【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録装置の磁気ヘッドに関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報記録及び再生システムにおける情報は、磁性媒体上の磁区の配列として記録される。磁性媒体には、例えば、磁気テープ、ハードディスク、あるいはフレキシブルディスク等がある。磁区は、通常、トラックに添って配置され、トラックの構成として、円環状、渦巻き状、らせん状、あるいは不定長のものがある。
【０００３】
代表的な情報記録および再生装置において、汎用計算機は、ネットワーク、キーボード、スキャナー、もしくはこれらに相当するものとの間にインターフェースをもつ入力装置を介して入力情報を受け取る。計算機は、入力装置への接続に加え、出力装置に出力することが可能である。この出力装置として、計算機とインターフェースとを介して接続する、ネットワーク、プリンタ、表示装置、あるいはモデム等がある。計算機に関連する他の記録装置に加え、計算機は周辺機器である磁気記録装置へ情報を書き込んだり、磁気記録装置から情報を読んだりする。
【０００４】
代表的な磁気記録装置の模式図を図５に示す。磁気記録装置は、円盤状の形状をしており、同心円状に信号が記録されている記録媒体１、浮動型のスライダーに信号の記録及び再生を行う素子を搭載する磁気ヘッド２及び媒体上に磁気ヘッドを位置決めする機構であり、連結アームとボイスコイルモータを用いて、通常ディスクの半径方向に動く位置決め機構３を有する。
【０００５】
近年の磁気記録装置の高密度化に伴って、従来の長手記録では熱減磁の問題により限界があるため、垂直磁気記録が脚光をあびている。垂直磁気記録の方式において、媒体に軟磁性膜である下地膜を備えた垂直磁化媒体を、ヘッドにシングルポールの記録ヘッドをそれぞれ用いたものが有望視されており、国際磁気学会等で報告されている。
【０００６】
また、再生ヘッドにおいては、高いトラック密度によるトラック幅の狭小化とともに、それに対応した高感度化が要求されている。高感度化を達成するための手段として磁気抵抗効果を用いた磁気ヘッドが用いられる。特に、近年ではＴＭＲヘッドやＣＰＰ−ＧＭＲヘッドと呼ばれる構造のものが有望視されている。
【０００７】
ＴＭＲヘッドの従来構造を媒体対向面から見た図を図２に示す。上部シールドＳ１と下部シールドＳ２との間に磁気抵抗効果膜４０が形成されている。磁気抵抗効果膜４０は固定層４３／障壁層４２／自由層４１から構成される。ＴＭＲヘッドは、障壁層４２を通過するトンネル電流が固定層４３と自由層４１との磁化変化角度に依存することを利用しつつ、媒体からの信号磁界の大きさによって抵抗値が変化する現象を用いている。磁気抵抗効果膜４０の膜面内方向に再生電流２０を流すことにより、電圧変化として出力を取り出すことができる。本従来構造は、上部及び下部シールドを電極と兼用している。但し、電極とシールドを積層する構造もある。媒体からの磁界によって磁化角度を変える自由層４１を単磁区化する磁区制御膜５０、一般には永久磁石が、自由層４１のトラック幅方向端部の両側であり、上部シールドＳ２及び下部シールドＳ１に挟まれた位置に導電性の電気的分離膜Ｇ１、Ｇ２を介して設置されている。ここで、トラック幅方向とは図２中に矢印で示された方向を指す。
【０００８】
高いトラック密度に対応したトラック幅の狭小化に伴う課題として、磁気的トラック幅の狭小化の課題がある。特に、サイドリードの問題が重要である。これは、再生ヘッドが媒体から離れていること、センサのトラック幅側面に磁気的なシールドが存在しないことから、媒体からの磁束をトラック端部で検出する際、幾何学的なトラック幅よりも再生実効トラック幅である磁気的なトラック幅が広がってしまうことに起因する。
【０００９】
従来例のオフトラックプロファイルを図３に示す。ここで、サイドリードとはトラック端部での再生出力の大きさであり、オフトラックプロファイルの裾引きとして観察される。図３のように、従来例では裾引きが大きく、実際の装置では隣のトラックからの信号を再生してしまいエラーを生じてしまう。
【００１０】
サイドリードの低減を目的としたＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ ｐｌａｎｅ）型のＧＭＲ構造のヘッドとして特許文献１に記載の磁気ヘッドや、縦型のＧＭＲ構造として図４に示す特許文献２に記載の磁気ヘッドがある。いずれもＧＭＲ素子のトラック幅方向端部にシールドが屈曲した形、あるいは堀込んだ形で備えられている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−４３５１９号公報
【特許文献２】
特開平６−２６７０２７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に開示のシールド形状には問題点がある。図４に示すように、磁性膜の屈曲部や堀込んだ場所には、膜内の磁区構造を安定にしようとする特性上、磁壁６１が生じたり、磁極６２が現れたりする。この磁壁の大きさや形状は再現性の無いものである。そこからの磁界は自由層６０に影響を与え、磁気的な不安定性を導き、また、磁極６２からの磁界も自由層６０に影響を与え、自由層６０の磁区制御力を不安定なものにする。このことから、単にシールドを近づけただけでは、信頼性の高い磁気ヘッドを提供することが出来ないことは明らかである。
【００１３】
