KR100525569B1 - 자기 변환기의 실드들에서의 영역 제어 - Google Patents

자기 변환기의 실드들에서의 영역 제어 Download PDF

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Abstract

판독/기록 헤드(110, 214)는 하부 실드(203) 및 공유 실드(204, 300, 302, 404, 406, 504, 506)을 포함한다. 공유 실드는 제 1 도메인(320, 330, 416, 418) 및 다수의 폐쇄 도메인(321, 323, 325, 331, 333, 335)를 포함한다. 판독/기록 헤드는 또한 하부 실드 및 공유 실드 사이에서 공기 베어링 표면(222)에 인접하게 증착된 자기저항성 센서(205)를 포함한다. 자기저항성 센서는 제 1 도메인과 정렬된 자기저항(308, 310, 420, 422, 520, 522)을 포함한다. 비자기 재료(224)는 하부 실드 및 공유 실드로부터 자기저항성 센서를 분리시킨다. 공유 실드는 제 1 도메인에 대한 자화의 방향을 명백하게 규정하는 형태화된 특징부(400, 402, 500, 502, 600, 602, 604)을 포함한다.

Description

자기 변환기의 실드들에서의 영역 제어{DOMAIN CONTROL IN SHIELDS OF A MAGNETIC TRANSDUCER}
본 발명은 일반적으로 자기 저장 드라이브에서 사용하기 위한 헤드에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이와 같은 헤드에서 실드(shield)들을 자화시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
디스크 드라이브의 판독/기록 헤드는 통상적으로 비-자기(non-magnetic) 층 및 자기 실드층 사이에 증착되는 자기저항성(MR) 판독 변환기를 포함한다. 자기저항성 판독 변환기는 예를 들어 Krounbi 등등에 의한 미국특허 제5,018,037에서 설명된 바와 같이, 통상적으로 자기저항, 전기 콘택들 및 상기 자기저항기를 자기적으로 바이어스시키는 하나 이상의 바이어스 자석들을 포함한다. 자기저항성 센서에서 다양한 자기 바이어싱 장치가 균일성, 예측성, 선형성을 개선시키고, 또는 잡음을 감소시키기 위하여 사용될 수 있다.
근처의 자기 실드층들에서 형성된 영역(domain)들은 또한 자기저항기를 자기적으로 바이어스시킬 수 있다. 실드들에서 영역 자화 방향 및 영역 벽(domain wall) 위치 둘 모두를 제어하는 것은 자기저항기 및 실드 사이의 자기적 상호작용 때문에 자기저항성 변환기의 적절한 동작에 중요하다.
어떤 실드 설계는 실드 형상의 제어에 의해 영역 벽들의 위치를 제어한다. 다른 실드 설계들은 모든 영역 벽들을 제거하고 실드를 단일 영역 상태로 강압함으로써 자기 영역들의 극성을 제어한다. 이러한 단일 영역 상태 설계들의 부작용은 폐쇄 영역(closure domain)들 없이 트랙 삭제(track erasure) 및 데이터 손실을 초래할 수 있는 자기 전하가 실드의 에지에서 형성된다는 것이다.
트랙 삭제들을 감소시키며, 저잡음, 고 선형성(high linearity) 출력을 제공하고 용이하게 제조될 수 있는, 실드에 자기 바이어싱이 제공되는 자기 판독/기록 변환기 및 이와 같은 자기 판독/기록 변환기를 제조하는 방법이 필요하다.
도 1은 디스크 드라이브 저장 장치를 도시한 도면.
도 2는 박막 헤드를 포함하는 슬라이더의 부분적인 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 헤드의 확대된 단면 및 디스크의 자기층을 도시한 도면.
도 4는 실드층들 사이의 자기저항성 센서의 종래 기술의 배열을 도시한 도면.
도 5는 일반적으로 직사각형 형상을 갖는 실드를 자화시키는 종래기술의 프로세스를 도시한 도면.
도 6은 영역 벽 정보를 제어하기 위하여 형상화되는 실드를 자화시키는 프로세스를 도시한 도면.
도 7은 직사각형 형상을 갖는 실드 상에 형상화된 영구 자석의 배치를 도시한 도면.
도 8은 직사각형 형상을 갖는 실드 상의 반강자성 피닝층(pinning layer)들의 배치를 도시한 도면.
도 9는 다수의 폐쇄 영역들을 갖는 실드 상에 형상화된 영구 자석 피닝층들의 배치를 도시한 도면.
