專利名稱：用于硬盤驅(qū)動器(hdd)中亞納米間隙的空氣支承浮動塊設(shè)計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝了浮動塊(Slider)的薄膜磁讀/寫頭的制造，并且具體涉及形成適用于亞納米間隙的浮動塊空氣支承表面(ABS)的方法。
背景技術(shù)：
在磁硬盤驅(qū)動器(HDD)中盤片上數(shù)據(jù)通過變換器(或“元件”)存儲和提取。每個磁頭元件被嵌入浮動塊，浮動塊在IOnm或更小的高度上(飛行高度)氣動飛過旋轉(zhuǎn)的盤片。除被動飛行高度(沒有主動操作器介入的飛行高度)外 ，在讀/寫過程中的主動間隔實際上變得更小，可能低到2nm，以獲得更高的面密度和盤片容量。例如，所謂的按需飛行(FOD)或動態(tài)飛行高度(DFH)現(xiàn)已被應(yīng)用于通過由局部嵌入的加熱器的熱效應(yīng)引起的元件/變換器的突出物來控制磁間隔。在如此低間隙的情況下，各種近距離相互作用，例如分子間作用力(MF)，半月形和靜電力(ESF)以及盤片表面形狀(topography)的影響,容易使空氣支承浮動塊不穩(wěn)定。而且，運行震動，潤滑劑轉(zhuǎn)移，高度變化，熱變化，以及甚至于濕度都會成為在確定氣動穩(wěn)定性和由此的浮動塊可靠性中扮演越來越嚴(yán)重角色的額外動搖因素。已經(jīng)證明要找到能夠使其滿足現(xiàn)有運行條件的穩(wěn)定性要求的浮動塊的空氣支承表面(ABS)的合適設(shè)計是非常困難的。更具體地，關(guān)于運行震動，有兩種主要的故障模式，升起和壓縮，它們分別由浮動塊上的懸架(suspension)上的預(yù)負荷的減少或增加引起。對于現(xiàn)有的負壓空氣支承表面設(shè)計，相較于壓縮抵抗，浮動塊更易于升起抵抗。也就是說，抗升起通常更優(yōu)于抗壓縮，并且由此給定在現(xiàn)有運行條件的亞納米間隙，磁頭容易由于壓縮震動而失效。而且，在現(xiàn)有的空氣支承表面設(shè)計中，壓縮震動至少與Z高度敏感度聯(lián)系，Z高度敏感度涉及驅(qū)動組件公差。良好的Z高度敏感度常常損害壓縮震動性能，這是驅(qū)動器供應(yīng)商目前最可能依靠懸架優(yōu)化來獲得對震動性能的改進的原因。當(dāng)考慮潤滑劑轉(zhuǎn)移時，通常在盤片(或介質(zhì))表面和浮動塊之間存在一層潤滑劑。當(dāng)浮動塊在盤片表面上滑行時，潤滑劑承受非常高的空氣支承壓力，由于運行期間出現(xiàn)的負的和正的壓力，該壓力造成潤滑劑損耗和粘著(Pick up)。從盤片轉(zhuǎn)移到浮動塊的大部分潤滑劑存在于浮動塊后沿(TE)，因為TE非?？拷P片表面飛行。隨著回流，潤滑劑然后前向移動(朝向浮動塊的前沿(LE))，積累在氣流停滯區(qū)域。實驗還指出回流在從浮動塊的TE到變換器所處的中央平板的潤滑劑的移動中扮演重要的角色。由此，讀/寫間隙不能穩(wěn)定，因為在ABS的積累的潤滑劑影響浮動塊的氣動性并進而影響其穩(wěn)定性和HDD的可靠性。關(guān)于浮動塊對環(huán)境條件的敏感度，大部分現(xiàn)有的浮動塊在板上壓力傳感器的協(xié)助下能夠獲得可接受的高度性能。但是，為了使得對不同盤道的補償誤差最小化，各盤道之間的高度損失的一致性相較于高度損失本身變得越來越重要。熱變化對浮動塊冠部(crown)和縱向靜態(tài)角(PSA,pitch static angle)的影響變得明顯而受到關(guān)注，因為由熱能引起的在間隙中的即使微小的變化，浮動塊冠部和PSA也將在亞納米范圍內(nèi)對讀/寫性能造成顯著影響。由此，具有對冠部和PSA的較小敏感度的空氣支承設(shè)計得到高度推薦，尤其是在盤片變形和起伏通常更加嚴(yán)重且容易隨浮動塊ABS表面情況而調(diào)整的內(nèi)部盤片(ID)。