KR100790877B1 - 고밀도 기록을 위한 수직 자기 기록 헤드 - Google Patents

고밀도 기록을 위한 수직 자기 기록 헤드 Download PDF

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Abstract

고밀도 기록을 위한 수직 자기 기록 헤드가 개시된다. 개시된 수직 자기 기록 헤드는, 수직 자기 기록 매체에 정보를 기록하거나, 수직 자기 기록 매체에 기록된 정보를 재생하는 수직 자기 기록 헤드로서, 기록을 위한 자기장의 발생원이 되는 코일과; 자기장의 자로를 형성하는 리턴 폴과; 리턴 폴과 함께 자기장의 자로를 형성하는 것으로서, 수직 자기 기록 매체와 대향하는 제1단부면이 에어베어링 면으로부터 수직 자기 기록 매체와 멀어지는 방향으로 이격되게 형성된 서브 요크와; 에어베어링 면에서 시작되어 서브 요크의 리턴 폴과 대향하는 제1면 또는 그 이면 상으로 연장 형성된 것으로, 리턴 폴과 이격되고 수직 자기 기록 매체와 대향하는 제2단부면을 가지며 제1단부면의 적어도 일부를 감싸는 형상의 폴팁부를 구비하는 메인 폴;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고밀도 기록을 위한 수직 자기 기록 헤드{Perpendicular magnetic recording head for high recording density}
도 1은 종래의 수직 자기 기록 헤드를 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 수직 자기기록 헤드를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들과의 비교예인 수직 자기기록 헤드를 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예와 비교예의 자기장 특성을 다운 트랙 방향을 따라 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 수직 자기기록 헤드를 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예의 자기장 특성을 본 발명의 제1실시예와 비교하여 보인 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 수직 자기기록 헤드를 보인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예와 비교예의 자기장 특성을 다운 트랙 방향을 따라 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 수직 자기기록 헤드를 보인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5실시예에 의한 수직자기기록 헤드를 보인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제5실시예와 비교예의 자기장 특성을 다운 트랙 방향을 따라 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제6실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20...수직 자기 기록 매체 30...기록헤드부
32...코일 34...리턴 폴
38...서브 요크 38a...제1단부면
40,140,240,340,440,540,640...메인 폴
40a,140a,240a,340a,440a,540a,640a...제2단부면
43,143,243,343,443,543,643...폴팁부
50... 재생헤드부 250,450...물질영역
본 발명은 수직 자기 기록 헤드에 관한 것으로 보다 상세하게는, 고밀도 자기기록이 가능하도록 메인 폴의 폴 팁의 크기가 작으면서도 기록에 충분한 크기의 자기 필드를 제공하여 안정적인 고밀도 기록이 가능한 구조의 수직 자기 기록 헤드에 관한 것이다.
자기 기록은 기록 방식에 따라 크게 수평 자기 기록 방식과 수직 자기 기록 방식으로 나눌 수 있다. 수평 자기 기록 방식은 자성층의 자화 방향이 자성층의 표 면에 평행하게 정렬되는 것을 이용하여 정보를 기록하는 방식이고, 수직 자기 기록 방식은 자성층의 자화 방향이 자성층의 표면에 수직 방향으로 정렬되는 것을 이용하여 정보를 기록하는 방식이다. 따라서, 기록 밀도 측면에서 볼 때, 수직 자기 기록 방식은 수평 자기 기록 방식보다 훨씬 유리하다.
도 1은 종래 기술에 의한 수직 자기 기록 헤드를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 종래의 수직 자기헤드는 수직 자기 기록 매체(10, 이하 기록 매체)와 기록 매체(10)에 정보를 기록하는 기록헤드부(100) 및 기록 매체(10)에 기록된 정보를 재생하는 재생헤드부(110)를 포함한다.
기록헤드부(100)는 메인 폴(P1), 리턴 폴(105) 및 코일(C)을 포함한다. 코일(C)은 기록 매체(10)에 정보를 기록하기 위한 기록 자기장을 발생시키는 역할을 한다. 메인 폴(P1) 및 리턴 폴(105)은 코일(C)에 의해 발생된 기록 자기장의 자로를 형성하는 것으로, 자성 물질로 만들어 진다. 니켈 철(NiFe)과 같은 자성 물질이 주로 사용되며, 이 때 각각의 성분 비를 조절함으로써 포화 자속 밀도(Bs)를 다르게 형성시키게 된다. 메인 폴(P1) 측면에는 서브 요크(Sub Yoke)(101)가 형성되어 메인 폴(P1), 리턴 폴(105)와 함께 기록 자기장의 자로를 형성한다.
