KR100265144B1

KR100265144B1 - 텍스처링된 슬라이더 접촉 영역을 구비한 디스크 드라이브

Info

Publication number: KR100265144B1
Application number: KR1019980017673A
Authority: KR
Inventors: 피터 마이클 바움가르트; 토마스 알렌 그레고리; 우랄 베상트 네이약; 타오 안 느구옌; 마이클 루이스 라미레; 앤드류 칭 탐; 런-한 왕
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2000-09-01
Also published as: US6205002B1; KR19990006462A

Abstract

본 발명은 슬라이더가 정지할 수 있는 접촉 시작/정지(CSS) 영역을 가진 디스크를 구비한 디스크 드라이브에 관한 것이다. CSS 영역은 적어도 3개의 구역으로 분할되며, 그 내측 및 외측 구역은 중간 구역의 표면 지형과 다른 표면 지형을 가진다. CSS 영역의 중간 구역은 보다 낮은 평균 높이, 보다 낮은 평균 밀도 및/또는 상이한 평균 직경을 가진 범프로 텍스처링될 수 있다. 이 중간 구역은 또한 텍스처링되지 않은 상태로 남을 수도 있다. 슬라이더는 스핀업 및/또는 스핀다운 동안에 CSS 영역 위에서 유지된다.

Description

텍스처링된 슬라이더 접촉 영역을 구비한 디스크 드라이브

본 발명은 동작하지 않을 때 디스크에 접촉하는 슬라이더를 구비한, 디스크 드라이브에 사용하기 위한 자기 디스크에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 디스크 상에 접촉 시작/정지(start/stop) 영역을 형성하기 위해 레이저 텍스처링(laser texturing)을 이용하기 위한 방법에 관한 것이다.

데이터 기억을 위해 사용되는 디스크의 자기 표면(magnetic surfaces)은 극도로 평탄해야 하며, 일부의 박막 디스크의 피크-밸리(peak-to-valley) 거칠기는 100 Å 이하가 된다. 대부분의 디스크 드라이브의 설계에 있어서는, 디스크가 회전하지 않을 때 슬라이더가 디스크 표면상에서 정지되도록 허용한다. 만일 슬라이더가 매우 평탄한 표면 상에서 정지하도록 허용되었다면, 그 결과는 디스크 표면과 슬라이더 사이의 수용불가능할 정도로 높은 스틱션력(stiction forces)이 된다. 높은 면적 밀도 기록(high areal density recording)을 위해, 슬라이더는 디스크 표면에 매우 근접하여 비행(fly)해야 하며, 이것은 그 표면이 매우 평탄할 것을 요구한다. 그러므로, 추세는 보다 낮은 비행 높이 및 보다 평탄한 디스크로 향하고 있다. 슬라이더와 평탄한 디스크 사이의 스틱션력을 감소시키기 위해, 디스크 표면상의 대역(band)을 접촉 시작/정지(CSS) 영역을 형성하기 위해 레이저 텍스처링에 의해 고의적으로 거칠게 만들 수도 있다. 거칠어진 CSS 영역은 스틱션을 감소시키지만, 이것은 디스크의 스핀업(spin up) 및 스핀다운(spin down) 동안에 에너지 소실(dissipation)을 증가시키는 바람직하지 못한 영향을 준다. 에너지 소실은 마모(wear)와 직접적으로 관련되어 있다.

CSS 영역을 만들기 위한 다양한 기술이 제안되었다. 공개되어 심사되지 않은 일본 특허원(PUPA) 제4-362517호에는, 디스크가 동작하지 않을 때 슬라이더의 한 레일(rail)이 정지하고 있는, CSS에 인접한 디스크 표면내의 홈(groove)을 이용하는 것에 관해 기재되어 있다. 대안으로, 슬라이더 레일이 정지할 수 있는 원형 돌출부(round protrusion)를 이용하는 것에 대해서도 기재되어 있다. 이러한 각각의 기술은 슬라이더가 디스크 표면상의 평행한 위치로부터 경사지도록 한다. PUPA 제4-38716호는 슬라이더 레일 아래의 착륙 구역(landing zone)내로 나선형 홈을 절단하는 것을 제안하고 있다. 1988년에 발간된 익명의 연구보고서(Anonymous Research Disclosure) 29563"에는 "복수의 레일을 가진 슬라이더는 하나 또는 그 이상의 레일을 위한 텍스처링된 착륙 구역을 필요로 할 수도 있다"고 제안하고 있다.

