(57)【要約】【課題】密閉筐体を有するディスク・ドライブ装置において、温度変化によるクリアランス変化が小さいヘッド・スライダを設計する。【解決手段】本発明の一実施形態の密閉されたＨＤＤに使用されるヘッド・スライダ設計手法は、ヘッド素子部内の金属膜体積に着目する。ヘッド素子部突出量は、その内部の金属膜体積に依存する。具体的には、金属膜体積が増加すると突出量が増加する。スライダ浮上高の圧力感度は、主にそのＡＢＳ形状に依存する。本形態のヘッド・スライダ設計は、金属膜体積とヘッド素子部突出量の温度感度との関係を決定し、さらに、その関係に基づいて、ＡＢＳ形状と金属膜体積を規定するヘッド素子部構造との関係を決定する。これにより、密閉されたＨＤＤ内でのクリアランスの温度による変化を極めて小さくすることができる。【選択図】図１０
2009146526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク・ドライブ装置の密閉された筐体内に実装するヘッド・スライダの設計方法であって、
ヘッド素子部の突出量の温度感度とヘッド素子部の一部を構成する金属膜体積との関係を決定し、
前記筐体を密閉するときの温度と内圧とを決定し、
前記温度及び内圧に対する、前記ヘッド素子部の突出量の温度感度が予め設定されている範囲内になるように、前記金属膜体積を規定する、
ヘッド・スライダの設計方法。
【請求項２】
前記金属膜体積と前記突出量の温度感度との間の関係を指数関数近似により特定する、
請求項１に記載のヘッド・スライダの設計方法。
【請求項３】
前記金属膜をパーマロイで形成し、
前記指数関数近似において、ｙ＝ｋｅｘｐ０．９ｘ（ｙは前記金属膜体積、ｋは設計により決定される数値、ｘは３０℃あたりの突出量変化）の関係が成立する、
請求項２に記載のヘッド・スライダの設計方法。
【請求項４】
前記突出量の温度感度が予め設定されている範囲外である場合、前記金属膜体積を再規定する、
請求項１に記載のヘッド・スライダの設計方法。
【請求項５】
ディスク上の半径位置による前記突出量の温度感度のばらつきが予め設定した範囲内にあるように、前記金属膜体積を規定する、
請求項１に記載のヘッド・スライダの設計方法。
【請求項６】
前記前記突出量の温度感度が半径位置によらず一定とする近似を使用する、
請求項１に記載のヘッド・スライダの設計方法。
【請求項７】
前記ヘッド素子部内に、前記金属膜体積を調整するための金属膜を配置する、
請求項１に記載のヘッド・スライダの設計方法。
【請求項８】
前記金属膜体積を調整するための金属膜を、前記ヘッド素子部のリード素子及びライト素子のある空気軸受面の反対側に配置する、
請求項７に記載のヘッド・スライダの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスク・ドライブ装置に使用されるヘッド・スライダの設計方法に関し、特に密閉された筐体内で使用されるヘッド・スライダの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、大容量・高記録密度、さらには高速アクセスに対する要求から、磁気ディスクを高速回転させ、ヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）を高速駆動させている。このため、少なからず、空気の乱れ（風乱）が生じ、磁気ディスクやＨＧＡに振動が発生する。この風乱振動は、高密度に記録された磁気ディスク上のデータにヘッドを位置決めする際の大きな障害となる。風乱の発生はランダムであり、その大きさや周期を予測することは難しく、迅速かつ正確な位置決め制御は、複雑・困難になるためである。また、風乱振動は騒音の要因ともなり装置の静粛性を損なう要因ともなる。
【０００３】
高速回転に伴う装置内の空気の作用で発生する問題としては、上記以外に消費電力の増加がある。磁気ディスクを高速で回転させると、その近傍の空気も一緒に引きずられて回転する。一方、磁気ディスクから離れた空気は静止しているため、この間にせん断力が発生し、ディスク回転を止めようとする負荷となる。これは風損と呼ばれ、高速回転になればなるほど大きくなる。この風損に逆らって高速回転を行うには、モータは大きな出力を必要とし、大きな電力を必要とする。
