JPH09185813A - 磁束誘導式の対型磁気抵抗ヘッド組立体 - Google Patents

磁束誘導式の対型磁気抵抗ヘッド組立体

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JPH09185813A
JPH09185813A JP30324996A JP30324996A JPH09185813A JP H09185813 A JPH09185813 A JP H09185813A JP 30324996 A JP30324996 A JP 30324996A JP 30324996 A JP30324996 A JP 30324996A JP H09185813 A JPH09185813 A JP H09185813A
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Neil Smith
スミス ニール
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 対型磁気抵抗ヘッドの使用時における電気短
絡の発生および磁気抵抗フィルムの長期腐食を防止した
対型磁気抵抗ヘッドの提供が必要である。 【解決手段】 磁気抵抗ヘッド組立体であって、第1お
よび第2磁気抵抗素子30、32ならびに両磁気抵抗素
子間に配置される第1電気絶縁スペーサ34を備える対
型磁気抵抗ヘッドと、高透磁性材料よりなる磁束誘導部
材であって、磁性媒体に非常に近く配置される第1端
と、第1端および磁性媒体から間隔を置かれる第2端と
を有する磁束誘導部材38、40と、磁束誘導部材の第
2端と対型磁気抵抗ヘッドとの間に配置される第2電気
絶縁スペーサ36と、を具備し、対型磁気抵抗ヘッドは
磁性媒体から間隔を置かれ、また磁束誘導部材は磁束を
磁性媒体から対型磁気抵抗ヘッドに導き、磁気抵抗ヘッ
ドを通過させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くは、磁界を感
知するためのヘッドに関し、特に、ヘッド媒体インタフ
ェースより間隔を置いて配置され、また高透磁性磁束誘
導部材を有する対型磁気抵抗素子(PMR)ヘッドに関
する。高透磁性磁束誘導部材は磁束をヘッド媒体境界面
から対型磁気抵抗素子ヘッドに導き対型磁気抵抗素子ヘ
ッドを通過させる。
【0002】
【従来の技術】図1および図2に示すように、従来の対
型磁気抵抗素子(PMR)ヘッド(たとえば、米国特許
第3,860,965号に開示)は、整合された(マッ
チングのとられた)対の磁気抵抗(MR)素子10、1
2(たとえばNiFe)を備え、磁気抵抗素子10、1
2は、基板13上に互いに隣接して並んで形成され、薄
い絶縁ギャップスペーサ材14によって分離される。P
MRヘッドは磁性媒体15と連係する。各MR素子1
0、12の一端を、他方の素子に電気的に短絡させ(図
2)、3個の端子を有するデバイスを形成することがで
きる。この3端子デバイスにおいては、ひとつの端子1
6は両方のMR素子10、12に共通であり、他の二つ
の端子18、20は素子10、12の他端にあり電流I
/2を供給される。このPMRセンサの場合は、センス
電流は素子10、12中を平行に、共通端子16に向か
って、または共通端子16から流れる。このようなPM
Rセンサは自己バイアスされ、それは各MR素子10、
12中の電流から生じる磁界が他方の素子に横のバイア
スをかける磁界を提供するためである。電界は、大きさ
が等しく方向が反対であるので、磁気バイアスの極性は
二つのMR素子10、12では反対である。したがっ
て、コモンモード(均一)信号界に応じて、これらの抵
抗は反対に変化する。PMRセンサの二つの非接続端子
18、20における電圧が、差分として感知されると、
素子10、12の温度の変動に起因する個々の電圧変化
が差分検出によって相殺される。(二つのMR素子1
0、12はこのように互いに極めて近接しているので、
温度もほとんど等しいはずである。)このような温度変
動は、非接触記録アプリケーション(たとえば、テー
プ、カードの少なくとも一方の読み取り装置ヘッド)に
おいて特に大きい。この温度変動は、断続的なヘッドと
媒体との接触から発生する不連続なMR素子から媒体へ
の熱流、および媒体吸引物がヘッド表面を擦ることによ
り生じる摩擦熱に由来する。また、偶数次の非線形ひず
み信号も、各素子10、12について大きさおよび極性
が等しいので、差分検出方式を使用する場合は相殺され
る。したがって、自己バイアスされるだけでなく、PM
Rヘッドは、ただひとつの磁界検出に対してただひとつ
のMR素子を使用するMR素子ヘッドに比較して、熱誘
導ノイズが大幅に減少されるので、より大きい線形ダイ
ナミックレンジを有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、PMRヘッド
が機能するためには、二つのMR素子が、共通端子から
離れたMR素子のトラック幅に沿っていずれの箇所にお
いても互いに電気的に絶縁されて保持されることが必要
