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KR100878520B1 - 고밀도 기록용 하이브리드 기록 및 재생 헤드 - Google Patents

고밀도 기록용 하이브리드 기록 및 재생 헤드 Download PDF

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KR100878520B1
KR100878520B1 KR1020020017603A KR20020017603A KR100878520B1 KR 100878520 B1 KR100878520 B1 KR 100878520B1 KR 1020020017603 A KR1020020017603 A KR 1020020017603A KR 20020017603 A KR20020017603 A KR 20020017603A KR 100878520 B1 KR100878520 B1 KR 100878520B1
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Abstract

고밀도 기록용 하이브리드 기록 및 재생 헤드에 관해 개시되어 있다. 개시된 헤드는 기록매체에 데이터를 기록하고 상기 기록매체로부터 데이터를 재생하기 위한 부재를 슬라이더 뒷면에 구비하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드에 있어서, 상기 기록 및 재생을 위한 부재는 상기 기록매체의 데이터가 기록될 영역을 가열하기 위한 에너지를 공급하는 에너지 공급원, 상기 에너지 공급원으로부터 공급되는 에너지에 의해 가열되는 상기 영역에 데이터를 기록하기 위한 자기장을 인가하는 자기장 인가수단 및 상기 기록매체로부터 데이터를 재생하기 위한 데이터 재생수단을 구비하는 것을 특징으로 하되, 상기 자기장 인가수단이 상기 에너지 공급원으로부터 공급되는 에너지를 상기 영역에 전달할 수 있게 구비된 채널과, 상기 채널을 완전히 둘러싸고 상기 채널로부터 그 둘레로 열이 전달되는 것을 방지하는 부재와, 상기 열 전달 방지 부재를 완전히 둘러싸는 데이터 기록용 폴(pole)과, 상기 데이터 기록용 폴에 자기장을 발생시키는 자기장 발생 수단으로 구성된 것을 특징으로 하다. 이러한 본 발명을 이용하면, 데이터 기록 과정에서 상기 채널로부터 전달되는 열로 인해 데이터 기록용 폴(pole)이나 자기 감응 센서 등이 기능적으로 손상되는 것을 방지할 수 있어 데이터 기록 및 재생에 대한 신뢰성을 높일 수 있다. 아울러, 기록 매체의 데이터 기록 영역에 도달되는 에너지빔을 집속하여 가열되는 영역을 가능한 좁게 함으로써, 데이터 기록 밀도도 높일 수 있다.

Description

고밀도 기록용 하이브리드 기록 및 재생 헤드{Hybrid write and read head for high density recording}
도 1은 종래 기술에 의한 하이브리드 기록 및 재생 헤드의 사시도이다.
도 2는 도 1을 2-2'방향으로 절개한 단면도이다.
도 3은 도 2를 아래에서 올려다 본 입면도이다.
도 4는 종래 기술에 의한 하이브리드 기록 및 재생 헤드와 슬라이더 위에 장착된 레이저 다이오드를 함께 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 고밀도 기록용 하이브리드 기록 및 재생 헤드의 사시도이다.
도 6은 도 5에서 기록 및 재생부를 확대한 사시도이다.
도 7은 도 5의 헤드에 대한 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에서 열 전달 채널 둘레에 열 흡수층이 구비된 폴(pole)의 구성을 확대하여 보여주는 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
200:하이브리드 기록 및 재생 헤드
202:ABS(Air Bearing Surface)
204:에너지 공급원 206:쉴드층
208:폴 부재 210:코일
212a, 212b, 214a, 214b:제1 내지 제4 컨덕터(conductor)
216:자기 감응 센서 206a, 206b:제1 및 제2 쉴드층
208a:도파층 208b:반사층
208c:열 차폐 수단 208d:데이터 기록용 폴(pole)
A:데이터 기록 및 재생 부재 S:슬라이더
S1:슬라이더 뒷면
본 발명은 데이터 기록 및 재생용 헤드에 관한 것으로서, 자세하게는 고밀도로 데이터를 기록하고 이렇게 기록된 데이터를 재생하는데 사용되는 하이브리드 기록 및 재생 헤드에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(HDD)는 주어진 데이터가 기록되는 기록매체, 상기 기록매체에 데이터를 기록하고 기록된 데이터를 재생하는 헤드, 기록매체와 헤드를 구동하는 구동기구, 드라이브를 컴퓨터와 연결시켜주는 인터페이스, 이들을 구동시키고 제어하는 전자회로 등으로 구성된다.
상기 기록매체에 기록된 데이터를 재생하는데 사용되는 자기 감응 센서에 따라 상기 헤드는 자기저항 헤드 또는 거대 자기저항(GMR) 헤드 등으로 불려진다. 자기저항 센서가 사용되는 자기저항 헤드는 얼마 전까지 널리 사용되었으나 감도가 보다 높은 거대 자기저항 센서가 개발되면서, 현재는 대부분 상기 거대 자기저항 센서를 사용하는 거대 자기저항 헤드로 대체되고 있다. 최근들어, 자기저항 효과를 나타내는 터널접합 막을 사용하여 거대 자기저항 센서보다 감도가 높은 것으로 판명된 TMR(Tunnel Magneto resistive) 센서가 개발되어 이를 자기감응 센서로 사용하는 TMR 헤드에 관심이 모아지고 있다.
