專利名稱：具有用于接觸記錄的反傾斜滑塊的盤驅動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及磁記錄盤驅動器，并且特別涉及一種使用用于接觸記錄的氣浮滑塊的磁記錄盤驅動器。
背景技術：
在傳統的磁記錄硬盤驅動器中，每個讀取/寫入換能器(或稱磁頭)支撐在氣浮滑塊上，在盤以其工作速度旋轉時，該氣浮滑塊載于其相關盤面表面上方的襯墊或氣墊上?；瑝K通過相對脆弱的懸臂連接于致動器。懸臂包括支撐著滑塊并允許滑塊傾斜和卷起的萬向節(jié)或彎曲部、以及在滑塊軸點上施加較小負荷力的具有凹陷或尖端的負載梁。由此懸臂關于軸點施加負載力和力矩，從而朝向盤面偏置滑塊?；瑝K具有氣浮面(ABS)，該氣浮面設計用于產生氣浮力從而抵消來自負載梁的偏置力、并由此確?；瑝K“浮動”于盤面上方并不與盤面相接觸的。
最近，已經提出了連續(xù)接觸記錄(continuous-contact recording)，其使用具有僅部分支撐滑塊于盤面上方的ABS的滑塊形式的磁頭載體，滑塊的后部或尾部支撐磁頭并在讀取和寫入數據期間保持與盤面接觸。這種類型的連續(xù)接觸滑塊與盤之間的接觸面已由J.Itoh等人研究，“連續(xù)接觸記錄技術的實驗研究(An Experimental Investigation for Continuous-contact RecordingTechnology)”，IEEE Trans.on Magnetics，第37卷，第4期，2001年7月，第1806頁。在美國專利6,157,519中介紹了連續(xù)接觸記錄磁頭懸臂組件。
除了連續(xù)接觸記錄，已經提出了近接觸記錄(near-contact recording)。在近接觸記錄中，滑塊或滑塊的一部分在初始磨合期與旋轉的盤相接觸。在發(fā)生一定量的耗損后，滑塊則以非常小的間隙浮動。在近接觸記錄中，滑塊將在盤以工作速度旋轉的相當大部分時間里與轉動的盤相接觸。美國專利6,762,909 B2介紹了一種用于近接觸記錄的滑塊，其在尾部上具有突墊，該突墊支撐磁頭并在初始磨合期之后部分地損耗掉。
在連接接觸記錄和近接觸記錄中，以及在傳統的非接觸記錄中，在盤以工作速度旋轉時滑塊具有正“傾斜”。正傾斜表示滑塊的頭部、即面對由轉動的盤引入的氣流的“上游”部分，距離盤面比“下游”或尾部更遠。讀取/寫入磁頭位于尾部，通常在滑塊的后或尾表面，使得其位于緊靠盤面處。
接觸記錄中遭遇到的嚴重問題在于由滑塊與轉動的盤之間的摩擦引起的滑塊的反彈，如C.M.Mate等人所述，“接觸磁頭-盤界面的動力學(Dynamics of Contacting Head-Disk Interfaces)”，IEEE Trans.on Magnetics，第40卷(2004)，第3156至3158頁。有幾種方法已經表現出對于降低反彈可起到作用，但所有這些方法一般是無法接受的。例如，增加盤面粗糙度以無法接受的量增加了磁頭與記錄介質之間的磁間隔，ABS的紋理化增加了更多的處理步驟且可能損傷磁頭，而降低盤面上液體潤滑劑的流動性可能導致滑塊-盤界面耐用性變差。正傾斜滑塊對于反彈問題起貢獻作用，因為滑塊上的摩擦力在下游或尾端，且由此關于滑塊軸點施加了力矩，其易于提起滑塊的尾端離開盤。
已經為非接觸記錄提出了負傾斜滑塊。負傾斜滑塊中，在盤以其工作速度旋轉時，至少滑塊頭部中的一點比滑塊尾部任何一點距離盤都要近。因為對于環(huán)境壓力和盤上徑向位置變化的浮動高度敏感性的降低，負傾斜滑塊顯示出在非接觸記錄中具有優(yōu)勢。美國專利6,751,063 B2介紹了一種具有負傾斜滑塊的非接觸記錄盤驅動器。
所需要的是能夠最小化滑塊反彈問題的接觸記錄盤驅動器。

發(fā)明內容
