KR20000057796A - 접착력 감소를 위해 트레일링단이 리세스된 슬라이더 - Google Patents
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Abstract
본 발명에는 에어 베어링면, 트레일링면, 이 트레일링단에 있는 다수의 리세스된 계단부를 구비한 디스크 드라이브 장치용 슬라이더가 개시되어 있다. 상기 트레일링단에 있는 계단부는 접착력을 크게 감소시킨다.
Description
본 발명은 자기 디스크상에 정보를 기록하거나 이로부터 정보를 판독하기 위하여 자기 디스크 장치에 사용되는 자기 헤드 슬라이더 조립체에 관한 것으로서, 이 헤드 슬라이더 조립체의 접착성(stiction property)을 향상시키는 것이다.
마그네틱 슬라이더의 종래 구조는 도 1a에 도시되어 있다. 이 슬라이더(100)에는 리딩면(leading surface)(101), 트레일링면(trailing surface)(102), 상기 디스크 다음에 위치하는 에어 베어링면(air bearing surface) 및 자기/판독 기록부(103)가 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 상기 슬라이더의 에어 베어링면은 상기 디스크의 동작 중에 이 디스크에 면하고 있는 슬라이더의 전체 표면을 의미하는 것이다. 통상, 상기 에어 베어링면에는 디스크에 매우 근접한 위쪽 부분(104)과 아래쪽 부분(106)이 있다. 상기 슬라이더의 트레일링단(trailing edge)에 대한 단면도는 도 1b와 도 1c에 도시되어 있다. 몇 가지 슬라이더에 있어서, 도 1b에서와 같이 상기 트레일링면은 상기 에어 베어링면과 직각을 이룬다. 어떤 경우에 있어서, 도 1c에서와 같이 상기 에어 베어링면에 상기 에어 베어링의 기류(airflow)를 더욱 양호하게 조정하기 위해서, 또는 제조 공정상의 인공 구조물(artifact)로서 단일 계단부(105)가 형성된다.
디스크의 동작 중에 상기 슬라이더의 트레일링단에 윤활제와 탄화수소 물질이 축적되기 쉽다. 이 때, 이 축적된 물질은 상기 슬라이더의 정상적인 비행(flying)을 방해할 수 있고, 이는 일반적으로 센서와 디스크 사이의 간격을 증가시킨다. 이와 같이 증가된 간격은 데이터가 디스크로부터 검색될 때 높은 에러율을 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 간격이 감소되어 마모를 촉진시킬 수도 있다. 상기 슬라이더가 상기 디스크상에 머물게 될 경우, 상기 축적된 물질은 상기 에어 베어링면의 영역 내로 다시 이동할 수 있으므로, 후속되는 개시 동작 도중에 상기 에어 베어링면에서의 접착력이 증가될 수 있다.
접착 현상은 장시간 디스크 위를 지나가는 온 슬라이더의 트레일링단에 윤활제 또는 탄화수소 불순물이 축적되어 발생한다. 상기 디스크 드라이브가 턴오프되고 상기 헤드가 디스크상에 머물게 되는 경우, 액체 물질이 상기 슬라이더 아래로 흘러들어올 수 있고, 슬라이더를 디스크와 접착시키는 원인이 된다. 이러한 접착력은 심각할 경우 상기 디스크가 다시 구동되지 못하게 할 수 있다. 예컨대, 액체가 상기 에어 베어링면 위에 2000 ㎛2의 면적으로 덮게 되면, 유효 접착력은 40 gm이 될 수 있다. 본 명세서에서 이러한 접착력은 그램(grams)과 등가인 것으로 기재한다. 다인(dynes) 단위로 나타낸 접착력은 중력 가속도를 곱함으로써 얻을 수 있다. 상기 슬라이더의 트레일링단에 축적되려는 액체의 성질은 상기 비행 슬라이더와 디스크간의 간격이 감소됨에 따라 더욱 현저해 진다. 또한, 장래의 디스크 드라이브는 상기 슬라이더와 디스크 사이의 간격을 줄여 면적 밀도를 증가시키게 될 것이다. 고밀도를 요하는 장래의 설계 구조를 위해서는, 슬라이더가 상기 디스크와 빈번한 접촉 상태로 되게 될 것이다. 따라서, 장래의 응용을 위해서는, 상기 슬라이더가 상기 트레일링단에 물질을 축적하려는 성향이 증가하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 이들 접착과 관련된 문제점들을 크게 경감시키는 신형 슬라이더 구조를 제공하기 위한 것이다. 기타의 목적 및 이점은 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 종래의 슬라이더에 대한 사시도.
