CN1080760A

CN1080760A - 薄膜接触型记录磁头

Info

Publication number: CN1080760A
Application number: CN93107631A
Authority: CN
Inventors: 皮特·G·彼斯科伏; 查科·M·兰格; 斯泰芬·S·玛瑞
Original assignee: Read Rite Corp
Current assignee: Read Rite Corp
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1994-01-12
Also published as: JPH0660329A; US5327310A; EP0576904A1; KR940001046A; TW214592B

Abstract

一种在磁盘驱动器中接触记录用的薄膜磁头组件，包括一单滑轨气载滑块，它呈有一腿部的L形，腿部上有一带气载面的台座。一耐磨垫片形成在台座上并环绕磁极头和换能器的换能磁隙，在磁盘驱动器工作期间与磁盘有最小接触，大大减小摩擦，延长磁头使用寿命。接触磁头滑块的另一实施例使用三垫片式结构，其中两前面垫片相对磁盘飞行，承载有换能器的后面垫片在磁盘驱动器工作期间与旋转磁盘接触。

Description

本发明涉及一种用于接触或伪接触记录的薄膜磁记录头。

数据记录系统的设计，例如磁盘驱动器，其主要任务是达到记录信息的高打包密度以使数据存储容量达到最大。能够高密度记录的一个因素是记录磁头的换能磁隙的长度小。在数据磁道相对磁头移动方向所测得的隙缝的长度越小，则能被记录的数据信号的波长越小，从而可增加记录数据的密度。所以，有非常小的隙缝长度的薄膜磁头，在磁盘驱动器领域已被广泛使用。

增加记录数据的打包密度也能在记录期间通过使磁头与记录介质或磁盘接触或者使之配置得非常近（伪接触）来达到。在下文中所说的接触记录磁头可以认为也包括伪接触磁头。在接触磁头记录系统中，磁头和磁盘容易因摩擦作用和碰撞磁头，特别是在驱动器的起动和停止操作期间，而遭受磨损和破坏。当磁盘的磨损增加时，磁盘上覆盖的磁性薄膜就会被启掉。结果，就有可能丢失数据。这些问题会随滑块大而重而更为严重。通过减少滑块的尺寸和质量，使滑块及其换能器能靠近或紧贴磁盘表面运转，这就减少了有害作用。众所周知，当滑块的线尺寸做得较小时，其质量按立方减少。

通常薄膜磁头至少包括一个带非磁隙缝的薄膜换能器，该隙缝设置在已形成空气动力学表面的滑块单元上。在典型的现有磁头中，滑块的空气动力学表面有二条间隔开的纵向滑轨，此滑轨的前导端呈斜锥状。此滑轨建立一正压力区，在滑块飞越磁盘时对滑块提供气举。具有弹笥的弯曲件提供一与气举相反的克量级加载力。此弯曲件安装到与致动器，例如，直线的或旋转的音圈马达耦联的磁头臂组件上。滑块的浮动高度由气动举力和反向加载力来确定。

在工作期间根据来自控制器或微处理器的指令移动磁头来选择数据磁道。已经发现对双滑轨滑块来说，要得到很低的浮动高度或实行接触记录是困难的。要获得低的浮动高度就需要一个大的可增加摩擦力的预压。尽管在双滑轨滑块中可使用窄的滑轨，但如果滑轨过窄，要容纳和支承换能器就变得困难或实际上是不可能实现的。窄滑轨在磁头相对于磁盘表面斜角很大时也造成飞行特性变坏，例如使用旋转致动器所遇到的情况。

本发明的任务是提供一种对高密度数据记录有实质性改进的薄膜接触记录磁头。

本发明的另一个任务是提供一种薄膜磁头，其质量和重量大幅度减少，使摩擦作用和磨损量减至最小。

本发明的又一个任务是提供一种用于磁盘驱动器的薄膜接触记录磁头，它基本上消除了磁头撞坏和数据丢失。

在本发明的优选实施例中，一种用于接触或伪接触记录的薄膜磁记录磁头滑块成形为有纵向矩形切口部分和垂直于切口部分延伸的相对短的伸出腿的L型形状。薄膜换能器设置在伸出腿的暴露侧，并在位于腿顶部的气截面上设定出换能隙缝。在邻近此磁头换能隙缝的气载表面处形成耐磨垫。实际上磁头滑块包括单滑轨而不需要像现有技术那样切割和成形为双滑轨或多滑轨。

