涂覆磁性帶頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】提供了用于保護(hù)帶頭避免磨損的技術(shù)。在示例中，方法包括在磁性帶頭上的元件上形成涂層，其中元件可以包括讀元件、寫(xiě)元件或兩者，并且其中涂層未在相鄰的帶承載表面上延伸。
【專(zhuān)利說(shuō)明】涂覆磁性帶頭
【背景技術(shù)】
[0001]磁性帶驅(qū)動(dòng)提供用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，例如用于執(zhí)行備份的工具。然而，出于各種原 因，磁性帶跨磁性記錄頭的帶承載表面的運(yùn)動(dòng)可能造成磨損。例如，摩擦侵蝕可能磨損掉頭 的活動(dòng)元件的材料。此外，跨頭的帶的摩擦可能導(dǎo)致摩擦充電，其可能造成帶頭的電化學(xué)磨 損。材料從讀/寫(xiě)元件和周?chē)娊橘|(zhì)的去除可以稱(chēng)為極尖凹陷(PTRhPTR可能增加活動(dòng)元件 和磁性帶之間的間隔，從而導(dǎo)致性能下降和頭失效。
【附圖說(shuō)明】
[0002] 在以下詳細(xì)描述中并且參照附圖描述了特定的示例性實(shí)施例，其中： 圖1為插入有帶盒的帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的圖； 圖2為帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意視圖； 圖3為示出所保存的比特的帶表面的圖； 圖4為當(dāng)前的讀/寫(xiě)頭的圖； 圖5為當(dāng)前的已涂覆的讀/寫(xiě)頭的圖； 圖6A和6B為當(dāng)前的已涂覆的讀/寫(xiě)頭的截面視圖； 圖7為具有僅在保持讀/寫(xiě)元件的絕緣層上形成的涂層的讀/寫(xiě)頭的圖； 圖8A和8B為具有僅在絕緣區(qū)上形成的涂層的讀/寫(xiě)頭的截面視圖；以及 圖9為用于在讀元件、寫(xiě)元件或兩者上的磁性帶頭上形成涂層的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0003] 記錄系統(tǒng)的維度已經(jīng)持續(xù)地減小以便增加可以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。這一趨勢(shì)包括讀和 寫(xiě)數(shù)據(jù)的磁性換能器(諸如讀/寫(xiě)頭）與記錄數(shù)據(jù)的磁性層之間的磁性間隔。磁性間隔是重 要參數(shù)，因?yàn)榛胤判盘?hào)的幅度隨著磁性間隔的增加而指數(shù)地降低。增加的磁性間隔增加了 回讀脈沖的寬度，其導(dǎo)致可以被記錄的減小的數(shù)據(jù)密度。寫(xiě)操作的質(zhì)量也隨著間隔而改變 并且減小的磁性間隔趨向于改進(jìn)寫(xiě)操作的質(zhì)量。
[0004] 涂層常?？梢杂糜趲ь^上以保護(hù)其避免來(lái)自帶頭與磁性帶之間交互的磨損和侵 蝕，所述磨損和侵蝕可能導(dǎo)致極尖凹陷。然而，該涂層增加了作為不期望的效應(yīng)的磁性間 隔。目前，涂層被施加在帶頭(包括全部帶承載表面)上。如在這里的示例中描述的，涂層可 以局部化至僅僅需要改進(jìn)磨損性能的區(qū)域。在許多示例中，從不需要涂層的區(qū)域去除涂層 減小了磁性間隔并且伴隨地改進(jìn)了系統(tǒng)的性能。在其他情形中，通過(guò)在不需要涂層的情況 下去除涂層，可以減輕可能與涂層相關(guān)聯(lián)的工藝缺陷，諸如電短接。
[0005] 圖1為插入有帶盒102的帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)100的圖。帶盒102供應(yīng)磁性帶104,磁性帶104 存儲(chǔ)在供帶卷軸106上。一旦插入帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)100,磁性帶104自動(dòng)地繞著多個(gè)帶軌108和驅(qū) 動(dòng)滾筒110并且跨讀/寫(xiě)頭112通過(guò)，以在收帶卷軸114上收集。
[0006] 在磁性帶104跨讀/寫(xiě)頭112拉動(dòng)時(shí)，其可能造成較軟表面上的磨損。例如，保持讀/ 寫(xiě)元件的絕緣層可能被侵蝕，而與絕緣層相鄰的較硬的帶承載表面保持未改變。結(jié)果，帶與 讀/寫(xiě)元件之間的分離可能增加。為了減輕此，在這里描述的示例中，讀/寫(xiě)頭112的讀/寫(xiě)元 件具有施加為保護(hù)它們避免損害的保護(hù)涂層。
