JP3028495B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

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JP3028495B2
JP3028495B2 JP3211466A JP21146691A JP3028495B2 JP 3028495 B2 JP3028495 B2 JP 3028495B2 JP 3211466 A JP3211466 A JP 3211466A JP 21146691 A JP21146691 A JP 21146691A JP 3028495 B2 JP3028495 B2 JP 3028495B2
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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、磁気信号記録再生用の
インダクティブ型の薄膜磁気ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の薄膜磁気ヘッドの断面図を
示し、図において、10と11はパーマロイ(Ni‐Fe合金)
等の磁性材料からなる上部磁性層ならびに下部磁性層、
12はAl23等から成る下部絶縁層、13はAl23‐Ti
O等から成る基板、14はCu等から成るコイル導体層、1
5はレジスト等から成る層間絶縁層、16はAl23等から
成る上部保護層である。
【0003】図3に示される薄膜磁気ヘッドにおいて、
そこに構成された磁気回路中、上部磁性層10は数十μm
の高段差上に形成されるため、平坦な面上の下部磁性層
11よりも、異方性が劣化するという特有の現象がある。
【0004】また、図4は従来の薄膜磁気ヘッドの負磁
歪の磁区形状を示す模式図、図5は従来の薄膜磁気ヘッ
ドの正磁歪の磁区形状を示す模式図である。図におい
て、1はパーマロイ(Ni‐Fe合金)等の磁性膜等によっ
てできたコア、2は180°磁壁、3は90°磁壁、7はト
ラック領域、8はトラック幅方向である。
【0005】通常、コア1は電気メッキやスパッタリン
グあるいは蒸着等の方法によって形成される。磁性材料
の持つ磁気的性質の1つである磁歪の符号の正負と膜へ
加わる応力の方向(引っ張り応力あるいは圧縮応力で膜
の外周に平行方向となる)により、コア内に形成される
磁区形状は図4と図5のように異なる形状となる。すな
わち、図4は負磁歪の薄膜の外周に平行方向に引張り応
力が作用している場合で、特にトラック領域7におい
て、トラック幅方向8に磁化容易軸を持つように、トラ
ック幅8に平行に180°磁壁2が並ぶ磁区形状となる。
【0006】これに対し、図5は正磁歪の薄膜の外周に
平行方向に引張り応力が作用している場合で、特にトラ
ック領域7において、トラック幅方向8に直角な方向に
磁化容易軸を持つように、トラック領域7における180
°磁壁9の磁区形状となる。このように磁歪の正負によ
り、トラック領域7に於いての180°磁壁のなす方向が
異なり、磁区形状が異なることになる。
【0007】この結果、磁区形状が異なる薄膜磁気ヘッ
ドからの情報の再生に当たるときの動作状態において得
られる再生波形が異なる。即ち、負磁歪である図4の磁
区形状に対応する再生波形を図6に示し、これはウイグ
ルノイズの無い再生波形を示す波形図である。また正磁
歪である図5の磁区形状に対する再生波形を図7に示
し、これはウイグルノイズを含む再生波形を示す波形図
である。
【0008】ここで、上述した図7には、図6の再生波
形に見られないピーク後端での盛り上りが有り、これを
一般にウイグルノイズ4を含んだ波形として問題視され
ている。
【0009】このウイグルノイズ4が発生すると、特に
高周波領域において波形の相互干渉により、ピークシフ
トがランダムに発生し、系のエラーレートを極度に悪化
させ、使用される機器の信頼性を低下し、使用不能の状
態を起こすことさえある。
【0010】このノイズの発生機構は、以下に述べる通
りである。磁性薄膜の磁束伝搬は、図8,図9に夫々示
すように、伝達速度の低い磁壁の移動5と伝達速度の速
