KR20090111652A - 하드디스크 드라이브용 슬라이더 및 그를 구비한하드디스크 드라이브 - Google Patents
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Abstract
하드디스크 드라이브용 슬라이더 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브가 개시된다. 본 발명의 하드디스크 드라이브용 슬라이더는, 디스크의 표면에 대해 일정 높이 부상되어 비행하면서 디스크 상의 데이터를 기록 및 재생하는 읽기/쓰기 헤드가 탑재되어 있는 슬라이더 본체; 및 읽기/쓰기 헤드에 인접한 슬라이더 본체의 일부 영역에 마련되어, 디스크에 대한 슬라이더 본체의 부상력을 향상시키는 부상력 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 읽기/쓰기 헤드가 디스크로부터 언로딩(unloading)될 때 읽기/쓰기 헤드와 디스크 간의 간섭 현상을 종래 보다 감소시켜 종래 보다 읽기/쓰기 헤드를 빨리 파킹시킬 수 있도록 한다.
하드디스크 드라이브, 부상력, 슬라이더, 헤드 짐벌
Description
본 발명은, 하드디스크 드라이브용 슬라이더 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 읽기/쓰기 헤드의 디스크로부터 빠르고 부드러운 언로딩(unloading)을 보장할 수 있는 하드디스크 드라이브용 슬라이더 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive)는 읽기/쓰기 헤드(Read/Write Head)를 사용하여 디스크에 데이터를 기록하거나 디스크에 저장된 데이터를 재생하는 장치로서, 대량의 데이터를 고속으로 액세스(access)할 수 있기 때문에 컴퓨터 시스템의 보조 기억 장치 등으로써 현재 널리 사용되고 있다.
이러한 하드디스크 드라이브는 최근 높은 TPI(Track Per Inch, 인치당 트랙 수) 및 높은 BPI(Bits Per Inch, 인치당 비트 수) 구현으로 고용량화되고 있으며, 그 적용 영역도 확대되고 있는 실정이다. 이에 따라 최근에는 노트북, PDA, 휴대폰 등 휴대 가능한 전자제품에서 사용될 수 있는 소형의 하드디스크 드라이브에 대한 개발이 활발히 진행되고 있으며, 실제 최근 직경이 2.5인치의 하드디스크 드라이브 가 개발되어 노트북 등에 이미 적용되고 있다. 또한 이보다 더 소형인 0.8인치로 동전과 크기가 비슷한 소형 하드디스크 드라이브에 대한 연구 개발이 활발히 진행 중으로서 휴대폰이나 MP3 등에도 이미 일부 채택되었거나 채택될 예정이다.
이러한 하드디스크 드라이브는, 샤프트에 대해 회전 가능하게 지지되는 적어도 하나의 디스크를 구비하는 디스크 팩과, 디스크에 대한 데이터의 기록 및 재생 작업을 수행하기 위한 읽기/쓰기 헤드가 선단에 장착된 헤드 스택 어셈블리와, 헤드 스택 어셈블리를 구동시키기 위한 보이스코일모터와, 인쇄회로기판조립체와, 베이스와, 커버를 포함한다.
이 중 헤드 스택 어셈블리는, 피봇축을 중심으로 회동하는 액추에이터 아암과, 액추에이터 아암의 단부에 장착되어 디스크에 대한 데이터의 기록 및 재생을 담당하는 헤드 짐벌과, 액추에이터 아암이 피봇축을 축심으로 회전 가능하게 결합되는 피봇축 홀더와, 피봇축 홀더에서 액추에이터 아암의 반대 방향으로 마련되는 보빈을 구비한다.
헤드 짐벌(150)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 서스펜션(157)과, 서스펜션(157)에 결합되는 플렉셔(156)와, 플렉셔(156)에 결합되며 선단부 하단에 읽기/쓰기 헤드(191)가 탑재되는 슬라이더(190)를 구비한다.
이러한 구성으로, 데이터의 기록 및 재생 작업이 진행되는 중에는, 읽기/쓰기 헤드(191)가 탑재된 슬라이더(190)에 디스크(111)의 회전에 의한 양력과 서스펜션에 의한 탄성력이 작용하게 된다. 이에 따라, 슬라이더(190)는 양력과 탄성력이 평형을 이루는 높이에서 디스크(111)의 데이터영역(data zone) 위에 부상된 상태를 유지하게 되므로, 슬라이더(190)에 탑재된 읽기/쓰기 헤드(191)는 회전하는 디스크(111)와 일정한 간격을 유지하며 디스크(111)에 데이터를 기록 및 재생하게 된다.
한편, 전원이 오프(off)되어 디스크(111)의 회전이 정지되는 경우에는, 슬라이더(190)를 들어올리던 양력이 사라지기 때문에, 그 전에 슬라이더(190)가 디스크(111)의 데이터영역을 벗어나도록 함으로써 슬라이더(190)와 데이터영역의 접촉에 의한 데이터영역의 손상을 막게 된다. 즉, 디스크(111)의 회전이 완전히 정지되기 전에 슬라이더(190)가 소정의 파킹영역 위로 이동하도록 액추에이터 아암을 회동시키면, 디스크(111)의 회전이 정지되더라도 읽기/쓰기 헤드(191)는 파킹영역에 안착되므로 데이터영역의 손상은 방지될 수 있다.
