产的组合传感器—滑块—悬架簧片组件22。组合组件22包括悬架部分26和在与悬架部分26成为一体的一端上形成的传感器—滑块24。悬架部分26将传感器—滑块24支撑在由磁盘12旋转产生的空气轴承或气垫上的磁盘12表面的上方。另外，悬架部分26也可以支撑传感器k滑块24使其与磁盘媒体12接触。空气轴承或空气轴承表面(ABS)是指平行于磁盘表面且与磁盘表面靠近的滑块的表面。它包括两种配置，一种是滑块设计成在运行期间在磁盘的上方飞行，有时是指温彻斯特型驱动器，另一种是滑块设计成在运行期间与记录媒体磁盘12接触。
传动臂20包括多个臂21，每个臂21支撑组合簧片组件22，每个组合组件22与磁盘12的每面发生联系。因此，磁盘12在其底面也有装在传动臂20的一个臂21上的组合组件22。此外，其他组合组件与其他磁盘的上面和底面发生联系，传感器对磁盘的存取由传动机构10控制。
组合传感器—滑块—悬架组件22的悬架部分26对通常垂直于磁盘12表面的传感器—滑块24提供载荷。这一垂直载荷使传感器—滑块24在磁盘12不旋转时与磁盘12的表面保持接触。磁盘驱动器运行期间，在传感器—滑块24 ABS和旋转的磁盘12之间产生了一个浮力，它与加在传感器—滑块24上的垂直载荷相反，使得传感器—滑块24在磁盘表面的上方飞行。另外在接触式记录中，磁盘12旋转期间传感器—滑块24保持与媒体接触，以便读出和记录数据。
在运行期间，传感器—滑块24借助于线圈14移动到磁盘12数据表面多个同心数据磁道的所要求的磁道上。线圈14由定位信号控制在磁组件的磁场中移动。因为在读或写操作时要求传感器—滑块24从一条磁道移动到另一条磁道进行快速存取，所以必须使传感器正确地定位在所要求的磁道的上方，并以最短的时间达到该磁道。应注意的是，图1所示的传动机构10是一个以横切数据磁道的精确方向移动组合组件22的线性传动机构，而其他类型的常规的磁盘存储器采用旋转传动机构，如上述美国专利3,849,800和此处图2中所示的那样。组合簧片组件22必须提供径向刚性，并且当它在磁盘12数据表面的上方移动时，必须具有起伏和摆动方向上的基本可弯曲性。如果需要，也可以在组合组件22的悬架部分26上做一个集成电路放大器组件28。
现在参看图2，图中所示数据记录磁盘存储器包括：其中装有旋转传动机构27的外壳25、相关的磁盘34和使磁盘34旋转的驱动装置32。旋转传动机构27使本发明的组合簧片组件30沿磁盘34上方的一条弧形路径移动。旋转传动机构27包括音圈马达，该马达包括在固定永久磁组件38的磁场中能活动的线圈36。传动臂29装在可活动的线圈36上。传动臂29的另一端装在本发明的根据上述过程生产的组合传感器/悬架组件30上。
现在参看图3A、3B、4A和4B，图中画出了根据本发明原理的一个组合悬架/传感器—滑块簧片组件的最佳实施例。组合悬架/传感器—滑块结构30包括由诸如三氧化二铝(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)那样的绝缘材料做成的长条矩形体，例如它在沿形成悬浮部分37的大部分长度上具有比较均匀的厚度，而在一端(图中所示为左手端)稍厚，其中形成有磁读/写传感器或头40，并在其较低端面制有滑块空气轴承表面(ABS)。如上所述，术语ABS是指滑块的端面，它通常在温彻斯特型磁盘存储器和接触式记录应用中平行并靠近媒体表面。如图3A所示，ABS包括在簧片组件体31的较低端面上形成的成形突出部分33，最好还有用于接触式记录的接触垫。