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KR100897561B1 - 하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의부상높이 제어 방법 및 그 방법을 수행하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체 - Google Patents

하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의부상높이 제어 방법 및 그 방법을 수행하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체 Download PDF

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KR100897561B1
KR100897561B1 KR1020070041364A KR20070041364A KR100897561B1 KR 100897561 B1 KR100897561 B1 KR 100897561B1 KR 1020070041364 A KR1020070041364 A KR 1020070041364A KR 20070041364 A KR20070041364 A KR 20070041364A KR 100897561 B1 KR100897561 B1 KR 100897561B1
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height
burn
fod voltage
injury
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김영신
박종락
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삼성전자주식회사
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  • Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법 및 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체가 개시된다. 본 발명의 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법은, (a) 자기 헤드에 구비된 히터에 자기 헤드의 일단이 열팽창되어 돌출되는 FOD 전압(Flying On Demand Power)에 대한 자기 헤드의 부상높이와의 관계를 규정한 기준 FOD 전압 프로파일 상의, 목표로 하는 부상높이에 대응되는 번인 FOD 전압을 인가하여 측정된 자기 헤드의 측정 부상높이와, 번인 FOD 전압에 대응되는 기준 FOD 전압 프로파일 상의 번인 부상높이의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하는 단계; (b) 자기 헤드의 측정 부상높이와 번인 부상높이의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 디스크에 대해 자기 헤드의 터치다운 테스트를 수행하여 목표로 하는 부상높이를 위한 보정 FOD 전압을 산출하는 단계; 및 (c) 보정 FOD 전압을 인가하여 자기 헤드의 부상높이를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 다양한 환경에서도, 목표로 하는 자기 헤드의 부상높이를 실질적으로 유지할 수 있는 FOD 전압을 인가할 수 있으며, 이로 인해 자기 헤드의 약한 쓰기(Weak Write) 또는 헤드 디스크 간섭현상(HDI, Head Disk Interference) 관련 문제를 방지할 수 있다.
하드디스크 드라이브, FOD(Flying On Demand), 보정 FOD 전압, 터치다운 테스트

Description

하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법 및 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체{Hard Disk Drive, Method for Controlling Flying Height of Magnetic Head Thereof, And Recording Media For Computer Program Therefor}
도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 부분 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 보정 방법이 적용되는 하드디스크 드라이브의 구동회로의 개략적 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법에 대한 순서도이다.
도 4는 도 1의 하드디스크 드라이브에서 자기 헤드의 부상높이를 제어하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 하드디스크 드라이브 10 : 디스크 팩
11 : 디스크 20 : 인쇄회로기판조립체
30 : 커버 40 : 헤드 스택 어셈블리
41 : 자기 헤드 50 : 보이스코일모터
60 : 베이스 70 : 콘트롤러
71 : 기준 FOD 전압 프로파일
본 발명은, 하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법 및 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다양한 환경에서도 목표로 하는 자기 헤드의 부상높이를 유지할 수 있는 하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법 및 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive)는 전자장치와 기계장치로 이루어져 디지털 전자 펄스를 보다 영구적인 자기장으로 바꾸어서 데이터를 기록 및 재생해 주는 방식의 기억장치로서, 대량의 데이터를 고속으로 액세스(access)할 수 있기 때문에 컴퓨터 시스템의 보조 기억 장치 등으로써 현재 널리 사용되고 있다.
이러한 하드디스크 드라이브는 최근 높은 TPI(Track Per Inch, 인치당 트랙 수) 및 높은 BPI(Bits Per Inch, 인치당 비트 수) 구현으로 고용량화되고 있으며, 그 적용 영역도 확대되고 있는 실정이다. 이에 따라 최근에는 노트북, PDA, 휴대폰 등 휴대 가능한 전자제품에서 사용될 수 있는 소형의 하드디스크 드라이브에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다. 이에 따라, 실제 최근 직경이 2.5인치의 하드디스크 드라이브가 개발되어 노트북 등에 이미 적용되고 있으며, 이보다 더 소형인 0.85인치의 소형 하드디스크 드라이브에 대한 연구 개발이 활발히 진행 중으로서 휴대폰이나 MP3 등에도 이미 일부 채택되었거나 채택될 예정이다.
