KR100234185B1 - 부분적으로 트리밍된 공유 자극을 가진 기록용 자기 저항 헤드 - Google Patents

Abstract

기록용 자기 저항 헤드는 재생용 자기 저항 헤드와 일체화되며 그로부터 이격된 기록용 유도 헤드를 구비한다. 기록용 자기 저항 헤드는, 기록용 갭과, 그안에 배치된 재생용 자기 저항 요소를 가지는 재생용 갭과, 저부 시일드와, 기록용 유도 헤드의 선단 자극 및 재생용 자기 저항 헤드의 상부 시일드로서 공통적으로 기능하는 공유 자극을 가진다. 측면 서입 및 측면 소거를 억제하기 위하여, 공유 자극은 공기 베어링 표면으로부터 부분적으로 트리밍되며, 그 표면에 기록용 갭에 근접하여 그 사이에 선단 자극 팁이 배치된 두개의 선반부를 포함한다. 기록된 트랙 폭의 방향에서 선단 자극의 폭은 선단 자극 팁의 폭과 동일하다. 자기 저항 요소에는 길이 방향의 바이어스를 발생시키는 수단과, 바이어스 전류를 제공하고 출력 신호를 검지하는 콘덕터 리이드가 제공된다.

Description

부분적으로 트리밍된 공유 자극을 가진 기록용 자기 저항 헤드

본 발명은 부분적으로 트리밍된 공유 자극을 가진 기록용 자기 저항 헤드(recording magnetoresistive head with patially trimmed shared pole)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고밀도의 자기 기록을 위한 조합 자기 저항 독출/유도 서입 헤드(combined magnetoresistive read/inductive write head)에 관한 것이다. 상기 헤드에 있어서, 자기 저항 헤드의 자기 시일드들중 하나는 유도 서입 헤드의 자극(magnetic pole)으로서도 사용된다.

자기 기록용된 데이타를 독출하는 자기 저항 헤드(MR head)의 사용은 수년전에 공지되었다. 독출용 MR 헤드의 자기 시일드들중 하나가 서입 헤드의 선단 자극(leading magnetic pole)의 역할을 할때, 트랙 폭 방향에서의 치수가 문제가 된다. 일반적으로, MR 요소의 길이는 트랙 폭의 방향에서 이방성(anisotropy)을 제공하기 위하여 MR 헤드의 트랙 폭보다 커야만 한다. 이러한 경우에, 트랙 폭 이외의 부분에서 발생하는 노이즈를 억제하기 위하여 상부 자기 시일드는 MR 요소를 전체적으로 완전히 덮어야만 한다. 다른 한편으로, 기록용 자극의 치수는 트랙 폭에 따라야만 한다. 위와 같은 방식에 있어서, 트랙 폭 방향에서의 선단 자기층의 치수에 관해서는, 종래의 조합 MR 헤드가 상기 2개의 요건을 동시에 충족시킬 수 없다. 그 대응책으로서, 기록용 헤드가 독출 MR 요소상에 라미네이트된 분리 형태의 헤드에 있어서, 상부 종단 자극(upper trailing pole)이 트랙폭에 따르게 되는 반면에 하부의 선단 자극은 이것이 MR 요소를 전체적으로 덮을 수 있는 길이를 가진 구조가 공지되어 있다. 그러나, 상부 자극의 트랙 폭은 하부 기록용 자극의 폭과 일치하지 않으며, 따라서 측면의 서입 및 측면의 소거 효과는 상부 자극의 단부 부분에서 일어나는 것 같으며, 요구되는 기록용 특성은 용이하게 획득될 수 없다.

본 발명은 기록용 MR 헤드 구조의 부분적으로 트리밍(trimming)된 공유 자극(magnetic shared pole)을 제공하며, 이것은 재생용의 상부 자기 시일드와 기록용의 선단 자극에 대한 양측의 특성을 충족시킬 수 있다.

