KR20070104123A

KR20070104123A - 데이터 저장매체 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브

Info

Publication number: KR20070104123A
Application number: KR1020060036322A
Authority: KR
Inventors: 김대일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2007-10-25

Abstract

본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 적층되는, 데이터가 저장되는 자성체층; 상기 자성체층을 보호하기 위하여 상기 자성체층 상에 적층되는 보호층; 및, 자기헤드와의 접촉에 의한 손상을 억제하기 위하여 상기 보호층 상에 적층되는 윤활제층;을 구비하고, 상기 보호층은, 상기 자성체층 상에 편평하게 적층된 제1 카본층과, 상기 제1 카본층 상에 다수의 미세한 요철(凹凸)이 형성되도록 적층된 제2 카본층을 구비한 것을 특징으로 하는 데이터 저장매체와, 이를 구비한 하드디스크 드라이브를 제공한다.

Description

데이터 저장매체 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브{Data storage medium and hard disk drive with the same}

도 1은 종래의 일 예에 따른 데이터 저장매체의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하드디스크 드라이브를 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 저장매체의 부분 확대 평면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 저장매체의 단면도이다.

도 5는 도 3 및 도 4의 데이터 저장매체의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 ...하드디스크 드라이브 110 ...데이터 저장매체

111 ...기판 112 ...자성체층

115 ...보호층 116, 118 ...제1, 제2 카본층

120 ...윤활제층 121, 123 ...요부(凹部), 철부(凸部)

130 ...HSA 140 ...헤드슬라이더

142 ...자기헤드 143, 144 ...기록부, 판독부

본 발명은 하드디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기헤드와 데이터 저장매체 사이의 인터페이스 특성이 향상되는 데이터 저장매체와, 이를 구비한 하드디스크 드라이브에 관한 것이다.

하드디스크 드라이브(HDD; hard disk drive)는 컴퓨터 등에 사용되는 보조기억장치의 일 예로서, 자기헤드에 의해 디스크 형태의 데이터 저장매체에 저장된 데이터를 재생하거나, 데이터 저장매체에 새로운 데이터를 기록하는 장치이다. 상기 자기헤드는 헤드슬라이더에 탑재된다. 하드디스크 드라이브의 작동 중 상기 헤드슬라이더는 상기 데이터 저장매체에서 일정 간격만큼 부양된 플로팅(floating) 상태를 유지하고, 상기 자기헤드는 상기 데이터 저장매체에 기록된 데이터를 읽어들여 재생(read)하거나, 상기 데이터 저장매체에 새로운 데이터를 기록(write)하여 저장하는 기능을 수행한다.

도 1은 종래의 일 예에 따른 데이터 저장매체의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 데이터 저장매체(10)는 유리 또는 알루미늄 계열의 기판(11)과, 상기 기판(11) 상에 차례로 적층된 자성체층(12), 보호층(15) 및, 윤활제층(16)을 구비한다. 자성체층(12)은 자기이방성을 갖는 특성을 이용하여 데이터가 저장되는 층이며, 보호층(15)은 자성체층(12)의 보호하고 자성체층(12)의 산화를 방지하는 층이며, 윤활제층(16)은 자기헤드(미도시)와의 접촉에 의한 데이터 저장매체(10) 및 자기헤드의 손상을 억제하는 층이다.

