專(zhuān)利名稱(chēng)：磁阻型磁頭和應(yīng)用該磁阻型磁頭的磁記錄/再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在轉(zhuǎn)鼓上、用螺旋掃描法(helical scanning)從作為記錄介質(zhì)的磁帶上讀取信息的磁阻型磁頭，以及應(yīng)用該磁阻型磁頭的磁記錄/再生裝置。
最常見(jiàn)的用磁帶作記錄介質(zhì)的磁記錄/再生裝置包括錄像機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)等。一直希望通過(guò)增加記錄密度提高磁記錄/再生裝置的存儲(chǔ)容量。
為了滿(mǎn)足對(duì)高記錄密度和大存儲(chǔ)容量的需求，已提出在磁記錄/再生裝置上采用磁阻型磁頭(下文稱(chēng)作“MR磁頭”)并已經(jīng)為實(shí)用化開(kāi)展了大量研究。
在這種磁頭中磁阻元件(下文稱(chēng)作“MR元件”)用作磁探測(cè)部分。其靈敏性?xún)?yōu)于感應(yīng)型磁頭，且其再生輸出量大。因此，用MR磁頭作為讀磁頭應(yīng)該能夠得到高記錄密度和大存儲(chǔ)容量。
典型的應(yīng)用MR磁頭的磁記錄/再生裝置如用來(lái)從/向作為記錄介質(zhì)的硬盤(pán)上讀出/寫(xiě)入信息的固定磁頭系統(tǒng)。在該固定磁頭系統(tǒng)中，作為磁探測(cè)部分的MR元件設(shè)置為與磁頭運(yùn)動(dòng)方向成90°角，且在記錄磁道的不探測(cè)來(lái)自相鄰磁道的磁通的任一端設(shè)置了無(wú)磁化轉(zhuǎn)變的保護(hù)帶。
這種保護(hù)帶對(duì)MR磁頭獲得高記錄密度和大存儲(chǔ)容量非常地不利。
因此本發(fā)明的目的在于提供一種比傳統(tǒng)磁記錄/再生裝置記錄密度更高、存儲(chǔ)容量更大的MR磁頭，以及應(yīng)用該MR磁頭的磁記錄/再生裝置。
已經(jīng)存在不具有保護(hù)帶的螺旋掃描系統(tǒng)，但還沒(méi)有應(yīng)用MR磁頭的螺旋掃描系統(tǒng)。
本發(fā)明提供一種螺旋掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)用MR磁頭作讀頭且無(wú)保護(hù)帶，可以獲得高的磁道記錄密度。
根據(jù)本發(fā)明提供一種MR磁頭，該磁頭具有夾在一對(duì)軟磁材料屏蔽板之間、通過(guò)磁阻效應(yīng)探測(cè)來(lái)自磁帶的信號(hào)的MR元件；該MR元件具有以與垂直于磁帶進(jìn)給或移動(dòng)方向有一預(yù)定方位角傾斜地設(shè)置的磁探測(cè)部分；該磁頭安裝在轉(zhuǎn)鼓上并用螺旋掃描方法讀取磁帶的信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明還提供一種記錄/再生裝置，該裝置用螺旋掃描方法向和/或從磁性金屬薄膜作為磁性層的磁帶上寫(xiě)入和/或讀出信號(hào)，包括在其上安裝的轉(zhuǎn)鼓；作為讀磁頭的磁阻型磁頭，該磁頭具有夾在一對(duì)軟磁材料屏蔽板之間的、通過(guò)磁阻效應(yīng)從磁帶探測(cè)信號(hào)的磁阻元件，該磁阻元件具有以與磁帶進(jìn)給或移動(dòng)方向垂直的方向有一預(yù)定方位角的方式傾斜地設(shè)置的磁探測(cè)部分；以及作為寫(xiě)磁頭的感應(yīng)型磁頭。
MR元件夾在一對(duì)軟磁材料屏蔽板之間。通過(guò)以預(yù)定方位角設(shè)置的這種屏蔽結(jié)構(gòu)的MR磁頭，可以在不用任何保護(hù)帶的情況下進(jìn)行記錄和再生。該MR磁頭中采用的螺旋掃描系統(tǒng)可獲得比傳統(tǒng)的磁記錄/再生系統(tǒng)高很多的記錄密度和大很多的存儲(chǔ)容量。
在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的描述中，本發(fā)明的目的、其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)更加清晰易見(jiàn)，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的MR磁頭的一個(gè)實(shí)施方案的示意立體圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的MR磁頭安裝在其上的轉(zhuǎn)鼓實(shí)例的示意立體圖；圖3是當(dāng)讀寬度隨方位角變化時(shí)，方位角和MR磁頭電阻值之間的關(guān)系曲線(xiàn)；圖4是當(dāng)MR元件寬度隨方位角變化時(shí)，方位角和MR磁頭電阻值之間的關(guān)系曲線(xiàn)；圖5是在MR磁頭的制造工藝中，在其上形成非磁性、非導(dǎo)電膜的基板的示意平面圖；圖6是在其上形成非磁性、非導(dǎo)電膜的基板的示意截面圖；圖7是在其上形成用于MR元件的薄膜的基板的示意平面圖；圖8是在其上形成MR元件薄膜的基板的示意截面圖9是在其中插入永磁膜的基板的示意平面圖；圖10是示出插入基板的永磁膜形狀的基板的示意平面圖；圖11是插入永磁膜的基板的示意截面圖；圖12是示出形成用于MR元件的薄膜圖形的方法的基板示意平面圖；圖13是示出形成用于MR元件的薄膜圖形的方法的基板示意截面圖；圖14是示出形成導(dǎo)電薄膜圖形的方法的基板的示意平面圖；圖15是示出形成導(dǎo)電薄膜圖形的方法的基板的示意截面圖；圖16是示出形成上層溝的方法的基板的示意平面圖；圖17是示出形成上層溝的方法的基板的示意截面圖；圖18是示出形成外部端子的方法的基板的示意平面圖；圖19是示出形成外部端子的方法的基板的示意截面圖；圖20是在其上形成多個(gè)MR元件的基板的示意平面圖；圖21是把基板切割成在其上水平排布MR元件的塊的方法的基板示意平面圖；圖22是示出在圖21所示的基板上層疊第二基板的方法的基板示意立體圖；圖23是示出把滑動(dòng)面研磨成圓柱形的方法的圖22所示層疊基板的示意立體圖；圖24是示出把基板切成磁頭芯片的方法的圖22所示層疊基板的示意立體圖；圖25是MR磁頭記錄圖形的示意圖；圖26是螺旋掃描型磁記錄/再生設(shè)備中使用的轉(zhuǎn)鼓的實(shí)例的示意立體圖；圖27是包括圖26所示轉(zhuǎn)鼓的磁帶進(jìn)給機(jī)構(gòu)的實(shí)例的示意平面圖；圖28是示出上述轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)鼓的截面圖；圖29是示出轉(zhuǎn)鼓的電路和相關(guān)電路的示意框圖；圖30是安裝在圖26所示轉(zhuǎn)鼓上的MR磁頭的實(shí)例的部分立體圖；圖31是示出MR磁頭如何從磁帶讀取信號(hào)的示意立體圖32是連續(xù)卷繞蒸鍍機(jī)的實(shí)例的示意圖。
參看圖1，其中圖示了根據(jù)本發(fā)明的磁阻型磁頭。該磁頭一般都用標(biāo)號(hào)1表示。它包括基板2、用薄膜形成工藝在基板2上形成的磁頭元件3和與磁頭元件3相結(jié)合的另一個(gè)基板4。正如將從圖2看到的，磁頭1安裝在轉(zhuǎn)鼓5上并用螺旋掃描法從磁帶6上讀取信號(hào)。
如圖1所示，相對(duì)于與磁頭1相關(guān)聯(lián)的磁帶6的運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給方向，磁頭元件3以與磁帶進(jìn)給方向A不垂直的角度(所謂的方位角)設(shè)置。
