DE102013200213A1

DE102013200213A1 - Abriebtestverfahren und -vorrichtungen

Info

Publication number: DE102013200213A1
Application number: DE102013200213A
Authority: DE
Inventors: Robert G. Biskeborn; Jason Liang; Calvin S. Lo
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2033-01-11
Also published as: US20170178671A1; US9940952B2; US9659581B2; CN103226958A; US9293152B2; US10607635B2; GB201300574D0; GB2499104A; US20160033381A1; DE102013200213B4; US20130186172A1; GB2499104B; US20160011092A1; CN103226958B

Abstract

Ein System gemäß einer Ausführungsform weist einen Träger zum Aufnehmen eines Moduls; einen Transportmechanismus zum Führen eines Bandes über eine Bandtragefläche des Moduls; und eine Messeinheit zum Messen eines Ausmaßes Abnutzung einer Beschichtung auf einer Bandtragefläche des Moduls auf. Ein Modul gemäß einer Ausführungsform weist einen Körper mit einer Bandtragefläche, wobei der Körper ein ungefähres Bandtrageflächenprofil und Abmessungen als ein Modul von Interesse aufweist; und eine Beschichtung auf der Bandtragefläche auf. Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform weist Messen einer anfänglichen Dicke auf einer Bandtragefläche eines Moduls in einem Träger; Führen eines Bandes über die Bandtragefläche; und Messen einer verbleibenden Dicke der Beschichtung, in Abständen auf.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft Abriebtests von Medien, und insbesondere betrifft diese Erfindung eine Verbesserung beim Testen des Abriebs und/oder der Abnutzung von Beschichtung von Medien.
Bei magnetischen Speichersystemen werden Daten bei üblicher Verwendung von magnetischen Wandlern (transducers) auf magnetische Aufzeichnungsmedien geschrieben und von diesen gelesen. Daten werden auf das magnetische Aufzeichnungsmedium geschrieben, indem ein magnetischer Aufzeichnungswandler zu einer Position über das Medium bewegt wird, auf dem die Daten gespeichert werden sollen. Anschließend erzeugt der magnetische Aufzeichnungswandler ein Magnetfeld, das die Daten in dem Magnetmedium codiert. Daten werden von dem Medium gelesen, indem auf ähnliche Weise der magnetische Lesewandler positioniert und anschließend das Magnetfeld des Magnetmediums abgetastet wird. Lese- und Schreiboperationen können unabhängig mit der Bewegung des Mediums synchronisiert werden, um sicherzustellen, dass die Daten an den gewünschten Ort auf dem Medium geschrieben und von diesem gelesen werden.
Ein wichtiges und stets verfolgtes Ziel in der Datenspeicherindustrie besteht in der Erhöhung der Dichte an auf einem Medium gespeicherten Daten. Bei Bandspeichersystemen wurden in Folge dieses Ziels die Spur und lineare Bitdichte auf dem Aufzeichnungsband erhöht und die Dicke des magnetischen Bandmediums verringert. Dennoch bringt die Entwicklung einer geringen Platzinanspruchnahme sowie von Bandlaufwerksystemen mit höherer Leistung verschiedene Probleme hinsichtlich des Aufbaus einer Bandkopfanordnung sowie der Ausgestaltung von Bändern mit sich, die in solchen Systemen verwendet werden.
Abrieb von Medien steht in direktem Zusammenhang mit Kopfabnutzung, Oberflächenvertiefung und Abstandsverlust. Zu den gegenwärtig von Medienanbietern angewendeten Verfahren zum Messen von Abrieb gehören Verfahren, die die tatsächliche Kopfabnutzung nur unzulänglich darstellen und keine befriedigenden Normale (gauge) für den Bandabrieb liefern.
KURZDARSTELLUNG
Ein System gemäß einer Ausführungsform weist einen Träger zum Aufnehmen eines Moduls; einen Transportmechanismus zum Führen eines Bandes über eine Bandtragefläche des Moduls; und eine Messeinheit zum Messen eines Ausmaßes an Abnutzung einer Beschichtung auf einer Bandtragefläche des Moduls auf.
Ein Modul gemäß einer Ausführungsform weist einen Körper mit einer Bandtragefläche, wobei der Körper ein ungefähres Bandtrageflächenprofil und Abmessungen als ein Modul von Interesse aufweist; und eine Beschichtung auf der Bandtragefläche auf.
Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform weist Messen einer anfänglichen Dicke auf einer Bandtragefläche eines Moduls in einem Träger; Führen eines Bandes über die Bandtragefläche; und Messen einer verbleibenden Dicke der Beschichtung, in Abständen auf.
Weitere Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlich, die, wenn diese zusammen mit den Zeichnungen gelesen wird, mit Hilfe von Beispielen die Grundgedanken der Erfindung veranschaulicht.
KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Schaubild eines vereinfachten Bandlaufwerksystems gemäß einer Ausführungsform.
2 veranschaulicht eine Seitenansicht eines bidirektionalen, aus zwei Modulen bestehenden Flat-Lap-Magnetbandkopfes gemäß einer Ausführungsform.
2A ist eine Ansicht einer Bandtragefläche, die von Line 2A von 2 aufgenommen ist.
2B ist eine Detailansicht, die von Kreis 2B von 2A aufgenommen ist.
2C ist eine Detailansicht eines Teils der Bandtragefläche von einem Paar von Modulen.
3 stellt ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform dar.
4A ist eine partielle Querschnittsansicht eines Bandkopfes gemäß einer Ausführungsform.
4B ist partielle Querschnittsansicht eines Bandkopfes gemäß einer Ausführungsform.
5 ist eine Draufsicht eines Beschichtungsschemas gemäß einer Ausführungsform.
6A ist eine partielle Draufsicht einer Beschichtungsdicken-Messeinheit gemäß einer Ausführungsform.