한편, 하드디스크 드라이브의 용량이 고용량화됨에 따라, 자기 헤드의 읽기/쓰기 센서의 크기는 작아지고, 디스크의 기록면을 부상하는 자기 헤드의 부상높이(FH, Flying Height)도 점차 낮아지는 추세이다.
즉, 고용량의 하드디스크 드라이브를 제작하기 위하여 높은 TPI 및 높은 BPI를 구현하게 되면 트랙의 폭은 좁아지게 되는데, 트랙의 폭이 좁아지면 자기장의 세기도 그에 비례하여 약해지므로, 자기 헤드의 부상높이가 높아지면 자기장의 검출이 어렵게 되고, 이로 인해 하드디스크 드라이브의 작동이 원활하게 되지 못할 수도 있다.
이러한 이유로 인해 효과적으로 디스크에 대한 자기 헤드의 부상높이를 감소시키는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에 하나는 자기 헤드의 부상높이에 대한 산포를 줄이는 것이고, 다른 하나는 자기 헤드에 대한 최소한의 부상높이를 얻기 위해 자기 헤드의 부상높이를 효과적으로 감소시키는 방법이다.
또한 자기 헤드의 부상높이를 적절히 제어하여 디스크에 대한 자기 헤드의 부상높이(FH, Flying Height)를 효과적으로 감소시키는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 그 중의 하나로서 FOD(Flying On Demand)가 고려될 수 있다.
FOD는 자기 헤드에 내장된 히터 코일에 일정한 전압 즉 FOD 전압을 인가함으 로써 하드디스크 드라이브가 동작하는 동안 자기 헤드의 끝부분인 폴팁(pole tip)의 열팽창 시 발생하는 자기 헤드의 부상높이의 감소 특성을 이용하여 자기 헤드의 부상높이를 제어하는 방법이다.
최근에는, 번인 공정에서 FOD 장치를 이용하여 자기 헤드의 부상높이와 FOD 전압과의 관계를 나타내는 기준 FOD 전압(또는 FOD 전류나 FOD 전력) 프로파일을 산출하고, 이 기준 FOD 전압 프로파일을 기초로 유저 환경에서 자기 헤드가 원하는 부상높이를 유지할 수 있도록 FOD 전압을 선택한다. 보다 상세히 설명하면, 번인 공정에서, 터치다운(Touch Down) 테스트를 통하여 자기 헤드에 점진적으로 증가하는 FOD 전압을 가하게 되면 소정 높이에서 부상 상태를 유지하던 자기 헤드는 점차적으로 디스크 방향으로 내려오다가 디스크에 터치다운된다. 이러한 터치다운 테스트를 통하여 FOD 전압과 자기 헤드의 부상높이와의 관계를 나타내는 기준 FOD 전압 프로파일을 마련한다.
그리고 이러한 기준 FOD 전압 프로파일로부터 실제 유저(User) 환경에서 타깃 클리어런스(Target Clearance) 즉 목표로 하는 부상높이에 필요한 FOD 전압이 산출되고 이와 관련된 데이터는 디스크의 메인티넌스 실린더(Maintenance Cylinder) 등에 저장된다. 따라서 번인 공정에서 산출된 FOD 전압이 유저 환경에서 자기 헤드에 내장된 히터에 인가되어 목표로 하는 자기 헤드의 부상 높이가 유지되도록 한다.
그런데, 하드디스크 드라이브가 실제 사용되는 환경은 너무나 다양하여 번인 공정과 항상 동일성을 가질 수는 없으며, 따라서 번인 공정에서 마련된 기준 FOD 전압 프로파일로 기초하여 선택된, 목표로 하는 부상높이에 필요한 FOD 전압을 하드디스크 드라이브가 사용되는 유저 환경에서 가하더라도 자기 헤드의 부상높이는 그 사용 환경에 따라 달라질 수 있다. 특히 하드디스크 드라이브의 내부에는 일반적으로 온도센서가 있기 때문에 온도변화를 측정하여 온도에 의한 영향을 어느 정도 보상할 수 있다하더라도 자기 헤드의 부상높이에 영향을 미치는 고도, 습도 등의 변화에 대하여 이를 반영하기는 여간 어려운 것이 아니다.
