JP2010061706A - Method and device for measuring distance, and storage device - Google Patents
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Description
本発明は、間隔測定方法及び装置、並びに記憶装置に係り、特にヘッドと記録媒体の間隔を測定する間隔測定方法及び装置、並びにそのような間隔測定装置を備えた記憶装置に関する。又、本発明は、間隔測定装置を備えたヘッド試験装置及びヘッド浮上面の形状検査装置にも関する。 The present invention relates to an interval measurement method and apparatus, and a storage device, and more particularly, to an interval measurement method and apparatus for measuring an interval between a head and a recording medium, and a storage device including such an interval measurement device. The present invention also relates to a head test apparatus provided with a distance measuring device and a shape inspection apparatus for a head flying surface.
磁気ディスク装置では、磁気ヘッドを回転する磁気ディスク上を僅かな間隔で浮上させた状態で情報記録及び再生動作を行う。磁気ヘッドのライト磁極が発生する記録磁界や磁気ディスクからの媒体磁界は、距離に応じて急速に広がって減衰する。このため、高い記録密度を達成するためには、磁気ヘッドの磁気ディスクからの浮上量を小さく保つ必要がある。最近では、この浮上量が10nm程度になっている。又、高い信頼性を得るためには、浮上量が低下しすぎないように安定に保ち、磁気ヘッドと磁気ディスクの接触による磁気ヘッドや磁気ディスクの損傷を防ぐ必要がある。 In the magnetic disk apparatus, information recording and reproduction operations are performed in a state where the magnetic head rotating on the magnetic disk is floated at a slight interval. The recording magnetic field generated by the write magnetic pole of the magnetic head and the medium magnetic field from the magnetic disk rapidly spread and attenuate according to the distance. For this reason, in order to achieve a high recording density, it is necessary to keep the flying height of the magnetic head from the magnetic disk small. Recently, the flying height is about 10 nm. In order to obtain high reliability, it is necessary to keep the flying height stable so as not to decrease too much, and to prevent damage to the magnetic head and magnetic disk due to contact between the magnetic head and the magnetic disk.
磁気ヘッドの浮上面の平面部分は研磨加工等により形成されるが、磁気ヘッドの基板として使用されるセラミックと、ライト磁極やリード素子周辺のシールド磁極を形成する磁性金属と、磁性金属間を磁気的に分離する非磁性材料のアルミナ等は、硬さの異なる材料であるため、研磨面に段差が生じやすい。小さな浮上量を安定に保つためには、研磨面の平面度や段差が設計した許容範囲内にあることが必要であることから、磁気ヘッドの浮上面の加工形状の測定検査が必要になる。 The flat part of the air bearing surface of the magnetic head is formed by polishing or the like, but the ceramic used as the magnetic head substrate, the magnetic metal forming the write magnetic pole and the shield magnetic pole around the read element, and the magnetic metal Since the non-magnetic material such as alumina, which is separated from each other, is a material having different hardness, a step is likely to occur on the polished surface. In order to keep a small flying height stable, it is necessary for the flatness and level difference of the polished surface to be within the designed allowable range, and therefore it is necessary to measure and inspect the processing shape of the flying surface of the magnetic head.
磁気ヘッドの浮上量は、磁気ヘッドの浮上面形状等の製造ばらつきだけでなく、サスペンション搭載状態や、磁気ディスク装置への組み立てばらつきによっても変化する。又、磁気ヘッドにライト電流を流すと、ライト電流パターンによって変化する、発熱によるヘッド素子の熱膨張による形状変化で浮上量が変化する。更に、浮上量は、磁気ディスク装置の経時変化、使用温度環境や気圧環境等によっても変化する。従って、低浮上量を安定して実現するためには、磁気ヘッド素子単体の試験だけでなく、サスペンションへ搭載した状態で行うヘッド試験、磁気ディスク装置における浮上量測定や浮上量制御も必要になる。 The flying height of the magnetic head varies not only due to manufacturing variations such as the shape of the air bearing surface of the magnetic head, but also due to suspension mounting conditions and variations in assembly to the magnetic disk device. When a write current is passed through the magnetic head, the flying height changes due to a shape change caused by thermal expansion of the head element due to heat generation, which changes according to the write current pattern. Further, the flying height varies depending on the change over time of the magnetic disk device, the use temperature environment, the atmospheric pressure environment, and the like. Therefore, in order to stably realize a low flying height, not only a test of a magnetic head element alone but also a head test performed in a state of being mounted on a suspension, a flying height measurement and a flying height control in a magnetic disk device are required. .
磁気ヘッドの浮上面の形状検査方法としては、干渉顕微鏡や原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)を使用する方法が知られている。磁気ヘッドの浮上量を測定する方法としては、磁気ディスクの裏面から、ヘッド浮上面と磁気ディスク間の光干渉を観察する方法が知られている。又、磁気ディスクの特定の回転位置に記録した測定用パターン又はサーボ用パターンのリード信号波形を解析して浮上量を測定する方法が知られている(特許文献1)。磁気ヘッドのライト素子のインピーダンスの変化を測定して浮上量を測定する方法も知られている(特許文献2)。又、ヘッド浮上面の電極と磁気ディスクとの間の静電容量を測定する方法も知られている(特許文献3,4,5)。磁気ヘッド素子内に設けた薄膜抵抗体に電流を流して発熱させ、熱膨張により磁極先端部を突き出させて浮上量を制御する方法も知られている(特許文献6)。
As a method for inspecting the shape of the air bearing surface of a magnetic head, a method using an interference microscope or an atomic force microscope (AFM) is known. As a method of measuring the flying height of the magnetic head, a method of observing optical interference between the head flying surface and the magnetic disk from the back surface of the magnetic disk is known. Further, a method of measuring the flying height by analyzing the read signal waveform of a measurement pattern or servo pattern recorded at a specific rotational position of a magnetic disk is known (Patent Document 1). A method of measuring the flying height by measuring a change in impedance of a write element of a magnetic head is also known (Patent Document 2). There is also known a method for measuring the capacitance between the electrode on the head flying surface and the magnetic disk (
磁気ヘッドの浮上面の形状を検査する方法として、干渉顕微鏡を使用する方法では、高さ方向の測定分解能は干渉測定により得られたとしても、観察面内方向の空間分解能は光学顕微鏡の分解能の限界である光波長程度に制限されてしまい、最近の磁気ヘッドの微細化された磁性体部分の高さを測定するのは困難である。 As a method of inspecting the shape of the air bearing surface of the magnetic head, in the method using an interference microscope, even if the measurement resolution in the height direction is obtained by interference measurement, the spatial resolution in the in-observation direction is the resolution of the optical microscope. It is limited to the light wavelength which is the limit, and it is difficult to measure the height of the miniaturized magnetic part of the recent magnetic head.
磁気ヘッドの浮上面の形状を検査する方法として、原子間力顕微鏡を使用する方法は、高さ方向と面内方向共に非常に高い空間分解能が得られるが、ピエゾステージの水平移動精度や位置ドリフトに制限されて、磁気ヘッドの浮上面上の離れた位置間で高さ測定の精度を一定に保つことが困難である。又、測定位置の探索や広い面積の走査測定に時間がかかる。 As a method of inspecting the shape of the air bearing surface of a magnetic head, the method using an atomic force microscope provides very high spatial resolution in both the height direction and the in-plane direction, but the horizontal movement accuracy and position drift of the piezo stage Therefore, it is difficult to keep the accuracy of height measurement constant between positions on the air bearing surface of the magnetic head. In addition, it takes time to search for a measurement position and to scan a large area.
ディスク裏面からヘッド浮上面とディスク間の光干渉を観察する方法では、透明な専用ディスクを使用する必要があり、実際の磁気ディスクでは測定を行えない。 In the method of observing the optical interference between the head floating surface and the disk from the back of the disk, it is necessary to use a transparent dedicated disk, and measurement cannot be performed with an actual magnetic disk.
