-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gleitkörper für eine Datenaufzeichnungsvorrichtung,
eine Datenaufzeichnungsvorrichtung und ein Verfahren zur thermomagnetischen
Aufzeichnung von Daten.
-
Im
Allgemeinen besteht ein Datenzugriffs- und Speichersystem aus einer
oder mehreren Speichervorrichtungen, die Daten auf magnetischen
oder optischen Speichermedien speichern. Beispielsweise ist eine
magnetische Speichervorrichtung als direkt Zugriffs-Speichervorrich-ung
(DASD = direct access storage device) oder als Festplattenvorrichtung (HDD
= hard disk drive) bekannt und umfasst eine oder mehrere Platten
und einen Plattencontroller, um die lokalen Betriebsvorgänge zu managen,
die die Platten betreffen. Die Festplatten selbst sind gewöhnlich aus
einer Aluminiumlegierung oder einer Mischung aus Glas und Keramik
hergestellt, und sie sind mit einer magnetischen Beschichtung überzogen.
Typischerweise sind eine bis sechs Scheiben vertikal auf einer gemeinsamen
Spindel gestapelt, die durch einen Platten-Antriebsmotor mit mehreren tausend
Umdrehungen pro Minute (U/min) gedreht wird.
-
Eine
typische HDD verwendet auch eine Aktuator-Vorrichtung. Der Aktuator
bewegt magnetische Lese-/Schreibköpfe zu der gewünschten
Position auf der rotierenden Platte, um Informationen an dieser
Stelle zu schreiben oder Daten von dort aus zu lesen. In den meisten
HDD's ist der magnetische
Lese-/Schreibkopf auf einem Gleitkörper montiert. Der Gleitkörper dient
im Allgemeinen dazu, den Kopf und jegliche elektrische Verbindungen
zwischen dem Kopf und dem Rest des Festplattensystems mechanisch
zu tragen. Der Gleitkörper
ist aerodynamisch geformt, sodass er über sich bewegende Luft gleitet, um
einen gleichförmigen
Abstand von der Oberfläche der
rotierenden Platte aufrecht zu erhalten, wodurch der Kopf an einem
unerwünschten
Kontakt mit der Platte gehindert wird.
-
Typischerweise
ist ein Gleitkörper
mit einem aerodynamischen Muster von Vorsprüngen oder sog. Luftlagerflächen (ABS
= air bearing surface) auf seinem Körper ausgebildet, die es dem
Gleitkörper
ermöglicht,
während
des Betriebs der Plattenvorrichtung mit einer konstanten Höhe nahe
bei der Platte zu fliegen. Ein Gleitkörper ist jeder Seite von jeder Platte
zugeordnet und fliegt gerade über
der Plattenoberfläche.
Jeder Gleitkörper
ist an einer Aufhängung
montiert, um eine Kopf-Kardanvorrichtung (HGA = head gimbal assembly)
zu bilden. Die HGA wird dann an einem halbstarren Aktuatorarm befestigt,
der die gesamte Kopf-Flugeinheit
trägt.
Mehrere halbstarre Arme können
kombiniert sein, um eine einzige, beweg bare Einheit zu bilden, die
entweder ein lineares Lager oder ein schwenkbares Drehlagersystem
hat.
-
Die
Kopf- und Arm-Anordnung wird linear oder schwenkbar bewegt, wobei
eine Magnet/Spulen-Struktur verwendet wird, die oft als Schwingspulenmotor
(VCM = voice coil motor) bezeichnet wird. Der Stator eines VCM ist
an einer Basisplatte oder einem Gussteil montiert, auf dem auch
die Spindel montiert ist. Das Basisgussteil mit seiner Spindel, dem
Aktuator VCM und dem internen Filtersystem wird dann in eine Abdeckungs-
und Dichtanordnung eingeschlossen, die sicherstellt, dass keine
Verunreinigungen eintreten können
und die Zuverlässigkeit des
Gleitkörperfluges über die
Platte nachteilig beeinflussen. Wenn dem Motor Strom zugeführt wird, entwickelt
der VCM eine Kraft oder ein Drehmoment, das im Wesentlichen proportional
zu dem angelegten Strom ist. Die Armbeschleunigung ist daher im
Wesentlichen proportional zu der Größe des Stroms. Wenn der Lese-/Schreibkopf
sich einer gewünschten Spur
nähert,
wird ein Signal umgekehrter Polarität an den Aktuator angelegt,
wodurch bewirkt wird, dass das Signal als Bremse wirkt und dass
idealerweise bewirkt wird, dass der Lese-/Schreibkopf anhält und sich
direkt über
die gewünschte
Spur setzt.
