KR20040020060A - 판독/기록 헤드 어셈블리 - Google Patents

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KR20040020060A
KR20040020060A KR10-2003-7016794A KR20037016794A KR20040020060A KR 20040020060 A KR20040020060 A KR 20040020060A KR 20037016794 A KR20037016794 A KR 20037016794A KR 20040020060 A KR20040020060 A KR 20040020060A
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Abstract

2중 차폐된 자기 저항 센서 위의 에어 베어링 표면(air bearing surface; ABS)층 및 두 개의 간격을 둔 자극 첨단 사이에 형성된 기록 갭을 갖는 자기 헤드 어셈블리는, 필요에 따라서 하나의 자극 첨단이 기록 갭 차폐물 및 다른 자극 첨단 사이에 배치되는 기록 갭 차폐물을 포함한다. MR 소자 차폐물 중 적어도 하나는 MR 신호 리드 도체 중 하나(바람직하게는 가장 양극의 포텐셜을 갖는 MR 신호 리드 도체)와 전기적으로 연결되고, 하나의 자극 첨단(및/또는 선택적인 기록 갭 차폐물)은 전기 도체를 갖는 클램핑된 MR 소자 차폐물과 결합된다. 다중 트랙 판독/기록 배열에 있어서, 인접하는 판독기 차폐물 및 기록기 자극 및/또는 차폐물 사이의 접속은 상기 배열에서의 각각의 판독/기록 쌍을 위하여 독립적으로 제공되어, 판독 및 기록 헤드 ABS 층의 화학/기계적인 침식에서의 변화를 감소시키도록 전압 환경을 동일하게 한다.

Description

판독/기록 헤드 어셈블리{READ/WRITE HEAD ASSEMBLY}
비즈니스, 과학 및 엔터테인먼트 어플리케이션은 데이터를 처리하고 기록하기 위하여 컴퓨터에 의존하고, 상기 컴퓨터는 종종 자기 디스크, 자기 테이프 카트리지, 광학 디스크 카트리지, 플로피 디스켓 또는 플롭티컬 디스켓 등과 같은 비휘발성 저장 매체로 저장되거나 전송될 많은 양의 데이터를 갖는다. 일반적으로 자기 테이프는 데이터를 저장하고 보관하는 가장 경제적인 수단이다. 저장 기술은 계속적으로 저장 용량 및 저장 신뢰도를 향상시키도록 발전되어 왔다. 자기 저장 매체에서의 데이터 저장 밀도의 향상은, 예를 들어 향상된 매체 재료(medium materials), 향상된 에러 교정 기술 및 감소된 면적 비트 크기(areal bit size)로부터 이루어져 왔다. 예를 들어, 1/2 인치 자기 테이프의 데이터 용량은 이제 256 데이터 트랙 상에서 기가바이트의 10배수로 측정될 수 있다.
자기 매체 데이터 저장 용량의 향상은, 자기 저장 매체 상의 데이터를 판독하거나 기록하기 위하여 사용되는 자기 헤드 어셈블리의 향상에 크게 힘입은 것이다. 변환기 기술의 주요한 향상은 IBM사에 의하여 최초로 개발된 자기저항 센서(MR sensor; magnetoresistive sensor)로부터 진척하였다. MR 센서는 MR 띠(stripe)에서의 자기장 변화를, 디지털 신호를 제공하기 위하여 처리되는 저항 변화로 변환한다. MR 센서는 주어진 비트 영역에 대한 종래의 유도적 판독 헤드로부터 사용가능한 레벨보다 높은 신호 레벨을 제공하므로, 데이터 저장 밀도가 증가될 수 있다. 게다가, MR 센서 출력 신호는 저장 매체에서의 순간 자기장 강도에만 의존하고, 상대적인 센서/매체 속도로부터 일어나는 자기장 시간 변화율(time-rate of change)에는 독립적이다.
