KR100331323B1 - 하드디스크드라이브에서의자기기록/재생방법및그방법에채용되는헤드구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생 방법은, 하드 디스크 드라이브의 자기 디스크의 트랙 상에 소정의 자화방향을 가지도록 데이터를 기록/재생하는 자기 기록/재생방법에 있어서, 상기 트랙의 폭방향에 대해 평행한 자화방향을 가지도록 상기 데이터를 기록/재생하는 점에 그 특징이 있고, 그와 같은 기록/재생을 위해 채용되는 하드 디스크 드라이브의 자기 기록/재생용 헤드 구조체는, 소정 폭의 갭을 가지는 코어와, 상기 코어에 권선되어 공급된 전류에 의해 상기 코어를 자화시키는 코일을 구비하는 헤드 구조체에 있어서, 상기 코어는 그 사이에 각각 갭을 갖도록 상호 소정 간격 이격되어 마련된 3개의 폴과, 그 3개의 폴의 일단을 상호 일체로 연결하는 폴연결부로 구성된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 종래와는 달리 자기 디스크의 트랙폭 방향에 대하여 평행한 자화방향을 가지도록 데이터를 기록하므로, 데이터를 자기 디스크면에 대하여 수직방향으로 자화방향을 가지도록 기록하는 방식과 거의 동일한 효과를 가지게 되며, 따라서 데이터의 기록밀도를 한층 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생 방법 및 그 방법에 채용되는 헤드 구조체{Method for magnetic recording/reproducing in a hard disk drive and a head structure applied to realize that method}

본 발명은 하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생 방법 및 그 헤드 구조체에 관한 것으로서, 특히 데이터의 기록밀도를 높일 수 있는 하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생 방법과 그 기록/재생방법에 채용되는 헤드 구조체에 관한 것이다.

하드 디스크 드라이브는 컴퓨터의 보조기억장치들 중의 하나로서, 자기 헤드에 의해 자기 디스크에 저장된 데이터를 독출하거나, 자기 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다. 최근에는 이와 같은 하드 디스크 드라이브의 고속화, 고용량화 및 저진동화의 실현을 위해 다양한 연구개발이 추진되고 있다.

도 1은 일반적인 하드 디스크 드라이브의 구성을 개략적으로 나타내 보인 평면도이다.

도 1을 참조하면, 하드 디스크 드라이브(100)는 베이스(101)와, 데이터의 저장을 위한 자기 디스크(하드 디스크)(102)와, 그 자기 디스크(102)에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 읽어내기 위한 헤드 스택 어셈블리(103) 및 헤드 스택 어셈블리(103)를 자기 디스크(102)의 반경방향으로 왕복 선회운동시키기 위한 구동력을 제공하는 보이스 코일 모터(104)로 구성되어 있다.

상기 자기 디스크(102)는 보통 2∼4장의 적층 구조를 가지며, 그 표면은 데이터가 기록되는 기록영역(102r)과 디스크(102)의 회전이 정지될 때 자기저항 헤드(103h)가 안착되는 파킹(parking) 영역(102p)으로 구분되어 있다. 상기 헤드 스택 어셈블리(103)는 피봇(pivot)(103p)을 중심으로 선회운동이 가능하게 설치되며, 주요 몸체부를 이루는 액츄에이터(103a)와, 그 액츄에이터(103a)에 연결된 탄성력을 가지는 판재형의 서스펜션(suspension)(103b)과, 그 서스펜션(103b)의 단부에 고정되어 상기 자기 디스크(102)에 기록된 데이터를 독출하거나 자기 디스크(102)에 데이터를 기록하는 자기저항 헤드(103h)로 구성되어 있다.

또한, 상기 액츄에이터(103a)의 일측에는, 액츄에이터(103a)의 파킹시 자기 헤드(103h)의 위치를 지정하고, 하드 디스크 드라이브의 구동 및 비구동에 따라 자기 헤드(103h)가 안전한 파킹 영역(102p)에서 부상 및 착륙이 이루어지도록 하며, 하드 디스크 드라이브의 비동작 시 외부로부터의 일정 한도의 충격에도 자기 헤드(103h)가 파킹 위치를 이탈하지 못하도록 고정함으로써 자기 헤드(103h) 및 자기 디스크(102)의 손상을 막기 위한 래치 시스템이 마련되어 있다. 이와 같은 래치 시스템은, 액츄에이터(103a)의 일측 단부에 설치된 댐퍼(105d)와 철편(105m)으로 구성된 래치핀(105)과, 그 래치핀(105)의 이동 궤적상의 베이스(101)에 설치된 영구자석(106)으로 된 래치 하우징으로 구성되어 있다.

