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KAIFA磁头产品基本知识介绍 ZY HE ZYHE@.hk Feb 12, 2000 Kaifa Internal Use 内容简介 磁记录发展简史 硬盘磁头进展及Kaifa产品历程 磁记录基本条件 硬盘磁头工作原理 硬盘磁头及硬盘制造业展望 磁记录发展简史-1 1898年，丹麦的V.Poulsen 发明了人类历史上第一台磁性录音机，所用磁头是电磁铁。记录介质是碳钢钢丝； 1907年，采用直流偏磁记录，提高灵敏度，降低了失真度，但磁记录仍处于实验阶段； 1920年，电子管放大器出现，使磁记录进入实用化阶段； 1930年，德国的F.Pfleumer发明了矫顽力较高的γ—Fe2O3磁性颗粒材料改善了记录介质的特性和稳定性； 磁记录发展简史-2 1935年，德国的E.Shuler研制出环形磁 头，这种磁头具有很窄工作缝隙，克服 了过去磁头磁场发散的缺点。 1940年，日本的永井健三等发明了交流偏磁技术，提高了录音灵敏度和输出信号幅度； 1956年，美国IBM公司发明了电子计算机，用磁鼓实现了数字磁记录； 1957年，IBM公司推出350硬磁盘机，24英寸可移动磁头的硬盘机商品化； 磁记录发展简史-3 1962年，IBM1301使用浮动感应式磁头； 1970年，IBM提出各向异性磁阻(AMR)磁头概念； 1973年，IBM3340采用Winchester磁盘技 术； 1979年，薄膜感应式磁头商品化； 1990年，IBM开发出磁阻感应式复合型薄膜磁 头, 即 各向异性磁阻(AMR)磁头； 1991年，发现巨磁阻(GMR)效应； 1997年，IBM FJ 产品 “Titan”开始采用巨磁阻磁头。 硬盘磁头进展及Kaifa产品历程-1 整体式磁头 (大约 1960s). 铁氧体铁芯, sendust (Fe-Al, Mg-Zn) 涡流电流通过铁芯间隙产生磁通 目前仍广泛应用于录像头和软盘磁头 Kaifa尚没介入磁头行业 硬盘磁头进展及Kaifa产品历程-2 MIG合成磁头（1970s后期） 铁芯间隙材料----高磁导率金属， 如铁铊氮合金 铁芯主体材料----锰锌，铁锌铁氧体 手工绕制线圈 玻璃绕结铁氧体铁芯 Kaifa典型Seagate产品 1993年，Bobcat 1994年，Cabo，CaboII 1995年，Stingray，Rayboat 硬盘磁头进展及Kaifa产品历程-3 感应式薄膜磁头 1979年，始现于IBM 3370硬盘驱动器 采用半导体工艺技术（如:光刻腐蚀） 采用感应式线圈读写 Kaifa典型产品 1996年，Seagate Lapaz 1997年，Seagate Maui， Micropolis Mustang 5 感应式薄膜磁头结构 硬盘磁头进展及Kaifa产品历程-4 各向异性磁阻(AMR)磁头 1970年，Ampex公司（磁带公司）Hunt Wolf研制开发了各向异性磁阻磁头(AMR) 直到1991年，AMR磁头才被IBM用在Corsair 硬驱上 AMR磁头工作原理: 磁阻(MR)元件由恒定电流驱动, 其 电阻随磁化方向改变而变化, 因此其输出信号(电压信号) 也相应变化, 从而能检测出磁盘上记录信号. 通常AMR磁头用SAL薄膜电流磁偏置, Kaifa典型产品 1997年，Maxtor North Star， NEC Capricorn 1998年，Maxtor Pulsar Quasar, WD Chandler 各向异性磁阻(AMR)磁头结构 硬盘磁头进展及Kaifa产品历程-5 巨磁阻(GMR)磁头 1991年发现巨磁阻效应或称自旋阀效应 1997年开始被用在IBM Fujisawa 的产品 “Titan” 上 1999年10月，据称3.5英寸单碟存贮容量已能达到50GB Kaifa典型产品 1999年，WD Revolution Triumph; Maxtor Nova 巨磁阻(GMR)磁头原理 自旋阀效应这一概念源于“电子磁矩” 通过反铁磁层间交换耦合作用，钉扎层(Pinned Layer)磁矩不随外磁场方向变化而改变，而自由层(Ni-Fe Free Layer)磁矩则随外磁场方向变化而改变 电信号输出~偏置电流I X (1+△R/ R ) X Cos? (钉扎层与自由层之间磁矩夹角） 通常钉扎层和自由层趋向于相同磁矩取向，磁能级最低 巨磁阻(GMR)磁头原理 巨磁阻(GMR)磁头结构 放大10,0