6B ist partielle Querschnittsansicht einer Beschichtungsdicken-Messeinheit gemäß einer Ausführungsform.
7A ist eine partielle Draufsicht einer Beschichtungsdicken-Messeinheit gemäß einer Ausführungsform.
7B ist eine partielle Querschnittsansicht einer Beschichtungsdicken-Messeinheit gemäß einer Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung wird im Sinne der Veranschaulichung der allgemeinen Grundgedanken der vorliegenden Erfindung erstellt und beabsichtigt keine Einschränkung der hierin beanspruchten erfinderischen Konzepte. Des Weiteren können bestimmte hierin beschriebene Leistungsmerkmale in Kombination mit anderen beschriebenen Leistungsmerkmalen in jeder der verschiedenen möglichen Kombinationen und Abwandlungen verwendet werden.
Sofern hierin nicht ausdrücklich etwas Anderslautendes festgelegt ist, sind sämtliche Begriffe in ihrer weitestmöglichen Bedeutung zu verstehen, einschließlich von Bedeutungen anhand der Spezifikation ebenso wie Bedeutungen, die sich den Fachleuten erschließen und/oder die in Enzyklopädien, Abhandlungen usw. festgelegt sind.
Es muss darüber hinaus beachtet werden, dass die Singularformen „ein”, „ein/e” und „der(die/das)” in ihrer in der Beschreibung und den angehängten Ansprüchen verwendeten Form auch die Plural-Bezugsgrößen umfassen, es sei denn, es wird etwas Anderslautendes festgelegt.
Die folgende Beschreibung offenbart mehrere bevorzugte Ausführungsformen magnetischer Speichersysteme sowie die Funktionsweise und/oder Komponententeile davon.
In einer allgemeinen Ausführungsform weist ein System einen Träger zum Aufnehmen eines Moduls; einen Transportmechanismus zum Führen eines Bandes über eine Bandtragefläche des Moduls; und eine Messeinheit zum Messen eines Maßes an Abnutzung einer Beschichtung auf einer Bandtragefläche des Moduls auf.
In einer weiteren allgemeinen Ausführungsform weist ein Modul einen Körper mit einer Bandtragefläche, wobei der Körper ein ungefähres Bandtrageflächenprofil und Abmessungen eines Moduls von Interesse aufweist; und eine Beschichtung auf der Bandtragefläche auf.
In einer weiteren allgemeinen Ausführungsform weist ein Verfahren Messen einer anfänglichen Beschichtungsdicke auf einer Bandtragefläche eines Moduls in einem Träger; Führen eines Bandes über die Bandtragefläche; und Messen einer verbleibenden Dicke der Beschichtung, in Abständen, auf.
1 veranschaulicht ein vereinfachtes Bandlaufwerk 100 eines Band-Datenspeichersystems, das im Kontext der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Obgleich in 1 eine spezielle Implementierung eines Bandlaufwerkes dargestellt, sollte beachtet werden, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen im Kontext eines jeden beliebigen Typs von Bandlaufwerksystem implementiert werden können.
Wie dies dargestellt ist, werden zum Tragen eines Bandes 122 eine Bandzufuhrkassette 120 und eine Aufrollspule 121 bereitgestellt. Eine oder mehrere der Spulen können Teil einer entnehmbaren Kassette bilden und sind nicht notwendigerweise Bestandteil des Systems 100. Das Bandlaufwerk kann des Weiteren, so wie das in 1 dargestellte, (einen) Antriebsmotor(en) zum Antreiben der Bandzufuhrkassette 120 und der Aufrollspule 121 zum Bewegen des Bandes 122 über einen Bandkopf 126 eines beliebigen Typs aufweisen. Solch ein Kopf kann eine Anordnung aus Leseelementen, Schreibelementen oder beiden aufweisen.
Führungselemente 125 führen das Band 122 über den Bandkopf 126. Solch ein Bandkopf 126 ist wiederum über ein Kabel 130 mit einer Controller-Anordnung 128 verbunden. Der Controller 128 steuert üblicherweise Kopffunktionen wie beispielsweise Servonachführung, Schreiben, Lesen usw. Der Controller kann unter einer gemäß dem Stand der Technik bekannten Logik arbeiten, ebenso wie einer jeden beliebigen hierin offenbarten Logik. Das Kabel 130 kann Lese/Schreib-Schaltungen aufweisen, um Daten, die auf das Band 122 aufgezeichnet werden sollen, an den Kopf 126 zu senden und um Daten zu empfangen, die von dem Kopf 126 von dem Band 122 gelesen werden. Ein Aktuator 132 steuert die Position des Kopfes 126 in Bezug auf das Band 122.
Wie den Fachleuten bekannt ist, kann auch eine Schnittstelle 134 zur Kommunikation zwischen dem Bandlaufwerk und einem Host (im Bandlaufwerk enthalten oder extern) zum Senden und Empfangen der Daten und zum Steuern des Betriebes des Bandlaufwerkes und zum Übermitteln des Status des Bandlaufwerkes an den Host bereitgestellt werden.
Im Sinne eines Beispiels veranschaulicht 2 eine Seitenansicht eines bidirektionalen, aus zwei Modulen bestehenden Flat-Lap-Magnetbandkopfs 200, der in dem Kontext der vorliegenden Erfindung implementiert sein kann. Wie dies dargestellt ist, weist der Kopf ein Paar Module 204 auf, die jeweils mit Untersätzen (bases) 202 ausgestattet und in einem kleinen Winkel α zueinander befestigt sind. Bei den Untersätzen kann es sich um „U-Träger” handeln, die miteinander verklebt sind. Jedes Modul 204 weist ein Substrat 204A und einen Verschluss 204B mit einem Dünnschichtabschnitt auf, zusammen als „Spalt” bezeichnet, in dem die Leseelemente und/oder Schreibelemente 206 ausgebildet sind. Im Betrieb wird zum Lesen und Schreiben von Daten auf das Band 208 unter Verwendung der Leseelemente und der Schreibelemente ein Band 208 entlang einer Medien-(Band-)Tragefläche 209 über die Module 204 auf die dargestellte Weise bewegt. Der jeweilige Aufwickelwinkel θ des Bandes 208 an den Rändern beträgt beim Einlaufen auf die flachen Medientrageflächen 209 bzw. beim Verlassen derselben für gewöhnlich zwischen ungefähr 0,1 Grad und ungefähr 5 Grad.
