JP2007294034A - Disk drive device and test method in its design - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はディスク・ドライブ装置及びその設計方法に関し、特に、ヘッド素子部とディスクとの間のクリアランスを調整するヒータを備えるディスク・ドライブ装置のヒータ制御に関する。 The present invention relates to a disk drive device and a design method thereof, and more particularly to heater control of a disk drive device including a heater that adjusts a clearance between a head element unit and a disk.
ディスク・ドライブ装置として、光ディスク、光磁気ディスクあるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ(HDD)は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システム、携帯電話、あるいはデジタル・カメラなどで使用されるリムーバブルメモリなど、HDDの用途は、その優れた特性により益々拡大している。 As a disk drive device, a device using a disk of various modes such as an optical disk, a magneto-optical disk or a flexible magnetic disk is known. Among them, a hard disk drive (HDD) is used as a computer storage device. It has become widespread and has become one of the storage devices that are indispensable in current computer systems. Furthermore, the use of HDDs such as a removable memory used in a moving image recording / reproducing apparatus, a car navigation system, a mobile phone, a digital camera, etc. is expanding more and more due to its excellent characteristics.
HDDで使用される磁気ディスクは、同心円状に形成された複数のデータ・トラックを有しており、各データ・トラックはアドレス情報を有する複数のサーボ・データとユーザ・データを含む複数のデータ・セクタが記録されている。各サーボ・データの間には、複数のデータ・セクタが記録されている。揺動するアクチュエータに支持されたヘッド・スライダのヘッド素子部が、サーボ・データのアドレス情報に従って所望のデータ・セクタにアクセスすることによって、データ・セクタへのデータ書き込み及びデータ・セクタからのデータ読み出しを行うことができる。 The magnetic disk used in the HDD has a plurality of data tracks formed concentrically, and each data track has a plurality of data including a plurality of servo data having address information and user data. A sector is recorded. A plurality of data sectors are recorded between each servo data. The head element part of the head slider supported by the oscillating actuator accesses the desired data sector according to the servo data address information, thereby writing data to the data sector and reading data from the data sector. It can be performed.
磁気ディスクの記録密度を向上には、磁気ディスク上を浮上するヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを小さくすることが重要である。このため、このクリアランスを調整するいくつかの機構が提案されている。そのうちの一つは、ヘッド・スライダにヒータを備え、そのヒータでヘッド素子部を加熱することよってクリアランスを調整する。本明細書において、これをTFC(Thermal Flyheight Control)と呼ぶ。TFCは、ヒータに電流を供給して発熱させ、熱膨張によってヘッド素子部を突出させる。これによって、磁気ディスクとヘッド素子部との間のクリアランスを小さくする。TFCについては、例えば、特許文献1に開示されている。
TFCによるクリアランス調整は、動作温度領域における各温度において、クリアランスが同一であることが理想である。同様に、データ書き込み及びデータ読み出しの双方において、クリアランスが同一であることが理想である。しかし、実際に把握しているばらつき要因を全て考慮したとしても、未知のばらつき要因により、データ書き込み及びデータ読み出しの一方におけるある特異温度において、クリアランスの最小点が発生する可能性は否定することができない。一方、TFCにおいては、ヘッド素子部の突出によるヘッド素子部と磁気ディスクとの間の接触(ヘッド・ディスク・コンタクト)を避けるように、ヒータ制御することが要求される。 In the clearance adjustment by TFC, it is ideal that the clearance is the same at each temperature in the operating temperature region. Similarly, it is ideal that the clearance is the same for both data writing and data reading. However, even if all the variation factors that are actually grasped are taken into account, the possibility that the minimum point of clearance occurs at a specific temperature in one of data writing and data reading due to unknown variation factors may be denied. Can not. On the other hand, in TFC, it is required to control the heater so as to avoid contact (head disk contact) between the head element part and the magnetic disk due to the protrusion of the head element part.
本発明の一態様は、回転するディスク上を浮上するスライダと、前記スライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、を有するディスク・ドライブ装置のテスト方法である。この方法は、複数の異なる温度域のそれぞれにおいて、前記ディスク・ドライブ装置の動作テストを行う。さらに、前記複数の異なる温度域における動作テストのそれぞれにおいて、前記データ書き込み時の前記ヘッド素子部の突出量を、データ読み出し時の突出量よりも多くなるように設定する。データ書き込み時の突出量をデータ読み出し時の突出量よりも多くすることで、ヘッド・ディスク・コンタクトをより確実に検出することができる。詳細は後述する。 One embodiment of the present invention includes a slider that floats on a rotating disk, a head element portion that is disposed on the slider, and a slider that is disposed on the slider so that the head element portion protrudes by thermal expansion. And a heater for adjusting the clearance of the disk drive device. This method performs an operation test of the disk drive device in each of a plurality of different temperature ranges. Further, in each of the operation tests in the plurality of different temperature ranges, the protrusion amount of the head element portion at the time of writing data is set to be larger than the protrusion amount at the time of reading data. By making the protrusion amount at the time of data writing larger than the protrusion amount at the time of data reading, the head disk contact can be detected more reliably. Details will be described later.
