JP3573620B2

JP3573620B2 - 薄膜磁気ヘッド及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JP3573620B2
Application number: JP14559998A
Authority: JP
Inventors: 文臣上田; 律今中; 剛之福元
Original assignee: 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: JPH11339227A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッド及びそれを用いた磁気記憶装置に係り、特にハードディスクドライブ用薄膜磁気ヘッド及びそれを用いた高密度記録に適した磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主にハードディスクドライブに用いられているマージド型薄膜磁気ヘッドの部分斜視図を図２に示す。この薄膜磁気ヘッドは、媒体に対して情報を書き込むための磁界を発生するライト磁極３と、記録された磁化の発生する磁界を読み取るための磁気抵抗効果を持つ磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という）２と、ＭＲ素子２に媒体から入ってくる磁界を制御するための下部磁気シールド１、上部磁気シールド１ｂを有する。なお、磁気抵抗効果としては、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）も含まれる。
【０００３】
図３は、図２に示した磁気ヘッドの下部磁気シールド１及びＭＲ素子２並びにそのＭＲ素子に電流を流すための電極４の部分を取り出した模式図である。ＭＲ素子２及び電極４は、下部磁気シールド１の上に載っている。薄膜磁気ヘッドの製造プロセス中にはＭＲ素子２の磁気特性を制御するために磁界が特定の方向５又はその逆方向に印加されて処理されることがある。
【０００４】
図４は、図３の下部磁気シールド１とＭＲ素子２の磁界を印加したい方向５に沿った断面図（電極４は省略してある）である。例えば、図４の右から左へ磁界を印加したとすると、軟磁気特性を持った下部磁気シールド１は異方性磁界が小さいため弱い磁界で飽和し、その端部に磁化を発生し、ＭＲ素子２には印加したい方向とは逆向きの逆磁界６が掛かることとなる。このときの下部磁気シールド１の磁化量をＭ、下部磁気シールド１の幅をＷとすると、ＭＲ素子２に掛かる逆磁界６の大きさはほぼＭ／Ｗで表される。そのため所望の方向５に磁界を印加するためには逆磁界６よりも大きな磁界を与える必要がある。
【０００５】
図３に示した薄膜磁気ヘッドが実際に記録媒体１０に記録された信号を読み取る場合の模式図を図５に示す。ＭＲ素子２は読みたい信号の書かれている自己トラック８の真上に位置し、信号の発する磁界を読み取る。自己トラック８の隣には複数のトラック９が隣接している。そのトラック９はやはり漏洩磁束を発生し、その磁界１２の一部は下部磁気シールド１を通し電極４に交差する。その結果、漏洩磁束は電磁誘導により電極４に誘導電圧を発生し、ノイズとして信号読み取りの精度を落とすことになる。これはクロストークと呼ばれ、例えば、日本応用磁気学会学術講演予稿集、１９９１、第２６頁に報告されている。なお、図において、１２は電極端子である。
【０００６】
このクロストークのノイズを低減するために、特開平５−３２５１４０号公報には、上部、下部磁気シールドの記録トラックとの対向側における幅を、非対向側における幅よりも狭くする技術が記載されている。これにより、記録トラックとの対向側から上部、下部磁気シールドに侵入する磁束の幅方向を広げ、ＭＲ素子と電極に囲まれた誘導領域での磁束密度を低下させ、クロストークのノイズの発生を押さえることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、クロストークの抑制が十分でなく、また、次に述べるような問題があった。
実験によれば、自己トラックから少なくとも３０μｍ程度離れたトラックからのクロストークが測定される。そこでこの隣接するトラックからの読み込み量を少なくするように、磁気シールド幅Ｗを図６に示すように狭くすると、前述のように逆磁界６は磁気シールド幅Ｗに略反比例するため、プロセス中に加える磁界を大きくしなければならなくなる。例えば、シールド幅Ｗを従来の１／１０にした場合、プロセス中に印加しなければならない磁界は約１０倍になってしまう。