재생 헤드부(110)는 제 1 및 제 2 실드층(S1,S2)을 포함하고, 제 1 및 제 2 실드층(S1,S2)사이에 형성된 재생센서(111)를 포함한다. 제 1 및 제 2 실드층 (S1, S2)은 선택된 트랙의 소정 영역(ARP)의 정보를 읽는 동안, 상기 영역(ARP) 외부의 자기적 요소로부터 발생하는 자기장이 재생센서(111)에 도달되는 것을 차단한다.
에어베어링 면(air bearing surface, 이하 ABS)은 기록 헤드부(100)가 기록층(13)과 대향하는 면으로 정의되며 도면상에서는 X-Y 평면과 나란한 면이 된다.
메인 폴(P1)에서 발생되어 기록 매체(10)를 향하는 자기장의 수직성분이 기록층(13)의 마그네틱 도메인(magnetic domain)을 자화시켜 정보를 기록하게 된다. 이렇게 자화된 하나의 단위를 기록 비트(bit)라 하며 기록밀도가 증가함에 따라 기록비트의 크기는 작아지게 된다.
기록밀도는 통상 면 밀도(areal density)로 나타내며 1 inch2 당 기록비트의 개수로 표시한다. 즉, 면 밀도가 증가되려면 기록비트의 다운 트랙 방향의 길이와 크로스 트랙 방향의 길이가 모두 작아져야 한다. 다운 트랙 방향의 길이는 기록 매체(10)의 이동속도, 기록전류의 주파수 및 메인 폴(P1)의 X방향 길이에 의해 결정되며, 크로스 트랙 방향의 길이는 메인 폴(P1)의 Y방향 길이를 포함하여 메인 폴(P1)의 형상에 의존하는 양이다. 즉, 기록밀도가 증가함에 따라 메인 폴(P1)의 단부인 폴 팁의 크기는 작아지게 된다. 한편, 폴 팁의 크기가 작아짐에 따라 기록을 위한 자기 필드는 감소하고 이에 의해 기록 특성이 저하되게 되어, 기록밀도가 계속적으로 증가하는데 어려움이 있다. 따라서, 안정적인 기록 특성을 가지면서 기록밀도를 증가시키기 위해서는 자기 필드의 감소를 보완해야 할 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 메인 폴의 형상을 개선함으로써 폴 팁의 크기가 작으면서도 안정적인 고밀도 기록 특성을 갖도 록 개선된 자기 필드 프로파일을 갖는 수직 자기 기록 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수직 자기 기록 헤드는, 수직 자기 기록 매체에 정보를 기록하거나, 상기 수직 자기 기록 매체에 기록된 정보를 재생하는 수직 자기 기록 헤드로서, 상기 기록을 위한 자기장의 발생원이 되는 코일과; 상기 자기장의 자로를 형성하는 리턴 폴과; 상기 리턴 폴과 함께 자기장의 자로를 형성하는 것으로서, 수직 자기 기록 매체와 대향하는 제1단부면이 에어베어링 면으로부터 상기 수직 자기 기록 매체와 멀어지는 방향으로 이격되게 형성된 서브 요크와; 에어베어링 면에서 시작되어 상기 서브 요크의 상기 리턴 폴과 대향하는 제1면 또는 그 이면 상으로 연장 형성된 것으로, 상기 리턴 폴과 이격되고 상기 수직 자기 기록 매체와 대향하는 제2단부면을 가지며 상기 제1단부면의 적어도 일부를 감싸는 형상의 폴팁부를 구비하는 메인 폴;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수직 자기 기록 헤드의 구성을 보인 도면이다. 도면을 참조하면, 수직 자기 기록 헤드는, 수직 자기 기록 매체(20,이하 기록 매체)에 정보를 기록하는 기록헤드부(30)와 기록 매체(20)에 기록된 정보를 재생하는 재생헤드부(50)를 포함하고 있다.
