[发明专利]磁传感器和独立变压器

说明书

本发明涉及超小型传感器以及用于小型的计算机磁盘驱动器的信号增强元件。

众所周知，超小型传感器在磁盘驱动器中用来将数据写入磁盘，以及从磁盘上读出数据。有一类超小型传感器为薄膜磁传感器，它包括联结在第一区域（通称为背隙区）与间隔设置在相对区域（通称为极尖区）的一对磁极片。磁极片分叉在背隙区与极尖区之间，用以容纳一个在电气上与磁极片绝缘的电气线圈。该线圈电连接到相关的读/写电路，该传感器典型地制作在一块较厚的通常称为浮动块的衬底上，极尖区端接在称为空气支承面（ABS）的表面上。第4，458，279号美国专利及其所引用的附加参考文献揭示和说明了此类传感器的一个典型实例，在此亦作为本申请的参考资料。

另一类超小型传感器称为复合磁传感器，见于1991年10月7日申请的、与上述专利一起转让的待批准的第07/772，981号美国专利申请，该专利申请亦在此结合作为本申请的参考资料。实际上，复合磁传感器包括由合适材料（例如铁氧体）制成的一种两片磁芯元件，它单独成型，然后由玻璃粘结一个硬质陶瓷浮动块。铁氧体磁芯元件接合到与形成薄膜传感器的支承表面相同的表面上，铁氧体磁芯接合到ABS导轨凸起部，或设置在两个间隔凸起部的中间。铁氧体磁芯元件有一个空隙，其作用有点类似于薄膜磁传感器的极尖区，空隙尺寸由玻璃接合材料以及所采用的工艺所决定。对复合磁头的一种改进称为空隙中金属（MIG）磁头。此类超小型传感器中，金属（典型为铁-铝-硅）薄膜，设置于下层铁氧体磁芯片相对空隙表面上的空隙中。这种设置通常用以改进性能。在1988年11月出版的《IEEE  Transactions  on  Magnetics》第24卷，第6期，第2626至2628页上由Shinohara等人发表的题为“MIG磁头的记录性能”一文及其所引用的参考资料中，已经揭示和说明了两种典型的MIG磁头实例，在此亦作为本申请的参考材料。在所有此类复合磁头中，铁氧体磁芯都有一个小孔，多匝线圈通过该小孔绕到磁芯上，线圈则电连接到相关的读/写电路。

有关在磁介质上增加数据密度的要求，导致对更小的磁迹宽度以及具有相应更小空隙尺寸的传感器提出了要求。随着空隙尺寸的缩小，传感器线圈的信号输出幅度相应地减小了。在读操作期间，由于噪声信号将进一步掩蔽由线圈所产生的数据信号而导致错误的数据恢复，这是不希望出现的。过去，曾尝试为传感器线圈多加几匝的方法来补偿信号幅度的减小。然而，由于这样将增加传感器的厚度，尤其是为了能容纳更多的匝，线圈将不得不由几层制成，故对于薄膜传感器而言，此方法并不理想。因为还有噪声、电阻和功耗的相应增加，故增加传感器的厚度就相当不理想了。此外，这样做需要增加工艺步骤，延长了生产周期，并降低了生产率，由此而增加每个产品的成本。对于复合传感器而言，由于线圈是由连续导线的几个单匝组成的，其导线直径因抗拉强度需要不能再减小，因此，采用增加匝数的方法是不太可行的。而且，如此还将大大增加制造这种传感器的难度，并降低产量。

已有一种改进此类超小型传感器所产生的信号幅度的方法，就是利用一个超小型薄膜变压器来提升来自薄膜传感器的电信号输出。在1991年12月10日授权的、有关薄膜传感器/变压器组件的本申请人的第5，072，324号美国专利（在此作为本申请的参考资料）中，公开了一种合适的薄膜变压器，该薄膜变压器成形在浮动块两个凸起部中的一个凸起部上，该位置通常由现有技术装置中的一个薄膜传感器所占据。该薄膜变压器包括底极构件、与该底极构件形成闭合磁路的顶极构件以及一个线圈。顶极和底极构件均由导磁材料制成，导电线圈设置在顶极与底极构件之间，线圈有一对端头，两个端头之间有一个抽头连接。变压器的底极构件包括第一和第二端部，以及延伸于其间的中间体。顶极构件包括第一和第二端部以及延伸于其间的中间体，后者设置在底极构件的中间体之上，以提供一个内部空间容纳线圈。底极构件的第一和第二端部分别耦合到顶极构件的第一和第二端部。该变压器除了设置在两个凸起部中的一个凸起部之上外，还可以设置在与薄膜传感器同一块衬底上的其它位置，或作为独立的部件形成。变压器线圈电连接到传感器线圈，并通过导线连接到其后的电路。与传感器一样，薄膜变压器也是利用集成电路制造工艺制造的。