前記データ読み出しにおける前記ヒータによる前記ヘッド素子部の突出量の設定値は、前記データ書き込みにおける書き込み電流及び前記ヒータによる突出量設定値の90%以下であることが好ましい。これにより適切なマージンをえることができる。 The set value of the protrusion amount of the head element portion by the heater in the data read is preferably 90% or less of the write current in the data write and the protrusion amount set value by the heater. As a result, an appropriate margin can be obtained.
本発明の他の態様は、回転するディスク上を浮上するスライダと、前記スライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、を有するディスク・ドライブ装置のテスト方法である。この方法は、複数の異なる温度域のそれぞれにおいて、前記ディスク・ドライブ装置の動作テストを行う。さらに、最もテスト時間が長い動作テストにおけるデータ書き込み時の前記ヘッド素子部の突出量を、他の温度域の動作テストにおけるデータ書き込み時の突出量よりも多くなるように設定する。これによって、容易にヘッド・ディスク・コンタクトの検証を行うことができる。 According to another aspect of the present invention, there is provided a slider that floats on a rotating disk, a head element portion that is disposed on the slider, and a slider that is disposed on the slider so that the head element portion protrudes by thermal expansion. And a heater for adjusting a clearance between the disk drive device and the test method. This method performs an operation test of the disk drive device in each of a plurality of different temperature ranges. Furthermore, the protrusion amount of the head element portion at the time of data writing in the operation test with the longest test time is set to be larger than the protrusion amount at the time of data writing in the operation test in other temperature ranges. This makes it possible to easily verify the head disk contact.
前記最もテスト時間が長い動作テストの温度域は、他の動作テストの温度域よりも高いことが好ましい。これによって、効果的なディスク・ドライブ装置のテストを行うことができる。あるいは、前記最もテスト時間が長い動作テストにおいて、前記データ書き込み時の前記ヘッド素子部の突出量を、データ読み出し時の突出量よりも多くなるように設定することが好ましい。これによって、より確実にヘッド・ディスク・コンタクトを検出することができる。 The temperature range of the operation test with the longest test time is preferably higher than the temperature range of other operation tests. Thus, an effective disk drive device test can be performed. Alternatively, in the operation test having the longest test time, it is preferable to set the protrusion amount of the head element portion at the time of data writing to be larger than the protrusion amount at the time of data reading. As a result, the head disk contact can be detected more reliably.
前記複数の異なる温度域の各動作テストにおいて、データ書き込み時の前記ヘッド素子部の突出量を、データ読み出し時の突出量よりも多くなるように設定することが好ましい。前記最もテスト時間が長い動作テストにおけるデータ書き込み時の前記ヘッド素子部の突出量設定値は、他温度域における動作テストにおけるにおけるデータ書き込み時の前記ヘッド素子部の突出量設定値よりも1nm以上大きいことが好ましい。これにより適切なマージンをえることができる。 In each of the operation tests in the plurality of different temperature ranges, it is preferable to set the protrusion amount of the head element portion at the time of data writing to be larger than the protrusion amount at the time of data reading. The protrusion amount setting value of the head element portion at the time of data writing in the operation test with the longest test time is 1 nm or more larger than the protrusion amount setting value of the head element portion at the time of data writing in the operation test in another temperature range. It is preferable. As a result, an appropriate margin can be obtained.
本発明の他の態様に係るディスク・ドライブ装置は、回転するディスク上を浮上するスライダと、前記スライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、温度検出器と、前記温度検出器の同一検出温度において、データ書き込みにおける前記ヘッド素子部の突出量がデータ読み出しにおける前記ヘッド素子部の突出量よりも大きくなるように、前記ヒータへの出力を制御するコントローラとを備えるものである。 A disk drive device according to another aspect of the present invention includes a slider that floats on a rotating disk, a head element portion disposed on the slider, and a slider disposed on the slider, the head element portion protruding by thermal expansion. Thus, at the same detection temperature of the heater, the temperature detector, and the temperature detector, the protrusion amount of the head element portion in data writing is the protrusion of the head element portion in data reading. And a controller for controlling the output to the heater so as to be larger than the amount.
同一検出温度において、前記データ読み出しにおける前記ヒータによる前記ヘッド素子部の突出量は、前記データ書き込みにおける書き込み電流及び前記ヒータによる突出量の90%以下であることが好ましい。 At the same detection temperature, the protrusion amount of the head element portion by the heater in the data reading is preferably 90% or less of the write current in the data writing and the protrusion amount by the heater.
本発明によれば、TFCによるクリアラス調整におけるヘッド・ディスク・コンタクトの検証を容易に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to easily verify the head disk contact in the clear lath adjustment by TFC.
以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、ディスク・ドライブ装置の一例であるハードディスク・ドライブ(HDD)を例として、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments to which the present invention can be applied will be described. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. Moreover, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the duplication description is abbreviate | omitted as needed for clarification of description. In the following, embodiments of the present invention will be described by taking a hard disk drive (HDD) as an example of a disk drive device as an example.
