JP2005276419A - ガラス金属ディスク - Google Patents

Abstract

【課題】１つのガラス金属基板を用いてハードドライブプラッタを形成することにより複数のデータ記憶デバイスを改善する。
【解決手段】１つのハードドライブプラッタは、ガラス金属を含む１つの基板を備える。基板上には、少なくとも１つの磁気層が配置されている。ガラス金属は、ジルコニウム、チタニウム、ニッケル、銅及び／またはベリリウムの少なくとも３つを含む。１つの垂直記録システムはハードドライブプラッタを備える。１つのハードディスクドライブはハードドライブプラッタを備える。１つのコンピュータはハードディスクドライブを備える。１つのデジタルカメラはハードドライブプラッタを備える。１つの携帯型メディアプレーヤはハードドライブプラッタを備える。１つの絶縁層及び／または１つのアルミニウム層を、ガラス金属基板と少なくとも１つの磁気層との間に配置できる。
【選択図】図４

Description

本願は、２００４年３月２４日に出願した米国仮出願第６０／５５５，８０６号の優先権を主張するものである。前記出願の開示は、その全体が参照のために援用される。

本発明は、複数のハードディスクドライブ、特に、ガラス金属を含む複数のハードドライブプラッタに関する。

複数のコンピュータ、複数のラップトップ、複数のパーソナルビデオレコーダ（ＰＶＲ）、複数のＭＰ３プレーヤ、複数のゲームコンソール、複数のセットトップボックス、複数のデジタルカメラのような複数の電子デバイス及びその他の複数の電子デバイスはしばしば大量のデータを記憶する必要がある。複数のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のような複数の記憶デバイスを用いてこれら複数の記憶要件を満たすことができる。複数のＨＤＤ設計者の１つの目標は、複数のデータアクセス時間を減少させ、記憶密度を増大させ、かつ／または、複数のＨＤＤの電力消費量を減少させることである。

今、１つの典型的なデータ記憶アーキテクチャ１０を示す図１を参照する。このデータ記憶アーキテクチャ１０は、複数の磁気層１５でコーティングされた１つ以上のハードドライブプラッタ１４を含む。複数の磁気層１５は、２進数の複数の１及び０を表す複数の正及び負の磁界を記憶する。１６で図式的に示す１つのスピンドルモータは、プラッタ１４を回転する。一般的に、スピンドルモータ１６は、複数の読み込み／書き込み動作中、ハードドライブプラッタ１４を１つの一定速度で回転する。１つ以上の読み込み／書き込みアクチュエータアーム１８はプラッタ１４に対して移動して、複数のハードドライブプラッタ１４へ／からのデータを読み込み、かつ／または、書き込む。

１つの読み込み／書き込みデバイス２０は、読み込み／書き込みアーム１８の１つの遠心端付近に配置されている。この読み込み／書き込みデバイス２０は、１つの磁界を発生する１つのインダクタのような１つの書き込み素子を含む。読み込み／書き込みデバイス２０は、プラッタ１４での磁界を検知する（１つの磁気抵抗（ＭＲ）素子のような）１つの読み込み素子をも含む。１つのプリアンプ回路２２は、複数のアナログ読み込み／書き込み信号を増幅する。

データを読み込む時、プリアンプ回路２２は読み込み素子からの複数のローレベル信号を増幅し、増幅された信号を１つの読み込み／書き込みチャネルデバイス２４に出力する。データを書き込む時、読み込み／書き込みデバイス２０の書き込み素子を貫流する１つの書き込み電流が発生される。書き込み電流は、１つの正または負の極性を持つ１つの磁界を発生するように切り換えられる。正または負の極性はハードドライブプラッタ１４により記憶され、データを表すのに用いられる。