基板2和4都分別形成為基本為矩形的薄板，它們的頂端面分別用作滑動(dòng)面2a和4a。沿著磁帶6的進(jìn)給或運(yùn)動(dòng)方向把磁帶滑動(dòng)面2a和4a加工成圓弧狀使得磁帶6可在它們上面平滑地滑動(dòng)。
磁頭元件3是通過(guò)磁阻效應(yīng)從磁帶6探測(cè)信號(hào)的MR元件。
通常，與通過(guò)電磁感應(yīng)從磁帶讀出或向磁帶寫(xiě)入信號(hào)的感應(yīng)型頭元件相比，MR元件更適合于高密度記錄。因此，通過(guò)把MR元件用作磁頭元件3，可以獲得高記錄密度。
注意，為了更容易理解其特征圖中的磁頭元件3都被放大了，實(shí)際上磁頭元件3遠(yuǎn)比基板2和4小。更具體地說(shuō)，例如，如果在磁帶進(jìn)給方向上基板2長(zhǎng)為0.8mm，磁頭元件3在其上形成的那部分基板在磁帶進(jìn)給方向上長(zhǎng)僅5μm。因此，磁帶6基本上只在磁頭1的基板2和4各自的上端面2a和4a上滑過(guò)。
在磁頭1中，基板2和4由軟磁材料如Ni-Zn鐵氧體或Mn-Zn鐵氧體組成，用來(lái)屏蔽磁頭元件3。因此磁頭1就具有磁頭元件3被屏蔽板(基板2和4)夾在中間的屏蔽MR磁頭結(jié)構(gòu)。
磁頭(MR磁頭)1具有方位角，這一點(diǎn)對(duì)無(wú)保護(hù)帶的磁記錄/再生系統(tǒng)是很重要的。方位角在其它一些方面也是有利的。
在高記錄密度的磁記錄/再生裝置中，應(yīng)用屏蔽的MR讀頭會(huì)因磁道寬度下降而減小輸出。因此，為了得到具有高記錄密度的磁記錄/再生裝置，應(yīng)當(dāng)盡可能地增加輸出并盡可能地降低輸出的噪聲分量。輸出中的噪聲有三種磁頭的直流電阻造成的噪聲、輸出放大器造成的噪聲、以及記錄介質(zhì)造成的噪聲。應(yīng)當(dāng)把它們減到最小。
下面描述這些噪聲中的磁頭電阻造成的噪聲。磁頭的直流電阻R造成的電阻噪聲的電壓NV由下式(1)表示NV=4KTRΔf-------(1)]]>其中，K是波爾茲曼常數(shù)，T是元件溫度，Δf是單位頻率。
因此，電阻噪聲的相對(duì)偏壓NVr可由下式(2)表示?？梢钥闯觯瑧?yīng)當(dāng)盡可能降低MR磁頭的電阻。NVr=10log(RR0)----(2)]]>可以把傳統(tǒng)的感應(yīng)型磁頭的DC電阻設(shè)計(jì)為非常小。而且當(dāng)繞圈在磁芯上繞20匝以提供足夠的輸出電壓時(shí)，DC電阻可＜1Ω。假設(shè)該電阻R0=1Ω，且包括導(dǎo)線(xiàn)電阻的MR磁頭電阻R=30Ω，為比較噪聲電壓把這些值代入公式(2)，NVr=14.8分貝，可見(jiàn)電阻噪聲比較高。如果電阻噪聲之外的其它噪聲如放大器噪聲和介質(zhì)噪聲足夠低，與磁頭相對(duì)于磁帶移動(dòng)速度為10m/sec的小型螺旋掃描磁帶記錄/再生系統(tǒng)相比MR磁頭的輸出每單位磁道寬度高6-12分貝，但是電阻噪聲可能會(huì)使信噪比(S/N)更低。考慮到目前使用的磁帶系統(tǒng)的放大器噪聲和介質(zhì)噪聲，對(duì)于≥1兆位/平方英寸的記錄密度，電阻應(yīng)為≤30Ω。
通過(guò)增加導(dǎo)線(xiàn)厚度、增加導(dǎo)線(xiàn)寬度、降低MR元件電阻可以減小MR磁頭的電阻，反之亦然。然而，屏蔽板的使用限制了導(dǎo)線(xiàn)厚度的減小而且由于減小導(dǎo)線(xiàn)厚度需要新的技術(shù)從而使制造成本增加，而且僅靠MR元件膜的改變磁頭電阻的減小量是很有限的。但是，減小MR磁頭電阻的另一個(gè)方法即盡可能地增加導(dǎo)線(xiàn)寬度，不會(huì)造成任何生產(chǎn)率的下降且可以采用現(xiàn)有的高精密加工方法。為了減小MR磁頭電阻，希望采用這種方法。
在屏蔽型磁頭中，通過(guò)把MR磁頭設(shè)置成其溝平面傾斜于磁頭運(yùn)動(dòng)方向(增加方位角)可以減小MR磁頭電阻包括連接MR元件的導(dǎo)線(xiàn)電阻。如果磁道寬度窄，必須提高絕對(duì)輸出。因此通過(guò)增加方位角以增加導(dǎo)線(xiàn)寬度、以及增加MR元件寬度以增加輸出來(lái)減小MR磁頭電阻是很重要的。
如果通過(guò)增加MR元件來(lái)增加方位角，方位角會(huì)大大增加，但MR元件的電阻也增加，所以通過(guò)增加方位角以減小MR磁頭電阻效果不好。
例如，下面描述的弧形MR磁頭的方位角θ=0°,MR元件寬度為5μm，厚40nm,MR元件比滑動(dòng)面高1.5μm，導(dǎo)線(xiàn)厚130nm，長(zhǎng)900μm。在僅有與方位角大小對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線(xiàn)寬度變化而MR元件的其它參數(shù)都不變的情況下測(cè)量MR磁頭的電阻，測(cè)量結(jié)果圖示于圖3?？梢?jiàn)，方位角≤5°時(shí)，MR磁頭電阻的減小很少。隨方位角增加，MR磁頭電阻的減小越多，從而在得到高的倍噪比S/N時(shí)降低了電阻噪聲。
為了滿(mǎn)足更大的輸出，MR元件應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地加寬。然而，當(dāng)MR元件寬度增加時(shí)，與導(dǎo)線(xiàn)寬度同樣地，相應(yīng)的方位角也增加，MR磁頭的電阻如圖4所示。當(dāng)MR元件寬度固定時(shí)，隨方位角增加MR磁頭電阻也減小。然而，當(dāng)MR元件寬度增加時(shí)，相應(yīng)的方位角也增加，MR元件自身的電阻增加。方位角≥45°的MR磁頭電阻大于方位角=0°的磁頭電阻。
基于上述考慮，根據(jù)本發(fā)明的MR磁頭1優(yōu)選地具有5°～45°的方位角。
在上述例子中，如果MR元件寬度進(jìn)一步減小，MR磁頭的輸出降低使得需要MR電阻的進(jìn)一步減小，且這種減小更加重要。增加導(dǎo)線(xiàn)寬度同時(shí)增加方位角是在不增加制造成本的前提下解決MR磁頭電阻問(wèn)題的關(guān)鍵。
把MR元件以某一方位角設(shè)置在MR磁頭上對(duì)于MR磁頭的易于制造也非常有利。
然而，例如，為了用3μm的磁道寬度再生高密度記錄圖形，磁溝的寬度必須使得不產(chǎn)生具有相同方位角的磁道間的任何串?dāng)_，即，磁道的寬度不能大于9μm。當(dāng)考慮串?dāng)_的影響、磁道的線(xiàn)性度和伺服時(shí)，其最大值就應(yīng)為6μm。
但是，在現(xiàn)在流行的錄像機(jī)上采用的讀磁頭使用MnZn鐵氧體、鐵硅鋁磁合金之類(lèi)的價(jià)廉、且可用簡(jiǎn)單工藝加工的材料形成的磁芯(所謂的大容積磁頭)。為了形成磁溝寬度為6μm的大容積磁頭，由于磁溝寬度必須由磁溝形成后的機(jī)加工確定，使得制造工藝復(fù)雜化，制造成本上升。
而且，考慮到僅僅通過(guò)在非磁性襯底上形成一軟磁金屬薄膜以形成磁芯的層疊結(jié)構(gòu)磁頭和ETF磁頭，在層疊結(jié)構(gòu)和磁溝形成時(shí)通過(guò)移動(dòng)在非磁性襯底上形成的軟磁金屬薄膜就可以減小磁溝寬度。然而，除非磁溝寬度和精確度小于例如±0.5μm，串?dāng)_會(huì)影響記錄。因此這些磁頭也不能以高的生產(chǎn)率生產(chǎn)。
如上所述，傳統(tǒng)的磁頭得不到所期望的方位角和所需的磁溝寬度，因此在試圖用這些傳統(tǒng)磁頭在更窄的磁道上記錄時(shí)，不能在不增加制造成本的前提下制造磁頭。
