[发明专利]磁头的表面改性

说明书

本发明的问题涉及普通磁盘驱动器(硬磁盘)以及特别是磁盘和磁头的排列。本发明特别涉及磁头的表面改性。

磁盘是容量极大的数据存储器。在一约95mm大小的磁盘上可以存储将近4亿个字符(字节)。

磁盘除了有高的存储密度外，还须有准确的机械和摩擦学特性。在近期的应用中，磁盘的运动速度接近5400转/分。这就是说磁盘外周的速度高达100km/h，其中写/读头距磁盘表面仅有万分之几毫米。

只有最精确的制造和统计学工艺控制才能达到这些质量要求。

自从生产出有低悬的磁头的硬磁盘驱动器以来，这些硬磁盘配有滑润剂以防止摩擦、磨损和损坏(摩擦学效应)。滑润剂(一般是直链或支化的全氟化聚醚)首先施于磁盘上，以确保均匀的表面分布。这种配置从例如DE-AS-2839378和EP-A-0123707得知。

其它的体系基于一个选择性蒸汽压储存器，其中在驱动器中导入了附加的可汽化滑润剂，以便使其从汽相凝结到临界区上。

如果现在将磁头用于用此方式润滑的磁盘并启动驱动器，则磁头通过从磁盘到磁头的分子转移被磁盘外层上的滑润剂“污染”，这样便得到了一层滑润剂。

在硬盘界面的这种磁头和磁盘配置中，通过的空气流也遇到两个氟化表面。由于润滑层的自憎特性，磁头和磁盘间偶然接触所传递的能量被减少到最低限度。

由于有机物质的亲合力、可能的沉积和凝聚产物大大地降低，磁头的润滑也有附加的优点，即滑润剂起着化学表面保护剂的作用。

US-A-5,409,738叙述了一种由基体、拾取相应数据的薄膜、磁层上的保护层以及置于该保护层上的润滑剂层组成的记录媒体。通过在等离子体中进行表面氧化聚合制得主分子链与保护层化学连接的产品。用这种方法能避免诸如水和有机结合物之类的杂质进入磁盘和滑润剂之间。此方法的缺点是，在基体的表面产生了一附加的不连续层，它代表一附加的界面并能非常容易地污染磁头，磁头便不能用滑润剂润湿。

在较新的硬磁盘驱动器中，磁头与磁盘间的距离甚至更小，以便能达到更高的存储密度。这自然对磁盘和磁头间界面的摩擦学特性有甚至更高的要求。为了改进表面硬度，在基体表面上使用了一层类似于金刚石的碳层(碳涂层)，在碳层上用滑润剂作为最终层。使用这种方法减少了磨损，并在磁盘上得到了光滑的层。

由于滑润剂是通过硬磁盘驱动器的运转自动涂覆的，所以磁头额外“所需的”润滑在以前并不必需。已经发现，有意的磁头预润滑增加了一已知存在的问题，那就是静摩擦。

磁头的临界表面是先被滑润剂润湿还是先被污染尤其取决于吸附率。一般地说，在这种竞争过程中，其一是排除过程，即如果是以拾取污染物小滴(例如油滴)为主，那么用滑润剂润湿便愈是不可能，因为此时表面已比较强地将其亲合力改变至拾取油滴。此过程朝一个方向或另一方向倾斜。这也称为自动催化亲合。

如果拾取油滴，则通过空气的流动它们将聚积在磁头的后边。当磁头停止在磁盘上运动时，油滴将会由毛细管吸引作用沿磁头的下侧吸入磁头和磁盘的间隙之间，并因此将磁头粘在磁盘上(玻璃盘效应)。如果磁头有足够长的时间没有运动，而且粘着效应相应地较强，此观象可导致磁头从磁头夹上脱落并对磁盘造成不可挽回的损坏。

由于对更大存储密度和更小的写/读距离的日益增加的界面最佳化，现在似乎这种最佳化已达到了极限，因为在磁盘驱动器的最初使用过程中滑润剂不再足够快地从磁盘转移到磁头。申请人最近的分析观察显示，取决于所选定的写/读距离，并在运转了数周的条件下，在磁头上无痕量滑润剂存在，也几乎没有封闭的层存在。另一方面，在运转的最初几个小时中，测得了所有类型的污染物如增塑剂，粘合剂和弹性体等的脱气产物，它们可对驱动器的工作造成损害，并可由于静摩擦而导致故障。

由于上述的静摩擦问题而不能在读头上直接引入润滑层，另一方面由于缺乏保护层导致了污染物的拾取并因此导致恢复的静摩擦，因此存在着开发一种方法的必要，这种方法能使磁头的碳涂层上加上一层润滑层同时又没有静摩擦效应的缺点；此外，在磁头上应不必有另外的层，因为与硬碳涂层相比，这种涂层柔软并因此还会引起进一步的污染。

因此本发明的任务是提供一方便的方法使磁头的金刚石型层的外原子层按下述方式进行改性，即一方面达到对所用滑润剂有大的亲合力，另一方面又对污染物有低的亲合力。

本发明的另一任务是使这种方法不需要施用附加层就得以利用。

另外，本发明的任务是使物质吸附的自动催化过程从一开始起就按正确方向进行。