KR100718127B1

KR100718127B1 - 수직 자기 기록헤드

Info

Publication number: KR100718127B1
Application number: KR1020050035536A
Authority: KR
Inventors: 임지경; 김용수; 이후산
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2007-05-14
Also published as: US8098456B2; KR20060112856A; CN1855230A; JP2006309927A; US20060256473A1; CN100426380C

Abstract

수직 자기 기록헤드에 관해 개시되어 있다. 여기서 본 발명은 기록매체에 데이터를 기록하기 위한 메인폴과 리턴폴을 포함하고, 상기 메인 폴을 감는 코일을 포함하는 데이터 기록부와, 자기 차폐층과 그 사이에 읽기용 자기 디바이스를 포함하는 데이터 재생부를 포함하는 수직 자기 기록헤드에 있어서, 상기 메인 폴의 하단부는 상기 기록매체에 가까워지면서 폭이 좁아지고 측면이 제1 곡률을 갖는 곡면인 제1 부분과 상기 제1 부분의 확장된 부분으로 측면이 제2 곡률을 갖는 곡면인 제2 부분을 포함하는 수직 자기 기록 헤드를 제공한다. 상기 제1 및 제2 곡률은 같거나 다를 수 있고, 이러한 메인 폴 하단부 양측에 자기 차폐 수단이 더 구비될 수 있다.

Description

수직 자기 기록헤드{Perpendicular magnetic recording head}

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 기록헤드의 단면도이다.

도 2는 도 1의 제1 영역(A1)을 수직 자기 기록헤드의 진행방향으로 본 확대도이다.

도 3은 도 1의 수직 자기 기록헤드의 메인 폴 양측에 자기 차폐 수단이 구비된 경우를 나타낸 정면도이다.

도 4는 도 2의 메인 폴을 갖는 본 발명의 자기 기록헤드에 대한 제1 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.

도 5 및 도 6은 도 4의 시뮬레이션 결과를 얻기 위해 대조군으로 사용된 자기 기록헤드에 적용된 메인 폴의 정면도들이다.

도 7 내지 도 9는 도 2의 메인 폴을 갖는 본 발명의 자기 기록헤드에 대한 제2 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프들이다.

도 10 및 도 11은 메인 폴 양측에 자기 차폐 수단이 구비된 본 발명의 실시예에 의한 자기 기록헤드에 대한 제3 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프들이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

40:보조용 폴 42:읽기용 디바이스

44:수직 자기 기록매체 50:층간 절연층

50A, 50B:제1 및 제2 자기 차폐 수단

100:기록부 200:재생부

A1:메인 폴의 제1 영역

D:메인 폴 하단부의 제2 부분 하단의 폭

G:메인 폴 하단부의 제2 부분 하단과 자기 차폐 수단사이의 갭

H1, H2:메인 폴 하단부의 제1 및 제2 부분

PO:자기장의 Z축 방향 성분의 세기가 0인 위치

P1:메인 폴(main pole) P2:리턴 폴(return pole)

PP1, PP2:제1 및 제2 피크 C:코일

S1, S2:제1 및 제2 자기 차폐층 Tw:기록매체의 트랙 폭

1. 발명의 분야

본 발명은 데이터 기록헤드에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 수직 자기 기록헤드에 관한 것이다.

2. 관련 기술의 설명

인터넷 접속이 보편화되고, 개인 혹은 단체의 정보 공유가 인터넷 상에서 자유롭게 이루어지면서 이용할 수 있는 정보의 양은 급격히 증가하고 있다. 이러한 현실에서 사용자의 관심이 인터넷 접속과 데이터 처리 속도가 빠르고 데이터 저장 능력이 큰 컴퓨터에 모아지는 것은 당연하다.

컴퓨터의 데이터 처리 속도를 증가시키기 위해 CPU 칩과 컴퓨터 주변장치의 개선이 이루어지고 있고, 데이터 저장 능력을 향상시키기 위해 다양한 형태의 기록 매체, 예컨대 하드디스크가 소개되고 있다.

