JPH09251622A - 磁気ヘッド - Google Patents

磁気ヘッド

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JPH09251622A
JPH09251622A JP8060969A JP6096996A JPH09251622A JP H09251622 A JPH09251622 A JP H09251622A JP 8060969 A JP8060969 A JP 8060969A JP 6096996 A JP6096996 A JP 6096996A JP H09251622 A JPH09251622 A JP H09251622A
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JP
Japan
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magnetic
soft magnetic
film
magnetoresistive effect
magnetic film
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JP8060969A
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Tomoki Funayama
知己 船山
Tadahiko Kobayashi
忠彦 小林
Hiromi Sakata
浩実 坂田
Koichi Tateyama
公一 館山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩耗による磁気抵抗効果素子の寿命の低下を
避けつつ、再生感度の低下を防止できる磁気ヘッドを提
供する。 【解決手段】 基板(21)上に、2個の磁気抵抗効果
素子(23)とこれらの磁気抵抗素子(23)の端部を
互いに結合する軟磁性膜(22)とを単一の磁気回路を
構成するように直列に配置し、媒体対向面側に磁気ギャ
ップを設けた磁気ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
に用いられる磁気ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ハードディスクドライブなどにお
ける磁気記録の高密度化に伴って、磁気抵抗効果素子か
らなる再生ヘッドが採用されるようになってきている。
この磁気抵抗効果素子に関しては、スピン依存散乱に起
因する巨大磁気抵抗効果が見い出され、例えばスピンバ
ルブ膜や人工格子膜を適用する試みがなされている。ま
た、ヘッド全体の小型化を目的として、磁気抵抗効果素
子からなる再生ヘッドと誘導型磁気素子からなる記録ヘ
ッドとを組み合わせた記録再生一体型磁気ヘッドの開発
も進められている。
【0003】これらの磁気ヘッドにおいて、さらに高密
度化に対応するためには、記録媒体からの浮上量をでき
る限り小さくし、望ましくは磁気ヘッドを記録媒体と接
触させて動作させることが要求される。しかし、磁気ヘ
ッドを構成する磁気抵抗効果素子が記録媒体と接触する
と、摩耗により素子の寿命は極端に短くなることが予想
される。このため、磁気抵抗効果素子は記録媒体に直接
接触することがないように媒体対向面から後退させ、記
録媒体の磁束を吸い上げるヨークを介して動作させるこ
とが望ましい。しかし、この場合には再生感度の低下が
問題となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、摩耗による
磁気抵抗効果素子の寿命の低下を避けつつ、再生感度の
低下を防止できる磁気ヘッドを提供することを目的とす
る。また、摩耗による素子寿命の低下を避け、再生感度
の低下を防止できるともに、再生ヘッドと記録ヘッドと
の一体化によりヘッド全体を小型化できる磁気ヘッドを
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気ヘッドは、
基板上に、磁気抵抗効果素子と軟磁性膜とを単一の磁気
