JPH0421916A - 磁気抵抗効果型薄膜ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果型薄膜ヘッド

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JPH0421916A
JPH0421916A JP12585290A JP12585290A JPH0421916A JP H0421916 A JPH0421916 A JP H0421916A JP 12585290 A JP12585290 A JP 12585290A JP 12585290 A JP12585290 A JP 12585290A JP H0421916 A JPH0421916 A JP H0421916A
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thin film
head
insulating layer
tip
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JP12585290A
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Takuji Shibata
柴田 拓二
Hideo Suyama
英夫 陶山
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Sony Corp
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    • G11B5/11Shielding of head against electric or magnetic fields

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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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、磁気抵抗効果型薄膜ヘッドに関する。
〔発明の概要〕
本発明は、磁気抵抗効果型薄膜ヘッドにおいて、磁気記
録媒体に対面する方向の先端部と後端部に夫々電極が形
成されてなる磁気抵抗効果素子(即ちMR素子)を有し
、MR素子の先端部の電極とシールド用磁性体とを電気
的に接続することにより、MR素子先端部の電気的不安
定さを解消し、再生時の特性不安定、非定常的に発生す
るノイズ等を改善するようにしたものである。
又、本発明は、磁気記録媒体に対面する方向の先端部と
後端部に夫々電極が形成されてなるMR素子と、MR素
子に近接する容量の大きい第1の導電体と、MR素子の
先端部の電極に接続された第1の導電体より容量の小さ
い第2の導電体を有し、第1及び第2の導電体を夫々独
立に接地電位に接続することにより、動作時に磁気記録
媒体の回転で生ずる帯電に基づくヘッド破壊を回避する
ようにしたものである。
〔従来の技術〕
従来のシールド構造を有する磁気抵抗効果型薄膜ヘッド
は、第5図に示すように、基板(1)上に磁気抵抗効果
素子(即ちMR素子)(2)をその長手方向をヘッド(
摺動)面aと平行方向(紙面に垂直方向)に配し、MR
素子(2)の両端から電極(図示せず)を取出すと共に
、MR素子(2)の上下に絶縁層(3)を介してシール
ド用磁性体(4)及び(5)を配して構成される。この
MR素子(2)には磁気記録媒体からの信号磁界と直交
する方向にセンス電流を流すようにしている。上記2つ
の電極はヘッド面aに露出している。従って、この従来
の薄膜ヘッド(6)においては、磁気記録媒体、特にハ
ードディスク装置おける例えばスパッタで形成されたデ
ィスク上の磁気記録媒体に対し、両端の電極が同時に導
電性を有する磁気記録媒体の主面に触れることとなる。
両端の電極がディスク面に触れるとMR素子(2)にお
ける電気抵抗変化とは別に電極間において電気抵抗変化
が生じることとなり、それが大きなノイズの発生の原因
となる。
