JPH04502680A - 磁気抵抗式ヘッドの困難軸及び容易軸バイアス付与のための付着形永久磁石 - 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】 磁気抵抗式ヘッドの困難軸及び容易軸バイアス付与のための付着形永久磁石 発朋■背景 発咀二分野 この発明は磁気抵抗性（ＭＲ）再生ヘッドにバイアスを与えるための付着形薄膜 永久磁石に、且つ特に、困難軸（ｈａｒｄ　ａｘｉｓ）及び容易軸（ｅａｓｙ　 ａｘｉｓ）バイアスを与える付着形薄膜磁石に関係している。

従来の技侑岨閏工灸説■ 従来の技術はもとより、この発明は図面に関して説明されるが、この図面中、図 １は従来技術において知られた棒磁石及びこれに関連した磁界の透視図であり、 図２は一様な磁界の領域を有する変更形磁石の透視図であり、図３８．３ｂ、３ ｃはこの発明による磁石及びこれに関連した磁界の概略的表示であり、 図３ｄはこの発明の第２実施例による磁石の図であり、又図４８．４ｂはこの発 明の磁石の一実施例を組み込んだ多トランク磁気抵抗式ヘッドの上面図及び側面 図である。

ＭＲヘッドは最新の磁気記録／再生システムにおける重要な構成部品である。よ り高いデータ実装密度における現在の重要性に関して、１Ｍ付着式のヘッド技術 は非常に高いトラック密度での多トラツクヘッド製造が可能であり、且つＭＲヘ ッドは薄膜付着（デボジンヨン）技術に特に適している。多トラツクヘッドの能 動的トランクとして役立つ北素子は付着させられることができるだけでなく、Ｍ Ｒ素子にバイアスを与えるための永久磁石も又付着させられることができる。単 一トランク又は多トランクＭ１７へノドにおけるＭｌ＋素子の長さを横切って一 様な困難軸磁界を与えるように形成されたバルク形又は付着形の永久磁石が、ニ ール　スミス（Ｎｅｉｌ　Ｓｍ１ｔｈ）の名義で出願され且つこの出願と同し譲 受人に譲渡された米国特許出願連続番号第２２８９２６号に開示されている。

ＭＲ素子の困難軸に沿って磁気バイアスを必要とすることの外に、信号検出ＭＲ 素子における磁気壁の移動があるときにはＭＲヘッドの信号対雑音が劣化するこ とが技術上知られている。磁区壁移動はＭＲ素子が単一の磁区ではなく多くの磁 区からなっているときに生じ、そして技術上知られていることであるが、朋素子 の容易軸に沿って向けられた小さい一方向性の磁界が多磁区形成を禁止するのに 有効である。米国特許第４５４７８２４号はＭＲ素子容易軸に沿って磁界を使用 して多磁区形成を禁止することを論述しており、且つ容易軸磁界を得るための装 置を開示している。容易軸磁界の基本的要件はそれ力＜ＭＲ素子を横切って一方 向性であることである。それは実際、ニールスミス（Ｎｅｉｌ　Ｓｍ１ｔｈ）の 名義で出願され且つこの出願の譲受人に譲渡された米国特許出願連続番号第２２ ５４１８号に開示されたように一様である必要はなく、ＭＲ素子の縁部における Ｋｌ磁界に対立するように形成された容易軸磁界が望ましい。Ｒ，Ｊ、マンクル ーア（Ｒ，Ｊ、ＭｃＣｌｕｒｅ）の名義で出願され且つこの出願の譲受人に譲渡 された米国特許出願連続番号２２５４１６号は単一の永久棒磁石によって困難軸 バイアス磁界及び容易軸バイアス磁界を与えるという問題を扱っている。

一般に、注目されるべきことであるが、付着させられた又はその他の方法による 、従来技術の磁石はＭＲ素子の平面に配置されておらず、バイアスされているＭ Ｒ素子からＭＲ素子の線形寸法に比べてる相当な距離の所に配置されている。

