KR100618845B1 - 디스크 진동에 기인한 헤드의 트랙-이탈 동작을감소시키기 위한 슬라이더, 헤드 짐발 조립체 및 이를구비한 액츄에이터 조립체 - Google Patents

디스크 진동에 기인한 헤드의 트랙-이탈 동작을감소시키기 위한 슬라이더, 헤드 짐발 조립체 및 이를구비한 액츄에이터 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 헤드 짐발 조립체의 롤 중심을 슬라이더의 두께보다 낮추기 위한 만입된 표면이 마련된 슬라이더를 포함한다. 이러한 슬라이더와 함께 구성된 헤드 짐발 조립체는 디스크 진동에 의해 유도된 트랙-이탈 변위를 감소시킬 수 있다. 로드 빔에 마련된 짐발은 만입된 표면에 접촉될 수 있으며, 슬라이더 두께보다 낮은 슬라이더 롤 중심을 형성한다. 한편, 슬라이더는 로드 빔에 형성된 짐발에 접촉하는 슬라이더 접촉 커버를 포함할 수 있다. 슬라이더 접촉 커버는 만입된 표면을 통해 슬라이더에 결합될 수 있다. 본 발명은 이러한 헤드 짐발 조립체를 가진 액츄에이터 조립체를 포함한다.

Description

디스크 진동에 기인한 헤드의 트랙-이탈 동작을 감소시키기 위한 슬라이더, 헤드 짐발 조립체 및 이를 구비한 액츄에이터 조립체{Slider for reducing off-track head motion due to disk vibration, head gimbal assembly and actuator assembly having the same}
도 1은 액츄에이터 아암의 주축, 헤드 짐발 조립체, 슬라이더 및 스핀들 모터의 중심으로부터의 반경 방향 벡터 사이의 관계를 보여주는 하드 디스크 드라이브의 개략도이다.
도 2는 하드 디스크 드라이브를 제어하는 디스크 드라이브 제어기의 간략한 개략도이다.
도 3a는 디스크 표면이 아래쪽으로 휘어졌을 때 전형적인 종래의 디스크 동작을 보여주는 단면도이다.
도 3b는 디스크 표면이 아래쪽으로 휘어졌을 때, 도 3a의 종래의 디스크의 반경 방향 단면도이다.
도 3c는 디스크 표면이 위쪽으로 휘어졌을 때, 전형적인 종래의 디스크 동작을 보여주는 단면도이다.
도 3d는 디스크 표면이 아래쪽으로 휘어졌을 때, 도 3c의 종래의 디스크의 반경 방향 단면도이다.
도 4는 전체 트랙 비정렬(TMR), 디스크 동작 유도 TMR 및 슬라이더 유도 TMR 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 5는 오목한 슬라이더에 있어서의 유효 슬라이더 두께와 로드 빔의 높은 짐발 사이의 관계를 보여준다.
도 6은 이상적인 롤링 상태에서의 읽기-쓰기 헤드의 롤 중심 위치를 가진 종래의 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 7은 이상적인 슬리핑 상태에서의 읽기-쓰기 헤드의 롤 중심 위치를 가진 종래의 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 8은, 유효 롤 중심 위치를 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 그 배면 상에 커버되고 만입된 표면을 가진 슬라이더를 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 9는 유효 롤 중심 위치를 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 그 배면 상에 만입된 표면을 가진 슬라이더를 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 10은 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 커버되고 만입된 슬라이더의 배면과, 이에 접촉하는 움푹 패인 짐발을 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 11은 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 만입된 슬라이더의 배면과, 이에 접촉하는 움푹 패인 짐발을 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 12는 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 커버되고 만입된 슬라이더의 배면과, 이에 접촉되는 좁고 움푹 패인 짐발을 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 13은 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 만입된 슬라이더의 배면과, 이에 접촉되는 좁고 움푹 패인 짐발을 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 14는 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 오목하고 커버된 슬라이더의 배면과, 이에 접촉되는 움푹 패인 짐발을 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 15는 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 오목한 슬라이더의 배면과, 이에 접촉되는 움푹 패인 짐발을 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 16은 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 커버되고 사각형으로 만입된 슬라이더의 배면과, 이에 접촉되는 움푹 패인 짐발을 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 17은 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 커버되고 다면형으로 만입된 슬라이더의 배면과, 이에 접촉되는 움푹 패인 짐발을 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 18은 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 슬라이더의 편평한 배면을 커버하는 볼록한 플렉셔와, 이에 접촉되는 로드 빔을 사용하 는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 19는 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 슬라이더의 편평한 배면을 커버하는 슬라이더 접촉 커버와, 이에 접촉되는 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 20은 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 슬라이더의 편평한 배면을 커버하는 볼록한 플렉셔와, 이에 접촉되는 슬립 커버를 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 21은 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 슬라이더의 편평한 배면을 커버하는 슬라이더 접촉 커버와, 이에 접촉되는 슬립 커버를 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 22a는 유효 롤 중심 위츠를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 슬라이더의 편평한 배면 상에 마련된 슬라이더 접촉 커버와, 이에 접촉하는 슬립 커버를 가진 로드 빔을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 22b는 유효 롤 중심 위치를 전체 슬라이더 두께보다 낮추기 위하여, 슬라이더 배면의 만입된 표면 상에 안착되는 볼록한 접촉 커버를 사용하는 도 22a의 헤드 짐발 조립체의 변형예를 보여준다.
