CN101377927B - 制造薄闭合磁头的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制造薄闭合读/写磁头诸如磁带磁头的方法。该方法提供闭合的改良的挠曲强度，从而减轻在磁头的制造期间的闭合破坏，并减小闭合厚度。在晶片上制造芯片阵列。利用接合到阵列的每个行的闭合条，封闭该阵列。闭合仅横跨行的长度，因此该闭合在处理期间不经受弯曲，并减轻由弯曲引起的破坏。将侧板接合到该阵列，以形成尺寸与现有技术的列相似的列。这允许本发明所制造的列经历利用现有工艺的附加处理。

Description

制造薄闭合磁头的方法

技术领域

本发明涉及磁头制造，更具体地，涉及制造薄闭合(closure)读/写磁头的改良方法。

背景技术

诸如磁盘、盒式磁带以及盒式光盘的非易失性存储介质技术是公知的。数据存储技术被不断地推进以增加存储容量和可靠性。减小的位尺寸已引起诸如磁带的磁存储介质中的数据存储密度的增加。

因此，可以通过用于在磁存储介质上读取和写入数据的磁头组件中的改进来部分地实现磁介质数据存储容量的改进。通过减小磁头的读和写元件的特征尺寸，诸如通过使用薄膜制造技术，来构造磁头，使得在磁带上有更多的数据磁道成为可能。

磁带沿着磁带路径穿过磁头组件的用于向磁带写入数据和从磁带读取数据的写模块和读模块横向地传递。磁带记录的关键方面是在数据被记录的同时读取数据的能力。在写入同时读取(read-while-write)时这种所谓的读校验(read-verify)模式确保数据被正确地写入。如果发现错误，写入会停止或数据会被重写。在写模块的写元件与读模块的读元件之间存在间隙，被称为“间隙到间隙的距离(gap-to-gap distance)”。当磁带在写模块与读模块之间穿过时，由于在穿过读模块和写模块之间的间隙时的磁带歪斜，磁带可“误寻道(mistrack)”，其中对错误的数据磁道写或读数据。减小读模块与写模块之间的间隙到间隙的距离已知可减少误寻道，且减少读和写数据时的错误，并且可以提供较大的数据传输速率。

为了对磁带写和读数据以改善数据传输速率且减少误寻道，出现三模块磁头组件。三模块磁头组件可以包括被一个读模块分离的两个写模块。在三模块磁头组件中，读模块与写模块之间的间隙距离为二模块磁头组件的间隙到间隙的距离的大约一半，而两个写模块之间的间隙约等于二模块磁头组件的间隙到间隙的距离。三模块磁头组件的减小的间隙到间隙的距离减少了由误寻道引起的数据读写错误并提高了性能可靠性。为了实现减小的间隙到间隙的距离，需要现有技术中不存在的薄闭合(closure)。

为了降低读模块和写模块的读/写元件的磨损，将闭合接合到读和写磁头。将相对薄的闭合接合到写模块的磁头还确保了在磁头组件的磁带支承表面上的合适的磁带接触和降低的磁头磨损。

现有技术图1至图5示例了一种用于将闭合接合到芯片阵列的方法。图1示例了从晶片(未示出)上切割下来的芯片200的小型嵌块(mini-quad)。小型嵌块200包括一般以202示出的两个列，每一个列202中具有芯片204的阵列。每个阵列204包括几个行206，每个行206包含芯片208和辅助电路210。

每个芯片208可以包括几个读和写元件或器件(未示出)。例如，芯片208可以包括16个读元件和/或16个写元件以及2个伺服元件。在本领域中，芯片208还可以被称为“晶片芯片”或“芯片图像(chip image)”。在本领域中，辅助电路210通常被称为电研磨向导(electrical lap guide，ELG)，且下文中被称为ELG。

在金属和非金属层的沉积中在公共衬底上形成芯片208和ELG210，以形成小型嵌块200。例如，利用工艺诸如光刻结合蚀刻和剥离工艺，实现芯片208和ELG210的构图。在形成芯片208和ELG210之后，从晶片切下小型嵌块200。小型嵌块200的长度为约47mm，其中长度约为23mm的每个列202包含芯片208和ELG210。

