專利名稱：磁記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的滑板和改進(jìn)的磁記錄過程的改進(jìn)的磁記錄裝置。
當(dāng)前數(shù)字式磁記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工業(yè)的增長率顯示記錄密度以每年60％增長。為了繼續(xù)保持這一增長曲線，正迫使記錄業(yè)界在磁記錄裝置的設(shè)計(jì)中作出若干重要改變。用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)字式磁記錄裝置包括薄膜磁記錄盤和磁頭或傳感器，該傳感器沿著旋轉(zhuǎn)的磁盤表面或在其上方運(yùn)動(dòng)以便讀寫磁盤上的信息。先進(jìn)的高面密度，薄膜磁記錄盤包括最好有雙帶紋理表面的硬質(zhì)基片，諸如鈷基金屬合金之類的磁性層，非晶形碳保護(hù)層，以及諸如分布在碳外罩上的全氟聚醚之類的潤滑層。磁盤基片的雙帶紋理由用來讀寫數(shù)據(jù)的磁盤區(qū)域上高度拋光的表面，及在記錄裝置不使用時(shí)用于磁頭?？康拇疟P區(qū)域上有紋理的表面組成?！皵?shù)據(jù)帶”高度拋光的表面功能為a)使磁盤表面與磁頭之間的相互作用最小，以及b)降低讀寫操作期間遇到的出錯(cuò)數(shù)。在有紋理的“?？繋А辈淮鎯?chǔ)數(shù)據(jù)，它的存在是希望消除外存啟動(dòng)時(shí)的靜態(tài)阻力。靜態(tài)阻力是?？亢箪o止的磁記錄頭反抗例如沿磁盤表面移動(dòng)這樣的運(yùn)動(dòng)的趨向。高的靜態(tài)阻力可能導(dǎo)致磁頭或磁盤的機(jī)械故障。
傳感器設(shè)置在有氣浮面的托板或稱滑板上，在鄰接的磁盤數(shù)據(jù)面工作期間該滑板由旋轉(zhuǎn)著的磁盤所產(chǎn)生的氣墊支撐。由于記錄密度對磁頭記錄元件與磁盤的磁性層之間分開的距離呈指數(shù)型相關(guān)，故對于高面密度記錄就需要較低的飛行高度，并且諸如在U.S.Patent 4,894,740中所描述那樣，可采用應(yīng)用負(fù)氣浮的磁頭來達(dá)到高面密度。然而，較低的飛行高度可能引起磁頭與磁盤在正常飛行期間相互作用的增加。
記錄裝置還包括與托板連接的定位傳動(dòng)器，用于在讀寫操作時(shí)使磁頭運(yùn)動(dòng)到磁盤上所希望的位置。
1994年4月14日公開的Gitis的PCT申請US9309460透露了，在操作期間，磁頭和磁盤暴露在諸如灰塵和碳微粒的污物中，這些碳微粒是通過磁頭/磁盤的接觸從磁盤碳保護(hù)層擦下來的。這些微粒會(huì)在滑板上積累，并可能最終導(dǎo)致在記錄裝置操作期間磁頭碰撞。Gitis提出，在接觸的記錄裝置滑板的耐磨墊片和垂直側(cè)上蒸汽沉積低表面能聚合物，以便盡量減少微粒在滑板上的積累。
通常的非接觸磁記錄裝置工作在大約3600 RPM到大約5400 RPM的旋轉(zhuǎn)速度，并且飛行高度為80到100nm。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高面密度記錄裝置以例如7200這樣更高速度和更低的飛行高度工作時(shí)，遇到靜態(tài)阻力問題。然而，對于高面密度記錄希望通過增加磁盤的轉(zhuǎn)速來降低數(shù)據(jù)存取時(shí)間，而又不會(huì)遇到靜態(tài)阻力問題。在技術(shù)上仍然需要能夠以更高轉(zhuǎn)速工作而沒有靜態(tài)阻力的高面密度磁記錄裝置。
本發(fā)明的磁記錄裝置包括(a)一個(gè)磁盤；(b)一個(gè)與磁盤相關(guān)聯(lián)使磁盤旋轉(zhuǎn)的可操作的電動(dòng)機(jī)；(c)支撐在氣浮托板上用于以磁性向磁盤讀出數(shù)據(jù)或以磁性從其寫入數(shù)據(jù)的磁頭；托板的拖動(dòng)面由最好具有表面能小于25爾格/cm2的薄膜層覆蓋，該層在積聚的污物即碳?xì)浠衔镏惺遣蝗芑斓?；以?d)與磁頭托板連接用于使磁頭跨越磁盤運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)器。
