JPH10340430A - スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記憶装置 - Google Patents

スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記憶装置

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JPH10340430A
JPH10340430A JP9152317A JP15231797A JPH10340430A JP H10340430 A JPH10340430 A JP H10340430A JP 9152317 A JP9152317 A JP 9152317A JP 15231797 A JP15231797 A JP 15231797A JP H10340430 A JPH10340430 A JP H10340430A
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magnetic
spin valve
magnetic field
spin
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Hitoshi Kanai
均 金井
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッ
ドと磁気記憶装置とに関し、広い温度範囲に亘って安定
に性能が保たれることを目的とする。 【解決手段】 非磁性層、ピン層、フリー層、反強磁性
層とから構成され、信号磁界に応じて生じる巨大磁気抵
抗効果をセンス電流に応じた電圧降下として出力するス
ピンバルブ膜と、スピンバルブ膜の両面に対向して配置
され、外部に対してそのスピンバルブを磁気的に遮蔽す
る１対の遮蔽部材と、スピンバルブと１対の遮蔽部材と
の間に、両者の相対位置を設定しつつ非導電性の空間を
形成する支持部材とを備え、反強磁性層は、ピン層に交
換結合してセンス電流の方向に直交した方向にそのピン
層を磁化し、支持部材は、１対の遮蔽部材の内、スピン
バルブ膜にセンス電流が形成する磁界に応じて印加する
漏洩磁界の方向がピン層の磁化方向の成分を有する一方
の遮蔽部材側にスピンバルブ膜を支持して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピンバルブ膜の
磁気抵抗効果を利用して磁気記憶媒体に記録された情報
を読み取るスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドと、その
スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドが適用された磁気記
憶装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータその他の
情報処理装置は、音声や動画等の大量のマルチメディア
・データを高速に処理できる程度に処理量が高められた
ために、数十ギガバイトないし数百ギガバイトの大量の
情報を自在に格納し、かつ読み出すことができる安価な
ディスク装置の実現が強く要望されている。
【０００３】ＧＭＲ(Giant Magnetoresistive)ヘッドは
このようなディスク装置に高密度に記録された情報の再
生を実現する主要な技術であり、特に、スピンバルブ磁
気抵抗効果型ヘッドは、構造が単純であり、かつ微少な
磁界に対する抵抗値の変化率が高いために、多くの製造
者によって実用化研究が進められている。図８は、従来
のスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの構成例を示す図
(1) である。
【０００４】図において、長方形の平面状に成膜された
キャッピング層(Ta)１０１には、スピンバルブ膜を形成
する反強磁性層(FeMn)１０２、ピン層(Co90Fe10)１０
３、非磁性層(Cu)１０４、第一のフリー層(Co90Fe10)１
０５および第二のフリー層（NiFe）１０６に併せて、下
地層(Ta)１０７が積層され、そのキャッピング層(Ta)１
０１が有する２つ短辺（ここでは、簡単のため、一方の
図示を省略する。）には、これらの短辺にそれぞれ平行
に電極(Au)１０８-1、１０８-2が接合される。
【０００５】また、上述したスピンバルブ膜は、図９に
示すように、ギャップ絶縁膜(Ai2O3)１０９によって挟
まれ、かつそのギャップ絶縁膜(Ai2O3) １０９が上述し
たスピンバルブ膜に平行に有する一対の面には、それぞ
れ磁気シールド部材(NiFe)１１０-1、１１０-2が配置さ
れる。
【０００６】なお、上記の括弧内に個別に示された記号
については、該当する構成要素の組成を示す化学式であ
るが、以下では、構成が異なる場合のみに限って明記
し、かつ原則として省略することとする。このような構
成の従来例では、キャッピング層１０１、反強磁性層１
０２、ピン層１０３、非磁性層１０４、第一のフリー層
１０５、第二のフリー層１０６および下地層１０７に
は、例えば、図９に「×」印を付して示すように、同図
の紙面の表面から裏面に至る方向に、一定のセンス電流