한편, 자기헤드는 데이터 저장매체(10)의 표면에서 일정 높이 부상하여 데이터를 기록하거나 판독하는데, 외란이나 데이터 저장매체(10) 표면의 공기 흐름의 변화로 인하여 상기 자기헤드는 데이터 저장매체(10)의 표면에 크고 작은 강도로 접촉하게 된다. 그런데, 도 1에 도시된 바와 같이 매끄럽고 편평한 표면을 갖는 데이터 저장매체(10)는 자기헤드와의 마찰 특성이 좋지 않은 문제점이 있다. 즉, 데이터 저장매체(10)와 자기헤드의 접촉으로 인해 마찰열이 많이 발생하고, 자기헤드가 데이터 저장매체(10)의 표면에 부착되어 떨어지지 않는 스틱션(stinction)이 발생하기도 하여 자기헤드와 데이터 저장매체(10)가 손상되기 쉽다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판(도 1의 11 참조) 표면을 텍스쳐링(texturing)하여 다수의 요철(凹凸)을 상기 기판 표면에 형성하고, 그 위에 자성체층, 보호층, 윤활제층을 차례로 적층한 데이터 저장매체도 개시되어 있다. 그러나, 이러한 데이터 저장매체는 요철이 형성된 기판 표면이 자성체층에 영향을 미치게 되어, 특히 수직 자기이방성을 갖는 자성체층을 구비한 데이터 저장매체는 BER(Bit Error Rate) 및 OWT(Overwrite) 특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자기헤드와의 마찰 특성이 향상되고, 데이터의 기록 및 판독 특성도 향상되도록 개선된 데이터 저장매체 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 기술적과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 적 층되는, 데이터가 저장되는 자성체층; 상기 자성체층을 보호하기 위하여 상기 자성체층 상에 적층되는 보호층; 및, 자기헤드와의 접촉에 의한 손상을 억제하기 위하여 상기 보호층 상에 적층되는 윤활제층;을 구비하고, 상기 보호층은, 상기 자성체층 상에 편평하게 적층된 제1 카본층과, 상기 제1 카본층 상에 다수의 미세한 요철(凹凸)이 형성되도록 적층된 제2 카본층을 구비한 것을 특징으로 하는 데이터 저장매체와, 이를 구비한 하드디스크 드라이브를 제공한다.

바람직하게는, 상기 제1 카본층은 카본 입자 사이에 수소 입자가 도핑(doping)된 층일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 카본층은 카본 입자 사이에 질소 입자가 도핑(doping)된 층일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 카본층의 두께는 10 내지 20 A(angstrom) 이고, 상기 제2 카본층의 두께는 5 내지 10 A 일 수 있다.

바람직하게는, 상기 자성체층은 수직 자기이방성을 가지며, 상기 자기헤드는 PMR 센서(Perpendicular Magnetoresistance Sensor)를 포함하는 것일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 저장매체 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하드디스크 드라이브를 도시한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 상기 하드디스크 드라이브(100)는 베이스 부재(101) 및 이에 결합된 커버 부재(미도시)로 이루어진 하우징 내에 스핀들 모터(105), 디스크 형태의 데이터 저장매체(110), HSA(Head Stack Assembly, 130) 및, VCM(Voice Coil Motor) 블록(145)을 구비한다. 상기 스핀들 모터(105)는 데이터 저장매체(110)를 고속 회전시키기 위한 것으로, 베이스 부재(101)에 고정 설치된다. 상기 데이터 저장매체(110)는 상기 스핀들 모터(105)에 결합되어 화살표 방향으로 고속 회전하는 것으로, 이러한 고속 회전에 의해 데이터 저장매체(110)의 표면에는 데이터 저장매체(110)의 회전 방향과 동일한 방향으로 유동하는 공기 흐름이 유도된다. 베이스 부재(101)의 일측 코너 부분에는 이와 같이 유동하는 공기에 함유된 파티클(particle) 등의 이물질을 필터링하기 위한 순환 필터(148)가 마련된다.

상기 HSA(130)는, 데이터의 기록 또는 판독을 수행하는 자기헤드(142, 도 5 참조)가 형성된 헤드슬라이더(140)를 포함한다. 상기 헤드슬라이더(140)는 데이터 저장매체(110) 상의 특정 위치로 이동하여 데이터 저장매체(110) 상에 데이터를 기록하거나, 상기 데이터 저장매체(110)에 기록된 데이터를 판독한다. 상기 HSA(130)는 베이스 부재(101)에 피봇(pivot, 131)을 중심으로 회전 가능하게 장착되는 스윙아암(132)과, 상기 스윙아암(132)의 선단부에 결합하여 연장된 서스펜션(suspension, 134)과, 상기 스윙아암(132)에 결합되며, 권선된 VCM 코일(136)을 구비한 오버몰드(135)를 포함한다. 한편, 상기 헤드슬라이더(140)는 상기 서스펜션(134)의 선단부에 탑재된다.