-
Es
hat viele erfolgreiche Versuche gegeben, den Wirkungsgrad von Plattenlaufwerken
zu erhöhen.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbessern von Plattenlaufwerken
verwendet die thermomagnetische Aufzeichnungstechnologie. Siehe
US Patent Nr. 6,317,280 an
Nakajima, et al. In diesem Patent umfasst ein Aufzeichnungs- und
Wiedergabekopf einen schwebenden Gleitkörper, einen Heizkopf, einen
für die
Wiedergabe bestimmten Magnetkopf als einen MR-Kopf und einen zum
Aufzeichnen verwendeten Magnetkopf als induktiven Dünnfilmkopf,
der auf dem schwebenden Gleitkörper
montiert ist. Der Heizabschnitt des Heizkopfes hat eine Breite, die
schmaler ist als die Breite des für die Wiedergabe verwendeten
Magnetkopfes und des für
die Aufzeichnung verwendeten Magnetkopfes. In der Aufzeichnungsschicht
der Platte werden die Koerzitivkraft der Aufzeichnungsschicht an
einer Aufzeichnungstemperatur und die Sättigungsmagnetisierung davon
bei einer Wiedergabe-Temperatur
eingestellt, und die Kompensationstemperatur der Aufzeichnungsschicht
wird so eingestellt, dass sie im Wesentlichen gleich der Zimmertemperatur
ist. Der thermomagnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf kann eine
schmale Spur realisieren, ohne die Breite des für die Aufzeichnung verwendeten
Magnetkopfes und des für
die Wiedergabe verwendeten Magnetkopfes herabzusetzen, wodurch die
Spurdichte erhöht
wird.
-
Eine
andere thermomagnetische Aufzeichnungstechnologie nach dem Stand
der Technik verwendet optische Laservorrichtungen (siehe beispielsweise
US-A-6,288,981 ),
um eine Heizquelle vorzusehen. Obwohl diese Vorrichtungen arbeitsfähig sind,
machen sie die Struktur des Kopfes komplex und verhältnismäßig teuer.
-
Die
US-A-2003/058578 zeigt
einen Plattenkopf-Gleitkörper,
der vorgesehen ist und eine der Platte zugekehrte Oberfläche aufweist.
Die der Platte zugekehrte Oberfläche
umfasst einen innenseitigen Satz von Oberflächenkomponenten, die einen
innenseitigen Ausnehmungsdamm und eine innenseitige Ausnehmung unter
subatmosphärischem
Druck umfasst, die einen innenseitigen Ausnehmungsboden hat. Die
der Platte zugekehrte Oberfläche
umfasst ferner einen außenseitigen
Satz von Oberflächenkomponenten,
die einen außenseitigen
Ausnehmungsdamm und eine außenseitige
Ausnehmung bei subatmosphärischem
Druck aufweist, die einen außenseitigen
Ausnehmungsboden hat. Die der Platte zugekehrte Oberfläche umfasst
auch einen zentralen Satz von Oberflächenkomponenten, die im Allgemeinen
zwischen den innenseitigen und außenseitigen Sätzen der
Oberflächenkomponenten
angeordnet sind. Der zentrale Satz von Oberflächenkomponenten umfasst einen
zentralen Ausnehmungsdamm und eine zentrale Ausnehmung mit subatmosphärischem
Druck, die einen zentralen Ausnehmungsboden hat. Die innenseitigen,
außenseitigen
und zentralen Sätze
der Oberflächenkomponenten
sind separat angeordnet und einander nicht zugeordnet.
-
Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Gleitkörper bereitzustellen, der eine
Heizquelle liefert, die in einer thermomagnetischen Aufzeichnung verwendet
wird, um hohe Temperaturen auf den Oberflächen der Platten während den
thermisch unterstützten
Aufzeichnungsvorgängen
zu erzeugen.
-
Diese
Aufgabe wird durch den Gleitkörper nach
Anspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
-
Die
vorliegende Erfindung liefert eine verbesserte Luftlageroberfläche für Festplatten-Gleitkörper, und
insbesondere eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren
zum Konfigurieren der Luftlageroberflächen von Festplatten-Gleitkörpern, um
hohe Temperaturen auf den Oberflächen der
Platten während
den thermisch unterstützten Aufzeichnungsvorgängen zu
erzeugen.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
eines Festplatten-Gleitkörpers
hat eine Luftlageroberfläche,
die die Umgebungsluft in dem Plattenlaufwerk als Wärmequelle
für die
thermisch unterstützten
Aufzeichnungszwecke verwendet. Durch Optimieren der Luftlagerform
wird ankommende Luft zwischen dem Gleitkörper und der Plattenoberfläche unter
Druck gesetzt, um Luft zu erzeugen, die heiß genug ist, um das Aufzeichnungsmedium
auf der Platte aufzuheizen. Keine zusätzlichen Vorrichtungen oder
Verfahrensschritte, beispielsweise eine in einem Gleitkörper eingebettete
Heizung nach dem Stand der Technik, sind erforderlich, um die gewünschten
Resultate zu erreichen. Daher ist die vorliegende Erfindung mit
existierenden Kopfstrukturen kompatibel.
