JP2860233B2 - 巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置 - Google Patents
巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる巨大磁気抵抗
効果膜を用いた磁気記録再生装置に係り、特に高い記録
密度を有する磁気記録再生装置に関するものである。
効果膜を用いた磁気記録再生装置に係り、特に高い記録
密度を有する磁気記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平２−６１５７２号公報に
は、中間層で分離した少なくとも２枚の強磁性薄膜から
なる磁場センサが記載されている。この磁場センサは、
外部磁場の作用の有無で両強磁性薄膜の磁化方向が一方
向に反平行になる材料から構成され、強磁性層と中間層
の界面でスピン方向に依存する電子散乱が生じることを
利用して高感度で外部磁場を検出する。
は、中間層で分離した少なくとも２枚の強磁性薄膜から
なる磁場センサが記載されている。この磁場センサは、
外部磁場の作用の有無で両強磁性薄膜の磁化方向が一方
向に反平行になる材料から構成され、強磁性層と中間層
の界面でスピン方向に依存する電子散乱が生じることを
利用して高感度で外部磁場を検出する。
【０００３】また、特開平２−２３６８１号公報には磁
気抵抗効果を有する強磁性膜と電気伝導度の高い金属導
体薄膜とを交互に積層した多層膜からなることを特徴と
する磁気抵抗効果素子に関する記載がある。
気抵抗効果を有する強磁性膜と電気伝導度の高い金属導
体薄膜とを交互に積層した多層膜からなることを特徴と
する磁気抵抗効果素子に関する記載がある。
【０００４】さらにＥＰ４９０６０８Ａ２では、間に非
磁性層を挟んだ第１の強磁性膜と第２の強磁性膜から構
成された、いわゆる巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気セ
ンサについて記載されている。この巨大磁気抵抗効果膜
の第１および第２の強磁性膜の磁化方向は、外部磁界を
受けないゼロ磁界の場合に、互いに直交している。外部
磁界を受けた場合、第１および第２の強磁性膜の磁化回
転方向がそれぞれことなることから、巨大磁気抵抗効果
膜に抵抗変化が生じる。外部磁界を検出する場合には、
巨大磁気抵抗効果膜に電流を流し、抵抗変化を検出す
る。この際、通電する電流の方向に注意する必要がある
ことが記載されている。
磁性層を挟んだ第１の強磁性膜と第２の強磁性膜から構
成された、いわゆる巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気セ
ンサについて記載されている。この巨大磁気抵抗効果膜
の第１および第２の強磁性膜の磁化方向は、外部磁界を
受けないゼロ磁界の場合に、互いに直交している。外部
磁界を受けた場合、第１および第２の強磁性膜の磁化回
転方向がそれぞれことなることから、巨大磁気抵抗効果
膜に抵抗変化が生じる。外部磁界を検出する場合には、
巨大磁気抵抗効果膜に電流を流し、抵抗変化を検出す
る。この際、通電する電流の方向に注意する必要がある
ことが記載されている。
【０００５】特に、ＥＰ４９０６０８Ａ２に記載されて
いるような巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサは、
これまでの１枚の磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサと
比較して、高い検出感度が得られることから注目されて
いる。
いるような巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサは、
これまでの１枚の磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサと
比較して、高い検出感度が得られることから注目されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにＥＰ４９
０６０８Ａ２のような巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気
センサは、１枚の磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサと
比較して高い検出感度が得られるが、実際の磁気記録再
生装置を構成した場合には、理論上予想されているほど
大きな検出感度が得られず、実用機を実現するには至っ
ていない。
０６０８Ａ２のような巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気
センサは、１枚の磁気抵抗効果膜を用いた磁気センサと
比較して高い検出感度が得られるが、実際の磁気記録再
生装置を構成した場合には、理論上予想されているほど
大きな検出感度が得られず、実用機を実現するには至っ
ていない。
【０００７】本発明は、巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁
気記録再生装置であって、従来よりも高い検出感度を提
供することを目的とする。
気記録再生装置であって、従来よりも高い検出感度を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者等は、従来の巨大
磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置において、十
分な検出感度が得られない原因について検討した。
磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置において、十
分な検出感度が得られない原因について検討した。
【０００９】まず、従来の巨大磁気抵抗効果膜の基本構
成および動作を簡単に説明する。巨大磁気抵抗効果膜
は、非磁性膜を間に挟んで積層された第１の強磁性膜お
よび第２の強磁性膜と、第１の強磁性膜に積層された反
強磁性膜と、測定電流を流すための一対の電極とを備え
た構成である。巨大磁気抵抗効果膜は、適当な基板によ
り支持される。
成および動作を簡単に説明する。巨大磁気抵抗効果膜
は、非磁性膜を間に挟んで積層された第１の強磁性膜お
よび第２の強磁性膜と、第１の強磁性膜に積層された反
強磁性膜と、測定電流を流すための一対の電極とを備え
た構成である。巨大磁気抵抗効果膜は、適当な基板によ
り支持される。
【００１０】第１の強磁性膜、第２の強磁性膜および非
磁性膜は、それぞれ導電性の材料で構成され、電極から
供給された電流は、これら３膜を流れる。また、第１の
強磁性膜および第２の強磁性膜は、磁化方向が直交する
ように形成されている。反強磁性膜と第１の強磁性膜と
は、反強磁性膜と強磁性膜との間に働く磁気的な結合力
によって結合しており、この結合によって第１の強磁性
膜の磁化方向は、固定されている。一方、第２の強磁性
膜の磁化方向は、記録媒体の磁界を受けると回転する。
磁性膜は、それぞれ導電性の材料で構成され、電極から
供給された電流は、これら３膜を流れる。また、第１の
強磁性膜および第２の強磁性膜は、磁化方向が直交する
ように形成されている。反強磁性膜と第１の強磁性膜と
は、反強磁性膜と強磁性膜との間に働く磁気的な結合力
によって結合しており、この結合によって第１の強磁性
膜の磁化方向は、固定されている。一方、第２の強磁性
膜の磁化方向は、記録媒体の磁界を受けると回転する。
【００１１】したがって、記録媒体の磁界を受けると、
第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向
とは、非直交状態となる。これにより、巨大磁気抵抗効
果膜の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化を、電
極から流れる電流によって電気的に検出することによっ
て、記録媒体の磁界を検出する。第１の強磁性膜の磁化
方向を固定するための反強磁性膜の代わりに、保磁力の
大きな強磁性膜（硬磁性膜）を用いることもできる。
第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向
とは、非直交状態となる。これにより、巨大磁気抵抗効
果膜の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化を、電
極から流れる電流によって電気的に検出することによっ
て、記録媒体の磁界を検出する。第１の強磁性膜の磁化
方向を固定するための反強磁性膜の代わりに、保磁力の
大きな強磁性膜（硬磁性膜）を用いることもできる。
【００１２】発明者らは、このような基本構成の従来の
巨大磁気抵抗効果膜で、高い検出感度が得られない原因
が、巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流の電流磁界が
第２の強磁性膜の磁化方向を回転させてしまい、記録媒
体の磁界の検出を妨げていることにあることを見出し
た。
巨大磁気抵抗効果膜で、高い検出感度が得られない原因
が、巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流の電流磁界が
第２の強磁性膜の磁化方向を回転させてしまい、記録媒
体の磁界の検出を妨げていることにあることを見出し
た。
【００１３】そこで、本発明では、巨大磁気抵抗効果膜
を用いた磁気記録再生装置の高検出感度を提供するとい
う目的を達成するために、第２の強磁性膜の磁化方向
を、磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流
れていない状態において、第１の強磁性膜の磁化方向と
非直交となる方向にするものである。そして、検出電流
の大きさを定める電流強度設定手段を配置し、巨大磁気
抵抗効果膜を流れる検出電流の電流磁界の大きさが、磁
気ディスクの磁界を受けない状態の第２の強磁性膜の磁
化方向を、第１の強磁性膜の磁化方向と直交させる大き
さとなるように検出電流の大きさを定める。
を用いた磁気記録再生装置の高検出感度を提供するとい
う目的を達成するために、第２の強磁性膜の磁化方向
を、磁気ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流
れていない状態において、第１の強磁性膜の磁化方向と
非直交となる方向にするものである。そして、検出電流
の大きさを定める電流強度設定手段を配置し、巨大磁気
抵抗効果膜を流れる検出電流の電流磁界の大きさが、磁
気ディスクの磁界を受けない状態の第２の強磁性膜の磁
化方向を、第１の強磁性膜の磁化方向と直交させる大き
さとなるように検出電流の大きさを定める。
【００１４】第１の強磁性膜の磁化方向を、磁気ディス
クの磁界を受けない状態において、第２の強磁性膜の磁
化方向と非直交状態にするためには、第１の強磁性膜と
第２の強磁性膜との間の磁気的な結合を制御することに
よって達成できる。
クの磁界を受けない状態において、第２の強磁性膜の磁
化方向と非直交状態にするためには、第１の強磁性膜と
第２の強磁性膜との間の磁気的な結合を制御することに
よって達成できる。
【００１５】ここで、巨大磁気抵抗効果膜の第１の強磁
性膜と第２の強磁性膜との間に働く結合について説明す
る。この結合とは、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜と
の間にはたらく、互いの磁化の方向をそろえようとする
力のことである。この力を磁界の強さで表わしたものを
結合磁界と称する。
性膜と第２の強磁性膜との間に働く結合について説明す
る。この結合とは、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜と
の間にはたらく、互いの磁化の方向をそろえようとする
力のことである。この力を磁界の強さで表わしたものを
結合磁界と称する。
【００１６】発明者らは、巨大磁気抵抗効果膜における
上記結合は、次の３つの現象の和で表わされること見出
した。第１は、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間
で、非磁性膜を介して生じる磁気的な結合現象である。
この結合は、両強磁性膜および導電膜の材料、厚さ、製
法で決まる。第２は、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜
との間の静磁的な結合である。これは膜の端部から漏れ
出す磁界の作用であり、両強磁性膜の磁化の量、導電膜
の厚さ、さらに素子の形状、特に幅で決まる。
上記結合は、次の３つの現象の和で表わされること見出
した。第１は、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との間
で、非磁性膜を介して生じる磁気的な結合現象である。
この結合は、両強磁性膜および導電膜の材料、厚さ、製
法で決まる。第２は、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜
との間の静磁的な結合である。これは膜の端部から漏れ
出す磁界の作用であり、両強磁性膜の磁化の量、導電膜
の厚さ、さらに素子の形状、特に幅で決まる。
【００１７】第３は、上述のように巨大磁気抵抗効果膜
を流れる検出電流による磁界によって、第１および第２
の強磁性膜が受ける作用現象である。第２の強磁性膜
は、この巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流による磁
界の影響を受けて、上述のように磁化方向が回転してし
まう。第１の強磁性膜は、磁化方向固定膜と磁気的に強
く結合しており、この第１の強磁性膜と磁化方向固定膜
との結合は、巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生
装置で用いる１０6〜１０7Ａ／ｃｍ2の電流で生じる磁
界から受ける力では変化しないため、第１の強磁性膜の
磁化方向が検出電流の磁界から受ける作用はほとんど無
視できる。
を流れる検出電流による磁界によって、第１および第２
の強磁性膜が受ける作用現象である。第２の強磁性膜
は、この巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流による磁
界の影響を受けて、上述のように磁化方向が回転してし
まう。第１の強磁性膜は、磁化方向固定膜と磁気的に強
く結合しており、この第１の強磁性膜と磁化方向固定膜
との結合は、巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生
装置で用いる１０6〜１０7Ａ／ｃｍ2の電流で生じる磁
界から受ける力では変化しないため、第１の強磁性膜の
磁化方向が検出電流の磁界から受ける作用はほとんど無
視できる。
【００１８】従来の技術においては、この第３の現象が
存在することについての記載が全くなく、第３の現象を
考慮することにより検出感度を向上させるための手段も
何ら施されていなかった。
存在することについての記載が全くなく、第３の現象を
考慮することにより検出感度を向上させるための手段も
何ら施されていなかった。
【００１９】本発明では、上述の３つの現象を考慮する
ことにより、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との結合
は、以下のように表わされる。
ことにより、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜との結合
は、以下のように表わされる。
【００２０】 Ｈtotal＝Ｈmag＋Ｈshunt＋Ｈcurr……（１） ただし、Ｈtotalは、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜
との間の全体の結合磁界、Ｈmagは、上述の第１の現象
による磁気的な結合磁界、Ｈshuntは、第２の現象によ
る静磁的な結合磁界、Ｈcurrは、第３の現象による検出
電流で生じる結合磁界を表わす。
との間の全体の結合磁界、Ｈmagは、上述の第１の現象
による磁気的な結合磁界、Ｈshuntは、第２の現象によ
る静磁的な結合磁界、Ｈcurrは、第３の現象による検出
電流で生じる結合磁界を表わす。
【００２１】また、発明者らによれば、Ｈmag、
Ｈshunt、Ｈcurrは、それぞれ以下のような数式で表わ
される。
Ｈshunt、Ｈcurrは、それぞれ以下のような数式で表わ
される。
【００２２】 Ｈmag∝Ｊmag／Ｍ2／ｔ2 ……（２） Ｈshunt∝−ｔ1／ｈMR×Ｍ1×Ｍ1ｔ1／Ｍ2ｔ2 ……（３） Ｈcurr∝ｉ（ｔ1＋ｔ0） ……（４） ただし、Ｊmagは、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜と
の間の交換相互作用エネルギー、 Ｍ1、Ｍ2は、それぞ
れ第１の強磁性膜、第２の強磁性膜の磁束密度、ｔ1、
ｔ2、ｔ0は、それぞれ第１の強磁性膜、第２の強磁性
膜、非磁性膜の厚さ、ｈMRは、巨大磁気抵抗効果膜の
幅、ｉは、巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流の電流
密度を表わす。
の間の交換相互作用エネルギー、 Ｍ1、Ｍ2は、それぞ
れ第１の強磁性膜、第２の強磁性膜の磁束密度、ｔ1、
ｔ2、ｔ0は、それぞれ第１の強磁性膜、第２の強磁性
膜、非磁性膜の厚さ、ｈMRは、巨大磁気抵抗効果膜の
幅、ｉは、巨大磁気抵抗効果膜を流れる検出電流の電流
密度を表わす。
【００２３】したがって、本発明において、第１の強磁
性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを、磁気
ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていな
い状態において、非直交状態にするためには、巨大磁気
抵抗効果膜を製造する前にＨtotal＝Ｈmag＋Ｈshunt≠
０を満たすように、Ｊmag、Ｍ1、Ｍ2。ｔ1、ｔ2、ｔ0、
ｈMRを設計することにより制御できる。
性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを、磁気
ディスクの磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていな
い状態において、非直交状態にするためには、巨大磁気
抵抗効果膜を製造する前にＨtotal＝Ｈmag＋Ｈshunt≠
０を満たすように、Ｊmag、Ｍ1、Ｍ2。ｔ1、ｔ2、ｔ0、
ｈMRを設計することにより制御できる。
【００２４】
【作用】巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置
において、高感度に磁気ディスクの磁界を検出するため
には、磁気ディスクからの磁界を受けていない状態にお
いて、Ｈtotalをゼロにする（第１の強磁性膜の磁化方
向と第２の強磁性膜の磁化方向とを直交状態にする）必
要がある。上述の数式（１）は、本発明で扱う巨大磁気
抵抗効果膜のバイアス特性を定性的によく表わしてい
る。すなわち、磁気ディスクからの磁界を受けていない
状態において、Ｈtotalをゼロにする（第１の強磁性膜
の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを直交状態に
する）ためには、検出電流を考慮する必要があるを示し
ている。したがって、本発明では、高感度の検出を行う
ためには、検出電流ゼロもしくは微少通電時のバイアス
特性Ｈtotal＝Ｈmag＋Ｈshunt≠０（第１の強磁性膜の
磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを直交状態にす
る）とし、検出電流の通電によってはじめてＨtotalを
ゼロとなるような大きさの検出電流を電流強度設定手段
によって設定する。
において、高感度に磁気ディスクの磁界を検出するため
には、磁気ディスクからの磁界を受けていない状態にお
いて、Ｈtotalをゼロにする（第１の強磁性膜の磁化方
向と第２の強磁性膜の磁化方向とを直交状態にする）必
要がある。上述の数式（１）は、本発明で扱う巨大磁気
抵抗効果膜のバイアス特性を定性的によく表わしてい
る。すなわち、磁気ディスクからの磁界を受けていない
状態において、Ｈtotalをゼロにする（第１の強磁性膜
の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを直交状態に
する）ためには、検出電流を考慮する必要があるを示し
ている。したがって、本発明では、高感度の検出を行う
ためには、検出電流ゼロもしくは微少通電時のバイアス
特性Ｈtotal＝Ｈmag＋Ｈshunt≠０（第１の強磁性膜の
磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向とを直交状態にす
る）とし、検出電流の通電によってはじめてＨtotalを
ゼロとなるような大きさの検出電流を電流強度設定手段
によって設定する。
【００２５】本発明に係る巨大磁気抵抗効果膜は、巨大
磁気抵抗効果膜に流す検出電流の電流密度を変化させる
ことにより出力−磁界特性が変化する。これは上で述べ
たように巨大磁気抵抗効果膜を流れる電流が作る磁界に
よるものである。検出電流が作る磁界は電流密度と共に
増大するために、出力−磁界特性のシフト量も電流密度
と共に増大する。また、検出電流が作る磁界は、電流の
流れる方向によって異なり、電流の方向を逆転させると
磁界に対する出力−磁界特性のシフトの方向も逆転す
る。このような出力特性の電流密度によるシフトは、第
１の強磁性膜と第２の強磁性膜の磁化の結合の種類にか
かわらず起こる。全体の結合磁界は、数式（１）に示し
たように、３つの結合磁界Ｈmag、Ｈshunt、Ｈcurrの総
和となる。本発明の求むるところは、この総和をゼロと
せしめることである。
磁気抵抗効果膜に流す検出電流の電流密度を変化させる
ことにより出力−磁界特性が変化する。これは上で述べ
たように巨大磁気抵抗効果膜を流れる電流が作る磁界に
よるものである。検出電流が作る磁界は電流密度と共に
増大するために、出力−磁界特性のシフト量も電流密度
と共に増大する。また、検出電流が作る磁界は、電流の
流れる方向によって異なり、電流の方向を逆転させると
磁界に対する出力−磁界特性のシフトの方向も逆転す
る。このような出力特性の電流密度によるシフトは、第
１の強磁性膜と第２の強磁性膜の磁化の結合の種類にか
かわらず起こる。全体の結合磁界は、数式（１）に示し
たように、３つの結合磁界Ｈmag、Ｈshunt、Ｈcurrの総
和となる。本発明の求むるところは、この総和をゼロと
せしめることである。
【００２６】その手段として、巨大磁気抵抗効果膜を構
成する材料、膜厚、形状、作製法を制御することによ
り、Ｈmag＋Ｈshunt≠０とする（検出電流および外部磁
界が加わっていない状態で、第１の強磁性膜の磁化方向
と第２の強磁性膜の磁化方向とを非直交状態とする）。
このとき、Ｈmag＋Ｈshuntの値は、検出電流で生じるＨ
currの大きさと打消あうように定める必要があるため、
検出電流の大きさが予め定まっている場合にはこれに合
わせて定める。例えば、従来、巨大磁気抵抗効果膜に流
す電流密度は、約１×１０6Ａ／ｃｍ2以上であり、Ｈ
currは、１ Ｏｅ以上となる。従って、約１×１０6Ａ
／ｃｍ2以上の検出電流を用いる場合には、検出電流を
流す方向に応じて、Ｈmag＋Ｈshuntを１ Ｏｅ以上もし
くは−１ Ｏｅ以下にする。これにより結合磁界の総和
をゼロとすることができる。
成する材料、膜厚、形状、作製法を制御することによ
り、Ｈmag＋Ｈshunt≠０とする（検出電流および外部磁
界が加わっていない状態で、第１の強磁性膜の磁化方向
と第２の強磁性膜の磁化方向とを非直交状態とする）。
このとき、Ｈmag＋Ｈshuntの値は、検出電流で生じるＨ
currの大きさと打消あうように定める必要があるため、
検出電流の大きさが予め定まっている場合にはこれに合
わせて定める。例えば、従来、巨大磁気抵抗効果膜に流
す電流密度は、約１×１０6Ａ／ｃｍ2以上であり、Ｈ
currは、１ Ｏｅ以上となる。従って、約１×１０6Ａ
／ｃｍ2以上の検出電流を用いる場合には、検出電流を
流す方向に応じて、Ｈmag＋Ｈshuntを１ Ｏｅ以上もし
くは−１ Ｏｅ以下にする。これにより結合磁界の総和
をゼロとすることができる。
【００２７】電流の通電方向については、通電しない状
態における第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜
の磁化方向が、反平行の成分を有する状態か平行成分を
有する状態かによって変えれば良い。すなわち、通電し