데이터 저장매체(110)의 고속 회전으로 유도된 공기 흐름이 데이터 저장매체(110)의 표면과 헤드슬라이더(140)의 데이터 저장매체 대향면 사이를 통과하면서 상기 헤드슬라이더(140)에는 양력이 작용한다. 상기 양력과 상기 헤드슬라이 더(140)를 데이터 저장매체(110)로 향하도록 가압하는 서스펜션(134)의 탄성 가압력이 평형을 이루는 높이에서 상기 헤드슬라이더(140)는 부상(floating) 상태를 유지한다. 이와 같은 부상 상태에서 헤드슬라이더(140)에 형성된 자기헤드(142)는 상기 데이터 저장매체(110)에 데이터의 기록 및 판독 기능을 수행한다.

상기 VCM 블록(145)은 베이스 부재(101)에 고정 장착되며, 상기 피봇(131)으로부터 스윙아암(132)의 연장 방향과 반대되는 방향으로 연장된 오버몰드(135)가 상기 VCM 블록(145)에 삽입된다. 상기 VCM 블록(145)은 상기 오버몰드(135)의 상측 및 하측에 배치되는 마그넷(magnet, 146)과, 상기 마그넷(146)을 지지하는 요크(yoke, 147)를 구비한다. 상기 VCM 코일(136)은 상기 마그넷(146)과의 상호작용으로 전자기력을 발생시키며, 상기 전자기력은 HSA(130)를 회동시키는 회동력으로 제공된다. 상기 HSA(130)의 회동은 서보 제어 시스템(servo control system)에 의해 제어된다.

상기 HSA(130)는 베이스 부재(101) 아래에 배치된 주회로기판(미도시)과 가요성 인쇄회로(150)를 통해 연결된다. 상기 가요성 인쇄회로(150)는 상기 HSA(110)와 상기 주회로기판 사이의 전기적 신호 교환을 매개하는 매개체로서 기능한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 저장매체의 부분 확대 평면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 저장매체의 단면도이며, 도 5는 도 3 및 도 4의 데이터 저장매체의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 데이터 저장매체(110)는 유리 또는 알루미늄(Al) 계열 금속으로 이루어진 기판(111)과, 상기 기판(111) 상에 차례로 적층된 자성체 층(112), 보호층(115) 및, 윤활제층(120)을 구비한다. 자성체층(112)은 자기이방성을 갖는 특성을 이용하여 데이터가 저장되는 층이다. 자성체층(112)의 자기이방성에는 수평 자기이방성과 수직 자기이방성이 있다. 소형화, 고집적화된 데이터 저장매체(110)에서 자성체층(112)은 수직 자기이방성의 특성을 갖는다. 도 4에 도시되진 않았으나 기판(111)과 자성체층(112) 사이에는 기판(111)에 대한 자성체층(112)의 부착력을 강화하기 위한 저층(under layer)이 형성될 수도 있다.

상기 보호층(115)은 자성체층(112)을 보호하고 자성체층(112)의 산화를 방지하는 층으로, 상기 자성체층(112) 상에 편평하게 적층된 제1 카본층(116)과, 상기 제1 카본층(116) 상에 다수의 미세한 요철(凹凸)이 형성되도록 적층된 제2 카본층(118)을 포함한다. 상기 제2 카본층(118)에 형성된 요철에 기인하여 데이터 저장매체(110)의 표면에는, 도 3에 도시된 바와 같이 수십 내지 수백 ㎛ 직경의 미세한 돌기 형태로 돌출된 철부(凸部, 123)와, 상기 철부(123) 사이에 오목한 요부(凹部, 121)가 형성된다.