최근에 강유전층을 데이터 기록층으로 이용하는 기록매체가 간혹 소개되고 있으나, 대부분의 기록매체는 여전히 데이터 기록층으로써 자성층을 이용하는 자기 기록매체이다.

자기 기록매체에서 데이터 기록 방식은 크게 수평 자기 기록방식과 수직 자기 기록방식으로 나뉜다.

전자는 자기 분극이 자성층의 표면에 평행하게 정렬될 수 있는 자성층을 이용하여 데이터를 기록하는 방식이고, 후자는 자기 분극이 자성층의 표면에 수직하게 정렬될 수 있는 자성층을 이용하여 데이터를 기록하는 방식이다.

데이터 기록 밀도를 고려하면, 상기 수직 자기 기록방식은 상기 수평 자기 기록방식보다 훨씬 유리하다.

자성층에 데이터를 기록하는 과정은 상기 자성층과 자기헤드의 상호 작용으로 볼 수 있다. 때문에 자성층에 데이터를 고밀도로 기록하기 위해서는 자성층 못지 않게 자기 헤드의 개선도 요구된다.

최근의 정보 기술의 발전과 함께 수직 자기 기록방식에 대한 관심이 높아지면서 상기 수직 자기 기록방식을 구현할 수 있는 여러 종류의 자기 헤드가 소개되고 있다.

현재까지 소개된 수직 자기 기록방식을 구현하는 자기 헤드(이하, 종래의 자기 헤드)는 기본적으로 자성층에 데이터를 기록하기 위한 메인 폴(main pole)과 리턴 폴(return pole)을 포함하고, 상기 자성층에 기록된 데이터를 읽기 위한 자기 저항체(MR)를 포함한다.

상기 수직 자기 기록방식을 사용하면서 상기 자성층의 트랙 밀도를 높일 경우, 상기 자성체에 대한 데이터 기록 밀도는 더욱 높일 수 있다. 자성층의 트랙 밀도의 증가는 트랙 피치의 감소를 의미한다. 그러므로 상기 종래의 자기 헤드의 사이즈는 상기 트랙 피치의 감소에 비례해서 작아질 필요가 있고, 실제 상기 종래의 자기 헤드의 사이즈는 상기 트랙 피치의 감소에 따라 작아지고 있다.

그러나 상기 종래의 자기 헤드의 경우, 스큐 각(skew angle)에 따라 트랙 방향으로 상당량의 누설 자속이 발생한다. 이에 따라 상기 종래의 자기 헤드를 이용하여 상기 자성체의 선택된 트랙에 데이터를 기록하는 과정에서 선택되지 않은 트랙에도 원치 않는 데이터가 기록될 수 있다.

한편, 전력 소모와 자기 헤드의 발열량을 줄이기 위해 자기 기록헤드의 데이터 기록에 필요한 전류는 작으면 작을수록 좋다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 데이터 기록 전류를 줄일 수 있고, 기록 매체의 트랙밀도를 높일 수 있으며, 스큐 효과에 따른 자속 누설을 방지하거나 자속 누설을 최소화할 수 있는 수직 자기 기록용 자기헤드를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 메인 폴과 리턴 폴을 포함하고 상기 메인 폴을 감는 코일을 포함하는 데이터 기록부; 자기 차폐층과 그 사이에 구비된 읽기용 자기 디바이스를 포함하는 데이터 재생부;를 포함하는 수직 자기 기록헤드에 있어서, 상기 메인 폴의 하단부는 아래로 내려 갈수록 폭이 좁아지고, 측면이 제1 곡률을 갖는 곡면인 제1 부분과 상기 제1 부분의 확장된 부분으로 측면이 제2 곡률을 갖는 곡면인 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록헤드를 제공한다.

상기 메인 폴의 하단부 양측에 자기 차폐 수단이 더 구비될 수 있다.

상기 제1 및 제2 곡률은 같거나 다를 수 있다.

