KR100324844B1 - 자기헤드및이것을사용한자기기억장치 - Google Patents

Abstract

기록갭을 거쳐서 자로를 구성하는 자극중 적어도 일부가 트랙폭방향에 대해서 도전성의 재료에 끼워져 있는 자기헤드에 의해, 소용돌이전류손실을 이용해서 테이퍼부로부터의 누설자계를 소거하고 라이트오염량을 감소시킬 수 있고, 또 협트랙화했을 때의 자극선단부에 있어서의 체적감소를 억제해서 자기포화를 방지할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 기록헤드의 협트랙화에 따른 자극선단부의 자기포화를 방지해서 고보자력매체로의 협트랙기록을 가능하게 함과 동시에, 라이트오염량의 저감도 가능하게 하는 고주파기록대응의 고속전송, 대용량 자기기록방식을 실현하는 협트랙의 자기헤드 및 이것을 사용한 자기기억장치를 제공할 수 있다.

Description

자기헤드 및 이것을 사용한 자기기억장치{MAGNETIC HEAD AND MAGNETIC MEMORY APPARATUS USING THE HEAD}

자기헤드와 도전성막을 조합해서 도전성막내에 흐르는 소용돌이전류를 이용해서 헤드성능을 향상시킨다는 예는 예를 들면 제17회 일본응용자기학회 학술강연개요집 p.115 “전자실드효과에 의한 헤드의 저인덕턴스화”에 기재되어 있다. 이 종래기술에서는 VTR용 페라이트헤드코어의 표면을 비자성의 도전막으로 피복하고, 이 도전막을 통과해서 헤드코어외로 누설하고자 하는 자속을 소용돌이전류손실에 의한 전자실드효과에 의해 헤드코어내에 억류시키는 것에 의해서 헤드의 인덕턴스를 저감해서 코어효율을 향상시키고 있다. 이 예에서는 VTR용 페라이트헤드의 코일 및 코어표면을 도전성의 Cu막으로 피복하는 것에 의해 헤드효율향상을 실현하고 있다.

또, 슬라이딩면측에서 관찰한 상부자극의 끝부가 역테이퍼형상으로 되어 있다는 예는 예를 들면 IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL.30, NO.2, MARCH 1994p.303∼308 “Dual Stripe Magnetoresistivs Heads for High Density Recording”에 기재되어 있다. 이 종래예에 의한 기록헤드자극은 도금법에 의해 형성되어 있기 때문에 끝부가 수직에서 약간 역테이퍼형상으로 형성되어 있지만, 자극주위는 절연성의 알루미나보호막에 끼워져 있다.

도 9에 본 발명의 종래예를 도시한다. 도 9에 있어서, (14)는 절연성막(비도전성막)이다.

본 발명의 목적은 기록헤드의 협트랙화에 따른 자극선단부의 자기포화를 방지해서 고보자력매체로의 협트랙기록을 가능하게 함과 동시에, 라이트오염(write blur)의 저감도 가능하게 하는 고주파기록대응의 고속전송, 대용량 자기기록방식을 실현하는 협트랙의 자기헤드 및 이것을 사용한 자기기억장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 고주파기록대응의 고속전송, 대용량 자기기록방식에 관한 것으로서, 특히 이들을 실현하는 데에 적합한 협트랙의 자기헤드 및 이것을 사용한 자기기억장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 자기헤드구조를 슬라이딩면측에서 관찰한 도면,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 자기헤드의 제조프로세스를 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 의한 자기헤드의 기록특성을 설명하기 위한 선도,

도 4는 본 발명에 의한 자기헤드의 기록특성을 설명하기 위한 선도,

도 5는 본 발명에 의한 자기헤드의 기록특성을 설명하기 위한 선도,

도 6은 본 발명에 의한 효과를 설명하기 위한 선도,

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 자기헤드구조를 슬라이딩면측에서 관찰한 도면,

도 8은 본 발명에 의한 자기헤드를 사용한 본 발명의 자기기억장치(자기디스크장치)의 개략도,

도 9는 본 발명의 자기헤드의 종래예를 도시한 도면.