ない状態における第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の結
合磁界の符号が、正（平行成分を有する状態）か負（反
平行成分を有する状態）かに応じて、この結合磁界を打
ち消す方向の磁界を発生するように電流の通電方向を変
える。
態における第１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜
の磁化方向が、反平行の成分を有する状態か平行成分を
有する状態かによって変えれば良い。すなわち、通電し
ない状態における第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の結
合磁界の符号が、正（平行成分を有する状態）か負（反
平行成分を有する状態）かに応じて、この結合磁界を打
ち消す方向の磁界を発生するように電流の通電方向を変
える。
【００２８】
【実施例】本発明の一実施例として、本発明に係る巨大
磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドを適用した磁気ディ
スク装置２００について、図２を用いて説明する。図２
は、磁気ディスク装置２００の概略構造を示す斜視図で
ある。
磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドを適用した磁気ディ
スク装置２００について、図２を用いて説明する。図２
は、磁気ディスク装置２００の概略構造を示す斜視図で
ある。
【００２９】この磁気ディスク装置２００は、等間隔で
一軸（スピンドル２０２）上に積層された複数の磁気デ
ィスク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０
４ｅと、スピンドル２０２を駆動するモ−タ２０３と、
リニアアクチュエ−タを構成する移動可能なキャリッジ
２０６と、これを駆動するボイスコイルモ−タ２１３
と、これらを支持するベ−ス２０１とを備えて構成され
る。ボイスコイルモータ２１３は、マグネット２０８お
よびボイスコイル２０７で構成される。
一軸（スピンドル２０２）上に積層された複数の磁気デ
ィスク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０
４ｅと、スピンドル２０２を駆動するモ−タ２０３と、
リニアアクチュエ−タを構成する移動可能なキャリッジ
２０６と、これを駆動するボイスコイルモ−タ２１３
と、これらを支持するベ−ス２０１とを備えて構成され
る。ボイスコイルモータ２１３は、マグネット２０８お
よびボイスコイル２０７で構成される。
【００３０】また、磁気ディスク制御装置等の上位装置
２１２から送出される信号に従ってボイスコイルモ−タ
２１３を制御するボイスコイルモ−タ制御回路２０９を
備えている。
２１２から送出される信号に従ってボイスコイルモ−タ
２１３を制御するボイスコイルモ−タ制御回路２０９を
備えている。
【００３１】また、上位装置２１２から送られてきたデ
−タを、書き込み方式に対応して、磁気ヘッドに流すべ
き電流に変換する機能と、磁気ディスク２０４ａ等から
送られてきたデ−タを増幅し、ディジタル信号に変換す
る機能とを持つライト／リ−ド回路２１０と、このライ
ト／リ−ド回路２１０のリ−ド回路に接続され、巨大磁
気抵抗効果膜に流れる電流を制御する電流制御回路２１
４と、このライト／リ−ド回路２１０、ボイスコイルモ
ータ制御回路２０９、および上位装置２１２を接続する
ためのインタフェース２１１とを備えている。
−タを、書き込み方式に対応して、磁気ヘッドに流すべ
き電流に変換する機能と、磁気ディスク２０４ａ等から
送られてきたデ−タを増幅し、ディジタル信号に変換す
る機能とを持つライト／リ−ド回路２１０と、このライ
ト／リ−ド回路２１０のリ−ド回路に接続され、巨大磁
気抵抗効果膜に流れる電流を制御する電流制御回路２１
４と、このライト／リ−ド回路２１０、ボイスコイルモ
ータ制御回路２０９、および上位装置２１２を接続する
ためのインタフェース２１１とを備えている。
【００３２】次に、この磁気ディスク装置２００の動作
を、読みだしの場合を例として説明する。上位装置２１
２から、インタ−フェイス２１１を介して、ボイスコイ
ルモ−タ制御回路２０９に読み出し指示があると、ボイ
スコイルモ−タ制御回路２０９からの制御電流によっ
て、ボイスコイルモ−タ２１３がキャリッジ２０６を動
作させ、指示されたデ−タが記憶されているトラックの
位置に、磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ等を高速で移
動させ、正確に位置付けする。この位置付けは、ボイス
コイルモ−タ制御回路２０９と接続されている位置決め
用磁気ヘッド２０５ｂが、磁気ディスク２０４ｃ上の位
置を検出して提供し、デ−タ用磁気ヘッド２０５ａの位
置制御を行なうことによって行なわれる。また、ベ−ス
２０１に支持されたモ−タ２０３は、スピンドル２０２
に取り付けた直径３．５インチの複数の磁気ディスク２
０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅを回
転させる。
を、読みだしの場合を例として説明する。上位装置２１
２から、インタ−フェイス２１１を介して、ボイスコイ
ルモ−タ制御回路２０９に読み出し指示があると、ボイ
スコイルモ−タ制御回路２０９からの制御電流によっ
て、ボイスコイルモ−タ２１３がキャリッジ２０６を動
作させ、指示されたデ−タが記憶されているトラックの
位置に、磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ等を高速で移
動させ、正確に位置付けする。この位置付けは、ボイス
コイルモ−タ制御回路２０９と接続されている位置決め
用磁気ヘッド２０５ｂが、磁気ディスク２０４ｃ上の位
置を検出して提供し、デ−タ用磁気ヘッド２０５ａの位
置制御を行なうことによって行なわれる。また、ベ−ス
２０１に支持されたモ−タ２０３は、スピンドル２０２
に取り付けた直径３．５インチの複数の磁気ディスク２
０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅを回
転させる。
【００３３】次に、ライト／リ−ド回路２１０からの信
号からに従って、指示された所定の磁気ヘッドを選択
し、指示された領域の先頭位置を検出後、磁気ディスク
上のデ−タ信号を読みだす。この読みだしは、ライト／
リ−ド回路２１０に接続されているデ−タ用磁気ヘッド
２０５ａが，磁気ディスク２０４ｄとの間で信号の授受
を行なうことにより行なわれる。この時、図１に示すよ
うに、再生波形１０１は、波形解析回路１０２により、
出力や対称性が解析される。この解析値をもとに電流設
定回路２１４において最適電流値が設定され、ライト／
リ−ド回路を通して磁気ヘッドに最適電流値の電流が通
電される。最適電流値で再生した波形は、再度ライト／
リ−ド回路２１０により観測でき、再度波形解析回路１
０２により出力や対称性が設定を満足しているか否か確
認することができる。
号からに従って、指示された所定の磁気ヘッドを選択
し、指示された領域の先頭位置を検出後、磁気ディスク
上のデ−タ信号を読みだす。この読みだしは、ライト／
リ−ド回路２１０に接続されているデ−タ用磁気ヘッド
２０５ａが，磁気ディスク２０４ｄとの間で信号の授受
を行なうことにより行なわれる。この時、図１に示すよ
うに、再生波形１０１は、波形解析回路１０２により、
出力や対称性が解析される。この解析値をもとに電流設
定回路２１４において最適電流値が設定され、ライト／
リ−ド回路を通して磁気ヘッドに最適電流値の電流が通
電される。最適電流値で再生した波形は、再度ライト／
リ−ド回路２１０により観測でき、再度波形解析回路１
０２により出力や対称性が設定を満足しているか否か確
認することができる。
【００３４】本発明では、磁気ヘッド２０５ａ等を、非
磁性膜を間に挟んだ配置された第１および第２の強磁性
膜や、第１の強磁性膜の磁化を固定する反強磁性膜によ
り構成される巨大磁気抵抗効果膜によって構成してい
る。この場合、磁気ディスクの一部に、基準となる信号
を記録した基準トラックを設け、磁気ヘッドで電流密度
を１×１０6〜１×１０8Ａ／ｃｍ2の範囲で変化させた
場合の再生波形を測定し、その時の正方向の出力のピー
ク値であるＶｐ及び負方向の出力のピーク値であるＶｎ
を測定する。上記電流密度の範囲内でＶｐとＶｎの値が
ほぼ等しくなるかどうかで波形の対称性を評価し、また
ＶｐやＶｎの値が良い対称性を保ちながら高い値を示
し、その経時変化がないことを確認して設定電流を決定
する。
磁性膜を間に挟んだ配置された第１および第２の強磁性
膜や、第１の強磁性膜の磁化を固定する反強磁性膜によ
り構成される巨大磁気抵抗効果膜によって構成してい
る。この場合、磁気ディスクの一部に、基準となる信号
を記録した基準トラックを設け、磁気ヘッドで電流密度
を１×１０6〜１×１０8Ａ／ｃｍ2の範囲で変化させた
場合の再生波形を測定し、その時の正方向の出力のピー
ク値であるＶｐ及び負方向の出力のピーク値であるＶｎ
を測定する。上記電流密度の範囲内でＶｐとＶｎの値が
ほぼ等しくなるかどうかで波形の対称性を評価し、また
ＶｐやＶｎの値が良い対称性を保ちながら高い値を示
し、その経時変化がないことを確認して設定電流を決定
する。
【００３５】高性能磁気ディスク装置としては、磁気デ
ィスク上の面記録密度は１平方インチ当たり５０メガビ
ット以上、線記録密度は１インチ当たり２５キロビット
以上、トラック密度は１インチ当たり２０００トラック
以上であることが望ましい。下記の本発明に係る巨大磁
気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドは、磁壁を生じない結
果、バルクハウゼンノイズが無く、強磁性単層の磁気抵
抗効果膜に比べ高感度であるので、このヘッドを使用し
て磁気ディスク装置を作製することによって、記録密度
が１平方インチ当たり６００メガビット以上である磁気
ディスク装置を作製することができる。
ィスク上の面記録密度は１平方インチ当たり５０メガビ
ット以上、線記録密度は１インチ当たり２５キロビット
以上、トラック密度は１インチ当たり２０００トラック
以上であることが望ましい。下記の本発明に係る巨大磁
気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドは、磁壁を生じない結
果、バルクハウゼンノイズが無く、強磁性単層の磁気抵
抗効果膜に比べ高感度であるので、このヘッドを使用し
て磁気ディスク装置を作製することによって、記録密度
が１平方インチ当たり６００メガビット以上である磁気
ディスク装置を作製することができる。
【００３６】上記構成の磁気抵抗効果膜の場合には、高
電流密度における出力-磁界特性は低電流密度の場合に
比べ磁界に対してシフトする。このため高出力を得るた
めにはあらかじめシフト量を考慮して膜構成を設定する
必要がある。即ち、高出力の対称性のよい再生波形を得
るためには、導電膜と上記導電膜を介して形成した二つ
の強磁性膜の膜厚については、使用する電流密度の値か
ら推定されるシフト量分だけあらかじめシフトしてある
値に設定すれば良い。従って本発明で用いる反強磁性膜
のシート状膜の磁化曲線はゼロ磁界において二つの強磁
性膜は反強磁性的結合あるいは強磁性的結合を示し、結
合の種類により電流の方向を変え、電流設定回路の設定
電流値において電流の作る磁界によって出力の対称性を
高める。ここで反強磁性的結合とは、二つの強磁性膜の
磁化方向が反平行な成分を有する状態を表わし、強磁性
的結合とは、二つの強磁性膜の磁化方向が平行な成分を
有する状態を表わすものとする。
電流密度における出力-磁界特性は低電流密度の場合に
比べ磁界に対してシフトする。このため高出力を得るた
めにはあらかじめシフト量を考慮して膜構成を設定する
必要がある。即ち、高出力の対称性のよい再生波形を得
るためには、導電膜と上記導電膜を介して形成した二つ
の強磁性膜の膜厚については、使用する電流密度の値か
ら推定されるシフト量分だけあらかじめシフトしてある
値に設定すれば良い。従って本発明で用いる反強磁性膜
のシート状膜の磁化曲線はゼロ磁界において二つの強磁
性膜は反強磁性的結合あるいは強磁性的結合を示し、結
合の種類により電流の方向を変え、電流設定回路の設定
