JP2614203B2 - Magnetoresistance head - Google Patents
Magnetoresistance headInfo
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- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/399—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures with intrinsic biasing, e.g. provided by equipotential strips
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁気ディスク装置あるいは磁気テープ装置
用の波形歪が小さく、発熱が少ない磁気抵抗効果ヘッド
（以下MRヘッドと略す。）に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetoresistive head (hereinafter abbreviated as MR head) for a magnetic disk drive or a magnetic tape drive with small waveform distortion and low heat generation. is there.
（従来技術とその問題点） MRヘッドは、磁気抵抗効果素子を用いた再生専用ヘッ
ドであり、再生出力電圧がディスク・ヘッド間の相対速
度に依存せず、また、高い再生感度を有しているため、
磁気ディスク装置や磁気テープ装置を高密度化、小型化
するうえで、極めて有利なデバイスである。しかしなが
ら、MRヘッドを最大感度で、かつ線形に動作させるため
には、信号検出電流と磁気抵抗効果膜（以下、MR膜と略
す。）の磁化の向きが45゜になる様、MR膜の磁化レベル
にバイアスを与える必要がある。従来のバイアス印加方
法は、甚だ不十分であり、MRヘッドの実用化を大きく制
限してきた。第５図（ａ）、（ｂ）は、代表的なバイア
ス法であるシャントバイアス法の膜構成（ｂ）と、MR膜
の磁化レベル（ａ）を示しており、１はNiFe、NiCoなど
のMR膜、２はTi、Crなどのシャント膜、４はシャント膜
２を流れる電流が発生する磁界によるMR膜１の磁化レベ
ルである。グラフの縦軸は飽和磁化に対する磁化レベル
の比の２乗、横軸は、MR膜１内の位置を示している。第
５図においてMR膜１の磁化レベル４は場所によって不均
一であり、MR膜１の中央付近で最適磁化レベル（0.5）
が得られても、MR膜１の両端では、磁化レベルは不十分
となる。さらに、MR膜１の幅が10ミクロン程度と細い場
合には、MR膜１の膜厚が500オングストロームの場合、M
R膜１に最適磁化レベルを与えるためのバイアス磁界と
しては数十エルステッド必要であるが、第５図の構成に
おいては発熱を許容値内に収めた場合、得られるバイア
ス磁界は10エルステッド以下であり、MR膜１に十分な磁
化レベルを与えることができない。第６図（ａ）、
（ｂ）は、別の代表的なバイアス法である永久磁石バイ
アス法の膜構成（ｂ）とMRの磁化レベル（ａ）を示して
おり、７はCoPt、Co−γFe2O3などの永久磁石膜、８は
永久磁石膜７が発生する磁界によるMR膜１の磁化レベル
である。グラフの縦軸は飽和磁化に対する磁化レベルの
比の２乗、横軸は、MR膜１内の位置を示している。第６
図においてもMRレベル８は場所によって不均一であり、
永久磁石膜７の両端に生ずる磁化により、MR膜１の両端
には高い磁化レベルが与えられるが、中央部では磁化レ
ベルが不十分となる。第５図および第６図に示したよう
な不均一なMR膜１の磁化レベル４および８の状態では、
信号磁界に対し、歪の小さい応答が期待できず、再生時
のマージンを減少させる結果をもたらす。(Conventional technology and its problems) MR head is a read-only head using a magnetoresistive effect element. The read output voltage does not depend on the relative speed between the disk and the head, and has a high read sensitivity. Because
This is a very advantageous device for increasing the density and reducing the size of a magnetic disk device and a magnetic tape device. However, in order to operate the MR head with maximum sensitivity and linearity, the magnetization of the MR film is set so that the signal detection current and the magnetization direction of the magnetoresistive film (hereinafter abbreviated as MR film) become 45 °. Levels need to be biased. Conventional bias application methods are extremely inadequate and have severely limited the practical use of MR heads. FIGS. 5 (a) and 5 (b) show a film configuration (b) of a shunt bias method which is a typical bias method and a magnetization level (a) of an MR film. The MR film 2 is a shunt film of Ti, Cr or the like, and 4 is a magnetization level of the MR film 1 due to a magnetic field generated by a current flowing through the shunt film 2. The vertical axis of the graph indicates the square of the ratio of the magnetization level to the saturation magnetization, and the horizontal axis indicates the position in the MR film 1. In FIG. 5, the magnetization level 4 of the MR film 1 is non-uniform depending on the location, and the optimum magnetization level (0.5) near the center of the MR film 1