另外，成形突出部分33可以形成一个具有ABS的滑块，以便当簧片组件30和媒体之间存在相对运动时产生一个浮力，使滑块靠近媒体的表面飞行。成形突出部分33的表面叠一层适当材料的耐磨层35，如石墨，以便当簧片组件与媒体表面接触时减少磨损和损坏。虽然图中所示的突出部分33包括简单的结构，但是本发明的其他实施例可以包括一个多台阶的突出部分，它使耐磨层35即使在磁轭的磁极端部已经暴露于ABS上时仍能继续对滑块表面提供保护，磁极端部暴露的原因或是由于磨损，或是由于简单的后期加工抛光处理，该过程旨在减少由磁极端部区中耐磨层的厚度引起的磁头和磁盘表面之间的磁间隙。
读/写头40与悬架部分37整体形成，以便提供组合簧片组件30。在最佳实施例中，读/写头40由用于水平记录的环形头构成，但也可以由用于垂直记录的探针形头构成。读/写头40包括一条磁路，它由在前连接部分53和后磁隙连接部分55处与下磁轭45有磁耦合的上磁轭43组成。下磁轭45断开，由它断开形成的两个极片之间有一水平磁隙47。下磁轭45的形状为接近突出部分33表面的磁隙47提供了基本共面的磁极端部，因此使之靠近记录媒体。与磁轭结构感应耦合的是水平螺旋线圈41，其端部通过沿悬架部分37的长度方向延伸的导线49连到端部焊接片51上。
在最佳实施例中，组合簧片组件30包括长12毫米(mm)、宽0.5mm、厚35微米(μm)的用Al2O3做的本体31，本体31的这一部分构成悬架部分37，读/写头部分33的最大厚度为50μm。如下面将要更详细地描述的那样，簧片组件30是通过在衬底上采用已知的沉积和光刻技术制作的，用一去除层将成形的簧片组件与衬底分离。上下磁轭43和45是由镍铁合金(NiFe)制成的，一般是指坡莫合金或其他适合的磁性材料，如铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)或它们的合金，最好如本领域已知的那样，用叠层的方法制作。类似地，线圈绕组41、导线49和端部焊片51也例如用叠层技术由铜(Cu)或金(Au)制成。本实施例的制造非常简单，其中完整的簧片组件30是用常规的已知技术在平行于支撑衬底的层中做成的。
现在参看图5A和5B，图中表示本发明的磁极端部配置的另外两个实施例的剖视图。图5A画出了水平磁极端部配置读/写磁头40A的一个实施例，它是用例如任意固定侧壁技术制作的，该技术在Lazzari等人的题为“新薄膜磁头阶段集成电路头”的论文中有描述，见《IEEE磁学学报》，1989年第25卷第5号第3190页。极片42A和44A由磁隙46A分开。这使得水平磁头40A能读和写磁信号，并通过线圈48A将这些信号传给关联的磁盘驱动器中的电路(未示出)。
图5B所示的水平磁头40B以类似方式利用了由磁隙46B分开的极片42B和44B。水平磁头40B通过线圈48B传递信息。极片42B是倾斜的，并可以不用图5A所示的实施例要求的任意固定侧壁技术来制作。
图6A-6F是表示制造与图5B所示的水平磁头有关的本发明的一个实施例的加工步骤的剖面图。首先通过例如溅射淀积将籽晶层57沉积在衬底52上。下一步是将一层光敏抗蚀剂50向衬底52的方向沉积，使之沉积在籽晶层57上，然后用蚀刻或其他方法形成具有斜坡54的抗蚀图形。衬底52如图所示，代表衬底和去除层，这将在下面参照图7更详细地予以描述。如图6B所示，例如NiFe材料的第一极片层56和铜(Cu)材料的隔离层58沉积在籽晶层57上。隔离层58使磁头的两个极片分离。对隔离层58的唯一要求是它必须是非磁性材料的。抗蚀图形的斜坡54使层56和58形成了斜坡60。最好将第一极片层56和Cu层58顺序叠在衬底52上。