KR20130054932A - 개선된 조도, 헤드-매체 스페이싱, 및/또는 헤드-매체 콘택트 검출을 위한 저항성 온도 센서들 - Google Patents

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KR1020120130952A
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마누엘 씨. 아나야-뒤프렌
브라이언 더블유. 카
게리 제이. 쿤켈
첸 웨이
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시게이트 테크놀로지 엘엘씨
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Abstract

헤드 트랜스듀서에 의해 지지되는 센서는 저항의 온도 계수(TCR) 및 센서 저항을 갖는다. 센서는 주위보다 높은 온도에서 동작하고, 센서-매질 간격에서의 변화들에 응답한다. 센서에 연결된 도전성 콘택트들은, 센서의 단면적보다 더 큰, 센서에 인접한 단면적 및 콘택트 저항을 가져서, 콘택트 저항은 센서 저항에 비해 작고, 센서에 의해 생성되는 신호에 무시가능하게 기여한다. 다수의 헤드 트랜스듀서들 각각은 TCR 센서를 지지하고, 전력 소스는 각각의 헤드의 각각의 센서에 바이어스 전력을 공급하여, 센서들에 영향을 미치는 열 전달 변경들의 존재시에 각각의 센서를 주위 온도보다 높은 고정 온도에서 유지할 수 있다. 헤드 트랜스듀서의 TCR 센서는 매질의 조도들 중 하나 또는 둘 모두를 센싱하기 위해 트랙-배향된 TCR 센서 와이어를 포함할 수 있다.

Description

개선된 조도, 헤드-매체 스페이싱, 및/또는 헤드-매체 콘택트 검출을 위한 저항성 온도 센서들{RESISTIVE TEMPERATURE SENSORS FOR IMPROVED ASPERITY, HEAD-MEDIA SPACING, AND/OR HEAD-MEDIA CONTACT DETECTION}
본 출원은, 35 U.S.C. §119(e)에 의해 우선권이 주장되고, 2010년 11월 17일자로 출원된 미국 가출원 일련번호 제61/414,733호 및 제61/414,734호에 대해 우선권 주장하고, 그 각각의 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 개시물의 실시예들은, 자기 기록 매체와 상호작용하도록 구성된 헤드 트랜스듀서를 포함하는 장치에 관한 것이다. 센서는, 헤드 트랜스듀서에 제공되고, 저항의 온도 계수 및 센서 저항을 갖는다. 이 센서는, 주변 온도를 상회하는 온도에서 동작하도록 구성되고, 센서와 매체 사이의 간격의 변화에 대응한다. 전기적으로 도전성인 콘택트들은 센서에 접속되고, 콘택트 저항을 갖는다. 이 콘택트들은 센서의 교차-단면 영역보다 더 큰, 센서에 인접하는 교차-단면 영역을 가져서, 콘택트 저항이 센서 저항에 비해 작고 센서에 의해 생성되는 신호에 미약하게나마 기여한다.
실시예들은, 헤드 트랜스듀서에 대해 이동하는 자기 기록 매체를 통해서, 저항 온도 계수를 갖는 센서를 이용하여 헤드 트랜스듀서에 밀접한 지점에서의 온도를 감지하는 단계를 수반하는 방법에 관한 것이다. 이 센서는, 콘택트 저항을 갖는 전기적으로 도전성인 콘택트들에 접속된다. 콘택트들은 센서의 교차-단면 영역보다 더 큰, 센서에 인접하는 교차-단면 영역을 가져서, 콘택트 저항이 센서의 저항에 비해 작고 센서에 의해 생성되는 신호에 미약하게나마 기여한다. 또한, 이 방법은 센서 신호를 출력하는 단계 및 그 센서 신호를 이용하여 매체의 조도를 검출하는 단계를 더 수반한다.
다양한 실시예들에 따르면, 장치는 자기 기록 매체와 상호작용하도록 구성된 다수의 헤드 트랜스듀서들 및 저항 온도 계수를 갖는 다수의 센서들을 포함한다. 적어도 하나의 센서는, 각각의 헤드 트랜스듀서 상에 제공되고, 센서와 매체 사이의 간격의 변화에 반응한다. 전원은, 각각의 헤드 트랜스듀서의 각각의 센서에 바이어스 전력을 공급하도록 그리고 센서들에 영향을 주는 열 전달 변화의 존재시에 주변 온도를 상회하는 고정 온도로 각각의 센서를 유지하기 위해 바이어스 전력을 조정하도록 구성된다.
다른 실시예들에서, 이 방법은, 다수의 헤드 트랜스듀서들에 대해 이동하는 자기 기록 매체를 통해서, 저항 온도 계수를 갖는 센서들을 이용하여 헤드 트랜스듀서들과 매체 사이의 간격의 변화에 대해 감지하는 단계를 수반한다. 또한, 이 방법은, 센서들에 바이어스 전력을 공급하는 단계 및 센서들에 영향을 주는 열 전달 변화의 존재시에 주변 온도를 상회하는 고정 온도로 각각의 센서를 유지시키도록 바이어스 전력을 조정하는 단계를 더 수반한다.
실시예들은, 다수의 트랙들을 갖는 자기 기록 매체와 상호작용하도록 구성된 헤드 트랜스듀서를 포함하는 장치에 관한 것이다. 또한, 이 장치는 저항 온도 계수를 갖고 헤드 트랜스듀서에 배열된 센서를 포함하여, 센서의 종방향 축이 트랙들에 대해 실질적으로 평행하게 배향되며, 여기서 센서는 매체의 조도 및 센서와 매체 사이의 간격의 변화 중 하나 또는 둘 다에 대해 반응한다.
추가적인 실시예들에서, 방법은, 헤드 트랜스듀서에 대해 이동하는 자기 기록 매체를 통해서, 온도 저항 계수를 갖는 센서를 이용하여 헤드 트랜스듀서와 매체 사이의 간격의 변화 및 매체의 조도 중 하나 또는 둘 다에 대해 감지하는 단계를 수반한다. 이 센서는 트랙들에 대해 실질적으로 평행하게 배향된 종방향 축을 갖는다.
다양한 실시예들의 이러한 그리고 다른 특징들 및 양상들은 이하의 상세한 논의 및 첨부된 도면들의 관점에서 이해될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 온도 센서를 포함하는 히터-액츄에이티드 헤드 트랜스듀서 어레인지먼트의 단순화된 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 히터-액츄에이티드 헤드 트랜스듀서 어레인지먼트의 전면도이다.
도 3은 프리-액츄에이티드(pre-actuated) 구성 및 액츄에이티드 구성의 도 1 및 도 2의 히터-액츄에이티드 헤드 트랜스듀서 어레인지먼트를 도시한다.
도 4a는 헤드 트랜스듀서와 자기 레코딩 디스크의 표면 사이의 콘택 전, 콘택 중, 및 콘택 후의, 도 1 내지 도 3에 도시된 타입의 히터-액츄에이티드 레코딩 헤드 트랜스듀서에 대한 대표적인 온도 프로파일을 도시한다.
도 4b는 헤드 트랜스듀서와 자기 레코딩 디스크의 표면 사이의 콘택 전, 콘택 중, 및 콘택 후의 비-열적 작동가능 레코딩 헤드 트랜스듀서에 대한 대표적인 온도 프로파일을 도시한다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 저-저항성 콘택들을 갖는 저항성 온도 센서을 이용한 자기 레코딩 매체의 조도들(asperities)을 검출하기 위한 다양한 프로세스들을 나타내는 흐름 차트이다.
도 6a는 저-저항 콘택들을 구비하지 않는 저항 온도 센서 양단의 전압 프로파일을 도시한다.
도 6b는 저-저항 콘택들을 구비하지 않는 저항 온도 센서 양단의 온도 프로파일을 도시한다.
도 7은 종래의 설계의 저항 온도 센서를 도시한다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른 저-저항 콘택들을 구비한 저항 온도 센서를 도시한다.
도 9a는 종래의 저항 온도 센서의 크로스-트랙 저항 프로파일을 도시하는 그래프 도시이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 바와 같이 크로스-트랙 저항 프로파일을 갖는 종래의 저항 온도 센서의 에어베어링 표면 도이다.
도 10a는 다양한 실시예들에 따른 단면 콘택 영역의 증가로 인한 저항 온도 센서의 크로스-트랙 저항의 감소를 나타내는 그래프 도시이다.
도 10b는 다양한 실시예들에 따른 도 10a에 도시된 바와 같은 크로스-트랙 저항 프로파일을 갖는 저항 온도 센서의 에어베어링 표면 도이다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른 센서들에 영향을 주는 열 전달 변경들의 존재 시 고정된 온도에서 다수의 저항 온도 센서들 각각을 다수의 헤드 트랜스듀서들에 걸쳐 유지하기 위한 다양한 프로세스들을 도시하는 흐름 차트이다.
도 12a는 다수의 저항 온도 센서의 콘택 검출 응답을 센서 바이어스 전류의 함수로서 도시한다.
도 12b는 다수의 저항 온도 센서의 콘택 검출 응답을 센서 오버히트 비율(OHR)/온도의 함수로서 도시한다.
도 13a는 다수의 저항 온도 센서의 조도 검출 응답을 센서 바이어스 전류의 함수로서 도시한다.
도 13b는 다수의 저항 온도 센서의 조도 검출 응답을 센서 오버히트 비율(OHR)/온도의 함수로서 도시한다.
도 14는 보런의, 핫-와이어 풍력측정법: 원리들 및 신호 응답, 1995(Bruun, Hot-wire Anemometry: Principles and Signal Response, 1995)로부터의 유사 다이어그램과 일치하는 핫(hot) 저항 온도 센서 와이어에 대한 열-전달 균형의 도해적인 예이다.
도 15는 다수의 헤드 트랜스듀서들에 대한 OHR 대 저항 온도 센서 바이어스 전력을 도시하는 그래프이며, 이 그래프는 고정 바이어스 전력, 바이어스 전류 또는 바이어스 전압보다 고정된 OHR로 다수의 저항 온도 센서들을 실행하는 것이 유리하다는 것을 보여준다.
