KR20090071351A - 헤드 슬라이더 및 자기 기억 장치 - Google Patents
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Abstract
CPP형 자기 저항 효과 소자에서 판독되는 신호의 고 주파수화에 용이하게 대응할 수 있는 헤드 슬라이더를 제공한다.
CPP형 자기 저항 효과 소자는, 하부 실드층(43)과 상부 실드층(44) 사이에 배치되는 자기 저항 효과막(61)에 하부 실드층(43) 및 상부 실드층(44)을 통하여 전류를 공급한다. 슬라이더 본체(25)과 하부 실드층(43) 사이에서 절연막에는 비자성의 도체층(57)이 매립된다. 노이즈(69)는 용량 결합에 기초하여 자기 기억 매체로부터 슬라이더 본체(25)로 옮겨탄다. 노이즈(69)는 하부 실드층(43)과 슬라이더 본체(25) 사이에 형성되는 정전 용량(C3)에 작용한다. 도체층(57)의 작용으로 하부 실드층(43)과 상부 실드층(44) 사이에서는 노이즈(69)에 기초하는 전위차의 변화는 회피된다. 재생 신호의 SN비의 악화는 회피된다. 판독되는 신호가 고 주파수화되어도, 자기 정보는 지금까지 대로 정확하게 판독된다.
슬라이더 본체, 자기 저항 효과막, CPP형 자기 저항 효과 소자, 비자성 도체층, 헤드 슬라이더
Description
본 발명은 예를 들면, 하드 디스크 구동 장치(HDD)와 같은 자기 기억 장치에 조립되는 헤드 슬라이더에 관한 것이다.
헤드 슬라이더에는 예를 들면, 터널 접합 자기 저항 효과(TMR) 소자가 탑재된다. TMR 소자는 슬라이더 본체 상에서, 예를 들면 Al2O3(알루미나) 막과 같은 절연막에 매립된다. TMR 소자에서는 하부 실드층과 상부 실드층 사이에 터널 접합 막이 배치된다. 터널 접합 막에는 하부 실드층 및 상부 실드층을 통하여 센스 전류가 공급된다.
이러한 TMR 소자에서는 하부 실드층 및 슬라이더 본체가 커패시터를 형성한다. 예를 들면, 용량 결합에 기초하여 자기 디스크로부터 슬라이더 본체로 노이즈가 옮겨타면, 커패시터에 축적되는 전기 에너지는 증대한다. 그 결과, 하부 실드층과 상부 실드층 사이에서 전위차가 발생한다. 이러한 전위차는 자계(磁界)의 작용에 따라 변화하는 재생 신호의 전위차에 섞여든다. 특히, 판독되는 신호의 고 주파수화에 따라, 노이즈에 기초하는 전위차의 영향은 상대적으로 증대한다. 재생 신호의 SN비는 악화해버린다. 자기 정보의 판독은 저해되어버린다.
본 발명은, 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로서, CPP형 자기 저항 효과 소자에서 판독되는 신호의 고 주파수화에 용이하게 대응할 수 있는 헤드 슬라이더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 제 1 발명에 의하면, 슬라이더 본체와, 상기 슬라이더 본체 상에서 절연막에 매립되고, 하부 실드층과 상부 실드층 사이에 배치되는 자기 저항 효과막에 하부 실드층 및 상부 실드층을 통하여 전류를 공급하는 CPP형 자기 저항 효과 소자와, 상기 슬라이더 본체와 상기 하부 실드층 사이에서 상기 절연막에 매립되는 비자성의 도체층을 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 슬라이더가 제공된다.
자기 정보의 판독에서, 자기 저항 효과막에는 하부 실드층 및 상부 실드층을 통하여 소위 센스 전류가 공급된다. 이때, 헤드 슬라이더는 자기 기억 매체의 표면을 향해 마주보게 된다. 헤드 슬라이더와 자기 기억 매체 사이에 상대 이동이 야기된다. 헤드 슬라이더와 자기 기억 매체 사이에는 공기층이 형성된다. 그 결과, 헤드 슬라이더와 자기 기억 매체 사이에 용량 결합이 확립된다. 자기 기억 매체에는 전기적 노이즈가 전달된다. 노이즈는 용량 결합에 기초하여 자기 기억 매체로부터 슬라이더 본체로 옮겨탄다. 노이즈는 하부 실드층과 슬라이더 본체 사이에 형성되는 정전 용량에 작용한다. 도체층의 작용으로 하부 실드층과 상부 실드층 사이에서는 노이즈에 기초하는 전위차의 변화는 회피될 수 있다. 그 결과, 재생 신호의 SN비의 악화는 회피될 수 있다. 가령, 판독되는 신호가 고 주파수화되어도, 자기 정보는 지금까지 대로 정확하게 판독될 수 있다. 더구나, 슬라이더 본체, 하부 실드층 및 상부 실드층의 배치, 즉 각 사이의 간격은 지금까지 대로 유지될 수 있다. 이렇게 하여 원하는 자기 특성은 확보될 수 있다.
도체층은 예를 들면, 저열 팽창재로 구성되는 것이 바람직하다. 도체층이 열에 바래져도 도체층의 열팽창은 억제될 수 있다. 그 결과, 자기 저항 효과막의 돌출량은 억제될 수 있다. 강제적인 가열에 기초하여 CPP형 자기 저항 효과 소자의 돌출량이 제어될 경우에도 자기 저항 효과막의 돌출량은 정확하게 제어될 수 있다. 이러한 도체층의 실현에서, 도체층은 SiC, DLC, Mo 또는 W 중 어느 하나로 구성되면 좋다.
