(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリ・セル（２３４）に分割される複数のトラック（１１７）を備えるディスク記憶装置（１００）のための平面構造を有するヘッド（１３０）であって、前記ヘッド（１３０）は半導体材料のチップ内に形成されており、
それぞれが、前記チップの自由表面付近上に配置されているエアギャップ（２３０ａ；２３０ｂ）によって遮られており、各メモリ・セルの対応する部分（２３４ａ；２３４ｂ）と適切に磁気的に結合されている第１磁気回路（２０６ａ）及び第２磁気回路（２０６ｂ）を構成する磁気コア（２０５）と、
対応する前記トラック（１１７）の縦軸（２３３）に関して横向きに配置されている部分（２３４ａ；２３４ｂ）と、
前記メモリ・セル（２３４）の前記部分（２３４ａ；２３４ｂ）の磁化状態を示す値をそれぞれ検出するための、前記第１磁気回路（２０６ａ）及び前記第２磁気回路（２０６ｂ）と少なくとも部分的にリンクされる第１検出手段（２５０ａ）及び第２検出手段（２５０ｂ）と、
を備えており、
前記磁気コア（２０５）は、
第１ヨーク（２１０）及び互いに離間した第１部分（２１６ａ）と第２部分（２１６ｂ）とに分割された第２ヨークと、
前記第１ヨーク（２１０）と前記第２ヨークの第１部分（２１６ａ）間に延在した第１柱（２２０ａ）と、
前記第１ヨーク（２１０）と前記第２ヨークの第２部分（２１６ｂ）間に延在した第２柱（２２０ｂ）と、
前記第１ヨーク（２１０）から前記第２ヨークの前記第１部分（２１６ａ）と前記第２部分（２１６ｂ）のそれぞれの自由端近傍まで延在した中心柱（２２５）と、を含み、
前記第１磁気回路（２０６ａ）は、前記第１ヨーク（２１０）、前記中心柱（２２５）、前記第２ヨークの前記第１部分（２１６ａ）及び前記第１柱（２２０ａ）により形成されており、
前記第２磁気回路（２０６ｂ）は、前記第１ヨーク（２１０）、前記中心柱（２２５）、前記第２ヨークの前記第２部分（２１６ｂ）及び前記第２柱（２２０ｂ）により形成されており、
前記第１ヨーク（２１０）及び前記第２ヨーク、前記第１柱（２２０ａ）、前記第２柱（２２０ｂ）及び前記中心柱（２２５）は、それぞれ前記チップ（２００）の自由表面に平行な縦軸を有している、
ヘッド（１３０）。
【請求項２】
前記第１ヨーク（２１０）の縦軸は前記第２ヨークの縦軸に平行であり、前記第１柱（２２０ａ）、前記第２柱（２２０ｂ）及び前記中心柱（２２５）の縦軸は前記第１ヨーク（２１０）及び前記第２ヨークの縦軸に垂直である請求項１記載のヘッド（１３０）。
【請求項３】
前記第２ヨークの前記第１部分（２１６ａ）と前記第２部分（２１６ｂ）が、その自由な端部に、前記磁気コア（２０５）に関して外側に向いたＶ形の開口部（２２３）を形成するそれぞれ向かい合った面取り部を備えた請求項１記載のヘッド（１３０）。
【請求項４】
各磁気回路（２０６ａ；２０６ｂ）が、さらなるエアギャップ（２３５ａ；２３５ｂ）によって遮られ、対応する前記検出手段（２５０ａ；２５０ｂ）が前記さらなるエアギャップ（２３５ａ；２３５ｂ）の付近に配置された磁気抵抗素子を具備した請求項１ないし３のいずれか１項記載のヘッド（１３０）。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載のヘッド（１３０）と、前記第１検出手段（２５０ａ）及び第２検出手段（２５０ｂ）によって検出された値を比較し、比較に依存して前記ヘッド（１３０）に位置を訂正するための手段（１４５，１５０，１３５）を具備するディスク記憶装置（１００）。
【請求項６】
