CN101295509A - 具有调整飞行高度结构的磁头驱动器及其磁盘驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁头，该磁头具有磁头基片、上屏蔽层、下屏蔽层、夹设于所述上屏蔽层与所述下屏蔽层之间的读感应器以及写屏蔽层。所述磁头基片电连接一基片电性线路，该基片电性线路为所述磁头基片提供飞行高度控制电压，从而实现电性飞行高度控制。所述下屏蔽层和所述写屏蔽层均电连接接地电性线路，从而可以防止在电性飞行高度操作中在所述磁头屏蔽层上产生凹坑，同时减少静电放电和噪声的损害。为实现最佳的读/写性能，所述磁头还设有底板、加热器以及具有分流电阻的分流电路，从而更好的防止噪声、串音以及静电放电。同时，本发明还揭露了一种具有所述磁头的磁盘驱动器。

Description

具有调整飞行高度结构的磁头驱动器及其磁盘驱动单元

技术领域

本发明涉及一种信息记录磁盘驱动单元，特别地，本发明涉及调整磁头在磁性存储介质上飞行高度的结构，更具体地涉及控制磁头飞行高度同时保护磁头的读/写传感器避免受噪声干扰和静电放电的损害的装置。

背景技术

磁盘驱动器是一种常见的信息存储设备，其被广泛应用于计算机、消费电子产品和数据处理系统中。所述磁盘驱动器通常包括一系列可旋转的磁盘或其它磁性存储介质以及若干磁头驱动臂组合。每一磁头驱动臂组合包括具有从磁盘读取信息或写入信息到磁盘的读/写头。所述读/写头即通常所知的传感器内嵌于磁头并随磁头运动。所述磁头位于磁盘靠近离散数据磁轨的相对位置，从而实现读/写操作。为了使所述传感器相对磁盘表面适当地定位，所述磁头的空气承载面的流动气流提供足够的支撑力使具有传感器的磁头飞行于所述磁盘磁轨上。高速旋转的磁盘产生所述气流，并驱动所述气流沿着磁头表面平行于所述磁盘切向速度方向流动。所述气流与所述磁头的空气承载面协同使所述磁头能够飞行于所述旋转的存储磁盘上。更确切的说，所述磁盘的旋转使所述磁头漂浮在从所述存储磁盘到所述磁头空气承载面距离为“h”的位置处。所述距离“h”被称为飞行高度或所述空气承载面与所述旋转磁盘之间的分离间隙，并代表在磁盘驱动器正常工作中，所述磁盘旋转时，所述磁头组合所在的位置。

现在每一存储磁盘均包括一个或两个磁盘表面，所述磁盘表面被分割成若干具有不同半径的狭窄环形区域，这些区域通常称作数据磁轨。存储磁盘上每一径向英寸的磁轨数(TPI)即是磁轨密度。数据信息以磁性转换或者比特的形式由读/写头记录于数据磁轨上。沿着磁轨每一英寸的比特数(BPI)即为线性密度。在维持所述磁盘驱动器固定或低制造成本的前提下，为努力提升磁盘驱动器的存储容量，磁盘的密度正在必要地持续增加。

在给定的线性密度下，磁头到磁盘的间距需要保持在既定的值以确保精确的数据传输。然而，在数据传送过程中，由于环境的持续变化，很难保持磁头到磁盘的间距一致。更进一步的，所述磁头的飞行高度是影响已装配的读/写头的读和记录能力的一个关键因素。磁头到磁盘飞行高度的大的变化会导致磁盘驱动器的可靠性有问题。换句话说，恒定的飞行高度使传感器在所述磁盘表面不同的数据比特位置之间能实现更大的辨析率，从而可以提高数据密度和存储容量。如果飞行高度正向偏离既定的飞行高度很大，则所述磁头到磁盘的间距会因太大而可能导致无法准确可靠的从磁盘读取信息和写信息到磁盘。相反地，如果所述飞行高度反向偏离既定的飞行高度很大，则所述磁头将会碰撞所述存储磁盘的表面。

另外，随着使用性能可靠、尺寸较小且功能强劲的磁盘驱动器的轻小笔记本电脑的流行，对于更低飞行高度的磁盘驱动器的需求也日益增加。其中一些主要的目标是使飞行的磁头以及附在所述磁头上的传感器足够靠近旋转的磁盘表面，无论飞行条件如何改变，都维持恒定的距离。因此，需要提供一种控制磁头飞行高度的装置。

