KR100855982B1 - 번인 공정에서 온도에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법 및헤드 부상 높이 제어 방법 - Google Patents

번인 공정에서 온도에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법 및헤드 부상 높이 제어 방법 Download PDF

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Abstract

번인 공정에서 온도에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법 및 헤드 부상 높이 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법은, 제1 온도에서 상기 헤드의 제1 부상 높이를 측정하는 단계, 제2 온도에서 상기 헤드의 제2 부상 높이를 측정하는 단계, 및 상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 선형 특성을 이용하여 제3 온도에서의 상기 헤드의 제3 부상 높이를 추정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 고가의 테스트 장치를 이용하지 않고도, 번인 공정 자체에서 각 온도별 헤드 부상 높이를 정확하고 신속하게 산출할 수 있으므로, 테스트하는데 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

번인 공정에서 온도에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법 및 헤드 부상 높이 제어 방법{Method for calculating flying height of a head according to temperature in burn-in process and method for controlling flying height of the head}
도 1은 일반적인 하드디스크 드라이브의 외형을 나타내는 도면이다.
도 2는 FH(Flying Height)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 번인 공정에서의 FH(Flying Height) 산출 방법을 나타내는 상세도이다.
도 4a는 종래 방법에 따라 산출된 FH(Flying Height)를 나타내는 그래프이고, 도 4b는 실제 FH(Flying Height)를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FH(Flying Height) 산출 방법을 나타내는 상세도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 FH(Flying Height) 측정 방법을 나타내는 상세도이다.
도 7은 FOD 전력에 따른 FH(Flying Height)를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 부상 높이 제어 방법을 나타내는 상세도이다.
도 9는 본 발명에 따라 산출된 FH(Flying Height)를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 하드디스크 드라이브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 번인 테스트 공정에서, 각각의 하드디스크 드라이브에 대한 각 온도별 헤드 부상 높이를 산출하고, 상기 산출된 헤드 부상 높이를 이용하여 헤드의 부상 높이를 제어할 수 있는 헤드 부상 높이 산출 방법 및 헤드 부상 높이 제어 방법에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브는 자기 헤드를 통해 디스크로부터 데이터를 판독하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 데이터 저장 장치의 일종이다. 하드디스크 드라이브는 점차 고용량화, 고밀도화 및 경량화되면서 BPI(Bit Per Inch)와 TPI(Track Per Inch)가 증가하는 추세에 있다. 이를 위해, 최근에는 자기 헤드의 부상 높이(Flying Height)를 낮추고, 기록 주파수를 증가시키는 방향으로 하드디스크 드라이브의 개발이 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 하드디스크 드라이브의 외형을 나타내는 도면이다.
하드디스크 드라이브(hard disk drive,100)는 스핀들모터(spindle motor, 114)에 의하여 회전되는 적어도 하나의 디스크(disk,112)를 포함하며, 디스크(112)의 표면에 인접되게 위치한 헤드(head,120)를 또한 포함한다.
헤드(120)는 디스크(112)의 표면에 형성된 자계를 감지하거나 디스크의 표면을 자화시킴으로써 회전하는 디스크(112)로부터 정보를 읽거나 기록할 수 있다. 비 록 도 1에 있어서 단일의 헤드로 도시되어 있지만, 이는 디스크(112)를 자화시키기 위한 기록용 헤드와 디스크(112)의 자계를 감지하기 위한 판독용 헤드로 이루어진다.
헤드(120)는 헤드와 디스크(112)의 표면 사이에 공기 베어링(air bearing)을 생성시키는 구조로 되어 있다. 헤드(120)는 서스펜션(suspension,122)에 결합된다. 헤드(120)와 서스펜션(122)이 결합된 구조를 헤드 스택 어셈블리(head stack assembly,122)이라 한다. 서스펜션(122)은 보이스 코일(voice coil,126)을 갖는 액츄에이터(actuator,124)에 부착되어 있다.
보이스 코일(126)은 보이스 코일 모터(voice coil motor, 130)를 지지하는 마그네틱 어셈블리(magnetic assembly)에 인접되게 위치한다. 보이스 코일(126)에 공급되는 전류는 피봇 베어링(pivot bearing,132)을 중심축으로 액튜에이터(124)를 회전시키는 토크(torque)를 발생시킨다. 액튜에이터(124)의 회전은 디스크(112)의 표면을 가로질러 헤드(120)를 이동시킨다.
도 2는 FH(Flying Height)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 2를 설명하기에 앞서, 최근 헤드의 부상 높이를 제어하기 위해 사용되는 FOD(Flying on Demand) 기술에 대해 설명한다. 상기 FOD 기술은 서로 다른 부상 높이를 가지는 헤드들을 목표 간격(target clearance)에 균일하게 유지시키기 위해 각각의 헤드 내부에 일종의 히터(이하, FOD 히터)를 장착하여 헤드와 디스크 간의 간격을 조절하는 기술이다. 상기 FOD 기술을 사용하면, 헤드와 디스크 간에 균일한 HDI(Head Disk Interface) 성능을 보장할 수 있고, 헤드 부상 높이의 제어를 통한 BER(Bit Error Rate) 성능을 개선할 수 있다.