상기 제2 부분의 하단의 폭은 100nm이하일 수 있다.

이러한 본 발명의 수직 자기 기록헤드에서 메인 폴과 기록매체사이의 자기장의 세기와 기울기는 종래 기술에 의한 자기 헤드에서 얻을 수 있는 것보다 크다. 그러므로 본 발명의 수직 자기 기록 헤드를 이용하면, 데이터 기록에 필요한 전류를 크게 줄일 수 있다. 그리고 스큐 효과에 따른 자속 누설을 방지하거나 자속 누설을 최소화할 수 있다. 이러한 효과에 따라 기록매체의 선택된 트랙에만 데이터를 기록할 수 있고, 선택되지 않은 트랙에 원치 않는 데이터가 기록되는 경우에도 그 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 선 기록밀도와 트랙 밀도를 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 기록헤드(이하, 본 발명의 자기 헤드)를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.

도 1은 본 발명의 자기 헤드의 핵심 부분을 보여준다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 자기 헤드는 기록매체(44)에 데이터를 기록하는데 사용하는 기록부(100)와 기록 매체(44)에 기록된 데이터를 읽는데 사용되는 재생부(200)를 포함한다.

기록부(100)는 메인 폴(P1), 리턴 폴(P2), 보조용 폴(40) 및 코일(C)을 포함한다. 메인 폴(P1), 리턴 폴(P2) 및 보조용 폴(40)은 동일한 재질, 예를 들면 니켈 철(NiFe)로 만들 수 있으나, 성분비를 다르게 하여 각각의 보자력(Bs)은 다르게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 메인 폴(P1)의 보자력은 보조용 폴(40)의 보자력 보다 큰 것이 바람직하다. 메인 폴(P1)과 리턴 폴(P2)은 기록매체(44)에 데이터를 기록하는데 직접 사용된다. 보조용 폴(40)은 데이터를 기록하는 과정에서 메인 폴(P1)에서 발생되는 자기장을 데이터를 기록하고자 하는 기록매체(44)의 선택된 영역에 모아주는 역할을 한다. 메인 폴(P1)은 소정의 너비를 갖는다. 메인 폴(P1)을 중심으로 한쪽에 리턴 폴(P2)이 구비되어 있고, 다른 쪽에 보조용 폴(40)이 구비되어 있다. 보조용 폴(40)은 메인 폴(P1)에 부착되어 있다. 보조용 폴(40)은 메인 폴(P1)의 하단에서 위쪽으로 주어진 깊이로 리세스(recess)되어 있다. 곧, 보조용 폴(40) 하단은 메인 폴(P1) 하단보다 위쪽에 위치한다. 코일(C)은 메인 폴(P1)과 보조용 폴(40)의 둘레를 감싸고 있다. 메인 폴(P1) 및 리턴 폴(P2)의 하단사이에 갭(g1)이 존재한다. 이 갭(g1)은 메인 폴(P1)과 리턴 폴(P2)의 상단까지 확장되어 있으나, 메인 폴(P1)과 리턴 폴(P2)의 가운데 부분의 갭은 상기 하단의 갭보다 훨씬 넓다. 메인 폴(P1)과 리턴 폴(P2)의 가운데 부분의 갭을 코일(C)이 통과한다. 메인 폴(P1)과 리턴 폴(P2)의 상단은 연결되어 있다.

본 발명의 자기헤드의 재생부(200)는 코일(C)을 사이에 두고 기록부(100)에 접해있다. 재생부(200)는 제1 및 제2 자기 차폐(magnetic shield)층(S1, S2)을 포함하고, 제1 및 제2 자기 차폐층(S1, S2)사이에 읽기용 디바이스(42)를 포함한다. 제1 및 제2 자기 차폐층(S1, S2)은 선택된 트랙의 정해진 위치로부터 데이터를 읽는 동안, 상기 정해진 위치 둘레의 자기적 요소로부터 발생되는 자기장이 상기 정해진 위치에 도달되는 것을 차단한다. 읽기용 디바이스(42)는, 예를 들면 GMR 또는 TMR일 수 있다. 도 1에서 참조번호 50은 층간 절연층을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 자기헤드의 메인 폴(P1)의 하단이 포함된 도 1의 제1 영역(A1)을 확대한 것으로써, 본 발명의 자기헤드가 진행하는 방향으로 본 것이다. 이하, 본 발명의 자기 헤드가 진행하는 방향으로 본 도면을 정면도라 한다.