-
Ein
sehr kleines, thermisches Polster ist an dem nachlaufenden Ende
der Luftlageroberfläche angeordnet
und umgibt die magnetische Aufzeichnungs-Kopfstruktur. Die thermischen
Polster können unter
Verwendung von Ionenätzung
oder Kohlenstoff-Abscheidungsverfahren verarbeitet werden und umfassen
kleine Taschen, um die aufgeheizte Luft zu enthalten, um Wärme an die
Aufzeichnungsmedien auf der Platte zu liefern. Die Luft kann auf
etwa 80 Atm unter Druck gesetzt werden, was ausreicht, um die Lufttemperatur
auf etwa 800°C
oder mehr bei isotropen Verhältnissen
anzuheben, wobei ein adiabatischer Prozess angenommen wird. Die
aufgeheizte Luft überträgt die Wärmeenergie
an die Aufzeichnungsmedien durch Wärmeleitung, um eine Plattenoberflächentemperatur
von mehr als 200°C
zu erreichen. Dies ist die Aufzeichnungsschichttemperatur, die für die thermomagnetische
Aufzeichnung erforderlich ist.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des
Gleitkörpers
wird eine flache Tiefe des Luftlagers durch Ätzung mit reaktiven Ionen ausgebildet,
ein Teil der Formation wird durch Ionenabtragung und das Loch wird
durch Ionenabtragung/Flüssigkeitsresist ausgebildet.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des
Gleitkörpers
werden die Formation und das Loch durch ein Verfahren ausgebildet,
das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die besteht aus einem super-flachen Ätzverfahren und einem Kohlenstoff-Abscheidungsverfahren.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Datenaufzeichnungsvorrichtung wird eine flache Tiefe des Luftlagers
durch Ätzung
mit reaktiven Ionen ausgebildet, das erste Merkmal der Formation
wird durch Ionenabtragung ausgebildet, und das zweite Merkmal und
das Sackloch werden durch Ionenabtragung/Flüssigkeitsresist ausgebildet.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Datenaufzeichnungsvorrichtung werden die Formation und das Sackloch
durch ein Verfahren ausgebildet, das ausgewählt wird aus einer Gruppe bestehend
aus einem super-flachen Ätzverfahren
und einem Kohlenstoff-Abscheidungsverfahren.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des
Verfahrens zur thermisch unterstützten
Aufzeichnung umfasst der Herstellungsschritt das Ausbilden einer
flachen Tiefe des Luftlagers durch Ätzung mit reaktiven Ionen,
die Ionenabtragung des Luftlagers einschließlich von einem Teil der Formation
und die Anwendung von Ionenabtragung/Flüssigkeitsresist zur Ausbildung
eines Merkmals, das das Loch umgibt.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des
Verfahrens der thermomagnetischen Aufzeichnung umfasst der Herstellungsschritt
eine super-flache Ätzung
der Formation und des Lochs.
-
Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden für den
Durchschnittsfachmann im Hinblick auf die folgende detaillierte
Beschreibung des bevorzugten Ausfährungsbeispiels der Erfindung
ersichtlich, wenn sie im Zusammenhang mit den angehängten Ansprüchen und
den beigefügten
Zeichnungen genommen wird.
-
1 ist
eine schematische Draufsicht von oben auf ein Ausführungsbeispiel
eines Festplattenlaufwerks, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut
ist.
-
2 ist
eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
eines Merkmals auf einer Luftlageroberfläche, das in dem Laufwerk von 1 verwendet wird,
um hohe Temperaturen auf der Oberfläche einer Platte zu erzeugen,
und das gemäß der Erfindung
aufgebaut ist.
-
3 ist
eine maßstäbliche Darstellung
des Merkmals von 2, und sie ist entsprechend
der Erfindung ausgeführt.
-
4 ist
eine Draufsicht auf ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Merkmals
auf einer Luftlageroberfläche,
die von dem Laufwerk von 1 verwendet wird, um hohe Temperaturen
auf der Oberfläche
einer Platte zu erzeugen, und die entsprechend der Erfindung konstruiert
ist.
-
5 ist
eine maßstäbliche Darstellung
des Merkmals von 4, und sie ist entsprechend
der Erfindung konstruiert.