托板上的薄層最好包含含氟聚合物，這種聚合物最好通過物理或化學(xué)吸附、紫外線照射、加熱在表面上被穩(wěn)定，或被光束沉積到托板的拖動(dòng)面上，例如通過離子光束或等離子聚合或噴鍍。
托板的拖動(dòng)面上薄層敷層消除了與高性能、高密度磁記錄裝置相關(guān)的靜態(tài)阻力問題。
電動(dòng)機(jī)使磁盤最好以大于7000rpm的轉(zhuǎn)速及75nm的飛行高度旋轉(zhuǎn)。薄膜最好在滑板的蝕刻槽中形成。
本發(fā)明還涉及以磁記錄裝置用于磁性地讀取或?qū)懭氲倪^程，該過程包括步驟(a)使磁記錄盤旋轉(zhuǎn)；以及(b)使滑板上的磁記錄頭氣動(dòng)懸浮以便向磁盤通過磁性讀取數(shù)據(jù)或從磁盤寫入數(shù)據(jù)，滑板的拖動(dòng)面具有在積聚的污物中不溶混且其表面能小于25爾格/cm2的薄膜。
現(xiàn)在將參照附圖僅通過示例的方式對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中

圖1是磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器的剖視圖；圖2是磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器的頂視圖；及圖3是磁記錄頭托板的底視圖。
本發(fā)明涉及用于通過磁性讀寫數(shù)據(jù)的改進(jìn)的高性能數(shù)字式磁記錄裝置。
參見圖1和2，其中示出本發(fā)明的磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器。磁記錄盤2由帶有輪轂6的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4驅(qū)轉(zhuǎn)，該輪轂配置在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)上。磁盤包括基片，金屬磁性層，碳層和聚合物潤滑層，例如全氟聚醚。希望磁盤上潤滑層的厚度大約為5到25讀/寫頭或稱傳感器8是在托板或滑板10的拖動(dòng)末端形成的。適用的滑板是正的或負(fù)的氣浮滑板。在U.S.Patent 4,894,740和5,438,467中透露了適用的負(fù)氣浮滑板，該透露在此結(jié)合作為參考?；?0具有拖動(dòng)面9。磁頭8可以是感應(yīng)式的讀寫傳感器或帶有磁阻讀傳感器的感應(yīng)式寫傳感器。滑板10借助于剛性臂14和懸臂16連接到傳動(dòng)器12。懸臂16提供了使滑板10壓向記錄盤2的表面的偏置力。參見圖3，其中示出適用的負(fù)氣浮滑板的底視圖，該滑板帶有外軌道18和內(nèi)軌道19以及作為在內(nèi)外軌道之間形成的凹陷的蝕刻槽20。
在磁盤驅(qū)動(dòng)器工作期間，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4使磁盤2以恒速在箭頭22所指的方向旋轉(zhuǎn)，一般為線性或旋轉(zhuǎn)動(dòng)圈電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)器12使滑板10一般徑向跨越磁盤2的表面以小于75nm的高度運(yùn)動(dòng)，使得讀/寫頭可以訪問磁盤2上不同數(shù)據(jù)磁道。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了高性能磁記錄裝置靜態(tài)阻力問題的根源。