KR20010092304A - 자기 헤드와 자기 기록 및 재생 시스템 - Google Patents

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KR20010092304A
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Abstract

연자성 층으로 인한 소음의 억제와 효율 저하를 향상시킬 수 있는 수직 자기 기록용 자기 헤드 및 이를 이용한 자기 기록 및/또는 재생 시스템이 마련되어 있다. 기록 헤드의 주극의 중심과 기록 헤드의 복귀 요크의 중심 사이에 그려진 라인과 기록 헤드의 주극 및 복귀 요크의 대면 단부들 사이에 그려진 라인 사이의 각을 θ1, 기록 헤드의 주극의 중심과 기록 헤드의 복귀 요크의 중심 사이에 그려진 라인과 재생 헤드의 주극의 중심과 재생 헤드의 복귀 요크의 중심 사이에 그려진 라인 사이의 각을 θ2라 가정할 때 θ2 > θ1이 되도록, 자기 헤드가 구성된다. 이러한 구성으로, 기록 작동 중에 매체를 통하여 흐르는 자속의 방향은 재생 작동 중의 것과 일치하지 않아서, 두 방향이 서로 일치할 때 발생되는 바크하우젠 소음의 생성과 재생 효율의 저하를 방지할 수 있다.

Description

자기 헤드와 자기 기록 및 재생 시스템 {MAGNETIC HEAD AND MAGNETIC RECORDING AND REPRODUCING SYSTEM}
본 발명은 자기 헤드와 자기 기록 및 재생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수직 자기 기록 시스템에서 저소음으로 효과적인 기록 및 재생을 수행할 수 있는 기록 및/또는 재생 자기 헤드와 이를 사용하는 기록 및/또는 재생 시스템에 관한 것이다.
최근에, 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 자기 기록 시스템은 급속도로 소형화 및 고밀도화가 이루어졌고 장래에는 보다 더 고밀도화 될 것이다. 자기 기록의 밀도를 증가시키기 위해, 기록 트랙 밀도를 향상시키기 위해서 기록 트랙 폭을 좁게할 필요가 있고, 기록 트랙의 종방향으로의 기록 밀도, 즉 "트랙 기록 밀도"를 향상시킬 필요가 있다.
그러나, 소위 평면 기록 시스템(종방향 기록 시스템)에서, 기록 밀도가 증가함에 따라 반자기장이 증가하고, 재생 출력은 감소되어 안정한 기록 작동이 수행될 수 없다는 문제점이 현저히 발생된다. 이러한 문제를 제거하기 위한 시스템으로써 수직 기록 시스템이 제안된다. 상기 수직 기록 시스템은 기록 매체의 표면에 실질적으로 직각 방향으로 기록 신호를 자화시키도록 설계되고, 기록 밀도가 증가될때에도 유리하고, 반자기장의 영향은 작아지고 재생 출력의 약화는 평면 기록 시스템에 비해 억제되는 장점을 갖는다.
상기 평면 기록 시스템 또는 수직 기록 시스템 중 어느 하나에서, 유도 헤드는 매체 상에 기록된 신호를 재생하기 위해 종래에 사용되었다. 그러나, 자기 저항 효과를 사용하고 높은 재생 감도를 갖는 이등방성 자기 저항(AMR) 헤드는 기록 트랙 폭이 좁아지고 밀도 증가에 따라 기록된 자화의 크기가 감소될 때에도 충분한 재생 신호 출력을 얻을 수 있도록 차폐된 재생 헤드로써 사용되도록 개발된다. 최근에, 거대 자기 저항 효과를 이용하는 스핀-밸브형 GMR 헤드(spin-valve-type GMR)가 사용된다. 또한, 터널링(tunneling) 자기 저항 효과(TMR)를 이용하고 보다 높은 재생 감도를 갖게되는 자기 헤드는 실제 사용을 위해 개발되고 연구된다. 따라서, 높은 재생 민감도를 갖는 자기 헤드는 개발되었다. 이러한 자기 헤드를 사용함으로써, 기록 신호는 매우 작은 기록 비트 크기를 갖는 때에도 기록될 수 있게 되었다.
그런데, 기록 트랙의 종방향으로의 밀도인 트랙 기록 밀도를 향상시키기 위해 자기 헤드의 간극을 좁게 할 필요가 있다. 그러나, 자기 저항 효과를 이용하는 상기 설명한 종래의 자기 헤드에서, 자기 저항 효과 요소는 헤드 간극 내에 구비된다. AMR 헤드 또는 스핀-밸브 GMR 헤드의 경우에서도, 차폐부로부터의 절연 측면에서 자기 저항 효과 요소의 두께는 약 30 ㎚이고, 차폐부들 사이는 두께는 약 100㎚이다. 이러한 이유로, 종래 형태의 자기 헤드에서 헤드 간극을 좁게 할 수 있는 자기 저항 효과 요소의 두께는 약 100nm로 제한된다. 따라서, 트랙 기록 밀도의 향상에는 심한 제한이 있다.
따라서, 상기 자기 헤드 즉, "요크형"의 자기 저항 효과형 자기 헤드의 후방부에 배열된 자기 저항 효과 요소를 전송시키기 위해 자기 요크를 사용하여 자속을 자기 헤드 안으로 안내하기 위한 헤드 간극 부분에 의해 기록 자화로부터 자속를 합체하기 위해 자기 헤드의 갭에 자기 저항 효과 요소를 제공하지 않으면서 헤드 갭을 충분하게 좁게할 수 있는 형태의 자기 저항 효과형 자기 헤드를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 요크(yoke)형 자기 헤드는 헤드 간극을 충분히 감소시킬 수 있기 때문에, 요크형 자기 헤드는 재생에 있어서의 해상도(resolution)를 개선시킬 수 있고 높은 트랙 기록 밀도에 상응할 수 있다. 트랙 밀도의 측면에서, 종래 형태의 자기 헤드가 자기 저항 효과 요소의 양 단부에 감응 전류를 제공하기 위해 구비된 리드의 간격으로 재생 트랙 폭을 한정하였지만, 상기 요크형 자기 헤드는 요크 필름의 두께로 트랙 폭을 한정할 수 있어서 요크형 자기 헤드는 종래 형태의 자기 헤드보다 트랙 폭을 용이하게 더 좁게 할 수 있다. 이러한 사실로부터, 요크형 자기 헤드는 장래에 기록 밀도의 향상에 충분히 적용시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
이와 반대로, HDD용 자기 헤드를 제조하기 위해 쓰기(writing)용 자기 헤드를 제공할 필요도 있다. 트랙 폭을 두께까지 할 수 있는 평면형 헤드의 경우에서의 기록 헤드에 동일한 이점이 있더라도, 기자력을 발생시키기 위해 코일을 갖춘 자기 헤드를 제공하기는 어렵다. 비록 자극 위 및 아래를 통과하도록 코일이 제공할 필요가 있더라도 코일을 생산하기 위한 공정은 복잡하고 코일의 회전수를 증가시키기는 용이하지 않다. 이러한 문제점을 제거하기 위해, 상기 코일은 기판의 평면 내에 마련될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 재생 헤드는 상기 기판의 측면 상에 마련되어야 하므로 공정은 더 복잡해진다.
특히, 수직 기록 시스템의 경우에서, "연자성 뒤받침 층(magnetically soft backing layer)"은 기록 및 재생 효율을 향상시키기 위해 자화 기록층 아래에 제공되는 이중층 필름 구조를 갖는 기록 매체 디스크가 제안된다. 이러한 매체를 사용하여, 자기 헤드의 팁에서의 소자장(demagnetization field)은 자기 헤드와 연자기 뒤받침 층 사이의 자기 상호작동에 의해 감소된다. 따라서, 보다 크게 발생된 자기장을 기록 작동 중에 얻을 수 있고, 보다 큰 재생 신호를 재생 작동 중에 얻을 수 있다.
그러나, 연자성 뒤받침 층을 갖는 이중층 기록 매채를 사용하는 이러한 수직 자기 기록 시스템에서는 연자성 뒤받침 층에 의해 소음이 발생한다는 문제점이 있다. 이러한 소음은 연자성 뒤받침 층의 자화 상태에서의 진동에 의해 발생된다. 통상적인 소음은 자기 영역인 벽의 이동에 의해 발생되는 바크하우젠(Barkhausen) 소음이다.
