CN1188838C - 用来试验组合型磁头的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用来试验带有一个MR元件和一个感应元件的组合型磁头的方法，包括：一个电流施加步骤，把电流施加到感应元件上，而不把外部磁场施加到磁头上；和一个测量步骤，在电流施加步骤结束之后，测量MR元件的输出特性。

Description

用来试验组合型磁头的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用来试验一种组合型磁头的方法和设备，该磁头带有：一个读磁头部分，带有用来从诸如磁盘之类的磁性介质复制数据的磁阻效应(MR)元件；和一个写磁头部分，带有用来把数据记录到磁性介质中的感应元件。

背景技术

上述组合型磁头已经广泛用作用来从诸如磁盘之类的磁性介质读数据和/或向其中写数据的薄膜磁头。最近，已经开发了带有诸如旋转阀(spin-valve)MR元件之类的大磁阻效应(GMR)元件或带有隧道磁阻效应(TMR)元件的磁头以增大磁性记录密度，来代替带有各向异性磁阻效应(AMR)元件的通常磁头。

在制造这种磁头之后的每次试验的情况下，必须肯定，带有MR元件的完成磁头是良好制品，并且不会产生诸如巴克好森噪声之类的任何固有噪声。与本申请的受让人相同的日本专利未审查出版物No.6(1994)-150264，公开了一种MR磁头试验方法。在该试验方法中，在垂直于空气支撑表面(ABS)的方向上，把一个外部交变磁场施加到在一个磁头块上对齐且没有个别隔离的多个MR磁头上，并且测量MR磁头的每一个在变化外部磁场下的电磁传送特性。借助于这种常规试验方法，能容易地检查是否产生巴克好森噪声。

与本申请的受让人相同的美国专利No.5,721,488，公开了一种改进MR磁头试验方法。在该试验方法中，除在垂直于磁头块的ABS的方向上施加到MR元件上的外部交变磁场外，把具有由流经感应元件的写电流激励的高频率的交变漏磁场施加到MR元件上，并且测量MR磁头的每一个在变化外部和漏磁场下的电磁转换特性。借助于美国专利中公开的这种试验方法，能以高概率检查可能的巴克好森噪声。

使用电磁转换特性测量装置的这些已知方法能用来检测是否产生巴克好森噪声，但不能用来检测MR元件输出的不稳定性，该输出由于巴克好森噪声不同于MR元件的通常输出。事实上，当借助于电磁转换特性测量装置重复测量组合型磁头的MR元件的输出多次时，MR元件的输出波形由于某种原因有时可能改变，并因而不能总是得到相同的输出电平，导致可再现性差。

因此，根据常规试验方法，除重复试验极多次以增大检测的概率之外，不可能检测MR元件输出的不稳定性。然而，试验的大量重复次数将招致磁头的制造效率极低。

特别是，带有GMR元件或TMR元件的组合型磁头非常容易触发输出不稳定性，因为这种磁头具有高灵敏度和复杂的结构，并因此对其环境敏感。

为了解决关于MR输出的不稳定性的上述问题，本申请的发明者已经提出了一种用来试验具有一个MR元件和一个感应元件的组合型磁头的方法，手段是通过把具有一个极性的第一电流施加到感应元件上、通过测量MR元件的输出特性、通过把具有另一极性的第二电流施加到感应元件、及通过测量MR元件的输出特性(美国序号No.09/196,442，现在待决)。

应该注意，对于带有MR元件的磁头非常重要的是，测量MR元件在其偏压点或在电磁转换特性中的磁场是零处的点附近的输出的不稳定性，该不稳定性由MR元件的屏蔽层引起。这是因为偏压点位于来自MR元件的输出信号的中心处，并且因而如果偏压点偏移，则不可能得到来自MR元件的正确输出信号。

把外部交变磁场施加到MR元件上的常规试验方法能测量该偏置点的偏差。然而，根据常规试验方法为了测量偏置点偏差，必须通过使用磁场产生装置找到零磁场的一个点。这引起试验设备的复杂结构，并且需要极长的测量时间。