기타, 이러한 헤드 슬라이더는 상기 CPP형 자기 저항 효과 소자 상에서 상기 절연막에 매립되는 자극과, 이 자극 및 상기 슬라이더 본체를 서로 전기적으로 접 속하는 도전체를 더 구비하여도 좋다. 자극과 상부 실드층 사이에서 정전 용량은 확립된다. 이 정전 용량은 슬라이더 본체와 하부 실드층 사이에서 확립되는 정전 용량에 합쳐진다. 정전 용량에 기초하여 자기 기록 매체로부터 슬라이더 본체로 노이즈가 옮겨타면, 노이즈는 하부 실드층과 슬라이더 본체 사이에 형성되는 정전 용량에 작용한다. 그 결과, 하부 실드층에서는 전위가 변화한다. 노이즈는 동시에 자극과 상부 실드층 사이에서 형성되는 정전 용량에 작용한다. 상부 실드층에서는 전위가 변화한다. 2개의 정전 용량은 서로 동일하게 설정되는 것으로부터, 상부 실드층의 전위의 변화는 하부 실드층의 전위의 변화에 일치한다. 그 결과, 판독 소자의 양단의 전위차는 발생하지 않는다. 따라서, 판독 소자에서 생성되는 재생 신호에서는 노이즈에 기초하는 전위차의 발생은 회피될 수 있다. 재생 신호의 SN비의 악화는 회피될 수 있다. 가령, 판독되는 신호가 고 주파수화되어도, 자기 정보는 지금까지 대로 정확하게 판독될 수 있다. 더구나, 슬라이더 본체, 하부 실드층, 상부 실드층 및 자극의 배치, 즉 각 사이의 간격은 지금까지 대로 유지될 수 있다. 이렇게 하여, 원하는 자기 특성은 확보될 수 있다.
이상과 같은 헤드 슬라이더에서는, 상기 슬라이더 본체 및 상기 도체층은 전기적으로 접속되어도 좋다. 이렇게 한 헤드 슬라이더에서는 슬라이더 본체와 하부 실드층 사이에 형성되는 정전 용량의 크기는 도체층과 하부 실드층 사이에 협지되는 절연층의 두께나 면적에 기초하여 용이하게 조정될 수 있다. 그 결과, 하부 실드층과 슬라이더 본체 사이에 확립되는 정전 용량은 자극과 상부 실드층 사이에 확립되는 정전 용량에 비교적 간단하게 합쳐질 수 있다. 이렇게 하여, 노이즈에 기 초하는 전위차의 발생은 비교적 간단하게 회피될 수 있다.
제 2 발명에 의하면, 슬라이더 본체와, 상기 슬라이더 본체 상에서 절연막에 매립되고, 하부 실드층과 상부 실드층 사이에 배치되는 자기 저항 효과막에 하부 실드층 및 상부 실드층을 통하여 전류를 공급하는 CPP형 자기 저항 효과 소자와, 상기 CPP형 자기 저항 효과 소자 상에서 상기 절연막에 매립되는 자극과, 상기 상부 실드층과 상기 자극 사이에서 상기 절연막에 매립되는 비자성의 도체층과, 상기 자극 및 상기 슬라이더 본체를 서로 전기적으로 접속하는 도전체를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 슬라이더가 제공된다.
전술과 동일하게, 용량 결합에 기초하여 자기 기억 매체로부터 슬라이더 본체로 노이즈가 옮겨타면, 노이즈는 하부 실드층과 슬라이더 본체 사이에 형성되는 정전 용량에 작용한다. 동시에, 노이즈는 자극과 상부 실드층 사이에 형성되는 정전 용량에 작용한다. 도체층의 작용으로 하부 실드층과 상부 실드층 사이에서는 노이즈에 기초하는 전위차의 변화는 회피될 수 있다. 재생 신호의 SN비의 악화는 회피될 수 있다. 가령, 판독되는 신호가 고 주파수화되어도, 자기 정보는 지금까지 대로 정확하게 판독될 수 있다. 더구나, 슬라이더 본체, 하부 실드층 및 상부 실드층의 배치, 즉 각 사이의 간격은 지금까지 대로 유지될 수 있다. 이렇게 하여, 원하는 자기 특성이 확보될 수 있다.
여기서, 도체층은 예를 들면, 저열 팽창재로 구성되는 것이 바람직하다. 도체층이 열에 바래져도 도체층의 열팽창은 억제될 수 있다. 그 결과, 자기 저항 효과막의 돌출량은 억제될 수 있다. 강제적인 가열에 기초하여 CPP형 자기 저항 효 과 소자의 돌출량이 제어되는 경우에도, 자기 저항 효과막의 돌출량은 정확하게 제어될 수 있다. 이렇게 한 도체층의 실현에서, 도체층은 SiC, DLC, Mo 또는 W 중 어느 하나로 구성되면 좋다.
상기 상부 실드층과 상기 자극 사이에서 확립되는 정전 용량은 상기 슬라이더 본체와 상기 하부 실드층 사이에서 확립되는 정전 용량에 합쳐지는 것이 기대된다. 용량 결합에 기초하여 자기 기록 매체로부터 슬라이더 본체로 노이즈가 옮겨타면, 노이즈는 하부 실드층과 슬라이더 본체 사이에 형성되는 정전 용량에 작용한다. 그 결과, 하부 실드층에서는 전위가 변화한다. 노이즈는 동시에 자극과 상부 실드층 사이에서 형성되는 정전 용량에 작용한다. 싱부 실드층에서는 전위가 변화한다. 2개의 정전 용량은 서로 동일하게 설정되는 것으로부터, 상부 실드층의 전위의 변화는 하부 실드층의 전위의 변화에 일치한다. 그 결과, 판독 소자의 양단의 전위차는 발생하지 않는다. 따라서, 판독 소자에서 생성되는 재생 신호에서는 노이즈에 기초하는 전위차의 발생은 회피될 수 있다. 재생 신호의 SN비의 악화는 회피될 수 있다. 가령, 판독되는 신호가 고 주파수화되어도, 자기 정보는 지금까지 대로 정확하게 판독될 수 있다. 더구나, 슬라이더 본체, 하부 실드층, 상부 실드층 및 자극의 배치, 즉 각 사이의 간격은 지금까지 대로 유지될 수 있다. 이렇게 하여, 원하는 자기 특성이 확보될 수 있다.