발명의 개시

상기 목적은 이하에 설명하는 특징의 자기헤드 및 이것을 사용한 자기기억장치에 의해 달성된다.

본 발명의 제1 특징은 [1] 기록갭을 거쳐서 자로를 구성하는 자극중의 적어도 일부가 트랙폭방향에 대해서 도전성의 재료에 끼워져 있는 자기헤드 및 이것을 사용한 자기기억장치에 있다.

상기 [1]에 있어서, [2] 상기 도전성의 재료의 비저항은 자로를 구성하는 자극재료의 비저항보다 작은 것이 바람직하다. 소용돌이전류손실을 이용해서 누설자계가 소거되기 때문이다.

상기 [1]에 있어서, [3] 상기 도전성의 재료의 비저항은 20μΩ-㎝ 이하인 것이 바람직하다. 라이트오염량이 감소하기 때문이다(도 4 참조).

상기 [1]에 있어서, [4] 자기헤드의 자로를 구성하는 여러개의 자극중 도전성재료에 끼워져 있지 않은 쪽의 자극은 트랙폭방향으로 단차가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 라이트오염량을 더욱 저감할 수 있기 때문이다.

본 발명의 제2 특징은 [5] 기록갭을 거쳐서 자로를 구성하는 자극중의 적어도 일부가 트랙폭방향에 대해서 도전성의 재료에 끼워져 있고, 상기 자극을 매체대향면에서 본 경우 갭과의 접촉면에서의 폭을 Tww, 반대측의 면에 있어서의 폭을 Tww′로 하면, 식 Tww′≥ Tww를 만족시키는 자기헤드 및 이것을 사용한 자기기억장치에 있다.

본 발명의 제3 특징은 기록갭을 거쳐서 자로를 구성하는 자극중의 적어도 일부가 트랙폭방향에 대해서 도전성의 재료에 끼워져 있고, 매체상에 라이트되는 기록트랙폭이 헤드의 기록트랙폭 이상으로 되는 트랙폭 2㎛ 이하의 기록헤드 및 이것을 사용한 자기기억장치에 있다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

실시예 1

이하, 도면을 사용해서 본 발명의 실시예 1을 설명한다. 먼저, 도 1은 본 발명에 의한 유도형 자기헤드의 자극선단부의 소자구조를 슬라이딩면측에서 관찰한 도면이다. 본 발명에 의한 헤드는 기록용에 유도형 소자, 재생용에 자기저항효과형 소자를 사용한 기록재생분리형 헤드이다. 기록자극을 구성하는 상부자극(1)의 양끝은 역테이퍼형상으로 잘려져 있고, 갭층(3)과의 접촉면의 폭(Tww)는 반대면의 폭(Tww′)보다 좁아지도록 설정되어 있다. 또한, 상부자극(1)의 양측에는 도전성의 Cu막(2)가 마련되어 있다. 기록헤드의 상부자극(1) 및 하부자극(4)를 구성하는 자성재료는 비저항이 45μΩ-㎝, 포화자속밀도가 1.7T(Tesla)의 Ni42Fe58합금막이고, 막두께는 각각 3㎛로 설정되어 있다. 갭층(3)의 재료는 Aℓ203이고 두께는 0.4㎛이다. 또한, 하부자극(4)는 재생용 자기저항효과형 헤드의 실드층도 겸하고 있다. 한편, 하부실드층(5)에는 막두께가 2㎛인 Ni19Fe81합금막이 사용되고 있다. 하부실드층(5)와 상부실드층겸 하부자극(4) 사이에는 Aℓ203으로 이루어지는 갭층(6)을 거쳐서 Ni19Fe81합금막으로 이루어지는 자기저항효과형 소자(7)이 형성되어 있고, 이 양끝에는 자기저항효과형 소자(7)에 검출전류를 인가하기 위한 리이드선(8)이 형성되어 있다.