そこで、この問題を解決するために、第6図に示すよう
に、MR素子(12)をヘッド面aに対して垂直方向に
配置すると共に、MR素子(12)の両端から導出され
た2つの電極(7A)及び(7B)のうち、先端側の電
極(7A)をヘット面aに露出させ、後端側の電極(7
B)をヘッド内部に在ってヘッド面aに露出させないよ
うにし、MR素子(12)に流すセンス電流iを磁気記
録媒体からの信号磁界と同方向に流すように構成した薄
膜ヘッド(8)が提案されている。
この薄膜ヘッド(8)にはMR素子(12)にバイアス
磁界を与えるためのバイアス導体(9)を形成し、この
バイアス導体(9)を含むMR素子(12)の上下に絶
縁層(3)を介してシールド用磁性体(4)及び(5)
が配される。この場合、電極(7A)及び(7B)はM
R素子(12)と異なり、その厚みが厚く、導電率の高
い金属材料を用いるため、先端側の電極(7A)がディ
スク面に接触したとしても、電極(7^)及び(7B)
間の電気抵抗変化は無視できないほど小さく、大きなノ
イズの発生の要因とはならない。また、この提案例にお
いては、MR素子(I2)を非磁性の中間層(12a)
を介して2層の磁性体膜(12b)及び(12c)で構
成しているため、バルクハウゼンノイズ、即ち磁壁の移
動に基づくノイズの発生を確実に回避することができる
尚、上記の信号磁界と同方向にセンス電流を流すMR素
子(12)を有する薄膜ヘッドには、ヘッド面aにMR
素子(12)と一方の電極(7八)が露出しているタイ
プのもの(第6図参照)と、MR素子(12)は内部に
あり、ヨーク材と呼ばれる磁性材で信号磁界をMR素子
(12)まで導くタイプのもの(図示せず)とがある。
前者の薄膜ヘッドの方が感度の点で優れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
再生の分解能を上げる目的で配した上下のシールド用磁
性体(4)及び(5)は通常パーマロイ等の金属で構成
される。また、一般にMR素子(12)の電極(7八)
及び(7B)としてはMR素子(12)に比較して厚く
、且つ比抵抗の低い材料が用いられる。このため、上述
の第6図の薄膜ヘッド(8)において、MR素子(12
)の先端部の電極(7^)と金属のシールド用磁性体(
4)が製造プロセス、或はヘッド動作中に電気的に不安
定に短絡した場合、再生時の特性の乱れや、ノイズ発生
の原因につながる。
実際、シールド用磁性体(4)とMR素子(12)の間
隙、つまり再生用のギャップ!は数千人(0,6〜0.
3μm)と小さいため、ヘッド動作時の導電性の微小な
ごみや、製造プロセス時の絶縁不十分の結果、上記の再
生時の特性が不安定となる可能性か高かった。
一方、第6図の薄膜ヘッドにおいては、MR素子の先端
部がヘッド面aに露出しているため、摩耗、腐食等の問
題があるが、これらのほとんどは解決されている。しか
し、ヘッド動作中、もしくはヘッドの立ち上げ時、停止
時にMR素子部が突然破壊され、ヘッド出力が得られな
くなるという現象が生じていた。
このメカニズムを検討した結果、次のことを見出した。
第8図において、(14)は磁気記録媒体、即ち磁気デ
ィスクを示し、ハードディスク装置のスピンドル軸(1
5)上に回転可能に配される。(8)はMR型薄膜ヘッ
ドである。
第8図Aの静止状態より第8図Bの動作状態になると、
磁気ディスク(14)の回転により磁気ディスク(14
)の表面電位が上昇する(第9図参照)。
電位差V+  Voは20V程度になることもあり、こ
の状態で薄膜ヘッド(8)が磁気ディスク(14)と接
触すると(例えば第8図Cの停止状態)、磁気ディスク
表面に帯電していた電荷がMR素子部へと流れ破損する
ことが判明した。静止状態で磁気ディスク(14)と薄
膜ヘッド(8)が接触しているときにはMR素子部の回
路が開放にして置けばその時点での破壊は妨げるが、動
作中(所謂ヘッドの浮上中)でも磁気ディスク(14)
と薄膜ヘッド(8)間の空隙dは0.1〜0.3μm程
度と小さく、ごみ、又は振動によって両者が接触するこ
とがあり、そのときには対応できなかった。
本発明は、上述の点に鑑み、シールド構造を有する薄膜