기록헤드부(30)는, 기록을 위한 자기장의 발생원이 되는 코일(32)과, 코일에 의해 형성된 자기장의 자로를 형성하는 리턴 폴(34)과, 리턴 폴(36)과 함께 상기 자기장의 자로를 형성하는 서브 요크(38)와 에어베어링 면(air bearing surface, 이하 ABS)에서 시작되어 서브 요크(38)의 리턴 폴(34)과 대향하는 제1면(38b) 상으로 연장되게 형성된 메인 폴(40)을 포함한다.
ABS는 기록 헤드부(30)가 기록매체(20)와 대향하는 면으로 정의되며 도면상에서는 X-Y평면과 나란한 면이 된다.
리턴 폴(34)과 서브 요크(38)는 코일(32) 주위로 발생하는 자기장의 자로를 형성하는 것으로 코일 주위로 배치된다. 서브 요크(38)는 기록 매체(20)와 대향하는 제1단부면(38a)을 가지며, 제1단부면(38a)은 ABS로부터 기록 매체(20)와 멀어지는 방향으로 소정 거리를 두고 이격되게 형성되어 있다.
메인 폴(40)은 기록 매체(20)와 대향하며 ABS에 놓이는 제2단부면(40a)을 가지며, ABS에서 시작되어 제1단부면(38a)과 서브 요크(38)의 리턴 폴(34)과 대향하는 제1면(38b)에 결쳐서 형성되어 있다. 또한, 메인 폴(40)은 자기장이 제2단부면(40a)에 집중되게 하는 형상의 폴팁부(43)를 가진다. 폴팁부(43)는 자기장이 제2단부면(40a)에 집속되도록 제1단부면(38a)의 적어도 일부를 감싸는 형상으로 되어 있으며, ABS와 나란한 단면의 크기가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지는 형상으로 되어 있다. 특히, 폴팁부(43)는 서브 요크(38)의 제1면(38b)에 수직한 방향으로의 두께가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지도록 되어 있다. 예를 들면, 폴팁부(43)는 제1 면(38b)에 대해 경사진 경사면(40b)을 가지고 있다. 또한, 서브 요크(38)를 경유한 자속이 외부로 누설되지 않고 폴팁부(43)에 링크될 수 있도록, 바람직하게는 폴팁부(43)가 제1단부면(38a) 전체와 접하여 제1단부면(38a)을 전체적으로 감싸는 형상이 되도록 하는 것이 좋다. 이러한 경우, 리턴 폴(34)과 서브 요크(38)를 경유하는 자속은 보다 효율적으로 제2단부면(40a)에 집중될 수 있게 된다.
메인 폴(40), 리턴 폴(34) 및 서브 요크(38)는 코일(32)에 의해 발생된 기록 자기장의 자로를 형성할 수 있도록 자성 물질로 만들어 진다. 니켈 철(NiFe)과 같은 자성 물질이 주로 사용되며, 이 때 각각의 성분 비를 조절함으로써 포화 자속 밀도(Bs)를 다르게 형성시키게 된다. 제2단부면(40a)에 집속될 수 있는 자속의 양은 재질의 포화 자속 밀도(Bs)에 의해 제한되므로, 메인 폴(40)은 포화 자속 밀도(Bs)가 서브 요크(38)의 포화 자속 밀도(Bs) 보다 큰 값을 갖는 재질로 선택되는 것이 바람직하다.
