專利名稱：薄膜接觸型記錄磁頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于接觸或偽接觸記錄的薄膜磁記錄頭。
數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的設計，例如磁盤驅(qū)動器，其主要任務是達到記錄信息的高打包密度以使數(shù)據(jù)存儲容量達到最大。能夠高密度記錄的一個因素是記錄磁頭的換能磁隙的長度小。在數(shù)據(jù)磁道相對磁頭移動方向所測得的隙縫的長度越小，則能被記錄的數(shù)據(jù)信號的波長越小，從而可增加記錄數(shù)據(jù)的密度。所以，有非常小的隙縫長度的薄膜磁頭，在磁盤驅(qū)動器領域已被廣泛使用。
增加記錄數(shù)據(jù)的打包密度也能在記錄期間通過使磁頭與記錄介質(zhì)或磁盤接觸或者使之配置得非常近(偽接觸)來達到。在下文中所說的接觸記錄磁頭可以認為也包括偽接觸磁頭。在接觸磁頭記錄系統(tǒng)中，磁頭和磁盤容易因摩擦作用和碰撞磁頭，特別是在驅(qū)動器的起動和停止操作期間，而遭受磨損和破壞。當磁盤的磨損增加時，磁盤上覆蓋的磁性薄膜就會被啟掉。結(jié)果，就有可能丟失數(shù)據(jù)。這些問題會隨滑塊大而重而更為嚴重。通過減少滑塊的尺寸和質(zhì)量，使滑塊及其換能器能靠近或緊貼磁盤表面運轉(zhuǎn)，這就減少了有害作用。眾所周知，當滑塊的線尺寸做得較小時，其質(zhì)量按立方減少。
通常薄膜磁頭至少包括一個帶非磁隙縫的薄膜換能器，該隙縫設置在已形成空氣動力學表面的滑塊單元上。在典型的現(xiàn)有磁頭中，滑塊的空氣動力學表面有二條間隔開的縱向滑軌，此滑軌的前導端呈斜錐狀。此滑軌建立一正壓力區(qū)，在滑塊飛越磁盤時對滑塊提供氣舉。具有彈笥的彎曲件提供一與氣舉相反的克量級加載力。此彎曲件安裝到與致動器，例如，直線的或旋轉(zhuǎn)的音圈馬達耦聯(lián)的磁頭臂組件上?；瑝K的浮動高度由氣動舉力和反向加載力來確定。
在工作期間根據(jù)來自控制器或微處理器的指令移動磁頭來選擇數(shù)據(jù)磁道。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對雙滑軌滑塊來說，要得到很低的浮動高度或?qū)嵭薪佑|記錄是困難的。要獲得低的浮動高度就需要一個大的可增加摩擦力的預壓。盡管在雙滑軌滑塊中可使用窄的滑軌，但如果滑軌過窄，要容納和支承換能器就變得困難或?qū)嶋H上是不可能實現(xiàn)的。窄滑軌在磁頭相對于磁盤表面斜角很大時也造成飛行特性變壞，例如使用旋轉(zhuǎn)致動器所遇到的情況。
本發(fā)明的任務是提供一種對高密度數(shù)據(jù)記錄有實質(zhì)性改進的薄膜接觸記錄磁頭。
本發(fā)明的另一個任務是提供一種薄膜磁頭，其質(zhì)量和重量大幅度減少，使摩擦作用和磨損量減至最小。
本發(fā)明的又一個任務是提供一種用于磁盤驅(qū)動器的薄膜接觸記錄磁頭，它基本上消除了磁頭撞壞和數(shù)據(jù)丟失。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，一種用于接觸或偽接觸記錄的薄膜磁記錄磁頭滑塊成形為有縱向矩形切口部分和垂直于切口部分延伸的相對短的伸出腿的L型形狀。薄膜換能器設置在伸出腿的暴露側(cè)，并在位于腿頂部的氣截面上設定出換能隙縫。在鄰近此磁頭換能隙縫的氣載表面處形成耐磨墊。實際上磁頭滑塊包括單滑軌而不需要像現(xiàn)有技術那樣切割和成形為雙滑軌或多滑軌。
