KR100914933B1 - 수직 마이크로-액츄에이터를 채용한 슬라이더와 이를구비한 헤드 짐발 조립체 및 하드 디스크 드라이브 - Google Patents

수직 마이크로-액츄에이터를 채용한 슬라이더와 이를구비한 헤드 짐발 조립체 및 하드 디스크 드라이브

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KR100914933B1 KR1020070055727A KR20070055727A KR100914933B1 KR 100914933 B1 KR100914933 B1 KR 100914933B1 KR 1020070055727 A KR1020070055727 A KR 1020070055727A KR 20070055727 A KR20070055727 A KR 20070055727A KR 100914933 B1 KR100914933 B1 KR 100914933B1
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Abstract

수직 마이크로-액츄에이터를 채용한 슬라이더와 이를 구비한 헤드 짐발 조립체 및 하드 디스크 드라이브가 개시된다. 개시된 슬라이더는, 디스크의 표면상의 데이터에 억세스 하기 위한 읽기-쓰기 헤드를 포함하는 변형 영역과, 공기 베어링 면에 수직하게 형성되며 변형 영역에 결합된 형상 기억 합금 필름을 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터를 구비하며, 형상 기억 합금 필름은 온도에 따라 제1 고상과 제2 고상으로 변하면서 변형 영역을 변형시켜 디스크의 표면에 대한 상기 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 변경한다. 상기 수직 마이크로-액츄에이터는, 형상 기억 합금 필름에 결합된 가열 요소와 변형 영역 내에 내장된 제2 가열 요소로 이루어진 군 중에서 적어도 하나의 요소를 더 포함한다. 상기 가열 요소는 형상 기억 합금 필름의 온도를 높이고, 상기 제2 가열 요소는 변형 영역의 온도를 증가시켜 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 감소시킨다. 개시된 헤드 짐발 조립체는, 상기 슬라이더와, 슬라이더에 결합된 플렉셔 핑거와, 슬라이더와 플렉셔 핑거에 결합되어 디스크 표면상의 데이터에 억세스하도록 읽기-쓰기 헤드를 포지셔닝 하는데 기여하는 마이크로-액츄에이터 조립체를 구비한다.

Description

수직 마이크로-액츄에이터를 채용한 슬라이더와 이를 구비한 헤드 짐발 조립체 및 하드 디스크 드라이브{Slider employing vertical micro-actuator, and head gimbal assembly and hard disk drive having the same}
본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 제어하는 수직 마이크로-액츄에이터를 채용한 슬라이더와 이를 구비한 헤드 짐발 조립체 및 하드 디스크 드라이브에 관한 것이다.
종래의 하드 디스크 드라이브는, 슬라이더에 내장된 하나 또는 그 이상의 읽기-쓰기 헤드를 각각의 회전하는 디스크의 표면 위로 포지셔닝 하기 위해, 액츄에이터 피봇을 통해 회전하는 액츄에이터 조립체를 포함한다. 회전하는 디스크의 표면상에 저장된 데이터는 전형적으로 동심원의 트랙들 내에 배열된다. 트랙의 데이터에 억세스 하기 위해, 서보 제어기는 먼저 보이스 코일 모터를 전기적으로 자극함에 의해 읽기-쓰기 헤드를 포지셔닝 하는데, 보이스 코일 모터는 보이스 코일을 통해 액츄에이터 아암과 결합되어 헤드 짐발 조립체를 이동시켜 슬라이더를 트랙 가까이에 포지셔닝 한다. 읽기-쓰기 헤드가 트랙 가까이에 있을 때, 전형적으로 서보 제어기는 읽기-쓰기 헤드가 트랙을 추종하도록 명령하며, 읽기-쓰기 헤드는 트랙 내에 저장된 데이터에 억세스 하게 된다.
마이크로-액츄에이터는 트랙을 추종 모드 중에 읽기-쓰기 헤드를 측방향으로 포지셔닝하기 위한 2차 구동 스테이지를 제공한다. 그들은 종종 정전 효과 및/또는 압전 효과를 사용하여 신속하게 미세한 위치 변화를 만들어낸다. 그들은 서보 제어기의 대역폭(band width)을 배가시키며, 현재 높은 용량의 하드 디스크 드라이브를 위해 필수적인 것으로 인식되고 있다.
하드 디스크 드라이브 업계의 주된 관심은 데이터 저장 밀도를 더욱 높이는데 있다. 이를 위해, 트랙 폭, 회전하는 디스크 표면으로부터의 읽기-쓰기 헤드의 비행고 또는 수직 포지셔닝, 및 읽기-쓰기 헤드 내의 읽기 헤드의 크기가 지속적으로 감소하고 있다. 이러한 요소들이 감소함에 따라, 읽기-쓰기 헤드와 디스크 표면 사이의 접촉 가능성은 증가하고 디스크 표면과 읽기-쓰기 헤드의 손상 가능성도 증가하게 된다.
읽기-쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더에 변형을 유도하여 회전하는 디스크 표면 위의 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 변경하기 위해, 수직 마이크로-액츄에이터를 공기 베어링 면과 평행하게 슬라이더에 직접 결합하거나 압전 효과를 채용할 것을 지적한 많은 제안과 실험적 장치들이 있었다. 그러나, 이러한 제안들은 효과적이지 않은 경향이 있다.
또 다른 대체안은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 슬라이더(1)에 내장된 수직 마이크로-액츄에이터(8)로서 가열 요소를 사용함으로써, 변형 영역(7)을 확장시켜 읽기-쓰기 헤드(4)와 회전하는 디스크(2)의 표면 사이의 수직 거리(Vp)를 감소된 수직 거리(Vpl)까지 줄인다. 이러한 시도는 현재 호응을 얻고 있지만, 이는 단지 읽기-쓰기 헤드(4)를 디스크(2)의 표면 가까이로 능동적으로 이동시킬 수만 있다는 심각한 한계를 가지고 있다. 읽기-쓰기 헤드(4)를 회전하는 디스크(2)의 표면으로부터 멀리 떨어지게 할 필요가 있는 상태가 있으며, 이러한 상태에 있어서 상기 시도는 도움을 주지 못한다.
따라서, 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 능동적으로 증가시킬 수 있는 수직 마이크로-액츄에이터가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 제어할 수 있는 수직 마이크로-액츄에이터를 채용한 슬라이더와 이를 구비한 헤드 짐발 조립체 및 하드 디스크 드라이브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 슬라이더는,
디스크의 표면상의 데이터에 억세스 하기 위한 읽기-쓰기 헤드를 포함하는 변형 영역; 및 공기 베어링 면에 수직하게 형성되며 상기 변형 영역에 결합된 형상 기억 합금 필름을 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터;를 구비하며,
상기 형상 기억 합금 필름은 온도에 따라 제1 고상과 제2 고상으로 변하면서 상기 변형 영역을 변형시켜 상기 디스크의 표면에 대한 상기 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 형상 기억 합금 필름의 온도가 제1온도보다 낮을 때, 상기 형상 기억 합금 필름은 제1 고상을 형성함으로써 상기 읽기-쓰기 헤드는 제1 수직 위치를 가지며, 상기 형상 기억 합금 필름의 온도가 상기 제1온도보다 높을 때, 상기 형상 기억 합금 필름은 제2 고상을 형성하여 상기 변형 영역을 수축시킴으로써 상기 읽기-쓰기 헤드는 상기 제1 수직 위치보다 증가된 제2 수직 위치를 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 형상 기억 합금 필름은, 티타늄 니켈(TiNi) 합금, 티타늄 니켈 철(Ti-Ni-Fe) 합금, 티타늄 니켈 구리(Ti-Ni-Cu) 합금, 티타늄 니켈 납(Ti-Ni-Pb) 합금, 및 티타늄 니켈 하프늄(Ti-Ni-Hf) 합금으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 읽기-쓰기 헤드는, 상기 디스크 표면상의 데이터를 읽기 위한 스핀 밸브와 터널링 밸브로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 읽기-쓰기 헤드로부터 제공된 읽기 차동 신호쌍으로부터 증폭된 읽기 신호를 생성하는 증폭기를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 증폭기는 상기 공기 베어링 면의 반대쪽에 배치될 수 있고, 상기 수직 마이크로-액츄에이터로부터 분리될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 수직 마이크로-액츄에이터는, 상기 형상 기억 합금 필름에 결합된 가열 요소와 상기 변형 영역 내에 내장된 제2 가열 요소로 이루어진 군 중에서 적어도 하나의 요소를 더 포함할 수 있으며, 상기 가열 요소는 상기 형상 기억 합금 필름의 온도를 높이고, 상기 제2 가열 요소는 상기 변형 영역의 온도를 증가시켜 상기 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가열 요소 및 제2 가열 요소는 구리 합성물로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체는,
상기한 구성을 가진 슬라이더; 상기 슬라이더에 결합된 플렉셔 핑거; 및 상기 슬라이더와 플렉셔 핑거에 결합되어, 상기 디스크 표면상의 데이터에 억세스하도록 상기 읽기-쓰기 헤드를 포지셔닝 하는데 기여하는 마이크로-액츄에이터 조립체;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 플렉셔 핑거를 통해 상기 슬라이더에 결합된 로드 빔을 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 마이크로-액츄에이터 조립체는 상기 읽기-쓰기 헤드를 측방향으로 포지셔닝 하는데 기여할 수 있으며, 또한 상기 읽기-쓰기 헤드를 수직 방향으로 포지셔닝 하는데 기여할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 마이크로-액츄에이터 조립체는 상기 읽기-쓰기 헤드를 포지셔닝 하는데 기여하기 위해 압전 효과와 정전 효과로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 채용할 수 있다.
