KR19980023614A - 이중 갭을 가지는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드 - Google Patents

Abstract

이중의 갭을 가지는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드는 서로로부터 분리되어 일체화되어 있는 기록용 유도 헤드와 독출용 자기 저항 헤드를 구비한다. 헤드는 기판의 평면에 대하여 평행하게 배향된 공기 베어링 표면을 가진다. 기록용 유도 헤드는 종단 자극을 가지는 기록용 코어와 공기 베어링 표면에 형성된 서입 갭을 포함한다. 독출용 자기 저항 헤드는 선단 자극을 가지는 독출용 코어와 공기 베어링 표면에 형성된 독출용 갭과, 공기 베어링 표면으로부터 오목하며 자기 저항 요소에 의해 브리지되는 비자성 갭을 포함한다. 독출 및 서입 갭들은 공유 자극에 의해서 서로로부터 분리되며, 이것은 독출용 자기 저항 헤드의 종단 자극과 기록용 유도 헤드의 선단 자극으로서 공통적으로 기능한다. 공유 자극은 공기 베어링 표면에 자극 팁을 가지며, 이것은 트랙 폭을 따라서 독출용 갭과 서입 갭에 근접한 부분의 상이한 폭을 가진다. 높은 트랙의 분해능을 제공하고 측면 독출을 억제하기 위하여, 독출 갭에 근접한 자극 팁의 종단 부분의 폭은 서입 갭에 근접한 자극 팁의 선단 부분의 폭보다 작다. 더군다나, 종단 부분의 폭은 선단 자극의 폭과 동일하며, 선단 부분의 폭은 종단 자극의 폭과 동일하다.

Description

이중 갭을 가지는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드

본 발명은 자기 독출/서입 헤드에 관한 것이며, 보다 상세하게는 분리된 독출 서입 갭을 가지는 평면 조합 자기 저항 독출/서입 헤드에 관한 것이다.

자기 저항(MR) 헤드는 높은 독출 감도와 독출 진폭과 독립적인 독출 속도때문에 자기 기록에 있어서 매력적인 소자이다. 자기 저항 헤드로부터 이격된 상태로 그에 일체화된 유도 서입 헤드를 포함하는 조합 자기 저항(MR) 헤드는 공지되어 있다. 통상적으로, 조합 MR 헤드는 독출 갭보다 길이가 긴 유도 서입 갭과, 독출 트랙 폭보다 넓은 서입 트랙 폭을 가진다. 자기 기록에서의 기록 매체 노이즈의 수준은 일반적으로 트랙의 중심에서보다도 기록된 트랙의 모서리에서 더 크다. 따라서, 서입 트랙 폭보다 다소 좁은 독출 폭을 가지는 자기 헤드를 제공하는 것이 바람직스럽다. 좁은 독출 헤드는 기록된 트랙의 중심을 향해서 위치되었을때 트랙의 중심으로부터만 정보를 검지한다. 보다 넓은 서입 트랙 폭을 제공하는 것도 구(舊) 데이타의 완전한 소거 및 새로운 트랙의 재서입(rewriting)을 보장하며, 이것은 서보 트래킹 에러에 기인하여 트랙 모서리로부터 구 데이타를 차후에 독출하는 것을 회피하기에 충분할 정도로 넓은 것이다. 이러한 것은 양호한 중첩 서입 성능에 이바지한다. 조합 헤드에서의 독출/서입 헤드의 분리는 독출 및 서입 갭과 자극 부분을 개별적으로 최적화할 수 있게 한다. 그러나, 회전 액튜에이터를 가지며 높은 트랙 밀도를 가진 디스크 드라이브에서 이격된 독출 및 서입 갭을 가진 조합 헤드의 사용은 독출 갭 간격에 대한 서입 갭의 함수로서 서입 헤드에 대한 독출 헤드의 오정렬(misalignment)을 야기한다. 이중의 갭을 가진 조합 헤드에서 트랙 분해능의 향상은 갭의 간격에 대한 갭의 감소가 따르게 된다.

