专利名称：用于改进的粗糙粒、磁头介质间距和/或磁头介质接触检测的电阻温度传感器的制作方法
用于改进的粗糙粒、磁头介质间距和/或磁头介质接触检测的电阻温度传感器
相关专利文件本申请根据美国专利法35U.S.C.第119(e)要求2010年11月17日提交的临时专利申请号为61/414，733和61/414，734的优先权，引用上述两篇文件的全文并在此结合。
技术方案本发明的实施例涉及一种包含了磁头换能器的设备，该磁头换能器被配置为与磁记录介质交互。设置在该磁头换能器上的传感器具有电阻温度系数和传感器电阻。所述传感器被配置为在高于环境温度的温度下工作，并且对传感器与介质之间的间距变化作出响应。导电性接触片被连接到所述传感器并且具有接触电阻。所述接触片具有邻近所述传感器并大于所述传感器横截面的横截面面积，因此上述接触电阻相对于传感器电阻较小并且其对传感器产生的信号的影响可以忽略不计。诸个实施例涉及一种当磁记录介质相对于磁头换能器运动时，使用具有电阻温度系数的传感器在磁头换能器上的一紧邻点感测温度的方法。所述传感器连接到具有接触电阻的导电性接触片。所述接触片具有邻近所述传感器并大于所述传感器横截面的横截面面积，因此上述接触电阻相对于传感器电阻较小并且其对传感器产生的信号的影响可以忽略不计。所述方法进一步涉及输出所述传感器信号并利用所述传感器信号来检测介质的粗糙粒。根据多种实施例，一种设备包括多个与磁记录介质交互的磁头换能器以及多个具有电阻温度系数的传感器。每个磁头换能器上设置至少一个传感器，该至少一个传感器对传感器与介质之间的间距变化作出响应。电源被配置为向每个磁头换能器上的每个传感器提供偏压电源，并且被配置为在热传递变化影响传感器时校正所述偏压电源并将每个传感器保持在高于环境温度的固定温度上。在其他实施例中，一种方法涉及当磁记录介质相对于多个磁头换能器运动时，使用具有电阻温度系数的传感器对磁头换能器和介质之间的间距变化进行感测。所述方法进一步涉及向所述传感器提供偏压电源，以及在热传递变化影响传感器时校正所述偏压电源以将每个传感器保持在高于环境温度的固定温度上。诸个实施例涉及一种包含了磁头换能器的设备，该磁头换能器被配置为与具有多个轨道的磁记录介质交互。所述设备还包括设置在所述磁头换能器上的具有电阻温度系数的传感器，使得所述传感器的纵轴被定向为大致与所述轨道平行，所述传感器对所述介质的粗糙粒以及传感器与介质之间的间距变化中的一种或两种作出响应。在进一步的实施例中，一种方法涉及当磁记录介质相对于多个磁头换能器运动时，使用具有电阻温度系数的传感器对所述介质的粗糙粒以及磁头换能器和介质之间的间距变化中的一种或两种进行感测。所述传感器具有方向与所述轨道大致平行的纵轴。多种实施例中的的这些或其他特征可以参照下面的具体讨论和附图来理解。
图1是根据多个实施例的结合了温度传感器的热致动磁头换能器装置的简化侧视图；图2是图1所示出的热致动磁头换能器装置的前视图； 图3示出了在预致动配置和已致动配置下的图1和图2中的热致动磁头换能器装置；图4A示出了如图1-3中所示类型的热致动磁头换能器在所述磁头换能器与磁性记录盘表面接触之前、接触期间以及接触之后的特性温度曲线图；图4B示出了非热能致动的磁头换能器在所述磁头换能器与磁性记录盘表面接触之前、接触期间以及接触之后的特性温度曲线图；图5是示出了根据多个实施例、使用具有低电阻接触片的电阻温度传感器来检测磁记录介质粗糙粒的多种处理的流程图；图6A示出了没有低电阻接触片的电阻温度传感器上的电压曲线图；图6B示出了没有低电阻接触片的电阻温度传感器上的温度曲线图；图7示出了传统设计的电阻温度传感器；图8示出了根据多个实施例的具有低电阻接触片的电阻温度传感器；图9A是示出了传统电阻温度传感器的交叉跟踪电阻曲线的图形示例；图9B是具有