い磁気スピンの回転6とにより行なわれる。薄膜磁気ヘ
ッドの使用周波数領域は主に1MHz以上であるが、こ
の領域(1MHz)以下では、追従できていた磁壁の移動
が高周波になるにつれ追従できなくなり、数MHz以上
の領域では磁束の伝搬はスピンの回転運動に主体が移
り、磁壁運動は、それに遅れた状態で追従してゆくこと
となる。その遅れ成分が図7のウイグルノイズ4となる
ものであり、使用される機器でエラーが発生し、要求さ
れるエラーレートの確保が困難となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の薄膜磁
気ヘッドの、図7に見られるウイグルノイズ4の発生し
易い磁区構造は、図5に見られるように特にトラック領
域7において、トラック幅方向8に対して垂直方向のト
ラック領域7における180°磁壁9が存在する状態であ
る。これは最終的にコアに付与されたトラック幅方向8
を容易軸方向とする異方性が弱いために発生する磁区形
状である。
【0012】この磁区形状では、外部磁界がトラック幅
方向8に垂直に印加されると、特にトラック領域7で
は、スピンの回転運動ではなく、磁壁の移動が主体とな
り、高周波応答ができず、その遅れによりウイグルノイ
ズ4が発生する。
【0013】コアに発生する異方性は、誘導磁気異方
性,形状異方性,応力誘起異方性等があり、これらの異
方性の総合計されたものが最終的にコアに残る異方性で
ある。
【0014】これらの異方性の中で誘導磁気異方性は、
磁性膜形成時に、数十〜数百エルステッドの磁界をトラ
ック幅方向8に印加することにより付与される。形状異
方性は、コアの形成によって決まるもので、設計上の変
更が不可能な場合には、積極的な応用は困難である。応
力誘起異方性は、図4の磁性膜が負磁歪である時に磁性
膜の応力がトラック幅方向8に引張り応力であれば、ト
ラック間方向8を容易軸とする異方性が付与される。応
力誘起異方性の大きさについては、次式が成立する。
【0015】応力誘起異方性∝応力×磁歪 磁歪を大きくすると異方性が大きくなるが、透磁率の低
下が見られる。このため、磁歪は0付近の小さな値にコ
ントロールする必要がある。
【0016】応力の符号や大きさが、他層の影響を受け
て変化すれば、異方性の大きさと方向が望ましい状態か
ら変化し、図5のような望ましくない正磁歪の磁区形状
になることがある。
【0017】又、磁性層の膜に発生する内部応力の方向
と大きさは、膜の形成方法と形成条件によって変化する
ため、これを完全に制御して常に望ましいウイグルノイ
ズ4の発生を抑える図4の負磁歪の磁区形状にすること
は技術的にも、量産工法的にも非常に難しい。
【0018】本発明はこのような従来の問題点に鑑みな
されたもので、コアのトラック幅方向8を容易軸とする
安定な異方性を付与しうる、ウイグルノイズ4の発生を
抑える磁区構造として量産上の困難がない薄膜磁気ヘッ
ドを提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明はこの目的を達成
するため、上部保護層,上部磁性層,コイル導体層を含
む層間絶縁層,下部磁性層,下部絶縁層,基板の順序に
積層され、その端面にトラック領域を設けた薄膜磁気ヘ
ッドにおいて、前記上部磁性層と層間絶縁層の間に第1
絶縁層と第1圧電素子層を設け、前記下部磁性層と下部
絶縁層の間に第2圧電素子層と第2絶縁層とを設け、前
記磁性層の磁歪符号により、トラック幅方向に容易軸を
持つ応力誘起異方性を発生させる応力を出力するため、
前記第1圧電素子層と第2圧電素子層のそれぞれに電圧
を印加する一対のリード端子を設けたことを特徴とす
る。
【0020】
【作用】本発明によれば、応力誘起異方性を利用するた
め、圧電素子層を設けて外部より制御の電圧を印加し
て、磁性層に必要な方向と大きさの応力を付与して負磁
歪を起こし、トラック領域7に所望の異方性の磁区形状
を付与することが可能となった。
【0021】
【実施例】図1は本発明の一実施例における薄膜磁気ヘ
ッドの断面図である。図において、17は第1圧電素子
層、17′は第2圧電素子層、18は第1絶縁層、18′は第
2絶縁層、19は圧電素子用リード端子である。即ち、前
