KR100331450B1 - 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치{Small scale and high density data storage apparatus using probe}에 관한 것이다. 본 발명에 따른 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치는 회전하는 디스크형의 저장 매체 상에 정보를 기록하거나 독취하는 미세 탐침이 그 대응 트랙이 겹쳐지지 않도록 상대 위치가 트랙 단위로 엇갈리게 배치된 아암들을 복수개 배치하되, 저장매체의 중심으로부터 방사상으로 배치하거나 서로 평행되게 배치함으로써, 정보를 나타내는 데이터 비트는 디스크 위의 원형 트랙을 따라 기록되고, 각각의 미세 탐침은 디스크가 회전함에 따라 그에 대응하는 트랙을 따라 움직이며 데이터를 쓰거나 읽는다.

Description

미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치{Small scale and high density data storage apparatus using probe}

본 발명은 SPM(scanning probe microscope)와 같이 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치Small scale and high density data storage apparatus using probe에 관한 것이다.

미세 탐침을 이용한 정보 저장 장치는 수백 Gbit/in2의 저장 밀도를 갖는데, 이는 기존 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive) 보다 월등히 높은 저장 밀도로써 HDD에 대한 대체 저장 장치 및 디지털 카메라, PDA, GPS 등 메모리가 이용되는 장치에 사용될 수 있다.

미세 탐침이 고밀도의 데이터 비트를 다루기 위해서는 높은 정밀도를 갖는 구동기(actuator)가 필요하다. 더욱이 미세 탐침 간의 배치 간격이 클 때, 저장 매체의 전 영역에 정보를 기록하려면 큰 구동 범위를 갖는 구동기(actuator)가 요구된다. 다시 말해서, 구동기가 높은 정밀도를 갖는 경우 구동 범위는 작고, 미세 탐침 사이의 간격보다 작게 움직이면 저장 매체의 면적을 최대한 사용할 수 없기 때문에 저장 밀도의 최대화에 장애 요소가 된다.

미국 특허 US 5,453,970호에 기재된 기술은 이런 문제에 대해서 미세 탐침을 하나의 브래킷에 일렬로 배열하고, 미세 범위 구동기로 높은 정밀도가 요구되는 반지름 방향의 위치 제어를 하고, 그 이상의 범위에 대해서는 광범위 제어기를 부가시켜 반치름 방향의 위치 제어를 하고 있다. 즉, 하나의 브래킷에 대해 두 개의 구동기를 사용하여 반지름 방향의 위치 제어를 구현하고 있다. 이 정보 저장 장치에는 두 개의 제어기가 요구되고, 하나의 입력으로 두 개의 제어기를 움직여야 하는 단일입력 다중 출력(SIMO) 시스템이 된다.

이와 같이, 미세 탐침이 고밀도의 데이터 비트를 다루기 위해서는 높은 정밀도를 갖는 구동기가 필요하고, 반대로 미세 탐침 간의 배치 간격이 커지면 큰 구동 범위를 갖는 구동기(actuator)가 요구된다. 그러나, 구동기가 큰 구동 범위를 갖게 되면 정밀도가 떨어지므로 높은 정밀도가 요구되는 정보 저장 장치에 있어서 문제점으로 작용한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안한 것으로, 미세 탐침을 아암에 서로 엇갈리게 배열하여 작은 범위의 구동으로도 저장 매체 전 영역에 걸쳐 정보를 고밀도로 기록할 수 있는 미세탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 주사 탐침 현미경의 기본 원리를 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치의 제1실시예를 개략적으로 나타낸 평면도,

도 3은 도 2의 제1실시예에서 저장 매체의 원주 방향으로 배치되어 있는 아암 및 그에 부착된 헤드의 배치 관계를 나타내는 도면,

그리고 도 4는 본 발명에 따른 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,2,3. 미세 탐침 4. 아암

