JP3846329B2

JP3846329B2 - Magnetoresistive sensor and thin film magnetic head having the sensor

Info

Publication number: JP3846329B2
Application number: JP2002037921A
Authority: JP
Inventors: 健治稲毛; 幸一照沼; 研一高野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003242611A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置用の再生ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果（ＭＲ）センサ及びこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の高記録密度化に対応して、その薄膜磁気ヘッドのＭＲセンサには、高感度化及び高分解能化が要求されている。
【０００３】
ＭＲセンサの高感度化を達成するために、そのＭＲ膜自体の高出力化及び高感度化が図られており、ＭＲ膜の幅より内側にリード電極を突出させて配置したリードオーバーレイド構造や、磁気交換結合構造等のセンサ構造の最適化が図られている。また、ＭＲセンサの高分解能化を達成するために、下部シールド層と上部シールド層との間隔をより短くする狭シールドギャップ化が進められている。
【０００４】
この種の薄膜磁気ヘッドを設計、製造する場合、その磁気特性を測定し評価することが非常に重要である。磁気ヘッドの磁気特性評価方法として、一般に、動特性を測定して評価する方法及び静特性を測定して評価する方法が存在する。
【０００５】
動特性評価とは、磁気ヘッドスライダをサスペンションに取り付けて実際に記録メディア上で浮上させ、磁気ディスク装置における実際の使用環境に近い状態における磁気ヘッドの特性を測定して評価するものである。一方、静特性評価とは、記録メディア磁界に代えて磁界発生手段で発生させた均一な磁界を外部から印加した状態で磁気ヘッドの特性を測定して評価するものである。
【０００６】
静特性評価方法は、磁気ディスク装置の実使用環境とは異なる環境下で特性評価できること、磁気ヘッドをサスペンションに搭載することなくしかも記録メディア上を浮上させることなく特性評価できること等から、動特性評価方法に比して容易に実施でき、しかも製造工程において、独立した磁気ヘッドを完成する前の早い段階において評価を行うことができる。従って、製品の効率の良いソーティングや磁気ヘッド設計への迅速なフィードバック等を行うことができるので、現在は、主に再生ヘッド素子の特性評価に使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
静特性評価で重要なポイントは、磁気ディスク装置の実使用環境下で行われる動特性評価との間に良好な相関を有することである。
【０００８】
しかしながら、前述したようにＭＲセンサの高感度化及び高分解能化が図られると、動特性と静特性との間の相関が悪化するのみならず、静特性を測定するにあたり外部均一磁場を印加した場合に、再生ヘッド素子の特性が悪化して再生信号に含まれるノイズが増大するという問題が生じてしまう。
【０００９】
従って本発明の目的は、高感度化及び高分解能化した場合にも再生特性が悪化しないＭＲセンサ及びこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、高感度化及び高分解能化した場合にも動特性と静特性との間の相関を良好に保つことができるＭＲセンサ及びこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、下部シールド層と、上部シールド層と、下部シールド層及び上部シールド層間にもうけられたＭＲ素子とを備えており、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が互いに異なり、下部シールド層及び上部シールド層各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上、浮上面（ＡＢＳ）からの高さが５０μｍ以上、幅が８０μｍ以上、厚さが２μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層が下部シールド層及び上部シールド層のうちの短い方のシールド層のハイト方向の端部において互いに磁気的に接続されているＭＲセンサ及び再生ヘッド素子としてこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１２】
本発明によれば、さらに、下部シールド層と、上部シールド層と、下部シールド層及び上部シールド層間にもうけられたＭＲ素子とを備えており、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が互いに異なり、下部シールド層及び上部シールド層各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上、ＡＢＳからの高さが５０μｍ以上、幅が８０μｍ以上、厚さが２μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層のうちの短い方のシールド層のハイト方向の端部において下部シールド層及び上部シールド層の一部が互いに近づく方向に突出しているＭＲセンサ及び再生ヘッド素子としてこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１３】
下部シールド層及び上部シールド層の各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上であり、ＡＢＳからの高さが５０μｍ以上であり、幅が８０μｍ以上であり、厚さが２μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層の一部が互いに近づく方向に突出しているか又は下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていれば、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少して、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、さらに、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００１６】