하이브리드 기록 및 재생 헤드(이하, 하이브리드 헤드라 한다)는 데이터 재생 수단으로 이러한 자기감응 센서를 구비하고, 데이터 기록 수단으로 자기-광학적 라이터(magneto-optic writer)를 구비하는 헤드이다. 상기 자기-광학적 라이터는 기록매체의 국소 부위를 퀴리(curie) 온도 이상으로 가열하여 해당 부위의 보자력을 일시적으로 낮춰 데이터를 기록하기 때문에, 데이터 기록을 위한 자기력을 기존보다 낮출 수 있다. 이와 같이 하이브리드 헤드를 이용한 데이터 기록 과정에서, 데이터가 기록되는 영역은 퀴리 온도이상으로 가열된 부분이기 때문에, 결국 데이터 기록 밀도는 갭(gap)사이에 자기장을 발생시키는 폴(pole) 사이즈에 의해서가 아니라 가열되는 부분의 폭에 의해 결정된다. 따라서, 가열 수단이 레이저 다이오드인 경우, 레이저 다이오드에서 방출되는 레이저광의 폭에 의해 데이터 기록 밀도가 결정된다.
현재까지 이러한 특징을 갖는 여러 종류의 하이브리드 헤드가 제시된 바 있고, 일부는 널리 사용되고 있는데, 도 1은 그 중 하나의 예를 보여주는 사시도이다.
도 1에서 참조번호 60 및 61은 각각 데이터 기록부 및 재생부를 나타낸다. 데이터 재생부(61)는 제1 쉴드층(shield layer)(80), 제2 쉴드층(82), 이들 사이에 형성된 절연층(86) 및 일면이 기록매체와 대향하도록 절연층(86)과 제1 및 제2 쉴드층(80, 85)에 둘러싸인 거대 자기저항 요소(62)로 구성되어 있다. 제1 쉴드층(80)은 전도성을 갖는 자성체로 구성된 물질층이다. 데이터 기록부(60)의 한 구성 요소이기도 한 제2 쉴드층(85)은 제1 쉴드층(80)과 동등한 것이되, 절연층(86) 및 거대 자기저항 요소(62)와 접촉되는 면의 이면에 광 채널(88)을 구비한다. 광 채널(88)은 제2 쉴드층(85)을 따라 형성되어 기록매체의 국소 부위를 퀴리 온도에 근접하는 임계 온도까지 가열하는데 필요한 에너지를 제공하는 레이저광을 전송하기 위한 도파관으로 작용한다.
도 2를 참조하면, 거대 자기저항 요소(62)는 제1 쉴드층(80)의 기록매체를 향하는 앞쪽 부분 상에 형성된 제1 콘택 요소(82)와 제2 쉴드층(85)의 제1 콘택 요소(82)와 마주하는 부분과 접촉되도록 형성된 제2 콘택 요소(84)사이에 형성되어 있다. 그리고 제1 및 제2 쉴드층(80, 85)과 절연층(86)으로 만들어지는 거대 자기저항 요소(62) 뒤쪽 공간에 제1 및 제2 콘택 요소(82, 84)와 접촉되는 비 전도성 자기 바이어스 요소(89)가 구비되어 있다. 이러한 자기 바이어스 요소(89)에 의해 거대 자기저항 요소(62)를 향하는 자기 바이어스 필드(magnetic biasing field)가 발생된다. 화살표는 자기 바이어스 필드를 나타낸다. 제1 및 제2 콘택 요소(82, 84)는 전도성을 갖는 비 자성체로 구성된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 절연층(86)은 제1 쉴드층(80) 상에 그리고 제1 및 제2 콘택 요소(82, 84)와 거대 자기저항 요소(62) 둘레에 형성되고, 이렇게 해서 비 자성의 트랜스듀싱 리드 갭(transducing read gap)(87)을 정의한다는 것을 알 수 있다.
도 1을 참조하면, 데이터 기록부(60)는 제1 및 제2 폴층(pole layer)(85, 96)과 코일(94)로 구성되어 있다. 제1 폴층(85)은 제2 쉴드층(85)과 동일한 층이고, 제2 폴층(96)은 제1 쉴드층(80)과 동등하거나 유사하게 전도성을 갖는 자성체로 구성되어 있다. 기록매체와 마주하는 제1 및 제2 폴층(85, 96)의 끝단은 서로 쓰기 갭(write gap)(98)만큼 이격되어 있다. 쓰기 갭(98)은 절연층(86)과 동등하거나 유사한 물질로 채워질 수 있다. 코일(44)은 제1 및 제2 폴층(85, 96)사이에서 절연층(86) 위쪽을 가로지르도록 구비되어 있다.