記憶装置（１００）がハード・ディスクである請求項５記載のディスク記憶装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク記憶装置用のヘッドに関し、特に、請求項１記載の序文に記載されたヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ハード・ディスクのようなディスク記憶装置において、データは、ディスクの回転軸と同心のトラックに記憶されている。データのブロックは、所望のトラックに隣接するサスペンション・アーム上に取り付けられた電磁ヘッドの位置決めによって（読取りまたは書込みのために）アクセスされる。
【０００３】
異なる埋込み式の解決策は、一般的には使用され、各トラック上に、有効なデータと共に挿入された補助位置決めサーボ・データを記憶することである。特に、各トラックは、さまざまなセクタに分割され、その内のいくつかは、規則正しい間隔で位置決めサーボ・データを記憶するために使用される。ディスクが回転しているとき、各ヘッドは、定期的に補助サーボ・データを読み取り、サーボ機構がその位置を直接的に訂正できるようにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ディスク記憶装置での問題点とは、それらが正確に動作することを確実にするために、ヘッドがトラック内できわめて正確に位置決めされる必要があるという点である。そうでない場合、ヘッドが、書込み動作中に隣接トラック上を移動し、記憶されているデータの少なくともある部分を破壊することがある。同様に、読取り動作中に、ヘッドが不正確なデータを検出する場合がある。
【０００５】
ヘッドの位置を訂正するための既知の専用の解決策は、補助位置決めデータ  （サーボ・データ）が記録されるサーボ・ディスクの使用から成り立つ。書き込みと読み出しヘッドに（またはヘッドのグループに）固定されるさらなるサーボ・ヘッドは、サーボ・データを読み取り、サーボ機構が、ヘッドのすべてをトラック内の正しい位置に保持することができるようにする。この解決策は、適当なサーボ・ディスクおよびサーボ・ヘッドの使用を必要とするため、きわめて高価である。さらに、このようにして達成された制御はあまり正確ではなく、有効なデータが記憶されているヘッドおよびディスクと比較した場合に、特に、サーボ・ヘッドおよびサーボ・ディスクの異なる熱膨張によって影響を受ける。
【０００６】
一方、埋め込み式の解決策の不利な点は、サーボ・データを記憶している２つの連続するセクタの間でのヘッドの移動中には、どのようにしてもその位置を確認、訂正することができないという点である。したがって、この構造は、ヘッドの正しい位置を連続的に保証しない。さらに、ディスクの各トラックでの位置決めサーボ・データの記憶には、ディスク上の有効なスペースの約１０％という相当量の浪費が必要とされる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、前記欠点の回避である。この目的を達成するために、請求項１に記載されるようなヘッドが提案される。
【０００８】
すなわち、メモリ・セルに分割される複数のトラックを備えるヘッドであって、ヘッドは、連続するメモリ・セルを読み取るための手段を具備し、メモリ・セルを読み取るための手段が、それぞれ各メモリ・セルの部分を読み取るための少なくとも２つの部分的な読取り手段を具備し、前記部分が、対応するトラックの縦軸線に関して横方向に配列したものである。
【０００９】
本発明に従ったヘッドのさらなる特性および優位点は、添付図面を参照する非制限的な例によって与えられる、その好ましい実施例についての以下の記載から明らかになるであるだろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
特に図１を参照すると、ハード・ディスク記憶装置１００は、密封されたコンテナ１０３を具備し、その内側には、強磁性物質で覆われた剛体の円形のサポートから構成されるディスク１０５を有している。しかしながら、本発明のヘッドは、複数ディスク記憶装置、フロッピー・ディスク記憶装置、または光ディスク記憶装置および類似物での使用にも適している。ディスク１０５は、適当な電気モータ１１５に接続されるシャフト１１０に対しハブ１０７により連結されている。モータ１１５は、ディスク１０５を、一定の周波数(例えば、１００Ｈｚと １５０Ｈｚの間の周波数)でシャフト１１０の回りで回転させ続ける。
