JP2010040127A - 磁気ディスク用テストヘッド及びそれを用いた磁気ディスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バーニッシュヘッド、グライドチェックヘッド等の磁気ディスク用テストヘッドにおいて、低浮上時の浮上安定性を確保した磁気ディスク用テストヘッドを提供し、このような磁気ディスク用テストヘッドを用いた磁気ディスクの製造方法を提供する。
【解決手段】回転する磁気ディスク面から一定間隔で近接浮上するための空気軸受面と、磁気ディスクの突起除去及び突起検出を行うテストパッド１２を持った磁気ディスク用テストヘッドにおいて、テストパッドと磁気ディスク面との距離を制御するためのスライダ表面形状制御機構を備え、スライダのピッチを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスクの検査に用いる磁気ディスク用テストヘッドに関する。より詳しくは、スライダとディスク記録媒体との浮上隙間をスライダ表面形状制御機構により制御するスライダにおいて、磁気ディスクの製造工程で生じるディスク記録媒体の微小な突起を除去及び検出することを可能とする技術に関する。

従来の磁気ディスクの検査工程では、バーニッシュヘッドを用いた異物除去の後に、グライドチェックヘッドを用いた浮上性検査を行っていた。異物除去はＡｌ₂Ｏ₃とＴｉＣの混合物で作られたスライダとサスペンションからなるバーニッシュヘッドを磁気ディスクの全面にわたって摺動させることにより、磁気ディスク表面の不要な微小突起物や塵埃等を除去していた。バーニッシュヘッドの構造は、浮上型磁気ヘッドとほぼ同一形状寸法をなしているが、例えば米国特許第４８４５８１６号明細書に記載されているように、スライダの空気軸受け面（ＡＢＳ面）に特殊形状加工が施されて、突起物等の除去に都合の良い構造になっている。浮上性検査には、例えば特許第３３３４８５５号公報に記載されている、Ａｌ₂Ｏ₃とＴｉＣの混合物等で作られたスライダ、サスペンション、圧電素子、リード線等からなるグライドチェックヘッドが用いられる。グライドチェックヘッドを磁気ディスク上に浮上させると、ゴミや異常突起等の異物にスライダが衝突した時に衝撃波が圧電素子に伝わる。このとき圧電素子で発生する電圧をリード線で取り出しモニターすることにより、磁気ディスク表面の平滑性、清浄性の検査を行なってきた。

米国特許第４８４５８１６号明細書 特許第３３３４８５５号公報

一方、近年の磁気ディスク容量の急激な増加に伴い、記録再生を行なう磁気ヘッドの浮上量が年々低下している。これに伴い磁気ディスク上のゴミ及び突起除去を行うバーニッシュヘッドの浮上量、表面検査時のグライドチェックヘッド浮上量も低下している。しかし、従来のバーニッシュヘッド、グライドチェックヘッドでは低浮上時の浮上安定性が悪く、磁気ディスク上のゴミ及び突起除去及び表面の検査を高効率、高精度で行なうことが非常に困難になっている。

本発明の目的は、低浮上時の浮上安定性を確保したバーニッシュヘッド、グライドチェックヘッド等の磁気ディスク用テストヘッドを提供し、また、そのような磁気ディスク用テストヘッドを用いた磁気ディスクの製造方法を提供することにある。

本発明では、磁気ディスク用テストヘッドのスライダ浮上面に表面形状制御機構を搭載することにより低浮上時の浮上安定性を確保する。

本発明の磁気ディスク用テストヘッドは、回転する磁気ディスク面から一定間隔で近接浮上するための空気軸受面と、磁気ディスクの突起除去及び突起検出を行うテストパッドを有し、テストパッドと磁気ディスク面との距離を制御するためのスライダ表面形状制御機構をスライダの空気流入側に備え、スライダのピッチを制御してスライダ流出端の浮上量を低下させる。スライダ表面形状制御機構は、スライダの空気流出端に設けられたテストパッドに備えてもよい。ここでピッチとは、スライダの空気流入端の浮上量と流出端の浮上量の差をいう。２つ以上のスライダ表面形状制御機構を磁気ディスク半径方向に複数配置し、独立に制御することで、スライダのロール制御をするようにしてもよい。

テストパッドは、表面にメッシュ状の溝を有するのが好ましい。テストパッドの表面にメッシュ状の溝を設けることにより、バーニッシュ効率を向上させることができる。

さらに、本発明の磁気ディスク用テストヘッドを用いると、テストパッドと磁気ディスクを接触させることにより浮上量補正を行い、磁気ディスクの浮上性テストを行うことができる。