１つのバッファ３２は、ハードディスクドライブの制御と関連するデータを記憶し、かつ／または、データを収集すると共に複数の大きいデータブロックとして送信できるようにして効率を改善するためにデータをバッファリングする。バッファ３２は、ＳＤＲＡＭまたはその他の複数の種類の低待ち時間メモリを用いることができる。１つのプロセッサ３４は、ハードディスクドライブ１０の動作に関連するプロセッシングを実行する。１つのハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）３６は、１つの入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース３８を介して１つのホスト３７と通信する。ＨＤＣ３６は、１つのスピンドル／ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）ドライバ４０、及び／または、読み込み／書き込みチャネルデバイス２４とも通信する。Ｉ／Ｏインターフェース３８を、１つのＩＤＥ（インテグレーティドドライブエレクトロニクス）、アドバンスドテクノロジーアタッチメント（ＡＴＡ）またはシリアルＡＴＡ（ＳＡＴＡ）インターフェースのような１つのシリアルまたはパラレルインターフェースとすることができる。スピンドル／ＶＣＭドライバ４０は、プラッタ１４を回転するスピンドルモータ１６を制御する。また、スピンドル／ＶＣＭドライバ４０は、例えば、１つのボイスコイルアクチュエータ、１つのステッパモータまたはその他のいかなる適切なアクチュエータを用いて読み込み／書き込みアーム１８を位置付けする複数の制御信号を発生する。

次に、図２を参照する。ハードドライブプラッタ１４は、データを不揮発的に記憶する複数の磁気層１５を有する１つの基板５１を含む。複数の磁気層１５は、同心の複数の環状区域を含む複数のトラック５４に分割されている。複数のトラック５４は、複数のセクターに放射状に分割されている。複数の磁気層１５は、ボンディング、シンタリング、電気めっき、スパッタリング、蒸着、吹き付け及び／またはその他の複数の技術を用いて基板５１上に典型的にコーティングされている。１つの保護層（図示せず）をも加えて、複数の引っかき傷及び／または複数の破片からプラッタ１４を保護できる。

基板５１は、永続的であり、軽量で、曲がらず、耐熱性のあるのが好ましい。基板５１は、使用中の熱、複数の高速回転速度及び／または振動による反りに耐える必要がある。複数のプラッタ１４は、アルミニウム合金またはガラスで典型的に構成されているが、その他の複数の材料を用いることができる。

１つのアルミニウム合金プラッタがあまりに薄く構成されていれば、変形を受けやすく、この変形は、回転中にぐらつきを生じさせるおそれのある。高速回転中、アルミニウム合金プラッタは膨張するおそれがある。その上、アルミニウム合金プラッタをスピンドルモータにクランプすることにより変形を生じるおそれがある。次に、ハードドライブプラッタ１４を示す図３Ａ，３Ｂを参照する。ハードドライブプラッタ１４は基板５１と、その少なくとも１つの表面上に形成された複数の磁気層１５とを含む。１つの中央ボア７６は、スピンドルモータ１６と関連する１つの締め付け装置７８を受け取る。締め付け装置７８はハードドライブプラッタ７０に（図示のように）下方にまたは上方に変形を生じさせるおそれがある。

複数のガラスハードドライブプラッタは、高速回転による変形を受けやすくない。従って、複数のガラスハードドライブプラッタは、アルミニウム合金で構成された複数のハードドライブプラッタよりも薄く、かつ軽くなることができる。その結果として、複数のガラスプラッタを用いる複数のデータ記憶デバイスには、少ない電力で足りるために効率の良い１つの小型モータを備えることができる。しかし、複数のガラスプラッタは、製造のためには、複数のアルミニウム合金プラッタよりも高価である。その上、ガラスを射出成形できず、切断する必要があり、このことは、複数のプラッタを製造する費用を増大させる。

１つのハードドライブプラッタは、ガラス金属を含む１つの基板を備える。少なくとも１つの磁気層は基板上に配置されている。

その他の複数の特徴では、ガラス金属は、少なくとも１２％だけ原子サイズの異なる３つ以上の元素を有する１つの合金を含む。ガラス金属は、ジルコニウム、チタニウム、ニッケル、銅及び／またはベリリウムの少なくとも３つを含む。