ABS에서 폴팁부(43)과 리턴 폴(34) 사이에는 소정 길이(g)의 갭(gap)이 형성되어 있어 메인 폴(40)의 제2단부면(40a)에서 누설 자속이 발생한다. 기록매체(20)는 수직 자기 기록 매체로서, 연자성 하지층(22), 중간층(24), 기록층(26)의 구조로 되어 제2단부면(40a)에서 누설된 기록 자기장의 수직 성분이 기록층(26)을 수직 방향으로 자화시키는 방식으로 기록이 행해진다. 상기 기록 자기장은 제2단부면(40a)에서 기록매체(20)를 향하는 기록필드(Hw)와, 기록매체(20)를 경유하여 리턴 폴(34)로 들어가는 리턴 필드(Hr)로 나누어 볼 수 있고, 이들로부터 기록특성을 분석할 수 있다. ABS에서 리턴 폴(34)과 폴팁부(43)가 이격된 거리, 즉 갭 길이 g 는, 제2단부면(40a)에서 누설된 기록 자기장이 기록매체(20)의 연자성 하지층(22)을 경유하여 리턴 경로를 형성할 수 있도록 적절히 결정되며, 대략 500nm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
기록헤드부(30)의 측부에는 기록매체(20)에 기록된 정보를 재생하는 재생헤드부(50)가 더 구비되어 있다. 재생헤드부(50)는 제1실드층(52), 제2실드층(54) 및 상기 제1실드층(52)과 상기 제2실드층(54) 사이에 배치된 재생센서(56)를 포함하며, 상기 제1실드층(52), 제2실드층(54) 및 재생센서(56)의 일단부 각각은 ABS와 일치하도록 형성된다. 재생센서(56)로는 GMR 또는 TMR과 같은 자기저항소자가 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예와 자기기록 특성을 비교하기 위한 비교예가 되는 수직 자기 기록 헤드를 보이는 단면도이다. 도면을 참조하면, 비교예의 수직 자기 기록 헤드는 메인 폴(140)을 제외한 다른 구성은 도 2와 동일하다. 즉, 메인 폴(140)은 수직 자기 기록 매체와 대향하는 제2단부면(140a)을 가지며, 서브 요크(38)와 리턴 폴(34) 사이에 배치되어 있다. 폴팁부(143)는 제1단부면(38a)과 접해 있지 않고 ABS와 나란한 단면의 두께가 일정한 형상으로 되어 있다.
도 4는 도 2의 제1실시예와 비교예의 자기장 특성을 다운 트랙 방향을 따라 도시한 그래프이다. 다운 트랙 방향은 기록 매체(20)가 진행하는 방향으로, 도 2에서 화살표 A로 표시하였으며, X 방향에 해당한다. 수직 자기 기록 헤드에서 발생하는 자기장은 전술한대로 메인 폴(40)의 제2단부면(40a)에서 발생하는 기록필드(Hw)와 기록매체(20)를 경유하여 리턴 폴(34)로 돌아가는 리턴 필드(Hr)로 나누어 볼 수 있다. 그래프에서 기록필드(Hw)와 리턴 필드(Hr)가 발생하는 지점을 각각 P, Q로 표시하였다. 기록필드(Hw)와 리턴필드(Hr)은 방향이 반대이므로 각각은 양의 부호와 음의 부호를 갖는 것으로 나타난다. 제1실시예의 전류 크기를 10mA로 줄였을 때도 기록 형태나 필드 패턴이 비슷하다는 가정하에 그래프를 참조하면, 제1실시예는 전류가 각각 10mA, 35mA인 두 경우 모두, 비교예의 경우보다 큰 값의 기록필드(Hw)를 가지며 작은 값의 리턴필드(Hr)를 갖는다.
표 1은 도 4의 그래프를 분석하여 비교예와 본 발명에 의한 제1실시예의 기록특성을 구체적으로 비교한 것이다.
# 모델(전류) 기록필드,Hw(T) 리턴필드,Hr(T) 필드비,Hw/Hr 필드기울기(Oe/㎚)
#0 비교예(35㎃) 0.862 0.132 6.54 141.8
#1-1 제1실시예(10㎃) 0.882 0.106 8.29 134.11
#1-2 제1실시예(35㎃) 1.19 0.086 13.87 148.8
#1-1 개선율 2% (↑) 20% (↓) 27% (↑) 5.4% (↓)
#1-2 개선율 38% (↑) 35% (↓) 110% (↑) 5% (↑)
리턴필드(Hr)는 기록필드(Hw)와 반대방향으로 형성되게 되므로, 기록필드(Hw)는 크고 리턴필드(Hr)는 작은 것이 기록에 유리한 조건이 된다. 필드비(Hw/Hr)라는 양을 이용하여 이러한 특성을 비교하였다. 필드 기울기(field gradient)는 신호대 잡음비(SNR)에 영향을 주는 요소로서, 필드 기울기가 큰 경우가 SNR 특성이 우수하다.