単一の小形寸法の永久棒磁石を利用している従来技術解決策の下で起こり得る一 つの問題はバイアス磁界が朋素子上の方向において一様でないことである。例え ば、多トラック？ＩＲヘッドのＩＲ素子によって占められた領域が棒磁石の中心 領域における一様な領域より大きいならば、上の非一様状態が生じる。図１に言 及すると、長方形平行六面体の形状をし且つその高さの方向１５に一様に磁化さ れた永久棒状バルク磁石１０はこれの一つの面】４における正の磁荷１２で始ま って反対の面１８における負の磁荷１６で終わる磁界線を持っている。（次の説 明においてはバルク棒磁石及び付着形磁石の両方が考察される。そのような磁石 に関係した次の用語を定義するのが有利であると考えられる。バルク磁石に関し ては、一般の慣例に従って、磁石の最も長い寸が「長さ」として示され且つ二つ の相互に直交する短い方の寸法は「高さ」及び「幅」として示される。薄膜付着 膨磁石を論述する際には膜の高さく厚さ）は小さく、且つ付着形磁石はその長さ 及び幅に関してだけ記述さ江そのうち「長さ」は長い方の寸法であると仮定され る。又、技術上理解され且つ容認されているように、用語、磁「荷Ｊは、「荷」 が存在すると言われている表面における磁化の法線成分を表すための便宜上の創 作である。）線１１は磁石１０の典型的な外部磁界線である。磁界線は面１４． １８に垂直であり且つ磁石１０の長さを三等分する平面に関して対称であること がわかる。磁界線２２を除いて、磁界線はすべて面１４を離れるときに且つ面１ ８に接触するときに分散する。Ｍｌ？素子をバイアスするために使用されるとき には、ＭＰ素子２５は容易軸磁区形成を克服するために必要な長手方向磁界成分 が素子を通って一方向性である領域に配置されることが必要である。これはＭＲ 素子２５を磁石１０の中心領域から離して配置することを意味し、そうでない場 合には素子によって遮られる長手方向磁界成分は磁界線２４．２６を考察するこ とによって明らかなように反対方向に存在することになる。しかしながら、朋素 子２５を磁石１０の中心から離して移動させると、磁界の困難軸及び容易軸成分 はＭＲ素子の長さくすなわち、トラック幅）に比べて、それぞれしだいに小さく 及び太き（なり、最適信号再生能力が妥協させられる。

上述の出願第２８８９２６号は、ＭＲ素子の長さに沿って一様な困難軸バイアス 磁界の拡張領域を与える磁気的「Ｃ」形構造を開示している。この磁界は長手方 向成分がなく、磁気構造物を不当に長くすることなく達成される。図２に言及す ると、バルク棒磁石９４の端部９０．９２は棒磁石９４の中心領域における幅に 比べて増大した幅を持っている。磁石９４はその幅方向９６において一様に磁化 されており、従って正の磁荷９８は表面１００．１０２．１０４に現れ且つ負の 磁荷１０５は反対の面１０６に現れる。磁石９４の端部９０．９２が広くされて いるので、通常の一様な広さの棒磁石に存在する磁荷に比べて、正の磁荷９８の 一部分が端部９０．９２に配置される。配置された磁荷は磁界方向を変更し、そ して磁石表面１００．１０２．１０４から発出する磁力線１０８は、磁石９４を 離れるときに発散する代わりに最初に収束する。磁石９４からの距離が増大する と、線１０８は発散し始めるが、磁界線１０８の収束と発散との間の遷移領域に おいては、磁界線は認められるほどの長手方向の成分を伴わないで実質上−直線 であり且つ平行である。すなわち、磁界は方向が比較的一様である。同様に、線 １０８は、表面１０６上の負磁荷１０５で終わるときに、又発散から収束に変わ って、付随の領域１１２は実質上一様な磁界を含んでいる。察知されることであ ろうが、領域１１０に置かれたＭＲ素子１１１、又は領域１１２に置がれたＭＲ 素子１１３は一様な困難軸バイアス磁界を受けることになる。