상기에 기술된 문제는 공유된 자극의 상부 및 하부 부분을 상부 시일드 및 선단 자극에 필요한 폭에 따르도록 함으로써 해결될 수 있으며, 예를 들면, 기록용 갭에 근접한 공유 자극의 상부 부분을 부분적으로 트리밍(trimming)함으로써 이루어질 수 있다. 결과적으로, 공유 자극의 부분은, 기록용 갭에 근접한 상부 부분과, 헤드의 기록용 갭에 근접한 하부 부분의 치수를 가진다. 따라서, 상기에 설명된 구조에 있어서, 기록용 자극들중 하나에 면하는 공유 자극의 폭은 트랙 폭과 일치할 수 있다. 따라서, 서입 작용시의 자기 플럭스는 트랙 폭 부분에 집중되며, 따라서 기록용 헤드의 측면 서입 및 측면 소거는 상당히 억제될 수 있다. 다른 한편으로, 기록용 갭에 근접한 공유 자극의 폭은 MR 요소를 완전히 덮을 중도로 충분히 연장될 수 있다. 이러한 이유로, 근접한 트랙의 신호 플럭스로부터 초래된 MR 요소에 의한 노이즈가 감소될 수 있다.

본 발명의 목적은 측면 서입 및 측면 소거의 억제를 위하여 부분적으로 트리밍된 공유 자극을 가진 기록용 자기 저항 헤드를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 기록용 자기 저항 헤드의 특정 실시예에 대한 사시도.

도 2의 (a),(b)는 선행 기술 및 본 발명에 따른 공유 자극을 가지는 기록용 자기 저항 헤드에 대한 프린징 피일드 분포(fringing field distribution)를 도시한다.

도 3의 (a),(b),(c)는 본 발명에 따른 조합 자기 저항 헤드에 있어서 선반부 높이, 선반부 깊이 및, 선반부 길이상에서의 측면 서입 및 측면 소거 밴드의 종속성을 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 기록용 자기 저항 헤드의 다른 실시예에 대한 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 실시예의 공기 베어링 표면으로부터 도시한 것이다.

도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 선택적인 실시예의 부분을 I-I 선을 따라 절단한 단면도이다.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

11. 저부 시일드 12. 공유 자극

13. 종단 자극 14. 재생용 갭

16. 기록용 코일 18. 콘덕터 리이드

20. 선단 자극 팁 21. 종단 자극 팁

본 발명에 따르면, 기록용 자기 저항 헤드는 재생용 자기 저항 헤드와 일체화되어 그로부터 이격된 기록용 유도 헤드를 구비한다. 기록용 자기저항 헤드는 기록용 갭, 그안에 배치된 재생용 자기 저항 요소를 가진 재생용 갭, 상부 자극, 저부 시일드 및, 기록용 헤드의 선단 자극과, 재생용 자기 저항 헤드의 상부 시일드로서 공통적으로 기능하는 공유 자극을 포함한다. 측면 서입 및 측면 소거를 억제하기 위하여, 공유 자극은 부분적으로 트리밍되고 기록용 갭에 근접한 상부 표면에 2개의 선반부(ledge)를 가지며, 그 사이에 선단 자극의 팁 부분이 배치된다. 기록된 트랙 폭의 방향에서 선단 자극 팁의 폭은 종단 자극 팁의 폭과 동일하다. 자기 저항 요소에는 길이 방향 및 횡방향 바이어스 발생용 수단이 제공되고, 바이어스 전류를 제공하고 출력 신호를 검지하기 위한 콘덕터 리이드(conductor lead)가 제공된다.

본 발명의 특성 및 장점을 보다 충분하게 이해하려면 첨부된 도면과 함께 다음의 설명이 참고되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 기록용 자기 저항 헤드의 특정 실시예를 도시한다. 기록용 MR 헤드는 두개의 헤드로 구성된다. 이것은 기록용 유도 헤드 및 재생용 MR 헤드이며, 이들은 공통적인 공유 자극(12)을 가진다. 공유 자극(12)은 2가지의 기능을 수행하는데, 기록용 유도 헤드의 선단 자극으로서 작용하는 것과, 재생용 MR 헤드의 상부 시일드로서 작용하는 것을 들 수 있다. 공유 자극(12)과 함께 저부 시일드(11)는 MR 헤드의 재생용 갭(14)을 형성하며, 그 안에는 이격된 콘덕터 리이드(18)를 가진 MR 요소(17)가 배치된다. 이격된 콘덕터 리이드(18)는 MR 요소(17)위에 직접적으로 증착되며, 콘덕터 리이드(18)의 위에는 출력 신호가 검지되고 바이어스 전류가 공급된다. 콘덕터 리이드(18) 사이의 공간은 MR 요소(17)의 활성 영역을 결정한다. MR 요소(17) 및 콘덕터 리이드(18)는 저부 시일드(11)와 공유 자극(12)로부터 절연층에 의해 전기적으로 절연되며, 절연층은 도 1에 도시되지 않았다.

