(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録テープにおいて書込および読取を行なうための薄膜磁気ヘッドであって、
テープのデータ保持面に接触する媒体インターフェイスと、
テープにおいて読取および書込を行なうための薄膜トランスデューサ素子とを含み、トランスデューサ素子は媒体インターフェイスに位置決めされ、前記薄膜磁気ヘッドはさらに、
媒体インターフェイスに位置決めされる薄膜センサを含むサーモセンサを含み、サーモセンサはセンサによって感知される媒体インターフェイスの温度に基づく信号を発生させるようにされ、
前記媒体インターフェイスは、さらに、移動路を横切るように位置決めされテープのデータ保持面に接触する細長い非活性島部を含み、前記サーモセンサの薄膜センサはテープのデータ保持面に接触する前記非活性島部の部分に位置決めされる、薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
薄膜センサの非活性島部上における位置決めは、薄膜センサに接触するテープのデータ保持面の部分がさらにトランスデューサ素子上を通過するようになされる、請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
磁気記録テープにおいて書込および読取を行なうための薄膜磁気ヘッドであって、
テープのデータ保持面に接触する媒体インターフェイスと、
テープにおいて読取および書込を行なうための薄膜トランスデューサ素子とを含み、トランスデューサ素子は媒体インターフェイスに位置決めされ、前記薄膜磁気ヘッドはさらに、
媒体インターフェイスに位置決めされる薄膜センサを含むサーモセンサを含み、サーモセンサはセンサによって感知される媒体インターフェイスの温度に基づく信号を発生させるようにされ、
前記媒体インターフェイスは、テープのための移動路を横切って位置決めされテープのデータ保持面に接触する細長い活性島部を含み、トランスデューサ素子は活性島部に位置決めされ、
前記活性島部は薄膜層を含む内側モジュールと薄膜層を含む外側モジュールとを含み、トランスデューサ素子は内側モジュールに位置決めされ、薄膜センサは外側モジュールに位置決めされる、薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
外側モジュールの薄膜層は、薄膜センサがトランスデューサ素子における近接する薄膜層とは異なる少なくとも１つの薄膜層を含むように、内側モジュールの薄膜層とは異なる、請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
薄膜センサはテープのデータ保持面に接触する活性島部の部分に位置決めされる、請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
活性島部に位置決めされる別のトランスデューサ素子をさらに含み、薄膜センサは２つのトランスデューサ素子間に位置決めされる、請求項５に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
薄膜センサは複数の薄膜材料層を含み、トランスデューサ素子は複数の薄膜材料層を含み、薄膜センサのうち少なくとも１つの層はをトランスデューサ素子の、近接する層における材料を含む、請求項６に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
該１つの層材料は、ニッケル鉄、白金および銅からなる合金の群から選択される合金である、請求項７に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
薄膜センサは、媒体インターフェイスに実質的に垂直に測定して、約９００Å未満の厚みを有する、請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】
磁気記録テープにおいて書込および読取を行なうためのテープヘッドであって、
テープのための移動路を横切るように位置決めされ、上を移動するテープのデータ保持面に接触する細長い活性島部と、
テープに対し読取および書込を行なうための複数の薄膜トランスデューサ素子とを含み、トランスデューサ素子は活性島部に位置決めされ、前記テープヘッドはさらに、
活性島部に位置決めされ、自身の温度に基づいて信号を発生するサーモセンサとを含むとともに、テープのための移動路を横切るように位置決めされてテープのデータ保持面に接触する細長い非活性島部と、非活性島部に位置決めされるさらなるサーモセンサとをさらに含む、テープヘッド。
【請求項１１】
サーモセンサは少なくとも１つの金属製薄膜層を有する薄膜抵抗温度検出器として構成される、請求項１０に記載のテープヘッド。
【請求項１２】
活性島部は少なくとも２つの近接する構造的部材を含み、薄膜トランスデューサ素子およびサーモセンサは構造的部材のうちの同じ１つに位置決めされる、請求項１１に記載のテープヘッド。
【請求項１３】
サーモセンサは薄膜トランスデューサ素子のうちの２つのトランスデューサ素子の間に位置決めされる、請求項１２に記載のテープヘッド。
【請求項１４】
サーモセンサのうちのさらなるサーモセンサをテープヘッドにおける異なる場所に置いて温度を感知するためにさらに含む、請求項１０に記載のテープヘッド。
【請求項１５】
サーモセンサのうちのさらなるサーモセンサのうちの少なくとも１つは活性島部上においてテープのための移動路外に位置決めされてテープヘッドに対し基準動作温度を感知する、請求項１４に記載のテープヘッド。
【請求項１６】
サーモセンサは異なる薄膜材料から形成され接触領域で接触する２つの層を伴う熱電対を含む、請求項１０に記載のテープヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
[発明の分野]
この発明は一般に磁気記録媒体たとえばテープなどと関連して用いるための磁気テープヘッドアセンブリに関するものであり、より特定的には、活性または非活性島部に設けられ、読取素子および書込素子があるテープヘッド島部と移動しているテープとの間のインターフェイス（たとえば媒体インターフェイス）での動作温度を感知するための１つまたは複数の薄膜サーモセンサを含む薄膜テープヘッドに関するものである。
