CN101002255A - 磁记录和再现设备 - Google Patents

Abstract

一种磁记录和再现设备包括一个矩形盒体，该盒体上部有一个开口，里面装有一种磁记录介质，该介质以硅为基底，直径为50mm或更小，该设备包括一个主轴电动机，用作驱动装置，以支撑和转动所述磁记录介质，还包括一个磁头悬架组件，它包括用来在所述磁记录介质上记录和再现磁信号的磁头，并且支撑着所述磁头相对于所述磁记录介质移动；一个音圈马达，用来转动并定位所述磁头悬架组件；一个印刷电路基底，用来控制所述主轴电动机和音圈马达的运动；以及一个顶盖，用以封闭所述盒体的上部开口。

Description

磁记录和再现设备

相关申请的交叉引用：

本申请是按照35 U.S.C§111(a)提交的申请，依照35 U.S.C§119(c)(1)，要求获得申请日期为2004年6月21日的临时申请No.60/580,907以及依照35 U.S.C§111(b)要求获得申请日期为2004年6月7日的日本专利申请No.2004-168266的申请日的权利。

技术领域

本发明涉及一种磁记录和再现设备，用于记录和再现磁信号。

背景技术

最近几年，作为一种磁记录和再现设备的硬盘驱动器(HDD)一直在显著地提升着记录密度。目前，即使是在这种设备的批量生产的版本中，记录密度也已经达到了80 Gbpsi(giga bits/square inch，千兆位每平方英寸)。结果是，即使是在小尺寸的HDD中，容量的提升也已经变得可行了。对于80Gbpsi的记录密度，例如，1英寸的HDD能够获得6GB的容量。

当像直径约为1英寸这样小的HDD被进一步改进，以便大幅提升记录容量，可以期望在移动应用中找到广泛的用途，诸如移动电话、便携音乐播放器以及PDA。便携音乐播放器已经包含了内装1英寸HDD的日用产品。这些日用品一直在开拓着可观的市场。

作为在硬盘驱动器中使用的磁记录介质，一直流行使用的配置是，用溅射技术在基底上层叠一层金属膜来作为磁记录介质。作为在磁记录介质中使用的基底，广泛采用铝基底和玻璃基底。铝基底是采用化学镀技术在镜面抛光的Al-Mg基合金基底上形成一个厚度约10微米的Ni-P合金膜，并进一步对该膜作镜面抛光而形成的。玻璃基底有两种，即非晶玻璃和晶体玻璃，它们都要作镜面抛光。

现阶段通常用于硬盘驱动器的磁记录介质中，非磁性衬层(例如，Ni-Al基合金、Cr或Cr基合金)、非磁性中间层(例如，Co-Cr-、Co-Cr-Ta基合金)、磁性层(例如，Co-Cr-Pt-Ta-、Co-Cr-Pt-B基合金)、以及保护层(例如，碳)依次按所述顺序层叠在玻璃基底或铝基底上。然后在其上用液态润滑剂形成一层润滑膜。

顺便提一下，小尺寸HDD有被用于无数便携电子设备和移动通信设备的可能性，如上面所述。对于用来内建于这些设备中的HDD来说，需要比已往更能抗冲击或抗环境干扰。然而，目前广泛使用的HDD却并不能算是具有完全令人满意的抗冲击或抗环境干扰性能，不能获得足够稳定的性能以便使如上所述设备能被广泛地采用。

本发明就是根据上述态势而启动的，目标是提供一种磁记录和再现设备，使之能被广泛地应用于便携电子设备和移动通信设备中，并具有优异的抗冲击和抗环境干扰性能。

发明内容

着眼于实现上述目标，本发明的第一个方面面向一种磁记录和再现设备，它包括一个矩形盒体，该盒体上部有一个开口，其内有一个硅基底的、直径小于等于50毫米的磁记录介质；一个用以支撑和转动所述磁记录介质的作为驱动装置的主轴电动机；一个磁头悬架组件，它包括用来在磁记录介质中记录和再现磁信号的磁头并支撑着该磁头相对于所述磁记录介质进行移动；一个音圈马达，用来转动并定位所述磁头悬架组件；以及一个用来控制主轴电动机和音圈马达的运动的印刷电路基底；以及一个用来封闭盒体上部开口的顶盖。