자기 테이프 상에 저장된 데이터량은 테이프 상의 데이터 트랙의 수를 증가시킴으로써 증가될 수 있고, 데이터 트랙 수의 증가는 또한 인접 트랙간의 거리를 감소시키고 인접 판독/기록 헤드들이 모두 가까워지도록 한다. 추가적인 트랙은 박막 제조 기술 또는 MR 센서를 사용하는 것과 같이, 판독 및 기록 소자의 구조 크기(feature size)를 감소시킴으로써 가능해질 수 있다. 동작시에, 테이프 또는 자기 디스크 표면과 같은 자기 저장 매체는 그 곳으로부터 데이터를 판독하고 기록하기 위한 자기 판독/기록(read/write; R/W) 헤드 어셈블리를 통과하게 된다. 컴퓨터 데이터 저장 장치에 적용된 최신 데이터 테이프 레코더에서, MR 센서를 갖는 동시 판독-기록 능력(read-while-write capability)은 완전히 재생가능한 자기 저장 데이터를 제공하기 위한 필수적인 특징이다. MR 센서를 갖는 인터리빙된(interleaved) R/W 자기 테이프 헤드는 테이프 매체의 양방향 동시 판독/기록 동작을 제공하면서 테이프 매체상의 증가된 기록 밀도를 가능케 하여,테이프 매체 상에 막 기록된 데이터의 즉각적인 재판독 검증(read back verification)을 행한다. 동시 판독-기록 헤드 어셈블리는 각각의 하나 이상의 데이터 트랙에 대하여, R/W 트랙 쌍(track pair)이라고 명명된, 판독 소자와 나란히 배치된 기록 소자를 포함하고, 여기에서 판독 소자의 갭(gap)은 기록 소자의 갭에 가깝게 정렬되어 배치되며, 판독 소자는 매체 이동 방향에서 기록 소자의 하측에 위치한다. 막 레코딩된 데이터를 계속적으로 판독함으로써, 레코딩 시스템에서 일시 저장장치에서 원시 데이터가 여전히 사용가능한 동안에 기록된 데이터의 퀄리티가 즉시 검증된다. 회복된 데이터는 원시 데이터와 비교되어, 에러를 교정하는 재 레코딩과 같은 동작을 위한 기회를 가질 수 있다. 인터리빙된 헤드에서, R/W 트랙 쌍은 판독 및 기록 소자가 교호로 배치되는 2행을 형성하도록 인터리빙된다. 교호적인 열(트랙 쌍)은 그에 의하여 테이프 매체 이동의 교호적인 방향으로 판독-후-기록(read-after-write)하도록 배치된다. 고밀도 테이프 상에서 판독 및 기록하기에 적합한 테이프 헤드는 또한 헤드 어셈블리에서 트랙 쌍 소자들의 정확한 정렬을 필요로 한다.
특히 테이프 헤드는 자기 레코딩 테이프의 운동에 의하여 초래되는 헤드 마모의 문제를 갖는다. 내마모성(wear-resistant) 테이프 헤드 표면에서의 테이프 매체의 반복적인 통과로 인해, 결국 일정량의 표면을 마모시킴으로써, 헤드 성능이 손상된다. 이것은 자기 헤드 어셈블리의 수명이 지나치게 짧아지고, 박막층 구조가 간단한 동작에도 비교적 상당한 마모를 보게될 수 있는 박막 자기 헤드에 있어서 특히 문제이다. 당업자는 마모를 억제하기 위하여 예를 들어 다이아몬드와 같은 카본 또는 티타늄-카바이드의 스퍼터링된 층과 같은 매우 단단한 내마모성 층을, 자기 헤드의 에어 베어링 표면(air bearing surface) 상에 제공한다. 그러나 이러한 층은 대략 20 나노미터 두께 정도로 매우 얇아야 한다.
종래 기술에서 마모 메카니즘이 완전히 이해되지 않지만, 기록 갭과 나란한 방향으로 마모가 가속되어 헤드 어셈블리 예상 수명에 악 영향을 미치는 문제가 있다고 믿어졌다. 마모의 차이는 매체에 종속적이어서, 어떤 매체는 이러한 헤드 어셈블리와 양립하여 사용할 수 없을 경우도 있다.
본 발명은 일반적으로 자기 데이터 기억장치를 위한 판독/기록 헤드 배열에 관한 것이고, 더 구체적으로는 헤드 표면 마모(head surface wear)를 최적화하기 위한 판독/기록 차폐물 쌍(shield-pairing) 기술에 관한 것이다.
이제 본 발명의 실시예를 상술하는데, 실시예는 본 발명과 관련된 예시로서만 기능한다. 동일한 참조부호는 도면들에 있어서 동일한 구성을 나타낸다는 것을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기 테이프 저장 매체와 관련된 인터리빙된 MR 헤드 어셈블리의 ABS의 정면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인터리빙된 박막 판독 및 기록 갭 차폐물-결합의 특징을 도시하기 위하여, 도 1로부터 확장된 MR 헤드 어셈블리의 절단면 부분(cutaway portion)의 설명도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 제거된 층 사이에 절연물을 갖는, 도 2에서 3-3 부분을 따라 자른 MR 헤드 어셈블리의 단면도.
도 4a~ 도4b는 MR 차폐물 차지-클램핑 층을 도시하는 본 발명의 박막 판독 갭의 다른 실시예의 확장도.
도 5는 본 발명의 실시예의 자기 헤드 어셈블리를 갖는 유용한 자기 테이프 드라이브의 설명도.
도 6은 자기 헤드 어셈블리 제조를 위한 본 발명의 방법의 바람직한 실시예를 도시하는 블록도.