도 16은 다양한 실시예들에 따라 저항 온도 센서의 저항 대 바이오스 전력(bios power)을 도시하는 그래프이다.
도 17은 다양한 실시예들에 따른, 다중-열원 열-기계적 모델(MXTM; multi-heat source thermo-mechanical model)에 의해 예상되는 최대 와이어 온도 대 상이한 입력 변수들의 리그레션들을 도시한다.
도 18은 상이한 헤드 트랜스듀서 히터 전력들에 대한 최대 저항 온도 센서 저항 대 OHR의 그래프이다.
도 19는 다양한 실시예들에 따라 자기 레코딩 매체의 트랙들에 대하여 평행하게 배향된 세로축을 가진 TCR 와이어 센서를 이용하여 헤드-매체 간격, 및/또는 헤드-매체 콘택에서의 변화들을, 조도들에 있어서 감지하기 위한 다양한 프로세스들을 도시하는 흐름 차트이다.
도 20은 종래의 크로스-트랙 배향된 저항 온도 센서의 이미지이다.
도 21은 다양한 실시예들에 따른 트랙-평행 저항 온도 센서의 이미지이다.
도 22는 다양한 실시예들에 따른, 조도들, 헤드-매체 콘택, 및 헤드-매체 간격 변화들을 검출하기 위한 장치의 예시를 도시한다.
데이터 저장 시스템들은 흔히, 자기 레코딩 매체에 정보를 기록하고 판독하는 하나 또는 그 초과의 레코딩 헤드 트랜스듀서들을 포함한다. 레코딩 헤드 트랜스듀서와 그의 연관된 매체 사이에 상대적으로 작은 거리 또는 간격을 갖는 것이 종종 바람직하다. 이 거리 또는 간격은 "부상 높이(fly height)" 또는 "헤드-매체 간격"으로 알려져 있다. 헤드-매체 간격을 감소시킴으로써, 레코딩 헤드 트랜스듀서는 통상적으로, 매체에 데이터를 기록하고 그리고 매체로부터 데이터를 판독하는 것 둘 모두가 더욱 양호하게 가능하다. 헤드-매체 간격을 감소시키는 것은 또한, 레코딩 매체 토포그래피의 측량(surveying), 이를 테면, 레코딩 매체 표면의 조도들 및 다른 특징들을 검출하는 것을 감안한다.
다양한 실시예들에 따르면, 그리고 도 1 내지 도 3을 참고하면, 회전하는 자기 저장 매체(160)에 아주 근접하여 서스펜션(101)에 의해 지지되는 슬라이더(100)가 도시된다. 슬라이더(100)는 리코딩 헤드 트랜스듀서(103), 및 헤드 트랜스듀서(103)에 열적으로 결합된 히터(102)를 지지한다. 히터(102)는, 전류가 히터(102)를 통해 통과함에 따라 열적 가열(thermal heat)을 생성하는 저항성 히터일 수 있다. 히터(102)는 저항성 히터들로 제한되지 않으며, 임의의 타입의 열원(heating source)을 포함할 수 있다. 히터(102)에 의해 생성된 열적 에너지는 헤드 트랜스듀서(103)의 열적 팽창을 유발한다. 이 열적 팽창은 데이터 저장 시스템에서의 헤드-매체 간격(107)을 감소시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 비-열적 액츄에이터는 헤드-매체 간격(107)을 감소시키기 위해서 사용될 수 있다는 것을 주목한다.
폐쇄 포인트에서 또는 폐쇄 포인트 근방에서 헤드 트랜스듀서(103) 상에 안착된 저항 온도 센서(105)가 도시된다. 저항 온도 센서(105)는 바람직하게, 저항의 온도 계수(TCR)를 갖는 센서이고, 본 명세서에서 TCR 센서(105)로 지칭된다. 이전에 논의한 바와 같이, 헤드 트랜스듀서(103)의 작동은 히터(102)와 같은 열 작동기 또는 다른 작동기(예를 들어, 라이터(writer))에 의해 실현될 수 있다. 자기 기록 매체(160)의 온도보다 실질적으로 높아지게 헤드 트랜스듀서(103)의 인접한 부분 및 센서(105)의 표면 온도를 상승시키기 위해, 바이어스 전력이 TCR 센서(105)에 인가된다.
TCR 센서(105)는 바람직하게 헤드-매체 콘택의 개시(onset)를 검출하기 위해 열 흐름에 있어서의 변화들을 감지하도록 구성된다. 본 개시의 다양한 실시예들에 따라 헤드-매체 간격 및 콘택 결정들에 관한 세부사항들은, 본 명세서에 참조로서 포함되고 공통으로 소유된, 2010년 11월 8일 출원된 미국 특허 출원 번호 제12/941,461호에서 제공된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 헤드-매체 콘택 전에, 고온의 헤드 표면과 비교적 저온의 디스크(160) 사이에 규정된 에어 갭(107)이 존재한다. 헤드 트랜스듀서(103), 에어 갭(107), 및 자기 기록 디스크(160)는 일 레벨의 열 전달 레이트를 규정한다. 이를 테면, 열 작동기 또는 히터(102)의 활성화 후에, 헤드 트랜스듀서(103)가 디스크(160)와 콘택될 때, 디스크(160) 및 헤드 트랜스듀서(103)의 높은 열적 전도성 물질들 사이의 직접 콘택은 실질적으로 열 전달 레이트를 상승시킨다. 이와 같이, 헤드 트랜스듀서(103) 상의 TCR 센서(105)는 온도의 강하 또는 온도 궤적의 편의(excursion)를 감지하여, 헤드-매체 콘택의 검출을 가능하게 한다.
도 4a는 도 1 내지 도 3에 도시된 타입의 기록 레드 트랜스듀서(103)에 대한, 헤드 트랜스듀서(103)와 자기 기록 디스크(160)의 표면 사이의 콘택 전, 콘택 동안, 그리고 콘택 후의 대표적인 온도 프로파일을 예시한다. 이러한 비-제한적인 예시적인 예에서, 온도 프로파일은 설명의 목적들을 위한 정상 상태 DC 신호로서 표시된다. 헤드 트랜스듀서(103)가 열 작동기(102)에 의해 작동될 때, 열 작동기(102)에 의해 발생된 열로 인해, 헤드 트랜스듀서 표면 온도는 작동에 따라 증가할 것이다. 헤드 트랜스듀서 온도는 디스크(160)의 온도보다 높을 것이다. 이와 같이, 디스크(160)는 이러한 시나리오에서 히트 싱크로서 작용한다. 헤드 트랜스듀서(103)가 디스크(160)와 콘택할 때, 콘택으로부터 초래되는 열 전달 레이트에 있어서의 변화로 인해, 헤드 트랜스듀서 표면 온도는 강하할 것이다. 열 작동기 가열 및 마찰 열로 인해, 헤드 트랜스듀서 표면 온도는 계속 증가할 것이다. 온도 궤적에 있어서의 편의 또는 온도에 있어서의 변화는 헤드-매체 콘택을 선언하기 위해 이용될 수 있다.
도 4b는 비-열적 작동기에 의해 작동되는 기록 헤드 트랜스듀서(103)에 대한 대표적인 온도 프로파일을 예시한다. 이러한 예시된 예에서, TCR 센서 바이어스 전력은 TCR 센서(105)를 자체-가열(self-heat)하여, 헤드-투-디스크 인터페이스에서의 온도의 증가가 디스크(160)의 온도보다 실질적으로 높아지게 초래한다. 디스크(160)는 이러한 시나리오에서 히트 싱크로서 작용한다. 헤드 트랜스듀서(103)가 디스크(160)에 이르기까지(down toward) 작동될 때, 열 전달 레이트는 서서히 증가하여, 센서(105)의 온도에 있어서의 점진적인 감소를 초래할 것이다. 헤드 트랜스듀서(103)가 디스크(160)와 콘택할 때, 열 전달 레이트에 있어서의 변화가 존재할 것이므로, 헤드 트랜스듀서 열 편의를 초래할 것이다. 헤드 트랜스듀서 표면 상의 TCR 센서(105)는 헤드-매체 콘택을 검출하기 위해 이러한 온도 편의를 측정한다. 헤드-매체 콘택으로의 추가의 작동이 발생한다면, 온도는 마찰 열로 인해 결국에는 상승할 것이다.
아래의 논의에서, 다양한 실시예들에 따른 적합한 저항 온도 센서의 실시예를 나타내는 저항 와이어의 온도 계수에 대한 참조가 이루어진다. 용어 "와이어"는 설명의 목적들을 위해 본 명세서에서 사용되며, 저항 온도 센서 또는 센서 엘리먼트를 하나의 와이어 구조로 제한하지 않는다는 것이 이해된다. 다른 TCR 구조들 및 센서 구성들이 고려된다.
이제 도 5로 돌아가면, 다양한 실시예들에 따른 헤드-매체 간격 변화들 및 콘택 이벤트들을 감지하는 예시된 다양한 프로세스들이 존재한다. 자기 기록 매체에 관하여 헤드 트랜스듀서가 이동함에 따라(140), 도 5a에 예시된 방법은 저-저항 콘택들에 접속된 저항 온도 센서를 이용하여 헤드 트랜스듀서의 폐쇄 포인트에서 온도를 감지하는 단계(142)를 수반한다. 방법은 또한, 콘택들에 의해 기여되는 신호의 컴포넌트에 의해 혼동되지 않는 센서 신호를 출력하는 단계(144)를 수반한다. 매체의 거칠기(asperity)들을 검출하는 단계(146), 헤드-매체 간격 변화들을 측정하는 단계(147), 및 헤드-매체 콘택을 검출하는 단계(148)를 포함하는 다양한 프로세스들이 센서 신호를 이용하여 수행될 수 있다.