更なる他の複数の特徴では、基板は射出成形されている。ガラス金属は、ほぼ非晶質である。ガラス金属の約８０％以上は非晶質であり、約２０％以下が結晶質である。

その他の複数の特徴では、１つの垂直記録システムはハードドライブプラッタを備える。１つのハードディスクドライブはハードドライブプラッタを備える。１つのコンピュータはハードディスクドライブを備える。１つのデジタルカメラはハードディスクドライブを備える。１つの携帯型メディアプレーヤはハードディスクドライブを備える。

その他の複数の特徴では、１つのアルミニウム層は、ガラス金属基板と少なくとも１つの磁気層との間に配置されている。

その他の複数の特徴では、１つの絶縁層は、ガラス金属基板と少なくとも１つの磁気層との間に配置されている。絶縁層は、ガラス及び／または窒化ケイ素を含む。絶縁層は、ガラス金属基板上に堆積されている。絶縁層は、化学蒸着法を用いてガラス金属基板上に堆積されている。

１つのハードドライブプラッタは１つの基板を備える。１つの強化層は、基板の少なくとも１つの表面上に配置されている。この強化層はガラス金属を含む。１つの磁気層は、基板及び強化層の少なくとも１つに形成されている。

その他の複数の特徴では、ガラス金属は、少なくとも１２％だけ原子サイズの異なる３つ以上の元素を含む。ガラス金属は、ジルコニウム、チタニウム、ニッケル、銅及び／またはベリリウムの少なくとも３つを含む。基板は、ガラス及び／またはアルミニウム合金を含む。ガラス金属は、ほぼ非晶質である。ガラス金属の約８０％以上は非晶質であり、約２０％以下が結晶質である。

その他の複数の特徴では、１つの垂直記録システムはハードドライブプラッタを備える。１つのハードディスクドライブはハードドライブプラッタを備える。１つのコンピュータはハードディスクドライブを備える。１つのデジタルカメラはハードディスクドライブを備える。１つの携帯型メディアプレーヤはハードディスクドライブを備える。

本発明の適応性の更なる複数の範囲は、以下に示す詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び複数の具体例が、本発明の好適な実施形態を示すとはいえ、単に例示のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではないと理解されるべきである。

本発明は、詳細な説明及び複数の添付図面から充分に理解されるであろう。

以下の（複数の）好適な実施形態の説明は、事実上、単に例示的なものであり、本発明、その適用または複数の用途を限定するものでは決してない。明確のため、複数の同一符号を複数の図面に用いて複数の同様の要素を特定する。

本発明は、１つのガラス金属基板を用いてハードドライブプラッタを形成することにより複数のデータ記憶デバイスを改善する。あるいはまた、ガラス、金属及び／または１つの合金のような１つの安価な基板材料をガラス金属の１つの層でコーティングして、基板材料の強度及び剛性を増大させることができる。

ここで用いる「ガラス金属」とは、少なくとも１２％だけ原子サイズの異なる３つ以上の元素を化合する１つの合金を意味する。例えば、ガラス金属は、ジルコニウム、チタニウム、ニッケル、銅及び／またはベリリウムの１つの合金を含むことができる。一実施形態では、ガラス金属は、カリフォルニア州レークフォレストのリキッドメタルテクノロジー（Ｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社から得られるＶｉｔｒｅｌｏｙ（登録商標）（ビトレロイ）及び／またはＬｉｑｕｉｄｍｅｔａｌ２（登録商標）（リキッドメタル２）である。Ｖｉｔｒｅｌｏｙ（登録商標）（ビトレロイ）は、主に非晶質またはガラス質である。しかし、Ｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌ２（登録商標）（リキッドメタル２）の約８０％はガラス質であり、２０％が結晶質である。

ここで用いる「コーティング」とは、ガラス金属を１つの非ガラス金属基板に、かつ／または、複数の磁気層を１つのガラス金属基板、１つの非ガラス金属基板及び／または１つのガラス金属強化層に被着するボンディング、シンタリング、電気めっき、スパッタリング、吹き付け、蒸着及び／またはその他の複数の適切な方法を意味する。

