JP3266550B2 - 直交型スピン・バルブ読取りヘッド、組合わせヘッド及び磁気ディスク・ドライブ - Google Patents
直交型スピン・バルブ読取りヘッド、組合わせヘッド及び磁気ディスク・ドライブInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直交型スピン・バ
ルブ読取りヘッドに関し、特に、検知電流により生じた
スピン・バルブ・センサの磁気モーメントのスティフネ
スが低減され若しくは排除された直交型スピン・バルブ
読取りヘッドに関する。
ルブ読取りヘッドに関し、特に、検知電流により生じた
スピン・バルブ・センサの磁気モーメントのスティフネ
スが低減され若しくは排除された直交型スピン・バルブ
読取りヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】スピン・バルブ技術は、磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）センサ（即ちヘッド）技術を補足する周知の技術で
ある。層状のＭＲセンサの磁性層の間に配置された非磁
性層を通る伝導電子のスピン依存性伝送を有効に利用す
るものである。スピン・バルブ型の電流バイアスＭＲセ
ンサは、例えば、米国特許第５３０１０７９号に開示さ
れている。当該米国特許におけるスピン・バルブ構造
は、２層の磁性材料（「磁性層」）があり、その間に非
磁性材料の層が配置されている。一方の磁性層の磁化の
方向は「ピン止め」され、すなわち予め選択された方向
へ束縛されており、他方の磁性層（フリー層）の磁気モ
ーメントの容易軸は、非信号条件下において一方の磁性
層の向きに対して垂直である。通常、スピン・バルブ・
センサのピン止めは、反強磁性材料の層（反強磁性層）
に対する交換結合により実現される。
Ｒ）センサ（即ちヘッド）技術を補足する周知の技術で
ある。層状のＭＲセンサの磁性層の間に配置された非磁
性層を通る伝導電子のスピン依存性伝送を有効に利用す
るものである。スピン・バルブ型の電流バイアスＭＲセ
ンサは、例えば、米国特許第５３０１０７９号に開示さ
れている。当該米国特許におけるスピン・バルブ構造
は、２層の磁性材料（「磁性層」）があり、その間に非
磁性材料の層が配置されている。一方の磁性層の磁化の
方向は「ピン止め」され、すなわち予め選択された方向
へ束縛されており、他方の磁性層（フリー層）の磁気モ
ーメントの容易軸は、非信号条件下において一方の磁性
層の向きに対して垂直である。通常、スピン・バルブ・
センサのピン止めは、反強磁性材料の層（反強磁性層）
に対する交換結合により実現される。
【０００３】スピン・バルブ読取りヘッドは、第１及び
第２の間隙層の間に挟まれるスピン・バルブ・センサを
用いる。さらにこれらの層は、第１及び第２のシールド
層の間に挟まれる。直交型スピン・バルブ読取りヘッド
は、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）に沿ってスピン・バ
ルブ・センサへ接続される第１のリードと、ヘッド内の
凹部にてスピン・バルブ・センサへ接続される第２のリ
ード層とを有する。従って、検知電流は、ＡＢＳに対し
て垂直な方向でスピン・バルブ・センサを流れる。これ
らのリードは、検知電流をスピン・バルブ・センサを通
して流す。通常、スピン・バルブ読取りヘッドは、組合
せヘッドを形成するために誘導性書込みヘッドと組み合
わされる。組合せヘッドは、マージ・スピン・バルブ・
ヘッド若しくはピギーバック・スピン・バルブ・ヘッド
のいずれかの構造を有する。マージ・スピン・バルブ・
ヘッドでは、第２のシールド層が、読取りヘッド用のシ
ールドとしてかつ書込みヘッド用の第１極片として働
く。ピギーバック・スピン・バルブ・ヘッドは、書込み
ヘッド用の第１極片として働く別の層を有する。
第２の間隙層の間に挟まれるスピン・バルブ・センサを
用いる。さらにこれらの層は、第１及び第２のシールド
層の間に挟まれる。直交型スピン・バルブ読取りヘッド
は、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）に沿ってスピン・バ
ルブ・センサへ接続される第１のリードと、ヘッド内の
凹部にてスピン・バルブ・センサへ接続される第２のリ
ード層とを有する。従って、検知電流は、ＡＢＳに対し
て垂直な方向でスピン・バルブ・センサを流れる。これ
らのリードは、検知電流をスピン・バルブ・センサを通
して流す。通常、スピン・バルブ読取りヘッドは、組合
せヘッドを形成するために誘導性書込みヘッドと組み合
わされる。組合せヘッドは、マージ・スピン・バルブ・
ヘッド若しくはピギーバック・スピン・バルブ・ヘッド
のいずれかの構造を有する。マージ・スピン・バルブ・
ヘッドでは、第２のシールド層が、読取りヘッド用のシ
ールドとしてかつ書込みヘッド用の第１極片として働
く。ピギーバック・スピン・バルブ・ヘッドは、書込み
ヘッド用の第１極片として働く別の層を有する。
【０００４】磁気ディスク・ドライブにおける組合せヘ
ッドは、ディスクに対して情報を書き込んだりディスク
から情報を読み取ったりするために回転ディスクの近傍
に支持される。情報は磁場により回転ディスクへ書き込
まれ、磁場は、書込みヘッドの第１極片と第２極片の間
を縁取る。スピン・バルブ読取りヘッド・センサの抵抗
は、磁場の大きさに比例して変化する。検知電流がスピ
ン・バルブ・センサを通って流れると、抵抗変化が電位
変化を生じさせ、それが再生信号として検知されて処理
される。
ッドは、ディスクに対して情報を書き込んだりディスク
から情報を読み取ったりするために回転ディスクの近傍
に支持される。情報は磁場により回転ディスクへ書き込
まれ、磁場は、書込みヘッドの第１極片と第２極片の間
を縁取る。スピン・バルブ読取りヘッド・センサの抵抗
は、磁場の大きさに比例して変化する。検知電流がスピ
ン・バルブ・センサを通って流れると、抵抗変化が電位
変化を生じさせ、それが再生信号として検知されて処理
される。
【０００５】スピン・バルブ・センサは多層素子であ
り、ピン止め層は、反強磁性層により配向させられた磁
気モーメントを有する。そしてフリー層は、回転ディス
クからの磁場の影響下で自由に回転する磁気モーメント
を有する。フリー層とピン止め層とは、銅等の導電性材
料からなるスペーサ層により分離されている。検知電流
は、センサのフリー層、スペーサ層、及びピン止め層を
通って流れる。フリー層とピン止め層の磁気モーメント
の相対的回転は、検知電流回路へ与えられる抵抗を変化
させ、その結果センサにかかる電位を変化させる。
り、ピン止め層は、反強磁性層により配向させられた磁
気モーメントを有する。そしてフリー層は、回転ディス
クからの磁場の影響下で自由に回転する磁気モーメント
を有する。フリー層とピン止め層とは、銅等の導電性材
料からなるスペーサ層により分離されている。検知電流
は、センサのフリー層、スペーサ層、及びピン止め層を
通って流れる。フリー層とピン止め層の磁気モーメント
の相対的回転は、検知電流回路へ与えられる抵抗を変化
させ、その結果センサにかかる電位を変化させる。
【０００６】通常のスピン・バルブＭＲセンサでは、フ
リー層とピン止め層が等しい厚さであり、スペーサ層
は、フリー層又はピン止め層の２分の１の厚さである。
フリー層及びピン止め層の各々の厚さの例は、５０Åで
あり、スペーサ層の厚さの例は、２５Åである。直交型
スピン・バルブ・センサにおけるフリー層は、ＡＢＳに
平行な容易軸を付与される。この軸に沿った磁気ドメイ
ンを安定化するために、フリー層の両側近傍にハード・
バイアス層が設けられる。従って、フリー層の磁気モー
メントはその容易軸に沿って配向しかつ安定化すること
により、磁気モーメントが磁場により回転させられると
き、フリー層とピン止め層の磁気モーメントの間の相対
回転（角度）がスピン・バルブ・センサの抵抗を決定す
る。
リー層とピン止め層が等しい厚さであり、スペーサ層
は、フリー層又はピン止め層の２分の１の厚さである。
フリー層及びピン止め層の各々の厚さの例は、５０Åで
あり、スペーサ層の厚さの例は、２５Åである。直交型
スピン・バルブ・センサにおけるフリー層は、ＡＢＳに
平行な容易軸を付与される。この軸に沿った磁気ドメイ
ンを安定化するために、フリー層の両側近傍にハード・
バイアス層が設けられる。従って、フリー層の磁気モー
メントはその容易軸に沿って配向しかつ安定化すること
により、磁気モーメントが磁場により回転させられると
き、フリー層とピン止め層の磁気モーメントの間の相対
回転（角度）がスピン・バルブ・センサの抵抗を決定す
る。
【０００７】しかしながら、検知電流がピン止め層とス