【０００４】
ここで、前記風乱及び風損は装置内部の気体の密度に比例することに着目し、密封されたＨＤＤ内において、空気の代わりに低密度の気体を封入して風乱や風損を低減しようとするアイデアがある。低密度の気体としては、水素やヘリウムなどが考えられるが、実使用を考慮すると、効果が大きく、安定していて安全性の高いヘリウムが最適と考えられる。ヘリウム・ガスを密閉したＨＤＤでは、上記問題を解決し、迅速かつ正確な位置決め制御、省電力、良好な静粛性を実現できる。
【０００５】
密封されたＨＤＤ内においてはヘリウム・ガスのモル数は一定であり、温度変化に応じて内圧が変化する。具体的には、温度上昇に応じて内圧が上昇する。ヘッド・スライダの浮上高はＨＤＤの内圧の変化に応じて変化し、具体的には、内圧が低下すると浮上高も低下する。このような温度変化に従う内圧の変化による浮上高変化の問題を解決するため、内部の圧力を温度制御により調整する技術が、例えば特許文献１において開示されている。
【特許文献１】特開平６−１７６５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、密封されたＨＤＤ内部全体の温度を正確に制御することは容易なことではなく、また、温度制御のための装置が必要となる。また、ピエゾ素子やヘッド・スライダに実装されたヒータにより、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを調整する技術が提案されている。このようなクリアランス調整機構を使用することによって、温度変化によるクリアランス変化を補償することができる。
【０００７】
しかし、クリアランス調整機構を有していないＨＤＤにおいては、付加的な装置を使用することなく内圧変化によるスライダ浮上高変化を補償する仕組みが要求される。また、クリアランス調整機構を有するＨＤＤにおいても、より正確なクリアランス制御を行うために、その調整頻度及び調整量は小さいことが好ましい。従って、密封されたＨＤＤ内において、ヘッド・スライダが、温度変化によるスライダ浮上高変化を自動的に補償することが好ましい。
【０００８】
ここで、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスは温度により変化することが知られている。これは温度上昇によりヘッド素子部が膨張（突出）することに起因し、温度上昇に従ってクリアランスが減少する。上述のように、密閉されたＨＤＤ内における内圧は温度上昇に従って上昇するため、温度上昇に従ってスライダの浮上高は増加する。一方、温度上昇に従ってヘッド素子部が突出することで、クリアランスは減少する。従って、密閉ＨＤＤにおいては、スライダの浮上高とヘッド素子部の突出量とが、温度変化によるクリアランス変化を互いに補償するように変化する。
【０００９】
しかし、ヘッド・スライダの通常設計に従いスライダ及びヘッド素子部をそれぞれ設計した場合、温度変化によるクリアランス変化に対して、十分な上記補償量を得ることができルとは限らない。従って、密閉ＨＤＤにおいて温度変化によるクリアランス変化をより小さくするために、温度変化によるスライダ浮上高とヘッド素子部突出量の変化量をできる限り一致させるようにヘッド・スライダを設計することができる具体的な方法が要求される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、ディスク・ドライブ装置の密閉された筐体内に実装するヘッド・スライダの設計方法である。この方法は、ヘッド素子部の突出量の温度感度とヘッド素子部の一部を構成する金属膜体積との関係を決定する。前記筐体を密閉するときの温度と内圧とを決定する。前記温度及び内圧に対する、前記ヘッド素子部の突出量の温度感度が予め設定されている範囲内になるように、前記金属膜体積を規定する。ヘッド素子部の金属膜体積から突出量の温度感度を特定することで、密閉筐体を有するディスク・ドライブ装置において、温度変化によるクリアランス変化が小さいヘッド・スライダを設計することができる。
【００１１】