또한, 상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브는,
디스크 베이스; 상기 디스크 베이스에 장착된 스핀들 모터에 회전 가능하게 장착된 적어도 하나의 디스크; 및 상기 디스크의 표면상의 데이터에 억세스 하기 위한 것으로, 상기한 구성을 가진 적어도 하나의 헤드 짐발 조립체;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1b, 1c, 2a, 2b, 4b, 8b 및 9a에 도시된 바와 같이, 슬라이더(90)는 읽기-쓰기 헤드(94)를 포함한 변형 영역(97)과, 상기 변형 영역(97)에 결합된 수직 마이크로-액츄에이터(98)를 포함한다. 상기 수직 마이크로-액츄에이터(98)는 공기 베어링 면(92)에 수직하게 형성된 형상 기억 합금 필름(98F)을 포함한다. 상기 형상 기억 합금 필름(98F)의 온도가 제1온도보다 낮을 때에는, 도 1b와 1c의 왼쪽에 도시된 바와 같이, 형상 기억 합금 필름(98F)은 제1 고상(first solid phase)을 형성하고, 이에 따라 변형 영역(97)의 읽기-쓰기 헤드(94)는 디스크(12)의 표면상으로부터 소정의 제1 수직 위치만큼 이격된다. 이때, 상기 읽기-쓰기 헤드(94)의 제1 수직 위치는, 도 1b의 왼쪽에 도시된 바와 같이, 변형 영역(97)의 저면이 공기 베어링 면(92)과 동일면을 이루는 기준 수직 위치(Vp)일 수 있으며, 또는 도 1c의 왼쪽에 도시된 바와 같이, 변형 영역(97)의 저면이 공기 베어링 면(92)보다 돌출됨으로써 상기한 기준 수직 위치(Vp)에 비해 감소된 수직 위치(Vpl)일 수 있다. 한편, 형상 기억 합금 필름(98F)의 온도가 제1온도보다 높을 때에는, 도 1b와 1c의 오른쪽에 도시된 바와 같이, 형상 기억 합금 필름(98F)은 제2 고상(second solid phase)을 형성하여 변형 영역(97)을 수축시킨다. 이에 따라, 디스크(12)의 표면 상의 읽기-쓰기 헤드(94)의 수직 위치는 제2 수직 위치(Vpm)로 증가된다.
상기 수직 마이크로-액츄에이터(98)는, 도 1b와 8b에 도시된 바와 같이, 하드 디스크 드라이브(10) 내에서 회전하는 디스크(12)의 표면상의 읽기-쓰기 헤드(94)의 수직 위치를 변경하기 위한 가열 요소(98H)를 더 포함할 수 있다. 상기 가열 요소(98H)는 상기 형상 기억 합금 필름(98F)에 결합되며, 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)에 전위차를 제공하는 수직 제어 신호(VcAC)에 의해 자극된다. 상기 수직 제어 신호(VcAC)는, 읽기-쓰기 헤드(94)의 수직 위치를 증가시키기 위해 수직 마이크로-액츄에이터(98)를 자극한다. 구체적으로, 상기 수직 제어 신호(VcAC)는 상기 가열 요소(98H)를 자극하여 상기 형상 기억 합금 필름(98F)의 온도를 증가시키고, 이 온도가 상기 제1온도보다 높아지게 되면, 상기한 바와 같이 형상 기억 합금 필름(98F)은 제2 고상을 형성하여 변형 영역(97)을 수축시킴으로써 읽기-쓰기 헤드(94)의 수직 위치를 증가시킨다. 상기 가열 요소(98H)는 바람직하게는 구리 합성물로 이루어질 수 있다.
도 10a 내지 10c와 도 11a 및 11b에 도시된 바와 같이, 상기 수직 마이크로-액츄에이터(98)는 변형 영역(97) 내에 내장된 제2 가열 요소(98H2)를 더 포함할 수 있다. 도 10a와 10b에는 가열 요소(98H)와 제2 가열 요소(98H2)를 모두 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터(98)의 예가 도시되어 있으며, 도 11a에는 두 개의 가열 요소(98H, 98H2)를 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터(98)를 위한 제어 신호들의 예가 도시되어 있다. 상기 가열 요소(98H)는 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)에 제1 전위차를 제공하는 제1 수직 제어 신호(VcAC1)에 의해 자극되며, 상기 제2 가열 요소(98H2)는 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)에 제2 전위차를 제공하는 제2 수직 제어 신호(VcAC2)에 의해 자극된다. 이때, 상기 제2 가열 요소(98H2)는 바람직하게는 독립적으로 변형 영역(97)을 가열할 수 있으며, 이에 따라 도 10a에 도시된 바와 같이 변형 영역(97)이 팽창함으로써 읽기-쓰기 헤드(94)의 기준 수직 위치(Vp)는 감소된 수직 위치(Vpl)로 감소하게 된다. 그리고, 도 10b에 도시된 바와 같이 상기 가열 요소(98H)가 제1 수직 제어 신호(VcAC)에 의해 자극되면, 전술한 바와 같이 형상 기억 합금 필름(98F)에 의해 변형 영역(97)이 수축됨으로써 읽기-쓰기 헤드(94)의 기준 수직 위치(Vp)는 증가된 수직 위치(Vpm)로 증가하게 된다.
도 10c에는 상기 제2 가열 요소(98H)만 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터(98)는 예가 도시되어 있으며, 도 11b에는 제2 가열 요소(98H2)만을 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터(98)를 위한 제어 신호들의 예가 도시되어 있다. 상기 제2 가열 요소(98H2)는 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)에 전위차를 제공하는 수직 제어 신호(VcAC)에 의해 자극된다. 이에 따라, 도 10c의 왼쪽에 도시된 바와 같이, 변형 영역(97)이 팽창하여 읽기-쓰기 헤드(94)는 감소된 수직 위치(Vpl)를 가지게 되고, 전술한 바와 같이 형상 기억 합금(98F)이 제2 고상으로 변형되면, 도 10c의 오른쪽에 도시된 바와 같이, 읽기-쓰기 헤드(94)는 증가된 수직 위치(Vpm)를 가지게 된다.
상기 형상 기억 합금 필름(98F)에 결합된 가열 요소(98H)를 포함하는 슬라이더(90)를 위한 상기 제1온도와 형상 기억 합금 필름(98F)만을 포함한 슬라이더(90)를 위한 상기 제1온도는 다르게 선택될 수 있으며, 또는 동일하게 선택될 수도 있다. 어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1온도는 55℃와 65℃ 사이에 있을 수 있다.
