專利名稱：利用動態(tài)參數(shù)測試檢測滑塊－磁盤干擾的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試硬盤驅(qū)動器等的組件。更具體地說，本發(fā)明涉及在組件級磁性測試時檢測滑塊-磁盤干擾。
背景技術(shù)：
硬盤驅(qū)動器是常用的信息存儲裝置，主要由被磁讀寫元件訪問的一系列可轉(zhuǎn)動磁盤組成。這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移元件(通常稱為轉(zhuǎn)換器)一般由滑塊體承載并嵌入在滑塊體中，滑塊體被保持在形成于磁盤上的分立數(shù)據(jù)磁道上方的靠近的相對位置上，以便能進行讀寫操作。為了相對于磁盤表面適當(dāng)定位轉(zhuǎn)換器，在滑塊體上形成的氣浮表面(ABS)經(jīng)受著流體氣流，后者提供足以使滑塊和轉(zhuǎn)換器在磁盤數(shù)據(jù)磁道上方”浮動”的浮力。磁盤的高速旋轉(zhuǎn)沿其表面在基本上平行于磁盤切線速度的方向上產(chǎn)生空氣流或風(fēng)流?？諝饬骱突瑝K體的ABS相配合，使滑塊能在旋轉(zhuǎn)的磁盤上浮動。實際上，由于這種自激勵的氣浮，使懸置的滑塊與磁盤表面物理上分隔開。
ABS設(shè)計中的一些主要目的是使滑塊及其附有的轉(zhuǎn)換器能盡可能靠近旋轉(zhuǎn)磁盤的表面浮動，且無論在任何可變的浮動條件下能均勻地保持所述恒定的接近距離。氣浮滑塊和旋轉(zhuǎn)磁盤之間的高度或分隔間隙通常定義為浮動高度。一般來說，已安裝的轉(zhuǎn)換器或讀寫元件僅在旋轉(zhuǎn)磁盤表面上方大約幾微英寸處浮動?；瑝K的浮動高度被認為是影響已安裝的讀/寫元件的磁盤讀出和記錄能力的最重要的參數(shù)之一。相對地小的浮動高度使轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)磁盤表面上不同數(shù)據(jù)比特位置之間的較高的分辨率，從而提高了數(shù)據(jù)密度和存儲容量。隨著利用較小但仍強大的磁盤驅(qū)動器的小而輕的筆記本電腦的日益普及，對越來越小的浮動高度的需求在不斷地增長。
如

圖1所示，已知的用于共雙體滑塊5的ABS設(shè)計可以由沿面對磁盤的滑塊表面的外緣延伸的一對導(dǎo)軌2和4形成。包括各種表面積和幾何形狀的三個或更多個導(dǎo)軌的其它ABS配置也已開發(fā)。兩個導(dǎo)軌2和4通常沿至少部分滑塊體的長度延伸，從前緣6到后緣8。前緣6定義為在經(jīng)過滑塊5的長度向后緣8運行之前旋轉(zhuǎn)磁盤所經(jīng)過的滑塊的邊緣。如圖所示，前緣6有錐度，盡管這種機加工通常會有很大的不希望有的公差。轉(zhuǎn)換器或磁性元件7通常都安裝在沿滑塊后緣8的某個位置，如圖1所示。導(dǎo)軌2和4形成滑塊在其上浮動的氣浮表面，并在與旋轉(zhuǎn)磁盤所形成的空氣流接觸時提供必要的浮力。當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時，所產(chǎn)生的風(fēng)或空氣流在雙體滑塊導(dǎo)軌2和4之間和下面流動。當(dāng)空氣流通過2和4的下面時，導(dǎo)軌和磁盤之間的空氣壓力增加，從而提供正向加壓和浮力。雙體滑塊通常形成足夠量的浮力，或正負載力，使滑塊在旋轉(zhuǎn)磁盤上的適當(dāng)高度浮動。沒有導(dǎo)軌2和4時，滑塊體5的大表面積會產(chǎn)生過大的氣浮表面積。一般來說，當(dāng)氣浮表面積增大時，所形成的浮力也增加。沒有導(dǎo)軌，滑塊就會浮動得離旋轉(zhuǎn)磁盤太遠，而沒有了低浮動高度的全部所述優(yōu)點。