비교적 강한 자속이 기록 작동 중에 뒤받침 층을 관통하기 때문에, 그 위치에서의 자화 상태는 재생 작동 중에 소음이 발생되도록 교란된다. 특히, 기록 밀도가 높고 감도 자기 저항 효과 요소가 재생 헤드로써 사용될 때, 기록 비트 크기는 작아서 기록 층에 의해 생성된 자속의 양은 적다. 따라서, 소음의 영향이 증가되고, S/N이 감소하는 문제점이 있다.
기록 극(pole)의 잔여 자화에 의해, 기록 작동 중에서 보다 작은 자기장을 갖더라도 자기 회로는 항상 연자성 뒤받침 층 및 복귀 요크 및 기록 헤드의 주극에 의해 형성된다. 기록 작동 중에, 강한 자기장이 발생되기 때문에 문제점은 없다. 그러나, 재생 중에 기자력의 공급원은 단지 기록층의 기록 비트만을 갖는다. 특히, 기록 밀도가 증가함에 따라 비트 크기는 감소하기 때문에, 발생된 자속은 감소된다. 따라서, 기록 극의 잔여 자화의 영향은 현저해 지고, 재생 효율은 감소된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 설명한 문제를 제거하고 수직 자기 기록용 연자성 층에 의해 소음을 억제할 수 있고 효율의 저하를 개선시킬 수 있는 자기 헤드와 이를 사용하는 자기 기록 및/또는 재생 시스템을 제공하는 것이다.
상기 설명한 목적 및 다른 목적을 달성하기 위해 자기 헤드에 있어 상기 기록 헤드는 제1 주극 및 제1 복귀 요크를 포함하고, 상기 제1 주극은 제1 매체 대면부를 갖고, 상기 제1 복귀 요크는 제2 매체 대면부를 갖고, 제1 및 제2 매체 대면부는 그들 사이에 제1 자기 간극을 갖고 배치되며, 상기 재생 헤드는 제2 주극 및 제2 복귀 요크를 포함하고, 상기 제2 주극은 제3 매체 대면부를 갖고, 상기 제2 복귀 요크는 제4 매체 대면부를 갖고, 제3 및 제4 매체 대면부는 그들 사이에 제2 자기 간극을 갖고 배치되며, 제1 및 제2 직선 사이의 제1 각인 θ1은 제1 및 제3 직선 사이의 제2 각인 θ2보다 작은 데, 상기 제1 직선은 제1 매체 대면부 및 제2 매체 대면부의 중심을 연결하고, 제2 직선은 제1 매체 대면부 및 제2 매체 대면부의 매체 대면 표면의 대향 코너를 연결하고, 제3 직선은 제3 매체 대향부 및 제4 매체 대향부의 매체 대향 표면의 중심을 연결한다.
자기 헤드의 "주극(main pole)"은 전류가 코일을 통과함으로써 생성된 자속을 사용하여 소정의 트랙 폭 내의 매체 상에 기록하기 위한 부분이다. 기록 헤드의 "복귀 요크(return yoke)"는 자기 회로를 형성하기 위해 구비되고 매체 대면 표면 상에 상기 주극보다 넓은 영역을 통상적으로 갖는다.
재생 헤드의 "주극" 및 "복귀 요크"는 기록 헤드에서와 기본적으로 동일하다. 그러나, "주극" 및 "복귀 요크"는 사실상 동일한 형상을 가지므로 종종 이들을 "요크"로써 표현한다. 이러한 경우에, 편리하도록 이들 중 하나가 주극으로써 해석되고 다른 것은 복귀 요크로서 해석되어 상기 설명된 한정이 사용된다.
재생 헤드가 차폐된 재생 헤드일 때 자기 저항 효과 요소 자체가 주극에 대응하고, 차폐부는 복귀 요크에 대응한다.
만일 본 발명에 따른 자기 헤드가 연자성 뒤받침 층 및 수직 기록 층을 포함하는 수직 자기 기록 매체 상에 기록하기 위해 사용된다면, 자속은 연자성 뒤받침 층의 기록 헤드의 주극과 복귀 요크의 중심들 사이에 그려진 선에 대해 ±θ1의 범위를 통과하여 유동한다. 이후, 이 위치는 재생 헤드에 의해 판독되고 재생 작동중에 연자성 뒤받침 층을 통하여 유동하는 자속의 방향은 기록 작동 중에 연자성 뒤받침 층을 통하여 유동하는 자속 방향과 일치하지 않는다.
결국, 바크하우젠 소음이 생성되고 재생 효율이 양 방향이 서로 일치할 때 악화되는 문제점을 제거할 수 있다.
만일, 본 발명에 따른 자기 헤드가 상기 θ2가 사실상 90°가 되도록 구성된다면, 재생 헤드의 중요 부분으로써 제공되는 자기 저항 효과 요소와 크고 복잡한 형상의 기록 헤드 여기 코일은 동일한 평면, 특히 기판의 평면 상에 형성될 수 있다. 따라서, 생산 공정이 간단해질 뿐만 아니라, 자속이 기록 작동 중에 유동하는 자속의 방향과 직각 방향으로 유동되도록 재생 작동이 수행될 때 자화가 어렵게 되는 모조 방향으로 자속이 유동하기 때문에 바크하우젠 소음은 억제될 수 있다.
만일 자기 헤드가 재생 헤드의 주극의 중심과 재생 헤드의 복귀 요크의 중심 사이에 그려진 선이 기록 매체 상에 형성된 기록 트랙의 종방향과 평행할 때 재생 작동 중의 효율은 다음의 이유로 인해 향상될 수 있다.
즉, 기록 작동 중에, 상기 비트 크기는 주극의 형상, 매체 디스크의 회전 속도 및 쓰기 전류의 주파수로 결정된다. 상기 기록 효율은 상기 트랙 방향에 대한 주극의 중심과 복귀 요크의 중심 사이에 그려진 선의 방향에 의존하지 않고, 이 선의 방향은 트랙 폭의 방향일 수 있다. 이것은 충분한 양의 자속이 코일로부터 제공될 수 있도록 주극의 형상이 최적화된다면 달성될 수 있다. 다른 한편으로, 재생 작동 중에 해상도는 기록 비트 크기에 따른 형상을 결정함으로써 한정될 수 있다. 그러나, 트랙 폭이 비트 길이보다 일반적으로 크기 때문에, 상기 크기는 주극의 중심과 복귀 요크의 중심 사이에 그려진 선이 트랙의 종방향 즉, 비트 길이 방향으로 연장될 때 최소가 될 수 있다.
기록 밀도가 증가할 때, 비트 크기는 감소하고 생성된 자속의 양은 감소한다. 따라서, 재생 효율을 증가시키기 위해 주극과 복귀 요크 사이의 거리를 가능한한 가깝게 할 필요가 있다. 만일 주극의 중심과 복귀 요크의 중심 사이에 그어진 선이 상기 트랙의 종방향으로 연장될 때, 해상도의 제한 및 효율의 증가는 달성될 수 있다.
또한, 기록 헤드의 주극이 주극 또는 재생 헤드로써 제공될 때, 재생 트랙의 위치로부터 기록 트랙의 위치로 변경되는 것을 방지할 수 있어 기록 밀도를 증가시키기에 매우 유리한 구조를 제공할 수 있다. 기록 헤드 및 재생 헤드의 주극이 분리식으로 배열될 때, 기록 헤드 및 재생 헤드의 트랙 위치 사이에서의 변화는 경사각이 변할 때 변한다. 이를 피하기 위해, 기록 트랙 폭은 경사각이 변할 때에도 문제가 없도록 재생 트랙 폭보다 넓게 된다. 이러한 경우, 기록 밀도를 증가시키기 위해 트랙 폭은 최종적으로 넓어져야 한다는 문제점이 있다.
따라서, 만일 기록 주극이 재생 주극과 동일하다면, 트랙 위치는 경사각이 변화될때에도 변하지 않아서, 기록 트랙을 넓힐 필요가 없다. 결국, 소형 트랙 폭이 사용될 수 있고 트랙 밀도가 증가하기 때문에, 기록 밀도는 개선된다.
