KR100260804B1 - 박막 자기 헤드 - Google Patents

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요스페후스 마리아 루이그록 야코부스
안토니우스 프론크 프란시스쿠스
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

박막 자기 헤드는 기판(2), 유도 소자(23), 자기 저항성 소자(7)와 상기 소자들과의 자기 협력을 위한 자기적으로 병렬 연장되는 3개의 전도 플럭스 가이드(3,4,5)를 구비한다. 헤드면(1)에 근접한 비-자성 판독 갭은 제 1 플럭스 가이드(3) 및 제 2 플럭스 가이드(4) 사이에 연장되며, 헤드면에 근접한 비-자성 기록 갭(27)은 제 2 플럭스 가이드 및 제 3 플럭스 가이드(5)사이에 연장된다. 기판에서 바라볼때, 갭들은 하나뒤에 다른 하나가 위치되어진다. 제 1 플럭스 가이드 및 제 3 플럭스 가이드 사이에 연장되는 제 2 플럭스 가이드 층층으로 형성되어, 두 개의 연자성체 층(4A,4B)과 연자성체층을 사이에 위치하여 기판에 거의 병렬로 연장하는 비-자성 재료의 절연층(4C)을 구비한다. 비-자성 층들은 헤드면에 근접하여 자기적 도전하는 방법으로 상호 접속되있다.

Description

박막 자기 헤드
제1도는 본 발명에 따른 자기 헤드의 제 1 실시예의 단면도.
제2도는 제 2 실시예의 개략적인 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 헤드면 또는 접촉면 2 : 비-자성 기판
3 : 제 1 플럭스 가이드 4 : 제2 플럭스 가이드
7 : 자기저항성 소자 11 : 바이어스 와인딩
23 : 유도 소자 25,26 : 절연층
27 : 기록 갭 4A,4B : 연자성체 층
4C : 절연층
본 발명은 기판, 상기 기판과 다른 거리에 위치한 제 1 변화 소자 및 제 2 변환 소자, 상기 소자와 협동하여 자기에 대해 자기적으로 병열 연장되는 3개의 전도 플럭스 가이드, 기판에서 관측되고 서로 옆에 위치한 제 1 플럭스 가이드와 제 2 플럭스 가이드 간에 연장되는 헤드면에 인접한 비자성 판독 갭과 제 2 플럭스 가이드 및 제 3 플럭스 가이드 및 제 3 플럭스 가이드 사이에 연장되는 헤드면에 인접한 비자성 기록 갭을 포함하는 박막 자기 헤드에 관하며, 상기 기판으로부터 바라볼때의 상기 갭들은 다른 하나뒤에 하나가 위치하게 된다.
이런 형태의 자기 헤드는 JP-A-145527호(여기서는 참고번호에 의해 상호 협조된)로부터 공지된다. 상기 공지된 자기 헤드는 접촉면을 가지는 조합된 기록/판독 헤드이며, 상기는 박막 기술에 따라 제조되고 3개의 플럭스 가이드, 즉, 2개의 외부 플럭스 가이드 및 하나의 중앙 플럭스 가이드를 포함한다. 전기적 전도체 형태의 유도성 소자와 비-자성 층은 외부 플럭스 가이드중 하나와 중앙 플럭스 가이드 간에 제공되고, 비자성층은 기록 갭을 한정한다. 그것에 의해 상기 공지된 자기 헤드는 매체 영역을 가진, 예를들어, 전기 전도체가 제어될 때 자기 매체상의 정보를 기록하기 위해 자화되는 접촉면에 따라 이동하는 자기 테이프를 가진 기록부를 형성한다. 자기 저항성 소자, 바이어스 와인딩 및 판독 갭을 한정하는 비자성층이 중앙 플럭스 가이드부와 외부 플럭스 가이드 간에 제공된다. 그에 의해 형성된 공지된 자기 헤드부는 접촉 면에 따라 이동하는 매체상의 자기 영역을 검출하기 위한 판독부이며 따라서 매체상의 정보를 판독한다.