が電極１０８-1、１０８-1を介して外部から供給され
る。
【０００７】また、既述のスピンバルブ膜は非磁性層１
０４によって磁気的に二分され、かつピン層１０３は、
図８および図９に矢印で示すように、反強磁性層１０２
との間で行われる交換結合によって強制的にＸ軸の方向
に磁化される。したがって、ピン層１０３の磁化方向
は、図示されない磁気記憶媒体によって印加される信号
磁界の強度の如何にかかわらず一定に保たれる。
【０００８】しかし、第一のフリー層１０５は、その第
一のフリー層１０５の成膜の工程では、上述した信号磁
界が何ら与えられない状態で、図８に矢印で示すよう
に、ピン層１０３の磁化方向に直行するＹ軸の方向に磁
化される。さらに、第一のフリー層１０５の磁化方向
は、信号磁界が印加されると、その信号磁界の強度に応
じて回転する。なお、第二のフリー層１０６は、第一の
フリー層１０５に隣接して形成されることによって、そ
の第一のフリー層１０５に要求される軟磁性を確保す
る。
【０００９】ところで、電極１０８-1、１０８-2の間に
おけるキャッピング層１０１、反強磁性層１０２、ピン
層１０３、非磁性層１０４、第一のフリー層１０５、第
二のフリー層１０６および下地層１０７の総合的な電気
抵抗の値Ｒは、一般に、そのピン層１０３の磁化方向と
第一のフリー層１０５の磁化方向との交差角の余弦値に
比例する。
【００１０】しかし、これらの磁化方向は信号磁界がな
い場合には互いに直交しているので、上述した電気抵抗
の値Ｒは、信号磁界の強度にして線形に変化する。した
がって、電極１０８-1、１０８-2の間には、上述した電
気抵抗の値Ｒと既述のセンス電流との積に等しい電圧の
瞬時値を与えるセンス信号Ｖ(t) が得られる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来例では、センス電流に応じて生じるジュール熱によっ
て反強磁性層１０２とピン層１０３とが加熱されると、
熱エネルギーが増大して交換エネルギーが抑圧されるた
めに、これらの層の間で行われる交換結合が妨げられ
る。
【００１２】さらに、このような状態では、ピン層１０
３の磁化方向が十分に固定されないために、既述の交差
角の余弦値が低下してセンス感度が低下し、かつ信号磁
界の強度に対するセンス信号Ｖ(t) の直線性が劣化する
ことによって読み取りの信頼性が低下する場合があっ
た。本発明は、構成に大幅な変更が生じることなく、広
い温度範囲に亘って安定に性能が保たれるスピンバルブ
磁気抵抗効果型ヘッドと磁気記憶装置とを提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】図１は、請求項１〜３に
記載の発明の原理ブロック図である。請求項１に記載の
発明は、非磁性体からなる非磁性層１１と、その非磁性
層１１の両面にそれぞれ形成された磁性体からなるピン
層１２およびフリー層１３と、そのピン層１２の外側の
面に形成された反強磁性層１４とから構成され、記憶媒
体から印加される信号磁界に対する巨大磁気抵抗効果の
結果を外部から供給されるセンス電流に応じた電圧降下
として出力するスピンバルブ膜１５と、スピンバルブ膜
１５の両面に個別に対向して配置され、外部から印加さ
れ得る信号磁界以外の磁界に対してそのスピンバルブ膜
１５を磁気的に遮蔽する一対の遮蔽部材１６-1、１６-2
と、スピンバルブ膜１５と一対の遮蔽部材１６-1、１６
-2との間に介装され、両者の相対位置を設定すると共
に、これらのスピンバルブ膜１５と一対の遮蔽部材１６
-1、１６-2との間に非導電性の空間を形成する支持部材
１７とを備え、反強磁性層１４は、ピン層１２に交換結
合することによってセンス電流の方向に直交する方向に
そのピン層１２を磁化し、支持部材１７は、一対の遮蔽
部材１６-1、１６-2の内、センス電流が形成する磁界に
応じてスピンバルブ膜１５に印加する漏洩磁界の方向が
ピン層１２の磁化方向の成分を有する一方の遮蔽部材側
に偏った位置にスピンバルブ膜１５を支持することを特
徴とする。
【００１４】請求項２に記載の発明は、非磁性体からな
る非磁性層１１と、その非磁性層１１の両面にそれぞれ
形成された磁性体からなるピン層１２およびフリー層１
３と、そのピン層１２の外側の面に形成された反強磁性
層１４とから構成され、記憶媒体から印加される信号磁
界に対する巨大磁気抵抗効果の結果を外部から供給され
るセンス電流に応じた電圧降下として出力するスピンバ
ルブ膜１５と、スピンバルブ膜１５の両面に個別に対向
して配置され、外部から印加され得る信号磁界以外の磁
界に対してそのスピンバルブ膜１５を磁気的に遮蔽する
一対の遮蔽部材１６-1、１６-2と、スピンバルブ膜１５
と一対の遮蔽部材１６-1、１６-2との間に介装され、両
者の相対位置を設定すると共に、これらのスピンバルブ
膜１５と一対の遮蔽部材１６-1、１６-2との間に非導電
性の空間を形成する支持部材１７とを備え、反強磁性層
１４は、ピン層１２に交換結合することによってセンス
電流の方向に直交する方向にそのピン層１２を磁化し、
一対の遮蔽部材１６-1、１６-2の内、センス電流が形成
する磁界に応じてスピンバルブ膜１５に印加する漏洩磁