하부 실드 및 공유 실드를 포함하는 판독/기록 헤드가 개시된다. 공유 실드는 제 1 영역 및 다수의 폐쇄 영역들을 포함한다. 판독/기록 헤드는 또한 하부 실드 및 공유 실드 사이에서 공기 베어링 표면에 인접하게 증착되는 자기저항성 센서를 포함한다. 상기 자기저항성 센서는 제 1 영역과 정렬된 자기저항기를 포함한다. 비-자기 물질은 자기저항성 센서를 하부 실드 및 공유 실드로부터 분리시킨다. 공유 실드는 제 1 영역에 대한 명확한 자화 방향을 규정(define)하는 형상화된 피쳐(shaped feature)를 포함한다.
본 발명을 특징 짓는 이러한 특징들 및 다양한 다른 특징들 및 장점들은 이하의 상세한 설명에서 관련된 도면을 검토하면 명백하게 알 수 있을 것이다.
이하에 서술된 실시예에서, 판독/기록 헤드 내의 공유 실드는 공유 실드에서의 영역에 대한 명확한 자화 방향을 규정하는 형상화된 피쳐를 갖는다. 형상화된 피쳐는 라운드형 코너가 있거나 없는 단일 또는 임의의 조합의 사다리꼴 형상의 공유 실드, 또는 자기적으로 부드러운 직사각형 실드에서의 하부 영역과 같이 형상화되는 실드 상에 하나 이상의 강자성체 또는 반자성체 증착물들의 형태로 형상화된 피쳐들을 갖는 직사각형 형상의 실드를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에 의해, 실드에서 자화의 방향 및 위치에서의 모호함으로 인한 문제점들이 방지되며, 실드와 정렬된 자기저항성 판독 센서의 성능이 개선된다. 도시된 실시예에서, 형상화된 피쳐는 판독 센서와 정렬되는 실드에서의 영역의 자화의 위치 및 방향 둘 모두를 제어한다. 실드 영역에 기인한 판독 센서에서의 표유 자기장(stray field)은 헤드의 제조 동안 외부로 인가된 자기장에 의해 예측가능하게 제어된다.
도 1은 디스크 드라이브 저장 장치(100)의 실시예를 도시한 것이다. 디스크 드라이브(100)는 (자기 물질 또는 광학적으로 판독 가능한 층과 같은) 물질층인 저장 표면(106)들을 갖는 디스크 팩(disc pack)(126)을 포함한다. 디스크 팩(126)은 판독/기록 헤드를 포함하는 슬라이더(110)를 가지는 판독/기록 어셈블리(112)에 의해 각각 액세스할 수 있는 다수의 디스크들의 스택을 포함한다. 스핀들 모터(127)는 화살표(107)로 도시된 바와 같은 방향으로 디스크 팩(126)에서 디스크의 회전을 구동시킨다. 디스크가 회전하기 때문에, 판독/기록 어셈블리(112)는 디스크 팩(126) 내의 저장 표면(106) 상의 상이한 회전 위치들에 액세스한다. 판독/기록 어셈블리(112)는 디스크 표면(106) 상의 상이한 트랙들(또는 방사 위치들)에 액세스하기 위하여 화살표(122)로 표시된 방향에서와 같이 디스크 표면(106)들에 대해 방사 운동하도록 구동된다. 판독/기록 어셈블리(112)의 이와같은 동작은 보이스 코일 모터(VCM)(118)를 포함하는 서보 시스템에 의해 제공된다. 보이스 코일 모터(118)는 축(120)에 대해 피봇하는 회전자(116)를 포함한다. VCM(118)은 또한 판독/기록 헤드 어셈블리(112)를 지지하는 암(114)을 포함한다.
디스크 드라이브(100)는 디스크 드라이브(100)의 동작을 제어하며 디스크 드라이브(100) 내부 및 외부로 데이터를 전달하기 위한 제어 회로(130)를 포함한다.
도 2는 디스크 드라이브용 슬라이더(200)의 부분적인 단면도를 개념적으로 도시한 것이다. 슬라이더(200)는 박막 판독/기록 헤드 또는 변환기(214)를 포함한다. 변환기(214)는 기판(201) 상에 증착된다. 슬라이더(200)의 대부분은 도시된 바와 같이 에지(215 및 216)로 확장되는 기판(201)으로부터 구성된다. 도 2에서 단면으로 도시된 슬라이더(200)의 부분은 슬라이더(200)의 공기 베어링 표면(222)에 수직인 중앙 평면을 따라 슬라이더(200)의 트레일링 에지(trailing edge) 근처에 있다.
기판(201)은 바람직하게는 종종 "AlTiC"라 지칭되는 산화 알루미늄(Al2O3) 및 티타늄 카바이드(TiC)의 혼합물과 같은 전기 전도성 세라믹 물질로 제조된다. 실리콘 이산화물 및 다른 공지된 기판 물질도 사용될 수 있다.