이와 같이 하드디스크 드라이브에서는, 하드디스크 드라이브에 전원이 차단되어 디스크(111)의 회전이 정지되는 경우에 디스크(111)의 회전이 완전히 정지되기 전에 일반적으로 슬라이더(190)에 탑재된 읽기/쓰기 헤드(191)를 소정의 파킹영역(parking zone)으로 이동시켜 읽기/쓰기 헤드(191)를 파킹시키는 구조를 갖는다.
그런데, 하드디스크 드라이브에 전원이 인가되는 경우, 디스크(111)는 고속으로 회전하기 때문에 읽기/쓰기 헤드(191)를 디스크(111)로부터 부상시키기 위한 충분한 부상력을 얻을 수 있으나, 하드디스크 드라이브에 전원이 오프(off)되는 경우 또는 디스크(111)의 회전이 충분히 빠르지 않아 읽기/쓰기 헤드(191)를 디스크(111)로부터 부상시키기 위한 충분한 부상력을 얻지 못하는 경우에는 읽기/쓰기 헤드(191)와 디스크(111) 간의 간섭(HDI, Head/Disk Interface)이 발생되어 디스 크(111)의 표면에 디펙트(defect)를 발생시킬 수 있다.
특히, 전술한 바와 같이 전원이 오프(off)되어, 읽기/쓰기 헤드(191)가 디스크(111)로부터 언로딩(unloading)되어 파킹영역으로 이동하는 경우, 양력의 감소와 포지티브 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)때문에 읽기/쓰기 헤드(191)와 디스크(111) 간의 간섭이 일어날 가능성이 훨씬 높다. 따라서, 읽기/쓰기 헤드(191)가 손상되거나 디스크(111)의 표면에 디펙트가 발생될 수 있고 긴 언로딩 시간을 필요로 할 수 있으며, 나아가 하드디스크 드라이브의 디스크에 대한 읽기/쓰기 헤드(191)의 데이터 기록 및 재생 작업의 신뢰성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 디스크(111)의 회전이 감속하는 경우, 특히 읽기/쓰기 헤드(191)가 디스크(111)로부터 언로딩되어 파킹영역으로 이동하는 경우에도 읽기/쓰기 헤드(191)와 디스크(111) 간의 간섭 현상을 저지하여 부상력을 유지할 수 있는 새로운 구조의 슬라이더(190) 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 읽기/쓰기 헤드가 디스크로부터 언로딩(unloading)될 때 읽기/쓰기 헤드와 디스크 간의 간섭 현상을 종래 보다 감소시켜 종래 보다 읽기/쓰기 헤드를 빨리 파킹시킬 수 있도록 한 하드디스크 드라이브용 슬라이더 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 디스크의 표면에 대해 일정 높이 부상되어 비행하면서 상기 디스크 상의 데이터를 기록 및 재생하는 읽기/쓰기 헤드가 탑재되어 있는 슬라이더 본체; 및 상기 읽기/쓰기 헤드에 인접한 상기 슬라이더 본체의 일부 영역에 마련되어, 상기 디스크에 대한 상기 슬라이더 본체의 부상력을 향상시키는 부상력 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 부상력 발생부는 상기 슬라이더 본체를 기준으로 상기 읽기/쓰기 헤드보다 더 선단에 마련되는 것일 바람직하다.
상기 부상력 발생부의 저면은, 상기 디스크의 회전 시 발생되는 에어 플로우(Air Flow)와의 접촉 면적이 넓어질 수 있도록 실질적으로 평평하게 마련되는 것이 바람직하다.
상기 부상력 발생부의 저면과 상기 슬라이더 본체의 저면은 실질적으로 나란하게 형성되는 것일 바람직하다.
상기 디스크의 표면으로부터 상기 부상력 발생부의 최하단까지의 높이는, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 슬라이더 본체의 최하단까지의 높이보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 슬라이더 본체의 저면과 상기 부상력 발생부의 저면 간의 수직 방향으로의 최소 이격 거리 H는, 다음의 [수학식 1]에 의해 계산되며, [수학식 1]H = L×tanθ(여기서, θ = 상기 읽기/쓰기 헤드와 상기 디스크 간의 접촉 가정 시 상기 디스크의 수평면에 대한 상기 슬라이더의 하면의 각도, L = 상기 슬라이더의 길이 방향으로의 상기 부상력 발생부의 길이)이다.
상기 부상력 발생부는 상기 슬라이더 본체에 일체로 형성될 수 있다.
상기 슬라이더 본체의 저면에는, 상기 디스크의 회전 시 발생되는 상기 에어 플로우가 유동되어 상기 슬라이더 본체의 부상을 돕는 에어 베어링부가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 에어 베어링부는 상기 슬라이더의 저면으로부터 상기 슬라이더 본체의 두께 방향으로 함몰된 비직선형의 함몰 레일(Rail)에 의해 형성되며, 상기 함몰 레일은 상기 함몰 레일을 통해 인입된 상기 에어 플로우가 상기 슬라이더 본체의 외측으로 인출될 수 있도록, 일단은 차폐되어 있고 타단은 상기 슬라이더 본체의 측변으로 관통되는 것이 바람직하다.