また、特許文献２に開示の磁気ヘッドでは、上部／下部のシールドＳ１、Ｓ２に凸凹部が存在するため、磁区形成や磁極の発生が生じることは明らかである。
【００１４】
本発明は上記問題点を克服し、高いトラック密度に対応した信頼性の高い磁気ヘッドを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
磁気ヘッドにおいて、上部シールドは、自由層のトラック幅方向両端に電気的分離膜を介して位置するように形成され、導電性分離膜を介して少なくとも２層の軟磁性膜を備えたことを特徴とする。これによって、自由層のトラック幅方向両側に磁区構造や磁化の発生がなく軟磁気特性を有する磁気シールドが形成され、サイドリードを低減した信頼性の高い磁気ヘッドを実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を具体的に説明する。
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例に係る磁気ヘッドを媒体対向面から見た図である。下部シールドＳ１（例えばＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＺｒ等）の上に磁気抵抗効果膜４０が形成される。磁気抵抗効果膜４０は、下部シールド上に、反強磁性膜（例えばＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ等）とＮｉＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅとからなる積層フェリ構造の固定層４３と、トンネル効果をもたらす障壁層のアルミナ膜４２と、媒体からの磁化量に応じて磁化回転を行う自由層４１とで構成される。磁気抵抗効果膜４０上には、更に自由層４１を磁区制御する磁区制御膜５１（例えばＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ等の反強磁性膜）が形成される。尚、ここで保護膜や下地膜等は図示しない。
【００１７】
本実施例では自由層４１の磁区制御方法として、反強磁性膜５１（例えばＰｔＭｎ）による磁気的結合を用いた構造とした。よって、本構造では自由層４１のトラック幅方向両端部に永久磁石が存在しない。磁気抵抗効果膜４０のトラック幅方向両側には導電性の電気的分離膜Ｇ１（例えばＡｌ２Ｏ３）が形成される。上部シールドＳ２（例えばＮｉＦｅ）は、磁気抵抗効果膜４０を被うように形成され、自由層４１の両端部に電気的分離膜Ｇ１を介して位置するように形成される。尚、本実施例では、上部及び下部シールドＳ１・Ｓ２は、電極と兼用している。
【００１８】
上部シールドＳ２は、導電性の分離膜３１（例えばＴａ）を介した多層膜で形成される。多層膜とすることによって、上部シールドＳ２の膜厚を薄くしつつ、上部シールドＳ２同士を整磁結合することができる。この結果、上部シールドＳ２が磁気抵抗効果膜４０を被うことで形成される屈曲部により磁区が発生したり、余分な磁界が自由層４１にかかったりすることを防止することができる。これによって、自由層４１の動きが損なわれたり、異常な磁区が形成されたりすることを防止し、再生出力低下を回避することができる。このように、上部シールドＳ２を、自由層４１のトラック幅方向両端部に形成し、多層膜にすることによって、自由層の両端に磁区構造や磁化の発生がなく軟磁気特性を有する磁気シールドが形成され、サイドリードを低減した信頼性の高い磁気ヘッドを実現することができる。
【００１９】
尚、本実施例では、３層構造の上部シールドＳ２を示したが、少なくとも２層あれば効果がある。また、上部シールドＳ２の分離膜３１の膜厚はＴａ膜を１ｎｍ程度とすることで効果がみられるが、ＣｒやＷ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｒｕ 等の導電性材料によっても同様の効果がある。
【００２０】
図３は、本実施例と従来例とのオフトラックプロファイルを比較したものである。図３のように、本実施例のプロファイルは、従来例と比較して半値幅と共に裾の幅が大幅に低減されている。これにより、本実施例の構造が、半値幅で定義される再生実効トラック幅を狭くでき、従来例と比較してサイドリードを低減できることから、高トラック密度に対し優れていることがわかる。
【００２１】
図１３は従来構造の磁気抵抗効果型ヘッドの断面図である。磁気抵抗効果型ヘッドの図面左側端はエアベアリング表面（ＡＢＳ表面）であり、黒い矢印は媒体からの磁束の流れを示す。ＡＢＳ表面から図面右側の素子奥行き側端部では素子厚さよりも上部シールドと下部シールドの間隔が広くなる。そのため媒体からの磁束の流れは、素子の奥行き側端部に向かうにつれて漏れが多くなり、素子奥行きまで有効に利用できず出力が低くなる。
【００２２】
図１４は本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの断面図である。ＡＢＳ面から素子奥行き側端部では素子厚さよりも上部シールドと下部シールドの間隔が狭くなっている。そのため媒体からの磁束の流れは、素子奥行き側端部からの漏れが少なくなるので、素子奥行きまで有効に利用でき、出力が高くなる。
（実施例２）
図７は本発明の第２の実施例に係る磁気ヘッドを媒体対向面から見た図である。本実施例に係る磁気ヘッドは、上部シールドＳ２の分離膜３２としてＲｕを用いて積層フェリ結合を図ったものである。これによって、トラック幅方向端部のシールドＳ２の屈曲部は、各膜の磁化の方向が反平行となるように結合しているので、磁気的に安定な状態になる。したがって、自由層４１のトラック幅方向両側に磁区構造や磁化の発生がなくなり、軟磁気特性を有する磁気シールドが形成され、サイドリードを低減することができる。尚、Ｒｕの膜厚によっては各層の磁化方向を平行とすることも可能である。