따라서 본 발명은 에어 베어링 표면(ABS)을 갖는 자기 헤드 어셈블리를 제공하고, 상기 자기 헤드 어셈블리는 각각의 리드 도전체(electrical lead conductor)에 각각 접속된 대향하는 말단부를 갖는 MR 센서 소자 - MR 센서 소자 및 두 리드 도전체는 두 MR 소자 차폐물 사이에 간격을 둔 관계로 배치됨 - 와, MR 소자 차폐물 중 적어도 하나 및 리드 도전체 중 적어도 하나를 결합하는 제1 도전체를 포함하는 판독헤드와; 각각 ABS에 인접하여 배치된 자극 첨단 부분을 갖는 두 개의 자극편과, 자극 첨단 부분 사이에 위치한 기록 갭과 하나의 MR 소자 차폐물 및 기록 갭의 자극들 중 하나를 결합하는 제2 전기 도체를 포함하는 기록헤드를 포함한다.
기록 갭은 전통적으로 비자기(non-magnetic)이다.
일태양에 따르면, 본 발명은 상술한 적어도 하나의 자기 헤드 어셈블리를 포함하는 자기 테이프 드라이브를 더 제공하고, 이러한 자기 테이프 드라이브는 레코딩 표면을 갖는 자기 레코딩 매체와, 자기 레코딩 매체를 움직이기 위한 모터와,자기 레코딩 매체에 관하여 자기 헤드 어셈블리를 지지하기 위한 헤드 장착 어셈블리(head-mount assembly)와, 하나의 MR 소자 차폐물 및 기록 갭의 자극들 중 하나를 결합하는 제2 전기 도체를 더 포함한다.
바람직하게는, 두 개의 자극 첨단은 기록 갭 차폐물과 간격을 둔 관계로 배치되어, 하나의 자극 첨단은 기록 갭 차폐물 및 다른 자극 첨단 사이에 배치된다.
바람직하게는, 기록 갭 차폐물는 자기적으로 및 도전적으로 하나의 자극 첨단과 통합되어 있다.
바람직한 실시예에서, 전기 도체는 탄탈륨(tantalum), 구리 및 금의 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 필수적으로 포함한다.
바람직한 실시예에서, 제2 도체는 약 5킬로옴에서 약 100킬로옴까지의 범위에서의 저항을 갖는다.
내마모성 인터리빙된 판독/기록 헤드 어셈블리(wear-resistant interleaved read/write assembly)는 바람직하게는 향상된 대칭적 마모 특성을 구비하는 것이 좋다.
바람직하게는, 판독/기록 헤드 어셈블리는 독립적인 판독/기록 차폐물 쌍 및 차지 클램핑된 자기저항 센서(charge clamped magnetoresistive sensor)를 사용한다.
바람직하게는, 헤드 마모는 마모 저항 ABS 층의 전기화학적/기계적인 침식을 감소시키기 위하여 판독 및 기록 헤드의 전압 환경을 균등하게 함으로써 최적화된다. 상기 구성은 바람직한 실시예에서 인접한 전기적 도전성 판독기 차폐물 및 기록기 자극/차폐물 간의 전기적 접속부를 추가함으로써 달성된다. 박막 다중 트랙 판독/기록 어레이에 대하여, 이러한 접속부는 바람직하게는 어레이에서의 판독/기록 소자의 각각의 쌍에 독립적으로 제공되는 것이 좋다.
바람직한 실시예에서, 기록 갭 자극 또는 차폐물은 판독 갭 차폐물에 인접하여 제공된다. 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의(바람직하게는 둘 모두의) 판독 갭 차폐물은 MR 신호 리드 중 하나(바람직하게는 가장 양극의 포텐셜을 갖는 리드) 에 전기적으로 클램핑되거나, 본 출원인 소유의 미국 특허 6,246,553호를 참조하여 이해될 수 있는, 센터 탭핑된(center-tapped) 저항 클램핑 구조를 통하여 두 MR 리드 모두에 전기적으로 클램핑된다.
헤드 생산 능력을 위하여 IBM사에 의하여 사용되는 종류의 기록 갭 자극 또는 차폐물은 바람직한 실시예에 따라 도전체에 의하여 인접 판독 갭 차폐물에 쉽게 연결될 수 있다는 것이 본 발명의 장점이다.
본 발명은 ABS를 갖는 자기 헤드 어셈블리를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 아래의 단계들(순서는 정해져있지 않음)을 포함한다.
(a) 다음의 단계들을 포함하는 판독 헤드 제조 단계
(a.1) 두 MR 소자 차폐물 사이에 간격을 둔 관계로 ABS에 인접하여 배치된 두 말단부를 갖는 MR 센서 소자를 형성하는 단계;
(a.2) 각각의 MR 센서 소자 말단부에 결합된 리드 도전체를 형성하는 단계;
(a.3) MR 소자 차폐물 중 적어도 하나 및 리드 도전체 중 적어도 하나를 결합하는 제1 전기 도체를 형성하는 단계;
(b) 다음의 단계들을 포함하는 기록 헤드 제조 단계
(b.1) 각각 ABS에 인접하여 배치된 자극 첨단 부분을 갖는 두 자극편을 형성하는 단계;
(b.2) 자극 첨단 부분 간에 위치한 비자기 기록 갭을 형성하는 단계;
(c) 하나의 MR 소자 차폐물 및 기록 갭의 자극들 중 하나를 결합하는 제2 전기 도체를 형성하는 단계.
