JP2002025024A - 磁気ヘッドの寿命を試験する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単かつ正確にＧＭＲヘッドの寿命を測定で
きる方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 磁気ヘッドを実使用時以上のストレス印
加条件にさらして磁気的特性を測定し、発生した磁気的
不良の評価結果に基づいて磁気ヘッドの寿命を判定する
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種の磁気ヘッドの
寿命を試験する方法及び装置に関し、特に、ＧＭＲヘッ
ド（スピンバルブヘッド）の寿命を試験する際に使用し
た時にその真価を発揮できる磁気ヘッドの試験方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスク装置等の磁気記録再
生装置の小型化、高記録密度化の進行に伴い、そのよう
な装置の再生用ヘッドとして、磁気記録媒体からの信号
磁界の変化を電気抵抗率の変化に変換可能な磁気抵抗効
果あるいは異方性磁気抵抗効果を利用したヘッド（いわ
ゆるＭＲヘッド）が広く用いられている。ＭＲヘッドを
使用すると、大きな再生出力を得ることができるが、バ
ルクハウゼンノイズ等による再生特性の不安定さを本質
的に有しているため、ＭＲヘッドの製造時の検査手段と
して、バルクハウゼンノイズ等に起因する再生特性不良
を定量的に短時間にかつ高精度に検出し、測定できる評
価方法及び装置が必要となる。

【０００３】上述のような課題を解決するため、特開平
１０−１９８９２４号公報は、信号検出部に磁気抵抗効
果素子を有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドの評価方法で
あって、磁気抵抗効果素子の面内に静磁界を外部から印
加しながら、所要の範囲のセンス電流の変化に対する磁
気抵抗効果素子の電気抵抗の変化を検出し、センス電流
に対する、電気抵抗の不連続な変化を検出することを特
徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドの評価方法を提案し
ている。

【０００４】図１は、特開平１０−１９８９２４号公報
に記載の評価方法を示すフローチャートである。まず、
ステップＳ１において、有効に外部磁場が印加されるよ
うにＭＲヘッドの位置合わせを行い、ＭＲヘッドの出力
端子にプローブ電極を接触させる。次にステップＳ２
で、印加する静磁界の方向とその強度、測定する電流の
範囲を設定する。ステップＳ３では、外部磁界をゼロに
設定し、センス電流を変化させて抵抗変化を測定する。
この測定で、ＭＲ素子のセンス電流による発熱による影
響で、抵抗値がセンス電流に対して放物線状に変化して
いることが明らかとなる。この発熱による影響を推定す
るため、ステップＳ４で、磁界なしの曲線を二次曲線で
近似する。次いで、ステップＳ５で、ＭＲ素子の面内に
静磁界を印加しながら、センス電流に対する抵抗値の変
化を測定する。抵抗値の変化の測定が完了した後、ステ
ップＳ６で、得られた測定データから発熱の影響を補正
する。最後に、ステップＳ７で、抵抗変化の不連続な変
化を、例えばｍａｘ〔ｄＲ／ｄＩ_b 〕で定量化し、ヘッ
ドの良否を判定する。

【０００５】ところで、近年では、磁気記録再生装置の
さらなる高記録密度化に伴い、上述のようなＭＲヘッド
では限界があり、ＭＲヘッドよりも数倍以上の高感度が
期待される新しい物理現象である巨大磁気抵抗効果（Ｇ
ｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を利
用したＧＭＲヘッドの使用が不可欠となっている。ＧＭ
Ｒヘッドのなかでも、特に、スピンバルブ磁気抵抗効果
を利用したスピンバルブヘッドは、構成が簡単で比較的
に容易に作製することができ、しかも低磁界での電気抵
抗の変化率が他のＭＲヘッドに比較して大きく線型動作
が得られ易いので、すでに実用化されている。

【０００６】スピンバルブヘッドは、通常、磁気抵抗効
果膜（スピンバルブ膜）と、スピンバルブ膜に電気的に
接合されたものであって、信号検知領域を画定しかつこ
の信号検知領域に信号検知電流を流す一対の電極と、ス
ピンバルブ膜に対して縦バイアス磁界を印加する一対の
縦バイアス磁界印加層とを備えている。縦バイアス磁界
印加層は、通常、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣｒ等の硬質強磁
性薄膜から形成されている。このように、硬質強磁性薄
膜からなる縦バイアス磁界印加層をスピンバルブヘッド
の感磁部（信号検知領域）以外の部分に、それがスピン
バルブ膜の両側に位置するように配置することによっ
て、スピンバルブ膜のフリー磁性層の磁壁移動に起因す
るバルクハウゼンノイズを抑制することができ、よっ
て、ノイズのない安定した再生波形を得ることができ
る。