기록용 헤드는 선단 자극로서의 공유 자극(12)과, 기록용 갭(15)을 가진 종단 자극(13)과, 그 사이에 배치된 기록용 코일(16)을 포함한다. 코일(16)은 도 1에 도시되지 아니한 절연층에 의해서 공유 자극(12)과 종단 자극(13)로부터 고립된다. 측면 서입 및 측면 소거 효과를 억제하도록, 2개의 선반부(19)는 공유 자극(12)의 상부 표면상에 형성되며, 이것은 기록용 갭(15)에 근접한다. 선반부는 높이(h), 깊이(d) 및 길이(l)를 가진다. 선단 자극 팁(20)는 두개의 선반부(19) 사이에서 형성된다. 선단 자극 팁(20)의 폭은 종단 자극 팁(21)의 폭과 동등하다. 이러한 조건에서 측면 서입 및 측면 소거 밴드의 폭은 최저이며, 이것은 본 발명에 따른 기록용 MR 헤드의 실시예에 최저의 기록용 트랙 폭을 제공하고, 따라서 최고의 트랙 밀도를 제공한다. 측면 서입 및 측면 소거 효과는 선반부(19)의 높이(h), 깊이(d) 및 길이(l)에 의존한다.

도 2의 (a),(b)는 평탄한 공유 자극을 가지는 선행 기술의 실시예와 부분적으로 트리밍된 공유 자극을 가지는 본 발명의 실시예에 대한 프린징 피일드(fringing field)의 분포를 도시하는 그래프이다. 도 2의 (a)에서, 선행 기술의 조합 MR 헤드는 프린징 피일드가 기록용 갭(15)의 중심선에 관하여 고도로 비대칭적이며, 그 윤곽선은 공유 자극(12)의 표면을 따른 자기 플럭스의 도전성에 기인하여 종단 자극 팁(21)의 모서리를 지나서 멀리 연장된다. 반면에 도 2의 (b)에서, 기록용 갭(15)에 근접한 공유 자극(12)의 상부 부분에 대한 부분적인 트리밍은 프린징 피일드의 맵(map)을 상당히 향상시키며, 이것을 갭의 중심선에 관하여 보다 대칭적으로 하고 자극 팁(20,21)의 모서리에 가깝게 위치시킨다.

