磁头产品简介

培训内容培训目的时间安排第一章硬碟驱动器及磁头产品简介通过HDD结构的介绍，了解磁头的工作状态及过程。具体介绍磁头的读写原理。2小时第二章MR磁头的基本生产流程通过关键工序的介绍，全面了解产品的制造过程，为岗位培训打下基础。2小时第三章HGA的基本生产流程通过关键工序的介绍，全面了解产品的制造过程，为岗位培训打下基础。2小时第四章HSA的基本生产流程通过关键工序的介绍，全面了解产品的制造过程，为岗位培训打下基础。2小时课程大纲第一章硬碟驅動器及磁頭產品簡介一磁頭產品簡介二硬碟驅動器結构三硬碟驅動器工作原理簡介四磁阻磁頭(MRHead)介紹一、磁頭產品簡介SAEProductsOverview(磁頭產品概觀)Wafer--Slider--HGA–HSA-HDD集磁塊-磁頭-磁頭折片組合-磁頭臂組合HardDiskDrive硬碟驱动器二、硬碟驅動器結构一、硬盤驅動器結构HDD(HardDiskDrive)FPCSystem(FlexiblePrintedCircuitSystem)軟線路板組件HDA(HeadDiskAssembly)磁頭碟片組合PCBA(PrintedCircuitBoardAssembly)印刷線路板硬碟驅動器HDA---磁頭碟片組合介紹：1.Head(HSA)--磁頭(磁头臂组合)将资料写入磁碟或从磁碟读出资料。2.Disk--磁碟记录(储存)资料。3.Spindlemotor--主軸馬達带动磁碟高速旋转。4.Voicecoilmotor--音圈馬達通过磁头臂带动磁头沿碟的径向移动，使磁头能在不同的轨道上读写。5.Baseplate/TopCover/Gasket--底板/蓋子/墊圈HDA的密封部件，防止外部脏污空气的进入。6.Re-circulatingfilter--再循環過濾网保持HDA内部空气的洁净度。三硬碟驅動器工作原理1)電感式写原理--电感式写功能磁极2)磁阻式讀原理--磁阻式读功能磁极3)磁头在硬碟驱动器内如何工作1、電感式写原理如圖所示，寫入資料的電流訊號流經磁頭的讀寫線圈，將磁芯磁化，又因磁芯形狀之故，磁場在磁隙部份流出，而將此時位于其下方的磁片磁性層磁化。磁片不停地旋轉，寫入的電流訊號也不時地變換方向，造成磁片磁化的方向也跟隨著變換。如此一來，就在磁片上形成如圖所示，有很多小磁鐵排列成一軌(Track:磁頭不動，而磁片旋轉一周所轉出的圖形路徑)。這就完成將資料存入磁片中的動作，也就是寫入動作。Howtowrite?(如何寫？)(寫電流)(軌道寬度)(磁場)(寫電流)(線圈)(磁芯)CORE(磁碟運動)(磁隙)GAP寫過程：(電信號→磁信號)電信號→讀寫線圈→產生磁場→磁化磁芯→磁場從磁隙流出→磁化磁碟→磁信號2、磁阻式讀原理磁阻材料的性能是，它的電阻變化對應磁化角度的變化，磁化角度是電流方向和MR磁場方向的夾角，所以磁阻材料在磁場中,它的電阻率會隨著外加磁場的變化而變化，但与磁場變化率無關。因此，由电阻值的变化，便可推知磁场的变化，进而读回磁片上的资料。在實際應用中，提供一個恒定的直流電給磁頭讀磁极，當MR電阻對應磁場變化，我們就可以得到一個電壓變化，那么就可以實現讀回。Howtoread?(如何读？)(磁碟磁場)(磁碟運動)MRSENSOR(磁敏感電阻)讀過程：(磁信號→電信號)碟旋轉→小磁場變化→電阻變化→電信號(信號)SIGNALSIGNALVOLTAGE(信號電壓)CURRENT(電流)3、Howtowork?(如何工作？)与其它磁記錄設備相同，硬盤是通過磁頭對磁記錄介質的讀寫來存取信息的，而与其它磁記錄設備不同的是：硬盤片以每分鐘數千及至上万轉的速度運動，其帶動气流高速運動產生的浮力使磁頭在工作時，實際上是懸浮在盤片之上的。磁头工作时，磁头和磁碟之间的距离称为飞行高度，大约为5nm-10nm。DiskFlyingHeight(~10nm)AirFlowPitchAngle四、磁阻磁頭(MRHead)介紹3.