도 2는 이상과 같은 구성의 하드 디스크 드라이브에 있어서의 종래 자기 기록/재생방식을 나타낸 개요도이고, 도 3은 그와 같은 종래 자기 기록/재생 방식에 채용되는 박막 인덕티브 헤드의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 자기 기록/재생 방식은 도시된 바와 같이, 박막 인덕티브(inductive) 헤드(301)에 의해 헤드 코어(302)의 갭(302g)의 폭(W)에 의존하여 트랙(201)을 따라, 즉 트랙(201)의 길이방향과 평행하게 자화방향(201m)을 교번으로 반대로 하여 데이터를 기록 및 재생하였다. 따라서, 데이터의 기록밀도를 증진시킴에 있어서 일정한 한계를 가지게 된다. 도 2 및 도 3에서 참조번호 202, 203은 인접트랙, 303은 코일을 각각 나타낸다.

한편, 도 4는 이상과 같은 박막 인덕티브 헤드와는 다른 구조의 종래 자기저항 헤드의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 4를 참조하면, 종래 자기저항(magnetoresistance) 헤드(400)는 자기 디스크에 기록된 데이터를 독출하기 위한 자기저항 센서(401)와, 그 자기저항 센서(401)의 양측에 각각 마련되어 자기저항 센서(401)를 보호하는 실드부재(402a) (402b)와, 그 2개의 실드부재(402a)(402b)중 일측 실드부재(402a)의 외측에 근접되게 마련되며 상기 자기 디스크에 데이터를 기록하기 위한 인덕티브 폴 구조체(403)로 크게 구성되어 있다. 그리고, 상기 일측 실드부재(402a)의 대략 중심부에는 상기 폴 구조체(403)와 대향하여 소정 폭의 갭(403g)을 이루도록 돌출턱(402t)이 형성되어 있다. 또한, 자기저항 센서(401)에는 자기저항 센서(401)에 의해 감지된 디스크 상의 자속의 변화에 따른 센서(401)의 자기저항값의 변화를 전송하기 위한 리드선(404)이 접속되어 있다.

이와 같은 구성의 종래 자기저항 헤드(400)도 갭(403g)의 폭(W)에 의존하여 트랙(201:도 2 참조)의 길이방향과 평행하게 데이터를 기록 및 재생하게 된다. 따라서, 데이터의 기록밀도를 증진시킴에 있어서 일정한 한계를 가지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 데이터의 기록밀도를 한층 증진시킬 수 있는 하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생 방법과그 기록/재생방법에 채용되는 헤드 구조체를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 하드 디스크 드라이브의 구성을 개략적으로 나타내 보인 평면도.

도 2는 하드 디스크 드라이브에 있어서의 종래 자기 기록/재생방식을 나타낸개요도.

도 3은 도 2의 종래 자기 기록/재생 방식에 채용되는 박막 인덕티브 헤드의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도.

도 4는 종래 자기저항 헤드의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생 방법을 설명하는 개요도.

도 6은 도 5의 자기 기록/재생 방법의 구현을 위해 채용되는 박막 인덕티브 헤드의 구조를 개략적으로 나타내 보인 사시도.

도 7은 도 6의 박막 인덕티브 헤드에 의해 자기 디스크 상에 데이터를 기록하는 원리를 설명하는 개요도.

도 8은 도 5의 자기 기록/재생 방법의 구현을 위해 채용되는 자기저항 헤드의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 9 및 도 10은 도 8의 자기저항 헤드의 자기저항 센서에 의해 데이터를 독출하는 원리를 설명하는 개요도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101...베이스 102...자기 디스크

