磁头测试方法及测试装置制造方法

磁头测试方法及测试装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种磁头的测试方法，包括以下步骤：（1）以与所述纵向偏压场相同的第一方向向所述磁头施加具有恒定强度的第一磁场，同时以穿过所述空气承载面的第二方向施加具有变化强度的第二磁场，并测量第一噪声；（2）以与所述第一方向相反的第三方向向所述磁头施加具有恒定强度的第三磁场，同时施加具有所述第二方向的所述第二磁场，并测量第二噪声；（3）分析所述第一噪声和所述第二噪声之间的噪声变化。本发明能准确检测出具有不良噪声特性及不稳定性能的缺陷磁头。
【专利说明】磁头测试方法及测试装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测试磁头性能的方法，尤其涉及一种磁头的噪声测试方法，从而 检测出缺陷磁头，以及一种噪声测试装置。

【背景技术】
[0002] 随着磁盘驱动装置的容量逐渐增加、尺寸逐渐缩小，当前需要更高灵敏度和高分 辨率的薄膜型磁头迎合此需求。例如，现广泛应用的巨磁效应（GMR)薄膜型磁头，其具有的 GMR读头元件包括由磁化固定层和磁化自由层等的多层结构；又如现正投入实际应用的隧 道磁阻效应（TMR)薄膜型磁头，其具有更高灵敏度和更高分辨率的TMR读头元件。
[0003] 当前，磁阻（magnetoresistive, MR)读头由于其内嵌有一个更高灵敏度的MR元件 而广泛应用在主流磁头中。磁头在使用前，必须进行一系列的性能测试，如动态飞行高度 (dynamic flying height, DFH)性能、信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR)性能、可靠性、 稳定性等。特别地，当噪声产生时，磁头的性能被影响，例如，飞行高度不稳定且难以控制， 从而降低磁头稳定性，进而降低磁头读取性能。
[0004] 因此，在磁头产品投入使用之前必须进行噪声测试。其中一种常用的方法是通过 测量响应于外加磁场而产生的噪声从而判断磁头是否合格。由此，可获得磁头的噪声图并 测量出该磁头的噪声水平，从而判断该磁头是否合格。
[0005] 下述方法是一种通过施加与纵向偏压场相同方向的外部磁场而进行测试MR读 头的传统方法。如图1所示，该MR读头10包括两个硬磁112、层夹于两个硬磁112之间 的MR元件114、以及放置于MR元件114和硬磁112两边的两个屏蔽层116。该MR元件 114包括第一铁磁层121、第二铁磁层122以及与第二铁磁层122物理接触的反铁磁层 (anti-ferromagnetic，AFM)122以提供在这些层体的界面处交换稱合而产生的交换偏压磁 场。由于第二铁磁层122的磁化方向由交换耦合而被约束和保持，因此该第二铁磁层122也 被称作"钉扎层" 122。一般而言，第一铁磁层121的磁化方向受控于硬磁112提供的纵向 偏压磁场。当施加在MR读头上的外部磁场足够大以补偿纵向偏压磁场，则第一铁磁层121 的磁化方向则会相应于该外部磁场而发生自由旋转，因此该第一铁磁层121也被称作"自 由层"121。该自由层121的磁化方向在平行于或反平行于钉扎层122的磁化方向上变化， 从而测量到MR读头的特性。
[0006] 在MR读头中，纵向偏压场的强度会影响由磁畴边缘的浮动或位移而产生的噪声。 若施加到自由层的纵向偏压场过小，则噪声很容易产生；若施加到自由层的纵向偏压场过 大，则自由层的磁化方向的改变显得十分困难，从而使MR读头的灵敏度降低。因此，利用与 纵向偏压场相同的测试磁场十分难以控制，而且测试结果不准确，测试效率较低。
[0007] 因此，亟待一种改进的磁头测试方法及测试装置，以克服上述缺陷。


【发明内容】

[0008] 本发明的一个目的在于提供一种磁头的测试方法，其能准确检测出具有不良噪声 特性及不稳定性能的缺陷磁头。
