CN103247300B

CN103247300B - 磁头噪声测试过程中的频谱模拟方法及磁头噪声测试方法

Info

Publication number: CN103247300B
Application number: CN201210027288.2A
Authority: CN
Inventors: 林浩基; 雷卓文; 梁钊明; 张启超; 陈华俊; 丁菊仁; 倪荣光
Original assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Current assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2017-07-07
Anticipated expiration: 2032-02-08
Also published as: CN103247300A

Abstract

本发明公开了一种用于磁头噪声测试的频谱模拟方法，包括以下步骤：(11)，采用一动态测试机在第一频率带宽范围内对若干磁头进行检测，从而获得多个第一噪声观测图；(22)，在一预定频率带宽上将每一所述噪声观测图划分成至少两段噪声曲线，其包括第一噪声曲线和第二噪声曲线，其中每一所述第一噪声曲线的频率带宽低于每一所述第二噪声曲线的频率带宽；(33)，将每一所述第二噪声曲线拟合成数学方程；以及(44)，在多个所述数学方程之间建立一相关方程，从而模拟出每一磁头的所述第二噪声曲线。本发明能模拟噪声观测图的在较高频率带宽范围下的第二噪声曲线，并根据该第二噪声曲线建立相关方程，从而节省测试时间，提高测试效率并提高测试精度。

Description

磁头噪声测试过程中的频谱模拟方法及磁头噪声测试方法

技术领域

本发明涉及记录磁盘驱动单元，尤其涉及磁盘驱动单元中的磁头的噪声测试方法，以及其中使用的频谱模拟方法。更具体地，本发明涉及一种在较高频率带宽下利用静态测试机测试磁头噪声的方法。

背景技术

随着磁盘驱动装置的容量逐渐增加、尺寸逐渐缩小，当前需要更高灵敏度和高分辨率的薄膜型磁头迎合此需求。例如，现广泛应用的巨磁效应(GMR)薄膜型磁头，其具有的GMR读头元件包括由磁化固定层和磁化自由层等的多层结构；又如现正投入实际应用的隧道磁阻效应(TMR)薄膜型磁头，其具有更高灵敏度和更高分辨率的TMR读头元件。

在具有MR读头元件的薄膜型磁头中，可能包含在其输出中产生噪声，如巴克豪森噪声的不良磁头。巴克豪森噪声的产生主要是由于当磁畴墙移动时，磁畴墙在由MR读头元件组成的磁性薄膜上发生损坏，并被施加于MR读头元件上的压力影响。由于该噪声的产生，磁头的性能会降低，例如，磁头的飞行高度不稳定，使得稳定性下降，进而读取数据的性能也降低。

因此，在磁头产品投入使用之前必须进行噪声测试。其中一种常用的方法是通过测量相应于流过磁头的具有变化频率带宽的感应电流而产生的噪声从而判断磁头是否合格或不良。由此，可获得磁头的噪声观测图并能测量出该磁头的噪声水平，从而判断该磁头是否合格。具体地，传统的噪声测试方法包括准静态测试和动态测试方法。

相应地，在测试过程中分别使用的是准静态测试机和动态测试机。其中，准静态测试机省时，效率高，但其只能在0～80MHz的频率带宽上测量磁头噪声。即，其电流频率带宽只能扩展至80MHz，准静态测试机很难测试在高于80MHz的频率带宽上磁头表现出来的噪声。而动态测试机则能在较宽的频率带宽上测试磁头噪声，当前，其能检测噪声的频率带宽能扩展得很高，如1GHz，甚至依测试装置的设定而扩展得更高频率带宽。一般地，频率带宽和噪声的关系可在噪声观测图中呈现，其展示了磁头的噪声特征，从噪声观测图则可计算出磁头的噪声水平。与准静态测试方法对比，动态测试方法的精度更高，能检测到磁头在更高频率带宽上产生的噪声。然而，动态测试方法花费的时间很长，因此测试效率十分低，不符合批量磁头的大批量测试。

因此，亟待一种具有改进的准静态测试方法，其能利用准静态测试机在更宽的频率带宽下测试磁头的噪声，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种磁头噪声测试过程中的频谱模拟方法，其能模拟噪声观测图的在较高频率带宽范围下的第二噪声曲线，并根据该第二噪声曲线建立相关方程。

本发明的另一目的在于提供一种使用频谱模拟方法进行的磁头噪声测试方法，其能用准静态测试机检测磁头在较高频率带宽下产生的噪声，从而节省测试时间，提高测试效率并提高测试精度。