如圖2所示，磁頭萬向架組件40往往為滑塊提供多種自由度，例如描述滑塊浮動高度的垂直間距、或傾斜角和滾動角等。如圖2所示，懸架74將HGA40保持在移動的磁盤76(有邊緣70)的上方并按箭頭80所示的方向移動。在圖2所示的磁盤驅(qū)動器工作時，傳動器72使所述HGA在磁盤76的各種直徑的弧線75上(例如內(nèi)徑(ID)、中間直徑(MD)和外徑(OD))移動。
隨著滑塊的浮動高度降低，滑塊ABS和磁盤表面之間的干擾頻度增加。這種干擾常稱為”磁頭-磁盤干擾”(HDI)。它包括滑塊和磁盤之間的直接接觸以及通過磁盤表面上的碎片、潤滑劑等的間接接觸。HDI越大，對滑塊及其ABS的磨損和破壞越大。HDI可直接損壞讀-寫磁頭，或因氣浮不起作用導(dǎo)致災(zāi)難性故障。
為克服與HDI關(guān)聯(lián)的問題，設(shè)定關(guān)于滑塊浮動高度的容差。這樣，可以假定如果測量的滑塊浮動高度太低，則會有過多的HDI，對硬盤驅(qū)動器的工作會產(chǎn)生負面影響。但是如上所述，滑塊的浮動高度越低，驅(qū)動器的數(shù)據(jù)容量越大。
利用浮動高度容差來控制HDI的一個問題是隨著傳統(tǒng)滑塊的浮動高度下降，容差也變得越嚴格?；瑝K的典型浮動高度是幾個毫微米。磁盤和滑塊表面外形的變化、兩個表面的變化、以及碎片/潤滑劑的積聚、遷移和從兩個表面上掉下，給在任何特定時間對浮動高度的測量增加了復(fù)雜性。
由于滑塊已變得越來越小，就更難包括傳統(tǒng)的間隔傳感器，例如電容探頭、光子探頭等。而且，如本專業(yè)中已知的，對透明磁盤上滑塊浮動高度的測試會引起附加的問題。由于透明磁盤和驅(qū)動器中所用的磁盤在安裝條件、磁盤粗糙度、以及因”摩擦-充電”引起的靜電吸引等方面的不同，對透明磁盤上浮動高度的測量可能與磁盤上的浮動高度不相關(guān)。而且，在這么低的浮動高度上對浮動高度的測量分辨率會非常差，并且在透明磁盤上測量浮動高度會引起滑塊的污染或靜電放電(ESD)損壞。
由于浮動高度在滑塊的各特定區(qū)域上各不相同，所以有人曾建議在氣浮表面的非常小的區(qū)域上測量浮動高度。例如，”磁間距”是直接在讀寫磁頭下面的間距并可通過分析來自讀寫磁頭的讀回信號來加以測量。測量磁間距時，對磁盤速度、空氣壓力、滑塊-磁盤界面中的氣體成分加以控制，以降低滑塊的浮動高度。還可以通過在滑塊-磁盤界面上加DC電壓來降低浮動高度?？梢岳缋肳allace公式來計算磁間距的變化。這樣，可以將其磁間距顯著降低的滑塊假定為具有適當(dāng)?shù)母痈叨冉缦?。要實現(xiàn)這種磁間距的測量方法需要相當(dāng)昂貴的設(shè)備，而且不能保證滑塊的其它部分不碰擊磁盤。
本專業(yè)中已知的一些方法不是推斷滑塊的浮動高度，而是試圖直接檢測HDI。例如，可以利用應(yīng)力計或通過電動機功率損耗來測量滑塊和磁盤之間的摩擦?？梢愿鶕?jù)滑塊的聲頻發(fā)射或通過壓電傳感器來測量滑塊-磁盤的碰擊?？梢酝ㄟ^讀回信號中的幅度、頻率或相位調(diào)制來檢測滑塊位置相對于磁盤的擾動。測量這些參數(shù)所需的設(shè)備會很昂貴，并且可能不能檢測輕微的磁頭-磁盤干擾。HDI檢測的另一種方法是檢測讀-寫磁頭中的溫度變化。和上述磁間距測量一樣，被監(jiān)控的唯一區(qū)域是讀寫磁頭，而滑塊上的其它區(qū)域可能會碰擊磁盤。
鑒于上述原因，有必要直接測量HDI，同時要避免本專業(yè)中所見的成本和測量問題。
