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硬盤(pán)盤(pán)片知識(shí)

2020-01-28 14:40:52
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來(lái)源:轉(zhuǎn)載
供稿:網(wǎng)友

       現(xiàn)在的磁盤(pán)盤(pán)片多數(shù)都采用薄膜復(fù)合技術(shù)。硬盤(pán)的介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)大致為:潤(rùn)滑層、碳覆層、磁性層、緩沖層或底層、基板。

        潤(rùn)滑層和碳覆層器機(jī)械和化學(xué)保護(hù)作用,保護(hù)下面的磁性層;磁性層通常為一層多層膜結(jié)構(gòu),常用材料有CrCoTa,CoNiPt,CrCoPtTa;緩沖層能顯著提高磁性層的磁性能?;谋砻婺堋⒋植诙扔绊懢彌_層的生長(zhǎng),因此可通過(guò)對(duì)基片表面的精密加工來(lái)優(yōu)化和改善磁性合金層的組織和性能。

基礎(chǔ):硬盤(pán)盤(pán)片

盤(pán)片材料      盤(pán)片在工作與運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)受到許多力的作用,如盤(pán)片的重力、盤(pán)片的隨主軸高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力,高速旋轉(zhuǎn)時(shí)硬盤(pán)內(nèi)空氣湍流對(duì)盤(pán)片的作用等;在硬盤(pán)運(yùn)輸與攜帶過(guò)程中還會(huì)由于各種機(jī)械震動(dòng)而使盤(pán)片受到?jīng)_擊。特別是筆記本電腦和其它使用硬盤(pán)的手提式電腦中,盤(pán)片除了受到正常的接觸啟動(dòng)/停止過(guò)程所帶來(lái)的作用力外,磁頭對(duì)盤(pán)片的沖擊還會(huì)由于外界的震動(dòng)而極度增大。這就要求盤(pán)片具有非常好的表面硬度和抗沖擊性。在整個(gè)盤(pán)片中,由于磁性層、襯層、潤(rùn)滑層都是薄膜結(jié)構(gòu),基本上不具備必要的力學(xué)性質(zhì),因此盤(pán)片的機(jī)械性能主要由基板提供。因此選用的基板材料必須具備一定的力學(xué)強(qiáng)度與表面硬度。       盤(pán)片以較高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)有利于硬盤(pán)快速讀取與寫(xiě)入數(shù)據(jù),但隨轉(zhuǎn)速的提高,硬盤(pán)內(nèi)空氣湍流對(duì)盤(pán)片的作用會(huì)急劇增大,盤(pán)片在此作用下會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則振動(dòng),這種振動(dòng)對(duì)盤(pán)片會(huì)造成極大的傷害;并且振動(dòng)的振幅隨主軸轉(zhuǎn)速增大而增大,當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到一定程度時(shí),盤(pán)片會(huì)扭曲變形,是整個(gè)硬盤(pán)損壞。目前普通硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速為5400轉(zhuǎn)/分鐘,部分高檔硬盤(pán)轉(zhuǎn)速已達(dá)到7200轉(zhuǎn)/分鐘,IBM公司及日本日立公司等都發(fā)布了轉(zhuǎn)速達(dá)到2000轉(zhuǎn)/分鐘的硬盤(pán),下一步轉(zhuǎn)速將項(xiàng)向14000轉(zhuǎn)/分鐘發(fā)展,那時(shí)盤(pán)片受到的作用力將更大。由于材料的抗彎性能及共振頻率與彈性模具有關(guān),為了得到較高的轉(zhuǎn)速,基板材料需具有較大的彈性模量。Al合金基板材料        硬盤(pán)大部分都是采用Al合金基板。Al合金退火后,其硬度僅為0.9GPa,彈性模量?jī)H為70GPa。因?yàn)锳l合金自身的力學(xué)性能不夠,無(wú)法抵抗磁頭高轉(zhuǎn)速帶來(lái)的力學(xué)沖擊,所以在Al合金上增鍍了一層NiP來(lái)增強(qiáng)其力學(xué)性能。        但是NiP層表面結(jié)構(gòu)凹凸不平使得磁頭的飛行高度無(wú)法降得太低,當(dāng)硬盤(pán)磁盤(pán)表面具有波度時(shí),磁頭就會(huì)隨著高速旋轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)器硬盤(pán)的波動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)[3-4]   。如果波度超過(guò)一定的高度時(shí),磁頭就不再能隨著波度運(yùn)動(dòng),它就會(huì)與磁盤(pán)基片表面碰撞,發(fā)生所謂的磁頭壓碎,導(dǎo)致磁盤(pán)設(shè)備發(fā)生故障或讀寫(xiě)信息的錯(cuò)誤。另一方面當(dāng)存儲(chǔ)器硬盤(pán)表面上存在數(shù)微米的微凸起時(shí)也會(huì)發(fā)生磁頭壓碎,相反,當(dāng)硬盤(pán)表面存在凹坑時(shí)就不能完整地寫(xiě)入信息,由此導(dǎo)致所謂的“比特缺損”或信息讀出的失敗。最近為了適應(yīng)超高存儲(chǔ)密度,磁頭與硬盤(pán)磁面之間的距離已經(jīng)減小到10nm以下[5] 。因此,在盤(pán)片表面拋光中,就要求制造出能夠使磁頭浮動(dòng)高度更小、沒(méi)有突起、劃痕和凹坑的光滑表面。玻璃基板材料       為了進(jìn)一步提高硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的性能,人們希望得到一種更好的基板材料。玻璃,作為一種均勻致密的非金屬材料,首先被人們選為NiP/Al基板的候選者。玻璃的剛度比鋁合金大,適于制造薄盤(pán),且可省卻NiP層的涂覆。最重要靜是玻璃宏觀均勻的,在拋光過(guò)程中無(wú)塑性形變,能夠得到非常光滑的表面,這就保證磁頭飛行高度可以做得更低,從而為提高盤(pán)片面積密度提供可能。       但由于玻璃是一種脆性材料,應(yīng)用于高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器中需要解決的一個(gè)問(wèn)題是玻璃表面裂紋擴(kuò)展造成玻璃開(kāi)裂的可能性。通過(guò)離子交換可以在玻璃表面產(chǎn)生一個(gè)壓應(yīng)力層,從而鈍化裂紋尖端,阻止裂紋擴(kuò)展,為了改進(jìn)玻璃基扳的缺陷,人們又考慮采用微晶玻璃作為硬盤(pán)基板。微晶玻璃通過(guò)對(duì)特定化學(xué)組成玻璃的控制晶化而得到的多相固體。微晶玻璃具有高均勻的顯微結(jié)構(gòu),無(wú)氣孔且在玻璃向微晶玻璃轉(zhuǎn)化過(guò)程中體積變化小,因此它具有優(yōu)良的表面特性、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性,其強(qiáng)度與韌性都比其母體玻璃好;同時(shí)微晶玻璃的一個(gè)特點(diǎn)是其性能不僅與原始玻璃的化學(xué)組成有關(guān),還在很大程度上決定于玻璃的熱歷史,這使得其各項(xiàng)性能在很大范圍內(nèi)具有可調(diào)節(jié)性,有利于滿(mǎn)足不同環(huán)境的要求。

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