KR20100108762A

KR20100108762A - 하드 디스크 드라이브

Info

Publication number: KR20100108762A
Application number: KR1020090026954A
Authority: KR
Inventors: 이철우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-08
Also published as: US20100246068A1; US8289655B2

Abstract

개시된 하드 디스크 드라이브는, 액츄에이터의 회전 중심에서 자기헤드 까지의 거리(R)와, 액츄에이터의 회전 중심에서 디스크 중심까지의 거리(R₀) 간의 비(R/R₀)가 0.9 이상 0.96 이하의 범위이다. 이 구조에 의하면 작은 공간에서도 스큐각의 편차를 줄일 수 있으므로, 소형경량화와 스큐각 편차 감소의 조건이 모두 만족되는 구조를 구현할 수 있다.

Description

하드 디스크 드라이브{Hard disk drive}

본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로서, 더 상세하게는 하드 디스크의 트랙과 자기헤드간의 스큐를 줄일 수 있도록 액츄에이터를 개선한 하드 디스크 드라이브에 관한 것이다.

일반적으로 하드 디스크 드라이브는, 도 1에 도시된 바와 같이 정보가 수록된 다수의 트랙이 마련된 디스크(10)와, 상기 디스크(10)에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 읽어들이는 자기헤드(20), 그 자기헤드(20)를 디스크(10)의 외주에서 내부까지 이동시키는 액츄에이터를 구비하고 있다. 여기서, 액츄에이터는, 상기 자기헤드(20)를 일단부에 지지하여 회전하는 스윙아암(31) 및, 스윙아암(31)을 회전 구동시키는 보이스코일모터(32) 등을 구비한다. 따라서, 하드 디스크 드라이브의 작동모드에서는 보이스코일모터(32)가 스윙아암(31)을 회동시켜서 자기헤드(20)가 디스크(10) 상방에서 정보의 기록과 독취를 수행하게 하며, 정지모드가 되면 스윙아암(31)을 반대로 회동시켜서 도면과 같이 자기헤드(20)가 디스크(10) 상방에서 벗어나게 한다. 참조부호 33은 스윙아암(31)의 일단에 설치되어 자기헤드(20)가 탄력적으로 부상할 수 있게 지지하는 서스펜션을 나타내며, 참조부호 40은 정지모 드에서 스윙아암(31) 선단의 엔드탭(34)이 안착되는 램프를, 참조부호 50은 스윙아암(31)의 로킹을 위한 래치를 각각 나타낸다.

그런데, 액츄에이터의 스윙아암(31)은 회전축(35)을 중심으로 회전하기 때문에, 회전 각도에 따라서 자기헤드(20)와 디스크(10)의 트랙이 이루는 각도가 달라지게 된다. 이것을 스큐각(skew angle)이라고 하며, 이 스큐각이 커지면 트랙 폭이 넓어져야 하므로 기록밀도가 낮아지는 단점이 생긴다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 디스크의 트랙(11)과 자기헤드(20)의 스큐각이 0도 인 경우에는 이상적인 최소의 트랙폭을 구현할 수 있지만, 예컨대 도 2b와 같이 스큐각이 15도 정도 생기게 되면 인접 트랙(11)과의 간섭을 피하기 위해 어쩔 수 없이 트랙폭(W)을 더 넓혀야 한다.

그러나, 회동식 스윙아암(31)의 특성 상 모든 회전위치에서 스큐각이 0도가 될 수는 없으므로 가능한 한 디스크(10)의 내주에서 외주까지 스큐각의 편차를 줄일 수 있는 방안이 요구된다.

이를 해결하기 위한 방안으로서 종래에는 스윙아암(31)의 길이를 늘여서 즉, 회전반경을 크게 만들어서 디스크(10)의 내외주에 걸친 스큐각의 편차를 줄이는 방안이 제안된 바 있다. 그러나, 최근에 하드 디스크 드라이브가 소형경량화 되고 있는 추세에서 무조건 스윙아암(31)의 길이를 늘이려고 하면 실제 제품에는 사실상 적용하지 못하는 문제가 생긴다. 즉, 제한된 작은 공간에서 스윙아암(31)을 회전시키며 정보의 기록과 재생을 수행해야 하는데, 스윙아암(31) 길이를 무조건 늘이면 제품 전체의 크기가 다 커져야 하기 때문에 적용하기가 어려워지는 것이다. 따 라서, 제품의 크기를 키우지 않고도 스큐각의 편차를 줄일 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로, 하드 디스크 드라이브의 크기를 크게 만들지 않고도 스큐각의 편차를 줄일 수 있도록 개선된 하드 디스크 드라이브를 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하드 디스크 드라이브는, 정보가 수록된 다수의 트랙이 마련된 디스크와, 상기 디스크의 기록영역에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 읽어들이는 자기헤드 및, 상기 자기헤드를 일단에 탑재하여 회전하면서 상기 디스크 기록영역의 외주에서 내주까지 그 자기헤드를 이동시키는 액츄에이터를 구비하고, 상기 액츄에이터의 회전 중심에서 상기 자기헤드까지의 거리(R)과, 상기 액츄에이터의 회전 중심에서 상기 디스크 중심까지의 거리(R₀) 간의 비(R/R₀)는 0.9 이상 0.96 이하의 범위가 된다.