ヘッドおいて、MR素子先端部の電気的不安定さを解消
した磁気抵抗効果型薄膜ヘッドを提供するものである。
また本発明は、磁気記録媒体の表面の帯電に起因するM
R素子部の破壊を回避した磁気抵抗効果型薄膜ヘッドを
捉供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の磁気抵抗効果型薄膜ヘッドは、磁気記録媒体に
対面する方向の先端部と後端部に夫々電極が形成されて
なるMR素子(25)を有し、MR素子(25)の先端
部の電極(27A)とシールド用磁性体(29)とを電
気的に接続(MR素子(25)とシールド用磁性体(2
9)とは磁気的には絶縁する)して構成する。
また、本発明の磁気抵抗効果型薄膜ヘッドは、磁気記録
媒体に対面する方向の先端部と後端部に夫々電極が形成
されてなるMR素子(25)と、MR素子(25)に近
接する容量の大きい第1の導電体(32)と、MR素子
(25)の先端部の電極(27A)に接続された上記第
1の導電体(32)より容量の小さい第2の導電体(2
9)を有し、第1及び第2の導電体(32)及び(29
)を夫々独立に接地電位VSS+及びVS3□に接続し
て構成する。
〔作用〕
上述の第1の発明の構成によれば、MR素子(25)の
先端部の電極(27A)とシールド用磁性体(29)と
を電気的に接続するようにしたので、MR素子からみて
シールド用磁性体(29)と先端部の電極(27A)は
同一電極部となり、MR素子(25)の先端部が電気的
に安定する。従って、従来のような製造プロセス中、或
は動作中における電極(27^)とシールド用磁性体(
29)との不安定な短絡が解消され、再生時の特性が安
定化し、また非定常的なノイズ発生も解消される。
また、第2の発明の構成によれば、MR素子(25)の
先端部の電極(27A)と第2の導電体(29)とを電
気的に接続すると共に、容量の大きい第1の導電体(3
2)と容量の小さい第2の導電体(29)とを夫々独立
に接地電位■8,1及びVSSmに接続するようにした
ので、薄膜ヘッドが磁気記録媒体(14)に接触した時
、媒体(14)表面の帯電電荷はほとんど大面積、大容
量の第1の導電体(32)を通して接地電位v5,1に
排出される。また仮にMR素子部が接触して電荷が流れ
込んでも、この電荷は第2の導電体(29)を通じて接
地電位v sstに排出される。従って、媒体(I4)
の帯電電荷はMR素子部の回路に流れることがなく、M
R素子部の破壊は回避される。
〔実施例] 以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。
第1図は第1実施例に係る磁気抵抗効果型薄膜ヘッド(
21)を示す断面図である。この薄膜ヘッド(21)は
、図示する如く支持基体(22)上に薄膜形成技術によ
りパーマロイ等の軟磁性体金属層からなる下部シールド
用磁性体(23)及び絶縁層(24,)を順次形成し、
この絶縁層(241)上にMR素子(25)を磁気記録
媒体例えば磁気ディスク(14)に対面する方向に沿う
ように即ち例えばヘッド面aに対し垂直となるように形
成すると共に、このMR素子(25)の先端部及び後端
部上に電極(27A)及び(27B)を形成し、さらに
MR素子(25)上に絶縁層(24□)、バイアス導体
(28)、絶縁層(24、)を順次形成し、さらにこの
上にパーマロイ等の軟磁性体金属層からなる上部シール
ド用磁性体(29)をその一部がMR素子(25)の先
端電極(27A)と電気的に接続するように形成して構
成する。
この場合、MR素子(25)の先端部及びその先端電極
(27A)はヘッド面aに露出せしめ、後端電極(27
B)はヘッド内部に存するようになし、MR素子(25
)に流すセンス電流は磁気ディスク(14)からの信号
磁界と同方向に流すようにする。また、先端電極(27
A)と上部シールド用磁性体(29)とは電気的に接続
するも、MR素子(25)と上部シールド用磁性体(2
9)とは磁気的に絶縁されるもので、従って、先端電極
(27A)と上部シールド用磁性体(29)との接続は
非磁性の金属層を介して行うが、或は非磁性の電極(2
