(57)【要約】  【課題】  非常に簡便な方法で磁気ディスク装置組み立て後に発生するGMR素子固定層の磁化方向反転障害を未然に防ぐ事が可能であり、且つ素子部へのダメージも少ない画期的な磁気ヘッドの評価手法を提供する。  【解決手段】  HGA（HEAD  GIMBAL  ASSEMBLY）完成後におけるGMRヘッド１のライトコイルにDC電流を通電し、素子部を熱変形により突き出させ、回転するレーザバンプディスク２上にHGAを浮上させて素子部だけを局所的に衝突させる。また、この衝突時、コアスライダ５上部に固定層磁化方向と逆の磁場（2470Gauss）を印加する。  【選択図】  図１
2006040504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するための磁気ヘッドの評価装置であって、
回転するバンプを有するディスク上に磁気ヘッドを支持する支持部と、
磁気ヘッドのライトコイルに直流電流を供給し、素子部を熱変形により突き出させてバンプに衝突させ衝撃を与える直流電流供給部と、
衝突時にコアスライダ上部に磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向と逆方向の磁場を印加する磁気印加部と、
を備えてなる磁気ヘッドの評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ヘッドの評価装置において、
前記バンプディスクはレーザによりディスク表面にバンプが形成されているレーザバンプであることを特徴とする磁気ヘッドの評価装置。
【請求項３】
磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するための磁気ヘッドの評価方法であって、
回転するバンプディスク上に磁気ヘッドを支持すると共に、磁気ヘッドのライトコイルに直流電流を供給することで、磁気ヘッドの素子部を熱変形により突き出させてバンプと衝突させ、更に、衝突時にコアスライダ上部に磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向と逆方向の磁場を印加することで、磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するようにした磁気ヘッドの評価方法。
【請求項４】
磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するための磁気ヘッドの評価方法であって、
回転するバンプを有さないディスク上でセンス電流供給電圧を観察して第１Ｄｉｂｉｔ波形を取得する第１Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップと、
回転するバンプを有するディスク上に磁気ヘッドを支持すると共に、磁気ヘッドのライトコイルに直流電流を供給することで、磁気ヘッドの素子部を熱変形により突き出させてバンプと衝突させ、更に、衝突時にコアスライダ上部に磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向と逆方向の磁場を印加する衝撃付与ステップと、
回転するバンプを有さないディスク上でセンス電流供給電圧を観察して第２Ｄｉｂｉｔ波形を取得する第２Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップと、
第１Ｄｉｂｉｔ波形と第２Ｄｉｂｉｔ波形を比較し、磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するステップと、
を備えてなる磁気ヘッドの評価方法。
【請求項５】
所定の条件下で磁気ヘッドに衝撃を与え、その衝撃付与の前後において磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察して磁気ヘッドを評価するために用いられるディスクであって、
ディスクを回転させたときに前記磁気ヘッドに衝撃を与えるためのバンプが形成されていることを特徴とするディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッドの評価装置及び評価方法に関し、特に磁気抵抗効果型ヘッド（GMRヘッド）を磁気ディスク装置に組み込む前に行うGMRヘッドの評価であって、磁気ディスク装置への組み込み後にGMRヘッド固定層に磁気的反転障害を引き起こすことがないGMRヘッドを評価することができる磁気ヘッドの評価装置、評価方法及びディスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は、磁気ディスク装置の小型化や大容量化に伴い、より高い再生感度が要求されている。そこで、近年の磁気ヘッドとして、磁気抵抗効果を用いたGMR（スピンバルブ）ヘッドが知られる。
【０００３】
このGMRヘッドにおけるヘッド素子は、スピンバルブ膜の膜厚が20nmと薄く、静電気によるESDに対して非常に弱い特徴がある。この耐電圧は、GMRヘッド素子が普及する前によく使用された誘導型インダクティブ型薄膜ヘッドの耐電圧がほぼ100V以上に対し、GMRヘッドでは約5Vと非常に低い値である。
【０００４】