이상과 같은 헤드 슬라이더에서는, 상기 도체층 및 상기 자극은 전기적으로 접속되어도 좋다. 이렇게 한 헤드 슬라이더에서는, 자극과 상부 실드층 사이에 형성되는 정전 용량의 크기는 도체층과 상부 실드층 사이에 협지되는 절연층의 두께 나 면적에 기초하여 용이하게 조정할 수 있다. 그 결과, 자극과 상부 실드층 사이에 확립되는 정전 용량은 하부 실드층과 슬라이더 본체 사이에 확립되는 정전 용량에 비교적 간단하게 합쳐질 수 있다. 이렇게 하여 노이즈에 기초하는 전위차의 발생은 비교적으로 간단하게 회피될 수 있다.
이상과 같은 헤드 슬라이더는 예를 들면, 하드 디스크 구동 장치와 같은 자기 기억 장치에 조립된다. 단, 전술의 헤드 슬라이더의 용도는 이러한 자기 기억 장치에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, CPP형 자기 저항 효과 소자에서 판독되는 신호의 고 주파수화에 용이하게 대응할 수 있는 헤드 슬라이더는 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시 형태를 설명한다.
도 1은 기억 매체 구동 장치의 일 구체적인 예, 즉 하드 디스크 구동 장치(HDD)(11)의 내부 구조를 개략적으로 도시한다. 이 HDD(11)는 광체, 즉 하우징(12)을 구비한다. 하우징(12)은 상자형의 베이스(13) 및 커버(도시 생략)로 구성되다. 베이스(13)는 예를 들면, 평평한 직방체(直方體)의 내부 공간, 즉 수용 공간을 구획한다. 베이스(13)는 예를 들면, 알루미늄과 같은 금속 재료로부터 주조에 기초하여 성형되면 좋다. 커버는 베이스(13)의 개구에 결합된다. 커버와 베이스(13)와의 사이에서 수용 공간은 밀폐된다. 커버는 예를 들면, 프레스 가공에 기초하여 1매의 판재(板材)로 성형되면 좋다.
수용 공간에는, 기억 매체로서의 1매 이상의 자기 디스크(14)가 수용된다. 자기 디스크(14)는 스핀들 모터(spindle motor)(15)의 구동축에 장착된다. 스핀들 모터(15)는 예를 들면, 3600rpm이나 4200rpm, 5400rpm, 7200rpm, 10000rpm, 15000rpm과 같은 고속도에서 자기 디스크(14)를 회전시킬 수 있다. 여기에서는, 예를 들면 자기 디스크(14)는 수직 자기 기록 디스크로 구성된다. 즉, 자기 디스크(14) 상의 기록용 자성막에서는 자화(磁化) 용이(容易) 축은 자기 디스크(14)의 표면에 직교하는 수직 방향으로 설정된다.
수용 공간에서는 캐리지(16)가 더 수용된다. 캐리지(16)는 캐리지 블록(17)을 구비한다. 캐리지 블록(17)은 수직 방향으로 연장되는 지축(18)에 회전하도록 연결된다. 캐리지 블록(17)에는 지축(18)으로부터 수평 방향으로 연장되는 복수의 캐리지 암(19)이 구획된다. 캐리지 블록(17)은 예를 들면, 압출 성형에 기초하여 알루미늄으로 성형되면 좋다.
개개의 캐리지 암(19)의 선단에는 헤드 서스펜션(21)이 설치된다. 헤드 서스펜션(21)은 캐리지 암(19)의 선단으로부터 전방으로 연장된다. 헤드 서스펜션(21)에는 플렉셔(flexure)가 점착된다. 헤드 서스펜션(21)의 선단에서 플렉셔에는 짐벌(gimbal)이 구획된다. 짐벌에 자기 헤드 슬라이더, 즉 부상 헤드 슬라이더(22)가 탑재된다. 짐벌의 작용으로 부상 헤드 슬라이더(22)는 헤드 서스펜션(21)에 대하여 자세를 변화시킬 수 있다. 부상 헤드 슬라이더(22)에는 자기 헤드, 즉 전자 변환 소자가 탑재된다.
자기 디스크(14)의 회전에 기초하여 자기 디스크(14)의 표면에서 기류가 생 성되면, 기류의 작용으로 부상 헤드 슬라이더(22)에는 정압, 즉 부력 및 부압이 작용한다. 부력 및 부압과 헤드 서스펜션(21)의 압착력이 서로 당김으로써, 자기 디스크(14)의 회전 중에 비교적 높은 강성으로 부상 헤드 슬라이더(22)는 계속해서 부상할 수 있다.
캐리지 블록(17)에는 예를 들면, 보이스 코일 모터(VCM)(23)와 같은 동력원이 접속된다. 이 보이스 코일 모터(23)의 작용으로 캐리지 블록(17)은 지축(18) 주위에서 회전할 수 있다. 이러한 캐리지 블록(17)의 회전에 기초하여 캐리지 암(19) 및 헤드 서스펜션(21)의 회전은 실현된다. 부상 헤드 슬라이더(22)의 부상 중에 캐리지 암(19)이 지축(18) 주위에서 회전하면, 부상 헤드 슬라이더(22)는 자기 디스크(14)의 반직선을 따라 이동할 수 있다. 그 결과, 부상 헤드 슬라이더(22) 상의 전자 변환 소자는 가장 내주(內周) 기록 트랙과 가장 외주(外周) 기록 트랙 사이에서 데이터 존을 횡절(橫切)할 수 있다. 이렇게 하여, 부상 헤드 슬라이더(22) 상의 전자 변환 소자는 목표의 기록 트랙 상에 위치 결정된다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 부상 헤드 슬라이더(22)를 도시한다. 이 부상 헤드 슬라이더(22)는 예를 들면, 평평한 직방체에 형성되는 기재, 즉 슬라이더 본체(25)를 구비한다. 슬라이더 본체(25)의 공기 유출측 단면에는 절연성의 비자성막, 즉 소자 내 장막(26)이 적층된다. 이 소자 내 장막(26)에 전자 변환 소자(27)가 조립된다. 전자 변환 소자(27)의 상세한 것은 후술된다.