Is obtained, the magnetization level is insufficient at both ends of the MR film 1. Further, when the width of the MR film 1 is as thin as about 10 microns, when the thickness of the MR film 1 is 500 angstroms,
Although a few tens of Oersteds are required as a bias magnetic field for giving the R film 1 an optimum magnetization level, in the configuration of FIG. 5, when the heat generation is within an allowable value, the obtained bias magnetic field is less than 10 Oersteds. In addition, a sufficient magnetization level cannot be given to the MR film 1. FIG. 6 (a),
(B) shows the film configuration (b) of the permanent magnet bias method, which is another typical bias method, and the magnetization level (a) of the MR, and 7 shows a permanent magnet such as CoPt or Co-γFe 2 O 3. Magnet films 8 indicate the magnetization level of the MR film 1 due to the magnetic field generated by the permanent magnet film 7. The vertical axis of the graph indicates the square of the ratio of the magnetization level to the saturation magnetization, and the horizontal axis indicates the position in the MR film 1. Sixth
Also in the figure, the MR level 8 is uneven depending on the location,
Due to the magnetization generated at both ends of the permanent magnet film 7, a high magnetization level is given to both ends of the MR film 1, but the magnetization level becomes insufficient at the center. In the state of the magnetization levels 4 and 8 of the non-uniform MR film 1 as shown in FIGS. 5 and 6,
A response with small distortion cannot be expected with respect to the signal magnetic field, resulting in a reduction in the margin at the time of reproduction.
（発明の目的） 本発明の目的は、MR膜１の磁化レベルが均一で再生時
に歪みの小さい、大きな再生出力が得られる磁気抵抗効
果ヘッドを提供することにある。(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a magnetoresistive effect head having a uniform magnetization level of the MR film 1 and having a small distortion during reproduction and capable of obtaining a large reproduction output.
（発明の構成） 本発明によれば、磁気抵抗効果を有する磁性薄膜、非
磁性金属薄膜、および軟磁性薄膜を順次積層した積層膜
を備えた構成、さらにこの積層膜の各薄膜間の少なくと
も一方に絶縁膜を配置した構成のトランスジューサ部を
有する磁気抵抗効果ヘッドを得ることができる。(Structure of the Invention) According to the present invention, a structure including a laminated film in which a magnetic thin film having a magnetoresistance effect, a non-magnetic metal thin film, and a soft magnetic thin film are sequentially laminated, and at least one between the thin films of the laminated film A magnetoresistive head having a transducer portion having a structure in which an insulating film is disposed on the head can be obtained.
（構成に関する説明） 磁気抵抗効果を有する薄膜としては、NiFe、NiCoなど
を用いることができ、非磁性金属薄膜としてはCr、Mo、
Ta、Ti、Ｗ、Cu、Au、Alなどを用いることができる。ま
た、軟磁性薄膜としては、NiFe、NiCo、FeAlSi、FeSiな
どの結晶質磁性材料や、CoZrNb、FeCoSiBなどの非晶質
磁性材料を用いることができる。また、前記積層膜の製
法としては、スパッタリング、蒸着、めっき、イオンプ
レーティング、イオンビームスパッタリングなどを用い
ることができる。(Description of Configuration) As a thin film having a magnetoresistance effect, NiFe, NiCo, or the like can be used, and as a nonmagnetic metal thin film, Cr, Mo,
Ta, Ti, W, Cu, Au, Al, or the like can be used. In addition, as the soft magnetic thin film, a crystalline magnetic material such as NiFe, NiCo, FeAlSi, and FeSi, and an amorphous magnetic material such as CoZrNb and FeCoSiB can be used. In addition, as a method of manufacturing the laminated film, sputtering, vapor deposition, plating, ion plating, ion beam sputtering, or the like can be used.