在另一實施例中，接觸磁頭滑塊加工成三墊片式結(jié)構(gòu)，二墊片在滑塊的前面，一墊片在滑塊后面有換能磁隙處。墊片的位置和形狀及裝有磁頭滑塊的懸架和彎曲件的扭轉(zhuǎn)角確定了滑塊在記錄工作期間的接觸特性。
下面將參照附圖對本發(fā)明進行更詳細地討論。


圖1是磁頭臂組件的立體圖，示出現(xiàn)有技術中安裝到彎曲件上的雙滑軌磁頭滑塊。
圖2A-2C分別是現(xiàn)有技術中所用的標準磁頭滑塊、微滑塊(microslider)和毫微滑塊(nanoslider)的立體圖。
圖3是如圖2B所示那種雙滑軌微滑塊的放大立體圖，示出位于滑塊滑軌末端的換能器。
圖4是按照本發(fā)明制成的單滑軌磁頭滑塊的立體圖，虛線表示氣載凹槽。
圖5展現(xiàn)了一種新型單滑軌磁頭滑塊，示出了用以限定出鄰近薄膜磁換能器的耐磨墊區(qū)域之附加凹槽部分。
圖6示出一已切掉凹槽部分的單滑軌磁頭滑塊。
圖7示出在鄰近薄膜換能器處有已成形的耐磨墊的單滑軌磁頭滑塊。
圖8是圖7所示的單滑軌滑塊的截面?zhèn)纫晥D，示出露出的焊線端片。
圖9是圖7所示的單滑軌滑塊頂部立體圖。
圖10是一陶瓷基片立體圖，示出了成行成列設置的許多薄膜換能器和從基片分離下來的帶六個換能器的橫條。
圖11是分離下來的橫條的立體圖。
圖12是圖11所示橫條的側(cè)視圖。
圖13是圖11所示橫條的放大圖，示出用以設定單滑軌滑塊的被加工部分。
圖14是圖13所示橫條在加工程序完成后的立體圖。
圖15A-15B示出從橫條上分離的各個單滑軌。
圖16是描繪使用安裝彎曲件或承載桿上的滑塊的示意圖。
圖17是一種接觸記錄磁頭的立體面，示出按照本發(fā)明的冠狀或鈕扣狀凸起型耐磨墊和換能器。
圖18A-18C是表示本發(fā)明的單滑軌滑塊尺寸的頂視圖、側(cè)視圖和端視圖。
圖19A和19B表示接觸記錄磁頭用的三墊片型滑塊結(jié)構(gòu)的平面圖。
應指示，為了更清楚、方便地進行說明，各附圖未用真實比例描繪。
按照圖1，磁盤驅(qū)動器中所用的現(xiàn)有的典型磁頭臂組件11包括安裝在承載桿或有彈性的彎曲件12一端上的雙滑軌滑塊10。此彎曲件12連接到附著在致動器(未繪出)上的固定構(gòu)件14上。在制造基片和滑塊期間沉積成的薄膜換能器16和18配置在滑軌17和19的尾端。電纜20將記錄和讀出的數(shù)據(jù)信號傳導到換能器16和從換能器16傳導數(shù)據(jù)處理器。在磁盤驅(qū)動器工作期間，致動器按照從微處理器或控制器接收到的指令移動磁頭臂組件11以便將工作的薄膜換能器16定位在旋轉(zhuǎn)磁盤的所選擇的數(shù)據(jù)磁道上。
隨著膝上式和筆記本等式便攜式計算機的出現(xiàn)，為節(jié)省空間，更希望減少計算機部件的重量和尺寸。如圖2A-2C所示，磁頭技術已從標準尺寸雙滑軌滑塊(圖2A)，發(fā)展成線尺寸約為標準滑塊的70%的微滑塊(圖2B)，再發(fā)展成線尺寸約為標準滑塊的50%的毫微滑塊(圖2C)。圖2A-2C所標注的尺寸數(shù)字的單位千分之一英寸(密耳)，并且僅用作說明。
圖3為圖2B中微滑塊的放大，用以將本發(fā)明所用的單滑軌滑塊22的尺寸和寬度W1與傳統(tǒng)雙滑軌滑塊24中大得多的寬度W2作比較。
