专利名称：巨磁阻磁头的复原方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁记录技术，具体涉及一种巨磁阻磁头的复原技术，更具体地说，涉及一种可使因被静电或电过载击穿损坏的巨磁阻磁头复原的方法，本发明还涉及基于上述方法的巨磁阻磁头的复原设备。
因为磁头采用了特殊的磁层和结构，在制造和转运的过程中巨磁阻磁头(GMR)很容易被静电击穿(ESD)或电过载(EOS)损坏。大多数情况下是静电烧融了磁膜，就是常说的“完蛋了”。不过少数情况是发生所谓的“软性静电放电”(Soft ESD)。这些磁头只是体现为相对的电输出幅度低和功能性故障。
传递曲线是一种用来评价巨磁阻传感器性能的方法。在GMR电路中加入偏置电流，在GMR通过一个接一个磁场时，测量其两端的输出，就能得到曲线。这类似于铁磁材料的B-H磁滞回线的特性。一个好的磁头应对不同的磁通场输出不同的电压，应该对向前和向后运动有分别。附图2所示为一个好磁头的输出曲线。
当巨磁阻磁头被静电击穿后，会出现如附图3所示的输出曲线，在曲线的左上部有不连续的信号(这有叫做Barkausen跳动)，是因为读磁头内薄膜面被部分磁化损坏。
如上所述，在巨磁阻磁头结构中，包含一个只有几个磁原子高或厚的被定向层。任何外界感应电场引起的电压冲击都可能扰乱薄膜的功能。电压产生的高温会造成读头被定向层磁场方向的变化。见附
图1所示交叉的虚线箭头，GMR中的被定向层的磁化方向(因为电子流动的方式也叫旋转阀)很容易被静电引起的冲击电压反转。
被定向层的磁化方向反转是薄膜磁畴在电压冲击时在Neél温度(bulk anti-ferromagnets)下反转的结果。这属于“软性静电放电”。旋转阀的电阻增加，使磁头的输出迅速下降。因此传输曲线的坡度与正常的相反，如附图4所示。当巨磁阻磁头的电阻由初始值改变1％时称为损害点。磁化方向反转的能量和损坏的能量取决于磁阻膜的电阻。加热到抗铁磁层与被定向层之间耦合的阻碍温度是改变soft ESD后被定向层磁场方向的重要方法。其目的是克服阻碍温度后再改变抗铁磁层与被定向层的耦合。实验结果表明较高的阻碍温度有助于抵抗静电放电的磁失灵。同时发现，巨磁阻元件几乎在同一温度区150-250℃略低一点磁化方向会反转。
本发明的技术方案是，构造一种巨磁阻磁头的复原方法，其特征在于，包括以下步骤a)将需复原的巨磁阻磁头放入一个密封腔室中；b)使密封腔室具有一定真空度；c)使密封腔室的温度升至可克服磁头中阻碍磁层转化的温度，并保持一定时间；d)使密封腔室中的磁头降温；e)使磁头中的被定向层的磁层初始化。
在上述巨磁阻磁头的复原方法中，其特征在于，所述使密封腔室具有一定真空度步骤中，真空度可为10-5-10-6托(Torr)在上述巨磁阻磁头的复原方法中，其特征在于，所述使密封腔室的温度升至可克服磁头中阻碍磁层转化的温度步骤中，所述阻碍温度根据巨磁阻磁头的材质不同，可选择为150℃-400℃。
在上述巨磁阻磁头的复原方法中，其特征在于，所述使密封腔室中的磁头降温步骤中，采用氮气进行降温。
在上述巨磁阻磁头的复原方法中，其特征在于，所述使磁头中的被定向层的磁层初始化步骤中，采用强度可调的磁场进行初始化，磁场强度可调范围为3000-15000Gs。
一种巨磁阻磁头复原设备，其特征在于，包括一个可密封的腔室、与所述腔室连接的抽真空装置、使所述腔室升温的加热装置、与所述腔室连接的降温装置，还包括设置在所述腔室两侧的初始化磁场发生器。
