JPH0618057B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

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JPH0618057B2
JPH0618057B2 JP28478486A JP28478486A JPH0618057B2 JP H0618057 B2 JPH0618057 B2 JP H0618057B2 JP 28478486 A JP28478486 A JP 28478486A JP 28478486 A JP28478486 A JP 28478486A JP H0618057 B2 JPH0618057 B2 JP H0618057B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は磁気ディスク装置、磁気テープ装置等に使用さ
れる、集積化薄膜技術を用いて作製される薄膜磁気ヘッ
ドに関するものである。
(従来の技術) 近年磁気記録の分野においては、高記録密度化が増々進
み記録媒体と共に磁気記録を支える薄膜磁気ヘッドにお
いても前述の高記録密度化に対応することが強く求めら
れており、従来のフェライトヘッドにかわり、集積化薄
膜技術を用いて製造される薄膜磁気ヘッドが実用化され
てきた。
この様な薄膜磁気ヘッドの概略構造を第2図に示す。
第2図においてAl2O3-TiC等のセラミックスよりなる基
板(図示せず)上に軟磁性薄膜、例えばNiFe合金あるい
はCo−メタル系非晶質膜よりなる下部磁性体層1が形成
され、ついで所定のギャップ長(GL)に相当する膜厚の酸
化硅素等からなる非磁性層(図示せず)がスパッタ法等
で成膜される。その後、Cu,Au等の導電性材料よりなる
コイル13、及び絶縁層と段差解消層の機能を合わせ持つ
有機物層11が形成される。更に、前記コイル13と有機物
層11を挟み込むように、下部磁性体層1と同様の軟磁性
材料を用いて、上部磁性体層12が形成され、又コイル13
と回路系を接続する端子6が形成されて薄膜磁気ヘッド
構成されている。
以上述べてきた様な薄膜磁気ヘッドにおいては、従来の
フェライトヘッドに較べコイルのインダクタンスが小さ
く、従って共振周波数が高くなり高記録密度化に適して
いる。又、集積化薄膜技術を用いて製造されるため、下
部磁性体層1を始めとする薄膜磁気ヘッドの各部が高精
度に加工され、しかも量産性に優れている為低価格化に
有利であるなど、多くの利点を有している。更に、上部
磁性体層12あるいは下部磁性体層1をなす軟磁性体層1
をなす軟磁性薄膜は、NiFe合金、センダスト、Co−金属
系非晶質膜等から形成されるのが通常でこれらの材料
は、フェライトに比較して、飽和磁化が大きく、且つ又
高周波での透磁率が高い為、材料的にみても高記録密度
に適した磁気ヘッドと言える。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら第2図に示した如き薄膜磁気ヘッドにおい
ては、以下に述べるように高記録密度化、特に高トラッ
ク密度化を達成する際に大きな問題点があった。
すなわち、第2図に示した従来の薄膜磁気ヘッドにおい
ては、トラック幅は下部磁性体層1及び上部磁性体層12
を成す軟磁性体パターンのパターン幅TWで規定される。
この為、高トラック密度化は、前記下部磁性体層1及び
上部磁性体層12のパターン幅TWを、例えばArガス雰囲気
中のイオンエッチング加工により狭めることによって実
現される。しかし、パターン幅TWを例えば10μm以下に
加工すると、上部磁性体層12及び下部磁性体層1をなす
軟磁性薄膜パターンの磁区構造が乱れ、ヘッドの電磁変
換効率の低下あるいは再生波形の変動・歪みが生じると
いう大きな欠点があった。すなわち、パターン幅TWが大
きな場合には、上部磁性体層12あるいは下部磁性体層1
となる軟磁性薄膜パターン10の磁区構造は、第3図(a)
に示したような構造を示し、磁化方向8は軟磁性薄膜に
成膜時に付与された磁気異方性の方向(第3図(a)では
左右方向)とほぼ一致しており、磁化反転は主として磁
化回転モードで行われ良好な電磁変換特性を示す。しか
し一方、高トラック密度化を実現するため、トラック幅
を狭めた場合(第3図(b)には、軟磁性薄膜パターン10
の磁区構造は乱れ、特にパターンの先端部では磁区方向
8はパターンの形状効果の為、パターン方向と略平行
(第3図(b)では上下方向)となる。この為、磁化の反
転は、磁壁移動モードが主となり、透磁率、特に高周波
領域での透磁率が激減し電磁変換効率が低下するという
問題点があった。更に、磁化反転に伴う磁壁9の不規則
な動きの為、再生波形の変動・歪みが生じこの点につい
ても大きな問題となっていた。また、第2図に示した従
