硬盘磁头的生产全流程工序详细版

信号的读取技术从AMR (Anisotropy－MR)，GMR（Giant－MR）发 展到如今普遍运用的TMR（Tunneling－MR）技术，相对于前者TMR 读取的信号幅度有明显的增强。
TMR head
GMR head
注： 工作读电流方向
恒定检测信号流 过磁阻材料
How to read ? ( 如何读 ？)
How to read ? ( 如何读 ？)
读过程(磁信号→电信号)： 碟旋转→ 小磁场变化→ 电阻变化 → 电信号
磁阻式读功能磁极
SIGNAL VOLTAGE (信号电压)
(电流) CURRENT
(磁碟磁场)
SIGNAL (信号)
(磁碟运动)
MR SENSOR (磁敏感电阻)
How to read ? ( 如何读 ？)
2. 磁阻磁头(MR Head)介绍
Write gap(写隙口) MR sensor(磁敏感电阻)
A-A剖面图
Pole tip(极尖)
MR sensor(磁敏感电阻) Write gap(写隙口)
HDD与磁头产品简介 --- 重点总结
一、磁头产品简介：Wafer - Slider - HGA - HSA - HDD 二、HDD结构 = PCBA + FPC + HDA
3.1 电感式写原理
如图所示，写入资料的电流讯号流经磁头的写线圈， 将磁芯磁化，又因磁芯形状之故，磁场从磁隙部份流出， 将位于其下方的磁片磁性层磁化。磁片不停地旋转，写入 的电流讯号也不时地变换方向，造成磁片磁化的方向也跟 随着变化。这样就在磁片上形成如图所示，有很多小磁铁 排列成一轨(Track:磁头不动，而磁片旋转一周所转出的图 形路径)。这就完成将资料存入磁片中的动作，也就是写入 动作。
5. Base plate /Top Cover/Gasket--底板/盖子/垫圈 HDA的密封部件，防止外部脏污空气的进入。
6. Re-circulating filter--再循环过滤网 保持HDA内部空气的洁净度。
三 硬碟驱动器工作原理
1) 电感式写原理 -- 电感式写功能磁极 2) 磁阻式读原理 -- 磁阻式读功能磁极 3) 磁头在硬碟驱动器内如何工作 4) 热胀冷缩原理 -- 飞行高度调节器
DFH没有工作时
DFH工作时
4.1 磁阻磁头(MR Head)介绍
MR磁阻磁头在制造工艺上，引进薄膜光刻技术，它的磁阻式读磁 极与电感式写磁极是通过wafer薄膜技术直接集成在磁座里面， 然后通过机加工得到一粒粒的磁头成品。 SAE目前生产的磁头有30%、25% 及20％三种规格尺寸的磁头。 一个磁头的外形尺寸(长度、宽度、厚度)是规格化的，通常称外 形尺寸为4.064mmX3.186mmX0.871mm的磁头为100%标准磁头，下 表列出当前SAE几种磁头的尺寸：
5、Throat Height Grinding (喉节高度研磨)
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 Row Bar 上表侧Lap Mark为测量点
二、Lapping Process(研磨机械加工)主要工序介绍
Wafer machine
2.1 硬碟驱动器结构
HDD (Hard Disk Drive)
硬碟驱动器
PCBA(Printed Circuit Board Assembly) 印刷线路板
HDA(Head Disk Assembly) 磁头碟片组合
FPC System(Flexible Printed Circuit System) 软线路板组件
其目的是通过磨削Wafer 的底面使Wafer 的厚度满足Slider长度的要求。整个磨料过程大 致可分为二部分: 粗磨段, 精磨段。
2、Ear Slice / Quad Cut (切耳/切块)
对磨好的Wafer进行切块工序，直至将其分割成Small Block.