図1は、本実施の形態に係るHDD1の全体構成を模式的に示すブロック図である。図1に示すように、HDD1は、密閉されたエンクロージャ10内に、記録ディスク(記録媒体)の一例である磁気ディスク11、ヘッド・スライダ12、アーム電子回路(AE:Arm Electronics)13、スピンドル・モータ(SPM)14、ボイス・コイル・モータ(VCM)15、アクチュエータ16、そして温度検出器19を備えている。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of the
HDD1は、さらに、エンクロージャ10の外側に固定された回路基板20を備えている。回路基板20上には、リード・ライト・チャネル(RWチャネル)21、モータ・ドライバ・ユニット22、ハードディスク・コントローラ(HDC)とMPUの集積回路(以下、HDC/MPU)23及びRAM24などの各ICを備えている。尚、各回路構成は一つのICに集積すること、あるいは、複数のICに分けて実装することができる。
外部ホスト51からのユーザ・データは、HDC/MPU23によって受信され、RWチャネル21、AE13を介して、ヘッド・スライダ12によって磁気ディスク11に書き込まれる。また、磁気ディスク11に記憶されているユーザ・データはヘッド・スライダ12によって読み出され、そのユーザ・データは、AE13、RWチャネル21を介して、HDC/MPU23から外部ホスト51に出力される。
The
User data from the
磁気ディスク11は、SPM14に固定されている。SPM14は所定の角速度で磁気ディスク11を回転する。HDC/MPU23からの制御データに従って、モータ・ドライバ・ユニット22がSPM14を駆動する。本例の磁気ディスク11は、データを記録する記録面を両面に備え、各記録面に対応するヘッド・スライダ12が設けられている。各ヘッド・スライダ12は、磁気ディスク上を浮上するスライダと、スライダに固定され磁気信号と電気信号との間の変換を行うヘッド素子部とを備えている。本形態のヘッド・スライダ12は、加熱によってヘッド素子部を突出させ、その磁気ディスク11との間のクリアランス(浮上高)を調整するTFCのためのヒータを備えている。ヘッド・スライダ12の構造については、後に図2を参照して詳述する。
The
各ヘッド・スライダ12はアクチュエータ16の先端部に固定されている。アクチュエータ16はVCM15に連結され、回動軸を中心に回動することによって、ヘッド・スライダ12を回転する磁気ディスク11上においてその半径方向に移動する。モータ・ドライバ・ユニット22は、HDC/MPU23からの制御データに従ってVCM15を駆動する。なお、磁気ディスク11は、1枚以上あればよく、記録面は磁気ディスク11の片面あるいは両面に形成することができる。
Each
AE13は、複数のヘッド素子部122の中から磁気ディスク11へのアクセスを行う1つのヘッド素子部122を選択し、選択されたヘッド素子部122により再生される再生信号を一定のゲインで増幅し、RWチャネル21に送る。また、RWチャネル21からの記録信号を選択されたヘッド素子部122に送る。AE13は、さらに、ヒータへ電流(電力)を供給するヒータ駆動回路を有し、そのヒータへの電力(電流/電圧)を調節する調節回路として機能する。
The
RWチャネル21は、リード処理において、AE13から供給されたリード信号を一定の振幅となるように増幅し、取得したリード信号からデータを抽出し、デコード処理を行う。読み出されるデータは、ユーザ・データとサーボ・データを含む。デコード処理されたリード・ユーザ・データ及びサーボ・データは、HDC/MPU23に供給される。また、RWチャネル21は、ライト処理において、HDC/MPU23から供給されたライト・データをコード変調し、更にコード変調されたライト・データをライト信号に変換してAE13に供給する。
In the read process, the
HDC/MPU23において、MPUはRAM24にロードされたマイクロ・コードに従って動作する。HDD1の起動に伴い、RAM24には、MPU上で動作するマイクロ・コードの他、制御及びデータ処理に必要とされるデータが磁気ディスク11あるいはROM(不図示)からロードされる。HDC/MPU23は、リード/ライト処理制御、コマンド実行順序の管理、サーボ信号を使用したヘッド素子部122のポジショニング制御(サーボ制御)、インターフェース制御、ディフェクト管理、エラーが発生した場合のERPなど、データ処理に関する必要な処理及びHDD1の全体制御を実行する。HDC/MPU23は、温度検出器19が検出した温度に従って、リード/ライト処理におけるTFCを実行する。
In the HDC /
次に、本形態におけるTFCヘッド・スライダ12構成について説明を行う。図2は、ヘッド・スライダ12の空気流出端面(トレーリング側端面)121近傍におけるその一部構成を示す断面図である。磁気ディスク11は、図2の左から右に向かって回転する。ヘッド・スライダ12は、ヘッド素子部122とヘッド素子部122を支持するスライダ123とを備えている。なお、本形態のTFCは垂直磁気記録、水平磁気記録の双方のHDDに適用することができる。
Next, the configuration of the
ヘッド素子部122は、磁気ディスク11との間で磁気データを読み書きする。ヘッド素子部122は、リード素子32とそのトレーリング側のライト素子31とを備えている。ライト素子31は、ライト・コイル311を流れる電流で磁極312間に磁界を発生し、磁気データを磁気ディスク11に記録するインダクティブ素子である。リード素子32は磁気抵抗型の素子であって、磁気異方性を有する磁気抵抗素子32aを備え、磁気ディスク11からの磁界によって変化するその抵抗値によって磁気ディスク11に記録されている磁気データを読み出す。