Die Substrate 204A sind üblicherweise aus einem abnutzungsresistenten Material wie beispielsweise Keramik gebildet. Die Verschlüsse 204B sind aus demselben oder ähnlichem Material wie die Substrate 204A hergestellt.
Die Leselemente und Schreibelemente können in einer Huckepack- oder Verbundkonfiguration ausgebildet sein. Eine veranschaulichende Huckepackkonfiguration weist einen (magnetisch leitfähigen) Schreibelement-Wandler über (oder unter) einem (magnetisch abgeschirmten) Leseelement-Wandler (z. B. einem magnetwiderstandsfähigem Leseelement usw.) auf, wobei die Pole des Schreibelementes und die Abschirmelemente des Leseelementes im Allgemeinen voneinander getrennt sind. Eine veranschaulichende Verbundkonfiguration weist ein Leseelement-Abschirmelement in derselben physischen Schicht wie ein Schreibelementpol (demzufolge „im Verbund”) auf. Die Leseelemente und Schreibelemente können auch in einer verschachtelten Konfiguration ausgebildet sein. Alternativ dazu kann jede Anordnung von Kanälen aus jeweils nur Leseelementen oder Schreibelementen bestehen. Jede dieser Anordnungen kann ein oder mehrere Servospur-Leseelemente zum Lesen von Servodaten auf dem Medium enthalten.
2A veranschaulicht die Bandtragefläche 209 eines der Module 204, aufgenommen von Linie 2A von 2. Ein repräsentatives Band 208 ist in gestrichelten Linien dargestellt. Das Modul 204 ist vorzugsweise lang genug, um das Band zu tragen kann, wenn der Kopf zwischen die Datenbänder dringt.
In diesem Beispiel weist das Band 208 4 bis 22 Datenbänder auf, z. B. 16 Datenbändern mit 17 Servospuren 210 auf einem einen halben Zoll breiten Band 208, wie dies in 2A dargestellt ist. Die Datenbänder sind zwischen den Servospuren 210 ausgebildet. Jedes Datenband kann eine Anzahl von Datenspuren, beispielsweise 512 Datenspuren (nicht dargestellt) aufweisen. Während Lese/Schreib-Operationen sind die Leseelemente und/oder Schreibelemente 206 an bestimmten Spurpositionen innerhalb eines der Datenbänder positioniert. Äußere Leseelemente, mitunter als Servo-Leseelemente bezeichnet, lesen die Servospuren 210. Die Servosignale werden wiederum verwendet, um die Leseelemente und/oder Schreibelemente 206 während der Lese/Schreib-Operationen zu einem bestimmten Satz von Spuren ausgerichtet zu halten.
2B stellt eine Vielzahl von Leseelementen und/oder Schreibelementen 206 dar, die in einem Spalt 218 auf dem Modul 204 in Kreis 2B von 2A ausgebildet sind. Wie dies dargestellt ist, weist die Anordnung von Leseelementen und Schreibelementen 206 beispielsweise 16 Schreibelemente 214, 16 Leseelemente 216 und zwei Servo-Leseelemente 212 auf, obgleich die Anzahl von Elementen variieren kann. Veranschaulichende Ausführungsformen weisen 8, 16, 32, 40, und 64 Leseelemente und/oder Schreibelemente 206 pro Anordnung auf. Eine bevorzugte Ausführungsform weist 32 Leseelemente pro Anordnung und/oder 32 Schreibelemente pro Anordnung auf, wobei die tatsächliche Anzahl von Wandler-Elementen größer sein könnte, beispielsweise 33, 34 usw. Dadurch wird eine langsamere Bewegung des Bandes ermöglicht, womit die durch Geschwindigkeit verursachten Nachführ- und Mechanikschwierigkeiten gemindert werden können, und/oder weniger „Umschlingungen” (wraps) beim Einlegen oder Lesen des Bandes ausgeführt werden können. Obgleich Leseelemente und/oder Schreibelemente wie in 2B dargestellt in einer Huckepackkonfiguration angeordnet sein können, können die Leseelemente 216 und Schreibelemente 214 auch in einer verschachtelten Konfiguration angeordnet sein. Alternativ dazu kann jede Anordnung aus Leseelementen und/oder Schreibelementen 206 auch ausschließlich aus Leseelementen oder Schreibelementen bestehen, und die Anordnungen können ein oder mehrere Servo-Leseelemente 212 enthalten. Wie dies bei gemeinsamer Betrachtung der 2 und 2A–B ersichtlich wird, kann jedes Modul 204 einen ergänzenden Satz an Leseelementen und/oder Schreibelementen 206 für beispielsweise bidirektionales Lesen und Schreiben, eine gleichzeitige Lese- und Schreibfähigkeit, Abwärtskompatibilität usw. aufweisen.
