JP2007242140A - 磁気抵抗効果型再生ヘッドおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、磁気ディスク装置における磁気抵抗効果型再生ヘッドに関し、より詳細には磁気抵抗効果型再生ヘッドを構成するシールド部の平面形状に関する。
【解決手順】 本発明は、外部磁気に対する磁気シールドを行う２つのシールド部の間に磁気抵抗効果素子を配置した磁気抵抗効果型再生ヘッドにおいて、シールド部の平面形状を環状に形成するよう構成する、あるいは環状に形成したシールド部の所定領域に導体膜を巻き付けコイルを形成するよう構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気抵抗効果型再生ヘッドに関し、より詳細には磁気抵抗効果型再生ヘッドを構成するシールド部の平面形状に関する。

磁気ディスク装置における再生ヘッドは、磁気抵抗効果素子を薄膜で形成した磁気抵抗効果型再生ヘッド（以降、単に再生ヘッドとも言う）が多く用いられている。この再生ヘッドは、記録媒体の面記録密度の増大に伴って微弱の磁界信号を高感度で安定して検知することが求められている。

従来の磁気抵抗効果型再生ヘッドの基本的な構造と記録の読み取りの仕組みの概要を次に説明する。図５はこの再生ヘッドと媒体上の記録の様子を示すもので、再生ヘッドは下部シールド２００と上部シールド３００との間に挟まれて配置された磁気抵抗効果素子１００で構成する。この磁気抵抗効果素子１００は、回転する磁気ディスクの記録媒体面に浮上し、記録媒体上のトラック４００に記録された１ビット毎の磁界の磁化方向５００を検知する。そして、検知した磁化方向を「０」と「１」に対応付けて情報として読み取っている。下部シールド２００と上部シールド３００は、媒体に記録した情報からの磁界信号以外からの磁気が磁気抵抗効果素子１００の検知に影響しないように磁気シールドするものである。この下部シールド２００と上部シールド３００の従来の形状は、図５に示されるように平面形状が長方形または正方形に形成されている。

次に、磁気抵抗効果型再生ヘッドについてより詳細にその構造を説明する。図６は磁気抵抗効果型再生ヘッドを記録媒体の浮上面から見た状態を示したもので、絶縁層１３０で覆われた下部シールド２００上に磁気抵抗効果素子１００と強磁性体１２０を配置している。強磁性体１２０は磁気抵抗効果素子１００に隣接して配置され、着磁されて永久磁石となり、磁気抵抗効果素子１００にバイアス磁界を与える。バイアス磁界は、磁気抵抗効果素子１００が磁界信号を検出しないときに、磁気抵抗効果素子１００が備える磁界信号に対応して変化する層の磁化方向を一定の方向に揃える役割を持っている。

図６に戻って、磁気抵抗効果素子１００には磁界信号を取り出す電極を接続し、その電極の上部に絶縁膜１４０と上部シールド３００を形成している。これらは全て薄膜生成プロセスで形成し、下部シールド２００から順次薄膜の各層が生成されることになる。

強磁性体１２０の着磁のため再生ヘッドは磁場印加された着磁磁界に置かれ、磁場印加が取り去られた後には強磁性体１２０は磁場印加と同方向に磁化され永久磁石となる。下部シールド２００と上部シールド３００も着磁磁界に置かれている時は磁場印加された方向に磁化されるが、着磁の処理が終わって磁場印加が取り去られた後には図７に示す還流磁区が形成される（図７に示すように磁区６１０は磁化方向６２０をもった領域のことで、磁壁６００によって囲まれた領域である）。シールドは保持力が極めて小さい軟磁性体の材料を用いているため、強い磁界に置かれているときは単一磁区となって磁化されるが、磁界がなくなった状態ではエネルギーが最も安定した磁区構造に落ち着くことによるものである。磁区内では図７に示すように磁化方向を持って磁化しているが、全体で見れば磁力はゼロ（厳密には略ゼロ）となる。図７についてより詳細に説明すると、図７は例えば１つの基板上に多数の再生ヘッドを形成して下部に示した方向で磁場印加を行い、その後磁場を取り去った後の個々のシールドに形成された磁区構造を示すものである。個々のシールドには、図７（ａ）の左回りの磁区構造、同図（ｂ）の右回りの磁区構造および同図（ｃ）のその他の磁区構造が現れ、その内左回りと右回りの磁区構造のものが大半を締めるが、左回りと右回りの磁区構造以外の磁区構造のもの（図７（ｃ）示されるその他の磁区構造）も僅かであるが発生する。この図７（ｃ）示される磁区構造は磁界や熱ストレスによって反転し易く安定性に欠ける性質を持っている。

