JP2004500675A

JP2004500675A - 始動摩擦軽減パッドを備えたスライダの構成

Info

Publication number: JP2004500675A
Application number: JP2000617445A
Authority: JP
Inventors: チャ，エリス　ティー．; ツェン，ツー
Original assignee: サエ　マグネティクス（ホンコン）リミティド; チャ，エリス　ティー．; ツェン，ツー
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2020-05-08
Also published as: US7460336B1; WO2000068940A1; JP4261072B2

Abstract

始動摩擦軽減パッド（７１，７３）を備えた、改良されたスライダの構成が、このスライダを製作する方法と共に提供される。１つの実施態様においては、始動摩擦軽減パッド（７１，７３）のための基底部が先ず空気支承面のためのエッチング工程中に製作され、次いで始動摩擦軽減パッド（７１，７３）は、空気支承面とディスクとの不所望の接触を防止するように、高くされる。ディスク上の潤滑剤によって引き起こされるおそれのあるメニスカス力をも低減することができる。始動摩擦軽減パッド（７１）はスライダの前縁段部（７２）に位置していてよい。

Description

【０００１】
関連出願
本出願は、１９９９年５月７日付け出願の仮出願番号６０／１３２，９７８に対して与えられる期間分（３５　Ｕ．Ｓ．Ｃ　§１１９（ｅ）（１）によって規定されている）、優先権を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、ディスクドライブ内のスライダの構成に関する。さらに具体的には、本発明は、始動摩擦軽減パッドを有するスライダの構成に関する。
【０００３】
発明の背景
ハードディスクドライブは、実質的に、磁気読出し・書込みエレメントによりアクセスされる一連の回転可能なディスクから成る一般的な情報記憶装置である。トランスデューサとして一般に知られているこれらのデータ転送エレメントは、スライダ本体によって担持され、このスライダ本体内に埋め込まれている。スライダ本体はディスク上に形成された離散的データトラックの上方に、近接した相対位置で保持されて、読出しまたは書込み動作を実行可能にする。ディスク表面に対してトランスデューサを正確に位置決めするために、スライダ本体に形成された空気支承表面（ａｉｒｂｅａｒｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ（ＡＢＳ））が流体空気流を受ける。この空気流は、ディスクデータトラックの上方にスライダとトランスデューサとを「浮動（ｆｌｙ）」させるのに十分な揚力を提供する。磁気ディスクの高速回転は、その表面に沿って、ディスクの接線方向速度に対してほぼ平行な方向に、空気流または空気風の流れを発生させる。この空気流は、スライダ本体のＡＢＳと協働して、スライダが回転するディスクの上方を浮動することを可能にする。その結果、懸架されたスライダは、この自動空気支承を介してディスク表面から物理的に分離される。スライダのＡＢＳは一般的に、回転するディスクに面したスライダ面に形成されており、種々の条件下でディスクの上方を浮動するスライダの能力に大きな影響を与える。
【０００４】
ディスクが回転を止めるとすぐに、スライダはデイスク表面上に載置される。ディスクの回転が再び始まると、空気支承体がもう一度形成され、スライダはディスクから離れる。このプロセスは通常、コンタクト−スタート−ストップ（ＣＳＳ）と呼ばれる。スライダとディスクとの間の摩擦を軽減するために、数ナノメータオーダの潤滑剤から成る極めて薄い層がディスク表面に塗布される。ＣＳＳ動作に伴う問題点の１つは、始動摩擦（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）効果である。始動摩擦はスライダとディスクとの間に形成された潤滑剤のメニスカスによって引き起こされる。メニスカスはスライダを媒体に押し付ける。いくつかのケースでは、特に湿度の高い環境内で、スライダはディスクが回転し損なうほど強く押さえ付けられる。この問題を解決するために、スライダとディスクとの接触面積を減じるように、スライダの表面上にパッドが導入されている。これらのパッドは上述のメニスカスに関する問題を最小限に抑えるために背が極端に高い。