5. 구동기(마이크로액츄에이터) 6. 트랙

7. 반경 라인 8. 반경 라인

9. 트랙 10. 트랙

11. 아암 12. 디스크

21. 미세 탐침 24. 아암

32. 디스크

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치는, 회전하는 정보 저장 매체; 상기 정보 저장 매체에 정보를 기록하거나 독취하는 미세 탐침이 달린 외팔보들; 상기 외팔보들이 상기 저장 매체의 각 트랙에 대응하도록 서로 엇갈리게 배치되어 상기 외팔보의 미세탐침과 상기 저장 매체를 상대 운동시키며 평면적으로 상기 저장 매체의 중심에 대하여 방사상으로 배치된 복수개의 아암들; 상기 외팔보들과와 상기 저장 매체 사이의 간격을 조정하는 간격 조정기; 상기 외팔보들의 굽힘을 읽어내는 감지센서; 상기 각 아암들 움직이는 구동기들; 및 상기 구동기들의 움직임을 제어하는 제어회로;를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정보 저장 매체는로 표시되는 각도 만큼의 구간에서 시계 방향으로의 회전과 반시계 방향으로의 회전을 반복하는 것도 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 아암들이 m개이고, 상기 각 아암들에 각각 n개의 미세 탐침을 갖는 외팔보들이 구비되어 있을 때, 상기 저장 매체의 트랙 수는 m×n 개 구비되어, 상기 미세탐침들과 상기 저장 매체의 각 트랙들이 일대일로 대응하도록 형성하되, 상기 i 번째 아암의 j 번째 미세 탐침을 (i,j)번 미세탐침이라 할 때, (1,1)번 미세탐침은 제1번 트랙에 대응하고, (2,1)번 미세탐침은 제2번 트랙에 대응하며,..., (m,1)번 미세탐침은 제m번 트랙에 대응하며, (1,2)번 미세탐침은 제m+1번 트랙에 대응하고, (2,2)번 미세탐침은 제m+2번 트랙에 대응하며,..., (m,2)번 미세탐침은 제2m번 트랙에 대응하며,..., 같은 방식으로 (1,n)번 미세탐침은 제m(n-1)+1번 트랙에 대응하고, (2,n)번 미세탐침은 제m(n-1)+2번 트랙에 대응하며,..., (m,n)번 미세탐침은 제m×n번 미세탐침에 대응하도록 형성된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 아암들이 m개이고, 상기 각 아암들에 각각 n개의 미세 탐침을 갖는 외팔보들이 구비되어 있을 때, 상기 저장 매체의 트랙 수는k(m×n) 개 구비되어, 상기 r각 미세탐침들에는 k개씩의 상기 저장 매체의 트랙들이 대응하도록 형성하되, 상기 i 번째 아암의 j 번째 미세 탐침을 (i,j)번 미세탐침이라 할 때, (1,1)번 미세탐침은 제1~k번 트랙들에 대응하고, (2,1)번 미세탐침은 제(k+1)~2k번 트랙들에 대응하며,..., (m,1)번 미세탐침은 제(m-k+1)~mk번 트랙들에 대응하며, (1,2)번 미세탐침은 제(mk+1)~k(m+1)번 트랙들에 대응하고, (2,2)번 미세탐침은 제{k(m+1)+1}~k(m+2)번 트랙들에 대응하며,..., 같은 방식으로 (m,n)번 미세탐침은 {k(m×n)-k+1}~k(m×n)번 트랙들에 대응하도록 형성된 것도 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 아암 구동기를 없애는 대신에 상기 미세 탐침을 갖는 외팔보는 상기 아암의 고정단을 중심으로 저장 매체와의 평행 운동을 하도록 형성된 것도 바람직하다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 또 다른 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치는, 회전하는 정보 저장 매체; 상기 정보 저장 매체에 정보를 기록하거나 독취하는 미세 탐침이 달린 외팔보들; 상기 외팔보들이 상기 저장 매체의 각 트랙에 대응하도록 서로 엇갈리게 배치되어 상기 외팔보의 미세탐침과 상기 저장 매체를 상대 운동시키며, 평면적으로 상기 저장 매체 상에 나란하게 배치된 복수개의 아암들; 상기 외팔보들과와 상기 저장 매체 사이의 간격을 조정하는 간격 조정기; 상기 외팔보들의 굽힘을 읽어내는 감지센서; 상기 각 아암들 움직이는 구동기들; 및 상기 구동기들의 움직임을 제어하는 제어회로;를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 아암들이 m개이고, 상기 각 아암들에 각각 n개의 미세 탐침을 갖는 외팔보들이 구비되어 있을 때, 상기 저장 매체의 트랙 수는 m×n 개 구비된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 아암 구동기를 없애는 대신에 상기 미세 탐침을 갖는 외팔보는 상기 아암의 고정단을 중심으로 저장 매체와의 평행 운동을 하도록 형성된 것도 바람직하다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치를 상세하게 설명한다.