베이스코트 물질(basecoat material)(202)이 기판(201)의 상부에 증착된다. 베이스코트 물질은 전기 절연 물질, 통상적으로 Al2O3이다. 베이스코트 물질(202)은 기판 물질(201)과의 결합을 형성한다. 실리콘 이산화물 및 다른 공지된 베이스코트 물질도 사용될 수 있다.
철(Fe), 니켈(Ni), 또는 코발트(Co)의 합금으로 증착된 금속 자기층들은 하부 실드(203), 공유 실드(204), 상부 폴(212) 및 코어(206)를 형성한다. 코어 (206)는 코일(208)의 중심, 및 공기 베어링 표면(222)에서 기록 갭(220)을 통하여 기록 자기 회로를 완성한다.
변환기(214) 내의 기록 코일(208)은 바람직하게는 구리 또는 다른 높은 전기전도성 금속 또는 합금으로 제조된다. 코일 절연체(207)는 통상적으로 경화된 포토레지스트로 제조된다. 실리콘 이산화물 및 다른 공지된 코일 절연체들도 사용될 수 있다.
부가적으로 증착된 전기 절연층(213)은 하부 실드(203), 및 공유 실드(204) 주위의 공간을 채운다. 층(213)의 일부(도 2에서 도시되지 않음)는 또한 자기저항성 판독 센서(205) 주위에 비자기, 전기 절연층들을 제공하기 위하여 하부 실드(203) 및 공유 실드(204) 사이에서 확장될 수 있다. 층(213)은 통상적으로 Al2O3로 제조되며 베이스코트 층(202)과의 결합을 형성한다.
그러나, 몇몇 대안적인 판독 센서의 경우, 전류는 판독 센서를 통과하여 흐르며 하부 및 공유 실드는 판독 센서 전류를 위한 전류 운반 전도체들로서 사용된다. 이러한 대안적인 판독 센서에 의해, 비자기 금속층들이 판독 센서 및 상기 실드들 사이에서 사용된다.
명확성을 위하여, 종래의 방식으로 Cu, Au, 또는 다른 금속이나 금속 합금으로부터 형성된 전기 리드(lead)들 및 콘택들은 도 2에 도시되어 있지 않다.
하나 이상의 오버코트 또는 상부코트 층(210)들이 모든 변환기(214)의 상부에 증착된다. 오버코트 층(210)은 통상적으로 Al2O3 또는 다른 공지된 유전체로 제조된다. 오버코트 층(210)은 바람직하게는 변환기(214)에서 자기저항성 판독 센서(205) 및 코일(207)에 대한 전기 콘택들(도시되지 않음)을 노출하기 위하여 증착 이후에 평탄화된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 슬라이더(200)가 형성된 이후에, 슬라이더는 자기 매체 위로 올라가는 공기 베어링 표면(ABS)(222)을 정확하게 형상화하도록 랩핑(lapping)된다.
판독 센서(205)는 하부 실드(203) 및 공유 폴(204) 사이의 매우 얇은 층 내에 형성된다. 판독 센서(205)는 통상적으로 자기저항성(MR) 또는 큰 자기저항성 센서이며, 다중 층들을 포함한다. 판독 센서(205)는 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 헤드(214)와 유사한 헤드(223) 및 도 1에 도시된 디스크(126)들과 같은 디스크 자기층(226)의 확대된 부분 단면도를 도시한 것이다. 헤드(223)에서, 하부 실드(203) 및 공유 실드(204)는 판독 센서(205)의 각각의 측 상에 배치되며 판독 센서(205)를 위한 자기 실딩(magnetic shielding)을 제공한다. 비자기 층 또는 층들(224)은 실드들(203, 204)로부터 판독 센서(205)를 자기적으로 절연시킨다.
판독 센서(205)는 트랙이 일정한 속도로 헤드(223)를 지나서 이동할 때 자기 층(226)의 트랙으로부터 발산되는 외부의 자기장 성분(230)을 감지한다. 자기장 성분(230)은 자기층(226) 내의 각각의 트랜지션(transition)(228)에 대해 나타난다. 각각의 트랜지션(228)은 자기층(226)의 자화 방향이 반대가 되거나 바뀌는 라인 또는 벽이다. 각각의 자기장 성분(226)은 상기 성분들이 실딩층(203, 204) 사이를 통과할 때 감지된다. 실딩층(203, 204)은 인접한 외부 자기장 성분(230)으로부터 판독 센서(205)를 실딩한다. 디스크 드라이브의 동작 동안, 헤드(223)는 간격(232)에 의해 자기층(226)으로부터 떨어져 이격되어 유지된다. 간격(232)은 자기층(226)에 대해 증착되는 공기 베어링 보호층 및 임의의 보호층을 포함한다.