도 2의 (a)∼(e)는 본 발명에 의한 자기헤드소자부의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (a)는 기판상에 통상의 프로세스에 의해 양측 실드형의 자기저항효과형 헤드를 제작하는 것을 도시한 도면이다. 도 2의 (b)는 상부실드층(4)상에 기록갭으로 되는 Aℓ203절연막(3)을 형성하고, 그 위에 도전성의 Cu막(2)를 스퍼터링법에 의해 형성하고, 그 후 깊은 UV수지로 이루어지는 레지스트(9)를 스핀코트하는 것을 도시한 도면이다. 도 2의 (c)는 레지스트막(9)를 노출시킨 후 역테이퍼형상으로 에칭하는 것을 도시한 도면이다. 도 2의 (d)는 이온밀링에 의해 Cu막의 일부를 제거하는 것을 도시한 도면이다. 도 2의 (e)는 레지스트패턴(9)를 제거한 후 스퍼터링법에 의해 상부자극(1)을 형성하고, 밀링에 의해 필요없는 부분을 제거해서 소자형성프로세스를 종료한 것을 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 상부자극의 형성은 스퍼터링, 밀링행정을 통해서 실행하고 있지만, 상부자극은 도금법에 의해 제작하는 것도 가능하다. 또, 재생소자에는 퍼머로이합금으로 이루어지는 통상의 자기저항효과소자가 사용되고 있지만, 그 밖에 재생감도가 높은 스핀벨브소자 또는 거대자기저항효과형 소자를사용할 수도 있다.

다음에, 본 발명에 의한 자기헤드의 기록특성과 헤드형상, 구성과의 관계를 조사하는 것에 의해 본 발명의 효과를 조사한 결과에 대해서 설명한다. 먼저, 도 3은 상부자극양끝의 테이퍼각도와 매체상에 기록되는 기록트랙폭의 관계를 조사한 결과이다. 여기서, 테이퍼각도는 기록갭면과 상부자극끝부와의 이루는 각으로서 정의하고 있다. 기록재생에 사용한 매체는 보자력이 3kOe인 CoCrPt매체이고, 기록시의 헤드의 부상량은 40nm로 설정하고 있다. 헤드코일권선수는 17이고, 기록전류는 30mAop로 설정하였다. 갭면에 있어서의 상부자극의 트랙폭은 2㎛이다. 자극양끝에는 비저항이 3μΩ-㎝인 Cu막을 사용하고 있다. 자극재료, 막두께 및 갭길이는 도 1에 도시한 것과 동일하다. 기록시에는 헤드매체간 상대속도를 50.8m/s로 고정하고, 기록주파수 50MHz에서 50kFCI의 신호를 라이트하고 있다. 도 3의 결과에서 테이퍼각도가 60°를 초과하면 자극선단이 포화해서 매체로의 기록이 충분히 실행되지 않게 되고, 트랙폭이 좁아져 버리는 것을 알 수 있다. 또 한편, 테이퍼각도가 30°이하로 되면 라이트오염량이 서서히 증가해 버리는 것을 알 수 있다. 이 결과에서 자극양끝의 테이퍼각도는 30°에서 60°까지의 범위로 설정하는 것에 의해 원하는 트랙폭을 라이트할 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 4는 상부자극양끝의 도전성막의 비저항을 변화시켜서 라이트오염량의 변화를 측정한 결과이다. 본 실시예에서는 도전막에 비저항이 3μΩ-㎝인 Cu막, 5μΩ-㎝인 W막, 20μΩ-㎝인 Ta막, 50μΩ-㎝인 Zr막, 90μΩ-㎝인 NiCr막을 사용하였다. 상부자극양끝의 테이퍼각도는 60°로 설정하고 있고, 기록트랙폭은 2㎛이다. 기록조건은 도 3에 도시한 조건과 마찬가지로 설정하고 있다. 도 4의 결과에서 비저항을 20μΩ-㎝ 이하로 설정하는 것에 의해 라이트오염량을 0.1㎛ 이하로 작게 설정할 수 있다는 것을 알 수 있다.