本发明的第二方面面向根据本发明第一方面所述的磁记录和再现设备，其中所述磁记录介质的基底的厚度在0.6毫米到0.25毫米的范围。

本发明的第三方面面向根据本发明第一方面或第二方面所述的磁记录和再现设备，其中，所述磁记录介质中没有磁记录信号记录或再现时所述磁记录介质的抗冲击性为2000G或更大。

本发明的第四方面面向根据本发明第一到第三方面中的任一个所述的磁记录和再现设备，其中，所述磁记录介质中有磁记录信号记录或再现时所述磁记录介质的抗冲击性为300G或更大。

本发明的第五方面面向根据本发明第一到第四方面中的任一个所述的磁记录和再现设备，其中，所述磁记录介质的转动频率为3600rpm或更大。

本发明的第六方面面向根据本发明第一到第五方面中的任一个所述的磁记录和再现设备，其中，所述磁记录介质的表面粗糙度(Ra)在1.5埃()到8埃的范围之内。

因为本发明的磁记录和再现设备中的磁记录介质使用了硅基底，所述设备中的磁记录介质具有表面缺陷少以及抗冲击和抗环境干扰强的优点，并允许所述磁记录和再现设备被小型化，以便适用于便携电子设备和移动通信设备。

特别是，由于基底使用了硬度很高的硅，所述磁记录介质的直径可以为50毫米或更小。这种直径的减小允许设备被小型化。因此，如此所获得的磁记录和再现设备适合于便携电子设备和移动通信设备。

此外，由于基底使用了硬度很高的硅，就可能减小基底的厚度，进一步使设备小型化。

所述设备获得了这样的特性，在没有读写(不进行记录和再现)的时候显示的抗冲击性为2000G或更大，在有读写(进行记录和再现)的时候抗冲击性为300G或更大。结果，所述设备能够应用于便携电子设备和移动通信设备中。

由于基底使用了硬度很高的硅，所述磁记录介质能够经受住3600rpm或更大的转动频率，所述磁记录和再现设备能够以高速进行运行。

此外，因为所述磁记录介质的表面粗糙度(Ra)在1.5埃到8埃的范围，并优选在2埃到6埃的范围内，磁头介质的飞行高度预期可以被改进，从而扩大了驱动器设计的裕量。

参考附图，从下面给出的描述中，本发明的上述目标以及其它的目标、特征以及优点对于本领域技术人员来说会变得明显。

附图的简短描述

图1是一个平面图，显示了本发明所设想的HDD；

图2是一个侧视图，显示了放大的磁头部分。

实施本发明的最佳模式

本发明设想在磁记录和再现设备中使用一种用硅作为其基底的磁记录介质，并使所述磁记录介质的直径为50毫米或更小。

作为所述硅基底，可以使用和半导体晶片的纯度一样高的单晶基底，也可以使用掺杂的基底以及多晶基底。与在磁记录介质中通常用作基底的玻璃基底或Al基底相比，硅基底能够提高表面的平滑度，所以，能够实现非常精细的表面特征，避免表面缺陷和突起。此外，由于形成在硅基底上的籽晶层中的晶粒、衬层以及磁性层都是外延生长的，所以每层的质量得到提高，磁记录介质的磁性特性也得到增强。

在用硅基底制造磁记录介质的情况中，磁性膜可以直接形成在硅基底上以形成磁记录介质或纹理化的(textured)各向异性介质。作为纹理化处理方法的具体例子，可以引用一种直接给硅基底赋予一个机械纹理(mechanical texture)的方法、一种用溅射或电镀形成诸如NiP的金属膜并在此之后赋予机械纹理的方法、以及一种用诸如氧化物膜进行表面处理并在此之后赋予机械纹理的方法。也可以用诸如正交溅射技术(rhombicsputtering technique)来赋予各向异性。通过对表面进行纹理化处理或进行蚀刻处理，就能够控制磁记录介质表面的粗糙度或者控制磁头的飞行高度特性(HDI)。

