KR100525570B1

KR100525570B1 - 인접-접합 판독 헤드의 측-판독을 측정하는 프로세스

Info

Publication number: KR100525570B1
Application number: KR10-2003-7000505A
Authority: KR
Inventors: 더글라스 사운더스; 주안 제이. 페르난데즈-데-카스트로; 얼리 첸; 루즌 첸
Original assignee: 시게이트 테크놀로지 엘엘씨
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2005-11-03
Also published as: GB0301030D0; KR20030060099A; US6504362B2; WO2002007155A2; JP2004504686A; AU2001273369A1; US20010053037A1; GB2380050B; WO2002007155A3; GB2380050A

Abstract

인접-접합 자기 트랜스듀서(10)의 측-판독은 전이 밀도를 갖는 적어도 하나의 마이크로트랙을 구성(202, 204; 252, 254)함으로써 측정된다. 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 마이크로트랙과 관련하여 트랜스듀서의 다수의 위치를 식별하기 위하여, 상기 트랜스듀서는 마이크로트랙과 관련하여 이동한다(206; 256). 트랜스듀서의 측-판독 거리는 상기 다수의 위치로부터 식별된다(216; 260). 일 실시예에서, 각각 상이한 전이 밀도를 갖는 상이한 반복동안 다수의 마이크로트랙이 구성되며(214), 상기 트랜스듀서의 위치는 각 반복동안 각각의 마이크로트랙과 관련하여 식별된다. 또 다른 실시예에서, 선택된 전이 밀도는 기본 주파수를 가지며, 상기 트랜스듀서의 위치는 기본 주파수의 각각의 다수의 고조파 주파수에서 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 마이크로트랙과 관련하여 식별된다(256).

Description

인접-접합 판독 헤드의 측-판독을 측정하는 프로세스 {PROCESS OF MEASURING SIDE-READING OF ABUTTED-JUNCTION READ HEADS}

본 발명은 자기 저장 장치용 인접-접합(abutted-junction) 판독 헤드의 측-판독을 측정하는 프로세스에 관한 것으로, 특히 인접-접합 자기저항 및 거대자기저항 헤드의 폭을 측정하는 프로세스에 관한 것이다.

회전하는 디스크와 같은 저장 매체에 기록된 데이터를 판독하기 위하여, 자기저항(magnetoresistive; MR) 헤드 및 거대자기저항(giant magnetoresistive; GMR) 헤드가 자기 저장 장치에서 사용된다. 데이터는 기록 매체에서 자구 배향의 전이(transition)로서 기록되며, 따라서 매체가 헤드를 지나서 이동함에 따라 자구 배향의 전이는 헤드에 자속의 전이를 일으킨다. 헤드에서의 자속 전이는 MR 및 GMR 소자의 전기 임피던스의 변화를 야기한다. 전기 임피던스의 변화는 헤드에 바이어스 전류를 인가하고 헤드 양단의 전압 변화를 검출함으로써 검출된다. 결과적으로, 헤드 양단의 전압 변화는 자기 매체상에 기록된 데이터를 나타낸다.

MR 헤드는 자기저항층을 이용하는데, 자기저항층의 저항은 자기 기록 매체를 통과할 때 데이터로부터 발생하는 외부 자기장의 전이에 의해 변화된다. GMR 헤드는 적어도 3개의 층으로 이루어진 스택을 이용하는 데, 이는 강자성 활성층(active layer) 또는 자유층(free layer), 강자성 핀층(pin layer), 및 상기 2개의 강자성층 사이에 삽입된 비자성 스페이서층(spacer layer)이다. 활성층 또는 자유층의 자화가 외부 자기장에 응답하여 회전하도록 허용된 동안, 핀층의 자화 방향은 일정하게 유지된다. GMR 소자는 자유층의 자화 회전으로 인하여 때때로 스핀 밸브(spin valve)로 불린다. 스택의 저항은 활성층 또는 자유층의 자화와 핀층의 자화 사이의 각도에 따라서 변화한다. 콘택층(contact layer)은 저항을 측정하기 위하여 소자 또는 스택에 바이어스 전류를 공급하도록 MR 소자 또는 GMR 스택에 부착된다.

많은 MR 또는 GMR 헤드가 자기저항 소자 또는 스택의 반대 측면들을 인접시키는 영구자석을 사용한다. 이러한 헤드는 "인접-접합(abutted-junction)" MR 또는 GMR 헤드라 불린다. 일반적으로, 헤드는 평평한 하부 실드상에 소자 또는 스택을 형성하고 그 후 영구자석 및 콘택층을 형성함으로써 제조된다. 영구자석과 콘택층의 높이는 종종 하부 실드에 대응하는 상부 실드가 하부 실드로부터의 거리를 변화시킬 수 있는 것을 요구한다. 보다 상세히는, 영구자석과 콘택층의 높이는 종종 MR 층과 GMR 스택의 높이보다 크며, 영구자석 및 콘택층 위에 있는 상부 실드 부분은 MR 또는 GMR 위에 있는 상부 실드 부분보다 하부 실드로부터 더 멀리 떨어져 있다. 더구나, 영구자석과 MR 소자 또는 GMR 스택 사이의 경사진 접합(tapered junction)으로 인하여, 소자 또는 스택의 일부분은 소자 또는 스택의 다른 부분보다 헤드의 트랙 폭을 더 넓게 가로지른다.

많은 자기 헤드들은 헤드의 경계(폭) 외부의 자기장의 변화에 응답한다. 이러한 효과는 "측-판독(side-reading)" 효과로 불리는데, 이는 복구된 신호에 있어서 노이즈의 원인이 되며, 판독 헤드가 2개 이상의 인접 트랙으로부터 데이터를 판독하는 현상인 크로스-토크(cross-talk)의 원인이 된다.

