CN1589474A - 采用引导边缘进气口作为会聚通道部分的磁头滑块 - Google Patents

Abstract

盘片磁头滑块(110，450，500，700，800)包括具有引导和尾部滑块边缘(204和206，452和454，502和504)的盘片反面200的滑块主体，在引导和尾部滑块边缘之间测量到的滑块长度，轴承表面(202，214，262，270，272，510，524，720，726，732，820，826，832)，下凹的区域(240，462，518，520，710，712，810，812)，进气口(200，496，532，734，834)，以及会聚通道(264，494，532，734，834)。下凹的区域(240，462，518，520，710，712，810，812)比轴承表面(202，214，262，270，272，510，524，720，726，732，820，826，832)下凹。进气口(300，496，532，734，834)具有引导通道端面(这对来自引导滑块边缘(204，452，和502)的气流是开放的)、通道侧壁(304，306，498，499，538，540)和尾部通道端面。会聚通道(264，494，532，734，834)具有引导通道端面(280，534，736，836)(这对来自进气口的气流都是开放的)，通道侧壁(284，538，540，740，742，840，842)，以及尾部通道端面(282，536，738，838)(这些对流动的气流是封闭的)。会聚通道的尾部通道端面(282，536，738，838)是沿着很快的长度方向定位在下凹区域(240，462，518，520，710，712，810，812)的至少一部分的后面和在轴承表面(262，480，524，732，832)的至少一部分的前面。

Description

采用引导边缘进气口作为会聚通道部分的磁头滑块

发明涉及数据存储系统，更具体的说，涉及与记录媒介通信的磁头滑块。

                        发明背景

在工业上，“温彻斯特”和光盘类盘片驱动器已是众所周知的。这类驱动器采用硬性的盘片，在盘片上涂覆了磁性介质，用于将数字信息存储在多个圆形的同心数据磁道上。磁盘安装在主轴电机上，主轴电机驱动磁盘旋转并且磁盘的表面在相应的流体动力(例如，空气)支承磁头滑块下通过。滑块上安装有传感器，传感器可以向磁盘表面写信息和从磁盘表面读取信息。

传动器机构在电路的控制下使滑块沿着磁盘的表面从一个磁道移动到另一个磁道。传动器机构包括磁道访问臂和适用于各个磁头万向组件的悬浮机构。该悬浮机构包括加载梁和万向节。加载梁提供了加载力，该加载力迫使滑块能接近磁盘表面。万向节定位在滑块和加载梁之间，或者集成在加载梁上，以提供允许滑块根据磁盘的形状俯仰和摆动的弹性连接结构。

滑块包括轴承表面，它面对着磁盘的表面。随着磁盘旋转，磁盘会拖曳滑块下的空气并且使其能沿着基本并行于磁盘切线速度方向的轴承表面方向流动。当空气在轴承的表面下流过时，沿着空气流动路径的空气压缩会引起在磁盘和轴承表面之间的空气压力增加，从而所产生的与加载力相反方向的流体动力提升力，并引起滑块提升，使之能飞行在磁盘表面上或十分接近磁盘的表面上。

有一类滑块臂称之为“自加载”空气轴承滑块，它包括一个引导的尖锥(或台阶尖锥)，一对提升的侧栏，一个腔体挡板和一个低于环境压力的腔体。引导的尖锥通常可以重叠在或腐蚀在记录磁头另一面的滑块端面上。随着磁盘表面拖曳在滑块下面的空气，引导尖锥会使空气加压。对于有效的磁记录来说，引导尖锥的另一个效应是在滑块下的压力分布具有在尖锥端面附近的第一峰值或由于尖锥或台阶的高压缩角度引起的“引导边缘”，以及在记录端面附近的第二峰值或由于低的轴承间隙引起的“尾部边缘”。这种双峰值压力分布使得轴承具有相当高俯仰的稳定性。

在记录磁头位置处的滑块和磁盘表面之间的轴承间隙是盘片驱动器性能的重要参数。当平均飞行高度继续减小时，很重要的是控制飞行高度性能的几个量度，例如，对工艺变化敏感的飞行高度，起飞性能和振动阻尼能力。

随着飞行高度继续减小，特别是在低于半微英寸飞行高度时，已经观察到由于制造工艺的变化而引起的飞行高度损失是因为断断续续的磁头/介质接触的增加缘故。断断续续的接触会产生振动，该振动有害于在如此低的飞行高度下的读写质量。另外，空气轴承阻尼振动和提供好的起飞性能的能力已经显示出了在确保在低于半微英寸飞行高度中的临界因素。

滑块空气轴承支配着三个自由度，垂直运动，俯仰旋转和摆动旋转。这三个自由度与三种施加的力有关，它包括有加载梁所施加的预载力，以及有空气轴承所形成的吸力和浮力。当这三种力相互平衡时，就可以获得稳态的飞行姿态。

在稳态的飞行姿态时，流体动力轴承支配着与它的三个自由度有关的固有稳定性。可以将这些稳定性看成垂直，俯仰和摆动的稳定性。另外，接触稳定性可以定义为滑块俯仰稳定性和滑块的垂直稳定性的矢量组合。在一些磁极端的特殊位置上，接触稳定性可以表征的滑块垂直稳定性。接触稳定性，Kc定义为：

$\mathrm{Kc}=\frac{\mathrm{Kp}}{\frac{\mathrm{Kp}}{\mathrm{Kz}}+b^2}$ 公式1

式中“Kp”是俯仰稳定性，“Kz”是垂直稳定性，以及“b”是滑块枢轴点和磁极端之间的距离。

制造中的变化会引起俯仰静态角度(PSA)或预载力的变化，俯仰静态角度(PSA)或预载力的变化又会对滑块飞行姿态产生影响。然而，增加空气轴承的俯仰稳定性和垂直稳定性会对滑块的飞行姿态的变化产生较大的阻力。也可以通过产生空气轴承每单位面积的更大的吸力和浮力来获得俯仰和垂直稳定性的增加。

