JPH07334820A - 磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 漏れ磁束を減少させて再生効率を向上させる
ことができる磁気ヘッドを提供する。 【構成】 一対の磁気抵抗効果素子２を、磁気記録媒体
４の走行方向に対して中間層３を介在させて積層してな
る磁気ヘッド１において、前記磁気記録媒体とは反対側
の前記磁気抵抗効果素子の端部間を接続してリターンコ
ア５を設けるように構成する。これにより、垂直記録用
の記録媒体から再生する時に強い閉ループの磁気回路を
形成し、漏れ磁束を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッドに係り、特
に高密度な垂直磁気記録信号を高効率で再生することが
できる磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁化方向を面内水平方向に設定
した面内記録に代わる次世代の高密度記録方式として、
磁化方向を媒体の厚み方向に設定した垂直磁気記録の研
究開発が盛んに行なわれている。一方、磁気ヘッドに関
しては、高密度で且つ高出力が得られることから、再生
ヘッドとして磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子
型の磁気ヘッドが注目されており、一部では既に実用化
されている。

【０００３】垂直磁気記録媒体の信号を記録再生する磁
気抵抗効果素子型の磁気ヘッドとして、例えば平板状の
磁気抵抗効果素子を２層構造に積層し、この素子全体に
一方向に電流を流すことによって互いに他方の磁気抵抗
効果素子に逆方向に平行にバイアス磁界をかけておき、
磁気記録媒体から発生する磁界によって生ずる２層の磁
気抵抗効果素子の磁化変化の差を信号として検出する方
法が提案されている（特公昭６３−２９３２７号公報を
参照）。

【０００４】この場合、磁気記録媒体の磁化反転部分を
磁気ヘッドが跨いだ時に磁化変化が生じて出力が出るこ
とになり、孤立再生波形が単峰波となる。従って、現在
用いられている磁気記録再生装置における面内記録媒体
をリング型磁気ヘッドで再生した時の波形と同形である
ため、上記磁気抵抗効果素子型の磁気ヘッドを磁気記録
再生装置に利用する場合、特別な波形整形操作は不要に
なるという利点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな磁気抵抗効果素子を用いた従来の磁気ヘッドにあっ
ては中間層を介して積層された一対の磁気抵抗効果素子
と磁気記録媒体との間で形成される磁気回路における磁
束の漏れが比較的大きく、再生出力も比較的小さくなっ
てしまうという問題点があった。

【０００６】更には、十分な大きさのバイアス磁界を得
るためには大きな電流を必要とし、このように電流を大
きくすることは消費電力の増大、電源装置の大型化、発
熱によるノイズの増加や素子の破壊等の問題を生ずるこ
とになる。

【０００７】本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものであり、その目
的は漏れ磁束を減少させて再生効率を向上させることが
できる磁気ヘッドを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、一対の磁気抵抗効果素子を、磁気記録
媒体の走行方向に対して中間層を介在させて積層してな
る磁気ヘッドにおいて、前記磁気記録媒体とは反対側の
前記磁気抵抗効果素子の端部間を接続してリターンコア
を設けるように構成したものである。

【０００９】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、磁気記
録媒体の記録を再生する場合には、この記録媒体と、磁
気ヘッドの磁気抵抗効果素子、リターンコアにより磁気
回路が構成される。従って、磁気抵抗効果素子の記録媒
体とは反対側の端部がリターンコアにより接続されてい
るので漏れ磁束が非常に少なくなり、再生効率を大幅に
向上させることができる。

【００１０】特に、記録媒体として記録層の下部に軟磁
性下地層を設けたものを用いた場合には、この軟磁性下
地層が磁気回路の一部を形成することになり、一層、漏
れ磁束を減少させることができるので再生効率を更に向
上させることができる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明に係る磁気ヘッドの一実施例
を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る磁
気ヘッドを示す概略断面図、図２は図１中のＩＩ−ＩＩ
線矢視断面図、図３は記録媒体の記録層と再生波形との
関係を示す図である。