본 발명은 아암에 배치된 헤드로서의 미세 탐침을 엇갈리게 많이 배열함으로써 작은 범위의 구동으로도 저장 매체 전 영역에 정보를 기록하는 초소형 고밀도 정보 저장 장치를 구성하는 것을 특징으로 한다.

주사 탐침 현미경(Scanning probe microscope, SPM)은 도 1에 도시된 바와 같이 미세 탐침(1)이 달린 외팔보(cantilever)(1a)를 시료 표면(기록매체)에 상대운동시켜서, 물체 표면의 높낮이 차에 의해 유발되는 외팔보의 굽힘을 이용하여 시료 표면의 정보를 얻어내는 장치이다. 이런 주사 탐침 현미경의 동작 원리를 정보를 저장하는 장치에 응용한 것이 초소형 고밀도 정보 저장 장치이다. 즉, 기본적으로 주사 탐침 현미경은 시료 표면에 물리적인 요철을 읽어내어 물체의 윤곽을 파악하는 것인데, 이를 기록매체의 물리적인 요철이나 정전기력 혹은 자기력 등을 물체 표면에 기록하고 읽는데 적용할 수 있다. 주사 탐침 현미경은 보통 원자 크기의 해상도를 갖기 때문에 높은 밀도의 정보 저장이 가능하다.

기록매체 즉 저장 매체는 회전하는 디스크로 되어 있고, 이 디스크에 정보를 기록하거나 독취하는 미세 탐침을 구비한 아암이 복수개 배치된다. 정보를 나타내는 데이터 비트는 디스크 위의 원형 트랙을 따라 기록되고, 각각의 미세 탐침은 디스크가 회전함에 따라 그에 대응하는 트랙을 따라 움직이며 데이터를 쓰거나 읽는다. 각각의 아암(arm)에는 복수개의 미세 탐침들이 엇갈리게 배열되며, 이러한 아암들이 원주 방향을 따라 배치된다. 각각의 아암에 달려 있는 미세 탐침은 그 대응 트랙이 겹쳐지지 않도록 미세 탐침간 상대 위치가 트랙 단위로 엇갈려 있다. 이와 같은 엇갈린 배치를 통해 작은 구동 범위로 저장 매체의 면적을 최대한 활용할 수 있는 초소형 고밀도 정보 저장 장치를 만든다.