바람직하게는 상기 방법은 다음을 더 포함한다.
(b.3) 두 개의 자극 첨단과 간격을 둔 관계로 기록 갭 차폐물을 형성하여, 하나의 자극 첨단이 기록 갭 차폐물 및 다른 자극 첨단 사이에 배치되도록 하는 단계.
일 실시예에 따르면, 두 개의 간격을 둔 자극 첨단간에 형성된 기록 갭 및 각각의 리드 도전체에 각각 연결된 대향하는 말단부를 갖는 MR 소자를 포함하는 자기 헤드 어셈블리가 제공되며, 상기 MR 센서 소자 및 두 리드 도전체는 MR 소자 차폐물 사이에 간격을 둔 관계로 배치된다. 여기서 향상된 점은 MR 소자 차폐물 중 적어도 하나 및 리드 도전체들 중 적어도 하나를 결합하는 제1 도전체와, 하나의 MR 소자 차폐물 및 기록 갭 자극들 중 하나를 결합하는 제2 전기 도체를 포함하는 것이다.
도 1은 인터리빙된 MR 헤드 어셈블리(10)의 바람직한 실시예의 ABS를 나타내고, 여기에서 판독 소자는 R로 표시되고 기록 소자는 W로 표시된다. 기록 헤드(12)에 의하여 예시된 기록 소자 및 판독 헤드(14)에 의하여 예시된 판독 소자는 교호로 배치되어, R/W 트랙 쌍(12-14)에 의하여 예시되는 36(예시적인 숫자) 개의 판독/기록 트랙 쌍의 단일 집합을 형성한다. 여기에 사용된 것처럼, "교호"란 용어는 다른 형식을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일 형식으로는 정방향로의 테이프 이동 중에는 홀수 번째의 헤드 H1, H3, H5 등이 작동하고, 반면에 테이프 동이동이 반대 방향으로 일어나는 동안에는 짝수번째의 헤드 H2, H4, H6 등이 작동하는 경우를 들 수 있다.
일반적으로, 자기 테이프 매체(16)의 길이는 화살표(18 및 20)에 의하여 나타낸 바와 같이 정방향 또는 역방향으로 움직인다. 헤드 어셈블리(10)는 마치 자기 테이프 매체(16)가 투명한 것처럼 도 1에 도시되어 있지만, 일반적으로 이러한 테이프 매체는 보통 투명하지 않다. 화살표(18)는 테이프 매체(16)의 정방향 이동을 나타내고 화살표(20)는 역방향을 나타낸다. 자기 테이프 매체(16) 및 인터리빙된 MR 헤드 어셈블리(10)는 종래 기술에서 잘 알려진 방식으로의 변환 관계로 동작한다. 본 발명을 실시할 경우 사용 가능한 다른 방식도 본 발명의 교시 내에서 고려할 수 있다.
헤드 어셈블리(10)에서의 각각의 헤드 소자는, MR 헤드 어셈블리(10)에서의 R/W 트랙 쌍 H1, H2, ... H36의 레코딩 소자 밀도의 8 배의 자기 테이프 매체 상의 데이터 트랙 밀도를 갖는 예시적인 288 트랙 구조를 도시하는 도 1에서의 데이터 트랙 T1, T9, T17 등과 관련하여 이해될 수 있는 것처럼, 자기 테이프 매체(16)에서의 복수의 데이터 트랙 상에서 동작하게 된다. 트랙 T9, T25, ... T281은 짝수 번째의 R/W 트랙 쌍 H2, H4, ... H36 상의 방향(18)으로 자기 테이프 매체(16)의 한 번의 통과로 기록될 수 있고, 그 후 트랙 T1, T17, ... T273은 R/W 트랙 쌍 공간(H1-H2)의 약 12%인 하나의 트랙 피치(T1-T2)와 등가인 거리 만큼 화살표(21)의 방향으로 MR 헤드 어셈블리(10)의 측면 위치를 이동함으로써 홀수 번째의 R/W 트랙 쌍 H1, H3, ..., H35 상의 자기 테이프 매체(16)의 복귀 통과(return pass) 상에 기록될 수 있다.