ペーサ層を通って流れるとき、検知電流はフリー層に対
して横方向の磁場を生じる。このことは、フリー層の磁
気モーメントを「硬く(stiffen)」させてしまう、すな
わち、磁気モーメントの動きを拘束し、回転しにくくす
る。これにより、スピン・バルブ・センサのダイナミッ
ク・レンジが低下し、その感度が落ちる。明らかに、こ
のような磁場（本明細書では、拘束磁場と呼ぶ）の影響
を排除若しくは低減することが、スピン・バルブ・セン
サの性能を向上させることとなる。
ペーサ層を通って流れるとき、検知電流はフリー層に対
して横方向の磁場を生じる。このことは、フリー層の磁
気モーメントを「硬く(stiffen)」させてしまう、すな
わち、磁気モーメントの動きを拘束し、回転しにくくす
る。これにより、スピン・バルブ・センサのダイナミッ
ク・レンジが低下し、その感度が落ちる。明らかに、こ
のような磁場（本明細書では、拘束磁場と呼ぶ）の影響
を排除若しくは低減することが、スピン・バルブ・セン
サの性能を向上させることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、検知
電流が流れるとき、フリー層の磁気モーメントがピン止
め層及びスペーサ層からの拘束磁場により硬くされない
ような直交型スピン・バルブ読取りヘッドを提供するこ
とである。
電流が流れるとき、フリー層の磁気モーメントがピン止
め層及びスペーサ層からの拘束磁場により硬くされない
ような直交型スピン・バルブ読取りヘッドを提供するこ
とである。
【０００９】本発明の更なる目的は、感度及びダイナミ
ック・レンジの向上した直交型スピン・バルブ読取りヘ
ッドを提供することである。
ック・レンジの向上した直交型スピン・バルブ読取りヘ
ッドを提供することである。
【００１０】本発明の更なる目的は、読取りヘッドのシ
ールド層の間にスピン・バルブ・センサが非対称的に配
置されることにより、検知電流が流れるときピン止め層
及びスペーサ層からの拘束磁場を実質的に相殺するよう
な直交型スピン・バルブ読取りヘッドを提供することで
ある。
ールド層の間にスピン・バルブ・センサが非対称的に配
置されることにより、検知電流が流れるときピン止め層
及びスペーサ層からの拘束磁場を実質的に相殺するよう
な直交型スピン・バルブ読取りヘッドを提供することで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】組合せＭＲヘッドの第１
と第２のシールド層の間にスピン・バルブ・センサを非
対称的に配置することにより、ピン止め層及びスペーサ
層によりフリー層へ誘導される拘束磁場を、シールド層
からの誘導磁場により相殺できることを見出した。それ
により、検知電流が流れるときスピン・バルブ・センサ
の磁気モーメントが硬くされることがなくなる。検知電
流がスピン・バルブ・センサを通って流れるとき、電流
が各シールド層へ誘導される。これは、これらの間の磁
気結合によるものである。各シールド層における誘導電
流は、そのシールド層の周りにそれぞれの誘導磁場を生
じさせる。ピン止め層とフリー層の厚さが等しくかつス
ペーサ層の厚さがこれらの２分の１の厚さであるとき、
ピン止め層とスペーサ層により生じる検知電流磁場は、
シールド層からの誘導磁場により実質的に相殺すること
ができる。このとき、スピン・バルブ・センサは、第１
のシールド層からの距離の４倍の距離だけ第２のシール
ド層から離れて配置されている。この配置により、第１
のシールド層における誘導電流は、第２のシールド層に
おける誘導電流よりも強くなる。従って、第１のシール
ド層の誘導電流からフリー層へ誘導される磁場は、第２
のシールド層の誘導電流からフリー層へ誘導される磁場
よりも強い。これらの誘導磁場は反対の極性であるの
で、正味の誘導磁場が生じることとなる。この正味の誘
導磁場は、ピン止め層とスペーサ層によりフリー層へ誘
導される磁場と反対の極性である。第１と第２のシール
ド層の間のスピン・バルブ・センサの適切な非対称的間
隔により、正味の誘導磁場がピン止め層とスペーサ層か
らの拘束磁場を相殺する。この配置により、検知電流に
起因するピン止め層とスペーサ層からの拘束磁場が、フ
リー層の磁気モーメントを硬くすることがなくなる。こ
の結果、より大きなダイナミック・レンジをもったより
感度のよいスピン・バルブ・センサが得られる。
と第２のシールド層の間にスピン・バルブ・センサを非
対称的に配置することにより、ピン止め層及びスペーサ
層によりフリー層へ誘導される拘束磁場を、シールド層
からの誘導磁場により相殺できることを見出した。それ
により、検知電流が流れるときスピン・バルブ・センサ
の磁気モーメントが硬くされることがなくなる。検知電
流がスピン・バルブ・センサを通って流れるとき、電流
が各シールド層へ誘導される。これは、これらの間の磁
気結合によるものである。各シールド層における誘導電
流は、そのシールド層の周りにそれぞれの誘導磁場を生
じさせる。ピン止め層とフリー層の厚さが等しくかつス
ペーサ層の厚さがこれらの２分の１の厚さであるとき、
ピン止め層とスペーサ層により生じる検知電流磁場は、
シールド層からの誘導磁場により実質的に相殺すること
ができる。このとき、スピン・バルブ・センサは、第１
のシールド層からの距離の４倍の距離だけ第２のシール
ド層から離れて配置されている。この配置により、第１
のシールド層における誘導電流は、第２のシールド層に
おける誘導電流よりも強くなる。従って、第１のシール
ド層の誘導電流からフリー層へ誘導される磁場は、第２
のシールド層の誘導電流からフリー層へ誘導される磁場
よりも強い。これらの誘導磁場は反対の極性であるの
で、正味の誘導磁場が生じることとなる。この正味の誘
導磁場は、ピン止め層とスペーサ層によりフリー層へ誘
導される磁場と反対の極性である。第１と第２のシール
ド層の間のスピン・バルブ・センサの適切な非対称的間
隔により、正味の誘導磁場がピン止め層とスペーサ層か
らの拘束磁場を相殺する。この配置により、検知電流に
起因するピン止め層とスペーサ層からの拘束磁場が、フ
リー層の磁気モーメントを硬くすることがなくなる。こ
の結果、より大きなダイナミック・レンジをもったより
感度のよいスピン・バルブ・センサが得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、ディスク・ドライブ２０
を示す。尚、図における同一又は類似の要素については
同一の参照符号を用いて示す。ドライブ２０は、少なく
とも１つの磁気ディスク２４を支持しかつ回転させる主
軸２２を有する。主軸２２はモーター２６により回転さ
せられ、モーター２６はモーター制御装置２８により制
御される。本発明の薄膜スピン・バルブ磁気ヘッド３０
は、スライダ３２上に装着される。スライダは、サスペ
ンション及びアクチュエータ・アーム３４により支持さ
れる。サスペンション及びアクチュエータ・アーム３４
がスライダ３２の位置決めを行うことにより、ヘッド３
０が、磁気ディスク２４の表面と変換関係に保持され
る。ディスク２４がモータ２６により回転させられると
き、ディスク表面により空気が動かされることにより、
スライダは、厚さ０．７５μｍ程度表面から僅かに離れ
てエア・ベアリング上に乗せられる。その後ヘッド３０
は、ディスク２４の表面上の１又は複数の円形トラック
に情報を書き込むために、また、情報を読み取るために
用いられる。情報ベアリング信号及び様々なトラックへ
スライダを移動させるサーボ信号は、ドライブ電子回路
により処理される。
を示す。尚、図における同一又は類似の要素については
同一の参照符号を用いて示す。ドライブ２０は、少なく
とも１つの磁気ディスク２４を支持しかつ回転させる主
軸２２を有する。主軸２２はモーター２６により回転さ
せられ、モーター２６はモーター制御装置２８により制
御される。本発明の薄膜スピン・バルブ磁気ヘッド３０
は、スライダ３２上に装着される。スライダは、サスペ
ンション及びアクチュエータ・アーム３４により支持さ
れる。サスペンション及びアクチュエータ・アーム３４
がスライダ３２の位置決めを行うことにより、ヘッド３
０が、磁気ディスク２４の表面と変換関係に保持され
る。ディスク２４がモータ２６により回転させられると
き、ディスク表面により空気が動かされることにより、
スライダは、厚さ０．７５μｍ程度表面から僅かに離れ
てエア・ベアリング上に乗せられる。その後ヘッド３０
は、ディスク２４の表面上の１又は複数の円形トラック
に情報を書き込むために、また、情報を読み取るために
用いられる。情報ベアリング信号及び様々なトラックへ
スライダを移動させるサーボ信号は、ドライブ電子回路
により処理される。
