利用巨磁阻读头校正盘 驱动器内读错误的方法和装置 【技术领域】
本发明总体来说涉及盘驱动,尤其涉及利用GMR读头校正读操作内的读错误。
背景技术
近年来,以硬盘驱动器为代表的盘驱动器利用了具有分别设置在同一个滑块上的巨磁阻(GMR)读元件(也称做GMR传感器)和写元件的磁头,因此促进了高密度记录。
GMR读元件作为读头操作以读出记录于盘媒介上的数据。写元件作为写头操作以根据写电流产生记录磁场从而将数据磁性地记录于盘媒介上。
通常将GMR读元件设计成:两个铁磁层穿过非磁性层。其中一个铁磁层称做自由层并且其在没有外部磁场时被磁化成固定方向。
另一个铁磁层称做钉轧层并在没有外部磁场时被磁化成与自由层的磁化方向相垂直的固定方向。通常,应用外部磁场并不改变钉轧层的磁化方向。为了固定磁化方向,将一个称做固定层的反铁磁性层叠加在钉轧层上直接与其接触。固定层基于交换耦合提供固定磁场以固定钉轧层的磁化方向。
在GMR读元件中,自由层的磁化方向随着磁性记录相对于盘媒介表面的磁通量的方向而变化。而且,电阻率随着自由层和钉轧层之间的磁化角度而变化。在这种情况下,GMR读元件被预供应偏流(感应电流)并从而能够读出作为磁化方向的变化而磁性地记录于盘媒介上地数据。
例如当ESD(静电释放)或干扰噪声(串扰等)导致GMR读元件的温度上升到反铁磁性层的间歇温度之上时,反铁磁性层的磁化方向反转。因此,交换耦合到反铁磁性层的钉轧层的磁化方向也反转。这里,间歇温度意味着反铁磁性层的交换各向异性消失时的温度。
而且,如果由于GMR读元件和盘媒介之间的实体接触、偏流引起的发热等等而使盘驱动器遭受了长时间的温度应力,则钉轧层的初始方向会由于周围磁场而不能固定。因此,对于GMR读元件,读信号输出可能降低或者输出信号的波形可能改变。所以,GMR读元件不能提供其预定性能。
当GMR读元件的性能由于钉轧层的反转而降低时,阅读使用者在进行读操作或从盘媒介补偿数据期间就可能会发生读错误。
为了解决这个问题,已经提出过一种方法:感测GMR读元件中的钉轧层反转后的磁化方向,然后利用预定的电流脉冲校正原始的磁化方向(参见例如日本专利申请KOKAI出版物No.11-191201或美国专利No.5650887)。
还提出过另一种方法:同时提供偏流和写电流以校正钉轧层的磁化方向(参见例如日本专利申请KOKAI出版物No.10-49837或美国专利No.5969896)。
但是,利用上述现有技术的方法,当执行钉轧重置以校正钉轧层的磁化方向时,如果利用电流脉冲作为重置脉冲则GMR读元件可能会物理击穿。而且,即使供应电流值过分大于标准值的偏流,同时利用偏流和写电流的方法也可能会造成同样的问题。
【发明内容】
本发明的一个目的就是提供一种盘驱动器,它包括避免以下问题的装备:例如当在GMR读元件上执行钉轧重置操作时GMR读元件的物理击穿。
该盘驱动器包括:具有从盘媒介上读取数据的巨磁阻(GMR)读元件和将数据写到盘媒介上的写元件的头部、上面安装着头部并且向盘媒介上的特定位置移动的执行机构、分别向GMR读元件和写元件供应偏流和写电流的电流供应单元、以及基于GMR读元件的阻值而确定在GMR读元件上成功执行钉轧重置所需要的最佳偏流和写电流的控制单元,该控制单元允许将最佳偏流和写电流供应给头部。
【附图说明】
与说明书结合并构成了该说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,并且其结合上面的概述和下面关于实施例的详细描述从而解释本发明的原理。
图1是显示根据本发明的实施例的盘驱动器的基本部分的方块图;
图2是显示根据本实施例的盘驱动器的外观的视图;
图3是显示根据本实施例的GMR读元件的结构的视图;
图4A至4D是显示根据本实施例的GMR读元件的操作的视图;
图5是显示根据本实施例的读错误校正方法的流程图;
图6显示为根据另一实施例的流程图;以及
图7、8和9是显示根据图6中所示的实施例的GMR读元件的特征的视图。
【具体实施方式】
下面将参照附图描述本发明的实施例。
图1是显示根据本实施例的盘驱动器的基本部分的视图。图2是显示盘驱动器的外观的视图。
(盘驱动器的构造)
盘驱动器包括容纳有盘媒介11的外壳10、主轴马达(SPM)12、磁头部13、执行器14、以及上面安装有各种电路的电路板30,如图2所示。
如图1所示,盘媒介11由SPM12旋转。头部13安装在执行器14上因此音圈马达的驱动力促使头部13在盘媒介11上沿径向移动。头部13是个磁头,其中GMR读元件(GMR传感器)和写元件分别安装在同一个滑块上。
