JPH065573B2 - 磁気抵抗効果ヘツド - Google Patents

磁気抵抗効果ヘツド

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JPH065573B2
JPH065573B2 JP62072054A JP7205487A JPH065573B2 JP H065573 B2 JPH065573 B2 JP H065573B2 JP 62072054 A JP62072054 A JP 62072054A JP 7205487 A JP7205487 A JP 7205487A JP H065573 B2 JPH065573 B2 JP H065573B2
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一彦 山田
隆男 丸山
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • 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
    • G11B5/33Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • 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
    • G11B5/3932Magnetic biasing films

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

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は磁気記憶媒体に書込まれた磁気的情報を、磁気
抵抗効果を利用して情報の読み出しを行う強磁性磁気抵
抗効果素子(以下、MR素子と略す)を具備した磁気抵抗
効果ヘッド(以下、MRヘッドと略す)に関するものであ
る。
(従来の技術) 周知の如く、MR素子を磁気記憶媒体に書き込まれた磁気
的情報に対して、線形応答性を呈する高効率の再生用ヘ
ッドとして使用する場合には、MR素子に流すセンス電流
IとMR素子の磁化Mの成す角度θ(以下、バイアス角度
と呼ぶ)を所定の値(望ましくは45度)に設定するバイ
アス手段を具備しなければならない。
上述のバイアス手段としては、種々の方法が開示されて
いるが、この中で実願昭59-048201に開示されたMRヘッ
ドにおいては、MR素子上に非磁性導体層と非晶質軟磁性
体層とを順次積層した構造により、良好なバイアス角度
θが得られ、線形応答性に優れたMRヘッドが実現できる
ことが示されている。即ち第4図に示したように、ガラ
ス、フェライト等から成る表面の滑らかな絶縁性基板
(図示せず)上に、スパッタ法あるいは蒸着法により、
強磁性体から成るMR素子1(例えば膜厚200〜500ÅのNi
−Fe合金)を形成し、前記MR素子1上にTi,Mo,Cr,Ta
等の非磁性導体層2を同様の方法で形成し、更に前記非
磁性導体層2上に非晶質軟磁性体層5を同様な方法で形
成した構造を有するMRヘッドを開示している。ここで、
6はMR素子1、非磁性導体層2及び非晶質軟磁性体層5
の積層体に通電する為の端子である。
この様なMRヘッドにおいては、端子6から供給されるセ
ンス電流Iは、MR素子1のみならず非磁性導体層2及び
非晶質軟磁性体層5にも分流する。従って、この様な構
造においては、MR素子1及び非磁性導体層2に分流した
センス電流Iにより、非晶質軟磁性体層5の面内を通り
且つセンス電流Iの方向と垂直方向の磁界が発生し、こ
の磁界により非晶質軟磁性体層5の磁化方向が回転す
る。この為、非晶質軟磁性体層5における磁化は、非晶
質軟磁性体層5の周囲に前記磁化の方向とは逆方向の磁
界を生じ、その一部はMR素子1に印加される。一方、非
晶質軟磁性体層5及び非磁性導体層2に分流したセンス
電流Iにより、MR素子1の面内を通り、センス電流Iの
方向と垂直方向の磁界が生じ、この磁界の方向は前述の
非晶質軟磁性体層5の磁化によって発生する磁界の方向
と一致する。つまり、非晶質軟磁性体層5の磁化によっ
て発生する磁界とセンス電流Iによって生じる磁界が、
MR素子1にバイアス磁界として印加される。このバイア
ス磁界は、MR素子1の磁化をセンス電流Iに対して回転
させ、MR素子のバイアス角度θを所定の値(理想的には
45度)とし、線形応答性に優れたMRヘッドを実現する。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、前述の構造、即ちMR素子1、非磁性導体層2
及び非晶質軟磁性体層5を積層した構造を有するMRヘッ
ドにおいては、非晶質軟磁性体層5としてCoZr,CoZrNb
等を用いた場合、これらの異方性磁界Hが大きいため
通常のセンス電流Iの範囲(5〜20mA)では、非晶質