-
6 ist
eine Draufsicht auf ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel
eines Merkmals auf einer Luftlageroberfläche, die von dem Laufwerk von 1 verwendet
wird, um hohe Temperaturen auf der Oberfläche einer Platte zu erzeugen,
und sie ist entsprechend der Erfindung konstruiert.
-
7 ist
eine maßstäbliche Darstellung
des Merkmals von 6, und sie ist entsprechend
der Erfindung konstruiert.
-
8 ist
eine Draufsicht auf eine Luftlageroberfläche eines Gleitkörpers, die
das Merkmal der 2 und 3 verwendet,
und sie ist entsprechend der Erfindung konstruiert.
-
9 ist
eine dreidimensionale, maßstäbliche Darstellung
des Drucks, der durch die Luftlageroberfläche von 8 während des
Betriebs erzeugt wird.
-
Bezug
nehmend auf 1 ist dort eine schematische
Zeichnung von einem Ausführungsbeispiel eines
Informations-Speichersystems oder einer Datenaufzeichnungsvorrichtung
gezeigt, die eine magnetische Festplattenanordnung oder ein Laufwerk 111 für ein Computer system
aufweist. Das Laufwerk 111 hat ein äußeres Gehäuse oder eine Basis 113, die
eine Vielzahl von gestapelten, parallelen Magnetplatten 115 (nicht
gezeigt) enthält,
die unter engem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Platten 115 werden
durch eine Spindelmotoranordnung mit einer zentralen Antriebsnabe 115 gedreht.
Ein Aktuator 121 umfasst eine Vielzahl von parallelen Aktuatorarmen 125 (nicht
gezeigt) in Form eines Kamms, der um die Schwenkanordnung 123 schwenkbar
auf der Basis 113 montiert ist. Ein Controller 119 ist
ebenfalls auf der Basis 113 montiert, um den Kamm der Arme 125 relativ
zu den Platten 115 wahlweise zu bewegen.
-
In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
hat jeder Arm 125 wenigstens eine schwenkbar angeordnete,
integrierte Führungsaufhängung 127,
die sich davon weg erstreckt. Ein magnetischer Lese-Schreib-Wandler
oder – Kopf
ist auf einem Gleitkörper 129 montiert
und an einer Biegevorrichtung befestigt, die flexibel an jeder integrierten
Führungsaufhängung 127 montiert
ist. Die Lese-/Schreibköpfe lesen
magnetisch Daten von den Platten 115 und/oder schreiben
magnetisch Daten dorthin. Das Niveau der Integration, die als Kopf-Kardan-Anordnung
bezeichnet wird, ist der Kopf und der Gleitkörper 129, die auf
der integrierten Führungsaufhängung 127 montiert
sind. Der Gleitkörper 129 ist
gewöhnlich
an dem Ende der integrierten Führungsaufhängung 127 angeklebt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
kann der Kopf eine Pico-Größe (etwa 1250 × 1000 × 300 Mikron)
haben und aus keramischen oder intermetallischen Materialien hergestellt sein.
Der Kopf kann auch eine Nano-Größe (näherungsweise
2050 × 1600 × 450 Mikron)
oder eine Femto-Größe (näherungsweise
850 × 700 × 230 Mikron)
haben. Der Gleitkörper 129 ist
durch die integrierte Führungsaufhängung 127 gegen
die Oberfläche
der Platte 115 (vorzugsweise im Bereich von 2 bis 10 Gramm)
vorgespannt.
-
Die
integrierten Führungsaufhängungen 127 haben
eine federartige Eigenschaft, die die Luftlageroberfläche (ABS)
des Gleitkörpers 129 gegen
die Platte 115 vorspannt oder drückt, um die Erzeugung eines
Luftlagerfilms zwischen dem Gleitkörper 129 und der Oberfläche der
Platte 115 zu ermöglichen. Eine
Schwingspule 133, die in einer herkömmlichen Schwingspulenmotor-Magnetanordnung 134 (oberer Pol
nicht gezeigt) untergebracht ist, ist auch an den Armen 125 gegenüber den
Kopf-Kardan-Vorrichtungen montiert. Die Bewegung des Aktuators 121 (angezeigt
durch den Pfeil 135), durch den Controller 119 bewegt
den Gleitkörper 129 der
Kopf-Kardan-Vorrichtungen radial über die Spuren der Platte 115,
bis die Köpfe
sich über
die Zielspuren setzen. Die Kopf-Kardan-Vorrichtungen arbeiten in
einer herkömmlichen
Weise und bewegen sich immer gleichzeitig miteinander außer, wenn
das Laufwerk 111 mehrere unabhängige Aktuatoren (nicht gezeigt)
verwendet, wobei die Arme 125 sich unabhängig voneinander
bewegen können.