디지털 정보는 자기 트랜지션(228)의 형태로 자기층(226) 상에 저장된다. 각 비트는 매체에서 트랜지션의 존재(1) 또는 부재(0)로 표현된다. 트랜지션 (230)이 감지될 때, 판독 센서(205)에 접속된 외부 전기 회로는 트랜지션(230)을 하나의 논리 상태(예를 들어, 1)로 해석하며, 특정 시간에 트랜지션(230)의 부재를 다른 논리 상태(예를 들어, 0)로 해석한다. 판독 센서(205)는 많은 상이한 배열 및 프로세스를 사용하여 실드와 함께 배열될 수 있고, 그 중 일부는 이하의 도 4-5에서 서술된다.
도 4-5는 판독 센서(205)에 자기 바이어스를 제공하는 종래 기술의 배열 및 프로세스를 도시한 것이다. 도 4는 종래기술의 헤드(250)를 4(A)로 그리고 헤드(252)를 4(B)로 도시한 것이다. 도 4는 도 2의 공기 베어링 표면(222)과 같은 공기 베어링 표면과 접하는 횡단면을 도시한 것이다. 자기저항성 센서(205)는 각각 영구 자석층(240) 및 전기 콘택(242)들에 접하는 자기저항기(238)를 포함한다. 각각의 자기저항성 센서(205)는 영구 자석층(240) 상에 표시된 화살표로 나타낸 바와 같이 영구 자석층(240)의 방향을 설정하는데 사용되기 이전에 큰 자기장을 받게된다. 그러므로, 판독 센서(205)들의 일부인 자기층(240)들은 자기저항기(238)를 자기적으로 바이어스시키는 바이어스 자석 내에 형성된다.
자기 실드층(203, 204)은 절연층(224)에 의해 자기저항기(238)로부터 분리된다. 자기 실드층(204)의 비-평탄 형상은 프로세스 및 설계 제한으로 인한 것이며, 그 결과로 ("+" 또는 "-"로 도시된) 자기 전하 또는 폴이 자기저항기(238)와 상호작용하게 된다. 자기 전하의 기호 또는 방향은 헤드(250)에서 오른쪽이지만, 자기 전하의 방향은 헤드(252)에서 왼쪽이다. 자기 전하의 방향은 화살표(246, 248)로 표시된 가장 가까운 영역의 상태 또는 극성을 따른다. 도 4(A)의 영역 상태는 자기층(240)의 자화와 동일한 방향이며 "정상(normal)" 영역 상태라 한다. 도 4(B)의 영역 상태는 자기층(240)의 자화 방향의 반대이며 "반대(reverse)" 영역 상태라 한다.
도 5는 종래의 직사각형 형상을 갖는 실드(204)들을 포함하는 자화 헤드들(250, 252)의 종래기술 프로세스를 도시한 것이다. 도 5에서, 자기저항기(238)를 포함하는 판독 센서(205) 및 실드(204)는 연속적인 프로세싱 시간(5(A),5(B),5(C), 5(D)) 동안 평면도로 도시된다. 간결성을 위하여, 프로세스 지점(5(B),5(C) 및 5(D))에서 단지 자기저항(238) 및 실드(204)만이 도시되어 있다. 프로세스 단계(5(A))에서, 자기장(260)은 실드(204) 및 판독 센서(205) 둘 모두에 인가된다. 영구 자석에 대한 세팅 절차는 화살표(260)로 표시된 바와 같이 자기저항기(205)가 큰 자기장을 받게 되는 것을 포함한다. 세팅 절차 동안, 실드(204)는 프로세스 단계(5(A))에서 단일 자기 영역으로 포화된다. 자기장의 세기가 화살표(262)로 표시된 바와 같이 프로세스 단계(5(B))에서 감소되기 때문에, 폐쇄 영역(266, 268)은 실드(204)의 코너에서 핵을 이룬다. 종래의 대칭적인 직사각형 실드(204)에 의해, 폐쇄 영역은 상부 코너 또는 하부 코너에서 동일하게 핵을 이룰 것이다. 다른 더 복잡한 영역 구조에 의해, 핵형성(nucleation)이 다른 위치에서도 또한 발생될 수 있다. 핵형성 지점들은 자기장이 화살표(264)로 표시된 바와 같이 프로세스 단계(5(C))에서 더 감소되기 때문에 영역 상태를 결정한다. 외부로 인가된 자기장이 프로세스 단계(5(D))에서 모두 제거될때, 영역 상태는 핵형성의 임의의 위치에 따라 "정상" 또는 "반대"가 된다. 도 5에서, 헤드(250)의 실드는 화살표(246)로 표시된 바와 같이 오른쪽(정상)으로 자화되는 자기저항(238)에 인접한 영역을 갖는다. 그러나, 헤드(252)의 실드는 화살표(248)로 도시된 바와 같이 왼쪽(반대)으로 자화되는 자기저항(238)에 인접한 영역을 갖는다.
