JPH07210826A

JPH07210826A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH07210826A
Application number: JP238094A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ono; 洋明小野; Yoshihiro Sugano; 佳弘菅野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ＭＲ素子に入る信号磁界の増加を図り、再生
出力並びにバイアス効率の改善を実現し、また消費電力
の低減を図りヘッド内部温度上昇による性能・信頼性の
低下を抑える。【構成】一対のシールド磁性体２，３間に、ＭＲ素子
６とこのＭＲ素子６にバイアス磁界を印加するバイアス
磁界印加部材７とを配してなるＭＲヘッドにおいて、Ｍ
Ｒ素子６の先端側に高透磁率磁性材料よなるフラックス
ガイド１４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気ディスク又
は磁気テープ等の磁気記録媒体に対して記録された情報
を読み出すのに好適な磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気抵抗効果を有するパーマロイ
等の薄膜素子を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以
下、ＭＲヘッドと称する。）の開発が盛んに進められて
いる。

【０００３】ＭＲヘッドは、磁気ディスク又は磁気テー
プ等の磁気記録媒体から漏れ出る信号磁界により、当該
ＭＲ素子の抵抗が変化し、その抵抗変化を検出すること
によって上記磁気記録媒体に記録された情報を読み取る
ことができるように構成されている。

【０００４】このようなＭＲヘッドは、通常の電磁誘導
型磁気ヘッドに比べて、短波長感度に優れることから、
狭トラック再生、短波長再生、超低速再生において高い
感度が得られるとされている。

【０００５】ＭＲヘッドは、先端と後端に電極が電気的
に接続されてなる磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と
称する。）と、このＭＲ素子にバイアス磁界を印加する
バイアス導体と、これらＭＲ素子とバイアス導体を挟み
込む一対のシールド磁性体とを有した，いわゆるシール
ド型構造とされるのが一般的である。

【０００６】かかるＭＲヘッドの動作原理は、一軸異方
性を付与したパーマロイ等からなるＭＲ素子内を磁気記
録媒体からの信号磁界が通過すると、その電気抵抗値が
変化する。その抵抗値は、ＭＲ素子の先端と後端に接続
された一対の電極間で検知できる。したがって、その変
化も検知できることになる。

【０００７】通常の再生ヘッドの目的は、磁気→電圧変
換であるから、一般的にはこの変化を前記電極間に定電
流（センス電流）を流すことにより、電圧の変化として
取り出している。また、ＭＲ素子に磁界を印加したとき
の印加磁界Ｈと比抵抗の変化率Δρ／ρの関係は、例え
ば図６に示すような変化を呈する。このため、印加磁界
と比抵抗変化率との関係の直線性及び感度を良くするた
めに、バイアス磁界Ｈｂを印加して動作点を線形性の良
いＰ点に設定する必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＭＲヘッド
には、図７に示すように磁気記録媒体１０１に対してそ
の長手方向が垂直となるように配されたＭＲ素子１０２
の先端と後端にそれぞれ電極１０３，１０４を積層し
た，いわゆる縦型ＭＲヘッドと、図８に示すように磁気
記録媒体１０５に対してその長手方向が平行となるよう
に配されたＭＲ素子１０６の両端にそれぞれ電極１０
７，１０８を積層した，いわゆる横型ＭＲヘッドの二種
類が存在する。

【０００９】これらの違いは、簡単には縦型ＭＲヘッド
は磁気記録媒体１０１との対接面と垂直にセンス電流
（図７中矢印で示す）が流れ、横型ＭＲヘッドは磁気記
録媒体１０５との対接面に平行にセンス電流（図８中矢
印で示す）が流れることである。縦型は横型と比べてオ
フトラック特性に優れる等の利点を有しているが、先端
電極１０３と後端電極１０４との間の感磁部がデプスよ
りも奥であるため、信号磁界を引き込み難く、出力を上
げることが困難であり、この点が性能向上に対する障害
となっていた。

