JP4258440B2 - Measuring method of flying characteristics of head slider - Google Patents
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Description
本発明は、磁気ディスクの回転による動圧空気軸受けによりその表面上に浮上するヘッドスライダの浮上特性の測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the flying characteristics of a head slider that floats on the surface of a dynamic pressure air bearing caused by rotation of a magnetic disk.
ハードディスク装置(HDD)においては、記録密度の増加を図るため、磁気ヘッドの浮上量(ヘッドスライダの底面と磁気ディスク表面との距離)の狭小化が急速に進行し、磁気ディスク表面上で許容される異常突起高さもそれに伴い低減している。
そのため、振動検出素子を有するグライドハイトヘッドと呼ばれる試験用ヘッドを磁気ディスク上にて低浮上させ、突起とヘッドを接触させてヘッドの振動を捉えることで、磁気ディスク上の異常突起を検出し(例えば特許文献1,2参照)、また、レーザードップラー振動計(LDV)によりヘッドスライダの浮上量変動を測定することが行われている(例えば特許文献3参照)。
For this reason, a test head called a glide height head having a vibration detection element is floated low on the magnetic disk, and an abnormal protrusion on the magnetic disk is detected by detecting the vibration of the head by contacting the protrusion with the head ( For example, refer to
近年、許容される異常突起高さが低減され、グライドハイトヘッドは10nm以下の磁気ディスク表面のごく近傍で浮上させる必要があるが、このような低浮上量でグライドハイトヘッドにより異常突起を検出するグライドハイトテストの試験結果は、それに使用するグライドハイトヘッドの浮上特性のばらつきに影響されることが顕著となってきている。
すなわち、設計規程値よりも低く浮上するヘッドは、磁気ディスク表面のうねりや潤滑剤の付着の影響を特に受けやすく、浮上量が不安定となって磁気ディスクとの接触を生じることがある。その場合、磁気ディスク側に異常突起が存在しなくとも試験において突起がある判定されてしまい、正確な異常突起の検出ができないという問題がある。
そこで、磁気ディスク表面の影響を受けやすい設計規定値よりも低浮上量となるグライドハイトヘッドを試験前に排除できれば、試験機側の要因による不正確な異常突起検出を排除し正確な試験が可能となる。
In recent years, the allowable height of abnormal protrusions has been reduced, and the glide height head has to be lifted very close to the surface of the magnetic disk of 10 nm or less. However, the abnormal protrusion is detected by the glide height head with such a low flying height. The test result of the glide height test has been noticeably influenced by variations in the flying characteristics of the glide height head used for the glide height test.
That is, a head that flies below the design regulation value is particularly susceptible to the influence of waviness on the surface of the magnetic disk and adhesion of a lubricant, and the flying height may become unstable, causing contact with the magnetic disk. In that case, there is a problem that even if there is no abnormal protrusion on the magnetic disk side, the protrusion is determined in the test, and the abnormal protrusion cannot be detected accurately.
Therefore, if the glide height head, which has a flying height lower than the specified design value that is easily affected by the magnetic disk surface, can be eliminated before testing, accurate testing can be performed by eliminating inaccurate abnormal projection detection due to factors on the testing machine. It becomes.
現状、透明なガラス基板上におけるヘッドスライダの浮上傾向を、光学干渉法により測定することは可能であるが、実際に製品に用いられる磁気ディスク表面上においては、この方法による測定は不可能である。
また、磁気ディスク表面上においてヘッドスライダの浮上特性を測定する方法としては、磁気ディスクの回転数をパラメータとし、ヘッドスライダの浮上開始時、接触開始時の周速を測定して比較する、グライドハイトアバランシュと呼ばれる方法があるが、その測定結果には磁気ディスク表面のうねり形状によるヘッドスライダの励振現象の影響があり、また、高速で移動する異常突起との衝突によるヘッドスライダの劣化が生ずるという問題もある。
そのため、磁気ディスク側の要因によるヘッドスライダの浮上特性への影響を排除し、ヘッドスライダ自身の浮上特性のみを測定することは不可能である。
At present, it is possible to measure the flying tendency of the head slider on a transparent glass substrate by optical interferometry, but this method cannot be used on the surface of a magnetic disk that is actually used in a product. .
