硬盘磁头以及硬盘

1.本技术实施例涉及存储设备技术领域，尤其涉及硬盘磁头以及硬盘。

背景技术：

2.随着信息技术的不断发展，人们对硬盘存储量及其读写效率的要求越来越高。目前，硬盘的读写大都是采用读写头悬浮在盘体上方几纳米高度(飞行高度，可简称为飞高)进行读写，读写磁信息时磁场强度随着磁头与磁介质之间距离的增大会呈现二次衰减；具体的，读写数据时，旋转马达带动磁盘高速旋转，盘片表面的气流发生变化，磁头在气流作用下在盘片表面悬浮(相当于飞行)，音圈马达通过磁头臂带动磁头在旋转的盘片上方移动，从而使得磁头旁的读写头可读写不同磁道(可以看作盘片上不同半径的圆圈)上的数据；实际上，为提高硬盘的存储密度，以保证快而准地读写磁盘上的磁信息，读写头与盘片磁介质表面之间的距离(包括飞高)要求越来越小。
3.申请号cn201910334082.6的中国专利申请中公开了一种多磁头并排的接触式读写硬盘，其通过在读写磁头表面附着一层石墨烯或其他超滑材料，使得读写磁头可以在磁盘上直接滑动，此时读写磁头与磁盘为始终贴合接触。然而基于硬盘领域的基本常识可知，在加工生产的过程中，磁盘可能上可能会产生灰尘等杂质，或者随着长期的使用会导致磁盘的表面平整度下降，完全接触式读写硬盘，可能会由于灰尘等杂质和读写磁头的颠簸对读写头造成损伤。
4.并且，上述申请中需要对磁头臂等相关的磁头零配件进行重新设计，目前硬盘领域经过数十年的发展，其上下游产业链均已形成，因此难以对磁头臂、硬盘壳体等均进行重新加工设计，但是基于现有的结构难以对飞高进一步的降低，其对硬盘内部的设计精度要求也较高。
5.因此，目前急需一种新型的磁头结构能够进一步的降低飞高，且不会提高结构的设计精度要求。