7A)を用いて行うようなす。
また、本例のMR素子(25)は、図示するように非磁
性の中間層(25a)を介して2層の磁性体膜(25b
)及び(25c)で構成することにより、バルクハウゼ
ンノイズ、即ち磁壁の移動に基づくノイズの発生を確実
に回避するようになされる。
かかる構成の薄膜ヘッド(21)によれば、MR素子(
25)の先端部の電極(27A)と上部シールド用磁性
体(29)と電気的に接続するようにしたので、MR素
子(25)からみて上部シールド用磁性体(29)と先
端電極(27A)とは同一の電極部となる。これにより
、先端電極(27A)の金属層からMR素子(25)の
電極を引き出す場合でも、或は上部シールド用磁性体(
29)から同じ<MR素子(25)の電極を引き出す場
合でも、上部シールド用磁性体(29)と先端電極(2
7A)は常に同電位に近くなり(即ち上部シールド用磁
性体(29)は通常数μmと厚いため同電位に近くなる
)、電気的にMR素子(25)の先端部が安定する。
従って、従来のMR素子(25)の先端電極(27A)
とシールド用磁性体(29)間の絶縁層(24,)が薄
いために生じ易いMR素子先端部の電気的不安定さが解
消され、即ち、製造プロセス条件或いはヘッド動作時の
ごみの有無等によらずMR素子先端部の電気的安定が得
られるので、再生時の特性が安定し、また非定常的なノ
イズ発生も解消することができる。
尚、更に安定性を徹底するためには上部シールド用磁性
# (29)と下部シールド磁性体(23)を一部接続
してもよいことは言うまでもない。
次に、第2図は第2実施例に係る磁気抵抗効果型薄膜ヘ
ッド(31)を示す断面図である。この薄膜ヘッド(3
1)は、例えばALOs  Tic等の非磁性で導電性
のある材料からなる支持基板(第1の導電体に相当する
) (32)上に、薄膜形成技術により絶縁層(244
) 、パーマロイ等の軟磁性体金属層からなる下部シー
ルド用磁性体(23)及び絶縁層(24+)を順次積層
形成し、絶縁層(24+ )上に前述と同じ2層構造の
MR素子(25)を磁気ディスク(14)の面(14a
)に対面するヘッド面aに対し垂直となるように形成す
ると共に、このMR素子(25)の先端部及び後端部上
に電極(27^)及び(27B)を形成し、MR素子(
25)上に絶縁層(24□)、バイアス導体(28)、
絶縁層(243)及びパーマロイ等の軟磁性体金属層か
らなる上部シールド用磁性体(第2の導電体に相当する
) (29)を積層形成し、上部シールド用磁性体(2
9)とMR素子(25)の先端電極(27A)とを非磁
性の接続導体(33)を介して電気的に接続して構成し
、さらに支持基板(32)と上部シールド用磁性体(2
9)とを夫々独立に接地電位■58.及びv sszに
接続してなる。そして、アンプ部(35)内の定電流源
(36)によってMR素子(25)に一定のセンス電流
iを流すことにより、ディスク面の磁化状態に基づ<M
R素子(25)の電気抵抗変化を電極(27A)及び(
27B)間の電圧変化に変換し、この電圧変化をアンプ
部(35)内の増幅器(37)を介して出力部(38)
より薄膜ヘッド(31)の出力信号として取出すように
なす。支持基板(32)は大面積、大容量の基板で形成
される。
また、この場合も、上側と同様にMR素子(25)の先
端部及びその先端電極(27A)はヘッド面aに露出せ
しめ、後端電極(27B)はヘッド内部に存するように
なし、MR素子(25)のセンス電流iは信号磁界と同
方向に流すようになされる。なお、先端電極(27A)
を非磁性導電材で形成して直接先端電極(27^)を上
部シールド用磁性体(29)に接続するようにしてもよ
い。
かかる構成の薄膜ヘッド(31)によれば、動作中、も
しくは立ち上げ時、停止時に薄膜ヘッド(25)が帯電
したディスク面(14a)に接触しても、はとんどの電
荷tよ大面積、大容量の支持基板(32)を通して接地
電位v8,1に排出され、しかも接地電位■、81がM
R素子部と独立であるため、電荷がMR素子部の回路に
流れ込んで破損したりノイズ要因となることがない。ま
た、仮にMR素子(25)に接触してわずかな電荷が流
