現(xiàn)代固態(tài)存儲和光存儲的高度發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的迫切需求給磁存儲技術(shù)提出了新的更具挑戰(zhàn)性的要求。分布式磁存儲技術(shù)為航天等保密工業(yè)存儲開辟了一條新的有效途徑,受到了工程技術(shù)人員和學(xué)者的廣泛關(guān)注。磁存儲設(shè)備元件的可靠性和壽命是存儲技術(shù)的關(guān)鍵。由于磁存儲元件的尺寸都十分小,針對磁存儲設(shè)備及其元件的研究主要集中在美國和日本,并且?guī)缀醵贾会槍φ麄�存儲設(shè)備的壽命,對單個元件、單個關(guān)鍵因素進行壽命分析的研究甚少。本文以ansys和matlab為主要工具,結(jié)合生產(chǎn)實踐,深入研究了磁頭內(nèi)置DFH控制元件、磁頭臂連接釬料焊點的壽命和可靠性,并且詳細(xì)分析了影響磁頭壽命和可靠性的潤滑油的飽和厚度,建立了一種磁頭故障信號傳輸?shù)母倪M馬爾科夫開關(guān)模型。論文主要研究的內(nèi)容如下:詳細(xì)研究了磁頭內(nèi)置DFH(Dynamic Flying Height,動態(tài)飛行高度)控制元件的有限元壽命預(yù)測模型,該模型解決了采用Matlab軟件模擬評估的誤差迭加失效問題。結(jié)合實際產(chǎn)品驗證,文章運用該模型進一步分析了磁頭內(nèi)置DFH控制元件的設(shè)計可靠性問題,并且得出以下結(jié)論:在50Ω的新型DFH計算結(jié)果中,其熱效應(yīng)強度比傳統(tǒng)的屏蔽層要大10%以上;實際的壽命失敗樣品,其出現(xiàn)問題的區(qū)域都是在線路的轉(zhuǎn)角處,轉(zhuǎn)角越多則意味著最早失敗點越多,拐角處電流擁擠效應(yīng)是電流密度、電流方向改變頻率以及材料本身綜合影響的結(jié)果。研究了磁頭內(nèi)置DFH控制元件的過載荷可靠性,同時提出了一種改進的磁頭溫升實驗設(shè)計方案。結(jié)合原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)測試方法,從形變的性質(zhì)和大小角度來評估磁頭內(nèi)置DFH控制元件,結(jié)果表明,即使在長時間過流的情況下,磁頭內(nèi)置DFH控制元件的突起性質(zhì)仍然屬于彈性形變,未發(fā)生永久塑性形變;靜止空氣冷卻條件下,磁頭內(nèi)置DFH控制元件的結(jié)構(gòu)變形量的大小和能量呈線性關(guān)系。采用脈沖式電場的破壞性測試方法,對磁頭內(nèi)置DFH控制元件進行過壓擊穿測試,測試結(jié)果表明,實際產(chǎn)品的擊穿電壓在安全區(qū)以外。同時論證了靜止碟面加冷卻膏法的可行性,進一步簡化了磁頭溫升的實驗過程。提出了一種磁頭內(nèi)置DFH控制元件和磁頭臂連接釬料焊點的壽命預(yù)測模型。磁頭無鉛微焊點是由鐵,鉻,鎳,銥,錳等材料組成,極易腐蝕,如無保護措施,在短短十幾個小時里就會氧化,腐蝕和失效,金屬化和物的生長可以有效解決上述問題。由于AuSn4在生長時可以有效降低連結(jié)釬料的機械特性,本文主要對AuSn4生長時對焊點的影響做研究,并建立了一種針對磁頭連接釬料的改進IMC(Intermetallic Compounds,金屬間化合物)生長模型。模型預(yù)測結(jié)果表明,IMC方法適用于預(yù)測焊點壽命,并且可以得到如下結(jié)論:在工作溫度為60℃時,擴散常數(shù)是0.015354,此時焊點的壽命是14.46年。分析了磁頭無鉛微焊點的可靠性,磁頭焊點可靠性分析包括焊點前期液滴飛濺的防護和后期焊點失效性分析,在實際生產(chǎn)中,應(yīng)用釬料球噴射連接技術(shù)時,釬料液滴飛濺時有發(fā)生,本文融合激光加熱和氮氣壓力技術(shù),建立了一種新的用于計算磁頭內(nèi)置DFH控制元件連接釬料液滴沖擊速度的雙液滴模型,同時,采用正交試驗法對比了不同激光加熱參數(shù)和氮氣壓力條件下磁頭內(nèi)置DFH控制元件連接釬料液滴飛濺的情況,并進一步融合可控掃描式磁場和偏置兩種方法,研究了磁頭微焊點的失效情況。試驗結(jié)果表明:下落前,激光脈沖能量是決定液滴溫度的主要因素;下落后,對釬料液滴溫度影響最大的是釬料液滴的初始溫度。磁頭焊點失效是焊點液滴飛濺和金屬間化合物共同作用的結(jié)果。提出并證明了磁頭油膜厚度與碟面中心距成線性關(guān)系的條件。為了解決生產(chǎn)過程中需反復(fù)測量磁頭潤滑油飽和厚度的問題,文章結(jié)合原子力學(xué)顯微鏡,進行反復(fù)的動態(tài)測試,測試表明,在2.5納米以內(nèi),磁頭讀寫磁盤數(shù)據(jù)處,潤滑油飽和厚度與該處距磁盤中心長度成良好的線性關(guān)系。2.5納米以外到磁盤邊緣,采用改進歐拉算法進行處理數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)潤滑油飽和厚度的計算值和實際值的差值與該處距磁盤中心長度也成線性關(guān)系。文中還對實驗結(jié)果誤差進行了理論分析和實際驗證,結(jié)果表明,由于空氣流壓力以及磁盤邊緣磁隙引發(fā)的局部磁泄,磁頭邊緣潤滑油飽和厚度很難預(yù)測。提出了一種磁頭故障信息傳輸?shù)母倪M馬爾科夫模型。磁頭一旦發(fā)生故障,其信號傳輸頻率必然升高,傳輸過程會造成信道堵塞,如何反應(yīng)堵塞以及磁頭故障是很多學(xué)者研究的課題,工業(yè)生產(chǎn)上一般采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)查詢法,該種方法會造成漏判和錯判,論文研究了一種馬爾科夫開關(guān)模型,該模型結(jié)合了強度轉(zhuǎn)移法則,使得故障信號的前訴定位成為可能。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TP333
【部分圖文】：

