用于改善的信噪比的多轨道读取器的制造方法

用于改善的信噪比的多轨道读取器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据存储系统，更具体地，本发明涉及具有改善的信噪比(SNR)的数据读取器(data reader)。
【背景技术】
[0002]计算机的心脏是磁硬盘驱动器(HDD)，磁硬盘驱动器通常包括转动的磁盘、具有读头和写头的滑块、在转动盘上方的悬臂、以及致动臂，该致动臂摆动该悬臂以将读头和/或写头置于转动盘上的被选择环形轨道上。当盘不转动时，悬臂将滑块偏置为与该盘的表面接触，而当盘转动时，空气被邻近滑块的空气轴承表面(ABS)的转动盘旋动，这导致滑块行进在略微离开转动盘的表面的空气轴承(air bearing)上。当滑块行进在该空气轴承上时，读头和写头用于写入和读取对应于主机数据的磁转变。读头和写头连接到根据计算机程序运行的信号处理电路以实现读写功能。
[0003]在信息时代处理的信息量迅速增长。特别地，期望HDD能够在其有限的面积和体积中存储更多的信息。对于这种需求的一种技术手段是通过增大HDD的记录密度来提高容量。为了实现更高的记录密度，记录位的进一步小型化是有效的，这进而通常需要设计越来越小的部件。
[0004]然而，各种部件的进一步小型化带来其自身的一系列挑战和障碍。特别地，尝试增加存储系统的可实现记录密度还导致传统产品在读取其中存储的数据时遭受噪声的不期望增加。
[0005]此外，对磁记录的改进涉及增大读取器在沿着轨道(down-track)和跨越轨道(cross-track)方向上的分辨率。然而，读取器的分辨率和SNR强烈由读取器的灵敏度决定，读取器的灵敏度是之前在传统产品中实现的大部分改进的来源，然而现在达到了可实现的极限，从而阻碍了进一步发展。
[0006]此外，传统产品已经尝试例如提高数据读取速率，以缩短数据存取时间。然而，这样的尝试最终需要以每分钟更高的转数来转动HDD，从而在读取其上存储的数据时增加了功耗和错误率。
[0007]因而传统产品已经不能满足开发对SNR的可行改进。形成鲜明对比的是，这里描述的各个实施例包括实现改善的SNR的数据存储系统和方法，如将在下面详细论述的。

【发明内容】

[0008]根据一个实施例的系统包括具有多个传感器的磁头，该多个传感器被布置为同时读取在磁介质上的至少三个直接相邻的数据轨道，其中所述传感器中的任一个都不与所述传感器中的任何其他传感器共用多于一根导线。
[0009]这一实施例可以实施为诸如盘驱动器系统的磁数据存储系统，该磁数据存储系统可以包括磁头、用于使磁介质(例如，硬盘)经过该磁头的驱动机构、以及电联接到该磁头的控制器。
[0010]根据另一实施例的系统包括硬盘、磁头和控制器，该磁头具有被布置为同时读取硬盘上的至少三个直接相邻的数据轨道的至少三个传感器，该控制器被配置为同时从每个传感器恢复数据，该数据对应于硬盘上的数据轨道。
[0011]本发明的其他的方面和优点将从以下的详细描述而变得明显，该详细描述在与附图一起考虑时通过示例示出本发明的原理。
【附图说明】
[0012]为了更完整地理解本发明的实质和优点以及优选的使用方式，应当参照以下与附图一起阅读的详细描述。
[0013]图1是磁记录盘驱动器系统的简图。
[0014]图2A是利用纵向记录格式的记录介质的示意截面图。
[0015]图2B是用于如图2A所示的纵向记录的传统磁记录头和记录介质组合的示意图。
[0016]图2C是利用垂直记录格式的磁记录介质。
[0017]图2D是用于在一侧垂直记录的记录头和记录介质组合的示意图。
[0018]图2E是适于分别在该介质的两侧记录的记录装置的示意图。
[0019]图3A是具有螺旋线圈的垂直磁头的一个特定实施例的截面图。
[0020]图3B是具有螺旋线圈的背负式(piggyback)磁头的一个特定实施例的截面图。
[0021]图4A是具有环形线圈的垂直磁头的一个特定实施例的截面图。
[0022]图4B是具有环形线圈的背负式磁头的一个特定实施例的截面图。
[0023]图5A是根据一个实施例的系统的示意图。
[0024]图5B是根据一个实施例的系统的示意图。
[0025]图5C是根据一个实施例的系统的示意图。
[0026]图6A-图6F是根据不同实施例的具有三个传感器的系统的局部不意图。
[0027]图7A-图7B是根据不同实施例的具有五个传感器的系统的局部示意图。
[0028]图8A-图8J是根据一个实施例的方法的工艺步骤。
[0029]图9A-图9E是根据一个实施例的方法的工艺步骤。
【具体实施方式】
[0030]以下的描述是为了说明本发明的一般原理而进行，而不意在限制这里要求保护的发明构思。此外，这里描述的特定特征可以与其他描述的特征以各种可能的组合和排列(permutat1n)的每个结合地使用。
[0031]除非这里另外地具体限定，所有术语均给予它们最广泛的可能解释，包括从说明书隐含得到的含义以及本领域技术人员所理解的含义和/或在字典、论文等中定义的含义。
[0032]还必须注意，如在本说明书和附加的权利要求中使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数个所指物，除非另外地指明。此外，应当注意，如这里所使用的，关于一些所述值的术语“大约”表示所述值的设定值的± 10%。
[0033]以下的描述公开了为了改进的SNR的基于磁盘的存储系统和/或相关系统和方法的几个优选实施例以及其操作和/或组成部件。