상기 슬라이더(90) 및 그 읽기-쓰기 헤드(94)는 회전하는 디스크(12)의 표면 상의 데이터를 읽기 위해 스핀 밸브(spin valve)를 사용하거나 또는 터널링 밸브(tunneling valve)를 사용하는 읽기 헤드(94-R)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 슬라이더(90)는 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터의 읽기 억세스의 결과로서 증폭된 읽기 신호(ar0)를 생성하는 증폭기(96)를 더 포함할 수 있다. 상기 증폭기(96)는 공기 베어링 면(92)의 반대쪽에 있을 수 있으며, 변형 영역(97)으로부터 분리되어 있을 수 있고, 더 나아가 수직 마이크로-액츄에이터(90)로부터 분리되어 있을 수 있다.
상기 슬라이더(90)는 하드 디스크 드라이브(10) 내의 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터에 억세스 하기 위해 사용된다. 데이터는 전형적으로 트랙(도 4a의 122)으로 알려진 유니트 내에 조직되어 있으며, 이는 스핀들 샤프트(40)에 대해 중심 맞춰진 디스크(12)의 표면상에 동심원으로 배열되거나 연결된 나선형 트랙들로 조직될 수도 있다. 상기 슬라이더(90)가 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터에 억세스 하도록 작동하면, 읽기 헤드(94-R)는 읽기 차동 신호쌍(r0)을 구동하여 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터를 읽는다. 상기 읽기-쓰기 헤드(94)는 공기 베어링 면(92)과 증폭기(96)에 수직으로 형성된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 읽기 헤드(94-R)는 읽기 차동 신호쌍(r0)을 구동하기 위해 스핀 밸브(spin valve)를 사용할 수 있다. 여기에서, 상기 스핀 밸브는 자기-저항 효과를 채용하여 제1 쉴드(쉴드1)와 제2 쉴드(쉴드2) 사이에 유도된 센싱 전류(Is)를 생성한다. 상기 스핀 밸브는 1990년대 중반부터 사용되어 왔다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 읽기 헤드(94-R)는 읽기 차동 신호쌍(r0)을 구동하기 위해 터널링 밸브(tunneling valve)를 사용할 수 있다. 여기에서, 터널링 밸브는 터널링 효과를 사용하여 제1 쉴드(쉴드1)와 제2 쉴드(쉴드2)에 수직한 센싱 전류(Is)를 변조한다. 도 3c에 도시된 수평 방향으로 기록된 신호들과 도 3d에 도시된 수직 방향으로 기록된 신호들 모두 리더(reader)에 의해 읽혀질 수 있다. 수직 대 수평 기록은 라이터(writer)/매체 쌍의 기술에 관련되며 리더에 관련된 것은 아니다. 트랙(122) 내의 비트의 분극에 있어서의 이러한 차이는 데이터 밀도에 있어서 큰 증가를 이끌었으며, 2005년 봄에 거의 200 퍼센트 증가되었다.
상기 터널링 밸브는 아래와 같이 사용된다. 핀드 자성층(pinned magnetic layer)은 절연층에 의해 자유층(free ferromagnetic layer)으로부터 분리되어 있으며, 피닝 반강자성층(pinning antiferromagnetic layer)에 결합된다. 터널링 밸브의 자기-저항은 터널링 확률의 변화에 의해 야기되며, 이는 두 개의 강자성층들의 상대적인 자기 방향에 의존한다. 상기 센싱 전류(Is)는 이러한 터널링 확률의 결과이다. 회전하는 디스크(12)의 표면상의 트랙(122)의 비트의 자기장에 대한 자유층의 반응은 터널링 밸브를 통과하는 전기적 저항의 변화로 나타난다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 슬라이더(90)는 읽기-쓰기 헤드(94)로부터 제공된 읽기 차동 신호쌍(r0)으로부터 증폭된 읽기 신호(ar0)를 생성하는 증폭기(amplifier, 96)를 더 포함할 수 있다. 상기 읽기-쓰기 헤드(94)는 읽기 차동 신호쌍(r0)을 구동하는 읽기 헤드(94-R)와 쓰기 차동 신호쌍(w0)을 수신하는 쓰기 헤드(94-W)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 슬라이더(90)는 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터를 읽기 억세스 한 결과로서 증폭된 읽기 신호(ar0)를 보고한다. 모든 실시예에서 필수적인 것은 아니지만, 본 발명의 슬라이더(90)의 대부분의 실시예에서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 증폭기(96)는 공기 베어링 면(92)의 반대쪽에 있는 것이 바람직하다. 상기 증폭된 읽기 신호(ar0)는 증폭된 읽기 신호쌍(ar0+-) 또는 하나의 읽기 신호로서 이행될 수 있다. 상기 슬라이더(90) 내에 포함된 수직 마이크로-액츄에이터(98)는 변형 영역(97)뿐만 아니라 여기에 직접 결합된 다른 물질들에도 변형을 유도한다. 따라서, 도 4b, 8b 및 9a에 도시된 바와 같이, 상기 증폭기(96)는 수직 마이크로-액츄에이터(98)로부터 분리된 것이 바람직하다. 본 발명의 슬라이더(90)는 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)과 제2 슬라이더 파워 터미널(SP2)을 포함하며, 이들은 증폭된 읽기 신호(ar0)를 생성하는데 있어서 증폭기(96)를 구동하는데 함께 사용된다.
본 발명의 슬라이더(90)를 제조하는 방법은, 상기 형상 기억 합금 필름(98F)으로서 수직 마이크로-액츄에이터(98)를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 형상 기억 합금 필름(98F)은 스퍼터링 및/또는 전착(electro-deposit)에 의해 형성될 수 있다. 이러한 제조 방법은 Nanotechnology 9, page 67 ~ 71, (1998)에 게재된 Tsuchiya와 Davies의 논문 '이온 빔 스퍼터 증착에 의한 Ti Ni 형상 기억 합금 마이크로 액츄에이터의 제조'에 개시되어 있다. 스퍼터링에 의해 증착될 때, 형상 기억 합금 필름의 최초의 응력 상태는 낮은 온도에서의 증착에 의해 제어될 수 있으며, 또는 형상 기억 합금 필름 내에 잔류 인장 응력을 주도록 증착 프로세스를 조절함에 의해 제어될 수 있다. 대체안으로서, 형상 기억 합금 필름은 별도로 제조된 후, 기판 또는 슬라이더 구조에 본딩될 수 있으며, 바람직하게는 본딩되기 전에 인장 응력 하에 놓여질 수 있다. 공기 베어링 면(92)을 형성하는 단계는 포토-에칭 또는 다른 리소그라피 프로세스에 의해 수행될 수 있다.
여기에서 사용되는 형상 기억 합금은 두 개의 고상을 가진 고상 재료이며, 온도 또는 압력의 변화를 받을 때 상기 재료는 제1 고상으로부터 제2 고상으로 또는 제2 고상으로부터 제1 고상으로 변하는 경향이 있다. 둘 또는 그 이상의 요소들의 형상 기억 합금은 그 요소들의 분자 또는 결정 결합으로 지칭할 수 있으며, 그 요소들은 하드 디스크 드라이브(10)의 작동 및 저장 조건에 있어서 두 개의 고상의 형상 기억 합금을 가지는 고체이다.
상기 형상 기억 합금은, 티타늄 니켈(TiNi) 합금, 티타늄 니켈 철(Ti-Ni-Fe) 합금, 티타늄 니켈 구리(Ti-Ni-Cu) 합금, 티타늄 니켈 납(Ti-Ni-Pb) 합금, 및 티타늄 니켈 하프늄(Ti-Ni-Hf) 합금으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 티타늄 니켈 형상 기억 합금일 수 있다.
본 발명의 슬라이더(90)를 제조하는 방법은, 상기 형상 기억 합금 필름(98F)에 결합된 가열 요소(98H)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 가열 요소(98H)는 형상 기억 합금 필름(98F) 상에 스퍼터링 및/또는 전착함으로써 형성될 수 있다. 한편, 가열 요소(98H)를 먼저 형성한 후, 형상 기억 합금 필름(98F)을 가열 요소(98H)에 결합되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 슬라이더(90)를 제조하는 방법은 읽기-쓰기 헤드(94)를 증폭기(96)에 결합하는 단계를 포함하며, 구체적으로 읽기 차동 신호쌍(r0)을 증폭기(96)에 전기적으로 연결한다. 본 발명은 슬라이더(90)의 제조 방법과 그 제조 방법의 생산물로서의 슬라이더(90)를 포함한다. 슬라이더(90)의 제조 방법은 읽기 헤드(94-R) 가까이에 공기 베어링 면(92)을 제공하는 단계를 더 포함한다.