The
ヘッド素子部122は、スライダ123を構成するアルチック(AlTiC)基板に、メッキ、スパッタ、研磨などの薄膜形成プロセスを用いて形成される。磁気抵抗素子32aは、磁気シールド33a、bによって挟まれており、ライト・コイル311は絶縁膜313で囲まれている。また、ヘッド素子部122はライト素子31とリード素子32の周囲にアルミナなどの保護膜34を備え、ヘッド素子部122全体はその保護膜34で保護されている。ライト素子31およびリード素子32の近傍には、薄膜で形成された抵抗体によるヒータ124が薄膜プロセスを用いて形成されている。本例において、ヒータ124は、ヘッド素子部122の反磁気ディスク11側に位置している。パーマロイを使用した薄膜抵抗体を蛇行させ、間隙はアルミナで埋めてヒータ124を形成することができる。
The
AE13がヒータ124に電流を流すと(電力を供給すると)、ヒータ124の熱によってヘッド素子部122の近傍が突出変形する。非加熱時において、ヘッド・スライダ12のABS面は、S1で示される形状であり、ヘッド素子部122と磁気ディスクとの間の距離であるクリアランスは、C1で示されている。ヒータ124加熱時における突出形状S2を、図2に破線で模式的に示す。ヘッド素子部122が磁気ディスク11に近づき、このときのクリアランスC2は、クリアランスC1よりも小さい。なお、図2は概念図であり、寸法関係は正確ではない。例えば、突出面形状S2はナノメートル・オーダ(数ナノメートル)の突出量である。
When the
本形態におけるHDDの設計手法について説明する。特に、HDD1におけるTFCの設計について説明する。HDC/MPU23は、予め設定されたTFCテーブル(不図示)に従って、ヒータへの供給電力(電流/電圧)を決定する。例えば、TFCテーブルは動作温度領域内の各温度におけるヒータへの出力値を保存している。出力値は、データ読み出し時とデータ書き込み時とで異なる。出力値は、ヒータ124の駆動方法によって異なり、典型的には、電流値もしくは電力値である。
An HDD design method in this embodiment will be described. In particular, the TFC design in the
HDC/MPU23は、温度検出器19が検出した検出温度及びリード/ライトの処理に応じて、TFCテーブルが示すヒータ出力をAE13のレジスタにセットする。AE13は、セットされた値に従って、ヒータ124に電流/電圧を出力する。あるいは、TFCテーブルはいくつかの温度におけるヒータへの出力値を登録しており、HDC/MPU23は、登録された温度において登録された出力を使用し、登録温度間における出力値を、予め設定された数式に従って補完する。
The HDC /
HDD1におけるTFC設計においては、適切なTFCテーブルを設定することが要求される。一般的には、全動作温度領域において、クリアランスが一定となることが望ましい。また、データ読み出し及びデータ書き込みの間においても、同様にクリアランスが一定となることが望ましい。これによって、最も小さいクリアランスを常に実現することができる。
In the TFC design in the
確かに、そのようなTFCを実現することができれば理想であるが、実際のHDD1においては、ばらつきを避けることができない。設計において把握しているばらつき要因を全て考慮したとしても、必ず未知のばらつき要因が存在する。従って、その要因によって、特異温度(特異条件)においてクリアランス最小点が発生する可能性を否定することができない。つまり、特定の条件においてクリアランスが最小となると、ヘッド・ディスク・コンタクトが生ずることになる。
Certainly, it would be ideal if such a TFC could be realized, but in the
TFCは、ヘッド素子部122を突出させてクリアランスを調整するものであるが、同時に、ヘッド・ディスク・コンタクトの可能性が高まるため、これを起こさないように適切なTFCテーブルを設定することが要求される。そこで、本形態のHDD設計は、特定のルールに従って、TFCテーブル設定する。一つのルール(ルール1)は、各温度において、データ書き込みにおけるクリアランスを、データ読み出しにおけるクリアランスよりも小さくする。
TFC adjusts the clearance by protruding the
他の一つのルール(ルール2)は、集中的にテストを行う温度におけるクリアランスを、他のテスト温度におけるクリアランスよりも小さくする。これらルールに従ってTFCテーブルを設計することによって、HDD開発のテストにおいて、所望のクリアランスが維持されていることを容易に検証することができる。 Another rule (Rule 2) makes the clearance at the temperature at which testing is intensively smaller than the clearance at other test temperatures. By designing the TFC table according to these rules, it is possible to easily verify that the desired clearance is maintained in the HDD development test.