[0034]在一个一般性的实施例中，一种系统包括具有多个传感器的磁头，该多个传感器被布置为同时读取磁介质上的至少三个直接相邻的数据轨道，其中所述传感器中的任一个都不与所述传感器中的任何其他传感器共享多于一根导线。
[0035]在另一个一般性的实施例中，一种系统包括:硬盘；磁头，具有至少三个传感器，该至少三个传感器被布置为同时读取该硬盘上的至少三个直接相邻的数据轨道；以及控制器，被配置为同时从每个传感器恢复数据，该数据对应于硬盘上的数据轨道。
[0036]现在参照图1，示出了根据本发明的一个实施例的盘驱动器100。如图1所示，至少一个可旋转的磁介质(例如，磁盘)112被支撑在转轴114上并被驱动机构转动，该驱动机构可以包括盘驱动电机118。每个盘上的磁记录通常为在盘112上的同心数据轨道(未示出)的环形图案的形式。因此，盘驱动电机118优选地使磁盘112经过磁读/写部分121 (马上在下面描述)。
[0037]至少一个滑块113被置于盘112附近，每个滑块113支撑例如根据这里描述和/或建议的任意途径的磁头的一个或多个磁读/写部分121。当磁盘转动时，滑块113在盘表面122上径向地移入和移出，使得部分121可以存取磁盘的不同轨道，在该处记录和/或将要写入期望的数据。每个滑块113借助悬挂件115连接到致动臂119。悬挂件115提供轻微的弹力，该弹力使滑块113偏向盘表面122。每个致动臂119连接到致动器127。如图1所示的致动器127可以是音圈电机(VCM)。该VCM包括可在固定磁场内移动的线圈，该线圈移动的方向和速度受到由控制器129提供的电机电流信号的控制。
[0038]在磁盘存储系统的运行期间，磁盘112的旋转在滑块113和盘表面122之间产生空气轴承，该空气轴承对滑块施加向上的力或升力。在正常操作期间，该空气轴承因此抵消悬挂件115的轻微弹力并支撑滑块113以小的基本上不变的间隔离开盘表面且略微在盘表面之上。注意，在一些实施例中，滑块113可以沿着盘表面122滑动。
[0039]磁盘存储系统的各个部件在操作中由控制器129产生的控制信号来控制，诸如存取控制信号和内部时钟信号。通常，控制单元129包括逻辑控制电路、存储器(例如，内存)以及微处理器。在一个优选的途径中，控制单元129电联接(例如，经由配线、电缆、线路等)到一个或多个磁读/写部分121，用于控制其操作。控制单元129生成控制信号以控制各种系统操作，诸如线路123上的驱动电机控制信号以及线路128上的头位置和寻求控制信号。线路128上的控制信号提供期望的电流分布以最优地移动并放置滑块113到盘112上期望的数据轨道。读写信号借助记录通道125传递到读/写部分121以及从读/写部分121传递。记录通道可以包括高级信号处理电路，其采用编码、波形整形、2D均衡和时序偏移以及检测算法以实现提高的SNR，除了其他的功能之外。
[0040]以上对一般磁盘存储系统的描述以及图1的伴随说明仅是为了说明的目的。应当清楚，磁盘存储系统可以包含大量的盘和致动器，每个致动器可以支撑多个滑块。
[0041]接口还可以被提供，用于盘驱动器和主机(一体的或外部的)之间的通信以 发送和接收数据，以及用于控制盘驱动器的操作以及将盘驱动器的状态传送到主机，所有这些都将被本领域技术人员理解。
[0042]在一般的头中，感应写部分包括嵌入在一个或多个绝缘层(绝缘叠层)中的线圈层，该绝缘叠层位于第一和第二极靴层之间。间隙通过在该头的面向介质侧(有时被称为盘驱动器中的ABS)或在其附近的间隙层而形成在写部分的第一和第二极靴层之间。极靴层可以在后部间隙处连接。电流通过线圈层导入，其在极靴中产生磁场。该磁场边缘在面向介质侧跨越该间隙，其目的在于将磁场信息的位写入移动介质上的轨道中，诸如旋转的磁盘上的环形轨道中。
[0043]第二极靴层具有从面向介质侧延伸到张开点(flare point)的极尖部分(poletip port1n)以及从张开点延伸到后部间隙的磁轭部分。张开点是第二极靴开始变宽(张开)以形成磁轭的地方。张开点的布置直接影响为了在记录介质上写入信息而产生的磁场的大小。
[0044]图2A示意性地示出诸如与磁盘记录系统(诸如图1所示的)一起使用的传统记录介质。此介质被用于在该介质自身的平面中或平行于该平面来记录磁脉冲。记录介质(在这种情况下为记录盘)主要地包括合适的非磁性材料(诸如铝或玻璃)的支撑基板200，具有合适的传统磁性层的上涂层202。
[0045]图2B示出了传统记录/回放头204 (其可优选地为薄膜头)与传统记录介质(诸如图2A所示的那种)之间的操作关系。
[0046]图2C示意性地示出了基本上垂直于如与磁盘记录系统(诸如图1所示的那种)一起使用的记录介质的表面的磁脉冲的取向。对于这种垂直记录，该介质通常包括具有高透磁率的材料的下层212。然后此下层212被提供有优选地具有比下层212更高矫顽力的磁性材料的上涂层214。
[0047]图2D示出垂直头218和记录介质之间的操作关系。图2D中示出的记录介质包括以上关于图2C描述的高透磁率的下层212和磁性材料的上涂层214两者。然而，这些层212和214都被示出为施加到合适的基板216。通常在层212和214之间还存在被称为“交换打破(exchange-break) ”层或“层间层”的额外层(未示出)。