도 22c는 도 22b의 슬라이더의 배면 사시도이다.
도 23a는 도 22b에서와 같이 슬라이더 접촉 커버와 함께 움푹 패인 접촉 영역을 가지는 로드 빔을 구비하여 네거티브 슬라이더 롤 중심을 제공하는 헤드 짐발 조립체를 보여준다.
도 23b는 네거티브 슬라이더 롤 중심을 제공하는 도 23a의 헤드 짐발 조립체의 변형예를 보여준다.
도 24a는 슬라이더를 제외한 조립된 헤드 짐발 조립체의 평면도이다.
도 24b는 슬라이더를 제외한 조립된 헤드 짐발 조립체의 구성 요소의 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10...하드 디스크 드라이브 12...디스크 표면
14...디스크 18...트랙
20...스핀들 모터 30...액츄에이터 조립체
32...보이스 코일 40...액츄에이터 피봇
50...액츄에이터 아암 60...헤드 짐발 조립체
80...로드 빔 82...힌지 플레이트
84...베이스 플레이트 90...플렉셔
100...슬라이더 102,120...슬라이더 접촉 커버
104...만입된 표면 110...액츄에이터 주축
112...반경 방향 벡터 130...슬립 커버
200...읽기-쓰기 헤드 210...배선
300...짐발 302...접촉 표면
304...롤 표면
본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 읽기-쓰기 헤드를 탑재한 슬라이더, 헤드 짐발 조립체 및 이를 구비한 액츄에이터 조립체에 관한 것이다.
하드 디스크 드라이브는 회전하는 디스크에 결합되는 하나 또는 그 이상의 자기 헤드를 가진다. 상기 헤드는 디스크 표면을 자화시키고 디스크 표면의 자기장을 검출함으로써 정보를 쓰고 읽는다. 자기 헤드는 디스크를 자화시키기 위한 쓰기 요소와 디스크의 자기장을 검출하기 위한 별도의 읽기 요소를 가진다. 상기 읽기 요소는 전형적으로 디스크의 자기장과 함께 변화하는 저항을 가진 자기-저항 재료로 제조된다. 상기 자기-저항 읽기 요소를 가진 헤드는 통상적으로 자기-저항(MR) 헤드로 불려진다.
각각의 헤드는 슬라이더 내에 내장되며, 상기 슬라이더는 플렉셔 아암에 부착되어 통상적으로 헤드 짐발 조립체(HGA; Head Gimbal Assembly)로 불려지는 서브 조립체를 형성한다. 상기 헤드 짐발 조립체는 액츄에이터 아암에 부착된다. 상기 액츄에이터 아암은 상기 헤드를 디스크의 표면을 가로질러 이동시킬 수 있는 보이스 코일 모터를 가진다.
정보는 각 디스크의 표면에 형성된 트랙 내에 저장된다. 각 트랙은 전형적으로 많은 수의 세그먼트 또는 섹터로 분할된다. 보이스 코일 모터와 액츄에이터 아암은 헤드를 디스크 상의 다른 트랙과 각 트랙의 다른 섹터로 이동시킬 수 있다.
서스펜션 인터컨넥트는 플렉셔 아암의 길이를 따라 연장되어 헤드를 전치 증폭기에 연결한다. 이 서스펜션 인터컨넥트는 전형적으로 한 쌍의 도전성 쓰기 배선들과 한 쌍의 도전성 읽기 배선들을 구비한다. 한 쌍의 배선들, 예컨대 읽기 배선들은 플렉셔 아암의 일측을 따라 헤드까지 연장되고, 남은 한 쌍의 배선들은 플렉셔 아암의 타측을 따라 헤드까지 연장된다.
하드 디스크 드라이브의 표면에 형성된 TPI(Track Per Inch)는 빠르게 증가하고 있으며, 이에 따라 트랙 위치 공차는 점차 작아지고 있다. 트랙 위치 공차, 또는 트랙으로부터의 읽기-쓰기 헤드의 옵셋은 헤드 위치 에러 신호(PES; Positional Error Signal)로 알려진 신호에 의해 추적된다. 트랙을 성공적으로 읽기 위해서는 항상 읽기-쓰기 헤드의 PES를 최소화 할 것이 요구된다. PES의 허용 가능한 수준은 점차 작아지고 있다. 이러한 PES의 실질적인 부분은 디스크 진동에 의해 야기된다.
