Cabezal de lectura y escritura de disco
Los cabezales de lectura / escritura de disco son las partes pequeñas de una unidad de disco que se mueven por encima del plato del disco y transforman el campo magnético del plato en corriente eléctrica (lee el disco) o, viceversa, transforman la corriente eléctrica en campo magnético (escribe el disco). [1] Las cabezas han pasado por una serie de cambios a lo largo de los años.
En un disco duro, las cabezas "vuelan" por encima de la superficie del disco con un espacio de tan solo 3 nanómetros . La " altura de vuelo " disminuye constantemente para permitir una mayor densidad de área . La altura de vuelo de la cabeza se controla mediante el diseño de un cojinete de aire grabado en la superficie del deslizador que mira hacia el disco . La función del cojinete de aire es mantener constante la altura de vuelo a medida que la cabeza se mueve sobre la superficie del disco. Los cojinetes de aire están cuidadosamente diseñados para mantener la misma altura en todo el plato, a pesar de las diferentes velocidades en relación con la distancia desde el centro del plato. [2] Si la cabeza golpea la superficie del disco, se produce un accidente catastrófico. puede resultar.
Las cabezas en sí mismas comenzaron de manera similar a las cabezas de las grabadoras de cinta : dispositivos simples hechos de una pequeña pieza en forma de C de material altamente magnetizable como permalloy o ferrita envuelto en una bobina de alambre fino. Al escribir, la bobina se energiza, se forma un fuerte campo magnético en el espacio de la C y la superficie de grabación adyacente al espacio se magnetiza. Al leer, el material magnetizado gira más allá de las cabezas, el núcleo de ferrita concentra el campo y una corrientese genera en la bobina. En la brecha, el campo es muy fuerte y bastante estrecho. Ese espacio es aproximadamente igual al grosor del medio magnético en la superficie de grabación. El espacio determina el tamaño mínimo de un área grabada en el disco. Los cabezales de ferrita son grandes y escriben características bastante grandes. También deben volar bastante lejos de la superficie, lo que requiere campos más fuertes y cabezas más grandes. [3]
Los cabezales de metal en espacio ( MIG ) son cabezales de ferrita con una pequeña pieza de metal en el espacio del cabezal que concentra el campo. Esto permite leer y escribir características más pequeñas. Los cabezales MIG se reemplazaron por cabezales de película delgada . Los cabezales de película fina eran electrónicamente similares a los de ferrita y usaban la misma física , pero se fabricaban mediante procesos fotolitográficos y películas delgadas de material que permitían crear características finas.
Introducida por primera vez en 1979 en la unidad de disco IBM 3370 , la tecnología de película delgada utilizó técnicas fotolitográficas similares a las que se utilizan en los dispositivos semiconductores para fabricar cabezales de disco duro con un tamaño más pequeño y mayor precisión que los diseños basados en ferrita que se usaban en ese momento. Se construyen capas delgadas de materiales de cableado de bobina magnética (Ni-Fe), aislante y de cobre sobre sustratos cerámicos que luego se separan físicamente en cabezales de lectura / escritura individuales integrados con su cojinete de aire, lo que reduce significativamente el costo de fabricación por unidad. [4] Los cabezales de película delgada eran mucho más pequeños que los cabezales MIG y, por lo tanto, permitían utilizar características grabadas más pequeñas. Los cabezales de película delgada permitieron que las unidades de 3,5 pulgadas alcanzaran una capacidad de almacenamiento de 4 GB en 1995. La geometríadel espacio de la cabeza era un compromiso entre lo que funcionaba mejor para la lectura y lo que funcionaba mejor para la escritura. [3]
La siguiente mejora del cabezal en el diseño del cabezal fue separar el elemento de escritura del elemento de lectura, lo que permite la optimización de un elemento de película delgada para escribir y un elemento de cabezal separado para leer. El elemento de lectura separado utiliza el efecto magnetorresistivo (MR) que cambia la resistencia de un material en presencia de un campo magnético. Estos cabezales de resonancia magnética pueden leer características magnéticas muy pequeñas de manera confiable, pero no se pueden usar para crear el campo fuerte que se usa para escribir. El término AMR (MR anisotrópico) se utiliza para distinguirlo de la mejora introducida más tarde en la tecnología de MR llamada GMR ( magnetorresistencia gigante ) y "TMR" (magnetorresistencia de túnel).