（実施例３）
図８は本発明の第３の実施例に係る磁気ヘッドを媒体対向面から見た図である。本実施例に係る磁気ヘッドは、反強磁性膜５２と軟磁気特性膜５３とを交換結合させ、軟磁気特性膜５３のトラック幅方向端部から発生する磁界によって自由層４１の磁区制御を行う構造としている。
【００２３】
実施例１及び実施例２に記載の自由層４１の磁区制御方法では、反強磁性膜５２が直接的または間接的に自由層４１に接するので、自由層４１全体に磁界が影響を及ぼすのに対し、本実施例の磁区制御方法では、自由層４１のトラック幅方向両端部に強い磁界を与えて磁区制御を行う一方、中心部分で磁区制御磁界の影響は小さいことから、中心部分で感度低下が防止され、高出力化を期待できる。本実施例の磁区制御方式に本発明のシールド構造を組み合わせることで、狭トラックにおいてもサイドリードが無く、高出力な磁気ヘッドが提供できる。
（実施例４）
図９は本発明の第４の実施例に係る磁気ヘッドを媒体対向面から見た図である。本実施例に係る磁気ヘッドは、自由層４１の磁区制御方法として、反強磁性膜５１（例えばＰｔＭｎ）による磁気的結合を用いた構造としている。したがって、本実施例では自由層４１の両端部に永久磁石が存在しない。自由層４１のトラック幅方向両端部であり、上部シールドＳ２及び下部シールドＳ１に挟まれる位置に、電気的分離膜Ｇ１及びＧ２を介して、軟磁気特性を有するサイドシールドＳＳ１とを形成する。サイドシールドＳＳ１は導電性の分離膜３２を介した多層膜で形成された構造となっている。
【００２４】
これによって、磁気抵抗効果膜４０のトラック幅方向端部近傍で、サイドシールドＳＳ１に磁区が形成され、余分な磁界が自由層４１にかかってしまうことを防止することができる。尚、サイドシールドＳＳ１は電気的に上部シールドＳ２あるいは下部シールドＳ１のいずれかと接続していればよい。
（実施例５）
図１０は本発明の実施例５に係る磁気ヘッドを媒体対向面から見た図である。本実施例に係る磁気ヘッドは、実施例４のサイドシールドＳＳ１の分離膜３２としてＲｕによる積層フェリ結合を用いたものである。Ｒｕ等の材料により、サイドシールドＳＳ１における軟磁気特性を有する磁性膜を交換結合させて、積層フェリ結合とすることにより、サイドシールドＳ３における磁気的な安定性が単独の磁性膜の場合より大幅に向上する。したがって、サイドシールドＳＳ１の磁気抵抗効果膜４０近傍の端部での磁区の形成が無く、再生出力への影響も無くなり、安定な磁気ヘッドを提供できる。
（実施例６）
図１１は、本発明の第６の実施例に係る磁気ヘッドを媒体対向面から見た図である。本実施例に係る磁気ヘッドは、本発明をＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ ｐｌａｎｅ）構造のＧＭＲヘッドに適用したものである。上部シールドＳ２／下部シールドＳ１の間に磁気抵抗効果膜７０及び磁区制御膜５１が形成され、そのトラック幅方向両側にはサイドシールドＳＳ１として多層膜の軟磁気特性膜、及び電流を流す電極膜２１が形成されている。磁気抵抗効果膜７０は、反強磁性膜（例えばＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ等）とＮｉＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅとからなる積層フェリ構造の固定層４３と、非磁性層４４と、媒体からの磁化量に応じて磁化回転を行う自由層４１とで構成される。
【００２５】
ＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ ｐｌａｎｅ）構造の磁気ヘッドでは、トラック端部に電流を流すための電極膜が存在し、その厚さの分、上下のシールドＳ１・Ｓ２間隔が広がるので、トラックのサイドからの磁界の侵入が大きくなる。そのため、サイドシールドＳＳ１を備えることで、サイドからの磁界の侵入を防ぎ、高トラック密度を実現することができる。
（実施例７）
図１２は本発明の第７の実施例に係る磁気ヘッドを媒体対向面から見た図である。本実施例に係る磁気ヘッドは、実施例６のサイドシールドＳＳ１の分離膜３２としてＲｕによる積層フェリ結合を用いたものである。Ｒｕ等の材料を用いて、サイドシールドＳＳ１を構成する磁性膜を積層フェリ結合とすることにより、サイドシールドを磁気的に安定化させることができ、再生出力の安定した磁気ヘッドを提供することができる。
（実施例８）
図１５は本発明の第８の実施例に係る磁気ヘッドを媒体対向面から見た図である。本実施例に係る磁気へッドは、第１の実施例に係る磁気ヘッドをＣＰＰ−ＧＭＲヘッドに適用したものである。
【００２６】
したがって、本実施例に係る構造は、第１実施例に係る磁気ヘッドの構造と基本的に同じだが、上部シールドＳ２／下部シールドＳ１の間に形成される磁気抵抗効果膜８０は、下部シールドＳ１上に、反強磁性膜（例えばＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ等）とＮｉＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅとからなる積層フェリ構造の固定層４３と、例えばＣｕのような金属膜８１と、媒体からの磁化量に応じて磁化回転を行う自由層４１と、更に自由層４１を磁区制御する磁区制御膜５１（例えばＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ等）とで構成される。尚、ここで保護膜や下地膜等は図示しない。