공지된 자기 헤드에서 상기 중앙 플럭스 가이드는 자기 헤드의 판독부의 자기 요크(magnetic yoke)뿐 아니라 기록부의 자기 요크부를 형성하는 공유된 플럭스 가이드이다. 본질적으로 기록 갭이 정보가 판독될 때 판독 갭으로서 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 이 현상은 정보가 하나 및 같은 유도성 소자에 의해 기록되고 판독되는 구조에 활용된다. 그러므로, 일본국 특허출원으로부터 공지된 기록/판독 자기 헤드에서 판독갭으로서 기능을 하는 기록 갭은 상기 기록 갭에 대향하는 통과매체의 자기 플럭스 부가 공유된 중앙 플럭스 가이드를 통해 자기 저항성 소자(magnetoresistive element)를 향해 가이드되는 해로운 결과를 가져온다. 결과적으로, 특별한 자기 펄스가 이경우에, 예로서 디지털 정보를 포함하는 매체의 자기 저항성 소자로 도입되며, 상기 펄스는 판독 갭을 통해 자기 저항성 소자를 향해 가이드된 자기 펄스를 간섭하고, 측정될 신호를 교란하고 신호대 잡음비에 해로운 영향을 준다.
상기에서 기술된 해로운 현상은, 동작하는 동안 공지된 자기 헤드에서 발생하며 아래에 따라 설명된다. 기록 매체상에서 작은 자화 영역을 취하는 경우, 예로, 자기 테이프가 기록 갭에 전면에 바로 존재하는 경우, 이 영역은 매체의 낮은 투자율로 인해 거의 이상적 플럭스원으로 고려되어 진다. 플럭스부는 기록 갭의 크기와 거리에 의존하며, 기록 갭에 인접한 외부 플럭스 가이드를 통해 기록부에 기입되고 중앙 플럭스 가이드를 통해서는 기록부에 남아있는다. 상기 기록부에 기입하는 자기플럭스의 큰 부분은 상기 기록부의 자기 요크를 통해 접촉면에 리턴된다. 그러므로, 상기 판독 갭에 인접하는 외부 플럭스 가이드는 공유된 중앙 플럭스 가이드와 단거리로 병렬로 연장되며, 상기 기록부에 흡수된 플럭스의 어떤 부분은 마지막에 언급된 플럭스 가이드에 대해 교차된다. 이 플럭스 부분은 감지성 자기저항 소자에 순차적으로 전달되며 따라서 주로 매체상의 자화 영역으로 중앙 플럭스 가이드를 통해 리턴된다. 상기 플럭스 부분은 상기 판독 갭에 인접한 외부 플럭스 가이드로부터 상기 자기 영역에 직접 교차되며 이 플럭스 가이드와 자기 영역 간에 비교적 큰 거리로 인해 무시할 정도로 작게되며, 거리의 지수적 특성으로 인해 손실이 발생한다. 상기 매체의 이동 방향에 의해, 자기 저항성 소자에 전달되는 플럭스부는 상기 자기 헤드에 의해 자화된 영역을 판독하여 메인 펄스를 전후해서 특별한 펄스로 상승된다.
상기 공지된 자기 헤드에 관계한 자기 헤드 구조상에서 수행되는 측정과 계산은 5 및 15%의 메인 펄스 진폭 사이의 진폭 범위를 가진 특별한 펄스를 보여주며, 상기 중앙 플럭스 가이드의 두께와 상기 플럭스 가이드중 소프트한 자기 물질의 투자율에 의존한다.
더욱이, 정보가 기록될 때, 유도성 소자에 의해 발생되고 분배된 플럭스 가이드를 경유하여 자기 저항 소자로 유도된 자기 플럭스의 량은 상기 자기 저항 소자를 불안정하게 할 수 있으며 이것은 그것의 감도를 크게 감소시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 서두에 기술된 바와 같은 유형의 자기 헤드를 제공하는 것으로써, 그에 따라 상기 자기 헤드의 기록부분과 판독 부분 사이에 보다 양호한 자기 분리가 이루어진다.
이 목적을 위해, 본 발명에 따른 자기 헤드는 여러층으로 형성되고 제 1 플럭스 가이드와 제 3 플럭스 가이드 사이에서 연장되는 제 2 플럭스 가이드는 두 개의 연자성체 층과 상기 기판에 대해 사실상 나란하게 연장되고 상기 연자성체 층 사이에 위치한 비자성체로 이루어진 절연층을 포함하며, 상기 연자성체 층은 헤드 정면 근처에서 자기적 전도 방식으로 상호 접속된다. 본 발명에 따른 자기 헤드안의 중앙 플럭스 가이드의 샌드위치 구조로 인해, 제 1 플럭스 가이드 및 연자성체 층, 특히 인접한 층은 상기 자기 저항 소자에 대해 판독 갭이 제공된 제 1 자기 회로로 구성되며, 제 3 플럭스 가이드 및 제 2 플럭스 가이드의 다른 연자성체 층은 상기 유도성 소자에 대해 기록갭이 제공된 제 2 자기 회로로 구성된다. 자기 플럭스의 교차를 방지하기 위해 상기 자기 회로 사이의 큰 마그네틱 크로스오버 저항을 형성하도록 상기 두 개의 연자성체 층 사이에 일정한 거리가 생기게 된다. 제 2 플럭스 전도체의 연자성체 층 사이의 절연층이 판독 갭으로써 기능하는 것을 막기 위해, 상기 연자성체 층은 상기 헤드 면에서 상호 접속된다.
