CN1577595B - 通过滑块上的导电焊盘利用电荷来调整磁头浮动高度的方法 - Google Patents

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Abstract

通过滑块上的导电焊盘利用电荷来调整磁头浮动高度的方法公开了一种用于调整磁头在诸如磁盘这样的磁存储介质上方的浮动高度的系统和方法。可以把充电导电焊盘和与磁头相分离的滑块结合在一起，以允许充电导线所述把电压加到滑块上。通过起准并联电容器的作用，可以根据所施加的电压量来增减所述磁盘-磁头界面的间隔的量。所述滑块可以与悬架电分离。反馈控制系统可以通过测量所述滑块和磁盘周围的温度或其他环境条件来监视与控制所述磁头-磁盘间隔。

Description

通过滑块上的导电焊盘利用电荷来调整磁头浮动高度的方法
技术领域
本发明涉及磁性硬盘驱动器。更具体地说，本发明涉及通过在滑块上的导电焊盘来调节磁存储介质上的磁头的浮动高度的方法。
背景技术
硬盘驱动器是常见的信息存储设备，其主要由一系列可旋转的、由磁性读和写的元件对其进行访问的磁盘或其他磁存储介质组成。这些数据传送元件(通常被称为转换器)通常由滑块体携带并被嵌入所述滑块体中，所述滑块体被保持在与在磁盘上形成的离散数据轨道相靠近的相对位置上，以允许执行读或写操作。为了相对于所述磁盘表面正确地定位所述转换器，在所述滑块体上形成的空气支承面((ABS)经受一股流态空气流，所述空气流提供了足够的升力以“浮起(fly)”磁盘数据轨道上的所述滑块和转换器。磁盘的高速旋转产生一股沿其表面在基本上平行于所述磁盘切向速度的方向上的空气流或风。所述空气流与所述滑块体的ABS相配合，这使得所述滑块能够在所述旋转磁盘的上空浮动。事实上，所述悬浮的滑块是通过所述自动的空气支承面而与所述磁盘表面物理隔开的。
在ABS设计中的主要目标是，尽可能近地使滑块和其附属的转换器浮动在旋转磁盘的表面，并且不管易变的浮动条件而始终保持所述恒定接近的距离。空气支承滑块和旋转磁盘之间的高度或间隔空隙通常被称为浮动高度。通常，所安装的转换器或读/写元件只在旋转磁盘表面上方小于1微英寸(25.4nm)处浮动。所述滑块的浮动高度被看作是影响所安装的读/写元件的磁盘读和写性能的一个最重要的参数。相对较小的浮动高度使转换器能够在所述磁盘表面的不同数据位位置之间实现较高的分辨率，由此增加了数据密度和存储容量。随着利用相对较小而功能仍旧强大的磁盘驱动器的轻便紧凑的笔记本型计算机的普及，仍需不断降低浮动高度。
如图1所示，可以形成一种具有一对平行轨道轨道2和4的已知常见的双体滑块5的ABS结构，所述轨道轨道沿着所述滑块表面的外缘面向所述磁盘方向延伸。还正在研发其他包括三个或更多额外的轨道轨道、具有多种表面面积和几何形状的ABS结构。所述二个轨道2和4通常沿着至少一部分滑块体长度从前缘6延伸到后缘8。前缘6被定义为所述旋转磁盘经过滑块5的长度靠近后缘8之前所经过的滑块的边缘。如所示，尽管大量不合需要的通常存在与机器加工有关的大的不希望有的配合公差，还是可以将前缘6斜削。如图1所示，所述转换器或磁性元件7通常装配在沿着所述滑块的后缘8的某个位置。轨道轨道2和4形成一种滑块在所述其上浮动的空气支承面，并依靠与由旋转的磁盘所产生的空气流接触而提供必要的升力。当所述磁盘转动时，所产生的风或空气流沿其下面并在双体滑块轨道2和4中间运动。当空气流经过轨道2和4下面时，在轨道和磁盘之间的气压就增加了，从而提供了正面的增压和升力。双体滑块通常产生足够的的升力、或正面的负重力量，以便使所述滑块浮动在旋转磁盘之上的合适的高度。