상기 슬라이더 본체의 저면 중앙에는 상기 슬라이더의 길이 방향을 따라 형성되고 단부에 상기 읽기/쓰기 헤드가 탑재되는 헤드탑재부가 더 형성되어 있으며, 상기 에어 베어링부는, 상기 헤드탑부재를 사이에 두고 상기 슬라이더의 본체의 저면 양측에 상호 대칭되게 마련될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 데이터가 기록 및 재생되는 디스크; 및 상기 디스크의 표면에 대해 일정 높이 부상되어 비행하면서 상기 디스크 상의 데이터를 기록 및 재생하는 읽기/쓰기 헤드가 일측에 탑재되어 있는 슬라이더 본체와, 상기 읽기/쓰기 헤드에 인접한 상기 슬라이더 본체의 일 영역에 마련되어 상기 디스크에 대한 상기 읽기/쓰기 헤드의 부상력을 향상시키는 부상력 발생부를 포함하 는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 부상력 발생부는 상기 슬라이더 본체를 기준으로 상기 읽기/쓰기 헤드보다 더 선단에 마련되는 것일 바람직하다.
상기 부상력 발생부의 저면은, 상기 디스크의 회전 시 발생되는 에어 플로우(Air Flow)와의 접촉 면적이 넓어질 수 있도록 실질적으로 평평하게 마련되는 것이 바람직하다.
상기 부상력 발생부의 저면과 상기 슬라이더 본체의 저면은 실질적으로 나란하게 형성되는 것일 바람직하다.
상기 디스크의 표면으로부터 상기 부상력 발생부의 최하단까지의 높이는, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 슬라이더 본체의 최하단까지의 높이보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 슬라이더 본체의 저면과 상기 부상력 발생부의 저면 간의 수직 방향으로의 최소 이격 거리 H는, 다음의 [수학식 1]에 의해 계산되며, [수학식 1]H = L×tanθ(여기서, θ = 상기 읽기/쓰기 헤드와 상기 디스크 간의 접촉 가정 시 상기 디스크의 수평면에 대한 상기 슬라이더의 하면의 각도, L = 상기 슬라이더의 길이 방향으로의 상기 부상력 발생부의 길이)이다.
상기 부상력 발생부는 상기 슬라이더 본체에 일체로 형성될 수 있다.
상기 슬라이더 본체의 저면에는, 상기 디스크의 회전 시 발생되는 상기 에어 플로우가 유동되어 상기 슬라이더 본체의 부상을 돕는 에어 베어링부가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 에어 베어링부는 상기 슬라이더의 저면으로부터 상기 슬라이더 본체의 두께 방향으로 함몰된 비직선형의 함몰 레일(Rail)에 의해 형성되며, 상기 함몰 레일은 상기 함몰 레일을 통해 인입된 상기 에어 플로우가 상기 슬라이더 본체의 외측으로 인출될 수 있도록, 일단은 차폐되어 있고 타단은 상기 슬라이더 본체의 측변으로 관통되는 것이 바람직하다.
상기 슬라이더 본체의 저면 중앙에는 상기 슬라이더의 길이 방향을 따라 형성되고 단부에 상기 읽기/쓰기 헤드가 탑재되는 헤드탑재부가 더 형성되어 있으며, 상기 에어 베어링부는, 상기 헤드탑부재를 사이에 두고 상기 슬라이더의 본체의 저면 양측에 상호 대칭되게 마련될 수 있다.
본 발명에 따르면, 읽기/쓰기 헤드가 디스크로부터 언로딩(unloading)될 때 읽기/쓰기 헤드와 디스크 간의 간섭 현상을 종래 보다 감소시켜 종래 보다 읽기/쓰기 헤드를 빨리 파킹시킬 수 있도록 한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브(1)는, 디스크 팩(10, Disk Pack)과, 인쇄회로기판조립체(20, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)와, 보이스코일모터(30, VCM, Voice Coil Motor)와, 커버(70, Cover)와, 커버(70)가 결합되는 베이스(60, Base)와, 일단부에 읽기/쓰기 헤드(91)가 장착된 헤드 짐벌(50, Head Gimbal)을 구비하는 헤드 스택 어셈블리(40, HSA, Head Stack Assembly)를 포함한다.
여기서, 베이스(60)에는 전술한 구성들이 장착되며, 커버(70)는 이러한 베이스(60)에 결합되어 베이스(60)에 장착된 구성들을 보호하는 역할을 담당한다.
디스크 팩(10, Disk Pack)은, 높이 방향으로 배치되는 복수의 디스크(11)와, 디스크(11)의 회전 축심을 형성하는 샤프트(13, Shaft)와, 샤프트(13)의 반경 방향 외측에 마련되어 디스크(11)를 지지하는 스핀들 모터 허브(미도시, Spindle Motor Hub)와, 스핀들 모터 허브를 회전시키는 스핀들 모터(미도시, Spindle Motor)와, 스핀들 모터 허브의 상부에 결합되는 클램프(14, Clamp)와, 클램프(14)를 가압하여 디스크(11)가 스핀들 모터에 고정되도록 하는 클램프 스크루(15, Clamp Screw)를 구비한다. 이러한 구성에 의해, 디스크(11)는 회전할 수 있으며, 회전에 의해 읽기/쓰기 헤드(91)를 디스크(11)의 표면으로부터 부상시키는 부상력을 발생시킬 수 있다.