来ヘッドは電磁誘導型であるため、トラック幅が小さく
なるにつれて、再生出力が著しく減少するという問題点
もあった。更に、上部磁性体層12を形成するためのフォ
トレジストパターンは、有機物層11による高さにして約
10μmの段差を経験して形成されるため、露光時にPRパ
ターン、特に幅10μm以下のパターンの形成が困難であ
るというプロセス上の問題点もあった。
本発明は以上述べてきた従来の薄膜磁気ヘッドの諸欠点
を除去せしめて、高い電磁変換効率と高トラック密度と
を有する新たな薄膜磁気ヘッドを提供することを目的と
するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、所定のトラック幅と等しい膜厚を有す
る同一平面上に形成された軟磁性薄膜パターンよりなる
一対のヨークと、該ヨークの各端部に磁気的連続性を損
なうことなく配置された各々1個の強磁性磁気抵抗効果
(MR)素子と、該強磁性磁気抵抗効果(MR)素子を互いに磁
気的に結合する軟磁性薄膜パターンよりなるリターン・
パスとを具備し、しかも前記ヨークの媒体対向面側の端
部が所定のギャップ長と等しい間隙を有し、且つ前記MR
素子を互いに電気的に接続する導電性薄膜パターンに中
間端子が接続されて前記MR素子が互いに差動構成をとる
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドが得られる。ここで、
該MR素子中を流れるセンス電流の方向は同一方向であ
り、該MR素子の磁化は、このセンス電流に対して同一方
向の所定角度(望ましくは45゜)を有するようにバイア
スされている。
(作用) 本発明による薄膜磁気ヘッドは、上述の構成をとること
により従来の問題点を解決した薄膜磁気ヘッドの提供を
可能とした。すなわち、本発明による薄膜磁気ヘッドに
おいては、同一平面上に形成された一対のヨークとなる
軟磁性薄膜の膜厚でトラック幅が規定される。つまり、
高トラック密度化は前記軟磁性薄膜の膜厚を小さくする
ことで実現され、上部あるいは下部磁性体層をなす薄膜
パターンをエッチングにより狭めることが原理的に不用
である。従って、前述した上部あるいは下部磁性体層を
なす薄膜パターンの磁区構造に乱れに基ずく電磁変換効
率の低下や再生波形の変動・歪みの発生が回避される。
更に構造上、上部磁性体層を形成する必然がないため前
述したプロセス上の問題点も解決される。
又、MR素子を各ヨークの媒体対向面とは反対側の端部に
それぞれ1個配置し、このMR素子を互いに磁束誘導路と
しての機能を持つリターンパスで磁気的に結合すること
により、高い電磁変換効率が実現される。しかも、MR素
子を電気的に接続する導電性薄膜パターンに中間端子を
設け、前記MR素子を差動構成としているためより一層高
い再生出力を実現できる薄膜磁気ヘッドが得られる。
以下この点について、第4図を用いて更に説明する。
第4図において、ヨークの端部に配置されたMR素子41,4
2(各々第1図の右及び左のMR素子4に対応する。)の
磁化14は、公知のバイアス手段、例えばハード膜バイア
ス法を用いて、センス電流Iに対して同一方向に略45゜
傾いた方向にバイアスされている。尚、図中A,B,Cは端
子であり、A,Bは第1図の端子6に対応し、Cは中間端
子5に対応する。また、端子Cは接地(グランドレベ
ル)されており、端子A,Bは端子Cに対して各々ハイレ
ベル、ローレベルに設定され、センス電流は2つのMR素
子41,42中を同一方向に流れる。
ここで磁気媒体からの漏洩磁界がヨークを通じて一方の
MR素子41に、信号磁界Heとして印加された場合(第4図
中上向き)、その磁化14は前記外部磁界HeによりΔθだ
けその方向を変え、破線矢印で示した方向となり、MR素
子41の抵抗値がΔRだけ減少する。前記信号磁界Heは、
リターン・パス(図示せず)を通過して、他のMR素子42
に印加される。この際、MR素子42に印加される信号磁界
Heの方向は、前記MR素子41に印加される場合と逆方向で
あり図中下向きとなる。従って、MR素子42の磁化14の方
向は破線矢印のように変化し、MR素子42の抵抗値はΔR
だけ増加する。
以上のようなMR素子41,42の抵抗値の変化にともない生
じる端子A−C間、B−C間の電圧Va-c,Vb-cは互い
に逆相であり、両者の差動をとることにより2・ΔR・I
(ΔR:各MR素子の抵抗値の変化量、I:センス電流)な
る再生出力が得られ、これは単独のMR素子の場合(差動
構成をとらない場合)の2倍の出力値である。更に、雑
音の原因となる外部浮遊磁界は、MR素子41,42に対して
同一方向に加わるため、前記端子A−C間及びB−C間
に発生する雑音電圧は互いに同相で、差動増幅により相
殺される。又、周囲の温度変化によりMR素子41,42に抵