回路を構成するように配置し、この磁気回路に設けた磁
気ギャップより媒体からの磁束を磁気抵抗効果素子に導
入することを特徴とするものである。
【0006】本発明の他の磁気ヘッドは、基板上に、2
個以上の磁気抵抗効果素子と該2個以上の磁気抵抗素子
の端部を互いに結合する軟磁性膜とを単一の磁気回路を
構成するように直列に配置し、この軟磁性膜に設けた磁
気ギャップより媒体からの磁束を軟磁性膜を介して磁気
抵抗効果素子に導入することを特徴とするものである。
【0007】本発明においては、軟磁性膜の周囲に記録
コイルを設け、軟磁性膜を記録磁極および再生ヨークと
して兼用するようにした記録再生一体型磁気ヘッドを構
成してもよい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の磁気ヘッドでは、基板上
に、1個または2個以上の磁気抵抗効果素子と軟磁性膜
(再生ヨーク)とを単一の磁気回路を構成するように配
置し、この磁気回路(特に媒体対向面側にある軟磁性
膜)に設けた磁気ギャップより媒体からの磁束を(好ま
しくは軟磁性膜を介して)磁気抵抗効果素子に導入する
ことを特徴としている。このような配置を採用すれば、
並列な複数の磁気回路が構成されるように磁気抵抗効果
素子および軟磁性膜を配置した場合と比較して、磁気的
なロスが少なく、感度が低下するのを防止できる。ま
た、軟磁性膜の周囲に記録コイルを設け、軟磁性膜を記
録磁極および再生ヨークとして兼用するようにして記録
再生一体型磁気ヘッドを構成すれば、ヘッド全体を小型
化することができる。
【0009】本発明において用いられる磁気抵抗効果素
子は、異方性磁気抵抗効果を利用するものでも、スピン
依存散乱による磁気抵抗効果を利用するものでもよい
が、再生感度の点からは、より磁気抵抗効果の大きい後
者のものが好ましい。磁気抵抗効果素子は分離して形成
された軟磁性膜(再生ヨーク)をまたぐように配置して
もよく、軟磁性膜の上、下または上下両側に積層するよ
うに配置してもよい。この軟磁性膜の膜厚はトラック幅
と一致するように形成する。媒体対向面側において、軟
磁性膜間または複数の磁気抵抗効果素子間に間隙を設け
て磁気ギャップとする。また、磁気抵抗効果素子の両端
に電極取り出し用のリードを形成する。複数の磁気抵抗
効果素子を設ける場合には、リードは複数の磁気抵抗効
果素子が直列に接続されるように引き回される。
【0010】上述したように軟磁性膜と磁気抵抗効果素
子とを積層する場合、磁気抵抗効果素子から軟磁性膜へ
の電流の漏洩を防ぐ目的で、両者の接触面に絶縁膜を設
けてもよい。ただし、この絶縁膜が非磁性体であるかま
たは良好な軟磁性特性を持たない場合には、膜厚が厚い
と再生感度の低下を招くことから、絶縁膜の膜厚は1μ
m以下であることが望ましい。
【0011】一方、軟磁性膜と磁気抵抗効果素子とを積
層する場合、両者を直接積層し、磁気抵抗効果素子を軟
磁性膜との交換結合力により動作させるようにしてもよ
い。この場合、磁気抵抗効果素子に流されるセンス電流
が媒体側へ漏洩するのを避けるために、媒体対向面側に
設けられた軟磁性膜に絶縁膜を介在させて電気回路を遮
断するか、軟磁性膜としてフェライトなどの絶縁膜を用
いることが望ましい。なお、媒体対向面から離れた位置
に形成された一部の軟磁性膜を磁気抵抗効果素子に流さ
れるセンス電流の電流経路として用いてもよい。この場
合、磁気抵抗効果素子に接続するリードを減らすことが
できるので、ヘッド全体の小型化に寄与する。
【0012】また、軟磁性膜と磁気抵抗効果素子とを積
層する場合、軟磁性膜の磁気抵抗効果素子が積層された
部分の断面積を他の部分の断面積よりも小さくすること
が好ましい。このような構成にすれば、トラック幅に関
係なく、磁界検知部である磁気抵抗効果素子に磁束を集
中させることができるので再生感度を向上することがで
きる。
【0013】本発明において、軟磁性膜を記録磁極およ
び再生ヨークとして兼用する場合、軟磁性膜を多層構造
としてもよい。具体的には、磁気抵抗効果素子と接する
部分に良好な軟磁性を有し再生感度を向上でき、かつ高
抵抗を有しセンス電流漏洩の少ない材料(例えばCoZ
