CN1674097B - 玻璃质金属磁盘 - Google Patents
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Abstract
一种硬盘驱动器盘片包括一个衬底，所述衬底包括玻璃质金属。至少一个磁层位于所述衬底上。所述玻璃质金属包括锆、钛、镍、铜和/或铍中的至少三种。一种垂直记录系统包括所述的硬盘驱动器盘片。一种硬盘驱动器包括所述的硬盘驱动器盘片。一种数字照相机包括所述的硬盘驱动器。一种便携式媒体播放器包括所述的硬盘驱动器盘片。一个绝缘层和/或铝层可位于所述玻璃质金属衬底和所述至少一个磁层之间。
Description
相关申请的交叉参考
本发明要求2004年3月24日提交的美国临时申请60/555806的权力。在此，以引用方式将上述申请完全并入。
技术领域
本申请涉及硬盘驱动器，特别是涉及包括玻璃质金属(glassymetal)的硬盘驱动器盘片。
背景技术
电子设备例如计算机、便携式计算机、个人录像机(PVR)、MP3播放器、游戏控制台、机顶盒、数字照相机和其他电子设备通常需要存储大量的数据。存储设备例如硬盘驱动器(HDD)可满足这些存储需求。HDD设计者的一个目标是减少数据存取时间、增加存储密度和/或减少HDD的功率消耗。
现在参考图1，示出了一个示例性的数据存储构造10，其包括一个或更多涂覆有磁层15的硬盘驱动器盘片14。磁层15存储表示二进制1和0的正磁场和负磁场。在16处示意地表示出的主轴电动机旋转盘片14。主轴电动机16一般在读/写操作中以固定的速度旋转硬盘驱动器盘片14。一个或多个读/写执行臂18相对于盘片14移动以从硬盘驱动器盘片14中读和/或写数据。
读/写器件20位于读/写臂18的远端附近。读/写器件20包括写元件例如产生磁场的感应器。读/写器件20还包括感应盘片14上的磁场的读元件(例如抗磁(MR)元件)。前置放大器电路22将模拟的读/写信号放大。
当读数据时，前置放大器电路22放大来自读元件的低电平信号并将放大信号输出到读/写通道器件24。当写数据时，产生写电流，其流过读/写器件20的写元件。切换写电流以产生具有正负极性的磁场。正负极性被硬盘驱动器盘片14存储并用于表示数据。
缓冲器32存储与硬盘驱动器的控制有关的数据和/或缓存数据以便允许以较大数据块的形式收集和传输数据以提高效率。缓冲器32可使用SDRAM或其他类型的低延迟存储器。处理器34执行与硬盘驱动器10的操作相关的处理。硬盘控制器(HDC)36和主机37通过输入/输出(I/O)接口38通信。HDC 36还与主轴/音圈电动机(VCM)驱动器40和/或读/写通道器件24通信。I/O接口38可以是串行或并行接口，例如集成驱动电路(IDE)、高级技术附加装置(ATA)或串行ATA(SATA)接口。主轴/VCM驱动器40控制旋转盘片14的主轴电动机16。主轴/VCM驱动器40也产生定位读/写臂18的控制信号，例如使用音圈执行器、步进电机或任何其他合适的执行器。
现在参考图2，硬盘驱动器盘片14包括具有磁层15的衬底51，磁层15以永久方式存储数据。磁层15被分成磁道54，其包括同心圆的扇区。磁道54被径向地分成扇形。典型地，利用焊接、烧结、电镀、喷镀、沉积、喷射和/或其他技术将磁层15涂覆在衬底51上。还可加上保护层(未示出)以保护盘片14没有擦刮和/或破碎。
衬底51优选是耐久、轻质、不易弯曲和耐热的。衬底51应该能够承受使用期间由于发热、高速旋转和/或振动而造成的弯曲。盘片14典型地是由铝合金或玻璃制成，当然也可使用其他材料。
如果铝合金盘片太薄，那么它容易变形，这可能在旋转期间导致抖动。在高速旋转期间，铝合金盘片可能伸展。此外，将铝合金盘片夹紧到主轴电动机上可能导致变形。现在参考图3A和3B，示出了硬盘驱动器盘片14，其包括衬底51和在其至少一个表面上形成的磁层15。中心孔76接收夹紧装置78，其和主轴电动机16相连。夹紧装置78可能导致硬盘驱动器盘片70向下(如图所示)或向上变形。