次に、図４を参照する。１つのハードドライブプラッタ１００は、ガラス金属を含む１つの基板１０４を含む。基板１０４の１つ以上の表面は、使用中にデータを磁気的に記憶する複数の磁気層１０６でコーティングされている。当然のことながら、ハードドライブプラッタ１００を、複数の従来のハードドライブプラッタよりも薄く形成でき、変形せずに高速で回転させることができる。また、ハードドライブプラッタ１００は、重量を減少させると共に強度を増大させるため、１つの対応の従来のハードドライブプラッタよりも少ない電力を消費する１つのスピンドルモータ１６を用いて回転できる。また、複数の高速回転速度は、複数のデータアクセス時間を減少させる。更に、ガラス金属プラッタを有するハードディスクドライブを含む複数のデバイスの全重量は減少し、このことは、複数のラップトップコンピュータ、複数のパーソナルデジタルアシスタント、複数のデジタルカメラ、複数の携帯型メディアプレーヤ、複数のノートブックなどのような複数のポータブル分野で有利である。

図３のハードドライブプラッタ１００を製造する複数の典型的な工程を示す図５を次に参照する。工程１１０において、方法が開始する。工程１１４において、ガラス金属を用いてハードドライブプラッタの基板１０４を成形する。工程１１６において、基板１０４の１つ以上の表面を複数の磁気層１０６でコーティングする。工程１１８で方法が終了する。

ガラス金属の基板１０４を含む１つの代わりのハードドライブプラッタ１２０を示す図６を次に参照する。ガラス金属の基板１０４上には、１つのアルミニウム及び／またはアルミニウム合金層１２４が形成されている。アルミニウム及び／またはアルミニウム合金層１２４上には、複数の磁気層１０６が形成されている。図６のハードドライブプラッタ１２０を製造する複数の典型的な工程を示す図７を次に参照する。工程１４０において、方法が開始する。工程１４２において、ガラス金属を用いてハードドライブプラッタの基板１０４を形成する。工程１４４において、ガラス金属の基板１０４上にアルミニウム及び／またはアルミニウム合金層１２４を配置する。工程１４８において、アルミニウム及び／またはアルミニウム合金層１２４を複数の磁気層１０６でコーティングする。工程１５０で方法が終了する。

ガラス金属の基板１０４を含む１つの代わりのハードドライブプラッタ１６０を示す図８を次に参照する。ガラス金属の基板１０４上には、１つの絶縁層１６４が形成されている。絶縁層１６４上には、複数の金属コーティング層１０６が形成されている。絶縁層１６４は、ガラス、窒化ケイ素（ＳｉＮｉ_ｘ）及び／またはその他の適切な絶縁材料を含むことができる。好ましくは、絶縁材料１６４が、ハードドライブプラッタ１６０の製造中に直面する応力と同様に、使用中に直面する物理的な応力に対処するのに充分な耐久性を有する。例えば、絶縁材料１６４をガラス金属の基板１０４上に堆積できる。絶縁層１６４を堆積する１つの適切な方法は、化学蒸着法（ＣＶＤ）を含む。

図８のハードドライブプラッタ１６０を製造する複数の典型的な工程を示す図９を次に参照する。工程１７０において、方法が開始する。工程１７２において、ガラス金属を用いてハードドライブプラッタの基板１０４を形成する。工程１７４において、ガラス金属の基板１０４上に絶縁層１６４を配置する。工程１７６において、絶縁層１６４を複数の磁気層１０６でコーティングする。工程１８０で方法が終了する。

１つの代わりのハードドライブプラッタは、ガラス、金属及び／または１つの合金を含むことができる１つの基板を含む。この合金をアルミニウム合金とすることができる。基板の１つ以上の表面は、１つのガラス金属でコーティングされている。ガラス金属及び／または基板は、複数の磁気層でコーティングされている。当然のことながら、ハードドライブプラッタを、複数の従来のハードドライブプラッタよりも薄く形成でき、かつ／または、変形せずに高速で回転させることができる。また、ハードドライブプラッタは、少ない電力を消費する１つの低電力スピンドルモータを用いて回転できる。また、高速回転速度は、複数のデータアクセス時間を減少させる。