磁気ヘッドの浮上量を測定する方法として、磁気ディスクの特定の位置に記録した測定用パターン又はサーボ用パターンのリード信号波形を解析する方法では、通常の磁気ヘッドと磁気ディスクをそのまま測定に使用でき、且つ、磁気ヘッドを磁気ディスク装置に組み込んだ状態でも測定が可能である。しかし、このような測定は、リード素子及びライト素子の特性ばらつきや特性劣化の影響を受けやすく、浮上量を読み間違える可能性がある。更に、ライト動作とリード動作を同時に行うことは困難であるため、ライト動作時の浮上量を測定することは困難である。 As a method of measuring the flying height of a magnetic head, a method of analyzing a read signal waveform of a measurement pattern or servo pattern recorded at a specific position on a magnetic disk can use a normal magnetic head and a magnetic disk as they are. In addition, measurement is possible even when the magnetic head is incorporated in the magnetic disk device. However, such measurement is easily affected by characteristic variations and characteristic deterioration of the read element and the write element, and the flying height may be erroneously read. Furthermore, since it is difficult to simultaneously perform the write operation and the read operation, it is difficult to measure the flying height during the write operation.
磁気ヘッドのライト素子のインピーダンスの変化を測定して浮上量を測定する方法は、磁気ヘッドのライト素子特性の製造ばらつきや磁気ディスクの磁気特性の影響を受ける。更に、磁気ディスクの磁気特性等は単純な物理特性ではないため、定量的な測定が困難である。 The method of measuring the flying height by measuring the change in impedance of the write element of the magnetic head is affected by manufacturing variations in the write element characteristics of the magnetic head and the magnetic characteristics of the magnetic disk. Furthermore, since the magnetic characteristics and the like of the magnetic disk are not simple physical characteristics, quantitative measurement is difficult.
磁気ヘッドの浮上面の電極とディスクとの間の静電容量を測定する方法では、上記の問題点の多くが解決できる。しかし、磁気ヘッドに容量測定用の電極を設け、各電極と磁気ディスク間の容量を測定して浮上量や傾きを測定する方法(例えば、特許文献3参照)では、専用の電極が設けられた磁気ヘッドを作成する必要がある。又、容量測定用電極からの配線接続が余分に必要になる。 Many of the above problems can be solved by the method of measuring the capacitance between the electrode on the air bearing surface of the magnetic head and the disk. However, in the method of measuring the flying height and the inclination by measuring the capacitance between each electrode and the magnetic disk by providing electrodes for measuring the capacity on the magnetic head (for example, see Patent Document 3), a dedicated electrode is provided. It is necessary to create a magnetic head. Further, an extra wiring connection from the capacitance measuring electrode is required.
静電容量検出回路の一端をライト素子やリード素子に接続し、もう一端を磁気ディスクに電気的に接続してライト素子やリード素子と磁気ディスク間の容量を測定する方法では(例えば、特許文献4参照)、容量測定用電極の追加や容量測定用電極を接続するサスペンション上の配線追加が不要になる。しかし、静電容量検出器の一端を磁気ディスクや磁気ディスクのモータ回転軸やモータボディに電気的に接続する必要があり、電気的に接続されたこれらの部分を接地から絶縁する必要がある。又、測定電流経路が磁気ヘッドとモータ回転軸を経由した大きな開口の開いたループとなるため、電磁誘導ノイズを拾いやすくなる。 In a method of measuring the capacitance between a write element, a read element, and a magnetic disk by connecting one end of a capacitance detection circuit to a write element or a read element and electrically connecting the other end to a magnetic disk (for example, Patent Literature 4), it is not necessary to add a capacitance measuring electrode or a wiring on a suspension for connecting the capacitance measuring electrode. However, one end of the capacitance detector must be electrically connected to the magnetic disk, the motor rotating shaft of the magnetic disk, and the motor body, and these electrically connected parts must be insulated from the ground. Further, since the measurement current path is a loop with a large opening via the magnetic head and the motor rotation shaft, it is easy to pick up electromagnetic induction noise.
磁気ヘッド浮上面に容量測定用電極を2つ設け、一方の電極から交流電圧を印加し、もう一方の電極で電流を検出することにより求めた容量測定値から浮上量を求める方法では、磁気ディスクが接地と導通されている場合や、電極と磁気ディスクとの間の静電容量に比べて磁気ディスクの浮遊容量やスピンドルモータ回転軸等における接地との間の静電容量が無視できない場合、及びこれらの導通や容量が不安定な場合には、これらの要因が浮上量測定結果に影響を及ぼす。 In the method of obtaining the flying height from the capacitance measurement value obtained by providing two capacitance measuring electrodes on the air bearing surface of the magnetic head, applying an AC voltage from one electrode, and detecting the current at the other electrode, Is electrically connected to the ground, or the static capacitance between the magnetic disk and the magnetic disk cannot be ignored compared to the electrostatic capacitance between the electrode and the magnetic disk, When these conduction and capacity are unstable, these factors affect the flying height measurement result.
磁気ヘッドの浮上面に設けた2つの電極とインダクタンスを直列接続して共振回路を形成し、直流電圧に重畳して共振周波数付近の交流電圧を印加して電圧と電流の位相差を直流電圧により制御するようにして浮上量の制御を行う方法では(例えば、特許文献5参照)、2つの電極間に夫々印加する電圧振幅が規定されていない。又、2つの電極に電圧を印加する回路が2つの電極に対して対称な構成になっていないため、2つの電極に等しい振幅の交流電圧が印加されず、磁気ディスクの浮遊容量や接地との接続状態の影響が残ってしまう。
従来は、比較的簡単な構成でヘッドと記録媒体の間隔を正確に測定することができないという問題があった。 Conventionally, there has been a problem that the distance between the head and the recording medium cannot be accurately measured with a relatively simple configuration.
そこで、本発明は、比較的簡単な構成でヘッドと記録媒体の間隔を正確に測定可能とする間隔測定方法及び装置、並びに記憶装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an interval measuring method and apparatus, and a storage device that can accurately measure the interval between a head and a recording medium with a relatively simple configuration.
本発明の一観点によれば、リード素子が第1及び第2のシールドにより挟まれ、且つ、前記第1及び第2のシールドが前記リード素子の2つの電極に接続された構造を有する磁気ヘッドの浮上面と、基準面との間の間隔を測定する間隔測定方法であって、交流電圧源により振幅が等しいか、若しくは前記第1及び第2のシールドの前記浮上面における面積に反比例した、互いに逆符号の2つの交流電圧を前記リード素子の2つの電極に印加する印加工程と、前記リード素子に生じる電流を測定して、前記リード素子の2つの電極間の複素インピーダンスを測定する測定工程と、演算回路により前記の複素インピーダンスを抵抗と容量の並列回路とみなしたときの並列容量の値を、前記磁気ヘッドを前記基準面から離した状態と前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態とで計算する工程と、前記演算回路により計算された2つの並列容量の値から、前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態での前記磁気ヘッドの前記浮上面と前記基準面と間の間隔を計算する間隔測定方法が提供される。 According to an aspect of the present invention, a magnetic head having a structure in which a read element is sandwiched between first and second shields and the first and second shields are connected to two electrodes of the read element. A distance measurement method for measuring a distance between the air bearing surface of the first and second reference surfaces, wherein the amplitude is equal by an AC voltage source, or is inversely proportional to the area of the air bearing surface of the first and second shields, An applying step of applying two alternating voltages having opposite signs to the two electrodes of the read element, and a measuring step of measuring a current generated in the read element and measuring a complex impedance between the two electrodes of the read element A value of a parallel capacitance when the complex impedance is regarded as a parallel circuit of a resistor and a capacitor by an arithmetic circuit, and a state in which the magnetic head is separated from the reference plane The floating of the magnetic head in a state where the magnetic head is brought close to the reference plane from the step of calculating the state close to the reference plane and two parallel capacitance values calculated by the arithmetic circuit A distance measurement method is provided for calculating a distance between a surface and the reference surface.