玻璃硬盘驱动器盘片不易受高速旋转变形的影响。因此，玻璃硬盘驱动器盘片能够比那些由铝合金制造的盘片更薄和更轻。结果，使用玻璃盘片的数据存储设备可配备需要更少功率的更小的电动机，从而使效率更高。但是玻璃盘片比铝合金盘片的制造成本高。此外，玻璃不能被注模且必须切割，这增加了盘片的制造成本。
发明内容
一种硬盘驱动器盘片包括一个衬底，所述衬底包括玻璃质金属。至少一个磁层位于所述衬底上。
在其他特征中，所述玻璃质金属包括具有三种或更多种元素的合金，这些元素的原子大小相差至少12％。玻璃质金属包括锆、钛、镍、铜和/或铍中的至少三种。
还在其他特征中，所述衬底是被注模的。所述玻璃质金属实质是非晶体的。所述玻璃质金属是大于或等于约80％的非晶体以及小于或等于约20％的晶体。
在其他特征中，一种垂直记录系统包括所述的硬盘驱动器盘片。一种硬盘驱动器包括所述的硬盘驱动器盘片。一种计算机包括所述的硬盘驱动器。一种数字照相机包括所述的硬盘驱动器。一种便携式媒体播放器包括所述的硬盘驱动器。
在其他特征中，一个铝层位于所述玻璃质金属衬底和所述至少一个磁层之间。
在其他特征中，一个绝缘层位于所述玻璃质金属衬底和所述至少一个磁层之间。所述绝缘层包括玻璃和/或氮化硅。将所述绝缘层沉积在所述玻璃质金属衬底上。利用化学气相沉积将所述绝缘层沉积在所述玻璃质金属衬底上。
一种硬盘驱动器盘片包括一个衬底。一个加固层位于所述衬底的至少一个表面上。所述加固层包括玻璃质金属。在所述衬底和所述加固层的至少一个上形成一个磁层。
在其他特征中，所述玻璃质金属包括三种或更多种元素，所述元素的原子大小相差至少12％。所述玻璃质金属包括锆、钛、镍、铜和/或铍中的至少三种。所述衬底包括玻璃和/或铝合金。所述玻璃质金属实质是非晶体的。所述玻璃质金属是大于或等于约80％的非晶体且小于或等于约20％的晶体。
在其他特征中，一种垂直记录系统包括所述的硬盘驱动器盘片。一种硬盘驱动器包括所述的硬盘驱动器盘片。一种计算机包括所述的硬盘驱动器。一种数字照相机包括所述的硬盘驱动器。一种便携式媒体播放器包括所述的硬盘驱动器。
根据后文所提供的详细描述，本发明的其他应用领域将变得明显。应该理解的是详细描述和特定例子虽然说明了本发明的优选实施例，但是只是用于说明的目的而无意限制本发明的范围。
附图说明
根据详细描述和附图，本发明将会被更全面地理解，其中：
图1是一个原理框图，说明了根据现有技术的示例性数据存储设备；
图2说明了根据现有技术的一种硬盘驱动器盘片；
图3A是根据现有技术的图2的硬盘驱动器盘片的横截面图；
图3B说明了由于夹紧所造成的图3B的硬盘驱动器盘片的变形；
图4是根据本发明的包括玻璃质金属衬底和磁层的硬盘驱动器盘片的横截面图；
图5说明了制造图4的硬盘驱动器盘片的示例性方法的步骤；
图6是一种与图4类似的硬盘驱动器盘片的横截面图，该硬盘驱动器盘片包括根据本发明的位于所述玻璃质金属衬底和磁层之间的铝和/或铝合金层；
图7说明了制造图6的硬盘驱动器盘片的示例性方法的步骤；
图8是与图4类似的硬盘驱动器盘片的横截面图，该硬盘驱动器盘片包括根据本发明的位于所述玻璃质金属衬底和磁层之间的绝缘层；
图9说明了制造图8的硬盘驱动器盘片的示例性方法的步骤；
图10是示例性硬盘驱动器的原理框图，该硬盘驱动器包括根据图4、图6和/或图8的硬盘驱动器盘片；
图11是包括图10的硬盘驱动器的计算机的原理框图；
图12是包括图10的硬盘驱动器的数字照相机的原理框图；
图13是包括图10的硬盘驱动器的便携式媒体播放器的原理框图。
具体实施方式
优选实施例的以下描述仅仅是示例性的，完全无意限制本发明及其应用或者使用。为了清晰，在附图中使用相同的编号来标识类似的元件。
本发明通过利用玻璃质金属衬底形成硬盘驱动器盘片，改进了数据存储设备。或者，某种较低成本的衬底材料例如玻璃、金属和/或合金能被涂覆一层玻璃质金属以提高所述衬底材料的强度和硬度。
本文中，术语“玻璃质金属”是指一种组合了三种或更多种元素的合金，这些元素的原子大小相差至少12％。例如，玻璃质金属可包括锆、钛、镍、铜和/或铍的一种合金。在一个实施例中，玻璃质金属是可从加利福尼亚的Liquidmetal Technologies of Lake Forest获得的Vitreloy
