KR100408403B1 - 수직 자기 기록 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스크 면을 자화시키는 방법 및 장치를 포함한다. 특히, 장치는 수직 기록 과정으로 디스크 면에 기록을 수행하는 기록 헤드를 포함한다. 기록 헤드는 리딩폴과 트레일링폴을 포함하며, 트레일링폴은 그 트레일링 에지(edge)를 따라 오목부(recessed portion)를 구비한다. 이 오목부가 기록 헤드에 걸쳐 개선된 자기장 변화도를 유도하며, 그에 따라 기록 과정 중 더 높은 기록 밀도를 달성하게 해준다.

Description

수직 자기 기록 방법 및 장치{Method and apparatus for perpendicular magnetic recording}
본 발명은 일반적으로 자기 기록에 관한 것으로서, 더 상세하게는 하드 디스크 드라이브 어셈블리에서 수직 자기 기록을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
하드 드라이브는 전자 정보의 저장에 사용된다.
상기 정보는 하나 또는 그 이상의 자기 기록 디스크의 적어도 어느 한 면 상의 동심원 트랙에 기록된다. 규칙적인 방식에 따른 데이터의 저장과 재생의 편의를 위해, 디스크는 섹터(sector)라 불리는 블록들로 편성된다. 이 섹터들은 실린더(또는 트랙), 헤드 및 섹터 번호들에 의해 확인된다. 이 디스크들은 스핀 모터에 회전가능하게 설치되며, 기록/재생 헤드에 의해 정보가 액세스된다. 이 헤드는 보이스 코일 모터(VCM)에 의해 상기 디스크를 가로질러 이동하는 액츄에이터 아암에 설치된다. 상기 VCM은 전류에 의해 여기되어 상기 액츄에이터를 회전시키며 헤드를 이동시킨다.
자기 기록 헤드에는 자기저항(magneto-resistive;MR) 및 거대 자기저항(giant magnetoresisteive;GMR) 헤드를 포함한 다양한 종류가 있다. 자기저항(MR) 헤드 기술은 자기 랜덤-액세스(magnetic random-access) 저장 어셈블리에사용되는 헤드의 기록과 재생 동작의 개선을 위해 도입되었다. MR과 GMR 헤드는 해당 디스크 면을 자화시키는 기록 요소와 그 디스크의 자기장을 감지하는 분리된 재생 요소를 포함한다. 상기 헤드는 상기 기록 요소를 여기시키고 상기 재생 요소에 걸리는 전압을 감지하는 전기 회로에 연결된다.
상기 MR의 기록 요소는 전형적으로 연자성 재료(soft magnetic material)로 만들어진 두 개의 자극으로 구성된다. 상기 두 자극은 전형적으로 디스크 면에서 멀리 떨어진 단부에 연결된다. 감겨진 구리 와이어는 전류의 공급에 따라 상기 자극들 사이에 자기장을 형성시키는 기능을 한다.
자기 미디어 데이터 저장의 계속적인 진보에 대한 근본적인 저해요인은 저장 미디어 면 상에서 달성할 수 있는 데이터 밀도였다. 최근 실질적인 데이터 밀도의 증가가 이루어지고는 있지만, 차세대 데이터 저장 기기에 맞는 구성 요소의 전력 소비 감소와 수행 속도의 증가를 위해 증가된 데이터 밀도에 대한 요구가 지속되고 있다. 데이터 밀도는 여러 인자들에 의해 영향을 받지만, 헤드 어셈블리의 설계가 데이터 밀도를 증가시키는 핵심으로서 인식되어 왔다. 예를 들어, 데이터 밀도의 증가는 MR 헤드의 도입과 함께 경험되었다. 그러나, 이 이중(dual)의 기록/재생 요소 구조가 데이터 밀도에 제한을 받는다고 해도, 그것이 형성하는 자기장 변화도의 고유한 제한 때문에 그것을 야기할 수 있다. 마찬가지로, 기록과 재생요소의 크기를 줄이려고 기울여진 노력들이 약간의 이익을 만들어냈지만, 고유의 물리적인 제한 사항들이 그 이익을 제한하였다.
전형적으로, 데이터는 수직(perpendicular) 또는 수평(longitudinal) 기록방법을 통해 섹터에 기록된다. 수평 기록에 있어서는 자화방향이 주로 자화된 미디어와 같은 면 내에 형성되는데 비해, 수직 기록에 있어서는 자화방향이 주로 디스크 면에 수직으로 형성된다. 수직 기록은 자화된 면의 반대 극들이 서로 인접하여 위치되어서 상호 자기 극성을 강화시키는 기능을 한다는 점에서 일반적으로 수평 기록보다 우수한 것으로 여겨진다. 한편, 수평 기록에 있어서는, 같은 자기 방향의 극들이 인접하여 위치되어 상호 소자(demagnetization)의 영향만 준다. 따라서, 수직 기록이 일반적으로 작은 자화 유닛들을 형성할 수 있고 그에 따라 높은 데이터 밀도를 형성할 수 있다고 여겨진다.