다음에, 본 발명의 효과를 설명한다. 도 5는 본 발명에 의한 자기헤드를 사용하고, 선기록밀도50kFCI의 신호를 주파수를 변화시켜서 매체에 라이트했을 때 라이트오염량과 기록주파수의 관계를 측정한 결과이다. 여기에서의 라이트오염량은 매체에 라이트된 트랙폭에서 기록헤드의 트랙폭을 공제한 값으로 정의하고 있다. 헤드매체간 상대속도는 기록주파수가 변화해도 선기록밀도가 변화하지 않도록 설정하였다. 측정에 사용한 자기헤드는 상부전극의 테이퍼각도가 60°로 설정되어 있고, 기록자극양끝에는 비저항이 2μΩ-㎝인 Cu막이 사용되고 있다. 도 5의 결과에서 본 발명에 의한 자기헤드는 기록주파수를 50MHz 이상으로 설정하는 것에 의해 라이트오염량을 0.1㎛ 이하로 억제한다는 것을 알 수 있다.

마지막으로, 기록트랙폭이 다른 자기헤드를 시작(試作)하고, 기록트랙폭과 매체상에 라이트되는 트랙폭의 관계를 측정한 결과에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명에 의한 기록헤드와 종래의 상부자극양끝에 도전성막을 사용하지 않고 또한 양끝의 테이퍼각이 약 90°인 헤드와의 기록특성을 비교하고 있다. 양헤드 모두 상부 및 하부자극에는 막두께가 3㎛이고 비저항이 45μΩ-㎝인 Ni42Fe58막이 사용되고 있고, 갭길이는 0.4㎛이다. 특정에 사용한 매체는 역시 보자력이 3kOe인 CoCrPt매체이고, 헤드매체간 상대속도를 50.8m/s로 설정하고, 기록주파수 50MHz에서 선기록밀도 50kFCI의 신호를 라이트하고 있다. 또한, 기록시에 있어서의 헤드의 부상량은 양헤드 모두 40nm로 설정되어 있다. 도 6의 결과에서 종래의 기록헤드에서는 트랙폭이 2㎛ 이하로 되면 매체상에 라이트되는 기록트랙폭이 헤드의 기록트랙폭보다 좁아지고, 트랙폭이 1㎛ 이하로 되면 전혀 기록할 수 없게 된다는 것을 알 수 있다. 한편, 본 발명에 의한 기록헤드를 사용한 경우에는 기록트랙폭이 0.3㎛까지 좁혀져도 기록트랙폭과 동일한 기록트랙이 형성되어 있다는 것을 알 수 있다.

실시예 2

본 발명에 의한 헤드의 다른 구조를 도 7에 도시한다. 이 구조의 헤드에서는 하부자극의 일부도 상부자극과 동일한 폭으로 깎여져 있고, 라이트오염량을 더욱 감소시키는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 도 7의 구조도 실질적으로는 도 1과 마찬가지이다. 즉, 도 7에 있어서도 헤드는 기록용으로 유도형 소자, 재생용으로 자기저항효과형 소자를 사용한 기록재생분리형 헤드이고, 기록자극을 구성하는 상부자극(1)의 양끝은 역테이퍼형상으로 잘려져 있고, 갭층(3)과의 접촉면의 폭은 반대면의 폭보다 좁아지도록 설정되어 있다.

또한, 그 밖의 조건은 실시예 1의 경우와 완전히 동일하다.

도 2의 (a)∼(e)에 도시되는 자기헤드소자부의 제조방법도 본 실시예에서는 도 2의 (d)공정에 있어서, 이온밀링에 의해 Cu막의 일부만이 아니라 Cu막과 기록갭 및 상부실드의 일부를 제거하는 점이 실시예 1의 경우와 다를 뿐이다.