為了在MR磁頭上用3μm的磁道寬度再生高密度記錄圖形，與磁溝寬度相對(duì)應(yīng)的MR元件的磁探測(cè)部分的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為與感應(yīng)型磁頭中相同。但是，形成MR元件的精度最小為≤0.5μm。而且，MR元件以某一方位角設(shè)置在MR磁頭上使得MR元件的寬度可以設(shè)計(jì)為更大。因此使探測(cè)部分容易制造。更具體地，在方位角=0°時(shí)，磁探測(cè)部分的寬度可以為5μm，方位角=35°時(shí)可以是6.1μm。
因此，隨方位角增加，對(duì)磁探測(cè)部分的寬度的精度要求也相應(yīng)降低了。磁道寬度設(shè)計(jì)為更窄只造成制造成本的稍稍增加。更具體地，對(duì)于具有有限的厚度作為螺旋掃描型滑過(guò)磁頭的磁頭切片來(lái)說(shuō)，MR元件以某一方位角設(shè)置可以使圖形寬度更大，這會(huì)使磁頭的制造更加容易。
下面，討論根據(jù)本發(fā)明上述磁頭1是如何制造的。注意在下面的描述中引用的附圖中，與圖1一樣為了更好地理解磁頭1的特征而把其放大了。具體地，所有部件不都是用和弧狀磁頭相同的比例表示的。
在下面的描述中，磁頭1的各種部件、它們的材料、尺寸和厚度被詳細(xì)論述。但是，必須指出本發(fā)明并不僅僅限于這些。例如，在下文中已在硬盤(pán)元件之類(lèi)上應(yīng)用的所謂屏蔽的SAL(軟磁性層Soft AdjacentLayer)偏置的MR元件被作為例子，但不言自明地，根據(jù)本發(fā)明的磁頭可以應(yīng)用任何屏蔽SAL偏置的MR元件之外的其它MR元件。
為了制造磁頭1，首先準(zhǔn)備例如直徑3英寸的盤(pán)狀基板12。基板12被鏡面拋光，在鏡面拋光的基板12上形成多個(gè)磁頭元件13。然后把在其上形成多個(gè)磁頭元件的基板12切割成多個(gè)磁頭1。
基板12還用來(lái)保護(hù)引導(dǎo)邊和屏蔽磁頭元件13的下層。它由硬軟磁材料形成，更具體地，基板12應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地由例如Ni-Zn鐵氧體或Mn-Zn鐵氧體形成。
然后，在基板12上形成一Al2O3層21以提供如圖15和16所示的磁頭元件13的下層溝。由于磁頭元件13的下層應(yīng)當(dāng)是非磁性且非導(dǎo)電的，Al2O3層是優(yōu)選的。注意該非磁性、非導(dǎo)電層21的膜厚可被設(shè)置為與待記錄的信號(hào)的頻率等相一致的合適值，更具體地，如190nm。
接著，如圖7和圖8所示，在非磁性、非導(dǎo)電層21上形成薄膜22，該薄膜22將用來(lái)形成SAL-偏置的MR元件(下文稱(chēng)作“MR元件薄膜”)。更具體地，用濺射法依次形成MR元件薄膜22的Ta層(5nm厚)、NiFeNb(43nm厚)、Ta(5nm厚)、NiFe(40nm厚)、和Ta(1nm厚)。在這種情況下，NiFe層是具有磁阻效應(yīng)的軟磁膜，并形成磁頭元件13的磁探測(cè)部分。NiFeNb層是向NiFe層施加偏置磁場(chǎng)的軟磁層(所謂的SAL)。注意MR元件各部件的材料和厚度不限于上述的情況。根據(jù)應(yīng)用MR元件的磁記錄/再生系統(tǒng)的要求選用合適的材料和厚度。
然后，為了MR元件的穩(wěn)定工作，如圖9-11所示，在每個(gè)磁頭元件的MR元件薄膜22中用平版印刷法插入兩個(gè)長(zhǎng)方形的永磁層23a和23b。注意圖9中標(biāo)號(hào)B所指的并被圈住的部分對(duì)應(yīng)于磁頭元件13，在描述本發(fā)明的圖10-23中被放大了。永磁層23a和23b的長(zhǎng)邊t3例如約為50μm，短邊t4例如為10μm。將成為磁頭元件13的磁道寬度的兩個(gè)永磁層23a和23b的間距t5約為5μm。然而，根據(jù)本發(fā)明，磁道寬度不限于約5μm，可以根據(jù)采用MR元件的磁記錄/再生系統(tǒng)的要求合適地設(shè)置。為了插入永磁層23a和23b，首先采用光致抗蝕層形成具有兩個(gè)針對(duì)每個(gè)磁頭元件的長(zhǎng)形孔的掩膜，然后利用腐蝕去除暴露在開(kāi)口處的MR元件薄膜22。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明可用干蝕法也可用濕蝕法進(jìn)行腐蝕。然而，考慮到加工容易和其它因素，優(yōu)選采用離子蝕刻。
然后，用濺射之類(lèi)的方法形成永磁層，永磁層23應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地用矯頑力≥1000Oe的材料，例如CoNiPt或CoCrPt形成。然后，把掩膜光致抗蝕層和在其上形成的永磁層一起去除。這樣，具有預(yù)定圖形的永磁層23a和23b就被插入到圖9-11所示的MR元件薄膜22上。
接著，用平版印刷法腐蝕MR元件薄膜22，其中，最終要作為MR元件的部分22a(下文將被稱(chēng)作“MR元件22a”)未被腐蝕，如圖12和13所示。
此時(shí)，要用作向MR元件22a提供探測(cè)電流的端子的部分22b和22c也未被腐蝕。具體地說(shuō)，光致抗蝕層要先形成針對(duì)每個(gè)磁頭元件的MR元件22a和部分22b和22c的開(kāi)孔。如上所述，部分22b和22c將會(huì)作為向MR元件22a提供探測(cè)電流的端子。
接著，進(jìn)行腐蝕去除暴露在開(kāi)孔處的MR元件薄膜22。這種腐蝕可采用干蝕法也可采用濕蝕法。但是考慮到加工的容易性和其它因素，優(yōu)選采用離子蝕刻工藝。
此后，去除掩膜光致抗蝕劑，留下MR元件22a和如圖14和15所示的部分22b和22c，它們將用作向MR元件薄膜的MR元件22a提供探測(cè)電流的端子。
MR元件22a的寬度t6為例如4μm。寬度t6對(duì)應(yīng)于從MR元件22a的磁帶滑動(dòng)面的一端到另一端的長(zhǎng)度即深度d。因此，MR元件22a的深度d，例如在本實(shí)施方案中為約4μm，然而，深度d并不限于此值，可以根據(jù)采用MR元件的磁記錄/再生系統(tǒng)的要求合適地設(shè)置。
而且要成為端子的部分22b和22c的尺寸例如為長(zhǎng)t7約1500μm，寬t8約50μm，它們之間的間距t9約為10μm。
然后，如圖14和15所示，用平版印刷法以低電阻的導(dǎo)電薄膜取代部分22b和22c，由此形成向MR元件22a提供探測(cè)電流的端子24a和24b。更具體地，用光致抗蝕劑先形成具有針對(duì)部分22b和22c的開(kāi)孔的掩膜，然后腐蝕去除在將成為向MR元件22a提供探測(cè)電流的端子的部分22b和22c上保留的MR元件薄膜22。保持掩膜抗蝕劑不動(dòng)，在其上形成導(dǎo)電層，導(dǎo)電層由例如Ti層(15nm厚)、Cu層(100nm厚)和Ti層(15nm厚)依次在光致抗蝕劑上濺射形成。然后，把掩膜光致抗蝕劑和其上形成的導(dǎo)電層去除。由此，得到了由導(dǎo)電層形成的端子24a和24b，如圖14和15所示。
然后，如圖16和17所示，用濺射之類(lèi)的方法形成將成為磁頭元件13的上層溝的非磁性、非導(dǎo)電層25?？紤]到絕緣性和耐磨性、非磁性、非導(dǎo)電層25優(yōu)選地由Al2O3形成。非磁性、非導(dǎo)電性25的厚度根據(jù)要被記錄的信號(hào)的頻率和其它因素合適地設(shè)置，更具體地，例如180nm左右。
