JPH02108212A - 磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気記録媒体に対し情報の磁気記録又は再生を
行なう磁気ヘッドに関し、特に超伝導量子干渉素子（以
下ＳＱＵ　Ｉ　Ｄ素子と略す）を利用した磁気ヘッドに
関するものである。

［従来の技術］ 近年ＶＴＲ，フロッピーディスク装置、ハードディスク
装置等の各種磁気記録再生装置において著しい記録の大
容量化と高密度化が図られている。このために薄膜磁気
ヘッドが開発されている。従来の薄膜磁気ヘッドは一般
的には信号磁束を導く磁性膜から成る磁気ヨークと、信
号磁束の電磁／［電変換を行なう導体薄膜から成るコイ
ルから構成される誘導型のものとなっている。

第３図は従来の誘導型の薄膜磁気ヘッドの構造を示して
いる。ここでは２チヤンネルのヘッドを示している。

第３図において符号１は薄膜磁気ヘッドの基板である。

基板１の上面にはそれぞれ高透磁率磁性材の薄膜から成
る下部磁気ヨーク２と上部磁気ヨーク３が非磁性層から
成る磁気ギャップ４を挟んで積層して形成されている。

又下部磁気ヨーク２と上部磁気ヨーク３の間には良導体
の薄膜から成る励磁コイル５が形成されている。

そしてここでは下部磁気ヨーク２、上部磁気ヨーク３及
び励磁コイル５からなる記録再生ヘッド素子が２チャン
ネル分の２つ並設されている。

尚図示した構成の上に不図示の絶縁性の保護層を介して
不図示の保護板を接合して薄膜磁気ヘッドが構成される
。

そして薄膜磁気ヘッドは第３図中左端面を不図示の磁気
記録媒体に摺動させて、記録、再生を行なう、記録時に
は励磁コイル５に記録信号電流が印加され、それに応じ
た信号磁束が発生し両磁気ヨーク２．３を流れ磁気ギャ
ップ４から爛れ、それにより磁気記録媒体が磁化される
。また再生時には磁気記録媒体の磁化に応じた信号磁束
が両磁気ヨーク３．４に流れ込み、信号磁束が励磁コイ
ル５に鎮交して流れ、信号磁束に応じた信号電流が励磁
コイル５に励起される。

このような薄膜磁気ヘッドによれば両磁気ヨーク２．３
及び励磁コイル５等を薄膜堆積法とフォトリソグラフィ
ーによって薄膜から形成するので、これらを著しく小型
に形成でき、共振周波数を高くすることができ、記録の
高密度化に対応することができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが記録の高密度化に対する要請はとどまるところ
を知らず、最近では薄膜磁気ヘッドに対して光記録の１
ピッ２．５μゴという記録密度と同程度、あるいはそれ
以上の記録密度が要請されてきている。

このような記録の高密度化の要請に対して薄膜磁気ヘッ
ドにおいて原理的には励磁コイルの巻数を増加させれば
記録効率及び再生感度は向上できるはずであるが、実際
にはコイルの巻数を多くすると以下のような問題がある
。

ａ、共振周波数が低下し、使用帯域が狭くなり、実用的
でなくなる。

ｂ、上部と下部の磁気ヨークの間に励磁コイルを通すた
めのスペースを大きくする必要があり、そのために薄膜
磁気ヘッドの効率が低下し、Ｓ／Ｎ比が劣化してしまう
。

Ｃ，コイルの巻数を多くするほど外来ノイズに弱くなる
。

ｄ、励磁コイルの薄膜を形成するフォトリソ工程が増加
し、ヘッドの歩留りが悪くなる。

ｅ、励磁コイルの占有スペースが大きくなり、マルチチ
ャンネル化が困難になる。マルチチャンネル化のために
は励磁コイルの断面積を小さくせねばならないが、そう
すると励磁コイルの電気抵抗が増大し、記録効率が低下
してしまう。

