JP4990247B2

JP4990247B2 - ヘッドスライダ、ヘッドアッセンブリ及び磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP4990247B2
Application number: JP2008218179A
Authority: JP
Inventors: 諭大久保; 英一小平; 清司橋本; 建華李
Original assignee: ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: US20100053816A1; US8184402B2; JP2010055675A

Description

本発明は、ヘッドスライダ、ヘッドアッセンブリ及び磁気ディスク装置に関し、特にヘッドスライダの媒体対向面の形状に関する。

磁気ディスク装置では、回転するディスク状媒体上に浮上するヘッドスライダによってデータの書き込み及び読み出しが行われる。こうしたディスク状媒体の表面には、ヘッドスライダとの衝突による機械的損傷や、腐食などの化学的損傷、不純物の付着などを防止するために、潤滑剤が塗布されている。
特開２００３−９９９１０号公報

ところで、近年、ヘッドスライダの浮上隙間の狭小化が著しく、ディスク状媒体に塗布された潤滑剤がヘッドスライダに付着することが問題となっている。特に、ヘッドスライダは、気体流入側よりも気体流出側の方がディスク状媒体に近づいた姿勢でディスク状媒体上に浮上することから、ディスク状媒体に近づく気体流出側の端部に潤滑剤が付着しやすく、これによってヘッドスライダの浮上特性が変化してしまう虞がある。

例えば、図９に示される従来のヘッドスライダ９０では、媒体対向面の気体流出側ｆｏの端部に、ディスク状媒体の回転により生じて深溝面９６を流れる気体流と、媒体対向面とその外側との気圧差により生じて媒体対向面の外側から深溝面９６に流れ込む気体流とが衝突して、気体流の淀みが生じる箇所が存在する。こうした気体流の淀みは、潤滑剤が付着・堆積する要因となる。更に、こうした潤滑剤の堆積が進むと、素子部９５が形成されたレール面９４ｂまで潤滑剤が這い上がってしまう虞がある。

なお、特許文献１には、センターレール面付近に、ステップ軸受面と深溝面との中間の深さの中間ステップ面を設けたヘッドスライダが開示されている。しかしながら、この従来のヘッドスライダでは、媒体対向面の外側から流れ込む気体流が依然として存在するため、潤滑剤の付着を抑制する効果が十分でない。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、媒体対向面の気体流出側の端部に潤滑剤が付着することを抑制可能なヘッドスライダ、ヘッドアッセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することを主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のヘッドスライダは、ディスク状媒体の回転により生じる気体流が流れ込む気体流入側よりも該気体流が流れ出す気体流出側の方が前記ディスク状媒体に近い姿勢で、前記ディスク状媒体上に浮上するヘッドスライダであって、前記ディスク状媒体と対向する媒体対向面が、ステップ軸受面と、前記ステップ軸受面よりも前記ディスク状媒体側に突出し、前記ステップ軸受面から流れ込む前記気体流により、前記ディスク状媒体から離れる方向の圧力を発生するレール面と、前記ステップ軸受面よりも深い深さで形成され、前記ステップ軸受面から流れ込む前記気体流により、前記ディスク状媒体に近づく方向の圧力を発生する深溝面と、前記ステップ軸受面と略同じ深さで、前記深溝面に対して幅方向の外側に形成された側部延伸面と、前記ステップ軸受面と略同じ深さで、前記気体流出側の端部に形成され、前記側部延伸面と連続する後部延伸面と、を少なくとも含む複数の面で構成される、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記媒体対向面は、前記レール面の一部として、データを読み書きする素子部が設けられた流出側レール面を、前記気体流出側の端部に含み、前記後部延伸面が、前記流出側レール面の側端から前記幅方向に向けて延びる。

また、本発明の一態様では、前記深溝面は、前記側部延伸面および前記後部延伸面を含む、前記深溝面よりも前記ディスク状媒体側に突出した面により取り囲まれる。

また、本発明の一態様では、前記媒体対向面は、前記後部延伸面の前記気体流入側に、前記後部延伸面と前記深溝面との間の深さで形成された中間ステップ面を含む。

また、本発明の一態様では、前記媒体対向面は、前記後部延伸面の前記気体流入側に、前記後部延伸面よりも深く、かつ、前記気体流入側に向けて順に深く形成された複数の面を含む。

