CN103862362A - 一种图案化研磨板的方法以及图案化的研磨板 - Google Patents

一种图案化研磨板的方法以及图案化的研磨板 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种图案化研磨板的方法以及图案化的研磨板。一种形成图案化研磨板的方法通过提供具有包含多个凸齿的图案的操作工具，每个凸齿具有基座、至少一个侧壁、以及终端，并且用工具图案化该研磨板以在研磨板的工作面中提供具有工具表面相反图案的工作面，图案化处理塑性地使该研磨板的工作面变形。

Description

一种图案化研磨板的方法以及图案化的研磨板
背景技术
硬盘驱动系统(Hard disc drive system，HDD)典型地包括一个或多个数据存储磁盘。由滑块携带的换能头被用于读或写磁盘上的数据磁道。滑块由臂组件携带，臂组件包括致动器臂和悬挂组件，其可包括单独的万向架结构或可整体形成万向架。
存储在磁盘上的数据的密度持续增加，需要换能头的更精确定位。常规地，在很多系统中，头部定位通过操作带大型致动电机的致动器臂来完成，例如音圈电机，以在驱动臂末端的弯体上定位头部。高分辨率头部定位机制，或微致动器，有助于提供高数据密度。微致动器通常是压电微致动器。
在HDD系统中各种元件之间的电性连接应当是牢固的、防断开的，并且具有好的导电性。改进的电性连接总是合需的。本公开提供了带改进的电性连接的滑块和换能头。
发明内容
本公开的一个特定实施例是一种图案化研磨板的方法。该方法包括提供具有包含多个凸齿的图案的操作工具，每个凸齿具有基座、至少一个侧壁、以及终端，并且用工具图案化该研磨板以在研磨板的工作面中提供具有工具表面相反图案的工作面，图案化处理塑性地使该研磨板的工作面变形。
本公开的另一个特定实施例是一种图案化的研磨板。该研磨板包括工作面，该工作面包括由连续接触区域分隔的多个离散锯齿。每个锯齿具有从工作面至锯齿终端不大于100微米的深度，从工作面延伸至锯齿终端的倾斜侧壁、以及工作面处不大于1000微米的最大尺寸锯齿。
本公开的另一个特定实施例是一种图案化的研磨板。该研磨板包括工作面，该工作面包含在研磨板中心轴附近呈螺旋状形成多个线匝的槽，并且接触区域位于螺旋槽的相邻线匝之间。该槽具有从工作面延伸至槽终端的倾斜侧壁，从工作面至终端不大于100微米的深度，以及沿着槽长度的可变宽度。
这些以及各种其他特征和优点通过阅读以下详细说明将变得很明显。
附图说明
结合所附附图，本公开可以结合本公开各种实施例的以下详细描述而被更加完整地理解，其中：
图1是磁记录磁盘驱动器和滑块组件的部分侧视图。
图2是图1的磁记录磁盘驱动器和滑块组件的顶视图。
图3A是研磨板和滑块条实施例的图解侧视图；图3B是研磨板和滑块条可选实施例的图解侧视图。
图4是依照本公开实施例构造的图案化研磨板的俯视图。
图5是依照本公开实施例构造的图案化研磨板的放大俯视图。
图6A是依照本公开实施例的研磨板实施例的截面图；图6B是依照本公开实施例的研磨板另一个实施例的截面图。
图7是依照本公开实施例用于形成研磨板的处理的透视图。
图8是在本公开实施例中使用的图案化工具的带放大插图的透视图。
图9是在本公开实施例中使用的另一个图案化工具的带放大插图的透视图。
具体实施方式
本实施例最一般地涉及研磨工具的制造。为了本说明书的目的，尽管没有这么限制，参考在高精度研磨滑块中研磨工具的使用以及在数据存储设备中使用的支撑磁换能头。滑块以及特别是头部，可操作地用于存储和获取在可旋转磁记录磁盘上的数据，需要极其精确的制造公差。本公开提供了一种研磨带研磨板的滑块或具有图案化工作面的压磨板的方法。
