JP2007250061A

JP2007250061A - 磁気センサおよび磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2007250061A
Application number: JP2006070637A
Authority: JP
Inventors: Masato Matsubara; 正人松原; Hideyuki Akimoto; 秀行秋元
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27
Also published as: US20070217086A1

Abstract

【課題】磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を作用させるハード膜の形状を工夫することによりバイアス磁界を強め、磁気抵抗効果素子の出力のばらつきや出力信号の非対称性についてのばらつきを改善する。
【解決手段】磁気抵抗効果素子６を挟む配置に、磁気抵抗効果素子６に対してバイアス磁界を印加するハード膜２２が設けられたリードヘッドを備える磁気センサにおいて、前記ハード膜２２に、ハイト方向の高さが前記磁気抵抗効果素子のハイト方向の高さよりも高くなる幅広部２２ｂが設けられ、該幅広部２２ｂから磁気抵抗効果素子６の側面に向けて徐々に高さが低位となるしぼり形状の連結部２２ｃが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク装置における情報の再生に用いられる磁気センサおよびこれを用いた磁気ディスク装置に関する。

図５は、磁気ディスク装置に用いられる磁気ヘッドの構成を示す。この磁気ヘッドは、下部シールド層５と上部シールド層７とで再生用の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）６を挟む配置に設けられたリードヘッド８と、ライトギャップ１０を挟んで配置される下部磁極９および上部磁極１１と、記録用のコイル１２を備えたライトヘッド１３とを備える。

磁気抵抗効果素子は磁化情報を検知するための磁性層として、外部磁場の作用によって磁化（スピン）の向きが反転するフリー層を備える。このフリー層に用いられる磁性層は外部磁場によってスピンの向きが容易に反転するが、磁化情報を的確に検知するためにフリー層にバイアス磁界を印加してスピンの向きを一定方向に揃えておき、外部磁場が作用した際にスピンの向きが反転するようにしている。

フリー層にバイアス磁化を印加する方法として従来なされている方法は、磁気抵抗効果素子を挟む配置にハード膜（硬磁性膜）を設けて、磁気抵抗効果素子に一定の磁界を作用させる方法である。図１（ｂ）は、磁気抵抗効果素子６の両側にハード膜２０を設ける従来の配置を示す。同図は、磁気ヘッドのABS(Air Bearing Surface)面に垂直となる面での磁気抵抗効果素子６とハード膜２０の断面を示す。従来は磁気抵抗効果素子６の両側に磁気抵抗効果素子６とハイト方向の高さが等しくなるようにハード膜２０を設けている。
特開２００２−２０８１２２号公報

前述したハード膜２０により磁気抵抗効果素子６のフリー層に作用させる磁気的なバイアス作用は、磁気抵抗効果素子６の出力のばらつきや、出力信号の非対称性のばらつきに大きく影響を与え、ハード膜２０によるバイアス磁界が十分に強くない場合には、出力のばらつきや出力信号の非対称性のばらつきが大きくなり、リードヘッドの再生精度が低下する。このため、ハード膜２０によるバイアス磁界を強める必要があるが、従来は、ハード膜２０を構成する磁性材料の物性を改良してバイアス磁界を強める方法が検討されている。

しかしながら、ハード膜２０を構成する磁性材料を物性的に改良することは必ずしも容易ではない。
本発明は、ハード膜のバイアス磁界を強める方法としてハード膜の物性的な改良によることなくハード膜の形状を改良することによって磁気抵抗効果素子に作用するバイアス磁界を強めることができ、これによって磁気抵抗効果素子の出力のばらつきや出力信号の非対称性についてのばらつきを改善することができる磁気センサおよびこの磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、磁気抵抗効果素子を挟む配置に、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加するハード膜が設けられたリードヘッドを備える磁気センサにおいて、前記ハード膜に、ハイト方向の高さが前記磁気抵抗効果素子のハイト方向の高さよりも高くなる幅広部が設けられ、該幅広部から磁気抵抗効果素子の側面に向けて徐々に高さが低位となるしぼり形状の連結部が設けられていることを特徴とする。
また、前記ハード膜に、前記磁気抵抗効果素子の側面に連結して磁気抵抗効果素子と同一高さの接続部が設けられ、該接続部と前記幅広部とが、幅広部から接続部へ徐々に高さが低位となる前記連結部により連結されていることを特徴とする。