一方、GMRヘッドは、これまでの研究から、一つの破壊モードが良く知られている。それは、前述したESDによる高電流磁界により生じる磁気的破壊である。これは、高電流による磁界によってスピンバルブ膜内の磁気的安定性が破壊され、物理的破壊は生じないものの磁区が形成される現象である。
【０００５】
更に詳しく説明すると、GMR素子は固定層（PIN層）と自由層と反強磁性層とを有し、固定層と自由層との磁化方向が逆方向の時に抵抗値が高くなって正出力となり、磁化方向が同方向の時に抵抗が低くなって負出力となる特性をもつ。また、固定層は、反強磁性層による交換結合によりトラック幅方向と直角方向である記録媒体からの信号磁束に対向する方向を向いており、自由層は、その両側に置かれた磁区制御用の永久磁石により、トラック幅方向と同じ方向である記録媒体からの信号磁束に対向する方向と直角方向に向いている為、固定層の磁化方向は出力波形の正負の極性を決定する上で重要である。
【０００６】
この固定層にESDが流れると、固定層とは逆の磁界が発生し、固定層の磁化方向（PIN方向）が逆転する磁気的破壊（PIN反転）が発生する。この磁気的破壊は、抵抗変化や形状異常は伴わず、GMR素子の再生波形の異常として現れ、例えば、再生波形の不安定や正側と負側の振幅の異常として現れる。このような磁気的破壊が起こった場合、磁気ヘッドは、正確なデータの検出ができず、データにエラーが生じたり、サーボ信号が再生できず、位置決めができなくなる事態が起こる。従来、このような磁気的破壊を起こしているヘッドはHT（HEAD  TEST）等の評価により、ふるいにかけられ、それ以降の磁気ディスク装置組立て時に上記ヘッドは使用されないようにしていた。
【０００７】
なお、磁気ヘッドの評価方法として、正パルスから負パルスまでの時間間隔Ｔ１と負パルスから正パルスまでの時間間隔Ｔ１より短い時間間隔Ｔ２とが異なる記録パターンを記録媒体に記録し、記録媒体から記録パターンを再生した再生波形の前記時間間隔Ｔ１から間隔Ｔ２とを除算し、この（Ｔ１−Ｔ２）の値が負のときにＧＭＲ素子の固定層の磁化方向が反転したと評価する磁気ヘッドの評価方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−６１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、従来のヘッド試験による評価において、再生波形等の異常がなかったヘッドが、磁気ディスク装置組み立て後の最終試験において、再生波形極性が正規の逆に反転する現象が生じ、データ信号やサーボ信号を誤ってしまう不具合が生じている。これは、おそらく上記評価で再生波形異常が検出されない軽いESDを起こしているヘッドが、装置内に組み込まれる為と考えられ、それが試験中、コンタミ等の軽い衝撃（おそらくマイクロESDと考えられるが、通常、この程度のESDでは固定層の極性異常は発生しない）により、逆磁界が素子上に発生し、磁化反転異常を引き起こしていると推測される。
【０００９】
本発明は、磁気ディスク装置の組立前に行われる磁気ヘッドの評価において、組立後のヘッド素子に磁化反転が起こる磁気ヘッドを信頼性高く検出する事ができ、もって、磁気ディスク装置の組立後に行われる評価において、磁化方向の異常（後発PIN反転現象）が発生しない信頼性の高い磁気ヘッドを提供することができる磁気ヘッドの評価装置及び評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明は、磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するための磁気ヘッドの評価装置であって、回転するバンプを有するディスク上に磁気ヘッドを支持する支持部と、磁気ヘッドのライトコイルに直流電流を供給し、素子部を熱変形により突き出させてバンプに衝突させ衝撃を与える直流電流供給部と、衝突時にコアスライダ上部に磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向と逆方向の磁場を印加する磁気印加部とを備えてなる。
【００１１】
また、本発明の磁気ヘッドの評価装置において、前記バンプディスクはレーザにより回転媒体にバンプが形成されているレーザバンプである。
また、前記衝突時に前記磁気ヘッドにセンス電流を供給するセンス電流供給部を備えることができる。
【００１２】
さらに、センス電流供給電圧を観察する電圧観察部を備えることもできる。
また、前記ディスクの半径方向所定領域において、所定の周方向間隔でバンプが形成され、前記ディスクのバンプが形成された領域とバンプが形成されない領域との間において、前記磁気ヘッドを移動させる移動機構が備えることができる。
【００１３】
また、本発明は、磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するための磁気ヘッドの評価方法であって、回転するバンプディスク上に磁気ヘッドを支持すると共に、磁気ヘッドのライトコイルに直流電流を供給することで、磁気ヘッドの素子部を熱変形により突き出させてバンプと衝突させ、更に、衝突時にコアスライダ上部に磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向と逆方向の磁場を印加することで、磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するようにした。
