JP2692719B2 - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果型磁気ヘッド

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JP2692719B2
JP2692719B2 JP4002444A JP244492A JP2692719B2 JP 2692719 B2 JP2692719 B2 JP 2692719B2 JP 4002444 A JP4002444 A JP 4002444A JP 244492 A JP244492 A JP 244492A JP 2692719 B2 JP2692719 B2 JP 2692719B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録、エンコーダ
などで使用される磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】磁気抵抗効果型磁気ヘッド(以下、MR
ヘッドと称する)は、主に磁気記録装置の再生用ヘッ
ド、変位センサ(マグネスケール)、角度センサ(エン
コーダ)などの磁場検出用ヘッドとして使われている。
これらでは、MRヘッドをN極とS極が記録された媒体
上を非接触で移動させ、記録媒体からの磁場強度に応じ
てMRヘッドの抵抗値が変化することにより記録信号,
移動距離,あるいは回転角度を検出することを動作原理
としている。
【0003】磁気記録装置の高記録密度化、変位セン
サ,角度センサの変位あるいは角度の高分解能化のため
には、高感度で高S/N比を持つMRヘッドの開発が望
まれている。MRヘッドの感度およびS/N比が低いと
高記録密度化,高分解能化が不可能となるだけでなく、
MRヘッド媒体間の距離を近づける必要性が生じ、MR
ヘッドが記録媒体に衝突するという問題が起きる。
【0004】従来、MRヘッドとしては、強磁性体の磁
気抵抗効果を利用したものが多く使用されてきた。従来
のMRヘッドの一例を図4に示す。強磁性体からなる磁
気抵抗素子部7は、その両端がリード線8とつながって
いる。磁気抵抗効果は、強磁性体の抵抗Rが強磁性体の
磁化方向9と強磁性体に流す電流方向10との間の角度
θによって、
【0005】
【数1】 R=R0 +ΔR・cos2 θ (1) と変化する現象である。θは外部磁場によって磁化が方
向を変えることによって変化する。ここに、R0 は磁化
方向9が電流方向10と垂直になった場合の抵抗、ΔR
は磁化方向9と電流方向10が平行になった場合の抵抗
とR0 との差である。MRヘッドのS/N比はΔR/R
0 で表される。従来、MRヘッドに用いられてきた代表
的な強磁性体であるNiFe,NiCo,NiCu合金
などではΔR/R0 はいずれも数%程度(室温)と低
く、またΔRも小さな値しか示さなかった。従って、こ
れらを用いたMRヘッドは、S/N比,感度ともに不十
分であった。
【0006】また、(1)式から明らかなように、磁気
抵抗効果は磁場反転に対して対称であるため、記録媒体
11に記録された磁極がN極かS極かを見分けるために
は、バイアス磁場を印加して動作点を移動させる必要が
あった。バイアス磁場印加法としては、図4に示すよう
に磁気抵抗素子部7に隣接して絶縁体を介して導体ライ
ン12を配置し、導体ライン12に直流バイアス電流を
流し、直流バイアス電流が磁気抵抗素子部7に作る磁場
6を利用する方法が採用されている。このため構成部品
数が増え、部品設計上および部品作製上、複雑さが伴な
っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上、強磁性体の磁気
抵抗効果を利用したMRヘッドはS/N比,感度が非常
に低く、また磁場の極性を認識するためには部品構成が
複雑になるという欠点があった。
【0008】そこで、本発明の目的は、感度が良好で、
S/N比が高く、および、磁場の極性を認識するために
部品構成の簡略化された磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
ために、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、一対の
電極を両端に有する導体の表面に、軟磁性体が直接ある
いは非磁性体を介して配設されている磁気抵抗素子の前
記一対の電極に高周波電流が印加されたとき、前記磁気
抵抗素子の高周波抵抗が外部磁場に応じて変化すること
に基づいて前記外部磁場を検出する磁気抵抗効果型磁気
ヘッドにおいて、前記導体がバイアスラインを兼ね、前
記高周波抵抗の値を実測しその変化から前記外部磁場を
検出し、前記導体に流す直流バイアス電流により発生す
るバイアス磁場によって前記外部磁場の極性の検出を可
能とすることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドは高周
波抵抗が大きな磁場依存性を示すため、MRヘッドとし
ての感度が良好で、S/N比が非常に高い。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例を示す模式的斜視図で
あり、一対の電極部3を有する導体ライン1の表面に、
軟磁性体2が積層された構造を成している。4は導体ラ
インに電流を供給するリード線、5は記録媒体、6は記
録媒体5から発生した磁場である。このような構造を持
つMRヘッドの電極部3に周波数fの電流を流した時の
抵抗R(f)は、
【0012】
【数2】 R(f)=R0 (f)+ΔRmag (f) (2) で表される。ここで、R0 (f)は軟磁性体が積層され
ていない導体ライン1のみの抵抗、ΔRmag (f)は軟
磁性体が積層されたことによる抵抗の増加分である。R
0 (f)は周波数が1GHz以下では、ほとんど周波数
に依存せず一定値となる。一方、軟磁性体では、高周波
域で比透磁率の虚数部μ’’(f)が大きくなり、
【0013】
【数3】 ΔRmag (f)∝f・μ’’(f) (3) の関係により、ΔRmag (f)は大きくなる。軟磁性体
に外部磁場を印加していくと、μ’’(f)は徐々に小
さくなり、印加磁場の大きさが軟磁性体の異方性磁場に