電流値において電流の作る磁界によって出力の対称性を
高める。ここで反強磁性的結合とは、二つの強磁性膜の
磁化方向が反平行な成分を有する状態を表わし、強磁性
的結合とは、二つの強磁性膜の磁化方向が平行な成分を
有する状態を表わすものとする。
【００３７】次に、本発明の磁気ディスク装置２００の
磁気ヘッド２０５ａから２０５ｄとして用いることので
きる、巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドについて
説明する。
磁気ヘッド２０５ａから２０５ｄとして用いることので
きる、巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドについて
説明する。
【００３８】図５に、本発明に係る巨大磁気抵抗効果膜
を用いた磁気ヘッド５０を示す。図５は、磁気ディスク
に対向する面から見た断面図を示している。
を用いた磁気ヘッド５０を示す。図５は、磁気ディスク
に対向する面から見た断面図を示している。
【００３９】図５の磁気ヘッド５０は、ジルコニアなど
のセラミクス基板１上に、順に、下部シ−ルド膜２、下
部ギャップ膜３、反強磁性膜４、第１の強磁性膜５、非
磁性膜６、第２の強磁性膜７を積層されている。第２の
強磁性膜７の中央部上には、絶縁膜８が形成され、絶縁
膜８の両側には、一対の導電性反強磁性膜９が配置され
ている。さらに、この導電性反強磁性膜９上には、それ
ぞれ電極膜１０が形成され、上記各膜を覆うように、上
部ギャップ膜１１が積層され、さらに、この上部ギャッ
プ膜１１の上側に形成される上部シ−ルド膜１２が積層
されている。
のセラミクス基板１上に、順に、下部シ−ルド膜２、下
部ギャップ膜３、反強磁性膜４、第１の強磁性膜５、非
磁性膜６、第２の強磁性膜７を積層されている。第２の
強磁性膜７の中央部上には、絶縁膜８が形成され、絶縁
膜８の両側には、一対の導電性反強磁性膜９が配置され
ている。さらに、この導電性反強磁性膜９上には、それ
ぞれ電極膜１０が形成され、上記各膜を覆うように、上
部ギャップ膜１１が積層され、さらに、この上部ギャッ
プ膜１１の上側に形成される上部シ−ルド膜１２が積層
されている。
【００４０】このうち、反強磁性膜４、第１の強磁性膜
５、非磁性膜６、第２の強磁性膜７、絶縁膜８、反強磁
性膜９および電極１０を巨大磁気抵抗効果素子と称す。
５、非磁性膜６、第２の強磁性膜７、絶縁膜８、反強磁
性膜９および電極１０を巨大磁気抵抗効果素子と称す。
【００４１】次に、上述の各膜、各層の作用、材料など
を説明する。
を説明する。
【００４２】上部シ−ルド膜１２、下部シ−ルド膜１２
は、第２の強磁性膜７に信号以外の磁界が影響するのを
防止し、磁気ヘッド５０の信号分解能を高める作用を行
なう。その材料は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＣｏ合金、Ｃｏ
系の非晶質合金等の軟磁性薄膜であり、その膜厚は約
０．５〜３μmである。
は、第２の強磁性膜７に信号以外の磁界が影響するのを
防止し、磁気ヘッド５０の信号分解能を高める作用を行
なう。その材料は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＣｏ合金、Ｃｏ
系の非晶質合金等の軟磁性薄膜であり、その膜厚は約
０．５〜３μmである。
【００４３】上部シ−ルド膜１２、下部シールド膜２に
隣接する上部ギャップ膜および下部ギャップ膜１１、３
は、巨大磁気抵抗効果素子と、上部及び下部シ−ルド膜
１２、２を電気的、磁気的に隔離する作用をし、ガラ
ス、アルミナなどの非磁性、絶縁物などで構成される。
上部、下部ギャップ膜１１、３の膜厚は、磁気ヘッド５
０の再生分解能に影響するため、磁気ディスク装置に望
まれる記録密度に依存し、通常０．４〜０．１μｍの範
囲にある。
隣接する上部ギャップ膜および下部ギャップ膜１１、３
は、巨大磁気抵抗効果素子と、上部及び下部シ−ルド膜
１２、２を電気的、磁気的に隔離する作用をし、ガラ
ス、アルミナなどの非磁性、絶縁物などで構成される。
上部、下部ギャップ膜１１、３の膜厚は、磁気ヘッド５
０の再生分解能に影響するため、磁気ディスク装置に望
まれる記録密度に依存し、通常０．４〜０．１μｍの範
囲にある。
【００４４】導電性反強磁性膜９の膜厚は、５〜１０ｎ
ｍの範囲にある。導電性反強磁性膜９はＦｅＭｎ合金あ
るいはＦｅＭｎＮｉ合金などが用いられる。
ｍの範囲にある。導電性反強磁性膜９はＦｅＭｎ合金あ
るいはＦｅＭｎＮｉ合金などが用いられる。
【００４５】絶縁膜８は、第２の強磁性膜７上における
導電性反強磁性膜９および電極１０の実質的な間隔を決
定している。絶縁膜８の幅は０．１〜１０μmの範囲に
ある。絶縁膜８はガラス、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化
シリコン（ＳｉＯ2）、チタニア（ＴｉＯ2）、ハフニア
（ＨｆＯ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、カ−ボン（ｃ）
等で構成されるのが良い。
導電性反強磁性膜９および電極１０の実質的な間隔を決
定している。絶縁膜８の幅は０．１〜１０μmの範囲に
ある。絶縁膜８はガラス、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化
シリコン（ＳｉＯ2）、チタニア（ＴｉＯ2）、ハフニア
（ＨｆＯ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、カ−ボン（ｃ）
等で構成されるのが良い。
【００４６】第１及び第２の強磁性膜５，７はＮｉＦｅ
合金、ＮｉＣｏ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金のような軟磁性
膜で形成される。その膜厚は１〜１０ｎｍである。ま
た、第２の強磁性膜７の中で絶縁膜８の真下となる部分
は、感磁部と称され、この部分で磁気ディスクからの磁
気的信号の読み取りを行なう。
合金、ＮｉＣｏ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金のような軟磁性
膜で形成される。その膜厚は１〜１０ｎｍである。ま
た、第２の強磁性膜７の中で絶縁膜８の真下となる部分
は、感磁部と称され、この部分で磁気ディスクからの磁
気的信号の読み取りを行なう。
【００４７】第１及び第２の強磁性膜５，７で挾まれた
非磁性膜６は膜厚１〜５ｎｍであり、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ
などが用いられる。電極膜１０は、第１及び第２の強磁
性膜５，７に十分な電流、たとえば１×１０6〜１×１
０8Ａ／ｃｍ2を流すため、通常、電気抵抗が小さいＣ
ｕ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｔａなどの薄膜が用いられる。
非磁性膜６は膜厚１〜５ｎｍであり、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ
などが用いられる。電極膜１０は、第１及び第２の強磁
性膜５，７に十分な電流、たとえば１×１０6〜１×１
０8Ａ／ｃｍ2を流すため、通常、電気抵抗が小さいＣ
ｕ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｔａなどの薄膜が用いられる。
【００４８】反強磁性膜４は、外部磁界に対する安定
度、ブロッキング温度、作製の容易さから、反強磁性酸
化ニッケル（ＮｉＯ）か保磁力が２０ Ｏｅ以上のＣｏ
Ｐｔ強磁性膜で構成される。
度、ブロッキング温度、作製の容易さから、反強磁性酸
化ニッケル（ＮｉＯ）か保磁力が２０ Ｏｅ以上のＣｏ
Ｐｔ強磁性膜で構成される。
【００４９】電極１０から供給された検出電流は、反強
磁性膜９を介して、第１の強磁性膜５、非磁性膜６、第
２の強磁性膜７の３膜を流れる。第１の強磁性膜５およ
び第２の強磁性膜７は、磁気ディスクの磁界を受けてい
ない状態で、電極１０からながれた電流による磁界を受
けると、磁化方向が直交するように、電流が流れない状
態では、磁化方向が非直交状態となるように形成されて
いる。反強磁性膜４と第１の強磁性膜５とは、反強磁性
膜と強磁性膜との間に働く磁気的な結合力によって結合
しており、この結合によって第１の強磁性膜の磁化方向
は、固定されている。
磁性膜９を介して、第１の強磁性膜５、非磁性膜６、第
２の強磁性膜７の３膜を流れる。第１の強磁性膜５およ
び第２の強磁性膜７は、磁気ディスクの磁界を受けてい
ない状態で、電極１０からながれた電流による磁界を受
けると、磁化方向が直交するように、電流が流れない状
態では、磁化方向が非直交状態となるように形成されて
いる。反強磁性膜４と第１の強磁性膜５とは、反強磁性
膜と強磁性膜との間に働く磁気的な結合力によって結合
しており、この結合によって第１の強磁性膜の磁化方向
は、固定されている。
【００５０】一方、第２の強磁性膜７の磁化方向は、固
定されていないため、磁気ディスクの磁界を受けると回
転する。
定されていないため、磁気ディスクの磁界を受けると回
転する。
【００５１】したがって、電流が流れた状態で磁気ディ
スクの磁界を受けると、第１の強磁性膜５の磁化方向と
第２の強磁性膜７の磁化方向とは、非直交状態となる。
これにより、巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化す
る。この電気抵抗の変化を、ライト／リード回路２１０
が検出することによって、磁気ディスクの磁界を検出す
る。
スクの磁界を受けると、第１の強磁性膜５の磁化方向と
第２の強磁性膜７の磁化方向とは、非直交状態となる。
これにより、巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化す
る。この電気抵抗の変化を、ライト／リード回路２１０
が検出することによって、磁気ディスクの磁界を検出す
る。
【００５２】第１の強磁性膜５の磁化方向と、第２の強
磁性膜７の磁化方向とを、磁気ディスクの磁界を受け
ず、かつ、電極１０から電流を流さない状態で、必要な
角度をなす非直交状態にするためには、上述の数式
（１）、（２）、（３）、（４）を用いて、構成材料、
膜厚、形状を予め計算により求めておき、これに基づい
て、以下の手順で製造する。
磁性膜７の磁化方向とを、磁気ディスクの磁界を受け
ず、かつ、電極１０から電流を流さない状態で、必要な
角度をなす非直交状態にするためには、上述の数式
（１）、（２）、（３）、（４）を用いて、構成材料、
膜厚、形状を予め計算により求めておき、これに基づい
て、以下の手順で製造する。
【００５３】次に、磁気ヘッド５０の製造方法について
説明する。尚、下記の薄膜形成方法及びパタ−ニング方
法は、スパッタリング法やエッチング、フォトリソグラ
フィ法を用いた。
説明する。尚、下記の薄膜形成方法及びパタ−ニング方
法は、スパッタリング法やエッチング、フォトリソグラ
フィ法を用いた。
【００５４】最初に、下部シ−ルド膜２とするＮｉＦｅ
合金を２μmの厚さに形成し、その後、その上部に下部
ギャップ膜３とするアルミナを０．３μmの厚さに形成
する。そしてこの下部シ−ルド膜２の端部は基板面に対
して傾斜するように加工する。これは下部磁気シ−ルド
膜２を覆う形に形成される電極１０が、下部シ−ルド膜
２の端部で断線するのを防止するためである。
合金を２μmの厚さに形成し、その後、その上部に下部
ギャップ膜３とするアルミナを０．３μmの厚さに形成
する。そしてこの下部シ−ルド膜２の端部は基板面に対
して傾斜するように加工する。これは下部磁気シ−ルド
膜２を覆う形に形成される電極１０が、下部シ−ルド膜
２の端部で断線するのを防止するためである。
【００５５】次に、下部ギャップ膜３の上側に２〜１０
０ｎｍの反強磁性膜あるいは高保磁力の強磁性膜４を形
成する。この上に磁気的に結合した第１強磁性膜５と、
非磁性膜６を介して作製した第２の強磁性膜７があり、
第１及び第２の強磁性膜５，７の磁化は、強磁性的（平
行な成分を有する状態）あるいは反強磁性的（反平行な
成分を有する状態）に結合している。第２の強磁性膜７
の上には非磁性絶縁膜８をイオンミリング法によって形
成する。この非磁性絶縁膜８の両端に導電性反強磁性膜
９をスパッタリング法で作製し、第１強磁性膜５，非磁
性膜６、第２の強磁性膜７、導電性反強磁性膜９を図５
