JPH05242434A - 磁束検知読出し素子を備えた読み書き磁気ヘッド - Google Patents

磁束検知読出し素子を備えた読み書き磁気ヘッド

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JPH05242434A
JPH05242434A JP4334454A JP33445492A JPH05242434A JP H05242434 A JPH05242434 A JP H05242434A JP 4334454 A JP4334454 A JP 4334454A JP 33445492 A JP33445492 A JP 33445492A JP H05242434 A JPH05242434 A JP H05242434A
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magnetic
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magnetic flux
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Erich P Valstyn
ピー． バルスティン エリック
Daniel A Nepela
エイ． ネペラ ダニエル
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＭＲ読出し素子及び誘導型書込み素子を備え
た磁気ヘッドにおいて、製造上の公差問題を除去し、Ｍ
Ｒ読出し素子の雑音を減少させる。 【構成】 薄膜読み書き磁気ヘッドは、薄膜磁性層Ｐ
１，Ｐ２よりなる磁気回路を有する書込み用誘導型部分
と、磁気回路中のギャップ内に位置する、磁気抵抗素子
１９またはホール効果装置２２，２６のような読出し用
磁束検知手段を含んでいる。書込みモードの間には、電
気的導通体１８，２０，２４を含む磁気バルブが、磁束
検知手段をバイパスするための短絡路を与える。読出し
モードの間には、短絡路が開かれて磁束検知手段が読出
し信号を検知するのを許容するように、バルブ導通体１
８，２０，２４に飽和電流が与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、読み書き磁気ヘッド、
特に磁束検知読出し素子（flux sensing read elemen
t）を組み込んだ薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜磁気ヘッドすなわち変換器は、代表
的にはデータを記録しまた読み出すための誘導型素子を
採用している。よく知られているように、薄膜磁気ヘッ
ドは、書込みモードの間に変化している磁束信号が磁気
ディスクに記録されたデータとなる場所である変換ギャ
ップを与えるパーマロイ層を含んでいる。読出しモード
の間に、記録された信号を表す磁束は、その後の利用の
ために読み出される電気信号を生じさせるために変換ギ
ャップにおいて検知される。
【０００３】過去において、磁気抵抗（ＭＲ）（magnet
oresistive）及びホール効果（Halleffect）デバイス
が、読み出し機能を果たすための磁束検知素子（flux s
ensing element）として使用されていた。これまでのＭ
Ｒヘッド（例えば米国特許第４９６７２９８号）では、
導体または磁性層であるＭＲ素子及びバイアス付与素子
（biasing element）は、２つの遮蔽要素（shield elem
ent）の間に形成されたギャップ内に位置してる。ＭＲ
素子を遮蔽要素から分離する絶縁層は、遮蔽要素とＭＲ
素子の間の電気的接触の原因となるかも知れないピンホ
ールがないことを保証するために充分厚くなければなら
ない。もし２素子のＭＲ変換器が使用されるならば、３
つの絶縁層と２つの磁性層が２つの遮蔽要素の間のギャ
ップ中に置かれなければならない。このような場合に
は、ギャップ長（gap length）は比較的大となり、これ
は特に高密度のデータ記録において読出し過程の分解能
（resolution）に悪影響を与える。
【０００４】従来のＭＲ変換器に関連した他の大きな問
題は、ＭＲセンサが変換ギャップ内に位置して磁気ディ
スクのような磁気記録媒体に接近しているので、磁気ヘ
ッドが磁気記録媒体の表面から突出するでこぼこと接触
するときに生じる、好ましくない熱雑音スパイク（ther
mal noise spike）の発生である。
【０００５】また、従来のＭＲ読出しヘッド（MR read
head）（前記米国特許参照）では、感度の横方向領域