好ましい例において、前記金属膜体積と前記突出量の温度感度との間の関係を指数関数近似により特定する。さらに好ましい例において、前記金属膜をパーマロイで形成し、前記指数関数近似において、ｙ＝ｋｅｘｐ０．９ｘ（ｙは前記金属膜体積、ｋは設計により決定される数値、ｘは３０℃あたりの突出量変化）の関係が成立する。これらにより、正確で効率的な設計を行うことができる。
【００１２】
前記突出量の温度感度が予め設定されている範囲外である場合、前記金属膜体積を再規定する。これにより、温度変化によるクリアランス変化を効率的かつ正確に所望の範囲内にすることができる。
【００１３】
ディスク上の半径位置による前記突出量の温度感度のばらつきが予め設定した範囲内にあるように、前記金属膜体積を規定することが好ましい。これにより、半径位置によらずヘッド素子部突出量の変化量を小さくすることができる。前記突出量の温度感度が半径位置によらず一定とする近似を使用することが好ましい。これにより、正確で効率的な設計を行うことができる。
【００１４】
好ましい例において、前記ヘッド素子部内に、前記金属膜体積を調整するための金属膜を配置する。これにより、ヘッド素子部の機能を損ねることなく、金属膜体積を調整することができる。さらに、前記金属膜体積を調整するための金属膜を、前記ヘッド素子部のリード素子及びライト素子のある空気軸受面の反対側に配置することが好ましい。これにより、ヘッド素子部の機能への影響をさらに小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、密閉筐体を有するディスク・ドライブ装置において、温度変化によるクリアランス変化が小さいヘッド・スライダを設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。本実施形態においては、ディスク・ドライブ装置の例として、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）について説明する。本形態のＨＤＤは密閉された筐体を有し、その内部に低密度気体が封入されている。使用する低密度気体は、水素やヘリウムが考えられるが、効果が大きく、安定していて安全性の高いヘリウムが最適である。従って、以下においてはヘリウムを使用する例を説明する。
【００１７】
本形態は、密閉されたＨＤＤに使用されるヘッド・スライダの設計に特徴を有している。密閉されたＨＤＤ内において、スライダ浮上高とヘッド素子部突出量の温度感度の符号は逆である。より具体的には、温度が上昇すると、スライダ浮上高は上昇し、ヘッド素子部突出量は増加する。これらのスライダ浮上高変化とヘッド素子部突出量をバランスさせることによって、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間の温度変化によるクリアランス変化を非常に小さくすることができる。
【００１８】
本形態のヘッド・スライダ設計手法は、ヘッド素子部内の金属膜体積に着目する。ヘッド素子部突出量は、その内部の金属膜体積に依存する。具体的には、金属膜体積が増加すると突出量が増加する。スライダ浮上高の圧力感度は、主にその空気軸受面（Air Bearing Surface：以下ＡＢＳと称す）の形状に依存する。本形態のヘッド・スライダ設計は、金属膜体積とヘッド素子部突出量の温度感度との関係を決定し、これに基づいて、クリアランスの温度感度が所定内となるようにＡＢＳ形状と金属膜体積を規定するヘッド素子部構造とを設計する。これにより、密閉されたＨＤＤ内でのクリアランスの温度による変化を極めて小さくすることができる。
【００１９】
本形態のヘッド・スライダの設計方法の詳細を説明する前に、密閉されたＨＤＤ及びヘッド・スライダの構造について説明する。図１は、典型的な密閉されたＨＤＤ１の構成を模式的に示す斜視図である。ＨＤＤ１は、ヘッド・ディスク・アセンブリ１０（以下においてＨＤＡ）と、ＨＤＡ１０の外部底面に固定された制御回路基板５０とを有している。制御回路基板５０は、外部ホストとのインターフェース・コネクタ５０１とインターフェース・コネクタ５０１及び各種ＩＣが実装された基板５０２とを有している。ＨＤＡ１０は、ベース１０２及びトップ・カバー２０１を有している。
【００２０】