【００２７】
また、膜電極と磁気シールドとを併用するＣＰＰ構造に於いては、電気的分離膜Ｇ１は導電性であることが不可欠である。
【００２８】
以上のように、ＣＰＰ−ＧＭＲ磁気ヘッドにおいても、本発明を適用することができる。
【００２９】
実施例１に記載の磁気ヘッドを適用した垂直磁気記録媒体及び磁気ヘッドの構造を図６に示す。尚、実施例１と同様、実施例２乃至実施例８のいずれかの実施例についても、図６に示すような垂直記録方式の磁気抵抗効果型ヘッドに、本発明を適用することができる。
【００３０】
ヘッドはエアベアリング表面（ＡＢＳ）を形成するためにラップ仕上げされ、ＡＢＳはエアベアリングにより記録媒体の表面から一定の間隔を維持する。再生ヘッドは、基板９上に、上部シールドＳ１と下部シールドＳ２間に挟まれた磁気抵抗効果膜４０を有している。
ここで上部シールドＳ２は、導電性分離膜３１を介して少なくとも２層の軟磁性膜で構成される。
【００３１】
記録ヘッドは、絶縁層Ｉ１とＩ３間に挟まれた、コイル層Ｃと絶縁層Ｉ２とを有し、また絶縁層Ｉ１及びＩ３は、上部シールドＳ２に対して絶縁層９０を介して形成される第１磁極片Ｐ１と第２磁極片Ｐ２に挟まれている。第３ギャップＧ３は、第１磁極片Ｐ１と第２磁極片Ｐ２とのＡＢＳに隣接した先端間に挟まれ、磁気ギャップを形成する。
【００３２】
記録の際には、信号電流がコイル層Ｃを通して導かれ、かつ磁束がエアベアリング表面で漏洩する。漏洩した磁束は、記録媒体の下部軟磁性膜１３を経由して磁気ヘッドに帰還する。この磁束により、記録操作の際に磁性媒体上の周回トラックを垂直方向に磁化する。
【００３３】
再生の際には、回転する磁性媒体の磁化された領域が、磁束を再生ヘッドの磁気抵抗効果膜１に注入されて、磁気抵抗効果膜４０の内部で抵抗変化が起こる。この抵抗変化は磁気抵抗効果膜４０の電圧変化として検出される。
図１６は、実施例１に記載の磁気ヘッドを適用した面内磁気記録方式の磁気ヘッドを示す。尚、実施例１と同様、実施例２乃至実施例８のいずれかの実施例についても、図１６に示すような面内記録方式の磁気抵抗効果型ヘッドに、本発明を適用することができる。
【００３４】
面内記録方式は、図１６のように、記録の際に、下部磁極Ｐ１から漏洩した磁束が、磁性媒体上の周回トラックを面内方向に磁化する点で垂直記録方式と相違する。
【００３５】
再生の際には、垂直記録方式と同様、回転する磁性媒体の磁化された領域が、磁束を再生ヘッドの磁気抵抗効果膜１に注入されて、磁気抵抗効果素子４０内部で抵抗変化が起こる。この抵抗変化が、磁気抵抗効果膜４０の電圧変化として検出される。このように、垂直記録方式と同様、面内記録方式においても、本発明を適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、高いトラック密度に対応した信頼性の高い磁気ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る磁気ヘッドを示す図である。
【図２】従来構造のＴＭＲヘッドを示す図である。
【図３】本実施例と従来例とのオフトラックプロファイルを比較したものである。
【図４】従来構造のＧＭＲヘッドを示す図である。
【図５】代表的な磁気記録装置の模式図である。
【図６】本発明の垂直磁気記録方式の磁気ヘッドを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る磁気ヘッドを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る磁気ヘッドを示す図である。
【図９】本発明の第４の実施例に係る磁気ヘッドを示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施例に係る磁気ヘッドを示す図である。
【図１１】本発明の第６の実施例に係る磁気ヘッドを示す図である。
【図１２】本発明の第７の実施例に係る磁気ヘッドを示す図である。
【図１３】従来例の磁気ヘッドの断面図を示す図である。
【図１４】本発明の磁気ヘッドの断面図を示す図である。
【図１５】本発明の第８の実施例に係る磁気ヘッドを示す図である。
【図１６】本発明の面内磁気記録方式の磁気ヘッドを示す図である。
【符号の説明】
１ 記録媒体、２ 磁気ヘッド、３位置決め機構、２０センス電流、２１電極膜、３１分離膜、３２ Ｒｕを用いた分離膜、４０ 磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ）、４１ 自由層、 ４２ 障壁層、 ４３ 固定層、４４ 非磁性層、４５ 金属膜、５０ 永久磁石層、５１ 磁区制御膜、６０ 自由層、６１磁壁、７０磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ）、８０磁気抵抗効果膜（ＣＰＰ−ＧＭＲ）、９０絶縁層、ＳＳ１ サイドシールド、Ｐ１ 第１磁極片、Ｐ２ 第２磁極片、Ｃ コイル層、Ｓ１ 下部磁気シールド、Ｓ２ 上部磁気シールド、Ｇ１電気的分離膜、Ｇ２電気的分離膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic head of a magnetic recording device.