研磨处理利用横过旋转研磨板的滑块条的振动或旋转运动以提供滑块条在研磨板上方随机运动以及在研磨过程中随机化在头部表面的板缺陷。某些研磨板具有无研磨的水平工作面并且被与磨料颗粒(举例来说，金刚石)浆体结合使用，而其他研磨板具有嵌入在水平工作面内的磨料颗粒(举例来说，金刚石)。中断研磨表面的一般想法，例如通过在研磨板上形成槽，在业内是公知的。图案化的表面减少了工作面上滑块条的水滑并且液体和碎屑(铁屑)被离心地移出研磨板的外围。
槽板存在的问题，例如，由于缺乏与滑块条的接触，槽过宽和/或过深会使磨料颗粒失去其有效性。太宽的槽提供的表面不连续性对小工作片而言太严重。即使槽可被正确地确定大小，形成该槽可能成本高昂并且耗时。此外，随着时间流逝研磨板磨损和变钝，需要工作面的重新打磨，其再次可能是耗时且昂贵的，并且其大大地缩短了研磨板的整体使用寿命。通过在研磨板上形成图案，按照本公开，对传统槽板的改进被注意到。由于图案化处理塑性地使研磨板表面而不是移除材料变形，研磨板的使用寿命通过提供图案化表面的重复打磨而被延长。此外，与由其他方法图案化的研磨板相比在由本公开方法图案化的研磨板上研磨的滑块条降低了微波纹。
在下述描述中，参考形成本发明一部分并且在其中通过图解示出了至少一个特定实施例的附图。下列描述提供了附加的特定实施例。要明白的是其他实施例被构思并且可以被做出而不脱离本公开的范围或精神。因此，以下详细描述不应被当做一种限制。尽管本公开没有被如此限制，本公开各方面的评价可以通过讨论下面提供的示例来获得。
除非另外标明，所有表示特征大小、数量、以及物理属性的数字都应被理解成由术语“大约”修饰。相应地，除非标明相反，所使用的数值参数是近似值，其可以依赖于由本领域技术人员利用在此揭示的教导设法获得的所需属性而改变。
如在此所使用的，单数形式的“一”、“一个”、和“该”包含具有复数指示物的实施例，除非内容清楚地另有要求。如在说明书和附属权利要求中所使用的，术语“或”被一般地包含在其含义里包括“和/或”，除非内容清楚地另有要求。
参照图1和2，描述了通用的磁记录磁盘驱动器，具有磁记录磁盘2，该磁记录磁盘2由带轮毂6的驱动电机4旋转，其中轮毂6附连至驱动电机4。读/写头或换能器8在滑块10的拖拽端或表面9上。滑块10通过刚臂14和悬挂元件16连接致动器12。悬挂元件16提供偏置力，该偏置力驱动滑块10朝向磁盘2的表面。在磁盘驱动器的操作过程中，驱动电机4以恒定的速度以箭头18的方向旋转磁盘2并且致动器12(典型地是线性或旋转运动线圈电机)驱动滑块10一般径向地通过磁盘2表面的面从而读/写头8可以访问磁盘2上的不同数据磁道。
为了满足对磁盘2越来越多数据存储能力的日益增长的需求，滑块的制造和完成必须被改进以满足这些需求。为了满足这些需求，增强滑块特性的研磨和抛光方法必须被改进。典型地，使用半导体类型的处理方法从具有被同时放置在晶片表面的成排磁换能器头部的单个晶片中制造多个滑块。单排条被从晶片中分开，成为一排单元的每个条被进一步处理成滑块，其每个具有一个或多个在其终端表面的磁换能器或头。每个条被粘合至固定装置或工具以进一步处理并且接着被进一步切成块，即，分割成单独的滑块。
为了在使用中获得滑块的最大功效，头部，特别是头部的感测元件，必须具有精确的尺寸。在制造过程中，最紧要的是磨碎或研磨这些元件至非常接近所需厚度的公差以便获得滑块所需的未受损的功能。本公开提供了一种研磨板，其提供所需的紧容差同时维持长久的板寿命。使用带齿的图案化工具形成研磨板，该带齿的图案化工具塑性地使研磨板的表面变形以在工作面上形成图案。
图3A和3B图解地描述了被用于加工滑块条的研磨板(通常也被指为台板)，该板已依照本公开被制作出来。图3A描述了作为研磨板20A的第一实施例以及图3B描述了作为研磨板20B的第二实施例。研磨板20A和20B具有相同的总体一般特征，并且涉及一个实施例的讨论也适用于其他实施例，除非另有特别说明。研磨板20A、20B具有带工作或研磨面24的主体22，在其中或在其上研磨颗粒30被呈现。主体22在其中具有多个锯齿或腔体25，在锯齿25间有多个接触区域28。锯齿25由带齿的图案化工具形成，该工具和方法在下面描述。图3A的研磨板20A在接触区域28上具有研磨颗粒30，然而图3B的研磨板20B在锯齿25上具有研磨颗粒30。