本発明の一観点によれば、リード素子が第1及び第2のシールドにより挟まれ、且つ、前記第1及び第2のシールドが前記リード素子の2つの電極に接続された構造を有する磁気ヘッドの浮上面と、基準面との間の間隔を測定する間隔測定装置であって、振幅が等しいか、若しくは前記第1及び第2のシールドの前記浮上面における面積に反比例した、互いに逆符号の2つの交流電圧を前記リード素子の2つの電極に印加する交流電圧源を備え、前記リード素子に生じる電流を測定して、前記リード素子の2つの電極間の複素インピーダンスを測定する差動インピーダンス測定器と、前記の複素インピーダンスを抵抗と容量の並列回路とみなしたときの並列容量の値を、前記磁気ヘッドを前記基準面から離した状態と前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態とで計算する演算回路を備え、前記演算回路は、計算された2つの並列容量の値から、前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態での前記磁気ヘッドの前記浮上面と前記基準面と間の間隔を計算する間隔測定装置が提供される。 According to an aspect of the present invention, a magnetic head having a structure in which a read element is sandwiched between first and second shields and the first and second shields are connected to two electrodes of the read element. A distance measuring device for measuring a distance between the air bearing surface and a reference surface of the first and second shields having the same amplitude or inversely proportional to the area of the air bearing surface of the first and second shields and having opposite signs to each other A differential impedance measurement comprising an AC voltage source for applying two AC voltages to the two electrodes of the read element, measuring a current generated in the read element, and measuring a complex impedance between the two electrodes of the read element And a value of a parallel capacitance when the complex impedance is regarded as a parallel circuit of a resistor and a capacitor, a state in which the magnetic head is separated from the reference plane, and the magnetic head An arithmetic circuit that calculates a state in which the magnetic head is in proximity to a surface, and the arithmetic circuit calculates the magnetic head in a state in which the magnetic head is in proximity to the reference surface from the calculated two parallel capacitance values. A distance measuring device for calculating a distance between the air bearing surface and the reference surface is provided.
本発明の一観点によれば、前記磁気ヘッドと、前記基準面を形成する記録面を有する磁気ディスクと、上記の間隔測定装置を備えた記憶装置が提供される。 According to an aspect of the present invention, there is provided a storage device including the magnetic head, a magnetic disk having a recording surface that forms the reference surface, and the interval measuring device.
開示の間隔測定方法及び装置、並びに記憶装置によれば、比較的簡単な構成でヘッドと記録媒体の間隔を正確に測定することができる。 According to the disclosed distance measuring method and apparatus, and the storage device, the distance between the head and the recording medium can be accurately measured with a relatively simple configuration.
磁気ヘッドのリード素子として、異方性磁気抵抗効果(AMR:Anisotropic Magneto-Resistive)素子、巨大磁気抵抗効果(GMR:Giant Magneto-Resistive)素子、及び近年ではトンネル磁気抵抗効果(TMR:Tunneling Magneto-Resistive)素子が用いられているが、従来はこれらのリード素子の2つの電極間に直流バイアス電流又は直流バイアス電圧を印加して、2つの電極間の電圧や2つの電極間に流れる電流を測定することにより、リード素子の2つの電極間の抵抗の変化を測定して、磁気ディスクからの媒体磁界を検出している。 As a read element of a magnetic head, an anisotropic magnetoresistive (AMR) element, a giant magnetoresistive (GMR) element, and in recent years a tunneling magnetoresistive effect (TMR: Tunneling Magneto-) Resistive) elements are used, but in the past, a DC bias current or DC bias voltage was applied between the two electrodes of these read elements to measure the voltage between the two electrodes and the current flowing between the two electrodes. Thus, the change in resistance between the two electrodes of the read element is measured to detect the medium magnetic field from the magnetic disk.
そこで、本発明者らは、以下の3点に着目した。 Therefore, the inventors focused on the following three points.
第1に、従来のAMR素子やGMR素子等のリード素子においては、磁性膜センサの膜面内方向に電流を流して抵抗を測定するため(CIP(Current In Plane)構造と呼ぶ)、磁性膜の両端に電極を設けており、リード素子直下の磁気ディスクからの媒体磁界を除く周辺磁界からリード素子を遮蔽するために、リード素子膜面の上下から挟む2つの磁気シールドはリード素子の2つの電極から基本的に絶縁されている。しかし、近年実用化されたTMR素子等のリード素子においては、TMR膜の膜面に垂直に電流を流して抵抗を測定するために(CPP(Current Perpendicular to Plane)構造と呼ぶ)、TMR素子膜面の上下から挟む2つの磁気シールドはTMR素子の2つの電極を兼ねた構造になっており、TMR素子の2つの電極が上下のシールドに夫々電気的に低抵抗で接続されている。 First, in a conventional read element such as an AMR element or a GMR element, a magnetic film is used to measure resistance by flowing a current in the in-plane direction of the magnetic film sensor (referred to as a CIP (Current In Plane) structure). In order to shield the read element from the peripheral magnetic field excluding the medium magnetic field from the magnetic disk directly under the read element, two magnetic shields sandwiched from above and below the read element film surface are provided on both ends of the read element. Basically insulated from the electrodes. However, in a read element such as a TMR element that has been put into practical use in recent years, a current is passed perpendicularly to the film surface of the TMR film to measure resistance (referred to as a CPP (Current Perpendicular to Plane) structure). The two magnetic shields sandwiched from above and below the surface also serve as two electrodes of the TMR element, and the two electrodes of the TMR element are electrically connected to the upper and lower shields with low resistance, respectively.
第2に、TMR素子の両端に並列に接続された静電容量は、TMR素子の2つの電極間の複素インピーダンスの実部と虚数部の両方を測定することにより、磁界検出に利用されるTMR素子の抵抗成分から並列容量成分を分離して測定可能である。 Second, the capacitance connected in parallel to both ends of the TMR element can be used for magnetic field detection by measuring both the real part and the imaginary part of the complex impedance between the two electrodes of the TMR element. The parallel capacitance component can be separated from the resistance component of the element and measured.
第3に、2つの電極と磁気ディスクとの間で形成される2つの静電容量の直列容量を測定する際に、2つの電極位置における磁気ディスクとの間隔が同じとみなせる場合には、2つの電極の面積に反比例した振幅を有する互いに逆符号の交流電圧成分を印加して容量を測定することにより、2つの電極との容量結合を介して磁気ディスクに流れ込む電流や電荷が合計でゼロとなるために、磁気ディスクが有する浮遊容量、及びスピンドルモータの回転軸を通した磁気ディスクと接地間の導通の有無や導通の不安定性に大きく影響されずに、2つの静電容量の直列容量を安定に測定可能になる。 Third, when measuring the series capacitance of two capacitances formed between two electrodes and a magnetic disk, if the distance between the two electrodes and the magnetic disk can be regarded as the same, 2 By measuring the capacitance by applying alternating voltage components of opposite signs having an amplitude inversely proportional to the area of the two electrodes, the total current and charge flowing into the magnetic disk through capacitive coupling with the two electrodes are zero. Therefore, the stray capacitance of the magnetic disk, the presence / absence of conduction between the magnetic disk and the ground through the rotating shaft of the spindle motor, and the instability of conduction are not greatly affected by the series capacitance of the two capacitances. It becomes possible to measure stably.
開示の間隔測定方法及び装置、並びに記憶装置では、上記の3点に着目して、TMR素子等のリード素子の2つの電極間の複素インピーダンスを測定することにより、従来は積極的に利用されることのなかったリード素子の2つの電極間の容量成分を磁界センサとして使われている抵抗成分から分離して測定し、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の間隔測定(又は、磁気ヘッドの磁気ディスクからの浮上量測定)を可能にする。又、磁気ディスクが有する浮遊容量や接地状態に影響されない測定を可能にする。 In the disclosed interval measuring method and apparatus, and the storage device, focusing on the above three points, the conventional technique is actively used by measuring the complex impedance between two electrodes of a read element such as a TMR element. The capacitance component between the two electrodes of the read element that did not occur is measured separately from the resistance component used as the magnetic field sensor, and the distance between the magnetic head and the magnetic disk is measured (or the magnetic disk of the magnetic head) Measurement of flying height from In addition, measurement that is not affected by the stray capacitance or grounding state of the magnetic disk is enabled.