一旦形成小型嵌块200，就将闭合附接到行206。现有技术图2示出将被接合到小型嵌块200的闭合阵列300。阵列300包括从顶部304向外延伸的多个闭合条302。闭合阵列300包括已知的衬底材料，诸如氧化铝碳化钛(Al₂O₃TiC)。

现有技术图3示例了如何将阵列300接合到小型嵌块200。图4示出阵列300被接合到小型嵌块200。阵列300接合到小型嵌块200，从而将闭合条302接合到小型嵌块200的每个行206。设置闭合302以保护磁换能器208。

一旦将阵列300接合到小型嵌块200，可以在将小型嵌块200切成行206之前去除闭合302的顶部304。可以使用磨削(grinding)以去除阵列300的顶部304，从而暴露闭合302(图5中示出)。在去除顶部304之后，可以将闭合302研磨(lap)至希望的宽度。可以理解，闭合条302非常薄，厚度小于500微米，且其长度延伸到与小型嵌块200等长。

闭合条302可以在处理期间经受弯曲。由于它们的长度和小的尺寸，闭合302是机械易碎的。将来预期具有约25到50微米范围内的厚度，则该闭合会更加易碎。

较小的芯片图像，被称为小型芯片(mini-chiplet)，允许每一晶片制造出较多的器件，这增加了每晶片的器件产量并且可以降低制造成本。小型芯片阵列的减小的尺寸需要足以耐受制造和处理工艺的耐久的闭合设计。

因此，提供这样的列将是有利的，该列包含减小的尺寸的芯片，且还维持现有列的尺寸，以方便利用现有工艺对小型嵌块的附加处理。另外，提供一种制造具有薄闭合的读/写磁头的方法也将是有利的。

发明内容

本发明的实施例包括一种制造薄闭合读/写磁头诸如磁带磁头的方法。该方法减小了在小型芯片磁头的制造期间在闭合中的弯曲应变，从而闭合的制造可以具有较好的产量且可以减小闭合的厚度。

在晶片上制造包括几个行的阵列，每个行包括一芯片，其中每个芯片主要包括有源器件。每个芯片可以包含读和/或写元件。利用已知的方法将闭合条附接到阵列的每个行。闭合条仅仅横跨一行的长度，从而闭合在随后的处理步骤期间不经受弯曲。因为减轻了由随后的处理期间的弯曲引起的闭合的暴露，所以接下来可以将闭合研磨为相对较薄。

一旦闭合被研磨，将侧板(side bar)接合到阵列的侧面以形成列。使侧板具有这样的尺寸，以便在将该侧板接合到阵列时提供尺寸与现有技术列的尺寸相似的列。在一个实施例中，将侧板接合到阵列的每个侧面和闭合的端部，以形成尺寸与现有技术列的尺寸相似的列。这允许本发明所制造的列经历利用现有工艺的附加处理。

可以在侧板的一面中形成多个槽以形成脊。该脊与闭合条对准，以提供与现有技术的列基本上相似地配置的列，以便于利用现有工艺处理该列。所述列可以被研磨，以便闭合和侧板脊共面。

在另一实施例中，将U形的列部件接合到阵列。该U形的列部件具有与现有技术列的尺寸相似的尺寸。晶片衬底被磨削以形成列，该列包括两个侧板和在侧板之间延伸的闭合。将阵列接合到该列，其中将闭合条接合到阵列的每个行。该列部件的一面可以被配置有如上所述的脊。该面可被磨削以暴露闭合条。可以将脊和闭合研磨至希望的厚度。在该实施例中形成的列具有与现有技术列相似的尺寸，以便能利用现有工艺进行附加处理。

