JP3565925B2

JP3565925B2 - 磁気抵抗効果ヘッド

Info

Publication number: JP3565925B2
Application number: JP30905194A
Authority: JP
Inventors: 誉生越川; 善徳大塚
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: JPH08167118A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は磁気ディスク装置或いは磁気テープ装置等の磁気記録再生装置に用いられる薄膜磁気ヘッドに関し、特に磁気抵抗効果により記録媒体に記録された情報を再生する磁気抵抗効果ヘッドに関する。
【０００２】
近年、磁気ディスク装置の小型化・高密度化に伴い、ヘッドスライダの浮上量が減少し、ごく低浮上或いはスライダが記録媒体に接触する接触記録／再生の実現が望まれている。
【０００３】
また、従来の磁気誘導ヘッドは、磁気ディスクの小径化により周速（ヘッドと媒体との間の相対速度）が減少すると、再生出力が劣化する。そこで、再生出力が周速に依存せず、低周速でも大出力の得られる磁気抵抗効果ヘッド（以下ＭＲヘッドと略称する）の開発が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】
ＭＲヘッドは磁気抵抗効果素子に一定のセンス電流を供給して、記録媒体の記録トラックから漏洩する信号磁界の大きさの変化を抵抗変化に変換し、媒体に記録された情報を電圧値の変化として再生する。
【０００５】
従来のＭＲヘッドでは、磁気抵抗効果素子がヘッドの媒体対向面に露出していた。そのため金属製の記録媒体と組み合わせてのごく低浮上、接触記録の実現は記録媒体との短絡や放電のため非常に困難であった。
【０００６】
そこで本発明者らは、磁気抵抗効果素子がヘッドの媒体対向面に露出せず、軟磁性層からなるフラックスガイドによって媒体からの漏洩磁界を磁気抵抗効果素子に導く構造の、フラックスガイド型磁気抵抗効果ヘッドを特開平５−１１４１１９号で提案した。
【０００７】
この公開公報に開示されたＭＲヘッドは、記録媒体に対向するヘッドの先端面から後退して設けられたＮｉ−Ｆｅからなる磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子に接続され、その間に磁気抵抗効果素子のセンス領域を画成する一対の端子を含んでおり、これらの端子には一定のセンス電流が供給される。
【０００８】
ＭＲヘッドは更に、一端がヘッドの先端面に露出し他端が磁気抵抗効果素子の一端に磁気的に結合した、記録媒体からの磁束を磁気抵抗効果素子に案内するフラックスガイドを含んでいる。
【０００９】
フラックスガイド、磁気抵抗効果素子及び端子は、非磁性絶縁層中に埋め込まれており、一対の上下磁気シールドが非磁性絶縁層をその間にサンドイッチするように設けられて、ヘッドの先端面に記録媒体からの磁束を受け入れるギャップを画成している。
【００１０】
一対の端子により画成される磁気抵抗効果素子のセンス領域は、記録媒体上の記録トラック幅よりも広く形成してある。フラックスガイドの平面形状は、台形状、ホームベース形状、又は三角形状等をしており、磁気抵抗効果素子のセンス領域よりその幅が狭く形成されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公開公報に記載された従来のフラックスガイド型ＭＲヘッドにおいては、幅の狭いフラックスガイドを採用していたため、その磁区制御が困難であった。その結果、フラックスガイド自身の磁区変動によって、磁気抵抗効果素子の再生出力及び再生波形が影響を受けて変動しやすくなるという問題があった。
【００１２】
この問題を解決するために、フラックスガイドを記録トラックの幅方向に伸長して概略細長い長方形状とし、その上に反強磁性膜を積層した磁気抵抗効果ヘッドを先に提案した（特願平５−３０２６３７号）。
【００１３】
この先願発明によると、フラックスガイドの単磁区構造を実現できるため、フラックスガイドの磁区変動に起因する磁気抵抗効果素子の再生出力及び再生波形の変動を有効に防止することができる。
【００１４】