下部シールド層及び上部シールド層の各々のＡＢＳからの高さが５０μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層間の最短距離が下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和以下か又は下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていれば（最短距離がゼロであれば）、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少して、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、さらに、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドの主要部の構成を概略的に示す断面図であり、図２はそのＭＲ素子、下部シールド層及び上部シールド層部分の構成を簡略的に示す断面図である。本実施形態の薄膜磁気ヘッドは、読出し用のＭＲ素子と書込み用のインダクティブ電磁変換素子とを備えた複合型薄膜磁気ヘッドである。
【００１８】
図１において、１０はスライダの主要部を構成する基板、１１は基板１０上に図示しない下地膜を介して形成されている下部シールド層、１２は下部シールド層１１上に積層された下部シールドギャップ層、１４は上部シールドギャップ層、１５はシールドギャップ層、１６は上部シールド層、１３は下部シールドギャップ層１２及び上部シールドギャップ層１４を介して下部シールド層１１及び上部シールド層１６間に、ＡＢＳ１０ａに沿って伸長するように形成されたＭＲ素子、１７は書込みヘッド部の下部磁性層、１８は上部磁性層、１９は有機樹脂で構成された絶縁層２０に取り囲まれているコイル導電層、２１はギャップ層、２２は保護層をそれぞれ示している。
【００１９】
下部磁性層１７及び上部磁性層１８の先端部は微小厚みのギャップ層２１を隔てて対向するポール部１７ａ及び１８ａを構成しており、これらポール部１７ａ及び１８ａにおいて書き込みが行われる。ヨーク部を構成する下部磁性層１７及び上部磁性層１８のポール部１７ａ及び１８ａとは反対側はバックギャップ部であり、磁気回路を完成するように互いに結合されている。コイル導電層１９は、絶縁層２０上に、ヨーク部の結合部のまわりを渦巻状に回るように形成されている。なお、上部シールド層１６を、書込みヘッド部の下部磁性層をも兼用するように構成しても良い。
【００２０】
図２に示すように、本実施形態においては、下部シールド層１１と上部シールド層１６との間に、下部シールドギャップ層１２及び上部シールドギャップ層１４を介してＭＲ素子１３がもうけられている。さらに、下部シールド層１１と上部シールド層１６とは、連結部２３を介して磁気的に接続されている。
【００２１】
下部シールド層１１及び上部シールド層１６において、その磁気的容量ＭＶ_Ｌ及びＭＶ_Ｕはいずれも８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上である。
【００２２】
また、下部シールド層１１及び上部シールド層１６それぞれのＡＢＳからの高さＨ_Ｌ及びＨ_Ｕは５０μｍ以上である。
【００２３】
これにより、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少する。その結果、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００２４】
図３は本発明の他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子、下部シールド層及び上部シールド層部分の構成を簡略的に示す断面図である。本実施形態においても、薄膜磁気ヘッドは、読出し用のＭＲ素子と書込み用のインダクティブ電磁変換素子とを備えた複合型薄膜磁気ヘッドであり、その全体構成はＭＲセンサの下部シールド層及び上部シールド層の部分の構成を除いて図１に示した実施形態の場合と同様である。
【００２５】
図３に示すように、本実施形態においても、下部シールド層１１と上部シールド層１６との間に、下部シールドギャップ層１２及び上部シールドギャップ層１４を介してＭＲ素子１３がもうけられている。さらに、下部シールド層１１と上部シールド層１６とは、その一部が互いに近づく方向に突出しており、これら突出部１１ａ及び１６ａの互いに対向する面の間隔は下部シールドギャップ層１２の厚さ及び上部シールドギャップ層１４の厚さの和以下の値に設定されている。例えば、下部シールドギャップ層１２の厚さが２５ｎｍ、上部シールドギャップ層１４の厚さが２５ｎｍの場合は、５０ｎｍ以下の値に設定されている。
【００２６】
下部シールド層１１及び上部シールド層１６において、その磁気的容量ＭＶ_Ｌ及びＭＶ_Ｕはいずれも８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上である。
【００２７】
また、下部シールド層１１及び上部シールド層１６それぞれのＡＢＳからの高さＨ_Ｌ及びＨ_Ｕは５０μｍ以上である。
【００２８】
これにより、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少する。その結果、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００２９】
【実施例】
下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていないもの及び磁気的に接続されているものについて、寸法が異なる略矩形形状の下部シールド層及び上部シールド層を有する複数のタイプのＭＲセンサの試料をそれぞれ５０個作成し、その耐磁場特性と動特性及び静特性間の相関とをそれぞれ測定した。その結果を、表１及び図５に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
ただし、各タイプの試料において、厚さ（Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｕ）、幅（Ｗ_Ｌ、Ｗ_Ｕ）及び高さ（Ｈ_Ｌ、Ｈ_Ｕ）は、図４のように表わされる。
【００３２】