附图说明

现有技术图1示例已经从晶片上切割下来的现有技术的磁性元件的小型嵌块；

现有技术图2是闭合阵列的透视图；

现有技术图3是示出闭合阵列与小型嵌块的耦合的透视图；

现有技术图4是闭合阵列被耦合到小型嵌块的透视图；

现有技术图5示例包括已被接合至其的多个闭合的磁性元件的小型嵌块；

图6示例部分制造的根据本发明一个实施例构造的磁性小型芯片的小型列；

图7示例图6的磁性芯片的列的部分分解的顶视平面图；

图8是闭合嵌块的透视图；

图9是示出闭合嵌块与芯片阵列的耦合的透视图；

图10是被耦合到芯片阵列的闭合嵌块的透视图；

图11示例被部分制造的根据本发明的可选实施例构造的列部件；

图12示例了顶视图，其示出利用图11的列部件构造的列的可选实施例；

图13示例部分制造的根据本发明的可选实施例构造的磁性芯片的列；

图14示例图13的本发明的可选实施例的部分分解的顶视平面图；以及

图15是流程图，示出根据本发明的一个实施例制造磁性芯片的列的方法。

具体实施方式

一种制造薄闭合读/写磁头例如磁带磁头的方法。该方法在对磁头的处理期间减少闭合的弯曲，从而减轻在磁头的制造期间对闭合的破坏，且可以减小闭合的厚度。在晶片上制造由芯片构成的小型芯片阵列。利用被接合到阵列的每一行的闭合条，使阵列封闭。闭合条仅横跨该行的长度，从而使闭合在处理期间不经受弯曲。这允许将闭合研磨得非常薄。将侧板接合到阵列以形成尺寸与现有技术列的尺寸相似的列。这允许本发明所制造的列经历使用现有工艺的附加处理。

参考图6和图7，通常以10示出根据本发明的一个实施例制造的部分构造的小型芯片的列。本发明包括一种制造具有薄闭合的读/写磁头诸如磁带磁头的方法。在该方法中，制造阵列12，该阵列12包括由芯片16构成的几个行14。例如，阵列12通常包括由芯片16构成的17个行14。阵列12的每个行14典型地包括芯片16和辅助电路18。辅助电路18在本领域中有时被称为电研磨向导(ELG)，且在下文中被称为ELG18。每一个芯片16可以包括几个读和写元件(未示出)。例如，芯片16可以包括16个读元件和/或16个写元件以及2个伺服元件。在本领域中芯片16被称作“芯片图像”，但本文中仅为了简化说明而称之为“芯片”。

众所周知，在金属和非金属层的沉积中在公共衬底上制造芯片16和ELG18。可以使用诸如光刻与蚀刻和剥离工艺结合的已知方法完成芯片16和ELG18的构图。

包括减小的尺寸和间距的读和写元件的芯片在本领域中被称为“小型芯片”。使用小型芯片，而不是全部横跨的(full span)芯片，可提高每一晶片的器件产量且降低制造成本。还减小了小型芯片的ELG的尺寸。例如，小型芯片的芯片可以为约10mm长，且ELG可以为约1.5mm长。在一个实施例中，图6、7、9、10、12、13以及图14中示出的阵列12包括由小型芯片构成的阵列。

一旦制成由芯片16和ELG18构成的行，使用已知的方法使阵列12封闭。考虑到它们在所产生的磁头中提供的优点，闭合是晶片后处理的公共部分。参考美国专利号5883770和5905613，可以找到关于闭合的制造和使用的更多信息以及与它们相关的优点，在本文中将其并入以作参考。

参考图8-10，将闭合阵列或闭合嵌块400接合到阵列12。闭合嵌块400包括从顶部404向外延伸的多个闭合条或闭合402。闭合嵌块400包括诸如氧化铝碳化钛(Al₂O₃TiC)的公知的衬底材料。图9示出如何将闭合嵌块400接合到阵列12。图10示出被接合到阵列12的闭合嵌块400。闭合嵌块400接合到阵列12，从而闭合条402被接合到每一行14。

一旦将闭合嵌块400接合到阵列12，可以使用磨削以去除闭合嵌块400的顶部404，以暴露闭合条402(图6和7中所示)。在去除顶部404之后，可以将闭合402研磨至希望的宽度。由于闭合条402仅横跨阵列12的宽度，所以闭合402在列10的随后处理步骤期间不经受弯曲，且可以被研磨得非常薄。将闭合条402研磨至约500微米的最大厚度。典型地将闭合402研磨至约280微米至250微米的范围内的厚度。在一个实施例中，将闭合402研磨至约25至50微米的范围内的厚度。该方法不使闭合条402在随后的对芯片16的处理期间经受弯曲或其它不利的处理事件，且因此可以提供具有这种减小宽度的闭合的读/写磁头的小型芯片结构的制造。