【００１４】
また、本発明は、磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するための磁気ヘッドの評価方法であって、回転するバンプを有さないディスク上でセンス電流供給電圧を観察して第１Ｄｉｂｉｔ波形を取得する第１Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップと、回転するバンプを有するディスク上に磁気ヘッドを支持すると共に、磁気ヘッドのライトコイルに直流電流を供給することで、磁気ヘッドの素子部を熱変形により突き出させてバンプと衝突させ、更に、衝突時にコアスライダ上部に磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向と逆方向の磁場を印加する衝撃付与ステップと、回転するバンプを有さないディスク上でセンス電流供給電圧を観察して第２Ｄｉｂｉｔ波形を取得する第２Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップと、第１Ｄｉｂｉｔ波形と第２Ｄｉｂｉｔ波形を比較し、磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するステップとを備えてなる。
【００１５】
ここで、前記ディスクの半径方向所定領域において、所定の周方向間隔でバンプが形成され、前記第１Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップと第２Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップでは、前記ディスクのバンプが形成されていない領域上において、前記磁気ヘッドを支持し、前記衝撃付与ステップでは、前記ディスクのバンプが形成された領域上において前記磁気ヘッドを支持することを特徴とすることができる。
【００１６】
また、前記磁気ヘッドの評価は、HGA（HEAD  GIMBAL  ASSEMBLY）完成状態において行われることを特徴とすることができる。
【００１７】
また、本発明は、所定の条件下で磁気ヘッドに衝撃を与え、その衝撃付与の前後において磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察して磁気ヘッドを評価するために用いられるディスクであって、ディスクを回転させたときに前記磁気ヘッドに衝撃を与えるためのバンプが形成されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記ディスクはディスク媒体にレーザによるバンプが形成されていることを特徴とすることができる。また、前記ディスクはバンプが形成されたバンプ領域とバンプが形成されていない非バンプ領域とを有することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上に詳述したように本発明によれば、非常に簡便な方法で磁気ディスク装置組み立て後に発生するGMR素子固定層の磁化方向反転障害を未然に防ぐ事が可能であり、且つ素子部へのダメージも少ない画期的な磁気ヘッドの評価手法を提供することができる。従って、本発明により、評価された磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置はフィールド傷害の少ない高い信頼性を有することとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は本実施の形態における磁気ヘッドの評価方法の説明図、図２は本実施の形態における磁気ヘッドの評価装置を示すブロック図、図３は本実施の形態において用いられるディスクを示す平面図、図４は本実施の形態において用いられるレーザバンプを示す図、図５は本実施の形態のアルゴリズムを示す図、図６は図４の観察結果の一例を示す図である。
【００２２】
本実施の形態における評価方法において、固定層の磁化方向の反転（PIN反転）現象を観察するに際しては、図１に示すように、HGA（HEAD  GIMBAL  ASSEMBLY）を完成してなるGMRヘッド１を、回転するレーザバンプディスク２（レーザにより回転媒体にバンプ（レーザバンプ３）が形成されたディスク）上に支持すると共に、GMRヘッド１のライトコイルにDC電流を通電して素子部を熱変形により突き出させ、回転するレーザバンプディスク２上にエア力によりGMRヘッド１を浮上させてヘッド素子部だけを局所的に衝突させる。また、このとき、GMRヘッド１の上方に棒磁石４を支持して、衝突時にコアスライダ５上部に固定層磁化方向と逆の磁場（2470Gauss）を印加する。また、上記方法に加えて、本実施の形態では、より評価の信頼性を高めるようにセンス電流を供給するようにした。
【００２３】
図２に示す本実施の形態の評価装置では、GMRヘッド１を回転するレーザバンプディスク２上に支持する支持部７と、支持部７を介してGMRヘッド１のライトコイルにDC電流を通電してヘッド素子部を熱変形により突き出させるライトコイル電流供給部８と、GMRヘッド１の上方に支持され、衝突時にコアスライダ上部に固定層磁化方向と逆の磁場（2470Gauss）を印加する棒磁石４と、更にセンス電流を供給するセンス電流供給部９と、その時の電圧を検出する電圧検出部１１とを備える。また、電圧検出部１１による検出結果を表示し、Dibit波形を観察するオシロスコープ（電圧観察部）１２が備えられる。