슬라이더 본체(25)는 예를 들면, Al2O3 - TiC(알틱)과 같은 경질(硬質)의 도 전성 비자성 재료로 형성된다. 소자 내 장막(26)은 예를 들면, Al2O3(알루미나)와 같은 비교적 연질의 절연 비자성 재료로 형성된다. 슬라이더 본체(25)는 매체 대향면(28)에서 자기 디스크(14)로 마주 향한다. 매체 대향면(28)에는 평탄한 베이스 면(29), 즉 기준면이 규정된다. 자기 디스크(14)가 회전하면, 슬라이더 매체(25)의 전단으로부터 후단을 향해 매체 대향면(28)에는 기류(31)가 작용한다.
매체 대항면(28)에는, 전술의 기류(31)의 상류 측, 즉 공기 유입 측에서 베이스 면(29)으로부터 입상(立上)하는 한 근(筋)의 프런트 레일(front rail)(32)이 형성된다. 프런트 레일(32)은 베이스 면(29)의 공기 유입단을 따라 슬라이더 폭 방향으로 연장된다. 동일하게, 매체 대향면(28)에는, 기류(31)의 하류 측, 즉 공기 유출 측에서 베이스 면(29)으로부터 입상하는 리어 센터 레일(33)이 형성된다. 리어 센터 레일(33)은 슬라이더 폭 방항의 중앙 위치에 배치된다. 리어 센터 레일(33)은 소자 내 장막(26)에 이른다. 매체 대향면(28)에는 좌우 한 쌍의 리어 사이드 레일(34, 34)이 더 형성된다. 리어 사이드 레일(34)은 공기 유출 측에서 슬라이더 본체(25)의 측단을 따라 베이스 면(29)으로부터 입상한다. 리어 사이드 레일(34, 34)끼리의 사이에 리어 센터 레일(33)은 배치된다.
프런트 레일(32), 리어 센터 레일(33) 및 리어 사이드 레일(34, 34)의 정상면에는 소위 공기 베어링 면(ABS)(35, 36, 37, 37)이 규정된다. 공기 베어링 면(35, 36, 37)의 공기 유입단은 단차에서 프런트 레일(32), 리어 센터 레일(33) 및 리어 사이드 레일(34)의 정상면에 각각 접속된다. 기류(31)가 매체 대향면(28) 으로 받아지면, 단차의 작용으로 공기 베어링 면(35, 36, 37)에는 비교적 큰 정압, 즉 부력이 생성된다. 더구나, 프런트 레일(32)의 후방, 즉 배후에는 큰 부압이 생성된다. 이것들 부력 및 부압의 밸런스에 기초하여 부상 헤드 슬라이더(22)의 부상 자세는 확립된다. 또한, 부상 헤드 슬라이더(22)의 형태는 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
공기 베어링 면(36)의 공기 유출단에서 리어 센터 레일(33)에는 전자 변환 소자(27)가 매립된다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 전자 변환 소자(27)는 판독 소자(41)와 기입 소자(42)를 구비한다. 판독 소자(41)에는 터널 접합 자기 저항 효과(TMR) 소자가 이용된다. TMR 소자에서는 자기 디스크(14)로부터 작용하는 자계의 방향에 따라 터널 접합막의 저항 변화가 야기된다. 이러한 저항 변화에 기초하여 자기 디스크(14)로부터 정보는 판독된다. 기입 소자(42)에는 소위 단 자극(單磁極) 헤드가 이용된다. 단 자극 헤드는 박막 코일 패턴의 작용으로 자계를 생성한다. 이 자계의 작용으로 자기 디스크(14)에 정보는 기입된다. 전자 변환 소자(27)는 소자 내 장막(26)의 표면에 판독 소자(41)의 판독 갭(gap)이나 기입 소자(42)의 기입 갭을 노출시킨다. 공기 베어링 면(36)의 공기 유출측에서 소자 내 장막(26)의 표면에는 경질의 보호막이 형성되어도 좋다. 이렇게 한 경질의 보호막은 소자 내 장막(26)의 표면에서 노출하는 판독 갭이나 기입 갭을 덮는다. 보호막에는 예를 들면, DLC(Diamond like Carbon)막이 이용되면 좋다.
TMR 소자에서는 하부 실드층(43)과 상부 실드층(44) 사이에 자기 저항 효과막, 즉 터널 접합막이 협지된다. 하부 실드층(43) 및 상부 실드층(44)은 예를 들 면, FeN이나 NiFe와 같은 도전성의 자성 재료로 구성된다. 후술되는 바와 같이, 하부 실드층(43) 및 상부 실드층(44)은 TMR 소자의 상측 전극 및 하측 전극으로서 기능한다.
상부 실드층(44)에는, 하부 실드층(43)과 상부 실드층(44) 사이에서 인출선(45)이 접속된다. 인출선(45)에는 접속용 도전 패드(46)가 적층된다. 이 접속용 도전 패드(46)에는 단자 패드(도시 생략)가 접속된다. 단자 패드는 부상 헤드 슬라이더(22)의 공기 유출단에서 단자 내 장막(26)의 표면으로부터 노출한다. 단자 패드에는 플렉셔(flexure) 상의 배선 패턴이 접속된다. 접속에서, 예를 들면 도전 볼이나 땜납이 이용된다. 인출선(45)이나 접속용 도전 패드(46), 단자 패드는 예를 들면, 동과 같은 도전 재료로 구성된다.