發(fā)明概述按照本發(fā)明的實施例，在動態(tài)參數(shù)測試過程中對HDI進行推理估測?；瑝K和讀寫磁頭在磁盤上完全寫入的磁道上位移若干步?？梢砸赃@樣的方式處理動態(tài)參數(shù)測試過程中的幅度測量，即，提供磁道配準不良測量值，在此實例中，所述測量值可以表示HDI。最好在不需要附加設(shè)備和處理的情況下進行所述測量。
在目前的制造過程中，磁頭萬向架組件(HGA)40以常規(guī)方式在旋轉(zhuǎn)磁盤上浮動以測試其磁性能。這種過程或者稱為MAG測試，或者更準確地稱為動態(tài)參數(shù)(DP)測試。DP測試還包括子程序，稱為”磁道-分布測試”。在磁道-分布測試中，將隔離的磁道寫到磁盤上。然后使讀出磁頭在寫入的磁道上位移許多(大約100)步。顯然，在讀出磁頭完全對準寫入磁道時讀回信號的幅度最大。通過分析讀回信號幅度的升降來獲得讀出轉(zhuǎn)換器和寫入轉(zhuǎn)換器二者的寬度。
目前，磁道-分布測試完全為了磁性目的而進行。但按照本發(fā)明的實施例，磁道-分布也可呈現(xiàn)HDI的跡象。通過適當(dāng)分析磁道-分布，可以確定HDI的嚴重程度。
附圖簡要說明圖1是本專業(yè)中已知的具有讀寫磁頭的滑塊裝置的透視圖。
圖2是本專業(yè)中已知的磁盤驅(qū)動器裝置的透視圖。
圖3是在磁盤驅(qū)動器中按照本發(fā)明實施例相對于磁道定位的滑塊的平面圖。
圖4是按照本發(fā)明實施例的方法的流程圖。
圖5是用于實施按照本發(fā)明實施例的方法的系統(tǒng)的方框圖。
圖6a-b是示出在動態(tài)參數(shù)測試時幅度的測量結(jié)果的曲線圖。
詳細說明參閱圖3，圖中示出移動的磁盤上的滑塊103的視圖。在所述實施例中，滑塊103是簡單的雙體滑塊，具有讀寫磁頭105，但本發(fā)明并不限于這種滑塊?；瑝K103連接到懸浮件和驅(qū)動器(例如lead scres和壓電激勵器)，使得它能夠被定位在移動的磁盤105上方的指定位置。為清晰起見，圖3中沒有示出懸浮件和驅(qū)動器電動機。按照本發(fā)明的實施例，滑塊103(具體地說，讀寫磁頭105)在移動的磁盤109上相對于單一記錄磁道101被移動許多步(107)。在此實施例中，滑塊以長度S的增量(例如S＝5毫微米)移動，并且完整和均勻地記錄磁道101。
參閱圖4，圖中示出按照本發(fā)明實施例測量滑塊103的HDI的方法的流程圖。在方框201，進行動態(tài)參數(shù)測試，獲得幅度A。在此實施例中，在多個指標點(例如圖3中的元件107)獲得幅度A。這樣，以系列A(i)的形式獲得幅度A，其中i是指標，且i＝1，2，3，...，n。指標i的每個增量代表讀出磁頭向前移動一步。在此實施例中，讀寫磁頭在磁道分布101之外的各點之間通過。
在方框203，根據(jù)幅度A產(chǎn)生斜率或靈敏度分布B(i)，使得B(i)＝A(i+1)-A(i)方程1已知B(i)，就可產(chǎn)生變平滑的斜率分布C(i)(方框205，式中i＝m+1，m+2，...，n-(m+1)且j＝i-m，i-m+1，...，I，i+1，...，im1，i+m。
C(i)=12m+1·Σj=i-mj=i+mB(j)]]>方程2可以認為C(i)是B(i)的移動平均值，因為它有時取B(i)數(shù)值的子集。對于移動平均值，為對稱之故在此實施例中選擇了偶數(shù)的數(shù)據(jù)點(即，以點m+1為中心的2m+1個數(shù)據(jù)點)。在此實施例中，移動平均值的范圍，即2m+1，選擇在磁道寬度的八分之一或四分之一之間。而且，在此實施例中，選擇了均勻加權(quán)1/(2m+1)，雖然非均勻加權(quán)也可以使用。
可以把原始斜率分布B(i)和平滑的斜率分布C(i)之間的垂直距離指定為D(i)，其中D(i)＝|C(i)-B(i)| 方程3式中i＝m+1，m+2，...，n-(m+1)。