【００１３】図２は、読取りヘッド部分及び書込みヘッ
ド部分を含むヘッド３０の概略断面図である。ヘッド３
０は、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）を形成するように
重ねられている。ＡＢＳは、前述の通りエア・ベアリン
グにより回転ディスクの表面から離れている。読取りヘ
ッド部分は、第１と第２の間隙層Ｇ１とＧ２の間に挟ま
れた直交型スピン・バルブ・センサ４０を有する。さら
に、これらの間隙層は、第１と第２のシールド層Ｓ１と
Ｓ２の間に挟まれる。書込みヘッド部分は、コイル層Ｃ
及び絶縁層Ｉ２を有し、これらは、絶縁層Ｉ１とＩ３の
間に挟まれる。さらにこれらの絶縁層は、第１と第２の
極片Ｐ１とＰ２の間に挟まれる。間隙層Ｇ３は、第１と
第２の極片の間に、ＡＢＳ近傍のそれらの極先端におい
て挟まれ、それにより磁気間隙を設けている。信号電流
がコイル層Ｃを通って流れるとき、第１と第２の極層Ｐ
１とＰ２に磁束が誘導されることにより、磁束がＡＢＳ
における極先端間に縁取る。図１に示すように、書込み
動作中、この磁束が回転ディスク２４上の１又は複数の
円形トラックを磁化する。読取り動作中、回転ディスク
上の磁化領域からの磁束が読取りヘッドのＭＲセンサに
入ることにより、センサの抵抗変化を生じさせる。これ
らの抵抗変化は、センサにかかる電位変化を検出するこ
とにより検出される。電位変化は、図１に示すドライブ
電子回路により読み戻し信号として処理される。図２に
示した組合せヘッドは、マージド（併合された）スピン
・バルブ・ヘッドであり、読取りヘッドの第２のシール
ド層Ｓ２が、書込みヘッド用の第１の極片Ｐ１として用
いられる。ピギーバック・ヘッド（図示せず）において
は、第２のシールド層Ｓ２と第１の極片Ｐ１が別の層で
ある。
ド部分を含むヘッド３０の概略断面図である。ヘッド３
０は、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）を形成するように
重ねられている。ＡＢＳは、前述の通りエア・ベアリン
グにより回転ディスクの表面から離れている。読取りヘ
ッド部分は、第１と第２の間隙層Ｇ１とＧ２の間に挟ま
れた直交型スピン・バルブ・センサ４０を有する。さら
に、これらの間隙層は、第１と第２のシールド層Ｓ１と
Ｓ２の間に挟まれる。書込みヘッド部分は、コイル層Ｃ
及び絶縁層Ｉ２を有し、これらは、絶縁層Ｉ１とＩ３の
間に挟まれる。さらにこれらの絶縁層は、第１と第２の
極片Ｐ１とＰ２の間に挟まれる。間隙層Ｇ３は、第１と
第２の極片の間に、ＡＢＳ近傍のそれらの極先端におい
て挟まれ、それにより磁気間隙を設けている。信号電流
がコイル層Ｃを通って流れるとき、第１と第２の極層Ｐ
１とＰ２に磁束が誘導されることにより、磁束がＡＢＳ
における極先端間に縁取る。図１に示すように、書込み
動作中、この磁束が回転ディスク２４上の１又は複数の
円形トラックを磁化する。読取り動作中、回転ディスク
上の磁化領域からの磁束が読取りヘッドのＭＲセンサに
入ることにより、センサの抵抗変化を生じさせる。これ
らの抵抗変化は、センサにかかる電位変化を検出するこ
とにより検出される。電位変化は、図１に示すドライブ
電子回路により読み戻し信号として処理される。図２に
示した組合せヘッドは、マージド（併合された）スピン
・バルブ・ヘッドであり、読取りヘッドの第２のシール
ド層Ｓ２が、書込みヘッド用の第１の極片Ｐ１として用
いられる。ピギーバック・ヘッド（図示せず）において
は、第２のシールド層Ｓ２と第１の極片Ｐ１が別の層で
ある。
【００１４】図３は、スピン・バルブ４０の下端と上端
へ連続的に接続された底面と上面の磁束ガイドＦＧ６０
と６２を有するスピン・バルブ４０の平面図である。底
面磁束ガイド６０はエア・ベアリング面（ＡＢＳ）に面
しており、そして上面磁束ガイド６２はヘッド内に落と
し込まれている。別の例では、磁束ガイド６０と６２を
省くことができ、その場合、スピン・バルブの下端がＡ
ＢＳに面している。第１と第２のハード・バイアス（Ｈ
Ｂ）層６４と６６を、スピン・バルブの第１と第２の側
端に対して連続的に配置することができる。ハード・バ
イアス層６４と６６はさらに、底面と上面の磁束ガイド
６０と６２によりスピン・バルブ４０の端面へ連続的に
接続してもよく、それによりスピン・バルブ・センサの
下端と上端近傍の底部と上部を平坦とすることができ、
第１と第２のリードをスピン・バルブ・センサへ接続す
ることができる。これについては後述する。
へ連続的に接続された底面と上面の磁束ガイドＦＧ６０
と６２を有するスピン・バルブ４０の平面図である。底
面磁束ガイド６０はエア・ベアリング面（ＡＢＳ）に面
しており、そして上面磁束ガイド６２はヘッド内に落と
し込まれている。別の例では、磁束ガイド６０と６２を
省くことができ、その場合、スピン・バルブの下端がＡ
ＢＳに面している。第１と第２のハード・バイアス（Ｈ
Ｂ）層６４と６６を、スピン・バルブの第１と第２の側
端に対して連続的に配置することができる。ハード・バ
イアス層６４と６６はさらに、底面と上面の磁束ガイド
６０と６２によりスピン・バルブ４０の端面へ連続的に
接続してもよく、それによりスピン・バルブ・センサの
下端と上端近傍の底部と上部を平坦とすることができ、
第１と第２のリードをスピン・バルブ・センサへ接続す
ることができる。これについては後述する。
【００１５】図４に示すように、スピン・バルブ・セン
サ４０はフリー層７０を有する。フリー層７０は、ＡＢ
Ｓに平行に設定された容易軸をもつ。このことは、（デ
ィスクからの磁束がない）静止状態においてフリー層の
磁気モーメントがＡＢＳに対して平行に配向しているこ
とを意味する。スピン・バルブ・センサ４０はさらに、
ピン止め層７２を有する。ピン止め層７２は反強磁性
（ＡＦＭ）層７４に当接しており、ＡＦＭ層は、ピン止
め層の磁気モーメントをＡＢＳに対して垂直な方向に束
縛している。スピン・バルブ・センサ４０はさらに、フ
リー層７０とピン止め層７２との間に配置された導電性
非磁性スペーサ層７６を有する。フリー層７０及びピン
止め層７２の材料は、それぞれパーマロイ（ＮｉＦｅ）
及びコバルト（Ｃｏ）でよい。スペーサ層７６は銅（Ｃ
ｕ）とし、ＡＦＭ層７４は鉄マンガン（ＦｅＭｎ）でよ
い。図３に示すハード・バイアス層６４と６６は、コバ
ルト・プラチナ・クロム（ＣｏＰｔＣｒ）とすることが
できる。上記のスピン・バルブ層７０、７２、７４及び
７６は、底面シード層（製造プロセスにおける底面）と
上面保護層の間に挟むことができ、双方の層はタンタル
（Ｔａ）とすることができる。これらの層は図示しな
い。例示したスピン・バルブ・センサは、シード層とし
ての５０ÅのＴａ、フリー層としての４５Å〜８０Åの
ＮｉＦｅ、スペーサ層としての２５ÅのＣｕ、ピン止め
層としての２６ÅのＣｏ、ＡＦＭ層としての１５０Åの
ＦｅＭｎ、及び上面保護層としての５０ÅのＴａを有す
る。
サ４０はフリー層７０を有する。フリー層７０は、ＡＢ
Ｓに平行に設定された容易軸をもつ。このことは、（デ
ィスクからの磁束がない）静止状態においてフリー層の
磁気モーメントがＡＢＳに対して平行に配向しているこ
とを意味する。スピン・バルブ・センサ４０はさらに、
ピン止め層７２を有する。ピン止め層７２は反強磁性
（ＡＦＭ）層７４に当接しており、ＡＦＭ層は、ピン止
め層の磁気モーメントをＡＢＳに対して垂直な方向に束
縛している。スピン・バルブ・センサ４０はさらに、フ
リー層７０とピン止め層７２との間に配置された導電性
非磁性スペーサ層７６を有する。フリー層７０及びピン
止め層７２の材料は、それぞれパーマロイ（ＮｉＦｅ）
及びコバルト（Ｃｏ）でよい。スペーサ層７６は銅（Ｃ
ｕ）とし、ＡＦＭ層７４は鉄マンガン（ＦｅＭｎ）でよ
い。図３に示すハード・バイアス層６４と６６は、コバ
ルト・プラチナ・クロム（ＣｏＰｔＣｒ）とすることが
できる。上記のスピン・バルブ層７０、７２、７４及び
７６は、底面シード層（製造プロセスにおける底面）と
上面保護層の間に挟むことができ、双方の層はタンタル
（Ｔａ）とすることができる。これらの層は図示しな
い。例示したスピン・バルブ・センサは、シード層とし
ての５０ÅのＴａ、フリー層としての４５Å〜８０Åの
ＮｉＦｅ、スペーサ層としての２５ÅのＣｕ、ピン止め
層としての２６ÅのＣｏ、ＡＦＭ層としての１５０Åの
ＦｅＭｎ、及び上面保護層としての５０ÅのＴａを有す
る。
【００１６】図４、図１０、図１１及び図１３に示すよ
うに、第１のリード（Ｌ１）８０及び第２のリード（Ｌ
２）８２が、第１及び第２の磁束ガイド６０及び６２の
近傍にあって接していることにより、磁束ガイドを介し
てスピン・バルブ・センサ４０の下端部分及び上端部分