図２の磁石は三次元構造のそれの最も一般的な形式において図示され且つ説明さ れたが、本質的に長さ及び幅を持っており且つ小さい高さの、対応する薄膜付着 膨磁石が、図２のそれの三次元対応部の領域１１０及び１１２に対応するを効な 平面状領域において対応する減小した長手方向磁界成分を呈することは察知され るであろう。

この発明は、薄膜付着膨磁石として形成されたときの上述の「Ｃ」形構造におい て改善を行って、ＭＲ素子の所にこれの長さにわたって大きさの比較的−捧な困 難軸バイアス磁界の広範な横断傾城を与え且つ同時に容易軸バイアス付与のため に一方向性の長手方向磁界を与える。この発明の採択実施例は薄膜付着膨磁石の 形式をしており、この場合磁石の大きさはＭＲ素子より幾分大きく且つそれの磁 界分布は付着形磁石がこれのバイアスを受けるＭＲ素子の平面内においてこの素 子に近接して配置され得るようになっている。

発労Φ要約 前に開示された本質上対称的な形状の「ＣＪ形薄膜付着形磁石構造物はほとんど 又は全く長手方向の磁界成分を伴わないで横断方向磁界の平面状領域を与えるよ うに設計されている。この発明の実施は「Ｃ」形磁石を対称的に変更して小さい 制御された量の一方向性長手方向磁界成分を回復させることを教示するや磁気的 対称性は、構造物の対称的な幾何学的形状に関して磁石の磁化の方向を傾斜させ ることによって、又は磁化の方向を傾斜させ且つ又磁石の幾何学的形状を「ＣＪ 形から「ＬＪ形に変えることによって破られる。

付着形非対称磁気構造物の結果として生ずる磁界分布は同一平面上に付着させら れたＭＲ素子の困難軸をバイアスするための十分な強さの磁界を発生すると共に 、それを長手方向にバイアスするための付加的な相対的により小さい大きさの一 方向性容易軸磁界を発生する。

困難軸バイアス磁界の大きさは、磁気抵抗性素子の長さに沿っては実質上一様で あるが、それの幅を横切る方向では減小する。それゆえ、ヘッドが摩損してその 結果順素子の幅が減小すると、素子を横切る平均困難軸磁界は大きさが増大して 、ＭＲ素子における増大する減磁磁界を自動的に補償する。この補償は磁気抵抗 性素子における増大するＭ［を界によって引き起こされる十分なバイアス磁界の 不足に起因するＭＲ素子感度の損失を補償する。

加えて、付着形磁石によって与えられる長手方向容易軸磁界はＭＲ素子の長手方 向の端部においてより大きく且つ素子の能動的中間領域においてより弱いという 望ましい特性を持っている。これは、以下で説明されるように、ＭＲ素子が磁石 の長さに平行であるために且つ磁石の長手方向磁界の大きさが磁石端部の方へ向 かって大きくなるために生じる。磁石端部への近接のために、順素子の長手方向 端部は＋ＩＲ素子の中心よりも大きい磁界の大きさを受ける。米国特許出願第２ ２５４１８号において説明されたように、これは信号検出感度の損失を伴うこと なく単一磁区安定性の増大を生しさせる。

発嘔例説朋 図３ａに言及すると、図２に示されたバルク構造物に幾何学的形状において対応 している「Ｃ」形薄膜平面状付着磁石３０は薄膜平面において一様に磁化されて 、磁石３０の幅方向３４と角度３２をなして磁化３Ｇを与える。磁化ベクトル３ ６がその横断方向及び長手方向成分に関して考察されるならば、図３ｂは磁石３ ０の幅方向３４に沿って存在する磁化３６の横断方向成分３５を示している。注 目されることであろうが、図３ｂの形態は図２に示された磁気形態であって、そ れの結果として生しる横断方向磁界３７の領域には実質上長手方向成分が存在せ ず、この領域へＭＲ素子３８を困難軸バイアス付与のために配置することができ る。他方、図３０は同じ磁気構造物３０に作用する磁化３６の長手方向成分に起 因した、結果として生じる外部磁界を図解している。結果として生しる磁界線３ １は実効上長さの方向に磁化された棒磁石のそれであり、従って注目されること であろうが、磁石はＭＲ素子３８が配置されているそれの中心領域における一方 向性長手方向磁界によって特徴づけられている。