도 2를 참조하면, 슬라이더(222)의 일단에 장착되는 헤드(230)는, 기록용 헤드(236), 판독용 헤드(232), 기록용 헤드(236), 및 판독용 헤드(232)의 사이에 위치하는 FOD 히터(234)로 이루어진다. 디스크(212)의 회전에 의해 형성된 에어 베어링(air bearing)으로 인해, 헤드(230)는 디스크(212)와 일정한 간격을 유지한 채 디스크(212) 표면을 부상(floating)한다.
헤드(230)와 디스크(121)의 목표 간격이 A+B+C라고 가정할 때, 헤드(230)의 부상 높이는, 에어 베어링 시스템 또는 기계적인 내성으로 인해 B+C까지 낮아질 수 있고, 온도 또는 고도와 같은 환경적인 변화로 인해 C까지 낮아질 수 있다. 여기서, C는 이상적인 디스크 표면(210)에 대한 높이 변화를 나타낸다. 한편, FOD 히터(234)에 일정한 전류를 인가하면 헤드(230)의 부상 높이를 제어할 수 있다.
도 3은 종래의 번인 공정에서의 FH(Flying Height) 산출 방법을 나타내는 상세도이다.
번인 공정을 수행하기 위해서, 번인 챔버(chamber)에 복수 개의 하드디스크 드라이브들을 삽입한다. 상기 하드디스크 드라이브들은 동일한 환경(예를 들어, 온도, 습도, 및 압력)에서 동일한 프로세스에 의해 제조된다. 상기 번인 공정은 헤드 특성 또는 디스크 특성을 검사하고, 디스크 용량을 결정하기 위한 일련의 과정이다.
상기 번인 챔버에 삽입되는 하드디스크 드라이브들의 내부에 구비된 헤드들에 대한 상온에서의 헤드 부상 높이를 측정한다(S310). 상기 단계(S310)는 상기 삽 입되는 하드디스크 드라이브 전체에 대해 적용된다. 일반적으로, 상기 번인 챔버는 상온(예를 들어, 25℃)에서 고온(예를 들어, 55℃)까지 온도를 조절할 수 있도록 설계된다.
상기 번인 챔버에 삽입되는 하드디스크 드라이브들 중 하나의 하드디스크 드라이브를 샘플링한다(S320). 그 후 상기 샘플링된 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 헤드에 대한 각 온도별 부상 높이를 측정한다(S330). 예를 들어, 저온(0℃), 상온(25℃), 및 고온(55℃)에서 헤드 부상 높이를 측정한다.
상기 샘플링된 헤드에 대한 온도별 헤드 부상 높이를 이용하여 방정식을 생성한다(S340). 상기 방정식은 온도에 따른 헤드 부상 높이를 나타내는 함수로서, 2차 함수로서 표현될 수 있다. 즉, 온도와 헤드 부상 높이는 선형 관계에 있을 수 있다.
상기 방정식을 이용하여 나머지 하드디스크 드라이브들의 내부에 구비된 헤드들에 대한 온도별 헤드 부상 높이를 추정한다(S350). 즉, 각각의 헤드에 대한 상온에서의 헤드 부상 높이는 이미 실측하였으므로, 나머지 헤드들에 대한 저온 및 고온에서의 헤드 부상 높이를 상기 방정식을 적용하여 추정한다.
도 4a는 종래 방법에 따라 산출된 FH(Flying Height)를 나타내는 그래프이고, 도 4b는 실제 FH(Flying Height)를 나타내는 그래프이다.
도 4a를 참조하면, 상기 샘플링된 헤드(hd1)의 각 온도별 부상 높이는 일정한 선형 함수로 표현될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 온도의 변화량과 헤드 부상 높이의 변화량은 일정한 기울기를 가진 2차 함수로 표현될 수 있음을 알 수 있다. 따 라서, 종래에는 상기 기울기가 동일한 것을 전제로, 나머지 헤드들(hd2,hd3)의 각 온도별 부상 높이를 추정하였다.