即ち、リード素子を挟む2つの磁性体シールドがリード素子の2つの電極を兼ねたTMR素子等のリード素子の2つの電極に、振幅が各磁気シールドの浮上面における面積に反比例した符号が逆の交流電圧を印加して電流を測定することにより、リード素子の2つの電極間の複素インピーダンスを測定し、測定された複素インピーダンスを抵抗と容量の並列回路と見なしたときの容量の値を計算する。この容量の値から、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の間隔を計算する。尚、リード素子を挟む2つの磁気シールドの浮上面における面積に大きな違いがない場合には、リード素子の2つの電極に印加する交流電圧の振幅を等しくしても良い。 That is, the two magnetic shields sandwiching the read element are opposite to the two electrodes of the read element such as a TMR element that also serves as the two electrodes of the read element, and the sign whose amplitude is inversely proportional to the area of the air bearing surface of each magnetic shield is reversed. By measuring the current by applying an AC voltage, the complex impedance between the two electrodes of the read element is measured, and the value of the capacitance is calculated when the measured complex impedance is regarded as a parallel circuit of resistance and capacitance. To do. From this capacity value, the distance between the magnetic head and the magnetic disk is calculated. If there is no significant difference in the area of the air bearing surface of the two magnetic shields sandwiching the read element, the amplitude of the AC voltage applied to the two electrodes of the read element may be made equal.
これにより、磁気ヘッド試験装置や磁気記憶装置において、磁気ディスクから浮上した磁気ヘッドの浮上量を測定することができる。又、磁気ヘッドの浮上面を金属製又は表面に金属層を含む基準平面板に押し当てた状態で間隔測定を行うことにより、磁気ヘッド浮上面の形状検査を行うことができる。ここで、基準平面板として磁気ディスクを使用しても良い。更に、磁気ヘッドの素子が備えるヒータ素子の加熱により浮上面の形状制御等による浮上量制御回路を設けた場合には、上記の方法により測定した磁気ヘッドの浮上量が所定の範囲内になるように浮上量を制御する磁気ヘッド試験装置や磁気記憶装置を実現できる。 As a result, the flying height of the magnetic head levitated from the magnetic disk can be measured in the magnetic head test apparatus and the magnetic storage device. Further, the shape of the magnetic head air bearing surface can be inspected by measuring the distance while the air bearing surface of the magnetic head is pressed against a reference flat plate made of metal or having a metal layer on the surface. Here, a magnetic disk may be used as the reference plane plate. Furthermore, when a flying height control circuit is provided by controlling the shape of the air bearing surface by heating the heater element of the magnetic head element, the flying height of the magnetic head measured by the above method is within a predetermined range. In addition, a magnetic head test apparatus and a magnetic storage device that control the flying height can be realized.
以下に、本発明の間隔測定方法及び装置、並びに記憶装置の各実施例を、図面と共に説明する。 Embodiments of the interval measuring method and apparatus and the storage device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施例におけるヘッド試験装置を示す図である。本実施例では、本発明が磁気ヘッド試験装置に適用されている。 FIG. 1 is a diagram showing a head test apparatus according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the present invention is applied to a magnetic head testing apparatus.
図1に示すように、磁気ヘッド試験装置1は、間隔測定装置11、ライト電流発生回路12、磁気ヘッド13、磁気ディスク21、これらを制御する制御回路14等を有する。図1では、制御回路14は制御信号線34を介して間隔測定装置11及びライト電流発生回路12に接続されている。通常、磁気ヘッド試験装置は、磁気ヘッドの位置を制御するアクチュエータ、磁気ディスクを回転させるスピンドルモータ等も含むが、図1ではこれらを省略してある。
As shown in FIG. 1, the magnetic
間隔測定装置11は、差動インピーダンス測定器111及び演算回路112を有する。ここで、演算回路112は、プログラムで制御された演算回路であっても良く、制御回路14の中に含めても良い。差動インピーダンス測定器111は、電圧計113、電流計114、交流電圧源115及び制御回路116を有する。電圧計113は、第1及び第2の電圧計113−1,113−2を有する。電流計114は、第1及び第2の電流計114−1,114−2を有する。交流電圧源115は、電圧アンプ117−1,117−2、位相調整回路118−1,118−2及び発振器119を有する。
The
磁気ヘッド13は、ライト素子131、リード素子であるTMR素子132及び浮上面133を有する。TMR素子132は、第1及び第2の磁性体シールド(以下、単にシールドと言う)134,135の間に設けられている。ライド素子131は、ライト用差動配線31によりライト電流発生回路12に接続されている。TMR素子132の2つの電極に接続されるリード用差動配線32は、第1及び第2のシールド134,135に接続されている。Dは、浮上面133と磁気ディスク21の記録面211との間の間隔を示す。
The
図2は、磁気ヘッド13のTMR素子132を浮上面133の側から見た図である。TMR素子132は、通常のAMR素子やGMR素子と同様に、周辺磁界を遮蔽するために第1及び第2のシールド134,135の間に挟まれている。TMR素子132は、検出電流をTMR膜面に対して垂直に流す構造(CPP構造)を有し、第1及び第2のシールド134,135がTMR素子132の2つの電極を兼ねた構造になっている。第1のシールド134の浮上面133における面積をS1、第2のシールド135の浮上面133における面積をS2とする。面積S1,S2は、各磁気ヘッド13に対して設計時に決定され、必要であれば光学顕微鏡や電子顕微鏡により容易に計測可能である。
FIG. 2 is a view of the
磁気ディスク21は、例えば金属膜をコーティングした平面基板等を備えた周知の構成を有する。しかし、記録再生用の磁気ディスク21の代わりに、測定専用のディスクを用いても良いことは言うまでもない。磁気ヘッド13の浮上面133における第1及び第2のシールド134,135の位置が近接しているため、磁気ヘッド13を磁気ディスク21に押し付けたり、磁気ディスク21の記録面211から浮上させた状態では、第1及び第2のシールド134,135の位置における浮上面133と記録面211との間の間隔Dは同じ値であるとみなせる。測定対象となる間隔Dは、10nm程度であり、このように間隔Dが第1及び第2のシールド134,135の膜厚(1μm程度)に比べて十分小さい場合には、第1のシールド134と磁気ディスク21との間には容量C1が、第2のシールド135と磁気ディスク21との間には容量C2が形成され、これらの容量C1,C2は以下の式1,2で与えられる。
The
C1=ε0×S1/D (式1)
C2=ε0×S2/D (式2)
ここで、ε0は真空の誘電率であり、空気の誘電率の近似値として用いられている。又、磁気ヘッド13を磁気ディスク21から十分に引き離した場合には、C1=C2=0となる。
C1 = ε0 × S1 / D (Formula 1)
C2 = ε0 × S2 / D (Formula 2)
Here, ε0 is the dielectric constant of vacuum, and is used as an approximate value of the dielectric constant of air. When the
図1において、C0は間隔Dを十分に大きくした時にTMR素子132の2つの電極間で測定される容量を示す。又、Cdは磁気ディスク21と接地GND間の容量を示す。
In FIG. 1, C0 indicates a capacitance measured between two electrodes of the
差動インピーダンス測定器111は、リード用差動配線32を介して第1及び第2のシールド134,135と接続され、TMR素子132の2つの電極間の複素インピーダンスZを測定する。サスペンション(図示せず)上に搭載された磁気ヘッド13では、TMR素子132から差動信号であるリード信号を読み出すサスペンション上の伝送ラインが差動配線となっており、特別な配線を追加や修正を加えることなく、この伝送ラインを測定用差動配線32として使用可能である。
The differential
差動インピーダンス測定器111において、交流電圧源115は、位相調整回路118−1,118−2と電圧アンプ117−1,117−2を用いて、発振器119の正弦波出力から位相と振幅を調整された2つの正弦波電圧を発生する。これら2つの正弦波電圧は、電流計114−1,114−2及び電圧計113−1,113−2を介して出力され、リード用差動配線32によりTMR素子132に印加される。電流計114−1,114−2は、差動インピーダンス測定器111の2つの出力電流I1,I2を測定することができる。電圧計113−1,113−2は、差動インピーダンス測定器111の2つの出力電圧V1,V2を測定することができる。ここで、電圧計113−1,113−2と電流計114−1,114−2は、正弦波に対して振幅と位相の両方を測定可能なベクトル測定器であり、電流I1,I2及び電圧V1,V2はベクトル量、即ち、位相を含めた複素表示量であるものとする。又、交流電圧源115の実際の電圧出力は、交流電圧V1,V2に直流バイアス電圧を重畳したものであっても良く、この場合の実際の電流はI1,I2に直流バイアス電圧によって生じる直流電流が重畳したものになるが、以下の説明には影響しない。
In the differential
TMR素子132の2つの電極に印加する交流電圧V1,V2の位相は互いに逆相とし、振幅は第1及び第2のシールド134,135の面積S1,S2に反比例した値とする。即ち、以下の式3が成り立つようにする。
The phases of the AC voltages V1 and V2 applied to the two electrodes of the
V1/V2=−S2/S1 (式3)
ここで、もしS1とS2が大体等しければ、V1=−V2としても良い。
V1 / V2 = −S2 / S1 (Formula 3)
Here, if S1 and S2 are approximately equal, V1 may be set to −V2.