만약 번인 공정에서 측정한 FOD 전압을 기초로 유저 환경에서 하드디스크 드라이브를 사용하는 경우에 있어서 여러 가지 환경 변수의 복합적인 작용에 의하여 목표하는 자기 헤드의 부상높이를 유지할 수 없는 경우가 발생할 수 있으며, 이와 같이 목표하는 자기 헤드의 부상높이가 유지되지 못하는 경우에는 약한 쓰기(Weak Write) 또는 헤드 디스크 간섭현상(HDI) 관련 문제를 발생시킬 수 있으므로 FOD의 신뢰성을 저하시키게 된다.
또한, 번인 공정에서 마련된 기준 FOD 전압 프로파일을 기초로 산출된 FOD 전압을 사용하여 자기 헤드의 부상높이를 보정하는 방법은, 실제 유저 환경에서 자기 헤드의 실제 부상높이를 기초로 한 실제값이 아니라 실제값에 근접시킨 추정값이기 때문에 다양한 환경에서 작동되는 각각의 자기 헤드의 부상높이를 정확히 제어하지 못할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 다양한 환경에서도, 목표로 하는 자기 헤드의 부상높이를 실질적으로 유지할 수 있는 FOD 전압을 인가할 수 있으며, 이로 인해 자 기 헤드의 약한 쓰기(Weak Write) 또는 헤드 디스크 간섭현상(HDI, Head Disk Interference) 관련 문제를 방지할 수 있는 하드디스크 드라이브, 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법 및 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, (a) 자기 헤드에 구비된 히터에 상기 자기 헤드의 일단이 열팽창되어 돌출되는 FOD 전압(Flying On Demand Power)에 대한 상기 자기 헤드의 부상높이와의 관계를 규정한 기준 FOD 전압 프로파일 상의, 목표로 하는 부상높이에 대응되는 번인 FOD 전압을 인가하여 측정된 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와, 상기 번인 FOD 전압에 대응되는 상기 기준 FOD 전압 프로파일 상의 번인 부상높이의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하는 단계; (b) 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와 상기 번인 부상높이의 차이가 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 디스크에 대해 상기 자기 헤드의 터치다운 테스트를 수행하여 상기 목표로 하는 부상높이를 위한 보정 FOD 전압을 산출하는 단계; 및 (c) 상기 보정 FOD 전압을 인가하여 상기 자기 헤드의 부상높이를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법 및 그 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 (a) 단계는, (a1) 아이들 타임(Idle Time)이나 레디 타임(Ready Time)인지를 판단하는 단계; (a2) 상기 번인 FOD 전압을 인가하여 상기 자기 헤드의 측정 부상높이를 측정하는 단계; (a3) 상기 자기 헤드의 측정 부상높 이와 상기 자기 헤드의 번인 부상높이의 차이에 대한 절대값을 산출하는 단계; 및 (a4) 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와 상기 자기 헤드의 번인 부상높이의 차이에 대한 절대값이 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (a) 및 상기 (b) 단계는 하드디스크 드라이브의 아이들 타임(Idle Time)이나 레디 타임(Ready Time)인 경우에 수행되는 것이 바람직하다.
상기 기준 FOD 전압 프로파일은 번인(Burn-In) 공정에서 마련될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 디스크 상의 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 자기 헤드; 및 상기 자기 헤드에 구비된 히터에 상기 자기 헤드의 일단이 열팽창되어 돌출되는 FOD 전압(Flying On Demand Power)에 대한 상기 자기 헤드의 부상높이와의 관계를 규정한 기준 FOD 전압 프로파일 상의, 목표로 하는 부상높이에 대응되는 번인 FOD 전압을 인가하여 측정된 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와, 상기 번인 FOD 전압에 대응되는 상기 기준 FOD 전압 프로파일 상의 번인 부상높이의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하고, 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와 상기 번인 부상높이의 차이가 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 디스크에 대해 상기 자기 헤드의 터치다운 테스트를 수행하여 산출된 상기 목표로 하는 부상높이를 위한 보정 FOD 전압을 인가하여 상기 자기 헤드의 부상높이를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 콘트롤러는, 상기 측정 부상높이와 상기 번인 부상높이의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는지 판단할 때, 상기 아이들 타임(Idle Time)이나 레디 타임(Ready Time)인 경우 상기 번인 FOD 전압을 인가하여 측정된 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와 상기 자기 헤드의 번인 부상높이의 차이에 대한 절대값이 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단할 수 있다.