【０００７】また、スピンバルブ膜は、通常、規則系反
強磁性層、ピンド磁性層（固定磁性層ともいう）、非磁
性中間層及びフリー磁性層（自由磁性層ともいう）が順
次積層された層構成を有している。このような層構成を
採用することによって、非磁性中間層を介して積層され
た２つの磁性層（フリー磁性層及びピンド磁性層）の磁
化方向のなす角度を調節することによって、電気抵抗を
所望なように変化させることができる。

【０００８】ＧＭＲヘッド（スピンバルブヘッド）で
は、しかし、その使用中の劣化が問題となっている。す
なわち、ヘッドに対して例えば温度の変化や印加電流の
変化に由来するストレスがかかった時、スピンバルブ膜
のピンド磁性層の固定力が劣化し、磁気的不良を生じる
ということが問題となっている。したがって、ＧＭＲヘ
ッドは、それを製造し、出荷する前にそのヘッドとして
の寿命を試験することが、実用上極めて重要である。

【０００９】本発明者の知る限り、ＧＭＲヘッドの寿命
を測定する方法及び装置はいまだに発表されていない。
また、先に特開平１０−１９８９２４号公報を参照して
説明したようなＭＲヘッド用に特に設計された評価方法
及び装置を使用したとしても、ＧＭＲヘッドの寿命を予
め測定することはできない。代替として使用されている
ものが、同じくＭＲヘッド用に設計された、ストレス印
加中の直流抵抗値の評価方法である。この方法は、ＭＲ
ヘッドの使用中の劣化は、主に素子材料のエレクトロマ
イグレーションによりＭＲ素子の磁気抵抗効果が低下す
ることに由来しており、また、そのような磁気抵抗効果
の低下は素子の直流抵抗値と対応しているという認識に
基づいたものであり、ＭＲヘッドに温度及び印加電流の
ストレスをかけた状態で直流抵抗値を測定して、その測
定値が異常を示したところをＭＲヘッドの寿命と判断し
ている。

【００１０】図２は、このストレス印加中の直流抵抗値
の評価方法を示すフローチャートである。まず、ステッ
プＳ１で、予め設定された電流値までストレス電流を印
加する。ストレス電流の印加とともに発熱がおこり、温
度が上昇するので、その温度上昇が飽和するまで、ステ
ップＳ２で待機する。次いで、ステップＳ３で、温度上
昇時の抵抗値（Ｒ）を測定する。その際、Ｒ₀ ＝Ｒと置
き、この値を基準値とする。ステップＳ４で、一定時間
の待機を行う。待機時間は、例えば３０分というよう
に、予め設定する。次いでステップＳ５に移行し、再び
抵抗値を測定する。この場合、抵抗値の測定を反復して
行い、ｎ回目に測定された抵抗値をＲ_n とする。ステッ
プＳ６で、測定データの記録を行う。すなわち、抵抗値
（Ｒ_n ）を経過時間の関数として記録する。さらに、ス
テップＳ７で、ΔＲ_n を、次式：ΔＲ_n ＝（Ｒ_n −
Ｒ₀ ）×１００／Ｒ₀ から計算する。引き続いて、ステ
ップＳ８で、得られた測定値からＭＲヘッドの寿命を判
断する。すなわち、Ｒ_M 及びＲ_mを予め設定したうえ
で、次の要件：Ｒ_n ≧Ｒ_M ，Ｒ_n ≦Ｒ_m が満たされるな
らば、ＭＲヘッドの寿命と判断して試験を終了する。も
しも否であるならば、ステップＳ９に移行する。ここで
は、得られたΔＲ_n 値からＭＲヘッドの寿命を判断す
る。すなわち、ΔＲ_M 及びΔＲ_m を予め設定したうえ
で、次の要件：ΔＲ_n ≧ΔＲ_M ，ΔＲ_n ≦ΔＲ_m が満た
されるならば、ＭＲヘッドの寿命と判断して試験を終了
する。もしも否であるならば、ステップＳ４に戻り、一
定時間の待機後に再び抵抗値（Ｒ_n ）を測定する。

