專利名稱：具有磁阻讀檢測(cè)器的接觸式磁盤驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器，尤其涉及在讀寫操作期間，磁記錄傳感器與磁記錄磁盤表面接觸的磁盤驅(qū)動(dòng)器。
在常規(guī)的“空氣軸承”旋轉(zhuǎn)硬盤驅(qū)動(dòng)器中，每個(gè)讀/寫傳感器(或磁頭)都由一個(gè)載體(或滑塊)所支撐，當(dāng)磁盤以其工作速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，載體就在其相關(guān)的磁盤表面上的氣墊或空氣軸承上浮動(dòng)?；瑝K通過(guò)相對(duì)脆弱的懸掛部件連接到直線的或旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)裝置上。磁盤驅(qū)動(dòng)器中可能有一組磁盤，因此，磁盤驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)裝置能支撐許多滑塊。傳動(dòng)裝置通常徑向地移動(dòng)滑塊，使得每個(gè)磁頭都訪問(wèn)其相關(guān)磁盤表面的記錄區(qū)域。在這些常規(guī)的磁盤驅(qū)動(dòng)器中，滑塊連接到懸掛部件上，并且借助來(lái)自該懸掛部件的一個(gè)小力，使之偏向磁盤表面，或者通過(guò)“負(fù)壓”空氣軸承表面，自動(dòng)加載到磁盤上。滑塊通常只是在啟動(dòng)和停止操作期間同磁盤表接觸，即從開啟磁盤驅(qū)動(dòng)器直到該磁盤達(dá)到的速度足以使滑塊在空氣軸承上浮動(dòng)，以及從關(guān)閉磁盤驅(qū)動(dòng)器到其轉(zhuǎn)動(dòng)速度下降到不足以建立空氣軸承所需的速度時(shí)。
用在空氣軸承磁盤驅(qū)動(dòng)器中的薄膜磁盤上讀寫數(shù)據(jù)的常規(guī)磁頭是一種雙重功能的感應(yīng)式讀/寫頭。因?yàn)檫@樣的磁頭必須能夠讀取和寫入數(shù)據(jù)，為了優(yōu)化磁盤驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù)信號(hào)的讀取和寫入操作，在磁頭和磁盤參數(shù)的設(shè)計(jì)中就必須采取折衷方案。為了克服這種缺點(diǎn)，建議把磁阻(MR)讀檢測(cè)器(或磁頭)同空氣軸承磁盤驅(qū)動(dòng)器中的感應(yīng)式寫入磁頭放在一塊使用，磁阻讀檢測(cè)器能隨著記錄在磁盤上的磁場(chǎng)引起的電阻變化而產(chǎn)生讀信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，受讓人的3，908，194號(hào)美國(guó)專利描述了一個(gè)“在背上”(“Piggyback”)的薄膜磁頭，該磁頭把一個(gè)MR讀磁頭和一個(gè)感應(yīng)式寫磁頭組合在一起。第一個(gè)商品化的帶MR讀磁頭和一個(gè)感應(yīng)式寫磁頭的空氣軸承硬盤驅(qū)動(dòng)器是由IBM公司在1991年推出的“Corsair”磁盤驅(qū)動(dòng)器。
從磁記錄的早期就已經(jīng)知道，“接觸式”的記錄是合乎需要的，因?yàn)閬?lái)自磁盤讀信號(hào)的幅度隨著頭-盤間隙的增加而減少。因此，除了上述常規(guī)的空氣軸承磁盤驅(qū)動(dòng)器外，也建議采用“接觸式”的記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器。
在一種稱為“液體軸承”的接觸記錄中，頭-盤界面包括一層液體薄膜，做為傳感器載體和磁盤之間的液體軸承。有幾種描述不同類型液體軸承磁盤驅(qū)動(dòng)器的參考資料，在受讓人的2，969，435號(hào)美國(guó)專利中，一種具有大平面的雪橇型傳感器載體浮動(dòng)在磁盤的油層上，由磁盤驅(qū)動(dòng)器外部的一個(gè)油箱提供這些油，并從位于載體前部的管嘴出去。液體軸承接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器的其他例子見(jiàn)受讓人的未決申請(qǐng)(美國(guó)系列號(hào)264，604，1988年10月31日遞交，并于1990年5月9日作為歐洲公開申請(qǐng)EP367510被公布)以及1989年12月20日提出申請(qǐng)的5，097，368號(hào)美國(guó)專利。在這些類型的液體軸承磁盤驅(qū)動(dòng)器中，液體在整個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器上連續(xù)地重復(fù)循環(huán)，在磁盤上維持一層相對(duì)厚的液體薄膜，而且磁頭載體有許多襯墊，當(dāng)磁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滑過(guò)液體薄膜。最近，在受讓人的共同未決申請(qǐng)(美國(guó)系列號(hào)07，724，646)中，描述了一種液體軸承磁盤驅(qū)動(dòng)器。在那里，磁盤上維持一層相當(dāng)薄的潤(rùn)滑油薄膜，當(dāng)磁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶有經(jīng)過(guò)專門改造的襯墊或“滑板”的傳感器載體在液體薄膜的表面上浮動(dòng)。當(dāng)磁盤驅(qū)動(dòng)器達(dá)到工作速度時(shí)，傳感器載體的前部由于空氣軸承的影響而被抬起在液體薄膜上方，而襯墊或滑板的后部仍在液體薄膜的表面上浮動(dòng)。
