[发明专利]通过静电力无接触测量滑块飞行高度

说明书

技术领域

本发明涉及磁性硬盘驱动器。具体地说，本发明涉及一种通过静电力测量磁头在磁性数据存储介质上飞行高度的方法。

背景技术

图1示出了现有技术中典型的硬盘驱动器。硬盘驱动器是常用的信息存储设备，主要包含能够通过磁性读取和写入元件访问的一组可旋转的盘101或者其他磁性存储介质。这些数据传输元件，通常称作换能器102，一般由滑动主体承载或嵌入该滑动主体内，所述滑动主体被保持在距离盘101上形成的离散数据轨道相对较近的位置上，从而允许实现读或写操作。为了使换能器102相对于盘表面适当定位，形成在滑动主体上的空气轴承面(ABS)受到一个流体气流的作用，该气流提供足够的提升力，从而使滑块和换能器在盘数据轨道上“飞行”。磁盘的高速旋转产生一个气流或者在基本平行于盘的切向速度方向上沿着盘表面的风。气流与滑动主体的ABS共同作用，使滑块在离心旋转的盘上飞行。实际上，通过所述的自动空气轴承，悬浮的滑块与盘表面物理分离。

图2示出了以一定飞行高度在磁盘上飞行的滑块。ABS设计的一些主要目标是使滑块和附随的换能器202尽可能的靠近旋转盘的表面飞行，以及不管飞行条件的变化能够均匀保持固定的接近距离。空气轴承滑块和离心旋转的磁盘之间的高度或者分隔间隙通常被定义为飞行高度。一般来说，已安装的换能器或者读/写元件在旋转盘表面上方大约小于1微英寸(25.4nm)处飞行。滑块的飞行高度被认为是影响已安装读/写元件的磁盘读取和记录性能的最关键参数之一。滑块的飞行高度还直接影响磁盘驱动器的机械完整性和磁性能。相对较小的飞行高度使得换能器能够在盘表面上的不同数据比特位置之间获得更高的分辨率，从而提高数据密度和存储容量。随着使用了相对较小但仍性能强大的盘驱动器的重量轻且结构紧凑的笔记本电脑的广泛使用，目前对迫切降低飞行高度的需求逐渐增长。

已知目前有各种测量滑块飞行高度的方法。一种方法是光学飞行高度测量。光学飞行高度测量是根据滑块ABS和盘表面反射光的干涉。该方法需要透明盘，存在静电荷耗散(ESD)破坏精密读-写换能器的较大风险。其结果是，光学飞行高度测量一般仅作为统计处理控制的一部分，对于滑块的小部分进行操作。

通过读回信号测量飞行高度是另一种测量滑块飞行高度的方法。读回信号测量飞行高度是基于空间磁损耗的Wallace公式。通过比较两种不同条件下的读回信号的幅度，可以计算间隔的变化。但是，为了获得实际的飞行高度，必须知道两个不同条件中至少一个条件下的滑块飞行高度。因此，读回信号测量飞行高度通常需要一个“着陆”过程，其中滑块的飞行高度被降低到或者接近零。着陆时的滑块飞行高度测量为测量另一个不同条件下的滑块飞行高度提供了一个基准飞行高度，从而能够测量实际飞行高度。但是着陆过程使得滑块-盘表面产生磨损，因此是消耗性的。而且，由于包含了杂质和润滑剂以及滑块的振动，读-写换能器和着陆时的磁盘之间的磁间隙是不确定的。其结果与实际滑块的相关度的可靠性不高。

近来，利用热膨胀调整飞行高度已经被工业上采用。滑块内在读-写换能器的附近嵌入了一个电加热元件，使得换能器向磁盘方向凸起于原本平坦的ABS。在激励之前，标称的飞行高度将被稍提高一些，然后根据需要由加热器减小该高度以执行读-写动作。通过该技术，滑块飞行高度公差可以稍微放松要求。但是，在驱动器生产时，为了减小过低飞行滑块(飞得太低并且不能由加热元件弥补该缺陷的滑块)和过高飞行滑块的数量(飞得太高且需要过多的加热的滑块，因此耗电并且缩短了读取传感器的寿命)，飞行高度控制仍然很严格。相比较没有加热元件的滑块，加热元件使“着陆”加速化并且简单化了。但是，着陆时的飞行高度仍然不确定。此外，滑块和盘的磨损及裂纹会阻止重复实现着陆过程。由此，很难优化便携式设备内的加热凸起幅度，其中飞行高度经常随室压和温度变化。

飞行高度还可以通过静电力调整。电压施加到滑块主体和盘之间。与热膨胀方法相比，静电力方法需要的功率更小。并且，通过静电力调整飞行高读不需要加热读-写传感器。但是，它存在如果电压过大形成电弧的风险。不考虑飞行高度的调整方法，飞行高度本身可以通过读回信号或者滑块和盘之间的电容来测量。不管哪一种情况下，所不期望的“着陆”都是必需的。

因此，目前需要一种测量滑块飞行高度的改进方法，其不需要透明盘以及“着陆”。

附图说明

图1示出了现有技术中典型的硬盘驱动器。

图2示出了以一个飞行高度位于磁盘上飞行的滑块。

图3示出了本发明的一个实际硬盘驱动系统的实施例。

图4示出了带有微致动器的平衡头组件。