專利名稱：形成磁頭組合件的方法,磁頭組合件以及線性磁帶機的制作方法
技術領域：
本發明涉及形成磁頭組合件的方法，磁頭組合件以及線性磁帶機。
作為提供增強的高容量存儲的線性帶格式，已經發展了LinearTape-Open(LTO)Ultrium格式。第一代配置可以在單個盒式磁帶上傳送高達10GB的本機數據容量。將來的配置可升級到在單個盒式磁帶中提供1.6TB的本機數據容量。
參考

圖1，圖中表示一個高容量存儲設備中用于讀寫的傳統磁頭配置10。該配置10包括磁頭心片基片12，填充塊14以及覆蓋條16。磁頭元件設置在區域18，包括一個多個淀積層和一個絕緣基體。典型的淀積層包括用于形成寫磁極、屏蔽罩以及磁阻讀元件的金屬磁性材料。這些淀積層通常淀積在心片基片12之上并包含在心片基片12和覆蓋條16之間。由于制造方法的緣故，絕緣基體和各層通常包括相對較軟的材料(與基片及覆蓋條相比)。與包括基片及覆蓋條的磁頭組合件的其他部分相比，軟性材料易于磨損。
因此，許多傳統配置受到磁極尖端凹陷的困擾，在使用中，其中的絕緣基體和各層被通過的帶磨損。這些傳統磁頭配置受到由于磁極尖端凹陷而導致磁帶記錄空間損失的影響。這種空間損失減小了給定的磁帶上記錄數據能力的密度。
參考圖2，區域18中傳統磁頭配置的磁極尖端凹陷如圖所示。圖示配置包括對應于相對軟性材料的AL(1)，例如淀積在基片12之上的氧化鋁。符號P3對應于靠近讀元件(未加標號)的屏蔽罩。符號P2對應于靠近讀元件的共享的屏蔽罩/磁極。符號P1對應于寫磁極而AL(2)對應于形成磁頭元件的各淀積層之上的氧化鋁材料層。這種相對于磁極尖端凹陷而增加的磁化率減小了傳統設備能夠達到的最大記錄密度。
為了進一步增加線性記錄密度，必須在先有技術設備上改進設備和方法。
本發明的一個方面提供形成磁頭組合件的方法，所述方法包括提供基底構件；在基底構件之上形成各自適合于傳遞關于磁帶的信息的多個磁頭組件；設置多個組件區靠近各個磁頭組件和帶傳送路徑；以及在相鄰的磁頭組件中間設置支持區并將其放置到適當位置以支持所述帶沿著傳送路徑移動，所述支持區包含不同于組件區的材料。
本發明的另一個方面提供構造成傳遞關于磁帶的信息的磁頭組合件，它包括基底構件；以及鄰近基底構件的磁頭構件，后者包括靠近帶傳送路徑適合于傳遞關于磁帶的信息的多個磁頭組件；靠近帶傳送路徑和磁頭組件中相應的磁頭組件的多個組件區；以及相鄰的磁頭組件之間并放置到適當位置以支持所述帶沿著傳送路徑移動的支持區，所述支持區包含不同于組件區的材料。
本發明的再一個方面提供構造成傳遞關于磁帶信息的線性磁帶機，它包括適合于與外部裝置耦合的輸入端；適合于接納包含磁帶的盒式磁帶的盒式磁帶接納部件；設置在帶傳送路徑附近的磁頭組合件，磁頭組合件包括基底構件；靠近基底構件的覆蓋構件；在基底構件和覆蓋構件中間的磁頭構件，后者包括構造成傳遞關于帶的信息、包括從帶上讀信息和在帶上寫信息的多個磁頭組件；靠近帶傳送路徑和相應的磁頭組件的多個組件區；以及所述各磁頭組件中相鄰的磁頭組件之間并放置到適當位置以支持所述帶沿著傳送路徑移動的支持區，支持區包含硬度大于組件區的材料。
對于本專業的普通技術人員，當閱讀以下的詳細描述、權利要求書和附圖時，將明白本發明的其他的特征和優點。
圖2是傳統的磁頭的磁極尖端凹陷外形的詳細的橫截面視圖。
圖3是體現本發明的各個方面的的典型的磁帶機的透視圖。
圖4是根據本發明的磁頭組合件的第一實施例的平面圖。
圖5是體現本發明的各個方面的的雙磁頭組合件的側視圖。
圖6是描繪典型的磁頭組件的細節的等角視圖。
圖7是描繪多個磁頭組件的橫截面視圖。
圖8是沿圖7中8-8線截取的橫截面視圖。