적어도 2개의 인자가 인접-접합 헤드의 측-판독에 영향을 미친다. 첫째, 기록 매체상의 데이터에 의해 형성된 자기장의 자속밀도는 헤드가 트랙의 중심에 위치할 때 가장 크다. 기록 트랙의 폭은 보통 판독 헤드의 폭보다 더 넓으며, 그 결과 헤드가 트랙의 중심에 위치할 때 트랜스듀싱 판독 갭(예컨대, MR 또는 GMR 소자의 폭)의 폭을 벗어나는 트랙 부분으로부터의 자속이 판독된다. 판독 헤드는 (트랙 길이 방향에 있어서) 트랜스듀싱 판독 갭의 길이가 트랙을 따르는 연속적인 전이 사이의 최소 간격보다 조금 더 크게 설계된다. 트랜스듀싱 갭의 길이를 제한함으로써, 서로를 상쇄시키는 것과 관련하여 2이상의 연속적인 전이는 동시에 판독되지 않는다. 그러나, 인접-접합 판독 헤드에 있어서, 상부 실드와 하부 실드 사이의 간격은 헤드 폭 외부에서 (트랙 길이를 따라서) 증가되며, 헤드 폭 외부의 실드 사이의 다수의 전이 및 판독신호의 상쇄 효과(canceling effect)를 일으킨다. 둘째, 인접-접합 GMR 헤드에서는, 스택의 활성층 또는 자유층은 경사진 인접-접합 구조로 인하여 판독 헤드의 유효 폭 외부로 확장된다. 활성층 또는 자유층의 이러한 확장된 부분은 콘택 영역으로 확장되며, 여기서는 실드 사이의 간격이 더 크므로 측-판독이 증가된다.

자기 매체에 대한 국부 데이터 밀도는 기록 트랙의 길이를 따르는 비트 밀도와 트랙 길이에 수직인 방향으로의 트랙 밀도와의 곱이다. 트랙 밀도가 증가함에 따라, 트랙 폭 및 간격은 감소하고 영역 밀도는 증가한다. 그러나, 보다 작은 트랙 폭 및 간격은 보다 좁은 폭을 가진 판독 헤드를 요구한다. 트랙 간격이 작아짐에 따라서, 판독 헤드의 측-판독 효과는 더 중요하게 된다. 판독-헤드의 측-판독 효과는 인접하는 트랙 사이의 간격에 대한 제한 인자이며, 따라서 증가된 영역 밀도에 대한 제한 인자이다.

헤드의 유효 폭을 최소화하기 위하여 판독 헤드에 대한 설계에 있어 상당한 연구가 수행되었다. 연구 결과, 한 가지 인자는 헤드의 측-판독을 최소화하는 것이다. 그러나, 헤드에 있어 측-판독을 측정할 수 있는 효과적인 기술이 없었다. 본 발명은 전술한 그리고 또 다른 문제점에 대하여 해법을 제공하며, 종래기술보다 우수한 여러가지 장점을 제공한다.

도 1은 판독 헤드가 사용된 실시예를 도시하는 디스크 드라이브의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따라서 측-판독이 측정되는 거대자기저항 헤드의 에어 베어링 표면에서의 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 헤드에 있어 헤드의 폭을 가로지르는 그리고 헤드의 폭을 벗어난 응답 프로파일을 도시한다.

도 4 내지 도 8은 다양한 실험적 및 이론적 조건하에서 헤드의 응답을 도시하는 그래프이다.

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인접-접합 판독 헤드의 측-판독을 측정하는 원리를 설명하는 그래프이다.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인접-접합 판독 헤드의 측-판독을 측정하는 프로세스의 흐름도이다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인접-접합 판독 헤드의 측-판독을 측정하는 프로세스의 흐름도이다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인접-접합 판독 헤드의 측-판독을 측정하는 원리를 설명하는 그래프이다.

본 발명은 자기저항 또는 거대자기저항 판독 헤드와 같은 인접-접합 트랜스듀서의 측-판독을 측정하는 것과 관련된다. 트랜스듀서는 선택된 전이 밀도를 갖는 적어도 하나의 마이크로트랙과 관련하여 이동한다. 트랜스듀서의 다수의 위치는, 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는, 적어도 하나의 마이크로트랙과 관련하여 식별된다. 트랜스듀서의 측-판독 거리는 상기 다수의 위치로부터 식별된다.

일 실시예에서, 각각의 반복(iteration)동안 다수의 마이크로트랙이 구성되며, 각 마이크로트랙은 상이한 전이 밀도를 가진다. 트랜스듀서의 위치는 각각의 반복동안, 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는, 각 마이크로트랙과 관련하여 식별된다.

또 다른 실시예에서, 선택된 전이 밀도는 기본 주파수를 가진다. 트랜스듀서의 위치는, 기본 주파수의 각각의 다수의 고조파 주파수에서 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는, 마이크로트랙과 관련하여 식별된다.

본 발명을 특징짓는 다른 특징들 및 장점들은 관련 도면과 함께 하기에 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 디스크 드라이브(100)의 사시도이다. 디스크 드라이브(100)는 베이스(102)와 상부 커버(미도시)를 구비하는 하우징을 포함한다. 디스크 드라이브(100)는 디스크 팩(106)을 더 포함하는데, 이는 디스크 클램프(disc clamp; 108)에 의해 스핀들 모터(미도시)에 장착된다. 디스크 팩(106)은 다수의 개별 디스크(107)를 포함하고, 각 개별 디스크들은 중심축(109)에 대하여 함께 회전하도록 장착된다. 각각의 디스크의 표면은 대면하는 디스크 표면과 통신하기 위하여 디스크 드라이브(100)에 장착된 관련 디스크 헤드-슬라이더(110)를 구비한다. 헤드-슬라이더(110)는 개별 디스크(107)의 관련 디스크 표면상을 비행하도록 장착된 슬라이더 구조물, 및 대면하는 디스크 표면상의 동심 트랙에 대하여 데이터를 기록 및 판독하도록 장착된 트랜스듀싱 헤드(111)를 포함한다. 보다 구체적으로는, 헤드(111)는 대면하는 디스크(107)로부터 데이터를 판독하는 판독부와 대면하는 디스크(107)로 데이터를 기록하는 기록부를 포함한다. 헤드는 디스크(107)와 대면하고 그리고 디스크가 회전할 때 디스크 표면상에 헤드를 지지하는 에어 베어링 표면을 포함한다. 헤드의 판독부 및 기록부는 디스크와 대면하는 에어 베어링 표면에 트랜스듀싱 갭을 포함한다.