[0009] 本发明的另一个目的在于提供一种磁头的测试装置，其能准确检测出具有不良噪 声特性及不稳定性能的缺陷磁头。
[0010] 为达到以上目的，本发明提供一种磁头的测试方法，磁头包括空气承载面以及提 供纵向偏压场的一对硬磁，所述测试方法包括以下步骤：（1)以与所述纵向偏压场相同的 第一方向向所述磁头施加具有恒定强度的第一磁场，同时以穿过所述空气承载面的第二方 向施加具有变化强度的第二磁场，并测量第一噪声；（2)以与所述第一方向相反的第三方 向向所述磁头施加具有恒定强度的第三磁场，同时施加具有所述第二方向的所述第二磁 场，并测量第二噪声；（3)分析所述第一噪声和所述第二噪声之间的噪声变化。
[0011] 作为一个优选实施例，所述步骤（1)进一步包括重复施加多个具有不同恒定强度 的所述第一磁场，同时施加具有变化强度的所述第二磁场从而测量所述第一噪声；所述步 骤（2)进一步包括重复施加多个具有不同恒定强度的所述第三磁场，同时施加具有变化强 度的所述第二磁场从而测量所述第二噪声。
[0012] 较佳地，所述步骤（3)进一步包括所述噪声变化由以下关系式计算而得：δ噪声= (第一噪声/第二噪声-1) *100%。
[0013] 作为一个优选实施例，所述第三磁场的恒定强度小于所述硬磁的固有的纵向偏压 场的强度。
[0014] 作为一个优选实施例，所述第二方向和所述空气承载面之间形成一角度。
[0015] 较佳地，所述第二方向垂直于所述空气承载面。
[0016] 可选地，所述第二方向穿入所述空气承载面或者从所述空气承载面穿出。
[0017] 相应地，本发明提供一种磁头的测试装置，包括：第一磁场施加单元，用以以与所 述纵向偏压场相同的第一方向或与所述纵向偏压场相反的第三方向向所述磁头施加具有 恒定强度的第一磁场；第二磁场施加单元，用以以穿过所述空气承载面的第二方向施加具 有变化磁场的第二磁场；与所述磁头相连的测量单元，用以依照所述第一磁场和所述第二 磁场测量第一噪声或依照所述第三磁场和所述第二磁场测量第二噪声；以及与所述测量单 元相连的方向单元，用以分析所述第一噪声和所述第二噪声之间的噪声变化。
[0018] 作为一个优选实施例，所述噪声变化由以下关系式计算而得：δ噪声=(第一噪声 / 第二噪声-1) *100%。
[0019] 较佳地，所述第二方向和所述空气承载面之间形成一角度。
[0020] 较佳地，所述第二方向垂直于所述空气承载面。
[0021] 可选地，所述第二方向穿入所述空气承载面或者从所述空气承载面穿出。
[0022] 与现有技术相比，本发明通过向磁头施加具有与纵向偏压场相同的第一方向、恒 定强度的第一磁场以及具有与纵向偏压场相反的第三方向的第三磁场，从而分析由此两种 磁场施加方式而测量出的噪声的变化。通过分析该噪声变化，例如在某一外部施加磁场处 的测试图中出现噪声的剧烈变化，从而检测并筛选出具有不良噪声特性和不稳定性能的缺 陷磁头。同时，本发明利用准静态测试方法的测试结果与动态测试方法的测试结果相一致， 由此可见，本发明的测试方法准确、高效。
[0023] 通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明 的实施例。

【专利附图】

【附图说明】
[0024] 图la为传统MR读头的简化的局部立体图。
[0025] 图lb为图la中MR元件的立体图。
[0026] 图2a为本发明的磁头的简化立体图。
[0027] 图2b为图2a中MR读头的简化的局部立体图。
[0028] 图3为本发明磁头的测试方法的一个实施例的流程图。
[0029] 图4为一个实际例子的测试图，其展示了分别通过以与纵向偏压场相同的第一方 向施加第一磁场以及以与纵向偏压场相反的第三方向施加第三磁场而测得的第一噪声曲 线和第二噪声曲线。
[0030] 图5为通过动态测试方法对一批试验磁头进行测试的噪声测试结果。