现在磁盘驱动器制造商通常使用的一种方法是动态飞行高度(dynamic flyingheight，DFH)控制对磁头进行位置控制，使用热驱动器(thermal actuator)或者加热器(heater)通过磁头的热膨胀来调节所述磁头和所述磁盘之间的高度，从而很好的控制飞行高度。然而，事实上，这种装置驱动器不够有效，因为其反应慢。

目前，一些磁盘制造商使用另一种被称为电性飞行高度(electrical flyingheight，EFH)控制的装置。其在所述磁盘和所述磁头之间设置静电驱动器，驱动器通过电力吸引有效的调节飞行高度。这种方式成本更低而且节约能耗，同时，比传统的动态飞行高度控制反应效率快50％。请参考图1，所述静电驱动器包含由所述磁头600的传感器610提供的第一驱动器电极611，所述第一驱动器电极611与所述磁头600的基片620及磁盘500隔离。磁盘500作为具有与所述第一驱动器电极相等的有效区域的第二驱动器电极。所述第一驱动器电极611作为第一电容板，所述第二电极面向所述第一电容板作为第二电容板。所述两个电容板被一气流间隙即所述飞行高度间隔分隔。当控制信号传送到电性线路700，所述两个电容板相互电性吸引。当高电压经电性线路700施加到所述电极时，由于所述两个电极之间的电性吸引而会减小所述气流间隙，反之亦然。然而，当电性飞行高度控制工作时，由于是在所述传感器610的屏蔽层上施加高电压，现有设计的电性飞行高度控制将会在屏蔽层上产生很多凹坑(pit)，而且因为所述传感器610提供的所述第一驱动器电极没有接地而是充电的，从而导致静电放电毁坏传感器610的读传感器及写电极。

因此有必要提供一种改进的电性飞行高度控制结构，使其能精确的调节所述磁头的飞行高度以及保护读传感器和所述磁头的写电极避免受到噪声干扰和静电放电的损害。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种磁头，所述磁头施加控制电压于磁头基片，实现电性飞行高度控制，同时，磁头的屏蔽层接地，从而使所述屏蔽层上不会产生凹坑并且防止静电放电。

本发明的另一目的在于提供一种可调节磁头的飞行高度的磁盘驱动器，其施加控制电压于磁头的磁头基片，实现电性飞行高度控制，同时，磁头的屏蔽层接地，从而使所述屏蔽层上不会产生凹坑并且防止静电放电。

为实现上述目的，本发明提供一种适于控制其相对电性传导存储介质的飞行高度的磁头。所述磁头包括磁头基片，该磁头基片具有朝向所述存储介质的空气承载面。所述磁头还包括上屏蔽层、下屏蔽层、夹设于所述上屏蔽层与所述下屏蔽层之间的读传感器以及写屏蔽层。其中所述磁头基片电连接一基片电性线路，该基片电性线路为所述磁头基片提供飞行高度控制电压，由此所述磁头基片和所述存储介质形成电容器的两个板，该两个板被支撑所述磁头的空气绝缘层隔开。所述下屏蔽层与所述写屏蔽层均电连接于接地电性线路。

在本发明的一个实施例中，进一步包括加热器。所述加热器的一端电连接所述基片电性线路，该基片电性线路为所述加热器提供飞行高度控制电压，所述加热器的另一端与所述接地电性线路电连接。

在本发明另一实施例中，进一步包括一底板，该底板电连接所述接地电性线路，所述上屏蔽层也与所述接地电性线路电连接。

在本发明又一实施例中，所述写屏蔽层、所述上屏蔽层以及所述下屏蔽层与所述接地电性线路之间连接有分流电阻。

可选地，位于所述接地电性线路与所述下屏蔽层及上屏蔽层二者任一之间的分流电阻的电阻值范围在10k Ohm到10M Ohm之间。

优选地，位于所述接地电性线路与所述写屏蔽层之间的分流电阻的电阻值小于10 Ohm。

优选地，位于所述接地电性线路与所述下屏蔽层及所述上屏蔽层二者任一之间的分流电阻的电阻值为2M Ohm。

本发明还提供一种可调整磁头飞行高度的磁盘驱动器，包括存储介质以及磁头，所述磁头包括磁头基片，该磁头基片具有朝向所述存储介质相对的空气承载面，所述磁头还包括上屏蔽层、下屏蔽层、夹设于所述上屏蔽层与所述下屏蔽层之间的读传感器以及写屏蔽层，其中所述磁头基片电连接一基片电性线路，所述基片电性线路为所述磁头基片提供飞行高度控制电压，由此所述磁头基片和所述存储介质形成电容器的两个板，所述电容器的两个板被支撑所述磁头的空气绝缘层隔开。所述下屏蔽层和所述写屏蔽层均电连接于接地电性线路。