【００１１】しかし、このようなＭＲヘッドの寿命試験
方法は、ＧＭＲヘッドの寿命の測定に使用することがで
きない。なぜなら、ＧＭＲヘッドの寿命は、上述のよう
な素子材料のエレクトロマイグレーションによる素子の
劣化よりも、前記したような、弱いストレスによるピン
ド磁性層の固定力の劣化によるところが大であるからで
ある。ＧＭＲヘッドでは、その寿命の測定中、直流抵抗
値が変化する前に磁気的不良が発生し、寿命となってし
まい、ヘッドの寿命を正確に測定することができない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
したような従来の技術の問題点を解決して、簡単かつ正
確にＧＭＲヘッドの寿命を測定できる方法及び装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、このたび、
従来の技術でＭＲヘッドの寿命の試験のために直流抵抗
値を測定してきたことに加えて、素子の磁気抵抗変化を
測定し、かつ外部ストレスによる直流抵抗値及び磁気抵
抗変化の劣化状態を監視した場合には、弱いストレスが
かかっても磁気的不良を検出することができ、したがっ
て、ヘッドの寿命を正確に測定することができるという
ことを見い出した。

【００１４】本発明は、その１つの面において、磁気ヘ
ッドを実使用時以上のストレス印加条件にさらして磁気
的特性を測定し、発生した磁気的不良の評価結果に基づ
いて寿命を判定することを特徴とする磁気ヘッドの寿命
を試験する方法にある。また、本発明は、そのもう１つ
の面において、磁気ヘッドの寿命を試験する装置であっ
て、磁気ヘッドを実使用時以上のストレス印加条件にさ
らすストレス印加装置、前記ストレス印加装置に取り付
けられた磁気ヘッドの磁気的特性を測定し、発生した磁
気的不良を評価する特性測定／評価装置、及び前記磁気
的不良の評価結果に基づいて寿命を判定する寿命判定装
置、を備えることを特徴とする磁気ヘッドの寿命を試験
する装置にある。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、特にＧＭＲヘッド（ス
ピンバルブヘッド）の寿命を試験する方法及び装置にあ
るので、以下においてもＧＭＲヘッドを参照して本発明
の実施を説明する。なお、本発明は、必要に応じて、従
来のＭＲヘッドやＡＭＲヘッドの寿命の試験にも利用で
きることは言うまでもない。

【００１６】最初に、図３及び図４を参照して、本発明
を適用し得るＧＭＲヘッドの１形態について説明する。
図３の斜視図において、スピンバルブヘッド１１は、ス
ピンバルブ膜１０と、そのスピンバルブ膜の両端に所定
の間隔で配置された一対の引き出し電極８と、スピンバ
ルブ膜１０のフリー磁性層（図４を参照して、以下で説
明する）の両端に所定の間隔で配置された一対の縦バイ
アス磁界印加層７とを有している。ここで、引き出し電
極８は、スピンバルブ膜に電気的に接合して信号検知領
域（センス領域ともいう）を画定し、この信号検知領域
に信号検知電流を流すためのものである。すなわち、こ
の電極８によって、信号検知領域での電気抵抗率の変化
を電圧変化として測定可能である。また、縦バイアス磁
界印加層７は、スピンバルブ膜のフリー磁性層と磁気的
に交換結合して、このフリー磁性層に磁区制御用の縦バ
イアス磁界を印加するためのものである。

【００１７】スピンバルブヘッド１１において、そのス
ピンバルブ膜１０の構成は、この技術分野において一般
的に行われているように種々の変更が可能であるという
ものの、通常、図３の線分IV−IVに沿った断面図である
図４に示すように、下地層５の上に、順次、フリー磁性
層１、非磁性中間層２、ピンド磁性層３、そして規則系
反強磁性層４を積層した構成を有している。フリー磁性
層１及びピンド磁性層３は、必要に応じて、２層構造な
どの多層構造からなっている。また、必要に応じてその
他の基板や形態を採用してもよいけれども、かかるスピ
ンバルブ膜１０は、通常、アルチック基板、すなわち、
ＴｉＣ基体の表面にアルミナ膜が形成されてなる基板の
上に形成される。