との電気的接続が行われる。磁束ガイドの材料はパーマ
ロイでよく、第１と第２のリード８０と８２の材料は、
タンタル／金／タンタル（Ｔａ／Ａｕ／Ｔａ）とするこ
とができる。さらに第１と第２のリード８０と８２は、
図１０に示すようにハード・バイアス層６４と６６の上
部部分及び下部部分の近傍にあることにより、これらの
領域におけるリードを平坦としている。図１１に示すよ
うに、第１のリードＬ１が配置される下部部分の平坦化
は、第３の間隙層６３を平坦化するために重要である。
両リードは、図１に示すドライブ電子回路３６からの検
知電流（Ｉs）を受け取る。この電流は、ＡＢＳに対し
て垂直な方向にスピン・バルブ・センサ４０を通って流
れる。検知電流の方向は、図示のようにリード８０から
リード８２へ流れるようにできるが、反対方向に流れて
もよい。検知電流の向きが垂直であるので、スピン・バ
ルブ・センサは直交型スピン・バルブ・センサと称され
る。
うに、第１のリード（Ｌ１）８０及び第２のリード（Ｌ
２）８２が、第１及び第２の磁束ガイド６０及び６２の
近傍にあって接していることにより、磁束ガイドを介し
てスピン・バルブ・センサ４０の下端部分及び上端部分
との電気的接続が行われる。磁束ガイドの材料はパーマ
ロイでよく、第１と第２のリード８０と８２の材料は、
タンタル／金／タンタル（Ｔａ／Ａｕ／Ｔａ）とするこ
とができる。さらに第１と第２のリード８０と８２は、
図１０に示すようにハード・バイアス層６４と６６の上
部部分及び下部部分の近傍にあることにより、これらの
領域におけるリードを平坦としている。図１１に示すよ
うに、第１のリードＬ１が配置される下部部分の平坦化
は、第３の間隙層６３を平坦化するために重要である。
両リードは、図１に示すドライブ電子回路３６からの検
知電流（Ｉs）を受け取る。この電流は、ＡＢＳに対し
て垂直な方向にスピン・バルブ・センサ４０を通って流
れる。検知電流の方向は、図示のようにリード８０から
リード８２へ流れるようにできるが、反対方向に流れて
もよい。検知電流の向きが垂直であるので、スピン・バ
ルブ・センサは直交型スピン・バルブ・センサと称され
る。
【００１７】検知電流がスピン・バルブ・センサを通っ
て流れるとき、センサはアクティブ状態にあり、ＡＢＳ
近傍を回転するディスク２４の表面から情報磁界信号を
検出することができる。回転ディスクからの磁界は、フ
リー層７０の通常平行な磁気モーメントを回転させるこ
とにより、もはやピン止め層７２の磁気モーメントに対
して垂直ではなくなる。フリー層７０の磁場とピン止め
層７２の磁場との間の相対角度は、スピン・バルブ・セ
ンサの抵抗を決定する。外部磁場がフリー層７０へ与え
られると、フリー層７０とピン止め層７２の磁気モーメ
ントの間の相対角度は変化する。それによる抵抗変化
を、電位変化としてドライブ電子回路３６により検出す
ることができる。
て流れるとき、センサはアクティブ状態にあり、ＡＢＳ
近傍を回転するディスク２４の表面から情報磁界信号を
検出することができる。回転ディスクからの磁界は、フ
リー層７０の通常平行な磁気モーメントを回転させるこ
とにより、もはやピン止め層７２の磁気モーメントに対
して垂直ではなくなる。フリー層７０の磁場とピン止め
層７２の磁場との間の相対角度は、スピン・バルブ・セ
ンサの抵抗を決定する。外部磁場がフリー層７０へ与え
られると、フリー層７０とピン止め層７２の磁気モーメ
ントの間の相対角度は変化する。それによる抵抗変化
を、電位変化としてドライブ電子回路３６により検出す
ることができる。
【００１８】スピン・バルブ・センサの全ての層７０、
７２、７４及び７６は、導電性層である。検知電流Ｉs
がＡＦＭ層７４、フリー層７０、ピン止め層７２及びス
ペーサ層７６を通って流れるとき、右手の法則に従って
これらの層に磁場が形成される。図４に示すように、Ａ
ＦＭ層７４、ピン止め層７２及びスペーサ層７６を通っ
て流れる検知電流は、フリー層内に拘束磁場８４を誘導
する。この磁場は、静止状態におけるフリー層の磁気モ
ーメントの方向でＡＢＳに対して平行であり、その結
果、フリー層の磁気モーメントをその方向へ拘束し固め
てしまうことになる。フリー層の磁気モーメントを拘束
（硬化）することは、フリー層の磁気モーメントをＡＢ
Ｓに対して回転させるためにはさらに大きな外部磁場が
必要であることを意味する。この拘束作用の結果、ＭＲ
センサの感度が低下すると共に、ダイナミック・レンジ
も小さくなる。従って、拘束磁場８４は、スピン・バル
ブ読取りヘッドの性能を著しく損なうことになる。
７２、７４及び７６は、導電性層である。検知電流Ｉs
がＡＦＭ層７４、フリー層７０、ピン止め層７２及びス
ペーサ層７６を通って流れるとき、右手の法則に従って
これらの層に磁場が形成される。図４に示すように、Ａ
ＦＭ層７４、ピン止め層７２及びスペーサ層７６を通っ
て流れる検知電流は、フリー層内に拘束磁場８４を誘導
する。この磁場は、静止状態におけるフリー層の磁気モ
ーメントの方向でＡＢＳに対して平行であり、その結
果、フリー層の磁気モーメントをその方向へ拘束し固め
てしまうことになる。フリー層の磁気モーメントを拘束
（硬化）することは、フリー層の磁気モーメントをＡＢ
Ｓに対して回転させるためにはさらに大きな外部磁場が
必要であることを意味する。この拘束作用の結果、ＭＲ
センサの感度が低下すると共に、ダイナミック・レンジ
も小さくなる。従って、拘束磁場８４は、スピン・バル
ブ読取りヘッドの性能を著しく損なうことになる。
【００１９】ＡＦＭ層、ピン止め層及びスペーサ層７
２、７４及び７６によりフリー層７０内に誘導される磁
場が完全に中和されるか若しくは少なくとも最小とされ
るような方式で、スピン・バルブ読取りヘッドの構成要
素を配置できることが見出された。このことは、第１と
第２のシールド層Ｓ１とＳ２の間にスピン・バルブ・セ
ンサを非対称的に配置することにより実現された。これ
に関して、検知電流Ｉsによりシールド層Ｓ１とＳ２に
それぞれ誘導される電流８６と８８を考慮する。各誘導
電流の大きさは、スピン・バルブ・センサから、その電
流が流れるそれぞれのシールド層までの距離に依存す
る。従って、スピン・バルブ・センサに対してシールド
層が近いほど、より大きな誘導電流が流れる。図４に示
すように、第１のシールド層Ｓ１の方が第２のシールド
層Ｓ２よりもスピン・バルブ・センサに近いので、電流
８６は電流８８よりも大きくなる。これらの不均等な距
離により、第１と第２のシールド層Ｓ１とＳ２の間のス
ピン・バルブ・センサを非対称に配置させる。
２、７４及び７６によりフリー層７０内に誘導される磁
場が完全に中和されるか若しくは少なくとも最小とされ
るような方式で、スピン・バルブ読取りヘッドの構成要
素を配置できることが見出された。このことは、第１と
第２のシールド層Ｓ１とＳ２の間にスピン・バルブ・セ
ンサを非対称的に配置することにより実現された。これ
に関して、検知電流Ｉsによりシールド層Ｓ１とＳ２に
それぞれ誘導される電流８６と８８を考慮する。各誘導
電流の大きさは、スピン・バルブ・センサから、その電
流が流れるそれぞれのシールド層までの距離に依存す
る。従って、スピン・バルブ・センサに対してシールド
層が近いほど、より大きな誘導電流が流れる。図４に示
すように、第１のシールド層Ｓ１の方が第２のシールド
層Ｓ２よりもスピン・バルブ・センサに近いので、電流
８６は電流８８よりも大きくなる。これらの不均等な距
離により、第１と第２のシールド層Ｓ１とＳ２の間のス
ピン・バルブ・センサを非対称に配置させる。
【００２０】本発明は、フリー層に誘導される拘束磁場
８４に対抗するために、第１と第２のシールド層Ｓ１と
Ｓ２における誘導電流８６及び８８によりそれぞれ形成
される磁場を利用する。誘導電流８６と８８の各々は、
スピン・バルブ・センサ内にＡＢＳ及び上記の拘束磁場
８４に対して平行な磁場を形成する。電流８８により生
じる誘導磁場９２は拘束磁場８４と平行となるのに対
し、電流８６により生じる誘導磁場９４は拘束磁場８４
と反平行となる。図４に示すように、スピン・バルブ・
センサ４０が第１と第２のシールド層Ｓ１とＳ２の間に
非対称的に配置されたとき、誘導磁場９４は、誘導磁場
９２よりも大きくなる。非対称の程度は、拘束磁場を完
全に相殺するように拘束磁場８４と同じ大きさの誘導磁
場を発生するような値と、フリー層に対して所定の拘束
を与えるようなやや小さい値との間で変化させることが
できる。
８４に対抗するために、第１と第２のシールド層Ｓ１と
Ｓ２における誘導電流８６及び８８によりそれぞれ形成
される磁場を利用する。誘導電流８６と８８の各々は、
スピン・バルブ・センサ内にＡＢＳ及び上記の拘束磁場
８４に対して平行な磁場を形成する。電流８８により生
