JPH0375929B2 - - Google Patents

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JPH0375929B2
JPH0375929B2 JP10139582A JP10139582A JPH0375929B2 JP H0375929 B2 JPH0375929 B2 JP H0375929B2 JP 10139582 A JP10139582 A JP 10139582A JP 10139582 A JP10139582 A JP 10139582A JP H0375929 B2 JPH0375929 B2 JP H0375929B2
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JP
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thin film
magnetoresistive
magnetic
magnetic field
magnetoresistive element
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JP10139582A
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JPS58220241A (ja
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Takeshi Sawada
Hiroshi Yoneda
Tetsuya Kaneko
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • GPHYSICS
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
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    • G11B5/3906Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • G11B5/3929Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
    • GPHYSICS
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    • G11B5/3938Flux closure films not being part of the track flux guides the flux closure films being used for absorbing or reducing demagnetisating or saturating fields

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気抵抗効果型磁気ヘツドに係り、さ
らに詳しくは反磁界を減少させ、短波長の再生能
力を著るしく増大させた磁気抵抗効果型磁気ヘツ
ドに関するものである。
磁気抵抗効果型磁気ヘツド(以下MRヘツドと
言う)は磁気抵抗効果素子(MR素子)を用いた
磁気ヘツドである。MR素子は抵抗値が磁界の強
さに依存して変化する特性を利用したもので、再
生出力が記録媒体走行速度に依存せず、磁気信号
の波長のみによつて決まるため、低速でも十分な
再生出力が得られ、IC(Integlated Circuit集積回
路)と同様な薄膜技術で製造することができるた
め、マルチトラツク化が容易であるなど利点を有
し、最近では磁気記録再生装置の再生用ヘツドと
して注目を集めている。
従来のこの種のMRヘツドの構造は第1図に示
すような構成とされていた。
第1図において符号Iで示すものは基板で、そ
の一端は磁気記録媒体摺動面2となつている。
基板1の側面には磁気記録媒体摺動面2に臨ん
でMR素子3が形成されている。符号4で示すも
のは導電部で、MR素子3と同様に薄膜堆積法な
どの薄膜技術によつて形成される。
第1図においてMR素子3の幅Wをストライプ
幅といい、その厚みはtであらわす。
MR素子3は例えば80%Ni−Fe合金や、Co−
Ni合金の薄膜として形成され、その厚みtは約
500オングストローム(Å)である。また、電極
4の材料としてはアルミニウムや金等の薄膜が用
いられている。通常はMR素子3の部分は保護板
でおおわれているが、第1図においては、これら
を省略してある。
このような構造のMRヘツドにおける信号出力
とストライプ幅方向の磁界の関係は第2図に示す
ような特性をもつ。第2図において横軸は磁界の
強さHを、縦軸は抵抗値Rまたは信号出力を示し
ている。
第2図に示すように、正負いずれの磁界であつ
ても絶対値が等しければ、同一の信号出力とな
る。この場合の磁界の正負の方向はストライプ幅
の方向と一致している。この信号出力特性を補正
するために、第2図に符号Hbで示すバイアス磁
界をMR素子に印加し、磁界の方向も検出来るよ
うにしたMRヘツドも提案されている。
バイアス磁界を印加する方法は永久磁石をMR
素子近傍に設ける、薄膜永久磁石をMR素子に重
ねる、電流路をMR素子に重ねて設け、これに通
電することによりバイアス磁界を発生させるなど
各種の方法が提案されている。
第2図において符号aで示す曲線とbで示す曲
線の違いは、ストライプ幅の差によるもので、曲
線aの方が曲線bの方よりストライプ幅が大きい
場合に相当する。ストライプ幅の差が第2図に示
すように、感度の差となつてあらわれることがわ
かる。
この現象は、MR素子の磁化の反磁界によるも
のと推定されている。すなわち、第3図に示すよ