도 2를 참조하면, 기록매체(44)에 가까운 메인 폴(P1) 하단부는 구조적으로 서로 다른 두 부분을 포함한다.

구체적으로, 메인 폴(P1) 하단부는 제1 부분(H1)과 제1 부분(H1) 아래에 위치한 제2 부분(H2)을 포함한다. 제1 및 제2 부분(H1, H2)의 구성 물질은 동일하고 연속되어 있다. 제1 부분(H1)은 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아진다. 메인 폴(P1) 하단부를 수직으로 지나는 선을 Z축이라 할 때, Z축의 변위(displacement)에 따른 제1 부분(H1)의 폭의 변화는 Z축의 변위의 1차 함수가 아니라 2차 함수이다. 따라서 메인 폴(P1) 하단의 측면은 하향 경사진 평면이 아니라 상기 Z축을 중심으로 대칭 을 이루는 곡면이다. 제1 부분(H1)의 측면은 제1 곡률을 갖는다.

메인 폴(P1) 하단부에서 제2 부분(H2)은 제1 부분(H1)보다 짧다. 제2 부분(H2) 역시 제1 부분(H1)과 마찬가지로 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지고, 측면은 곡면이다. 제2 부분(H2)의 측면은 제2 곡률을 갖는다. 상기 제2 곡률은 상기 제1 곡률과 같거나 다를 수 있다. 제2 부분(H2)의 하단, 곧 기록매체와 가장 근접한 부분의 폭(D)은 기록매체의 트랙밀도를 고려할 때 가능한 좁은 것이 바람직한데, 예를 들면 100nm 이하일 수 있다.

한편, 본 발명의 자기헤드에서 도 2의 메인 폴(P1) 하단부 양측에는 도 3에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 자기 차폐 수단(50A, 50B)이 구비될 수 있다. 제1 및 제2 자기 차폐 수단(50A, 50B)과 메인 폴(P1)의 제2 부분(H2)의 하단사이에는 갭(G)이 존재한다. 제1 및 제2 자기 차폐 수단(50A, 50B)은 메인 폴(P1)의 하단에서 발생된 자기장이 메인 폴(P1) 아래에 위치한 선택된 트랙을 벗어나 선택되지 않은 이웃 트랙에 도달되는 것을 방지하기 위한 것이다. 도 3에서 참조부호 Tw는 메인 폴(P1) 아래에 위치한 선택된 트랙의 폭을 나타낸다.

본 발명자는 상술한 본 발명의 자기 헤드의 우수한 특성을 검증하기 위해서 제1 시뮬레이션을 실시하였다.

상기 제1 시뮬레이션에서 본 발명의 자기 헤드와 비교하기 위한 대조군으로써 제1 및 제2 자기 헤드를 사용하였다. 상기 제1 및 제2 자기 헤드는 메인 폴의 하단 모양이 다른 것을 제외하고 본 발명의 자기 헤드와 동일하다.

도 5는 상기 제1 자기 헤드에 구비된 메인 폴(P1)의 하단부를 보여주고, 도 6은 상기 제2 자기 헤드에 구비된 메인 폴의 하단부를 보여준다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 자기 헤드의 메인 폴 하단부의 모양은 본 발명의 자기 헤드의 메인 폴(P1)의 하단부와 유사한 부분이 있으나, 결정적으로 도 5에 도시한 상기 제1 자기 헤드의 메인 폴 하단부는 본 발명의 자기 헤드의 제1 및 제2 부분(H1, H2)에 대응되는 부분이 본 발명과 다르다. 그리고 도 6에 도시한 상기 제2 자기 헤드의 메인 폴 하단부의 경우, 본 발명의 자기 헤드의 제1 부분(H1)에 대응되는 부분이 본 발명과 동일하나, 본 발명의 자기 헤드의 제2 부분(H2)에 대응되는 부분이 본 발명과 다르다.