また、記録媒体との間で情報の記録・再生作用をなす磁気ヘッドが形成されたスライダーが、サスペンションの先端に、記録媒体の媒体面に対向して搭載されたキャリッジアセンブリを備えた磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドが、磁気抵抗効果素子を挟む配置に、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加するハード膜が設けられたリードヘッドを備え、前記ハード膜に、ハイト方向の高さが前記磁気抵抗効果素子のハイト方向の高さよりも高くなる幅広部が設けられ、該幅広部から磁気抵抗効果素子の側面に向けて徐々に高さが低位となるしぼり形状の連結部が設けられていることを特徴とする。
また、前記ハード膜に、前記磁気抵抗効果素子の側面に連結して磁気抵抗効果素子と同一高さの接続部が設けられ、該接続部と前記幅広部とが、幅広部から接続部へ徐々に高さが低位となる前記連結部により連結されていることを特徴とする。

本発明に係る磁気センサによれば、ハード膜にしぼり形状の連結部を設けることにより、磁気抵抗効果素子の出力のばらつきを改善することができる。また、ハード膜は従来の製造工程を変えることなく容易に所要の形状に形成できる。また、ハード膜の熱放散性が向上することから、磁気抵抗効果素子の特性を安定化することができる。また、磁気ディスク装置に本発明に係る磁気センサを搭載することにより、磁気記録の再生をより高精度に行うことができ、磁気ディスク装置の信頼性を向上させることが可能になる。

以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面と共に詳細に説明する。
（磁気センサ）
図１（ａ）は、本発明に係る磁気センサを構成する、磁気抵抗効果素子６と磁気抵抗効果素子６の両側に配置したハード膜２２の構成を示す。図１（ｂ）は、比較として従来例における磁気抵抗効果素子６とハード膜２０の構成を示している。
図１（ａ）、（ｂ）ともに、磁気ヘッドのABS面に垂直となる面での断面構造を示すもので、図中に磁気ヘッドのハイト方向とコア幅方向を示す。すなわち、図１に示す磁気抵抗効果素子６は、紙面に垂直方向にフリー層を含む磁性層が積層されて形成される。

磁気ヘッドには水平磁気ヘッドや垂直磁気ヘッド等の種々の形式のものが提案されている。本発明に係る磁気センサは、リードヘッドに形成する磁気抵抗効果素子６とハード膜２２の構成を特徴とするものであり、磁気抵抗効果素子６とハード膜２２の構成については、ライトヘッド等の構成にはかかわらず、種々の磁気ヘッドに適用可能である。

図１（ａ）に示す磁気抵抗効果素子６とハード膜２２との構成において特徴的な構成は、磁気抵抗効果素子６を挟んでその両側に形成するハード膜２２の形状である。
すなわち、従来の磁気センサにおいては、図１（ｂ）に示すように、ハード膜２０のハイト方向の高さは磁気抵抗効果素子６のハイト方向の高さに一致するように設けられているのに対して、本実施形態においては、磁気抵抗効果素子６を挟んで配置されるハード膜２２を磁気抵抗効果素子６に接続する接続部２２ａについては磁気抵抗効果素子６のハイト方向と同一の高さに設定する一方、接続部２２ａよりも外側部分については接続部２２ａよりもハイト方向の高さを高く形成した幅広部２２ｂとし、幅広部２２ｂと接続部２２ａとの中間に連結部２２ｃを設けている。