另一類接觸式記錄稱為“干”接觸式記錄。在這種類型中，磁盤驅(qū)動(dòng)器使用了一個(gè)集成的磁頭-懸掛部件，在讀寫操作期間和磁盤表面產(chǎn)生物理接觸。在這類磁頭-懸掛部件中，正如5，041，932號(hào)美國(guó)專利中的例子所說(shuō)明的，在磁盤驅(qū)動(dòng)器的整個(gè)使用壽命期內(nèi)，由于同磁盤的摩擦性接觸而磨損了磁頭的一部分。另一種“干”接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器，如受讓人的4，819，091號(hào)美國(guó)專利所述，使用了一種耐磨的單晶體磁頭載體，通過(guò)載體和轉(zhuǎn)動(dòng)的磁盤之間的摩擦接觸而產(chǎn)生的吸引力使載體和磁盤保持接觸。雖然稱這些類型的接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器為“干的”，但也可能在磁盤上使用了一層薄薄的液體潤(rùn)滑油膜，即使這層薄膜的功能和液體軸承接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器不完全一樣。
在所有這些用于硬盤驅(qū)動(dòng)器的接觸式記錄技術(shù)中，磁頭并不總是和硬盤的實(shí)際表面發(fā)生物理接觸，因?yàn)橛幸粚右后w薄膜，而且/或者磁頭載體可能周期性地跳躍或飛越磁盤表面。然而，對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)器中的術(shù)語(yǔ)“接觸式”記錄也應(yīng)該包括這些類型的“幾乎接觸式”記錄。
上述的這些接觸式記錄技術(shù)中沒(méi)有一個(gè)打算使用MR讀檢測(cè)器、或者提出任何把MR讀檢測(cè)器及其相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)加入到磁盤驅(qū)動(dòng)器中的裝置，磁盤驅(qū)動(dòng)器的磁頭載體在讀寫操作期間同磁盤保持接觸。因此，所需的是一種使用MR讀檢測(cè)器的接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器。
本發(fā)明是一個(gè)使用磁阻(MR)讀檢測(cè)器的接觸式磁記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器。在最佳實(shí)施例中，磁盤驅(qū)動(dòng)器用的是帶MR檢測(cè)器的液體軸承類型的接觸式記錄方法，MR檢測(cè)器由浮動(dòng)在液體軸承上的載體的尾端支撐。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器中的頭-盤間隙過(guò)分靠近，磁盤基底的“波動(dòng)”將在MR檢測(cè)器的輸出信號(hào)上感應(yīng)到一個(gè)基線信號(hào)調(diào)制，這種調(diào)制已經(jīng)被確定為是由于靠近磁盤的感溫和升溫的MR檢測(cè)器的冷卻所引起的，因?yàn)檫@種溫度的變化與磁盤波動(dòng)引起的頭-盤間隙中的變化直接相關(guān)。
確保這種基線信號(hào)調(diào)制的影響達(dá)到最小，就能改進(jìn)本發(fā)明磁盤驅(qū)動(dòng)器的性能。在讀信號(hào)處理電路中加入一個(gè)濾波器，就能消除這種調(diào)制。在MR檢測(cè)器的設(shè)計(jì)中，為了把靠近頭-盤間隙引起的MR檢測(cè)器冷卻的影響減到最小，可適當(dāng)選擇某些參數(shù)，或者把載體的襯墊設(shè)計(jì)得與某個(gè)具有特定波動(dòng)的磁盤更加協(xié)調(diào)。
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)，請(qǐng)結(jié)合附圖，參考以下的詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明液體軸承接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器原理圖的一個(gè)載面圖;
圖2是圖1中所示的磁盤驅(qū)動(dòng)器的頂部開口視圖;
圖3是磁盤上磁頭載體的側(cè)視圖，并給出說(shuō)明液體薄膜的磁盤截面圖;
圖4是圖3所示的磁頭載體的底部或磁盤側(cè)面的平面圖;
圖5是磁頭載體未端和磁盤一部分的放大截面圖，說(shuō)明液體軸承的頭-盤界面;
圖6是本發(fā)明的干接觸式記錄實(shí)施例中作為一整體的磁頭-懸掛部件和磁盤的截面圖;
圖7是當(dāng)磁頭載體同轉(zhuǎn)動(dòng)的磁盤接觸時(shí)，來(lái)自MR檢測(cè)器的讀信息電壓(時(shí)間的函數(shù))的一個(gè)函數(shù)圖;
圖8修改了圖5所示的頭-盤界面，用于說(shuō)明磁盤表面的波動(dòng);
圖9是MR檢測(cè)器的在上述環(huán)境中的溫度(做為偏流的函數(shù))的函數(shù)圖;
圖10是讀檢測(cè)電路的框圖，其中包括一個(gè)濾波器，用于消除MR檢測(cè)器信號(hào)的基線信號(hào)調(diào)制;
圖11是來(lái)自直流清洗磁道的一個(gè)實(shí)際的基線MR檢測(cè)器信號(hào)，以及由磁盤波動(dòng)產(chǎn)生的基線調(diào)制;
圖12是以13.5MHz記錄在磁道并被疊加在圖11的基線信號(hào)上的MR檢測(cè)器磁信號(hào)包絡(luò)線;
圖13表示具有某種特定波動(dòng)的磁盤上的磁頭載體接觸襯墊;
圖14表示當(dāng)圖13中磁盤的接觸襯墊長(zhǎng)度減少時(shí)的頭-盤間隙。