一般来说，接触稳定性(或“局部磁极端稳定性”)与磁极端附近区域，典型的是与滑块尾部边缘附近的浮力和吸力的大小有关。因此，使腔体内吸力的中心位置移向更加接近于磁极端可以产生更搞的接触稳定性。通过减小腔体的深度，增加“台阶”表面的深度，以及降低腔体/台阶深度比例以在腔体内产生更加分散的吸引力等方法，可以使吸力中心的位置移向尾部边缘。增加腔体/台阶比例的趋势使产生更加接近腔体挡板的吸力中心。

同样，在给定的俯仰角度时，线速度的增量会引起腔体内吸引力的分散，于是，将吸力的中心移向尾部边缘。这就提出了吸力中心位置的两个参数的相互作用：(1)线速度，以及(2)腔体/台阶深度比例。因此，设计适用于吸力更移向磁极端的空气轴承可以包括在给定线速度的条件下选择正确的腔体/台阶深度比例，其中给定的线速度是由盘片驱动器的主轴速度和半径结构所确定的。然而，已经显示出将吸力中心位置移向磁极端会影响起飞的性能，这就降低了接触启动-停止的性能。

提出增加磁极端附近的吸力的另一个概念是“在尾部边缘空气轴承的吸力”，这可以通过将腔体的位置移向尾部边缘而获得。然而，该项设计并不能完全应用于位于引导边缘附近滑块上的大的表面区域。这就会引起一些可能被用于增加吸力和浮力的真实状态的损失，而这些状态被认为能增加空气轴承的稳定性以及进一步降低对制造工艺变化的敏感性。

因此，就希望能改进滑块轴承，使之能通过增加接触稳定性来减小滑块对制造变化的敏感性，同时也能提高滑块的起飞性能和改进滑块的阻尼能力。

                          发明内容

本发明的一个实施例提出了一种磁头滑块，该磁头滑块包括具有引导和尾部滑块边缘的盘片反面的滑块主体，在引导和尾部滑块边缘之间测量到的滑块长度，轴承表面，凹槽区域，进气口和会聚通道。凹槽区域比轴承的表面下凹一些。进气口具有引导通道的端面(它对来自引导滑块的边缘的气流是开放的)，通道侧壁和尾部通道端面。会聚通道具有引导通道端面(它对来自进气口的气体是开放的)，通道侧壁和尾部通道端面(它们对气体是封闭的)。会聚通道的尾部通道端面是位于沿着滑块长度方向的至少一部分凹槽区域向后和至少一部分轴承表面向前的位置上。

本发明的另一个实施例提出了一种磁头滑块，该磁头滑块包括具有轴承表面的盘片反面。会聚通道是在盘片反面中的凹槽，用于大量地接受从盘片反面的引导边缘流入的环境空气，并且能在盘片反面的尾部边缘附件产生沿着轴承表面的正的压力梯度。

本发明还有一个实施例提出了一种盘片驱动器组件，它包括可关于中心轴旋转的盘片以及支撑在盘片上的滑块。该滑块包括具有引导和尾部滑块边缘的盘片反面的滑块主体，在引导和尾部滑块边缘之间测量到的滑块长度，轴承表面，凹槽区域，进气口和会聚通道。凹槽区域比轴承的表面下凹一些。进气口具有引导通道的端面(它对来自引导滑块的边缘的气流是开放的)，通道侧壁和尾部通道端面。会聚通道具有引导通道端面(它对来自进气口的气体是开放的)，通道侧壁和尾部通道端面(它们的气体是封闭的)。会聚通道的尾部通道端面是位于沿着滑块长度方向的至少一部分凹槽区域向后和至少一部分轴承表面向前的位置上。

                          附图说明

图1是本发明在其中有用的盘片驱动器的透视图；

图2是根据本发明的一个实施例，从盘片的表面观察到的图1盘片驱动器中滑块的基础平面图，该滑块具有使空气能流入到会聚通道中的引导边缘进气口通道；

图3是没有引导边缘进气口通道的滑块的基础平面图；

图4是根据本发明另一实施例具有使空气能流入到会聚通道中的引导边缘进气口通道的滑块的基础平面图；

图5-1是根据本发明另一实施例具有组合的引导边缘进气口和会聚通道的滑块的基础平面图；

图5-2图形说明了模拟图5-1所示滑块的压力分布；

图6-1是类似于图5-1所示的滑块但不具有引导边缘进气口和会聚通道的滑块的基础平面图；

图6-2图形说明了模拟图6-1所示滑块的压力分布；

图6-3图形说明了沿着图5-1和图6-1所示滑块横向中心线的模拟压力分布；

图7是根据本发明另一实施例具有组合的引导边缘进气口和会聚通道的滑块的基础平面图；

图8是根据本发明还有一个实施例具有组合的引导边缘进气口和会聚通道的滑块的基础平面图。

                        具体实施方式

图1是盘片驱动器100的透视图，该透视图中本发明是十分有用的。盘片驱动器100可以构成，例如，传统的磁盘驱动器，磁光盘片驱动器或光盘驱动器。盘片驱动器100包括具有底座102和上盖(未显示)的外壳。盘片驱动器100进一步包括盘片组106，该盘片组106采用盘片夹具108安装在主轴电极(未显示)。盘片组106包括多个单个的盘片107，这些盘片安装成关于中心轴109的同心旋转。各个盘片的表面具有所对应的滑块110，该滑块安装在盘片驱动器100上并携带与盘片表面相互通讯的读/写磁头。