종래의 기록 헤드(110)를 X-Y-Z 좌표 시스템 상에 도시한 도 1을 참조하면, 상기 헤드는 자기장이 가로질러 형성되는 상부폴(top pole;120)과 하부폴(bottom pole;140)을 구비하고 있다. 또한, 디스크 면은 기록/재생 동작 중 X방향으로 헤드를 가로질러 이동한다. 주지된 바와 같이, 종래 헤드 설계의 주 제한 중 하나는 트레일링 에지(trailing edge;130)가 특히 수직 기록 시스템의 경우에 상대적으로 낮은 자기장 변화도를 형성한다는 것이다. 이것은 나중에 자세히 설명하겠지만, 트레일링 에지(130)에서 자기장 변화도가 낮을수록 자화 결과가 약해지고 비트(bit) 밀도도 낮아진다는 점 때문에 중요하다.
일반적으로 말해서, 비트 밀도가 증가하면 디스크 면 상의 비트 패턴이 작아진다. 더욱이, 비트 밀도의 증가는 재생 요소에 의해 감지되는 신호를 줄이게 된다. 이 때문에, 반대로 줄어든 신호의 강화 효과를 돕도록 몇몇 기술들이 적용되어 왔다. 예컨대, 기록/재생 헤드를 디스크 면에 근접하여 부상시키거나, 또는 권선(기록 헤드의 자기 코어에 감기는 구리 와이어의 감김 수)을 추가하는 등의 시도가 이루어졌다. 그러나, 상기 헤드의 부상 높이 감소는 시스템 안정성을 저하시키며, 권선의 추가는 헤드의 인턱턴스를 증가시켜 기록 동작의 속도를 감소시킨다.
도 2는 종래의 기록 헤드(110)의 길이에 걸친 자기장 변화도의 경향(200)을 나타낸다. 특히, 이것은 종래의 수직 기록 헤드에 있어서, 디스크 면이 리드 폴 측(210)에서 먼저 자화된 후 트레일링 폴 측(220)에서 반대 장(field)으로 다시 자화되는 것을 나타낸다. 230 포인트는 상기 리드 폴 측(210)의 피크 자기장에 해당된다. 230 포인트는 거의 리드 폴의 트레일링 단부(즉, 갭에 인접한 리드 폴의 측면)에서 발생한다. 다음으로, 240 포인트는 상기 트레일링 폴 측(220)의 피크 자기장에 해당되며 갭에 인접한 트레일링 폴의 단부 근처에서 발생한다. 디스크 면은 상기 리드 폴과 마주하므로, 그 리드 폴 측(210)에서 자화된다. 그리고나서 상기 트레일링 폴 측(220)에서 반대 극성의 장으로 다시 자화(re-magnetization)된다. 250 포인트는 디스크 면이 다시 자화되는 자기 전이점(magnetic transition point)이다. 그런데, 자기장 변화도의 기울기는 다음 기록 동작으로 진행하는 기록 헤드의 능력에 영향을 주며, 따라서 기록 길이가 요구된다. 특히, 트레일링 에지를 따라 자기장 변화도의 기울기가 가파를수록 상기 기록 헤드가 다음 기록 작업을 시작하는 것이 빨라진다. 따라서, 본 발명의 한 면은, 기록 동작의 트레일링 에지를 따라 자기장 변화도의 기울기의 크기를 증가시킴으로써 이와 같이 필요한 기록 길이를 줄이는 것이다.
도 3은 도 1의 종래 기록 헤드(110)의 자기장 변화도의 경향(300)을 나타낸다. 도 3의 X축은 종래 기록 헤드의 길이를 따른 위치(X)에 해당되는 것으로, X=0인 곳은 하부폴(6)의 전면 에지이고, X=6인 곳은 상부폴(120)의 트레일링 에지이다. 310 선은 수직 기록을 위한 종래 기록 헤드(110)에 걸친 자기장 변화도를 나타낸다. 320 선은 수평 기록을 위한 종래 기록 헤드(110)에 걸친 자기장 변화도를 나타낸다. 330 포인트는 수직 기록 시 상부폴(120)의 트레일링 에지인 기록 지점에서의 자기장 세기에 해당한다. 다음으로 340 포인트는 수평 기록 시 헤드 갭의 트레일링 에지에서 발생하는 기록 지점에서의 자기장 세기에 해당한다. 기록 헤드의 트레일링 에지를 따른 잔류 자기장을 주시해야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하부폴(140)은 X=0에서 X=3 미크론 까지 연장되어 있다. 하부폴(140)과 상부폴(120) 간의 갭은 X=3에서 X=3.15미크론 까지 연장되며, 상기 상부폴(120)은 X=3.15에서 X=6.15미크론 까지 연장되어 있다.
상기한 바와 같이, 비트 밀도를 증가시키기 위한 이전의 방법 중 하나는 기록 헤드의 크기를 줄이는 것이었다. 그런데, 기록 헤드가 줄어들 수 있는 양은 비트 패턴의 형성 결과에 영향을 받는다. 특히, 도 4a는 종래의 기록 헤드(110)의 폭이 제한치를 약간 넘어서 감소했을 때 나타나는 비트 패턴의 결과를 나타낸다. 이 말굽 형상의 비트 패턴은 재생 과정에 부가적인 노이즈를 도입시킴으로써 재생 헤드 감도에 악영향을 준다. 따라서, 재생 과정 중 에러를 피하기 위해, 상기의 종래 기록 헤드(110) 폭은 임계값 즉, 기록 헤드가 생성할 수 있는 비트 밀도를 제한하는 값보다 약간 크게 유지되어야 한다.