じる誘導磁場９２は拘束磁場８４と平行となるのに対
し、電流８６により生じる誘導磁場９４は拘束磁場８４
と反平行となる。図４に示すように、スピン・バルブ・
センサ４０が第１と第２のシールド層Ｓ１とＳ２の間に
非対称的に配置されたとき、誘導磁場９４は、誘導磁場
９２よりも大きくなる。非対称の程度は、拘束磁場を完
全に相殺するように拘束磁場８４と同じ大きさの誘導磁
場を発生するような値と、フリー層に対して所定の拘束
を与えるようなやや小さい値との間で変化させることが
できる。
【００２１】第１と第２の間隙層Ｇ１とＧ２は、一般的
に同じ厚さであり、普通約０．１μｍである。スピン・
バルブ・センサと一方のシールド層、例えば第２のシー
ルド層との間に更なる距離を設けるために、スピン・バ
ルブ・センサと第２の間隙層Ｇ２との間に中間間隙（Ｍ
Ｇ）絶縁層９０を設けてもよい。この配置により、第２
のシールド層Ｓ２における誘導電流８８による磁場は、
第１のシールド層Ｓ１における誘導電流８６による磁場
よりもフリー層７０に対して小さな効果を及ぼす。本発
明における間隙ｇ1とｇ2の厚さは、誘導磁場により発生
され次の式で与えられる磁場Ｈzが実質的に０若しくは
所与の設定された値となるように選択される。
に同じ厚さであり、普通約０．１μｍである。スピン・
バルブ・センサと一方のシールド層、例えば第２のシー
ルド層との間に更なる距離を設けるために、スピン・バ
ルブ・センサと第２の間隙層Ｇ２との間に中間間隙（Ｍ
Ｇ）絶縁層９０を設けてもよい。この配置により、第２
のシールド層Ｓ２における誘導電流８８による磁場は、
第１のシールド層Ｓ１における誘導電流８６による磁場
よりもフリー層７０に対して小さな効果を及ぼす。本発
明における間隙ｇ1とｇ2の厚さは、誘導磁場により発生
され次の式で与えられる磁場Ｈzが実質的に０若しくは
所与の設定された値となるように選択される。
【００２２】Ｈz＝ＪF/２[(ｇ1-ｇ2)/(ｇ1+ｇ2)]+(ＪS+
ＪP)(ｇ1/ｇ1+ｇ2) 上式で、 Ｈz＝フリー層に誘導される最終的磁場 ＪF＝フリー層内の電流密度 ＪS＝スペーサ層内の電流密度 ＪP＝ピン止め層内の電流密度 ｇ1＝第１の間隙の厚さ ｇ2＝第２の間隙の厚さ（Ｇ２＋中間間隙層） フリー層、スペーサ層及びピン止め層内の電流は、これ
らの層の単位トラック幅あたりのＡ／ｍとして表され
る。
ＪP)(ｇ1/ｇ1+ｇ2) 上式で、 Ｈz＝フリー層に誘導される最終的磁場 ＪF＝フリー層内の電流密度 ＪS＝スペーサ層内の電流密度 ＪP＝ピン止め層内の電流密度 ｇ1＝第１の間隙の厚さ ｇ2＝第２の間隙の厚さ（Ｇ２＋中間間隙層） フリー層、スペーサ層及びピン止め層内の電流は、これ
らの層の単位トラック幅あたりのＡ／ｍとして表され
る。
【００２３】（実施例）各層の厚さの例は次の通りであ
る。 フリー層＝５０Å ピン止め層＝５０Å スペーサ層＝２５Å 第１の間隙層Ｇ１＝０．１μｍ 第２の間隙層Ｇ２＝０．１μｍ
る。 フリー層＝５０Å ピン止め層＝５０Å スペーサ層＝２５Å 第１の間隙層Ｇ１＝０．１μｍ 第２の間隙層Ｇ２＝０．１μｍ
【００２４】検知電流Ｉs＝３×１０11Ａ/ｍ2による電
流密度Ｊについては、ＪF＝１５００Ａ/ｍ、ＪP＝１５
００Ａ/ｍ、及びＪS＝７５０Ａ/ｍである。これらの値
において、図４に示される第１の間隙層Ｇ１に対する第
２の間隙層Ｇ２と中間間隙層９０の全体の厚さの比は、
Ｈz＝０として決定することができ、この場合にフリー
層の磁気モーメントの拘束がなくなる。あるいは、Ｈz
を所与の値として所定の拘束を与えることができる。図
１４は、この式による値を示しており、Ｈzと比ｇ2／ｇ
1の関係を示している。与えられた値においてＨz＝０と
したとき、この比は４である。従って、中間間隙層９０
は０．３μｍとなり、第２の間隙層Ｇ２の０．１μｍの
厚さを加えたとき、スピン・バルブ４０と第２のシール
ド層Ｓ２の間の距離は０．４μｍであり、そしてスピン
・バルブ４０と第１のシールド層Ｓ１の間の距離は０．
１μｍである。これらの距離は、図４に示したスピン・
バルブ・センサ４０の中心から測ったものである。スピ
ン・バルブ・センサの厚さは無視できるので、図４の第
１及び第２の間隙ｇ1及びｇ2は、検知電流による拘束磁
場８４を完全に相殺するためにはそれぞれ０．１μｍ及
び０．４μｍと示される。
流密度Ｊについては、ＪF＝１５００Ａ/ｍ、ＪP＝１５
００Ａ/ｍ、及びＪS＝７５０Ａ/ｍである。これらの値
において、図４に示される第１の間隙層Ｇ１に対する第
２の間隙層Ｇ２と中間間隙層９０の全体の厚さの比は、
Ｈz＝０として決定することができ、この場合にフリー
層の磁気モーメントの拘束がなくなる。あるいは、Ｈz
を所与の値として所定の拘束を与えることができる。図
１４は、この式による値を示しており、Ｈzと比ｇ2／ｇ
1の関係を示している。与えられた値においてＨz＝０と
したとき、この比は４である。従って、中間間隙層９０
は０．３μｍとなり、第２の間隙層Ｇ２の０．１μｍの
厚さを加えたとき、スピン・バルブ４０と第２のシール
ド層Ｓ２の間の距離は０．４μｍであり、そしてスピン
・バルブ４０と第１のシールド層Ｓ１の間の距離は０．
１μｍである。これらの距離は、図４に示したスピン・
バルブ・センサ４０の中心から測ったものである。スピ
ン・バルブ・センサの厚さは無視できるので、図４の第
１及び第２の間隙ｇ1及びｇ2は、検知電流による拘束磁
場８４を完全に相殺するためにはそれぞれ０．１μｍ及
び０．４μｍと示される。
【００２５】図７は、反対方向の磁場を示しており、一
方の検知電流によるフリー層における磁場（−Ｈz）
と、もう一方の誘導電流によるフリー層における磁場
（＋Ｈz）である。これらの磁場は反対方向の極性であ
り、等しいときには互いに相殺し合う（Ｈzが０とな
る）。この条件のときには、検知電流がＡＦＭ層、ピン
止め層及びスペーサ層に流れた場合のこれらの層からの
磁場によるフリー層の磁気モーメントの拘束が無くな
る。
方の検知電流によるフリー層における磁場（−Ｈz）
と、もう一方の誘導電流によるフリー層における磁場
（＋Ｈz）である。これらの磁場は反対方向の極性であ
り、等しいときには互いに相殺し合う（Ｈzが０とな
る）。この条件のときには、検知電流がＡＦＭ層、ピン
止め層及びスペーサ層に流れた場合のこれらの層からの
磁場によるフリー層の磁気モーメントの拘束が無くな
る。
【００２６】図１０乃至図１３に示すように、第１及び
第２の間隙層Ｇ１及びＧ２は、第１のリード８０を第１
及び第２のシールド層Ｓ１及びＳ２へ接続するための経
路と共に設けられる。従って、これらのシールド層は、
検知電流用の駆動電子回路３６へのリードの１つとして
用いることができる。他のリード８２は、帰還経路とし
て駆動電子回路３６へ延びている。
第２の間隙層Ｇ１及びＧ２は、第１のリード８０を第１
及び第２のシールド層Ｓ１及びＳ２へ接続するための経
路と共に設けられる。従って、これらのシールド層は、
検知電流用の駆動電子回路３６へのリードの１つとして
用いることができる。他のリード８２は、帰還経路とし
て駆動電子回路３６へ延びている。
【００２７】ピン止め層のピン止めされた磁気モーメン
トによりフリー層に対して作用する他の磁場が存在す
る。図５に示すように、強磁性結合は、フリー層内に強
磁性磁場ＨFCを形成し、この磁場はピン止め層の磁気モ
ーメントに対して平行である。図６に示すように、ピン
止め層の磁気モーメントによりピン止め層の外部に発生
され、フリー層の長さに沿って通り抜ける別の磁場が形
成される。この磁場は、減磁磁場Ｈdemagと称される。
これらの磁場は、フリー層を横切る前述の磁場と異な
り、検知電流Ｉsによっては発生されない。強磁性結合
磁場ＨFCと減磁磁場Ｈdemagとは互いに相殺し合うこと
により、やはりフリー層の感度とバイアスを高めるのが
好ましい。
トによりフリー層に対して作用する他の磁場が存在す
る。図５に示すように、強磁性結合は、フリー層内に強
磁性磁場ＨFCを形成し、この磁場はピン止め層の磁気モ
ーメントに対して平行である。図６に示すように、ピン
止め層の磁気モーメントによりピン止め層の外部に発生
され、フリー層の長さに沿って通り抜ける別の磁場が形
成される。この磁場は、減磁磁場Ｈdemagと称される。
これらの磁場は、フリー層を横切る前述の磁場と異な
り、検知電流Ｉsによっては発生されない。強磁性結合
磁場ＨFCと減磁磁場Ｈdemagとは互いに相殺し合うこと
により、やはりフリー層の感度とバイアスを高めるのが
好ましい。
【００２８】所与の実施例においては、図８及び図９に
示すように、第１及び第２のシールド層Ｓ１及びＳ２の
各々の磁気モーメントの容易軸又は方向を、ＡＢＳに対
して傾斜（例えば４５度）させることが望ましい。これ