去掉光敏抗蚀剂50的抗蚀图形之后，将磁隙材料层62沉积在层56和58上，如图6C所示。图6D表示例如通过抗蚀掩膜和蚀刻步骤(未示出)去掉不需要的磁隙材料层62，以便形成仅仅覆盖层56和58的斜坡60(见图6B)的磁隙层62。接下来生成用于沉积第二极片的光敏抗蚀剂图形64，如图6E所示。然后最好再通过叠层的形式沉积例如RiFe层，去掉抗蚀图形64形成第二极片68，如图6F所示。第一极片层56确定最后形成的磁极端部结构70的喉状部分的高度，如图6F所示。磁极端部结构70包括由NiFe层56形成的第一极片和由NiFe层68形成的第二极片，它们之间有由磁隙层62形成的磁隙。隔离层58的厚度由NiFe层56形成的第一极片和由随后沉积的第二极片68之间的所需最小距离决定。图6F画出了以斜坡60形成的角度倾斜的磁隙层62，但倾斜的磁隙层并不限于如图所示的坡度。这就是说，倾斜磁隙层相对于衬底52的平面的坡度可以是90度(即垂直)加减70°范围内的任何角度。
在图6A-6F所示的过程中，需要重点考虑的是沉积极片层56和68所需的籽晶层57采用的材料。最好应用叠层过程，并可以用单一的籽晶层57叠放两片磁片。然而如果籽晶层采用的是磁性材料的话，它不应出现在磁隙65中，以防磁隙65出现磁短路。如果籽晶层采用的是非磁性材料并沉积在磁隙65上、厚度大于零点几微英寸的话，那么极有必要将它去掉，以便使磁头/磁盘的间隔减至最小。如果非磁性籽晶层的材料适合于作为耐磨层，则不必单独沉积耐磨层了。
现在参看图7，图7是表示制造本发明的一个最佳实施例的过程中所采用的不同处理层的剖视图。本发明的一个目的是制作水平式磁头，并将这些磁头封装在通过薄膜沉积例如Al2O3(氧化铝)那样的绝缘材料制成的悬架中。采用本领域的一般技术人员熟悉的蚀刻技术围绕水平磁头形成悬架。成形的磁头和悬架组件利用衬底和绝缘悬架材料之间的去除层或放弃层与衬底分离。全部加工过程都在平行于薄片衬底表面的平面中进行。
继续参看图7，加工承载衬底81可以用本领域的一般技术人员所熟悉的任何适合的材料，例如氧化铝-钛-碳化物(AlTiC)或硅。然后在衬底81上形成放弃层或去除层83。去除层83起几个作用。去除层83是放弃层，它最终将去掉，使完工的悬架—传感器组件80脱离衬底81。也可以对去除层83进行加工，使其基本具有沉积的耐磨层的形状。去除层83可以例如是导电材料的，因而作为籽晶层或采用叠层技术沉积的随后层比如传感器极片的叠放基层。同样可选择作为去除层83的材料是NiFe或Cu，它们可以通过溅射或叠层过程沉积。然后在去除层83上形成阻挡层85。
阻挡层85在生产过程中同样具有几个作用。阻挡层85用来特随后沉积的层与去除层83隔离。例如，按照图6A至6F形成的磁极及端部结构70和磁头90可以是随后沉积的层。这样，图7的极片71和73可以用图6A-6F所示的分别形成极片68和56的同样方式来形成。阻挡层85用来使蚀刻停止，以防止极片被后来可能要用到的去除去除层83的蚀刻步骤腐蚀掉。此外，例如如上所述，阻挡层85可以用作籽晶层，叠放极片71和73。再有，阻挡层85可以用作耐磨层，以便在最大限度地靠近旋转磁媒体时保护极片。这时，阻挡层85最好用导电材料，它有助于延长其在接触式记录方式下的使用寿命。如果阻挡层85不用作耐磨层，那么在去掉去除层83以后需要将它去掉。