트랙 비정렬(TMR; Track Mis-Registration)은 디스크의 표면이 위 또는 아래로 휘어짐으로써 읽기-쓰기 헤드가 트랙 중심으로부터 벗어났을 때 발생된다. TMR은 종종 읽기-쓰기 헤드와 억세스된 트랙의 중심 사이의 위치 에러의 통계적 측정값이다.
디스크 진동에 기인한 TMR을 감소시키기 위한 하나의 방법은 반경 방향의 동작 가능성을 제공하는 헤드 짐발 조립체를 사용하는 것이다. 상기 헤드 짐발 조립체는, 딤플 중심으로 알려져 있는 롤 중심을 가진 바이어스 된 로드 빔을 포함하며, 이는 디스크 진동에 기인하여 로드 빔이 수직 방향으로 움직임에 따라 반경 방 향의 동작 가능성을 제공한다. 이에 따라, 슬라이더가 디스크에 대하여 수직 방향 뿐만 아니라 반경 방향으로도 움직일 수 있게 되어, 디스크 진동에 기인한 트랙 이탈 동작(off-track motion)이 감소된다.
그러나 이 방법은 아래와 같은 문제점을 가진다. 슬라이더 면과 디스크 표면 사이에는 공기 베어링이 형성된다. 디스크 표면이 편평할 때 슬라이더 면은 디스크 표면 가까이에서 기울어지게 된다. 따라서, 공기 베어링은 불균일하게 되어 시스템에 새로운 기계적 불안정성을 가져오게 된다.
다른 방법으로서, 종래의 헤드 짐발 조립체는 유효한 롤 축에 대해 반경 방향으로 지향된 평면 내에서 회동하도록 탑재된 슬라이더를 제공한다. 이러한 설계는 디스크 표면이 편평할 때 불균일한 공기 베어링을 야기하지 않는다. 그러나, 이 방법은 슬라이더 지지 조립체와 슬라이더 사이의 보다 복잡한 기계적 결합을 요구한다. 이러한 복잡한 기계적 결합은 기계적 결함의 가능성을 높여서, 제조 비용을 증가시키고 하드 디스크 드라이브의 기대 수명을 감소시키는 경향이 있다.
따라서, 안정된 공기 베어링을 제공할 수 있으며 디스크 표면이 휘어질 때에도 트랙을 추종할 수 있는 헤드 짐발 조립체 메커니즘의 필요성이 있다. 또한, 이러한 헤드 짐발 조립체 메커니즘은 그 제조 비용이 값쌀 것이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 슬라이더의 유효 롤 중심 위치를 슬라이더 두께보다 낮게 함으로써 디스크 진동에 기인한 헤드의 트랙-이탈 동작을 감소시킬 수 있는 슬라이더, 헤드 짐발 조립체 및 이를 구비한 액츄에이터 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,
하드 디스크 드라이브 내의 회전하는 디스크 표면에 억세스하기 위한 것으로, 읽기-쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더와 상기 슬라이더를 지지하는 로드 빔을 구비하는 헤드 짐발 조립체에 있어서,
상기 슬라이더의 롤 중심을 상기 슬라이더의 두께보다 낮추기 위하여, 상기 슬라이더의 배면에는 만입된 표면이 형성되고, 상기 로드 빔에는 상기 만입된 표면에 접촉되는 짐발이 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 짐발은 상기 로드 빔에 일체로 형성된 롤 표면과 접촉 표면을 구비할 수 있으며, 상기 롤 표면은 상기 로드 빔의 평면 내에서 상기 접촉 표면보다 넓은 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 슬라이더의 만입된 표면은 실질적으로 오목면일 수 있다.
한편, 상기 만입된 표면은 상기 짐발과 상기 만입된 표면 사이의 이상적인 접촉선 둘레에 형성된 실질적으로 다면체 표면일 수 있다. 이 경우, 상기 다면체 표면은 실질적으로 사각형 표면일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 만입된 표면에 접촉되는 상기 짐발은 슬라이더 접촉 커버를 통해 상기 만입된 표면에 접촉될 수 있다. 이 경우, 상기 슬라이더 접촉 커 버는 상기 슬라이더가 부착된 플렉셔에 일체로 형성될 수 있다.
그리고, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,
상기한 구성을 가진 헤드 짐발 조립체; 상기 헤드 짐발 조립체에 결합된 액츄에이터 아암; 및 상기 액츄에이터 아암을 회동시키기 위한 보이스 코일 모터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 조립체를 제공한다.