參考示意性的現(xiàn)有技術(shù)圖1，其中示出硬盤驅(qū)動器(HDD)的一部分，其中，嵌入到稱為浮動塊7的陶瓷制基底中的封裝的、小薄膜磁讀/寫頭30用于在磁介質(zhì)或存儲盤15上讀和寫數(shù)據(jù)。讀/寫頭30使用例如電鍍、CVD(化學(xué)氣相沉積)和光刻圖案和蝕刻等公知的半導(dǎo)體沉積技術(shù)來形成。浮動塊7具有背表面，在該處其附接到磁頭懸臂組件(HGA) 150的遠端，浮動塊7還具有通常被稱為ABS平面300的圖案化的空氣支承表面(ABS)，其在HDD運行期間面對旋轉(zhuǎn)的盤片15。這里以側(cè)I視圖示出的ABS平面300，僅限定圖案化浮動塊ABS的虛擬表面邊界，因為圖案化實際上雕刻平面以產(chǎn)生氣流通道并控制氣動 性。這些通道將在后面的附圖中示出，在這里的側(cè)視圖無法看到。HGA150由機電裝置和電子控制電路驅(qū)動以將安裝在浮動塊上的磁頭沿盤片上的磁道放置于各種位置(磁道未示出)。由于盤片由主軸電機(未示出)高速旋轉(zhuǎn)，流體動壓在浮動塊7的圖案化ABS平面30和盤片15的表面之間引起空氣流(箭頭25)。該氣流抬起浮動塊以使得其由一層空氣支撐，實際上以“飛行高度”80飛行在盤片表面上方。該飛行高度，在現(xiàn)有技術(shù)中，大約小于等于10nm。盤片旋轉(zhuǎn)經(jīng)過的浮動塊的邊沿被稱為它的“前沿”200，容納讀/寫磁頭30的相反的邊沿被稱為“后沿” 100。浮動塊動作的氣動性在旋轉(zhuǎn)盤片表面上方抬起前沿高于后沿。如在圖2中示意性地示出的，盤片15表面通常覆蓋有不規(guī)則的潤滑劑層，其在此用小的球狀液滴150指代。液滴不規(guī)則地積聚成小堆或“堆”155。用箭頭25指示的位于浮動塊的ABS下方的氣流創(chuàng)建相對于ABS的空氣壓力分布，其被示意性地指示為曲線160。還示出了到浮動塊的后沿表面100的潤滑劑流170。到浮動塊的后沿表面的潤滑劑流是作用于浮動塊的ABS上(由壓力曲線指示)和盤片表面的潤滑劑分布上的很高的空氣支承力的結(jié)果。這些力作用使得形成所述潤滑劑堆155和潤滑劑轉(zhuǎn)移170。潤滑劑行為的具體原因同時取決于所述作用力和潤滑劑特性，例如分子粗糙度和粘性。在負壓ABS設(shè)計的影響下(使得浮動塊接近盤片表面)，轉(zhuǎn)移到浮動塊的大部分潤滑劑被與箭頭25反向的空氣回流吸附在浮動塊ABS的后沿100下。潤滑劑可被吸入浮動塊的圖案化ABS中的空氣穴(airpocket)中(參見圖8B),在該處由于其中的低溫(subambient)壓力使得潤滑劑積累并駐留。消除這種潤滑劑積累將是本發(fā)明的目標(biāo)之一。但是，當(dāng)前在HDD業(yè)界有在空氣支承表面設(shè)計中使用可以在亞納米間隙應(yīng)用中提供幫助的新設(shè)想的需求。在提高浮動塊性能方面，ABS表面形狀的作用在本領(lǐng)域是公知的并且這種現(xiàn)有的浮動塊如上所示。Sannino等人(US專利No. 6，515，831)教導(dǎo)一種具有用于增強阻尼和低溫壓力腔的通道的浮動塊表面。(US公開專利申請2009/0219651)教導(dǎo)了一種用于HDD應(yīng)用的空氣支承設(shè)計。Dorius (US專利申請2010/0128395)公開了一種在其后沿具有橫桿和潤滑劑積累屏障的T型通道。Pendray等人(US專利No. 6，989，967)示出了一種在后沿彼此不靠近的T型中央通道和側(cè)凹壁。Bontaghou等人(US專利No. 6，809, 905)示出了在后沿的中央腔室和兩個側(cè)部隔壁。Rajakumar (US專利No. 7，245，455)公開了在靠近后沿的兩邊彼此靠近的隔壁。此外，在減少震動的影響方面，懸架的作用也已被現(xiàn)有技術(shù)所公知。在這一方面，Mei等人(US專利No. 7，706，106)教導(dǎo)了一種具有對高震動抵抗具有加強特性的硬盤驅(qū)動器懸架提升裝置。上述現(xiàn)有技術(shù)均未教導(dǎo)解決本發(fā)明所要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
