KR0176650B1 - 하드디스크 드라이브의 헤드장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 더블 MIG(Double Magnetic-In-Gap) 코어(Core)를 사용한 하드디스크 드라이브의 헤드 장치에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 접촉 방식에 의한 D-MIG 타입의 헤드를 설계(Design)하여 고용량 및 고밀도를 추구하는 동시에 비용절감을 추구하고자 함에 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 통상의 헤드장치에 있어서, 낮은 인덕턴스(Inductence)를 실현하기 위하여 D-MIG 코어의 내부쪽에 금속물질(FefaN 또는 FeCOX 등의)을 사용하고, 코일 감기를 위한 더블 사이드 와인딩(Double-Side Winding)을 D-MIG 코어 레벨에서 실시하며, D-MIG 코어를 이용하여 트랙폭을 가공한 뒤, ABS를 가공하여 코일을 감고 서스펜션상에 본딩한다. 또한 접촉 방식의 드라이브의 구현을 위하여 D-MIG 코어의 ABS는 DLC 코팅을 하며, 디스크도 카본층 대신 DLC 코팅을 하고 윤활층을 없애고 사용한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 D-MIG 코어를 이용한 헤드 장치는 D-MIG 코어 자체만을 가공하여 반접촉식 헤드(Psudo Contact Head)로서의 역할을 하도록 하여 고용량 및 고성능 드라이브 뿐만아니라, 기존의 세라믹 바디의 가공 및 바디와 D-MIG 코어와의 결합이후 공정이 불필요 한데서 오는 비용절감을 할 수 있으며, D-MIG 코어 레벨에서 코일을 감는 것을 자동화할 수 있는 이점이 있다.

Description

하드디스크 드라이브의 헤드(HEAD) 장치

제1도는 종래 헤드 장치의 구성도.

제2도는 제1도의 A부분에 대한 상세도.

제3도는 본 발명에 따른 헤드장치의 구성도.

제4도는 본 발명에 따른 헤드 장치의 가공공정을 나타내는 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : D-MIG 코어 21 : 공기베어링면(ABS)

22a,22b : 스텝 23 : 메탈(Metal)

24 : 코일(Coil)

본 발명은 하드디스크 드라이브의 헤드 장치에 관한 것으로, 특히 더블 3MIG(Double Magnetic-In-Gap:이하 D-MIG라 표기함) 코어(Core)를 사용한 하드디스크 드라이브의 헤드 장치에 관한 것이다.

컴퓨터의 보조기억장치로 사용되는 하드디스크 드라이브의 시장 추세가 고용량 및 고밀도화를 지향하게 되면서 이러한 드라이브의 고용량 및 고밀도화를 구현하기 위한 방법의 하나로서 헤드와 메디아 간의 간격을 최소화해 가고 있으며, 이미 접촉식 방법을 시도하고 있는 상황이다. 이와 같은 상황에서 제품의 가격 또한 급격히 떨어지고 있음으로 인해 비용절감에 대한 관심이 보다 고조되고 있는 실정이다.

하드디스크 드라이브는 전자장치와 기계장치로 이루어져 시시각각으로 변하는 디지탈 전자펄스를 보다 영구적인 자기장으로 바꾸어서 데이터를 기록/재생해주는 방식의 보조기억장치로써, 데이터를 기록 보관하는 기록매체(Media orDisk)와, 데이터를 기록/재생하는 자기헤드(Magnetic head oTransducer)와, 상기 기록매체를 회전시키기 위한 스핀들 모터(Spindle Motor) 및 상기 자기헤드를 구동하는 액츄에이터(Actuator)를 포함하는 구동기구(Driving Mechanism)와, 상기 구동기구를 구동시키고 제어하는 전자회로(Electronic Circuit)와, 드라이브를 컴퓨터 본체와 연결시켜 주는 인터페이스(Interface) 등으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 하드디스크 드라이브는 상기 스핀들 모터에 의해 디스크가 회전을 하게되면 상기 디스크 상에 기류가 발생되고, 이에 따라 상기 자기헤드는 미세한 간극으로 부상하여, 일정한 비행높이를 유지한 채 상기 액츄에이터의 구동에 의해 디스크 상을 이동하면서 읽기/쓰기 동작을 하게 된다.