본 발명에 따른 초소형 고밀도 정보 저장 장치는 기본적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 미세 탐침이 달린 외팔보(cantilever)(1, 2, 3), 저장 매체(기록매체)(6), 외팔보와 저장 매체를 상대 운동시키는 아암(4), 외팔보(1,2,3)와 저장 매체(6)의 간격을 조정하는 장치, 외팔보의 굽힘을 읽어내는 감지센서(미도시), 아암을 움직이는 마이크로액츄에이터(5) 및 이들의 움직임을 제어하는 제어회로(미도시)로 구성된다. 이러한 기본 구성을 바탕으로 제작된 초소형 고밀도 정보 저장 장치의 구체적인 실시예들을 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제1실시예의 평면적 모습을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에서 아암과 그 구동기의 배치 관계를 보다 명확하게 보여주는 도면이다. 즉, 도 2는 아암에 달려 있는 미세 탐침과 저장 매체의 트랙 사이의 위치 관계를 설명하고, 도 3은 저장 매체의 원주 방향으로 배치되어 있는 아암을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 제1실시예는 미세 탐침들이 서로 엇갈리게 배치된 아암(4)들이 저장 매체에 방사상으로 복수개 배치된 구조를 갖는다. 저장 매체는 회전하는 디스크(12)로 되어 있다. 데이터 비트는 디스크(12) 위의 원형 트랙(6)을 따라 기록되고, 각 미세 탐침(1, 2, 3)들은 디스크(12)가 회전함에 따라 그에 대응하는 트랙(9)를 따라 움직이며 데이터를 쓰거나 읽는다. 각 아암(arm)(4)에는 부재 번호 1, 2, 3과 같은 미세 탐침이 배열 구조로 달려 있으며, 이와 같은 아암이 하나 이상 존재하고, 원주 방향을 따라 배치되어 있다. 아암(4)은 외팔보가 저장 매체(12)와 접촉을 유지하도록 외팔보를 지지하고 있다. 아암(4)는 구동기(마이크로액츄에이터)(5)에 의해 반지름 방향의 왕복 운동을 한다. 아암(4)는 방사상의 한 반경 라인(7) 위에 위치하고, 아암(4)에 이웃한 아암(11)은 이웃하는 반경 라인(8) 위에 위치한다. 아암(4)에 달려 있는 미세 탐침(1)은 디스크가 회전함에 따라 트랙(9)를 따라 움직이고, 아암(11)의 미세 탐침은 트랙(10)을 따라 움직인다. 이와 같은 방법으로 각각의 아암에 달려 있는 미세 탐침이 그 대응 트랙이 겹쳐지지 않도록 미세 탐침간 상대 위치가 트랙 단위로 엇갈려 있다. 미세 탐침을 트랙 단위로 엇갈리게 하도록 아암을 원주 방향을 따라서 배치하면, 다시 시작 위치인 반경라인(7)의 위치에 돌아오게 된다. 그 곳에는 미세 탐침(2)가 달려 있다.

미세 탐침(1)과 미세탐침(2) 사이의 간격을 p라 하고, 원주 방향에 따른 아암의 개수를 n이라 하면, 트랙의 간격은 p/n이 되고, 이것은 아암을 두 개 이상 사용하면, 아암을 한 개만 사용했을 때의 트랙 간격 p 보다 작게 할 수 있다는 것을 의미한다. 결국, 아암을 한 개만 사용하는 경우 보다 복수개 사용할 경우 높은 트랙 밀도를 얻을 수 있고, 하나의 아암이 구동해야 하는 범위도 p에서 p/n으로 줄어든다.

또한, 아암(4)에서 미세 탐침(1)이나 미세탐침(2)가 위치하는 반대 쪽 즉, 미세 탐침(1)과 미세탐침(2)의 반지름 방향으로 중간에 해당하는 곳에 미세 탐침(3)을 배치할 수 있다. 이와 같은 배열을 같이 미세 탐침을 엇갈리게 배치하면, 트랙 간격은 p/2n이 되고 미세 탐침(1)과 미세탐침(2) 만을 사용할 때 보다 2배 높은 트랙 밀도를 얻을 수 있다. 이와 같은 엇갈린 배치를 통해 트랙 밀도를 높이고, 작은 구동 범위를 갖는 구동기로도 아암을 구동시킬 수 있는 것이다.