によりシールド層内に所望する透磁率（例えば、１００
０）を形成することができる。
示すように、第１及び第２のシールド層Ｓ１及びＳ２の
各々の磁気モーメントの容易軸又は方向を、ＡＢＳに対
して傾斜（例えば４５度）させることが望ましい。これ
によりシールド層内に所望する透磁率（例えば、１００
０）を形成することができる。
【００２９】本発明は、直交型スピン・バルブ読取りヘ
ッドにおいて新規で独自の構成要素の配置を提供する。
これは、スピン・バルブ・センサにおいて、ＡＦＭ層、
ピン止め層及びスペーサ層を通って流れる検知電流の伝
導によりフリー層の磁気モーメントを拘束する問題を克
服する。スピン・バルブ・センサを、第１と第２のシー
ルド層の間に選択的に非対称的に配置することにより、
フリー層に全く影響を与えることなく拘束磁場を完全に
中和することができる。別の場合には、拘束磁場を所定
の大きさに保持することにより、フリー層を安定化する
ことができる。
ッドにおいて新規で独自の構成要素の配置を提供する。
これは、スピン・バルブ・センサにおいて、ＡＦＭ層、
ピン止め層及びスペーサ層を通って流れる検知電流の伝
導によりフリー層の磁気モーメントを拘束する問題を克
服する。スピン・バルブ・センサを、第１と第２のシー
ルド層の間に選択的に非対称的に配置することにより、
フリー層に全く影響を与えることなく拘束磁場を完全に
中和することができる。別の場合には、拘束磁場を所定
の大きさに保持することにより、フリー層を安定化する
ことができる。
【００３０】以上の開示により、当業者であれば、本発
明の別の実施例及び変形例を容易に実施できることは明
らかであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲によ
ってのみ限定されるべきではなく、上記詳細な説明及び
図面に関係する全ての実施例及び偏蹴り例を含むものと
する。
明の別の実施例及び変形例を容易に実施できることは明
らかであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲によ
ってのみ限定されるべきではなく、上記詳細な説明及び
図面に関係する全ての実施例及び偏蹴り例を含むものと
する。
【００３１】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００３２】 （１）エア・ベアリング面（ＡＢＳ）を有する直交型ス
ピン・バルブ読取りヘッドにおいて、 （イ）反強磁性層と、該反強磁性層によりピン止めされ
る磁気モーメントをもつピン止め層と、外部磁場に応じ
て自由に回転する磁気モーメントをもつフリー層と、該
ピン止め層と該フリー層の間に挟まれる非磁性スペーサ
層とを有し、前記ピン止め層、スペーサ層及びフリー層
を通って検知電流が、前記エア・ベアリング面に対して
垂直な方向に流れ、該検知電流が前記フリー層の磁気モ
ーメントの回転を拘束する拘束磁場を生じる、スピン・
バルブ・センサと、 （ロ）前記検知電流を流すために前記スピンバルブ・セ
ンサの下端及び上端にそれぞれ設けられた第１のリード
及び第２のリードと、 （ハ）前記スピン・バルブ・センサを挟んで配置され、
第１の間隙及び第２の間隙を与える第１の間隙層及び第
２の間隙層と、 （ニ）前記第１の間隙層に隣接して配置された第１のシ
ールド層及び前記第２の間隙層に隣接して配置された第
２のシールド層とを具備し、前記第１のシールド層及び
前記第２のシールド層は、接続経路を介して前記第１の
リードに接続され、前記感知電流が流れるときに、電流
が、前記第１シールド層及び前記第２シールド層を、前
記エア・ベアリング面に対して垂直な方向に流れ、前記
第１シールド層を流れる電流により生じる磁場と前記第
２シールド層を流れる電流により生じる磁場との正味の
磁場が前記拘束磁場を相殺するように、前記第１の間隙
層及び前記第２の間隙層の厚さが選択されていることを
特徴とする直交型スピン・バルブ読取りヘッド。 （２）絶縁層に埋め込まれた誘導コイルを有し、前記絶
縁層及び前記誘導コイルが第１と第２の極片の間に挟ま
れ、前記第１及び第２の極片が前記ＡＢＳにおいて第３
の間隙層により分けられる誘導書込みヘッドと、前記
（１）に記載の読取りヘッドとを含む組合せヘッド。 （３）フレームと、前記組合せヘッドを支持するために
前記フレームに装着されたサスペンションと、前記組合
せヘッドと変換関係を保持しつつ該組合せヘッドを通り
過ぎるように磁気媒体を移動させるために前記フレーム
上に装着された媒体移動手段と、前記移動する磁気媒体
に関係する位置へ前記組合せヘッドを移動させるために
前記サスペンションへ接続される位置決め手段と、前記
組合せヘッドと信号を交換し、前記磁気媒体の移動を制
御し、かつ、前記組合せヘッドの位置を制御するために
前記組合せヘッド、前記磁気媒体移動手段、及び前記位
置決め手段へ接続される手段とを有する前記（２）に記
載の組合せヘッドを含む磁気ディスク・ドライブ。 （４）前記第１及び第２のシールド層の各々が前記ＡＢ
Ｓに対して傾斜した向きをもつ磁気モーメントを有する
前記（１）に記載の直交型スピン・バルブ読取りヘッ
ド。 （５）前記第２と第１の間隙の厚さの比ｇ２／ｇ３が、
実質的に４である前記（１）に記載の直交型スピン・バ
ルブ読取りヘッド。 （６）前記フリー層が電流密度ＪＦを有し、前記スペー
サ層が電流密度ＪＳを有し、前記ピン止め層が電流密度
ＪＰを有し、次式ＨＺ＝ＪＦ／２［（ｇ１−ｇ２）／
（ｇ１＋ｇ２）］＋（ＪＳ＋ＪＰ）（ｇ１／ｇ１＋
ｇ２）において、ＨＺは前記フリー層に誘導される最終
的磁場、ＪＦは前記フリー層の電流密度、ＪＳは前記ス
ペーサ層の電流密度、ＪＰは前記ピン止め層の電流密
度、ｇ１は前記第１の間隙の厚さ、ｇ２は前記第２の間
隙の厚さである場合におけるＨＺが実質的に０となるよ
うに前記第１及び第２の間隙層の厚さが選択される前記
（１）に記載の直交型スピン・バルブ読取りヘッド。 （７）絶縁層に埋め込まれた誘導コイルを有し、前記絶
縁層及び前記誘導コイルが第１と第２の極片の間に挟ま
れ、前記第１及び第２の極片が前記ＡＢＳにおいて第３
の間隙層により分けられる誘導書込ヘッドと、前記
（６）に記載の読取りヘッドとを含む組合せヘッド。 （８）フレームと、前記組合せヘッドを支持するために
前記フレームに装着されたサスペンションと、前記組合
せヘッドと変換関係を保持しつつ該組合せヘッドを通り
過ぎるように磁気媒体を移動させるために前記フレーム
上に装着された媒体移動手段と、前記移動する磁気媒体
に関係する位置へ前記組合せヘッドを移動させるために
前記サスペンションへ接続される位置決め手段と、前記
組合せヘッドと信号を交換し、前記磁気媒体の移動を制
御し、かつ、前記組合せヘッドの位置を制御するために
前記組合せヘッド、前記磁気媒体移動手段、及び前記位
置決め手段へ接続される手段とを有する前記（７）に記
載の組合せヘッドを含む磁気ディスク・ドライブ。 （９）前記第１及び第２のシールド層の各々が前記ＡＢ
Ｓに対して傾斜した向きをもつ磁気モーメントを有する
前記（６）に記載の直交型スピン・バルブ読取りヘッ
ド。 （１０）前記第２と第１の間隙の厚さの比ｇ２／ｇ
１が、実質的に４である前記（９）に記載の直交型スピ
ン・バルブ読取りヘッド。 （１１）絶縁層に埋め込まれた誘導コイルを有し、前記
絶縁層及び前記誘導コイルが第１と第２の極片の間に挟
まれ、前記第１及び第２の極片が前記ＡＢＳにおいて第
３の間隙層により分けられる誘導書込ヘッドと、前記
（１０）に記載の読取りヘッドとを含む組合せヘッド。 （１２）フレームと、前記組合せヘッドを支持するため
に前記フレームに装着されたサスペンションと、前記組
合せヘッドと変換関係を保持しつつ該組合せヘッドを通
り過ぎるように磁気媒体を移動させるために前記フレー
ム上に装着された媒体移動手段と、前記移動する磁気媒
体に関係する位置へ前記組合せヘッドを移動させるため
に前記サスペンションへ接続される位置決め手段と、前
記組合せヘッドと信号を交換し、前記磁気媒体の移動を
制御し、かつ、前記組合せヘッドの位置を制御するため
に前記ヘッド、前記磁気媒体移動手段、及び前記位置決
め手段へ接続される手段とを有する前記（１１）に記載
の組合せヘッドを含む磁気ディスク・ドライブ。
ピン・バルブ読取りヘッドにおいて、 （イ）反強磁性層と、該反強磁性層によりピン止めされ
る磁気モーメントをもつピン止め層と、外部磁場に応じ
て自由に回転する磁気モーメントをもつフリー層と、該
ピン止め層と該フリー層の間に挟まれる非磁性スペーサ
層とを有し、前記ピン止め層、スペーサ層及びフリー層
を通って検知電流が、前記エア・ベアリング面に対して
垂直な方向に流れ、該検知電流が前記フリー層の磁気モ