本发明设想使所述磁记录介质的直径为50毫米或更小，优选为25毫米或更小。通过使磁记录介质具有上述这样小的直径，本发明中的所述磁记录和再现设备能够更加显著地提高其特性。具体说，该磁记录介质能够提高表面的平滑度以及表面的可控性，并且与采用玻璃基底或铝基底的常规磁记录介质相比，容易获得适用于小直径HDD的特性。所述磁记录介质的直径的下限约为10毫米。

本发明设想使所述磁记录介质的基底的厚度优选在0.6毫米到0.25毫米范围之内，更优选是在0.35毫米到0.25毫米范围之内。因为用于本发明中的磁记录和再现设备中的基底硬度很高，故此所述基底的厚度能够被减小，结果所述磁记录和再现设备能被进一步小型化。

本发明中的磁记录和再现设备获得了这样的特性，在没有读写的时候显示出抗冲击性为2000G或更大，在有读写的时候抗冲击性为300G或更大。结果，所述设备能够应用于例如便携电子设备和移动通信设备中。

用于本发明中的磁记录和再现设备的磁记录介质能够经受住甚至是大于3600rpm的转动频率，所以允许使用能够高速运行的磁记录和再现设备。

用于本发明中的磁记录和再现设备中的磁记录介质的表面粗糙度(Ra)优选在1.5埃到8埃的范围，更优选是在2埃到6埃的范围内。使用具有这样表面粗糙度的磁记录介质能够提高磁头介质的飞行高度预期，从而扩大了驱动器设计的裕量。

本发明的磁记录和再现设备的特性可以总结如下。

(1)因为所述硅基底具有很高的Vickers硬度，与小尺寸HDD中的磁记录介质通常所用的玻璃基底相比，能够使无操作时的冲击特性(没有读写时的冲击特性)获得约100G的裕量。

(2)因为所述硅基底具有很高的Vickers硬度，与玻璃基底相比，也能够使有操作时的冲击特性(有读写时的冲击特性)获得约100G的裕量。

(3)因为所述硅基底具有很高的Vickers硬度，所以能够使所述磁记录介质减少其厚度。当其厚度减少10％时，该硅基底仍然有和玻璃基底一样的抗冲击性。

(4)因为与玻璃基底相比，所述硅基底能够提高磁记录介质的表面平滑度，所以允许提高磁头介质的飞行高度预期，从而扩大了驱动器设计的裕量。

(5)因为与玻璃基底相比，所述硅基底能提高磁记录介质的表面平滑度，所以就可以提高磁头的触地特性(touchdown property)并提高HDD的抗环境干扰能力，特别是提高HDD在真空中的特性。具体说，与玻璃基底相比，高度可飞行性能(altitude flyability performance)能提高0.1个大气压。

(6)因为所述硅基底具有导电性，所以能够通过将HDD接地来防止所述介质表面的充电，因此提高了抗环境干扰的能力(ESD特性)。

(7)因为基底的强度增加了，所以所述磁记录介质不易导致变形，磁记录介质的终端部分不会接触到其它部分，HDD内部的污染也被抑制。

(8)因为基底的强度增加了，所以所述磁记录介质能够经受高速转动。

现在，参考附图在下面详细描述本发明。

图1是一个平面图，显示了本发明所设想的HDD，图2是一个侧视图，显示了放大的磁头。

如图1所示，HDD设置有矩形盒体12，该盒体具有一个上部开口以及一个用螺丝拧到盒体上以封闭盒体上部开口的顶盖(未示出)。

在盒体12内含有作为磁记录介质的磁盘16、作为驱动部分用来支撑并转动所述磁盘16的主轴电动机18、用来在所述磁盘16上进行读写信息的多个磁头40、用来支撑所述磁头40相对于所述磁盘16进行移动的托架组件22、用来转动并定位所述托架组件22的音圈马达(下面将记为“VCM”)、在磁头40移动到磁盘16的最外周之后用来将与磁盘16脱离的磁头40维持在释放位置处的斜坡加载机构(ramp load mechanism)25、以及一个配备有读写放大器作为处理记录和再现信号的电路的基底单元21。

所述主轴电动机18和一个用来控制VCM 24运行的印刷电路基底(未示出)通过基底单元21拧到所述盒体12的底壁的外面。

每个所述磁盘16在其上边和下边都设有磁记录区域。两个磁盘16被插入到所述主轴电动机18的转轴(未显示)的外周，同时，用弹簧夹子17将之固定并支撑在该转轴上。结果，所述两个磁盘16共轴叠加在彼此之上，隔着预定的间隙相对。通过驱动主轴电动机18，所述两个磁盘16能够在箭头标记B的方向上以预定速度一起转动。