図５に示した下部または上部のシールドの平面形状は幅と高さがそれぞれ数十μｍ程度あり、これに対し磁気抵抗効果素子１００のシールド面に対向する平面形状の幅、高さは数十分の一の大きさで、磁気抵抗効果素子１００は最も近いシールドの磁区の磁化方向に影響される。このため、再生ヘッドの製造においては出力特性や安定性等を総合的にチェックして選別することを行っている。出力特性のバラツキが少なく安定した性能の再生ヘッドを得るためにはシールドの磁区構造が右まわり若しくは左回りの何れかであることが望ましい。

磁区構造を制御する提案として、シールドの平面形状を台形とする提案がなされている。これは、台形形状とすることで鋭角の部分と鈍角の部分によって磁区を形成する核の発生が規定され磁場印加後の磁区構造を一定なものにすることができる提案である（特許文献１）。
特表２００４−５１４２３１号公報

上記に説明したように、磁気抵抗効果素子はシールド部に近接して配置されるため、シールド部の磁区構造の影響を受け易い。このため、再生ヘッドの最終プロセスにおいて、出力特性等をチェックして良品と不良品の選別を行っている。しかし、図７（ｃ）に示される磁区構造のものが混在した場合には選別が困難で、性能の安定性が悪く信頼性悪化の要因となっていた。また、磁区構造を制御して一定の磁化方向に揃えることが困難であったため、製造歩留りを悪化させていた。

特許文献１に提案された方法は、シールド層の平面形状を台形とすることにより、磁区構造を一定に揃えることができる提案であり、安定した再生ヘッドの製造に寄与するものと考えられる。

本発明は、特許文献１とは別の方法でシールド部の磁区構造を制御し、シールドの影響による再生ヘッドの出力バラツキを抑えて安定した出力が得られる再生ヘッドとそのヘッドを搭載した磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、磁気抵抗効果型再生ヘッドおよび磁気ディスク装置は以下のように構成される。
（１）第１の発明
第１の発明は、磁気シールドを行う２つのシールド部の間に挟まれて磁気抵抗効果素子を配置した磁気抵抗効果型再生ヘッドにおいて、シールド部の平面形状を環状に形成したことを特徴とするものである。

第１の発明によれば、シールド部を環状形状とすることにより、シールド内部に磁束を流す磁気回路が形成され、磁場印加中の磁束により右回りまたは左回りの何れかに磁区構造が固定される。
（２）第２の発明
第２の発明は、第１の発明に加えて環状に形成したシールド部の所定の領域にコイルを形成することを特徴とするものである。

第２の発明によれば、形成したコイルに電流を流すことにより磁束を発生し、シールド部の磁化方向を一定方向に揃えることができる。
（３）第３の発明
第３の発明は、第１の発明に加えて環状に形成したシールド部の何れかの面の所定の領域に対して強磁性体を配置するものである。

第３の発明によれば、配置した強磁性体を着磁することにより着磁と同方向に強磁性体は磁化され、その磁化方向にによってシールド部の磁区の磁化方向を定めることができる。
（４）第４の発明
第４の発明は、第１の発明に加えて環状に形成したシールド部の所定の領域を強磁性体に置き換えるものである。

第４の発明によれば、配置した強磁性体を着磁することにより着磁と同方向に強磁性体は磁化され、シールド部の磁区の磁化方向を定めることができる。
（５）第５の発明
第５の発明は、シールド部の平面形状は環状に形成した第１の発明の磁気抵抗効果型再生ヘッドを搭載したことを特徴とする磁気ディスク装置である。

第１の発明により、シールド部を環状形状とすることにより不安定な磁区構造を排除でき、安定した出力特性の磁気抵抗効果型再生ヘッドの提供が可能となる。

第２の発明により、環状のシールド部にコイルを形成することにより、磁場印加後のシールド磁化方向を一方向に揃えたい場合や、再生ヘッドを磁気ディスク装置に搭載した状態でシールド磁化を安定化できる。このため、磁気抵抗効果型再生ヘッドの選別が不要となる。また、製造歩留りが向上する。

第３の発明により、環状のシールド部に強磁性体を配置することにより、シールドの磁化方向の安定化が図れる。このため、磁気抵抗効果型再生ヘッドの製造歩留りが向上し選別が不要となる。

第４の発明により、強磁性体からの磁束がシールド部の磁気回路を通りシールド部の磁化方向の安定化が図れる。このため、磁気抵抗効果型再生ヘッドの製造歩留りが向上し選別が不要となる。

第５の発明により、第１の発明と同様の理由で安定した出力特性の磁気抵抗効果型再生ヘッドを備える磁気ディスク装置の提供が可能となる。

本発明の実施例について図１から図４を用いて説明する。

（第１の実施例）
第１の実施例として第１の発明の実施形態を図１を用いて説明する。図１は、環状に形成したシールドを用いた磁気抵抗効果型再生ヘッドの概要を説明する図である。図１では額縁型に下部シールド２１０および上部シールド３１０を形成した例である。磁気抵抗効果素子１００は、下部シールド２１０と上部シールド３１０に挟まれてその最下面に配置している。この最下面が磁気ディスクの媒体面と対向し、媒体に記録された磁化方向の情報を読み取ることになる。下部シールド２１０の磁区構造とその磁化方向が図１に示されるが、図１では磁化方向は右回りとなっているが、左回りもあり得る。しかし、図７（ｃ）に示す磁区構造の発生はシールド部の形状を環状とした効果で見られない。従って、シールド部の平面形状を環状とすることにより、不安定な磁区構造の発生は回避される。

