[发明专利]磁盘驱动器及进行主动飞行高度补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁盘驱动器领域，具体地，涉及例如由于环境条件的变化而 对磁盘驱动器中滑块的飞行高度的补偿，。

背景技术

很多计算机系统将磁盘驱动器用于大规模信息存储。磁盘驱动器通常包 括具有读头和写头的一个或多个滑块(slider)。致动器/悬臂(suspension arm) 使滑块保持在磁盘表面的上方。在磁盘旋转时，由磁盘的旋转产生的气流引 起滑块的气垫面(ABS)侧在磁盘上的特定高度飞行。由于滑块在气垫上飞 行，音圈马达(VCM)移动致动器/悬臂以将读/写头置于磁盘的被选择的道 (track)上。然后读/写头可以从磁盘的道读取数据或将数据写入磁盘的道。

随着磁盘密度的增加，精确控制读/写头与磁盘表面之间的间隙 (clearance)或者间隔已经变得更加重要。读/写头与磁盘表面之间的间隙取 决于滑块的飞行高度。滑块的飞行高度受ABS的形状和磁盘的转速的控制。 随着磁盘的旋转，滑块以由滑块的ABS的形状决定的飞行高度在气流上行 进。盘驱动器制造者已经开发了所希望的ABS形状，其允许实现所希望的 飞行高度，例如在8-12纳米的范围内。

盘驱动器制造者会希望降低读/写头与磁盘表面之间的间隙，而不必进一 步降低滑块的飞行高度并且没有滑块接触磁盘(称为头-盘接触(head-to-disk contact))的风险。降低头-盘间隙的一个途径是使读/写头朝向磁盘的表面凸 起。读/写头的制造材料与滑块主体的其余部分的材料不同。这些材料以不同 于滑块主体的速率由于温度而膨胀和收缩。盘驱动器制造者通过在读/写头中 或读/写头附近插入一个或多个加热元件来利用这些材料特性。然后，可以向 该加热元件施加加热功率以产生读/写头从滑块的ABS的凸起。通过向加热 元件施加特定的加热功率而控制读/写头的凸起在这里称为热飞行高度控制 (Thermal Flying-height Control，TFC)。

当前的磁盘驱动器的一个问题是，当盘驱动器在特定条件下开始运行 时，滑块的飞行高度会降低。例如，滑块的飞行高度对于环境条件的变化(例 如海拔的变化、温度的变化等)敏感。当盘驱动器在制造者处时，利用算法 确定滑块在海平面的飞行高度。通过对读回信号进行华莱士间隔损耗算法 (Wallace Spacing Loss algorithm)评估，盘驱动器的电通道(electric channel) 功能直接或间接地提供飞行高度测量能力以确定滑块的飞行高度是否可以 接受。在标定期间由制造者测量的初始飞行高度在此称为预期或希望的飞行 高度。在盘驱动器随后开始运行时，不同的环境条件会引起滑块预期飞行高 度的减小。例如，在较高的海拔，滑块的飞行高度会损失2-3纳米(采用在 海平面获得的10纳米的典型值)，这表明会损失预期或者希望的飞行高度的 约20-30％。在较高的温度，可以观察到飞行高度的类似变化。如果由于环 境条件的变化而使滑块的飞行高度改变20-30％，则头-盘接触和数据损失的 风险增大。如果海拔和温度的作用结合起来，则飞行高度的损失会接近 40-50％(从海平面获得的典型10纳米损失4-5纳米)。这会不幸地导致磁盘 驱动器具有较低的可靠性。

发明内容

通过采用加热元件改变滑块的ABS来主动补偿滑块飞行高度的减小， 本发明的实施例解决了以上及其它相关的问题。一个或多个加热元件被制作 在滑块中，以在滑块的ABS中产生一个或多个凸起。例如，加热元件可以 制作为朝向滑块的尾端，比如对于TFC。加热元件可以另外地或可选地制造 在滑块的中心区域、朝向ABS的侧轨(side rail)，或者在其它位置。滑块的 飞行高度被监测，例如当盘驱动器通电时。如果检测到滑块飞行高度的减小， 则计算向加热元件施加的补偿加热功率(compensation heating power)以在 滑块的ABS中产生一个或多个凸起。ABS中的凸起向滑块产生更多的升力， 因此导致飞行高度增大。通过采用一个或多个加热元件来调整滑块的飞行高 度，可以有效避免头-盘接触和数据损失，特别是在环境条件已经改变的情 况下。