도 4b는 종래의 기록 헤드에 의해 디스크 면에 형성된 비트 패턴의 일측 단면을 나타낸다. 특히, 도 4b는 말굽 형상의 비트 패턴 형상을 형성하는 노이즈가 분명히 보이는 지점에서 종래 기록 헤드에 의해 형성되는 비트 패턴의 수직 성분을 도시한 것이다.
현재의 고품질 시스템은 레코더의 입력 신호에 대해 실질적으로 에러가 없는 기록과 재생을 요구한다(예; 손실 데이터 비트의 수가 1*10-6이하). 그러므로, 최고로 가능한 면적 기록 밀도(단위 폭 당 트랙 수) 곱하기 선 기록 밀도(단위 길이 당 비트 수)를 갖는 것이 극히 바람직하다. 마찬가지로, 단위 시간 당 읽힐 수 있는 데이터 비트의 수에 대한 비율도 극대화하는 것이 바람직하다.
그러므로, 본 발명은 재생 시간에 악영향을 주지 않으면서도 자기 디스크 면 상에서 더 높은 비트 밀도를 생성할 수 있도록 개선된 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.
도 1은 종래의 기록 헤드를 도시한 도면,
도 2는 종래의 기록 헤드에 의해 형성되는 자기장 변화도를 그래프식으로 보인 도면,
도 3은 종래의 기록 헤드의 자기장 변화도의 그래프,
도 4a는 종래의 기록 헤드에 의해 형성되는 비트 패턴을 보인 도면,
도 4b는 종래의 기록 헤드에 의해 형성되는 또 다른 비트 패턴을 보인 도면,
도 5는 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 일 실시예를 도시한 평면도,
도 6은 상기 하드 디스크 드라이브를 제어하는 시스템의 개략도,
도 7은 하드 디스크 드라이브의 디스크의 전형적인 섹터의 레이아웃을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 헤드를 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 상부폴 형상의 또 다른 실시예들을 보인 도면,
도 10은 본 발명에 따른 기록 헤드의 단면도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 헤드에 의해 형성된 비트 패턴을 도시한 도면,
도 12는 일 실시예에 따른 기록 헤드에 걸친 자기장 변화도의 그래프,
도 13은 본 발명의 실시예들에 따라 형성된 기록 헤드에 의해 형성되는 몇몇 자기장 변화도의 경향을 보인 도면.
본 발명의 일 실시예는 디스크 면을 자화시키기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 상기 장치는 복수의 트랙을 가진 디스크 면을 자화시키는데 사용되는 헤드와, 상기 면에 실질적으로 수직되는 방향으로 자기장을 형성하는 기록 요소를 포함하며, 상기 기록 요소는 상부폴(top pole)과 하부폴(bottom pole)을 포함하고, 상기 상부폴은 제1폭 및 그 제1폭보다 작은 제2폭을 가지며, 상기 제2폭은 상기 제1폭보다 상기 디스크 면에 가깝다. 한 실시예로서, 상기 제2폭은 0.6 미크론 이하이다.
본 발명은 기록 헤드의 형태를 개조함으로써 하드 디스크 드라이브의 디스크 상의 기록 밀도를 증가시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 여기에 사용되는 기록 밀도는 디스크 면 상에서 단위 면적 당 데이터 비트의 수를 말한다. 따라서, 본 발명의 일 면이 추구하는 바는, 기록 헤드의 상부폴의 트레일링 에지를 개조하여 상기 기록 헤드의 트레일링 에지에 걸친 자기장 변화도의 기울기를 그에 상응하게 변화시키고자 하는 것이다. 이러한 자기장 변화도의 형상 변화는 자화에 필요한 기록 길이의 감소에 직접 이바지하여 높은 기록 밀도의 달성을 가능케 한다. 일 실시예로서, 오목한 영역이 기록 헤드의 상부폴의 트레일링 에지에 도입된다. 이 트레일링 에지 오목부는 여러 형상을 가질 수 있는데, 전형적으로 디스크 면에 인접한 상부폴의 단면이 0.6미크론을 넘지 않는 폭을 갖도록 상부폴의 단부 일부를 제거하는 것을 포함할 것이다. 일 실시예로서, 이 상부폴의 오목부는 집중된 이온빔 공정(focused ion beam process)을 이용하여 제거된다. 다른 실시예로서, 상기 개조된 기록 헤드가 하드 디스크 드라이브 어셈블리의 수직 자기 기록 공정에 사용된다. 마지막으로, 여기서 가끔 상부폴은 트레일링 폴로, 하부폴은 리딩 폴로 언급된다.
참조부호를 따라 도면을 더 상세히 참조하면, 도 5는 하드 디스크 드라이브(500)의 일 실시예를 나타낸다. 상기 드라이브(500)는 스핀들모터(504)에 의해 회전되는 적어도 하나의 자기 디스크(502)를 포함한다. 상기 드라이브(500)는 디스크 면(508)에 인접하여 위치되는 트랜스듀서(506)도 포함한다.