표 1을 참조하면, 본 발명에 의한 제1실시예는 전류가 비교예의 경우보다 작은 10mA인 경우에도 비교예의 경우보다 기록필드(Hw)는 크고 리턴필드(Hr)는 작아, 필드비가 27% 정도 향상된 것으로 나타나고 있으며, 필드기울기는 다소 낮게 나타나고 있다. 전류가 동일하게 35mA인 경우는 기록필드(Hw)는 커지고 리턴필드(Hr)는 작아져서 필드비의 증가율이 110%에 이르며, 또한 필드기울기도 5%정도 향상되었다.
이하에서는 본 발명에 따른 수직 자기 기록 헤드의 다양한 실시예들을 설명한다. 이하의 실시예들은 메인 폴 부분을 제외한 다른 구성은 모두 본 발명의 제1실시예와 동일하므로 차이점이 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드를 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 메인 폴(240)은 기록 매체(20)와 대향하며 ABS에 놓이는 제2단부면(240a)을 가지며, ABS에서 시작되어 제1단부면(38a)과 서브 요크(38)의 리턴 폴(34)과 대향하는 제1면(38b)에 결쳐서 형성되어 있다. 또한, 메인 폴(240)은 자기장이 제2단부면(240a)에 집속되게 하는 형상의 폴팁부(243)를 가진다. 폴팁부(243)는 자기장이 제2단부면(240a)에 집속되도록 제1단부면(38a)의 일부를 감싸는 형상으로 되어 있으며, ABS와 나란한 단면의 두께가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지는 형상으로 되어 있다. 특히, 폴팁부(243)는 서브 요크(38)의 제1면(38b)에 수직한 방향으로의 두께가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지도록 되어 있다. 예를 들면, 폴팁부(243)는 제1면(38b)에 대해 경사진 경사면(240b)을 가지고 있다. 폴팁부(243)는 상기 제1단부면(38a)으로부터 이격된 대향면을 가지도록 형성되어 있으며, 폴팁부(243)와 제1단부면(38a) 사이에는 폴팁부(243)와 다른 재질로 이루어지는 물질영역(250)이 더 마련되어 있다. 상기 물질영역(250)은 폴팁부(243)의 포화자속밀도(Bs)와 다른 포화자속밀도(Bs)를 갖는 자성물질로 이루어지거나 절연물질, 예컨대 Al2O3와 같은 물질로 이루어지는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명의 제2실시예의 자기장 특성을 본 발명의 제1실시예와 비교하기 위해 도시한 그래프이다. 제1실시예는 상기 물질영역(250)이 폴팁부(243)와 동일한 재질로 이루어진 경우에 해당한다. 제2실시예는 예컨대, 물질영역(250)이 Bs가 1.5T인 자성물질로 이루어진 경우와 절연물질 Al2O3로 구성된 경우, 두 가지에 대한 것이다. 폴팁부(243)의 Bs는 2.15T인 경우로 하였다. 그래프에서 기록필드(Hw)와 리턴 필드(Hr)가 발생하는 지점을 각각 P, Q로 표시하였다. 그래프를 참조하면, 물질영역(250)이 Bs가 1.5T인 자성물질로 구성된 제2실시예의 경우 제1실시예와 거의 동일한 특성을 보이고 있으며, 물질영역(250)이 절연물질 Al2O3로 이루어진 제2실시예의 경우는 제1실시예와 기록 자기장 분포가 다소 다르게 나타남을 볼 수 있다.
표 2은 도 6의 그래프를 분석하여 제2실시예의 기록특성을 제1실시예와 구체적으로 비교한 것이다.