以上参照图6A-6F对图7所示实施例中采用的极片结构70的薄膜沉积制作过程作了说明。虽然所描述的过程仅涉及磁极端部和它们之间磁隙的形成，但本领域的一般技术人员应懂得，制作磁极结构70不是一个孤立的过程，而是与整个磁头90的制作一起进行的。例如，整个下极片或下磁轭73一般是在叠层过程中形成的，而不是先形成下极片56，再形成下磁轭73的其余部分。另一方面，由于在制作过程中会碰到现有技术中已知的各种困难，所以上磁极端部68在单独的叠层步骤中形成，并且在线圈绕组77和导线79形成之后的接下来的加工步骤中，再将上极片或上磁轭71的其余部分叠在和“压”到上磁极端部68上。另外，在叠放线圈绕组77和导线79之后的单独的加工步骤中，放置包括磁极端部68的整个上极片71。类似地，在叠放上磁极端部68之前的单个步骤或一系列步骤中，可以形成包括隔离层58的绝缘层75，在绝缘层75中埋入线圈绕组77。然而，如果用例如Cu的非磁性导电材料作为隔离层58，那么必须单独形成绝缘层，因为线圈绕组77必须埋入绝缘材料中。
当传感器90做完以后，在磁传感器70上沉积例如氧化铝那样的适合的绝缘材料层，以便提供传惑器悬架组件80，支撑传感器70使其能检测磁媒体(如图1和2所示)。悬架部分87包括线圈绕组77和有关的导线79，导线79埋入构成悬架部分87的层中。在传感器90的相反端导线79的外部端点上，悬架部分87中形成有接触连接部分78。
本发明最好使用导电去除层83作为基本籽晶层，它上面是薄的导电阻挡层85，以便为整个极片结构70提供一耐磨层。耐磨层因而可以是薄的，无需任何抛光处理。在本实施例中，极片71和73最好通过坡莫合金叠层处理形成。需要对极片进行抛光处理，以确保从该制作过程中得到平的磁极端部结构70。
现在参看图8A-8D，这是本发明的最佳实施例的透视图，其中簧片组件本体加工成所要求的形状，以便提供特定的悬架特性。由于簧片组件是用薄膜技术在衬底上制成的，因此可以局部形成并强化悬架。悬架系统的形状可以如上述Watrous USP 4,167,765中所示，或为任何普遍使用的其他平面形状。悬架的平面形状不应成为本发明中的限制因素。在图8A中，簧片组件本体92由细长的一般为矩形(对边平行)的结构组成，其中悬架的特性主要由所用材料及其长度、宽度和厚度决定。在图8B中，簧片组件本体92由悬架部分91构成，其中本体的宽度发生变化，向着传感器部分95方向缩小，形成梯形部分93。在本实施例中，悬架的特性主要是由悬架部分91和传感器部分95间的宽度变化及其宽度变化率即梯形部分93的长度决定的。图8C和8D表示图8A的簧片组件，其中一个或多个纵向的棱97和一个或多个横向的槽99分别形成在簧片组件本体96和98的悬架部分的上表面上。在本实施例中，棱97或槽99的数目和尺寸分别对簧片组件悬架所选择的强度发生影响。
现在参看图9A和9B，它们是表示一种加工技术的簧片组件悬架部分侧视图，该技术用来在平行于加工承载衬底的上表面的平面中局部成形制作薄膜悬架系统，以便实现图8D所示的有选择的强化。如图9A所示，在衬底102上形成去除层100。去除层100的厚度可局部变化，形成较薄的部分104和较厚的部分106，以便相反如浮雕一般提供具有所需形状的悬架的模件。这是通过例如叠放两层去除材料实现的。第二层是通过光敏抗蚀剂形成的，或通过叠放一层厚的去除材料层然后局部研磨或蚀刻去除层100的地方而形成的。这种方法对形成ABS模件也是有用的。悬架材料108沉积在去除层100模件上，以便有选择地改变悬架材料108的厚度。当悬架材料108与去除层100分离时，变为薄膜传感器—悬架簧片组件，如图9B所示。