所述托架组件22设有一个固定在盒体12底壁上的支承部分26，并有多个臂32从支承部分延伸出来。这些臂32平行于磁盘16的表面而置，相邻臂之间规则地隔开，并从支承部分26沿同一方向延伸出来。所述托架组件22还设有可弹性形变的薄片悬架38。所述悬架38由一个片簧构成，其根端用点焊或粘合固定在所述臂32的前端，并从所述臂32延伸出去。所述各悬架38中的每一个也可以和相应的臂32形成为一体。所述臂32和悬架38联合构成了磁头悬架。这些磁头悬架和磁头40共同构成了磁头悬架组件。

如图2所示，每个磁头40具有一个基本是矩形形状的滑块42以及一个形成在该滑块42的端面上的记录和再现磁头部分44，并且所述磁头40被固定在位于所述悬架38的前端部分的一个万向弹簧41上。在每个磁头40上，由悬架38的弹性施加指向磁盘16表面的磁头负载L。在操作期间，磁头40离开磁盘16的飞行高度的值被设置为10nm的量级或更小。如图1所示，所述托架组件22设具有一个支撑框架45，沿着与臂32相反的方向从支承部分26延伸出去。该支撑框架支撑着构成VCM 24一部分的音圈47。所述支撑框架45由合成树脂构成，与音圈47的外周成为一体，所述音圈47被插入到固定在盒体12上的一对轭49之间。所述轭和固定在该轭之一上的一个磁体(未示出)共同构成了VCM 24。然后，通过为音圈47送电，所述托架组件22就绕着支承部分26转动起来，将所述磁头40移动并定位在所述磁盘16的要求磁道上。

所述斜坡加载机构25被置于盒体12的底壁之上，所述斜坡加载机构25上设置有斜坡51，该斜坡51位于磁盘16和从单个悬架38的前端伸出的短突部53之外。当托架组件22朝着磁盘16之外的释放位置转动时，所述短突部53与斜坡51上形成的斜坡表面相接触，然后借助斜坡表面的倾斜特征上升，最终将磁头40卸载。

在上述实施例中，在所述基底的中心部分设置一个洞，所述基底可以被插入主轴电动机上。该基底在其中心有一个小洞，所以能由穿过该小洞的机器螺丝将之直接固定在主轴电动机的上表面上。在使用没有任何洞的基底的情形中，直径的减少对于扩大记录面积是有好利的，与具有洞的基底相比，硬度的提高在抗冲击方面也是有效的。通过将基底的整个后表面与主轴电动机结合在一起，就可以防止基底发生变形，并进一步提高了抗冲击性。

例子1：

磁记录介质的制造过程为，准备一个硅基底和一个玻璃基底，将两者加工为外径21.6mm，内径6mm，厚度0.381mm，用溅射技术在其上形成一层籽晶层，一层Cr合金衬层，一层磁性层，再加一层C保护膜，最终用一层润滑膜覆盖在这样的层叠体的最上表面。所述两种基底上都完全使用同样的成膜方法和材料。在使用硅基底的磁记录介质情形中，磁特性Hc比使用玻璃基底的介质高约500 Oe。顺便提及，1Oe等于79A/m。

当用X射线分析测试衬层中的Cr和磁性膜中的Co的取向时，发现硅基底呈现更好的取向。

当分别用滑行测试器和AFM测量滑行特性和粗糙度时，发现硅基底的滑行高度下降了约1nm，Ra下降了约2埃。当目标是测试磁记录介质的飞行高度特性时，使用实际驱动中所用的磁头，测试磁记录介质的触地特性(TD)/起飞特性(takeoff property，TO)。在硅基底情形中，发现TD特性降低了1nm或更多，而TO特性低了约2nm。所述TO特性的降低或许可以通过假设表面太光滑以至于引起了磁头的吸附来解释。