그러므로, 센서 안정화를 위해 영구 자석을 사용하는 인접한 접합 헤드는 도 5에 도시된 자석 세팅 절차를 갖는다. 상기 절차의 목적은 영구 자석(240)(도 4)의 자화 방향을 설정하기 위한 것이다. 이 절차는 5(A)에서 도시된 바와 같이 실드들을 포화시키는 부작용을 갖는다. 자기장 세기가 도 5에 도시된 바와 같이 감소하기 때문에, 영역 벽들은 도 5(B)에 도시된 바와 같이 실드 내에서 핵을 이룬다. 이러한 초기 폐쇄 영역의 극성은 자기장이 제거될 때 실드의 최종 영역 상태를 결정한다.
실드 상태는 자기저항기에 가장 가까운 실드 영역이 센서 내의 영구 자석에 평행인지 반-평행인지 여부에 따라 "정상" 또는 "반대"라 칭한다. 헤드 성능은 바람직하지 않게 영역 상태가 "정상"인지 또는 "반대"인지 여부에 따라 변화될 수 있다. 이 예측불가능성은 판독 동작을 위한 전자 회로를 설계하는 것을 더 어렵게 한다.
대부분의 실드 설계에 대하여, 영역 상태는 둘 중 하나의 상태가 발생하는 동일한 가능성으로 무작위로 결정된다. 판독기에 가장 가까운 영역은 자기 전하이며, 이것은 판독기 성능에 영향을 줄 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 자기 전하는 하부의 판독 센서(205)의 형상으로 인한 토포그래피(topography) 때문에 나타난다. 자기 전하의 부호는 인접 영역의 극성에 따른다.
그러나, 아래에 서술된 바와 같이 형상화된 피쳐를 갖는 실드를 사용함으로써, 자기저항기와 정렬되는 실드에서의 영역 극성은 제어될 수 있다. 실드 내에 형상화된 피쳐를 사용하여 도 4-5에서 도시된 문제점에 대해 수정하는 것은 이하에서 도 6-9에 도시된 예로서 나타낸다.
도 5에 도시된 간단한 영역 패턴, 및 더 간단한 영역 패턴 또한 직사각형 실드에서 발견될 수 있다는 것은 공지되어 있다.
도 6은 도 2의 헤드(214)와 같은 판독/기록 헤드의 일부인 공유 실드(300, 302)를 자화하는 프로세스를 도시한 것이다. 공유 실드(300, 302)의 각각의 예는 자기적으로 연질 물질층(301, 303)을 포함한다. 층(301, 302)은 종래의 직사각형 형상을 갖는 것이 아니라, 그 대신 일부는 예각의 코너들을 갖고 일부는 둔각의 코너들을 갖는 사다리꼴 형상을 갖는다. 각각의 층(301, 303)은 도시된 바와 같이 자기저항기(308, 310)와 정렬되는 제 1 영역(320, 330)에 대한 명확한 자화 방향을 제공하고 영역 벽 형성을 제어하도록 선택되는 다수의 형상 피쳐들을 갖는다.
공유 실드(300, 302)는 제조 동안 외부로 발생된 자기장을 받게 된다. 화살표(312)로 도시된 바와 같이, 큰 자기장이 처음에 프로세스 지점(6(A))에서 공유 실드(300, 302) 둘 모두에 인가된다. 그리고 나서, 자기장은 외부 자기장이 최종 프로세스 지점(6(D))에서 없어질 때까지, 프로세스 지점(6(B) 및 6(C))에서 연속적으로 더 짧은 화살표(314, 316)로 도시된 바와 같이 시간이 지남에 따라 감소된다.
공유 실드(300)는 자기저항(308)과 정렬되는 제 1 영역(320)에서 명확한 자화 방향을 규정하고 영역 벽 형성을 제어하는 형상 피쳐를 포함한다. 외부에서 인가되는 자기장이 감소될 때, 영역 벽들은 예각을 갖는 코너(322)들에서 먼저 형성된다. 이러한 예각은 사다리꼴의 둔각 코너와 관련된 영역 벽 핵형성(nucleation)을 용이하게 하는 형상 피쳐이다. 코너(322)의 다른 형상 피쳐는 코너(322)에서 잘 규정된 뾰족점이다. 한편, 코너(324)들은 영역 벽 형성을 억제하는 형상 피쳐들을 갖는다. 코너(324)들의 하나의 형상 피쳐는 영역 벽 형성을 억제하는 둔각의 코너(324)들이다. 코너(324)의 다른 형상 피쳐는 영역 벽 형성을 억제하는 라운드된 에지이다. 공유 실드(300)가 도 6에 도시된 바와 같이 처리될 때, 제 1 영역(320)의 자화는 도시된 바와 같이 명백하게 오른쪽이다. 공유 실드에서의 부가적인 영역(321, 323, 325)은 폐쇄 영역들을 형성한다.