rNbなどのアモルファス材料)を用い、磁気抵抗効果
素子と接しない部分に高飽和磁束密度を有し良好な記録
特性を示す材料(例えばFeZrNなど)を用いて、2
層または3層以上の多層構造にすることができる。この
ような構成を採用すれば、記録・再生のいずれも効率よ
く行うことができる。また、このような多層構造を採用
した場合に、高飽和磁束密度材料に形成されるギャップ
すなわち記録ギャップを、高抵抗軟磁性材料に形成され
るギャップすなわち再生ギャップに比べて大きくすれ
ば、再生時に磁束の短絡を防ぐことができ、再生感度を
向上させることができる。さらに、本発明においては、
クロストーク低減およびオフトラックプロファイル改善
のために、磁気ギャップを挟んで上下に磁気シールドを
設けてもよい。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、以下の実施例では、特にことわらない限
り、軟磁性膜としてはCoZrNb、磁気抵抗効果素子
としてはCo90Fe10/Cu/Co90Fe10/FeMn
積層膜を短冊状に切り出したものを用いている。
【0015】実施例1 図1は本実施例における平面型再生磁気ヘッドの平面図
である。図1において、基板11上には、媒体対向面
(図1の下側)から離れた位置に長方形をなす軟磁性膜
(再生ヨーク)12が媒体対向面に平行に形成されてい
る。また、長方形をなす2つの磁気抵抗効果素子13が
媒体対向面に直交するように、かつそれぞれ一端部が軟
磁性膜12の一端部上に重なって形成されている。磁気
抵抗効果素子13の他端部から媒体対向面までの間には
アルミナなどからなる保護膜14が設けられている。こ
れらの軟磁性膜12および磁気抵抗効果素子13は全体
でコの字形をなして1つの磁気回路を構成し、媒体対向
面側における2つの磁気抵抗効果素子13の間隙が磁気
ギャップとなる。2つの磁気抵抗効果素子13の両端に
はそれぞれ電極取り出し用のリード15が接続されてい
る。図示を省略しているが、これらのリード15は磁気
抵抗効果素子13が直列に接続されるように引き回され
ている。
【0016】この平面型再生磁気ヘッドでは、記録媒体
から吸い上げられた磁束が磁気抵抗効果素子13および
軟磁性膜12で構成される磁気回路を通過し、その結果
として磁気抵抗効果素子13の抵抗が変化するので、こ
れを再生信号として読み取ることができる。
【0017】実施例2 図2は本実施例における平面型再生磁気ヘッドの平面図
である。図2において、基板21上には、媒体対向面か
ら離れた位置および媒体対向面側に長方形をなす2つの
軟磁性膜22がそれぞれ媒体対向面に平行に形成されて
いる。このうち媒体対向面側の軟磁性膜22の中央部が
除去されて磁気ギャップをなしている。また、長方形を
なす2つの磁気抵抗効果素子23が媒体対向面に直交す
るように、かつそれぞれの両端部が媒体対向面から離れ
た位置および媒体対向面側の軟磁性膜22の一端部上に
重なって形成されている。これらの軟磁性膜22および
磁気抵抗効果素子23は全体でリング状をなして1つの
磁気回路を構成する。2つの磁気抵抗効果素子23の両
端にはそれぞれリード24が接続され、これらのリード
24は磁気抵抗効果素子23が直列に接続されるように
引き回されている。この平面型再生磁気ヘッドでも実施
例1と同様な原理で再生が行われる。
【0018】実施例3 図3は本実施例における平面型再生磁気ヘッドの平面図
である。図3において、基板31上には、リング状をな
す軟磁性膜32が形成され、媒体対向面側の中央部が除
去されて磁気ギャップをなしている。また、長方形をな
す1つの磁気抵抗効果素子33が媒体対向面に直交する
ように軟磁性膜33上に重なって形成されている。磁気
抵抗効果素子33の両端にはリード34が接続されてい
る。
【0019】この平面型再生磁気ヘッドでは、記録媒体
から吸い上げられた磁束が軟磁性膜32の磁化を回転さ
せ、さらに磁気抵抗効果素子33が積層されている部分
では軟磁性膜32と磁気抵抗効果素子33との交換結合
により磁気抵抗効果素子33の磁化を回転させ、その結
果として磁気抵抗効果素子33の抵抗が変化するので、