한편, 하드디스크 드라이브가 정지 또는 파워 오프(Power Off)시 역기전력에 의해 액츄에이터는 디스크상의 트랙중 내측에 위치한 파킹존(Parking Zone 또는 CSS Zone)으로 이동하여 자기헤드가 위치하도록 조정되는데, 이는 헤드/디스크 간의 마찰등으로 인한 손상을 미연에 방지토록 하기 위해서이다.

상기와 같이 동작하는 하드디스크 드라이브에 있어, 드라이브의 핵심부품인 자기헤드는 컴퓨터의 주기억 장치에서 보내온 정보에 대응하는 전류를 자장으로 변화시켜 디스크에 잔류하는 극소자석의 형태로 정보를 저장하기도 하고, 이와는 반대로 저장된 정보를 이에 상응하는 전압의 형태로 재생하는 자기 변환자(Magnetic Transducer)이다. 이와 같은 역할을 하는 자기헤드의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

제1도와 제2도는 종래 헤드장치를 나타낸 도면으로써, 상기 제1도는 헤드장치의 확대 사시도이고, 상기 제2도는 상기 제1도에 표기된 A부분에 대한 상세도이다. 상기 제1도 및 제2도를 참조하여 헤드장치를 설명하면, 헤드 하우징(11)의 일측 공기베어링면(Air Bearing Surface:이하 ABS라 표기함)(12)에 코어(14) 고정을 위한 고정 슬롯(11a)을 형성하고, 상기 고정슬롯(11a)과 교차되게 와인딩 슬롯(Winding Slot)(11b)을 형성하여, 상기 코어(14)를 상기 고정 슬롯(11a)에 삽입시키고, 글라스(Glass)(15)를 그 주변에 위치시킨 뒤, 상기 를라스(15)를 고온에서(400∼500℃) 녹여서 코어(14)를 중심으로 양쪽으로 흘러내리게 하는 방법으로 상기 코어(14)와 하우징(11)이 결합되도록 하여 헤드장치(10)를 구성한다. 이때 상기 코어(14)의 C-바(C-Bar)(14a)와 I-바(I-Bar)(14b)간에는 미세한 간극인 갭(Gap)이 형성되고, 또한 상기 코어(14)에 코일(13)을 감아 상기 와인딩 슬롯(11b)으로 인출시킨다.

이러한 기존 D-MIG 타입 헤드는 가공에 있어, 먼저 코어(14)를 제작하고, 슬롯(11a)을 갖도록 세라믹 바디(헤드 하우징)(11)를 가공하여 슬롯(11a)에 코어(14)를 삽입시켜 글라스(Galss)(15)로 스파터링(Sputtering)하여 고정하거나 또는 바디(11)의 사이드에 붙여서 공기베어링면(12)을 래핑가공한 뒤, 트랙 그라인딩 가공을 하였다.

이러한 방식은 가공 과정에서 코어의 본래의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 세라믹 재질을 이용한 ABS 가공의 한계로 인하여 이러한 D-MIG 타입은 거의 사용하지 않는 실정이다. 또한 드라이브의 고용량 및 고밀도 요구에 따라 유효 트랙 폭(ETW:Effective Track Width)은 계속적으로 작아져야 하고, 포화점(Saturation Point)을 늘리기 위해 코어에 사용되는 금속은 고온에 약해서 응력(Stress) 뿐만 아니라 확산(Diffusion) 등을 야기시키고, 이 때문에 글라스를 낮은 온도용으로 바꾸면 습기 등에 약하므로 부식(Corrosion)이 발생하기 쉽고, 그렇기 때문에 질산으로 표면처리하는 패시베이션(Passivation)과 같은 별도의 공정을 요구하게 되나, 이 또한 완벽하지는 못하며, 뿐만아니라 점점 접촉에 가까울 정도로 낮은 비행높이의 요구에 글라스가 미치는 영향이 커지고 있어 이는 종래 D-MIG 헤드가 갖는 또 다른 한계이다.

