磁头滑块承载面结构优化设计的遗传算法研究

磁头滑块承载面的结构优化设计是实现高密度存储的主要方法之一。提出一种新的遗传算法的编码方法并用于硬盘磁头滑块承载面结构的优化设计。该方法将磁头滑块的空腔深度信息计入到编码中,与原有的编码方法相比,增加了编码的复杂度,相应地增加了可行解空间,有利于获得更好的最优解,从而得到性能更好的磁头滑块承载面结构。该编码方法能够设计出具有多层结构的磁头滑块,从而更符合商用磁头的使用要求。通过一个具体的算例验证了该编码方法的有效性,并通过这个算例介绍了整个磁头滑块优化设计的过程。

摄动法研究硬盘磁头滑块动态飞行特性

硬盘工作时,磁头滑块飞行在磁盘上方,其动态飞行特性对硬盘工作性能有重要影响。该文利用摄动法推导了磁头滑块的气膜刚度和阻尼摄动方程,且通过有限体积法进行求解,获得了初始摄动条件下的气膜刚度和阻尼矩阵。结合磁头滑块动力学方程,研究了扰动速度、扰动俯仰角和扰动侧倾角对磁头滑块动态飞行特性的影响。研究结果表明:(1)扰动速度会导致磁头滑块向磁盘表面作竖直方向的移动,增加了与磁盘接触碰撞的风险;(2)扰动俯仰角或侧倾角的增加都会导致磁头滑块振动幅度的增加,但扰动俯仰角更容易引起磁头滑块的振动。

磁头滑块的湿法与干法刻蚀实验研究

主要研究了计算机硬盘磁头滑块的微加工实验方法。首先以一种典型的磁头滑块结构为例,进行了掩模版的设计与制作;然后利用光刻、湿法刻蚀和干法刻蚀的工艺及设备,分别进行了该磁头滑块结构的湿法和干法刻蚀试验,给出了刻蚀参数及所加工的磁头照片;最后利用三维表面形貌仪,分别对湿法刻蚀和干法刻蚀的磁头结构进行了数据分析。结果表明,所提出的磁头滑块的微加工工艺及其刻蚀参数是合理的,且具有普遍性。

高密度硬盘磁头滑块承载面结构优化设计

磁头滑块承载面结构优化设计是提高硬盘存储密度的主要方法之一,目前优化设计的方法主要分为拓扑优化和尺寸优化两大类,2种方法都存在着各自的优缺点.本文将两种方法有机地结合在一起,来弥补其各自的缺点.同时,在拓扑优化的过程中对滑块的结构进行了一定的限制,以满足实际使用的要求.由于飞高低于5 nm,因此在设计过程中还考虑了分子间力的影响.仿真结果表明,采用该方法进行磁头滑块承载面的结构优化可以取得很好的磁头飞行效果.

充气硬盘磁头滑块飞行特性影响因素研究

为了减小磁盘高速旋转所承受的气体阻力、降低硬盘内部结构所承受的气流冲击和振动、以及提高硬盘存储密度和工作稳定性,人们正考虑向硬盘内部填充低密度气体。充气硬盘还具有存储容量大、节能、散热性能好等优点。硬盘工作过程中,磁头滑块飞行特性(承载力W、压力中心Xc和Yc)对硬盘工作稳定性有着重要影响。本文研究了充气气体物理特性、表面粗糙度、磁盘转速、飞行高度和俯仰角对硬盘磁头滑块飞行特性的影响,研究结果发现:磁盘转速的增加、飞行高度的降低、俯仰角的减小和氦气在氦气–空气混合气体中的比重(不同气体物理特性)下降,都会导致磁头滑块承载力的增加;磁盘转速的增加、飞行高度的增加、俯仰角的减小,都会导致压力中心Xc的减小;对于不同的磁盘转速、飞行高度、俯仰角、氦气在氦气–空气混合气体中的比重,压力中心Yc都几乎保持不变;粗糙度高度(σ)对承载力、压力中心Xc和Yc的影响,在不同粗糙度方向(γ)时,呈现出不同的影响规律。