在另一实施例中，接触磁头滑块加工成三垫片式结构，二垫片在滑块的前面，一垫片在滑块后面有换能磁隙处。垫片的位置和形状及装有磁头滑块的悬架和弯曲件的扭转角确定了滑块在记录工作期间的接触特性。

下面将参照附图对本发明进行更详细地讨论。

图1是磁头臂组件的立体图，示出现有技术中安装到弯曲件上的双滑轨磁头滑块。

图2A-2C分别是现有技术中所用的标准磁头滑块、微滑块（microslider）和毫微滑块（nanoslider）的立体图。

图3是如图2B所示那种双滑轨微滑块的放大立体图，示出位于滑块滑轨末端的换能器。

图4是按照本发明制成的单滑轨磁头滑块的立体图，虚线表示气载凹槽。

图5展现了一种新型单滑轨磁头滑块，示出了用以限定出邻近薄膜磁换能器的耐磨垫区域之附加凹槽部分。

图6示出一已切掉凹槽部分的单滑轨磁头滑块。

图7示出在邻近薄膜换能器处有已成形的耐磨垫的单滑轨磁头滑块。

图8是图7所示的单滑轨滑块的截面侧视图，示出露出的焊线端片。

图9是图7所示的单滑轨滑块顶部立体图。

图10是一陶瓷基片立体图，示出了成行成列设置的许多薄膜换能器和从基片分离下来的带六个换能器的横条。

图11是分离下来的横条的立体图。

图12是图11所示横条的侧视图。

图13是图11所示横条的放大图，示出用以设定单滑轨滑块的被加工部分。

图14是图13所示横条在加工程序完成后的立体图。

图15A-15B示出从横条上分离的各个单滑轨。

图16是描绘使用安装弯曲件或承载杆上的滑块的示意图。

图17是一种接触记录磁头的立体面，示出按照本发明的冠状或钮扣状凸起型耐磨垫和换能器。

图18A-18C是表示本发明的单滑轨滑块尺寸的顶视图、侧视图和端视图。

图19A和19B表示接触记录磁头用的三垫片型滑块结构的平面图。

应指示，为了更清楚、方便地进行说明，各附图未用真实比例描绘。

按照图1，磁盘驱动器中所用的现有的典型磁头臂组件11包括安装在承载杆或有弹性的弯曲件12一端上的双滑轨滑块10。此弯曲件12连接到附着在致动器（未绘出）上的固定构件14上。在制造基片和滑块期间沉积成的薄膜换能器16和18配置在滑轨17和19的尾端。电缆20将记录和读出的数据信号传导到换能器16和从换能器16传导数据处理器。在磁盘驱动器工作期间，致动器按照从微处理器或控制器接收到的指令移动磁头臂组件11以便将工作的薄膜换能器16定位在旋转磁盘的所选择的数据磁道上。

随着膝上式和笔记本等式便携式计算机的出现，为节省空间，更希望减少计算机部件的重量和尺寸。如图2A-2C所示，磁头技术已从标准尺寸双滑轨滑块（图2A），发展成线尺寸约为标准滑块的70%的微滑块（图2B），再发展成线尺寸约为标准滑块的50%的毫微滑块（图2C）。图2A-2C所标注的尺寸数字的单位千分之一英寸（密耳），并且仅用作说明。