如在图2中所示出的，磁头磁头万向架组件40通常提供具有多个自由度的滑块，诸如表示滑块的浮动高度的垂直间隔或俯仰角和滚动角。如图2所示，悬架74将HGA 40保持在移动磁盘76(具有边缘70)之上并在箭头80所指示的方向上移动。在图2所示的磁盘驱动器的运行中，动臂机构72(例如音圈电机(VCM))在弧75之上的所述磁盘76的各种直径之上(例如，内径(ID)、中间直径(MD)和外径(OD))移动所述HGA。
在理想的情况下，磁头-磁头磁头-磁盘间隔应当在不同温度下保持不变。然而，浮动高度或磁头磁头-磁盘间隔随周围温度的波动而变化。浮动高度变化的原因，是磁头几何形状(诸如凸度和曲度)的改变。例如，在非常低的温度下，由于磁头几何形状的变化，所述浮动高度的变化可以达到几纳米，这导致降低记录性能或导致磁头的误动作。为解决所述问题，已经使用了两种方法来校正在低温下浮动高度的变化。在一种方法中，把加热线圈嵌入磁头，这使读写区域凸出。实际磁头磁头-磁盘间隔保持不变。因为加热线圈被在晶片级加入到磁头，所以所述方法增加了整个生产过程的复杂性。在一种供选择的方法中，使高强度电流流过所述记录器以加热磁极区因而使其凸出，这导致浮动高度的调整。如可以看到的，两种技术都试图凸出磁极区。这可能将最小浮动高度移到所述凸出的磁极区，使其不能防止由磁盘表面的变形所造成的可能的接触。
发明内容
本发明的目的是提供用于调整磁头在诸如磁盘的磁存储介质上方的浮动高度的系统和方法。
根据本发明的第一方面，提供一种滑块，它包括：与所述滑块结合在一起的磁头，所述磁头具有从磁存储介质读取数据的第一组导电焊盘以及向所述磁存储介质写入数据的第二组导电焊盘；结合到与所述磁头相分离的所述滑块的充电导电焊盘；以及连接到所述导电焊盘的充电导线，用于把电荷加到所述滑块上。
在所述滑块中，所述充电导电焊盘结合到所述滑块的后缘。
在所述滑块中，所述充电导电焊盘在晶片加工过程中结合到所述滑块。
在所述滑块中，所述滑块与悬架结合在一起。
在所述滑块中，所述滑块与所述悬架电隔离。
在所述滑块中，利用高电阻粘合剂把所述滑块与所述悬架结合在一起。
在所述滑块中，所述滑决连接到电子反馈系统，所述电子反馈系统监视所述滑块的环境条件。
在所述滑块中，所述充电导线连接到所述电子反馈系统，所述所述充电导线根据所述滑块的浮动高度来提供电荷。
在所述滑块中，所述充电导线连接到所述电子反馈系统，所述充电导线根据所述滑块的周围温度来提供电荷。
在所述滑块中，所述电荷在0.1-5伏特范围内变化。
根据本发明的第二方面，提供一种系统，它包括：磁存储介质；悬架；与所述悬架结合在一起的滑块；与所述滑块结合在一起的磁头，所述磁头具有从磁存储介质读取数据的第一组导电焊盘以及向所述磁存储介质写入数据的第二组导电焊盘；结合到与所述磁头相分离的所述滑块的充电导电焊盘；以及连接到所述导电焊盘的充电导线，，用于向所述滑块提供电荷。
在所述系统中，所述充电导电焊盘结合到所述滑块的后缘。
在所述系统中，所述充电导电焊盘在晶片加工过程中结合到所述滑块。
在所述系统中，所述滑块与所述悬架电隔离。
在所述系统中，利用高电阻粘合剂把所述滑块结合到所述悬架。
在所述系统中，所述滑块连接到电子反馈系统，所述电子反馈系统监视所述滑块的环境条件。
在所述系统中，所述充电导线连接到所述电子反馈系统，所述充电导线根据所述滑块的浮动高度来提供电荷。
在所述系统中，所述充电导线连接到所述电子反馈系统，所述充电导线根据所述滑块的周围温度来提供电荷。
在所述系统中，所述电荷在0.1-5伏特范围内变化。
根据本发明的第三方面，提供一种方法，它包括：把滑块悬挂在磁性数据存储介质上方，所述滑块与充电导电焊盘结合在一起，所述充电导电焊盘与所述滑块上的一组读导电焊盘和一组写导电焊盘电隔离；向所述充电导电焊盘施加电压以便在与所述磁性数据存储介质相关的所述滑块上产生电荷。