首先看圖1，該圖給出了本發(fā)明的磁盤驅(qū)動(dòng)器的液體軸承接觸記錄實(shí)施例的原理截面圖。磁盤驅(qū)動(dòng)器包括基座10，在基座上固定安裝了磁盤驅(qū)動(dòng)器電機(jī)12和傳動(dòng)裝置14，還有一塊蓋于11，基座10的蓋子11為磁盤驅(qū)動(dòng)器提供了一個(gè)基本密封的機(jī)殼。通常有一個(gè)墊圈13位于基底10和蓋子11之間，還有一個(gè)小通氣孔(圖上沒(méi)有表示出來(lái))，用于均衡磁盤驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部和外部環(huán)境之間的壓力。把這類磁盤驅(qū)動(dòng)器描述為基本密封的，這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)器電機(jī)12完全裝在機(jī)箱中，就不會(huì)有外部強(qiáng)加的氣體冷卻內(nèi)部的組件。磁記錄盤16裝在中軸18上，由驅(qū)動(dòng)器電機(jī)12轉(zhuǎn)動(dòng)。磁盤16包括一層液體潤(rùn)滑油的薄膜50，做為液體軸承保持在磁盤16的表面上。轉(zhuǎn)換器載體20支撐MR讀/感應(yīng)式寫磁頭42。載體20通過(guò)硬臂22和懸掛部件24連接到傳動(dòng)裝置14上，懸掛部件24提供一個(gè)偏置力，把傳感器載體20推向記錄磁盤16上的液體軸承。在磁盤驅(qū)動(dòng)器操作期間，驅(qū)動(dòng)器電機(jī)12以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)磁盤16，而傳動(dòng)裝置14(通常是一個(gè)直線或旋轉(zhuǎn)的音圈電機(jī)(VCM)則讓傳感器載體20在磁盤16的表面上徑向地移動(dòng)，使磁頭能訪問(wèn)到磁盤16上的不同數(shù)據(jù)磁道。
圖2給出了不帶蓋子11的磁盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的頂部視圖，而且更詳細(xì)地說(shuō)明了懸掛部件24，懸掛部件24對(duì)載體20提供一個(gè)力，推動(dòng)載體20使之同磁盤16的潤(rùn)滑油薄膜50接觸。這里所說(shuō)的懸掛部件可以是一種常規(guī)類型的懸掛部件，例如在具有空氣軸承滑塊的磁盤驅(qū)動(dòng)器中所用的那種懸掛部件，例如有名的Watrous)懸掛部件(見(jiàn)受讓人的4，167，765號(hào)美國(guó)專利)。這類懸掛部件還能為傳感器載體提供一種裝有萬(wàn)向接頭的附加裝置，當(dāng)載體浮動(dòng)在液體潤(rùn)滑油薄膜上時(shí)，使之能俯仰和擺動(dòng)。
圖3給出了傳感器載體20的一個(gè)側(cè)視圖以及本發(fā)明的液體軸承接觸式記錄實(shí)施例中磁盤16的截面圖。載體20在接近其后端有一個(gè)滑板形狀的接觸墊40，而且在其后沿44上裝有MR讀/感應(yīng)式寫磁頭42?；?0通常接觸磁盤16的液體薄膜50，而且在讀寫操作期間，通過(guò)相連的懸掛部件24提供的偏置力又推進(jìn)接觸。載體20的前端有一個(gè)空氣軸承表面23，其作用是當(dāng)磁盤16以其工作速度轉(zhuǎn)動(dòng)、后部的滑板40浮動(dòng)在潤(rùn)滑油薄膜50上時(shí)，能使其前端飛起來(lái)。
圖4說(shuō)明了載體20的底部或磁盤側(cè)面。前端空氣軸承面23包括一對(duì)襯熱25和27，這對(duì)襯墊有助于對(duì)載體的前端產(chǎn)生空氣軸承的影響、并且出磁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)沒(méi)有達(dá)到其工作速度時(shí)，支撐潤(rùn)滑油薄膜50上的載體。如圖4所示，載體20的表面和襯墊是用常規(guī)的空氣軸承浮動(dòng)塊制造工藝形成的，例如機(jī)加工，活性離子蝕刻和離子研磨等技術(shù)。
現(xiàn)在看圖5，該截面圖給出了具有潤(rùn)滑油薄膜50的磁盤16的一部分，以及帶有MR讀/感應(yīng)式寫磁頭42(作為后沿44上的薄膜磁頭)的載體20的一個(gè)放大部分。MR讀檢測(cè)器60和感應(yīng)式寫磁頭62被形成在載體20后部或后沿44上的薄膜，做為薄膜沉積的基底。MR讀檢測(cè)器60有一個(gè)未端61，位于分隔開的屏蔽物62和63之間，MR檢測(cè)器60通常稱為具有厚度t(在與磁盤表面平行的方向上)和高度h(在垂直于磁盤表面的方向上)的磁阻材料的“條紋”。感應(yīng)式寫磁頭70有一具線圈73(截面視圖)和記錄間隔75，記錄間隔75由兩個(gè)極尖定義，其中一個(gè)為極尖76，另一個(gè)還同時(shí)用作MR屏蔽物63。MR讀檢測(cè)器60的末端61和感應(yīng)式寫磁頭70的間隔75都面向磁盤16的表面(以便讀取和寫入數(shù)據(jù))并且從滑板40的末端凹進(jìn)去。在讀寫操作期間，滑板40的末端和MR檢測(cè)器60的末端61通常都接觸磁盤16上的潤(rùn)滑油薄膜50。由于不要求感應(yīng)式磁頭70讀取記錄在磁盤16磁層中的數(shù)據(jù)，就可以在其設(shè)計(jì)中對(duì)寫入操作加以優(yōu)化。
再看圖2，做為磁頭42一部分的MR檢測(cè)器60(見(jiàn)圖5)從磁盤16中檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，由位于支撐臂22上的集成電路芯片30中的信號(hào)處理電路處理為一個(gè)數(shù)據(jù)讀回信號(hào)。芯片30通常包括前置放大和其他使用常規(guī)工藝的信號(hào)處理電路，例如在受讓人的4，706，138號(hào)和4，786，993號(hào)美國(guó)專利中所描述的。MR檢測(cè)器的信號(hào)通過(guò)電纜32傳到芯片30，芯片30則通過(guò)電纜34輸出信號(hào)。