[0007] 帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)100不必具有圖1中示出的配置。在一些示例中，帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)100可以具 有帶盒102,其包括供帶卷軸102和收帶卷軸114二者。在其他實(shí)施例中，磁性帶104可以從開(kāi) 放的供帶卷軸102供應(yīng)至開(kāi)放的收帶卷軸114,而無(wú)需封閉的盒。在全部這些示例中，保護(hù)涂 層對(duì)于減小磨損可以是有用的。
[0008] 圖2為帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)200的示意視圖。類(lèi)似標(biāo)記的項(xiàng)目如參照?qǐng)D1討論的。該示意視圖 示出可以用于從磁性帶104讀數(shù)據(jù)的電路和軟件框。帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)200可以具有處理器202,其 通過(guò)總線(xiàn)204耦接至多個(gè)其他單元。處理器202可以為微處理器、多核處理器、定制ASIC或任 意數(shù)量的其他單元。總線(xiàn)204可以為典型的處理器總線(xiàn)，諸如ISA總線(xiàn)、EISA總線(xiàn)、PCI總線(xiàn)、 PCIe總線(xiàn)、外圍總線(xiàn)，或者任意數(shù)量的其他類(lèi)型的總線(xiàn)。如果帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)200為較大的實(shí)施 方式中的網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)的一部分，則可以通過(guò)諸如但不限于SATA、SAS或光纖信道等的高速 主機(jī)接口 205來(lái)控制多個(gè)帶驅(qū)動(dòng)。
[0009] 存儲(chǔ)器206可以耦接于總線(xiàn)204以保持用于處理器202的指令。在示例中，存儲(chǔ)器 206保持引導(dǎo)處理器202訪問(wèn)讀/寫(xiě)電路208的指令，讀/寫(xiě)電路208通過(guò)R/W線(xiàn)210耦接于讀/ 寫(xiě)頭112中的讀/寫(xiě)元件。指令還可以引導(dǎo)處理器202通過(guò)總線(xiàn)204訪問(wèn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)214。電機(jī)驅(qū) 動(dòng)216通過(guò)電機(jī)功率線(xiàn)218耦接于使磁性帶104在卷軸106和114之間運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，從而使帶 跨讀/寫(xiě)頭112滑動(dòng)。
[0010] 讀/寫(xiě)頭112可以具有保護(hù)讀/寫(xiě)元件避免磨損的保護(hù)涂層216。在示例中，保護(hù)涂 層216僅僅形成在讀/寫(xiě)頭112中的讀/寫(xiě)元件上，并且其他帶承載表面保留未覆蓋。這將減 小讀/寫(xiě)元件上的磨損，同時(shí)允許帶與讀/寫(xiě)元件之間的較接近的磁性間隔。
[0011] 圖3為帶表面300的圖，示出所保存的比特302。在所示示例中，帶表面在每個(gè)數(shù)據(jù) 列304處存儲(chǔ)16比特，其中每比特對(duì)應(yīng)于讀/寫(xiě)頭中的讀/寫(xiě)元件。為了簡(jiǎn)化該圖，僅僅比特 和行的示例被標(biāo)記。在一些示例中，32個(gè)讀/寫(xiě)元件或更多可以用于提供每行甚至更多比 特。所得到的讀/寫(xiě)元件的小尺寸可能使得這些易受損害。此外，在一個(gè)或多個(gè)比特可以用 作奇偶校驗(yàn)比特306時(shí)，即使正確地讀或?qū)懕忍氐纳倭繑嗬m(xù)的失敗也可能損害系統(tǒng)。隨著例 如由于帶頭的磨損造成的更多損害累積，系統(tǒng)可能變得逐漸不可靠，例如降低可以存儲(chǔ)在 帶上的數(shù)據(jù)量。雖然涂層可以保護(hù)帶頭避免磨損，但是它們也可能增加讀/寫(xiě)元件與帶之間 的磁性分離，這也可能降低可靠性。