界の方向がピン層１２の磁化方向の成分を有する一方の
遮蔽部材は、他方の遮蔽部材より大きな比透磁率を有す
ることを特徴とする。
【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載のスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドに
おいて、一対の遮蔽部材１６-1、１６-2の内、一方の遮
蔽部材は、スピンバルブ膜１５に印加する漏洩磁界の方
向がセンス電流が形成する磁界の方向の成分を有する遮
蔽部材であることを特徴とする。図２は、請求項４に記
載の発明の原理ブロック図である。
【００１６】請求項４に記載の発明は、磁気記憶媒体２
０の表面に浮上して対向する状態で支持され、その磁気
記憶媒体２０に予め記録された情報と位置情報との双方
または一方の読み出しに供されると共に、一部もしくは
全てが請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載され
た単一または複数のスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド
２１-1〜２１-Nと、単一または複数のスピンバルブ磁気
抵抗効果型ヘッド２１-1〜２１-Nの何れかを介して磁気
記憶媒体２０から位置情報を読み取り、その位置情報を
基準としてこれらのスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド
２１-1〜２１-Nの全てまたは一部の位置決めを行うサー
ボ制御手段２２と、単一または複数のスピンバルブ磁気
抵抗効果型ヘッド２１-1〜２１-Nの内、サーボ制御手段
２２によって位置決めが行われたスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドを介して、磁気記憶媒体２０から情報を読
み出す読み出し手段２３とを備えたことを特徴とする。
【００１７】請求項１に記載の発明にかかわるスピンバ
ルブ磁気抵抗効果型ヘッドでは、ピン層１２がセンス電
流に応じたジュール熱等によって加熱されると、そのピ
ン層１２に対する反強磁性層１４の交換結合は弱められ
る。したがって、このような状態では、ピン層１２の磁
化方向は、上述したセンス電流の方向に対して直交する
方向には必ずしも保たれない。
【００１８】しかし、支持部材１７は、一対の遮蔽部材
１６-1、１６-2の内、センス電流が形成する磁界に応じ
てスピンバルブ膜１５に印加する漏洩磁界の方向がピン
層１２の磁化方向の成分を有する一方の遮蔽部材側に偏
った位置に、そのスピンバルブ膜１５を支持する。すな
わち、ピン層１２は、上述したように交換結合が弱めら
れた状態であっても、遮蔽部材１６-1、１６-2の何れか
によって印加される漏洩磁界によってセンス電流の方向
に直交する方向に磁化される。したがって、記憶媒体か
ら印加された信号磁界に応じて巨大磁気抵抗効果が安定
に生じ、このような巨大磁気抵抗効果によって確度高く
読み取りが行われる。
【００１９】請求項２に記載の発明にかかわるスピンバ
ルブ磁気抵抗効果型ヘッドでは、ピン層１２がセンス電
流に応じたジュール熱等によって加熱されると、そのピ
ン層１２に対する反強磁性層１４の交換結合は弱められ
る。したがって、このような状態では、ピン層１２の磁
化方向は、上述したセンス電流の方向に対して直交する
方向には必ずしも保たれない。
【００２０】しかし、遮蔽部材１６-1、１６-2の内、セ
ンス電流が形成する磁界に応じてスピンバルブ膜１５に
印加する漏洩磁界の方向がピン層１２の磁化方向の成分
を有する一方の遮蔽部材は、他方の遮蔽部材より大きな
比透磁率を有する。すなわち、一方の遮蔽部材によって
形成される漏洩磁界の磁束密度は他方の遮蔽部材によっ
て形成される漏洩磁界の磁束密度より大きく設定される
ので、ピン層１２は、上述したように交換結合が弱めら
れた状態であっても、その一方の遮蔽部材によって印加
される漏洩磁界によってセンス電流の方向に直交する方
向に磁化される。
【００２１】したがって、記憶媒体から印加された信号
磁界に応じて巨大磁気抵抗効果が安定に生じ、その巨大
磁気抵抗効果によって確度高く読み取りが行われる。請
求項３に記載の発明にかかわるスピンバルブ磁気抵抗効
果型ヘッドでは、請求項１または請求項２に記載のスピ
ンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、遮蔽部材１６
-1、１６-2の内、一方の遮蔽部材がスピンバルブ膜１５
に印加する漏洩磁界は、センス電流が形成する磁界の方
向の成分を有する。
【００２２】すなわち、スピンバルブ膜１５（ピン層１
２）に印加される漏洩磁界はセンス電流によって直接形
成される磁界によって強められても弱められることはな
いので、請求項１、２に記載のスピンバルブ磁気抵抗効
果型ヘッドに比べて読み取りの感度や特性がセンス電流
の値や温度に対して安定化される。
【００２３】請求項４に記載の発明にかかわる磁気記憶
装置では、スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド２１-1〜