一方以上の問題に対して励磁コイルの巻き数を減らすも
のとすると、その分動Ｍｉ電流を大きくせねばならなく
なり、その場合励磁コイルの電気抵抗によるジュール熱
の発生等があり、記録効率が低下してしまう。

そこで本発明の課題は光記録の場合より高い記録密度で
磁気記録、再生が行なえるとともに、構造が簡単でマル
チチャンネル化が容易に行なえる磁気ヘッドを提供する
ことにある。

Ｃ課題を解決するための手段］ 上述した課題を解決するため本発明による磁気ヘッドに
おいては、信号磁束を導く磁気ヨークと、２箇所のジョ
セフソン接合部を介して２つの超伝導体部材を接合して
構成され前記磁気ヨークの外周を一周するように設けら
れた超伝導体リングとを有し、前記超伝導体リングを構
成する２つの超伝導体部材の一方を励磁コイルとして信
号磁束の発生に用いて情報の磁気記録を行ない、前記超
伝導体リング全体を超伝導量子干渉素子として信号磁束
の検出に用いて磁気記録情報の再生を行なうように構成
された構造を採用した。

［作　用］ このような構造によれば記録時には超伝導体部材の一方
を励磁コイルとして信号磁束の発生に用いることにより
極めて効率良く磁気記録を行なえる。又再生時には超伝
導体リング全体を５ＱＵＩＤ素子として用いて信号磁束
の検出を行なうのできわめて高感度で再生を行なえる。

［実施例］ 以下、図を参照して本発明の実施例の詳細を説明する。

笈！ 第１図は本発明の第１実施例による薄膜磁気ヘッドの要
部の構造を説明するものである。このヘッドは２チヤン
ネルの記録再生ヘッドとして構成されている。

第１図において符号１０はヘッド全体を支持するととも
に磁気回路を構成する磁性基板であり、例えばＭｎ−Ｚ
ｎフェライト等の高透磁率磁性材から形成される。磁性
基板１０の図中左手前側の側面が記録再生時に不図示の
記録媒体に対向させられるようになっている。

磁性基板１０の上面において磁性基板１ｏの磁気記録媒
体と対向する側縁に沿って真直ぐな溝１０ａが形成され
ている。この溝１０ａ内には例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０
系あるいはＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の超伝導材
料１３が埋設されている。そして磁性基板１０上にはこ
の超伝導材料１３を共用して以下の各構成部材から成る
２チヤンネルの記録再生素子が設けられる。

即ちまず磁性基板１０の上面には信号磁束を導くための
磁気ヨーク１１が超伝導材料１３上を横断するようにし
て磁気記録媒体に対向する磁性基板１０の側面に臨んで
設けられる。磁気ヨーク１１は例えばパーマロイ、セン
ダストあるいはＭｎ−Ｚｎフェライト等の高透磁率磁性
材から形成され、非磁性層から成る磁気ギャップ４を介
して磁性基板１０上に薄膜として形成される。尚ここで
は２チヤンネルを構成するため磁気ヨーク１１は所定間
隔をおいて２つ並行して設けられる。

次に磁気ヨーク１１のそれぞれの上には上記のＹ−Ｂａ
−Ｃｕ−０系又はＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の超
伝導材料から成る超伝導体薄膜１２が設けられる。超伝
導体薄膜１２は磁気ヨーク１１のそれぞれにまたがるよ
うにして設けられ、超伝導体薄膜１２の両端部は超伝導
材料１３に接合される。その接合部１４ａ、１４ｂは５
ｔＯ２やＡｆＬ２０３等の掻く薄い絶縁層（１０〜５０
Ａ）を介したジョセフソン接合部として構成されている
。