도 1에 도시된 실시예에서, 헤드-슬라이더(110)는 액추에이터(116)의 트랙 액세싱 암(114)에 차례로 부착된 서스펜션(112)에 의해 지지된다. 액추에이터(116)는 보이스 코일 모터(VCM; 118)에 의해 구동되는데, 보이스 코일 모터는 피봇축(120)에 대하여 액추에이터 및 이에 부착된 헤드(110)를 회전시킨다. 액추에이터(116)의 회전은 아치형 경로(122)를 따라서 헤드를 이동시켜 헤드(111)가 디스크의 내경(124) 및 외경(126) 사이의 원하는 데이터 트랙 위에 위치하게 한다. 보이스 코일 모터(118)는 헤드-슬라이더(110)의 헤드(111) 및 호스트 컴퓨터(미도시)에서 발생된 신호에 기초하여 회로 보드(130)상에 포함된 서보 전자장치에 의해 구동된다. 헤드(111)의 판독부에 의해 디스크 팩(106)으로부터 판독된 데이터에 기초하여 호스트 컴퓨터에 신호를 공급하기 위하여 그리고 디스크에 데이터를 기록하도록 헤드(111)의 기록부에 기록 신호를 공급하기 위하여, 판독 및 기록 전자장치가 또한 회로 보드(130)상에 포함된다.

도 2는 거대자기저항 판독 헤드(10)의 에어 베어링 표면에서의 단면도이다. 헤드(10)는, "스핀 밸브(spin valve)"로 알려진, 거대자기저항(GMR) 소자를 형성하는 스택(12)을 포함한다. 스택(12)은, 소자가 노출된 자기장내에서 그 자화 방향이 회전하도록 허용된 강자성 물질로 구성된 활성층 또는 자유층(14)을 포함하여, 적어도 3개의 층을 포함한다. 스택은 또한 콘택(18, 20)을 통과하는 바이어스 전류에 의해 그 자화 방향이 고정되는, 마찬가지로 강자성 물질로 구성된, 핀층(16)을 포함한다. 비자성층(22)은 핀층(16)으로부터 자유층(14)을 분리한다. 대부분의 구현체에서, GMR 소자는 부가의 층을 포함하며, 부가의 자유층(14)을 포함할 수도 있다.

헤드(10)는 또한 스택(12)의 각 측면상에 인접-접합(26, 28)을 형성하는 영구자석 물질의 층(24)을 포함한다. 실드(30, 32)는 외부에서 발생한 자기장으로부터 GMR 소자를 보호한다. 스페이서층(34)은 콘택(18, 20) 및 GMR 스택(12)으로부터 실드(30)를 전기적으로 절연시키며, 스페이서층(36)은 영구자석(24) 및 GMR 스택(12)으로부터 실드(32)를 전기적으로 절연시킨다.

도 2에 도시된 헤드는 도시된 구조를 형성하는 증착 및 에칭의 박막 기술에 의해 형성될 수 있다. 스택(12) 및 영구자석층(24)은 하부 실드(32)의 평면에 약 30°의 각으로 이들 사이에 인접-접합(26, 28)을 형성하기 위하여 증착 및 에칭 프로세스동안 형성된다. 스택(12)에 의해 형성된 판독 헤드의 폭(W)은 자유층(14)에 의해 형성된 판독 갭의 유효 폭에 의해 정의된다. 그러나, 통상적으로 영구자석(24)과의 접합에 대하여 경사진 각도는 자유층(14)의 단부를 영구자석 하부의 영역으로 확장시킨다. 이러한 영역은 또한 실드들(30, 32) 사이의 더 큰 분리 영역이며, 이는 더 큰 실드들간 분리 및 감소된 보호 효과를 초래한다. 결과적으로, 헤드는 헤드 폭 영역의 외부의 자기장에 응답한다.

일반적으로, 헤드의 폭(W)은 외부 자기장에 대한 헤드의 응답이 헤드 중심에서의 최대 응답의 50%인 경계로 고려된다. 다시 말하면, 헤드의 폭(W)은 헤드의 응답이 최대 응답의 50% 이상이 되는 헤드 폭을 따르는 크기이다. 헤드의 응답을 측정하는 한 가지 기술은, 공지된 주파수의 자속의 전이나 변화 또는 (일반적으로 인치당 킬로플럭스 변화(kiloflux changes per inch; KFCI)로 표현되는) 밀도를 포함하는, 좁은 테스트 트랙 또는 마이크로트랙(microtrack)을 이용하는 것이다. 헤드는 테스트 트랙과 관련하여 다양한 위치에 위치하게 되며, 테스트 트랙의 중심은 헤드 폭을 가로지르는 또는 헤드 폭을 벗어난 다양한 위치에 대면한다. 헤드의 응답은 마이크로트랙이 헤드의 중심에 위치할 때 가장 크며, 헤드의 폭을 벗어나면 점점 0으로 감소된다.

마이크로트랙은 전형적으로 다른 트랙에 인접하지 않는 하나의 트랙을 디스크상에 기록함으로써 형성된다. 트랙은 소정의 전이 밀도에서 자속 전이 패턴을 가지도록 기록되며, 본래 트랙과 관련하여 원하는 폭으로 "트림(trim)"된다. 예를 들면, 마이크로트랙은 본래 트랙으로부터 약 2.0 마이크로인치(50.8 나노미터)의 폭으로 트림될 수 있다.

헤드(10)의 폭과 측-판독은 마이크로트랙의 폭을 가로지르는 방향으로(원형 트랙의 경우 방사상으로) 헤드를 이동시킴으로써 측정될 수 있으며, 그 결과 마이크로트랙은 20.0 마이크로인치(508 나노미터) 크기의 헤드 폭을 가로지르는 그리고 헤드 폭을 벗어난 다양한 위치에 인접하여 중심에 위치하게 된다. 물리적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 인접-접합 GMR 헤드의 경우, 50%의 응답 지점은 일반적으로 영구자석층(24)의 가장자리(closet) 지점에 아주 근접한다.