圖9是傳統的磁頭組合件磨損的圖解表示。
圖10是體現本發明的各個方面的的典型的磁頭組合件的圖解表示。
根據Ultrium格式，用于存儲和檢索的磁帶包括四個數據帶，每個數據帶包含96個數據磁道。在磁帶的數據帶的相對側設置伺服帶。伺服帶根據垂直和縱向的位置信息編碼使數據帶的磁道能夠被訪問。
圖示的磁帶機20包括盒式磁帶接納部件22，它適合于接納包含用于數據存儲和檢索的媒體、例如磁帶的盒式磁帶。磁帶機20包括輸入輸出裝置24，用于耦合到外部裝置、以便提供關于磁帶機20的數據傳送。例如，輸入輸出裝置24與提供備份或者檔案存儲能力的裝置如計算機、服務器、存儲區網絡進行連接。
參考圖4，圖中描繪磁帶機20中典型的磁頭組合件30。圖示的磁頭組合件30稱為單凸塊磁頭組合件(圖5中示出雙凸塊磁頭組合件31)。圖示的磁頭組合件30包括基底構件34、覆蓋構件36以及基底構件34和覆蓋構件36中間的磁頭構件38。
在所述配置中，基底構件34包括磁頭芯片40和填充塊42。磁頭芯片40包括如圖所示構造中的磁頭心片基片44和磁頭構件38。基片44采用諸如Al2O3TiC的晶片，隨后在基片44上形成各層以構成磁頭構件38。圖示實施例中的磁頭構件38也可以稱為磁頭組。圖示實施例中，在基片44上形成的層包括氧化鋁基體和金屬磁性材料的順序的各層，作為寫磁極、屏蔽罩和磁阻讀元件。典型的磁極材料包括NiFe，FeTaN或FeAlN。在所述配置中，填充塊42和覆蓋構件36由Al2O3TiC組成。
所示的磁頭構件38包括多個組件區46和支持區48。下面參考圖7詳細描述包括組件區46和支持區48的磁頭構件38。
磁頭組合件30通常設置在諸如磁帶等媒體的傳送路徑附近。參考圖4，傳送路徑在X方向伸展。磁帶機20的電動機(未顯示)用于在Y方向移動磁頭組合件30以便訪問在X方向通過的媒體的各個數據帶。在所述實施例中磁頭芯片40的寬度(Y方向)大約為8毫米。
參考圖5，圖中示出包含雙凸塊組合件的磁頭組合件31，后者靠近媒體50如磁帶、并沿著傳送路徑基本上在X方向上移動。磁頭組合件31包括以鏡像排列方式彼此相鄰地設置的雙磁頭組合件30。包含屏蔽罩和粘著劑的層53用于磁頭組合件30的連接。磁頭組合件30配備有各自包括多個磁頭組件的多個凸塊52和54(如圖6和圖7)。根據Ultrium格式，在單個凸塊52，54中配備有八個磁頭組件。在典型的構造中，凸塊52，54分別包括用于傳遞關于媒體50的信息的讀元件和寫元件。例如，如果媒體50向右移動，凸塊52用于在媒體50上寫數據，凸塊54用于從媒體50中讀出剛剛寫的磁道以檢查數據傳送的正確性。其他配置提供的凸塊52，54包括一個讀元件或一個寫元件。
參考圖6，圖中描繪包括寫元件和讀元件的磁頭組件60的一部分。這部分設置在靠近媒體50的數據磁道62的位置，以便傳遞關于媒體50的數據。在所述實施例中，磁頭組件60構造成根據Ultrium格式、利用Linear tape-open技術傳遞數據。磁頭組件60的其他構造也是可能的。
結構64，71作為寫磁極響應寫線圈66的控制信號、通過在數據磁道62上施加磁通量來寫信息。如圖所示，讀元件68，例如磁阻元件，安排成在數據磁道上寫數據之前讀數據。讀元件68讀出的數據使用導體70傳輸。結構71，73提供磁屏蔽(結構71作為寫元件的寫磁極，并且作為讀元件的屏蔽罩)。
參考圖7，圖中示出靠近磁頭構件38中多個磁頭組件60的組件區46。媒體50沿著靠近各個磁頭組件60的磁頭構件38的表面72移動。就圖7而言，媒體50的運動沿著X方向(進或出圖面)。磁頭組件60的適當的讀元件和寫元件(圖6)傳遞關于媒體50的數據磁道的數據。