ベース１０２及びトップ・カバー２０１が筐体の主要部品となる。ベース１０２とトップ・カバー２０１とが形成する内部の空間内には、ＨＤＡ１０を構成する各構成部品が収容されている。本形態のＨＤＤ１は、収容空間内に空気よりも密度が小さい低密度気体が封入される。使用する低密度気体は、水素やヘリウムが考えられるが、効果が大きく、安定していて安全性の高いヘリウムが最適である。
図２に示される筐体の収容空間内の各構成要素の動作は、制御回路基板５０上の制御回路が行う。図２は、密閉されたＨＤＤ１の筐体のトップ・カバー２０１がない状態の上面図を示している。ヘッド・スライダ１０５は、磁気ディスク１０１への書き込み及び／又は読み出しを行う。アクチュエータ１０６は、ヘッド・スライダ１０５を保持し、それを移動する。アクチュエータ１０６は回動軸１０７に回動自在に保持されており、駆動機構としてのボイス・コイル・モータ（以下、ＶＣＭ）１０９によって駆動される。アクチュエータ１０６及びＶＣＭ１０９のアセンブリは、ヘッド・スライダ１０５の移動機構である。磁気ディスク１０１は、ベース１０２に固定されたスピンドル・モータ（以下、ＳＰＭ）１０３に保持され、ＳＰＭ１０３により所定の角速度で回転される。
【００２１】
磁気ディスク１０１からのデータの読み取り／書き込みのため、アクチュエータ１０６は回転している磁気ディスク１０１表面のデータ領域上空にヘッド・スライダ１０５を移動する。磁気ディスク１０１に対向するスライダのＡＢＳと回転している磁気ディスク１０１との間の空気の粘性による圧力が、アクチュエータ１０６によって磁気ディスク１０１方向に加えられる圧力とバランスすることによって、ヘッド・スライダ１０５は磁気ディスク１０１上を一定のギャップを置いて浮上する。このため、筐体内の内圧が変化すると、ヘッド・スライダ１０５の浮上高が変化する。具体的には、内圧が上昇すると、浮上高も上昇する。
次に、ヘッド・スライダ１０５の構造について説明する。図３は、典型的なヘッド・スライダ１０５のトレーリング端の構造を模式的に示す断面図である。図３において、磁気ディスク１０１は右方向に回転しており、ヘッド・スライダ１０５の進行方向は図３における左方向である。ヘッド・スライダ１０５は、スライダ３０１と、そのトレーリング側端に形成されているヘッド素子部３０２とを有している。ヘッド素子部３０２は、リーディング側から、リード素子３２１とライト素子３２２とを有している。ヘッド素子部３０２は、リード素子３２１とライト素子３２２の周囲にアルミナなどの絶縁保護膜３２３を有し、ヘッド素子部３０２全体はその保護膜３２３で保護されている。
【００２２】
リード素子３２１は、リーディング側から、下部シールド３５１、磁気抵抗センサ３５２、上部シールド３５３を有している。ライト素子３２２は、薄膜コイル３６１と記録磁極３６２とを有している。ライト素子３２２は、薄膜コイル３６１を流れる電流で記録磁極３６２間に磁界を発生し、磁気データを磁気ディスク１０１に記録するインダクティブ素子である。リード素子３２１は磁気抵抗型の素子であって、磁気異方性を有する磁気抵抗センサ３５２を備え、磁気ディスク１０１からの磁界によって変化するその抵抗値によって磁気ディスク１０１に記録されている磁気データを読み出す。
【００２３】
ヘッド素子部３０２はスライダ３０１を構成するアルチック（ＡｌＴｉＣ）基板に、薄膜形成プロセスを用いて形成される。ヘッド・スライダ１０５は磁気ディスク１０１上を浮上しており、その磁気ディスク対抗面３１１がＡＢＳである。スライダ３０１の浮上高は、主に、ＡＢＳ形状、アクチュエータ１０６の押圧力、そして密封されているヘリウム・ガスの圧力（内圧）によって変化する。内圧の上昇により、スライダ３０１の浮上高は上昇する。
図４は、密閉されたＨＤＤ１内における、温度変化に応じたスライダ３０１の浮上高及びヘッド素子部３０２の突出量の変化を模式的に示している。図４（ａ）は低温における状態を示し、図４（ｂ）は高温における状態を示している。ＨＤＤ１内の温度が上昇すると図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に変化する。具体的には、圧力上昇に伴いスライダ３０１の浮上高が、ＦａからＦｂに上昇する。一方、ヘッド素子部３０２の突出量は、ＰＲａからＰＲｂに増加する。クリアランスは、ＣａからＣｂに変化する。