である。非接触記録アプリケーション(たとえば、テー
プヘッド)の場合、PMRヘッドと媒体との摩擦によっ
て、比較的柔軟な磁気抵抗材料(たとえば、NiFe)
のスミヤリングが薄い絶縁ギャップの全域で発生し、P
MR全域に短絡回路が生成し、このような差分検出装置
が機能不能となる。同様に、ヘッド−媒体境界面におけ
る水分、異物、電気化学的過程のいずれかひとつによっ
て、PMRの作動中のトラック幅の全域または一部に最
後には電気短絡が形成される。また、PMRの物理端を
ヘッド−媒体境界面において外部環境に曝すと、PMR
ヘッドを構成する非常に薄い磁気抵抗フィルムの長期腐
食の可能性の危険を冒すことになる。したがって、公知
の対型磁気抵抗素子ヘッドに関するこれらの問題を解決
する必要がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によって、先行技
術のPMRヘッドに関する前述の問題が解決される。本
発明のひとつの実施態様によって、ヘッド−磁性媒体境
界面から間隔を置いて配置され、またいかなるときでも
外部環境に曝露されないように絶縁材料被膜で取り囲ん
で不活性化されるPMRヘッドが提供される。過剰の間
隔損失および間隔を置いて配置されるPMR素子ヘッド
の線形再生解像度の劣化を防止するために、高透磁性磁
束誘導部材を使用して磁束をヘッド−媒体境界面からP
MRに導き、次いでPMRを通過させる。PMRヘッド
の利点は、線形性の増大および熱誘導ノイズの排除を含
めて、本発明に基づく磁束誘導式PMRヘッドよって完
全に実現される。
【0005】
【発明の実施の形態】図5および図6に、本発明による
一実施形態を示す。図に示すように、PMRヘッド28
は、絶縁スペーサ34で分離されるMR素子30および
32を備える。MR素子32は、絶縁スペーサ36によ
って、高透磁性磁束誘導部材38および40から分離さ
れる。組立体全体が、非磁性基板42上に形成される。
不活性化層43は、全構成素子を被覆し、外部環境から
保護する。したがって、水分および腐食に起因するフィ
ルムMR素子30、32の劣化が防止される。PMRヘ
ッド28は、磁性媒体15から間隔hだけ間隔を置いて
配置される。MR素子30、32の厚さはt、高さはL
である。スペーサ34は厚さgであり、また素子32と
磁束誘導部材38、40との間のスペーサ36の厚さは
Gである。磁束誘導部材38、40の厚さはTである。
PMR28は、間隔dだけ磁束誘導部材38、40と部
分的に重なり合う。
【0006】G>gおよびd≦(BSGt/4Hk1/2
(前式において、BSはMR素子30、32の飽和磁束
密度、Hkは誘導一軸異方性フィールドである)の場合
は、磁束誘導式PMRのバイアス磁化分布は、従来のP
MRのバイアス磁化分布から、有意に摂動されない。こ
れに反して、d≧(BSGt/4Hk1/2が成立する場
合は、磁束誘導部材38、40とPMR28との間でか
なり良好な磁束結合が確実になり、ヘッド効率が維持さ
れる。したがって、簡単な基準G>gおよびd=(BS
Gt/4Hk1/2がPMR−磁束誘導部材ギャップG、
および部分的重なり合い長さdに対する合理的なデザイ
ンルールである。ギャップ間隔Gおよびgの値は、通
常、制約内で実用的な限り小さく選択する必要があり、
その場合の制約条件は組立工程によってMR素子30、
32間およびPMR28と磁束誘導部材38、40との
間の電気絶縁維持が確実に維持されることである。ま
た、磁束誘導部材38、40によるPMRの過剰な磁束
分路を避けるために、d/L≦1/4となるように、重
なり合いの長さdを制約することが通常は最善である。
最後に、磁束誘導部材38、40の全体の磁気厚さTは
(特に、下側磁束誘導部材38の場合は)、Tが再生を
希望する最小記録波長の2分の1以下であるように選択
する必要がある。
【0007】図7に示すように、磁束誘導部材38、4
0に由来するバルクハウゼンノイズの可能性を減少また
は排除するために、磁束誘導部材を非常に薄い非磁性層
52によって分離される複数の磁性材料層50より構成
される積層フィルムとして配置することができる。
【0008】図3および図4に、PMR28に関する二
つの基本的検出機構の簡略化した電気回路図を示す。図
3においては、MR素子30、32は電源60、62を
有する整合された電源回路中にあり、これらの電源によ
って電流I/2がMR素子30、32にそれぞれ供給さ
れる。素子30、32の一端は接地66に接続され、一
方、素子30、32の他端は出力端子Vout64に接続
される。MR素子30、32が完全に整合されている場
合は、この回路は(原理的に)熱誘導ノイズおよび偶数
次の非線形ひずみ(MR素子の磁気飽和が全くないと仮
定して)を完全に相殺できる。
【0009】図4においては、MR素子30、32は、
整合された抵抗70、72を含むブリッジ回路中にあ
る。ブリッジ回路は、直流電源(Vs)74および接地
78に接続される。ブリッジ回路の出力Voutは端子7
6である。この回路は、一次までの抵抗変化ΔR/Rを
相殺できる。しかし、変化が小さくΔR/R<2%であ
