JPH02105316A - 薄膜磁気ヘッドの検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜磁気ヘツドの検査技術に係シ、特にウィ
グルヘッドの選別に適した検査技術に関するっ 〔従来の技術〕 薄膜磁気ヘッドは、例えば、特開昭５５−８４０１９号
公報に示されるように、非磁性基板上に、ヘッド完成時
には磁極となる磁性嘆、ギャップを形成する非磁性膜、
記録電流を流すだめの導体膜、及び導体を他の部分から
絶縁するだめの絶縁膜などを順次、所望の形状となるよ
うにバターニングしながら、積み重ねるようにして記録
再生部分を形成し、しかる後に基板を切断して個々のス
ライグーに切シ離し、回転する媒体上に浮揚するのに適
した形状に加工して磁気ヘッドを得るものである。

薄膜磁気ヘッドに用いられるパーマロイ等の磁性４幌は
、磁性薄膜木来の磁気特性及び形状による反磁界のため
、多くの領域に分割された磁区構造をとる。この磁区構
造を持った磁性４嘆の特性は磁区の挙動により大きく左
右されるため、保持力、異方性磁界などのマクロな磁気
特性のみでは、詳細に把握することが困難である。この
ような磁区の影響による薄膜磁気ヘッド特有の現象の一
つとして、　′ウィグル”が知られている。この現象は
、同一条件で記録しても、再生出力波形が記録ごとに変
動し、再生波形中にコブが見られるものであり、薄膜磁
気ヘッドの再生時における信頼性保証の点で大きな問題
点となる。

このために、最終的に出荷する製品の中にこのような不
良品の混入しない様に、製造の各段階で検査を行うこと
が必要となる。特に、薄１摸磁気ヘッドでは、基板上に
記録再生素子が形成されるまでの製造の前段階では、多
数の素子が１枚の基板上に同時に形成され、基板を切断
してスライダーに加工される製造の後段階では、１スラ
イダーずつ個別に加工されるために、特に、後段階に進
むほど製品の製造コストは大きくなるので、できるだけ
早い段階での不良品の除去が特に重要な意味を持ってい
る。

製品の検査の方法としては、従来、個別のヘッドを回転
する磁気ディスク上に浮上させて実際に記録再生を行っ
て、良品、不良品の選別を行う方法がある。また、この
製品の検査を簡便に実現する方法として、特開昭５８−
１９４１２５号公報に示されているように、記録再生素
子を消磁、着磁、あるいは飽和させたときのインピーダ
ンス、特にインダクタンスの周波数特性の違いからウィ
グル品を選別する方法が示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、実際に回転する磁気ディスク上にヘッド
を設定して、実際に記録再生する方法では、設定に時間
を要するばかυでなく、記録媒体の磁化状態の変動、ヘ
ッドの浮上量の変動、ディスクの回転の変動などの様々
の変動が存在するだめに精度の高い選別が行えず、また
更に、正常、異常の波形の定量化が難しいために判定に
作業者を必要とするという問題点が有った。

また、薄膜磁気ヘッドの磁化状態によるインダクタンス
の変動によって選別をする方法においては、薄膜磁気ヘ
ッドのインダクタンスは、α２μＨ程度の非常に小さな
ものであシ、更に一旦飽和させた後でも、その変化は全
体の十分の一原子の極めて小さなものであるために、精
度の良い選別が困難であった。

また、実際に記録再生するには、ヘッドスライダ−をデ
ィスク上を浮上させるのに必要なバネを取付けなければ
ならず、検査段階で既に付加価値の高いものになってお
り、不良品を除くとコストを上げるという問題がある。

本発明は、薄膜磁気ヘッドに固有の再生波形歪を発生す
る不良ヘッドを簡便、かつ精度良く選別する方法を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は薄膜磁気ヘ
ッドの検査方法に関する発明であって、被検査薄膜磁気
ヘッドに、１つ以上の電流信号及び／又は磁界信号を印
加し、得られる電圧信号の変動を検出して記録再生特性
不良ヘッドを選別することを特徴とする。

本発明の第２の発明は薄膜磁気ヘッドの検査装置に関す
る発明であって、被検査薄膜磁気ヘッドに、１つ以上の
電流信号及び／又は磁界信号を印加する手段、及び得ら
れる電圧信号を標準と対比して変動を検出する手段の各
手段を具備していることを特徴とする。