-
Es
gibt verschiedene Parameter, die die Betriebseigenschaften des Gleitkörpers 129 messen. Die
Flughöhe
ist der Abstand zwischen einem Punkt auf der ABS des Gleitkörpers 129 und
der Oberfläche der
Platte 115, beispielsweise die Mitte der nachlaufenden
Kante der ABS und der Oberfläche
der Platte 115. Die Neigung ist die Verkippung des fliegenden Gleitkörpers 129 in
der Längsrichtung
in Bezug auf die Ebene der Platte 115. Rollverkippung ist
die Verkippung des Gleitkörpers 129 in
der seitlichen oder transversalen Richtung in Bezug auf die Ebene
der Platte 115. Flughöhe,
Neigung und Rollverkippung hängen
von Parameter wie dem Umgebungsdruck, der Temperatur, der Luftviskosität, der linearen
Geschwindigkeit (Produkt aus Radius von der Mitte der Platte und
der Winkelgeschwindigkeit der Platte oder den Umdrehungen pro Minute),
dem Schrägstellungswinkel
(Winkel zwischen der Längsachse
des Gleitkörpers
und der Tangente an dem gegenwärtigen
Radius von der Mitte der Platte her), der Vorbelastung, der Kraft,
die beispielsweise durch die Aufhängung ausgeübt wird, von Aufhängungsmomenten (Momente,
die in der Neigungs- und Rollverkippungsrichtung der Aufhängung aufgebracht
werden), der Gleitkörper-Flachheit
und dem Design der ABS des Gleitkörpers selbst ab. Das Design
des Gleitkörpers 129 ist
auf eine niedrige Geschwindigkeit und ein niedriges Schrägstellungsabhängiges Flughöhenprofil
ausgerichtet, welches über
den Radius der Platte 115 hinweg im Wesentlichen flach
bleibt. Der Abstand zwischen dem Kopf und der Platte wird durch
die Flughöhe
zusammen mit der Schrägstellung
und der Rollverkippung beschrieben.
-
Bezug
nehmend nunmehr auf 8 ist dort ein erläuterndes
Beispiel eines Luftlagers oder einer ABS für den Gleitkörper 129 gezeigt.
Zum Zwecke der Bezugnahme hat der Gleitkörper 129 eine führende Kante
oder ein Ende 210, ein nachlaufendes Ende 203 und
Seitenkanten 205, eine Längs- oder x-Achse 207,
eine seitliche oder y-Achse 209 und eine z-Achse (in die
Seite hinein oder aus dieser heraus). Typischerweise wird der Gleitkörper durch
mehr als ein Ätzverfahren
hergestellt, die Formationen mit mehrfachen Tiefenniveaus erzeugen,
die die ABS-Oberfläche
und ein Polster mit geringer Tiefe auf einer x-y-ebenen Fläche der
Basisstruktur des Gleitkörpers 129 umfassen.
In dieser speziellen Version des Gleitkörpers 129 hat die
ABS eine Vielzahl von Luftlagerpolstern, die die Polster 211 an
dem führenden Ende
und ein zentrales Polster 215 an dem nachlaufenden Ende
umfassen. Die Oberfläche
mit der flachen Tiefe hat eine vordere Stufe 210, seitliche Schienen 213,
eine hintere Stufe 214 und seitliche Polster 217 an
dem nachlaufenden Ende. Der Gleitkörper der vorliegenden Erfindung
ist jedoch in keinem Fall auf diese Konfigurationen begrenzt oder eingeschränkt, und
er wird nur als Beispiel gezeigt. Darüber hinaus kann jegliche Kombination
dieser Komponenten je nach der Anwendung für den Gleitkörper geändert werden.
-
Das
Schlüsselelement
der vorliegenden Erfindung ist eine sehr kleine Formation 221,
die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
nahe bei dem nachlaufenden Ende 203 des Gleitkörpers 129 angeordnet
ist. Die Formation 221 kann viele unterschiedliche Konfigurationen
aufweisen, von denen drei in der vergrößerten Darstellung der 2–7 gezeigt
sind. In den drei Konfigurationen der 2–7 sind
andere Komponenten der ABS, beispielsweise das Detail der Luftlagerpolster,
nicht gezeigt, um das Augenmerk auf die unterschiedlichen Designs
der Formation 221 zu fokussieren. In einem Ausführungsbeispiel ist
die Formation 221 des Luftlagers auf einem der Luftlagerpolster
(d. h. dem zentralen Polster 215 des nachlaufenden Endes
in 8) angeordnet und liegt in der Nähe des nachlaufenden
Endes 203 der Basis.