盘驱动器还具有例如偏流控制电路16、写电流控制电路17、元件电阻测量电路18、以及安装在电路板30上的控制器20。盘驱动器还具有微处理器(CPU)200和安装在一个与电路板30不同的电路板上的存储器19。
CPU200是主控制装置,用来使盘驱动器在根据本实施例的GMR读元件上执行钉轧重置操作,并且对头部13进行读错误校正处理及运动控制。
控制器20依据CPU200的控制通过偏流控制电路16控制对于头部13中的GMR读元件的偏流供应。控制器20还通过写电流控制电路17控制对于头部13中的写元件的写电流供应。当供应了偏流和写电流后,控制器20还控制元件电阻测量电路18以测量GMR读元件的阻值并将测量结果存储于存储器19中。
CPU200访问存储器19,存储器19不仅存储GMR读元件的阻值而且存储偏流值、写电流值以及表示写电流值和电流值与温度系数之间的关系的关系信息。
(GMR读元件的结构)
GMR读元件具有反铁磁性层110、钉轧层120、非磁性中间层130以及自由层140,如图3所示(图中显示了GMR读元件的与盘媒介表面相反的一面)。设置屏蔽150夹在这些层之间。GMR读元件具有硬磁层160,该层向自由层140施加偏磁场以抑制巴克豪森效应(Barkhausen)噪声等。GMR读元件还具有传导偏流的电极层。
这里,钉轧层120的磁化方向(箭头)由于交换耦合到反铁磁性层110而固定(钉轧)在与薄膜表面中的自由层140正交的方向上。
当GMR读元件接近盘媒介表面时,自由层140的磁化方向随着该表面上的磁记录的磁通量方向而变化。这又改变了GMR元件的电阻。在这种情况下,已经供应的偏流允许基于磁化方向的变化(输出电流波形的变化)而读出磁性地记录于盘媒介上的数据。
图4A至4D显示为根据本实施例的GMR读元件的钉轧重置的视图。
图4D为显示头部13的结构以及头部13和盘媒介11之间的位置关系的侧视图。如图4D所示,头部13包括与GMR读元件260分离开的写元件250。在写元件250中,当写电流供应给线圈251时,间隙252中产生记录磁场。此时,GMR读元件260的温度由于写电流产生的热(箭头)而上升。
图4A至4C是钉轧层120和自由层140的原理图,其中是从右边观看图4D中的GMR读元件260。
如图4A所示,开始,钉轧层120的磁化方向210固定在与自由层140的磁化方向220正交的方向上。然后,如图4B所示,钉轧层120的磁化210由于ESD、干扰噪声等而反转。
利用反转的钉轧层120的磁化方向210,当如图4C所示通过自由层140传导偏流230时,电流场240施加到钉轧层120。钉轧层120还被偏流230加热。此时,当如图4D所示写电流供应给写元件250时,写元件250的线圈251用做加热器。GMR元件260于是被加热(箭头)。
该处理使钉轧层120的反转的磁化方向210回到如图4A所示的原始位置。这叫做钉轧重置(或钉轧重置效应)。
在本实施例中,盘驱动器的控制器20根据CPU200的控制而确定偏流和写电流的最佳值如上述那些。控制器20因此供应偏流和写电流以完成钉轧重置。这时,为了避免写电流感应出电压并施加到GMR读元件上,也就是串扰,写电流最好为直流(DC)。另外,为了避免击穿,最好为偏流设置不超过400V的电压值。而且,最好长时间地连续和相对地传导偏流和写电流。
图7显示了实际执行了钉轧重置操作的实验的结果。该图显示了通过利用QST(准静电试验器)测量供应7.5mA的偏流给GMR元件之前和之后并且同时传导60mA的写电流2分钟的幅值所获得的ρ-H曲线,GMR元件的输出已经由于钉轧反转而减少了。QST测量条件是500Oe和4.5mA。
在图7中,可以明显地看出:已经传导了偏流和写电流之后所获得的测量结果701和传导之前的测量结果702相比较而言,GMR读元件的输出(幅值)从1500uV上升到了5000uV。
(读错误校正方法)
下面将参照图5中的流程图描述根据本实施例的通过在盘驱动器中的GMR读元件上执行钉轧重置从而校正读错误的方法,GMR读元件由于ESD、干扰噪声等而经受到了钉轧反转。
首先,当执行标准读操作并且发生了读错误时,CPU200促使执行读重试操作(步骤S1)。通常,以预定次数重复重试操作。
如果重试操作未能完成对读错误的校正,则在本实施例中,CPU200确定ESD、干扰噪声等已经反转头部13中的GMR读元件的钉轧层的磁化方向以减少读信号的输出从而导致的读错误(步骤S2中的“否”)。当然,如果重试操作成功地校正了读错误,则CPU200移到标准操作(例如下一个读或写操作)(步骤S2中的“是”)。