[0048]在这种结构中，在垂直头218的磁极之间延伸的磁通的磁力线循环进入和穿出记录介质的上涂层214以及该记录介质的高透磁率的下层212，使得磁通的磁力线在基本垂直于该介质的表面的方向上穿过上涂层214以将信息以磁脉冲的形式记录在优选地具有比下层212更高的矫顽力的磁性材料的上涂层214中，该磁脉冲的磁化轴基本上垂直于该介质的表面。该磁通由软下涂层212引导回到头218的返回层(P1)。
[0049]图2E示出一种类似的结构，其中基板216在其两个相反侧的每个上承载层212和214，适当的记录头218被放置为邻近该介质的每侧的磁涂层214的外表面，以允许在该介质的每侧上进行记录。
[0050]图3A是垂直磁头的截面图。在图3A中，螺旋线圈310和312用于在缝合极(stitchpole) 308中创建磁通量，缝合极308然后将这种磁通传递到主磁极306。线圈310指示从纸面向外延伸的线圈，而线圈312表示向纸面中延伸的线圈。缝合极308可以从面向介质侦U 318凹陷。绝缘物316围绕该线圈并可以为一些元件提供支撑。介质行进的方向，如该结构右方的箭头所示，移动该介质首先经过下返回极314，然后经过缝合极308、主磁极306、可连接到环绕屏蔽(未示出)的尾部屏蔽304，最后经过上返回极302。这些部件的每个可以具有与面向介质侧318接触的部分。面向介质侧318被示出为穿过该结构的右侧。
[0051]垂直写入通过使磁通强制穿过缝合极308进入主磁极306然后到朝向面向介质侧318设置的磁盘的表面而实现。
[0052]图3B示出具有与图3A的头类似的特征的背负式磁头。两个屏蔽304、314在缝合极308和主磁极306的侧面。还示出了传感器屏蔽322、324。传感器326通常位于传感器屏蔽322、324之间。
[0053]图4A是一个实施例的示意图，该实施例使用环形线圈410 (有时被称为扁平配置)以提供此磁通到缝合极408。该缝合极然后将此磁通提供到主磁极406。在这种取向中，下返回极是可选的。绝缘物416围绕线圈410，并可以为缝合极408和主磁极406提供支撑。缝合极可以从面向介质侧418凹入。介质行进的方向(如该结构右侧的箭头所示)移动该介质经过缝合极408、主磁极406、尾部屏蔽404(其可以连接到环绕屏蔽(未示出))，并最后经过上返回极402 (所有这些部件可以具有或可以不具有与面向介质侧418接触的部分)。面向介质侧418被示出为跨过(across)该结构的右侧。在一些实施例中，尾部屏蔽404可以与主磁极406接触。
[0054]图4B示出具有与图4A的磁头类似的特征的另一种背负式磁头，包括环形线圈410，其环绕以形成扁平线圈(pancake coil)。此外，示出了传感器屏蔽422、424。传感器426通常位于传感器屏蔽422、424之间。
[0055]在图3B和图4B中，可选的加热器被示出为远离该磁头的面向介质侧。加热器(Heater)还可以被包括在图3A和图4A所示的磁头中。此加热器的位置可以基于设计参数诸如突出物的期望位置、围绕层的热膨胀系数等而改变。
[0056]除非这里另外地描述，图3A-4B的结构的各种部件可以是传统的材料和设计，如将被本领域技术人员理解的。
[0057]如上所述，为提高存储系统的可实现记录密度进行的在先尝试还导致传统产品在读取存储于这样的存储系统中的数据时经受不期望的SNR的降低。此外，尝试提高数据读取率(即缩短数据存取时间)最终需要以更高的每分钟转数转动HDD，从而增大了传统产品的功耗和错误率。
[0058]形成强烈对比的是，这里描述的各种实施例包括实现提高的信噪比(SNR)的数据存储系统和方法，如将很快变得明显的。
[0059]图5A-图5C示出根据三个实施例的系统500、525、550的示意图。可选地，当前的系统500、525、550可以与来自彼此和/或这里列出的任意其他实施例(诸如参照其他附图描述的那些实施例)的特征结合在一起实施，然而，这样的系统500、525、550和这里给出的其他系统可以在不同应用和/或排列中使用，该排列可以或可以不在这里列出的说明性实施例中被特别地描述。此外，这里给出的系统500、525、550可以用于任何期望的环境中。因此图5A-5C(以及其他附图)应当被认为包括任何以及所有可能的排列。
[0060]现在参照图5A-图5C，系统500、525、550包括具有多个传感器504、506、508的磁头502。根据不同的实施例，该多个传感器504、506、508可以包括本领域公知的任何数据读取器。例如，传感器504、506、508中的一个或多个可以为平面内电流(CIP) GMR、电流垂直于平面(CPP)隧道势皇传感器、CPP巨磁阻(GMR)传感器、CPP剪刀传感器(scissor sensor)(例如，参见图7B)等。因此，多个传感器504、506、508优选地能够检测HDD上的磁转变，从而能够读取其上存储的数据。虽然优选地多个传感器504、506、508的每个为相同类型的数据读取器，但是在一些途径中，可以包含两个或多个不同类型的数据读取器，取决于期望的实施例。
[0061]接着参照图5A-图5C，该多个传感器504、506、508被布置为同时读取磁介质528上的至少三个直接相邻的数据轨道522、524、526，如将很快变得明显的。在优选的途径中，磁介质528是硬盘，但是不限于此。
[0062]如所示的，传感器504、506、508被定位在沿着高度方向(垂直于面向介质侧，或者离开附图的页面)和跨越轨道方向X定向的多个平面中。传感器504、506、508所处的多个平面还在轨道方向Y上彼此偏离。如所示出的，这允许传感器504、506、508被定向为使得它们沿着轨道方向Y彼此重叠。