【００１２】図示するようにこの磁気ヘッド１は、一対
の板状の磁気抵抗効果素子２、２を有しており、この一
対の磁気抵抗効果素子２、２は例えば絶縁性材料或いは
磁気抵抗効果素子に対して比較的比抵抗の大きい導電性
材料よりなる中間層３を介して磁気記録媒体４の走行方
向、すなわち図中Ｘ方向へサンドイッチ状に積層されて
いる。

【００１３】そして、この一対の磁気抵抗効果素子２、
２の、記録媒体４とは反対側の端部間を接続して例えば
Ｎｉ−Ｆｅ（パーマロイ）、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ、Ｃｏ−
Ｚｒ−Ｔａ等の軟磁性体よりなるリターンコア５が設け
られており、これにより一方の磁気抵抗効果素子２、記
録媒体４、他方の磁気抵抗効果素子２及びリターンコア
５を順次通る閉ループよりなる磁気回路を形成してい
る。

【００１４】そして、記録媒体４の平面方向と平行にな
る方向の磁気抵抗効果素子２、２の両端側には電極６、
６が接続されており、これらの磁気抵抗効果素子２、２
に同方向に向かうバイアス兼センス電流Ｉを流すように
なっている。このように２つの磁気抵抗効果素子２、２
に同方向のバイアス兼センス電流を流すことにより、そ
れぞれの素子２、２を通るバイアス兼センス電流の作用
により生ずる磁界が相互に反対方向に向かうように各素
子内に形成され、結果的に上記した磁気回路を一方向に
向かうバイアス磁界Ｈが生じることになる。尚、図１に
おいてバイアス兼センス電流は紙面の垂直方向上方に向
けて流れている。

【００１５】この場合、中間層３として導電性材料を用
いた場合には、電極６は、図２に示すように全部で一対
のみ設ければよいが、中間層３として絶縁性材料を用い
た場合には、各磁気抵抗効果素子２、２の両端にそれぞ
れ一対、全部で二対の電極６、６を設けるようにする。
中間層３として導電性材料を用いた場合には、強いバイ
アス磁界を発生させるためのシャント膜として作用させ
ることができる。また、この中間層３としては、導電性
材料の中でも磁気抵抗効果素子２、２と磁気的相互作用
を及ぼす強磁性体或いはＦｅＭｎ、ＣｏＭｎ等の反強磁
性体を用いることができ、これらを用いることにより磁
気抵抗効果素子の磁壁の動きを抑制でき、バルクハウゼ
ンノイズを低減することができる。

【００１６】一方、記録媒体４としては、例えば円板状
のガラスやアルミニウム等よりなる非磁性体基体７上に
垂直磁気記録用の記録層８を設けた垂直記録方式のディ
スク状の記録媒体４を用いることができ、特に、図示例
のように非磁性基体７と記録層８との間に軟磁性下地層
９を介在させた記録媒体を用いた場合には、この軟磁性
下地層９が磁気回路の一部を構成するように作用するの
で、漏れ磁束を一層抑制することが可能となる。

【００１７】次に、以上のように構成された実施例の作
用について説明する。まず、再生時において電極６、６
を介して一対の磁気抵抗効果素子２、２に同方向（図１
中において紙面の垂直方向上方向）に向かうバイアス兼
センス電流Ｉを流すことにより、各素子２、２を中心と
して図中反時計方向に向かうバイアス磁界Ｈがそれぞれ
生じ、結果的に、一対の磁気抵抗効果素子２、２、リタ
ーンコア５及び記録媒体８により形成される閉ループの
磁気回路には図中反時計方向に向かうバイアス磁界が生
じて各素子２、２中には相互に反対方向に向かう磁界が
発生する。

【００１８】このような状態で磁気ヘッド１と記録媒体
４を水平方向へ相対移動させることにより、この磁気ヘ
ッド１が垂直記録層８の磁化反転部分を跨いだ時に磁化
の変化方向に応じて上方へ或いは下方へ突状の再生出力
が得られる（図３参照）。尚、記録層８中の矢印は磁化
の方向を示している。