本發(fā)明為一種磁記錄盤驅動器，其使用在讀取和寫入數據期間與盤近接觸或持續(xù)接觸的負傾斜滑塊。在盤以其工作速度轉動時，滑塊其上游或頭部比其下游或尾部更靠近盤表面。頭部和尾部都具有氣浮面，其使得滑塊能夠部分地支撐于盤面上方。提供不充分氣浮支撐的接觸墊位于頭部并支撐或容納讀取/寫入磁頭的磁性元件。接觸墊突出超過頭部的氣浮面，并與盤接觸。對于近接觸記錄，接觸墊在初始磨合期期間部分地磨損掉。對于持續(xù)接觸記錄，接觸墊抗磨損并在讀取和寫入數據期間保持基本持續(xù)與盤接觸。
接觸記錄負傾斜滑塊與盤的軸點上游接觸，這允許從轉動的盤向滑塊施加摩擦力從而關于軸點產生力矩，這傾向于促使接觸墊的朝向盤面移動，由此最小化滑塊反彈。從滑塊-盤界面的聲學發(fā)射(AE)測量，其與滑塊反彈相關，接觸記錄負傾斜滑塊顯示出提供無接觸墊的負傾斜滑塊以上一個量級大小的AE降低。
為更充分地理解本發(fā)明的性質和優(yōu)點，說明書應結合附圖進行以下詳細介紹。


圖1為與轉動的盤接觸的正傾斜滑塊的側視圖并說明了滑塊反彈問題；圖2A和2B分別示出了非常簡化的負傾斜滑塊和其相對于無氣流和有氣流盤的取向；圖3為示出滑塊面對盤的側面的負傾斜滑塊的透視圖；圖4為與轉動的盤接觸的負傾斜滑塊的側視圖并說明了本發(fā)明優(yōu)于圖1所示的接觸記錄正傾斜滑塊的優(yōu)點；圖5示出了相對于氣流方向取向的本發(fā)明的接觸記錄負傾斜滑塊；及圖6為示出突入到滑塊接觸墊的材料中并由其圍繞的讀取/寫入磁頭磁性元件的負傾斜滑塊的近接觸記錄實施例的截面示意圖。
具體實施例方式
圖1為與轉動的盤接觸的正傾斜滑塊的側視圖。懸臂在軸點向滑塊的頂側施加了負載力和力矩MPSA，所謂“傾斜靜態(tài)”力矩。懸臂負載力和MPSA兩者都傾向于促使滑塊的尾部與盤相接觸?；瑝K的頭部由于作用在ABS上的氣浮提升而升高到盤以上。由于滑塊尾部與轉動的盤之間的接觸而在尾部作用于滑塊上的摩擦力關于軸點產生了與MPSA相反的力矩。此力矩傾向于促使滑塊尾部脫離盤，由此導致滑塊反彈。圖1表現了傳統滑塊。
圖2A和2B示出了非常簡化的用于非接觸記錄的負傾斜滑塊400。圖2A示出了無氣流情況下滑塊400相對于盤100的取向，而圖2B示出了有氣流125的情況?；瑝K400具有頭部410和尾部420，在氣流125中頭部410處于尾部420的上游?；瑝K400具有基體450和頭部410上的氣浮面或墊490。磁性記錄頭220位于墊490附近。基體450具有面對盤100的盤面?zhèn)?15?；瑝K400按照在盤以其工作速度旋轉時滑塊400頭部410中的至少一點比尾部420中的任何一點都更靠近盤100的方式取向。此取向可以使用由尾部420中的第一點540通過頭部410中的第二點550的射線560來說明。選擇該些點，使得在氣流中，射線560一般平行于由盤100的表面限定的盤面115，如圖2A所示。圖2B所示中，滑塊400相對于盤100的傾斜角顯示為足夠陡峭從而示出射線560與盤面115交叉。該傾斜角通常很小，例如小于幾百分之一度，使得射線560將在由實際盤100所包括的范圍以外與盤面115交叉。
圖3為示出面對盤的側面的非接觸記錄負傾斜滑塊400的透視圖?；瑝K400具有頭部410中的氣浮面或墊490和尾部420中的兩個氣浮面或墊470。頭部面490和兩個尾部面470通常同時形成，且設計為基本位于相同平面。兩尾部墊470之間的尾部流出區(qū)域520允許氣流脫離滑塊400的限制。尾部墊470具有比頭部墊490足夠大的表面積，使得氣流提升尾部420比提升頭部410更多。在盤以其工作速度旋轉時，頭部和尾部410，420都保持不與轉動的盤相接觸?？諝庋丶^125方向流動并對頭部氣浮面490和尾部氣浮面470都產生氣浮，使得負傾斜有助于滑塊的包括磁頭220在內的上游或頭部410比下游或尾部420更靠近盤。