[0002]
[Prior art]
Information in an information recording and reproducing system is recorded as an array of magnetic domains on a magnetic medium. Examples of the magnetic medium include a magnetic tape, a hard disk, and a flexible disk. The magnetic domain is usually arranged along the track, and the track may have a ring shape, a spiral shape, a spiral shape, or an indefinite length.
[0003]
In a typical information recording and reproducing device, a general-purpose computer receives input information via an input device having an interface with a network, a keyboard, a scanner, or the like. The computer can output to the output device in addition to the connection to the input device. Examples of the output device include a network, a printer, a display device, and a modem that are connected to a computer via an interface. In addition to other recording devices associated with the computer, the computer writes information to and reads information from the magnetic recording device, which is a peripheral device.
[0004]
FIG. 5 is a schematic diagram of a typical magnetic recording device. The magnetic recording apparatus has a disk-like shape, and has a recording medium 1 on which signals are recorded concentrically, a magnetic head 2 on which elements for recording and reproducing signals on a floating slider are mounted, and a magnetic recording medium 1 on the medium. This is a mechanism for positioning the magnetic head, and has a positioning mechanism 3 that moves in the radial direction of the normal disk using a connecting arm and a voice coil motor.
[0005]
With the recent increase in the density of magnetic recording devices, conventional longitudinal recording has a limit due to the problem of thermal demagnetization, so perpendicular magnetic recording is in the spotlight. In the perpendicular magnetic recording system, a perpendicular magnetic recording medium with a soft magnetic underlayer on the medium and a single-pole recording head as the head are promising. ing.
[0006]
Further, in the reproducing head, as the track width is narrowed due to the high track density, a corresponding increase in sensitivity is required. A magnetic head using a magnetoresistance effect is used as a means for achieving high sensitivity. In particular, in recent years, a structure called a TMR head or a CPP-GMR head is expected to be promising.
[0007]
FIG. 2 shows a view of the conventional structure of the TMR head viewed from the medium facing surface. A magnetoresistive film 40 is formed between the upper shield S1 and the lower shield S2. The magnetoresistive film 40 includes a fixed layer 43, a barrier layer 42, and a free layer 41. The TMR head takes advantage of the fact that the tunnel current passing through the barrier layer 42 depends on the angle of change in magnetization between the fixed layer 43 and the free layer 41, and uses the phenomenon that the resistance value changes according to the magnitude of the signal magnetic field from the medium. Used. By passing the reproduction current 20 in the in-plane direction of the magnetoresistive film 40, an output can be obtained as a voltage change. In this conventional structure, the upper and lower shields also serve as electrodes. However, there is also a structure in which an electrode and a shield are stacked. A magnetic domain control film 50 for making the free layer 41 whose magnetization angle is changed by a magnetic field from the medium into a single magnetic domain, generally a permanent magnet, is provided on both sides of the end of the free layer 41 in the track width direction, and is provided on the upper shield S2 and the lower shield S1. It is installed at a position sandwiched between the conductive electrical separation films G1 and G2. Here, the track width direction refers to a direction indicated by an arrow in FIG.
[0008]
As a problem associated with narrowing the track width corresponding to a high track density, there is a problem of narrowing the magnetic track width. In particular, the problem of side lead is important. This is because when the magnetic flux from the medium is detected at the end of the track, the read head is farther from the medium and there is no magnetic shield on the track width side of the sensor. This is because the magnetic track width, which is the effective track width for reproduction, is increased.
[0009]
FIG. 3 shows a conventional off-track profile. Here, the side lead is the magnitude of the reproduction output at the track end, and is observed as a tail of the off-track profile. As shown in FIG. 3, in the conventional example, the tail is large, and in an actual device, a signal from an adjacent track is reproduced, and an error occurs.
[0010]
A magnetic head described in Patent Literature 1 as a CIP (Current in Plane) type GMR structure head for reducing side leads and a magnetic head described in Patent Literature 2 shown in FIG. 4 as a vertical GMR structure are shown in FIG. is there. In either case, the shield is bent or dug at the end of the GMR element in the track width direction.