技术实现要素：

6.本技术实施例提供了硬盘磁头以及硬盘，用以提高硬盘的读写性能。
7.本技术实施例第一方面提供一种硬盘磁头，包括：磁头滑块和至少一个超滑垫片；
8.所述超滑垫片的顶端通过粘接材料与所述磁头滑块底部固定连接，底端与不设有润滑层的磁盘上表面接触；
9.所述磁头滑块倾斜设置，且运动时，所述磁头滑块的底面与磁盘上表面之间具有夹角θ，且所述夹角θ不超过30
°
；所述磁头滑块贴近所述磁盘上表面的一侧设有读写头，所述读写头朝向所述磁盘设置，且所述读写头与所述磁盘的磁介质层之间的距离小于或等于预设头盘间距(如3nm)。
10.可选地，所述夹角θ的角度在0.08
°
至0.3
°
之间。
11.可选地，所述读写头与所述磁盘的磁介质层之间的距离小于所述预设头盘间距。
12.可选地，待粘接的所述至少一个超滑垫片在磁头滑块和磁盘上表面之间的分布位置、尺寸满足稳定承接条件，所述稳定承接条件根据磁头滑块的尺寸和重量确定。
13.可选地，所述稳定承接条件包括：相邻两个超滑垫片之间的间距设置在预设间距范围内；
14.所述至少一组超滑垫片为按三角状分布设置的三个超滑垫片时，其中，靠近读写头的一侧具有两个超滑垫片，且靠近读写头的两个超滑垫片与远离读写头的单个超滑垫片之间的间距在所述预设间距范围(如200um至500um)内。
15.可选地，靠近读写头一侧的超滑垫片的厚度小于或等于远离读写头一侧的超滑垫片的厚度。
16.可选地，所述超滑垫片与所述磁头滑块通过连接材料相连接，所述连接材料包括所述粘接材料和沉积材料；
17.由所述沉积材料形成的沉积层按预设沉积角铺设于所述磁头滑块底面，且所述沉积层的底面通过所述粘接材料连接所述超滑垫片，以使得所述读写头与所述磁盘的磁介质层之间的距离小于或等于预设头盘间距；其中，所述沉积角为沉积层底面相对于水平面的倾斜角。
18.可选地，所述沉积材料为能产生共晶现象的金属材料，由所述金属材料形成的所述沉积角在预设沉积角度范围(如0.09
°
至0.23
°
)内。
19.可选地，所述沉积角的角度小于或等于所述夹角的角度。
20.可选地，所述超滑垫片的至少一个面为超滑面，所述超滑垫片具有超滑面的一侧面与所述磁盘上表面贴合。
21.可选地，所述超滑垫片为一体成型或分体组装成型的至少一个超滑片。
22.可选地，所述磁头滑块为发生塑性变形的磁头滑块。
23.可选地，所述超滑垫片中与磁盘上表面接触的底面为由原子级光滑的二维材料制成的超滑面。
24.可选地，受固粘接至所述磁头滑块底部的多个超滑片的下底面处于同一水平面。
25.本技术实施例第二方面提供一种硬盘，该硬盘包括磁头臂、磁盘和前述第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的硬盘磁头，所述磁盘上无润滑层，所述磁头臂与所述磁盘磁头的一端连接。
26.可选地，所述磁头臂用于控制所述硬盘磁头飞离所述磁盘或贴合所述磁盘滑动。
27.从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
28.本技术实施例中超滑垫片的设置，一方面可将安装在磁头滑块一侧的读写头以一定高度稳定的支撑于磁盘上，由超滑垫片对磁头滑块进行稳定的支撑，可以降低对磁头臂的加工精度和飞行高度控制的精度要求，能够避免读写头直接与磁盘的表面碰撞，同时在读写时，读写头的高度可以降低到最低，在需要寻址时可以控制磁头滑块飞离磁盘，能够避免在高速旋转时，磁盘表面的灰尘等杂质对读写头造成损害，也可以避免超滑垫片长时间与磁盘接触滑动，对磁盘造成的损坏。
29.另一方面，还可很好地解决传统硬盘在气流、防冲击和磁盘表面磨损等方面的缺陷，大大提高硬盘的稳定性和安全性；此外，减少磁盘表面对润滑材料的使用，能进一步提高硬盘的读写分辨率和读写速度，因此，本技术实施例的硬盘磁头易于实现更低飞高的调
定和硬盘性能的提升。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1a为本技术实施例硬盘磁头的一个结构示意图；
32.图1b为传统硬盘磁头的结构示意图；
33.图2a为本技术实施例超滑垫片的位置分布示意图(图1a或图2b结构的仰视图)；
34.图2b为本技术实施例硬盘磁头的另一结构示意图；
35.其中，附图标记包括：