도 2를 참조하면, 데이터 기록에 사용되는 기록 회로(write circuit)(100)가 코일(94)과 연결되어 있다. 기록회로(100)로부터 데이터 기록을 위한 전류(Iw)가 코일(94)에 인가되고, 그 결과 코일(94) 둘레에 자기장이 발생된다. 이러한 자기장은 제1 및 제2 폴층(85, 96)을 따라 쓰기 갭(98)에 유기되고, 이를 이용하여 기록매체의 쓰기 갭(98)과 마주하는 영역에 "1" 또는 "0"을 기록함으로써, 원하는 데이터를 기록하게 된다. 이에 앞서, 이러한 데이터가 기록되는 영역은 퀴리 온도 이상으로 가열되는데, 이를 위해 제1 및 제2 폴층(85, 96)사이에 광 채널(88)을 통해 슬라이더(47)의 ABS(Air Bearing Surface)까지 확장된 광섬유(90)가 구비되어 있다. 광섬유(90)를 통해 열원(도 4의 92)으로부터 상기 데이터 기록되는 영역에 에너지가 공급되고, 상기 데이터 기록 영역은 퀴리 온도 이상으로 가열된다. 열원(92)은 슬라이더(47) 상에 구비되어 광섬유(90)와 연결된다(도 4 참조). 이러 한 방법으로 기록된 데이터를 재생하기 위한 회로(read circuit)(102)가 제1 및 제2 쉴드층(80, 85)에 연결되어 있다. 재생회로(102)는 데이터 재생시에 제1 및 제2 쉴드층(80, 85)에 전류(Ir)를 인가한다. 데이터 재생과정에서 기록매체에 기록된 데이터의 자화 상태에 따라 거대 자기저항 요소(62)의 저항이 변화하게 되고, 이에 따라 거대 자기저항 요소(62) 양단에 걸리는 전압이 달라지게 된다. 이러한 전압 변화에 의해 상기 기록된 데이터에 대응되는 전기적 신호가 발생되고, 이것을 이용해서 상기 기록된 데이터를 원하는 형태로 나타낼 수 있다. 참조부호 H는 기록매체와 헤드사이의 간격, 곧 플라잉 하이트(flying height)를 나타낸다.
도 3은 기록매체의 데이터가 기록되는 영역에서 올려다본 기록부 및 재생부(60, 61)를 보여준다. 이를 참조하면, 기록부 및 재생부(60, 61)의 기록매체와 마주하는 면의 구성이 보다 명확해진다. 곧, 제1 쉴드층(80)에서부터 제2 폴층(96)까지의 모든 요소들은 슬라이더(47)의 끝단(55)에 순차적으로 장착되어 있다.
상술한 종래 기술에 의한 하이브리드 기록 및 재생헤드를 이용하는 경우, 기록매체의 국소 영역을 퀴리 온도 이상으로 가열하여 상기 국소 영역의 보자력을 낮춘 다음, 데이터를 기록하기 때문에 데이터 기록에 필요한 자장의 세기를 수백 에르스텟(Oersted) 정도로 낮출 수 있다. 반면, 광 채널 둘레에 바로 제1 폴층을 구비되어 있기 때문에, 데이터 기록 과정에서 발생되는 열에 의해 제1 폴층의 물리적 특성이 변화될 수 있고, 그 결과 제1 폴층이 자성체 역할을 수행하지 못할 수 있다. 이와 같은 제1 폴층의 특성 변화는 거대 자기저항 요소에도 영향을 주어 거대 자기저항 요소가 제 기능을 다하지 못할 수 있다.
또, 광 채널이 형성된 부분을 제외하고 자기-광학적 기록 헤드의 구조가 기존의 하드디스크 드라이버의 기록헤드와 거의 동일하여 복잡하기 때문에, 사진공정과 식각공정을 적용하기 어려울 수 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 데이터를 기록하는 과정에서 데이터가 기록될 기록매체의 국소 영역을 가열하기 위한 에너지가 전달되는 채널로부터 발생되는 열이 둘레의 부재로 전달되는 것을 극소화하여 상기 부재의 특성이 변화되는 것을 방지할 수 있는 하이브리드 기록 및 재생 헤드를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 슬라이더 뒷면에 데이터 기록 및 재생을 위한 부재를 구비하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드에 있어서, 상기 기록 및 재생을 위한 부재는 상기 슬라이더 뒷면에 구비되어 상기 기록매체의 데이터가 기록될 영역을 가열하기 위한 에너지를 공급하는 에너지 공급원; 상기 에너지 공급원으로부터 공급되는 에너지에 의해 가열되는 상기 국소 영역에 데이터를 기록하기 위한 자기장을 인가하는 자기장 인가수단; 및 상기 기록매체로부터 데이터를 재생하기 위한 데이터 재생수단을 구비하는 것을 특징으로 하되, 상기 자기장 인가수단이 상기 에너지 공급원으로부터 공급되는 에너지를 상기 국소 영역에 전달할 수 있게 구비된 채널과, 상기 채널을 둘러싸고 상기 채널로부터 그 둘레로 열이 전 달되는 것을 방지하는 부재와, 상기 열 전달 방지 부재를 둘러싸는 데이터 기록용 폴(pole)과, 상기 데이터 기록용 폴에 자기장을 발생시키는 자기장 발생 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드를 제공한다.