参照图3A，研磨颗粒30可以出现在接触区域28上。研磨颗粒30可以被电镀在接触区域28上，被粘合地应用，或可以被物理地按压至接触区域28并且被机械地保持。一种用于物理地按压研磨颗粒30至接触区域28的方法是通过应用研磨浆体至由软金属(举例来说，锡合金)组成的工作面24。随着压力的应用，研磨颗粒30被嵌入至软金属中。可选地，研磨颗粒30可以出现在锯齿25上，如在图3B中所示。在图3B中，研磨颗粒30经由粘合剂(举例来说，环氧树脂)32被保持在锯齿25上。在锯齿上使用粘合剂以保持研磨颗粒的其他相关细节可以在第2012/0009856号美国专利公开中发现，其整个公开通过引用被结合在此。
在使用中，研磨板20A、20B相对于滑块条100旋转，滑块条包含多个被保持在对着工作面24的按压啮合中的滑块100A、100B等。由于工作面24上的研磨颗粒30的研磨动作从滑块条100移除材料。有不带研磨颗粒的区域(即，图3A中的锯齿25，以及图3B中的接触区域28)减少了研磨板20A、20B上滑块条100的水滑并且减少了滑块条100上的微波纹。
图4和5示出了在工作面上具有多个离散、单独锯齿或腔体的研磨板的工作面。图4示出了具有环形工作面的圆形研磨板的一部分并且图5是图4的部分的放大视图。所示的工作面具有多个实质上以平行的行安置的锯齿25，在图5中被标识为行R1、R2、R3和R4。锯齿25之间展示的是接触区域28。当锯齿25是单独且离散的锯齿时，如在这些图中，接触区域28是由锯齿25打断的连续表面。在可选实施例中，接触区域28可以由多个非连接的区域组成。
用于定位的理解，如在图5中所示，每个行R1、R2、R3、R4在纵向延伸(图中从顶至底)。横向或径向方向经由行R1、R2、R3、R4延伸(图中从左至右)。
在某些实施例中，行R1、R2、R3和R4是围绕圆形研磨板中心点的锯齿25的同心圆，并且因此接触区域28也是围绕该中心点的同心圆。在其他的实施例中，行R1、R2、R3和R4是围绕圆形研磨板中心点向内或向外螺旋的锯齿25的连续行，以及因此接触区域28也围绕该中心点向内或向外螺旋。在某些实施例中，锯齿25可以被成形和/或定位从而锯齿25的前沿不是径向对齐。
图6A和6B描述了锯齿25的两个实施例。在每幅图中，工作面24中的锯齿25被长度为L的接触区域28分隔。锯齿25有从工作面24向底部表面29延伸的侧壁26。锯齿25具有在工作面24测量的最大宽度或长度尺寸l1，以及在底部表面29测量的长度尺寸l2的较小宽度。因此，侧壁26是一斜度、角度或倾斜的侧壁。在图6B中，锯齿25在一点终止，因此底部表面29具有零(0)长度尺寸l2。锯齿25深度为d，从工作面24至底部表面29测量。
锯齿25的形状可以是任何合适的形状，但是一般地具有倾斜的侧壁26(即，在工作面24测量的尺寸l1大于在底部表面29测量的尺寸l2)。当从顶部观看时，如在图5中，锯齿25可能是圆形、卵形、或椭圆形、矩形(包括正方形)、三角形、菱形、或任何其他多边形。当从侧面观看时，如在图6A和6B中，锯齿可能是锥体(如在图6B中)或截面或截头-(如在图6A中)。特别地用于锯齿25的合适形状包括截面锥体(举例来说，截面三边椎体、截面四边椎体)、细长锥体和截头圆锥(即，截锥)。截面或截头-锯齿可以由具有带截面或截头-形状的齿的图案化工具形成，或截面或截头-锯齿可以由具有尖齿的图案化工具形成，在图案化处理过程中该工具未被完全按压至研磨板。