[0012] 圖4為當(dāng)前的讀/寫(xiě)頭400的示例的圖。兩組讀/寫(xiě)元件404被示出。讀/寫(xiě)元件404嵌 入在例如由氧化鋁丨形成的絕緣區(qū)406中。絕緣區(qū)域406的任一側(cè)上為其他帶承載表面 (TBSMOSJBS 408為促進(jìn)帶跨讀/寫(xiě)元件404的平滑運(yùn)動(dòng)并且充當(dāng)參考平面的硬表面。應(yīng)理 解，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，許多不同的頭架構(gòu)也是可能的。例如，讀和寫(xiě)元件可以形成 在相同基板上但定位為分開(kāi)一距離，諸如數(shù)微米，其中絕緣層在它們之間。在另一示例中， 讀和寫(xiě)元件可以形成在不同基板上并且膠合在一起。在另一示例中，讀和寫(xiě)元件可以完全 在分離的頭中。
[0013] 在示例中，TBS 408由所謂的AlTiC的碳化鋁鈦化合物<AfeCVT1G)制成。一般地，通 過(guò)在統(tǒng)稱(chēng)為"晶片"的陶瓷基板上構(gòu)建器件來(lái)制造薄膜磁性頭。晶片的基層可以為AlTiC。 AlTiC通常是導(dǎo)電的并且典型地包括大約30-35%重量比的TiC、24-28%重量比的Ti、6-7%重 量比的C，剩余的為Al2〇3。讀/寫(xiě)元件沉積在AlTiC晶片頂部上的在此稱(chēng)為絕緣區(qū)406的Al2〇3 層中。AlTiC的另一層隨后使用例如環(huán)氧樹(shù)脂膠合在絕緣層406上?；鶞?zhǔn)標(biāo)記410形成在 AlTiC層中或上，或者形成在形成讀/寫(xiě)元件的層中或上。基準(zhǔn)標(biāo)記410可以用于在組裝期間 促進(jìn)兩個(gè)TBS 408層的對(duì)準(zhǔn)。多層構(gòu)造隨后沿著讀/寫(xiě)元件404切片以形成讀/寫(xiě)頭。在一些 示例中，附加層沉積在AlTiC晶片上以形成所示的結(jié)構(gòu)。
[0014]隨著帶頭磨損，保持讀/寫(xiě)元件404的絕緣區(qū)406可能以高于TBS 480的AlTiC的速 率經(jīng)歷磨損。這可能造成讀/寫(xiě)元件在周?chē)腡BS 408的表面下方收縮，從而導(dǎo)致讀和寫(xiě)期 間增加的磁性分離和較小的可靠性。讀/寫(xiě)頭400的不同元件可能對(duì)于磨損的敏感度不同。 例如，讀元件412對(duì)于磨損可能比寫(xiě)元件414更加敏感。此外，讀元件412和寫(xiě)元件414不必集 成為單個(gè)Al 2〇3結(jié)構(gòu)，而是可以形成在分離結(jié)構(gòu)中并且結(jié)合在一起。
[0015]圖5為當(dāng)前的已涂覆的讀/寫(xiě)頭500的圖。類(lèi)似標(biāo)記的項(xiàng)目如參照?qǐng)D4討論的。為了 保護(hù)讀/寫(xiě)元件404避免磨損，涂層502可以施加在讀/寫(xiě)頭500的整個(gè)表面上。涂層502在圖 6A和6B中示出的截面視圖中進(jìn)一步討論。
[0016]圖6A和6B為當(dāng)前的已涂覆的讀/寫(xiě)頭500的截面視圖。類(lèi)似標(biāo)記的項(xiàng)目如參照?qǐng)D4 和5討論的。在一些示例中，涂層502為包括作為例如氮化硅(SiN)的電絕緣體的下層以及諸 如Ti/Ti02的抗磨損材料的上層的雙層結(jié)構(gòu)。在一些示例中，涂層50 2可以為例如 SiM / Ti / SiN /11的多層層疊體?？梢宰⒁獾降氖?，這不是化合物，因?yàn)門(mén)i02與鈦的沉積一 致地形成。在一些情況下，絕緣層和抗磨損層均可以為數(shù)nm厚，諸如均6nm厚。在其他示例 中，涂層502可以為絕緣并且抗磨損的單層結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前應(yīng)用中，涂層502通過(guò)濺射沉積施加 在整個(gè)讀/寫(xiě)頭500(包括TBS 408和讀/寫(xiě)元件404)上。涂層502保護(hù)讀元件412和寫(xiě)元件414 避免磨損，從而實(shí)質(zhì)上改進(jìn)帶頭500的可靠性。
[0017] 然而，涂層502增加了圖6B中由箭頭604指示的磁性帶602與讀/寫(xiě)元件404之間的 磁性間隔。對(duì)于上述示例來(lái)說(shuō)，磁性間隔604被增加了涂層的厚度，例如大約12nm，從而忽略 任何來(lái)自極尖凹陷的變化造成的影響。由圖6A中的箭頭606指示的極尖凹陷是絕緣層406與 相鄰的TBS 408之間的深度變化，并且常常在大約10nm深度。
