KR100276752B1 - 디스크 드라이브용 헤드 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 디스크 드라이브용 헤드는 하부 공기 내포 표면, 선두 에지 및 후미 에지를 갖는 슬라이더(26)와; 상기 슬라이더의 후미 에지에서 상기 슬라이더에 의해 장착되는 자기 트랜스듀서와; 상기 슬라이더의 공기 내포 표면에 부착되고, 선두 에지 및 후미 에지를 갖는 보호 오버코트(40)를 구비한다. 상기 보호 오버코트의 후미 에지는 슬라이더로부터 디스크 드라이브의 디스크표면까지의 최소 간격이 자기 트랜스듀서(25) 및 디스크 표면(22)사이에 놓이도록 상기 슬라이더의 후미 에지로 부터 이격된다.

Description

디스크 드라이브용 헤드 및 그 제조 방법

디스크 드라이브는 사용자가 용이하게 이용할 수 있는 대량의 데이터를 기억하기 위해 워크스테이션, 퍼스널 컴퓨터, 랩탑 및 기타 컴퓨터 시스템에 흔히 사용된다. 일반적으로, 디스크 드라이브는 스핀들 모터에 의해 회전되는 자기 디스크를 포함한다. 디스크의 표면은 디스크 둘레를 원주상으로 연장하는 일련의 데이터 트랙으로 분할된다. 각각의 데이터 트랙은 디스크 표면상에 자기 전이(magnetic transition)의 형태로 데이터를 기억할 수 있다.

헤드는 데이터를 판독하기 위해 자기 전이를 감지하거나 또는 데이터를 기록하기 위해 디스크 표면상에 자기 전이를 발생시키는 전기 전류를 생성하도록 사용되는 자기 트랜스듀서와 같은 상호작용 구성요소(interactice element)를 포함한다. 자기 트랜스듀서는 디스크의 자기 표면과의 상호작용에 적합한 위치에 트랜스듀서의 작동 구성요소를 내포하는 판독/기록 갭을 포함한다.

헤드는 트랜스듀서를 로터리 액츄에이터 아암에 장착시키는 슬라이더를 추가로 포함한다. 액츄에이터 아암은 디스크가 트랜스듀서 아래에서 회전할때 디스크의 소정 데이터 트랙으로부터 데이터를 판독하거나 소정 데이터 트랙에 데이터를 기록하기 위해 디스크의 소정 데이터 트랙 위에 트랜스듀서 및 슬라이더를 포함하고 있는 헤드를 선택적으로 위치시키도록 작동한다.

슬라이더는 공기 내포 표면을 포함하도록 구성되며, 이 공기 내포 표면은 공기 내포 표면과 디스크의 회전에서 비롯된 유체 흐름간의 상호작용으로 인해 헤드 및 트랜스듀서가 디스크 표면의 데이터 트랙 위에서 비행하도록 한다. 트랜스듀서가 디스크 표면 위에서 비행하는 거리량은 "비행 높이" 로 지칭된다. 공지의 디스크 드라이브 시스템에서, 공기 내포 표면은 슬라이더를 경사 방향(pitch direction)으로 선회시키고, 헤드의 선두 에지가 후미 에지보다 더 높은 레벨로 상승하도록 한다. 따라서, 헤드의 비행 높이는 선두 에지에서 부터 후미 에지까지로 변화하며, 최소 비행 높이는 후미 에지에서 발생한다. 판독/기록 갭은 슬라이더의 후미 에지에서 상승된다.

널리 공지된 바와 같이, 공기 내포 표면의 작용으로 인해 트랜스듀서는 디스크 드라이브의 정상적인 판독 및 기록 동작 동안 디스크 표면과 물리적으로 접촉하지 않는다. 그러나, 트랜스듀서의 판독/기록 갭이 가능한한 디스크 표면에 근접하게 되는 전체적인 비행 높이를 달성하고자 하는 것이 일반적인 목적이 되고 있다. 예를들어, 횡압력 등고(TPC:transverse pressure contour) 헤드는 디스크 표면의 대략 2μ 인치 위의 비행 높이에서 동작하도록 설계될 수 있다.

트랜스듀서의 활성 판독/기록 갭이 디스크이 표면에 더 근접할수록, 데이터를 나타내고 있고 디스크 표면상의 자기 전이로 인해 트랜스듀서에 의해 생성되는 전기 신호가 더욱 강해진다. 디스크 드라이브의 신뢰적인 전기 성능을 보장하기 위해 가능한한 강한 데이터 신호를 생성하는 것이 이롭다.