在图1所示的实例中，滑块110是由悬浮机构112支撑着，该悬浮机构依次粘结在执行器116的磁道访问臂114上。图1所示的执行器是一种众所周知的旋转移动线圈执行器类型并包括音圈电机(VCM)，通常以118来显示。音圈电极118绕枢轴120旋转着粘结了滑块110的执行器116，使得滑块能定位在沿着在盘片内径124和盘片外径126之间路径122上所要求的数据磁道上。音圈电机118在内部电路128的控制下工作。也可以采用其它执行器，例如，线性执行器。

如下文中更加详细的讨论，滑块110具有流体动力(例如，空气)轴承，它可以提供增强的接触稳定性，改善的起飞性能和增强的振动阻尼能力。增强的接触稳定性减小了滑块飞行姿态对制造容差的影响。改善的起飞性能是通过在低主轴速度下产生更大的压力而获得的，以及增强的振动阻尼能力是通过增加压力的效率和增加在读写传感器所处的滑块尾部边缘附近所形成的压力梯度而获得的。

图2是根据本发明一个实施例，从盘片107的表面观察图1所示滑块110的一个基础平面图。滑块110具有盘片的反面200，该表面被定义成流体动力(例如，空气)轴承表面202。轴承表面202是盘片反面200的一个参考水平面，其它表面从其上下凹(上凸)。盘片的反面200包括引导滑块边缘204，尾部滑块边缘206，滑块侧面边缘208和210，以及横向的中心线212。腔体挡板214一般是沿着引导滑块边缘204，在侧面边缘208和210之间延伸。在一个实施例中，腔体挡板214的上表面通常与轴承表面202共面并确定部分轴承表面202。腔体挡板214具有引导边缘216和尾部边缘218。

“台阶式”引导尖锥220沿着腔体挡板214的引导边缘216形成。“台阶式”引导尖锥220从轴承表面202下凹一个基本恒定的台阶深度，例如，该深度在约0.1微米到0.3微米的范围内，以便于为轴承表面提供加压。也可以使用其它台阶深度。在另外一个实施例中，引导尖锥220具有相对于轴承表面202的深度，它逐渐地从引导滑块边缘204减少到腔体挡板214的引导边缘216。引导尖锥220可以采用任何方法来制成，例如，离子切削，反应离子腐蚀(RIE)，或重叠等方法。在一个实施例中，引导尖锥220是采用允许以单个掩膜板来腐蚀多种深度的灰度光刻掩膜板的离子切削方法制成的。当在滑块110下的空气被盘片表面拖曳时，引导尖锥220具有对空气加压的作用。引导尖锥216的附加效应是在滑块110下的压力分布中产生在引导尖锥204附近的第一峰值。

第一边沿壁230是沿着滑块的侧面边缘208定位的，第二边沿壁232是沿着滑块的侧面边缘210定位的。边沿壁230和232从腔体挡板214延伸到尾部滑块边缘206。在一个实施例中，边沿壁230和232具有上表面，该表面比轴承表面202下凹约0.1微米到0.3微米的台阶深度并且具有约10微米到100微米的宽度。也可以采用其它尺寸。

低于环境压力的腔体240定位在腔体挡板214和边沿壁230和232之间。低于环境压力的腔体240是一个具有腔体底层242的下凹区域，该底层242从轴承表面伸02下凹一个腔体深度，该腔体深度大于台阶深度。在一个实施例中，腔体深度242在约1微米到约3微米的范围内，也可以采用其它腔体深度。

低于环境压力的腔体240使得腔体挡板214能相对于跟踪从引导滑块边缘204向尾部滑块边缘206流入空气的方向。边沿壁230和232是非常窄的，使得低于环境压力的腔体240区域最大化，从而使在腔体内所产生吸力的大小最大化，同时仍能确定腔体以及使得腔体沿着滑块侧边缘208和210与环境压力相隔开。边沿壁230和232相对于轴承表面202稍微向下凹些，以便于在旋转的盘片所产生的空气流动倾斜于横向中心线212时允许对轴承表面202加压。然而，在另外一个实施例中，边沿壁230和232的上部表面可以定位在轴承表面202相同的平面上。

滑块110进一步包括隔开的中心轴承基座250和侧面轴承基座252和254，这些基座都沿着尾部滑块边缘206定位。中心基座250沿着横向中心线212定位，而侧面基座252和254则分别定位在接近滑块侧面边缘208和210的位置上。在另外一个实施例中，中心基座250也可以倾斜或偏离中心线212。边沿壁230和232环绕轴承基座252和254，以进一步增加腔体240的尺寸。

中心基座250具有引导和侧面台阶表面260，轴承表面262和会聚通道部分(或“深槽”)264。轴承表面262一般与腔体挡板表面214的上表面共面，并且形成部分轴承表面202。引导和侧面台阶表面260一般是并行于轴承表面并且比轴承表面下凹些，例如，可下凹0.1到0.3微米的台阶深度，以提供轴承表面262对腔体240排出空气气流进行加压。中心基座250沿着尾部滑块边缘支撑着读写传感器266。在另一实施例中，传感器266也可以定位在滑块110的其它位置上。然而，当放置在和接近于尾部滑块边缘206时，传感器266可以定位在滑块最接近盘片107(未显示)表面的位置附近，这时滑块可以正的俯仰角度飞行。采用正的俯仰角度，尾部滑块边缘206可以比引导滑块边缘204更接近于盘片107的表面。