【０００５】
発明の概要
本発明は、改良されたパッド構造を備えた空気支承式スライダ、および、このような構造を製造する方法を提供する。本発明の実施態様によれば、空気支承面と始動摩擦軽減パッドの基底部とは最初のエッチング工程中に形成される。次いでこの構造は、付加的な材料（例えば第２のＤＬＣ層および第２の付着層）を構造に付加することにより高くすることができる。始動摩擦軽減パッドは好ましくは、空気支承面とディスクまたは媒体との接触、ならびに、空気支承面とディスクまたは媒体上の潤滑剤との接触を防止する。始動摩擦軽減パッドはまた好ましくは、スライダとディスクまたは媒体との間の始動摩擦力を低減する。
【０００６】
発明の詳細な説明
図１を参照すると、本発明の実施の形態による方法の種々の中間ステップが行われた後の空気支承式スライダの一連の横断面図が示されている。図１ａには、最初の形状が、例えばＡｌ_２Ｏ_３ＴｉＣから製作されたスライダ本体１０と、付着層１２（例えばＳｉまたはＳｉＯ_ｘ）と、ＤＬＣ（ダイヤモンド状炭素）層１４とを有する状態で示されている。次いでこの構造は周知の形式でマスキングされて、構造の一部がエッチング操作中に暴露される。その結果生じた構造が図１ｂに示されている。本発明の実施の形態によれば、始動摩擦軽減パッドは、イオンミリング法または反応性イオンエッチング法を用いて、空気支承面と同時にエッチングされる。換言すれば、始動摩擦軽減（ＳＲ）パッドと空気支承面とはエッチング工程中に一緒にマスキングされる。エッチング工程後、ＳＲパッドはこの実施の形態においては２５マイクロインチオーダ未満の高さを有する。
【０００７】
本発明の第１の実施の形態によれば、始動摩擦軽減パッドはその高さが、先ず第２の付着層１６を付加する（例えばマスクおよびスパッタリング法を用いて）ことにより大きくされる。このことは必ずしも行われなくてもよい。次いで第２のＤＬＣ層１８が付加される。第２のＤＬＣ層１８は、米国特許第５，７６８，０５５号明細書（この開示内容全体を参考のために本明細書に引用する）に開示されたような金属マスク技術によって、または、（いわゆる「エッチングバック（ｅｔｃｈｅｄ−ｂａｃｋ）」または「リフトオフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）」法のような）伝統的なフォトリソグラフ技術を用いて、始動摩擦軽減パッド構造上にスパッタリングすることができる。本発明による完成された状態の構造が図１ｃに示されている。この構造を形成した後、ＳＲパッドは５０Ａの小さな高さを有していてよいが、しかし好ましくは、図１ｂに示したＳＲパッドの高さの上方に２５０Ａ〜４００Ａ（オングストローム）オーダの高さを有していてよい。ＳＲパッドをより高く形成することにより、潤滑剤によって引き起こされるメニスカス力が減じられる。この潤滑剤は通常の場合、１５〜５０Ａオーダの厚さを有している。この実施の形態においては、パッドの幅寸法は、第１および第２のＤＬＣ層の間で一様であるが、しかし本発明は、このような形式に限定されるものではない。この実施の形態においては、パッドは２５〜６０マイクロメータの直径を有している。
【０００８】
図２に示したような本発明の第２の実施の形態によれば、第２のＤＬＣ層は第１のＤＬＣ層とは異なる寸法を有していてよい。この実施の形態においては、第１のＤＬＣ層１４は部分的にのみエッチングされる。必ずしも設けなくてもよい第２の付着層１７と、第２のＤＬＣ層１９とは、上述のような第１のＤＬＣ層の頂面に堆積される。
【０００９】
ＳＲパッドを上述のように形成することにより、いかなる空気支承面をもディスクまたは媒体（あるいは、ディスクまたは媒体上の潤滑層）と接触させないことを保証するのが助成される。ＳＲパッドのための接触面領域を小さくすることにより、スライダとディスクまたは媒体との間の始動摩擦力が減じられる。始動摩擦力を減じることに加えて、ＳＲパッドは、スライダが回転するディスクに対して相対運動しているときに、動摩擦または走行摩擦をも減じる。
【００１０】
本発明の別の実施の形態においては、第１のＤＬＣ層と第１の付着層とが省かれてもよく、ＳＲパッドはスライダ本体上に直接形成することができる。本発明によるＳＲパッドを種々異なる形状のスライダと併用することについて以下にさらに詳しく説明する。