れ込む場合でも、この電荷は速やかに接続導体(33)
及び上部シールド用磁性体(29)を通して接地電位V
 sszに排出され、MR素子部の回路に影響を与える
ことがない。
また、この薄膜ヘッド(31)においては、MR素子(
25)の先端電極(27A)と上部シールド用磁性体(
29)とが電気的に接続されているので、MR素子先端
部が電気的に安定するという第1図と同様の作用効果も
勿論得られるものである。
一方、前述した磁気抵抗効果型薄膜ヘッドにおいては線
記録密度を高めるために狭ギャップ化が望まれている。
第7図に従来の製法による磁気抵抗効果型薄膜ヘッドを
示す。第7図Aに示すように支持基板(1)上にMR素
子(12)及び絶縁層(31)を形成した後、第7図B
に示すように絶縁層(3,)をパターニングしてMR素
子(12)の先端部(12a)及び後端部(12b)を
露出する。次に、第7図Cに示すようにMR素子(12
)の先端部及び後端部に接続する先端電極(7A)及び
後端電極(7B)を形成する。
しかる後、絶縁層(3□)、パイ、アス導体(9)、絶
縁層(3,)、上部シールド用磁性体(4)及び絶縁層
(34)を形成し、その後、鎖線位置yまで研磨してf
JIIIヘッド(11)を得る。この薄膜ヘッド(11
)の最終的なギャップI!、I は先端電極(7A)と
絶縁層(3g) 、(3s)との和となる。このため、
特にバイアス導体を用いる2層構造のMR素子を有する
薄膜ヘッドでは、信転性を考慮するとギャップ!、には
限界があり、狭ギャップ化は困難である。第3図及び第
4図は、この点を改善し、狭ギャップ化をも兼ねる様に
構成した更に他の実施例を示す。第3図の場合は支持基
板(41)上に下部シールド用磁性体(42)、絶縁層
(43,) 、MR素子(25)及び絶縁層(43□)
を順次形成した後、絶縁層(43□)をパターニングし
、次いで絶縁層(43□)上のバイアス導体(28)と
、MR素子(25)の後端部に接続する後端電極(27
B)を同じ導電材で同時に形成する。バイアス導体(2
8)及び後端電極(27B)は例えば導電性のよい^u
、 Cu等を用いる。その他後述する前端電極と同じ金
属材料で形成することも可能である。次にバイアス導体
(28)及び後端電極(27B)を絶縁層(433)で
被覆した後、先端ギャップに相当する部分の絶縁層(4
33)、 (43g)を同時に除去するようにパターニ
ングし、MR素子(25)の先端部に接続する先端電極
(27A)を形成する。
1 。
先端電極(27A)はTi、 Cr、 Mo、 W+ 
C,SuS等の非磁性で耐湿性金属を用い、図示されて
いない近傍で外部接続用の電極に接続される。そして、
非磁性金属による接着層(例えばCr層) (44)を
介して先端電極(27A)に電気的に接続する上部シー
ルド用磁性体(45)を形成し、その後、鎖線位置yま
で研磨して薄膜ヘッド(46)を構成する。
第4図の場合は、同様に支持基板(41)上に下部シー
ルド用磁性体(42)、絶縁層(43,) 、MR素子
(25)及び絶縁層(43g)を形成し、絶縁層(43
z)をパターニングして後、絶縁層(432)上のバイ
アス導体(28)と、MR素子(25)の後端部に接続
する後端電極(27B)を同じ導電材で同時に形成する
。次にバイアス導電(28)及び後端電極(27B)を
絶縁層(433)で覆った後、先端ギャップに相当する
部分の絶縁層(43□)、(433)を除去するように
パターニングし、MR素子(25)の先端部に接続する
先端電極(27A)を形成する。この場合の先端電極(
27^)は上部シールド用磁性体(45)の下地接着層
を兼ねる非磁性金属で形成する。そして、先端電極(2
7A)に電気的に接続するように上部シールド用磁性体
(45)を形成し、その後、鎖線位置yまで研磨して薄
膜ヘッド(47)を構成する。
なお、第3図及び第4図共に、上下シールド用磁性体(
45)及び(41)を破線(48)で示すように互いに
接続するようにしてもよい。又、支持基板(41)とし
ては、絶縁基板、或いは第2図のようにAj! z 0
3TiC等の導電性支持材上に絶縁層を有した基板を用
い得る。従って、この第3図及び第4図の薄膜ヘッド(