또한, 하드 디스크 드라이브 내의 회전하는 디스크 표면에 억세스하기 위한 것으로, 읽기-쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더와 상기 슬라이더를 지지하는 로드 빔을 구비하는 헤드 짐발 조립체에 있어서,
상기 슬라이더의 배면 상에는 실질적으로 반구형의 슬라이더 접촉 커버가 부착되고, 상기 로드 빔은 상기 슬라이더 접촉 커버에 접촉되며, 상기 슬라이더 접촉 커버의 중심은 상기 슬라이더의 두께보다 낮은 상기 슬라이더의 롤 중심을 형성하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 슬라이더의 배면에는 만입된 표면이 형성되고, 상기 만입된 표면 상에 상기 슬라이더 접촉 커버가 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 반구형의 슬라이더 접촉 커버의 중심과 상기 만입된 표면은 함께 작용하여 상기 슬라이더 밖에 위치하는 네거티브 롤 중심을 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 로드 빔은 상기 슬라이더 접촉 커버에 접촉되는 슬립 커버를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 슬립 커버는 낮은 마찰 계수를 가진 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 슬립 커버는 상기 헤드 짐발 조립체에 사 용되었을 때 수직 진동을 흡수할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 로드 빔은 상기 슬라이더 쪽으로 움푹 패인 접촉 영역을 더 구비하며, 상기 움푹 패인 접촉 영역에 상기 슬립 커버가 마련될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 슬라이더 접촉 커버는 상기 슬라이더가 부착된 플렉셔에 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
하드 디스크 드라이브 내의 회전하는 디스크 표면에 억세스하기 위한 슬라이더에 있어서,
상기 슬라이더의 롤 중심을 상기 슬라이더의 두께보다 낮추기 위하여, 상기 슬라이더의 배면에 만입된 표면이 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 슬라이더를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 만입된 표면은 실질적으로 오목면일 수 있다.
한편, 상기 만입된 표면은 상기 짐발과 상기 만입된 표면 사이의 이상적인 접촉선 둘레에 형성된 실질적으로 다면체 표면일 수 있다. 이 경우, 상기 다면체 표면은 실질적으로 사각형 표면일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 만입된 표면 상에는 실질적으로 반구형의 슬라이더 접촉 커버가 부착될 수 있다. 이 경우, 상기 반구형의 슬라이더 접촉 커버의 중심과 상기 만입된 표면은 함께 작용하여 상기 슬라이더 밖에 위치하는 네거티브 롤 중심을 형성할 수 있다.
또한, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
상기한 구성을 가진 슬라이더; 및 상기 슬라이더의 만입된 표면에 접촉되는 짐발을 가진 로드 빔;을 구비하여, 상기 슬라이더의 롤 중심을 상기 슬라이더의 두께보다 낮추는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체를 제공한다.
이와 같은 구성에 의하면, 헤드의 롤 중심 위치가 슬라이더의 전체 두께 보다 낮아지게 되고, 이에 따라 헤드의 디스크 진동에 기인한 트랙-이탈 변위가 감소하여 TMR이 줄어드는 효과가 있다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 액츄에이터 아암의 주축, 헤드 짐발 조립체, 슬라이더 및 스핀들 모터의 중심으로부터의 반경 방향 벡터 사이의 관계를 보여주는 하드 디스크 드라이브의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 하드 디스크 드라이브(10)는, 스핀들 모터(20) 중심으로부터의 반경 방향 벡터(112)와 액츄에이터 주축(110) 사이의 각도를 변화시키며 액츄에이터 피봇(40)을 중심으로 회동하는 액츄에이터 조립체(30)를 구비한다.
상기 액츄에이터 조립체(30)는, 슬라이더(100)를 가진 헤드 짐발 조립체(60)와, 상기 헤드 짐발 조립체(60)에 결합된 액츄에이터 아암(50)을 포함한다.
도 1에서, X축은 상기 액츄에이터 아암(50)의 주축(110)을 따라 연장되며, Y축은 본질적으로 반경 방향 벡터(112) 방향으로 X축과 교차한다. 디스크 표면(12) 상에는 많은 트랙들이 형성되며, 도 1에는 그 중에서 하나의 트랙(18)이 예로써 도 시되어 있다.
상기 하드 디스크 드라이브(10)는, 다수의 액츄에이터 아암(50)과 디스크들에 인접하여 위치한 다수의 슬라이더들(100)을 포함할 수 있으며, 이들은 액츄에이터 아암(50)에 결합된 보이스 코일(32)과 미도시된 마그네트 조립체를 포함하는 보이스 코일 모터에 의해 제어된다. 상기 슬라이더(100)에 탑재된 읽기-쓰기 헤드는 전형적으로 별도의 쓰기 요소와 읽기 요소를 가진다. 상기 읽기-쓰기 헤드는 디스크 표면(12) 상의 트랙들에 억세스하여 디스크를 자화시키고 디스크의 자기장을 검출한다.