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2001-43519 A [Patent Document 2]
JP-A-6-267027
[Problems to be solved by the invention]
However, the shield shape disclosed in Patent Document 2 has a problem. As shown in FIG. 4, a magnetic domain wall 61 or a magnetic pole 62 appears at a bent portion or a dug portion of the magnetic film due to a characteristic of stabilizing a magnetic domain structure in the film. The size and shape of the domain wall are not reproducible. The magnetic field therefrom affects the free layer 60, leading to magnetic instability. The magnetic field from the magnetic pole 62 also affects the free layer 60, making the magnetic domain control force of the free layer 60 unstable. I do. From this, it is clear that a magnetic head with high reliability cannot be provided simply by approaching the shield.
[0013]
Also, in the magnetic head disclosed in Patent Document 2, it is clear that the formation of magnetic domains and the generation of magnetic poles occur because the upper and lower shields S1 and S2 have projections and depressions.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to overcome the above problems and provide a highly reliable magnetic head corresponding to a high track density.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the magnetic head, the upper shield is formed so as to be located at both ends in the track width direction of the free layer via the electrical isolation film, and has at least two soft magnetic films via the conductive isolation film. And As a result, a magnetic shield having soft magnetic characteristics without generating a magnetic domain structure or magnetization is formed on both sides of the free layer in the track width direction, and a highly reliable magnetic head with reduced side leads can be realized.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, examples will be specifically described.
(Example 1)
FIG. 1 is a view of a magnetic head according to a first embodiment of the present invention as viewed from a medium facing surface. A magnetoresistive film 40 is formed on the lower shield S1 (for example, NiFe, CoNiZr, etc.). The magnetoresistive film 40 includes a fixed layer 43 having a laminated ferrimagnetic structure composed of an antiferromagnetic film (for example, PtMn, IrMn, etc.) and NiFe / Ru / NiFe, and an alumina film serving as a barrier layer providing a tunnel effect. 42, and a free layer 41 that rotates the magnetization according to the amount of magnetization from the medium. On the magnetoresistive film 40, a magnetic domain control film 51 (for example, an antiferromagnetic film such as PtMn and IrMn) for controlling the magnetic domain of the free layer 41 is further formed. Here, a protective film, a base film and the like are not shown.
[0017]
In this embodiment, as a method for controlling the magnetic domain of the free layer 41, a structure using magnetic coupling by an antiferromagnetic film 51 (for example, PtMn) is employed. Therefore, in this structure, no permanent magnet exists at both ends in the track width direction of the free layer 41. On both sides of the magnetoresistive film 40 in the track width direction, a conductive electrical isolation film G1 (for example, Al2O3) is formed. The upper shield S2 (for example, NiFe) is formed so as to cover the magnetoresistive effect film 40, and is formed at both ends of the free layer 41 via the electrical isolation film G1. In the present embodiment, the upper and lower shields S1 and S2 also serve as electrodes.
[0018]
The upper shield S2 is formed of a multilayer film via a conductive separation film 31 (for example, Ta). By using a multilayer film, the upper shields S2 can be magnetically coupled to each other while reducing the thickness of the upper shields S2. As a result, it is possible to prevent a magnetic domain from being generated due to the bent portion formed by covering the magnetoresistive film 40 with the upper shield S2, and to prevent an extra magnetic field from being applied to the free layer 41. As a result, it is possible to prevent the movement of the free layer 41 from being impaired or to form an abnormal magnetic domain, and to avoid a decrease in the reproduction output. As described above, by forming the upper shield S2 at both ends in the track width direction of the free layer 41 and forming a multilayer film, a magnetic shield having no magnetic domain structure or magnetization at both ends of the free layer and having soft magnetic characteristics can be obtained. A highly reliable magnetic head formed with reduced side leads can be realized.
[0019]
In this embodiment, the upper shield S2 having a three-layer structure is shown. The thickness of the separation film 31 of the upper shield S2 is effective when the thickness of the Ta film is set to about 1 nm. However, the thickness of the separation film 31 can also be increased by using a conductive material such as Cr, W, Ni, Au, Rh, Hf, Mo, and Ru. There is a similar effect.
[0020]
FIG. 3 compares the off-track profiles of the present embodiment and the conventional example. As shown in FIG. 3, in the profile of the present embodiment, the half width and the width of the skirt are significantly reduced as compared with the conventional example. As a result, the structure of the present example can be narrowed in the effective reproduction track width defined by the half-value width, and can reduce the side read as compared with the conventional example.
[0021]
FIG. 13 is a sectional view of a conventional magnetoresistive head. The left end of the drawing of the magnetoresistive head is an air bearing surface (ABS surface), and black arrows indicate the flow of magnetic flux from the medium. At the element depth side end on the right side of the drawing from the ABS surface, the distance between the upper shield and the lower shield is wider than the element thickness. Therefore, the flow of the magnetic flux from the medium leaks more toward the depth-side end of the element, and cannot be used effectively to the depth of the element, and the output is reduced.
[0022]
FIG. 14 is a sectional view of the magnetoresistive head of this embodiment. The distance between the upper shield and the lower shield is narrower than the element thickness at the element depth side end from the ABS surface. Therefore, the flow of the magnetic flux from the medium can be effectively used up to the element depth because the leakage from the element depth side end is reduced, and the output is increased.