도 3은 판독 헤드 폭을 가로지르는 그리고 헤드 폭을 벗어난 방향으로 도 2에 도시된 GMR 헤드의 응답을 도시한 것이다. 판독 헤드에 인접하는 자기장은 마이크로트랙이 자유층 폭의 중심에 위치할 때 가장 큰 크기의 응답을 형성하고, 응답 크기는 마이크로트랙의 위치가 자유층의 에지쪽으로 향하고 이를 지나감에 따라 감소된다. 폭의 중심을 100% 응답으로 간주하면, 응답은 헤드 폭(W)에 의해 정의되는 에지에서 약 50%로 감소된다. 응답은 헤드 폭의 외부에서는 더욱 감소되어, 헤드의 경계를 벗어나서는 점점 0으로 된다. 응답 크기의 감소는 폭(W)에 의해 정의되는 헤드 에지로부터 짧은 거리내에서 약 50% 에서 15% 크기로 아주 급격히 감소된다. 이상적 헤드(perfect head)는 헤드 폭에 의해 정의되는 위치에서 거의 0으로 급격하게 감소하는 사각 파형에 가까운 응답을 나타낼 것이다. 이러한 헤드는 거의 0에 가까운 측-판독을 나타낼 것이며, 트랙 간격이 좁은 환경에서도 아주 잘 만족할 것이다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 실제로 헤드는 측-판독으로 인한 상당한 응답을 나타낸다. 50% 내지 15%의 범위에서 측-판독으로 인해 이와 같이 증가된 응답에는 몇 가지 요인이 공헌한다. 첫째, 실드(30, 32) 사이의 간격은 영구자석층(24)과 콘택(18, 20)의 증가된 두께로 인하여 헤드 폭 외부에서 증가된다. 이러한 증가된 실드 사이의 간격은 헤드의 보호를 감소시키고, 인접한 매체상의 몇몇 전이를 동시에 판독하게 한다. 다수의 전이를 판독함으로써 자속의 상쇄 효과가 나타나고, 판독 헤드의 응답을 감소시킨다. 둘째, 경사진 인접-접합(26, 28)으로 인하여 폭(W)에 의해 정의되는 판독 영역의 경계를 넘어서 확장되는 자유층(14)의 일부는 헤드 폭을 벗어난 자기장을 감지한다.

전이 밀도가 증가함에 따라 판독 헤드의 응답이 감소한다는 것은 공지된 사실이다. 우리는 헤드의 응답이 전이 밀도가 증가함에 따라 중심에서보다 헤드 폭의 외부에서 더 빨리 감소하는 것을 알았다. 결과적으로, 트랙을 따르는 전이 밀도가 증가함에 따라서 50% 미만의 응답 지점은 헤드의 중심에 더 가까워 진다. 더구나, 우리는 응답 지점의 이러한 이동이 헤드의 측-판독 측정이라는 것을 알았다. 그러므로, 본 발명에 따르면, (최대 응답의 50% 미만으로) 소정의 판독 헤드가 응답하는 위치가 상이한 전이 주파수(밀도)에서 측정된다. 그 결과는 헤드의 측-판독 측정이다. 본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 헤드 폭은 최대 응답의 30% 미만의 응답에서, 그리고 최대 응답의 10% 정도로 낮은 응답에서 측정된다. 그 결과는 판독 헤드의 측-판독의 직접적인 측정이 된다.

우리는 도 2에 도시된 바와 같은 인접-접합 GMR 헤드의 측-판독 폭을 측정하기 위하여 실험을 수행하였다. 헤드의 물리적 특징은 마이크로스코프 이미징에 의해 그리고 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 측정되었다. 측정은, 20.0 마이크로인치(508 나노미터)의 GMR 스택의 측면, 하부 실드에 대하여 약 30°로 경사진 인접 접합, 및 에지 폭을 지나 약 1 마이크로인치(25 나노미터) 확장된 활성층 또는 자유층(자유층은 약 22 마이크로인치, 즉 558 나노미터의 폭을 가진다)에 인접한, 영구자석 사이의 최소 간격 또는 폭(W)을 나타냈었다. 또한, 자유층의 단부에서 상부 실드와 하부 실드 사이의 실드간 간격은 헤드의 중심에서보다 약 27% 더 크다.

2.0 마이크로인치(51 나노미터)의 폭을 갖는 마이크로트랙은 다른 공 테스트 디스크상에 형성된다. 판독 헤드는 헤드 중심 우측의 약 20 마이크로인치로부터 헤드 중심 좌측의 약 20 마이크로인치까지 마이크로트랙을 가로질러 스캐닝된다. 헤드의 응답 크기는 마이크로트랙과 관련한 판독 헤드의 다양한 위치에서 측정되며, 도 3에는 헤드가 마이크로트랙의 중심에 위치할 때 응답의 일부를 도시하였다. 도 3에 도시된 응답 프로파일은, 마이크로트랙이 헤드 중심의 각 측면상에 10.0 마이크로인치(254 나노미터)로 위치(L50, R50으로 도시됨)할 때 헤드의 약 50% 진폭 응답을 나타내며, 헤드 중심의 각 측면에서 11.5 마이크로인치(292 나노미터)로 위치(L30, R30으로 도시됨)할 때 약 30%의 진폭 응답을 나타내며, 헤드 중심의 우측에 13 마이크로인치(330 나노미터)로 위치(R15로 도시됨)하거나 또는 헤드 중심의 좌측에 13.5 마이크로인치(343 나노미터)로 위치(L15로 도시됨)할 때 약 15%의 진폭 응답을 나타낸다는 것을 도시하고 있다. 주목할 점은, 헤드로부터의 물리적 측정은 테스트의 50% 응답 지점(R50, L50)에 상응하여 20.0 마이크로인치의 폭을 나타낸다. 결과적으로, 도 3에서 R50 및 L50의 위치는 판독 헤드 폭의 에지에 아주 근접한다.