2C zeigt eine Teilansicht einer Bandtragefläche von ergänzenden Modulen eines Magnetbandkopfes 200 gemäß einer Ausführungsform. In dieser Ausführungsform besitzt jedes Modul eine Vielzahl von Lese/Schreib-(R/W-)Paaren in einer Huckepackkonfiguration, die auf einem gemeinsamen Substrat 204A ausgebildet sind, sowie eine optionale elektrisch isolierende Ebene 236. Die Leseelemente, die beispielhaft durch den Schreibkopf 214 dargestellt sind, und die Leseelemente, die beispielhaft durch den Lesekopf 216 dargestellt sind, sind parallel zu einer Laufrichtung eines Bandmediums darüber ausgerichtet, um ein R/W-Paar zu bilden, das beispielhaft durch das R/W-Paar 222 dargestellt ist.
Es können mehrere R/W-Paare 222 vorhanden sein wie beispielsweise 8, 16, 32 Paare usw. Die R/W-Paare 222 sind, wie dies dargestellt ist, im Allgemeinen linear in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung der Bandbewegung darüber ausgerichtet. Die Paare können jedoch auch diagonal usw. ausgerichtet sein. Servo-Leseelemente 212 sind außerhalb der Anordnung von R/W-Paaren angeordnet, und ihre Funktion ist gut bekannt.
Im Allgemeinen bewegt sich das Magnetband entweder in einer Vorwärts- oder in einer Rückwärtsrichtung, wie dies durch den Pfeil 220 angezeigt ist. Das Magnetbandmedium und die Kopfanordnung 200 arbeiten in einer auf dem Gebiet der Technik gut bekannten Wandlungs-Beziehung. Die magnetwiderstandsfähige Huckepackkopfanordnung 200 weist zwei Module mit Dünnschichten 224 und 226 mit einem im Allgemeinen identischen Aufbau auf.
Die Module 224 und 226 sind miteinander verbunden, und ein Abstand ist zwischen den Verschlüssen 204B davon (teilweise dargestellt) vorhanden, um auf diese Weise eine einzelne physische Einheit zum Bereitstellen einer gleichzeitigen Lese- und Schreibfähigkeit zu bilden, indem das Schreibelement des Auflauf-Moduls und das Leseelement des Ablauf-Moduls, das zu dem Schreibelement des führenden Moduls parallel zu der Laufrichtung des Bandes relativ dazu ausgerichtet ist, aktiviert werden. Beim Herstellen eines Moduls 224, 226 eines Huckepackkopfes 200 werden Schichten in dem Spalt 218 gebildet, der über einem elektrisch leitenden Substrat 204A (teilweise dargestellt) ausgebildet ist, z. B. aus AlTiC, im Allgemeinen in der folgenden Reihenfolge für die R/W-Paare 222: eine isolierende Schicht 236, ein erstes Abschirmelement 232 üblicherweise aus einer Eisenlegierung wie beispielsweise NiFe (Permalloy), CZT oder Al-Fe-Si (Sendust), ein Sensor 234 zum Abfühlen einer Datenspur auf einem Magnetmedium, ein zweites Abschirmelement 238, üblicherweise aus einer Nickel-Eisen-Legierung (z. B. 80/20 Permalloy), erste und zweite Schreibelement-Polspitzen 228, 230 und eine Spule (nicht dargestellt).
Die ersten und zweiten Schreibelementpole 228, 230 können aus Materialien mit einem hohen Magnetmoment wie beispielsweise 45/55 NiFe hergestellt sein. Hierbei ist zu beachten, dass diese Materialien nur im Sinne eines Beispiels angeführt werden und auch andere Materialien verwendet werden können. Es können zusätzliche Schichten wie beispielsweise eine Isolierung zwischen den Abschirmelementen und/oder Polspitzen sowie eine den Sensor umgebende Isolierungsschicht vorhanden sein. Zu den veranschaulichenden Materialien für die Isolierung gehören Aluminiumoxid und andere Oxide, isolierende Polymere usw.
Für jedes Antriebsprodukt sind verschiedene Generationen zu verzeichnen, und jede Generation führt üblicherweise zur Entwicklung eines neu formulierten Bandes, das für gewöhnlich glatter ist, weniger Abrieb und eine dichtere Verfüllung mit Magnetpartikeln als die vorherige Generation aufweist.
Das gegenwärtig von Medienanbietern angewendete Verfahren zum Messen von Bandabrieb umfasst Führen eines Bandes über die Spitze einer rechteckig geformten Abnutzungsschiene (wear bar) aus AlFeSil. Es hat sich herausgestellt, dass dieses Verfahren nicht die tatsächliche Abnutzung des Kopfes abbildet und kein gutes Bezugsmaß für Bandabrieb liefert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Testsystem und/oder eine entsprechende Methodik zum Messen von Medienabrieb in Bezug auf bestimmte Arten von Modulen verwendet werden. Verschiedene hierin offenbarte Ansätze messen Medienabrieb genauer und/oder bilden die bei der tatsächlichen Produktverwendung beobachtete Abnutzung des Kopfes besser ab und sind außerdem schnell, genau und leicht anzuwenden.
In Bezug auf 3 weist ein Verfahren 300 Messen einer anfänglichen Beschichtungsdicke auf einer Bandtragefläche eines Moduls in einem Träger auf, wobei das Modul ein ungefähres Bandtrageflächenprofil und Abmessungen eines Moduls von Interesse aufweist. Siehe Schritt 302. Im Folgenden werden veranschaulichende Einheiten zum Durchführen des Messens beschrieben.
Bei einem bevorzugten Ansatz kann ein „Modul von Interesse” ein beliebiges funktionsfähiges Modul sein, das sich in der Produktion befindet, möglicherweise in die Produktion kommt oder einfach eine Form aufweist, die einem Modul ähnlich ist, das in einem Produkt verwendet werden wird.
