JP3689635B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

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Landscapes

  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に磁気ディスク装置の高記録密度化を実現するためのスライダ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気ディスク装置は、回転する磁気ディスクと、記録再生素子を搭載しロードビームによって支持および径方向位置決めされた磁気ヘッドスライダを有し、スライダが相対的にディスク上を走行してディスク上に記録された磁気情報を読み書きする。前記スライダは空気潤滑軸受として空気のくさび膜効果によって浮上し、ディスクとスライダが直接は固体接触しないようになっている。磁気ディスク装置の高記録密度化と、それによる装置の大容量化あるいは小型化を実現するためには、スライダとディスクの距離、すなわちスライダ浮上量を縮めることが有効である。
【0003】
従来から、スライダ浮上量の設計ではスライダ加工ばらつきや使用環境気圧差などによる浮上量低下を見込んだマージンを設けてきた。このマージンを廃することができれば記録再生素子の浮上量を縮めることができる。そこで、スライダの一部として圧電体に代表される微小アクチュエータを組み込み、記録再生素子を動かしてディスクとの距離を個別微調整する方式が特開昭62−250570号公報などによって提案された。同公報で提案されているような、微小アクチュエータによって記録再生素子の浮上量を制御する方式を一般にアクティブヘッドスライダ方式と呼ぶ。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
現状の製品に用いられている記録再生素子は、インダクティブ型の記録素子と、磁気抵抗(MR)効果を利用する再生素子とに分離されており、スライダの後端、すなわち空気流出側端面にリソグラフィープロセスにより形成されている。記録再生素子の近くには、記録用のプラス/マイナス、再生用のプラス/マイナス、合計4配線および4つの配線パッドが配されている。
【0005】
従来から提案されているアクティブヘッドスライダ方式は、スライダの浮上量を縮めるのに非常に有効であるが、現状の製品に採用されている長さ1.25mm、幅1mm、高さ0.3mmの直方体構造のスライダに比べて複雑なスライダ構造にならざるを得ない。また、記録再生素子への配線に加えて微小アクチュエータへの配線が新たに必要になるので、配線も複雑化する。したがって、スライダ流出端に現状と同じ幅1mm、高さ0.3mmのスペースを確保するのは難しい。従来から提案されているアクティブヘッドスライダでは、現状の記録再生素子を搭載するのは不可能もしくは困難である。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によるアクティブヘッドスライダは、微小アクチュエータで記録再生素子を動かす従来のアクティブヘッドスライダ方式と異なり、微小アクチュエータで空気軸受面の浮上パッドを動かすスライダ構造が特徴である。また、上記の可動浮上パッドは、記録再生素子が搭載された後部端面よりも前方に配置されていることが特徴である。
【0007】
本発明のスライダ構造によれば、微小アクチュエータ駆動用の2配線は、記録再生素子用の4配線とは別の、十分に余裕スペースがある部分に設ければよく、現状の記録再生素子および配線を搭載したままアクティブ化することが可能になる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【0009】
本発明の一実施例による磁気ディスク装置の概略構成を図1に示す。スライダ1には、磁気情報を記録再生する記録再生素子が搭載されている。磁気ディスク2は磁気情報が格納され、図示していないスピンドルモータによって回転される。スライダ1はをディスク径方向に位置決めしつつディスク面に対して押し付ける荷重を与える板ばね状のロードビーム3に取付けられている。スライダ1は、装置の停止前あるいは読み書き命令が一定時間無い時に、ディスク2上からランプ4上に待避する。スライダ1はロードビーム3と共に、図示したごとくディスク2の径方向にシーク動作し、ディスク面全体で記録再生を行なう。本実施例ではスライダおよびその支持機構は回転運動により径方向シーク動作を行なうが、直線運動により径方向シーク動作を行なう機構のものもある。本発明はどちらの機構のものにも適用することが可能である。
