硬盘磁头的飞高微控相关技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文*摘要随着磁记录密度的提高，硬盘磁头的飞高也越来越低。由于头盘间距进入了纳米尺度，磁头盘片系统间相互作用的传统分析模型已经失效，从而对超低飞高条件下的头盘系统分析和实现技术带来了挑战。因为即使是纳米尺度的飞高损失也会对磁头盘片系统的稳定性和可靠性产生重大影响，它可能会促使滑块和盘片接触，从而造成磁头读写失败和数据损失，影响磁头读写速度和精度。在磁头的写操作过程中，写线圈通电产生的热量及周围环境的热量会引起读写磁头的热膨胀，进而影响到头盘界面中读写磁头和盘片之间的距离。而读操作是通过磁阻效应读取数据，不需要额外加电，不会引起磁头的热膨胀。为避免在写操

2、作过程中发生头盘界面的碰撞，磁头在读操作过程中就必须维持一个充足的裕量，要飞的更高一点，这是当前影响飞高进一步降低的最大障碍。为解决这个问题，减少飞高损失，提出了一种飞高控制技术，即热飞高控制滑块。从热飞高控制滑块的基本结构出发，结合磁头盘片界面结构，具体分析了微加热器对热飞高控制滑块稳定性的影响。给出了热飞高控制滑块的有限元模型及仿真结构，系统论述了影响整个头盘系统稳定性的各种因素，如微加热器的大小、微加热器的加热线圈的输入电流，微加热器与空气轴承表面的距离等。对各种不同的影响因素作了具体分析，在仿真的基础上分析了这些因素对整个头盘系统的影响，并对微加热器的加热线圈进行

3、了研究。通过系统仿真，结果表明：增加微加热器的输入电流可以带来更好的加热性能，降低飞高，但热响应时间却并没有明显的降低；减小微加热器与空气轴承表面之间的距离不仅增加了系统的加热性能，同时也增加了热响应时间；减小微加热器的尺寸能有效增加系统的加热性能，但热响应时间没有明显的减小；由于微加热器的加热线圈对系统的加热性能有极大影响，对其结构和缠绕方式作了分析。仿真结果为指导实际热飞高控制滑块系统设计提供了理论依据。关键词：飞高，热突出，热飞高控制*本课题受到国家自然科学基金(No.60773189),湖北省自然科学基金(No.2010CDB01601)和中央高校基本科研业务费(

4、No.HUST2010MS065)的资助I华中科技大学硕士学位论文*AbstractThedemandforever-greaterstoragecapacityinmagneticrecordingcontinuestopushthehead-mediaspacingtobereducedto6.5-7nminordertoachievearecording2densityofTb/inandbeyond.AndthecorrespondingFHbetweentheread-writeheadelementandthedisksurfacewillbemerely2.

5、5-3nm.Insuchalowflying-heightcondition,itbecomesmoreimportanttokeepthehead-mediaspacinglossassmallaspossibleduringdiskoperations,foreventhenanometerscaleofFHlosswillgreatlyimpactthestabilityandreliabilityofthehead-diskinterface.Accordingtothebasicstructureofthethermalflyingheightcontrolsl

6、ider,andcombinedwiththeheaddiscinterfacestructure,weanalyzetheinfluenceofthemicro-heaterontheheatingstabilityoftheflyingheightcontrolslider.Thefiniteelementmodelofthethermalflyingheightcontrolsliderisgiven,anddiscussesvariousfactorssystematically,whichimpactthestabilityoftheentireheaddisk

7、interface,suchasthesizeofmicro-heaters,theinputcurrentoftheheatingcoilofthemicroheaters,andthedistancebetweenthemicro-heaterandtheairbearingsurface.Thenwemakeadetailedanalysisofkindsoffactors,andanalyzeseriouslyhowthesefactorsaffectthestabilityoftheheaddisksystemont