图3为图2B中微滑块的放大，用以将本发明所用的单滑轨滑块22的尺寸和宽度W₁与传统双滑轨滑块24中大得多的宽度W₂作比较。

如图4所示，本发明的接触磁头滑块由带有纵向凹槽部分30和短腿35的L形陶瓷材料制成，薄膜换能器26和焊接区28设置在短腿35的露出侧上并在单滑轨滑块22的尾部边缘上。在生产中单滑轨磁头滑块22，可用例如金刚石锯加工和切割，如在图4中虚线29所指出的那样。在图5中虚线31处的切割使得在腿35的顶部形成一个台座34，它起到滑块的单滑轨的作用。此台座34的顶部露出部分包括由磁极头32限定的换能器26的换能磁隙33。此台座34可有效地用作滑块22的气截面，在磁盘驱动器工作期间与旋转磁盘接触。按照本发明，台座34通过常规的掩膜和蚀刻而被进一步成形为一个面积相对小的椭圆形耐磨垫36，如在图7中所示。此耐磨垫减少了有效接触面积和与旋转磁盘相互作用的滑块的气载表面，磁头和磁盘的最小磨损使其工作寿命延长。滑块尺寸和质量的减少使能在小的空间组装磁头组件，从而可使小磁盘驱动器的总的高度和尺寸减少，以满足例如膝上式计算机的使用。此小滑块使得在磁盘驱动器给定的物理空间中叠放下更多的磁盘片。

在图8中示出单滑轨滑块22的横截面的侧视图，它带有露出的焊接区38，用于另一种导线焊接。为使滑块部分更形象化，换能器26和焊接区38的尺寸，与滑块22相比被夸大了。在本发明一个实施例中，邻近换能器26的磁极头区域的耐磨垫36的长度在3-10密耳的范围。凹槽部分的高度在0.5-2密耳的范围，台座的高度约为2-8密耳。

图9所示的顶视图示出适于配线连接的焊接区38。此焊接区38定位在滑块22顶部的表面上，以便于换能器线圈39和磁头线路之间配线连接。

在新型的带有位于气载面的耐磨垫的单滑轨滑块的生产期间，陶瓷基片40的一个表面被精细研成光滑的镜面。多个薄膜换能器26借助公知的掩膜和沉积技术同时沉积在已研磨的表面上。如图10所示，换能器26成行成列地沉积在基片40上，此基片40用金刚石锯切割下一横条42，如图11和12所示。此横条42有许多间距相等的薄膜换能器26，在此例中所示是六个换能器。如图13所示，此横条被加工切割成带凹槽部分30和位于短腿35上的台座34的L形单滑轨滑块。此已加工和切割的横条示于图14。图15A和15B示出由横条42分割开来的各个单滑轨滑块22，这是例如通过组合的金刚石锯来完成的。此各个带导线连接部分43的单滑轨滑块如图16所示，安装在磁头臂组件的承载杆或弯曲件44上。

图17示出接触磁头滑块的一种变型，其台座34呈拱形圆顶状，以便进一步减少滑块和旋转磁盘之间的接触面积。此用作滑轨的台座34加工成圆拱形的冠状或钮扣状，钮扣的顶脊靠近换能器52的换能磁隙。

图18A-18C示出按照本发明的制成的单滑轨滑块的示意性尺寸，其单位是密耳。滑块的总高度约0.011英寸，总长度约0.040英寸，总宽度约0.020英寸。台座高度约0.002-0.003英寸。要使磁盘转速约3600转/分，约需施加30-50毫克的加载力。应当知道可以使用其他尺寸来实现使用单滑轨和耐磨垫的本发明。例如滑块长度可以在0.030-0.060英寸范围，宽度约在0.020-0.030英寸，高度约为0.011-0.017英寸。耐磨垫的尺寸最好是长度约0.003-0.010英寸，宽度约0.003-0.010英寸，高度约0.002-0.003英寸或更小。加至磁头滑块的加载力最好在0.1-1.0克范围。

在滑块用于接触磁头的另一实施例中，如图19A和19B所示，气载表面为三垫片式结构。在1992年3月6号提出的、序号为No.07/846，719名称为“三垫片式气承载磁头滑块”，有相同受让人的共同未决专利申请中披露了飞行磁头用的三垫片式滑块结构。如图所示，两个带斜角垫片56和58设置在滑块前面两边，并在滑块的前缘邻近前面垫片56和58处有斜锥体60和62，此倾斜角或锥形角约40-60分。此锥形区域60和62是任意的，前面垫片的全长可无锥度延伸到前缘。第三垫片64设置在滑块后部的中央换能磁隙所在处。此第三垫片64加工成本截锥形或梯形。为完成毫微滑块接触磁头的实施例，将约为0.5-3.5克范围的克级加载力在大致沿滑块中央纵轴上的一点加到毫微滑块上，所说的中央纵轴在位于前面垫片和后面垫片之间的L1线和L2线之间的区域。