상기 콘트롤러는, 하드디스크 드라이브의 아이들 타임(Idle Time)이나 레디 타임(Ready Time)인 경우에 상기 목표로 하는 부상높이를 위한 보정 FOD 전압을 산출하는 것이 바람직하다.
상기 기준 FOD 전압 프로파일은 번인(Burn-In) 공정에서 마련될 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 부분 분해 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브(1)는, 데이터를 기록 및 재생하기 위한 적어도 하나의 디스크(11, Disk)를 구비하는 디스크 팩(10, Disk Pack)과, 인쇄회로기판조립체(20, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)와, 커버(30, Cover)와, 디스크(11) 상의 데이터를 독출하도록 그 선단부에 자기 헤드(41)가 장착된 헤드 스택 어셈블리(40, HSA, Head Stack Assembly)와, 헤드 스택 어셈블리(40)를 회동시키는 보이스코일모터(50, VCM, Voice Coil Motor)와, 이들 요소를 지지하는 베이스(60, Base)를 구비한다.
먼저 디스크 팩(10, Disk Pack)은, 디스크(11, Disk)와, 디스크(11)의 회전축심을 형성하는 샤프트(13, Shaft)와, 샤프트(13)의 반경 방향 외측에 마련되어 디스크(11)를 지지하는 스핀들 모터 허브(미도시, Spindle Motor Hub)와, 스핀들 모터 허부의 상부에 결합되는 클램프(15, Clamp)와, 클램프(15)를 가압하여 디스크(11)가 스핀들 모터 허브에 고정되도록 하는 클램프 스크루(미도시, Clamp Screw)를 구비한다.
인쇄회로기판조립체(20, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)는, 판 상의 인쇄회로기판(미도시, PCB, Printed Circuit Board)과, 인쇄회로기판의 일측에 마련되는 인쇄회로기판 커넥터(21, PCB Connector)를 구비한다. 인쇄회로기판에는 디스크(11) 및 자기 헤드(41)를 제어하도록 다수의 칩(미도시)과 회로가 구비되어 있으며, 인쇄회로기판 커넥터(21)를 통하여 외부와 신호를 송수신하게 된다.
그리고 커버(30, Cover)는 베이스(60)의 상면을 차폐함으로써 내부에 디스크 팩(10) 및 헤드 스택 어셈블리(40) 등을 수용할 수 있는 수용공간을 형성하게 하며, 이러한 구조에 의해 수용공간에 있는 여러 요소들을 보호하는 역할을 한다.
보이스코일모터(50, VCM, Voice Coil Motor)는 자기 헤드(41)를 디스크(11) 상의 원하는 위치에 이동시키기 위하여 액추에이터 아암(43)을 회동시키는 일종의 구동모터로서, 플레밍의 왼손법칙 즉, 자계 속에 있는 도체에 전류를 흘렸을 때 힘이 발생하는 원리를 이용한 것인데, 마그네트(미도시) 사이에 위치하는 VCM 코일 (미도시)에 전류를 인가함으로써 보빈(미도시)에 힘을 가하여 보빈을 회동시키게 된다. 이로써, 피봇축 홀더(44)에서 보빈과 반대 방향으로 연장된 액추에이터 아암(43)이 회동되어 그 끝단에 지지된 자기 헤드(41)가, 회전하는 디스크(11) 상의 반경 방향으로 이동하면서 트랙(track)을 검색하여 액세스(access)하고, 액세스된 정보를 신호처리하게 된다.
베이스(60, Base)는 골조를 이루는 것으로서, 베이스(60)에는, 디스크 팩(10), 헤드 스택 어셈블리(40) 그리고 인쇄회로기판조립체(20) 등의 전술한 부품들이 조립된다. 또한 베이스(60)에는, 전원이 차단되는 경우 등에 있어서 자기 헤드(41)가 파킹되는 램프(49)가 설치되어 있다.