【００１１】
ディスク１０５は、回転シャフト１１０と同心で、メモリ・セルに分割される複数のトラック１１７を具備している。各セルは、強磁性物質の異なった磁化状態によって表されたデータの１ビットを記憶する。一般的には、トラック１１７に沿ったデータ密度は、例えば、約１２０，０００ＢＰＩ(ビット／インチ)であり、トラック密度は、例えば、約５，０００ＴＰＩ（トラック／インチ）である。
【００１２】
記憶装置１００は、その一端部がピン１２６に連結されたサスペンション・アーム１２５を具備している。サスペンション・アーム１２５は、スライダー１２８がその自由な端部の上に取り付けられる可撓性のサスペンション１２７内で成端している。スライダー１２８ (以下に詳説される) は 、電磁ヘッド１３０を サポートしている。サスペンション１２７は、スライダー１２８をディスク１０５の上面に抗して推進する圧力をかけるために曲がっている。スライダー１２８は、ディスク１０５が回転しているときディスク１０５の上面の上方のエア・クッションで空中停止（hover）し、ヘッド１３０が、例えばナノメータ（ｎｍ） の数十分の１のようなきわめて小さな距離でディスク１０５の粗さに従うことを可能にする。
【００１３】
一般的には、ラウドスピーカで使用されるタイプのボイス・コイル・モータにより構成されるアクチュエータ１３５が、ピン１２６の回りでサスペンション・アーム１２５を回転させる。ヘッド１３０は、このようにして、所望のトラック上に位置決めされるように、ディスク１０５に関して実質上径方向に移動される。
【００１４】
ヘッド１３０は、半導体材料のチップ内に形成される可撓性のワイヤ１４３によってアナログ／デジタル回路１４５に接続されている。回路１４５は、読取り動作中にヘッド１３０によって供給される電気信号を処理し、書込み動作中にヘッド１３０に適当な制御信号を送信する。回路１４５は、記憶装置１００を外部と通信させる制御装置１５０に接続されている。また、装置１５０は、所望のトラック上でのヘッド１３０の移動を制御し、トラック内のヘッド１３０の位置をチェックするために、アクチュエータ１３５にも接続される（以下に詳説される）。
【００１５】
図２（すでに図１に図示された要素は、同じ参照番号で識別される）を参照すると、電磁ヘッド１３０は平面構造を有し、半導体物質、一般的には珪素のチップ２００内に形成される。しかしながら、本発明のヘッドは、セラミック支持基板または類似物上で形成されるためにも適している。チップ２００は、例えばパーマロイ（ニッケルと鉄の合金）のような高い透磁性を持つ物質、あるいは反磁性体物質に取り入れられるその他の柔らかな強磁性物質から作られる磁気コア２０５を具備している。
【００１６】
コア２０５は、そのそれぞれが磁界の磁束線の好ましい経路を定める左側の磁気回路２０６ａおよび右側の磁気回路２０６ｂを形成している。コア２０５は、フロント・ヨーク２１０および互いに別々である左側部分２１６ａと右側部分２１６ｂに分割されたリア・ヨークとにより構成されている。左側柱２２０ａおよび右側柱２２０ｂは、リア・ヨークのフロント・ヨーク２０１を左側部分２１６ａと右側部分２１６ｂにそれぞれ接続している。リア・ヨークの左側部分２１６ａおよび右側部分２１６ｂは、そのそれぞれの自由な端部に、磁気コア２０５に関して外側を向くＶ字形の開口部２２３を形成する、向かい合った面取り部(例 えば４５°の面取り部)を備えている。中心柱２２５は、リア・ヨークの開口部 ２２３の付近までも遠くフロント・ヨーク２１０から伸長している。左側磁気回路２０６ａは、フロント・ヨーク２１０と、中心柱２２５と、リア・ヨークの左側部分２１６ａと、および左側柱２２０ａとにより形成されているが、右側磁気回路２０６ｂは、フロント・ヨーク２１０と、中心柱２２５と、リア・ヨークの右側部分２１６ｂと、および右側柱２２０ｂとより形成されている。有利なことに、この構造は、磁束を、２つの回路２０６ａと２０６ｂで最適な方法で、連続的に伝達されるようにしている。しかしながら、本発明は、異なった形状の１つの磁気コア、または２つ（または３つ以上）の別個の磁気コアで実現されることがある。