상기 트랜스듀서(506)는 상기 디스크(502)를 자화시키고 또한 그 자기장을감지함으로써, 회전하는 디스크(502) 상에 정보를 기록하고 재생할 수 있다. 전형적으로 각 디스크 면(508)에 대해 트랜스듀서(506)가 하나씩 있다. 여기서 하나의 트랜스듀서(506)가 도시되고 설명되고 있지만, 디스크(502)를 자화시키는 기록 트랜스듀서와 디스크(502)의 자기장을 감지하는 분리된 재생 트랜스듀서가 있는 것으로 이해되어야 한다. 상기 재생 트랜스듀서는 자기 저항(MR) 재료로 구성될 수 있다. 일부 헤드들은 디스크의 자기장을 감지하는데 사용되는 자기 저항(MR) 재료를 포함한다. 상기 자기 저항 재료의 저항은 자기장의 변화에 따라 직선적으로 변화할 것이다. 상기 자기 저항 재료는 전원과 연결된다. 상기 디스크의 자기장 변화는 그에 상응하는 자기 저항의 저항 변화 및 자기 저항 재료에 걸려서 감지되는 전압의 변화를 야기한다. MR 헤드는 전형적으로 디스크 드라이브 헤드의 다른 타입에 비해 높은 기록 밀도를 갖는다.
상기 트랜스듀서(506)는 슬라이더(510)에 설치된다. 상기 슬라이더(510)는 트랜스듀서(506)와 디스크 면(508) 사이에 에어 베어링을 형성하도록 구성된다. 상기 슬라이더(510)는 헤드 짐벌 어셈블리(head gimbal assembly;HGA;512)에 설치된다. 상기 HGA(512)는 보이스 코일(516)을 구비한 액츄에이터 아암(514)에 설치된다. 상기 보이스 코일(516)은 마그넷 어셈블리(518)에 인접 위치되어 보이스 코일 모터(VCM;520)를 형성한다. 상기 보이스 코일(516)에 전류를 공급하면, 상기 액츄에이터 아암(514)이 베어링 어셈블리(522)에 대해 회전하는 토오크가 발생한다. 액츄에이터 아암(514)의 회전은 디스크 면(508)을 가로지르며 상기 트랜스듀서(506)를 이동시키게 된다.
정보는 전형적으로 디스크(502)의 환형 트랙(524) 내에 저장된다. 각 트랙(524)는 전형적으로 복수의 섹터들을 포함한다. 각 섹터는 데이터 필드와 위치정보 필드(identification field)를 포함한다. 상기 위치정보 필드는 상기 섹터와 트랙(실린더)을 확인하는 그레이 코드(Gray code) 정보를 포함한다. 상기 트랜스듀서(506)는 디스크 면(508)을 가로질러 이동하면서 트랙에 정보를 기록하거나 재생한다. 다른 트랙으로의 액세스를 위해 이동하는 것을 일반적으로 탐색 과정(seek routine)이라 한다.
도 6은 하드 디스크 드라이브(500)를 제어할 수 있는 시스템(600)을 나타낸다. 상기 시스템(600)은 재생/기록(R/W) 채널 회로(604)와 예비 증폭 회로(pre-amplifier circuit;610)에 의해 상기 트랜스듀서(506)와 연결된 콘트롤러(602)를 포함한다. 상기 콘트롤러(602)는 디지털 신호 프로세서(digital signal processor;DSP), 마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러 등이 될 수 있다. 상기 콘트롤러(602)는 상기 재생/기록 채널(604)이 디스크(502)로부터 정보를 읽어들이거나 디스크(502)에 정보를 기록하도록 제어 신호를 제공할 수 있다. 상기 정보는 전형적으로 상기 R/W 채널(604)에서 호스트 인터페이스 회로(606)로 이송된다. 상기 호스트 인터페이스 회로(606)는 상기 디스크 드라이브가 퍼스널 컴퓨터와 같은 시스템과 인터페이스할 수 있도록 하는 제어 회로 및 버퍼 메모리를 포함한다.
상기 콘트롤러(602)는 상기 보이스 코일(516)에 구동 전류를 공급하는 VCM 구동 회로(608)와도 연결된다. 상기 콘트롤러(602)는 상기 VCM을 여기시켜 상기 트랜스듀서(506)의 이동을 제어하는 제어 신호를 상기 구동 회로(608)에 제공한다.