由于上述方程1中求微分是相對于指標I的，所以D(i)和A(i)是以相同的單位(即讀回信號的電壓)進行測量的。相應(yīng)的徑向位置誤差E(i)(通常稱為磁道配準不良(TMR))由下式給出E(i)＝SxD(i)/|C(i)| 方程4式中i＝m+1，m＝2，...，n-(m+1)，S為相對于A(i)的上述平均增量(方框209)。
E(i)是包括各種分量或單元的矢量。從上述方程可見，E(i)基于變量A(i)和C(i)，由于讀出磁頭增益的波動，以及各種機械振動，有隨機噪聲影響A(i)和E(i)的數(shù)值。還有與上述數(shù)字平滑方案關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)誤差C(i)，它也影響E(i)。在本發(fā)明的這個實施例中，為了統(tǒng)計的目的，將加權(quán)平均應(yīng)用于E(i)上。最佳加權(quán)與E(i)中的噪聲含量的方差成反比。由于噪聲和斜率C(i)成反比，所以最佳加權(quán)與C(i)的平方成正比。這樣，E(i)的加權(quán)平均值e由下式給出
e≡Σ[C(i)·C(i)·E(i)]Σ[C(i)·C(i)]=S·Σ[|C(i)·D(i)|]Σ[C(i)·C(i)]]]>方程5式中求和的極限從m+1到n-(m+1)(方框209)。這樣，方程5給出了加權(quán)平均磁道配準不良e，以每步的長度單位測量(即在測量A(i)時所取的每一步)。磁道配準不良的加權(quán)均方根ε可由下式求出ϵ=S·Σ[C2(i)·D2(i)]ΣC4(i)]]>方程6式中求和的極限從m+1到n-(m+1)(方框213)。如以下進一步詳述的，就磁道配準不良而言，e和ε可單獨或二者一起用于滑塊配置。
一般來說，當(dāng)滑塊/氣浮在給定磁道半徑上浮動時，它往往不受旋轉(zhuǎn)磁盤外形的影響。如果磁盤非常平整，當(dāng)滑塊從一個徑向位置移動到下一徑向位置時，可以預(yù)期滑塊會在距磁盤均勻高度處浮動。如上所述，磁盤表面很少是平滑的。所以，當(dāng)試圖將滑塊從一個徑向位置移動到另一個徑向位置時，磁盤外形會對滑塊實際浮動處產(chǎn)生影響。這類似于唱針在留聲機唱片上滑過。雖然可以選擇將唱針定位在分隔兩個鄰近溝槽的凸脊上，但唱針總不會定位在凸脊上，而是會定位在一個溝槽之中。由于這種配準不良，讀出信號的幅度與在所述半徑的預(yù)期幅度不匹配。隨著磁盤粗糙度增加，滑塊就會在磁盤外形中的低谷之間跳躍。所以，磁道配準不良與磁盤缺少平滑度以及HDI的程度直接有關(guān)。
參閱圖6a，圖中示出理想的磁道分布(讀回信號幅度和徑向位置之間的關(guān)系)?？梢詫⑺龇植枷鄬τ趶较蛭恢梦⒎?，得出斜率分布或靈敏度分布(相對于徑向位置變化的讀回信號靈敏度)。參閱圖6b，圖中示出實際的磁道分布。把圖6a-b分布之間的差除以靈敏度分布，產(chǎn)生徑向位置誤差分布。對徑向位置誤差進行進一步的統(tǒng)計處理，可以產(chǎn)生代表圖6b中所用滑塊/磁盤的HDI嚴重程度的標量值。但圖6a中的理想磁道分布不能用于特定的滑塊/磁盤組合。按照上述本發(fā)明的實施例，僅產(chǎn)生圖6b的磁道分布(如A(i))。對所述磁道分布微分，產(chǎn)生靈敏度分布(如B(i))，然后通過產(chǎn)生平均斜率(或平均)分布(C(i))使其平滑。平均分布(C(i))可以認為接近于理想靈敏度分布?！崩硐搿膘`敏度分布(C(i))和實際靈敏度分布(B(i))之間的差除以”理想”靈敏度分布就可以用來產(chǎn)生磁道配準不良分布(E(i))。如上所述，TMR分布可以轉(zhuǎn)換成代表例如平均值或均方根的標度值，以便描述滑塊的HDI。