【００２４】
磁気ディスク１０１とヘッド素子部３０２との間のクリアランス変化は、スライダ３０１の浮上高変化（Ｆｂ−Ｆａ）と、ヘッド素子部３０２の突出量変化（ＰＲｂ−ＰＲａ）の差（（Ｆｂ−Ｆａ）−（ＰＲｂ−ＰＲａ））で表すことができる。浮上高変化と突出量変化が、相互に完全に補償し合い、これらの差分が０であれば、温度変化があってもクリアランスは一定に維持される。
【００２５】
以下において、本形態のヘッド・スライダ設計について、より詳細に説明する。密閉されたＨＤＤ１内におけるヘリウム・ガスのモル数は一定である。従って、ヘリウム・ガスの内圧Ｐ、ヘリウム・ガス収容空間の体積Ｖ、密封されているヘリウム・ガスのモル数ｎ、気体常数Ｒ、収容空間内の温度Ｔの間に次の関係が成立する。
ＰＶ＝ｎＲＴ                          （数式１）
収容空間の体積Ｖ、モル数ｎ、そして定数Ｒは一定である。
【００２６】
また、ヘリウム・ガス封入時の温度及び内圧を、それぞれＴ０、Ｐ０とすると、次の関係が成立する。
Ｐ＝Ｔ×（Ｐ０／Ｔ０）                （数式２）
例えば、温度３０℃において１気圧のヘリウム・ガスを封入した場合、３０℃の温度変化は、０．１気圧の圧力変化をもたらす。
【００２７】
図５は、密閉されたＨＤＤ１内において、温度変化とスライダ３０１の浮上高変化との関係を示すシミュレーション結果を示している。二つの異なる設計のＨＤＤについてシミュレーションを行った。また、密閉された空間内に、ヘリウム・ガスを、３０℃、１気圧において封入したＨＤＤについてシミュレーションを行った。浮上高は、圧力（温度）と略正比例の関係にある。
【００２８】
従って、密閉されたＨＤＤ１内において、図５に示すように、浮上高と温度（圧力）との間の関係は、一次関数で近似することができる。つまり、スライダ浮上高の温度感度（圧力感度）は一定であり、温度上昇に従い浮上高が上昇する。図５において、温度を表すＸ軸における０は３０℃の基準温度であり、図５は、−２０℃〜８０℃の温度範囲を示している。浮上高を表すＹ軸の０は温度３０℃（１気圧）における浮上高に相当する。
【００２９】
図６は、ヘッド素子部３０２の金属膜体積と、温度変化によるヘッド素子部３０２の突出量変化（突出量の温度感度）との関係を示すシミュレーション結果である。スライダ３０１をアルチックで形成し、絶縁保護膜３２３をセラミック材料のアルミナで形成し、リード素子３２１やライト素子３２２などのヘッド素子部３０２の金属構造部をパーマロイで形成するヘッド・スライダ１０５構造についてシミュレーションを行った。
【００３０】
Ｘ軸はヘッド・スライダ１０５のリーディング端からの距離であり、Ｙ軸は３０℃あたりの突出量である。図６の各線は、それぞれ異なる金属膜体積の突出量である。スライダ３０１のトレーリング端は、線Ａで示されている。図６から理解できるように、金属膜体積が増加すると突出量の温度感度が増加し、金属膜体積が減少すると突出量の温度感度が減少する。従って、金属膜体積を調整することで、突出量の温度感度を調整することができる。
【００３１】
図７は、金属膜体積とヘッド素子部３０２の突出量の温度感度との関係を示すシミュレーション結果である。シミュレーションは、図６に示したシミュレーションと同様の条件において行った。図７において、Ｘ軸は金属膜体積であり、Ｙ軸は３０℃あたりの突出量変化（温度感度）を示している。実際のヘッド・スライダ１０５の設計に使用される現実的な範囲は、３０℃あたりの突出量変化が０．５ｎｍ〜２．５ｎｍの範囲である。この範囲内において、金属膜体積と突出量の温度感度との間の関係は、対数関数（指数関数）で近似することができる。具体的には、突出量の温度感度は金属膜体積の対数関数で表すことができ、同様に、金属膜体積は突出量の温度感度の指数関数で表すことができる。
【００３２】
図６及び図７に示したシミュレーション結果から、金属膜体積ｙとヘッド素子部３０２の突出量の温度感度ｘ（３０℃あたりの突出量変化）との関係は、図８に示したようになる。図８において、Ｘ軸は３０℃あたりの突出量であり、Ｙ軸は金属膜体積を表している。金属膜体積ｙは、突出量の温度感度ｘの指数関数で近似することができる。図８のグラフは、以下の関係を満たしている。