상기 읽기-쓰기 헤드(94)를 증폭기(96)에 결합하는 단계는, 증폭기(96)를 읽기 헤드(94-R)에 본딩하거나 또는 증폭기(96)를 읽기 헤드(94-R)에 설치함으로써 수행될 수 있다. 증폭기(96)를 본딩하는 것은 증폭기(96)를 읽기 헤드(94-R)에 접착 및/또는 용접, 및/또는 솔더링하는 것을 포함할 수 있다. 증폭기(96)를 설치하는 것은 신호 컨디셔닝 베이스를 생성하기 위해 절연물질을 증착하는 것, 및/또는 신호 컨디셔닝 베이스로서 슬라이더 기판을 사용하는 것, 및/또는 신호 컨디셔닝 베이스 상에 제1 반도체층을 증착하는 것을 포함할 수 있다. 상기 증폭기(96)를 설치하는 것은. 적어도 하나의 패턴을 정의하는 것과, 적어도 하나의 반도체 물질을 위한 적어도 하나의 층을 생성하기 위해 상기 패턴을 적어도 한 번 식각하는 것과, 증폭기(96)를 구현하는 적어도 하나의 트랜지스터 회로를 형성하기 위해 적어도 하나의 금속층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명에 사용되는 상기 트랜지스터는 2극 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터(FETs; Field Effect Transistors), 및 아몰퍼스 트랜지스터를 포함하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 2a, 5, 6, 및 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 슬라이더(90)를 위한 플렉셔 핑거(20)를 포함하며, 상기 플렉셔 핑거(20)는 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터에 억세스 하기 위해 슬라이더(90)를 포지셔닝 하는데 도움을 주기 위해 슬라이더(90)와 기계적으로 결합된 마이크로-액츄에이터 조립체(80)를 포함할 수 있다. 상기 마이크로-액츄에이터 조립체(80)는, 도 4a에 도시된 바와 같이 회전하는 디스크(12)의 표면에 슬라이더(90)를 측방향 포지셔닝(LP) 하는 데 도움을 줄 수 있으며, 또한 도 1b, 1c 및 5에 도시된 바와 같이 슬라이더(90)를 수직 방향 포지셔닝(VP) 하는 데 도움을 줄 수도 있다. 상기 슬라이더(90)가 가열 요소(98H)를 가진 수직 마이크로-액츄에이터(98)를 포함하는 경우, 상기 플렉셔 핑거(20)는 수직 제어 신호(VcAC)와 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)로서 제1 측방향 제어 신호(82P1)를 수직 마이크로-액츄에이터(98)에 더 제공할 수 있다. 상기 수직 마이크로-액츄에이터(98), 구체적으로, 가열 요소(98H)는 구리를 포함할 수 있다. 상기 수직 마이크로-액츄에이터(98), 구체적으로, 가열 요소(98H)는 형상 기억 합금 필름(98F)의 온도가 제1온도보다 낮을 때 변형 영역(97)을 변형시키기 위해 사용될 수 있다.
상기 플렉셔 핑거(20)는 바람직하게는 측방향 제어 신호(82)와, 슬라이더(90)와의 사이에 쓰기 차동 신호쌍(w0)을 위한 트레이스 경로를 포함한다. 상기 측방향 제어 신호(82)는 바람직하게는 제1 측방향 제어 신호(82P1)와 제2 측방향 제어 신호(82P2) 뿐만 아니라 AC 측방향 제어 신호(82AC)를 포함한다. 도 1b, 1c, 2a, 5 및 6에 도시된 바와 같이, 슬라이더(90)가 증폭기(96)를 가지지 않는 경우, 플렉셔 핑거(20)는 바람직하게는 읽기 차동 신호쌍(r0)을 위한 트레이스 경로를 제공한다.
상기 마이크로-액츄에이터 조립체(80)는 슬라이더(90)를 포지셔닝 하는데 도움을 주기 위해 압전 효과 및/또는 정전 효과를 채용할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예들에서 마이크로-액츄에이터 조립체(80)는, 도 2a, 2b, 5 및 8b에 도시된 바와 같이, 플렉셔 핑거(20)를 통해 헤드 짐발 조립체(60)와 결합하는 것이 바람직할 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로-액츄에이터 조립체(80)는 플렉셔 핑거(20)를 통해 로드 빔(74), 헤드 짐발 조립체(60) 및 헤드 스택 조립체(50)에 결합될 수 있다.
압전 효과를 채용한 마이크로-액츄에이터 조립체(80)의 예들은 도 4b와 8a에 도시되어 있다. 도 4b는 슬라이더(90)의 측방향 포지셔닝(LP)에 도움을 주기 위한 적어도 하나의 압전 요소(PZ1)를 포함하는 마이크로 액츄에이터 조립체(80)를 가진 헤드 짐발 조립체(60)의 측면도를 보여준다. 어떤 실시예들에서, 상기 마이크로-액츄에이터 조립체(60)는 하나의 압전 요소(PZ1)로 구성될 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로-액츄에이터 조립체(80)는 제1 압전 요소(PZ1)와 제2 압전 요소(PZ2)를 포함할 수 있으며, 둘 다 슬라이더(90)의 측방향 포지셔닝(LP)에 도움을 주는 것이 바람직할 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 마이크로-액츄에이터 조립체(80)는 회전하는 디스크(12)의 표면에 슬라이더(90)를 수직 방향으로 포지셔닝하는데 도움을 주는 제3의 압전 요소(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
정전 효과를 채용한 마이크로-액츄에이터 조립체를 사용하는 본 발명의 예들은 도 9a와 9b에 도시되어 있으며, 이 도면들은 미국 출원 번호 10/986,345의 도면들로부터 추출된 것이다. 도 9a는 마이크로-액츄에이터 장착 플레이트(700)를 통해 플렉셔 핑거(20)에 결합하는 마이크로-액츄에이터 조립체(80)의 개략적인 측면도를 보여준다. 도 9b는 슬라이더(90)의 측방향 포지셔닝(LP)에 도움을 주기 위해 제1 정전 마이크로-액츄에이터(220)를 포함하는 정전 마이크로-액츄에이터 조립체(2000)를 보여준다. 상기 정전 마이크로-액츄에이터 조립체(2000)는 슬라이더(90)의 수직 방향 포지셔닝(VP)에 도움을 주기 위해 제2 정전 마이크로-액츄에이터(520)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 정전 마이크로-액츄에이터(220)는, 제1 스테이터(230)에 결합된 제1 피봇 스프링 쌍(402, 408), 제2 스테이터(250)에 결합된 제2 피봇 스프링 쌍(400, 406), 중심 가동 섹션(300)에 결합된 제1 플렉셔 스프링 쌍(410, 416)과 제2 플렉셔 스프링 쌍(412, 418), 및 중심 가동 섹션(300)에 결합된 피치 스프링 쌍(420, 422)을 포함한다. 상기 중심 가동 섹션(300)은 쓰기 차동 신호쌍(w0)과 슬라이더(90)의 읽기-쓰기 헤드(94)의 읽기 차동 신호쌍(r0) 또는 증폭된 읽기 신호(ar0)와 결합된 신호쌍 경로를 포함한다.
본딩 블록(210)은 바람직하게는 읽기-쓰기 헤드(90)를 증폭된 읽기 신호(ar0)와 쓰기 차동 신호쌍(w0)에 전기적으로 결합시키며, 중심 가동 섹션(300)을 공기 베어링 면(92) 상에 또는 가까이에 내장된 읽기-쓰기 헤드(94)를 가진 슬라이더(90)에 기계적으로 결합시킨다.