상기 제1 카본층(116)은 카본(carbon) 입자 사이에 수소 입자가 도핑(doping)된 층으로, 예컨대 탄화수소 가스를 소스 가스(source gas), 수소 가스를 반응 가스(reaction gas)로 하는 화학기상증착(CVD)에 의해 자성체층(112) 상에 적층할 수 있다. 상기 제1 카본층(116)은 데이터 저장매체(110) 표면의 경도와 내구성을 증가시켜 자기헤드(142)와의 접촉에 불구하고 자성체층(112)의 손상을 억제하는 기능을 한다. 상기 제1 카본층(116)이 너무 두꺼우면 자기헤드(142)의 기록 및 판독 특성이 저하되고, 너무 얇으면 자성체층(112)을 보호하는 기능을 수행할 수 없으므로, 10 내지 20 A(angstrom)의 두께로 형성한다.

상기 제2 카본층(118)은 카본 입자 사이에 질소 입자가 도핑된 층으로, 예컨대 스퍼터링(sputtering)에 의해 제1 카본층(116) 상에 적층할 수 있다. 미세한 메시(mesh)를 갖는 그리드(grid)를 제1 카본층(116) 상에 올려 놓고 스퍼터링을 수행하여, 제2 카본층(118)에 요철을 형성할 수 있다. 한편, 제1 카본층(116) 상에 질소 입자가 도핑된 카본 입자층을 편평하게 적층하고 포토리소그래피(photolithography)에 의해 이 층을 에칭(etching)하여 요철있는 제2 카본츠(118)을 형성할 수도 있다. 상기 제2 카본층(118)은 윤활제층(120)과 보호층(115)의 접착력을 향상시키기 위한 층이며, 제2 카본층(118)에 의해 형성된 데이터 저장매체(110) 표면의 요부(121)와 철부(123)는 자기헤드(142)와의 마찰 특성을 향상시키는 기능을 수행한다. 상기 제2 카본층(118)이 너무 두꺼우면 자기헤드(142)의 기록 및 판독 특성이 저하되고, 너무 얇으면 상기한 제2 카본층(118)의 기능을 수행할 수 없으므로, 5 내지 10 A(angstrom)의 두께로 형성한다.

상기 윤활제층(120)은 윤활제가 도포된 층으로, 자기헤드(142)와의 접촉에 의한 데이터 저장매체(110) 및 자기헤드(142)의 손상을 억제하는 층이다. 상기 윤활제층(120)은 10 내지 15 A의 두께로 형성된다.

도 5를 참조하면, 헤드슬라이더(140)의 선단부에 자기헤드(142)가 구비된다. 상기 자기헤드(142)는 데이터의 기록(write)를 수행하는 기록부(143)와 데이터의 판독(read)을 수행하는 판독부(144)를 포함한다. 상술한 바와 같이 소형화, 고집적화된 데이터 저장매체(110)에서 자성체층(112)은 수직 자기이방성의 특성을 가지 며, 이에 대응하여 상기 판독부(144)는 PMR 센서(Perpendicular Magnetoresistance Sensor)를 포함한다. 또한, 하드디스크 드라이브(100, 도 2 참조)의 소형화, 고집적화 경향에 따라 데이터 저장매체(110)로부터 헤드슬라이더(140)의 부상 높이도 점차 낮아지고 있으며, 이로 인하여 자기헤드(142)와 데이터 저장매체(110)의 접촉 가능성은 점증되고 있다. 특히, 하드디스크 드라이브(100)를 오랜 시간 작동하면 자기헤드(142)가 열팽창하여 아래로 돌출되는 현상이 발생하므로, 이 돌출부(P)가 데이터 저장매체(110)의 표면과 접촉될 가능성은 더욱 크다.