为实现上述目的，本发明提供一种用于磁头噪声测试的频谱模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(11)，采用一动态测试机在第一频率带宽范围内对若干磁头进行检测，从而获得多个第一噪声观测图；

(22)，在一预定频率带宽上将每一所述噪声观测图划分成至少两段噪声曲线，其包括第一噪声曲线和第二噪声曲线，其中每一所述第一噪声曲线的频率带宽低于每一所述第二噪声曲线的频率带宽；

(33)，将每一所述第二噪声曲线拟合成数学方程；以及

(44)，在多个所述数学方程之间建立一相关方程，从而模拟出每一磁头的所述第二噪声曲线。

较佳地，步骤(33)中的所述数学方程和步骤(44)中的所述相关方程均为线性函数。

作为一个优选实施例，所述步骤(33)包括子步骤(331)：将每一所述第二噪声曲线拟合成直线，从而根据多个所述直线计算出多个斜率和多个截距；所述步骤(44)包括子步骤(441)：根据多个所述斜率和多个所述截距建立第一线性函数。

较佳地，所述步骤(44)还包括子步骤(442)：在不同的预定频率带宽上重复所述步骤(22)，从而获得多个所述第二噪声曲线；重复所述子步骤(331)和(441)，从而建立多个不同的第一线性函数并获得一个固定截距。

较佳地，所述步骤(44)还包括子步骤(443)：根据不同的所述第一线性函数建立第二线性函数，从而获得所述预定频率带宽和所述第一线性函数的斜率之间的关系。

较佳地，所述步骤(44)还包括子步骤(444)：根据在所述子步骤(443)中建立的所述第二线性函数和在所述子步骤(442)中计算出的所述固定截距建立一显示噪声水平和所述预定频率带宽之间关系的通式。

作为另一个实施例，所述第一频率带宽范围是0Hz～1GHz，其中不包括端点值0Hz。

较佳地，所述第一频率带宽范围是0Hz～300MHz，其中不包括端点值0Hz。

作为又一实施例，所述预定频率带宽的取值范围是0Hz～200MHz，其中不包括端点值0Hz，较佳地，所述预定频率带宽为80MHz。

本发明提供一种采用上述的频谱模拟方法的磁头噪声测试方法，包括以下步骤：

(1)，采用一静态测试机在0Hz至所述预定频率带宽之间的范围内对一磁头进行检测，从而获得第二噪声观测图的第三噪声曲线；

(2)，放大所述第三噪声曲线，从而使得所述第三噪声曲线的增益与所述第一噪声观测图的所述第一噪声曲线的增益相一致；以及

(3)，根据所述相关方程模拟出高于所述预定频率带宽的频率带宽上的所述第二噪声观测图的第四噪声曲线。

其中，该模拟方法包括以下步骤：

(22)，在一预定频率带宽上将每一所述噪声观测图划分成至少两段噪声曲线，其包括第一噪声曲线和第二噪声曲线，其中所述第一噪声曲线的频率带宽低于所述第二噪声曲线的频率带宽；

(33)，将每一所述第二噪声曲线拟合成数学方程；以及

较佳地，所述步骤(44)还包括子步骤(441)：在不同的预定频率带宽上重复所述步骤(22)，从而获得多个所述第二噪声曲线；重复所述子步骤(331)和(441)，从而建立多个不同的第一线性函数并获得一个固定截距。

作为又一实施例，所述预定频率带宽的取值范围是0Hz～200MHz，其中不包括端点值0Hz。较佳地，所述预定频率带宽为80MHz。

与现有技术相比，由于本发明将噪声观测图划分呈较低频率带宽曲线和较高频率带宽曲线，并为较高频率带宽曲线模拟建立相关方程，因此，本发明能够首先采用准静态测试机在较低频率带宽下检测磁头的噪声曲线，继而按照该相关方程模拟出在较高频谱带宽下的噪声曲线，从而获得磁头在一个足够的频率带宽范围下的完整的噪声观测图，此过程中无需使用动态测试机。因此，仅用静态测试机则能检测出具有噪声的不良磁头，其花费时间短、测试效率高而且测试精度高。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1展示了磁头滑块的立体图，其与动态测试机相连。