是逆空氣流的旋轉(zhuǎn)，主要受范德華力的影響，與俯仰角大小有關(guān)，動態(tài)飛行逡逑高度（ＤＦＨ）與其驅(qū)動音圈馬達的具體設(shè)計對航空研究有一定的借鑒作用。硬盤信逡逑息的讀寫如圖２．１所示，磁頭從高速旋轉(zhuǎn)的盤片上不斷尋找磁道道而讀取相關(guān)的逡逑信號，所示硬盤盤片的多層膜組成從下到上依次為盤基底層襯層磁層、保護層、逡逑潤滑層。逡逑ＩＢＭ的硬盤新技術(shù)逡逑臂突起邐＾逡逑／邐，邐載入方向逡逑？邋１逡逑？ＭＭｔ邋ｍｍｍｍ逡逑？ｍ？邋＿邋丨＿丨＿逡逑圖２．１磁頭加載／載出磁盤逡逑飛行高度隨磁存儲密度的增大會迅速下降，但是可以看到，此時磁頭的飛逡逑行控制精度卻不斷提高。我們可以做這樣的比喻，就像我們眼睛看字一樣，離字逡逑越近，看得越清楚，所以飛得越低，字就必須寫得更密，對應(yīng)軌道越小，字要寫逡逑１２逡逑

頭內(nèi)置ＤＦＨ控制元件通過獲得的軌道平均幅值（ＴＡＡ）起程度，從而決定如何調(diào)節(jié)功率的大小，最終實現(xiàn)調(diào)節(jié)述分析可以看出，影響磁頭飛行高度的因素主要是磁頭角和控制元件感知的軌道平均幅值。磁頭一旦制作成功變化，即使變化也是極微小的，或者是由于外界條件如極限值，此時，整個硬盤已經(jīng)失效，己經(jīng)失去了研究的能好壞與元件的軌道平均幅值密切相關(guān)。逡逑幅值對ＤＦＨ的影響逡逑值（Ｔｒａｃｋ邋Ａｖｅｒａｇｅ邋Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）是在確定軌道上，磁頭度值，在實際情況中信號幅度是不穩(wěn)定的，信號的平均絡(luò)曲線的平均值而得出正向軌道平均幅值（ＴＡＡ＋）和負(fù)。具體在第７章會詳細(xì)講解。所提到的Ｗａｌｌａｃｅ間隔方化的方程式，它給出了計算飛行高度所需要的參數(shù)，測信號頻率，以及軌道平均幅值。這里我們介紹幾個和

頭內(nèi)置ＤＦＨ控制元件通過獲得的軌道平均幅值（ＴＡＡ）起程度，從而決定如何調(diào)節(jié)功率的大小，最終實現(xiàn)調(diào)節(jié)述分析可以看出，影響磁頭飛行高度的因素主要是磁頭角和控制元件感知的軌道平均幅值。磁頭一旦制作成功變化，即使變化也是極微小的，或者是由于外界條件如極限值，此時，整個硬盤已經(jīng)失效，己經(jīng)失去了研究的能好壞與元件的軌道平均幅值密切相關(guān)。逡逑幅值對ＤＦＨ的影響逡逑值（Ｔｒａｃｋ邋Ａｖｅｒａｇｅ邋Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）是在確定軌道上，磁頭度值，在實際情況中信號幅度是不穩(wěn)定的，信號的平均絡(luò)曲線的平均值而得出正向軌道平均幅值（ＴＡＡ＋）和負(fù)。具體在第７章會詳細(xì)講解。所提到的Ｗａｌｌａｃｅ間隔方化的方程式，它給出了計算飛行高度所需要的參數(shù)，測信號頻率，以及軌道平均幅值。這里我們介紹幾個和

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本文編號：2828715