本發(fā)明為一種使用負傾斜滑塊的接觸記錄盤驅動器，該滑塊具有延伸超出頭部氣浮面并在盤以其工作速度旋轉時與盤接觸的接觸墊或突起墊。圖4為與轉動的盤接觸的負傾斜滑塊的側視圖并說明了本發(fā)明優(yōu)于圖1所示的接觸記錄正傾斜滑塊的優(yōu)點。懸臂在軸點向滑塊的頂側施加了負載力和力矩MPSA，所謂“傾斜靜態(tài)”力矩。懸臂負載力和MPSA(若力矩如圖4所示逆時針取向)兩者都傾向于促使滑塊的頭部、即面對氣流的部分，與盤相接觸。若MPSA順時針取向，ABS應設計有適合的負壓口，從而產生與MPSA相抵的力矩并促使滑塊的頭部與盤相接觸?；瑝K的下游或尾部由于作用在ABS上的氣浮提升而升高到盤以上。然而，與圖1所示的正傾斜滑塊不同，由于滑塊頭部與轉動的盤之間的接觸而在頭部作用于滑塊上的摩擦力關于軸點產生了逆時針的力矩。此力矩傾向于促使滑塊頭部朝向盤，由此最小化滑塊反彈。
本發(fā)明為一種使用負傾斜滑塊的接觸記錄盤驅動器，該滑塊具有延伸超出頭部氣浮面并在盤以其工作速度旋轉時與盤接觸的接觸墊或突起墊。圖4為與轉動的盤接觸的負傾斜滑塊的側視圖并說明了本發(fā)明優(yōu)于圖1所示接觸記錄正傾斜滑塊的優(yōu)點。懸臂在軸點向滑塊的頂側施加了負載力和力矩MPSA，所謂“傾斜靜態(tài)”力矩。懸臂負載力和MPSA(或若滑塊為負壓滑塊則是從負壓口由力產生的力矩)兩者都傾向于促使滑塊的頭部、即面對氣流的部分，與盤相接觸。滑塊的下游或尾部由于作用在ABS上的氣浮提升而升高到盤以上。然而，與圖1所示的正傾斜滑塊不同，由于滑塊頭部與轉動的盤之間的接觸而在頭部作用于滑塊上的摩擦力關于軸點產生了與MPSA同方向的力矩。此力矩傾向于促使滑塊頭部朝向盤，由此最小化滑塊反彈。
圖5示出了用于本發(fā)明的盤驅動器且相對于氣流125的方向取向的接觸記錄負傾斜滑塊200。傳統的滑塊設計開始于平坦拋光表面，從該平面通過諸如蝕刻或離子研磨的去除工藝建立圖案化的氣浮面(ABS)?；瑝K200具有后或尾部207和前或頭部208，并使用三表面級210、212和216的雙蝕刻形成。表面216為ABS并包括前氣浮墊227和后氣浮墊229。雖然示出了兩個讀取墊229，滑塊可以在尾部僅具有單個后墊。隨后執(zhí)行第三次蝕刻從而產生第四表面級220。第三次蝕刻的深度在表面216上產生接觸或突起墊221?，F在頂面220成為突出超過表面216的小接觸墊221的端部。傳統的滑塊，諸如“皮(pico)”滑塊的長、寬和高的尺寸為1.2mm×1.0mm×0.3mm。對于該尺寸的滑塊，表面216在表面212以上的高度近似為180nm，表面220在表面216以上的高度近似為10nm。
讀取/寫入磁頭的磁性元件，即寫入磁頭磁極尖端和磁阻讀取元件，可以設置在接觸墊221內，其端部延伸到表面216以上。磁性元件還可以位于氣浮墊227以上或其中且不延伸到接觸墊221中。若滑塊用于近接觸記錄，接觸墊221可以具有外部薄碳覆蓋層，在其與轉動的盤接觸時磨損掉?；蛘?，接觸墊221可以由耐磨材料形成，諸如金剛石類碳或氮化硅，或者可以具有沉積在其外端上的耐磨材料，并設計為在讀取和寫入數據期間保持與轉動的盤持續(xù)接觸。墊221突出超過前墊227的表面216且足夠小使得表面220不為滑塊220提供任何明顯的氣浮影響。若負傾斜滑塊用于近接觸記錄，其制造得足夠小，使得其迅速且輕易地磨損并在其磨損掉時將不影響浮動高度，這為墊221提供了實現與盤面基本零干擾的能力。
滑塊200的基體通常為一種或多種材料，諸如氧化鋁(Al2O3)、TiC/Al2O3合成物，或硅，其還可以構成墊221。墊221端部的表面積小于ABS總面積(氣浮墊227、229的總面積)的5％。