首先提供一種具有空氣支承表面(ABS)設(shè)計的浮動塊，其幫助緩解硬盤驅(qū)動器中的亞納米間隙問題。本發(fā)明的第二個目的是提供這樣一種ABS設(shè)計，其還將消除與壓縮振動相關(guān)的問題，該問題通常是由懸架設(shè)計而非ABS設(shè)計來解決。 本發(fā)明的第三個目的是提供這樣一種ABS設(shè)計，其還將提供消除與回流以及潤滑劑積累相關(guān)的問題。本發(fā)明的第四個目的是提供一種浮動塊ABS設(shè)計，其將降低對于冠部、PSA和Z高度變化的敏感度。本發(fā)明的第五個目的是提供一種ABS設(shè)計，其將提供高阻尼系數(shù)以使得浮動塊在不期望的磁頭/盤片互相作用后快速恢復(fù)到穩(wěn)定的氣動條件。這些目的將通過具有ABS表面形狀的浮動塊實現(xiàn)，在ABS表面形狀中變化深度的圖案的溝槽和通道實現(xiàn)特別有利的氣流和壓力分布(將在后進行詳細說明)。首先，橫向的(相對于中心軸)深空氣溝槽被(高度上)對稱的雙軌“雙高度橋”(沿中心軸)縱向分割，從而得到根據(jù)高度的傾斜效應(yīng)和磁道一致性。其次，T型構(gòu)造由一個縱向、一個橫向的兩個相鄰的通道形成，該T型構(gòu)造即使在高的高度的低壓力下，仍然積累氣流并將氣流從浮動塊前沿導(dǎo)向后沿上的中央平板，在中央平板中嵌入有變換器。所述T型的兩個片段(segment)之間的交叉點允許提高壓縮振動下的性能，而不需要利用懸架特性。根據(jù)硬盤驅(qū)動器的性能特性調(diào)整這些通道的深度使得可以在中央平板產(chǎn)生壓力，由此強化縱向和轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性。再次，飛行浮動塊下部的干擾氣流圖案在空氣支承系統(tǒng)的固有頻率下產(chǎn)生縱向和轉(zhuǎn)動模式的高的阻尼系數(shù)。此外，浮動塊的后沿的淺隔壁(dam)用作裝載/卸載支撐裝置和回流阻擋裝置，其提供運行中對磁頭/盤片接觸的阻止并減少通常由回流粘著的潤滑劑積累。


本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點將在如下所述的優(yōu)選實施方式的說明的內(nèi)容中得到理解。優(yōu)選實施方式的說明結(jié)合附圖的內(nèi)容理解，其中圖I是示出在旋轉(zhuǎn)盤片上方氣動運動的典型現(xiàn)有技術(shù)浮動塊的特征的示意性側(cè)視圖；圖2是示出圖I的現(xiàn)有技術(shù)浮動塊在經(jīng)潤滑的盤片上方飛行，并示出潤滑劑到浮動塊的轉(zhuǎn)移示意性側(cè)視圖；圖3A是本發(fā)明的浮動塊ABS的示意性底面視圖，圖示通過陰影區(qū)分各種表面形狀特征的深度；圖3B是圖3A的浮動塊的表面形狀的示意性3維等比例視圖；圖3C是示出在HDD運行中圖3A的ABS表面上空氣壓力的分布的示意性圖示；
圖4包括一組六個附圖A、B、C、D、E、F，用于圖示當(dāng)前浮動塊對于壓縮震動的響應(yīng)以及將該響應(yīng)與現(xiàn)有技術(shù)浮動塊的響應(yīng)相比較；圖5是當(dāng)前浮動塊對于其運行在降低的壓力下而表現(xiàn)明顯的高度變化的響應(yīng)的圖示；圖6A和6B是相對于由磁頭-盤片互相作用觸發(fā)的空氣支承表面正常諧振模式，當(dāng)前浮動塊的阻尼系數(shù)(6A)和現(xiàn)有技術(shù)浮動塊的那些阻尼系數(shù)(6B)的對比；圖7A、7B、7C和7D示出根據(jù)在后沿(TE)有或缺少隔壁，當(dāng)前浮動塊對于卸載的反應(yīng)特性(“最佳點”);圖8A和8B是示出由于在后沿的淺封閉隔壁而在當(dāng)前浮 動塊中不存在回流(用流線指示)(圖8A)，和對比當(dāng)不提供淺封閉隔壁時，與相同浮動塊關(guān)聯(lián)的的回流的示意圖，在圖SB中，示出由于缺少淺隔壁使得流線進入空氣穴；圖9是示出冠部、PSA和Z高度對飛行高度sigma的作用的餅圖。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例是一種氣動穩(wěn)定浮動塊，優(yōu)選以圖3A和圖3B所示的浮動塊形式被設(shè)計。該浮動塊具有消除與亞納米飛行高度相關(guān)的各種問題并達到上述目的的ABS表面形狀?，F(xiàn)在參見圖3A、3B和3C，首先在圖3A中所示的是本發(fā)明的浮動塊的優(yōu)選實施例的底部ABS平面視圖。為了顯示清楚的目的，逐漸變亮(較小的線密度)的陰影區(qū)域表示相對于浮動塊ABS的最上層平面的更加深的表面區(qū)域。其次，在圖3B中，有3維透視圖顯示圖3A中的浮動塊的另一視圖。該視圖僅為可視地清楚說明圖3A的陰影平面視圖中所示的表面形狀的目的而呈現(xiàn)，并不意味著指示ABS表面形狀中雕刻的實際深度。最后，在圖3C中示出了在HDD運行中圖3A的浮動塊表面的空氣壓力分布的圖示。片段的高度指示壓力的強度。豎軸用于指示壓力強度。圖3A的可變深度浮動塊ABS表面形狀通過三道離子研磨(ion-milling)工藝產(chǎn)生通常在O微米到200微米范圍內(nèi)的最終累積深度而制造。浮動塊整體上具有大約O. 85-1. 25mm之間的長度,大約O. 5-1. Omm之間的寬度和大約O. 16-0. 3mm的厚度的尺寸。作為離子研磨工藝的結(jié)果，一共五個圖案層被產(chǎn)生，每個層由相對于最上面的ABS表面的深度和對應(yīng)的指示該深度陰影來特征化。在圖中以從沒有陰影(最深)到最密集陰影(表面)表示的這五個深度如下無陰影(140微米深)；(34微米深)；(25微米深)；(9微米深)；(0微米)最密集陰影。這些深度通過三次連續(xù)蝕刻的序列形成。第一次蝕刻產(chǎn)生9微米深度的部分形成的特征。第二次蝕刻產(chǎn)生相對于第一組特征的25微米的進一步深度的特征，其將隨后包括具有34微米深度的特征。最后一次蝕刻產(chǎn)生106微米的進一步深度的特征，其產(chǎn)生具有140微米深度的最深的特征。ABS表面形狀的特點是“深空氣溝槽”300，其橫向穿過浮動塊的中心軸310并實質(zhì)上將ABS分隔為兩個部分到浮動塊的前沿(LE)側(cè)的“前沿部分”320和到浮動塊的后沿(TE)側(cè)的“后沿部分”330。寬箭頭440指示在HDD運行中朝向浮動塊的LE的氣流方向。所述深空氣溝槽沒有陰影，以表示其為ABS表面形狀的最深特征之一。深空氣溝槽300并不是完全橫向貫通ABS表面，而是被兩個不等高的軌道狀片段510和520中斷或“橫跨”。這些軌道實際上形成為平行于浮動塊的中心軸310延伸的“下行通道(down-track channel) ” 550的外邊緣的一部分。該通道可為浮動塊長度的大約50%到70%之間且為浮動塊寬度的10%到20%之間。兩個外邊緣實質(zhì)上一致地分離并對稱地間隔在中心軸的不同側(cè)，但是，如上所述，它們的高度在橫跨片段處變化，而且它們輕度地互相靠攏變尖(taper)。該下行通道的后沿端在浮動塊的中央平板580處終結(jié)，通道的前沿端由上述組件靠攏到一起的外邊緣形成，其中借由具有位于浮動塊的前沿部分中的“交徑通道(cross-track channel) ” 620形成交叉點。交徑通道620具有浮動塊寬度的大約25%到75%之間的橫向長度。交徑通道的寬度(縱向的)在大約35到75微米之間。