【０００８】
さらに、磁気シールドと電極とが交差すると、磁気シールドの発生する磁界によりノイズが発生するという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、高密度の情報記録、再生を可能とするために、隣接するトラックからの磁界を抑制し、かつ、磁気シールドの発生する磁界を抑制することのできる薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
本発明の他の目的は、このような薄膜磁気ヘッドを用いた信頼性の高い磁気記憶装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の薄膜磁気ヘッドは、再生用ヘッドとして磁気抵抗効果素子、上部磁気シールド及び下部磁気シールドを有し、上部磁気シールド及び下部磁気シールドの内の少なくとも１つの磁気シールドと略同一平面、かつ、この磁気シールドの横側に補助シールドを配置し、この補助シールドにより、薄膜磁気ヘッドを磁気記録媒体に対向させたときに隣接トラックから発生する磁界を吸収し、かつ、磁気シールドから発生する磁界を吸収するようにしたものである。
【００１１】
図１に、本発明の薄膜磁気ヘッドの一例を示してこれを説明する。図１は、ＭＲ素子及び下部磁気シールドの磁界を印加したい方向に沿った断面図である。磁気シールド幅を狭くすると強くなってしまう逆磁界を吸収するために、下部磁気シールド１の隣に補助シールド７を設置してある。この補助シールド７があることで実効的な逆磁界６を発生させる磁気シールド幅、すなわち下部磁気シールド１と補助シールド７の合計の幅を大きくでき、プロセス中の印加する磁界を低く抑えることができる。
この例では、下部磁気シールドの例を示したが、上部磁気シールドを同様にしてもよく、上部、下部磁気シールドの両者を上記のようにしてもよい。
【００１２】
すでに説明したように、クロストークは片側３０μｍ程度の範囲から検出される。そのため磁気シールドの浮上面側の幅は６０μｍ以下とすることが好ましい。また、この幅は浮上面に配置される磁気記録媒体のトラック幅以上にすることが好ましい。
【００１３】
また、補助シールドの磁化量Ｍ（＝Ｂｒ×Ｔ：ここでＢｒは残留磁束密度、Ｔは膜厚である）が磁気シールドの磁化量Ｍ以上であることが好ましい。特に、製造の容易性から、補助シールドの磁化量Ｍは、磁気シールドの磁化量Ｍの１倍から５倍程度であることがより好ましい。このように構成する方法の１つは、例えば、補助シールドの膜厚を磁気シールドの膜厚より厚くする方法である。補助シールドは外部磁界によって飽和し、磁界を発生するが、膜厚を厚くすることにより磁化量を上げた場合、補助シールドの発生する磁界の方が磁気シールドの発生する磁界を上回ってＭＲ素子に対しては順方向の磁界を発生することができる。他の方法としては、補助シールドと磁気シールドに違う材質のものを使う方法がある。
【００１４】
上述のように、磁気シールドと略同一平面の横側に補助シールドを設けてあるが、両者の厚さが異なるときは、両者のどちらかの面が略同一平面にあればよい。
【００１５】
また、上記他の目的を達成するために、本発明の磁気記憶装置は、磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段、例えば、ガイドアームと、磁気ヘッドへの記録信号入力と磁気ヘッドからの再生信号出力を得るための記録再生信号処理手段を有し、この磁気ヘッドとして前記のいずれかに記載した薄膜磁気ヘッドを用いるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図７は、本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッドの下部磁気シールド１とＭＲ素子２と電極４の部分の平面図で、記録媒体１０の上に位置させてある。この図は、先に説明した図５と対応する断面図である。図に示すように、磁気シールドを下部磁気シールド１と補助シールド７に分割する。下部磁気シールド１と補助シールド７と間隔は、分割した磁気シールドの膜厚より薄くて、膜厚の１／１０以上であることが好ましい。なお、補助シールド７は、下部磁気シールド１と同じ厚さで同一の平面にあるが、下部磁気シールド１と補助シールド７の厚さが異なるときは、上記の間隔はその厚い方の厚さに基づいて定めればよい。また、下部磁気シールド１の浮上面側の幅は、６０μｍ以下で、浮上面に配置される磁気記録媒体のトラック幅以上である。