(Example 2)
FIG. 7 is a view of a magnetic head according to a second embodiment of the present invention as viewed from a medium facing surface. In the magnetic head according to this embodiment, the ferri-coupling is achieved by using Ru as the separation film 32 of the upper shield S2. Thus, the bent portions of the shield S2 at the ends in the track width direction are coupled so that the magnetization directions of the respective films are antiparallel, so that a magnetically stable state is obtained. Therefore, no magnetic domain structure or magnetization is generated on both sides of the free layer 41 in the track width direction, a magnetic shield having soft magnetic properties is formed, and side leads can be reduced. The magnetization direction of each layer can be made parallel depending on the thickness of Ru.
(Example 3)
FIG. 8 is a view of the magnetic head according to the third embodiment of the present invention as viewed from the medium facing surface. In the magnetic head according to the present embodiment, the antiferromagnetic film 52 and the soft magnetic characteristic film 53 are exchange-coupled, and the magnetic domain of the free layer 41 is controlled by a magnetic field generated from the end of the soft magnetic characteristic film 53 in the track width direction. It has a structure.
[0023]
In the magnetic domain control method of the free layer 41 described in the first and second embodiments, since the antiferromagnetic film 52 directly or indirectly contacts the free layer 41, the magnetic field may affect the entire free layer 41. On the other hand, in the magnetic domain control method of the present embodiment, the magnetic domain control is performed by applying a strong magnetic field to both ends in the track width direction of the free layer 41, but the influence of the magnetic domain control magnetic field is small at the central portion, so that the sensitivity decreases at the central portion. Is prevented, and higher output can be expected. By combining the magnetic domain control method of the present embodiment with the shield structure of the present invention, a high-output magnetic head without side leads even in a narrow track can be provided.
(Example 4)
FIG. 9 is a view of a magnetic head according to a fourth embodiment of the present invention as viewed from a medium facing surface. The magnetic head according to this embodiment has a structure using magnetic coupling by an antiferromagnetic film 51 (for example, PtMn) as a magnetic domain control method of the free layer 41. Therefore, in this embodiment, no permanent magnet exists at both ends of the free layer 41. Side shields SS1 having soft magnetic properties are formed at both ends in the track width direction of the free layer 41 and between the upper shield S2 and the lower shield S1 via the electrical isolation films G1 and G2. The side shield SS1 has a structure formed of a multilayer film via a conductive separation film 32.
[0024]
Thereby, a magnetic domain is formed in the side shield SS1 near the end in the track width direction of the magnetoresistive film 40, and it is possible to prevent an extra magnetic field from being applied to the free layer 41. Note that the side shield SS1 may be electrically connected to either the upper shield S2 or the lower shield S1.
(Example 5)
FIG. 10 is a view of a magnetic head according to Embodiment 5 of the present invention as viewed from a medium facing surface. The magnetic head according to the present embodiment uses the stacked ferri-coupling of Ru as the separation film 32 of the side shield SS1 of the fourth embodiment. A magnetic film having soft magnetic properties in the side shield SS1 is exchange-coupled with a material such as Ru to form a laminated ferri-coupling, so that the magnetic stability in the side shield S3 is significantly greater than that of a single magnetic film. improves. Therefore, no magnetic domain is formed at the end of the side shield SS1 near the magnetoresistive film 40, and there is no influence on the reproduction output, and a stable magnetic head can be provided.
(Example 6)
FIG. 11 is a view of the magnetic head according to the sixth embodiment of the present invention as viewed from the medium facing surface. The magnetic head according to this embodiment is one in which the present invention is applied to a GMR head having a current in plane (CIP) structure. A magnetoresistive film 70 and a magnetic domain control film 51 are formed between the upper shield S2 and the lower shield S1, and a multilayer soft magnetic characteristic film as a side shield SS1 and an electrode film 21 through which a current flows are formed on both sides in the track width direction. Is formed. The magnetoresistive film 70 has a fixed layer 43 having a laminated ferrimagnetic structure composed of an antiferromagnetic film (eg, PtMn, IrMn) and NiFe / Ru / NiFe, a nonmagnetic layer 44, and a magnetization amount from a medium. And a free layer 41 for performing magnetization rotation.
[0025]
In a magnetic head having a current in plane (CIP) structure, an electrode film for flowing a current is present at the end of the track, and the distance between the upper and lower shields S1 and S2 is increased by the thickness of the electrode film. Intrusion increases. Therefore, by providing the side shield SS1, the invasion of the magnetic field from the side can be prevented, and a high track density can be realized.
(Example 7)
FIG. 12 is a view of a magnetic head according to a seventh embodiment of the present invention as viewed from the medium facing surface. The magnetic head according to the present embodiment uses the stacked ferri-coupling of Ru as the separation film 32 of the side shield SS1 of the sixth embodiment. By using a material such as Ru and making the magnetic film forming the side shield SS1 into a laminated ferri-coupling, the side shield can be magnetically stabilized, and a magnetic head with stable reproduction output can be provided. it can.