인쇄회로기판조립체(20, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)는, 베이스(60)의 배면에 결합되는 판 상의 인쇄회로기판(미도시, PCB, Printed Circuit Board)과, 헤드 스택 어셈블리(40)에 인접한 베이스(60)의 상면에 장착되어 헤드 스택 어셈블리(40)와 인쇄회로기판 간을 전기적으로 연결하는 유연성 인쇄회로기판(미도시, FPCB, Flexible Printed Circuit Board)과, 인쇄회로기판의 일측에 마련되는 인쇄회로기판 커넥터(21, PCB Connector)를 구비한다. 인쇄회로기판에는 디스크 팩(10), 헤드 스택 어셈블리(40) 및 보이스코일모터(30) 등을 제어할 수 있도록 다수의 칩(미도시) 등이 장착되어 있으며, 인쇄회로기판 커넥터(21)를 통하여 외부와 신호를 송수신하게 된다.
보이스코일모터(30, VCM, Voice Coil Motor)는, 읽기/쓰기 헤드(91)를 디스크(11) 상의 원하는 위치로 이동시키기 위하여 헤드 스택 어셈블리(40)의 액추에이터 아암(43)을 소정의 방향으로 회동시키는 일종의 구동모터로서, 마그네트(미도시)를 구비하는 VCM 블록(31)과, 보빈(미도시)에 장착된 보이스코일(미도시, Voice Coil)을 구비한다.
이러한 보이스코일모터(30)는, 플레밍의 왼손법칙 즉, 자계 속에 있는 도체에 전류를 흘렀을 때 전자기력이 발생하는 원리를 이용한 것인데, 마그네트 사이에 위치하는 보이스코일에 전류를 인가함으로써 보빈에 힘을 가하여 보빈을 회동시키게 된다. 이로써, 액추에이터 아암(43)가 소정의 방향으로 회동할 수 있어 액추에이터 아암(43)의 단부에 장착된 읽기/쓰기 헤드(91)가 회전하는 디스크(11)의 반경 방향으로 이동하면서 트랙(track)을 검색하여 액세스(access)할 수 있고, 이로 인해 디스크(11)에 데이터를 기록하거나 디스크(11)로부터 기록된 데이터를 재생할 수 있다.
헤드 스택 어셈블리(40)는 디스크(11) 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 운반체로서, 디스크(11) 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 읽기/쓰기 헤드(91)가 탑재된 슬라이더(90)를 구비하는 헤드 짐벌(50)과, 헤드 짐벌(50)이 결합되고 피봇축(42, Pivot Shaft)을 축심으로 디스크(11) 상을 선회하는 액추에이터 아암(43, Actuator Arm)과, 액추에이터 아암(43)이 피봇축(42)을 회전 가능하게 결합되는 피봇축 홀더(44, Pivot Shaft Holder)와, 피봇축 홀더(44)에서 액추에이터 아암(43)의 반대 방향에 마련되는 보빈을 구비한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드 짐벌의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 슬라이더에 대한 부상력 향상 유닛의 결합 위치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5a는 본 발명의 일실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 정상 상태 동작 시 디스크의 회전에 대한 슬라이더의 부상 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5b는 본 발명의 일실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 디스크에 대한 읽기/쓰기 헤드의 언로딩 상태 시 디스크에 대한 읽기/쓰기 헤드의 부상 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 3의 슬라이더 및 부상력 발생부의 하면을 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드 짐벌(50)은, 읽기/쓰기 헤드(91, Write/Read Head)가 탑재되는 슬라이더(90, Slider)와, 슬라이더(90)가 지지 결합되는 플렉셔(56, Flexure)와, 플렉셔(56)가 결합되는 서스펜션(57, Suspension)을 구비한다.
읽기/쓰기 헤드(91, Write/Read Head)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 슬라이더(90)의 저면에 형성되는 헤드탑재부(94)에 결합되는 부분으로서, 디스크(11)의 표면에 형성된 자계를 감지하거나 디스크(11)의 표면에 형성된 자계를 감지함으로써 회전하는 디스크(11)로부터 정보를 읽거나 기록하는 역할을 담당한다. 이러한 읽기/쓰기 헤드(91)는, 스스로 데이터의 기록과 재생을 하기 위해서, 디스크(11)의 자계를 감지하기 위한 읽기 헤드와 디스크(11)를 자화시키기 위한 쓰기 헤드로 이루어져 있다.
플렉셔(56)는, 슬라이더(90)가 지지 결합되는 부분으로서, 일단은 디스크(11)를 향하는 서스펜션(57)의 일면과 결합되고 타측에는 읽기/쓰기 헤드(91)가 장착된 슬라이더(90)가 장착된다. 이러한 플렉셔(56)가 상방 및 하방, 즉 디스크(11)와 이격되는 방향 및 인접하는 방향으로의 이동을 제한하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 서스펜션(57)에는 딤플(59) 및 리미터(58)가 결합된다.