例子2

磁记录介质的制造过程为，通过将机械纹理结构直接赋予硅基底来准备一个基底，以及通过将机械纹理结构加在形成于硅基底上的厚100nm的NiP镀层上来准备一个基底，两种基底都加工为外径21.6mm，内径6mm，厚度0.381mm，然后用溅射技术在其上形成一层籽晶层、一层Cr合金衬层、一层磁性层再加一层C保护膜，最后，采用与例1中同样的方式用一层润滑膜覆盖在这样得到的层叠体的最上面。与普通的玻璃基底和Al基底类似，增加纹理结构被证明是能够使磁性膜获得各向异性，并获得磁特性和电参数性能的提升。当测试所述磁记录介质的滑行特性和粗糙度时发现，与没有纹理结构的介质相比，这两个特性都提高了。因此，这种介质获得了与玻璃基底同样的飞行高度特性。

例子3：

将例1和例2的介质中每一个放置在一个实际的驱动器中，并用3个脉冲来测试误差率。用于测试的驱动器在其一面有介质，并使用一个磁头。所述磁头用斜坡加载方法来加载/卸载。磁盘的转动频率为3600rpm。测量只在圆周上的一点进行。尽管BER的幅度与单一样品的电特性成正比地增加，但硅基底中的缺陷数目是最小的，在玻璃基底中缺陷数目最大。

例子4

磁记录介质的制造过程为，准备一个进行了倒角抛光(chamferpolished)的硅基底，并加工为外径21.6mm、内径6mm、厚度0.381mm，并用与例1相同的方式在其上形成堆叠层。使用经过倒角抛光基底和没有经过倒角抛光基底的磁记录介质各被置于驱动器中。用冲击测试器进行所述驱动器的冲击测试。在无读写冲击测试中，两种介质在2000G的冲击下其盘没有破裂。在有读写冲击测试中，两种介质都显示了300G或更大的抗冲击性，经过倒角抛光的基底显示的结果高出约50G。

工业实用性：

由于使用了高硬度的硅作为基底，磁记录介质的直径可以为50mm或更小。直径的减小允许对设备小型化。因此，这样得到的磁记录和再现设备适合于便携电子设备和移动通信设备。此外，可以减小基底的厚度，从而进一步使设备小型化。所述设备获得了这样的特性，在没有读写的时候抗冲击性为2000G或更大，在有读写的时候抗冲击性为300G或更大。于是，所述设备能够应用于便携电子设备和移动通信设备中。

由于使用了高硬度的硅作基底，磁记录介质能够经受住甚至是3600rpm或更快的转动频率，而所述磁记录和再现设备也能以高速运行。此外，由于磁记录介质的表面粗糙度(Ra)在1.5埃到8埃的范围内，优选为在2埃到6埃的范围内，所以能够提高磁头介质的飞行高度预期，并且扩大驱动器设计的裕量。

Claims (6)

1.一种磁记录和再现设备，包括：

矩形盒体，该盒体上部有一个开口，里面装有

磁记录介质，该磁记录介质具有硅基底，直径为50mm或更小，

主轴电动机，用作驱动装置，用于支撑和转动所述磁记录介质，

磁头悬架组件，它包括用来在所述磁记录介质上记录和再现磁信号的磁头，并且所述磁头悬架组件支撑着所述磁头相对于所述磁记录介质移动，

音圈马达，用来转动并定位所述磁头悬架组件，以及

印刷电路基底，用来控制所述主轴电动机和音圈马达的运动；以及

顶盖，用以封闭所述盒体的上部开口。

2.根据权利要求1所述的磁记录和再现设备，其中，所述磁记录介质的所述基底的厚度在0.6mm到0.25mm的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的磁记录和再现设备，其中，不在所述磁记录介质中记录或再现磁信号时，所述磁记录介质的抗冲击性为2000G或更大。

4.根据权利要求1到3中的任一个权利要求所述的磁记录和再现设备，其中，在所述磁记录介质中记录或再现磁信号时，所述磁记录介质的抗冲击性为300G或更大。

5.根据权利要求1到4中的任一个权利要求所述的磁记录和再现设备，其中，所述磁记录介质的转动频率为3600rpm或更大。

6.根据权利要求1到5中的任一个权利要求所述的磁记录和再现设备，其中，所述磁记录介质的表面粗糙度(Ra)在1.5埃到8埃的范围内。

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