한편, 헤드 스택 어셈블리(40, HSA, Head Stack Assembly)는, 디스크(11) 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 운반체로서, 디스크(11) 상에 데이터를 쓰거나 기록된 데이터를 읽기 위한 자기 헤드(41, Read/Write Head)와, 자기 헤드(41)가 디스크(11) 상의 데이터를 액세스 할 수 있도록 피봇축(42)을 축심으로 디스크(11) 상을 선회하는 액추에이터 아암(43, Actuator Arm)과, 액추에이터 아암(43)의 단부에 결합된 서스펜션(미도시, Suspension)과, 피봇축(42)을 회전 가능하게 지지하며 액추에이터 아암(43)이 결합되어 지지되는 피봇축 홀더(44)와, 피봇축 홀더(44)에서 액추에이터 아암(43)의 반대 방향에 마련되어 보이스코일모터(50, VCM, Voice Coil Motor)의 마그네트(미도시, Magnet) 사이에 위치하는 보빈(미도시)을 구비한다.
자기 헤드(41, Read/Write Head)는, 디스크(11)의 표면에 형성된 자계를 감 지하거나 디스크(11)의 표면을 자화시킴으로써 회전하는 디스크(11)로부터 정보를 읽거나 기록하는 역할을 담당한다. 이러한 자기 헤드(41)는, 디스크(11)의 자계를 감지하기 위한 읽기 헤드와, 디스크(11)를 자화시키기 위한 쓰기 헤드를 구비한다.
이러한 자기 헤드(41)는 디스크(11)의 회전 시 발생하는 에어플로우(Air Flow)에 의해서 디스크(11) 상에 부상하여 디스크(11)에 대한 기록 및 재생 작업을 할 수 있는데, 이때 자기 헤드(41)는 소정의 부상높이 즉 목표 부상높이(Target Clearance)를 유지해야만 한다. 따라서, 전술한 바와 같이, 에어플로우에 의해 디스크(11) 상에 부상하여 디스크(11)에 대한 기록 및 재생 작업을 하고 있는 자기 헤드(41)에 FOD 전압(Flying on Demand Power)을 인가하여 디스크(11)에 대한 자기 헤드(41)의 부상 높이를 조절할 수 있도록, 본 실시 예의 하드디스크 드라이브(1)는, 콘트롤러(70, Controller, 도 4 참조)를 더 구비한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 보정 방법이 적용되는 하드디스크 드라이브의 구동회로의 개략적 블록도이다. 이에 도시된 바와 같이, 하드디스크 드라이브(1)는 구동 회로로서, 프리앰프(91)와, 리드/라이트 채널(92)과, 호스트 인터페이스(93)와, 보이스 코일 드라이버(94)와, 스핀들 모터 드라이버(95)와, 콘트롤러(70)를 구비한다.
프리 앰프(91, Pre-AMP)는, 리드 헤드(미도시)가 디스크(11)로부터 자계를 감지하여 발생시킨 리드 신호(Read Signal)를 증폭하여 리드/라이트 채널(92)에 출력하거나, 리드/라이트 채널(92)로부터 수신되는 일정 파형의 전류를 증폭하여 라이트 헤드(미도시)에 공급한다.
리드/라이트 채널(92, R/W Channel)은, 프리앰프(91)에 의하여 증폭된 리드 신호를 디지털 신호로 전환하여 콘트롤러(70)에 출력한다. 또한 리드/라이트 채널(92)은, 호스트 인터페이스(93)에 의하여 수신된 데이터를 콘트롤러(70)를 통하여 입력받아 이를 아날로그 신호로 변환하여 프리앰프(91)로 출력한다.
호스트 인터페이스(93, Host Interface)는, 데이터 판독 모드에서는 디지털 신호로 변환된 데이터를 호스트 기기(미도시)로 전송하며, 데이터 기록 모드에서는 사용자가 입력한 데이터를 호스트 기기로부터 수신하여 콘트롤러(70)에 출력한다.
여기서, 호스트 기기는, 컴퓨터의 CPU, I/O 콘트롤러와 같이, 하드디스크 드라이브(1)를 포함한 컴퓨터 전체를 전반적으로 제어 및 작동시키는 요소들을 총칭하는 의미로 사용된다.
보이스 코일 드라이버(94, VCM Driver)는, 콘트롤러(70)의 제어 신호를 받아서 보이스코일모터(50)에 인가되는 전류의 양을 조절한다.
스핀들 모터 드라이버(95, SPM Driver)는, 콘트롤러(70)의 제어 신호를 받아서 스핀들 모터(17)에 인가되는 전류의 양을 조절한다.