저항 온도 센서의 TCR 와이어가 고온으로 구동(run hot)될 때(예를 들어, 주위 온도보다 높게, 그리고 특히, 연관된 자기 기록 매체의 온도보다 높게), 와이어에 의해 발생된 열의 일부는 인접한 전기적으로 전도성의 콘택들에게 빼앗긴다. 종래의 구현들은 일반적으로, 열 센서에 인접한 콘택들에서 비교적 높은 저항을 갖는다. 그 결과, TCR 와이어 옆의 콘택들은 또한, 측정된 신호에 결국 기여하게 되고, "유효 센서(effective sensor)"를 설계된 TCR 와이어 센서의 기하학적 구조보다 크게 만든다.
이와 관련하여 다음을 포함하는(그러나, 이에 한정되지 않음), 몇몇 문제점들이 존재한다. TCR 센서의 유효 사이즈는 원하는 것보다 크다. 거칠기 검출의 경우에서, TCR 센서의 유효 길이보다 작은 사이즈의 거칠기들은 정확하게 특정될 수 없다. 실제 TCR 와이어/센서-단독 오버히트 비율(OHR)은 설정될 수 없는데, 그 이유는 콘택들의 저항이 또한, 측정된 저항 변화에 기여하기 때문이다. 이는, 콘택들의 저항들 또는 콘택들이 노출되는 온도가 무시해도 될 정도가 아닌 한, 설계에 따라 변경될 것이다. 마지막으로, 작은 TCR 와이어에 비해 큰 콘택들의 상당히 상이한 주파수 응답이 존재할 것이다. 콘택들이 측정된 신호에 또한 기여한다면, 이들은 TCR 와이어 그 자체의 측정된 응답을 오염시킬 것이다.
일반적으로, TCR 와이어 센서들을 고온으로 구동시키는 것이 바람직하며, 이는, TCR 와이어를 그를 둘러싸는 주변보다 높게 가열하기 위해 TCR 와이어에 충분한 전기적 바이어스를 가하는 것을 의미한다. 그 다음으로, 센서 신호는 저항 엘리먼트 센서에서의 열 전달 변화들로 인한 온도에 있어서의 변화를 측정하는 것으로부터 비롯된다. 재료가 저항의 온도 계수를 갖기 때문에, 온도에 있어서의 변화는 센서의 저항에 있어서의 변화를 초래한다. 아래의 식(1)은 주어진 TCR(α0)에 대한 온도에 따라 TCR 와이어의 저항이 어떻게 변하는지를 보여준다:
Figure pat00001
식(1)
이상적으로, TCR 센서 자체에서의 온도 변화로 인한 저항 변화만을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, TCR 센서는 헤드 트랜스듀서에서의 전기적으로 전도성인 콘택들, 및 또한 저항(resistance)을 갖는 헤드 트랜스듀서의 외부의 리드들에 부착된다. 아래 식 (2)는 측정된 저항이 측정될 해당 TCR 와이어 저항 및 또한 콘택 저항(즉, TCR 센서 또는 히터 엘리먼트로부터의 온도에 노출될 수 있는 헤드 트랜스듀서에서의 저항) 및 리드 저항(즉, TCR 센서 온도 또는 히터 온도에 노출되지 않는 헤드 외부의 저항)을 얼마나 포함하는지를 나타낸다.
아래 식 (2)에서, 제 1 아래첨자들 M, W, C, 및 L은, 각각, 측정된, 와이어, 콘택들 및 리드들의 저항을 나타낸다. 제 2 아래첨자들 H 및 C는, 각각, 핫 및 콜드 와이어 저항 측정치를 나타낸다.
Figure pat00002
식 (2)
아래 식 (3)은 TCR 와이어 OHR이 측정된 저항 및 콘택 저항에 얼마나 의존하는지를 나타낸다. 아래 식 (4)는 콘택들의 핫 저항을 온도차 및 TCR로 치환하기 위해 상기 식(1)을 이용한다. 여기서, 상수 및 작은 리드 저항은 무시된다.
Figure pat00003
식 (3)
Figure pat00004
식 (4)
와이어 OHR (또는 TCR 센서 신호)가 (THTC)에 노출될 콘택들의 온도, 콘택들의 TCR(αC), 및 콘택들의 콜드 저항(RC ,C)에 의존함을 볼 수 있다. TCR 센서로부터의 온도에 노출되는 콘택들의 저항을 감소시키는 것이 바람직한 것으로 고려된다. 저항이 제로에 도달하게 됨에 따라, 콘택들로 인한 OHR의 부분(또는 TCR 센서 신호)은 제로가 된다.
도 6a 및 도 6b를 참조로, TCR 와이어(202) 및 그의 전기적으로 전도성인 콘택들(204)에 대한 핫 TCR 와이어 전압/저항(도 6a) 및 온도 프로파일(도 6b)을 도시하는 종래의 저항 온도 센서(200)의 유한 엘리먼트 분석 모델링이 도시된다. 도 6a 및 도 6b는, 와이어-콘택 시스템이 150 mV (230 mW)의 바이어스 전압에서 작동할 때 해당 온도 컨투어(contour)들 및 하나의 TCR 와이어 설계에 대한 전압/저항을 도시한다. 도 6a 및 도 6b는 종래의 TCR 와이어(202) 및 그의 콘택들(204)에 대한 전압/저항 및 온도 프로파일을 표현하도록 의도된다. 이러한 특정한 TCR 와이어(202)는 ~34 ohms의 저항을 가지며 그리고 (와이어의 트랙 폭에 대해) 전압 컨투어가 도시된 상기 TCR 와이어(202)에 바로 인접해 있는 양쪽(both) 콘택들(204)에서의 저항은 18 ohms이다. 150 mV의 바이어스에서, 평균 TCR 와이어 온도는 100℃이다. 18 ohm 저항을 갖는 TCR 와이어(202)에 인접한 콘택들(204)의 영역에서의 평균 온도는 90℃이다. 이 경우 주변 헤드 트랜스듀서 온도는 76℃이다.
아래 식 (5)는, TCR 와이어(202)에 인접한 주어진 콘택 저항에서 TCR 와이어(202)에 인접한 콘택 온도에서의 변화가, 측정된 OHR에 얼마나 영향을 미치는지를 나타낸다. 와이어 OHR은 콘택들(204)의 영향으로 인해 측정된 OHR 보다 17% 더 높다. 또한, 하기 식 (6)은 콘택들(204)로부터의 저항 증가가 TCR 와이어(202) 및 콘택들(204)의 저항의 전체 증가의 25%임을 나타낸다. 따라서, 콘택들(204)로부터의 신호는 전체 TCR 센서 신호의 25%를 나타낸다.
Figure pat00005
식 (5)
와이어의 저항 증가 =
Figure pat00006
콘택들의 저항 증가 =
Figure pat00007
식 (6)
본 개시물의 실시예들은 개선된 센서-전용(sensor-only) 신호 발생을 위해 핫 TCR 와이어 센서에 바로 옆에서 논-센서(non-sensor) 콘택 저항을 감소시키는 구현예들에 관한 것이다. 다양한 실시예들에 따라, 핫 TCR 와이어에 바로 인접해 있는 콘택들의 영역은 확장되어 저항을 상당히(significantly) 강하시키며, 따라서 콘택들로부터 발생하는 신호의 양을 강하시킨다.
일부 실시예들에서, 이 구역에 있는 콘택들의 저항을 강하시키기 위해 센서 근처에서 매우 큰 단면적을 갖는 콘택들이 사용된다. 하기 식(7)에서 TCR 와이어의 저항이 주어진다. 항 X는저항률(resistivity)이며,l은 TCR 와이어 길이이며, A W 는 단면적이다. 식 (7)에 따라, 단면적을 증가시키는 것은 TCR 와이어 또는 콘택들의 섹션의 저항을 감소시킨다.
Figure pat00008
식 (7)
도 7은 인접한 콘택들(327)을 갖는 TCR 와이어(325)를 구비한 종래의 TCR 센서(301)의 예시적 예를 도시한다. TCR 와이어(325) 및 콘택들(327)의 표면은 헤드 트랜스듀서의 에어베어링 표면(320)에 장착된다. 통상적으로, 콘택들(327)은 TCR 와이어(325)의 동일한 다운 트랙 두께(same down track thickness) 및 슬라이더 쪽으로 약간 증가하는 깊이(lowly increasing-into-slider depth)를 갖는다. 도 8은 다양한 실시예들에 따른, 낮은-콘택 감도 TCR 와이어 센서(335)를 갖는 저항성 온도 센서(302)의 대표적 예를 도시하며, 여기서 콘택들(337)의 다운 트랙 폭 및 슬라이더 쪽으로의 깊이는 상당히 증가되며, 이는 콘택들(337)의 저항에서의 감소를 산출한다. 도 8에 도시된 실시예에서, TCR 센서(302)는 리딩 에지(340) 및 트레일링 에지(350)를 포함한다. TRC 와이어(325) 및 콘택들(327)은 TCR 센서(302)의 리딩 및 트레일링 에지들(340, 350)과 동일 평면에(co-parallel) 정렬되는 각각의 리딩 에지 및 트레일링 에지를 갖는다. TCR 와이어(335)의 리딩 에지는 콘택들(337)의 리딩 에지에 관해 리세스처리된다(recessed). 각각의 TCR 와이어(335) 및 콘택들(337)의 상대적 정렬 및 위치설정(positioning), 및 이들 엘리먼트들의 기하학구조(geometry)는, 특정한 조도(asperity) 및 헤드-매체 간격 및/또는 콘택 검출 성능 특징들을 달성하도록 변경될 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, TCR 센서(302)는 자기 기록 매체와 상호작용하도록 구성되는 헤드 트랜스듀서에서 제공된다. TCR 센서(302)는 센서 저항을 가지며, 주위 온도를 초과하는 온도에서 동작하도록 구성된다. TCR 센서(302)는 예를 들어, 센서(302)와 매체 사이의 간격, 매체의 조도들(asperities)과의 충돌 및 헤드-매체 콘택의 변화들에 응답한다. 전기적 전도성 콘택들(337)은 TCR 센서(302)에 접속되며, 콘택 저항을 갖는다. 콘택들(337)은 센서(302)의 단면적보다 더 큰 센서(302)에 인접한 단면적을 가져서, 이로써 콘택 저항은 센서 저항에 비해 작으며, TCR 센서(302)에 의해 발생된 신호에 무시할 수 있게(negligibly) 기여(contribute)한다. 바람직하게, 콘택들(337)의 저항은 TCR 센서(302)의 저항에 비해 무시할 수 있을 정도이다.