また、本発明のヘッドスライダは、ディスク状媒体の回転により生じる気体流が流れ込む気体流入側よりも該気体流が流れ出す気体流出側の方が前記ディスク状媒体に近い姿勢で、前記ディスク状媒体上に浮上するヘッドスライダであって、前記ディスク状媒体と対向する媒体対向面が、前記ディスク状媒体に最も近づく面から１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の深さで、それよりも深い面の幅方向の外側に形成された側部延伸面と、前記ディスク状媒体に最も近づく面から１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の深さで、前記気体流出側の端部に形成され、前記側部延伸面と連続する後部延伸面と、を少なくとも含む複数の面で構成される、ことを特徴とする。

また、本発明のヘッドアッセンブリは、上記ヘッドスライダを備える。

また、本発明の磁気ディスク装置は、上記ヘッドアッセンブリを備える。

本発明によれば、側部延伸面および後部延伸面が形成されることで、これらの面において、気体流出側への気体流の流れ出しが滑らかになるとともに、外側からの気体流の流れ込みが抑制されるので、媒体対向面の気体流出側の端部に潤滑剤が付着することを抑制できる。また、側部延伸面および後部延伸面が形成されることで、これらが形成されない場合と比して、気体流の淀みが生じる箇所が気体流入側に変化するので、潤滑剤が付着する箇所を、ディスク状媒体との隙間がより大きく、浮上特性への影響がより少ない気体流入側に変化させることができる。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置１の斜視図である。同図では、トップカバーの図示を省略している。磁気ディスク装置１の筐体には、ディスク状媒体２及びヘッドアッセンブリ４が収納されている。ディスク状媒体２は、筐体の底部に設けられたスピンドルモータ３に取り付けられている。ヘッドアッセンブリ４は、ディスク状媒体２の隣で旋回可能に支承されている。このヘッドアッセンブリ４の先端側には、サスペンションアーム５が設けられ、その先端部にヘッドスライダ１０が支持されている。他方、ヘッドアッセンブリ４の後端部には、ボイスコイルモータ７が設けられている。ボイスコイルモータ７は、ヘッドアッセンブリ４を旋回駆動することで、ヘッドスライダ１０をディスク状媒体２上で略半径方向に移動させる。

ヘッドスライダ１０は、ディスク状媒体２と対向する媒体対向面がＡＢＳ（Air Bearing Surface）とされており、回転するディスク状媒体２上に空気等の気体のくさび膜効果によって浮上する。図２は、ヘッドスライダ１０の浮上姿勢を説明する図である。同図では、ディスク状媒体２の回転によって生じる気体流の方向を矢印ｆで示している。同図に示されるように、ヘッドスライダ１０は、気体流ｆが流れ込む側である気体流入側ｆｉよりも、気体流ｆが流れ出す側である気体流出側ｆｏの方がディスク状媒体２に近づくように傾いた姿勢で、ディスク状媒体２上に浮上する。ヘッドスライダ１０の浮上量は、近年では例えば１０ｎｍ以下程度まで縮められている。

図３及び図４は、ヘッドスライダ１０の媒体対向面を説明する図である。なお、図３では、媒体対向面を構成する各面の深さが強調されている。ヘッドスライダ１０は、例えばアルミナとチタンカーバイトの焼結体（いわゆるアルチック）からなるウェハ基板の気体流出側ｆｏに形成された薄膜部分に、データを読み書きするための素子部１５を含んでいる。ヘッドスライダ１０は、例えば、長さ１．２５ｍｍ、幅１．０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ程度の略直方体状（ピコスライダと呼ばれる大きさ）に形成される。また、ヘッドスライダ１０は、例えば、長さ０．８５ｍｍ、幅０．７ｍｍ、厚さ０．２３ｍｍ程度の略直方体状（フェムトスライダと呼ばれる大きさ）であってもよいし、また他の大きさの略直方体状であってもよい。

ヘッドスライダ１０の媒体対向面は、実質的に平行で深さの異なる複数種類の面で構成される。こうした媒体対向面の形状は、例えばイオンミリングやエッチングなどによって形成される。具体的には、媒体対向面は、ディスク状媒体２に最も近い面であるレール面１４ａ，１４ｂと、このレール面１４ａ，１４ｂから約１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下程度の深さのステップ軸受面１２ａ，１２ｂ，１８，１９と、このレール面１４ａ，１４ｂから約１μｍ以上程度の深さの深溝面１６と、の３種類の深さの面に分類される。