【００１７】
各磁気回路２０６ａ、２０６ｂは、チップ２００の自由な上面の付近に配置され、好ましくは中心柱２２５と開口部２２３の間に形成されるエアギャップ２３０ａ、２３０ｂにより遮られる。エアギャップ２３０ａおよび２３０ｂは、トラック１１７の縦軸２３３に関して横向きに整列され、その総長はトラック１１７の幅よりわずかに大きい。各エアギャップ２３０ａ、２３０ｂは、各回路２０６ａ、２０６ｂが、面しているメモリ・セル２３４の対応する部分と磁気的に結合できるようにしている。特に、左側エアギャップ２３０ａおよび右側エアギャップ２３０ｂは、それぞれメモリ・セルの左側部分２３４ａおよび右側部分２３４ｂと結合され、部分２３４ａおよび２３４ｂは、軸線２３３に関して横向きに配列される。
【００１８】
各磁気回路２０６ａ、２０６ｂは、さらなるエアギャップ２３５ａ、２３５ｂによって遮られる。例えば、エアギャップ２３５ａは、左側柱２２０ａ内に形成され、エアギャップ２３５ｂは、右側柱２２０ｂ内に形成されている。外部の磁界に依存する抵抗変数を持つ各磁気抵抗素子２５０ａ、２５０ｂが、磁気回路２０６ａ、２０６ｂと少なくとも部分的にリンクされるように、各エアギャップ２３５ａ、２３５ｂの付近に配置されている。磁気抵抗素子２５０ａ、２５０ｂは、例えば、パーマロイから作られるか、スピン−弁磁気抵抗素子である。  接触電極の２つの組２５５ａ、２５６ａおよび２５５ｂ、２５６ｂ(例えば、銅から 作られている)は、その縦の端の付近で各磁気抵抗素子２５０ａおよび２５０ｂ に接続されている。メモリ・セル２３４の部分２３４ａ、２３４ｂにより生じさせられる磁束は、磁気回路２０６ａ、２０６ｂ内で伝達され、磁気抵抗素子２５０ａ、２５０ｂと少なくとも部分的にリンクされている。一定の電圧(例えば、 約数ｍＶ)が電極２５５ａ、２５６ａおよび２５５ｂ、２５６ｂの各組の間でか けられ、対応する電流が測定されると、メモリ・セル２３４の部分２３４ａ、２４５ｂの磁化状態をその中から推論することができる磁気抵抗素子２５０ａ、２５０ｂ内の磁界の強度を得ることができる。
【００１９】
代わりに、磁界の検出には、例えば磁気回路のそれぞれの回りに巻かれたコイルのようなその他の同等な手段が使用される。このケースでは、メモリ・セルの磁化状態の各変動により、コイルにリンクされた磁束での変動が引き起こされる。したがって、その中からメモリ・セルの磁化状態の変動を推論できる誘導熱起電力が、各コイルの端子で作り出される。本発明は、メモリ・セルの部分の対応する番号を読み取るための３つまたは４つ以上のエアギャップ（および対応する磁気抵抗素子）の使用により、あるいはその他の同等な部分的な読取り手段により、エアギャップの異なった位置決めによっても実現される場合がある。
【００２０】
読取り動作中、磁気抵抗素子２５０ａおよび２５０ｂによって検出される値が、メモリ・セル２３４の磁化状態を示す合計値を作り出すように、アナログ／デジタル回路（図１の１４５）内に一緒に増設されている。
【００２１】
ヘッド１０３がトラック１１７の中心で正しく位置決めされると、各エアギャップ２３０ａ、２３０ｂは、メモリ・セル２３４の対応する部分２３４ａ、２３４ｂにより生じさせられる磁界とリンクされる。この状態では、回路２０６ａおよび２０６ｂのそれぞれで伝達される磁束は、磁気抵抗素子２５０ａ、２５０ｂが同じ値を検出するように同じとなる。
【００２２】