【０００２】
[関連背景]
テープ上のデータ記憶はデータ記憶製品の売上の大部分を占める。部分的には、これは、継続的な改良を記録媒体（つまりテープ）および読取／書込ヘッドに対して行なうことにより磁気テープ駆動性能および能力を増大しようと試みた結果である。媒体またはテープのデータ保持側は典型的には高分子バインダにおいて分散され可撓性の基板上にコーティングされた磁気微粒子からなる。テープにおける最近の改良は進歩した金属パワー技術の使用および金属気化の使用を通して達成された。
【０００３】
最近では、進歩した薄膜加工技術を用いて、稠密にパッキングされた磁気抵抗テープヘッド（磁気抵抗クラスタ（ＭＲＣ）ヘッドと呼ばれることもある）を製造することにより、一般に比較的より大きなサイズを有する従来のフェライトおよび金属ヘッドよりも高いデータ転送速度およびより大きなデータ密度が達成されている。テープヘッドは、典型的には、磁気記録媒体たとえばテープなどが上を通過する表面を有する１つまたは複数の隆起したストリップまたは島部を含む。活性島部に埋込まれるのは、情報（つまりデータのビット）を媒体上に書込むための記録用トランスデューサ（つまり記録または書込素子）または情報を媒体から読取るための再生用トランスデューサ（つまり再生または読取素子）であってもよいトランスデューサである。埋込まれた記録用トランスデューサは磁界をその記録用トランスデューサのコアにある小さな隙間付近に発生させ、それにより、情報を、支持面に亘って流れるように移動する磁気媒体に記憶させる。対照的に、再生用トランスデューサは、媒体が支持面上を流れるように進むにつれ、小さな隙間付近において磁気媒体の表面近くで磁界を検出する。先行および後続の非活性島部が、まずテープに接触して所望の巻掛け角を形成するかまたは活性島部での接触を制御するために、選択的に設けられることが多い。非活性島部は、さらに、鋭い縁部を与えることにより、どのような望まれない磁性または非磁性粒子も、それら粒子が読取／書込素子と接触する前にこすり取る。活性島部および非活性島部の両方上の接触面および部分接触面により輪郭テープ保持面（ＴＢＳ）が形成される。
【０００４】
典型的には何らかの微視的な分離がトランスデューサのコアの隙間と記録媒体との間にある。動作中、この分離をしっかりと監視および制御して「間隔損失」を最小限にしなければならない。この分離は、書込中における記録用トランスデューサと媒体との間、および読取中における媒体と再生用トランスデューサとの間の磁界結合を低減する。より高い、より容易に得られ得る量のヘッド−媒体間分離が低い記録密度で受容可能であってもよい一方で、より高い記録密度に対する、益々大きくなる要求は、有用な磁気結合レベルを得るために許容され得るヘッド−媒体間分離に対するより厳しい制御の必要性に至っている。間隔損失を制御するためには、テープが或る巻掛け角で支持面またはヘッド島部の周りを通過する中、或る張力をそのテープにかける。この張力のため、テープは或る圧力をヘッド島部に対してかけ、継続している摩擦によって熱が生じ島部およびテープの温度が上昇する。あるテープヘッドアセンブリ設計では、その圧力を意図的に増大させて間隔損失を制御し、それにより次いで媒体インターフェイスでの接触ゾーンおよび摩擦を増大させる。
【０００５】
薄膜ヘッドは高められた転送速度および他の動作改善を与えるが、ヘッドと媒体との間のインターフェイスの温度または単純にヘッドの温度は動作中に監視するのは難しいことがわかっている。ヘッドおよび／またはインターフェイス動作温度は監視される必要がある。温度が高くなり過ぎると（たとえば約５０℃などであるが、ヘッドおよびテープ材料ならびに作製技術により変動する）、ヘッドおよび媒体属性の熱安定性の損失または熱劣化が生じ、その結果、媒体の材料のヘッド表面上における堆積ならびに／または媒体の機械的特性および磁気特性の劣化をもたらすかも知れない。たとえ実際の劣化が起こらないときでも、高温動作は低減されたテープおよびヘッド耐久性ならびにより短い動作寿命をもたらす結果となるかも知れない。
【０００６】
動作中、磁気媒体は高速でテープヘッド上を飛び、それによって、接触および部分的接触がヘッド島部とテープとの間で生じ、その結果摩擦熱が生じる。摩擦熱の量は、巻掛け角分布、媒体および島部の組成および粗さ、テープ張力、ならびにテープ速度を含む多数の要因に依存する。テープが動いている間、空気もテープとヘッド表面との間で引きずられ、テープおよびヘッドを冷却する。気流の速度も、テープドライブ内の冷却ファンの速度、テープ速度、ヘッド輪郭、ならびにテープヘッド付近の形状および構成を含む多数の要因に依存する。加えて、電流がヘッド要素を通して送られ、それによって、それら要素は抵抗的および誘導的に加熱され、動作電流の量はより高い出力を得てよりより高い記憶密度およびよりよい誤り率を容易にしようとする試みの中増大されることが多い。さらに、テープドライブ封入体内で用いられる冷却ファンは動作温度を所望のレベルで保つことができないかも知れず、インターフェイスにおいて流れる「冷却」空気は室温より上であるかも知れない。加熱および冷却パラメータの数および複雑性のため、モデル化、たとえば数学的熱伝導および有限要素シミュレーションなどは、ヘッド−媒体インターフェイスにおける動作温度を予想するのに特に有用であるとは判明しなかった。
【０００７】
物理的に動作温度を監視するこれまでの試みはヘッド−媒体インターフェイスにおける温度を測定するのに効果的ではなかった。従来のサーモセンサが用いられたが、インターフェイス温度の正確なオンサイトの測定は与えられなかった。従来のサーモセンサは薄膜磁気抵抗ヘッドのサイズに比して相対的に大きくかつ煩雑であり、従来のサーモセンサを、有用なヘッド−媒体インターフェイス温度測定を与えるような場所に位置決めするのは困難である。テープがＴＢＳ上を飛ぶ状態では、テープはインターフェイスへのアクセスを阻止する。実際のインターフェイス領域へのアクセスの欠如は、さらに、熱作像を用いてヘッドまたはインターフェイス温度を監視しようと試みる際に問題を引き起こす。熱による像は、テープの非データ保持側または裏側上の温度を得るのに用いられ得るが、データ保持側の温度およびヘッド−媒体インターフェイス温度を得るのに用いることはできない。