下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量は、下部シールド層及び上部シールド層の厚さ（Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｕ）×幅（Ｗ_Ｌ、Ｗ_Ｕ）×高さ（Ｈ_Ｌ、Ｈ_Ｕ）×飽和磁束密度（Ｂｓ）であり、下部シールド層及び上部シールド層がＮｉＦｅであるとすると、その飽和磁束密度ＢｓはＢｓ＝１．１Ｔ（テスラ、Ｗｂ／ｍ^２）である。下部シールド層及び上部シールド層は、もちろん、ＮｉＦｅの他に、例えばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ、センダスト等の種々の磁性材料で形成可能である。
【００３３】
ループ形状変化発生率とは、比較的高い磁場をＭＲセンサに印加した際にその磁気特性であるρ−Ｈループ形状が変化する割合を％で表したものであり、そのＭＲセンサの耐磁場特性を表している。このループ形状変化発生率の実際の測定は、擬似静特性テスタ（ＱｕａｓｉＳｔａｔｉｃＴｅｓｔｅｒ、ＱＳＴ）によって行った。まず、各タイプの試料にそのＡＢＳに対して垂直方向の交番する磁場（＋／−５０Ｏｅ）を印加してＭＲ出力を測定しρ−Ｈループを得た（イニシァル測定）。次に、これよりかなり高い交番磁場（＋／−３００Ｏｅ）を同じ方向に印加した後、同じ方向に交番磁場（＋／−５０Ｏｅ）を印加してＭＲ出力を測定しρ−Ｈループを得た（高磁場印加後測定）。このようにして得られたイニシァル測定によるρ−Ｈループ形状と高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状とを比較してループ形状の変化した試料の割合を求めた。図６は耐磁場特性が良好な試料について、（Ａ）イニシァル測定によるρ−Ｈループ形状、（Ｂ）高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状を示しており、図７は耐磁場特性が不良な試料について、（Ａ）イニシァル測定によるρ−Ｈループ形状、（Ｂ）高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状を示している。図６（Ｂ）ではループ形状が変化していないが、図７（Ｂ）ではバルクハウゼンノイズが発生してループ形状が変化している。
【００３４】
相関係数は、ＱＳＴによって、各タイプの試料にそのＡＢＳに対して垂直方向の交番する磁場（＋／−１５０Ｏｅ）を印加して静特性のＭＲ出力を測定すると共に、その動特性のＭＲ出力をダイナミックパフォーマンス（ＤＰ）テスタ（リードライトテスタ）によって測定し、両者の相関を定量化して相関係数を求めた。
【００３５】
表１及び図５（Ａ）から分かるように、磁気的接続が行われていないタイプ１（Ｔ_１）〜タイプ６（Ｔ_６）については、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上と大きくなると、また、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上となって磁気的容量が大きくなると、上下方向の不均一な磁界がＭＲ素子に印加される可能性が低く、従ってループ形状変化発生率が小さくなっている。一方、磁気的な接続が行われているタイプ７（Ｔ_７）〜タイプ９（Ｔ_９）についても、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上と大きくなると、また、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上となって磁気的容量が大きくなると、上下方向の不均一な磁界がＭＲ素子に印加される可能性が低く、従ってループ形状変化発生率が小さくなっている。ただし、磁気的接続のあるタイプ８（Ｔ_８）及びタイプ９（Ｔ_９）は、磁気的接続のない同じ寸法のタイプ３（Ｔ_３）及びタイプ６（Ｔ_６）よりも小さなループ形状変化発生率となっていることが分かる。
【００３６】
表１及び図５（Ｂ）から分かるように、磁気的接続が行われていないタイプ１（Ｔ_１）〜タイプ５（Ｔ_５）については、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上となると、また、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上となると相関係数が１に近い良好な値となっているが、タイプ６（Ｔ_６）については相関係数が悪化している。これに対して、磁気的接続のあるタイプ９（Ｔ_９）では、このタイプ６（Ｔ_６）と同じ寸法であっても相関係数が良好となっている。また、磁気的接続のあるタイプ８（Ｔ_８）は、磁気的接続のない同じ寸法のタイプ３（Ｔ_３）よりも良好な相関係数となっている。これは、磁気的に接続された部分よりＡＢＳ側の領域で下部及び上部シールド層の磁気的容量が等しくなっているため、ＭＲ素子近傍での磁荷のチャージアップが無くなるためであると考えられる。即ち、磁気的容量の差が大きいと、高磁界になるほど上部シールド層から下部シールド層への磁界がリークし易くなり、ＭＲ素子近傍の上部シールド層の段差部分で磁荷がチャージアップしその磁荷によって発生する外部印加磁場とは反対方向の磁界によってＭＲ素子の磁化特性に非線形ループが発生する。この非線形ループが試料のシールド形状のばらつきにより互いに異なってくるので、動特性との相関が悪化してしまうが、磁気的接続があれば磁気的容量のこのようなアンバランスがないからチャージアップが無くなるのである。
【００３７】
従って、下部シールド層及び上部シールド層が磁気的に互いに接続されており、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量ＭＶ_Ｌ及びＭＶ_Ｕがいずれも８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上であるか、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上であれば、ループ形状変化発生率及び相関係数が共に良好となることが分かる。
【００３８】
次に、図３の実施形態のように、下部シールド層及び上部シールド層の突出部の互いに対向する面間の距離（シールド最短距離）を変化させた複数のタイプのＭＲセンサの試料をそれぞれ５０個作成し、その耐磁場特性を測定した。その結果を、表２及び図８に示す。ただし、下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さは、共に２５ｎｍである。
【００３９】
【表２】