在所述方法中，所述充电导电焊盘连至所述滑块的后缘。
在所述方法中，所述充电导电焊盘在晶片加工过程中结合到所述滑块。
在所述方法中，所述滑块与悬架结合在一起。
在所述方法中，所述滑块与所述悬架电隔离。
在所述方法中，利用高电阻粘合剂把所述滑块结合到所述悬架。
所述方法还包括监视所述滑块的环境条件。
所述方法还包括根据所述滑块的浮动高度来提供电荷。
所述方法还包括根据所述滑动块的周围温度来提供电荷。
在所述方法中，所述电荷在0.1-5伏特范围内变化。
附图说明
图1是本领域中已知的具有读/写头的滑块装置的透视图。
图2是本领域已知的磁盘驱动器装置的透视图。
图3示出在本发明中实施的滑块和悬架的一个实施例。
图4示出在本发明中实施的具有充电结合片的一个实施例。
图5示出一种典型的Guzik测量法的图表，其中画出了磁头-磁盘间隔的变化对外加电压的曲线。
具体实施方式
公开了一种用于调节磁头在诸如磁盘这样的磁存储介质之上的浮动高度的系统和方法。  充电导电焊盘可以结合到与磁头相分离的滑块，以允许充电导线把电荷加到所述滑块上。通过起准并联电容器的作用，可以根据所施加的电压量来增减所述磁盘-磁头界面中的间隔的数量。所述滑块可以与悬架架电隔离。反馈控制系统可以通过测量所述滑块和磁盘周围的温度或其他环境条件来监视与控制所述磁头-磁盘间隔。
图3示出在本发明中实施的滑块和悬架的一个实施例。所述滑块5包括磁读/写头7、或磁读/写转换器。在磁头7和磁盘76之间的界面可以模拟成准并联电容器。磁头7作为上电极而磁盘76作为下电极。磁头7和所述磁盘76通过一个小空隙而分离。当把低压加到磁盘-磁头界面(HDI)时，根据等式f＝kv2/d2，。浮动高度与所述外加电压一起减小。符号f表示两电极(即磁头7和磁盘76)之间的吸力。符号k表示常量。符号v表示加到电极上的电压、或磁头7和磁盘76之间的静电场中的电位差。符号d表示磁头7和磁盘76之间的间距。所述等式说明，在高电压下由于f增大，所以d将随着所加电压的增加而减小。换句话说，施加一电压可以减小磁头和磁盘间的间距。
在一个实施例中，第一导线310和第二导线320可以把磁头7连接到电子反馈系统330。第一导线可以把电压加到磁头5。第一导线310可以在晶片加工过程中通过在所述滑块5的后缘增加一导电焊盘而连接到所述磁头5。所述导电焊盘，可以与磁头5的任一焊盘隔离并且与任一这种焊盘电隔离。滑块5可以与悬架74电隔离，所述悬架74通常被接地。滑块5，可以利用高电阻粘合剂340连接到悬架74，这就使得当把小电压施加到滑块5上时不再通过悬架74对地漏电。浮动高度监视系统、或电子反馈系统330，可以做成磁盘驱动器电子设备系统，以便正确地为每一单个磁头控制浮动高度并在所述浮动高度正在降低时预防可能的磁盘一磁头接触。反馈系统330通过利用经由第二导线320所发送的回读信号来监视磁盘-磁头间距。回读信号可以是振幅、振幅调制或其他易受磁盘-磁头间距变化影响的电信号。回读信号也可以包括关于所述温度或滑块7周围的其他环境条件的数据。反馈系统330可以通过根据所测到的磁盘-磁头间距发送准确的电压给滑块7来控制所述磁盘-磁头间距。
关于图4，示出了本发明的第一具体实施例。在所述实施例中，提供滑块401，在所述滑块的后端包括读和写电部件。在所述滑块上设置粘合焊盘409和411，用于把读和写电部件电连接到在所述悬架421上的电部件。在所述实施例中，所述悬架的电部件包括四个分别连接到粘合焊盘415、417上的导电迹线405、407，用于读/写信号。在本领域所公知的典型悬架中，导电迹线405、407可以结合所述到悬架421中，或在连接到悬架的柔性电路等中单独形成。并且，所述迹线电连接到磁盘驱动器的电部件(例如，前置放大器，未在图4中具体示出)，其特征在于：所述磁盘驱动器控制从存储介质读取数据和把数据写到所述存储介质。