同样，侧面基座252和254分别包括轴承表面270和272和会聚通道部分274和276。在另一实施例中，类似于中心基座250，侧面基座252和254也可以包括引导和/或侧面台阶表面。轴承表面270和272一般与腔体挡板214的上表面和轴承表面262共面，并且也形成了整个轴承表面202的一部分。

通道264，274和276各自都具有引导通道的端面(或“进气口”)280，尾部通道的端面(或“出气口”)282，侧壁284和通道地板286。通道264，274和276也可以采用光刻工艺，例如，离子切削，化学腐蚀或反应离子腐蚀(RIE)，等方法来制成。另外，通道264，274和276也可以采用其它工艺，例如，材料沉积，等方法与基座一起制成。

在图2所示的实施例中，通道地板比轴承表面202下凹一个台阶深度并且一般都并行于基座250，252和254的引导和侧面台阶表面。在还有一个实施例中，通道地板286垂直地相对于轴承表面262，270和272构成高度。例如，通道地板286可以是锥形或者成垂直剖面，使得通道地板相对于轴承表面262，270和272的深度能沿着从引导通道端面280到尾部通道端面282通道的整个长度或部分长度逐渐减低。垂直剖面可以是线性的，直线的，弯曲的，曲线的或者是这些外形的组合。同样，也可以采用多个台阶表面作为近似于沿着通道地板286的尖锥来使用。也可以采用其它垂直的尖锥。

引导通道端面280是一个开口，使得来自低于环境压力的腔体240的气流能流入，并尾部通道端面282对流入的气流是封闭的。在工作过程中，引导壁到各个通道264，274和276的侧壁都是使它们对局部气体流动提供实质的压力增加。由于在引导通道端面280上，开放着的各个通道不会出现相同的压力上升，很显然就会成为气体流动的最佳路径。一旦流动的气体进入到通道264，274和276，该流动的气体就基本上受到通道侧壁284和尾部通道端面282的限制并且迫使其在尾部通道端面282升高，从而对气流形成“会聚”通道。这就在正对着尾部通道端面282的轴承表面262，270和272各离散区域上产生局部压力区域。在一个实施例中，至少在只要通道宽度与在侧壁284之间测量到的长度是一样的话，这些离散区域就会具有正对着尾部通道端面282的表面区域。它提供了足以形成局部压力梯度的表面区域。这些通道可以是以中心线212对称的。正如图2所示，或者可以是以一定的滑块倾斜角度来提供较佳加压方式相互对称。通道侧壁284可以是相互并行的，也可以不是相互并行的。

沿轴承表面所形成的局部正压梯度有助于向滑块提供俯仰和摆动的稳定性，并在滑块振动时提供能量消耗机构，该机构能在滑块处于自由谐振频率时阻尼引导边缘俯仰和摆动模式类型的振动。引导边缘俯仰被认为是关于滑块引导边缘附近直线的旋转，同时，尾部边缘俯仰被认为是关于滑块尾部边缘附近直线的旋转。摆动模式类型振动被认为是关于滑块横向中心线212的旋转。

阻尼的幅度正比于在滑块110和盘片表面之间所存在压力场的幅值。局部正压梯度的大小和强度取决于通道的长度对宽度之比，通道的绝对尺寸，通道地板的深度和形状，以及在通道地板和盘片表面之间的空气柱的高度。在一个实施例中，通道长度与通道宽度的比例范围为0.5到5.0，但根据通道部分的设计目的也可以在上述范围之外变化。在另一实施例中，长宽比的范围为2.0到2.5。

在图2所示的实施例中，通道264，274和276的效率是随着其它漏斗290，292和294以及引导边缘进气口(和环境空气流动通道)300而增加的。漏斗290，292和294各自包括从各个基座250，252和254向外延伸的第一臂296和第二臂298。在图2所示的实施例中，臂296和298的上表面比轴承表面202下凹些，例如，下凹0.1至0.3微米的台阶深度。在另一实施例中，臂296和298可以与轴承表面202共面或者是其它深度。臂296和298可以分别以正的角度和负的角度相对于横向中心线212延伸，其中所述的角度可以大于0°和小于90°。在一个实施例中，该角度较佳的是大于15°和小于75°，更佳的是大于30°和小于60°。例如，臂296和298可分别以相对于横向中心线212大约正和负的55°延伸。在一个实施例中，臂296和298的长度大约等于它们各自通道264，274和276的长度。然而，在业内的专业人士也可以采用臂的长度具有它们各自通道长度的不同比例以及臂296和298的长度不相等的方式来实现。在另一实施例中，臂296和298大约为100微米。

在工作过程中，臂296和298将低于环境压力腔体240内的气流再对准或灌入到通道264，274和276中。这样就进一步加压了伸展通道的轴承表面，也就进一步增加了在这些轴承表面所形成的局部浮力。另外，腔体240内的气流在漏斗290，292和294的后部区域中扩散，这就进一步增加了局部的吸力。于是，其它漏斗290，292和294沿着尾部滑块边缘206增加浮力和吸力，这就进一步增加了稳定性。因此，漏斗290，292和294为通道264，274和276提供了更多的空气并且能在漏斗下游更多耗尽来自腔体240的空气。

进气口通道300从引导滑块边缘204延伸至漏斗290和会聚通道部分264的进气口。通道300具有通道地板302和通道的侧壁304和306。通道地板302与引导滑块边缘204相互连通并且具有与腔体地板242基本相等的深度。然而，通道地板302也可以具有大于或等于腔体地板242深度的其它深度。通道侧壁304和306从腔体挡板214的尾部边缘218延伸到漏斗290的进气口，以将通道300内的环境空气与在低于环境压力腔体240内所形成低于环境的压力相隔离。在一个实施例中，通道侧壁304和306的上表面从轴承表面下凹一个台阶的深度。然而，在其它实施例中，通道侧壁304和306可以下凹不同于台阶深度的其它深度，或者可以与轴承表面202共面。