计算机硬盘磁头滑块的设计与加工研究

研究计算机硬盘磁头滑块承载面结构的设计理论与加工方法。分析了现有磁头滑块的结构特点及其设计理论和设计方法;利用光刻及干法刻蚀的工艺及设备,进行了所设计磁头滑块的微加工;并利用三维表面形貌测量仪对所加工的磁头进行了加工质量分析,给出实验测量值与设计值的比较结果。

磁头滑块的形状优化设计

采用优化设计方法对磁头滑块进行优化设计。优化目标降低磁头飞高,提高硬盘的存储密度和磁头的飞行稳定性。以稳定飞行时的飞行高度与优化目标值间的波动最小建立优化模型,同时模型满足尺寸约束条件和磁头稳定飞行的性能约束条件。采用模拟退火算法利用Matlab编程对优化模型求解。以三体磁头为算例,结果表明:优化后磁头飞行高度显著降低,改善了飞行特性,记录密度得以提高,也表明了模拟退火算法高效可行。

材料和几何尺寸对充气硬盘磁头滑块飞行特性的影响

随着硬盘磁记录密度增加,磁头滑块的飞行高度已经小于10纳米,当硬盘遭受外界冲击载荷时,磁头滑块飞行特性参数(最小飞行高度hm、俯仰角α和侧倾角β)会随时间发生变化。通过求解磁头/磁盘界面气膜润滑方程和建立硬盘结构系统有限元模型,本文研究了硬盘外壳材料、悬臂材料、磁盘材料、悬臂厚度、磁盘厚度对磁头滑块飞行特性的影响。研究结果发现:磁盘材料和厚度对磁头滑块飞行特性参数影响较小,悬臂材料和厚度对磁头滑块飞行特性参数影响最大;对于各种不同材料,当硬盘外壳材料为ABS塑料时,磁头滑块飞行特性参数的变化幅度相对最小。

磁头滑块压强分布的一种数值求解方法

以任意克努森数Kn的超薄气体润滑方程为基础,采用有限体积法对方程进行离散,用Matlab编写气膜压强分布求解程序。以典型的双轨磁头滑块和改进的三体磁头滑块为例,计算了磁头滑块的压力分布,结果表明:采用该算法所得到的压力分布结果合理,在保证收敛精度的基础上,收敛速度快;合理设计磁头形状可以得到性能更优的磁头,能有效地降低磁头预载力。

轻负荷磁头的动态特性

本文采用有限差分法求解非定常修正Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程，采用四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法求解磁头滑块的动力学方程组，分别计算出磁头滑块受到冲击或飞越各种障碍物时的动态响应，较全面地反映了磁头滑块的动态时域特性。

内凹式负压磁头气体动力特性

本文给出了一种用于磁盘机读/写功能的非接触起停式负压磁头滑块模型。通过求解修正Reynolds方程,计算出其稳态气动力特性。给出了磁头滑块与磁盘之间润滑气膜压强分布的立体图,滑块工作曲线及压力载荷随磁盘线速度、气膜厚度、减压槽深度的变化规律曲线。

磁头寻轨过程对气膜承载力的影响

以负压Pico磁头作为物理模型,模拟了磁头在磁盘半径方向寻轨时,磁头径向速度、斜角值的改变对磁头压强的分布和气膜承载力的影响.采用多重网格法求解修正的气体润滑雷诺方程,对磁头径向速度对气膜承载力的影响进行了分析,最后对磁头的寻轨过程进行了模拟.模拟结果表明:气膜承载力对磁头径向速度非常敏感;斜角效应使得气膜承载力减小;磁头寻轨时,气膜承载力在内轨道和外轨道均有明显波动,导致头盘碰撞几率增大.

ICP刻蚀中的二级台阶刻蚀研究

主要研究了硬盘磁头滑块二级台阶的刻蚀实验。首先研究了ICP刻蚀的刻蚀原理,然后根据二级台阶掩模版的设计要求,设计出掩膜版的图形,并通过ICP刻蚀机加工出磁头滑块。结果表明所提出的二级台阶的刻蚀工艺是合理的,且具有普遍性。