저-저항 콘택들(337)을 포함하는 TCR 센서(302)를 구현하는 것은 센서(302)의 물리적 크기와 실질적으로 동일하도록 센서 신호에 기여하는 센서(302)의 효과적인 크기를 제공한다. 저-저항 콘택들(337)을 갖는 TCR 센서(302)는 콘택들(337)에 의해 기여되는 신호의 컴포넌트에 의해 혼동되지 않는 센서 신호를 생성한다. 일부 실시예들에서, 콘택들(337)의 영역은 TCR 센서(302) 및 헤더 트랜스듀서의 히터(heater)(미도시) 중 하나 또는 둘 다에 의해 생성된 열 에너지에 노출된다. 이 시나리오에서, 콘택 영역들(337)의 콘택 저항은 센서 저항에 비해 작으며, TCR 센서(302)에 의해 발생된 신호에 무시할 수 있게 기여한다.
다양한 실시예들에서, TCR 센서(302)의 센서 엘리먼트(335) 및 콘택들(337)은 유니터리(unitary) TCR 구조의 상이한 영역들을 정의할 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, TCR 센서(302)는 TCR 센서 엘리먼트(335)가 위치되는 대항 단부(opposing end)들을 가질 수 있다. TCR 센서(302)의 대향 단부들은 센서 엘리먼트(335)의 단면적보다 더 큰 단면적을 갖는다. 이러한 실시예들에서, 콘택들(337)은 센서(302)의 대향 단부들로 구성되거나 또는 그렇지 않으면 이들을 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 콘택들(337)은 1 내지 1000 범위의 인자만큼 TCR 센서(335)의 단면적보다 더 큰 센서(335)에 인접한 단면적을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 콘택 저항은 1 내지 1000 범위의 인자만큼 센서 저항보다 더 작다. 다양한 실시예들에서, TCR 센서(335)는 25 내지 300℃ 범위의 온도에서 동작하도록 구성되는데, 전형적인 동작 온도는 약 100℃이다. 다른 실시예들에서, TCR 센서(335)는 주변 환경 및 자기 기록 매체의 주위 온도 초과의 0 내지 300℃ 범위의 온도에서 동작하도록 구성되며, 상기 온도는 전형적으로 25 내지 75℃ 범위이다.
도 7에서, 종래의 TCR 와이어 센서(301)는 좁은 콘택들(327)을 갖는 것으로 도시된다. 도 8은 본 개시의 실시예들에 따라 콘택 저항을 크게 떨어뜨리기 위한 큰 단면적 콘택들(337)을 갖는 TCR 와이어 센서(302)를 도시한다. 도 8에 주어진 특정 기하학 구조(geometry)는 하나의 가능한 구현을 나타내고, TCR 와이어(335)의 단면적에 비례하게 콘택들(337)의 단면적을 증가시키는 임의의 기하학 구조가 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 한정적 엘리먼트 분석 모델링은 임의의 특정 센서 설계를 위한 최적의 기하학 구조를 정의하기 위해서 사용될 수 있다. 바람직하게, TRC 센서(302)는 헤드 트랜스듀서의 폐쇄점(close point)에 위치하거나, 또는 그 주변에 위치한다. 다양한 실시예들에서, TCR 와이어(335)는 자기 기록 매체의 조도들에 대하여 센싱하도록 치수화(dimension)된다.
도 9a 및 도 10a는 도 9b 및 도 10b에 도시되는 2개의 TCR 와이어 센서들(301 및 302) 및 크로스-트랙 위치의 함수로서 이들의 연관 콘택들(327 및 337)의 상대적 저항에 대한 개략적 대표도들이다. 도 9a는 상대적으로 작은 단면적을 갖는 콘택들(327)을 갖는 종래의 TRC 센서(301)의 크로스-트랙 저항 프로파일을 도시한다. 도 10a는 본 개시에 실시예들에 따른, 상대적으로 큰 단면적을 갖는 저-민감도 TCR 와이어 콘택들을 갖는 TRC 센서(302)의 크로스-트랙 저항 프로파일을 도시한다.
도 9b의 종래의 센서의 이론적 콘택 저항은 센서 저항 값으로부터 단조롭게(monotonically) 감소한다. 도 10b의 TCR 센서(302)의 저-민감도 콘택들의 이론적 콘택 저항은 즉시 떨어지며, 종래의 설계들에서보다 훨씬 더 급속히 감소한다. 이로써, 콘택들(337)로부터의 신호는 0 내지 40 dB로 또는 기하학 구조에 따라 더 크게 매우 감소한다.
일반적으로, 고정된 전기적 바이어스(즉, 고정된 전류, 전력 또는 전압)로 뜨거운 TCR 와이어 센서들을 사용할 때 조도 및 콘택 검출 신호들에 매우 큰 헤드-투-헤드 변화가 존재한다. 신호 변화의 부분은 센서들 및 헤드 트랜스듀서들에 걸친 기하학 구조 및 열 전달 변화들로 인한 TCR 와이어의 온도의 헤드-투-헤드 변화로부터 나온다. 이러한 헤드-투-헤드 변화는 헤드-투-헤드로부터의 고정된 검출 이벤트에 대한 신호 진폭 변화를 초래한다.
도 11은 다양한 실시예들에 따라 센서들에 영향을 미치는 열 전달 변화들이 존재할 시에 고정된 온도로 다수의 헤드 트랜스듀서들에 걸친 다수의 저항 온도 각각을 유지하기 위한 다양한 프로세스들을 도시하는 흐름도이다. 자기 기록 매체와 관련된 헤드 트랜스듀서 이동(180)에 의해, 도 11에 도시되는 방법은 TCR 와이어 센서들을 사용하여 헤드-매체 간격의 변화들에 대하여 센싱하는 단계(182)를 포함하며, 바이어스 전력은 TCR 와이어 센서들에 공급된다(183). 또한, 방법은 센서들에 영향을 미치는 열 전달 변화들이 존재할 시에 주위 온도를 초과하는 고정된 온도로 각각의 TCR 와이어 센서를 유지하기 위해서 바이어스 전력을 조정하는 단계(184)를 포함한다. 헤드 트랜스듀서들이 열적으로 작동되는 경우(186), 방법은 헤드 트랜스듀서들을 열적으로 작동시키는 것으로 인해 이들을 포함하는 센서들에 영향을 미치는 열 전달 변화들이 존재할 시에 고정된 온도로 TCR 와이어 센서들을 유지하기 위해서 바이어스 전력을 조정하는 단계(188)를 더 포함한다.
도 12a 및 12b는 동일한 바이어스 범위 상에서 와이어 바이어스 전류(도 12a) 및 와이어 OHR/온도(도 12b)의 함수로서 대표적 다수의 헤드 TCR 와이어 센서 콘택 검출 응답을 도시한다. 더 뜨거운 온도들(더 높은 바이어스들 또는 OHR들)로, TCR 와이어 센서들에 걸친 콘택 검출 응답 신호-대-잡음 응답(SNR)은 TCR 와이어 센서들이 헤드 트랜스듀서들에 걸친 고정된 OHR/온도로 실행될 때 더 일관된다.
도 13a 및 도 13b는 다수의 헤드 트랜스듀서들 상의 대표적 TCR 와이어 센서 조도 SNR 데이터를 도시한다. 보다 상세하게는, 도 13a 및 도 13b는 와이어 바이어스 전력(도 13a) 및 와이어 센서 OHR/온도(도 13b)의 함수로서 대표적 다수의 헤드 TCR 와이어 센서 조도 검출 SNR 데이터를 도시한다. 헤드 트랜스듀서들에 걸친 조도 검출 응답이 TCR 와이어 센서들이 헤드 트랜스듀서들에 걸친 고정된 OHR/온도로 실행될 때 더 일관된다는 것이 보여질 수 있다.
개시물의 실시예들은 헤드 트랜스듀서들의 모든 TCR 와이어 센서들에 걸쳐 고정된 온도를 제공하기 위하여 각각의 TCR 와이어 센서를 바이어싱시키기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 다양한 실시예들에 따라, 각각의 TCR 와이어 센서는 TCR 와이어 센서들에 걸친 변화하는 온도로부터 비롯되는 콘택 검출 신호들 및 조도에 있어서의 헤드-대-헤드 변량을 제거하기 위하여 고정된 온도에서 구동된다. TCR 와이어 센서들은 TCR 와이어의 저항의 변화(이는 TCR 와이어의 온도의 변화의 함수임)를 측정함으로써 온도를 측정하는데 사용될 수 있으며, 이는 다음과 같이 식 (8)에 보여진다:
Figure pat00009
식 (8)
상기 식 (8)에서, RW 및 TW는 각각 핫 저항(hot resistance) 및 온도이다; R0 및 T0는 내한성(cold resistance) 및 온도이며, 그리고 α0은 TCR 와이어의 저항의 온도 계수이다. TCR(α0)는 재료 특성(material property)이며, 따라서 고정된 TCR 와이어 온도에 대한 OHR의 값은 재료에 따라 변화한다.
식 (8)은 선형화된 형태이며, 더 높은 차수의 항(term)들이 비표준 재료들에 대하여 존재할 수 있다. 또한, 이것은 TCR 와이어 센서에 걸쳐 균일한 온도 및 저항을 추정한다. TCR 와이어 및 저항이 균일하지 않다면, 그 후 하기의 식 (9)에서 강조된(highlighted) 바와 같이, 이 식의 단지 작은 엘리먼트만이 미분 형태로 유지될 것이다(hold).