圖6給出了一體化的磁頭-懸掛部件80的側(cè)視截面圖以及本發(fā)明的“干”接觸式記錄實(shí)施例中磁盤16的截面圖。一體化磁頭-懸掛部件80實(shí)現(xiàn)了圖3的液體軸承實(shí)施例中懸掛部件24和載體20的功能，反之，把傳感器(表示為感應(yīng)式寫磁頭，帶有極靴82和線圖84)和MR讀檢測(cè)器86嵌入一體化的磁頭-懸掛部件80中。磁頭-懸掛部件80有一個(gè)磨損墊88，在讀寫操作期間接觸磁盤16的表面，并在磁盤驅(qū)動(dòng)器的使用壽命期間慢慢地磨損掉。一體化磁頭-懸掛部件80的懸掛部分附屬于帶有少量預(yù)加應(yīng)力彎頭的傳動(dòng)裝置，使之在磁頭部分維持一個(gè)力，通常推動(dòng)磨損墊88與磁盤16接觸，并在讀寫操作期間維持接觸。磁盤16在其表面上有一層潤(rùn)滑油薄膜，用于磨損墊88的接觸，使接觸墊和磁盤的磨損減到最小。
對(duì)圖1至圖5所示液體軸承接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器的測(cè)試使用了2 1/2 ″的薄膜磁盤16，該盤具有一個(gè)鈷-鎘-鉻的磁層和150埃厚的碳質(zhì)保護(hù)層。使用常規(guī)的高含氟聚合化潤(rùn)滑油(Demnum商標(biāo)SP)，通過(guò)浸濕在碳質(zhì)外層上形成厚度約為42埃的液體薄膜50。圖3所示的傳感器器載體20用傳統(tǒng)的離子研磨工藝制造，帶有碳質(zhì)滑墊40，該墊從載體的主體延伸約1600埃。懸掛部件24加到載體20上的負(fù)載在4-6克的范圍內(nèi)。載體20和磁盤16以高阻力(＞0.2gm)的形式相互作用，速度跳躍可達(dá)到約3-4m/sec。從速度達(dá)到約為10m/sec開始，襯墊40通常都接觸到磁盤上的液體薄膜。
在磁盤驅(qū)動(dòng)器操作期間，對(duì)來(lái)自MR檢測(cè)器60的讀回信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，能觀察到來(lái)自MR檢測(cè)器60輸出信號(hào)基線中的顯著波動(dòng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種波動(dòng)或MR讀回信號(hào)的基線調(diào)制同磁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)是同步的，把基線調(diào)制信號(hào)加到磁信號(hào)上，但原來(lái)并不是磁的，因此不能用感應(yīng)式寫磁頭70刪除，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在非磁性的盤上。已經(jīng)知道，這種基線調(diào)制信號(hào)的幅度正好是磁盤上磁信號(hào)的一半，這些磁盤帶有作用在MR檢測(cè)器60上的額定偏流。這種意外的基線信號(hào)調(diào)制可以引起讀回信號(hào)的錯(cuò)誤，導(dǎo)致MR檢測(cè)器無(wú)法同磁盤驅(qū)動(dòng)器接觸。
圖7給出了MR檢測(cè)器的一種典型的基線調(diào)制信號(hào)，這種信號(hào)是由磁盤載體上的常規(guī)MR檢測(cè)器獲取的，磁盤以某種速度轉(zhuǎn)動(dòng)，在載體20下面產(chǎn)生一個(gè)約9m/sec的局部磁盤速度，把12mA的偏流I作用在MR檢測(cè)器上，MR檢測(cè)器有一個(gè)電阻的特征濕度系數(shù)，稱為β，其值為0.23%/℃。基線信號(hào)的最大峰-峰幅度△V(P-P)約為230微伏。圖7中所示的這個(gè)基線信號(hào)對(duì)于磁盤的每種轉(zhuǎn)收都是不變的。當(dāng)磁頭移到磁盤上的另一個(gè)徑向位置時(shí)，信號(hào)的形狀發(fā)生變化，但該新信號(hào)也是與磁盤轉(zhuǎn)動(dòng)同步的，當(dāng)作用到MR檢測(cè)器的偏流反向時(shí)，該信號(hào)也顛倒極性。
對(duì)于造成基線調(diào)制的機(jī)理，可通過(guò)圖8來(lái)解釋。磁盤16的表面并不是完全平滑的，而是有某些殘余的波動(dòng)，這種波動(dòng)有一個(gè)幅度和波長(zhǎng)的范圍，分別用12X和L表示平均的幅度和波長(zhǎng)。MR檢測(cè)器60以平均間隔X0跳過(guò)這種波動(dòng)，后墊40設(shè)計(jì)為能產(chǎn)生約100埃的平均機(jī)械間隔X0，磁盤16基本上處于恒定的環(huán)境溫度T0，而MR檢測(cè)器60則處于溫度TS中，Ts大于T0，這是由于恒定偏流I所引起的焦耳熱效應(yīng)。Ts由MR檢測(cè)器60中消耗的功率I2R和從MR檢測(cè)器60到它的周圍的熱傳導(dǎo)所決定，根據(jù)下式TS-T0=I2R(G0+ G1)～I(xiàn)2R (G0- G1)G20]]>式中R為MR檢測(cè)器60的電阻，G0是由MR檢測(cè)器60到載體20的熱傳導(dǎo)，G1為由MR檢測(cè)器60到磁盤16的熱傳導(dǎo)，而且G1通常比G0要小得多，大部分的熱都從MR檢測(cè)器60內(nèi)部到載體20的主體上傳導(dǎo)出去。然而，若MR檢測(cè)器60和磁盤16之間的間隔象接觸式記錄中那樣小，則某些熱將會(huì)通過(guò)MR檢測(cè)器和磁盤16之間的間隔X0傳到磁盤上。因此，當(dāng)頭-盤間隔很小時(shí)，MR檢測(cè)器就會(huì)被磁盤冷卻。