공유 실드(302)는 자기저항기(310)와 정렬되는 제 1 영역(330)에서 명확한 자화 방향을 규정하고 영역 벽 형성을 제어하는 형상 피쳐를 갖는다. 외부에서 인가되는 자기장이 감소될 때, 영역 벽은 코너(332)에서 먼저 형성된다. 코너(332)는 영역 벽 핵형성을 용이하게 하는 형상 피쳐를 갖는다. 코너(332)의 한 형상 피쳐는 예각 코너(332)이다. 코너(332)의 다른 형상 피쳐는 둔각의 코너(334)이다. 코너(334)는 영역 벽 형성을 억제하는 형상 특성을 갖는다. 코너(324)의 한 형상 피쳐는 둔각의 코너(324)이다. 코너(324)의 다른 형상 피쳐는 도시된 바와 같이 라운드된 에지이다. 공유 실드(302)가 도 6에 도시된 바와 같이 처리될때, 제 1 영역(330)은 도시된 바와 같이 명백하게 오른쪽으로 자화된다. 공유 실드(302) 내의 부가적인 영역들(331, 333, 335)은 폐쇄 영역을 형성한다.
그러므로, 도 6에 도시된 바와 같이 자기저항기와 정렬되는 영역에 대한 명확한 자화 방향을 규정하는 연질 자기 실드층의 외부 에지 주위에 형상 피쳐를 갖는 실드를 형성할 수 있다. 자기장의 방향은 예측 가능하며 제조시 외부에서 인가되는 자기장의 방향에 의해 제어될 수 있다.
도 6에서, 공유 실드(300, 302)에서 형상화된 피쳐는 일반적으로 공기 베어링 표면(222)에 평행한 제 1 축을 따라 예각의 코너를 가지며, 공기 베어링 표면 (222)에 평행한 제 2 축을 따라 둔각의 코너를 갖는 사다리꼴 형상을 포함한다. 공유 실드에서 다른 형상화된 피쳐는 일반적으로 공기 베어링 표면과 평행한 제 1 축을 따라서 라운드된 코너 및 공기 베이링 표면에 평행한 제 2 축을 따라 예리한 코너를 포함한다. 도 6에 도시된 다양한 형상화된 피쳐 뿐만 아니라, 이하에 도시된 다른 형상화된 피쳐는 제 1 영역(320 또는 330)에 대한 명확한 자화 방향을 규정하기 위하여 어플리케이션의 요구에 따라서 단일 또는 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 공유 실드의 형상화된 피쳐의 다른 예는 도 7-9와 함께 이하에 서술된다.
도 7은 도시된 바와 같이 일반적으로 직사각형 형상을 갖는 자기적으로 연질 층(408, 410) 상에 증착된 형상화된 영구 자석층(400, 402)을 포함하는 공유 실드(404, 406)의 두 개의 대안적인 배열을 도시한 것이다. 그러므로 실드(404. 406)는 다층 구조를 갖는다. 각각의 영구 자석층(400, 402)은 외부에서 인가된 자기장이 프로세스 지점(7(A))으로부터 프로세스 지점(7(B))으로 감소된 후에 각 실드의 제 1 영역(416, 418)에서 명확한 자화(412, 414)의 방향을 규정하는 형상화된 피쳐를 포함한다. 제 1 영역(416, 418)은 도시된 바와 같이 자기저항기(420, 422)와 정렬된다. 공유 실드(404)의 경우에, 영구 자석층(400)은 자기저항기(420) 주위에서 절단된다. 영구 자석층(400)을 절단하면 영구 자석층(400)이 제 1 영역의 위치 및 방향을 규정하도록 하면서, 자기저항기(420)가 과도하게 바이어싱되지 않게 된다. 폐쇄 영역들은 도시된 바와 같이 각각의 제 1 영역(416, 418) 주위의 각각의 공유 실드(404, 406) 내에 형성된다. 영구 자석층들(400, 402)은 실질적으로 대응하는 공유 실드(404, 406) 내의 모든 영역을 커버하며 실질적으로 하부의 영역과 같은 형상을 갖는다.