図3は、本形態の設計ルールに従ってTFCテーブルを設計した場合における、ヘッド素子部122の突出量(Clearance Loss)の一例を示している。図3において、内周側(ID)及び外周側(OD)における、ヘッド素子部122の突出量が示されている。また、低温(LT)、常温(NT)及び高温(HT)の各テスト温度領域(以下、テスト温度とも呼ぶ)における、データ書き込み(WR)及びデータ読み出し(RD)時の突出量が示されている。例えば、低温(LT)のテスト温度領域は10℃に固定、常温(NT)のテスト温度領域は40℃に固定、高温(HT)のテスト温度領域は70℃に固定である。この温度は、HDD1の温度検出器19の検出温度に相当する。テスト温度領域は、所定幅内で変化してもよい。なお、高温のテストは、典型的には、ドライブ温度55−70℃において実行される。
FIG. 3 shows an example of the protrusion amount (Clearance Loss) of the
図3に示すように、内周側(ID)及び外周側(OD)双方の各テスト温度(LT、NT、HT)において、データ書き込みにおける突出量(WR)が、データ読み出しにおける突出量(RD)よりも大きい。また、高温(HT)おけるデータ書き込みに時の突出量(WR)は、他のテスト温度(NT、LT)におけるデータ書き込みに時の突出量よりも大きく設定されている。 As shown in FIG. 3, at each test temperature (LT, NT, HT) on both the inner peripheral side (ID) and the outer peripheral side (OD), the protrusion amount (WR) in data writing is the protrusion amount (RD) in data reading. Bigger than). Further, the protrusion amount (WR) at the time of data writing at a high temperature (HT) is set larger than the protrusion amount at the time of data writing at other test temperatures (NT, LT).
ここで、ヘッド素子部122の突出量は、いくつかの要因によって変化する。データ読み出し(RD)においては、二つの要因によりヘッド素子部122の突出量が決定される。一つは周囲温度の上昇に伴うヘッド素子部の突出(dt−PTR)であり、他の一つはヒータ124を使用したTFCによる突出(R−TFC)である。例えば、内周側(ID)における常温(NT)のテスト温度において、周囲温度の上昇に伴うヘッド素子部の突出(dt−PTR)は1.5nmであり、TFCによる突出(R−TFC)は1.8nmである。また、低温(LT)のデータ読み出し(RD)において、周囲温度の上昇に伴うヘッド素子部の突出(dt−PTR)は0となっている。
Here, the protruding amount of the
一方、データ書き込み(WR)においては、三つの要因によりヘッド素子部122の突出量が決定される。一つは環境温度の上昇に伴うヘッド素子部の突出(dt−PTR)であり、他の一つはデータ書き込み時におけるライト素子の発熱によるヘッド素子部の突出(W−PTR)であり、他の一つはヒータ124を使用したTFCによる突出(W−TFC)である。例えば、内周側(ID)における常温(NT)のテスト温度において、周囲温度の上昇に伴うヘッド素子部の突出(dt−PTR)は1.5nmであり、ライト素子の発熱によるヘッド素子部の突出(W−PTR)は1.5nmであり、TFCによる突出(W−TFC)は0.5nmである。
On the other hand, in data writing (WR), the protrusion amount of the
まず、ルール1、つまり、データ書き込みとデータ読み出しとの間におけるクリアランスの関係について説明する。ヘッド・ディスク・コンタクトを起こさないようにTFCテーブルを設定するためには、HDD1の設計開発におけるテストにおいて、正確にヘッド・ディスク・コンタクトを検出することが必要である。
First,
HDD1には、通常のリード処理において、様々なエラー回復の仕組みが組み込まれている。このため、ヘッド・ディスク・コンタクトが実際に起こっていたとしても、それがHDD1におけるエラーとして顕在するとは限らない。つまり、ヘッド・ディスク・コンタクトによって、一度、HDD1がデータを正確に読み出すことができなかったとしても、以後のエラー回復処理によって、データを正確に読み出すことができることが多い。
The
各パラメータ測定データを積み上げてTFCテーブルを設定する方法では、データ書き込みとデータ読み出しとにおいて、同一のクリアランスを設定した場合、クリアランスのばらつきを生む未知の要因により、データ読み出し時のクリアランスの方が小さくなる可能性がある。この場合、上記理由から、実際にはヘッド・ディスク・コンタクトが発生しているのにもかかわらず、それが顕在化せず、ヘッド素子部122の劣化等につながる可能性がある。
In the method of setting the TFC table by accumulating each parameter measurement data, when the same clearance is set for data writing and data reading, the clearance at the time of data reading is smaller due to unknown factors that cause clearance variations. There is a possibility. In this case, for the reason described above, although the head disk contact is actually generated, it does not become apparent, and there is a possibility that the
一方、通常動作のライト処理において、典型的には、HDD1は磁気ディスク11にデータ書き込んだ後、書き込まれたデータを検証することがない。従って、ヘッド・ディスク・コンタクトが発生した場合に、HDD1は正確にデータを書き込むことができない。HDD1のテストにおいて、この書き込まれたデータを読み出して確認することによって、データ書き込みテストにおけるヘッド・ディスク・コンタクトの発生を、確実に検出することができる。
On the other hand, in normal write processing, the
上述のように、本形態において、データ書き込みにおけるクリアランスが、データ読み出しにおけるクリアランスよりも小さくなるように、HDD1を設計する。つまり、データ書き込みにおけるヘッド素子部122の突出量の設定値が、データ読み出しにおけるヘッド素子部122の突出量の設定値よりも大きい。従って、データ読み出しよりも、データ書き込みにおいてヘッド・ディスク・コンタクトが起こりやすい。このため、データ書き込みにおいてヘッド・ディスク・コンタクトが起きなければ、データ読み出しにおけるクリアランスも保障されていると考えることができる。また、データ書き込みにおいて、データ読み出しよりも、正確にヘッド・ディスク・コンタクトを検出することができる。