Figure pat00010
식 (9)
여기서 dR(x,y,z) 및 dT(x,y,z)는 작은 균일한 엘리먼트 저항 및 온도이다. 온도 분포 및 저항이 TCR 와이어에 걸쳐 변화한다면, 미분 방정식이 모델을 사용하여 달성되는 최대 TCR 와이어 온도 또는 평균 TCR 와이어 온도와의 정확한 관계 및 센서에 통합되어야할 것이다.
몇몇 작동 시나리오들에서, 와이어에 바이어스 전력을 인가함으로써 주위 온도를 초과하도록 이들 TCR 와이어들을 가열하는 것이 바람직하다. 도 14는 Brunn에 의한 열선 풍속계(Hot-wire Anemometry: Principles and Signal Response, 1995)로부터의 유사한 도면과 일치하는, 공중에 현수된 와이어(wire suspended in air)에 대한 예시적인 열 전달 밸런스 예를 도시한다. 여기서, TCR 와이어의 온도가 줄 열(I2R) 뿐 아니라 TCR 와이어로부터의 열 전달의 다양한 모드들에도 좌우된다는 점이 명백하다.
TCR 와이어에서의 온도가 와이어로부터의 열 전달 및 줄 열에 좌우되기 때문에, TCR 와이어에서의 온도는 고정된 와이어 바이어스 전력을 갖는 변화하는 헤드들에 걸쳐 고정되지 않는다. 따라서, 동일한 온도에서 각각의 TCR 와이어 센서를 구동시키기 위해, 과열비(overheat ration: OHR)가 (고정된 재료에 대해) 동일한 값을 갖도록, 바이어스 전력은 조정되어야 한다. 센서에 걸쳐 균일한 온도 및 저항을 갖는 설계에 대해, 하기의 식 (10)이 사용될 수 있다:
Figure pat00011
식 (10)
상당한 온도 및/또는 저항 그래디언트(gradient)를 갖는 설계에 대해, 함수 형태는 하기의 식 (11)에서 강조된 바와 같이, 단지 작은 엘리먼트들에 대해서 엄격하게 유지된다:
Figure pat00012
식 (11)
균일한 식(상기 식 (10))을 사용하는 것은 수용가능할 수 있거나 또는 수용가능하지 않을 수 있는 에러를 초래할 것임을 유념한다.
도 15는 헤드 트랜스듀서들의 콜렉션(예를 들어, 5개의 헤드 트랜스듀서들)에 대한 OHR 대 와이어 바이어스 전력의 그래프를 도시한다. 도 15에서, 각각의 헤드 트랜스듀서는 OHR = RW/R0 -1로, 다중 히터 전력들(HP 스윕(sweep))에서 구동되었다. 여기서, TCR 와이어에서의 온도는 와이어 바이어스(가로 좌표) 및 히터(고정된 와이어 전류에서의 증가하는 OHR) 양자 모두로부터 비롯된다. 히터 전력 및 고정된 TCR 와이어 바이어스 전력에서의 헤드 트랜스듀서들에 걸친 OHR에서의 변량이 도 15에서 용이하게 관찰되며, 헤드 트랜스듀서들에 걸친 TCR 와이어의 온도의 현저한 차이들을 초래할 수 있다.
제로 히터 전력 조건은 각각의 TCR 와이어 바이어스 전력에서 최저점이라는 것이 유념된다. 예를 들어, 제로 히터 전력 및 345 μW에서의 헤드 트랜스듀서(S6Q0)의 OHR은 ~0.2이다. 제로 히터 전력 및 345 μW에서의 헤드 트랜스듀서(S2W0)의 OHR은 ~0.09이다. 즉, 헤드 트랜스듀서(S6Q0)는 헤드 트랜스듀서(S2W0)의 OHR의 2.2배의 OHR을 갖는다. 이것은 이들 헤드 트랜스듀서들에 대한 히터 전력이 없는 TCR 와이어에서 73°C 온도차로 변형된다(translate).
핫(hot) TCR 센서들의 신뢰성 및 일관된 헤드-대-헤드 동작을 달성하기 위하여, 헤드 트랜스듀서들의 TCR 와이어 센서에 걸친 열 전달 변화들을 처리하지 않는, 고정된 와이어 바이어스 전류 또는 전압, 또는 고정된 와이어 바이어스 전력(예를 들어, 도 15의 수직 라인)에서보다 고정된 OHR에서(예를 들어, 도 15의 수평 라인) 각각의 TCR 와이어 센서를 구동시키는 것이 바람직하다.
다음은 균일한 TCR 와이어 온도 및 저항을 가정한(예를 들어, 상기 식 (10) 참고), 고정된 OHR을 설정하기 위한 방법들의 대표적 예들이다:
예 1
전형적인 인 시튜(in 냐셔 방법이 다음과 같이 주어진다:
1. "콜드" 또는 주변 TCR 와이어 저항(R0)을 측정.
2. 증가된 "핫" 와이어 저항(RW)을 측정하면서, TCR 와이어 바이어스 전력을 증가시킴.
3. 상기 식 (10)을 사용하여 OHR을 계산.
4. 원하는 OHR을 부여하는 TCR 와이어 바이어스 전력 또는 전류 또는 전압을 사용.
예 2
더 단순한 내삽(interpolation) 또는 외삽(extrapolation) 방법이 다음과 같이 주어진다:
1. 2개의(또는 그 초과의) 와이어 바이어스 전력들에서 TCR 와이어의 저항을 측정.
2. 데이터에 라인을 맞춰넣고(fit), RW 대 와이어 바이어스 전력 경사 및 인터셉트(slope and intercept)를 결정.
3. R0로서 인터셉트를 사용.
4. 상기 식 (9)에서 역수 방정식 및 원하는 OHR, 계산된 경사 및 계산된 인터셉트를 사용하여, 작동 TCR 와이어 전력을 해결(solve).
그러나, 상기 예들 1 및 2의 대표적 방법들에서의 R0는 낮은 바이어스들에서의 측정 정확성들로 인하여 상당한 에러들을 가질 수 있다. 예를 들어, 100 μA에서, 측정된 저항은 상당한 편차(~2 Ohms)를 갖는다. 이 동일한 시스템 상에서, 더욱 정확한 저항 측정을 획득하는데 요구되는 전류는 500 μA이고, 이는 TCR 와이어를 가열한다. 짧은 테스팅 시간 및 낮은 R0 에러를 갖는 고정된 OHR에 대한 바이어스를 발견하기 위한 다른 대표적 방법이 하기에 있다.
예 3
1. 프리 바이어스 스캔(Pre Bias Scan): 100 ㎂로부터 100 ㎂ 스텝에서의 타겟 전류(TC)로의 바이어스 전류 스위핑(sweeping)을 이용하여 TCR 와이어 저항을 측정한다. TC는, 원하는 OHR을 달성하기 위해 필요한 전류의 초기 추정치이다.
2. 고정 OHR에 대한 타겟 바이어스 전력을 획득한다: 도 16에 도시된 바와 같이, RW 대 와이어 바이어스 전력을 도시하라. 낮은 바이어스에서는, 불량한 저항 측정 정확도 때문에, 곡선(601)이 선형이 아니란 것을 주의하라. RW = aP+b의 공식에 도달하기 위해, 선형 적합도(linear fit)(603)에 대하여 TC, TC-100, TC-200에서의 바이어스 전류를 갖는 세 개의 지점들을 취할 수 있다. 여기서, RW는 TCR 와이어 저항이고, P는 바이어스 전력이고, a는 기울기이고, 그리고 b는 절편이다. 전력이 델타 온도(TW-T0)에 비례하므로, 앞선 선형 적합도 공식은 아래의 공식(12)과 같이 다시 쓰일 수 있다:
Figure pat00013
위의 공식(10)과 선형 적합도 공식 RW = aP+b을 비교하는 것은, 기울기 a가 TCR의 함수이고, 그리고 절편 b가 궁극적으로 제로 바이어스에서 내한성(cold resistance)임을 드러낸다. 고정 OHR에 대하여 바이어스 전력을 획득하기 위해, 아래의 계산이 사용될 수 있다:
a) 고정 OHR에서의 타겟 TCR 와이어 센서 저항을 획득한다: RW = b*(OHR+1)
b) 주어진 타겟 바이어스 전력에 대하여 위의 선형 적합도 공식(12) 안으로의 RW를 P = (RW-b)/a로 대체한다.
3. 동작 실행가능성에 따라, 타겟 바이어스 전력을 바이어스 전류 또는 전압 중 어느 한 쪽으로 변환시킨다.
4. 필요하다면, TCR 와이어 센서 수명 검사로부터의 전압 제한치와 같이, 타겟 바이어스를 신뢰성 제한치 내에서 제한시킨다.
도 16을 추가로 참조하여, 이 도면은 특정한 웨이퍼로부터 헤드 트랜스듀서에 대하여 고정 OHR을 셋팅하는 예를 나타내고, 상기 예로부터 아래의 적합도 공식이 획득된다:
Figure pat00014
. 여기서, 기울기
Figure pat00015
이고, 그리고 절편
Figure pat00016
이다. 예컨대, 고정 OHR = 0.3이라면, 위에 설명된 방법들을 이용하여, 바이어스 전력은
Figure pat00017
로 셋팅되어야 한다.
부가하여, TCR 와이어 센서들에 대한 OHR을 셋팅하는 것은, 반지름/스큐(skew)와 같이, 시스템 내의 다른 파라미터들에 대한 OHR을 셋팅하는 것으로 확장될 수 있다. 다중-열원 열적-기계적 모델(MXTM:multi-heat source thermo-mechanical model)을 이용하여, 헤드 트랜스듀서가 고정 TCR 와이어 바이어스 전력으로 실행될 때, 스큐에 걸친 콘택 검출 응답에서의 강하가 도출됨이 발견되었다. 또한, MXTM 모델링으로부터의 결과들은, 스큐에 걸친 히터 전력의 함수로서 TCR 와이어에서의 저항의 변화를 나타낸다. OD(outer diameter) 스큐 조건들이 ID(inner diameter)에서의 스큐 조건들보다 더욱 벗어남이 관찰되었고, OD에서 발생하는 냉각의 양이 비교적 더 큰 것을 시사한다. OD에서의 냉각의 증가는, ID보다 OD에서 ~3x 더 높을 것으로 관찰되었다. 유사하게, OD에서의 콘택 검출 응답은 ID의 ~3x 콘택 검출 응답일 것으로 관찰되었다. OHR이 스큐에 걸쳐서 조정된다면, 스큐에 걸친 정적 열 전달은 더욱 일관되게 이루어질 수 있다.