【００４０】
表２及び図８から分かるように、下部シールド層と上部シールド層とが磁気的に接続されていなくとも、その最短距離が５０ｎｍ以下であるタイプ１１（Ｔ_１１）及びタイプ１２（Ｔ_１２）は、下部シールド層と上部シールド層とが磁気的に接続されたタイプ１０（Ｔ_１０）とほぼ同様にループ形状変化発生率が小さくなっている。前述したように、下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和は５０ｎｍであるから、シールド最短距離がこの和以下であれば、良好な耐磁場特性を得ることができる。
【００４１】
従って、シールド最短距離が下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和以下であり、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量ＭＶ_Ｌ及びＭＶ_Ｕがいずれも８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上であるか、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上であれば、ループ形状変化発生率及び相関係数が共に良好となることが分かる。
【００４２】
以上述べた実施形態及び実施例は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明のように、下部シールド層及び上部シールド層の各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層間の最短距離が下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和以下か又は下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていれば（最短距離がゼロであれば）、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少して、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、さらに、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００４４】
下部シールド層及び上部シールド層の各々のＡＢＳからの高さが５０μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層間の最短距離が下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和以下か又は下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていれば（最短距離がゼロであれば）、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少して、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、さらに、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドの主要部の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の実施形態のＭＲ素子、下部シールド層及び上部シールド層部分の構成を簡略的に示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子、下部シールド層及び上部シールド層部分の構成を簡略的に示す断面図である。
【図４】各タイプの試料における厚さ、幅、高さ及びＡＢＳ側の面の面積を説明する図である。
【図５】下部シールド層及び上部シールド層のシールド高さとループ形状変化発生率及び相関係数との関係を示す図である。
【図６】耐磁場特性が良好な試料について、イニシァル測定によるρ−Ｈループ形状及び高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状を示す図である。
【図７】耐磁場特性が不良な試料について、イニシァル測定によるρ−Ｈループ形状及び高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状を示す図である。
【図８】下部シールド層及び上部シールド層の最短距離とループ形状変化発生率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０基板
１１下部シールド層
１２下部シールドギャップ層
１３ＭＲ素子
１４上部シールドギャップ層
１５シールドギャップ層
１６上部シールド層
１７下部磁性層
１８上部磁性層
１９コイル導電層
２０絶縁層
２１ギャップ層
２２保護層
２３連結部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetoresistive effect (MR) sensor used as a reproducing head element for a magnetic disk device, and a thin film magnetic head including the MR sensor.
[0002]
[Prior art]
Corresponding to the higher recording density of magnetic disk devices, the MR sensor of the thin film magnetic head is required to have higher sensitivity and higher resolution.
[0003]
In order to achieve high sensitivity of the MR sensor, the MR film itself has been improved in output and sensitivity, and has a lead overlay structure in which the lead electrode is protruded inside the width of the MR film. The optimization of sensor structures such as magnetic exchange coupling structures has been attempted. Further, in order to achieve high resolution of the MR sensor, a narrow shield gap is being made to shorten the distance between the lower shield layer and the upper shield layer.
[0004]
When designing and manufacturing this type of thin film magnetic head, it is very important to measure and evaluate its magnetic characteristics. As a magnetic characteristic evaluation method for a magnetic head, there are generally a method for measuring and evaluating dynamic characteristics and a method for measuring and evaluating static characteristics.
[0005]
In the dynamic characteristic evaluation, a magnetic head slider is attached to a suspension and actually floated on a recording medium, and the characteristics of the magnetic head in a state close to the actual use environment in the magnetic disk device are measured and evaluated. On the other hand, static characteristic evaluation is to measure and evaluate the characteristics of a magnetic head in a state where a uniform magnetic field generated by a magnetic field generating means is applied from the outside instead of the recording medium magnetic field.
[0006]
The static characteristic evaluation method can evaluate the characteristics under an environment different from the actual usage environment of the magnetic disk device, and can evaluate the characteristics without mounting the magnetic head on the suspension and floating on the recording medium. Compared with the method, it can be carried out easily, and in the manufacturing process, evaluation can be performed at an early stage before an independent magnetic head is completed. Therefore, efficient sorting of products, quick feedback to magnetic head design, and the like can be performed, and at present, they are mainly used for evaluating the characteristics of read head elements.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The important point in the static characteristic evaluation is that it has a good correlation with the dynamic characteristic evaluation performed in the actual use environment of the magnetic disk device.
[0008]
However, as described above, when the sensitivity and resolution of the MR sensor are improved, the correlation between the dynamic characteristics and the static characteristics deteriorates, and an external uniform magnetic field is applied to measure the static characteristics. In such a case, there arises a problem that the characteristics of the reproducing head element deteriorate and noise included in the reproduced signal increases.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an MR sensor that does not deteriorate the reproduction characteristics even when the sensitivity and resolution are increased, and a thin film magnetic head including the MR sensor.