도 2는 하드 디스크 드라이브를 제어하는 디스크 드라이브 제어기의 간략한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 하드 디스크 드라이브(10)는 디스크 드라이브 제어기(1000)를 포함할 수 있다. 상기 디스크 드라이브 제어기(1000)는 마그네트 조립체와 함께 보이스 코일 모터를 구성하는 보이스 코일(32)을 포함한다. 상기 보이스 코일(32)에 전류를 공급하면, 상기 액츄에이터 조립체(30)의 액츄에이터 아암(50)을 회동시키는 토르크가 생성된다. 상기 액츄에이터 아암(50)이 회동하면, 도 1에 도시된 헤드 짐발 조립체(60)와 슬라이더(100)도 회동하게 되고, 이에 따라 슬라이더(100)에 탑재된 읽기-쓰기 헤드(200)는 디스크 표면(12)을 가로질러 이동된다.
도 2에서, 디스크 드라이브 제어기(1000)는 아날로그 읽기-쓰기 인터페이스(220)와 통신한다. 상기 아날로그 읽기-쓰기 인터페이스(220)는 종종 전치 증폭기(224)와 통신하는 채널 인터페이스(222)를 포함할 수 있다. 상기 채널 인터페이스 (222)는 디스크 드라이브 제어기(1000)로부터 읽기 바이어스와 쓰기 바이어스를 세팅한 명령을 수신한다. 상기 아날로그 읽기-쓰기 인터페이스(220)는 읽기 전류 바이어스 또는 읽기 전압 바이어스를 채용할 수 있다. 예를 들면, 읽기 헤드의 저항(R-rd)은 오옴의 법칙을 사용하여 읽기 바이어스 전류에 근거하여 읽기 차동 신호 쌍(r+ 및 r-) 사이의 전압 강하(Vrd)를 측정함으로써 결정될 수 있다.
도 2에서, 상기 채널 인터페이스(222)는 서보 제어기(240)에 위치 에러 신호(PES)를 제공한다. 상기 서보 제어기(240)는 보이스 코일(32)을 제어하여, 상기 트랙(18)에 억세스하는 읽기-쓰기 헤드(200)가 트랙(18)에 충분히 인접하여 유지되도록 한다.
도 3a 내지 도 3d는 종래 기술의 하드 디스크 드라이브에 있어서 축방향 진동에 기인한 디스크의 휘어짐에 의해 유도된 트랙-이탈 동작(off-track motion)을 보여준다. 도 3a와 도 3b는 디스크 표면(12)이 아래쪽으로 휘어졌을 때(12a), 디스크(14)의 반경 방향 단면도이다. 도 3c와 도 3d는 디스크 표면(12)이 위쪽으로 휘어졌을 때(12b), 디스크(14)의 반경 방향 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d에 있어서, 디스크 표면(12)이 편평할 때 읽기-쓰기 헤드 위치는 A0로 표시되고, 휘어졌을 때 A1으로 표시되어 있다. 디스크 표면(12)이 편평할 때 트랙 위치는 B0로 표시되고, 휘어졌을 때 B1으로 표시되어 있다. 트랙-이탈 변위(δ)는 헤드 변위(δ1)와 트랙 변위(δ2)로 구성된다. 헤드 변위(δ1 )는 A0와 A1 사이의 거리를 말한다. 상기 트랙 변위(δ2)는 B0와 B1 사이의 거리를 말한 다. 상기 헤드 변위(δ1)는 헤드의 롤 중심(roll center) 위치(tR)와 디스크의 동적 특성(두께, 동적 모드 형태, 디스크의 축방향 진동, 스핀들 중심으로부터의 반경)에 의해 결정되는 디스크의 휨 각도(θ)의 함수이다. 상기 트랙 변위(δ2)는 디스크 두께(td)와 디스크의 휨 각도(θ)의 함수이다.
A0 - B0 의 차이가 본질적으로 0으로 주어졌을 때, 도 3a와 도 3c의 동작에 있어서 상기 헤드-디스크 표면 인터페이스는 아래와 같이 δ = δ1 + δ2 의 공식을 사용할 수 있다.
Abs(A1-B1) = Abs(A1-A0+A0-B1+B0-B0)
= Abs((A1-A0)+(B0-B1)+(A0-B0))
≒ Abs((A1-A0)+(B0-B1))
δ ≒ δ1 + δ2
도 3a와 도 3c에 있어서, δ1 = tR * θ이고, δ2 = td/2 * θ이므로, δ = (td/2 + tR) * θ가 된다. 디스크 드라이브에 있어서, 디스크 두께(td)는 대략 1.26mm이고, 헤드의 롤 중심 위치(tR)는 대략 0.3mm이다. 이에 따르면, 트랙 비정렬(TMR)에 대한 슬라이더 유도 기여분(δ1)은 전체 변위(δ)의 대략 32%가 되고, 디스크 두께 기여분(δ2)은 전체 변위(δ)의 대략 68%가 된다.