【0010】
図2にスライダの一実施例の斜視図を示す。本実施例のスライダは、3パッドタイプの浮上パッド可動型アクティブヘッドスライダである。
【0011】
ここで、スライダ1の本体部(第1のスライダ)には、磁気ディスク上の磁気情報を読み書きする記録再生素子10が一方の端部(空気流出側の端部)に設けられ、空気の流れを利用してスライダ1がディスクに固体接触しないように浮上させる空気軸受の浮上パッド12が設けてある。さらに、スライダの一部(空気流出側の一部)をくりぬいて、第2のスライダ5(中間部スライダ)を設けてある。第2のスライダ5は、その先端側に浮上パッド12を備え、この第2のスライダ5を矢示方向に変形させることで、スライダ1の浮上量を制御するもので、一種の微小アクチュエータ構造となっている。磁気ディスクと対向する面とは反対側面の、第2のスライダ5面とスライダ本体の一部に掛かるように、図示した矢印方向に第2のスライダ5を変位させる駆動機構として変形手段11を設けてある。
【0012】
変形手段11によって動く微小アクチュエータの先には、浮上パッド12が設けられているため、この浮上パッドを初期状態に比べてディスク面側に凸に突出させたり、凹に引っ込めたりすることで、スライダ1本体の浮上量を調整できる構造である。
【0013】
本実施例の記録再生素子10は、インダクティブ型の記録素子と、磁気抵抗(MR)効果を利用する再生素子とに分離されている。この記録再生素子10は、リソグラフィープロセスにより形成されているが、他の形式の記録再生素子を用いても本発明の効果は同様である。
【0014】
本実施例の変形手段11は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)に代表される圧電材料の薄膜を、スパッタリングによってスライダ母材上に層状に、電極の役目を果たす白金の薄膜に挟まれて形成されている、ユニモルフ型の圧電アクチュエータである。図中の矢印方向への変形が生じ易いよう、微小アクチュエータ部とスライダ1本体部との境界側には、圧電薄膜の反対側からエッチング加工により凹部を設けてある。
【0015】
電極間に電圧を印加すると、圧電体は電界と直角な方向に伸びる。母材の圧電体側の面では圧電体に引っ張られて伸びが生じるが、圧電体と反対側の面には特に力が働かないため伸びは発生せず、結果的にアクチュエータ先端は図下方に変位する。スライダ母材が珪素、アクチュエータ長さが0.6mm、アクチュエータ厚さが0.05mm、PZT圧電薄膜の厚さが1μm前後とすると、10Vの電圧を印加した時の先端変位は30nm程度で、記録再生素子の浮上量調整に十分な変位量になる。
【0016】
なお、圧電薄膜の形成方法として前記スパッタリング以外に、ゾル−ゲル法と呼ばれる液相供給法などを用いても本発明の効果は同様である。また、圧電薄膜を母材上に形成するのではなく、層状の圧電素子を母材の上に貼り付けても同様の効果が得られる。
【0017】
本実施例では、変形手段11として圧電薄膜を用いたが、それ以外の方法としては、例えば熱膨張率の違う複数の層を形成し、電流を流して発生する抵抗熱により熱膨張変形させるバイメタル型アクチュエータや、静電型アクチュエータ、電磁型アクチュエータなどが挙げられる。
【0018】
次に、本実施例における、記録再生素子の浮上量を変化させるメカニズムについて、図2に示した実施例のスライダ構造を例にして説明する。
【0019】
図3は、図2に示した実施例のアクティブヘッドスライダにおける、記録再生素子部の浮上量を下げるメカニズムである。図3(a)は、変形手段11に電圧を印加しておらず、変形が生じていない状態を示す。
【0020】