【０００８】
したがって、テープヘッドと磁気媒体との間のインターフェイスにおける温度を監視するための改善された方法および／またはシステムに対する要求が依然として存在する。そのような熱安定性またはインターフェイス温度監視法およびシステムは、好ましくは、テープドライブの動作中に薄膜磁気抵抗ヘッドの島部上におけるオンサイトの温度の実時間フィードバックまたは感知を与えるよう構成されるであろう。加えて、そのような方法およびシステムは、ヘッドおよびそのヘッドを利用するテープドライブを製造するために用いられる製造プロセスと互換性があるであろう。
【０００９】
【発明の概要】
この発明は、上で論じたおよびさらなる問題するために、磁気テープヘッドに１つまたは複数の個々のまたは統合されたサーモセンサを与える。一実施例では、テープヘッドは薄膜磁気テープヘッドであり、サーモセンサも薄膜プロセスを用いて製造することによりビルトインのまたは統合されたサーモセンサをヘッドにおいて読取／書込素子の近くに設ける。サーモセンサの読取／書込素子に対する量および場所を大きく変更してこの発明を実施してもよい。たとえば、典型的なヘッドは、読取／書込素子を含みテープと接触する１つ以上の活性島部を含み、および選択肢として、読取／書込素子がなく、活性島部の隣に設けられ、テープと接触して制御された巻掛け角を活性島部に与える２つ以上の非活性島部を含む。薄膜サーモセンサはこれら島部の一方または両方上に位置決めされてもよく、活性島部上に置かれるとき、任意の望ましい場所に位置決めされてもよい。たとえば、薄膜サーモセンサは同じクラスタ内の電気的なラップ加工ガイドと統合され得、またはエポキシ接合を用いて構造的なヘッド島部を形成する場合には異なる薄膜材料層とともに製造され得、または読取／書込素子間に統合され読取／書込素子と同じ材料層の少なくともいくつかを有し得る。
【００１０】
サーモセンサは、ヘッドと媒体またはテープとの間のインターフェイスにおいてヘッドの実時間動作温度を感知するためにテープドライブにおいて用いるために構成される。監視用機器が、感知された温度を表わす信号をドライブコントローラに与えるために、サーモセンサにリンクされる。ドライブコントローラは、感知されたインターフェイス温度に対する応答して、最大動作温度点または範囲（たとえば約５０℃またはそれ未満などであるが、媒体およびヘッド材料ならびに設計に依存する）に達したかどうかを判断し、そうである場合には、テープドライブ構成要素を動作させて温度を（たとえば冷却ファン速度を増大させること、読取／書込電流を低減すること、テープ張力を低減すること、またはテープ速度を制御するモータを低減することなどにより）低減するか、または一時的にテープドライブを遮断してテープもしくはヘッドの損傷もしくはデータ損失を回避する。
【００１１】
より特定的には、サーモセンサを伴う薄膜磁気ヘッドは、磁気テープとともに用いるために提供され、オンサイトの実時間温度監視を可能にする。このヘッドは、テープがＴＢＳ上をテープ移動路に沿って移動される中そのテープのデータ保持面に接触する媒体インターフェイスを含む。テープに対し読取および／または書込を行なうための薄膜トランスデューサ素子をヘッド−媒体インターフェイス上に位置決めする。加えて、サーモセンサがヘッドにおいて設けられ、ヘッド−媒体インターフェイスに位置決めされた薄膜センサがヘッド−媒体インターフェイスの温度に基づく信号を発生するよう動作する。一実施例では、ヘッド−媒体インターフェイスは、テープ移動路を横切るよう位置決めされトランスデューサ素子を保持する細長い活性島部と、これもテープ移動路を横切るよう位置決めされテープ路のデータ保持面と接触して所望の巻掛け角を得るための細長い非活性島部とを含む。一実施例では、サーモセンサの薄膜センサは非活性島部上に置かれる。別の実施例では、薄膜センサは活性島部上に置かれる。さらなるトランスデューサ素子を活性島部上に設け、センサがそれら素子のうちの２つの間またはトランスデューサ素子の端部に隣接するかもしくはその上に位置決めされてもよい。センサは、再生用トランスデューサ素子を製造するために用いられる同じ薄膜プロセスの一部として製造され、それによって、素子に隣接する薄膜層を同様の材料で有してもよく、または、別々の薄膜プロセスを用いて同様のまたは異なる薄膜材料層で製造した後ヘッド上に接合してもよい。
【００１２】
【好ましい実施例の詳細な説明】
この発明は、テープドライブ内での動いている媒体とテープヘッドとの間のインターフェイスにおける実時間温度監視を与える。簡潔にいうと、これは、複数の島部を有する薄膜磁気テープヘッドの活性島部または非活性島部上に位置決めされるミクロ薄膜サーモセンサを利用して達成される。薄膜センサは、薄膜抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、薄膜熱電対、または他の薄膜温度感知装置であり得、ＲＴＤ型のサーモセンサを理解のため図１〜図６に示す。発明者は、ヘッド−媒体インターフェイスの正確な熱安定性監視を行なってデータを保護し媒体およびヘッドの動作寿命を伸ばす必要性を認識したが、さらには、ヘッド動作温度を、インターフェイスのサイズおよび媒体カバレッジのためヘッドおよびインターフェイスの外に位置決めしなければならない従来のサーモセンサで測定することの限界、ならびに、典型的にはテープの裏側およびテープによってはカバーされないヘッドの部分をフィルムに写すに過ぎなかった熱作像に伴う問題も認識した。この点において、この発明はヘッドおよび／またはインターフェイス温度のオンサイト測定を与え、そのような感知された動作温度に応答して動作して、移動する空気からの冷却効果が大きく減じられる場合に望ましくないほど高いインターフェイス温度および／または低い湿度による媒体またはヘッド損傷の危険性を大きく低減する。
【００１３】