与现有技术相比，本发明的优点在于：施加飞行高度控制电压到所述磁头基片，从而实现电性飞行高度控制。并因此使所述磁头的屏蔽层得以接地，从而使所述磁头成功地防止在所述屏蔽层上产生凹坑并非常好地抑制所述磁头中的静电放电。

另外，本发明所述磁头应用底板、加热器以及带有分流电阻的分流电路进一步优化所述磁头的读/写性能，从而更好的避免噪声和串音以及静电放电。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1展示了传统的磁盘驱动器，高电压被施加于所述磁盘驱动器的磁头的传感器的驱动器电极上，用于调节所述磁头的飞行高度。

图2展示了本发明磁盘驱动器，其中的飞行高度控制电压被施加于所述磁盘驱动器的磁头的磁头基片上，用于调节所述磁头的飞行高度。

图3为如图2所示磁盘驱动器的磁头的第一实施例的剖面图。

图4为图3所示磁头的空气承载面的示意图。

图5是本发明磁头第二实施例的空气承载面的示意图，其中引入了底板且底板接地。

图6为图5所示磁头的剖面图。

图7是本发明磁头第三实施例的空气承载面的示意图，其中引入了加热器以控制所述磁头的动态飞行高度。

图8是本发明磁头第四实施例的空气承载面的示意图，其中引入了具有分流电阻的分流电路以防止噪声和串音。

图9是本发明磁头第五实施例的空气承载面的示意图，其中引入了底板、加热器以及具有分流电阻的分流电路以优化所述磁头的读/写性能。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明旨在提供一种于磁头的磁头基片上施加飞行高度控制电压并且使磁头的屏蔽层接地的磁头。这样的设计确保本发明磁头能实现电性飞行高度控制并防止在所述磁头屏蔽层上产生凹坑以及抑制所述磁头中的静电放电，同时实现噪声免疫。可选地，本发明磁头还引入底板、加热器或具有分流电阻的分流电路，以更好的避免噪声和串音以及静电放电，从而优化所述磁头的的读/写性能。

图2展示了本发明磁盘驱动器，该磁盘驱动器能调节磁头相对于电性传导存储介质的飞行高度。图3为图2所示磁盘驱动器的磁头的第一实施例的剖面图。图4为图3所示磁头的空气承载面的示意图。

参考图2，所述磁盘驱动器包括磁盘200以及工作于所述磁盘200上的磁头100。所述磁盘200为磁性、光学可读材料。所述磁盘驱动器利用所述磁头100从磁盘200的电性传导表面注入及/或提取信号。所述磁盘200和所述磁头100被飞行高度间隙140隔开。在本实施例中，所述磁头100和所述磁盘200之间飞行高度间隙140的绝缘层(这里是空气层)支撑所述磁头100于所述磁盘200上方。所述磁头100以所述飞行高度间隙140定义的飞行高度飞行于所述磁盘200上。电极121电性控制所述飞行高度间隙140，这将会在下面的内容中做详细的介绍。

所述磁头100由传感器110和磁头基片120组成。所述传感器110具有读传感器114以及写线圈111。所述磁头100工作时，所述读传感器114被上屏蔽层113和下屏蔽层115保护以免遭杂散电磁场的干扰。所述写线圈111为具有屏蔽层112的典型感应线圈。所述磁头基片120具有空气承载面130，所述空气承载面130朝向所述磁盘200的电性传导表面。所述上屏蔽层113、下屏蔽层115以及读传感器114形成于所述磁头基片120上。

所述磁头基片120电连接基片电性线路400，该基片电性线路400为所述磁头基片120提供飞行高度控制电压。所述磁头基片120与所述磁盘200的电性传导介质表面之间的分界面即所述飞行高度间隙140的绝缘层使所述磁头基片120和电性传导介质表面可模仿成一个类似平行电容器321。所述磁头基片120和所述电性传导介质表面分别形成所述电容器321相对的两个板。更具体地，所述磁头基片120是作为第一电容器板或第一飞行高度控制电极121，并通过所述底板116与所述传感器110电性隔绝。所述磁盘200的电性传导介质表面面向所述第一电容器板而作为第二电容器板或者第二飞行高度控制电极221，所述第二电容器板或者第二飞行高度控制电极221的有效区域与所述第一飞行高度控制电极121相等。在本实施例中，所述第一电容器板121和所述第二电容器板221结合以实现电性飞行高度控制。

