CN1175317A - 盘驱动滑动触头的部分蚀刻的保护外敷层 - Google Patents

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Abstract

供磁盘驱动器使用的磁头包括:具有底部空气轴承表面、前缘和后缘的滑动触头(26);在滑动触头的后缘由滑动触头安装的磁转换器;和粘附到滑动触头的空气轴承表面并具有前缘和后缘的保护外敷层(40)。保护外敷层与滑动触头的后缘间隔开,以致于在盘驱动器中从滑动触头到盘的表面的最小距离是在磁转换器(25)和盘表面(22)之间。

Description

盘驱动滑动触头的 部分蚀刻的保护外敷层
                          发明领域
本发明涉及盘驱动器，更具体地说，本发明提供一种供盘驱动器中滑动触头使用的保护外敷层的新的和改进的装置和构形。本发明实现了在盘驱动器的接触开始和停止操作期间保护外敷层的优点，以保护由滑动触头安装的磁转换器，而使盘表面和磁转换器之间的磁间距保持在使用不具有保护外敷层的滑动触头时得到的相同高度上。
                          背景技术
盘驱动器通常被使用在工作站、个人计算机、膝上型和其它计算机系统，以存贮用户容易得到的大量数据。一般，盘驱动器包括由主轴电机旋转的磁盘，盘的表面被划分成一系列围绕盘圆周延伸的数据磁迹。在盘表面上每个数据磁迹以磁转换的形式存贮数据。
磁头包括诸如磁转换器之类的交互单元，它被用于检测磁转换，以读出数据，或者产生在磁盘表面上引起磁转换的电流，以写入数据。磁转换器包括包含在适合于与盘的磁表面相互作用的位置上的转换器的有源元件的读/写间隙。
磁头还包括把转换器安装到旋转传动臂的滑动触头。当该盘在转换器下面旋转时，在或从其上读出数据或把数据写到其上的磁盘的预选数据磁迹上方，该传动臂运行来选择地设置包括转换器和滑动触头的磁头。
滑动触头被构形成包括一个空气轴承表面，由于在滑动触头的空气轴承表面和由盘旋转引起的气流之间相互作用，该空气轴承表面使磁头和这样的转换器在盘表面的数据磁迹上面浮动。转换器在盘表面上面浮动的总距离称为“浮动高度”。在已知的盘驱动系统中，空气轴承表面以俯仰方向旋转滑动触头，并使磁头的前缘上升到比后缘较高的高度上。因此，磁头的浮动高度是用在后缘产生的最小浮动高度从前缘到后缘进行变化。该读/写间隙一般安装在滑动触头的后缘。
应理解为，由于该空气轴承表面的操作，当磁盘驱动器的正常读出和写入操作期间，转换器不能机械上接触盘表面。然而，总的目的是实现使转换器的读/写间隙尽可能接近该盘表面的总浮动高度。例如，横向压缩断面(TPC)磁头可设计成在盘表面上面大约2μ吋的浮动高度上运行。
由于盘表面上的磁转换表示数据，转换器的有效读/写间隙与盘表面越接近，则由转换器产生的电信号就越强。总的优点是：产生尽可能强的数据信号，以保证盘驱动器的可靠的电性能。
当盘驱动器不运行时，停止存储盘的旋转，并且磁头的空气轴承表面对使转换器去浮动没有作用。在这种情况下，包括转换器的磁头在盘表面上停止移动。一般，在盘驱动器停止以前运行传动装置，以把磁头设置在远离任一数据磁迹的盘表面上提供的磁头停放区域。在盘驱动的已知的接触停止操作中，在传动臂已经把磁头放置在磁头停放区域以后，当存储盘的旋转慢下来和停止时，该磁头与盘表面相接触。磁头停放区域的使用可防止由于在磁头和盘表面之间的接触产生的数据磁迹的任何损伤。然而，在转换器和盘表面之间的任何接触可产生对转换器的损伤。
当在接触开始操作中再起动盘驱动器时，这是特别适用的。接触开始操作使盘的旋转开始，而磁头仍然与磁头停放区域接触。在磁头和磁头停放区域之间的静摩擦阻止磁头和盘表面之间分开，这对由磁头安装的转换器大大不利。事实上，即使以盘的最高旋转速度，在盘表面和磁头之间的静摩擦可如此有效地使空气轴承表面不能把磁头从盘表面提升。