딤플(59, Dimple)은 슬라이더(90)가 디스크(11)로부터 이격되는 거리를 제한함으로써 디스크(11)에 대한 읽기/쓰기 헤드(91)의 데이터 기록 및 재생 작업의 신뢰성이 저하되는 것을 방지하며, 리미터(58, Limiter)는 플렉셔(56)가 서스펜션(57)으로부터 과도하게 이격되는 것을 저지하며 이로 인해 플렉셔(56)에 지지 결합되는 슬라이더(90)가 디스크(11) 방향으로 과도하게 가까워지는 것을 제한함으로써 읽기/쓰기 헤드(91)와 디스크(11) 간의 간섭이 발생되는 것을 저지하는 역할을 한다.
서스펜션(57)은, 플렉셔(56)가 결합되는 부분으로서, 탄성 바이어스(bias)되 는 성질에 의해 슬라이더(90)를 디스크(11)의 표면 방향으로 근접시키거나 이격시킬 수 있다. 이러한 서스펜션(57)의 단부에는, 전원 오프 시 램프에 파킹되는 엔드 탭(57a)이 마련될 수 있다. 엔드 탭(57a)이 램프(80, Ramp)에 파킹되는 방식을 소위 램프 방식이라 한다. 다만, 본 실시 예와 달리, 디스크의 파킹영역으로 액추에이터 아암이 회동되어 읽기/쓰기 헤드가 디스크의 파킹영역에 파킹되는 CSS(Contact Start Stop) 파킹 방식이 적용될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더(90)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 읽기/쓰기 헤드(91)가 탑재되는 슬라이더 본체(92)와, 슬라이더 본체(92)의 일측 선단면에 마련되어 디스크(11)에 대한 읽기/쓰기 헤드(91)의 부상력을 향상시키는 부상력 발생부(97)를 포함한다.
먼저 슬라이더 본체(92)의 저면에는 슬라이더(90)를 디스크(11)에 대해 부상시키기 위한 에어 베어링부(93, ABS, Air Bearing Surface)가 마련되어 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 디스크(11)가 고속으로 회전하는 경우 디스크(11)의 표면과 공기와의 마찰로 인하여 슬라이더(90)를 들어올리는 부상력이 발생되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 부상력이 서스펜션(57)에 의한 탄성력 등과 균형을 이루는 높이에서 읽기/쓰기 헤드(91)가 디스크(11)의 데이터영역 위에 부상된 상태를 유지하게 되어 디스크(11)에 데이터를 기록 및 재생하게 된다.
이러한 에어 베어링부(93)는 슬라이더 본체(92)의 저면으로부터 슬라이더 본체(92)의 두께 방향으로 함몰 형성된 함몰 레일(93)에 의해 형성되는데, 함몰 레일(93)은 비직선형으로 마련된다. 그리고 에어 베어링부(93)는 헤드탑재부(94)를 기준으로 상호 대칭되도록 슬라이더 본체(92)에 마련된다. 그러나 본 실시 예의 함몰 레일(93)에 의해 형성되는 에어 베어링부(93)의 구조는 하나의 실시 예일 뿐이며, 다른 구조로 마련되어도 무방하다 할 것이다.
이러한 구조에 의하여, 즉 도 7에 도시된 바와 같이, 일단은 차폐되어 있고 타단은 슬라이더 본체(92)의 측변으로 관통되는 구조를 가짐으로써 함몰 레일(93)로 유입된 에어 플로우(Air Flow)가 슬라이더 본체(92)를 디스크(11)로부터 멀어지는 방향으로 가압하며 함몰 레일(93) 내에 소정 시간동안 머무를 수 있고, 따라서 슬라이더(90)의 부상력이 유지될 수 있다.
또한, 읽기/쓰기 헤드(91)가 탑재되는 헤드탑재부(94)는 슬라이더 본체(92)의 저면 중앙 영역에서 슬라이더(90)의 길이 방향을 따라 마련된다.
그런데, 전술한 바와 같이, 종래의 하드디스크 드라이브에 있어서는, 전원이 인가된 경우에는 디스크(111, 도 1 참조)가 고속으로 회전하기 때문에 슬라이더(190)를 부상시키기 위한 충분한 부상력을 발생시킬 수 있으나, 전원이 오프(off)되어 디스크(111)의 속도가 감속되는 경우, 특히 액추에이터 아암(미도시)이 회동하여 파킹영역 즉 본 실시 예에서 디스크(111)의 외주연에 인접하게 장착된 램프(미도시)로 언로딩되는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 양력의 감소와 포지티브 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)때문에 읽기/쓰기 헤드(191)와 디스크(111) 간의 간섭이 발생될 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 슬라이더(90)는, 양력의 감소와 포지티브 피치 정적 토크(Pitch Static Torque)를 보상할 수 있는 부상력 발생부(97)를 구비하며, 이로 인해 읽기/쓰기 헤드(91)가 램프에 로딩될 때 슬라이더(90)의 부가적인 부상력과 네거티브 토크를 발생시킴으로써 전술한 문제점을 해결할 수 있다.
본 실시 예의 부상력 발생부(97)는, 읽기/쓰기 헤드(91)가 장착된 슬라이더(90)의 선단부 전면에 결합되되 디스크(11)의 회전 시 발생되는 에어 플로우(Air Flow)와의 접촉 면적이 넓어질 수 있도록 실질적으로 평평하게 마련된다. 다만, 슬라이더 본체의(92)의 저면과 디스크(11)를 향하는 부상력 발생부(97)의 일면은 실질적으로 나란하나 슬라이더 본체(92)의 저면이 부상력 발생부(97)의 일면보다 디스크(11)로부터 더 인접하도록 슬라이더 본체(92)와 부상력 발생부(97)는 단차지게 마련된다. 즉, 디스크(11)의 표면으로부터 부상력 발생부(97)의 최하단까지의 높이가 디스크(11)의 표면으로부터 슬라이더 본체(92)의 최하단까지의 높이보다 높게 형성되도록, 부상력 발생부(97)는 슬라이더 본체(92)에 단차지게 마련된다.