디스크 드라이브가 작동하지 않는 경우, 기억 디스크의 회전이 정지되고, 헤드의 공기 내포 표면은 트랜스듀서를 비행시키도록 동작하지 않는다. 이러한 환경하에서, 트랜스듀서를 포함한 헤드는 디스크 표면상의 휴식처로 이동한다. 통상적으로, 액츄에이터는 디스크 드라이브의 전원이 완전히 차단되기 전에 헤드를 데이터 트랙에서 멀리 떨어진 디스크 표면상에 설치된 착륙 지역(landing zone) 위에 위치시키도록 작동된다. 디스크 드라이브의 공지된 접촉 정지 동작에서, 핵츄에이터 아암이 착륙 지역 위에 헤드를 위치시킨후 기억 디스크의 회전이 감소 및 정지되었을때, 헤드는 디스크 표면과 접촉한다. 착륙 지역을 사용함으로써 헤드와 디스크 표면간의 접촉으로 인해 발생할 수도 있는 데이터 트랙에 대한 손상을 방지할 수 있다. 그러나, 트랜스듀서와 디스크 표면간의 접촉은 트랜스듀서에 대한 손상을 야기할 수 있다.

이러한 점은 디스크 드라이브가 접촉 개시 동작으로 다시 구동될때 특히 심각한다. 접촉 개시 동작에서는 헤드가 착륙 지역과 여전히 접촉하고 있는 동안 디스크가 회전된다. 헤드와 디스크 표면간의 분리에 저항하는 헤드와 착륙 지역간의 점착성(stiction)은 헤드에 의해 장착된 트랜스듀서에 상당히 해가될 수 있다. 실제로, 디스크 표면과 헤드간의 점착성이 상당하여 디스크의 최고 회전 속도에서도 공기 내포 표면이 디스크 표면으로 부터 헤드를 들어올릴 수 없을 수도 있다.

탄소층과 같은 보호 오버코트가 디스크 표면 및 슬라이더의 공기 내포 표면의 각각에 도포될 수 있다. 이러한 보호층은 특히 접촉 개시 및 정지 동작 동안의 헤드 구조체와의 접촉으로 인한 손상으로 부터 트랜스듀서를 보호함에 있어 상당한 장점을 제공하여 디스크 드라이브의 기계적 성능의 신뢰성을 더욱 증가시킨다.

전술된 바와 같이, 트랜스듀서가 후미 에지에서는 슬라이더 내부에 장착되며, 트랜스듀서의 활성 판독/기록 갭이 슬라이더의 공기 내포 표면에서는 노출된다. 이러한 방식으로, 트랜스듀서는 가능한한 디스크 드라이브에 근접하게 위치된다. 그러나, 슬라이더의 공기 내포 표면에 보호 오버코트를 입힘으로써 판독/기록 갭 아래에서의 슬라이더의 두께가 증가하고, 그 결과 디스크 드라이브의 작동 동안에 트랜스듀서의 판독/기록 갭의 유효 비행 높이가 증가한다. 따라서, 보호 코팅을 입혀 기계적 성능을 향상시키기 위해서는 트랜스듀서의 판독/기록 갭의 유효 비행 높이의 증가에 의해 전기적 성능이 감소된다는 단점을 감수하여야 한다.

본 발명은 디스크 드라이브에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 디스크 드라이브에 사용되는 슬라이더용의 보호 오버코트에 대한 신규의 향상된 장치 및 구조를 제공한다. 본 발명은 슬라이더에 의해 장착된 자기 트랜스듀서를 보호하는 드스크 드라이브의 접촉 개시 및 정지 동작 동안의 보호 오버코트의 장점을 달성하며, 보호 오버코트가 없는 슬라이더를 사용할시에 얻을 수 있는 동일 레벨의 디스크 표면과 자기 트랜스듀서간의 자기적 간격을 유지한다.

도 1 은 디스크 드라이브의 사시도.

도 2 는 수평 위치에서의 도 1 의 헤드중의 한 헤드의 일부분에 대한 분해도.

도 3 은 경사 위치에서의 도 2 의 헤드의 일부분에 대한 분해도.

도 4 는 본 발명에 따른 보호 오버코트를 입히기 위한 제조 처리에서의 슬라이더의 측면도.

도 5 는 제조 처리 후의 도 4 의 슬라이더의 측면도.