이러한 미세 탐침을 갖는 초소형 고밀도 정보 저장 장치에 있어서, 아암들이 m개이고, 각 아암들에 각각 n개의 미세 탐침을 갖는 외팔보들이 구비될 때, 저장 매체에는 m×n 개의 트랙이 구비된다. 이는 각 트랙과 모드 미세 탐침들이 일대일로 대응하도록 한 것이다. 즉, i 번째 아암의 j 번째 미세 탐침을 (i,j)번 미세탐침이라 할 때, (1,1)번 미세탐침은 제1번 트랙에 대응하고, (2,1)번 미세탐침은 제2번 트랙에 대응하며,..., (m,1)번 미세탐침은 제m번 트랙에 대응하며, (1,2)번 미세탐침은 제m+1번 트랙에 대응하고, (2,2)번 미세탐침은 제m+2번 트랙에 대응하며,..., (m,2)번 미세탐침은 제2m번 트랙에 대응하며,..., 같은 방식으로 (1,n)번 미세탐침은 제m(n-1)+1번 트랙에 대응하고, (2,n)번 미세탐침은 제m(n-1)+2번 트랙에 대응하며,..., (m,n)번 미세탐침은 제m×n번 미세탐침에 대응하도록 제작된다.

더욱이, 저장 매체의 트랙수가 k(m×n)개 즉, m×n 의 k배 일 때에는 각 미세 탐침이 기록 및 독취를 담당하는 트랙 수는 k개가 된다. 이 경우 (1,1)번 미세탐침은 제1번에서 k번의 트랙을 담당하고, (2,1)번 미세탐침은 k+1번 트랙부터 2k번 트랙을 담당하며, 이러한 방식으로 각 미세 탐침에 각 트랙들이 할당되어 (m,n)번 미세탐침은 제 m×n-k+1번 트랙부터 m×n 번 트랙을 담당하게 된다.

또 다른 구동 방식으로는 위에서는 각 미세탐침이 각 트랙의 원주 전 영역을 담당하였으나, 트랙에서 일정 각도의 트랙 영역만을 담당하게 할 수도 있다. 즉, 정보 저장 매체는로 표시되는 각도 만큼의 구간에서 시계 방향으로의 회전과 반시계 방향으로의 회전을 반복하면서 구동되도록 하는는 것도 바람직하다.

또한, 구동 방식에 있어서, 아암 구동기를 없애는 대신에 미세 탐침을 갖는 외팔보를 아암의 고정단을 중심으로 저장 매체와의 평행 운동을 하도록 형성하기도 한다.

도 4는 본 발명에 따른 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 이 제2실시예에서는 아암이 저장 매체를 가로 지르도록 배치되어 있는 것이 특징이다. 도시된 바와 같이, 복수개의 미세 탐침(21)들이 아암에 서로 엇갈리게 배열되고, 저장 매체는 회전하는 디스크(32)로 되어 있다. 데이터 비트는 디스크(32) 위의 원형 트랙을 따라 기록되고, 각 미세 탐침(21)들은 디스크(32)가 회전함에 따라 그에 대응하는 트랙을 따라 움직이며 데이터를 쓰거나 읽는다. 하나의 아암(24)에는 복수개의 미세 탐침이 엇갈리게 배열되어 있다. 아암(24)는 디스크를 가로 질러 놓여 있고, 이것과 평행하게 하나 이상의 아암이 배치되어 있다. 아암(24)는 구동기에 의해 디스크를 가로지르는 방향의왕복 운동을 한다. 각각의 아암에 달려 있는 미세 탐침은 그 대응 트랙이 겹쳐지지 않도록 미세 탐침간 상대 위치가 트랙 단위로 엇갈리게 배치된다.

이 실시예에 있어서, 아암들이 m개이고, 각 아암들에 각각 n개의 미세 탐침을 갖는 외팔보들이 구비되어 있을 때, 상기 저장 매체의 트랙 수는 m×n 개 구비된 것이 바람직하다.

또한, 아암 구동기를 없애는 대신에 상기 미세 탐침을 갖는 외팔보는 상기 아암의 고정단을 중심으로 저장 매체와의 평행 운동을 하도록 형성하기도 한다.