트랜스듀서 내의 다중 열원들과, 센서 및 콘택들의 TCR들 그리고 상이한 저항성들 때문에, 헤드 트랜스듀서들 전체에 걸쳐서 TCR 와이어 센서들에 대하여 일정한 온도를 고정하려고 시도할 때, 위에 설명된 단순한 방법들이 상당한 에러들을 야기할 수 있음이 주의되어야 한다. 아래와 같이, 기술을 개선시키기 위해 부가적인 구현들이 사용될 수 있다:
1. 히터 및/또는 주위로부터의 온도 증가가 계산에 포함될 수 있다; 즉, 고정 OHR을 셋팅하기 위해 TCR 와이어 바이어스 및 히터 둘 다로부터의 저항 증가를 측정한다.
2. 예컨대, TCR 와이어 센서 응답이 시간에 의해 감쇠한다면, 반지름 또는 시간에 걸쳐 시스템이 어떻게 변하는지에 기초하여, OHR이 재계산될 수 있고 그리고 셋팅될 수 있다.
3. 정규화시키기 위해 OHR이 사용되고 있는 콘택들이 파라미터에 걸쳐서 저항을 변화시킨다면, 그러면 콘택 저항의 변화가 고려되어야 한다.
4. 비-균일한 온도 및 저항 경사도가 원하는 온도 셋팅의 정확도를 얼마나 많이 변화시키는지를 이해하기 위해 모델이 사용될 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, 더욱 정확한 OHR 및 일관된 와이어 온도를 셋팅하는 방법들은, 비-균일한 센서 온도들, 저항들, 그리고 트랜스듀서 히터로부터의 열을 고려하는 모델링을 사용하는 것을 수반한다. 도 17a-도 17d는 다양한 실시예들에 따라 TCR 와이어 센서에서의 최대 온도를 추정하는 상이한 방식들을 나타낸다. 이들 도면들에서 볼 수 있는 바와 같이, 최대 온도를 추정하는 가장 정확한 방법은, TCR 와이어에서의 OHR 및 히터 전력을 모니터링하는 것에 의한다(도 17d, 도 17g 또는 도 17i를 보라). 정확하게 추정하는 최대 전력은, 특히 DLC 무결성에 대하여, 신뢰성 목적들을 위해 중요하다.
도 17a-도 17i는 아래와 같이 모델링된 최대 TCR 와이어 온도 대 상이한 변수들을 나타낸다: 도 17a는 최대 TCR 와이어 온도 대 와이어 전력을 나타낸다; 도 17b(그리고 더 큰 버전인 도 17e)는 최대 TCR 와이어 온도 대 총 과열비(total overheat ratio)(리드들 및 와이어들)를 나타낸다; 도 17c(그리고 더 큰 버전인 도 17f)는 최대 TCR 와이어 온도 대 와이어 과열비를 나타낸다; 그리고 도 17d(그리고 더 큰 버전인 도 17g)는 최대 TCR 와이어 온도 대 와이어 과열비 및 기록기 히터 전력을 나타낸다.
도 17a-도 17g는 MXTM 모델 대 상이한 입력 변수들에 의해 예측되는 최대 와이어 온도의 회귀(regression)들을 나타낸다. MXTM 모델을 이용한 모델링은, 현실적으로 제조된 헤드들을 시뮬레이션하기 위해, TCR 와이어 센서 높이를 포함한 대부분의 제조 파라미터 분포들에 걸쳐 있는 헤드들의 집합에 관해 수행되었다. 그러므로, 매체에 콘택하기 위해 필요한 히터 전력은 헤드마다 가변한다.
와이어의 최대 온도는 TCR 와이어 센서 및 기록기 히터 둘 다에 에너지를 공급하는 것에 기인한다. 그 결과, 더 높은 플라잉(flying) 및/또는 더 낮은 효율성 헤드들은 매체에 콘택하기 위해 더 큰 히터 전력을 필요로 하고, 따라서 TCR 와이어 센서 양단의 전압이 일정하게 유지될 때 더 큰 최대 와이어 온도들을 생성한다.
도 17a-도 17d의 회귀들은 상관 레벨이 증가하는 순으로 순서화되고, 그리고 TCR 와이어에서의 온도들을 예측하기 위한 최선의 방식이 와이어에서의 OHR 및 히터 전력임을 표시한다(도 17d, 및 도 17i와 동일한 더 큰 버전인 도 17g). 이러한 결과는, TCR 와이어 콘택 검출 SNR이 OHR과 더욱 일치한다는 사실과 함께, TCR 와이어 센서 온도들을 헤드들 전부에 걸쳐서 일정하게 셋팅함으로써 헤드들에 걸친 SNR 일관성이 개선됨을 시사한다.
도 17h 및 도 17i는 아래와 같이 모델링된 최대 와이어 온도를 나타낸다: 도 17h는 최대 TCR 와이어 온도 대 와이어 전압 및 히터 전력을 나타낸다; 그리고 도 17i는 최대 TCR 와이어 온도 대 OHR 및 히터 전력을 나타낸다. 도 17h에 도시된 모델링된 최대 와이어 온도 대 와이어 전압 및 히터 전력의 회귀는, 와이어 전압 및 히터 전력을 사용하는 TCR 와이어 온도 예측이 매우 우수함을 표시한다. 그러나, 이러한 와이어 온도 예측은, 대략 5배만큼 상이한, 두 개의 방법들의 오차의 제곱 평균 제곱근(RMSE:the root mean square of the error)에 의해 도시된 바와 같이, OHR 및 히터 전력을 이용할 때(도 17i)만큼 정확하지 않다.
파라미터 추정치들로부터의 다른 중요한 관찰은, 와이어 온도 대 전압에 관련된 계수의 부호(sign)가 포지티브(positive)(도 17h)인 반면에, 와이어 온도 대 OHR에 관련된 계수의 부호는 네거티브(negative)(도 17i)인 것이다. 이는, 부품들 전체에 걸쳐 일정한 최대 온도를 달성하기 위해, 부품들에 콘택하기 위한 더 높은 전력이 부품들에 콘택하기 위한 더 낮은 전력보다 더 높은 OHR에서 셋팅될 필요가 있음을 표시한다.
도 18은 상이한 히터 전력들에 대하여, 모델링된 최대 와이어 온도 대 OHR의 도면들을 나타낸다. 도 18에서의 외견상 비논리적인 데이터 도면들에 대한 이유는 OHR이 또한 히터 전력의 함수란 사실로부터 도출된다. 즉, TCR 와이어 센서에 걸친 온도 분포는 히터 전력에 의해 변한다. 히터 전력이 증가함에 따라 일정한 최대 온도를 유지하기 위해, OHR 비율이 또한 증가해야 한다.
조도(asperity) 및 헤드-미디어 콘택 검출을 위한 종래의 TCR 와이어 센서들은 트랙-횡단 방향(cross-track direction)으로 TCR 와이어의 길이로 배향된다. 이 지오메트리와 연관되는 적어도 3개의 문제점들이 존재한다. 첫째, TCR 와이어의 트랙-횡단 길이는 조도 특징화의 최소 트랙-횡단 폭을 정의한다. 트랙-횡단 와이어 길이보다 작은 조도들은 트랙-횡단 방향에서 정확하게 특징화될 수 없다. 이는 필요한 것보다 많은 트랙 "패딩"을 발생시킬 것이고, 드라이브 용량의 불필요한 손실을 야기할 것이다. 이러한 맥락에서 트랙 패딩은 정확하게 특징화될 수 없고 이에 따라 잠재적으로 조도들 또는 다른 미디어 결함들을 포함할 수 있는 트랙(또는 일반적으로 디스크)의 영역들을 지칭한다. 이들 트랙 또는 디스크 표면의 이들 특징화되지 않은 영역들은 레코딩 헤드 트랜스듀서들의 활성 비행(active flight) 동안 방지되고, 이는 결과적으로 저장 용량을 감소시킨다.
두 번째로, 조도가 검출되고 특징화되면, 조도 트랙-횡단 폭보다 많은 트랙들은 헤더 트랜스듀서의 기능적 엘리먼트의 트랙-횡단 폭들을 고려하도록 패딩된다. 종래의 TCR 와이어 센서는 트랙-횡단 방향으로 배향되기 때문에, TCR 와이어 센서를 패딩하는데 필요한 트랙들의 양은 기록기 및 판독기에 대해 요구되는 트랙들의 양보다 크다. 셋째로, 위에서 논의된 제 1 및 제 2 문제들 둘 다는 TCR 와이어의 길이에 대한 양성(goodness)의 방향이 더 짧아진다는 것을 제안한다. 그러나 센서 SNR 시점에서, TCR 와이어가 길수록 더 양호하다. 그러므로 조도/콘택 검출 및 정확한 걸치기 트랙-횡단 특징화 둘 다를 위해 TCR 와이어 센서를 완전히 최적화하는 것이 가능하지 않다.
본 개시의 실시예들은 증가된 드라이브 용량을 위해 트랙 패딩을 감소시키고 증가된 조도 해상도를 제공하는, 트랙과 평행하게 배향되는 TCR 와이어 센서에 관한 것이다. 다양한 실시예들에 따라, TCR 와이어 센서는 트랙-횡단 방향으로 배향되는 종래의 TCR 와이어 센서들과 대조적으로, 트랙과 평행하게 배향된다.
