CN1140296A - 磁盘存储系统，及其薄膜磁头和制造方法 - Google Patents

磁盘存储系统，及其薄膜磁头和制造方法 Download PDF

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Abstract

在本发明中，具有大于1.5T的高饱和磁通密度和大于40μΩ·cm的电阻率的磁膜通过使用(40-60)Ni-Fe电镀方法并向(40-60)Ni-Fe加入Co，Mo，Cr，B，In，Pd等制造。从而可获得能够在高的频率范围进行充分记录的记录磁头，并获得带有高记录密度的磁盘存储系统，该系统具有高于15MB/s传输速率，高于45MHz的记录频率和高于4000rpm的磁盘旋转速度。

Description

磁盘存储系统，及其薄膜磁头和制造方法
本发明涉及磁盘存储系统，及其薄膜磁头和制造方法。
本发明涉及用于磁头的磁心，并特别涉及用于带有高记录密度磁盘系统的双元磁头的记录磁头。
近年来由于磁盘记录系统的记录密度不断上升，并且记录介质的矫顽磁力增加，需要能够向具有高矫顽磁力的记录介质充分进行记录的薄膜磁头。
为了实现这一点，必须使用具有高饱和磁通密度(Bs)的材料作为磁头的磁心材料。以前，使用3μm厚的80Ni-Fe合金作为这种材料。
然而，由于80Ni-Fe合金膜的电阻率低为16至20μΩ·cm，故涡流损耗在高频带变大。因而，在高频带磁头的记录磁场强度降低，于是记录频率限制最大约为30MHz。
作为代替的材料，提出Co系统非晶形材料，Fe-Al-Si铁硅铝合金薄膜。可是由于前者材料是非晶形的因而热不稳定，后者由于需要将近500℃的高温热处理，作为感应磁头的磁心材料有制造工艺中的缺陷。
近年来，提出Co-Ni-Fe三元组材料(日本专利申请公开No.昭60-82,638，日本专利申请公开No.昭61-76,642，日本专利申请公开No.昭64-8,605，日本专利申请公开No.平2-68,906，日本专利申请公开No.平2-290,995)。
虽然这些三元组系统材料的饱和磁通密度(Bs)高达1.5T，但是电阻率不大，并且晶粒尺度比在80Ni-Fe合金中不小，并且除此之外如同在80Ni-Fe合金中那样在高频特性上有缺陷。
另一方面，磁盘存储系统的存储能力一年年不断增长，并且当前生产的3.5-英寸型磁盘的面密度已达到350MB/in2。
这种情形下，数据记录频率接近27MHz，这接近使用80Ni-Fe合金薄膜或Co-Ni-Fe合金薄膜的磁头的性能极限。
虽然在日本专利申请公开No.3-68,744中提出了通过溅镀方法添加Nb，Ta，Cr，Mo到(40-50)Ni-Fe中形成供高频使用的磁膜，但是由于该材料具有很大的磁晶各向异性，通过溅涂方法形成磁性厚膜是困难的。
本发明的一个目的是提供一种磁盘存储系统，及其薄膜磁头和制造方法，其中磁盘存储系统带有在高频带用于高密度记录的磁头。
本发明的另一目的是提供一种在高频带用于高密度记录的磁头，即，能够执行高速存取和高传输率。
本发明是为了解决先有技术中的以上问题的，并涉及装在带有高传输率和高记录密度的磁盘存储系统上的薄膜磁头，当磁盘存储系统记录或重放时具有的磁盘旋转在4000rpm以上，并设定在高于45MHz的记录频率。
所需要的是写磁头的磁心是由具有大饱和磁通密度(Bs)，在难轴方向上小的矫顽磁力和大电阻率的材料制成的。
换言之，对于Ni-Fe合金可能得到大的电阻率和高的饱和磁通密度的组合是Ni含量为38到60wt％的范围。
然而，当具有2μm以上的厚度的磁膜通常用于通过溅涂方法制造的薄膜磁头等时，膜的晶粒度变大，难轴方向上的矫顽磁力是大的，并且由于这一组成区域是磁晶各向异性最大的范围，难于感应出单轴磁各向异性。
因而，为了迫使晶粒度变小已经应用了电镀方法，并研究了添加第三种元素，诸如Co，Mo，Cr，Pd，B，In等等，到38-60wt％的Ni-Fe二元素合金之中。
所得的结果是一种优秀薄膜的一个组合范围和一个制造方法，该薄膜在保持记录磁场所需的膜厚为2到5μm时具有大于1.5T的饱和磁通密度(Bs)，在难轴方向上(HCH)矫顽磁力小于1.0Oe，并且电阻率大于40μΩ·cm。
使用用于薄膜磁头的材料，可提供一种具有面密度为500MB/in2，记录频率为45MHz，传输速率15MB/s以上的高性能的磁盘存储系统。
本发明的特征在于磁盘存储系统包括：用于记录信息的薄膜磁盘，用于薄膜磁盘的旋转器件，用于进行写和读信息装设在浮动式滑块中的薄膜磁头，用于支撑浮动式滑块并用于对薄膜磁盘进行访问的传输器件。
本发明的特征在于一种磁盘存储系统，其中写磁头的上磁心或者下磁心至少之一是由具有小于500埃平均晶粒度，大于40μΩ·cm的室温电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力的金属磁性材料制成。
本发明的特征在于一种磁盘存储系统，其中写磁头的写磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe组合金制成的电镀薄膜。
进而，本发明的特征在于磁盘存储系统，该系统包含具有大于每秒15兆字节的传输速率，大于每平方英寸500兆位的记录数据面密度及小于3.5英寸磁盘直径的磁盘。
本发明的特征在于一种磁盘存储系统，其中磁盘在记录和重放期间转速快于4000rpm，记录频率大于45MHz，用于进行记录的薄膜磁头的至少一个上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚为1至5μm，小于500埃平均晶粒度，40至60μΩ·cm的电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力，写磁头的记录磁势大于0.5安培匝。
根据本发明的磁盘存储系统中的磁心包含按总重量由Co少于15wt％，Mo，Cr，Pd，B，In，少于3wt％之一的至少一种组成的物质。
进而，本发明的特征在于磁盘存储系统包括：用于记录信息的薄膜磁盘，用于薄膜磁盘的旋转器件，用于以装设在浮动式滑块中的分开的元件进行写和读信息的双元磁头，以及用于支撑浮动式滑块并用于对薄膜磁盘进行访问的传输器件。
本发明的特征在于一种磁盘存储系统，其中具有上述相同特征和相同组成的磁膜用于写磁头的磁膜。
而且，本发明的特征在于磁盘存储系统，该系统包含具有大于每秒15兆字节的传输速率，大于每平方英寸500兆位的记录数据面密度及小于3.5英寸磁盘直径的磁盘。
本发明的特征在于一种磁盘存储系统，其中磁盘在记录和重放期间转速快于4000rpm，记录频率大于45MHz，用于以分开的元件进行记录和重放的双元磁头，具有上述相同特征和相同组成的膜用于写磁头的至少一个上磁心。
本发明的特征在于一种薄膜磁头，包括一个下磁膜，一个在该下磁膜上形成的上磁膜，一端与下磁膜的一端接触，另一端通过一个磁隙面向下磁膜的另一端，从而上磁膜形成在与下磁膜一起的部分具有磁隙的一个磁回路，一个感应线圈形成具有通过两个磁膜之间的给定匝数的一个线圈。
本发明的特征在于一种薄膜磁头，其中上磁膜和下磁膜的至少一个是通过电镀方法形成的，由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚为1至5μm，小于500埃平均晶粒度，及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力。
本发明涉及一种薄膜磁头的制造方法，该磁头包括一个下磁膜，一个在该下磁膜上形成的上磁膜，一端与下磁膜的一端接触，另一端通过一个磁隙面向下磁膜的另一端，从而上磁膜形成在与下磁膜一起的部分具有磁隙的一个磁回路，一个感应线圈形成具有通过两个磁膜之间的给定匝数的一个线圈。