인터리빙된 MR 헤드 어셈블리(10)는 일반적으로 동일한 구조의 두 개의 박막 모듈(22 및 24)을 포함한다. 모듈(22 및 24)은 부착층(25)과 함께 결합되어 단일의 물리적 유닛(physical unit)을 형성하고, 여기에서 R/W 트랙 쌍 H1, H2, ..., H36은 테이프 매체 이동의 방향으로 가능한한 정확하게 정렬된다. 각각의 모듈(22 및 24)은 하나의 헤드 갭(26 및 28)을 각각 포함하고, 여기에서 각각의 모듈에서 기록 헤드(12) 및 판독 헤드(14)에 의하여 예시된 개별적 R/W 갭들은 정확히 위치된다. 각각의 박막 모듈(22 및 24)은 각각 개별적인 기판(30 및 32) 및 개별적인 종지부(34 및 36; closure piece)를 포함한다. 기판(30)은 종지부(34)에 접착됨으로써 헤드 갭 라인(26) 근처에 고정되어 박막 모듈(22)을 형성하고, 기판(32)은 종지부(36)에 접착됨으로써 헤드 갭 라인(28) 근처에 고정되어 박막 모듈(24)을 형성한다. 하층(35 및 37)은 R/W 헤드의 형성 전에 기판(30 및 32) 상에 퇴적될 수 있고, 상층(39 및 41)은 종지부(34 및 36)를 위치시키기 전에 R/W 헤드 위에 퇴적된다(실질적으로, 도시된 바와 같음). 가능한한 정밀하게, 헤드 갭 라인(26 및 28)은 화살표(18 및 20)에 의하여 표시된 것처럼 테이프 매체 이동의 방향에 수직으로 배치된다. 박막 모듈(22)의 H1-H36에서의 R/W 헤드 갭은 박막 모듈(24)에서 대응하는 R/W 헤드 갭과 협력하여 자기 테이프 매체(16)의 이동 중에 판독-후-기록 기능(read-after-write functionality)을 제공한다. 하나의 박막 모듈의 판독 헤드 갭들은 테이프 매체(16)의 이동 방향을 따라 다른 모듈의 기록 헤드 갭들과 정밀하게 정렬된다. 따라서, 예를 들어 기록 헤드(12)는 판독 헤드(14)와 정렬되어, 화살표(18)에 의하여 나타낸 방향으로 자기 테이프 이동 중에 판독-후-기록을 위한 단일 R/W 트랙 쌍을 형성한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도 1로부터의 기판(30)의 일부를 상세히 도시하고, 도시된 바와 같이 트랙 쌍 H3-H5과 정렬되는 헤드 갭 라인(26) 상의 3 개의 예시적 R/W 헤드 갭들의 부분을 포함한다. 도 2에 도시된 박막 소자는 일반적인 방식의 초미세한 상세한 부분를 도시하고 있으나, 비례를 맞추어 도시한 것은 아니다. 트랙 쌍 H4에서 판독 헤드(38)를 우선 고려하면, MR 센서 소자(40)는 2 개의 MR 소자(S2 및 S1) 차폐물(46 및 48) 사이에 배치되고, 리드 도전체(42 내지 44)에 결합된 각각의 MR 센서 말단부를 갖는다. 리드 도전체(42 -44)의 상대적 배치는 도 3을 참조하면 더 잘 이해될 수 있고, 도 3은 절단선 3-3으로 자른 도 2에서의 기판(30)의 반투명 단면도를 도시한다.
도 2(비례를 맞추어 도시한 것은 아님)에서, 판독 헤드(38)는 트랙 쌍 H3 및 H5(각각, 도시한 바와 같이 실질상 트랙 쌍 H4에 인접함) 상에 데이터를 기록하기 위하여 위치시킨 두 기록 헤드(50 및 52) 사이에 배치된다. 기록 헤드(52)는 실질적으로 기록 헤드(50)와 동일하고, 기록 헤드(50)는 두 개의 떨어진 자극(P1 및 P2) 첨단(56 및 58)에 의하여 정의된 기록 갭(54)을 포함한다. 기록 헤드(50)는 또한 자극 P1 첨단(56) 상에 위치하고 자극 P1 첨단(56)과 통합되고 실질적으로 MR소자 S1 차폐물(48)과 나란히 배치되는 기록 갭 S1 차폐물(60; 실질적으로 기록 헤드(52)에서의 기록 갭 S1 차폐물(62)과 동일함)을 포함한다. 기록 갭 S1 차폐물(60)은 중간 절연층(도시되지 않음)에 의하여 자극 P1 첨단(56)으로부터 전기적으로 격리될 수 있지만, 바람직하게는 그와 함께 통합되고, 제조 능력을 향상시키기 위하여 MR 소자 S1 차폐물(48)과 같은 물질 및 퇴적 주기(deposition cycle)를 사용하여 퇴적하는 것이 좋다.
도 3을 참조하면, 자기 테이프 매체(16)의 단면이 도시되고, 기판(30) 및 인터리빙된 MR 헤드 어셈블리(10; 도 1 참조)의 ABS(64)에 인접하여 도시된다. 자기 테이프 매체(16)의 이동 방향은 전진 및 후진 화살표 기호에 의하여 지시되는 것처럼 도면의 페이지면에 수직이다. 도 3은 반투명 단면에서의 관심있는 일정 소자, 특히 일반적인 방식으로 기록 코일(68)에 의하여 전력 공급되는 자기 회로(magnetic circuit)를 완성하기 위하여 다른 자극 P2 편(58; 도 2 참조)의 후방의 갭 부분(back gap portion)에 연결되는 자극 P1 편(56)의 후방의 갭 부분(66)의 상대적 2차원도를 보여준다.