首先，記錄裝置的高轉(zhuǎn)速(例如7000 RPM或更高)摩擦熱增加，結(jié)果導(dǎo)致主軸軸承、磁盤電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)器軸承及線圈中使用的碳?xì)浠衔餄櫥瑒┱羝麎毫Φ脑黾印＿M(jìn)而，高轉(zhuǎn)速引起旋轉(zhuǎn)部件和滑板之間溫度梯度的增加。其次，較低的飛行高度增強(qiáng)了滑板和磁盤之間的接觸，這增加了污物轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)。這些因素與空氣壓縮及因增加飛行速度所致托板經(jīng)受的空氣流的增加的共同作用，引起了在連續(xù)操作之后諸如碳?xì)浠衔?、水分、潤滑劑等等液體污物在滑板的拖動(dòng)面上和蝕刻槽中凝聚。當(dāng)滑板停在磁盤面上時(shí)，這些細(xì)滴橋接到磁盤而造成對滑板顯著的靜態(tài)阻力。
位于滑板10的拖動(dòng)面及滑板10的蝕刻槽20上的低表面能薄膜把高性能磁記錄裝置操作期間在滑板上可凝聚污物的積聚降低到最小，從而消除了靜態(tài)阻力問題。磁頭8的拖動(dòng)面整個(gè)部分和滑板10的蝕刻槽20最好敷以低表面能薄膜以盡量減少操作期間在滑板上污物的凝聚。
低表面能薄膜最好包含氟有機(jī)材料，最好是含氟聚合物。這里所使用的含氟聚合物是指含氟的有機(jī)聚合物。敷在滑板上的薄膜最好有幾個(gè)特性。薄膜的表面能要小于25爾格/cm2，最好小于20爾格/cm2，并更好是小于15爾格/cm2以便盡量減少可凝聚污物的積聚。含氟聚合物薄膜的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)大于25℃，最好大于50℃。薄膜在碳?xì)浠衔餄櫥瑒┲惺遣蝗艿牟⒃诔练e到磁盤上的的潤滑劑中是不溶混的?；迳系谋∧雍穸葘⑿∮?00。最好小于50并更好是小于20，并且薄膜將是連續(xù)的，在滑板的拖動(dòng)邊和每一蝕刻槽上沒有空隙。用于本發(fā)明較好的含氟聚合物類型包括氟化丙烯酸鹽/甲基丙烯酸酯，聚氟化烷，及在表面包含大量CF3和CF2團(tuán)的聚合物。較好的具體的含氟聚合物是聚四氟乙烯和聚六氟丙烯。其他適用的含氟聚合物是業(yè)內(nèi)專業(yè)人士所知道的。
含氟聚合物可通過各種已知的技術(shù)工藝敷到滑板的拖動(dòng)面上。例如，可使用浸漬工藝，蒸汽轉(zhuǎn)移工藝或噴鍍工藝把含氟聚合物敷到滑板上。在浸漬工藝中，例如由3M公司制成的Fluorad FC 722牌號的聚(氟烷基異丁烯酸鹽)這樣的低表面能含氟聚合物，以400-700ppm的濃度溶解在例如全氟己烷的碳氟化合物溶劑中。由懸掛滑板組成的傳動(dòng)器裝到支架上并浸漬到含有含氟聚合物溶液中。調(diào)節(jié)浸漬角度和拉動(dòng)的速度以獲得理想的厚度。
在另一實(shí)施例中，諸如氟化長鏈極性分子這樣的含氟有機(jī)材料，例如氟化脂肪酸，通過浸漬被自動(dòng)地吸收到滑板表面。分子在表面形成密集包裹的一單層。分子在極性團(tuán)貼到表面處自積聚，而有例如CF2和CF3的氟化物團(tuán)的其余分子遠(yuǎn)離表面。
在另一實(shí)施例中，含氟聚合物可借助于沉積方法施加到滑板的拖動(dòng)表面。磁頭的含氟聚合物的處理，使用諸如離子束沉積、等離子聚合法或?yàn)R涂法等已知的薄膜處理技術(shù)在真空中進(jìn)行。可使用等離子聚合技術(shù)實(shí)現(xiàn)含氟聚合物向磁記錄頭的真空沉積。在這一工藝中，或者是滑板附著在懸掛件上，滑板自由，滑板排先于各個(gè)滑板形成之前被涂敷，或者可在形成滑板排之前涂敷薄片。所需要的含氟聚合物的氟化先質(zhì)被引入抽真空到標(biāo)稱為1 mtorr(毫乇)壓力的真空室。例如，六氟丙烷，六氟丙烯，氬氣分別以250 SCCM，35 SCCM和900 SCCM的流速流入等離子真空室。真空室壓力設(shè)定在200 mtorr，并使用17kHz和750W的RF電能促使等離子的形成。沉積進(jìn)行達(dá)30-60秒。在這些條件下，在滑板的氣浮面上形成25埃的含氟聚合物，并在磁頭的拖動(dòng)端/蝕刻槽上形成40埃的含氟聚合物。用作為這種工藝中的先質(zhì)的其他成膜含氟有機(jī)物是業(yè)內(nèi)專業(yè)人員所知道的。