【００１８】さらに具体的に説明すると、スピンバルブ
膜は、その下地層として、Ｔａ膜などを有する。Ｔａ膜
を下地層に使用すると、フリー磁性層に良好な結晶性を
付与できる。Ｔａ膜は、通常、５nm前後の膜厚で用いら
れている。フリー磁性層は、任意の軟磁性の材料から形
成することができる。例えば、フリー磁性層の形成に一
般的に使用されているＣｏＦｅ合金を使用してもよい。
しかし、本発明のスピンバルブ膜では、これに限定され
るわけではないけれども、好ましくは面心立方格子構造
をそなえた（Ｃｏ_y Ｆｅ_100-y ）_100-x Ｚ_x 合金（式
中、Ｚは、Ｃｏ及びＦｅ以外の任意の元素を表し、好ま
しくは、硼素Ｂ又は炭素Ｃであり、ｘ及びｙはそれぞれ
原子分率ａｔ％を表す）からフリー磁性層を形成するの
が好適である。高出力、高磁界感度、耐熱性のヘッドを
提供できるからである。フリー磁性層は、さらに好まし
くは、ＣｏＦｅＢ合金から形成することができ、その
際、Ｃｏの含有量は約８５〜９５ａｔ％であり、Ｂの含
有量は約１０ａｔ％未満である。フリー磁性層は、それ
を２層構造とするような場合、下層成分として例えばＭ
ｉＦｅ系合金の層を配置することができる。フリー磁性
層の膜厚は、広い範囲で変更することができるというも
のの、通常、約３〜２０nmの範囲である。例えば、膜厚
３．５nmのＮｉＦｅ膜（下層成分）と、膜厚４nmのＣｏ
ＦｅＢ膜（上層成分）とからフリー磁性層を形成するこ
とができる。

【００１９】本発明のスピンバルブ膜では、上述のフリ
ー磁性層と後述のピンド磁性層とで非磁性の中間層をサ
ンドイッチした構成が採用される。非磁性の中間層とし
ては、通常、非磁性の金属材料、例えば、銅（Ｃｕ）な
どが用いられる。３nm前後の膜厚でＣｕ中間層が用いら
れる。ピンド磁性層は、フリー磁性層の場合と同様に、
任意の軟磁性の材料から形成することができる。すなわ
ち、ピンド磁性層の形成にＣｏＦｅ合金を使用してもよ
く、しかし、好ましくは面心立方格子構造をそなえた
（Ｃｏ_y Ｆｅ_100-y ）_{10 0-x} Ｚ_x 合金（式中、Ｚは、Ｃ
ｏ及びＦｅ以外の任意の元素を表し、好ましくは、硼素
Ｂ又は炭素Ｃであり、ｘ及びｙはそれぞれ原子分率ａｔ
％を表す）からピンド磁性層を形成するのが好適であ
る。高出力、高磁界感度、耐熱性のヘッドを提供できる
からである。ピンド磁性層は、さらに好ましくは、Ｃｏ
ＦｅＢ合金から形成することができ、その際、Ｃｏの含
有量は約８５〜９５ａｔ％であり、Ｂの含有量は約１０
ａｔ％未満である。ピンド磁性層の膜厚は、他の層と同
様に、所望とする効果などに応じて広い範囲で変更する
ことができるけれども、少なくとも３nmであることが必
要であり、通常、約３〜２０nmの範囲である。

【００２０】ピンド磁性層の上には、規則系反強磁性層
が形成される。この反強磁性層は、通常、ＦｅＭｎ膜、
ＮｉＭｎ膜、ＰｔＭｎ膜、ＰｄＭｎ膜、ＰｄＰｔＭｎ
膜、ＣｒＭｎ膜、ＩｒＭｎ膜などから形成することがで
きる。ＰｄＰｔＭｎ膜などがとりわけ有用である。反強
磁性層の膜厚も、所望とする効果などに応じて広い範囲
で変更することができるけれども、通常、約１０〜５０
nmの範囲であり、一般的には２５nm前後の膜厚が好まし
い。

【００２１】また、図４に示していないけれども、スピ
ンバルブ膜１０は、その最上層にキャップ層を有するこ
とができる。キャップ層は、例えば、膜厚１０nmのＴａ
膜から形成することができる。スピンバルブヘッド１１
において、スピンバルブ膜１０の両端に一対の引き出し
電極８が設けられる。この引き出し電極は、汎用のスピ
ンバルブヘッドと同様に、例えば、Ａｕ膜などから形成
することができる。また、スピンバルブ膜１０のフリー
磁性層１の両端には、一対の縦バイアス磁界印加層７が
設けられる。この縦バイアス磁界印加層は、通常、規則
系の硬質強磁性の薄膜から形成される。縦バイアス磁界
印加層の形成に有用な硬質強磁性材料の例は、ＣｏＰ
ｔ、ＣｏＣｒＰｔなどである。