【００１７】
このような磁気ヘッドを製造する場合、磁気シールドをスパッタリング又はメッキにより形成した後に絶縁層を付け、ＭＲ素子や電極を形成する。その磁気シールド形成プロセスで上記下部磁気シールド１と補助シールドの形状に合致したマスクを用いることによって本実施例の構造とすることができる。
【００１８】
図８は、本発明の他の実施例の上記と同様の部分の平面図である。この平面図で補助シールド７を電極４と重ならないようにすることによって、隣接するトラック９からの磁束が電極４に到達することをさらに抑制している。この構造も上記実施例と同様にこの形状に合致したマスクを用いることによって実現することができる。
【００１９】
また、図１０及び図１１は、下部磁気シールドのみの平面図である。他の部分は図７に示した構造と同じであり、下部磁気シールドの形状のみを変更した例である。図１０は、磁気シールド１の浮上面側よりも電極側に入った面積を拡大することによって、クロストークに影響のある磁束をより電極４から遠ざけるような形状をとっている。
【００２０】
図１１は、補助シールド７と下部磁気シールド１の一部がつながっている例である。本発明を実現するにあたっては必ずしも補助シールド７と下部磁気シールド１を完全に分離する必要はなく、下部磁気シールドに侵入する磁束が殆どないところでは補助シールド７と下部磁気シールド１がつながっていてもよい。これらの構造により、電極４へのクロストークをさらに抑え、かつ、下部磁気シールド１の発生する磁界を吸収できる構造である。
【００２１】
次に、補助シールド７の磁化量を下部磁気シールド１の磁化量よりも大きくした実施例を示す。これは２通りの方法がある。その１つは、図９に示すように、補助シールドの膜厚を磁気シールド１の膜厚より厚くする方法である。補助シールドは外部磁界によって飽和し、やはり磁界を発生するが、磁化量Ｍを上げた場合、図に示すように補助シールド７の発生する逆磁界６ｂの方が下部磁気シールドの発生する磁界を上回り、ＭＲ素子に対しては順方向の磁界を発生することができる。
【００２２】
他の一つの方法は、補助シールド７に下部磁気シールド１と違う材質のものを使う方法である。例えば下部磁気シールドの材質として飽和磁束密度１ＴのＮｉ−Ｆｅを、補助シールドの材質として飽和磁束密度１．３ＴのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒを用いる。この両者はともに軟磁性体であり、同一膜厚にした場合、補助シールドの磁化量が磁気シールドの磁化量を上回ることができる。
【００２３】
また、補助シールド７に硬磁性体又は軟磁性体と反強磁性体の組合せを使ってもよい。この方法では、下部磁気シールド１に一定方向の磁界を印加できるため、下部磁気シールド１の磁区状態を制御することにも兼用できる。ここで補助シールド７に硬磁性体を用いた場合には、この硬磁性体が浮上面に出た場合に媒体磁化を消してしまうことも考えられるので、硬磁性体が浮上面の先端に出ないように彫り込むか削り込む等の加工が必要になることもある。
【００２４】
なお、補助シールド７の磁化量を下部磁気シールド１の磁化量よりも大きくした上記２つの例では、下部磁気シールド１と補助シールド７を同一プロセスで形成することはできず、別の工程で製造する。
【００２５】
以上の実施例では、下部磁気シールドのみを例にして記述してきたが、上部磁気シールドのみ又は上部、下部磁気シールドの両方に上記の構造を適用することができる。
【００２６】
図１２は、本発明の磁気記憶装置の一実施例の部分斜視図である。この磁気記憶装置は、媒体ノイズの少ない、かつ、高保磁力の電磁変換特性に優れた極めて高い面記録密度で記録可能な磁気記録媒体２０３と、これを記録方向に駆動する駆動部であるスピンドルモータ２０２と、記録部と再生部からなる本発明の薄膜磁気ヘッド２０４と、この薄膜磁気ヘッド２０４を磁気記録媒体２０３に対して相対運動をさせる手段であるガイドアーム２０５と、薄膜磁気ヘッド２０４への信号入力と薄膜磁気ヘッド２０４からの出力信号再生を行うための記録再生信号処理回路２０１を有する。
