JP3119178B2 - 磁気ヘッドの加工制御方法 - Google Patents
磁気ヘッドの加工制御方法Info
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/048—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces of sliders and magnetic heads of hard disc drives or the like
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Description
ハードディスクドライブに使用する磁気ヘッドのスライ
ダー加工工程において、ラップ加工によって素子高さの
加工量を精密に制御する方法に関する。
Rヘッドなど電磁変換素子が薄膜で形成される磁気ヘッ
ドでは、スロートハイト(Throat Height)あるいはM
R素子高さと呼ばれる電磁変換素子の高さ寸法が磁気ヘ
ッドの特性の上で重要な寸法である。通常それらの寸法
出しは磁気ヘッドの浮上面(Air Bearing Surface,以
下ABS面と称す)をラップ加工することで行われてお
り、高い加工精度が要求される工程である。これらの磁
気ヘッドの素子はセラミックの基盤上に磁性材や絶縁材
の薄膜を積層することで形成され、1枚の基盤上に多数
個の素子を作ることができる。基盤上に素子を形成した
状態をウェハーと呼ぶ。加工工程では複数個の磁気ヘッ
ドを一度に加工して生産能率を上げるために、磁気ヘッ
ドが一列に複数個並んだバー(以下ローと呼ぶ)をウェ
ハーから切り出して、そのローの状態で加工を行うのが
一般的である。しかしウェハーからローを切り出す時に
発生する加工歪みや、ローをラップ治具へ接着する時の
加圧むらなどにより、ローに反り(以下ローボーと呼
ぶ)が生じ、これがラップ加工後の素子高さ寸法ばらつ
きの原因となる。
G(Electrical Lapping Guide)と呼ばれる抵抗体を素
子に対して一定位置に形成しておき、ローのABS面の
ラップを行いながらELGの抵抗値あるいはMR素子自
体の抵抗値を測定し、その結果に基づいた荷重の制御に
よりローを保持している治具を変形させ、ローボーを矯
正しながら所定の素子高さまで加工を行う方法が用いら
れる。
として特公平7−112672がある。この従来例の原
理を図5と図6により説明する。
15は保治具51に接着されており、定盤17上でAB
S面18がラップされる。この従来例では加工量の制御
にロー15の両端に形成されたELG52,53の抵抗
値とMR素子54の抵抗値を用いている。ABS面18
がラップされるとELG52,53とMR素子54の高
さが小さくなるため、それらの抵抗値が徐々に高くな
る。すなわちELG52,53とMR素子54の抵抗値
はMR素子高さを表す。そこで制御装置55はラップ加
工中にディジタルオームメータ56でELG52,53
と複数個のMR素子54の抵抗値を測定し、得られた抵
抗値からローボーの状態求め、これに基づいてアクチュ
エータ57,58,59が保治具51にかける荷重を制
御する。
状である。保持具51にはH型スロット61が設けられ
ており、これにより両端支持の梁材62が形成されてい
る。ロー15は梁材62の下面63に接着されている。
さらにH型スロット61の形状寸法F,G,H,Iは、
アクチュエータ58が押し棒64を介して梁材62の中
央部を押したとき、梁材62のたわみ曲線が2次多項式
となるように設計されている。アクチュエータ57,5
8,59が梁材62にかける荷重はELG52,53と
MR素子54の抵抗値から求められたローボーの平衡度
と湾曲度に基づいて制御される。アクチュエータ57,
58,59の荷重をそれぞれPL,PC,PRとする
と、平衡度に関してロー15の図面に向かって右側の加
工量が足りない場合にはPL<PR、左側の加工量が足
りない場合にはPL>PRとなるように制御される。ま
た湾曲度に関してロー15の中央部の加工量が足りない
場合にはPC>PL,PR、両端の加工量が足りない場
合にはPC<PL,PRとなるように制御される。
材62のたわみ曲線が2次多項式で近似できるようにH
型スロット形状を設計しておき、ロー15の平衡度と湾
曲度に基づいて保治具51に加える荷重を制御してい
る。しかし保治具51へロー15を接着した後、あるい
はロー15をラップ加工している最中のローボー形状は
必ずしも2次多項式になるとは限らず、荷重制御によっ