여기서, 상기 자기헤드와 상기 트랙간 스큐각이 0도인 지점은 상기 기록영역의 최내주에서 최외주 사이의 중간지점으로부터 최외주쪽으로 치우친 것이 바람직하다.

상기 액츄에이터는 스윙아암 및, 상기 자기헤드를 탄력적으로 지지하도록 상기 스윙아암의 일단에 설치된 서스펜션을 구비하며, 상기 서스펜션이 상기 디스크의 회전축 쪽을 향해 소정 각도 돌아가서 상기 스윙아암과 일자형이 되지 않도록 결합될 수 있다.

본 발명의 하드 디스크 드라이브에 의하면, 작은 공간에서도 스큐각의 편차를 줄일 수 있으므로, 소형경량화와 스큐각 감소의 조건이 모두 만족되는 구조를 구현할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브를 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 하드 디스크 드라이브는 정보가 수록된 다수의 트랙이 마련된 디스크(100)와, 상기 디스크(100)에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 읽어들이는 자기헤드(200), 그 자기헤드(200)를 디스크(100)의 외주에서 내부까지 이동시키는 액츄에이터를 구비하고 있다. 상기 액츄에이터는 보이스코일모 터(320)에 의해 회전하는 스윙아암(310) 및, 스윙아암(310)의 일단에 설치되어 자기헤드(200)가 탄력적으로 부상할 수 있게 지지하는 서스펜션(330) 등을 구비한다. 그리고, 참조부호 400은 정지모드에서 스윙아암(310) 선단의 엔드탭(340)이 안착되는 램프를, 참조부호 500은 스윙아암(310)의 로킹을 위한 래치를 각각 나타낸다.

우선, 본 발명에서는 스윙아암(310)과 서스펜션(330)이 일자형이 아니라 소정 각도를 가지고 결합되어 있다. 즉, 서스펜션(330)이 디스크(100)의 회전축(101) 쪽을 향해 돌아가 있도록 결합되어 있다. 이것은 좁은 공간에 액츄에이터를 설치하기 유리한 구조이다. 왜냐하면, 디스크(100)의 어느 한 지점(본 실시예에서는 기록영역의 최외주)에서 스큐각이 0도가 되도록 맞춰서 액츄에이터를 설치하게 되는데, 이때 스윙아암(310)과 서스펜션(330)이 일자로 결합된다면 도 3의 점선과 같이 제품 전체의 길이가 길어져야 하기 때문이다. 따라서, 이와 같이 스윙아암(310)에 대해 서스펜션(330)을 디스크(100)의 회전축(101) 쪽으로 더 돌려서 결합시키면 액츄에이터가 차지하는 공간을 줄일 수 있다.

다음으로, 액츄에이터의 크기에 따른 스큐각의 변화를 감안하여 스큐각 편차를 더 줄일 수 있다. 이를 설명하기 위해 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브의 구조를 간소화하여 도시한 도 4를 참조한다. 여기서 θ가 스큐각이 되며, 디스크(100) 중심(101)에서 자기헤드(200)까지의 거리 r, 디스크(100) 중심(101)에서 스윙아암(310)의 회전축(350)까지의 거리 R₀, 스윙아암(310) 회전축(350)에서 자기헤드(200)까지의 거리 R과의 관계는 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

θ=(π/2) - COS^-1{-(R₀ ²- R²- r²)/(2Rr)}

최근 널리 실용화되는 디스크 직경 2.5인치 하드 디스크 드라이브의 경우 R₀값이 실질적으로 40mm로 설정되어 있으므로, 이를 기준으로 하여 R값을 30~50mm, r값을 디스크 최내측15mm~ 최외측30mm까지 변화시키면서 스큐각의 변화를 산출해보았다. 그 결과를 도 5의 그래프로 나타낼 수 있는데, 도시된 바와 같이 디스크(100) 기록영역의 최내주(r=15mm)에서 최외주(r=30mm)에 사이에서 스큐각은 R(스윙아암 회전축에서 자기헤드까지의 거리)이 작아질수록 비례하여 점차 작아지고, 마찬가지로 커질수록 점차 커지는 것을 알 수 있다. 그런데, 특히 기록영역 내에서 최내주와 최외주간의 스큐각 편차를 보면 R이 40mm 이상일 때 상당히 작아지는 것을 알 수 있다. 즉, 스큐각의 절대값은 R이 30mm일 때보다 크지만, 내외주간의 편차는 오히려 작아지는 것이다. 그러나, R이 40mm 가까이 되면 스윙아암(310)의 크기가 너무 커져서 제품이 대형화되는 문제가 있다. 따라서, 디스크의 크기에 따른 적정한 비율 즉, R/R₀의 비율을 적정하게 설정하면 스큐각의 편차도 줄이고 제품 크기도 적정하게 유지할 수 있다.