36.1、磁头滑块(slider)；2、超滑垫片；3、磁盘；30、润滑层；31、类金刚石(dlc)层；32、磁介质层；33、磁盘基体；4、读写头；5、沉积材料(沉积层)。
具体实施方式
37.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
40.为便于理解和说明，在对本技术实施例进行进一步详细说明之前，将对本技术中涉及的名词和术语进行说明，本技术中涉及的名词或术语适用于如下的解释。
41.1)结构超滑(structural superlubricity)：可理解为直接接触(不需要加润滑剂)的两固体表面间相对滑动时，摩擦力几乎为零、磨损为零的状态，在这种状态下，其摩擦系数一般小至10^-3量级或更低。本技术中，具体指的是超滑垫片底面与不设有润滑层的磁盘上表面几乎无磨损、无摩擦地相接。
42.2)原子接触：两层原子级平整的表面相互平行，两层界面之间没有其他杂质并且界面之间的原子不形成化学键，界面之间只存在分子间作用(范德华作用)的接触形式。
43.3)头盘间距：即读写头(磁头中的一部分)离磁盘盘片表面的磁介质材料表面的距离，是决定机械硬盘存储面密度的一个重要因素，头盘间距越小，可支持的存储密度越高；
传统的头盘间距常包括磁头飞高(读写头与磁盘上表面之间的高度差或间距)、磁盘表面润滑层厚度、磁盘保护层厚度(如类金刚石dlc层)。而本技术实施例中的目标高度(或称为目标飞高)具体为读写头与磁盘上表面(即dlc层上表面)之间数值小于预设头盘间距值(如3nm)的一个理想间距(如1nm以下的正数)，相当于读写头按目标高度悬置或飞行于磁盘上表面上方。
44.下面对本技术实施例进行进一步的详细说明。
45.请参阅图1a至图2b，本技术第一方面提供硬盘磁头的一个实施例，包括：磁头滑块1(可称为slider)和至少一个超滑垫片2；超滑垫片2的顶端通过粘接材料与磁头滑块1底部固定连接，底端与不设有润滑层的磁盘3上表面接触；磁头滑块倾斜设置，且运动时，磁头滑块的底面与磁盘上表面之间具有夹角θ，且夹角θ不超过30
°
，可选地，该夹角θ的角度小于10
°
；磁头滑块贴近磁盘上表面的一侧设有读写头，读写头朝向磁盘设置，且读写头与磁盘的磁介质层之间的距离小于或等于预设头盘间距(如3nm或其他值)。
46.在一个示例中，磁头滑块的底面与磁盘上表面之间的夹角θ的角度具体可在0.08
°
至0.3
°
之间，读写头与磁盘的磁介质层之间的距离具体可小于数值为3nm的预设头盘间距。
47.实际应用中，磁头要飞行在磁盘表面上空，而不是简单地在磁盘表面滑动的目的是减少磨损，原因在于，一个磁头在其一生中可以在磁盘表面飞行超过一百万公里，如果是接触磁盘表面滑动，则它很快就会被磨损掉。对比图1b所示的传统硬盘(带有为产生气浮力的气浮倾角θ，飞高h，磁盘3包括润滑层30、类金刚石层31、磁介质层32和磁盘基体33)，如图1a所示的本技术实施例硬盘(带有倾角θ'，飞高h'，该θ'≈θ)中，在磁头滑块1和磁盘3之间加以使用具有超滑性质的超滑垫片2，不仅可解决现有的需在磁盘3上表面涂覆润滑层(润滑脂层)，才能有效防止磁盘的磁介质材料被磨损的问题，还可在无气流的情况下(去除气浮力效应)实现磁头按目标高度飞行的目的，从而避免润滑层和气流对磁头飞高产生的设置局限，故本磁头滑块底部无需开设用以在气流条件下帮助磁头滑块飞升的气浮凹槽，就可易于实现地降低飞高。因此，对比传统硬盘的飞高h+润滑层厚度t1≥2nm，本技术实施例的设计易于实现地将飞高h'调至≤2nm，即相较于传统技术可简单有效地降低飞高，以使得磁头紧贴在磁盘的表面滑动而不用担心磨损问题，从而大幅度地提升硬盘的存储密度和使用寿命。
48.在一个具体实施例中，磁头滑块2底面相对于水平面或磁盘上表面的倾角θ可为零，只要此处的超滑垫片的分布位置、尺寸满足稳定承接条件即可，换而言之，只要能保证读写头4可以目标高度稳当地悬置于磁盘表面上方，则本磁头滑块在超滑垫片的承接作用下便能与磁盘上表面平行；其中稳定承接条件根据磁头滑块的尺寸和重量确定，示例性地，该稳定承接条件包括：相邻两个超滑垫片之间的间距设置在预设间距范围内。