２１-Nは、何れも磁気記憶媒体２０に予め記録された情
報と位置情報との読み出しに浮動ヘッドとして供され
る。サーボ制御手段２２は、上述したスピンバルブ磁気
抵抗効果型ヘッド２１-1〜２１-Nの何れかを介して磁気
記憶媒体２０から位置情報を読み取り、その位置情報を
基準としてこれらのスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド
２１-1〜２１-Nの全てまたは一部の位置決めを行う。さ
らに、読み出し手段２３は、スピンバルブ磁気抵抗効果
型ヘッド２１-1〜２１-Nの内、サーボ制御手段２２によ
って上述した位置決めが行われたスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドを介して、磁気記憶媒体２０から情報を読
み出す。
【００２４】このようにして位置情報あるいは情報の読
み出しに供されるスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド２
１-1〜２１-Nの一部もしくは全ては、請求項１ないし請
求項３の何れか１項に記載されたスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドであるので、センス電流の値にかかわる制
約が緩和され、かつ広い温度範囲に亘って確度高く位置
決めと読み出しとが行われる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について詳細に説明する。図３は、請求項１〜３
に記載の発明に対応した第一の実施形態を示す図であ
る。図において、図８および図９に示すものと、機能お
よび構成が同じものについては、同じ符号を付与して示
し、ここではその説明を省略する。
【００２６】本実施形態と図８および図９に示す従来例
との構成の相違点は、ギャップ絶縁膜１０９に代えてギ
ャップ絶縁膜４０が備えられた点にある。なお、本実施
形態と図１に示すブロック図との対応関係については、
非磁性層１０４は非磁性層１１に対応し、ピン層１０３
はピン層１２に対応し、第一のフリー層１０５および第
二のフリー層１０６はフリー層１３に対応し、反強磁性
層１０２は反強磁性層１４に対応し、キャッピング層１
０１、反強磁性層１０２、ピン層１０３、非磁性層１０
４、第一のフリー層１０５、第二のフリー層１０６、下
地層１０７および電極１０８-1、１０８-2はスピンバル
ブ膜１５に対応し、磁気シールド部材１１０-1、１１０
-2は遮蔽部材１６-1、１６-2に対応し、ギャップ絶縁膜
４０は支持部材１７に対応する。
【００２７】以下、請求項１、２に記載の発明に対応し
た本実施形態の動作を説明する。ギャップ絶縁膜４０
は、図３に示すように、磁気シールド部材１１０-1、１
１０-2とスピンバルブ膜との相対距離Ｄ1、Ｄ2につい
て、 Ｄ1＜Ｄ2 の不等式が成立する位置に、そのスピンバルブ膜（構成
は、図９に示す従来例と同じである。）の位置を固定す
る。
【００２８】すなわち、磁気シールド部材１１０-1は、
上述した相対距離Ｄ1、Ｄ2が等しくないために、センス
電流が流れる方向に対して直交した右回りの磁界（図３
に細線の環状の矢印で示される。）によって磁気シール
ド部材１１０-2より強く磁化される。さらに、このよう
な状態では、ピン層１０３は、磁気シールド部材１１０
-1の漏洩磁界によって、図３に示すように、従来例にお
けるそのピン層１０３の磁化方向と同じ方向に磁化され
る。
【００２９】すなわち、ピン層１０３は、反強磁性層１
０２との交換結合によって磁化されると共に、上述した
漏洩磁界によって磁化されるので、センス電流に応じて
加熱されることによってその交換結合が弱められた状態
であっても、そのピン層１０３の磁化方向は保持され
る。したがって、本実施形態によれば、スピンバルブ膜
の配置が変更される軽微な構成の変更によって、広い温
度範囲に亘って感度や特性が保たれる。
【００３０】なお、本実施形態では、反強磁性層１０２
が従来例と同様のFeMnによって構成されているが、例え
ば、FeMn、NiMn、PtMn、PdMn、PdPtMn、CrMn、IrMnの何
れで構成されてもよい。図４は、請求項１〜３に記載の
発明に対応した第二の実施形態を示す図である。図にお
いて、図３に示すものと同じものについては、同じ符号
を付与して示し、ここではその説明を省略する。
【００３１】本実施形態と図３に示す実施形態との構成
の相違点は、下地層１０７に代えてキャッピング層５０
が形成され、電極１０８-1、１０８-2に代わる電極５１
-1、５１-2がそのキャッピング層５０が有する短辺に接
合され、キャッピング層１０１が備えられず、反強磁性
層１０３に代えて反強磁性層(NiO)５２が形成され、ピ
ン層１０３に代えて第一のピン層(NiFe)５３とその第一
のピン層(NiFe)５３に対して非磁性層１０４の方向に積
層された第二のピン層(Co90Fe10)５４とが形成された点
にある。
【００３２】以下、請求項１、２に記載の発明に対応し
た本実施形態の動作を説明する。本実施形態では、反強
磁性層５２が絶縁体であるNiO で構成されるために、電
極５１-1、５１-2は、非磁性層１０４に対して反強磁性