상기 콘트롤러(602)는 리드 온리 메모리(ROM)나 플래쉬 메모리(612)와 같은 비휘발성(non-volatile) 메모리 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(614)에 연결된다. 상기 메모리(612)(614)는 소프트웨어 루틴을 수행하도록 콘트롤러(602)에 의해 사용되는 명령과 데이터를 포함한다. 선택적으로, 상기 지령과 데이터는 디스크(502)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴의 하나는 상기 트랜스듀서(506)를 한 트랙에서 다른 트랙으로 이동시키는 탐색 과정이 될 수 있다. 상기 탐색 과정은 상기 트랜스듀서(506)가 정확한 트랙으로 이동했는지를 보장하는 서보 제어 과정을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 데이터는 전형적으로 디스크(502)에 반경방향으로 배치된 동심 트랙의 섹터들 내에 저장된다. 전형적인 섹터는 자동 이득 제어(AGC) 필드(702)와, 동조(synchronication;sync) 필드(704), 섹터를 정의하는 인덱스 비트 필드(705), 트랙을 확인하는 그레이 코드 필드(706), 다수의 서보 비트 A,B,C,D를 포함하는 서보 필드(708), 및 데이터를 포함하는 데이터 필드(710)를 구비한다. 섹터는 에러 수정 필드(미도시)를 더 구비할 수 있다. 작동 시에는, 상기 헤드(110)가 한 트랙으로 이동되고, 상기 서보 필드(708)에 제공된 서보 정보가 읽혀져 상기 시스템(600)으로 제공된다.
도 8은 X-Y-Z 좌표 시스템 내의 방향을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 헤드(800)를 나타낸다. 도 1의 종래 헤드처럼 도 8의 기록 헤드도 상부폴(820)과 하부폴(830)을 구비한다. 그런데, 본 실시예에서는 상기 상부폴(820)이 오목부(recessed portion;840)와 비오목부(non-recessed portion;850)를 포함한다.본 실시예에서는 상기 오목부(840)가 상기 상부폴(820)의 트레일링 에지에 있다. 한 실시예로서, 상기 오목부(840)는 Z축으로 자속 밀도(flux density) 포화를 피할 수 있는 범위인 0.6∼1.0 미크론의 깊이를 갖는다. 또한, 상기 비오목부(850)는 X축(즉, 도 8에서 상부폴의 두께)을 따라 폭을 갖는다. 한 실시예로서 상기 비오목부(850)의 폭이 X축으로 0.2∼0.6 미크론이 된다. 다른 실시예로서, 상기 폭은 거의 0.2 미크론이 되며, 또 다른 실시예로는 상기 폭이 거의 0.5 미크론이 된다. 상기 비오목부의 폭이 0.2 미크론 아래로 내려가면, 열저하(thermal degradation) 효과가 무시하지 못할 수준이 된다. 마찬가지로, 비오목부(850)의 폭이 0.6 미크론에 도달하면, 상기 헤드(800)가 종래 헤드(110)의 자기장 특성을 나타내는 상태로 돌아가기 시작한다. 여기서 상기 비오목부(850)는 폴팁(pole tip)으로도 불린다.
본 발명의 일 면은, 상기 상부폴(820)에 오목부(840)를 도입하여 자화 길이를 줄이고자 하는 것이다. 여기서, 자화 길이는 상기 기록 헤드가 완전한 하나의 기록 작업을 마치고 2차 기록 작업을 시작하는데 요구되는 디스크 면 상의 길이를 말한다. 자화 길이는 비트 밀도에 반비례하므로, 자화 길이를 줄이는 것이 비트 밀도를 증가시키는데 중요한 요인이 된다.
도 8은 일 실시예에 따른 오목부(840)를 나타내는데, 다른 형상의 오목부도 사용될 수 있다. 제한되지 않은 예들로서, 도 9는 상부폴 팁 형상의 다섯 가지 또 다른 실시예들을 나타내며, 각각은 오목부(840)와 비오목부(850; 즉, 폴팁)을 구비하고 있다. 본 발명의 상부폴(820)은 공지 기술인 집중 이온빔(focused ion beam;FIB)에 의한 트리밍 공정으로 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 헤드(1000)의 간소화된 단면을 도시한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 폴팁을 구비한 상부폴(1010)이 도시되어 있다. 특히, 하위폭(1040)보다 큰 상위폭(1050)을 가진 상부폴(1010)이 도시되어 있다. 하부폴(1020)이 두 폴을 분리하는 갭(1030)과 함께 도시되어 있다. 또한, 디스크 면과 갭(1030) 양쪽 모두에 인접한 비오목부(즉, 폴팁)를 구비한 상부폴(1010)이 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 폴 요오크(1060)에 붙어서 폭(1050)을 갖는 상기 상부폴(1010)의 상위부분을 보이고 있다. 상기 상부폴의 상위부분 폭(1050) 빼기 상기 폴팁의 폭(1040)이 상기 상부폴(1010)의 트레일링 에지를 따르는 방향으로의 상기 오목부의 폭과 같음에 주의해야 한다.
화살표 1070은 기록 동작 중 상기 기록 헤드(1000)를 가로질러서 디스크 면이 움직이는 방향을 나타낸다. 이 방향에 근거하여, 하부폴(1020)은 리딩폴이되고, 상부폴(1010)은 트레일링폴이 된다. 더욱이, 기록 헤드(1000)는 상부폴(1010)과 하부폴(1020)에 걸쳐서 자기장을 발생시키는데 사용되는 구리 코일(10801∼1080i)을 포함한다.
본 발명의 일 면은, 도 4a 및 도 4b에서 설명한 바와 같은 종래의 다양한 기록 헤드들에 의해 형성되는 노이즈를 발생하는 말굽 형상의 비트 패턴을 피하는 것이다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 11의 패턴 1110과 1120은 본 발명에 따른 형상을 가진 기록 헤드에 의한 비트 패턴을 나타낸다.