동일하게, 하부 실드층(43)에는, 하부 실드층(43)과 상부 실드층(44) 사이에서 인출선(47)이 접속된다. 인출선(47)에는 접속용 도전 패드(48)가 적층된다. 이 접속용 도전 패드(48)에는 단자 패드(도시 생략)가 접속된다. 단자 패드는 부상 헤드 슬라이더(22)의 공기 유출단에서 소자 내 장막(26)의 표면으로부터 노출한다. 단자 패드에는 플렉셔 상의 배선 패턴이 접속된다. 접속에서, 예를 들면 도전 볼이나 땜납이 이용된다. 인출선(47)이나 접속용 도전 패드(48), 단자 패드는 예를 들면, 동과 같은 도전 재료로 구성된다.
인출선(45, 47)은 슬라이더 본체(25)에 전기적으로 접속된다. 이렇게 한 접속에서, 개개의 인출선(45, 47)은 개별적으로 도전편(49)에 접속된다. 도전편(49)은 슬라이더 본체에 접촉한다. 이렇게 하여, 하부 실드층(43) 및 상부 실드층(44) 은 슬라이더 본체(25)에 접지된다. 인출선(45, 47)과 도전편(49)은 협소 전류로의 배선 패턴(51, 52)에서 서로 접속된다. 이러한 배선 패턴(51, 52)은 션트(shunt) 저항으로서 기능한다.
단 자극 헤드에서는 주 자극(하부 자극)(53) 상에 보조 자극(상부 자극)(54)이 형성된다. 주 자극(53) 및 보조 자극(54)은 예를 들면, FeN이나 NiFe와 같은 도전성의 자성 재료로 구성된다. 후술되는 바와 같이, 주 자극(53) 및 보조 자극(54)은 서로 자기적으로 연결된다. 박막 코일 패턴에는 한 쌍의 단자 패드(도시 생략)가 접속된다. 단자 패드는 부상 헤드 슬라이더(22)의 공기 유출단에서 소자 내 장막(26)의 표면으로부터 노출한다. 단자 패드는 플렉셔 상의 배선 패턴이 접속된다. 접속에서, 예를 들면 도전 볼이나 땜납이 사용된다. 전술과 동일하게, 단자 패드는 예를 들면 동과 같은 도전 재료로 구성된다.
주 자극(53)은 슬라이더 본체(25)에 전기적으로 접속된다. 이러한 접속에서, 주 자극(53)은 전술의 도전편(49)에 접속된다. 주 자극(53) 및 도전편(49)은 접속 패턴(55, 56)에서 서로 접속된다. 이렇게 하여, 주 자극(53) 및 보조 자극(54)은 슬라이더 본체(25)에 접지된다. 접속 패턴(55, 56)은 예를 들면, 동과 같은 도전 재료로 구성된다.
하부 실드층(43)과 슬라이드 본체(25) 사이에서 소자 내 장막(26)에는 비자성의 도체층(57)이 매립된다. 도체층(57)은 소자 내 장막(26)의 작용으로 하부 실드층(43) 및 슬라이드 본체(25)로부터 절연된다. 도체층(57)은 예를 들면, 저열 팽창재로 구성된다. 이러한 저열 팽창재에는 예를 들면, SiC, DLC, Mo 또는 W 중 어느 하나가 선택되면 좋다.
도 4는 공기 베어링 면(36)의 공기 유출 측에 인접하는 소자 내 장막(26)의 표면을 도시한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 판독 소자(41)에서는 하부 실드층(43)의 전단 및 상부 실드층(44)의 전단이 소자 내 장막(26)의 표면에서 노출한다. 소자 내 장막(26)의 표면에 따라 하부 실드층(43)과 상부 실드층(44) 사이에 터널 접합막(61)이 협지된다. 터널 접합막(61)의 전단은 소자 내 장막(26)의 표면에서 노출한다. 하부 실드층(43) 및 상부 실드층(44)은 소자 내 장막(26)의 표면에 직교하는 가상 평면, 즉 슬라이더 본체(25)의 공기 유출 측 단면에 평행인 가상 평면을 따라 전단으로부터 후방으로 퍼진다. 하부 실드층(43) 및 상부 실드층(44)의 간격은 자기 디스크(14) 상에서 기록 트랙의 선방향으로 자기 기록의 분해능을 결정한다. 상부 실드층(44) 및 하부 실드층(43)은 터널 접합막(61)에서 전기적으로 접속된다. 상부 실드층(44)으로부터 하부 실드층(43)을 향해서 센스 전류는 터널 접합막(61) 내를 유통한다. 또한, 판독 소자(41)에는 TMR 소자 대신에 소위 CPP형 거대 자기 저항 효과(GMR) 소자가 이용되어도 좋다. CPP형 GMR 소자에서는 자기 저항 효과막으로 스핀 밸브 막이 이용될 수 있으면 좋다.
기입 소자(42)에서는 주 자극(53) 및 보조 자극(54)의 전단이 소자 내 장막(26)의 표면에서 노출한다. 보조 자극(54)은 예를 들면, 소자 내 장막(26)의 표면을 따라 퍼진다. 보조 자극(54)과 주 자극(53) 사이에는 절연층(62)이 협지된다. 도 5로부터 명백한 바와 같이, 보조 자극(54)의 후단은 주 자극(53)에 자성 연결편(連結片)(63)으로 접속된다. 자성 연결편(63) 주위에서 자기 코일, 즉 박막 코일 패턴(64)이 형성된다. 이렇게 하여, 주 자극(53), 보조 자극(54) 및 자성 연결편(63)은 박막 코일 패턴(64)의 중심 위치를 관통하는 자성 코어를 형성한다.