도 4는 본 발명의 자기 헤드와 상기 제1 및 제2 자기 헤드에 대한 시뮬레이션 결과로써, 크로스 트랙(cross track) 방향(트랙을 횡단하는 방향)으로 자기장의 Z축 방향(도 1 참조) 성분(Hz)의 세기 변화를 보여준다.

도 4에서 제1 내지 제3 그래프(G1, G2, G3)는 각각 상기 제1 자기 헤드, 제2 자기 헤드 및 도 2에 도시한 메인 폴을 갖는 본 발명의 자기 헤드에 대한 결과를 나타낸다.

제1 내지 제3 그래프(G1, G2, G3)를 비교하면, 도 2에 도시한 메인 폴을 갖는 본 발명의 자기 헤드의 Z축 방향 자기장 성분(Hz)이 상기 제1 및 제2 자기 헤드의 Z축 방향 자기장 성분보다 세기가 세고, 폭도 좁으면서 기울기도 큰 것을 알 수 있다.

이러한 결과는 본 발명의 자기 헤드를 이용할 경우, 상기 제1 및 제2 자기 헤드를 사용할 때보다 기록 매체의 트랙 폭을 좁게 할 수 있고, 선택된 트랙에 데 이터를 기록하는 과정에서 선택되지 않은 트랙에 미치는 영향도 최소화할 수 있음을 시사한다.

본 발명자는 또한 본 발명의 자기 헤드의 우수한 특성을 입증하기 위해서 상기 제1 자기 헤드와 도 2에 도시한 메인 폴 구조를 갖는 본 발명의 자기 헤드를 대상으로 한 제2 시뮬레이션을 실시하였다.

상기 제2 시뮬레이션에서 상기 제1 자기 헤드의 메인 폴의 하단(도 5 참조)의 폭은 120nm로 하였다. 그리고 본 발명의 자기 헤드의 메인 폴(P1)의 하단의 폭(D)은 100nm로 하였다. 그리고 자기장의 Z축 방향 성분(Hz)은 자기 헤드의 에어 베어링 면(Air Bearing Surface)으로부터 아래로 23nm 정도 떨어진 위치에서 측정하였다. 그리고 자기장 발생을 위해 필드 주파수가 667MHz인 전류를 사용하였다. 또한, 자기장은 1.5ns 동안 측정하였다. 또한, 좌표축의 방향은 도 1에 도시한 것을 사용하였다.

도 7 내지 도 9는 상기 제2 시뮬레이션에 대한 결과를 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명의 자기 헤드와 상기 제1 자기 헤드에서 메인 폴과 기록 매체사이에 발생되는 자기장의 Z축 성분(Hz)의 세기가 X축 방향으로, 곧 트랙을 따라 어떻게 변화하는지를 보여준다.

도 7에서 제1 그래프(G11)는 상기 제1 자기 헤드에 대한 측정 결과를, 제2 그래프(G22)는 도 2의 메인 폴을 갖는 본 발명의 자기 헤드에 대한 측정 결과를 나타낸다.

제1 및 제2 그래프(G11, G22)를 비교하면, 본 발명의 자기 헤드의 자기장 Z 축 성분(Hz)의 세기가 상기 제1 자기 헤드의 그것보다 큰 것을 알 수 있다. 특히, 제1 그래프(G11)의 하향 제1 피크(PP1)와 제2 그래프(G22)의 하향 제2 피크(PP2)는 트레일링 에지(trailing edge) 아래, 곧 메인 폴 하단의 리턴 폴에 가까운 에지 부분 아래에서의 자기장의 Z축 성분(Hz)의 세기를 나타낸다. 그리고 제1 및 제2 그래프(G11, G22)의 자기장의 Z축 성분(Hz)의 세기가 0이 되는 위치(P0)는 리턴 폴이 시작되는 부분이다.