和Liquidmetal2
。Vitreloy
主要是非晶体或玻璃质的。但是Liquidmetal2
是大约80％的玻璃质和20％的晶体。
本文中，“涂覆”指的是将玻璃质金属施加到非玻璃质金属衬底和/或将磁层施加到玻璃质金属衬底、非玻璃质金属衬底和/或玻璃质金属加固层的焊接、烧结、电镀、喷镀、喷射、沉积和/或其他合适的方法。
现在参考图4，硬盘驱动器盘片100包括衬底104，其包括玻璃质金属。衬底104的一个或多个表面涂覆有磁层106，其在使用期间磁存储数据。能够理解的是，硬盘驱动器盘片100能够被制成得比传统的硬盘驱动器盘片更薄，并且能旋转得更快而不变形。还能够使用主轴电动机16来旋转硬盘驱动器盘片100，与相应的传统硬盘驱动器盘片相比，由于重量减少和强度增加，主轴电动机16所消耗的功率少。较高的旋转速度还减少了数据存取时间。此外，包括具有玻璃质金属盘片的硬盘驱动器的设备的整体重量减少，这对于便携式应用例如便携式计算机、个人数字助理、数字照相机、便携式媒体播放器、笔记本计算机等等是有利的。
现在参考图5，示出了制造图4中的硬盘驱动器盘片100的示例性步骤。该方法始于步骤110。在步骤114中，使用玻璃质金属浇铸硬盘驱动器盘片衬底104。在步骤116中，衬底104的一个或多个表面被涂覆磁层106。该方法结束于步骤118。
现在参考图6，示出了一种替代的硬盘驱动器盘片120，其包括玻璃质金属衬底104。铝层和/或铝合金层124形成在玻璃质金属衬底104上。磁层106形成在铝层和/或铝合金层124上。
现在参考图7，示出了制造图6中的硬盘驱动器盘片120的示例性步骤。该方法始于步骤140。在步骤142中，使用玻璃质金属制造硬盘驱动器盘片衬底104。在步骤144中，铝和/或铝合金层124被安置在玻璃质金属衬底104上。在步骤148中，铝和/或铝合金层124被涂覆磁层106。该方法结束于步骤150。
现在参考图8，示出了一种替代的硬盘驱动器盘片160，其包括玻璃质金属衬底104。绝缘层164形成在玻璃质金属衬底104上。金属涂覆层106形成在绝缘层164上。绝缘层164可包括玻璃、氮化硅(SiNix)和/或其他合适的绝缘材料。优选地，绝缘层164足够坚固以应对在使用期间遇到的物理压力以及在制造硬盘驱动器盘片160期间遇到的压力。例如，绝缘层164可以沉积在玻璃质金属衬底104上。沉积绝缘层164的一个合适的方法包括化学气相沉积(CVD)。
现在参考图9，示出了制造图8中的硬盘驱动器盘片160的示例性步骤。该方法始于步骤170。在步骤172中，使用玻璃质金属制造硬盘驱动器盘片衬底104。在步骤174中，绝缘层164形成在玻璃质金属衬底104上。在步骤176中，绝缘层164被涂覆磁层106。该方法结束于步骤180。
一种替代的硬盘驱动器盘片包括衬底，其能够包括玻璃、金属和/或合金。合金可以是铝合金。衬底的一个或多个表面被涂覆玻璃质金属。玻璃质金属和/或衬底被涂覆磁层。能够理解的是，硬盘驱动器盘片能够比传统的硬盘驱动器盘片制造得更薄和/或旋转得更快而不变形。也可以使用消耗更少功率的较低功率主轴电动机来旋转硬盘驱动器盘片。更高的旋转速度也减少了数据存取时间。
制造该硬盘驱动器盘片的示例性步骤包括用一种材料制造硬盘驱动器衬底。该材料可以包括玻璃、金属和/或合金。合金可以是铝合金。衬底的一个或多个表面被涂覆玻璃质金属。玻璃质金属和/或衬底的一个或多个表面被涂覆磁层。
能够理解的是，虽然玻璃质金属被涂覆、形成和/或安置在衬底的上表面和下表面，但是玻璃质金属能够被涂覆、形成和/或安置在上表面和/或下表面上。磁层能够被涂覆、形成和/或安置在衬底和/或玻璃质金属上。例如，玻璃质金属能够被涂覆在衬底的下表面上，而磁层能够被涂覆在衬底的上表面上，反之亦然。
