专利名称：在前空气支撑表面的流出端处具有凹陷的头滑块的制作方法
技术领域：
本发明涉及结合在存储介质驱动器(例如硬盘驱动器HDD)中的头 滑块。
背景技术：
电磁换能器安装在硬盘驱动器中的头滑块上，例如用于读取/写入磁性 位数据。在磁性位数据的读取/写入操作期间，电磁换能器保持在磁记录盘 表面上方浮动。头滑块的浮动高度设定在例如约20nm。人们希望硬盘驱动器具有更高的记录密度。为了提高记录密度，头滑 块的浮动高度应当减小到约10nm或更小。因此，需要头滑块在浮动高度 和浮动姿态方面具有更强的稳定性。头滑块的浮动高度和浮动姿态改变会 造成头滑块与磁记录盘发生接触或碰撞。这常常造成磁记录盘中所记录数 据的破坏。发明内容因此，本发明的一个目的是提供一种头滑块，它在浮动高度和浮动姿 态方面具有更强稳定性。根据本发明的第一个方面，提供了一种头滑块，包括滑块体；前 轨，限定在滑块体的流入端附近位置处的底面上；前空气支撑表面，限定 在前轨的顶面上；后轨，限定在滑块体的流出端附近位置处的底面上；后 空气支撑表面，限定在后轨的顶面上；头部件，嵌入后轨中；以及凹陷， 形成于前空气支撑表面的流出端处。凹陷使得可以对头滑块的浮动高度、俯仰角和横摆角进行微调。因此 可以以较方便的方式对浮动高度、俯仰角和横摆角进行优化。这样增强了 头滑块的浮动高度及浮动姿态稳定性。可以在滑块体的纵向上调整凹陷的 长度以便进行微调。还可以在滑块体的横向上调整凹陷位置以便进行微 调。头滑块可以包括至少一对凹陷用于进行微调。可以将一个/多个凹陷刻 在前轨的流出端表面上。头滑块可以用在例如存储介质驱动器中。存储介质驱动器可以包括滑块体；前轨，限定在滑块体的流入端附近位置处的底面上；前空气支撑 表面，限定在前轨的顶面上；后轨，限定在滑块体的流出端附近位置处的 底面上；后空气支撑表面，限定在后轨的顶面上；头部件，嵌入后轨中； 以及凹陷，形成于前空气支撑表面的流出端处。根据本发明的第二个方面，提供了一种头滑块，包括滑块体；前 轨，形成于滑块体的流入端附近位置处的底面上；至少一对前空气支撑表 面，限定在前轨的顶面上；后轨，限定在滑块体的流出端附近位置处的底 面上；后空气支撑表面，限定在后轨的顶面上；头部件，嵌入后轨中；以 及凹陷，形成于前空气支撑表面中至少其一的流出端处。凹陷使得可以以与前述相同的方式对头滑块的浮动高度、俯仰角和横 摆角进行微调。因此可以以较方便的方式对浮动高度、俯仰角和横摆角进 行优化。这样增强了头滑块的浮动高度及浮动姿态稳定性。可以在滑块体 的纵向上调整凹陷的长度以便进行微调。还可以在滑块体的横向上调整凹 陷位置以便进行微调。头滑块可以包括至少一对凹陷用于进行微调。在此情况下，优选地在前空气支撑表面处分别形成凹陷。凹陷使得可 以对头滑块的浮动高度、俯仰角和横摆角进行微调。可以将一个/多个凹陷 刻在前轨的流出端表面上。头滑块还可以包括至少一个中心轨，中心轨从前轨的流出端表面朝向 头滑块的流出端延伸。在此情况下，头滑块包括并排形成的成对中心轨。 中心轨分别用于对各个前空气支撑表面在前轨后方产生负压。这样可以对 凹陷的影响进行不同调整。头滑块可以有并排形成的成对中心轨。头滑块还可以包括前空气支撑表面之间的空间中的前轨中形成的槽， 槽延伸达到前轨的流出端表面。槽明显有助于对头滑块浮动高度、俯仰角 和横摆角的微调。可以在滑块体的纵向上调整槽的长度以进行微调。头滑块可以用于例如存储介质驱动器中。存储介质驱动器可以包括
滑块体；前轨，限定在滑块体的流入端附近位置处的底面上；至少一对前 空气支撑表面，限定在前轨的顶面上；后轨，限定在滑块体的流出端附近 位置处的底面上；后空气支撑表面，限定在后轨的顶面上；头部件，嵌入 后轨中；以及凹陷，形成于前空气支撑表面中至少其一的流出端处。