In einer Ausführungsform kann ein Modul, das in dem Test verwendet werden kann, einen Körper mit einer Bandtragfläche aufweisen. Bei einem bevorzugten Ansatz kann der Körper ein ungefähres Bandtrageflächenprofil und Abmessungen als Modul von Interesse aufweisen. Bei einem anderen Ansatz kann das Modul ein funktionsfähiges Modul für einen Bandkopf gemäß einer beliebigen der hierin beschriebenen und/oder vorgeschlagenen Ausführungsformen beispielsweise eins der Module von Interesse sein. Bei einem bestimmten Ansatz kann das Modul zusätzlich eine Beschichtung auf der Bandtragefläche aufweisen.
Darüber hinaus kann ein Modul verwendet werden, das wie ein Bandkopf aussieht jedoch keinerlei Aufzeichnungselemente besitzt, um so die Produktionszeit und die Kosten für die Test-Plattform zu verringern. Dementsprechend kann bei einem Ansatz das Modul nichtfunktionsfähig sein, so wie in einem Fall, in dem das Modul ein Dummy-Modul, eine Nachbildung, ein fehlerhaftes echtes Modul usw. sein kann.
Bei verschiedenen Ansätzen des Verfahrens 300 kann das Modul als jedes beliebige der hierin beschriebenen und/oder vorgeschlagenen Module ausgebildet sein. In einem weiteren Ansatz kann das Modul Teil einer vollständigen Kopfanordnung gemäß einer beliebigen hierin beschriebenen und/oder vorgeschlagenen Ausführungsform sein. In einem Ansatz kann die Kopfanordnung in dem Träger aufgenommen sein.
Der Träger kann bei verschiedenen Ansätzen aus Kunststoff, Glas, Keramik, Metall usw. oder aus jedem beliebigen Material sein, das den Fachleuten beim Lesen der vorliegenden Beschreibung ersichtlich ist. Darüber hinaus kann der Träger einen Verbindungsmechanismus wie beispielsweise einen Stecker, eine Klemme usw. zum Verbinden des Moduls mit dem Träger aufweisen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 weist das Verfahren des Weiteren Führen eines Bandes über die Bandtragefläche des Moduls auf. Siehe Schritt 304. Gemäß verschiedener Ansätze kann das Band ein neu formuliertes Band, eine Bandform einer vorherigen Generation, ein aus einer Bank von Bändern ausgewähltes Band usw. umfassen.
In Schritt 306 wird in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen eine verbleibende Dicke der Beschichtung gemessen. So kann das Band beispielsweise für einen kurzen Zeitraum betrieben und anschließend eine Abnutzungsmessung der Beschichtung vorgenommen werden, anschließend wird das Band erneut für einen zweiten Zeitraum betrieben und dann eine weitere Messung vorgenommen und so weiter. In einem Ansatz kann eine anfängliche Dicke der Beschichtung gemessen werden, bevor das Band über die Beschichtung geführt wird, um diese als Vergleichsgröße beim Vergleichen von späteren Messungen der Beschichtungsabnutzung zu verwenden.
Bei einem Ansatz kann das Messen unter Verwendung der hierin beschriebenen und/oder vorgeschlagenen Messeinheiten durchgeführt werden. Gemäß einem weiteren Ansatz kann für die Durchführung der Messung das Modul von dem Träger genommen werden.
In Bezug auf 4A weist ein System 400 einen Träger 402 auf, der zum Aufnehmen eines Moduls 204 dienen kann. Das System 400 weist zusätzlich einen Transportmechanismus 404 auf, der zum Führen eines Bandes 406 über eine Bandtragefläche 209 des Moduls 204 dienen kann.
Das Modul besitzt eine Beschichtung 414, die sich, wenn das Band darüber geführt wird, aufgrund atmosphärischer Druckkräfte, die das Band gegen die zwischen dem Modul und dem Band liegende Berührungsfläche drücken, abnutzt. Die Ecken des Moduls dienen dazu, Luft von dem Band zu drücken, um die dazwischen liegende Bedingung zu schaffen. Siehe auch die Beschichtung 414 der 6B und 7B. Ein Ausmaß der Abnutzung der Beschichtung ist ein Anzeichen für die erwartete Abnutzung des Moduls von Interesse.
Während des Testens der Bandabnutzung wird das Band über das Modul geführt und ein Ausmaß der Abnutzung der Beschichtung gemessen. Hierin werden veranschaulichende Verfahren zum Durchführen der Beschichtungsmessungen beschrieben.
Unter weiterer Bezugnahme auf 4A weist das System 400 des Weiteren eine Messeinheit 412 zum Messen eines Ausmaßes von der Abnutzung der Beschichtung 414 auf der Bandtragefläche 209 des Moduls 204 auf.
Gemäß verschiedener Ansätze kann es sich bei der Messeinheit 412 um ein Ellipsometer, ein Nadel-Profilometer usw. oder jede andere beliebige Messeinheit handeln, die den Fachleuten beim Lesen der vorliegenden Beschreibung ersichtlich ist. Bei einem bevorzugten Ansatz ist die Messeinheit ein Ellipsometer, da die durch ihn durchgeführten Messungen schnell und genau sind und die Bandtragefläche nicht beeinträchtigen und/oder berühren. Bei einem Ansatz wird ein Ex-Situ-Ellipsometer implementiert, wobei für die Messungen das Modul von der Testvorrichtung genommen wird. In bestimmten bevorzugten Ansätzen kann jedoch eine In-Situ-Konfiguration verwendet werden, so dass die Messungen der Beschichtungsdicke durch Automatisierung in einem einzelnen Werkzeug vorgenommen werden können.
Bei Ausführungsformen, die ein Ellipsometer einsetzen, werden vorzugsweise transparente oder im Wesentlichen transparente Beschichtungen verwendet. Gemäß verschiedener Ansätze kann es sich bei der Beschichtung um Hartkarbon (DLC, Diamond Like Carbon)), Glas, Metalloxide wie beispielsweise Aluminiumoxid, Chromoxid usw., Nitride, polykristalline Aluminiumoxide usw. oder jede beliebige andere transparente, im Wesentlichen transparente und/oder halbtransparente Beschichtungen handeln, die den Fachleuten beim Lesen der vorliegenden Beschreibung ersichtlich sind. Dennoch kann in verschiedenen anderen Ausführungsformen, die kein Ellipsometer verwenden, auch eine nichttransparente oder im Wesentlichen nichttransparente Beschichtung in Bereichen verwendet werden, in denen die Dicke gemessen wird.
Bei Ansätzen, in denen Aluminiumoxid in der Beschichtung enthalten ist, wird bevorzugt Aluminiumoxid auf eine Weise abgelagert, bei der es zu einem kristallinen, polykristallinem oder halbkristallinem Wachstum kommt, um dadurch zu verhindern, dass das Band die Beschichtungsschicht zu schnell abnutzt. Bei einem besonders bevorzugten Ansatz besteht die Beschichtung vorwiegend z. B. zu mindestens 80% bis zu 100% aus polykristallinem Aluminiumoxid.
Damit die Abnutzungsmessungen genau und aussagekräftig sind, kann vorzugsweise eine Beschichtung mit einer geeigneten Härte ausgewählt werden, so dass der Unterschied bei dem Bandabrieb leicht innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums erkannt werden kann. Bei einem bevorzugten Ansatz kann die Beschichtung vorzugsweise einen ähnlichen Reibungskoeffizienten wie das Modul von Interesse aufweisen, so dass Haftreibung und Reibung das System nicht beschädigen. Dieses Beschichtungsmaterial kann auf verschiedene Köpfe, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf konturierte Köpfe zum Messen des Bandabriebs in unterschiedlichen Kopfanordnungen und Profilen verwendet werden.
Bei einem bevorzugten Ansatz kann die Beschichtung eine Ablagerungsdicke von wenigstens ungefähr 10 Nanometern, mehr bevorzugt zwischen ungefähr 50 Nanometern und ungefähr 200 Nanometern aufweisen, sie kann in verschiedenen Ausführungsformen jedoch auch größer oder kleiner sein.
Bei einer Variante, die in 4B dargestellt ist, weist das Modul 204 eine schmalere Bandtragefläche laut Messung in einer Richtung der Bandbewegung darüber auf. Eine veranschaulichende Breite in Richtung der Bandbewegung kann ungefähr vergleichbar sein mit einer Breite der Bandfalten, die an den Ecken der Bandtragefläche ausgebildet sind. Nachdem das Band für eine Weile läuft, bildet sich die Beschichtung zu einer stabilen zylindrischen Kontur, und zu diesem Zeitpunkt beträgt eine zusätzliche Einheit des Bandberührungsdrucks T/RW, wobei T die Bandspannung, R der Radius der Kontur und W die Breite des Bandes ist. Die Beschichtung 414 ist dicker als in dem vorherigen Ansatz, z. B. zwischen ungefähr 500 nm bis ungefähr 5 Mikrometer. Diese Ausführungsform ist für die Bewertung des Abnutzungswiderstandes von dickeren und/oder härteren Beschichtungen von Nutzen.
In Bezug auf die Draufsicht eines Kopfes, die in 5 dargestellt ist, kann gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform die Beschichtung ein Vollmaterial 502 und einen oder mehrere Abschnitte eines zweiten Materials 504 an vorgegebenen Positionen in Bezug auf das Vollmaterial 502 aufweisen. Vorzugsweise unterscheiden sich das Vollmaterial und das zweite Material voneinander. Bei einem Ansatz kann das zweite Material 504 Aluminium-Eisen-Silikon (AlFeSil), Sendust usw. aufweisen. Bei einem anderen Ansatz kann das Vollmaterial 502 Aluminiumoxid oder jedes andere beliebige hierin beschriebene oder erwähnte Material aufweisen, ist jedoch nicht beschränkt auf. Die Abschnitte des zweiten Materials können jede beliebige Form aufweisen und auf jede beliebige Weise angeordnet sein. Der in 5 dargestellte Aufbau ermöglicht eine differenzierte Abnutzung, wodurch für unterschiedliche Abschnitte der Beschichtung eine Abnutzung zu einem unterschiedlichen Grad möglich ist. Darüber hinaus kann diese differenzierte Abnutzung zusätzliche Informationen im Hinblick auf die Abnutzungsgrade von unterschiedlichen Materialien, die in unterschiedlichen Testsystemen angewendet werden, liefern.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf 4 kann bei einem Ansatz die Messeinheit 412 so konfiguriert sein, dass sie Bereiche der Bandtragefläche 209, die nicht von dem Band 406 berührt wurden, als Bezugsnormale (reference gauges) für die Messung verwendet. Bei einem anderen Ansatz können der Träger 402 und die Messeinheit 412 so konfiguriert und/oder positioniert sein, dass das Messen des Ausmaßes der Abnutzung der Beschichtung durchgeführt werden kann, ohne das Modul 204 von dem Träger 402 zu nehmen.
Wie in dem Querschnitt und in der Draufsicht von je den 6A bis 6B dargestellt ist, wird optional nach dem Messen der anfänglichen (Kontroll-)Dicke t₁ durch die Messeinheit 412 das Modul 204 unter das Band 406 positioniert, und/oder das Band wird über das Modul positioniert, und das Band wird über das Modul 204 geführt, um Abnutzung herbeizuführen.
