JP5439064B2 - 複合磁気ヘッドの劣化検出方法および磁気ディスク検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、複合磁気ヘッドの劣化検出方法および磁気ディスク検査装置に関し、詳しくは、ＭＲ（磁気抵抗効果）ヘッド（リードヘッド）と薄膜インダクティブヘッド（ライトヘッド）とからなる複合磁気ヘッドを使用する磁気ディスク検査装置において、複合磁気ヘッド（以下ヘッド）の劣化による交換作業回数を低減して磁気ディスク検査のスループットを向上させることができるようなヘッドの劣化検出方法に関する。

近年、磁気ディスクの高密度化が急速に進み、現在では数百ギガからテラオーダのＨＤＤが主流となってきている。このような磁気ディスクの高記録密度に伴い、磁気ヘッドの浮上量は低下してきている。
最近では、１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度のサスペンションスプリングの先端に０．数ｍｍ〜１ｍｍ角程度の大きさのスライダが付き、薄膜磁気ヘッドとディスクの間隔は、数ｎｍから十ｎｍの距離までに接近してきている。
このような磁気ディスクと、データの読み書きを行うヘッド（磁気ヘッドアッセンブリ）とは、製造段階でそれぞれの検査装置により精密な性能検査が行われている。
特に、垂直磁気記憶方式の磁気ディスクメディアでは、ＭＲヘッドとしてＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）ヘッドあるいはＧＭＲ（ジャイアント磁気抵抗）ヘッドを持つヘッドが使用され、ヘッドとの距離が１０ｎｍ以下に設定され、その距離が制御されるものもある。

磁気ディスクの電気的な性能検査では、ヘッドにより所定のトラックにテストデータを書込み、そのテストデータを読出し、多くの場合、その電圧レベルが評価対象となる。そのためヘッド劣化による特性変動が磁気ディスクの検査の際に問題となる。
複合磁気ヘッド（以下ヘッド）は、薄膜プロセスで形成され、ヘッドスライダに固定される。ＭＲヘッドは、記録側のインダクティブヘッドより形状が小さくかつそのヘッドギャップも小さい。そのため、抵抗不良や、シールド間との絶縁不良、電気的特性不良などの各種の不良が発生し易く、ＭＲヘッドの出来具合でヘッドが早く劣化し易い。
しかも、ヘッドとディスクの間隔が数ｎｍから十ｎｍの距離までに接近してきている現在では、ヘッドと記録面とが接触し易く、この接触あるいは衝突によってヘッドにストレスが加わり、ＭＲヘッドを含めてヘッドの劣化が早まる傾向にある。
ヘッド劣化については、ヘッドの特性変動をヘッドからの読出信号を一定レベルに増幅するＡＧＣの利得を比較基準値と比較することで検出する技術が公知である（特許文献１）。また、ヘッド劣化を検出するために読出信号におけるノイズ信号を検出して許容レベル以上のノイズが発生したときにヘッド劣化としてヘッドを着磁させる技術が公知である（特許文献２）。

特開２００４−２２１１９号公報 特開２００６−２６０６５２号公報

特許文献１に記載されるように、ヘッド劣化による特性変動は、通常は徐々に進行するために、データの読出エラー等で検査すると、ヘッド劣化がかなり進んでからでないと、検出できない問題がある。そのため、リードエラーによる検出では早期にヘッド劣化を検出できず、ヘッド劣化によるヘッド出力の低下により磁気ディスクの歩留まりを低下させあるいはリトライ処理などが多くなり、検査時間を延長させる問題がある。
そのため、従来は、読出信号のレベルを確認して、所定の基準値を下回ったときにヘッドを交換するか、あるいは一定期間を過ぎたヘッドを交換したり、検査を行ったヘッドを定期的に所定の周期で交換するような対策が講じられている。
しかし、前者の読出信号のレベルは、検査するディスクの特性に依存するので劣化の正確な判断ができない。また、後者の一定期間あるいは所定の周期でのヘッドの交換は、安全性を考慮して劣化よりだいぶ手前で交換を行うことになる。そのため、本来の劣化による交換よりもヘッド交換回数が増える欠点がある。しかも、ヘッド劣化は、ＭＲヘッドの出来具合とヘッドの磁気ディスクの記録面との接触あるいは衝突によって進行速度がヘッドごとに異なるため、後者のヘッド交換にも問題がある。
また、ヘッド交換時には磁気ディスクのテストを中断させなければならないので、ヘッド交換回数の増加は検査処理のスループットが低下する。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、ヘッドの劣化による交換作業回数を低減して磁気ディスク検査のスループットを向上させることができるヘッドの劣化検出方法および磁気ディスク検査装置を提供することにある。