콘트롤러(70)는, 데이터 기록 모드에서는 사용자가 호스트 기기를 통하여 입력한 데이터를 호스트 인터페이스(93)를 통하여 수신 받아 이를 리드/라이트 채널(92)로 출력하며, 데이터 판독 모드에서는 리드/라이트 채널(92)에 의해 디지털 신호로 변환된 리드 신호를 입력받아 호스트 인터페이스(93)로 출력한다. 또한 콘트롤러(70)는, 보이스 코일 드라이버(94) 및 스핀들 모터 드라이버(95)의 출력을 제어한다.
이러한 콘트롤러(70)는, 마이크로프로세서(Micro Processor), 마이크로 콘트롤러(Micro Controller) 등일 수 있으며, 후술하는 하드디스크 드라이브(1)의 자기 헤드(41)의 부상높이 제어 방법을 수행하는 소프트웨어(Software) 또는 펌웨어(Firmware)의 형태로 구현될 수 있다.
콘트롤러(70)는, 자기 헤드(41)에 구비된 히터(미도시)에 자기 헤드(41)의 일단이 열팽창되어 돌출되는 FOD 전압(Flying On Demand Power)에 대한 자기 헤드(41)의 부상높이와의 관계를 규정한 기준 FOD 전압 프로파일(71) 상의, 목표로 하는 부상높이에 대응되는 번인 FOD 전압(FOD_X, 도 4 참조)을 인가하여 측정된 자기 헤드(41)의 측정 부상높이(FH2, 도 4 참조)와, 번인 FOD 전압(FOD_X)에 대응되는 기준 FOD 전압 프로파일(71) 상의 번인 부상높이(FH1, 도 4 참조)의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하고, 자기 헤드(41)의 측정 부상높이(FH2)와 번인 부상높이(FH1)의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 디스크(11)에 대해 자기 헤드(41)의 터치다운 테스트를 수행하여 산출된, 목표로 하는 부상높이를 위한 보정 FOD 전압을 인가하여 자기 헤드(41)의 부상높이를 제어함으로써, 다양한 환경에서도 목표로 하는 자기 헤드(41)의 부상높이를 실질적으로 유지할 수 있는 FOD 전압을 인가할 수 있어 FOD 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브(1)의 자기 헤드(41)의 부상높이를 제어하는 방법에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
하드디스크 드라이브(1)의 공정은 크게 기구조립 공정, 서보라이트 공정, 기 능테스트 공정, 번인 공정, 최종테스트 공정, 그리고 출하검사 공정, 포장 및 출하 공정의 6단계로 분류될 수 있다.
우선, 하드디스크 드라이브(1)의 제조공정 중 번인(Burn-In) 공정에서 터치다운 테스트를 함으로써, 자기 헤드(41)에 인가되는 FOD 전압과, FOD 전압에 따라 변화되는 자기 헤드(41)의 부상높이(FH, Flying Height)와의 관계를 규정한 기준 FOD 전압 프로파일을 마련한다(S11). 기준 FOD 전압 프로파일(71)에 대한 데이터, 즉 유저 환경의 읽기 및 쓰기 동작 시에 인가하기 위한 FOD 전압(번인 FOD 전압(FOD_X)) 등을 포함한 데이터는 디스크의 메인티넌스 실린더(미도시, Maintenance Cylinder)에 저장된다. 참고로, 메인티넌스 실린더는 디스크(11)의 최외곽 영역을 말하며, 각종 시스템 정보들과 하드디스크 드라이브(1)의 유지 보수를 위한 정보들이 저장된다.
이후, 유저 환경에서 아이들 타임(Idle Time) 또는 레디 타임(Ready Time)인지를 판단하고(S12), 아이들 타임 또는 레디 타임인 경우, 자기 헤드(41)의 부상높이 측정을 위한 번인 FOD 전압(FOD_X)을 인가하여 측정된 자기 헤드(41)의 측정 부상높이(FH2)와, 기준 FOD 전압 프로파일(71) 상에서 번인 FOD 전압(FOD_X)에 대응되는 자기 헤드(41)의 번인 부상높이(FH1)의 차이에 따른 절대값(ΔFH)이 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하다(S13).
여기서 미리 설정된 기준값은 기존의 FOD를 보상해 주기 위한 상수 테이블(Table)이나 방정식(Equation)에서 소정 기준을 벗어나는 자기 헤드(41)들의 통계 데이터값에 의해 정해질 수 있다.