-
Ein
erstes Beispiel der Formation 221 ist in den 2 und 3 als
Formation 221a gezeigt. In dieser Version hat die Formation 221a ein
erstes Merkmal 223, das eine vereinfachte ABS-Oberfläche eines
rechteckigen Blocks ist. Das erste Merkmal 223 hat eine
erste Höhe 225 in
der z-Richtung (3). Die Formation 221 hat
auch ein zweites Merkmal 227 auf dem ersten Merkmal 223,
das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
T-förmig
ist und einen Querbalken 229 und einen zentralen Abschnitt
oder Körper 231 aufweist.
Der Querbalken 229 erstreckt sich seitlich über das
erste Merkmal 223 in der y-Richtung, und der Körper 231 erstreckt
sich in Längsrichtung über das
erste Merkmal 223 in der x-Richtung zu dem nachlaufenden
Ende 203 hin. Das zweite Merkmal 227 hat eine
zweite Höhe 233 in
der z-Richtung,
die größer ist
als die erste Höhe 225.
Eine im Allgemeinen C-förmige Öffnung oder
ein Loch 235 (beispielsweise ein Sackloch 235)
ist in dem zweiten Merkmal 227 angeordnet und hat eine
Tiefe in der z-Richtung, die durch einen Boden 237 (2)
definiert wird. Das Sackloch 235 hat eine Vielzahl von
Seiten oder Seitenwänden 239,
die sich in der z-Richtung erstrecken, sodass das Sackloch 235 auf
allen seiner Vielzahl von Seiten 239 durch das zweite Merkmal 227 umgeben
ist.
-
Der
Kopf 241 ist in dem zweiten Merkmal 227 der Formation 221a neben
dem Sackloch 235 montiert. In der gezeigten Version liegt
der Boden 237 des Sacklochs 235 auf demselben
Niveau in der z-Richtung wie die erste Höhe 225 des ersten
Merkmals 223. In dieser Version erstreckt sich der Kopf 241 in das
Sackloch 235 in der z-Richtung in Richtung zu dem nachlaufenden
Ende 203 der Basis hinein, um dem Sackloch 235 seine
C-Form zu geben. Der Kopf 241 ist auf der zweiten Höhe 233 des
zweiten Merkmals 227 der Formation 221a angeordnet,
sodass der Kopf 241 im Wesentlichen mit der zweiten Höhe 233 in
der z-Richtung fluchtet,
wie gezeigt ist. Der Kopf 241 und das Sackloch 235 sind
auf dem zweiten Merkmal 227 in der y-Richtung zentriert,
und die Formation 221a ist auf dem Luftlager in der y-Richtung zentriert.
-
Die
vorliegende Erfindung kann beispielsweise durch Ätzung mit reaktiven Ionen einer
Oberfläche
mit flacher Tiefe des Gleitkörpers 129 ausgebildet
werden, wobei das Luftlager einschließlich dem ersten Merkmal 223 der
Formation 221a durch Ionenabtragung gebildet wird und das
zweite Merkmal 227 und das Sackloch 235 durch
Ionenabtragung/Flüssigkeitsresist
ausgebildet werden. Eine andere Alternative zur Herstellung der
Formation 221a ist die Verwendung eines super-flachen Ätzverfahrens,
um das zweite Merkmal 227 und das Sackloch 235 auszubilden.
Die Formation 221 kann auch durch ein Kohlenstoff-Abscheidungsverfahren
hergestellt werden. In einer Version ist die Tiefe (z-Richtung)
des Sacklochs 235 in der Größenordnung von etwa 5 bis 30
nm, und seine x- und y-Abmessungen sind näherungsweise 40 µm × 150 µm.
-
Ein
anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in den 4 und 5 als
Formation 221b gezeigt. In dieser Version der Formation sind
eine Anzahl ähnlicher
Komponenten vorhanden, und das erste Merkmal 151 ist im
Wesentlichen identisch mit dem vorhergehenden ersten Merkmal 223 des
vorhergehenden Ausführungsbeispiels.
Das zweite Merkmal 253 und das Sackloch 257 unterscheiden
sich jedoch in ihrer Form von ihren jeweiligen Vorgängern. Das
zweite Merkmal 253 der Formation 221b ist im Allgemeinen
C-förmig
mit einer Ausnehmung 255, die gegenüber dem nachlaufenden Ende 203 angeordnet
ist. Das Sackloch 257 ist in der y-Richtung länglich ausgebildet
und hat einen zentralen Abschnitt 259 (der den Kopf enthält), seitliche
Enden 261 und zwei Zwischenabschnitte 261, die
zwischen dem zentralen Abschnitt 259 und den seitlichen
Enden 261 liegen. Die seitlichen Enden 261 haben
eine x-Achsenabmessung, die größer ist als
die x-Achsenabmessung der Zwischenbereiche 263, und die
x-Achsenabmessung der Zwischenbereiche 261 ist größer als
die x-Achsenabmessung des
zentralen Abschnitts 259.