如圖4所示，本發(fā)明的接觸磁頭滑塊由帶有縱向凹槽部分30和短腿35的L形陶瓷材料制成，薄膜換能器26和焊接區(qū)28設置在短腿35的露出側(cè)上并在單滑軌滑塊22的尾部邊緣上。在生產(chǎn)中單滑軌磁頭滑塊22，可用例如金剛石鋸加工和切割，如在圖4中虛線29所指出的那樣。在圖5中虛線31處的切割使得在腿35的頂部形成一個臺座34，它起到滑塊的單滑軌的作用。此臺座34的頂部露出部分包括由磁極頭32限定的換能器26的換能磁隙33。此臺座34可有效地用作滑塊22的氣截面，在磁盤驅(qū)動器工作期間與旋轉(zhuǎn)磁盤接觸。按照本發(fā)明，臺座34通過常規(guī)的掩膜和蝕刻而被進一步成形為一個面積相對小的橢圓形耐磨墊36，如在圖7中所示。此耐磨墊減少了有效接觸面積和與旋轉(zhuǎn)磁盤相互作用的滑塊的氣載表面，磁頭和磁盤的最小磨損使其工作壽命延長?；瑝K尺寸和質(zhì)量的減少使能在小的空間組裝磁頭組件，從而可使小磁盤驅(qū)動器的總的高度和尺寸減少，以滿足例如膝上式計算機的使用。此小滑塊使得在磁盤驅(qū)動器給定的物理空間中疊放下更多的磁盤片。
在圖8中示出單滑軌滑塊22的橫截面的側(cè)視圖，它帶有露出的焊接區(qū)38，用于另一種導線焊接。為使滑塊部分更形象化，換能器26和焊接區(qū)38的尺寸，與滑塊22相比被夸大了。在本發(fā)明一個實施例中，鄰近換能器26的磁極頭區(qū)域的耐磨墊36的長度在3-10密耳的范圍。凹槽部分的高度在0.5-2密耳的范圍，臺座的高度約為2-8密耳。
圖9所示的頂視圖示出適于配線連接的焊接區(qū)38。此焊接區(qū)38定位在滑塊22頂部的表面上，以便于換能器線圈39和磁頭線路之間配線連接。
在新型的帶有位于氣載面的耐磨墊的單滑軌滑塊的生產(chǎn)期間，陶瓷基片40的一個表面被精細研成光滑的鏡面。多個薄膜換能器26借助公知的掩膜和沉積技術同時沉積在已研磨的表面上。如圖10所示，換能器26成行成列地沉積在基片40上，此基片40用金剛石鋸切割下一橫條42，如圖11和12所示。此橫條42有許多間距相等的薄膜換能器26，在此例中所示是六個換能器。如圖13所示，此橫條被加工切割成帶凹槽部分30和位于短腿35上的臺座34的L形單滑軌滑塊。此已加工和切割的橫條示于圖14。圖15A和15B示出由橫條42分割開來的各個單滑軌滑塊22，這是例如通過組合的金剛石鋸來完成的。此各個帶導線連接部分43的單滑軌滑塊如圖16所示，安裝在磁頭臂組件的承載桿或彎曲件44上。
圖17示出接觸磁頭滑塊的一種變型，其臺座34呈拱形圓頂狀，以便進一步減少滑塊和旋轉(zhuǎn)磁盤之間的接觸面積。此用作滑軌的臺座34加工成圓拱形的冠狀或鈕扣狀，鈕扣的頂脊靠近換能器52的換能磁隙。
圖18A-18C示出按照本發(fā)明的制成的單滑軌滑塊的示意性尺寸，其單位是密耳?；瑝K的總高度約0.011英寸，總長度約0.040英寸，總寬度約0.020英寸。臺座高度約0.002-0.003英寸。要使磁盤轉(zhuǎn)速約3600轉(zhuǎn)/分，約需施加30-50毫克的加載力。應當知道可以使用其他尺寸來實現(xiàn)使用單滑軌和耐磨墊的本發(fā)明。例如滑塊長度可以在0.030-0.060英寸范圍，寬度約在0.020-0.030英寸，高度約為0.011-0.017英寸。耐磨墊的尺寸最好是長度約0.003-0.010英寸，寬度約0.003-0.010英寸，高度約0.002-0.003英寸或更小。加至磁頭滑塊的加載力最好在0.1-1.0克范圍。