ここで超伝導体薄膜１２は磁気ヨーク１１の外周をほぼ
局周している０本実施例ではこの超伝導体薄膜１２を励
磁コイルとして記録信号に応じた信号磁束の発生に用い
て情報の磁気記録を行なうものとする。このために超伝
導体薄膜１２のそれぞれの両端部上には超伝導体薄膜１
２に記録信号電流を印加するための端子１７ａ、１７ｂ
が設けられる。端子１７ａ、１７ｂには記録信号電流を
印加するための不図示のリード線がワイヤボンディング
等により接続される。

一方以上の構成で、超伝導体薄膜１２と超伝導材料１３
から磁気ヨーク１１を１周し、２つのジョセフソン接合
部１４ａ、１４ｂを有する超伝導体リング、即ちＳＱＵ
　Ｉ　Ｄ素子が構成される。

本実施例では前記の超伝導体リング全体をＳＱＵ！Ｄ素
子として信号磁束の検出に用いて磁気記録情報の再生を
行なうものとする。このため再生時に超伝導体薄膜１２
と超伝導材料１３間に所定の直流のバイアス電流を印加
するとともに出力信号を取り出すための電極１５．１６
が設けられる。

電極１５．１６は上述した超伝導材料あるいは常伝導材
料（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＡＩＬ等）から薄膜として形成
され、電８ｉ１５は磁気ヨーク１１上に延びて超伝導体
薄膜１２に接続され、電極１６は超伝導材料１３に接続
される。電極１６は２チヤンネルの再生出力の取り出し
に共通に用いられる。

尚以上に説明した磁性基板１０上の構成の上に更に不図
示の絶縁性の保護層を介して保護板を接合して薄膜磁気
ヘッドが構成される。

以上のような構造の下に記録再生時には、第１図の磁性
基板１０の図中左手前側の端面が不図示の磁気記録媒体
に対向させられ、磁気ヨーク１１の図中左端面が媒体に
対向させられる。媒体が駆動され、薄膜磁気ヘッドに対
して相対的に８勤される。

そして記録時には前述のように超伝導体薄膜１２を励磁
コイルとし、端子１７ａ、１７ｂを介して超伝導体薄膜
１２に記録信号電流が印加される。磁気ヨーク１１の外
周を％周している超伝導体薄膜１２から記録信号電流に
応じた信号磁束が発生され、信号磁束は磁気ヨーク１１
を介して磁気記録媒体に導かれ、信号磁束に応じて磁気
記録媒体が磁化される。即ち情報の磁気記録が行なわれ
る。

一方、再生時には前述のように超伝導体薄膜１２と超伝
導材料１３から成る超伝導体リングを５ＱＵＩＤ素子と
して用いて信号磁束の検出を行なう。このために電極１
５．１６を介して超伝導体薄膜１２と超伝導材料１３に
直流のバイアス電流が印加される。そして不図示の磁気
記録媒体から磁気ヨーク１１を介して超伝導体薄膜１２
、超伝導材料１３間に流れる信号磁束に応じて超伝導体
薄膜１２、超伝導材料１３間に電圧が発生し、この電圧
が媒体からの信号磁束の検出電圧、即ち再生出力信号と
して電極１５．１６から取り出される。尚以上の記録再
生動作は超伝導体薄膜１２及び超伝導材料１３が超伝導
状態となるように薄膜磁気ヘッドを冷却した状態で行な
われる。

以上のような本実施例の磁気ヘッドによれば記録時に励
磁コイルとして用いられる超伝導体薄膜１２が超伝導材
料から成るので、記録時に励磁コイルに容易に大電流を
流して効率良く記録を行なえる。例えば本実施例の磁気
ヘッドをスチルビデオ用のヘッドとして坏ターンの励磁
コイルで記録を行なう場合には励磁コイルには約ＩＡの
電流を流すことが必要である。この場合励磁コイルの超
伝導体薄膜１２が例えば臨界電流密度が１０日Ａ／　ｃ
　ｒｎ”のＹｌ−Ｂａ２−Ｃｕ３−０７−６からなるも
のとして超伝導体薄膜１２の断面積は０．０１μゴでよ
い。