도 6은 부상 헤드 슬라이더(22)에서 확립되는 회로 구성을 개략적으로 도시한다. 부상 헤드 슬라이더(22)에서는 하부 자극, 즉 주 자극(53)과 상부 실드층(44)에서 정전 용량(C1)의 제 1 커패시터(66)가 확립된다. 하부 실드층(43)과 도체층(57)에서 정전 용량(C2)의 제 2 커패시터(67)가 확립된다. 도체층(57)과 슬라이더 본체(25)에서 정전 용량(C3)의 제 3 커패시터(68)가 확립된다. 2개의 정전 용량(C2, C3)의 합성 정전 용량(C)은 정전 용량(C1)에 합쳐진다. 즉, 합성 정전 용량(C)의 값은 정전 용량(C1)의 값에 동일하게 설정된다. 정전 용량(C2, C3)의 합성 정전 용량(C)은 도체층(57)의 면적 및 두께에 따라 조정될 수 있다.
지금, 자기 디스크(14)로부터 자기 정보를 판독하는 장면을 상정한다. 판독에서, 판독 소자(41)에는 센스 전류가 공급된다. 센스 전류는 인출선(45), 상부 실드층(44), 터널 접합막(61), 하부 실드층(43) 및 인출선(47)을 순차적으로 유통한다. 터널 접합막(61)의 저항은 자기 디스크(14)로부터 누출하는 자계의 방향을 따라 변화한다. 저항의 변화에 따라 센스 전류로부터 취출되는 재생 신호의 전위차는 변화한다. 이러한 변화에 기초하는 2값의 자기 정보가 판독된다.
자기 정보의 판독에서, 부상 헤드 슬라이더(22)는 회전 중의 자기 디스크(14)의 표면으로 마주 향한다. 부상 헤드 슬라이더(22)와 자기 디스크(14) 사이 에는 공기층이 형성된다. 그 결과, 부상 헤드 슬라이더(22)와 자기 디스크(14) 사이에 용량 결합이 확립된다. 자기 디스크(14)에는 스핀들 모터(15)나 인쇄 배선 기판으로부터 전기적 노이즈(69)가 전달된다. 노이즈(69)는 용량 결합에 기초하여 자기 디스크(14)로부터 슬라이더 본체(25)로 옮겨탄다. 노이즈(69)는 커패시터(67, 68)의 정전 용량(C2, C3)에 작용한다. 그 결과, 하부 실드층(43)에서는 재생 신호의 전위(R-)가 변화한다. 이때, 주 자극(53)은 접속 패턴(55, 56)에서 슬라이더 본체(25)에 접속되는 것으로부터, 노이즈(69)는 동시에 커패시터(66)의 정전 용량(C1)에 작용한다. 상부 실드층(44)에서는 재생 신호의 전위(R+)가 변화한다. 정전 용량(C1)은 정전 용량(C2, C3)의 합성 정전 용량(C)에 동일하게 설정되는 것으로부터, 상부 실드층(44)의 전위(R+)의 변화는 하부 실드층(43)의 전위(R-)의 변화에 일치한다. 따라서, 재생 신호에서는 노이즈(69)에 기초하는 전위차의 발생은 회피될 수 있다. 재생 신호의 SN비의 악화는 회피될 수 있다. 가령, 판독되는 신호가 고 주파수화되어도, 자기 정보는 지금까지 대로 정확하게 판독될 수 있다. 따라서, 슬라이더 본체(25), 하부 실드층(43), 상부 실드층(44), 주 자극(53) 및 보조 자극(54)의 배치, 즉 각 사이의 간격은 지금까지 대로 유지될 수 있다. 이렇게 하여, 원하는 자기 특성이 확보될 수 있다.
본 발명자는 정전 용량(C1) 및 합성 정전 용량(C)의 용량차와 노이즈와의 상대 관계를 검증하였다. 검증에서, 본 발명자는 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하였다. 정전 용량(C1) 및 합성 정전 용량(C)의 용량차에는 0.01[㎊], 0.02[㎊], 0.06[㎊] 및 0.09[㎊]이 각각 설정되었다. 부상 헤드 슬라이더(22)에 1[V]의 노이즈가 입력되었다. 이렇게 하여, 입력되는 노이즈에 대하여 인출선(45, 47)으로부터 검출되는 노이즈량이 산출되었다. 그 결과, 도 7에 도시하는 바와 같이, 용량 차가 축소하면, 노이즈량이 감소하는 것이 확인되었다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 부상 헤드 슬라이더(22a)에서 확립되는 회로 구성을 개략적으로 도시한다. 이 부상 헤드 슬라이더(22a)에서는 제 1 실시 형태의 도체층(57)에 해당하는 도체층(57a)이 슬라이더 본체(25)에 전기적으로 접속된다. 도체층(57a)은 도체층(57)과 동일하게 구성된다. 이러한 접속에서, 예를 들면 도체층(57a)은 전술의 도전편(49)에 접속되면 좋다. 부상 헤드 슬라이더(22a)에서는 정전 용량(C2)은 정전 용량(C1)에 합쳐진다. 즉, 정전 용량(C2)의 값은 정전 용량(C1)의 값에 동일하게 설정된다. 정전 용량(C2)은 도체층(57a)의 면적 및 두께에 따라서 조정될 수 있다. 기타, 전술의 부상 헤드 슬라이더(22)와 균등한 구성에는 동일한 참조 부호가 첨부된다.
