KR100422428B1 - 번-인테스트공정 시간 단축방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:

하드 디스크 드라이브 제조공정

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:

하드 디스크 드라이브의 번-인 테스트공정 시간 단축방법

다. 그 발명의 해결방법의 요지:

본 발명은, 하드 디스크 드라이브 번-인 테스트 공정을 단축하기 위한 방법에 있어서, 번-인 테스트 공정시 테스트용 데이타 패턴이 기록된 트랙을 한번의 리드 시퀀스에서 다수번 읽어 해당 트랙에서의 디펙을 검출한다.

라. 발명의 중요한 용도:

하드 디스크 드라이브

Description

번-인 테스트공정 시간 단축방법

본 발명은 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive: 이하 HDD라 칭함) 제조공정에 관한 것으로, 특히 HDD 제조공정 중의 하나인 번-인 테스트(burn-in test) 공정에서 리드/라이트하는 방법을 개선하여 번-인 공정시간을 단축하는 방법에 관한 것이다.

요즈음 데이타 저장 및 독취 장치는 시스템의 멀티미디어 구현에 부응하여 그 용량이 급속도로 커져 가고 있으며, 또한 데이타의 고속 액세스가 가능하도록 발전되고 있다. 이러한 데이타 저장 및 독취장치들의 일예로 HDD(Hard Disk Drive)를 들 수 있다. 상기 HDD는 데이타의 고속 액세스 및 고용량화 구현이 가능하다는 장점 덕택에 컴퓨터 시스템의 보조기억장치로 널리 사용되고 있다.

HDD는 도 1에 도시된 바와 같은 일련의 제조공정 절차를 거쳐 하나의 완성된 제품으로서 출하된다. 도 1은 HDD의 제조공정에서의 일반적인 주요절차를 도시한 도면으로서, 크게 여섯단계로 구분된다.

도 1을 참조하여 각 단계를 설명하면, 먼저 제조공정의 제1단계(Ⅰ)인 HDA(Hard Disk Assembly) 조립공정은 HDD의 기구부인 HDA(Head Disk Assembly)를 조립하는 공정으로서 클린 룸(clean room)내에서 이루어진다. 제조공정의 제2단계(Ⅱ)인 서보라이트 공정은 데이타를 기록매체인 디스크에 독출 및 기록하는 자기헤드의 서보제어를 위한 서보 패턴을 디스크상에 기록하는 공정으로서 서보라이터(servo writer)에 의해 수행된다. 제조공정의 제3단계(Ⅲ)인 기능 테스트공정(function test)은 상기 HDA 조립공정에서 만들어진 HDA와 PCBA(Printed Circuited Board Assembly) 조립공정(통상 HDA조립공정후 수행됨)에서 만들어진 PCBA를 결합시킨 다음에 수행되는 최초의 테스트로서 HDA와 PCBA가 정상적으로 매치(match)되어 동작하는지를 테스트한다. 제조공정의 제4단계(Ⅳ)인 번-인(burn-in) 테스트 공정은 HDD의 제조공정중 가장 긴 시간이(통상 8시간 내지 16시간)이 소요되는 공정으로서 별도의 테스트 시스템 없이 고온·고습의 번-인 룸(burn-in room)내의 래크(rack)상에 놓여진 다음 자체 프로그램(펌웨어)에 의거하여 수행된다. 이러한 번-인 테스트 공정에서는 소비자가 하드 디스크 드라이브를 정상적으로 사용할 수 있도록 하기 위해 디스크상에 존재하는 디펙(defect)부분을 미리 찾아내어 실제 드라이브 사용시 상기 디펙부분이 사용되지 않도록 선조치 해주는 공정을 말한다. 제조공정의 제5단계(Ⅴ)인 최종 테스트(final test) 공정은 상기 번-인 테스트 공정에서 통과한 HDD 세트(set)가 정상적으로 디펙처리 되었는가를 확인하기 위한 공정으로서 특정 테스트 시스템을 이용하여 HDD 세트 마다의 디펙처리 상태를 테스트한다. 최종 테스트 공정을 마친 HDD 세트는 제조공정의 제6단계(Ⅵ)인 출하검사공정, 포장 및 출하공정을 거쳐 하나의 완성된 제품으로 출하된다.