Also, as a method of measuring the flying characteristics of the head slider on the surface of the magnetic disk, the rotational speed of the magnetic disk is used as a parameter, and the glide height is measured by comparing the peripheral speed at the start of flying of the head slider and at the start of contact. There is a method called avalanche, but the measurement results are affected by the head slider's excitation phenomenon due to the waviness shape of the magnetic disk surface, and the head slider deteriorates due to collision with abnormal projections moving at high speed. There is also.
Therefore, it is impossible to measure only the flying characteristics of the head slider itself by eliminating the influence on the flying characteristics of the head slider due to factors on the magnetic disk side.
本発明は、上述の点に鑑み、磁気ディスク上において、その表面のうねり形状に影響されることなく、ヘッドスライダ自身の浮上特性を測定可能とするヘッドスライダの浮上特性の測定方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention provides a method for measuring the flying characteristics of a head slider that can measure the flying characteristics of the head slider itself on a magnetic disk without being affected by the waviness shape of the surface. With the goal.
本発明は、上述の目的を達成するため、磁気ディスクの回転によりその表面上に浮上するヘッドスライダの浮上特性の測定方法において、磁気ディスクを回転しない状態で空気流を発生してヘッドスライダを浮上させることにより、ヘッドスライダの浮上特性を測定することを特徴とする。
ここで、空気流の流速とヘッドスライダの浮上状態との関係をヘッドスライダの浮上特性として測定することができ、空気流の流速を段階的に増大させてヘッドスライダが浮上を開始する時点の空気流の流速をヘッドスライダの浮上特性として測定すること及び/又は空気流によりヘッドスライダを浮上させた後、空気流の流速を段階的に減少させてヘッドスライダが磁気ディスクに接触を開始する時点の空気流の流速をヘッドスライダの浮上特性として測定することが好ましい。
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a method for measuring the flying characteristics of a head slider that floats on the surface of a magnetic disk by the rotation of the magnetic disk. Thus, the flying characteristics of the head slider are measured.
Here, the relationship between the flow velocity of the air flow and the flying state of the head slider can be measured as the flying characteristics of the head slider, and the air at the time when the head slider starts to fly by increasing the flow velocity of the air flow stepwise. Measure the flow velocity of the flow as the flying characteristics of the head slider and / or lift the head slider by air flow and then gradually decrease the flow velocity of the air flow so that the head slider starts to contact the magnetic disk. It is preferable to measure the air flow velocity as the flying characteristics of the head slider.
そして、ヘッドスライダの浮上状態は、ヘッドスライダの近傍に振動検出素子を設置して検出すること又はレーザードップラー振動計を用いて検出することができ、また、ファンを有する風洞により空気流を発生してヘッドスライダを風洞内で浮上させることが好ましい。 The flying state of the head slider can be detected by installing a vibration detecting element in the vicinity of the head slider or using a laser Doppler vibrometer, and an air flow is generated by a wind tunnel having a fan. The head slider is preferably levitated in the wind tunnel.
本発明によれば、磁気ディスクを回転しない状態で空気流を発生してヘッドスライダを浮上させることにより、ヘッドスライダの浮上特性を測定するので、測定されるヘッドスライダの浮上特性は、磁気ディスク表面のうねり形状の影響のないヘッドスライダ自身の浮上特性となる。
従って、本発明の測定方法を用いてグライドハイトヘッドを選別する場合には、磁気ディスク表面のうねり形状の影響を受けやすい低浮上量のグライドハイトヘッドを排除してグライドハイトヘッドの浮上特性のばらつきを低減し、以ってグライドハイトテストの試験結果の信頼性を向上することができる。
According to the present invention, the flying property of the head slider is measured by generating an air flow in a state in which the magnetic disk is not rotated to float the head slider. The flying characteristics of the head slider itself are not affected by the waviness shape.