【００１０】そこで本発明は、上述の従来の有する技術
的な課題に鑑みて提案されたものであって、ＭＲ素子に
入る信号磁界の増加を図り、再生出力並びにバイアス効
率の改善を実現し、また消費電力の低減を図りヘッド内
部温度上昇による性能・信頼性の低下を抑えることがで
きるＭＲヘッドを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のＭＲヘッドは、
先端側と後端側にそれぞれ電極を積層したＭＲ素子を磁
気記録媒体との対接面に対してその長手方向が垂直とな
るように配し、さらにこのＭＲ素子にバイアス磁界を印
加するバイアス磁界印加部材とを設け、これらＭＲ素子
とバイアス磁界印加部材とを一対のシールド磁性体で挟
み込んだ、縦型ＭＲヘッド構造である。そして、このＭ
Ｒヘッドでは、ＭＲ素子の先端側に磁性材料からなるフ
ラックスガイドを設けることにより、上述の課題を解決
する。

【００１２】かかるフラックスガイドは、ＭＲ素子を挟
んで先端電極とは反対側に設ける。フラックスガイドの
トラック幅方向における幅は、ＭＲ素子の幅と同じにす
ることが望ましい。

【００１３】一方、フラックスガイドの磁気記録媒体と
の対接面と垂直な方向の長さをＬは、磁気ギャップのデ
プスＤｐと同じ長さであることが最も好ましいが、Ｌ≦
Ｄｐ＋２μｍなる関係を満たせばよい。

【００１４】そして、このフラックスガイドには、透磁
率１０００以上の高透磁率磁性材料を用いることが望ま
しい。

【００１５】

【作用】本発明においては、ＭＲ素子の先端側に磁性材
料からなるフラックスガイドを設けているので、ＭＲ素
子に入る信号磁界はこのフラックスガイドによって媒体
対接面側より後方側へと引き込まれる。したがって、媒
体からＭＲ素子に入る信号磁界の強度が向上し、またバ
イアス磁界のバイアス効率及びバイアス分布も改善され
る。

【００１６】また、本発明においては、フラックスガイ
ドのトラック幅方向における幅を、ＭＲ素子の幅と同じ
にしているので、再生トラック幅の広がりが防止され
る。

【００１７】また、本発明においては、フラックスガイ
ドの媒体対接面と垂直な方向の長さを、磁気ギャップの
デプス＋２μｍ以下としているので、再生出力の向上が
図れる。通常、フラックスガイドの長さは、長い方がバ
イアス磁界の効率は向上してゆくが、出力はデプスと同
じ長さの時が最大となり、デプス＋２μｍ以上長くなる
と逆にフラックスガイドを設けない場合よりも出力は減
少する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例のＭ
Ｒヘッドは、図１に示すように、例えばセラミックスや
ガラス等の非磁性材料からなるスライダ１の一側面１ａ
上に、一対のシールド磁性体２，３と、これらシールド
磁性体２，３間に先端電極４と後端電極５が積層されて
なるＭＲ素子６と、このＭＲ素子６にバイアス磁界を印
加するバイアス磁界印加部材７とが形成されることによ
り構成されている。

【００１９】なお以下、下層に形成されるシールド磁性
体２を下部シールド磁性体２、上層に形成されるシール
ド磁性体３を上部シールド磁性体３と称する。

【００２０】ＭＲ素子６は、例えば平面形状が略長方形
パターンとして形成され、その長手方向が磁気記録媒体
１３との対接面（以下、ＡＢＳ面８と称する。）に対し
て垂直となるように設けられている。また、このＭＲ素
子６の先端側の一側縁は、上記ＡＢＳ面８に臨むように
なされている。

【００２１】かかるＭＲ素子５は、例えばパーマロイ等
の強磁性体薄膜からなり、下部シールド磁性体２上に設
けられたギャップ膜として機能する絶縁膜９上に蒸着や
スパッタリング等の真空薄膜形成手段によって形成され
ている。

【００２２】このＭＲ素子６は、パーマロイよりなるＭ
Ｒ薄膜の単層膜であってもよいが、例えばＳｉＯ₂等よ
りなる非磁性の絶縁層を介して静磁的に結合する一対の
ＭＲ薄膜を積層するようにしてもよい。積層膜構造とす
ることによって、バルクハウゼンノイズの発生が回避で
きる。

【００２３】上記絶縁膜９は、再生用磁気ギャップｇの
下層ギャップ膜として機能することから、例えばＳｉＯ
₂やＡｌ₂Ｏ₃等の非磁性且つ非導電性材料からなる。

【００２４】上記先端電極４は、その一側縁がＡＢＳ面
８に臨むようにしてＭＲ素子６の先端部に直接積層さ
れ、このＭＲ素子６と電気的に接続されるようになって
いる。かかる先端電極４は、ＭＲ素子６にセンス電流を
通電する電極としての機能を有する他、再生用磁気ギャ
ップｇの上層ギャップ膜としても機能するようになって
いる。