それゆえ、技術上周知の重ね合せの理によって、図３８の構造物を角度３２で磁 化することにより得られる全磁界は、それぞれ磁化３６の横断方向成分３５及び 磁化３６の長手方向成分３３から生しる、図３ｂにおいて得られる困難軸磁界及 び図３０において得られる容易軸磁界のちょうど和である。それゆえに図３ａの 構造物は、角度３２で磁化されて、結果として構造物の磁気的対称性が破られる と、同時に困難軸に沿ってＭＲ素子をバイアスすると共に又一方向性容易軸バイ アスを与えることができる。

注目されるべきことであるが、論述中の付着形磁石の場合におけるＭＲ素子３８ の位置は素子１１１が図２のバルク磁石に接近しているよりもかなり付着形磁石 に接近している。結果として、図２の磁石９０の困難軸磁界の大きさは図３８． ３ｂの付着形磁石３０のそれよりもＭＲ素子の幅を通ってより一様である０図３ ８．３ｂの付着形磁石がＭｆｌｌＦ子３８に近接しているために、困難軸磁界の 大きさにはＭＲ素子の幅に沿ってこう配がある。磁界の大きさは磁石３０から離 れたＭＲ素子の例におけるよりも磁石３０に近いＭＲ素子においてより大きい、 ？ＩＲ素子３８が摩損してその幅が減小するにつれて、素子の幾何学的形状に依 存する減磁磁界が増大し、そしてこの増大するｆｉ［磁界は、バイアス磁界が一 様な大きさのものであるとしたならば、素子のバイアスを減じ続けることになっ て、信号検出器としてのそれの感度を低減するであろう、それゆえに、上述の困 難軸磁界こう配は、ＭＲ素子が摩損するにつれてＭＲ素子の体積中の困難軸磁界 の平均値が増大するので、摩損状態下では増大する減ｍ磁界を相殺する傾向があ る。付随的に、前述のように、これは磁気抵抗性素子の感度を維持する。

この発明の第２実施例においては、幾何学的構造を「ＣＪ形から「ＬＪ形に変え ることによって長手方向容易軸磁界の強化がもたらされ得る。図３ｄに言及する と、これに見られるように磁化３６′の方向に関して、磁石の左「耳部」の除去 は磁石の幾何学的対称性を破り、容易軸バイアスの増大をもたらすか、ｒ　ＣＪ 形の磁石に関して上述された困難軸磁界の特徴を実質上劣化させない。一般に、 図３ｄの付着形磁石形状に関して、図示のように磁化３１１について角度３２′ を正方向に増大した場合、０度と９０度の間又は１８０度と２７０度の間の角度 に対しては左の「耳部」が除去され、又９０度と１８０度の間又は２７０度と３ ６０度の間の角度３２′に対しては右の「耳部」が除去される。

図４８及び４ｂに言及すると、この発明による多トラツク磁気抵抗性ヘッドは基 板６０上に付着させられた三つのＭＲ素子６２．６４．６６からなっている。技 術上周知のように、信号回復のために外部発生の検出電流をＭＲ素子に導く目的 のために、付着形リード６８．７０がＭＲ素子６２に取り付けられ、付着形リー ド７２．７４力＜ＭＲ素子６４に取り付けらワヘ且つ付着形リード７６．７８力 ＜ＭＲ素子６６に取り付けられている。「Ｃ」形薄膜磁石８０．８２．８４が、 この発明の教示事項に従って、基板６０上のＭＲ素子６２．６４．６６に近接し てこれらと同じ平面に付着させられている。磁石８０．８２．８４はこの技術の 慣行に従ってＣｏＰ　を又はＣｏ５１１のような材料を用いて付着させられる。