【００２４】
本実施の形態におけるレーザバンプ３は、図３に示す3.5インチAl基板２（レーザバンプディスク）上のR20〜30ｍｍ内に周方向100μピッチで形成され、そのサイズは、図４に示すように、高さ7nm,径７μmとされている。そして、レーザバンプディスク２は、レーザバンプ３が形成されたR20〜30ｍｍの領域（レーザバンプ領域２ａ）が後述する衝撃付与ステップで使用され、またその外周側であるバンプを形成しない領域（非レーザバンプ領域２ｂ）が後述するDibit波形取得ステップで使用される。
【００２５】
以下、実施の形態の評価方法について図５を用いて説明する。
（第１Dibit波形取得：ステップＳ１）
まず、GMRヘッド１をレーザバンプディスク２の非レーザバンプ領域２ｂ上に支持し、第１（初期）Dibit波形観察を行う。このとき、センス電流は例えば３ｍＡを通電し、ライトコイル電流は例えばAC４０ｍＡ（１００ＭＨｚ）を通電する。ディスク回転周速は例えば41m/s,Yaw angle15°である。この場合例えば図６（Ａ）のような波形が得られる。
（衝撃付与ステップ：ステップＳ２）
次に、GMRヘッド１をディスクのレーザバンプ領域２ａに移動して支持し衝撃を与える。この衝撃付与ステップにおいて、レーザバンプディスク２の回転周速は例えば41m/s,Yaw angle15°、センス電流は例えばIs2.9mA、ライト電流は例えばIw#DC100mA通電しながら10分間衝突させる。また、この時、棒磁石４とコアスライダ５との垂直方向の距離を変えることにより、垂直磁場量を547、1230、1700及び2470gaussと印加量を変えて複数の評価を行った。また、同時に、センス電流の効果を見るため、センス電流有無の評価も行った。
（第２Dibit波形観察：ステップＳ３）
衝突終了後、再度非レーザバンプ領域２ｂにGMRヘッド１を移動して支持し、再びDibit波形の取得を行った図６（Ｂ）。得られた図６（Ａ）、（Ｂ）の第１Dibit波形と第２Dibit波形を比較することで（ステップＳ４）、固定層のPIN極性の反転（PIN反転）の有無を調査した。そして、反転が観察された場合を不良品とし、また反転がない場合を良品（磁気ディスク装置に組み込んでも反転現象を生じない）として評価した。
【００２６】
以上の評価結果を図７に示す。図７によれば、衝撃付与ステップで用いられた垂直磁場量（4条件：547、1230、1700及び2470gauss）にセンス電流を供給しながら試験したGMRヘッドの評価結果が示されており、この図から、垂直逆磁場量が大きくなると、固定層のPIN反転発生率が大きくなる事がわかる。また、センス電流有りの場合の方が固定層のPIN反転が起きやすい事が分かった。従って、センス電流はPIN反転に関し、重要な役割を果たしている事が分かった。次に、衝突後の素子部観察も行ったが、衝突による素子傷等は全く無い事が分かった。これら図７に示される評価を行ったGMRヘッドについて、磁気ディスク装置に組み込んだ後、装置試験でのヘッド固定層のPIN反転発生（装置組み立て後に発生するため後発PIN反転と呼ぶ）を観察した。その観察結果を図８に示している。図８によれば、弱い垂直磁場で試験を行ったＧＭＲヘッドほど、後発PIN反転障害が発生し易い事が判る。
（付記１）磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するための磁気ヘッドの評価装置であって、
回転するバンプを有するディスク上に磁気ヘッドを支持する支持部と、
磁気ヘッドのライトコイルに直流電流を供給し、素子部を熱変形により突き出させてバンプに衝突させ衝撃を与える直流電流供給部と、
衝突時にコアスライダ上部に磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向と逆方向の磁場を印加する磁気印加部と
を備えてなる磁気ヘッドの評価装置。
（付記２）  付記１に記載の磁気ヘッドの評価装置において、
前記バンプディスクはレーザによりディスク表面にバンプが形成されているレーザバンプであることを特徴とする磁気ヘッドの評価装置。
（付記３）  付記１又は付記２に記載の磁気ヘッドの評価装置において、
前記衝突時に前記磁気ヘッドにセンス電流を供給するセンス電流供給部を備えていることを特徴とする磁気ヘッドの評価装置。
（付記４）  付記１乃至付記３のいずれかに記載の磁気ヘッドの評価装置において、
センス電流供給電圧を観察する電圧観察部を備えていることを特徴とする磁気ヘッドの評価装置。
（付記５）  付記１乃至付記４のいずれかに記載の磁気ヘッド装置において、
前記ディスクの半径方向所定領域において、所定の周方向間隔でバンプが形成され、前記ディスクのバンプが形成された領域とバンプが形成されない領域との間において、前記磁気ヘッドを移動させる移動機構が備えられている磁気ヘッドの評価装置。
（付記６）  磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するための磁気ヘッドの評価方法であって、