のように一括加工する。その後電極１０を金とチタンの
２層膜で形成した後、加工し、さらにその上部に上部ギ
ャップ膜１１とするアルミナを０．３μｍの厚さに形成
し、保護膜としてアルミナを形成し、磁気ヘッド５０の
作成を完了する。
０ｎｍの反強磁性膜あるいは高保磁力の強磁性膜４を形
成する。この上に磁気的に結合した第１強磁性膜５と、
非磁性膜６を介して作製した第２の強磁性膜７があり、
第１及び第２の強磁性膜５，７の磁化は、強磁性的（平
行な成分を有する状態）あるいは反強磁性的（反平行な
成分を有する状態）に結合している。第２の強磁性膜７
の上には非磁性絶縁膜８をイオンミリング法によって形
成する。この非磁性絶縁膜８の両端に導電性反強磁性膜
９をスパッタリング法で作製し、第１強磁性膜５，非磁
性膜６、第２の強磁性膜７、導電性反強磁性膜９を図５
のように一括加工する。その後電極１０を金とチタンの
２層膜で形成した後、加工し、さらにその上部に上部ギ
ャップ膜１１とするアルミナを０．３μｍの厚さに形成
し、保護膜としてアルミナを形成し、磁気ヘッド５０の
作成を完了する。
【００５６】図３に磁気ヘッド５０の磁気抵抗効果素子
を一様な交流磁界中に配置し、得られる電気抵抗値の変
化を出力（電圧ΔＶ）として測定した結果を示す。
を一様な交流磁界中に配置し、得られる電気抵抗値の変
化を出力（電圧ΔＶ）として測定した結果を示す。
【００５７】磁気抵抗効果素子の第１および第２の強磁
性膜５、７間の結合は、上述の数式（１）、（２）、
（３）、（４）を用いた関係で表わされる。したがって
磁界がゼロにおける結合磁界の値は、検出電流の電流密
度によって異なってくる。実施例の磁気ヘッドに通電し
て出力−磁界曲線を観測すると、電流密度の値により前
記出力−磁界曲線がシフトすることが観測される。これ
は電流が作るバイアス磁界によるものである。すなわ
ち、図１１に示すように、巨大磁気抵抗効果素子を流れ
る電流によって磁界が生じ、この磁界がバイアス効果を
生じるのである。ただし、図１１に示した巨大磁気抵抗
効果膜では、反強磁性膜４を絶縁体のＮｉＯで形成して
いるので、電流は第１の強磁性膜５、非磁性膜６、第２
の強磁性膜７を流れるが、バイアス効果は、反強磁性膜
４を導電性材料で構成した場合と同様に生じる。
性膜５、７間の結合は、上述の数式（１）、（２）、
（３）、（４）を用いた関係で表わされる。したがって
磁界がゼロにおける結合磁界の値は、検出電流の電流密
度によって異なってくる。実施例の磁気ヘッドに通電し
て出力−磁界曲線を観測すると、電流密度の値により前
記出力−磁界曲線がシフトすることが観測される。これ
は電流が作るバイアス磁界によるものである。すなわ
ち、図１１に示すように、巨大磁気抵抗効果素子を流れ
る電流によって磁界が生じ、この磁界がバイアス効果を
生じるのである。ただし、図１１に示した巨大磁気抵抗
効果膜では、反強磁性膜４を絶縁体のＮｉＯで形成して
いるので、電流は第１の強磁性膜５、非磁性膜６、第２
の強磁性膜７を流れるが、バイアス効果は、反強磁性膜
４を導電性材料で構成した場合と同様に生じる。
【００５８】従って、従来のように通電せずに測定した
第１および第２の磁性膜間の結合がゼロになるように巨
大磁気抵抗効果膜を形成した場合には、通電によって電
流バイアスが付加されゼロ磁界からみた出力の対称性が
悪くなり、電流密度が高くなると磁界ゼロ近傍における
出力の磁界感度も低下する。磁気抵抗効果型ヘッドの磁
気抵抗効果膜に流す電流密度は通常１×１０6Ａ／ｃｍ2
以上であるから、通電しないときの強磁性膜間の結合磁
界は、１×１０6Ａ／ｃｍ2以上の電流で生じる結合磁界
の約１ Ｏｅ以上にすることが望ましい。結合磁界は、
使用する電流密度の値に応じて、磁気抵抗効果膜を構成
する各膜の膜厚や結晶配向性等を制御して設定値にする
ことが必要である。
第１および第２の磁性膜間の結合がゼロになるように巨
大磁気抵抗効果膜を形成した場合には、通電によって電
流バイアスが付加されゼロ磁界からみた出力の対称性が
悪くなり、電流密度が高くなると磁界ゼロ近傍における
出力の磁界感度も低下する。磁気抵抗効果型ヘッドの磁
気抵抗効果膜に流す電流密度は通常１×１０6Ａ／ｃｍ2
以上であるから、通電しないときの強磁性膜間の結合磁
界は、１×１０6Ａ／ｃｍ2以上の電流で生じる結合磁界
の約１ Ｏｅ以上にすることが望ましい。結合磁界は、
使用する電流密度の値に応じて、磁気抵抗効果膜を構成
する各膜の膜厚や結晶配向性等を制御して設定値にする
ことが必要である。
【００５９】このように、本実施例の磁気ヘッドにおい
ては、通電せず、かつ、磁気ディスクの磁界を受けてい
ない状態で、第１、第２の強磁性膜５、７間の結合がゼ
ロではない（磁化方向が非直交状態）ように、形成する
必要がある。すなわち、第１、および第２の強磁性膜
５、７の磁化方向が、平行あるいは反平行の成分をもつ
ように設計する。
ては、通電せず、かつ、磁気ディスクの磁界を受けてい
ない状態で、第１、第２の強磁性膜５、７間の結合がゼ
ロではない（磁化方向が非直交状態）ように、形成する
必要がある。すなわち、第１、および第２の強磁性膜
５、７の磁化方向が、平行あるいは反平行の成分をもつ
ように設計する。
【００６０】図３の出力（ΔＶ）−磁界（Ｈ）曲線にお
いて、ΔＶの磁界に対する傾斜が最大となる直線部分の
中点における磁界をＨ＊、この直線部分の延長線とベー
スラインとの交点における磁界をＨｓとする。そして、
電極１０から供給する電流密度を変えたときのＨ＊及び
Ｈｓの変化を図４に示す。図４に示すようにＨ＊及びＨ
ｓは電流密度に対してほぼ直線的に変化する。これは第
図３に示すような出力（ΔＶ）−磁界（Ｈ）曲線が電流
密度と共にシフトしていることを示している。
いて、ΔＶの磁界に対する傾斜が最大となる直線部分の
中点における磁界をＨ＊、この直線部分の延長線とベー
スラインとの交点における磁界をＨｓとする。そして、
電極１０から供給する電流密度を変えたときのＨ＊及び
Ｈｓの変化を図４に示す。図４に示すようにＨ＊及びＨ
ｓは電流密度に対してほぼ直線的に変化する。これは第
図３に示すような出力（ΔＶ）−磁界（Ｈ）曲線が電流
密度と共にシフトしていることを示している。
【００６１】また、電流の極性を変えると両者の値は、
逆方向にシフトし、かつ電流密度に比例することが分か
る。図４に示すような関係は、検出電流の作るバイアス
磁界で説明できる。この結果から電流密度を適正値に設
定することにより、Ｈ＊やＨｓを制御できる。本実施例
のヘッドの場合には、磁気抵抗効果素子に通電しない場
合には、H＊が−１３ Ｏｅであり、第１の強磁性膜５
の磁化方向と第２の強磁性膜７の磁化方向とが反平行な
成分を有することを示している。この磁気抵抗効果膜に
−２×１０7Ａ／ｃｍ2の電流を付加するとH＊はほぼゼ
ロとなり、この電流密度で再生波形を調べれば、図１に
示すような対称性のよい波形が得られる。したがって、
この磁気抵抗効果膜の最適電流値は−２×１０7Ａ／ｃ
ｍ2である。このような、この電流密度の設定は、あら
かじめ磁気ディスク上に記録された基準信号を用いて、
図１の回路系を用いて行われる。電流設定回路２１４
は、公知の信号処理回路、例えば、ツーレベルスライサ
等を用いて波形高さＶｐ，Ｖｎを得る。
逆方向にシフトし、かつ電流密度に比例することが分か
る。図４に示すような関係は、検出電流の作るバイアス
磁界で説明できる。この結果から電流密度を適正値に設
定することにより、Ｈ＊やＨｓを制御できる。本実施例
のヘッドの場合には、磁気抵抗効果素子に通電しない場
合には、H＊が−１３ Ｏｅであり、第１の強磁性膜５
の磁化方向と第２の強磁性膜７の磁化方向とが反平行な
成分を有することを示している。この磁気抵抗効果膜に
−２×１０7Ａ／ｃｍ2の電流を付加するとH＊はほぼゼ
ロとなり、この電流密度で再生波形を調べれば、図１に
示すような対称性のよい波形が得られる。したがって、
この磁気抵抗効果膜の最適電流値は−２×１０7Ａ／ｃ
ｍ2である。このような、この電流密度の設定は、あら
かじめ磁気ディスク上に記録された基準信号を用いて、
図１の回路系を用いて行われる。電流設定回路２１４
は、公知の信号処理回路、例えば、ツーレベルスライサ
等を用いて波形高さＶｐ，Ｖｎを得る。
【００６２】また、通電しないときのH＊の値が、図４
の場合とは異なり、＋１ Ｏｅ以上の場合には、最適電
流値は１×１０6Ａ／ｃｍ2以上となる。同一ウエハを用
いて磁気ヘッドを作製した場合であっても、Ｈ＊の値は
バラツキが生じることがあるが、上記のように磁気ディ
スク装置内に備えられた電流設定回路によって、個々
に、電流密度の値を再生波形の解析から適正値に設定す
ることができる。Ｈ＊やＨｓは、図１に示した再生波形
の形状に反映されるため、再生波形の出力（Ｖｐ及びＶ
ｎ）やべ−スライン、ノイズ、等が電流密度と共に変化
する。この再生波形の解析により、ある電流密度で出
力、出力の磁界感度、波形の対称性が適正となる。
の場合とは異なり、＋１ Ｏｅ以上の場合には、最適電
流値は１×１０6Ａ／ｃｍ2以上となる。同一ウエハを用
いて磁気ヘッドを作製した場合であっても、Ｈ＊の値は
バラツキが生じることがあるが、上記のように磁気ディ
スク装置内に備えられた電流設定回路によって、個々
に、電流密度の値を再生波形の解析から適正値に設定す
ることができる。Ｈ＊やＨｓは、図１に示した再生波形
の形状に反映されるため、再生波形の出力（Ｖｐ及びＶ
ｎ）やべ−スライン、ノイズ、等が電流密度と共に変化
する。この再生波形の解析により、ある電流密度で出
力、出力の磁界感度、波形の対称性が適正となる。
【００６３】また、本実施例に係る磁気ヘッドにおいて
は、第２の強磁性膜７と電極１０の間に反強磁性膜９が
介在している。この反強磁性膜９は、第２の強磁性膜７
の感磁部以外の磁壁移動を抑制する作用をする。感磁部
の長さ、即ちトラック幅は、一対の反強磁性膜９の間の
部分のうち、第２の強磁性膜７と直接接してしない部分
の間隔によって決まる。本実施例では、絶縁膜８を形成
することによって、このトラック幅を決定している。絶
縁膜８を形成する場合、絶縁膜８は、第２の強磁性膜７
と反強磁性膜９とが直接的な磁気交換結合を形成するの
を阻止する作用をする。第２の強磁性膜７と反強磁性膜
９が直接接している領域では、上記第２の強磁性膜と反
強磁性膜間にバイアス磁界を付与でき第２の強磁性膜に
磁壁が発生するのを抑制するので、磁壁の不規則な移動
が原因であるバルクハウゼンノイズを抑える作用をす
る。さらに、絶縁膜８は、電極１０から供給される電流
が感磁部のみに流れるようにする作用をする。
は、第２の強磁性膜７と電極１０の間に反強磁性膜９が
介在している。この反強磁性膜９は、第２の強磁性膜７
の感磁部以外の磁壁移動を抑制する作用をする。感磁部
の長さ、即ちトラック幅は、一対の反強磁性膜９の間の
部分のうち、第２の強磁性膜７と直接接してしない部分
の間隔によって決まる。本実施例では、絶縁膜８を形成
することによって、このトラック幅を決定している。絶
縁膜８を形成する場合、絶縁膜８は、第２の強磁性膜７
と反強磁性膜９とが直接的な磁気交換結合を形成するの
を阻止する作用をする。第２の強磁性膜７と反強磁性膜
９が直接接している領域では、上記第２の強磁性膜と反
強磁性膜間にバイアス磁界を付与でき第２の強磁性膜に
磁壁が発生するのを抑制するので、磁壁の不規則な移動
が原因であるバルクハウゼンノイズを抑える作用をす
る。さらに、絶縁膜８は、電極１０から供給される電流
が感磁部のみに流れるようにする作用をする。
【００６４】本発明では、トラック幅を決定するのに、
反強磁性膜９および電極１０よりも厚さの薄い絶縁膜８
を用いている。反強磁性膜９や電極１０は、上述のよう
な磁気的作用を行うため、あるいは抵抗の小さい電極と
しての効果を保持するために、その厚さが必然的に決ま
り、薄くすることはできない。厚い反強磁性膜９および
電極１０をリフトオフ法や、コリメータスパッタで加工
しても、加工精度は、膜厚が厚くなるほど悪くなる。従
来は絶縁膜８を用いていなかったため、トラック幅を精
度よく加工するのは困難であった。本発明では、反強磁
性膜９および電極１０よりも薄い絶縁膜８を配置し、こ
の薄い絶縁膜８を容易に精度よく加工して、これによっ
てトラック幅を決定しているため高精度にトラック幅を
形成することができる。
反強磁性膜９および電極１０よりも厚さの薄い絶縁膜８
を用いている。反強磁性膜９や電極１０は、上述のよう
な磁気的作用を行うため、あるいは抵抗の小さい電極と
しての効果を保持するために、その厚さが必然的に決ま