[0031] 图5a为在图5中选取的一个缺陷磁头利用本发明测试方法进行测试的测试结果 曲线图。
[0032] 图5b为在图5中选取的一个良好磁头利用本发明测试方法进行测试的测试结果 曲线图。
[0033] 图6为本发明磁头的测试装置的一个实施例的结构框图。

【具体实施方式】
[0034] 下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同图中相同的标号代 表相同的部件。如上所述，本发明的实质在于提供一种磁头测试方法及测试装置，其能准确 检测出具有不良噪声特性及不稳定性能的缺陷磁头。
[0035] 图2a展示了本发明一个磁头200的立体图，其包括衬底体201、相对的ABS202和 底面（图未示)、以及相对的前边203和尾边（图未示)。该ABS202被加工至合适的飞行高度。 在前边203上设有MR读头210和写头220,具体地，如图3b所示，该MR读头210包括形成 在一衬底（图未示）之上的第一屏蔽层211、第二屏蔽层212,以及层夹该第一、第二屏蔽层 211、212之间的MR元件230。其中，在MR元件230的两侧设置有一对硬磁层240，该硬磁层 240同样层夹于该第一、第二屏蔽层211、212之间。该MR兀件230包括自由层231、钉扎层 232以及AFM层233。自由层231的磁化方向受控于硬磁240提供的纵向偏压磁场。当施 加在MR元件230上的外部磁场足够大以补偿纵向偏压磁场，则自由层231的磁化方向则会 相应于该外部磁场而发生自由旋转。该自由层231的磁化方向在平行于或反平行于钉扎层 232的磁化方向上变化。
[0036] 具体地，在特定的MR元件中，纵向偏压场的方向呈图中箭头291或29Γ所示，而 硬磁240提供的纵向偏压场的强度是固定的，通常在几百到几千0e不等。在本实施例中， 纵向偏压场的方向如图2b中的箭头291所示，而其相反方向则如箭头29Γ所示。
[0037] 在本发明的测试方法中，施加于磁头200上的第一磁场的第一方向与纵向偏压场 的方向一致，即如箭头291所示。而第三磁场的第三方向则与纵向偏压场的方向相反，SP如 箭头29Γ所示。可选地，第一磁场和第三磁场的强度通常在几百到几千0e不等，并不受限 制。
[0038] 同时，向磁头200施加第二磁场进行测试操作，其中，第二磁场的第二方向穿过 ABS202。可选地，该第二方向可穿入ABS202或从ABS202穿出。较佳地，在本实施例中，该 第二方向穿入ABS202并与ABS202呈90度（即垂直于ABS202)，该第二方向如箭头292所 示。可选地，该第二方向亦可与ABS202呈锐角，角度的大小不受限制。
[0039] 图3为本发明磁头测试方法的一个实施例的流程图，该方法包括以下步骤：
[0040] 301，以第一方向291施加具有恒定强度的第一磁场，同时以第二方向292施加具 有变化强度的第二磁场；
[0041] 302,测量第一噪声；
[0042] 303,以第三方向291'施加具有恒定强度的第三磁场，同时施加第二磁场；
[0043] 304,测量第二噪声；
[0044] 305,分析第一噪声和第二噪声之间的噪声变化。
[0045] 较佳地，在操作员知道硬磁固有的纵向偏压场的强度的情况下，施加的第三磁场 的强度须接近但小于固有纵向偏压场，这是由于过大的具有与固有纵向偏压场相反方向的 第三方向的磁场强度会损坏磁头，使磁头崩溃，将使得测试变得无意义。由于第三磁场的强 度与固有的纵向偏压场的强度接近，因此，当第三磁场和第二磁场同时施向磁头时，磁头会 出现明显且敏感的噪声特性。
[0046] 作为一个优选实施例，当操作员不了解当前磁头的固有纵向偏压场的情况下，第 一实施例中的步骤301还包括以下步骤：重复施加具有不同的恒定强度的第一磁场，同时 施加具有变化强度的第二磁场，以测量第一噪声。步骤302进一步包括：重复施加具有不同 的恒定强度的第三磁场，同时施加具有变化强度的磁场，以测量第二噪声。特定地，上述第 一磁场和第三磁场的施加可设定为重复多次，且以一定的强度为间隔。测试过程所耗的时 间和精度和重复次数和测试强度间隔相关联。