接著，在外引導(dǎo)電體24a和24b的一端形成向外電連接的外部端子26a和26b，即，圖18和19所示的上述端子，更具體地，先施加光致抗蝕劑，然后用平版印刷方法形成光致抗蝕劑圖形，其中，只有要成為外部端子26a和26b的部位的光致抗蝕劑被去除。外部端子26a和26b分別形成在外引導(dǎo)電體24a和24b的長(zhǎng)度方向的未與永磁層23a和23b相連的一端。而且，從外引導(dǎo)體24a和24b的端部起，外部端子26a和26b的長(zhǎng)度tb為例如600μm。接著，用光致抗蝕劑作掩膜用腐蝕去除從掩膜光致抗蝕劑暴露的非磁性、非導(dǎo)電層25。這種腐蝕可以用干蝕法也可以用濕蝕法，但是，考慮到易加工性和其它因素優(yōu)選采用離子蝕刻。
然后，保持光致抗蝕劑圖形不動(dòng)，形成用于外部端子的導(dǎo)電層。更具體地，用濺射或其它方法依次形成500nm厚的Cu層和500nm厚的Au層以得到用于外部端子的導(dǎo)電層。接著，去除光致抗蝕劑和在其上形成的外部端子導(dǎo)電層，由此在外引導(dǎo)電體24a和24b的端部上形成外部端子26a和26b。
通過(guò)上述方法，在第一基板12上形成了MR元件13，可由此在第一基板12上形成多個(gè)MR元件13，如圖20所示。
然后，把在其上形成了多個(gè)MR元件13的第一基板12切割成矩形塊，在每個(gè)矩形塊上有沿其長(zhǎng)度方向排列的MR元件13，如圖21所示。矩形塊上的MR元件應(yīng)當(dāng)盡可能地多以提高生產(chǎn)率。為了易于說(shuō)明，在圖中一個(gè)矩形塊上只有五個(gè)這樣的MR元件，但實(shí)際上其數(shù)目可以更大。塊的寬度t17為1500μm。
如圖22所示，把厚度t18為例如約700μm的第二基板16結(jié)合在從第一基板12上切下的矩形塊上。第二基板16用作磁帶滑動(dòng)方向后端的保護(hù)部件和MR磁頭的上層屏蔽板。用例如合成膠把第二基板16與矩形塊13相粘合。第二基板16的高度t19小于第一基板12的高度t17，使得MR元件的外部端子21a和21b暴露出來(lái)便于與外部電連接。第二基板16由硬軟磁材料如Ni-Zn鐵氧體或Mn-Zn鐵氧體構(gòu)成。
然后，把MR元件的表面部分，即第一和第二基板12和16的組裝的將成為磁帶滑動(dòng)面的部分研磨成圖23所示的圓弧狀。更具體地，把每個(gè)包括MR元件行的矩形塊研磨成圓柱狀，直到MR元件22a的前端暴露在磁帶滑動(dòng)面上并具有預(yù)定深度d。由此，磁帶滑動(dòng)面具有了圖23所示的圓弧狀。注意磁帶滑動(dòng)面的圓柱研磨的形狀可能對(duì)磁帶拉引或其它因素合適，但并限于某一特定的形狀。
最后，把矩形塊即其上的MR元件行切成一個(gè)一個(gè)的MR元件，如圖24所示，每個(gè)MR元件上的磁帶途徑為例如長(zhǎng)度約1400μm、寬度約200μm、高度約1500μm。從圖24可看出，不是沿垂直于第一和第二基板12和16的結(jié)合面切割矩形塊，而是與之成一角度θ。根據(jù)應(yīng)用MR元件磁記錄/再生系統(tǒng)的不同需要，θ角可不同。由于這個(gè)原因，θ角可以為5°～45°。在本實(shí)施方案中，θ角設(shè)為25°。切角θ是磁頭元件13相對(duì)于磁頭運(yùn)動(dòng)方向的夾角，即所謂的方位角。
為了應(yīng)用由此得到的磁頭1，將其結(jié)合在芯片基板上，并把上述的外部端子21a和21b和芯片基板上的端子電連接。然后將由此結(jié)合在芯片基板上的磁頭1安裝在轉(zhuǎn)鼓4上，如圖2所示。
當(dāng)磁頭1的方位角是0°即當(dāng)MR元件設(shè)置為垂直于磁頭運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，在帶形記錄介質(zhì)上記錄的記錄磁道必須與磁頭運(yùn)動(dòng)方向垂直，因?yàn)槿绻x頭的方向不平行于記錄圖形的方向，就會(huì)產(chǎn)生所謂的方位損失，造成再生輸出的極大降低。而且，當(dāng)方位角為0°時(shí)，記錄磁道的磁轉(zhuǎn)變方向平行于相鄰磁道的磁轉(zhuǎn)變方向。只要磁頭1沿與記錄磁道完全相同的磁道記錄，就不會(huì)發(fā)生任何問(wèn)題。然而，如果磁頭1沿與記錄磁道稍稍偏離的記錄磁道記錄，它就會(huì)讀出相鄰磁道的磁道信號(hào)。在用轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行螺旋掃描記錄/再生時(shí)，由于其掃描機(jī)制，難以非常精確地在記錄磁道內(nèi)記錄。而且，存在使記錄磁道隔開(kāi)以避免從相鄰磁道探測(cè)信號(hào)的方法。然而，這又使記錄介質(zhì)的面積增加，造成記錄密度減小。
相反地，在根據(jù)本發(fā)明的具有上述方位角的磁頭中，如圖25所示，由于要進(jìn)行記錄的相鄰的記錄磁道的磁轉(zhuǎn)變方向之間有一偏角，即使從磁道上偏離，讀磁頭也只能探測(cè)到相鄰磁道的因方位損失造成的很小的信號(hào)。這一特點(diǎn)可被用來(lái)使讀磁頭可靠地沿記錄磁道記錄。因此，磁頭元件3的磁探測(cè)部分設(shè)計(jì)為其寬度Kw大于記錄磁道的有效寬度Tw，并被伺服控制以提供最大輸出。由于記錄磁道不被相鄰磁道影響，記錄磁道可以不被彼此隔開(kāi)，由此獲得高的記錄和再生密度。
而且，從磁頭運(yùn)動(dòng)方向看，在磁道高度方向上的磁頭元件3的寬度Tw’小到為方位角θ的1/cosθ。假設(shè)有兩個(gè)磁頭一個(gè)無(wú)方位角，另一個(gè)有方位角，二者都有同一有效磁道寬度Tw，則有方位角的磁頭的磁道面積小。因此，有方位角的磁頭有利于提高記錄密度。
如上所述，用與無(wú)方位角的磁頭同樣的方式制造的讀磁頭比其更優(yōu)良。因此，它將是未來(lái)高密度磁記錄/再生系統(tǒng)的必不可少的手段。
用上述的讀MR磁頭與螺旋掃描磁記錄系統(tǒng)結(jié)合，可以得到具有無(wú)可比擬的高記錄密度的記錄系統(tǒng)。下面描述這樣的記錄/再生系統(tǒng)。
在下面將討論的應(yīng)用螺旋掃描磁記錄系統(tǒng)的磁記錄/再生裝置中，使用了在其上設(shè)置了作為讀磁頭的上述MR磁頭的轉(zhuǎn)鼓。
圖26和27示出了在磁記錄/再生裝置中采用的轉(zhuǎn)鼓單元的形狀的一個(gè)實(shí)例。圖26是示意表示轉(zhuǎn)鼓單元41的立體圖，圖27是示意表示應(yīng)用了轉(zhuǎn)鼓單元41的磁帶給送機(jī)構(gòu)50。
從圖26可看出，轉(zhuǎn)鼓單元41包括靜止圓(柱)鼓42、可動(dòng)圓(柱)鼓43、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓43的馬達(dá)44、安裝在轉(zhuǎn)鼓43上的一對(duì)感應(yīng)型磁頭45a和45b、和也安裝在轉(zhuǎn)鼓43上的一對(duì)MR磁頭46a和和46b。
靜鼓42被固定，不轉(zhuǎn)動(dòng)。靜鼓42具有在其側(cè)面沿磁帶47的進(jìn)給方向形成的導(dǎo)引件48。如下面所述，在記錄和再生時(shí)磁帶沿導(dǎo)引件48進(jìn)給。轉(zhuǎn)鼓43與靜鼓42同心設(shè)置。
馬達(dá)44以預(yù)定速度驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓43以從磁帶47讀出或向其寫(xiě)入信息。轉(zhuǎn)鼓43是圓柱形且具有與靜鼓42基本相同的直徑。在轉(zhuǎn)鼓43的與靜鼓42相對(duì)的側(cè)面上安裝了一對(duì)感應(yīng)型磁頭45a和45b以及一對(duì)MR磁頭46a和46b。