これを再生信号として読み取ることができる。
【0020】実施例4 図4は本実施例における平面型再生磁気ヘッドの平面図
である。図4において、基板41上には、媒体対向面か
ら離れた位置および媒体対向面側に長方形をなす2つの
軟磁性膜42がそれぞれ媒体対向面に平行に形成されて
いる。このうち媒体対向面側の軟磁性膜42の中央部が
除去されて磁気ギャップをなしている。また、長方形を
なす2つの磁気抵抗効果素子43が媒体対向面に直交す
るように、かつそれぞれの両端部が媒体対向面から離れ
た位置および媒体対向面側の軟磁性膜42の一端部上に
重なって形成されている。これらの軟磁性膜42および
磁気抵抗効果素子43は全体でリング状をなして1つの
磁気回路を構成する。2つの磁気抵抗効果素子43の媒
体対向面側の端部にはそれぞれリード44が接続されて
いる。したがって、媒体対向面から離れた位置の軟磁性
膜42が、磁気抵抗効果素子43のセンス電流の経路と
して用いられる。
【0021】この平面型再生磁気ヘッドでも実施例1と
同様な原理で再生が行われる。この構造では、軟磁性膜
32の一部をセンス電流の経路として用いるので構造が
簡単であり、2つの磁気抵抗効果素子間を互いに接続す
るリードを形成しないのでヘッド全体を小型化できる。
しかも、軟磁性膜32の一部にセンス電流が流れると、
その部分にバイアス磁界が加わるので磁気異方性を制御
して磁区の動きを抑制でき、磁気的な安定性を高めるこ
とができる。
【0022】実施例5 図5は本実施例における平面型記録再生一体型磁気ヘッ
ドの平面図、図6は側面図である。図5および図6にお
いて、基板51上には、リング状をなす軟磁性膜52が
形成され、媒体対向面側(図5の下側、図6の左側)の
中央部が除去されて磁気ギャップをなし、かつ媒体対向
面に直交する2個所の部分が除去されている。媒体対向
面から離れた位置にある軟磁性膜52にはCuからなる
記録コイル53が形成されている。また、軟磁性膜52
上に絶縁膜54を介して、除去された軟磁性膜52の媒
体対向面に直交する2個所の部分をまたぐようにそれぞ
れ長方形をなす2つの磁気抵抗効果素子55が形成され
ている。2つの磁気抵抗効果素子55の両端にはそれぞ
れリード56が接続され、これらのリード56は磁気抵
抗効果素子55が直列に接続されるように引き回されて
いる。
【0023】この磁気ヘッドでは軟磁性膜52は記録磁
極および再生ヨークを兼ねている。すなわち、記録コイ
ル53に電流を流すと、発生した磁束が軟磁性膜52お
よび磁気抵抗効果素子55を通って媒体対向面側に設け
られた磁気ギャップから記録媒体へ漏洩するので記録が
行われる。また、再生時には記録媒体から吸い上げられ
た磁束が軟磁性膜52および磁気抵抗効果素子55で構
成される磁気回路を通過し、その結果として磁気抵抗効
果素子55の抵抗が変化するので、これを再生信号とし
て読み取ることができる。
【0024】実施例6 図7は本実施例における平面型記録再生一体型磁気ヘッ
ドの平面図、図8は側面図である。図7および図8にお
いて、基板61上には、リード62、媒体対向面に直交
する2つの磁気抵抗効果素子63、絶縁膜64が順次形
成されている。また、絶縁膜64上を含む基板61上に
はリング状をなす軟磁性膜65が形成され、媒体対向面
側の中央部が除去されて磁気ギャップをなしている。媒
体対向面から離れた位置にある軟磁性膜65にはCuか
らなる記録コイル66が形成されている。この軟磁性膜
65の上述した磁気抵抗効果素子63の上方に対応する
2個所の部分に段差が設けられ、この段差部分に絶縁膜
64、磁気抵抗効果素子63が埋設され、さらに磁気抵
抗効果素子63の両端にはそれぞれリード62が接続さ
れている。リード62は磁気抵抗効果素子63が直列に
接続されるように引き回されている。
【0025】この磁気ヘッドでも、実施例5と同様な原
理で記録および再生を行うことができる。そして、再生
時に記録媒体から吸い上げられた磁束は、上下の磁気抵
抗効果素子63に挟まれて他の部分と比較して断面積が
小さい部分の軟磁性膜65で密度が上がるので、実施例
5の場合よりも再生信号を効率よく読み取ることができ