根据下面对优选实施例的说明，结合附图，可以了解本发明上述的以 及其他的目的、特征和优点，在附图中图1是示意性图示了硬盘驱动器HDD内部结构的平面图，该硬盘驱 动器作为根据本发明的存储介质驱动器的一种示例；图2是示意性图示了根据本发明一种实施例的浮动头滑块的放大立体图；图3是用于详细图示后轨的底面部分放大平面图；图4是示出凹陷长度对浮动头滑块俯仰角影响的曲线图；图5是示出凹陷长度对浮动头滑块横摆角影响的曲线图；图6是示出凹陷长度对浮动头滑块浮动高度影响的曲线图；图7是示出凹陷在横向的位置对浮动头滑块俯仰角影响的曲线图；图8是示出凹陷在横向的位置对浮动头滑块横摆角影响的曲线图；图9是示出凹陷在横向的位置对浮动头滑块浮动高度影响的曲线图；图10是示出中心轨在横向的位置对浮动头滑块俯仰角影响的曲线图；图11是示出中心轨在横向的位置对浮动头滑块横摆角影响的曲线图；图12是示出中心轨在横向的位置对浮动头滑块浮动高度影响的曲线图；图13是示出槽长度对浮动头滑块俯仰角影响的曲线图； 图14是示出槽长度对浮动头滑块横摆角影响的曲线图； 图15是示出槽长度对浮动头滑块浮动高度影响的曲线图。
具体实施方式
图1示意性图示了硬盘驱动器HDD 11的内部结构，该硬盘驱动器11作为根据本发明的存储介质驱动器或存储装置的一种示例。硬盘驱动器11包括壳体12，壳体12包括盒状基座13和未示出的壳体罩。基座13限定 了例如平整的平行六面体内部空间。基座13可以由金属材料(例如铝) 制成。可以采用模制处理来形成基座13。壳体罩耦合到基座13来封闭基 座13的开口。基座13与壳体罩之间限定了内部空间。可以采用冲压处理 来由例如板状材料制成壳体罩。壳体12中容纳有至少一个磁记录盘14作为存储介质。 一个或多个磁 记录盘14安装在主轴电动机15的驱动轴上。主轴电动机15以高转速(例 如5,400rpm、 7,200rpm、 10,000rpm、 15,000rpm等)驱动这一个或多个磁 记录盘。壳体12中还容纳有托架16。托架16包括托架块17。托架块17支撑 在垂直支撑轴18上以进行相对旋转。托架块17中限定了托架臂19。托架 臂19设计成从垂直支撑轴18沿水平方向延伸。托架块17可以由例如铝制 成。可以采用例如挤压模制工艺来形成托架块17。头悬架21连接到单个托架臂19的前端或尖端。头悬架21设计成从托 架臂19向前延伸。未示出的万向弹簧连接到单个头悬架21的尖端。浮动 头滑块22固定到万向弹簧的表面。万向弹簧使浮动头滑块22可以改变其 相对于头悬架21的姿态。磁头或电磁换能器以下文中详细说明的方式安 装到浮动头滑块22上。当磁记录盘14旋转时，使浮动头滑块22可以承受沿旋转的磁记录盘 14产生的气流。气流可以对浮动头滑块22起到产生正压力或抬升的作 用，也可以起负压力作用。因此，在磁记录盘14以较高稳定性旋转期 间，使浮动头滑块22可以保持在磁记录盘14的表面上方浮动，所述较高 稳定性是由头悬架21的张力与抬升和负压力的组合之间的平衡建立的。在浮动头滑块22浮动期间，当托架16绕垂直支撑轴18摆动时，使浮 动头滑块22可以沿磁记录盘14的景象运动。因此，使浮动头滑块22上的 电磁换能器可以穿过最内侧与最外侧记录轨之间限定的数据区域。浮动头