图2展示了本发明利用动态测试机对多个磁头样品进行噪声检测的噪声观测图。

图3为本发明的磁头噪声检测过程中的频谱模拟方法的一个实施例的流程图。

图4展示了图2所示的噪声观测图中的第二噪声曲线拟合成直线的情况。

图5展示了图4所示的多条直线的斜率和截距之间的关系。

图6展示了预定频率带宽和表1所示的斜率之间的关系。

图7为本发明的磁头噪声测试方法的一个实施例。

图8展示了本发明采用频谱模拟方法进行磁头噪声测试的测试精度。

具体实施方式

下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同图中相同的标号代表相同的部件。如上所述，本发明的实质在于一种磁头噪声测试过程中的频谱模拟方法以及使用频谱模拟方法进行的磁头噪声测试方法，其能用准静态测试机检测磁头在较高频率带宽下产生的噪声，从而节省测试时间，提高测试效率并提高测试精度。

图1为单独的磁头滑块，其展示了其上的磁头，以及用于执行磁头噪声测试的动态测试机30。如图所示，标号20标示为独立分离的一个磁头滑块。磁头滑块20的尾面为元件形成表面20a，其上形成有一薄膜型磁头210。在磁头滑块20上的与元件形成表面20垂直的面上形成空气承载面(ABS)20b从而获得一个合适的飞行高度。

该磁头210包括用以从磁盘读取数据信号的MR读头211和将数据信号写进磁盘的写头212。MR读头211与多个终端相连以向MR读头211施加电流，MR读头211和动态测试机30通过一对输出端(图未示)相连。在此情况下，通过向MR读头211施加变化的具体不同频带的电流，就能测量出MR读头211输出中包含的如巴克豪森等噪声，从而分辨出在特定环境下会产生噪声的潜在问题磁头。图2展示了本发明利用动态测试机对多个磁头样品进行噪声检测的噪声观测图P1～Pn。X轴标示频率带宽，Y轴标示磁头的噪声水平。一般地，施加的电流的频率带宽越宽，磁头的噪声水平越低。本发明旨在模拟噪声观测图的在较高频率带宽范围下的噪声曲线。下面对该模拟方法进行详细描述。

图3为本发明的磁头噪声检测过程中的频谱模拟方法的一个实施例的流程图。如图所示，该频谱模拟方法包括：

步骤(301)，采用动态测试机在第一频率带宽范围内对若干磁头进行检测，从而获得多个第一噪声观测图；

步骤(302)，在预定频率带宽上将每一噪声观测图划分成至少两段噪声曲线，其包括第一噪声曲线和第二噪声曲线，其中第一噪声曲线的频率带宽范围低于第二噪声曲线的频率带宽范围；

步骤(303)，将每一第二噪声曲线拟合成数学方程；以及

步骤(304)，在多个数学方程之间建立一相关方程，从而模拟出每一磁头的第二噪声曲线。

结合图2所示，该第一频率带宽范围是0Hz～1GHz，较佳为0Hz～300MHz。多个磁头样品的第一噪声观测图P1～Pn在步骤(301)中获得。

在步骤(302)中，每一个第一噪声观测线P1～Pn在预定频率带宽上被分成两段，包括第一噪声曲线F1～Fn以及第二噪声曲线S1～Sn。可选地，该第一噪声观测线P1～Pn可被划分成两段以上。可选地，该预定频率带宽可在0Hz～200MHz上取值。较佳地，该预定频率带宽取值为准静态测试机适用，如50MHz或80MHz等。在本实施例中，该预定频率带宽为80MHz。由此可见，第一噪声曲线F1～Fn所在的频率带宽低于第二噪声曲线S1～Sn所在的频率带宽。

在本实施例中，步骤(303)中的数学方程和步骤(304)中的相关方程均为线性函数。具体地，步骤(303)包括将每一第二噪声曲线拟合成直线，从而根据多个直线计算出多个斜率和多个截距。所述步骤(304)包括根据多个上述斜率和多个上述截距建立第一线性函数。

在将噪声观测图P1～Pn划分之后，可见，第二噪声曲线S1～Sn呈现出线性函数的趋势，因此，本发明将第二噪声曲线S1～Sn通过线性函数模拟出来。具体地，如图4所示，将第二噪声曲线F1拟合成直线L1，类似地，将其他第二噪声曲线F2～Fn分别拟合成直线L2～Ln。按照直线L1上的两个数据点，则可计算出该直线的斜率和截距。类似地，直线L2～Ln的斜率和截距均可计算出。而图5则描绘出直线L1～Ln的斜率和截距，其中，X轴表示直线L1～Ln的截距，Y轴表示直线L1～Ln的斜率。由此图可建立出第一线性函数：

Y＝-0.00162X+0.00046------------方程(1)