-
Ein
noch anderes Beispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 6 und 7 als
Formation 221c gezeigt. In dieser Version der Formation ähnelt das
erste Merkmal 271 seinen Vorgängern, das zweite Merkmal 273 und
das Sackloch 277 unterscheiden sich jedoch in der Form
von ihren jeweiligen Vorgängern.
Das zweite Merkmal 273 der Formation 221c ist in
der Form rechteckig und liegt auf dem ersten Merkmal 271.
Das Sackloch 277 umfasst tatsächlich drei Sacklöcher, die
voneinander beabstandet und symmetrisch in der y-Richtung angeordnet
sind. Die drei Sacklöcher
weisen ein zentrales, C-förmiges
Sackloch 279 und zwei seitliche Sacklöcher 281 auf, die
in ihrer Form rechteckig sind. Der Kopf 283 erstreckt sich
in das zentrale Sackloch 279 zu dem nachlaufenden Ende 230 hin,
um die C-Form zu definieren.
-
Im
Betrieb wird die vorliegende Erfindung in einem Verfahren zur thermomagnetischen
Aufzeichnung in einer Datenspeichervorrichtung verwendet. Das Verfahren
umfasst das Vorsehen einer Datenspeichervorrichtung 111 (1),
die eine drehbare Platte 115 mit Spuren und einen Aktuator 121 mit
einem Gleitkörper 129 mit
einem Kopf 241 (2) aufweist, um Daten von den
Spuren der Platte 115 auszulesen oder dorthin zu schreiben.
Ein Luftlager ist auf dem Gleitkörper 129 hergestellt.
Das Luftlager hat eine Formation (beispielsweise 221a aus
den 2 und 3), in der ein Loch 235 ausgebildet
ist, sodass der Kopf 241 in der Formation 221a neben dem
Loch 235 angeordnet ist. Die Platte 115 wird relativ
zu dem Aktuator 121 und dem Gleitkörper 129 gedreht,
der über
einer Spur auf der Platte 129 auf Flughöhe angeordnet ist.
-
Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Komprimieren von
Luft in dem Loch 235 in der Formation 221a, während die
Platte 115 sich in der Nachbarschaft des Gleitkörpers 129 dreht,
während
der Gleitkörper 129 sich
auf Flughöhe
befindet. Auf diese Weise erreicht die komprimierte Luft einen Druck
unmittelbar vor dem Kopf 241 und wird dadurch auf eine
gewünschte
Temperatur vollständig durch
Kompressionsaufheizung aufgeheizt. Das Loch 235 schränkt den
Hochdruckbereich auf ein enges Bündel
genau an dem Schreibpol des Kopfes 241 ein. Das Hochdruck-Luftbündel ist
näherungsweise
20 µm × 15 µm und liegt
an den Schreibpolen. Eine dreidimensionale, maßstabgetreue Darstellung 301 des
Druckes, der durch das Loch in der Formation der Luftlageroberfläche (von 8a) erzeugt wird, ist in 9 gezeigt.
Die „Spitze" 303 des
Druckes, die entlang der Mitte der nachlaufenden Kante angeordnet
ist, stellt das Hochdruckbündel
dar, das nahe bei dem Loch in der Formation erzeugt wird.
-
Die
Luft in dem Loch 235 kann auf etwa 80 Atm unter Druck gesetzt
werden, was etwa 3-mal so groß ist
als der Druck, der durch eine herkömmliche ABS erzeugt wird. Das
Niveau des Drucks ist ausreichend, um die Lufttemperatur auf etwa
800°C oder mehr
bei isotropen Bedingungen unter der Annahme eines adiabatischen
Prozesses anzuheben. Die aufgeheizte Luft überträgt die Wärmeenergie an die Aufzeichnungsmedien
(die Spuren auf der Platte 115) durch Wärmeleitung, um eine Platten-Oberflächentemperatur
von mehr als 200°C
zu erreichen. Dies ist die Aufzeichnungsschichttemperatur, die für die thermomagnetische
Aufzeichnung erforderlich ist. Auf diese Weise heizt das Verfahren
der vorliegenden Erfindung einen Teil der Spur angrenzend an das
Loch 235 in dem Gleitkörper 129 auf
eine ausreichende Temperatur mit der durch Kompression aufgeheizten Luft
auf, wenn sich die Platte 115 dreht, um eine thermomagnetische
Aufzeichnung an dem Abschnitt der Spur durch den Kopf 241 zu
ermöglichen.
Die Wärmeübertragung
von dem Luftbündel
zu den Medien ist linear mit dem Druck, wodurch ein höherer Wirkungsgrad
bei thermisch unterstützten
Aufzeichnungsvorgängen
ermöglicht
wird. Das enge Bündel des
Hochdruck-Luftstroms verbessert die Fokussierung des Wärmepfades
zu den Medien für
thermisch unterstützte
Aufzeichnungsvorgänge.