電圧V1,V2の印加により、第1及び第2のシールド134,135を介して磁気ディスク21に誘起される電流や電荷が打ち消される。従って、ディスク21のもつ浮遊容量や接地GNDとの接続状態に関係なくディスク21の電位を変化させないため、これらの影響を受けずに測定が可能になる。
By applying the voltages V1 and V2, the current and charge induced in the
特にV1=−V2とする場合等で、以下の式4が略成り立つことが期待できる場合もある。
In particular, when V1 = −V2, etc., it may be expected that the following
I1=−I2 (式4)
TMR素子132の2つの電極間の複素インピーダンスZは、以下の式5で与えられる。
I1 = −I2 (Formula 4)
The complex impedance Z between the two electrodes of the
Z=2(V1−V2)/(I1−I2) (式5)
複素インピーダンスZは、以下の式6に示すように、実数成分の抵抗Rと、虚数成分のリアクタンスXよりなる。
Z = 2 (V1-V2) / (I1-I2) (Formula 5)
The complex impedance Z comprises a real component resistance R and an imaginary component reactance X, as shown in Equation 6 below.
Z=R+j×X (式6)
ここで、jは虚数単位である。
Z = R + j × X (Formula 6)
Here, j is an imaginary unit.
TMR素子132の回路モデルは、抵抗と容量の並列接続として表現され、これに第1及び第2のシールド134,135と磁気ディスク21の間の容量が並列に接続され、磁気ヘッド13内のTMR素子以外の容量も並列に接続される。従って、磁気ヘッド13全体の回路は、抵抗と容量の並列回路で表現できる。更に、リード用差動配線32の容量も並列に接続される。上記の方法で測定されたTMR素子132の2つの電極間の複素インピーダンスZは、特に補正計算を行わなければリード用差動配線32のインピーダンスをも含んだものとなるが、これは固定値であるため、例えばリード用差動配線32によるインピーダンスを予め測定しておいてこの影響を除去するように補正計算を行うこともできる。測定された複素インピーダンスZが抵抗と容量の並列接続回路のインピーダンスに等しいとすると、以下の式7により並列容量Cpと並列抵抗Rpを以下の式8,9から求めることができる。
A circuit model of the
1/Z=1/(R+j×X)=1/Rp+j×2πfsCp (式7)
Cp=−X/(2πfs(R2+X2)) (式8)
Rp=(R2+X2)/R (式9)
ここで、fsはこの測定に使用した交流電圧源115が出力する正弦波電圧の周波数である。尚、並列抵抗Rpの値を特に使用しない場合、並列抵抗Rpの計算を省略しても良い。
1 / Z = 1 / (R + j × X) = 1 / Rp + j × 2πfsCp (Expression 7)
Cp = −X / (2πfs (R 2 + X 2 )) (Formula 8)
Rp = (R 2 + X 2 ) / R (Formula 9)
Here, fs is the frequency of the sine wave voltage output from the
図3は、上記の如き並列容量Cpの測定手順を説明するフローチャートである。図3において、ステップS1では、交流電圧源115にとりV1/V2=−S2/S1となる電圧V1,V2をTMR素子132の2つの電極に印加する。ステップS2では、電流計114−1,114−2により、TMR素子132の2つの電極に流れる電流I1,I2を測定する。ステップS3では、Z=2(V1−V2)/(I1−I2)により、複素インピーダンスZ=R+jXを計算する。ステップS4では、Cp=−X/(2πfs(R2+X2))及びRp=(R2+X2)/Rにより、並列容量Cp及び並列抵抗Rpを計算し、処理は終了する。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a procedure for measuring the parallel capacitance Cp as described above. In FIG. 3, in step S <b> 1, voltages V <b> 1 and V <b> 2 satisfying V1 / V2 = −S2 / S1 are applied to the two electrodes of the
磁気ヘッド13を磁気ディスク21から十分に離した状態(アンロード状態)で上記の如く測定した並列容量CpをC0とし、磁気ヘッド13の浮上面133と磁気ディスク21を近接させてその間の間隔Dを測定するべき状態(ロード状態)にして、上記の如く測定した並列容量CpをCnとすると、以下の式10に示すように、Cn−C0が容量C1と容量C2の直列容量となる。
The parallel capacitance Cp measured as described above in a state where the
Cn−C0=1/((1/C1)+(1/C2)) (式10)
従って、演算回路112により以下の式11を計算することにより、磁気ディスク21と磁気ヘッド13の浮上面133との間隔Dを求めることができる。
Cn−C0 = 1 / ((1 / C1) + (1 / C2)) (Formula 10)
Accordingly, the distance D between the
D=ε0/((Cn−C0)((1/S1)+(1/S2))) (式11)
図4は、上記の如き間隔Dの測定手順の一例を説明するフローチャートである。図4において、ステップS11では、磁気ヘッド13をアンロード状態にし、ステップS12では、測定した並列容量CpをC0とする。ステップS13では、磁気ヘッド13をロード状態にし、ステップS14では、測定した並列容量CpをCnとする。ステップS15では、D=ε0/((Cn−C0)((1/S1)+(1/S2)))を計算し、処理は終了する。
D = ε0 / ((Cn−C0) ((1 / S1) + (1 / S2))) (Formula 11)
FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of the procedure for measuring the interval D as described above. In FIG. 4, in step S11, the
一回の測定で十分な間隔Dの測定精度が得られない場合には、図5のフローチャートのように、図4の測定をN回繰り返して測定結果の加算平均を求めるようにしても良い。この場合、間隔Dの測定精度を向上することができる。 If sufficient measurement accuracy of the interval D cannot be obtained by one measurement, the measurement result of FIG. 4 may be repeated N times as shown in the flowchart of FIG. 5 to obtain the average of the measurement results. In this case, the measurement accuracy of the interval D can be improved.