下面的段落阐释了本发明磁头100相对于所述磁盘200实现电性飞行高度控制的原理。所述飞行高度控制电压经所述基片电性线路400施加于所述磁头基片120，并保持一个恒定低值以调节所述飞行高度间隙140。所述飞行高度控制电压产生的控制电压信号在所述第一电容器板121和第二电容器板221之间形成不同的电位，这样就在所述磁头基片120与所述磁盘200之间产生静电吸引力。所述静电吸引力使所述第一飞行高度控制电极121和所述第二飞行高度控制电极221开相吸引，从而改变所述磁头100与所述磁盘200之间的距离，进而实现调节所述磁头100的飞行高度。

电性飞行高度控制操作中，在平行电容器321的运作下，所述磁头-磁盘分界面的间距即所述飞行高度间隙140可以根据被施加的控制电压值增大或减小。具体地，所述磁头100与所述磁盘200之间的距离会随着电压的增加而减小，因为在高电压下，所述第一电容器板121与第二电容器板221间的静电吸引力增加。换句话说，施加控制电压可以减小所述飞行高度间隙140，这样就能实现静电调节所述飞行高度间隙140的目的，从而维持所述磁头100的飞行高度在预期的设定点。

在本实施例中，所述写屏蔽层112和所述下屏蔽层115均电连接所述接地电性线路300。在这种情况下，进行电性飞行高度操纵时，由于屏蔽层与大地等电位，所以电荷只积累在所述磁头基片120上，这样所述传感器110的屏蔽层上就不会出现凹坑。另外，由所述写屏蔽层接地和所述下屏蔽层接地组成的接地内分流电路还能很好的实现防止静电放电和噪声干扰。

本发明磁头更为优化的结构设计将在下面做详细介绍。这样的设计在实现电性飞行高度控制的同时，能更好的避免噪声和串音，以及达到最佳的抗噪声性能和静电放电保护。

图5是本发明磁头100a第二实施例的空气承载面的示意图。图6为图5所示磁头的剖面图。与图4所示第一实施例的磁头100相比，所述磁头100a还具有底板116。所述底板116与所述上屏蔽层113分别电连接所述接地电性线路300，以耦合噪声从而实现噪声补偿效果，这样能更好的改进所述磁头100a的性能。

图7是本发明磁头100b第三实施例的空气承载面的示意图。与图4所示第一实施例的磁头100相比，所述磁头100b还具有加热器117。所述加热器117产生热量使所述磁头100b热膨胀，从而调节所述飞行高度。更具体地，所述加热器117的一端电连接加热器电性线路(图中未示)，所述加热器电性线路为所述加热器117提供飞行高度控制电压。所述加热器117的另一端电连接所述接地电性线路300。在本实施例中，所述加热器电性线路与所述基片电性线路400电连接以提供集中的飞行高度控制电压，从而调节所述磁头的飞行高度。启动所述加热器117，该加热器117产生的热量使所述磁头100b靠近所述加热器的部分膨胀。在一定的控制方式下，这样的膨胀将会导致所述空气承载面扭曲，使得所述空气承载面更靠近所述磁盘表面。当需要时，就可以以这种方式控制所述飞行高度，这样所述磁头100b就具有良好的读/写性能。在本实施例中，所述加热器117为传导材料线圈结构。最佳地，所述加热器117为高阻抗的传导材料。

图8是本发明磁头100c第四实施例的空气承载面的示意图。与所述第二实施例的磁头100a相比，所述磁头100c还包括具有分流电阻的分流电路，所述分流电路形成一个电流通路，从而更好的防止静电放电及噪声。所述分流电路包括位于所述接地电性线路300与所述写屏蔽层112之间第一分流电阻181、位于所述接地电性线路300与所述上屏蔽层113之间的第二分流电阻183以及位于所述接地电性线路300与所述下屏蔽层115之间的第三分流电阻185。这样的结构能保证在积累的电荷量足以开始放电前，所述读感应器114及其周围元件接地。这样，所述分流电路抑制所述磁头中的静电放电，同时防止所述读感应器114与所述与其邻近的写线圈111之间的噪声和串音干扰。更优地，所述第一分流电阻181为低阻值，其值小于10 Ohm，所述第二分流电阻183及所述第三分流电阻185为高阻值，其值近似在10k Ohm到10M Ohm之间。在本实施例中，所述第二分流电阻183和所述第三分流电阻185的最佳值为2M Ohm。