Das Luftkissen liefert auch eine Wärmeabschirmung, da die durch Kompression
aufgeheizte Luft, die in dem Loch oder der Tasche gefangen ist,
als Wärmeabschirmung wirkt
und dadurch den Wärmeverlust
von den aufgeheizten Schreibpolen reduziert. Dies führt wiederum zu
einem System und einem Verfahren, das einen höheren Wirkungsgrad hat als
diesseits nach dem Stand der Technik.
-
Wie
oben beschrieben wurde, kann der Herstellungsschritt des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung auch die Formgebung des Gleitkörpers durch Ätzung mit
reaktiven Ionen, Ionenabtragung des Luftlagers einschließlich von
einem Abschnitt (beispielsweise dem ersten Merkmal) der Formation
und eine Ionenabtragung/Flüssigkeitsresist-Behandlung
des Loches aufweisen. Der Herstellungsschritt kann eine super-flache Ätzung der
Formation und des Lochs umfassen.
-
Die
vorliegende Erfindung hat viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Designs. Ein Festplattenlaufwerk-Gleitkörper, der
mit einer Luftlageroberfläche
(ABS) der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, verwendet die
Umgebungsluft in dem Plattenlaufwerk als Wärmequelle, um thermisch unterstützte Aufzeichnungsvorgänge zu erzeugen.
Die ABS setzt ankommende Luft zwischen den Gleitkörper und
der Plattenoberfläche
unter Druck, um die Luft aufzuheizen, die heiß genug ist, um die Aufzeichnungsmedien auf
der Platte aufzuheizen. Keine zusätzlichen Vorrichtungen oder
Verfahren, beispielsweise eine in dem Gleitkörper eingebettete Heizung nach
dem Stand der Technik, sind erforderlich, um die gewünschten
Resultate zu erreichen. Somit ist die vorliegende Erfindung mit
existierenden Kopfstrukturen kompatibel.
-
Das
kleine, thermische Polster, das an dem nachlaufenden Ende der ABS
angeordnet ist, ist um den magnetischen Aufzeichnungskopf herum
angeordnet. Ein Hochdruckbereich wird in einem engen Bündel ausgebildet
und genau an dem Schreibpol des Kopfes lokalisiert. Die thermischen
Polster können
unter Verwendung von Kohlenstoffabscheidungsverfahren oder super-flachen Ätzverfahren hergestellt
werden. Mit dem zuletzt genannten Verfahren ist keine Abscheidung
erforderlich. Die Polster umfassen kleine Taschen, um die aufgeheizte
Luft zu enthalten, um die Wärme
für die
Aufzeichnungsmedien auf der Platte zu liefern. Die Luft kann auf
etwa 80 Atm unter Druck gesetzt werden, was etwa das Dreifache des
Druckes ist, der durch eine herkömmliche ABS
erzeugt wird. Dieser Druck ist ausreichend, um die Lufttemperatur
auf etwa 800°C
unter isotropen Bedingungen anzuheben. Die aufgeheizte Luft überträgt die Wärmeenergie
auf die Aufzeichnungsmedien durch Wärmeleitung, um eine Plattenoberflächentemperatur
von mehr als 200°C
zu erreichen. Dies ist die Aufzeichnungsschichttemperatur, die für die thermomagnetische
Aufzeichnung erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung verwendet
komprimierte Luft als potenzielle Wärmequelle und optimiert die ABS-Form,
um die Luftkompression auf ein Maximum zu bringen. Das thermische
oder Luftpolster hält
die warme Luft, um die Wärme
an den Sensor zu liefern. Da die Wärmeübertragung linear mit dem Druck
ist, findet die thermisch unterstützte Aufzeichnung mit einem
höheren
Wirkungsgrad statt. Darüber hinaus
liefert das Luftpolster eine Wärmeabschirmung,
da die durch Kompression aufgeheizte Luft, die in der Tasche eingefangen
ist, als Wärmeabschirmung
dient und den Wärmeverlust
von den aufgeheizten Schreibpolen reduziert.
-
Während die
Erfindung nur in einigen ihrer Ausbildungsformen gezeigt und beschrieben
wurde, ist für
den Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass sie nicht auf diese
Weise eingeschränkt
ist, sondern zu verschiedenen Änderungen
ohne abweichend von dem Schutzumfang der Ansprüche in der Lage ist. Beispielsweise
kann die vorliegende Erfindung in anderen Typen von Datenaufzeichnungsvorrichtungen außer den
hier beschriebenen verwendet werden.