て変形させた梁材62の形状と実際のロー15の形状の
差が加工後の素子高さバラツキの原因となる。今後さら
に厳しくなるMR素子高さの公差に対して加工合格率を
向上させるには、ローの形状により近い変形の制御が必
要となる。本発明は、素子高さの電気的測定機能を有す
るラップ装置を用いたラップ方法において、ローの変形
を数次多項式の形状となるような荷重の制御方法を提供
することを目的としている。
ッドが一列に並んだ状態であるバーを梁材に取り付け、
磁気ヘッドの素子高さを計測算出して素子高さを加工す
る磁気ヘッドの加工制御方法において、予め、梁材に作
用させる荷重に対しバーの変形を数次多項式化して荷重
と数次多項式中の係数の関係を表す関係式を求めてお
き、加工中に計測算出された複数の素子高さをもとにバ
ーの変形を数次多項式で表し、その係数と前記関係式を
もとにして素子高さが所定範囲内になるような矯正荷重
を求め、その荷重を梁材に作用させてバーを加工するこ
とを特徴としている。特に、バーは、中間を2点支持さ
れ両端部と中央部に荷重作用点を有する梁材に取り付け
られており、数次多項式を4次多項式とすると良い。
された状態を表す図である。本カートリッジ11は、左
右両側に設けられた切り欠き13と長方形のスロット1
4によって2点支持された梁材12が形成されている構
造のものを用いている。梁材12にはロー15が接着さ
れており、ロー15の浮上面18は定盤17によってラ
ップ加工される。ここで、梁材12と切り欠き13およ
び長方形スロット14の寸法A,B,C,D,Eは、梁
材12の3ヶ所に荷重LB,CB,RBをかけたときの
変形形状が4次多項式で近似できるように設計されてい
る。カートリッジ11には5ヶ所に荷重をかけることが
できる。LB,CB,RBは梁材12にかかる荷重であ
り、ロー15の曲がり形状の矯正を行う。またLT,R
Tはロー15全体に対してラップ加工のための荷重を与
えると同時に、左右の荷重バランスを変えることでロー
15の傾きも矯正する。
のELG16を有する。ELG16は素子に対して高さ
方向で一定位置に形成されているので、その抵抗値は素
子高さを表す。本発明ではラップ加工中に測定したEL
G16の抵抗値に基づいて荷重LB,CB,RB,L
T,RTの制御を行う。ここで、ロー15がMRヘッド
の場合にはELG16の抵抗値の代わりにMR素子自体
の抵抗値を使用することも可能である。
御に関する構成図である。定盤17でロー15のラップ
加工を行いながら、制御装置22はマルチチャンネルの
ディジタルオームメータ21によってELG16の抵抗
値Riを測定する。ここでiはi番目のELGを意味す
る添字である。つぎに制御装置は各Riに対応した素子
高さhiを順次算出して、素子高さを連ねた線を4次多
項式h=ax4+bx3+cx2+dx+eで近似する。
ここでx軸は梁材12にロー15が接着されている部分
の長手方向の座標である。そしてロー15の中の素子高
さを揃えるために、この4次多項式の曲がり形状が直線
に矯正される方向に荷重LB,CB,RBをかけて梁材
12を変形させ、かつ傾きが0になるように荷重LT,
RTを制御する。
次多項式h=ax4+bx3+cx2+dx+eから、曲
がり形状を直線形状に矯正するような荷重LB,CB,
RBを求める方法を説明する。図3は梁材12を4次多
項式の形状で曲げるための荷重を算出する方を示す図で
ある。まず予め、梁材12に荷重F1,F2,F3をか
けたときの梁材12の変形量yを構造解析の変形シミュ
レーションで求め、その変形を4次多項式y=ax4+
bx3+cx2+dx+eで近似して荷重F1,F2,F
3と各次数の係数a,b,c,dの関係を表す行列Kを
求める。ここで、梁材12の曲がり形状を表しているの
は4次,3次,2次の係数であるから、各係数a,b,
cを決定する部分行列の逆行列K’を計算しておく。こ
こで梁材12の変形量を求める手段として、変形シミュ
レーションを使用する代わりに、実物のカートリッジに
既知の荷重F1,F2,F3をかけて、その時の変形量
を電気マイクロ等で実測する方法も使用可能である。こ
れにより、ラップ加工中に算出される素子高さの4次近
似式h=ax4+bx3+cx2+dx+eの中の曲がり
形状を表す係数a,b,cに、前記のK’を掛けること
で、梁材12をその形状で変形させるための荷重F1,
F2,F3を求めることができる。
のラップ荷重制御に適用する場合の荷重制御例のブロッ
ク図である。ラップ加工のための荷重LT,RTはラッ
プ荷重FLにロー12の傾き矯正荷重FTを補正して求め