圖6為示出其磁性元件突入到突出墊221材料中并由其圍繞的讀取/寫入磁頭的截面示意圖，用于負傾斜滑塊200的近接觸記錄實施例。墊221突出超過作為滑塊200的ABS的一部分的表面216。通常為非晶類金剛石碳的覆蓋層形成為突出墊221端部和磁性元件240和244、245端部上方的薄膜230。讀取磁頭包括夾在第一和第二間隙層G1與G2之間的磁阻(MR)感應元件240，第一和第二間隙層G1與G2又夾在第一與第二磁性屏蔽層S1與S2之間。由MR傳感元件240引出與傳感電路連接的電導體(未示出)與MR傳感元件240相接觸并設置在元件240與間隙層G1、G2之間。間隙層G1、G2由此將電導線與屏蔽層S1、S2電性隔離開。寫入磁頭包括線圈層C和絕緣層I2，其夾在絕緣層I1和I3之間，而絕緣層I1和I3又夾在第一和第二極片P1和P2之間。間隙層G3在其靠近ABS的極端處夾在第一和第二極片P1(244)和P2(245)之間用于提供寫入間隙。在寫入期間，信號電流通過線圈層C引導，磁通量引入第一和第二磁極244和245，使得磁通量圍繞所述極端的周圍。在讀取期間，轉動的盤上的磁化區(qū)域將磁通量注入到MR感應元件240中，導致作為電壓變化檢測到的MR感應元件的電阻變化。圖6所示的讀取/寫入磁頭稱作“合并”磁頭，因為讀取磁頭的第二屏蔽層S2用作寫入磁頭的第一磁極片P1。在“背負式(piggyback)”讀取/寫入磁頭(未示出)中，第二屏蔽層S2和第一磁極片P1是分開的層。
在本發(fā)明的盤驅動器中，滑塊200以使墊221利用其外部碳覆蓋層230與轉動的盤接觸的浮動高度浮動。在初始磨合期期間，在盤旋轉時，墊221將與盤面相干擾，其通常由非晶碳形成，并且磨損到虛線250指示的水平。在達到此水平時，磨損將自我限制，并且因為由ABS(表面216)提供的支撐而不再進一步繼續(xù)。如圖6所示，在達到磨損點250時，覆蓋層230將完全由墊221去除，由此暴露出磁性元件，即MR感應元件240的端部和磁極244、245的端部。覆蓋層可以形成得較厚，使得覆蓋層的一部分在磨合期后保留下來。在磨合期后，在磁性元件與盤之間將有很小的、很好限制的間隙。結果是很小或零物理間隔的磁頭/盤干擾，提供讀取/寫入元件與盤的磁記錄層之間非常小的磁性間隙。
圖6中，磁性元件240、244和245的端部顯示為延伸到突出墊221中并超出表面216。然而，磁性元件的端部可以設置在或低于表面216。這允許突出墊221更多地用作接觸墊，其可能在負傾斜滑塊用于連續(xù)接觸記錄時是理想的。在盤驅動器的壽命期間墊221保留與盤持續(xù)接觸時，期望磁性元件的端部由接觸墊的外表面凹陷進來。
為確定對于本發(fā)明的負傾斜滑塊的滑塊反彈的潛在降低，對于基本如圖5所示的滑塊和對于基本與圖5所示的無接觸墊的一致的滑塊在8m/s的盤速度下進行摩擦力和聲學發(fā)射(AE)測量。在接觸記錄盤驅動器的工作期間來自滑塊-盤界面的高AE與滑塊反彈的高度可能性相關聯。對于無接觸墊的負傾斜滑塊，與有接觸墊的滑塊相比，AE近似高10倍，而摩擦力近似高3倍。
本法明已介紹了在空氣中工作的盤驅動器。然而，已經提出了其中磁頭-盤界面暴露于其它氣體環(huán)境(諸如氮氣和氦氣)的盤驅動器。由此，本發(fā)明的負傾斜滑塊在該氣體不是空氣時完全可以操作。
雖然已經參照優(yōu)選實施例具體示出和介紹了本發(fā)明，本領域技術人員應理解可以在不脫離本發(fā)明的實質和范圍的基礎上進行形式和細節(jié)的各種改變。因此，所公開的發(fā)明僅應視作說明性的，而對范圍的限制僅由所附權利要求指出。
權利要求