每一個(gè)感應(yīng)型磁頭45a和45b都有一對(duì)結(jié)合在一起的磁芯，在磁芯之間有一磁溝，并有線(xiàn)圈纏繞在磁溝內(nèi)。感應(yīng)型磁頭用來(lái)把信號(hào)寫(xiě)到磁帶47上，感應(yīng)型磁頭45a和45b安裝在轉(zhuǎn)鼓43上使得它們相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓43中心成180°角，并且磁頭45a和45b的磁溝伸出轉(zhuǎn)鼓43的外周。注意感應(yīng)型磁頭45a和45b具有分別設(shè)置的方位角，以此方位角向磁帶47寫(xiě)入信號(hào)。
另一方面，MR磁頭46a和46b具有作為從磁帶47探測(cè)信號(hào)的磁探測(cè)部分的MR元件。即，它們是播放磁帶47的只讀型磁頭。這些MR磁頭46a和46b安裝在轉(zhuǎn)鼓43上，使得它們相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓43的中心成180°角，且磁頭46a和46b的磁溝從轉(zhuǎn)鼓43的外周伸出。注意這些感應(yīng)型磁頭46a和46b具有分別設(shè)置的方位角，以從磁帶47讀出感應(yīng)型磁頭45a和45b以一定方位角記錄在磁帶47上的信號(hào)。
通過(guò)這樣的磁記錄/再生裝置，磁帶47在轉(zhuǎn)鼓單元41上滑動(dòng)以向磁帶47寫(xiě)入信號(hào)或從磁帶47讀出信號(hào)。
更具體地，由供帶卷軸51通過(guò)導(dǎo)引軸52和53把磁帶47傳遞到并卷繞在進(jìn)行讀寫(xiě)的轉(zhuǎn)鼓單元41上。由此被轉(zhuǎn)鼓單元41上讀寫(xiě)的磁帶47通過(guò)導(dǎo)引軸54和55、主導(dǎo)輪56和導(dǎo)引軸57送回到收帶卷軸58。即由主導(dǎo)輪馬達(dá)59驅(qū)動(dòng)的主導(dǎo)輪56以一定拉力和速度給送磁帶47，并通過(guò)導(dǎo)引軸57卷回到收帶卷軸58上。
圖26中馬達(dá)44沿箭頭A方向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓43。另一方面，磁帶47沿相對(duì)于靜鼓42和轉(zhuǎn)鼓43傾斜設(shè)置的靜鼓42的導(dǎo)引件48滑動(dòng)給送。即，磁帶47從磁帶入口沿導(dǎo)引件48和圖26的箭頭B所示的磁帶給送方向在靜鼓42和轉(zhuǎn)鼓43上滑動(dòng)給送。
下面描述轉(zhuǎn)鼓單元41的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
如圖28所示，在靜鼓42和轉(zhuǎn)鼓43的中心插入轉(zhuǎn)軸61。注意靜鼓42和動(dòng)鼓43和轉(zhuǎn)軸61都由導(dǎo)電材料構(gòu)成。即，它們是導(dǎo)電的且靜鼓42接地。
在靜鼓42的套筒內(nèi)安裝了兩個(gè)軸承62和63用來(lái)支撐可相對(duì)靜鼓42旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸61。另一方面，在轉(zhuǎn)鼓43內(nèi)壁形成固定在轉(zhuǎn)軸61頂端的凸緣64。這樣，轉(zhuǎn)鼓43就和轉(zhuǎn)軸61一起旋轉(zhuǎn)。
而且，在轉(zhuǎn)鼓單元41內(nèi)部設(shè)置了旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器65，它是用于靜鼓42和轉(zhuǎn)鼓43之間信號(hào)轉(zhuǎn)換的非接觸式信號(hào)轉(zhuǎn)換器。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器65具有安裝在靜鼓42上的定子芯66和安裝在轉(zhuǎn)鼓43上的轉(zhuǎn)子芯77。
定子芯和轉(zhuǎn)子芯66和67由磁性材料如鐵氧體構(gòu)成，并形成為繞轉(zhuǎn)軸61的環(huán)形。在定子芯66上同心地設(shè)置著一對(duì)分別與感應(yīng)型磁頭45a和45b對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳輸環(huán)66a和66b、與一對(duì)MR磁頭46a和46b對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳輸環(huán)66c、以及提供驅(qū)動(dòng)MR磁頭46a和46b所需的電力的電源傳輸環(huán)66d。同樣地，在轉(zhuǎn)子芯67上同心地設(shè)置著一對(duì)分別與感應(yīng)型磁頭45a和45b對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳輸環(huán)67a和67b、與一對(duì)MR磁頭46a和46b對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳輸環(huán)67c、以及提供驅(qū)動(dòng)MR磁頭46a和46b所需的電力的電源傳輸環(huán)68d。上述環(huán)66a、66b、66c、66d、67a、67b、67c、67d都分別形成為關(guān)于轉(zhuǎn)軸61的圓環(huán)狀纏繞線(xiàn)圈。定子芯66的環(huán)66a、66b、66c和66d分別與轉(zhuǎn)子芯67的67a、67b、67c和67d相對(duì)地設(shè)置，這樣構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器65在定子芯66的環(huán)66a、66b、66c和66d與轉(zhuǎn)子芯67的環(huán)67a、67b、67c和67d之間傳輸信號(hào)。
而且，轉(zhuǎn)鼓單元41與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓43的馬達(dá)44相連接。馬達(dá)44具有轉(zhuǎn)子68和定子69，轉(zhuǎn)子68安裝在轉(zhuǎn)軸61的下端且在其上有驅(qū)動(dòng)磁鐵70。另一方面，定子69安裝在靜鼓42的下端，且具有安裝在其底部的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈71，當(dāng)向驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈71提供電流時(shí)，轉(zhuǎn)子68被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。由此，安裝在轉(zhuǎn)子68上的轉(zhuǎn)軸61旋轉(zhuǎn)，固定在轉(zhuǎn)軸61上的轉(zhuǎn)鼓43也被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
下面，參照?qǐng)D29描述由上述構(gòu)造的轉(zhuǎn)鼓單元41的記錄和再生，圖29示意地示出轉(zhuǎn)鼓單元41的電路圖和其相關(guān)電路。
為了通過(guò)轉(zhuǎn)鼓單元41把信號(hào)寫(xiě)在磁帶47上，先向馬達(dá)44的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈71提供電流，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓43使其旋轉(zhuǎn)。如圖29所示，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓43旋轉(zhuǎn)時(shí)，外部電路80把待記錄的信號(hào)提供給記錄放大器81。