도 1b는 리세스된 계단부가 없는 종래의 슬라이더에 대한 단면도.
도 1c는 리세스된 계단부가 1개 있는 종래의 슬라이더의 단면도.
도 2는 슬라이더의 측면 소자상에 구현된 본 발명의 사시도.
도 3은 슬라이더의 중앙 소자상에 구현된 본 발명의 도면.
도 4는 본 발명을 나타내는 슬라이더의 트레일링단에 대한 단면도.
도 5는 슬라이더의 트레일링단 전체에 걸쳐 리세스된 계단부가 있지 않은 것인 본 발명의 에어 베어링면을 나타내는 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명을 예시한 디스크 드라이브 장치의 도면.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100 : 슬라이더
101 : 리딩면
102 : 트레일링면
103 : 판독/기록부
204 : 아래쪽 계단부
205 : 위쪽 계단부
본 발명의 목적은 슬라이더의 트레일링단에 형성되는 물질과 관련된 접착력을 현저히 감소시키는 슬라이더를 제공하려는 것이다.
본 발명에 따르면, 다수의 계단부가 슬라이더의 에어 베어링면과 트레일링단의 교차 부분에 형성된다. 이러한 다수의 계단부는 예상외로 접착력을 크게 감소시키고, 상기 슬라이더 위에 축적되는 외래 물질의 양을 감소시킨다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 2개 이상의 계단부가 측면 소자 슬라이더(side element slider) 또는 중앙 소자 슬라이더(center element slider)의 트레일링단에 형성된다. 이 트레일링단은 상기 에어 베어링면과 트레일링면의 교차 부분이라 정의된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 상기 계단부가 측면 소자 슬라이더 또는 중앙 소자 슬라이더의 트레일링단에 형성되는데, 이 계단부는 상기 슬라이더의 전체 트레일링단에 걸쳐서 형성된다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 계단부는 판독/기록 소자의 근접부를 제외한 상기 슬라이더의 트레일링단에 걸쳐 연장된다. 또 다른 실시예에 있어서는, 디스크와 서스펜션(suspension), 그리고 트레일링단의 에어 베어링면에 다수의 계단부가 리세스된 슬라이더를 포함하고 있는 디스크 드라이브 장치가 설명되어 있다.
도 2에는 슬라이더 위에 측면 레일(rail)을 갖추고 있는 본 발명의 실시예가 도시되어 있다. 상기 슬라이더에는 2개의 측면 레일(201)이 있는데, 이들 중 어느 하나가 다른 하나보다 짧아도 좋다. 상기 2개의 측면 레일은 에어 베어링면의 일부를 형성한다. 판독/기록부(202)는 상기 측면 레일 중 어느 하나의 트레일링단(203) 가까이에 위치한다. 본 발명의 주특징은 상기 에어 베어링면에 대하여 리세스된 위쪽 계단부(205)와 적어도 하나의 리세스된 아래쪽 계단부(204)의 조합에 있다. 상기 위쪽 계단부와 아래쪽 계단부는 상기 에어 베어링면에 대해서 서로 다른 깊이로 리세스된다. 상기 리세스된 계단부의 위치는 상기 슬라이더의 트레일링단과 에어 베어링면이 교차하는 부분이다.
도 3에는 판독/기록부가 슬라이더의 중앙에 위치하는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 3에 있어서, 에어 베어링면은 트레일링단 근처의 중앙에 위치한 패드(301)를 포함하고 있다. 상기 판독/기록부(302)는 상기 슬라이더의 중앙부 가까이에 위치하고 있다. 상기 에어 베어링면(301)과 상기 트레일링면(304)이 교차하는 부분에는 다수의 계단부(303)가 위치하고 있다. 본 발명은 측면 소자 구조와 중앙 소자 구조 양자에 적용된다. 모든 경우에 있어서, 상기 다수의 계단부는 상기 디스크에 근접하여 슬라이더의 트레일링단과 에어 베어링면 부분의 교차 지점에 형성된다는 점이 중요하다. 이와 같은 에어 베어링면의 부분을 상면(上面)이라고 부른다. 에어 베어링면의 아래쪽 부분은 상기 디스크에서 더욱 멀리 떨어지게 되고, 상기 트레일링면과의 교차 부분에 형성된 다수의 계단부를 구비할 수도 있다.
도 3의 A-A 선을 따라 상기 슬라이더를 절단한 단면도가 도 4에 도시되어 있다. 판독/기록부(401)는 슬라이더의 트레일링단(403) 또는 트레일링면(403) 근처의 에어 베어링면(402)에 적절하게 위치한다. 아래쪽 계단부(404)와 위쪽 계단부(405)는 상기 트레일링면(403)과 에어 베어링면(402)과의 교차 부분에 형성된다.