본 발명에 따른 자기 헤드는 디지털 응용 뿐만 아니라 아날로그에도 적합하다. 예컨대, 멀티-트랙 오디오, 비데오 및 데이터 레코딩은 가능한 응용이다.
본 발명에 따른 자기 헤드의 실시예는 상기 절연층이 헤드면으로부터 일정한 거리에 위치하며, 제 2 플럭스 가이드가 상기 헤드면에 위치한 단부를 가지고, 연자성체로 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 절연층은 상기 단부에 밀접하다. 이 실시예에 있어서, 중앙 플럭스 가이드의 결과로써 마그네틱 펄스를 교란시키는 것이 방지된다.
본 발명에 따른 자기 헤드에 있어서, 제 2 플럭스 가이드의 두 개의 연자성체층 사이의 절연층의 두께는 어디로 간섭 펄스가 통과되는 지에 대해 어느정도 중용한 역할을 한다. 매우 좋은 결과가 본 발명에 따른 마그네틱 헤드의 실시예로 얻어질 수 있으며, 이것은 연자성체 층 사이의 절연층이 3h2/μr·t에 최소한 일치하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는데, 이때 h는 제 2 플럭스 가이드의 가장 짧은 연자성체의 높이이며,이고 이때 μra및 μrb는 각각 상기 연자성체층의 제 1 및 제 2 층의 물질의 상대 투자율이며,이고 이때 ta및 tb는 각각 제 1 및 제 2 층의 두께이다.
실용적인 실시예에서 상기 절연체는 최소한 1㎛의 두께를 가지며 연자성체 층은 최소한 거의 동일한 두께, 예를들면 3㎛정도의 두께를 갖는다.
본 발명은 특히 박막 자기 헤드에 적합한데 이 자기 헤드에 있어서는 제 1 변환 소자가 자기 저항 소자이고 제 2 변환 소자가 유도성 소자이며, 제 1 플럭스 가이드는 그 사이에 상기 자기 저항성 소자에 의해 브릿지된 공간이 존재하는 공간적으로 분리된 두개의 플럭스 가이드를 가진 차단된 층이다. 위와 같은 자기 헤드에 있어서, 상기 자기 저항 소자상으로 통과하게 되는 간섭 펄스가 상기 유도성 소자로부터 멀리 떨어진 제 1 플럭스 가이드의 측면에 자기 저항 소자를 제공하므로써 감소될 수 있다. 다른 이점은 자기 헤드의 판독부의 효율 개선이다.
기술적으로 두드러진 실시예는 상기 제1 플럭스 가이드가 상기 비-자성 기판에 가장 밀접하게 위치한 플럭스 가이드임을 특징으로 하며, 상기 자기 저항 소자는 상기 플럭스 가이드와 상기 기판 사이에 연장된다.
한 실시예는 상기 변환 소자중 최소한 하나가 헤드면까지 연장되는 것을 특징으로 한다. 결과적으로 제 2 플럭스 가이드의 가장 짧은 연자성체층의 높이는 비교적 짧을 수 있다. 그것의 이점은 작은 여분의 펄스이다. 기술적 이점은 평면 구조와 갭 높이 변화에 대한 무감각성이다.
본 발명은 첨부 도면을 참고로 한 예에 의해 더욱 상세히 설명될 것이다.