局部蚀刻或摹制沉积在去除层112上的悬架材料层111的第二种方法如图9C和9D所示。去除层112是通过将去除材料沉积在衬底114上形成的。悬架层110的上面通过光敏抗蚀剂成形，并在部分116处进行蚀刻，形成悬架层，它沿其长度方向是可弯曲的。在部分116处对悬架层的上面进行蚀刻的同时，还将它附在去除层112和衬底114上。当去掉去除层112后，得到成形的悬架部分118。通过结合使用图9A和9C所示的技术，在批量生产中可以按要求得到悬架系统的上下面。采用图示技术，可以得到局部成形的悬架，以便增大或减小局部强度，以及提供所要求形状的空气轴承表面。
现在参照图10，图中画出了包括图5A所示的水平传感器的传感器—悬架组件120的侧视图。组件120包括水平传感器122，它可以根据上面引用的Lazzari所描述的侧壁加工过程来生产。可以用同样的方式产生耐磨层124和线圈126。导线128和连接片130可以参照图7的方法沿薄膜悬架部分132的长度方向形成。悬架部分132可以包括一个或多个支撑传感器122的加强部分134和136，以及将控制传感器122的飞行高度的成形的空气轴承表面部分136。
导线128最好是镀铜的。导线128沿悬架132达到连接片130。导线是以带状线形式排列的，因为悬架132薄，并且所要求的应力的对称性与带状线的设计一致。悬架部分132最好通过将氧化铝或其他适合的材料沉积在图9A的去除层上而产生出来。用标准的连接片技术制成连接片130，以便完成薄膜头/悬架簧片组件120。可以用沉积厚的氧化铝来保证对传惑器122的封装，之后是通过抛光使传感器—悬架组件的表面平滑。
氧化铝悬架材料的溅射厚度最好为20至50微米。通过蚀刻氧化铝的内层和外层形成悬架的形状。悬架成形之后，去掉去除层，使磁头/悬架装置能够使用。
所讨论的磁头—悬架的实施例适用于纵向记录，并且在沿磁极端部和空气轴承的表面是耐磨损的。这一结构可以在平行于起始薄片表面的平面中批量加工，并允许对最大传动机构带宽的各向异性的强化。由于避免了大面积的抛光过程，所以生产这些悬架机构/传感器组件非常容易。
虽然以上参照本发明的最佳实施例对本发明进行了展示和说明，但是本领域的一般技术人员应懂得，在不脱离本发明的实质和范围的前提下，可以对本发明的形式和细节做各种修改。例如，可以在薄片上生产传感器，如转让给本发明的受让人的美国专利4,190,872中所描述的那样。薄片可以由作为Jacobs的美国专利4,251,841的发明主体的材料制成，该专利的题目为“磁头滑块组件”，并转让给本发明的受让人。虽然本发明的悬架部分最好由溅射淀积的氧化铝构成，但是应认识到其他的溅射方法也是可用的，并且也可以用其他的材料，包括适合的氧化物、氮化物、碳化物、玻璃、非晶碳、石墨或适合的导电和绝缘材料的叠层组合。根据最佳实施例的悬架部分可以是聚酰亚胺材料和沉积在它上面的金属层构成的双层，以便提供悬架组件所需的足够的弹性和强度。应注意的是，如果在单层中能得到正确的厚度和强度，那么悬架组件也可以是单层的。也应懂得，许多导电材料适合于形成导电电路和传感器引线。铜和金是最佳导电材料，但如在本领域中人所共知的那样，还有其他许多使用的材料。虽然在这里讨论了空气轴承悬架，但是本发明也包括接触式记录，其中空气轴承表面是运行期间可以与媒体接触的任何适宜的表面。很显然，在不脱离本发明的情况下，线性传动机构也可以是旋转型传动机构。

Claims (7)

1.一种薄膜磁传感器，它具有一个水平延伸的空气轴承表面，该传感器包括：
一个大致水平延伸的第一磁极片，它具有一个磁极端部；
第一磁极片与所述空气轴承表面平行地延伸并且具有一个倾斜端，该倾斜端与第一磁极片的纵轴成一锐角；
一个倾斜的磁隙层，与第一磁极片的倾斜端相临并且平行，该倾斜的磁隙层与第一磁极片的所述纵轴成一锐角；