본 발명은 슬라이더의 공기 내포 표면에 입혀진 보호 오버코트에 대한 신규의 향상된 구조를 제공한다. 특히, 보호 코팅은 슬라이더의 길이보다 작은 길이를 갖는 층으로서 공기 내포 표면에 입혀지며, 그에 따라 보호 코팅의 후미 에지가 슬라이더의 후미 에지와 이격된다. 이러한 방식에서, 보호 오버코트는 슬라이더의 전방부에만 제공되고, 트랜스듀서의 판독/기록 갭 아래의 슬라이더의 두께는 보호 코팅이 존재함에 따른 영향을 받지 않는다.

헤드의 후미 에지가 비행 높이 동작 동안 슬라이더의 최하단에 있기 때문에, 슬라이더의 후미 에지에 보호 코팅이 없다는 것은 최소 비행 높이가 보호 코팅이 없이 달성될 수 있는 것과 동일 레벨로 설정될 수 있다는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명은 보호 오버코트의 사용에도 불구하고 트랜스듀서의 판독/기록 갭을 디스크 표면상에 기록된 자기 전이에 가능한한 근접하게 하는 유효 저비행 높이 동작을 가능케하는 방식으로 헤드/디스크 접촉 개시 및 정지 동작에 의해 야기될 수 있는 디스크 고장을 최소화시키기 위해 요망되는 기계적 보호를 달성할 수 있다. 디스크 드라이브의 접촉 정지 동작동안, 슬라이더의 선두 에지는 후미 에지보다 더 빠르게 디스크 표면을 향해 선회하며, 이로써 보호 코팅이 착륙 지역의 표면에 접촉하고 트랜스듀서가 코팅에 의해 디스크 표면 위에서 이격된다.

도면을 참조하면, 먼저 도 1 에는 일반적으로 도면부호 20 으로 표시된 디스크 드라이브가 도시되어 있다. 디스크 드라이브는 복수의 기억 디스크(22a∼22d) 및 복수의 판독/기록 헤드(24a∼24h)를 포함한다. 기억 디스크(22a∼22d)의 각각은 사용자 데이터를 기억하기 위한 복수의 데이터 트랙이 설치되어 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 데이터가 모든 기억 디스크의 데이터 트랙으로 부터 판독되거나 기록될 수 있도록 개개의 디스크(22a∼22d)의 각각의 표면에 대해 하나의 헤드가 제공된다. 디스크 드라이브(20)는 단지 본 발명을 활용한 디스크 드라이브 시스템의 일례일뿐이며, 본 발명은 그 보다 많거나 적은 기억 디스크를 포함하는 디스크 드라이브 시스템에서 실시될 수도 있다.

기억 디스크(22a∼22d)는 종래 기술로 공지된 바와 같이 스핀들 모터 장치(29)에 의해 회전되도록 장착된다. 더욱이, 판독/기록 헤드(24a∼24h)는 기억 디스크(22a∼22d)의 소정 반경 위에서의 제어된 위치설정을 위해 각각의 액츄에이터 아암(28a∼28h)에 의해 지지되어 데이터 트랙으로 부터의 데이터의 판독 및 데이터 트랙으로의 데이터 기록을 가능케 한다. 액츄에이터 아암(28a∼28h)은 이 액츄에이터 아암(28a∼28h)을 디스크 표면을 방사상으로 가로질러 제어가능하게 회전시키도록 동작할 수 있는 보이스 코일 모터(32)에 의해 핀(30)에 회전가능하게 장착된다.

판독/기록 헤드의 각각은 슬라이더(26)에 장착된 자기 트랜스듀서(25)를 포함한다. 디스크 드라이브 시스템에서 통상적으로 활용되는 바와 같이, 슬라이더(26)는 디스크 드라이브 시스템의 비접촉 동작을 위해 판독/기록 헤드(24a∼24h)의 자기 트랜스듀서(25)를 전술된 바와 같이 각각의 기억 디스크의 표면 위에서 비행하도록 한다. 비사용시, 보이스 코일 모터(32)는 판독/기록 헤드(24a∼24h)를 각각의 착륙 지역(58) 위에 위치시키도록 액츄에이터 아암(28a∼28h)을 회전시키며, 이 착륙 지역에서 판독/기록 헤드(24a∼24h)는 기억 디스크 표면상의 휴식처로 이동한다.

스핀들 모터(29) 및 보이스 코일 모터(32)의 제어된 동작을 위한 제어 전자장치를 장착하기 위해 인쇄회로기판(PCB)이 설치된다. PCB(34)는 또한 기억 디스크(22a∼22d)의 데이터 트랙으로의 데이터 전송 및 데이터 트랙으로 부터의 데이터 전송을 제어하기 위해 판독/기록 헤드(24a∼24h)에 접속된 판독/기록 채널 회로를 포함한다. PCB(34)를 디스크 드라이브의 각종 구성요소에 접속시키기 위한 방법은 종래기술로 널리 공지되어 있다.