CSS의 레이저 텍스처링에 대해서는, Ranjan 등에 의해 J. Appl. Phys. 4-91, p.5746ff에 기재되어 있다. 여기서, 평균 표면 거칠기는 빔 전류를 변경함으로써 변화되었다. 미국 특허 제5,528,922호에는, 분화구 형상의 범프(bumps)에서 주변 릿지(ridge)의 높이를 증가시키기 위해 증가된 레이저 펄스의 수를 이용하는 것에 관해 기재되어 있다. 미국 특허 제5,062,021호에는, CSS 영역을 형성하기 위해 레이저가 생성한 범프를 이용하고, 레이저 전력 및 펄스 지속기간을 변화시킴으로써 범프의 깊이 및 높이를 제어하고, 디스크 표면에 대한 레이저 빔 기울기(inclination)를 변화시킴으로써 범프의 형상을 변경하는 것에 관해 기재되어 있다.

본 발명은 자기 디스크 및 그 디스크를 이용한 디스크 드라이브에 관한 것이다. 본 발명은 에너지 소실을 감소시키고, 따라서 슬라이더가 디스크 표면과 실제적으로 접촉하고 있을 때 스핀업 및 스핀다운 동안에 헤드-디스크 경계면(interface)에서의 마모를 감소시킨다. 이것은 슬라이더가 접촉하는 디스크상의 접촉 시작/정지(CSS) 영역의 지형(topography)을 변경함으로써 수행된다. CSS 영역은 개념적으로 평탄한 표면상에서 3개의 원형 구역(circular zones)으로 분할되며, 그 중간 구역(middle zone)은 내측 구역(inner zone) 및 외측 구역(outer zone)과 다른 지형을 갖는다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 중간 구역 지형은 스틱션 감소를 희생하지 않고 시동(startup) 및 일시정지(shutdown) 동안에 에너지 소실을 감소시키도록 조정된다. 양호한 싱시예에서, 자기 디스크는 CSS 영역으로서 작용하는, 레이저 가열(heating)에 의해 형성된 일련의 범프를 갖고 있다. 평탄한 표면상의 다수의 범프는 원형 대역을 형성하며, 이 원형 대역에는 적어도 내측 구역, 중간 구역 및 외측 구역을 갖고 있다. 한 실시예에서, 중간 구역의 범프는 그 측면 구역의 범프의 평탄한 표면상의 평균 높이 보다 낮은 평탄한 표면상의 평균 높이를 갖는다. 다른 실시예에서는, 중간 구역의 범프의 밀도가 측면 구역의 범프의 밀도 보다 작게 만들어진다. 제3 실시예에서는, 중간 구역의 범프의 직경이 측면 구역에서 보다 작다. 관심을 끄는 범프 직경의 범위는 통상적으로 1-30 미크론이다. 제4 실시예에서는, 중간 구역이 텍스처링되지 않은 상태로 남아 있으며, 따라서, 범프가 없는 데이터 영역과 동일한 지형, 즉, 제로 범프 높이를 갖는다. 다른 실시에에서는 중간 구역에 대해 높이, 직경 및 밀도 감소의 어떠한 조합도 사용될 수 있다. 만일 슬라이더의 중앙 레일 또는 패드가 최저 비행 높이를 가지면, 중간 구역의 지형은 에너지 소실을 감소시키도록 변경된다. 이러한 변경은 ABS 설계(레일 또는 패드의 위치 및 직경, 슬라이더상의 최저 비행 스폿상의 힘), 비행 높이 대 속도, 슬라이더의 핏치(pitch), 디스크의 속도 등에 의존한다. 그 목적은 슬라이더 및 디스크 설계의 적절한 정합을 통해 에너지 소실 또는 마모를 최소화하는 것이다. 구역(zones)의 폭은 디스크와 함께 사용될 특정 슬라이더의 규격에 따라 선택된다. 내측 및 외측 구역은 슬라이더의 측면 레일을 지지하도록 배열된다. 인접하는 구역 사이의 경계는 급전(abrupt)할 필요가 없으며, 범프 높이, 직경 또는 밀도(또는 그들의 조합)에서의 변화는 점진적인 형태로 될 수 있다. 구역의 수는 슬라이더의 설계 및 그 슬라이더가 비행하는 곳에 따라 변화될 수 있다. 우묵한(recessed) 중간 구역(높이가 감소되거나 또는 범프가 없는 구역)이 트레일링(trailing) 중앙 패드를 구비한 3-레일 또는 패드 슬라이더와 함께 사용되면, 초기 이륙(take-off)에 도움을 주는 슬라이더에 대한 포지티브 핏치를 유발하고 에너지 소실을 감소시키는 특별한 장점이 발생한다. 범프 밀도가 감소된 경우에, 중앙 패드에 대한 접촉 영역이 감소된다.

본 발명의 디스크를 이용한 디스크 드라이브는 디스크의 스핀업 및 스핀다운 동안에 CSS 영역의 내측 및 외측 구역 상에서 슬라이더의 내측 및 외측 레일을 위치설정하기 위한 래치를 포함한다.

도1은 본 발명을 실시하는데 유용한 회전식 액츄에이터를 구비한 종래 기술의 디스크 드라이브의 평면도.