MR 헤드 디자인의 수는 두개의 메인 그룹으로 구분될 수 있으며, 이것은 수직 헤드 및 평면 헤드이다. 수직의 MR 헤드에서 MR 요소의 평면은 자기 매체의 평면에 대하여 직각이다. 플럭스 가이드가 없는 수직 MR 헤드에서 MR 요소의 한 모서리는 헤드의 공기 베어링 표면(air bearing surface, ABS)에 노출된다. 이것의 예는 미국 특허 제 3,908,194 호(1975. 9.13)에서 엘. 티. 로만키의 집적 자기 저항 독출, 유도 서입, 배취 제작 자기 헤드에 나타나 있다. 공기 베어링 표면에서, 자기 저항 요소는 기계적인 마모에 취약하며, 개방 표면에서는 화학적인 부식에 취약하고, 요소와 자기 매체 사이에서는 전기적인 단락에 취약하다. 이러한 수직의 MR 헤드는 서보 디자인을 복잡하게 하는 비대칭적인 크로스-트랙 프로파일도 가진다. 수직의 MR 헤드의 단점들중 하나는 제조 기술에서 래핑이나 폴리싱과 같은 다수의 정확한 기계 가공에 기인한 고가의 비용이다. 이러한 일부의 문제들은 공기 베어링 표면으로부터 MR 센서를 오목하게 하고 개방 표면으로부터 MR 요소까지 신호 플럭스 콘덕션을 유지하게하는 부가적인 자기 구조를 부가시킴으로써 경감될 수 있다.

공지의 평면형 실리콘 헤드 디자인에서, 헤드는 개별적으로 최적화될 수 있는 분리의 독출 및 서입 갭을 가진다. 예를 들면, 미국 특허 제 5,434,733 호(1995.7.18)에서 브이. 떠블유. 헤스터만과 엠. 케이. 바타카리야의 분리된 독출 및 서입 갭을 가지는 평면형 헤드를 들 수 있다. 헤드의 서입 갭은 서입 특성에 민감하게 영향을 주지 아니하고 서입 갭에 걸쳐서 신호의 독출을 억제하도록 서입 갭 션트(writing gap shunt)를 포함한다. MR 요소는 독출 갭에 근접한 기록 매체에서 자기적인 천이(transition)를 검지하도록 공기 베어링 표면으로부터 오목하고 독출 갭에 걸쳐서 위치하여 있다. MR 요소가 공기 베어링 표면으로부터 이탈되게 위치하는 배열은 MR 요소의 단락, 과도한 마모 및 부식의 문제를 해결하며, 수직의 오목하지 않은 MR 헤드에서 이중 갭 MR 헤드의 횡단 트랙 응답의 비대칭적인 특성에 관련된 횡단 트랙 비 대칭성을 제거한다. 그러나, 설계에 있어서 MR 요소는 기록 자기 플럭스에 의해 강하게 영향을 받으며, MR 요소를 통한 신호 자기 플럭스 누설과 측면 갭의 높은 저항에 기인하여 기록중에 감소된 효율을 가진다. 이외에도, 서입 갭의 간격에 대한 큰 독출 갭에 기인하여 헤드는 감소된 트랙 분해능을 가진다. 평면형 조합 헤드에 대한 구성 공정은 평면 실린콘 헤드의 유도 버젼(version)에 관하여 동일한 장점을 가지며, 이것은 미국 특허 제 4,949,207 호(1990,8.14)에서 제이. 피. 나자리의 평면 구조 박막 자기 헤드에 설명되어 있다.

따라서 본 발명의 주된 목적은 감도를 향상시키고 조합 헤드의 독출 부분에서 서입 피일드의 억제에 의하여 자기 저항 요소의 출력 특성을 안정화시키는 평면형 자기 조합 독출/서입 헤드를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드의 특정 실시예에 대한 단면도.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드의 2개 예를 공기 베어링 표면으로부터 도시한 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 이중 갭을 가지는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드의 다른 실시예에 대한 단면도.

도 4는 코일과 기록용 코어 사이에서 이중의 플럭스 상호 작용이 있는 본 발명에 따른 이중 갭을 가지는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드의 또다른 실시예에 대한 단면도.

도 5는 도 4에 도시된 이중 갭을 가지는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드의 코일의 개략적인 평면도이며, 이것은 기록용 코어와 이중의 플럭스 상호 작용을 가진다.