根據本發明的各個方面，支持區48設置在相鄰的組件區46和磁頭組件60之間或它們中間。組件區46包括關于用以形成磁頭組件60的讀元件和寫元件的多個層的材料如氧化鋁。組件區46和磁頭組件60的硬度比基片44、填充塊42和覆蓋構件36的硬度小。
參考圖8，絕緣層75，如氧化鋁，在磁頭組件60的金屬化層77和光阻材料層79的周圍形成組件區46。組件區46包括單磁頭組件60周圍的部分絕緣層75。在磁帶機20使用期間，媒體50磨蝕特性磨損了組件區46和包括磁頭組件60的各層的相對柔軟的絕緣材料。
再一次參考圖7，支持區48，也稱為接合區，包含的材料不同于組件區46和磁頭組件60。支持區48設置在靠近磁頭構件38的適當位置以支撐媒體50沿著傳送路徑移動。根據本發明的各個方面，支持區48單獨地含有比組件區46和磁頭組件60硬度大的材料。支持區48增加了抵抗媒體50磨損的耐磨力。在一個典型的實施例中，與包括層75材料的組件區46和磁頭組件60相比，包括Al2O3TiC的支持區48有更大的硬度和抵抗磨損的耐磨力。隨著時間的過去，支持區48展示了改善的抵抗媒體50磨損的耐磨力因而減小了磁極尖端凹陷。支持區48減小了將磁帶記錄到基底構件38中組件區40的偏差。支持區48限制了提供給媒體50的組件區46的磁極/氧化鋁基體的寬度。
在所述配置中，相鄰磁頭組件60的中間部分的距離大約為330微米。在描寫的實施例中，距離Q表示大約30微米的磁道附近區域。要求將各支持區48之間的距離以及磁道附近區域最小化以增強針對媒體50磨損的保護措施。在一個實施例中支持區48有基本上三角形的橫斷面。
圖7中，還以縱剖面圖的形式示出在支持區48的下方的附加的支持區74。在一個典型的實施例中，支持區74包含和支持區48同樣的材料，用于確保覆蓋構件34對基底構件36的平面度。
根據本發明的各個方面，利用各種方法來形成支持區48和74。再次參考圖8，磁頭組件60形成于基片44之上。以后，絕緣材料作為電絕緣層75覆蓋淀積在基片44上的磁頭組件60。后續處理包括除掉形成圖7所示的支持區48的各區域中相鄰磁頭組件60之間的絕緣材料。在一種處理方法中使用干蝕刻來除去絕緣材料中希望去除的部分。如果絕緣材料是氧化鋁，一種典型的蝕刻工藝是基于氯的反應離子蝕刻(RIE)。
根據一種制作方法，覆蓋構件36制作成帶柱狀延伸部分或牙，這些柱狀延伸部分或牙以配合的圖案的方式向外延伸到絕緣材料的除掉部分。在一個實施例中，離子銑技術用于在覆蓋構件36之上構成適當的支持區48。以后，在磁頭組合件30、31的制作期間，覆蓋構件36結合或者是設置在磁頭構件38附近，并且，在適當的相鄰磁頭組件60之間接納包括支持區48的延伸部分。
作為替代，在去除層75的絕緣材料部分之后，在基底構件34上所述去除部分的范圍內淀積支持區材料以形成支持區48。這種方法通常在適當地遮掩磁頭組件60之后進行。
參考圖9和圖10，圖中示出傳統的磁頭組合件的磨損和基于本發明的磁頭組合件的磨損的圖解表示。這些圖解表示描述了對磁頭組合件的磨損隨媒體(例如磁帶)施加的壓力以及對應于磁頭組合件材料的磨損系數而變化。媒體例如磁帶，從左到右或從右到左橫跨磁頭組合件而移動。
圖9中描繪水平軸線上大約-0.135毫米處基片12的邊緣以及水平軸線上大約0.135毫米處的覆蓋條16的邊緣。圖中還描繪水平軸上、圖形的大約-0.025毫米和0.025毫米之間的傳統配置的區域18。
圖10中描繪水平軸線上大約-0.135毫米處基片40的邊緣以及水平軸線上大約0.135毫米處的覆蓋條36的邊緣。圖中還描繪水平軸上、圖形的大約-0.025毫米和0.025毫米之間的傳統配置的磁頭構件38。