（作用・原理） 第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明によるMRヘッドの膜
構成（ｂ）とMR膜の磁化レベル（ａ）を示しており、３
は軟磁性薄膜、５は飽和した軟磁性薄膜３から発生する
磁界によるMR膜１の磁化レベル、６はシャント膜２を流
れる電流が発生する磁界および、飽和した軟磁性薄膜３
から発生する磁界の和によるMR膜１の磁化レベルであ
る。グラフの縦軸は飽和磁化に対する磁化レベルの比の
２乗、横軸はMR膜１内の位置を示している。第１図にお
いて、軟磁性薄膜３は、シャント膜２を紙面を貫く方向
に流れる電流が発生する磁界および磁化したMR膜１より
発する磁界により、磁気的に飽和している。従って、飽
和した軟磁性膜３の両端に発生する磁化により発生する
磁界で、MR膜１の磁化レベルは５のように両端で高く、
中央で低くなる。さらに、シャント膜２を流れる電流が
発生する磁界で、MR膜１の磁化レベルは中央で高く、両
端で低くなる。両者の和として得られるMR膜１の磁化レ
ベル６は、MR膜１全体にわたって、均一に最適レベルと
なる。よって、このような磁気抵抗効果ヘッドを再生に
用いれば、歪みの小さい再生出力を得ることができる。
第１図の構成において、軟磁性膜３のみ飽和させるため
には、軟磁性膜３の膜厚と飽和磁化の積は、MR膜１の膜
厚と飽和磁化の積より小さくする必要がある。(Operation / Principle) FIGS. 1 (a) and 1 (b) show the film configuration (b) of the MR head according to the present invention and the magnetization level (a) of the MR film.
Is a soft magnetic thin film, 5 is a magnetization level of the MR film 1 due to a magnetic field generated from the saturated soft magnetic thin film 3, 6 is a magnetic field generated by a current flowing through the shunt film 2, and
Is the magnetization level of the MR film 1 due to the sum of the magnetic fields generated from. The vertical axis of the graph indicates the square of the ratio of the magnetization level to the saturation magnetization, and the horizontal axis indicates the position in the MR film 1. In FIG. 1, the soft magnetic thin film 3 is magnetically saturated by a magnetic field generated by a current flowing through the shunt film 2 in a direction penetrating the paper surface and a magnetic field generated by the magnetized MR film 1. Therefore, the magnetization level of the MR film 1 is high at both ends as indicated by 5 due to the magnetic field generated by the magnetization generated at both ends of the saturated soft magnetic film 3, and
Lower in the center. Further, due to a magnetic field generated by a current flowing through the shunt film 2, the magnetization level of the MR film 1 is high at the center and low at both ends. The magnetization level 6 of the MR film 1 obtained as the sum of the two becomes the optimum level uniformly over the entire MR film 1. Therefore, if such a magneto-resistance effect head is used for reproduction, a reproduction output with small distortion can be obtained.
In the configuration of FIG. 1, in order to saturate only the soft magnetic film 3, the product of the thickness of the soft magnetic film 3 and the saturation magnetization needs to be smaller than the product of the thickness of the MR film 1 and the saturation magnetization.