本发明涉及一种薄膜磁头的制造方法，其中至少下和上磁膜之一通过应用Ni-Fe电镀槽的电镀形成，电镀槽包含的金属离子浓度为Ni++离子是15到20g/l，Fe++离子浓度2.0到2.7g/l，Ni++离子与Fe++离子的比率(Ni++/Fe++)是7到8，包含一种应力释放剂和一种表面活化剂，pH为2.5到3.5。
特别地，薄膜磁头最好通过一掩膜由电镀在下述条件的磁场中形成：保持电镀槽的温度为20到35℃，电流密度为5到30mA/cm2。
而且，本发明中，薄膜磁头最好包含权项1中所述的磁心，该膜应用电镀槽形成，所加的每一种离子是，Co离子为0.4到0.6g/l和/或Cr，Mo，Pd，In，B小于0.1g/l。
而且薄膜磁头的磁膜最好是通过磁场中的一个掩膜由电镀形成。
本发明中，在考虑了涡流损耗之下通过设计用于写磁头磁极的磁膜的厚度，电阻率相对导磁率，并同时通过设定数据记录频率为一高数值，及旋转磁盘以高速适配上述磁头而防止了由于记录频率和重写数值的波动而造成的写模糊。
(1)最好提供具有高于每秒15兆字节的传输速率，大于每平方英寸500兆位的记录数据面密度的一个器件。
(2)当应用具有直径小于3.5英寸的磁盘进行信息存储时，磁盘在记录和重放时最好以4000rpm旋转，并且记录频率设定为高于45MHz的值。
(3)最好提供应用具有大于2koe矫顽磁力的金属膜的磁盘。
(4)最好设定记录电流建立时间为小于5纳秒(ns)的值。
(5)用于在磁盘上进行信息记录的感应磁头的线圈最好通过薄膜工艺形成，并且端子数目为三，端子之间的电感小于1微亨(μH)。
(6)用于在磁盘上进行信息记录的感应磁头的线圈最好是两层结构的，第一层的匝数等于第二层的匝数，绕线的方向彼此相反。
(7)用于在磁盘上进行信息记录的感应磁头的线圈最好是单层结构的，一个附加端子连接到对应于线圈(a)开始点与线圈(b)结尾点之间的一半的位置(c)，在(c)与(a)之间及(c)与(b)之间流动的电流相位彼此相反。
(8)设感应磁头的磁心的磁膜膜厚为d(μm)，电阻率为ρ(μΩ·cm)以及低频的相对导磁率为μ，最好提供使得这些参数满足关系μd2/ρ≤500的器件。
(9)用于数据记录或数据记录和重放的磁头的记录磁极的至少一部分最好是多层结构的，其中磁性层和绝缘层交替层压，膜的厚度薄于2.7μm。
(10)上述Ni-Fe合金最好用于数据记录或数据记录和重放的磁头的记录磁膜的至少上磁膜，而Co基非晶形合金或Fe基非晶形合金用于下磁膜。
(11)记录磁极的材料最好包含Zr，Y，Ti，Hf，Al，及Si的至少一种。
(12)记录磁通势，即，用于数据记录或数据记录和重放的磁头记录电流和线圈匝数的乘积，最好设定为大于0.5安匝(AT)的数值。
(13)用于数据记录或数据记录和重放的磁头的记录磁极的至少一部分的电阻率最好大于40μΩ·cm，并且相对导磁率大于500。
(14)用于在磁盘介质上进行信息记录的感应磁头的记录线圈最好是单层结构的，一个附加端子连接到对应于线圈(a)开始点与线圈(b)结尾点之间的一半的位置(c)，在(c)与(a)之间及(c)与(b)之间流动的电流相位彼此相反，并且应用自旋阀元素(spinvalve element)和大磁阻(磁致电阻)元素(giant magnetoresistiveelement)的双元磁头用于作重放磁头。
在超过记录频率45MHz的高频带中，磁头的头效率(感应磁通的效率)由涡流损耗所决定。虽然为了减少涡流损耗而减少磁心的膜厚是最有效的，但是膜厚的减小引起由于记录磁通的不足造成记录不可靠。
为了在具有大于2000Oe，特别是高于2300Oe的高矫顽磁力的介质上充分地记录，膜厚需要大于2μm，以及还需要高的饱和磁通密度。一般，应用多层膜是为了降低涡流损耗，但是用于处理高记录密度的磁头工艺要获得尺寸的精度是困难的。
因而，为了向高频侧延伸磁心导磁率(μ)的频率特性，必须通过增加磁心的电阻率来降低涡流损耗。
当Ni的浓度在38到60wt％的范围时，Ne-Fe磁膜(3μm膜厚)表现出大于1.5T的饱和磁通密度(Bs)及40到50μΩ·cm的电阻率(ρ)。即，当Ni的浓度低于38wt％时，特定的电阻率(ρ)是大的，但是饱和磁通密度(Bs)变得低于1.5T。
另一方面，当Ni的浓度高于60wt％时，饱和磁通密度(Bs)也变得低于1.5T。特别地，Ni的浓度最好在40到50wt％。
电镀工艺是适于生产具有这种组成的膜的。即，由于通过电镀方法可将晶粒度做得很小，可使得矫顽磁力很小，即使在具有大的磁晶各向异性的情形下晶体取向可被降低到最小。例如，晶体的取向率最好抑制在5.0之下，即(111)/(200)＜5.0。
用于制造这种膜的电镀槽的组成为Ni和Fe离子浓度是Ni++：15到20g/l，Fe++：2.0到2.7g/l，以及离子比率(Ni++/Fe++)为7到8。在这种情形下，电镀电流密度为10到20mA/cm2，pH为3.0，槽温度为30℃。
另一方面，在添加Co，Mo，Cr，B，In，和Pd元素至少一种的情形下，为了保持饱和磁通密度(Bs)大于1.5及电阻率(ρ)大于40μΩ·cm，最好是Co少于15wt％，Mo少于3wt％。
在Co用作电镀槽成分的情形下，最好加到CoSO4·6H2O为100g/l(21g/l的Co离子)，并在Mo的情形下，Na2MoO4·2H2O为.48g/l(1.9g/l Mo离子)。例如，在替代Mo而加Cr[Cr2(SO4)3·18H2O]的情形下，可观察到同样的效果。在加B或In的情形下，电阻率(ρ)的增加不大于10％左右。
另一方面在加Co的情形下，通过膜的电阻率的少许减少饱和磁通密度(Bs)增加将近10％。因而最好Co与Mo共同使用。而且由于Co增加了各向异性磁场(Hk)，Co最好用于稳定磁特性。
当Co加入多于15wt％时，膜饱和磁通密度(Bs)增加，但是膜的电阻率(ρ)减小得太小。因而除了加入大量的Mo和Cr，否则膜的电阻率(ρ)不能增加到所需的数值。
由于膜的矫顽磁力变大，这并不是所希望的。为了增加膜的电阻率(ρ)而不增加矫顽磁力，Co，Mo的添加量应当限制在3wt％或更小。
在添加B，In，Pd，等等的情形下，添加量应当限制在以上相同的量。在这些情形下，电镀的条件可以与上述Ni-Fe磁膜的情形相同。
假设磁膜的高频损耗(tanδ)只是涡流损耗，则高频损耗可以表示为以下方程式。
tanδ＝μ″/μ′
＝R/ωL
＝μ0μπd2f/Cρ…(1)其中μ′，μ”是复数导磁率的实部和虚部。C是由膜形状所确定的常数，μ0是真空导磁率。
从以上方程式(1)，当给定膜所固有的相对导磁率μ，膜厚d，电阻率ρ时，可获得对应于频率f的涡流损耗tanδ。由于对应于频率的磁头效率(感应出磁通的效率)的变化正比于复数导磁率的实部的变化，于是通过由方程式(1)计算δ并取余弦分量可得到磁通效率的频率依赖性。
即，对于每一频率的磁头效率η可通过以下方程式表示。
η＝cos[arctan(μ0μπd2f/Cρ)]…(2)
从方程式(2)，通过确定可从磁膜所固有的相对磁通μ，膜厚d及电阻率ρ得到的μd2f/ρ，对于任意频率f的磁头效率η可以推导出来。
结合以上磁头和应用具有大于2kOe的矫顽磁力(在高频记录的写模糊和重写波动中该值是小的)金属磁膜磁盘，可获得具有大于500MB/in2的面密度，高于45MHz的记录频率和高于15MB/s的传输速率的高性能磁盘存储系统。