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *

11. 기판 12. 공기 베어링 표면

17. 독출 코어 19. 독출 갭

20. 비자성 갭 21. 자기 저항 요소

22. 공유 자극 23. 자극 팁

본 발명의 한 실시예에서, 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드는 기록용 유도 헤드와 서로로부터 분리되어 일체화되어 있는 독출용 자기 저항 헤드를 구비한다. 평면형 조합 자기 저항 헤드는 기판의 평면에 평행하게 배향된 공기 베어링 표면을 가진다. 기록용 유도 헤드는 공기 베어링 표면에서 형성된 서입 갭과 종단 자극(trailing pole)을 가진 독출용 코어를 포함한다. 독출용 자기 저항 헤드는 선단 자극(leading pole)과 공기 베어링 표면에서 형성된 독출 갭을 가진 독출용 코어와, 공기 베어링 표면으로부터 오목한 비자성 갭을 포함하는데, 이것은 자기 저항 요소에 의해 브리지(bridge)된다. 독출 및 서입 갭은 공유 자극에 의해 서로로부터 분리되는데, 이것은 독출용 자기 저항 헤드의 종단 자극과, 기록용 유도 헤드의 선단 자극으로서 공통적으로 기능한다. 공유 자극은 공기 베어링 표면에서 자극 팁을 가지며, 이것은 트랙 폭을 따라서 독출용 갭과 서입용 갭에 근접한 상이한 폭의 부분을 가진다. 높은 트랙 분해능을 제공하고 측면 독출을 억제하기 위하여, 독출 갭에 근접한 자극 팁의 종단 부분 폭은 서입 갭에 근접한 자극 팁의 선단 부분 폭보다 작다. 더군다나, 종단 부분의 폭은 선단 자극의 폭과 같으며, 선단 부분의 폭은 종단 자극의 폭과 같다.

본 발명의 특징 및 장점을 보다 명확히 이해하도록, 첨부된 도면과 함께 본 발명의 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 평면형 조합 자기 저항(MR) 독출 및 서입 헤드의 특정 실시예를 도시한다. 헤드는 기판(11)위에 형성되며, 기판(11)의 표면에 평행하게 배향된 공기 베어링 표면(ABS,12)을 가진다. 평면형의 조합 헤드는 두개의 헤드를 포함하는데, 이것은 기록용 유도 헤드와 독출용 MR 헤드이며, 이들은 공통적으로 공유 자극(22)을 가진다. 공유 자극(22)은 두가지의 기능을 수행하는데, 이것은 독출용 MR 헤드의 종단 자극(trailing pole)과 기록용 유도 헤드의 선단 자극(leading pole)으로서의 기능이다.

독출용 MR 헤드는 선단 자극(18)과 독출용 갭(19)을 가진 독출용 코어(17)를 포함하며, 이것은 공기 베어링 표면(12)에서 형성되어 선단 자극(18)과 공유 자극(22) 사이에 배치된다. 독출용 갭(19) 이외에, 독출용 MR 헤드는 비자성 갭(20)을 포함하며, 이것은 공기 베어링 표면(12)으로부터 오목하게 되어 MR 요소(21)에 의해 브리지된다. MR 요소(21)의 평면은 ABS(12)의 평면에 대하여 평행하게 배향된다. 비자성 갭(20)의 오목한 부분은 MR 요소(21)가 기계적으로 마모되는 것과, 화학적으로 부식되는 것과 자기 매체에 대하여 단락되는 것을 방지한다. 이외에도, 독출용 코어(17)의 상부 부분의 오목한 부분은 트랙을 따라서 선단 자극(18)의 길이를 감소시키며, 그 결과로서, 독출용 MR 헤드의 선형 분해능을 향상시킨다. 출력 신호가 검지되고 바이어스 전류를 MR 요소(21)로 공급하는 콘덕터 리이드(24)는 MR 요소(21)의 모서리 부분과 직접적으로 접촉하여 증착된다. MR 요소(21)와 콘덕터 리이드(24)는 절연층(미도시)에 의해서 독출용 코어(17)로부터 전기적으로 고립된다.