본 발명에 따른 수직 자기 기록 시스템의 자기 기록 및/또는 재생 시스템은 본 발명에 따라 상기 설명한 자기 헤드 중 소정의 것을 갖는다. 특히, 만일 시스템이 연자성 뒤받침 층을 사용하여 수직 이중층 매체와 결합한다면 우수한 기록/재생 특징을 실현할 수 있다.
이러한 자기 기록 및/또는 재생 시스템은 상기 설명한 자기 헤드가 그 위에 형성되는 슬라이더, 상기 슬라이더를 지지하고 매체와 상기 슬라이더 사이의 거리를 적절하게 유지시키기 위한 서스펜션(suspension), 상기 헤드를 위치시키기 위한 구동부, 매체 디스크 및 매체 디스크를 회전시키기 위한 구동부를 포함한다.
자기 기록 및/또는 재생 시스템을 사용하는 기록 작동 중에, 전류는 매체 디스크 상에 쓰기 위해 주극 상에 초점이 모아지는 자속을 생성하기 위해 기록 헤드의 코일을 통과한다. 이와 동시에, 기록 층을 통과하는 자속은 자기 회로를 형성하도록 복귀 요크에 복귀시키기 위해 연자성 뒤받침 층을 통과하여 기록 효율을 개선시킨다. 재생 작동 중, 기록된 기록 비트로부터의 자속은 센서로써 제공되는 자기 효과 요소를 통과하고 복귀 요크 및 뒤받침 층이 자기 회로를 형성하도록 기록 비트로 복귀되도록 재생 헤드의 주극 안으로 흡입되어 재생 작동을 효율적으로 수행하는 것이 가능해진다. 재생 신호는 자속이 자기 효과 요소를 통과할 때 저항체 내의 변화에 따라 탐지된다.
또한, 만약 반강자성막 및 연자성막을 포함하는 적층 막이 연자성 뒤받침 층으로 사용된다면, 보다 더 뛰어난 자기 기록 및/또는 재생 시스템이 제공될 수 있다. 만약 이것이 본 발명에 따른 자기 헤드와 결합된다면, 기록 작동 중에 연자성 뒤받침 층을 통하여 유동하는 자속의 방향은 재생 작동 중의 그것과 다르게 된다. 만약 연자성 뒤받침 층이 자기적으로 이등방성을 갖는다면, 자기 투자율은 방향에 따라 변하고, 이로써 효율은 기록과 재생 작동 중 어느 하나 중에 떨어진다. 만약자기 영역 벽에 연자성 뒤받침 층에 생기게 되면, 자기 헤드가 자기 영역 벽을 통과할 때 소음이 발생된다. 또한, 만약 연자성 뒤받침 층의 자기 영역 벽이 헤드 위치 또는 디스크 회전 모터로부터 발생된 방해 자기장에 의해 이동되면, 소음이 발생된다. 그러므로, 자기 영역 벽이 연자성 뒤받침 층에 생기지 않는 자기적으로 등방성인 필름을 제공하는 것이 필요하다. 이러한 이유로, 만약 반강자성막 및 연자성막을 포함하는 적층막이라면, 자기 영역 벽의 발생은 반강자성막과 연자성막 사이에 연결을 전환시킴으로써 억제될 수 있으며, 뒤받침 층은 자기적으로 등방성이 될 수 있다. 반강자성막 및 연자성막의 증착 중에 회전하는 자기장을 가함으로써 또는 증착 후 회전하는 자기장 내에 열처리를 수행함으로써 이러한 특성을 갖는 막을 얻을 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 자기 헤드가 뒤받침 층으로서 반강자성막 및 연자성막을 사용하는 수직 이중층 매체와 결합된 자기 기록 및/또는 재생 시스템은 비록 기록 밀도가 증가하더라도 소음의 영향이 억제되는 뛰어난 자기 기록 및/또는 재생 시스템이다.
본 발명은 아래에 주어진 자세한 설명과 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 도면으로부터 보다 완전히 이해될 수 있다. 그러나, 도면들은 본 발명을 특정의 실시예에만 한정하려는 의도가 아닐 뿐만 아니라, 단지 설명 및 이해를 위한 것이다.
이제 관련된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 아래에 자세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 수직 자기 기록용 자기 헤드의 바람직한 제1 실시예의 개략적인 구조를 도시한 사시도.
도2는 본 발명에 따른 수직 자기 기록용 자기 헤드의 바람직한 제1 실시예에서 기록 헤드와 재생 헤드 사이의 위치 관계를 설명하기 위한 평면도.
도3은 본 발명에 따른 자기 헤드의 수정예에서 기록 헤드와 재생 헤드 사이의 위치 관계를 설명하기 위한 평면도.
도4는 본 발명에 따른 수직 자기 기록용 자기 헤드의 바람직한 제2 실시예와 매체 디스크의 트랙 사이의 위치 관계를 도시한 사시도.
도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 수직 자기 기록용 자기 헤드의 바람직한 제2 실시예에서 기록 및 재생 작동 중 자속의 유동을 도시한 단면도.
도6a는 매체 대면 표면에서 바라본, 본 발명에 따른 수직 자기 기록용 자기 헤드의 바람직한 제3 실시예를 도시한 사시도이고, 도6b는 매체 대면 표면에서 바라본 자기 헤드를 도시한 사시도.
도7은 본 발명에 따른 자기 헤드의 바람직한 제4 실시예의 주요 부분의 구조를 도시한 사시도.
도8은 본 발명에 따른 자기 기록 및/또는 재생 시스템의 바람직한 제5 실시예의 개략적인 구조를 도시한 개념도.
도9는 디스크 측에서 바라본, 액츄에이터 아암(155)의 전방에 있는 자기 헤드 조립체의 확대도.
도10은 다수의 매체 디스크를 갖춘 자기 기록 및/또는 재생 시스템의 주요 부분의 개략적인 구조를 도시한 개념도.
도11은 본 발명에 따른 자기 기록 및/또는 재생 시스템의 바람직한 제5 실시예에서 자기 헤드부 및 매체 디스크부의 개략적인 구조를 도시한 확대단면도.
도12는 본 발명에 따른 자기 기록 및/또는 재생 시스템의 바람직한 제6 실시예에서 자기 헤드부 및 매체 디스크부의 개략적인 구조를 도시한 확대단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 기록 헤드의 주극
2 : 복귀 요크
3 : 여기 코일
4 : 재생 헤드의 주극
5 : 재생 복귀 요크
6 : 자기 저항 효과 요소
7 : 기판
8 : 기록 헤드
9 : 재생 헤드
13 : 매체 디스크
14 : 기록 트랙
15 : 헤드 슬라이드
22 : 연자성 필름
23 : 반강자성 필름
155 : 액츄에이터 아암
160 : 자기 헤드 조립체
(제1 실시예)
먼저, 본 발명의 바람직한 제1 실시예로서, 기록 헤드와 재생 헤드의 배열 사이에 기본적인 관계를 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 수직 자기 기록용 자기 헤드의 주요 구조를 도시한 개략도이다. 즉, 이 도면은 매체 대면 표면으로 바라본 자기 헤드의 사시도이고, 알루미늄으로 도금된 알루틱(Al2O3/TiC) 기판(7) 상에 형성되는 기록 헤드(8) 및 재생 헤드(9)를 도시한다.
기록 헤드(8)는 NiFe와 같은 자기 재료의 기록 주극(1) , Cu와 같은 전도성 재료의 여기 코일(3) 및 NiFe와 같은 자기 재료의 복귀 요크(2)를 포함하고, 자기 경로 구멍을 통해 기록 주극(1)에 연결된다.
재생 헤드(9)는 NiFe와 같은 자기 재료의 재생 주극(4), 재생 복귀 요크(5), 사이에 브리지를 구성하도록 배열된 자기 저항 효과 요소(6) 및 Cu와 같은 전도성 재료의 리드(도시 생략)를 포함하고, 감응 전류를 자기 저항 효과 요소(6)에 공급하기 위하여 자기 저항 효과 요소(6)의 양 측면에 배열된다.