本発明によると、スライダの浮上量を制御し、ディスク記録媒体のバーニッシュ及びグライドチェックを効率良く、高精度に実施することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明による磁気ディスク用テストヘッドの第１実施形態の斜視図、図２はその平面図である。図３Ａは、図２中のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、流入側レール面、フロントステップ軸受け面の相対関係を模式的に説明する図である。

第１実施形態のスライダ１は、空気流入端２、浮上面３、深溝面１１、空気流出端４及びテストパッド１２を備えている。ここで、浮上面３は、空気流入端２から続いて形成されたフロントステップ軸受け面５、フロントステップ軸受け面５から続いて形成された流入側レール面６，７、フロントステップ軸受け面５と同一深さを有するサイドステップ軸受け面８，９で構成されるフロントパッド１０を有する。さらに流入側レール面はヒータなどの表面形状制御機構１３ａ，１３ｂを有し、浮上面３の面外への熱変形等による浮上姿勢を制御する機構も備えている。

この表面形状制御機構は、熱変形を利用する機構（ＴＦＣ：Thermal Fly-height Control、又はＤＦＣ：Dynamic Flying Control）に限られるものではなく、浮上面３の面外への変形を生じさせられる機構であればよい。また、空気流出端には、磁気ディスク上のゴミ及び突起除去、及び表面の検査を行うためのテストパッド１２を有する。このテストパッド１２にはメッシュ状の任意の深さの溝を設けてもよい。さらに、磁気ディスク用テストヘッドは異物検出のための圧電素子を有する。工業用の圧電素子材料として、たとえば水晶振動子（ＳｉＯ₂）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが利用できる。図３Ｂに示すように、スライダ１の端部に設けられた銅などからなる電極２１上に、圧電素子２２を設け、この圧電素子上に直接或いは電極（図示せず）を介してリード線２３を配置することにより、圧電素子により生じる電圧を観測することができる。圧電素子は焼結体であっても、薄膜であっても良い。リード線は、絶縁管２０を通して配線される。

複数のスライダ表面形状制御機構を通電加熱により独立に制御するための引き出し電極として、スライダ端面に２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ１，２４ｂ２の電極を配置した。図３Ｂの電極端子２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ１，２４ｂ２の配置では、流出端側に複数のスライダ表面形状制御機構が設けられているが、これとは逆に流入端側に電極端子を設け、複数のスライダ表面形状制御機構を通電加熱により独立に制御することもできる。この異物検出機構には、テストヘッドに搭載した圧電素子のみならず、テストヘッド取り付け部に設置したＡＥ（Acoustic Emission）センサを用いてもよい。またスライダ１は、図４に示すように、ジンバル１７を介してサスペンション１６に搭載され、矢印１５の方向に進行する磁気ディスク１４上に浮上する。図４に示した空気流入端の浮上量Ａと空気流出端の浮上量Ａ’の差がピッチである。

次に、本発明の第１実施形態による磁気ディスク用テストヘッドの構成をとることで、ディスク記録媒体上で浮上するスライダが、流入側レール面の表面形状制御機構を使って、効率良くディスク記録媒体をバーニッシュ及びグライドチェックできるメカニズムを説明する。まず、表面形状制御機構について説明する。第１実施形態では表面形状制御機構として、流入側レール面にヒータを設置した。このヒータを加熱することにより浮上面を熱変形させ、面外への突出変形を発生させることで空気流入端に浮上力を発生させる。その時、空気流出端には、空気流入端で発生した浮上力に応じた力が流出端を記録媒体に押し付ける方向に発生するため、設置したテストパッド１２の浮上量を低下させることができる。ヒータに投入する電力と空気流入端、空気流出端の浮上量の関係の例を図５に示す。ヒータに投入する電力を大きくするに従って、空気流入端の浮上量が増し、逆に空気流出端の浮上量は減少すること、つまりピッチが大きくなることが分かる。

図６は本発明による磁気ディスク用テストヘッドの第２実施形態の斜視図、図７はその平面図である。図８は図７中のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、深溝面１１とテストパッド１２の相対関係を模式的に説明する図である。本実施の形態は、テストパッド１２が表面形状制御機構を有する例である。