Gemäß einer Ausführungsform in ihrer jeweils im Querschnitt und der Draufsicht der 7A bis 7B dargestellten Form kann das Messen der verbleibenden Dicke t₂ der Beschichtung, z. B. in regelmäßigen und/oder in unregelmäßigen Abständen, das Erzeugen einer relativen Bewegung zwischen der Messeinheit 412 und dem Modul 204 (z. B. über den Träger 402) aufweisen, so dass ein Abschnitt oder die Gesamtheit der Beschichtung 414, die bisher unter dem laufenden Band 406 lagen, nunmehr freiliegen. Anschließend kann die Messeinheit 412 wie beispielsweise ein Ellipsometer die Dicke t₂ der Beschichtung 414 in einem Bereich messen, wo das Band darüber gelaufen ist. Es wird bevorzugt, dass diese verbleibende Dicke nahe der Mitte der Beschichtung im Sinne eines Messens in einer Richtung des Bandverlaufes gemessen wird, da die Beschichtung nahe den Ecken des Kopfes ein Abnutzungsmuster aufweisen kann, das aus dem Faltenziehen des Bandes resultiert (wie dies in 7B dargestellt ist) und dementsprechend ungenaue Messwerte ergeben würde, wenn diese als verbleibende Dicke verwendet würden.
Nachdem die verbleibende Dicke gemessen wurde, können das Modul 204 und der Träger 402 und/oder das Band 406 in der Funktionsanordnung positioniert und das Band von Neuem über das Modul geführt werden. Dieser Prozess kann mehrere Male wiederholt werden.
Um das Ausmaß der Abnutzung zu ermitteln, kann die Messeinheit 412 die Kontrolldicke t₁ der Beschichtung 414, die als Kontrolldicke zum Vergleich mit der oder den Messung(en) der verbleibenden Dicke verwendet wird, in einem Bereich messen, der niemals in Berührung mit dem Band 406 kommt. Dadurch wird ein genauer Vergleich zwischen der Kontrolldicke t₁ und der verbleibenden Dicke t₂ ermöglicht, ohne dass der Kopf jedes Mal, wenn eine Messung vorgenommen wird, abgewickelt werden muss. Bei einem alternativen vorstehend beschriebenen Ansatz kann die anfängliche Dicke vor dem Bewegen des Bandes gemessen werden.
In weiteren Ausführungsformen kann das Testsystem mit gegenüberliegenden Modulen, einzelnen Modulen, dreifachen Modulen usw. betrieben werden.
Je nach Abrasivität der Bandmedien kann sich die Abnutzung der Beschichtung mit unterschiedlichem Grad vollziehen. Gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen zeigen die Messungen der Beschichtungsdicke auf einem Modul mit der Form des Moduls von Interesse, wie schnell ein bestimmtes Bandmedium die Beschichtung abnutzen kann. Diese Messungen stehen in direktem Zusammenhang mit der Medienabrasivität und damit, wie schnell Medien ein gegebenes Modul von Interesse abnutzen werden, während es tatsächlich als Produkt eingesetzt wird.
Gemäß einem Ansatz kann der Abnutzungstest gemäß einer beliebigen der hierin beschriebenen Ausführungsformen auf einer neu entwickelten Beschichtung z. B. zum Vergleichen der Eigenschaften der Beschichtung mit einer gewissen standardmäßigen oder Schwellenwertabnutzung des Bandkopfes durchgeführt werden, um die bestimmte Konfiguration der Beschichtung zu bewerten.
Des Weiteren können am Ende des Tests optische und/oder Nadelprofilmessungen vorgenommen werden, um das von dem Band geschaffene Gesamtprofil des Kopfes zu ermitteln.
Es ist offensichtlich, dass die verschiedenen Leistungsmerkmale der vorstehenden Methodiken auf jede beliebige Weise kombiniert werden können, wodurch anhand der vorstehend dargelegten Beschreibungen eine Vielzahl von Kombinationen geschaffen werden kann.
Darüber hinaus ist den Fachleuten offensichtlich, dass die Methodik der vorliegenden Erfindung auf geeignete Weise in einer Logikvorrichtung, aufweisend eine Logik zum Durchführen der verschiedenen Schritte der hierin beschriebenen Methodik, ausgeführt sein kann und dass eine solche Logik Hardware-Komponenten oder Firmware-Komponenten aufweisen kann.
Gleichermaßen ist den Fachleuten offensichtlich, dass die Logikanordnung in verschiedenen Ansätzen auf geeignete Weise in einer Logikvorrichtung, aufweisend eine Logik zum Durchführen der verschiedenen Schritte des Verfahrens, ausgeführt sein kann, und dass eine solche Logik Komponenten wie beispielsweise Logikgatter beispielsweise in einer programmierbaren Logikanordnung aufweisen kann. Solch eine Logikanordnung kann des Weiteren zum Aktivieren eines Mittels oder von Komponenten zum vorübergehenden oder dauerhaften Einrichten von Logikstrukturen in solch einer Anordnung ausgeführt sein, unter Verwendung von beispielsweise einer virtuellen Hardware-Entschlüsselungssprache, die unter Verwendung von festen oder übertragbaren Trägermedien gespeichert werden kann.
Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebene Methodik auf geeignete Weise vollständig oder teilweise in einer Software ausgeführt werden kann, die auf einem oder mehreren Prozessoren (nicht dargestellt) läuft und dass die Software als ein Computerprogrammelement bereitgestellt werden kann, das auf jedem beliebigen geeigneten Datenträger (ebenfalls nicht dargestellt) wie beispielsweise einer magnetischen oder optischen Computerplatte gespeichert wird. Zu den Kanälen zur Übertragung von Daten können auf gleiche Weise Speichermedien aller Beschreibungen ebenso wie Signale übertragende Medien wie beispielsweise kabelgebundene oder kabellose Signalmedien gehören.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auf geeignete Weise als Computerprogrammprodukt zur Verwendung mit einem Computersystem ausgeführt sein. Solch eine Implementierung kann eine Reihe von computerlesbaren Anweisungen aufweisen, die entweder auf einem materiellen Medium wie einem computerlesbaren Medium beispielsweise einer Diskette, CD-ROM, ROM oder Festplatte, gespeichert sind oder übertragbar sind auf ein Computersystem, über einen Modem oder eine andere Schnittstelleneinheit, entweder über ein materielles Medium, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf optische oder analoge Kommunikationsleitungen, oder über ein immaterielles Medium unter Verwendung von Drahtlostechnologien, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf Mikrowellen, Infrarot- oder andere Übertragungstechniken. Die Reihe an computerlesbaren Anweisungen umfasst alle oder einen Teil der hierin vorstehend beschriebenen Funktionen.