層５２とは反対側の最も外側に形成されたキャッピング
層５０に接合される。しかし、スピンバルブ層について
は、図４に示すように、電極５１-1、５１-2を介して流
れる電流の方向および値と、磁気シールド部材１１０-
1、１１０-2との相対距離Ｄ1、Ｄ2とは、共に図３に示
す実施形態と同様に設定される。
【００３３】したがって、本実施形態によれば、反強磁
性層５２が絶縁体で構成される場合であっても、軽微な
構成の変更によって、広い温度範囲に亘って感度や特性
が保たれる。なお、本実施形態では、反強磁性層５２が
NiO で構成されているが、例えば、絶縁体であるαFe2O
3 で構成され、あるいは図３に示す実施形態と同様に導
体であるNiMn、PtMn、PdMn、PdPtMn、CrMn、IrMnの何れ
で構成されてもよい。
【００３４】また、上述した各実施形態では、スピンバ
ルブ膜の位置が磁気シールド部材１１０-1に偏った位置
に設定されているが、ピン層１０３（第一のピン層５
３、第二のピン層５４）を磁化をする漏洩磁界の磁束密
度は一般にその磁気シールド部材１１０-1に固有の比透
磁率に比例する。したがって、スピンバルブ膜の位置が
磁気シールド部材１１０-1、１１０-2から同じ距離の位
置に配置された場合であっても、これらの磁気シールド
部材１１０-1、１１０-2の内、既述の相対距離が短く設
定されるべき一方の比透磁率μs-1 が他方の比透磁率μ
s-2 より大きな値に設定されることによって、同様の作
用および効果が達成される。
【００３５】図５は、請求項３に記載の発明に対応した
実施形態を示す図である。請求項３に記載の発明に対応
した実施形態と請求項１、２に記載の発明に対応した第
一および第二の実施形態との構成の相違点は、図５に示
すように、ギャップ絶縁膜４０に代えてギャップ絶縁膜
４０ａが備えられ、かつピン層１０３（第一のピン層５
３、第二のピン層５４）の磁化方向が反対に設定された
点にある。
【００３６】以下、図３〜図５を参照して、本実施形態
の動作を説明する。ギャップ絶縁膜４０ａは、図５に示
すように、磁気シールド部材１１０-1、１１０-2との相
対距離Ｄ1、Ｄ2について、 Ｄ1＜Ｄ2 の不等式が成立する位置に、スピンバルブ膜の位置を固
定する。
【００３７】このような位置にスピンバルブ膜が位置す
る状態では、図５に細線の環状の矢印で示されるよう
に、センス電流によって直接形成される磁界の方向は、
その磁界に応じて磁気シールド部材１１０-2からピン層
１０３（第一のピン層５３および第二のピン層５４）に
印加される漏洩磁界の方向に一致する。したがって、本
実施形態によれば、請求項１、２に記載の発明に対応し
た実施形態に比べて、交換結合の劣化を補うためにピン
層１０３（第一のピン層５３および第二のピン層５４）
に印加される磁界の強度が高められ、適用可能なセンス
電流や動作温度の上限にかかわる制約が確実に緩和され
る。
【００３８】なお、上述した各実施形態では、ピン層１
０３（第一のピン層５３および第二のピン層５４）に印
加される漏洩磁界の方向と、既述の交換結合に基づいて
磁化されるべきこれらのピン層の磁化方向とが一致して
いる。しかし、両者は、これらのピン層の交換結合に応
じた磁化がその漏洩磁界によって強められるならば、完
全には一致しなくてもよい。
【００３９】図６は、請求項４に記載の発明に対応した
実施形態を示す図である。本実施形態にかかわる磁気記
憶装置は、図６に示すように、ディスクエンクロージャ
６０（機械的構造は図７に示す通りである。）とドライ
ブコントローラ６１とから構成される。ディスクエンク
ロージャ６０は、図６に示すように、スピンドルモータ
６３、ボイスコイルモータ６４、縦属接続されたサーボ
ヘッド６５およびサーボヘッドＩＣ６６に併せて、複数
のデータヘッド６７-1〜６７-(N-1)とこれらのデータヘ
ッド６７-1〜６７-(N-1)に並列に接続されたデータヘッ
ドＩＣ６８とからなる電気系と、図７に示すように、ス
ピンドルモータ６３の回転軸６９に取り付けられた複数
の磁気ディスク７０-1〜７０-Nと、ボイスコイルモータ
６４によって駆動され、かつ先端部にサーボヘッド６５
およびデータヘッド６７-1〜６７-(N-1)（請求項１〜３
の何れか１項に記載の発明にかかわるスピンバルブ磁気
抵抗効果型ヘッド）がそれぞれ取り付けられ、回転軸６
９の軸心に対するこれらのサーボヘッド６５およびデー
タヘッド６７-1〜６７-(N-1)の位置を設定するヘッドア
クチュエータ７１とから構成される。
【００４０】また、ドライブコントローラ６１では、イ
ンタフェース回路７２は外部に備えられたホストコンピ
ュータと内蔵されたプロセッサ７３との間に配置され、
そのプロセッサ７３の第一の出力ポートはセンス電流制
御回路７４を介してデータヘッドＩＣ６８のバイアス端
子に接続される。プロセッサ７３の第二の出力ポートは
データヘッドＩＣ６８の制御入力に接続され、そのプロ
セッサ７３の第一の入出力ポートおよび第二の入出力ポ
ートはそれぞれ符号化・復号化回路７５およびディジタ
ルシグナルプロセッサ７６の入出力端子に接続される。
ディジタルシグナルプロセッサ７６の第一の出力ポート
はＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）７８-Sおよびドライバ７９-S