（lateral region of sensitivity）（これは読出し幅
である）はＭＲ変換器の長さにより決定される。この変
換器の長さはトラック幅とほゞ等しいはずである。小さ
いトラック幅に対しては、信号の振幅と比較してバルク
ハウゼン雑音（Barkhausen noise）が比較的高いが、こ
れはこのような雑音の原因となる磁壁がＭＲ変換器の端
部に圧倒的に位置しているためである。
【０００６】更に、ＭＲ読出し変換器（MR read transd
ucer）を有する従来の記録ヘッド（前記米国特許参照）
では、ヘッドの書き込み及び読み出し部分はそれぞれ別
個の変換ギャップを有しているので、高いトラック密度
で書き込みおよび読み出しするためのトラック追随（tr
ack following）及びトラックアクセス（track accessi
ng）が適切になされるように、注意深く互いに整列され
なければならない。加えて、誘導型書込みヘッド（indu
ctive write head）と組み合わされた従来のＭＲ読出し
変換器は、ロータリーアクチュエータと共に使用した場
合、アクチュエータの揺動に伴いトラックに対するヘッ
ドの方位角が変動するので、書込みギャップとＭＲ磁束
検知素子の間が離れていることによるアクセス上の問題
を提起する。
【０００７】従来のＭＲ読出し変換器で認識された他の
問題は、誘導型読出しヘッドにより生じるのと同様な形
を有する電圧パルスの発生、すなわち磁化の遷移が検知
ギャップの中心にあるときに電圧が最大になることであ
る。この点を遅れずに充分な精度で検出するために、パ
ルスは微分されて微分された電圧がゼロを越える位置が
検出される。この必要とされる微分は、信号対雑音比
（signal-to-noise ratio）の本質的低下の原因とな
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱雑
音スパイクが事実上除かれる、磁束検知読出し素子を組
み込んだ読み書き薄膜磁気ヘッドを提供することであ
る。
【０００９】本発明の他の目的は、バルクハウゼン雑音
が事実上減少される、磁束検知読出し素子を備えた磁気
ヘッドを提供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、微分を必要としない
で改善された信号対雑音比を与える、磁束検知読出し素
子を備えた磁気ヘッドを提供することである。
【００１１】更に別の目的は、ＭＲ読出し素子及び誘導
型書込み素子の整列が必要でなく従ってある程度の製造
上の公差問題が除かれる、磁束検知読出し素子を有する
磁気ヘッドを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、読み書
き薄膜磁気ヘッドは誘導型書込み部分（inductive writ
e section）、磁束検知読出し素子、及びヘッドの１次
磁気回路に結合された短絡路（shunt path）中に設けら
れたバルブ導通体（valve conductor）より成るもので
ある。
【００１３】
【作用】書込みモードの間には、バルブ導通体は付勢さ
れないで磁束検知素子は分路され、従って磁束はＭＲ素
子をバイパスしてヘッドは従来の薄膜ヘッドと同じよう
に機能する。読出しモードでは、電流がバルブ導通体を
通って流されてバルブ導通体を囲む磁性材料を飽和させ
る。その結果、ヘッドの磁極先端に入る磁束はＭＲ素子
により検知され、これによりデータ信号が読み出され
る。
【００１４】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、誘導型
書込み部分及び磁束検知読出し素子は１つの共通な変換
ギャップにより磁気記録媒体との間でデータの変換がな
されるので、従来技術のように複数の変換ギャップの間
の整列は不要となり、これにより製造公差の問題は多少
なりとも解決される。
【００１５】また、磁束検知読出し素子は磁気記録媒体
と接近する磁気ヘッドの磁極先端から離れており、また
これにより磁束検知読出し素子の長さは磁極先端の幅よ
りも大とすることができるので、磁気記録媒体の表面か
ら突出するでこぼことの接触による温度偏移の影響がな
くなって熱雑音スパイクは除去されまたは最低にされ、
また磁束センサーの長さを大にすることによりバルクハ
ウゼン雑音も除去されまたは最低にされる。
【００１６】加えて、磁束検知読出し素子は変換ギャッ
プ内でなくコイルを結合した磁気回路の一部に設けてあ
り、読込み信号の微分は不要であるので、信号対雑音比
は大幅に改善される。
【００１７】
【実施例】本発明は、図面を参照にして詳細に説明され