これに対して励磁コイルを従来のように常伝導材料、例
えばＣｕで形成するものとすると、励磁コイルの断面積
は最低限１００μｄ以上必要である。

このように本実施例によれば記録時には励磁コイルの超
伝導体薄膜１２に大電流を流すことができ、効率良く記
録を行なえ、高密度記録を行なうことができる。

又本実施例によれば、再生時には上記のように超伝導体
薄膜１２と超伝導材料１３からなる５ＱＵＩＤ素子を用
いて信号磁束の検出を行なうので、信号磁束の検出を極
めて高感度に行なえ、再生を極めて高感度に行なえる。

即ち５ＱＵＩＤ素子の分解能は一般的に１０−５φｏ　
／　５１（φ０は量子磁束であり、２．０７ｘ　１０　
　Ｗｂである。）である。これに対して塗布型メタル媒
体などの高保磁力の磁気記録媒体に対して光記録と同一
の密度で磁気記録を行なった場合には、光記録の１ビツ
トの記録面積２．５μＭから約２２φ０の磁束が発生す
るようになり、この場合この２２φ０の磁束の検出は上
記のＳＱＵ　Ｉ　Ｄ素子の分解能で充分に行なえる。

以上のように本実施例では極めて高い効率で記録を行な
えるとともに極めて高い感度で再生を行なえ、光記録の
場合の１０倍程度の記録密度で磁気記録、再生が行なえ
る。

また本実施例によれば励磁コイルは坏ターンであり、従
来のように記録の高密度化に対応するために励磁コイル
の巻数を増加させることに伴なう問題、即ち共振周波数
の低下、外来ノイズ、製造工程の増加等の問題を避ける
ことができる。

そして本実施例では上記のように励磁コイルが局ターン
であるとともに、磁気ヨーク１１を共用として記録用素
子と再生用素子が記録再生素子として一体化されており
、その記録再生素子の全体構造が図示から明らかなよう
に極めて簡単であるのでマルチチャンネル化を容易に行
なえる。

なおマルチチャンネル化した場合の隣り合うチャンネル
間のクロストークは磁気ヨーク１１の大きさで決まる。

磁気ヨーク１１の大きさを適当に設定することによりク
ロストークを低減できる。

五ｍ± 次に第２図は本発明の第２実施例による薄膜磁気ヘッド
の構造を示している。第２図において第１実施例の第１
図中と共通もしくは対応する部分には共通の符号が付し
てあり、共通部分の説明は省略する。

第２図に示すように本実施例では前述の第１実滴例と異
なる点として、磁性基板１０の上面に溝を設けて超伝導
材料を埋設するかわりに、磁性基板１０の磁気記録媒体
と対向する側縁に沿って超伝導体薄膜２０を薄膜堆積法
とフォトリソグラフィー工程により設けている。

そしてこの超伝導体薄膜２０上に磁気ヨーク１１を形成
するものとし、磁気ヨーク１１、磁性基板１０間の磁気
ギャップ４は超伝導体薄膜２０により形成される。

さらに磁気ヨーク１１上にまたがって超伝導体薄膜１２
が形成され、その両端部がジョセフソン接合部１４ａ、
１４ｂを介して超伝導体薄膜２０に接合され、薄膜１２
．２０からＳＱＵ　Ｉ　Ｄ素子が構成されるものとする
。

また第１実施例と異なる点として電極１５は超伝導体薄
膜１２と一体に形成するものとする。すなわち電極１５
は超伝導材料から形成され、超伝導体薄膜１２の形成工
程と同一の工程により同薄膜１２と一体に形成される。

このような構造で、記録、再生は第１実施例と同様に行
なうものとし、超伝導体薄膜１２を励磁コイルとして用
いて記録を行ない、薄膜１２゜２０からなるＳＱＵ　Ｉ
　Ｄ素子を用いて再生を行なう。