【００２２】さらに、図示のスピンバルブヘッド１１で
は、図示しないけれども、上述のような縦バイアス磁界
印加層７の下にＴａ／ＮｉＦｅ系合金からなる下地層を
設けることが好ましい。ＮｉＦｅ系合金の下地層は、例
えば、ＮｉＦｅ膜、ＮｉＦｅＣｒ膜、ＮｉＦｅＮｂ膜、
ＮｉＦｅＭｏ膜などである。本発明による磁気ヘッドの
寿命試験方法では、例えば上記したような構成を有する
ＧＭＲヘッドを、そのヘッドの実使用時以上のストレス
印加条件にさらして磁気的特性を測定する。ここで、
「実使用時以上のストレス印加条件」とは、実使用にお
いて外部からヘッドに印加されるストレスを予想して、
試験装置に配置した供試ヘッドに対して印加されるその
実使用時のストレスよりも大きなストレスのことであ
り、具体的には、一定の電流及び一定の温度をストレス
として印加し続けることを意味する。ヘッドに印加すべ
き電流は、試験条件によって変動するけれども、通常、
約３〜１０ｍＡであり、一方、温度は、環境温度（例え
ば、約９０℃）である。劣化を加速して寿命を推定する
ために、実使用より大きなストレスを印加する。

【００２３】ＧＭＲヘッドに一定の電流及び一定の温度
を印加しておいて、そのＧＭＲヘッドにさらに磁界を印
加する。印加する磁界の強さは、試験条件によって変動
するけれども、通常、最大で１ＫＯｅである。磁界を印
加しながら、ヘッドの磁気的特性を測定する。すなわ
ち、磁界を＋方向から−方向に掃引することによって供
試ヘッドの磁気抵抗の変化を測定し、その変化幅より磁
気抵抗変化比（ＭＲ比）を求める。具体的には、ＧＭＲ
ヘッドの磁気抵抗変化を磁気抵抗対磁界曲線をプロット
することによって評価し、次いで、ヘッドのＭＲ比
（％）を次式（Ｉ）を用いて算出する： ＭＲ比（％）＝〔（Ｒ_max −Ｒ_min ）／Ｒ_min 〕×１００ （Ｉ） 上式において、Ｒ_max は磁気抵抗の最大飽和値であり、
Ｒ_min は磁気抵抗の最小飽和値である。

【００２４】供試ヘッドに上述のようにして印加電流及
び環境温度によるストレスを印加しつづけて、連続的
に、通常は一定時間ごとに、直流抵抗値、及び磁気抵抗
変化を監視し、磁気的不良の発生、すなわち、ＭＲ比の
劣化した時点を「ヘッドの寿命」と判断する。ヘッドの
寿命は、通常、次のような手順で判断する。上式のよう
にして算出したＭＲ比（％）を、ＭＲ比に関して経験的
に予め設定されている許容範囲値（通常、３０〜８０
％）と対比し、ＭＲ比が許容範囲値を逸脱した時点での
累積ストレス印加時間（時間）をヘッドの寿命とする。

【００２５】本発明では、上述のような一連の計測及び
評価工程をすべて、パーソナルコンピュータの使用を通
じて制御することができ、また、直流抵抗値や磁気抵抗
変化の計測などは自動的に行うことができる。本発明は
また、上記したような磁気ヘッドの寿命試験方法を実施
する装置にある。本発明の寿命試験装置は、下記の手
段：磁気ヘッドを実使用時以上のストレス印加条件にさ
らすストレス印加装置、前記ストレス印加装置に取り付
けられた磁気ヘッドの磁気的特性を測定し、発生した磁
気的不良を評価する特性測定／評価装置、及び前記磁気
的不良の評価結果に基づいて寿命を判定する寿命判定装
置、を備えることを特徴とする。

【００２６】本発明の磁気ヘッドの寿命試験装置におい
て、ストレス印加装置は、従来のＭＲヘッドの寿命評価
装置においてストレスユニットとして使用されているも
のと同様な構成を有することができる。すなわち、スト
レス印加装置は、供試ヘッドに対して一定の電流及び一
定の温度を印加するのを制御する機構を備えている。ま
た、特性測定／評価装置は、従来のＭＲヘッドの寿命評
価装置においてマルチメータとして使用されているもの
と同様な構成を有することができる。

【００２７】さらに、寿命判定装置としては、パーソナ
ルコンピュータを使用することができる。これに内蔵さ
れた開発プログラム、例えば、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉ
ｃ（米国、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ
ｎの登録商標）を特性測定／評価装置と組み合わせて使
用することを通じて、寿命の測定、評価ならびに制御を
全自動的に行うことができる。 〔付記〕本発明の実施の形態は、以上の説明から容易に
理解することができるであろう。本発明のさらなる理解
のために、本発明の好ましい実施の形態を付記すると、
次の通りである。

【００２８】１．磁気ヘッドを実使用時以上のストレス
印加条件にさらして磁気的特性を測定し、発生した磁気
的不良の評価結果に基づいて寿命を判定することを特徴
とする磁気ヘッドの寿命を試験する方法。 ２．一定の電流及び一定の温度をストレスとして印加し
続け、かつ一定時間ごとに磁気ヘッドの直流抵抗値又は
／及び磁気抵抗変化を測定することを特徴とする付記１
に記載の試験方法。