도면에 도시된 본 발명에 따른 박막 자기 헤드는 도시된 화살표 A 방향의 자기 헤드에 대해 이동가능한 자기 테이프와 같은 자기 기록 매체와 협력하는 헤드면 또는 접촉면(1)을 갖는다. 자기 헤드는 예를들어 Al2O3/TiC와 같은 세라믹 재료로된 비-자성 기판(2)을 구비하고 그 위에 제 1 플럭스(flux) 가이드(3), 제 2 플럭스 가이드(4) 및 제 3 플럭스 가이드(5)는 연속적으로 형성된다. 플럭스 가이드는 NiFe, AlFe Si 또는 비결정질 합금과 같은 소프트-자기 재료로 형성된다. 판독 부분을 형성하기 위해 바버 폴 스트립(barber pole strips) 또는 스트라이프(stripes)(8)를 갖는 전기적으로 전도적인 자기 저항 소자(7)는 기판(2) 및 제 1 플럭스 가이드(3)간에 위치된다. 그런 소자는 예를 들어 미합중국 4,052,748(참고되는 PHN7469)에서 설명된다. 자기 저항 소자(7) 반대쪽에 플럭스 가이드(3)는 소자(7)를 부분적으로 겹치는 두개의 플럭스 가이드부(3a 및 3b)에 의해 경계로 되는 비-자성 스페이스 또는 간격(9)을 형성하기 위해 인터럽트된다.
일반적으로, 자기 저항 소자(7)를 앞서 자화하는 (premagnetizing)자기 필드를 발생하는 바이어스 와인딩(11)은 제 1 플럭스 가이드(3) 및 제 2 플럭스 가이드(4)간에 제공된다. SiO2또는 Al2O3, 합성 수지 또는 포토레지스트를 예로 하는 산화물과 같은 자기의 절연층 및 전기적인 절연 재료는 기판(2)상에 그리고 자기 저항 소자(7), 플럭스 가이드(3), 바이어스 와인딩(11) 및 플럭스 가이드(4)를 형성하기 위해 존재하는 전도층간에 제공된다. 결합층은 도면 번호(13)으로 표시된다.
제 1 및 2 플럭스 가이드(3 및 4)는 헤드면(1)에서 판독 간격(17)을 한정하고, 그 간격에서 산화물과 같은 비-자성 재료는 스페이스(9)에서와 마찬가지로 존재한다. 간격 길이는 gP로 표시된다. 중간 절연층에서 통과 구멍을 경유해 영역(15)에서 자기적으로 상호 접속된 플럭스 가이드(3 및 4)는 자기 저항 소자(7)에 대한 자기 회로를 구성한다.
기록부는 상기 언급된 제 2 및 3 플럭스 가이드(4 및 5)를 구비하고 특히 코일 또는 와인딩과 같은 유도 소자(23)는 판독부상에 존재한다. 유도 소자(23)는 헤드면(1)에서 간격길이(gR)를 갖는 비-자성 기록 간격(27)을 경계로 하고 영역(21)에서 서로 접촉하는 최종 언급된 플럭스 가이드(4 및 5)간에 위치된다. 유도 소자 주위뿐만 아니라 기록 간격(27)에서 산화물 또는 포토레지스트를 예로 하는 절연층(25,26)이 존재한다.
자기 헤드의 판독부 및 기록부의 두 부분을 형성하는 제 2 플럭스 가이드(4)는 층마다 만들어진다. 플럭스 가이드(4)는 기판에 거의 평행하게 되는 두개의 연자성체 층(4A 및 4B)을 구비하고, 그 층간에 산화물 또는 레지스트와 같은 비-자성 재료의 절연층(4C)이 이르게 된다. 소프트 자기 또는 자기적으로 전도층(4A 및 4B)은 헤드면(1)에 인접한 상호 접속된 단부(4A1 및 4B1)를 갖는다. 절연층(4C)은 헤드면(1)으로 부터 떨어져 위치하게 되고 상호 접속된 단부(4A1 및 4B1)를 결합한다.
자기 헤드의 나머지와 같이, 중앙 공유된 플럭스 가이드(4)는 스퍼터링(sputtering), 증기 퇴적, 에칭과 같은 공정을 사용한 공지된 박막 기술에 의해 제조될 수 있다.
연자성체층(4A 및 4B)은 동일한 또는 거의 동일한 두께(ta및 tb)를 갖는다. 절연층(4C)은 예를들어 50㎛인 연자성체(4B)의 헤드면으로부터 보여지고, 적어도 3h2/μr·t와 같은 거의 일정한 두께(ti)를 갖는데 여기서 h는 높이다. 항 μr은인데 μra는 층(4A) 재료의 상대 투자율이고 μrb는 층(4B) 재료의 상대 투자율이다. μr의 실재값은 2000이다. t는인데, 여기서 ta및 tb는 층(4A 및 4B)의 두께이다. 단부(4A1)의 높이(h1)는 1 또는 수 마이크론이다.