상기 에너지 공급원이 광원이고, 특히 레이저 다이오드인 경우, 상부가 상기 슬라이더 윗면으로 돌출된 상태에서 상기 슬라이더 뒷면에 두께의 일부가 박힌 형태로 구비된다.
상기 채널은 상기 에너지를 전송하는 도파층과 이로부터 방출되는 에너지를 상기 도파층 내로 반사시키는 반사층으로 구성된다.
상기 반사층은 상기 도파층보다 굴절률이 높은 물질층으로 구성된 단층 또는 다층이다.
상기 열 전달 방지 부재는 열 차폐 수단으로써, 열 흡수층 또는 열 차단층이다.
상기 자기장 발생 수단은 상기 데이터 기록용 폴을 감싸고 일부가 상기 데이터 재생 수단과 접촉되는 코일과 상기 코일의 일단 및 타단과 각각 연결되는 두 컨덕터로 구성된다. 이때, 상기 두 컨덕터는 상기 코일을 중심으로 좌우대칭이 되도록 구비된다.
상기 데이터 재생수단은 상기 에너지 공급원 바로 아래의 상기 슬라이더 뒷면에 구비된 쉴드층(shield layer); 상기 쉴드층을 중심으로 좌우대칭이 되게 분리된 상태로 구비되어 있되, 일부는 상기 쉴드층에 내재되어 있고, 상기 내재된 부분은 상기 쉴드층의 상기 기록매체와 마주하는 면을 통해 그 존재가 노출되도록 구비 된 제1 및 제2 컨덕터; 및 상기 제1 및 제2 컨덕터의 상기 쉴드층에 내재된 부분사이에 상기 제1 및 제2 컨덕터와 접촉되게 구비되어 있고, 상기 쉴드층의 상기 기록 매체와 마주하는 면을 통해 그 존재가 노출되도록 구비된 자기 감응 센서로 구성된다.
상기 제1 및 제2 컨덕터는 상기 쉴드층의 하단에서 위쪽으로 확장되면서 좌우 대칭이 되도록 펼쳐진 형태이다.
상기 자기 감응 센서는 GMR 센서, TMR 센서 또는 스핀 벨류(spin value) 센서이다.
이러한 본 발명을 이용하면, 에너지 전달 채널로부터 그 둘레의 부재로 열이 전달되는 것을 방지할 수 있고, 전달되더라도 그 양을 극소화할 수 있기 때문에, 적어도 데이터 기록 동안에 상기 채널 둘레에 구비된 부재(들)의 특성이 달라지는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 헤드를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
먼저, 도 5를 참조한다. 도 5에서 참조번호 200은 하이브리드 기록 및 재생 헤드(이하, "헤드"라 한다)를 나타낸다. 헤드(200)는 슬라이더(S)와 슬라이더(S) 뒷면에 구비된 데이터 기록 및 재생 부재(A)로 구성된다. 데이터 기록 및 재생시에 기록매체와 마주하는 슬라이더(S) 밑면에 ABS(Air Bearing Surface)가 형성되어 있다.
데이터 기록 및 재생 부재(A)의 구성을 살펴보면, 슬라이더(S)의 뒷면(S1) 중앙 상부에 데이터를 기록하는 과정에서 기록매체의 데이터가 기록될 국소 영역을 퀴리 온도에 가깝게, 바람직하게는 그 이상으로, 가열하기 위한 에너지를 공급하는 에너지 공급원(204)이 구비되어 있다. 에너지 공급원(204)은 상부가 슬라이더(S) 위쪽으로 드러나 있고, 드러나지 않은 부분은 주어진 깊이 만큼 뒷면(S1)에서 앞쪽으로 들어가 있다. 에너지 공급원(204)은 광원이 바람직하나, 열원 또는 기타 에너지 공급원이 될 수 있다. 에너지 공급원(204)이 광원인 경우, 에너지 공급원(204)의 바람직한 형태는 레이저광 방출원으로써, 예를 들면 레이저 다이오드이다. 슬라이더(S) 뒷면(S1)의 에너지 공급원(204) 아래쪽에 슬라이더(S)의 단부에 그 끝부분이 뒷면(S1)과 일치하도록 부착된 ABS(202) 뒷면까지 확장된 쉴드층(206)이 구비되어 있다. 이러한 쉴드층(206)으로부터 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)가 슬라이더(S)의 뒷면(S1)으로 확장되어 있다. 쉴드층(206) 상에 기록매체의 상기 국소 영역에 데이터를 기록하기 위한 자기장을 인가하는데 사용되는 자기장 인가수단(208, 210, 214a, 214b)이 구비되어 있다. 이 중 일부인 제3 및 제4 컨덕터(214a, 214b)는 각각 뒷면(S1)의 쉴드층(206)이 형성되지 않은, 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b) 아래쪽으로 확장되어 있다.