第２実施形態の磁気ディスク用テストヘッドは、スライダ浮上面に空気流入端２、浮上面３、深溝面１１、空気流出端４及びテストパッド１２を備えている。ここで、浮上面３は、空気流入端２から続いて形成されたフロントステップ軸受け面５、フロントステップ軸受け面５から続いて形成された流入側レール面６，７、フロントステップ軸受け面５と同一深さを有するサイドステップ軸受け面８，９で構成されるフロントパッド１０を有する。

第２実施形態では、空気流出端に設置したテストパッド１２にメッシュ状の任意の深さの溝を設け、このテストパッド１２にヒータなどの表面形状制御機構１３を有する。この表面形状制御機構は、熱変形を利用する機構に限られるものではなく、浮上面の面外への変形を生じさせられる機構であればよい。実際に異物除去を行うテストパッド１２に表面形状制御機構を有することで、直接的にテストパッド１２の浮上量を変化させることが可能となる。この時、テストパッド１２は突起除去だけではなく突起検出も行うため、テストパッド１２に溝を設け、除去した異物が溝を介して排出される。

テストパッド表面の溝は、例えばフォトレジストを用いてパターンを投影露光により形成し、Ａｒイオンエッチングによりパターンを切り出すことができる。或いは機械的にスライサーで切断することも可能である。スライダ面から見て等間隔で０．１５〜０．２０ｍｍ幅の丘と溝を交互に形成した。図１に示すテストパッド１２の格子状の溝のなす角度は直交していても良いが、テストパッドの突起面端部とディスクの周方向のなす角度は直交しないように配置した。Ａｒイオンエッチングにより切り出した溝の深さは１μｍから１０μｍとした。機械的に切断した場合には、容易に溝を深く形成することが可能であり、５μｍから５０μｍとした。

図９は本発明による磁気ディスク用テストヘッドの第３実施形態の斜視図、図１０はその平面図である。図１１は図１０中のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、深溝面１１とテストパッド１２の相対関係を模式的に説明する図である。

第３実施形態の磁気ディスク用テストヘッドは、第２実施形態のテストヘッドと同様に空気流入端２、浮上面３、深溝面１１、空気流出端４及びテストパッド１２ａ，１２ｂを備えている。ここで、浮上面３は、空気流入端２から続いて形成されたフロントステップ軸受け面５、フロントステップ軸受け面５から続いて形成された流入側レール面６，７、フロントステップ軸受け面５と同一深さを有するサイドステップ軸受け面８，９で構成されるフロントパッド１０を有する。

第３実施形態では、テストパッド１２ａ，１２ｂを空気流出端の内周側と外周側に２つ設置し、表面にメッシュ状の任意の深さの溝を設け、このテストパッド１２ａ，１２ｂにヒータなどの表面形状制御機構１３ａ，１３ｂを有する。この表面形状制御機構は、熱変形を利用する機構に限られるものではなく、浮上面の面外への変形を生じさせられる機構であればよい。実際に異物除去を行うテストパッド１２ａ，１２ｂに表面形状制御機構を有することで、直接的にテストパッド１２ａ，１２ｂの浮上量を変化させることが可能となる。この時、テストパッド１２ａ，１２ｂは突起除去だけではなく突起検出も行うため、テストパッド１２ａ，１２ｂに溝を設け、除去した異物が溝を介して排出される。テストパッド１２ａ，１２ｂをスライダ流出端両端に２つ設置することで、浮上保証エリア内全面をバーニッシュ及びグライドチェックすることが可能となる。

ここで浮上保証エリアとは、磁気ディスクをハードディスク装置に組み込んだ時、実際にデータを記録する範囲とする。図１２に、バーニッシュ及びグライドチェック時の磁気ディスクテスト用ヘッドと磁気ディスク１４の位置関係を示す。磁気ディスク１４を所定の回転数で矢印１５の方向に回転させた後、磁気ディスクテスト用ヘッド１８をＡの位置で磁気ディスク上のロードし、Ａ−Ａ’間で往復させることによりバーニッシュ及びグライドチェックを行う。なお、図１２中のＡ−Ａ’間が浮上保証エリアに相当する。また、実施形態２及び３で用いた磁気ディスク用テストヘッドのＴＦＣへの印加電力と表面形状変化量の例を図１３に示す。図１３に示すように、印加電力を大きくするほどテストパッドの表面形状変化量（突出量）が増し、それに従って磁気ディスク表面とテストパッドの間隔が狭まる。

図１４は、本発明による磁気ディスクテスト用ヘッドを用いたバーニッシュ及びグライドチェックのシーケンス図である。このシーケンス図では、表面形状制御機構としてヒータによる熱変形を利用した例を示している。