도2는 본 발명의 CSS 상에 배치된 슬라이더의 평면도.

도3은 본 발명의 CSS의 한 실시예에서의 평균 범프 높이를 도시하는 그래프.

도4는 본 발명의 CSS의 한 실시예의 중간 구역에서의 평균 범프 밀도 감소를 도시하는 평면도.

도5는 본 발명의 CSS의 한 실시예의 중간 구역에서의 평균 범프 직경 감소를 도시하는 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21:슬라이더 22:측면 슬라이더 레일

23:중앙 레일 111:디스크

112:스핀들 113:CSS 영역

114:데이터 영역 115:액츄에이터 어셈블리

116:음성 코일 모터 117:샤프트

118:신축성 케이블 119:전자장치

120:슬라이더 121:래치 메카니즘

122:탭 123:자석

124:축

도1은 본 발명을 실시하는데 유용한 회전식 액츄에이터를 구비한 디스크 드라이브를 도시하는 평면도이다. 이 시스템은 인-허브(in-hub) 전기 모터(도시 안됨)에 의해 회전되는 스핀들(112)상에 장착된 하나 또는 그 이상의 자기 기록 디스크(111)를 포함한다. 액츄에이터 어셈블리(115)는 하나 또는 그 이상의 판독/기록 헤드를 포함하는 슬라이더(120)를 지지한다. 이 어셈블리는 디스크가 회전하고 있지 않을 때 액츄에이터가 디스크의 표면과 접촉하여 슬라이더를 지지하는, 수직한 스택으로 배열된 다수의 액츄에이터 및 슬라이더로 구성될 수 있다. 음성 코일 모터(voice coil motor:VCM)(116)는 디스크에 대하여 액츄에이터 어셈블리(115)를 이동시켜, 어셈블리로 하여금 샤프트(117) 주위를 피봇(pivot)하도록 한다. 헤드는 충분한 속도로 회전할 때 디스크의 표면상에서 비행하기에 적합한 에어 베어링 슬라이더(air bearing slider)내에 포함되어 있다. 동작중에, 슬라이더가 디스크 상에서 비행하고 있을 때, VCM은 헤드가 데이터 영역(114)에 형성된 원형 트랙으로부터의 판독 및 기록을 위해 위치설정될 수 있도록 디스크를 교차하여 정확한 경로에 슬라이더를 이동시킨다. 헤드 및 VCM으로부터 또한 그들로 향하는 전기 신호는 신축성 케이블(flex cable)(118)에 의해 전달된다. 신호 처리, 제어 및 통신에 필요한 다양한 전자장치는 블록(119)으로 도시되어 있다. 동작중이 아니면서 디스크의 회전이 시작 또는 정지하고 있을 때의 주기 동안에, 슬라이더는 착륙 구역 또는 접촉 시작/정지(CSS) 영역(113)의 디스크의 표면과 물리적으로 접촉하여 위치설정되며, 이 영역은 비록 그 영역에 걸쳐 자기 코딩이 연장되어 있다 할지라도 데이터 기억에 사용되지는 않는다. CSS 영역은 도면에서 축척상 도시되지 않았다. CSS 영역의 실질적인 폭은 통상적으로 수 밀리미터이다. CSS 영역은 통상적으로 도시된 바와 같이 디스크의 내경(inner diameter:ID)에 근접하여 배치되지만, 디스크에 걸쳐 확산된 복수의 CSS 영역을 사용하는 것을 포함하여 다른 배치도 가능하다. 디스크가 동작하고 있지 않거나 또는 스핀업 또는 스핀다운할 때 그 운동을 매우 적은 허용오차(tolerance)로 제한하도록 상대적으로 고정된 위치에서 액츄에이터 어셈블리를 유지하기 위해 다양한 형태의 래치 메카니즘이 사용될 수 있다. 도1에 도시된 래치 메카니즘(121) 및 탭(tab)(122)은 래치 메카니즘을 일반적으로 예시하고자 의도된 것이다. 드라이브가 동작하고 있지 않거나 일시적으로 시동중에 있을 때 CSS 영역(113)상의 충분히 정확한 위치에서 액츄에이터 어셈블리에 장착된 슬라이더를 유지하는 작용을 하는 어떠한 형태의 래치도 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 래치는 디스크가 스핀업 또는 스핀다운할 때 슬라이더의 측면 레일이 CSS 영역상에서 적절하게 위치되어 유지되도록 보장하기에 충분하게 액츄에이터 어셈블리 운동을 제한해야 한다. 그러나, 일단 디스크가 충분한 속도로 회전하고 있으면 슬라이더가 비행할 수 있도록 허용해야 한다. 래치는 에어베어링(airbearing)의 강화(buildup)로 인해 슬라이더가 디스크로부터 이륙한 이후 스핀업 동안에 릴리스된다. 래치는 슬라이더가 에어베어링을 상실하기 전에 스핀다운 동안에 래치된다. 탭(122)은 도시된 바와 같이 래치된 위치에 있을 때 래치와 결합하도록 액츄에이터 어셈블리로부터 연장되어 있다. 탭과 접촉하는 래치의 일부분은 편의상 리프 스프링(leaf spring)과 같은 탄성 부재(resilient member)가 될 수 있다. 자석(123)은 래칭할 때 래치에 인력(attractive force)을 미친다. 래치에는 영구 자석과 전자석이 모두 사용될 수 있으며, 일부의 설계에 있어서는 자석이 사용되지 않는다. 래치는 통상적으로, 정확한 운동을 위해 탭(122)을 자유롭게 하도록 래치가 축(124) 주위를 시계 반대 방향으로 피봇하도록 야기하는 VCM에 의해 액츄에이터 어셈블리상에 작용하는 토크(torque)에 의해 릴리스된다. 본 발명의 양호한 실시예에서, CSS 영역은 레이저 가열에 의해 생성되는 기판 표면의 범프로부터 형성된다. 전체 디스크 드라이브 어셈블리는 오염을 방지하기 위해 밀봉된 하우징(도시 안됨) 내에 배치된다. 비록 슬라이더가 에어 베어링 슬라이더를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 원리는 근접 접촉(near contact) 또는 접촉 기록 슬라이더를 구비한 다른 기억장치에도 쉽게 적용될 수 있다.