그러나, 도 4b를 참조하면, 실제로 측정된 온도별 헤드 부상 높이는 추정된 헤드 부상 높이와 다름을 알 수 있다. 다시 말해, 샘플링된 헤드에 대한 선형함수의 기울기가 다른 헤드들에는 적용될 수 없음을 알 수 있다. 이와 같은 현상은, 동일한 환경에서 동일한 프로세스에서 의해 제조된 부품이라 할지라도, 재질의 변경 또는 헤드 특성의 변경으로 인해 서로 다른 특징을 갖는 데 기인한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 서로 다른 헤드 특성 및 디스크 특성을 갖는 하드디스크 드라이브에 대해 번인 공정 자체에서 각 온도별 헤드 부상 높이를 효과적으로 산출할 수 있는 헤드 부상 높이 산출 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 번인 테스트 대상이 되는 하드디스크 드라이브 각각에 대한 저온에서의 헤드 부상 높이를 정확하게 예측할 수 있는 헤드 부상 높이 산출 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 번인 공정에서 측정된 각 온도별 헤드 부상 높이를 이용하여, 헤드가 트랙을 추종할 때 헤드가 디스크에 대해 목표 간극을 유지한 채 부상할 수 있도록 헤드의 부상 높이를 제어할 수 있는 헤드 부상 높이 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법은, 번인 공정에서 온도에 따른 헤드의 부상 높이를 산출하는 방법에 있어서, (a)제1 온도에서 상기 헤드의 제1 부상 높이를 측정하는 단계, (b)제2 온도에서 상기 헤드의 제2 부상 높이를 측정하는 단계, 및 (c)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 선형 특성을 이용하여 제3 온도에서의 상기 헤드의 제3 부상 높이를 추정하는 단계를 구비한다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계는, (d)상기 헤드의 내부에 구비된 FOD 히터에 전력을 공급하는 단계, (e)상기 전력을 증가시키면서 상기 헤드의 터치다운 여부를 판단하는 단계, (f)상기 헤드의 터치다운 시점에서의 상기 전력을 측정하는 단계, 및 (g)상기 측정된 전력을 이용하여 상기 부상 높이를 산출하는 단계로 이루어진다. 여기서, 상기 (g) 단계는, Wallace 공간 손실 방정식을 이용할 수 있다.
바람직하게는, (h)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 기울기를 이용하여 소정의 가중치를 계산하는 단계; 및 (i)상기 제3 부상 높이에 상기 가중치를 적용하여 수정된 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비한다.
바람직하게는, 상기 가중치는,
Figure 112007016122250-pat00001
(여기서, W는 가중치, A는 기울기, σ는 산포도)이다. 여기서, 상기 산포도는, 0.08324일 수 있다.
바람직하게는, (j)상기 수정된 제3 부상 높이가 상기 제1 부상 높이 이상인지를 판단하는 단계, 및 (k)상기 수정된 제3 부상 높이가 상기 제1 부상 높이 미만 인 경우, 상기 수정된 제3 부상 높이를 상기 제1 부상 높이로 교체하는 단계를 더 구비한다.
바람직하게는, 상기 제3 온도는 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도보다 저온이다. 여기서, 상기 제1 온도는 20℃ ~ 30℃이고, 상기 제2 온도는 50℃ ~ 60℃이며, 상기 제3 온도는 -5℃ ~ 5℃일 수 있다.
여기서, 상기 온도는, 상기 헤드를 구비하는 하드디스크 드라이브를 테스트하기 위한 테스트 장치에 의해 제공되는 온도일 수 있다. 바람직하게는, 상기 온도는, 상기 헤드를 구비하는 하드디스크 드라이브의 내부 온도이다. 상기 온도는, 상기 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 써미스터를 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법은, 번인 공정에서 온도에 따른 헤드의 부상 높이를 산출하는 방법에 있어서, (a)제1 온도에서 상기 헤드의 제1 부상 높이를 측정하는 단계, (b)상기 제1 온도보다 고온인 제2 온도에서 상기 헤드의 제2 부상 높이를 측정하는 단계 및 (c)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 선형 특성을 이용하여 상기 제1 온도보다 저온인 제3 온도에서의 상기 헤드의 제3 부상 높이를 추정하는 단계를 구비한다.
바람직하게는, (d)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 기울기를 이용하여 소정의 가중치를 계산하는 단계, 및 (e)상기 제3 부상 높이에 상기 가중치를 적용하여 수정된 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비한다. 여기서, 상기 (c) 단계는, 보외법(extrapolation)을 통해 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 온도 및 제2 온도는, 상기 헤드를 구비하는 하드디 스크 드라이브를 테스트하기 위한 테스트 장치에 의해 제공되는 온도이고, 상기 제3 온도는, 상기 테스트 장치에 의해 제공될 수 없는 온도이다. 여기서, 상기 온도는, 상기 헤드를 구비하는 하드디스크 드라이브의 내부 온도일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법은, 번인 공정에서 온도에 따른 헤드의 부상 높이를 산출하는 방법에 있어서, (a)제1 온도에서 상기 헤드의 제1 부상 높이를 측정하는 단계, (b)상기 제1 온도보다 고온인 제2 온도에서 상기 헤드의 제2 부상 높이를 측정하는 단계, (c)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이를 바탕으로 온도와 헤드 부상 높이의 상관관계를 나타내는 2차 방정식을 생성하는 단계, 및 (d)상기 2차 방정식을 이용하여 상기 제1 온도보다 저온인 제3 온도에서의 상기 헤드의 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 구비한다.