成膜後の磁気ディスクをスピンドルにセットし、実施形態１、２又は３に記載の磁気ディスクテスト用ヘッドを磁気ディスク上にロードした後に浮上量補正評価トラックにてヒータに投入する電力を徐々に増加させながら、磁気ディスクテスト用ヘッドに搭載した圧電素子又はＡＥセンサの出力を読み取り、出力が増加する点を検出する。磁気ディスクテストヘッドが磁気ディスクに接触を開始すると圧電素子又はＡＥセンサの出力が増加する。この出力が増加した点を浮上量０ｎｍとし、ＴＦＣに投入する電力を希望する浮上量分差し引いて動作させることにより、全てのテストヘッドにおいて任意浮上量にてテストを安定に行うことが可能となる。

ここで、浮上量補正評価トラックは磁気ディスクの浮上保証エリアの外に設定することが好ましい。また、浮上量補正トラックを浮上保証エリアの外に２か所（例えば、浮上保証エリア最内周のより内側と最外周のより外側）に設け浮上量補正を行い、２点間を内挿して半径位置に応じた投入電力を決定することで、保証エリア全面で安定した浮上量を設定することが可能になる。この浮上量補正は、任意の処理枚数ごとに繰り返し行うことで、処理による浮上量の経時変化を補正することも可能となる。

また、実施形態１及び３の磁気ディスクテスト用ヘッドにおいては、内周側と外周側の表面形状制御機構を独立して制御し、浮上量補正を行うことによりロール方向の浮上量補正も可能となり、より安定したテストが可能となった。ロール補正は以下の手順で行った。まず、磁気ディスクの内周側に位置するＴＦＣに投入する電力を徐々に増加させながら、磁気ディスクテスト用ヘッドに搭載した圧電素子又はＡＥセンサの出力を読み取り、出力が増加する点を検出する。このとき、外周側に位置するＴＦＣには電力を投入しない。次に内周側に位置するＴＦＣの電力を切り、外周側に位置するＴＦＣに投入する電力を徐々に増加させながら、磁気ディスクテスト用ヘッドに搭載した圧電素子又はＡＥセンサの出力を読み取り、出力が増加する点を検出する。それぞれのＴＦＣについて圧電素子又はＡＥセンサの出力が増加する点を浮上量０ｎｍとし、ＴＦＣに投入する電力を希望する浮上量分差し引いて動作させることによりロール補正を行うことが可能であった。

例えば実施形態１に示すテストヘッドを用いて１万枚の磁気ディスクを浮上量４ｎｍでバーニッシュ及びグライドチェックをした場合、ロール補正をしなかった場合の磁気ディスクの歩留まりは８９．２％であったのに対して、ロール補正をした場合は９２．３％となった。同様に実施形態３に示すテストヘッドを用いて１万枚の磁気ディスクを浮上量４ｎｍでバーニッシュ及びグライドチェックをした場合、ロール補正をしなかった場合の歩留まりは９０．５％であったのに対して、ロール補正をした場合は９３．０％となった。いずれの場合もロール補正をすることでより効果的なバーニッシュを行い、安定したグライドチェックを行った結果、歩留まりが向上した。ここでロールとは、磁気ディスクテスト用ヘッドを空気流出端から見た時の左右の浮上量差をいい、図１５中のＡとＡ’の差に相当する。

また、バーニッシュ時の浮上量をグライドチェック時の浮上量より低くすることで、より効果的に磁気ディスク表面のゴミや異常突起等の異物を除去することが可能である。グライドチェックは磁気ディスク上を浮上しているテストヘッドのテストパッドが、磁気ディスク表面のごみや異常突起等の異物にぶつかった際に生じる圧電素子又はＡＥセンサの出力が閾値以上になった場合にＮＧと判定した。

通常、磁気ディスクは、磁性膜成膜後、炭素系硬質保護膜を成膜し、その表面に潤滑剤を塗布して形成する。しかし、本発明による磁気ディスク用テストヘッドを用いると、磁性膜を成膜後、酸素アッシング、高湿度環境での放置等により表面を酸化処理し直接潤滑剤を塗布して形成した磁気ディスクにおいても、浮上量２ｎｍで安定してバーニッシュとグライドチェックを行うことが可能であった。この結果、保護膜厚分の浮上量を低減でき、良好な電磁変換特性を得ることが可能であった。これらのテストに用いた磁気ディスクの直径は８９ｍｍ、６５ｍｍ等の大きさによらず、また回転数も６０／ｓ（３６００ｒｐｍ）から２５０／ｓ（１５０００ｒｐｍ）で安定してバーニッシュ及びグライドチェックをすることができた。