이에 대해 보다 상세히 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬라이더 본체(92)의 길이 방향으로의 부상력 발생부(97)의 길이(L)에 따라 슬라이더 본체(92)에 결합되는 부상력 발생부(97)의 위치가 결정된다. 여기서, 슬라이더 본체(92)의 선단부의 하단과 부상력 발생부(97)의 하면과의 최소 이격거리(H)는, 부상력 발생부(97)의 길이(L)에, 읽기/쓰기 헤드(91)가 디스크(11)의 표면에 접촉 시 슬라이더 본체(92)의 저면과 디스크(11)의 표면과의 각도(θ)를 탄젠트(tan)에 대입한 수치(tanθ)를 곱하여 구할 수 있다. 이를 수학식으로 나타내면, H = L×tanθ이다. 다만, 읽기/쓰기 헤드(91)가 디스크(11)에 접촉 시 부상력 발생부(97)의 일 지점이 디스크(11)에 접촉되는 것을 저지하기 위해, 이격거리(H)는 L×tanθ보다 크게 마 련되는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 부상력 발생부(97)는, 정상 상태의 부상 시에는 상대적으로 큰 부가적인 부상력을 발생시키지 않아 슬라이더의 부상 특성을 변화시키지 않으나, 언로딩 시에는 상대적으로 큰 부상력을 발생시켜 언로딩시 발생될 수 있는 디스크(11)와 읽기/쓰기 헤드(91) 간의 간섭 현상을 방지할 수 있게 된다.
보다 상세히 설명하면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 정상 상태의 부상 시 즉 전원이 인가되어 디스크(11)가 고속으로 회전하는 경우 동적 피치 각도(θ)가 상대적으로 작기 때문에 상대적으로 큰 부가적인 부상력을 발생시키지 않아 슬라이더의 부상 특성을 변화시키지 않는다.
그러나, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전원이 오프(off)되는 경우, 즉 전술한 바와 같이 읽기/쓰기 헤드(91)가 언로딩(unloading)되어 램프(80)로 이동하는 경우에는 동적 피치 각도(θ)가 상대적으로 크기 때문에 디스크 표면에 가까워지면 상대적으로 큰 부가적인 부상력을 발생시켜 디스크(11)와 읽기/쓰기 헤드(91) 간의 간섭 현상을 저지할 수 있다.
한편 슬라이더 본체(92)와, 부상력 발생부(97)는 사출 성형에 의해 일체로 마련될 수 있다. 즉, 슬라이더(90)와, 부상력 발생부(97)는, 플라스틱 또는 세라믹 등에 의해 일체로 마련된 후, 에칭에 의해 슬라이더 본체(92)의 에어 베어링부(93)를 마련할 수 있다. 이와 같이 슬라이더 본체(92)와 부상력 발생부(97)가 일체로 마련될 수 있지만, 별도로 제작된 후 둘 간을 결합하여도 무방하다 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 슬라이더 본체(92)의 일측 선단면에, 보다 상세하게 는, 슬라이더 본체(92)를 기준으로 읽기/쓰기 헤드(91)보다 더 선단에 부상력 향상을 위한 부상력 발생부(97)를 마련함으로써, 정상 상태의 부상 시 슬라이더의 부상 특성에 큰 영향을 주지 않으면서도, 읽기/쓰기 헤드의 디스크로부터 언로딩(unloading) 시 읽기/쓰기 헤드와 디스크 간의 간섭 현상을 종래 보다 감소시켜 종래 보다 읽기/쓰기 헤드를 빨리 파킹시킬 수 있도록 한다.
이하에서는, 이러한 효과에 대해 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 8은 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더와 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더의, 읽기/쓰기 헤드와 디스크 간의 간격을 대비한 그래프로서, 본 실시 예에 따른 읽기/쓰기 헤드(91)가 종래의 읽기/쓰기 헤드, 즉 부상력 발생부(97)가 없는 슬라이더(90)에 장착되는 읽기/쓰기 헤드(91)에 비해 더 낮은 부상높이(FH, Flying Height)를 유지할 수 있음을 나타낸다. 따라서, 디스크(11)에 저장되어 있는 데이터를 재생하거나 또는 디스크(11)에 데이터를 기록하는 작업의 신뢰성이 종래보다 향상될 수 있다.