本発明によれば、磁気ディスクを用いて実際に記録再生
することなく、電気的手段によって検査することができ
る。

一般に薄膜磁気ヘッドに用いられているＮｉ　−Ｆｅな
どの磁性嘆の磁区構造は印加された磁界に対して複雑な
挙動を示し、その結果として得られるヘッドのインダク
タンスは非線形に変動している。

そして、磁性膜の成膜条件が不適切であると磁区構造は
ヘッドとして望ましいものではない構造になり、外部か
ら印加した磁界に対して非線形に変動していると考えら
れる。この磁区の変化は、ヘッドの端子から観測される
ヘッドの電気的特性に影響を与えている。したがって、
このヘッドの電気的特性を通して薄膜磁気ヘッドの磁性
膜の特性を推定することができる。

すなわち、薄膜磁気ヘッドに電流を印加すると、ヘッド
の両端子には下記（１）式に示すように、ヘッドのイン
ピーダンスＺと電流■の積の電圧信号出力■が得られる
。

ｖ　＝　ｚ　Ｘ　Ｉ　　　　　　　　（１）このために
、出力信号には、薄膜磁気ヘッドのインピーダンスの成
分が含まれることになる。ところで、薄膜磁気ヘッドの
インピーダンスは、次のような等価回路で示される。

Ｚ＝Ｒ＋ｊａＩＬ　　　　　　（２） ここで、Ｒは、コイルの抵抗分とヘッド磁性体の損失の
実部、Ｌは、コイルのインダクタンスと磁性体のインダ
クタンス、ｊは複素数、ωは信号の周波数である。

薄膜磁気ヘッドの磁性膜の特性に異常があると磁性体の
インダクタンスは短時間に変動して、以上の説明から明
らかなように、ヘッドのインピーダンスを通じて、ヘッ
ド端子間に得られる電圧信号に変動を与える。この電圧
信号の変動を捉えることによシ薄膜磁気ヘッドの磁性膜
の異常を検出することができる。

更に詳述すると、上記磁気コアの異常によるインダクタ
ンス変動は、ある現象の前後で絶対値が変化する場合と
変化しない場合とが存在することを本発明者らは見出し
た。したがって、インダクタンスの絶対値の変動ではな
く、変動が発生する瞬間の現象を捉えることが望ましい
。本発明の検査方式の動作原理の主要点は、該瞬間がイ
ンダクタンス（インピーダンス）の非線形作用をもたら
すので、これによってコイル端子間電圧波形に現れる非
線形の現象を際立たせて検出する点にある。

本発明において、印加する信号は２つ以上が好ましく、
周波数の異なる２つ以上の電流信号又は周波数の異なる
２つ以上の磁界信号、また電流信号と磁界信号、あるい
はこれらの組合せでよい。

磁界としては回転磁界を用いるのが好ましい。

こうして得られる電圧信号の変動は、高調波成分の変動
であってよく、あるいは該高調波成分のうち、特に元の
周波数の整数倍の周波数の和、又は差の周波数成分の出
力の変動であってもよい。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によυ更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は、本発明による薄膜磁気ヘッドの検査方式の一
実施例の概要を示すブロック図である。

第１図において、符号１は第１の高周波信号源、２は第
２の高周波信号源、３はミキサー回路、４は被検査ヘッ
ド、５はブリッジ回路、６は標準的な薄膜磁気ヘッドの
インピーダンスと等価となるように線形な抵抗とインダ
クタンス、７は増幅器、８はフィルター回路、９は比較
器、１０は被検査ヘッドの磁化状態の設定を行う信号を
発生する初期化信号源、１１は被検査ヘッドに外部から
磁界を印加する磁界印加装置、１２は第３の信号源を意
味する。

第１の高周波信号源１の出力を、被検査ヘッド４に通流
する。ミキサー回′＃！ｒ３は、第１の高周波信号源１
の出力と第２の高周波信号源２の出力を互いにその発生
源に干渉の無いように加え合せるものである。そして、
被検査ヘッド４のインピーダンスの変動分を取出すが、
ここで、従来から、このようなインピーダンスの変動分
を取出すのに広く使われているブリッジ回路５を採用し
、ブリッジ回路５の一辺には、標準的な薄膜磁気ヘッド
のインピーダンスと等価になるように線形な素子６を挿
入しである。ブリッジ出力信号は、ノイズの少ない増幅
器７で増幅される。７の出力信号から所望の周波数成分
を取出すフィルター回路８を経た後、予め設定された所
定の弁別レベルと比較され、例えば、所定のレベルを超
えた場合には、ヘッドの不良を示す信号が比較器９から
出力された記憶装置に蓄えられる。ここで、フィルター
回路８の替シに所望の周波数成分を取出すスペクトラム
アナライザーを用いても良い。なお、本検査装置には、
被検査ヘッドの磁化状態の設定を行う信号を発生する初
期化信号源１ｏ、被検査ヘッドに外部から磁界を印加す
る磁界印加装置１１、及び低周波の信号を発生する第３
の信号源１２を備えているものである。