【００２５】一方、後端電極５は、ＡＢＳ面８とは反対
側のＭＲ素子６の後端部に、その一部がこのＭＲ素子６
に対して電気的に接続されるようにして積層されてい
る。この後端電極５も先端電極４同様、導電性を有する
材料により形成されている。

【００２６】バイアス磁界印加部材７は、ＭＲ素子６に
バイアス磁界を印加するためのもので、先端電極４と後
端電極５の間であって、該ＭＲ素子６上に形成された絶
縁層１０上に形成されている。

【００２７】このバイアス磁界印加部材７は、上記ＡＢ
Ｓ面８と垂直な方向であるＭＲ素子６の長手方向に亘っ
てバイアス磁界を印加する役目をする。かかるバイアス
磁界印加部材７は、例えば非磁性且つ導電性を有する導
体、またはハード膜（高保磁力且つ高飽和磁束密度を有
する永久磁石）のいずれであってもかまわない。バイア
ス磁界印加部材７が導体である場合には、その導体パタ
ーンの両端子部に直流電源からのバイアス電流をその配
線パターンの長手方向であるトラック幅方向に通電す
る。

【００２８】そして、上記ＭＲ素子６を上下方向から挟
み込む形で設けられる一対のシールド磁性体２，３は、
ＭＲ素子６から離れた位置の媒体からの磁界の影響を受
けないようにするシールドとして機能するもので、例え
ばパーマロイ等の強磁性材料をスパッタリング又はメッ
キ等することによって形成されている。

【００２９】これらシールド磁性体２，３のうち下部シ
ールド磁性体２は、上記ＡＢＳ面８にその一側縁を臨ま
せるようにして、このＡＢＳ面８に対して垂直方向に延
在して設けられている。

【００３０】一方、これに対向して設けられる上部シー
ルド磁性体３は、先の下部シールド磁性体２と同様に上
記ＡＢＳ面８にその一側縁を臨ませるようにしてこのＡ
ＢＳ面８に対して垂直にバック側へ延在して設けられて
いる。また、この上部シールド磁性体３は、ＡＢＳ面８
側で先端電極４に対して直接積層されると共に、その後
方側において絶縁層１１を介して積層されている。

【００３１】上記絶縁層１１は、非磁性且つ非導電性を
有する材料からなり、上記バイアス磁界印加部材７及び
後端電極５を覆うようにして設けられている。

【００３２】なお、上部シールド磁性体３上には、一対
のシールド磁性体２，３によってＭＲ素子６を挟み込ん
でなる磁気ヘッド素子を保護するための保護層１２が形
成されている。この保護層１２は、例えばＳｉＯ₂又は
Ａｌ₂Ｏ₃等の非磁性且つ非導電性を有する層からな
る。

【００３３】そして特に本実施例では、ＭＲ素子６の先
端側に磁気記録媒体１３からの信号磁界を効率よく引き
込むための磁性材料からなるフラックスガイド１４が設
けられている。かかるフラックスガイド１４は、その一
側縁が上記ＡＢＳ面８に露出するようにして、先端電極
４とは反対側のＭＲ素子６に設けられている。逆の見か
たをすると、下部シールド磁性体２と対向する側にその
一側縁をＡＢＳ面８に露出させるようにしてＭＲ素子６
に設けられている。

【００３４】このフラックスガイド１４は、ＭＲ素子６
の感磁部（先端電極４と後端電極５とで挟まれるＭＲ素
子６の部分）に信号磁界を効率良く引き込むために設け
られるものであることから、透磁率の高い高透磁率磁性
材料によって形成することが望ましい。高透磁率材料と
しては、例えば透磁率μが１０００以上のパーマロイ、
センダスト、Ｆｅ−Ｃｏ系の軟磁性アモルファス合金材
等が挙げられる。かかるフラックスガイド１４を形成す
るには、例えばスパッタリング法や蒸着法あるいはメッ
キ法等の如き真空薄膜形成手段がいずれも適用できる。

【００３５】フラックスガイド１４の大きさについて
は、次のような観点からその大きさが決められる。フラ
ックスガイド１４のトラック幅方向における幅は、同方
向のＭＲ素子６の幅よりも大きいと、再生トラック幅が
広くなってしまうため、当該ＭＲ素子６の幅以下である
ことが必要である。最大の効果を上げるためには、ＭＲ
素子６の幅と同じ寸法とすることが望ましい。