這一工藝的另一實(shí)施例還涉及在滑板表面形成單層含氟有機(jī)物。這一工藝中，氟化碳?xì)怏w諸如全氟化碳C1-C10氣體，例如聚三氟甲烷，聚六氟乙烷，聚八氟丙烷等，引入等離子室并產(chǎn)生RF等離子。在這一實(shí)施例中，氟化碳先質(zhì)作為原料以產(chǎn)生一般形式CxFy的氟化有機(jī)碎片，這些碎片附著在磁記錄頭的表面。其表面能通常為15爾格/cm2的CF3團(tuán)是較好附著物類型，然而，CF2團(tuán)(20爾格/cm2)也是所希望的。
也可以使用從低自由能表面材料組成的靶的RF噴鍍法在滑板表面形成含氟聚合物，例如可以使用表面能20爾格/cm2的聚四氟乙烯(特氟隆)。一般的惰性氣體諸如氬氣用來產(chǎn)生噴鍍工藝所必須的等離子。這種氣體以10毫乇等級的壓力被引入真空腔。向真空腔提供RF電能引起惰性噴鍍氣體的離子化。然后這些惰性氣體被加速向低表面能靶而引起靶的噴鍍。然后被噴射的靶的碎片收集到所希望的磁記錄頭的表面上。這一工藝可在懸掛的磁頭，自由磁頭上進(jìn)行，或可在成排的水平或薄片水平進(jìn)行。
這一實(shí)施例的一種變形包括使用氟化氣體來產(chǎn)生噴鍍所必須的等離子。在這一工藝中，適當(dāng)?shù)剡x擇含氟有機(jī)物，例如四氟甲烷烯，六氟乙烷等等以期把更多的CF3結(jié)合到沉積的聚合物薄膜中，從而降低整體的表面能，從通常的20爾格/cm2降到15爾格/cm2。
本發(fā)明還涉及以磁記錄裝置進(jìn)行磁記錄讀寫的過程。該過程一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例包括以下步驟(a)以大于7000 RPM的轉(zhuǎn)速使磁記錄盤旋轉(zhuǎn)；(b)使磁記錄頭以小于75nm的飛行高度貼近旋轉(zhuǎn)的磁盤氣動(dòng)懸浮，以便通過磁性向磁盤讀取或從其寫入數(shù)據(jù)，磁頭的拖動(dòng)面具有小于25爾格/cm2低表面能的薄膜并在可凝聚的污物中不溶混。
飛行高度最好小于70nm，最好從大約55nm到大約70nm；更好是從大約55nm到65nm，并最好為大約60nm。
以下的例子是本發(fā)明的詳細(xì)描述。該詳細(xì)描述屬于以上更為一般描述的本發(fā)明的范圍并作為示例。提出示例僅僅是為了說明之目的，并不是要限制本發(fā)明的范圍。
例子滑板本發(fā)明的滑板的拖動(dòng)面通過以下工藝敷以低表面能的含氟聚合物。
制備在溶劑中包含聚(氟烷基異丁烯酸鹽)(500ppm重量)的溶液?；逋耆n在溶液中，以1mm/秒的拉動(dòng)速度取出?；鍙囊后w取出放入溶劑蒸汽。
試驗(yàn)裝置試驗(yàn)器包括2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的可以7200 PRM旋轉(zhuǎn)的磁盤主軸。每一磁盤裝兩個(gè)滑板(頂面和底面)，在磁盤的OD處定位(大約40mm的半徑)。對懸掛安裝的壓縮空氣允許向/從磁盤安裝/卸下滑板。
主軸由一膠質(zhì)玻璃覆蓋罩，該膠質(zhì)玻璃罩包含一開口以便允許空氣排出。利用直徑10mm長約1m的塑料導(dǎo)管從一外部源向膠質(zhì)玻璃罩注入富含碳?xì)浠衔锏姆€(wěn)定的空氣流。
這一HC源是放置在一加熱板上的鋁質(zhì)盒子。溫度是可調(diào)節(jié)的。諸如軸承油脂之類的碳?xì)浠衔锛拥戒X質(zhì)盒子的內(nèi)部的底板(′源板′)。然后盒子被封閉并一般加熱到70℃，且一般為1l/min的可調(diào)節(jié)的氣流通過鋁質(zhì)盒子供給膠質(zhì)玻璃罩和環(huán)繞上述主軸。
試驗(yàn)的操作把清潔的磁盤安裝到主軸上且把滑板加到磁盤上。膠質(zhì)玻璃罩覆蓋在主軸上。向HC源裝入適當(dāng)?shù)挠椭?，啟?dòng)加熱器和空氣流以便在膠質(zhì)玻璃罩內(nèi)提供富含碳?xì)浠衔锏拇髿?。各個(gè)磁頭/磁盤對以7200 RPM轉(zhuǎn)動(dòng)12小時(shí)。