根据本发明的所述具体实施例，滑块401以传统方式(例如，用电绝缘的粘合剂)与悬架的舌簧片结合在一起。在滑块的外表面上设置单独的充电结合焊盘413。所述充电结合焊盘413通过直接接触或嵌入磁头结构的导电路径而电连接到滑块401。在悬架上设置具有充电迹线419的单独的充电焊盘420，以向电子反馈系统330提供导电通路。在把滑块401固定在舌簧片403上之后，滑块的粘合焊盘409、411、413可以通过诸如金丝球焊结构来电连接粘合焊盘417、415、420。可以使用电连接的其他方法，包括超声波焊接和焊接剂。
图5示出了动态电测试(DET)测量结果的典型的图表，其中相对于外加电压画出了磁盘-磁头间距的变化。磁盘-磁头间距的变化是在回读信号脉冲的50％的高度(PW5O)处通过功率宽度来测量的。所述PW5O随磁盘-磁头间距而线性变化。为获得所述测量数据，使用直流电源作为电压源，并且使用-2到+2伏特的电压。如曲线图所表示的，浮动高度(PW5O)与外加电压一起降低，不管所述电压是正还是负。对于0-2伏特的电压范围来说，所述PW5O的变化为每伏特大约0.12μin或0.06μin。因此，对于0.06μin的浮动高度增加量来说(如可能在寒冷运行状态下所发生的)，1伏特将足以进行补偿。
一件关系到对磁盘-磁头界面充电或施加电压的事情，是对巨磁阻(GMP)传感器的静电破坏的可能性。用于工业的大多数GMR传感器具有大约5伏特的阈值。因此施加低压，例如对磁盘-磁头界面施加1伏特或更小的电压，好象大不可能引起对GMR传感器的静电损害。
虽然在此具体地示出并描述了几个具体实施例，但是应当指出，上述教导覆盖本发明的修改和变动，并且在所附要求书范围之内而不脱离本发明的精神和预期的范围。

Claims (29)

1.一种用于硬盘驱动器磁头的滑块，它包括：
与所述滑块结合在一起的磁头，所述磁头具有从磁存储介质读取数据的第一组导电焊盘以及向所述磁存储介质写入数据的第二组导电焊盘；
充电导电焊盘，位于悬架上并且在与所述磁头物理分离的所述滑块的点上与固定在所述滑块上的相应的充电导电焊盘电连接；以及
充电导线，其一端连接到位于所述悬架上的所述充电导电焊盘上，另一端则连接到反馈系统而将电荷加到所述滑块上，从而使整个所述滑块形成充电的电容板。
2.根据权利要求1所述的滑块，其特征在于：所述充电导电焊盘结合到所述滑块的后缘。
3.根据权利要求1所述的滑块，其特征在于：所述充电导电焊盘在晶片加工过程中结合到所述滑块。
4.根据权利要求1所述的滑块，其特征在于：所述滑块与悬架结合在一起。
5.根据权利要求4所述的滑块，其特征在于：所述滑块与所述悬架电隔离。
6.根据权利要求5所述的滑块，其特征在于：利用高电阻粘合剂把所述滑块与所述悬架结合在一起。
7.根据权利要求1所述的滑块，其特征在于：所述滑块连接到电子反馈系统，所述电子反馈系统监视所述滑块的环境条件。
8.根据权利要求7所述的滑块，其特征在于：所述充电导线连接到所述电子反馈系统，所述充电导线根据所述滑块的浮动高度来提供电荷。
9.根据权利要求7所述的滑块，其特征在于：所述充电导线连接到所述电子反馈系统，所述充电导线根据所述滑块的周围温度来提供电荷。
10.根据权利要求1所述的滑块，其特征在于：所述电荷在0.1-5伏特范围内变化。
11.一种具有可调浮动高度的磁头的硬盘驱动器，它包括：
磁存储介质；
悬架；
与所述悬架结合在一起的滑块；
与所述滑块结合在一起的磁头，所述磁头具有从磁存储介质读取数据的第一组导电焊盘以及向所述磁存储介质写入数据的第二组导电焊盘；