发明内容

因此本发明的一个目的在于，提供一种用来试验组合型磁头的方法和设备，由此能得到关于MR元件在其偏压点附近的输出的不稳定性的容易和可靠试验。

根据本发明，用来试验带有一个MR元件和一个感应元件的组合型磁头的方法包括：一个电流施加步骤，把电流施加到感应元件上，而不把外部磁场施加到磁头上；一个测量步骤，在电流施加步骤结束之后，测量MR元件的输出特性；以及一个根据由所述测量步骤得到的输出特性判断所述磁阻效应元件在其偏压点附近的输出出现不稳定性的步骤。

不仅测量MR元件的输出特性，而且在这样一种条件下测量：其中通过强迫把一个将改变用于MR元件的屏蔽层的初始磁化状态的电流施加到感应元件上故意诱导MR元件在其偏压点附近的输出的可能不稳定性。根据本发明，特别是，由于在把电流施加到感应元件上之后，在不施加外部磁场的情况下，测量MR元件的输出电压特性，所以来自MR元件的输出电压波形直接指示在MR元件的偏压点附近的波形。因而，能非常容易地执行磁头在其实际操作区域上的性能估计。另外，由于由施加的外部磁场造成的任何影响，如由施加的外部磁场造成的出现输出不稳定性的暂时抑制，没有发挥作用，所以能正确和确定地进行磁头本身的估计。

最好至少两次重复施加步骤和测量步骤。

最好电流施加步骤包括一个把具有诸如正或负极性之类的预定极性的矩形波电流施加到感应元件上的施加步骤。

而且最好电流施加步骤包括一个把具有交变极性的矩形波电流施加到感应元件上的施加步骤。

而且最好电流施加步骤包括一个把高频矩形波电流施加到感应元件上的施加步骤。

而且根据本发明，一种用来试验带有一个MR元件和一个感应元件的组合型磁头的设备，包括：一个第一电流施加单元，用来把电流施加到感应元件上，而不把外部磁场施加到磁头上；一个第二电流施加单元，用来把检测电流施加到MR元件上；一个测量单元，在由第一电流施加单元对感应元件的电流施加结束之后，在来自第二电流施加单元的检测电流流动的同时，通过接收来自MR元件的输出电压，用来测量MR元件的输出特性；以及根据由所述测量装置得到的输出特性判断所述磁阻效应元件在其偏压点附近的输出出现不稳定性的装置。

另外，根据本发明，一种用来试验带有一个有终端的MR元件和一个有终端的感应元件的组合型磁头的设备，包括：一个测试装置，用来电气接触MR元件的终端和感应元件的终端；一个第一电流施加单元，用来通过测试装置把电流施加到感应元件上，而不把外部磁场施加到磁头上；一个第二电流施加单元，用来通过测试装置把检测电流施加到MR元件上；一个测量单元，在由第一电流施加单元对感应元件的电流施加结束之后，在来自第二电流施加单元的检测电流流动的同时，通过从MR元件经测试装置接收输出电压，用来测量MR元件的输出特性；以及根据由所述测量装置得到的输出特性判断所述磁阻效应元件在其偏压点附近的输出出现不稳定性的装置。

在由第一电流施加单元对感应元件的电流施加而没有施加外部磁场结束之后，测量MR元件的输出特性。因而，来自MR元件的输出电压波形直接指示在MR元件的偏压点附近的波形。结果，能非常容易地执行磁头在其实际操作区域上的性能估计。另外，由于由施加的外部磁场造成的任何影响，如由施加的外部磁场造成的出现输出不稳定性的暂时抑制，没有发挥作用，所以能正确和确定地进行磁头本身的估计。此外，由于不必施加外部磁场，所以设备配置变得较简单。