Den Fachleuten ist bekannt, dass solche computerlesbaren Anweisungen in einer Anzahl von Programmiersprachen zur Verwendung mit vielen Computerarchitekturen oder Betriebssystemen geschrieben werden können. Des Weiteren können solche Anweisungen unter Verwendung einer beliebigen gegenwärtig oder künftig erhältlichen Speichertechnologie gespeichert werden, einschließlich jedoch nicht begrenzt auf Halbleiter, magnetische oder optische Technologien gespeichert, oder unter Verwendung einer beliebigen gegenwärtigen oder künftig erhältlichen Kommunikationstechnologie, einschließlich jedoch nicht begrenzt auf optische, Infrarot- oder Mikrowellentechnologie übertragen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass solch ein Computerprogrammprodukt als ein austauschbares Medium mit einer begleitenden Dokumentation in Papier- oder elektronischer Form vertrieben werden kann, so beispielsweise in Schrumpffolie eingepackte Software, auf das zuvor ein Computersystem geladen werden kann, beispielsweise auf eine System-ROM oder eine feste Platte, oder die von einem Server oder einem elektronischen schwarzen Brett über ein Netzwerk beispielsweise das Internet oder World Wide Web verteilt werden kann.
Datenübertragungskomponenten wie beispielsweise Eingabe/Ausgabe- beziehungsweise E/A-Einheiten (einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Tastaturen, Anzeigen, Zeigeeinheiten usw.) können entweder direkt oder über dazwischen geschaltete E/A-Controller mit dem System verbunden sein.
Datenübertragungskomponenten wie beispielsweise Busse, Schnittstellen, Netzwerkadapter usw. können ebenfalls mit dem System verbunden sein, um das Datenverarbeitungssystem, z. B. einen Host, mit einem anderen Datenverarbeitungssystem oder fernen Druckern oder Speichereinheiten über dazwischengeschaltete private oder öffentlich Netzwerke zu verbinden. Modems, Kabelmodem und Ethernet-Karten sind nur einige wenige der gegenwärtig erhältlichen Typen von Netzwerkadaptern.
Es ist des Weiteren bekannt, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Form eines im Auftrag eines Kunden ausgeführten Dienstes im Sinne einer Dienst-Bereitstellung auf Anforderung (on demand) bereitgestellt werden können.
Obgleich vorstehend verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, sollte beachtet werden, dass sie lediglich im beispielhaften und nicht im beschränkenden Sinne vorgestellt wurden. Dementsprechend sollten die Breite und der Umfang einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht durch irgendwelche der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sondern nur gemäß der nachfolgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente definiert werden.

Claims

System, aufweisend: einen Träger zum Aufnehmen eines Moduls; einen Transportmechanismus zum Führen eines Bandes über eine Bandtragefläche des Moduls; und eine Messeinheit zum Messen eines Grades an Abnutzung einer Beschichtung auf einer Bandtragefläche des Moduls.
System nach Anspruch 1, wobei der Träger und die Messeinheit so konfiguriert und/oder positioniert sind, dass sie ein Messen des Grades an Abnutzung der Beschichtung ermöglichen, ohne das Modul von dem Träger zu nehmen.
System nach Anspruch 1, wobei die Messeinheit ein Ellipsometer und/oder ein Nadel-Profilometer aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei die Messeinheit so konfiguriert ist, dass sie Bereiche der Bandtragefläche, die nicht von dem Band berührt wurden, als Bezugsnormale für das Messen verwendet.
Modul, aufweisend: einen Körper mit einer Bandtragefläche, wobei der Körper ein ungefähres Bandtrageflächenprofil und Abmessungen als ein Modul von Interesse aufweist; und eine Beschichtung auf der Bandtragefläche.
Modul nach Anspruch 5, wobei die Beschichtung einen ähnlichen Reibungskoeffizienten wie das Modul von Interesse hat und/oder wobei die Beschichtung eine Ablagerungsdicke von mindestens 10 Nanometern aufweist und/oder wobei die Beschichtung transparent ist und/oder wobei die Beschichtung vorwiegend polykristallines Aluminiumoxid ist.
Modul nach Anspruch 5, wobei das Modul nicht funktionsfähig ist.
Modul nach Anspruch 5, wobei die Beschichtung ein Vollmaterial und einen oder mehrere Abschnitte eines zweiten Materials an vorgegebenen Positionen in Bezug auf das Vollmaterial aufweist.
Verfahren, aufweisend: Messen einer anfänglichen Beschichtungsdicke auf einer Bandtragefläche eines Moduls in einem Träger; Führen eines Bandes über die Bandtragefläche; und Messen einer verbleibenden Dicke der Beschichtung, in Abständen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Modul Teil einer vollständigen Kopfanordnung ist und die Kopfanordnung in dem Träger aufgenommen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Modul ein funktionsfähiges Modul für einen Bandkopf oder nicht funktionsfähig ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Messen unter Verwendung eines Ellipsometers durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, des Weiteren aufweisend Vornehmen von Nadelprofilmessungen und/oder Verwenden von Bereichen des Bandes der Bandtragefläche, die nicht von dem Band berührt wurden, als Bezugsnormale für das Messen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Beschichtung einen ähnlichen Reibungskoeffizienten wie ein Modul von Interesse hat.