しかし、この先願発明では磁気抵抗効果素子及びフラックスガイドの磁化方向は、その上に積層した反強磁性膜の効果によって同一方向に決定されているので、互いに発生する磁界のため、磁気抵抗効果素子の感度低下及びフラックスガイドの透磁率の低下を引き起こすという問題があった。
【００１５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、磁気抵抗効果素子及びフラックスガイドの感度を向上することができ、再生出力の高い磁気抵抗効果ヘッドを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、記録媒体に記録された情報を再生する磁気抵抗効果ヘッドであって、記録媒体の記録トラックから漏洩する信号磁界の変化を抵抗変化に変換する、該記録媒体に対向する前記ヘッドの先端面から後退して設けられた磁気抵抗効果素子と；前記磁気抵抗効果素子に接続され、その間に磁気抵抗効果素子のセンス領域を画成する一対の端子と；一端が前記ヘッドの先端面に露出し他端が前記磁気抵抗効果素子の一端に磁気的に結合した、記録媒体からの磁束を前記磁気抵抗効果素子に案内する前部フラックスガイドと；前記磁気抵抗効果素子の中央部分を除いてその両側部分上に積層された、記録トラックの幅方向に平行な第１の磁化方向を有する第１磁性膜と；前記前部フラックスガイドの中央部分を除いてその両側部分上に積層された、前記第１の磁化方向と反対方向の第２の磁化方向を有する第２磁性膜とを具備し；前記前部フラックスガイドは、前記磁気抵抗効果素子のセンス領域を超えて前記記録媒体の記録トラックの幅方向に伸長した概略長方形状をしており、さらに、前記第２磁性膜が有する前記第２の磁化方向の磁化との静磁結合により、前記第１の磁化方向と同方向の磁化を有し、前記磁気抵抗効果素子は、前記第１磁性膜が有する前記第１の磁化方向の磁化との静磁結合により、前記第２の磁化方向と同方向の磁化を有していることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドが提供される。
【００１７】
【作用】
第１磁性膜と第２磁性膜の磁化方向を逆方向に規制することにより、磁気抵抗効果素子と前部フラックスガイドの磁化方向も逆方向に規制される。その結果、互いに発生する磁界による磁気抵抗効果素子の感度低下及び前部フラックスガイドの透磁率の低下がなくなり、再生出力の向上を図ることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１（Ａ）は本発明第１実施例のＭＲヘッド１０の概略平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図をそれぞれ示している。
【００１９】
例えば、アルミナ−チタニウムカーバイド（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）からなる導電性基板１２上には、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる絶縁層１４が積層されている。
【００２０】
符号１６，１８は例えばニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）から形成された第１及び第２磁気シールドであり、その間にアルミナからなる非磁性絶縁層２０が介在されている。
【００２１】
第１及び第２磁気シールド１６，１８はヘッド１０の先端面（媒体対向面）２６に再生分解能を向上させるためにギャップ２５を画成している。非磁性絶縁層２０内には、ヘッド１０の先端面２６から離間して例えばニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）から形成された磁気抵抗効果素子２２が埋め込まれている。
【００２２】
非磁性絶縁層２０内には更に、一端がヘッド１０の先端面２６に露出し、他端が磁気抵抗効果素子２２の一端に磁気的に結合した、例えばニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）からなる前部フラックスガイド２４が埋め込まれている。前部フラックスガイド２４は記録媒体３４からの磁束を磁気抵抗効果素子２２に案内する。
【００２３】