此接触磁头结构特别适用于使用微滑块和更小尺寸滑块的磁头，例如毫微滑块和毫微微滑块（femtoslider）。从一种类型到另一种类型其尺寸典型地约减少50-70%。因此，如果微滑块的长、宽和高分别为0.112英寸、0.088英寸和0.024英寸、则毫微滑块的长、宽和高分别约为0.080英寸、0.063英寸和0.017英寸，毫微微滑块的长、宽和高应是约0.040英寸、0.020英寸和0.011英寸。锥形体的长度随滑块的长度而变化，例如对于毫微滑块，锥形体的长度约为0.008英寸。在使用毫微滑块的一实例中，典型的锥度角约为40-60分，但在某些应用中此角可扩展到20-90分范围内。前面垫片56和58的长度约为0.025英寸或者约为滑块总长的1/3，每个前面垫片其最宽部分的宽度约为0.005英寸，到其宽度最窄处的斜度约20°。后面中央垫片64，其后缘长度约0.020英寸，倾斜至宽0.008英寸左右。克级加载力约1克，在旋转磁盘的线速度约650英寸/秒时，飞行高度约2微英寸。垫片之间的凹槽深度约为0.003英寸。对毫微微滑块来说，前缘两锥体长约0.005英寸，并有约40分的倾角。此两个前面垫片长约0.013英寸，在最宽处宽约0.006英寸。后面的垫片其后缘约0.013英寸，深度约0.007英寸。三个垫片之间的凹槽深度约0.003英寸。在加载力约0.2克，线速度约650英寸/秒时，飞行高度约2微英寸。

三垫片式接触滑块在磁盘静止期间所有三个垫片都与磁盘接触。在磁盘旋转期间形成一气载，使三垫片式滑块的前面二个垫片相对磁盘表面一间距飞行，而后面的第三个垫片以接触式伪接触或紧靠磁盘表面滑过。当磁头沿半径从磁盘的内圆到外圆执行一个查找操作时，这种结构使滑块的飞行特性是可以被控制的。在接触记录期间，由于前面的两上垫片存在飞行间距，所以实际接触面积是后面垫片面积的一部分。

在用三垫片式接触滑块磁盘驱动器工作期间，克级加载力加在沿滑块的中心纵轴的略有偏移的一点上。并且这一点落在前部垫片56和58尾端的生面和后部中央垫片64前端的前面，正如线L₁和L₂所绘出的区域内。当磁盘以约5400转/秒旋转工作时，对毫微滑块尺寸的磁头来说，所加的克级加载力约0.5-3.5克。

本文已讨论过接触或伪接触记录用的磁头滑块。在一个实施例中，此滑块加工成大致上呈L型形状，并且实际上是单滑轨结构。此单滑轨滑块事实上比常规磁头滑块小，并有最小的质量和重量。此单滑轨能用于垂直或水平记录磁头。在此L形单滑轨滑块腿的拱起部分或台座上有一耐磨垫片。此小面积的耐磨垫片位于邻近磁极头和薄膜换能器的换能磁隙处，其直径小于10密耳。由于大量减少了耐磨垫片和旋转磁盘表面之间接触面积的尺寸，大大改善了此非常小的滑块的耐磨特性。

在本文所讨论的接触记录磁头的另一实施例中，气载表面有三垫片式结构。此三垫片式接触滑块由于减少了滑块和磁盘的磨损，也有能进行高密度记录的优点。应用最小的加载力来提供滑块间距，以使滑块的前面垫片部分飞行，而带换能器的后面垫片部分与旋转磁盘接触。