磁阻磁頭(MRHead)磁阻磁頭將讀寫功能分別由兩個不同性質的磁极完成，其中一個是電感式寫功能磁极，一個是磁阻式讀功能磁极。MR磁頭的讀工作原理是利用磁頭敏感電阻的電阻率隨磁場強度的大小与方向變化而發生變化而与磁場強度變化率無關，讀回信號時，無交調失真現象，而且讀出信號強，這种磁頭的优點是存貯密度高、容量大、信號強。在制造工藝上，引進取薄膜光刻技術，它的磁阻式读磁极与电感式写磁极是通過wafer薄膜技術直接集成在磁座里面，然后通過机加工得到一粒粒磁頭成品。MR磁頭讀寫磁极电感式写功能磁极磁阻式读功能磁极磁阻磁頭(MRHead)Writegap(写隙口)MRsensor(磁敏感电阻)A-A剖面图Poletip(极尖)MRsensor(磁敏感电阻)Writegap(写隙口)SAE目前生產的磁頭有30%的GMR磁頭与25%的TMR磁头。一個磁頭的外形尺寸(長度、寬度、厚度)是規格化的，通常稱外形尺寸為4.064mmX3.186mmX0.871mm的磁頭為100%標准磁頭，30%的磁頭的外形尺寸是將100%磁頭長度、寬度、厚度各乘以30%，25%的磁頭的外形尺寸是將100%磁頭長度、寬度、厚度各乘以25%，MR磁头发展到目前出现过AMR，GMR，TMR三种类型。磁阻磁頭(MRHead)第二章生產流程介紹第一節Slider生產流程介紹第二節HGA生產流程介紹第三節HSA生產流程介紹第二章Slider生產流程介紹Slider----磁头Slider生产阶段最终产品----Slider(磁头)Slider各部位名稱磁座HousingStepArea气墊面(ABS)AirBearingSurface通气槽Airgroove焊線位(BondPad)尾隨面TrailingSurface极尖PoleTip功能區域ElementAreaWafer----集磁块(来料)Wafer是制造Slider的薄饼状的磁片，由于Wafer或Slider的规格不同，每块wafer具有的磁性读写端个数不同，所以加工的Slider个数不同。Wafer的厚度为磁头的长度方向，而磁头的上、下两面(ABS&Back),两侧面均需经过切割或其它加工，来达到Slider的最终要求。磁头生产流程的基本过程WaferSliderBigBlockRowBarSmallBlockRowBar----磁条块状的Wafer首先加工成条状RowBar，进行机械切割、机械研磨、离子镀膜和刻蚀等加工，使Back&ABS的表面精度、ABS的形状和外形轮廓、喉节高度/敏感电阻等达到要求。Writegap(写隙口)MRsensor(磁敏感电阻)Poletip(极尖)Poletip(极尖)ThroatHeight(喉节高度)MRHeight磁敏感电阻高度磁条局部图BondingPads(WriteSide)BondingPads(ReadSide)RLGPatternChipAddressThroatHeightMarkerSliderusepatternBackLapMarkerMR磁头的基本生产流程之五大工序WaferMachiningLappingVacuumRowMachiningPQC/QA将条状RowBar切割成粒状的Slider对RowBar的Back&ABS面研磨达到喉节高度、MR电阻、粗糙度和外形轮廓等要求将Wafer来料切割加工，先切成块状，再切成条状的RowBar给RowBar的ABS覆盖一层DLC保护膜，用离子蚀刻的方法做出ABS的形状对Slider的尺寸和各类坏品进行检查和挑选一、WaferMachining(wafer机械加工阶段)主要工序介绍1、BackGrinding/BuffLap(磨底)---WaferBackGrinding的目的是通過磨削Wafer的底面使Wafer的厚度滿足SliderLength的要求。整個磨料過程大致可分為二部分:粗磨段,精磨段。