MR 요소(21)에는 도 1에 도시되지 아니한 길이 방향 및 횡단 방향의 바이어스를 위한 수단이 제공된다. 길이 방향의 바이어스는 단일의 도메인 상태에서 MR 요소(21)에 충분한 레벨이며, 따라서 출력 신호에서 바크하우센 노이즈(Barkhausen noise)를 억제한다. 횡방향 바이어스는 선형의 응답 모드에서 MR 요소(21)를 유지하기에 충분한 레벨로 생산된다. MR 요소(21)의 길이 방향 및 횡방향 바이어스를 위한 수단의 디자인은 본 발명의 부분이 아니다. 이것에 관한 점은 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들이 인식할 것이다. MR 요소(21)의 스핀 밸브 또는 자이언트 자기 저항 형태는 보다 큰 출력 신호를 획득하는데 사용될 수도 있다.

기록용 유도 헤드는 종단 자극(14)과 서입 갭(15)을 가지는 기록용 코어(13)와 코일(16)을 포함하며, 이것은 기록용 코어(13)의 둘레에 형성되어 있다. 기록용 헤드의 선형 분해능을 향상시키고 기록용 코어의 기계적인 마모를 방지하도록, 기록용 코어(13)의 상부 부분은 공기 베어링 표면(12)으로부터 1 내지 5 ㎛의 거리로 오목하게 되어 있다. 특정의 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 코일(16)은 기록용 코어(13)의 종단 자기 패드(25) 둘레에 형성된 기록용 코어(13)와 플럭스 상호 작용된다. 이러한 조치는 MR 요소(21)를 통한 기록중에 신호 자기 플럭스의 단락을 방지하며, 그 결과로서, 강력한 자기 플럭스가 MR 요소(21)의 자기 상태를 저하시키지 아니하며, 이것은 MR 헤드 출력 신호의 신호/노이즈 비율에 민감하게 영향을 미친다.

도 1에 도시된 실시예에서, 공유 자극(22)은 독출용 코어(17)와 기록용 코어(13) 사이에 배치되며, 2 가지의 기능을 수행하는데, 그 하나는 독출용 MR 헤드의 종단 자극이며, 다른 하나는 기록용 유도 헤드의 선단 자극이다. 공유 자극(22)은 공기 베어링 표면(12)에서 형성된 자극 팁(23)을 포함한다. 자극 팁(23)은 두개의 부분을 가진다. 그 하나는 독출 갭(19)에 근접한 종단 부분이며, 다른 하나는 서입 갭(15)에 근접한 선단 부분이다. 측면 독출 효과의 영향을 억제하도록, 종단 부분의 폭은 트랙의 폭 방향에서 자극 팁(23)의 선단 부분의 폭보다 작다. 종단 부분의 폭은 선단 부분의 폭의 약 0.6 내지 0.9 이다. 더군다나, 종단 부분의 폭은 선단 자극(18)의 폭과 동일하며, 선단 부분의 폭은 종단 자극(14)의 폭과 동일하다. 자극 팁(23)은 상이한 형상을 가질 수 있다. 자극 팁(23)의 기하학적 형상에 대한 2 가지의 형태는 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있다. 트랙을 따른 자극 팁(23)의 길이는 2.5 내지 4 ㎛ 이다.

본 발명에 따른 평면형 MR 헤드의 다른 실시예는 도 3에 주어져 있다. 이러한 실시예는 비자성 갭(20)의 위치와 MR 요소(21)에 의해서 도 1에 예시된 실시예와는 상이하다. 도 3에 도시된 실시예에서, 비자성 갭(20)은 독출용 코어(17)의 저부 부분에서 형성되며, 이것은 공기 베어링 표면(12)에 대향한다. 비자성 갭(20)의 위치는 독출용 MR 헤드의 감도에 상당한 영향을 미친다.

본 발명에 따른 평면형 조합 MR 헤드의 또 다른 실시예는 도 4에 도시되어 있다. 이러한 실시예는 기록용 코어(13)와 두가지의 상호 작용을 가지는 코일(16)의 위치와 디자인에 의해서 도 1에 도시된 실시예와 상이하다. 코일(16)은 종단 자기 패드(25)와 공유 자극(22)의 둘레에 형성된다. 코일(16)의 이러한 위치는 기록 과정 동안에 향상된 감도를 가지며 감소된 인덕턴스도 가지는 기록용 헤드를 제공한다. 도 4에 도시된 실시예의 공기 베어링 표면으로부터의 코일의 개략적인 도면은 서입 전류의 배향 및 코일 접점 패드(28)의 위치와 함께 도 5에 도시되어 있다.