도 4는 전체 TMR(406), 디스크 동작 유도 TMR(402) 및 슬라이더 유도 TMR(400) 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
헤드의 롤 중심 위치(tR)가 감소함에 따라 슬라이더 유도 TMR(400)과 전체 TMR(406)은 감소한다. 상기 그래프는 전체 TMR(406)을 효과적으로 감소시키는 데에 있어서 네거티브 롤 중심 위치(tR)가 유용하다는 것을 보여준다.
그리고, 도 4는, 만약 헤드의 롤 중심 위치(tR)가 네거티브이고 대략 디스크 두께의 반의 크기를 가지면, TMR 변위는 제거될 수 있다는 것을 보여준다. 본 발명은 네거티브 롤 중심 위치를 가진 슬라이더의 구현예를 포함하며, 이는 아래에서 설명된다.
도 5는 만입된 표면(104)을 가진 슬라이더(100)에 있어서의 유효 슬라이더 두께, 즉 롤 중심 위치(tR)와 로드 빔(80)의 높은 짐발(300) 사이의 관계를 보여준다. 왼쪽 수직 축은 20nm의 수직 높이를 가진 높은 짐발(300)에 대한 나노미터(nm)로 측정된 트랙-이탈 변위(δ)이다. 오른쪽 수직 축은 높은 짐발(300)과 롤 중심 위치(tR) 사이의 트랙-이탈 결합을 보여준다. 도 5의 선(410)은 아래 표 1에 나타낸 시뮬레이션 결과를 종합한 것이다.
유효 슬라이더 두께(tR) 트랙-이탈 변위(δ) 트랙-이탈 결합 베이스 라인에 대한 감소율
0.15 mm 0.68509211 nm 3.43 % 18.5 % 감소
0.20 mm 0.737019533 nm 3.69 % 12.24 % 감소
0.25 mm 0.788947173 nm 3.94 % 6.2 % 감소
0.30 mm 0.840876331 nm 4.20 % 베이스 라인
표 1은 유효 슬라이더 두께, 즉 롤 중심 위치(tR)와 트랙-이탈 변위(δ) 사이의 관계, 트랙 이탈 결합 및 베이스 라인에 대한 감소율을 보여준다.
도 5와 표 1을 보면, 유효 슬라이더 두께, 즉 롤 중심 위치(tR)가 낮아질 수록 트랙-이탈 변위(δ)도 감소한다는 것을 알 수 있다.
도 6 내지 도 13에 있어서, 로드 빔(80)은 슬라이더(100)에 접촉하는 짐발(300)을 포함한다. 도 8 내지 도 17에 있어서, 상기 짐발(300)은 슬라이더(100)의 만입된 표면(104)에 접촉한다.
도 6은 이상적인 롤링(rolling) 상태에서의 읽기-쓰기 헤드(200)의 롤 중심 위치(tR1)를 가진 종래의 헤드 짐발 조립체를 보여주는 짐발(300)에 대한 단면도이다. 도 7은 이상적인 슬리핑(slipping) 상태에서의 읽기-쓰기 헤드(200)의 롤 중심 위치(tR2)를 가진 종래의 헤드 짐발 조립체를 보여주는 짐발(300)에 대한 단면도이다.
도 8 내지 도 17은, 유효 롤 중심 위치(tR)를 슬라이더 두께(tS)보다 낮추기 위하여, 그 배면 상에 만입된 표면(104)을 가진 슬라이더(100)를 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여준다.
도 8, 도 10, 도 12, 도 14, 도 16 및 도 17은 만입된 표면(104) 상에 슬라이더 접촉 커버(102)가 부착된 헤드 짐발 조립체를 보여준다. 도 16과 도 17은 플렉셔(90)와 일체로 형성된 슬라이더 접촉 커버(102)를 보여준다. 도 8, 도 10, 도 12 및 도 14는 플렉셔(90)와는 별도로 형성된 슬라이더 접촉 커버(102)를 보여준다.
도 10 내지 도 17은 로드 빔(80)에 롤 표면(304)과 함께 합체된 접촉 표면(302)을 포함하는 짐발(300)을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여준다. 상기 롤 표면(304)은 상기 로드 빔(80)의 평면 내에서 상기 접촉 표면(302)보다 넓다.
도 10과 도 11은 도 12와 도 13에 도시된 짐발(300)보다 넓은 짐발(300)을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여준다.
도 14와 도 15는 오목한 표면처럼 만입된 표면(102)을 보여준다. 도 8 내지 도 13, 도 16 및 도 17은, 짐발(300)과 만입된 표면(104) 사이의 이상적인 접촉선 둘레에 형성된 실질적으로 다면체 표면처럼 만입된 표면(104)를 보여준다. 상기 이상적인 접촉선은 상기 도면들에 표시된 Z축이다. 도 8 내지 도 13 및 도 16에 있어서, 상기 다면체 표면은 실질적으로 사각형 표면이다.