As described above, in this embodiment, the
このように、データ書き込みにおける突出量をデータ読み出しよりも意図的に大きく設定することによって、ヘッド・ディスク・コンタクトの検出を容易かつ確実に行い、データ書き込み及びデータ読み出しにおいて、所望のクリアランスが維持されていることを容易に検証することができる。これによって、HDD1の開発段階において、問題を検出、改善することができる。
In this way, by setting the protrusion amount in data writing to be intentionally larger than that in data reading, the head disk contact can be detected easily and reliably, and a desired clearance is maintained in data writing and data reading. Can be easily verified. As a result, problems can be detected and improved in the development stage of the
ここで、データ書き込みにおける突出量とデータ読み出しにおける突出量の間の、好ましい差異量について説明する。繰り返し述べているように、ヘッド素子部122の突出量には、ばらつきが存在する。データ書き込みにおけるヘッド素子部122の突出量が、確実にデータ読み出しにおける突出量よりも大きくなるように、特定のマージンをもって、各突出量を設定することが必要となる。
Here, a preferable difference amount between the protruding amount in data writing and the protruding amount in data reading will be described. As described repeatedly, there is variation in the protruding amount of the
ここで、各テスト温度において、周囲温度による突出は、データ書き込みとデータ読み出しとの間において同様である。一方、ライト電流による突出量とTFCによる突出量とには、ばらつきが存在する。そのため、これらのばらつきを勘案した上で、データ書き込みにおける突出量とデータ読み出しにおける突出量との間の差分を決定することが重要である。 Here, at each test temperature, the protrusion due to the ambient temperature is the same between data writing and data reading. On the other hand, there is a variation between the protrusion amount due to the write current and the protrusion amount due to the TFC. Therefore, it is important to determine the difference between the protrusion amount in data writing and the protrusion amount in data reading in consideration of these variations.
発明者らの検討によれば、データ読み出しにおけるTFCによる突出量(R−TFC)は、データ書き込みにおけるライト電流による突出量(W−PTR)とTFCによる突出量(W−TFC)との和(W−PTR+W−TFC)の90%以下であることが好ましい。つまり、(W−PTR+W−TFC)とR−TFCとの間の差分は、10%以上であることが好ましい。さらには、(W−PTR+W−TFC)とR−TFCとの間の差分は、15%以上であることがより好ましい。 According to the study by the inventors, the protrusion amount due to TFC (R-TFC) in data reading is the sum of the protrusion amount due to write current (W-PTR) and the protrusion amount due to TFC (W-TFC) ( W-PTR + W-TFC) is preferably 90% or less. That is, the difference between (W−PTR + W−TFC) and R−TFC is preferably 10% or more. Furthermore, the difference between (W−PTR + W−TFC) and R−TFC is more preferably 15% or more.
図4は、常温(NT)のテスト温度における、内周側(ID)の突出量を示している。具体的には、図4の左側のグラフは、データ書き込み(Write)における、ライト電流による突出量(W−PTR)とTFCによる突出量(W−TFC)を示している。右側のグラフは、データ読み出し(Read)におけるTFCによる突出量(R−TFC)を示している。図4に例示するように、データ書き込みにおけるライト電流による突出量(W−PTR)とTFCによる突出量(W−TFC)との和(W−PTR+W−TFC)の90%、さらには、85%以下となっている。 FIG. 4 shows the amount of protrusion on the inner peripheral side (ID) at a test temperature of normal temperature (NT). Specifically, the graph on the left side of FIG. 4 shows the protrusion amount due to the write current (W-PTR) and the protrusion amount due to the TFC (W-TFC) in data writing (Write). The graph on the right side shows the protrusion amount (R-TFC) due to TFC in data reading (Read). As illustrated in FIG. 4, 90% of the sum (W−PTR + W−TFC) of the protrusion amount due to the write current (W−PTR) and the protrusion amount due to the TFC (W−TFC) in data writing, and further 85%. It is as follows.