次に、第１図に示す検査方式の動作を説明する。

薄膜磁気ヘッドのインピーダンスを２とすると、ヘッド
端子間の電圧は既述の（１）式に示すように、Ｖ＝ＺＸ
Ｉ となる。ここで、■はヘッド端子間電圧、工は、ヘッド
コイルを流れる電流である。ところで、ヘッドコイルに
電流を流すとこれに鎖交する磁界が得られ、周囲の空間
よ、Ｄ４磁束の通電やすい磁性膜の中を磁界に伴う磁束
が流れる。この磁界のために薄膜磁気ヘッドの磁性膜は
影響を受け、その磁区構造が変化する。この結果、後端
で接続して全体として一つの磁路を構成する上下の磁性
膜の各部の磁気特性は変化し、これに伴い磁路全体とし
ての巨視的なインピーダンスも変化する。ここで、例え
ば、薄膜磁気ヘッドのインピーダンスＺが、ヘッドに通
電した電流工の関数Ｚ（Ｉ）で表せるとすると、ヘッド
端子間電圧Ｖは次式のように、電流Ｉの関数ｆ（Ｉ）で
表すことができる。

Ｖ＝ＺＸＩ＝Ｚ　（Ｉ　）　ｘ工＝ｆ（Ｉ　）　　　　
　（３）ところで、磁気ヘッドのインピーダンスのうち
ウィグルによって変動する分の占める割合は小さいので
、例えば、基本周波数のωでは、その周波数での出力の
内でヘッドインピーダンスの内の非線形性の少ない抵抗
分による出力が大部分を占め、ウィグルによる変動を捉
えにくいものと考えられる。一方、高調波では、ウィグ
ルによって変動する分の占める割合が大きくなると考え
られる。

ここで関数ｆ（Ｉ）を電流■の多項式に展開すると次式
のように表すことができる。すなわち、ｆ（１）＝αＩ
＋β工２＋γ■３＋δ■４＋・・・　　　　　　　　（
４）更に、ここでヘッドコイルに流す電流工を次式のよ
うに、角周波数ωで変化する正弦波とすると、■ニエ（
、ｅｘｐ（ｊωｔ　）　　　　　　　　　（５）となシ
、多項式の各項は、 ｘ３＝　Ｉ（ｌ　　ｅｘｐ（ｊ３ａｌｔ）　　　　　　
　　　　　（６）Ｉ’＝　Ｉ６　　ｅｘｐ（ｊ４ａ＋ｔ
）Ｉ’＝Ｉ◎　ｅｘｐ（ｊ５ωｔ） となるので、ヘッド端子間電圧■には基本周波数ωの他
に、その２倍、３倍といった高次高調波が含まれること
になる。そこで、この高調波の出力を測定することでウ
ィグルの発生をよυ高感度に検出することができる。

ウィグルは、同一条件で記録しても記録ごとに再生波形
が変化することから、第１図に示す被検査ヘッド４の磁
化状態を設定する初期化信号源１０を用いて、比較的に
大きな電流を印加してヘッドを飽和させたり、あるいは
、交互に極性を反転しながら次第に振幅を小さくする交
流消磁をしだ後では、磁区構造がその都度変化している
ものと考えられ、上記高次高調波の出力を繰返し測定し
たときにその変動が大きいのは、このためと推定される
。