이러한 HDD 제조공정 중에서 디펙에 대한 선조치를 수행하는 번-인 테스트 공정(IV)에 대해 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 번-인 테스트 공정에서 디펙 스캔시 디펙을 찾기 위해 테스트를 위한 데이타 패턴별로 디스크 상의 전 트랙을 다수 번 예컨데, 6번정도 스캔한다. 상세히 설명하면, 우선 디스크상의 전 트랙에 테스트를 위한 특정 데이타 패턴을 헤드를 통해 기록하여 두고 그후 디스크상의 첫번째 트랙에 있는 데이타를 한번 읽는다. 그래서 그 트랙이 디펙이 없이 성공적으로 읽혀지면 다음 트랙으로 가서 데이타 읽기를 수행한다. 이러한 방식으로 마지막 트랙까지 계속 데이타 읽기를 수행하게 되는데, 진행도중 에러가 있으면 그 에러위치를 디스크의 메인터넌스영역에 기록한다. 그후에 에러가 난 다음의 데이타섹터부터 읽는다. 마지막 트랙까지 데이타 읽기를 수행 완료하면 다시 디스크 상의 첫트랙부터 시작하여 마지막 트랙까지 각 트랙의 데이타들 읽기를 수행하는데, 이러한 동작은 총 6번 반복한다. 그후에는 테스트를 위한 다른 데이타 패턴을 가지고 전술한 방법을 수행하게 된다. 그러므로 번-인 테스트 공정에서 테스트를 위한 데이타 패턴들을 기록하고 난 다음 그 데이타 패턴들을 읽는 횟수는 적어도 수십 회가 된다.

이러한 방법은 헤드가 디스크 상의 한 트랙으로 가서 그 트랙에 있는 데이타섹터를 한번만 읽고 다음 트랙으로 넘어가기 때문에 디스크 상의 모든 트랙을 한 번 읽기 위해서는 전체 트랙 수에 인접 트랙으로 가는 시간을 곱한 시간과 전 트랙을 읽는 시간을 더한 시간 만큼 걸린다.

그런데 실제 디스크상의 디펙을 찾기 위한 시간은 데이타섹터를 읽는 시간이므로 그 트랙으로 찾아가는 시간은 디펙을 찾는데 있어서 꼭 필요한 시간이 아니다. 그렇지만 상기와 같은 종래의 디펙 찾는 방법은 섹터를 읽는 시간에 비해 그 트랙으로 찾아가는 시간이 상대적으로 많게 되어 있어서 번-인 테스트 공정에서 소요되는 시간이 많아지게 되었다. 예를 들면, 스핀들모터의 속도가 일분에 5400회 회전하는 드라이브가 인접 트랙으로 가서 그 트랙의 섹터를 읽기 시작하는 시간이 5.5msec 소요된다고 가정하면(대부분의 드라이브가 이 정도 걸림), 평균 한 트랙을 읽는 시간(일대일 인터리브로 가정)은 11.1msec와 5.5msec를 더한 값인 16.6msec 정도가 걸린다. 그런데 상기 16.6msec 중 33%인 5.5msec가 실제로 디펙을 검증하는 시간이 아니고 데이타를 읽기 위해 찾는 시간인 것이다. 그러므로 전체 번-인공정의 시간이 불필요하게 길어지게 되고, 결과적으로는 HDD 제조공정 시간이 길어지게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 디펙을 검정하기 위해 읽는 시간외의 시간을 최대한 줄여 전체 번-인 공정의 시간을 줄이는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전체 번-인공정의 시간을 줄여서 HDD 제조 공정시간을 줄이는 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적에 따라, 본 발명은, 디펙을 찾기 위해 그 트랙에서 읽을 때 전 트랙을 한번 읽지 않고 마이크로 콘트롤러의 시퀀스 동작을 한 트랙을 읽고 중지하지 않고 계속 여러번 읽음으로써 디펙을 검증하는데 향한다.