약 50과 450 KFCI(kiloflux changes per inch) 사이의 다양한 전이 밀도에서, 그리고 헤드의 폭을 가로지르는 그리고 벗어난 다양한 위치에서 응답의 진폭을 알기 위하여 많은 실험이 수행되었다. 도 4는 50과 450 KFCI 사이의 범위에 대하여 헤드가 R50 및 L50에 위치할 때 그리고 (비교를 위하여) 헤드가 마이크로트랙의 중심에 위치할 때 헤드의 응답 크기를 (헤드가 마이크로트랙의 중심에 위치할 때 응답의 퍼센트로서) 도시한 것이다. 도 5는 헤드가 L15, R15, L30 및 마이크로트랙의 중심에 위치할 때 헤드의 응답 크기를 도시한 것이다. 도 4와 도 5를 비교하면, 50 내지 450 KFCI 범위에 대한 헤드의 응답은 헤드가 마이크로트랙의 중심에 위치할 때와 L50 및 R50에 위치할 때가 유사한 반면, L50 및 R50의 위치를 벗어나 응답의 크기가 50% 미만이 될 때 응답의 크기 변화는 더욱 커진다(도 5 참조).

우리는 헤드가 마이크로 트랙의 중심에 위치할 때 및 L15과 R15에 위치할 때 50 내지 450 KFCI 사이의 범위에 대하여 헤드의 이론적 응답 곡선을 시뮬레이팅하는 컴퓨터 모델을 구현하였다. 그리고, 우리는 50 내지 450 KFCI 범위에 대하여 헤드가 마이크로트랙의 중심에 위치할 때 및 R15에 위치할 때 헤드의 응답을 실험적으로 측정하였다. 이 실험의 결과는 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 도 6은 헤드가 마이크로트랙의 중심에 위치할 때 헤드의 응답 크기 측정의 실험적 결과가 모델에 매우 근접하는 것을 도시한다. 반면에, 도 7에 도시된 바와 같이, R15 위치에서는 실제 응답이 모델과 아주 상이하다.

헤드의 에지를 지나서 1 마이크로인치 확장되는 자유층을 갖는 헤드는 에지로부터 약 3 마이크로인치까지 멀리 판독할 수 있으며, 26 마이크로인치의 "외견상(apparent)" 폭을 나타낸다(여기서 실제 폭은 20 마이크로인치이다). 그러나, 트랙을 따르는 전이 밀도가 증가함에 따라서, 측-판독은 감소한다. 도 8은 헤드가 마이크로트랙의 중심에 위치할 때에 대하여 헤드가 L15 및 R15에 위치할 때의 크기의 비율(즉, AMP_L15/AMP_center 및 AMP_R15/AMP_center)을 도시한다. 도 8은 트랙을 따르는 기록 트랙 밀도가 증가함에 따라 비율이 감소한다는 것을 설명한다. (상기 예제에서, 약 300 KFCI 이상에서는 데이터가 정확하게 측정될 수 없어서 300 KFCI 이상에서 도 8에 나타낸 모순을 보인다.)

보다 높은 전이 밀도에서 측-판독의 감소는 보다 높은 밀도에서 외견상 좁은 헤드 폭 프로파일을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 9는 약 25 내지 200 KFCI 사이의 기록 전이 밀도의 범위에 대하여 10% 크기 지점에서의 응답 폭 변화(곡선 150) 및 50% 크기 지점에서의 응답 폭 변화(곡선 152)를 도시한다. 이 범위에서, 곡선 150은 10% 응답 폭이 약 6 마이크로인치(152 나노미터)만큼 감소되는 것을 도시하고, 반면 50%의 응답 폭을 나타내는 곡선 152는 전이 밀도의 범위에 대하여 매우 작게 감소한다. 따라서, 10% 응답 레벨은 지점 156에서 지점 154로 (약 35 마이크로인치에서 약 29 마이크로인치로) 약 6 마이크로인치 감소하고, 반면 50%의 응답을 생성하는 마이크로트랙의 위치는 거의 변화를 나타내지 않는다. 이는 헤드의 각 측면에 대하여 측정된 폭의 3 마이크로인치의 확장과 일치한다. 약 190 KFCI 이상의 전이 밀도에서, 헤드는 외견상 폭에서 큰 변화를 나타내지 않는다. 결과적으로, 헤드의 측-판독은 지점 154와 지점 156 사이의 외견상 헤드 폭의 차이로부터 계산될 수 있다. 따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 트랙 밀도의 범위에 대하여 10% 응답 지점의 폭의 변화를 측정하는 것은 헤드의 측-판독을 직접적으로 측정하는 것이 된다. 50% 미만의 응답 크기가 여기서 예견된 측정 결과를 만족하는 한, 우리는 최대 응답 크기의 약 10% 내지 30% 사이의 응답과 함께 최선의 결과가 얻어지는 것을 예상할 수 있다.

