专利名称：使用伺服/数据磁传感器和光刻磁盘道跟踪系统及方法
技术领域：
本发明属于一种使用伺服/数据磁传感器和光刻磁盘道跟踪系统及方法。主要用于计算机系统和磁记录领域。
磁电效应应用于磁记录领域由来已久。1971年美国的Hunt就曾制作了用在磁带机上的磁阻磁头。
现代计算机系统和磁记录领域的科学技术发展已经有了很大的飞跃。在信息存储、读写、跟踪方面，现有技术采用磁头对连续磁盘进行读写跟踪。当集成电路精微技术应用于大面积磁盘上之后，光刻磁盘也在计算机系统及磁记录领域得以应用。但在本领域的现有技术中，采用光刻伺服磁盘的，仅仅只有用磁传感器读写的功能，而无用磁传感器同时跟踪的功能，它们往往采用光头跟踪。例如美国计算机技术较为先进的IBM公司生产的一种磁盘装置就是采用的这种技术方案，来实现对记录媒体的读写与跟踪跟踪。由于采用该技术方案并未能摆脱读写用磁头、跟踪用光头，因而受到几何光学的限制，使得每两片磁盘间的距离不可能太小，不利于叠片，从而限制了体记录密度;再者，光头的自重较大，这影响其跟踪速度。
虽然磁电效应传感器和光刻磁盘技术均已分别用于磁记录领域，但是，就资料查询结果表明，迄今为止尚无任何关于使用磁传感器和光刻磁盘相结合的道跟踪系统或方法的报道。
本发明的目的在于，针对现有技术中的不足之处，利用光刻磁盘有整齐的边界及在光刻磁盘同心圆分离磁道上读写、跟踪的成功实验，和利用磁传感器的高灵敏度、体积小、重量轻等优点，发明一种使用磁传感器能同时对同一光刻磁盘进行读写和道跟踪的方法及系统装置。使得本发明所述的使用伺服/数据磁传感器和光刻磁盘道跟踪系统不仅具有能在道密度≥770TPI的挠性或者道密度≥1500TPI的刚性光刻磁盘上跟踪、同时捕获伺服信息和数据信息的能力，而且还能克服现有技术中的不足，并为超高密度磁记录领域的技术发展，提出一种原理上的设计方案。
本发明的要点在于，利用集成工艺精微技术在磁层上刻蚀出规定图案的挠性或者刚性的光刻磁盘，在同一光刻磁盘面上既有伺服信息，又有数据信息;利用磁电效应(包括磁致电阻效应和霍尔效应)捕获光刻磁盘上磁化翻转信息的磁传感器，该磁传感器同时具有捕获数据信息和伺服信息的能力。将由磁电效应片状物(以下简称“磁阻片”)(1)、电极(2)组成的伺服磁传感器(3)和有读写功能的数据磁传感器(4);或将由磁阻片(1)、非磁性隔离层(5)、电极(2)组成的伺服磁传感器(3)和有读写功能的数据磁传感器(4)共同组成的数据/伺服磁传感器以一定方式与刻蚀着规定图案的挠性或者刚性的光刻磁盘(6)相组合，通过检测、处理磁阻片(1)上电极(2)的电信号，来控制电机以驱动磁头组件(7)在旋转的光刻磁盘(6)上完成对目标磁道跟踪并读写的操作功能。
依照本发明所述的技术，可以成两种形式的磁传感器。一种是模拟式磁传感器，一种是数字式磁传感器，它们分别有不同的结构形式，但均能实现本发明的目的。
本发明所述的技术，有以下显著优点1.本发明所述的技术，具有使用磁传感器在同一光刻磁盘面上同时具备捕获伺服信息和数据信息的能力;数据信息在一定的偏道范围内幅度不变，伺服信息从数据读出信号的包络中解调出来，不需专用伺服面及伺服扇段，节省了有效存储容量。
2.因为本发明的磁传感器薄型化，而易于实现叠片功能，从而可大大提高体记录密度。
3.由于本发明所述的磁传感器的轻巧，从而较光伺服方式更容易实现高速寻道功能。
4.由于本发明集伺服磁传感器和数据磁传感器为一体，不存在相对位置的精细调整与位错误控制问题，在重写时信噪比高。
5.本发明所述的技术，原理正确、结构合理，且使用成熟的生产工艺，易于形成产品。
6.采用本发明所述的方法及装置，不仅适用于纵向磁记录，也适用于垂直磁记录。
为了更进一步地说明本发明的构成及效果，以下结合附图和实施例进行更详细的描述。
附