46)及び(47)は、前述の第1図、或いは第2図の
構成を採り得るものである。
かかる第3図及び第4図の構成によれば、従来の絶縁層
(3□)(第7図り参照)が省略された分ギャップff
12.j23が小さくなり狭ギャップ化が図れる。また
この製法において、ギャップ部は後端電極(27B)の
形成後に形成されるで、後端電極(27B)の膜厚を十
分に厚くでき、後端電極(27B)の抵抗値を小さく抑
えられるので、電極からの発熱ノイズがなく、S/Nが
向上する。
また、絶縁層(43□)と(43,)を同一工程でパタ
ニングし、MR素子の先端電極の接続部の形成と、狭ギ
ャップ化のための絶縁層削除を同時に行うので、MR素
子のデプスとギャップの狭い部分との位置ずれかない。
このため、デプスが残っているのにギャップが広がった
り、或いはバイアス導体(28)と上部シールド用磁性
体(45)がショート不良を起す等がなく、加工の制御
性がよい利点があり、狭キャップで短デプスのMR型薄
膜ヘッドが得られる。
また、バイアス導体(28)も後端電極(27B)と同
時に形成されるので、層間短絡の問題がなくなる。
先端電極(27A)においてはギャップ部が狭いのでそ
の部分の電極材の抵抗値は十分小さくなり問題とはなら
ない。
尚、上述の各実施例においては、2層構造のMR素子を
用いたが、−層構造のMR素子を用いることも可能であ
る。
〔発明の効果〕
本発明の磁気抵抗効果型薄膜ヘッドによればMR素子の
先端電極とシールド用磁性体を電気的に接続することに
より、MR素子部先端が電気的に安定し、再生時の特性
を安定にすると共に、非定常的なノイズ発生を回避する
ことができる。
また、MR素子に近接する大容量の第1の導電体と、M
R素子の先端電極と接続した小容量の第2の導電体を夫
々独立に接地電位に接続することにより磁気記録媒体表
面での帯電に基因する動作中の薄膜ヘッドの破壊を回避
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の磁気抵抗効果型薄膜へ・ンドの一例を
示す断面図、第2図は本発明の他の例を示す断面図、第
3図及び第4図は本発明のさらに他の例を示す断面図、
第5図及び第6図は夫々従来の磁気抵抗効果型薄膜ヘッ
ドの断面図、第7図は従来の製法例を示す工程図、第8
図及び第9図は本発明の説明に供する説明図である。 (23)、 (29)はシールド用磁性体、(25)は
MR素子、(27八) (27B)は電極、(28)は
バイアス導体であQ・−ヘッド面 72−、MR紮チ 14−−・石a気ディスク 21−MR”i2薄膜へ・ν 22−、支Aキ養1庵 笛 23.29・9.シールド用石泡性俸 24r、 24L 24s−−一絶縛層27A、27B
−−−電極 23−一一バイアス導イも 2]916(8) 1・・・茎脹 2−・・NRtチ 3・・・絶縁層 41.5″・・−シールド用繊イ・主イ奉l・−・簿゛
膿ヘッド 4・〜ヘッド面 −二 (輻 ロク (ト シj二統ン石正書 平成 2年10月 22日 1、事件の表示 +lt成 2年 特 許 願 第125852号2、発
明の名称 磁気批抗効果型薄膜ヘッド 3、?#正をする者 事件との関係

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、磁気記録媒体に対面する方向の先端部と後端部に夫
    々電極が形成されてなる磁気抵抗効果素子を有し、 上記磁気抵抗効果素子の先端部の電極とシールド用磁性
    体とを電気的に接続して成る磁気抵抗効果型薄膜ヘッド
    。 2、磁気記録媒体に対面する方向の先端部と後端部に夫
    々電極が形成されてなる磁気抵抗効果素子と、 上記磁気抵抗効果素子に近接する容量の大きい第1の導
    電体と、 上記磁気抵抗効果素子の先端部の電極に接続された上記
    第1の導電体より容量の小さい第2の導電体を有し、 上記第1及び第2の導電体を夫々独立に接地電位に接続
    して成る磁気抵抗効果型薄膜ヘッド。
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