도 2 는 디스크 드라이브의 동작 시작시에 디스크(22a∼22d)가 회전을 최초로 개시할때의 헤드(24a∼24h)를 도시하고 있다. 이때, 헤드(24a∼24h)는 초기에 디스크 표면에 대해 거의 수평이다(즉, 슬라이더가 디스크 표면을 최초로 들어올릴 때, 디스크 표면으로 부터 측정된 바와 같이 슬라이더(26)의 경사 각도 θ 가 작아 슬라이더(26)를 디스크 표면에 대해 거의 수평으로 위치시킴).

본 발명에 따라, 예를들어 탄소와 같은 보호 오버코트(40)가 이 오버코트(40)의 후미 에지(42)가 디스크(22a∼22d)의 회전 지시에 관련하여 슬라이더(26)의 후미 에지(44)로 부터 거리 X 만큼 이격되도록 슬라이더(26)의 하부 공기 내포 표면에 입혀진다.

도 2 에 도시된 슬라이더(26)의 위치에서, 보호 오버코트(40)를 포함하고 있는 슬라이더 공기 내포 표면의 최하위부로 부터의 최소 거리 Hmin 는 보호 오버코트(40)와 디스크 표면간의 거리 d 거 된다. 트랜스듀서(25)는 후미 에지(44)에서 슬라이더(26) 내에 장착된다. 그러므로, 트랜스듀서(25)는 Hmin 보다 큰 거리 hg 로 디스크 표면으로 부터 이격되며, 보호 오버코트(40)가 없는 경우처럼 디스크 표면에 근접하지는 않는다. 그러나, 접촉 정지 또는 개시 동작 동안과 같이 슬라이더(26)와 디스크 표면간의 접촉의 경우, 보호 오버코트(40)는 트랜스듀서(25)에 대한 가능한 손상을 최소화시키기 위해 디스크 표면에 물리적으로 접촉할 것이다.

디스크(22a∼22d)의 회전이 작동 회전 속도로 증가할때, 각도 θ 가 증가하고, 슬라이더(26)의 경사가 도 3 에 도시된 바와 같이 더욱 현저해진다. 경사 각도 θ 가 증가될때, 보호 오버코트(40)와 디스크 표면간의 거리 d 는 트랜스듀서(25)가 장착되는 슬라이더(26)의 후미 에지와 디스크 표면간의 거리 hg 보다 커진다. 그러므로, Hmin 은 슬라이더 비행 높이가 증가할때 디스크 표면이 슬라이더(26)의 후미 에지를 향해 이동하도록 경사 각도 θ 와 함께 변화한다.

소정 경사 각도 θ 및 슬라이더 정점 δ 에 대한 보호 오버코트(40)와 디스크 표면간의 최소 거리 d 는 다음의 수학식 1 에 의해 제공된다.

수학식 1

d = hg + xθ + ((4δ × x × (x-L))/L²) - t

여기서, d 는 보호 오버코트와 디스크 표면간의 최소 거리이고, hg 는 슬라이더의 후미 에지와 디스크간의 거리이며, x 는 보호 오버코트와 슬라이더의 후미 에지간의 간격이며, θ 는 슬라이더의 경사 각도이고, δ 는 슬라이더 정점이며, L 은 슬라이더의 길이이고, t 는 보호 오버코트의 두께이다.

상기의 수학식 1 은 본 발명의 장치을 달성하기 위해 슬라이더의 치수를 설계하기 위해 사용될 수 있다. 간격 x 는 슬라이더의 후미 에지에 장착된 트랜스듀서와 디스크 드라이브의 작동 회전 속도에서의 디스크간의 자기 거리(magnetic distance)를 최소화시키도록 결정될 수 있다.

본 발명은 또한 슬라이더의 길이 치수보다 작은 길이 치수를 갖는 보호 오버코트를 포함하는 슬라이더를 제조하는 방법을 제공한다. 도 4 를 참조하면, 공지된 제조 처리를 시행하지 않은 단계에서 슬라이더에 진공 테이프 또는 기계적 마스크를 입힌다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 슬라이더는 슬라이더의 전체 길이를 연장하는 탄소 오버코트를 가지며, 진공 테이프 또는 기계적 마스크가 슬라이더상에 잔류하게 될 오버코트의 부분을 피복하도록 배열된다. 즉, 진공 테이프 또는 기계적 마스크의 후미 에지가 슬라이더의 후미 에지로 부터 거리 x 로 이격된다.