參考圖9，圖中示出對應于區域18的相對柔軟的材料，從大約-0.025毫米到0.025毫米之間的整個跨度內(從頂端到底部)出現增加的磨損。
參考圖10，在垂直軸線上，在0.30毫米之上和0.03毫米以下的位置設置支持區48，位于其中間的是組件區46。相比于所述實施例中設置在0.30毫米和0.03毫米之間的包含絕緣材料和形成磁頭組件60的各層的組件區46，支持區48受到較少的磨損。圖中還描繪組件區46范圍內、從區域46的下端到垂直方向上大約0.10毫米的位置以及從區域46的上端到垂直方向上大約0.23毫米的位置磨損增加。如圖所示，在各個組件區46范圍內設置盡可能接近磁頭組件60的磁頭元件(例如，磁極，屏蔽罩)的支持區48以增強耐磨性。
本發明用于減少因媒體對磁頭組合件30的磨損引起的磁極尖端凹陷。本發明的各個方面限制了空間損失并使增加記錄密度成為可能。
所要求的保護不限于僅作為例子提供的公開的實施例，而是由所附的權利要求書的范圍所限定。
權利要求
1.一種形成磁頭組合件30的方法，所述方法包括提供基底構件34；在所述基底構件34之上形成多個磁頭組件60，后者各自適合于傳遞關于媒體的信息；設置多個組件區46靠近所述各個磁頭組件60和所述媒體傳送路徑；以及在相鄰的所述磁頭組件60之間設置支持區48并將其放置到適當位置以支持所述媒體沿著所述傳送路徑移動，所述支持區48包含不同于所述組件區46的材料。
2.權利要求1的方法，其特征在于設置所述支持區48的步驟包括使所述支持區48包含硬度大于所述組件區46的材料。
3.權利要求1或2的方法，其特征在于設置所述支持區48的步驟包括使所述支持區48包含耐磨力大于所述組件區46的材料。
4.權利要求1，2或3的方法，其特征在于還包括設置絕緣層并且設置所述組件區46的步驟包括除掉所述絕緣層的一部分以便形成所述組件區46。
5.根據權利要求1，2，3或4的方法，其特征在于設置所述支持區48的步驟包括在覆蓋構件上形成所述支持區48并將所述覆蓋構件放置在所述基底構件34附近。
6.一種構造成傳遞關于媒體信息的磁頭組合件30，它包括基底構件34；以及靠近所述基底構件34的磁頭構件38，后者包括靠近媒體傳送路徑并且適合于傳遞關于媒體的信息的多個磁頭組件60；靠近所述媒體的所述傳送路徑和各個所述磁頭組件60的多個組件區46；以及處在相鄰的所述磁頭組件60之間并放置到適當位置以支持媒體沿著所述傳送路徑移動的支持區48，所述支持區48包含不同于所述組件區46的材料。
7.權利要求6的組合件，其特征在于所述支持區48的材料具有大于所述組件區46的材料的硬度。
8.權利要求6或7的組合件，其特征在于所述支持區48的材料具有大于所述組件區46的材料的耐磨性。
9.權利要求6，7或8的組合件，其特征在于所述各磁頭組件60各自包括讀元件和寫元件。
10.權利要求6，7，8或9的組合件，其特征在于所述支持區48包含覆蓋構件的一部分。
全文摘要
提供形成磁頭組合件的方法、磁頭組合件以及線性磁帶機。本發明的一個方面提供形成磁頭組合件30的方法,該方法包括:提供基底構件34;在基底構件之上形成多個磁頭組件60,后者各自適合于傳遞關于媒體的信息;設置多個組件區46靠近各自的磁頭組件60和媒體傳送路徑;在相鄰的磁頭組件60之間設置支持區48并將其放置到適當位置以支持媒體沿著傳送路徑移動,支持區48包含不同于組件區46的材料。
文檔編號G11B5/29GK1348169SQ01132700
公開日2002年5月8日 申請日期2001年9月3日 優先權日2000年9月1日
發明者R·H·亨澤, A·H·簡斯, P·W·波爾曼 申請人:惠普公司