103...헤드 스택 어셈블리 103a...액츄에이터

103b...서스펜션 103h...자기 헤드

103p...피봇 104...보이스 코일 모터

105...래치핀 105d...댐퍼

105m...철편 106...영구자석

201,501...트랙 201m,501m...자화방향

301...(종래)박막 인덕티브 헤드 302...코어

302g,602g,602g'...갭 303,603,603',805,805'...코일

400...(종래)자기저항 헤드 401,801...자기저항 센서

402a,402b,802a,802b...실드부재 403,803...폴 구조체

403g...갭 402t...돌출턱

404,804...리드선 601...(본 발명)박막 인덕티브 헤드

602a,602b,602c...3개의 폴 602d,803d...폴연결부

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 자기 기록/재생용 헤드 구조체는, 소정 폭의 갭을 가지는 코어와, 상기 코어에 권선되어 공급된 전류에 의해 상기 코어를 자화시키는 코일을 구비하는 헤드 구조체에 있어서, 상기 코어는 그 사이에 각각 갭을 갖도록 상호 소정 간격 이격되어 자기 디스크의 트랙의 폭방향에 대해 평행한 방향으로 일렬로 배치된 3개의 폴과, 그 3개의 폴의 일단을 상호 일체로 연결하는 폴연결부로 되어 있는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 자기 기록/재생용 헤드 구조체는, 자기 디스크에 기록된 데이터를 독출하기 위한 자기저항 센서와, 상기 자기저항 센서에 근접되게 마련되며 상기 자기 디스크에 데이터를 기록하기 위한 폴 구조체를 구비하는 자기저항 헤드 구조체에 있어서, 상기 폴 구조체는 그 사이에 각각 갭을 갖도록 상호 소정 간격 이격되어 상기 자기 디스크의 트랙의 폭방향에 대해 평행한 방향으로 일렬로 배치된 3개의 폴과, 그 3개의 폴의 일단을 상호 일체로 연결하는 폴연결부와, 상기 3개의 폴중 양측 폴의 몸체나 폴과 폴사이의 폴연결부에 각각 권취된 코일로 구성되어 있는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생 방법은, 하드 디스크 드라이브의 자기 디스크의 트랙 상에소정의 자화방향을 가지도록 데이터를 기록/재생하는 자기 기록/재생방법에 있어서, 상기한 자기 기록/재생용 헤드 구조체를 사용하여 상기 트랙의 폭방향에 대해 평행한 자화방향을 가지도록 상기 데이터를 기록/재생하는 점에 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생 방법을 설명하는 개요도이고, 도 6은 본 발명에 따른 자기 기록/재생 방법의 구현을 위해채용되는 박막 인덕티브 헤드의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생 방법은, 하드 디스크 드라이브(100)의 자기 디스크(102)의 트랙 상에 소정의 자화방향을 가지도록 데이터를 기록/재생하는 자기 기록/재생방법에 있어서, 상기 트랙(501)의 폭방향에 대해 평행한 자화방향(501m)을 가지도록 상기 데이터를 기록/재생하게 된다. 즉, 종래의 데이터 기록/재생 방식이 트랙의 길이방향에 대해평행한 자화방향을 가지도록 데이터를 기록/재생하는 점에 반해, 본 발명의 방식은 트랙의 폭방향에 대해 평행한 자화방향을 가지도록 데이터를 기록/재생하는 것이다. 이와 같은 기록/재생 방식은 데이터를 높은 선밀도로 기록할 수 있는 수직기록 방식, 다시 말해서 데이터를 자기 디스크면에 대하여 수직방향으로 자화방향을 가지도록 기록하는 방식(이론상 높은 선밀도로 데이터를 기록할 수 있지만, 헤드 및 디스크의 구조적인 제한으로 실제적으로 기술적용이 어려움)과 거의 동일한 효과를 가지며, 따라서 데이터의 기록밀도를 한층 증진시킬 수 있게 된다. 도 5에서 참조번호 502, 503은 인접트랙을 각각 나타낸다.