【００２９】３．磁気ヘッドの磁気抵抗変化を、磁気抵
抗対磁界曲線を測定することによって評価することを特
徴とする付記２に記載の試験方法。 ４．測定された磁気抵抗対磁界曲線において、磁気ヘッ
ドの磁気抵抗変化比（ＭＲ比，％）を次式（Ｉ）： ＭＲ比（％）＝〔（Ｒ_max −Ｒ_min ）／Ｒ_min 〕×１００ （Ｉ） （上式において、Ｒ_max は磁気抵抗の最大飽和値であ
り、Ｒ_min は磁気抵抗の最小飽和値である）から求める
ことを特徴とする付記３に記載の試験方法。

【００３０】５．磁気ヘッドの直流抵抗値又は／及び磁
気抵抗変化に由来して求められたＭＲ比（％）が予め設
定した許容範囲値を逸脱した時点での累積ストレス印加
時間をヘッドの寿命とすることを特徴とする付記２に記
載の試験方法。 ６．磁気ヘッドが、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ
ヘッド又はスピンバルブＧＭＲヘッドであることを特徴
とする付記１〜５のいずれか１項に記載の試験方法。

【００３１】７．磁気ヘッドの寿命を試験する装置であ
って、磁気ヘッドを実使用時以上のストレス印加条件に
さらすストレス印加装置、前記ストレス印加装置に取り
付けられた磁気ヘッドの磁気的特性を測定し、発生した
磁気的不良を評価する特性測定／評価装置、及び前記磁
気的不良の評価結果に基づいて寿命を判定する寿命判定
装置、を備えることを特徴とする磁気ヘッドの寿命を試
験する装置。

【００３２】８．磁気ヘッドを収容し、その磁気ヘッド
に環境温度をストレスとして印加可能な恒温槽と、磁気
ヘッドに電流をストレスとして印加可能なストレスユニ
ットと、磁気ヘッドの電圧を測定し、電圧変化から磁気
抵抗比（ＭＲ比）を計算し、かつ直流抵抗値及びＭＲ比
の変化を時間とともに測定し、ヘッドの寿命を評価する
マルチメータと、磁気ヘッドに異なるレベルの磁界を印
加可能なヘルムホルツコイルと、前記マルチメータによ
る測定及び評価を全自動で制御するパーソナルコンピュ
ータとを組み合わせて備えることを特徴とする付記７に
記載の試験装置。

【００３３】９．磁気ヘッドが、巨大磁気抵抗効果を利
用したＧＭＲヘッド又はスピンバルブＧＭＲヘッドであ
ることを特徴とする付記７又は８に記載の試験装置。

【００３４】

【実施例】以下、添付の図面を用いて本発明の実施例を
詳細に説明する。なお、下記の実施例は一例であって、
本発明の範囲内において種々の変更や改良を施し得るこ
とを理解されたい。図５は、本発明による磁気ヘッドの
寿命試験装置の好ましい１実施例を示す模式図である。
図示の寿命試験装置の場合、ストレス印加装置として働
くストレスユニット２４から、電流印加用リード線３１
を介して供試磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）１１に印加電
流を供給し、その都度の電圧を、電圧測定用リード線３
２を介してＧＭＲヘッド１１に接続されたマルチメータ
２５で測定する。マルチメータ２５は、特性評価／測定
装置の一員として使用されている。

【００３５】一方、ＧＭＲヘッド１１は、図示のよう
に、恒温槽２１の内部に配置されたヘルムホルツコイル
２２の中にセットされている。ヘルムホルツコイル２２
は、バイポーラ電源２７からそれに電流を供給すること
によって、駆動可能である。ヘルムホルツコイル２２に
対して電流を供給することによって、ＧＭＲヘッド１１
を取り巻く印加磁界が変動し、よって、その印加磁界の
変動に対して電圧がいかに変化したかを測定することに
よって、すなわち、測定された電圧変化から磁気抵抗変
化比（ＭＲ比）を計算する。ＭＲ比の計算は、前記した
式（Ｉ）により行う。

【００３６】恒温槽２１で環境温度を、また、ストレス
ユニット２４で電流を、それぞれストレスとしてＧＭＲ
ヘッド１１に印加し続け、これらによる直流抵抗値及び
ＭＲ比を経時的に連続的に測定する。参考のために示す
と、図７は、直流抵抗値Ｒ（Ω）を時間（ｈ）の関数と
してプロットしたグラフであり、また、図８は、ＭＲ比
（％）を時間（ｈ）の関数としてプロットしたグラフで
ある。図８から、時間の経過とともにＭＲ比（％）が徐
々に劣化していることが理解されるであろう。直流抵抗
値又はＭＲ比が予め設定してある許容範囲値を外れた時
に、その時の累積ストレス印加時間（ｈ）をヘッドの寿
命とする。