제2도에 도시된 본 발명에 따른 자기 헤드는 도시된 실시예에 대응함으로써 상세하게 설명될 것이다. 자기 헤드는 간격 길이(gP)를 갖는 비-자성 판독 간격(117) 및 간격 길이(gR)를 갖는 비-자기 기록 간격(127)으로 제공된 판독부 및 기록부를 갖는다. 판독부는 자기 저항 소자(MR 소자)(107), 제 1 플럭스 가이드(103) 및 제 2 플럭스 가이드(104)를 구비하는 기판(102)상에 형성된 구조를 갖는다. 기록부는 헤드면(101)에 인접하고 두개의 플럭스 가이드(104 및 105)간에 도달하는 제 2 플럭스 가이드(104), 제 3 플럭스 가이드(105) 및 유도 소자(123)를 구비하는 구조를 갖는다.
공유된 플럭스 가이드(104)는 서로간에 접촉하여, 세밀하게 서로 접하게 되는 헤드 표면(101)까지 확장하는 층(104A 및 104B) 사이에서 확장하는 절연층(104C)와 두개의 연 자성체층(104A 및 104B)로 부터 샌드위치와 같은 방법으로 합성된다. 전기적으로 또는 자기적으로 절연하는 재료의 적절한 절연층(113,125)는 전기적 또는 자기적 도전층 사이에 제공되어진다.
본 발명이 설명된 실시예에 제한되지 않는다는 점을 주의해 주기 바라며, 실례로 본 발명은 판독 및 기록 기능과 함께 다양한 병열 조합을 가지는 얇은-판막 헤드로 사용하는데 아주 적절하다. MR 성분 대신에 인덕티브 성분이 판독부에 사용되는 실시예는 층층이 쌓여지는 중앙 플럭스 가이드에서 이득을 얻게된다.

Claims (8)

  1. 박막 자기 헤드에 있어서, 기판과; 기판으로부터 다른 거리에 위치하고 있는 제 1 변환 소자 및 제 2 변환 소자; 및 상기 소자가 협동하여 자기에 대해 자기적으로 병렬 연장되는 3개의 전도 플럭스 가이드, 상기 기판으로부터 바라볼 때 갭들이 다른 하나뒤에 하나가 위치하게 되는, 제 1 플럭스 가이드와 제 2 플럭스 가이드 간에 연장되는 헤드면에 인접한 비-자성 판독 갭과 제 2 플럭스 가이드 및 제 3 플럭스 가이드 사이에 연장되는 헤드면에 인접한 비-자성 기록 갭을 포함하며, 자기 헤드는, 여러층으로 형성되고 제 1 플럭스 가이드와 제 3 플럭스 가이드 사이에서 연장되는 제 2 플럭스 가이드는 두개의 연자성체 층과 상기 기판에 대해 사실상 병열로 연장되고 상기 연자성체 층 사이에 위치한 비자성체로 이루어진 절연층을 포함하며, 상기 연자성체 층이 헤드 정면 근처에서 자기적 전도 방식으로 상호 접속되는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연층이 헤드면으로부터 일정한 거리에 위치하며, 제 2 플럭스 가이드가 상기 헤드면에 위치한 단부를 가지고 오직 연자성체로 형성됐으며, 상기 절연층이 상기 단부에 근접한 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  3. 제1항에 있어서, 헤드면에서 볼 때 h가 제 2 플럭스 가이드의 가장 짧은 연자성체의 높이이며,이고, μra및 μrb는 각각 상기 연자성체의 제 1 및 제 2 층 물질의 상대 투자율이며,이고 ta및 tb는 각각 제 1 및 제 2 층의 두께에서, 연자성체층 사이의 절연층이 최소한 3h2/μr·t과 같은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  4. 제3항에 있어서, 절연층의 두께가 적어도 1㎛인 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 연자성체 층들이 적어도 거의 같은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 변화 소자가 자기 저항 소자이며, 제 2 변환 소자가 유도성 소자이고, 제 1 플럭스 가이드는 그 사이에 상기 자기 저항성 소자에 의해 브릿지된 공간에 존재하는 공간적으로 분리된 두개의 플럭스 가이드를 가진 차단된 층이며, 자기 저항 소자가 유도성 소자로부터 멀리 떨어진 제 1 플럭스 가이드의 측면에 존재하는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제 1 플럭스 가이드가 상기 비-자성 기판에 가장 근접하게 위치한 플럭스이며, 상기 자기 저항 소자는 상기 플럭스 가이드와 기판 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  8. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 변환 소자가 헤드면까지 연장하는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
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