도2는 기록 헤드(8)와 재생 헤드(9) 사이에 위치 관계를 도시한 정면도이며, 매체 대면 표면의 측면에서 바라본 것이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 기록 헤드의 주극(1), 재생 헤드의 자극(4) 및 재생 헤드의 복귀 요크(5)는 기록 트랙(T)을 따라 배열된다.
여기에서 기록 헤드(8)의 자극(1)의 중심과 복귀 요크(2) 사이에 도시된 선을 L1이라고 가정한다. 또한 자극(1)의 대면 단부(1A, 2A)와 복귀 요크(2) 사이에 도시된 선은 L2라고 가정한다. 또한 선 L1과 L2 사이의 각은 θ1이라 가정한다.
한편, 재생 헤드(9)의 자극(4)의 중심과 복귀 요크(5)의 중심 사이에 도시된 선은 L3이라고 가정하고, 선 L1과 L3 사이의 각은 θ2라 가정한다.
만약 선과 각이 이렇게 형성되면, 본 발명에 따른 자기 헤드는 θ2＞θ1이 되도록 구성된다.
만약 이 헤드가 연자성 뒤받침 층 및 수직 기록층을 포함하는 수직 자기 기록 매체에 기록하기 위하여 사용된다면, 자속은 기록 헤드의 자극과 복귀 요크 사이에 도시된 선에 대하여 ±θ1의 범위 내에 연자성 뒤받침 층을 통해 유동한다. 이어서, 만약 해독이 재생 헤드를 이용하여 이 기록된 장소에서 수행된다면, 이 해독 중 연자성 뒤받침 층을 통해 유동하는 자속의 방향은 기록 작동 중 유동하는 자속의 방향과 일치하지 않는다.
만약 두 방향이 서로 일치한다면, 기록 작동 중 유동하는 자속의 방향이란 허위로 쉽게 자화된 방향이고, 그 방향으로의 강제력이 증가함으로써, 바크하우젠 소음이 쉽게 발생되는 문제가 생긴다. 특히, 기록 작동 중, 재생 작동 중에서보다 더 강한 자속 유동함으로써, 연자성 뒤받침 층은 자기 포화상태에 이르게된다. 일단 거의 포화 상태로 자화된 방향에서 자기 투자율은 전체적으로 감소되기 때문에, 만약 자속이 그 방향으로 유동하면 작은 자기 투자율로 인하여 효율이 감소된다.
한편, 본 발명에 따른 자기 헤드에서, 기록 작동 중 자속의 방향은 기록 헤드와 재생 헤드의 배열 사이의 관계를 제한함으로써 재생 작동의 그것으로부터 상기 설명된 범위로 이동될 수 있다. 결과적으로, 위에 설명된 문제점을 피하는 것이 가능해지고, 기록 작동 중 소음의 발생 및 효율의 저감을 억제할 수 있으며, 이로써 뛰어난 기록/재생 특성을 얻을 수 있게 된다.
예로서 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 약 90°정도의 θ2를 갖는 자기 헤드를 형성하는 공정은 다음과 같다.
먼저, 기록 자극(1), 재생 자극(4) 및 복귀 요크(5)로서 형성되는 NiFe등의 자기막이, 기록 트랙 폭에 대응하는 두께를 갖도록, sputtering 방식에 의해, 알루미늄으로 도금된 알루틱 기판(7) 상에 증착된다. 이어서, 광저항이 그 위에 적용되고, 패턴이 노출 및 현상에 의해 형성된다. 이 광저항은 이온 밀링 방식에 의해 자기막을 에칭하기 위하여 마스크로서 사용된다. 광저항은 유지됨과 동시에, 알루미늄 등의 절연막은 자기막의 것과 동일한 두께를 실질적으로 갖도록 증착된다. 이어서, 저항은 자기막으로부터 알루미늄을 제거(lift off)하기 위하여 제거된다.
또한, 알루미늄은 그 위에 증착되고, 화학기계적연마(CMP)에 의해 평탄해진다. 이 때, 알루미늄은 자기 저항 효과 요소로부터 자극 및 복귀 요크를 절연시키기 위한 절연막으로서의 역할을 하도록 수십 nm의 두께를 갖도록 유지된다. 자기 저항 효과 요소는 그 위에 증착되고, 통상의 사진평판 공정에 의해 패턴화된다. 그 후, Cu 등의 전도성 막은 사진평판 공정에 의해 재생 요소 전극 및 기록 헤드 여기 코일(3)을 형성하도록 그 위에 증착된다. 또한, 알루미늄은 패턴 코일의 중심에 자기 경로 구멍을 형성하도록 그 위에 증착된다. 이어서, 기록 헤드의 복귀요크(2)로서 형성되는 NiFe 등의 자기막이 사진평판 공정에 의해 패턴화되도록 증착된다. 끝으로, 방어막으로서 형성되는 알루미늄이 재생 리드 및 기록 코일을 드로잉하기 위한 관통 구멍을 형성하고, 도금에 의해 전극(도시 생략)을 형성하도록 증착된다.
재생 헤드의 자극(4)과 복귀 요크(5) 사이에서, 매체 대면 표면의 측면은 다음과 같이 특히 형성될 수 있다. 먼저, Cu 등의 전도성 막은 자기막이 증착되기 전에 증착된다. 이 후에, 위에서 설명된 방식과 유사하게, 자기막은 패턴화되도록 증착된다. 이 때, 자극(4)과 복귀 요크(5) 사이에는 아무것도 형성되지 않는다. 알루미늄이 화학기계적연마(CMP) 이전에 증착된 후에, 자기막은, 알루미늄과 함께, 집중된 이온 비임(FIB)에 의해 0.1 μm의 간격으로 절단되고, FIB에 의해 자기막을 절단함으로써 형성된 부분은 도금에 의해 Cu 등의 비자기막으로 채워진다. CMP 이후의 일련에 단계들은 위에서 설명된 방식과 동일하다.
본 발명에 따른 자기 헤드가 θ2가 약 90°가 되도록 구성될 때, 요소들은 기판의 주요 표면 상에 연속적으로 적층될 수 있다. 즉, 자기 헤드는 막 적용의 필요성 및 기판의 단부 표면 상에 패턴화되지 않고 형성될 수 있음으로써, 감소된 수의 단계와 비용을 얻을 수 있게 된다.
θ2가 실질적으로 90°인 경우가 도1 및 도2에 예로서 도시되었지만, 본 발명은 이것만으로 한정되지 않는다. 만약 θ2＞θ1인 조건이 만족된다면, 위에서 설명된 다양한 효과는 얻어질 수 있다.
바람직한 실시예의 자기 헤드의 수정된 예가 아래에 설명된다.
도3은 매체 대면 표면의 측면에서 본, 이 바람직한 실시예의 수정된 예에 기록 헤드(8)와 재생 헤드(9) 사이의 위치 관계를 도시한 정면도이다. 이 수정된 예에서, 기록 헤드의 자극(1) 및 복귀 요크(2)와 재생 헤드의 자극(4)은 기록 트랙(T)을 따라 배열된다.
또한 이 수정된 예에서, 기록 헤드(8)의 자극(1)과 복귀 요크(2)의 중심 사이에 도시된 선 L1과, 자극(1)의 대면 단부(1A, 2A)와 복귀 요크(2) 사이에 도시된 선 L2 사이의 각을 θ1이라 가정하고, 기록 헤드(8)의 자극(1)과 복귀 요크(2)의 중심 사이에 도시된 선 L1과, 재생 헤드(9)의 자극(4)의 중심과 복귀 요크(5) 사이에 도시된 선 L3 사이의 각을 θ2라 가정할 때, 자기 헤드는 θ2＞θ1이 되도록 구성된다.
또한 이 수정된 예에서, 기록 작동 중 자속의 방향은 기록 헤드와 재생 헤드의 배열들 사이의 관계를 제한함으로써 재생 작동 중의 방향으로부터 위에서 설명된 범위로 이동될 수 있다. 결과적으로, 위에 설명된 문제들을 피하는 것이 가능하고, 기록 작동 중 소음의 발생 및 효율 저하를 억제할 수 있음으로써, 뛰어난 기록/재생 특성을 얻을 수 있게 된다.
