JPH0757222A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＭＲ素子全体に亘ってバイアス磁界を均一に
印加すると共に、バイアス導体に通電する電流をより少
なくして発熱を低減し、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】 先端電極４と後端電極５が積層されたＭＲ素
子６を一対の下部シールド磁性体２と上部シールド磁性
体３とで挟み込んでなるＭＲヘッドにおいて、後端電極
５を高透磁率磁性材料とする。

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や
磁気テープ等の如き磁気記録媒体に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】かかるＭＲヘッドは、例えば磁気ディスク
や磁気テープ等の如き磁気記録媒体から洩れ出る信号磁
界によりパーマロイよりなる薄膜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】ここで、簡単にＭＲヘッドの動作原理につ
いて説明する。ＭＲヘッドは、一軸異方性を付与したパ
ーマロイ等の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と称す
る。）の両端に非磁性且つ導電性を有する材料からなる
一対の電極が設けられ、このＭＲ素子にセンス電流が通
電されるようになされている。このＭＲ素子内を磁気記
録媒体からの磁界が通過することによりその抵抗値が変
化することを考えると、その抵抗値は前記電極間で検知
でき、その変化も検知できる。

【０００６】通常の読み出しヘッドの目的は、磁気→電
圧変換であるから、一般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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＭＲ素子に
磁界を印加したときの印加磁界Ｈと比抵抗変化率Δρ／
ρとの関係は、例えば図８に示すような変化を呈するた
め、印加磁界と比抵抗変化率との関係の直線性を良くす
るためにバイアス磁界ＨＢを印加して動作点をＰに設定
する必要がある。

【０００８】ＭＲ素子にバイアス磁界を印加する方法と
しては、例えば導電体層（バイアス導体）に電流を通電
する電流磁界方式、高坑磁力磁性材料（磁石等）をＭＲ
素子に近接又は接触させる方式等が挙げられる。

【０００９】しかし、高坑磁力磁性材料を用いる方式で
は、バイアス磁界を精密に制御し難い欠点がある。一
方、電流磁界方式は、導電体層への電流の大きさを変え
ることによりバイアス磁界の強度を制御することはでき
るものの、ＭＲ素子全体に均一なバイアス磁界を印加す
ることが難しい。また、この電流磁界方式では、バイア
ス磁界を印加する際の効率が高くないため、導電体層に
大きな電流を流すことが必要となり、これによる発熱の
ためのヘッド特性並びに信頼性の低下が起こる。

【００１０】そこで本発明は、かかる従来の技術的な課
題に鑑みて提案されたものであって、ＭＲ素子全体に亘
ってバイアス磁界を均一に印加すると共に、バイアス導
体に通電する電流をより少なくして発熱を低減し、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
のできる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】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、磁気記録媒体との対接面に対してその
長手方向が垂直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上
に絶縁層を介してこの磁気抵抗効果素子にバイアス磁界
を印加するバイアス導体と、上記先端電極と後端電極が
積層された磁気抵抗効果素子及びバイアス導体を挟み込
む一対のシールド磁性体とを備えてなり、上記後端電極
は高透磁率磁性材料からなることを特徴とする。

【００１２】請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
において、高透磁率磁性材料は透磁率が５００以上であ
ることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明に係るＭＲヘッドにおいては、ＭＲ素子
の後端側に積層された後端電極が高透磁率磁性材料とさ
れているので、バイアス導体より発生したバイアス磁界
はこの後端電極によりＭＲ素子の後端側にまで引っ張ら
れることになる。したがって、ＭＲ素子全体に亘って均
一なバイアス磁界が印加されることになる。

【００１４】

【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ヘッドにおいては、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基板１上に所定
間隔を持って積層されてなる一対のシールド磁性体２，
３を有し、このシールド磁性体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導体７が設けら
れて構成されている。

【００１５】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と、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。

【００１６】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
８との対接面９（以下、ＡＢＳ面９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９に臨むように
なされている。

【００１７】かかるＭＲ素子６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第１の絶縁層１０上
に蒸着やスパッタ等の真空薄膜形成手段によって形成さ
れている。

【００１８】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。

【００１９】先端電極４は、一側縁がＡＢＳ面９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Ｍ
Ｒ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させ、
またギャップ膜としても機能することから、例えばＴｉ
やＣｒ等の非磁性且つ導電性を有する材料から形成され
ている。

【００２０】一方、後端電極５は、ＭＲ素子６の後端側
にこのＭＲ素子６に対して直接積層されると共に、該Ｍ
Ｒ素子６上に設けられる第２の絶縁層１１上にその一部
が積層されるようになっている。かかる後端電極５は、
強磁性且つ導電性を有する材料によって形成されてい
る。

【００２１】上記バイアス導体７は、非磁性且つ導電性
を有する材料からなり、先端電極４と後端電極５の間で
あって、上記ＭＲ素子６上に設けられた第２の絶縁層１
１上に形成されている。このバイアス導体７は、上記Ｍ
Ｒ素子６の長手方向に対し略直交する方向（紙面と垂直
な方向）に設けられ、その両端子部に直流電源からのバ
イアス電流が通電されるようになされている。このた
め、直流電流は配線パターンの長手方向であるトラック
幅方向に流れることになり、上記ＡＢＳ面９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が
印加されるようになっている。