본 발명은 다양한 전이 주파수(밀도)에 대한 소정의 응답 레벨에서 헤드에 대한 응답 곡선의 폭을 식별함으로써 헤드의 측-판독을 측정할 수 있는 프로세스와 관련된다. 소정의 응답 레벨은 최대 응답 레벨의 50% 미만이고, 바람직하게는 30% 내지 10% 사이이다. 헤드의 측-판독은 전이 주파수(밀도)에 대한 응답 곡선 폭의 플롯(plot)으로부터 외삽(extrapolate)된다. 따라서, 본 발명은 판독 헤드의 측-판독의 직접적인 측정을 제공한다.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인접-접합 판독 헤드의 측-판독을 측정하는 프로세스의 흐름도이다. 단계 200에서, 응답 레벨과 초기 전이 밀도가 선택된다. 필수적인 것은 아니지만, 편의를 위하여 전이는 데이터를 나타내지 않는 선택된 간격으로 기록될 수 있다. 이 경우, 전이는 밀도에 상응하는 주파수로 나타날 수 있으며, 인치당 전이의 수(KFCI)로 표현될 수 있다. 선택된 응답 레벨은 최대 응답의 50% 미만이며, 바람직하게는 약 30% 내지 10% 사이이다. 예시를 목적으로, 프로세스는 10% 응답 레벨을 이용하여 설명될 수 있다. 예를 들면, 초기 전이 밀도는 50 KFCI가 될 수 있으며, 프로세스는 예컨대 50 KFCI 단위로 최대값(예; 450 KFCI)으로 점차적으로 증가시킬 수 있다. 대안으로서, 초기 전이 밀도는 450 KFCI가 될 수 있으며, 보다 낮은 밀도로 감소될 수 있다. 2가지 경우 모두, 단계 202에서, 테스트 트랙은 선택된 전이 밀도에서 다른 공 디스크상에 기록되고, 단계 204에서, 트랙은 마이크로트랙으로 트림된다. 단계 206에서, 헤드가 선택된 응답 레벨을 제공하는 마이크로트랙과 관련된 헤드의 위치를 식별하기 위하여 헤드의 폭보다 더 큰 양만큼 트랙을 가로질러 헤드가 이동한다. 보다 구체적으로는, 마이크로트랙과 관련된 다양한 위치에서 헤드의 응답 레벨을 측정하기 위하여 그리고 최대 응답(즉, 헤드의 중심이 마이크로트랙에 인접하여 위치할 때의 응답)을 식별하기 위하여, 헤드는 마이크로트랙을 가로질러(원형 마이크로트랙의 경우 방사 방향으로) 이동한다. 단계 208에서, 응답 곡선에 따라서 특히 헤드가 선택된 응답 레벨(예, 10%)을 제공하는 2개의 지점 사이의 거리에 따라서, 마이크로트랙의 KFCI 레벨에 의해 표현되는 전이 주파수에 대하여 헤드의 외견상 폭이 계산된다. 예를 들면, 단계 206에서, 측정된 응답 레벨은 도 3에 도시된 것과 같은 응답 곡선으로 나타날 수 있으며, 단계 208에서 외견상 폭은 헤드가 선택된 응답 레벨(예, 10%)을 제공하는 곡선상의 2개의 지점 사이의 곡선상 거리로서 계산될 수 있다. 그러므로, 외견상 폭은 선택된 전이 주파수에 대하여 식별될 수 있다. 선택된 전이 주파수에 대한 헤드의 외견상 폭은 단계 210에서 저장된다.

단계 212에서, 응답 레벨이 전이 밀도의 선택된 레벨(예, 50에서 450 KFCI)을 넘어서 확장되었는가에 대하여 판단된다. 만약 응답 레벨이 확장되지 않았다면, 전이 밀도 레벨은 단계 214에서 증가하고, 프로세스 루프는 단계 202로 되돌아가서, 헤드 폭이 전이 밀도의 선택된 범위를 넘었다는 것이 식별될 때까지 단계 202에서 단계 212까지의 프로세스가 반복된다. 만약, 단계 212에서, 헤드 폭이 전이 밀도의 전 범위에 대하여 측정되었다면, 단계 216에서, 저장된 헤드 폭의 차이에 기초하여 헤드의 측-판독 거리의 계산과 함께 프로세스는 끝난다. 도 9에서 곡선(150)으로 도시된 바와 같이, 선택된 응답 레벨(예, 10%의 응답 레벨)에 대한 헤드 폭의 변화는 전이 밀도의 범위에 대하여 식별된다. 곡선(150)의 기울기는 헤드의 측-판독 효과의 직접적인 측정이 되며, 지점 154와 156에서 폭의 차이는 헤드의 측-판독 거리를 나타낸다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인접-접합 판독 헤드의 측-판독을 측정하는 프로세스의 흐름도이다. 상기 실시예는, 테스트 마이크로트랙의 전이 밀도가 선택된 주파수에서, 그리고 도 3과 같이 응답 곡선의 폭에서 상기 주파수의 각각의 측정가능한 고조파에 대하여 상이하다는 것을 인식하고 있다. 단계 250에서, 응답 레벨 및 초기 전이 주파수가 선택된다. 전이 주파수는 인치당 전이의 수(KFCI)로서 표현되며, 본 발명에 따른 실시예에서 사용된 기본 주파수이다. 기본 주파수는, 여기에 개시된 바와 같이, 측정가능한 다수의 고조파를 형성할 수 있을 정도로 충분히 낮아야 하지만, 측-판독이 보간(interpolate)될 수 있는 범위에 대하여 데이터를 제공할 수 있을 정도로 충분히 높아야 한다. 3 인치(7.62 센티미터)의 직경을 가지며 7200 rpm으로 회전하는 디스크 트랙상에 기록된 50 KFCI의 기록 밀도는 약 56.5 메가헤르츠의 기본 주파수를 제공한다.

선택된 응답 레벨은 최대 응답의 50% 미만이며, 바람직하게는 도 10에 도시된 바와 같이 약 30%와 10% 사이이다. 예시를 목적으로, 프로세스는 도 10에 도시된 바와 같이 10% 응답 레벨을 이용하여 설명될 수 있다.

단계 252에서, 테스트 트랙은 선택된 전이 밀도로 다른 공 디스크상에 기록되어 기본 주파수를 유도하고, 단계 254에서 트랙은 상술한 바와 같이 마이크로트랙으로 트림된다. 단계 256에서, 헤드는 선택된 응답 레벨에서 응답 곡선의 폭을 식별하기 위하여 헤드 폭보다 더 큰 거리에 대하여 트랙을 가로질러 이동한다. 보다 구체적으로는, 헤드는 기본 주파수에서 그리고 기본 주파수의 각 판독가능한 고조파(즉, 제3, 제5, 제7 등의 기수 고조파)에서 최대 응답(즉, 헤드의 중심이 마이크로트랙에 인접하여 위치할 때)을 식별하기 위하여 마이크로트랙을 가로질러(원형 마이크로트랙의 경우 방사 방향으로) 이동한다. 마이크로트랙과 관련한 헤드의 위치는, 기본 주파수 및 각 고조파에 대하여 소정 응답 레벨(10%)이 식별되는 각 위치에 대하여 식별된다. 따라서, 단계 256에서 기본 주파수 및 각 고조파에 대하여 최대 응답 크기가 식별되고, 헤드는 기본 주파수 및 각 고조파 주파수에 대하여 선택된 응답 레벨에서 헤드 폭을 식별하기 위하여 마이크로트랙을 가로질러 점차적으로 이동한다. 단계 258에서, 각 주파수에 대하여 측정된 헤드 폭이 저장되고, 따라서 기본 주파수 및 각 기수 고조파에서 선택된 응답 레벨에 대한 응답 곡선의 폭에 대한 표현(representation)을 저장한다.

