硬盤磁頭介紹

Copyright,1996?DaleCarnegie&Associates,Inc.KAIFA磁頭產(chǎn)品基本知識(shí)介紹

ZYHEZYHE@.hkFeb12,2000

KaifaInternalUse內(nèi)容簡(jiǎn)介磁記錄發(fā)展簡(jiǎn)史硬盤磁頭進(jìn)展及Kaifa產(chǎn)品歷程磁記錄基本條件硬盤磁頭工作原理硬盤磁頭及硬盤制造業(yè)展望磁記錄發(fā)展簡(jiǎn)史-11898年，丹麥的V.Poulsen發(fā)明了人類歷史上第一臺(tái)磁性錄音機(jī)，所用磁頭是電磁鐵。記錄介質(zhì)是碳鋼鋼絲；1907年，采用直流偏磁記錄，提高靈敏度，降低了失真度，但磁記錄仍處于實(shí)驗(yàn)階段；1920年，電子管放大器出現(xiàn)，使磁記錄進(jìn)入實(shí)用化階段；1930年，德國(guó)的F.Pfleumer發(fā)明了矯頑力較高的γ—Fe2O3磁性顆粒材料改善了記錄介質(zhì)的特性和穩(wěn)定性；磁記錄發(fā)展簡(jiǎn)史-21935年，德國(guó)的E.Shuler研制出環(huán)形磁頭，這種磁頭具有很窄工作縫隙，克服了過去磁頭磁場(chǎng)發(fā)散的缺點(diǎn)。1940年，日本的永井健三等發(fā)明了交流偏磁技術(shù)，提高了錄音靈敏度和輸出信號(hào)幅度；1956年，美國(guó)IBM公司發(fā)明了電子計(jì)算機(jī)，用磁鼓實(shí)現(xiàn)了數(shù)字磁記錄；1957年，IBM公司推出350硬磁盤機(jī)，24英寸可移動(dòng)磁頭的硬盤機(jī)商品化；磁記錄發(fā)展簡(jiǎn)史-31962年，IBM1301使用浮動(dòng)感應(yīng)式磁頭；1970年，IBM提出各向異性磁阻(AMR)磁頭概念；1973年，IBM3340采用Winchester磁盤技術(shù)；1979年，薄膜感應(yīng)式磁頭商品化；1990年，IBM開發(fā)出磁阻感應(yīng)式復(fù)合型薄膜磁頭,即 各向異性磁阻(AMR)磁頭；1991年，發(fā)現(xiàn)巨磁阻(GMR)效應(yīng)；1997年，IBMFJ產(chǎn)品“Titan”開始采用巨磁阻磁頭。硬盤磁頭進(jìn)展及Kaifa產(chǎn)品歷程-1整體式磁頭(大約1960s).鐵氧體鐵芯,sendust(Fe-Al,Mg-Zn)渦流電流通過鐵芯間隙產(chǎn)生磁通目前仍廣泛應(yīng)用于錄像頭和軟盤磁頭Kaifa尚沒介入磁頭行業(yè)硬盤磁頭進(jìn)展及Kaifa產(chǎn)品歷程-2MIG合成磁頭（1970s后期）鐵芯間隙材料----高磁導(dǎo)率金屬，如鐵鉈氮合金鐵芯主體材料----錳鋅，鐵鋅鐵氧體

手工繞制線圈玻璃繞結(jié)鐵氧體鐵芯Kaifa典型Seagate產(chǎn)品1993年，Bobcat1994年，Cabo，CaboII1995年，Stingray，Rayboat感應(yīng)式薄膜磁頭1979年，始現(xiàn)于IBM3370硬盤驅(qū)動(dòng)器采用半導(dǎo)體工藝技術(shù)（如:光刻腐蝕）采用感應(yīng)式線圈讀寫Kaifa典型產(chǎn)品1996年，SeagateLapaz1997年，SeagateMaui，MicropolisMustang5硬盤磁頭進(jìn)展及Kaifa產(chǎn)品歷程-3感應(yīng)式薄膜磁頭結(jié)構(gòu)P1p2ThroatheightGap

MaglayerPoletips硬盤磁頭進(jìn)展及Kaifa產(chǎn)品歷程-4各向異性磁阻(AMR)磁頭1970年，Ampex公司（磁帶公司）Hunt&Wolf研制開發(fā)了各向異性磁阻磁頭(AMR)直到1991年，AMR磁頭才被IBM用在Corsair硬驅(qū)上AMR磁頭工作原理:磁阻(MR)元件由恒定電流驅(qū)動(dòng),其電阻隨磁化方向改變而變化,因此其輸出信號(hào)(電壓信號(hào))也相應(yīng)變化,從而能檢測(cè)出磁盤上記錄信號(hào).通常AMR磁頭用SAL薄膜電流磁偏置,Kaifa典型產(chǎn)品1997年，MaxtorNorthStar，NECCapricorn1998年，MaxtorPulsar&Quasar,WDChandler各向異性磁阻(AMR)磁頭結(jié)構(gòu)media硬盤磁頭進(jìn)展及Kaifa產(chǎn)品歷程-5巨磁阻(GMR)磁頭1991年發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應(yīng)或稱自旋閥效應(yīng)1997年開始被用在IBMFujisawa的產(chǎn)品“Titan”上1999年10月，據(jù)稱3.5英寸單碟存貯容量已能達(dá)到50GBKaifa典型產(chǎn)品1999年，WDRevolution&Triumph;MaxtorNova巨磁阻(GMR)磁頭原理自旋閥效應(yīng)這一概念源于“電子磁矩”通過反鐵磁層間交換耦合作用，釘扎層(PinnedLayer)磁矩不隨外磁場(chǎng)方向變化而改變，而自由層(Ni-FeFreeLayer)磁矩則隨外磁場(chǎng)方向變化而改變

電信號(hào)輸出~偏置電流IX(1+△R/R)XCos(釘扎層與自由層之間磁矩夾角）通常釘扎層和自由層趨向于相同磁矩取向，磁能級(jí)最低巨磁阻(GMR)磁頭原理巨磁阻(GMR)磁頭結(jié)構(gòu)放大10,000倍的巨磁阻磁頭S2S1MrwP2W典型GMR磁頭制造計(jì)劃

Wafer-6weeks浮動(dòng)塊加工-2weeksHGA-0.5weekHSA-0.5weeks總共:9weeks磁記錄基本條件電磁轉(zhuǎn)換器件，即磁頭。記錄媒介，存儲(chǔ)信號(hào)的載體，如磁盤，磁帶。磁頭與磁盤間的相對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)，且讀與寫一致。外加信號(hào)必須是交變信號(hào)硬盤磁頭工作原理-1MIG，薄膜感應(yīng)式磁頭工作原理寫入(Write)過程讀出(Read)過程硬盤磁頭工作原理-1硬盤磁頭工作原理-2AMR，GMR磁阻式磁頭工作原理MXVIsaturationHX硬盤磁頭工作原理-2writer1

100001

10000BiascurrentVoltageoutputMRReaderReaderdetectsverticalfieldfromdiscDiscrotation硬盤磁頭展望各向異性磁阻(AMR)磁頭逐漸被淘汰2000年，GMR磁頭約占90%產(chǎn)量低飛高(<0.5U“)GMR磁頭將會(huì)介入遂道結(jié)磁阻(TMR)磁頭有望實(shí)現(xiàn)超磁阻(CMR)磁頭(>40gb/sq”)處于研制