도 6을 참조하면, 제3 및 제4 컨덕터(214a, 214b)는 쉴드층(206) 상에서 폴 부재(208)를 감싸는 코일(210)과 연결되어 있다. 곧, 코일(210)의 일단은 제3 컨덕터(214a)와, 타단은 제4 컨덕터(214b)와 연결되어 있다. 코일(210)의 일단은 쉴드층(206)의 위쪽에서, 타단은 아래쪽에서 시작된다. 코일(210)이 폴 부재(208)를 감 싸는 형태로 구비되어 있기 때문에, 코일(210)의 일부는 쉴드층(206)과 폴 부재(208)사이를 통과하게 된다. 그렇기 때문에, 엄밀히 말하면, 쉴드층(206) 상에 바로 형성된 것은 폴 부재(208)가 아니라 코일(210)의 일부가 된다. 폴 부재(208)는 쉴드층(206)의 상단에서 하단으로 쉴드층(206)과 평행하게 형성되어 있다. 폴 부재(208)의 상단은 에너지 공급원(204) 밑면에 부착되어 있고, 하단은 아래쪽으로 확장되어 쉴드층(206)의 하단과 일치한다. 폴 부재(208)는 하단에서 상단으로 갈수록 폭 및 면적이 점차 넓어지는 형태이다. 따라서 폴 부재(208) 상단의 폭과 넓이는 하단의 그것들보다 훨씬 넓다. 폴 부재(208)의 하단은 기록매체(미도시), 예컨대 폴 부재(208) 하단의 기록매체(미도시), 예컨대 와 마주하는 면(이하, 하단면이라 한다)을 참조하면, 폴 부재(208)는 그 중심에 폴 부재(208)와 다른 부재들을 포함한다는 것을 알 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다. 쉴드층(206)의 밑면을 참조하면, 폴 부재(208)의 중심에 대응되는 쉴드층(206)의 밑면 중심을 통해서 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)의 일부가 노출되어 있고, 이들 사이에 구비된 것으로 보이는 자기 감응 센서(216)가 노출되어 있다. 자기 감응 센서(216)는 기록 매체에 기록된 데이터, 곧 비트(bit)의 자화 방향에 따라 자기 저항이 변하는 GMR 센서인 것이 바람직하나, TMR 센서 또는 스핀 벨류(spin value) 센서 등도 무방하다. 자기 감응 센서(216)가 GMR 센서인 경우, 자성체와 비자성체로 구성된 다층 박막인 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 쉴드층(206)은 코일(210)의 일부와 접촉되는 제1 쉴드층(206a)과 슬라이더(S)의 뒷면(S1)과 접촉되는 제2 쉴드층(206b)으로 구성된 다. 제1 및 제2 쉴드층(206a, 206b)은 재생하고자 하는 데이터가 그 주위의 다른 데이터로부터 받는 자기적 영향을 차단하기 위한 것이기 때문에, 전도성을 갖는 비자성체로 형성된 물질층인 것이 바람직하다. 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)는 좌우 대칭을 이루도록 이분되어 있다. 제1 컨덕터(212a)는 제1 및 제2 쉴드층(206a, 206b)의 하단에 대응되는 부분에서 위쪽으로 가면서 오른쪽으로 펼쳐진 형태이고, 제2 컨덕터(212b)는 제1 컨덕터(212a)의 시작 부분과 근소하게 이격된 위치에서 시작해서 왼쪽으로 펼쳐진 형태이다. 이러한 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)를 통해서 데이터 재생을 위한 전류가 공급된다. 자기 감응 센서(216)는 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)사이에 대응하는 제2 쉴드층(206b)의 주어진 영역 상에 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)와 접촉되도록 구비되어 있다. 이러한 사실을 통해서 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)의 쉴드층(206)에 내재된 부분이 분리되어 있다는 것을 보다 명확히 알 수 있다.
또한, 도 7을 참조함으로써, 슬라이더(S) 뒷면(S1) 상에서 형성된 위치가 다르고 코일(210)을 통해 서로가 연결되어 있다는 사실을 제외하면, 제3 및 제4 컨덕터(214a, 214b)의 형태는 각각 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)의 그것과 유사하다는 것을 알 수 있고, 코일(210)과 폴 부재(208)의 결합관계도 명확해진다.