在滑塊用于接觸磁頭的另一實施例中，如圖19A和19B所示，氣載表面為三墊片式結(jié)構(gòu)。在1992年3月6號提出的、序號為No.07/846，719名稱為“三墊片式氣承載磁頭滑塊”，有相同受讓人的共同未決專利申請中披露了飛行磁頭用的三墊片式滑塊結(jié)構(gòu)。如圖所示，兩個帶斜角墊片56和58設置在滑塊前面兩邊，并在滑塊的前緣鄰近前面墊片56和58處有斜錐體60和62，此傾斜角或錐形角約40-60分。此錐形區(qū)域60和62是任意的，前面墊片的全長可無錐度延伸到前緣。第三墊片64設置在滑塊后部的中央換能磁隙所在處。此第三墊片64加工成本截錐形或梯形。為完成毫微滑塊接觸磁頭的實施例，將約為0.5-3.5克范圍的克級加載力在大致沿滑塊中央縱軸上的一點加到毫微滑塊上，所說的中央縱軸在位于前面墊片和后面墊片之間的L1線和L2線之間的區(qū)域。
此接觸磁頭結(jié)構(gòu)特別適用于使用微滑塊和更小尺寸滑塊的磁頭，例如毫微滑塊和毫微微滑塊(femtoslider)。從一種類型到另一種類型其尺寸典型地約減少50-70%。因此，如果微滑塊的長、寬和高分別為0.112英寸、0.088英寸和0.024英寸、則毫微滑塊的長、寬和高分別約為0.080英寸、0.063英寸和0.017英寸，毫微微滑塊的長、寬和高應是約0.040英寸、0.020英寸和0.011英寸。錐形體的長度隨滑塊的長度而變化，例如對于毫微滑塊，錐形體的長度約為0.008英寸。在使用毫微滑塊的一實例中，典型的錐度角約為40-60分，但在某些應用中此角可擴展到20-90分范圍內(nèi)。前面墊片56和58的長度約為0.025英寸或者約為滑塊總長的1/3，每個前面墊片其最寬部分的寬度約為0.005英寸，到其寬度最窄處的斜度約20°。后面中央墊片64，其后緣長度約0.020英寸，傾斜至寬0.008英寸左右?？思壖虞d力約1克，在旋轉(zhuǎn)磁盤的線速度約650英寸/秒時，飛行高度約2微英寸。墊片之間的凹槽深度約為0.003英寸。對毫微微滑塊來說，前緣兩錐體長約0.005英寸，并有約40分的傾角。此兩個前面墊片長約0.013英寸，在最寬處寬約0.006英寸。后面的墊片其后緣約0.013英寸，深度約0.007英寸。三個墊片之間的凹槽深度約0.003英寸。在加載力約0.2克，線速度約650英寸/秒時，飛行高度約2微英寸。
三墊片式接觸滑塊在磁盤靜止期間所有三個墊片都與磁盤接觸。在磁盤旋轉(zhuǎn)期間形成一氣載，使三墊片式滑塊的前面二個墊片相對磁盤表面一間距飛行，而后面的第三個墊片以接觸式偽接觸或緊靠磁盤表面滑過。當磁頭沿半徑從磁盤的內(nèi)圓到外圓執(zhí)行一個查找操作時，這種結(jié)構(gòu)使滑塊的飛行特性是可以被控制的。在接觸記錄期間，由于前面的兩上墊片存在飛行間距，所以實際接觸面積是后面墊片面積的一部分。
在用三墊片式接觸滑塊磁盤驅(qū)動器工作期間，克級加載力加在沿滑塊的中心縱軸的略有偏移的一點上。并且這一點落在前部墊片56和58尾端的生面和后部中央墊片64前端的前面，正如線L1和L2所繪出的區(qū)域內(nèi)。當磁盤以約5400轉(zhuǎn)/秒旋轉(zhuǎn)工作時，對毫微滑塊尺寸的磁頭來說，所加的克級加載力約0.5-3.5克。