実施例２ 薄膜磁気ヘッド特有の再生波形歪“ウィグμ″を示す不
良品ヘッドに、その記録媒体と対向する浮上面側の磁極
先端から、例えば別の正常な磁気ヘッドを突合せて三角
波磁界信号を印加したところ、′ウィグル”が観測され
た。磁界信号は、三角波の替りに正弦波を印加しても同
様の１ウイグル″が観測され、励磁信号波形には因らな
いことが分った。このようにして観測された１ウィグル
”は、励磁信号の周波数、振幅に因らずに数１０ｎ８の
高速の信号であった。この”ウィグ／Ｉ／”は、ヘッド
に電流信号を印加しても観測されるが、不要な雑音に埋
もれ判別は難しい。このようにして、薄膜磁気ヘッドに
数ＭＨｚ程度の電流信号あるいは、磁界信号を印加して
得られる電圧信号を観測することで、薄膜磁気ヘッド特
有の再生波形歪１ウィグル”を示す不良品ヘッドを、回
転する媒体上にヘッドを浮上させることなしに、選別す
ることができる。

実施例３ 上述のように　１ウイグ／Ｉ／＃　を示す不良品ヘッド
では、元の励磁信号の周波数の高次高調波の信号が含ま
れており、しかも、記録ごとに１ウイグル”が変動する
ことと対応して、消磁、あるいは、飽和処理ごとにこの
高調波成分の出力は変化している。したがって、この高
次高調波成分を繰返し測定することで、薄膜磁気ヘッド
特有の再生波形歪１ウイグ／Ｉ／＃　を示す不良品ヘッ
ドを、原波形を観測するよシもよシ高感度で選別するこ
とができる。

実施例４ 更に、非線形出力を効率良く取出すには、素子のインピ
ーダンスの非線形性を用いて２つの異なる周波数の信号
電流を重畳して印加することで得られる電圧信号の周波
数成分のうち、２つの周波数の和の成分を観測すること
が考えられる。すなわち、第１図に示す第１の高周波信
号源１の角周波数をω１、第２の高周波信号源２の角周
波数をω意とすると、 Ｉ＝Ｉ＋ｅｘｐ（ｊａ’＋ｔ）＋ＩｚｅＸｐ（ｊω！ｔ
）となシ、例えば（６）式の２乗の項では、ｌ２＝（Ｉ
ｔｅｘｐ（ｊａ＋ｔｔ）＋Ｉ＊ｅｘｐ（ｊａ＋ｚｔ））
”＝　１１　ｅｘｐ（ｊ　２ω１　ｔ）＋Ｉ＊　ｅｘｐ
（ｊ　２ωｚｔ）＋２１１ｘ、ｅｘｐ　（ｊ　（ωｌ＋
ω２）ｔ）となり、２つの周波数の和の成分が得られる
。更に高次の項でも同様に、元の信号の周波数の整数倍
の周波数の和、あるいは、差の周波数成分が得られる。

第２−１図に、上述のように２つの異なる周波数の信号
電流を重畳して印加することで得られる電圧信号の概要
と、この信号をスペクトラムアナライザーを用いて周波
数分解したときの周波数成分の様子を第２−２図に示し
た。この周波数成分を、上記に示すように、磁化状態を
変えながら繰返し測定した結果を第３図に示す。

すなわち、第２−１図は２つの異なる周波数の信号電流
を重畳して印加して得られる電圧信号の概要をｔ（横軸
）とｅ（縦軸）との関係で示した図であシ、第２−２図
は、第２−１図の信号をスペクトラムアナライザーを用
いて周波数分解したときの周波数成分の様子をｔｏｇｆ
（横軸）と電力（縦軸）との関係で示した図である。

また第３図は、第２−２図に示す２つの異なる周波数の
和の周波数成分を、ヘッドの磁化状態を変えながら繰返
し測定した結果を測定回数（横軸）と出力変動分（縦軸
）との関係で示した図であシ、第３−１図は良品ヘッド
の場合、第３−２図は不良ヘッドの場合を示す。

ウィグルの発生しない良品ヘッドでは、第３−１図に示
すように、４．００５　ＭＨｚでの出力は、測定を繰返
してもほとんど変化しなかった。一方、ウィグルの発生
する不良ヘッドでは、第３−２図に示すように、４．０
０５　ＭＴ（ｚでの出力は、測定を繰返すと、激しく変
化した。なお、第３図では、スペクトラムアナライザー
出力の変動分について示しである。

なお、差の周波数成分の信号、例えば、第２図では４．
９９５　ＭＨｚでも同様の結果が得られた。

また、２つの信号源のうちの一方は、第１図に示す外部
磁界印加装置１１によって被検査ヘッド４に印加される
高周波磁界信号で替えることができる。

実施例５ ２つの異なる周波数の電流信号、あるいは磁界信号を重
畳して印加することで得られる電圧信号の周波数成分の
うち、２つの周波数の整数倍の和、あるいは差の成分を
、消磁、あるいは、飽和処理ごとに観測することを繰返
しその変動を観測することで、薄膜磁気ヘッド特有の再
生波形歪１ウイグル”を示す不良品ヘッドを、不良品の
非線形な特性を利用して高感度に選別することができる
。