【００３７】本発明によると、上述のような測定、評価
は、付属のパーソナルコンピュータ２６を使用すること
によって、全自動で実施し、制御することができる。ま
た、、パーソナルコンピュータ２６の運転は、例えば、
開発プログラム、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ（登録商
標）を使用して行うことができる。なお、パーソナルコ
ンピュータや開発プログラムについては、当業者に周知
の事項であるので、ここでの詳細な説明を省略すること
にする。

【００３８】図６は、図５を参照して上記した寿命試験
装置を使用して本発明の寿命試験方法を実施する工程
（ステップ）について示したフローチャートである。以
下、これを参照して試験処理動作を説明する。 ステップＳ１：図５のストレスユニットから、予め設定
されたストレス電流を恒温槽内のＧＭＲヘッドに印加
し、電流の印加を継続する。恒温槽は、例えば、環境温
度＝約９０℃に設定しておく。 ステップＳ２：ＧＭＲヘッドでは、ストレス電流の印加
とともに発熱がおこり、温度が上昇する。この発熱は、
ジュール熱に由来している。発熱に原因するヘッドの温
度上昇が飽和するまで、待機する。待機時間は、予め設
定する（通常、約５〜１０分間）。 ステップＳ３：ＧＭＲヘッドの抵抗値が安定したところ
で、４端子法により抵抗値（Ｒ）を測定する。その際、
Ｒ₀ ＝Ｒとして、このＲ₀ 値を抵抗値劣化の基準値とし
て保存する。 ステップＳ４：付属のパーソナルコンピュータによりバ
イポーラ電源を駆動して、恒温槽内の磁界印加ヘルムホ
ルツコイルで磁界（Ｈ）を発生させる。 ステップＳ５：磁界（Ｈ）をプラス（＋）方向に掃引し
て、最大飽和抵抗値Ｒ_max (0) を測定し、かつ磁界
（Ｈ）を前と逆方向（−方向）に掃引して、最小飽和抵
抗値Ｒ_min(0) を測定する。 ステップＳ６：ＧＭＲヘッドのＭＲ比（％）の初期値Ｍ
Ｒ₀ を次式より計算する。

【００３９】ＭＲ₀ ＝〔（Ｒ_max (0) −Ｒ_min (0) ）／
Ｒ_min (0) 〕×１００ 得られたＭＲ₀ （％）をＭＲ比劣化の基準値とする。 ステップＳ７：ＧＭＲヘッドを恒温槽内に入れたまま放
置して一定時間の待機を行う。待機時間は、例えば３０
分というように、予め設定する。 ステップＳ８：ステップＳ３と同様にして、再びＧＭＲ
ヘッドの抵抗値を測定する。この場合、抵抗値の測定を
反復して行い、ｎ回目に測定された抵抗値をＲ_n とす
る。 ステップＳ９：ステップＳ５の反復。磁界（Ｈ）を＋方
向に掃引して、最大飽和抵抗値Ｒ_max(n) を測定し、か
つ磁界（Ｈ）を−方向に掃引して、最小飽和抵抗値Ｒ
_min (n)を測定する。〔ｎ回目の測定値〕 ステップＳ１０：ステップＳ６の反復。ＧＭＲヘッドの
ＭＲ比、ＭＲ_n を次式より計算する。