【００１１】
図３を参照すると、第１および第２のＡＢＳ面２１ａ，２１ｂを有するように、第１のスライダが構成されている。ＡＢＳ構造を取り囲むように浅い段領域２３が設けられている。上述の方法により構成された４つのパッド２７ａ〜ｄが設けられている。この実施の形態では、各ＳＲパッドは浅い段領域２３上に形成されており、半円形の横断面形状を有している。ＳＲパッドの平らな側部は浅い段領域の側縁と同一平面上に位置している。
【００１２】
図４を参照すると、第１および第２の空気支承面（ＡＢＳ）レール３１ａ，３１ｂを有するように、第２のスライダが構成されている。このスライダはまた浅い前縁段部３７、ならびに、レール３１ａ，３１ｂの内縁に設けられた中間「ウィング」３４，３５を有している。この実施の形態においては、前縁３７およびウィング３４，３５は、ほぼ同様の深さにエッチングされている。上述の方法を用いて、ＳＲパッド３６ａ〜ｄは円筒形状を有するように形成されている。
【００１３】
図５を参照すると、第１および第２のＡＢＳレール４１，４２ならびに前縁段部４３を有するように第３のスライダが構成されている。前縁段部４３と同一深さにエッチングされた後側パッド４４も設けられている。上述の方法を用いて３つのＳＲパッド４５ａ〜ｃが、そのうちの２つが前縁段部４３に設けられ、１つが後側パッド４４に設けられている。この実施の形態においては、ＳＲパッドは半円形状を有するパッド４５ｃを除いて、円筒形状を有している。
【００１４】
図６を参照すると、スライダの構成の横断面が示されている。図６から判るように、ＳＲパッド５１および５２はそれぞれ、ＡＢＳ面５３および５４の高さレベルよりも上方に突出している。この実施の形態においては、ＳＲパッドは（例えば２５０ｎｍの）浅い段部５５の頂部に配置されている。
【００１５】
始動摩擦軽減パッドはＡＢＳ面自体および／またはキャビティ（例えばＡＢＳ面に隣接する周囲圧以下の圧力キャビティ）に配置されてもよい。図７を参照すると、始動摩擦軽減パッド（例えばパッド７１）がスライダの前縁段部７２に配置されているような、スライダの底面図が示されている。始動摩擦軽減パッド（例えばパッド７３）はＡＢＳ面相互間の周囲圧以下の圧力凹部に配置されてもよい。図８を参照すると、始動摩擦軽減パッド８１，８２がスライダの前縁段８３ならびにＡＢＳ面８４，８５に配置されている、別のスライダが示されている。
【００１６】
一般的に、本発明に従って構成された始動摩擦軽減パッドは、いくつかの規則を考慮して最適に配置される。第１に、始動摩擦軽減パッドの高さは、メニスカス力による始動摩擦を回避するように、基底部から十分な高さでなければならない。一般的に各始動摩擦軽減パッドの高さは５０〜４００Ａであるべきである。第２に、始動摩擦軽減パッドはスライダの浮動を妨害してはならない。パッドの幅または面積の寸法は、パッドがスライダに空気支承面を提供することを阻止し、かつパッドが大きな接触面積を有するのを阻止するのに十分なほど小さくなくてはならない（例えば直径２５〜６０マイクロメータを有する円）。さらに、パッドの高さは、パッドがスライダの浮動中にディスクに接触しないように制御されなければならない。第３に、磁気ヘッドは浮動中にスライダの最下点になければならない。このためには、始動摩擦軽減パッドをスライダの前縁に向かって配置して、スライダのピッチング角を利用する必要がある。しかしこのようにすると、スライダは後方に向かって傾倒して始動摩擦の不安定性を引き起こすおそれがある。磁気トランスデューサを浮動中に最下点に保持する一方、このような始動摩擦の不安定性を回避するために、パッド位置と、スライダのピッチング角およびローリング角とが最適化されなければならない。さもなければ、スライダは停止操作中傾倒して、空気支承面とディスクとを接触させ、始動時摩擦力を増大させてしまうおそれがある。このような基準で、本発明の始動摩擦軽減パッドは始動摩擦を最小限に保ち、空気支承面とディスク面との接触によって生じる大きな始動摩擦の問題を回避し、しかもスライダの浮動高さ安定性を維持することが可能でなければならない。
【００１７】