바람직하게는, (e)상기 제3 부상 높이에 소정의 가중치를 부가하여 수정된 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비한다. 여기서, 상기 가중치는, 상기 2차 방정식의 기울기를 변수로 한다.
바람직하게는, 상기 헤드 부상 높이 산출 방법은, 상기 헤드를 포함하는 하드디스크 드라이브의 다른 헤드들에 대해서도 각각 적용되고, 번인 챔버에 삽입되는 모든 하드디스크 드라이브에 대해 개별적으로 적용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 부상 높이 제어 방법은, 번인 공정에서 얻어진 데이터 값에 기초하여 헤드의 부상 높이를 제어하는 방법에 있어서, (a)제1 온도에서의 상기 헤드의 제1 부상 높이와 제2 온도에서의 상기 헤드의 제2 부상 높이의 선형 특성을 이용하여 제3 온도에서의 상기 헤드의 제3 부상 높이를 추정하는 단계, (b)상기 제1 내지 제3 온도에 대응되는 상기 제1 내지 상기 제3 부상 높이를 디스크의 MC(Maintenance Cylinder) 영역에 저장하는 단계, 및 (c)상기 헤드가 트랙을 추종할 때, 상기 MC 영역에 저장된 각각의 부상 높이를 바탕으로 헤드의 부상 높이를 제어하는 단계를 구비한다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계는, (a1)상기 헤드의 내부에 구비된 FOD 히터에 전력을 공급하는 단계, (a2)상기 전력을 증가시키면서 상기 헤드의 터치다운 여부를 판단하는 단계, (a3)상기 헤드의 터치다운 시점에서의 상기 전력을 측정하는 단계, (a4)상기 측정된 전력을 이용하여 상기 제1 부상 높이 및 제2 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비한다.
바람직하게는, 상기 (c) 단계는, (c1)하드디스크 드라이브의 내부 온도를 감지하는 단계, (c2)상기 MC 영역에 저장된 데이터를 판독하는 단계, (c3)상기 판독된 데이터를 이용하여 상기 내부 온도에 상응하는 헤드 부상 높이를 산출하는 단계, (c4)상기 산출된 헤드 부상 높이를 바탕으로 상기 헤드를 목표 간격으로 유지하기 위한 FOD 전력을 계산하는 단계, 및 (c5)상기 계산된 FOD 전력을 상기 헤드의 내부에 구비된 FOD 히터에 인가하여 상기 헤드의 부상 높이를 제어하는 단계로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 (c3) 단계는, 보간법(interpolation)을 통해 이루어진다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계는, (a5)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 기울기를 이용하여 소정의 가중치를 계산하는 단계, 및 (a6)상기 제3 부상 높이에 상기 가중치를 적용하여 수정된 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비한다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계는, 번인 공정에서 이루어진다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FH(Flying Height) 산출 방법을 나타내는 상세도이다.
번인 공정을 수행하기 위해서, 번인 챔버에 복수 개의 하드디스크 드라이브들을 삽입한다. 상기 하드디스크 드라이브들은 동일한 환경에서 동일한 프로세스에 의해 제조된다. 상기 번인 공정은 헤드 특성 또는 디스크 특성을 검사하고, 디스크 용량을 결정하기 위한 일련의 과정이다.
상기 번인 챔버에 삽입되는 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 헤드에 대한 상온(T1)에서의 헤드 부상 높이(FH1)를 측정한다(S510). 상기 단계(S510)는 각각의 하드디스크 드라이브별로 이루어진다. 또한, 하나의 하드디스크 드라이브가 복수 개의 헤드들을 구비한 경우, 각각의 헤드에 대한 상온에서의 헤드 부상 높이 를 측정한다. 상기 상온(T1)은 20℃ 내지 30℃일 수 있으며, 바람직게는 25℃이다. 그 후, 상기 헤드 부상 높이(FH1)와 상기 온도(T1)를 저장한다.
상기 번인 챔버에 삽입되는 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 헤드에 대한 고온(T2)에서의 헤드 부상 높이(FH2)를 측정한다(S520). 마찬가지로, 상기 단계(S520)는 각각의 하드디스크 드라이브별로 이루어진다. 또한, 하나의 하드디스크 드라이브가 복수 개의 헤드들을 구비한 경우, 각각의 헤드에 대한 고온에서의 헤드 부상 높이를 측정한다. 상기 고온(T2)은 50℃ 내지 60℃일 수 있으며, 바람직하게는 55℃이다. 그 후, 상기 헤드 부상 높이(FH2)와 상기 온도(T2)를 저장한다. 다만, 상기 단계들(S510,S520)의 순서는 변경될 수 있다.