슬라이더가 이 슬라이더와 디스크 사이의 간격이 매우 근접하도록 설계되는 경우에는, 상기 판독/기록부의 바로 근처에 리세스된 계단부가 형성되는 것을 피하는 것이 바람직하다. 다음에, 본 발명의 제2 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 도 5에는 다수의 리세스된 계단부가 상기 판독/기록부(504) 바로 근처에 형성되어 있지 않은 에어 베어링면 부분이 도시되어 있다.
도 6a 및 도 6b는 자기 기록 디스크 드라이브에 사용되는 본 발명의 예를 도시하고 있다. 자기 기록 디스크(602)는 상기 드라이브 모터에 부착되어 있는 허브(hub)(606)와 함께 드라이브 모터(604)에 의해 회전된다. 상기 디스크는 기판, 자성층, 탄소와 같은 임의의 보호층 및 일반적으로 퍼플루오로폴리에테르와 같은 윤활층을 포함하고 있다. 통상, 상기 기판은 알루미늄이나 유리 또는 플라스틱이다. 일부 디스크 드라이브는 그 디스크 드라이브를 정지시킬 때 상기 슬라이더(610)가 디스크상에 머물도록 설계된다. 기타의 디스크 드라이브에 있어서는, 상기 디스크 드라이브가 턴오프될 때 상기 슬라이더가 디스크 표면으로부터 들어 올려진다. 후자의 경우는 상기 슬라이더 표면과 디스크 표면의 거칠기가 매우 낮도록 설계할 때 바람직하다. 이것은 정상 동작 중에 슬라이더와 디스크 간에 빈번한 접촉 또는 연속적인 접촉을 요하는 구조에 유익하다.
판독/기록 변환기(608)는 슬라이더(610)의 트레일링단에 형성된다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 슬라이더는 수직 트레일링면(609)을 구비하고 있다. 통상, 상기 판독/기록 변환기는 유도성 기록 소자와 자기 저항성 판독 소자를 포함한다. 상기 슬라이더(610)는 고정 암(614)과 서스펜션(616)에 의해 액츄에이터(612)에 연결된다. 서스펜션(616)은 슬라이더(610)를 기록 디스크(602)의 표면 쪽으로 미는 힘을 제공한다.
슬라이더 디스크 조합들의 접착력을 나타내는 성향을 평가하기 위한 시험을 계획하였다. 이 시험에는 슬라이더와 디스크의 조합을 포함하는 챔버(chamber) 내에 탄화수소 불순물을 주입하는 단계가 포함된다. 이어서, 상기 탄화수소 불순물이 덮혀 있는 면적을 측정하였다. 그 측정 결과는 표 1에 나타나 있다.
| 시험 번호 | 계단부의 수효 | 액체 면적(㎛2) |
| 1 | 0 | 3,400 |
| 2 | 0 | 3,050 |
| 3 | 1 | 861 |
| 4 | 1 | 716 |
| 5 | 2 | none |
표 1의 데이터는 상기 트레일링단에 리세스된 계단부가 2개 있는 슬라이더의 경우에 리세스된 계단부가 2개 이하인 슬라이더의 경우보다 에어 베어링면상에 있는 액체 면적이 더욱 크게 감소되었음을 나타내고 있다.
상기 액체의 표면적이 감소되면 그 결과 접착력이 작아진다는 것을 확인하기 위하여 슬라이더와 디스크를 탄화수소 불순물이 주입된 동일한 환경하에 두고 별도의 측정을 행하였다. 상기 접착력을 연속적으로 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타 내었다.
| 계단부의 수효 | 1시간 후의 접착력(grams) |
| 1 | 15 |
| 2 | 0.7 |
| 2 | 1.5 |
| 2 | 1.6 |
따라서, 상기 슬라이더의 트레일링단에 있는 다수의 계단부는 접착력의 크기를 대략 1/10로 감소시키는 놀라운 결과를 가져온다.