图1模拟式伺服/数据磁传感器和光刻磁盘道跟踪系统结构原理图，(a)磁传感器与光刻磁盘的组合图，(b)磁阻片剖视图;
附图2模拟式伺服磁传感器与数据磁传感器的组成关系图;
附图3数字式伺服/数据磁传感器和光刻磁盘道跟踪系统结构原理图，(a)磁传感器与光刻磁盘的组合图，(b)磁阻片侧视图;
附图4数字式伺服磁传感器与数据磁传感器的组成关系图。
附图1所示的是模拟式伺服/数据磁传感器和光刻磁盘道跟踪系统。主要由两部分组成，即磁传感器和光刻磁盘。所说的磁传感器是由数据磁传感器(4)、和由磁阻片(1)和电极(2)组成的伺服磁传感器(3)合成，电极(2)安置于磁阻片的两端和中间的A、B、C三个位置上，数据磁传感器(4)设置在磁阻片(1)的中间(如附图2所示)，磁阻片(1)以纵方向(即垂直于磁道)跨置于刻蚀有规定图案的挠性或者刚性的光刻磁盘(6)上;为了获得连续的跨道信号，磁阻片(1)的长度(L)设计为光刻磁盘(6)磁道宽度(W)的两倍，磁道中心距(S)亦设计为磁道宽度(W)的两倍。
如附图1(a)所示，在磁阻片(1)上A、B、C处设置有三个电极，使其检测电流从A、C端电极引入，从B端电极引出。经过理论分析，其结果表明磁阻片两端的电压输出正比于其所感受到的磁感应强度在整个磁阻片上的空间积分，用公式表示就是VAC＝K×W (- 1/2 W≤OT≤ 1/2 W) (1)VAB-VBC＝2K×OT (2)式中“VAC”为磁阻片(1)的A、C两端输出电压;
“VAB”为磁阻片(1)的A、B两端输出电压;
“VBC”为磁阻片(1)的B、C两端输出电压;
“K”为某一常数;
“OT”为磁阻片(1)的偏道距离。
(1)式表明，在一定的偏道范围内，数据读出信号VAC的幅度不变，这是本发明的一个特殊好处。
(2)式表明，VAB-VBC反映了磁传感器偏离目标磁道的大小和方向，该信号完全可以作为伺服信号。
利用霍尔片的原理与上述相类似，此时只需在图1(a)中磁阻片(1)的E、F位置再加入两个霍尔元件构成电极，使检测电流从B端电极引入，从A、C端电极引出，则VEF就可以作为伺服信号。
数字式伺服/数据磁传感器与光刻磁盘信息存储装置及道跟踪系统由附图3所示。其磁传感器是由数据磁传感器(4)，和由磁阻片(1)、非磁性隔离层(5)和电极(2)组成的伺服磁传感器(3)合成;所说的磁阻片是以横向(即平行于磁道)设置于所述的光刻磁盘(6)上，在宽度为W的一个磁道上，可由2个或者2n个(n＝1、2、3……)磁阻片(1)构成伺服磁传感器(3)，这2个或者2n个(n＝1、2、3……)磁阻片(1)均与磁道平行，在进行正常的读写操作时，应位于有效磁道的两侧，在每两个磁阻片(1)之间有非磁性隔离层(5)，如图3(a)所示;在每个磁阻片(1)的两端均各有一个电极(2)。这种由许多磁阻片(1)与非磁性隔离层(5)叠合而成的伺服磁传感器称之为“数字栅”。
这种磁传感器的偏道情况可以用数字逻辑矩阵表示。如果以“1”表示磁阻片(1)中电物理量高于某一阈值，以“0”表示其物理量低于某阈值，并且以列表示从左至右各个磁阻片的状态，以行表示各种偏道情况，则可以写出以下数字逻辑矩阵。
上述矩阵说明第4行(中间一行)表示磁传感器完全正对磁道;第3行则表示磁传感器向右偏道一个α(如图3(a)所示);第5行则表示向左偏道一个α。余类推。数字栅磁传感器较模拟式磁传感器的优点是具有更好的抗干扰性。
数字式伺服/数据磁传感器，其数据磁传感器(4)设置在由2个或2n个(n＝1、2、3……)磁阻片组成的伺服磁传感器(3)的一端，其有效宽度为W，且与磁道垂直。
本发明所述的磁传感器和光刻磁盘的典型优化参数为磁阻片(1)的长度(L)为1～35μm，高度(H)为0.1～2.5μm，厚度(δ)为200～10000A°;磁传感器与光刻磁盘之间的飞行高度为0～1μm;光刻磁盘(6)的盘径为2～5.25英吋，道宽(W)为0.5～17.5μm，道中心距(S)为1～25μm，刻蚀深度(h)以不妨碍断续表面浮动特性为原则，可为0.01～2.5μm。