디스크 기판은 (통상적으로 NiP로 코팅된) 알루미늄 합금, 글래스, 글래스-세라믹, 또는 레이저나 또는 다른 화학적 또는 기계적 수단에 의해 가열될 때 범프와 같은 지형적 특징을 형성하도록 유도될 수 있는 다른 물질로 이루어질 수 있다. 레이저를 이용하여 기판상에 범프를 형성하는 공정은 레이저 텍스처링과 같은 기술분야에 알려져 있다. "Magnetic recording disk having textured test band for controlling texture in the slider landing zone" 이란 제목의 미국 특허 제5,550,696호에는 레이저 텍스처링을 위한 기술 및 레퍼런스가 기재되어 있다. 미국 특허 제5,595,791호에는 깨지기 쉬운 글래스 기판을 레이저 텍스처링하기 위한 공정이 기재되어 있으며, 또한 깨지기 쉬운 비금속 기판을 레이저 텍스처링하기 위한 공정도 기재되어 있다. 미국 특허원 제08/150,525호에는 프로그래머블 레이저 텍스처링 툴에 대해 기재되어 있으며, 이 특허원은 본원에 참조로써 병합되어 있다. 레이저 빔의 레이저 펄스의 세기를 제어하고, 레이저 빔이 통과되는 셔터 및 디스크가 회전되어 방사상으로 이동하는 트랜스레이션 스테이지(translation stage)를 제어하기 위해 컴퓨터가 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 빔이 디스크상의 다양한 구역에 조사될 때 레이저 펄스의 세기가 제어될 수 있으며, 따라서 본 발명의 한 실시예를 구현하기 위해 필요한 범프의 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 컴퓨터는 또한, 빔 직경을 제어하고 그 세기와 함께 레이저 빔의 포커스되는 스폿 크기를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 다양한 구역의 범프 크기를 변화시키는 것을 포함하여 본 발명의 실시예를 만들기 위해 디스크상의 다양한 구역에 대해 스폿 크기 및 세기가 제어될 수 있다.

텍스처링 이후에는, 통상적으로 박막 물질의 다른 층이 디스크상에 스퍼터링된다. 통상적인 층으로서는, 크롬 하부층, 코발트 합금 자기층 및 카본으로 이루어지거나 또는 수소와 같은 다른 원소로 도핑된 카본으로 이루어진 보호층이 있으며, 또한 다른 추가적인 층이 존재할 수도 있다. 스퍼터링되는 모든 층의 총 두께는 통상적으로 100nm 정도가 된다. 범퍼의 패턴은 마지막 표면층을 포함하여 각각의 박막층에서 보존된다. 비록 스퍼터링이 가장 일반적인 박막 증착 방법이지만, 표면 지형을 보존할 수 있는 어떤 증착 방법도 본 발명의 CSS 영역과 함께 사용될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, CSS 영역(113)은 95mm 직경 디스크상에 수만개의 범프로부터 형성된 일반적으로 나선형의 패턴을 포함한다. 현재의 슬라이더 크기에 있어서, 범프는 3-4mm 넓이의 CSS 영역을 형성하도록 생성된다. CSS 영역의 폭은 슬라이더의 폭과 관련되어 있다. 비록 본 발명의 양호한 실시예는 레이저에 의해 유발되는 범프를 이용하지만, 거칠어진 표면 지형을 초래하는 어떠한 충분하게 제어가능한 공정도 이용될 수 있다. 범프는 디스크의 표면으로부터 연장된 어떤 기하학적 형상이 될 수도 있다. 종래 기술을 이용하여, 솜브레로 모양의 범프, 환형 림 또는 마운드을 포함하여 다양한 형상으로 레이저 범프가 생성될 수 있다. 비록 슬라이더는 설계 및 접촉 영역에 차이가 있지만, 완전히 텍스처링된 종래 기술의 CSS 영역에는, 통상적인 슬라이더를 위한 접촉 영역 아래에 많은 레이저 범프(예, 100-500개)가 존재한다. 범프의 직경은 25-100 미크론의 간격으로 0.5-50 미크론(통상적으로는 1-30 미크론) 범프 직경이다.