可以在不增加或改動硬件的情況下實現(xiàn)本發(fā)明。可以利用標準DP測試儀(例如Guzik spinstand測試儀或KMY測試儀)中提供的軟件來實現(xiàn)本發(fā)明。參閱圖5，圖中示出磁頭磁盤干擾的測試系統(tǒng)500。測試系統(tǒng)500類似于本專業(yè)中已知的用于在所述實施例中進行磁盤驅(qū)動器組件的動態(tài)參數(shù)測試的那些系統(tǒng)，測試系統(tǒng)500包括帶有待測試的滑塊和磁盤(未示出)的主軸測試臺501。并且提供測試裝置510。在此實施例中，測試裝置包括處理器511，后者按照以上的說明執(zhí)行存儲在存儲器512中的代碼，以便操縱主軸測試臺501中的滑塊并產(chǎn)生有關(guān)HDI的分布和標度值。
雖然已參考上述應(yīng)用對本發(fā)明作了說明，但對優(yōu)選實施例的說明并不能認為有限制的意義。應(yīng)理解，本發(fā)明的各個方面都不限于此文提出的具體敘述、配置或尺寸，這些都應(yīng)取決于各種原理和變量。對本專業(yè)中技術(shù)人員來說，在參閱本發(fā)明公開的內(nèi)容后，所公開裝置的形式上和細節(jié)上的各種修改以及本發(fā)明的其它變型，都是顯而易見的。所以應(yīng)認為所附權(quán)利要求書涵蓋了屬于本發(fā)明真正精神和范圍內(nèi)對所述實施例的任何這種修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種測量磁頭磁盤干擾的方法，所述方法包括在用于記錄數(shù)據(jù)的磁盤上橫過磁道的多個半徑位置上產(chǎn)生對于磁頭的磁道分布；從所述磁道分布產(chǎn)生靈敏度分布；從所述磁道分布產(chǎn)生理想靈敏度分布；基于所述靈敏度和理想靈敏度分布，確定所述磁頭相對于所述磁道的磁道配準不良分布。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定操作包括基于所述靈敏度和理想靈敏度分布，產(chǎn)生垂直距離分布；從所述垂直距離分布和所述理想靈敏度分布，計算所述磁道配準不良分布。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中還包括從所述磁道配準不良分布計算平均徑向位置誤差。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中還包括從所述磁道配準不良分布計算均方根徑向位置誤差。
5.一種測量磁頭磁盤干擾的方法，所述方法包括在用于記錄數(shù)據(jù)的磁盤上橫過磁道的多個半徑上產(chǎn)生對于磁頭的磁道分布，所述磁道分布包括每個半徑的讀回信號的幅度；從所述磁道分布產(chǎn)生斜率分布；從所述斜率分布產(chǎn)生平均斜率分布；從所述斜率和平均斜率分布產(chǎn)生垂直距離分布；以及從所述垂直距離和平均斜率分布產(chǎn)生磁道配準不良分布。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述磁道分布代表所述磁盤上橫過所述磁道的n個半徑的讀回信號幅度，以及所述斜率分布按B(i)＝A(i+1)-A(i)產(chǎn)生，式中A(i)是所述磁道分布，并且i＝1，...，n-1。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述平均斜率分布按下式產(chǎn)生C(i)=12m+1·Σj=i-mj=i+mB(j)]]>式中i＝m+1，...