[0010]
Another object of the present invention is to provide an MR sensor capable of maintaining a good correlation between dynamic characteristics and static characteristics even when sensitivity and resolution are increased, and a thin film magnetic head including the MR sensor. There is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, it comprises a lower shield layer, an upper shield layer, and an MR element provided between the lower shield layer and the upper shield layer, and the magnetic capacitances of the lower shield layer and the upper shield layer are different from each other, The magnetic capacity of each of the lower shield layer and the upper shield layer is 8.8E-15 Wbm or more , the height from the air bearing surface (ABS) is 50 μm or more, the width is 80 μm or more, and the thickness is 2 μm or more. An MR sensor in which the upper shield layer is magnetically connected to each other at the end in the height direction of the shorter shield layer of the lower shield layer and the upper shield layer, and a thin film magnetic head including the MR sensor as a read head element Is provided.
[0012]
According to the present invention, furthermore, a lower shield layer, and the upper shield layer, and a MR element which is also received in the lower shield layer and the upper shield layer, the magnetic capacitance of the lower shield layer and the upper shield layer different from each other, the magnetic capacitance of each lower shield layer and the upper shield layer is 8.8E-15Wbm above, is 50μm or more height from the ABS, a width of 80μm or more, is 2μm or more in thickness, the lower shield layer and the upper An MR sensor in which a part of the lower shield layer and the upper shield layer protrude in a direction approaching each other at an end portion in the height direction of the shorter shield layer of the shield layers, and a thin film magnetic device including the MR sensor as a read head element A head is provided.
[0013]
The magnetic capacity of each of the lower shield layer and the upper shield layer is 8.8E-15 Wbm or more, the height from the ABS is 50 μm or more, the width is 80 μm or more, and the thickness is 2 μm or more. if the shield layer and or the lower shield layer part of the upper shield layer protrudes toward each other and the upper shield layer is only to be magnetically connected to each other, magnetic field concentration to the MR element and the bias magnetic field control film The effective magnetic field applied to the MR element and the bias magnetic field control film is reduced, and the reproduction magnetic characteristics of the MR sensor are not deteriorated even when an external uniform magnetic field for static characteristic measurement is applied. Furthermore, the correlation between static characteristics and dynamic characteristics is very good.
[0016]
The height of each of the lower shield layer and the upper shield layer from the ABS is 50 μm or more, and the shortest distance between the lower shield layer and the upper shield layer is less than or equal to the sum of the thicknesses of the lower shield gap layer and the upper shield gap layer. If the shield layer and the upper shield layer are magnetically connected to each other (if the shortest distance is zero), concentration of the magnetic field on the MR element and its bias magnetic field control film can be avoided. The effective magnetic field applied to the film is reduced, and the reproduction magnetic characteristics of the MR sensor are not deteriorated even when an external uniform magnetic field for measuring static characteristics is applied. Further, the correlation between the static characteristics and the dynamic characteristics is eliminated. Will be very good.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the main part of a thin film magnetic head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows the configuration of an MR element, a lower shield layer, and an upper shield layer portion. It is sectional drawing. The thin film magnetic head of this embodiment is a composite thin film magnetic head including an MR element for reading and an inductive electromagnetic transducer for writing.
[0018]
In FIG. 1, 10 is a substrate constituting the main part of the slider, 11 is a lower shield layer formed on the substrate 10 via a base film (not shown), and 12 is a lower shield gap laminated on the lower shield layer 11. 14 is an upper shield gap layer, 15 is a shield gap layer, 16 is an upper shield layer, 13 is between the lower shield layer 11 and the upper shield layer 16 via the lower shield gap layer 12 and the upper shield gap layer 14, and the ABS 10a. MR element formed so as to extend along the line, 17 is a lower magnetic layer of the write head unit, 18 is an upper magnetic layer, 19 is a coil conductive layer surrounded by an insulating layer 20 made of organic resin, 21 Indicates a gap layer, and 22 indicates a protective layer.
[0019]
The tip portions of the lower magnetic layer 17 and the upper magnetic layer 18 constitute