【００２２】上記下部シールド磁性体２は、上部シール
ド磁性体３とによってＭＲ素子６から離れた位置の磁気
記録媒体８からの磁界の影響を受けないようにするため
のものである。かかる下部シールド磁性体２は、例えば
パーマロイ等の強磁性材料からなり、上記基板１上に蒸
着やスパッタリング或いはメッキ等の手法によって形成
されている。そして、この下部シールド磁性体２は、上
記ＡＢＳ面９にその一側縁を臨ませるようにして、この
ＡＢＳ面９に対して垂直方向に延在して設けられてい
る。

【００２３】一方、上部シールド磁性体３は、下部シー
ルド磁性体２と同様にＡＢＳ面９にその一端縁を臨ませ
るようにしてこのＡＢＳ面９に対して垂直方向に延在し
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９側で先端電極４に対して直接積層される
と共に、中央部でバイアス導体７を覆って設けられる第
３の絶縁層１２を介して積層され、且つバック側で下部
シールド磁性体２と直接接触するようになっている。

【００２４】なお、上部シールド磁性体３の上には、Ｍ
Ｒヘッドを保護するための保護層１３が形成されてい
る。かかる保護層１３は、例えばＡｌ₂ Ｏ₃ やＳｉＯ₂
等の非磁性且つ非導電性を有する材料から形成されてい
る。

【００２５】そして特に、本実施例のＭＲヘッドにおい
ては、後端電極５を高透磁率磁性材料によって形成して
いる。高透磁率磁性材料としては、例えば５ＭＨｚにお
ける透磁率が５００以上のパーマロイ、センダスト、ア
モルファス等が用いられている。なお、透磁率が５００
未満であると、バイアス磁界をＭＲ素子６の後端部にま
で引き込むことができなくなる。

【００２６】後端電極５を高透磁率磁性材料で形成すれ
ば、バイアス導体７より発生するバイアス磁界をＭＲ素
子６全体に亘って均一に印加させることができると共
に、バイアス導体７に流す電流が少なくて済むようＭＲ
素子６に印加されるバイアス磁界の効率を高めることが
できる。また、磁気記録媒体８から遠い部分のＭＲ素子
６内を通る信号磁束の量を大きくして再生効率を高める
こともできる。

【００２７】後端電極５を高透磁率磁性材料とすること
により上記の効果が得られる理由については、以下の通
りである。バイアス磁界をＭＲ素子６全体に亘って均一
に印加させ、バイアス導体７に流す電流を少なくて済む
ようにすることができることについては、次のことに基
づく。

【００２８】後端電極５を高透磁率磁性材料とした場合
には、バイアス導体７に電流を流しバイアス磁界を発生
させると、図２に示すようにＭＲ素子６内の磁束（図中
矢印で示す。）がこの後端電極５によって後端縁部まで
引き込まれ、当該ＭＲ素子６全体に亘ってバイアス磁界
が印加されることになる。

【００２９】一方、後端電極５を非磁性且つ導電性を有
するＴｉやＣｒ等とした場合には、バイアス導体７に電
流を流しバイアス磁界を発生させると、図３に示すよう
な磁束の流れになる。すなわち、ＭＲ素子６の先端側で
は該ＭＲ素子６と上部シールド磁性体３の間隔が小さい
ために、上部シールド磁性体３を通りＭＲ素子６に入る
磁束の量は多いが、ＭＲ素子６の後端側では該ＭＲ素子
６と上部シールド磁性体３の間隔が広いために、ＭＲ素
子６内の磁束は当該ＭＲ素子６の後端縁部まで達しない
うちにこのＭＲ素子６から漏洩する割合が多くなる。

【００３０】図４に、バイアス導体７に流す電流を同じ
にしたときに後端電極５として非磁性且つ導電性を有す
る材料を用いた場合と、高透磁率磁性材料を用いた場合
のＭＲ素子内におけるバイアス磁界強度を示す。なお、
同図中線Ａは高透磁率磁性材料を用いた場合、線Ｂは非
磁性且つ導電性を有する材料を用いた場合を示す。

【００３１】かかる図４より、後端電極５に非磁性且つ
導電性を有する材料を用いた場合は、ＭＲ素子６の後端
側でバイアス磁界強度が低下しており、ＭＲ素子６全体
に十分なバイアス磁界が印加されていないことがわか
る。これに対して、後端電極５に高透磁率磁性材料を用
いた場合には、先端側から後端側に亘り略均一な大きさ
のバイアス磁界が印加されており、ＭＲ素子内のバイア
ス磁界強度分布は非磁性且つ導電性を有する材料を用い
たものよりも格段に向上している。

