硬盤磁頭介紹

1、Copyright, 1996 Dale Carnegie & Associates, Inc.KAIFA磁頭產(chǎn)品基本知識介紹磁頭產(chǎn)品基本知識介紹ZY HE ZYHE.hkFeb 12, 2000 Kaifa Internal Use內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介n磁記錄發(fā)展簡史n硬盤磁頭進展及Kaifa產(chǎn)品歷程n磁記錄基本條件n硬盤磁頭工作原理n硬盤磁頭及硬盤制造業(yè)展望磁記錄發(fā)展簡史磁記錄發(fā)展簡史-1n1898年，丹麥的V.Poulsen 發(fā)明了人類歷史上第一臺磁性錄音機，所用磁頭是電磁鐵。記錄介質(zhì)是碳鋼鋼絲；n1907年，采用直流偏磁記錄，提高靈敏度，降低了失真度，但磁記錄仍處于實驗階段；n19

2、20年，電子管放大器出現(xiàn)，使磁記錄進入實用化階段；n1930年，德國的F.Pfleumer發(fā)明了矯頑力較高的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)展簡史磁記錄發(fā)展簡史-2n1935年，德國的E.Shuler研制出環(huán)形磁 頭，這種磁頭具有很窄工作縫隙，克服 了過去磁頭磁場發(fā)散的缺點。 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幅度；n1956年，美國IBM公司發(fā)明了電子計算機，用磁鼓實現(xiàn)了數(shù)字磁記錄；n1957年，IBM公司推出350硬磁盤機，24英寸可移動磁頭的硬盤機商品化；磁記錄發(fā)展簡史磁記錄發(fā)展簡史-3n1962年，IBM1301使用浮

3、動感應(yīng)式磁頭；n1970年，IBM提出各向異性磁阻(AMR)磁頭概念；n1973年，IBM3340采用Winchester磁盤技 術(shù)；n1979年，薄膜感應(yīng)式磁頭商品化；n1990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；n1991年，發(fā)現(xiàn)巨磁阻(GMR)效應(yīng)；n1997年，IBM FJ 產(chǎn)品 “Titan”開始采用巨磁阻磁頭。硬盤磁頭進展及硬盤磁頭進展及Kaifa產(chǎn)品歷程產(chǎn)品歷程-1n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nKaifa尚沒介入磁頭

4、行業(yè)硬盤磁頭進展及硬盤磁頭進展及Kaifa產(chǎn)品歷程產(chǎn)品歷程-2nMIG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nKaifa典型Seagate產(chǎn)品1993年，Bobcat1994年，Cabo，CaboII1995年，Stingray，Rayboatn感應(yīng)式薄膜磁頭1979年，始現(xiàn)于IBM 3370硬盤驅(qū)動器采用半導(dǎo)體工藝技術(shù)（如:光刻腐蝕）采用感應(yīng)式線圈讀寫nKaifa典型產(chǎn)品1996年，Seagate Lapaz1997年，Seagate Maui， Micropolis Mustang 5硬盤磁頭進展及

5、硬盤磁頭進展及Kaifa產(chǎn)品歷程產(chǎn)品歷程-3感應(yīng)式薄膜磁頭結(jié)構(gòu)感應(yīng)式薄膜磁頭結(jié)構(gòu)P1p2Throat heightGap Mag layerPole tips硬盤磁頭進展及硬盤磁頭進展及Kaifa產(chǎn)品歷程產(chǎn)品歷程-4n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, 其 電阻隨磁化方向改變而變化, 因此其輸出信號(電壓信號) 也相應(yīng)變化, 從而能檢測出磁盤上記錄信號. 通常AMR磁頭用SAL薄膜電

6、流磁偏置, nKaifa典型產(chǎn)品1997年，Maxtor North Star， NEC Capricorn1998年，Maxtor Pulsar & Quasar, WD Chandler 各向異性磁阻各向異性磁阻(AMR)磁頭結(jié)構(gòu)磁頭結(jié)構(gòu)media硬盤磁頭進展及硬盤磁頭進展及Kaifa產(chǎn)品歷程產(chǎn)品歷程-5n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IBM Fujisawa 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到50GBnKaifa典型產(chǎn)品1999年，WD Revolution & Triumph;

7、Maxtor Nova巨磁阻巨磁阻(GMR)磁頭原理磁頭原理n自旋閥效應(yīng)這一概念源于“電子磁矩”n通過反鐵磁層間交換耦合作用，釘扎層(Pinned Layer)磁矩不隨外磁場方向變化而改變，而自由層(Ni-Fe Free Layer)磁矩則隨外磁場方向變化而改變 n電信號輸出偏置電流I X (1+R/ R ) X Cos (釘扎層與自由層之間磁矩夾角）n通常釘扎層和自由層趨向于相同磁矩取向，磁能級最低巨磁阻巨磁阻(GMR)磁頭原理磁頭原理巨磁阻巨磁阻(GMR)磁頭結(jié)構(gòu)磁頭結(jié)構(gòu)放大放大10,000倍的巨磁阻磁頭倍的巨磁阻磁頭S2S1MrwP2W典型典型GMR磁頭制造計劃磁頭制造計劃nWafer

8、- 6 weeksn浮動塊加工- 2 weeksnHGA-0.5 weeknHSA- 0.5 weeksn總共: 9 weeks磁記錄基本條件磁記錄基本條件n電磁轉(zhuǎn)換器件，即磁頭。n記錄媒介，存儲信號的載體，如磁盤， 磁帶。n磁頭與磁盤間的相對勻速運動，且讀與 寫一致。n外加信號必須是交變信號硬盤磁頭工作原理硬盤磁頭工作原理-1nMIG，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硬盤磁頭工作原理-1硬盤磁頭工作原理硬盤磁頭工作原理-2nAMR，GMR磁阻式磁頭工作原理MXVI saturationHX硬盤磁頭工作原理硬盤磁頭工作原理-2nwriter1 1 0 0 0 01 1 0 0 0 0Bias currentVoltage outputMR ReaderReader detects vertical field from discDisc rotation硬盤磁頭展望硬盤磁頭展望n各向異性磁阻(AMR)磁頭逐漸被淘汰n2000年，GMR磁頭約占90%產(chǎn)量n低飛高 (40gb/sq”)處于研制中硬盤制造業(yè)展望硬盤制造業(yè)展