由于玻璃质金属的强度，玻璃质金属硬盘驱动器盘片和/或涂覆玻璃质金属的衬底能够被制造得比传统的硬盘驱动器盘片更薄更轻。装配有玻璃质金属盘片和/或涂覆玻璃质金属的衬底的硬盘驱动器能够使用更小的电动机和/或工作在更高的功率效率。而且，硬盘驱动器能够以更高的速度旋转玻璃质金属盘片和/或被涂覆玻璃质金属的衬底而没有变形的风险。更快的盘片旋转速度转变成硬盘驱动器的读/写操作存取时间的减少。此外，包括具有玻璃质金属盘片的硬盘驱动器的设备的整体重量减少了，这在便携式应用例如便携式计算机、个人数字助理、数字照相机、便携式媒体播放器、笔记本等等中是有利的。
对于玻璃质金属盘片，玻璃质金属材料也能够被注模。因此，通过提供注模的硬盘驱动器盘片可以减少制造成本。注模的硬盘驱动器盘片将更接近最终的形状，而不需要额外的切割或成型，例如像玻璃硬盘驱动器盘片那样。能够理解的是，这种硬盘驱动器盘片在垂直记录系统中特别有用。玻璃质金属的损耗较少，这提高了在写操作期间磁通量通路的效率。换句话说，磁通量通路从写元件的一端通过磁层和衬底，并反回来通过衬底和磁层到达写元件的相对端。提高效率可允许数据的更紧密的间隔和/或增加存储容量。能够理解的是，虽然硬盘驱动器盘片是结合浇铸和/或涂覆步骤描述的，但其他制造方法也可用于制造玻璃质金属而不脱离本发明。
现在参考图10，示出了与图1中的硬盘驱动器相类似的硬盘驱动器200。硬盘驱动器200包括根据本发明制造的硬盘驱动器盘片204。
现在参考图11-13，示出了根据本发明的硬盘驱动器的另外的示例性实现方式。在图11中，计算机220包括图10的硬盘驱动器200。计算机220可以是便携式计算机、笔记本、台式计算机、个人数字助理或任何其他类型的计算机。在图12中，数字照相机224包括图10的硬盘驱动器200。在图13中，便携式媒体播放器228包括图10的硬盘驱动器200。
现在根据前面的描述，本领域的技术人员能够意识到本发明的宽广范围能够以各种形式实现。因此，虽然本发明是联系特定示例描述的，但本发明的真正范围不应受限于此，因为对于本领域技术人员，在研究附图、说明书和所附的权利要求后，其他的各种修改都将是显而易见的。
Claims (18)
1.一种硬盘驱动器盘片，其包括：一个非玻璃质金属衬底，其包括：
第一表面；和
第二表面，其与所述第一表面相对，并位于单独的平面内；
位于所述第一表面上的至少一个磁层；和
位于所述第二表面上的玻璃质金属层；
其中所述至少一个磁层位于所述第一表面上，而不在所述至少一个磁层和所述第一表面之间使用玻璃质金属，其中所述玻璃质金属包括具有三种或更多种元素的合金，所述元素的原子大小相差至少12％。
2.根据权利要求1所述的硬盘驱动器盘片，其中所述玻璃质金属包括锆、钛、镍、铜和铍中的至少三种。
3.根据权利要求1所述的硬盘驱动器盘片，其中所述玻璃质金属包括锆、钛、镍、铜和铍。
4.根据权利要求1所述的硬盘驱动器盘片，其中所述衬底是被注模的。
5.根据权利要求1所述的硬盘驱动器盘片，其中所述玻璃质金属是大于或等于约80％的非晶体和小于或等于约20％的晶体。
6.一种垂直记录系统，其包括权利要求1所述的硬盘驱动器盘片。
7.一种硬盘驱动器，其包括权利要求1所述的硬盘驱动器盘片。
8.一种计算机，其包括权利要求7所述的硬盘驱动器。
9.一种数字照相机，其包括权利要求7所述的硬盘驱动器。
10.一种便携式媒体播放器，其包括权利要求7所述的硬盘驱动器。
11.根据权利要求1所述的硬盘驱动器盘片，其中所述至少一个磁层被涂覆在所述衬底上。
12.根据权利要求1所述的硬盘驱动器盘片，进一步包括位于所述衬底和所述至少一个磁层之间的一个第一层。
13.根据权利要求12所述的硬盘驱动器盘片，其中所述第一层包括铝。
14.根据权利要求12所述的硬盘驱动器盘片，其中所述第一层是绝缘层。
15.根据权利要求14所述的硬盘驱动器盘片，其中所述绝缘层包括玻璃。
16.根据权利要求14所述的硬盘驱动器盘片，其中所述绝缘层包括氮化硅。
17.根据权利要求14所述的硬盘驱动器盘片，其中所述绝缘层被沉积在所述衬底上。
18.根据权利要求14所述的硬盘驱动器盘片，其中利用化学气相沉积将所述绝缘层沉积在所述衬底上。
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