前部フラックスガイド２４は図１（Ａ）を参照すると明らかなように、磁気抵抗効果素子２２の前縁に沿って横方向に伸長した長方形状をしている。前部フラックスガイド２４と磁気抵抗効果素子２２との重なり部分の間隔は、例えば０．０５〜０．２μｍ程度である。
【００２４】
磁気抵抗効果素子２２のセンス領域２２ａは一対の端子２８ａ，２８ｂの間隔で決定され、記録媒体３４の記録トラック３５の幅よりもその幅が狭く形成されている。
【００２５】
端子２８ａ，２８ｂはセンス電流源３０に接続されており、磁気抵抗効果素子２２にはセンス電流源３０から一定のセンス電流が供給される。端子２８ａ，２８ｂは例えばＡｕ，Ｃｕ，Ａｌ等から形成される。
【００２６】
第２磁気シールド１８上には例えばアルミナからなる絶縁保護膜３２が被覆されて、磁気抵抗効果ヘッド１０が完成する。ヘッド１０の製造はよく知られた薄膜プロセスにより行なう。
【００２７】
図３に示すように、磁気抵抗効果素子２２の中央部分を除いたその両側部分上にはＣｒ下地層３８を介して硬磁性膜４０が積層されている。硬磁性膜４０はＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔ等から形成される。
【００２８】
同様に、前部フラックスガイド２４の中央部分を除いたその両側部分上には、Ｃｒ下地層４２を介して硬磁性膜４４が積層されている。硬磁性膜４４は硬磁性膜４０と同様に、ＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔ等から形成される。
【００２９】
硬磁性膜４０は記録トラックの幅方向に平行な第１の磁化方向を有しており、硬磁性膜４４は第１の磁化方向と反対方向の第２の磁化方向を有している。よって、磁気抵抗効果素子２２上に硬磁性膜４０が積層されているため、磁気抵抗効果素子２２は静磁結合により第１の磁化方向と反対方向の第２の磁化方向を有するようになる。
【００３０】
同様に、前部フラックスガイド２４上には硬磁性膜４４が積層されているため、前部フラックスガイド２４は第２の磁化方向と反対方向の第１の磁化方向を有するようになる。
【００３１】
その結果、図３に矢印で示すように、磁気抵抗効果素子２２及び前部フラックスガイド２４は、互いに逆の磁化方向を有するように規制される。これにより、互いに発生する磁界に起因する磁気抵抗効果素子２２の感度低下及び前部フラックスガイド２４の透磁率の低下がなくなり、ＭＲヘッドの再生出力の向上を図ることができる。
【００３２】
Ｃｒ下地膜３８，４２の膜厚を制御することにより、硬磁性膜４０及び４４の保磁力を調整することができる。尚、硬磁性膜４０を形成しない磁気抵抗効果素子２２の中央部分の幅と、硬磁性膜４４を形成しない前部フラックスガイド２４の中央部分の幅とは異なっていてもかまわない。
【００３３】
然して、記録媒体３４の記録トラック３５からの信号磁束はヘッド１０内に受け入れられ、前部フラックスガイド２４に案内されて磁気抵抗効果素子２２に流入し、磁気抵抗効果素子２２を磁化させる。磁気抵抗効果素子２２を通過した磁束は第１及び第２磁気シールド１６，１８に吸収される。
【００３４】
磁気抵抗効果素子２２は信号磁束の大きさの変化に応じて、その抵抗値が変化する。磁気抵抗効果素子２２にはセンス電流源３０からの一定のセンス電流が供給されているので、抵抗値の変化に応じて端子２８ａ，２８ｂの間の電圧が変化し、記録媒体３４に記録された情報を電圧信号として再生することができる。
【００３５】
本実施例では、前部フラックスガイド２４がセンス領域２２ａ及び記録トラック３５の幅を越えて横方向に伸長した長方形状をしているので、前部フラックスガイド２４の形状異方性により、その磁化容易軸方向を記録トラック３５の幅方向に平行にすることができ、容易に単磁区構造を実現できる。
【００３６】
更に、磁気抵抗効果素子２２及び前部フラックスガイド２４は互いに逆の磁化方向を有しているので、互いに発生する磁界に起因する磁気抵抗効果素子２２の感度低下及び前部フラックスガイド２４の透磁率の低下がなくなり、再生出力の向上を図ることができる。
【００３７】
図２を参照すると、本発明第２実施例のＭＲヘッドの平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）が示されている。図１に示した第１実施例と実質的に同一構成部分については同一符号を付し、重複を避けるためその説明を省略する。
【００３８】