상기 제1 정전 마이크로-액츄에이터(220)는 슬라이더(90)의 측방향 포지셔닝(LP)에 도움을 주며, 이는 회전하는 디스크(12)의 표면상의 적은 수의 트랙들(122) 위로 읽기-쓰기 헤드(94)를 포지셔닝 하기 위해 최종적으로 제어될 수 있다. 이러한 측방향 모션은 제1 기계적 자유도이며, 이는 중심 가동 섹션(300)과 정전기적으로 상호 작용하는 제1 스테이터(230)와 제2 스테이터(250)로부터 발생된다. 상기 제1 정전 마이크로-액츄에이터(220)는 상기한 미국 특허 출원에 상세하게 설명되어 있는 바와 같이 측방향 콤 드라이브 또는 횡방향 콤 드라이버로서 작용할 수 있다.
상기 정전 마이크로-액츄에이터 조립체(2000)는 제3 스테이터(510)와 제4 스테이터(550)를 포함하는 제2 정전 마이크로-액츄에이터(520)를 더 포함할 수 있다. 제3 및 제4 스테이터(510, 550) 모두 중심 가동 섹션(300)과 정전기적으로 상호 작용한다. 이러한 상호 작용은 슬라이더(90)가 제2의 기계적 자유도로 움직이도록 하며, 비행고의 제어를 제공하기 위한 수직 방향 포지셔닝(VP)에 도움을 준다. 상기 제2 정전 마이크로-액츄에이터(520)는 상기한 미국 특허 출원에 상세하게 설명되어 있는 바와 같이 수직 콤 드라이브 또는 비틀림 드라이브로서 작용할 수 있다. 상기 제2 정전 마이크로-액츄에이터(520)는 또한 모션 센싱을 제공할 수 있으며, 이는 억세스되는 회전하는 디스크(120)의 표면과의 충돌을 나타낼 수 있다.
상기 중심 가동 섹션(300)은 읽기-쓰기 헤드(90)를 포지셔닝 할 뿐만 아니라 쓰기 차동 신호쌍(w0) 및 어떤 실시예에서 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)과 제2 슬라이더 파워 터미널(SP2) 뿐만 아니라 증폭된 읽기 신호(ar0)를 위한 통로로서 작용할 수 있다. 상기 제1 정전 마이크로-액츄에이터(220)의 전기적 자극은 그 스프링들의 몇몇을 통해 제공된다.
상기 중심 가동 섹션(300)은 접지 전위에 있는 것이 바람직할 수 있으며, 그래서 와이어를 필요로 하지 않는다. 읽기 차동 신호쌍(r0), 증폭된 읽기 신호(ar0), 쓰기 차동 신호쌍(w0) 및 슬라이더 파워 터미널들(SP1, SP2)의 트레이스들은 도 9a에 도시된 바와 같이 로드 빔(74)까지 줄곧 플렉시블 트레이스들로 배열된 것이 바람직하다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 플렉셔 핑거(20)는 증폭된 읽기 신호(ar0)를 위한 읽기 트레이스 경로(rtp)를 더 제공할 수 있다. 상기 슬라이더(90)는 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)과 제2 슬라이더 파워 터미널(SP2)을 더 포함할 수 있으며, 둘 다 증폭기(96)에 전기적으로 연결되어 증폭된 읽기 신호(ar0)를 생성하기 위해 함께 파워를 제공한다. 상기 플렉셔 핑거(20)는 상기 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)과 제2 슬라이더 파워 터미널(SP2) 각각에 전기적으로 연결된 파워 경로들을 더 포함할 수 있으며, 이들은 함께 증폭된 읽기 신호(ar0)를 생성하기 위해 전기적 파워를 제공하는데 사용된다.
본 발명의 헤드 짐발 조립체(60)는 슬라이더(90)에 결합된 본 발명의 플렉셔 핑거(20)를 포함하며, 이는 슬라이더(90)에 기계적으로 결합된 마이크로-액츄에이터 조립체(80)를 더 포함하고 슬라이더(90)의 수직 제어 신호(VcAC)에 전기적으로 결합된 수직 제어 신호 경로를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 헤드 스택 조립체(50)는 헤드 스택(54)에 결합된 적어도 하나의 헤드 짐발 조립체(60)를 포함한다. 본 발명의 하드 디스크 드라이브(10)는 적어도 하나의 헤드 짐발 조립체(60)를 포함하는 헤드 스택 조립체(50)를 포함한다.
상기 헤드 짐발 조립체(60)는 슬라이더(90)에 결합된 플렉셔 핑거(20)와 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터에 억세스 하도록 슬라이더(90)를 포지셔닝 하는데 도움을 주기 위해 슬라이더(90)에 기계적으로 결합된 마이크로-액츄에이터 조립체(80)를 포함한다. 상기 마이크로-액츄에이터 조립체(80)는 제1 마이크로-액츄에이터 파워 터미널(82P1)과 제2 마이크로-액츄에이터 파워 터미널(82P2)을 더 포함할 수 있다. 상기 헤드 짐발 조립체(60)는 제1 파워 경로에 전기적으로 연결된 제1 마이크로-액츄에이터 파워 터미널(82P1) 및/또는 제2 파워 경로에 전기적으로 연결된 제2 마이크로-액츄에이터 파워 터미널(82P2)을 더 포함할 수 있다. 상기 헤드 짐발 조립체(60)를 작동하는 방법은, 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터에 읽기 억세스 하도록 슬라이더(90)를 포지셔닝 하는데 도움을 주기 위해 마이크로-액츄에이터 조립체(80)를 작동하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 이는 마이크로-액츄에이터 조립체(80)에 전기적 파워를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 헤드 짐발 조립체(60)를 작동하는 방법은, 도 5와 8b에 도시된 바와 같이, 수직 마이크로-액츄에이터(98)의 가열 요소(98H)에 수직 제어 신호(VcAC)를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 헤드 짐발 조립체(60)를 작동하는 방법은 수직 제어 신호(VcAC)를 구동하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1 마이크로-액츄에이터 파워 터미널(82P1)은 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)에 결합될 수 있고, 함께 제1 파워 경로에 전기적으로 연결된다.
상기 헤드 짐발 조립체(60)는 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)과 제2 슬라이더 파워 터미널(SP2)를 사용하여 증폭된 읽기 신호(ar0)를 생성하기 위해 증폭기(96)를 더 포함할 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 플렉셔 핑거(20)는 증폭된 읽기 신호(ar0)와 전기적으로 연결된 읽기 트레이스 경로(rtp)를 더 포함할 수 있다. 상기 헤드 짐발 조립체(60)는 회전하는 디스크(12)의 표면상의, 바람직하게는 트랙(122)으로 조직된 데이터에 읽기 억세스 할 때 아래와 같이 작동한다. 상기 슬라이더(90)는 읽기 억세스의 결과로서 증폭된 읽기 신호(ar0)를 보고한다. 상기 플렉셔 핑거(20)는 증폭된 읽기 신호(ar0)를 전송하기 위한 읽기 트레이스 경로(rtp)를 제공한다.
도 2b와 9a에 도시된 바와 같이, 상기 플렉셔 핑거(20)는 로드 빔(74)에 결합될 수 있으며, 이는 로드 빔(74)의 금속 부분에 전기적으로 결합된 제1 파워 경로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 금속 부분은 본질적으로 로드 빔(74)의 전체일 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 헤드 짐발 조립체(60)는 힌지(70)를 통해 로드 빔(74)에 결합된 베이스 플레이트(72)를 포함한다. 상기 플렉셔 핑거(20)는 로드 빔(74)에 결합되며 마이크로-액츄에이터 조립체(80)와 슬라이더(90)는 플렉셔 핑거(20)를 통해 헤드 짐발 조립체(60)에 결합된다. 상기 로드 빔(74)은 바람직하게는 슬라이더(90)의 제1 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 파워 경로를 형성하기 위해 마이크로-액츄에이터 조립체(80)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 헤드 짐발 조립체(60)를 제조하는 방법은, 플렉셔 핑거(20)를 본 발명의 슬라이더(90)에 결합하는 것을 포함하며, 이는 마이크로-액츄에이터 조립체(80)를 슬라이더(90)에 기계적으로 결합하는 것을 포함할 수 있다. 상기 플렉셔 핑거(20)를 슬라이더(90)에 결합하는 것은, 도 8b에 도시된 바와 같이, 읽기 트레이스 경로(rtp)와 증폭된 읽기 신호(ar0)를 전기적으로 결합하는 것을 더 포함할 수 있으며, 또는 읽기 차동 신호쌍(r0)을 제공하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 마이크로-액츄에이터 조립체(80)를 슬라이더(90)에 결합하는 것은 제1 마이크로-액츄에이터 파워 터미널(82P1)을 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)에 전기적으로 연결하는 것 및/또는 제2 마이크로-액츄에이터 파워 터미널(82P2)을 제2 슬라이더 파워 터미널(SP2)에 전기적으로 연결하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명은 이러한 제조 방법과 그 제조 방법의 생산물로서의 헤드 짐발 조립체(60)를 포함한다. 본 발명의 헤드 짐발 조립체(60)를 제조하는 방법은 수직 제어 신호(VcAC)를 제공하기 위해 플렉셔 핑거(20)를 슬라이더(90)에 전기적으로 결합하는 것을 더 포함할 수 있다.