도 18 내지 23b는, 중심(150)에 대해 대략 반구형으로 슬라이더(100)에 형성된 슬라이더 접촉 커버(120)에 접촉하는 로드 빔(80)을 사용하는 헤드 짐발 조립체를 보여준다. 상기 중심(150)은 슬라이더 두께(tS)보다 낮은 슬라이더 롤 중심(tR)을 형성한다.
도 18과 도 20은, 슬라이더(100)가 부착되는 플렉셔(90)에 일체로 형성된 슬라이더 접촉 커버(120)를 보여주며, 도 19 및 도 21 내지 도 23b는 플렉셔(90)로부터 분리된 슬라이더 접촉 커버(120)를 보여준다.
도 22b 내지 도 23b는 만입된 표면(104) 상의 슬라이더 접촉 커버(120)를 보여준다. 상기 만입된 표면(104) 상의 슬라이더 접촉 커버(120)는 읽기-쓰기 헤드(200)를 포함하는 슬라이더(100)의 전면으로부터 슬라이더 두께(tS)보다 낮게 위치한다. 따라서, 롤 중심 위치(tR)가 낮아지게 된다.
도 19 내지 도 22b, 도 23a 및 도 23b는 슬라이더 접촉 커버(120)와 접촉되는 슬립 커버(130)를 가진 로드 빔(80)을 보여준다. 상기 슬립 커버(130)는 바람직하게는 낮은 마찰 계수를 가진 물질로 구성되며, 바람직하게는 수직 진동에 대해 댐핑 효과를 제공하는 물질로 이루어진다.
도 22b, 도 23a 및 도 23b는 슬라이더(100) 쪽으로 움푹 패인 영역을 더 구비하는 로드 빔(80)을 보여준다.
특히, 도 23a와 도 23b에 도시된 헤드 짐발 조립체는 네거티브 슬라이더 롤 중심(-tR)을 제공한다.
도 24a와 도 24b는 슬라이더를 제외한 조립된 헤드 짐발 조립체(60)의 평면도와 분해 사시도이다. 상기 헤드 짐발 조립체(60)는 로드 빔(80), 플렉셔(90), 힌지 플레이트(82) 및 베이스 플레이트(84)를 포함한다. 도 2와 도 24a의 배선(210)은 읽기-쓰기 헤드(200)를 아날로그 읽기-쓰기 인터페이스(220) 내의 전치 증폭기(224)에 연결한다. 이러한 배선(210)는, 도 1, 도 3a 내지 3d에 도시된 바와 같이, 트랙(18)의 억세스에 있어서 읽기-쓰기 헤드(200)를 제어하고 검출하기 위한 수단을 제공한다.
본 발명은 도 5, 도 8 내지 도 17, 도 22b 내지 도 23b에 도시된 바와 같이 만입된 표면(104)을 가진 슬라이더(100)를 포함한다. 상기 슬라이더(100)는 바람직하게는 도 22b와 도 23b에 도시된 바와 같이, 만입된 표면(104) 상에 형성된 슬라이더 접촉 커버(120)을 더 포함할 수 있다. 한편, 도 8, 도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이더(100)는 편평한 슬라이더 접촉 커버(102)를 포함할 수 있다.
당업자들은 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않고서도 기술된 바람직한 실시예들의 다양한 적용예와 변형예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위 내에서 본 발명은 여기에서 특히 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 헤드의 롤 중심 위치가 슬라이더의 전체 두께 보다 낮아지게 되고, 이에 따라 헤드의 디스크 진동에 기인한 트랙-이탈 변위가 감소하여 TMR이 줄어드는 효과가 있다.

Claims (27)

  1. 하드 디스크 드라이브 내의 회전하는 디스크 표면에 억세스하기 위한 것으로, 읽기-쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더와 상기 슬라이더를 지지하는 로드 빔을 구비하는 헤드 짐발 조립체에 있어서,
    상기 슬라이더의 롤 중심을 상기 슬라이더의 두께보다 낮추기 위하여, 상기 슬라이더의 배면에는 만입된 표면이 형성되고, 상기 로드 빔에는 상기 만입된 표면에 접촉되는 짐발이 형성되며,
    상기 만입된 표면은 상기 짐발과 상기 만입된 표면 사이의 이상적인 접촉선 둘레에 형성된 실질적으로 다면체 표면인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 짐발은 상기 로드 빔에 일체로 형성된 롤 표면과 접촉 표면을 구비하며, 상기 롤 표면은 상기 로드 빔의 평면 내에서 상기 접촉 표면보다 넓은 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다면체 표면은 실질적으로 사각형 표면인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  6. 하드 디스크 드라이브 내의 회전하는 디스크 표면에 억세스하기 위한 것으로, 읽기-쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더와 상기 슬라이더를 지지하는 로드 빔을 구비하는 헤드 짐발 조립체에 있어서,
    상기 슬라이더의 롤 중심을 상기 슬라이더의 두께보다 낮추기 위하여, 상기 슬라이더의 배면에는 만입된 표면이 형성되고, 상기 로드 빔에는 상기 만입된 표면에 접촉되는 짐발이 형성되며,
    상기 만입된 표면에 접촉되는 상기 짐발은 슬라이더 접촉 커버를 통해 상기 만입된 표면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 슬라이더 접촉 커버는 상기 슬라이더가 부착된 플렉셔에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  8. 제 1항, 제 2항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항의 헤드 짐발 조립체;
    상기 헤드 짐발 조립체에 결합된 액츄에이터 아암; 및
    상기 액츄에이터 아암을 회동시키기 위한 보이스 코일 모터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 액츄에이터 조립체.