한편, 상기와 같은 데이터의 기록/재생을 구현하기 위해서는 종래의 박막 인턱티브 헤드(301)로는 불가능하고, 도 6에 도시된 바와 같은 박막 인덕티브 헤드가 채용된다. 즉, 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 자기 기록/재생용 박막 인덕티브 헤드(601)에 있어서의 코어는 종래의 2개의 폴에 의한 단일 갭 구조와는 달리, 그 사이에 각각 갭(602g)(602g')을 갖도록 상호 소정 간격 이격되며 자기 디스크의 트랙의 폭방향에 대해 평행한 방향으로 일렬로 배치된 3개의 폴(602a)(602b)(602c)과, 그 3개의 폴(602a)(602b)(602c)의 일단을 상호 일체로 연결하는 폴연결부(602d)로 구성된다. 그리고, 갭(602g)(602g')에 대향하는 폴연결부(602d)에는 코일(603)(603')이 각각 권선된다. 이때, 코일(603)(603')은 각 코일에 의해 형성되는 자장이 상호 반대방향이 되도록 일측 코일(603)과 타측 코일(603')의 권선방향이 서로 반대가 되도록 권선된다. 이와 같은 구성의 자기 코어에서는 코일(603)(603')에 흐르는 전류(i)의 방향이 바뀜에 따라 상기 도 5에 도시된 바와 같은 기록이 가능해진다. 이에 대해 도 7을 참조하면서 설명을 부연해 보기로 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 헤드(코어)(601)는 자기 디스크의 회전에 따라 상대적으로 트랙을 따라 이동하게 되며, 이때 도시된 것처럼 코일(603)(603')에 전류(i)가 인가될 때 자속은 헤드(코어)(601)에 도시된 화살표 방향과 같이 흐르게 되고, 그에 따라 자기 디스크에는 외측에서 중심을 향하는 자화방향을 갖도록 데이터가 기록된다. 이와 같은 상태에서 최초의 전류의 방향과 반대방향으로 전류를 인가하면, 코어(601)에는 도 7에 도시된 상태와 반대방향의 자속이 흐르게 되고, 그에 따라 자기 디스크에는 중심으로부터 각각 외측으로 향하는 자화방향을 갖도록 데이터가 기록된다. 이와 같은 방식으로 전류의 인가방향을 반복적으로 바꾸어주면, 결국 상기 도 5와 같은 결과를 얻게 된다. 이때, 자기 디스크에 기록되는 데이터의 기록밀도는 종래 헤드(301)에서와 같이 갭폭(W)에 의해 좌우되는 것이 아니라, 코어의 두께에 의해 좌우된다.

그러면, 이와 같이 해서 기록된 데이터를 재생하는 과정에 대해서도 설명해 보기로 한다. 이때는 외부로부터 코일(603)(603')에 인가되는 전류(i)가 차단된 상태에서 코어(601)가 도 5의 트랙(501) 상을 이동하게 된다. 코어(601)가 트랙(501) 상을 이동하게 되면, 트랙(501)의 자속의 변화가 코일(603)(603')과 쇄교하게 되고, 그에 따라 코일(603)(603')에는 자속의 변화에 상응하는 유도 전류의 변화가 발생된다. 그리고, 그 전류는 자기 헤드와 전기적으로 접속된 제어부(미도시)로 흐르게 되고, 제어부가 그 전류(의 변화)를 처리함으로써 기록된 데이터가 재생된다.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 자기 기록/재생 방법의 구현을 위해 채용되는 자기저항 헤드의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 방법에 채용되는 자기저항 헤드(800)는, 기본적인 구조에 있어서, 상기 도 4의 종래 자기저항 헤드(400)와 크게 다르지는 않다. 즉, 자기 디스크에 기록된 데이터를 독출하기 위한 자기저항 센서(801)와, 그 자기저항 센서(801)의 양측에 각각 마련되어 자기저항 센서(801)를 보호하는 실드부재(802a)(802b)와, 그 2개의 실드부재(802a)(802b)중 일측 실드부재(802a)의 외측에 근접되게 마련되며 자기 디스크에 데이터를 기록하기 위한 인덕티브 폴 구조체(803)를 기본적으로 구비한다. 그러나, 본 발명의 자기저항 헤드(800)는 종래 자기저항 헤드(400)와 인덕티브 폴의 구조에 있어서 특징적으로 다르다. 즉, 본 발명의 자기저항 헤드(800)에 있어서의 인덕티브 폴 구조체(803)는, 그 사이에 각각 갭을 갖도록 상호 소정 간격 이격되며 자기 디스크의 트랙의 폭방향에 대해 평행한 방향으로 일렬로 배치된 3개의 폴(803a)(803b)(803c)과, 그 3개의 폴(803a)(803b)(803c)의 일단을 상호 일체로 연결하는 폴연결부(803d:도 6 참조)와, 상기 3개의 폴(803a)(803b)(803c)중 양측 폴(803a)(803c)의 몸체나 폴과 폴사이의 폴연결부에 각각 권취된 코일(805,805':도 6 참조)로 구성된다. 이는 결국, 도 6의 박막 인덕티브 헤드(코어)(601)를 상기 일측 실드부재(802a)의 외측에 근접되게 위치시킨 것으로 볼 수 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 자기저항 헤드(800)에 있어서의 데이터의 기록 원리는 도 7에 도시된 박막 인덕티브 헤드(601)에 있어서의 데이터의 기록 원리와 동일하다. 다만, 기록된 데이터를 재생하는 원리에 있어서, 박막 인덕티브 헤드(601)와 차이점을 갖는다. 즉, 전술한 바와 같이 박막 인덕티브 헤드(601)에서는 헤드 코어에 의해 데이터의 기록 및 재생을 모두 수행하지만, 이 자기저항 헤드(800)에서는 데이터의 기록은 박막 인덕티브 헤드(601)와 동일하게 코어에 의해 수행되나, 데이터의 재생은 자기저항 센서(801)에 의해 이루어진다. 이에 대해 도 9 및 도 10을 참조하면서 설명해 보기로 한다.