変形手段11に電圧を印加することによって、変形手段11を上向きに変形させた状態を図3(b)に示す。スライダ1に付加する荷重が一定の条件の基では、図3(b)の状態では荷重を支えるだけの空気膜圧力が、第2スライダの浮上パッド12部分において発生しない。従って、荷重と釣り合う空気膜圧力を発生させるまで、スライダ1がディスク2に対して接近し、同時にスライダ1の姿勢角も変更される。すなわち、第2のスライダを動かし場合、パッド12部の浮上量が当初の浮上量の位置になるまでスライダ1の姿勢角が変化する。荷重と発生空気膜圧力とが釣り合った状態を図3(c)に示す。図3(c)においては、第2スライダのパッド部の浮上量Hpは変形のないときのパッド浮上量Hpaと略等しくなり、記録再生素子10とディスク2の距離Hgcが、図3(a)に比べて小さくなる(Hgc<Hga)。
【0021】
図4は、図2に示した実施例のアクティブヘッドスライダにおける、記録再生素子部の浮上量を上げるメカニズムである。図4(a)は、変形手段が変形していない状態を示す。
【0022】
変形手段11でを下向きに変形させた状態が図4(b)である。スライダに負荷する荷重が一定の条件のもとでは、図4(b)の状態では荷重を支えるには過大な空気膜圧力が、浮上パッド部分において発生する。したがって、荷重と釣り合う空気膜圧力に落ち着くまで、スライダ1全体がディスク2から離れ、同時にスライダ姿勢角も変更される。結局アクチュエータを動かした場合には、パッド部浮上量Hpcは変形のない場合Hpaとほぼ等しくなる。荷重と発生空気膜圧力とが釣り合った状態を図4(c)に示す。図4(c)においては、第2スライダのパッド部の浮上量は変形のない場合と略等しく、記録再生素子10とディスク2の距離が、図4(a)に比べて大きくなる(Hgc>Hga)。
【0023】
以上、図3および図4を用いて示したように、記録再生素子を直接動かすのではなく、浮上量に影響が大きい浮上パッドを動かすことにより、記録再生素子の浮上量を制御することができる。
【0024】
図2に示した本実施例においては、従来のアクティブヘッドスライダに比べて、スライダ流出端側から見た端面全体を配線および配線パッド配置部分として利用可能になっている。本実施例の構成で、現状のピコスライダと同じ幅1mm、高さ0.3mmの寸法にすることも可能である。このことによって、記録用のプラス/マイナス、再生用のプラス/マイナス、合計4配線および4つの配線パッドを、スライダ流出端に形成することが可能になる。微小アクチュエータ用の配線は、別の十分に余裕スペースがある部分に設ければよい。
【0025】
また、現状と同じ大きな面積をスライダ流出端に確保できることから、記録用のプラス/マイナス、再生用のプラス/マイナス、微小アクチュエータ駆動用のプラス/マイナス、合計6配線および6つの配線パッドを、スライダ流出端に形成してもよい。
【0026】
更に、記録再生素子と微小アクチュエータを離すことにより、微小アクチュエータ駆動用の電気信号によって記録再生素子にノイズが乗ることを防ぐ効果もある。
【0027】
従来と大きくは変わらない記録再生素子および配線構造を用いることで、浮上量を個別調整して加工ばらつきや気圧差を吸収するアクティブヘッドスライダの早期実現を促し、低浮上化を図ることができる。また、ロード/アンロード時および、落下による重力ゼロ状態を感知した時などに、素子部をディスクから離して、ディスクとの接触を予防し、信頼性を上げることができる。
【0028】
本発明の他の実施例を図5用いて説明する。
【0029】
図5は、図2に示した3パッドタイプのパッド可動型アクティブヘッドスライダの別の実施例である。図中で用いた番号で図2と共通する部分は同じ番号を付けてある。図2では浮上面側からエッチングを行なって薄板構造を実現したが、本実施例では浮上面の反対側からエッチングを行なって薄板構造を作り、その上にPZT薄板などの変形手段11を貼り付ける構造になっている。本実施例の場合、変形手段11が第2のスライダ側にのみ設けられる構成となるため、変形を与えるために図2の場合よりも大きな電圧を印加する必要がある。印加電圧を小さくするには、変形手段11を設けているスライダ部に切り込み溝を設ければよい。
【0030】
本実施例においても、従来のアクティブヘッドスライダに比べて、スライダ流出端側から見た端面全体を配線および配線パッド配置部分として利用可能にしている点に特徴がある。現状のピコスライダと同じ幅1mm、高さ0.3mmの寸法にすることも可能である。
【0031】