【００４０】ＭＲ_n ＝〔（Ｒ_max (n) −Ｒ_min (n) ）／
Ｒ_min (n) 〕×１００ 〔ｎ回目の測定値〕 ステップＳ１１：測定データの記録を行う。すなわち、
抵抗値（Ｒ_n ）及びＭＲ比（ＭＲ_n ）を累積経過時間の
関数として記録する。 ステップＳ１２：ΔＲ_n 〔抵抗の変化率〕を、次式：Δ
Ｒ_n ＝（Ｒ_n −Ｒ₀ ）×１００／Ｒ₀ から計算する。 ステップＳ１３：得られた測定値からＧＭＲヘッドの寿
命を判断する。すなわち、Ｒ_M 及びＲ_mを予め設定した
うえで（例えば、Ｒ_M を６０Ωに、Ｒ_m を２０Ωに設
定）、次の要件：Ｒ_n ≧Ｒ_M ，Ｒ_n ≦Ｒ_m が満たされる
ならば、ＧＭＲヘッドの寿命と判断して試験を終了す
る。この要件の満たされた時点の累積経過時間を、ヘッ
ドの寿命とする。 ステップＳ１４：ステップＳ１３が否の時、このステッ
プで再度ヘッドの寿命を判断する。ここでは、計算にに
より得られたΔＲ_n 値からＧＭＲヘッドの寿命を判断す
る。すなわち、ΔＲ_M 及びΔＲ_m を予め設定したうえで
（例えば、ΔＲ_M を＋５％に、ΔＲ_m を−５％に設
定）、次の要件：ΔＲ_n ≧ΔＲ_M ，ΔＲ_n ≦ΔＲ_m が満
たされるならば、ＧＭＲヘッドの寿命と判断して試験を
終了する。この要件の満たされた時点の累積経過時間
を、ヘッドの寿命とする。 ステップＳ１５：ステップＳ１４が否の時、このステッ
プで再度ヘッドの寿命を判断する。すなわち、ＭＲ_m を
予め設定したうえで（例えば、ＭＲ_m を初期値ＭＲ₀ の
１／２に設定）、次の要件：ＭＲ_n ≦ＭＲ_m が満たされ
るならば、ＧＭＲヘッドの寿命と判断して試験を終了す
る。この要件の満たされた時点の累積経過時間を、ヘッ
ドの寿命とする。

【００４１】ここで、もしも否であるならば、ステップ
Ｓ７に戻り、抵抗値（Ｒ_n ）の測定で始まる手順を反復
する。以上のようなルーチンワークを供試ヘッドの劣化
が確認されるまで行うことにより、ＧＭＲヘッドの寿命
を正確に判定することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、簡単かつ正確にＧＭＲヘッドやその他の磁気ヘッド
の寿命を測定することができ、また、ハードウエア部分
の改良を通じて、かかる寿命の測定を全自動で実施する
ことができる。特に、本発明は、従来のＭＲヘッドで行
っていたようなエレクトロマイグレーションによる抵抗
変化を測定する方法では寿命を測定できないＧＭＲヘッ
ドの寿命（磁気的不良による）を評価できるという点で
注目に値するものであり、磁気ヘッドの信頼性の向上に
寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＲヘッドの再生特性不良を検出し、測定する
従来の評価方法を示すフローチャートである。

【図２】ＭＲヘッドの使用中の劣化を測定する従来の評
価方法を示すフローチャートである。

【図３】スピンバルブヘッドの一形態を示した斜視図で
ある。

【図４】図３のスピンバルブヘッドの線分IV−IVに沿っ
た断面図である。

【図５】本発明による磁気ヘッドの寿命試験装置の好ま
しい１実施例を示す模式図である。

【図６】本発明による磁気ヘッドの寿命試験方法の好ま
しい１実施例を示すフローチャートである。

【図７】磁気ヘッドについて測定された直流抵抗値Ｒ
（Ω）を時間（ｈ）の関数としてプロットしたグラフで
ある。

【図８】磁気ヘッドについて測定されたＭＲ比（％）を
時間（ｈ）の関数としてプロットしたグラフである。

【符号の説明】

１…フリー磁性層 ２…非磁性中間層 ３…ピンド磁性層 ４…反強磁性層 ５…下地層 ７…縦バイアス磁界印加層 ８…電極 １０…スピンバルブ膜 １１…ＧＭＲ（スピンバルブ）ヘッド ２１…恒温槽 ２２…ヘルムホルツコイル ２４…ストレスユニット ２５…マルチメータ ２６…パーソナルコンピュータ ２７…バイポーラ電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ヘッドを実使用時以上のストレス印
   加条件にさらして磁気的特性を測定し、発生した磁気的
   不良の評価結果に基づいて寿命を判定することを特徴と
   する磁気ヘッドの寿命を試験する方法。
2. 【請求項２】 一定の電流及び一定の温度をストレスと
   して印加し続け、かつ一定時間ごとに磁気ヘッドの直流
   抵抗値又は／及び磁気抵抗変化を測定することを特徴と
   する請求項１に記載の試験方法。
3. 【請求項３】 磁気ヘッドの寿命を試験する装置であっ
   て、 磁気ヘッドを実使用時以上のストレス印加条件にさらす
   ストレス印加装置、 前記ストレス印加装置に取り付けられた磁気ヘッドの磁
   気的特性を測定し、発生した磁気的不良を評価する特性
   測定／評価装置、及び前記磁気的不良の評価結果に基づ
   いて寿命を判定する寿命判定装置、を備えることを特徴
   とする磁気ヘッドの寿命を試験する装置。