図９を参照すると、本発明のスライダの構成を有することができる、全体的に符号２０によって示したディスクドライブの例が示されている。ディスクドライブ２０は、積み重ねられた記憶ディスク２２ａ〜ｄと、積み重ねられた読出し／書込みヘッド２４ａ〜ｈとを有している。記憶ディスク２２ａ〜ｄのそれぞれは、ユーザデータを記憶するために複数のデータトラックを備えている。図９に示したように、ディスク２２ａ〜ｄのそれぞれの各表面に対して１つのヘッドが提供されているので、全ての記憶ディスクのデータトラックからデータを読み出し、または、全てのデータトラックにデータを書き込むことができる。ヘッドは前置増幅器に接続されている。なお、ディスクドライブ２０は本発明を利用するディスクドライブシステムの一例を示したものにすぎず、本発明はこれよりも多いまたは少ない記憶ディスクを有するディスクドライブシステムにおいて実施することができる。
【００１８】
当業者にはよく知られているように、記憶ディスク２２ａ〜ｄはスピンドルモータ装置２９によって回転するように取り付けられている。さらに、読出し／書込みヘッド２４ａ〜ｈは各アクチュエータアーム２８ａ〜ｈによって支持されて、予め選択された記憶ディスク２２ａ〜ｄの半径にわたって位置を制御されるようになっており、これにより、データトラックからのデータの読出しおよびデータトラックへのデータの書込みが可能になる。アクチュエータアーム２８ａ〜ｈはボイスコイルモータ３２を介してピン３０に回転可能に取り付けられている。ボイスコイルモータはアクチュエータアーム２８ａ〜ｈを、ディスク表面を半径方向に横切って、制御可能に旋回させるように操作することができる。
【００１９】
図１０を参照すると、全て公知の形式で、読出し／書込みヘッド２４ａ〜ｈのそれぞれは、可撓エレメントによって各アクチュエータアーム２８ａ〜ｈのヘッド懸架アセンブリに取り付けられており、空気支承面（この図面には示さない）を有するスライダ２６に取り付けられた磁気トランスデューサ２５から成っている。下でさらに詳細に述べるように、スライダ２６によって、読出し／書込みヘッド２４ａ〜ｈの磁気トランスデューサ２５は、上述のようなディスクドライブシステムの非接触式動作に対応して、それぞれの記憶ディスク２２ａ〜ｄの表面の上方を「浮動」することになる。使用しない場合には、ボイスコイルモータ３２がアクチュエータアーム２８ａ〜ｈをランプ３３に旋回させ、アクチュエータアーム２８ａ〜ｈの荷重ビームが持ち上がって、記憶ディスク表面から隔たった休止位置に移動する。
【００２０】
本明細書中に実施の形態を具体的に示し説明したが、本発明の思想および範囲から逸脱することなしに、種々様々な実施態様を上記教示内容によって、また、添付の請求の範囲内でカバーできることは明らかである。例えば円形および半円形の形状を示したが、ＳＲパッドには他の形状を用いることができる。さらに、スライダ上のＳＲパッドの特定の位置を例示したが、この位置はＣＳＳ性能を最適にするように変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
本発明の一つの実施の形態による方法の中間点におけるスライダを示す横断面図である。
【図１ｂ】
本発明の一つの実施の形態による方法の中間点におけるスライダを示す横断面図である。
【図１ｃ】
本発明の一つの実施の形態による方法の中間点におけるスライダを示す横断面図である。
【図２】
本発明の始動摩擦軽減パッドの別の一つの実施の形態を示す、スライダの横断面図である。
【図３】
本発明の一つの実施の形態に基づいて構成された始動摩擦軽減パッドを有する第１のスライダを示す底面図である。
【図４】
本発明の一つの実施の形態に基づいて構成された始動摩擦軽減パッドを有する第２のスライダを示す底面図である。
【図５】
本発明の一つの実施の形態に基づいて構成された始動摩擦軽減パッドを有する第３のスライダを示す底面図である。
【図６】
本発明の一つの実施の形態に基づいて構成された始動摩擦軽減パッドを有する第４のスライダを示す横断面図である。
【図７】
本発明の一つの実施の形態に基づいて構成された始動摩擦軽減パッドを有する第５のスライダを示す底面図である。
【図８】
本発明の一つの実施の形態に基づいて構成された始動摩擦軽減パッドを有する第６のスライダを示す底面図である。
【図９】
本発明の一つの実施の形態に基づいて構成されたスライダを組み込んだディスクドライブを示すダイヤグラムである。
【図１０】
本発明の一つの実施の形態に基づいて構成されたスライダを保持するように適合させられたアクチュエータアームを示すダイヤグラムである。

