KR0166760B1 - 수직기록 자기헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기기록매체를 사용하는 기록/재생장치에 적용되는 자기헤드에 관한 것으로, 특히 고밀도 기록이 필요한 HDD(hard disk driver), FDD (floppy disk driver), HD-VCR(high definition video cassete recorder) 등에 적합한 자기헤드에 관한 것이다. 종래의 수평기록방식의 자기헤드를 사용하는 경우 자기감쇄효과로 인해 재생신호가 극히 미약해진다. 본 발명에 따른 자기헤드는 주자극 및 보조자극을 구비하여 표면에 수직한 방향으로 신호를 기록한다. 본 발명에 따른 자기헤드는 고밀도 기록을 가능케 해준다. 본 발명에 따른 자기헤드는 자기기록매체를 사용하는 장치에 응용 가능하다.

Description

수직기록 자기헤드

제1도는 본 발명에 따른 수직기록 자기헤드와 자기기록매체를 나타낸 도면.

제2도는 제1도 주자극의 제작과정을 설명하기 위한 도면.

제3도는 제1도 보조자극을 나타낸 도면.

제4도는 보조자극의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 자기기록매체 12 : 기초층

14 : 보조자성층 16 : 주자성층

20 : 주자극 22,32 : 자성체

24 : 비자성기판 26,36 : 자성막

28 : 제2코일 30 : 보조자극

34 : 제1코일 37 : 절연막

본 발명은 자기기록매체를 사용하는 기록/재생장치에 적용되는 자기헤드에 관한 것으로, 특히 고밀도 기록이 필요한 HDD(hard disk driver), FDD (floppy disk driver), HD-VCR(high definition video cassete recorder) 등에 적합한 자기헤드에 관한 것이다.

일반적으로 자기헤드는 대부분 반지형태의 자성체로 구성되며, 가운데 부분에 형성된 갭(gap)을 구비하고 있다. 이 갭은 자기 플럭스(flux)가 누설될 수 있도록 하는 필수적인 부분이다. 이 갭 주위에 여타의 부분은 비자성체로 되어 있어 갭 이외의 부분으로는 자기 플럭스가 누설되지 않게 되어 있다.

갭의 길이는 기록될 최단기록 파장의 1/2이하여야 하므로 고밀도 기록을 위해서는 갭의 길이는 매우 작아야 된다. 최근에는 갭의 길이가 0.2㎛ 이하인 것이 요구되기도 한다. 이러한 헤드에는 신호를 인가하기 위한 코일이 감겨져 있고, 코일의 권선수는 기록/재생 시스템의 공진주파수를 맞추기 위해 요구되는 헤드의 인덕턴스(inductance)에 맞도록 조절한다. 헤드를 구성하기 위한 자성체의 요구되는 성질은 높은 투자율, 높은 포화자속밀도, 낮은 분자력 등이다. 이러한 헤드에서 코일을 통해 신호전류를 인가하면 자성체로 구성된 헤드 코어에는 자속이 흐른게 된다. 자속의 방향은 신호전류의 인가방향에 따라 달라진다. 이렇게하여 발생된 자속은 갭부위에서 누설되어 자기기록 매체 (자기테이프, 디스크 등)를 자화시킨 후 반대쪽 코어로 들어간다.

이 때 일정한 속도로 이동되는 자기기록매체는 헤드에 의해 수평방향으로 자화되며, 주파수에 따라 비트(bit)의 길이가 결정된다. 고주파 사용시 비트의 길이는 짧아져, 고밀도 기록이 이루어지게 된다.

하지만 이러한 수평기록방식의 자기헤드에서는 고밀도 기록시 비트당 길이가 매우 짧아지게 되고, 이에 따라 비트 길이의 함수인 자기 감쇄효과(demagnetizing effect)는 더욱 커져 재생신호가 극히 미약해진다.

이러한 단점을 개선하기 위해 자성매체의 각형비를 높이고 보자력을 높이는 연구가 진행되고 있지만 이에는 한계가 있다. 또한, 고밀도 기록을 위해 고보자력 자기기록매체를 사용하려면 헤드의 포화자속밀도가 더욱 향상되어야 한다는 제한이 따른다.

본 발명의 목적은 자기감쇄효과가 없어 초고밀도 기록이 가능한 수직기록방식의 자기헤드를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 자기헤드로 수직기록하기에 적합한 자기기록매체를 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 기초층 상에 형성된 자성층을 구비하는 소정 자기기록매체에 필요한 신호를 기록하거나 상기 자기기록매체에 기록되어 있는 신호를 재생하기 위한 자기헤드에 있어서, 상기 자성층 반대쪽에 배치되고, 상기 자성층을 자화시키기 위한 자극의 극성이 상황에 따라 변하며 상기 자성층을 상기 자기기록매체의 표면에 수직한 방향으로 자화시키기 위한 보조자극 및 상기 자성측쪽에 상기 보조자극과 마주보게 배치되어 상기 자성층을 자화시키는 자속의 밀도를 높이고, 일정 경우 상기 자성층의 자화상태에 따라 소정의 전기신호를 출력하므로써 상기 자기기록매체에 기록된 신호를 재생할 수 있도록 하는 주자극을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기헤드에 의해 달성 가능하다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 자기헤드를 사용하여 필요한 신호를 기록/재생하기 위한 자기기록메체에 있어서, 베이스 필름 또는 기판으로 이루어지고 강도를 유지하기 위한 기초층, 상기 기초층 상에 형성되고 수평자화성능이 뛰어난 물질로 이루어진 보조자성층 및 상기 보조자성층 상에 형성되고 수직이방성이 뛰어난 물질로 이루어진 주자성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기기록매체에 의해 달성 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 수직기록 자기헤드와 자기기록매체를 나타낸 도면이다. 제1도에는 신호가 기록되는 자기기록매체(10)와 신호를 기록 또는 재생하기 위한 주자극(20) 및 보조자극(30)이 도시되어 있다.