[0063]通过使传感器504、506、508在轨道方向Y上重叠，传感器504、506、508中的两个的至少一部分位于在轨道方向Y上定向的相同线上，例如每个平面可以在其中具有一个或多个传感器。因此，超过一个传感器的至少一部分可以读取相同的数据轨道，从而在读取数据时导致提高的SNR，这将在下文进一步详细讨论。
[0064]根据各种途径，每个传感器504、506、508的宽度w2、W0 ?3为磁介质528的中心到中心轨道节距(center to center track pitch)的至少约70%，更优选地为至少约90%，更加优选的是至少约100%，但是可以更高或更低。然而，至少一个传感器的宽度优选地比磁介质528的中心到中心轨道节距宽。因此，传感器504、506、508中的一个或多个可以具有不同于其他传感器的尺寸。这还可以有助于在轨道方向Y上形成 传感器504、506、508的重叠。
[0065]仍参照图5A-图5C的实施例，传感器中的一个506在跨越轨道方向X上具有分别比其他传感器504、508的宽度《2、《3大的宽度Wl。取决于期望的实施例，传感器506的更大的宽度W1可以为磁介质528的中心到中心轨道节距的约70%至约120%，但是可以更高或更低，而其他传感器的宽度《2、《3可以为中心到中心轨道节距的约70%至约120%。
[0066]直接参照图5A所示的实施例，具有较大宽度W1的传感器506通常位于其他传感器504,508之间。特别地，传感器506的中心线512(定向为在轨道方向Y上)分别位于其他传感器504、508的中心线514、516之间。结果，传感器506在轨道方向Y上与传感器504、508重叠。
[0067]通常期望最小化沿着轨道方向Y的传感器之间的间距，这进而期望减小在从其读取数据时磁介质的歪斜效果，例如在使用期间当磁头被旋转致动器移动时由磁头相对于磁盘的径向位置的变化导致。通常，在轨道方向Y上的传感器之间的优选间距小于约lOOnm。例如参见图6A中的α ο然而，在另一些途径中，在轨道方向Y上的每个平面的传感器之间的分隔可以在轨道节距的约一倍和约两倍之间。结果，当旋转致动器被用于定位磁头502时，系统500、525、550能够存取在磁介质的整个表面上的至少三个直接相邻的轨道，这将在下面进一步详细描述。
[0068]此外，在跨越轨道方向X上的相邻传感器504、508之间的间距Λ可以小于磁介质528的中心到中心轨道节距的100%、更优选地为60%或更小。间距Λ的选择进一步由存取至少三个直接相邻的轨道的读取器的歪斜范围来控制。
[0069]尽管两个传感器504、508在图5Α中被示出为在跨越轨道方向X上沿着相同的线定位，但是根据其他实施例，传感器504、506、508中的每个可以沿着在跨越轨道方向X上定向的不同的线布置。现在具体参照图5Β，系统525示出一个实施例，其绝不意在限制本发明。在系统525中，传感器504、506、508位于沿着轨道方向Y的不同位置处，因此位于沿着跨越轨道方向X的不同线。根据另一示例性实施例，图5C示出对于传感器504、506、508的位置具有不同配置的系统550。由此可见，这里描述和/或建议的任意传感器可以沿着轨道方向Y被不同地定位，取决于期望的实施例。
[0070]如上所述，通过使传感器504、506、508在轨道方向Y上重叠，超过一个传感器的至少一部分能够读取相同的数据轨道，从而导致提高的SNR。在优选的途径中，由重叠的传感器读取的数据可以用于克服读取错误和/或提升传感器读取准确度。例如，由传感器504、506、508读取的对应于磁介质上的每个数据轨道的数据可以使用这里描述的实施例来恢复，这将在下文更详细地描述。
[0071]实现重叠的传感器的实施例可以包括不同的设计和/或构造。特别地，图6A-6F示出根据多个实施例的系统600、610、620、630、640、650。可选地，当前的系统600、610、620、630可以彼此和/或这里列出的任意其他实施例(诸如参照其他附图例如图5A-5C描述的那些实施例)特征结合地实施。特别地，图6A-6F示出图5A-5C的实施例的变型，绘出磁头602内的多个示范性构造。因此，图6A-6F的各种部件具有与图5A-5C的那些部件相同的编号。
[0072]当然，然而，这样的系统600、610、620、630以及这里给出的其他系统可以用于各种应用和/或排列中，该排列可以或可以不在这里列出的说明性实施例中被特别地描述。此外，这里给出的系统600、610、620、630可以用于任何期望的环境中。因此图6A-图6F(以及其他附图)应当被认为包括任意或者所有可能的排列。
[0073]现在参照图6A-图6F，系统600、610、620、630包括具有多个传感器504、506、508和导线606、608、616的磁头602。根据不同的实施例，多个传感器504、506、508可以包括本领域公知的任意数据读取器。因此，多个传感器504、506、508优选地能够检测HDD上的磁转变，从而能够读取其上存储的数据。尽管优选地多个传感器504、506、508的每个是相同类型的数据读取器，但是在一些途径中可以包括两个或更多不同类型的数据读取器，取决于期望的实施例。
[0074]如所示的，传感器504、506、508中的至少两个共用共同的导线并通过独立的导线联接到独立的处理通道。然而，根据优选的实施例，传感器504、506、508都不与传感器504、506、508中的任意其他传感器共用多于一根导线。因此，传感器504、506、508中的一个可以与传感器504、506、508中的另一个共用一根公共导线。然而，在另一实施例中，传感器504、506,508可以都不共用导线。