2、EarSlice/QuadCut(切耳/切块)---对磨好的Wafer进行切块工序，直至将其分割成SmallBlock。3、DoubleSideLapping(双面磨)---就是将SmallBlock切的两个比较粗糙的面进行研磨以去处条加工痕，保证Block表面的粗糙度，平面度及厚度等加工精度4、BBS/RowBowSorting---对双面磨后的Block重新固定在夹具上，加热冷却后进行弯曲度测量，以衡量一条RowBar上所有slider的排列的直线性状况5、ThroatHeightGrinding(喉節高度研磨)---对来料进行ABS面研磨，使其喉节高度保持在规定范围内，以方便RLG工序的研磨，此为粗磨过程，它以RowBar上表侧LapMark为测量点二、LappingProcess(研磨机械加工)主要工序介绍1.RLG/2.RowSeparation–用胶水将PCB板粘合到带RowBar的Tool条上。通过超声波焊接方法将RowBar上RLGSensor与PCB焊接起来，将其导通，并测试焊接效果，检查短路及断路效果。然后通过PCB将RowBar的RLGSensor与研磨机上探针连接起来，测量RowBar的RLGSensor的电阻值，使研磨机在研磨过程中不断测量磁头各感应器电阻值来调校磁条的受研磨平面，控制磨削程度，以达到MR电阻。将焊线及PCB板移去，用单片磨轮机将已做完Lapping之RowBar从上至下再分割三次，先将最上层割去，余下部分循环前工序，继续切割。THGPCBBondingWireBondingWireBondingTestRLGLappingGoldWireRemoveRowSeparationUntillastbar二、LappingProcess(研磨机械加工)主要工序介绍3、BackSideLapping–检查上道工序来料RowBar，将RowBar固定在夹具上，然后将其放在Lapping坯上进行磨底，直到厚度磨到目标值为止4、PointScribe(划线)–在RowBar上的ABS面上各粒Slider之间划线，以利于下道工序进行，为CrownTouchLapping制作准备。5、Pre-Lapping–将切线后Row研磨，去除划线毛刺。并对其用震荡的方式清洗，以去除污秽。6、SSCL(单粒研磨)–对冷却后rowbar放在夹具上，用相应机器进行测量其电阻值，并据此对其研磨，直到电阻值达到所测电阻要求为准。7、1/10O1ACrownTouchLapping–对SSCL研磨后的RowBar，用球形坯重新研磨ABS面，以改善花痕，磨出弧度，并达到电阻目标值三、VACUUM(真空)主要工序介绍1、DLC(极尖加保護膜)在rowbar的ABS面覆盖一层DLC(非晶碳类金钢石保护膜)，以防止极尖被腐蚀，同时可提高磁头的耐磨损性，改善磁头的CSS(ContactStartStop)性能2、Y/RPROCESS(黃房工序)1)Laminate(过菲林)，将菲林通过敷热压接，覆在rowbar上。2)Exposure(曝光)：曝光过后，菲林被照射部分和未照射部分会产生化学性质的差异3)Developer(显像)：曝光后的rowbar放入显像液中，通过此工序后，可获得ABS图形。3、IonMilling(离子喷射蝕刻)属于一种对薄膜进行超精细加工的工艺，由氩气离子在磁场作用下对RowBar表面进行物理溅射，从而将末覆盖菲林部分蚀刻掉，形成通气槽4、RIE(反应离子蝕刻)由氟离子与Rowbar反应，在蚀刻了Shallow面后，将ABS面和Shallow面用菲林保护起来，蚀刻通气槽。这样，rowbar上就会出现我们所需要的ABS形状。四、ROWMachining(磁条机械加工阶段)1、R-HTesting(R-H測試)對MR磁頭做的最基本的測試是：當給MR磁頭施加一恒定的電流時，在不同的外加磁場下，MR的電壓響應。在R-H测试工序中，需测磁头的电阻、输出电压、不对称度、噪声系数等参数，这些参数是磁头的读写性能参数。2