상기 트레일링 에지에서의 자기장의 Z축 성분(Hz)의 세기와 리턴 폴이 시작되는 상기 위치(PO)에서의 자기장의 Z축 성분(Hz)의 세기의 차가 클수록 데이터 기록 시간이 줄어들고, 주어진 트랙에서의 데이터 기록밀도, 곧 선 기록밀도가 높아진다.

따라서 도 7의 결과는 본 발명의 자기 헤드를 이용할 경우, 상기 제1 자기 헤드를 이용할 때보다 데이터 기록 시간을 줄일 수 있고, 선 기록밀도를 높일 수 있음을 시사한다.

도 8은 본 발명의 자기 헤드 및 상기 제1 자기 헤드의 상기 트레일링 에지(X축 방향으로 250nm 지점)에서 1.5ns 동안 Y축 방향을 따라(기록 매체의 트랙을 횡단하는 방향으로) 측정한 자기장의 Z축 성분(Hz)의 세기 변화를 보여준다.

도 8에서 제1 및 제2 그래프(G1A, G2A)는 각각 상기 제1 자기 헤드 및 본 발명의 자기 헤드에 대한 측정 결과를 나타낸다.

도 8의 제1 및 제2 그래프(G1A, G2A)를 비교하면, 자기장의 Z축 성분(Hz)은 상기 제1 자기 헤드보다 본 발명의 자기 헤드에서 훨씬 크다는 것을 알 수 있는데, 수치로 표현하면, 본 발명의 자기 헤드의 자기장의 Z축 성분(Hz)의 세기는 상기 제1 자기 헤드보다 20%이상 증가한다는 것을 알 수 있다. 또한, 자기장의 기울기도 선택된 트랙의 안쪽에서는 상기 제1 자기 헤드와 본 발명의 자기 헤드사이에 거의 차이가 없지만, 트랙의 가장자리로 갈수록 상기 제1 자기 헤드보다 본 발명의 자기 헤드에서 자기장의 기울기가 커지는 것을 볼 수 있다.

도 1에 도시한 본 발명의 자기 헤드에서 메인 폴(P1)과 기록매체(44)사이에 발생되는 데이터 기록용 자기장은 메인 폴(P1)을 감싸는 코일(C)을 흐르는 전류에 기인한다.

따라서 도 8의 결과는 본 발명의 자기 헤드를 이용하면, 상기 제1 자기 헤드를 이용할 때보다 데이터 기록용 자기장을 발생시키는데 필요한 전류를 크게 줄일 수 있음을 시사한다. 또한, 본 시뮬레이션에서 본 발명의 자기 헤드의 Y축 방향의 폭(트랙을 횡단하는 방향의 폭)이 100nm정도로 상기 제1 자기 헤드의 폭(120nm)보다 좁다는 것을 감안할 때, 본 발명의 자기 헤드를 이용할 경우, 상기 제1 자기 헤드를 이용할 때보다 기록매체의 트랙 밀도를 높일 수 있음을 알 수 있다. 예컨대 상기 제1 자기 헤드가 트랙 밀도가 180k TPI인 기록 매체를 위한 것이라면, 본 발명의 자기 헤드는 이 기록 매체보다 트랙 밀도가 15% 이상 높은 기록 매체에 사용할 수 있다.

도 9는 메인 폴과 기록매체사이의 한 지점(-230nm, 0, -23nm)에서 측정한 시간에 따른 자기장의 Z축 성분(Hz)의 변화를 보여준다.

도 9에서 제1 그래프(G1B)는 상기 제1 자기 헤드에 대한 것이고, 제2 그래프 (G2B)는 본 발명의 자기 헤드에 대한 것이다.

도 9의 제1 및 제2 그래프(G1B, G2B)를 비교하면, 한 지점에서의 시간에 따른 자기장의 세기도 상기 제1 자기 헤드보다 본 발명의 자기 헤드에서 큰 것을 알 수 있다.

