TW567476B - Head suspension for disk-based data storage apparatus - Google Patents

Description

%7476 經濟部中夬標準局員工消费合作杜印製 A7 五、發明説明（1 ) ' ' ~ - 、本^明大致上係關於資料儲存裝置，尤其有關一種基於 磁碟的資料儲存裝置之磁頭懸吊。 傳統上基於磁碟的資料儲存裝置包括：一可旋轉的資料 财子磁碟’以及支撑一讀取/寫入磁頭供大致橫過磁碟表面 T偟向移動用的一磁頭懸吊。作業時，磁頭“飛，，過以一空 7間隙與磁碟表面相隔的旋轉中磁碟。㈣隙的厚度通常 %爲磁柄；予動高度’’。磁碟上的數位資料記錄技術持續 進y促使貝料έ己綠密度增加。然而，資料記錄密度增加要 求相對縮小磁頭與磁碟的間距。接著，縮小的磁頭浮動高 f要求增加磁頭磁碟間距的穩定性。因此，希望能夠提供 種相對較快速而且高靈敏的感測器，用以量測磁碟與磁 頭間的間距。 發明概要 現在根據本發明”是供一種供維持讀取一寫入磁頭與資 料儲存磁碟間-間隙用的磁頭懸吊，該磁頭懸吊包括一加 4态’用以使間隙中的氣體加熱；以及一感測器，用以產 生“ 7Γ間隙厚度的一輸出，該感測器根據橫過該間隙的妖 傳導產生該輸出。 ' 來自加…扣的熱藉由熱傳導，從感測器傳輸通過間隙， 到達磁碟。磁碟作爲一加熱槽，消耗所傳的熱。如果空氣 間隙的^度減小，則從感測器至磁碟的熱傳導增加。因此 ’加熱咨的溫度降/丨氏。六勒突Μ、㈤ώ 牛收加^斋的）皿度降低，因此，感測器 -4- 張尺度適用中國國家標準T^y^iT210x297公趁）-------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、π 567476 A7 B7 五、發明説明（2 偵測的間隙与度相對減小。反之，如果空氣間隙的厚度增 加，則從感測器至磁碟的熱傳導減少。因此，加熱器的溫 度增加。加熱咨的*度增加，因此，感測器偵測的間隙厚 度相對增加。上述的溫度改變可例如藉由監視流過一熱敏 電阻的電泥，輕易地以電子式偵測。類似的技術可用於原 子力顯微術的範®壽。 本發明有助於提供一種相對較低成本，快速而且高靈敏 的感測器系統，用以量測磁碟儲存裝置中之磁碟與磁頭間 的間距。 爲求簡單，較佳者，將加熱器整合於感測器。於本發明 的一較佳具體實施例中，簡言之，該感測器包括一石夕的條 狀物。然後，加熱器很方便地包含一狹賓的條狀物部分。 接著，該狹有部分可包含一摻雜區域，藉以增強感測器的 靈敏度。於本發明之特殊的較佳具體實施例中，磁頭懸吊 包括具有一第一矽層的延長體，一矽氧化物層布置於該第 -矽層上’而且一第二矽層布置於該矽氧化物層上，其中 將條㈣設置於第二秒層上。較佳者，該條狀物的一端終 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 止於第二石夕層，而且條狀物的另一端終止於與第二石夕層隔 離白卜電子接頭。狹有部分與石夕氧化物層間可布置一孔經 ，用以改良狹窄區域的熱隔離。磁頭懸吊可包敕人 讀取一寫入磁頭。 正"的 =明=供控制讀取—寫入磁頭與資料儲存磁碟間 -間隙…用的控制裝置，該控制裝置包 一磁頭懸吊；一比較哭，闹以立4犯一十 ^的 比#…用以產生指-來自感剛器之輸出 _ _5_ 本紙I尺度適财關家料（ 567476 Α7