  9. 하드 디스크 드라이브 내의 회전하는 디스크 표면에 억세스하기 위한 것으로, 읽기-쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더와 상기 슬라이더를 지지하는 로드 빔을 구비하는 헤드 짐발 조립체에 있어서,
    상기 슬라이더의 배면 상에는 상기 로드 빔을 향해 볼록한 실질적으로 반구형의 슬라이더 접촉 커버가 부착되고,
    상기 로드 빔은 상기 슬라이더 접촉 커버에 접촉되며,
    상기 슬라이더 접촉 커버의 중심은 상기 슬라이더의 두께보다 낮은 상기 슬라이더의 롤 중심을 형성하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 슬라이더의 배면에는 만입된 표면이 형성되고, 상기 만입된 표면 상에 상기 슬라이더 접촉 커버가 배치되는 것을 특징으로 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 반구형의 슬라이더 접촉 커버의 중심과 상기 만입된 표면은 함께 작용하여 상기 슬라이더 밖에 위치하는 네거티브 롤 중심을 형성하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 로드 빔은 상기 슬라이더 접촉 커버에 접촉되는 슬립 커버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 슬립 커버는 낮은 마찰 계수를 가진 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 슬립 커버는 상기 헤드 짐발 조립체에 사용되었을 때 수직 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 로드 빔은 상기 슬라이더 쪽으로 움푹 패인 접촉 영역을 더 구비하며, 상기 움푹 패인 접촉 영역에 상기 슬립 커버가 마련되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 슬라이더 접촉 커버는 상기 슬라이더가 부착된 플렉셔에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  17. 제 9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 헤드 짐발 조립체;
    상기 헤드 짐발 조립체에 결합된 액츄에이터 아암; 및
    상기 액츄에이터 아암을 회동시키기 위한 보이스 코일 모터;를 구비하는 것 을 특징으로 하는 액츄에이터 조립체.
  18. 하드 디스크 드라이브 내의 회전하는 디스크 표면에 억세스하기 위한 슬라이더에 있어서,
    상기 슬라이더의 롤 중심을 상기 슬라이더의 두께보다 낮추기 위하여, 상기 슬라이더의 배면에 만입된 표면이 형성되며,
    상기 만입된 표면은 상기 슬라이더를 지지하는 로드 빔에 형성된 짐발과 상기 만입된 표면 사이의 이상적인 접촉선 둘레에 형성된 실질적으로 다면체 표면인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 슬라이더.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 다면체 표면은 실질적으로 사각형 표면인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 슬라이더.
  22. 하드 디스크 드라이브 내의 회전하는 디스크 표면에 억세스하기 위한 슬라이더에 있어서,
    상기 슬라이더의 롤 중심을 상기 슬라이더의 두께보다 낮추기 위하여, 상기 슬라이더의 배면에 만입된 표면이 형성되며,
    상기 만입된 표면 상에는 실질적으로 반구형의 슬라이더 접촉 커버가 부착된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 슬라이더.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 반구형의 슬라이더 접촉 커버의 중심과 상기 만입된 표면은 함께 작용하여 상기 슬라이더 밖에 위치하는 네거티브 롤 중심을 형성하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 슬라이더.
  24. 제 18항, 제 21항, 제 22항 또는 제 23항 중 어느 한 항의 슬라이더; 및
    상기 슬라이더의 만입된 표면에 접촉되는 짐발을 가진 로드 빔;을 구비하여,
    상기 슬라이더의 롤 중심을 상기 슬라이더의 두께보다 낮추는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 짐발은 상기 로드 빔에 일체로 형성된 롤 표면과 접촉 표면을 구비하며, 상기 롤 표면은 상기 로드 빔의 평면 내에서 상기 접촉 표면보다 넓고, 상기 접촉 표면은 상기 만입된 표면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 만입된 표면에 접촉되는 상기 짐발은 슬라이더 접촉 커버를 통해 상기 만입된 표면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 슬라이더 접촉 커버는 상기 슬라이더가 부착된 플렉셔에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
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