도 8은 도시된 바와 같이 일반적으로 직사각형의 형상을 갖는 자기적으로 부드러운 실드층(508, 510) 상에 증착된 반강자성 피닝층(antiferromagnetic pinning layer)(500, 502)을 포함하는 공유 실드(504, 506)의 두 개의 대안적인 배열을 도시한 것이다. 각각의 반강자성 피닝층(500, 502)은 외부에서 인가된 자기장이 프로세스 지점(8(A))으로부터 프로세스 지점(8(B))으로 감소된 이후에 각 실드의 제 1 영역(516, 518)에서 명확한 자화(512, 514)의 방향을 규정하는 형상화된 피쳐를 포함한다. 제 1 영역(516, 518)은 도시된 바와 같이 자기저항기(520, 522)와 정렬된다. 공유 실드(504)의 경우에, 반강자성층(500)은 자기저항기(520)로부터 떨어져 이격된다. 자기저항기(520)로부터 반강자성층(500)의 이격은 반강자성층(400)이 폐쇄 영역의 위치 및 방향을 형성할 수 있도록 하면서, 반강자성층(400)이 자기저항(520)을 과도하게 바이어싱하는 것을 방지한다. 폐쇄 영역들은 도시된 바와 같이, 각각의 제 1 영역(516, 518) 주위의 각 공유 실드(504, 506)에서 형성된다. 반강자성층(500, 502)은 실질적으로 대응하는 공유 실드(504, 506) 내의 모든 폐쇄 영역을 커버하며 실질적으로 하부의 폐쇄 영역과 같은 형상을 갖는다.
반강자성층(500, 502)의 피닝(pinning) 방향은 바람직하게 자기장 내의 열적 어닐링에 의해 설정된다. 패턴닝(patterning)에 의해, 피닝층은 실드에서의 폐쇄 영역과 일치하고, 냉각 동안 자기장은 공기 베어링 표면(222)에 수직이 된다. 이 방위는 스핀 밸브 센서를 포함하는 자기저항성 센서에 대한 어닐링과 일치한다. 자기저항성 센서(520, 522)와 정렬된 영역의 자화의 최종적인 방향은 영구 자석 설정 자기장의 방향에 의해 결정되지 않는다. 그 대신에, 영역의 최종적인 방향은 자기 어닐링(magnetic anneal)에 의해 결정된다.
피닝 방향은 스핀 밸브 센서 내의 피닝 층과 동일한 방향으로 자기장에서 고온 어닐링에 의해 설정된다. 실드는 세팅 프로세스(8(A) 동안 포화된다. 자기장이 제거될 때, 피닝층은 8(B)에서 영역 상태를 결정한다.
도 9는 각각의 공유 실드(606, 608)에 형성된 복합적인 다수의 폐쇄 영역들, 예를 들어 일곱개(7)의 영역을 갖는 직사각형 공유 실드(606, 608) 상의 영구 자석 피닝층(600, 602, 604)의 배열을 도시한 것이다.
요약하면, 판독/기록 헤드(110, 214)는 하부 실드(203) 및 공유 실드(204, 300, 302, 404, 406, 504, 506)를 포함한다. 공유 실드는 제 1 영역(320, 330, 416, 418) 및 다수의 폐쇄 영역들(321, 323, 325, 331, 333, 335)을 포함한다. 판독/기록 헤드는 또한 하부 실드 및 공유 실드 사이에서 공기 베어링 표면(222)에 인접하게 증착된 자기저항성 센서(205)를 포함한다. 자기저항성 센서는 제 1 영역과 정렬된 자기저항기(308, 310, 420, 422, 520, 522)를 포함한다. 비자기 물질(224)은 하부 실드 및 공유 실드로부터 자기저항성 센서를 분리시킨다. 공유 실드는 제 1 영역에 대한 명확한 자화 방향을 규정하는 형상화된 피쳐(400, 402, 500, 502, 600, 602, 604)를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 기능 기능의 세부사항과 함께, 본 발명의 다양한 실시예의 다수의 특성 및 장점이 상기 서술에서 설명되었을지라도, 이러한 서술은 단지 예시적인 것이며, 첨부된 청구항에서 표현되는 용어의 광범위한 의미로 나타낸 정도까지 본 발명의 원리 내에서 부분의 구조 및 배치에 관하여 상세히 변경될 수 있다는 것을 이해하여야만 한다. 예를 들어, 특정 엘리먼트는 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않고 실질적으로 동일한 기능성을 유지하면서 판독/기록용 특정 어플리케이션에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 판독 센서는 하부 및 공유 실드를 교차하는 방향으로 자신을 통해 흐르는 전류를 갖는 형상으로 이루어질 수 있고, 상기 하부 및 공유 실드는 자기저항 전류용 전류 전도 컨덕터로서 기능을 한다. 게다가, 본원에 서술된 바람직한 실시예가 하드 디스크 드라이브 시스템용 박막 헤드에 관한 것일지라도, 본 발명의 기술들은 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 테이프 드라이브와 같은 다른 자기 시스템에 적용될 수 있다는 것을 당업자들은 이해할 것이다.