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 與希望之間隙厚度間的任何差異的-錯誤信號；以及— 動器，根據該錯誤信號，使磁頭懸吊相對於磁故 變化間隙厚度。 夕 ’以 本發明同時擴充至磁碟料裝H包括：— 磁碟；-讀取-寫入磁頭；以及如上述供控制磁頭斑2 間一間隙之厚度用的控制裝置。 菜 從另一方面檢視本發明，現在提供一種維持讀取— 磁頭與資料儲存磁碟間—間隙之方法，該方法包括.與^ -磁頭懸吊支撑該讀取一寫入磁頭；藉由磁頭懸吊域: 的-加熱器使間隙中的氣體加熱；以及產生根據橫過該 隙的熱傳導指示間隙厚度的一輸出。 、 從又另-方面檢視本發明，現在提供—種控制讀取一 入磁頭與資料儲存磁碟間—間隙之厚度的方法，1方& 括：藉由-磁頭懸吊支撑該讀取-寫入磁頭；藉二頭 吊上提供的一加熱器使間隙中的氣體加熱； 該間隙的熱傳導指示間隙厚度的一輸出；產生指示來自 測K輸出與希望之間隙厚度間的任何差異的—錯;吳俨 ;以及根據該錯誤信號，將磁頭懸吊相對於磁㈣動: 變化間隙厚度。 η 圖式簡鞏説明-現：僅:：例子’並參照附圖，說明本發明的較佳具 貫她例，其中：圖1係一基於磁碟之資料儲存裝置的一設計圖· 圖2係該儲存裝置反部分磁頭懸吊的一底部設叶圖 間 寫 包 懸 感 號 以 體 -6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2IGX297公董)

567476 五、 發明説明（4 圖3係該磁頭沿著圖2之A-A，直線的截面； 係孩磁頭懸吊的-感測器的-底部設計圖； 圖5係該磁頭沿著圖4之B-B，直線的截面； 圖6係具體實施本、發明的-感測器的一等角圖； 圖7係具體實施本發明的另-感剛器的一等角圖； 、圖8係該儲存裝置的-控制系統。 體實趟」列詳細备ί 首先參照圖1，一且晋垂浩1 y 士过 勺匕— /且貝她本發明之資料儲存裝置的例及碟1〇,安裝於—f央編上旋轉， 項取/寫入轉換器磁頭30,安裝於一延長 :。取決於磁碟10中所使用的資科儲存媒體，磁頭:二 =性磁頭，磁阻力“，磁光磁頭，光學磁頭 .·、 為磁頭。於本發明之某些具體實施例中，磁頭对整 :磁顽磕吊2。。磁頭懸吊2。以樞軸形式安裝於遠離磁碟 :卜樞點50上。一線圈60布置於遠離磁㈣的磁頭縣吊2( 末场附近。作業時’線圈60能夠控制磁頭懸吊2〇 ㈣的偏轉，因而可以控制磁頭大致沿著徑向路徑卿過 :碟10表面而移動。作業時，磁頭3〇“飛”過藉由空氣間 間距或者“㈣高度”與磁碟1G表面相隔的旋射磁碟⑺。 磁頭30可經由磁頭懸吊20同時間徑向移動橫過旋轉中磁碟 10的表面。因此’磁頭懸吊2〇允許磁頭3〇基本上於磁碟 表面的任何點上定址。現在將參照圖2說明與磁頭％相鄰 一磁頭懸吊20區域。 參照圖2，與磁頭3Q相鄰的一磁頭懸吊區域包括一延長 子 以 20 類 合 10 20 訂- 隙 10 的 體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公着） 567476 A7 五 '發明説明（5 8〇 ’其中形成一基本上爲U型的凹洞15〇。感測器9〇和1〇〇設 置於與磁頭30相鄰的延長體8〇末端。同時，感測器1〇〇和 又置於遠離3〇的延長體末端。此外，感測器和設 置於凹洞150末端。於組合的資料儲存裝置中，感測器9〇至 140各面向磁碟1〇表面。使用時，空氣流過延長體8〇與自旋 中磁碟10間的凹洞15〇。空氣流提供一空氣軸承，磁頭3〇從 其上飛過旋轉中磁碟10。感測器9〇和1〇〇產生信號，用以指 π磁碟10與磁頭3〇間的間隙厚度。感測器11〇和12〇偵測磁 頭懸吊20環境中的溫度變化。感測器13〇和14〇偵測通過凹 洞1 5 0的立氣泥變化。於本發明之某些具體實施例中，感測 斋1 30可與感測器i丨〇組合。同樣地，感測器} 4〇可與感測器 12 0組合。 參圖3，延長體8〇包括一矽壁層85，其厚度範圍從^至5 微米。厚度於0.2至〇·5微米範圍的一矽氧化物電子絕緣層 160布置於壁層85上。厚度大約1微米且其中形成凹洞150的 一接地矽層75布置於絕緣層75上。 經濟部中央櫺準局員工消費合作社印製 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