滑块22上的电磁换能器定位到磁记录盘14上目标记录轨的正上方。动力源或音圈电动机VCM 24耦合到托架块17。音圈电动机24用于 对托架块17进行围绕垂直支撑轴18的驱动。托架块17的旋转使托架臂 19和头悬架21可以摆动。由图1明显可见，柔性印刷电路板单元25位于托架块17上。柔性印 刷电路板单元25包括安装在柔性印刷线路板上的头IC (集成电路)26。 头IC 26设计成在要读取磁性位数据时，向电磁换能器的读取元件供应传 感电流。头IC 26还设计成在要写入磁性位数据时，向电磁换能器的写入 元件供应写入电流。小尺寸电路板27位于壳体12的内部空间中。未示出 的印刷线路板连接到基座13底板的背面。小尺寸印刷电路板27或印刷线 路板设计成向头IC 26供应传感电流和写入电流。使用柔性印刷线路板28来供应传感电流和写入电流。柔性印刷线路 板28与单个浮动头滑块22有关。柔性印刷线路板28包括由不锈钢等制成 的金属薄膜、绝缘层、导电层、以及保护层。绝缘层、导电层和保护层以 这种顺序覆盖在金属薄膜上。导电层包括未示出的、沿柔性印刷线路板28 延伸的布线图。导电层可以由导电材料(例如铜)制成。绝缘层和保护层 可以由树脂材料(例如聚酰亚胺)制成。柔性印刷线路板28上的布线图连接到浮动头滑块22。例如通过粘合 剂将柔性印刷线路板28安装到头悬架21上。柔性印刷线路板28从头悬架 21沿托架臂19的侧面向后延伸。柔性印刷线路板28的后端俩界到柔性印 刷电路板单元25。柔性印刷线路板28上的布线图连接到柔性印刷电路板 单元25上未示出的布线图。以此方式在浮动头滑块22与柔性印刷电路板 单元25之间建立电连接。图2图示了浮动头滑块22的一种具体示例。这种浮动头滑块22包括 例如平整的平行六面体状滑块体。头保护膜32覆盖在滑块体31的流出端 或拖尾端。前述磁头或电磁换能器33结合在头保护膜32中。滑块体31由 硬材料(例如Al203-TiC)制成。头保护膜32由例如A1203 (氧化铝)的 软材料制成。与介质相对的表面或底面34限定在滑块体31上方，以一定 距离面对磁记录盘14。平整的基座表面35限定在底面34上，作为参考表
面。当磁记录盘14旋转时，气流36沿着从滑块体31的前端向后端的方向 作用在底面34上。前轨37形成于底面34上。前轨37从基座表面35流入端附近的基座 表面35竖立。前轨37以例如约从1.5pm到2.(^m范围内的预定厚度在基 座表面35上延伸。前轨37沿着基座表面35的流入端在滑块体31的横向 上延伸。后轨38同样形成于底面34上。后轨38从基座表面35流出端附近的 基座表面35竖立。后轨38以与前轨37相等的厚度在基座表面35上延 伸。后轨38朝向基座35的流出端延伸。一对辅助后轨39a、 39b同样形成于底面34上。辅助后轨39a、 39b从 基座表面35流出端附近的基座表面35竖立。辅助后轨39a、 39b的位置分 别沿着基座表面35的侧面。这样，辅助后轨39a、 39b在滑块体31的横向 上彼此间隔开。后轨38位于辅助后轨39a、 39b之间。一对前空气支撑表面41a、 41b并排限定在前轨37的顶面上。前空气 支撑表面41a、 41b在滑块体31的横向上彼此间隔开。间距沿着轴箱中心 线42在前气体支撑表面41a、 41b之间延伸。纵向中心线将滑块体31沿橫 向的流入端中部连接到滑块体31沿横向的流出端中部。各个空气支撑表 面41a、 41b的流入端处形成台阶43。低层表面44限定在前轨37的顶面 上、前空气支撑表面41a、 41b上游的位置处。低层表面44在低于前空气 支撑表面41a、 41b的层级上延伸。后空气支撑表面46同样限定在后轨38的顶面上。后空气支撑表面46 沿纵向中心线42延伸。台阶47形成于后空气支撑表面46的流入端处。低 层表面48限定在后轨38的顶面上、后空气支撑表面46上游的位置处。低 层表面48在低于后空气支撑表面46的层级上延伸。辅助空气支撑表面49同样限定在各个辅助后轨39a、 3%的顶面上。 辅助空气支撑表面49的位置分别沿着基座表面35的侧面。这样，辅助空 气支撑表面49在滑块体31的横向上彼此间隔开。后空气支撑表面46位于 辅助空气支撑表面49之间。台阶51形成于单个辅助空气支撑表面49的流 入端。低层表面52限定在各个辅助后轨39a、 39b的顶面上、辅助空气支