CSS 영역은 적어도 개념적으로는 3개의 구역으로 분할되며, 편의상 내측 구역, 중간 구역, 외측 구역으로 불리며, 내측 구역은 회전축에 가장근접한 구역이다. 이들 구역은 동심 원형 대역이다. 각각의 실시예에서, 중간 구역의 표면 지형은 측면 구역의 표면 지형과 다르다. 이들 구역 사이의 천이는 급전할 수도 있으며, 또는 이들 구역이 점진적으로 인접 구역으로 변화될 수도 있다. 중간 구역의 변경된 지형은 제로 범프 높이(즉, 무범프)를 포함하여 낮은 범프 높이에 의해 또한/또는 범프의 밀도를 감소시킴으로써 실현된다. 비록 본 발명의 CSS 영역은 다양한 슬라이더 설계와 함께 사용될 수 있지만, 도2는 본 발명에 따른 CSS 영역위에 위치설정된 3-레일 50% 슬라이더의 평면도를 도시하고 있다. 2개의 외측 슬라이더 레일(22)은 일반적으로 동일평면상에 있는 CSS 영역의 내측 및 외측 구역의 범프의 첨단부에 의해 지지된다. 이 슬라이더의 트레일링 중앙 레일(21)은 중간 구역에 위치되거나 그 구역에 의해 지지될 수 있다.

도2에 도시된 바와 같이 슬라이더의 폭은 약 1.5mm가 되고, 레일은 약 0.25mm의 넓이를 갖는다. 이 실시예에서, 디스크가 스핀업 또는 스핀다운할 때 액츄에이터 어셈블리 운동을 제한하기 위한 래치의 필요성은 명백한 것이다. 만일 슬라이더 위치가 측방향으로 너무 멀리 벗어나면, 슬라이더 레일은 내측 및 외측 구역에서 유지되지 않게 된다. 현대의 슬라이더에 있어서 기대되는 최대 폭은 약 2mm이다. 중간 구역의 폭은 슬라이더 레일들 사이의 거리보다 작거나 같아야 하며, 본 예에서 구역들은 약 1mm 넓이이다. 기대할 수 있는 슬라이더 레일 사이의 최대 간격은 약 1.5mm 이다. 이들 구역들은 동일한 폭으로 이루어질 필요가 없으며 어떠한 순서로도 형성될 수 있지만, 스파이럴링(spiraling) 기술이 편리하다. 내측 및 외측 구역에서, 범프는 일반적으로 일정한 높이 및 밀도로 형성된다. 하지만, 슬라이더 레일을 실제적으로 지지하게될 비교적 많은 수의 범프로 인해 상당한 편차가 허용될 수 있다. 범프의 실제적인 높이는 슬라이더의 실제적인 비행 높이에 근거하여 선택되어야 하지만, 내측 및 외측 구역에 있어서는, (현재의 기술로는) 통상적으로 10nm 와 80nm 사이에 속해야 하며, 15-50nm가 바람직하다. 일반적으로, 낮은 비행 높이는 낮은 범프 높이를 필요로 하며, 따라서 낮은 비행 높이를 추구하는 추세로 인해 낮은 범프 높이가 요구된다. 내측 및 외측 구역에서의 범프의 선택된 높이가 무엇이든지 간에, 중간 구역은 (1) 높이가 낮은 범프, (2) 보다 낮은 밀도를 가진 범프, (3) 보다 작은 직경을 가진 범프, (4) 높이, 직경, 및 밀도중 2개 또는 그 이상의 파라미터가 상이한 범프를 구비하거나, 또는 (5) 무범프 즉, 텍스처가 없는 것이 바람직할 것이다. 이러한 각각의 경우에, 스핀업 또는 스핀다운 동안에 헤드-디스크 경계면에서의 소실되는 에너지 및 마모는 감소된다. 만일 예를 들어, 내측 및 외측 구역(O-범프)에서의 평균 범프 높이가 47nm 라면, 중간 구역 범프(M-범프)에 대한 합리적인 값은 0-25nm가 되게 된다. 도3은 47nm O-범프 및 25nm M-범프에 대한 예에서 평균 범프 높이의 그래프를 도시하고 있다. 이 도면은 또한 CSS 영역의 방사상 횡단면도를 예시하기에 적합하다.