在应用具有两字节宽度数据总线快速和宽带SCSI(SmallComputer System Interface)作为I/O接口的情形下，从输入/输出装置的价格与组成输入/输出装置的每磁盘装置的传输速率之间的关系，当应用具有两字节宽度数据总线快速和宽带SCSI作为I/O接口时，最大可传输20MB/s的数据。
这种情形下，当每磁盘装置的传输速率在15MB/s以上时，可以认为/输出装置的价格可被降低。
进而，当每磁盘装置的容量是550MB时，可应付诸如Win-dows，Workplace等OS(操作软件)。为了以一个3.5英寸型的磁盘实现这一容量，要求可记录数据的面密度为500MB/in2。
根据本发明，可向具有高的矫顽磁力的介质并以高的频率范围进行充分记录的记录磁头，是由特定的组成制造的。
因而，通过保持传输速率高于15MB/s，记录频率高于45MHz，和磁盘的旋转速度高于4000rpm而减少了访问时间并增加了存储容量，能够获得具有高速率传输的高记录密度的磁盘存储系统。
附图的简述：
图1是表示磁盘存储系统的透视图；
图2是表示磁盘存储系统的剖视图；
图3是表示磁盘存储系统的前视图；
图4是表示磁盘存储系统的平面视图；
图5是磁头和支撑装置的装配视图；
图6是磁头和支撑装置的装配视图；
图7是表示具有薄膜磁头的一个滑架的透视图；
图8是表示双元磁头的一个透视图；
图9是表示频率和重写之间的关系的图示；
图10是表示晶粒度和难轴方向的矫顽磁力之间的关系的图示；
图11是表示一个感应磁头的剖视图；
图12是表示一个感应磁头的平面视图；
图13是表示一个磁阻磁头的膜结构的平面视图；
图14是表示一个磁阻磁头的膜结构的视图；
图15是表示一个磁阻磁头的膜结构的视图；
图16A是表示Ni的含量或(Ni/Fe)比率和Bs之间的关系的图示；
图16B是表示Ni的含量或(Ni/Fe)比率和ρ之间的关系的图示；
图16C是表示Ni的含量或(Ni/Fe)比率和HCH之间的关系的图示；
图17A是表示Mo的含量和Bs之间的关系的图示；
图17B是表示Mo的含量和ρ之间的关系的图示；
图17C是表示Mo的含量和HCH之间的关系的图示；
图18a是表示Mo的含量和Bs之间的关系的图示；
图18b是表示Mo的含量和ρ之间的关系的图示；
图18c是表示Mo的含量和HCH之间的关系的图示；
图19是表示频率和(μf/μ1MHz)之间的关系的图示；
图20是表示一个薄膜磁头的平面图；
图21是表示一个薄膜磁头的剖视图；
图22是表示一个双元磁头的透视图
图23是表示一个感应磁头的平面图。
本发明的说明：
以下将参照附图说明根据本发明的磁盘存储系统，其薄膜磁头和它们的制造方法的各个实施例。实施例1
图1和图2是表示根据本发明的磁盘存储系统的一个实施例的全视图和一个平面视图。该磁盘存储系统由以下器件组成：一个用于记录信息的磁盘1，一个用作转动该磁盘的器件的DC马达(图中未示出)，一个用于写和读信息的磁头2，一个用于支撑磁头2和改变磁头2对于磁盘1的位置的器件的定位装置，该装置由一个至动器4，一个音圈马达5和一个用于保持系统内部清洁的空气过滤器6组成。
至动器4由滑架7，轨道8，轴承9组成。音圈马达5由音圈10和磁铁11组成。这些图表示了一个在单独一个转轴上装有八个磁盘以便使得存储量变大的例子。
图3是根据本发明的磁盘存储系统的前视图，而图4是该磁盘系统的平面视图。在图中，标号1是磁盘，标号2是磁头，标号3是一个常平架系统支撑装置，标号4是一个定位装置(致动器)。
磁盘1由一个旋转驱动机构在箭头所示的方向上转动。磁头2由支撑装置3支撑，并在箭头b1或b2所示的方向上在旋转直径O1上运动和被定位，从而使用柱面T1到Tn的适当的一个进行磁记录或重放。
磁盘1是具有小于100埃的表面粗糙度Rmax的一个介质，最好是具有比50埃更小的表面粗糙度的更好的表面条件的介质。
磁盘1是通过真空成膜方法在硬质基片的表面上形成磁记录膜而制成的。该磁记录膜是作为由γ-Fe2O3或Co-Ni，Co-Cr等等制成的磁薄膜而形成的。
由于通过真空成膜方法所形成的磁记录膜的膜厚薄于0.5μm，硬质基片的表面特性直接反应到该记录膜的表面特性上。
因而，应用具有小于100埃的表面粗糙度的硬质基片。具有主要成分为玻璃，化学增强的纳铝硅玻璃(soda-alumina silicateglass)或者陶瓷是适用于这种硬质基片的。
该磁记录膜可由诸如γ-Fe2O3等氧化铁或金属氮化物形成。在该磁膜是一种金属或者合金的情形下，最好在其表面提供一种氧化膜或氮化膜，或在其表面形成氧化覆盖膜。还最好使用碳保护膜。
通过这样作，磁记录膜的耐久性得以改进，并因而防止磁盘1因在很低的浮动情形或在接触—启动—停止的情形下进行记录或者重放所可能引起的损坏。
该氧化膜或者氮化膜可通过反应性溅涂，反应性蒸汽沉积等等形成。氧化覆盖膜可通过特意使得由金属或者合金制成的磁记录膜的表面氧化而形成，这些金属或合金包含铁，钻和镍诸如Co-Ni或Co-Cr，通过反应性等离子处理等等。
磁盘1可以是垂直记录型的，其中磁记录膜中的记录剩磁具有垂直于膜表面方向作为主分量的一个分量，或是纵向记录型的，其中记录剩磁具有作为主分量的一个纵向分量。
虽然图中省略了，但也可在磁记录膜表面施加润滑剂。
图5和图6是表示磁头2和平常架系统支撑装置3的组装结构的视图。
磁头2在由定位装置4驱动的支撑装置3所支撑的一个陶瓷结构体的滑块的空气流出端的一侧具有读写元件22，于是通过在与浮动表面23相对的表面24上加一压力而能够作跨磁道运动和沿磁道运动。读写元件22是通过如同IC制造技术相同的工艺形成的薄膜元件。
支撑装置3是通过以下构成的：由一个弹性金属薄膜形成的支撑体37的一端装固在刚性臂部件51上，使用连接件11，12把部件51装在定位装置4上，把由类似的金属薄膜所形成的桡性体36装到于支撑体37的横向另一端上的自由端，并把磁头2装在桡性体36的下表面上(参见图3和图4)。
装在刚性臂部件51上的支撑体的部分具有一个弹簧件21，并通过连接到弹簧件41形成刚性杆件42。刚性杆件42通过两侧的弯折具有所形成的凸缘。
桡性体36包括两个外侧桡性框部件31，32，接近平行于支撑体36的横向轴线地伸展，并且边框33在远离支撑体的那端连接外侧桡性框部件31，32。
桡性体36还包括一个中间舌形件，它具有作为自由端的一端从边框33的接近中间部分沿着并接近平行于挠性边框伸出，并且相对于边框33的一端通过焊接等装在支撑体37的自由端附近。
在桡性体36的中间舌形部件34的上表面，装有一个用于压力的凸起35，例如，半球状凸起，并且压力从支撑体37自由端传送到中间舌形部件34。磁头2的表面24通过粘合固定在中间舌形部件34的下表面。
本实施例中，使用了具有表面粗糙度RMAX的磁盘1，并且使磁头2浮动的在开始的浮动量g设定在0.01μm到0.04μm的范围。
在磁盘1中所提供的读写柱面T1到Tn之中的最外侧的柱面Tn的浮动量g设定为0.01μm到0.04μm的浮动开始的量g和几倍于这个浮动量之间。
构成磁头2的滑块21的形状，从支撑装置3施加到磁头2的压力，磁盘1的转速等等被设定为使得能得到上述的浮动量。
图7是表示负压滑块的透视图。压力滑块70包括一个空气吸入面71和由两个用于产生浮力的正压力产生面72，72所环绕的负压力产生面73，和具有大于在边界5内的负压力产生面73的一个台阶的槽74，该槽在空气吸入面71，两个正压力产生面72，72和负压力产生面73之间。
在一个空气出口端75，负压滑块70还有用于向磁盘1记录和从其重放信息的薄膜磁头件76。
在负压滑块70浮动期间，通过空气吸入面71引入的空气在负压产生面73膨胀。这时，由于还产生了流向槽74的空气流，在槽74的内部存在从空气吸入面71流向空气出口端75的空气流。