撑表面49上游的位置处。低层表面52在低于辅助空气支撑表面49的层级 上延伸。前述电磁换能器33嵌入后轨38中。电磁换能器33包括读取部件和写 入部件。写入部件可以包括薄膜磁头，该磁头设计为通过采用薄膜线圈图 案感生的磁场在磁记录盘14上写入磁性位数据。读取部件可以包括例如 巨磁阻(GMR)部件或隧道结磁阻(TMR)部件，它们通过釆用自旋阀 膜(spin valve film)或隧道结膜的电阻变化来区分出磁记录盘14上的磁 性位数据。电磁换能器33具有读取间隙和写入间隙，所述间隙面对空气 支撑表面46的流出端附近。可以在后轨38中邻近电磁换能器33的位置加 入未示出的加热器。加热器产生用于使电磁换能器33膨胀的热量。可以 取决于电磁换能器33的膨胀来调节读取间隙和写入间隙的浮动高度。例如，各个前空气支撑表面41a、 41b、后空气支撑表面46和辅助空 气支撑表面49、 49处的滑块体31表面上形成有未示出的保护膜。保护膜 在后空气支撑表面46中的读取间隙和写入间隙上方延伸。保护层例如可 以由类金刚石碳(DLC)制成。浮动头滑块22的底面34设计为承受沿着旋转的磁记录盘14产生的气 流36。台阶43、 47、 51、 51分别用于在空气支撑表面41a、 41b、 46、 49、 49处产生更大的正压力或抬升作用。此外，前轨37后面或基座表面 35的流入端附近引起较大的负压力。负压力与抬升作用相平衡，以稳定地 建立浮动头滑块22的浮动姿态。与浮动头滑块22中的后空气支撑表面46和辅助空气支撑表面49、 49 相比，前空气支撑表面41a、 41b处产生较大的正压力或抬升作用。当滑块 体31在磁记录盘14的表面上方浮动时，滑块体31可以保持在由俯仰角a 限定的倾斜姿态。术语"俯仰角"用于定义沿气流36方向在滑块体31纵 向的倾斜角。成对前空气支撑表面41a、 41b处产生与成对的辅助空气支撑 表面49、 49处相等的抬升作用。这使得在浮动期间，浮动头滑块22的横 摇角受到明显的抑制。具体地说，滑块体31保持在预定的横摆角p。这样 防止了辅助空气支撑表面49与磁记录盘14发生接触或碰撞。术语"横摆 角"用于定义沿着与气流36方向垂直的滑块体31方向的倾斜角。滑块体31的底面上还形成有成对的侧轨55、 55。侧轨55、 55从滑块 体31的基座表面35上前轨37的下游位置竖立。侧轨55分别平行于纵向 中心线42而沿着基座表面35的侧面延伸。侧轨55、 55的流入端分别在前 轨37的横向相反端处连接到前轨37的流出端表面。侧轨55用于防止在浮 动头滑块22浮动过程中，气流进入前轨37后面的、前轨37相反端附近的 空间。这样使气流在沿前空气支撑表面41a、 41b流动之后，可以在前轨 37的后面沿垂直于底面的方向传播。气流的这种迅速传播造成了产生负 压。各个侧轨55限定了在与前轨37的低层表面44相等的层级延伸的顶 面。成对的中心轨56a、 56b同样并排形成于滑块体31的底面34上。中心 轨56a、 56b从滑块体31的基座表面35位于前轨37下游的位置处竖立。 中心轨56a、 56b位于侧轨55、 55之间的空间中。中心轨56a、 56b分别在 邻近钟祥中心线42的位置处平行于纵向中心线42延伸。中心轨56a、 56b 的流入端连接到前轨37的流出端表面。中心轨56a、 56b用于将气流36导 向后空气支撑表面46。中心轨56a、 56b还用于分别与相应的侧轨55协作 将气流36导向辅助空气支撑表面49。每个中心轨56a、 56b限定了在与前 轨37的低层表面44相等的层级延伸的定面。凹陷57a、 57b分别形成于前空气支撑表面41a、 41b的流出端。