うにMR素子3に定電流源5から一定電流を供給
し、信号磁界をHsとすると、MR素子3のもつ磁
化方向Msは電流iの通電方向とθの角度をなす
ようになる。このときの抵抗Rの最大抵抗変化量
をΔR、最小抵抗をR0とすると次の式であらわさ
れる。
R=R0+ΔRcos2θ…… (1) ところがMR素子3は強磁性体であり、磁化方
向Msが信号磁界Hsと同じ方向を向くことによ
り、Hsの磁界を減じるように働く。これを反磁
界Hdと呼ぶが、この反磁界Hdは次の(2)式であら
わされる。
Hd=−4πMssinθt/W(Oe)…… (2) すなわち、Hdの分だけ信号磁界が減少して
MR素子に印加されることになる。
また、反磁界Hdの値はストライプ幅Wが狭け
れば狭いほど大きくなり、結果的には感度低下に
つながつてしまうことを(2)式は示している。
このような特性を有するMR素子を磁気ヘツド
として利用し、短波長を再生する場合には本発明
者等の研究によると、再生波長λとストライプ幅
の間には、次の(3)で示す関係が成り立つ時、良好
な再生効率が得られることが明らかとなつた。
5λ≧W…… (3) (3)式は短波長再生を行う為には、ストライプ幅
をできるだけ小さくすることが望ましいことを示
している。例えば、波長λが0.5〜1.0μmの磁気信
号の再生を考えるとこれによつて決まるストライ
プ幅はその約5倍である2.5〜5μmとなる。
一方、(2)式で示す4πMsはほぼ10000ガウスであ
り、MR素子3の厚みを0.05μmとし、θ=90゜と
すると、Hd=−100〜−200Oeの反磁界が発生す
ることになる。
−100〜−200Oeの反磁界が発生すると言うこ
とは、この量だけMR素子に加わる信号磁界が実
質上弱くなつたことと等価であり、第2図の曲線
bに示すような抵抗変化曲線を利用することにな
る。従つて、第2図に示す特性曲線の直線領域を
使用しようとする場合には、第2図に示すように
バイアス磁界HbがHb′に増大する結果となる。
ところが、バイアス磁界Hbが大きくなると、磁
気記録媒体がバイアス磁界Hbによつて消磁され
たり、また電流路を用いて、バイアス磁界を与え
ようとした場合には電流の増大と発熱が問題とな
つてくる。他方、(2)式よりMR素子3の厚みtを
薄くすることによつて反磁界を減少させようとす
ると0.05μm以下のMR素子は耐蝕性が悪くなり、
実用に耐えないことが判つている。
このような構造と特性を有する従来のMRヘツ
ドを用いて短波長の再生を行おうとすると次に述
べるようないくつかの欠点がある。
(1) ストライプ幅の減少と共に、感度低下が著し
くなる。
(2) MR素子部分のバイアス磁界によつて磁気記
録媒体の情報が消去されたり、減磁されたりす
ることがある。
(3) 上記(1)(2)の理由により、磁気記録媒体として
は特殊なものしか使用することが出来なかつ
た。
(4) MR素子部にバイアス磁界を与えるために、
電流路を設ける場合には、電流の増大に伴う、
発熱の問題が生じる。
本発明は以上のような従来の欠点を除去するた
めになされたもので、バイアス磁界を印加しやす
いようにし、短波長の再生効率を著しく向上させ
た磁気抵抗効果型磁気ヘツドを提供することを目
的としている。
本発明においては、上記の目的を達成する為に
MR素子を2層以上設けた積層構造を採用し、反
磁界を減少させる構成を採用した。
以下、図面に示す実施例に基いて本発明の詳細
を説明する。
第4図a,bは本発明の一実施例を説明するも
ので、図中、第1図と同一部分には、同一符号を
付し、その説明は省略する。
第4図a,bにおいて、符号6で示すものは
MR素子3と同様な軟磁性体薄膜であり、この軟
磁性体薄膜6とMR素子3とは、絶縁層7を介し
て積層されている。
なお軟磁性体薄膜6がMn−ZnフエライトやNi
−Znフエライトのような高抵抗軟磁性体の場合
には絶縁層7は不用となる。
第4図bにおいて、符号8で示す矢印は軟磁性
体薄膜6の磁化の方向を示し、符号9で示す矢印
はMR素子3の磁化の方向を示している。また符
号10で示すものは軟磁性体薄膜6、MR素子か
ら漏れ出る磁力線を示している。
このような構造のMRヘツドを採用すると、軟
磁性体薄膜6と、MR素子3の磁力線が閉ループ
を作り、磁気的相互作用によつて軟磁性体薄膜
6、MR素子3から発生する反磁界を吸収するこ
とができる。このように反磁界が小さくなつた状
態においては、信号磁界によるMR素子3の磁化
方向9の変化が、小信号磁界で生じ、感度の向上
を計かることができる。またMR素子の磁束が閉
ループをつくるので、磁化が安定し、バルクハウ
ゼンノイズが減少する。
今、MR素子3の厚みをt1、飽和磁束密度を
B1、軟磁性体薄膜6のそれぞれをt4,B4とする
と次の(4)式で示す関係が成立する場合に、反磁界
の抑制に特に効果をもつことがわかつた。
t1・B1≦t4・B4…… (4) (4)式において符号が成立するのはMR素子に付
与されている異方性磁界の方向が、電流方向と一
致しないように成膜され、外部からバイアス磁界
を印加する必要がない場合である。不等号が成立
する場合は、バイアス磁界を印加する場合で、特
に永久磁石を基板のどこかに設け、バイアス磁界
を与える場合に効果がある。このバイアス磁界を
与えた場合には第4図bに示す磁力線の流れは実
験した結果としては、(4)式の不等号が成立してい
る方が信号磁界に対し高感度を示し、印加するバ
イアス磁界も極めてわずかですむことがわかつ
た。この結果、バイアス磁界によつて記録媒体の
信号が減磁されることがなく、短波長の再生が可
能となつた。
第5図は本発明の他の実施例を説明するもの
で、図において符号11で示すものは軟磁性体薄
膜であるが、バイアス磁界を与えるための永久磁
石12の設置位置までこの軟磁性体薄膜11は延
びている。