この発明は、以下の議論においては、読取および書込を磁気媒体（磁気粒子テープなど）上において実行するために薄膜磁気テープヘッドを利用する線形テープドライブの一部として特に有用であるとして記載される。しかしながら、当業者は、以下の記載により薄膜テープヘッドに対し教示される温度安定性監視は、トランスデューサ読取および書込素子ならびに記録媒体を高動作温度により引き起こされるかまたは増大するかも知れない磨耗または劣化から守ることが有用である他のタイプの磁気記録ヘッドにおける変更を伴って利用されてもよいし、またはそのような変更を伴わずに利用されてもよいことを理解するであろう。加えて、この発明と共に用いるために論じられる磁気媒体は磁気記録テープであるが、この発明は他の磁気記憶媒体、たとえばハードディスク、フロッピー（Ｒ）ディスクなどに対しても有用であり得る。
【００１４】
図１は、ヘッド−媒体インターフェイスの熱安定性監視が特に有用である磁気テープドライブ１０のカッタウェイ図を示す。このドライブ１０の特定の構成はテープヘッドの構成ほど重要ではないが、テープヘッドに対する動作環境を完全にするため、およびどのように温度監視情報を利用してテープドライブの動作を制御し得るかの記載を容易にするために与えられる。テープドライブ１０は、レシーバ１４に挿入されるテープカートリッジ１２を含む。テープドライブ１０は、カートリッジ供給リール１６を駆動しテープ２０をある特定の速度（たとえば監視される媒体インターフェイスで発生する摩擦熱の量を制御するよう変更され得る送り速度および張力など）で移動させるモータ（図示せず）を含む。ドライブ１０は、さらに、巻き取りリール１８を駆動し、感知されたインターフェイス又はヘッド温度に応答して制御されてもよい第２のモータ（図示せず）を含む。２つのモータの対向する力の適切な均衡によって、必要とされる張力が磁気テープ２０上に生じ、さらに、テープの動きがカートリッジ１２においてまたはそれから外に生ずる。テープ２０は前送り方向または逆方向に駆動されてデータのテープに対する書込または読取をモータコントローラ回路（図１には示されないが典型的には１つまたはそれより多いプリント回路板上に設けられ機能的には図５においてテープドライブコントローラ５４０として示される）によって制御されるように行なってもよい。コントローラは、さらに、冷却ファン（図示せず）速度およびヘッド３０を通過させられる読取／書込電流の大きさを制御するために適合されてもよい。テープ２０は複数のテープガイドアセンブリ２４〜２９によって巻取りリール１８とカートリッジ２８との間を、薄膜サーモセンサを含む薄膜磁気テープヘッド３０を通過して案内され、ヘッドまたはインターフェイス動作温度が（より詳細に図２〜図５を参照して説明されるように）監視される。
【００１５】
図２はこの発明の熱安定性監視特徴を組込むテープヘッド２００を示す。図示されるように、ヘッド２００は、媒体、たとえば典型的には５〜２０ｍｍの範囲の幅を有する磁気粒子テープなどと、テープドライブ、たとえば図１のドライブ１０のようなデジタル線形テープドライブなどの動作中に接触するようにされる。テープ２１０からの読取およびそれに対する書込を可能にするために、ヘッド２００は読取／書込素子２２４を有する活性島部２２０および２３０を含む。読取および書込プロセスの正確度および安定性は、一部は、テープ２１０と活性島部２２０、２３０との間の接触を制御するのに有用な巻掛け角の組により制御される。巻掛け角を与える正確度および安定性を向上させるために、ヘッド２００は、読取／書込素子は含まないが、代わりに、この発明の一実施例に従うと、ヘッド−媒体インターフェイスでの温度を感知するための薄膜サーモセンサ２４８を含む非活性島部２４０、２５０を含む。
【００１６】
ヘッド２００の例示的な実施例においては、読取／書込素子２２４の数と同様の数のサーモセンサ２４８が非活性島部２４０に設けられる。加えて、図示されるように、サーモセンサ２４８は島部２４０内において素子２２４のうちの隣接する素子と整列するように位置決めされてテープ２１０上のおおよそ同じ線形領域に接触するようにされる。この態様で、サーモセンサ２４８は、読取／書込素子２２４のうち隣接または対にされた素子の温度と同じかまたは近い温度に加熱されることが期待される。これは有用なことであり、なぜならば、島部２２０、２４０に亘る接触は変動して異なるインターフェイス温度を引き起こすかも知れないからである。複数のサーモセンサの使用は、さらに、温度分布が島部２４０に亘って（たとえばテープ移動路を横断し、多くの場合ではテープ移動路に対し実質的に垂直に）判断されることも可能にする。もちろん、他の実施例（図示せず）では、利用されるサーモセンサ２４８の数は、素子２２４の数とは異なり、素子２２４の数より少なくても、または多くてもよく、サーモセンサ２４８は素子２２４と整列されなくてもよい。たとえば、サーモセンサ２４８の場所がテープ２１０と接触するよう島部２４０の任意の場所にある状態では、単一のサーモセンサ２４８でインターフェイス温度監視の場合には十分であろう。
【００１７】
ヘッド２００の作製は、当該技術分野において既に開発され周知である数多くの薄膜技術または現在も開発中である技術のうち任意の技術を用いて行なわれてもよい。たとえば、ヘッド２００のような薄膜ヘッドは、クリーンルームにおいて、真空または物理的蒸着法（たとえばＲＦまたはＤＣマグネトロンスパッタリング、ＲＦまたはＤＣダイオードスパッタリング、ＲＦまたはＤＣ三極管スパッタリング）およびイオンビーム堆積、バッチフォトリソグラフィ法（たとえばフォトレジストマスキング、コーティング、および現像）、化学的に補助される反応性イオンビームエッチング、フォトレジストストリッピングおよびエッチングを用いて作製され、それにより、非常に小さなヘッドおよび素子寸法ならびに複数のトランスデューサ素子（素子２２４など）の精密な位置決めおよび整列が与えられる。島部２２０、２４０のスロットまたは分離は、レーザトリミング、精密研磨、または他の機械加工技術を用いて達成され得る。各島部、島部２２０または２４０などの作製は、（図６を参照して説明されるように）さまざまな材料の層を２つまたはそれより多い基板材料内に封じ込め、その後ラップ加工または入念な研磨を行なうことにより所望の媒体接触輪郭および表面を達成するように行なわれてもよい。代替的に、各島部をいくつかのセグメントまたは部分から作製し、それらを次いでエポキシで接合して細長い島部を（図４に示されるように）形成してもよい。媒体接触表面を腐食または磨耗に対し抵抗性のある薄い層でコーティングして読取／書込素子およびサーモセンサを保護してもよい。