る。図１の実施例において、リングタイプの薄膜磁気ヘ
ッドアセンブリは、磁気ヨークを形成しその間に変換ギ
ャップＧを備えた磁気回路を規定するパーマロイ磁性層
Ｐ１及びＰ２を含んでいる。Ｐ１及びＰ２層はセラミッ
クの基材（図示省略）上に設けられる。銅の巻き線から
なる導電コイルすなわち巻線１０が、Ｐ１及びＰ２層の
間に設けられた絶縁材料１２中に埋め込まれている。
【００１８】本発明によれば、規定された磁化容易軸
（defined easy axis of magnetization）を有するＭＲ
センサー１９が、Ｐ２層の部分Ｐ２Ａ及びＰ２Ｂの間の
磁気回路に沿って設けられている。約２００〜３００オ
ングストロームの厚さを有するパーマロイ材から作られ
たＭＲセンサー１９は、絶縁層２１により取り囲まれて
いる。横方向の感度は磁極先端の幅により決定され、Ｍ
Ｒ変換器の長さによってではないので、ＭＲセンサーの
長さは記録がなされたトラックの幅よりも長くすること
ができる。読出しの感度領域（region of sensitivit
y）は、書込み磁場が記録のために充分大である領域と
正確に一致する。
【００１９】本発明によれば、バルブ導通体（valve co
nductor）１８が、絶縁層２１とＰ２層の上に設けられ
たパーマロイ層１４及び１６の間に形成されている。パ
ーマロイ層１４及び１６はＰ２層と接触しており、これ
により書込み磁気回路のための連続した磁束通路を形成
する。バルブ導通体１８は、１またはそれ以上の銅の巻
き線から形成される。バルブ導通体１８に１以上の巻き
線が使用されているときは、バルブ導通体の各巻き線と
パーマロイ層１４及び１６の間に絶縁が設けられる。バ
ルブ導通体１８は、磁性層１４及び１６と共に、層１４
及び１６により規定された磁気的短絡路（magnetic shu
nt path）の開閉を可能とする磁気バルブ（magnetic va
lve）を形成する。
【００２０】書込みモードの間には、バルブ導通体１８
は付勢されないで不作動であり、記録されるデータを表
す信号はＭＲセンサー１９をバイパスして、バルブ導通
体１８を囲むパーマロイ分枝１４及び１６を通る方に向
けられる。書込みデータ信号は非磁性のギャップＧで変
換されて磁気媒体に記録される。読出しモードの間に
は、例えば約２５ミリアンペアターンの電流が、パーマ
ロイ層１４及び１６の磁性材料を飽和させるためにバル
ブ導通体１８に印加される。磁性層１４及び１６は両方
で、例えば約２から３ミクロンであるＰ２層と本質的に
同じ厚さを有している。記録媒体からの磁束がＰ１及び
Ｐ２層の磁極先端の一方に入れば、ＭＲセンサー１９は
磁束がＭＲギャップを横切るにつれて磁束を検知する。
【００２１】ヘッドの読出し効率はバルブギャップ長ｖ
に対するＭＲセンサーギャップ長ｓの比により定まる。
読出し効率はｖを増大することにより改善されるが、こ
れはまた高いバルブ電流を必要とする。例えば、もしｓ
＝３００マイクロインチでｖ＝１０００マイクロインチ
ならば、バルブ導通体１８を囲む磁気回路はおおよそ２
５００マイクロインチの長さになる。もし５エルステッ
ドの磁場Ｈk が層１４及び１５の磁性材料を飽和させる
のに必要ならば、必要な起磁力（mmf）（magnetomotive
force）は２５ミリアンペアターンである。この起磁力
を生じさせるためには１巻きが使用でき、バルブ導通体
１８を囲むために絶縁材料が必要ではない。もし更に高
い読出し効率が望まれるならば、バルブギャップ長ｖは
増大されるが、より高い飽和バルブ電流を印加する必要
がある。
【００２２】読出しモードの間に、ＭＲ素子は直流電流
で付勢する必要がある。ＭＲ素子１９及びバルブ導通体
１８は、直列に接続されるような寸法にすることができ
る。ＭＲ素子１９はバルブ導通体１８よりもずっと大き
い抵抗を有しているので、このことが読出し効率に大き
く影響することはない。更に、層１４の厚さと層１６の
厚さの和を層Ｐ２の厚さと等しく保ちながらそれらの厚
さを互いに異ならせることにより、直流バイアス磁場を
ＭＲ素子１９の位置に発生させることができ、他のバイ
アス付与手段を不要とする。
【００２３】別の実施例では、ＭＲ素子及び磁気バルブ
は、Ｐ２層の代わりにＰ１層と組み合わされる。このこ
とは、磁気バルブに合わせるために充分な深さと寸法の
溝を基材に設けることが必要になる。ＭＲ及びバルブギ
ャップの寸法は、Ｐ２のについて先に述べたのと同じで
よい。
【００２４】他の実施例では、Ｐ１及びＰ２層のそれぞ
れがＭＲ素子と磁気バルブを含んでいる。２つのＭＲ素
子のバイアス付与及び電気接続は、それらの出力が、同
相抑圧を行い信号を２倍にする差動増幅器により検知さ