ハードドライブプラッタを製造する複数の典型的な工程は、１つの材料からハードドライブプラッタ基板を形成することを含む。この材料は、ガラス、金属及び／または１つの合金を含むことができる。合金をアルミニウム合金とすることができる。基板の１つ以上の表面は、ガラス金属でコーティングされている。ガラス金属及び／または基板の１つ以上の表面は複数の磁気層でコーティングされている。

基板の上下の複数面上にガラス金属がコーティングされ、形成され、かつ／または、配置されるが、上面及び／または下面上にガラス金属をコーティングし、形成し、かつ／または、配置できることもちろんである。基板上及び／またはガラス金属上に複数の磁気層をコーティングし、形成し、かつ／または、配置できる。例えば、基板の下面上にガラス金属をコーティングでき、基板の上面上に複数の磁気層をコーティングでき、あるいは、その逆もまた同様である。

ガラス金属の強度により、複数のガラス金属ハードドライブプラッタ及び／または複数のガラス金属コーティング基板を複数の従来のハードドライブプラッタよりも薄くかつ軽く構成できる。複数のガラス金属プラッタ及び／または複数のガラス金属コーティング基板が設けられた複数のハードディスクドライブは複数の小型モータを用い、かつ／または、１つの高電力効率で動作できる。更に、複数のハードディスクドライブは、変形の危険性を伴わずに、複数のガラス金属プラッタ及び／または複数のガラス金属コーティング基板を複数の高速度で回転できる。複数の高速プラッタ回転速度は、ハードディスクドライブの複数の読み込み／書き込み動作に対して、減少したアクセス時間に言い換えられる。その上、ガラス金属プラッタを有するハードディスクドライブを含む複数のデバイスの全重量は減少し、このことは、複数のラップトップコンピュータ、複数のパーソナルデジタルアシスタント、複数のデジタルカメラ、複数の携帯型メディアプレーヤ、複数のノートブックなどのような複数のポータブル分野で有利である。

また、ガラス金属材料を、複数のガラス金属プラッタ用に射出成形できる。従って、射出成形された複数のハードドライブプラッタを形成することにより複数の製造費用を軽減させることができる。射出成形された１つのハードドライブプラッタは、複数のガラスハードドライブプラッタの場合でのような追加の切断または成形を必要とせず、すぐに最終形状に近づく。当然のことながら、ハードドライブプラッタは、複数の垂直記録システムに特に役立つことができる。複数のガラス金属は低損失性であり、このことは、書き込み中にガラス金属を通る１つの磁束通路の効率を増大する。言い換えれば、磁束通路は、書き込み素子の一端から磁気層及び基板を通り、基板及び磁気層を引き返して書き込み素子の反対端に移動する。増大した効率によりデータの間隔を近づけ、かつ／または、記憶容量を増大させることができる。複数のハードドライブプラッタを複数の成形及び／またはコーティング工程と関連させて説明したが、本発明から逸脱することなく、その他の複数の製造方法を用いてガラス金属を製造できることもちろんである。

図１のハードディスクドライブに類似する１つのハードディスクドライブ２００を示す図１０を次に参照する。ハードディスクドライブ２００は、本発明に従って製造されている１つのハードドライブプラッタ２０４を含む。

本発明によるハードディスクドライブの複数の追加の典型的な実施形態を示す図１１〜１３を次に参照する。図１１では、１つのコンピュータ２２０は、図１０のハードディスクドライブ２００を含む。コンピュータ２２０を、１つのラップトップコンピュータ、１つのノートブック、１つのデスクトップコンピュータ、１つのパーソナルデジタルアシスタントまたはその他のいかなる種類のコンピュータとすることができる。図１２では、１つのデジタルカメラ２２４は、図１０のハードディスクドライブ２００を含む。図１３では、１つの携帯型メディアプレーヤ２２８は、図１０のハードディスクドライブ２００を含む。

今では、当業者は、本発明の幅広い複数の教示を様々な形態で実施できることを上述の説明から理解できる。従って、複数の図面、明細書及び以下の複数の請求項を検討すれば、当業者にとってその他の複数の変更形態が明らかとなるので、本発明を複数の具体例に関して説明したとはいえ、本発明の真の範囲をそのように限定すべきでない。