【００１８】
結果として得られる活性島部２００は一般に読取／書込素子２２４を含み、異なる材料（たとえば金属合金および絶縁材料など）の薄い層から形成される。ヘッド２２０は、薄膜誘導性ヘッド、薄膜異方性ＭＲヘッド、デュアルＭＲヘッド、統合された薄膜誘導性書込およびＭＲもしくはＧＭＲ読取ヘッド、または他の薄膜ヘッド設計であるように構成されてもよい。非活性島部２４０の作製は、活性島部２２０と同様の態様で、同様の材料をサーモセンサ２４８に対して用いて、または異なる材料を用いて行なわれてもよい。代替的に、非活性島部２４０は、ヘッド２００に接合され、異なる薄膜プロセスにおいて形成されてもよい。
【００１９】
素子２２４およびサーモセンサ２４８において利用される薄膜層の数ならびに各層の構成は、この発明を成功裡に実施するよう変更されてもよい。たとえば、素子２２４およびサーモセンサ２４８は絶縁層（アルミナなど）ならびにコバルト−ジルコニウム−タンタル（ＣＺＴ）の最上層および最下層または磁極を用いて作製されてもよく、これは、薄膜ヘッドにおいては一般に用いられるものであり、それに対しては、製造プロセスは当業者には十分理解されるものである。コバルト、ニッケルおよび鉄のうちの少なくとも１つを用いて作製される極およびシールドも素子２２４およびサーモセンサ２４８を作製することに対して有用である。素子２２４およびサーモセンサ２４８が上に形成されるベース基板は、フェライト、アルミニウム酸化物チタンカーバイド（AlTiC）または他の材料であってもよい。ヘッド２００を製造するために用いられる特定の材料または作製プロセスは、特にサーモセンサが活性島部および近接する読取／書込素子内に位置決めされるとき（図３および図４参照）サーモセンサ材料および製造が読取／書込素子との互換性に対して選択される状態では、限定的ではない。
【００２０】
サーモセンサ２４８の特定の構成は、同様に、この発明（１つの例示的な構成が図５および図６に示される）を実施するよう変更されてもよい。一般に、サーモセンサ２４８は、温度を測定するよう作用する薄膜ヘッド適用例のミクロ寸法において達成され得る任意の材料および層または構成要素構成を含んでもよい。サーモセンサ２４８は、各々、加熱のおおよその点（たとえば島部２４０が媒体２１０と接触する場合の島部２４０の表面など）で接合される類似しない金属からなる２つ以上の導電体または導電層を含む。サーモセンサまたは感知層材料の選択は、温度抵抗または温度−電圧関係が監視用機器により判断され説明されることにより、感知された温度を正確に判断する状態で、幅広く変更され得る。単一の監視用機器を、サーモセンサが並列および／または直列で接続される状態で用いてもよく、またはより好ましくは、監視用機器を各サーモセンサ２４８に取付けることにより各サーモセンサ２４８の場所での温度の判断を可能にする。
【００２１】
ここで図３を参照して、別のヘッド３００が図示されるが、ここでは、サーモセンサの、異なる位置決めを用いて、インターフェイス温度を監視する。図示されるように、ヘッド３００はここでもテープ２１０に２つの非活性島部３３０、３５０および活性島部３２０、３４０上で接触する。この実施例では、しかしながら、読取／書込素子３２４は、活性島部３２０において、２つまたはそれより多い素子３２４間に挿入された１つ以上のサーモセンサ３２８とともに設けられる。ヘッド３００は、オンサイトで各素子３２４での温度を近接するサーモセンサ３２８の配置で直接監視するようにされる。サーモセンサ３２８は島部３２０に沿って素子３２４と整列される状態で図示されており、これによって、サーモセンサ３２８はテープ２１０に対し素子３２４と同じ時間および速度で接触することが可能となる。素子３２４間および特に近接する素子３２４の対間における位置決めは、殆ど同一の動作環境、たとえば同様のテープ粗さおよび摩擦力、テープ張力、気流などの下でヘッド３００上において展開される媒体インターフェイスの監視を可能にする。この位置決めは、素子３２４および島部３２０において読取／書込電流により生じた熱を測定することを可能にすることにより、安定性監視をさらに向上させる（つまり、サーモセンサ３２８は素子３２４自身により動作中に加熱される）。
【００２２】
島部３２０および素子３２４を製造する方法のため、このヘッド３００の実施例においてはサーモセンサ３２８は層のうちの少なくともいくつかを含み、これら共通の層に対しては素子３２４に対して使用される同じ材料を利用することが好ましい。したがって、サーモセンサ３２８は素子３２４よりも大きいものとして図示されているが、サーモセンサ３２８および素子３２４は（テープ移動路に沿って測定して）同じ厚みを有してもよく、なぜならば、同様の材料から形成される層が用いられるからである。換言すれば、共有されたスパッタリングまたは他の薄膜作製プロセスを用いてサーモセンサ３２８を素子３２４と同時に形成する。サーモセンサ３２８の数は示された実施例３００から変動してもよい。たとえば、単一のサーモセンサ３２８を設けてインターフェイス温度を感知してもよく、または素子３２４よりも多いサーモセンサ３２８を用い、そのサーモセンサ３２８を島部３２０の端部または縁部上に設けてもよい（たとえば素子３２４を取囲んでもよい）。さらに、サーモセンサは、図２のヘッド２００を参照して論じられたように、非活性島部３３０に設けられてもよい。
【００２３】
ヘッドのラップ加工は、典型的には、素子３２４の外側縁部たとえばサーモセンサ３２９の場所などに位置決めされ島部のラップ加工がその島部に沿って実質的に等しく生じているかを抵抗を介して測定するよう用いられる電気的なラップ加工ガイドを用いて行なわれる。サーモセンサ３２９の位置決めにより、したがって、サーモセンサ３２９はまずラップ加工ガイドとして機能し、次いでサーモセンサ３２９として機能することが可能となり、これにより、ヘッド３００の作製の能率が向上する。
【００２４】