軟磁性体層5の磁化の方向が十分に回転せず、良好なバ
イアスレベルを実現できなかった。この為、MRヘッドの
線形応答性が損なわれ再生効率が低下するという問題点
があった。
一方、異方性磁界Hの大きな非晶質軟磁性材料を非晶
質軟磁性体層5として用い、しかも良好なバイアスレベ
ルを実現する一つの手段として、センス電流の値を大き
くすることが考えられるが、このことはセンス電流によ
る発熱の増加をもたらし、MR素子の電気抵抗の熱的なド
リフトや熱雑音を生じMRヘッドの特性を損なうものであ
った。又、発熱による断線も時として生じデバイスの信
頼性を損ねていた。
更に、非晶質軟磁性体層5となる非晶質軟磁性材料を成
膜後、困難軸方向に磁界を印加しながら熱処理し、異方
性磁界Hを弱めるという手段も考えられるが、磁界中
の熱処理の為、MR素子となるNiFe膜に磁気的な分散性が
生じ、バルクハウゼンノイズが増加すると言う問題があ
った。又、熱処理中にMR素子1、非磁性導体層2あるい
は非晶質軟磁性体層5の各層間で相互拡散を起こし、MR
素子1あるいは非晶質軟磁性体層5の磁気特性が劣化す
ると言う問題点もあった。
従って、通常のセンス電流Iの範囲(5〜20mA)で磁
化で回転し、MR素子1に十分なバイアスレベルを付与す
るため、異方性磁界Hが小さな軟磁性材料を非晶質軟
磁性体層5として用いることが問題の本質的な解決を図
るために重要である。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、強磁性磁気抵抗効果素子と非晶質軟磁
性体層とが非磁性導体層を介して積層された構造を有
し、しかも前記非晶質軟磁性体層の異方性磁界Hが、
80e未満であることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドが
得られる。
(作用) 第2図は本発明の係わるMRヘッドのバイアスレベルと非
晶質軟磁性体層との関係を示す計算機シミュレーション
結果である。ここで、センス電流の値は10mAとし、MR
素子の膜厚は400Å、飽和磁化Msは800emu/cc、異方性
磁界Hは40e、比抵抗рは20μΩ・cm、抵抗変化率Δ
р/рは2%であり、比磁性導体層の膜厚は200Å、рは
50μΩ・cmとした。又、非晶質軟磁性体層の膜厚は300
Å、飽和磁化Msは800emu/cc、比抵抗рは100μΩ・cm
とした。又、バイアスレベルの定義は、第3図に示した
様に、MR素子が十分飽和するのに足る±H の外部磁界
Hを印加した時の最大抵抗変化ΔRmaxと、外部磁界が0
の時と±H の外部磁界を与えた時の抵抗の差ΔRとの
比とした。即ち、 バイアスレベル=ΔR/ΔRmaxである。
第2図より明らかなとおり、異方性磁界Hの値にして
約80e以上では、バイアスレベルにして約0.6以上とな
りMR素子に不十分なバイアスしか印加されないことがわ
かる。従って、非晶質軟磁性体層をなす非晶質軟磁性材
料の異方性磁界Hを80e未満とすることで、優れた線
形応答性と再生効率を有するMRヘッドが得られる。
本発明者らは、上述のシミュレーション結果を参考にし
て、種々のCo金属系非晶質軟磁性材料を蒸着法あるいは
スパッタ法を用いて薄膜化し、その異方性磁界HをVS
M(振動試料磁力計)あるいはB−Hカーブトレーサを
用いて測定した結果、表1に示したような結果を得た。
表に示したように、非晶質軟磁性材料としてCoZrMo、Co
ZrTa、あるいはCoTaにおいて50e〜60eの異方性磁界Hk
が得られており、第2図に示したシミュレーション結果
を満足している。従って、これらの非晶質軟磁性材料を
非晶質軟磁性体層5として用いることにより、バイアス
角度θが略45度の良好なバイアスレベルが得られ、高い
再生効率を持つMRヘッドが実現される。
(実施例1) 第1図は、本発明の一実施例を示す図である。第1図に
おいて、ガラス基板(図示せず)上に蒸着法を用いて、
MR素子1となる、膜厚400Åのパーマロイ(Ni82%−Fe1
8%、重量%)膜を成膜した。尚、蒸着時には100Oeの磁
界を永久磁石で印加しパーマロイ膜に一軸異方性を付与
した。ついで、同じく蒸着法を用いて、非磁性導体層2
となる膜厚200ÅのTi膜を前記パーマロイ膜上に成膜し
た。更に、非晶質軟磁性体層として膜厚300Å、異方性
磁界Hk50eのCoZrMo層7を、前述のTi膜上に蒸着法を用
いて成膜した。その後、この積体上に所定のフォトレジ
ストパターンを形成し、Arガス雰囲気中でイオンエッチ
ングを行い、長さ50μm、幅5μmの矩形状のパターンに
加工した。ここで、エッチング条件は、加速電圧:500
V、Arガス圧力:1×10-4Torrである。
ついで、前述の積層体にセンス電流Iを供給する端子6
を集積化薄膜技術を用いて形成し、MRヘッドを作製し
た。尚、端子6は、TiとAu積層膜を使用し、膜厚は各々
50Å、0.5μmである。