付着させられたときには、ＣｏＰ　を又はＣｏＳ＋＋膜磁石は等方性であって磁 化の優先方向を持っていない。ヘッド製造の完了後、ヘッドは薄膜８０．８２． ８４を磁化する強い外部磁界に置かれ、そして結果として生じる薄膜磁石８０． ８２．８４の磁化８６．８８．９０はこの場合外部磁界の方向によって決定され た方向に存在する。磁化の方向はこの発明によって教示されたように磁石８０． ８２．８４の磁気的対称性を破るように、且つ特定の応用に必要とされる困難軸 及び容易軸バイアスの大きさを与えるように選択される。付着形磁石８０はＭＲ 素子６２に対して困難軸及び容易軸バイアスを与え、且つ磁石８２及び８４は同 様にそれぞれＭＲ素子６４．６６をバイアスする。

図４ｂに参照するとわかることであるが、付着形薄膜？ＩＲ素子、例えば６６の 厚さは付着形薄膜磁石、例えば８４の厚さに等しくなくてもよく、磁石及び朋素 子は両方共基板表面６０上に共通に付着させられ、且つ両方共極めて薄くて、本 質的に同し平面にある。

最終のヘッド構造物においては、基板６０の縁部６５は、基板６０の平面に垂直 な平面内で移動する磁気媒体と接触するようにＭＲ素子６２．６４．６６の縁部 を露出させるためにラップ仕上げされている。

特表千４−５０２６８０　（４） 国際調査報告 １′″′ｗ″”−−”ＰＣＴ／ＵＳ　８９１０５８３３国際調査報告 ＰＣＴ／ＵＳ　８９１０５８３３ ＳＡ　３３４５６

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．付着形磁気抵抗性素子（３８）の困難軸（３７）及び容易軸（３１）の両方 に対してバイアス磁界を与えるための改良式薄膜付着形磁石（３０）であって、 ａ．前記の磁気抵抗性素子（３８）に近接した付着形永久磁石構造物（３０）で あって、長方形の中心部分及びこれから幅方向（３４）に延長した端部耳部を持 っており、これにより「Ｃ」形の形状になっている前記の構造物（３０）、並び にｂ．前記の磁気抵抗性素子（３８）の前記の困難軸（３７）をバイアスするた めの及び前記の磁気抵抗性素子（３８）の前記の容易軸（３１）をバイアスする ための磁界を与えるために前記の磁気構造物（３８）と共働する装置、を備えて いる前記の磁石（３８）。
2. ２．前記の構造物（３０）と共働する前記の装置が、前記の磁石構造物（３０） の磁化（３６）を前記の幅方向（３４）に関して角度（３２）をなして配置する ための装置である、請求項１の改良式磁石（３０）。
3. ３．前記の磁石（３０）が前記の磁気抵抗性素子（３８）と同一平面にある、請 求項２の改良式磁石（３０）。
4. ４．前記の磁気抵抗性素子（３８）が前記の磁石（３０）の前記の長方形の中心 部分の端部に関して中心に置かれている、請求項３の改良式磁石（３０）。
5. ５．付着形磁気抵抗性素子の困難軸及び容易軸の両方に対してバイアス磁界を与 えるための改良式薄膜付着形磁石であって、ａ．前記の磁気抵抗性素子（３｜｜ ）に近接した付着形永久磁石構造物であって、長方形の中心部分及びこれから幅 方向（３｜｜）に延長した一つの端部耳部を持っており、これにより「Ｌ」形の 形状になっている前記の構造物、並びにｂ．前記の磁気抵抗性素子の前記の困難 軸をバイアスするための及び前記の磁気抵抗性素子の前記の容易軸をバイアスす るための磁界を与えるために前記の磁気構造物と共働する装置、 を備えている前記の磁石。
6. ６．前記の構造物と共働する前記の装置が、前記の磁石構造物の磁化（３｜｜） を前記の幅（３｜｜）方向に関して角度（３｜｜）をなして配置するための装置 である、請求項５の改良式磁石。
7. ７．前記の磁石が前記の磁気抵抗性素子（３｜｜）と同一平面にある、請求項６ の改良式磁石。
8. ８．前記の磁気抵抗性素子（３｜｜）が前記の磁石の前記の長方形の中心部分の 端部に関して中心に置かれている、請求項７の改良磁石。