這種冷卻的程度取決于Ts-T0以及MR檢測(cè)器60和磁盤16之間的熱傳導(dǎo)G1。圖9說(shuō)明這種影響是MR檢測(cè)偏流I的一個(gè)函數(shù)，曲線“A”是指當(dāng)磁頭在轉(zhuǎn)動(dòng)的磁盤上方約1mm被卸去時(shí)高于周圍溫度的MR檢測(cè)器溫度，曲線“B”是當(dāng)載體在約為100埃的頭-盤間隙上浮動(dòng)時(shí)，MR檢測(cè)器的溫度。注意當(dāng)載體在液體薄膜上浮動(dòng)時(shí)，對(duì)于12mA的偏流，MR檢測(cè)器約為10℃或更低一些。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)例子中，由于接觸式記錄中磁盤16到MR檢測(cè)器60這么靠近，使得MR檢測(cè)器從高于環(huán)境溫度44℃降到高于環(huán)境溫度34℃。由于上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，圖7中所觀察到的基線信號(hào)調(diào)制可用這種冷卻影響來(lái)說(shuō)明。圖8中所示的磁盤波動(dòng)調(diào)制了MR檢測(cè)器60到磁盤16之間的熱傳導(dǎo)G1，而這又調(diào)制了冷卻的程度，因此也調(diào)制了MR檢測(cè)器的溫度。MR檢測(cè)器溫度的變動(dòng)導(dǎo)致了電阻的相應(yīng)變動(dòng)，這就在MR檢測(cè)器恒定的偏流下產(chǎn)生了基線調(diào)制信號(hào)。
如果把這樣一個(gè)檢測(cè)器用在接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器中，為了優(yōu)化MR檢測(cè)器的性能，就需要開發(fā)出能消除或最小化這種意外的基線信號(hào)調(diào)制的技術(shù)?，F(xiàn)在看圖10，該圖給出了一個(gè)用于本發(fā)明的讀通道，構(gòu)成這個(gè)連接到MR檢測(cè)器60的讀通道的常規(guī)商品化組件包括一個(gè)前置放大器100，做為常規(guī)寫驅(qū)動(dòng)器和前置放大芯片的一部分，通常位于傳動(dòng)裝置支撐臂上(見(jiàn)圖1中的芯片30)，還包括一個(gè)均衡器/濾波器102、自動(dòng)增益控制(AGC)電路104，以及三個(gè)處理信號(hào)通道元件之一，能接收均衡器/濾波器102輸出信號(hào)的三個(gè)處理信號(hào)通道元件包括峰值檢測(cè)通道105、部分響應(yīng)最大似然(PRML)通道106和部分響應(yīng)數(shù)字濾波器(PRDF)通道107。
現(xiàn)在看圖11，該圖給出了對(duì)于來(lái)自直流清洗磁道的一個(gè)信號(hào)，前置放大器100的輸出。因此，圖11說(shuō)明，其線信號(hào)調(diào)制僅僅是由磁盤基底的波動(dòng)引起的。圖12給出了對(duì)記錄有一個(gè)13.5MHz信號(hào)的相同磁道的前置放大器的輸出，圖12由此說(shuō)明了磁讀回信號(hào)包絡(luò)線上基線信號(hào)調(diào)制的影響。圖12所示的結(jié)果信號(hào)包絡(luò)線的高頻部分和附加的性質(zhì)不能由常規(guī)記錄通道中的AGC電路104所糾正。圖11和圖12表明，熱感應(yīng)的基線信號(hào)調(diào)制在多達(dá)50%或更多的讀回信號(hào)中強(qiáng)加上一個(gè)顯著的幅度偏移，如果不加以糾正，這種信號(hào)包絡(luò)線將大大的減少了通道處理電路105、106和107中可用于信號(hào)檢測(cè)的噪聲容限，從而導(dǎo)致讀回信號(hào)的高出錯(cuò)率。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，如果最大的基線信號(hào)幅度少于磁讀回信號(hào)幅度的大約20%，則讀通道的輸出是可接受的，雖然由于噪聲，出錯(cuò)率可能會(huì)稍微高一些。然而，如果最大的或峰基線信號(hào)幅度對(duì)磁讀回信號(hào)的比率大于約0.2，則必須采取某些措施來(lái)消除或最小化基線信號(hào)調(diào)制?；€信號(hào)調(diào)制被附加到讀回信號(hào)上這一事實(shí)也表明可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波來(lái)消除調(diào)制信號(hào)。再看圖10，AGC104和均衡器/濾波器102之間的記錄通道中有一個(gè)高通(H-P)單極濾波器108和緩沖區(qū)放大器110，做為基線調(diào)制糾正器。在所述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，基線調(diào)制信號(hào)具有200KHz和更低的頻率部分，而大多數(shù)信號(hào)包絡(luò)線偏移都發(fā)生在100KHz以下的頻率上。具有經(jīng)過(guò)最佳選擇角頻率的單極高通濾波器108能有效地消除由信號(hào)引起的不利影響，緩沖區(qū)放大器110用于阻抗匹配和補(bǔ)償H-P濾波器108的插入損失。確定角頻率的標(biāo)準(zhǔn)基于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，也取決于相對(duì)磁頭及磁盤波動(dòng)的磁盤直線速度。對(duì)于上述的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把角頻率確定為約150KHz，這樣就能消除約10%或更高的幅度偏移。
雖然圖10中所示的元件是按照離散的商品化記錄通道的模塊說(shuō)明的，但也可以把由元件104、108、110、102和處理信號(hào)通道的選件105、106或107實(shí)現(xiàn)的所有功能集成為一個(gè)單一的芯片。目前還沒(méi)有帶可編程的H-P濾波器的商品化通道芯片，H-P濾波器角頻率的可編程性是必要的，因?yàn)橐獙?duì)磁盤和磁盤驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)速度的各種組合實(shí)現(xiàn)最佳的基線信號(hào)消除。這樣的集成芯片可以通過(guò)把各種信號(hào)集成電路供應(yīng)商(如AnalogDevices，VTC，CirrusLogic或Plessey)組合起來(lái)的方法進(jìn)行定制。