ーメントの回転を拘束する拘束磁場を生じる、スピン・
バルブ・センサと、 （ロ）前記検知電流を流すために前記スピンバルブ・セ
ンサの下端及び上端にそれぞれ設けられた第１のリード
及び第２のリードと、 （ハ）前記スピン・バルブ・センサを挟んで配置され、
第１の間隙及び第２の間隙を与える第１の間隙層及び第
２の間隙層と、 （ニ）前記第１の間隙層に隣接して配置された第１のシ
ールド層及び前記第２の間隙層に隣接して配置された第
２のシールド層とを具備し、前記第１のシールド層及び
前記第２のシールド層は、接続経路を介して前記第１の
リードに接続され、前記感知電流が流れるときに、電流
が、前記第１シールド層及び前記第２シールド層を、前
記エア・ベアリング面に対して垂直な方向に流れ、前記
第１シールド層を流れる電流により生じる磁場と前記第
２シールド層を流れる電流により生じる磁場との正味の
磁場が前記拘束磁場を相殺するように、前記第１の間隙
層及び前記第２の間隙層の厚さが選択されていることを
特徴とする直交型スピン・バルブ読取りヘッド。 （２）絶縁層に埋め込まれた誘導コイルを有し、前記絶
縁層及び前記誘導コイルが第１と第２の極片の間に挟ま
れ、前記第１及び第２の極片が前記ＡＢＳにおいて第３
の間隙層により分けられる誘導書込みヘッドと、前記
（１）に記載の読取りヘッドとを含む組合せヘッド。 （３）フレームと、前記組合せヘッドを支持するために
前記フレームに装着されたサスペンションと、前記組合
せヘッドと変換関係を保持しつつ該組合せヘッドを通り
過ぎるように磁気媒体を移動させるために前記フレーム
上に装着された媒体移動手段と、前記移動する磁気媒体
に関係する位置へ前記組合せヘッドを移動させるために
前記サスペンションへ接続される位置決め手段と、前記
組合せヘッドと信号を交換し、前記磁気媒体の移動を制
御し、かつ、前記組合せヘッドの位置を制御するために
前記組合せヘッド、前記磁気媒体移動手段、及び前記位
置決め手段へ接続される手段とを有する前記（２）に記
載の組合せヘッドを含む磁気ディスク・ドライブ。 （４）前記第１及び第２のシールド層の各々が前記ＡＢ
Ｓに対して傾斜した向きをもつ磁気モーメントを有する
前記（１）に記載の直交型スピン・バルブ読取りヘッ
ド。 （５）前記第２と第１の間隙の厚さの比ｇ２／ｇ３が、
実質的に４である前記（１）に記載の直交型スピン・バ
ルブ読取りヘッド。 （６）前記フリー層が電流密度ＪＦを有し、前記スペー
サ層が電流密度ＪＳを有し、前記ピン止め層が電流密度
ＪＰを有し、次式ＨＺ＝ＪＦ／２［（ｇ１−ｇ２）／
（ｇ１＋ｇ２）］＋（ＪＳ＋ＪＰ）（ｇ１／ｇ１＋
ｇ２）において、ＨＺは前記フリー層に誘導される最終
的磁場、ＪＦは前記フリー層の電流密度、ＪＳは前記ス
ペーサ層の電流密度、ＪＰは前記ピン止め層の電流密
度、ｇ１は前記第１の間隙の厚さ、ｇ２は前記第２の間
隙の厚さである場合におけるＨＺが実質的に０となるよ
うに前記第１及び第２の間隙層の厚さが選択される前記
（１）に記載の直交型スピン・バルブ読取りヘッド。 （７）絶縁層に埋め込まれた誘導コイルを有し、前記絶
縁層及び前記誘導コイルが第１と第２の極片の間に挟ま
れ、前記第１及び第２の極片が前記ＡＢＳにおいて第３
の間隙層により分けられる誘導書込ヘッドと、前記
（６）に記載の読取りヘッドとを含む組合せヘッド。 （８）フレームと、前記組合せヘッドを支持するために
前記フレームに装着されたサスペンションと、前記組合
せヘッドと変換関係を保持しつつ該組合せヘッドを通り
過ぎるように磁気媒体を移動させるために前記フレーム
上に装着された媒体移動手段と、前記移動する磁気媒体
に関係する位置へ前記組合せヘッドを移動させるために
前記サスペンションへ接続される位置決め手段と、前記
組合せヘッドと信号を交換し、前記磁気媒体の移動を制
御し、かつ、前記組合せヘッドの位置を制御するために
前記組合せヘッド、前記磁気媒体移動手段、及び前記位
置決め手段へ接続される手段とを有する前記（７）に記
載の組合せヘッドを含む磁気ディスク・ドライブ。 （９）前記第１及び第２のシールド層の各々が前記ＡＢ
Ｓに対して傾斜した向きをもつ磁気モーメントを有する
前記（６）に記載の直交型スピン・バルブ読取りヘッ
ド。 （１０）前記第２と第１の間隙の厚さの比ｇ２／ｇ
１が、実質的に４である前記（９）に記載の直交型スピ
ン・バルブ読取りヘッド。 （１１）絶縁層に埋め込まれた誘導コイルを有し、前記
絶縁層及び前記誘導コイルが第１と第２の極片の間に挟
まれ、前記第１及び第２の極片が前記ＡＢＳにおいて第
３の間隙層により分けられる誘導書込ヘッドと、前記
（１０）に記載の読取りヘッドとを含む組合せヘッド。 （１２）フレームと、前記組合せヘッドを支持するため
に前記フレームに装着されたサスペンションと、前記組
合せヘッドと変換関係を保持しつつ該組合せヘッドを通
り過ぎるように磁気媒体を移動させるために前記フレー
ム上に装着された媒体移動手段と、前記移動する磁気媒
体に関係する位置へ前記組合せヘッドを移動させるため
に前記サスペンションへ接続される位置決め手段と、前
記組合せヘッドと信号を交換し、前記磁気媒体の移動を
制御し、かつ、前記組合せヘッドの位置を制御するため
に前記ヘッド、前記磁気媒体移動手段、及び前記位置決
め手段へ接続される手段とを有する前記（１１）に記載
の組合せヘッドを含む磁気ディスク・ドライブ。
【図１】スピン・バルブ・センサを有するマージ直交型
スピン・バルブ・ヘッドを用いる磁気ディスク・ドライ
ブの概略的斜視図である。
スピン・バルブ・ヘッドを用いる磁気ディスク・ドライ
ブの概略的斜視図である。
【図２】本発明のスピン・バルブ・センサを有するマー
ジ直交型スピン・バルブ・ヘッドの概略的縦断面図であ
る。
ジ直交型スピン・バルブ・ヘッドの概略的縦断面図であ
る。
【図３】図２のIII-III面に沿った断面図である。
【図４】スピン・バルブ読取りヘッドの拡大縦断面図で
ある。
ある。
【図５】ピン止め層及びフリー層の間の強磁性結合磁場
（ＨFC）の概略図である。
（ＨFC）の概略図である。
【図６】ピン止め層の減磁磁場（Ｈｄｅｍａｇ）の概略
図である。
図である。
【図７】スペーサ層及びピン止め層を通る検知電流によ
りスピン・バルブ・センサのフリー層に誘導されるマイ
ナス方向の磁場と、シールド層の誘導電流により誘導さ
れるプラス方向の磁場を示す図である。
りスピン・バルブ・センサのフリー層に誘導されるマイ
ナス方向の磁場と、シールド層の誘導電流により誘導さ
れるプラス方向の磁場を示す図である。
【図８】第１のシールド層の一部の平面図である。
【図９】第２のシールド層の一部の平面図である。
【図１０】図３に類似のスピン・バルブ及び近傍の構成
要素の平面図である。
要素の平面図である。
【図１１】図１０のXI-XI面に沿った断面図である。
【図１２】図１０のXII-XII面に沿った断面図である。
【図１３】図１０のXIII-XIII面に沿った断面図であ
る。
る。
【図１４】第１と第２の間隙の比ｇ2／ｇ1に対する磁場
Ｈzを示すグラフである。
Ｈzを示すグラフである。
２０ ディスク・ドライブ ２２ 主軸 ２４ 磁気 ２６ モーター ２８ モーター制御装置 ３０ 薄膜スピン・バルブ磁気ヘッド ３２ スライダ ３４ サスペンション及びアクチュエータ・アーム ４０ 直交型スピン・バルブ・センサ Ｓ１、Ｓ２ シールド層 Ｃ コイル層 Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３ 絶縁層 Ｐ１、Ｐ２ 極片 Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３ 間隙層 ＡＢＳ エア・ベアリング面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルース・エイ・ガーネイ アメリカ合衆国95051、カリフォルニア 州、サンタ・クララ、フローラ・ビス タ・アベニュー、ナンバー1308、3770 (72)発明者 ジョセフ・フランシス・スミス アメリカ合衆国94024、カリフォルニア 州、ロス・アルトス、ホームステッド・ コート、ナンバー205、2250 (72)発明者 バージル・シモン・スペリオス アメリカ合衆国95119、カリフォルニア 州、サン・ノゼ、セント・ジュリー・ド ライブ 351 (72)発明者 ダグラス・ジョンソン・ウェルナー アメリカ合衆国94539、カリフォルニア 州、フレモント、フェスティボ・コート 593 (56)参考文献 特開 平10−55509（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−204611（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 5/39