一个诸如碳层的保护外敷层能被加到每个盘表面和滑动触头的空气轴承表面。已经发现，特别当导致更可靠的盘驱动的机械性能的接触停止和起始操作期间，这种保护层在保护转换器免于因与磁头结构接触而引起的损伤方面提供了重要的优点。
如上所述，在具有暴露在滑动触头的空气轴承表面的转换器的有源读/写间隙的后缘，把转换器安装在滑动触头内。在这种方法中，转换器尽可能靠近盘表面设置。然而，应用到滑动触头的空气轴承表面的保护外敷层使在读/写间隙下面的滑动触头的厚度增加，导致当盘驱动器的操作期间转换器的读/写间隙的有效浮动高度增加。因此，可在通过应用保护外敷层来实现改进的机械性能和由在转换器的读/写间隙的有效浮动高度的增加使电性能降低之间取折衷。
                        发明概述
本发明提供一种应用到滑动触头的空气轴承表面的保护外敷层的新的和改进的构形。具体地说，保护外敷层是按其层长度小于滑动触头的长度而加到空气轴承表面，保护外敷层的后缘与滑动触头的后缘间隔开。在这个方法中，保护外敷层仅提供在滑动触头的前部，并且，在转换器的读/写间隙下面的滑动触头的厚度不受保护外敷层的存在而影响。
由于磁头的后缘在浮动高度操作期间处于滑动触头的最低端，就能实现在滑动触头的后缘不存在保护外敷层时使最小浮动高度设置在没有保护外敷层的相同高度上。
因此，本发明有利地实现了所希望的机械保护，以减少由磁头/盘接触开始和停止操作而造成的盘损坏，其方式是允许有效的低浮动高度操作，使转换器的读/写间隙尽可能靠近记录在盘表面上的磁转换，而与保护外敷层的使用无关。当盘驱动器的接触停止操作期间，滑动触头的前缘将比后缘更快地转向盘表面，以致于保护外敷层接触磁头停放区域的表面，并且转换器在盘表面的上方用外敷层隔开。
                        附图简述
图1是盘驱动器的透视图；
图2是图1的磁头之一在水平位置上的部分展示图；
图3是图2的磁头以倾斜位置的部分展示图；
图4是在采用根据本发明的保护外敷层的制造过程中，滑动触头的侧视图；
图5是在制造过程以后，图4的滑动触头的侧视图。
                        详细说明
参照附图并从图1开始，用标号20总地表示图示说明的盘驱动器。盘驱动器包括：多个存储盘22a-d和多个读/写磁头24a-h。每个存储盘22a-d设置有多个数据磁迹以存贮用户数据。如图1所示的，对每个盘22a-d的每个表面提供一个磁头，以致于能从所有的存储盘的数据磁迹读出数据或把数据写到所有的存储盘的数据磁迹。应该理解为，盘驱动器20只表示利用本发明的盘驱动系统和本发明在包括或多或少的存储盘的盘驱动系统中能被实施。
如在现有技术中公知的，由主轴电机装置29旋转安装的存储盘22a-d。然而，读/写磁头24a-h是通过用于控制定位在存储盘22a-d的预选半径上的各自的传动臂28a-h支持，以使能从数据磁迹读出数据和把数据写到其上。最后，传动臂28a-h通过音圈电机32旋转地安装在销30上，该音圈电机32可运行来控制地旋转径向跨越盘表面的传动臂28a-h。
每个读/写磁头包括安装到滑动触头26的磁转换器25。如通常在盘驱动系统中所利用的，该滑动触头26使读/写磁头24a-h的磁转换器25在盘驱动系统的非接触操作的各自存储盘22a-b的表面上方“浮动(fly)”，如上面所讨论的。当不在使用时，音圈电机32旋转传动臂28a-h来把读/写磁头24a-h设置在各自的磁头停放区域58上方，在那里读/写磁头24a-h在存储盘表面上停止移动。