[0075]现在具体参照图6A，系统600不出传感器504、508共用相同的导线604(例如，屏蔽)同时还通过独立导线606、608联接到独立的处理通道(未示出)。此外，传感器506联接到独立的导线614(例如，屏蔽)和616。根据各种途径，导线可以为本领域公知的任意类型，例如传统导线、屏蔽等，取决于期望的实施例。
[0076]导线和/或独立的处理通道优选地联接到信号处理单元，该信号处理单元可以是控制器(例如，参见图1的控制单元129)的一个部件。取决于期望的实施例，信号处理单元能够利用来自一个或多个传感器的信号执行不同的操作，这将很快变得明显的。
[0077]在一种途径中，信号处理单元可以配置为将时序偏移施加到来自一个或多个不同平面中的某些传感器的信号。例如，信号处理单元可以将时序偏移施加到从传感器504、508接收的信号，传感器504、508位于沿着轨道方向Y与传感器506不同的平面。这优选地允许信号处理单元补偿在轨道方向Y上的传感器之间的空间偏移α。在没有这种时序偏移的情况下，来自传感器506的信号将会不期望地在来自传感器504、508的信号之前或之后被接收，取决于磁介质(例如，参见图1的112)的移动方向。
[0078]根据另一种途径，信号处理单元可以配置为在施加时序偏移之后应用本领域公知类型的用于减少轨道间干扰(ITI)的二维(2D)平衡器和高级信号处理技术到接收的数据，并提高信噪比。如上所述，传感器504、506、508优选地在轨道方向Y上重叠，从而允许重叠的传感器504、506、508读取两个或更多相邻数据轨道的至少一部分。因此，信号处理单元可以实施2D信号处理以区分开通过单个传感器从该两个或更多相邻数据轨道读取的数据。
[0079]在另一种途径中，信号处理单元(其可以为控制器的部件)可以配置为应用波形整形和/或检测到来自在轨道方向Y上位于一个或多个不同平面中的传感器的信号。
[0080]在优选的途径中，由重叠的传感器读取的数据可以用于克服读取错误和/或提高传感器的读取准确度。根据示例性实施例，信号处理单元可以配置为同时恢复由传感器504、506、508读取的对应于磁介质上的每个数据轨道的数据。然而，根据另一示例性实施例(其绝不意在限制本发明)，由传感器504、506、508读取的来自磁介质上的每个数据轨道的信号可以用于恢复对应于中心传感器506的数据轨道的数据，例如当在读取期间存在高歪斜时。
[0081]仍参照图6A，系统600还包括在每个传感器504、506、508之间的偏置层612以提供磁稳定性。根据不同的途径，偏置层612可以包括任意传统的硬和/或软偏置材料，如本领域技术人员通过阅读本说明书能够理解的。此外，根据这里描述的任意途径，偏置层612优选地具有期望磁介质的中心到中心轨道节距的从约40%至约50%的宽度W4，但是可以更高或更低，取决于期望的实施例。
[0082]在某些实施例中偏置层612期望地向传感器提供磁稳定性。尽管其他实施例可以包括比图6A中示出的更多或更少的偏置层，但是优选地，至少两个传感器具有在其间的偏置层。然而，在另一种途径中，传感器可以在其间都不具有偏置层(例如，参见图7B)。
[0083]图6B的系统610示出一种变形的配置，具有与图6A中的系统600相似的特征。应当注意，由于系统610包括与系统600相似的特征，所以系统610可以包括一种构造方法，该方法具有一个或多个与可用于形成图6A中的系统600的步骤相似和/或相同的工艺步骤，这将在下面(例如，参见图9A-9E)更详细地描述。
[0084]现在观看图6C，系统620包括独立导线622、624，独立导线622、624为共平面的屏蔽并分别联接到传感器504、508。独立导线622、624可以为共平面的磁屏蔽，其具有Fe或者Fe与N1、Co等中的至少一个的合金。然而，在另一些实施例中，根据这里描述的任意实施例的独立导线可以包括W、Ta、Rh、Ru、Cu等和/或其合金中的至少一种。
[0085]此外，传感器506连接到独立 导线626，独立导线626根据本实施例为屏蔽。因而，由于传感器504、506、508中的每个联接到独立导线622、624、626，所以它们能够使用共同的共享导线628。使用共同的共享导线628允许减少传感器504、506、508之间的间隔，如上所述，这有助于抵消磁头和磁介质之间的相对歪斜，从而在从磁介质读取数据时提高读取质量。
[0086]在传感器504、506、508当中使用共同的共享导线628还减小了传感器504、506、508之间的间距。在传感器504、506、508当中使用作为磁屏蔽的共同的共享导线628如所期望地减小了系统620的有效读取间隙，从而提高了读取质量、减少了读取错误等。
[0087]仍参照图6C，传感器504、506、508的每个还被示出为通过偏置层612分离。然而，如上所述，其他实施例可以包括比图6C中示出的那些更多或更少的偏置层，取决于期望的实施例。
[0088]图6D的系统630示出一种变形的配置，具有与图6C中的系统620相似的特征。应当注意，由于系统630包括与系统620相似的特征，所以系统630可以包括一种构造方法，该方法具有一个或多个与可用于形成图6C的系统620的步骤相似和/或相同的工艺步骤，这将在下面(例如，参见图9A-图9E)更详细地描述。