【００３２】また、後端電極５に高透磁率材料を用いた
ことによって、ＭＲ素子６→後端電極５→上部シールド
磁性体３→ＭＲ素子６という磁気回路が形成され、バイ
アス磁界はこの磁気回路を多く通るようになる。この一
方、下部シールド磁性体２→上部シールド磁性体３等の
バイアス磁界を印加するのに不要な他の磁気回路を通る
磁束の量が減少する。

【００３３】したがって、バイアス導体７に流す電流が
より少なくてもＭＲ素子６に十分なバイアス磁界を印加
することができる。すなわち、先に示した図４にみられ
るように、同じバイアス電流を流した場合では、ＭＲ素
子６に印加されるバイアス磁界の強度は、後端電極５に
高透磁率磁性材料を用いた方が全体に強くなる。

【００３４】次に、磁気記録媒体８から遠い部分のＭＲ
素子６内を通る信号磁束の量を大きくして再生効率を高
めることができることについては、次のことに基づく。

【００３５】後端電極５を高透磁率磁性材料とした場合
には、ＭＲ素子６と後端電極５が磁気的に短絡している
とみなせる。このため、図５に示すように、磁気記録媒
体８からＭＲヘッドに入った信号磁束は、そのほとんど
がＭＲ素子６の後端部まで到達し後端電極５に入ること
になる。その結果、ＭＲ素子６の後端部まで達せずに下
部シールド磁性体２、上部シールド磁性体３に漏洩する
信号磁束が減少することから、再生効率が高まり、出力
が向上する。

【００３６】これに対して、後端電極５を非磁性且つ導
電性を有するＴｉやＣｒ等とした場合には、図６に示す
ように、磁気記録媒体８からＭＲ素子６内に入った信号
磁束が後端部に至る途中で下部シールド磁性体２、上部
シールド磁性体３に漏洩する割合が多くなる。このた
め、磁気記録媒体８から遠い部分のＭＲ素子６内を通る
信号磁束が減少し、再生効率が低下してしまう。

【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がトラック幅方向（図１において紙面
と垂直な方向）に磁化容易となる一軸異方性を示すよう
に設定されており、また、このＭＲ素子６にセンス電流
が通電されると共に、バイアス導体７への通電によって
生じるバイアス磁界をＭＲ素子６の長手方向に印加する
ように構成されている。

【００３８】したがって、磁気記録媒体８から磁界を受
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。このとき、後端電極５が高透磁率磁性材料から形
成されているので、ＭＲ素子６内に入った信号磁束の略
全てを該ＭＲ素子６の後端部まで引き込むことができ、
その結果再生出力を高めることができる。

【００３９】以上、本発明を適用したＭＲヘッドの実施
例について説明したが、本発明は上述の実施例に限定さ
れることなく種々の変更が可能である。例えば、バイア
ス磁界をＭＲ素子６の後端部まで引き込むために、図７
に示すように、該ＭＲ素子６の後端縁部を後端電極５よ
りもさらに後方まで延在させる。このようにＭＲ素子６
を長くすれば、後端電極５を高透磁率磁性材料としたの
と同様の作用効果を得ることができる。

【００４０】

【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、後端電極を高透磁率磁性材
料によって形成しているので、ＭＲ素子に印加されるバ
イアス磁界をＭＲ素子全体に亘って均一なものとするこ
とができる。また、バイアス導体に流す電流をより少な
くすることができ、消費電力の低減並びに付随的に電流
を流すことによるヘッドの発熱を低減し、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。さらには、ＭＲ素子内を通過する信号磁束量を増加
させて再生効率を高めることができ、その結果出力の大
幅な向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したＭＲヘッドの一例を示す拡大
断面図である。

【図２】本発明を適用したＭＲヘッドにおけるバイアス
磁界の流れを示す模式図である。

【図３】後端電極を非磁性且つ導電性を有する材料で形
成した従来のＭＲヘッドにおけるバイアス磁界の流れを
示す模式図である。

【図４】ＭＲ素子内のバイアス磁界強度を示す特性図で
ある。

【図５】後端電極を高透磁率磁性材料で形成した本発明
に係るＭＲヘッドにおける信号磁束の流れを示す模式図
である。

【図６】後端電極を非磁性且つ導電性を有する材料で形
成した従来のＭＲヘッドにおける信号磁束の流れを示す
模式図である。

【図７】本発明を適用したＭＲヘッドの他の例を示す拡
大断面図である。

【図８】印加磁界と比抵抗変化率との関係を示す特性図
である。

【符号の説明】

１・・・基板 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 ６・・・ＭＲ素子 ７・・・バイアス導体 ８・・・磁気記録媒体 ９・・・ＡＢＳ面 １０・・・第１の絶縁層 １１・・・第２の絶縁層 １２・・・第３の絶縁層 １３・・・保護層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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上に絶縁層を介してこの磁気抵抗
   効果素子にバイアス磁界を印加するバイアス導体と、 上記先端電極と後端電極が積層された磁気抵抗効果素子
   及びバイアス導体を挟み込む一対のシールド磁性体とを
   備えてなり、 上記後端電極は高透磁率磁性材料からなることを特徴と
   する磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 高透磁率磁性材料は透磁率が５００以上
   であ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。