如图6和7中所示，一旦闭合条402被研磨，可以将侧板20接合到阵列12的每一侧22以形成列10。侧板20包括适合的公知衬底材料。优选地，侧板20包括这样的衬底材料，该衬底材料具有与包括闭合402的材料以及阵列12的晶片衬底材料相似的耐磨性以及热和机械特性。在一个实施例中，侧板20包括氧化铝碳化钛(Al₂O₃TiC)。

当被接合到阵列12时，使侧板20具有这样的尺寸，以提供尺寸与现有技术列的尺寸相似的列10。可以理解，侧板20可以如所希望的那样窄或宽。特别地，侧板20可以为如所需要的那样窄或宽，这可通过磁头功能的需求并通过磁带宽度以及磁带上的数据带的宽度(二者均未示出)而确定。

可以在侧板20的一面26中形成槽24，以提供与闭合条402对准的脊28，从而提供进一步便于利用现有工艺处理列10的列10。例如，可以利用公知的方法在侧板20的面26中机械加工多个槽24。如此形成槽24，以使脊28与闭合条402对准。然后将侧板20接合到阵列12，其中脊28与闭合条402对准，从而形成列10。可以如此研磨闭合条402与侧板20的面26，以使脊28与闭合402共面。

图11和图12示例了本发明的另一个实施例。其中，列部件50被接合到阵列12，以形成列10A。在该实施例中，列部件50包括由适合的衬底材料诸如Al₂O₃TiC构成的晶片衬底52。使用诸如磨削的公知方法在晶片衬底52中形成沟道54。在晶片衬底52中形成沟道54，以使列部件50包括至少一个侧板部件58和闭合部件60。在所示的实施例中，在晶片52中如此形成沟道54，以便在沟道54的每一侧形成侧板部件58，其中闭合部件60在列部件50的与沟道54相反的面62上延伸沟道54的长度。沟道54具有这样的尺寸，以在其中容纳阵列12。因此，在一个实施例中，沟道54可以为约10mm宽，且具有与阵列12的深度相等的深度。

在列部件50的面62中形成多个槽24以提供多个脊28，在该实施例中该多个脊28包括闭合条402。如此形成多个脊28，以便当将阵列12接合到列部件50时，闭合条402与阵列12的行14对准。如此形成多个槽24和脊28，以便它们延伸跨过列部件50的包含闭合部件60和侧板部件58的整个面62。使多个槽32和脊34延伸跨过列部件50的整个面62提供与现有技术的列近乎相似的列10A以进一步方便处理。

使用公知的方法将阵列12接合到沟道54的侧面64。将阵列12如此接合到沟道54，以使行14(在该附图中未清晰示出)与闭合条402对准。然后可以将闭合条402/脊28磨削并研磨至所选的厚度，如前所述。

图13和图14示例了本发明的另一个实施例。在该实施例中，在阵列12的制造之后，将侧板20接合到阵列12的每一侧22以形成列10。如前所述，侧板20包括适合的公知衬底材料，例如Al₂O₃TiC。将侧板20形成为这样的尺寸，以便侧板20的面26与阵列12的前侧66是共线的。

一旦将侧板20接合到阵列12，如前所述，使列10封闭。例如，将闭合嵌块400(基本上如图8中所示)接合到列10，以便将闭合嵌块400接合到阵列12以及侧板20的面26。一旦将闭合嵌块400接合到列10，使用磨削以去除闭合嵌块400的顶部404，以暴露闭合402(图6和7中所示)。在去除顶部404之后，将闭合402研磨至希望的宽度。

现在参考图6和图15，示出流程图500，该流程图500示例制造具有薄闭合的读/写磁头，诸如磁带磁头，特别地小型芯片磁头的方法的一个实施例。该方法的执行开始于开始方块502，在工艺方块504中，使用公知的方法在晶片上制造由芯片16构成的阵列12。阵列12包括几个行14，每个行14包含芯片16和ELG18。