일 실시예에 따른 기록 헤드의 자기장 변화도의 경향을 나타낸 도 12를 참조한다. 또 다른 예로서, 도 12에 도시된 자기장 세기는 폴팁 두께가 0.5 미크론인 상부폴(820)에 해당한다. 이것은 도 8의 비오목부(850)이 X축을 따라 0.5 미크론의 폭을 가짐을 의미한다.
도 8을 같이 참조하면, 도 12의 X축이 기록 헤드의 길이를 따른 위치(X)에 해당하는 것으로, X=0인 곳은 하부폴(830)의 전면 에지이고, X=6인 곳은 상부폴(820)의 트레일링 에지가 된다. 1210선은 수직 기록 시 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 헤드(800)에 걸리는 자기장 변화도를 나타낸다. 유사하게, 1220선은 수평 기록 시 자기 헤드(800)에 걸리는 자기장 변화도를 나타낸다. 포인트 1230은 수직 기록 시 상부폴(1220)의 트레일링 에지인 기록지점에서의 자기장 세기에 해당한다. 그리고, 포인트 1240은 헤드 갭의 트레일링 에지에서 발생되는 수평 기록 시의 기록지점에서의 자기장 세기에 해당한다.
또 다른 예로서, 도 12의 기록 헤드는 X=0에서 X=3 미크론까지 연장된 하부폴(830)을 나타낸다. 하부폴(830)과 상부폴(820) 사이의 갭은 X=3에서 X=3.15 미크론이고, 상부폴은 X=3.15에서 X=6.15 미크론까지 연장되어 있다.
도 3과 도 12를 특히 수직 기록(1210)에 대해 비교해보면, 도 12에서 사용된 상부폴(820)의 구성이, 도 3에 도시된 경향을 나타내는 종래의 상부폴(120) 구성보다 기록 헤드의 트레일링 측으로 더 우수한 자기장 변화도의 특성을 나타내고 있다.
도 13은 기록 헤드의 약간의 단위 길이를 따라서(X축) 상부폴(820)의 비오목부(850) 폭 및 자기장 변화도의 결과 모양 간의 더 분명한 동적 관계를 나타낸다.또한, 도 13은 기록 헤드(800)에 걸친 자기장의 크기가 상기 비오목부(850; 즉 폴팁)의 폭의 변화에 따라 증가하는 것 뿐 아니라, 헤드의 트레일링 에지를 따라서의 변화도의 기울기도 마찬가지로 영향을 받음을 보이고 있다. 특히, 음(negative)의 기울기의 크기는 비오목부의 크기가 감소함에 따라 증가한다. 특히, 1310선은 종래의 상부폴(120)에 의해 발생되는 자속 밀도에 해당한다. 1320선은 폭 0.2 미크론의 비오목부(850)를 가지는 기록 헤드(820)에 의해 발생되는 자속 밀도에 해당한다. 1330 선의 비오목부(850)는 0.3 미크론이다. 1340선의 경우 비오목부(850)의 폭은 0.4 미크론이며, 1350선의 경우 비오목부(850)의 폭은 0.5 미크론이다. 따라서, 도 13은 비오목부(850)의 폭이 0.2 미크론에 근접할수록 자속 밀도가 증가하고, 따라서 기록 헤드가 높은 비트 밀도를 형성할 수 있게 기록에 필요한 길이를 줄일 수 있음을 나타낸다. 또한, 도 13은 상기 폴팁(즉, 비오목부 850)이 0.6 미크론에 근접할수록 헤드에 의해 형성되는 자기장 변화도는 종래 기록 헤드(110)에 의해 나타난 패턴에 가까워짐을 강조한다.
따라서, 본 발명의 수직 자기 기록 방법 및 장치는, 오목부와 비오목부에 의해 기록 헤드를 따라 개선된 자기장 변화도를 형성함으로써 기록 과정 시 높은 기록 밀도를 달성할 수 있게 해준다.
본 발명은 어떤 바람직한 실시예들의 형태로 기술되었지만, 당업자에게 명백한 다른 실시예들도 본 발명의 범위 내에 속한다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (38)

  1. 복수의 트랙을 갖는 디스크의 디스크 면 자화에 사용되는 것으로서, 상기 디스크 면에 실질적으로 수직인 방향으로 자기장을 형성하는 기록 요소를 포함하며, 상기 기록 요소는 상부폴과 하부폴을 포함하고, 상기 상부폴은 제1폭 및 그 제1폭보다 작은 제2폭을 가지며, 상기 제2폭은 상기 제1폭보다 상기 디스크 면에 가까운 헤드에 있어서,
    상기 상부폴과 하부폴은 갭에 의해 분리되며, 상기 상부폴 및 하부폴이 상기 갭에 걸쳐서 자기장을 제공하고,
    상기 상부폴은 오목부와 비오목부를 포함하며, 상기 비오목부는 상기 갭에 인접되며 상기 제2폭과 같은 폭을 갖으며,
    상기 비오목부는 하부폴과 인접한 선형 에지와 중앙이 볼록한 비선형 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 헤드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2폭은 0.6 미크론 이하인 것을 특징으로 하는 헤드.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2폭은 0.2∼0.6 미크론인 것을 특징으로 하는 헤드.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 오목부는 0.6∼1.0 미크론의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 헤드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1폭은 상기 제2폭보다 상기 디스크 면으로부터 0.6∼1.0 미크론 더 멀리 있는 것을 특징으로 하는 헤드.