因此，第二噪声曲线S1～Sn可由方程(1)模拟出。

为提高模拟精度，以下描述基于上述实施例的较佳实施例。在本实施例中，设置有多个不同的预定频率带宽，例如50MHz、80MHz、100MHz、150MHz,180MHz和200MHz，但并不限于此。换言之，每一第一噪声观测图P1～Pn分别在50MHz、80MHz、100MHz、150MHz,180MHz和200MHz的频带点上划分成两段。按照上述实施例的模拟方法，建立出多个不同的第一线性函数，而它们的斜率和截距分别展示在以下表1。

表1

预定频率带宽(MHz)	斜率	截距
			50	-0.00167	0.00046
80	-0.00162	0.00046
			100	-0.00158	0.00046
150	-0.00149	0.00047
			180	-0.00141	0.00046
200	-0.00138	0.00045

从表1可见，截距大致不变，其值为0.00046。而斜率和预定频率带宽之间的相关关系在图6展示，由图6可得出，在斜率和预定频率带宽之间可建立出第二线性函数：

Slope A＝Y＝0.0000026X-0.0018-----------方程(2)

因此，当任意的预定频率带宽X输入值上述方程(2)中均能计算出其对应的斜率。因此，噪声水平的通式为：

Nsh＝(SlopeA)X+0.00046------------方程(3)

其中Slope A由方程(2)计算出，X表示预定频率带宽。

综上所述，在本实施例中建立出预定频率带宽和噪声水平之间的关系通式，与第一实施例相比，本实施例的预定频率带宽可任意选择，并不是固定的。因此，通过方程(3)都能模拟出在高于预定频率带宽上呈现出的噪声观测图。

图7为本发明的采用上述频谱模拟方法进行磁头噪声测试方法的一个实施例的流程图。如图所示，该噪声测试方法包括：

步骤(701)，采用静态测试机在0Hz至预定频率带宽之间的范围内对一磁头进行检测，从而获得第二噪声观测图的第三噪声曲线；

步骤(702)，放大该第三噪声曲线，从而使得该第三噪声曲线的增益与第一噪声观测图的第一噪声曲线的增益相一致；以及

步骤(703)，根据该相关方程模拟出高于预定频率带宽的频率带宽上的第二噪声观测图的第四噪声曲线。

在本实施例中，该预定频率带宽为80MHz，即，在步骤(701)中，准静态测试机在0～80MHz的频率带宽范围内测试磁头的噪声观测图。如本领域技术人员所熟知，由准静态测试机和动态测试机对同一磁头进行测量所得到的噪声观测图的形状是相似的，但其噪声观测图的增益是不同的。一般地，由准静态测试机测试到的噪声观测图的增益小于由动态测试机测试到的噪声观测图的增益。因此，步骤(702)中旨在将第二噪声观测图的第三噪声曲线放大，使其增益与由动态测试机测出的第一噪声观测图的第一噪声曲线的增益一致，其中该增益系数为本领域技术人员所熟知。

在步骤(703)中，具体地，该相关方程，即为在第一实施例中建立的第一线性方程为：Y＝-0.00162X+0.00046。因此，位于高于80MHz的频率带宽下的第四噪声曲线可由上述第一线性方程模拟得到。

作为一个优选实施例，基于频谱模拟方法的第二实施例，本反面的噪声测试方法可模拟在其他频率带宽范围的其他噪声观测图。例如，若预定频率带宽为50MHz，则位于50MHz以上，如50MHz～300MHz，或50MHz～1GHz的频率带宽则可通过表1的数据建立的函数来模拟得到：Y＝-0.00167X+0.00046。若预定频率带宽不在表1中，则需模拟的直线的斜率可通过方程(2)计算出，继而其噪声水平可通过方程(3)计算出。

图8展示了本发明采用频谱模拟方法进行噪声测试的测试精度，其中X轴表示由动态测试方法测出的噪声水平Nsh，Y轴表示由本发明的模拟方法测出的噪声水平Nsh。本发明的模拟结果和由动态测试机测试的结果之间的精确度R²可通过计算得出，在本例子中，R²＝0.9970，其中，R²的值越接近1表示精确度越高。由此可见，本发明的采用频谱模拟方程进行噪声测试的测试精度十分高。