도 3의 (a),(b),(c)에는 측면 서입 및 측면 소거 밴드의 폭이 선반부의 높이(h), 깊이(d) 및 길이(l)에 의존하는 것이 그래프로서 도시되어 있다. 측면 서입 밴드는 종단 자극 팁(21)의 모서리로부터의 프린징 피일드 윤곽 과도량으로서 평가되며, 반면에 측면 서입 밴드는 ^*곱의 윤곽의 과도량으로서 평가되며, 여기에서는 매체 보자력(medium coercivity)이고, S^*는 보자력의 제곱(coercive squareness)이다. 매체의 최적 기록용은 매체 레벨에서 매체 보자력의 대략 2 배인 기록용 피일드()에서 발생하는 것으로도 가정되었다. 도 3에 주어진 결과는 선행 기술의 헤드 및 도 1에 도시된 본 발명의 실시예의 프린징 피일드에 대한 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 수용되었다. 변수 h,d 및 l이 증가하면 측면 서입 및 측면 소거 밴드의 폭이 명백하게 감소하며, 이것은 본 발명에서 제안된 기록용 MR 헤드에 대하여 트랙 밀도에 있어서의 현저한 향상을 제공한다. 측면 서입 및 측면 소거 효과의 억제는 선반부(19)가 다음의 변수 범위내에 있을때 특히 현저하다. 즉, 높이 h〈1㎛, 깊이 d〈1㎛ 및, 길이 l 〈5㎛ 일때 그러하다. 높이 h〉2㎛, 깊이 d〉1㎛ 및, 길이 l 〉10㎛ 인 범위에서, 선반부(19)의 치수는 헤드의 프린징 피일드에 영향을 주지 않는다. 회전 액튜에이터를 가진 하드 디스크 드라이브용 기록용 MR 헤드에서, 높이 h〉 2㎛, 깊이 d〉2㎛ 및, 길이 l 〉20㎛와 같이 높은 값의 사용은 일부 부정적인 효과에 기인하여 무의미하다. 선반부 높이(h)의 증가는 공유 자극(12)의 전체 두께가 더 증가될 것을 필요로 하며, 이것은 재생용 MR 헤드의 상부 시일드 역할을 한다. 재생용 MR 헤드의 선형 및 트랙 밀도 해상력을 달성하려면, 선반부(19)의 하부에 위치한 공유 자극(12) 부분의 두께가 1500 회 사용된 투자성을 가진 연자성 재료의 경우에 1.5㎛ 미만이어야만 한다. 그러나, 두꺼운 공유 자극(12)은 서입 헤드에 대한 독출 헤드의 정렬이 잘못될 가능성을 초래할 수 있으며, 이것은 독출 갭(14)과 서입 갭(15) 사이의 거리의 증가와 함께 증가한다. 더군다나, 선반부(19)의 치수 증가는 헤드 플라이트(head flight) 높이의 안정성을 열화시킬 수 있다.

도 1에 도시된 기록용 MR 헤드는 전기 도금 또는 에칭에 의해서 수직 벽을 가진 최대 4㎛의 두께인 종단 자극(13)을 구현하는 기술적인 곤란에 기인하여 최대 약 1.5㎛에 이르는 트랙 폭에 대하여 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 기록용 MR 헤드의 선택적인 실시예는 도 4, 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 이러한 실시예에서 기록용 트랙의 폭은 1㎛ 미만일 수 있다. 종단 자극 팁(tailing pole tip)의 제한 폭은 리소그래피(lithography)의 해상력이나 또는 초점 이온 비임 에칭에 의해 결정된다. 기록용 MR 헤드의 상기 실시예는 종단 자극(13)의 디자인에 의하여 도 1에 도시된 실시예와 구별된다. 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예의 종단 자극(13)의 자극 팁은 3개의 부분을 포함하는데, 이것은 두개의 수동 자극 팁(passive pole tip,22)과 능동 자극 팁(active pole tip,21)이다. 수동 자극 팁(22)은 중앙의 능동 자극 팁(21) 주위에 배치된다. 이들은 공기 베어링 표면으로부터 거리(d) 로 물러서 있으며, 이것은 선반부(19)의 깊이와 동일하다. 수동 자극 팁(22)을 통한 신호 플럭스의 션팅(shunting)을 억제하려면, 깊이(d)는 쓰로트 높이(throat height)인 t보다 커야만 하며(d〉t), 수동 자극 팁(22)의 폭(w)은 선반부(19)의 길이(l)보다 높아야 한다.

도 1 및 도 4에 도시된 기록용 MR 헤드의 실시예는 동일한 재료로 만들어진다. 저부 시일드(11), 공유 자극(12) 및, 종단 자극(13)은 두께 2 내지 4㎛ 의 NiFe 필름으로 만들어진다. 이들은 또한 다른 연자성 필름으로 만들어지며, 예를 들면, FeAlSi, FeN, FeTaN, FeAlN, CoMoZr, CoNbZr 등이다. MR 요소(17)는 두께 150 내지 400 Å 의 NiFe 필름으로 만들어지며, 콘덕터 리이드(18)는 Ta/Au/Ta의 3층 구조로 만들어진다. 코일을 제작하려면, 두께 1.5 내지 5㎛ 의 Cu 필름이 사용된다. 코일(16)은 견고한 배면을 가진 포토레지스트에 의해 공유 자극(12)과 종단 자극(13)로부터 전기적으로 고립된다. 재생용(14) 및 기록용(15) 갭은 Al₂O₃의 얇은 필름에 의해 제작된다. 바크하우젠 노이즈(Barkhausen noise)를 억제하고 출력 특성을 선형화하도록, MR 요소에는 길이 방향 및 횡방향 바이어스가 제공되며, 이것은 도 1 및 도 4에 도시되지 않았다.