実施例６ 上述の２つの異なる周波数の電流信号のほかに、第１図
に示す低周波の第３の信号源１２の出力を重畳して、被
検査ヘッド４に加わる電流バイアスレベルを次第に変化
させながら、消磁、あるいは、飽和処理ごとに、元の２
つの信号周波数の和の成分を観測することで、薄膜磁気
ヘッド特有の再生波形歪１ウイグル”　をしめす不良ヘ
ッドを、ウィグμの発生する可能性の有る広い範囲を短
時間で観測、選別することができる。

その他の実施例は、以上の実施例で用いた交流磁界の替
シに、周波数＃／２πで回転する磁界を外部から印加し
て観測することで、不良磁区を直接駆動して高感度、か
つ、多数同時に励磁して、薄膜磁気ヘッド特有の再生波
形歪１ウイグ１ｖ”を示す不良品ヘッドを多数同時に選
別することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、実際に回転する磁気ディスク上にヘッ
ドを設定して、実際に記録再生することなく薄膜磁気ヘ
ッドを検査することができ、記録再生装置に伴う記録媒
体の磁化状縣の変動、ヘッドの浮上量の変動、ディスク
の回転の変動などの種々の変動を除くことができ、精度
の高い選別が行える。また、定量的判定を提供すること
ができる。

また更に、実際に記録再生するには、ヘッドスライダ−
をディスク上を浮上させるのに必要なバネを取付けなけ
ればならず、検査段階で既に付加価値の高いものになっ
ているが、本発明によれば、このようなバネのないヘッ
ド素子単体、あるいは、ウェハー上に形成されたヘッド
素子の状態で検査することができ、ヘッドの付加価値の
比較的に小さい段階で不良品を除くことができ、ヘッド
製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による４暎磁気ヘッドの検査方式の一
実施例の概要を示すブロック図、第２−１図は、２つの
異なる周波数の信号電流を重畳して印加して得られる電
圧信号の概要図、第２−２図は、第２−１図の信号をス
ペクトラムアナライザーを用いて周波数分解したときの
周波数成分の様子を示す概要図、第３図は、第２−２図
に示す２つの異なる周波数の和の周波数成分を、ヘッド
の磁化状態を変えながら繰返し測定した結果を示す図で
あって、第３−１図は良品ヘッドの場合の図、第３−２
図は不良ヘッドの場合の図である。 １・・・第１の高周波信号源、２・・・第２の高周波信
号源、５・・・ミキサー回路、４・・・被検査ヘッド、
５・・・ブリッジ回路、６・・・標準的な薄膜磁気ヘツ
ドのインピーダンスと等価となるように線形な抵抗とイ
ンダクタンス、７・・・増幅器、８・・・フィルター回
路、９・・・比較器、１ｏ・・・岐検査ヘッドの磁化状
態の設定を行う信号を発生する初期化信号源、１１・・
・被検査ヘッドに外部から磁界を印加する磁界印加装置
、１２・・・第３の信号源 界　／　図 特許出願人　株式会社　日立製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査薄膜磁気ヘッドに、１つ以上の電流信号及び
   ／又は磁界信号を印加し、得られる電圧信号の変動を検
   出して記録再生特性不良ヘッドを選別することを特徴と
   する薄膜磁気ヘッドの検査方法。 ２、印加する信号が、周波数の異なる２つ以上の電流信
   号及び／又は磁界信号である請求項１記載の薄膜磁気ヘ
   ッドの検査方法。 ３、該変動が、電圧信号の高調波成分の変動である請求
   項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッドの検出方法。 ４、該変動が、該高調波成分のうち、元の周波数の整数
   倍の周波数の和、又は差の周波数成分の出力の変動であ
   る請求項３記載の薄膜磁気ヘッドの検出方法。 ５、該磁界が、回転磁界である請求項１〜４のいずれか
   １項に記載の薄膜磁気ヘッドの検出方法。 ６、被検査薄膜磁気ヘッドに、１つ以上の電流信号及び
   ／又は磁界信号を印加する手段、及び得られる電圧信号
   を標準と対比して変動を検出する手段の各手段を具備し
   ていることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの検出装置。