通道300将基本环境压力的气流从引导滑块边缘204对准漏斗290和会聚通道部分264的进气口。作为与低于环境压力相反，通过基本环境压力对准会聚通道部分264和通道300的进气口可增加在会聚通道部分264进气口处的压力边界条件。这就引起向会聚通道部分提供更多的空气并在会聚通道部分264的尾部通道端面282前面形成更大的压力梯度。

滑块110(图2所示)的性能与图3所述的滑块400的性能相比，该滑块包括引导滑块边缘402，尾部滑块边缘404，以及滑块侧面边缘406和408。滑块400可进一步包括引导尖锥410，腔体挡板412，边沿壁414和416，低于环境压力的腔体418，中心基座420和侧面基座422和424。基座420，422和424分别包括会聚通道部分426，428和430。通道426，428和430各自具有通道地板432，它比轴承表面434下凹一些并基本并行于轴承表面434。通道地板432比低于环境压力的腔体418的地板高一点。

滑块110和400的飞行姿态和稳定性进行了仿真，仿真结果如下列表1所示：

	滑块400	滑块110
			PTFH(nm)	11.8	12.3
俯仰(urad)	226	209

摆动(urad)	0.5	7
			Kz(gmf/nm)	0.14	0.18
Kp(uN.M/urad)	0.44	0.52
			Kc(mg/nm)	62	76

正如表1所示，可以观察到滑块110比滑块400产生较大的俯仰稳定性，“Kp”；垂直稳定性，“Kz”以及接触稳定性，“Kc”。例如，与滑块400所产生的62mg/nm的接触稳定性相比，滑块110可产生76mg/nm。这就引起了磁极端飞行高度对制造变化的低灵敏性。另外，动态计算机仿真显示了在阻尼和起飞性能方面滑块110胜过滑块400，因为它在较低速度下具有较大的加压。在较低速度下具有较大的加压可改善起飞性能。滑块110也可产生较高的压力梯度，这有助于增加阻尼。

在本发明的另一实施例中，滑块的特殊轴承几何形状可以具有多种结构。实例中仅仅显示了图2所示的隔离轴承基座。图4是根据本发明另一实施例具有不同轴承结构的滑块的上部平面图。滑块450包括引导边缘452，尾部边缘454，滑块侧面边缘456和458，腔体挡板460，低于环境压力的腔体462，侧面围栏464和466，以及中心围栏468。侧面围栏464和466各自具有引导轴承表面470，尾部轴承表面472和下凹的台阶表面474。下凹的台阶表面474比轴承表面470和472下凹，例如，约0.1微米至0.3微米。同样，腔体挡板460也比轴承表面470和472下凹该台阶深度，下凹的台阶表面474和腔体挡板460一般都并行于轴承表面470和472。类似的，中心围栏468具有轴承表面480以及引导和侧面台阶表面482。台阶表面482并行于轴承表面480并比其下凹一个台阶深度。低于环境压力的腔体462比轴承表面470，472和480下凹一个腔体深度，该深度要大于台阶深度。

在尾部轴承表面472和在中心围栏468的轴承表面480中的会聚通道部分490，492和494是下凹的。通道490和492对来自下凹的台阶表面474的流体是开放的，以及通道494对来自下凹的台阶表面482和腔体462的流体也是开放的。引导边缘进气口通道496从引导滑块边缘452通过腔体挡板460和腔体464延伸到会聚通道部分494进气口的上游位置。通道496是壁498和499所构成的，该壁比轴承表面470下凹，例如，约一个台阶深度。通道496向会聚通道部分494基本馈送环境压力。在另一实施例中，采用滑块450向会聚通道部分490和492基本馈送环境压力的方式来形成其它引导边缘进气口通道(未显示)。这些通道能够从引导滑块边缘452通过或沿着围栏464和466纵向延伸至通道的进气口490和492。

图5-1是本发明另一实施例滑块500的顶视平面图，在该图中，引导边缘进气口通道和会聚通道相互连接和组合在一起。滑块500具有一个引导滑块边缘502，尾部滑块边缘504和侧面边缘506和508。腔体挡板510通过滑块500的宽度方向且沿着引导滑块边缘502延伸。腔体挡板的上表面定义为滑块500的轴承表面。台阶的引导尖锥512沿着腔体挡板的引导边缘延伸。台阶尖锥512基本并行于腔体挡板510的上表面并且从腔体挡板下凹，例如，下凹一个台阶深度。一对边沿侧壁或围栏514和516分别从腔体挡板510向后沿着侧面边缘506和508延伸。边沿壁514和516在尾部滑块边缘504的前面终止。在一个实施例中，边沿壁514和516比由腔体挡板510所确定的轴承表面下凹一个台阶深度。在另一个实施例中，边沿壁514和516没有下凹并且形成单个轴承表面。腔体挡板510和边沿壁514和516确定了低于压力腔体518和520，它被中心围栏522分割。