（実施例） 第２図は本発明によるMRヘッドの第１の実施例の断面
図であり、９はアルミナ・チタン・カーバイド基板、10
はAl2O3絶縁層、11はNiFeシールドである。本実施例に
おけるMRヘッドは、アルミナ・チタン・カーバイド基板
９上に、まず、Al2O3絶縁層10をスパッタリングにより
成膜し、次に、NiFe下シールド膜11をスパッタリングに
より厚さ１ミクロン形成し、フォトリソグラフィー技術
とイオンミリングを用いたドライエッチングにより、長
方形に形成した。次に、シールド間ギャップとなるAl2O
3絶縁層10をスパッタリングにより厚さ0.5ミクロン成膜
した後、NiFeによるMR膜１（0.05ミクロン）、Tiによる
シャント膜２（0.1ミクロン）、NiFeによる軟磁性膜３
（0.03ミクロン）を連続蒸着した。MR膜１、シャント膜
２、軟磁性膜３は、同一のマスクを用いたフォトリソグ
ラフィー技術とイオンミリングを用いたドライエッチン
グにより、媒体対向面において、所定トラック幅となる
ようパターン化した。その後、上側のシールド間ギャッ
プとなるAl2O3絶縁層10をスパッタリングにより厚さ0.3
5ミクロン成膜し、さらに、NiFe上シールド膜11をスパ
ッタリングにより厚さ１ミクロン形成した後、フォトリ
ソグラフィー技術とイオンミリングを用いたドライエッ
チングにより、下シールド膜11と同一の形状に形成し
た。最後に、保護層としてAl2O3膜10を厚さ20ミクロン
スパッタし、基板を機械加工により浮上スライダに加工
した。(Embodiment) FIG. 2 is a sectional view of a first embodiment of an MR head according to the present invention, wherein 9 is an alumina / titanium carbide substrate, 10
Is an Al 2 O 3 insulating layer, and 11 is a NiFe shield. In the MR head of this embodiment, first, an Al 2 O 3 insulating layer 10 is formed on an alumina / titanium carbide substrate 9 by sputtering, and then a NiFe lower shield film 11 is formed to a thickness of 1 μm by sputtering. Then, a rectangular shape was formed by dry etching using photolithography technology and ion milling. Next, Al 2 O which is the gap between shields
3 After forming the insulating layer 10 to a thickness of 0.5 μm by sputtering, the MR film 1 (0.05 μm) of NiFe, the shunt film 2 (0.1 μm) of Ti, the soft magnetic film 3 of NiFe
(0.03 micron) was continuously deposited. The MR film 1, the shunt film 2, and the soft magnetic film 3 were patterned to have a predetermined track width on the medium facing surface by photolithography using the same mask and dry etching using ion milling. After that, the upper shield gap Al 2 O 3 insulating layer 10 to a thickness of 0.3 by sputtering.
After forming a film having a thickness of 5 μm and further forming a NiFe upper shield film 11 to a thickness of 1 μm by sputtering, the upper shield film 11 was formed in the same shape as the lower shield film 11 by dry etching using photolithography technology and ion milling. Finally, an Al 2 O 3 film 10 as a protective layer was sputtered with a thickness of 20 μm, and the substrate was machined into a flying slider.
第３図は本発明によるMRヘッドの第２の実施例の断面
図である。第３図において、NiFeによるMR膜１（0.05ミ
クロン）とTiによるシャント膜２（0.1ミクロン）の層
間に、Al2O3絶縁層10をスパッタリングにより、厚さ0.2
ミクロン成膜した。NiFe上・下シールド膜11、NiFeによ
る軟磁性膜３およびシールド間ギャップとなるAl2O3絶
縁層10の構成は、第４図に示した実施例と同一である。FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of the MR head according to the present invention. In a third view, the layers of the shunt film 2 (0.1 micron) MR film 1 by NiFe and (0.05 micron) by Ti, by sputtering Al 2 O 3 insulating layer 10, a thickness of 0.2
Micron film was formed. The configurations of the NiFe upper and lower shield films 11, the soft magnetic film 3 made of NiFe, and the Al 2 O 3 insulating layer 10 serving as the gap between the shields are the same as those in the embodiment shown in FIG.