[0089]图6E示出根据示例性实施例的另一系统640。如所示的，系统640包括屏蔽614、604、传感器504、506、508、以及偏置层612。此外，除了通过绝缘层644分离的独立导线642、646之外，系统640还具有共享导线648，绝缘层644可以包括本领域技术人员在阅读本说明书时能够理解的任意绝缘材料。
[0090]在多种途径中，所有传感器可以电联接到磁头内的公共接地导线。例如，在图6E中，导线648和614可以联接到公共接地。因此，磁头将仅需要三个焊盘和一个接地焊盘。
[0091]此外，图6F示出根据另一实施例的具有传感器504、506、508的系统650。如所示的，除了分别用作独立导线的独立屏蔽654、656、658之外，系统650的传感器504、506、508具有公共屏蔽652。
[0092]如上所述，图6A-6F中示出的系统600、610、620、630的每个均包括三个传感器504、506、508。然而，根据其他途径，可以包括多于三个传感器。例如，取决于期望的实施例，一种系统可以具有至少三个传感器、至少四个传感器、至少五个传感器、至少六个传感益寺。
[0093]参见图7A-图7B，根据两个不同的实施例，系统700、750包括额外的传感器。可选地，当前的系统700、750可以与来自彼此和/或这里列出的其他实施例(诸如，参照其他附图例如图5-图6F描述的那些)的特征结合地实施。特别地，图7A-7B示出图5A-6F的实施例的变型，绘出几种示范性配置。因此，图7A-7B的各种部件具有与图5A-6F的那些部件相同的编号。
[0094]当然，然而，这样的系统700、750和这里给出的其他系统可以用于各种应用和/或排列中，该排列可以或可以不在这里列出的说明性实施例中被特别地描述。此外，这里给出的系统700、750可以在任何期望的环境中使用。因此，图7A-7B (以及其他附图)应当被认为包括任何和所有可能的排列。
[0095]现在参照附图7A-7B，如上所述，系统700、750包括额外的传感器，导致总共有五个传感器504、506、508、702、704。根据多种途径，传感器504、506、508、702、704中的任意一个可以包括以上所述的那些传感器中的任一个。此外，取决于期望的实施例，传感器504、506、508、702、704中的一个或多个可以与其他传感器相同或不同。
[0096]图7A-7B中示出的传感器504、506、508、702、704被优选地添加以读取磁介质上的多于三个直接相邻的数据轨道。如上所述，这如所期望地允许提高读取数据时的SNR并允许减少数目的读取错误。
[0097]两个传感器506、702在跨越轨道方向X上分别具有比其他传感器504、508、704更大的宽度WpW5。如所示的，这优选地允许每个传感器504、506、508、702、704在轨道方向Y上重叠。此外，传感器504、506、508、702、704中的任一个可以包括这里描述和/或建议的任意尺寸。
[0098]系统700、750还可以包括控制器(例如，参见图1的控制单元129)，根据上述任一途径，该控制器可以包括信号处理单元。此外，控制器可以通过导线622、624、626、706、708、710,712 联接到传感器 504、506、508、702、704。
[0099]根据一个实施例，控制器可以配置为施加时序偏移到来自一个或多个传感器504、506、508、702、704的信号，应用本领域公知类型的2D信号处理以消除ITI，同时恢复对应于磁介质上的数据轨道的数据等。
[0100]现在参照图7B，如上所述，系统750中示出的传感器都不包括位于其间的偏置层。因此，在不同的途径中，传感器504、506、508、702、704中的一个或多个可以为剪刀型传感器，如本领域技术人员在阅读本说明书时将理解的，但是不限于此。使用剪刀型传感器能够使传感器在跨越轨道方向上具有更接近的间距，因为偏置材料相对于面向介质侧位于自由层后面。此外，这样的传感器当以示出的配置布置时比其他类型更稳定。系统750的传感器504、506、508、702、704中的一个或多个可以包括这里描述的任意传感器，取决于期望的实施例。
[0101]如从以上描述而清楚的，多种途径可以包括位于一些或所有传感器附近和/或后面的硬和/或软的偏置材料。如上所述，虽然这里的各个实施例绘出具有不同数量的硬和/或软偏置层的系统，但是在另一些途径中，系统可以包括比这里绘出的那些偏置层更多或更少的偏置层。
[0102]图8A-8J绘出根据一个实施例的用于形成磁头的方法800的工艺步骤。注意，可以存在额外的层。此外，除非另外地指定，在本实施例或其他实施例中的多种层可以使用传统工艺形成。
[0103]可选地，本方法800可以与来自这里列出的任意其他实施例(诸如参照其他附图描述的那些)的特征结合地实施。当然，然而，这样的方法800和这里给出的其他方法可以用于不同的应用和/或排列中，该排列可以在或可以不在这里列出的说明性实施例中被特别地描述。此外，这里给出的方法800可以用于任何期望的环境中。因此，图8A-8J(以及其他附图)应当被认为包括任意和所有可能的排列。
[0104]现在参照图8A，方法800包括沉积导线802 (例如，屏蔽)以及磁阻(MR)叠层804。根据本示范性实施例(其绝不意在限制本发明)，MR叠层804包括反铁磁(AFM)层806、被钉扎层808、隧道层810 (例如，MgO层)、自由层812、覆盖层813 (例如，用于保护自由层812)以及掩蔽层814。