このうち、流入側ステップ軸受面１２ａは、気体流入側ｆｉの端部で幅方向に広がって形成されている。この流入側ステップ軸受面１２ａの気体流出側ｆｏには、幅方向に分かれて配置された流入側レール面１４ａが形成されている。ディスク状媒体２の回転によって生じる気体流が、流入側ステップ軸受面１２ａから流入側レール面１４ａに流れ込む際に、先窄まりの流路により圧縮されて、正圧（ディスク状媒体２から離れる方向の空気圧力）を発生させる。

また、流出側レール面１４ｂは、気体流出側ｆｏの端部の幅方向の中央部に形成されている。この流出側レール面１４ｂ内には、データを読み書きするための素子部１５の端面が現れている。上述したように、ヘッドスライダ１０は、気体流入側ｆｉよりも気体流出側ｆｏの方がディスク状媒体２に近づくように傾いた姿勢で浮上することから、素子部１５の端面を有する流出側レール面１４ｂが最もディスク状媒体２に近づくことになる。また、媒体対向面のうち少なくとも流出側レール面１４ｂには、素子部１５の腐食を防止するためのカーボン等の保護膜が形成される。

この流出側レール面１４ｂの気体流入側ｆｉには、一部が気体流入側ｆｉに向けて延びた流出側ステップ軸受面１２ｂが形成されている。ディスク状媒体２の回転によって生じる気体流が、流出側ステップ軸受面１２ｂから流出側レール面１４ｂに流れ込む際に、先窄まりの流路により圧縮されて、正圧を発生させる。

他方、深溝面１６は、主に、流入側レール面１４ａよりも気体流出側ｆｏに形成されている。また、深溝面１６は、流入側レール面１４ａの間にも延びている。ディスク状媒体２の回転によって生じる気体流が、流入側ステップ軸受面１２ａから深溝面１６に流れ込む際に、流路の拡大によって、負圧（ディスク状媒体２に近づく方向の空気圧力）を発生させる。

更に、媒体対向面には、流入側ステップ軸受面１２ａ及び流入側レール面１４ａよりも気体流出側ｆｏの、深溝面１６を挟んだ幅方向の両端部で、気体流出側ｆｏの端部まで延びた、側部ステップ軸受面（側部延伸面）１８が形成されている。また、媒体対向面には、深溝面１６よりも気体流出側ｆｏの、気体流出側ｆｏの端部で、流出側レール面１４ｂの両側端から流出側レール面１４ｂの幅方向の端部まで延びた、後部ステップ軸受面（後部延伸面）１９が形成されている。そして、これら後部ステップ軸受面１９は、幅方向の外側の端部において側部ステップ軸受面１８と連続している。これにより、深溝面１６は、ステップ軸受面１２ａ，１２ｂ，１８，１９及びレール面１４ａ，１４ｂにより取り囲まれる。

なお、媒体対向面の形状は、以上に述べた本実施形態の形式に限定されず、深溝面１６の幅方向の両側及び気体流出側ｆｏに側部ステップ軸受面１８及び後部ステップ軸受面１９を有る限り、他の部分には任意の形状を採用できる。例えば、媒体対向面が４種類以上の深さの異なる面で構成されてもよい。なお、実際には、ヘッドスライダ１０の気体流出側ｆｏの端部に、ウェハ基板と薄膜部分とのエッチングレートの差に起因する僅かな段差が生じるが、本願の図面では当該段差を表していない。

図５及び図６に、本実施形態のヘッドスライダ１０をディスク状媒体２上に浮上させた際の、媒体対向面における気体流の流線図およびベクトル表示図を示す。なお、図５は、一定のスキュー角が付いているときの状態を表し、図６は、スキュー角が０のときの状態を表す。また、比較のため、図１０及び図１１には、図９に示される従来のヘッドスライダの媒体対向面における気体流の流線図およびベクトル表示図を示す。なお、図１０及び図１１におけるスキュー角の条件は、図５及び図６におけるスキュー角の条件にそれぞれ対応する。

ここで、図９に示される従来のヘッドスライダの媒体対向面には、上記本実施形態のヘッドスライダ１０と同様に、レール面９４ａ，９４ｂと、ステップ軸受面９２ａ，９２ｂ，９８と、深溝面９６と、が形成されているが、上記本実施形態のヘッドスライダ１０とは異なり、気体流出側ｆｏの端部で幅方向に延びる後部ステップ軸受面は形成されていない。