このような目的を達成するためのこの発明のヘッドの劣化検出方法および磁気ディスク検査装置の構成は、ＭＲヘッドの両端子に接続された抵抗値検出回路によりＭＲヘッドの抵抗値を検出するものであって、交換した複合磁気ヘッドのＭＲヘッドの抵抗値を抵抗値検出回路を介して測定してその測定値を初期値としてメモリに記憶し、磁気ディスクの検査において抵抗値検出回路を介してＭＲヘッドの抵抗値を測定してこの測定値と初期値とを比較して測定値が初期値より低い所定値未満かあるいは初期値より高い所定値を越えているときにヘッド劣化と判定し、測定値が初期値に対して低い所定値と高い所定値との間であった場合には、ＭＲヘッドの累積検査時間と予め設定した限界値とを比較して累積検査時間がこの限界値を超えている場合にはＭＲヘッドが劣化したと判定するものである。

このように、この発明にあっては、ＭＲヘッドの両端子に直接接続された抵抗値検出回路を設けてＭＲヘッドの抵抗値を測定して交換したヘッドの初期値と比較することで、測定対象となる磁気ディスクに無関係にヘッドの劣化状態をヘッドごとに個別に把握することができる。
これにより、ヘッドの劣化による交換作業回数を低減することが可能となり、磁気ディスク検査装置の検査のスループットを向上させることができる。

図１は、この発明のヘッドの劣化検出方法を適用した一実施例の磁気ディスク検査装置のブロック図である。 図２は、検査状態におけるＭＲヘッドの連続測定時間と抵抗値の変化を示す特性グラフ図である。 図３は、ヘッド劣化判定とヘッド交換についての処理のフローチャートである。

図１において、１０は、磁気ディスク検査装置であって、磁気ディスク（以下ディスク）１と、スピンドル２、ヘッド３、ＭＲヘッドの抵抗値検出回路内蔵の読出／書込回路（Ｒ／Ｗ ＩＣチップ）４、そして測定処理・検査装置２０とを有している。なお、ディスクの電気的特性の検査を行う回路系は図では省略してある。ここでのヘッド３に搭載されるＭＲヘッドは、ＴＭＲヘッドあるいはＧＭＲヘッドである。
ディスク１は、スピンドル２に装着されて回転し、スピンドル２には、インデックス信号ＩＮＤ（あるいはセクタ信号ＳＥＣ）を発生するロータリエンコーダ（図示せず）が設けられている。
ヘッド３は、ヘッドキャリッジに搭載され、ディスク１にローディングされるが、ＭＲヘッドの抵抗値測定は、ヘッドロードポジション（ホームポジションＨＰ／図１参照）に置かれた状態（実線で示すヘッド位置）で測定するので、ヘッドキャリッジは図示していない。
ヘッド３は、ディスク１の目標トラックに対応して所定のトラックからあるいはヘッドロードポジションから目標トラックまでシークし、このシークに対応して設定されたシーク時間で目標トラックに停止位置決めされる。そして、ディスク１の検査では、所定の周波数のテストデータを目標トラックに書込み、この目標トラックからテストデータを読出す。図において点線位置のヘッド３は、ディスク１にヘッド３がロードされた状態を示している。