49.本技术中，超滑垫片的至少一个面为超滑面，超滑垫片具有超滑面的一侧面与磁盘上表面贴合。示例性地，超滑垫片中与磁盘上表面接触的底面应为由原子级光滑的二维材料(如石墨或石墨烯)制成的超滑面；具体地，超滑垫片的至少一个超滑面可由高定向热解石墨或天然石墨制成。此外，实际应用中，为保证超滑垫片与磁盘表面之间的超滑接触，固定粘接至磁头滑块底部的多个超滑片(受固于磁头滑块的状态)的下底面应处于同一水平面，此实现过程具体可取决于以下一种或多种配置：涂覆的粘接材料(如胶水)厚度、超滑垫片于磁头滑片的待粘接位置及超滑垫片的自身厚度。
50.在一个具体实施例中，至少一组超滑垫片为如图2a所示的按三角状分布设置的三个超滑垫片时(三点分布式)，其中，靠近读写头的一侧具有两个超滑垫片，且靠近读写头的两个超滑垫片与远离读写头的单个超滑垫片之间的间距在前述预设间距范围(如经验所得的200um至500um)内，而靠近读写头一侧的超滑垫片的厚度可小于或等于远离读写头一侧的超滑垫片的厚度；此处的稳定承接条件还可以包括：磁头滑块的长度为700
±
50um，超滑垫片的厚度从200nm至1um不等。当然，本技术中超滑垫片的实际使用个数，还可为一个(一点式)或非三个的多个，只要其与磁盘之间的稳定性能得到保证即可，具体表现如，超滑垫片上方承接的磁头滑块的倾斜角度不变、读写头的飞高保持稳定。
51.在前述实施例说明的基础上，为进一步确保超滑垫片和磁头滑块之间的接触面能适应性地紧密相连，并去除磁头滑块底面可能存有的气浮凹槽或用于对接超滑垫片的连接槽等非需开槽，可在磁头滑块下方沉积有一定厚度的沉积材料5或使用发生塑性变形的磁头滑块，如受热或受按压而发生塑性变形。因此如图2b所示，超滑垫片与磁头滑块通过连接材料相连接，连接材料包括前述粘接材料和沉积材料，由该沉积材料形成的沉积层5按预设沉积角铺设于磁头滑块底面，且沉积层的底面通过粘接材料连接超滑垫片，以使得读写头与磁盘的磁介质层之间的距离小于或等于预设头盘间距，相当于以使得读写头与磁盘上表面之间的间距达到目标高度；此处的沉积角为沉积层底面相对于水平面的倾斜角，具体可根据实际需要和目标高度值(如1nm及以下的数值)设定。示例性地，该沉积角的角度小于或等于前述夹角的角度，沉积材料为易产生共晶现象的金属材料，如铟锡材料，由金属材料形成的沉积角在预设沉积角度范围内(如在0.09
°
至0.23
°
之间)，可见本技术的沉积材料可实现高度调节和粘接作用。需要说明的是，本技术中的超滑垫片可为一体成型或分体组装成型的至少一个超滑片；当然实际应用中，可通过调整dlc层的涂覆厚度，降低读写头与磁盘的磁介质层表面之间的头盘距离。
52.当然，实际应用中，若待确定使用的磁头滑块底面早已开设有气浮凹槽或用于对接超滑垫片的连接槽，则可根据实际需要设置超滑垫片的厚度及其在该磁头滑块底面的粘接位置，并适应性地配以使用连接材料(如将沉积材料填充至槽内)，以使得读写头与磁盘表面之间的间距能达到目标高度。另外，可根据实际需要在磁盘上表面开设用于装接超滑垫片的槽口道。
53.可见，本技术超滑垫片的设置，可将安装在磁头滑块一侧的读写头以一定高度稳定的支撑于磁盘上，由超滑垫片对磁头滑块进行稳定的支撑，可以降低对磁头臂的加工精度和飞行高度控制的精度要求，能够避免读写头直接与磁盘的表面碰撞，同时在读写时，读写头的高度可以降低到最低，在需要寻址时可以控制磁头滑块飞离磁盘，能够避免在高速旋转时，磁盘表面的灰尘等杂质对读写头造成损害，也可以避免超滑垫片长时间与磁盘接触滑动，对磁盘造成的损坏。当然，根据具体的结构设计情况和飞高限制，磁头滑块也可以始终与磁盘接触滑动，此处不作具体限制。
54.另一方面，还可很好地解决传统硬盘在气流、防冲击和磁盘表面磨损等方面的缺陷，大大提高硬盘的稳定性和安全性，如有望制备成真空硬盘。
55.综上，本技术的超滑垫片2底端与磁盘3上表面可始终保持原子接触(结构超滑)，二者之间处于超滑状态，即摩擦力几乎为零、无磨损，从而避免磨损磁盘盘片和磁头；同时，超滑垫片、无润滑层的磁盘的设置可易实现地降低头盘间距，相当于降低传统的飞行距离
(飞高)。
56.本技术第二方面提供一种硬盘，该硬盘包括磁头臂、磁盘和前述第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的硬盘磁头，磁盘上无润滑层，磁头臂与磁盘磁头的一端连接。
57.在一个具体实施例中，磁头臂用于控制硬盘磁头飞离磁盘或贴合磁盘滑动，可理解为，该磁头臂用于承接并带动硬盘磁头于磁盘上方进行移动读盘。
58.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。