[0018] 磁性間隔的增加使回讀SNR降級(jí)。在一些示例中，其可以使回讀SNR降級(jí)數(shù):dB。由 于對(duì)于當(dāng)前的高密度記錄單元的名義磁性間隔可以為大致40nm，涂層502可以向總的磁性 間隔增加顯著量。因此，涂層502提供了有限區(qū)域內(nèi)的益處，而降低了記錄/回讀性能。此外， 涂層502可能模糊基準(zhǔn)標(biāo)記410(圖4)，從而增加組裝工藝的復(fù)雜性。另外，如果雙層結(jié)構(gòu)中 的絕緣層(諸如SiN層)不均勻，則涂層502可能造成讀/寫(xiě)元件404之間的電短接，和/或如果 抗磨損層(諸如Ti/Ti02層)是可導(dǎo)的，則造成讀或?qū)懺?04與AlTiC 408之間的電短接。
[0019] 圖7為具有僅在保持讀/寫(xiě)元件404的絕緣層406上形成的涂層702的讀/寫(xiě)頭700的 圖。類(lèi)似標(biāo)記的項(xiàng)目如參照?qǐng)D4描述的。如圖7所示，涂層可以在對(duì)于性能或工藝具有惡化影 響的區(qū)中被去除或不沉積，并且在對(duì)于性能和工藝具有有益影響的區(qū)中保留或沉積。將涂 層限制于絕緣層406允許基準(zhǔn)標(biāo)記410被看見(jiàn)，從而使帶頭700的組裝更容易執(zhí)行。此外，限 制涂層可以減小磁性間隔，如參照?qǐng)D8A和8B討論的。
[0020] 圖8A和8B為具有僅在絕緣區(qū)406上形成的涂層的讀/寫(xiě)頭800的截面視圖。類(lèi)似標(biāo) 記的項(xiàng)目如參照先前附圖描述的。在圖8B中，磁性帶602示為與TBS 408接觸，TBS 408未被 涂層阻擋。由箭頭804指示的帶與讀/寫(xiě)元件404之間所得到的磁性間隔相比較圖6B被減小。 此外，讀/寫(xiě)元件404的短接的機(jī)會(huì)已被減小。因?yàn)橥繉?02形成在絕緣區(qū)406和讀/寫(xiě)元件 404上，頭壽命不受影響。
[0021] 涂層702不限于圖7和8中示出的配置，而是可以涵蓋具有僅在對(duì)于磨損敏感的區(qū) 上形成的涂層的任何數(shù)量的變型。在一個(gè)示例中，涂層702可以形成在讀元件412、數(shù)據(jù)讀取 器屏蔽、伺服讀取器以及伺服讀取器屏蔽上，從而例如允許寫(xiě)元件414被暴露。在另一示例 中，涂層702可以形成在讀元件412、數(shù)據(jù)讀取器屏蔽、寫(xiě)元件414、伺服讀取器以及伺服讀取 器屏蔽上。在另一示例中，涂層702可以形成在相鄰的電介質(zhì)區(qū)上。
[0022] 圖9為用于在讀元件、寫(xiě)元件或兩者上的磁性帶頭上形成涂層的方法。在一些示 例中，涂層可以通過(guò)在整個(gè)結(jié)構(gòu)上施加涂層并且隨后將其從諸如TBS的區(qū)域去除而形成在 結(jié)構(gòu)的一部分上。用于去除涂層的方法可以包括任意數(shù)量的物理和化學(xué)工藝，諸如光刻。在 光刻中，掩?？梢允┘釉诒砻娴膶⒉槐煌扛驳牟糠稚?。涂層可以通過(guò)濺射施加，并且隨后通 過(guò)化學(xué)或離子束蝕刻來(lái)剝離。在另一技術(shù)中，機(jī)械掩?？梢杂糜谠谕繉映练e期間覆蓋帶頭 的部分，阻止涂層被施加于那些位置。
[0023] 表面處理可以用于改變涂層參數(shù)。例如，表面預(yù)處理可以用于減少不期望的區(qū)中 的涂層粘度。類(lèi)似地，表面預(yù)處理可以用于增加期望的區(qū)中的涂層粘度。
[0024] 在另一示例中，成品的帶頭可以由完全涂覆或完全未涂覆的個(gè)體形成的工件組裝 而成。這將具有將涂層控制于期望的精確區(qū)的優(yōu)點(diǎn)。然而，組裝工藝可能比在其他工序的一 些中更加復(fù)雜。
[0025] 除了去除材料以外，涂層可以施加于期望的特定區(qū)。例如，可以使用離子束涂覆技 術(shù)。