中心围栏522从尾部滑块边缘504延伸至腔体挡板510。中心围栏522具有尾部轴承表面524，下凹的台阶表面526和引导边缘进气口/会聚通道部分532，其中引导边缘进气口/会聚通道部分532从轴承表面524延伸至引导边缘502。通道532包括引导通道端面534，尾部通道端面536，通道侧壁538和540，以及通道地板542。在本实施例中，引导边缘进气口通道的通道侧壁与会聚通道部分的通道侧壁相耦合并且相邻近，使得整个通道532与低于环境压力腔体518和520相隔离。通道地板542从轴承表面524和腔体挡板510的上表面下凹，其下凹的深度基本等于低于环境压力腔体518和520的深度。然而，也可以使用其它深度，例如，可以是恒定的深度或者是从引导通道端面534和尾部通道端面536变化的深度。下凹的台阶表面526和通道侧壁538和540从轴承表面524下凹，例如，下凹一个台阶深度。引导通道端面534是开放的，使得能从引导滑块边缘502充分地流入基本为环境压力的气流，而尾部通道端面536则是对气流封闭的。

在工作过程中，引导壁到引导通道端面534的两壁呈现出它们的实际压力随着局部气流而上升。由于通道532的开放而不能使通道532具有相同的压力上升，所以很显然，气体流动会采用优先路径来流动。一旦流动的气体进入到通道532，该气流基本上受到通道侧壁538和540的限制，并且被迫上升高于尾部通道端面536，以形成了气流的“会聚”通道。这就会在尾部通道端面536后部的轴承表面524上产生了局部的压力梯度。在典型的空气轴承滑块中，空气轴承围栏和引导边缘台阶经常使气流在滑块的尾部边缘基座附近转向。相反，在滑块500上的通道532允许空气在没有任何阻塞的条件下从引导滑块边缘502流向尾部轴承表面524。这就大大地增加了在尾部轴承表面524上的气流量，从而增加了压力。

图5-2是说明沿着滑块500所形成的模拟压力分布的三维图形。轴线550表示沿着滑块500纵向轴的距离，而轴线552则表示沿着滑块500横向轴的距离。轴线554表示百分之一大气的压力。滑块500沿着尾部轴承表面524形成15.8大气的相对较高的压力556。

滑块500的性能与类似的滑块600(图6-1所示)的性能相比，该滑块不具有向滑块的引导边缘开放的会聚通道部分。滑块600具有腔体挡板602，引导台阶表面604，边沿壁或围栏606和608，以及尾部基座610。尾部基座610具有轴承表面612，和下凹的引导和侧面台阶表面614。

图6-2是显示沿着滑块600所形成的模拟压力分布的三维图形。同样，轴线620表示沿着滑块600纵向轴的距离，而轴线622则表示沿着滑块600横向轴的距离，轴线554表示百分之一大气的压力。与滑块500形成15.8大气相比，滑块600形成了仅仅10.8大气压626。

图6-3是说明滑块500和600沿着各自滑块的横向中心线从引导滑块边缘到尾部滑块边缘的模拟压力分布。轴线630表示沿着各自滑块长度的距离，而轴线632表示百分之一大气的压力。线634表示滑块500的压力分布，而线636则表示滑块600的压力分布。与滑块500相比，滑块600明显地在滑块的尾部边缘形成了较大的压力峰值和较大的压力梯度。

图7是根据本发明又一实施例的滑块700的上部顶视示意图。滑块700包括了侧面围栏702和704，中心围栏706，腔体挡板708，以及低于环境压力的腔体710和712。侧面围栏702和704从引导侧面边缘向尾部滑块边缘延伸并包括引导轴承基座720，下凹尾部基座722以及下凹腰部部分724。下凹尾部基座722和下凹腰部部分724都比引导轴承基座720下凹一个台阶深度。在下凹的尾部基座722上形成了多个小的会聚通道部分726。通道726具有上表面，该表面一般与轴承表面720共面并具有一个开放的进气口，能流入来自下凹尾部基座722的气流，并且尾部通道端面对流动的气体是封闭的。腔体挡板708比引导轴承表面720下凹，例如，下凹了一个台阶深度。

中心围栏706从腔体挡板708延伸至尾部滑块边缘。中心围栏706具有一个下凹的尾部基座730以及多个会聚通道部分732，该通道类似于通道726。然而，通道732是开放的，能从在中心围栏706中下凹的较大组合的引导边缘进气口/会聚通道部分734向下凹的尾部基座730流入气流。通道734具有引导通道端面736，尾部通道端面738，通道侧壁740和742，以及通道地板744。通道地板744与低于环境压力的腔体710和712具有基本相同的深度。引导通道端面736是开放的，使得能流入引导滑块边缘的气流，而尾部滑块边缘对流动的气体是封闭的。与图5-1所示的实施例相反，通道侧壁740和742随着它们从腔体挡板708延伸至下凹的尾部基座730而相互间分散。

图8是根据本发明又一实施例的滑块800的顶视平面图。滑块800包括侧面围栏802和804，中心围栏806，腔体挡板808以及低于环境压力腔体810和812。滑块围栏802和804从引导滑块边缘向尾部滑块边缘延伸并且包括引导轴承基座820，下凹的尾部基座822和下凹的腰部部分824。下凹尾部基座822以及下凹腰部部分824都比引导轴承基座820下凹一个台阶深度。在下凹的尾部基座822上形成了多个小的会聚通道部分826。通道826具有上表面，该表面一般与轴承表面820共面并具有一个开放的进气口，能流入来自下凹尾部基座822的气流，并且尾部通道端面对流动的气体是封闭的。同样，中心围栏806具有一个下凹的尾部基座830以及多个小的会聚通道部分832，该通道类似于通道826。然而，通道832是开放的，能从在中心围栏806中下凹的较大组合的引导边缘进气口/会聚通道部分834向下凹的尾部基座830流入气流。通道834具有引导通道端面836，尾部通道端面838，通道侧壁840和842，以及通道地板844。通道侧壁840和842以相对于滑块的横向中心线的第一个角度，以及随后随着它们从腔体挡板808延伸至下凹的尾部基座830，以更大的第二角度相互间分散。