图6A和6B展示了从锯齿行的方向、或行纵向地或横向至多个行(举例来说，在径向方向)的视图。如果在图中示出的行的纵向视图是一行部分的截面(图案化工具已经移过该页以使得示出的每个锯齿连续)；如果所示出的多行的横向或径向视图是相邻行(在不同行上的每个锯齿)的截面。锯齿25在纵向方向和横向方向具有相同的尺寸l1、l2，或可能不同。例如，正方形锯齿25在纵向和横向的l1和l2相同。矩形锯齿25可能纵向的l1和l2与横向的l1和l2不同。锯齿25可以是等间隔的(即，之间具有相同的长度L)或可以之间具有变化的长度L，具有在行的纵向方向或者是横向或径向方向观看的长度L。
锯齿25的形状和大小依赖使用图案化研磨板的研磨处理步骤而不同。对于大多数研磨处理，该处理包括三个连续的步骤：粗略研磨步骤、精细研磨步骤、以及轻触研磨步骤。对于粗略研磨步骤，磨料颗粒(举例来说，金刚石)尺寸通常是大约1至5微米；对于精细研磨步骤，磨料颗粒尺寸通常是大约0.1至1微米；对于轻触研磨步骤，磨料颗粒通常是小于0.1微米。
一般来说，对于任何研磨步骤，从工作面24至底部29的深度d优选地不大于1000微米，在某些实施例中不大于约500微米。对于粗略研磨步骤，从工作面24至底部29的深度d优选地不大于100微米，在某些实施例中不大于约10微米，以及在某些实施例中大约5至10微米(举例来说，大约6微米)；对于精细研磨步骤，从工作面24至底部29的深度d优选地不大于10微米，在某些实施例中不大于约1微米；对于轻触研磨步骤，从工作面24至底部29的深度d优选地不大于1微米，在某些实施例中大约少于0.5微米。一般来说，对于任何研磨步骤，锯齿25的最大尺寸，用于锥形结构将是长度l1，优选地不大于100微米，在某些实施例中不大于约500微米。对于任何研磨步骤，在大约100微米至大约200微米范围内的尺寸l1是合适的。
作为一个特定的例子，对于具有如图6A的图案的工具，锯齿25具有在工作面24大约790微米的最大尺寸l1，在末端29大约430微米的尺寸l2，以及大约800微米的深度d。作为另一个特定实施例，对于具有如图6B的图案的工具，锯齿25具有在工作面24大约700微米的最大尺寸l1，尖端29，以及大约800微米的深度d。
如上所讨论，本公开的研磨板通过将图案形成至带齿的图案化工具的研磨板而形成。在某些实施例中，本公开的图案化处理可以被称为辊滚花或形式滚花；这种处理通过按压轮子或工具对工件施加足够的力至冷形态或塑性变形工件的外表面而完成。图案化工具具有与将被施予至工件的相反图案。
图7描述了适用于提供图案化的研磨板的构造。支架50可旋转地保持带齿的图案化工具52。随着支架50径向移过旋转的研磨板20，支架50提供足够的压力从而工具52接触板20并且以多个行Rx、Ry等将它的相反图案施予板20上。如果支架50持续移动并且不间断地径向横穿旋转的研磨板20，结果是在研磨板20上的一种持续螺纹的锯齿。可选地，支架50可以被固定在研磨板20的一种旋转位置，之后支架50被抬起并且径向移动(进或出)至另一个固定位置，等等；结果是研磨板20上的锯齿的同轴行。
锯齿的行可以在其间具有相同或不同的间距(在径向方向上)。例如，参照图5，在行R1和R2之间的径向距离小于行R2和R3之间的径向距离。同样，行R3和R4之间的径向距离小于行R2和R3之间的径向距离。图6B，如果示出了多行的横向视图，也示出了行之间变化的径向距离，然而图6A示出了行间相同的距离。