[0026] 目前描述的技術(shù)示例可以容易有各種修改和替代形式并且僅出于說(shuō)明目的示出。 例如，本技術(shù)可以用于先前組裝的帶頭或在組裝工藝期間使用。此外，應(yīng)理解，本技術(shù)并不 意圖限于在此公開(kāi)的具體技術(shù)示例。實(shí)際上，所附權(quán)利要求的范圍被視為包括對(duì)于所公開(kāi) 的主題所屬的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的全部替代、修改和等同物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種磁性讀/寫(xiě)頭，包括： 包括讀元件和寫(xiě)元件的讀/寫(xiě)區(qū)； 在所述讀元件、所述寫(xiě)元件或兩者上的保護(hù)涂層， 其中所述保護(hù)涂層未覆蓋設(shè)置為接近所述讀/寫(xiě)區(qū)的帶承載表面，并且其中所述保護(hù) 涂層設(shè)計(jì)為保護(hù)所述讀/寫(xiě)區(qū)以避免磨損。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)涂層包括絕緣材料的層以及抗磨損材料 的層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)涂層包括氮化硅的層以及具有二氧化鈦 的鈦的層。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)涂層以第一厚度覆蓋讀元件并且以第二 厚度覆蓋寫(xiě)元件。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述讀元件具有保護(hù)涂層并且所述寫(xiě)元件沒(méi)有保 護(hù)涂層。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述讀/寫(xiě)區(qū)相對(duì)于所述帶承載表面凹進(jìn)。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述讀/寫(xiě)區(qū)上的所述涂層的上表面基本上與所 述帶承載表面平齊。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括兩個(gè)帶承載表面，其中第一帶承載表面設(shè)置在所 述讀/寫(xiě)頭之前的帶運(yùn)動(dòng)方向上，并且第二帶承載表面設(shè)置在所述讀/寫(xiě)頭之后的帶運(yùn)動(dòng)方 向上。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述兩個(gè)帶承載表面中的至少一個(gè)包括碳化鋁鈦 (AlTiC)化合物。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述讀元件處于與所述寫(xiě)元件分離的基板中。11. 一種用于保護(hù)磁性帶頭的方法，所述方法包括在所述磁性帶頭上的元件上形成涂 層，其中所述元件可以包括讀元件、寫(xiě)元件或兩者，并且其中所述涂層未在相鄰的帶承載表 面上延伸。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括： 在磁性帶頭上沉積涂層；以及 去除所述涂層的一部分，其中所述涂層在所述磁性帶頭的所述元件的至少一部分上保 持完整。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過(guò)光亥IJ、離子束蝕亥IJ、化學(xué)蝕亥IJ、鉆石研磨或 其任意組合來(lái)去除所述涂層。14. 一種帶驅(qū)動(dòng)，包括： 包括讀/寫(xiě)區(qū)的帶頭，所述讀/寫(xiě)區(qū)包括讀元件和寫(xiě)元件，其中保護(hù)涂層設(shè)置在所述讀 元件、所述寫(xiě)元件或兩者上，其中所述保護(hù)涂層未覆蓋設(shè)置為接近所述讀/寫(xiě)區(qū)的帶承載表 面，并且其中所述保護(hù)涂層設(shè)計(jì)為保護(hù)所述讀/寫(xiě)區(qū)以避免磨損；以及 包括供帶卷軸、收帶卷軸以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶傳輸機(jī)構(gòu)。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的帶驅(qū)動(dòng)，還包括： 帶盒，其中所述帶盒包括所述供帶卷軸；以及 帶驅(qū)動(dòng)體，其中所述帶驅(qū)動(dòng)體包括所述收帶卷軸。
【文檔編號(hào)】G11B15/00GK105874537SQ201380079997
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2013年7月31日
【發(fā)明人】B.布容, M.A.霍爾姆伯格, C.C.B.帕蒂, P.W.普爾曼, M.沙羅克, G.斯普拉特, S.A.斯萬(wàn)貝克
【申請(qǐng)人】惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)