しかし、ヘッド１３０がトラック１１７上で中心に置かれない場合、磁気抵抗素子２５０ａ、２５０ｂにより検出される値は異なる。例えば、ヘッド１３０が左に向かって転置される状態が考えられる。このケースでは、右側エアギャップ２３０ｂが、メモリ・セル２３４によって生じさせられる磁界にさらに大きな程度でリンクされるが、左側エアギャップ２３０ａは、より少ない程度で磁界とリンクされる。簡略さのために、トラック１１７に隣接するディスクの表面が磁化されていないと仮定すると、右側磁気抵抗素子２５０ｂにより検出される値は大きくなるが、左側磁気抵抗素子２５０ａにより検出される値は、左に向かうヘッド１３０の転置の規模に依存して減少する。トラック１１７に隣接する表面が磁化されている場合、例えば、トラックがともに非常に緊密である場合、左側磁気抵抗素子２５０ａによって検出される値は予期できないように変化することに注意する必要がある。しかし、左側磁気抵抗素子２５０ａによって検出される値の変動の規模には、その平均値がゼロとなるように無作為な統計的な分布がある。したがって、左側磁気抵抗素子２５０ａによって検出される値の平均は、過去のケースでのように減少する。ヘッド１３０が右に向かって転置される場合、同様の考慮が適用される。
【００２３】
磁気抵抗素子２５０ａおよび２５０ｂによって検出される値は、アナログ／デジタル回路１４５で比較される(図１を再度参照のこと)。この比較の結果は、この結果からヘッド１３０の転位の方向および規模を引き出し、ヘッド１３０の位置の結果的な訂正のために適当な制御信号をアクチュエータ１３５に送信する制御装置１５０に供給される。
【００２４】
書込み動作に関しては、従来の電磁書込みヘッドが使用され、１つまたは複数の前記読取りヘッドに固定され、例えば、トラックに沿ってまたはトラックに横向きに整列されて配置されている。一定のトラックでの書込み動作中、読取りヘッドは、同時に、同じトラック、あるいは１つまたは複数の隣接トラックを、前記ケースでのようにその位置、したがって書込みヘッドの位置も確認するために読み取る。前記ヘッドは、磁気コアの回りで螺旋形で巻かれた、銅のコイルまたはその他の同等な導電性手段も具備する読書きヘッドでもよい。この場合は、各書込み動作は、ヘッドがその位置を訂正することができるように、所定の時間期間後に中断される。
【００２５】
前記電磁ヘッドを生産するための工程の例が、図３から図６（図２にすでに図示されている要素は、同じ参照符号で識別されている）に示されている。特に、図３を参照すると、半導体物質(例えば、珪素)から成る基板３０５は、絶縁物質３０７（典型的には、二酸化珪素）の層で覆われている。電極２５５ａ、２５６ａ、２５５ｂ、２５６ｂは、既知の配置および選択エッチング技法により絶縁層３０７上に形成される。それから、厚さが、例えば５０ ｎｍと１００ｎｍの間 の磁気抵抗性の物質の薄膜が、好ましくは陽極スパッタリングによって付着される。磁気抵抗素子２５０ａ、２５０ｂは、既知のマスキングおよびエッチングの技法によりこの磁気抵抗膜から形成される。
【００２６】
図４に移動すると、例えば、ｎｍの数百分の１の厚さの炭化珪素のような絶縁物質３１０から成る膜３１０が付着されている。絶縁膜３１０（および、後記の他の絶縁層）は、好ましくは、プラズマ・デポジションにより付着される。例えば、厚さが約数μｍのテトラエチル・オルソシリケート・オキサイド（ＴＥＯＳ）の異なった絶縁層３１５が、絶縁膜３１０上に付着される。既知のマスキングおよびエッチングの技法により、幅が、例えば、０．８μｍと１．２μｍの間の開口部３２０がＴＥＯＳ層３１５内に形成され、さまざまなエアギャップ（図２の２３０ａ、２３０ｂ、２３５ａおよび２３５ｂ）および磁気コア内の開口部  （図２の２２３）を形成するために(下記のように)使用される。例えば、窒化珪素の異なる絶縁層３２５は、付着されてから、例えば、各開口部３２０の中で、例えば０．２μｍの幅のスロット３３０を形成するスペーサを形成するように、プラズマで異方性エッチングによって限定される。