바람직한 실시예에 따라, 도 2~ 도 3에 개략적으로 도시한 바와 같이, 전기적 접속부(70)는 도전성 MR 소자 S1 차폐물(48) 및 바로 인접하는 기록 갭 S1 차폐물(60) 사이에 설치된다(그리고 이에 의하여 자극 P1 편(56)으로 연결됨). 전기적 접속부(70)는 헤드 갭 라인(26 및 28)을 따라 각각의 평행하게 인접한 R/W 헤드 쌍을 위하여 설치되고(도 1), 두 차폐물 소자(48 및 60)를 도전성으로 결합하기 위한 많은 유용한 수단들 중 하나인 전기 도체(70)에 의하여 도 2에서 구현된다. 바람직한 실시예에 따라, 전기 도체(70)에 의하여 예시되는 전기적 접속부는 기판(30 및 32; 도 1 참조)의 두 헤드 갭 라인(26 및 28)을 따라 각각의 판독기-기록기 쌍을 위하여 독립적으로 제작된다. 전기 도체(70; 도 2~ 도 3 참조)는 바람직하게는 비자성체이고, 탄탈륨, 구리 또는 금, 또는 중간 저항율이 낮은 임의의 다른 유용한 물질과 같은 도전성 금속층을 퇴적함으로써 형성될 수 있다. 만약 기록 갭 S1 차폐물(60)이 자극 P1 첨단(56)과 통합된다면, 전기 도체(70)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 기록 갭 S1 차폐물(60) 및 자극 P1 첨단(56) 모두에 MR 소자 S1 차폐물(48)을 결합하도록 동작한다는 것에 유의해야 한다. 전기 도체(70)는 예를 들어 약 5킬로옴에서 약 50킬로옴 또는 그 이상의 범위의 저항을 가질 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 판독 헤드(38)에 의하여 예시되는 각각의 판독 헤드 내에서, MR 소자 차폐물(48)은 또한 전기 도체(72)에 의하여 리드 도전체(42-44)들 중 하나에 연결되고, 바람직하게는 둘 중 가장 양극으로 편향된 쪽에 연결된다(도 3에서 리드 도전체(44)로 도시됨). 도 2~ 도 3은 예를 들어, MR 소자 차폐물(48) 및 리드 도전체(44) 사이의 이 접속부를 도시한다. 도 4a 및 4b는 교대로 이 차지-클램핑 접속부(charge-clamping connection)를 도시한다. 도 4a는 전기 도체(72a)에 의하여 리드 도전체(44a)에 클램핑된 MR 소자 차폐물(48a)을 도시한다. 유사하게, 도 4b에 따르면 MR 소자 차폐물(48b)은 전기 도체(72b)를 통하여 리드 도전체(42b)에 연결된다. 전기 도체(72a-b)의 제조 및 동작은 본 출원인 소유의 미국 특허 6,246,553호를 참조하면 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.
동작시에, 전기 도체(70) 및 전기 도체(72)가 구비됨으로써, MR 리드도전체(42; 또는 44)의 전위에 클램핑되는 MR 소자 차폐물(48)의 전위에 기록 갭 차폐물(60)의 전위를 클램핑시킨다. 이러한 구성에 의하면 기록 및 판독 헤드(50 및 38)에 대한 전위가 동일하게 됨으로써, 두 인접 R/W 헤드(38 및 50) 사이의 마모의 차이를 줄인다. 인접 헤드에 걸친 전기적 환경을 균등하게 함으로써, 내마모 성 알루미나 표면(wear-resistant alumina surface) 및 다른 관련 소자들의 침식을 균등하게 한다. 이는 전기적으로 향상된 알루미나 침식으로부터 일어나는 임의의 이러한 마모가 균등하게 되기 때문이다. 스퍼터링된 알루미나는 중성 환경에서 보다, ABS(64)에서의 헤드 테이프 계면과 관련된 바와 같이, 산성 및 염기성 환경에서 내마모성이 저감 되는 것으로 알려져 있다. 발명자는 상기 추측된 화학-기계적 메카니즘이 기록 헤드 및 판독 헤드의 견고성을 균등하게 함으로써 인터리빙된 MR 헤드 어셈블리에서 제어되는 국부 전기 환경에 의하여 영향받는 것처럼 보인다는 것을 밝혔다.