도 1은 통상적인 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)의 제조공정 단계를 설명하기 위한 제조공정 흐름도

도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 하드 디스크 드라이브의 블럭 구성도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어 흐름도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 맵의 일예도

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 도 1의 제조공정을 거쳐서 완성된 HDD의 일반적인 블럭 구성도를 보여주고 있다. 도 2를 참조하면, 디스크들(10)은 스핀들(spindle)모터(34)에 의해 회전한다. 헤드들(12) 각각은 디스크들(10)중 대응하는 하나의 디스크면상에 위치하며, 환상 보이스 코일(rotary voice coil) 액츄에이터(30)와 결합된 E-블럭 어셈블리(14)로부터 디스크들(10)쪽으로 신장된 서포트 암들에 각각 대응되게 설치된다. 전치증폭기(16)는 리드시에는 헤드들(12)중 하나에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하여 아나로그 리드신호를 리드/라이트 채널(read/write channel)회로(18)로 인가하며, 라이트시에는 리드/라이트 채널회로(18)로부터 인가되는 부호화된 라이트데이타를 헤드들(12)중 대응하는 하나의 헤드를 통해 디스크 상에 라이트되도록 한다. 리드/라이트 채널회로(18)는 전치증폭기(16)로부터 인가되는 리드신호로부터 데이타 펄스를 검출하고 디코딩하여 DDC(Disk Data Controller)(20)에 인가하며, DDC(20)로부터 인가되는 라이트데이타를 디코딩하여 전치증폭기(16)에 인가한다. DDC(20)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로(18)와 전치증폭기(16)를 통해 디스크상에 라이트 하거나 디스크상으로부터 데이타를 리드하여 호스트 컴퓨터로 송신한다. 또한 DDC(20)는 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(24)간의 통신을 인터페이스한다. 버퍼 램(22)은 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(24)와 리드/라이트 채널회로(18) 사이에 전송되는 데이타를 일시 저장한다. 마이크로 콘트롤러(24)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 리드 또는 라이트 명령에 응답하여 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. 메모리(26)는 마이크로 콘트롤러(24)의 수행 프로그램 및 각종 설정값들을 저장한다. 서보구동부(28)는 마이크로 콘트롤러(24)에서 제공하는 헤드들(12)의 위치 제어를 위한 신호에 응답하여 액츄에이터(30)를 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터(30)의 보이스 코일에 인가한다. 액츄에이터(30)는 서보구동부(28)로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드들(12)을 디스크들(10)상에서 이동시킨다. 스핀들 모터 구동부(32)는 마이크로 콘트롤러(24)로부터 발생되는 디스크들(10)의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터(34)를 구동하여 디스크들(10)을 회전시킨다.

HDD 제조공정에서 번-인 테스트 공정에서는 도 2와 같은 완제품의 HDD와 같이 구성되도록 테스트장비 등을 이용하여 구현한다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 번-인 테스트 공정에 관한 실시예를 도 2의 HDD 일반 블럭 구성을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 번-인 테스트공정에서는, 디스크상의 디펙을 찾기 위해 하나의 트랙을 한번씩 읽어서 전 트랙을 한번 읽는 종래의 방법을 취하지 않고, 마이크로 콘트롤러(24)의 시퀀스 동작을 계속 유지하여 한 트랙을 계속 여러번 읽음으로써 디펙을 검증한다. 그렇게 함으로써 기존방법과 같이 데이타를 읽기 위해 찾는 시간을 줄인다.

이를 위해, 본 발명에서는 하기와 같은 내용들을 설정한다.

1. 디스크의 각 존에 있는 데이타섹터 수에 맞는 서보 세그먼트(servo segment) 영역을 메모리(26)에 설정한다. 각 서보 세그먼트에는 그 존의 트랙에 있는 데이타 섹터들의 위치정보가 저장된다.

2. 서보 포인터(servo pointer)를 처음 서보시작 세그먼트로 설정한다.