ｙ＝２．５×１０３ｅｘｐ（０．９ｘ）    （数式３）
２．５の比例係数は、ＨＤＤの設計に従ってある程度の変更を行うが、指数関数の係数０．９は、いずれのＨＤＤにおいても略同様の値を使用することができる。
【００３３】
突出量の圧力感度と温度感度とは比例関係にあり、温度３０℃において１気圧のヘリウム・ガスを封入した場合、３０℃あたりの突出量変化ｘは０．１気圧あたりの突出量変化（突出量の圧力感度）である。従って、上記例において、１気圧によるスライダ３０１の浮上高変化が１．５ｎｍである場合、金属膜体積は１０×１０３μｍ３となるように、ヘッド素子部３０２を設計する。１００００μｍ３の金属膜体積において、３０℃の温度上昇による突出量は、０．１気圧による浮上高変化と同じ、１．５ｎｍである。同様に、１気圧によるスライダ３０１の浮上高変化１．０ｎｍと６×１０３μｍ３の金属膜体積の突出量とが一致し、１気圧による浮上高変化が０．５ｎｍと、４×１０３μｍ３の金属膜体積の突出量とが一致する。
【００３４】
ヘッド・スライダ１０５の設計は、密閉されたＨＤＤ１内における温度変化によるクリアランアス変化が予め設定した基準範囲内（閾値内）となるように、ヘッド素子部３０２の金属膜体積とスライダ３０１のＡＢＳ形状との関係を決定する。スライダ３０１の浮上高とヘッド素子部３０２の突出量のそれぞれの温度変化は互いに補償する関係にあることから、ＡＢＳ形状と金属膜体積とを調整することで、クリアランアスの温度変化を０に近づけることができる。
【００３５】
より具体的には、本形態のヘッド・スライダ設計は、密閉されたＨＤＤ１の内部体積と、ヘリウム・ガス封入時の温度及び内圧とから、温度変化による内部の圧力変化を特定する。これは、上記数式１に従って特定することができる。さらに、浮上高の圧力感度を特定する。浮上高の圧力感度は、スライダ３０１のＡＢＳ形状に依存するため、ＡＢＳ形状の設計により浮上高の圧力感度を決定することができる。また、この浮上高の圧力感度から、浮上高の温度感度は一意に決定される。
【００３６】
ヘッド・スライダ設計は、さらに、ヘッド素子部３０２の構造を設計し、その構造から、ヘッド素子部３０２内の金属膜体積を決定する。例えば、図３に示したヘッド素子部３０２は、主な金属膜として、下部シールド３５１、上部シールド３５３、薄膜コイル３６１そして記録磁極３６２を有している。磁気抵抗センサ３５２は非常に小さく、金属膜体積への実質的な寄与はない。
【００３７】
さらに、本形態のヘッド・スライダ設計は、ヘッド素子部３０２の金属膜体積と突出量の温度感度との間の関係を測定及び／もしくはシミュレーションにより特定する。この関と、ヘッド素子部３０２の金属膜体積とから、突出量の温度感度を特定することができる。突出量の温度感度がヘッド素子部３０２の金属膜体積に依存するため、金属膜体積を規定するヘッド素子部構造の設計により、突出量の温度感度を決定することができる。
【００３８】
上記浮上高の温度感度と突出量の温度感度との差分が所定範囲内にあるように、ＡＢＳ形状と金属膜体積とを決定する。好ましくは、これらの差分が実質的に０となるように調整する。実際の設計フローとしては、いくつかのものが考えられる。例えば、スライダ３０１あるいはヘッド素子部３０２のいずれか一方を最初に設計し、その後、他方の設計において、クリアランスの温度変化が所定範囲内となるように構造設計を行う。
【００３９】
あるいは、スライダ３０１とヘッド素子部３０２の双方の構造設計を行った後に、浮上高の温度感度と突出量の温度感度との差分が所定範囲内にあるように、ＡＢＳ形状と金属体積の双方を調整してもよい。もしくは、スライダ３０１とヘッド素子部３０２の設計において、最初から、浮上高の温度感度と突出量の温度感度のそれぞれが所定の基準範囲内となるように、スライダ３０１のＡＢＳ形状の設計とヘッド素子部３０２の構造設計とを行ってもよい。
【００４０】