前述の実施例に示した本発明の薄膜磁気ヘッドをこの磁気記憶装置に備え、隣接するトラックからのノイズ成分を検討したところ、従来薄膜磁気ヘッドよりもトータルのＳ／Ｎが優れていた。
【００２７】
この磁気記憶装置は、複数の磁気記録媒体２０３と、ガイドアーム２０５が複数の薄膜磁気ヘッド２０４を有した構成でもよいことはいうまでもない。また、薄膜磁気ヘッド２０４は、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を用いたＭＲヘッドだけでなく、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したスピンバルブ型ＭＲヘッドにも適用できる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によればプロセス中のＭＲ素子の特性を劣化させることなく、隣接するトラックからのクロストークを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子及び下部磁気シールドの磁界を印加したい方向に沿った断面図。
【図２】従来のマージド型磁気ヘッドの部分斜視図。
【図３】従来のマージド型磁気ヘッドの部分模式図。
【図４】従来の磁気ヘッドのＭＲ素子及び下部磁気シールドの磁界を印加したい方向に沿った断面図。
【図５】従来の磁気ヘッドの下部磁気シールド、ＭＲ素子及び電極の平面図。
【図６】磁気ヘッドのシールドの幅を狭くした場合のＭＲ素子及び下部磁気シールドの磁界を印加したい方向に沿った断面図。
【図７】本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッドの下部磁気シールド、ＭＲ素子及び電極の平面図。
【図８】本発明の他の実施例の薄膜磁気ヘッドの下部磁気シールド、ＭＲ素子及び電極の平面図。
【図９】本発明のさらに他の実施例の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子及び下部磁気シールドの磁界を印加したい方向に沿った断面図。
【図１０】本発明のさらに他の実施例の薄膜磁気ヘッドの下部磁気シールドの平面図。
【図１１】本発明のさらに他の実施例の薄膜磁気ヘッドの下部磁気シールドの平面図。
【図１２】本発明の一実施例の磁気記憶装置の模式図。
【符号の説明】
１…下部磁気シールド
１ｂ…上部磁気シールド
２…ＭＲ素子
３…ライト磁極
４…電極
５…方向
６…逆磁界
６ｂ、１２…磁界
７…補助シールド
８…自己トラック
９…トラック
１０…記録媒体
１１…電極端子
２０１…記録再生信号処理回路
２０２…スピンドルモータ
２０３…磁気記録媒体
２０４…薄膜磁気ヘッド
２０５…ガイドアーム

Claims

再生用ヘッドとして磁気抵抗効果素子、第１磁気シールド及び第２磁気シール
ドを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
上記第１磁気シールドと同一平面、かつ、該第１磁気シールドの両横側に補助シールドを配置し、該補助シールドに、上記薄膜磁気ヘッドを磁気記録媒体に対向させたときに隣接トラックから発生する磁界及び上記磁気シールドから発生する磁界を吸収するように構成し、
前記第１磁気シールドの一部と前記補助シールドはつながっていることを特徴とする薄膜磁気へッド。
上記補助シールドの磁化量は、上記第１磁気シールドの磁化量以上であり、かつ、上記補助シールドの材質は、硬磁性体又は軟磁性体と反強磁性体の組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気へッド。
上記第１磁気シールドの膜厚は、上記補助シールドの膜厚より薄く、上記補助シールドの磁化量は、上記第１磁気シールドの磁化量以上であることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気へッド。
磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、
該磁気ヘッドを上記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、上記磁気ヘッドの記録信号入力と、上記磁気ヘッドからの再生信号出力を得るための記録再生信号処理手段を有する磁気記憶装置において、上記磁気ヘッドは、請求項１から３のいずれか一に記載の薄膜磁気ヘッドであることを特徴とする磁気記憶装置。