如图9A所示的交叉跟踪电阻曲线的传统电阻温度传感器的空气承载表面视图；图1OA是示出了根据多个实施例的、由于横截接触面积的增加而产生的电阻温度传感器的交叉跟踪电阻的减小的图形示例；图1OB是具有根据多个实施例的、如图1OA所示的交叉跟踪电阻曲线的电阻温度传感器的空气承载表面视图；图11是示出了根据多个实施例的、在热传递变化影响传感器时、将多个磁头换能器上的多个电阻温度传感器中的每一个保持在固定温度的多种处理的流程图；图12A将多个电阻温度传感器的接触检测响应表示为传感器偏置电流的函数；图12B将多个电阻温度传感器的接触检测响应表示为传感器过热率(OHR) /温度的函数；图13A将多个电阻温度传感器的粗糙粒检测响应表示为传感器偏置电流的函数；图13B将多个电阻温度传感器的粗糙粒检测响应表示为传感器过热率(OHR)/温度的函数；图14是电阻温度传感器热导线的热传递平衡图例，与出自Bruun所著的《热导线测速:原理和信号响应》(1995)的类似图一致；图15是示出了用于多个磁头换能器的OHR相对于电阻温度传感器偏压电源的图表，该图表说明将多个电阻温度传感器运行在固定OHR而不是固定偏压电源、偏置电流或偏置电压是有利的；图16是示出了根据多个实施例的、电阻温度传感器电阻相对于偏压电源的图表；图17示出了根据多个实施例的由多热源热力模型(MXTM)所预测的最大导线温度相对于多种不同输入的回归；图18是最大电阻温度传感器电阻相对于不同的磁头换能器加热功率的OHR的图表;
图19是示出了根据多个实施例的、使用具有平行于磁记录介质轨道的纵轴的TCR导线传感器来感测粗糙粒、磁头介质间距变化、和/或磁头介质接触的多种处理的流程图；图20是传统的交叉跟踪方向的电阻温度传感器图像；图21是根据多个实施例的轨道平行电阻温度传感器的图像；图22图例示出了根据多个实施例的用于检测粗糙粒、磁头介质接触、和磁头介质间距变化的装置。
具体实施例方式数据存储系统通常包括一个或更多个从磁记录介质读取和写入信息的记录磁头换能器。通常希望在记录磁头换能器和其关联的介质之间具有相对小的距离或间距。这个距离或间距被称为“飞行高度”或“磁头介质间距”。通过减小所述磁头介质间距，记录磁头换能器通常能够更好地向介质写入数据以及从介质读取数据。减小所述磁头介质间距也允许对记录介质地形的勘测，例如检测记录介质表面的粗糙粒或其他特征。根据多个实施例，并且参考图1-3，示出了由悬臂101支持的、与旋转的磁存储介质160紧邻的滑块100。所述滑块100支持着记录磁头换能器103以及热耦合到该磁头换能器103的加热器102。所述加热器102可能是当电流流过该加热器102时就产生热量的电阻加热器。所述加热器102不限于是电阻加热器，也可能包括任何形式的加热源。所述加热器102产生的热能导致所述磁头换能器103的热膨胀。这种热膨胀可以被用作减小数据存储系统中的磁头介质间距107。应注意到，在一些实施例中，非热能致动器可以被用于减小所述磁头介质间距107。示出了位于所述磁头换能器103上、在所述紧邻点处或接近于所述紧邻点的电阻温度传感器105。所述电阻温度传感器105最好是具有电阻温度系数(TCR)的传感器，并在此称为TCR传感器105。如前所述，所述磁头换能器103的致动可由热致动器(诸如加热器102)或其他致动器(例如，写入器)来实现。将偏压电源应用于所述TCR传感器105来提高传感器105和磁头换能器103邻近部分的表面温度，使其显著高于所述磁记录介质160的温度。所述TCR传感器105较佳地被配置为感测热流中的变化来检测磁头-介质接触的发生。根据本发明多个实施例的、关于磁头介质间距和接触判定的细节由在此结合引用的2010年11月8日申请的、申请号为12/941，461的共有美国专利来提供。