이와 같이 아암의 배치 관계로 구분하여 본 두 가지 실시예의 동작원리는 다음과 같은 여러 가지 방식으로 구현할 수 있다.

첫째, 디스크 모양의 저장 매체를 회전시킴으로써, 배열 구조의 외팔보에 대한 상대 운동을 수행한다. 미세 탐침이 달린 외팔보에는 압전 소자가 배치 되어 있고, 압전 소자를 이용해 미세 탐침과 저장 매체와의 간격을 제어한다. 또한 압저항 소자도 배치 되어 있어 저항 값의 변화를 이용해 외팔보의 굽힘을 측정한다. 미세 탐침이 달린 외팔보는 아암(4)에 엇갈리게 배열되어 있고, 아암(4)는 지지대에 의해 고정단에 지지되고, 마이크로액츄에이터로 구성되는 구동기(5)에 의해 반지름 방향의 운동을 수행한다. 이를 이용해 미세 탐침은 대응하는 저장 매체의 트랙을 따라 운동을 수행한다. 구동기(5)는 빗살(comb)형의 구동기로 정전기력을 이용하여 구동된다. 압전 소자와 압저항 소자의 신호선은 아암(4)을 지지하는 지지대를 통하여 외부와 연결 된다. 미세 탐침과 저장 매체에 바이어스 전압을 걸어서 저장 매체 표면에 극성을 유발하여 데이터 비트를 쓰고, 미세 탐침과 저장 매체 사이의 정전기력을 측정하여 저장 매체에 저장된 극성을 읽어낸다.

둘째, 디스크 모양의 저장 매체를 회전시킴으로써, 배열 구조의 외팔보에 대한 상대 운동을 수행한다. 미세 탐침이 달린 외팔보에는 압전 소자가 배치 되어 있고, 압전 소자를 이용해 미세 탐침과 저장 매체와의 간격을 제어한다. 또한 압저항 소자도 배치 되어 있어 저항 값의 변화를 이용해 외팔보의 굽힘을 측정한다. 미세 탐침이 달린 외팔보는 이것의 고정단을 중심으로 저장 매체와의 평행 운동을 수행할 수 있다. 이런 운동은 압전 소자나 정전기력을 이용해 가능하다. 이를 통해 미세 탐침은 대응하는 저장 매체의 트랙을 따르는 운동이 가능하다. 이 경우 아암(4)는 지지대를 이용하지 않고 바로 고정될 수 있으며, 구동기(5)는 필요하지 않다. 또한 압전 소자와 압저항 소자의 신호선은 바로 외부로 연결될 수 있다. 미세 탐침과 저장 매체에 바이어스 전압을 걸어서 저장 매체 표면에 극성을 유발하여 데이터 비트를 쓰고, 미세 탐침과 저장 매체 사이의 정전기력을 측정하여 저장 매체에 저장된 극성을 읽어낸다.(첫째와의 차이는????)

셋째, 디스크 모양의 저장 매체를 어떤 각도 만큼의 시계방향 회전과 반시계방향 회전을 반복시킴으로써, 배열 구조의 외팔보에 대한 상대운동을 수행한다. 미세 탐침이 달린 외팔보에는 압전 소자가 배치 되어 있고, 압전 소자를 이용해 미세 탐침과 저장 매체와의 간격을 제어한다. 또한 압저항 소자도 배치 되어 있어 저항 값의 변화를 이용해 외팔보의 굽힘을 측정한다. 미세 탐침이 달린 외팔보는 아암(4)에 엇갈린 배열로 되어 있고, 아암(4)는 지지대에 의해 고정단에 지지되며, 구동기(5)에 의해 반지름 방향의 운동을 수행한다. 이를 이용해 미세 탐침은 대응하는 저장 매체의 트랙을 따라 운동을 수행한다. 구동기(5)는 빗살(comb)형의 구동기로 정전기력을 이용하여 구동된다. 압전 소자와 압저항 소자의 신호선은 아암(4)를 지지하는 지지대를 통하여 외부와 연결된다. 미세 탐침과 저장 매체에 바이어스 전압을 걸어서 저장 매체 표면에 극성을 유발하여 데이터 비트를 쓰고, 미세 탐침과 저장 매체 사이의 정전기력을 측정하여 저장 매체에 저장된 극성을 읽어낸다.

