KR100532377B1 - 비편향 자기 저항 헤드 - Google Patents

Abstract

기록 자속의 변화에 따라 선형적인 출력을 제공하는 새로운 구조의 자기 저항 헤드에 관한 것이다.

본 발명에 따른 MR 헤드는 디스크에 기록된 기록 자계의 변화에 상응하는 전기적 출력을 발생하는 자기 저항 헤드에 있어서, 그의 순방향이 기록 자계의 방향과 나란하게 되도록 배치된 자기 저항 엘리먼트; 및 상기 자기 저항 엘리먼트에 결합되며, 측정 전류를 유입하는 도체들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 MR 헤드는 기록 자계의 변화에 대하여 선형적인 출력특성을 가지며, 종래의 MR 헤드에서 소요되는 SAL과 같은 바이어스 수단이 필요없게 되는 이점이 있다.

Description

비편향 자기 저항 헤드

본 발명은 자기 저항 헤드에 관한 것으로서 특히, 기록 자속의 변화에 따라 선형적인 출력을 제공하는 새로운 구조의 자기 저항 헤드에 관한 것이다.

기존의 인덕티브 헤드(inductive head)는 헤드 코어(head core)에 코일을 감아 디스크의 자속 변화량을 헤드 코일의 전압 변화량으로 변환하는 방법을 채택하고 있다. 인덕티브 헤드에서는 데이터의 신호 주파수가 높아지면 데이터 신호의 안정성을 위해 헤드 코일의 인덕턴스(inductance)값을 낮춰야만 한다. 이것은 헤드의 유기전압을 떨어뜨리게 되어 결국 데이터 신호검출을 불안정하게 만든다.

자기 저항 헤드(Magneto-Resistive 헤드 ; 이하 MR 헤드라 함)는 이런 문제점을 보완한 것으로서 자속의 변화를 쉽게 감지하는 MR 센서를 적용함으로써 높은 주파수의 데이터 신호에 적용하도록 한 것이다. MR 헤드는 기존의 인덕티브 헤드에서 헤드 코일에 의해 자속의 변화를 유기 전압의 변화로 전환했던 것과는 달리 데이터 일기를 할 때는 MR 센서에 의해 자속의 변화의 변화를 저항값의 변화로 검출하고, 쓰기를 할 때는 기존의 인덕티브 헤드 구조를 적용해 S/N비의 향상을 가능하게 한 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 MR 헤드의 구조를 보이는 단면도이다. 도 1에 있어서, MR 엘리먼트(10)는 SAL(Soft Adjacent Layer)(12)와 스페이서(14)에 의해 격리된다. MR 엘리먼트(10)는 그의 순방향이 트랙의 폭방향과 나란하게 되도록 배치된다.

그리고, MR 엘리먼트(10)의 순방향(easy direction)이 수평일 때의 비선형성을 피하기 위하여 SAL(12)를 통하여 바이어스 자계 Hb를 걸어준다. 바이어스 자속 Hb는 순방향 He에 대하여 소정의 각도를 가진다. 이 각도는 SAL(12)의 두께 및 함량비를 조절함에 의해 가능하다.

MR 엘리먼트(10)의 저항은 미디어에 기록된 자속에 의해 변조된다. 여기서, MR 엘리먼트(10)의 순방향이라 함은 자속의 변화에 대하여 그의 저항이 변화하는 방향을 말한다.

MR 엘리먼트(10)에 흘려주는 측정 전류를 I라 할 때, MR 엘리먼트(10)의 출력 전압은 오옴(Ohm's)의 법칙에 의해 저항의 변화에 측정 전류를 곱한 것과 같다.

즉, 이다.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 저항 특성을 보이는 특성도이다. 도 2에 있어서 X축은 순방향 He이고, Y축은 기록 자속 Hy의 방향이다. 기록 자속 Hy는 상측 혹은 하측을 향하며 그 크기는 같다고 가정한다.

기록 자속 Hy와 바이어스 자속 Hb의 합성에 의해 형성된 합성 자속의 벡터 각도는 기록 자속 Hy의 방향이 바뀜에 따라 달라진다.

이때, MR 엘리먼트의 저항은 다음과 같이 결정된다.

[수학식 1]

여기서, ρ는 MR 엘리먼트(10)의 고유저항이고, Δρ는 고유저항 변화치의 최대치이고, θ는 순방향 He와 합성 자속 사이의 각도이다.