상기 상온(T1)에서 측정한 헤드 부상 높이(FH1)와 상기 고온(T2)에서 측정한 헤드 부상 높이(FH2)를 이용하여 방정식을 생성한다. 일반적으로 온도와 부상 높이는 선형 관계를 만족하므로, 상기 방정식은 2차 선형 함수로서 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 상온이 T1이고 상기 고온이 T2인 경우, 상기 방정식은 아래와 같은 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112007016122250-pat00002
(여기서, x는 온도, y는 헤드 부상 높이)
상기 방정식을 이용하여 저온(T3)에서의 헤드 부상 높이(FH3)를 추정한다(S540). 즉, 상기 저온(T3)을 상기 방정식에 대입하여 헤드 부상 높이(FH3)를 산 출한다. 상기 저온(T3)은 -5℃ 내지 5℃일 수 있으며, 바람직하게는 0℃이다.
상기 단계(S530)는 각각의 하드디스크 드라이브별로 이루어진다. 또한 하나의 하드디스크 드라이브가 복수 개의 헤드들을 구비한 경우, 각각의 헤드에 대한 저온(T3)에서의 헤드 부상 높이를 추정한다.
본 발명에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법은, 각각의 하드디스크 드라이브에 대한 상온(T1) 및 고온(T2)에서의 헤드 부상 높이들(FH1,FH2)을 측정하고, 측정된 헤드 부상 높이들(FH1,FH2)을 이용하여 저온(T3)에서의 헤드 부상 높이(FH3)를 추정한다. 다만, 저온(T3)에서의 정확한 헤드 부상 높이를 얻기 위해서는, 상기 기울기(A)에 따라 달라지는 소정의 가중치(W)를 추정된 헤드 부상 높이(FH3)에 적용하는 것이 바람직하다.
상기 가중치(W)는 아래와 같은 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112007016122250-pat00003
(여기서, W는 가중치, A는 방정식의 기울기, σ는 산포도)
여기서, 상기 산포도(σ)는 0.08324인 것이 바람직하다.
상기 기울기(A)를 이용하여 가중치(W)를 계산한다(S550). 즉, 가중치(W)는 기울기(A)에 따라 달라지는 값이다. 상기 추정된 헤드 부상 높이(FH3)에 가중치(W)를 승산하여 수정된 헤드 부상 높이(FH4)를 산출한다(S560). 상기 단계(S560)는 각각의 하드디스크 드라이브별로 이루어지며, 하나의 하드디스크 드라이브가 복수 개 의 헤드들을 구비한 경우, 각각의 헤드에 대한 저온(T3)에서의 수정된 헤드 부상 높이를 산출한다.
상기 수정된 헤드 부상 높이(FH4)가 헤드 부상 높이(FH1) 이상인지를 판단한다. 원칙적으로, 온도가 낮아질수록 헤드 부상 높이는 높아지지만, 상기 헤드 부상 높이(FH3)에 가중치(W)를 적용하면 수정된 헤드 부상 높이(FH4)가 헤드 부상 높이(FH1)에 비해 작아질 수도 있다.
따라서, 헤드 부상 높이(FH4)가 헤드 부상 높이(FH1) 이상이면, 헤드 부상 높이(FH4)를 저온(T3)에서의 최종 헤드 부상 높이(FH5)로 결정하고, 헤드 부상 높이(FH4)가 헤드 부상 높이(FH1) 미만이면, 헤드 부상 높이(FH4)를 헤드 부상 높이(FH1)로 교체하고, 헤드 부상 높이(FH1)를 저온(T3)에서의 최종 헤드 부상 높이(FH5)로 결정한다(S580).
상기 최종 헤드 부상 높이(FH5)와 상기 온도(T3)를 디스크의 MC(Maintenance Cylinder) 영역에 저장한다. 따라서, 상온(T1), 고온(T2), 및 저온(T3)에서의 헤드 부상 높이(FH1,FH2,FH5)가 상기 MC 영역에 모두 저장된다. 상기 MC 영역은 디스크의 OD(Outer Diameter) 영역에 존재하며, 통상 20 ~ 30개의 실린더로 구성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 FH(Flying Height)를 측정하는 방법을 나타내는 상세도이다.
특정 온도에서, 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 FOD 히터에 전력을 공급한다(S610). 상기 FOD 히터는 코일로 구성될 수 있다. 상기 전력은 히터 전력 공급 회로에 의해 공급될 수 있다. 상기 FOD 히터에 전력이 공급되면 헤드의 폴 주변 이 팽창하기 시작한다. 상기 폴 주변의 팽창 크기는 상기 FOD 히터에 인가되는 전력에 상응한다.