以上のような構成を持つ本実施例によるMRヘッドにおい
ては、センス電流Iが5〜15mAでMRヘッド1のバイアス
角度θが略45度で設定出来ることが確認され、良好な線
計応答性と高い再生効率を有するMRヘッドが実現され
た。
(実施例2) 非晶質軟磁性体層を膜厚300Å、異方性磁界Hk60eのCoZr
Ta層とした以外は実施例1と全く同様にして、MRヘッド
を作製した。
本実施例のMRヘッドにおいては、10〜15mAのセンス電流
IでMR素子のバイアス角度θが、40〜45度の範囲で設定
できることが確認され実施例1の場合と同様に、良好な
線計応答性と高い再生効率を有するMRヘッドが実現され
た。
(実施例3) 非晶質軟磁性体層を膜厚300Å、異方性磁界Hk60eのCoTa
層とした以外は実施例1ないしは2と全く同様にして、
MRヘッドを作製した。
本実施例のMRヘッドにおいては、10〜15mAのセンス電流
IでMR素子のバイアス角度θが、40−45度の範囲で設定
できることが確認され実施例1ないし2の場合と同様
に、良好な線形応答性と高い再生効率を有するMRヘッド
が実現された。
(比較例) 非晶質軟磁性体層を膜厚300Å、異方性磁界Hk160eのCoZ
r層とした以外は実施例1,2あるいは3と全く同様にし
て、MRヘッドを作製した。この様なMRヘッドにおいて
は、センス電流35mA程度流しても十分なバイアスがMR素
子に印加されず、本発明によるMRヘッドに比較して、再
生効率が30〜50%程度小さく、実用に供しないことが明
らかとなった。
又、CoTi、CoHf、CoZrNb、CoZrHf、CoZrTiを非晶質軟磁
性体層として用いた場合も、十分なバイアスがMR素子に
印加されず、本発明によるMRヘッドに較べて再生効率が
小さかった。
(発明の効果) 以上述べてきたように、本発明によればMR素子と非晶質
軟磁性体層を非磁性導体層を介して積層し、しかも異方
性磁界HkがMR素子をなすNiFe膜と同程度に小さなCoZrM
O、CoZrTaあるいはCoTa膜を、非晶質軟磁性体層として
用いることにより、15mA程度の小さなバイアス電流でも
良好なバイアスレベルが得られ、優れた線形応答性と高
い再生効率を持つMRヘッドが実現される。
尚、以上の実施例ではMR素子、非磁性導体層、非晶質軟
磁性体層の順序で積層する例のみについて述べたが、非
晶質軟磁性体層、非磁性導体層、MR素子の順序で積層し
たMRヘッドにおいても優れた線形応答性と高い再生効率
が得られた。又、非磁性導体層をなす材料はTiに限定さ
れるものではなく、例えばTa、W、Moあるいはこれらの
合金等を使用しても、本発明の意図するところは損なわ
れない。更に、CoZrMo、CoZrTaあるいはCoTa層中に、こ
れらの磁気特性、特に異方性磁界Hを劣化させない範
囲で他の元素を添加したものを非晶質軟磁性体層として
使用しても差し支えない
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるMRヘッドの一実施例を示す図、第
2図、第3図及び第4図は本発明を説明するための図で
ある。 図に於て、 1…MR素子、2…非磁性導体層、 5…非晶質軟磁性体層、6…端子、7…CoZrMo層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】強磁性磁気抵抗効果素子と非晶質軟磁性体
    層とが非磁性導体層を介して積層された構造を有し、し
    かも前記非晶質軟磁性体層の異方性磁界Hが、80e未
    満であることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  2. 【請求項2】前記非晶質軟磁性体層が、CoZrMo、CoZrT
    a、またはCoTaを主成分とする非晶質軟磁性材料からな
    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
    抗効果ヘッド。
JP62072054A 1987-03-25 1987-03-25 磁気抵抗効果ヘツド Expired - Lifetime JPH065573B2 (ja)

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JPS63237204A JPS63237204A (ja) 1988-10-03
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JP2806549B2 (ja) * 1989-04-07 1998-09-30 日本電気株式会社 磁気抵抗効果素子
JP2560482B2 (ja) * 1989-08-04 1996-12-04 日本電気株式会社 磁気抵抗効果ヘッド

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