도 5는 도 1~ 도 4와 관련하여 상술한 자기 헤드 어셈블리(10)를 갖는 유용한 자기 테이프 드라이브(73)의 개략도이다. 제어기(74)는 제어기(74)에 의하여 제어되는 공급 릴 모터(78)에 결합된 공급 릴 속도계(76)로부터의 정보를 입수하며 , 단일 공급 릴 카트리지(83; single supply reel cartridge) 내에 도시된 공급 릴(82)을 전진 또는 후진 방향으로 회전시킨다. 감기 릴 속도계(84; take-up reel tachometer)는 제어기(74)에 의하여 전진 또는 후진 방향으로 역으로 구동되는 감기 릴 모터(86)에 연결된다. 감는 릴 모터(86)는 감는 릴(88)을 구동한다. 도시된 바와 같이, 자기 테이프(16) 및 그 리더 블록(leader block)은 공급 릴(82)에서시작하여 유휴 베어링(92), 에어 베어링 테이프 가이드(94 및 96)를 지나, 제어기(74)의 제어하에 있는 인장 암 변환기(100; tension arm transducer)에 결합된 롤러(98) 주위를 돌아서 감기 릴(88)로 이어지는 점선(90)에 의하여 도시된 경로를 따라 이동한다. MR 헤드 어셈블리(10)에서의 판독 소자로부터 얻어지는 출력은 제어기(74)로 전송되고, 제어기(74)는 또한 MR 헤드 어셈블리(10)에서의 다수의 기록 소자를 통하여 테이프 매체(16)로의 전송을 위하여 외부 소스로부터 헤드 어셈블리(10)로 데이터를 송신한다. 자기 테이프 드라이브(73)는 일반적으로 단일 릴 카트리지를 갖는 1/2 인치의 유형일 수 있다. 테이프 드라이브 산업에서 잘 알려진 바와 같이, 다른 미디어 형태도 사용 가능한데, 예를 들어 1/4 인치 카트리지(QTC; quarter inch cartridge), 디지털 리니어 테이프(DLT; digital linear tape), 디지털 아날로그 테이프(DAT; digital analog tape) 등이 있다.
인터리빙된 MR 헤드 어셈블리(10)는 데이터 테이프 레코딩 어플리케이션에 대하여 가장 적합하지만, 이와 같은 제조 원리는 다른 자기 레코딩 어플리케이션을 위한 자기 R/W 헤드 어셈블리를 제조하는데 적용될 수 있다. 디스크 드라이브 어플리케이션은 일반적으로 헤드 마모 문제가 덜 문제시 되고 여기에 개시된 개선책을 필요로 할 것 같지 않은 머징된(merged) 또는 피기백(piggy-back) R/W 헤드를 사용한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 MR 헤드 어셈블리 방법에 따른 자기 헤드 어셈블리를 제조하기 위한 바람직한 방법을 설명하는 블록도를 제공한다. 설명의 목적을 위하여, 도 6에서의 도면은 구역으로 나누어서 도시하며, 즉 좌측 열은 복수의 기록 소자를 형성하기 위한 단계들을 도시하고, 우측 열은 복수의 판독 소자를 형성하기 위한 단계들을 도시하고, 중간 열은 양쪽에 공통되는 단계들을 도시한다. 사실상, 이 프로세스들은 동시에 수행되어, 판독 및 기록 소자 모두 가능한 한 많이 동일한 프로세스 단계들에서 형성된다. 후술하는 예시적인 설명은 프로세스가 쉽게 이해될 수 있는 단일 인접 기록-판독 페어로 제한한다. 복수의 판독 및 기록 소자를 형성함에 있어서, 제1 단계(134)에서 웨이퍼 기판(30; 도 1 참조)의 표면을 준비한다. 단계(136)에서, 절연 알루미나 언더코팅 층(35; insulating alumina undercoat layer; 도 1 참조)은 기판(30)의 표면 상에 스퍼터링된다. 단계(138)에서, 알루미나 언더코팅 층(35)의 표면은 3-4 마이크론의 두께로 퇴적된다. 이로써, 단계(140)에서 제1 센더스트(sendust) S1 층의 퇴적을 위한 평평한 표면을 제공하여, 그 후 패터닝됨으로써 단계(142)에서의 MR 소자 S1 차폐물(48) 및 단계(144)에서의 기록 갭 S1 차폐물(60; 도 2~ 도 3 참조)을 생성하게 된다. 그후, 단계(146)에서, 전기 도체(70)를 형성하여 상위 S1 MR 차폐물(48)을 상위 S1 기록 차폐물(60)에 결합시킨다. MR 센서 소자(40), 리드 도전체(42 및 44) 및 주위의 절연 층(embracing insulating layer)을 포함하는, MR 센서를 구성하는 여러 개의 층은 단계(148)에서 퇴적되고 에칭된다. 선택적으로, 단계(150)에서, 절연층은 상위 S1 기록 차폐물(60) 위에 퇴적되어 자극 P1 첨단(56)으로부터 상위 기록 S1 차폐물(60)을 격리시키지만, 선택적인 단계(150)는 바람직하게는 생략되어 단계(152)에서 상위 S1 기록 차폐물(60) 위에 S2 층이 직접 퇴적됨으로써 단계(154)에서 패터닝되는 자극 P1 첨단(56)에 상위 기록 S1 차폐물(60)을 연결하게 된다. 단계(156)에서 MR 소자 S2 차폐물(46)을 패터닝한다. 단계(158)에서 일반적인 방식으로 기록 코일(68)을 퇴적하고(도 3 참조), 단계(160)에서 자극 P2 첨단(58)을 퇴적한다. 자극 P1 및 P2 층 사이의 후방의 갭 부분(66)에서의 자기 종지부(magnetic closure)를 완성하기 위하여 요구되는 다양한 패터닝 단계들에 대해서는 도시하지 않았다. 또한 적어도 하나 및 바람직하게는 둘 모두의 판독 갭 차폐물을 MR 신호 리드 중 하나(바람직하게는 가장 양극의 포텐셜을 갖는 리드)로 또는 센터 탭핑된 저항 클램핑 구조를 통한 리드 두 개 모두로 접속시키기 위하여 요구되는 단계들도 도시하지 않았다. 상기 프로세스는 본 출원인 소유의 미국 특허 6,246,553호에 충분히 설명되어 있다. 최종적으로, 커버링 알루미나 층(covering alumina layer)은 단계(162)에서 스퍼터링되고, 덮개(39; overlayer; 도 1 참조)을 형성하기 위하여 단계(164)에서 퇴적된다.