磁気抵抗効果素子６とハード膜２２のABS面に面する側は平坦面（直線状）に形成するから、上述したように、接続部２２ａと幅広部２２ｂの中間に連結部２２ｃを形成すると、ハード膜２２は幅広部２２ｂから接続部２２ａに向けて徐々に高さが低位となり、磁気抵抗効果素子６を挟んで配置される接続部２２ａが細幅にしぼられた形状となり、連結部２２ｃの上縁部分が傾斜辺（傾斜面）に形成される。

図２、３は、図１（ａ）に示す本発明に係るハード膜２２を備えた磁気抵抗効果素子と、図１（ｂ）に示す従来のハード膜２０を備えた磁気抵抗効果素子について、磁気抵抗効果素子の出力のばらつきと出力波形の非対称性を計算によって求めた結果を示す。
図２、３において、実施形態とは、図１（ａ）に示すモデルに基づいて求めたものであり、比較例とは、図１（ｂ）に示すモデルに基づいて求めたものである。すなわち、実施形態では、磁気抵抗効果素子６のハイト方向の高さ９０ｎｍ、ハード膜２２の接続部２２ａの高さ９０ｎｍ、長さ７０ｎｍ、幅広部２２ｂの高さ２９０ｎｍ、連結部２２ｃの斜面の角度４０度とし、ハード膜２２の両端間の長さ１６００ｎｍとした。また、従来例では、磁気抵抗効果素子６とハード膜２０のハイト方向の高さを９０ｎｍとし、ハード膜２０の両端間の長さを１６００ｎｍとした。また、ハード膜２０、２２がCoCrPtからなるものとし、ハード膜の粒径のばらつきを考慮して計算した。

図２は、出力のばらつきσを、孤立波出力に対する割合として示している。本実施形態の磁気抵抗効果素子６とハード膜２２の構成による場合は、孤立波平均出力5100μV、出力ばらつき割合１９．５％であり、従来例の磁気抵抗効果素子６とハード膜２０による構成の場合は、孤立波平均出力5100μV、出力ばらつき割合２４．７％であった。この出力ばらつき割合を比較すると、実施形態の場合は従来例に比較して出力ばらつきの割合が約２１％改善されている。

また、孤立波の非対称性についてみると、本実施形態の構造の場合は非対称性のばらつき範囲が２３．８％、非対称性のばらつきの割合が２７．９％であり、比較例の構造の場合は非対称性のばらつき範囲が３２．４％、非対称性のばらつきの割合が２９．７％であった（図３）。この非対称性のばらつきの割合を比較すると、実施形態の場合は従来例に比較して約５．７％改善されている。

これら図２、図３に示す計算結果は、いずれも、磁気抵抗効果素子を挟んで配置するハード膜の形状が磁気抵抗効果素子の磁気特性を改善する上で有効に作用することを示している。
すなわち、磁気抵抗効果素子を挟んで配置するハード膜を磁気抵抗効果素子のハイト方向の高さよりも幅広となるように形成し、幅広部から磁気抵抗効果素子の側面に向けて徐々に幅狭となるしぼり形状とすることにより、ハード膜から磁気抵抗効果素子に作用するバイアス作用を強めることができ、磁気抵抗効果素子の出力ばらつきや非対称性のばらつきを改善することができる。

また、図１（ａ）に示すように、磁気抵抗効果素子６の両側に配置するハード膜２２を磁気抵抗効果素子６のハイト方向の高さよりも高く形成すると、磁気抵抗効果素子６と同じ高さにハード膜を形成した場合と比較して、ハード膜２２の面積が拡大され、ハード膜２２による熱放散性を改善することができる。
記録媒体が回転する際に磁気ヘッドが媒体の表面に接触すると、摩擦によって磁気ヘッドが温度上昇する。本実施形態の磁気センサのように、ハード膜２２の面積を広げることによりハード膜２２の熱放散性を向上させると、記録媒体との摩擦等によって磁気ヘッドが温度上昇した場合でも、磁気抵抗効果素子６が過熱しないように保護することができ、磁気抵抗効果素子６の出力を安定させることが可能になるという利点がある。