３ａ，３ｂは、ヘッド３の読出信号ラインであって、ヘッド３のＭＲヘッドの両端子に接続されている。なお、ヘッド３側には、通常、読出アンプ５ａと書込アンプ５ｂとがヘッドキャリッジのヘッドアームか、これより先にあるサスペンションスプリングの根本あるいはヘッドカートリッジ等に搭載された読出／書込回路（Ｒ／Ｗ ＩＣチップ）が設けられているが、図１では、それら回路とともにＭＲヘッドの抵抗値検出回路９が内部に設けられた読出／書込回路４がワンチップ化されてサスペンションスプリングの根本あるいはヘッドカートリッジ等のヘッドアームか、これより先に搭載されている。
なお、内部説明の都合上、図１では、サスペンションスプリングの外側に読出／書込回路４を示してある。
読出／書込回路４は、読出アンプ５ａ、書込アンプ５ｂ、電流駆動回路６、電圧測定回路７、そしてパラレル／シリアル変換回路８とからなる。そして、ＭＲヘッドの抵抗値検出回路９が電流駆動回路６と電圧測定回路７とパラレル／シリアル変換回路８とにより構成されている。
磁気ディスク検査のために読出アンプ５ａは、ヘッド３のＭＲヘッドから読出信号を受けてデータ読出回路１１に送出し、書込アンプ５ｂは、データ書込回路１２からテストデータを受けて書込信号を生成してヘッド３の薄膜インダクティブヘッド（ライトヘッド）に出力する。データ読出回路１１は測定処理・検査装置２０に接続され、データ書込回路１２とテストデータ生成回路１３を介して測定処理・検査装置２０に接続されている。

電流駆動回路６は、Ｄ／Ａ変換回路（Ｄ／Ａ）６ａと電流出力型ＯＰアンプ６ｂ、電流反転型ＯＰアンプ６ｃとからなり、パラレル／シリアル変換回路８からＤ／Ａ６ａが指令電流データを受ける。それに応じてＤ／Ａ６ａから出力された指令電流値を電流出力型ＯＰアンプ６ｂが受けてこれに対応して増幅された出力電流が電流出力型ＯＰアンプ６ｂから吐出される。吐出された出力電流は、読出信号ライン３ａを経てヘッド３のＭＲヘッドに加えられ、ＭＲヘッドに流れた電流は、読出信号ライン３ｂを経て電流駆動回路６の電流反転型ＯＰアンプ６ｃにシンクされる。
電圧検出回路７は、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）７ａと高入力インピーダンスＯＰアンプ７ｂとからなる。Ａ／Ｄ７ａは、読出信号ライン３ａと読出信号ライン３ｂとに入力側が接続され、これらライン間の電圧に応じた電圧信号を測定信号としてＡ／Ｄ７ａに出力する。Ａ／Ｄ７ａは、それをデジタル値に変換してパラレル／シリアル変換回路８へと送出する。
パラレル／シリアル変換回路８は、測定処理・検査装置２０からの電流指令データをシリアルに受けてパラレルに変換してＤ／Ａ６ａに送出し、デジタル値に変換された電圧測定信号をＡ／Ｄ７ａから受けて測定処理・検査装置２０に送出する。

測定処理・検査装置２０は、ＭＰＵ２１と、メモリ２２、ディスプレイ２３、インタフェース２４、そしてキーボード２５等により構成され、これらがバス２６により相互に接続されている。インタフェース２４は、パラレル／シリアル変換回路８とデータＤＡＴＡ，クロックＣＬＫ，エネーブル（ENABLE）の３本の接続ラインを介して接続され、これとバス２６を介してＭＰＵ２１とデータの授受を行う。
メモリ２２には、磁気ディスク検査プログラム２２ａ、ＭＲヘッドの抵抗値測定プログラム２２ｂ、ヘッド劣化判定プログラム２２ｃ、ＭＲヘッドの初期抵抗値測定プログラム２２ｄ、累積検査時間算出プログラム２２ｅ等が記憶されている。また、作業領域２２ｆと測定のためのパラメータを記憶するパラメータ領域２２ｇ等が設けられている。