充电导电焊盘，位于所述悬架上、并且在与所述磁头物理分离的所述滑块的点上与固定在所述滑块上的相应的充电导电焊盘电连接；以及
充电导线，其一端连接到位于所述悬架上的所述充电导电焊盘上，另一端则连接到反馈系统而将电荷加到所述滑块上，从而使整个所述滑块形成充电的电容板。
12.根据权利要求11所述的硬盘驱动器，其特征在于：所述充电导电焊盘结合到所述滑块的后缘。
13.根据权利要求11所述的硬盘驱动器，其特征在于：所述充电导电焊盘在晶片加工过程中结合到所述滑块。
14.根据权利要求11所述的硬盘驱动器，其特征在于：所述滑块与所述悬架电隔离。
15.根据权利要求11所述的硬盘驱动器，其特征在于：利用高电阻粘合剂把所述滑块结合到所述悬架。
16.根据权利要求11所述的硬盘驱动器，其特征在于：所述滑块连接到电子反馈系统，所述电子反馈系统监视所述滑块的环境条件。
17.根据权利要求16所述的硬盘驱动器，其特征在于：所述充电导线连接到所述电子反馈系统，所述充电导线根据所述滑块的浮动高度来提供电荷。
18.根据权利要求16所述的硬盘驱动器，其特征在于：所述充电导线连接到所述电子反馈系统，所述充电导线根据所述滑块的周围温度来提供电荷。
19.根据权利要求11所述的硬盘驱动器，其特征在于：所述电荷在0.1-5伏特范围内变化。
20.一种用于在硬盘驱动器中调整磁头在磁存储介质上方的浮动高度的方法，所述方法包括：
把悬挂安装的滑块设置在磁存储介质上方，其中所述悬挂安装的滑块包括；
与所述滑块结合在一起的磁头，所述磁头具有从磁存储介质读取数据的第一组导电焊盘以及向所述磁存储介质写入数据的第二组导电焊盘；
充电导电焊盘，位于所述悬架上、并且在与所述磁头物理分离的所述滑块的点上与固定在所述滑块上的相应的充电导电焊盘电连接；以及
充电导线，其一端连接到位于所述悬架上的所述充电导电焊盘上，另一端则连接到反馈系统而将电荷加到所述滑块上，从而整个所述滑块形成充电的电容板；然后，
向所述充电导电焊盘施加电压以便在与所述磁存储介质相关的所述滑块上产生电荷，由此整个滑块形成充电的电容板，从而改变所述浮动高度。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：所述充电导电焊盘结合到所述滑块的后缘。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：所述充电导电焊盘在晶片加工过程中结合到所述滑块。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：所述滑块与悬架结合在一起。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：所述滑块与所述悬架电隔离。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：利用高电阻粘合剂把所述滑块结合到所述悬架。
26.根据权利要求20所述的方法，其特征在于还包括监视所述滑块的环境条件。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于还包括根据所述滑块的浮动高度来提供电荷。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于还包括根据所述滑动块的周围温度来提供电荷。
29.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：所述电荷在0.1-5伏特范围内变化。
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