【００１９】ここで、磁気抵抗効果素子２、２の記録媒
体８とは反対側の端部（図１中の上端部）には軟磁性体
よりなるリターンコア５を接合してあるので、磁気抵抗
の少ない強い閉ループを形成することができ、従って、
記録層８から発生した磁束は途中で漏れることが少なく
なり、各磁気抵抗効果素子２、２内の磁束密度Ｂｙが大
きくなって効率的に再生することができる。

【００２０】このような漏れ磁束の減少作用はリターン
コア５を設けるだけで大きく発揮でき、従って、記録媒
体４としては軟磁性下地層９を設けた媒体及び設けてい
ない媒体ともに再生効率を向上させることができる。し
かしながら、図１に示すように記録媒体４中に軟磁性下
地層９を設けた場合には、この部分が磁気回路の磁路と
して作用するので一層強い閉ループを形成でき、従っ
て、更に再生効率を向上させることができる。

【００２１】また、上述のように漏れ磁束を大幅に少な
くすることができるので、小さなバイアス兼センス電流
Ｉでも十分な大きさのバイアス磁界を発生させることが
でき、従って、その分、消費電力も減少させることが可
能となる。

【００２２】また、中間層３として、絶縁性材料でなく
導電性材料を用いると、この層がバイアス磁界を発生さ
せるためのシャント膜としても作用し、更に強いバイア
ス磁界Ｈを発生させることができるのみならず、各素子
２、２にバイアス兼センス電流Ｉを流すための電極６も
一対で済み、この構造を簡単化することができる。

【００２３】更に、この中間層３として、各素子２、２
と磁気的相互作用を及ぼす強磁性体或いは反強磁性体を
用いることにより、磁気抵抗効果素子の磁壁の動きを抑
制することができ、バルクハウゼンノイズも抑制するこ
とができる。

【００２４】次に、本発明の作用効果を確認するため
に、有限要素法による磁界解析によってコンピュータシ
ミュレーションを行なったのでその結果を示す。シミュ
レーションの条件は以下の通りである。

【００２５】・記録層８：Ｈｃ＝１５００ Ｏｅ，Ｂｓ
＝６５００ Ｇ，膜厚＝０．０５μｍ ・軟磁性下地層９：Ｂｓ＝１２０００ Ｇ，透磁率μ＝
２０００，膜厚＝０．５μｍ ・磁気抵抗効果素子２：Ｂｓ＝９０００ Ｇ，透磁率μ
＝１０００，膜厚＝０．０５μｍ，高さｈ＝３μｍ，比
抵抗＝１ ・中間層３：膜厚ｇ＝０．２μｍ，比抵抗＝５ ・リターンコア５：Ｂｓ＝１２０００ Ｇ，透磁率μ＝
１０００ ・スペーシングｄ：０．０５μｍ ・バイアス兼センス電流Ｉ：４０ｍＡ（バイアス磁界Ｈ
の算出時のみ） ・要素分割数：１０００〜３０００

【００２６】まず、再生効率のシミュレーション結果に
ついて述べる。図４はリターンコア及び軟磁性下地層の
有無に対する再生効率の記録密度特性を示すグラフであ
る。再生特性は両磁気抵抗効果素子２、２の、記録媒体
４からの磁束による素子内部のｙ方向の磁束密度Ｂｙを
高さ方向に積分した値：∫Ｂｙｄｙの差：Δ∫Ｂｙｄｙ
で定義した。図中、曲線Ａは軟磁性下地層及びリターン
コアともに設けない場合、曲線Ｂは軟磁性下地層は設け
てリターンコアは設けない場合、曲線Ｃは軟磁性下地層
及びリターンコアともに設けた場合をそれぞれ示す。