回転するバンプディスク上に磁気ヘッドを支持すると共に、磁気ヘッドのライトコイルに直流電流を供給することで、磁気ヘッドの素子部を熱変形により突き出させてバンプと衝突させ、更に、衝突時にコアスライダ上部に磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向と逆方向の磁場を印加することで、磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するようにした磁気ヘッドの評価方法。
（付記７）  付記６に記載の磁気ヘッドの評価方法において、
前記衝突時に前記磁気ヘッドにセンス電流を供給することを特徴とする磁気ヘッドの評価方法。
（付記８）  磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するための磁気ヘッドの評価方法であって、
回転するバンプを有さないディスク上でセンス電流供給電圧を観察して第１Ｄｉｂｉｔ波形を取得する第１Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップと、
回転するバンプを有するディスク上に磁気ヘッドを支持すると共に、磁気ヘッドのライトコイルに直流電流を供給することで、磁気ヘッドの素子部を熱変形により突き出させてバンプと衝突させ、更に、衝突時にコアスライダ上部に磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向と逆方向の磁場を印加する衝撃付与ステップと、
回転するバンプを有さないディスク上でセンス電流供給電圧を観察して第２Ｄｉｂｉｔ波形を取得する第２Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップと、
第１Ｄｉｂｉｔ波形と第２Ｄｉｂｉｔ波形を比較し、磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察するステップと、
を備えてなる磁気ヘッドの評価方法。
（付記９）  付記８に記載の磁気ヘッドの評価方法において、
前記ディスクの半径方向所定領域において、所定の周方向間隔でバンプが形成され、前記第１Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップと第２Ｄｉｂｉｔ波形取得ステップでは、前記ディスクのバンプが形成されていない領域上において、前記磁気ヘッドを支持し、前記衝撃付与ステップでは、前記ディスクのバンプが形成された領域上において前記磁気ヘッドを支持することを特徴とする磁気ヘッドの評価方法。
（付記１０）  付記６乃至付記９のいずれかに記載の磁気ヘッドの評価方法において、
前記磁気ヘッドの評価は、HGA（HEAD  GIMBAL  ASSEMBLY）完成状態において行われることを特徴とする磁気ヘッドの評価方法。
（付記１１）  所定の条件下で磁気ヘッドに衝撃を与え、その衝撃付与の前後において磁気ヘッドにおける固定層の磁化方向の反転の有無を観察して磁気ヘッドを評価するために用いられるディスクであって、
ディスクを回転させたときに前記磁気ヘッドに衝撃を与えるためのバンプが形成されていることを特徴とするディスク。
（付記１２）  付記１０に記載のディスクであって、
前記ディスクはディスク媒体にレーザによるバンプが形成されていることを特徴とするディスク。
（付記１３）  付記１０又は付記１１に記載のディスクにおいて、
前記ディスクはバンプが形成されたバンプ領域とバンプが形成されていない非バンプ領域とを有することを特徴とするディスク。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態による磁気ヘッドの評価方法を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態による磁気ヘッドの評価装置を示す図である。
【図３】レーザバンプディスクを示す平面図である。
【図４】レーザバンプを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態による磁気ヘッドの評価方法のアルゴリズムを示す図である。
【図６】PIN反転を示す図である。
【図７】本発明の試験条件でのPIN反転発生率と垂直磁場の関係を示すグラフである。
【図８】図７との関連において、HDD装置での後発PIN反転発生率と垂直磁場の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１  磁気ヘッド（GMRヘッド）、２  レーザバンプディスク、２ａ  レーザバンプ領域、２ｂ  非レーザバンプ領域、３  レーザバンプ、４  棒磁石、５  コアスライダー、７  支持部、８  ライトコイル電流供給部、９  センス電流供給部、１１  電圧検出部、１２  オシロスコープ。
【図１】
2006040504.tif 000003
【図２】
2006040504.tif 000004
【図３】
2006040504.tif 000005
【図４】
2006040504.tif 000006
【図５】
2006040504.tif 000007
【図６】
2006040504.tif 000008
【図７】
2006040504.tif 000009
【図８】
2006040504.tif 000010