그리고 나서 자기 헤드(41)의 측정 부상높이(FH2)와 번인 부상높이(FH1)의 차이의 절대값(ΔFH)이 설정된 기준값을 초과하는 경우 실제 측정에 의해 FOD 전압을 산출한다. 이에 대해서는 상세히 설명하기로 한다.
설명의 편의를 위해, 도 4를 참조하여 예를 들어 설명하면, "X" 크기의 FOD 전압(FOD_X) 즉 번인 FOD 전압(FOD_X)이 인가될 때, 기준 FOD 전압 프로파일(71)의 번인 부상높이(FH1)가 7nm이고 측정된 측정 부상높이(FH2)가 4nm인 경우 이들의 차이값에 따른 절대값(ΔFH)은 3nm가 된다. 이때, 미리 설정된 기준값이 2nm인 경우, 전술한 차이값에 따른 절대값(ΔFH)은 기준값을 초과하게 됨으로 이후 실제 측정을 하여 목표로 하는 자기 헤드(41)의 부상높이를 얻을 수 있도록 번인 FOD 전압(FOD_X)을 보정하여 보정 FOD 전압을 산출하여야 한다. 그런데 가령 미리 설정된 기준값이 4nm인 경우, 전술한 차이값에 따른 절대값(ΔFH)은 기준값을 초과하지 않기 때문에 실제 측정을 하지 않고, 도 3에 도시된 바와 같이 다른 명령을 수행하게 된다.
측정 부상높이(FH2)와 번인 부상높이(FH1)에 따른 절대값(ΔFH)이 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 번인 FOD 전압(FOD_X)을 보정하여 보정 FOD 전압을 얻기 위하여 터치다운 테스트(Touch Down Test)를 실행한다(S14). 터치다운 테스트에 의해 얻어진 데이터를 통하여 유저 환경에서 목표로 하는 자기 헤드(41)의 부상높이에 대응되는 보정 FOD 전압을 산출한다(S15).
터치다운 테스트(Touch Down Test)란, 자기 헤드(41)에 점차적으로 증가되는 FOD 전압을 인가하여 디스크(11)에 자기 헤드(41)의 끝단을 닿게 하는 테스트를 말 하며, 이러한 터치다운 테스트에 의해 자기 헤드(41)의 최대 부상높이 및 터치다운될 때의 최대 FOD 전압을 구할 수 있다. 한편, 아이들 타임에 대해서 부연 설명하면, 호스트(미도시, Host)에서 하드디스크 드라이브(1)로 코맨드(Command)를 보내지 않는 타임으로서 터치다운 테스트를 행하여도 퍼포먼스(performance)에 전혀 영향을 주지 않는 타임을 말한다.
이후, 유저 환경에서 읽기 및 쓰기 동작 시에 보정 FOD 전압을 인가하여, 자기 헤드의 부상높이를 적절히 제어한다(S16).
본 실시 예에서는, 실제 유저 환경에서 측정 부상높이(FH2)와 번인 부상높이(FH1)의 차이가 미리 설정된 기준값을 넘어서는 경우에 한해서만 터치다운 테스트를 한다. 따라서 터치다운 테스트는 절대값(ΔFH)이 기준값을 초과해야만 실행되기 때문에 터치다운 테스트의 횟수가 제한적으로 이루어질 수 있는 장점을 지닌다. 또한 이러한 터치다운 테스트를 통해 실제 환경에서 목표로 하는 자기 헤드(41)의 부상높이를 정확히 유지할 수 있는 보정 FOD 전압을 산출할 수 있으며, 보정 FOD 전압을 인가하여 자기 헤드(41)의 부상높이를 제어함으로써 실제 환경에서 목표로 하는 자기 헤드(41)의 부상높이를 유지할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 실시 예에 의하면, 번인(Burn-In) 공정의 환경과 다른 다양한 환경에서 실제 터치다운 테스트를 통하여 실제 환경에서 목표로 하는 자기 헤드(41)의 부상높이를 유지하게 하는 보정 FOD 전압을 산출하고 이 보정 FOD 전압으로 자기 헤드(41)의 부상높이를 제어함으로써, 약한 쓰기(Weak Write) 또는 헤드 디스크 간섭현상(HDI, Head Disk Interference) 등을 해결할 수 있는 효과가 있다.