Claims

スライダを製造する方法であって、
スライダ本体に空気支承面を形成するように前記スライダ本体をエッチングし、さらに、
前記スライダ本体に始動摩擦軽減パッドを形成するように、前記スライダ本体をエッチングする、
ことから成ることを特徴とする方法。
エッチング工程が同時に行われる、請求項１記載の方法。
さらに、前記始動摩擦軽減パッドを形成するように、前記スライダ本体をエッチングするのに先立って、前記スライダ本体に第１の付着層と第１のダイヤモンド状炭素層とを設けることを含む、請求項２記載の方法。
さらに、前記第１のダイヤモンド状炭素層上に第２の付着層と、第２のダイヤモンド状炭素層とを設けることを含む、請求項３記載の方法。
前記始動摩擦軽減パッドが、前記空気支承面に隣接する浅い段領域に配置される、請求項２記載の方法。
前記始動摩擦軽減パッドが、前記空気支承面に隣接するキャビティ内に配置される、請求項２記載の方法。
前記第１のダイヤモンド状炭素層が部分的にエッチングされる、請求項３記載の方法。
スライダであって、
エッチング工程中に形成された少なくとも１つの空気支承面と、
前記空気支承面に隣接して配置されてエッチング工程中に形成された始動摩擦軽減パッドと、
から成ることを特徴とする、スライダ。
前記始動摩擦軽減パッドと前記空気支承面とが同じエッチング工程中に形成されている、請求項８記載のスライダ。
前記始動摩擦軽減パッドが第１の付着層と第１のダイヤモンド状炭素層とを有している、請求項９記載のスライダ。
前記始動摩擦軽減パッドがさらに、前記第１のダイヤモンド状炭素層に結合された第２の付着層と第２のダイヤモンド状炭素層とを有している、請求項１０記載のスライダ。
前記スライダがさらに、前記空気支承面に隣接した浅い段領域を有しており、前記始動摩擦軽減パッドが、前記浅い段領域に位置している、請求項９記載のスライダ。
前記スライダがさらに、前記空気支承表面に隣接したキャビティを有しており、前記始動摩擦軽減パッドが前記キャビティ内に位置している、請求項９記載のスライダ。
前記第１のダイヤモンド状炭素層が、前記始動摩擦軽減パッドを形成するために部分的にエッチングされている、請求項１０記載のスライダ。
スライダを有するヘッド懸架アセンブリであって、
前記スライダが、
エッチング工程中に形成された少なくとも１つの空気支承面と、
前記空気支承面に隣接して配置されてエッチング工程中に形成された始動摩擦軽減パッドと、
を有していることを特徴とする、ヘッド懸架アセンブリ。
前記始動摩擦軽減パッドと前記空気支承面とが同じエッチング工程中に形成されている、請求項１５記載のヘッド懸架アセンブリ。
前記始動摩擦軽減パッドが第１の付着層と第１のダイヤモンド状炭素層とを有している、請求項１６記載のヘッド懸架アセンブリ。
前記始動摩擦軽減パッドがさらに、前記第１のダイヤモンド状炭素層に結合された第２の付着層と第２のダイヤモンド状炭素層とを有している、請求項１７記載のヘッド懸架アセンブリ。
前記スライダがさらに、前記空気支承面に隣接した浅い段領域を有しており、前記始動摩擦軽減パッドが、前記浅い段領域に位置している、請求項１６記載のヘッド懸架アセンブリ。
前記スライダがさらに、前記空気支承表面に隣接したキャビティを有しており、前記始動摩擦軽減パッドが前記キャビティ内に位置している、請求項１６記載のヘッド懸架アセンブリ。
前記第１のダイヤモンド状炭素層が、前記始動摩擦軽減パッドを形成するために部分的にエッチングされている、請求項１７記載のヘッド懸架アセンブリ。
ディスクドライブであって、
回転可能な少なくとも１つのディスクと、
ヘッド懸架アセンブリと、
前記ヘッド懸架アセンブリに結合されたスライダとから成っており、
該スライダが、
エッチング工程中に形成された少なくとも１つの空気支承面と、
前記空気支承面に隣接して配置されてエッチング工程中に形成された始動摩擦軽減パッドと、
を有している、
ことを特徴とする、ディスクドライブ。
前記始動摩擦軽減パッドと前記空気支承面とが同じエッチング工程中に形成されている、請求項２２記載のディスクドライブ。
前記始動摩擦軽減パッドが第１の付着層と第１のダイヤモンド状炭素層とを有している、請求項２３記載のディスクドライブ。
前記始動摩擦軽減パッドがさらに、前記第１のダイヤモンド状炭素層に結合された第２の付着層と第２のダイヤモンド状炭素層とを有している、請求項２４記載のディスクドライブ。
前記スライダがさらに、前記空気支承面に隣接した浅い段領域を有しており、前記始動摩擦軽減パッドが、前記浅い段領域に位置している、請求項２３記載のディスクドライブ。
前記スライダがさらに、前記空気支承表面に隣接したキャビティを有しており、前記始動摩擦軽減パッドが前記キャビティ内に位置している、請求項２３記載のディスクドライブ。
前記第１のダイヤモンド状炭素層が、前記始動摩擦軽減パッドを形成するために部分的にエッチングされている、請求項２４記載のディスクドライブ。