因而，即使浮动在空气中的灰尘在负压滑块70浮动期间进入空气吸入面71，在槽74内的空气流迫使空气中浮动的灰尘流动，并且从空气出口端78吸向负压滑块70的外部。
而且，由于在负压滑块70浮动期间在槽74的内部有空气流而没有滞止，因而空气不会堆积里面。
图8是形成记录磁头的双元磁头的概念图。该双元磁头包括一个感应磁头和重放磁头，以及用于防止由于漏磁通在重放磁头中的扰动的屏蔽部件。
虽然在本实施例中所表示的是用于垂直磁记录的记录磁头的安装，根据本发明的磁阻元件通过与用于竖直磁记录的磁头的组合可用于垂直记录。
该磁头是由重放磁头和记录磁头形成的，重放磁头组成如下：基片80上的下屏蔽膜82，磁阻膜86，电极85和上屏蔽膜81，记录磁头组成如下：下磁膜84，线圈87和上磁膜83。
通过应用这一磁头，信号被写入到记录介质上，并且信号从记录介质被读出。如上所述，重放磁头和记录磁头的传感部件之间的磁隙通过在相同滑块上一个重叠位置形成可在相同磁道的一个时刻定位。这一磁头在一滑块中形成并安装到一磁盘存储系统上。
本实施例中，感应磁头的上和下磁膜是通过以下制造方法形成的。
制造了一个具有上和下磁心的感应磁头，这些磁心是在包含以下成分的电镀槽中电镀的：16.7g/l的Ni++，2.4g/l的Fe++，和在3.0的pH条件下的普通应力释放剂，及表面活化剂，电镀电流密度为15mA。磁道宽度是4.0μm，间隙长度是0.4μm。
这一磁膜的组成是42.4Ni-Fe(wt％)，并且至于磁特性，饱和磁通密度(Bs)是1.64T，难轴方向的矫顽磁力(HCH)是0.5Oe，电阻率(ρ)为48.1μΩ·cm。
感应磁头包括一个上磁心83，一个兼作为上屏蔽膜的下磁心84，一个线圈87，一个磁阻元件86，一个用于传导感应电流到磁阻元件的电极85，一个下屏蔽膜82和一个滑块80。
图9示出根据本发明的具有这样的结构的记录磁头的性能(重写特性)的评价结果。获得了在40MHz以上的高频范围中将近-50dB的优秀的记录特性。
图10表示本实施例中通过电镀方法及溅涂方法所得到的难轴方向矫顽磁力和磁膜的平均晶粒度之间的关系。可以看到，当晶粒度小于500埃时，可得到低于1.0Oe的低矫顽磁力。
而且，对于下磁膜，包含70到80wt％的Ni其余为Fe所组成的Ni-Fe合金薄膜可通过上述相同的电镀方法形成，或者该薄膜也可通过溅涂方法获得。
图11是一透视图而图12是一平面图，表示根据本发明的一感应磁头。该薄膜磁头包括一上屏蔽膜81，一装在该上屏蔽膜上的下磁膜83和一个上磁膜84，这些膜由上述磁膜制成。
图11是在图12的直线A-A的平面上所取的剖视图。一非磁性绝缘体89置于层83，84之间。一绝缘体部件确定了磁隙88，如同先有技术中那样，在一转换关系中这与例如置于气浮关系中的磁介质相互作用。
支撑体80的作用是作为具有一气浮面(ABS)的滑块，并且在磁盘存取操作期间这与转动的磁盘处于一种浮动关系中并对转动的磁盘进行访问。
该薄膜磁头具有由一上磁膜83，一下磁膜84所形成的背部间隙90。背部间隙90是由插入在其间的线圈87与该磁隙分开的。
连续线圈87例如通过电镀形成了在下磁膜84上所形成的一层，以便与该下磁膜电磁耦合。线圈87在其中心具有一以绝缘体89包裹的电触针91，并在线圈的外部末端头有一大的区域作为电接触针92。该触针连接到外部引线和读写信号处理磁头电路。(未示出)。
本发明中，形成为单层的线圈87稍微被变形为椭圆，具有小截面区域的部分置于最靠近磁隙的位置，并且截面随着与磁隙的距离的增加而增加。
背部磁隙90位于磁隙ABS相对近的位置。然而，在背部磁隙90与磁隙88之间存在相对密集的许多线匝，并且在这区域线圈的宽度或者剖面直径是小的。在离开磁隙最远的区域中的大剖面直径减少了电阻。
椭圆线圈没有任何角度或者尖角或边楞，因而对电流的阻力是小的。而且椭圆线圈导体的全长与矩形或者圆形(环形)线圈相比是小的。
从这些优点，线圈的全电阻相对是小的，因而发热小，并且热被很好辐射。由于发热显著降低，防止了薄膜的断裂，伸展和扩张，并消除了珠顶凸起。
其宽度均匀变化的椭圆线圈的形状，可由普通的诸如溅涂或真空沉积方法这样的经济的技术形成。
在具有不同形状特别是具有拐角的形状的一个线圈中，电镀沉积适于在宽度上为非均匀的。消除了拐角和尖楞部分的线圈受到的机械应力是小的。
本实施例中，具有多线匝的几乎是椭圆的线圈在磁心之间形成，线圈的截面直径从磁隙到背部间隙逐渐扩张，增加了信号输出功率并减少了发热。
图13是表示根据本发明在上述感应磁头的底部形成的磁阻效应元件基片的表面结构的概念图。
磁阻膜110是在基片150上沿着与记录介质相对的具有元件宽度143的一个长矩形表面163形成的。形状上的这一定义具有的效应是在与由磁阻膜110所检测的磁场施加的方向正交的方向上提供了一适当形状的磁各向异性。
来自与磁阻膜110电接触的电极140的电流在该磁阻膜中传导，并从该膜电阻的变化得到一个输出，这种变化是由加到检测部分磁场的磁场所引起的，该部分在平行于记录介质191的表面的方向有宽度141、在垂直于该表面的方向有宽度142的尺寸。
虽然在该概念图示中磁阻元件的末端部分是暴露在记录介质相对的表面上的，通过在相对表面设置一个磁轭形柔磁体引导来自记录介质的磁场，并通过与设置在内部的磁阻元件的磁耦合，可增加该元件的机械耐用性。
特别，通过减少该元件的MR高度可降低磁回路的电阻并可改进灵敏度。
根据本发明的磁阻元件例如具有图14所示的结构。该磁阻元件是通过在基片150上层压磁阻膜110而形成的，即偏磁膜132，磁膜111，非导磁膜层120，磁膜层111，偏磁膜131，并进而在层压层上通过电连接一个电极140形成。
在图12所示的元件结构中，电极140置于偏磁膜131之下。在诸如氧化镍膜这样的绝缘膜用于上偏磁膜时这是一种有效的结构的一个例子。
电极的另一结构例如可按照如下方式形成：偏磁膜部分地形成并然后在该偏磁膜上形成一电极。还有另一种方法，其中形成例如Fe-Mn膜，Co-Pt膜等等导电偏磁膜，然后在导电偏磁膜上直接形成一电极。
这一元件通过另一方式层压磁膜构造，通过一偏磁膜施加强各向异性的磁膜，通过单轴磁各向异性施以比以上各向异性弱的各向异性的磁膜，通过非导磁膜形磁各向异性或软膜偏磁，以便彼此传导电流但是不引起它们之间的磁耦合。特别，各向异性的施加方向将在下面说明。
图15是表示根据本发明的磁阻元件中各向异性控制的一例的概念图，并且是由图14的A-A＇所示元件的一部分的透视图。
偏磁膜131和132通过被切换的由图中箭头所示的的方向的连接施加各向异性。图中箭头160指示被检测的磁场的方向，而箭头161则指示在磁膜111中所感应的单轴磁各向异性的方向。
由非导磁膜120所夹持的磁膜112的易磁化方向通过单轴磁各向异性的感应施加在图中由箭头162所指示的方向。这可以通过在生长该磁膜期间在适当的方向上施加一磁场而达到。
由该图所示的实施例是通过偏磁膜和感应性磁各向异性得到的各向异性施加的一例。结果，在该膜的表面箭头161与162彼此直角相交。
通过这样设定，磁膜111的各向异性较大，而磁膜112的各向异性小于被检测的磁场的大小，磁膜111的磁化可固定在一个将近不变的数值，并磁膜111的磁化仅对于外部磁场作出大的反应。
而且，磁膜111的磁化是处于对于被检测的磁场易轴激磁的的状态，其中磁化和外部磁场的方向通过各向异性161而彼此平行。
另一方面，磁膜112的磁化是处于对于难轴激磁的的状态，其中磁化和外部磁场的方向彼此垂直。由于这一效应，以上所述的反应变得更为突出。
此外，该元件变得在高频能够工作是由于出现了这样的状态：其中该元件由一外部磁场在因磁膜112的磁化对于作为起源的箭头162的方向的旋转引起难轴激磁中所驱动，因而由磁畴壁的运动的激磁所伴随的噪声得以避免。