也可以采用各种其它空气轴承表面的几何形状。例如，会聚通道部分和引导边缘进气口可以采用没有腔体挡板的正压力空气轴承(PPAB)滑块。这些部分也可以定位在整个轴承表面的各种位置上，用于在滑块和盘片表面之间的压力分布内提供局部的压力梯度。在一个实施例中，会聚通道部分定位在至少一部分低于环境压力腔体的后面。例如，通道可以定位在沿着滑块的长度而延伸的中点后面，其中滑块长度是从引导滑块边缘到尾部滑块边缘所测量到的间距。

总的来说，本发明的一个实施例提出了磁头滑块110，450，500，700，800，这些磁头滑块都包括具有引导和尾部滑块边缘204和206，452和454，502和504的盘片反面200的滑块主体，在引导和尾部滑块边缘之间测量到的滑块长度，轴承表面202，214，262，270，272，510，524，720，726，732，820，826，832，下凹的区域240，462，518，520，710，712，810，812，进气口300，496，532，734，834，以及会聚通道264，494，532，734，834。下凹的区域240，462，518，520，710，712，810，812是比轴承表面202，214，262，270，272，510，524，720，726，732，820，826，832下凹一些。进气口300，496，532，734，834具有引导通道端面，这些都是开放的，以使气流从引导滑块边缘204，452，和502流入到通道侧壁304，306，498，499，538，540和尾部通道端面。会聚通道264，494，532，734，834具有引导通道端面280，534，736，836，这些对来自进气口流入的气流都是开放的，还具有通道侧壁284，538，540，740，742，840，842，以及尾部通道端面282，536，738，838，这些端面对流动的气流是封闭的。会聚通道的尾部通道端面282，536，738，838是沿着滑块长度方向定位在下凹区域240，462，518，520，710，712，810，812的至少一部分的后面和在轴承表面262，480，524，732，832的至少一部分的前面。

本发明的另一实施例提出了磁头滑块110，450，500，700，800，它包括具有轴承表面202，214，262，270，272，510，524，720，726，732，820，826，832的盘片反面200。会聚通道264，494，532，734，834在盘片的反面内是下凹的，以充分地接受来自盘片反面200引导边缘204，452，和502地环境气流并且沿着轴承表面在盘片反面200的尾部边缘206，454，504产生正的压力梯度。

本发明的另一实施例提出了盘片驱动器组件100，该组件包括环绕中心轴109旋转的盘片107以及支撑在盘片107上的滑块110，450，500，700，800。滑块110，450，500，700，800包括具有引导和尾部滑块边缘204和206，452和454，502和504的盘片反面200的滑块主体，在引导和尾部滑块边缘之间测量到的滑块长度，轴承表面202，214，262，270，272，510，524，720，726，732，820，826，832，下凹的区域240，462，518，520，710，712，810，812，进气口300，496，532，734，834，以及会聚通道264，494，532，734，834。下凹的区域240，462，518，520，710，712，810，812是比轴承表面202，214，262，270，272，510，524，720，726，732，820，826，832下凹一些。进气口300，496，532，734，834具有引导通道端面，这些对引导滑块边缘204，452，和502流入的气体都是开放的，以及具有通道侧壁304，306，498，499，538，540和尾部通道端面。会聚通道264，494，532，734，834具有引导通道端面280，534，736，836，这些对从进气口流入的气体都是开放的，还具有通道侧壁284，538，540，740，742，840，842，以及尾部通道端面282，536，738，838，这些端面对流动的气流是封闭的。会聚通道的尾部通道端面282，536，738，838是沿着滑块的长度方向定位在下凹区域240，462，518，520，710，712，810，812的至少一部分的后面和在轴承表面262，480，524，732，832的至少一部分的前面。

应该理解的是，在上述与本发明各个实施例结构和功能的详细讨论中已经阐述了本发明各个实施例的众多特性和优点，该披露只仅仅是用于说明，而可以更详细的变化，特别是与本发明原理范围内的结构和布置有关的，本发明的原理范围将受到所附权利要求所表示项目的含义所指示。例如，在没有脱离本发明的范围和精神的条件下保持基本相同的功能的同时，特殊元件可以根据滑块的特殊应用而变化。例如，虽然上文所讨论的推荐实施例提出了适用于硬盘驱动器系统的滑块，应该理解，本领域的专业人士都可以在没有脱离本发明的范围和精神的条件下，将本发明的技术应用于其它系统，类似于软盘驱动器和其它存储器系统。

Claims (23)

1.一种盘片磁头滑块，包括：

具有引导和尾部滑块边缘的盘片反面的滑块主体，在引导和尾部滑块边缘之间测量到的滑块长度，以及轴承表面；

在盘片反面内形成的下凹区域，这从轴承表面下凹；

在盘片反面内形成的进气口并且包括引导通道端面、通道侧壁和尾部通道端面，其中引导通道端面对从引导滑块边缘流入的气流是开放的；

在盘片反面内形成的会聚通道并且包括引导通道端面，这对从进气口流入的气体是开放的，还包括通道侧壁和尾部通道端面，这对流动气体是封闭的，其中，会聚通道的尾部通道端面是沿着下凹区域的至少一部分向后和轴承表面的至少一部分向前的长度而定位的。

2.如权利要求1所述盘片磁头滑块，其特征在于，进气口进一步包括通道地板，它与下凹区域基本是共面的和邻近的。

3.如权利要求1所述盘片磁头滑块，其特征在于，进气口的通道地板具有相对于轴承表面的深度，该深度小于相对于轴承表面的下凹区域的深度。

4.如权利要求1所述盘片磁头滑块，其特征在于，进气口的通道侧壁比轴承表面下凹且比下凹区域稍高。

5.如权利要求1所述盘片磁头滑块，其特征在于，进气口的通道侧壁是与会聚通道的通道侧壁相邻的，使得进气口和会聚通道与下凹区域相互隔开，其中，所述隔开是从进气口的引导通道端面至会聚通道的尾部通道端面。