図１０に示した流線図によると、従来のヘッドスライダでは、一定のスキュー角が付いているときに、気体流出側ｆｏの端部において、気体流がディスク状媒体の回転方向に対して滑らかに流れておらず、気体流の淀みが発生していることがわかる（破線で囲まれた範囲）。同様に、図１１に示したベクトル表示図によると、従来のヘッドスライダでは、スキュー角が０のときであっても、気体流出側ｆｏの端部において、ディスク状媒体の回転方向と同方向の気体流と、逆方向の気体流とが衝突し、気体流の淀みが発生していることがわかる（破線で囲まれた範囲）。これは、ディスク状媒体の回転により生じて深溝面９６を流れる気体流と、ヘッドスライダの外側から深溝面９６に流れ込む気体流とが、気体流出側ｆｏの端部で衝突していることを表す。このため、従来のヘッドスライダでは、ディスク状媒体から付着する潤滑剤は、こうした気体流の流れに従って流動し、気体流の淀みが発生する気体流出側ｆｏの端部に堆積する。

これに対し、本実施形態のヘッドスライダ１０では、図５の流線図に示されるように、一定のスキュー角が付いているときに、気体流出側ｆｏの端部（すなわち、上記図１０における淀み発生位置）で気体流の淀みが発生しておらず、それよりも気体流入側ｆｉの位置（破線で囲まれた範囲）で気体流の淀みが発生していることがわかる。同様に、本実施形態のヘッドスライダ１０では、図６のベクトル表示図に示されるように、スキュー角が０のときであっても、気体流出側ｆｏの端部（すなわち、上記図１１における淀み発生位置）で気体流の淀みが発生しておらず、それよりも気体流入側ｆｉの位置（破線で囲まれた範囲）で気体流の淀みが発生していることがわかる。上記図２に示したように、ヘッドスライダ１０は気体流入側ｆｉよりも気体流出側ｆｏの方がディスク状媒体２に近づくように傾いた姿勢で浮上するので、従来と比べて気体流の淀みが気体流入側ｆｉに変化することで、潤滑剤が堆積する箇所を浮上隙間がより大きい位置に移動させることができ、その結果、潤滑剤が付着したとしてもヘッドスライダ１０の浮上に対する影響を抑制することができる。

以下、本発明の変形例について説明する。なお、以下の説明で、上記実施形態と重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略する。

図７は、第１の変形例に係るヘッドスライダ１０Ｂの媒体対向面を表す図である。ヘッドスライダ１０Ｂの媒体対向面には、後部ステップ軸受面１９の気体流入側ｆｉに、ステップ軸受面１２ａ，１２ｂ，１８，１９と、深溝面１６との間の深さで形成された中間ステップ面２１が形成されている。これによれば、後部ステップ軸受面１９の気体流入側ｆｉに、中間ステップ面２１、深溝面１６と順に深くなる複数の面が形成されているので、この部分でディスク状媒体２との間の隙間形状が階段状の先窄まり形状となって、気体流の流れが滑らかになり、気体流の淀みが発生する箇所をより気体流入側ｆｉへ変化させることができる。

図８は、第２の変形例に係るヘッドスライダ１０Ｃの媒体対向面を表す図である。ヘッドスライダ１０Ｃの媒体対向面には、後部ステップ軸受面１９の気体流入側ｆｉに、上記第１の変形例と同様の中間ステップ面２１が形成されるとともに、この中間ステップ面２１の気体流入側ｆｉの気体流入側ｆｉに、深溝面１６よりも深く形成されたポケット溝面２３が形成されている。これによれば、後部ステップ軸受面１９の気体流入側ｆｉに、中間ステップ面２１、ポケット溝面２３と順に深くなる複数の面が形成されているので、この部分でディスク状媒体２との間の隙間形状が階段状の先窄まり形状となって、気体流の流れが滑らかになり、気体流の淀みが発生する箇所をより気体流入側ｆｉへ変化させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が当業者にとって可能であるのはもちろんである。