pole portions

17a and 18a facing each other with a gap layer 21 having a small thickness, and writing is performed in these

pole portions

17a and 18a. The opposite sides of the lower magnetic layer 17 and the upper magnetic layer 18 constituting the yoke portion from the

pole portions

17a and 18a are back gap portions, which are coupled to each other so as to complete a magnetic circuit. The coil conductive layer 19 is formed on the insulating layer 20 so as to spiral around the coupling portion of the yoke portion. The upper shield layer 16 may be configured to also serve as the lower magnetic layer of the write head unit.
[0020]
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, an MR element 13 is provided between the lower shield layer 11 and the upper shield layer 16 via a lower shield gap layer 12 and an upper shield gap layer 14. Further, the lower shield layer 11 and the upper shield layer 16 are magnetically connected via the connecting portion 23.
[0021]
In the lower shield layer 11 and the upper shield layer 16, the magnetic capacities MV _L and MV _U are both 8.8E-15 Wbm or more.
[0022]
Further, the heights H _L and H _U from the ABS of the lower shield layer 11 and the upper shield layer 16 are 50 μm or more.
[0023]
This avoids concentration of the magnetic field on the MR element and its bias magnetic field control film, and reduces the effective magnetic field applied to these MR element and bias magnetic field control film. As a result, even if an external uniform magnetic field for measuring static characteristics is applied, the reproduction magnetic characteristics of the MR sensor are not deteriorated, and the correlation between the static characteristics and the dynamic characteristics becomes very good.
[0024]
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the MR element, the lower shield layer, and the upper shield layer portion of the thin film magnetic head in another embodiment of the present invention. Also in this embodiment, the thin film magnetic head is a composite thin film magnetic head including an MR element for reading and an inductive electromagnetic conversion element for writing, and the entire configuration thereof is a lower shield layer and an upper shield layer of the MR sensor. Except for the configuration of this part, it is the same as the case of the embodiment shown in FIG.
[0025]
As shown in FIG. 3, also in this embodiment, the MR element 13 is provided between the lower shield layer 11 and the upper shield layer 16 via the lower shield gap layer 12 and the upper shield gap layer 14. Further, a part of the lower shield layer 11 and the upper shield layer 16 protrude in a direction approaching each other, and the interval between the opposing surfaces of the

protrusions

11a and 16a is the thickness of the lower shield gap layer 12 and the upper portion. The value is set to a value equal to or less than the sum of the thicknesses of the shield gap layers 14. For example, when the thickness of the lower shield gap layer 12 is 25 nm and the thickness of the upper shield gap layer 14 is 25 nm, the value is set to 50 nm or less.
[0026]
In the lower shield layer 11 and the upper shield layer 16, the magnetic capacities MV _L and MV _U are both 8.8E-15 Wbm or more.
[0027]
Further, the heights H _L and H _U from the ABS of the lower shield layer 11 and the upper shield layer 16 are 50 μm or more.
[0028]
This avoids concentration of the magnetic field on the MR element and its bias magnetic field control film, and reduces the effective magnetic field applied to these MR element and bias magnetic field control film. As a result, even if an external uniform magnetic field for measuring static characteristics is applied, the reproduction magnetic characteristics of the MR sensor are not deteriorated, and the correlation between the static characteristics and the dynamic characteristics becomes very good.
[0029]
【Example】
Plural types of MR sensors having lower and upper shield layers of substantially rectangular shapes having different dimensions for the lower shield layer and the upper shield layer that are not magnetically connected to each other and those that are magnetically connected to each other 50 samples were prepared, and the magnetic field resistance characteristics and the correlation between dynamic characteristics and static characteristics were measured. The results are shown in Table 1 and FIG.
[0030]
[Table 1]