도 1, 도 3 및 도 5에 도시된 평면형 MR 헤드의 실시예는 같은 재료로 만들어진다. 독출 코어(17)와 기록용 코어(13) 및, 공유 자극(22)은 NiFe 필름으로 만들어진다. 이들은 또한 FeAlSi, CoZr, CoMoZr, CoNbZr, FeN, FeAlN 등과 같은 다른 연자성 필름으로 제작될 수도 있다. MR 요소(20)는 두께 150 내지 400 Å인 NiFe 필름으로 제작되며, 콘덕터 리이드(25)는 Ta/Au/Ta 의 3 개층으로 이루어진 구조로 만들어진다. 코일(16)은 두께 1.5 내지 4.0㎛ 인 Cu 필름으로 만들어진다. 코일(16)은 경화된 배면을 가진 포토레지스트와 스퍼터링된 Al₂O₃로 만들어진 절연층에 의해서 기록 코어(13)로부터 전기적으로 고립된다. MR 요소(21)와 콘덕터 리이드(25)는 스퍼터링된 Al₂O₃필름으로 제작된 절연층에 의해 독출 코어(17)로부터 고립된다.

평면형 MR 헤드를 제작하는 방법은 본 발명의 부분이 아니다. 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자들에 의해서 인식되는 바로서, MR 헤드는 집적 회로 칩을 만드는 것과 유사한 방법으로 공지의 박막 제조 기술에 의해 만들 수 있다. 이러한 제조 공정은 기판상에서의 박막층의 증착과, 선택적인 에칭 및 포토리소그래피와 같은 적절한 기술에 의하여 단층을 적절하게 성형하는 것을 포함한다.

본 발명은 첨부된 바람직한 실시예를 참고로 도시되었을지라도 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 기판,

   상기 기판의 평면과 평행하게 배향된 공기 베어링 표면,

   종단 자극(trailing pole)과 상기 공기 베어링 표면에서 형성된 서입 갭을 가지는 기록용 코어 및, 상기 기록용 코어의 둘레에 형성된 코일을 포함하는 기록용 유도 헤드,

   선단 자극과 상기 공기 베어링 표면에 형성된 독출 갭을 가진 독출용 코어, 상기 공기 베어링 표면으로부터 오목하게 형성된 비자성 갭 및, 상기 비자성 갭을 가로질러 배치된 자기 저항 요소를 포함하는 독출용 자기 저항 헤드,

   상기 선단 자극과 상기 종단 자극 사이에 배치되고, 상기 선단 자극으로부터 상기 독출용 갭에 의해 분리되며, 상기 종단 자극으로부터 상기 서입 갭에 의해 분리되며, 상기 독출용 자기 저항 헤드의 종단 자극과 상기 기록용 유도 헤드의 선단 자극으로서 공통적으로 기능하도록 사용되는 공유 자극을 포함하는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 독출용 코어의 상부 부분과 상기 기록용 코어의 상부 부분은 상기 공기 베어링 표면으로부터 오목하게 되는 것을 특징으로 하는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 공유 자극은 상기 공기 베어링 표면에서 형성되고 종단 부분과 선단 부분을 가지는 자극 팁을 포함하며, 상기 종단 부분과 선단 부분들은 트랙 폭을 따라서 상이한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 독출 갭에 근접한 상기 자극 팁의 상기 종단 부분의 폭은 상기 서입 갭에 근접한 상기 자극 팁의 선단 부분의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 자극 팁의 상기 종단 부분의 폭은 상기 선단 자극의 폭과 동일하며, 상기 자극 팁의 상기 선단 부분의 폭은 상기 종단 자극의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 코일은 상기 기록용 코어의 종단 자기 패드 둘레에 형성된 것을 특징으로 하는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 코일은 상기 공유 자극과 상기 종단 자기 패드 둘레에 형성되어서 그 사이에 두가지의 플럭스 상호 작용을 제공하는 것을 특징으로 하는 평면형 조합 자기 저항 독출/서입 헤드.