密閉されたＨＤＤ１に使用されるヘッド・スライダ１０５の設計において重要な点は、磁気ディスク１０１上の半径位置に応じたスライダ３０１浮上高の温度（圧力）感度のばらつき及びヘッド素子部３０２の突出量の温度感度のばらつきを小さくすることである。ヘッド素子部３０２の突出量とスライダ３０１の浮上高とは、温度変化に対して互いに相殺する関係にある。従って、それぞれの温度感度が大きくても、ヘッド・スライダ１０５のクリアランスの温度変化を小さくすることができる。従って、浮上高及び突出量のそれぞれの温度感度を小さくすることよりも、半径位置に応じたそれぞれの感度のばらつきを小さくすることで、より正確なクリアランス制御を行うことができる。
【００４１】
このため、ヘッド素子部３０２の構造設計は、磁気ディスク１０１上の半径位置による前記突出量の温度感度のばらつきが予め設定した範囲内（閾値内）にあるように金属膜体積を規定することが重要である。これにより、半径位置によらず正確なクリアランアス制御を行うことができる。好ましくは、ヘッド・スライダ１０５の設計においては、突出量の温度感度が半径位置によらず一定とする近似を使用するように、ヘッド素子部３０２の構造設計を行う。
【００４２】
同様に、磁気ディスク１０１上の半径位置に応じた圧力感度のばらつきが予め設定された基準範囲内（閾値内）となるように、ＡＢＳ形状を設計することが好ましい。これにより、半径位置によらず正確なクリアランアス制御を行うことができる。より正確で精細なクリアランス調整を行うために、突出量の温度感度が半径位置によらず一定とする近似を使用し、浮上高の温度感度は半径位置に拠らずできる限り一定であるようにＡＢＳ形状を設計することが好ましい。
【００４３】
次に、ヘッド素子部３０２の他の構造例について説明する。図９（ａ）に図示されたヘッド素子部３０２は、リード素子３２１及びライト素子３２２に加えて、ヒータ３２７を有している。ヒータ３２７は、例えば、パーマロイで形成することができる。ヒータ３２７は、その熱によりヘッド素子部３０２の突出量を調整する。ヒータ３２７は金属膜であり、ヘッド素子部３０２の温度による突出量変化に影響を及ぼす。従って、ヘッド・スライダ設計においては、ヒータ３２７の体積も考慮することが重要である。
【００４４】
図９（ｂ）は、他のヘッド素子部構造を示している。このヘッド素子部３０２は、金属膜３２８を有している。この金属膜３２８は、ヘッド素子部３０２内の金属体積を調整するための要素であり、ヘッド素子部３０２の機能（リード／ライト）に寄与することはなく、また、電気的に浮いた状態にある。金属膜３２８は、ヘッド素子部３０２の機能に影響を与えないように、リード素子３２１及びライト素子３２２に対してＡＢＳ３１１の反対側にある。金属膜３２８は、パーマロイで形成することができる。
【００４５】
リード素子３２１及びライト素子３２２、あるいはヒータ３２７の合計体積が、クリアランス調整のために所望の体積に達しない場合がある。上記各要素にはそれぞれの役割があり、体積を調整することができる範囲は限られている。体積調整用の金属膜３２８をヘッド素子部３０２に実装することにより、クリアランス調整のためのヘッド・スライダ設計をより容易に行うことができる。
【００４６】
次に、本形態のヘッド・スライダ設計の好ましい設計フローの例を説明する。図１０のフローチャートに示すように、ヘッド・スライダ設計は、まず、通常の設計に従って（金属体積とＡＢＳ形状の関係を考慮せず）、ヘッド素子部３０２の構造を設計する（Ｓ１１）。次に、設計したヘッド素子部３０２の構造から金属体積を特定し、その金属体積からヘッド素子部３０２の突出量の温度感度Ａを特定する（Ｓ１２）。本形態のヘッド・スライダ設計は、金属体積と温度感度との関係を予め特定してあり（図８を参照）、その関係に従って突出量の温度感度を特定する。
【００４７】
次に、スライダ３０１のＡＢＳ形状を、通常の設計に従って（金属体積とＡＢＳ形状の関係を考慮せず）決定する（Ｓ１３）。さらに、ＡＢＳ形状に依存するスライダ浮上高の圧力感度Ｂを特定する（Ｓ１４）。このとき、圧力感度の半径位置による変化が、予め設定された範囲内であるように設計することが好ましい。また、圧力感度が半径位置で変化する場合、複数半径位置での圧力感度の平均値、あるいは、特定半径位置での圧力感度を使用する。ＨＤＤ１は密閉されており、内部の圧力は温度に比例する。その関係を使用して、スライダ３０１の浮上高の圧力感度を温度感度Ｃに変換する（Ｓ１５）。