전술한 실시 예에서는, 측정 부상높이와 번인 부상높이의 차이에 따른 절대값이 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우 터치다운 테스트를 수행한다고 상술하였으나, 경우에 따라서는 측정 부상높이에서 번인 부상높이를 뺀 값이 음수(-)를 포함한 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 터치다운 테스트를 수행하도록 할 수 있음은 당연하다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다양한 환경에서도, 목표로 하는 자기 헤드의 부상높이를 실질적으로 유지할 수 있는 FOD 전압을 인가할 수 있으며, 이로 인해 자기 헤드의 약한 쓰기(Weak Write) 또는 헤드 디스크 간섭현상(HDI, Head Disk Interference) 관련 문제를 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. (a) 자기 헤드에 구비된 히터에 인가될 때 상기 자기 헤드의 일단이 열팽창되어 돌출되는 FOD 전압(Flying On Demand Power)에 대한 상기 자기 헤드의 부상높이와의 관계를 규정한 기준 FOD 전압 프로파일 상의, 목표로 하는 부상높이에 대응되는 번인 FOD 전압을 인가하여 측정된 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와, 상기 번인 FOD 전압에 대응되는 상기 기준 FOD 전압 프로파일 상의 번인 부상높이의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하는 단계;
    (b) 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와 상기 번인 부상높이의 차이가 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 디스크에 대해 상기 자기 헤드의 터치다운 테스트를 수행하여 상기 목표로 하는 부상높이를 위한 보정 FOD 전압을 산출하는 단계; 및
    (c) 상기 보정 FOD 전압을 인가하여 상기 자기 헤드의 부상높이를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 아이들 타임(Idle Time)이나 레디 타임(Ready Time)인지를 판단하는 단계;
    (a2) 상기 번인 FOD 전압을 인가하여 상기 자기 헤드의 측정 부상높이를 측정하는 단계;
    (a3) 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와 상기 자기 헤드의 번인 부상높이의 차이에 대한 절대값을 산출하는 단계; 및
    (a4) 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와 상기 자기 헤드의 번인 부상높이의 차이에 대한 절대값이 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법.
  3. 1항에 있어서,
    상기 (a) 및 상기 (b) 단계는 하드디스크 드라이브의 아이들 타임(Idle Time)이나 레디 타임(Ready Time)인 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 FOD 전압 프로파일은 번인(Burn-In) 공정에서 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 따른 하드디스크 드라이브의 자기 헤드의 부상높이 제어 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체.
  6. 디스크 상의 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 자기 헤드; 및
    상기 자기 헤드에 구비된 히터에 인가될 때 상기 자기 헤드의 일단이 열팽창되어 돌출되는 FOD 전압(Flying On Demand Power)에 대한 상기 자기 헤드의 부상높이와의 관계를 규정한 기준 FOD 전압 프로파일 상의, 목표로 하는 부상높이에 대응되는 번인 FOD 전압을 인가하여 측정된 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와, 상기 번인 FOD 전압에 대응되는 상기 기준 FOD 전압 프로파일 상의 번인 부상높이의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하고, 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와 상기 번인 부상높이의 차이가 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우, 디스크에 대해 상기 자기 헤드의 터치다운 테스트를 수행하여 산출된 상기 목표로 하는 부상높이를 위한 보정 FOD 전압을 인가하여 상기 자기 헤드의 부상높이를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 콘트롤러는, 상기 측정 부상높이와 상기 번인 부상높이의 차이가 미리 설정된 기준값을 초과하는지 판단할 때, 아이들 타임(Idle Time)이나 레디 타임(Ready Time)인 경우 상기 번인 FOD 전압을 인가하여 측정된 상기 자기 헤드의 측정 부상높이와 상기 자기 헤드의 번인 부상높이의 차이에 대한 절대값이 상기 미리 설정된 기준값을 초과하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 콘트롤러는, 하드디스크 드라이브의 아이들 타임(Idle Time)이나 레디 타임(Ready Time)인 경우에 상기 목표로 하는 부상높이를 위한 보정 FOD 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브
  9. 제6항에 있어서,
    상기 기준 FOD 전압 프로파일은 번인(Burn-In) 공정에서 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
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