# 모델(재질) 기록필드,Hw(T) 리턴필드,Hr(T) 필드비,Hw/Hr 필드기울기(Oe/㎚)
#1-2 제1실시예(Bs:2.15T) 1.19 0.086 13.78 148.8
#2-1 제2실시예(Bs:1.5T) 1.19 0.087 13.74 148.7
#2-2 제2실시예(Al2O3) 1.09 0.094 11.6 150.3
#2-1 와 #1-2 비교 - - 0.3% (↓) -
#2-2 와 #1-2 비교 8% (↓) 9% (↑) 16% (↓) 1% (↑)
표 2를 참조하면, 상기 물질영역(250)을 자성물질로 구성한 경우는 Bs의 크고 작음에 따른 기록 자기장 특성의 차이가 거의 없음을 알 수 있다. 즉, 물질영역(250)을 자성물질로 구성한 경우는 제1실시예와 거의 동일하게, 비교예보다 향상된 특성을 갖는다. 물질영역(250)을 절연물질 Al2O3 로 구성한 경우, 필드 기울기는 제1실시예의 경우와 거의 비슷한 수준이며, 필드비는 제1실시예의 경우보다 16%정도 낮게 나타난다. 그러나, 이 경우도 표 1의 비교예(#0)를 참조하여 보면 보다 개선된 특성을 갖는 것임을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 수직 자기기록 헤드를 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 메인 폴(340)은 기록 매체(20)와 대향하며 ABS에 놓이는 제2단부면(340a)을 가지며, 또한, 자기장이 제2단부면(340a)에 집속되게 하는 형상의 폴팁부(343)를 가진다. 폴팁부(343)는 자기장이 제2단부면(340a)에 집속되도록 ABS와 나란한 단면의 크기가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지는 형상을 포함하며, 특히, 폴팁부(343)는 서브 요크(38)의 제1면(38b)에 수직한 방향으로의 두께가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지도록 되어 있다. 예를 들면, 폴팁부(343)는 제1면(38b)에 대해 경사진 경사면(340b)을 포함하는 형상으로 되어 있다. 폴팁부(343)는 제2단부면(340a)에 자기장 집속 효과가 높도록 제1단부면(38a) 전체와 접하여 제1단부면(38a)을 전체적으로 감싸는 형상이 되는 것이 좋다. 상기 경사면(340b)은 ABS로부터 소정 길이 만큼 이격되어 시작된다. 즉, 폴팁부(343)는 ABS로부터 소정의 스롯 길이(throat height), TH 까지는 ABS와 나란한 단면의 두께가 일정하게 되는 형상을 더 포함하고 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예와 비교예의 자기장 특성을 다운 트랙방향을 따라 도시한 그래프이다. 그래프에서 기록필드(Hw)와 리턴 필드(Hr)가 발생하는 지점을 각각 P, Q로 표시하였다. 전류 크기를 10mA로 줄였을 때도 기록 형태나 필드 패턴이 비슷하다고 가정하에 그래프를 참조하면, 전류가 10mA인 경우의 제3실시예는 비교예의 경우보다 작은 기록필드(Hw)와 리턴필드(Hr)를 가진다. 또한, 비교예와 동일하게 전류가 35mA인 경우의 제3실시예는 비교예의 경우보다 기록필드(Hw)는 커지고 리턴필드(Hr)는 작아지는 것으로 나타난다.
표 3은 도 8의 그래프를 분석하여 비교예와 제3실시예의 기록특성을 구체적으로 비교한 것이다.
# 모델(전류) 기록필드,Hw(T) 리턴필드,Hr(T) 필드비,Hw/Hr 필드기울기(Oe/㎚)
#0 비교예(35㎃) 0.862 0.132 6.54 141.8
#3-1 제1실시예(10㎃) 0.811 0.104 7.88 134.11
#3-2 제1실시예(35㎃) 1.04 0.083 12.56 148.8
#3-1 개선율 6% (↓) 21% (↓) 20% (↑) 12% (↓)
#3-2 개선율 21% (↑) 37% (↓) 92% (↑) 3% (↑)
표 3을 참조하면, 전류가 10mA인 경우의 제3실시예는 비교예의 경우보다 작은 기록필드(Hw)와 리턴필드(Hr)를 가지면서도, 필드비는 20% 정도 향상된 것으로 나타나고 있다. 비교예와 동일하게 전류가 35mA인 경우의 제3실시예는 기록필드(Hw)는 커지고 리턴필드(Hr)는 작아져서 필드비는 92% 정도 향상된다. 또한 필드기울기도 3% 정도 향상된다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드를 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 메인 폴(440)은 기록 매체(20)와 대향하며 ABS에 놓이는 제2단부면(440a)을 가지며, 또한, 자기장이 제2단부면(440a)에 집속되게 하는 형상의 폴팁부(443)를 가진다. 