記錄放大器81把來(lái)自外部電路80的要被記錄的信號(hào)放大，并在感應(yīng)型磁頭之一(45a)要進(jìn)行信號(hào)記錄時(shí)把放大信號(hào)提供給與感應(yīng)型磁頭45a相對(duì)應(yīng)的定子芯66的信號(hào)傳輸環(huán)66a。當(dāng)感應(yīng)型磁頭的另一個(gè)(45b)要進(jìn)行信號(hào)記錄時(shí)記錄放大器81把放大信號(hào)提供給與感應(yīng)型磁頭45b相對(duì)應(yīng)的定子芯66的信號(hào)傳輸環(huán)66b。
由于如前所述，一對(duì)感應(yīng)型磁頭45a和45b設(shè)置為相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓43的中心成180°角，感應(yīng)型磁頭45a和45b將交替寫(xiě)入相位差為180°的信號(hào)。即，在向感應(yīng)型磁頭之一(45a)和另一個(gè)(45b)提供放大的要被記錄的信號(hào)的時(shí)刻之間，記錄放大器71要進(jìn)行交替轉(zhuǎn)換。
提供到與感應(yīng)型磁頭之一45a對(duì)應(yīng)的定子芯66的信號(hào)傳輸環(huán)66a的放大待記錄信號(hào)以非接觸方式傳到轉(zhuǎn)子芯67的信號(hào)傳輸環(huán)67a。這樣地傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子芯67的信號(hào)傳輸環(huán)67的信號(hào)被提供給感應(yīng)型磁頭45a，并被它寫(xiě)入磁帶47。
同樣地，提供到與另一感應(yīng)型磁頭45b對(duì)應(yīng)的定子芯66的信號(hào)傳輸環(huán)66b的放大待記錄信號(hào)以非接觸方式傳到轉(zhuǎn)子芯67的信號(hào)傳輸環(huán)67b。這樣地傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子芯67的信號(hào)傳輸環(huán)67b的信號(hào)被提供給感應(yīng)型磁頭45b，并被它寫(xiě)入磁帶47。
為了通過(guò)轉(zhuǎn)鼓單元41再生來(lái)自磁帶47的信號(hào)，先向馬達(dá)44的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈71提供電源，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓43旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓43旋轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自振蕩器82的高頻電流提供電源驅(qū)動(dòng)器83。
來(lái)自振蕩器82的高頻電流被電源驅(qū)動(dòng)器83轉(zhuǎn)換成預(yù)定的AC電流，然后提供給定子芯66的電源傳輸環(huán)66d。提供給定子芯66的電源傳輸環(huán)66d的AC電流以非接觸方式傳輸給轉(zhuǎn)子芯67的電源傳輸環(huán)67d。傳輸給轉(zhuǎn)子芯67的電源傳輸環(huán)67d的AC電流被整流器84整流成DC電流，并傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器85，把DC電流調(diào)整成預(yù)定電壓。
把已被調(diào)節(jié)器85設(shè)為預(yù)定電壓的電流作為探測(cè)電流提供給一對(duì)MR磁頭46a和46b。MR磁頭46a和46b已連接到再生放大器86，來(lái)自調(diào)節(jié)器85的電流也提供給再生放器大86。
MR磁頭46a和46b分別具有電阻值隨外部磁場(chǎng)變化的MR元件。即，MR磁頭46a和46b的MR元件的電阻隨來(lái)自磁帶47的信號(hào)磁場(chǎng)變化，使得探測(cè)電流可反映出因電阻變化的電壓變化。
再生放大器86提供對(duì)應(yīng)于電壓變化的信號(hào)作為再生信號(hào)。應(yīng)當(dāng)指出，為了在MR磁頭之一(46a)進(jìn)行信號(hào)再生對(duì)提供MR磁頭46a探測(cè)的再生信號(hào)和在另一個(gè)MR磁頭46b進(jìn)行信號(hào)再生時(shí)提供MR磁頭46b探測(cè)的再生信號(hào)，采用了再生放大器86。
由于如前所述，一對(duì)MR磁頭46a和46b設(shè)置為相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓43的中心成180°角，MR型磁頭將交替讀出相位差為180°的信號(hào)。即，在向MR磁頭之一(46a)和另一個(gè)(46b)提供放大的待記錄的信號(hào)的時(shí)刻之間，再生放大器86要進(jìn)行交替轉(zhuǎn)換。
來(lái)自再生放大器86的再生信號(hào)提供到轉(zhuǎn)子芯67的信號(hào)傳輸環(huán)67c，并以非接觸方式從環(huán)67c傳輸?shù)蕉ㄗ有?6的信號(hào)傳輸環(huán)66c。提供給定子芯66的信號(hào)傳輸環(huán)66c的再生信號(hào)被另一再生放大器87放大，并送給補(bǔ)償電路88，在補(bǔ)償電路88中進(jìn)行預(yù)定補(bǔ)償，然后送至外部電路80。
在圖29所示的電路圖中，一對(duì)感應(yīng)型磁頭45a和45b、一對(duì)MR磁頭46a和46b、整流器84、調(diào)節(jié)器85和再生放大器86安裝在轉(zhuǎn)鼓43上，并隨轉(zhuǎn)鼓43一起轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，記錄放大器81、振蕩器82、電源驅(qū)動(dòng)器83、再生放大器87和補(bǔ)償電路88設(shè)置在轉(zhuǎn)鼓單元41的靜止部分上或包含在與轉(zhuǎn)鼓單元41分離形成的外部電路中。
下面，參照?qǐng)D30進(jìn)一步描述安裝在轉(zhuǎn)鼓43上的MR磁頭46a和46b。注意MR磁頭46a和46b除方位角外結(jié)構(gòu)相同。因此，在下面的描述中把它們統(tǒng)一稱(chēng)為“MR磁頭46”。
MR磁頭46安裝在轉(zhuǎn)鼓43上，用螺旋掃描法和磁阻效應(yīng)只從磁帶47上讀取信號(hào)。一般地MR磁頭比在信號(hào)記錄和再生時(shí)利用電磁感應(yīng)的感應(yīng)型磁頭的靈敏度高、再生輸出大。因此，MR磁頭適合用于獲得高密度記錄。用MR磁頭46從磁帶上讀取信號(hào)可以獲得磁記錄/再生裝置的高記錄密度。
MR磁頭46具有前述結(jié)構(gòu)。如圖30所示，它與一對(duì)由軟磁材料如Ni-Zn多晶鐵氧體之類(lèi)構(gòu)成的磁屏蔽板91和92結(jié)合，MR元件單元94的形狀基本為矩形且插入夾在一對(duì)屏蔽板91和92之間的絕緣體93之間的絕緣體94中。分別從MR元件94的相反的兩端引出一對(duì)端子，通過(guò)這些端子向MR元件94提供探測(cè)電流。