내측 및 외측 구역에서의 범프 밀도는 사용되는 슬라이더에 근거하여, 넓은 범위, 예를 들어 1평방 밀리미터당 100-10,000의 범위에 걸쳐 변화될 수 있다. 만일 범프 밀도가 구역을 구별하기 위해 이용되면, 중간 구역에서의 밀도는 다른 구역에서의 밀도의 0-50%로 감소되어야 한다. 예를 들어, 만일 내측/외측 구역이 1평방 밀리미터에서 25x50개의 범프 패턴을 가지면, 중간 구역은 50% 또는 그 이상의 밀도 감소를 초래하는 25x25 또는 그 이하의 패턴을 가질 수 있다. 도4는 외측 구역과 중간 구역 사이의 50% 밀도 감소를 도시하는 평면도이다. 중간 구역에서 범프의 밀도를 감소시키는 것은 디스크가 레이저 하에서 회전할 때 펄스 사이의 시간을 증가시킴으로써 또한/또는 범프의 나선의 아암(arms) 사이의 간격을 중가시킴으로써, 즉 디스크가 레이저 하에서 이동하는 반경 속도(radial rate)를 증가시킴으로써 쉽게 이루어질 수 있다.

에너지 소실에 영향을 주는 다른 요소는 범프 직경이다. 도5는 외측 구역과 중간 구역 사이의 범프 직경에서의 50% 감소를 도시하는 평면도이다. 범프 직경은 1 미크론으로부터 30 미크론까지 변화될 수 있다. 만일 범프 직경이 구역을 구별하기 위해 이용되면, 중간 구역에서의 직경은 다른 구역의 직경의 0-50%로 감소되어야 한다.

중간 구역에서의 범프 밀도, 직경 및 범프 높이는 설계시 스틱션과 마모 사이의 균형(trade-off)을 최적화하도록 조정되어야 한다. 평탄한 중간 구역은 수용불가능한 스틱션을 초래할 수 있지만, 높이가 높은 또한/또는 조밀한 범프는 수용불가능한 마모를 초래할 수도 있다. 최상의 성능을 제공하는, 중간 지역에서의 범프의 정확한 높이, 직경 및 밀도는, 텍스처링되지 않은 디스크 표면(즉, 데이터 영역의 표면)의 잉여 평탄도(smoothness), 슬라이더 설계 및 드라이브의 시작/정지 성능을 포함하여 시스템의 세부사항의 함수가 된다.

범프의 높이, 직경 및 밀도는 종래 기술에 알려진 바와 같이 텍스처링 공정의 여러 파라미터를 변경함으로써 변화될 수 있다. 레이저 펄스 에너지를 감소시키거나 펄스폭을 증가시키거나 또는 빔 팽창(expansion)이 감소될 때 포커스되는 스폿 크기를 증가시키는 것은 범프 높이, 범프 형상 또는 범프 직경에서의 변화를 초래하게 된다. 텍스처 없이 중간 구역을 생성하기 위해서는, 툴을 방사상으로 적절한 거리를 이동시키는 시간 주기 동안에 레이저 텍스처링을 꺼야할 필요가 있다.

종래 기술의 CSS로 만들어진 디스크 상의 측정된 스틱션의 비교에 의하면, 슬라이더가 정확하게 위치설정될 때 본 발명의 3-구역 CSS 영역에 대한 스틱션의 뚜렷한 변화를 보여주지 못한다. 그러나, 스핀들 가속/감속 프로파일 및 슬라이더에 대한 디스크 속도의 함수로서의 마찰력(friction force)을 이용하면, 스핀업 및 스핀다운 동안에 헤드-디스크 경계면에서 소실되는 에너지를 계산할 수 있다. 슬라이더의 중앙 레일이 CSS의 외측 구역상에 위치된 경우에 있어서는, 중앙 레일이 중간 영역상에 위치되었을 때보다 상당한 정도의 많은 에너지가 소실되었다. 에너지 소실이 감소되었다는 것은 슬라이더-디스크 경계면의 내구성(durability)이 향상되었다는 것을 예보하는 것이며, 본 발명에 있어서 CSS 성능이 향상되었다는 장점을 증명하는 것이다.