如图3的描述，在磁头-介质接触之前，在所述热的磁头表面和相关的冷的磁盘160之间具有空气间隙107。所述磁头换能器103、空气间隙107和磁记录盘160定义了一个热传递率水平。当所述磁头换能器103与所述盘160接触时，例如在所述热致动器或加热器102的作用之后，所述磁头换能器103的高导热材料和盘160的直接接触显著提高了所述率热传递率。这样，在所述磁头换能器103上的所述TCR传感器105感测到温度的下降或温度轨迹的摆幅，从而检测到磁头-介质接触。图4A示出了如图1-3中所示类型的记录磁头换能器103在所述磁头换能器103与磁记录盘160表面接触之前、接触期间以及接触之后的特性温度曲线图。在此非限制性的图示中，为解释的目的将所述温度曲线表现为平稳状态的DC信号。当所述磁头换能器103被热致动器102致动时，由于热致动器102所产生的热量，所述磁头换能器的表面温度随着致动而上升。所述磁头换能器的温度将高于所述盘160的温度。如此，所述盘160在这种方式下起到散热片的作用。当所述磁头换能器103接触所述盘160时，由于接触所导致的率热传递率变化使得所述磁头换能器表面温度下降。由于热致动器的加热和摩擦生热使得所述磁头换能器表面温度将继续上升。温度的变化或温度轨迹的摆幅可被用于断定磁头-介质接触。图4B示出了由非热能致动器进行致动的记录磁头换能器103的特性温度曲线图。在此图示中，所述TCR传感器偏压电源对所述TCR传感器105进行自加热以使得头到盘界面处的温度上升到显著高于所述盘160的温度。所述盘160在这种方式下起到散热片的作用。当所述磁头换能器103被朝着所述盘160向下致动时，所述热传递率逐渐上升，导致所述传感器105温度的逐渐下降。当所述磁头换能器103开始与所述盘160接触，热传递率将有变化，使得磁头换能器表面温度波动。所述磁头换能器表面的TCR传感器105测量此温度波动以检测磁头-介质接触。当对磁头-介质接触进行进一步的致动时，所述温度将会由于摩擦生热而最终上升。在下面的讨论中，根据多个实施例参考了电阻线的温度系数，该电阻线表示一合适的电阻温度传感器的实施例。可以理解这里所用的术语“线”是为了解释性的目的，而不是将电阻温度传感器或传感器元件局限于线结构。也可考虑其他TCR结构和传感器配置。现在转到图5，根据多个实施例示出了感测磁头介质间距变化和接触活动的多种处理。随着所述磁头换能器相对于磁记录介质的移动(140)，图5A所示的方法包括利用连接到低电阻接触片的电阻温度传感器来感测所述磁头换能器的紧邻点处的温度(142)。所述方法还包括输出没有被接触所产生的信号分量混淆的传感器信号(144)。可利用所述传感器信号来实现多种处理，包括检测所述介质粗糙粒(146)、测量磁头介质间距变化(147)和检测磁头-介质接触(148)。当电阻温度传感器的TCR导线热运行时(例如高于环境温度，尤其是，高于相关的磁记录介质的温度)，所述线产生的热量的一部分流失到邻近的导电接触片中。传统的实现方式在邻近所述热的传感器的接触片中通常具有相对高的电阻。因此，邻近所述TCR导线的接触片也最终对测量到的信号有贡献，并使得所述“有效传感器”比设计的TCR导线传感器的几何形状更大。这里有包括但不限于下述的几个问题。所述TCR传感器的有效尺寸比所期望的大。在粗糙粒检测的情况下，比所述TCR传感器的有效长度更小的粗糙粒尺寸不能被精确表征。因为所述接触片的电阻也影响着所测量的电阻变化，所以实际的TCR导线/仅传感器的过热率OHR不能被设置。这将随着设计而改变，除非所述接触片的电阻或所述接触片面临的温度是可以忽略的。最后，相比于所述小的TCR导线，大接触片将有明显不同的频率响应。如果所述接触片也影响着所述测量的信号，其将污染所述TCR导线自身的所测量的响应。通常，期望将所述TCR导线传感器运行至热，意味着所述TCR导线上放置了足够的电偏置以将其加热到比周围环境高。则所述传感器信号来自测量由于电阻元件传感器上的热传递变化所产生的温度变化。因为所述材料具有电阻温度系数，则温度变化导致所述传感器电阻的变化。下列等式(I)示出了对于给定的TCR(a J所述TCR导线的电阻如何随