【００３６】一方、フラックスガイド１４のＡＢＳ面８
に対する垂直方向の長さＬは、長い方がバイアス磁界の
効率は向上してゆくが、再生出力は再生用磁気ギャップ
ｇのデプスＤｐと同じ長さのときが最大であり、該デプ
スＤｐ＋２μｍ以上長くなるとフラックスガイド１４を
設けない場合よりも出力は減少してしまう。したがっ
て、フラックスガイド１４の長さＬは、デプスＤｐ＋２
μｍ以内とすることが望ましい。つまり、Ｌ≦Ｄｐ＋２
μｍなる関係となる。

【００３７】以上のように構成されたＭＲヘッドにおい
ては、ＭＲ素子６が紙面と垂直な方向に磁化容易となる
一軸異方性を示すように設定されている。また、バイア
ス磁界印加部材７に電流を紙面と垂直な方向に流すこと
によって生ずるバイアス磁界がＭＲ素子６の長手方向に
印加された状態において、磁気記録媒体１３からの信号
磁界を受けると、ＭＲ素子６と電気的に接続されている
後端電極５と上部シールド磁性体３間で信号を取り出す
ことができる。

【００３８】そして、このＭＲヘッドでは、ＭＲ素子６
の先端側に高透磁率磁性材料からなるフラックスガイド
１４が設けられているので、ＭＲ素子６内に入る信号磁
界が多くなり、再生出力の向上が達成される。また、Ｍ
Ｒ素子６に印加されるバイアス磁界のバイアス効率及び
そのバイアス分布も良好なものとなる。

【００３９】ＭＲ素子６の先端部にフラックスガイド１
４を設けることにより、再生出力が向上する理由として
は、以下の通りである。ＭＲ素子６の先端側にフラック
スガイド１４があると、当該ＭＲ素子６の先端部分での
磁気抵抗が下がるために、磁気記録媒体１３からＭＲ素
子６及びフラックスガイド１４に入る信号磁界の強度
は、フラックスガイド１４を設けない場合のＭＲ素子６
に入る信号磁界よりも大きくなる。

【００４０】図２にＭＲ素子６内の信号磁界強度分布
を、フラックスガイド１４を設けた場合（波形Ａで示
す。）と設けない場合（波形Ｂで示す。）を比較して示
す。フラックスガイド１４を設けた場合、出力に寄与す
る感磁部において、ＭＲ素子６内の信号磁界が大きくな
っていることが判る。

【００４１】なお、フラックスガイド１４を設けた場合
に、ＭＲ素子６の先端部分で信号磁界が小さくなってい
るのは、この部分にフラックスガイド１４があり、磁性
体の断面積が大きくなっているためである。しかし、先
端電極４が設けられる部分は、出力には元々寄与してい
ない部分であるので問題はない。したがって、ＭＲ素子
６の先端側にフラックスガイド１４を設ければ、感磁部
に入る信号磁界を大きくでき、その結果として再生出力
の大幅な向上が実現される。

【００４２】また、ＭＲ素子６の先端側にフラックスガ
イド１４を設けた場合、バイアス効率及びそのバイアス
分布が向上するのは、以下の理由である。図３及び図４
はフラックスガイド１４を設けた場合と設けなかった場
合のＭＲヘッドの断面を簡略化して示すもので、以下こ
れらの図を参照して説明する。

【００４３】バイアス磁界印加部材７に電流を流すとＭ
Ｒ素子６には、バイアス磁界が印加されるが、その経路
には２つが考えられる。ひとつは、バイアス電流により
直接印加される経路であり、バイアス磁界印加部材７の
真下で最大となる。もうひとつは、上部シールド磁性体
３を通ってＭＲ素子６に印加される経路であり、これは
シールド磁性体２，３とＭＲ素子６が近接しているギャ
ップ部分で大きくなる。

【００４４】図３に示したフラックスガイド１４を設け
なかったＭＲヘッドでは、上部シールド磁性体３を通る
バイアス磁界は上部シールド磁性体３→ＭＲ素子６とい
う経路の他に、ＭＲ素子６を突き抜けて上部シールド磁
性体３→ＭＲ素子６→下部シールド磁性体２という経路
でも流れるため、ＭＲ素子６に印加されるバイアス磁界
の大きさは通常余り大きくない。