記上部磁性層10と層間絶縁層15の間に第1絶縁層18と第
1圧電素子層17を設け、前記下部磁性層11と下部絶縁層
12の間に第2圧電素子層17′と第2絶縁層18′とを設
け、前記磁性層の磁歪符号により、トラック幅方向に容
易軸を持つ応力誘起異方性を発生させる方向の引張り、
あるいは圧縮応力を出力するため、前記圧電素子層に前
記第1圧電素子層17と第2圧電素子層17′のそれぞれに
電圧を印加する一対のリード端子19,19を設けてある。
その他前記図3と同じ符号は同じものを示す。
【0022】図2は図1の実施例の磁性層と圧電素子及
びリード端子の関係を示す平面模式図である。ヘッド動
作時に、リード端子19間に電圧Vを加えることにより磁
性膜20の下層にある例えば、Pb(ZrTi)O3の圧電素子
層21が印加電圧に応じ、変形して前記磁性膜20に引張り
応力22を発生させる。この応力と磁歪に応じた異方性を
持つことになる。その結果、図4に示すような負磁歪の
磁区形状となり、薄膜磁気ヘッドによる情報再生に当た
っては、図6の示すような正常な再生波形となることが
できる。
【0023】また、これらの応用として、トラック幅方
向8に磁化容易軸方向を持つ異方性の組合わせとしては
下表が可能である。
【0024】
【表1】
【0025】本発明は、磁性膜の内部応力の方向と大き
さによらず、外部よりの制御用の電圧を印加して圧電素
子層により応力を発生して、この応力により安定した負
磁歪の磁区形状をトラック領域に形成することができ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明の薄膜磁気ヘ
ッドは、上下磁性層の下に絶縁層を介し、圧電素子層を
設け、薄膜磁気ヘッド動作時に磁性層に引張り応力を加
えることにより、負磁歪を持つ磁性層のトラック幅方向
に異方性を持たせることができるので、磁区状態が適正
となり、磁束の伝搬を磁気スピンの回転だけで行え、ウ
イグルノイズの無い信頼性の高い薄膜磁気ヘッドとする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの断
面図である。
【図2】本発明の一実施例における平面模式図である。
【図3】従来の薄膜磁気ヘッドの断面図である。
【図4】負磁歪の磁性膜における磁区形状を示す平面図
である。
【図5】正磁歪の磁性膜における磁区形状を示す平面図
である。
【図6】ウイグルノイズの無い再生波形を示す波形図で
ある。
【図7】ウイグルノイズを含む再生波形を示す波形図で
ある。
【図8】磁壁移動による磁化過程を示す平面模式図であ
る。
【図9】磁気スピンの回転運動による磁化過程を示す平
面模式図である。
【符号の説明】 1…コア、 2,9…180°磁壁、 3…90°磁壁、
4…ウイグルノイズ、5…磁壁の移動、 6…磁気スピ
ンの回転、 7…トラック領域、 8…トラック幅方
向、 10…上部磁性層、 11…下部磁性層、 12…下部
絶縁層、 13…基板、 14…コイル導体層、 15…層間
絶縁層、 16…上部保護層、 17…第1圧電素子層、
17′…第2圧電素子層、 18…第1絶縁層、 18′…第
2絶縁層、19…リード端子、 20…磁性膜、 21…圧電
素子層、 22…引張り応力。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部保護層,上部磁性層,コイル導体層
    を含む層間絶縁層,下部磁性層,下部絶縁層,基板の順
    序に積層され、その端面にトラック領域を設けた薄膜磁
    気ヘッドにおいて、 前記上部磁性層と層間絶縁層の間に第1絶縁層と第1圧
    電素子層を設け、 前記下部磁性層と下部絶縁層の間に第2圧電素子層と第
    2絶縁層とを設け、 前記磁性層の磁歪符号により、トラック幅方向に容易軸
    を持つ応力誘起異方性を発生させる応力を出力するた
    め、前記第1圧電素子層と第2圧電素子層のそれぞれに
    電圧を印加する一対のリード端子を設けたことを特徴と
    する薄膜磁気ヘッド。
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