る。ここで、FLはロー12の加工に適した所定の荷重
を用いるが、FTは素子高さの4次近似式h=ax4+b
x3+cx2+dx+eの3次と1次の係数b,dによる
比例制御により求める。すなわち、3次形状h=bx3
の傾き成分b’を最小自乗法で求め、b’と1次項の係
数bの和に適当な比例定数GTをかけてFTを算出する。
正については、全ての素子の高さが等しくなる荷重方
向、すなわち素子高さの4次近似式の4次,3次,2次
の係数a,b,cがすべて0になる荷重方向に矯正荷重
LB,CB,RBを徐々に調整していき、4次,3次,
2次の係数a,b,cがすべて0になったときには、そ
のときの荷重LB,CB,RBを保持する必要がある。
そこでロー12の曲がり形状矯正荷重LB,CB,RB
に関しては、4次,3次,2次の項の係数a,b,cに
基づく積分制御を行う。係数a,b,cに上記の逆行列
K’を掛けて求めた荷重F1,F2,F3に適当な定数
GTをかけ、それをラップ時間で積分して荷重LB,C
B,RBを算出する。なお、ローの変形を4次近似で説
明したが、これは用いたカートリッジの梁形状及び梁を
変形させるための荷重点から規制されるものであり、カ
ートリッジの梁形状を3点支持及び荷重点を4点とする
等自由度を増せば、これにあわせて本発明の思想をもと
にローの変形近似次数を増やすことができることは言う
までもない。
来発生していた実際のローの形状と2次近似の多項式と
の誤差に起因する素子高さばらつきを小さくすることが
でき、高精度なラップ加工を実現することができる。
された状態を表す図
構成図
る方法を示す図
図の従来例
Claims (3)
- 【請求項1】 複数の磁気ヘッドが一列に並んだ状態で
あるバーを梁材に取り付け、磁気ヘッドの素子高さを計
測算出して素子高さを加工する磁気ヘッドの加工制御方
法において、 予め、梁材に作用させる荷重に対しバーの変形を数次多
項式化して荷重と数次多項式中の係数の関係を表す関係
式を求めておき、加工中に計測算出された複数の素子高
さをもとにバーの変形を数次多項式で表し、その係数と
前記関係式をもとにして素子高さが所定範囲内になるよ
うな矯正荷重を求め、その荷重を梁材に作用させてバー
を加工することを特徴とする磁気ヘッドの加工制御方
法。 - 【請求項2】 バーは、中間を2点支持され両端部と中
央部に荷重作用点を有する梁材に取り付けられており、
数次多項式を4次多項式とするような請求項1に記載の
磁気ヘッドの加工制御方法。 - 【請求項3】 梁材に作用する荷重と数次多項式の係数
の関係式は行列式であり、これから梁材の曲がり形状を
示す係数に対する部分行列の逆行列を求めておき、加工
中に計測算出された複数の素子高さをもとに算出した数
次多項式のうち、曲がり形状を示す係数を前記逆行列と
掛けることで曲がりを矯正する荷重を算出するととも
に、傾きを示す係数の和をもとに傾きを矯正する荷重を
算出する請求項1又は2に記載の磁気ヘッドの加工制御
方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP30468696A JP3119178B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 磁気ヘッドの加工制御方法 |
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JPH10146758A JPH10146758A (ja) | 1998-06-02 |
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JP (1) | JP3119178B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108931193A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-12-04 | 大连理工大学 | 一种通过高精度测量支座变形量来计算桥梁基础沉降位移的方法 |
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JP2006116616A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Shinka Jitsugyo Kk | スライダの研磨用治具、研磨装置、および研磨方法 |
-
1996
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