본 발명에 의한 자기헤드를 사용해서 구성되는 자기기억장치의 사양예를 표 1에 나타낸다. 실시예 1, 실시예 2에 있어서의 자기디스크장치는 3.5인치 직경의 자기디스크를 3장 사용하여 포멧용량 12GB를 실현하고 있다.

또, 기록헤드로는 트랙폭이 1.5㎛의 본 발명에 의한 자기헤드를 사용하고 있고, 기록주파수는 69.5∼111.2MHz로 설정되어 있다.

본 발명에 의한 자기헤드를 사용해서 구성한 자기기억장치사양
자기디스크 직경	3.5 인치
원판장수	3 장
포멧용량	12 GB
최대 선기록밀도	200 KBPI
트랙밀도	20 kTPI
회전수	7200 rpm
전송속도	15.4∼24.7 MB/s
기록주파수	69.5∼111.2 MHz
기록트랙폭	1.5 ㎛
재생트랙폭	1.0 ㎛

본 발명의 자기헤드를 사용한 자기기억장치(자기디스크장치)의 개략도를 도 8에 도시한다. 도 8에 있어서, (9)는 자기헤드, (10)은 자기디스크, (11)은 스핀들, (12)는 액츄에이터, (13)은 하우징을 나타낸다.

본 발명에 의해 대용량이고 또한 고속전송에 적합한 자기헤드 및 이것을 사용한 자기기억장치의 제공이 가능하게 된다.

기록자극을 구성하는 한쌍의 자성막중 적어도 한쪽의 양끝을 역테이퍼형상으로 하는 것에 의해서, 협트랙화했을 때의 자극선단부에 있어서의 체적감소를 억제해서 자기포화를 방지할 수 있다. 또, 양끝이 역테이퍼형상으로 되는 자극의 양측에 저비저항재료를 매립하는 것에 의해서, 소용돌이전류손실을 이용하여 테이퍼부로부터의 누설자계를 소거하고 라이트오염량을 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 기록헤드의 협트랙화에 따른 자극선단부의 자기포화를 방지해서 고보자력매체로의 협트랙기록을 가능하게 함과 동시에, 라이트오염의 저감도 가능하게 하는 고주파기록대응의 고속전송, 대용량 자기기록방식을 실현하는 자기헤드 또는 자기기억장치에 사용하는 데에 적합하다.

Claims (28)

1. (삭제).
2. (삭제).
3. (삭제).
4. (삭제).
5. (삭제).
6. (삭제).
7. (삭제).
8. (삭제).
9. (삭제).
10. (삭제).
11. (삭제).
12. (삭제).
13. (삭제).
14. (삭제).
15. (삭제).
16. (삭제).
17. (삭제).
18. (삭제).
19. (삭제).
20. (삭제).
21. (삭제).
22. (삭제).
23. (삭제).
24. (삭제).
25. (신설) 적어도 하부자극, 갭층 및 상부자극이 순차 형성된 자기헤드로서,

    기록갭을 거쳐서 자로를 구성하는 상기 상부자극중의 적어도 일부는 트랙폭방향에 대해서 도전성의 재료 사이에 끼워져 있고,

    매체대향면에서 본 경우, 상기 갭층과 관련된 접촉면에서의 상부자극의 폭을 Tww로 하고, 상기 접촉면과 반대인 면에서의 상부자극의 폭을 Tww′로 하면, Tww′≥ Tww를 만족시키는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
26. (신설) 제25항에 있어서,

    상기 도전성의 재료의 비저항은 상기 자로를 구성하는 재료의 비저항보다 작은 것을 특징으로 하는 자기헤드.
27. (신설) 제25항에 있어서,

    상기 도전성의 재료의 비저항은 20μΩ-㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 자기헤드.
28. (신설) 제25항에 있어서,

    상기 자기헤드의 자로를 구성하는 2개의 자극중 도전성의 재료 사이에 끼워져 있지 않은 쪽의 자극은 트랙폭방향으로 단차가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 자기헤드.