6.如权利要求1所述盘片磁头滑块，其特征在于，进气口的通道侧壁和会聚通道沿着从引导滑块边缘向尾部滑块边缘方向所测量到的它们的长度而相互并行。

7.如权利要求1所述盘片磁头滑块，其特征在于，进气口和会聚通道中的至少一个的通道侧壁在沿着从引导滑块边缘向尾部滑块边缘方向所测量到的它们至少一部分长度上相互发散。

8.如权利要求1所述盘片磁头滑块，进一步包括：

腔体挡板；以及，

低于环境压力的腔体，它定位在腔体挡板向后和会聚通道至少部分向前的位置上，其中，低于环境压力的腔体确定了下凹的区域，进气口通过腔体挡板和至少一部分低于环境压力的腔体延伸。

9.如权利要求8所述盘片磁头滑块，其特征在于，气流通道终止在低于环境压力的腔体中，且在会聚通道的引导通道端面之前，使得会聚通道的引导通道端面对来自进气口和低于环境压力的腔体的气流是开放的。

10.如权利要求9所述盘片磁头滑块，进一步包括：

包括第一和第二漏斗壁的漏斗，漏斗壁定位在使从低于环境压力腔体的空气气流能流入到会聚通道的引导通道端面的位置上。

11.如权利要求10所述盘片磁头滑块，其特征在于，漏斗壁是比轴承表面下凹，而比下凹区域稍高。

12.如权利要求8所述盘片磁头滑块，进一步包括：

轴承基座一般是沿着尾部滑块边缘定位，并且具有至少部分确定了轴承表面的上表面，其中，会聚通道在轴承基座中下凹。

13.如权利要求12所述盘片磁头滑块，其特征在于，进气口的通道侧壁从腔体挡板通过低于环境压力腔体向轴承基座延伸。

14.如权利要求1所述盘片磁头滑块，进一步包括：

第一和第二围栏一般在引导和尾部滑块边缘之间延伸，设置在下凹区域附近并且具有上表面，该表面至少部分确定了轴承表面。

15.一种盘片磁头滑块，包括：

具有轴承表面的盘片反面；以及，

在盘片反面内下凹的会聚通道部件，用于大量地接受来自盘片反面的引导边缘的环境空气气流并且沿着轴承表面在盘片反面的尾部边缘产生正的压力梯度。

16.如权利要求15所述盘片磁头滑块，其特征在于，盘片反面进一步包括下凹的区域，该区域比轴承表面下凹，并且其中会聚通道部件包括：进气口，它包括引导通道端面、通道侧壁和尾部通道端面，其中引导通道端面对来自引导边缘的气流是开放的；会聚通道，包括引导通道端面，这对来自进气口的流动气体是开放的，还包括通道侧壁和尾部通道端面，这对流动气体是封闭的，

其中，会聚通道的尾部通道端面是沿着下凹区域的至少一部分向后和轴承表面的至少一部分向前的长度而定位的。

17.如权利要求16所述盘片磁头滑块，其特征在于，进气口进一步包括基本与下凹区域共面的和相邻的通道地板；以及进气口的通道侧壁比轴承表面下凹而比下凹区域稍高。

18.如权利要求16所述盘片磁头滑块，进一步包括：

腔体挡板；以及，

低于环境压力的腔体，它定位在腔体挡板向后和会聚通道至少部分向前的位置上，其中，低于环境压力的腔体确定了下凹的区域，进气口通过腔体挡板和至少一部分低于环境压力的腔体延伸。

19.如权利要求18所述盘片磁头滑块，其特征在于，气流通道终止在低于环境压力的腔体中且在，会聚通道的引导通道端面之前，使得会聚通道的引导通道端面对来自进气口和低于环境压力的腔体的气流是开放的。

20.如权利要求19所述盘片磁头滑块，进一步包括：

包括第一和第二漏斗壁的漏斗，漏斗壁定位在使从低于环境压力腔体的空气气流能流入到会聚通道的引导通道端面的位置上。

21.如权利要求18所述盘片磁头滑块，其特征在于，进气口的通道侧壁是与会聚通道的通道侧壁相邻的，使得进气口和会聚通道从进气口的引导通道端面至会聚通道的尾部通道端面为止与低于环境压力的腔体相互隔开。

22.如权利要求18所述盘片磁头滑块，进一步包括：

轴承基座一般是沿着尾部滑块边缘定位，并且具有至少部分确定轴承表面的上表面，其中，会聚通道在轴承基座中下凹。

23.一种盘片驱动器组件，包括：

环绕中心轴旋转的盘片；以及，

支撑在盘片上的滑块并且包括：

具有引导和尾部滑块边缘的盘片反面的滑块主体，在引导和尾部滑块边缘之间测量到的滑块长度，以及轴承表面；

在盘片反面内形成的下凹区域，这从轴承表面下凹；

在盘片反面内形成的进气口并且包括引导通道端面、通道侧壁和尾部通道端面，其中引导通道端面对从引导滑块边缘流入的气流是开放的；以及，

在盘片反面所形成的会聚通道并且包括引导通道端面，这对从进气口流入的气体是开放的，还包括通道侧壁和尾部通道端面，这对流动气体是封闭的，其中，会聚通道的尾部通道端面是沿着下凹区域的至少一部分向后和轴承表面的至少一部分向前的长度而定位的。

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