도 9, 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 피치 정적 자세(PSA) 및 롤 정적 자세(RSA)가 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 피치 정적 자세(PSA) 및 롤 정적 자세(RSA)보다 향상됨을 나타내는 그래프로서, 특히 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 피치 정적 자세(PSA) 및 롤 정적 자세(RSA)를 도시한 도 10a 보다 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 피치 정적 자세(PSA) 및 롤 정적 자세(RSA)를 도시한 도 10b의 대비를 통하여 확인할 수 있듯이 슬라이더(90)가 그 중심을 기준으로 상하 방향 및 좌우 방향의 이동 범위가 종래 보다 커 져 디스크(11)와 읽기/쓰기 헤드(91) 간의 간섭 현상이 종래 보다 감소되는 효과가 있다. 참고로, 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)는 피치 각도(Pitch Angle) 및 롤 각도(Roll Angle)를 가리키며, 슬라이더(90)의 이동 범위를 가리키는 지표로 사용된다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 읽기/쓰기 헤드의 언로딩 속도가 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 읽기/쓰기 헤드의 언로딩 속도보다 증가함을 나타내는 그래프로서, 이에 도시된 바와 같이, 언로딩 속도가 대략 22mm/s 이상인 경우 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더(90)는 읽기/쓰기 헤드(91)와 디스크(11) 간에 간섭 현상이 발생하나 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더(90)는 적어도 50mm/s 까지는 읽기/쓰기 헤드(91)와 디스크(11) 간에 간섭 현상이 발생하지 않음을 알 수 있다.
도 12는 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더와 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 램프 포스와 리프트-오프 포스를 대비한 그래프로서, 이에 도시된 바와 같이, 언로딩 속도가 20mm/s인 경우 램프 포스(Ramp force)가 대략 2.8% 미만이고 리프트-오프 포스(Lift-off force)가 대략 54% 미만인 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 실시 예에 의하면, 디스크(11)의 회전 속도가 감소하는 경우, 특히 읽기/쓰기 헤드(91)가 디스크(11)로부터 언로딩(unloading)되어 파킹(parking)되기 위해 이동하는 경우 읽기/쓰기 헤드와 디스크 간의 간섭 현상을 종래 보다 감소시켜 종래 보다 읽기/쓰기 헤드를 빨리 파킹시킬 수 있다.
전술한 실시 예에서의 슬라이더는, 풀(full) 슬라이더, 미니(mini) 슬라이 더, 나노(nano) 슬라이더, 피코(pico) 슬라이더 및 펨토(pemto) 슬라이더 중 어느 하나일 수 있다. 직경이 1.8인치 이하의 소형 하드디스크 드라이브의 경우, 디스크에 대한 읽기/쓰기 헤드의 부상 간격을 수 내지 수십 마이크로미터 정도로 유지하기 위해 1.6×2.0×0.425(W×L×H)mm3의 부피를 갖는 나노 슬라이더와 혹은 1.0×1.2×0.3(W×L×H)mm3의 부피를 갖는 피코 슬라이더를 채용하고, 이들의 부피에 요구되는 탐색 속도를 발생시키기에 적합한 서스펜션이 채용될 수 있으며, 2.5인치의 중형 하드디스크 드라이브에서는, 1.0×1.2×0.3(W×L×H)mm3의 부피를 갖는 피코 슬라이더 외에도 0.7×1.2×0.23(W×L×H)mm3의 부피를 갖는 펨토 슬라이더가 사용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예는 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드 짐벌의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드 짐벌의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 슬라이더에 대한 부상력 향상 유닛의 결합 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 정상 상태 동작 시 디스크의 회전에 대한 슬라이더의 부상 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 디스크에 대한 읽기/쓰기 헤드의 언로딩 상태 시 디스크에 대한 읽기/쓰기 헤드의 부상 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 슬라이더 및 부상력 보조 유닛의 하면을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 사시도이다.
도 8은 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더와 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더의, 읽기/쓰기 헤드와 디스크 간의 간격을 대비한 그래프이다.
도 9, 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 피치 정적 자세(PSA) 및 롤 정적 자세(RSA)가 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 피치 정적 자세(PSA) 및 롤 정적 자세(RSA)보다 향상됨을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 읽기/쓰기 헤드의 언로딩 속도가 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 읽기/쓰기 헤드의 언로딩 속도보다 증가함을 나타내는 그래프이다.