  9. 하드 디스크 드라이브 내의 디스크의 디스크 면을 자화시키는 기록 헤드에 있어서,
    제1폭을 갖는 상위부분과 하위부분을 가지며, 상기 하위부분은 폴팁을 정의하며 상기 제1폭보다 작은 제2폭을 갖도록 된 상부폴; 및,
    상기 상부폴과 분리되어, 상기 상부폴과 실질적으로 평행한 방향을 가지는 것으로, 상기 상부폴과의 사이에 상기 디스크 면에 실질적으로 수직인 방향의 자기장이 형성되는 갭을 형성하는 하부폴;을 포함하며,
    상기 하위부분은 상기 하부폴과 인접한 선형 에지와 중앙이 볼록한 비선형 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2폭은 0.6 미크론 이하인 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 자기장은 상기 폴팁을 지나가면서 증가하는 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2폭은 0.2∼0.5 미크론인 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 상부폴에 걸쳐서 음의 기울기를 갖는 자기 변화도를 구비하며, 상기 자기 변화도는 자기장을 기능을 하고, 상기 기울기는 상기 제2폭이 0.6 미크론에서 0.2 미크론으로 감소함에 따라 더 음이 되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  14. 하드 디스크 드라이브 내의 자기 디스크의 면을 자화시키는 방법에 있어서,
    상부폴과 하부폴을 갖는 자기 코어 및 그 자기 코어에 연결된 코일을 구비한 헤드를 디스크의 한 트랙으로 이동시키는 단계;
    상기 코일을 여기시켜 상기 상부폴과 하부폴 사이의 갭에 걸쳐서 자기장을 형성하는 단계로, 상기 자기장은 실질적으로 수직방향을 가지며, 상기 갭은 상기 상부폴과 하부폴 간의 거리로 정의되고, 상기 상부폴은 제1폭 및 그 제1폭보다 작고 상기 갭에 인접한 제2폭을 가지며, 상기 제2폭은 상기 제1폭보다 상기 디스크 면에 가까운 것을 특징으로 이루어지는 단계; 및
    상기 디스크 면을 기록 길이에 걸쳐 상기 자기장에 노출시키는 단계;를 포함하며,
    상기 제2폭의 부위는 상기 하부폴과 인접한 선형 에지와 중앙이 볼록한 비선형 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 코일을 여기시켜 상기 상부폴과 하부폴 사이에 자기장을 형성하는 단계는,
    상기 상부폴이 제1폭과 0.6 미크론 이하의 제2폭을 가지며, 이 상부폴과 하부폴 사이에 자기장이 형성되도록 상기 코일을 여기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 코일을 여기시켜 상기 상부폴과 하부폴 사이에 자기장을 형성하는 단계는,
    상기 상부폴이 제1폭과 제2폭을 가지고, 상기 제2폭은 0.2∼0.6 미크론의 폭을 갖는 비오목부로 정의되어, 이 상부폴과 하부폴 사이에 자기장이 형성되도록 상기 코일을 여기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 코일을 여기시켜 상기 상부폴과 하부폴 사이에 자기장을 형성하는 단계는,
    상기 상부폴이 제1폭과 제2폭을 가지고, 상기 제1폭이 상기 제2폭보다 디스크 면으로부터 0.6∼1.0 미크론 더 멀리 있으며, 이 상부폴과 하부폴 사이에 자기장이 형성되도록 상기 코일을 여기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 상부폴에 걸쳐 음의 기울기를 갖는 자기 변화도를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 자기 변화도는 자기장의 기능을 하고, 상기 기울기는 상기 제2폭이 0.6 미크론에서 0.2 미크론으로 감소됨에 따라 더 음이 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 기록 길이는 상기 제2폭이 0.6 미크론에서 0.2 미크론으로 감소됨에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 하우징;
    액츄에이터 아암;
    스핀 모터에 설치되며 데이터를 포함하는 복수의 트랙을 갖는 디스크;
    상기 액츄에이터 아암에 설치되는 것으로, 상기 디스크에 대해 실질적으로 수직인 방향을 갖는 자기장을 형성하며, 상부폴과 하부폴을 구비하고, 상기 상부폴은 제1폭을 갖는 상위부분과 상기 제1폭보다 작은 제2폭을 갖는 폴팁을 구비하도록 된 헤드; 및
    상기 헤드와 연결되어 상기 트랙 상의 상기 데이터의 기록 및 재생을 제어하는 콘트롤러;를 포함하며,
    상기 폴팁은 상기 하부폴과 인접한 선형 에지와 중앙이 볼록한 비선형 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 상부폴과 하부폴은 갭에 의해 분리되며, 상기 상부폴과 하부폴 사이의 상기 갭에 자기장이 걸리며, 상기 상부폴의 제2폭은 0.6 미크론 이하인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 상위부분은 상기 폴팁보다 상기 디스크로부터 0.6∼1.0 미크론 더 멀리 있는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  23. 하드 디스크 드라이브 내의 자기 디스크 면을 자화시키는 방법에 있어서,