바람직한 제2 실시예
본 발명의 바람직한 제2 실시예로서, 본 발명에 따른 자기 헤드가 이중층 구조를 갖는 수직 기록 매체용으로 사용되는 실시예가 아래에 설명된다.
도4는 이 바람직한 실시예의 수직 자기 기록 및 자기 기록 매체를 위한 자기 헤드의 주요 부분의 구조를 도시한 사시도이다. 즉, 이 도면은 기록 헤드(8) 및재생 헤드(9)가 매체 디스크(13) 상에 배열되는 상태를 도시한다. 매체 디스크(13)는 연자성 뒤받침 층(11) 및 수직 기록층(12)이 매체 기판(10) 상에 적층되어 있는 이중층 구조를 갖는다. 매체 디스크(13) 상에, 기록 트랙(14)이 형성된다. 재생 헤드(9)는 그 자극(4)의 중심과 그 복귀 요크(5)의 중심 사이에 도시된 선이 기록 트랙(14)에 실질적으로 평행하게 되도록 배열된다. 한편, 기록 헤드(8)는 그 자극(1)의 중심과 그 복귀 요크(5)의 중심 사이에 도시된 선이 트랙(14)에 실질적으로 수직하게 되도록 배열된다. 즉, 기록 작동 중, 자극(1) 및 복귀 요크(2)에 의해 형성된 자기 회로는 기록 트랙(14)에 수직하게 된다. 한편, 재생 작동 중, 자극(4) 및 복귀 요크(5)에 의해 형성된 자기 회로는 기록 트랙(14)에 평행하게 된다. 그러므로, 바람직한 제1 실시예에 대하여 위에서 설명된 바와 같이, 기록 작동 중 소음의 발생 및 효율 저감을 억제할 수 있게됨으로써, 뛰어난 기록/재생 특성을 얻는 것이 가능해 진다.
또한, 이 바람직한 실시예에 따라, 연자성 뒤받침 층(11) 및 수직 기록층이 적층되는 이중층 구조를 갖춘 기록 매체를 사용함으로써 자기 회로를 효과적으로 형성할 수 있다.
도5a 및 도5b는 기록 및 재생 작동 중 본 바람직한 실시예의 자기 회로를 도시한 단면도이다. 도5a에 도시된 바와 같이, 기록 작동 중, 기록 헤드의 자극(1) 상에 집중된 자속은 자기 회로를 형성하는 복귀 요크(2)로 돌아오도록 연자성 뒤받침 층(11)을 통과함으로써, 기록 효율이 개선된다. 도5b에 도시된 바와 같이, 재생 작동 중, 기록층(12) 상에 기록된 기록 비트로부터의 자속은 자기 회로를 형성하는 기록 비트로 돌아오도록 센서, 복귀 요크 및 뒤받침 층(11)의 역할을 하는 자기 저항 효과 요소(6)를 통과하여 재생 헤드의 자극(4)으로 흡입됨으로써, 재생 작동을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.
개별 부품의 구체적인 구성은 실시예로서 기술되어질 것이다. 기록 헤드(8)는 NiFe 등의 자기 재료의 자극(1), Cu 등의 도전성 재료의 여기 코일(3), 및 NiFe 등의 자기 재료의 복귀 요크(2)를 포함하며, 자기 경로 구멍을 거쳐 기록 자극(1)에 연결된다.
재생 헤드(9)는 NiFe 등의 자기 재료의 재생 자극(4), 재생 복귀 요크(5), 사이에 브리지를 구성하도록 배열된 자기저항 효과 요소(6), 및 Cu 등의 도전성 재료의 (도시되지 않은) 리드를 포함하며, 감응 전류를 자기 저항 효과 요소(6)에 공급하기 위하여 자기 저항 효과 요소(6)의 양 측면에 배열된다.
100 Gbpsi 의 평면 기록 밀도를 얻기 위해 구체적인 크기가 지정됨에 따라, 트랙 밀도는 100 kTPI(kilo-track per inch)로 설정되며, 트랙 기록 밀도는 100 kBPI(kilo-bit per inch)으로 설정된다. 이러한 경우, 트랙의 폭은 대략 0.2 ㎛, 비트 길이는 대략 0,03㎛이다. 따라서, 재생 헤드(9)의 자극과 복귀 요크 사이의 거리는 방향이 트랙의 폭의 방향이라 가정할 때 거리는 적어도 0.2㎛ 가 된다. 반면에, 거리는 비트 길이의 방향 즉, 트랙의 종방향인 경우 대략 0.03㎛이므로, 거리는 한 위치만큼 작은 수치를 갖는다. 따라서, 자기 회로의 길이가 작아짐으로, 비트 크기가 작아지고 발생된 자속의 양이 작아지더라도, 자기 저항은 작아지며, 누설되는 자속의 영은 감소되어, 충분한 효율을 얻을 수 있다.
(바람직한 제3 실시예)
본 발명의 바람직한 제3 실시예로서, 기록 헤드의 자극이 재생 헤드의 자극으로 제공되는 구성은 하기에 기술되어질 것이다.
도6a는 매체 대면 표면에서 바라본, 본 발명에 따른 수직 자기 기록용 자기 헤드의 바람직한 제3 실시예를 도시한 사시도이고, 도6b는 매체 대면 표면에서 바라본 자기 헤드의 평면도이다.
기록 헤드(8) 및 재생 헤드(9)는 알루미늄으로 피복된 알루틱 기판(7)상에 형성된다. 기록 헤드(8)는 NiFe 등의 자기 재료의 기록 자극(1), Cu 등의 도전성 재료의 여기 코일(3), 및 NiFe 등의 자기 재료의 복귀 요크(2)를 포함하며, 자기 경로 구멍을 거쳐 기록 자극(1)에 연결된다.
재생 헤드(9)는 기록 헤드(8)의 자극(1), 재생 복귀 요크(5), 사이에 브리지를 구성하도록 배열된 자기 저항 효과 요소(6), 및 Cu 등의 도전성 재료의 (도시되지 않은) 리드를 포함하며, 자기저항 효과 요소(6)에 감응 전류를 공급하기 위해 자기 저항 효과 요소(6)의 양 측면에 배열된다.
도6b에 도시되어진 것과 같이, 기록 헤드(8)의 자극(1)의 중심과 복귀 요크(2)의 중심 사이에 유도된 선(L1)과 자극(1)의 단부 부분과 복귀 요크(2)의 단부 부분 사이에 유도된 선(L2)사이의 각도가 θ1이며, 기록 헤드(8)의 자극(1)의 중심과 복귀 요크(2)의 중심 사이에 유도된 선(L1)과 재생 헤드(9)의 자극(4)의 중심과 복귀 요크(2)의 중심 사이에 유도된 선(L3)사이의 각도가 θ2라 가정하면, 자기헤드는 θ2〉θ1가 되고, θ2가 대략 90°가 되도록 구성된다.
따라서, 제1 바람직한 실시예에 대해 전술한 바와 같이, 기록 작업 중에 소음의 발생 및 효율의 저하를 막을 수 있으므로, 우수한 기록/재생 특성을 얻을 수 있다.
더욱이, 상기 바람직한 실시예에서, 기록 헤드의 자극(1)은 재생 헤드의 자극(4)로서 제공된다. 그 결과, 트랙 위치의 "변경"은 기록 작업과 재생 작업 사이에서 매체 디스크(13)의 내주연으로부터 외주연까지의 임의의 위치에서 발생되지 않는다. 따라서, 기록 트랙 폭을 취할 필요가 없으므로, 넓은 트랙 피치를 감소시킬 수 있다.
(바람직한 제4 실시예)
본 발명의 제4 실시예로서, 기록 헤드 및 재생 헤드가 기판의 표면에 대면하도록 아래로 향하도록 배열되는 자기 헤드가 하기에 기술되어질 것이다.
도7은 바람직한 실시예에서 수직 자기 기록용 자기 헤드의 구성을 도시한 도면이다. 즉, 기록 헤드(8) 및 재생 헤드(9)는 열에 의해 산화된 실리콘 기판의 기판 표면에 대면하기 위해 아래로 향하도록 형성된다.