还有磁阻元件的另一实施例，其中各向异性的施加是通过不同类型的偏磁膜，即反铁磁膜和硬磁膜。
磁阻元件的形成是通过在基片150上层压：一反铁磁膜132，一磁膜111，一非磁膜120，一磁膜112和一硬磁膜133，然后在该层压膜上连接一电极。反铁磁膜132和硬磁膜133都分别固定到由该非磁膜分开的两个磁膜111，112上。
磁膜111和112的磁化方向是通过在磁场下进行热处理或在方向172和173的磁化处理分别在箭头161和162所示的方向中感应的，一个是平行于和一个是垂直于被检测的磁场方向160的方向。
反铁磁膜例如是由氧化镍形成的，而硬磁膜是由钻-铂合金形成的。当硬磁膜和反铁磁膜的位置反向，或者感应的磁化方向反向时，可得到同样的效果。
组成根据本实施例的磁阻元件的膜是应用高频磁控管溅涂设备以下述方式制造的。
磁阻元件是通过在1mm厚和3英寸直径的一陶瓷基片和Si单晶基片上，在3毫乇的氩气氛中顺序地层压以下材料制成的。作为所用的溅涂靶是氧化镍，钻，镍-20at％(原子百分数)铁合金和铜的靶。
钻加镍-20at％铁最好是通过在镍-20at％铁靶上放置钻片进行。镍和铁加入钻最好是通过在钻靶上放置镍和铁片进行。
层压膜的形成是通过向每一阴极施加高频电能使得每一靶极在系统内部产生等离子体，然后逐个开关装在每一阴极上的活门，以便顺序地形成每一膜。
在成膜期间，在基片表面上应用两对彼此成直角交叉的磁铁平行于基片施加将近50Oe的磁场，以便在膜中形成单轴磁各向异性并向每一方向感应出氧化镍膜的切换连接偏磁方向。
在应用两对装设在基片附近的磁铁形成每一磁膜时，是通过在被感应的方向上施加一个磁场而进行各向异性的感应。另外，在形成多层膜后反铁磁偏磁的方向是在接近Neel温度的温度的磁场下进行热处理在一个磁场方向上感应的。
磁阻元件的性能的评价是通过使得膜以矩形形状成形并形成电极而进行的。这时，成形和形成电极的进行使得磁膜的单轴磁各向异性的方向变成平行于元件中电流方向。
测量的进行是通过：在电极端头之间传导直流电流，在元件的表面垂直于电流方向的方向上施加一磁场，以测量电极端子之间的电压而测量元件的电阻，并检测作为磁阻比率的测量结果。
表1中，元件的特性是以磁阻比率和饱和磁场来表示的。元件的重放输出对应于磁阻比率的大小的大值(largeness)，而灵敏度对应于饱和磁场的大小的小值(smallness)。
从表1的结果明显的是，No.1到No.5的磁阻元件具有大于4％的磁阻比率和较好的磁特性，并与No.6和No.7相比在磁阻变化率上是特别突出的
其中样品No.1，No.2，No.4表现出约为10Oe饱和磁场的优良的磁场灵敏度和6到7％磁阻比率的高输出。
表1
 Spe.     膜的成份/厚度(埃)  MS  Hs
 No.1  NiO/NiFe/Cu/NiFe/Cu/NiFe/NiO300/60/21/40/21/60/300  6.5  12
    2  NiO/Co/Cu/NiFe/Cu/Co/NiO300/50/21/40/21/50/300  7.2  13
    3  NiO/NiFe/Cu/NiFe/Cu/NiFe/Cu/NiFe/NiO300/60/21/40/21/40/21/60/300  5.5  11
    4  NiO/CO/Cu/CO/NiFe/CO/Cu/Co/NiO300/60/21/15/40/15/21/60/300  7.5  16
    5  NiO/NiFe/Cu/NiFe300/60/21/40  4.5  15
    6  NiFe/Cu/NiFe/NiO60/21/40/300  3.0  14
    7  NiFe/Cu/NiFe/NiO60/21/40/150  3.9  10
注：Spe：样品，Mr：磁阻率(％)
Hs：饱和磁场(Oe)
本实施例的磁盘存储系统中，成为重放磁道宽度的由一对电极所夹持的区域设定为2μm。在记录时，15mAop的电流被导入具有20线匝的线圈87以便在介质上记录任何信息。
另一方面，在重放时，8mA的直流电流导向引线以检测来自介质的漏磁场。
一磁盘存储系统通过组合这样的磁头和具有CoCrTa(Cr的加入量为16at％)记录膜的3.5英寸的磁盘构成，该记录膜在记录位方向具有2100Oe的矫顽磁力及1.2的矫顽磁力指向比率。
这里所使用的磁盘记录膜的剩磁通密度和膜厚的乘积Br·δ是100Gauss·μm。本实施例中所构造的磁存储装置的规格示于表2。
                   表2
    使用双元磁头的3.5英寸装置的规格
存贮量 5.5GB
磁盘数 4
数据面数 8
磁头数 8
每磁盘面的磁道数 7378
最大线性记录密度 170kBPI
磁道密度 8.3kTPI
转速 4491RPM
Recording F. 80.0MHz
传输率(对介质写/读) 18MB/sec
实施例2
图16A，16B和16C是表示当电镀槽中的金属离子浓度即Ni++和Fe++的量变化时，磁膜的成分，磁特性和电阻(ρ)之间的关系的图示。
Ni++是使用NiCl2·6H2O加入的，Fe++是使用FeSO4·7H2O加入的，并加入普通应力释放剂和表面活化剂。电镀是在3.0pH和电镀电流密度为15mA/cm2的条件下进行的。膜厚是3.0μm。
可以理解，当膜中的Ni含量在38到60wt％的范围时，饱和磁通密度(Bs)大于1.5T，电阻率(ρ)大于40μΩ·cm，即，该膜具有优秀的性质是在于饱和磁通量密度(Bs)是1.5倍于并且电阻率(ρ)是两倍于著名的80Ni-Fe坡模合金膜。
进而，难轴方向的矫顽磁力(HCH)小于1Oe，类似于80Ni-Fe坡模合金。饱和磁通量密度(Bs)与电阻率(ρ)的变化趋势与松散材料(bulk material)的变化趋势接近相同，但是在Ni含量增加时的减少速率小于松散材料。其原因在于同松散材料比较该膜具有40到80埃的很小的晶粒度。
当pH在2.5到3.5范围内变化，并且电镀电流密度在5到30mA/cm2的范围变化时这种特性的变化不大。当电镀槽温度在25到35℃的范围内变化，Ni含量在温度增加时轻微增加，但是特性本身不受影响。
本实施例的磁膜适用于具有应用含有70到80Niwt％的Ni的Ni-Fe系列合金的下磁心的感应磁头的上磁心，但是该膜可用于上和下磁心两者。
特别，如图16A，16B，和16C所示，Bs在Ni为40到50wt％时表现出1.6T的最高值，并且最好同具有(Ni/Fe)的比率为0.667到1.00的膜相组合。例如，具有38到60wt％的Ni的膜的(Ni/Fe)的比率为0.613到1.50。实施例3
图17A，17B，17C表示关于(Ni44wt％-Fe)系列合金中含有Mo的磁膜的磁特性和电阻率(ρ)的试验结果。
即，该图表示通过向含有16.7g/l的Ni++和2.2g/l的Fe++的电镀槽加入Mo作为增加电阻率(ρ)的元素所形成的磁膜的磁特性和电阻率(ρ)。Mo是使用Na2MoO4·4H2O以最大5g/l加入的。
可以理解，磁膜的电阻率(ρ)与加入的Mo量成正比地增加。例如，具有2wt％的Mo的磁膜的电阻率(ρ)显示在60μΩ·cm以上，这大约为三倍于80Ni-Fe坡模合金膜的电阻率。
这种情形下，饱和磁通密度(Bs)仅仅减少5％，并接近于1.50T，这是80Ni-Fe坡模合金膜的1.5倍之高。
但是，不希望加入Mo超过3wt％的量(基于Na2MoO4·4H2O的5g/l的Mo)，因为难轴方向的矫顽磁力(HCH)变得高于1Oe并且饱和磁通密度(Bs)变得低于1.5T。