상기 특정 온도는 테스트 장치에 의해 제공되는 온도이다. 다만, 상기 테스트 장치가 번인 챔버의 온도를 상기 특정 온도로 설정하더라도, 각각의 하드디스크 드라이브의 위치에 따라 각각의 하드디스크 드라이브의 내부 온도는 달라질 수 있다. 따라서, 정밀한 온도 측정을 위해 각각의 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 온도 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 온도 센서는 써미스터일 수 있다.
상기 FOD 히터에 공급하는 전력을 증가한다(S620). 상기 FOD 히터에 공급하는 전력을 증가시킬수록, 상기 폴 주변의 팽창 크기가 증가한다. 그 후, 상기 헤드가 터치 다운되었는지를 판단한다(S630). 상기 헤드의 터치다운 여부는 AGC(Automatic Gain Control) 이득 또는 PES(Position Error Signal) 신호 등을 통해서 확인할 수 있다. 예를 들면, 상기 PES 신호가 임계값을 초과하는 경우, 상기 헤드가 디스크에 터치 다운된 것으로 판정한다.
상기 헤드가 터치 다운된 경우, 그 시점의 FOD 전력을 측정한다(S640). 그 후, 상기 FOD 전력에 상응하는 헤드 부상 높이를 산출한다(S650). 상기 헤드 부상 높이를 산출하기 위해서 Wallace 공간 손실 방정식을 이용할 수 있다. 상기 Wallace 공간 손실 방정식을 이용하여 헤드 부상 높이를 산출하는 방법은 당 업계에서 잘 알려진 기술이므로 구체적인 방법은 생략한다.
도 7은 FOD 전력에 따른 FH(Flying Height)를 나타내는 그래프이다.
일반적으로, 헤드 부상 높이는 온도가 감소할수록 증가한다. 따라서, 저온에 서 헤드의 터치다운을 검출하기 위해 필요한 FOD 전력은, 상온 또는 고온에서 헤드의 터치다운을 검출하기 위해 필요한 FOD 전력에 비해 크다. 따라서, 터치 다운된 시점의 FOD 전력을 검출하면, 도 7에 나타난 그래프를 통해, 상기 검출된 FOD 전력에 상응하는 헤드 부상 높이를 산출할 수 있다. 도 7에서, FH1은 저온에서의 헤드 부상 높이를 나타내고, FH2는 상온에서의 헤드 부상 높이를 나타내며, FH3는 고온에서의 헤드 부상 높이를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 부상 높이 제어 방법을 나타내는 상세도이다.
번인 챔버에 삽입되는 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 헤드에 대한 상온(T1)에서의 헤드 부상 높이(FH1)를 측정한다(S810). 상기 단계(S710)는 각각의 하드디스크 드라이브별로 이루어진다. 상기 상온(T1)은 20℃ 내지 30℃일 수 있으며, 바람직하게는 25℃이다. 그 후, 상기 헤드 부상 높이(FH1)와 상기 온도(T1)를 저장한다(S815).
상기 번인 챔버에 삽입되는 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 헤드에 대한 고온(T2)에서의 헤드 부상 높이(FH2)를 측정한다(S820). 마찬가지로, 상기 단계(S720)는 각각의 하드디스크 드라이브별로 이루어진다. 상기 고온(T2)은 50℃ 내지 60℃일 수 있으며, 바람직하게는 55℃이다. 그 후, 상기 헤드 부상 높이(FH2)와 상기 온도(T2)를 저장한다(S825). 다만, 상기 단계들(S810,S815)과 상기 단계들(S820,S825)의 순서는 변경될 수 있다.
상기 저장된 상온(T1)에서의 헤드 부상 높이(FH1)와 고온(T2)에서의 헤드 부 상 높이(FH2)를 이용하여 저온(T3)에서의 헤드 부상 높이(FH3)를 추정한다(S830). 헤드 부상 높이(FH3)는 상술한 방정식을 이용하여 추정할 수 있다. 또한, 헤드 부상 높이(FH3)를 추정하기 위해서 보외법(Extrapolation)을 이용할 수도 있다.
다만, 정확한 데이터를 얻기 위해, 헤드 부상 높이(FH3)에 가중치를 적용하여 수정된 헤드 부상 높이(FH4)를 산출할 수도 있다. 그 후, 상기 헤드 부상 높이(FH3)와 상기 온도(T3)를 저장한다(S835). 상기 단계들(S810 내지 S835)은 번인 공정에서 이루어진다.
상기 단계들(S815,S825,S835)은 상기 단계들(S810,S820,S830)이 완료된 후에 이루어질 수 있다. 즉, 상기 단계들(S815,S825)은 상기 단계(S835)와 동일하게 이루어질 수 있다. 상기 최종 온도별 헤드 부상 높이(FH1,FH2,FH3)는 디스크의 MC(Maintenance Cylinder) 영역에 저장하는 것이 바람직하다. 상기 MC 영역은 통상 수십 개의 실린더로 이루어진다.