(Example 8)
FIG. 15 is a view of the magnetic head according to the eighth embodiment of the present invention as viewed from the medium facing surface. The magnetic head according to the present embodiment is obtained by applying the magnetic head according to the first embodiment to a CPP-GMR head.
[0026]
Therefore, the structure according to the present embodiment is basically the same as the structure of the magnetic head according to the first embodiment, but the magnetoresistive film 80 formed between the upper shield S2 / the lower shield S1 is different from the lower shield S1. On top of this, a fixed layer 43 having a laminated ferristructure composed of an antiferromagnetic film (for example, PtMn, IrMn, etc.) and NiFe / Ru / NiFe, a metal film 81 such as Cu, and the amount of magnetization from the medium It is composed of a free layer 41 for rotating the magnetization and a magnetic domain control film 51 (for example, PtMn, IrMn, etc.) for controlling the magnetic domain of the free layer 41. Here, a protective film, a base film and the like are not shown.
[0027]
Further, in the CPP structure using the membrane electrode and the magnetic shield together, it is indispensable that the electrical isolation film G1 is conductive.
[0028]
As described above, the present invention can be applied to the CPP-GMR magnetic head.
[0029]
FIG. 6 shows the structure of a perpendicular magnetic recording medium and a magnetic head to which the magnetic head described in the first embodiment is applied. As in the first embodiment, the present invention can be applied to the perpendicular recording type magnetoresistive head as shown in FIG. 6 in any of the second to eighth embodiments.
[0030]
The head is lapped to form an air bearing surface (ABS), and the ABS maintains a constant distance from the surface of the recording medium by the air bearing. The reproducing head has a magnetoresistive film 40 sandwiched between an upper shield S1 and a lower shield S2 on a substrate 9.
Here, the upper shield S2 is composed of at least two soft magnetic films via the conductive separation film 31.
[0031]
The recording head has a coil layer C and an insulating layer I2 sandwiched between insulating layers I1 and I3, and the insulating layers I1 and I3 are formed on the upper shield S2 via an insulating layer 90. It is sandwiched between a first pole piece P1 and a second pole piece P2. The third gap G3 is sandwiched between the tips of the first pole piece P1 and the second pole piece P2 adjacent to the ABS to form a magnetic gap.
[0032]
During recording, a signal current is guided through the coil layer C and magnetic flux leaks on the air bearing surface. The leaked magnetic flux returns to the magnetic head via the lower soft magnetic film 13 of the recording medium. The magnetic flux magnetizes the orbital track on the magnetic medium in the vertical direction during the recording operation.
[0033]
At the time of reproduction, a magnetized region of the rotating magnetic medium is injected with magnetic flux into the magnetoresistive film 1 of the reproducing head, and a resistance change occurs inside the magnetoresistive film 40. This resistance change is detected as a voltage change of the magnetoresistive film 40.
FIG. 16 shows a magnetic head of an in-plane magnetic recording system to which the magnetic head described in the first embodiment is applied. As in the first embodiment, the present invention can be applied to the in-plane recording type magnetoresistive head as shown in FIG. 16 in any of the second to eighth embodiments. .
[0034]
The in-plane recording method differs from the perpendicular recording method in that the magnetic flux leaked from the lower magnetic pole P1 magnetizes the orbiting track on the magnetic medium in the in-plane direction during recording as shown in FIG.
[0035]
At the time of reproduction, similarly to the perpendicular recording method, the magnetized region of the rotating magnetic medium is injected with magnetic flux into the magnetoresistive film 1 of the reproducing head, and a resistance change occurs inside the magnetoresistive element 40. This resistance change is detected as a voltage change of the magnetoresistive film 40. As described above, the present invention can be applied to the longitudinal recording method as well as the perpendicular recording method.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can provide a highly reliable magnetic head corresponding to a high track density.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a magnetic head according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a TMR head having a conventional structure.
FIG. 3 shows a comparison between off-track profiles of the present embodiment and a conventional example.
FIG. 4 is a diagram showing a GMR head having a conventional structure.
FIG. 5 is a schematic diagram of a typical magnetic recording device.
FIG. 6 is a diagram showing a perpendicular magnetic recording type magnetic head of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a magnetic head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a magnetic head according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a magnetic head according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a magnetic head according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a magnetic head according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a magnetic head according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional view of a conventional magnetic head.
FIG. 14 is a diagram showing a cross-sectional view of the magnetic head of the present invention.
FIG. 15 is a view showing a magnetic head according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a magnetic head of the longitudinal magnetic recording system of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 recording medium, 2 magnetic head, 3 positioning mechanism, 20 sense current, 21 electrode film, 31 separation film, separation film using 32 Ru, 40 magnetoresistive film (TMR), 41 free layer, 42 barrier layer, 43 Fixed layer, 44 non-magnetic layer, 45 metal film, 50 permanent magnet layer, 51 domain control film, 60 free layer, 61 domain wall, 70 magnetoresistive film (GMR), 80 magnetoresistive film (CPP-GMR), 90 Insulation layer, SS1 side shield, P1 first pole piece, P2 second pole piece, C coil layer, S1 lower magnetic shield, S2 upper magnetic shield, G1 electrical isolation film, G2 electrical isolation film