第４図は、本発明によるMRヘッドの第３の実施例の断
面図である。第４図において、NiFeによるMR膜１（0.05
ミクロン）とTiによるシャント膜２（0.1ミクロン）の
層間およびシャント膜２とNiFeによる軟磁性膜３の層間
に、Al2O3絶縁層10をスパッタリングにより、厚さ0.2ミ
クロン成膜した。NiFe上・下シールド膜11の構成は、第
４図に示した実施例と同一である。FIG. 4 is a sectional view of a third embodiment of the MR head according to the present invention. In FIG. 4, the MR film 1 of NiFe (0.05
Micron) and between the shunt film 2 (0.1 micron) of Ti and between the shunt film 2 and the soft magnetic film 3 of NiFe, an Al 2 O 3 insulating layer 10 was formed to a thickness of 0.2 μm by sputtering. The structure of the NiFe upper and lower shield films 11 is the same as that of the embodiment shown in FIG.
第７図（ａ）、（ｂ）は、実施例のMRヘッドの再生出
力波形（ｂ）と従来の代表的なバイアス法であるシャン
トバイアスを用いた磁気抵抗効果ヘッドの再生出力波形
（ａ）である。シャントバイアス法では、シャント膜を
流れる電流により発生する磁界によってしかバイアスを
与えられないため、バイアスレベルが浅く、対称性の悪
い波形しか得られなかった。それに対して本発明による
MRヘッドでは、シャント膜２を流れる電流により発生す
る磁界と、飽和した軟磁性膜３から発生する磁界の両方
でバイアスを与えることができるため、十分なバイアス
レベルを得ることができ、対称性の良い波形を得ること
ができた。FIGS. 7 (a) and 7 (b) show a reproduction output waveform (b) of the MR head of the embodiment and a reproduction output waveform (a) of a magnetoresistive head using a shunt bias which is a typical conventional bias method. It is. In the shunt bias method, a bias can be applied only by a magnetic field generated by a current flowing through the shunt film, so that only a waveform having a low bias level and poor symmetry can be obtained. According to the present invention
In the MR head, since a bias can be applied by both a magnetic field generated by a current flowing through the shunt film 2 and a magnetic field generated by the saturated soft magnetic film 3, a sufficient bias level can be obtained, and symmetry can be obtained. A good waveform could be obtained.
第８図は、前記第１の実施例に類似した構成のMRヘッ
ドで、軟磁性膜３が飽和していない場合の再生出力波形
を示す。軟磁性膜３が飽和していないと、その磁化状態
によって、MR膜１のバイアスレベルが変動する。特に、
信号磁界に対して逆相でバイアスレベルが変化するた
め、再生出力は著しく低下した。FIG. 8 shows a reproduction output waveform when the soft magnetic film 3 is not saturated in the MR head having a configuration similar to that of the first embodiment. If the soft magnetic film 3 is not saturated, the bias level of the MR film 1 varies depending on the magnetization state. Especially,
Since the bias level changed in the opposite phase to the signal magnetic field, the reproduction output was significantly reduced.
また、第２の実施例に示した本発明によるMRヘッドで
は、MR膜１とシャント膜２が分離されているため、MR膜
１の抵抗変化分を直接信号出力として取り出すことがで
き、MR膜１とシャント膜２が積層されている第２の実施
例に比較して、同一センス電流で、２倍の再生出力を得
ることができた。この時、シャント膜２には、第１の実
施例で与えたセンス電流の半分のバイアス電流が必要で
あった。Further, in the MR head according to the present invention shown in the second embodiment, since the MR film 1 and the shunt film 2 are separated, the resistance change of the MR film 1 can be directly taken out as a signal output, and Compared with the second embodiment in which 1 and the shunt film 2 are stacked, twice the reproduction output was obtained with the same sense current. At this time, the shunt film 2 needed a bias current that was half of the sense current given in the first embodiment.