下行通道和交徑通道之間的交叉點被形成為“扭結(jié)/橫桿(kink/bar) ”630，其為在通道中連接邊緣的具有小橫桿的兩邊緣的交纏部分。下行通道在圖示中也沒有陰影并具 有與“深空氣溝槽”相同的最大深度。邊沿片段之一 510沿通道550的整個長度延伸并具有不變的高度。相對的片段520在橫跨深空氣溝槽的區(qū)域與片段510不等高，但是它在深空氣溝槽的TE側(cè)上升到片段510的高度。如前所述，這兩個片段在他們橫切深空氣溝槽的區(qū)域被稱為“雙高度橋”。上述的交徑通道620形成在浮動塊的LE部分中，并且如上所述，由一起有效地終結(jié)下行通道的LE端的小“扭結(jié)”和“橫桿”630將交徑通道620與下行通道的LE端分隔開。該橫桿630被設(shè)計位于要加壓的下行通道550中以進行“預(yù)負荷預(yù)負荷”(懸架力)敏感度控制并最終用于壓縮震動的改進，而不會明顯不利于Z-高度(介質(zhì)表面到懸架基平面的距離)敏感度。如在本發(fā)明的目的中所述，通過使用ABS設(shè)計而非懸架設(shè)計提供了在運行震動抵抗中的明確的改進。如從圖3A的圖示可以看到的，交徑通道620與下行通道550的交叉形成了“T”型，其用于將氣流從浮動塊的LE直接導(dǎo)向到其中嵌入變換器的浮動塊的TE部分中的中央平板580上。該被導(dǎo)向的氣流即使在高的高度也存在，由此其也提高了在那些條件下的浮動塊性能。重要的是通道結(jié)構(gòu)的T型和能夠變化下行通道深度和寬度允許更高的壓力專門對準(zhǔn)在中央平板，以使得通道結(jié)構(gòu)用于將壓力傳遞到最優(yōu)的位置而非自行形成高壓區(qū)域。這將在后面進行討論并參考圖3C。而且，由于位于深空氣溝道300的兩個部分之間的雙高度橋510和520，氣流量在各個傾斜角度也受到控制，其微調(diào)飛行高度屬性和在不同磁道的高度一致性。這將通過參見圖5在后面內(nèi)容中看到。根據(jù)HDD設(shè)計，按照半徑、傾斜和旋轉(zhuǎn)速度，下行通道的寬度和深度可被調(diào)整以在中央平板580產(chǎn)生壓力而不是在通道本身中或通道周圍的側(cè)平板750上產(chǎn)生壓力。該目標(biāo)壓力產(chǎn)生在圖3C中示出，其中指示了在中央平板兩側(cè)的強烈的壓力峰值。通過這種方式，在縱向和轉(zhuǎn)動方向上空氣支承的穩(wěn)定性得到顯著增強，且獲得浮動塊飛行高度相對于浮動塊冠部、PSA和Z高度的非常低的敏感度，如圖9所圖示及如下所述。因為通道以及在浮動塊的LE部分中的負壓空氣穴760和后沿部分780的構(gòu)造，浮動塊下的氣流被強烈地干擾，這提升了在磁頭/盤片互相作用時在浮動塊的空氣支承固有頻率激發(fā)的第一縱向和轉(zhuǎn)動模式(pitch and roll mode)的優(yōu)越的阻尼特性。圖6A給出了在當(dāng)前浮動塊的空氣支承固有頻率中第一縱向和轉(zhuǎn)動模式的高的阻尼系數(shù)的示意性圖形表示。為了進行比較，圖6B給出了現(xiàn)有技術(shù)浮動塊的相同模式的表示。除圖3A所示的T型通道外，封閉淺隔壁770被形成于浮動塊的后沿以同時作為裝載/卸載(L/UL)支撐裝置和回流阻擋裝置。在動態(tài)裝載/卸載過程中，大的縱向靜態(tài)角(PSA)和轉(zhuǎn)動靜態(tài)角(RSA)會導(dǎo)致浮動塊的后沿角成為其最低點甚至?xí)佑|到盤片。在這種情況下，如圖7A到7D所示意性地示出的(在下進行說明)，封閉的淺隔壁將提供最大量的額外提升力以支撐在極端的飛行高度縱向和轉(zhuǎn)動角度的浮動塊的后沿并緩和磁頭/盤片在后沿處的接觸以及擴大L/UL “最佳位置”的余地?！白罴盐恢谩笔荘SA和RSA的角度范圍，在該角度范圍內(nèi)浮動塊能夠成功裝載/卸載而沒有磁頭/盤片接觸。最佳位置越大，在其中出現(xiàn)成功的HDD運行且避免出錯的余地就越大。此外，通過阻擋通常會在浮動塊的后沿進入到浮動塊下部的氣流(回流)，潤滑劑粘著(pick up)和其在ABS上的聚集被顯著減少或消除。 