기록용 MR 헤드의 제작 방법은 본 발명의 부분이 아니다. 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 기록용 MR 헤드가 집적 회로 칩을 제작하는 것과 유사한 방법으로 공지의 박막 제조 기술에 의해 제작된다는 것을 인정할 것이다. 이러한 제작 공정은 기판에 얇은 필름층을 증착하는 것과, 선택적인 에칭 및 포토리소그래피와 같은 적절한 기술에 의해 층들을 적절하게 성형하는 것을 포함한다.

위와 같은 기록용 자기 저항 헤드의 디자인은 출력 신호의 열화없이 민감한 측면 서입 및 측면 소거 억제가 가능하다는 장점을 가진다. 또한, 기록용 헤드의 자극 팁(pole tip)의 치수는 보다 정밀하게 형성될 수 있다. 결과적으로, 기록용 자기 저항 헤드는 좁은 트랙에 적용되는데 있어서 상당히 향상된 트랙 해상력을 가진다.

본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 바람직한 실시예에 대하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통사의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정함 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 재생용 헤드;

   상기 재생용 헤드와 일체화되어 그로부터 이격된 기록용 헤드;

   상기 기록용 헤드의 종단 자극과 상기 재생용 헤드의 상부 시일드로서 공통적으로 기능하는 공유 자극, 유도 자극 및, 자기 저부 시일드;

   상기 저부 시일드와 상기 공유 자극 사이에 배치된 재생용 갭;

   상기 공유 자극과 상기 종단 자극 사이에 배치된 기록용 갭;

   선단 자극 아래에서 그 사이에 배치된 선단 자극 팁과 함께 상기 기록용 갭에 근접하게 상기 공유 자극의 상부 표면상의 상기 공기 베어링 표면에 형성된 두개의 선반부;

   상기 공유 자극과 상기 종단 자극 사이에 배치되며 절연층에 의해서 그들로부터 전기적으로 절연된 기록용 코일;

   길이 방향 및 횡방향의 바이어스 수단과, 상기 재생용 갭내에 배치되고 절연층에 의해 상기 공유 자극과 상기 저부 시일드로부터 전기적으로 절연된 콘덕터 리이드를 가지는 자기 저항 요소를 포함하며,

   기록용 매체에 면하는 공기 베어링 표면을 가지는 기록용 자기 저항 헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 공유 자극은 상기 자기 저항 요소를 완전히 덮는 것을 특징으로 하는 기록용 자기 저항 헤드.
3. 제2항에 있어서, 상기 종단 자극 팁과 상기 선단 자극 팁은 같은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 기록용 자기 저항 헤드.
4. 제3항에 있어서, 상기 공유 자극의 두께는 2㎛ 미만이 아니며, 상기 선반부의 높이 및 깊이는 0.25㎛ 내지 2㎛이며, 상기 선반부의 길이는 2㎛ 내지 20㎛ 인 것을 특징으로 하는 기록용 자기 저항 헤드.
5. 제4항에 있어서, 상기 종단 자극은 상기 공기 베어링 표면으로부터 물러서 있는 두개의 수동 자극 팁과, 상기 수동 자극 팁들 사이에서 상기 공기 베어링 표면에 접촉하는 능동 자극 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록용 자기 저항 헤드.
6. 제5항에 있어서, 상기 수동 자극 팁은 상기 공기 베어링 표면으로부터 상기 기록용 헤드의 쓰로트 높이의 길이보다 작지 않은 거리로 물러서 있으며, 상기 매체상에 기록용된 트랙 폭의 방향에서 상기 수동 자극 팁의 길이는 상기 선반부의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 기록용 자기 저항 헤드.