図４はさらに別のヘッド４００を示し、これをこの発明に従って用いることによりインターフェイス温度を薄膜サーモセンサで監視し得る。図示されるように、テープ２１０はここでも活性島部４２０、４６０および非活性島部４５０、４７０（図示されるとおりではサーモセンサを含まないが、ある例ではサーモセンサをこれらの島部４５０、４７０にも位置決めしてもよい）上を移動する。例示されるように、活性島部４２０の作製は、薄膜製造プロセスが完了した後エポキシで接合されるモジュールを用いて行なわれる。図示されるように、読取／書込素子４４０は内側島部モジュール４２４に形成されるが、これは、サーモセンサ４３０を含む２つの外側モジュール４２２、４２６間に挟まれる。好ましくは、島部４２０の作製は、サーモセンサ４３０が媒体２１０に接触しかつ最も外側の素子４４０と物理的に近接するよう位置決めされる状態で行なわれる。
【００２５】
必ずしもではないが、サーモセンサ４３０は、典型的には、モジュール４２２、４２４、４２６の接合の後、素子４４０と細長い活性島部４２０の軸に沿って実質的に整列するよう位置決めされる。島部４２０のモジュール式作製は、サーモセンサ４３０および素子４４０が異なる薄膜材料から異なる薄膜プロセスにおいて、およびある場合ではそのような材料からなる異なる数の層で作製されることを可能にすることに対し有益である。ここでも、サーモセンサ４３０は、さらに、ヘッド４００の或る実施例においては非活性島部４５０、４７０にも設けられ得る。
【００２６】
加えて、図４に示されるモジュール式作製は図３に示される実施例と共に用いられるかまたはそれと組合され得る。たとえば、一実施例では、サーモセンサ４３０は、内側モジュール４２４上に含まれ、別途外側モジュール４２２、４２６上には作製されない。この実施例では、サーモセンサ４３０は（図４に示されるように）素子４４０のうち外側の素子に近接して位置決めされてもよく、または（図３において素子３２４間のサーモセンサ３２８に対し示されるように）素子４４０間に統合されてもよい。ヘッド３００に比して論じられるとおりでは、同じモジュール４２４に作製されるとき、サーモセンサ４３０および素子４４０は、典型的には、共有されるかまたは同様の厚みを伴う同様の薄膜材料から形成される１つ以上の薄膜層を用いて製造される。
【００２７】
ある実施例では、ヘッド４００は、基準温度をヘッド４００上において、およびより特に活性または非活性島部上において、しかしながらヘッド−媒体インターフェイス外において感知するための１つ以上のセンサを含む。基準作業電圧に関する情報収集は次いで温度監視用機器および／またはテープドライブコントローラ（たとえば図５の装置５３０、５４０など）により用いられることによりヘッド−媒体インターフェイス温度を一般的な動作温度と比較していつ高いヘッド−媒体インターフェイス温度が動作パラメータ（次いで変更され得る）または単にテープドライブ１０内における全体の温度または冷却の欠如によって引き起こされているかを判断し得る。
【００２８】
これに関し、図４においてさらにサーモセンサ４３１、４３２が示されるが、これらが含まれるのはヘッド−媒体インターフェイス外の温度を感知するためである。換言すれば、サーモセンサ４３１、４３２は、活性島部４２０（およびある実施例では活性島部４６０にも置かれる）上において、島部４２０上の、媒体２１０とは接触しない場所に位置決めされる。島部４２０上におけるこの特定の場所は、予測される媒体２１０の幅に適合するよう、たとえば媒体２１０の幅の或る範囲に対しヘッド−媒体インターフェイス内にないよう変更されてもよい。サーモセンサ４３１、４３２は外側モジュール４２２、４２６に位置決めされるよう示され、これにより、サーモセンサ４３１、４３２をサーモセンサ４３０と同時に同様の製造技術および材料を用いて製造することを容易にする。代替的に、基準温度サーモセンサ４３１、４３２は図２の一片の島部、たとえば島部２２０など内に作製されてもよい。図示されない他の実施例では、基準サーモセンサが、サーモセンサ４３１、４３２と同様、非活性島部４５０、４７０の１つ以上上においてヘッド−媒体インターフェイス外に含まれ、島部４５０、４７０上の温度を媒体２１０に接触しない場所で感知するよう機能する。
【００２９】
図５はこの発明に従うインターフェイス温度監視および駆動制御システム５００を示す。図２〜図４のサーモセンサ２４８、３２８および４３０に対して用いられてもよいＲＴＤ型サーモセンサ５１０が示される（ＲＴＤ型および熱電対型サーモセンサをより詳細に以下に説明する）。サーモセンサ５１０は電気的リード５１２、５１４間に挟まれるセンサ５１８を含む。寸法はこの発明を実施するよう変動してもよいが、厚みＴは典型的には６００〜９００Åの範囲内、たとえば約７５０Åであり、幅Ｗは典型的には約５〜１５ミクロンの範囲内、たとえば約１０ミクロンであり、深さは典型的には約１０〜２０ミクロンの範囲にある。用いられる特定の寸法の選択は、好ましくは、サーモセンサ５１０が上に位置決めされる特定の島部、およびサーモセンサ５１０が３つ以上の読取／書込素子間に位置決めされるかまたは２つの読取／書込素子間に位置決めされるか（この場合、幅Ｗは好ましくは最小にされ、厚みＴの選択はサーモセンサ５１０の製造が近接のトランスデューサ素子を製造するよう用いられる薄膜プロセスで行なわれるようになされる）に適合するようになされる。
【００３０】
システム５００においては、リードはワイヤボンディングパッド５２２、５２４に電気的に接続され、それらは次いで温度監視機器５３０に電気的に接続される。熱電対型のサーモセンサに対しては、監視機器５３０は生じた熱的起電力電圧を感知し、センサ５１８に対する材料特性および実験データに基づいてセンサ５１８で対応の温度を判断する。抵抗温度検出器（ＲＴＤ）型のサーモセンサに対しては、監視機器５３０は電流をサーモセンサ５１０およびセンサ５１８に送り込み、サーモセンサ５１０における抵抗の変化を感知する。機器５３０は好ましくはそのような判断を継続または殆ど連続的に行ない、対応の温度またはフィードバック信号をテープドライブコントローラ５４０に送信する。テープドライブコントローラ５４０はテープドライブ（図１のテープドライブ１０など）内の構成要素の動作を制御するよう機能する。たとえば、コントローラ５４０は、テープをドライブにおいてテープ速度で移動させるモータの速度、冷却ファンの速度、移動しているテープの張力、および読取／書込素子を通して送られる読取／書込電流のレベルを制御するよう動作してもよい。動作中、テープドライブコントローラ５４０は好ましくは温度信号を機器５３０から受取り対応の温度をヘッド保持サーモセンサ５１０に対する予め設定された最大または受容可能な上側動作電流と比較する。