[0047] 图4为一个实际例子的测试图，其展示了从以第一方向291施加第一磁场到以第 三方向29Γ施加第三磁场，同时施加第二磁场而测得的第一、第二噪声曲线。特定地，当施 加具有第一方向291 (即纵向偏压场的方向）的第一磁场和第二方向292的第二磁场时，试 验磁头展现平稳的噪声均方根（root mean square，RMS)曲线（C1)和平稳的噪声最大值曲 线（C2)，即图中的负坐标区域上的曲线部分（P1);而当施加具有第三方向29Γ (即与纵向 偏压场相反的方向）的第三磁场和第二方向292的第二磁场时，在某一磁场强度处试验磁 头的曲线（即图中的正坐标区域上的曲线部分P2)出现明显的噪声突升。从噪声曲线P1、 P2中可分析计算得出第一噪声和第二噪声之间的噪声变化：δ噪声=(第一噪声/第二噪 声-1) *100%。该δ噪声则与试验磁头的噪声水平和噪声特性相关联。若该δ噪声大于 某一阈值，则试验磁头被判定为缺陷磁头，须被修正或舍弃。
[0048] 需要注意的是，本发明的测量噪声的方法并不受限制，一些常用的方法本领域技 术人员均熟知，因此在此不对噪声测量方法进行赘述。
[0049] 以下对常用的动态测试方法和本发明的测试方法进行测试结果对比。
[0050] 图5为通过动态测试方法对一批试验磁头进行测试的噪声测试结果。在图5中的 每一点代表一个被测磁头。在圆形Μ区域中聚集的点显示为具有良好噪声特性的良品，例 如Α点，而离散于圆形Μ区域之外的点则显示为具有不良噪声特性的缺陷磁头，例如Β点。
[0051] 继而，本发明选取磁头Α、Β进行测试。图5a为缺陷磁头Β利用本发明测试方法进 行测试的测试结果曲线图。图5b为良好磁头A利用本发明测试方法进行测试的测试结果 曲线图。在图5a中可看出，在具有一特定强度的第三磁场(与纵向偏压场相反的方向)的测 试曲线下出现高噪声峰值，而在相同强度下的第一磁场(纵向偏压场的方向）的测试曲线下 则没有出现高噪声峰值。因此，计算出的S噪声数值很大，远远大于设定的阈值。相反，磁 头A的噪声特性则十分良好，其δ噪声数值较小。由此可见，传统的动态测试方法和本发 明的测试方法的测试结果相符，亦正验证了本发明的测试方法的测试精度。
[0052] 综上，本发明通过向磁头施加具有与纵向偏压场相同的第一方向291、恒定强度的 第一磁场以及具有与纵向偏压场相反的第三方向29Γ的第三磁场，从而分析由此两种磁场 施加方式而测量出的噪声的变化。通过分析该噪声变化，例如在某一外部施加磁场（即第二 磁场）处的测试图中出现噪声的剧烈变化，从而检测并筛选出具有不良噪声特性和不稳定 性能的缺陷磁头。同时，本发明利用准静态测试方法的测试结果与动态测试方法的测试结 果相一致，由此可见，本发明的测试方法准确、高效。
[0053] 相应地，图6展示了本发明磁头测试装置的一个实施例的结构框图。该测试装置 600包括第一磁场施加单元601、第二磁场施加单元602、测量单元603以及分析单元604。
[0054] 具体地，该第一磁场施加单元601用以以与纵向偏压场相同的第一方向或与纵向 偏压场相反的第三方向向磁头施加具有恒定强度的第一磁场。第二磁场施加单兀602用以 以穿过ABS的第二方向施加具有变化磁场的第二磁场。测量单元603用以依照第一磁场和 第二磁场测量第一噪声或依照第三磁场和第二磁场测量第二噪声。分析单元604与测量单 兀603相连的方向单兀，用以分析第一噪声和第二噪声之间的噪声变化。
[0055] 需要注意的是，该执行上述的测试方法的测试装置600提供相应于测试方法的运 行条件。必要时，该测试装置600可包括与上述测试方法相对应的功能单元，在此省略描 述。