以加入Cr替代加入Mo，已经研究过，其结果与加入Mo的情形接近相同。这一实施例的磁膜可按照前一实施例中类似的方式使用。实施例4
图18A，18B，18C表示关于(Ni44wt％-Fe)-Co15wt％-Mo磁膜的试验结果，其中Co和Mo是同时加入的，以便进一步增加饱和磁通密度(Bs)和电阻率(ρ)而不降低磁膜的磁特性。
Co是使用CoSO4·7H2O加入的，与实施例3中类似，Mo是以Na2MoO4·4H2O加入的。所示的例子的情形是，Co的加入量是一常量13wt％(基于CoSO4·7H2O的100g/l)，另一方面Mo的加入量变化到4wt％。
结果，通过加入13wt％的Co，磁膜的饱和磁通密度(Bs)增加10％而变为1.78T。但是电阻率(ρ)降低了30％而为35μΩ·cm。通过加入Mo而恢复了电阻率(ρ)。通过加入2.5wt％的Mo，电阻率(ρ)反而增加接近20％而变为55μΩ·cm。
这种情形下，磁膜的饱和磁通密度(Bs)为1.55T，这稍微高于没有Co的膜的数值。而且，由于Co的加入增加了膜的各向异性，膜的磁特性得以稳定。
这一实施例的磁膜可按照前面实施例中类似的方式使用。实施例5
图19表示实施例2到4所述的制造方法制造的典型的磁膜的导磁率(μ)，图中，导磁率在频率1MHz处对μ进行了归一化。为了进行比较，对于80Ni-Fe坡模合金膜的导磁率(μ)也进行了测量。所有的膜厚度为3μm。
对于具有48到60μΩ·cm的电阻率的本实施例的膜，导磁率(μ)降低25％的频率(即原来导磁率的75％)是在直到40MHz到70MHz的范围。这一范围是对于坡模合金的15MHz宽度的3到5倍。可以理解，本实施例的膜的频率特性得到改进。实施例6
图20和21是剖视图，表示对于如同实施例1中的上和下磁膜，具有应用根据本发明的磁膜的两级线圈的感应磁头。
如同图中所示，薄膜磁头210包括由一种磁材料，例如坡模合金，制成的两个膜212和214所形成的上部分和下部分磁膜。膜212和214通过分别包含成形膜221和213的两阶段被沉积。
这些膜212和214，除去区域218和顶端区域219以外，由绝缘膜215，216和217分开，在区域218膜有物理接触，在区域219膜由非磁性材料的薄膜220分开以形成一个磁隙221。
在一种磁材料的膜212和214之间的空间中装设了扁平导电线圈222。线圈222具有沉积在绝缘材料的膜215，216和217之间的椭圆形中的两个夹层多匝223a到223b。
变换器间隙221的顶端部分还带有在装有上述膜的一非磁性基片上所形成的气浮面(ABS)。
转换器间隙221与旋转磁记录介质(未示出)的作用如同一旋转磁盘处于一气浮状态。当磁盘旋转时，磁头在气浮面(ABS)上很接近磁盘的记录表面飞驰。
通过在基片224上应用适当的掩膜以便在一个磁极片的顶端区域219中沉积磁膜212和成形膜211而制造出该薄膜磁头。然后非磁性膜220在膜211和212上除去背部间隙区域218之外形成。
然后第一绝缘膜215沉积到除去磁间隙221之外的膜220上面。例如通过电镀，在绝缘膜215上沉积连续的和扁平的椭圆涡旋状线匝223a到223n的第一膜。
绝缘膜216沉积在第一线圈膜上，沉积线圈的第二膜线匝，在该线圈上沉积一绝缘膜217。然后，如上所述，在除去与磁膜212进行物理接触的背部间隙之外的被绝缘的线圈上沉积磁膜214。
磁极片的顶端219具有一通过被选的接近不变的宽度W。宽度W等于或稍微窄于对应的可旋转磁介质上磁道的宽度。
磁极片的顶端被选的宽度W通过剪切磁极片的顶端而得到，并且剪切磁极片的顶端的步骤在沉积用于第二磁膜214的成形膜213的步骤之前进行。通过这样改变工艺，可以比普通工艺高得多的精度剪切磁极片的顶端。
在沉积磁膜214之后和沉积成形膜213之前，薄膜磁头组件以光致抗蚀掩膜230覆盖。然后在磁头的磁极片的顶端区域的两边的光致抗蚀掩膜上形成一窗口232。
对于被掩膜的磁头进行离子研磨工艺。在工艺中，磁头没有被掩膜覆盖的部分被研磨而刻成如图5中所示的希望的宽度。
离子研磨工艺对加工面的作用与常规的情形相同，因而没有掩膜覆盖的结构与光致抗蚀掩膜一同被研磨。于是从磁头所产生的被研磨的材料重新沉积到掩膜的其余部分上面和已经被研磨的磁头结构上面。
因此，离子研磨分为两个阶段进行。在第一步，通过磁膜14，非磁性间隙膜220和磁膜212未掩膜的结构被研磨到基片224。为了完全除去材料，第一步最好进行到基片被轻微研磨。
进行离子研磨工艺的第二步是要除去所有再沉积的材料，并以诸如对于垂直方向75到80度这样的大倾角状态进行。在离子研磨步骤的一个较佳实施例中，坡模磁性材料以每分钟大约550埃的蚀刻速率每立方厘米约2瓦特的电功率进行研磨。然后除去光致抗蚀剂，沉积成形磁膜，于是薄膜磁头完工。
光致抗蚀掩膜在离子研磨期间被研磨，视磁膜214的形状，在磁头上的光致抗蚀剂的厚度变得薄于磁极片区域上的光致抗蚀剂的厚度。
根据本发明制造的薄膜磁头是一端具有转换器磁隙并在另一端具有背部间隙区域的磁轭结构，具有导电线圈用于激励装在磁隙和磁轭结构的背部间隙区域之间的磁轭的磁轭结构是由磁性物质制造的两个磁膜形成的。
将说明应用本实施例中制造的薄膜磁头所构造的磁盘存储系统。根据本实施例的磁盘存储系统包括一个具有外径约为3.5英寸的磁盘，一个用于转动该磁盘的心轴，一个对于磁头的定位机构和外壳。
磁头是感应磁头，磁道宽度是5.0μm。磁头的上和下磁膜是由具有饱和磁通密度1.3T，电阻率(ρ)60μΩ·cm，相对导磁率μ为1000，膜厚d为3μm的(Ni44wt％-Fe)-2wt％Mo合金薄膜形成的，间隙长度为0.4μm。
同等的效应应用以下用于磁极的材料可以获得，即具有饱和磁通密度1.6T的类似Ni-Fe系列合金，Fe-Co-Ni/Al2O3/Fe-Co-Ni多层膜，含有ZrO2，Y2O3，HfO2，或SiO2具有粒度2nm到3nm。
在磁膜中混合氧化物的情形，粒度最好是0.5nm到5nm。这是因为当氧化物粒度在上述范围时，仅电阻率可能增加而不会降低饱和磁通密度或软磁特性很多。
通过在Ni-Fe合金中混合上述一种氧化物，电阻率能够增加到将近60μΩ·cm，而相对导磁率显示了一种优良的软磁特性为接近1000。
另一方面，在没有氧化物的NiFe薄膜用于磁头记录磁极的情形，可通过降低相对导磁率至500或更小而改进高频特性。然而，必须设定磁头的记录磁通势为大于0.5T的数值。
磁盘的记录膜由具有记录位方向2100Oe的矫顽磁力和矫顽磁力指向比率为1.2的CoCrTa(Cr加入量为16at％)所形成的。剩磁通密度和记录介质的膜厚的乘积Br·δ为300高斯·μm。
应用该记录介质，可改进线性记录密度特性并显著降低高线性记录密度范围的介质噪声。当介质矫顽磁力低于200Oe时，位错率降低而引起设备故障。
记录和重放时的心轴转速设定为4491rpm，这时磁盘上的数据记录区域最外侧的磁头浮动量为0.05μm。
每一磁道上的线性记录密度的设定使得其在数据记录区从最内侧到最外侧是相等的，最外侧的记录频率设定为67.5MHz。
在本实施例的磁盘存储系统中，每一磁道上的数据线性记录密度设定为144kBPI(每英寸千位)，磁道密度设定为5kTPI(每英寸千磁道)，因而面密度是每平方英寸720兆位。
本实施例中，使用了四个磁盘，系统的格式容量为2.8吉字节，传输速率为每秒15兆字节。
虽然本实施例中对于数据记录应用了8/9转换，即使当普通的1-7方法用于数据记录，也能够构造具有与本实施例相同性能的系统。然而在那种情形下，记录频率变为45MHz。
本实施例中所构造的磁盘存储系统的规格示于表3之中。
表33.5英寸装置的规格
存贮量 2.8GB
磁盘数 4
数据面数 8