权利要求
1.一种利用磁传感器和光刻磁盘，使磁传感器能在道密度≥770TPI的挠性或者道密度≥1500TPI的刚性光刻磁盘上进行对目标磁道跟踪和读写的方法，其特征在于a.利用集成工艺精微技术在磁层上刻蚀出规定图案的挠性或者刚性的光刻磁盘，在同一光刻磁盘面上既有数据信息又有伺服信息；利用磁电效应捕获光刻磁盘上磁化翻转信息的磁传感器，该磁传感器同时具有捕获数据信息和伺服信息的能力；b.将由磁电效应片状物(简称“磁阻片”)、电极组成的伺服磁传感器和有读写功能的数据磁传感器；或将由磁阻片、非磁性隔离层、电极组成的伺服磁传感器和有读写功能的数据磁传感器以一定方式与刻蚀着规定图案的挠性或者刚性的光刻磁盘相组合；c.通过检测和处理磁阻片上获得的电信号，用来控制电机以驱动磁头组件在旋转的光刻磁盘上完成对目标磁道跟踪和读写操作功能。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，利用该方法可形成模拟式伺服/数据磁传感器，也可形成数字式伺服/数据磁传感器两种结构型式。
3.利用权利要求1、2所述的方法所形成的模拟式伺服/数据磁传感器和光刻磁盘道跟踪系统，其特征在于，所说的磁传感器是由数据磁传感器，磁阻片和电极组成的伺服磁传感器合成;所说的电极安置于磁阻片的两端和中间，数据磁传感器设置在磁阻片的中间，磁阻片以纵方向(即垂直于磁道)跨置于所说的刻蚀有规定图案的挠性或者刚性的光刻磁盘上;磁阻片的长度(L)为光刻磁盘磁道宽度(W)的两倍，磁道中心距(S)亦可为磁道宽度(W)的两倍。
4.按照权利要求3所说的道跟踪系统，其特征在于，在所说的磁阻片上每两个电极之间，还可以各设置一个读取伺服信号的电极。
5.利用权利要求1、2所述的方法所形成的数字式伺服/数据磁传感器和光刻磁盘道跟踪系统，其特征在于，所说的磁传感器是由数据磁传感器，磁阻片、非磁性隔离层和电极组成的伺服磁传感器合成;所说的磁阻片是以横向(即平行于磁道)放置于所说的光刻磁盘上，在宽度为W的一个磁道上可由2个或者2n个(n＝1、2、3……)磁阻片构成一个伺服磁传感器，这2个或者2n个(n＝1、2、3、……)磁阻片均与磁道平行，在进行正常读写操作时，应位于有效磁道的两侧;在每两个磁阻片之间有非磁性隔离层，每个磁阻片的两端均各有一个电极。
6.按照权利要求5所说的道跟踪系统，其特征在于，所说的数据磁传感器设置在由2个或者2n个(n＝1、2、3……)磁阻片组成的伺服磁传感器的一端，其有效宽度为W，且与磁道垂直。
7.按照权利要求1、2所述的方法，按照权利要求4和按照权利要求6所说的道跟踪系统，其特征在于a.由磁阻片和电极组成的接触式或非接触式的磁传感器的飞行高度(d)为0～1μm;b.所说的磁阻片的长度(L)为1～35μm，高度(H)为0.1～2.5μm，厚度(δ)为200～10000A°;c.所说的光刻磁盘的盘径为2～5.25英吋，道宽(W)0.5～17.5μm，道中心距(S)为1～25μm，刻蚀深度(h)可为0.01～2.5μm。
全文摘要
本发明为一种“使用伺服／数据磁传感器和光刻磁盘道跟踪系统及方法”。这是迄今唯一的使用磁传感器同时兼有捕获伺服信息和数据信息能力，在光刻磁盘上对目标磁道跟踪和读写的系统和方法。本发明将磁电效应片状物、电极等组成的伺服磁传感器和数据磁传感器集为一体，并以一定方式与刻蚀着规定图案的挠性或刚性的光刻磁盘相组合而构成本发明所述的系统。
文档编号G11B5/596GK1065745SQ9110230
公开日1992年10月28日 申请日期1991年4月9日 优先权日1991年4月9日
发明者张江陵, 冯向军, 王智刚, 赫连娜 申请人:华中理工大学