在上述巨磁阻磁头复原设备中，其特征在于，所述可密封的腔室包括一个真空管，所述真空管中设有一可滑进滑出的滑台，所述真空管的一端连接有抽送气管道，所述真空管的另一端设有一密封门。
在上述巨磁阻磁头复原设备中，其特征在于，所述加热装置包括缠绕在所述腔室外面的电加热线圈。
在上述巨磁阻磁头复原设备中，其特征在于，所述抽真空装置包括通过管路与所述腔室连接的涡轮泵，所述降温装置包括通过冷却管与所述腔室连接的送气泵。
在上述巨磁阻磁头复原设备中，其特征在于，所述磁场发生器包括对称设置在所述腔室一端的两个滑动支座，位于所述滑动支座上的永久磁铁。
由本发明提供的巨磁阻磁头的复原方法及设备，通过对被损坏的巨磁阻磁头加热处理，在克服阻碍温度后，可改变抗铁磁层与被定向层的耦合，其磁化方向可回到原来的方向，再对被定向层进行初始化后，被损坏的磁头恢复为可正常使用的状态，具有复原成本低，复原效果好等优点，本发明除用于巨磁阻磁头的复原外，还可用于采用巨磁阻原理制成的其它各种传感器的复原。下面结合附图，用优选的实施例进一步说明本发明。
B、依据巨磁阻传感器的材质预先设定加热至150℃的时间，使温度达到克服微结构的阻碍温度，开始磁化反转。加热温度的选择根据材料的不同进行选取，例如，对于Ni-Fe/Pd20-Pt20-Mn50，是300℃，对于其它合金，如NiO是~200℃。
C、对加热后的巨磁阻传感器用氮气冷却。
D、初始化被定向层使磁层以下面的方式稳定。磁头平行于南北极方向(磁力线方向)，抗铁磁层磁场方向平行于被定向层磁场方向。这样一来磁偏角具有最小值，巨磁阻磁头的电阻最小，磁头可实现最大的输出。
如图5所示，本发明所提供的设备包括一个可密封的腔室，可采用真空管5，采用真空过程可使磁极的氧化最小，抽真空过程由连接的机械和涡轮泵1和排气管2控制进行；在真空管5中设有一个滑块8，滑块8上设有一个盛载盘子7，盘子7里可装入各种采用巨磁阻原理制作的元件。例如浮动块，头臂组装件，头堆组装件。在真空管5的一端设有一个带观察窗的封闭门6把真空管与外界密封隔绝。操作时要关上它；在真空管的外面有电加热线圈4，以保证加热温度均匀一致；其目的是克服材料的阻碍温度产生被定向层磁场反转现象；加热后可以用冷却管加惰性气体如氮气(N2)冷却巨磁阻磁头和传感器；
还对称设有两块可调永久磁铁3，采用可滑动的支座9安装在真空管5一端的两侧，用来使被定向层的磁场初始化，初始化过程以排列定向层，使被定向层和抗铁磁层从而得到较高的输出。
永久磁铁的规格为1)尺寸800×450×600(mm)2)磁极直径D＝120mm3)磁极间距10-150mm，在滑块上可调。
4)磁场3000-15000Gs，可调复原过程中的温度和真空度的要求操作温度范围0-800℃，根据不同的材料选取。
工作表面温度稳定在+/-1℃。
真空管内腔室的大小为50×40×400mm/10-5-10-6Torr，同时设有机械和涡轮泵1进行抽真空，要无气体逸出。。
用于装载修复元件进出真空室的盘子7要用ESD安全的耐高温材料制成。
上面所述是以磁记录中的GMR磁头为例。GMR材料还可用于惠斯通电桥(Wheatstone Bridge)GMR传感器。这些传感器可定位于印刷电路板上或捆在电线上。本发明提供的复原方法及设备还可用于其它采用巨磁阻原理制成的传感器等产品的复原，如下所列产品1)测流速的流量表。2)自动换档速和定位。3)汽车ABS(抗抱死)系统中同步监测刹车片动作。4)测量大地磁场。5)磁铁性的金属。6)用于中，外币的自动取款机。7)电力功率表和天然气表。8)车轮转数/转速表。