図5は、上記の如き間隔Dの加算平均の測定手順の一例を説明するフローチャートである。図5において、ステップS21では、繰り返し回数iをi=1に設定する。ステップS22では、測定した間隔DをD(i)とする。ステップS23では、i=N(Nは2以上の自然数)であるか否かを判定する。ステップS23の判定結果がNOであると、ステップS24では、iをi=i+1にインクリメントし、処理はステップS22へ戻る。一方、ステップS23の判定結果がYESであると、ステップS25では、D(i)(i=1〜N)の加算平均値をD=ΣD(i)/Nを計算することで求め、処理は終了する。 FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the procedure for measuring the average of the intervals D as described above. In FIG. 5, in step S21, the number of repetitions i is set to i = 1. In step S22, the measured interval D is set to D (i). In step S23, it is determined whether i = N (N is a natural number of 2 or more). If the decision result in the step S23 is NO, in a step S24, i is incremented to i = i + 1, and the process returns to the step S22. On the other hand, if the decision result in the step S23 is YES, in a step S25, an addition average value of D (i) (i = 1 to N) is obtained by calculating D = ΣD (i) / N. finish.
尚、交流電圧源115の電圧アンプ117−1,117−2の出力を予め上記式3が成立するように調整しておけば、電圧計113−1,113−2は省略可能である。
Note that the voltmeters 113-1 and 113-2 can be omitted if the outputs of the voltage amplifiers 117-1 and 117-2 of the
電流計114として、I1−I2を測定する差動電流計を使用することもできる。
As the
上記式4が成立することが期待される場合には、電流計114−1,114−2の一方を省略して、I1−I2の代わりに2I1、又は−2I2を使うことも可能である。
If the
又、出力側コイルの中間タップを接地GNDに接続したバルントランスを介してリード用差動配線32に接続することで、単一出力の交流電圧源と単一の電流計を使って、リード素子に差動電圧を印加し、リード素子に流れる差動電流を測定して式5の差動インピーダンスを測定することもできる。このとき、出力側コイルの中間タップのコイル内での位置の調整によって、差動電圧の2つの振幅の比を調整することができる。
In addition, by connecting the intermediate tap of the output side coil to the lead
磁気ヘッド13の浮上面133と磁気ディスク21の記録面211との間の間隔Dを測定する間隔測定装置11により、磁気ヘッド13のリードライト特性等の試験を行う磁気ヘッド試験装置1や磁気ディスク装置上で、磁気ヘッド13の浮上面133の磁気ディスク21からの浮上量を測定することができる。磁気ヘッド13の浮上量は、上記間隔Dと同じく浮上面133と記録面211との間の距離であるが、磁気ディスク21の回転時の距離を指す。磁気ヘッド試験装置や最近の磁気ディスク装置では、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体にロード、アンロードする機構を備えており、これを浮上量の測定の際に磁気ヘッド13をロード状態、アンロード状態とするロード、アンロードに使用することができる。
The magnetic
一方、磁気ディスク21に記録された記録情報は、磁気ディスク21の媒体磁界によるTMR素子132の抵抗変化から読むことができる。
On the other hand, recorded information recorded on the
磁気ディスク21の記録情報を読む第1の方法は、上記の如く複素インピーダンスZの測定結果を利用して式9からTMR素子132の抵抗を求める。この場合、磁気ヘッド13の浮上量の測定と同時に、磁気ディスク21の記録情報を読むことができる。但し、インピーダンス測定周波数fsを記録周波数以上とする必要がある。
The first method for reading the recorded information on the
磁気ディスク21の記録情報を読む第2の方法は、電圧アンプ117−1,117−2の出力に直流バイアス電圧を加え、電流計114の出力から磁気ディスク21の記録情報を読む。この場合、インピーダンス測定周波数fsを記録周波数帯域の下限よりも低くすることにより、記録情報の読み込みと浮上量の測定を同時に行うことができる。尚、記録情報の読み込み時には、インピーダンス測定による浮上量の測定を停止しても良い。
A second method for reading the recorded information on the
磁気ディスク21の記録情報を読む第3の方法は、図6に示すように、リード信号検出装置41を間隔測定装置11とは別に設け、切り替え回路42によりリード信号検出装置41と間隔測定装置11を切り替えてTMR素子132に接続する。図6は、本発明の第2実施例における磁気ヘッド試験装置201を示す図である。図6中、図1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。切り替え回路42は、制御回路14により切り替え可能に構成すれば良い。
As shown in FIG. 6, the third method of reading the recorded information on the
又、図7のように、磁気ヘッド13内に設けられたヒータ素子136の加熱による浮上面133の形状変化を制御する浮上量制御回路45を設け、間隔測定装置11により測定した磁気ヘッド13の間隔Dが所定の範囲内になるように浮上量を制御するようにしても良い。図7は、本発明の第3実施例における磁気ヘッド試験装置301を示す図である。図7中、図6と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この場合、間隔測定装置11が測定した間隔Dは制御信号線34を介して浮上量制御回路45に供給され、浮上量制御回路45は、間隔Dに応じてヒータ素子136の発熱を制御することで磁気ヘッド13の浮上量を制御する。
Further, as shown in FIG. 7, a flying
尚、図6又は図7の構成に、図では省略してある磁気ヘッド位置を制御するアクチュエータや磁気ディスクを回転させるスピンドルモータ等を追加することにより、磁気ヘッド試験装置や磁気ディスク装置を実現できることは言うまでもない。 The magnetic head test apparatus and magnetic disk apparatus can be realized by adding an actuator for controlling the position of the magnetic head, a spindle motor for rotating the magnetic disk, etc., which is omitted in the figure, to the configuration of FIG. 6 or FIG. Needless to say.
TMR素子132の抵抗は数百Ω程度であり、浮上量測定に利用される数十fF程度の微小な静電容量に、比較的小さい抵抗が並列に接続されている。浮上量の測定を高い精度で行うためには、測定容量に並列に接続された抵抗が高い方が望ましい。そこで、TMR素子132のトンネル絶縁層を通常よりも厚くする等して2つの電極間の抵抗を通常の磁気ヘッドより高くしたヘッドを作成すれば、浮上量の測定をより高感度で行うことが可能になり、磁界検出能力は犠牲になるものの、浮上量特性評価専用ヘッドとして浮上面133の形状の設計検証等に利用することができる。
The resistance of the
上記各実施例の構成は、TMR素子132を挟む第1及び第2のシールド134,135がTMR素子132の2つの電極を兼ねた構造であれば適用可能であり、TMR素子132を有する磁気ヘッド13だけでなく、CPP構造を有するGMR素子等のリード素子を有する磁気ヘッドにも適用することができる。
The configuration of each of the above embodiments can be applied as long as the first and
又、磁気ディスク21の代わりに、金属製又は表面に金属層を含む基準平面板を使用し、磁気ヘッド13の浮上面133を基準平面板に押し当てた状態での間隔Dを測定することにより、磁気ヘッド13の浮上面133の平坦性やリセス量等の形状検査を行うことができる。基準平面板として磁気ディスク21を使用しても良い。例えば、磁気ヘッド13の製造時の浮上面133の研磨工程の不具合で、浮上面133の平面度が悪かったり、第1及び第2のシールド134,135の部分が異常に深く研磨されていれば、第1及び第2のシールド134,135が基準平面板に近接しないため、間隔Dが正常な磁気ヘッドの場合と比べると異常な値に測定されて研磨不良が判明する。
Further, instead of the
図8は、本発明の第4実施例における浮上面形状検査装置401を示す図である。図8中、図1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 8 is a view showing an air bearing surface
図8において、テーブル51には、位置制御装置52及び基準平面板121が設けられている。位置制御装置52は、ヘッド固定部53を介して磁気ヘッド13を制御する。位置制御装置52は、磁気ヘッド13の浮上面133を基準平面板121の表面1211に押し付けたり(ロードしたり)、引き離したり(アンロードしたり)する。間隔測定装置11により測定された間隔Dが、最小値Dminと最大値Dmaxの間の所定の範囲にあれば磁気ヘッド13は正常品、そうでなければ異常品であると判断する。この判断は、制御回路14により行える。
In FIG. 8, the table 51 is provided with a
図9は、浮上面形状の検査手順の一例を説明するフローチャートである。図9において、ステップS41では、位置制御装置52により磁気ヘッド13を基準平面板121から引き離してアンロード状態とする。ステップS42では、間隔測定装置11により測定した並列容量CpをC0とする。ステップS43では、位置制御装置52により磁気ヘッド13を基準平面板121の表面1211に押し付けてロード状態とする。ステップS44では、間隔測定装置11に測定した並列容量CpをCnとする。ステップS45では、間隔測定装置11によりD=ε0/((Cn−C0)((1/S1)+(1/S2)))を計算する。ステップS46では、間隔測定装置11により測定した間隔Dが最小値Dminと最大値Dmaxの間の所定の範囲にあるか否かを判定する。ステップS46の判定結果がNOであると、ステップS47では磁気ヘッド13が異常であると判断する。一方、ステップS46の判定結果がYESであると、ステップS48では磁気ヘッド13が正常であると判断する。
FIG. 9 is a flowchart for explaining an example of the procedure for inspecting the air bearing surface shape. In FIG. 9, in step S <b> 41, the