り、実際の装置では不可避な不整合である場合は、全部
でないとしても、ほとんどすべてのアプリケーションに
関して、ブリッジ検出は十分可能である。
【0010】図5および図6に示す本発明の実施形態
は、低ないし中記録密度(たとえば、≦10kFCI)
に関係する非接触アプリケーションに対して最も良く適
用できる。この実施形態は、低モーメント磁性媒体に特
に適合し、それはMR再生ヘッドの高固有感度(ヘッド
媒体速度と無関係な)およびPMRの設計に固有の前記
の熱誘導ノイズに対する感度欠如のためである。前記の
設計基準を組立に実際に有用な結合構造に適合させるた
めに、PMRの高さLは、大体においてL≧4Δの条件
を満足することとなり、この場合Δ=(BSgt/4
k1/2である。下側磁束誘導部材の喉部の高さhは、
ヘッドの寿命(磨損を考慮して)、または所定のゼロで
ない喉部の高さの実現のための組立公差に関するヘッド
の性能および製作の両面の強靭性のいずれかによって決
定される。本発明による磁束誘導式PMRヘッドの直線
解像度は、磁性媒体中のただ1個の記録磁気移行(ビッ
ト)に由来する再生信号のパルス幅によって測定され、
主として、h+Lの合計値によって制約される。すなわ
ち、h+Lが減少するほど、直線解像度が増加する。僅
かではあるが、解像度は上側磁束誘導部材の高さが増大
するほど低下し、上側磁束誘導部材もヘッドの再生感度
の増加において下側磁束誘導部材より小さいが類似の役
割を果たす。したがって、再生感度を過度に損なうこと
なく、直線解像度を増加させるために、上側磁束誘導部
材40を除去して、図5および6に示す本発明の実施形
態の代案とすることができる。
【0011】
【発明の効果】本発明によって、磁気抵抗材料のスミヤ
リング発生による短絡回路形成、ヘッド−媒体境界面に
おける水分、異物、電気化学的過程による電気短絡回路
の形成、および外部環境による磁気抵抗フィルムの長期
腐食の問題を解決したPMRヘッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のPMRヘッドの部分側面図である。
【図2】 従来のPMRヘッドの部分正面図である。
【図3】 従来のPMRヘッドの検出機構の概略図であ
る。
【図4】 従来のPMRヘッドの検出機構の概略図であ
る。
【図5】 本発明による一実施形態の部分側面図であ
る。
【図6】 本発明による一実施形態の部分正面図であ
る。
【図7】 本発明による磁束誘導部材の構造を示す部分
斜視図である。
【符号の説明】
10,12,30,32 磁気抵抗素子(MR)、13
基板、14 絶縁ギャップスペーサ、15 磁性媒
体、16 MR共通端子、18,20 MR端子、28
対型磁気抵抗素子(PMR)、34,36 絶縁スペ
ーサ、38,40高透磁性磁束誘導部材、42 非磁性
基板、43 不活性化層、50 磁性材料層、52 非
磁性層、60,62 電源、64,76 出力端子、6
6,78接地、70,72 抵抗、74 直流電源。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気抵抗ヘッド組立体であって、 第1および第2磁気抵抗素子を備え、これら両素子間に
    第1電気絶縁スペーサが配置される構造を有する対型磁
    気抵抗ヘッドと、 高透磁性材料よりなる磁束誘導部材であって、磁性媒体
    に非常に近く配置される第1端と、その第1端から間隔
    を置かれる第2端と、前記磁性媒体とを有する磁束誘導
    部材と、 磁気誘導部材の第2端と対型磁気抵抗ヘッドとの間に配
    置される第2電気絶縁スペーサと、 を具備し、 前記対型磁気抵抗ヘッドは前記磁性媒体から間隔を置か
    れ、前記磁束誘導部材は磁束を前記磁性媒体から前記対
    型磁気抵抗ヘッドに導き、前記対型磁気抵抗ヘッドを通
    過させることを特徴とする磁気抵抗ヘッド組立体。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の磁気抵抗ヘッド組立体
    であって、高透磁性材料よりなるもう一つの磁束誘導部
    材を備え、この磁束誘導部材は前記磁束誘導部材と一直
    線上に並べられ前記磁束誘導部材から間隔を置かれ、ま
    た前記第2スペーサによって前記対型磁気抵抗ヘッドか
    ら分離されることを特徴とする磁気抵抗ヘッド組立体。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の磁気抵抗ヘッド組立体
    であって、前記磁気誘導部材が磁性材料よりなる複数の
    代替層と非磁性材料よりなる複数の代替層とを備え、前
    記磁束誘導部材のバルクハウゼンノイズを最小化するこ
    とを特徴とする磁気抵抗ヘッド組立体。
JP30324996A 1995-11-29 1996-11-14 磁束誘導式の対型磁気抵抗ヘッド組立体 Pending JPH09185813A (ja)

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