이러한 점들을 감안해서, R값이 40mm 전후인 경우를 기준으로 R/R₀값에 따른 BER(bit error rate) gain을 계산해보면 하기의 표 1과 같은 결과를 얻을 수 있다. BER gain은 하기 case 0인 경우를 기준으로 해서 상대적인 값을 계산한 것으로, 이 값이 클수록 비트 에러율은 낮아지며 결국 정보를 기록할 수 있는 기록면적이 넓어짐을 의미한다. case 0는 기존에 2.5인치 하드디스크 드라이브에서 많이 채용된 규격이다.

구분	R(mm)	R/R₀	BER gain
case 0	34.49	0.862	0
case 1	37.78	0.945	0.54
case 2	38.06	0.952	0.64
case 3	38.54	0.964	0.60
case 4	39.31	0.983	0.70
case 5	41.03	1.030	0.96

표 1에서 알 수 있듯이 디스크의 면적확보의 척도인 BER gain의 측면에서 보면 R이 R₀(=40mm)보다 큰 case 5의 경우가 가장 좋다. 그러나, case 3이상이 되면 스윙아암(310)이 너무 길어져서 제품 크기도 커질 뿐 아니라 회전동작 시 충격량이 과다해지는 위험이 있다.

따라서, 이를 종합해볼 때 R/R₀의 값은 최대 0.96을 넘지 않는 것이 바람직하며, 기존보다 향상된 BER gain을 감안하여 최소 0.90 이상인 것이 바람직하다. 결국, R/R₀의 값을 0.90~0.96의 범위로 유지하면 제품의 크기를 크게 하지 않고도 스큐각 편차를 줄여서 디스크 기록밀도를 높일 수 있게 된다.

또한, 디스크 기록밀도를 좀 더 넓이기 위해서, 스큐각이 0도인 지점을 디스크(100) 기록영역의 최내주와 최외주의 중간 지점이 아니라, 최외주 쪽으로 치우치게 설정하는 것이 좋다. 이렇게 되면 외주 쪽에서 스큐각이 내주 쪽 보다 상대적으로 작아지게 되는데, 외주 쪽의 원주가 더 길기 때문에 이곳에 트랙폭을 좁히면 기록밀도를 더 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 디스크의 최외주 쪽은, 램프(400)에 안착되어 있던 자기헤드(200)가 하드디스크드라이브의 작동이 개시될 때 스윙아암(310) 회전에 따라 안착되는 데드존(dead zone)이 있기 때문에, 이 최외주쪽의 스큐각이 작으면 데드존을 좁힐 수 있으므로 기록면적을 더 높일 수 있다.

본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래의 하드 디스크 드라이브를 도시한 도면,

도 2a 및 도 2b는 스큐각을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 하드 디스크 드라이브를 도시한 도면,

도 4는 도 3의 구조를 간소화하여 도시한 도면,

도 5는 R값에 따른 스큐각의 변화를 도시한 그래프.

Claims

정보가 수록된 다수의 트랙이 마련된 디스크와,

상기 디스크의 기록영역에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 읽어들이는 자기헤드 및,

상기 자기헤드를 일단에 탑재하여 회전하면서 상기 디스크 기록영역의 외주에서 내주까지 그 자기헤드를 이동시키는 액츄에이터를 구비하고,

상기 액츄에이터의 회전 중심에서 상기 자기헤드까지의 거리(R)과, 상기 액츄에이터의 회전 중심에서 상기 디스크 중심까지의 거리(R₀) 간의 비(R/R₀)가 0.9 이상 0.96 이하의 범위인 하드 디스크 드라이브.
제1항에 있어서,

상기 자기헤드와 상기 트랙간 스큐각이 0도인 지점은 상기 기록영역의 최내주에서 최외주 사이의 중간지점으로부터 최외주쪽으로 치우친 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
제1항에 있어서,

상기 액츄에이터는 스윙아암 및, 상기 자기헤드를 탄력적으로 지지하도록 상기 스윙아암의 일단에 설치된 서스펜션을 구비하며, 상기 서스펜션이 상기 디스크 의 회전축 쪽을 향해 소정 각도 돌아가서 상기 스윙아암과 일자형이 되지 않도록 결합된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.