한편, 상술한 바와 같이 요철이 형성된 제2 카본층(118) 상에 윤활제층(120)이 도포되어 있으므로 데이터 저장매체(110)의 표면에는 요부(凹部, 121)와 철부(凸部, 123)가 형성된다. 상기 요부(121)와 철부(123)는 데이터 저장매체(110)의 표면과 자기헤드(142)의 접촉 면적을 줄여 주며, 상기 요부(121)는 양 자(110, 140)의 접촉에 의한 마찰열을 방열한다. 따라서, 헤드슬라이더(140)가 데이터 저장매체(110)의 표면에 부착되는 스틱션(stiction)이 억제되고, 마찰열도 줄어 자기헤드(142)와 데이터 저장매체(110)의 손상이 억제된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명은 자기헤드와 데이터 저장매체의 접촉으로 인한 자기헤드와 데이터 저장매체의 손상을 억제하여 하드디스크 드라이브의 데이터 처리의 신뢰성 및 처리속도가 향상된다.

또한, 데이터 저장매체의 표면에 나타나는 요부와 철부가 데이터 저장매체 표면의 공기 흐름에 영향을 미쳐 헤드슬라이더의 안정적인 부상을 돕는다.

또한, 본 발명의 데이터 저장매체는 보호층에 요철이 형성되어 있어 자성체층에는 상기 요철로 인한 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 특히 수직 자기이방성을 갖는 자성체층을 구비한 데이터 저장매체와 이에 대응하는 PMR을 포함하는 자기헤드를 갖는 하드디스크 드라이브의 데이터 처리의 신뢰성이 향상된다.

Claims

기판; 상기 기판 상에 적층되는, 데이터가 저장되는 자성체층; 상기 자성체층을 보호하기 위하여 상기 자성체층 상에 적층되는 보호층; 및, 자기헤드와의 접촉에 의한 손상을 억제하기 위하여 상기 보호층 상에 적층되는 윤활제층;을 구비하고,

상기 보호층은, 상기 자성체층 상에 편평하게 적층된 제1 카본층과, 상기 제1 카본층 상에 다수의 미세한 요철(凹凸)이 형성되도록 적층된 제2 카본층을 구비한 것을 특징으로 하는 데이터 저장매체.
제1 항에 있어서,

상기 제1 카본층은 카본 입자 사이에 수소 입자가 도핑(doping)된 층인 것을 특징으로 하는 데이터 저장매체.
제1 항에 있어서,

상기 제2 카본층은 카본 입자 사이에 질소 입자가 도핑(doping)된 층인 것을 특징으로 하는 데이터 저장매체.
제1 항에 있어서,

상기 제1 카본층의 두께는 10 내지 20 A(angstrom) 이고, 상기 제2 카본층의 두께는 5 내지 10 A 인 것을 특징으로 하는 데이터 저장매체.
제1 항에 있어서,

상기 자성체층은 수직 자기이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 저장매체.
데이터가 저장되는 데이터 저장매체와, 상기 데이터 저장매체에 저장된 데이터를 재생하거나 상기 데이터 저장매체에 새로운 데이터를 기록 저장하는 자기헤드를 구비한 하드디스크 드라이브에 있어서, 상기 데이터 저장매체는,

기판; 상기 기판 상에 적층되는, 데이터가 저장되는 자성체층; 상기 자성체층을 보호하기 위하여 상기 자성체층 상에 적층되는 보호층; 및, 상기 자기헤드와의 접촉에 의한 손상을 억제하기 위하여 상기 보호층 상에 적층되는 윤활제층;을 구비하고,

상기 보호층은, 상기 자성체층 상에 편평하게 적층된 제1 카본층과, 상기 제1 카본층 상에 다수의 미세한 요철(凹凸)이 형성되도록 적층된 제2 카본층을 구비한 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
제6 항에 있어서,

상기 제1 카본층은 카본 입자 사이에 수소 입자가 도핑(doping)된 층인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
제6 항에 있어서,

상기 제2 카본층은 카본 입자 사이에 질소 입자가 도핑(doping)된 층인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
제6 항에 있어서,

상기 제1 카본층의 두께는 10 내지 20 A(angstrom) 이고, 상기 제2 카본층의 두께는 5 내지 10 A 인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
제6 항에 있어서,

상기 자성체층은 수직 자기이방성을 가지고, 상기 자기헤드는 PMR 센서(Perpendicular Magnetoresistance Sensor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.