[0056] 本发明的测试装置600能准确检测出具有不良噪声特性及不稳定性能的缺陷磁 头。同时，本发明测试装置600的测试结果与动态测试方法的测试结果相一致，由此可见， 本发明的测试装置600准确、高效。
[0057] 以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利 范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1. 一种磁头的测试方法，磁头包括空气承载面以及提供纵向偏压场的一对硬磁，其特 征在于，所述测试方法包括以下步骤： (1) 以与所述纵向偏压场相同的第一方向向所述磁头施加具有恒定强度的第一磁场， 同时以穿过所述空气承载面的第二方向施加具有变化强度的第二磁场，并测量第一噪声； (2) 以与所述第一方向相反的第三方向向所述磁头施加具有恒定强度的第三磁场，同 时施加具有所述第二方向的所述第二磁场，并测量第二噪声； (3) 分析所述第一噪声和所述第二噪声之间的噪声变化。
2. 如权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述步骤（1)进一步包括重复施加多个 具有不同恒定强度的所述第一磁场，同时施加具有变化强度的所述第二磁场从而测量所述 第一噪声；所述步骤（2)进一步包括重复施加多个具有不同恒定强度的所述第三磁场，同 时施加具有变化强度的所述第二磁场从而测量所述第二噪声。
3. 如权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述步骤（3)进一步包括所述噪声变化 由以下关系式计算而得：S噪声=(第一噪声/第二噪声-1) *100%。
4. 如权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述第三磁场的恒定强度小于所述硬 磁的固有的纵向偏压场的强度。
5. 如权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述第二方向和所述空气承载面之间 形成一角度。
6. 如权利要求5所述的测试方法，其特征在于：所述第二方向垂直于所述空气承载面。
7. 如权利要求5所述的测试方法，其特征在于：所述第二方向穿入所述空气承载面或 者从所述空气承载面穿出。
8. -种磁头的测试装置，磁头包括空气承载面以及提供纵向偏压场的一对硬磁，其特 征在于，所述测试装置包括： 第一磁场施加单元，用以以与所述纵向偏压场相同的第一方向或与所述纵向偏压场相 反的第三方向向所述磁头施加具有恒定强度的第一磁场； 第二磁场施加单元，用以以穿过所述空气承载面的第二方向施加具有变化磁场的第二 磁场； 与所述磁头相连的测量单元，用以依照所述第一磁场和所述第二磁场测量第一噪声或 依照所述第三磁场和所述第二磁场测量第二噪声；以及 与所述测量单元相连的方向单元，用以分析所述第一噪声和所述第二噪声之间的噪声 变化。
9. 如权利要求8所述的测试装置，其特征在于：所述噪声变化由以下关系式计算而得： S噪声=(第一噪声/第二噪声-1)*100%。
10. 如权利要求8所述的测试装置，其特征在于：所述第二方向和所述空气承载面之间 形成一角度。
11. 如权利要求10所述的测试装置，其特征在于：所述第二方向垂直于所述空气承载 面。
12. 如权利要求10所述的测试装置，其特征在于：所述第二方向穿入所述空气承载面 或者从所述空气承载面穿出。
【文档编号】G11B5/455GK104143343SQ201310169758
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月9日 优先权日:2013年5月9日
【发明者】林浩基, 李文杰, 雷卓文, 陈华俊, 丁菊仁, 倪荣光, 梁卓荣, 关韵妍 申请人:新科实业有限公司