도 19는 다양한 실시예들에 따라 자기 레코딩 매체의 트랙들에 대해 평행하게 배향되는 수직축을 갖는 TCR 와이어 센서를 이용하여 조도들, 헤드-매체 간격의 변화 및/또는 헤드/미디어 콘택을 감지하기 위한 다양한 프로세스들을 도시하는 흐름도이다. 헤드 트랜스듀서가 자기 레코딩 매체에 대하여 이동(702)하면, 도 19에서 예시되는 방법은 매체의 트랙들에 대해 평행하게 배향된 수직축을 갖는 TCR 와이어 센서를 이용하여 헤드-매체 간격의 변화들을 감지하는 감지(704) 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 예를 들어, 다양한 목적들을 위해 이용될 수 있는 TCR 센서들을 이용하여 센서 신호를 생성(706)하고, 헤드-매체 간격 변화들을 측정(710)하고, 헤드-매체 콘택을 검출(714)하는 단계들을 포함한다.
도 20은 전기적으로 도전성 콘택들(827)에 연결되는 TCR 와이어(825)을 포함하는 종래의 트랙-횡단 배향된 TCR 와이어 센서(801)의 영상을 도시한다. 도 20에서, 종래의 TCR 와이어 센서(801), TCR 와이어(825), 콘택(827)이 일반적으로 서로 평행하다는 것을 알 수 있다. 도 21은 본 개시의 다양한 실시예들에 따라 트랙-평행 TCR 와이어 센서(802)의 영상을 도시한다. 도 21에 도시된 TCR 와이어 센서(802)는 트랙-평행 배향을 갖는 TCR 와이어(835)을 포함한다. 도 21에서 알 수 있는 바와 같이, TCR 와이어(835)은 제 1 콘택(837') 및 제 2 콘택(837")에 연결된다. 제 1 및 제 2 콘택들(837' 및 837") 각각은 TCR 와이어(835)의 반대 단부에 연결되고 그들 사이에 대략 90도를 형성한다. 종래의 TCR 와이어(825)가 실질적으로 그의 콘택들(827)에 대하여 평행한 반면에, 다양한 실시예들에 따른 TCR 와이어(835)은 실질적으로 그의 각각의 콘택들(837' 및 837")과 직교한다.
도 20 및 도 21은 활성 동작 동안 TCR 와이어들(825 및 835)이 조도들과 상호작용하지 않음을 보장하는데 필요한 패딩의 양을 추가로 도시한다. 각각의 TCR 와이어(825 및 835)에 대해 필요한 패딩의 양은 각각의 TCR 와이어들(825 및 835)의 반대 단부들의 페이지 아래로 연장하는 점선들에 의해 표현된다. 도 20 및 도 21에서 도시되는 점선들 내의 양의 비교는 트랙-평행 배향된 TCR 와이어 센서(802)가 종래의 트랙-횡단 배향된 TCR 와이어 센서(801)에 비교해서 요구되는 패딩의 양의 실질적인 감소 및 저장 요량의 부수적인 증가를 제공한다는 것을 설명한다.
도 20에서 도시된 종래의 TCR 와이어 센서(801)의 경우에, 이 표준 센서 트랙-횡단 길이는 500nm이고, 트랙-하단 폭은 35nm이다. 제로 경사(zero skew)에서, 이는 결정될 수 있는 최소 트랙-횡단 조도 폭은 ~500nm(즉, 유효 센서 트랙-횡단 폭은 ~500nm임)임을 의미한다. 패딩을 위한 부가적인 ~500 nm를 부가하면, 종래의 TCR 와이어 센서(801)의 폭은 각각의 조도가 각각의 측면 상에서 ~1㎛만큼 패딩될 필요가 있을 것임을 제안한다.
반대로, 동일한 조건들 하에서 TCR 와이어 센서(801)의 동일한 치수에 대해서, 본 개시의 실시예에 따른(그리고 도 21에서 도시된 바와 같이) 트랙-평행 TCR 와이어 센서(802)는 ~35nm로 조도를 특징화할 수 있고, 부가적인 ~35㎛ 패딩만이 필요할 것이고 결과적으로 각각의 측면 상에서 0.07㎛의 패딩을 발생시킨다. 제로 경사에서, 다양한 실시예들에 따른 트랙-평행 TCR 와이어 센서(802)는 종래의 트랙-횡단 TCR 와이어 센서(801)의 패딩의 7%를 발생시킨다. 패딩에서의 이러한 상당한 감소 및 부수적인 드라이브 용량에서의 증가는 더 좁은 센서을 위해 필요산 감소된 패딩의 양 및 조도들의 진정한 트랙-횡단 폭을 보다 정확하게 특징화하는 것에 기인한다.
높은 경사에서, 도 21에서 도시된 트랙-평행 TCR 와이어 센서(802)의 유효 감지 폭은 아래의 다음의 식 (13)과 같이 증가한다:
w eff = w + l sin α 식(13)
여기서, w eff 는 TCR 와이어 센서(802)의 유효 트랙-횡단 폭이고, w 은 TCR 와이어(835)의 물리적인 폭이고, l 는 TCR 와이어 폭이고, α는 경사이다. 그러나 20˚까지의 경사조차도, 트랙-평행 TCR 와이어 센서(802)의 유효 센서 트랙-횡단 폭(w eff )은 종래의 트랙-횡단 TCR 와이어 센서(801)의 것보다 여전히 훨씬 적다.
위의 예에 대해서, 20˚에서 트랙-평행 TCR 와이어 센서(802)의 유효 센서 폭(w eff )은 206nm이고, 이는 동일한 치수 및 헤드 배향을 갖는 표준 트랙-횡단 TCR 와이어 센서(801)의 것의 44%이다. 특유의 패딩 절감들은 개별 센서 설계 및 동작 경사에 의존할 것이다.
다양한 실시예들에 따라 트랙-평행 TCR 와이어 센서(802)를 구성하기 위한 상이한 비-제한적 접근법들이 이어진다.
1) 트랜치(예를 들어, Si02 또는 A1203)를 에칭하고 아래의 콘택 상에서 에칭을 정지한다. 이어서 다마신 도금 프로세스(Damascene plating process)를 이용하여 트랜치를 충전한다. 다음으로, 최상부 콘택을 증착 또는 도금하고 유전체 및 화학 기계적 폴리싱(CMP)으로 커버한다.
2) 다시, 1에서와 같이 트렌치를 에칭하라. 그후, 트렌치를 채우기 위해 ALD(atomic layer deposition) 프로세스를 사용하라(이것은 트렌치의 측벽들 상에 증착하는 능력이 없다면 느릴 것임). 일부 화학품들은 유전체 상에 직접적으로 증착할 수 있다. 이러한 경우들에서, 상부 콘택을 증착/도금하기 전에 CMP 단계가 요구될 것이다.
3) 트렌치보다는 큰 스텝을 생성하라. 그후, IBD(ion beam deposition)와 같은 직접적인 증착 프로세스를 활용하고, 비정상 입사를 증착하고, 스텝의 측벽 상에 와이어를 구축하라. 다음에, 트렌치, 유전체, 및 CMP의 다른 측면을 제 1 스텝의 상부 상의 금속에 증착하라(이것은 CMP에 대한 정지제로서 사용될 수 있음). 그후, 상부 콘택을 증착하고, 유전체 및 CMP로 커버하라.
도 22는 다양한 실시예들에 따라 조도들(asperities), 헤드-미디어 콘택, 및 헤드-미디어 이격 변화들을 검출하기 위한 장치(900)의 예시이다. 도 22에 예시된 장치(900)의 다수의 컴포넌트들이 간략함을 위해 도시되지 않는다는 것이 이해된다. 도 22에 도시된 장치(900)는, 본원에 기재된 다양한 조도, 헤드-미디어 콘택, 및 헤드-미디어 이격 변화 검출 방법들을 구현하도록 협력하여 동작할 수 있는 다양한 컴포넌트들을 도시한다. 이러한 예시에서, 제어 시스템(902)은 임의의 수의 하드 디스크 드라이브들(904)을 포함하는 대량 저장 디바이스에 연결된 것으로 도시된다.
도 22는, 회전 자기 저장 매체(160)의 표면으로부터 이격된, TCR 센서(105)가 장착된 기록 헤드 트랜스듀서(103)를 지지하는 도 1에 도시된 슬라이더(100)의 재생을 포함한다. 제어 시스템(902)은 제어기(914), 검출기(912) 및 파워 서플라이(910)를 포함하는 것으로 도시된다. 제어기(914)는, 가령 판독 및 기록 동작들 동안에, 매체(160)의 회전 및 슬라이더(100)의 이동을 제어하기 위해 장치(900)의 다양한 컴포넌트들과 협력하여 동작하도록 구성된다.
파워 서플라이(910)는 장치(900)의 다양한 컴포넌트들에 전력을 제공한다. 다양한 실시예들에 관련하여, 파워 서플라이(910)는 TCR 센서(105)에 바이어스 전력을 제공하고, 헤드 트랜스듀서 액추에이터에 대한 작동 전력을 제공하도록 구성된다. 예를 들면, 파워 서플라이(910)는 헤드 트랜스듀서(103)에 대한 열 액추에이터로서 동작하는 히터(102)에 전력을 제공한다. 상술된 다양한 실시예들에 관련하여, 파워 서플라이(910)는 다수의 헤드 트랜스듀서들(103)의 각각의 TCR 센서(105)에 바이어스 전력을 공급하고, TCR 센서들(105)에 영향을 주는 열 전달 변화들의 존재 시에 주위 온도 위의 고정 온도에서 각각의 TCR 센서(105)를 유지하기 위해 바이어스 전력을 조절하도록 구성된다.