最好施加单元和测量单元重复对感应元件的电流施加、和结束电流施加之后的MR元件的输出特性的测量至少两次。

最好第一电流施加单元包括一个把具有诸如正或负极性之类的预定极性的矩形波电流施加到感应元件上的施加单元。

而且最好第一电流施加单元包括一个把具有交变极性的矩形波电流施加到感应元件上的施加单元。

而且最好第一电流施加单元包括一个把高频矩形波电流施加到感应元件上的施加单元。

由在附图中表明的本发明最佳实施例的如下描述，将明白本发明的另外目的和优点。

附图说明

图1是方块图，示意表示根据本发明的用来试验组合型磁头的一种设备的最佳实施例的电路结构；

图2是流程图，示意表明图1中所示计算机的控制程序的一部分；

图3表明在磁头块上的被试磁头的电极和试验设备的探针；

图4a至4d表明用来把电流施加到感应元件磁头上的各种方式和用来测量MR元件的输出特性的各种方式；

图5a至5d表明当经磁头施加各种电流时来自具有输出不稳定性的缺陷磁头在其偏压点附近的MR元件的输出电压的波形；

图6a至6d表明当经磁头施加各种电流时来自没有输出不稳定性的良好磁头在其偏压点附近的MR元件的输出电压的波形；及

图7是流程图，示意表明根据本发明用来试验组合型磁头的一种设备的另一个最佳实施例的计算机控制程序的一部分。

具体实施方式

图1示意表明用来试验包括一个带有感应元件的写磁头部分、和一个带有MR元件的读磁头部分的组合型磁头的设备的实施例。

在该图中，标号10指示一个带有还没有单独分离的多个对齐组合型磁头的磁头块(条)。通过根据薄膜技术形成在晶片上的基体中排列的大量组合型磁头、通过把晶片切成条形块从而每个块具有对齐的磁头、及通过磨削磁头块10的空气支撑表面(ABS)10a(图3)以便调节磁头的间隙深度(MR高度)，提供该磁头块10。

磁头块10临时固定在一个X-Y-Z-θ台架11的平台11a上。

第一探针12a固定在一个静止位置处，并且磁头块10与第一探针12a对准。这种对准通过由一个X-Y-Z-θ驱动器13驱动的X-Y-Z-θ台架11实现，从而第一探针12a能与形成在磁头块10上的、被试磁头的MR元件的输出终端30a电气接触，如图3中所示。借助于一个经光学系统14检拾该对准部分图象的CCD摄象机15和借助于一个TV监视器16，能监视输出终端30a相对于第一探针12a的对准。

第二探针12b也固定在一个静止位置处，并且磁头块10与第二探针12b对准。这种对准也通过由X-Y-Z-θ驱动器13驱动的X-Y-Z-θ台架11实现，从而第二探针12b能与形成在磁头块10上的、被试磁头的感应元件的输入终端30b电气接触，如图3中所示。借助于CCD摄象机15和TV监视器16，也能监视输入终端30b相对于第二探针12b的对准。实际上，第一和第二探针12a和12b彼此是一体的，并因而同时进行探针12a和12b与相应终端30a和30b的对准。

第二探针12b电气连接到能控制提供电流的极性和电平的一个电流供给电路17上。因而，从该电流供给电路17，把具有正和/或负极性的各种电流之一经第二探针12b提供给磁头的感应元件。

第一探针12a电气连接到一个用来把检测电流供给到MR元件的恒流源18上。第一探针12a也连接到一个用来显示来自MR元件的输出电压波形的示波器19上，并且连接到接收和分析该输出电压的控制计算机20上。

X-Y-Z-θ驱动器13、恒流源18和电流供给电路17连接到计算机20上，并且响应来自计算机20的命令完成预定过程。

参照是示意表明计算机20的控制程序的一部分的流程图的图2，将详细描述试验组合型磁头的方法。

首先，在步骤S1，执行磁头块10上被试磁头的MR元件的输出终端和感应元件的输入终端分别与第一和第二探针12a和12b的对准，磁头块10固定在X-Y-Z-θ台架11的平台11a上。使用熟知的对准技术按照来自计算机20的指令借助于X-Y-Z-θ驱动器13通过运动X-Y-Z-θ台架11完成这种对准。