그 후, 하드디스크 드라이브의 동작시, 상기 하드디스크 드라이브의 내부 온도를 감지한다(S840). 상기 내부 온도는 온도 센서를 통해 감지될 수 있다. 상기 온도 센서는 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 전치 증폭기 내에 위치할 수 있다. 상기 단계(S840)에서 감지된 온도는 컨트롤러로 전달된다.
컨트롤러는 MC 영역에 저장된 데이터를 판독한다(S845). 상기 저장된 데이터는 각 온도별(상온, 고온, 및 저온) 헤드 부상 높이를 나타낸다. 상기 저장된 데이터를 이용하여 상기 감지된 내부 온도에 상응하는 헤드 부상 높이를 산출한다(S850).
다만, 상기 온도들(상온, 고온 및 저온)은 샘플링된 값이므로, 상기 내부 온도에 상응하는 헤드 부상 높이를 산출하기 위해서는, 보간법(Interpolation)을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 내부 온도에 상응하는 헤드 부상 높이가 산출되면, 컨트롤러는 헤드 부상 높이를 최적화시키기 위해서 FOD 히터에 최적화된 전력을 공급한다(S855). 즉, FOD 전력 공급 회로에서 공급되는 전력을 제어함으로써, 상기 헤드가 디스크와 일정한 간격을 유지한 채 부상할 수 있도록 제어한다.
도 9는 본 발명에 따라 산출된 FH(Flying Height)를 나타내는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 복수 개의 헤드가 각각 온도에 따라 다른 헤드 부상 높이를 가짐을 알 수 있다. 또한, 온도별 헤드 부상 높이를 나타내는 2차 방정식의 기울기도 각각의 헤드마다 다름을 알 수 있다.
본 발명에서는 상온에서의 헤드 부상 높이와 고온에서의 헤드 부상 높이를 직접 측정하고, 상기 측정된 데이터를 기초로 저온에서의 헤드 부상 높이를 추정한다. 또한 상기 추정된 헤드 부상 높이에 소정의 가중치를 적용함으로써 정확한 헤드 부상 높이를 산출한다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상기 구성으로 인해, 본 발명에 따른 헤드 부상 높이 산출 방법은, 고가의 테스트 장치를 이용하지 않고도, 번인 공정 자체에서 각 온도별 헤드 부상 높이를 정확하고 신속하게 산출할 수 있으므로, 테스트하는데 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 헤드 부상 높이 제어 방법은, 상기 산출된 데이터를 기초로 FOD 히터에 공급되는 전력을 조절하는 방식으로 헤드의 부상 높이를 제어할 수 있으므로, 데이터를 기록하거나 판독할 때, BER(Bit Error Rate)를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (28)

  1. 번인 공정에서 온도에 따른 헤드의 부상 높이를 산출하는 방법에 있어서,
    (a)제1 온도에서 상기 헤드의 제1 부상 높이를 측정하는 단계;
    (b)제2 온도에서 상기 헤드의 제2 부상 높이를 측정하는 단계; 및
    (c)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 선형 특성을 이용하여 제3 온도에서의 상기 헤드의 제3 부상 높이를 추정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계 또는 (b) 단계는,
    (d)상기 헤드의 내부에 구비된 FOD 히터에 전력을 공급하는 단계;
    (e)상기 전력을 증가시키면서 상기 헤드의 터치다운 여부를 판단하는 단계;
    (f)상기 헤드의 터치다운 시점에서의 상기 전력을 측정하는 단계; 및
    (g)상기 측정된 전력을 이용하여 상기 제1 부상 높이 또는 상기 제2 부상 높이를 측정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (g) 단계는,
    Wallace 공간 손실 방정식을 이용하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    (h)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 기울기를 이용하여 소정의 가중치를 계산하는 단계; 및
    (i)상기 제3 부상 높이에 상기 가중치를 승산하여 수정된 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    (j)상기 수정된 제3 부상 높이가 상기 제1 부상 높이 이상인지를 판단하는 단계; 및
    (k)상기 수정된 제3 부상 높이가 상기 제1 부상 높이 미만인 경우, 상기 수정된 제3 부상 높이를 상기 제1 부상 높이로 교체하는 단계를 더 구비한 것을 특징 으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 온도는 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도보다 저온인 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 온도는 20℃ ~ 30℃이고, 상기 제2 온도는 50℃ ~ 60℃이며,
    상기 제3 온도는 -5℃ ~ 5℃인 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 온도 및 제2 온도는,
    상기 헤드를 구비하는 하드디스크 드라이브를 테스트하기 위한 테스트 장치에 의해 제공되는 온도인 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 온도 및 제2 온도는,
    상기 헤드를 구비하는 하드디스크 드라이브의 내부 온도인 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 온도 및 제2 온도는,
    상기 하드디스크 드라이브의 내부에 구비된 써미스터를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  13. 번인 공정에서 온도에 따른 헤드의 부상 높이를 산출하는 방법에 있어서,
    (a)제1 온도에서 상기 헤드의 제1 부상 높이를 측정하는 단계;