従来技術による１つの典型的なデータ記憶デバイスを示す１つの機能ブロック図である。 従来技術による１つのハードドライブプラッタを示す。 従来技術による図２のハードドライブプラッタの１つの断面図である。 締め付けによる図３Ｂのハードドライブプラッタの変形を示す。 本発明による１つのガラス金属基板及び複数の磁気層を含む１つのハードドライブプラッタの１つの断面図である。 図４のハードドライブプラッタを製造する１つの典型的な方法の複数の工程を示す。 図４に類似し、本発明によるガラス金属基板と複数の磁気層との間に配置された１つのアルミニウム及び／またはアルミニウム合金層を含む１つのハードドライブプラッタの１つの断面図である。 図６のハードドライブプラッタを製造する１つの典型的な方法の複数の工程を示す。 図４に類似し、本発明によるガラス金属基板と複数の磁気層との間に配置された１つの絶縁層を含む１つのハードドライブプラッタの１つの断面図である。 図８のハードドライブプラッタを製造する１つの典型的な方法の複数の工程を示す。 図４、６及び／または８による複数のハードドライブプラッタを含む典型的なハードディスクドライブの１つの機能ブロック図である。 図１０のハードディスクドライブを含む１つのコンピュータの１つの機能ブロック図である。 図１０のハードディスクドライブを含む１つのデジタルカメラの１つの機能ブロック図である。 図１０のハードディスクドライブを含む１つの携帯型メディアプレーヤの１つの機能ブロック図である。

Claims (20)

1. １つのハードドライブプラッタであって、
   ガラス金属を含む１つの基板と、
   前記基板上に配置された少なくとも１つの磁気層と
   を備える、ハードドライブプラッタ。
2. 前記ガラス金属が、少なくとも１２％だけ原子サイズの異なる３つ以上の元素を有する１つの合金を含む、請求項１に記載のハードドライブプラッタ。
3. 前記ガラス金属がジルコニウム、チタニウム、ニッケル、銅及び／またはベリリウムの少なくとも３つを含む、請求項２に記載のハードドライブプラッタ。
4. 前記ガラス金属がジルコニウム、チタニウム、ニッケル、銅及びベリリウムを含む、請求項２に記載のハードドライブプラッタ。
5. 前記基板が射出成形されている、請求項１に記載のハードドライブプラッタ。
6. 前記ガラス金属がほぼ非晶質である、請求項１に記載のハードドライブプラッタ。
7. 前記ガラス金属が約８０％の非晶質に等しいか、あるいはそれより多く、かつ、約２０％の結晶質に等しいか、あるいはそれより少ない、請求項１に記載のハードドライブプラッタ。
8. 請求項１に記載のハードドライブプラッタを備える、１つの垂直記録システム。
9. 請求項１に記載のハードドライブプラッタを備える、１つのハードディスクドライブ。
10. 請求項９に記載のハードディスクドライブを備える、１つのコンピュータ。
11. 請求項９に記載のハードディスクドライブを備える、１つのデジタルカメラ。
12. 請求項９に記載のハードディスクドライブを備える、１つの携帯型メディアプレーヤ。
13. 前記少なくとも１つの磁気層が前記ガラス金属の基板上にコーティングされている、請求項１に記載のハードドライブプラッタ。
14. 前記基板と前記少なくとも１つの磁気層との間に配置された１つの第１層を更に備える、請求項１に記載のハードドライブプラッタ。
15. 前記第１層がアルミニウムを含む、請求項１４に記載のハードドライブプラッタ。
16. 前記第１層が１つの絶縁層を含む、請求項１４に記載のハードドライブプラッタ。
17. 前記絶縁層がガラスを含む、請求項１６に記載のハードドライブプラッタ。
18. 前記絶縁層が窒化ケイ素を含む、請求項１６に記載のハードドライブプラッタ。
19. 前記絶縁層が前記ガラス金属の基板上に堆積されている、請求項１６に記載のハードドライブプラッタ。
20. 前記絶縁層が、化学蒸着法を用いて前記ガラス金属の基板上に堆積されている、請求項１６に記載のハードドライブプラッタ。

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