図6は、本発明の他の実施例による、4パッドタイプの浮上パッド可動型アクティブヘッドスライダ構造である。図中で用いた番号はそれぞれ図2と同じ部位は同じ番号を付してある。本実施例は、記録再生素子部および浮上パッド部がそれぞれ独立に動くように、浮上パットを備えた空気流出端側の両側と磁気ヘッド10を備えた中央部とを分離する切り込み6を設けている。さらに、両側の浮上パッド有する部分と本体側との間に横方向に切り込み溝15を設けてある。このように、浮上面側から切れ込み15を入れたことにより、低電圧で変形させることができる。また、記録再生素子部とおよび浮上パット部をそれぞれ独立して駆動できるため、記録再生素子部は常にディスク面より離れる方向に変位させておいて所定の浮上量を確保してから磁気ディスク面近接させることができるため、記録再生素子部がディスク面に直接接触することを防止できるため、素子の長寿命化を図れる。
【0032】
図7は、本発明の別の実施例による、4パッドタイプの浮上パッド可動型アクティブヘッドスライダ構造である。図中で用いた番号はそれぞれ図2と同じ部分は同じ番号を付した。本実施例は、図6に示したアクティブヘッドスライダと比べて浮上パッドをより前方に設け、スライダ流出端側から見た端面全体を配線および配線パッド配置部分として利用可能にしている。また、現状のピコスライダと同じ幅1mm、高さ0.3mmの寸法にすることも可能である。
【0033】
次に、図6に代表されるような、複数のアクチュエータを備えたスライダで、1つの可動部分は記録再生素子を備え、別の可動部分は浮上パッドを備えた構造について、本発明の実施例による制御方法を説明する。記録再生素子10を搭載した中央の可動部分は、変形能力を持つにもかかわらず、変形させない。ただし、上述したアンロード時および、落下による重力ゼロ状態を感知した時など、素子部をディスクから離す時は変形させても良い。一方、浮上パッドを備えた両側2つの可動部分は、通常の読み書き時に変形させる。このように、加工上の理由などから記録再生素子部を動かす構造を備えていても、その変形機能は用いず、浮上パッドの方を動かすことによって、結果的に記録再生素子部の浮上量を制御することが、本実施例の特徴である。記録再生素子部のアクチュエータは動作させないことにより、アクチュエータに起因するノイズが、記録再生信号に悪影響を与えることを防ぐことができる。
【0034】
図8に、図2に示した本発明の実施例におけるアクティブヘッドスライダの、具体的な作製方法を例示する。
【0035】
まず、ウエハの所定個所に記録再生素子10を複数同時に形成する。この面がスライダ流出側端面となる。記録再生素子の周囲に配線パッド13を形成すると、サスペンションとの配線接続が容易である。ウエハは従来のスライダと同じくアルミナおよびチタンカーバイドを用いても良いし、エッチングのより容易なシリコン単結晶を用いても良い。
【0036】
次に、前記ウエハから、記録再生素子が一列に並んだバーを切り出す。続いて浮上パッド12をイオンミリング等のエッチング技術によって形成する。従来のスライダ加工方法と同じくドライエッチングを用いても、水酸化カリウムによるシリコンのウェットエッチングを用いても良い。図8はこの状態におけるバーの正面図、側面図、背面図および断面図を示している。
【0037】
次に、ドライエッチングにより深溝14を形成する。溝深さは母材と圧電素子とのバイモルフアクチュエータの変位量を最大化するべく決定される。例えば圧電素子の厚さを0.08mm、バーの厚さを0.2mmとすれば、0.13mm乃至0.17mmのエッチングを施して0.03mm乃至0.07mm程度の厚さを残すのが適当である。図9はバーに深溝14を形成した状態の正面図、側面図、背面図および断面図を示している。
【0038】
次に、図10に示すごとく、薄いバー状のPZTに代表される圧電材料によるバー16を接着する。母材の接着面および圧電素子バーの両面には、電極の役目を果たす導電膜をスパッタリング等によって形成しておくと良い。または、スパッタリング等の圧電薄膜形成手段によって、バー16を接着する代わりに圧電薄膜を背面側に形成する方法もある。
【0039】
次に、図11に示すごとく、ダイシングなどの物理加工、あるいはドライエッチングによって、背面溝17を形成する。背面溝17の深さは、深溝14と重なる部分においては深溝14まで届き、貫通穴18を形成できる深さとする。