り、薄くすることはできない。厚い反強磁性膜９および
電極１０をリフトオフ法や、コリメータスパッタで加工
しても、加工精度は、膜厚が厚くなるほど悪くなる。従
来は絶縁膜８を用いていなかったため、トラック幅を精
度よく加工するのは困難であった。本発明では、反強磁
性膜９および電極１０よりも薄い絶縁膜８を配置し、こ
の薄い絶縁膜８を容易に精度よく加工して、これによっ
てトラック幅を決定しているため高精度にトラック幅を
形成することができる。
【００６５】図８は、本実施例の磁気ヘッド５０のオフ
トラック特性を示す。オフトラック特性は０．３μｍの
マイクロトラックを磁気ディスクに書き込んでおき、Ｍ
Ｒヘッドで再生しながらヘッド位置をディスク半径方向
にずらしていき、出力値を読み取ることにより求められ
る。ヘッド出力は出力の値をヘッド位置方向に積分した
値となる。本実施例では、トラック幅を１．５μｍとす
ることで図８のような特性を得ることができ、感磁部内
の感度分布は均一であることがわかる。
トラック特性を示す。オフトラック特性は０．３μｍの
マイクロトラックを磁気ディスクに書き込んでおき、Ｍ
Ｒヘッドで再生しながらヘッド位置をディスク半径方向
にずらしていき、出力値を読み取ることにより求められ
る。ヘッド出力は出力の値をヘッド位置方向に積分した
値となる。本実施例では、トラック幅を１．５μｍとす
ることで図８のような特性を得ることができ、感磁部内
の感度分布は均一であることがわかる。
【００６６】このように、本実施例の磁気ディスク装置
では、検出電流および外部磁界を加えない状態における
第１、第２の磁化方向を非直交状態とし、さらに、外部
磁界を加えない状態で、設定された検出電流を流した場
合、直交するように、検出電流の大きさを設定するもの
である。これにより、検出電流によって生じる磁界強度
による検出感度の低下を、防ぐことができるため、高感
度で外部磁界（磁気ディスクの磁界）を検出することが
できる。
では、検出電流および外部磁界を加えない状態における
第１、第２の磁化方向を非直交状態とし、さらに、外部
磁界を加えない状態で、設定された検出電流を流した場
合、直交するように、検出電流の大きさを設定するもの
である。これにより、検出電流によって生じる磁界強度
による検出感度の低下を、防ぐことができるため、高感
度で外部磁界（磁気ディスクの磁界）を検出することが
できる。
【００６７】また、本実施例の構造のヘッドを用いれ
ば、トラック幅の精度が高いため、検出感度が高い。ま
た、容易に、トラック幅の精度の高い磁気ヘッドを製造
する方法を提供できる。
ば、トラック幅の精度が高いため、検出感度が高い。ま
た、容易に、トラック幅の精度の高い磁気ヘッドを製造
する方法を提供できる。
【００６８】図６は、本発明の別の実施例の巨大磁気抵
抗効果素子を用いた磁気ヘッド６０の媒体対抗面からみ
た断面の拡大図である。図６の磁気ヘッド６０は、図５
の磁気ヘッド５０においてトラック幅を決定するための
非磁性絶縁膜８を用いていない磁気ヘッドであり、トラ
ック幅は反強磁性膜９の間隔で決定される。他の構成お
よび作用は、図５の磁気ヘッド５０と同様であるので説
明を省略する。
抗効果素子を用いた磁気ヘッド６０の媒体対抗面からみ
た断面の拡大図である。図６の磁気ヘッド６０は、図５
の磁気ヘッド５０においてトラック幅を決定するための
非磁性絶縁膜８を用いていない磁気ヘッドであり、トラ
ック幅は反強磁性膜９の間隔で決定される。他の構成お
よび作用は、図５の磁気ヘッド５０と同様であるので説
明を省略する。
【００６９】電極１０は、金とチタンの２層膜（図示せ
ず）で形成しており、さらにその上部に上部ギャップ膜
１１とするアルミナを０．３μｍの厚さに形成し、上部
シールド膜１２を形成し、磁気抵抗効果型ヘッド６０を
作成する。図６において反強磁性膜９はリフトオフ用の
マスクを形成後、コリメ−トスパッタ法を用いて形成す
る。
ず）で形成しており、さらにその上部に上部ギャップ膜
１１とするアルミナを０．３μｍの厚さに形成し、上部
シールド膜１２を形成し、磁気抵抗効果型ヘッド６０を
作成する。図６において反強磁性膜９はリフトオフ用の
マスクを形成後、コリメ−トスパッタ法を用いて形成す
る。
【００７０】本発明のさらに別の実施例の巨大磁気抵抗
効果素子を用いた磁気ヘッド７０を図７を用いて説明す
る。図７は、磁気ヘッド７０を磁気ディスクに対向する
面に垂直な面で切断した断面図である。
効果素子を用いた磁気ヘッド７０を図７を用いて説明す
る。図７は、磁気ヘッド７０を磁気ディスクに対向する
面に垂直な面で切断した断面図である。
【００７１】上述の実施例５０、６０は、磁気ディスク
との対向面に巨大磁気抵抗効果素子を露出する構成であ
ったが、図７では、磁気ディスクとの対向面から巨大磁
気抵抗効果素子（第１強磁性膜５、第２の強磁性膜７及
びその間の非磁性膜６）が離れて配置してある。巨大磁
気抵抗効果素子と磁気ディスクとの対向面との間には磁
性膜１４が形成されている。また、上部シールド膜１２
は、磁性膜１４と接触しており、この２膜により磁路が
形成される。この磁路に沿って、巨大磁気抵抗効果素子
が配置されており、磁気ヘッドの磁気ディスク対向面が
摩耗した場合でも磁気抵抗効果膜へのダメ−ジが少ない
構造となっている。また、上部シールド膜１２上には、
保護膜１３が配置されている。
との対向面に巨大磁気抵抗効果素子を露出する構成であ
ったが、図７では、磁気ディスクとの対向面から巨大磁
気抵抗効果素子（第１強磁性膜５、第２の強磁性膜７及
びその間の非磁性膜６）が離れて配置してある。巨大磁
気抵抗効果素子と磁気ディスクとの対向面との間には磁
性膜１４が形成されている。また、上部シールド膜１２
は、磁性膜１４と接触しており、この２膜により磁路が
形成される。この磁路に沿って、巨大磁気抵抗効果素子
が配置されており、磁気ヘッドの磁気ディスク対向面が
摩耗した場合でも磁気抵抗効果膜へのダメ−ジが少ない
構造となっている。また、上部シールド膜１２上には、
保護膜１３が配置されている。
【００７２】本実施例の第１の強磁性膜５や第２の強磁
性膜７及び非磁性膜６の膜厚は、１０ｎｍ以下であるた
め、摩耗や媒体対向面の環境の変化により膜の磁気特性
や構造が変化する可能性がある。このような欠点を解決
する手段の一つとして図７のような構成の磁気抵抗効果
型ヘッドが有効である。
性膜７及び非磁性膜６の膜厚は、１０ｎｍ以下であるた
め、摩耗や媒体対向面の環境の変化により膜の磁気特性
や構造が変化する可能性がある。このような欠点を解決
する手段の一つとして図７のような構成の磁気抵抗効果
型ヘッドが有効である。
【００７３】図９を用いて、本発明のさらに別の実施例
の巨大磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド８０につい
て説明する。このヘッドは、記録を行うための誘導型磁
気ヘッドと、再生のための巨大磁気抵抗効果膜を用いた
磁気ヘッドとを搭載したものである。このヘッドは、図
５の磁気ヘッド５０の構成とほぼ同様の巨大磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ヘッドのうえに、さらに、磁性膜２
７およびコイル２８からなる誘導型磁気ヘッドを積層し
たものである。巨大磁気抵抗効果素子の加工は、イオン
ミリングにより加工し、電極膜１０はリフトオフ法によ
り作製した。
の巨大磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド８０につい
て説明する。このヘッドは、記録を行うための誘導型磁
気ヘッドと、再生のための巨大磁気抵抗効果膜を用いた
磁気ヘッドとを搭載したものである。このヘッドは、図
５の磁気ヘッド５０の構成とほぼ同様の巨大磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ヘッドのうえに、さらに、磁性膜２
７およびコイル２８からなる誘導型磁気ヘッドを積層し
たものである。巨大磁気抵抗効果素子の加工は、イオン
ミリングにより加工し、電極膜１０はリフトオフ法によ
り作製した。
【００７４】つぎに、図９の磁気ヘッドを用いた磁気デ
ィスク装置８０００を図１０を用いて説明する。図１０
の磁気ディスク装置８０００は、ベース８００６上に、
２枚の磁気ディスク８００１、８００２を備え、ベース
裏面にヘッド駆動回路および信号処理回路８０１０と、
入出力インタフェース８０１１とを一体に納めている。
外部とは、３２ビットのバスライン８０１２で接続され
る。磁気ディスク８００１、８００２の両面には、図９
に示した、４個のヘッド８００３ａ、ｂ、ｃ、ｄが配置
されている。ヘッド８００３ａから８００３ｄを駆動す
るためのロータリアクチュエータ８００４と、その駆動
および制御回路、ディスク回転用スピンドル直結モータ
が搭載されている。
ィスク装置８０００を図１０を用いて説明する。図１０
の磁気ディスク装置８０００は、ベース８００６上に、
２枚の磁気ディスク８００１、８００２を備え、ベース
裏面にヘッド駆動回路および信号処理回路８０１０と、
入出力インタフェース８０１１とを一体に納めている。
外部とは、３２ビットのバスライン８０１２で接続され
る。磁気ディスク８００１、８００２の両面には、図９
に示した、４個のヘッド８００３ａ、ｂ、ｃ、ｄが配置
されている。ヘッド８００３ａから８００３ｄを駆動す
るためのロータリアクチュエータ８００４と、その駆動
および制御回路、ディスク回転用スピンドル直結モータ
が搭載されている。
【００７５】ディスク９００１、９００２の直径は、４
６ｍｍであり、データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍま
でを使用する。埋込サーボ方式を用い、サーボ面を有し
ないため高密度化が可能である。本装置は、小型コンピ
ュータの外部記録装置として直接接続が可能となってい
る。入出力インタフェースには、キャッシュメモリを搭
載し、転送速度が毎秒５〜２０メガバイトの範囲である
バスラインに対応する。また、外部にコントローラを置
き、本装置を複数台並列接続することにより、大容量の
磁気ディスク装置を構成することも可能である。
６ｍｍであり、データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍま
でを使用する。埋込サーボ方式を用い、サーボ面を有し
ないため高密度化が可能である。本装置は、小型コンピ
ュータの外部記録装置として直接接続が可能となってい
る。入出力インタフェースには、キャッシュメモリを搭
載し、転送速度が毎秒５〜２０メガバイトの範囲である
バスラインに対応する。また、外部にコントローラを置
き、本装置を複数台並列接続することにより、大容量の
磁気ディスク装置を構成することも可能である。
【００７６】上述したように、本実施例の巨大磁気抵抗
効果膜を用いた磁気ディスク装置では、外部磁界を受け
ない状態における第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の磁
化方向を、検出電流を流さない状態で非直交としし、検
出電流制御を流した状態で直交状態にすることにより、
検出感度を高めることが可能になり、これにより高記録
密度を実現することができる。
効果膜を用いた磁気ディスク装置では、外部磁界を受け
ない状態における第１の強磁性膜と第２の強磁性膜の磁
化方向を、検出電流を流さない状態で非直交としし、検
出電流制御を流した状態で直交状態にすることにより、
検出感度を高めることが可能になり、これにより高記録
密度を実現することができる。
【００７７】これに対し、従来の巨大磁気抵抗効果膜を
用いた磁気ディスク装置で、検出感度を高めることがで
きなかった理由について考察すると以下のようになる。
用いた磁気ディスク装置で、検出感度を高めることがで
きなかった理由について考察すると以下のようになる。
【００７８】ヨ−ロッパ特許第０４９０６０８Ａ２の磁
気抵抗効果型センサでは電極に電源とセンス回路がある
のみであり、磁気抵抗効果膜に流す電流に関しては磁化
方向を考慮して電流の向きを決めることが記載されてい
るのみであり、電流密度の最適値を設定するような回路
は設けられておらず、電流密度により、出力特性が変化
することは記載されていない。これは、電流による磁界
の影響について着目していなかったためであると思われ
る。
気抵抗効果型センサでは電極に電源とセンス回路がある