[0105]如将很快变得明显的，掩蔽层814可以用于限定传感器结构816、817的尺寸。因此，掩蔽层814优选地被图案化(例如，形成)为具有与期望磁介质的中心到中心轨道节距大约相同尺寸的宽度w6、w7。此外，相邻存储器结构816、817之间的间距L可以小于如上所述的磁介质的中心到中心轨道节距的75 %，更优选地为60 %或更小。
[0106]参见图SB，方法800还包括对图8A所示结构的暴露部分进行本领域公知类型的反应离子蚀刻(RIE)工艺步骤。该RIE步骤因此形成传感器结构816、817。根据优选的途径，该RIE工艺可以在移除隧道层810之后停止，因而剩下延伸的被钉扎层808。
[0107]移到图8C，方法800包括沉积绝缘层818和偏置层820。如上所述，偏置层820可以为硬偏置层或软偏置层，取决于期望的实施例。在一种途径中，绝缘层818可以包括A1203。然而，根据各种其他的途径，绝缘层818可以包括本领域公知的任何绝缘材料。
[0108]除了化学机械抛光(CMP)步骤之外，方法800还包括执行剥离(Iiftoff)工序。如图8D所示，除了掩蔽层814之外，这些步骤移除部分绝缘层818和偏置层820，从而停止在覆盖层813上。
[0109]此外，图SE包括沉积独立导线822、824。根据各种途径，一个或多个导线可以包括导电材料，该导电材料可以是磁性的或可以不是磁性的，例如镍-铁、软铁磁材料、铜、铬、钨、钽等和/或它们的组合，取决于期望的实施例。还应当注意，导线822、824优选地具有至少约30nm的厚度t。在不希望受任何理论约束的情况下，发明人已经发现，具有大于约30nm的厚度的磁导线将至少在一定程度上作为屏蔽。
[0110]现在参见图8F，方法800包括沉积绝缘层826。如上所述，根据多种途径，绝缘层826可以包括本领域公知的任意绝缘材料。因此它可以包括与绝缘层818相同或不同的 材料。
[0111]如图8G所示，对该结构进行另一 CMP步骤。此外，现在参照图8H，方法800还包括沉积额外的绝缘层828和MR叠层830。根据一种途径(其绝不意在限制本发明)，MR叠层830可以包括一个或多个与MR叠层804的层具有相同尺寸、材料、次序等的层。然而，在另一些途径中，MR叠层830可以包括与MR叠层804不同的层，例如如果在给定实施例中包括超过一种的传感器。
[0112]参见图81，方法800包括在MR叠层830上添加掩蔽层832。如以上参照图8A所述，掩蔽层832可以限定传感器之一的尺寸。因此，掩蔽层832优选地被图案化(例如，形成)为具有宽度此外，掩蔽层832优选地定位为使得掩蔽层832的中心线距离传感器结构816和817之间的中心线之间的距离D例如小于约10纳米，以防止最终传感器结构的未对准。
[0113]方法800还包括对图81示出的结构的暴露部分进行本领域公知类型的RIE工艺。此外，沉积绝缘层834和偏置层836。如上所述，偏置层836可以为硬偏置层或软偏置层，取决于期望的实施例。此外，根据各种途径，绝缘层834可以包括本领域公知的任意绝缘材料。
[0114]此外，执行剥离工序和CMP步骤。如图8J所示，除了掩蔽层832之外，这些步骤移除部分绝缘层834和偏置层836。导线838 (例如，上屏蔽)因此形成在所得结构上，其可以与导线802相同、相似或不同。
[0115]尽管前述方法800包括形成具有三种传感器结构的实施例的步骤，但是相似的工艺步骤可以用于形成这里描述和/或建议的任何其他实施例，例如图7A-7B的具有五个传感器的系统700、750。根据示例性实施例，以上在图8A-8J中示出的方法800的工艺步骤可以用于形成具有共享导线的系统，这将在下面更详细地描述。
[0116]图9A-9E示出根据一个实施例的用于形成具有共享导线的磁头的方法900的工艺步骤。注意，可以存在额外的层。此外，除非另外地指出，在本实施例和其他实施例中的各种层可以使用传统工艺形成。
[0117]可选地，本方法900可以与来自这里列出的任意其他实施例(诸如，参照其他附图例如图8A-8J描述的实施例)的特征结合地实施。特别地，图9A-9E示出图8A-8J的实施例的变形，绘出形成相似结构的工艺步骤。因此，图9A-9E的各种部件具有与图8A-8J的那些部件共同的编号。
[0118]当然，然而，这样的方法900和这里给出的其他方法可以应用于各种应用和/或排列中，该排列可以在或可以不在这里列出的说明性实施例中被特别地描述。此外，这里给出的方法900可以用于任何期望的环境中。因此，图9A-9E(以及其他附图)应当被认为包括任意和所有可能的排列。
[0119]现在参照图9A，如上所述，示出的结构可以通过实施图8A-8J的工艺步骤而形成，如本领域技术人员在阅读本说明书时将理解的。然而，应当注意，在图9A中示出的本实施例中，与图8E中形成的独立导线822、824相比，该结构包括共享导线902。这优选地允许具有共同导线(例如，见图6C-6D的628)的磁头的构造。
[0120]现在参见图9B，方法900包括对示出的结构的暴露部分进行本领域公知类型的RIE工艺。根据一种优选的途径，该RIE工艺可以在显著影响共享导线902之前停止。
[0121]如图9C所示，方法900还包括沉积绝缘层904和偏置层906。偏置层906可以为硬偏置层或软偏置层，取决于期望的实施例。在一种途径中，绝缘层904可以包括A1203。然而，根据各种其他的途径，绝缘层904可以包括本领域公知的任意绝缘材料。