본 발명의 중요한 실시예는 도2에 도시된 바와 같이 트레일링 중앙 패드를 구비한 3-레일 슬라이더와 함께 우묵한 중간 구역을 이용한다. 슬라이더가 빠르게 이륙하는 것에 도움이 되도록 포지티브 핏치(positive pitch)를 유발하는데 있어 특별한 장점이 발생한다. 만일 측면 레일(22)이 보다 높은 외측 및 내측 구역상에 위치하여 있으면서, 트레일링 레일 또는 패드(23)가 우묵한 중간 구역으로 강하하면, 슬라이더의 포지티브 핏치가 발생한다. 포지티브 핏치는 슬라이더의 리딩 엣지(leading edge)에서 공기를 압축시키는데 도움을 주며, 따라서 슬라이더가 디스크상에 평평하게 위치하고 있었던 경우보다 낮은 디스크 속도에서 비행하게 된다. 중간 구역에 대한 측면 구역의 상대적인 높이, 슬라이더의 길이, 슬라이더의 지형(크라운 또는 캠버), 슬라이더가 비행할 때의 슬라이더의 핏치, 및 측면 구역상의 범프와 접촉하는 슬라이더 레일의 위치에 따라, 경사각은 2-300 마이크로-라디안(micro-radians)의 범위가 바람직할 수 있다.

디스크의 레이저 텍스처링은 박막 코딩의 증착 이전에 이루어지지만, 소정의 준비 단계 다음에 이어질 수도 있다. 예를 들어, 통상적으로 AlMg 기판은 초기 단계로서 NiP로 전기 없이 도금되고 연마(polished)된다. 글래스와 같은 기판은 도금되지 않지만 연마는 필요로할 수도 있다. 준비된 기판은 레이저 텍스처링되고, 적절한 층이 스퍼터링되고, 종래 기술을 이용하여 점진적으로 기능적인 디스크 드라이브로 조립된다.

비록 본 발명이 양호한 실시예를 참조하여 특별하게 도시 및 설명되었지만, 이 기술에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 그 형태 및 세부사항에서 다양한 변경이 이루어질 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 자기 디스크 및 그 디스크를 이용한 디스크 드라이브에 있어서는, 에너지 소실을 감소시키고, 따라서 슬라이더가 디스크 표면과 실제적으로 접촉하고 있을 때 스핀업 및 스핀다운 동안에 헤드-디스크 경계면에서의 마모를 감소시키는 효과가 있다.

Claims

디스크 드라이브에 사용하기 위한 디스크에 있어서,

디스크 형상의 기판; 및

디스크의 평탄한 표면상의 적어도 내측 구역, 중간 구역 및 외측 구역 - 여기서, 상기 내측 구역, 중간 구역 및 외측 구역은 동심원을 형성하고, 상기 내측 및 외측 구역은 상기 평탄한 표면상에 슬라이더를 접촉하여 지지하기 위해 상기 평탄한 표면에 다수의 표면 특징에 의해 형성된 내측 및 외측 표면 지형을 가지며, 상기 중간 구역은 상기 내측 및 외측 표면 지형과 다른 중간 표면 지형을 가짐 - 을 포함하는 원형 접촉 시작/정지(CSS) 영역

을 포함하는 디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 내측, 외측 및 중간 표면 지형을 형성하는 상기 표면 특징은 범프이고, 상기 중간 표면 지형을 형성하는 범프는 상기 평탄한 표면상에서 상기 내측 또는 외측 구역의 범프의 평균 높이 보다 낮은 평균 높이를 갖는

디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 내측, 외측 및 중간 표면 지형을 형성하는 상기 표면 특징은 범프이고, 상기 중간 표면 지형을 형성하는 범프는 상기 내측 또는 외측 구역의 범프의 평균 밀도 보다 낮은 평균 밀도를 가진

디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 디스크는 표면 지형을 가진 데이터 영역을 포함하고, 상기 중간 구역의 표면 지형은 상기 디스크의 상기 데이터 영역의 표면 지형과 동일한

디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 내측 및 외측 표면 지형을 형성하는 상기 표면 특징은 10nm 내지 80nm의 평균 높이를 가진 범프인

디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 내측 및 외측 표면 지형을 형성하는 상기 표면 특징은 1 미크론 내지 30 미크론의 평균 직경을 가진 범프인

디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 CSS 영역은 4mm 또는 그 이하의 폭을 가진

디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 CSS 영역의 상기 중간 구역은 1.5mm 또는 그 이하의 폭을 가진

디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 중간 구역은 상기 내측 및 외측 구역의 범프의 평균 밀도 보다 낮은 평균 밀도와 상기 내측 및 외측 구역의 범프의 평균 높이 보다 낮은 평균 높이를 가진 다수의 범프를 포함하는

디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 내측 및 외측 표면 지형을 형성하는 표면 특징은 10nm 내지 80nm의 평균 높이와 1 미크론 내지 30 미크론의 평균 직경을 가진 범프이고, 상기 CSS 영역의 상기 중간 구역은 1.5mm 또는 그 이하의 폭을 가지며, 또한 상기 중간 구역은 상기 내측 및 외측 구역의 범프의 평균 밀도 보다 낮은 평균 밀도, 또는 상기 내측 및 외측 구역의 범프의 평균 직경 보다 작은 평균 직경, 또는 상기 내측 및 외측 구역의 범프의 평균 높이 보다 낮은 평균 높이를 가진 다수의 범프를 포함하는