먼저 도 9에서와 같이, 자기저항 헤드(800)가 데이터의 자화방향이 외부에서 중심으로 향하는 지점에 위치될 때, 그 지점에서의 자속은 화살표로 도시된 것처럼상향 자속(+H)의 변화로 자기저항 센서(801)에 감지된다. 그러면, 자기저항 센서(801)의 자기 저항은 그에 상응하도록 변화하고, 자기저항 센서(801)와 전기적으로 접속된 제어부(미도시)에서는 그 자기저항의 변화를 처리함으로써 데이터를 재생하게 된다. 또한, 도 10에서와 같이, 자기저항 헤드(800)가 데이터의 자화방향이 중심으로부터 외부로 향하는 지점에 위치될 때, 그 지점에서의 자속은 화살표로 도시된 것처럼 하향 자속(-H)의 변화로 자기저항 센서(801)에 감지된다. 그러면, 자기저항 센서(801)의 자기 저항은 그에 상응하도록 변화하고, 자기저항 센서(801)와 전기적으로 접속된 제어부에서는 그 자기저항의 변화를 상응하여 처리함으로써 데이터를 재생하게 된다. 결국, 이상과 같은 과정이 반복 수행됨으로써 기록된 데이터가 재생되는 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 자기 기록/재생방법은, 종래와는 달리 자기 디스크의 트랙폭 방향에 대하여 평행한 자화방향을 가지도록 데이터를 기록하므로, 데이터를 자기 디스크면에 대하여 수직방향으로 자화방향을 가지도록 기록하는 방식과 거의 동일한 효과를 가지게 되며, 따라서 데이터의 기록밀도를 한층 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 소정 폭의 갭을 가지는 코어와, 상기 코어에 권선되어 공급된 전류에 의해 상기 코어를 자화시키는 코일을 구비하는 헤드 구조체에 있어서,

   상기 코어는 그 사이에 각각 갭을 갖도록 상호 소정 간격 이격되어 자기 디스크의 트랙의 폭방향에 대해 평행한 방향으로 일렬로 배치된 3개의 폴과, 그 3개의 폴의 일단을 상호 일체로 연결하는 폴연결부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 자기 기록/재생용 헤드 구조체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 갭과 대향하는 코어의 몸체부에는 코일이 각각 권선되되, 상호 반대방향으로 권선되어 있는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 자기 기록/재생용 헤드 구조체.
3. 자기 디스크에 기록된 데이터를 독출하기 위한 자기저항 센서와, 상기 자기저항 센서에 근접되게 마련되며 상기 자기 디스크에 데이터를 기록하기 위한 폴 구조체를 구비하는 자기저항 헤드 구조체에 있어서,

   상기 폴 구조체는 그 사이에 각각 갭을 갖도록 상호 소정 간격 이격되어 상기 자기 디스크의 트랙의 폭방향에 대해 평행한 방향으로 일렬로 배치된 3개의 폴과, 그 3개의 폴의 일단을 상호 일체로 연결하는 폴연결부와, 상기 3개의 폴중 양측 폴의 몸체나 폴과 폴사이의 폴연결부에 각각 권취된 코일로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 자기 기록/재생용 헤드 구조체.
4. 하드 디스크 드라이브의 자기 디스크의 트랙 상에 소정의 자화방향을 가지도록 데이터를 기록/재생하는 자기 기록/재생방법에 있어서,

   제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 자기 기록/재생용 헤드 구조체를 사용하여 상기 트랙의 폭방향에 대해 평행한 자화방향을 가지도록 상기 데이터를 기록/재생하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브에서의 자기 기록/재생방법.