图9是本发明磁头100d第五实施例的空气承载面的示意图。与图8所示第四实施例的磁头100c相比，所述磁头100d还具有加热器117，并使用所述加热器117产生的热量调节所述磁头的飞行高度。在本实施例中，所述加热器117的一端电连接所述基片电性线路300，从而提供集中的飞行高度电压以调节所述磁头100e的飞行高度，而所述加热器117的另一端电连接所述接地电性线路300。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (14)

1.一种磁头，适于控制其相对电性传导存储介质的飞行高度，该磁头包括：

磁头基片，该磁头基片具有朝向所述存储介质的空气承载面；

上屏蔽层、下屏蔽层及夹设于所述上屏蔽层与所述下屏蔽层之间的读传感器；以及

写屏蔽层；

其中所述磁头基片电连接一基片电性线路，该基片电性线路为所述磁头基片提供飞行高度控制电压，由此所述磁头基片和所述存储介质形成电容器的两个板，该两个板被支撑所述磁头的空气绝缘层隔开；

其中所述下屏蔽层和所述写屏蔽层均电连接于一接地电性线路。

2.如权利要求1所述的磁头，其特征在于：进一步包括加热器，所述加热器的一端电连接所述基片电性线路，该基片电性线路为所述加热器提供飞行高度控制电压，所述加热器的另一端与所述接地电性线路电连接。

3.如权利要求1所述的磁头，其特征在于：进一步包括一底板，该底板电连接所述接地电性线路，所述上屏蔽层也与所述接地电性线路电连接。

4.如权利要求3所述的磁头，其特征在于：所述写屏蔽层、所述上屏蔽层以及所述下屏蔽层中的至少一个与所述接地电性线路之间连接有分流电阻。

5.如权利要求4所述的磁头，其特征在于：位于所述接地电性线路与所述下屏蔽层及上屏蔽层二者任一之间的分流电阻的电阻值范围在10k Ohm到10MOhm之间。

6.如权利要求4所述的磁头，其特征在于：位于所述接地电性线路与所述写屏蔽层之间的分流电阻的电阻值小于10Ohm。

7.如权利要求4所述的磁头，其特征在于：位于所述接地电性线路与所述下屏蔽层及所述上屏蔽层二者任一之间的分流电阻的电阻值为2M Ohm。

8.一种可调整磁头飞行高度的磁盘驱动器，包括：

存储介质；以及

磁头，所述磁头包括磁头基片，该磁头基片具有朝向所述存储介质的空气承载面，所述磁头还包括上屏蔽层、下屏蔽层、夹设于上屏蔽层与下屏蔽层之间的读传感器以及写屏蔽层，其中所述磁头基片电连接一基片电性线路，所述基片电性线路为所述磁头基片提供飞行高度控制电压，由此所述磁头基片和所述存储介质形成电容器的两个板，所述电容器的两个板被支撑所述磁头的空气绝缘层隔开；

其中所述下屏蔽层和所述写屏蔽层均电连接于一接地电性线路。

9.如权利要求8所述的磁盘驱动器，其特征在于：所述磁头进一步包括加热器，所述加热器的一端电连接所述基片电性线路，该基片电性线路为所述加热器提供飞行高度控制电压，所述加热器的另一端与所述接地电性线路电连接。

10.如权利要求8所述的磁盘驱动器，其特征在于：所述磁头进一步包括底板，该底板电连接所述接地电性线路，所述上屏蔽层也与所述接地电性线路电连接。

11.如权利要求10所述的磁盘驱动器，其特征在于：所述写屏蔽层、所述上屏蔽层以及所述下屏蔽层中的至少一个与所述接地电性线路之间连接有分流电阻。

12.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于：位于所述接地电性线路与所述下屏蔽层及上屏蔽层二者任一之间的分流电阻的电阻值范围在10kOhm到10M Ohm之间。

13.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其特征在于：位于所述接地电性线路与所述写屏蔽层之间的分流电阻的电阻值小于10Ohm。

14.如权利要去11所述的磁盘驱动器，其特征在于：位于所述接地电性线路与所述下屏蔽层及所述上屏蔽层二者任一之间的分流电阻的电阻值为2MOhm。

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