在圖7A中示出當(dāng)前浮動塊卸載出現(xiàn)期間最大沖擊的圖形表示，作為對比，圖7B示出在所有方面類似于當(dāng)前浮動塊但缺少淺隔壁的浮動塊的同一圖形分析。圖中未設(shè)置陰影的區(qū)域表示最小沖擊區(qū)域(“最佳區(qū)域(sweetpoint)”)。這兩個浮動塊構(gòu)造在圖8A和圖8B中分別示出。圖7C和圖7D示出在卸載當(dāng)前浮動塊和缺少淺隔壁的浮動塊時所受的合力的圖形表示。未設(shè)置陰影的區(qū)域?qū)?yīng)于沖擊和合力最小的范圍，表示最優(yōu)最佳區(qū)域。將兩幅圖A和C與兩幅圖B和D分別對比，可以看出當(dāng)前浮動塊A和C產(chǎn)生了更好的(更大的區(qū)域)最佳區(qū)域。在HDD運行中，盤片以實質(zhì)上不變的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，這在浮動塊ABS下產(chǎn)生正的和負的空氣壓力(參見圖3C)并且產(chǎn)生支承浮動塊并提供其氣動屬性的空氣支承層。不幸的是，為了獲得最佳的氣動性能，常規(guī)的空氣支承設(shè)計加入了特定幾何特征，其使得得到的氣流更加易于產(chǎn)生停滯區(qū)域并甚至易于流動方向的反轉(zhuǎn)(例如在后沿下的回流)，這兩者均會導(dǎo)致在例如熱/濕環(huán)境等某些惡劣運行條件下的潤滑劑積累。潤滑劑的積累會導(dǎo)致磁頭/盤片互相作用(HDI)并甚至導(dǎo)致HDD故障。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)位于ABS的后沿的淺隔壁產(chǎn)生足夠的剪力(shear force)以防止在后沿處的氣流反向，從而可以顯著減少潤滑劑粘著和積累并除去已經(jīng)粘著在ABS上的任何潤滑劑。圖8A示出了圖3A的包括淺隔壁770的當(dāng)前浮動塊的后沿的一部分。位于空氣穴780前的淺隔壁770阻擋來自這些穴的氣流并消除會在那些穴中引起潤滑劑積累的空氣回流(另見示出現(xiàn)有技術(shù)浮動塊潤滑劑積累的圖2)。圖SB示意性地示出整體與圖8A的浮動塊對應(yīng)但是缺少封閉淺隔壁的浮動塊的后沿部分。由此，空氣回流，顯示為流線(起點在小方形的箭頭顯示向內(nèi)彎曲的氣流流線)，從后沿向空氣穴780移動并產(chǎn)生制造潤滑劑積累的條件。在圖8A示出的本發(fā)明中，淺隔壁770用于阻擋回流，并且流線不可見。現(xiàn)在向回參考圖4，示出了當(dāng)前浮動塊對運行震動的響應(yīng)相比于現(xiàn)有技術(shù)浮動塊對類似震動的響應(yīng)的一系列示意性的圖形表示。圖A、B和C涉及本發(fā)明的性能，圖D、E和F涉及現(xiàn)有技術(shù)浮動塊的性能。首先參見圖A和D，其中示出了 2毫秒時間區(qū)間(橫坐標(biāo))的拋物線型運行震動脈沖(裝載變化)。然后參見圖B和E，其中示出了按照潛在的磁頭/盤片互相作用的浮動塊響應(yīng)。圖B中一致的水平線表示沒有沖擊且沒有縱向和轉(zhuǎn)動運動變化。圖E中示出了表示沖擊和在縱向和轉(zhuǎn)動上激烈變化的連續(xù)的尖刺。最后圖C和F描述了動態(tài)飛行高度的變化，特別是最小間隔(頂部曲線)和縱向(中間曲線)以及轉(zhuǎn)動角(底部曲線)的變化。圖C示出與以脈沖自身A相關(guān)的非常平滑的響應(yīng)。圖F示出了浮動塊的更加混亂的響應(yīng)，其具有頂部曲線表示縱向和轉(zhuǎn)動角度變化的重疊，以及底部曲線示出間隔的劇烈變化。最后參見圖9，其中示出表示不同懸架和浮動塊參數(shù)對飛行高度sigma的作用的餅圖。圖中描述Z高度sigma相對于飛行高度sigma是相對不敏感的(7. 7%依賴性)。