を介してスピンドルモータ６３の駆動入力に接続され、
そのディジタルシグナルプロセッサ７６の第二の出力ポ
ートはＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）７８-Vおよびドライバ７
９-Vを介してボイスコイルモータ６４の駆動入力に接続
される。サーボヘッドＩＣ６６の出力は位置信号生成回
路８０およびＡ／Ｄ変換器８１（ＡＤＣ）を介してディ
ジタルシグナルプロセッサ７６の入力ポートに接続さ
れ、そのディジタルシグナルプロセッサ７６の第三の出
力ポートはＤ／Ａ変換器７８-Vの制御入力に接続され
る。ディジタルシグナルプロセッサ７６の第四および第
五の出力ポートは、それぞれ位置信号生成回路８０のお
よびＡ／Ｄ変換器８１の制御入力に接続される。データ
ヘッドＩＣ６８の読み出し出力は復調回路８２を介して
符号化・復号化回路７５の符号化入力と位置信号生成回
路８０の復調入力とに接続され、その符号化・復号化回
路７５の復号化出力はデータヘッドＩＣの書き込み入力
に接続される。
【００４１】なお、本実施形態と図２に示すブロック図
との対応関係については、磁気ディスク７０-1〜７０-N
は磁気記憶媒体２０に対応し、サーボヘッド６５および
データヘッド６７-1〜６７-(N-1)はスピンバルブ磁気抵
抗効果型ヘッド２１-1〜２１-Nに対応し、サーボヘッド
ＩＣ６６、位置信号生成回路８０、Ａ／Ｄ変換器８１、
ディジタルシグナルプロセッサ７６、Ｄ／Ａ変換器７８
-S、７８-V、ドライバ７９-S、７９-V、スピンドルモー
タ６３、ボイスコイルモータ６４およびヘッドアクチュ
エータ７１はサーボ制御手段２２に対応し、データヘッ
ドＩＣ６８、復調回路８２、符号化・復号化回路７５、
センス電流制御回路７４およびプロセッサ７３は読み出
し手段２３に対応する。
【００４２】以下、図６および図７を参照して本実施形
態の動作を説明する。磁気ディスク７０-1〜７０-Nの表
面の内、サーボヘッド６５によってアクセスされる表面
には、全てのシリンダについて個別に対応したサーボパ
ターンが予め書き込まれる。なお、このようなサーボパ
ターンは、サーボ面サーボ方式に適応し、かつ正規のシ
リンダに対する変位が大きいほど一定の方向にサーボヘ
ッド６５を介して得られるセンス出力の位相がシフトす
る位相パターンを与える。
【００４３】さらに、磁気ディスク７０-1〜７０-Nの表
面の内、データヘッド６７-1〜６７-(N-1)ヘッドによっ
てアクセスされ、かつデータトラックが分割されてなる
個々のセクタの一部に相当する領域には、サーボトラッ
クライタ等によってセクタ単位の位置情報（以下、「セ
クタサーボパターン」という。）が予め書き込まれる。
また、プロセッサ７３は始動と共にセンス電流制御回路
７４を起動し、そのセンス電流制御回路７４はデータヘ
ッドＩＣ６８を介してデータヘッド６７-1〜６７-(N-1)
ヘッドに一定のセンス電流を供給する。なお、サーボヘ
ッド６５には、サーボヘッドＩＣ６６によって同様のセ
ンス電流が供給される。
【００４４】さらに、プロセッサ７３は、インタフェー
ス回路７２を介してホストコンピュータから指令が与え
られると、スピンドルモータ６３の駆動をディジタルシ
グナルプロセッサ７６に要求する。ディジタルシグナル
プロセッサ７６はＤ／Ａ変換器７８-Sおよびドライバ７
９-Sを介してスピンドルモータ６３を駆動するので、磁
気ディスク７０-1〜７０-Nはそのスピンドルモータ６３
の回転軸６９と共に回転する。
【００４５】また、磁気ディスク７０-1〜７０-Nが正規
の回転数で回転している状態では、サーボヘッド６５お
よびデータヘッド６７-1〜６７-(N-1)は、磁気ディスク
７０-1〜７０-Nの表面に生じる空気の流れによって定常
的に浮力を受け、その表面から一定の距離（磁気ディス
クの表面について要求される記録密度や適用されたヘッ
ドの感度等に応じて決定される。）に亘って隔たった位
置を保つことにより、浮動ヘッドとして動作する。
【００４６】このような状態では、サーボヘッド６５
は、上述したサーボパターンを読み出し、かつサーボヘ
ッドＩＣ６６を介して位置信号生成回路８０にそのサー
ボパターンを与える。
【００４７】また、データヘッド６７-1〜６７-(N-1)
は、磁気ディスク７０-1〜７０-Nの表面に上述したよう
に予め記録されたセクタサーボパターンをそれぞれ並行
して読み取り、これらのセクタサーボパターンをデータ
ヘッドＩＣ６８および復調回路８５を介して位置信号生
成回路８０に与える。プロセッサ７３は、インタフェー
ス回路７２を介してホストコンピュータからアクセスさ
れるべきシリンダ、トラック（以下では、簡単のため、
磁気ディスク７０-1〜７０-Nの何れかに形成されたもの
であると仮定する。）およびセクタの識別情報と、その
アクセスの形態（「書き込み動作」、「読み出し動作」
その他を示す。）とが与えられると、これらの識別情報
および形態をディジタルシグナルプロセッサ７６を介し
て位置信号生成回路８０に与える。
【００４８】位置信号生成回路８０は、このようにして
与えられた形態が新たなシリンダに対するシーク動作を