도 8을 참조하면, 폴 부재(208) 중심에 에너지 공급원(204)으로부터 공급되는 에너지를 전송하기 위한 에너지 전송 부재(208a, 208b)가 구비되어 있다. 에너지 전송 부재(208a, 208b)는 에너지 전송을 위한 채널을 구성한다. 에너지 전송 부재(208a, 208b)는 에너지 공급원(204)으로부터 방출되는 에너지, 예컨대 열 또는 광 에너지를 전송하기 위한 도파관으로써, 상기 방출된 에너지가 실질적으로 진행하는 도파층(208a)과 도파층(208a)을 진행하는 에너지가 도파층(208a) 외부로 방출되는 것을 방지하는 반사층(208b)으로 구성된다. 도파층(208a)은 폴 부재(208)의 하단에서 상단으로 갈수록 그 단면적인 점차 넓어지도록 구비되어 있고, 반사층(208b)은 이러한 도파층(208a)의 에너지 공급원(204)에서 방출되는 에너지가 입사되는 면과 입사된 에너지가 데이터 기록을 위한 기록 매체의 정해진 영역으로 방출되는 면사이의 측면 전체를 감싸는 형태로 구비되어 있다. 도파층(208a)을 통해서 전달되는 에너지는 종류에 관계없이 모두 전자파이고, 도파층(208a)에서의 에너지 전달은 전자파의 전반사 특성을 이용한 것이기 때문에, 반사층(208b)은 도파층(208a)보다 굴절률이 작은 물질층으로 구성된 것이 바람직하다. 반사층(208b)은 굴절률이 서로 다른 다층으로 구성될 수 있다.
한편, 에너지 공급원(204)에 따라 에너지 전송 부재(208a, 208b)는 다양한 형태가 될 수 있다. 예를 들어, 에너지 공급원(204)이 광원인 경우, 특히 반도체 레이저 다이오드 등과 같이 레이저 방출원인 경우, 에너지 전송 부재(208a, 208b)는 광섬유로 대체될 수 있다. 또한, 에너지 공급원(204)이 레이저 다이오드 또는 적어도 이에 비교될 수 있는 것이면서 특정 부분에서는 보다 우수한 성능을 갖는 레이저 방출원인이고, 에너지 방출 영역이 도파층(208a)의 에너지 방출영역과 동일한 면적을 갖거나 보다 좁은 경우, 그리고 이러한 에너지 공급원(204)에서 방출된 레이저빔의 스폿(spot) 사이즈가 적어도 도파층(208a)을 통과해서 기록매체의 데이터 기록 영역에 도달될 때까지 유지되거나 그 퍼짐 각이 데이터 기록 밀도에 영향 을 주지 않을 정도인 경우, 도파층(208a)은 하단에서 상단까지 동일한 직경을 갖는 물질층인 것이 바람직하다. 다른 한편으로, 에너지 공급원(204) 및 이로부터 방출되는 에너지의 특성이 상기한 바와 유사한 경우, 예를 들면 에너지 공급원(204)으로부터 방출되는 레이저빔의 스폿 사이즈가 도파층(208a) 하단을 통해서 방출되는 레이저빔의 스폿 사이즈보다 작은 경우, 도파층(208a)은 도 8에 도시한 바와 것과 반대로 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 점차 넓어지는 형태가 될 수 있다. 에너지 공급원(204)으로부터 방출되는 에너지는 전반사 조건을 만족하도록 정확하게 도파층(208a)에 입사되는 것이 바람직하므로, 폴 부재(208)는 도파층(208a)과 에너지 공급원(204)의 에너지 방출영역(미도시)이 이러한 조건을 만족하도록 에너지 공급원(204)과 정확하게 정렬된 것이 바람직하다.
도 8을 계속 참조하면, 반사층(208b)은 열 차폐 수단(208c) 및 폴 부재(208)의 외각을 구성하는 요소이면서 기록매체와 마주하는 면에 데이터 기록에 필요한 자장이 발생되는 데이터 기록용 폴(write pole)(208d)에 의해 순차적으로 둘러싸여 있다. 열 차폐 수단(208c)은 반사층(208b)의 전면과 접촉되도록 반사층(208b)을 둘러싸고 있다.