[0031]
However, in each type of sample, the thickness (T _L , T _U ), width (W _L , W _U ), and height (H _L , H _U ) are expressed as shown in FIG.
[0032]
The magnetic capacities of the lower shield layer and the upper shield layer are as follows: thickness (T _L , T _U ) × width (W _L , W _U ) × height (H _L , H _U ) × When the saturation magnetic flux density (Bs) is assumed and the lower shield layer and the upper shield layer are NiFe, the saturation magnetic flux density Bs is Bs = 1.1 T (Tesla, Wb / m ² ). Of course, the lower shield layer and the upper shield layer can be formed of various magnetic materials such as CoFe, CoFeNi, FeN, Sendust and the like in addition to NiFe.
[0033]
The rate of occurrence of loop shape change is the percentage of the change in the ρ-H loop shape, which is the magnetic characteristic when a relatively high magnetic field is applied to the MR sensor, and the magnetic field resistance characteristics of the MR sensor. Represents. The actual measurement of the occurrence rate of the loop shape change was performed by a pseudo static tester (QST). First, an alternating magnetic field (+/− 50 Oe) perpendicular to the ABS was applied to each type of sample, and MR output was measured to obtain a ρ-H loop (initial measurement). Next, an alternating magnetic field (+/− 300 Oe) considerably higher than this was applied in the same direction, and then an alternating magnetic field (+/− 50 Oe) was applied in the same direction to measure the MR output to obtain a ρ-H loop. (Measurement after application of high magnetic field). The ρ-H loop shape obtained by the initial measurement and the ρ-H loop shape obtained by the measurement after application of the high magnetic field were compared to obtain the ratio of the samples in which the loop shape was changed. FIG. 6 shows (A) a ρ-H loop shape by initial measurement and (B) a ρ-H loop shape by measurement after application of a high magnetic field, and FIG. For a defective sample, (A) a ρ-H loop shape by initial measurement and (B) a ρ-H loop shape by measurement after application of a high magnetic field are shown. In FIG. 6B, the loop shape does not change, but in FIG. 7B, Barkhausen noise occurs and the loop shape changes.
[0034]
The correlation coefficient is measured by applying an alternating magnetic field (+/− 150 Oe) perpendicular to the ABS to each type of sample by QST to measure the MR output of the static characteristics and the MR output of the dynamic characteristics. Was measured by a dynamic performance (DP) tester (read-write tester), and the correlation between the two was quantified to obtain a correlation coefficient.
[0035]
As can be seen from Table 1 and FIG. 5A, the magnetic capacity of the lower shield layer and the upper shield layer is 8 for Type 1 (T ₁ ) to Type 6 (T ₆ ) without magnetic connection. .8E-15Wbm or more, and when the lower shield layer and upper shield layer are 50 μm or more in height and the magnetic capacity is increased, a non-uniform magnetic field in the vertical direction may be applied to the MR element. Therefore, the loop shape change occurrence rate is small. On the other hand, for Type 7 (T ₇ ) to Type 9 (T ₉ ) in which magnetic connection is performed, when the magnetic capacities of the lower shield layer and the upper shield layer increase to 8.8E-15 Wbm or more, When the height of the lower shield layer and the upper shield layer is 50 μm or more and the magnetic capacity is increased, the possibility that a non-uniform magnetic field in the vertical direction is applied to the MR element is low. It is getting smaller. However, Type 8 (T ₈ ) and Type 9 (T ₉ ) with magnetic connection generate smaller loop shape changes than Type 3 (T ₃ ) and Type 6 (T ₆ ) of the same dimensions without magnetic connection. It turns out that it is a rate.
[0036]
As can be seen from Table 1 and FIG. 5B, the magnetic capacity of the lower shield layer and the upper shield layer is 8 for Type 1 (T ₁ ) to Type 5 (T ₅ ) without magnetic connection. .8E-15Wbm or more, and when the height of the lower shield layer and the upper shield layer is 50 μm or more, the correlation coefficient is a good value close to 1, but the type 6 (T ₆ ) The number of relationships is getting worse. On the other hand, in the type 9 (T ₉ ) having the magnetic connection, the correlation coefficient is good even with the same dimensions as the type 6 (T ₆ ). In addition, type 8 (T ₈ ) with magnetic connection has a better correlation coefficient than type 3 (T ₃ ) of the same size without magnetic connection. This is considered to be because the magnetic capacity of the lower and upper shield layers is equal in the region closer to the ABS than the magnetically connected portion, so that the charge up of the magnetic charge near the MR element is eliminated. . That is, when the difference in magnetic capacity is large, the magnetic field from the upper shield layer to the lower shield layer is more likely to leak as the magnetic field is higher, and the magnetic charge is charged up at the step portion of the upper shield layer near the MR element. A non-linear loop is generated in the magnetization characteristics of the MR element by a magnetic field in a direction opposite to the externally applied magnetic field generated by the load. Since these nonlinear loops differ from each other due to variations in the shield shape of the sample, the correlation with the dynamic characteristics deteriorates. However, if there is a magnetic connection, there is no such imbalance in magnetic capacity, so there is no charge up. It disappears.
[0037]
Accordingly, the lower shield layer and the upper shield layer are magnetically connected to each other, and the lower shield layer and the upper shield layer have magnetic capacities MV _L and MV _U of 8.8E-15 Wbm or more, or the lower shield layer. It can be seen that if the height of the layer and the upper shield layer is 50 μm or more, both the loop shape change occurrence rate and the correlation coefficient are good.
[0038]
Next, as in the embodiment of FIG. 3, 50 types of MR sensor samples each having different distances between the opposing surfaces of the protrusions of the lower shield layer and the upper shield layer (shortest shield distance) are used. The magnetic field resistance characteristics were measured. The results are shown in Table 2 and FIG. However, the thicknesses of the lower shield gap layer and the upper shield gap layer are both 25 nm.
[0039]
[Table 2]