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 헤드 스택(54)에 결합된 적어도 하나의 헤드 짐발 조립체(60)를 가진 헤드 스택 조립체(50)를 포함한다.
상기 헤드 스택 조립체(50)는 헤드 스택(54)에 결합된 하나 이상의 헤드 짐발 조립체(60)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6은 제2 헤드 짐발 조립체(60-2), 제3 헤드 짐발 조립체(60-3) 및 제4 헤드 짐발 조립체(60-4)와 결합된 헤드 스택 조립체(50)를 보여준다. 더욱이, 도 5에 도시된 헤드 스택(54)은 헤드 짐발 조립체(60)에 결합된 액츄에이터 아암(52)을 포함한다. 도 6에서, 상기 헤드 스택(54)은 제2 액츄에이터 아암(52-2)과 제3 액츄에이터 아암(52-3)을 더 포함하며, 제2 액츄에이터 아암(52-2)은 제2 헤드 짐발 조립체(60-2)와 제3 헤드 짐발 조립체(60-3)에 결합되고, 제3 액츄에이터 아암(52-3)은 제4 헤드 짐발 조립체(60-4)에 결합된다. 상기 제2 헤드 짐발 조립체(60-2)는 제2 슬라이더(90-2)를 포함하며, 이는 제2 읽기-쓰기 헤드(94-2)를 가진다. 제3 헤드 짐발 조립체(60-3)는 제3 슬라이더(90-3)를 포함하며, 이는 제3 읽기-쓰기 헤드(94-3)를 가진다. 그리고 제4 헤드 짐발 조립체(60-4)는 제4 슬라이더(90-4)를 포함하며, 이는 제4 읽기-쓰기 헤드(94-4)를 가진다.
상기 슬라이더(90)에 증폭기(96)가 포함된 실시예에서, 슬라이더(90)는 읽기 억세스의 결과로서 증폭된 읽기 신호(ar0)를 보고한다. 상기 플렉셔 핑거(20)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 증폭된 읽기 신호(ar0)를 위해 읽기 트레이스 경로(rtp)를 제공한다. 상기 헤드 스택 조립체(50)는 플렉셔 핑거(20)와 결합된 메인 플렉스 회로(200)를 포함할 수 있으며, 이는 회전하는 디스크(12)의 표면상의 트랙(122)에 읽기 억세스한 결과로서의 증폭된 읽기 신호(ar0)에 근거하여 읽기 신호(25R)를 생성하기 위해 읽기-쓰기 신호 번들(rw) 내의 읽기 트레이스 경로에 전기적으로 연결된 전치증폭기(24)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 헤드 스택 조립체(50)를 제조하는 방법은, 적어도 하나의 본 발명의 헤드 짐발 조립체(60)를 헤드 스택(50)에 결합하는 것을 포함한다. 상기 제조 방법은 하나 이상의 헤드 짐발 조립체(60)를 헤드 스택(54)에 결합하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제조 방법은 바람직하게는 메인 플렉스 회로(220)를 플렉셔 핑거(20)에 결합하는 것을 더 포함할 수 있으며, 이는 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터에 읽기 억세스 한 결과로서 읽기 신호(25R)를 제공하기 위해 읽기 트레이스 경로(rtp)에 전치증폭기(24)를 전기적으로 연결하는 것을 더 포함한다. 본 발명은 헤드 스택 조립체(50)의 제조 방법과 그 제조 방법의 생산물로서의 헤드 스택 조립체(50)를 포함한다. 상기 헤드 짐발 조립체(50)를 헤드 스택(50)에 결합하는 단계는, 바람직하게는 베이스 플레이트(72)를 액츄에이터 아암(52)에 스웨이징 함으로써 이행될 수 있다.
본 발명은, 도 2a, 4a, 5, 6, 및 7에 도시된 하드 디스크 드라이브(10)를 포함하며, 하드 디스크 드라이브(10)는 액츄에이터 피봇(58)을 통해 디스크 베이스(14) 상에 회전 가능하게 장착되고 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터에 억세스 하는 읽기-쓰기 헤드(94)를 위해 데이터(122) 가까이로 측방향 포지셔닝(LP) 되는 헤드 짐발 조립체(60)의 슬라이더(90)를 위해 배열된 헤드 스택 조립체(50)를 포함한다. 디스크(12)는 스핀들 축(40)에 의해 스핀들 모터(270)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 헤드 스택 조립체(50)는 내장된 회로(500)에 전기적으로 결합된다.
상기 하드 디스크 드라이브(10)는 내장된 회로(500)에 포함된 서보 제어기(600)를 포함할 수 있으며, 서보 제어기(600)는 보이스 코일 모터(18)에 결합되어 마이크로-액츄에이터 조립체(80)를 구동하는 마이크로-액츄에이터 자극 신호(650)와, 읽기-쓰기 헤드(94)로부터의 읽기-쓰기 신호 번들(rw) 내에 포함된 증폭된 읽기 신호(ar0)에 근거한 읽기 신호(25R)를 제공함으로써 위치 에러 신호(Position Error Signal, 260)를 생성한다.
상기 내장된 회로(500)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 메모리(620)에 억세스 가능하게 결합된 서보 컴퓨터(610)를 포함하는 서보 제어기(600)를 포함하는 것이 바람직하다. 프로그램 시스템(1000)은 하드 디스크 드라이브(10)를 작동하는 방법을 수행함에 있어서 서보 컴퓨터(610)를 명령할 수 있다. 상기 프로그램 시스템(1000)은 메모리(620) 내에 저장된 적어도 하나의 프로그램 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 내장된 회로(500)는 바람직하게는 인쇄 회로 기술로 구현될 수 있다. 측방향 제어 신호(82)는 바람직하게는 마이크로-액츄에이터 드라이버(28)에 의해 생성된다. 상기 측방향 제어 신호(82)는 바람직하게는 제1 측방향 제어 신호(82P1)와 제2 측방향 제어 신호(82P2) 뿐만 아니라, AC 측방향 제어 신호(82AC)를 포함한다.
보이스 코일 드라이버(30)는 바람직하게는 보이스 코일(32)을 통해 보이스 코일 모터(18)를 자극하여 슬라이더(90)의 조악한 포지셔닝, 상세하게는 회전하는 디스크(12)의 표면상의 트랙(122) 가까이로의 읽기 헤드(94-R)의 포지셔닝을 제공한다.
상기 내장된 회로(500)는 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터에 읽기 억세스 하는 동안 읽기 신호(25R)를 처리할 수 있다. 상기 슬라이더(90)는 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터의 읽기 억세스의 결과로서 증폭된 읽기 신호(ar0)를 보고한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 플렉셔 핑거(20)는 증폭된 읽기 신호(ar0)를 위한 읽기 트레이스 경로(rtp)를 제공한다. 상기 메인 플렉스 회로(200)는 읽기 신호(25R)를 생성하기 위해 읽기 트레이스 경로(rtp)로부터 증폭된 읽기 신호(ar0)를 수신한다. 상기 내장된 회로(500)는 읽기 신호(25R)를 수신하여 회전하는 디스크(12) 표면상의 데이터를 읽는다.