在图8和图9中示出了合适的图案化工具的两个例子。图8描述了作为图案化工具52A的第一实施例以及图9描述了作为图案化工具52B的第二实施例。图案化工具52A、52B具有相同的总体一般特征，并且涉及一个实施例的讨论也适用于另一个实施例，除非另有特别说明。每个工具52A、52B具有多个沿圆柱形工具52A、52B的外圆周55延伸的齿54。每个齿54具有至少一个从外圆周55至末端59延伸的侧壁56。齿54的截面区域(基本平行于圆周55)从外圆周55至末端59逐渐变小。对于图8的工具52A，相邻侧壁56(即，与相邻齿54彼此相对的那些，在圆周方向)相互倾斜，然而外侧壁56(即，在圆周方向正交于侧壁56的那些)不倾斜但是从外圆周55正交向外延伸。相反地，对于图9的工具52B，所有四个侧壁56是有角的或朝向末端59倾斜。所有侧壁56可以具有从圆周55至末端59的相同角度或可以具有不同的角度。在两个图案化工具52A和52B中，末端59是平面多边形-对于工具52A的矩形以及对于工具52B的正方形，然而被用于形成尖锯齿的工具，例如图6B的锯齿25，将具有定义末端59的点线。
依照本公开为了形成图案化的研磨板，图案化工具52A、52B或其他被装配在支架50上，如在图7中所示。随着支架50径向移过旋转的研磨板20，支架50提供足够的压力从而旋转的图案化工具使研磨板20的表面变形，以多个行Rx、Ry等将它的相反图案施予板20上。在某些实施例中可以提供充足的压力给图案化工具从而整个齿54嵌入在板表面使其表面变形以及形成锯齿，但是，在大多数实施例中仅仅一部分齿54将嵌入在板表面。
要明白的是可以做出图案化工具的多种变化和使用图案化工具的方法以形成图案化的研磨板，同时维持整体的创新设计以及保持在本公开的范围内。多种可选设计或元素特征在上面已经被提及。
因此，公开了一种图案化研磨板的方法、以及图案化的研磨板的实施例。上述的实施方式以及其他实施方式都在下述权利要求的范围内。本领域技术人员会懂得本发明能够根据不同于所揭示的那些实施例而得以实施。所揭示的实施例是用于阐述以及不限制的目的而被展示，并且本发明仅仅由下述的权利要求限定。

Claims (20)

1.一种图案化研磨板的方法，包括：
提供具有包含多个凸齿的图案的操作工具，每个凸齿具有基座、至少一个侧壁、以及终端；以及
用工具图案化研磨板以在研磨板的工作面中提供具有工具表面相反图案的工作面，图案化处理塑性地使研磨板的工作面变形。
2.如权利要求1的方法，其中多个凸齿的终端限定点。
3.如权利要求1的方法，其中多个凸齿的终端限定平面。
4.如权利要求3的方法，其中所述平面是矩形。
5.如权利要求3的方法，其中所述平面是圆形。
6.如权利要求1的方法，其中所述多个凸齿从底座至终端逐渐变小。
7.如权利要求1的方法，其中所述操作工具包括带中心轴的轮以及在轮的外圆周上的多个凸齿。
8.如权利要求7的方法，其中图案化的步骤包括围绕中心轴旋转所述操作工具。
9.一种研磨板，包括工作面，工作面包括由连续接触区域分隔的多个离散锯齿，所述锯齿包括：
从工作面至锯齿终端不大于100微米的深度；
从工作面延伸至锯齿终端的倾斜侧壁；
工作面上不大于1000微米的最大锯齿尺寸。
10.如权利要求9的研磨板，其中锯齿的终端由点限定。
11.如权利要求9的研磨板，其中锯齿的终端由平面限定。
12.如权利要求11的研磨板，其中所述平面是矩形并且所述锯齿包括四条倾斜的侧壁。
13.如权利要求9的研磨板，其中深度不大于约10微米。
14.如权利要求9的研磨板，其中深度不大于约1微米。
15.一种研磨板，包括工作面，所述工作面包括：
盘旋在研磨板中心轴附近形成多个线匝的槽，所述槽具有：
从工作面延伸至槽终端的倾斜侧壁；
从工作面至终端不大于100微米的深度；
随着槽长度的可变宽度；以及
位于盘旋槽的相邻线匝之间的接触区域。
16.如权利要求15的研磨板，其中所述槽的终端由点限定。
17.如权利要求15的研磨板，其中所述槽的终端由平端限定。
18.如权利要求15的研磨板，其中所述槽的深度不大于约10微米。
19.如权利要求15的研磨板，其中所述槽的宽度约500至1000微米。
20.如权利要求15的研磨板，其中所述槽包括多个单独和离散的锯齿。
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