상술한 바와 같은 종래의 헤드장치는 요구되는 고용량 및 고밀도화 추세에 견줄 때, 가공시 금속응력 및 금속확산, ETW의 제한, 글라스의 부식 등으로 인해 헤드의 특성이 저하하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 접촉 방식에 의한 D-MIG 타입의 헤드장치를 제공하여 드라이브의 고용량 및 고밀도화를 추구하는 동시에 비용절감을 추고하고자 함에 있다.

상기한 목적에 따라 본 발명은 통상의 헤드장치에 있어서, 낮은 인덕턴스(Inductence)를 실현하기 위하여 D-MIG 코어의 내부쪽에 금속물질(FefaN 또는 FeCOX 등의)을 사용하고, 코일을 감는 더블 사이드 와인딩(Double-Side Winding) D-MIG 코어 레벨에서 실시하며, D-MIG 코어를 이용하여 트랙폭을 가공한 뒤, ABS를 가공하여 코일을 감고 서스펜션상에 본딩한다. 또한 접촉 방식의 드라이브의 구현을 위하여 D-MIG 코어의 ABS는 DLC 코팅을 하며, 디스크도 카본층 대신 DLC 코팅을 하여 윤활층을 없애고 사용함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면과 함께 상세히 설명될 것이다. 도면들중 동일한 부품들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 부호를 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 D-MIG 코어를 이용한 헤드장치는 제3도에 도시한 바와 같이, 미세한 간극(Gap)을 가지는 D-MIG 코어(20)의 일면에 모노 레일(Mono-rail)의 공기베어링면(ABS)(21)을 형성한다. 상기 공기베어링면(21)의 양측에 형성된 스텝(Step)중 디스크 내측쪽의 스텝폭(Inner Diameter Step Width:이하 ID 스텝폭이라 표기함)(22a)이 리딩 구간(A)쪽보다 트레일링 구간(B)쪽을 넓게 형성하고, 외측쪽의 스텝폭(Outer Diameter Step Wide;이하 OD 스텝폭이라 표기함)(22b)은 트레일링 구간(A)이나 리딩 구간(B)에서나 크기가 같도록 형성하며, 즉 상기 공기베어링면(21)을 사다리꼴 모양이 되도록 형성하며, 이들 각각 스텝(22a),(22b)의 깊이는 동일하게 형성한다. 또한 갭(Gap)부분을 포함한 상기 코어(20)의 내부면에는 낮은 인덕턴스를 위해 금속물질(23)을 입히고, 코일(24)은 D-MIG 코어 레벨에서 더블와인딩 시킨다.

상기와 같이 형성되는 헤드장치의 가공공정을 제4도를 참조하여 살펴보면, 먼저 기존의 더블-사이드-아폭스 D-MIG 코어(20)를 사용하여 요구하는 특성에 맞게 유효 트랙 폭(Effective Track Width:이하 ETW라 표기함)을 가공한다. 이때 ETW의 가공은 기존의 기계가공 방법에 의존한다.

상기와 같이 ETW 가공이 끝나면 모노 레일로 구성된 공기베어링면(21)을 가공하게 되는데, 트레일링 구간(Trailing Edge)(A)은 ETW 가공과 함께 제1도에서와 같이 경사각(Chamber:11˚정도의)을 주어서 가공하고, 리딩 구간(Leading Edge)(B) 또한 램프각(Lamp Angle)을 주어서 가공한다. 이러한 각의 형성은 기존의 래핑(Lapping) 공정에서 하게 된다.