【００４５】これに対して、図４に示すフラックスガイ
ド１４を設けたＭＲヘッドでは、ＭＲ素子６の先端側に
フラックスガイド１４が設けられているために、下部シ
ールド磁性体２に突き抜けるバイアス磁界が大幅に減少
し、上部シールド磁性体３→ＭＲ素子６という経路が大
部分を占めることになる。したがって、バイアス磁界の
バイアス効率及びバイアス分布が向上する。

【００４６】図５は、フラックスガイド１４を設けた場
合（波形Ｃで示す。）と、設けなかった場合（波形Ｄで
示す。）とで、同じバイアス電流を流した場合のＭＲ素
子６内のバイアス磁界の強度分布を比較したものであ
る。この図からわかるように、フラックスガイド１４を
設けた場合の方が全体にバイアス磁界は強く、特に出力
の影響が大きい感磁部の前部でその差は顕著となってい
る。

【００４７】このため、バイアス磁界印加部材７に流す
電流を少なくでき、消費電力を下げることができる。ま
た、感磁部の前部でバイアス磁界強度が高まることによ
り、ＭＲ素子６の前部からバイアス磁界印加部材７の下
部にかけてのバアイス磁界の強度が比較的均一になって
いる。したがって、これらの部分のバイアス磁界を、バ
イアス磁界印加部材７に流す電流を調整して先に説明し
た図６の最適なバイアスポイントＰ点に合わせることに
より、ＭＲ素子６をより効率良く用いることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のＭＲヘッドにおいては、ＭＲ素子の先端側に高透磁
率磁性材料よりなるフラックスガイドを設けているの
で、磁気記録媒体からＭＲ素子に入る信号磁界の強度を
上げることができ、再生出力の大幅な向上が達成でき
る。これに伴って、バイアス磁界のバイアス効率及びバ
イアス分布も向上し、バイアス磁界印加部材への通電量
が少なくでき、消費電力の低減が図れ、それに付随して
発熱が低減され、ヘッドの内部温度上昇による性能・信
頼性の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＲヘッドの拡大断面図である。

【図２】ＭＲ素子内の信号磁界強度分布を示す特性図で
ある。

【図３】フラックスガイドを設けなかったＭＲヘッドの
バイアス磁界印加経路を示す模式図である。

【図４】フラックスガイドを設けたＭＲヘッドのバイア
ス磁界印加経路を示す模式図である。

【図５】ＭＲ素子内のバイアス磁界強度分布を示す特性
図である。

【図６】外部印加磁界と抵抗変化率との関係を示す特性
図である。

【図７】縦型ＭＲヘッドの模式図である。

【図８】横型ＭＲヘッドの模式図である。

【符号の説明】

１スライダー２下部シールド磁性体３上部シールド磁性体４先端電極５後端電極６ＭＲ素子７バイアス磁界印加部材８ＡＢＳ面１３磁気記録媒体１４フラックスガイド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体との対接面に対して長手方
向が垂直となるように配される磁気抵抗効果素子と、上記磁気記録媒体との対接面に臨み、磁気抵抗効果素子
の先端側に積層される先端電極と、上記磁気抵抗効果素子の後端側に積層される後端電極
と、上記磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加するバイア
ス磁界印加部材と、上記磁気記録媒体との対接面に臨み、磁気抵抗効果素子
の先端側に設けられる磁性材料からなるフラックスガイ
ドと、先端電極及び後端電極が積層されると共にフラックスガ
イドが設けられた磁気抵抗効果素子及びバイアス磁界印
加部材を挟み込む一対のシールド磁性体とを備えてなる
磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項２】フラックスガイドは、磁気抵抗効果素子
を挟んで先端電極と反対側に設けられていることを特徴
とする請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項３】トラック幅方向におけるフラックスガイ
ドの幅が磁気抵抗効果素子の幅と等しいことを特徴とす
る請求項１又は２記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項４】磁気記録媒体との対接面と垂直な方向に
おけるフラックスガイドの長さをＬとし、磁気ギャップ
のデプスをＤｐとしたときに、Ｌ≦Ｄｐ＋２μｍである
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項
に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項５】フラックスガイドは透磁率１０００以上
の高透磁率磁性材料からなることを特徴とする請求項１
から請求項４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。