진공 테이프 또는 기계적 마스크를 지나서 연장하는 탄소 오버코트의 부분은 제거된다. 예를들어, 진공 테이프 또는 기계적 마스크를 지나 연장하는 탄소 오버코트의 일부분을 에칭하기 위해 산소 플라즈마 에칭 기술이 사용된다. 산소 플라즈마 에칭 기술을 사용한 후, 도 5 에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 슬라이더를 제공하도록 진공 테이프 또는 기계적 마스크가 제거된다.

도 4 및 도 5 의 각각에 도시된 바와 같이, 탄소 오버코트를 슬라이더에 부착시키기 위한 접착층으로서 Si 층이 사용된다. 본 발명의 제조 처리의 다른 장점은 산소 플라즈마 에칭 기술에 의해 슬라이더의 후미 에지 부분에서 탄소 오버코트를 제거한 후에도 SiO_x또는 SiO₂층이 잔류한다는 점이다. SiO_x또는 SiO₂층은 판독/기록 갭을 위한 부식 보호를 제공한다. 도면에 도시된 바와 같이, SiO_x또는 SiO₂층의 두께는 탄소 오버코트의 두께에 비해 미미하여 판독/기록 갭의 유효 비행 높이에 거의 영향을 주지 않는다.

Claims (13)

1. 디스크 드라이브용 헤드를 제조하는 방법에 있어서,

   슬라이더의 하부 공기 내포 표면에 접착층을 인가하는 단계;

   상기 접착층에 보호 오버코트를 인가하는 단계;

   상기 보호 오버코트 상에 마스크를 배치하는 단계;

   상기 마스크의 후미 에지가 상기 슬라이더의 후미 에지로부터 이격되도록 상기 마스크를 위치 설정하여, 상기 보호 오버코트의 일부분이 상기 마스크의 후미 에지를 지나서 연장되도록 노출시키는 단계;

   상기 보호 오버코트의 상기 노출된 부분은 제거하고 오버코트의 제거에 의해 노출된 상기 접착층 부분은 제거하지 않는 단계 및

   상기 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 접착층은 Si 를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 접착층은 상기 보호 오버코트의 노출된 부분의 제거 후에 SiO_x의 형태로 되는 것을 특징으로 하는 헤드 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호 오버코트의 노출된 부분을 제거하는 상기 단계는 에칭 기술을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 헤드 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 에칭 기술은 산소 플라즈마 에칭 기술을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 마스크는 진공 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 제조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 마스크는 기계적인 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 제조 방법.
8. 제 1 항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보호 오버코트는 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 제조 방법.
9. 디스크 드라이브용의 헤드에 있어서,

   하부 공기 내포 표면을 갖는 슬라이더;

   상기 공기 내포 표면상의 접착층; 및

   호보 오버코트의 후미 에지가 상기 슬라이더의 후미 에지와 이격되도록 상기 접착충 상에 배치된 보호 오버코트를 포함하고,

   상기 접착층은 상기 슬라이더의 상기 하부 공기 내포 표면의 대부분에까지 미치는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브용 헤드.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 접착층은 SiO_x의 형태인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브용 헤드.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 보호 오버코트는 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브용 헤드.
12. 제 9항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 보호 오버코드의 후미 에지는 상기 슬라이더의 후미 에지로부터 x1 만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브용 헤드.
13. 제 9항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 보호 오버코트는, 다음의 식

    d = hg + x1θ + ((4δ × x1 ×(x1 - L)) / L²) - t

    에 따는 최소 거리 d 로 상기 기억 디스크 위에서 비행하는데,

    여기서, d 는 상기 보호 오버코트와 디스크 표면간의 최소 거리;

    hg 는 상기 슬라이더의 후미 에지와 디스크간의 거리;

    x1 은 상기 보호 오버코트의 후미 에지와 상기 슬라이더의 후미 에지간의 간격;

    θ 는 상기 슬라이더의 경사각도;

    δ 는 상기 슬라이더의 정점;

    L 은 상기 슬라이더의 길이;

    t 는 상기 보호 오버코트의 두께이며,

    θ값이 소정값 이상인 경우에는 상기 거리 hg 가 상기 거리 d 보다 작고, θ의 값이 상기 소정값 이하인 경우에는 상기 거리hg가 상기 거리d 보다큰 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브용 헤드.

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