所定の機能キー入力により、磁気ディスク検査プログラム２２ａがＭＰＵ２１に実行されると、ＭＰＵ２１は、ディスク１の検査開始時点で、ＭＲヘッドの抵抗値測定プログラム２２ｂをコールして実行する。このとき、ヘッド３は、ヘッドロードポジション（ホームポジションＨＰ）に置かれた状態にある。
ＭＲヘッドの抵抗値測定プログラム２２ｂがＭＰＵ２１に実行されると、ＭＰＵ２１は、ヘッド電流値を設定する電流値指令データをインタフェース２４を介して電流駆動回路６に送出する。このときにヘッド３のＭＲヘッドに加えられる電流値は、データ読出時の電流値Ｉである。そして、このとき、電圧検出回路７からインタフェース２４を介して測定される電圧値Ｖを電圧検出回路７から得て作業領域２２ｆに記憶して、Ｒ＝Ｖ／ＩによりＭＲヘッドの検査開始時の抵抗値Ｒを算出して作業領域２２ｆに記憶した後にヘッド劣化判定プログラム２２ｃをコールする。

ヘッド劣化判定プログラム２２ｃがＭＰＵ２１に実行されると、ＭＰＵ２１は、測定された抵抗値Ｒとパラメータ領域２２ｇに記憶されたヘッド交換時のＭＲヘッドの初期抵抗値Ｒ0と比較して、｛（Ｒ−Ｒ0）／Ｒ0｝×１００が±２０％の範囲か否かの判定をし、この範囲外であるときに、ヘッド３が劣化したと判定してヘッド交換の指示（アラーム）をディスプレイ２３に表示し、磁気ディスクの検査処理を停止する。
なお、ヘッド交換の指示は、ディスプレイ２３の表示に換えて音あるいは発光等により警報を発生するものであってもよい。
前記の判定の結果、測定された抵抗値Ｒが±２０％の範囲内にあるときには、次にパラメータ領域２２ｇに記憶されたヘッド３の現在までの累積検査時間ＴAが限界値ＴMを越えているか否かを判定して越えているときにはヘッドが劣化したと判断してヘッド交換の指示をディスプレイ２３に表示し、磁気ディスクの検査処理を停止する。
ヘッド交換が完了したときの所定の機能キー入力により、ＭＲヘッドの初期抵抗値測定プログラム２２ｄがＭＰＵ２１に実行される。これがＭＰＵ２１に実行されると、ＭＰＵ２１は、ＭＲヘッドの抵抗値測定プログラム２２ｂをコールしてＭＲヘッドの交換時の抵抗値Ｒを算出してパラメータ領域２２ｇの所定の領域に初期抵抗値Ｒ0として記憶する。そして、パラメータ領域２２ｇの所定の領域に記憶された累積検査時間ＴAを“０”にリセトする。

一方、先の判定においてヘッドが劣化していないと判断されたときには、ディスク検査に入る前に累積検査時間算出プログラム２２ｅをコールしてタスク処理にてこれを実行するとともに、ディスク１の検査に入る。
このとき、ＭＰＵ２１は、累積検査時間算出プログラム２２ｅを実行してディスク１の検査開始時点から終了時点までのヘッドアクセス時間を累積してパラメータ領域２２ｇの記憶された累積検査時間ＴAに対して算出された累積時間を加えて累積検査時間ＴAを加算して更新する。
なお、ディスク１枚の検査におけるアクセス時間がほぼ一定している場合は、累積検査時間ＴAの更新は、ディスクの検査終了時点あるいは検査終了後に行われてもよい。
ところで、この実施例では、ディスクの検査開始時点で、ＭＲヘッドの抵抗値を測定しているが、検査中のリトライ時点でＭＲヘッドの抵抗値測定プログラム２２ｂをコールしてＭＰＵ２１が実行することで、ＭＲヘッドの抵抗値を測定してヘッドの劣化を判定することもできる。特に、リトライ開始時点は、ヘッド３による読出エラーが発生したときであり、ＭＲヘッドの抵抗値が低下した可能性が高い。この時点でＭＲヘッドの抵抗値を測定して検査を中止することでディスクの歩留まりを向上させることができる。