比べ十分大きな値となると、遂にはμ’’(f)は零と
なる。従って、図1のMRヘッドのS/Nは、 ΔR
mag (f)/R0 (f) で表されることになる。R0
(f)は小さく、ΔRmag (f)は高周波域において非
常に大きな値となるため、このMRヘッドは非常に大き
な感度およびS/N比を持つことになる。
【0014】以下に具体例を示す。導体として膜厚1μ
mのCuを、軟磁性体として膜厚0.1μmのNiFe
合金を使用した場合、図1に示す形状のMRヘッドにお
ける高周波抵抗R(f)の周波数fの依存性を図2に示
す。実線がR(f)、破線がR0 (f)である。周波数
の上昇に伴い、R(f)は増加する。特に、NiFe合
金の強磁性共鳴周波数である750MHz付近において
μ’’(f)が急増するため、(3)式に従いR(f)
は最大値をとる。750MHzでのR(f)の磁場Hの
依存性を図3に示す。外部磁場零の時に5.80Ωであ
る抵抗値は、外部磁場の増加と共に急激に低下し、Ni
Fe合金の異方性磁場5 0eより十分大きな外部磁場
である30 0eでは、0.65Ωにまで低下する。こ
の実験では、R0 =0.65Ω、ΔRmag =5.80−
0.65=5.15Ωであり、S/N比はΔRmag /R
0 =5.15/0.65=7.9と非常に高い値とな
る。
【0015】なお、本発明によるMRヘッドでは、導体
ライン1に直流バイアス電流を流し、直流バイアス電流
が軟磁性体部につくるバイアス磁場によって、R(f)
−H曲線(図3参照)上の動作点を移動させ、記録媒体
の磁場の極性を認識することを可能にし、およびR
(f)の勾配が最大となる点へ動作周波数を移動させる
ことにより、感度を向上させることが可能となる。この
際、従来のMRヘッドでは図4に示すようにバイアス用
の導体ラインが必要であったが、本発明のMRヘッドで
は、導体ライン1がバイアス用導体ラインを兼ねるた
め、部品構成が簡略化される。
【0016】また、本発明のMRヘッドでは、導体およ
び軟磁性体の膜厚を厚くすることにより、R0 を下げ、
ΔRmag を上げることができるため、これらの膜厚を適
当に設定することにより、感度、S/N比をさらに向上
させることが可能である。この際、軟磁性体の膜厚を厚
くすると、渦電流損失のために強磁性共鳴周波数より低
い周波数で軟磁性体の有効体積が減少してしまう。渦電
流損失を回避するためには、強磁性共鳴周波数における
表皮深さより薄くした軟磁性体からなる層と、非磁性絶
縁体とからなる層とを互いに積層した多層構造によって
軟磁性体部を構成することが効果的である。
【0017】さらに、軟磁性体2はその形状によって感
じる反磁場の大きさが異なり、例えば、図1では軟磁性
体の高さWm の方向に大きな反磁場を感じると、MRヘ
ッドの感度は著しく低下することになる。図1におい
て、記録媒体からの磁場を最も感度良く検出するために
は、反磁場の影響を無視できるように、軟磁性体2の形
状をWm >Lm (軟磁性体の幅)、Wm >Tm (軟磁性
体の厚み)を満たす短冊状とすることが必要である。
【0018】以上より明らかなように、本発明のMRヘ
ッドは従来のMRヘッドに比べ、感度およびS/N比が
高い、また磁場の極性を認識するための機能をもたせる
際、部品構成が簡略化されるという改善がある。
【0019】なお、図1において軟磁性体2は、導体ラ
イン1の表面に直接接触して積層されているが、他の実
施例として、軟磁性体を導体表面に非磁性体を介して設
けたMRヘッドも、図1のMRヘッドと同様の機能を有
する。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による磁気
抵抗効果型磁気ヘッドは、高周波抵抗が大きな磁場依存
性を示すため、MRヘッドとしての感度、S/Nが非常
に高いという利点がある。また、導体ラインがバイアス
用導体ラインを兼ねているため、磁場の極性を認識する
ための機能をもたせる場合、部品構成が簡略化されると
いう利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの実施例を
示す模式的斜視図である。
【図2】本発明の磁気抵抗型磁気ヘッドにおける高周波
抵抗の周波数依存性の一例を示す特性図である。
【図3】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおける高
周波抵抗の磁場依存性の一例を示す特性図である。
【図4】従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一例を示す
模式的斜視図である。
【符号の説明】
1 導体ライン 2 軟磁性体 3 電極部 4 リード線 5 記録媒体 6 磁場 7 磁気抵抗素子部 8 リード線 9 磁化方向 10 電流方向 11 記録媒体 12 導体ライン

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極を両端に有する導体の表面
    に、軟磁性体が直接あるいは非磁性体を介して配設され
    ている磁気抵抗素子の前記一対の電極に高周波電流が印
    加されたとき、前記磁気抵抗素子の高周波抵抗が外部磁
    場に応じて変化することに基づいて前記外部磁場を検出
    する磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、前記導体がバ
    イアスラインを兼ね、前記高周波抵抗の値を実測しその
    変化から前記外部磁場を検出し、前記導体に流す直流バ
    イアス電流により発生するバイアス磁場によって前記外
    部磁場の極性の検出を可能とすることを特徴とする磁気
    抵抗効果型磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記軟磁性体が、強磁性共鳴周波数にお
    ける表皮深さよりも薄い軟磁性体層と非磁性絶縁体層を
    交互に積層させてなることを特徴とする請求項1記載の
    磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
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