如圖9所示，因?yàn)榛€信號(hào)調(diào)制是MR檢測(cè)器的溫度和周圍磁盤溫度之差Ts-T0的函數(shù)，因此，通過(guò)對(duì)MR檢測(cè)器的適當(dāng)設(shè)計(jì)，有效地最小化不需要信號(hào)的影響也是可能的，這可由上面的等式(1)來(lái)理解。
對(duì)MR檢測(cè)器60到載體20的熱傳導(dǎo)G0可用下式評(píng)估GO＝KINS·w·h/g(2)式中的KINS是MR檢測(cè)器60和鄰近的屏蔽物62和63(見(jiàn)圖8)之間的間隔區(qū)域中絕緣材料的熱傳導(dǎo)力;g是MR檢測(cè)器60和屏蔽物62、63之間的間隔寬度;w是磁道寬度;而h則是MR檢測(cè)器60的高度。MR檢測(cè)器60到磁盤16的熱傳導(dǎo)G1由下式評(píng)估G1＝KHD·w·t/(Xo+dX)～KHD·w·t·(Xo+dX)/X2o(3)式中KHD為頭-盤界面的熱傳導(dǎo)力，t是MR檢測(cè)器60的厚度，dX是從X0開始，頭-盤間隔中的變化。MR檢測(cè)器60的電阻R由下式給出R＝ρ·w/(t·h)(4)其中ρ為MR檢測(cè)器的電阻率。把等式2至等式4代入等式1，并利用已知的關(guān)系MR檢測(cè)器信號(hào)的變動(dòng)與溫度的變化有關(guān)，如下式dV＝I·R·β·dT(5)則有dV＝(ρ/KINS)2·B·KHD·wI3(g2/(t·h4))(dX/X2o)(6)因此，等式6表達(dá)了MR檢測(cè)器信號(hào)的電壓dV的變化，dV是MR檢測(cè)器60和磁盤16之間距離dX變化的函數(shù)。MR檢測(cè)器60的磁信號(hào)輸出由下式給出S～ρm·I·w/(t2·h)(7)
其中ρm為檢測(cè)器材料的磁阻率。
理解了等式6和等式7以及影響dV和S的因素，就能設(shè)計(jì)出MR檢測(cè)器，通過(guò)改變它的某些參數(shù)，就能使dV減到最小，又不會(huì)顯著地影響S。如上所述，如果把dV/S大約維持在0.2之下，MR檢測(cè)器60的輸出就是可以接受的。例如，雖然檢測(cè)器高h(yuǎn)以四分之一冪反向影響dV，但對(duì)S的反向影響僅僅是線性的，h的少量增加就能顯著地減少dV/S。同理，偏流I的稍微減少也具有同樣的影響，因?yàn)閐V與I3直接相關(guān)，而S的直接相關(guān)僅僅是線性的。從等式6和7中還可以看出，適當(dāng)減少檢測(cè)器的厚度t并相應(yīng)地降低偏流I(把S維持在所需的水平上)，也能減少dV/S。另外，為MR檢測(cè)器60和屏蔽物62、63之間的間隙選擇一種具有高熱傳導(dǎo)率KINS的合適材料，將使得MR檢測(cè)器60的動(dòng)行環(huán)境更冷卻，并通過(guò)KINS的值增量的平方來(lái)減少dV。因此，適當(dāng)?shù)剡x擇MR檢測(cè)器的這些參數(shù)，就能設(shè)計(jì)出帶有MR檢測(cè)器的接觸式記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器，該檢測(cè)器能把磁盤基底波動(dòng)引起的意外基線信號(hào)調(diào)制的影響減到最小，而不必在讀通道中使用濾波器。
讓磁盤盡可能平滑也能最小化基線信號(hào)調(diào)制的影響，因?yàn)檎绲仁?中所示的，dV與dX直接相關(guān)，如果磁盤是完全平滑的(dX＝0)，則dV將變成零。但可達(dá)到的磁盤平滑度是有限制的。另一種方法是使磁頭載體接觸墊的最大尺寸或“長(zhǎng)度”減到最小，或者保證其“長(zhǎng)度”小于磁盤“波動(dòng)”的周期。波動(dòng)周期可定義為磁盤表面中峰-峰或谷-谷的直線距離(見(jiàn)圖8中的波動(dòng)周期L)。現(xiàn)在再看圖13，該圖給出了一個(gè)理想化的表示法，當(dāng)部分磁頭載體接觸磁盤時(shí)，帶有MR檢測(cè)器160的接觸墊150在具有波動(dòng)周期L和幅度△X的磁盤170上浮動(dòng)，高于磁盤170表面的MR檢測(cè)器160的變分dX只是部分地達(dá)到預(yù)期的效果，因?yàn)榻佑|墊150的長(zhǎng)度大于平均磁盤波動(dòng)周期L。因此，保證接觸墊150的長(zhǎng)度小于L，即減少其長(zhǎng)度并/或改進(jìn)磁盤的平滑度，使襯墊150的尺寸小到足以放在磁盤的峰值之間，就能夠降低基線信號(hào)調(diào)制的影響。圖14說(shuō)明了這一點(diǎn)，在磁盤170的波動(dòng)之后給出一個(gè)其長(zhǎng)度比L小得多的細(xì)長(zhǎng)的接觸墊180，因此減少了dX并把dV/S減到最小。
雖然已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但顯然對(duì)于那些熟悉這一技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，只要不脫離隨后權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的范圍，就可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行修改和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.數(shù)據(jù)記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的磁記錄磁盤；連接到磁盤上、用于轉(zhuǎn)動(dòng)磁盤的裝置；用于檢測(cè)記錄在磁盤上的數(shù)據(jù)的磁阻磁頭；用于支撐磁阻頭的載體；在用磁阻磁頭讀取數(shù)據(jù)期間，通常用于推動(dòng)載體、使之與磁盤接觸的裝置，以及連接載體，用于移動(dòng)載體和所支撐的磁阻磁頭通過(guò)磁盤的裝置。