れるようになされる。このようにして、信号対雑音比は
大幅に改善される。
【００２５】この技術でよく知られているように、外部
回路への接続を含む必要な電気的接続を行うために配線
及び経路が使用されるが、図面の記載上の都合及び明快
化のために示されていない。
【００２６】図２に関しては、磁束検知読出し素子とし
てホール効果デバイス（Hall effect device）２２が使
用されている。ホールセンサー２２は代表的には４つの
電気導線、デバイスを付勢するための駆動電流を受け入
れる２つの導線と読出し信号を検知するための２つの直
交して設けられた導線、を有している。ホールセンサー
２２の寸法ｄは、ホールセンサーにおける磁束密度が充
分高くなるように、比較的小さい。この配置は相当な磁
気抵抗を有するバックギャップ（back gap）を生じる。
適切な書込み効率を達成するために、バックギャップは
Ｐ２−１及びＰ２−２層により与えられる短絡路により
バイパスされる。２つの層Ｐ２−１及びＰ２−２の間に
はバルブ導通体２０が設けられる。読出しの間には、短
絡を遮断してホールセンサー２２による磁束信号の検知
を許容するために、電気的接続を通して飽和用電流（sa
turation current）がバルブ導通体２０に印加される。
【００２７】図２の配列の別案が図３に示され、ここで
は、厚さが約１〜２マイクロインチのバルブ導通体２４
がＰ１及びＰ２層の間のバックギャップに位置してい
る。しかしながら、バルブ導通体２４とホール素子２６
の間の短絡路の厚さである寸法ｂはきびしく制御されな
ければならない。もし寸法ｂが大きすぎれば、バルブの
磁性材料は読出しの間に完全には飽和されないであろう
し従って読出し効率は減少するであろう。反対に、寸法
ｂが小さすぎれば、バルブ２４からの漂遊磁束（stray
flux）がホールセンサー２６を飽和させるかも知れな
い。
【００２８】ここに開示された発明は、読出し機能のた
めに磁束センサーを用いた読み書き磁気ヘッドが遭遇し
ていたいくつかの問題を解決する。すなわち、ＭＲ読出
し素子と書込みアセンブリは１つの共通な変換ギャップ
により磁気ディスクのような磁気記録媒体との間でデー
タの変換がなされるので、それぞれ別個の変換ギャップ
を有していた従来技術のように各変換ギャップの間の整
列は不要となり、これにより製造公差の問題は多少なり
とも解決される。また、磁束センサーは磁気記録媒体と
接近する磁気ヘッドの磁極先端から離れており、またこ
れにより磁束センサーの長さは高いトラック密度を得る
ためには小さくする必要がある磁極先端の幅よりも大と
することができるので、磁気記録媒体の表面から突出す
るでこぼことの接触による温度偏移の影響がなくなって
熱雑音スパイクは除去されまたは最低にされ、また磁束
センサーの長さを大にすることによりバルクハウゼン雑
音も除去されまたは最低にされる。
【００２９】加えて、ＭＲセンサーは変換ギャップ内で
なくコイルを結合した磁気回路の一部に設けてあるの
で、読込み信号の微分はもはや不要となり、従って信号
対雑音比は大幅に改善される。これは、遷移がギャップ
の中心にあるとき、従来技術のＭＲヘッドは信号がピー
クになるのに対し、本発明ではそれがゼロになるためで
ある。
【００３０】ここに開示されたデバイスは、ギャップ長
が従来のＭＲヘッドのそれよりも小さくできるので、従
来のＭＲ読出しヘッドよりも高い空間的な解決を与え
る。ＭＲ変換器は、磁気媒体の表面のでこぼことの接触
の間に無視し得る程度の温度偏位しか経験しないよう
に、磁極先端から充分にずっと離れて位置させることが
できる。
【００３１】本発明は例として述べた特定の要素、材料
及び寸法に限定されるものでなく、それらは本発明の範
囲内で変更がなされ得るものであることは理解されるべ
きである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による、ＭＲ素子とバルブ導通体を組
み込んだ薄膜読み書きヘッドの横断面図である。
【図２】 ホール検知素子とバルブ導通体を組み込んだ
薄膜読み書きヘッドを示す、本発明による他の実施例の
横断面図である。
【図３】 ホール検知素子とバルブ導通体を組み込ん
だ、本発明により作られた薄膜読み書き磁気ヘッドの別
の実施例の横断面図である。
【符号の説明】
１０…電気コイル（導電コイル）、１４,１６…磁気的
手段（パーマロイ層）、１８,２０,２４…導通体手段
（バルブ導通体）、１９…磁束検知手段（ＭＲ素子、Ｍ
Ｒセンサー）、２２,２６…磁束検知手段（ホール素
子、ホールセンサー）、Ｇ…変換ギャップ、Ｐ１,Ｐ２,