    상부폴과 하부폴을 갖는 자기 코어 및 그 자기 코어에 연결된 코일을 구비한 헤드를 디스크의 한 트랙으로 이동시키는 단계;
    상기 코일을 여기시켜 상기 상부폴과 하부폴 사이의 갭에 걸쳐서 자기장을 형성하는 단계로, 상기 자기장은 실질적으로 수직방향을 가지며, 상기 갭은 상기 상부폴과 하부폴 간의 거리로 정의되고, 상기 상부폴은 제1폭을 갖는 상위부분 및 상기 제1폭보다 작은 제2폭을 가지며 상기 갭에 인접한 폴팁을 가지며, 상기 폴팁은 상기 디스크 면에 인접한 것을 특징으로 이루어지는 단계; 및
    상기 디스크 면을 기록 길이에 걸쳐 상기 자기장에 노출시키는 단계;를 포함하며,
    상기 폴팁은 상기 하부폴과 인접한 선형 에지와 중앙이 볼록한 비선형 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 상부폴의 제2폭을 0.2 미크론∼0.6 미크론으로 감소시킴으로써 상기 기록 길이를 줄이는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 복수의 트랙을 갖는 디스크의 디스크 면 자화에 사용되는 것으로, 상기 디스크 면에 실질적으로 수직인 방향으로 자기장을 형성하는 기록 요소를 포함하며, 상기 기록 요소는 상부폴과 하부폴을 포함하고, 상기 상부폴은 오목부와 비오목부를 포함하는 헤드에 있어서,
    상기 상부폴과 하부폴은 갭에 의해 분리되며, 상기 상부폴 및 하부폴이 상기 갭에 걸쳐서 자기장을 제공하고,
    상기 비오목부는 상기 갭에 인접되며,
    상기 비오목부는 상기 하부폴에 인접한 선형 에지와 중앙이 볼록한 비선형 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 헤드.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 제25항에 있어서,
    상기 비오목부는 0.6 미크론 이하의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 헤드.
  29. 삭제
  30. 제28항에 있어서,
    상기 폭은 0.2∼0.6 미크론인 것을 특징으로 하는 헤드.
  31. 제25항에 있어서,
    상기 오목부는 0.6∼1.0 미크론의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 헤드.
  32. 제25항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 비오목부보다 상기 디스크 면으로부터 0.6∼1.0 미크론 더 멀리 있는 것을 특징으로 하는 헤드.
  33. 하드 디스크 드라이브 내의 자기 디스크의 면을 자화시키는 방법에 있어서,
    상부폴과 하부폴을 갖는 자기 코어 및 그 자기 코어에 연결된 코일을 구비한 헤드를 디스크의 한 트랙으로 이동시키는 단계;
    상기 코일을 여기시켜 상기 상부폴과 하부폴 사이의 갭에 걸쳐서 자기장을 형성하는 단계로, 상기 자기장은 실질적으로 수직방향을 가지며, 상기 갭은 상기 상부폴과 하부폴 간의 거리로 정의되고, 상기 상부폴은 오목부 및 상기 갭에 인접한 비오목부를 가지는 것을 특징으로 이루어지는 단계; 및
    상기 디스크 면을 기록 길이에 걸쳐 상기 자기장에 노출시키는 단계;를 포함하며,
    상기 비오목부는 상기 하부폴에 인접한 선형 에지와 중앙이 볼록한 비선형 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 코일을 여기시켜 상기 상부폴과 하부폴 사이에 자기장을 형성하는 단계는,
    상기 상부폴이 오목부와 0.6 미크론 이하의 비오목부를 가지며, 이 상부폴과하부폴 사이에 자기장이 형성되도록 상기 코일을 여기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 코일을 여기시켜 상기 상부폴과 하부폴 사이에 자기장을 형성하는 단계는,
    상기 상부폴이 오목부와 0.2∼0.6 미크론의 폭을 갖는 비오목부를 가지며, 이 상부폴과 하부폴 사이에 자기장이 형성되도록 상기 코일을 여기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 코일을 여기시켜 상기 상부폴과 하부폴 사이에 자기장을 형성하는 단계는,
    상기 상부폴이 오목부와 비오목부를 가지고, 상기 오목부가 0.6미크론∼1.0미크론의 깊이를 가지며, 이 상부폴과 하부폴 사이에 자기장이 형성되도록 상기 코일을 여기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제33항에 있어서,
    자기장의 기능을 가지며 크기를 가진 자기 변화도를 생성하는 단계를 더 포함하는 것으로, 상기 크기는 상기 비오목부의 폭이 0.2∼0.6 미크론 사이에서 변함에 따라 반비례하여 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제33항에 있어서,
    상기 기록 길이는 상기 비오목부의 폭이 0.6 미크론에서 0.2 미크론으로 감소됨에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
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