2.權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁盤包括其表面上的一個(gè)液體薄膜，用于提供液體軸承，而且載體包括了用于支撐液體軸承上載體的裝置。
3.權(quán)利要求2所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于載體包括一個(gè)滑板，用于浮動(dòng)在液體薄膜上。
4.權(quán)利要求2所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于載體包括若干襯墊，用于滑過(guò)液體薄膜。
5.權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于載體包括一個(gè)磨損表面，在接觸磁盤期間供磨損用。
6.權(quán)利要求5所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁盤包括其表面上的潤(rùn)滑油，供載體的磨損而用。
7.權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于載體和用于維持載體接觸的裝置形成一個(gè)一體化的磁頭-懸掛部件，它有一個(gè)和磁盤接觸的磨損面。
8.權(quán)利要求7所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁盤包括其表面上的潤(rùn)滑油，供一體化的磁頭-懸掛部件的磨損面接觸用。
9.權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征包括連接磁阻磁頭、用于處理表示磁阻磁頭從磁盤上檢測(cè)到的數(shù)據(jù)的信號(hào)的裝置。
10.權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征包括用于使基線信號(hào)調(diào)制到最小的裝置，基線信號(hào)調(diào)制是在磁盤讀取數(shù)據(jù)期間由磁阻磁頭產(chǎn)生的。
11.權(quán)利要求10所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于基線調(diào)制最小化裝置進(jìn)一步包括用于對(duì)磁阻磁頭產(chǎn)生的基線調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波的裝置。
12.權(quán)利要求10所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于基線調(diào)制最小化裝置進(jìn)一步包括用于把磁阻磁頭的溫度維持在某個(gè)預(yù)定的值之下的裝置。
13.權(quán)利要求10所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁阻磁頭的高度有一個(gè)值，這個(gè)值應(yīng)滿足基線調(diào)制信號(hào)對(duì)磁阻磁頭檢測(cè)到的磁信號(hào)幅度的比率小于約0.2。
14.權(quán)利要求10所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征包括用于為磁阻磁頭提供偏流的裝置，偏流有一個(gè)值，這個(gè)值必須滿足基線調(diào)制信號(hào)對(duì)磁阻磁頭檢測(cè)到的磁信號(hào)的幅度的比率小于約0.2。
15.權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于接觸磁盤的載體部分有一個(gè)小于磁盤表面波動(dòng)周期的長(zhǎng)度，這樣，磁阻磁頭產(chǎn)生的任何信號(hào)調(diào)制就不會(huì)對(duì)磁阻磁頭讀取的數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利的影響。
16.權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁阻磁頭產(chǎn)生的基線信號(hào)調(diào)制對(duì)磁阻磁頭檢測(cè)到的磁信號(hào)幅度的比率小于約0.2。
17.權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征包括一個(gè)連接到載體上、用于把數(shù)據(jù)寫到磁盤上的感應(yīng)式寫入磁頭。
18.磁記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征包括一個(gè)硬的磁記錄磁盤;一個(gè)連接磁盤、用于轉(zhuǎn)動(dòng)磁盤的電機(jī);一個(gè)用于從磁盤讀取數(shù)據(jù)的磁阻讀檢測(cè)器;一個(gè)支撐讀檢測(cè)器的載體，在讀檢測(cè)器讀取數(shù)據(jù)期間，通常推動(dòng)載體使之接觸磁盤;一個(gè)連接載體的傳動(dòng)裝置，通常用于徑向地移動(dòng)載體經(jīng)過(guò)磁盤，使讀檢測(cè)器能訪問(wèn)磁盤上不同區(qū)域的數(shù)據(jù);連接讀檢測(cè)器、用于處理讀檢測(cè)器從磁盤上檢測(cè)到的信號(hào)的裝置;以及支撐電機(jī)和傳動(dòng)裝置的裝置。
19.權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁盤包括其表面上的一個(gè)液體薄膜，用于提供一個(gè)液體軸承，而且其中的載體包括支撐液體軸承上載體的裝置。
20.權(quán)利要求19所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于載體包括一個(gè)滑板，用于在液體薄膜上浮動(dòng)。