また、磁気抵抗効果素子６の磁気特性を改善する方法として本実施形態のように、ハード膜２２のハイト方向の高さを高くする（幅広に形成する）といった設計の変更はきわめて容易であり、従来のハード膜２２の製造工程を変えずに従来工程を利用して適用できる点においても有効である。また、このようなハード膜２２の形状を工夫する方法とハード膜２２の磁性材料の物性を改良する方法とあわせ利用することによって磁気抵抗効果素子の磁気特性をさらに改善することが可能である。

（磁気ディスク装置）
図４は、本発明に係る磁気センサを備える磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の例を示す。この磁気ディスク装置は、箱状に形成したケーシング３０内に記録媒体３２を設置し、記録媒体３２の回転機構と、キャリッジアセンブリ３３およびキャリッジアセンブリ３３をシーク動作させるアクチュエータ３４とを備える。キャリッジアセンブリ３３はキャリッジアーム３３ａにサスペンション３３ｂを取り付け、サスペンション３３ｂの先端に本発明に係る磁気ヘッドが形成されたスライダー３５が搭載されている。
本磁気ディスク装置では、スライダー３５に形成された磁気ヘッドのライトヘッドにより記録媒体３２に情報を記録し、記録媒体に記録された情報を磁気ヘッドのリードヘッドにより再生する。リードヘッドとして、前述した磁気抵抗効果素子とハード膜との構造を採用することにより、高精度の情報の再生が可能な磁気ディスク装置として提供される。

磁気抵抗効果素子とハード膜との構成を示す実施形態の構成（ａ）と、従来例の構成（ｂ）を示す説明図である。実施形態と従来例の孤立波ついての磁気抵抗効果素子の出力のばらつきの割合を示すグラフである。実施形態と従来例の孤立波についての磁気抵抗効果素子の出力の非対称性のばらつきの割合を示すグラフである。本発明に係る磁気センサを備える磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の平面図である。磁気ヘッドの構成を示す断面図である。

符号の説明

５下部シールド層
６磁気抵抗効果素子
７上部シールド層
８リードヘッド
９下部磁極
１０ライトギャップ
１１上部磁極
１３ライトヘッド
２０、２２ハード膜
２２ａ接続部
２２ｂ幅広部
２２ｃ連結部
３２記録媒体
３３ｂサスペンション
３５スライダー

Claims

磁気抵抗効果素子を挟む配置に、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加するハード膜が設けられたリードヘッドを備える磁気センサにおいて、
前記ハード膜に、ハイト方向の高さが前記磁気抵抗効果素子のハイト方向の高さよりも高くなる幅広部が設けられ、該幅広部から磁気抵抗効果素子の側面に向けて徐々に高さが低位となるしぼり形状の連結部が設けられていることを特徴とする磁気センサ。
前記ハード膜に、前記磁気抵抗効果素子の側面に連結して磁気抵抗効果素子と同一高さの接続部が設けられ、該接続部と前記幅広部とが、幅広部から接続部へ徐々に高さが低位となる前記連結部により連結されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
記録媒体との間で情報の記録・再生作用をなす磁気ヘッドが形成されたスライダーが、サスペンションの先端に、記録媒体の媒体面に対向して搭載されたキャリッジアセンブリを備えた磁気ディスク装置において、
前記磁気ヘッドが、磁気抵抗効果素子を挟む配置に、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加するハード膜が設けられたリードヘッドを備え、前記ハード膜に、ハイト方向の高さが前記磁気抵抗効果素子のハイト方向の高さよりも高くなる幅広部が設けられ、該幅広部から磁気抵抗効果素子の側面に向けて徐々に高さが低位となるしぼり形状の連結部が設けられていることを特徴とする磁気ディスク装置。
前記ハード膜に、前記磁気抵抗効果素子の側面に連結して磁気抵抗効果素子と同一高さの接続部が設けられ、該接続部と前記幅広部とが、幅広部から接続部へ徐々に高さが低位となる前記連結部により連結されていることを特徴とする請求項３記載の磁気ディスク装置。