のみであり、磁気抵抗効果膜に流す電流に関しては磁化
方向を考慮して電流の向きを決めることが記載されてい
るのみであり、電流密度の最適値を設定するような回路
は設けられておらず、電流密度により、出力特性が変化
することは記載されていない。これは、電流による磁界
の影響について着目していなかったためであると思われ
る。
【００７９】また、上述の本実施例の磁気抵抗効果膜を
用いた磁気ヘッド５０では、トラック幅を容易に高精度
に製造することができる。
用いた磁気ヘッド５０では、トラック幅を容易に高精度
に製造することができる。
【００８０】これに対し、従来の巨大磁気抵抗効果膜を
用いた磁気ディスク装置で、トラック幅の精度が悪かっ
た理由について考察すると以下のようになる。
用いた磁気ディスク装置で、トラック幅の精度が悪かっ
た理由について考察すると以下のようになる。
【００８１】ヨ−ロッパ特許第０４９０６０８Ａ２の磁
気抵抗効果型センサでは、強磁性膜は、両端の高保磁力
の磁性膜や反強磁性膜の間に形成されている。この構成
では、あらかじめ、第一の強磁性膜を残したまま磁気抵
抗効果膜を所定の寸法にパタ−ニングした後に、上記第
一の強磁性膜の上に高保磁力の磁性膜や反強磁性膜を形
成しなければならない。従って、酸化物などによって汚
染された磁気抵抗効果膜中の第一の強磁性膜の表面や金
属層及び第二の強磁性膜の端部を、なんらかの方法でク
リ−ニングする必要があるが、金属膜及び第二の強磁性
膜の端部の酸化膜をクリ-ニングすることはトラック幅
精度を悪くし、端部をクリ-ニングすることは、工程上
複雑になり、さらに、これらの膜厚は薄いために、クリ
-ニングによって第二の強磁性膜、金属膜及び反強磁性
膜は損傷される恐れがある。その結果、磁気抵抗効果膜
の磁気特性は損なわれてしまう。またこの端部クリ-ニ
ングの程度が一定であれば良いが、変動した場合にはト
ラック幅の精度が悪くなるばかりでなく、出力特性にも
ばらつきが生じる。またクリ-ニングが弱いと酸化の程
度によりトラック幅が異なり、出力が変動する。したが
って、従来の磁気ヘッドは、高密度磁気記録用の磁気ヘ
ッドには適さないのである。
気抵抗効果型センサでは、強磁性膜は、両端の高保磁力
の磁性膜や反強磁性膜の間に形成されている。この構成
では、あらかじめ、第一の強磁性膜を残したまま磁気抵
抗効果膜を所定の寸法にパタ−ニングした後に、上記第
一の強磁性膜の上に高保磁力の磁性膜や反強磁性膜を形
成しなければならない。従って、酸化物などによって汚
染された磁気抵抗効果膜中の第一の強磁性膜の表面や金
属層及び第二の強磁性膜の端部を、なんらかの方法でク
リ−ニングする必要があるが、金属膜及び第二の強磁性
膜の端部の酸化膜をクリ-ニングすることはトラック幅
精度を悪くし、端部をクリ-ニングすることは、工程上
複雑になり、さらに、これらの膜厚は薄いために、クリ
-ニングによって第二の強磁性膜、金属膜及び反強磁性
膜は損傷される恐れがある。その結果、磁気抵抗効果膜
の磁気特性は損なわれてしまう。またこの端部クリ-ニ
ングの程度が一定であれば良いが、変動した場合にはト
ラック幅の精度が悪くなるばかりでなく、出力特性にも
ばらつきが生じる。またクリ-ニングが弱いと酸化の程
度によりトラック幅が異なり、出力が変動する。したが
って、従来の磁気ヘッドは、高密度磁気記録用の磁気ヘ
ッドには適さないのである。
【００８２】
【効果】このように、本発明によれば、検出電流による
結合磁界を考慮した構成をとることにより、検出感度の
高い、磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置を提供
することができる。
結合磁界を考慮した構成をとることにより、検出感度の
高い、磁気抵抗効果膜を用いた磁気記録再生装置を提供
することができる。
【図１】本発明の一実施例の磁気記録再生装置におい
て、検出電流の大きさの設定するための回路を示すブロ
ック図。
て、検出電流の大きさの設定するための回路を示すブロ
ック図。
【図２】図１の磁気記録再生装置の全体の構成を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図３】図２の磁気記録再生装置の磁気ヘッドの磁界−
出力の関係を示すグラフ。
出力の関係を示すグラフ。
【図４】図２の磁気記録再生装置の磁気ヘッドの検出電
流を変化させた場合の磁気特性の変化を示すグラフ。
流を変化させた場合の磁気特性の変化を示すグラフ。
【図５】図２の磁気記録再生装置に用いることのできる
磁気ヘッドの膜構成を示す断面図。
磁気ヘッドの膜構成を示す断面図。
【図６】図２の磁気記録再生装置に用いることのできる
別の磁気ヘッドの膜構成を示す断面図。
別の磁気ヘッドの膜構成を示す断面図。
【図７】図２の磁気記録再生装置に用いることのできる
さらに磁気ヘッドの膜構成を示す断面図。
さらに磁気ヘッドの膜構成を示す断面図。
【図８】図５の磁気ヘッドのオフトラック特性を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図９】図１０の磁気記録再生装置に用いられる磁気ヘ
ッドの膜構成を示す部分斜視図。
ッドの膜構成を示す部分斜視図。
【図１０】本発明の一実施例の磁気記録再生装置の構成
を示すための説明図。
を示すための説明図。
【図１１】図５の磁気ヘッドの巨大磁気抵抗効果素子に
加わる磁界および磁化方向を示す説明図。
加わる磁界および磁化方向を示す説明図。
１…基板、２…下部シールド膜、３…下部ギャップ膜、
４…反強磁性膜、５…第１の強磁性膜、６…非磁性膜、
７…第２の強磁性膜、８…絶縁膜、９…反強磁性膜、１
０…電極、１１…上部ギャップ膜、１２…上部シールド
膜、５０、６０、７０、８０…磁気ヘッド、２０４ａ、
２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ、２０４ｅ…磁気ディス
ク、２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ…磁気ヘ
ッド、２１０…ライト／リード回路、２１１…インター
フェース、２１２…上位装置、２１４…電流制御回路。
４…反強磁性膜、５…第１の強磁性膜、６…非磁性膜、
７…第２の強磁性膜、８…絶縁膜、９…反強磁性膜、１
０…電極、１１…上部ギャップ膜、１２…上部シールド
膜、５０、６０、７０、８０…磁気ヘッド、２０４ａ、
２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ、２０４ｅ…磁気ディス
ク、２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ…磁気ヘ
ッド、２１０…ライト／リード回路、２１１…インター
フェース、２１２…上位装置、２１４…電流制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 宏 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 福岡 弘継 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 府山 盛明 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 5/39
Claims (6)
- 【請求項１】導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟ん
で配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前
記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁
性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１
および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に検出電流
を流すための一対の電極膜とを有する巨大磁気抵抗効果
型磁気ヘッドであって、外部磁界を受けていないときの前記第２の強磁性膜の磁
化方向は、前記検出電流が流れている場合前記第１の強
磁性膜の磁化方向と直交する方向であり、前記検出電流
が流れていない場合前記第１の強磁性膜の磁化方向と非
直交の方向である ことを特徴とする巨大磁気抵抗効果型
磁気ヘッド。 - 【請求項２】請求項１において、前記一対の電極膜の間
には、トラック幅を定める絶縁膜が配置され、 前記絶縁膜の厚さは、前記電極膜の厚さより薄いことを
特徴とする巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド。 - 【請求項３】請求項１において、前記磁化方向固定膜、
第１の強磁性膜、非磁性膜、および、第２の強磁性膜
は、この順に積層され、 前記第２の強磁性膜の上には、その両端部に、前記第２
の強磁性膜の磁区を制御するための一対の磁区制御膜が
配置され、前記一対の電極膜は、前記一対の磁区制御膜
の上に配置され、 前記一対の磁区制御膜の間には、トラック幅を定める絶
縁膜が配置され、 前記絶縁膜の厚さは、前記磁区制御膜の厚さより薄いこ
とを特徴とする巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド。 - 【請求項４】巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッド
と、磁気ディスクを保持する保持手段と、前記磁気ディ
スクを回転させる駆動手段と、前記磁気ヘッドに検出電
流を供給し、前記巨大磁気抵抗効果膜の電気抵抗を検出
する電流供給手段とを有する磁気記録再生装置におい
て、 前記巨大磁気抵抗効果膜は、導電性の非磁性膜と、前記
非磁性膜を挟んで配置された導電性の第１および第２の
強磁性膜と、前記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、
前記第１の強磁性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定
膜と、前記第１および第２の強磁性膜ならびに前記非磁
性膜に前記電流供給手段から供給された検出電流を流す
ための一対の電極とを有し、 前記第２の強磁性膜の磁化方向は、前記磁気ディスクの
磁界を受けず、かつ、検出電流が流れていない状態にお
いて、前記第１の強磁性膜の磁化方向と実質的に非直交
の方向であり、 前記電流供給手段は、前記検出電流の大きさを定める電
流強度設定手段を有し、 前記電流強度設定手段は、前記巨大磁気抵抗効果膜を流
れる前記検出電流の電流磁界の大きさが、前記磁気ディ
スクの磁界を受けない状態の前記第２の強磁性膜の磁化
方向を、前記第１の強磁性膜の磁化方向と実質的に直交
させる大きさとなるように前記検出電流の大きさを定め
ることを特徴とする磁気記録再生装置。 - 【請求項５】請求項４において、前記磁気ディスクの磁
界を受けず、かつ、検出電流が流れていない状態におけ
る、前記第２の強磁性膜の磁化方向は、第１の強磁性膜
の磁化方向と平行または反平行の成分を有し、 前記平行または反平行の成分による第１の強磁性膜と第
２の強磁性膜との磁気的な結合は、１ Ｏｅ以上である
ことを特徴とする磁気記録再生装置。 - 【請求項６】導電性の非磁性膜と、前記非磁性膜を挟ん
で配置された導電性の第１および第２の強磁性膜と、前
記第１の強磁性膜と磁気的に結合して、前記第１の強磁
性膜の磁化方向を固定する磁化方向固定膜と、前記第１
および第２の強磁性膜ならびに前記非磁性膜に検出電流
を流すための一対の電極とを有する巨大磁気抵抗効果膜
を用いた外部磁界の検出方法であって、 前記巨大磁気抵抗効果膜が外部の磁界を受けず、かつ、
検出電流を流さない状態において、前記第２の強磁性膜
の磁化方向と前記第１の強磁性膜の磁化方向とが実質的
に非直交であるように、前記第２の強磁性膜の磁化方向
が予め形成された巨大磁気抵抗効果膜を用意し、 前記巨大磁気抵抗効果膜が外部の磁界を受けず、かつ、
検出電流を流した状態で、前記第２の強磁性膜の磁化方
向と前記第１の強磁性膜の磁化方向とが実質的に直交す
る大きさの電流磁界を発生する検出電流を、前記一対の
電極間に供給し、 この検出電流を用いて、外部磁場による前記巨大磁気抵
抗効果膜の電気抵抗の変化を検出することにより、前記