【００３１】
たとえば、媒体の劣化が５０℃において予期される場合、予め設定される最大動作温度は４８℃または通常の動作温度限界より低い何らかの他の温度に設定されてもよい。コントローラ５４０は、次いで、センサ５１８での感知された温度またはオンサイトの温度をこの予め設定された温度と比較し、この予め設定された温度を越えるかまたはそれと一致すると、コントローラ５４０は冷却ファンの速度を上げ、テープ速度の低減をテープドライブモータを遅くすることにより行ない、テープの張力を低減し、および／または読取／書込電流を低減するよう動作する。代替的に、異なる設定された点を異なる制御動作に対して用いてもよい。たとえば、第１の設定された点または比較温度をコントローラ５４０によって冷却ファンの速度を制御することのために用い、第２のより高い比較温度を次いで用いてテープ速度を落としテープ張力を低減し、第３のさらにより高い比較温度を次いで用いていつ読取／書込電流を低減すべきかを判断し、第４の最大または遮断温度を用いていつテープドライブを遮断してテープおよび／または読取／書込素子に対する損傷を防止すべきかを判断してもよい。コントローラ５４０は、さらに、監視された温度情報を、コントローラ５４０を含むテープドライブ上またはそのドライブの外部にある表示装置に送信し、温度情報を、周期的に送信されるドライブ環境に含み、および／または予め設定された点がセンサ５１８において満たされるかまたはそれを超えると警告信号を送信してもよい。
【００３２】
図６は、センサ５１８の一実施例を、テープ移動路に垂直な断面図、つまり細長い島部の長さに沿って見た状態で示す。図示されるように、センサ５１８は複数の層を含む薄膜装置である。層の数はこの発明を実施するようおよび読取／書込素子のうち任意の近接する素子に適合するよう変更されてもよい。示される、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）型センサ５１８の実施例では、５つの層６１０、６２０、６３０、６４０および６５０が設けられ、各層は異なる金属合金または絶縁体材料たとえば白金、ニッケル、銅、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、ＣＺＭ、Ｔａなどを含んでもよい。加えて、層６１０、６２０、６３０、６４０、６５０は異なる厚みを有してもよく、または図示されるように実質的に等しい厚みを有してもよい。センサ５１８の１つの特定の実施例では、層６１０はタンタル（Ｔａ）から形成されるキャップ層であり、層６２０はＮｉＦｅから形成されるＭＲ素子であり、層６３０はＴａから形成されるスペーサであり、層６４０はＣＺＭまたはＮｉＦｅＲｈから形成されるＳＡＬであり、層６５０はＴａから形成される下層である。センサ５１８のこのような例示的構成が与えられる状態では、当業者は他の有用なサーモセンサ５１０を、異なる層材料および異なる数の層をセンサ５１８において用いて形成することができる。
【００３３】
図５〜図６のサーモセンサ５１０は薄膜抵抗温度検出器（ＲＴＤ）として作製され、しかも電気的薄膜抵抗器（センサ５１８）は抵抗を温度とともに変化させる。温度に対する抵抗変化間の機能的関係は、抵抗の温度係数（ＴＣＲ）と呼ばれるが、これは十分に理解されるものであり、実施において反復可能である。或る数の薄膜材料、たとえばニッケル鉄合金、白金、ニッケル、銅などをこの抵抗素子５１８に対し用いてもよい。ＲＴＤをサーモセンサ５１０に対して用いることの利点は以下を含む：テープドライブにおいては必要とされることが多いように）反復性、線形性および正確性が重要な考慮点である場合適用例に対し十分である；適切に構築された薄膜ＲＴＤ（たとえば白金ＲＴＤなど）は非常に反復可能な抵抗対温度特性を時間に亘って有する；ＲＴＤは相対的に相互交換可能（たとえば置換可能）であり、なぜならばそれらの元の変動は熱電対のそれよりも遥かに低いからである。薄膜ＲＴＤはしかしながら以下を含むいくつかの問題点を生じ得る：薄膜加工コストは高くなり得、なぜならば熱電対においてもよりもより多くの層を必要とするからである（が、このより高いコストは全体のヘッドコストに比して低い）；さらなる３−ワイヤまたは４−ワイヤ構成を用いてリードワイヤ抵抗効果を補償する場合にはより貴重なウェハスペースを用いるかも知れない。
【００３４】
サーモセンサ５１０の構成は２−ワイヤ構成であり、そこではＲＴＤリード５１２、５１４が２つのボンディングパッド５２２、５２４に接続される。典型的には、図示はしないが、ＲＴＤセンサ５１８は典型的なホイートストンブリッジ回路に接続される。この単純な構成は少数のボンディングパッドを用い必要とされるウェハ占有面積を制限することに対して望ましい。そのような補償されない回路においては、ＲＴＤセンサ５１８からのリードワイヤ抵抗は、温度監視機器５３０によって測定して、回路の総抵抗を直接増大させる。システム５００の他の実施例（図示せず）では、３および４−ワイヤ構成を用いてより高い正確度を、しかしながら、すべて、必要なウェハ空間ならびに製造の複雑さおよびコストを増大させ得るより多くのリード、ワイヤおよびボンディングパッドの相殺を伴って、与えてもよい。３−ワイヤ構成または回路では、２つではなく３つのリードワイヤがＲＴＤセンサ５１８から来る。センサ５１８の、異なる端部上の２つのリードワイヤは測定用電流を送り、一方、第３のリードワイヤは電位リードとしてのみ作用する。ブリッジが平衡状態にある限りにおいて、電流は回路を通って流れない。測定用電流を運ぶ２つのリードワイヤはブリッジの別個のアームにあり、それにより、リードワイヤ抵抗は打ち消される。３−ワイヤ回路は、抵抗は２つの測定用電流リードワイヤ間においては同じであるとし、そのような構成は一般には抵抗を５％内に一致させる。４−ワイヤ構成または回路では、リードワイヤ抵抗は打ち消され、（コンタクトにおけるなどの）一致しない抵抗の影響は取除かれる。４−ワイヤ回路では、センサ５１８の各端部における１つのワイヤが正確な測定用電流を運び、一方、各端部における第２のワイヤを用いてＲＴＤセンサ５１８にわたる電圧降下を測定する。４−ワイヤ回路は、高い正確度のセンサシステム５００に対して望ましく、より長い距離にわたってシステム５００の２および３−ワイヤ構成よりもよい。