このように、上記各実施例では、CPP構造のリード素子を有する磁気ヘッドにおいて、リード素子の2つの電極間の複素インピーダンスの実数部分と虚数部分の両方を検出する。これにより、従来利用されることのなかったリード素子の2つの電極間の容量成分を測定し、この容量成分から磁気ヘッドと磁気ディスク又は基準平面板との間の間隔を測定することができる。又、磁気ヘッド素子、磁気ヘッドのサスペンション、スピンドルモータ等に配線等を含む特別な構造を追加することなく、且つ、磁気ディスクの接地との間の電気的接続(導通)の有無、磁気ディスクの浮遊容量、磁気ディスクと接地との間の容量、これらの容量の不安定性に関係なく、磁気ヘッドの浮上面の形状検査や、磁気ヘッドの浮上量の測定、測定した浮上量に基づいた磁気ヘッドの浮上量の制御を行うことが可能になる。更に、差動配線を利用した差動測定構成を採用するため、測定結果に電磁誘導ノイズが乗りにくい。 As described above, in each of the above embodiments, both the real part and the imaginary part of the complex impedance between the two electrodes of the read element are detected in the magnetic head having the read element having the CPP structure. As a result, it is possible to measure the capacitance component between the two electrodes of the read element, which has not been conventionally used, and to measure the distance between the magnetic head and the magnetic disk or the reference plane plate from this capacitance component. Further, without adding a special structure including wiring to the magnetic head element, the magnetic head suspension, the spindle motor, etc., and the presence or absence of electrical connection (conduction) with the ground of the magnetic disk, Regardless of the stray capacitance, the capacitance between the magnetic disk and the ground, and the instability of these capacities, the shape of the flying surface of the magnetic head, the measurement of the flying height of the magnetic head, and the magnetic head based on the measured flying height It is possible to control the flying height. Furthermore, since a differential measurement configuration using differential wiring is adopted, electromagnetic induction noise is not easily applied to the measurement result.
本発明は、間隔測定装置を備えたヘッド試験装置に限定されず、磁気ディスク装置等の記憶装置及びヘッド浮上面の形状検査装置にも適用可能である。 The present invention is not limited to a head testing apparatus provided with a distance measuring device, but can also be applied to a storage device such as a magnetic disk device and a shape inspection device for a head flying surface.
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
リード素子が第1及び第2のシールドにより挟まれ、且つ、前記第1及び第2のシールドが前記リード素子の2つの電極に接続された構造を有する磁気ヘッドの浮上面と、基準面との間の間隔を測定する間隔測定方法であって、
交流電圧源により振幅が等しいか、若しくは前記第1及び第2のシールドの前記浮上面における面積に反比例した互いに逆符号の2つの交流電圧を前記リード素子の2つの電極に印加する印加工程と、
前記リード素子に生じる電流を測定して、前記リード素子の2つの電極間の複素インピーダンスを測定する測定工程と、
演算回路により前記の複素インピーダンスを抵抗と容量の並列回路とみなしたときの並列抵抗と並列容量の値を、前記磁気ヘッドを前記基準面から離した状態と前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態とで計算する工程と、
前記演算回路により計算された2つの並列容量の値から、前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態での前記磁気ヘッドの前記浮上面と前記基準面と間の間隔を計算する、間隔測定方法。
(付記2)
前記2つの正弦波電圧は、差動配線を介して前記リード素子の2つの電極に印加される、付記1記載の間隔測定方法。
(付記3)
前記リード素子は、TMR素子又はGMR素子である、付記1乃至2のいずれか1項記載の間隔測定方法。
(付記4)
前記基準面は、磁気ディスクの記録面である、付記1乃至3のいずれか1項記載の間隔測定方法。
(付記5)
リード素子が第1及び第2のシールドにより挟まれ、且つ、前記第1及び第2のシールドが前記リード素子の2つの電極に接続された構造を有する磁気ヘッドの浮上面と、基準面との間の間隔を測定する間隔測定装置であって、
振幅が等しいか、若しくは前記第1及び第2のシールドの前記浮上面における面積に反比例した互いに逆符号の2つの交流電圧を前記リード素子の2つの電極に印加する交流電圧源を備え、前記リード素子に生じる電流を測定して、前記リード素子の2つの電極間の複素インピーダンスを測定する差動インピーダンス測定器と、
前記の複素インピーダンスを抵抗と容量の並列回路とみなしたときの並列抵抗と並列容量の値を、前記磁気ヘッドを前記基準面から離した状態と前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態とで計算する演算回路を備え、
前記演算回路は、計算された2つの並列容量の値から、前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態での前記磁気ヘッドの前記浮上面と前記基準面と間の間隔を計算する、間隔測定装置。
(付記6)
前記交流電圧源からの前記2つの正弦波電圧を前記リード素子の2つの電極に印加する差動配線を更に備えた、付記5記載の間隔測定装置。
(付記7)
前記リード素子は、TMR素子又はGMR素子である、付記5乃至6のいずれか1項記載の間隔測定装置。
(付記8)
前記基準面は、磁気ディスクの記録面である、付記5乃至7のいずれか1項記載の間隔測定装置。
(付記9)
前記磁気ヘッドと、
前記基準面を形成する記録面を有する磁気ディスクと、
付記5乃至8のいずれか1項記載の間隔測定装置を備えた、記憶装置又は磁気ヘッド試験装置。
(付記10)
リード信号検出装置と、
前記リード信号検出装置又は前記差動インピーダンス測定器を選択的に前記リード素子の2つの電極に接続する切り替え回路を更に備えた、付記9記載の記憶装置又は磁気ヘッド試験装置。
(付記11)
前記磁気ヘッドはヒータ素子を有し、
測定された前記間隔に基づいて前記ヒータ素子の発熱を制御することで、前記磁気ヘッドの回転中の前記磁気ディスクからの浮上量を制御する浮上量制御回路を更に備えた、付記9又は10記載の記憶装置又は磁気ヘッド試験装置。
(付記12)
前記磁気ヘッドと、
前記基準面を形成する表面を形成する基準平面板と、
前記磁気ヘッドを前記基準面から離した状態と、前記基準面に押し付けて近接させた状態に制御する位置制御装置と、
付記5乃至8のいずれか1項記載の間隔測定装置を備え、
測定された前記間隔に基づいて前記磁気ヘッドが正常であるか異常であるかを判断する、前記浮上面形状検査装置。
The following additional notes are further disclosed with respect to the embodiment including the above examples.
(Appendix 1)
A floating surface of a magnetic head having a structure in which a read element is sandwiched between first and second shields, and the first and second shields are connected to two electrodes of the read element, and a reference plane An interval measurement method for measuring an interval between
An application step of applying two alternating voltages of opposite signs that are equal in amplitude to each other by an alternating voltage source or inversely proportional to the area of the air bearing surface of the first and second shields, to the two electrodes of the read element;
A measurement step of measuring a current generated in the read element to measure a complex impedance between two electrodes of the read element;
When the complex impedance is regarded as a parallel circuit of a resistor and a capacitor by an arithmetic circuit, the values of the parallel resistance and the parallel capacitance are set such that the magnetic head is separated from the reference plane and the magnetic head is brought close to the reference plane. A process of calculating with
A distance measurement for calculating a distance between the air bearing surface of the magnetic head and the reference surface in a state where the magnetic head is brought close to the reference surface from two parallel capacitance values calculated by the arithmetic circuit. Method.