다음, 본 발명자는 도 3에 도시한 바와 같이 메인 폴(P1) 양측에 자기 차폐 수단(50A, 50B)을 갖는 본 발명의 자기 헤드와 상기 제1 자기 헤드를 대상으로 제3 시뮬레이션을 실시하였다.

도 10 및 도 11은 상기 제3 시뮬레이션에 대한 결과를 보여준다.

도 10은 본 발명의 자기 헤드와 상기 제1 자기 헤드에서 메인 폴과 기록 매체사이에 발생되는 자기장의 Z축 성분(Hz)의 세기가 X축 방향으로 어떻게 변화하는지를 보여준다.

도 10에서 제1 그래프(G31)는 상기 제1 자기 헤드에 대한 상기 제3 시뮬레이션 결과를 나타내고, 제2 내지 제4 그래프(G32, G33, G34)는 본 발명의 자기 헤드에 대한 상기 제3 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 다시, 제2 그래프(G32)는 본 발명의 자기 헤드에서 메인 폴(P1)의 하단의 폭(D)이 100nm 이고 메인 폴(P1) 양측에 각 한 개의 자기 차폐층을 구비할 때의 결과를 나타내고, 제3 그래프(G33)는 본 발명의 자기 헤드에서 메인 폴(P1)의 하단 폭(D)이 90nm 이고 메인 폴(P1) 양측에 각 한 개의 자기 차폐층을 구비할 때의 결과를 나타내며, 제4 그래프(G34)는 본 발명의 자기 헤드에서 메인 폴(P1)의 하단 폭(D)이 90nm이고 메인 폴(P1) 양측에 각 두 개의 자기 차폐층을 구비할 때의 결과를 나타낸다. 또한, 도 10에서 제1 위치(X1) 는 메인 폴의 트레일링 에지에 해당하고, 제2 위치(X2)는 리턴 폴이 시작되는 위치에 해당한다.

도 10의 제1 내지 제4 그래프(G31-G34)를 비교하면, 제1 위치(X1)와 제2 위치(X2)에서의 자기장의 Z축 성분(Hz)의 세기 차(이하, 자기장 세기 차)는 제1 그래프(G31)보다 제2 내지 제3 그래프(G32-G34)에서 크다는 것을 알 수 있다.

또한, 도 10에서 제2 내지 제4 그래프(G32-G34)를 비교하면, 상기 자기장 세기 차는 제2 그래프보다 제3 및 제4 그래프(G33, G34)에서 큰 것을 알 수 있다.

또한, 제3 및 제4 그래프(G33, G34)에서 상기 자기장 세기 차는 거의 같다는 것을 알 수 있다.

도 10의 결과는 상기 제1 자기 헤드보다 본 발명의 자기 헤드에서 상기 자기장 세기 차가 크고, 본 발명의 자기 헤드 중에서도 메인 폴(P1) 하단의 폭(D)이 좁을수록 상기 자기장 세기 차가 크다는 것을 의미한다. 또한, 메인 폴(P1) 양측에 자기 차폐층이 구비되어 있다는 사실이 중요하고, 자기 차폐층의 수는 상기 자기장 세기 차와 큰 관계가 없음을 의미한다.

도 11은 본 발명의 자기 헤드 및 상기 제1 자기 헤드의 상기 트레일링 에지에서 Y축 방향을 따라(기록 매체의 트랙을 횡단하는 방향으로) 측정한 자기장의 Z축 성분의 세기 변화를 보여준다. 도 11의 경우에서 상기 자기장의 Z축 성분의 세기는 본 발명의 자기 헤드의 에어 베어링 면으로부터 아래로 16nm되는 위치에서 측정하였다.

도 11에서 제1 그래프(G41)는 상기 제1 자기 헤드에 대한 시뮬레이션 결과이 고, 제2 내지 제4 그래프(G42-G44)는 본 발명의 자기 헤드에 대한 것이다.