在步骤S2，通过从计算机20向恒流源18提供指令，开始对被试磁头的MR元件施加检测电流。没有外部磁场施加到磁头块10上。

如图3中所示，第一探针12a与被试磁头的MR元件的输出终端30a电气接触，而第二探针12b与被试磁头的感应元件的输入终端30b电气接触。

然后，在步骤S3，通过从计算机20向电流供给电路17提供指令，把电流施加到被试磁头的感应元件上。在该实施例中，电流是具有诸如正极性之类的一种极性和具有例如5微秒脉冲宽度的单矩形波电流。电流的振幅或电平选择成用于感应元件的最大可能电流电平或较小。

在结束对感应元件的这种矩形电流施加之后，在步骤S4，在其中检测电流施加到MR元件上的条件下，检测与MR元件的磁阻相对应的、跨过MR元件的输出终端的输出电压。把检测的输出电压提供给计算机20，并且A/D转换成数字输入数据。

在下个步骤S5，判断在步骤S3和S4的测量过程是否重复了预定数量的次数，例如100次。如果否，则程序返回步骤S3。

然后，在步骤S6，分析输入数据。即，计算机20由输入数据，计算输出电压的标准偏差σ、输出电压的最大值和最小值。

在执行这些计算之后，在步骤S7，依据计算的标准偏差σ、最大值和最小值，判断在该磁头偏压点附近的输出不稳定性是否存在，以便得知试验磁头是否是良好制品。增加数量的完成测量将导致改进的输出不稳定性的检测概率。

图4a表明根据上述实施例用来把电流施加到感应元件磁头上的方式和用来测量MR元件的输出特性的方式。即，在该实施例中，重复地执行把从正极性降到零的矩形波电流施加到感应元件上、和然后在从每次电流施加已经过去预定时间段之后测量MR元件的输出特性，以便判断MR元件在其偏压点附近的输出不稳定性是否出现。

代替正极性矩形波电流的是，能使用极性交变的矩形波电流，如图4b中所示。即，可以重复地执行把从一种极性降到零的矩形波电流施加到感应元件上、在从这种极性电流的施加已经过去预定时间段之后测量MR元件的输出特性、把从另一种极性降到零的矩形波电流施加到感应元件上、及在从该另一种极性电流的施加已经过去预定时间段之后测量MR元件的输出特性，以便判断MR元件在其偏压点附近的输出不稳定性是否出现。

根据本发明，MR元件的输出特性在这样一种条件下测量：其中通过强迫把一个将改变用于MR元件的屏蔽层的初始磁化状态的电流施加到感应元件上，故意诱导MR元件在其偏压点附近的输出的可能不稳定性。然而，有可能预先得知，对于每个MR元件，施加电流的哪种极性将改变屏蔽层的初始磁化状态。因而，在这种改进中，每当具有不同极性的电流施加到感应元件上时，测量每个MR元件的输出特性。结果，能确定地检测MR元件在其偏压点附近的可能输出不稳定性。

施加到感应元件上的电流的波形及还有电平可以是正与负极性之间的差。换句话说，能把引起MR元件的屏蔽层饱和且改变其初始磁化状态的具有足够电平和足够持续时间的任何电流，用作施加到感应元件上的电流。

在另一种改进中，如图4c中所示，可以重复地执行把从负极性降到零的矩形波电流施加到感应元件上、和在从每次电流施加已经过去预定时间段之后测量MR元件的输出特性，以便判断MR元件在其偏压点附近的输出不稳定性是否出现。

可选择的是，为代替单矩形波电流，可以使用具有诸如5MHz之类的预定频率的高频矩形波电流，如图4d中所示。当在施加的高频矩形电流最终降到零之后已经过去预定时间段时，执行MR元件的输出特性测量，以便判断MR元件在其偏压点附近的输出的不稳定性是否出现。

图5a至5d和图6a至6d表明当分别使用图4a至4d中所示的电流试验这些磁头时来自实际磁头的MR元件的输出电压的波形。即分别为，图5a和图6a表示当把正极性矩形电流到感应元件上时来自MR元件的输出电压的波形，图5b和图6b表示当施加极性交变的矩形电流时的输出电压波形，图5c和图6c表示当施加负极性矩形电流时的输出电压波形，及图5d和图6d表示当施加高频矩形电流时的输出电压波形。其中图5a至5d是在使用在其偏压点附近有输出不稳定性的缺陷磁头的情况下，而图6a至6d是在使用在其偏压点附近没有输出不稳定性的良好磁头的情况下。如由这些图明白的那样，在其偏压点附近有输出不稳定性的缺陷磁头在其输出电压中具有混乱的波形。因而，该试验方法将提供缺陷磁头的非常容易的检测。