図２は、検査状態におけるＭＲヘッドの連続測定時間と抵抗値の変化を示す特性グラフ図である。
図２（ａ）は、製造品質の悪いヘッドの特性であって、連続測定時間が２０分程度でヘッドのディスクとの接触あるいは衝突によってＭＲヘッドの抵抗値が一度に劣化した例である。
なお、現在使用されているＴＭＲヘッドあるいはＧＭＲヘッドの抵抗値は、初期状態で３１０Ω程度のものである。
図２（ｂ）は、製造品質の良いヘッドの特性であって、連続測定時間が３０分程度では、ＭＲヘッドの抵抗値がほとんど低下していない。通常の場合には、ヘッド３は、２〜３週間程度の使用は可能であり、その後、抵抗値が急激に下がり始める。
通常のヘッド３は、図２（ｂ）の状態にあったものが突然に図２（ａ）の状態になる。

ここで、ディスク１枚の検査時間を数分とすれば、閾値Ｔｈで示す２１０Ω前後を判定基準として、これより上の状態でヘッド交換をすればディスク検査には問題ない。
図２（ａ）に示すように数分のディスク検査中に抵抗値が低下していくので、安全サイドをみて抵抗の初期値を３１０Ωとした場合に２５０Ω低下した時点でヘッド交換に入ることが好ましい。
この測定値を例とすると、｛（３１０−２５０）／３００｝×１００により判定限界値を２０％として算出できる。
また、ヘッド３の劣化の多くは抵抗値の減少であるが、これとは別に断線方向に向かうヘッドも中にはある。そこで、範囲限界としては、断線側にも２０％として前記のとおり、この実施例の判定限界値を±２０％として判定する。
図３は、そのヘッド劣化判定とヘッド交換についての処理のフローチャートである。
図３のフローチャートでは、ＭＲヘッドの抵抗値の合否判定を中心とし、累積検査時間ＴAの加算とその判定については省略してある。
ＭＲヘッドの抵抗値を測定する測定処理は、前記の各処理プログラムを順次実行するだけの単純な処理になるので、図３のフローチャートの詳細説明は割愛する。

以上説明してきたが、実施例では、判定限界値を±２０％としているが、判定限界値は、ヘッドの特性と素材、形状や製造工程によって多少の相違があるので、ＭＲヘッドの抵抗値を実測して変化する特性に従って決定することが好ましい。
したがって、この発明の判定限界値は、±２０％に限定されるものではなく、また、ＭＲヘッドの断線の発生は少ないので、これについては従来のエラー検出あるいは定期的な交換でも済み、この発明は、初期値に対してこれより低い抵抗値の減少側の限界値（所定値）だけを用いる判定であってもよく、逆に初期値に対してこれより高い抵抗値の増加側の限界値（所定値）だけを用いる判定であってもよい。
また、実施例では、ディスクの検査開始時点あるいはリトライ時点で、ＭＲヘッドの抵抗値を測定しているが、この発明は、ディスクの検査終了時点あるいは検査終了後にＭＲヘッドの抵抗値を測定してヘッドの劣化を判定してもよいことはもちろんである。