（第２の実施例）
第２の実施例として第２の発明の実施形態を図２を用いて説明する。図２は、図１に示す下部シールド２１０および上部シールド３１０の上方の環状部分（磁気抵抗効果素子１００を配置された側と反対に当たる環状部分）にコイル７００を形成したものを示している。コイル７００に電流７１０を流すことにより、図２に示す磁界の向きの磁束を発生し、電流７１０を止めたときの各磁区は図２に示す磁化方向６２０に磁化される。このようなコイル７００を形成しておくことにより、磁場印加後でもシールドの磁化方向を一方向に揃えたいときや、磁気ディスク装置に再生ヘッドを搭載した状態でシールド部の磁化の安定化が図れる。図２では、下部と上部の両方のシールドをまとめてコイルを巻いているが、何れか一方のシールドにコイルを巻くように形成してもよい。

（第３の実施例）
第３の実施例として第３の発明の実施形態を図３を用いて説明する。図３は、図１に示す下部シールド２１０と上部シールド３１０の環状に形成したシールド部の磁気抵抗効果素子１００が配置された側と反対方向（即ち、シールド部の上の部分）にそれぞれ強磁性体８００と強磁性体８１０とを形成したものである。強磁性体は、例えばＣｏＰｔ（コバルト白金合金）やＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金合金）などで薄膜プロセスで生成する。着磁のため制御した磁界にこの再生ヘッドを置くことにより強磁性体８００と強磁性体８１０は永久磁石となり、下部シールド２１０と上部シールド３１０の磁区の磁化方向はこの磁永久磁石化によって方向が定められることになる。

この実施例では、下部シールド２１０と上部シールド３１０とにそれぞれ強磁性体８００と強磁性体８１０とを形成したが、いずれか一方のシールドに強磁性体を配置するようにしてもよい。

（第４の実施例）
第４の実施例として第４の発明の実施形態を図４を用いて説明する。図４は、図１に示す下部シールド２１０と上部シールド３１０の環状に形成したシールド部の磁気抵抗効果素子１００が配置された側と反対方向（即ち、シールド部の上の部分）の一部を、それぞれ強磁性体９００と強磁性体９１０とに置き換えたものである。従って、シールドは軟磁性体と強磁性体とで構成されることになる。強磁性体の材質は第３の実施例と同様に例えばＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔなどで薄膜プロセスで生成する。

第４の実施例も、下部シールド２１０と上部シールド３１０とにそれぞれ強磁性体９００と強磁性体９１０とを形成したが、いずれか一方のシールドに対して部分的に強磁性体に置き換えるようにしてもよい。

本発明による環状形状のシールド部（第１の実施例）である。 環状形状のシールド部にコイルを形成した例（第２の実施例）である。 環状形状のシールド部の一部に強磁性体を形成した例（第３の実施例）である。 環状形状のシールド部の一部を強磁性体に置き換えた例（第４の実施例）である。 従来の磁気抵抗効果型再生ヘッドの構造である。 従来の磁気抵抗効果型再生ヘッドの層構造である。 従来の長方形形状のシールド部に発生する磁区の例である。

符号の説明

１００ 磁気抵抗効果素子
１１０ 電極
１２０ 強磁性体
１３０ 絶縁層
１４０ 絶縁層
２００ 下部シールド
２１０ 下部シールド
３００ 上部シールド
３１０ 上部シールド
４００ 媒体上のトラック
５００ 記録された情報の磁化方向
６００ 磁壁
６１０ 磁区
６２０ 磁化方向
７００ コイル
７１０ 電流
８００ 強磁性体
８１０ 強磁性体
９００ 強磁性体
９１０ 強磁性体

Claims (5)

1. 磁気シールドを行う２つのシールド部の間に磁気抵抗効果素子を配置した磁気抵抗効果型再生ヘッドであって、
   前記シールド部は、該シールド部の平面形状を環状に形成した
   ことを特徴とする磁気抵抗効果型再生ヘッド。
2. 前記環状に形成されたシールド部の所定領域に導体膜を巻き付けたコイルを形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型再生ヘッド。
3. 前記環状に形成されたシールド部の所定領域の何れかの面に強磁性膜を配置した
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型再生ヘッド。
4. 前記環状に形成されたシールド部の所定領域が強磁性膜である
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型再生ヘッド。
5. 磁気シールドを行う２つのシールド部の間に磁気抵抗効果素子を配置した磁気抵抗効果型再生ヘッドを備える磁気ディスク装置であって、
   前記磁気抵抗効果型再生ヘッドのシールド部は、該シールド部の平面形状が環状に形成されている
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。

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