[0122]除了 CMP步骤之外，方法900还包括执行剥离工序。如图9D所示，除了掩蔽层814之外，这些步骤移除部分绝缘层904和偏置层906，从而暴露传感器结构816、817的部分。
[0123]此外，在图9E中，方法900包括形成允许对相应传感器结构816、817独立存取的两根导线908、910 (例如，屏蔽)。取决于期望的实施例，导线908、910可以包括彼此和/或与导线802相同或不同的设计和/或构造。
[0124]应当注意，这里对于各种实施例中的至少一些给出的方法(methodology)可以全部或部分地以计算机硬件、软件、人工地、使用专用设备等及其组合来实现。
[0125]此外，任意结构和/或步骤可以使用已知的材料和/或技术实现，如对于本领域技术人员在阅读本说明书时将变得明显的。
[0126]尽管以上已经描述了各种实施例，但是应当理解，它们仅以示例而并非限制的方式给出。因此，本发明的实施例的广度和范围不应受上述示例性实施例的任一个限制，而应当仅根据权利要求书及其等同物来限定。
【主权项】
1.一种系统，包括: 磁头，具有多个传感器，所述多个传感器被布置为同时读取磁介质上的至少三个直接相邻的数据轨道，其中所述传感器中的任一个都不与所述传感器中的任何其他传感器共享多于一条导线。2.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器位于多个平面中，所述平面被定向为沿着高度方向并在跨越轨道方向上，所述平面在轨道方向上彼此偏离。3.如权利要求2所述的系统，其中每个平面之间的间隔在轨道节距的约一倍和两倍之间，从而使所述系统在旋转致动器用于定位所述磁头时能够存取所述磁介质的整个表面上的所述至少三个直接相邻的轨道。4.如权利要求2所述的系统，还包括信号处理单元，该信号处理单元配置为施加时序偏移、波形整形和检测到来自位于所述平面的一个或多个中的传感器的信号。5.如权利要求4所述的系统，其中所述传感器中的具有较大宽度的一个传感器的在轨道方向上定向的中心线位于所述传感器中的其他传感器的在所述轨道方向上定向的中心线之间。6.如权利要求1所述的系统，其中所述多个传感器包括三个传感器，其中所述传感器中的一个在跨越轨道方向上具有比所述传感器中的其他传感器更大的宽度。7.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器中的至少两个共享共同的导线并通过独立导线联接到独立的处理通道。8.如权利要求7所述的系统，其中所述独立导线是共平面的磁屏蔽，该磁屏蔽包括Fe或者Fe与Ni和Co中的至少一个的合金。9.如权利要求8所述的系统，其中所述独立导线包括W、Ta、Rh、Ru、Cu以及其合金中的至少一种。10.如权利要求1所述的系统，还包括位于所述传感器中的至少两个之间的偏置层。11.如权利要求1所述的系统，其中每个传感器的宽度至少为轨道节距的90%。12.如权利要求11所述的系统，其中所述传感器中的至少一个的宽度比所述轨道节距宽。13.如权利要求1所述的系统，其中每个传感器的宽度至少与轨道节距一样宽。14.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器中的相邻传感器之间在跨越轨道方向上的间距小于轨道节距的100%。15.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器中的至少两个传感器位于定向在轨道方向上的相同线上。16.如权利要求1所述的系统，还包括控制器，该控制器配置为应用二维信号处理以消除轨道间干扰。17.如权利要求1所述的系统，还包括控制器，该控制器配置为从所述传感器的每个同时恢复数据，所述数据对应于所述磁介质上的数据轨道。18.如权利要求1所述的系统，其中所述磁头具有至少五个传感器。19.如权利要求1所述的系统，其中所述磁介质是硬盘。20.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器都电联接到所述磁头内的共同接地导线。21.如权利要求1所述的系统，还包括: 所述磁介质； 驱动机构，用于使所述磁介质经过至少一个磁头；以及 控制器，电联接到所述至少一个磁头以控制所述至少一个磁头的操作。22.—种系统，包括: 硬盘； 磁头，具有至少三个传感器，该至少三个传感器被布置为同时读取所述硬盘上的至少三个直接相邻的数据轨道；以及 控制器，配置为同时从所述传感器的每个恢复数据，所述数据对应于所述硬盘上的数据轨道。23.如权利要求22所述的系统，其中所述传感器中的一个在跨越轨道方向上具有比所述传感器中的其他传感器更大的宽度。
【专利摘要】根据一个实施例的系统包括具有多个传感器的磁头，该多个传感器被布置为同时读取磁介质上的至少三个直接相邻的数据轨道，其中所述传感器中的任一个都不与所述传感器中的任意其他传感器共享多于一根导线。这样的实施例可以实施为诸如盘驱动器系统的磁数据存储系统，该磁数据存储系统可以包括磁头、用于使磁介质(例如，硬盘)经过该磁头的驱动机构、以及电联接到该磁头的控制器。
【IPC分类】G11B5/02, G11B5/58
【公开号】CN104882148
【申请号】CN201510204262
【发明人】S·巴特拉, J·D·科克尔, T·R·奥恩宁
【申请人】Hgst荷兰公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月27日
【公告号】DE102015002346A1, US20150248900