如详细描述的那样，根据本发明，不仅测量MR元件的输出特性，而且在这样一种条件下测量：其中通过强迫把一个将改变用于MR元件的屏蔽层的初始磁化状态的电流施加到感应元件上，故意诱导MR元件在其偏压点附近的输出的可能不稳定性。重要的是，根据本发明，由于在把矩形波电流施加到感应元件上之后，在不施加外部磁场的情况下，测量MR元件的输出电压特性，所以来自MR元件的输出电压波形直接指示在MR元件的偏压点附近的波形。因而，能非常容易地执行磁头在其实际操作区域上的性能估计。另外，由于由施加的外部磁场造成的任何影响，如由施加的外部磁场造成的出现输出不稳定性的暂时抑制，没有发挥作用，所以能正确和确定的进行磁头本身的估计。

图7示意地表明根据本发明用来试验组合型磁头的一种设备的另一个实施例的计算机控制程序的一部分。

在上述实施例中，在测量输出特性之前开始对MR元件施加检测电流，并且在测量期间保持。而在该实施例中，在每次测量时接通和断开检测电流。就是说，在该实施例中，仅当通过从计算机20向恒流源18提供指令执行测量时，才把检测电流施加到被试磁头的MR元件上，如图7中步骤S2′所示。换句话说，检测电流的施加在步骤S2′开始，通过步骤S3′并在步骤S4′结束。由于在每次测量时如此接通和断开检测电流，所以响应检测电流的接通和断开可能诱导MR元件在其偏压点附近的可能输出不稳定性。

在图7流程图中其他步骤的操作与图2流程图中的这些相同。

可以不在施加电流和结束之后，而是在电流正在流动期间，测量MR元件的输出特性。

在上述实际试验中的各种条件、施加到感应元件上的电流的具体种类、波形、电平(振幅)、频率及施加时间段仅是例子。因此，能实际实施本发明，而不限于这些具体例子。

在上述实施例中，由于在把磁头的每一个与磁头块单独分离之前，执行试验程序，所以能极度缩短用来制造磁头以及其试验过程的时间段，并且另外也能极度地减小估计和选择时间。

如果在带有MR元件和其屏蔽层的读磁头部分及带有感应元件的写磁头部分之后进行，则在制成磁头块之前在晶片阶段期间能执行类似的试验程序。

在把磁头的每一个与磁头块单独分离之后，在磁头与悬臂组装之后或在磁头和悬臂组件安装在磁盘驱动装置中之后，可以进行该试验程序。

可以构造本发明的多种广泛不同的实施例，而不脱离本发明的精神和范围。应该理解，除附属权利要求书中定义的之外，本发明不限于说明书中描述的具体实施例。

Claims (27)

1.一种用来试验带有一个磁阻效应元件和一个感应元件的组合型磁头的方法，所述方法包括：

一个电流施加步骤，把电流施加到所述感应元件上，而不把外部磁场施加到所述磁头上；

一个测量步骤，在所述电流施加步骤结束之后，测量所述磁阻效应元件的输出特性；和

一个根据由所述测量步骤得到的输出特性判断所述磁阻效应元件在其偏压点附近的输出出现不稳定性的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电流施加步骤包括一个把具有预定极性的矩形波电流施加到所述感应元件上的矩形波电流施加步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述矩形波电流施加步骤和所述测量步骤至少重复两次。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述矩形波电流具有正极性。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述矩形波电流具有负极性。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电流施加步骤包括一个把具有交变极性的矩形波电流施加到所述感应元件上的矩形波电流施加步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述矩形波电流施加步骤和所述测量步骤至少重复两次。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述电流施加步骤包括一个把高频矩形波电流施加到所述感应元件上的高频矩形波电流施加步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述高频矩形波电流施加步骤和所述测量步骤至少重复两次。