    (b)상기 제1 온도보다 고온인 제2 온도에서 상기 헤드의 제2 부상 높이를 측정하는 단계; 및
    (c)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 선형 특성을 이용하여 상기 제1 온도보다 저온인 제3 온도에서의 상기 헤드의 제3 부상 높이를 추정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    (d)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 기울기를 이용하여 소정의 가중치를 계산하는 단계; 및
    (e)상기 제3 부상 높이에 상기 가중치를 적용하여 수정된 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    보외법(extrapolation)을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제1 온도 및 제2 온도는,
    상기 헤드를 구비하는 하드디스크 드라이브를 테스트하기 위한 테스트 장치에 의해 제공되는 온도이고, 상기 제3 온도는,
    상기 테스트 장치에 의해 제공될 수 없는 온도인 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  17. 삭제
  18. 번인 공정에서 온도에 따른 헤드의 부상 높이를 산출하는 방법에 있어서,
    (a)제1 온도에서 상기 헤드의 제1 부상 높이를 측정하는 단계;
    (b)상기 제1 온도보다 고온인 제2 온도에서 상기 헤드의 제2 부상 높이를 측정하는 단계;
    (c)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이를 바탕으로 온도와 헤드 부상 높이의 상관관계를 나타내는 2차 방정식을 생성하는 단계; 및
    (d)상기 2차 방정식을 이용하여 상기 제1 온도보다 저온인 제3 온도에서의 상기 헤드의 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    (e)상기 제3 부상 높이에 소정의 가중치를 부가하여 수정된 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 가중치는,
    상기 2차 방정식의 기울기를 변수로 하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 헤드 부상 높이 산출 방법은,
    상기 헤드를 포함하는 하드디스크 드라이브의 다른 헤드들에 대해서도 각각 적용되는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  22. 제18항에 있어서, 상기 헤드 부상 높이 산출 방법은,
    번인 챔버에 삽입되는 모든 하드디스크 드라이브에 대해 개별적으로 적용되는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 산출 방법.
  23. 번인 공정에서 얻어진 데이터 값에 기초하여 헤드의 부상 높이를 제어하는 방법에 있어서,
    (a)제1 온도에서의 상기 헤드의 제1 부상 높이와 제2 온도에서의 상기 헤드 의 제2 부상 높이의 선형 특성을 이용하여 제3 온도에서의 상기 헤드의 제3 부상 높이를 추정하는 단계;
    (b)상기 제1 내지 제3 온도에 대응되는 상기 제1 내지 상기 제3 부상 높이를 디스크의 MC(Maintenance Cylinder) 영역에 저장하는 단계; 및
    (c)상기 헤드가 트랙을 추종할 때, 상기 MC 영역에 저장된 각각의 부상 높이를 바탕으로 헤드의 부상 높이를 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 제어 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    (a1)상기 헤드의 내부에 구비된 FOD 히터에 전력을 공급하는 단계;
    (a2)상기 전력을 증가시키면서 상기 헤드의 터치다운 여부를 판단하는 단계;
    (a3)상기 헤드의 터치다운 시점에서의 상기 전력을 측정하는 단계; 및
    (a4)상기 측정된 전력을 이용하여 상기 제1 부상 높이 및 상기 제2 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 제어 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    (c1)하드디스크 드라이브의 내부 온도를 감지하는 단계;
    (c2)상기 MC 영역에 저장된 데이터를 판독하는 단계;
    (c3)상기 판독된 데이터를 이용하여 상기 내부 온도에 상응하는 헤드 부상 높이를 산출하는 단계;
    (c4)상기 산출된 헤드 부상 높이를 바탕으로 상기 헤드를 목표 간격으로 유지하기 위한 FOD 전력을 계산하는 단계; 및
    (c5)상기 계산된 FOD 전력을 상기 헤드의 내부에 구비된 FOD 히터에 인가하여 상기 헤드의 부상 높이를 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 제어 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 (c3) 단계는,
    보간법(interpolation)을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 제어 방법.
  27. 제23항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    (a5)상기 제1 부상 높이와 상기 제2 부상 높이의 기울기를 이용하여 소정의 가중치를 계산하는 단계; 및
    (a6)상기 제3 부상 높이에 상기 가중치를 적용하여 수정된 제3 부상 높이를 산출하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 제어 방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계는,
    번인 공정에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 헤드 부상 높이 제어 방법.
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