제1도는 자기기록매체(10)는 기초층(12)을 구비하고 있다. 이 기초층(12)은 베이스 필름(base film) 또는 기판(substrate) 등으로 이루어지며 자기기록매체(10)의 강도를 유지하는 부분이다.

기초층(12) 상에는 보조자성층(14)이 형성되어 있다. 이 보조자성층 (14)은 수평자화성능이 뛰어난 NiFe 등을 사용하면 된다. 이 보조자성층(14)은 그 위에 있는 주자성층(16)의 수직방향의 자화성능을 향상시키기 위한 것이다.

보조자성층(14) 상에 주자성층(16)이 형성되어 있다. 이 주자성층(16)은 수직이방성이 뛰어난 Co-Cr계 금속을 사용하면 된다. 이 주자성층(16)은 필요한 신호가 기록되는 부분이다. 이 주자성층(16)에서는 표면에 수직한 방향으로 자화가 이루어진다. 이에 따라 자화되는 주자성층(16)의 극성의 배열형태상 자기감쇄효과가 거의 발생되지 않는다.

자기기록매체(10)의 양 측면에는 보조자극(30)과 주자극(20)이 각각 도시되어 있다. 보조자극(30)은 주자성층(16) 반대편에 배치되어 있다. 이 보조자극(30)은 주자성층(16)을 자화시키면 신호를 기록하기 위한 것으로, 뒤에서 설명되는 주자극(20)의 자성막의 두께보다 상당히 크게 제작된다. 이 보조자극(30)은 자성체(32)와 이 자성체(32)의 외부에 감겨진 제1 코일 (34)을 구비하고 있다. 이 제1코일(34)에 인가되는 신호전류의 방향에 따라 주자성층(16)을 자화시키기 위한 보조자극(30)의 극성이 바뀐다. 이 보조자극(30)에 대해서는 뒤에서 더 상세히 설명된다.

자기기록매체(10)의 주자성층(16)쪽에는 주자극(20)이 배치되어 있다.

이 주자극(20)은 보조자극(30)과 마주보게 배치되어 있다. 이 주자극(20)은 자성체(22), 비자성기판(24), 자성막(26)을 구비하고 있다. 여기서, 자성막(26)은 그 두깨에 따라 기록 가능한 최소 파장이 결정되므로 높은 포화자속 밀도의 금속막으로 구성되어야 하며, 이 자성막(26)은 페라이트 코어(ferrite core) 사이에 위치하게 된다. 주자극(20)은 주자성층(16)을 자화시키는 자속의 밀도를 높이기 위한 것이다. 즉, 자성막(26)의 두께가 매우 작으면 주자극(20)의 자성막(26)으로 유,출입되는 자속의 밀도가 주자성층(16) 근방에서 매우 높아진다. 이러한 주자극(20)은 외부에 감겨진 제2 코일(28)을 구비하고 있다. 이 제2코일(28)은 자기기록매체(10)에 기록된 신호를 재생할 수 있도록하기 위한 것이다. 이러한 주자극(20)에 대해서는 뒤에서 더 상세히 설명된다.

제1도에서 자기기록매체(10)에 신호를 기록하는 경우, 제1코일(34)에 신호전류가 소정 방향으로 인가되면 보조자극(30)의 극성이 결정된다. 자기 기록매체(10)쪽의 보조자극(30)의 극성이 N극이라면 보조자극(30)에서 주자극(20)쪽으로 자속이 흐르게 된다. 이 자속은 주자성층(16)을 거쳐 자성막(26)으로 유입된다. 이 자성막(26)의 폭이 매우 좁으므로 주자성층(16) 근방에서 자속의 밀도가 매우 높아지게 된다., 즉 자기기록매체(10)에 고밀도로 신호가 기록되게 된다.

이러한 상태에서 신호전류의 인가방향이 바뀌면 자기기록매체(10)쪽의 보조자극(30)의 극성은 S극으로 바뀐다. 이에 따라 주자극 (20)에서 보조자극(30)쪽으로 자속이 흐르게 된다. 이 때에도 주자성층(16)을 통과하는 자속은 밀도가 매우 높게 된다. 즉, 고밀도 기록이 가능하다.