[0040]
As can be seen from Table 2 and FIG. 8, type 11 (T ₁₁ ) and type 12 (T ₁₂ ) whose shortest distance is 50 nm or less even when the lower shield layer and the upper shield layer are not magnetically connected are The rate of occurrence of the loop shape change is small as in the case of type 10 (T ₁₀ ) in which the lower shield layer and the upper shield layer are magnetically connected. As described above, since the sum of the thicknesses of the lower shield gap layer and the upper shield gap layer is 50 nm, if the shortest shield distance is less than this sum, good magnetic field resistance characteristics can be obtained.
[0041]
Therefore, the shortest shield distance is less than the sum of the thicknesses of the lower shield gap layer and the upper shield gap layer, and the magnetic capacities MV _L and MV _{U of} the lower shield layer and the upper shield layer are both 8.8E-15 Wbm or more. If the height of the lower shield layer and the upper shield layer is 50 μm or more, it can be seen that both the loop shape change occurrence rate and the correlation coefficient are good.
[0042]
The above-described embodiments and examples are all illustrative and do not limit the present invention, and the present invention can be implemented in various other modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
[0043]
【The invention's effect】
As described above in detail, as in the present invention, the magnetic capacity of each of the lower shield layer and the upper shield layer is 8.8E-15 Wbm or more, and the shortest distance between the lower shield layer and the upper shield layer is the lower shield gap. To the MR element or its bias magnetic field control film if the lower shield layer and the upper shield layer are magnetically connected to each other (if the shortest distance is zero). Concentration of the magnetic field is avoided, the effective magnetic field applied to the MR element and the bias magnetic field control film is reduced, and the reproduction magnetic characteristics of the MR sensor deteriorate even when an external uniform magnetic field for static characteristic measurement is applied. In addition, the correlation between the static characteristics and the dynamic characteristics is very good.
[0044]
The height of each of the lower shield layer and the upper shield layer from the ABS is 50 μm or more, and the shortest distance between the lower shield layer and the upper shield layer is less than or equal to the sum of the thicknesses of the lower shield gap layer and the upper shield gap layer. If the shield layer and the upper shield layer are magnetically connected to each other (if the shortest distance is zero), concentration of the magnetic field on the MR element and its bias magnetic field control film can be avoided. The effective magnetic field applied to the film is reduced, and the reproduction magnetic characteristics of the MR sensor are not deteriorated even when an external uniform magnetic field for measuring static characteristics is applied. Further, the correlation between the static characteristics and the dynamic characteristics is eliminated. Will be very good.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a main part of a thin film magnetic head in an embodiment of the invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing configurations of an MR element, a lower shield layer, and an upper shield layer portion of the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing configurations of an MR element, a lower shield layer, and an upper shield layer portion of a thin film magnetic head according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the thickness, width, height, and area of the ABS side surface of each type of sample.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between shield heights of a lower shield layer and an upper shield layer, a loop shape change occurrence rate, and a correlation coefficient.
FIG. 6 is a diagram showing a ρ-H loop shape by initial measurement and a ρ-H loop shape by measurement after application of a high magnetic field for a sample having good magnetic field resistance characteristics.
FIG. 7 is a diagram showing a ρ-H loop shape by initial measurement and a ρ-H loop shape by measurement after application of a high magnetic field for a sample with poor magnetic field resistance characteristics.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a shortest distance between a lower shield layer and an upper shield layer and a loop shape change occurrence rate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Lower shield layer 12 Lower shield gap layer 13 MR element 14 Upper shield gap layer 15 Shield gap layer 16 Upper shield layer 17 Lower magnetic layer 18 Upper magnetic layer 19 Coil conductive layer 20 Insulating layer 21 Gap layer 22 Protective layer 23 Connection Part

Claims

A lower shield layer, an upper shield layer, and a magnetoresistive element provided between the lower shield layer and the upper shield layer, wherein the lower shield layer and the upper shield layer have different magnetic capacities, shielding layer and the magnetic capacitance of the upper shield layer, each 8.8E-15Wbm or higher, height 50μm from the air bearing surface, a width of 80μm or more, is 2μm or more in thickness, the lower shield layer and the upper shield layer Are magnetically connected to each other at the end in the height direction of the shorter shield layer of the lower shield layer and the upper shield layer .

And the lower shield layer, and the upper shield layer, and a magnetoresistance effect element which is also received in said lower shield layer and the upper shield layer, unlike magnetic volume of the lower shield layer and the upper shield layer from each other, the lower shielding layer and the magnetic capacitance of the upper shield layer, each 8.8E-15Wbm or higher, height 50μm from the air bearing surface, a width of 80μm or more, is 2μm or more in thickness, the lower shield layer and the upper shield A magnetoresistive effect sensor characterized in that a part of the lower shield layer and the upper shield layer protrude in a direction approaching each other at an end portion in a height direction of the shorter shield layer of the layers.

Thin-film magnetic head comprising the magnetoresistive sensor according to any one of claims 1 or 2 as a reproducing head element.