本実施例は図１に示した第１実施例に後部フラックスガイド３６を追加したものである。後部フラックスガイド３６は、前部フラックスガイド２４と同様に、例えばニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）から形成されており、その一端が磁気抵抗効果素子２２に磁気的に結合している。
【００３９】
図２（Ａ）のＩＩＩ ′−ＩＩＩ ′断面図は図３に示した図１（Ａ）のＩＩＩ −ＩＩＩ断面図に類似しており、後部フラックスガイド３６の中央部分を除いたその両側部分上には、Ｃｒ下地層を介して硬磁性膜４８が積層されている。硬磁性膜４８は硬磁性膜４４と同一の磁化方向を有している。よって、後部フラックスガイド３６は前部フラックスガイド２４と同一の磁化方向を有している。
【００４０】
本実施例では、後部フラックスガイド３６を設けたことにより、上述した第１実施例の効果に加えて、磁気抵抗効果素子２２の反磁界を抑制して、再生出力を向上させる効果を有している。
【００４１】
図４を参照すると、本発明の他の実施例の断面図が示されている。図４（Ａ）は図３に示した構造と類似しており、磁気抵抗効果素子２２及び前部フラックスガイド２４の下側に硬磁性膜４０及び４４をそれぞれ形成したものである。各膜の磁化方向が矢印で示されている。本実施例は図３に示した実施例と同様に作用する。
【００４２】
図４（Ｂ）に示す実施例においては、磁気抵抗効果素子２２′がトラック３５の幅方向に短く、その幅全体がセンス領域となっており、前部フラックスガイド２４′は磁気抵抗効果素子２２′と概略等しい幅に形成されている。そして、磁気抵抗効果素子２２′及び前部フラックスガイド２４′の両側にそれぞれ硬磁性膜４０，４４が形成されている。
【００４３】
硬磁性膜４０と硬磁性膜４４は互いに逆の磁化方向を有するように規定される。これにより、磁気抵抗効果素子２２′の磁化方向は静磁結合により硬磁性膜４０の磁化方向と同一方向となり、前部フラックスガイド２４′の磁化方向は硬磁性膜４４の磁化方向と同一方向となり、上述した各実施例と同様な効果を達成することができる。
【００４４】
図４（Ｃ）に示した実施例は、磁気抵抗効果素子２２の中央部分を除いてその両側部分上に反強磁性膜４６を積層し、硬磁性膜４４の上に前部フラックスガイド２４を積層したものである。反強磁性膜４６はＦｅＭｎ，ＮｉＯ等から形成される。
【００４５】
本実施例においては、磁気抵抗効果素子２２は静磁結合により反強磁性膜４６の磁化方向が転写されるため、硬磁性膜４４と反強磁性膜４６を同一方向に着磁する。これにより、磁気抵抗効果素子２２と前部フラックスガイド２４は互いに逆の磁化方向を有するようになる。
【００４６】
図４（Ｃ）に示した実施例の変形例として、硬磁性膜で磁気抵抗効果素子２２の磁化方向を規定し、反強磁性膜で前部フラックスガイド２４の磁化方向を規定するようにしてもよい。
【００４７】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して、本発明の更に他の実施例について説明する。図５（Ａ）に示した実施例は、磁気抵抗効果素子２２の中央部分を除いてその両側部分上に反強磁性膜４６を積層し、前部フラックスガイド２４′の両側に硬磁性膜４４を形成したものである。
【００４８】
本実施例においては、硬磁性膜４４と反強磁性膜４６とを反対方向に着磁する。これにより、磁気抵抗効果素子２２と前部フラックスガイド２４′は互いに逆の磁化方向を有するようになる。
【００４９】
図５（Ｂ）に示した実施例は、磁気抵抗効果素子２２′の両側に硬磁性膜４０を形成し、前部フラックスガイド２４の中央部分を除いてその両側部分上に反強磁性膜４８を積層したものである。
【００５０】
本実施例においても、硬磁性膜４０と反強磁性膜４８とは逆方向に着磁する。これにより、磁気抵抗効果素子２２′と前部フラックスガイド２４は互いに逆の磁化方向を有するようになる。
【００５１】
次に図６を参照して、磁化方向の規定方法を説明する。ＣｏＣｒＴａ等からなる硬磁性膜４０，４４は、例えばＣｒ下地層の膜厚を変化させることにより、保磁力Ｈｃを１００〜２０００エルステッド（Ｏｅ）程度に変化させることができる。
【００５２】
図６（Ａ）に示すように、磁気抵抗効果素子２２′の両側に保磁力Ｈｃが５００ＯｅのＣｏＣｒＴａ膜４０を設置し、前部フラックスガイド２４′の両側に保磁力Ｈｃが１０００ＯｅのＣｏＣｒＴａ膜４４を設置する。