도 11의 제1 내지 제4 그래프(G41-G44)를 비교하면, 자기장의 Z축 성분의 세기와 자기장의 기울기는 제1 그래프(G41)보다 제2 내지 제4 그래프(G42-G44)에서 큰 것을 알 수 있다.

또한, 도 11에서 제2 내지 제4 그래프(G42-G44)를 비교하면, 제2 그래프(G42)보다 제3 및 제4 그래프(G43, G44)에서 자기장의 Z축 성분의 세기가 큰 것을 알 수 있다. 그러나 제3 및 제4 그래프(G43, G44)에서의 자기장의 Z축 성분의 세기는 큰 차이가 없다는 것을 알 수 있다.

한편, 도 11의 제2 내지 제4 그래프(G42-G44)에 자기장의 Z축 성분의 세기가 0보다 큰, 곧 자기장의 Z축 성분이 Z축의 양(+)의 방향을 향하는 구간(A2)이 존재한다. 이러한 구간(A2)은 메인 폴(P1)과 자기 차폐 수단(50A, 50B)사이의 갭(G)을 조절하여 줄이거나 제거할 수 있다.

도 11의 결과는 본 발명의 자기 헤드의 메인 폴 양측에 도 3에 도시한 바와 같이 자기 차폐 수단(50A, 50B)을 구비하는 경우에도 상기 제1 자기 헤드보다 자기장의 세기 및 기울기가 크다는 것을 의미하여, 본 발명의 자기 헤드를 이용할 경우 상기 제1 자기 헤드를 이용할 때보다 데이터 기록에 필요한 전류를 줄일 수 있고 트랙 밀도도 높일 수 있음을 시사한다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 자기 헤드에서 자기 차폐 수단, 예컨대 자기 차폐층을 메인 폴(P1)을 둘러싸는 형태로 구비할 수도 있을 것이다. 또한, 도 2에 도시한 메인 폴(P1) 하단의 제1 부분(H1)의 측면을 곡면이 아니라 도 5에 도시한 바와 같이 평면으로 구비할 수도 있을 것이다. 또한, 본 발명의 메인 폴(P1)을 다른 구조의 자기 헤드에 적용할 수도 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

본 발명의 자기 헤드에서 메인 폴(P1)의 하단은 아래로 갈수록 폭이 좁아지고, 측면은 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 된 제1 및 제2 부분(H1, H2)을 포함한다. 이에 따라 메인 폴(P1) 하단의 제2 부분(H2)과 기록매체(44)사이에서 자기장의 세기와 기울기는 종래 기술에 의한 자기 헤드에서 얻을 수 있는 것보다 크게 증가된다.

그러므로 본 발명의 자기 헤드를 이용하면, 데이터 기록에 필요한 전류를 크게 줄일 수 있다. 그리고 스큐 효과에 따른 자속 누설을 방지하거나 자속 누설을 최소화할 수 있다. 이에 따라 기록매체의 선택된 트랙에만 데이터를 기록할 수 있고, 선택되지 않은 트랙에 원치 않는 데이터가 기록되는 경우에도 그 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 선 기록밀도와 트랙 밀도를 높일 수 있다.

Claims

기록매체에 데이터를 기록하기 위한 메인폴과 리턴폴을 포함하고, 상기 메인 폴을 감는 코일을 포함하는 데이터 기록부와, 자기 차폐층과 그 사이에 읽기용 자기 디바이스를 포함하는 데이터 재생부를 포함하는 수직 자기 기록헤드에 있어서,

상기 메인 폴의 하단부는 상기 기록매체에 가까워지면서 폭이 좁아지고 측면이 제1 곡률을 갖는 곡면인 제1 부분과 상기 제1 부분의 확장된 부분으로 측면이 제2 곡률을 갖는 곡면인 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 메인 폴의 하단부 양측에 자기 차폐 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 곡률은 같은 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 곡률은 다른 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록헤드.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 부분의 하단의 폭은 100nm이하 인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록헤드.