3. 번-인 테스트 공정시 리드/라이트 시퀀스의 타임아웃(time out) 시간을 재조정한다. 즉, 종래의 투 인덱스 타임아웃(two index time out) 기능을 사용하지 않고, 하나의 트랙을 다수 번까지 계속 연속적으로 읽을 수 있는 충분한 시간이 되도록 타임아웃 시간을 조정한다. 상기 투 인덱스 타임아웃(two index time out) 기능은 마이크로 콘트롤러(24)가 무한루프에 빠지는 것을 방지하기 위해 그 트랙을 다 읽고 나면 자동적으로 정지하는 기능이다. 즉, 한 트랙의 기준서보를 가르키는 인덱스가 두번 나오면 자동으로 정지하는 기능이다.

4. 한번에 연속적으로 읽을 데이타 섹터의 갯수를 계산하여 메모리(26)에 있는 종료 서보세그먼트에 이를 기록한다. 예를 들면, 임의의 존의 한 트랙에 200개의 데이타 섹터가 존재하고 한번의 시퀀스에서 그 트랙에 대한 리드를 4회를 한다고 하면, 한번에 연속적으로 읽을 데이타 섹터의 갯수는 600(=200×4)개가 된다.

도 4에서는 상기와 같은 설정에 의해 구현된 메모리 맵의 일예를 보여주고 있다. 도 4에서, 서보 포인터(servo pointer) SVO_PTR은 처음 서보시작 세그먼트인 첫번째 데이타 섹터 위치값을 가리키고 있다. 해당 존의 첫번째 데이타 섹터 위치값에서 부터 마지막 데이타 섹터 위치값까지를 저장하는 있는 메모리 영역은 서보 세그먼트 영역이다. 또한 도 4에서 종료서보 세그먼트에는 한번에 연속적으로 읽을 데이타 섹터의 갯수가 저장되어 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 번-인 테스트 공정에서 수행되는 제어 흐름도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 번-인 테스트 공정에 대해 설명한다. 먼저 도 2의 마이크로 콘트롤러(24)는 도 3의 100단계로 진행하여 테스트용 데이타 패턴을 테스트할 디스크의 전트랙에 기록한다. 그후 102단계로 진행하여 하나의 트랙에 대한 읽기 횟수 카운트 값을 초기화한다. 그후 104단계로 진행하여 디스크상의 첫번째 트랙의 첫데이타 섹터로부터 읽기를 수행한다. 첫번째 트랙에 대한 위치는 디스크상의 매 트랙마다 다수개 기록되어 있는 서보정보를 이용하고 상기 첫데이타 섹터에 대한 위치는 본 발명의 실시예에 따라 설정된 서보 포인터 SVO_PTR가 가르키는 서보세그먼트에 저장된 정보를 이용하여 찾게 된다.

첫번째 데이타 섹터로부터 읽기를 수행하다가 읽는 도중에 에러가 발생하면(즉, 디펙을 발견하면) 에러발생위치의 데이타섹터를 디펙 리스트에 등록을 하고(106단계 내지 108단계), 그후 110단계로 진행하여 에러난 다음 데이타 섹터부터 읽기 수행을 계속하게 된다. 데이타 섹터의 읽기를 수행할 때는 메모리(26)의 서보세그먼트 영역에 기록된 해당 데이타 섹터위치를 이용한다. 그후 112단계에서 해당 트랙의 마지막 데이타 섹터까지 읽기를 완료 했는가를 판단하고 완료되지 않았으면 114단계와 같이 읽기 계속을 수행하고, 만약 마지막 데이타 섹터까지 읽기를 완료하였으면 116단계로 진행한다. 116단계에서는 해당 트랙의 첫번째 데이타섹터부터 마지막 데이타섹터까지 읽은 횟수가 N번(미리 설정한 횟수로서, 바람직한 일예로는 4번)보다 큰가를 판단한다. 만약 그 횟수가 N번보다 작으면 118단계로 가서 읽기 횟수 카운트값을 "1" 증가시키고 전술한 104단계부터 다시 수행한다. 이렇게 하면 한 트랙을 N(=4)번 다시 읽으면서 디펙을 검출하게 된다.