這很重要，因為Z高度是磁頭/盤片組件中最難以控制的參數(shù)之一，并且其也是對于控制飛行高度變化非常重要的參數(shù)。在通常的現(xiàn)有技術(shù)浮動塊設(shè)計中，在Z高度和飛行高度sigma之間存在20%的關(guān)聯(lián)性。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的優(yōu)選實施例是為了說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明。修改和改造可以對方法、步驟、材料、結(jié)構(gòu)和尺寸做出，通過上述各要素形成具有提供適當(dāng)飛行高度、振動保護和在高度變化和傾斜角變化條件下的氣動穩(wěn)定性并消除硬盤驅(qū)動器運行中的潤滑劑積累的ABS表面形狀的浮動塊。同時還提供一種浮動塊，其以根據(jù)如所附 權(quán)利要求限定的本發(fā)明而形成。
權(quán)利要求
1.一種浮動塊,包括 背表面，通過該背表面所述浮動塊附接到懸架； 空氣支承表面(ABS)側(cè)，具有前沿和后沿，其中所述前沿和后沿具有共同的寬度，該寬度是所述浮動塊的寬度，并且其中所述浮動塊的長度是所述前沿和所述后沿之間的縱向距離，其中所述ABS側(cè)具有變化深度的表面形狀并面對可旋轉(zhuǎn)盤片的表面； 前沿部分和后沿部分，其中所述兩個部分由橫向深空氣溝槽分隔； 容納嵌入的變換器的中央平板，形成于所述后沿部分中； 橫向定向的交徑通道，形成于所述前沿部分中； 中間設(shè)置的下行通道，其在所述后沿部分和所述前沿部分之間延伸，其中所述下行通道具有前沿端和后沿端以及由沿中心軸縱向定向的相互分隔的縱向邊緣縱向包圍形成；其中所述通道的所述縱向定向的邊緣在所述后沿部分內(nèi)高度相等，但在它們分隔所述深空氣溝槽處高度不相等，以及所述通道的所述縱向定向的邊緣還形成雙高度橋，所述雙高度橋分隔所述深空氣溝槽并且終結(jié)以形成扭結(jié)/橫桿，所述通道的所述縱向定向的邊緣與所述交徑通道交叉并由此形成T型氣流通道結(jié)構(gòu)，并且其中所述下行通道的所述后沿端鄰接所述中央平板； 第一對空氣穴，形成于所述后沿部分中所述下行通道的每一側(cè)； 第二對空氣穴，形成于所述前沿部分中所述交徑通道的每一側(cè)； 封閉淺隔壁，沿所述后沿形成所述第一對空氣穴的后沿邊界并隔絕來自所述第一對空氣穴的空氣流出。
2.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中在所述下行通道和所述交徑通道之間交叉點處的所述扭結(jié)/橫桿允許要加壓的通道進行預(yù)負荷敏感度控制。
3.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述下行通道和所述交徑通道之間的所述T型交叉點作為到所述中央平板的氣流向?qū)Р⑶壹词乖诟叩母叨葪l件下仍然向所述平板提供加壓。
4.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述雙高度橋使得能在傾斜角變化的情況下控制氣流。
5.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述封閉淺隔壁防止所述后沿下的空氣回流并由此顯著消除盤片潤滑劑的粘著和積累，并且去除所有能出現(xiàn)的粘著物。
6.如權(quán)利要求5所述的浮動塊，其中所述封閉淺隔壁上升到所述第一對空氣穴之上高大約25微米，所述封閉淺隔壁形成所述第一對空氣穴后沿邊界。
7.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述表面形狀充分干擾氣流圖案以在空氣支承層的固有頻率下阻尼所述第一縱向和轉(zhuǎn)動模式。
8.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中調(diào)解所述下行通道和交徑通道的寬度和深度提供了在所述中央平板上的目標(biāo)壓力的產(chǎn)生。