1.一種磁記錄盤驅動器，包括可轉動的磁記錄盤；滑塊，用于支撐磁記錄頭，并包括暴露于由轉動的盤引起的氣流并具有氣浮面的頭部、處于頭部下游并具有基本與頭部氣浮面共面的氣浮面的尾部、以及在頭部上并延伸超出頭部氣浮面的突出墊，滑塊的頭部與滑塊的尾部相比更靠近該盤，且在存在由轉動的盤引起的氣流時突出墊與該盤相接觸；滑塊頭部上的磁頭，用于在盤上讀取和寫入數據；以及連接于滑塊的致動器，用于在該盤轉動時移動滑塊和磁頭跨過盤。
2.如權利要求1所述的盤驅動器，其中磁頭在突出墊上且包括用于讀取數據的磁阻讀取元件和用于寫入數據的寫入磁極，讀取元件和寫入磁極的端部延伸超過滑塊頭部的氣浮面。
3.如權利要求1所述的盤驅動器，其中磁頭包括用于讀取數據的磁阻讀取元件和用于寫入數據的寫入磁極，讀取元件的端部和寫入磁極的端部延伸不超過滑塊頭部的氣浮面。
4.如權利要求1所述的盤驅動器，還包括突出墊端部上的保護覆層。
5.如權利要求4所述的盤驅動器，其中頭部和尾部上的氣浮面在讀取和寫入數據期間保持突出墊基本與盤持續(xù)接觸。
6.如權利要求4所述的盤驅動器，其中頭部和尾部上的氣浮面在初始磨合期間保持突出墊與盤接觸。
7.如權利要求6所述的盤驅動器，其中頭部和尾部上的氣浮面在初始磨合期后在讀取和寫入數據期間保持突出墊與盤近接觸。
8.如權利要求1所述的盤驅動器，其中滑塊的尾部上的氣浮面包括至少兩個氣浮墊。
9.如權利要求1所述的盤驅動器，還包括連接滑塊至致動器并包括附著于滑塊頂側的彎曲部的懸臂和附著于彎曲部并具有在軸點接觸滑塊頂側的尖端的負載梁，負載梁施加力促使突出墊在盤轉動時接觸盤；以及其中在突出墊接觸轉動的盤時施加于滑塊的摩擦力關于軸點施加力矩從而促使突出墊朝向盤。
10.一種磁記錄盤驅動器，包括頭部，其在滑塊保持在轉動磁記錄盤的表面附近時面對氣流，該頭部具有在滑塊保持在轉動磁記錄盤的表面附近時面對盤的氣浮面；尾部，其處于頭部下游并具有在滑塊保持在轉動磁記錄盤表面附近時面對盤的氣浮面，尾部的氣浮面基本比頭部氣浮面大且基本與頭部的氣浮面共面；接觸墊，其在頭部上并延伸超出頭部氣浮面，用于在盤轉動時接觸盤；以及讀取/寫入磁頭，其在接觸墊附近的頭部上。
11.如權利要求10所述的滑塊，其中磁頭在接觸墊上并包括磁阻讀取元件和具有延伸超出頭部氣浮面的端部的寫入磁極。
12.如權利要求10所述的滑塊，其中磁頭包括磁阻讀取元件和具有延伸不超出頭部氣浮面的端部的寫入磁極。
13.如權利要求10所述的滑塊，還包括接觸墊端部上的保護覆層。
14.如權利要求10所述的滑塊，其中尾部上的氣浮面包括至少兩個氣浮墊。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有用于接觸記錄的反傾斜滑塊的盤驅動器。該磁記錄盤驅動器具有在讀取和寫入數據期間與盤近接觸或持續(xù)接觸的負傾斜滑塊。在盤以其工作速度轉動時，滑塊其上游或頭部比其下游或尾部更靠近盤表面。頭部和尾部都具有氣浮面，使得滑塊能夠部分地支撐于盤面上方。一接觸墊位于頭部并支撐或容納讀取/寫入磁頭的磁性元件，該接觸墊提供不充分氣浮支撐。接觸墊突出超過頭部的氣浮面并與盤接觸。對于近接觸記錄，接觸墊在初始磨合期間部分地磨損掉。對于持續(xù)接觸記錄，接觸墊抗磨損并在讀取和寫入數據期間保持基本持續(xù)與盤接觸。
文檔編號G11B21/21GK1767005SQ20051010978
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月20日 優(yōu)先權日2004年9月28日
發(fā)明者查爾斯·M·馬特, 羅伯特·N·佩恩 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司