外部磁界を検出する方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5224705A JP2860233B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置 |
| US08/303,111 US5563752A (en) | 1993-09-09 | 1994-09-08 | Magnetic recording and reproducing device using a giant magnetoresistive film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5224705A JP2860233B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0778314A JPH0778314A (ja) | 1995-03-20 |
| JP2860233B2 true JP2860233B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=16817959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5224705A Expired - Lifetime JP2860233B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5563752A (ja) |
| JP (1) | JP2860233B2 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6001430A (en) * | 1994-09-08 | 1999-12-14 | Nec Corporation | Magnetoresistance effect film and production process thereof |
| JP2738312B2 (ja) * | 1994-09-08 | 1998-04-08 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 |
| JP3574186B2 (ja) * | 1994-09-09 | 2004-10-06 | 富士通株式会社 | 磁気抵抗効果素子 |
| JP3367230B2 (ja) * | 1994-10-25 | 2003-01-14 | ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 | 位置検出装置 |
| JP2748876B2 (ja) * | 1995-01-27 | 1998-05-13 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果膜 |
| US5818684A (en) * | 1995-09-13 | 1998-10-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Shield type magnetoresistive head arranged for weakening of a galvano-current magnetic field |
| JPH0983039A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
| EP0818038B1 (en) * | 1996-01-31 | 2003-06-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic head with magnetoresistive sensor, and scanning device provided with the magnetic head |
| US5696655A (en) * | 1996-07-30 | 1997-12-09 | Nec Research Institute, Inc. | Self-biasing non-magnetic giant magnetoresistance |
| JP3291208B2 (ja) | 1996-10-07 | 2002-06-10 | アルプス電気株式会社 | 磁気抵抗効果型センサおよびその製造方法とそのセンサを備えた磁気ヘッド |
| JPH10340430A (ja) | 1997-06-10 | 1998-12-22 | Fujitsu Ltd | スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記憶装置 |
| US6061210A (en) * | 1997-09-22 | 2000-05-09 | International Business Machines Corporation | Antiparallel pinned spin valve with high magnetic stability |
| US6038107A (en) * | 1997-10-27 | 2000-03-14 | International Business Machines Corporation | Antiparallel-pinned spin valve sensor |
| JP3799168B2 (ja) * | 1998-08-20 | 2006-07-19 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 磁気記録再生装置 |
| US6542342B1 (en) * | 1998-11-30 | 2003-04-01 | Nec Corporation | Magnetoresistive effect transducer having longitudinal bias layer directly connected to free layer |
| US6201671B1 (en) * | 1998-12-04 | 2001-03-13 | International Business Machines Corporation | Seed layer for a nickel oxide pinning layer for increasing the magnetoresistance of a spin valve sensor |
| US6198608B1 (en) | 1999-03-18 | 2001-03-06 | Read-Rite Corporation | MR sensor with blunt contiguous junction and slow-milling-rate read gap |
| US6762910B1 (en) | 1999-06-03 | 2004-07-13 | Western Digital (Fremont), Inc. | Data storage and retrieval apparatus with thin film read head having inset extra gap insulation layer and method of fabrication |
| US6295187B1 (en) | 1999-06-29 | 2001-09-25 | International Business Machines Corporation | Spin valve sensor with stable antiparallel pinned layer structure exchange coupled to a nickel oxide pinning layer |
| JP3891540B2 (ja) * | 1999-10-25 | 2007-03-14 | キヤノン株式会社 | 磁気抵抗効果メモリ、磁気抵抗効果メモリに記録される情報の記録再生方法、およびｍｒａｍ |
| US6801408B1 (en) | 2000-11-02 | 2004-10-05 | Western Digital (Fremont), Inc. | Data storage and retrieval apparatus with thin film read head having a planar sensor element and an extra gap and method of fabrication thereof |
| US6581272B1 (en) * | 2002-01-04 | 2003-06-24 | Headway Technologies, Inc. | Method for forming a bottom spin valve magnetoresistive sensor element |
| US6732421B2 (en) | 2002-03-22 | 2004-05-11 | Seagate Technology Llc | Method for producing magnetoresistive heads ion bombardment etch to stripe height |
| US20040045671A1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-03-11 | Ed Rejda | Selective etching device |
| WO2007010464A2 (en) * | 2005-07-21 | 2007-01-25 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device comprising a magneto resistive system |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3820475C1 (ja) * | 1988-06-16 | 1989-12-21 | Kernforschungsanlage Juelich Gmbh, 5170 Juelich, De | |
| JPH0223681A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
| US5206590A (en) * | 1990-12-11 | 1993-04-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
| US5159513A (en) * | 1991-02-08 | 1992-10-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
| US5256249A (en) * | 1991-09-17 | 1993-10-26 | Seagate Technology, Inc. | Method of manufacturing a planarized magnetoresistive sensor |
| US5287238A (en) * | 1992-11-06 | 1994-02-15 | International Business Machines Corporation | Dual spin valve magnetoresistive sensor |
| US5301079A (en) * | 1992-11-17 | 1994-04-05 | International Business Machines Corporation | Current biased magnetoresistive spin valve sensor |
-
1993
- 1993-09-09 JP JP5224705A patent/JP2860233B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-09-08 US US08/303,111 patent/US5563752A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5563752A (en) | 1996-10-08 |
| JPH0778314A (ja) | 1995-03-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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