기록 매체에 데이터를 기록하는 단계에서, 상기 데이터를 기록하기에 앞서 상기 데이터가 기록될 상기 기록매체의 주어진 영역은 에너지 전송 부재(208)를 통해서 공급되는 에너지에 의해 정해진 온도, 예를 들면 퀴리 온도에 가깝게 또는 그 이상으로 가열되어 보자력이 낮추어진다. 이 과정에서, 에너지 전송 부재(208)부터 그 둘레에 구비된 부재들, 예를 들면 데이터 기록용 폴(208d)이나 자기 감응 센서(216) 등으로 열이 방출될 수 있고, 이러한 열에 의해 에너지 전송 부재(208) 둘레의 상기 부재들, 특히 데이터 기록용 폴(208d)의 물리적 특성, 예컨대 투자율 등이 달라져서 데이터 기록용 폴(208d)의 기능이 저하될 수 있고 자기 감응 센서(216)의 자화 기능이 상실될 수 있는데, 열 차폐 수단(208c)은 에너지 전송 부재(208)로부터 방출되는 상기 열이 에너지 전송 부재(208) 둘레의 부재들로 전달되는 것을 차단하는 역할을 한다. 이에 따라, 상기 데이터 기록 동안에 기록용 폴(208d)의 기능은 정상적으로 유지될 수 있고, 그 결과 상기 기록 매체의 원하는 영역에 원하는 데이터가 정확하게 기록될 수 있다. 그리고 상기 방출되는 열에 의해 자기 감응 센서(216)의 자화 기능이 상실되는 것도 방지할 수 있다. 열 차폐 수단(208c)은 에너지 전송 부재(208)로부터 방출되는 열을 흡수하되, 폴 부재(208) 내의 다른 부재로 상기 흡수한 열을 전달하지 않는 열 흡수층인 것이 바람직하고, 상기 다른 부재로 상기 흡수한 열을 전달하더라도 상기 다른 부재의 정상적 기능에 영향을 주지 않을 정도로 전달되는 열량을 극소화할 수 있는 열 흡수층인 것이 바람직하다. 또한, 열 차폐 수단(208c)은 단열층이 될 수 있다. 상기 기록매체의 가열된 영역에 기록하고자 하는 데이터에 상응하는 자기장을 인가하는 데이터 기록용 폴(208d)은 연자성체로 구성된 것이 바람직하다. 데이터 기록용 폴(208d)의 기록 매체와 마주하는 면을 살펴보면, 데이터 기록용 폴(208d)은 디스크의 트랙 방향의 두께보다 트랙에 수직한 방향의 두께가 두껍게 되도록 구성된 것을 알 수 있다.
다음에는 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 기록 및 재생 헤드의 데이터 기록 및 재생시의 작용에 대해 간략히 살펴본다.
기록매체에 기록된 데이터의 재생은 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)에 재생 전류가 인가된 상태에서 이루어진다. 이러한 상태에서 헤드가 기록 매체, 예컨대 자기 광학 디스크에 근접한 상태로 재생하고자 하는 데이터가 기록된 트랙을 추종하게 되면, 기록된 데이터 비트의 자화 방향 변화에 감응하여 제1 및 제2 컨덕터(212a, 212b)사이에 구비된 자기 감응 센서(216), 예컨대 GMR 센서의 자기 저항이 달라진다. 이 결과, 자기 감응 센서(216) 양단의 전압차가 달라져서 상기 데이터 비트의 자화 방향 변화에 상응하는 전기적 신호가 발생된다. 이렇게 발생된 전기적 신호를 해석하여 그 결과를 사용자가 인지할 수 있는 형태로 가공한 다음, 가공된 결과를 외부에 출력함으로써, 상기 기록 매체에 기록된 데이터에 대한 재생이 이루어진다.
기록 매체에 데이터를 기록하는 과정은 데이터가 기록될 기록 매체의 주어진 영역, 곧 선택된 어느 한 트랙의 주어진 영역을 가열하는 것으로부터 시작된다. 이때, 트랙의 가열되는 영역은 도파층(208a)을 통해 전송되는 에너지빔, 바람직하게는 레이저빔의 상기 데이터 기록 영역에 도달되는 시점에서의 스폿 사이즈에 의해 결정된다. 상기 에너지빔을 전송하는 동안에 도파층(208a)으로부터 발생되는 열은 상기한 열 차폐 수단(208c)에 의해 흡수되거나 차단된다. 상기 데이터가 기록될 영역이 가열됨과 동시에 제3 및 제4 컨덕터(214a, 214b)를 통해서 코일(210)에 데이터 기록을 위한 전류가 인가된다. 이 결과 코일(210)에 감긴 데이터 기록용 폴(208d)의 상기 데이터 기록 영역과 근접하는 하단에 자기장이 발생된다. 이러한 자기장에 의해 상기 가열된 영역은 비트 단위로 자화된다. 이렇게 해서 기록 매체 에 데이터가 기록된다. 상기 가열된 영역의 보자력은 가열되지 않은 다른 영역의 보자력에 비해 낮은 상태이기 때문에, 상기한 가열 단계를 생략한 상태로 데이터를 기록할 때보다 약한 자기장으로도 충분히 데이터를 기록할 수 있다. 예를 들면, 수백 에르스텟(Oersted) 정도의 자기장으로 데이터를 기록할 수 있다.