Therefore, when selecting the glide height head using the measurement method of the present invention, the flying height variation of the glide height head is eliminated by eliminating the low flying height glide height head which is easily affected by the waviness shape of the magnetic disk surface. Therefore, the reliability of the test result of the glide height test can be improved.
図1は、本発明に係るヘッドスライダの測定方法の実施形態におけるヘッドスライダと磁気ディスクの関係を示す模式図である。図において、1はグライドハイトヘッドからなるヘッドスライダ、6は、NiPめっきアルミニウム合金基板などからなる非磁性ディスク基板(不図示)上に、Cr膜などからなる非磁性下地層(不図示)を介してCo合金磁性膜などからなる磁気記録層5、ダイヤモンドライクカーボン膜などからなる保護層4及びパーフルオロポリエーテル(PFPE)などの液体潤滑剤からなる潤滑層3がこの順に積層された磁気ディスクである。
通常は、この磁気ディスク6の回転により誘発される空気流7がヘッドスライダ1の前方から流入することで、ヘッドスライダ1と磁気ディスク6の間の空気膜2に圧力が発生し、この空気膜2がヘッドスライダ1を支え、浮上させるが、この実施形態においては、図2に示すように、ヘッドスライダ1の前方から空気流7を発生するファン9を有する風洞8の内部に磁気ディスク固定部11及びヘッドスライダ支持部10を設けて磁気ディスク6とヘッドスライダ1を設置し、ファン9の回転による空気流7の有無により、ヘッドスライダ1を浮上/停止させる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the relationship between a head slider and a magnetic disk in an embodiment of a head slider measuring method according to the present invention. In the figure, 1 is a head slider made of a glide height head, and 6 is a nonmagnetic disk substrate (not shown) made of a NiP plated aluminum alloy substrate, etc., and a nonmagnetic underlayer (not shown) made of a Cr film or the like. A
Normally, when an
このヘッドスライダ1は、図3に示すように、サスペンション12を介してヘッドスライダ支持アーム14に取り付けることにより、磁気ディスク6の表面上に設置する。ヘッドスライダ1の浮上状態は、ヘッドスライダ1の振動を検出することにより検出できるので、その振動を検出するための振動検出素子としてのAE(Acoustic Emission)センサ13をヘッドスライダ支持アーム14上のヘッドスライダ1にできるだけ近い位置に設置する。この振動検出素子に換えてレーザードップラー振動計をヘッドスライダ1の浮上状態の検出に用いることでもよい。
しかして、磁気ディスク6の回転によらずに、ファン9を回転して空気流7を発生することによりヘッドスライダ1を磁気ディスク6の表面上に浮上させ、従来のグライドハイトアバランシュ法と同様にヘッドスライダ1の浮上特性を測定する。
As shown in FIG. 3, the
Thus, the
具体的には、ヘッドスライダ1の前方からの空気流7を発生させる風洞8を設置し、風洞8内でヘッドスライダ1を浮上させるのに十分な空気流7をファン9により送風することで、ヘッドスライダ1を浮上させる。安定浮上後、空気流7の流速を減少させれば、ヘッドスライダ1は再び磁気ディスク1の表面上に静止する。
上記一連の手順中において、ヘッドスライダ1の浮上特性の測定・評価を行う。具体的な測定項目として、以下のA〜Cのいずれかの測定を実施する。
A.ヘッドスライダ浮上開始時の空気流流速
B.ヘッドスライダ接触開始時の空気流流速
C.ヘッドスライダ浮上中の浮上変動量
上記測定は、装置に付属するAEセンサ13に代表される振動検出素子又はレーザードップラー振動計を用いて行う。上記A〜Cの測定結果よりヘッドスライダ1の浮上特性を評価することで、浮上特性が規定以下のものを排除することが可能となる。
Specifically, a
During the above series of procedures, the flying characteristics of the
A. B. Air flow velocity at the start of flying head slider C. Air flow velocity at start of head slider contact Floating fluctuation amount during head slider flying The above measurement is performed using a vibration detecting element typified by the
上記浮上特性の測定・評価方法によれば、磁気ディスクを回転しない状態で空気流を発生してヘッドスライダを浮上させることにより、磁気ディスク表面のうねり形状による励振現象の影響を排除し、高速で移動する異常突起との衝突によるヘッドスライダの劣化が生ずることもないため、ヘッドスライダ自身の浮上特性を測定することが可能となる。 According to the method for measuring and evaluating the flying characteristics described above, the air slider is lifted by generating an air flow without rotating the magnetic disk, thereby eliminating the influence of the excitation phenomenon due to the waviness shape on the surface of the magnetic disk, and at a high speed. Since the head slider does not deteriorate due to the collision with the moving abnormal protrusion, the flying characteristics of the head slider itself can be measured.