在阵列12的制造之后，在工艺方块506中，使阵列12封闭。在工艺方块508中，将闭合条402磨削至所选的厚度。典型地将闭合402研磨至约280微米至250微米的范围内的厚度，但可以将其研磨至减小的厚度。例如，可以将闭合402研磨至约25至50微米的减小的厚度。

在工艺方块510中，将一个侧板20接合到阵列12的每一侧22以形成列10。一旦将侧板22接合到阵列12，在工艺方块512中，研磨侧板20的脊28。研磨脊28以使它们与闭合402对准。还可以在该工艺步骤中执行对闭合402的任何附加的研磨，以获得闭合402的所选择的厚度。该方法在结束方块514中终止。

本领域技术人员应理解，只要不脱离本发明的范围和精神，可以配置刚才所述的优选实施例的各种修改和改进。因此，可以理解，在所附权利要求的范围内，可以超出本文中具体所述的内容来实施本发明。

Claims (17)

1.一种制造薄闭合磁头的方法，包括以下步骤：

提供芯片的阵列；

将闭合条附接到所述阵列；

将所述闭合条研磨至预定的厚度；

将侧板附接到所述阵列以形成列；以及

研磨所述侧板的一面。

2.根据权利要求1的方法，其中，在所述将闭合条附接到所述阵列的步骤中，将所述阵列封闭为，使闭合条附接到所述阵列的每个行。

3.根据权利要求1的方法，其中，

每一个侧板的所述面中形成有多于一个的槽，以便在相邻槽之间形成脊，在所述将侧板附接到所述阵列的步骤中，所述脊与每个闭合条对准；并且

所述闭合条和所述侧板的所述面被研磨为，使所述脊与所述闭合条共面。

4.根据权利要求1的方法，其中将所述闭合条研磨至小于250微米的厚度。

5.根据权利要求4的方法，其中将所述闭合条研磨至小于100微米的厚度。

6.一种制造磁头的列的方法，包括以下步骤：

在晶片衬底中形成沟道；

将磁性芯片的阵列设置在所述沟道中；

将所述阵列接合到所述晶片，以形成列；以及

将所述晶片的一面研磨至预定的厚度。

7.根据权利要求6的方法，其中，

所述晶片的所述面中形成有多于一个的槽，以便在相邻槽之间形成脊，在所述将所述阵列接合到所述晶片的步骤中，所述脊被接合到所述阵列的磁性芯片的行；并且

在将所述晶片的所述面研磨至预定的厚度的步骤中，将所述脊研磨至预定的厚度。

8.根据权利要求7的方法，其中所述晶片的所述脊为所述阵列的每个行提供一闭合条。

9.根据权利要求7的方法，其中将所述脊研磨至小于200微米的厚度。

10.根据权利要求7的方法，其中将所述脊研磨至小于75微米的厚度。

11.一种制造磁带磁头的列的方法，包括以下步骤：

提供芯片图像的阵列；

将闭合条接合到所述阵列的芯片图像的每个行；

研磨所述闭合条；

将侧板接合到所述芯片图像的阵列；以及

研磨所述侧板的脊，以使所述脊与所述闭合条共线。

12.根据权利要求11的方法，其中在将所述侧板接合到所述阵列之前，将所述闭合条研磨至第一厚度。

13.根据权利要求11的方法，其中，

每一个所述侧板的一面中形成有多个槽，所述槽在相邻槽之间提供多个脊，并且所述侧板的所述脊被研磨为，使所述脊与每个闭合条对准。

14.根据权利要求13的方法，其中在所述研磨所述侧板的脊的步骤中还执行对所述闭合条的附加的研磨，以将所述闭合条和所述侧板的脊研磨至预定的厚度。

15.根据权利要求14的方法，其中将所述闭合条研磨至小于200微米的厚度。

16.根据权利要求14的方法，其中将所述闭合条研磨至小于100微米的厚度。

17.根据权利要求14的方法，其中将所述闭合条研磨至小于75微米的厚度。

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