여기에서 컴퓨터는 적어도 하나의 명령 프로세서와 적어도 하나의 데이터 프로세서를 포함할 수 있으며, 데이터 프로세서 각각은 적어도 하나의 명령 프로세서에 의해 명령 받는다.
상기 하드 디스크 드라이브(10)를 제조하는 방법은, 헤드 스택 조립체(50)를 액츄에이터 피봇(58)에 의해 디스크 베이스(14)에 장착하는 단계와, 헤드 스택 조립체(50), 디스크(12), 및 스핀들 모터(270)에 회전 가능하게 결합된 디스크(12)의 표면상의 데이터에 억세스 하기 위해 헤드 짐발 조립체(60)의 슬라이더(90)를 위해 스핀들 모터(270)를 정렬하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명은 이러한 제조 방법과 그 제조 방법의 생산물로서의 하드 디스크 드라이브(10)를 포함한다.
상기 제조 방법은 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터(122)의 읽기 억세스의 결과로서 읽기 신호(25R)를 제공하기 위해 본 발명의 헤드 스택 조립체(50)를 내장된 회로(500)에 전기적으로 결합하는 것을 더 포함할 수 있다. 하드 디스크 드라이브(10)를 제조하는 방법은, 서보 제어기(600) 및/또는 내장된 회로(500)를 보이스 코일 모터(18)에 결합하는 것과 마이크로-액츄에이터 조립체(80)를 구동하기 위해 마이크로-액츄에이터 자극 신호(650)를 제공하는 것을 더 포함할 수 있다. 하드 디스크 드라이브(10)를 제조하는 방법은, 내장된 회로(500)의 수직 제어 드라이버를 헤드 스택 조립체(50), 구체적으로 플렉셔 핑거(20)를 통해 슬라이더(90)의 수직 제어 신호(VcAC)에 전기적으로 연결하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 서보 제어기(600) 및/또는 내장된 회로(500)를 제조하는 방법은, 메모리(620)를 프로그램 시스템(1000)으로 프로그래밍하는 것을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 비휘발성 메모리 요소를 프로그래밍한다. 상기 내장된 회로(500) 및/또는 상기 서보 제어기(600)를 제조하는 방법은, 서보 컴퓨터(610)와 메모리(620)를 서보 제어기(600)에 내에 설치하는 단계와, 메모리(620)를 프로그램 시스템(1000)으로 프로그래밍하는 단계를 포함할 수 있다.
도 6의 상세도를 보면, 하드 디스크 드라이브(10)는 디스크(12)와 제2 디스크(12-2)를 포함할 수 있다. 상기 디스크(12)는 제1 디스크 표면(120-1)과 제2 디스크 표면(120-2)을 포함한다. 상기 제2 디스크(12-2)는 제3 디스크 표면(120-3)과 제4 디스크 표면(120-4)을 포함한다. 상기 보이스 코일 모터(18)는, 디스크 베이스(14) 상에 장착된 고정된 마그넷(34)과 상호 작용하는 헤드 스택(54)에 장착된 보이스 코일(32)에 응답하여, 디스크 베이스(14) 상에 장착된 액츄에이터 피봇(58)을 통해 회전하는 헤드 스택 조립체(50)를 포함한다. 상기 헤드 스택 조립체(50)는 읽기-쓰기 헤드(94)를 포함하는 슬라이더(90)에 결합된 적어도 하나의 액츄에이터 아암(52)을 가진 헤드 스택(54)을 포함한다. 상기 슬라이더(90)는 마이크로-액츄에이터 조립체(80)에 결합된다.
상기 읽기-쓰기 헤드(94)는 전형적으로 플렉셔 핑거(20)에 의해 제공되는 읽기-쓰기 신호 번들(rw)을 사용하여 메인 플렉스 회로(200) 상의 전치증폭기(24)를 통해 종종 서보 제어기(600) 내에 위치한 채널 인터페이스(26)에 인터페이스 한다. 상기 채널 인터페이스(26)는 종종 위치 에러 신호(260, PES)를 서보 제어기(600) 내에 제공한다. 하드 디스크 드라이브(10)가 하나 이상의 마이크로-액츄에이터 조립체(80)를 포함할 때, 마이크로-액츄에이터 자극 신호(650)는 공유되는 것이 바람직하다. 측방향 제어 신호(82)도 공유되는 것이 더 바람직하다. 전형적으로, 각 읽기-쓰기 헤드(94)는 전형적으로 별도의 플렉셔 핑거(20)에 의해 제공되는 별도의 읽기 및 쓰기 신호를 사용하여 전치증폭기(24)와 인터페이스 한다. 예들 들면, 제2 읽기-쓰기 헤드(94-2)는 제2 플렉셔 핑거(20-2)를 통해, 제3 읽기-쓰기 헤드(94-3)는 제3 플렉셔 핑거(20-3)를 통해, 제4 읽기-쓰기 헤드(94-4)는 제4 플렉셔 핑거(20-4)를 통해 전치증폭기(24)와 인터페이스 한다.
정상적인 디스크 억세스 동작 중에, 회전하는 디스크(12)의 표면상의 데이터에 억세스 할 때 하드 디스크 드라이브(10)는 아래와 같이 작동한다. 상기 스핀들 모터(270)는 내장 회로(500), 종종 서보-제어기(600)의 명령에 의해 스핀들 축(40)을 회전시켜 읽기-쓰기 헤드(94)에 의해 억세스 되는 디스크(12, 12-2)를 회전시킨다. 상기 내장 회로(500), 구체적으로, 서보 제어기(600)는 보이스 코일 드라이버(30)를 구동하여 보이스 코일 제어 신호(22)를 생성하며, 이는 교류 전류 신호로 보이스 코일(32)을 자극하여 시변화 전자기장을 유도하며, 이는 고정된 마그넷(34)과 상호 작용하여 보이스 코일(32)을 액츄에이터 피봇(58)을 통해 디스크 베이스(14)에 평행하게 이동시키고, 이는 액츄에이터 피봇(58) 둘레를 회전하는 헤드 스택(54)에 견고하게 결합된 액츄에이터 아암(52)에 결합된 헤드 짐발 조립체(60) 내의 슬라이더(90)의 읽기-쓰기 헤드(94)의 측방향 위치(LP)를 변경시킨다. 전형적으로, 하드 디스크 드라이브(10)는 먼저 트랙 탐색 모드를 수행하며, 이때 읽기-쓰기 헤드(94)를 상기한 바와 같이 전형적으로 트랙으로 조직된 데이터 가까이에 포지셔닝 한다. 읽기-쓰기 헤드(94)가 트랙 가까이에 있을 때, 트랙 추종 모드가 수행된다. 종종 마이크로-액츄에이터 드라이버(28)에 의해 구동되는 측방향 제어 신호(82)에 의해 자극되는 마이크로-액츄에이터 조립체(80)에 의해 제공되는 부가적인 포지셔닝 제어가 수행된다. 트랙 읽기는 또한 위치 에러 신호(PES, 260)를 생성하는 것을 포함할 수 있으며, 이는 서보 제어기(600)에 의해 트랙 추종 모드 중 포지셔닝 피드백으로서 사용된다.