以下に、図2に示す浮上特性測定装置を用いた場合の本発明の実施例について説明する。
図3に示すAEセンサ13を有するヘッドスライダ固定用治具にヘッドスライダ1を固定し、フッ素系の液体潤滑剤であるパーフルオロポリエーテル(PFPE)を塗布してなる潤滑層3(図1)を表面に有する磁気ディスク1上にヘッドスライダ1のABS面を荷重3.0gfにてサスペンション12(図3)により押し付けた。
風洞8内でヘッドスライダ1の前方に設置したファン9により、ヘッドスライダ1に対し、0m/secから0.1m/secステップにて段階的に流速が増大する空気流7を発生させた。この際、風洞8の円筒壁面による流れに対する抵抗の影響を排除するため、円筒内の中心部にヘッドスライダ1を設置した。
Below, the Example of this invention at the time of using the flying characteristic measuring apparatus shown in FIG. 2 is described.
Lubricating layer 3 (FIG. 1) formed by fixing
A
空気流7の流速が上がるにつれてヘッドスライダ1のABS面にかかる空気膜2の圧力が高まり、ある一定以上の空気膜圧力がかかると、ヘッドスライダ1は浮上を開始する。浮上後、空気流7の流速を減少させ、一定以下の空気膜圧力となると、ヘッドスライダ1は磁気ディスク6と再び接触する。
図4は、図3に示すAEセンサ13を用い、その出力が小さくなる時点での空気流7の流速を浮上開始流速、出力減少後、再び出力が上がる時点での空気流7の流速を接触開始流速と判断し、Head1〜10の計10本のヘッドスライダの浮上特性を測定・評価した結果を示すものである。
図4に示すように、浮上開始流速(左側)及び接触開始流速(右側)は、ヘッドスライダによって測定結果にばらつきがある。浮上開始流速及び接触開始流速が小さいほど、浮上しやすく接触しにくいヘッドスライダすなわち浮上性能が良好なヘッドスライダということになる。
As the flow velocity of the
FIG. 4 uses the
As shown in FIG. 4, the measurement results of the flying start flow velocity (left side) and the contact start flow velocity (right side) vary depending on the head slider. As the flying start flow velocity and the contact starting flow velocity are smaller, the head slider is more likely to fly and less likely to come into contact, that is, a head slider with better flying performance.
グライドハイトヘッドとして許容される浮上性能として、「浮上開始流速及び接触開始流速が4m/sec以下」とすれば、今回の結果より、Head1、Head3、Head6、Head9は、グライドハイトテストにて使用するヘッドとしての性能を有していないと判断して、あらかじめ排除することができる。 Assuming that the levitation performance allowed for the glide height head is “the levitation start flow velocity and the contact start flow velocity are 4 m / sec or less”, from this result, Head1, Head3, Head6, and Head9 are used in the glide height test. It can be determined in advance that it does not have performance as a head and can be eliminated in advance.
1 ヘッドスライダ
2 空気膜
3 潤滑層
4 保護層
5 磁気記録層
6 磁気ディスク
7 空気流
8 風洞
9 ファン
10 ヘッドスライダ支持部
11 磁気ディスク固定部
12 サスペンション
13 AEセンサ
14 ヘッドスライダ支持アーム
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