넷째, 디스크 모양의 저장 매체를 어떤 각도 만큼의 시계방향 회전과 반시계방향 회전을 반복시킴으로써, 배열 구조의 외팔보에 대한 상대운동을 수행한다. 미세 탐침이 달린 외팔보에는 압전 소자가 배치 되어 있고, 압전 소자를 이용해 미세 탐침과 저장 매체와의 간격을 제어한다. 또한 압저항 소자도 배치 되어 있어 저항 값의 변화를 이용해 외팔보의 굽힘을 측정한다. 미세 탐침이 달린 외팔보는 이것의 고정단을 중심으로 저장 매체와의 평행 운동을 수행할 수 있다. 이런 운동은 압전 소자나 정전기력을 이용해 가능하다. 이를 통해 미세 탐침은 대응하는 저장 매체의 트랙을 따르는 운동이 가능하다. 이 경우 아암(4)는 지지대를 이용하지 않고 바로 고정될 수 있으며, 구동기(5)는 필요하지 않다. 또한 압전 소자와 압저항 소자의 신호선은 바로 외부로 연결될 수 있다. 미세 탐침과 저장 매체에 바이어스 전압을 걸어서 저장 매체 표면에 극성을 유발하여 데이터 비트를 쓰고, 미세 탐침과 저장 매체 사이의 정전기력을 측정하여 저장 매체에 저장된 극성을 읽어낸다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치는 회전하는 디스크형의 저장 매체 상에 정보를 기록하거나 독취하는 미세 탐침이 그 대응 트랙이 겹쳐지지 않도록 상대 위치가 트랙 단위로 엇갈리게 배치된 아암들을 복수개 배치하되, 저장매체의 중심으로부터 방사상으로 배치하거나 서로 평행되게 배치함으로써, 정보를 나타내는 데이터 비트는 디스크 위의 원형 트랙을 따라 기록되고, 각각의 미세 탐침은 디스크가 회전함에 따라 그에 대응하는 트랙을 따라 움직이며 데이터를 쓰거나 읽는다. 이와 같은 엇갈린 배치를 통해 작은 구동 범위로 저장 매체의 면적을 최대한 활용할 수 있는 초소형 고밀도 정보 저장 장치를 만들 수 있어 다음과 같은 장점들을 갖는다.

1. 기존의 미세 탐침의 배열이 갖는 트랙 간격을 줄임으로써, 고밀도의 정보 저장이 가능하다. 따라서, 초소형 장치의 제작이 가능하다.

2. 미세 탐침을 엇갈린 배열을 통해, 구동기의 구동 범위가 작아도 저장 매체의 전 영역에 데이터를 쓰고 읽을 수 있다.

Claims (10)

1. 회전하는 정보 저장 매체;

   상기 정보 저장 매체에 정보를 기록하거나 독취하는 미세 탐침이 달린 외팔보들;

   상기 외팔보들이 상기 저장 매체의 각 트랙에 대응하도록 서로 엇갈리게 배치되어 상기 외팔보의 미세탐침과 상기 저장 매체를 상대 운동시키며 평면적으로 상기 저장 매체의 중심에 대하여 방사상으로 배치된 복수개의 아암들;

   상기 외팔보들과와 상기 저장 매체 사이의 간격을 조정하는 간격 조정기;

   상기 외팔보들의 굽힘을 읽어내는 감지센서;