Claims (18)

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  7. 하부 실드 및 공유 실드 - 상기 공유 실드는 제 1 영역(domain)과 다수의 폐쇄 영역들(closure domains)을 포함함 -;
    상기 하부 실드 및 상기 공유 실드 사이에서 공기 베어링 표면에 인접하게 증착되며, 상기 제 1 영역과 정렬되는 자기저항기를 포함하는 자기저항성 센서; 및
    상기 자기저항성 센서를 상기 하부 실드 및 상기 공유 실드로부터 상기 자기저항성 센서를 분리시키는 비자기 물질
    을 포함하며, 상기 공유 실드는 사다리꼴 둘레를 갖고, 상기 사다리꼴 둘레는 예각 코너들을 갖는 긴 제 1 측면, 및 둔각 코너들을 갖는 대향하는 짧은 제 2 측면을 포함하며, 상기 사다리꼴 둘레의 형상은 상기 제 1 영역에 대한 명확한 자화 방향을 규정하는, 판독/기록 헤드.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 공유 실드에서 형상화된 피쳐는, 상기 공기 베어링 표면과 실질적으로 평행한 제 1 축을 따라 라운드된 코너들, 및 상기 공기 베어링 표면과 실질적으로 평행한 제 2 축을 따라 예리한 코너들을 갖는 사다리꼴 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 판독/기록 헤드.
  10. 제 1 영역 및 다수의 폐쇄 영역들을 포함하는 공유 실드를 갖는 자기저항성 센서; 및
    상기 제 1 영역에 대한 자화 방향을 규정하기 위한 수단 - 상기 규정하기 위한 수단은 상기 공유 실드의 사다리꼴 둘레를 갖고, 상기 사다리꼴 둘레는 예각 코너들을 갖는 긴 제 1 측면, 및 둔각 코너들을 갖는 대향하는 짧은 제 2 측면을 포함하며, 상기 사다리꼴 둘레의 형상은 상기 제 1 영역에 대한 명확한 자화 방향을 규정함 -
    을 포함하는 판독/기록 헤드.
  11. 판독/기록 헤드를 제조하는 방법으로서,
    하부 실드, 및 제 1 영역과 다수의 폐쇄 영역들을 포함하는 공유 실드를 제공하는 단계;
    상기 하부 실드 및 상기 공유 실드 사이에서 공기 베어링 표면에 인접하게 증착되며, 상기 제 1 영역과 정렬된 자기저항기를 포함하는 자기저항성 센서를 제공하는 단계;
    상기 하부 실드 및 상기 공유 실드로부터 상기 자기저항성 센서를 전기적으로 절연하는 단계; 및
    사다리꼴 둘레를 갖는 상기 공유 실드를 제공하는 단계 - 상기 사다리꼴 둘레는 예각 코너들을 갖는 긴 제 1 측면, 및 둔각 코너들을 갖는 대향하는 짧은 제 2 측면을 포함하며, 상기 사다리꼴 둘레의 형상은 상기 제 1 영역에 대한 명확한 자화 방향을 규정함 -
    를 포함하는 판독/기록 헤드 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 영역과 동일한 방향으로 상기 자기저항기를 자화시키는 바이어스 자석으로 상기 자기저항성 센서를 바이어싱(biasing)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판독/기록 헤드 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 공유 실드에서 영역 벽들의 핵형성(nucleation)을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판독/기록 헤드 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 공기 베어링 표면과 실질적으로 평행한 제 1 축을 따라 라운드된 코너들, 및 상기 공기 베어링 표면과 실질적으로 평행한 제 2 축을 따라 예리한 코너들을 갖는 상기 공유 실드의 사다리꼴 형상으로서 형상화된 피쳐를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판독/기록 헤드 제조 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 공유 실드에서 반강자성 서브층의 물질로서 형상화된 피쳐를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 반강자성 서브층은 상기 공유 실드에서 실질적으로 모든 폐쇄 영역 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 판독/기록 헤드 제조 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 형상화된 피쳐는 상기 공유 실드에서 강자성 서브층의 물질을 포함하며, 상기 강자성 서브층은 상기 공유 실드에서 실질적으로 모든 영역을 커버하는 것을 특징으로 하는 판독/기록 헤드 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 강자성층은 상기 제 1 영역 위에 놓이며 상기 자기저항기 상부에서 절단되는 것을 특징으로 하는 판독/기록 헤드 제조 방법.
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