도 12는 종래의 일 실시 예에 따른 슬라이더와 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이더의 램프 포스와 리프트-오프 포스를 대비한 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 하드디스크 드라이브 10 : 디스크 팩
11 : 디스크 20 : 인쇄회로기판조립체
30 : 보이스코일모터 40 : 헤드 스택 어셈블리
43 : 액추에이터 아암 50 : 헤드 짐벌
56 : 플렉셔 57 : 서스펜션
60 : 베이스 70 : 커버
80 : 램프 90 : 슬라이더
91 : 읽기/쓰기 헤드 92 : 슬라이더 본체
93 : 에어 베어링부(함몰 레일) 94 : 헤드탑재부
97 : 부상력 발생부
Claims (20)
- 디스크의 표면에 대해 일정 높이 부상되어 비행하면서 상기 디스크 상의 데이터를 기록 및 재생하는 읽기/쓰기 헤드가 탑재되어 있는 슬라이더 본체; 및상기 읽기/쓰기 헤드에 인접한 상기 슬라이더 본체의 일부 영역에 마련되어, 상기 디스크에 대한 상기 슬라이더 본체의 부상력을 향상시키는 부상력 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 제1항에 있어서,상기 부상력 발생부는 상기 슬라이더 본체를 기준으로 상기 읽기/쓰기 헤드보다 더 선단에 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 제1항에 있어서,상기 부상력 발생부의 저면은, 상기 디스크의 회전 시 발생되는 에어 플로우(Air Flow)와의 접촉 면적이 넓어질 수 있도록 실질적으로 평평하게 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 제3항에 있어서,상기 부상력 발생부의 저면과 상기 슬라이더 본체의 저면은 실질적으로 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 제4항에 있어서,상기 디스크의 표면으로부터 상기 부상력 발생부의 최하단까지의 높이는, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 슬라이더 본체의 최하단까지의 높이보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 제5항에 있어서,상기 슬라이더 본체의 저면과 상기 부상력 발생부의 저면 간의 수직 방향으로의 최소 이격 거리 H는, 다음의 [수학식 1]에 의해 계산되며,[수학식 1]H = L×tanθ(여기서, θ = 상기 읽기/쓰기 헤드와 상기 디스크 간의 접촉 가정 시 상기 디스크의 수평면에 대한 상기 슬라이더의 하면의 각도, L = 상기 슬라이더의 길이 방향으로의 상기 부상력 발생부의 길이)인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 제1항에 있어서,상기 부상력 발생부는 상기 슬라이더 본체에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 제1항에 있어서,상기 슬라이더 본체의 저면에는, 상기 디스크의 회전 시 발생되는 상기 에어 플로우가 유동되어 상기 슬라이더 본체의 부상을 돕는 에어 베어링부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 제8항에 있어서,상기 에어 베어링부는 상기 슬라이더의 저면으로부터 상기 슬라이더 본체의 두께 방향으로 함몰된 비직선형의 함몰 레일(Rail)에 의해 형성되며,상기 함몰 레일은 상기 함몰 레일을 통해 인입된 상기 에어 플로우가 상기 슬라이더 본체의 외측으로 인출될 수 있도록, 일단은 차폐되어 있고 타단은 상기 슬라이더 본체의 측변으로 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 제9항에 있어서,상기 슬라이더 본체의 저면 중앙에는 상기 슬라이더의 길이 방향을 따라 형성되고 단부에 상기 읽기/쓰기 헤드가 탑재되는 헤드탑재부가 더 형성되어 있으며,상기 에어 베어링부는, 상기 헤드탑부재를 사이에 두고 상기 슬라이더의 본체의 저면 양측에 상호 대칭되게 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브용 슬라이더.
- 데이터가 기록 및 재생되는 디스크; 및상기 디스크의 표면에 대해 일정 높이 부상되어 비행하면서 상기 디스크 상의 데이터를 기록 및 재생하는 읽기/쓰기 헤드가 일측에 탑재되어 있는 슬라이더 본체와, 상기 읽기/쓰기 헤드에 인접한 상기 슬라이더 본체의 일 영역에 마련되어 상기 디스크에 대한 상기 읽기/쓰기 헤드의 부상력을 향상시키는 부상력 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
- 제11항에 있어서,상기 부상력 발생부는 상기 슬라이더 본체를 기준으로 상기 읽기/쓰기 헤드보다 더 선단에 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
- 제11항에 있어서,상기 부상력 발생부의 저면은, 상기 디스크의 회전 시 발생되는 에어 플로우(Air Flow)와의 접촉 면적이 넓어질 수 있도록 실질적으로 평평하게 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
- 제13항에 있어서,상기 부상력 발생부의 저면과 상기 슬라이더 본체의 저면은 실질적으로 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
- 제14항에 있어서,상기 디스크의 표면으로부터 상기 부상력 발생부의 최하단까지의 높이는, 상기 디스크의 표면으로부터 상기 슬라이더 본체의 최하단까지의 높이보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
- 제15항에 있어서,상기 슬라이더 본체의 저면과 상기 부상력 발생부의 저면 간의 수직 방향으로의 최소 이격 거리 H는, 다음의 [수학식 1]에 의해 계산되며,[수학식 1]H = L×tanθ(여기서, θ = 상기 읽기/쓰기 헤드와 상기 디스크 간의 접촉 가정 시 상기 디스크의 수평면에 대한 상기 슬라이더의 하면의 각도, L = 상기 슬라이더의 길이 방향으로의 상기 부상력 발생부의 길이)인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
- 제11항에 있어서,상기 부상력 발생부는 상기 슬라이더 본체에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
- 제11항에 있어서,상기 슬라이더 본체의 저면에는, 상기 디스크의 회전 시 발생되는 상기 에어 플로우가 유동되어 상기 슬라이더 본체의 부상을 돕는 에어 베어링부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
- 제18항에 있어서,상기 에어 베어링부는 상기 슬라이더의 저면으로부터 상기 슬라이더 본체의 두께 방향으로 함몰된 비직선형의 함몰 레일(Rail)에 의해 형성되며,상기 함몰 레일은 상기 함몰 레일을 통해 인입된 상기 에어 플로우가 상기 슬라이더 본체의 외측으로 인출될 수 있도록, 일단은 차폐되어 있고 타단은 상기 슬라이더 본체의 측변으로 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
- 제19항에 있어서,상기 슬라이더 본체의 저면 중앙에는 상기 슬라이더의 길이 방향을 따라 형성되고 단부에 상기 읽기/쓰기 헤드가 탑재되는 헤드탑재부가 더 형성되어 있으며,상기 에어 베어링부는, 상기 헤드탑부재를 사이에 두고 상기 슬라이더의 본체의 저면 양측에 상호 대칭되게 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
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