단계 260에서, 헤드의 측-판독 거리는 도 10에 도시된 것과 동일한 방법으로 계산된다. 도 12에서 곡선 262는 단계 256에서 주파수 범위에 대하여 선택된 응답 레벨(예, 10% 응답 레벨)에서 식별된 응답 곡선의 폭을 도시한 것이다. 도 9에서 곡선 150의 경우처럼, 헤드의 측-판독 거리는 주파수 범위에 대하여 헤드의 외견상 폭의 변화로부터 식별될 수 있다. 곡선 262는 약 28.3 메가헤르츠에서 약 34 마이크로인치(예제에서는 약 25 KFCI)로부터 약 282.5 메가헤르츠에서 약 29 마이크로인치(예제에서는 약 250 KFCI)까지 폭 변화를 도시한다. 도 9에서 곡선 150의 경우처럼, 곡선 262의 기울기는 헤드의 측-판독의 직접적인 측정이 된다. 도 9의 곡선 152의 경우처럼, 50% 응답 레벨에 대하여 응답 곡선의 폭을 식별하는 데이터를 표현하는 곡선 264는 실질적으로 평평하게 남고, 고조파 주파수 범위에 대하여 50% 응답 레벨에서 응답 곡선의 폭에 거의 변화가 없다는 것을 나타낸다.

도 11의 프로세스의 장점은 기본 전이 주파수를 표현하는 밀도에서 기록된 단지 하나의 마이크로트랙을 요구하는 반면, 도 10의 프로세스는 각 전이 밀도에 대하여 개별 마이크로트랙을 요구한다. 기본 주파수의 각 기수 고조파에서 원하는 레벨(예, 10%)에서의 응답 곡선의 폭을 측정하는 것은 도 10의 프로세스와 유사한 결과를 제공한다. 그러나, 도 11의 프로세스는 기본적으로 곡선 262(도 12)에 대하여 더 작은 데이터 지점을 초래하고, 이는 약간 정확하지 않은 결과를 초래할 수 있다. 예를 들면, 다수의 데이터 지점으로 구성된 곡선 152는 6 마이크로인치의 측-판독을 지시하는 반면, 곡선 262는 5 마이크로인치의 측-판독을 지시한다. 따라서, 도 11의 프로세스는 더 신속하고, 더 용이하지만, 정확성은 떨어진다.

요약하면, 본 발명은 트랜스듀서의 측-판독 효과를 식별하기 위하여 판독 헤드와 같은 인접-접합 트랜스듀서(10)의 개발을 위한 유용한 툴을 제공한다. 트랜스듀서는 선택된 전이 밀도를 갖는(단계 200, 250) 적어도 하나의 마이크로트랙과 관련하여 이동된다(단계 206, 256). 트랜스듀서의 다수의 위치는 트랜스듀서(10)가 소정의 응답을 제공하는 적어도 하나의 마이크로트랙과 관련하여 식별된다(단계 206, 258). 트랜스듀서의 측-판독 거리는 다수의 위치로부터 식별된다(단계 216, 260).

도 10의 실시예에서, 다수의 마이크로트랙은 반복적으로 구성되며(단계 214 및 202를 포함하는 루프), 각 마이크로트랙은 상이한 전이 밀도를 가진다(단계 214). 트랜스듀서의 위치는 각 반복동안, 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 각 마이크로트랙과 관련하여 식별된다(단계 206).

도 11의 실시예에서, 선택된 전이 밀도는 기본 주파수를 가진다(단계 250). 트랜스듀서의 위치는 기본 주파수의 다수의 고조파 주파수 위치 각각에서 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 마이크로트랙과 관련하여 식별된다(단계 258).

바람직한 실시예에서, 응답 레벨은 최대 응답의 50% 미만이며, 더 바람직하게는 최대 응답의 10%에서 30% 사이이다.

지금까지 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구성 및 기능의 상세한 설명과 함께 그 특징 및 장점이 개시되었지만, 이러한 개시는 단지 설명을 위한 것이며, 하기의 특허청구범위에 청구된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 세부사항 특히 일부의 구조 또는 배치에 대하여 다양한 변형이 가능하다는 것을 당업자는 알 것이다. 예를 들어, 특정 소자들은, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 실질적으로 동일한 기능을 유지하는 한, 측-판독 측정을 위한 특정 응용례에 따라 변화될 수 있다. 또한, 여기에 개시된 바람직한 실시예는 디스크 드라이브 시스템용 GMR 헤드와 관련되지만, 마찬가지로 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 이는 MR 헤드, 임팩트 트랜스듀서, 가속도계 등을 포함하여 다른 종류의 인접-접합 트랜스듀싱 장치에도 적용될 수 있으며, 또한 테이프 드라이브 시스템과 같은 다른 시스템에도 적용될 수 있다는 것을 당업자는 알 것이다.