TCR 센서(105)는 헤드 트랜스듀서(105)의 근접 지점에 또는 근처에 위치되고, 이러한 위치에서 온도를 측정한다. TCR 센서(105)는 바람직하게 TCR(temperature coefficient of resistance)를 갖는 센서이다. TCR 센서(105)는 양의 TCR 또는 음의 TCR을 가질 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 측정된 온도는 헤드 트랜스듀서(103) 및 자기 기록 매체(160) 사이의 이격에서의 변화들에 응답하여 변동한다. 검출기(912)는 TCR 센서(105)에 연결되고, 조도, 헤드-미디어 콘택, 및 헤드-미디어 이격 변화 중 하나 이상을 나타내는 측정된 온도의 컴포넌트에서의 변화를 검출하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따라, TCR 센서(105)는 TCR 센서(105)의 장축이 자기기록 매체의 트랙들에 대해 실질적으로 병렬로 배향되도록 헤드 트랜스듀서(103)에서 배열된다. TCR 센서(104)는 TCR 센서(105) 및 매체(106) 사이의 이격에서의 변화들, 특히, 매체(160)의 조도들에 반응한다. 트랙-병렬 TCR 센서(104)를 사용하는 실시예들에서, 검출기(912)는 종래의 교차-트랙 배향된 TCR 와이어 센서들과 비교하여 실질적으로 감소된 양의 트랙 패딩으로 매체(160)의 조도들을 검출하도록 구성된다.
일부 실시예들에 따라, 매체(160)의 온도 위의 온도로 헤드-투-디스크 인터페이스를 가열하기 위해 전력이 파워 서플라이(910)에 의해 TCR 센서(105)에 공급된다. 다른 실시예들에서, 헤드-투-디스크 인터페이스에 대한 가열을 제공하기 위해, 전력은 파워 서플라이(910)에 의해 TCR 센서(105) 및 헤더(102) 양자에 공급된다. 검출기(912)는, 조도, 헤드-미디어 콘택, 또는 헤드-미디어 이격 변화에 응답하여 가열된 헤드-투-디스크 인터페이스로부터 매체(160)로의 열 전달의 증가된 레이트를 나타내는 TCR 센서(105)에 의해 생성된 신호의 AC 또는 DC 컴포넌트에서의 변화들을 헤드-투-디스크 인터페이스의 형태(변조 HDI 대 비-변조 HDI)에 의존하여 검출하도록 구성된다.
다양한 실시예들의 구조 및 기능의 세부 사항들과 함께, 다양한 실시예들의 다수의 특징들이 앞선 설명에 제시되었지만, 이러한 상세한 설명은 단지 예시적이며, 첨부된 청구항들에서 표현된 용어들의 넓은 일반적인 의미에 의해 표시된 최대 범위로, 특히, 다양한 실시예들에 의해 예시된 부분들의 배열들 및 구조에 관하여 세부적으로 변화들이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (25)

  1. 장치로서,
    자기 기록 매체와 상호 작용하도록 구성된 헤드 트랜스듀서;
    상기 헤드 트랜스듀서에 제공되며 저항 온도 계수 및 센서 저항을 갖는 센서 ― 상기 센서는 주변 온도보다 높은 온도에서 그리고 상기 센서와 상기 매체 사이의 간격의 변화들에 반응하여 작동하도록 구성됨 ―; 및
    상기 센서에 접속되며 콘택 저항을 갖는 전기 도전성 콘택들을 포함하며,
    상기 콘택들은 상기 콘택 저항이 상기 센서 저항에 비해 작고 상기 센서에 의해 발생된 신호의 무시할 수 있는 하나의 원인이 되도록 상기 센서의 단면 영역보다 더 넓은, 상기 센서에 인접한 단면 영역을 갖는,
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택 저항은 상기 센서 저항에 관하여 무시할 수 있는,
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 신호의 하나의 원인이 되는 상기 센서의 유효 크기는 상기 센서의 물리적 크기와 실질적으로 동일한,
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 신호는 상기 콘택들이 하나의 원인을 제공한 상기 신호의 성분에 의해 혼동되지 않는,
    장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택들의 영역은 상기 센서와 상기 트랜스듀서의 히터 중 하나 또는 둘 다에 의해 생성된 열 에너지에 노출되고,
    콘택 영역들의 콘택 저항은 상기 센서 저항에 비해 작고 상기 센서에 의해 발생된 상기 신호의 무시할 수 있는 하나의 원인이 되는,
    장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 센서 엘리먼트 및 상기 센서 엘리먼트 사이의 대향 단부들을 포함하고,
    상기 센서의 상기 대향 단부들은 상기 센서 엘리먼트의 단면 영역보다 넓은 단면 영역을 가지며,
    상기 센서의 콘택들은 상기 센서의 상기 대향 단부들을 포함하는,
    장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택들은 1 내지 1000 범위의 인자만큼 상기 센서의 단면 영역보다 더 넓은, 상기 센서에 인접한 단면 영역을 갖는,
    장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택 저항은 1 내지 1000 범위의 인자만큼 상기 센서 저항보다 작은,
    장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택들과 상기 센서 각각은 리딩 에지(leading edge) 및 트레일링 에지(trailing edge)를 포함하고,
    상기 센서의 리딩 에지는 상기 콘택들의 리딩 에지에 관하여 리세스(recess)되는,
    장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 약 0℃ 내지 300℃의 온도에서 작동하도록 구성되는,
    장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 헤드 트랜스듀서의 클로즈 포인트(close point)에 또는 그 근처에 위치하는,
    장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 매체의 조도(asperity)들을 감지하도록 치수가 표시되는(dimensioned),
    장치.
  13. 방법으로서,
    헤드 트랜스듀서에 관하여 이동하는 자기 기록 매체에 의해,
    콘택 저항을 갖는 전기 도전성 콘택들에 접속된, 저항 온도 계수를 갖는 센서를 사용하여 상기 헤드 트랜스듀서의 클로즈 포인트에서 온도를 감지하는 단계 ― 상기 콘택들은 상기 콘택 저항이 상기 센서 저항에 비해 작고 상기 센서에 의해 발생된 신호의 무시할 수 있는 하나의 원인이 되도록 상기 센서의 단면 영역보다 더 넓은, 상기 센서에 인접한 단면 영역을 가짐 ―;
    상기 센서의 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 센서의 신호를 사용하여 상기 매체의 조도들을 검출하는 단계를 포함하는,
    방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 센서의 신호는 상기 콘택들이 하나의 원인을 제공한 상기 신호의 성분에 의해 혼동되지 않는,
    방법.
  15. 장치로서,
    자기 기록 매체들과 상호 작용하도록 구성된 다수의 헤드 트랜스듀서들;
    저항 온도 계수를 갖는 다수의 센서들 ― 적어도 하나의 센서가 각각의 헤드 트랜스듀서에 제공되며 상기 센서와 상기 매체들 사이의 간격의 변화들에 반응함 ―; 및
    각각의 헤드 트랜스듀서의 각각의 센서에 바이어스 전력을 공급하고, 상기 센서들에 영향을 주는 열 전달 변화들의 존재 하에 주변 온도보다 높은 고정된 온도로 각각의 센서를 유지하기 위해 상기 바이어스 전력을 조정하도록 구성된 전원을 포함하는,
    장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 각각의 헤드 트랜스듀서의 클로즈 포인트에 제공되는,
    장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 전원은 상기 센서들에 영향을 주는 열 전달 변화들의 존재 하에 모든 센서들에 걸쳐 실질적으로 고정된 과열비(OHR: overheat ratio)가 유지되도록 상기 바이어스 전력을 조정하도록 구성되는,
    장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 헤드 트랜스듀서들 각각에 제공되며 상기 헤드 트랜스듀서들을 작동시키도록 구성되는 히터를 더 포함하며,
    상기 전원은 상기 히터에 공급되는 전력으로 인한 변화들을 포함하여 상기 센서들에 영향을 주는 열 전달 변화들의 존재 하에 상기 고정된 온도로 각각의 센서를 유지하기 위해 상기 바이어스 전력을 조정하도록 구성되는,
    장치.
  19. 방법으로서,
    다수의 헤드 트랜스듀서에 관하여 이동하는 자기 기록 매체들에 의해,
    저항 온도 계수를 갖는 센서들을 사용하여 상기 헤드 트랜스듀서들과 상기 매체들 사이의 간격의 변화들을 감지하는 단계;
    상기 센서들에 바이어스 전력을 공급하는 단계; 및
    주변 온도 상기 센서들에 영향을 주는 열 전달 변화들의 존재 하에 주변 온도보다 높은 고정된 온도로 각각의 센서를 유지하도록 상기 바이어스 전력을 조정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 헤드 트랜스듀서들이 상기 매체들 쪽으로 이동하게 하기 위해 상기 헤드 트랜스듀서들을 열적으로 작동시키는 단계; 및
    상기 헤드 트랜스듀서들을 열적으로 작동시키는 것으로 인한 변화들을 포함하여 상기 센서들에 영향을 주는 열 전달 변화들의 존재 하에 상기 고정된 온도로 각각의 센서를 유지하도록 상기 바이어스 전력을 조정하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  21. 장치로서,
    다수의 트랙들을 갖는 자기 기록 매체와 상호 작용하도록 구성된 헤드 트랜스듀서; 및
    저항 온도 계수를 갖고, 상기 센서의 세로 축이 상기 트랙들에 관하여 실질적으로 평행하게 배향되도록 상기 헤드 트랜스듀서에 배치되며, 상기 매체의 조도들과 상기 센서와 상기 매체 사이의 간격의 변화들 중 하나 또는 둘 다에 반응하는 센서를 포함하는,
    장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 센서는 주변 온도보다 높은 온도에서 작동되는,
    장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 센서와 상기 매체 사이의 콘택을 감지하도록 구성되는,
    장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 센서는 대향 단부들에서 제 1 콘택 및 제 2 콘택에 접속되는, 저항 온도 계수를 갖는 와이어를 포함하며, 상기 제 1 콘택 및 상기 제 2 콘택은 TCR 와이어에 거의 수직으로 배향되며 축 방향에서 서로 오프셋되는,
    장치.
  25. 방법으로서,
    트랙들을 갖는 자기 기록 매체를 헤드 트랜스듀서에 관하여 이동시키는 단계; 및
    저항 온도 계수를 갖는 센서를 사용하여 상기 매체의 조도들과 상기 헤드 트랜스듀서와 상기 매체 사이의 간격의 변화들 중 하나 또는 둘 다를 감지하는 단계를 포함하며,
    상기 센서는 상기 매체의 트랙들에 관하여 실질적으로 평행하게 배향된 세로 축을 갖는,
    방법.
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