기록 헤드(8)는 NiFe 또는 CoFe-Al2O3등의 자기 재료의 기록 자극(1), Cu 등의 도전성 재료의 여기 코일(3), 및 NiFe 또는 CoFe-Al2O3등의 자기 재료의 복귀 요크(2)를 포함하며, 보조 자극(24)을 거쳐 기록 자극(1)에 연결된다.
재생 헤드(9)는 NiFe 또는 CoFe-Al2O3등의 자기 재료의 재생 자극(4), 재생복귀 요크(5), 및 사이에 브리지를 구성하도록 배열된 자기저항 효과 요소(6),자기저항 효과 요소(6)에 감응 전류를 제공하기 위해 자기저항 효과 요소(6)의 양 측면에 배열된 Cu 등의 도전성 재료의 (도시되지 않은)리드를 포함한다.
도7에서, 기록 헤드(8) 및 재생 헤드(9)는 편의상 기판의 주 표면 상에 형성되도록 도시된다. 사실상, 기록 헤드(8) 및 재생 헤드(9)는 기판 내에 삽입될 수 있으며, 자극(1,4)의 팁부 및 복귀 요크(2,5)는 매체 대면의 부근에 형성될 수 있다.
바람직한 실시예의 한 특성은 자극(1,4) 및 복귀 요크(2,5)가 기판(7)의 주 표면에 수직이 되도록 형성된다.
자기 헤드를 형성하기 위한 방법은 다음과 같다.
먼저, Cu 등의 금속의 (도시되지 않은) 하부 필름은 열 산화된 실리콘 필름(7) 상에 증착된다. 기록 자극(1), 기록 복귀 요크(2), 재생 자극(4) 및 재생 복귀 요크(5)로서 형성되어질 NiFe 또는 CoFe-Al2O3등의 자기 필름은 재생 복귀 요크(5)의 팁부의 얇은 L자 형상의 만곡부(5A)에 대응하는 두께를 갖도록 스퍼터링 방법에 의해 증착된다. 그리고 나서, 포토레지스트가 도포되며, 재생 자극(4)과 재생 복귀 요크(5) 사이의 공간을 남겨두기 위한 패턴은 노출 및 현상에 의해 형성된다. 이러한 포토레지스트는 이온 밀링 방법 또는 반응성 이온 에칭(RIE:reactive ion etching) 방법에 의해 자기 필름을 에칭하기 위한 마스크로 이용된다. 재생 헤드의 자극(4)과 복귀 요크(5) 사이의 공간은 FIB에 의해 형성될수 있다.
그리고 나서, 이러한 공간은 도금 방법에 의해 Cu로 채워진다. 레지스트가 제거된 이후에, 자기 필름이 그 위에 적층되며, 포토레지스트가 도포되어 노출 및 현상에 의해 패턴을 형성한다. 이러한 포토레지스트는 이온 밀링 방법 또는 반응성 이온 에칭 방법에 의해 자기 필름을 에칭하기 위한 마스크로 이용된다. 포토레지스트가 잔류하는 동안, 알루미나 등의 절연성 필름은 자기 필름과 동일한 두께를 갖도록 증착된다. 이때, 레지스트는 자기 필름으로부터 알루미나를 이동시키기(들어 올리기)위해 제거된다.
더욱이, 알루미나는 그 위에 증착되며 CMP에 의해 편평화된다. 이 때, 알루미나는 자기 저항 효과 요소로부터 재생 자극 및 복귀 요크를 고립시키기 위한 절연 필름으로 제공하기 위해 수 십nm의 두께를 갖도록 잔류한다. 자기 저항 효과 요소가 그 위에 증착되며 통상의 사진석판 공정에 의해 패턴화된다. 그리고 나서, Cu 등의 도전성 필름은 증착되어 사진석판 공정에 의해 재생 요소 전극 및 기록 헤드 여기 코일(3)을 형성한다.
또한, 알루미나는 패턴화된 코일 및 기록 복귀 요크(2)의 중심에서 그리고 기록 복귀 요크(2) 상에 자기 경로 구멍을 형성하도록 증착된다. 그리고 나서, 기록 헤드의 보조 자극(24)으로 형성되어질 NiFe 등의 자기 필름은 사진석판 공정에 의해 패턴화되도록 증착된다. 그리고 나서, 보호성 필름으로 형성되어질 알루미나가 재생 리드 및 기록 코일에 대한 전극으로 유도하기 위한 관통 구멍을 형성하고 도금에 의해 (도시되지 않은) 전극을 형성하도록 증착된다.
최종적으로, 알루미나의 보호피복은 도포되며, 전극 부분의 헤드 부분은 외부에 노출되어 골드 패드를 형성한다. 그리고 나서, 열에 의해 산화된 실리콘 기판(7) 및 하부 필름은 습식 에칭 방법에 의해 제거되어 자기 헤드의 매체 대면을 노출시킨다.
본 발명에 따른 자기 헤드가 구성되면, 필름을 도포할 필요없이 기판의 단부 면 상에 패턴화하지 않고 자기 헤드를 형성하는 것이 가능하므로, 단계 수 및 비용을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 이러한 헤드가 연자성 후방층과 수직 기록 층을 포함하는 수직 자기 리록 매체 상에 기록 및 재생용으로 이용된다면, 기록 작업 중에 발생하는 소음 발생 및 효율 저하를 막을 수 있으므로, 우수한 기록/재생 특성을 얻을 수 있다.
(바람직한 제5 실시예)
본 발명의 제5 실시예로서, 본 발명에 따른 자기 헤드를 포함하는 자기 기록 및/또는 재생 시스템이 하기에 기술되어질 것이다. 도1 내지 도7을 참조로 기술되어질 본 발명에 따른 자기 헤드는 자기 기록 및/또는 재생 시스템 내에 장착되어질 기록 및/또는 재생 자기 헤드 조립체 내에 포함될 수 있다.
도8은 자기 기록 시스템의 주요 부분의 실시예의 개략적인 구성을 도시한 사시도이다. 즉, 본 발명에 따른 다른 자기 기록 및/또는 재생 시스템(150)은 회전식 액츄에이터를 이용한다. 상기 도면에서, 수직 기록 매체 디스크(13)는 스핀들(18) 상에 장착되며 (도시되지 않은) 구동 유닛 제어 부분으로부터 신호의 제어에 응답하여 (도시되지 않은) 모터에 의해 화살표(A) 방향으로 회전 가능하다.매체 디스크(13) 내에 저장되어질 기록/재생 정보용 헤드 슬라이더(15)는 박막 형상의 부유체(16)의 팁부 상에 장착된다. 예를 들어, 전술한 바람직한 실시예중의 임의의 하나의 자기 헤드는 팁부의 부근에서 헤드 슬라이더(15) 상에 장착된다.
매체 디스크(13)가 회전할 때, 헤드 슬라이더(15)의 매체 대면(ABS)은 매체 디스크(13)의 표면으로부터 미리 지정된 부상량에서 고정된다.
부유체(16)는 구동 코일 등을 고정하기 위한 보빈 부분을 갖는 액츄에이터 아암(155)의 일단부에 연결된다. 액츄에이터 아암(155)의 타단부에는 선형 모터 종류의 보이스 코일 모터(156)가 제공된다. 보이스 코일 모터(156)는 액츄에이터 아암(155)의 보빈 부분 상으로 감겨진 (도시되지 않은) 구동 코일, 및 구동 코일에 접하는 동안 구동 코일을 둘러싸기 위해 배열된 영구 자석 및 대면 요크를 포함하는 자기 회로를 포함한다.
액츄에이터 아암(155)은 스핀들(17) 상하에 제공된 (도시되지 않은) 두 개의 볼 베어링에 의해 고정되며, 보이스 코일 모터(156)에 의해 회전가능하며 활주 가능하다.
도9는 디스크 측에서 바라본, 액츄에이터(155) 전방에 있는 자기 헤드의 확대 사시도이다. 즉, 자기 헤드 조립체(160)는 구동 코일을 고정하기 위한 보빈 부분을 갖는 액츄에이터 아암(155)을 가지며, 액츄에이터 아암(155)의 일단부는 부유체(16)에 연결된다.