伴うものである場合には、サーボヘッド６５およびサー
ボヘッドＩＣ６６を介して与えられたサーボパターンに
基づいてヘッドの位置の偏差を示す位置信号を生成す
る。しかし、その形態が「先行してシークが行われたシ
リンダ（トラック）と同一のシリンダ（トラック）に属
する何れかのトラックおよびセクタ」を対象とするアク
セスを示す場合には、位置信号生成回路８０は、データ
ヘッド６７-1〜６７-(N-1)の内、そのトラックに対応し
て設けられたものからデータヘッドＩＣ６８および復調
回路８２を介して与えられたセクタサーボパターンに基
づいて、ヘッドの位置の偏差を示す位置信号を生成す
る。
【００４９】ディジタルシグナルプロセッサ７６は、Ｄ
／Ａ変換器７８-Vおよびドライバ７９-Vを介してこれら
の位置信号で示されるヘッドの位置の偏差が圧縮される
方向にボイスコイルモータ６４を駆動する。ボイスコイ
ルモータ６４は、このようにして駆動されることによ
り、ヘッドアクチュエータ７１を介してサーボヘッド６
５およびデータヘッド６７-1〜６７-(N-1)の位置を所望
のトラックやセクタの位置に精度よく設定する。
【００５０】なお、上述したサーボヘッド６５およびデ
ータヘッド６７-1〜６７-(N-1)の位置決めの過程では、
ディジタルシグナルプロセッサ７６は、刻々と変化する
各ヘッドの位置、上述した識別情報および形態に適応し
たアルゴリズムに基づいて論理演算および算術演算を行
い、かつこれらの演算の結果に応じてスピンドルモータ
６３およびボイスコイルモータ６４を駆動する。
【００５１】また、符号化・復号化回路７５は、磁気デ
ィスク７０-1〜７０-Nからデータヘッド６７-1〜６７-
(N-1)によって並行して読み出された情報の列を示すパ
ルス信号を取り込み、これらのパルス信号に同期をとり
つつ等化処理および復号化処理を施してプロセッサ７３
に与える。プロセッサ７３は、上述した形態が「読み出
し動作」を示す場合には、このようにして与えられたパ
ルス信号の内、その形態と共にホストコンピュータから
与えられた識別情報で示されるシリンダ、トラックおよ
びセクタに対応するパルス信号を取り込み、インタフェ
ース回路７２を介してホストコンピュータにそのパルス
信号を与える。
【００５２】このようにして磁気ディスク７０-1〜７０
-Nに対するアクセスに供せられるサーボヘッド６５およ
びデータヘッド６７-1〜６７-(N-1)は、何れも請求項１
〜３の何れか１項に記載のスピンバルブ磁気抵抗効果型
ヘッドであるので、センス電流の値、スピンバルブ膜の
素材、機械的な形状、寸法等について大幅な制約が課さ
れることなく、広い温度範囲に亘って位置決めおよび読
み出しが確度高く行われる。
【００５３】なお、本実施形態では、サーボ面サーボ方
式とセクタサーボ方式とが併用されているが、このよう
な構成に限定されず、これらのサーボ面サーボ方式とセ
クタサーボ方式との何れか一方が適用されてもよい。ま
た、本実施形態では、磁気ディスク７０-1〜７０-Nの枚
数Ｎが具体的に示されていないが、このような枚数につ
いては、複数に限定されず、例えば、セクタサーボ方式
のみに基づいて位置決めが行われる場合には、「１」で
あってもよい。
【００５４】さらに、本実施形態では、磁気ディスク７
０-1〜７０-Nがディスク装置に予め取り付けられている
が、これらの磁気ディスク７０-1〜７０-Nは、着脱可能
なものであってもよい。また、本実施形態では、サーボ
ヘッド６５とデータヘッド６７-1〜６７-(N-1)との双方
が請求項１〜３の何れか１項に記載のスピンバルブ磁気
抵抗効果型ヘッドとして構成されているが、これらのサ
ーボヘッド６５とデータヘッド６７-1〜６７-(N-1)との
何れか一方のみがそのスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッ
ドとして構成されてもよい。
【００５５】
【発明の効果】上述したように請求項１、２に記載の発
明では、基本的な構造が大幅に変更されることなく、読
み取りが安定に行われる。請求項３に記載の発明では、
請求項１、２に記載の発明に比べてセンス電流の値や温
度に対する読み取りの感度や特性が安定化される。
【００５６】請求項４に記載の発明では、センス電流の
値にかかわる制約が緩和され、かつ広い温度範囲に亘っ
て確度高く位置決めと読み出しとが行われる。したがっ
て、これらの発明が適用された磁気記憶装置では、コス
トの増加が抑えられつつ性能および信頼性が高められ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜３に記載の発明の原理ブロック図で
ある。
【図２】請求項４に記載の発明の原理ブロック図であ
る。
【図３】請求項１〜３に記載の発明に対応した第一の実
施形態を示す図である。
【図４】請求項１〜３に記載の発明に対応した第二の実
施形態を示す図である。
【図５】請求項３に記載の発明に対応した実施形態を示
す図である。
【図６】請求項４に記載の発明に対応した実施形態を示
す図である。
【図７】ディスクエンクロージャの機械的構造を示す図
である。
【図８】従来のスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの構