제1도에서 자기기록매체(10)에 기록된 신호를 재생하는 경우, 주자성층(16)에 의해 자성막(26)이 소정 방향으로 자화된다. 이 자성막(26)의 자화방향에 따라 제2 코일(28)에 소정 방향으로 전류가 흐르게 된다. 즉, 자기 기록매체(10)에 기록된 신호가 재생되게 된다.

제2도는 제1도 주자극의 제작과정을 설명하기 위한 도면으로, 진행 과정에 따라 제2(a)도 내지 제2(c)도에 각각 도시되어 있다. 먼저, 자성체(22)와 비자성기판(24)을 제2(a)도에 나타낸 바와 같이 각각 접착하여 2개의 블록으로 만든다. 그런 다음 마스크(mask) 등을 이용하여 제2 (b)도에 나타낸 바와 같이 블록의 일면에 길이방향으로 자성막(26)을 형성시킨다.

이 자성막(26)의 형성에는 투자율과 포화자속밀도는 크고 보자력은 작은 물질이 사용된다. 그런 다음, 자성막(26)을 마주보게 하여 두 블록을 접착시키고, 제2 코일(28)을 감는다. 제2 코일(28)의 권선수는 보조자극(30)에 권선된 제1 코일(34)의 권선수의 2배이상 되게 하는 것이 좋다. 이 제2 코일(28)은 재생동작시 사용된다. 이렇게 하여 제2(c)도에 나타낸 바와 같이 주자극(20)이 완성된다.

제3도는 제1도 보조자극을 나타낸 도면이다. 제3도에 나타낸 바와 같이 보조자극(30)은 자성체(32)에 제1코일(34)을 권선하여 만들면 된다.

여기에서 자성체(32)로는 페라이트 블록을 사용하면 된다. 제1코일(34)은 기록동작시 사용된다. 이러한 보조자극(30)은 주자극(20)의 자성막(26)에 비해 상당히 큰 폭을 갖게 제작된다. 보조자극(30)의 크기 및 모양은 시물레이션을 통해 최적화한다.

제4도는 보조자극의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 제4도 보조자극(30)은 큰 자기장이 발생되도록 하기 위한 것이다. 제4도에 나타낸 바와 같이 가운데 부분에 포화자속밀도가 큰 자성물질로 이루어진 자성막(36)과 절연물질로 이루어진 절연막(37)이 교대로 적층되어 있다. 여기서 자성막(36)의 한층의 두께는 사용되는 최고 주파수에서의 스킨 뎁스(skin depth)의 2배 이하로 되게하고 절연물질로는 SiO₂등 비자성 물질을 사용하면 된다.

이렇게 하면 고주파 사용시 와류손실이 방지된다.

이상, 제1도 내지 제4도를 통해 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 자기헤드 및 자기기록매체를 사용하면 자기감쇄효과가 없어 초고밀도 기록이 가능하다. 또한, 주자극에 신호재생을 위한 별도의 코일이 있어 재생시 보조자극의 크기에 따른 영향을 작게 받아 재생효율이 증가하게 된다.

Claims (6)

1. 기초층 상에 형성된 자성층을 구비하는 소정 자기기록매체에 필요한 신호를 기록하거나 상기 자기기록매체에 기록되어 있는 신호를 재생하기 위한 자기헤드에 있어서, 상기 자성층 반대쪽으로 배치되고, 상기 자성층을 자화시키기 위한 자극의 극성이 상황에 따라 변하며 상기 자성층을 상기 자기기록매체의 표면에 수직한 방향으로 자화시키기 위한 보조자극; 및 상기 자성측 쪽에 상기 보조자극과 마주보게 배치되어 상기 자성층을 자화시키는 자속의 밀도를 높이고, 일정 경우 상기 자성층의 자화상태에 따라 소정의 전기신호를 출력하므로써 상기 자기기록매체에 기록된 신호를 재생할 수 있도록 하는 주자극을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조자극은 자성체 및 상기 자성체 주위에 일정 횟수로 감겨진 제1코일을 구비하여 전원의 인가방향에 따라 상기 자성층을 자화시키기 위한 자극의 극성이 변하는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
3. 제2항에 있어서, 상기 보조자극의 자성체의 좌, 우 중앙부에는 자성막과 절연막이 교대로 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
4. 제2항에 있어서, 상기 주자극은 자성체, 상기 자성체에 부착되어 상기 자성체와 상기 자성층의 사이를 대부분 차단하는 비자성기판, 상기 비자성기판을 통과하여 상기 자성체쪽으로 형성되고, 상기 자성층에 의해 자화가능한 자성막 및 상기 자성체 주위에 소정 횟수로 감겨진 제2코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2코일의 권수는 상기 제1 코일의 권수의 2배인 이상인 것을 특징으로 하는 자기헤드.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항의 자기헤드를 사용하여 필요한 신호를 기록/재생하기 위한 자기기록매체에 있어서, 베이스 필름 또는 기판으로 이루어지고 강도를 유지하기 위한 기초층; 상기 기초층 상에 형성되고 수평자화성능이 뛰어난 물질로 이루어진 보조자성층; 및 상기 보조자성층 상에 형성되고 수직이방성이 뛰어난 물질로 이루어진 주자성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.