부유체(16)의 팁 부분 상에, 도1 내지 도7를 참조하여 기술된 자기 헤드중의 임의의 하나를 갖는 헤드 슬라이더(15)가 장착된다. 부유체(16)는 기록/판독 리드와이어(164)를 갖는다. 리드와이어(164)는 헤드 슬라이더(15) 내에 제공된 자기 헤드의 전극 들의 각각에 전기적으로 연결된다. 도면에서, 참조부호'165'는 자기 헤드 조립체(160)의 전극 패드를 지시하고 있다.
전술한 자기 기록 및/또는 재생 시스템은 복수의 매체 디스크를 가질 수 있다.
도10은 복수의 매체 디스크를 갖는 자기 기록 및/또는 재생 시스템의 주요 부분의 구성을 도시한 도면이다. 즉, 도면 내의 자기 기록 및/또는 재생 시스템은 슬라이더(15)를 포함하며, 제1 내지 제3 실시예에서 전술한 자기 헤드 중의 적어도 하나, 슬라이더(15)를 지지하기 위한 부유체(16), 스핀들(18), 매체 디스크(13) 및 매체 구동부(17)가 그 위에 장착된다. 도10이 슬라이더(15)가 3개의 매체 디스크(13)의 각각의 양 측면 상에 제공되는 구성을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 매체 디스크 및 슬라이더의 수는 적절하게 지정될 수 있다.
도11은 슬라이더(15) 상에 장착된 자기 헤드, 및 자기 헤드 부분과 대면하는 매체 디스크의 주요 부분의 확대 단면도이다. 매체 디스크(13)는 유리 기판(10), Ta 등의 비자기 금속의 하부 필름(21), CoZrNb 등의 연자성 필름의 뒤받침 층(11), 및 CoZrNb 등의 보호층(20)을 포함한다. 하부 필름(21)은 뒤받침 층(11) 및 하부 필름(21) 상에 형성된 기록층(12)의 결정 배향 특성을 개선시키기 위해 제공된다. 보호성 필름(20)은 슬라이더(15) 및 매체 디스크(13)가 마모로 인해 손상되는 것을 방지하기 위해 제공된다.
기록 층(12) 상의 기록 작업에서, 전류는 보조 자극(19)에 의해 자극(1) 내부로 도입되고 동시에 기록을 행하기 위해 자극의 팁부의 자기장 강도를 증가시키기 위해 집중된 자속을 발생시키기 위해 기록 헤드(8)의 코일(3)을 통과한다. 이때, 기록층(12)을 통과하는 자속은 자기 회로를 형성하기 위해 보조 자극(19)에 연결되어질 복귀 요크(2)에 복귀하도록 뒤받침 층(11)을 통과한다.
재생 작업에서, 기록 층(12) 상에서 기록된 기록 비트로부터 자속은 자기 회로를 형성하기 위해 자기 비트에 복귀하도록 센서로서 제공하는 자기저항 효과 요소(6), 복귀 요크(5) 및 뒤받침 층(11)을 통과하도록 재생 헤드의 자극(4) 내부로 흡수된다. 자속이 자기 저항 효과 요소(6)를 통과할 때 저항의 변동으로서 재생 신호가 탐지된다.
(바람직한 제6 실시예)
본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따라, 본 발명에 따른 자기 헤드를 이용한 자기 기록 및/또는 재생 시스템 및 3층 구성을 갖는 수직 기록 매체가 이하 기술되어질 것이다.
도12는 바람직한 실시예에서 자기 기록 및/또는 재생 시스템 내의 자기 헤드 부분과 대면하는 매체 디스크(13) 및 자기 헤드 부분을 도시한 확대 단면도이다. 본 실시예에서 매체 디스크(13)는 유리 기판(10), Ta 등의 비자기 금속의 하부 필름(21), PtMn 등의 비철자기 필름(23) 및 NiFe 등의 연자성 필름(22)을 포함하는 이중 층 필름의 뒤받침 층(11), C 등의 보호층(20)을 포함한다. 즉, 매체 디스크(13)의 주요 부분은 비철자기 필름(23), 연자성 필름(22), 및 기록 층(12)이 적층된 "3층 구성"을 갖는다.
하부 필름(21)은 뒤받침 층(11) 및 하부 필름(21) 상에 형성된 기록 층(12)의 결정 배향 특성을 개선시키기 위해 제공된다. 보호층(20)은 슬라이더(15) 및 매체 디스크(13)가 마모로 인해 손상되지 않도록 제공된다.
기록층(12) 상의 기록 작업에서, 전류는 보조 자극(19)에 의해 자극(1) 내부로 도입되고 동시에 기록을 행하기 위해 자극의 팁부의 자기장 강도를 증강시키기 위해 집중된 자속을 발생시키기 위해 기록 헤드(8)의 코일(3)을 통과한다. 이때, 기록층(12)을 통과하는 자속은 자기 회로를 형성하도록 보조 자극(19)에 연결되어질 복귀 요크(2)에 복귀하도록 뒤받침 층(11)을 통과한다. 재생 작업에서, 기록 층(12) 상에서 기록된 기록 비트로부터 자속은 자기 회로를 형성하기 위해 자기 비트에 복귀하도록 센서로서 제공되는 자기 저항 효과 요소(6), 복귀 요크(5) 및 뒤받침 층(11)을 통과하도록 재생 헤드의 자극(4) 내부로 흡수된다.
이러한 양호한 실시예의 자기 헤드에서, 기록 헤드의 주극(1)은 재생 헤드의 주극(4)으로서 기능을 하여서, 매체 디스크(13)의 내주연부로부터 그의 외주연부까지 임의의 자리로 트랙 위치의 이동 없이 기록 및 재생 작동을 수행하는 것이 가능하다. 더욱이, 반강자성 필름(23) 및 연자성 필름(22)을 포함하는 이중층 필름이 사용되기 때문에, 뒷받침 층으로 인한 소음의 발생 없이 기록 및 재생 작동을 효율적으로 수행하는 것이 가능하다.
더욱이, 이러한 양호한 실시예에서, 뒷받침 필름(11)으로서의 연자성 필름(22) 및 반강자성 필름(23)을 포함하는 적층 필름을 사용함으로써 우수한 자기기록 및/또는 재생 시스템을 형성하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 자기 헤드에서, 기록 작동 중에 연자성 뒷받침 층을 통하여 흐르는 자속의 방향은 기록 작동 중의 것과 상이하다. 만일 연자성 뒷받침 층이 자기 이방성을 갖는다면, 자기 투과성은 방향에 따라 변하여, 기록 및 재생의 어떤 하나의 작동 중에도 효율은 떨어진다. 만일 자기 영역 벽이 연자성 뒷받침 층 상에 생성되면, 자기 헤드가 자기 영역 벽을 통하여 지나갈 때 소음이 발생된다. 또한, 만일 연자성 뒷받침 층의 자기 영역 벽이 헤드 위치 설정 또는 디스크 회전 모터로부터 발생된 자기장의 교란에 의해 이동되면, 소음이 발생된다. 그러므로, 어떠한 자기 영역 벽도 연자성 뒷받침 층 상에 제조되지 않은 자기 등방성 필름인 필름을 마련하는 것이 바람지하다.
다른 한편, 이러한 양호한 실시예에서, 뒷받침 필름(11)으로서 연자성 필름(22) 및 반강자성 필름(23)을 포함하는 적층 필름을 사용함으로써, 자기 영역 벽이 연자성 필름(22)과 반강자성 필름(23) 사이의 절환된 접속에 의해 생성되는 것을 억제하는 것이 가능하고, 자기 등방성 필름을 마련하는 것이 가능하다. 연자성 필름 및 반강자성 필름의 증착 중에 회전 자기장을 인가함으로써 그리고 증착 후 회전 자기장에서 열처리를 수행함으로써 이러한 특징을 갖는 필름을 얻는 것이 가능하다. 그러므로, 본 발명에 따른 자기 헤드, 반강자성 필름(23) 및 연자성 필름(22)이 뒷받침 층으로서 사용되는 3중층 구조를 갖는 매체와 조합된 자기 기록 및/또한 재생 시스템은 비록 기록 밀도가 증가하더라도 소음의 영향이 억제되는 우수한 자기 기록 및/또한 재생 시스템이다.