综上所述，与现有技术相比，由于本发明将噪声观测图划分呈较低频率带宽曲线和较高频率带宽曲线，并为较高频率带宽曲线模拟建立相关方程(即在第一实施例中的第一线性函数)，因此，本发明能够首先采用准静态测试机在较低频率带宽下检测磁头的噪声曲线，继而按照该相关方程模拟出在较高频谱带宽下的噪声曲线，从而获得磁头在一个足够的频率带宽范围下的完整的噪声观测图，此过程中无需使用动态测试机。因此，仅用静态测试机则能检测出具有噪声的不良磁头，其花费时间短、测试效率高而且测试精度高。可选地，测试者可首先采用动态测试机在教低频率带宽下测试噪声曲线，继而按照模拟的函数将较高频率带宽下的噪声曲线模拟出来，从而节省时间并提高测试精度。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种用于磁头噪声测试的频谱模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(33)，将每一所述第二噪声曲线拟合成数学方程；以及

2.如权利要求1所述的频谱模拟方法，其特征在于：步骤(33)中的所述数学方程和步骤(44)中的所述相关方程均为线性函数。

3.如权利要求2所述的频谱模拟方法，其特征在于：所述步骤(33)包括子步骤(331)：将每一所述第二噪声曲线拟合成直线，从而根据多个所述直线计算出多个斜率和多个截距；所述步骤(44)包括子步骤(441)：根据多个所述斜率和多个所述截距建立第一线性函数。

4.如权利要求3所述的频谱模拟方法，其特征在于：所述步骤(44)还包括子步骤(442)：在不同的预定频率带宽上重复所述步骤(22)，从而获得多个所述第二噪声曲线；重复所述子步骤(331)和(441)，从而建立多个不同的第一线性函数并获得一个固定截距。

5.如权利要求4所述的频谱模拟方法，其特征在于：所述步骤(44)还包括子步骤(443)：根据不同的所述第一线性函数建立第二线性函数，从而获得所述预定频率带宽和所述第一线性函数的斜率之间的关系。

6.如权利要求5所述的频谱模拟方法，其特征在于：所述步骤(44)还包括子步骤(444)：根据在所述子步骤(443)中建立的所述第二线性函数和在所述子步骤(442)中计算出的所述固定截距建立一显示噪声水平和所述预定频率带宽之间关系的通式。

7.如权利要求1所述的频谱模拟方法，其特征在于：所述第一频率带宽范围是0Hz～1GHz，其中不包括端点值0Hz。

8.如权利要求7所述的频谱模拟方法，其特征在于：所述第一频率带宽范围是0Hz～300MHz，其中不包括端点值0Hz。

9.如权利要求1所述的频谱模拟方法，其特征在于：所述预定频率带宽的取值范围是0Hz～200MHz，其中不包括端点值0Hz。

10.如权利要求1所述的频谱模拟方法，其特征在于：所述预定频率带宽为80MHz。

11.一种采用如权利要求1所述的频谱模拟方法的磁头噪声测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

12.如权利要求11所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：所述步骤(33)中的所述数学方程和步骤(44)中的所述相关方程均为线性函数。

13.如权利要求12所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：所述步骤(33)包括子步骤(331)：将每一所述第二噪声曲线拟合成直线，从而根据多个所述直线计算出多个斜率和多个截距；所述步骤(44)包括子步骤(441)：根据多个所述斜率和多个所述截距建立第一线性函数。

14.如权利要求13所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：所述步骤(44)还包括子步骤(442)：在不同的预定频率带宽上重复所述步骤(22)，从而获得多个所述第二噪声曲线；重复所述子步骤(331)和(441)，从而建立多个不同的第一线性函数并获得一个固定截距。

15.如权利要求14所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：所述步骤(44)还包括子步骤(443)：根据不同的所述第一线性函数建立第二线性函数，从而获得所述预定频率带宽和所述第一线性函数的斜率之间的关系。

16.如权利要求15所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：所述步骤(44)还包括子步骤(444)：根据在所述子步骤(443)中建立的所述第二线性函数和在所述子步骤(442)中计算出的所述固定截距建立一显示噪声水平和所述预定频率带宽之间关系的通式。

17.如权利要求16所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：还包括根据所述通式模拟所述第二噪声观测图的所述第四噪声曲线。

18.如权利要求11所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：所述第一频率带宽范围是0Hz～1GHz，其中不包括端点值0Hz。

19.如权利要求11所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：所述第一频率带宽范围是0Hz～300MHz，其中不包括端点值0Hz。

20.如权利要求11所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：所述预定频率带宽的取值范围是0Hz～200MHz，其中不包括端点值0Hz。

21.如权利要求11所述的磁头噪声测试方法，其特征在于：所述预定频率带宽为80MHz。