１…磁気ディスク（ディスク）、２…スピンドル、
２ａ…ロータリエンコーダ、３…ヘッド（ヘッド）、
３ａ，３ｂ…ヘッド３の読出信号ライン、
４…ＭＲヘッドの抵抗値検出回路内蔵の読出／書込回路、
５ａ…読出アンプ、５ｂ…書込アンプ５ｂ、
６…電流駆動回路、６ａ…Ｄ／Ａ変換回路（Ｄ／Ａ）、
６ｂ…電流出力型ＯＰアンプ、６ｃ…電流反転型ＯＰアンプ、
７…電圧検出回路、７ａ…Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）、
７ｂ…高入力インピーダンスＯＰアンプ、８…パラレル／シリアル変換回路、
９…ＭＲヘッドの抵抗値検出回路、１０…磁気ディスク検査装置、
１１…データ読出回路、１２…データ書込回路、１３…テストデータ生成回路、
２０…測定処理・検査装置、２１…ＭＰＵ、２２…メモリ、
２２ａ…磁気ディスク検査プログラム、
２２ｂ…ＭＲヘッドの抵抗値測定プログラム、
２２ｃ…ヘッド劣化判定プログラム、
２２ｄ…ＭＲヘッドの初期抵抗値測定プログラム、
２２ｅ…累積検査時間算出プログラム、
２２ｆ…作業領域、２２ｇ…パラメータ領域、
２３…ディスプレイ、２４…インタフェース、２５…キーボード、２６…バス。

Claims (6)

1. 磁気ディスク検査装置におけるＭＲヘッドをリードヘッドとして有する複合磁気ヘッドの劣化検出方法において、
   前記ＭＲヘッドの両端子に接続された抵抗値検出回路により前記ＭＲヘッドの抵抗値を検出するものであって、交換した前記複合磁気ヘッドの前記ＭＲヘッドの抵抗値を前記抵抗値検出回路を介して測定してその測定値を初期値としてメモリに記憶し、前記磁気ディスクの検査において前記抵抗値検出回路を介して前記ＭＲヘッドの抵抗値を測定してこの測定値と前記初期値とを比較して前記測定値が前記初期値より低い所定値未満かあるいは前記初期値より高い所定値を越えているときにヘッド劣化と判定し、前記測定値が前記初期値に対して前記低い所定値と前記高い所定値との間であった場合には、前記ＭＲヘッドの累積検査時間を予め設定した限界値と比較して前記累積検査時間が前記限界値を超えている場合には前記ＭＲヘッドが劣化したと判定することを特徴とする複合磁気ヘッドの劣化検出方法。
2. 前記磁気ディスクの検査における前記ＭＲヘッドの抵抗値の測定は、前記磁気ディスク検査装置が検査する磁気ディスクの検査開始時点、検査中のリトライ時点、磁気ディスク検査終了時点あるいは磁気ディスク検査終了後のいずれかである請求項１記載の複合磁気ヘッドの劣化検出方法。
3. 前記抵抗値検出回路は、前記複合磁気ヘッドの書込ヘッドに接続された書込みアンプと前記ＭＲヘッドに接続された読出アンプとを有する前記磁気ディスク検査装置の読出／書込回路に設けられ、測定された前記初期値をＲ0とし、前記磁気ディスクの検査において測定された抵抗値をＲとしたときに、｛（Ｒ−Ｒ0）／Ｒ0｝×１００＝２０％の範囲か否かの判定をすることにより前記初期値より低い所定値未満かあるいは前記初期値より高い所定値を越えているかを判定する請求項２記載の複合磁気ヘッドの劣化検出方法。
4. 前記抵抗値検出回路は、前記ＭＲヘッドに所定の電流値の電流を出力する電流駆動回路と前記ＭＲヘッドの両端子の電圧を検出する電圧検出回路とを有し、前記磁気ディスク検査装置のヘッドキャリッジのヘッドアームか、これより先に設けられている請求項３記載の複合磁気ヘッドの劣化検出方法。
5. 前記請求項１乃至４記載のいずれか１項の複合磁気ヘッドの劣化検出方法を備えた磁気ディスク検査装置。
6. 前記請求項１乃至４記載のいずれか１項の複合磁気ヘッドの劣化検出方法によりヘッド劣化と判定されたときに画面表示あるいは警報を発してヘッド交換の指示を出力する磁気ディスク検査装置。

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