着温度变化:
权利要求
1.一种设备，包括: 磁头换能器，被配置为与磁性记录介质进行交互； 传感器，被设置在所述磁头换能器上，并具有电阻温度系数和传感器电阻，所述传感器被配置为在高于环境温度的温度下工作，并且对所述传感器和所述介质之间的间距变化作出响应；以及 导电接触片，连接到所述传感器，并具有接触电阻，所述接触片具有邻近于所述传感器的横截面，所述接触片的横截面大于所述传感器的横截面，因此所述接触电阻相对于所述传感器电阻更小，并且所述接触电阻对所述传感器产生的信号的影响可以忽略不计。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述接触电阻相对于所述传感器电阻可以忽略不计。
3.根据权利要求1所述的设备，其中影响所述传感器信号的所述传感器有效尺寸与所述传感器的物理尺寸大致相同。
4.根据权利要求1所述的设备，其中信号中由所述接触片贡献的分量没有混淆所述传感器信号。
5.根据权利要求1所述的设备，其中: 所述接触片的区域暴露于所述传感器和所述磁头换能器的加热器中的一个或两者所产生的热量之下；以及 所述接触片区域的接触电阻相对于所述传感器电阻更小，并且所述接触电阻对所述传感器产生的信号的影响可以忽略不计。
6.根据权利要 求1所述的设备，其中: 所述传感器包括传感器元件和在所述传感器元件之间的相对端； 所述传感器的相对端具有横截面，相对端的横截面大于所述传感器的横截面；以及 所述传感器接触片包括所述传感器的相对端。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述接触片具有邻近于所述传感器的横截面，所述接触片的横截面比所述传感器的横截面大I到1000倍。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述接触电阻比所述传感器电阻小I到1000倍。
9.根据权利要求1所述的设备，其中: 所述接触片和所述传感器中的每一个都包含前沿和后沿；和 所述传感器的前沿相对于所述接触片的前沿凹进去。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器被配置为在约0°C到300°C的温度中工作。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器位于所述磁头换能器的紧邻点处或接近于所述磁头换能器的紧邻点。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器被定义尺寸以感测所述介质的粗糙粒。
13.—种方法,包括: 随着磁记录介质相对于磁头换能器移动: 使用具有电阻温度系数的传感器来感测所述磁头换能器的紧邻点上的温度，该传感器与具有接触电阻的导电接触片连接，所述接触片具有邻近所述传感器的横截面，所述接触片的横截面大于所述传感器的横截面，因此所述接触电阻相对于所述传感器电阻更小，并且所述接触电阻对所述传感器产生的信号的影响可以忽略不计； 输出所述传感器信号；和 使用所述传感器信号来检测所述介质上的粗糙粒。
14.根据权利要求13所述的方法，其中信号中由所述接触片贡献的分量没有混淆所述传感器信号。