9.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述下行通道和所述深空氣溝槽被蝕刻到大約140微米的深度。
10.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述交徑通道被蝕刻到大約9微米的深度。
11.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述第一和第二空氣穴被蝕刻到大約34微米的深度。
12.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述雙高度橋由所述交徑通道的兩個外圍側(cè)邊緣形成，其中所述邊緣中較高的被蝕刻到9微米的深度，而所述邊緣中的另一個被蝕刻到25微米的深度。
13.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述前沿和所述后沿之間的距離是在大約0.85和I. 25暈米之間的長度。
14.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中兩側(cè)邊之間距離是在大約0.5和I. 0毫米之間的覽度。
15.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述下行通道具有所述浮動塊長度的大約50%到70%之間的長，所述浮動塊寬度的大約10%到20%之間的外圍邊緣的平行片段間的寬。
16.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述交徑通道具有所述浮動塊寬度大約25%到75%之間的橫向長度。
17.如權(quán)利要求I所述的浮動塊，其中所述ABS平面和背表面之間的厚度在大約0.16到0. 3毫米之間。
18.—種形成浮動塊的方法，包括 提供浮動塊襯底； 在第一離子研磨步驟中，在所述襯底的ABS側(cè)中蝕刻第一區(qū)域到9微米深度； 在第二離子研磨步驟中，在所述襯底的ABS側(cè)中蝕刻第二區(qū)域25微米的進一步深度，其中所述第二區(qū)域現(xiàn)在形成大約25微米和34微米累積深度的第二范圍； 在第三離子研磨步驟中，在所述襯底的ABS側(cè)中蝕刻第三區(qū)域106微米的進一步深度，其中所述第三區(qū)域包括大約深度140微米的第三范圍。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第三離子研磨步驟形成深空氣溝槽和下行通道。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二離子研磨步驟形成空氣穴和雙高度橋的較低部分。
21.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一離子研磨步驟形成交徑通道。
全文摘要
一種通過三步離子研磨步驟形成的具有在亞納米飛行高度提供氣動穩(wěn)定性ABS表面形狀的浮動塊。所述ABS設(shè)計通過位于后沿的淺隔壁顯著減少了潤滑劑積累并且去除了已積累的任何潤滑劑。而且在下行通道和交徑通道之間的交叉引導(dǎo)氣流向嵌入有變換器的中央平板流動從而即使在高的高度條件下該平板處的壓力也得到增強。所述浮動塊ABS被橫向深空氣通道劃分為兩個部分，但所述通道被以不相等高度的邊跨過深空氣通道的交徑通道橫跨。該雙高度橋使得傾斜角度變化得到補償以顯著減少盤磁道之間的壓力變化。
文檔編號G11B5/60GK102682787SQ201210022168
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者E·查, G·鄭, S·楊, Z·馮 申請人:前進科技公司, 新科實業(yè)有限公司