抗値の変化が生じた場合においても、前記抵抗値の変化
による雑音電圧は同相なり、同様にして相殺される。従
って、MR素子を単独で用いる場合(差動構成をとらない
場合)に比較して大幅に雑音が低減される。
尚、第4図ではMR素子41,42を流れるセンス電流Iの方
向が互いに同一方向である場合を示したが、本再生方式
はこの様な場合に限らず、例えば第5図に示したよう
に、端子AあるいはBから端子Cへセンス電流が互いに
逆方向に流れる場合にも適用される。尚この場合、MR素
子の抵抗値変化は、端子Aと端子Bの間で差動増幅され
る。
(実施例) 以下図面を用いて本発明を説明する。
第1図(A)に本発明による薄膜磁気ヘッドの第一の実施
例を示す。
第1図(A)ににおいて、先ずAl2O3-TiC基板(図示せず)
上にスパッタ法で酸化硅素を約10μm成膜し、ついで膜
厚2μmのCo9φZr1φ(重量比)膜をスパッタ法
で前記酸化硅素膜上に成膜した。従って本実施例の薄膜
磁気ヘッドのトラック幅は2μmである。
ついで、CoZr膜をイオンミリングによりエッチングし、
一対のヨーク2及びリターンパス3を形成した。ここ
で、前記一対のヨーク2は媒体対向面側に所定のギャッ
プ長に等しい間隙を有するように形成されている。本実
施例では、この間隙は0.5μmとした。
その後、基板全面にスパッタ法により酸化硅素膜を成膜
し前記間隙及びヨーク2とリターンパス3の間の空間を
埋め込んだ。ついで、Arガス雰囲気中でのエッチングバ
ックにより前記酸化硅素膜を平坦化した。
この平坦化工程の後、Ni81Fe19合金よりなるMR素子4を
ヨーク2の媒体対向面とは反対側の各端子部に形成し
た。MR素子の膜厚は300オングストロームとし、成膜に
は蒸着装置を使用した。又、該MR素子4にバイアスを印
加する硬質磁性膜としてCo7φPt3φ(原子比)膜を同様
にして成膜した。膜厚は450オングストロームである。
尚、このCoPt膜はMR素子上に積層して形成されている
が、図の煩雑さを避けるため図示していない。このCoPt
膜によりMR素子4はその磁化の方向がMR素子4中を流れ
るセンス電流と同一方向の所定角度(本実施例では45
゜)を有するようにバイアスされた。
その後、MR素子と回路系とを接続する導電性薄膜パター
ンよりなる端子6を形成した。使用した導体はAuであ
り、その膜厚は3000オングストロームである。ここで、
MR素子を互いに電気的に接続する導電性薄膜パターンに
は、Au薄膜からなる中間端子5が接続された。
以上のようにして薄膜磁気ヘッドのトランスデューサー
を試作した。
この様な本実施例による薄膜磁気ヘッドでは、ヨークの
膜厚を小さくすることでプロセス的に簡便に高トラック
密度化が実現された。又、従来の薄膜磁気ヘッドにおい
て高トラック密度化を実施した際に生じる諸問題点、す
なわち磁区構造の乱れに基ずく電磁変換効率の低下や再
生波形の変動・歪み等が全くみられなかった。又、作用
の項で説明した再生方式を適用することにより、トラッ
ク幅2μmという超狭トラック幅にもかかわらず、高い
再生出力を持つ薄膜磁気ヘッドが得られ、狭高トラック
密度が実現された。
第1図(B)に本発明による薄膜磁気ヘッドの第二の実施
例を示す。第1図(B)において先ずAl2O3-TiC基板(図示
せず)上にスパッタ法で酸化硅素を約10μm成膜し、つ
いでメッキ法を用いて膜厚1μmのCuメッキ膜からなる
下コイル(図示せず)を形成した。
ついで、絶縁層を成膜後、実施例1と同様にしてヨーク
2、リターンパス3、MR素子4、中間端子5、端子6を
形成した。又、バイアス用CoPt膜も実施例1と同様に形
成した。
その後絶縁層を介して、下コイルと電気的連続性を損な
わないようにして膜厚1μmの上コイル7を形成し、併
せてコイル用の端子6を接続した。ここで、上コイル7
の形成は下コイルと全く同一の方法を用いた。
以上のようにして薄膜磁気ヘッドのトランスデューサー
を試作した。又、他の実施例として、コイルをリターン
パスではなく、一方のヨークに形成した薄膜磁気ヘッド
及び両方のヨークに形成した薄膜磁気ヘッドも試作し
た。尚、後者においては、各ヨークに形成されたコイル
によって生じる磁束が打ち消し合うことのないように、
コイルの巻線方向に注意すべきであることは言うまでも
ないことである。
本実施例による薄膜磁気ヘッドにおいては、実施例1で
のべた薄膜磁気ヘッドの持つ長所に加え、リターンバス
あるいはヨーク形成されたコイルにより磁気記録媒体に
情報を記録出来るという機能を合わせ持っている。
(発明の効果) 以上述べてきた様に、本発明による薄膜磁気ヘッドにお
いては、同一平面上に形成された一対のヨークの膜厚で
トラック幅が規定されるため、高トラック密度化が本質
的に容易である。又、従来の薄膜磁気ヘッドにおいて高