【００４８】
特定した突出量の温度感度と浮上高の温度感度とを比較する（Ｓ１６）。両感度が同一である場合（Ａ＝Ｃ）、ヘッド・スライダ１０５の設計は終了する。浮上高の温度感度が高い場合（Ａ＜Ｃ）、ヘッド素子部３０２内の金属体積を増加するようにヘッド素子部３０２の構造を再設計し（Ｓ１７）、工程Ｓ１６以下の工程を繰り返す。この変更は、既存の素子の体積を増加する、あるいは、他の金属膜を追加する。
【００４９】
突出量の温度感度が大きい場合（Ａ＞Ｃ）、浮上高の温度感度を増加するようにＡＢＳ形状を再設計し（Ｓ１８）、工程Ｓ１４以下の各工程を繰り返す。金属膜体積を減少させることは、ヘッド素子部３０２の各要素を正常に機能させるためには設計上難しい。突出量の温度感度が大きい（浮上高の温度感度が小さい）場合、ＡＢＳ形状の再設計により対応することが好ましい。
【００５０】
以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加することが可能である。例えば、本発明はＨＤＤに特に有用であるが、それ以外のディスク・ドライブ装置に適用してもよい。本発明は密閉筐体内にヘリウムや水素以外の気体が封入されているディスク・ドライブ装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態において、密閉されたＨＤＤの構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本実施形態において、密閉されたＨＤＤの筐体のトップ・カバー２０がない状態の上面図である。
【図３】本実施形態において、ヘッド・スライダのトレーリング端の構造を模式的に示す断面図である。
【図４】本実施形態において、密閉されたＨＤＤ内における、温度変化に応じたスライダの浮上高及びヘッド素子部の突出量の変化を模式的に示す図である。
【図５】本実施形態において、密閉されたＨＤＤ内において、温度変化とスライダの浮上高変化との関係を示すシミュレーション結果を示している。
【図６】本実施形態において、ヘッド素子部の金属膜体積と温度変化によるヘッド素子部の突出量変化との関係を示すシミュレーション結果である。
【図７】本実施形態において、金属膜体積とヘッド素子部の突出量の温度感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図８】本実施形態において、金属膜体積とヘッド素子部の突出量の温度感度（気圧感度）との関係のシミュレーション結果である。
【図９】本実施形態において、他のヘッド・スライダのトレーリング端の構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】本実施形態に係るヘッド・スライダ設計の好ましい設計フローの例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１  ハードディスク・ドライブ、１０  ヘッド・ディスク・アセンブリ
５０  制御回路基板、１０１  磁気ディスク、１０２  ベース
１０５  ヘッド・スライダ、１０６  アクチュエータ、１０７  回動軸
１０８  ボイス・コイル・モータ、２０１  トップ・カバー、３０１  スライダ
３０２  ヘッド素子部、３１１  ＡＢＳ、３２１  リード素子、３２２  ライト素子
３２３  絶縁保護膜、３２７  ヒータ、３２８  金属膜、３５１  下部シールド
３５２  磁気抵抗センサ、３５３  上部シールド、３６１  薄膜コイル
３６２  記録磁極、５０１  インターフェース・コネクタ、５０２  基板
【図１】
2009146526.tif 000003
【図２】
2009146526.tif 000004
【図３】
2009146526.tif 000005
【図４】
2009146526.tif 000006
【図５】
2009146526.tif 000007
【図６】
2009146526.tif 000008
【図７】
2009146526.tif 000009
【図８】
2009146526.tif 000010
【図９】
2009146526.tif 000011
【図１０】
2009146526.tif 000012