結(jié)果拖動(dòng)面上帶有含氟聚合物的滑板 2-7gm靜態(tài)阻力拖動(dòng)面上不帶含氟聚合物的滑板 20-40gm靜態(tài)阻力雖然對本發(fā)明就特定的實(shí)施例進(jìn)行了說明，這些實(shí)施例的細(xì)節(jié)并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，因?yàn)樵诓槐畴x其實(shí)質(zhì)和范圍的情形下顯然可獲得各種實(shí)施例、變化和修改，并應(yīng)當(dāng)理解，這些等價(jià)的實(shí)施例應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于對磁盤通過磁性讀寫數(shù)據(jù)的一種磁記錄裝置，所述裝置包括(a)一個(gè)磁盤(2)；(b)支撐在氣浮滑板(10)上用于以磁性從磁盤讀出數(shù)據(jù)或以磁性向磁盤寫入數(shù)據(jù)的磁頭(8)；滑板的拖動(dòng)面(9)由在積聚的污物中不溶混的并具有表面能小于25爾格/cm2的薄膜覆蓋；(c)一個(gè)可操作使磁盤(2)旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)(4)；以及(d)與滑板連接用于使磁頭跨越磁盤運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)器(12)。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中薄膜包含含氟聚合物。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中薄膜還配置在所述滑板的蝕刻槽(20)中。
4.權(quán)利要求1的裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)(4)可操作以便以大于7000rpm的轉(zhuǎn)速驅(qū)轉(zhuǎn)磁盤。
5.權(quán)利要求4的裝置，其中磁頭(8)的飛行高度小于75nm。
6.用于通過磁性以磁記錄裝置進(jìn)行讀或?qū)懙倪^程，該過程包括以下步驟(a)使磁記錄盤(2)旋轉(zhuǎn)；以及(b)使滑板(10)上的磁記錄頭(8)氣動(dòng)懸浮以便從磁盤(2)通過磁性讀取數(shù)據(jù)或向磁盤(2)寫入數(shù)據(jù)，滑板(10)的拖動(dòng)面(9)具有在積聚的污物中不溶混且其表面能小于25爾格/cm2的薄膜。
7.權(quán)利要求6的裝置，其中薄膜包含含氟聚合物。
8.權(quán)利要求6的裝置，其中薄膜還配置在所述滑板的蝕刻槽(20)中。
9.權(quán)利要求6的裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)(4)可操作以便以大于7000rpm的轉(zhuǎn)速驅(qū)轉(zhuǎn)磁盤。
10.權(quán)利要求9的裝置，其中磁頭(8)的飛行高度小于75nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及改進(jìn)的高性能磁記錄裝置,該裝置具有以低表面能薄膜覆蓋的滑板(10)的拖動(dòng)面(9)。
文檔編號G11B5/60GK1202259SQ96198400
公開日1998年12月16日 申請日期1996年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月11日
發(fā)明者查爾斯·阿倫·布朗, 馬克·斯蒂芬·克勞德, 唐納德·吉利斯, 安德魯·瑪麗安·霍莫拉, 維丹泰姆·帕曼, 喬治·威廉·廷德爾三世 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司