，n-(m+1)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述垂直距離分布按下式產(chǎn)生D(i)＝C(i)-B(i)式中i＝m+1，...，n-(m+1)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述磁道配準不良分布按下式計算E(i)＝SxD(i)/C(i)式中S為在所述磁道上相鄰半徑之間的距離，且i＝m+1，...，n-(m+1)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中還包括按下式計算所述磁道配準不良分布的加權(quán)平均e=S·Σ[C(i)·D(i)]Σ[C(i)·C(i)]]]>式中i＝m+1，...，n-(m+1)。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中還包括按下式計算所述磁道配準不良分布的均方根ϵ=S·Σ[C2(i)·D2(i)]ΣC4(i)]]>式中i＝m+1，...，n-(m+1)。
12.一種測量磁頭磁盤干擾的測試系統(tǒng)，它包括磁盤驅(qū)動器，它包括磁頭和具有至少一個磁道用來記錄數(shù)據(jù)的磁盤；連接到所述磁盤驅(qū)動器的測試裝置，所述測試裝置在橫過所述磁道的多個半徑位置上產(chǎn)生讀出磁頭的磁道分布；從所述磁道分布產(chǎn)生靈敏度分布；從所述磁道分布產(chǎn)生理想靈敏度分布；以及基于所述靈敏度和理想靈敏度分布，確定所述磁頭相對所述磁道的磁道配準不良分布。
13.如權(quán)利要求12所述的測試系統(tǒng)，其中所述測試系統(tǒng)通過基于所述靈敏度和理想靈敏度分布產(chǎn)生垂直距離分布來確定所述磁道配準不良分布；并且從所述垂直距離分布和所述理想靈敏度分布來計算所述磁道配準不良分布。
14.如權(quán)利要求13所述的測試系統(tǒng)，其中所述測試系統(tǒng)根據(jù)所述磁道配準不良分布來計算平均徑向位置誤差。
15.如權(quán)利要求13所述的測試系統(tǒng)，其中所述測試系統(tǒng)根據(jù)所述磁道配準不良分布來計算均方根徑向位置誤差。
16.一種存儲在存儲介質(zhì)中的指令集，所述指令集能夠由處理器執(zhí)行，以便實現(xiàn)測量磁頭磁盤干擾的方法，所述方法包括在用于記錄數(shù)據(jù)的磁盤上橫過磁道的多個半徑位置上產(chǎn)生對于磁頭的磁道分布；從所述磁道分布產(chǎn)生靈敏度分布；從所述磁道分布產(chǎn)生理想靈敏度分布；基于所述靈敏度和理想靈敏度分布，確定所述磁頭相對于所述磁道的磁道配準不良分布。
17.如權(quán)利要求16所述的指令集，其中所述方法中的所述確定操作包括基于所述靈敏度和理想靈敏度分布，產(chǎn)生垂直距離分布；從所述垂直距離分布和所述理想靈敏度分布，計算所述磁道配準不良分布。
18.如權(quán)利要求17所述的指令集，其中所述方法還包括從所述磁道配準不良分布來計算平均徑向位置誤差。
19.如權(quán)利要求17所述的指令集，其中所述方法還包括從所述磁道配準不良分布來計算均方根徑向位置誤差。
全文摘要
描述一種利用動態(tài)參數(shù)測試來計算磁頭磁盤干擾(HDI)的方法。在一個實施例中，基于滑塊/磁頭的讀回信號磁道分布的實際和理想靈敏度分布來計算HDI。
文檔編號G11B5/012GK1735813SQ200480002087
公開日2006年2月15日 申請日期2004年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月14日
發(fā)明者L·-Y·朱, X·-F·張, Y·付, E·T·查 申請人:新科實業(yè)有限公司