このような本実施例によれば、第１実施例と同様の作用
効果が得られる上に、製造工程において第１実施例の磁
性基板１０の溝１０ａの形成工程と超伝導材料１３の埋
設工程が超伝導体薄膜２０の形成工程となるとともに、
電極１５が超伝導体薄膜１２と同一の工程により形成さ
れるので、第１実施例の場合に比べて製造工程数が減り
、コスト低減が図れる。

なお以上のようにＳＱＵ　Ｉ　Ｄ素子の超伝導体リング
を利用して記録、再生を行なう基本的な構造は薄膜磁気
ヘッドに限らず他の磁気ヘッドにも同様に適用できるこ
とは勿論である。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明による磁気ヘッド
においては、信号磁束を導く磁気ヨークと、２箇所のジ
ョセフソン接合部を介して２つの超伝導体部材を接合し
て構成され前記磁気ヨークの外周を一周するように設け
られた超伝導体リングとを有し、前記超伝導体リングを
構成する２つの超伝導体部材の一方を励磁コイルとして
信号磁束の発生に用いて情報の磁気記録を行ない、前記
超伝導体リング全体を超伝導量子干渉素子として信号磁
束の検出に用いて磁気記録情報の再生を行なうように構
成された構造を採用したので、極めて高い効率で記録を
行なえるとともに極めて高感度に再生を行なえ、極めて
高い密度で磁気記録、再生が行なえるとともに、マルチ
チャンネル化が容易に行なえるなどの優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による薄膜磁気ヘッドの要
部の構造を示す斜視図、第２図は第２実施例による薄膜
磁気ヘッドの要部の構造を示す斜視図、第３図は従来の
薄膜磁気ヘッドの要部の構造を示す斜視図である。 １０・・・磁性基板　　　１１・・・磁気ヨーク１２．
２０・・・超伝導体薄膜 ３・・・超伝導材料 ４ａ。 ４ｂ・・・ジョセフソン接合部 １５、 ６・・・電極 ７ａ。 ｂ・・・端子 肩１戻７諺截へ、ンＦの夕斗才見躬 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）信号磁束を導く磁気ヨークと、２箇所のジョセフソ
   ン接合部を介して２つの超伝導体部材を接合して構成さ
   れ前記磁気ヨークの外周を一周するように設けられた超
   伝導体リングとを有し、前記超伝導体リングを構成する
   ２つの超伝導体部材の一方を励磁コイルとして信号磁束
   の発生に用いて情報の磁気記録を行ない、前記超伝導体
   リング全体を超伝導量子干渉素子として信号磁束の検出
   に用いて磁気記録情報の再生を行なうように構成された
   ことを特徴とする磁気ヘッド。 ２）前記磁気ヨークと超伝導体リングを含む主要な磁気
   ヘッド構成部材が基板上に薄膜から構成され、全体が薄
   膜磁気ヘッドとして構成されたことを特徴とする請求項
   第１項に記載の磁気ヘッド。 ３）それぞれ前記磁気ヨークと超伝導体リングからなる
   複数の記録再生素子が、各超伝導体リングを構成する２
   つの超伝導体部材の一方を共用する構成で並設されたこ
   とを特徴とする請求項第１項または第２項に記載の磁気
   ヘッド。 ４）前記超伝導体リングから再生信号を取り出すための
   電極を、前記リングを構成する２つの超伝導体部材の一
   方に一体に形成したことを特徴とする請求項第１項から
   第３項までのいずれか１項に記載の磁気ヘッド。 ５）前記超伝導体リングを構成する２つの超伝導体部材
   は共に超伝導体薄膜として形成され、かつこの超伝導体
   薄膜の一方が磁気ヘッドの磁気ギャップを形成すること
   を特徴とする請求項第１項から第４項までのいずれか１
   項に記載の磁気ヘッド。