21.權(quán)利要求19所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于載體包括若干襯墊，用于滑過(guò)液體薄膜。
22.權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于載體包括一個(gè)磨損面，供接觸磁盤期間磨損用。
23.權(quán)利要求22所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁盤包括一層潤(rùn)滑油，供載體的磨損而接觸用。
24.權(quán)利要求22所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于載體是一個(gè)一體化的磁頭-懸掛部件，它有一個(gè)用于接觸磁盤的磨損面，而且一體化的磁頭-懸掛部件包括一個(gè)懸掛部件，通常用于維持磨損面與磁盤接觸。
25.權(quán)利要求24所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁盤包括一層潤(rùn)滑油，供一體化的磁頭-懸掛部件的磨損面接觸用。
26.權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征包括連接信號(hào)處理裝置、用于最小化磁阻讀磁頭產(chǎn)生的基線調(diào)制信號(hào)的裝置。
27.權(quán)利要求26所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于基線調(diào)制最小化裝置進(jìn)一步包括對(duì)磁阻讀磁頭產(chǎn)生的基線調(diào)制信號(hào)濾波的裝置。
28.權(quán)利要求26所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于基線調(diào)制最小化裝置進(jìn)一步包括把磁阻讀磁頭的溫度維持在一個(gè)預(yù)定的值之下的裝置。
29.權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁阻讀檢測(cè)器的高度有一個(gè)值，這個(gè)值滿足磁阻讀檢測(cè)器檢測(cè)到的基線調(diào)制信號(hào)對(duì)磁阻讀檢測(cè)器檢測(cè)到的磁信號(hào)的幅度之比率小于約0.2。
30.權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁阻讀檢測(cè)器間隙中的絕緣材料有一個(gè)熱傳導(dǎo)率，足以把磁阻讀檢測(cè)器冷卻到某個(gè)數(shù)量，使磁阻讀檢測(cè)器檢測(cè)到的基線調(diào)制信號(hào)對(duì)磁阻讀檢測(cè)器檢測(cè)到的磁信號(hào)幅度的比率小于約0.2。
31.權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征包括為磁阻讀檢測(cè)器提供偏流的裝置，偏流有這樣的值，使得基線調(diào)制信號(hào)對(duì)磁阻讀檢測(cè)器檢測(cè)到的磁信號(hào)幅度的比率小于約0.2。
32.權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁盤有一個(gè)波動(dòng)，從而產(chǎn)生了由磁阻讀檢測(cè)器檢測(cè)到的基線調(diào)制信號(hào)，其中，同磁盤接觸的載體部分的長(zhǎng)度小于磁盤表面波動(dòng)的周期，因此，來(lái)自磁阻讀檢測(cè)器的任何基線調(diào)制信號(hào)都不會(huì)對(duì)磁阻讀檢測(cè)器讀取的數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利的影響。
33.權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于磁盤有一個(gè)波動(dòng)，從而產(chǎn)生一個(gè)來(lái)自磁阻讀檢測(cè)器的基線調(diào)制信號(hào)，而且在該驅(qū)動(dòng)器中，基線調(diào)制信號(hào)對(duì)磁阻讀檢測(cè)器檢測(cè)到的磁信號(hào)的幅度的比率小于約0.2。
34.權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征包括一個(gè)連接載體，用于把數(shù)據(jù)寫入磁盤的感應(yīng)式寫磁頭。
全文摘要
接觸式磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器采用了一種磁阻(MR)檢測(cè)器，用于讀取記錄在磁盤上的數(shù)據(jù)，MR檢測(cè)器由浮動(dòng)在液體軸承上的載體的后端所支撐。用最小化基線調(diào)制信號(hào)的裝置來(lái)提高磁盤驅(qū)動(dòng)器的性能。調(diào)制是由靠近磁盤的感溫和外溫的MR檢測(cè)器的冷卻變化引起的?？稍谧x信號(hào)處理電路中加入濾波器以消除這種調(diào)制，或在MR檢測(cè)器的設(shè)計(jì)中選取適當(dāng)?shù)膮?shù)，也可以讓接觸盤面的載體部分的長(zhǎng)度小于磁盤波動(dòng)的周期，使之更加符合盤面的構(gòu)形。
文檔編號(hào)G11B5/31GK1096607SQ94101389
公開日1994年12月21日 申請(qǐng)日期1994年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月18日
發(fā)明者莫里斯·M·達(dá)夫克, 約翰·S·福斯特, 唐納德·K·F·拉姆, 埃里奇·索阿特澤基 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司