3、One Side Lapping (单面磨)
给Row Bar的ABS覆盖一层DLC保护 膜，用 离子蚀刻 的方法做出ABS的形 状
将条状Row Bar切割成粒状的Slider
PQC/QA
对Slider的尺寸和各类坏品进行检查和 挑选
一、Wafer Machining(wafer机械加工阶段)主要工序介绍
1、Back Grinding/Buff Lap(磨底)
MR sensor(磁敏感电阻) Write gap(写隙口)
磁条局部图
Throat Height(喉节高度) Pole tip(极尖)
DFH pad
Bonding Pads (Read Side)
Bonding Pads DFH pad (Write Side)
RLG Pad Throat Height Marker
LMR
（Longitudinal Magnetic Recording)
写线圈
PMR
（Perpendicular Magnetic Recording)
读头 写极尖
轨道上 的信号
读头
磁 碟 信 号 记磁阻式读原理
磁阻材料的性能是，它的电阻变化对应于其磁化角度的变 化，所以磁阻材料在磁场中,它的电阻会随着外加磁场的 变化而变化，但与磁场变化率无关。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。在实 际应用中，提供一个恒定的直流电给磁头读磁极，磁碟上 的信号磁场会作用于磁阻材料使其磁化角度发生变化，从 而其电阻也相应变化，我们通过检测磁阻材料两端的电压 就可以实现信号的读回。
与其它磁记录设备相同，硬盘 是通过磁头对磁记录介质的读 写来存取信息的，而与其它磁 记录设备不同的是：硬盘片以 每分钟数千及至上万转的速度 运动，其带动气流高速运动产 生的浮力使磁头在工作时，实 际上是悬浮在盘片之上的。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。
3.4 热胀冷缩原理 -- DFH元件
Slider pole
OCR Address
MR磁头的基本生产流程之五大工序
Wafer Machining Lapping Vacuum Row Machining
将Wafer来料切割加工，先切成块状， 再切成条状的Row Bar
对Row Bar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
第一章 硬碟驱动器及磁头产品简介
一 磁头产品概观 二 硬碟驱动器结构 三 硬碟驱动器工作原理简介 四 磁阻磁头(MR Head)介绍
1.1 磁头产品概观
Hard Disk Drive (HDD) 硬碟驱动器
Wafer-- Slider-- HGA – HSA - HDD 集磁块-磁头-磁头折片组合-磁头臂组合
How to write? (如何写？)
写过程(电信号→磁信号)：
电信号→写线圈→产生磁场→磁化 磁芯→磁场从磁隙流出→磁化磁碟 →磁信号
电感式写功能磁极
(写电流)
(磁芯) CORE
(轨道宽度) (写电流)
(线圈) (磁碟运动)
(磁隙)GAP (磁场)
How to write? (如何写？)
根据记录在磁碟上的磁极磁场相对于磁碟表面的方向，磁记录可分为： 水平记录（longitudinal-记录磁场在磁碟表面方向上) 和 垂直记录(perpendicular－记录磁场垂直于磁碟表面) 两种方式。
2.2 HDA---磁头碟片组合介绍
1. Head(HSA)--磁头(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. Spindle motor--主轴马达 带动磁碟高速旋转。
4. Voice coil motor--音圈马达 通过磁头臂带动磁头沿碟作径向移动，使磁头能在不同的轨 道上读写。
HDA结构 = Head + Disk + Spindle motor + VCM + ------三、读写原理简介
1、电感式写原理
由磁头的电感式写磁极将电信号转化为磁信号并记录在磁碟上。 其具体过程如下：电信号→写线圈→产生磁场→磁化磁芯→磁场从
磁隙流出→磁化磁碟→磁信号
2、磁阻式读原理
由磁头的磁阻式读磁极将记录在磁碟上的磁信号还原成电信号。 其具体过程如下：碟旋转→ 小磁场变化→ 电阻变化→ 电信号
磁头生产流程的基本过程
Row Bar----磁条
块状的Wafer首先机械研磨到规定的厚度，然后切割加工成条状Row Bar，再经过机械研磨、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。
Pole tip(极尖)
MR Height 磁敏感电阻高度
HDD与磁头产品简介 --- 重点总结
三、读写原理简介
3、磁头如何工作
工作时是：空气浮力，悬浮，FH（5-10nm)，趋势是越来越低； 非工作时：与碟片接触，并且有一定压力。 四、磁阻磁头介绍 1、磁头读写分别由电感式写磁极与磁阻式读磁极来完成 2、写磁极的信号记录技术有：LMR（水平记录）与PMR（垂直记录） 3、读磁极的信号读取技术有：AMR，GMR，TMR。 4、薄膜光刻技术 --- 供应商生产Wafer的核心技术(集成读写磁极) 5、极尖（Pole Tip) --- 直接对磁碟进行读写 6、磁头的规格尺寸 --- 30%，25%，20%的磁头
就是将Small Block的底面进行研磨以除去条加工痕，保证Block底面的粗糙度，平面度 及厚度等加工精度
4、 BBS/Row Bow Sorting/Bonding angle / Bonding height measurement