본 발명의 양호한 실시예가 전술되었으나, 본 발명은 그에 한정되어서는 안된다. 예를 들어, 기록 헤드 및 재생 헤드의 복귀 요크(yoke) 및 자극의 형상 및 재료는 동일한 장점을 얻도록 본 발명을 수행하기 위하여 본 기술 분야의 숙련자에 의해 잘 알려진 범위로부터 적절히 선택될 수 있다.
본 발명을 위한 수직 자기 기록 시스템은 기록 비트의 자화 방향이 기록 매체의 주 표면에 정확히 직각인 시스템에 한정되어서는 안된다. 즉, 비록 기록 비트의 자화 방향이 직각 방향으로부터 다소 경사져 있더라도, 이는 동일한 장점을 얻기 위하여 본 발명에 적용될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 자기 기록 및/또는 재생 시스템은 특정 기록 매체를 항상 갖는 소위 고정식 시스템 또는 기록 매체가 제거 가능한 소위 제거식 시스템일 수 있다.
본 발명을 수행하기 위하여, 본 발명의 양호한 실시예의 전술된 자기 헤드와 자기 기록 및/또는 재생 시스템을 기초로 본 기술 분야의 숙련자에 의해 적절히 설계 변경될 수 있는 다른 모든 자기 헤드와 자기 기록 및/또는 재생 시스템은 본 발명의 범위에 포함된다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 자기 헤드를 사용함으로써, 소음이 기록 작동 중에 연자성 뒷받침 층으로 인해 생성되는 것을 억제하는 것이 가능하고, 기록 및 재생 작동을 효율적으로 수행하는 것이 가능하다.
본 발명의 자기 기록 및/또는 재생 시스템에 따라서, 작은 양의 소음이 발생되는 효율적인 수직 자기 기록/재생 작동을 수행하는 것이 가능하여, 큰 산업적 장점을 제공하는 것이 가능하다.
본 발명이 이해를 돕기 위하여 양호한 실시예를 통하여 개시되었으나, 본 발명이 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 다양한 방법으로 구체화될 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구범위에서 설명된 바와 같이 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 구체화될 수 있는 도시된 실시예로의 모든 가능한 실시예 및 변경을 포함하는 것이 이해될 것이다.

Claims (19)

  1. 자기 헤드에 있어서,
    기록 헤드 및 재생 헤드를 포함하고,
    상기 기록 헤드는 제1 주극 및 제1 복귀 요크를 포함하고, 상기 제1 주극은 제1 매체 대면부를 갖고, 상기 제1 복귀 요크는 제2 매체 대면부를 갖고, 제1 및 제2 매체 대면부는 그들 사이에 제1 자기 간극을 갖고 배치되며,
    상기 재생 헤드는 제2 주극 및 제2 복귀 요크를 포함하고, 상기 제2 주극은 제3 매체 대면부를 갖고, 상기 제2 복귀 요크는 제4 매체 대면부를 갖고, 제3 및 제4 매체 대면부는 그들 사이에 제2 자기 간극을 갖고 배치되며,
    제1 및 제2 직선 사이의 제1 각인 θ1은 제1 및 제3 직선 사이의 제2 각인 θ2보다 작은 데, 상기 제1 직선은 제1 매체 대면부 및 제2 매체 대면부의 매체 대향 표면의 중심을 연결하고, 상기 제2 직선은 제1 매체 대면부 및 제2 매체 대면부의 매체 대면 표면의 대향 코너를 연결하고, 제3 직선은 제3 매체 대면부 및 제4 매체 대면부의 매체 대면 표면의 중심을 연결하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 θ2는 90도인 것을 특징으로 하는 자기 헤드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3 직선은 기록 매체의 기록 트랙의 종방향에 평행한 것을 특징으로 하는 자기 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기록 헤드는 수직 자기 신호를 생성하고, 이 신호의 자기장 방향은 자기 헤드의 매체 대면 표면(medium facing surface)에 직각인 것을 특징으로 하는 자기 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기록 헤드는 기록 코일을 갖고, 제1 주극 또는 제1 복귀 요크는 상기 기록 코일의 내측에 배치된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 재생 헤드는 제2 주극 및/또는 제2 복귀 요크 상에 배치된 자기 저항 효과 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 자기 저항 효과 필름은 자유 자화를 갖는 제1 강자성 층과, 상기 제1 강자성 층 상에 배치된 비자성 층과, 상기 비자성 층 상에 배치된 고정 자화를 갖는 제2 강자성 층을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 자기 저항 효과 필름과 결합된 한 쌍의 전극을 더 포함하고, 상기 한 쌍의 전극은 자기 저항 효과 필름의 대향 필름 표면들 상에 배치된 것을 특징으로 하는 자기 헤드.
  9. 제7항에 있어서, 상기 자기 저항 효과 필름과 결합된 한 쌍의 전극을 더 포함하고, 상기 한 쌍의 전극은 자기 저항 효과 필름의 측면 엣지들 상에 배치된 것을 특징으로 하는 자기 헤드.
  10. 자기 헤드를 포함하는 자기 기록 및 재생 시스템에 있어서,
    상기 자기 헤드는 기록 헤드 및 재생 헤드를 포함하고,
    상기 기록 헤드는 제1 주극 및 제1 복귀 요크를 포함하고, 상기 제1 주극은 제1 매체 대면부를 갖고, 상기 제1 복귀 요크는 제2 매체 대면부를 갖고, 제1 및 제2 매체 대면부는 그들 사이에 제1 자기 간극을 갖고 배치되며,
    상기 재생 헤드는 제2 주극 및 제2 복귀 요크를 포함하고, 상기 제2 주극은 제3 매체 대면부를 갖고, 상기 제2 복귀 요크는 제4 매체 대면부를 갖고, 제3 및 제4 매체 대면부는 그들 사이에 제2 자기 간극을 갖고 배치되며,
    제1 및 제2 직선 사이의 제1 각인 θ1은 제1 및 제3 직선 사이의 제2 각인 θ2보다 작은 데, 상기 제1 직선은 제1 매체 대면부 및 제2 매체 대면부의 매체 대면 표면의 중심을 연결하고, 상기 제2 직선은 제1 매 매체 대면부 및 제2 매체 대면부의 매체 대면 표면의 대향 코너를 연결하고, 상기 제3 직선은 제3 매체 대면부 및 제4 매체 대면부의 매체 대면 표면의 중심을 연결하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 및 재생 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 수직 자기 기록 매체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는자기 기록 및 재생 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 θ2는 90도인 것을 특징으로 하는 자기 기록 및 재생 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제3 직선은 기록 매체의 기록 트랙의 종방향에 평행한 것을 특징으로 하는 자기 기록 및 재생 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 수직 자기 기록 매체는 반강자성 필름과, 상기 반강자성 필름 상에 배치된 연자성 필름과, 상기 연자성 필름 상에 배치된 수직 기록 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 및 재생 시스템.
  15. 제10항에 있어서, 상기 기록 헤드는 기록 코일을 갖고, 제1 주극 또는 제1 복귀 요크는 상기 기록 코일의 내측에 배치된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 및 재생 시스템.
  16. 제10항에 있어서, 상기 재생 헤드는 제2 주극 및/또는 제2 복귀 요크 상에 배치된 자기 저항 효과 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 및 재생 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 자기 저항 효과 필름은 자유 자화를 갖는 제1 강자성 층과, 상기 제1 강자성 층 상에 배치된 비자성 층과, 상기 비자성 층 상에 배치된 고정 자화를 갖는 제2 강자성 층을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 및 재생 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 자기 저항 효과 필름과 결합된 한 쌍의 전극을 더 포함하고, 상기 한 쌍의 전극은 자기 저항 효과 필름의 대향 필름 표면들 상에 배치된 것을 특징으로 하는 자기 기록 및 재생 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 자기 저항 효과 필름과 결합된 한 쌍의 전극을 더 포함하고, 상기 한 쌍의 전극은 자기 저항 효과 필름의 측면 엣지들 상에 배치된 것을 특징으로 하는 자기 기록 및 재생 시스템.
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