技术特征：

1.一种硬盘磁头，其特征在于，包括：磁头滑块和至少一个超滑垫片；所述超滑垫片的顶端通过粘接材料与所述磁头滑块底部固定连接，底端与不设有润滑层的磁盘上表面接触；所述磁头滑块倾斜设置，且运动时，所述磁头滑块的底面与磁盘上表面之间具有夹角θ，且所述夹角θ不超过30
°
；所述磁头滑块贴近所述磁盘上表面的一侧设有读写头，所述读写头朝向所述磁盘设置，且所述读写头与所述磁盘的磁介质层之间的距离小于或等于预设头盘间距。2.根据权利要求1所述的硬盘磁头，其特征在于，所述夹角θ的角度小于10
°
。3.根据权利要求1所述的硬盘磁头，其特征在于，所述读写头与所述磁盘的磁介质层之间的距离小于所述预设头盘间距。4.根据权利要求1所述的硬盘磁头，其特征在于，待粘接的所述至少一个超滑垫片在磁头滑块和磁盘上表面之间的分布位置、尺寸满足稳定承接条件，所述稳定承接条件根据磁头滑块的尺寸和重量确定。5.根据权利要求4所述的硬盘磁头，其特征在于，所述稳定承接条件包括：相邻两个超滑垫片之间的间距设置在预设间距范围内；所述至少一组超滑垫片为按三角状分布设置的三个超滑垫片时，其中，靠近读写头的一侧具有两个超滑垫片，且靠近读写头的两个超滑垫片与远离读写头的单个超滑垫片之间的间距在所述预设间距范围内。6.根据权利要求1或5所述的硬盘磁头，其特征在于，靠近读写头一侧的超滑垫片的厚度小于或等于远离读写头一侧的超滑垫片的厚度。7.根据权利要求1所述的硬盘磁头，其特征在于，所述超滑垫片与所述磁头滑块通过连接材料相连接，所述连接材料包括所述粘接材料和沉积材料；由所述沉积材料形成的沉积层按预设沉积角铺设于所述磁头滑块底面，且所述沉积层的底面通过所述粘接材料连接所述超滑垫片，以使得所述读写头与所述磁盘的磁介质层之间的距离小于或等于预设头盘间距；其中，所述沉积角为沉积层底面相对于水平面的倾斜角。8.根据权利要求7所述的硬盘磁头，其特征在于，所述沉积材料为能产生共晶现象的金属材料，由所述金属材料形成的所述沉积角在预设沉积角度范围内。9.根据权利要求7所述的硬盘磁头，其特征在于，所述沉积角的角度小于或等于所述夹角的角度。10.根据权利要求1所述的硬盘磁头，其特征在于，所述超滑垫片的至少一个面为超滑面，所述超滑垫片具有超滑面的一侧面与所述磁盘上表面贴合。11.根据权利要求1所述的硬盘磁头，其特征在于，所述超滑垫片为一体成型或分体组装成型的至少一个超滑片。12.一种硬盘，其特征在于，包括磁头臂、磁盘和如权利要求1至11任一项所述的硬盘磁头，所述磁盘上无润滑层，所述磁头臂与所述磁盘磁头的一端连接。13.根据权利要求12所述的硬盘，其特征在于，所述磁头臂用于控制所述硬盘磁头飞离所述磁盘或贴合所述磁盘滑动。

技术总结

本申请公开了硬盘磁头以及硬盘，该硬盘磁头的超滑垫片的顶端通过粘接材料与磁头滑块底部固定连接，底端与不设有润滑层的磁盘上表面接触；其中，磁头滑块倾斜设置，且运动时，磁头滑块的底面与磁盘上表面之间具有夹角θ；磁头滑块一侧的读写头与磁盘的磁介质层之间的距离小于或等于预设头盘间距。超滑垫片的设置，可将安装在磁头滑块一侧的读写头以一定高度稳定的支撑于磁盘上表面上方，有利于降低对磁头臂的加工精度和飞行高度控制的精度要求，避免长期磨损磁盘和读写头；还可很好地解决传统硬盘在气流、防冲击和磁盘表面磨损等方面的缺陷，大大提高硬盘的稳定性和安全性，故本硬盘磁头易于实现更低飞高的调定和硬盘性能的提升。提升。提升。