虽然本发明讨论了用于与刚性磁盘接触的记录磁头，但此滑块也可用于其他磁介质和用于其他记录应用中。应当理解到，本发明不限于本文所述的特定形状或尺寸的装置，在本发明范围内可进行其他的改进。

Claims

1、一种用于相对于磁介质或磁盘转换数据的薄膜磁头组件，包括：

一个单滑轨磁头骨块，所说的滑块有一前或上游缘和一后缘或下游缘，所说的滑块包括一纵向部分和一带有与所说的纵向部份垂直的露出端面的腿部分；

一位于所说的腿部分顶部、用以提供气载面的台座；

一薄膜换能器，设置在所说腿部分的所说露出端面上的尾部，所说的换能器在所说的气载面上限定一换能磁隙。

2、按照权利要求1所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说的腿部分和所说的纵向部分形成一L形结构。

3、按照权利要求2所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说的纵向部分的高度在约2-10密耳范围内。

4、按照权利要求1所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说的台座上包括一已成形的耐磨垫片，用以减少气载面和所说磁盘之间的接触面积。

5、按照权利要求4所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说的换能器包括终接在所说的耐磨垫片的所说的露出表面上的磁极头。

6、按照权利要求4所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说的耐磨垫片加工成冠状或钮扣状。

7、按照权利要求4所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说耐磨垫片长约0.003-0.010英寸、宽约0.003-0.019英寸、高约0.002-0.003英寸或更小。

8、按照权利要求1所说的薄膜磁头组件，其特征在于包括焊接区，这些焊接区沉积在所说与薄膜换能器邻近的所说腿部分的所说的端面上，用以与磁头线路配线连接。

9、按照权利要求8所说的薄膜磁头组件，其特征在于包括设置在所说腿部分的所说端面上、邻近并垂直于所说焊接区的另一种焊接区。

10、按照权利要求1所说的薄膜磁头组件，其特征在于包括弯曲件或承载杆，用以安装与所说的磁介质共同作用的所说磁头滑块。

11、按照权利要求10所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说滑块的长度约0.080英寸，宽度约0.063英寸，高度约0.017英寸。

12、按照权利要求1所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说滑块的总高度约0.011-0.017英寸，总长度约0.030-0.060英寸，宽度约0.020-0.030英寸。

13、一种与磁盘接触记录用的薄膜磁头组件，包括：带气载面和前、后缘的磁头滑块;

在所说滑块的所说气载面上形成的第一、第二和第三垫片，所说的第一和第二垫片设置在所说滑块的两边，朝向所说的滑块的前沿，仅一部分向后沿延伸，所说的第三垫片设置在所说滑块后缘的后部中央，所说的第一和第二垫片大致上有一倾斜边，所说的第三垫片为截锥形或梯形;

位于所说的滑块两边，在所说的前缘和所说的第一、第二垫片之间的锥形体;

用以在沿所说滑块的中央纵轴附近的一点处向所说滑块施加加载力的装置。

14、按照权利要求13所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说的加载力施加装置这样放置，即使力加在所说第一和第二垫片末端后面和所说第三垫片前端前面的区域中的一点上。

15、按照权利要求13所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说的加载力施加装置放置得使力加在两前面垫片之间区域中的一点上。

16、按照权利要求13所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说滑块的总长度在约0.030-0.080英寸范围内，宽度在0.020-0.063英寸范围内，总高度在0.011-0.017英寸范围内。

17、按照权利要求13所说的薄膜磁头组件，其特征在于在所说的前、后缘之间，所说的第一和第二垫片的长度约为0.020英寸，所说第三垫片的长度约为0.020英寸。

18、按照权利要求13所说的薄膜磁头组件，其特征在于所说的第一和第二垫片的长度约0.013英寸，所说的第一和第二垫片其最宽点处的宽度约0.006英寸，第三垫片沿后缘的边约0.013英寸。

19、按照权利要求13所说的薄膜磁头组件，其特征在于包括一用以施加约一克的克级加载力的装置，并且在磁盘线速度约650英寸/秒时，所说滑块的飞行高度约为2微英寸。