   상기 각 아암들 움직이는 구동기들; 및

   상기 구동기들의 움직임을 제어하는 제어회로;를

   구비한 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 정보 저장 매체는로 표시되는 각도 만큼의 구간에서 시계 방향으로의 회전과 반시계 방향으로의 회전을 반복하는 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 아암들이 m개이고, 상기 각 아암들에 각각 n개의 미세 탐침을 갖는 외팔보들이 구비되어 있을 때, 상기 저장 매체의 트랙 수는 m×n 개 구비되어, 상기 미세탐침들과 상기 저장 매체의 각 트랙들이 일대일로 대응하도록 형성된 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 i 번째 아암의 j 번째 미세 탐침을 (i,j)번 미세탐침이라 할 때, (1,1)번 미세탐침은 제1번 트랙에 대응하고, (2,1)번 미세탐침은 제2번 트랙에 대응하며,..., (m,1)번 미세탐침은 제m번 트랙에 대응하며, (1,2)번 미세탐침은 제m+1번 트랙에 대응하고, (2,2)번 미세탐침은 제m+2번 트랙에 대응하며,..., (m,2)번 미세탐침은 제2m번 트랙에 대응하며,..., 같은 방식으로 (1,n)번 미세탐침은 제m(n-1)+1번 트랙에 대응하고, (2,n)번 미세탐침은 제m(n-1)+2번 트랙에 대응하며,..., (m,n)번 미세탐침은 제m×n번 미세탐침에 대응하는 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 아암들이 m개이고, 상기 각 아암들에 각각 n개의 미세 탐침을 갖는 외팔보들이 구비되어 있을 때, 상기 저장 매체의 트랙 수는 k(m×n) 개 구비되어, 상기 r각 미세탐침들에는 k개씩의 상기 저장 매체의 트랙들이 대응하도록 형성된 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 i 번째 아암의 j 번째 미세 탐침을 (i,j)번 미세탐침이라 할 때, (1,1)번 미세탐침은 제1~k번 트랙들에 대응하고, (2,1)번 미세탐침은 제(k+1)~2k번 트랙들에 대응하며,..., (m,1)번 미세탐침은 제(m-k+1)~mk번 트랙들에 대응하며, (1,2)번 미세탐침은 제(mk+1)~k(m+1)번 트랙들에 대응하고, (2,2)번 미세탐침은 제{k(m+1)+1}~k(m+2)번 트랙들에 대응하며,..., 같은 방식으로 (m,n)번 미세탐침은{k(m×n)-k+1}~k(m×n)번 트랙들에 대응하는 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 아암 구동기를 없애는 대신에 상기 미세 탐침을 갖는 외팔보는 상기 아암의 고정단을 중심으로 저장 매체와의 평행 운동을 하도록 형성된 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.
8. 회전하는 정보 저장 매체;

   상기 정보 저장 매체에 정보를 기록하거나 독취하는 미세 탐침이 달린 외팔보들;

   상기 외팔보들이 상기 저장 매체의 각 트랙에 대응하도록 서로 엇갈리게 배치되어 상기 외팔보의 미세탐침과 상기 저장 매체를 상대 운동시키며, 평면적으로 상기 저장 매체 상에 나란하게 배치된 복수개의 아암들;

   상기 외팔보들과와 상기 저장 매체 사이의 간격을 조정하는 간격 조정기;

   상기 외팔보들의 굽힘을 읽어내는 감지센서;

   상기 각 아암들 움직이는 구동기들; 및

   상기 구동기들의 움직임을 제어하는 제어회로;를

   구비한 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 아암들이 m개이고, 상기 각 아암들에 각각 n개의 미세 탐침을 갖는 외팔보들이 구비되어 있을 때, 상기 저장 매체의 트랙 수는 m×n 개 구비된 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 아암 구동기를 없애는 대신에 상기 미세 탐침을 갖는 외팔보는 상기 아암아암아암고정단을 중심으로 저장 매체와의 평행 운동을 하도록 형성된 것을 특징으로 하는 미세 탐침을 이용한 초소형 고밀도 정보 저장 장치.