용량 결합에 기초하여 자기 디스크(14)로부터, 노이즈(69)가 슬라이더 본체(25)에 옮겨타면, 노이즈(69)는 커패시터(67)의 정전 용량(C2)에 작용한다. 그 결과, 하부 실드층(43)에서는 센스 전류의 전위(R-)가 변화한다. 이때, 주 자극(53)은 접속 패턴(55, 56)에서 슬라이드 본체(25)에 접속되는 것으로부터, 노이 즈(69)는 동시에 커패시터(66)의 정전 용량(C1)에 작용한다. 상부 실드층(44)에서는 센스 전류의 전위(R+)가 변화한다. 정전 용량(C1)은 정전 용량(C2)에 동일하게 설정되는 것으로부터, 상부 실드층(44)의 전위(R+)의 변화는 하부 실드층(43)의 전위(R-)의 변화에 일치한다. 따라서, 센스 전류에서는 노이즈(69)에 기초하는 전위차의 발생은 회피될 수 있다. 센스 전류의 SN비의 악화는 회피될 수 있다. 가령, 판독되는 신호가 고 주파수화되어도, 자기 정보는 지금까지 대로 정확하게 판독될 수 있다. 더구나, 슬라이더 본체(25), 하부 실드층(43), 상부 실드층(44), 주 자극(53) 및 보조 자극(54)의 배치, 즉 각 사이의 간격은 지금까지 대로 유지될 수 있다. 이렇게 하여, 원하는 자기 특성이 확보될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 형태에 관한 부상 헤드 슬라이더(22b)에서 확립되는 회로 구성을 개략적으로 도시한다. 이 부상 헤드 슬라이더(22b)에서는 주 자극(53)과 상부 실드층(44) 사이에서 소자 내 장막(26)에 비자성의 도체층(57b)이 매립된다. 도체층(57b)은 소자 내 장막(26)의 작용으로 주 자극(53) 및 상부 실드층(44)으로부터 절연된다. 도체층(57b)은 전술의 도체층(57)과 동일하게 구성된다. 기타, 전술의 부상 헤드 슬라이더(22)와 균등한 구성에는 동일한 참조 부호가 첨부된다.
부상 헤드 슬라이더(22b)에서는 하부 자극, 즉 주 자극(53)과 도체층(57b)에서 정전 용량(C4)의 제 1 커패시터(71)가 확립된다. 도체층(57b)과 상부 실드층(44)에서 정전 용량(C5)의 제 2 커패시터(72)가 확립된다. 하부 실드층(43)과 슬 라이더 본체(25)에서 정전 용량(C6)의 제 3 커패시터(73)가 확립된다. 2개의 정전 용량(C4, C5)의 합성 정전 용량(C)은 정전 용량(C6)에 합쳐진다. 즉, 합성 정전 용량(C)의 값은 정전 용량(C6)의 값에 동일하게 설정된다. 정전 용량(C4, C5)의 합성 정전 용량(C)은 도체층(57b)의 면적 및 두께에 따라 조정될 수 있다.
용량 결합에 기초하여 자기 디스크(14)로부터 노이즈(69)가 슬라이더 본체(25)로 옮겨타면, 노이즈(69)는 커패시터(73)의 정전 용량(C6)에 작용한다. 그 결과, 하부 실드층(43)에서는 재생 신호의 전위(R-)가 변화한다. 이때, 주 자극(53)은 접속 패턴(55, 56)에서 슬라이더 본체(25)에 접속되는 것으로부터, 노이즈(69)는 동시에 커패시터(71, 72)의 정전 용량(C4, C5)에 작용한다. 상부 실드층(44)에서는 재생 신호의 전위(R+)가 변화한다. 정전 용량(C4, C5)의 합성 정전 용량(C)은 정전 용량(C6)에 동일하게 설정되는 것으로부터, 상부 실드층(44)의 전위(R+)의 변화는 하부 실드층(43)의 전위(R-)의 변화에 일치한다. 따라서, 재생 신호에서는 노이즈(69)에 기초하는 전위차의 발생은 회피될 수 있다. 재생 신호의 SN비의 악화는 회피될 수 있다. 가령, 판독되는 신호가 고 주파수화되어도, 자기 정보는 지금까지 대로 정확하게 판독될 수 있따. 더구나, 슬라이더 본체(25), 하부 실드층(43), 상부 실드층(44), 주 자극(53) 및 보조 자극(54)의 배치, 즉 각 사이의 간격은 지금까지 대로 유지될 수 있다. 이렇게 하여, 원하는 자기 특성이 확보될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시 형태에 관한 부상 헤드 슬라이더(22c)에서 확립되는 회로 구성을 개략적으로 도시한다. 이 부상 헤드 슬라이더(22c)에서는 제 3 실시 형태의 도체층(57b)에 해당하는 도체층(57c)이 주 자극(53)에 전기적으로 접속된다. 도체층(57c)은 도체층(57b)과 동일하게 구성된다. 이러한 접속에서, 예를 들면 도체층(57c)의 표면에 주 자극(53)은 중합되면 좋다. 부상 헤드 슬라이더(22c)에서는 정전 용량(C5)은 정전 용량(C6)에 합쳐진다. 즉, 정전 용량(C5)의 값은 정전 용량(C6)의 값에 동일하게 설정된다. 정전 용량(C5)은 도체층(57c)의 두께에 따라 조정될 수 있다. 기타, 전술의 부상 헤드 슬라이더(22b)와 균등한 구성에는 동일한 참조 부호가 첨부된다.
용량 결합에 기초하여 자기 디스크(14)로부터 노이즈(69)가 슬라이더 본체(25)로 옮겨타면, 노이즈(69)는 커패시터(73)의 정전 용량(C6)에 작용한다. 그 결과, 하부 실드층(43)에서는 센스 전류의 전위(R-)가 변화한다. 이때, 주 자극(53)은 접속 패턴(55, 56)에서 슬라이더 본체(25)에 접속되는 것으로부터, 노이즈(69)는 동시에 커패시터(72)의 정전 용량(C5)에 작용한다. 상부 실드층(44)에서는 센스 전류의 전위(R+)가 변화한다. 정전 용량(C5)은 정전 용량(C6)에 동일하게 설정되는 것으로부터, 상부 실드층(44)의 전위(R+)의 변화는 하부 실드층(43)의 전위(R-)의 변화에 일치한다. 따라서, 센스 전류에서는 노이즈(69)에 기초하는 전위차의 발생은 회피될 수 있다. 센스 전류의 SN비의 악화는 회피될 수 있다. 가령, 판독되는 신호가 고 주파수화되어도, 자기 정보는 지금까지 대로 정확하게 판독될 수 있다. 더구나, 슬라이더 본체(25), 하부 실드층(43), 상부 실드층(44), 주 자극(53) 및 보조 자극(54)의 배치, 즉 각 사이의 간격은 지금까지 대로 유지될 수 있다. 이렇게 하여, 원하는 자기 특성이 확보될 수 있다.