【００５３】
そして、１０００Ｏｅより大きい外部磁界Ｈを印加して、硬磁性膜４０，４４の磁化方向を揃える。図６（Ｂ）は外部磁界の印加を停止した状態を示している。
【００５４】
次いで、図６（Ｃ）に示すように、５００Ｏｅより大きく１０００Ｏｅより小さい外部磁界Ｈを逆方向に印加して、磁気抵抗効果素子２２′の両側の硬磁性膜４０のみの磁化方向を反転させる。外部磁界の印加を停止すれば、図６（Ｄ）に示すように磁気抵抗効果素子２２′及び前部フラックスガイド２４′の磁化方向を逆方向に規定することができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、磁気抵抗効果素子とフラックスガイドの磁化方向を逆方向に規定することにより、互いに発生する磁界に起因する磁気抵抗効果素子の感度低下及びフラックスガイドの透磁率の低下を防止することができ、ＭＲヘッドの再生出力の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施例を示す図である。
【図２】本発明第２実施例を示す図である。
【図３】図１及び図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の他の実施例断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施例断面図である。
【図６】磁化方向の規定方法説明図である。
【符号の説明】
２２磁気抵抗効果素子
２４前部フラックスガイド
３４記録媒体
３５記録トラック
３６後部フラックスガイド
４０，４４，４８硬磁性膜
４６反強磁性膜

Claims

記録媒体に記録された情報を再生する磁気抵抗効果ヘッドであって、
記録媒体の記録トラックから漏洩する信号磁界の変化を抵抗変化に変換する、該記録媒体に対向する前記ヘッドの先端面から後退して設けられた磁気抵抗効果素子と；
前記磁気抵抗効果素子に接続され、その間に磁気抵抗効果素子のセンス領域を画成する一対の端子と；
一端が前記ヘッドの先端面に露出し他端が前記磁気抵抗効果素子の一端に磁気的に結合した、記録媒体からの磁束を前記磁気抵抗効果素子に案内する前部フラックスガイドと；
前記磁気抵抗効果素子の中央部分を除いてその両側部分上に積層された、記録トラックの幅方向に平行な第１の磁化方向を有する第１磁性膜と；
前記前部フラックスガイドの中央部分を除いてその両側部分上に積層された、前記第１の磁化方向と反対方向の第２の磁化方向を有する第２磁性膜とを具備し；
前記前部フラックスガイドは、前記磁気抵抗効果素子のセンス領域を超えて前記記録媒体の記録トラックの幅方向に伸長した概略長方形状をしており、さらに、前記第２磁性膜が有する前記第２の磁化方向の磁化との静磁結合により、前記第１の磁化方向と同方向の磁化を有し、
前記磁気抵抗効果素子は、前記第１磁性膜が有する前記第１の磁化方向の磁化との静磁結合により、前記第２の磁化方向と同方向の磁化を有していることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
前記第１及び第２磁性膜は保磁力の互いに異なる硬磁性膜から構成される請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記第１磁性膜は第１Ｃｒ下地膜上に積層されており、前記第２磁性膜は第２Ｃｒ下地膜上に積層されており、該第１及び第２Ｃｒ下地膜の膜厚を変化させることによって前記第１及び第２磁性膜の保磁力の大きさを異ならせた請求項２記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記第１及び第２磁性膜はＣｏＣｒＴａ及びＣｏＣｒＰｔのいずれか一方から構成される請求項２記載の磁気抵抗効果ヘッド。
一端が前記磁気抵抗効果素子の他端に磁気的に結合した後部フラックスガイドと、該後部フラックスガイドの中央部分を除いてその両側部分上に積層された、前記第１の磁化方向と反対方向の第２の磁化方向を有する第３磁性膜を更に具備し；
前記後部フラックスガイドは前記磁気抵抗効果素子のセンス領域を超えて前記記録媒体の記録トラックの幅方向に伸長した概略長方形状をしている請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッド。