JPH08147631A

JPH08147631A - 磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPH08147631A
Application number: JP28193794A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nakamoto; 一広中本; Yoshiaki Kawato; 良昭川戸; Hiroyuki Hoshiya; 裕之星屋; Makoto Aihara; 誠相原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-11-16
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】出力の高い磁気ヘッドを有し、高記録密度に適
した磁気記録再生装置を提供する。【構成】自由層膜７、固定層膜８及び非磁性導体膜９の
３層からなるスピンバルブ(ＳＶ)膜１１、並びに交換膜
１０が、所定の幅及び高さにパターンニングされてあ
り、ＣoＰt系合金の永久磁石膜からなるバイアス印加膜
１２が、ＳＶ膜１１及び交換膜１０隣接して左右に一対
配置しているＳＶヘッドにおいて、バイアス印加膜１２
の磁化の方向１３を右斜め上方向に向かせて、磁気抵抗
効果(ＭＲ)膜幅方向とＭＲ膜高さ方向の二成分を持たせ
てあり、ＳＶ膜１１及び交換膜１０の高さとバイアス印
加膜１２の高さを等しくしてあり、バイアス印加膜１２
は、ＳＶ膜１１と電気的に接合する一対の電極の役割も
果たしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果膜(以
後、ＭＲ膜と略称)を用いた磁気ヘッドを備えた磁気記
録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の磁気記録再生装置の大容量化、小
型化に伴って、磁気記録再生装置には再生出力の高い、
磁気抵抗効果ヘッド(以後、ＭＲヘッドと略称)を搭載す
るようになった。

【０００３】ＭＲヘッドは、その動作原理によって、異
方性ＭＲ膜を有するヘッド(以後、ＡＭＲヘッドと略称)
と、多層膜を有するヘッド(以後、ＧＭＲヘッドと略称)
との２種類に区別されている。

【０００４】ＡＭＲヘッドについては、磁気ヘッドと磁
気記録(松本光功著、総合電子出版社、１８２〜１９０
ページ)に記載されており、また、ＧＭＲヘッドについ
ては、フィジカルレビューレターズ、６１巻、１９
８８年、２４７２〜２７４５ページ(Ｐhysical Ｒeview
Ｌetters、Ｖol.６１(１９８８)ｐ.２４７２〜２７４
５)に開示されている。

【０００５】また、ＧＭＲヘッドを発展させた一例とし
て、スピンバルブヘッド(以後、ＳＶヘッドと略称)が、
ダイジェスツオブティー・エム・アール・シー、１
９９３年、Ｂ５(Ｄigests of ＴＭＲＣ、１９９３、Ｂ
５)に開示されている。

【０００６】ＡＭＲヘッドでは、線形性のよい、大きな
出力信号を得るため、ＭＲ膜高さ方向に適当なバイアス
磁界を印加することにより、ＭＲ膜の磁化方向を斜め方
向に向ける必要のあることが従来から知られており、こ
の実施手段の一例が、上述の「磁気ヘッドと磁気記録」
に記載されている。また、ＭＲ膜の磁区の不安定性に起
因するバルクハウゼンノイズの発生を抑止するため、Ｍ
Ｒ膜幅方向にバイアスを印加し、磁区制御をするバイア
ス印加膜を備える必要があることも公知であり、この実
施手段は、例えば特開平３−１２５３１１号公報に開示
されている。

【０００７】また、ＡＭＲヘッドでは、反強磁性体膜か
らなるバイアス印加膜の磁気的な異方性の方向が、ＭＲ
膜幅方向であることが、例えば、アイトリプリイート
ランズアクションマガジン、２９巻、６号、１９９３
年、３８１１ページ(ＩＥＥＥＴrans．Ｍagn．、Ｖｏ
ｌ．２９、Ｎｏ．６、１９９３、ｐ．３８１１)に開示
されている。

【０００８】一方、ＳＶヘッドでも、ＡＭＲヘッド同様
にＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界を適切にするための電
流の作る磁界と、自由層膜と固定層膜との間の層間結合
による磁界と、固定層膜から生じる反磁界との３種の磁
界のバランスをとることにより、自由層膜の磁化方向を
ＭＲ膜幅方向に向けることが、高出力化に際して重要で
あることが、前述の「ダイジェスツオブティー・エ
ム・アール・シー」に開示されている。また、バルクハ
ウゼンノイズの発生を抑止するため、ＭＲ膜幅方向にバ
イアスを印加し、磁区制御をするバイアス印加膜が、Ａ
ＭＲヘッド同様に必要であることも公知である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ＡＭＲヘッドの場合、
磁気記録再生装置の大容量化に伴って、トラック幅が狭
くなるが、このときには、公知の技術では、単位トラッ
ク幅当たりの再生出力が低くなり、装置が動作するため
の出力が不足するという問題があった。これは、トラッ
ク幅が狭くなると、ＭＲ幅方向のバイアス印加膜の影響
が強く出過ぎて、ＭＲ膜高さ方向のバイアスが十分に加
わらないためである。

【００１０】また、ＳＶヘッドの場合、公知の技術で
は、ＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界は前述の３種の磁界
のバランスで決められる。しかし、この３種の磁界と
も、現状では制御しにくい。すなわち、ＳＶヘッドに流
す電流値の上限値及び下限値は、磁気記録再生装置が動
作するための出力を満足し、かつヘッドの寿命を保証す
るという必要条件から、それぞれ決められる。したがっ
て、電流の作る磁界は、ある範囲内に限られる。また、
自由層膜と固定層膜との間に働く層間結合磁界は、自由
層膜／非磁性導体膜／固定層膜からなる多層膜の固有値
なので、大きく変化させることは困難である。更に、固
定層膜の膜厚を制度良く製造できないので、この多層膜
を作る場合に制約を伴う。したがって、固定層膜の作る
反磁界の大きさは、ある限られた範囲内に限定される。

【００１１】以上のように、上述の３種の磁界は、ある
限られた範囲内でしか制御できない。そのため、ＳＶヘ
ッドの場合、公知の技術では、ＭＲ膜高さ方向のバイア
ス磁界を適正に保つことができる範囲は、小さく限られ
ていた。

【００１２】本発明の目的は、出力が高く、ＭＲ膜高さ
方向のバイアス磁界を適正に保つことができ、製造が容
易なＭＲヘッドを具備した、高記録密度の磁気記録再生
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、次のように
して達成することができる。

【００１４】(１)信号を磁気的に記録する記録媒体と、
記録媒体から漏洩する磁界の変化を再生信号に変換する
磁気ヘッドとを備え、磁気ヘッドが、所定の大きさにパ
ターンニングされた単層膜又は多層膜からなる磁気抵抗
効果膜と、磁気抵抗効果膜に電気的に接合する一対の電
極と、磁気抵抗効果膜を磁気抵抗効果膜の幅方向に磁区
制御するバイアス印加膜とを、少なくとも有している磁
気抵抗効果型ヘッドである磁気記録再生装置において、
バイアス印加膜における磁化の方向、又は磁気的な異方
性の方向が、磁気抵抗効果膜の幅方向と、この幅方向に
直交する磁気抵抗効果膜の高さ方向との二成分を有する
ように、バイアス印加膜に斜め方向に着磁しているこ
と。

【００１５】(２)(１)において、磁気抵抗効果膜が、磁
気抵抗効果膜に流れる電流の方向と、磁気抵抗効果膜の
磁化方向とのなす角度によって抵抗が変化する異方性磁
気抵抗効果膜であり、バイアス印加膜が反強磁性体膜か
らなり、このバイアス印加膜を、磁気抵抗効果膜の左右
両端部に一対、及び磁気抵抗効果膜の上又は下に、それ
ぞれ積層して配置していること。

【００１６】(３)(２)において、磁気抵抗効果膜におい
て、一対のバイアス印加膜によって仕切られて形成され
ている感磁部の幅が、２μｍ未満であること。

【００１７】(４)(１)において、磁気抵抗効果膜が、自
由層膜／非磁性導体膜／固定層膜という構成を少なくと
も一つは有し、自由層膜と固定層膜は強磁性体膜からな
り、固定層膜の磁化方向は固定され、自由層膜の磁化方
向は磁界に対して回転し、自由層膜と固定層膜との各磁
化方向のなす角度により抵抗が変化する多層膜であり、
バイアス印加膜が反強磁性体膜からなり、このバイアス
印加膜を自由層膜の左右両端部に一対、磁気抵抗効果膜
の上又は下に積層して配置していること。

【００１８】(５)(１)において、磁気抵抗効果膜が、自
由層膜／非磁性導体膜／固定層膜という構成を少なくと
も一つは有し、自由層膜と固定層膜は強磁性体膜からな
り、固定層膜の磁化方向は固定され、自由層膜の磁化方
向は磁界に対して回転し、自由層膜と固定層膜との各磁
化方向のなす角度により抵抗が変化する多層膜であり、
バイアス印加膜が永久磁石膜、又は反強磁性体膜と強磁
性体膜との積層膜からなり、このバイアス印加膜を磁気
抵抗効果膜に隣接するように、左右に一対配置している
こと。

【００１９】(６)(５)において、バイアス印加膜の高さ
が、磁気抵抗効果膜とほぼ同一の高さを有しているこ
と。

【００２０】(７)(５)において、バイアス印加膜におけ
る、磁気抵抗効果膜に最も近接している個所の高さが、
磁気抵抗効果膜とほぼ同一の高さを有していること。

【００２１】(８)(４)又は(５)において、バイアス印加
膜における磁化の方向、又は磁気的な異方性の方向が、
磁気抵抗効果膜の幅方向に対して、下記の式を満たすθ
度、又はθ＋９０度、θ＋１８０度、若しくはθ＋２７
０度であること。

【００２２】

【数３】 θ＝arctan(Ｌ/ｈ・α・β)………………………………………(１) ここに、βは、

【００２３】

【数４】 β＝(Ｂs₂・ｔ₂)/(Ｂs₁・ｔ₁)………………………………………(２) ただし、Ｌは左右に一対配置しているバイアス印加膜の
間隔、ｈは磁気抵抗効果膜の高さ、αは磁界に及ぼす形
状因子であり、１≦α≦３である。また、Ｂs₁、ｔ₁は
自由層膜の飽和磁束密度、膜厚を、また、Ｂs₂、ｔ₂は
固定層膜の飽和磁束密度、膜厚をそれぞれ示す。

【００２４】(９)(４)又は(５)において、磁気抵抗効果
膜が、固定層膜／非磁性導体膜／自由層膜／非磁性導体
膜／固定層膜という構成を有すること。

【００２５】(１０)信号を磁気的に記録する記録媒体
と、記録媒体から漏洩する磁界の変化を再生信号に変換
する磁気ヘッドとを備え、磁気ヘッドが、所定の大きさ
にパターンニングされた単層膜又は多層膜からなる磁気
抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に電気的に接合する一対
の電極と、磁気抵抗効果膜を磁気抵抗効果膜の幅方向に
磁区制御するバイアス印加膜とを、少なくとも有してい
る磁気抵抗効果型ヘッドである磁気記録再生装置におい
て、磁気抵抗効果膜が、自由層膜／非磁性導体膜／固定
層膜という構成を少なくとも一つは有し、自由層膜と固
定層膜は強磁性体膜からなり、固定層膜の磁化方向は固
定され、自由層膜の磁化方向は磁界に対して回転し、自
由層膜と固定層膜との各磁化方向のなす角度により抵抗
が変化する多層膜であり、永久磁石膜、又は反強磁性体
膜と強磁性体膜との積層膜からなり、磁気抵抗効果膜に
隣接するように、左右に一対配置しているバイアス印加
膜である第１のバイアス印加膜と、永久磁石膜、又は反
強磁性体膜と強磁性体膜との積層膜からなり、磁化方
向、又は磁気的な異方性の方向が、少なくとも磁気抵抗
効果膜の高さ方向成分を持ち、磁気抵抗効果膜の上又は
下に積層して配置しているバイアス印加膜である第２の
バイアス印加膜とを有すること。

【００２６】(１１)(１０)において、第２のバイアス印
加膜の高さを、磁気抵抗効果膜の高さにほぼ等しくし、
第２のバイアス印加膜の幅を、磁気抵抗効果膜の幅の約
２倍以上に広くしていること。

【００２７】(１２)(１０)において、第１のバイアス印
加膜における磁気抵抗効果膜に最近接している部分の
高さを、磁気抵抗効果膜の高さにほぼ等しくしているこ
と。

【００２８】

【作用】本発明では、バイアス印加膜の磁化方向、又は
磁気的な異方性の方向が、ＭＲ膜幅方向とＭＲ膜高さ方
向の二成分を持つように、バイアス印加膜に斜め方向に
着磁する。したがって、ＭＲ膜幅方向にバイアス磁界を
印加して磁区制御をする働きと、ＭＲ膜高さ方向にバイ
アス磁界を印加する働きとの二つを、同時に一つのバイ
アス印加膜で行うことができる。すなわち、斜め方向に
着磁されたバイアス印加膜のＭＲ膜幅方向成分で、ＭＲ
幅方向にバイアス磁界を印加して、磁区を制御すること
ができ、それと同時に、ＭＲ膜高さ方向成分で、ＭＲ膜
高さ方向にバイアスを印加することができる。

【００２９】ＡＭＲヘッドでは、反強磁性体膜からなる
バイアス印加膜の磁気的な異方性の方向が、従来では、
「従来の技術」の項で説明したように、ＭＲ膜幅方向を
向いている。したがって、ＭＲ膜の左右両端部に積層さ
れた固定部である一対のバイアス印加膜によって仕切ら
れた、積層物を有していない感磁部の幅が小さい場合、
すなわち、この幅が２μｍ未満の場合には、バイアス印
加膜の影響を強く受ける。そのため、本来、ＭＲ膜高さ
方向のバイアスを受けて、斜め方向に向いていた感磁部
の磁化の方向が、ＭＲ膜幅方向に向けられてしまう。す
なわち、ＭＲ膜高さ方向のバイアスが不足する。

【００３０】したがって、本発明では、これを補うた
め、反強磁性体膜からなるバイアス印加膜を、ＭＲ膜の
左右両端に積層配置し、斜め方向に着磁した。すなわ
ち、新たなバイアス印加膜を形成することによって、Ｍ
Ｒ膜高さ方向のバイアス磁界を制御することが容易とな
った。

【００３１】なお、このように斜め方向に着磁する方法
は、よく知られているように、バイアス印加膜が永久磁
石膜の場合は、所望の方向に十分に強い磁界を加えれば
よく、また、バイアス印加膜が反強磁性体膜を含む場合
は、十分に高温に加熱した状態で、所望の方向に十分に
強い磁界を加え、この磁界中で冷却すれはよい。したが
って、このような簡単な手段によって、新たなバイアス
印加膜を形成することができる。

【００３２】一般に、強磁性体膜のＭＲ膜と反強磁性体
膜とを積層すると交換結合し、結果として積層された反
強磁性体膜の近くのＭＲ膜の磁化は、反強磁性体膜とほ
ぼ同じ方向を向く。したがって、感磁部の幅が狭い場合
は、感磁部の磁化方向は固定部の磁化に拘束され、固定
部の磁化方向に近くなるので、反強磁性体膜からなるバ
イアス印加膜を斜め方向に着磁したときは、感磁部の磁
化方向は斜めに向けられる。

【００３３】このように、ＡＭＲヘッドでは、斜め方向
に着磁されたバイアス印加膜のＭＲ幅方向成分で、ＭＲ
幅方向にバイアス磁界が印加されて、磁区制御が行わ
れ、また、ＭＲ膜高さ方向成分で、ＭＲ膜高さ方向にバ
イアス磁界が印加されるように作用する。

【００３４】一方、ＳＶヘッドでは、反強磁性体膜から
なるバイアス印加膜を、自由層膜の左右両端部に積層配
置することによって、自由層膜と反強磁性体膜とが交換
結合する。したがって、バイアス印加膜を斜め方向に着
磁することによって、前述したように、感磁部の磁化を
斜め方向に向けることができる。すなわち、ＭＲ膜幅方
向にバイアス磁界を印加し、磁区制御をしながら、前述
の３種の磁界、すなわち電流の作る磁界、自由層膜と固
定層膜との間の層間結合磁界、及び固定層膜から生じる
反磁界の３種の磁界によるバイアス磁界とは異なる、新
たなＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界を印加できるので、
バイアス磁界を制御しやすい。

【００３５】また、ＳＶヘッドでは、バイアス印加膜を
永久磁石膜、又は反強磁性体膜と強磁性体膜との積層膜
とし、ＭＲ膜に隣接するように、左右に一対配置し、斜
め方向に着磁するので、ＭＲ幅方向にバイアスを印加
し、磁区制御をしながら、前述の３種の磁界によるバイ
アス磁界とは異なる、新たなＭＲ膜高さ方向のバイアス
磁界を印加することができる。

【００３６】これは、例えば、前述の一対のバイアス印
加膜を右斜め上方向に着磁した場合、それらのバイアス
印加膜の間に位置するＭＲ膜には、左斜め下方向の磁界
が印加されるためである。すなわち、この左斜め下方向
の磁界のうち、左方向成分であるＭＲ膜幅方向成分がＭ
Ｒ幅方向のバイアス磁界を印加して、磁区制御をする磁
界として、また、下方向成分であるＭＲ高さ成分が新た
なＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界として作用することに
よる。

【００３７】また、この場合、バイアス印加膜における
ＭＲ膜に最も近接している個所の高さを、ＭＲ膜の高さ
にほぼ等しくするので、ＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界
は、より高くなるので、効果的である。

【００３８】バイアス印加膜の飽和磁束密度や膜厚、及
び着磁する方向は、外部磁界によって磁化方向が回転す
る自由層膜が、うまく磁区制御され、所望のＭＲ膜高さ
方向のバイアス磁界が得られるように設定する。すなわ
ち、着磁する方向は、ＭＲ膜幅方向とＭＲ膜高さ方向と
の磁荷の釣合いから、下記の式(３)及び式(４)を満足す
るように設定する。

【００３９】

【数５】Ｂs₁・ｔ₁・cosθ₁＝Ｂs₂・ｔ₂・cosθ₂ ………………………………(３) Ｂs₁・ｔ₁・sinθ₁＝−Ｂs₃・ｔ₃・sinθ₃・Ｌ/ｈ・α …………………(４）ここに、Ｂｓ_１、ｔ₁、θ₁はバイアス印加膜の、また、
Ｂs₂、ｔ₂、θ₂は自由層膜の、また、Ｂs₃、ｔ₃、θ₃は
固定層膜の、それぞれ飽和磁束密度、膜厚、磁化方向と
ＭＲ幅方向とのなす角度である。Ｌは二つのバイアス印
加膜の間隔であり、ｈはＭＲ膜の高さである。αは磁界
に及ぼす形状補正因子で、実験的に求まるものであり、
１〜３が望ましいことを、本発明者は見出している。

【００４０】また、ＳＶヘッドの場合、動作点では、自
由層膜の磁化方向と、電流方向とのなす角度θ₂は０度
付近が、また、固定層膜の磁化の電流方向となす角度θ
₃は９０度付近が、それぞれ望ましいことが、前述の
「フィジカルレビューレターズ」に開示されてい
る。したがって、上述の式(３)及び式(４)において、θ
₂＝０度、θ₃＝９０度と置くことにより、式(５)を導く
ことができる。

【００４１】

【数６】 θ₁＝arctan(Ｌ/ｈ・α・β) ………………………………………(５) ただし、

【００４２】

【数７】 β＝−(Ｂs₃・ｔ₃)/(Ｂs₂・ｔ₂) ……………………………………(６) すなわち、式(５)及び式(６)から、バイアス印加膜の望
ましい着磁方向θ₁を求めることができる。

【００４３】また、ＳＶヘッドの場合、前述のバイアス
印加膜(以後、このバイアス印加膜を第１のバイアス印
加膜と称する。)に加えて、永久磁石膜、又は反強磁性
体膜と強磁性体膜との積層膜からなり、その磁化方向、
又は磁気的な異方性の方向が、少なくともＭＲ高さ方向
成分を有し、そのＭＲ高さ成分方向が第１のバイアス印
加膜の磁化方向、又は磁気的な異方性の方向における、
ＭＲ高さ成分方向と等しくなるように着磁したバイアス
印加膜(以後、このバイアス印加膜を第２のバイアス印
加膜と称する。)を、前記ＭＲ膜の上又は下に積層して
配置している。

【００４４】すなわち、第１のバイアス印加膜の作るＭ
Ｒ膜高さ方向のバイアス磁界に、第２のバイアス印加膜
の作るＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界が足し合わされる
ので、ＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界を高くすることが
可能となる。

【００４５】また、第１のバイアス印加膜と第２のバイ
アス印加膜との各高さを、ほぼ等しくするので、バイア
ス印加膜の作るＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界は、より
高くなり、より大きな効果が得られる。

【００４６】なお、第２のバイアス印加膜の磁化の方
向、又は磁気的な異方性の方向が、ＭＲ膜幅方向成分を
持っている場合、第１のバイアス印加膜の作るＭＲ膜幅
方向のバイアス磁界を減らしてしまうことがある。しか
し、本発明では、第２のバイアス印加膜の幅を、ＭＲ膜
の幅の約２倍以上に広くしているので、その影響がＭＲ
膜に及ぶことは少ない。

【００４７】

【実施例】本発明の第１実施例を、図１を用いて説明す
る。本実施例はＡＭＲヘッドを実施の対象にした場合で
あり、図１は本実施例のＡＭＲヘッドの斜視図である。

【００４８】１はＮiＦe系の合金からなるＭＲ膜を示し
ている。ＭＲ膜１は、所定の膜幅及び膜高さにパターン
ニングされており、ＭＲ膜１により、記録媒体の発生す
る磁界が電圧、すなわち出力信号に変換されるようにな
っている。

【００４９】２はＮiＦe系の合金からなる、ＭＲ膜高さ
方向のバイアス印加膜を示しており、ＭＲ膜高さ方向の
バイアス印加膜２の作るバイアス磁界によって、ＭＲ膜
１がＭＲ膜高さ方向にバイアスされるようになってい
る。３は、ＭＲ膜１と、ＭＲ膜高さ方向のバイアス印加
膜２とが交換結合しないように置かれた非磁性導体から
なるスペーサを示している。

【００５０】４は、ＦeＭn系合金の反強磁性体膜からな
るバイアス印加膜、すなわちＭＲ膜幅方向にバイアス磁
界を印加して、磁区を制御する膜であり、ＭＲ膜１の両
端部に一対を積層配置している。なお、バイアス印加膜
４の材料として、ＮiＭn系合金又はＣrＭn系合金などの
反強磁性体膜を使用することもできる。また、ＭＲ膜１
における、一対のバイアス印加膜４の間には、感磁部５
を有している。

【００５１】すなわち、ＭＲ膜１、ＭＲ膜高さ方向のバ
イアス印加膜２、及び非磁性導体からなるスペーサ３と
も、同じ大きさの直方体状を示しており、ＭＲ膜１の両
端部に、一対のバイアス印加膜４をそれぞれ接触させ、
かつ、ＭＲ膜１におけるバイアス印加膜４の位置とは反
対側において、ＭＲ膜１に、順次、非磁性導体からなる
スペーサ３、及びＭＲ膜高さ方向のバイアス印加膜２を
積み重ねた状態にしている。

【００５２】本実施例では、バイアス印加膜４の磁気的
な異方性の方向６は、ＭＲ膜幅方向とＭＲ膜高さ方向の
二成分を持つように、右斜め上方向に向かせている。ま
た、感磁部５の幅を、1.５μｍにとっている。更に、バ
イアス印加膜４は、ＭＲ膜１に電気的に接合する一対の
電極の役割も有している。

【００５３】本実施例では、バイアス印加膜４が斜め方
向に着磁されるため、ＭＲ膜１はＭＲ膜幅方向に磁区制
御されるとともに、ＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界を受
けるようになった。したがって、感磁部５の幅が小さ
く、２μｍ未満の場合であっても、ＭＲ膜高さ方向のバ
イアス磁界が適正に保たれるようになった。この結果、
再生信号を高くすることができ、高記録密度に適した磁
気記録再生装置を得ることができた。

【００５４】本発明の第２実施例を、図２を用いて説明
する。本実施例はＳＶヘッドを実施の対象にした場合で
あり、図２は本実施例のＳＶヘッドの斜視図である。

【００５５】７は、ＮiＦe系の合金膜からなる単層膜状
の自由層膜である。なお、自由層膜７として、ＮiＦe系
の合金膜とＣo膜との積層膜を使用することもできる。

【００５６】８は、ＮiＦe系の合金膜からなる単層膜状
の固定層膜である。なお、固定層膜８として、ＮiＦe系
の合金膜とＣo膜との積層膜を使用することもできる。
固定層膜８は、ＦeＭn系合金の反強磁性体で形成された
交換膜１０によって、ＭＲ高さ方向の磁化を持つよう
に、磁化の方向が固定されるようした。なお、交換膜１
０として、ＮiＭn系合金やＣrＭn系合金、ＮiＯなどの
反強磁性体を使用することもできる。

【００５７】９は、自由層膜７と固定層膜８との間に積
層された、ＳＶ効果を示す非磁性導体膜であり、本実施
例では、非磁性導体膜としてＣu膜を使用した。なお、
Ｃu膜のほかに、Ａu膜又はＡg膜などを使用することも
できる。

【００５８】また、自由層膜７、固定層膜８及び非磁性
導体膜９の３層によってＳＶ効果が生じるので、これら
の３層を合わせたものをＳＶ層１１と称することにす
る。ＳＶ層１１は、所定のＭＲ膜幅及びＭＲ膜高さにパ
ターンニングされており、ＳＶ層１１により、記録媒体
の発生する磁界が、電圧すなわち出力信号に変換される
ようになっている。

【００５９】４は、第１実施例の場合と同じバイアス印
加膜であり、本実施例では、一対のバイアス印加膜４
を、自由層膜７の両端部に積層配置している。バイアス
印加膜４の磁気的な異方性の方向６は、第１実施例の場
合と同様に、ＭＲ幅方向とＭＲ高さ方向との二成分を持
つように、右斜め上方向に向かせている。また、バイア
ス印加膜４は、ＳＶ層１１に電気的に接合する一対の電
極の役割も有している。

【００６０】本実施例では、バイアス印加膜４は、斜め
方向に着磁されているため、自由層膜７はＭＲ膜幅方向
に磁区制御されるとともに、ＭＲ膜高さ方向のバイアス
磁界を受ける。したがって、ＭＲ膜高さ方向のバイアス
磁界を決定する従来の３種の磁界、すなわち電流の作る
磁界、自由層膜７と固定層膜８との間に働く強磁性的な
結合による磁界、及び固定層膜８から生じる反磁界に、
ＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界を加えた４種の磁界のバ
ランスで決めることが可能になる。

【００６１】したがって、バイアス磁界の最適化、すな
わち自由層膜７の磁化方向をＭＲ膜幅方向に、簡単に向
けることができるようになった。この結果、再生信号を
高くすることが可能となり、高記録密度に適した磁気記
録再生装置を得ることができた。なお、ＳＶヘッドはＡ
ＭＲヘッドに比べて高い出力が得られるため、本実施例
で得られた装置のほうが、第１実施例で得られた装置に
比べて、高記録密度に適している。

【００６２】本発明の第３実施例を、図３を用いて説明
する。本実施例は、第２実施例と同様にＳＶヘッドを実
施の対象にしており、図３は本実施例のＳＶヘッドの斜
視図である。

【００６３】自由層膜７、固定層膜８及び非磁性導体膜
９からなるＳＶ層１１、並びに交換膜１０の構成材料及
び機能については、第２実施例の場合と同じである。

【００６４】１２は、ＣoＰt系合金の永久磁石膜からな
るバイアス印加膜で、ＭＲ膜幅方向のバイアス磁界を印
加し、磁区制御をするものである。なお、バイアス印加
膜１２として、ＣoＣr系合金又はＣoＣrＰt系合金など
の永久磁石膜を使用することもできる。バイアス印加膜
１２は、ＳＶ層１１に隣接して、左右に一対配置してい
る。また、バイアス印加膜１２は、ＮiＦe系の合金膜
と、ＦeＭn系合金やＮiＭn系合金、ＣrＭn系合金、Ｎi
Ｏのような反強磁性体膜とを積層させたものに置き換え
ても同様の効果を得ることができる。

【００６５】本実施例では、バイアス印加膜１２の活用
が、できるだけ効果的であるように、バイアス印加膜１
２の高さをＳＶ層１１の高さに等しくした。バイアス印
加膜１２の磁化の方向１３は、右斜め上方向に向かせて
あり、ＭＲ幅方向とＭＲ膜高さ方向の二成分を持たせて
いる。また、バイアス印加膜１２は、ＳＶ層１１に電気
的に接合する一対の電極の役割も有している。

【００６６】なお、本実施例では、磁化の方向１３は、
右斜め上方向に向かせてあるが、この方向が、右斜め下
方向、左斜め上方向又は左斜め下方向であっても、右斜
め上方向の場合と同様の効果を得ることができる。

【００６７】本実施例では、バイアス印加膜１２が斜め
に着磁されているため、ＳＶ層１１はＭＲ膜幅方向に磁
区制御されるとともに、ＭＲ膜高さ方向のバイアス磁界
を受ける。したがって、前述の従来の３種の磁界に、上
述のバイアス磁界を加えた４種の磁界のバランスで、Ｍ
Ｒ高さ方向のバイアス磁界の決定を可能にしている。し
たがって、バイアス磁界の最適化が簡単になり、再生信
号を高くすることができ、高記録密度に適した磁気記録
再生装置を得ることができた。

【００６８】なお、本実施例のＳＶヘッドでは、ＳＶ層
１１は感磁部５にのみ存在する。第２実施例のＳＶヘッ
ドでは、ＳＶ層は感磁部の両側にも存在したため、隣接
トラックの信号などの雑音を若干、再生するので出力雑
音比が劣った。すなわち、本実施例の装置のほうが第２
実施例の装置に比べて、高記録密度に適している。

【００６９】本実施例におけるバイアス印加膜の着磁角
度に対するバイアス磁界の依存性を、図４に示す。着磁
角度が大きくなるにつれてバイアス磁界も大きくなる傾
向にあるが、バイアス磁界は、０エルステッドであるこ
とが望ましい。したがって、着磁角度の最適値は５５度
付近となる。このように、バイアス印加膜の着磁角度を
変えることによって、バイアス磁界の最適化を図ること
が可能となる。

【００７０】本発明の第４実施例を、図５を用いて説明
する。本実施例もＳＶヘッドを実施の対象にしており、
図５は、本実施例のＳＶヘッドの斜視図である。

【００７１】自由層膜７、固定層膜８及び非磁性導体膜
９からなるＳＶ層１１、並びに交換膜１０の構成材料及
び機能については、第２実施例及び第３実施例の各場合
と同じであり、それらの詳細は、第２実施例で説明し
た。また、バイアス印加膜１２の構成材料及び機能につ
いては、第３実施例の場合と同じである。

【００７２】本実施例は、第３実施例のように構成され
たＳＶヘッドおいて、バイアス印加膜１２と同じ膜から
なるバイアス印加膜１４をＳＶ層１１に積層させた場合
である。

【００７３】バイアス印加膜１４は、第３実施例で説明
したバイアス印加膜１２のように、ＮiＦe系の合金膜
と、ＦeＭn系合金やＮiＭn系合金、ＣrＭn系合金、Ｎi
Ｏのような反強磁性体膜とを積層させたものに置き換え
ても同様の効果を得ることができる。また、また、バイ
アス印加膜１２とバイアス印加膜１４とが同一材料でな
くとも、同様の効果を得ることができる。

【００７４】本実施例では、バイアス印加膜１２及びバ
イアス印加膜１４の活用が、できるだけ効果的であるよ
うに、それらの高さを、いずれもＳＶ層１１の高さに等
しくした。すなわち、バイアス印加膜の高さをＭＲ膜の
高さとほぼ等しくすることによって、より大きいバイア
ス磁界がＭＲ膜に印加できるようにした。

【００７５】更に、バイアス印加膜１２の磁区制御効果
を損なわないため、バイアス印加膜１４の幅を、ＳＶ層
１１の幅の３倍程度にした。バイアス印加膜１２及びバ
イアス印加膜１４の磁化の方向は、本実施例では右斜め
上方向に向かせてあり、ＭＲ膜幅方向とＭＲ膜高さ方向
の二成分を持たせている。また、バイアス印加膜１２
は、ＳＶ層１１に電気的に接合する一対の電極の役割も
有している。

【００７６】本実施例では、バイアス印加膜１２が斜め
方向に着磁されているため、ＳＶ層１１はＭＲ膜幅方向
に磁区制御されるとともに、ＭＲ膜高さ方向のバイアス
磁界を受ける。また、バイアス印加膜１４も斜めに着磁
されているため、それらのバイアス磁界の合成により、
ＳＶ層１１は、より大きなＭＲ膜高さ方向のバイアス磁
界を受ける。したがって、バイアス磁界を比較的広い範
囲で変化させることができる。そのため、バイアス磁界
の最適化が、第３実施例の方法で困難な場合には、製造
工程が多くなる欠点はあるが、本実施例の方法を適用し
てバイアス磁界の最適化を図ることができる。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、バイアス印加膜におけ
る磁化の方向、又は磁気的な異方性の方向が、ＭＲ膜幅
方向とＭＲ膜高さ方向の二成分を持つように斜め方向に
着磁することにより、ＭＲ膜幅方向のバイアス印加によ
る磁区制御と、ＭＲ高さ方向のバイアス適正化とを同時
に行うことができる。この結果、製造しやすく出力の高
いＭＲヘッドを備えた、高記録密度に適した磁気記録再
生装置を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のＡＭＲヘッドの斜視図で
ある。

【図２】本発明の第２実施例のＳＶヘッドの斜視図であ
る。

【図３】本発明の第３実施例のＳＶヘッドの斜視図であ
る。

【図４】図３のＳＶヘッドにおけるバイアス磁界とバイ
アス印加膜の着磁角度との関係線図である。

【図５】本発明第４実施例のＳＶヘッドの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…ＭＲ膜、２…ＭＲ膜高さ方向のバイアス印加膜、３
…非磁性導体のスペーサ、４…バイアス印加膜、５…感
磁部、６…磁気的な異方性の方向、７…自由層膜、８…
固定層膜、９…非磁性導体膜、１０…交換膜、１１…Ｓ
Ｖ層、１２、１４…バイアス印加膜、１３…磁化の方
向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相原誠東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号を磁気的に記録する記録媒体と、前
記記録媒体から漏洩する磁界の変化を再生信号に変換す
る磁気ヘッドとを備え、前記磁気ヘッドが、所定の大き
さにパターンニングされた単層膜又は多層膜からなる磁
気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に電気的に接合す
る一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜を前記磁気抵抗効
果膜の幅方向に磁区制御するバイアス印加膜とを、少な
くとも有している磁気抵抗効果型ヘッドである磁気記録
再生装置において、前記バイアス印加膜における磁化の
方向、又は磁気的な異方性の方向が、前記磁気抵抗効果
膜の幅方向と、この幅方向に直交する前記磁気抵抗効果
膜の高さ方向との二成分を有するように、前記バイアス
印加膜に斜め方向に着磁していることを特徴とする磁気
記録再生装置。
【請求項２】前記磁気抵抗効果膜が、前記磁気抵抗効
果膜に流れる電流の方向と、前記磁気抵抗効果膜の磁化
方向とのなす角度によって抵抗が変化する異方性磁気抵
抗効果膜であり、前記バイアス印加膜が反強磁性体膜か
らなり、このバイアス印加膜を、前記磁気抵抗効果膜の
左右両端部に一対、及び前記磁気抵抗効果膜の上又は下
に、それぞれ積層して配置している請求項１記載の磁気
記録再生装置。
【請求項３】前記磁気抵抗効果膜において、一対の前
記バイアス印加膜によって仕切られて形成されている感
磁部の幅が、２μｍ未満である請求項２記載の磁気記録
再生装置。
【請求項４】前記磁気抵抗効果膜が、自由層膜／非磁
性導体膜／固定層膜という構成を少なくとも一つは有
し、前記自由層膜と前記固定層膜は強磁性体膜からな
り、前記固定層膜の磁化方向は固定され、前記自由層膜
の磁化方向は磁界に対して回転し、前記自由層膜と前記
固定層膜との各磁化方向のなす角度により抵抗が変化す
る多層膜であり、前記バイアス印加膜が反強磁性体膜か
らなり、このバイアス印加膜を前記自由層膜の左右両端
部に一対、前記自由層膜の上又は下に積層して配置して
いる請求項１記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】前記磁気抵抗効果膜が、自由層膜／非磁
性導体膜／固定層膜という構成を少なくとも一つは有
し、前記自由層膜と前記固定層膜は強磁性体膜からな
り、前記固定層膜の磁化方向は固定され、前記自由層膜
の磁化方向は磁界に対して回転し、前記自由層膜と前記
固定層膜との各磁化方向のなす角度により抵抗が変化す
る多層膜であり、前記バイアス印加膜が永久磁石膜、又
は反強磁性体膜と強磁性体膜との積層膜からなり、この
バイアス印加膜を前記磁気抵抗効果膜に隣接するよう
に、左右に一対配置している請求項１記載の磁気記録再
生装置。
【請求項６】前記バイアス印加膜の高さが、前記磁気
抵抗効果膜とほぼ同一の高さを有している請求項５記載
の磁気記録再生装置。
【請求項７】前記バイアス印加膜における前記磁気抵
抗効果膜に最も近接している個所の高さが、前記磁気抵
抗効果膜とほぼ同一の高さを有している請求項５記載の
磁気記録再生装置。
【請求項８】前記バイアス印加膜における磁化の方
向、又は磁気的な異方性の方向が、前記磁気抵抗効果膜
の幅方向に対して、下記の式を満たすθ度、又はθ＋９
０度、θ＋１８０度、若しくはθ＋２７０度である請求
項４又は５記載の磁気記録再生装置。【数１】 θ＝arctan(Ｌ/ｈ・α・β)………………………………………(１) ここに、βは、【数２】 β＝(Ｂs₂・ｔ₂)/(Ｂs₁・ｔ₁)……………………………………(２) ただし、Ｌは左右に一対配置している前記バイアス印加
膜の間隔、ｈは前記磁気抵抗効果膜の高さ、αは磁界に
及ぼす形状因子であり、１≦α≦３である。また、Ｂ
s₁、ｔ₁は前記自由層膜の飽和磁束密度、膜厚を、ま
た、Ｂs₂、ｔ₂は前記固定層膜の飽和磁束密度、膜厚を
それぞれ示す。
【請求項９】前記磁気抵抗効果膜が、前記固定層膜／
前記非磁性導体膜／前記自由層膜／前記非磁性導体膜／
前記固定層膜という構成を有する請求項４又は請求項５
記載の磁気記録再生装置。
【請求項１０】信号を磁気的に記録する記録媒体と、
前記記録媒体から漏洩する磁界の変化を再生信号に変換
する磁気ヘッドとを備え、前記磁気ヘッドが、所定の大
きさにパターンニングされた単層膜又は多層膜からなる
磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に電気的に接合
する一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜を前記磁気抵抗
効果膜の幅方向に磁区制御するバイアス印加膜とを、少
なくとも有している磁気抵抗効果型ヘッドである磁気記
録再生装置において、前記磁気抵抗効果膜が、自由層膜
／非磁性導体膜／固定層膜という構成を少なくとも一つ
は有し、前記自由層膜と前記固定層膜は強磁性体膜から
なり、前記固定層膜の磁化方向は固定され、前記自由層
膜の磁化方向は磁界に対して回転し、前記自由層膜と前
記固定層膜との各磁化方向のなす角度により抵抗が変化
する多層膜であり、永久磁石膜、又は反強磁性体膜と強
磁性体膜との積層膜からなり、前記磁気抵抗効果膜に隣
接するように、左右に一対配置しているバイアス印加膜
である第１のバイアス印加膜と、永久磁石膜、又は反強
磁性体膜と強磁性体膜との積層膜からなり、磁化方向、
又は磁気的な異方性の方向が、少なくとも前記磁気抵抗
効果膜の高さ方向成分を持ち、前記磁気抵抗効果膜の上
又は下に積層して配置しているバイアス印加膜である第
２のバイアス印加膜とを有することを特徴とする磁気記
録再生装置。
【請求項１１】前記第２のバイアス印加膜の高さを、
前記磁気抵抗効果膜の高さにほぼ等しくし、前記第２の
バイアス印加膜の幅を、前記磁気抵抗効果膜の幅の約２
倍以上に広くしている請求項１０記載の磁気記録再生装
置。
【請求項１２】前記第１のバイアス印加膜における前
記磁気抵抗効果膜に最も近接している部分の高さを、前
記磁気抵抗効果膜の高さにほぼ等しくしている請求項１
０記載の磁気記録再生装置。