폴팁부(443)는 자기장이 제2단부면(440a)에 집속되도록 ABS와 나란한 단면의 크기가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지는 형상을 포함하며, 특히, 폴팁부(443)는 서브 요크(38)의 제1면(38b)에 수직한 방향으로의 두께가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지도록 되어 있다. 예를 들면, 폴팁부(443)는 제1면(38b)에 대해 경사진 경사면(440b)을 포함하는 형상으로 되어 있다. 상기 경사면(440b)은 ABS로부터 소정 길이 만큼 이격되어 시작된다. 즉, 폴팁부(443)는 ABS로부터 스롯 길이(throat height), TH 까지는 ABS와 나란한 단면의 두께가 일정하게 되는 형상을 포함하고 있다. 폴팁부(443)와 제1단부면(38a) 사이에는 폴팁부(443)와 다른 재질로 이루어지는 물질영역(450)이 더 마련되어 있다. 상기 물질영역(450)은 폴팁부(443)의 포화자속밀도(Bs)와 다른 포화자속밀도(Bs)를 갖는 자성물질로 이루어지거나 또는 절연물질, 예컨대 Al2O3와 같은 물질로 이루어지는 것도 가능하다. 제4실시예는 제3실시예의 변형예로서, 제2실시예와 제1실시예를 비교한 표 2에 비추어 볼 때, 제3실시예와 유사한 특성을 가질 것이라는 것을 예측할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제5실시예에 의한 수직 자기기록 헤드를 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 메인 폴(540)은 기록매체(20)와 대향하며 ABS에 놓이는 제2단부면(540a)를 가지며, ABS에서 시작되어 서브 요크(38)의 하면(38c), 즉, 제1면(38b)의 이면에 걸쳐서 형성되어 있다. 또한, 메인 폴(540)은 자기장이 제2단부면(540a)에 집속되게 하는 형상의 폴팁부(543)를 가진다. 폴팁부(543)는 제1단부면(38a)을 감싸는 형상으로 되어 있으며, 자기장이 제2단부면(540a)에 집중되도록 ABS와 나란한 단면의 크기가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지는 형상을 포함하고 있다. 특히, 폴팁부(543)는 서브 요크(38)의 제1면(38b)에 수직한 방향으로의 두께가 ABS에 가까워짐에 따라 작아지도록 되어 있다. 예를 들면, 폴팁부(543)는 제1면(38b)에 대해 경사진 경사면(540b)을 가지고 있다. 제2단부면(540a)에 자기장 집속 효과를 보다 높이기 위해 폴팁부(543)는 제1단부면(540a) 전체와 접하여 제1단부면(38a)을 전체적으로 감싸는 형상이 되는 것이 좋다. 상기 경사면(540b)은 ABS로부터 소정 길이 만큼 이격되어 시작된다. 즉, 폴팁부(543)는 ABS로부터 소정의 스롯 길이(throat height), TH 까지는 ABS와 나란한 단면의 두께가 일정하게 되는 형상을 포함하고 있다.
도 11은 본 발명의 제5실시예와 비교예의 자기장 특성을 다운 트랙방향을 따라 도시한 그래프이다. 그래프에서 기록필드(Hw)와 리턴 필드(Hr)가 발생하는 지점을 각각 P, Q로 표시하였다. 제1실시예의 전류 크기를 10mA로 줄였을 때도 기록 형태나 필드 패턴이 비슷하다는 가정하에 그래프를 참조하면, 전류가 10mA인 경우의 제5실시예에서는 기록필드(Hw)와 리턴필드(Hr) 모두 비교예의 경우보다 작으며, 비교예와 동일한 35mA의 전류인 경우의 제5실시예는 비교예의 경우보다 큰 기록필드(Hw)와 작은 리턴필드(Hr)를 갖는 것으로 나타나고 있다.
표 4는 도 11의 그래프를 분석하여 비교예와 제5실시예의 기록특성을 구체적으로 비교한 것이다.
# 모델(전류) 기록필드,Hw(T) 리턴필드,Hr(T) 필드비,Hw/Hr 필드기울기(Oe/㎚)
#0 비교예(35㎃) 0.862 0.132 6.54 141.8
#5-1 제5실시예(10㎃) 0.81 0.103 7.89 123.84
#5-2 제5실시예(35㎃) 1.04 0.083 12.62 146.7
#5-1 개선율 6% (↓) 22% (↓) 21% (↑) 12.7% (↓)
#5-2 개선율 21% (↑) 37% (↓) 93% (↑) 3% (↑)
표 4를 참조하면, 전류가 10mA인 경우의 제5실시예는 비교예의 경우보다 작은 기록필드(Hw)와 리턴필드(Hr)를 가지며, 필드비는 21% 정도 향상된 것으로 나타나고 있다. 비교예와 동일하게 전류가 35mA인 경우의 제5실시예는 기록필드(Hw)는 커지고 리턴필드(Hr)는 작아져서 필드비는 93% 정도 향상된다. 또한 필드기울기도 3% 정도 향상된다.