【００２７】
今度は図５を参照すると、工程は、スロット３３０を充填し、ＴＥＯＳ層３１５の表面全体を覆う炭化珪素のさらなる層の付着により続行する。それから、この炭化珪素の層はエッチングされ、スロット３３０内の炭化珪素の柱３３５を限定するように、ＴＥＯＳ層３１５の表面から完全に除去される。有利なことに、単独の構造が同様に形成される炭化珪素層３１０で形成されるため、窒化珪素層をエッチングする前記工程は、柱３３５の機械的な固定を改善することに注意する必要がある。それから、スペーサ(図３ｂの３２５)が、好ましくは湿式エッチング工程により除去される。それから、ＴＥＯＳ層３５１は、磁気コア(図１の ２０５)に対応する開口部３４０を形成するように、既知のマスキング技法およ び選択的なエッチング技法により限定される。それから、厚さが、例えば５０  ｎｍと１００ ｎｍの間の(タングステンやクロムのような)導電性物質の膜３４ ５が、好ましくは陽極スパッタリング工程により付着される。
【００２８】
図６に移動すると、例えば、厚さが数μｍのパーマロイ層が、図２に図示される構造の磁気コア２０５を作り出すように、開口部３４０内の導電性膜３４５上で電解により成長する。最後に、パーマロイ層は、導電性膜３４５の露呈部分を除去するために、化学的−機械的な研磨工程にさらされる。
【００２９】
当然のことながら、付随的な要件および特殊要件を満たすために、当業者は、前記ヘッドに多くの改良および変化を適用することができるが、そのすべては以下の請求項により規定される本発明の保護の適用範囲内に含まれる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に従ったヘッドによって、ヘッドの位置が直接的かつ連続的に確認、訂正できるようになる。これは、特に、ディスク記憶装置が、例えば携帯装置内でのような打撃および振動にさらされる場合に有効である。
【００３１】
この構造により、ヘッドは、トラックにきわめて正確に従うことができる。このようにしてまとめて密接に配置されたさらに狭いトラックが使用できるようになり、さらに大きなデータ密度の記憶装置の生産を可能にする。
【００３２】
本発明の解決策は、専用装置（サーボ・ディスクまたはサーボ・ヘッド）を必要としないため、きわめて安価である。さらに、それは、位置決めサーボ・データの記憶を必要としないため、結果的に、ディスク上でのスペースの浪費を回避する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のヘッドが使用できるハード・ディスク記憶装置を、略図的に断面で示す。
【図２】  本発明によるヘッドの実施例の部分的に断面で示した図である。
【図３】  図２のヘッドを生産するための工程のさまざまなステップを示す図である。
【図４】  図２のヘッドを生産するための工程のさまざまなステップを示す図である。
【図５】  図２のヘッドを生産するための工程のさまざまなステップを示す図である。
【図６】  図２のヘッドを生産するための工程のさまざまなステップを示す図である。
【符号の説明】
１００……ハード・ディスク記憶装置
１０３……コンテナ
１０５……ディスク
１１７……トラック
１３０……電磁ヘッド
２０５、２０６ａ、２０６ｂ、２３０ａ、２３０ｂ、２５０ａ，２５０ｂ……  （読み取り）手段
２３４……メモリ・セル
２３４ａ、２３４ｂ……部分
２３３……軸線
【図１】
0003955388.tif 000002
【図２】
0003955388.tif 000003
【図３】
0003955388.tif 000004
【図４】
0003955388.tif 000005
【図５】
0003955388.tif 000006
【図６】
0003955388.tif 000007