磁头数 8
每磁盘面的磁道数 4427
最大线性记录密度 144kBPI
磁道密度 5kTPI
转速 4491RPM
记录频率 67.5MHz
传输率(对介质写/读) 15MB/sec
实施例7
将对于组合了根据本发明的磁头和具有磁盘直径2.5英寸，1.8英寸，1.3英寸的磁盘的磁盘存储系统所得的结果进行说明。
本实施例中所应用的磁头和磁盘与实施例6中所应用的相同，每磁道的数据线性记录密度设定为144kBPI，磁道密度设定为5kTPI。对于每一磁盘，设定心轴转速使得传输速率为15MB/sec。
进而，如同实施例6中所述，即使当普通的1-7方法用于数据记录，也能够构造具有与本实施例相同性能的系统。然而在那种情形下，记录频率变为45MHz。
表42.5英寸装置的规格
存贮量 1.8GB
磁盘数 4
数据面数 8
磁头数 8
每磁盘面的磁道数 2951
最大线性记录密度 144kBPI
磁道密度 5kTPI
转速 6736RPM
记录频率 67.5MHz
传输率(对介质写/读) 15MB/sec
表51.8英寸装置的规格
存贮量 1.4GB
磁盘数 4
数据面数 8
磁头数 8
每磁盘面的磁道数 2213
最大线性记录密度 144kBPI
磁道密度 5kTPI
转速 8982RPM
记录频率 67.5MHz
传输率(对介质写/读) 15MB/sec
表61.3英寸装置的规格
存贮量 0.9GB
磁盘数 4
数据面数 8
磁头数 8
每磁盘面的磁道数 1475
最大线性记录密度 144kBPI
磁道密度 5kTPI
转速 13473RPM
记录频率 67.5MHz
传输率(对介质写/读) 15MB/sec
实施例8
制造了应用具有不同电阻率ρ，膜厚d和相对导磁率μ的磁极的两种感应磁头，应用电子束层析X射线摄影法对于每一磁头测量记录磁场强度的频率相关性。
表7中对于每一种原型磁头示出在1MHz以下低频带的磁极材料，磁极厚度d，电阻率ρ和相对导磁率μ。
磁头A包括由具有实施例1中所述的组成并且膜厚为3μm的Ni-Fe合金单层膜所形成的磁极。如同实施例4中那样，磁头B包括由通过0.1μm膜厚的Al2O3中间膜层压2.2μm膜厚的Fe-Co-Ni-Mo膜所形成的磁极。因而这种磁头磁极膜的总厚度为4.5μm。
这里，在Fe-Co-Ni-Mo/Al2O3/Fe-Co-Ni-Mo的多层膜中，当Fe-Co-Ni-Mo膜单层厚度超过2.7μm时，在记录频率为45MHz的磁场强度的衰减变得高于10％而引起写模糊或重写膜中的不稳定，这是不希望的。本实施例中，Fe-Co-Ni-Mo膜厚设定为2.2μm。
磁头C包括一个磁极的下磁膜，该膜是一个Co-Ta-Zr非晶形单层膜，膜厚为3μm，电阻率为90μΩ·cm。
表7原型薄膜磁头的规格
磁头 磁极材料     d(μ)     ρ(μΩ·cm)     μ
    A  NiFe     3.0     16     1000
    B  FeCoNiMo多层膜     2.2     16     1000
    C  CoTaZr     3.0     90     1000
注：d：磁极厚度
ρ：电阻率
μ：相对导磁率
从记录磁场强度的归一化频率相关性的测量结果计算出磁头效率η。对于具有Fe-Ni单层膜磁极的磁头A，记录磁场强度在超过10MHz的点附近开始下降，并且100MHz处的强度衰减到低于低频带强度的60％。
另一方面，虽然磁头B使用了具有等于磁头A中所用的Fe-Ni膜的导磁率和电阻率的Fe-Co-Ni-Mo膜，由于这些膜是通过Al2O3绝缘膜的多层结构，其涡流损耗还是显著降低了。
在这种磁头的情形，在100MHz处的磁场强度衰减接近20％，因而频率特性得到改进。在磁头C的情形，100MHz处的磁场强度衰减为接近0％，其频率特性极好。实施例9
本实施例中，上和下磁膜按以下方法形成。
制造了一个具有上和下磁心的感应磁头，这些磁心是在包含以下成分的电镀槽中通过掩膜电镀的：16.7g/l的Ni++，2.4g/l的Fe++，和在3.0的pH条件下的普通应力释放剂及表面活化剂，电镀电流密度为15mA。
磁道宽度是4.0μm，间隙长度是0.4μm。这一磁膜的组成是42.4Ni-Fe(wt％)，并且至于磁特性，饱和磁通密度(Bs)是1.64T，难轴方向的矫顽磁力(HCH)是0.5Oe，电阻率(ρ)为48.1μΩ·cm。
图22是表示一个双元磁头的透视图，图23是写入的平面图。该写磁头包括一上磁心320，一下磁心321兼作上屏蔽膜，一线圈325。读磁头包括磁阻元件323，一用于导通感应电流到磁阻元件323的电极324，及下屏蔽膜322。写和读磁头是在滑块326上形成的。
这一感应磁头装在实施例1中所示的磁盘存储系统上以评价记录性能。所用的介质具有3.5英寸的外径和2500Oe的矫顽磁力。
根据本发明的记录磁头在这样构造下所进行的评价的性能(重写特性)表现出优异的特性，在高于40MHz的高频带接近-50dB。实施例10
如图22所示，这一实施例的磁盘存储系统应用了双元磁头，该磁头使用感应磁头用于记录并使用磁阻元件用于重放。感应磁头的记录磁极的上磁膜如同上述形成。
由于上屏蔽膜81兼作记录磁极，使用了具有Fe-Co-Ni-Mo膜单层厚度2.2μm的Fe-Co-Ni-Mo/Al2O3/Fe-Co-Ni-Mo的多层膜。Al2O3中间膜的厚度是0.1μm，记录磁极的磁道宽度为3μm。
厚度为1μm的Ni-Fe合金膜用于下屏蔽膜82。一个厚度为15nm的Ni-Fe合金膜用于使用软膜偏磁方法驱动的磁阻元件86。
替代使用Ni-Fe合金膜的磁阻元件86，也可使用由Ni-Fe膜，Cu膜，Co膜和Ni-O系列，Fe-Mn系列或Cr-Mn系列反铁磁膜组成的自旋阀式(spin valve type)元件；Co-Ag，Co-Ag，Co-Cu，Fe-Ag等等的合金型巨磁阻元件；或Co/Cr，Fe/Cr，Co/Cu或NiFe/Cu系列的多层型巨磁阻元件。
根据本实施例所构造的磁盘存储系统可得到如同表2所示的相同的规格。

Claims (20)

1.一种磁盘存储系统，包括：用于记录信息的薄膜磁盘，用于所述薄膜磁盘的旋转器件，用于进行写和读信息装设在浮动式滑块中的薄膜磁头，用于支撑所述浮动式滑块并用于对薄膜磁盘进行访问的传输器件，其中所述薄膜磁头的所述写磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有小于500埃平均晶粒度，大于40μΩ·cm的室温电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力的金属磁性材料制成。
2.一种磁盘存储系统，包括：用于记录信息的薄膜磁盘，用于所述薄膜磁盘的旋转器件，用于进行写和读信息装设在浮动式滑块中的薄膜磁头，用于支撑所述浮动式滑块并用于对薄膜磁盘进行访问的传输器件，其中所述薄膜磁头的所述写磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成的电镀薄膜。
3.一种磁盘存储系统，包括：具有大于每秒15兆字节的传输速率、大于每平方英寸500兆位的面密度数据及小于3.5英寸磁盘直径的磁盘，其中所述磁盘在记录和重放期间转速快于4000rpm，记录频率大于45MHz，用于进行记录的薄膜磁头的至少一个上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚为1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力，所述记录磁头的记录磁通势大于0.5安培匝。