저항 변화치의 최대치는 θ = 0°일 때 발생하고, 최저치는 θ = 90°일 때 발생한다. 기록 자계의 방향에 따른 저항 변화는 θ = 45°일 때 대칭이 된다. 따라서, 바이어스 자계 Hb가 순방향 He와 45°가 되게 하면 기록 자계의 변화에 대해 거의 선형적인 저항 특성이 얻어진다.

도 2에 있어서 기록 자계 Hy와 -Hy에 대한 합성 자계의 방향이 각각 와 일 때에 대응하여 고유 저항은 와 로 변화한다. 또한, 및 가 45°에 대하여 대칭이면 및 는 거의 같다.

그러나, 수학식 1에 의해 알 수 있는 바와 같이 기록 자계 Hy에 따른 출력 신호의 변화가 기본적으로 선형적이지 못하여 비대칭(asymmetry)등의 문제를 발생한다. 즉, 도 2에 있어서, 및 가 실질적으로 같지 않다.

이로 인하여 MR 엘리먼트(10)의 출력에 의해 디스크에 기록된 신호를 판독하는 프로세서로 하여금 오류를 발생하게 한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 기록 자계 HY에 따른 출력 신호의 변화가 선형적인 개선된 MR 헤드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 MR 헤드는 디스크에 기록된 기록 자계의 변화에 상응하는 전기적 출력을 발생하는 자기 저항 헤드에 있어서, 그의 순방향이 기록 자계의 방향과 나란하게 되도록 배치된 자기 저항 엘리먼트; 및 상기 MR 엘리먼트에 결합되며, 측정 전류를 유입하는 도체들을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 MR 헤드의 구조를 보이는 것이다. 도 3에 도시된 장치에 있어서 MR 엘리먼트(30)는 그의 순방향이 기록 자계의 방향과 나란히 되도록 배치된다. MR 엘리먼트(30)는 복수의 판들(30a - 30e)로 구성되며, 복수의 판들(30a - 30e)은 측정 전류를 유입하는 도체들(32a, 32b)과 전기적으로 결합된다.

도 3에 도시된 장치에 있어서, 디스크로부터 나오는 기록 자속 Hy는 MR 엘리먼트(30)의 순방향 He과 동일한 방향을 가지므로 MR 엘리먼트(30)는 방향성을 갖는 선형 출력을 내게 된다.

기록 자계에 따른 MR 엘리먼트(30)의 저항 변화는 다음과 같다.

[수학식 2]

여기서, A는 상수이다.

도 4는 본 발명에 따른 MR 헤드의 특성을 보이는 특성도이다. 도 4에 있어서 X축은 Hy 및 He의 방향이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 MR 헤드는 를 중심으로 선형적인 특성을 보인다.

즉, Hy와 -Hy에 대해 및 가 같으며 저항 특성이 선형적이다.

따라서, 종래의 기술에서와 같이 SAL에 의한 바이어스 기법이 필요하지 않으며 그의 출력이 선형이라는 장점을 가진다.

여기서, MR 엘리먼트(30)는 복수개의 평행한 판(30a - 30e)들로 구성된다. 이는 MR 엘리먼트(30)가 하나의 판으로 구성될 경우 자계의 왜곡에 의해 특성이 비선형적인 성분을 포함하게 되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 서로 인접된 평행판들 사이의 자계는 균일한 분포를 가지게 된다는 것을 이용하여 MR 엘리먼트(30)를 복수 개의 판으로 구성하여 MR 엘리먼트(30)를 통과하는 기록 자계의 분포가 균일하게 한다. 이에 따라 기록 자계에 따른 저항 변화가 MR 엘리먼트(30)의 내부에서 균일하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 MR 헤드는 기록 자계의 변화에 대하여 선형적인 출력특성을 가지는 효과가 있다.

도 1은 종래의 자기 저항 헤드의 구조를 보이는 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 자기 저항 헤드의 저항 특성을 보이는 특성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 비편향 자기 저항 헤드의 구조를 보이는 것이다.

도 4는 도 3에 도시된 자기 저항 헤드의 저항 특성을 보이는 특성도이다.

Claims (3)

1. 디스크에 기록된 기록 자계의 변화에 상응하는 전기적 출력을 발생하는 자기 저항 헤드에 있어서,

   그의 순방향이 기록 매체 면에 대해 수직인 기록 자계의 방향과 나란하게 되도록 배치된 자기 저항 엘리먼트; 및

   상기 자기 저항 엘리먼트에 결합되며, 측정 전류를 유입하는 도체들을 포함하는 자기 저항 헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기 저항 엘리먼트는

   복수의 판들로 구성되며,

   각 판들은 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 저항 헤드.
3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 판들은

   균일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 저항 헤드.