本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の斜視図である。本発明の一実施形態に係るヘッドスライダの浮上姿勢を説明する図である。本発明の一実施形態に係るヘッドスライダの斜視図である。本発明の一実施形態に係るヘッドスライダの媒体対向面を表す図である。本発明の一実施形態に係るヘッドスライダの媒体対向面における気体流の流線図である。本発明の一実施形態に係るヘッドスライダの媒体対向面における気体流のベクトル表示図である。本発明の第１の変形例に係るヘッドスライダの媒体対向面を表す図である。本発明の第２の変形例に係るヘッドスライダの媒体対向面を表す図である。従来例に係るヘッドスライダの媒体対向面を表す図である。従来例に係るヘッドスライダの媒体対向面における気体流の流線図である。従来例に係るヘッドスライダの媒体対向面における気体流のベクトル表示図である。

符号の説明

１磁気ディスク装置、２ディスク状媒体、３スピンドルモータ、４ヘッドアッセンブリ、５サスペンションアーム、７ボイスコイルモータ、１０ヘッドスライダ、１２ａ流入側ステップ軸受面、１２ｂ流出側ステップ軸受面、１４ａ流入側レール面、１４ｂ流出側レール面、１５素子部、１６深溝面、１８側部ステップ軸受面（側部延伸面）、１９後部ステップ軸受面（後部延伸面）、２１中間ステップ面、２３ポケット溝面。

Claims

ディスク状媒体の回転により生じる気体流が流れ込む気体流入側よりも該気体流が流れ出す気体流出側の方が前記ディスク状媒体に近い姿勢で、前記ディスク状媒体上に浮上するヘッドスライダであって、
前記ディスク状媒体と対向する媒体対向面が、
ステップ軸受面と、
前記ステップ軸受面よりも前記ディスク状媒体側に突出し、前記ステップ軸受面から流れ込む前記気体流により、前記ディスク状媒体から離れる方向の圧力を発生するレール面と、
前記ステップ軸受面よりも深い深さで形成され、前記ステップ軸受面から流れ込む前記気体流により、前記ディスク状媒体に近づく方向の圧力を発生する深溝面と、
前記ステップ軸受面と略同じ深さで、前記深溝面に対して幅方向の外側に形成された側部延伸面と、
前記ステップ軸受面と略同じ深さで、前記気体流出側の端部に形成され、前記側部延伸面と連続する後部延伸面と、
を少なくとも含む複数の面で構成され、
前記レール面は、前記気体流出側の端部に形成された、データを読み書きする素子部を有する流出側レール面を含み、
前記ステップ軸受面は、前記流出側レール面の前記気体流入側に隣接する流出側ステップ軸受面を含む、
ことを特徴とするヘッドスライダ。
前記媒体対向面は、前記レール面の一部として、データを読み書きする素子部が設けられた流出側レール面を、前記気体流出側の端部に含み、
前記後部延伸面が、前記流出側レール面の側端から前記幅方向に向けて延びる、
請求項１に記載のヘッドスライダ。
前記深溝面は、前記側部延伸面および前記後部延伸面を含む、前記深溝面よりも前記ディスク状媒体側に突出した面により取り囲まれる、
請求項１に記載のヘッドスライダ。
前記媒体対向面は、前記後部延伸面の前記気体流入側に、前記後部延伸面と前記深溝面との間の深さで形成された中間ステップ面を含む、
請求項１に記載のヘッドスライダ。
前記媒体対向面は、前記後部延伸面の前記気体流入側に、前記後部延伸面よりも深く、かつ、前記気体流入側に向けて順に深く形成された複数の面を含む、
請求項１に記載のヘッドスライダ。
ディスク状媒体の回転により生じる気体流が流れ込む気体流入側よりも該気体流が流れ出す気体流出側の方が前記ディスク状媒体に近い姿勢で、前記ディスク状媒体上に浮上するヘッドスライダであって、
前記ディスク状媒体と対向する媒体対向面が、
前記ディスク状媒体に最も近づく面から１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の深さで、それよりも深い面の幅方向の外側に形成された側部延伸面と、
前記ディスク状媒体に最も近づく面から１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の深さで、前記気体流出側の端部に形成され、前記側部延伸面と連続する後部延伸面と、
前記ディスク状媒体に最も近づく面であって、前記気体流出側の端部に形成され、データを読み書きする素子部を有する流出側レール面と、
前記側部延伸面及び前記後部延伸面と略同じ深さで、前記流出側レール面の前記気体流入側に隣接する流出側ステップ軸受面と、
を少なくとも含む複数の面で構成される、
ことを特徴とするヘッドスライダ。
請求項１に記載のヘッドスライダを備えるヘッドアッセンブリ。
請求項７に記載のヘッドアッセンブリを備える磁気ディスク装置。