る。
【0026】実施例7 図9は本実施例における平面型記録再生一体型磁気ヘッ
ドの平面図、図10は側面図、図11は媒体対向側から
見た端面図である。図9〜図11において、基板71上
には、リード72、媒体対向面に直交する2つの磁気抵
抗効果素子73が順次形成されている。また、磁気抵抗
効果素子73上を含む基板71上にはリング状をなすよ
うに、高抵抗の軟磁性膜74、高飽和磁束密度の軟磁性
膜75、高抵抗の軟磁性膜74からなる3層構造(具体
的にはCoZrNb/FeZrN/CoZrNb)の軟
磁性膜が形成され、媒体対向面側の中央部が除去されて
磁気ギャップをなしている。なお、図11に示すよう
に、磁気ギャップは高飽和磁束密度の軟磁性膜75では
広く、高抵抗の軟磁性膜74では狭くなっている。この
3層構造の軟磁性膜の媒体対向面に近い一部が除去さ
れ、絶縁膜76が形成されている。このように絶縁膜7
6を設けることにより、磁気抵抗効果素子73に流され
るセンス電流の漏洩を避けることができる。媒体対向面
から離れた位置にある軟磁性膜にはCuからなる記録コ
イル77が形成されている。この軟磁性膜を構成する上
部の高抵抗軟磁性膜74の上述した磁気抵抗効果素子7
3の上方に対応する2個所の部分に段差が設けられ、こ
の段差部分に磁気抵抗効果素子73が埋設され、さらに
磁気抵抗効果素子73の両端にはそれぞれリード72が
接続されている。リード72は磁気抵抗効果素子73が
直列に接続されるように引き回されている。
【0027】この磁気ヘッドでは、記録コイル77に電
流を流すと、発生した磁束が3層構造の軟磁性膜および
磁気抵抗効果素子73を通って媒体対向面側に設けられ
た磁気ギャップから記録媒体へ漏洩するので記録が行わ
れる。この際、3層構造の軟磁性膜の中心部に高飽和磁
束密度の軟磁性膜(FeZrN)75を用いているの
で、記録効率が向上する。
【0028】また、再生時には記録媒体から吸い上げら
れた磁束が、3層構造の軟磁性膜のうち主に高抵抗軟磁
性膜(CoZrNb)74を通り、高抵抗軟磁性膜74
と磁気抵抗効果素子73との間の交換結合により磁気抵
抗効果素子73の磁化が回転して抵抗が変化するので、
これを再生信号として読み取ることができる。さらに、
主に記録動作を担う高飽和磁束密度の軟磁性膜(FeZ
rN)75の磁気ギャップが、主に再生動作を担う高抵
抗軟磁性膜(CoZrNb)74の磁気ギャップよりも
広くなっているので、自己録再時にギャップを通る磁束
の短絡経路が存在しにくくなる。このため、ロスが減少
して再生効率が向上する。
【0029】実施例8 図12は本実施例における平面型記録再生一体型磁気ヘ
ッドの平面図、図13は側面図である。図12および図
13において、基板81上には、リング状をなすよう
に、高飽和磁束密度の軟磁性膜82および高抵抗の軟磁
性膜83からなる2層構造(具体的にはFeZrN/C
oZrNb)の軟磁性膜が形成され、媒体対向面側の中
央部が除去されて磁気ギャップをなしている。この2層
構造の軟磁性膜の媒体対向面に近い一部が除去され、絶
縁膜84が形成されている。媒体対向面から離れた位置
にある軟磁性膜にはCuからなる記録コイル85が形成
されている。この軟磁性膜を構成する上部の高抵抗軟磁
性膜83の媒体対向面に直交する2個所の部分に段差が
設けられ、この段差部分に磁気抵抗効果素子86が埋設
され、さらに磁気抵抗効果素子86の媒体対向面側の一
端部にはそれぞれリード87が接続されている。
【0030】この構造では、媒体対向面から離れた位置
の軟磁性膜をセンス電流の経路として用いるので構造が
簡単であり、2つの磁気抵抗効果素子間を互いに接続す
るリードを形成しないのでヘッド全体を小型化できる。
しかも、軟磁性膜の一部にセンス電流が流れると、その
部分にバイアス磁界が加わるので磁気異方性を制御して
磁区の動きを抑制でき、磁気的な安定性を高めることが
できる。
【0031】この磁気ヘッドでは、記録コイル85に電
流を流すと、発生した磁束が2層構造の軟磁性膜および
磁気抵抗効果素子86を通って媒体対向面側に設けられ
た磁気ギャップから記録媒体へ漏洩するので記録が行わ