도 12는 본 발명의 제6실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드를 도시한 단면도이다. 제5실시예와 다른 구성은 동일하며, 메인 폴(640)의 경사면(640b)가 ABS에서 시작된다는 점, 즉 스롯 길이 TH가 0이라는 점에서 차이가 있다. 즉, 제6실시예는 제5실시예에서 TH를 줄인 변형예로서, 스롯 길이의 여부에 차이를 둔 제1실시예와 제3실시예의 결과에 비추어 볼 때 제5실시예와 같거나 보다 개선된 특성을 가질 것이라 볼 수 있다.
제5실시예 및 제6실시예의 수직 자기 기록 헤드는 메인 폴(540,640)이 서브 요크(38)의 하면(38c)에 걸쳐서 형성된다는 점에서 제1 내지 제4실시예와 차이가 있는 구성이다. 폴팁부(543,643)의 구체적인 형상, 재질등은 앞선 실시예에서 설명한 것과 같이 다양하게 변형될 수 있으며 이들로부터 유추할 수 있으므로 그 자세한 설명 및 도시를 생략한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명은 메인 폴의 폴팁부 형상을 개선함으로써고밀도 기록이 가능하도록 기록 자기장 특성이 우수한 수직 자기 기록 헤드를 제공한다.
수직 자기 기록 매체와 대향하는 제2단부면에 자기장이 보다 집속될 수 있도록 서브 요크의 적어도 일부를 감싸는 형상의 폴팁부를 형성함으로써, 기록필드는 커지고 또한 리턴 필드는 작아지며, 필드비와 필드기울기 특성이 향상되었다.
이러한 본원 발명인 수직 자기 기록 헤드는 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 수직 자기 기록 매체에 정보를 기록하거나, 상기 수직 자기 기록 매체에 기록된 정보를 재생하는 수직 자기 기록 헤드에 있어서,
    기록을 위한 자기장의 발생원이 되는 코일과;
    자기장의 자로를 형성하는 것으로, 상기 수직 자기 기록 매체와 대향하는 제1단부면을 가지며 에어베어링 면으로부터 상기 수직 자기 기록 매체와 멀어지는 방향으로 이격되게 형성된 서브 요크;
    상기 수직 자기 기록 매체와 대향하는 제2단부면을 가지며 상기 제1단부면의 적어도 일부를 감싸는 형상의 폴팁부를 구비하며, 상기 제1단부면과 인접한 상기 서브요크의 제1면 또는 그 이면과 접하여 형성되고, 상기 서브 요크와 다른 재질로 형성된 메인 폴;
    상기 폴팁부에서의 자기장이 기록매체를 경유하여 리턴되는 리턴 폴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴팁부는, 상기 메인 폴로부터의 자기장이 상기 제2단부면에 집중되도록, 상기 에어베어링 면과 나란한 단면의 두께가 상기 에어베어링 면에 가까와짐에 따라 작아지는 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폴팁부는 상기 제1면에 대해 경사진 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 폴팁부는 상기 제1단부면과 접해 있는 형상인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 폴팁부와 상기 서브 요크의 제1단부면 사이에 상기 폴팁부와 다른 재질로 이루어진 물질 영역을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 물질 영역은, 상기 폴팁부의 포화자속밀도와 다른 포화자속밀도를 갖는 자성물질 또는 절연물질 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴팁부는, 상기 에어베어링 면 쪽에 상기 에어베어링 면과 나란한 단면의 두께가 일정한 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어베어링 면에서 상기 폴팁부와 상기 리턴 폴이 이격된 거리는 500nm 이하인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 폴은 상기 서브 요크보다 포화자속밀도가 큰 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴팁부는 상기 제1단부면을 전체적으로 감싸는 형상인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
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