【００３５】
ＲＴＤ型サーモセンサに加えて、この発明のサーモセンサ（図１〜図４において位置決めされて図示される）は薄膜熱電対として実現され得る。薄膜熱電対を感知素子（素子５１８など）に対して用いることは高温度環境（典型的にはテープドライブにおいては見られない）に対して有用であり得、より低いコストで実現され得、なぜならば、２つの層の薄膜加工が必要とされるすべてであり、典型的にＲＴＤサーモセンサに対して用いられる多数の層は必要とされないからである。熱電対は、他方、典型的にはより反復可能ではなく、より低い正確度を有する。さらなる正確度損失が、しばしば、たとえばボンドパッドからワイヤ、ワイヤから可撓性ケーブルボンドパッド、可撓性ケーブル銅トレースからコネクタ、コネクタからコネクタ、およびコネクタから温度コントローラ回路板など、薄膜熱電対と温度コントローラまたは機器（たとえば機器５３０など）間の可能性のある温度勾配との、増大する数の、同様でない材料多接合接続のため、生じる。加えて、多くの薄膜熱電対の作製を磁気抵抗リーダとは異なる材料を用いて行なってもよいが、これはエポキシ接合技術の使用または（ＲＴＤサーモセンサに比して）ウェハの複雑さを増大させるに至る。
【００３６】
薄膜熱電対をこの発明のサーモセンサに対して用いる場合、図２および図４のヘッド２００および４００が典型的には好ましく、なぜならばこれらヘッド２００、４００は（先にＲＴＤサーモセンサの使用とともに論じたように）サーモセンサおよび読取／書込素子に対する別途の製造プロセスの使用をサポートするからである。サーモセンサ（図５のサーモセンサ５１０など）として実施されるとき、各薄膜熱電対センサ５１８は、ヘッドにおいてＴＢＳ付近に接続され一般的にはヘッド−媒体インターフェイスに対し露出する異なる熱的起電力材料から形成される２つの導電体を含む。導電体の露出した端部は測定接合部と呼ばれ、導電体が温度監視機器（機器５３０など）にワイヤボンディングパッド（パッド５２２、５２４など）を介して接続する、導電体の他方端は、基準接合部と呼ばれる。熱電対の測定接合部および基準接合部は異なる温度であり、電位（ミリボルト電位など）が導電体内に形成される。発生されるミリボルト電位の大きさは導電体の熱的ｅｍｆ材料組成および冶金学的構造の関数である。
【００３７】
２つの同様でない材料間の接触領域は好ましくは比較的小さくおよび薄くされることにより熱質量を低減し感度を増大させる。典型的には、各熱電対は、同様でない材料からなり接触領域において重なるに過ぎない２つの層で形成されるが、これはこの発明を実施するのにさまざまな形を取り得る。以下は薄膜熱電対導電層を形成するのに用いられ得る材料の対のほんのいくつかである：銅／コンスタンタン（つまり５５％の銅と４５％のニッケルとの合金）；鉄／コンスタンタン；銅／Ｎｉ（たとえば９０％など）とＣｒ（たとえば１０％など）との合金；白金／白金とロジウムとの合金；白金／パラジウム；およびロジウム／イリジウム。薄膜導電層のどちらも最初に薄膜加工中に適用され得、絶縁層は必要に応じてまたは薄膜熱電対（たとえばポリアミドなどの低誘電体材料など）を製造するために有用であるように、設けられる。薄膜熱電対の形成は、フォトリソグラフィ技術、スパッタリング、スピン、化学的エッチングおよび電気めっき、接着噴霧、ならびにラミネーションを含む多数の方法で完成され得る。
【００３８】
この発明をある程度の特定性を持って記載し例示してきたが、この開示は例示の目的のみでなされたものであり、部品の組合せおよび構成における数多くの変更に当業者が前掲の特許請求の範囲にあるようにこの発明の精神および範囲から逸脱することなく訴え得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  薄膜サーモセンサをこの発明に従って伴う薄膜テープヘッドが実施され十分に適合される、この発明に従う磁気テープドライブのカッタウェイ斜視図である。
【図２】  サーモセンサの、テープヘッドの非活性島部における位置決めを示す、図１のテープドライブとともに用いられてもよいテープヘッドの一実施例の拡大斜視図である。
【図３】  サーモセンサをテープヘッドの活性島部上においてヘッドの読取／書込素子の２つ以上の間において位置決めするのを示す、この発明に従うテープヘッドの別の実施例の、図２と同様の図である。
【図４】  サーモセンサをテープヘッドの活性島部の端部または縁部上に位置決めして媒体と接触するようにするが、読取／書込素子およびサーモセンサの別々の作製を容易にし、およびさらなるサーモセンサを活性（または非活性）島部の或る部分上においてヘッド−媒体インターフェイス外に位置決めして基準作業環境温度測定を与えるのを示す、この発明に従うテープヘッドのさらに別の実施例の、図２および図３と同様の図である。
【図５】  図２〜図４のテープヘッドにおいて、この発明のヘッド−媒体インターフェイス温度監視およびフィードバックシステム内および外において用いられるようなサーモセンサの拡大斜視図である。
【図６】  この発明のサーモセンサを作製するのに有用なセンサ素子の、１つの多層実施例を示す、図５のサーモセンサセンサ素子の断面図である。
【符号の説明】
２００  薄膜磁気ヘッド
２２４  薄膜トランスデューサ素子
２４８  サーモセンサ
【図１】
0004021369.tif 000002
【図２】
0004021369.tif 000003
【図３】
0004021369.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004021369.tif 000006
【図６】
0004021369.tif 000007