디스크.
제 1 항에 있어서,

상기 중간 구역은 상기 내측 및 외측 구역의 범프의 평균 직경 보다 작은 평균 직경을 가진 다수의 범프를 포함하는

디스크.
디스크;

적어도 제1 및 제2 레일 - 상기 레일들은 동일평면상에 있으며 레일 사이의 공간에 의해 분리되어 있음 - 을 구비한 슬라이더;

디스크의 평탄한 표면상의 적어도 내측 구역, 중간 구역 및 외측 구역 - 여기서, 상기 내측 구역, 중간 구역 및 외측 구역은 동심원을 형성하고, 상기 중간 구역은 상기 레일 사이의 공간 보다 작거나 같은 폭을 가지며, 적어도 상기 내측 및 외측 구역은 상기 슬라이더의 한 레일을 지지하기 위해 상기 평탄한 표면에 다수의 표면 특징을 가지며, 상기 내측 및 외측 구역은 상기 중간 구역의 표면 지형과 다른 표면 지형을 가짐 - 을 포함하는 원형 접촉 시작/정지(CSS) 영역; 및

상기 외측 구역상에 상기 제1 레일을 그리고, 상기 내측 구역상에 상기 제2 레일을 동시에 위치설정하기 위한 래치

를 포함하는 디스크 드라이브.
디스크 드라이브에 사용하기 위한 디스크를 제조하는 방법에 있어서,

평탄한 표면에 제1 평균 높이, 제1 평균 직경 및 제1 평균 밀도를 가진 범프의 대체로 원형의 범프 대역을 형성하기 위해 일련의 스폿을 완화(soften)시키도록 디스크의 평탄한 표면상에 레이저 빔을 반복적으로 펄싱(pulsing)함으로써 접촉 시작/정지(CSS) 영역의 내측 구역을 형성하는 단계;

상기 내측 구역에 인접하여 상기 CSS 영역의 원형의 중간 구역 - 여기서, 상기 중간 구역은 범프를 갖고 있지 않거나, 또는 상기 제1 평균 높이 보다 낮은 제2 평균 높이를 갖거나, 또는 상기 제1 평균 직경 보다 작은 제2 평균 직경을 갖거나, 또는 상기 제1 평균 밀도 보다 낮은 제2 평균 밀도를 가진 범프를 포함함 - 을 형성하는 단계; 및

평탄한 표면에 제1 평균 높이, 제1 평균 직경 및 제1 평균 밀도를 가진 범프의 대체로 원형의 범프 대역을 형성하기 위해 일련의 스폿을 완화(soften)시키도록 디스크의 평탄한 표면상에 레이저 빔을 반복적으로 펄싱(pulsing)함으로써 CSS 영역의 외측 구역을 형성하는 단계

를 포함하는 디스크 제조 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 CSS 영역의 상기 중간 구역을 형성하는 단계는, 상기 제2 평균 높이가 50nm 보다 낮고 상기 제1 평균 높이 보다 낮게 되도록 하기 위해 상기 레이저 빔의 펄스폭을 감소시키거나 또는 상기 레이저 빔의 스폿 크기를 확장시키는 단계를 더 포함하는

디스크 제조 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 CSS 영역의 상기 중간 구역을 형성하는 단계는, 상기 제2 평균 밀도가 상기 제1 평균 밀도 보다 낮게 되도록 하기 위해 상기 레이저 빔의 펄스 사이의 시간을 증가시키는 단계를 더 포함하는

디스크 제조 방법.
디스크 드라이브를 동작시키는 방법에 있어서,

슬라이더 - 여기서, 상기 슬라이더는 레일 사이의 공간에 의해 분리된 적어도 제1 및 제2 레일을 구비함 - 를 디스크의 평탄한 표면상의 원형의 접촉 시작/정지(CSS) 영역 - 여기서, 상기 CSS 영역은 내측 구역, 중간 구역 및 외측 구역으로 분할되고, 상기 중간 구역은 상기 내측 또는 외측 구역의 표면 지형과 다른 표면 지형을 가짐 - 상에 정지하도록 하는 위치에 래치하는 단계;

상기 CSS 영역의 내측 및 외측 구역 위에 상기 슬라이더의 제1 및 제2 레일을 유지하면서 상기 디스크를 회전시키는 단계; 및

상기 슬라이더가 상기 디스크로부터 이륙한 이후에 래치를 릴리스하는 단계

를 포함하는 디스크 드라이브 동작 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 디스크가 회전하고 있는 동안 상기 CSS 영역 위에 상기 슬라이더를 래치하고, 상기 디스크의 회전을 정지시키는 단계를 더 포함하는

디스크 드라이브 동작 방법.