15.一种设备，包括: 多个磁头换能器，被配置为与磁记录介质互相作用； 多个传感器，具有电阻温度系数的，其中每个磁头换能器上设置至少一个传感器，该至少一个传感器对所述传感器和所述介质之间的间距变化作出响应；以及 电源，被配置为对每个磁头换能器上的每个传感器提供偏压电源，并且在热传递变化影响着所述传感器时调整所述偏压电源以将每个传感器保持在高于环境温度的固定温度上。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述至少一个传感器设置在每个磁头换能器的紧邻点处。
17.根据权利要求15所述的设备，其中所述电源被配置为调整所述偏压电源，因此在热传递变化影响着 所述传感器时，所有传感器上都保持了大致固定的过热率(OHR)。
18.根据权利要求15所述的设备，进一步包括: 加热器，设置在每个所述磁头换能器上并被配置为致动所述磁头换能器； 其中所述电源被配置为在包括那些由于供电给所述加热器而产生的热传递影响着所述传感器时，调整所述偏压电源以将每个传感器保持在所述固定温度上。
19.一种方法,包括: 随着磁记录介质相对于多个磁头换能器运动: 使用具有电阻温度系数的传感器来感测所述磁头换能器和所述介质之间的间距变化； 对所述传感器供应偏压电源；以及 在热传递变化影响着所述传感器时，调整所述偏压电源以将每个传感器保持在高于环境温度的固定温度上。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括: 热力致动所述磁头换能器来使得所述磁头换能器朝向所述介质运动；以及 在包括那些由于热力致动所述磁头换能器而产生的热传递影响着所述传感器时，调整所述偏压电源以将每个传感器保持在所述固定温度上。
21.—种设备,包括: 磁头换能器，被配置为与具有多个轨道的磁记录介质相互作用；以及 传感器，具有电阻温度系数，并设置在所述磁头换能器上，因此所述传感器的纵轴在方向上大致平行于所述轨道，所述传感器对所述介质上的粗糙粒以及所述传感器和所述介质之间的间距变化中的或两者作出响应。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述传感器在高于环境温度的温度中工作。
23.根据权利要求21所述的设备，其中所述传感器被配置为感测所述传感器和所述介质之间的接触。
24.根据权利要求21所述的设备，其中所述传感器包括具有电阻温度系数的导线，该导线在相对端连接到第一接触片和第二接触片，所述第一接触片和第二接触片在方向上大约垂直于所述TCR导线，并且彼此轴向偏移。
25.—种方法,包括: 使具有轨道的磁记录介质相对于磁头换能器运动；以及 使用具有电阻温度系数的传感器来感测所述介质的粗糙粒以及所述磁头换能器和所述介质之间的间距变化中的或两者，所述传感器具有在方向上大致平行于所述介质的轨道的纵轴 。
全文摘要
由磁头换能器支撑的传感器具有电阻温度系数(TCR)和传感器电阻。所述传感器工作在高于环境的温度中并且响应于传感器-介质间距的变化。连接到所述传感器的导电接触片具有接触电阻和邻近于所述传感器的横截面，其大于所述传感器的横截面，因此所述接触电阻比所述传感器电阻小并且可以忽略不计其对所述传感器产生的信号的影响。多个磁头换能器中的每一个支撑TCR传感器，电源可以对每个磁头的每个传感器供应偏压电源，以在热传递变化影响着所述传感器时将每个传感器保持在高于环境温度的固定温度上。磁头换能器的TCR传感器可以包括轨道方向的TCR传感器导线，用于感测所述介质上的粗糙粒中的或两者。
文档编号G11B5/60GK103151050SQ201210599048
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月19日 优先权日2010年11月17日
发明者M·C·艾纳亚-杜弗瑞斯恩, B·W·卡尔, G·J·昆克尔, 魏臻 申请人:希捷科技有限公司