トラック密度化を実施した際に生じる、磁区構造の乱れ
に基ずく電磁変換効率の低下や再生波形の変動・歪み等
の問題点が回避される。更に、再生効率の高いMR素子を
用い、作用の項で述べた差動構成による再生方式を採用
することにより、極めて高い再生出力が得られる。しか
も、このMR素子はヨークを介して記録媒体と接するた
め、媒体との接触・摺動によるMR素子の雑音発生が抑制
されるという利点もある。
尚、本発明の再生方式は、第1図に示した如き構造の薄
膜磁気ヘッドだけではなく、第2図に示した従来のヘッ
ドにおいて、上部磁性体層の一部、及び下部磁性体層の
一部を磁気的に切断し、MR素子を各々配置してなる薄膜
磁気ヘッドにおいても適用可能であることは当然であ
る。
以上述べてきたように、本発明によれば、高い再生出力
を持つ、高トラック密度の薄膜磁気ヘッドが容易に実現
され、本発明の持つ工業的価値は高いと言える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による薄膜磁気ヘッドの概略構造を示す
図、第2図は従来例を示す図、第3図は従来例の問題点
を説明するための図である。第4図および第5図は電流
の向きとMR素子との関係を示す図。 図において、 1……上部磁性体層、2……ヨーク、 3……リターン・パス、4,41,42……MR素子、 5……中間端子、6……端子、7……上コイル、 8……磁化方向、9……磁壁、 10……軟磁性薄膜パターン、11……有機物層、 12……下部磁性体層、13……コイル、14……磁化。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定のトラック幅と等しい膜厚を有し同一
    平面上に形成された軟磁性薄膜パターンよりなる一対の
    ヨークと、該ヨークの各端部に磁気的連続性を損なうこ
    となく配置された各々1個の強磁性磁気抵抗効果素子
    と、該強磁性磁気抵抗効果素子を互いに磁気的に結合す
    る軟磁性薄膜パターンよりなるリターン・パスとを具備
    し、しかも前記ヨークの媒体対向面側の端部が所定のギ
    ャップ長と等しい間隙を有し、且つ前記強磁性磁気抵抗
    効果素子を互いに電気的に接続する導電性薄膜パターン
    に中間端子が接続されて前記強磁性磁気抵抗効果素子が
    互いに差動構成をとることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】リターン・パス、あるいは一対のヨークの
    一方又は両方に導体薄膜パターンよりなるコイルが形成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の薄膜磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載の薄膜磁気ヘッ
    ドにおいて、一対の強磁性磁気抵抗効果素子に対して印
    加される外部磁界の方向が、各強磁性磁気抵抗効果素子
    に対して、互いに逆方向であり、前記強磁性磁気抵抗効
    果素子に電気的に連続して接続される2つの端子と中間
    端子のうち、該中間端子を接地し、該2端子の電位を前
    記中間端子に対して、各々ハイレベルとローレベルに設
    定し、且つ前記一対の強磁性磁気抵抗効果素子の磁化方
    向がセンス電流に対して同一方向の所定角度を有するよ
    うにバイアスし、しかも前記中間端子と一方の端子との
    電位差、及び他方の端子と中間端子との電位差の両者の
    差動出力を再生出力とすることを特徴とする薄膜磁気ヘ
    ッド。
  4. 【請求項4】強磁性磁気抵抗効果素子中を流れるセンス
    電流の方向が、互いに同一方向であることを特徴とする
    特許請求の範囲第3項記載の薄膜磁気ヘッド。
JP28478486A 1986-11-28 1986-11-28 薄膜磁気ヘッド Expired - Lifetime JPH0618057B2 (ja)

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FR2761477B1 (fr) * 1997-04-01 1999-04-23 Commissariat Energie Atomique Capteur de champ magnetique a magnetoresistance
DE69717094T2 (de) 1997-07-18 2003-08-21 St Microelectronics Srl Kopf mit Teillesemitteln für einen Plattenspeicher

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