상기 하드 디스크 드라이브(10)는, 수직 제어 신호(VcAC)를 구동함에 의해 작동할 수 있으며, 이는 수직 마이크로-액츄에이터(98)를 자극하여 읽기-쓰기 헤드(94)의 수직 위치를 증가시키는데, 이는 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 슬라이더 파워 터미널(SP1)에 전위차를 제공함에 의해, 가열 요소(98H)를 자극하여 형상 기억 합금 필름(98F)의 온도를 증가시킴으로써 읽기-쓰기 헤드(94)의 수직 위치를 증가시킨다. 이러한 작동은 회전하는 디스크(12, 12-2)의 표면상의 데이터의 트랙(122)을 탐색할 때 및/또는 회전하는 디스크(12, 12-2)의 표면상의 트랙(122)을 추종할 때 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 형상 기억 합금 필름(98F)의 온도가 제1온도보다 낮을 때에는, 형상 기억 합금 필름(98F)은 제1 고상(first solid phase)을 형성하고, 이에 따라 변형 영역(97)의 읽기-쓰기 헤드(94)는 소정의 제1 수직 위치를 가진다. 한편, 형상 기억 합금 필름(98F)의 온도가 제1온도보다 높을 때에는, 형상 기억 합금 필름(98F)은 제2 고상(second solid phase)을 형성하여 변형 영역(97)을 수축시키게 되고, 이에 따라, 디스크(12)의 표면 상의 읽기-쓰기 헤드(94)는 증가된 제2 수직 위치(Vpm)를 가지게 된다. 상기 서보 제어기(600)는 수직 제어 신호(VcAC)를 구동하는 수단을 포함할 수 있으며, 이는 수직 마이크로-액츄에이터(98)에 제공되는 수직 제어 신호(VcAC)를 생성하는 수직 제어 드라이버(도 5의 29)에 의해 적어도 부분적으로 이행될 수 있다. 상기 수직 제어 드라이버(29)는 전형적으로 수직 제어 신호(VcAC)를 생성하기 위해 서보 컴퓨터(610)에 의해 구동되는 수직 위치 디지털 인풋(290)을 가진 아날로그 회로이다.
트랙 추종과 트랙 탐색은 트랙 추종 수단과 트랙 탐색 수단으로 수행될 수 있으며, 하나 또는 모두는 도 5에 도시된 서보 컴퓨터(610)에 억세스 가능하게 결합된 메모리(620) 내의 프로그램 시스템(1000) 내의 프로그램 단계들의 적어도 부분에서 이행될 수 있다. 한편, 트랙 탐색 수단 및/또는 트랙 추종 수단은 적어도 하나의 유한 상태 기계로 이행될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 형상 기억 합금 필름과 가열 요소를 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터를 슬라이더에 구현함으로써, 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 적정하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
본 기술분야의 기술자들은 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않고서도 설명된 바람직한 실시예에 대한 다양한 적용예들과 변형예들이 구성될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 내에서 여기에서 특별히 설명된 것과는 다르게 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1a는 히터를 채용한 수직 마이크로-액츄에이터를 포함하는 종래의 슬라이더의 일 예를 보여주며;
도 1b와 1c는 디스크 표면과 읽기-쓰기 헤드 사이의 수직 거리를 증가 및 감소시키는 수직 마이크로-액츄에이터를 채용한 본 발명에 따른 슬라이더의 실시예들을 보여주며;
도 2a와 2b는 본 발명에 따른 슬라이더가 결합된 플렉셔 핑거와 헤드 짐발 조립체를 보여주며;
도 3a는 스핀 밸브를 채용한 도 2a의 읽기 헤드의 일 예를 보여주며;
도 3b는 터널링 밸브를 채용한 도 2a의 읽기 헤드의 일 예를 보여주며;
도 3c는 도 3a의 스핀 밸브가 사용된 디스크 표면상의 트랙 내의 비트들의 전형적인 디스크 표면에 평행한 분극을 보여주며;
도 3d는 도 3b의 터널링 밸브가 사용된 디스크 표면상의 트랙 내의 비트들의 전형적인 디스크 표면에 수직한 분극을 보여주며;
도 4a는 부분 조립된 도 2a의 하드 디스크 드라이브를 보여주며;
도 4b는 압전 효과를 이용한 마이크로-액츄에이터 조립체가 결합된 슬라이더를 포함하는 도 2a와 2b의 헤드 짐발 조립체를 보여주며;
도 5 내지 7은 도 2a와 도 4a의 하드 디스크 드라이브의 부분 상세도를 보여주며;
도 8a는 도 4b의 마이크로-액츄에이터 조립체 내에 압전 효과를 사용한 예를 보여주며;
도 8b는 도 2a의 헤드 짐발 조립체, 플렉셔 핑거 및 슬라이더를 상세하게 보여주며;
도 9a와 9b는 도 2a의 헤드 짐발 조립체를 위한 마이크로-액츄에이터 조립체 내에 정전 효과를 사용한 예를 보여주며;
도 10a와 10b는 가열 요소와 제2 가열 요소를 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터를 채용한 본 발명에 따른 슬라이더의 다른 실시예들을 보여주며;
도 10c는 제2 가열 요소만 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터를 채용한 본 발명에 따른 슬라이더의 또 다른 실시예를 보여주며;
도 11a는 도 10a와 10b의 가열 요소를 자극하기 위한 수직 제어 신호와 제2 가열 요소를 자극하기 위한 제2 수직 제어 신호를 포함하는 헤드 짐발 조립체를 보여주며;
도 11b는 도 10c의 제2 가열 요소를 자극하기 위한 제2 수직 제어 신호를 포함하는 헤드 짐발 조립체를 보여준다.

Claims (15)

  1. 하드 디스크 드라이브의 슬라이더에 있어서,
    디스크의 표면상의 데이터에 억세스 하기 위한 읽기-쓰기 헤드를 포함하는 변형 영역; 및
    공기 베어링 면에 수직하게 형성되며 상기 변형 영역에 결합되는 것으로, 온도에 따라 제1 고상과 제2 고상으로 변하면서 상기 변형 영역을 변형시켜 상기 디스크의 표면에 대한 상기 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 변경하는 형상 기억 합금 필름을 포함하는 수직 마이크로-액츄에이터;를 구비하며,
    상기 수직 마이크로-액츄에이터는, 상기 형상 기억 합금 필름에 결합된 가열 요소와 상기 변형 영역 내에 내장된 제2 가열 요소로 이루어진 군 중에서 적어도 하나의 요소를 더 포함하며,
    상기 가열 요소는 상기 형상 기억 합금 필름의 온도를 높이고,
    상기 제2 가열 요소는 상기 변형 영역의 온도를 증가시켜 상기 읽기-쓰기 헤드의 수직 위치를 감소시키는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 슬라이더.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 형상 기억 합금 필름의 온도가 제1온도보다 낮을 때, 상기 형상 기억 합금 필름은 제1 고상을 형성함으로써 상기 읽기-쓰기 헤드는 제1 수직 위치를 가지며,
    상기 형상 기억 합금 필름의 온도가 상기 제1온도보다 높을 때, 상기 형상 기억 합금 필름은 제2 고상을 형성하여 상기 변형 영역을 수축시킴으로써 상기 읽기-쓰기 헤드는 상기 제1 수직 위치보다 증가된 제2 수직 위치를 가지는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 슬라이더.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 형상 기억 합금 필름은, 티타늄 니켈(TiNi) 합금, 티타늄 니켈 철(Ti-Ni-Fe) 합금, 티타늄 니켈 구리(Ti-Ni-Cu) 합금, 티타늄 니켈 납(Ti-Ni-Pb) 합금, 및 티타늄 니켈 하프늄(Ti-Ni-Hf) 합금으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 슬라이더.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 가열 요소 및 제2 가열 요소는 구리 합성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 슬라이더.
  10. 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체에 있어서,
    제 1항의 슬라이더;
    상기 슬라이더에 결합된 플렉셔 핑거; 및
    상기 슬라이더와 플렉셔 핑거에 결합되어, 상기 디스크 표면상의 데이터에 억세스하도록 상기 읽기-쓰기 헤드를 포지셔닝 하는데 기여하는 마이크로-액츄에이터 조립체;를 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 플렉셔 핑거를 통해 상기 슬라이더에 결합된 로드 빔을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 마이크로-액츄에이터 조립체는 상기 읽기-쓰기 헤드를 측방향으로 포지셔닝 하는데 기여하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 마이크로-액츄에이터 조립체는 상기 읽기-쓰기 헤드를 수직 방향으로 포지셔닝 하는데 기여하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 마이크로-액츄에이터 조립체는 상기 읽기-쓰기 헤드를 포지셔닝 하는데 기여하기 위해 압전 효과와 정전 효과로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 채용한 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체.
  15. 하드 디스크 드라이브에 있어서,
    디스크 베이스;
    상기 디스크 베이스에 장착된 스핀들 모터에 회전 가능하게 장착된 적어도 하나의 디스크; 및
    상기 디스크의 표면상의 데이터에 억세스 하기 위한 것으로, 제 10항의 적어도 하나의 헤드 짐발 조립체;를 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
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