상기 공정을 마친후, 공기베어링면(21)을 매끄럽게(Polishing) 해준 뒤, 기존의 TPC(Transverse Pressure Contour) 스텝 및 혼합 공정에서 트레일링 구간(Pole Area)에 공기압이 최소가 되도록 트레일링 구간의 공기베어링면(21) 폭은 좁게하며, 리딩 구간의 공기베어링면(21) 폭은 넓게한다. 즉 상기 공기베어링면(21)의 양측에 스텝(Step)을 형성함에 있어, ID 스텝(22A)의 폭이 리딩 구간(B)쪽보다 트레일링 구간(A)쪽이 넓게되도록 하고, OD 스텝(22b)의 폭은 트레일링 구간(A)이나 리딩 구간(B)에서나 크기가 같도록 형성하여 쐐기(Wedge)모양이 되게 한다. 이는 상기 트레일링 구간(A)의 공기압을 최소화해 줄 뿐만아니라 디스크 내측에서 외측으로 탐색 또는 외측에서 내측으로 탐색시에 디스크와의 충돌을 최소화 하는데 효과가 있다.

또한 ETW 및 모노 레일은 상기와 같이 공기베어링면(21) 가공이 끝난 뒤에 트레일링 구간부터 리딩 구간까지의 전면을 DLC로 코팅하여 헤드와 메디아의 접촉시 생기는 마찰에 의한 마모를 최소화 한다.

상기 공정이 끝난후, D-MIG 코어 레벨에서 코일(24)을 감는다. 이때 상기 D-MIG 코어(20)의 보호를 위해 와인딩 머신 등을 사용하여 자동화하는 방향으로 생산성 향상을 유도한다. 이때 코일(24)을 감기전 보빈을 삽입해주는데, D-MIG 코어(20)의 질량이 작아서 기계적인 진동에 약하므로 상기 D-MIG 코어(20)와 보빈을 본딩시 플렉시블한 에폭시를 사용하여 상기 D-MIG 코어(20)의 진동으로 인한 충격을 흡수할 수 있도록 한다. 여기서 코일(24)을 감는 방법은 기존의 방법과 동일하며, 이후 상기 D-MIG 코어(20)를 고운래핑하고, 서스펜션에 본딩(Bonding)한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 D-MIG 코어를 이용한 헤드장치는 D-MIG 코어 자체만을 가공하여 반접촉식 헤드(Psudo Contact Head)로서의 역할을 하도록 하여 고용량 및 고성능 드라이브 뿐만아니라, 기존의 세라믹 바디의 가공 및 바디와 D-MIG 코어와의 결합이후 공정이 불필요 한데서 오는 비용절감을 할 수 있으며, D-MIG 코어 레벨에서 코일을 감는 것을 자동화할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 하드디스크 드라이브의 헤드 장치에 있어서, 자기 디스크상에 정보를 기록하거나 또는 상기 디스크에 기록된 정보를 독출하기 위하여, 일면에 공기베어링면(21)과, 스텝(22a,22b)과 트레일링 구간(A) 및 리딩 구간(B)을 형성하고, 갭 부분을 비롯하여 내면에는 금속물질(23)을 입히고, 자화 신호의 전달을 위한 코일(24)을 감은 D-MIG 코어(20)를 서스펜션에 설치하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 D-MIG 코어(20)의 공기베어링면(21)은 양측에 상기 스텝(22a),(22b)을 형성하여 모노 레일의 형태로 이루어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 스텝(22a)은 상기 공기베어링면(21)의 안쪽에 형성되어 트레일링 구간(A)쪽의 폭은 넓고, 리딩 구간(B)쪽의 폭은 좁게 형성함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 스텝(22b)은 상기 공기베어링면(21)의 바깥쪽에 형성되어 상기 트레일링 구간(A)에서 리딩 구간(B)까지 동일한 폭을 갖도록 형성함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 공기베어링면(21)은 DLC 코팅을 함을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 헤드 장치.