상기 계단부를 만드는 데 여러 가지 잘 알려진 기술을 이용할 수 있다. 통상, 연속적으로 리세스된 계단부를 형성하는 데에는 반응성 이온 에칭 기술(reactive ion etch techniques)이나 또는 집속식 이온 비임(focused ion beams)이 사용될 수 있다. 이와 같은 기술은 에어 베어링면이나 트레일링면에 적용될 수 있다. 별법으로, 상기 슬라이더를 만드는 데에 2종의 별도의 재료가 사용될 경우, 상기 계단부 중 적어도 1개를 형성하는 데에 기계적인 연마 공정이 사용될 수 있다. 예컨대, 기계적 공정은 입자 슬러리(slurry)를 사용하여 래핑(lapping)하는 것이다. 통상, 슬라이더의 대부분은 비교적 경질의 세라믹 재료로 만들어지고, 알루미나와 같은 연질의 박층(薄層) 재료가 보호층으로서 상기 판독/기록부 위에 형성된다. 후자의 구조가 상기 계단부 중 적어도 1개를 형성하는 기계적인 연마 공정에 더욱 적절하다. 정밀한 계단부를 형성하는 데에 사용될 수 있는 또 하나의 기계 공정은 초음파 가공이다.
본 발명을 예시하는 데에 사용된 계단부의 크기는 도 4에 도시되어 있다. 위쪽 계단부의 깊이 (a)는 0.5 ㎛ 이하이고, 길이 (b)는 약 18 ㎛ 이다. 아래쪽 계단부의 깊이 (c)는 약 2 ㎛ 이고, 길이 (d)는 약 2 ㎛ 이다. 다수의 계단부는 축적된 액체의 형성이나 이동을 방지한다. 실험용 슬라이더에 대한 2개의 계단부는 반응성 이온 에칭 공정에 의하여 제작하였다. 이상, 특정한 실시예에 관하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나는 일이 없이 다양한 실시예, 변경 및 수정이 가능함이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 상세한 부분을 제한적인 것으로 이해하여서는 아니되며, 본 발명의 범위 내에 등가적인 실시예가 포함되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 구조에 따른 슬라이더에 의하면 슬라이더와 디스크간의 접착력이 크게 감소된다.
Claims (10)
- 디스크 드라이브 장치용 슬라이더에 있어서, 리딩면, 트레일링면, 에어 베어링면 및 판독/기록부를 구비한 지지 구조를 포함하고,상기 지지 구조는 상기 트레일링면과 에어 베어링면의 교차 부분에 형성된 다수의 계단부를 구비하며, 상기 계단부는 상기 에어 베어링면으로부터 리세스되어 있는 디스크 드라이브 장치용 슬라이더.
- 제1항에 있어서, 상기 다수의 계단부는 상기 트레일링면과 상기 에어 베어링면의 교차 부분 전체에 걸쳐 연장되어 있는 것인 슬라이더.
- 제1항에 있어서, 상기 다수의 계단부는 상기 에어 베어링면의 위쪽 부분과 트레일링면의 교차 부분에 걸쳐 연장되어 있는 것인 슬라이더.
- 제1항에 있어서, 상기 다수의 계단부는 상기 판독/기록부의 근접부를 제외한 상기 트레일링면과 상기 에어 베어링면의 교차 부분에 걸쳐 연장되어 있는 것인 슬라이더.
- 제1항에 있어서, 상기 다수의 계단부는 상기 판독/기록부의 근접부를 제외한 상기 에어 베어링면의 위쪽 부분과 상기 트레일링면의 교차 부분에 걸쳐 연장되어 있는 것인 슬라이더.
- 디스크 드라이브 장치에 있어서,a) 자기 기록 디스크와,b) 상기 디스크에 연결된 모터와,c) 에어 베어링면, 판독/기록부 및 트레일링면을 구비하고, 상기 트레일링면과 상기 에어 베어링면의 교차 부분에서 이 에어 베어링면으로부터 리세스된 다수의 계단부가 형성된 슬라이더와,d) 자기 기록용으로 상기 슬라이더를 디스크상에 위치시키는 것으로서 상기 슬라이더에 연결되어 있는 서스펜션을 포함하는 디스크 드라이브 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 다수의 리세스된 계단부는 상기 트레일링면과 상기 에어 베어링면의 교차부 전체에 걸쳐 연장되어 있는 것인 디스크 드라이브 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 다수의 계단부는 상기 에어 베어링면의 위쪽 부분과 상기 트레일링면의 교차 부분에 걸쳐 연장되어 있는 것인 디스크 드라이브 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 다수의 리세스된 계단부는 상기 판독/기록부의 근접부를 제외하고 상기 트레일링면과 상기 에어 베어링면의 교차 부분에 걸쳐 연장되어 있는 것인 디스크 드라이브 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 다수의 계단부는 상기 판독/기록부의 근접부를 제외하고 상기 에어 베어링면과 상기 트레일링면의 교차 부분에 걸쳐 연장되어 있는 것인 디스크 드라이브 장치.
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