このような構造を採用すると印加するバイアス
磁界が安定する効果が得られる。又、軟磁性体薄
膜11が軟磁性フエライトのような場合には前述
した実施例と同様に絶縁層7は不用となる。
尚、軟磁性体薄膜11は基板1上に成膜するも
のとして例示したが、基板1そのものが磁性材で
あつても同様な効果が得られる。
第6図は本発明のもう1つの実施例を説明する
もので、本実施例にあつては軟磁性体薄膜6と
MR素子3との間にそれぞれ絶縁層12,13を
介して電流路14を設けた構造を採用している。
このような構造にあつては電流路14に通電す
る電流によつて、MR素子3,軟磁性体薄膜6に
バイアス磁界を与えるが、電流路14をとりまく
ようにして磁性体を配置したことにより、バイア
ス磁界用の電流を減少させ、バイアス磁界方向を
安定させることができる。
第7図は本発明の更に他の実施例を説明するも
ので、本実施例にあつては軟磁性体薄膜6を絶縁
層7を介して3層積層し、最も外側にMR素子3
を形成した積層構造を採用している。
このような構造を採用すると、第4図に示した
実施例同様の効果がある他にMR素子3の磁化方
向軸が安定し、長波長領域、即ち磁化回転が大き
い領域でのバルクハウゼンノイズがさらに減少す
る。又、周波数特性を安定させることができる。
尚、第7図に示す実施例にあつては最上層に
MR素子3を形成した例を示したが、MR素子3
を形成する位置は最下段であつても中間であつて
もほとんど効果としては変らないことが実験の結
果判明している。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、MR素子と軟磁性体薄膜とを積層した構造を
採用しているため、次のような効果が得られる。
(1) ストライプ幅を減少させても再生感度が低下
せず、短波長再生が確実に行なえる。
(2) バイアス磁界を印加しても記録媒体を消磁或
いは減磁させることはなく、特殊な磁気記録媒
体を使用する必要もない。
(3) 電流によりバイアス磁界を与える場合におい
ても、磁界発生効率が高く発熱の問題が少な
い。
(4) 反磁界補償用としての軟磁性体薄膜を多層に
した場合にはバルクハウゼンノイズが減少し、
SN比が向上し、周波数特性を大きく改善する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMRヘツドの構造を説明する一
部拡大斜視図、第2図はMR素子の抵抗変化と磁
界との関係を説明する線図、第3図はMR素子の
出力と反磁界との関係を示す説明図、第4図a,
bは本発明の一実施例を説明する一部拡大斜視
図、及び一部拡大側面図、第5図〜第7図はそれ
ぞれ本発明の異なつた実施例を説明する一部拡大
側面図である。 1…基板、2…磁気記録媒体摺動面、3…MR
素子、4…導電部、6…軟磁性体薄膜、7…絶縁
層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板上に薄膜堆積法により磁気抵抗効果素子
    を形成した磁気抵抗効果型磁気ヘツドにおいて、
    前記磁気抵抗効果素子と同一以上の面積を有する
    軟磁性薄膜を磁気抵抗効果素子と平行に絶縁層を
    介して薄膜堆積法により形成したことを特徴とす
    る磁気抵抗効果型磁気ヘツド。 2 磁気抵抗効果素子の厚みをt1、飽和磁束密度
    をB1、軟磁性薄膜の厚みをt4、飽和磁束密度を
    B4としてt1・B1≦t4・B4となるように形成したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁気
    抵抗効果型磁気ヘツド。 3 軟磁性薄膜は磁気抵抗効果素子部から基板上
    に設けられたバイアス磁界印加用永久磁石の設置
    位置まで連続していることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の磁気抵抗効果型磁気ヘツド。 4 軟磁性薄膜として高抵抗の高透磁率磁性材を
    使用し、磁気抵抗効果素子との間の絶縁層を省略
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第
    3項までのいずれか1項記載の磁気抵抗効果型磁
    気ヘツド。 5 磁気抵抗効果素子が形成される基板自身を磁
    性材から構成し、軟磁性薄膜に代えたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項〜第3項までのいず
    れか1項記載の磁気抵抗効果型磁気ヘツド。 6 磁気抵抗効果素子と軟磁性薄膜との間に絶縁
    層を介してバイアス磁界用電流路を設けたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁気抵抗
    効果型磁気ヘツド。 7 軟磁性薄膜は絶縁層を介して2層以上形成し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2
    項、第3項、第4項、又は第6項記載の磁気抵抗
    効果型磁気ヘツド。
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JPS58220241A JPS58220241A (ja) 1983-12-21
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JPS61199684A (ja) * 1985-03-01 1986-09-04 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果型素子
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