MR元件單元是MR元件層、SAL層、以及夾在MR元件層和SAL層之間的絕緣層的層疊結(jié)構(gòu)。MR元件由因各向異性的磁阻效應(yīng)(AMR)其電阻值隨外部磁場(chǎng)變化的軟磁材料如Ni-Fe之類(lèi)構(gòu)成。SAL層用所謂的SAL偏置方法向MR元件施加偏磁場(chǎng)，且由磁矯頑力小、磁滲透性好的磁性材料如坡莫合金之類(lèi)構(gòu)成。絕緣層提供MR層和SAL層之間的絕緣以防止分路電損，且由絕緣材料如Ta之類(lèi)構(gòu)成。
MR元件單元94的形狀一般為矩形。它插入絕緣層93并夾在一對(duì)屏蔽板91和92中，使得其一個(gè)側(cè)面暴露在MR磁頭46的磁帶滑動(dòng)面95上。更具體地，MR元件的側(cè)邊方向設(shè)置為基本垂直于磁帶滑動(dòng)面95，其長(zhǎng)度方向基本垂直于磁帶滑動(dòng)方向。
沿磁帶47的滑動(dòng)方向把MR磁頭46的磁帶滑動(dòng)面95研磨成圓柱狀，使得MR元件單元94的一側(cè)面暴露出來(lái)，而且還沿與磁帶47的滑動(dòng)方向垂直的方向研磨成圓柱狀。這樣，MR磁頭46在MR元件單元94處或靠近MR元件單元94處幾乎為凸圓形，使得MR元件單元94和磁帶47有更好的接觸。
為了使具有這種形狀的MR磁頭46從磁帶47上再生信號(hào)，如圖31所示，磁帶47在MR元件單元94上滑動(dòng)。圖31中的箭頭示意地示出磁帶47如何被磁化。
當(dāng)磁帶47在MR元件單元94上滑動(dòng)時(shí)，通過(guò)與MR元件單元94的兩端相連的端子94a和94b向MR元件單元94提供探測(cè)電流，MR元件單元94測(cè)出探測(cè)電路的電壓變化。更具體地，從與MR元件單元94的一端相連接的端子94a向MR元件單元94提供預(yù)定電壓Vc，與MR元件單元94的另一端相連的端子94b連接到轉(zhuǎn)鼓43上。轉(zhuǎn)鼓43通過(guò)轉(zhuǎn)軸61與靜鼓42電連接，靜鼓42接地。因此，與MR元件單元94連接的一個(gè)端子(94b)通過(guò)轉(zhuǎn)鼓43、轉(zhuǎn)軸61和靜鼓42接地。
磁帶47在MR元件單元94上滑動(dòng)時(shí)提供探測(cè)電流，在MR元件單元94中形成的MR元件的電阻隨來(lái)自磁帶47的磁場(chǎng)變化，所以探測(cè)電流的電壓也變化。通過(guò)探測(cè)該探測(cè)電流的電壓變化，可探測(cè)來(lái)自磁帶47的信號(hào)磁場(chǎng)以再生記錄在磁帶47的信號(hào)。
應(yīng)當(dāng)注意MR磁頭46的MR元件單元94中形成的MR元件可以顯示出磁阻效應(yīng)。也可以是巨磁阻(GMR)元件，例如，由多層層疊而成以保證更大的磁阻效應(yīng)?？梢杂沙齋AL偏置方法之外的方法如永磁鐵偏置、分流偏置、自偏置、交換偏置、標(biāo)桿(barber pole)偏置、分離元件偏置、伺服偏置等。巨磁阻效應(yīng)和各種的偏置方法參見(jiàn)例如，《磁阻型磁頭-基本原理及其應(yīng)用》,John C.Mallinson著(林和彥譯)，Maruzen。
下面描述本發(fā)明的實(shí)施方案中所用的磁帶47。
磁帶47包括非磁性支撐物或襯底和作為磁性層在支撐物上形成的磁金屬薄膜。作為磁性層的磁金屬薄膜的厚度和剩余磁化強(qiáng)度比傳統(tǒng)磁帶小，使其適合MR讀磁頭的特點(diǎn)。
通過(guò)改變線(xiàn)速度可以控制磁金屬薄膜的厚度，通過(guò)在薄膜蒸鍍時(shí)改變供氧量控制剩余磁化強(qiáng)度。
通過(guò)控制上面的兩個(gè)參數(shù)，可以使MR讀磁頭免于飽和，且可使MR磁頭提供最大無(wú)畸變輸出。更具體地，磁金屬薄膜的剩余磁化強(qiáng)度Mr和厚度δ的乘積Mr.δ控制為1～5memu/cm2。
如果乘積Mr.δ小于1memu/cm2，不能保證足夠的再生輸出。另一方面，如果乘積Mr.δ大于5memu/cm2，MR磁頭會(huì)飽和，造成再生輸出的畸變。
在1～5memu/cm2的范圍內(nèi)可以任意設(shè)置厚度δ和剩余磁化強(qiáng)度Mr。然而，如果參數(shù)δ和Mr設(shè)為太小，難以保證其乘積Mr.δ大于1memu/cm2。相反地，如果它們太大，就會(huì)在再生輸出中發(fā)生不適當(dāng)?shù)幕儭?br> 因此，磁金屬薄膜的厚度δ應(yīng)優(yōu)選在30～120nm范圍內(nèi)，且其剩余磁化強(qiáng)度Mr在200～400emu/cm2的范圍內(nèi)。
而且，為了實(shí)現(xiàn)小噪聲、高分辨率，磁帶47面內(nèi)矯頑力(intra-planecoercivity)應(yīng)保持為大于1000Oe。然而，如果矯頑力大于2500Oe，可能不能充分地記錄且再生輸出會(huì)減小。因此，優(yōu)選地矯頑力就為1000～2500Oe。
從高分辨率和低噪聲的相容性考慮，優(yōu)選地，磁帶47的面內(nèi)長(zhǎng)寬比(intra-plane rectangular ratio)應(yīng)為0.6～0.9。
下面基于試驗(yàn)結(jié)果對(duì)上述限定的參數(shù)作進(jìn)一步的討論。
首先，制備厚10μm、寬150mm的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的薄膜。然后在薄膜表面施加以丙烯酯為基的水溶性乳膠至密度為1000萬(wàn)個(gè)/mm2以形成底層。
然后，以下列條件在底層上形成Co-O磁金屬薄膜。
成膜條件原材料Co入射角45°-90°
磁帶線(xiàn)速度0.17m/sec供氧速率3.3×10-6m3/sec蒸鍍時(shí)的真空度7×10-2pa使用圖32所示的連續(xù)卷繞型蒸鍍?cè)O(shè)備，它包括真空室101、設(shè)置在真空室101內(nèi)的冷卻罐102、正對(duì)冷卻罐102的蒸鍍室104，供料軸105和卷繞軸106。在真空室101中，由供料軸105給送非磁性支撐物103，繞冷卻罐102移動(dòng)并由卷繞軸106卷起來(lái)。當(dāng)沿冷卻罐102傳送非磁性支撐物103時(shí)，在其上蒸鍍一層磁性金屬薄膜。
用電子束源107發(fā)射電子束B(niǎo)加熱蒸鍍器104以產(chǎn)生被加熱的金屬材料的流體。提供擋板108以限制噴到非磁性支撐物103上的流體的入射角，還在擋板108附近提供了供氧管109以向液體中混入極少量的氧。
在這樣制得的磁記錄介質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)可以不考慮去磁場(chǎng)的容易磁化軸相對(duì)于磁金屬薄膜的主表面成20°的傾斜角。
此后，在由此得到的磁層上用濺射或CVD法形成約10nm的碳膜。
然后，在非磁性支撐物103的與磁層相對(duì)的一面上形成一層厚為0.6μm的碳和聚氨脂的背底層，并在碳膜表面施加金屬聚酯的潤(rùn)滑劑。此后，把非磁性支撐物103切割成8mm的寬度以形成磁帶。
測(cè)試樣帶的電磁轉(zhuǎn)換性能，更具體地，使用改造過(guò)的的8-mmVTR以0.5μm的記錄波長(zhǎng)把信息信號(hào)記錄到每一個(gè)樣帶上。用屏蔽的MR磁頭讀取每一樣帶的信息，測(cè)量其再生輸出的噪音水平和出錯(cuò)率。
用于再生樣帶的MR磁頭的元件是其飽和磁化強(qiáng)度為800emu/cc和層厚為40nm的FeNi-AMR(各向異性磁阻效應(yīng)元件)。MR元件被NiZn屏蔽，屏蔽板間距離為0.17μm。磁道寬度為18μm，方位角是25°。測(cè)量了二十種類(lèi)型的實(shí)施方案1～20和8種比較例1～8。