10.一种用来试验带有一个磁阻效应元件和一个感应元件的组合型磁头的设备，包括：

一个第一电流施加装置，用来把电流施加到所述感应元件上，而不把外部磁场施加到所述磁头上；

一个第二电流施加装置，用来把检测电流施加到所述磁阻效应元件上；

一个测量装置，在由所述第一电流施加装置对所述感应元件的所述电流施加结束之后，在来自所述第二电流施加装置的所述检测电流流动的同时，通过接收来自所述磁阻效应元件的输出电压，用来测量所述磁阻效应元件的输出特性；和

根据由所述测量装置得到的输出特性判断所述磁阻效应元件在其偏压点附近的输出出现不稳定性的装置。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一电流施加装置包括一个把具有预定极性的矩形波电流施加到所述感应元件上的矩形波电流施加装置。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述矩形波电流施加装置和所述测量装置重复对感应元件的所述电流施加、和结束所述电流施加之后的所述磁阻效应元件的输出特性的测量至少两次。

13.根据权利要求11所述的设备，其中所述矩形波电流具有正极性。

14.根据权利要求11所述的设备，其中所述矩形波电流具有负极性。

15.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一电流施加装置包括一个把具有交变极性的矩形波电流施加到所述感应元件上的矩形波电流施加装置。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述矩形波电流施加装置和所述测量装置重复对感应元件的所述电流施加、和结束所述电流施加之后的所述磁阻效应元件的输出特性的测量至少两次。

17.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一电流施加装置包括一个把高频矩形波电流施加到所述感应元件上的高频矩形波电流施加装置。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述高频矩形波电流施加装置和所述测量装置重复对感应元件的所述电流施加、和结束所述电流施加之后的所述磁阻效应元件的输出特性的测量至少两次。

19.一种用来试验带有一个有终端的磁阻效应元件和一个有终端的感应元件的组合型磁头的设备，包括：

测试装置，用来电气接触所述磁阻效应元件的所述终端和所述感应元件的所述终端；

一个第一电流施加装置，用来通过所述测试装置把电流施加到所述感应元件上，而不把外部磁场施加到所述磁头上；

一个第二电流施加装置，用来通过所述测试装置把检测电流施加到所述磁阻效应元件上；

一个测量装置，在由所述第一电流施加装置对所述感应元件的所述电流施加结束之后，在来自所述第二电流施加装置的所述检测电流流动的同时，通过从所述磁阻效应元件经所述测试装置接收输出电压，用来测量所述磁阻效应元件的输出特性；和

根据由所述测量装置得到的输出特性判断所述磁阻效应元件在其偏压点附近的输出出现不稳定性的装置。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述第一电流施加装置包括一个把具有预定极性的矩形波电流施加到所述感应元件上的矩形波电流施加装置。

21.根据权利要求20所述的设备，其中所述矩形波电流施加装置和所述测量装置重复对感应元件的所述电流施加、和结束所述电流施加之后的所述磁阻效应元件的输出特性的测量至少两次。

22.根据权利要求20所述的设备，其中所述矩形波电流具有正极性。

23.根据权利要求20所述的设备，其中所述矩形波电流具有负极性。

24.根据权利要求19所述的设备，其中所述第一电流施加装置包括一个把具有交变极性的矩形波电流施加到所述感应元件上的矩形波电流施加装置。

25.根据权利要求24所述的设备，其中所述矩形波电流施加装置和所述测量装置重复对感应元件的所述电流施加、和结束所述电流施加之后的所述磁阻效应元件的输出特性的测量至少两次。

26.根据权利要求19所述的设备，其中所述第一电流施加装置包括一个把高频矩形波电流施加到所述感应元件上的高频矩形波电流施加装置。

27.根据权利要求26所述的设备，其中所述高频矩形波电流施加装置和所述测量装置重复对感应元件的所述电流施加、和结束所述电流施加之后的所述磁阻效应元件的输出特性的测量至少两次。

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