印制电路板(PCB)34是用于安装主轴电机29和音圈电机32的控制操作的控制电子设备。PCB34也包括与读/写磁头24a-h相连的读/写信道电路，以控制数据传送到存储盘22a-d的磁迹和从其传送数据。PCB34与盘驱动器的各个部件的连接方法在现有技术中是众所周知的。
图2表示当盘22a-d在盘驱动器操作的开始刚起动旋转时的磁头24a-h。其时，该磁头24a-h相对于盘表面开始接近水平(即，当滑动、触头离开盘表面时，从盘表面测量的滑动触头26的俯仰角θ是小的，滑θ动触头26设置在接近相对于盘表面的水平位置)。
根据本发明，保护外敷层40，例如碳被加到滑动触头26的下空气轴承表面，以致于相对于盘22a-d的旋转方向，外敷层40的后缘42与滑动触头26的后缘44相隔一段距离x。
在图2所示的滑动触头26的位置中，离开包括保护外敷层40的滑动触头空气轴承表面的最低部分的最小距离，Hmin就是在保护外敷层40和盘表面之间的距离d。转换器25在后缘44装在滑动触头26内。于是，转换器25与盘表面相隔的距离hg比Hmin大，并且不象它那样接近盘表面而没有保护外敷层40。然而，如当接触停止或开始操作期间，即使在滑动触头26和盘表面之间相接触，保护层40将机械上接触盘表面，以减少对转换器20产生的任何可能的损伤。
当盘22a-d的旋转增加到其工作旋转速度时，滑动触头26的俯仰角θ的增加更明显，如图3所示。当俯仰角θ增加时，保护外敷层40和盘表面之间的距离d大于在安装转换器25的滑动触头26的后缘和盘表面之间的距离hg。于是，当滑动触头浮动高度增加时，Hmin随着俯仰角θ而变，移向和移到滑动触头26的后缘。
对于给定的俯仰角θ和滑动触头凸部δ，可用公式得出在保护外敷层40和盘表面之间最小间隔：
          d＝hg+xθ+(4δ*x*(x-L)/L2)-t式中：
d是在保护外敷层和盘表面之间最小距离；
hg是在滑动触头的后缘和盘之间距离；
x是在保护外敷层的后缘和滑动触头的后缘之间的间隔；
θ是滑动触头的俯仰角；
δ是滑动触头凸部；
L是滑动触头的长度；和
t是保护外敷层的厚度。
上述公式能用以设计滑动触头的尺寸，以实现本发明的优点。间隔x能被确定来减小在盘驱动器的工作旋转速度处安装在滑动触头的后缘的转换器和盘表面之间的磁距离。
本发明也提供一种用于制造具有其长度尺寸小于滑动触头的长度尺寸的保护外敷层的滑动触头的方法。参照图4，真空带或机械掩模加到在公知制造过程的列层上的滑动触头上。如图4所示，该滑动触头具有延续滑动触头的整个长度的碳外敷层，并且真空带和机械掩模被安排来覆盖保留在滑动触头的外敷层的这些部分。换言之，真空带或机械掩模的后缘离滑动触头的后缘间隔一段距离x。
除去在真空带或机械掩模之外延伸的碳外敷层的这些部分。例如，使用氧等离子体蚀刻技术来蚀刻掉在真空带或机械掩模之外延伸的碳外敷层的这些部分。在氧等离子体蚀刻技术的应用以后，除去真空带或机械掩模以提供一个根据本发明的滑动触头，如图5所示。
如图4和图5的每一个所示的，Si层用作粘附层以使碳外敷层连接到滑动触头。本发明的制造过程的另一个优点在于，通过氧等离子体蚀刻技术，在从滑动触头的后缘部分除去碳外敷层以后，保留SiOx或SiO2层。SiOx或SiO2层为读/写间隙提供腐蚀保护。如图所示，当与碳外敷层相比较时，SiOx或SiO2层的厚度是最小的，并且基本上不影响读/写间隙的有效浮动高度。

Claims (15)

1、一种供盘驱动器使用的磁头，包括：
具有底部空气轴承表面、前缘和后缘的滑动触头；
在滑动触头的后缘由滑动触头安装的磁转换器；和
粘附到滑动触头的空气轴承表面并具有前缘和后缘的保护外敷层；
与滑动触头的后缘间隔开的保护外敷层的后缘。
2、根据权利要求1所述的磁头，其中保护外敷层包括碳。
3、一个盘驱动器，包括：