本文已討論過接觸或偽接觸記錄用的磁頭滑塊。在一個實施例中，此滑塊加工成大致上呈L型形狀，并且實際上是單滑軌結(jié)構(gòu)。此單滑軌滑塊事實上比常規(guī)磁頭滑塊小，并有最小的質(zhì)量和重量。此單滑軌能用于垂直或水平記錄磁頭。在此L形單滑軌滑塊腿的拱起部分或臺座上有一耐磨墊片。此小面積的耐磨墊片位于鄰近磁極頭和薄膜換能器的換能磁隙處，其直徑小于10密耳。由于大量減少了耐磨墊片和旋轉(zhuǎn)磁盤表面之間接觸面積的尺寸，大大改善了此非常小的滑塊的耐磨特性。
在本文所討論的接觸記錄磁頭的另一實施例中，氣載表面有三墊片式結(jié)構(gòu)。此三墊片式接觸滑塊由于減少了滑塊和磁盤的磨損，也有能進行高密度記錄的優(yōu)點。應用最小的加載力來提供滑塊間距，以使滑塊的前面墊片部分飛行，而帶換能器的后面墊片部分與旋轉(zhuǎn)磁盤接觸。
雖然本發(fā)明討論了用于與剛性磁盤接觸的記錄磁頭，但此滑塊也可用于其他磁介質(zhì)和用于其他記錄應用中。應當理解到，本發(fā)明不限于本文所述的特定形狀或尺寸的裝置，在本發(fā)明范圍內(nèi)可進行其他的改進。
權(quán)利要求
1.一種用于相對于磁介質(zhì)或磁盤轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的薄膜磁頭組件，包括一個單滑軌磁頭骨塊，所說的滑塊有一前或上游緣和一后緣或下游緣，所說的滑塊包括一縱向部分和一帶有與所說的縱向部份垂直的露出端面的腿部分；一位于所說的腿部分頂部、用以提供氣載面的臺座；一薄膜換能器，設置在所說腿部分的所說露出端面上的尾部，所說的換能器在所說的氣載面上限定一換能磁隙。
2.按照權(quán)利要求1所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說的腿部分和所說的縱向部分形成一L形結(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求2所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說的縱向部分的高度在約2-10密耳范圍內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說的臺座上包括一已成形的耐磨墊片，用以減少氣載面和所說磁盤之間的接觸面積。
5.按照權(quán)利要求4所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說的換能器包括終接在所說的耐磨墊片的所說的露出表面上的磁極頭。
6.按照權(quán)利要求4所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說的耐磨墊片加工成冠狀或鈕扣狀。
7.按照權(quán)利要求4所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說耐磨墊片長約0.003-0.010英寸、寬約0.003-0.019英寸、高約0.002-0.003英寸或更小。
8.按照權(quán)利要求1所說的薄膜磁頭組件，其特征在于包括焊接區(qū)，這些焊接區(qū)沉積在所說與薄膜換能器鄰近的所說腿部分的所說的端面上，用以與磁頭線路配線連接。
9.按照權(quán)利要求8所說的薄膜磁頭組件，其特征在于包括設置在所說腿部分的所說端面上、鄰近并垂直于所說焊接區(qū)的另一種焊接區(qū)。
10.按照權(quán)利要求1所說的薄膜磁頭組件，其特征在于包括彎曲件或承載桿，用以安裝與所說的磁介質(zhì)共同作用的所說磁頭滑塊。
