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高密度硬盘磁头滑块气浮润滑面优化设计及实验研究

林晶  
【摘要】: 磁头滑块的承载面结构优化设计是磁存储技术中的关键问题,是提高磁存储密度的主要手段之一。本文针对高密度硬盘磁头的气体润滑设计的相关问题进行了理论和实验研究。 本文首先对磁头磁盘界面的气体润滑的理论模型和数值分析方法进了研究,采用有限差分法求解了修正气体润滑雷诺方程,并对数值解的精度进行了理论验证,同时采用多重网格法提高了计算效率,并计算了分子间力对头盘界面相互作用的影响。 在建立了气体润滑分析方法的基础上,采用遗传算法对磁头滑块承载面进行了结构优化设计。采用新的编码方法,将台阶深度的信息计入了编码中,扩大了解空间。优化设计时,根据磁头的工作特性并借鉴已有的设计经验,对磁头的预设结构进行了改变,提高了优化设计的效率,将结构优化和尺寸优化两种方法有机地结合起来弥补了两种方法的缺点。 利用微加工工艺在硅片上加工出了飞高测试用的磁头,研究了掩膜版的设计和硅刻蚀方法对加工质量的影响,提出了适合可行的硅磁头加工工艺路线和方法。加工得到的替代磁头可以满足实际使用的要求。 对磁头磁盘界面的声发射信号的特性进行了测试和分析。通过对磁头在不同飞行状态下测得的声发射信号的时域和频域特性进行分析,说明了磁头磁盘间的接触碰撞与磁头悬臂的振动紧密相关。 利用课题组自行研制的对称共路双频外差干涉仪测量了硅磁头的飞高,实验测试和理论分析的结果有良好的一致性,说明了所使用的理论模型和计算方法的正确性以及所提出的优化设计方法的有效性,并表明硅磁头可以用于磁头飞高的测试中。


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