凹陷 57a位于中心轨56a与对应的侧轨55之间，而凹陷57b位于中心轨56b与 对应的侧轨55之间。凹陷57a、 57b刻在前轨37的流出端表面中。这样， 凹陷57a、 57b延伸到基座表面35。凹陷57a、 57b使得可以像下文中详细 说明的那样对浮动头滑块22的浮动高度、俯仰角a和横摆角p进行微调。前空气支撑表面41a、 41b之间前轨37的流出端表面中形成有槽58。 槽58用于使前轨37的流出端朝向前空气支撑表面41a、 41b之间的流入端 偏移。槽58使得可以像下文所述那样对浮动头滑块22的浮动高度和俯仰 角a进行微调。前轨37的低层表面44上，在槽58的流入端下游位置处形成有突起 59。突起59的表面可以位于例如与前空气支撑表面41a、 41b的表面相等 的层级。这样在突起59的流入端形成了台阶。当气流迎着台阶行进时，
消除了来自气流36的尘埃。由此防止了尘埃进入槽58。如图3所示，后轨37的台阶47中形成有突起部分61。突起部分61 限定了流入端61a和成对的侧边缘61b、 61b。流入端61a平行于后轨38 的流入端延伸。边缘61b、 61b分别从流入端61a在横向的相反端朝向基座 表面35的流出端平行于纵向中心线42延伸。边缘61b的流出端连接到后 空气支撑表面46的流入端。在离纵向中心线42 —段距离的位置，后空气 支撑表面46的流入端更加靠近基座表面35的流出端。台阶47使得无论气 流36的方向相对于后空气支撑表面46如何变化，都可以在后空气支撑表 面46产生恒定的正压力或抬升效果。发明人注意到了凹陷57a、 57b和槽58的影响。针对这种观察进行了 计算机模拟。发明人首先改变了与纵向中心线42平行的凹陷57a、 57b长 度。与具体示例l相比，浮动头滑块22的具体示例2中凹陷57a、 57b的 长度增大了。与具体示例l相比，具体示例3中凹陷57a、 57b的长度减小 了。由图4显然可以确定，凹陷57a、 57b的长度增大造成了俯仰角oc的减 小。如图5和图6所示，还确定了横摆角p和浮动高度增大了。还确定了 与俯仰角a的改变量相比，横摆角P的改变量小得多。还确定了浮动高度的 改变极小。还确定了在具体示例1、 2、 3的任何一个中，浮动高度、俯仰 角a和横摆角P的改变都取决于沿磁记录盘14径向的位置。应当注意，在 观察期间，在具体示例1、 2、 3的任何一个中，都迫使凹陷57a、 57b在橫 向上具有相同的宽度和相同的位置。在具体示例1、 2、 3的任何一个中， 还迫使槽58和中心轨56a、 56b具有相同的大小和相同的位置。接着，发明人改变了凹陷57a、 57b在滑块体31横向的位置，而不改 变凹陷57a、 57b之间的相对位置。与具体示例l相比，具体示例2中凹陷 57a、 57b朝向磁记录盘14的中心偏移。与具体示例1相比，具体示例3 中凹陷57a、 57b朝向磁记录盘14的外周边偏移。如图7到图9所示，可 以确定，当凹陷57a、 57b位于更靠近磁记录盘14中心的位置时，横摆角(3 减小了。还确定了在此情况下，不管横摆角P如何改变，俯仰角a和浮动高 度都保持恒定。还确定了在具体示例1、 2、 3的任何一个中，浮动高度、 俯仰角a和横摆角p的改变都取决于沿磁记录盘14径向的位置。应当注 意，在观察期间，在具体示例1、 2、 3的任何一个中，都迫使凹陷57a、 57b在横向上具有相同的宽度和相同的位置。在具体示例1、 2、 3的任何 一个中，还迫使槽58和中心轨56a、 56b具有相同的大小和相同的位置。接着，发明人改变了中心轨56a、 56b在滑块体31横向的位置，而不 改变中心轨56a、 56b之间的相对位置。与具体示例l相比，具体示例2中 中心轨56a、 56b朝向磁记录盘14的中心偏移。