れる。この際、2層構造の軟磁性膜の下部に高飽和磁束
密度の軟磁性膜(FeZrN)82を用いているので、
記録効率が向上する。また、再生時には記録媒体から吸
い上げられた磁束が、2層構造の軟磁性膜のうち主に高
抵抗軟磁性膜(CoZrNb)83を通り、高抵抗軟磁
性膜83と磁気抵抗効果素子86との間の交換結合によ
り磁気抵抗効果素子86の磁化が回転して抵抗が変化す
るので、これを再生信号として読み取ることができる。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、摩
耗による磁気抵抗効果素子の寿命の低下を避けつつ、再
生感度の低下を防止でき、さらに必要に応じて再生ヘッ
ドと記録ヘッドとの一体化によりヘッド全体を小型化で
きる磁気ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における磁気ヘッドの平面
図。
【図2】本発明の実施例2における磁気ヘッドの平面
図。
【図3】本発明の実施例3における磁気ヘッドの平面
図。
【図4】本発明の実施例4における磁気ヘッドの平面
図。
【図5】本発明の実施例5における磁気ヘッドの側面
図。
【図6】本発明の実施例5における磁気ヘッドの平面
図。
【図7】本発明の実施例6における磁気ヘッドの側面
図。
【図8】本発明の実施例6における磁気ヘッドの平面
図。
【図9】本発明の実施例7における磁気ヘッドの側面
図。
【図10】本発明の実施例7における磁気ヘッドの平面
図。
【図11】本発明の実施例7における磁気ヘッドの媒体
対向面から見た端面図。
【図12】本発明の実施例8における磁気ヘッドの平面
図。
【図13】本発明の実施例8における磁気ヘッドの側面
図。
【符号の説明】 11、21、31、41、51、61、71、81…基
板 12、22、32、42、52、65…軟磁性膜 13、23、33、43、55、63、73、86…磁
気抵抗効果素子 14…保護膜 15、24、34、44、56、62、72、87…リ
ード 53、66、77、85…記録コイル 54、64…絶縁膜 74、83…高抵抗の軟磁性膜 75、82…高飽和磁束密度の軟磁性膜 76、84…絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 館山 公一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、磁気抵抗効果素子と軟磁性膜
    とを単一の磁気回路を構成するように配置し、この磁気
    回路に設けた磁気ギャップより媒体からの磁束を磁気抵
    抗効果素子に導入することを特徴とする磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】 基板上に、2個以上の磁気抵抗効果素子
    と該2個以上の磁気抵抗素子の端部を互いに結合する軟
    磁性膜とを単一の磁気回路を構成するように直列に配置
    し、この軟磁性膜に設けた磁気ギャップより媒体からの
    磁束を軟磁性膜を介して磁気抵抗効果素子に導入するこ
    とを特徴とする磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記軟磁性膜の周囲に記録コイルを設け
    たことを特徴とする請求項1または2記載の磁気ヘッ
    ド。
  4. 【請求項4】 前記磁気抵抗効果素子を、単一の磁気回
    路を構成する軟磁性膜上に、直接または絶縁膜を介して
    積層したことを特徴とする請求項1乃至3記載の磁気ヘ
    ッド。
  5. 【請求項5】 前記軟磁性膜の磁気抵抗効果素子が積層
    された部分の断面積が、他の部分の断面積よりも小さい
    ことを特徴とする請求項4記載の磁気ヘッド。
  6. 【請求項6】 前記軟磁性膜が、高飽和磁束密度の軟磁
    性膜と高抵抗の軟磁性膜とを積層した多層構造を有する
    ことを特徴とする請求項3乃至5記載の磁気ヘッド。
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