具有存贮数据的数据磁迹的存储盘；
安装旋转的存储盘的主轴电机；
用于从存储盘的数据磁迹读出信息和将信息写到其上的交互单元；
该交互单元包括：具有底部空气轴承表面、前缘和后缘的滑动触头，在滑动触头的后缘由滑动触头安装的磁转换器，空气轴承表面被安排和构形使得交互单元在存储盘的上方以俯仰角θ浮动；
安装运动的交互单元的传动装置，响应控制信号来选择地设置相对于预选的存储盘的数据磁迹的交互单元；和
粘附到滑动触头的空气轴承表面并具有前缘和后缘的保护外敷层；
与滑动触头的后缘间隔一段距离x的保护外敷层的后缘。
4、根据权利要求3所述的盘驱动器，其中保护外敷层以最小的距离d在存储盘上方浮动，按照公式：d＝hg+xθ+(4δ*x*(x-L)/L2)-t式中：
d是在保护外敷层和盘表面之间最小距离；
hg是在滑动触头的后缘和盘之间的距离；
x是在保护外敷层的后缘和滑动触头的后缘之间的间隔；
θ是滑动触头的俯仰角；
δ是滑动触头的凸部；
L是滑动触头的长度；
t是保护外敷层的厚度；
其中当θ值在预选值以上时距离hg小于距离d和当θ值在预选值以下时距离hg大于距离d。
5、根据权利要求3所述的盘驱动器，其中保护外敷层包括碳。
6、一种供盘驱动器使用的磁头的制作方法，该方法包括步骤为：
提供具有底部空气轴承表面、前缘和后缘的滑动触头；
把保护外敷层加到滑动触头的底部空气轴承表面；
把掩模加到保护外敷层；
安排具有前缘和后缘的掩模，其中掩模的后缘与滑动触头的后缘间隔开，以暴露在掩模的后缘以外延伸的保护外敷层的部分；
去除在掩模的后缘以外延伸的保护外敷层的部分；和
去除掩模。
7、根据权利要求6所述的方法，其中除去在掩模的后缘延伸的保护外敷层的部分的步骤通过使用蚀刻技术完成。
8、根据权利要求7所述的方法，其中蚀刻技术包括氧等离子体蚀刻技术。
9、根据权利要求6所述的方法，其中掩模包括真空带。
10、根据权利要求6所述的方法，其中掩模包括机械掩模。
11、根据权利要求6所述的方法，其中保护外敷层包括碳。
12、根据权利要求6所述的方法，该方法还包括步骤：把粘附材料层加到滑动触头的整个底部的空气轴承表面，以使保护外敷层附加到滑动触头，并且其中粘附材料层在除去延伸在掩模的后缘以外的保护外敷层的那些部分以后保留。
13、根据权利要求12所述的方法，其中粘附材料层包括Si。
14、根据权利要求13所述的方法，其中在以SiOx的形式除去以后，Si粘附材料层保留。
15、一种供盘驱动器使用的滑动触头，包括：具有存贮数据的数据磁迹的存储盘，安装旋转的存储盘的主轴电机，包括滑动触头和磁转换器的交互单元，用于从存储盘的数据磁迹读出信息和把信息写到其上，和安装运动的交互单元的传动装置，响应于控制信号来选择设置相对于预选的存储盘的数据磁迹的交互单元，该滑动触头包括：
底部空气轴承表面、前缘和后缘；
在滑动触头的后缘由滑动触头安装的磁转换器；
被安排和构形使得滑动触头以俯仰角θ在存储盘上方浮动的空气轴承表面；和
粘附到滑动触头的空气轴承表面并具有前缘和后缘的保护外敷层；
与滑动触头的后缘间隔一段距离x的保护外敷层的后缘；其中保护外敷层以最小距离d在存储盘上方浮动，根据公式：
           d＝hg+xθ+(4δ*x*(x-L)/L2)-t式中：d是在保护外敷层和盘表面之间最小距离；
  hg是在滑动触头的后缘和盘之间的距离；
  x是在保护外敷层的后缘和滑动触头的后缘之间的间隔；
  θ是滑动触头的俯仰角；
  δ是滑动触头凸部；
  L是滑动触头的长度；
  t是保护外敷层的厚度；其中当θ值在预选值以上时距离hg小于距离d和当θ值在预选值以下时距离hg大于距离d。
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