さらに、第３の実施例に示した本発明によるMRヘッド
では、シャント膜２と軟磁性膜３が分離されているた
め、バイアス電流がシャント膜のみに集中して流れ、第
２の実施例で与えたバイアス電流の半分の電流で、MR膜
１に十分なバイアスレベルを与えることができた。Further, in the MR head according to the present invention shown in the third embodiment, since the shunt film 2 and the soft magnetic film 3 are separated, the bias current flows intensively only in the shunt film. A sufficient bias level could be applied to the MR film 1 with half the applied bias current.
（発明の効果） このように、本発明によるMRヘッドを用いることによ
り、歪の小さい、大きな再生出力を取り出すことがで
き、磁気記録装置を、小型化、高記録密度化する上で、
きわめて有効である。(Effect of the Invention) As described above, by using the MR head according to the present invention, it is possible to take out a large reproduction output with small distortion, and to reduce the size and the recording density of the magnetic recording apparatus,
Very effective.
第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明のMRヘッドのバイアス
レベルを示すグラフとその構成例を示す図、第２図〜第
４図は本発明のMRヘッドの実施例を示す断面図、第５図
（ａ）、（ｂ）は、従来例のシャントバイアスのバイア
スレベルを示すグラフとその構成を示す図、第６図
（ａ）、（ｂ）は、従来例の永久磁石バイアスのバイア
スレベルを示すグラフとその構成を示す図、第７図
（ａ）、（ｂ）は、本発明のMRヘッドと従来のMRヘッド
の再生出力波形図、第８図は、バイアスが不適切な場合
の再生出力波形図であり、１……MR膜、２……シャント
膜、３……軟磁性膜、４〜６……バイアスレベル、７…
…永久磁石層、８……バイアスレベル、９……基板、10
……絶縁層、11……シールドである。1A and 1B are graphs showing a bias level of an MR head of the present invention and a configuration example thereof, and FIGS. 2 to 4 are cross sections showing an embodiment of the MR head of the present invention. FIGS. 5 (a) and 5 (b) are graphs showing the bias level of the conventional shunt bias and its configuration, and FIGS. 6 (a) and 6 (b) are the permanent magnet biases of the conventional example. 7 (a) and 7 (b) are reproduction output waveform diagrams of the MR head of the present invention and a conventional MR head, and FIG. ... MR film, 2... Shunt film, 3... Soft magnetic film, 4-6... Bias level, 7.
... permanent magnet layer, 8 ... bias level, 9 ... substrate, 10
...... Insulating layer, 11 ... Shield.
Claims (2)
薄膜磁気的なバイアスを与えるための非磁性金属薄膜お
よび軟磁性薄膜が順次積層されたトランスジューサ部を
備え、前記軟磁性薄膜が磁気的に飽和していることを特
徴とする磁気抵抗効果ヘッド。1. A magnetic thin film having a magnetoresistive effect, comprising a transducer portion in which a non-magnetic metal thin film and a soft magnetic thin film for applying a magnetic bias to the magnetic thin film are sequentially laminated. A magnetoresistive effect head characterized in that the head is saturated.
薄膜に磁気的なバイアスを与えるための非磁性金属薄膜
および軟磁性薄膜が順次積層された構成で各薄膜間の少
なくとも一方に絶縁膜を有しているトランスジューサ部
を備え、前記軟磁性薄膜が磁気的に飽和していることを
特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。2. A structure in which a magnetic thin film having a magnetoresistive effect, a non-magnetic metal thin film for applying a magnetic bias to the magnetic thin film, and a soft magnetic thin film are sequentially laminated, and an insulating film is provided on at least one of the thin films. Wherein the soft magnetic thin film is magnetically saturated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60096215A JP2614203B2 (en) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | Magnetoresistance head |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP60096215A JP2614203B2 (en) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | Magnetoresistance head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61253620A JPS61253620A (en) | 1986-11-11 |
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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-
1985
- 1985-05-07 JP JP60096215A patent/JP2614203B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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