[发明专利]磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及信息记录磁盘驱动单元，尤其涉及一种磁阻(magnetoresistive，MR)传感器、磁头、磁头折片组合(head gimbal assembly，HGA)及硬盘驱动器。

背景技术

包含多个旋转磁盘的硬盘驱动器被普遍用来将数据存储在其磁盘表面的磁性媒介上，而包含读传感器的可移动磁头用作从磁盘表面的磁轨上读取数据。

当前，读传感器采用MR传感器，其相较薄膜诱导型磁头具有能够以更大磁轨和线性密度从磁盘表面上读取数据的能力，因而成为主流的读传感器。

目前，不同类型的MR传感器已接二连三被磁盘驱动器开发商有效投入使用。其中一种传统的MR传感器为各向异性磁阻(anisotropic magnetoresistive，AMR)，其会使磁化方向与流经MR元件的感应电流方向之间的夹角发生改变，继而使MR元件的电阻和感应电流或电压发生相应的变化。另一种典型类型为巨磁电阻(giant magnetoresistive，GMR)传感器，其表现为GMR效应。GMR效应是一种磁阻率在外部磁场下发生变化的现象。GMR传感器由两铁磁层和层压于该两铁磁层之间的非铁磁层组成。该非铁磁层的电阻会随两铁磁层的磁矩、载流电子及自旋相关散射而变化。再一种MR传感器类型为隧道磁电阻(tunnel magnetoresistive，TMR)传感器。由于其磁阻率的变化比GMR显著得多，故此TMR传感器能够取代AMR和GMR而成为当前的主流技术。

如图1a为一传统TMR传感器600从磁头的空气承载面31的视角看去的示意图。如图所示，该TMR传感器600包括第一屏蔽层601、第二屏蔽层602、形成于第一屏蔽层601和第二屏蔽层602之间的MR元件650，以及分别放置于MR元件650两侧的一对硬磁层603。如图1b所示，该TMR传感器600还包括层夹于两屏蔽层601、602之间的非磁绝缘层605，该非磁绝缘层605靠近MR元件650并远离空气承载面(air bearing surface，ABS)31。该非磁绝缘层605使得第一屏蔽层601与第二屏蔽层602电性绝缘。

请参考图1a与图1b，一个来自磁性媒介(如硬盘驱动器的磁盘)的外部信号场被提供至MR元件650中，该信号场具有垂直于ABS 31的磁场方向10。硬磁层603向MR元件650提供一个纵向偏压磁场，用以稳定MR元件650的自由层，该纵向偏压磁场的磁场方向11与ABS 31平行。为众所知，自由层的形状各向异性效应会使外部磁场发生偏转，从而使得自由层的磁化方向自由地改变。而具有固定方向的纵向偏压磁场则能够在一定程度上稳定自由层，纵向偏压磁场越强，传感器则越稳定。

然而，由于屏蔽层601、602具有磁性，而且，如图1b所示，MR元件650和两屏蔽层601、602之间没有任何距离或者材料上的阻隔，因此，当硬盘驱动器运行时，信号场会自由流向两屏蔽层601、602。为众所知，信号场的分流直接造成TMR传感器600的效率降低。

再且，同样地，如图1a所示，应磁层603提供的一部分的纵向偏压磁场会从两屏蔽层601、602处漏掉，这将削弱纵向偏压的程度。随之，自由层的磁化方向会因形状各向异性效应而上下波动、改变，这将直接带来噪声，从而影响MR传感器的性能。在此情况下，通常会通过降低磁阻高度(megnetoresistive height，MRH)来稳定自由层的磁化方向。然而，在另一方面，MRH的降低会使传感器的总体面积减小，同样会直接削弱MR传感器的性能。

为解决上述问题，专利号为No.6,656,538的一个美国专利公开了一种改进的MR传感器。如图2所示，磁头700的MR传感器710包括按顺序层叠的第一屏蔽层711、第一非磁传导层712、MR元件713、绝缘层714、第二非磁传导层715以及第二屏蔽层716。由于第一、第二非磁传导层712、715的存在，因此，MR元件713和两屏蔽层711、716之间的距离得到调整，即距离增大了。因此，可以防止信号场分流到第一、第二屏蔽层711、716中，从而使得更少的纵向偏压磁场被削弱。由此，MR传感器能够获得更多更强的纵向偏压磁场，从而降低自由层的形状各向异性效应的强度。因此，自由层的磁化方向变得稳定，从而提高MR传感器的性能。