图6显示了损坏后的磁头复原再初始磁化修复的结果，反转了的输出曲线在加温再加磁化后使被定向层恢复原样，与图4所示输出曲线比较，其信号输出比损坏前高出20％-40％。
权利要求
1.一种巨磁阻磁头的复原方法，其特征在于，包括以下步骤a)将需复原的巨磁阻磁头放入一个密封腔室中；b)使密封腔室具有一定真空度；c)使密封腔室的温度升至可克服磁头中阻碍磁层转化的温度，并保持一定时间；d)使密封腔室中的磁头降温；e)使磁头中的被定向层的磁层初始化。
2.根据权利要求1所述巨磁阻磁头的复原方法，其特征在于，所述使密封腔室具有一定真空度步骤中，真空度可为10-5-10-6托(Torr)
3.根据权利要求1所述巨磁阻磁头的复原方法，其特征在于，所述使密封腔室的温度升至可克服磁头中阻碍磁层转化的温度步骤中，所述阻碍温度根据巨磁阻磁头的材质不同，可选择为150℃-800℃。
4.根据权利要求1所述巨磁阻磁头的复原方法，其特征在于，所述使密封腔室中的磁头降温步骤中，采用氮气进行降温。
5.根据权利要求1所述巨磁阻磁头的复原方法，其特征在于，所述使磁头中的被定向层的磁层初始化步骤中，采用强度可调的磁场进行初始化，磁场强度可调范围为3000-15000Gs。
6.一种巨磁阻磁头复原设备，其特征在于，包括一个可密封的腔室、与所述腔室连接的抽真空装置、使所述腔室升温的加热装置、与所述腔室连接的降温装置，还包括设置在所述腔室两侧的磁场发生器。
7.根据权利要求6所述巨磁阻磁头复原设备，其特征在于，所述可密封的腔室包括一个真空管(5)，所述真空管中设有一可滑进滑出的滑块(8)，所述真空管的一端连接有抽送气管道(2)，所述真空管的另一端设有一密封门(6)。
8.根据权利要求6所述巨磁阻磁头复原设备，其特征在于，所述加热装置包括缠绕在所述腔室外面的电加热线圈(4)。
9.根据权利要求6所述巨磁阻磁头复原设备，其特征在于，所述抽真空装置包括通过管路与所述腔室连接的涡轮泵(1)，所述降温装置包括通过冷却管与所述腔室连接的送气泵。
10.根据权利要求6所述巨磁阻磁头复原设备，其特征在于，所述磁场发生器包括对称设置在所述腔室一端的滑动支座(9)，位于所述滑动支座上的永久磁铁(3)。
全文摘要
本发明涉及磁记录技术，具体涉及一种可使因被静电或电过载击穿损坏的巨磁阻磁头复原的方法及设备，所述复原方法，包括以下步骤将需复原的巨磁阻磁头放入一个密封腔室中；使密封腔室具有一定真空度，使密封腔室的温度升至可克服磁头中阻碍磁层转化的温度，并保持一定时间；使密封腔室中的磁头降温；使磁头中的被定向层的磁层初始化；所述设备包括一个可密封的腔室、与所述腔室连接的抽真空装置、使所述腔室升温的加热装置、与所述腔室连接的降温装置，还包括设置在所述腔室两侧的磁场发生器，通过对被损坏的巨磁阻磁头加热处理，在克服阻碍温度后，可改变抗铁磁层与被定向层的耦合，其磁化方向可回到原来的方向，被损坏的磁头恢复为可正常使用的状态。
文档编号G01D15/00GK1400452SQ0112767
公开日2003年3月5日 申请日期2001年7月26日 优先权日2001年7月26日
发明者薛晓平, 张连柱 申请人:深圳开发科技股份有限公司