本発明による磁気ディスク用テストヘッドの第１実施形態を示す斜視図である。 本発明による磁気ディスク用テストヘッドの第１実施形態を示す平面図である。 図２中のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 圧電素子を搭載した磁気ディスク用テストヘッドを示す斜視図である。 浮上時の磁気ディスク用テストヘッドの断面図である。 第１実施形態におけるヒータへの投入電力と浮上量の関係を示すグラフである。 本発明による磁気ディスク用テストヘッドの第２実施形態を示す斜視図である。 本発明による磁気ディスク用テストヘッドの第２実施形態を示す平面図である。 図７中のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 本発明による磁気ディスク用テストヘッドの第３実施形態を示す斜視図である。 本発明による磁気ディスク用テストヘッドの第３実施形態を示す平面図である。 図１０中のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 磁気ディスクをテストする際の磁気ディスク用テストヘッドの動作方向を示す平面図である。 第１実施形態及び第２実施形態におけるヒータへの投入電力と表面形状変化量の関係を示すグラフである。 本発明による、磁気ディスク用テストヘッドを用いた磁気ディスクバーニッシュ及びグライドチェックのシーケンス図である。 浮上時の磁気ディスク用テストヘッドを流出端よりみた時の平面図である。

符号の説明

１ スライダ
２ 空気流入端
３ 浮上面
４ 空気流出端
５ フロントステップ軸受け面
６，７ 流入側レール面
８，９ サイドステップ軸受け面
１０ フロントパッド
１１ 深溝面
１２，１２ａ，１２ｂ テストパッド
１３，１３ａ，１３ｂ 表面形状制御機構
１４ 磁気ディスク
１６ サスペンション
１７ ジンバル
１８ 磁気ディスク用テストヘッド
２１ 電極
２２ 圧電素子
２３ リード線
２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ１，２４ｂ２ 電極

Claims (6)

1. 空気流入端と空気流出端を有するスライダと、
   前記スライダの空気流出端側に設けられ、磁気ディスクの突起除去及び突起検出を行うテストパッドとを有し、
   前記スライダの前記空気流入端側に、前記スライダの浮上面形状を変化させるためのスライダ表面形状制御機構を備えることを特徴とする磁気ディスク用テストヘッド。
2. 空気流入端と空気流出端を有するスライダと、
   前記スライダの空気流出端側に設けられ、磁気ディスクの突起除去及び突起検出を行うテストパッドとを有し、
   前記テストパッドに当該テストパッドと磁気ディスク面との距離を制御するためのスライダ表面形状制御機構を備えることを特徴とする磁気ディスク用テストヘッド。
3. 請求項１又は２記載の磁気ディスク用テストヘッドにおいて、スライダ表面形状制御機構を磁気ディスク半径方向に複数配置し、前記複数のスライダ表面形状制御機構を独立に制御することで、スライダのロール制御を行うことを特徴とする磁気ディスク用テストヘッド。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気ディスク用テストヘッドにおいて、前記テストパッドは表面にメッシュ状の溝を有することを特徴とする磁気ディスク用テストヘッド。
5. 磁気ディスクを回転させる工程と、
   前記磁気ディスクの所定トラックに、空気流入端と空気流出端を有するスライダと、前記スライダの空気流出端側に設けられ磁気ディスクの突起除去及び突起検出を行うテストパッドとを有し、前記スライダの前記空気流入側又は前記テストパッドに前記スライダの浮上面形状を変化させるためのスライダ表面形状制御機構を備える磁気ディスク用テストヘッドを位置づける工程と、
   前記磁気ディスク用テストヘッドのスライダ表面形状制御機構を駆動して前記スライダのピッチを制御し、前記テストパッドを前記磁気ディスクに接触させる工程と、
   前記テストパッドが前記磁気ディスクに接触したときの駆動量から希望浮上量に相当する駆動量を差し引いて前記スライダ表面形状制御機構を駆動し浮上量補正を行う工程と、
   前記磁気ディスク用テストヘッドによって前記磁気ディスク表面をバーニッシュする工程と
   を有することを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
6. 請求項５記載の磁気ディスクの製造方法において、前記磁気ディスク用テストヘッドは前記スライダ表面形状制御機構を磁気ディスク半径方向に複数有し、前記複数のスライダ表面形状制御機構を独立に制御して前記スライダのロール制御を行うことを特徴とする磁気ディスクの製造方法。

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