Claims (8)

  1. 에어 베어링 표면(air bearing surface; ABS)을 갖는 자기 헤드 어셈블리에 있어서,
    각각의 리드 도전체에 각각 접속된 대향하는 말단부를 갖는 자기저항(MR; magnetoresistive) 센서 소자 - 상기 MR 센서 소자 및 두 리드 도전체는 두 MR 소자 차폐물 사이에 간격을 둔 관계로 배치됨 - 및, 상기 MR 소자 차폐물 중 적어도 하나 및 상기 리드 도전체 중 적어도 하나를 결합하는 제1 전기 도체를 포함하는 판독 헤드와,
    각각 상기 ABS에 인접하여 배치된 자극 첨단 부분을 갖는 두 개의 자극편, 상기 자극 첨단 부분 사이에 위치한 기록 갭, 및 상기 하나의 MR 소자 차폐물 및 상기 기록 갭의 자극들 중 하나를 결합하는 제2 전기 도체를 포함하는 기록 헤드
    를 포함하는 자기 헤드 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 두 개의 자극의 첨단은 기록 갭 차폐물과 간격을 둔 관계로 배치되어, 상기 하나의 자극 첨단은 기록 갭 차폐물 및 다른 자극 첨단 사이에 배치되는 자기 헤드 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기록 갭 차폐물은 자기적 및 도전적으로 하나의 자극 첨단과 통합되어 있는 자기 헤드 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전기 도체는 탄탈륨, 구리 및 금의 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 필수적으로 포함하는 자기 헤드 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 도전체는 약 5킬로옴에서 약 100킬로옴까지의 범위의 저항을 갖는 자기 헤드 어셈블리.
  6. 제1항에 기재된 자기 헤드 어셈블리를 하나 이상 포함하는 자기 테이프 드라이브에 있어서,
    레코딩 표면을 갖는 자기 레코딩 매체와,
    상기 자기 레코딩 매체를 이동시키기 위한 모터와,
    상기 자기 레코딩 매체에 관하여 상기 자기 헤드 어셈블리를 지지하기 위한 헤드 장착 어셈블리(head-mount assembly)와,
    상기 하나의 MR 소자 차폐물 및 상기 기록 갭의 자극들 중 하나를 결합하는 제2 도전체를 포함하는 자기 테이프 드라이브.
  7. ABS를 갖는 자기 헤드 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 판독 헤드를 제조하는 단계 - 상기 단계 (a)는
    (a. 1) 두 MR 소자 차폐물 사이에 간격을 둔 관계로 상기 ABS에 인접하여 배치된 두 말단부를 갖는 MR 센서 소자를 형성하는 단계와,
    (a. 2) 각각의 MR 센서 소자 말단부에 결합된 리드 도전체를 형성하는 단계와,
    (a. 3) 상기 MR 소자 차폐물 중 적어도 하나 및 상기 리드 도전체 중 적어도 하나를 결합하는 제1 전기 도체를 형성하는 단계를 포함함 - 와,
    (b) 기록 헤드를 제조하는 단계 - 상기 단계 (b)는
    (b. 1) 각각 상기 ABS에 인접하여 배치된 자극 첨단 부분을 갖는 두 개의 자극편을 형성하는 단계와,
    (b. 2) 상기 자극 첨단 부분 사이에 위치한 비자기 기록 갭을 형성하는 단계를 포함함 - 와,
    (c) 상기 하나의 MR 소자 차폐물 및 상기 기록 갭의 자극들 중 하나를 결합하는 제2 전기 도체를 형성하는 단계를 포함하는 가지 헤드 어셈블리의 제조 방법 - 상기 단계들은 순서가 정해져 있지 않음 - .
  8. 제7항에 있어서, 상기 단계 (b)는
    (b. 3) 상기 두 개의 자극 첨단과 간격을 둔 관계로 기록 갭 차폐물을형성하여, 상기 하나의 자극 첨단이 상기 기록 갭 차폐물 및 상기 다른 자극 첨단 사이에 배치되도록 하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
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