次に、ルール2、集中的に動作テストを行う温度におけるクリアランスを、他のテスト温度におけるクリアランスよりも小さくする点について説明する。図3に示すように、内周側(ID)及び外周側(OD)において、高温(HT)におけるデータ書き込み(WR)の突出量は、低温(LT)及び常温(NT)における各データ書き込み(WR)の突出量よりも大きい。図3の例においては、低温(LT)及び常温(NT)における突出量は同一である。同様に、高温(HT)におけるデータ読み出し(RD)の突出量は、低温(LT)及び常温(NT)における各データ読み出し(RD)の突出量よりも大きい。
Next,
本形態において、高温(HT)おけるHDD1の動作テストが主となる動作テストであり、そのトータル時間が最も長い。HDD1のテストは、HDD1に予め設定された動作を繰り返し行わせる。典型的には、特定のデータ・パターンの書き込み及び読み出し、さらには、シークの繰り返しなど、HDD1が通常の環境において行いうる動作を連続的に繰り返し実行させる。特に、ロング・ラン・テストと呼ばれる長時間テストは、2週間から6週間をかけて、HDD1のテストを行う。本形態において、ロング・ラン・テストは、高温(HT)においてのみ行われる。
In this embodiment, the operation test of the
制御回路基板20上の回路素子の動作、機械的部品の性能及びアウト・ガスなどについては、高温がより厳しい温度条件であるため、高温においてHDD1の動作テストを集中的に行うことで、HDD1設計の信頼性を高めることができる。
Regarding the operation of the circuit elements on the
ここで、本形態のクリアランスの最小点は、高温(HT)において設定されている。高温(HT)において、HDD1は最も集中して評価されるため、この温度における動作テストが、ヘッド・ディスク・コンタクトを最も確実、正確に検出することができる。従って、高温(HT)におけるクリアランスが最小となるようにTFCテーブルを設定することによって、他の温度におけるクリアランスを保証することができる。これにより、各温度において所望のクリアランスが維持されていることを容易に検証することができる。
Here, the minimum point of the clearance in this embodiment is set at a high temperature (HT). At high temperature (HT), the
図5は、本実施形態のルール1及びルール2に従った、温度とヘッド素子部122の突出量(Clearance loss)との間の関係を模式的に示している。図5は、TFCを使用しないデータ書き込み及びデータ読み出しにおける突出量の温度変化と、TFCを使用したデータ書き込み及びデータ読み出しにおける突出量の温度変化とを例示している。TFCを使用する場合、データ書き込みにおける突出量がデータ読み出しよりも多い。また、低温10℃、常温40℃及び高温70℃の突出量の中で、高温70℃の突出量が最も大きい。図においては、データ書き込み及びデータ読み出しの突出量は、温度に対し単調増加している。
FIG. 5 schematically shows the relationship between the temperature and the protrusion amount (Clearance loss) of the
ここで、高温(HT)における突出量と他の温度における突出量の間の、好ましい差異量について説明する。上述のように、ヘッド素子部122の突出量には、ばらつきが存在する。高温(HT)におけるヘッド素子部122の突出量が、確実に他の温度における突出量よりも大きくなるように、特定のマージンをもって、各突出量を設定することが重要となる。発明者らの検討によれば、マージンは、1nm以上であることが好ましい。つまり、高温(HT)のクリアランスを始めに決めたあと、そこから1nm引いた値以上に、常温(NT)及び低温(LT)でのクリアランスがなるように、TFCの値を設定する。
Here, a preferable amount of difference between the amount of protrusion at a high temperature (HT) and the amount of protrusion at another temperature will be described. As described above, there is variation in the protruding amount of the
具体的に、図3において、内周側(ID)のデータ書き込み(WR)について、高温(HT)と常温(NT)及び低温(LT)との間の差は1.0nm、データ読み出し(RD)について、高温(HT)と常温(NT)及び低温(LT)との間の差は1.0nm及び1.2nmである。外周側(OD)のデータ書き込み(WR)について、高温(HT)と常温(NT)及び低温(LT)との間の差は1.0nm、データ読み出し(RD)について、高温(HT)と常温(NT)及び低温(LT)との間の差は1.1nm及び1.2nmである。 Specifically, in FIG. 3, for data writing (WR) on the inner circumference side (ID), the difference between high temperature (HT) and normal temperature (NT) and low temperature (LT) is 1.0 nm, and data reading (RD) ), The difference between high temperature (HT) and normal temperature (NT) and low temperature (LT) is 1.0 nm and 1.2 nm. For data writing (WR) on the outer peripheral side (OD), the difference between high temperature (HT) and normal temperature (NT) and low temperature (LT) is 1.0 nm, and for data reading (RD), high temperature (HT) and normal temperature The difference between (NT) and low temperature (LT) is 1.1 nm and 1.2 nm.
以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、HDD以外のディスク・ドライブ装置に上述のTFCの各例を適用することも可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated taking preferable embodiment as an example, this invention is not limited to said embodiment. A person skilled in the art can easily change, add, and convert each element of the above-described embodiment within the scope of the present invention. For example, the above examples of TFC can be applied to disk drive devices other than HDDs.