11.按照權(quán)利要求10所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說滑塊的長度約0.080英寸，寬度約0.063英寸，高度約0.017英寸。
12.按照權(quán)利要求1所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說滑塊的總高度約0.011-0.017英寸，總長度約0.030-0.060英寸，寬度約0.020-0.030英寸。
13.一種與磁盤接觸記錄用的薄膜磁頭組件，包括帶氣載面和前、后緣的磁頭滑塊;在所說滑塊的所說氣載面上形成的第一、第二和第三墊片，所說的第一和第二墊片設置在所說滑塊的兩邊，朝向所說的滑塊的前沿，僅一部分向后沿延伸，所說的第三墊片設置在所說滑塊后緣的后部中央，所說的第一和第二墊片大致上有一傾斜邊，所說的第三墊片為截錐形或梯形;位于所說的滑塊兩邊，在所說的前緣和所說的第一、第二墊片之間的錐形體;用以在沿所說滑塊的中央縱軸附近的一點處向所說滑塊施加加載力的裝置。
14.按照權(quán)利要求13所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說的加載力施加裝置這樣放置，即使力加在所說第一和第二墊片末端后面和所說第三墊片前端前面的區(qū)域中的一點上。
15.按照權(quán)利要求13所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說的加載力施加裝置放置得使力加在兩前面墊片之間區(qū)域中的一點上。
16.按照權(quán)利要求13所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說滑塊的總長度在約0.030-0.080英寸范圍內(nèi)，寬度在0.020-0.063英寸范圍內(nèi)，總高度在0.011-0.017英寸范圍內(nèi)。
17.按照權(quán)利要求13所說的薄膜磁頭組件，其特征在于在所說的前、后緣之間，所說的第一和第二墊片的長度約為0.020英寸，所說第三墊片的長度約為0.020英寸。
18.按照權(quán)利要求13所說的薄膜磁頭組件，其特征在于所說的第一和第二墊片的長度約0.013英寸，所說的第一和第二墊片其最寬點處的寬度約0.006英寸，第三墊片沿后緣的邊約0.013英寸。
19.按照權(quán)利要求13所說的薄膜磁頭組件，其特征在于包括一用以施加約一克的克級加載力的裝置，并且在磁盤線速度約650英寸/秒時，所說滑塊的飛行高度約為2微英寸。
全文摘要
一種在磁盤驅(qū)動器中接觸記錄用的薄膜磁頭組件，包括一單滑軌氣載滑塊，它呈有一腿部的L形，腿部上有一帶氣載面的臺座。一耐磨墊片形成在臺座上并環(huán)繞磁極頭和換能器的換能磁隙，在磁盤驅(qū)動器工作期間與磁盤有最小接觸，大大減小摩擦，延長磁頭使用壽命。接觸磁頭滑塊的另一實施例使用三墊片式結(jié)構(gòu)，其中兩前面墊片相對磁盤飛行，承載有換能器的后面墊片在磁盤驅(qū)動器工作期間與旋轉(zhuǎn)磁盤接觸。
文檔編號G11B5/60GK1080760SQ9310763
公開日1994年1月12日 申請日期1993年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月25日
發(fā)明者皮特·G·彼斯科伏, 查科·M·蘭格, 斯泰芬·S·瑪瑞 申請人:里德-萊特公司