与具体示例1相比，具体 示例3中中心轨56a、 56b朝向磁记录盘14的外周边偏移。如图10到图 12所示，可以确定，当中心轨56a、 56b位于更靠近磁记录盘14中心的位 置时，横摆角(3减小了。还确定了不管横摆角P如何改变，俯仰角a和浮动 高度都保持恒定。还确定了与改变凹陷57a、 57b位置的前述观察相比，俯 仰角a的改变较小。还确定了在具体示例1、 2、 3的任何一个中，浮动高 度、俯仰角a和横摆角p的改变都取决于沿着磁记录盘14径向的位置。应 当注意，在观察期间，在具体示例1、 2、 3的任何一个中，都迫使凹陷 57a、 57b和槽58在横向上具有相同的宽度和相同的位置。接着，发明人改变了槽58沿纵向42的大小。与具体示例l相比，具 体示例2中槽58的大小增大了。与具体示例1相比，具体示例3中槽58 的大小减小了。如图13到图15所示，可以确定，槽58的尺寸增大造成了 俯仰角a减小。还确定了横摆角P和浮动高度增大了。还确定了与俯仰角a 的改变量相比，横摆角p的改变量小得多。还确定了浮动高度的变化极 小。还确定了在具体示例1、 2、 3的任何一个中，浮动高度、俯仰角a和 横摆角P的改变都取决于沿磁记录盘14径向的位置。应当注意，在观察期 间，在具体示例1、 2、 3的任何一个中，都迫使槽58在横向上具有相同 的宽度和相同的位置。在具体示例1、 2、 3的任何一个中，还迫使凹陷 57a、 57b和中心轨56a、 56b具有相同的大小和相同的位置。
权利要求
1. 一种头滑块，包括 滑块体；前轨，限定在所述滑块体的流入端附近位置处的底面上；前空气支撑表面，限定在所述前轨的顶面上；后轨，限定在所述滑块体的流出端附近位置处的所述底面上；后空气支撑表面，限定在所述后轨的顶面上；头部件，嵌入所述后轨中；以及凹陷，形成于所述前空气支撑表面的流出端处。
2. 根据权利要求1所述的头滑块，其中，所述前空气支撑表面的所述 流出端处形成至少一对凹陷。
3. 根据权利要求1所述的头滑块，其中，所述凹陷刻在所述前轨的流 出端表面上。
4. 一种存储介质驱动器，包括根据权利要求1所述的头滑块。
5. —种头滑块，包括 滑块体；前轨，限定在所述滑块体的流入端附近位置处的底面上； 至少一对前空气支撑表面，限定在所述前轨的顶面上； 后轨，限定在所述滑块体的流出端附近位置处的所述底面上； 后空气支撑表面，限定在所述后轨的顶面上； 头部件，嵌入所述后轨中；以及凹陷，形成于所述前空气支撑表面中至少一者的流出端处。
6. 根据权利要求5所述的头滑块，其中，于所述前空气支撑表面处分 别形成所述凹陷。
7. 根据权利要求6所述的头滑块，其中，所述凹陷刻在所述前轨的流 出端表面上。
8. 根据权利要求5所述的头滑块，还包括至少一个中心轨，所述中心 轨从所述前轨的流出端表面朝向所述滑块体的所述流出端延伸。
9. 根据权利要求8所述的头滑块，其中，成对的所述屮心轨并排形成。
10. 根据权利要求9所述的头滑块，其中，在所述前空气支撑表面之 间的空间中的所述前轨中形成有槽，所述槽延伸到达所述前轨的所述流出 端表面。
11. 一种存储介质驱动器，包括根据权利要求5所述的头滑块。
全文摘要
本发明公开了一种头滑块。其中，前轨限定在滑块体流入端附近位置处的底面上。前空气支撑表面限定在前轨的顶面上。后轨限定在滑块体流出端附近位置处的底面上。后空气支撑表面限定在后轨的顶面上。头部件嵌入后轨中。凹陷形成于前空气支撑表面的流出端处。凹陷使得可以对头滑块的浮动高度、俯仰角和横摆角进行微调。
文档编号G11B21/21GK101145377SQ20071010693
公开日2008年3月19日 申请日期2007年5月9日 优先权日2006年9月15日
发明者津田直纯 申请人:富士通株式会社