또한, 이상의 부상 헤드 슬라이더(22, 22a, 22b, 22c)에서는, 전술의 주 자극(53) 대신에 보조 자극이 하부 자극으로서 배치되고, 전술의 보조 자극(54) 대신에 주 자극이 상부 자극으로서 배치되어도 좋다. 기타, 전술의 부상 헤드 슬라이더(22, 22a, 22b, 22c)는 소위 면내 자기 기록의 실현에 이용되어도 좋다. 그 경우에는, 전술의 단 자극 헤드 대신에 소위 박막 자기 헤드가 이용되면 좋다.
도 1은 기억 매체 구동 장치의 일 구체예, 즉 하드 디스크 구동 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 부상 헤드 슬라이더의 확대 사시도.
도 3은 부상 헤드 슬라이더에 탑재되는 자기 변환 소자의 구조를 개략적으로 도시하는 확대 사시도.
도 4는 공기 베어링 면의 공기 유출 측에서 관찰되는 소자 내 장막의 표면의 모양을 개략적으로 도시하는 정면도.
도 5는 도 4의 5-5 선에 따른 단면도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 부상 헤드 슬라이더에서 확립되는 회로 구성을 개략적으로 도시하는 개념도.
도 7은 노이즈 레벨의 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 부상 헤드 슬라이더에서 확립되는 회로 구성을 개략적으로 도시하는 개념도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 형태에 관한 부상 헤드 슬라이더에서 확립되는 회로 구성을 개략적으로 도시하는 개념도.
도 10은 본 발명의 제 4 실시 형태에 관한 부상 헤드 슬라이더에서 확립되는 회로 구성을 개략적으로 도시하는 개념도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11 : 자기 기억 장치(자기 디스크 구동 장치로서의 하드 디스크 구동 장치)
22, 22a, 22b, 22c : 헤드 슬라이더
25 : 슬라이더 본체
26 : 절연막
41 : CPP형 자기 저항 효과 소자(판독 소자)
43 : 하부 실드층
44 : 상부 실드층
53 : 자극(주 자극)
55, 56 : 도전체의 일부
57, 57a, 57b, 57c : 도체층
61 : 자기 저항 효과막
C1 : 자극과 상부 실드층 사이에 형성되는 정전 용량
C2 : 슬라이더 본체와 하부 실드층 사이에 형성되는 정전 용량
C2 + C3 : 슬라이더 본체와 하부 실드층 사이에 형성되는 정전 용량
C4 + C5 : 자극과 상부 실드층 사이에 형성되는 정전 용량
C5 : 자극과 상부 실드층 사이에 형성되는 정전 용량
C6 : 슬라이더 본체와 하부 실드층 사이에 형성되는 정전 용량
Claims (10)
- 슬라이더 본체와, 상기 슬라이더 본체 상에서 절연막에 매립되고, 하부 실드층과 상부 실드층 사이에 배치되는 자기 저항 효과막에 하부 실드층 및 상부 실드층을 통하여 전류를 공급하는 CPP형 자기 저항 효과 소자와, 상기 슬라이더 본체와 상기 하부 실드층 사이에서 상기 절연막에 매립되는 비자성의 도체층을 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 슬라이더.
- 제 1 항에 있어서,상기 도체층은 저열 팽창재로 구성되는 것을 특징으로 하는 헤드 슬라이더.
- 제 2 항에 있어서,상기 도체층은 SiC, DLC, Mo 또는 W 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 헤드 슬라이더.
- 제 1 항에 있어서,상기 CPP형 자기 저항 효과 소자 상에서 상기 절연막에 매립되는 자극과, 자극 및 상기 슬라이더 본체를 서로 전기적으로 접속하는 도전체를 더 구비하고, 상기 슬라이더 본체와 상기 하부 실드층 사이에서 확립되는 정전 용량은 상기 자극과 상기 상부 실드층 사이에서 확립되는 정전 용량에 합쳐지는 것을 특징으로 하는 헤 드 슬라이더.
- 제 1 항에 있어서,상기 슬라이더 본체 및 상기 도체층은 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 헤드 슬라이더.
- 제 1 항에 기재된 헤드 슬라이더를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 기억 장치.
- 슬라이더 본체와, 상기 슬라이더 본체 상에서 절연막에 매립되고, 하부 실드층과 상부 실드층 사이에 배치되는 자기 저항 효과막에 하부 실드층 및 상부 실드층을 통하여 전류를 공급하는 CPP형 자기 저항 효과 소자와, 상기 CPP형 자기 저항 효과 소자 상에서 상기 절연막에 매립되는 자극과, 상기 상부 실드층과 상기 자극 사이에서 상기 절연막에 매립되는 비자성의 도체층과, 상기 자극 및 상기 슬라이더 본체를 서로 전기적으로 접속하는 도전체를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 슬라이더.
- 제 7 항에 있어서,상기 상부 실드층과 상기 자극 사이에서 확립되는 정전 용량은 상기 슬라이더 본체와 상기 하부 실드층 사이에서 확립되는 정전 용량에 합쳐지는 것을 특징으 로 하는 헤드 슬라이더.
- 제 7 항에 있어서,상기 도체층 및 상기 자극은 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 헤드 슬라이더.
- 제 7 항에 기재된 헤드 슬라이더를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 기억 장치.
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