Claims

인접-접합 자기 트랜스듀서의 측-판독을 측정하는 프로세스로서,

a) 트랜스듀서 응답 폭의 변화가 식별될 수 있는 밀도 범위를 형성하는 각각의 전이 밀도를 갖는 각각의 다수의 마이크로트랙과 각각 관련하여 상기 트랜스듀서를 이동시키는 단계;

b) 상기 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 각각의 마이크로트랙과 관련하여 상기 트랜스듀서의 다수의 오프-트랙(off-track) 위치를 식별하는 단계; 및

c) 상기 다수의 위치로부터 상기 트랜스듀서의 측-판독 특성을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제1항에 있어서,

상기 각각의 마이크로트랙에 대한 단계 a)는,

a1) 각각의 트랙마다 상이한 전이 밀도를 갖는 트랙을 구성하는 단계; 및

a2) 상기 트랙을 마이크로트랙으로 트림하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제2항에 있어서,

상기 단계 a1) 및 a2)는 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제1항에 있어서,

상기 단계 b)는

b1) 상기 마이크로트랙과 관련한 상기 트랜스듀서의 중심 위치의 표현을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제4항에 있어서,

상기 단계 c)는

c1) 상기 소정의 응답에 대해 상기 마이크로트랙과 관련한 상기 트랜스듀서 위치의 저장된 표현을 도시하는 단계; 및

c2) 상기 도시로부터 상기 트랜스듀서의 상기 측-판독을 보간(interpolate)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제1항에 있어서,

상기 소정의 응답은 상기 트랜스듀서의 최대 응답의 50% 미만인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제6항에 있어서,

상기 소정의 응답은 상기 트랜스듀서의 최대 응답의 10% 내지 30% 사이인 것을 특징으로 하는 프로세스.
인접-접합 트랜스듀서의 측-판독을 측정하는 프로세스로서,

a) 기본 주파수를 갖는 선택된 전이 밀도를 갖는 마이크로트랙과 관련하여 트랜스듀서를 이동시키는 단계;

b) 상기 기본 주파수의 다수의 고조파 주파수 각각에 대해 상기 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 상기 마이크로트랙과 관련하여 상기 트랜스듀서의 위치를 식별하는 단계; 및

c) 상기 다수의 위치로부터 상기 트랜스듀서의 측-판독을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제8항에 있어서,

상기 단계 c)는

c1) 상기 각각의 고조파 주파수에 대하여 상기 트랜스듀서의 식별된 위치에 기초하는, 상기 트랜스듀서의 다수의 응답 폭을 식별하는 단계; 및

c2) 상기 다수의 응답 폭에 기초하여 상기 측-판독을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제9항에 있어서,

상기 단계 c1)은 상기 기본 주파수에 대한 상기 트랜스듀서의 식별된 위치에 기초하는 응답 폭을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제8항에 있어서,

상기 단계 a)는

a1) 상기 선택된 전이 밀도를 갖는 트랙을 구성하는 단계; 및

a2) 상기 트랙을 마이크로트랙으로 트림하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
인접-접합 자기 트랜스듀서의 측-판독을 측정하는 프로세스로서,

a) 제1 전이 밀도를 갖는 제1 트랙을 구성하는 단계;

b) 상기 제1 트랙을 제1 마이크로트랙으로 트림하는 단계;

c) 상기 트랜스듀서를 상기 제1 마이크로트랙을 가로질러 이동시키는 단계;

d) 상기 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 상기 제1 마이크로트랙과 관련하여 상기 트랜스듀서의 제1의 다수의 위치를 식별하는 단계;

e) 상기 제1 전이 밀도와 상이한 제2 전이 밀도를 갖는 제2 트랙을 구성하는 단계;

f) 상기 제2 트랙을 제2 마이크로트랙으로 트림하는 단계;

g) 상기 제2 마이크로트랙을 가로질러 상기 트랜스듀서를 이동시키는 단계;

h) 상기 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 상기 제2 마이크로트랙과 관련하여 상기 트랜스듀서의 제2의 다수의 위치를 식별하는 단계;

i) 상기 제1 및 제2의 다수의 위치로부터 상기 트랜스듀서의 측-판독을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제12항에 있어서,

상기 단계 d)는

d1) 상기 제1의 다수의 위치의 상기 위치들 사이의 제1 거리의 표현을 저장하는 단계를 포함하고,

상기 단계 h)는

h1) 상기 제2의 다수의 위치의 상기 위치들 사이의 제2 거리의 표현을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제13항에 있어서,

상기 단계 i)는

i1) 상기 제1 및 제2 거리로부터 상기 트랜스듀서의 측-판독을 보간하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제12항에 있어서,

상기 소정의 응답은 상기 트랜스듀서의 최대 응답의 50% 미만인 것을 특징으로 하는 프로세스.
인접-접합 자기 트랜스듀서의 측-판독을 측정하는 프로세스로서,

a) 기본 주파수를 형성하는 전이 밀도를 갖는 트랙을 구성하는 단계;

b) 상기 트랙을 마이크로트랙으로 트림하는 단계;

c) 상기 트랜스듀서를 상기 마이크로트랙을 가로질러 이동시키는 단계;

d) 상기 기본 주파수의 각각의 다수의 고조파 주파수에서 다수의 응답을 유도하기 위하여, 상기 트랜스듀서에 의해 상기 마이크로트랙을 판독하는 단계;

e) 상기 각 고조파 주파수에 대하여, 상기 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 상기 마이크로트랙과 관련하여 상기 트랜스듀서의 다수의 위치를 식별하는 단계; 및

f) 상기 각각의 다수의 위치로부터 상기 트랜스듀서의 측-판독을 계산하는 단계를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제16항에 있어서,

상기 단계 e)는

e1) 상기 각 고조파 주파수에 대하여, 상기 각각의 다수의 위치의 상기 위치 사이의 거리의 표현을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제17항에 있어서,

상기 단계 f)는

f1) 상기 각 고조파 주파수에 대한 거리로부터 상기 트랜스듀서의 측-판독을 보간하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제16항에 있어서,

상기 단계 e)는

e1) 상기 기본 주파수에 대하여 상기 트랜스듀서가 소정의 응답을 제공하는 상기 마이크로트랙과 관련하여 상기 트랜스듀서의 다수의 위치를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제16항에 있어서,

상기 소정의 응답은 상기 트랜스듀서의 최대 응답의 50% 미만인 것을 특징으로 하는 프로세스.