CPU200指示控制器20改变GMR读元件的偏流值(步骤S3)。CPU200然后利用已经改变了偏流的GMR读元件重新执行读操作(与标准重试操作不同)(步骤S4)。如果这个读操作成功地校正了读错误,则CPU200移到标准操作(步骤S5中的“是”)。
另一方面,如果读错误校正失败,则CPU200根据本实施例移到钉轧重置操作(步骤S5中的“否”)。首先,CPU200驱动地控制执行器14(实际VCM15)将头部13移动到盘媒介上未记录使用者数据的区域或下载位置(步骤S6)。
这里,未记录使用者数据的区域是例如盘媒介11上的最外围或最内围的区域并且当然不同于系统区域。下载位置是盘媒介11外部的位置,在那停放着头部13。在下载位置中设置有一个支撑着头部并称为夹件或停放件的部件。
CPU200通过控制器20向头部13供应偏流和写电流以加热GMR读元件。此时,控制器20将由偏流控制电路16和写电流控制电路17供应的电流的值存储于存储器19中。控制器20还控制元件电阻测量电路18以测量元件电阻测量电路18关于偏流和写电流值的阻值并将测量结果存储于存储器19中。
对于已经存储于存储器19中并表示GMR读元件的阻值和偏流和写电流及温度系数之间的关系的关系信息,CPU200计算阻值和偏流和写电流及温度系数之间的关系(步骤S7)。
另外,对于存储于存储器19中的关系信息,CPU200基于阻值和偏流和写电流及温度系数之间的关系测量(计算)GMR读元件中出现的实际温度(元件温度的上升)(步骤S8)。
CPU200基于GMR读元件的温度状态和钉轧重置效应之间的关系确定有效钉轧重置所需的最佳偏流和写电流值(步骤S9)。
基于由CPU200确定的最佳偏流和写电流值,控制器20促使偏流控制电路16和写电流控制电路17供应偏流和写电流以执行钉轧重置操作(步骤S10)。CPU200驱动地控制执行器14将头部13移动到盘媒介11上的原始读位置(步骤S11)。然后,CPU200促使再执行读操作(步骤S12)。
如果这个读操作可以校正读错误,则CPU200移到标准操作(步骤S13中的“是”)。另一方面,如果读错误校正失败,则CPU200确定不能校正读错误并且这就叫硬错误(步骤S13中的“否”)。
简言之,如上所述,利用根据本实施例的读错误校正方法,如果标准读重试操作未能完成读错误的校正,则在GMR读元件上执行钉轧重置操作以校正读错误。在这种情况下,为了生成钉轧重置效应,确定最佳偏流和写电流值以执行钉轧重置操作。
具体地,在执行钉轧重置操作之前,基于GMR读元件的温度状态(阻值)来确定最佳偏流和写电流值。因此,可以有效地完成钉轧重置。而且,可以设置最佳偏流和写电流值以避免GMR读元件的物理击穿。
将最佳偏流和写电流同时供应给头部13。为了避免由写电流引起并施加到GMR读元件的电压,即串扰,写电流最好是直流(DC)。另外,为了避免击穿,对于偏流的电压值最好设置得不超过400V。而且,最好长时间地连续并相对地传导偏流和写电流。
图8和9显示了在根据本实施例的钉轧重置期间,对于分别由写电流和偏流引起的GMR读元件温度的计算结果(元件温度的上升)的实例。
(另一实施例)
图6是另一实施例的流程图。
本实施例提供一种方法,其包括:当执行了图5中步骤S10所示的钉轧重置操作步骤之后,如果读错误校正失败则增加重新改变偏流的步骤。
具体地,如图6所示,在钉轧重置操作之后CPU200驱动地控制执行器14以将头部13移动到盘媒介11上的原始读位置(步骤S21)。然后,CPU200促使再执行读操作(步骤S22)。如果这个读操作成功地校正了读错误,则CPU200移到标准操作(步骤S23中的“是”)。
如果读错误校正失败,则CPU200促使改变通过GMR读元件的操作偏流(步骤S24)。当钉轧重置之后,GMR读元件的灵敏度可能会从原始状态变化。因此,操作偏流值改变以校正GMR读元件的原始灵敏度。
然后,如果重新执行读操作使得读错误校正成功,则CPU200移到标准操作(步骤S25和S26中的“是”)。如果读错误校正仍失败,则CPU200确定这是个硬错误(步骤S26中的“否”)。
如上所述,通过对由于ESD、干扰噪声等而经受钉轧反转的GMR读元件执行钉轧重置,读错误校正的可能性增加了。因此,本发明能有效校正由于GMR读元件的钉轧层的磁化反转而造成的读错误。
换句话说,可以执行最佳钉轧重置操作,它能成功地随后在GMR读元件上进行钉轧重置并且它能避免诸如元件的物理击穿等问题。
对于本领域的技术人员来说,附加的优点及改动都将是容易的。因此,本发明从稍宽的方面来看并不局限于这里显示并描述的具体细节和代表实施例。因而,在不脱离由所附的权利要求及其等价物所定义的本发明总概念的精神或范围的前提下,可以进行各种改动。