(Appendix 2)
The interval measuring method according to
(Appendix 3)
The distance measuring method according to any one of
(Appendix 4)
The interval measuring method according to any one of
(Appendix 5)
A floating surface of a magnetic head having a structure in which a read element is sandwiched between first and second shields, and the first and second shields are connected to two electrodes of the read element, and a reference plane An interval measuring device for measuring an interval between
An AC voltage source that applies two AC voltages having opposite amplitudes that are equal in amplitude or inversely proportional to the area of the air bearing surface of the first and second shields to the two electrodes of the read element; A differential impedance measuring instrument that measures a current generated in the element and measures a complex impedance between two electrodes of the lead element;
The values of parallel resistance and parallel capacitance when the complex impedance is regarded as a parallel circuit of resistance and capacitance, the state where the magnetic head is separated from the reference surface, and the state where the magnetic head is close to the reference surface With an arithmetic circuit to calculate
The arithmetic circuit calculates an interval between the air bearing surface of the magnetic head and the reference surface in a state in which the magnetic head is brought close to the reference surface from two calculated parallel capacitance values. measuring device.
(Appendix 6)
The distance measuring device according to appendix 5, further comprising a differential wiring that applies the two sine wave voltages from the AC voltage source to two electrodes of the read element.
(Appendix 7)
The distance measuring device according to any one of appendices 5 to 6, wherein the read element is a TMR element or a GMR element.
(Appendix 8)
The distance measuring device according to any one of appendices 5 to 7, wherein the reference surface is a recording surface of a magnetic disk.
(Appendix 9)
The magnetic head;
A magnetic disk having a recording surface forming the reference surface;
A storage device or a magnetic head testing device comprising the interval measuring device according to any one of appendices 5 to 8.
(Appendix 10)
A lead signal detection device;
The storage device or magnetic head test device according to appendix 9, further comprising a switching circuit that selectively connects the read signal detection device or the differential impedance measuring instrument to two electrodes of the read element.
(Appendix 11)
The magnetic head has a heater element,
The supplementary note 9 or 10, further comprising a flying height control circuit for controlling a flying height from the magnetic disk during rotation of the magnetic head by controlling heat generation of the heater element based on the measured interval. Storage device or magnetic head testing device.
(Appendix 12)
The magnetic head;
A reference plane plate forming a surface forming the reference plane;
A position control device that controls the magnetic head in a state separated from the reference surface, and a state in which the magnetic head is pressed and brought close to the reference surface;
Including the interval measuring device according to any one of appendices 5 to 8,
The air bearing surface shape inspection apparatus that determines whether the magnetic head is normal or abnormal based on the measured interval.
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。 While the present invention has been described with reference to the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention.
1 磁気ヘッド試験装置
11 間隔測定装置
12 ライト電流発生回路
13 磁気ヘッド
14 制御回路
21 磁気ディスク
111 差動インピーダンス測定器
112 演算回路
131 ライト素子
132 TMR素子
D 間隔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
交流電圧源により振幅が等しいか、若しくは前記第1及び第2のシールドの前記浮上面における面積に反比例した、互いに逆符号の2つの交流電圧を前記リード素子の2つの電極に印加する印加工程と、
前記リード素子に生じる電流を測定して、前記リード素子の2つの電極間の複素インピーダンスを測定する測定工程と、
演算回路により前記の複素インピーダンスを抵抗と容量の並列回路とみなしたときの並列容量の値を、前記磁気ヘッドを前記基準面から離した状態と前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態とで計算する工程と、
前記演算回路により計算された2つの並列容量の値から、前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態での前記磁気ヘッドの前記浮上面と前記基準面と間の間隔を計算する、間隔測定方法。 A floating surface of a magnetic head having a structure in which a read element is sandwiched between first and second shields, and the first and second shields are connected to two electrodes of the read element, and a reference plane An interval measurement method for measuring an interval between
An application step of applying two AC voltages of opposite signs, which have the same amplitude or are inversely proportional to the area of the air bearing surface of the first and second shields, to the two electrodes of the read element by an AC voltage source; ,
A measurement step of measuring a current generated in the read element to measure a complex impedance between two electrodes of the read element;
The value of the parallel capacitance when the complex impedance is regarded as a parallel circuit of a resistor and a capacitor by an arithmetic circuit, a state where the magnetic head is separated from the reference plane and a state where the magnetic head is brought close to the reference plane The process of calculating in
A distance measurement for calculating a distance between the air bearing surface of the magnetic head and the reference surface in a state where the magnetic head is brought close to the reference surface from two parallel capacitance values calculated by the arithmetic circuit. Method.
振幅が等しいか、若しくは前記第1及び第2のシールドの前記浮上面における面積に反比例した、互いに逆符号の2つの交流電圧を前記リード素子の2つの電極に印加する交流電圧源を備え、前記リード素子に生じる電流を測定して、前記リード素子の2つの電極間の複素インピーダンスを測定する差動インピーダンス測定器と、
前記の複素インピーダンスを抵抗と容量の並列回路とみなしたときの並列容量の値を、前記磁気ヘッドを前記基準面から離した状態と前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態とで計算する演算回路を備え、
前記演算回路は、計算された2つの並列容量の値から、前記磁気ヘッドを前記基準面に近接させた状態での前記磁気ヘッドの前記浮上面と前記基準面と間の間隔を計算する、間隔測定装置。 A floating surface of a magnetic head having a structure in which a read element is sandwiched between first and second shields, and the first and second shields are connected to two electrodes of the read element, and a reference plane An interval measuring device for measuring an interval between
An AC voltage source for applying two AC voltages of opposite signs, which are equal in amplitude or inversely proportional to the area of the air bearing surface of the first and second shields, to the two electrodes of the read element; A differential impedance measuring instrument that measures a current generated in the read element and measures a complex impedance between two electrodes of the read element;
A parallel capacitance value when the complex impedance is regarded as a parallel circuit of a resistor and a capacitance is calculated in a state where the magnetic head is separated from the reference plane and a state where the magnetic head is brought close to the reference plane. Arithmetic circuit,
The arithmetic circuit calculates an interval between the air bearing surface of the magnetic head and the reference surface in a state in which the magnetic head is brought close to the reference surface from two calculated parallel capacitance values. measuring device.
前記基準面を形成する記録面を有する磁気ディスクと、
請求項2記載の間隔測定装置を備えた、記憶装置。 The magnetic head;
A magnetic disk having a recording surface forming the reference surface;
A storage device comprising the interval measuring device according to claim 2.
前記リード信号検出装置又は前記差動インピーダンス測定器を選択的に前記リード素子の2つの電極に接続する切り替え回路を更に備えた、請求項3記載の記憶装置。 A lead signal detection device;
The storage device according to claim 3, further comprising a switching circuit that selectively connects the read signal detection device or the differential impedance measuring instrument to two electrodes of the read element.
測定された前記間隔に基づいて前記ヒータ素子の発熱を制御することで、前記磁気ヘッドの回転中の前記磁気ディスクからの浮上量を制御する浮上量制御回路を更に備えた、請求項3又は4記載の記憶装置。 The magnetic head has a heater element,
5. A flying height control circuit for controlling a flying height from the magnetic disk during rotation of the magnetic head by controlling heat generation of the heater element based on the measured interval. The storage device described.
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CN109961805A (en) * | 2017-12-26 | 2019-07-02 | 株式会社东芝 | Disk set and read/write offset modification method |
-
2008
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CN109961805A (en) * | 2017-12-26 | 2019-07-02 | 株式会社东芝 | Disk set and read/write offset modification method |
CN109961805B (en) * | 2017-12-26 | 2020-12-25 | 株式会社东芝 | Magnetic disk device and read/write offset correction method |
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