第二磁极片，它具有一个与所述磁隙层相临的倾斜的磁极端部，并且具有一个与所述第一磁极片磁隔离的水平部分，所述第一和第二磁极片在后磁隙区磁连接；
一个与所述第一和第二磁极片电隔离但是磁化所述第一和第二磁极片的线圈；以及
第一磁极片的磁极端部具有一个垂直于空气轴承表面的厚度，它限定传感器的喉高度。
2.一种组合薄膜磁传感器和悬架组件，含有如权利要求1所述的薄膜磁传感器，该组件包括：
悬架装置，包括至少一层弹性材料，覆盖所述第二磁极片的水平部分，所述悬架装置与所述第二磁极片电磁隔离，所述弹性材料延伸过所述后磁隙区。
3.如权利要求1所述的薄膜磁传感器，包括：
一个覆盖所述薄膜磁隙层外部和磁隙层每侧的磁极端部的铜耐磨层。
4.一种组合薄膜磁传感器和悬架组件，含有如权利要求3所述的薄膜磁传感器，该组件包括：
悬架装置，包括至少一层弹性材料，覆盖所述第二磁极片的水平部分，所述悬架装置与所述第二磁极片电磁隔离，所述弹性材料延伸过所述后磁隙区；以及
实质上在悬架装置整个长度上延伸的铜耐磨层。
5.如权利要求4所述的组件，包括：
具有水平部分和倾斜部分的第一水平磁极片，水平磁极端部与水平部分通过倾斜部分连接。
6.一种磁盘驱动组件，包括：
一个外壳；
安装在所述外壳中的至少一个媒体盘，具有用于在其上设置的数据道中存储数据的装置；
用于在所述外壳中转动所述媒体盘的装置；
位于所述外壳中与所述媒体盘接近的致动器臂；以及
与所述致动器臂连接的传感器和悬架组件，具有：
1)一个由绝缘材料构成并具有第一端和第二端的细长弹性部件，所述细长部件构形为具有一个主体部分和一个延伸部分，所述延伸部分位于第一端并且用于与所述媒体盘接触，所述部件的第二端与所述致动器臂连接；
2)埋置于所述细长部件中并具有第一和第二磁极片的传感装置，夹在磁极片之间的磁隙层限定了一个磁隙，该磁隙位于所述细长部件的所述延伸部件的外表面；
3)一个在所述细长部件外表面上具有入口的导电体，所述导电体包含在所述细长部件中，并且与所述磁传感装置有磁联系；以及
4)第一磁极片，具有一个带有倾斜端的水平磁极端部，以及第二磁极片，具有一个倾斜的磁极端部，第一磁极片的磁极端部在空气轴承表面上有一预定厚度，该预定厚度限定了传感器的喉高度；以及
所述磁隙层是倾斜的，并且具有第一和第二表面，第一表面与所述倾斜端接合，第二表面与所述倾斜磁极端接合。
7.一种制造整体磁传感器和悬架组件的方法，包括以下步骤：
在衬底表面上形成一个去除层；
在所述去除层上形成一个阻挡籽晶层；
在所述阻挡籽晶层上形成磁材料的第一磁极片，第一磁极片的磁极端部在空气轴承表面上有一预定厚度以限定传感器的喉高度；
在所述阻挡籽晶层上的所述第一磁极片的磁极端部形成一个磁隙层；
在所述第一磁极片上形成一个隔离层，所述隔离层用于电和磁隔离所述第一磁极片；
在所述隔离层上形成导电材料的线圈；
形成磁材料的第二磁极片，它的一个磁极端部形成在所述阻挡籽晶层上并且靠近所述磁隙层，所述第一和第二磁极片的所述磁极端部分别相对地设置，由限定一个磁隙的所述磁隙层分离，所述第一和第二磁极片在远离于用于限定后磁隙的所述磁隙的终端处磁连接，所述后磁隙延伸经过所述线圈；
形成绝缘材料的悬架部件，所述悬架部件包括至少一层绝缘材料，覆盖所述第二磁极片、所述隔离层和所述线圈，并且延伸过所述后磁隙；以及
去除所述去除层，从衬底上分离整体磁传感器和悬架组件，保留阻挡籽晶层用作耐磨层。
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