Claims (12)
- 【請求項１】エア・ベアリング面（ＡＢＳ）を有する直
交型スピン・バルブ読取りヘッドにおいて、 （イ）反強磁性層と、該反強磁性層によりピン止めされ
る磁気モーメントをもつピン止め層と、外部磁場に応じ
て自由に回転する磁気モーメントをもつフリー層と、該
ピン止め層と該フリー層の間に挟まれる非磁性スペーサ
層とを有し、 前記ピン止め層、スペーサ層及びフリー層を通って検知
電流が、前記エア・ベアリング面に対して垂直な方向に
流れ、前記ピン止め層及び前記スペーサ層を流れる前記
検知電流が前記フリー層の磁気モーメントの回転を拘束
する拘束磁場を生じる、スピン・バルブ・センサと、 （ロ）前記検知電流を流すために前記スピンバルブ・セ
ンサの下端及び上端にそれぞれ設けられた第１のリード
及び第２のリードと、 （ハ）前記スピン・バルブ・センサを挟んで配置され、
第１の間隙及び第２の間隙を与える第１の間隙層及び第
２の間隙層と、 （ニ）前記第１の間隙層に隣接して配置された第１のシ
ールド層及び前記第２の間隙層に隣接して配置された第
２のシールド層とを具備し、 前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、接
続経路を介して前記第１のリードに接続され、前記感知
電流が流れるときに、電流が、前記第１シールド層及び
前記第２シールド層を、前記エア・ベアリング面に対し
て垂直な方向に流れ、前記第１シールド層を流れる電流
により生じる磁場と前記第２シールド層を流れる電流に
より生じる磁場との正味の磁場が前記拘束磁場を相殺す
るように、前記第１の間隙層及び前記第２の間隙層の厚
さが選択されていることを特徴とする直交型スピン・バ
ルブ読取りヘッド。 - 【請求項２】絶縁層に埋め込まれた誘導コイルを有し、 前記絶縁層及び前記誘導コイルが第１と第２の極片の間
に挟まれ、 前記第１及び第２の極片が前記ＡＢＳにおいて第３の間
隙層により分けられる誘導書込みヘッドと、請求項１に
記載の読取りヘッドとを含む組合せヘッド。 - 【請求項３】フレームと、 前記組合せヘッドを支持するために前記フレームに装着
されたサスペンションと、 前記組合せヘッドと変換関係を保持しつつ該組合せヘッ
ドを通り過ぎるように磁気媒体を移動させるために前記
フレーム上に装着された媒体移動手段と、 前記移動する磁気媒体に関係する位置へ前記組合せヘッ
ドを移動させるために前記サスペンションへ接続される
位置決め手段と、 前記組合せヘッドと信号を交換し、前記磁気媒体の移動
を制御し、かつ、前記組合せヘッドの位置を制御するた
めに前記組合せヘッド、前記磁気媒体移動手段、及び前
記位置決め手段へ接続される手段とを有する請求項２に
記載の組合せヘッドを含む磁気ディスク・ドライブ。 - 【請求項４】前記第１及び第２のシールド層の各々が前
記ＡＢＳに対して傾斜した向きをもつ磁気モーメントを
有する請求項１に記載の直交型スピン・バルブ読取りヘ
ッド。 - 【請求項５】前記第２と第１の間隙の厚さの比ｇ２／ｇ
３が、実質的に４である請求項１に記載の直交型スピン
・バルブ読取りヘッド。 - 【請求項６】前記フリー層が電流密度ＪＦを有し、前記
スペーサ層が電流密度ＪＳを有し、前記ピン止め層が電
流密度ＪＰを有し、 次式ＨＺ＝ＪＦ／２［（ｇ１−ｇ２）／（ｇ１＋
ｇ２）］＋（ＪＳ＋ＪＰ）（ｇ１／ｇ１＋ｇ２）におい
て、ＨＺは前記フリー層に誘導される最終的磁場、ＪＦ
は前記フリー層の電流密度、ＪＳは前記スペーサ層の電
流密度、ＪＰは前記ピン止め層の電流密度、ｇ１は前記
第１の間隙の厚さ、ｇ２は前記第２の間隙の厚さである
場合におけるＨＺが実質的に０となるように前記第１及
び第２の間隙層の厚さが選択される請求項１に記載の直
交型スピン・バルブ読取りヘッド。 - 【請求項７】絶縁層に埋め込まれた誘導コイルを有し、 前記絶縁層及び前記誘導コイルが第１と第２の極片の間
に挟まれ、 前記第１及び第２の極片が前記ＡＢＳにおいて第３の間
隙層により分けられる誘導書込ヘッドと、請求項６に記
載の読取りヘッドとを含む組合せヘッド。 - 【請求項８】フレームと、 前記組合せヘッドを支持するために前記フレームに装着
されたサスペンションと、 前記組合せヘッドと変換関係を保持しつつ該組合せヘッ
ドを通り過ぎるように磁気媒体を移動させるために前記
フレーム上に装着された媒体移動手段と、 前記移動する磁気媒体に関係する位置へ前記組合せヘッ
ドを移動させるために前記サスペンションへ接続される
位置決め手段と、 前記組合せヘッドと信号を交換し、前記磁気媒体の移動
を制御し、かつ、前記組合せヘッドの位置を制御するた
めに前記組合せヘッド、前記磁気媒体移動手段、及び前
記位置決め手段へ接続される手段とを有する請求項７に
記載の組合せヘッドを含む磁気ディスク・ドライブ。 - 【請求項９】前記第１及び第２のシールド層の各々が前
記ＡＢＳに対して傾斜した向きをもつ磁気モーメントを
有する請求項６に記載の直交型スピン・バルブ読取りヘ
ッド。 - 【請求項１０】前記第２と第１の間隙の厚さの比ｇ２／
ｇ１が、実質的に４である請求項９に記載の直交型スピ
ン・バルブ読取りヘッド。 - 【請求項１１】絶縁層に埋め込まれた誘導コイルを有
し、 前記絶縁層及び前記誘導コイルが第１と第２の極片の間
に挟まれ、 前記第１及び第２の極片が前記ＡＢＳにおいて第３の間
隙層により分けられる誘導書込ヘッドと、請求項１０に
記載の読取りヘッドとを含む組合せヘッド。 - 【請求項１２】フレームと、 前記組合せヘッドを支持するために前記フレームに装着
されたサスペンションと、 前記組合せヘッドと変換関係を保持しつつ該組合せヘッ
ドを通り過ぎるように磁気媒体を移動させるために前記
フレーム上に装着された媒体移動手段と、 前記移動する磁気媒体に関係する位置へ前記組合せヘッ
ドを移動させるために前記サスペンションへ接続される
位置決め手段と、 前記組合せヘッドと信号を交換し、前記磁気媒体の移動
を制御し、かつ、前記組合せヘッドの位置を制御するた
めに前記ヘッド、前記磁気媒体移動手段、及び前記位置
決め手段へ接続される手段とを有する請求項１１に記載
の組合せヘッドを含む磁気ディスク・ドライブ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/709549 | 1996-09-06 | ||
| US08/709,549 US5696656A (en) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Highly sensitive orthogonal spin valve read head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1091923A JPH1091923A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3266550B2 true JP3266550B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=24850310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21464497A Expired - Fee Related JP3266550B2 (ja) | 1996-09-06 | 1997-08-08 | 直交型スピン・バルブ読取りヘッド、組合わせヘッド及び磁気ディスク・ドライブ |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5696656A (ja) |
| JP (1) | JP3266550B2 (ja) |
| KR (1) | KR100264637B1 (ja) |
| SG (1) | SG79217A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5909344A (en) * | 1995-11-30 | 1999-06-01 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor with high resistivity flux guide |
| KR100201681B1 (ko) * | 1996-01-03 | 1999-06-15 | 포만 제프리 엘 | 직교 자기저항 센서와 자기 저장 시스템 및 직교 자기저항 센서 제조 방법 |
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