상기한 데이터 기록 과정에서, 상기 기록 매체의 가열되는 영역보다 데이터 기록을 위해 자기장이 인가되는 영역이 넓지만, 실제 데이터가 기록되는 영역은 상기 가열된 영역으로 한정되기 때문에, 데이터 기록 밀도는 상기 가열되는 영역의 사이즈에 의해 결정된다. 그리고 상기 가열되는 영역의 사이즈는 도파층(208a)을 통해 상기 기록 매체에 도달되는 에너지빔의 스폿사이즈에 의해 결정된다. 따라서 데이터 기록 밀도는 결국 상기 기록 매체에 도달되는 에너지빔의 스폿사이즈에 의해 결정된다. 이를 염두에 두고 에너지 방출원(204)으로부터 방출되는 에너지빔을 집속함으로써, 수백 나노미터(nm) 이내의 트랙 폭으로 데이터를 기록할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 에너지 공급원과 폴 부재를 이격된 형태로 구비할 수 있을 것이고, 폴 부재와 에너지 공급원사이에 폴 부재의 도파층과 에너지 공급원의 에너지빔이 방출되는 영역을 연결하는 광섬유를 구비할 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 상기 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이, 데이터가 기록될 영역을 가열하기 위한 에너지빔이 전송되는 에너지 전송 부재가 열 차폐 수단에 의해 둘러싸여 있기 때문에, 데이터를 기록하는 과정에서 상기 에너지 전송 부재로부터 방출되는 열에 의해 상기 에너지 전송 부재를 둘러싸는 다른 부재, 예를 들면 데이터 기록용 폴(pole)이나 데이터 재생을 위한 자기 감응 센서 등이 기능적으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 데이터 기록용 폴 및 자기 감응 센서 모두 정상적으로 그 기능을 발휘할 수 있기 때문에, 데이터 기록 및 재생에 대한 신뢰성이 높아질 수 있다. 이와 더불어, 기록 매체의 데이터 기록 영역에 도달되는 에너지빔을 집속하여 가열되는 영역을 가능한 좁게 함으로써, 데이터 기록 밀도도 높일 수 있다.

Claims (16)

  1. 기록매체에 데이터를 기록하고 상기 기록매체로부터 데이터를 재생하기 위한 부재를 슬라이더 뒷면에 구비하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드에 있어서,
    상기 기록 및 재생을 위한 부재는,
    상기 기록매체의 데이터가 기록될 영역을 가열하기 위한 에너지를 공급하는 에너지 공급원;
    상기 에너지 공급원으로부터 공급되는 에너지에 의해 가열되는 상기 영역에 데이터를 기록하기 위한 자기장을 인가하는 자기장 인가수단; 및
    상기 기록매체로부터 데이터를 재생하기 위한 데이터 재생수단을 구비하는 것을 특징으로 하되,
    상기 자기장 인가수단이 상기 에너지 공급원으로부터 공급되는 에너지를 상기 영역에 전달할 수 있게 구비된 채널과, 상기 채널을 완전히 둘러싸고 상기 채널로부터 그 둘레로 열이 전달되는 것을 방지하는 부재와, 상기 열 전달 방지 부재를 완전히 둘러싸는 데이터 기록용 폴(pole)과, 상기 데이터 기록용 폴에 자기장을 발생시키는 자기장 발생 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 공급원은 광원 또는 열원인 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 광원은 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 레이저 다이오드는 상부가 상기 슬라이더 윗면으로 돌출된 상태에서 상기 슬라이더 뒷면에 두께의 일부가 박힌 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 채널은 전반사 특성을 이용하여 상기 에너지를 전송하는 도파층과 이로부터 방출되는 에너지를 상기 도파층 내로 반사시키는 반사층으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 도파층은 상기 에너지 공급원으로 갈수록 그 단면적이 점차 넓어지는 형태인 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 도파층보다 굴절률이 작은 다층으로 구성된 물질층인 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 채널은 광섬유인 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  9. 제 1 항에 있어서, 열 전달 방지 부재는 열 흡수층 또는 열 차단층인 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 기록용 폴은 연자성체로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 발생 수단은 상기 데이터 기록용 폴을 감싸고 일부가 상기 데이터 재생 수단과 접촉되는 코일과 상기 코일의 일단 및 타단과 각각 연결되는 두 컨덕터로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 두 컨덕터는 상기 코일을 중심으로 좌우대칭이 되도록 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 재생수단은,
    상기 에너지 공급원 바로 아래의 상기 슬라이더 뒷면에 구비된 쉴드층(shield layer);
    상기 쉴드층을 중심으로 좌우대칭이 되게 분리된 상태로 구비되어 있되, 일부는 상기 쉴드층에 내재되어 있고, 상기 내재된 부분은 상기 쉴드층의 상기 기록매체와 마주하는 면을 통해 그 존재가 노출되도록 구비된 제1 및 제2 컨덕터; 및
    상기 제1 및 제2 컨덕터의 상기 쉴드층에 내재된 부분사이에 상기 제1 및 제2 컨덕터와 접촉되게 구비되어 있고, 상기 쉴드층의 상기 기록 매체와 마주하는 면을 통해 그 존재가 노출되도록 구비된 자기 감응 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 쉴드층은 제1 및 제2 쉴드층으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 컨덕터는 상기 쉴드층의 하단에서 위쪽 으로 확장되면서 좌우 대칭이 되도록 펼쳐진 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 자기 감응 센서는 GMR 센서, TMR 센서 또는 스핀 벨류(spin value) 센서인 것을 특징으로 하는 하이브리드 기록 및 재생 헤드.
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