また、上述のように、ルール1及びルール2の双方が満たされることが好ましいが、その一方のみを使用してHDDの設計を行ってもよい。また、各温度における書き込みの突出量が読み出しの突出量よりも大きい場合、高温における書き込みの突出量が他の温度よりも高ければよい。読み出しの突出量は、ルール2に従っていなくともよい。
Further, as described above, it is preferable that both the
ルール1において、各テスト温度(LT、NT、HT)において、データ書き込みにおける突出量がデータ読み出しにおける突出量よりも大きいことが好ましいが、主となるテスト(上述の例においてHT)において、この関係を満たしていれば、他の温度においてこれを満たしていなくてもよい。各テスト温度及びリード/ライト処理におけるクリアランスをまた、上述のマージンについても同様である。
In
また、主となるテスト(上述の例においてHT)におけるデータ書き込みの突出量を最も多く設定することで、ディスク・コンタクトの検出及び検証を効果的に行うことができる。このとき、他の条件における突出量間の関係は、上述のルール1もしくはルール2に従っていなくともよい。
Further, by setting the largest amount of data write protrusion in the main test (HT in the above example), it is possible to effectively detect and verify the disk contact. At this time, the relationship between the protrusion amounts under other conditions may not follow the above-described
1 ハードディスク・ドライブ、10 エンクロージャ、11 磁気ディスク
12 ヘッド・スライダ、14 スピンドル・モータ、15 ボイス・コイル・モータ
16 アクチュエータ、19 温度検出器、20 回路基板
21 リード・ライト・チャネル、22 モータ・ドライバ・ユニット
23 ハードディスク・コントローラ/MPU、24 RAM、31 ライト素子
32 リード素子、32a 磁気抵抗素子、33a、b シールド、34 保護膜
51 ホスト、121 トレーリング側端面、122 ヘッド素子部、123 スライダ
124 ヒータ、311 ライト・コイル、312 磁極、313 絶縁膜
DESCRIPTION OF
Claims (9)
複数の異なる温度域のそれぞれにおいて、前記ディスク・ドライブ装置の動作テストを行い、
前記複数の異なる温度域における動作テストのそれぞれにおいて、前記データ書き込み時の前記ヘッド素子部の突出量を、データ読み出し時の突出量よりも多くなるように設定する、方法。 A slider that floats on a rotating disk, a head element portion disposed on the slider, and a heater that is disposed on the slider and adjusts a clearance from the disk by projecting the head element portion by thermal expansion. A method for testing a disk drive device having
In each of a plurality of different temperature ranges, perform an operation test of the disk drive device,
A method in which, in each of the operation tests in the plurality of different temperature ranges, the protruding amount of the head element portion at the time of writing data is set to be larger than the protruding amount at the time of reading data.
請求項1に記載の方法。 The protrusion amount setting value of the head element portion by the heater in the data reading is 90% or less of the writing current in the data writing and the protrusion amount setting value by the heater.
The method of claim 1.
複数の異なる温度域のそれぞれにおいて、前記ディスク・ドライブ装置の動作テストを行い、
最もテスト時間が長い動作テストにおけるデータ書き込み時の前記ヘッド素子部の突出量を、他の温度域の動作テストにおけるデータ書き込み時の突出量よりも多くなるように設定する、方法 A slider that floats on a rotating disk, a head element portion disposed on the slider, and a heater that is disposed on the slider and adjusts a clearance from the disk by projecting the head element portion by thermal expansion. A method for testing a disk drive device having
In each of a plurality of different temperature ranges, perform an operation test of the disk drive device,
A method of setting the protrusion amount of the head element portion at the time of data writing in the operation test with the longest test time to be larger than the protrusion amount at the time of data writing in the operation test in other temperature ranges
請求項3に記載の方法。 The temperature range of the operation test with the longest test time is higher than the temperature range of the other operation test,
The method of claim 3.
請求項3に記載の方法。 In the operation test with the longest test time, the protrusion amount of the head element unit at the time of data writing is set to be larger than the protrusion amount at the time of data reading.
The method of claim 3.
請求項3に記載の方法。 In each of the operation tests in the plurality of different temperature ranges, the protrusion amount of the head element portion at the time of data writing is set to be larger than the protrusion amount at the time of data reading.
The method of claim 3.
請求項3に記載の方法。 The protrusion amount setting value of the head element portion at the time of data writing in the operation test with the longest test time is 1 nm or more larger than the protrusion amount setting value of the head element portion at the time of data writing in the operation test in another temperature range. ,
The method of claim 3.
前記スライダに配置されたヘッド素子部と、
前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、
温度検出器と、
前記温度検出器の同一検出温度において、データ書き込みにおける前記ヘッド素子部の突出量がデータ読み出しにおける前記ヘッド素子部の突出量よりも大きくなるように、前記ヒータへの出力を制御するコントローラと、
を備えるディスク・ドライブ装置。 A slider that floats on a rotating disk;
A head element portion disposed on the slider;
A heater that is disposed on the slider and adjusts a clearance between the disk by projecting the head element portion by thermal expansion;
A temperature detector;
A controller for controlling the output to the heater so that the protruding amount of the head element unit in data writing is larger than the protruding amount of the head element unit in data reading at the same detection temperature of the temperature detector;
A disk drive device comprising:
請求項8に記載のディスク・ドライブ装置。 At the same detection temperature, the protrusion amount of the head element portion by the heater in the data read is 90% or less of the write current in the data write and the protrusion amount by the heater.
The disk drive device according to claim 8.
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