磁金屬薄膜乘積Mr.δ(剩余磁化強(qiáng)度Mr×厚度δ)和噪音大小(頻率為1MHz，低于載體信號(hào))及測(cè)得的再生輸出(以0.5μm的波長(zhǎng)記錄)如表1所示。
表1
在表1中，比較例1的Mr.δ乘積值設(shè)為0.5memu/cm2，實(shí)施方案1、2、3、4、5的Mr.δ值分別設(shè)為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0memu/cm2，比較例2的Mr.δ設(shè)為6.0memu/cm2，把實(shí)施方案1的再生輸出和噪聲大小作為基準(zhǔn)，出錯(cuò)率是信號(hào)錯(cuò)誤率。
從表1明顯可見(jiàn)，當(dāng)Mr.δ乘積值小于1memu/cm2(見(jiàn)比較例1)時(shí)，得不到足夠的再生輸出。而當(dāng)Mr.δ乘積值大于5memu/cm2(見(jiàn)比較例2)時(shí)，MR元件飽和，再生波形畸變，且出錯(cuò)率大。因此，可以說(shuō)Mr.δ乘積值應(yīng)優(yōu)選在1～5memu/cm2范圍內(nèi)。
表1表示對(duì)于同一個(gè)Mr.δ乘積值可包括無(wú)數(shù)個(gè)可能的剩余磁化強(qiáng)度Mr和膜厚δ的結(jié)合。因此，下面更詳細(xì)地研究這些結(jié)合。
表2示出磁性金屬薄膜的膜厚δ變化時(shí)的再生輸出、噪聲大小和出錯(cuò)率。表2中，把實(shí)施方案6的再生和噪聲大小作為基準(zhǔn)。對(duì)于所有的實(shí)施方案和比較例薄膜的剩余磁化強(qiáng)度都為360emu/cc。
表2
在比較例4中，膜厚＞150nm時(shí)，MR元件飽和，造成波形畸變。在比較例4中，膜厚是20nm時(shí)，得不到足夠的再生輸出，磁矯頑力也差，造成分辨率下降。如這些結(jié)果所表明，優(yōu)選地，膜厚δ為30～120nm。
然后，評(píng)價(jià)了膜厚δ固定在120nm、剩余磁化強(qiáng)度Mr變化時(shí)的再生輸出、噪聲大小和出錯(cuò)率。結(jié)果示于表3。在表3中，把實(shí)施方案11的再生輸出和噪聲大小作為基準(zhǔn)值。
表3<
在比較例5中，剩余磁化強(qiáng)度Mr小，與各實(shí)施方案相比，它得不到足夠的再生輸出。相反地，比較例6的剩余磁化強(qiáng)度Mr太大，矯頑力小，噪聲大且分辨率低。
然后，又評(píng)價(jià)了磁記錄介質(zhì)的面內(nèi)矯頑力變化時(shí)的再生輸出、噪聲和出錯(cuò)率。結(jié)果示于表4。在表4中，把實(shí)施方案16的再生輸出、噪聲大小作為基準(zhǔn)。
表4<
從表4可看出在比較例7中，矯頑力小，噪聲大。在比較例8中，矯頑力過(guò)大，難以記錄。再生輸出也低。因此，優(yōu)選地，矯頑力為1000～25000Oe之間。
表4示出隨矯頑力變化測(cè)量的面內(nèi)長(zhǎng)寬比?？煽闯觯紤]到再生輸出和噪聲大小，優(yōu)選地，寬長(zhǎng)比為0.6～0.9之間。
磁金屬薄膜的材料應(yīng)該是從CO、Co-Ni、Co-Cr及其氧化物中選出的Co基材料。
本發(fā)明中采用的磁帶47的磁層可以具有保護(hù)層。通?？捎米鞔沤饘俦∧さ谋Ｗo(hù)層的材料都可用作該保護(hù)層。例如，可以是從CrO2、Al2O3、BN、Co氧化物、MgO、SiO2、Si3O4、SiNx、SiC、SiNx-SiO2、ZrO2、TiO2、TiC等中選出的任何一個(gè)。保護(hù)層可以是單層，多層或復(fù)合層。
當(dāng)然，磁帶47不僅限于這種構(gòu)造，可在非磁性支撐物形成一底層，可在非磁性支撐物的與磁金屬薄膜相反的一面上形成背面涂層，或在磁金屬薄膜或保護(hù)層上形成一層由潤(rùn)滑劑、防塵劑之類(lèi)構(gòu)成的頂涂層。
從以上描述可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明的MR磁頭可以在無(wú)保護(hù)帶的情況下進(jìn)行記錄。因此，如果與螺旋掃描相結(jié)合就能使記錄/再生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)的記錄/再生系統(tǒng)高很多的密度和大很多的存儲(chǔ)容量。
權(quán)利要求
1．一種磁阻型磁頭，包括磁阻元件，該磁阻元件夾在一對(duì)軟磁材料構(gòu)成的屏蔽板之間，通過(guò)磁阻效應(yīng)探測(cè)磁帶的信號(hào)；該磁阻元件具有磁探測(cè)部分，該磁探測(cè)部分以與垂直于磁帶進(jìn)給或移動(dòng)方向的方向成一預(yù)定方位角的傾斜方式設(shè)置；該磁阻型磁頭安裝在轉(zhuǎn)鼓上用螺旋掃描方法從磁帶上讀取信號(hào)。
2．如權(quán)利要求1所述的磁阻型磁頭，其中所述磁阻元件的磁探測(cè)部分比磁帶的記錄磁道寬。
3．如權(quán)利要求1所述的磁阻型磁頭，其中所述磁阻元件的磁探測(cè)部分的寬≤10μm。
4．如權(quán)利要求1所述的磁阻型磁頭，其中所述方位角是5°～45°。
5．一種記錄/再生裝置，該裝置用螺旋掃描方法從具有作為磁性層的磁金屬薄膜的磁帶上讀取信號(hào)或向該磁帶寫(xiě)入信號(hào)，該裝置包括在其上設(shè)置的轉(zhuǎn)鼓；作為讀磁頭的磁阻型磁頭，該磁阻型磁頭具有夾在一對(duì)軟磁材料構(gòu)成的屏蔽板之間、通過(guò)磁阻效應(yīng)探測(cè)磁帶的信號(hào)的磁阻元件，該磁阻元件具有以與垂直于磁帶進(jìn)給或移動(dòng)方向的方向成一預(yù)定方位角的傾斜方式設(shè)置的磁探測(cè)部分；以及作為寫(xiě)磁頭的感應(yīng)型磁頭。
6．如權(quán)利要求5所述的記錄/再生裝置，其中所述磁金屬薄膜的剩余磁化強(qiáng)度Mr和膜厚δ的乘積Mr.δ為1-5memu/cm2。
7．如權(quán)利要求6所述的記錄/再生裝置，其中所述磁金屬薄膜的剩余磁化強(qiáng)度Mr為200～400emu/cc。
8．如權(quán)利要求7所述的記錄/再生裝置，其中所述磁金屬薄膜的膜厚為30～120nm。
9．如權(quán)利要求6所述的記錄/再生裝置，其中所述磁帶的面內(nèi)方向的磁矯頑力為1000～2500Oe。
10．如權(quán)利要求6所述的記錄/再生裝置，其中在垂直于所述磁帶方向上，寬長(zhǎng)比為0.6～0.9。
全文摘要
提供一種磁阻型磁頭,該磁阻型磁頭具有夾在一對(duì)軟磁材料屏蔽板之間、通過(guò)磁阻效應(yīng)探測(cè)磁帶信號(hào)的磁阻元件,該磁阻元件具有與垂直于磁帶進(jìn)給或移動(dòng)方向的方向成一預(yù)定方位角的傾斜方式設(shè)置的磁探測(cè)部分,該磁阻型磁頭安裝在轉(zhuǎn)鼓上用螺旋掃描法從磁帶上讀取信號(hào)。還提供一種記錄/再生裝置,在該裝置上裝有轉(zhuǎn)鼓、作為讀頭的磁阻型磁頭和作為寫(xiě)頭的感應(yīng)型磁頭,用螺旋掃描方法從磁帶上讀取信號(hào)或向磁帶寫(xiě)入信號(hào)。
文檔編號(hào)G11B5/53GK1228577SQ9910091
公開(kāi)日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1999年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月6日
發(fā)明者稻雄輝往, 尾上精二, 鹿野博司, 池田義人, 小野寺誠(chéng)一 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社