Ｐ２-１,Ｐ２-２…磁性層（パーマロイ磁性層、層）、
Ｐ２Ａ,Ｐ２Ｂ…部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル エイ． ネペラ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95123 サンホセ ブラッサムリバーウエ イ 1009

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 変換ギャップを備えた磁気回路を形成す
    る第１及び第２の磁性層と、 前記磁気回路中に設けられて、信号記録の間にはバイパ
    スされて不作動となる磁束検知手段と、 前記磁気回路に結合されて、信号記録の間に前記磁束検
    知手段をバイパスするための磁気的短絡を与える磁気バ
    ルブ手段よりなり、 前記バルブ手段が少なくとも一つの前記磁性層と結合さ
    れた磁気的手段と、この磁気的手段により囲まれた電気
    的導通体手段よりなる、 薄膜読み書き磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも一つの磁性層が前記第２
    の磁性層である請求項１の磁気ヘッド。
  3. 【請求項３】 前記第２の層に、内部に前記磁束検知手
    段が置かれる間隙が形成された請求項２の磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記第２の層は前記間隙の周りに２つの
    部分が形成され、前記磁気的手段が前記間隙及び前記両
    部分を覆って設けられた第３及び第４の磁性層よりなる
    請求項３の磁気ヘッド。
  5. 【請求項５】 前記バルブ導通体手段が、前記短絡路を
    作動または不作動とするために、前記第３及び第４の磁
    性層の間に設けられた請求項４の磁気ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記第３及び第４の磁性層の全体の厚さ
    が前記第２の磁性層の厚さとほゞ同じである請求項４の
    磁気ヘッド。
  7. 【請求項７】 記録された信号を前記磁束検知手段が読
    み出すこと可能とするために、前記バルブ導通体に前記
    短絡路を開かせるための飽和用電流を印加する手段を含
    む請求項１の磁気ヘッド。
  8. 【請求項８】 記録モードの間に電気的信号を通すため
    に、前記第１及び第２の磁性層の間に設けられた電気コ
    イルを含む請求項１の磁気ヘッド。
  9. 【請求項９】 前記磁束検知手段が磁気抵抗検知素子で
    ある請求項１の磁気ヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記第１及び第２の層のそれぞれが磁
    束検知手段及び磁気バルブ手段を含む請求項１の磁気ヘ
    ッド。
  11. 【請求項１１】 変換ギャップを備えた磁気回路を形成
    する第１及び第２の磁性層と、 前記第２の磁性層上に設けられてこの第２の層との間に
    間隙を備えた第３の磁性層と、 前記第１及び第２の層の間に設けられた磁束検知手段
    と、 前記第２及び第３の磁性層の間の前記間隙内に設けられ
    た磁気バルブ導通手段よりなる薄膜読み書き磁気ヘッ
    ド。
  12. 【請求項１２】 前記磁束検知手段がホール効果デバイ
    スである請求項１１の磁気ヘッド。
  13. 【請求項１３】 前記第２及び第３の磁性層の全体の厚
    さが前記第１の磁性層のそれとほゞ同じである請求項１
    １の磁気ヘッド。
  14. 【請求項１４】 変換ギャップ及びバックギャップを備
    えた磁気ヨークを形成する第１及び第２の磁性層と、 前記両磁性層の間で前記バックギャップに接近して設け
    られた磁束検知手段と、 前記バックギャップの位置において前記両層の間に形成
    され、読出しモードの間に前記磁束検知手段が読出し信
    号を検知するのを可能とするための飽和用電流を受け入
    れ、かつ前記磁束検知手段に接近して位置された磁気バ
    ルブ導通体手段よりなる薄膜読み書き磁気ヘッド。
  15. 【請求項１５】 前記磁束検知手段がホール効果デバイ
    スである請求項１４の磁気ヘッド。
JP4334454A 1991-12-16 1992-12-15 磁束検知読出し素子を備えた読み書き磁気ヘッド Pending JPH05242434A (ja)

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