4.一种磁盘存储系统，包括：用于记录信息的薄膜磁盘，用于所述薄膜磁盘的旋转器件，用于进行写和读信息装设在浮动式滑块中的薄膜磁头，用于支撑所述浮动式滑块并用于对薄膜磁盘进行访问的传输器件，其中所述磁盘在记录和重放期间转速快于4000rpm，记录频率大于45MHz，用于进行记录的薄膜磁头的至少一个上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚为1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力，所述记录磁头的记录磁通势大于0.5安培匝。
5.一种磁盘存储系统，包括：具有大于每秒15兆字节的传输速率、大于每平方英寸500兆位的记录数据面密度及小于3.5英寸磁盘直径的磁盘，其中所述磁盘在记录和重放期间转速快于4000rpm，记录频率大于45MHz，用于进行记录的薄膜磁头的至少一个上磁心是由Ni-Fe合金制成，所述薄膜具有膜厚为1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力，所述记录磁头的记录磁通势大于0.5安培匝。
6.一种磁盘存储系统，包括：具有大于每秒15兆字节的传输速率、大于每平方英寸500兆位的面密度数据及小于3.5英寸磁盘直径的磁盘，其中所述磁盘在记录和重放期间转速快于4000rpm，记录频率大于45MHz，用于进行记录的薄膜磁头的至少一个上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚为1至5μm。
7.根据权项2，3，4，和6的任何一个的磁盘存储系统，其中所述磁心包括：由按总重量Co少于15wt％，Mo，Cr，Pd，B，In，少于3wt％之一的至少一种组成的物质。
8.一种磁盘存储系统，包括：用于记录信息的薄膜磁盘，用于所述薄膜磁盘的旋转器件，用于以装设在一浮动式滑块中的分开的元件进行写和读信息的双元磁头，用于支撑所述浮动式滑块并用于对薄膜磁盘进行访问的传输器件，其中所述薄膜磁头的所述写磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成的电镀薄膜。
9.一种磁盘存储系统，包括：用于记录信息的薄膜磁盘，用于所述薄膜磁盘的旋转器件，用于以装设在一浮动式滑块中的分开的元件进行写和读信息的双元磁头，用于支撑所述浮动式滑块并用于对薄膜磁盘进行访问的传输器件，其中所述薄膜磁头的所述写磁心的上磁心或者下磁心至少之一是由具有小于500埃的平均晶粒度，大于40μΩ·cm的室温电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力的磁性金属材料制成。
10.一种磁盘存储系统，包括：具有大于每秒15兆字节的传输速率、大于每平方英寸500兆位的记录数据面密度及小于3.5英寸磁盘直径的磁盘，其中所述磁盘在记录和重放期间转速快于4000rpm，记录频率大于45MHz，用于以分开的元件进行记录和重放的双元磁头，用于进行记录的薄膜磁头的至少一个上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚为1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力，所述记录磁头的记录磁通势大于0.5安培匝。
11.一种薄膜磁头，包括：一个下磁膜，一个在所述下磁膜上形成的上磁膜，一端与所述下磁膜的一端接触，另一端通过一个磁隙面向下磁膜的另一端，从而上磁膜形成在与下磁膜一起的部分具有磁隙的一个磁回路，一个形成具有通过两个磁膜之间的给定匝数的一个线圈的感应线圈，其中所述上磁膜和所述下磁膜的至少一个是通过电镀方法形成的，由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚为1至5μm，小于500埃平均晶粒度，及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力。
12.一种薄膜磁头，包括：一个下磁膜，一个在所述下磁膜上形成的上磁膜，一端与所述下磁膜的一端接触，另一端通过一个磁隙面向下磁膜的另一端，从而上磁膜形成在与下磁膜一起的部分具有磁隙的一个磁回路，一个形成具有通过两个磁膜之间的给定匝数的一个线圈的感应线圈，其中所述上磁膜和所述下磁膜的至少一个是通过电镀方法形成的，由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚为1至5μm。
13.一种薄膜磁头，包括：一个下磁膜，一个在所述下磁膜上形成的上磁膜，一端与所述下磁膜的一端接触，另一端通过一个磁隙面向下磁膜的另一端，从而上磁膜形成在与下磁膜一起的部分具有磁隙的一个磁回路，一个形成具有通过两个磁膜之间的给定匝数的一个线圈的感应线圈，其中所述上磁膜和所述下磁膜的至少一个具有小于500埃的平均晶粒度，大于40μΩ·cm的电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力，记录时的磁通势大于0.5安培匝。
14.用于以分开的元件进行写和读信息的双元磁头，其中所述薄膜磁头的所述写磁心的上磁心和下磁心至少之一是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成的一电镀薄膜。
15.用于以分开的元件进行写和读信息的双元磁头，其中所述薄膜磁头的所述写磁心的上磁心和下磁心至少之一是由具有小于500埃的平均晶粒度，大于40μΩ·cm的室温电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力的金属磁性材料制成。
16.用于以分开的元件进行写和读信息的双元磁头，磁盘在记录和重放信息时转速在4000rpm以上，记录频率大于45MHz，其中用于进行记录的薄膜磁头的至少一个上磁心是由具有38至60wt％的Ni和40到62wt％的Fe的Ni-Fe合金制成，并具有膜厚为1至5μm，小于500埃的平均晶粒度，40至60μΩ·cm的电阻率及小于10Oe的难轴方向矫顽磁力，所述记录磁头的记录磁通势大于0.5安培匝。
17.一种薄膜磁头的制造方法，该磁头包括一个下磁膜，一个在所述下磁膜上形成的上磁膜，一端与所述下磁膜的一端接触，另一端通过一个磁隙面向所述下磁膜的另一端，从而上磁膜形成在与下磁膜一起的部分具有磁隙的一个磁回路，一个感应线圈形成具有通过所述两个磁膜之间的给定匝数的一个线圈，其中至少所述下和上磁膜之一通过应用Ni-Fe电镀槽的电镀形成，电镀槽包括：的金属离子浓度为Ni++离子是15到20g/l，Fe++离子浓度为2.0到2.7g/l，Ni++离子与Fe++离子的比率(Ni++/Fe++)是7到8，包含一种应力释放剂和一种表面活化剂，pH为2.5到3.5。
18.根据权利要求17的一种薄膜磁头的制造方法，其中所述薄膜磁头包含权项1中所述的磁心，该膜用电镀槽形成，所加的Co离子为0.4到0.6g/l，并且Cr，Mo，Pd，In，B中的的每一种离子少于0.1g/l。
19.根据权利要求17和18任何一个的用于记录的薄膜磁头的制造方法，其中薄膜磁头的磁心通过一掩膜由电镀在下述条件的磁场中形成：保持电镀槽的温度为20到35℃，电流密度为5到30mA/cm2。
20.根据权利要求17到19任何一个的薄膜磁头的制造方法，其中薄膜磁头的磁心是通过磁场中的一个掩膜由电镀形成。
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