【0040】
最後に、ダイシングなどの物理加工、あるいはドライエッチングによって、各スライダに分離する。
【0041】
完成した構造を図12に示す。図に示した2つの電極19に電圧をかけると、圧電素子が伸縮し、バイモルフ効果によって中央の浮上パッドが紙面と垂直方向に変位する。
【0042】
本実施例で述べたアクティブヘッドスライダの作製方法は、比較的大きい寸法で接着・加工を行なうため、接着が容易である、一度に大量にできる、等の特徴があり、量産に適している。
【0043】
以上、図2に示した3パッドタイプのパッド可動型アクティブヘッドスライダの作製方法を述べたが、図6あるいは図7に示した4パッドタイプのアクティブヘッドスライダにおいても、バー状態で母材と圧電材料の2層構造を作り、両面からの除去加工によって貫通穴を作成して微小アクチュエータ構造を形成する方法は適用可能である。
【0044】
【発明の効果】
本発明の、記録再生素子を動かさず浮上パッドを動かすスライダ構造と、浮上パッドを記録再生素子より前方に配置する構造とによれば、現状と大きく変わらない記録再生素子および配線構造を用いるという条件のもとで、スライダ浮上量を個別に調整するアクティブヘッドスライダを実現することができる。このことにより、加工ばらつきなどに対する浮上マージンを廃し、低浮上化、磁気スペーシングの狭小化、さらには磁気ディスク装置の高記録密度化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に関わる磁気ディスク装置の概略構成図である。
【図2】 図1中のスライダ部分の詳細を示す斜視図である。
【図3】 図2のスライダにおける記録再生素子の浮上量を変化させる仕組みを表わす概念図である。
【図4】 図2のスライダにおける記録再生素子の浮上量を変化させる仕組みを表わす概念図である。
【図5】 本発明の他の実施例に関わるスライダの正面図、側面断面図と、裏面から見た図である。
【図6】 本発明の他の実施例に関わるスライダの斜視図である。
【図7】 本発明の他の実施例に関わるスライダの正面図、側面断面図と、裏面から見た図である。
【図8】図2のスライダの製造工程を説明するための図。
【図9】図2のスライダの製造工程を説明するための図。
【図10】図2のスライダの製造工程を説明するための図。
【図11】図2のスライダの製造工程を説明するための図。
【図12】図2のスライダの製造工程を説明するための図。
【符号の説明】
1…スライダ、2…ディスク、3…ロードビーム、4…ランプ、10…記録再生素子、11…駆動手段、12…浮上パッド。

Claims (4)

  1. 磁気ディスクと、前記磁気ディスクの回転機構と、浮上パッドによる空気軸受効果で前記磁気ディスク面上に近接浮上するスライダと、前記スライダの空気流出側端部に設けられた記録再生素子と、前記スライダを支持し且つ前記磁気ディスク径方向に位置決めする機構とを有する磁気ディスク装置において、
    前記スライダの前記記録再生素子に対して空気流入側に、前記記録再生素子と前記浮上パッドとを設けた第1のスライダ部と切り込みにより区分され空気軸受となる浮上パッドを有する第2のスライダ部を設け、
    前記第2のスライダ部は前記第1のスライダ部に対して浮上方向に変形するアクチュエータ構造を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
  2. 請求項1に記載の磁気ディスク装置において、前記記録再生素子を前記スライダの空気流出側端部中央に備え、前記第2のスライダ部を前記スライダの中央部に設けたことを特徴とする磁気ディスク装置。
  3. 請求項1に記載の磁気ディスク装置において、前記記録再生素子を前記スライダの空気流出側端部中央に備え、前記第2のスライダ部を前記スライダの両側にそれぞれ設けたことを特徴とする磁気ディスク装置。
  4. 請求項1に記載の磁気ディスク装置において、前記第2のスライダは、梁状で先端が曲がる可動部となっており、可動梁の浮上面側に切れ込み溝を設けたことを特徴とする磁気ディスク装置。
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