만약 한 트랙에 대해 N번의 읽기를 완료하면 마이크로 콘트롤러(24)는 120단계로 진행하여 한번에 읽었던 데이타 섹터수가 도 4의 메모리맵에 도시된 종료서보세그먼트에 저장된 값과 일치하는가를 판단한다. 전술한 일예와 같이, 현 트랙에 존재하는 데이타 섹터수가 200개이고 그 트랙에 대해 4번을 읽기 수행을 하였다면, 한번에 연속적으로 읽을 데이타 섹터의 갯수는 600(=200×4)이 된다. 120단계의 판단에서 만약 일치하지 않으면 122단계로 진행하여 읽기를 재수행하게 되고, 만약 일치하게 되면 124단계로 진행하게 된다.

124단계에서는 현재 읽기 완료된 트랙이 디스크상의 마지막 트랙인가를 판단한다. 만약 마지막 트랙이 아니면 126단계로 진행하여 다음번째 트랙를 가서 그 트랙의 첫번째 데이타 섹터부터 마지막 섹터까지의 읽기를 수행하고, 그후 전술한 106단계부터의 과정을 다시 수행한다. 즉, 다음번째 트랙를 가서 그 트랙의 첫번째 데이타 섹터부터 마지막 섹터까지의 읽기를 N번 수행하여 디펙을 검출하게 된다. 이러한 과정을 수행하여 읽기 완료된 트랙이 마지막 트랙이 되면 마이크로 콘트롤러(24)는 과정을 종료한다. 도 3의 제어 흐름에 의해 디펙 리스트에는 해당 디스크에 배드섹터(bad sector)의 위치가 모두 등록된다.

상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 디펙 검증을 위해 탐색 시간을 최대한 줄일 수 있다. 예를 들면, 디펙 검증을 위해 각 패턴별로 한번 쓰고 다섯번 읽는 경우(스핀들모터의 속도가 일분에 5400회 회전하는 드라이브가 인접 트랙으로 가서 그 트랙의 섹터를 읽기 시작하는 시간이 5.5msec 걸리고 평균 한 트랙을 읽는 시간은 일대일 인터리브이고 드라이브의 실제 헤드수가 4개 트랙 수가 5600개로 가정) 종전의 방식대로 하면 11.1msec와 5.5msec를 더한 값인 16.6msec를 더한 값인 16.6msec에 트랙수 5600과 헤드수 4를 곱한 값이 약 6분이다. 이는 한번 읽거나 쓰는데 걸리는 시간이므로(읽거나 쓰는 시간이 같다고 가정함) 6번 읽거나 씀으로 총 걸리는 시간을 36분이 걸린다. 그에 비하여 본 발명의 실시예에 따른 방법을 사용하면 한번 쓰는 시간은 같으나 읽는 시간은 한번 그 트랙에 가서 5번 모두 읽으므로 기존 방식의 한번 읽는 시간에 나머지 4번은 트랙을 한번 회전하는 시간 11.1msec에 헤드수 4와 트랙 수 5600을 곱한 값에 읽을 횟수 4를 곱한 값인 16.5분이므로 총 걸리는 시간은 28.4분이 된다. 그러므로 본 발명의 실시예에 따른 방법은 종래의 방법에 비하여 7.6분(약 21%)의 시간을 단축할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구의 범위와 특허청구의 범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 디펙을 찾기 위해 그 트랙에서 읽을 때 전 트랙을 한번 읽지 않고 디스크 콘트롤러의 시퀀스 동작을 한 트랙을 읽고 중지하지 않고 계속 여러번 읽음으로써 디펙을 검증하여 걸리는 시간의 총 33%에 달하는 오버헤드를 줄이는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 하드 디스크 드라이브 번-인 테스트 공정을 단축하기 위한 방법에 있어서,

   번-인 테스트 공정시 테스트용 데이타 패턴이 기록된 트랙을 한번의 리드 시퀀스에서 다수번 읽어 해당 트랙에서의 디펙을 검출함을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 디스크상의 해당 존의 트랙에 있는 데이타 섹터들의 위치정보가 저장하는 저장부내 서보 세그먼트 영역을 디스크의 각 존에 있는 데이타섹터 수에 맞게 설정하고, 첫 서보시작 세그먼트를 서보 포인터로서 설정함을 특징으로 하는 방법.