【００２７】このグラフから明らかなように、軟磁性下
地層９を設けた記録媒体を用いることにょって再生効率
をある程度まで改善することができるが（曲線Ａ、Ｂ参
照）、リターンコアを設けることにより磁気回路の強い
閉ループを形成でき、再生効率を大幅に改善できること
が判明する（曲線Ｃ参照）。

【００２８】図５はリターンコアを設けなかった場合の
軟磁性下地層の透磁率μと再生効率との関係を示すグラ
フである。このグラフから明らかなように、軟磁性下地
層の透磁率μは約１０以上あれば再生効率に十分な効果
を発揮することができ、従って、本実施例の磁気ヘッド
を使用する時には下地層の透磁率μが約１０以上の記録
媒体を組み合わせることにより、その再生効率を格段に
向上させることができる。また、磁気抵抗効果素子２、
２に設けるリターンコア５も上記下地層と同様な作用を
生ずるので、その透磁率μも約１０以上に設定するのが
好ましい。尚、リターンコア５及び軟磁性下地層９の膜
厚は、磁気ヘッド全体の寸法、スペーシングｄ、垂直記
録層の膜厚等から判断して十分に厚くすればよい。

【００２９】次に、最適バイアス兼センス電流値Ｉ_opt
を検討するためにバイアス電界のシミュレーション結果
について述べる。表１は、軟磁性下地層及びリターンコ
アの有無を適宜組み合わせた時の、素子全体に流す最適
バイアス兼センス電流値Ｉ_opt を示したものである。Ｉ
_opt は磁気抵抗効果素子中心における垂直バイアス磁界
Ｈｙが、磁気抵抗効果素子の異方性磁界Ｈｋの１／２で
ある８００Ａ／ｍになる電流として定義した。また、表
１中のＲは磁気抵抗効果素子に対する中間層の比抵抗で
あり、∞は中間層が絶縁体であることを意味する。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１より明らかに、リターンコア５を設け
ることにより、軟磁性下地層９の有無に係わらず、電流
値Ｉ_opt を非常に小さくすることができ、少ない電流で
十分な大きさのバイアス磁界を得られることが判明し
た。特に、軟磁性下地層を有する記録媒体を組み合わせ
ることにより、大幅に電流値を小さくできることが判明
した。

【００３２】また、一対の磁気抵抗効果素子間に介在さ
せる中間層の材料として、比抵抗値が磁気抵抗効果素子
の５倍程度の導電性材料を用いると、バイアス電界を発
生させるためのシャント膜としても作用させることがで
きるので、より電流値Ｉ_optを低下させて、効率を改善
することができる。尚、上記シャント膜としての作用を
十分に発揮させるためには比抵抗の値はＭＲ特性と膜厚
等によって適宜定められる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気ヘッ
ドによれば次のように優れた作用効果を発揮することが
できる。一対の磁気抵抗効果素子の一端部をリターンコ
アにより接続するようにしたので強い閉ループの磁気回
路を形成でき、従って、漏れ磁束を大幅に減少させるこ
とができるので再生効率を大幅に向上させることができ
る。また、上述のように漏れ磁束を少なくできることか
ら必要なバイアス磁界を発生させるための電流も少なく
て済み、その分、消費電力を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気ヘッドを示す概略断面図であ
る。

【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。

【図３】記録媒体の記録層と再生波形との関係を示す図
である。

【図４】リターンコア及び軟磁性下地層の有無に対する
再生効率の記録密度に対する再生効率の記録密度特性を
示すグラフである。

【図５】リターンコアを設けなかった場合の軟磁性下地
層の透磁率と再生効率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…磁気ヘッド、２…磁気抵抗効果素子、３…中間層、
４…磁気記録媒体、５…リターンコア、６…電極、７…
非磁性基体、８…記録層、９…軟磁性下地層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の磁気抵抗効果素子を、磁気記録媒
   体の走行方向に対して中間層を介在させて積層してなる
   磁気ヘッドにおいて、前記磁気記録媒体とは反対側の前
   記磁気抵抗効果素子の端部間を接続してリターンコアを
   設けるように構成したことを特徴とする磁気ヘッド。