，1T 現在轉至圖4，感測器90至140各包括一矽的條狀物18〇。 條狀物180可藉由化學蝕刻，將周圍的矽層乃向下移至矽氧 化物層160而形成。條狀物18〇的一端連接至接地矽層π。 一電子接頭170布置於條狀物180的另一端。同時感^器卯 至140各包括一整合的加熱器190，加熱器190包括條狀物 180的狹窄區域185。狹窄區域185的寬度介於5〇〇與6⑽微毫 米間。電子接頭170連接至一定値電源（未顯示）。 現在將説明感測器90至140的作業。將會明白：感測器

經濟部中夬標隼局員工消費合作杜印製 567476 A7 -—----------B7 _ 五、發明説明（6 ) _至刚係以類似方式作業。作業時，電流從電源，流過 條狀物1 80到達地面。狹窜區域i 85對通過條狀物叉8〇的電流 提供遞增電阻。因此，通過條狀物18〇的電流使狹區域185 加熱。來自狹有區域185的熱傳導從感測器9〇,透過間隙， 傳至旋轉中磁碟10。磁碟10作爲—加熱槽，用以驅散傳熱 。如果殳氣間隙的厚度減小，則從感測器9〇至磁碟丨〇的熱 傳導增加。因此’狹窄區域185的溫度減少。因此，狹窄區 域185的電阻同時減少。電力保持定値。因此，通過條狀物 180的電流增加。反之’空氣間隙厚度增加，則從感測器9〇 至磁碟ίο的熱傳導減少。因此，狹窄區域185的溫度增加。 因此，狹窄區域185的電阻增加。因此，通過條狀物18〇的 電流減少。於本發明之某些具體實施例中，可於遠離磁碟 10的磁頭懸吊20表面上提供一額外感測器，用以產生一輸 出信號，指示來自感測器90至140的輸出所對照比較的四周 溫度。 鈾述通過條狀物1 8 〇的電況改變可輕易加以偵測，以提供 感測器90與磁碟1〇間之空氣間隙厚度的改變指示。於本發 明之特殊的較佳具體實施例中，感測器9〇的靈敏度係藉由 在摻雜狹窄區域185的至少一部分200中摻雜質而增強。部 分200可摻雜像是綳的一正摻雜物，或者像是砷的一負摻雜 物。 參照圖5，於本發明之特殊的較佳具體實施例中，感測器 90的莖敏度進一步精由在狹窄區域1 μ與絕緣層160間提供 具有400至600械耄米的一孔徑2 10，將狹窄區域^ §5與絕緣 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X 297公慶) ' ---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明説明（7 ) 層160作熱隔離而增強。 參照圖6,於本發明的_特殊之較佳具體 孔22〇於絕緣層啊料，而且料壁層8 = 延伸通過通孔220，連接i +，κ 于接顽170 運接至疋値電源和其他相關 爲圖6的一類似圖，舉例却昍太 ^ ““兄明本發明的-具體實施例，並中 於狹窄區域185與絕緣層16〇間提供孔徑21〇。 ” 經濟部中央標隼局員工消费合作社印製 _批衣— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 現在參照圖8,本發明之較佳具體實施例包括_間隙㈣ 240,以平行於其軸的方向㈣磁㈣吊2Q而調整磁頭触 磁碟_的厚度H。於本發明之較佳具體實施例中，間詩 制240包括供調整間隙厚度用的壓電轉換器。間隙控制⑽ 調整間隙厚度，以響應-錯誤信號E。錯誤信號E係由一比 較器根據指示希望之間隙厚度的一輸入信號！與指示實際庆 間隙厚度Η的-回饋信.間的差異而產生。回饋信號㈣根 據感測器90至14〇的輸出而產生。因而感測器9〇至14〇完成 希望之間隙厚度1與實際之間隙厚度Η間的一負回饋迴路。 回饋迴路的作業使錯誤信號Ε最小化，肖此將實際之間隙厚 度Η維持於希望之間隙厚度丨。將會明白：來自9〇至丨4〇的輸 出可以不同方式組合，以產生回饋信號F。替代上，於本發 明炙某些具體實施例中，感測器90至Η0各可參加一不同的 多重回饋控制系統，各別控制磁頭3 0其浮動路徑的不同方 面’但具有將磁頭30維持在相對於磁碟1 〇表面的某一位準 •^洋動路徑上的共同目的。這些方面的例子包括相對於磁 碟10表面的磁頭3〇間距和偏航。 以上僅藉由例子説明維度和範圍以顯示本發明之較佳具 10- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS) A4規格（ 210 X 297公釐） 567476 A7 五、發明説明（8 ；) 體實施例中發現的特性之相對大小。然而，將备明白 發明其他具ff實施例中發現的特性之維度和㈣ ·: 與此處説明的不同。 ；、可说 於上述之較佳具體實施例中，磁頭3〇與磁碟_的間隙 填滿空氣。然而，將會明白：於本發明之其他具體會施例 中，該間隙可能填滿其他氣態物質。同時，於上述之本發 明具體實施例中，感測器90至14〇各包括一整合的加熱‘ 190。然而，於本發明之其他具體實施例中可以知道：磁頭 綠吊2 0可说包括分離的加熱器和感測器。再者，於上述之 本發明具體實施例申，磁頭懸吊20包括六個加熱器和六個 對應的感測器。然而，將會明白：於本發明之其他具體實 施例中，磁頭懸吊可能包括更多或者更少加熱器和感測器 。尤其，將會明白：於本發明之某些具體實施例中，僅一 單一加熱器和一伴隨的感測器可能已經足夠。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消费合作社印製 11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 567476 第090118192號專利申請案 A8 中文申請專利範圍替換本(92年7月） C8 _ D8_ 六、申請專利範圍 1. 種供維持項取一寫入磁頭（30)與資料儲存磁碟（1 〇)間一間 隙用的磁頭懸吊（20)，該磁頭懸吊（20)包括：使間隙中之氣 體加熱的一加熱器（190);以及產生指示間隙厚度的輸出的 一感測器（90-140)，該感測器（90-140)係根據通過該間隙的 熱傳導而產生該輸出。 2. 如申請專利範圍第1項之磁頭懸吊（20)，其中該加熱器（19〇) 整合於感測器（90-140)。 3. 如申請專利範圍第2項之磁頭懸吊（20)，其中感測器（9〇_ 140) 包括一矽的條狀物（180)。 4·如申請專利範圍第3項之磁頭懸吊（20)，其中加熱器（19〇)包 括條狀物（180)的一狹窄部分（185)。 5.如申凊專利範圍第4項之磁頭懸吊（20)，其中該狹窄部分 (185)包括一摻雜區域（2〇〇)。 6· 如申請專利範圍第4或第5項之磁頭懸吊（20)，包括具有一第 一矽層（85)的一延長體（80)，布置於第一矽層（85)上的氧化 矽層（160)，及布置於氧化矽層（160)上的一第二矽層（75)， 其中條狀物（180)設置於第二矽層（75)。 7· 如申請專利範圍第6項之磁頭懸吊（20)，其中條狀物（180)的 一端終止於第二矽層（75)，而且條狀物（180)的另一端終止於 與第二矽層（75)隔離的一電氣接頭（170)。 8· 如申請專利範圍第7項之磁頭懸吊（20)，包括狹窄部分（185) 與氧化矽層（160)間的一孔徑（210)。 9. 如申請專利範圍第1項之磁頭懸吊（20)，包括一整合的讀取 一寫入磁頭（30)。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 567476 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範園 10. —種供控制讀取一寫入磁頭（3〇)與資料儲存磁碟（1〇)間一間 隙之厚度用的控制裝置，該控制裝置包括：如申請專利範圍 中先前任一項之磁頭懸吊（20);用以產生一錯誤信號以指示 來自感測器（90-140)之輸出與希望之間隙厚度間的任何差異 的一比較器（230);以及根據錯誤信號而相對於磁碟（1〇)移動 磁頭懸吊（20)以變化間隙厚度的一致動器（240)。 11· 一種磁碟儲存裝置，包括：一資料儲存磁碟（1 〇); 一讀取一 寫入磁頭（30);以及如申請專利範圍第1〇項的一控制裝置， 用以控制磁頭（30)與磁碟（1〇)間一間隙的厚度。 12· 一種供維持讀取一寫入磁頭（30)與資料儲存磁碟（丨〇)間的一 間隙用 < 方法，該方法包括：藉由一磁頭懸吊（2〇)支撐 碩取一寫入磁頭（30);藉由磁頭懸吊（2〇)上提供的一加熱 器（190)使間隙中的氣體加熱；以及根據通過間隙的熱傳 導產生指示間隙厚度的一輸出。 13. —種供控制讀取一寫入磁頭（3〇)與資料儲存磁碟（1〇)間的 一間隙之厚度用的方法，該方法包括：經由一磁頭懸吊 (20)支松碩取一寫入磁頭（3〇);經由磁頭懸吊上所提 供的-加熱器(190)加熱間隙中的氣體；根據通過間隙的 熱傳導產生-輸出以指示間隙厚度；產生一錯誤信號以 指示來自感測器W.UO)之輸出與希望之間隙厚度間的 任何差兴’以及根據錯誤信號而相對於磁碟。…移動磁 頭懸吊（20)，以變化間隙厚度。

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