成例を示す図(1) である。
【図９】従来のスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの構
成例を示す図(2) である。
【符号の説明】
１１，１０４ 非磁性層 １２，１０３ ピン層 １３ フリー層 １４，５２，１０２ 反強磁性層 １５ スピンバルブ膜 １６ 遮蔽部材 １７ 支持部材 ２０ 磁気記憶媒体 ２１ スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド ２２ サーボ制御手段 ２３ 読み取り手段 ４０，４０ａ，１０９ ギャップ絶縁膜 ５０，１０１ キャッピング層 ５１，１０８ 端子 ５３ 第一のピン層 ５４ 第二のピン層 ６０ ディスクエンクロージャ ６１ ドライブコントローラ ６３ スピンドルモータ ６４ ボイスコイルモータ ６５ サーボヘッド ６６ サーボヘッドＩＣ ６７ データヘッド ６８ データヘッドＩＣ ６９ 回転軸 ７０ 磁気ディスク ７１ ヘッドアクチュエータ ７２ インタフェース回路 ７３ プロセッサ ７４ センス電流制御回路 ７５ 符号化・復号化回路 ７６ ディジタルシグナルプロセッサ ７８ Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ） ７９ ドライバ ８０ 位置信号生成回路 ８１ Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ） １０５ 第一のフリー層 １０６ 第二のフリー層 １０７ 下地層 １１０ 磁気シールド部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非磁性体からなる非磁性層と、その非磁
    性層の両面にそれぞれ形成された磁性体からなるピン層
    およびフリー層と、そのピン層の外側の面に形成された
    反強磁性層とから構成され、記憶媒体から印加される信
    号磁界に対する巨大磁気抵抗効果の結果を外部から供給
    されるセンス電流に応じた電圧降下として出力するスピ
    ンバルブ膜と、 前記スピンバルブ膜の両面に個別に対向して配置され、
    外部から印加され得る前記信号磁界以外の磁界に対して
    そのスピンバルブ膜を磁気的に遮蔽する一対の遮蔽部材
    と、 前記スピンバルブ膜と前記一対の遮蔽部材との間に介装
    され、両者の相対位置を設定すると共に、これらのスピ
    ンバルブ膜と一対の遮蔽部材との間に非導電性の空間を
    形成する支持部材とを備え、 前記反強磁性層は、 前記ピン層に交換結合することによって前記センス電流
    の方向に直交する方向にそのピン層を磁化し、 前記支持部材は、 前記一対の遮蔽部材の内、前記センス電流が形成する磁
    界に応じて前記スピンバルブ膜に印加する漏洩磁界の方
    向が前記ピン層の磁化方向の成分を有する一方の遮蔽部
    材側に偏った位置に前記スピンバルブ膜を支持すること
    を特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド。
  2. 【請求項２】 非磁性体からなる非磁性層と、その非磁
    性層の両面にそれぞれ形成された磁性体からなるピン層
    およびフリー層と、そのピン層の外側の面に形成された
    反強磁性層とから構成され、記憶媒体から印加される信
    号磁界に対する巨大磁気抵抗効果の結果を外部から供給
    されるセンス電流に応じた電圧降下として出力するスピ
    ンバルブ膜と、 前記スピンバルブ膜の両面に個別に対向して配置され、
    外部から印加され得る前記信号磁界以外の磁界に対して
    そのスピンバルブ膜を磁気的に遮蔽する一対の遮蔽部材
    と、 前記スピンバルブ膜と前記一対の遮蔽部材との間に介装
    され、両者の相対位置を設定すると共に、これらのスピ
    ンバルブ膜と一対の遮蔽部材との間に非導電性の空間を
    形成する支持部材とを備え、 前記反強磁性層は、 前記ピン層に交換結合することによって前記センス電流
    の方向に直交する方向にそのピン層を磁化し、 前記一対の遮蔽部材の内、前記センス電流が形成する磁
    界に応じて前記スピンバルブ膜に印加する漏洩磁界の方
    向が前記ピン層の磁化方向の成分を有する一方の遮蔽部
    材は、 他方の遮蔽部材より大きな比透磁率を有することを特徴
    とするスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のスピン
    バルブ磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、 一対の遮蔽部材の内、一方の遮蔽部材は、 スピンバルブ膜に印加する漏洩磁界の方向がセンス電流
    が形成する磁界の方向の成分を有する遮蔽部材であるこ
    とを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド。
  4. 【請求項４】 磁気記憶媒体の表面に浮上して対向する
    状態で支持され、その磁気記憶媒体に予め記録された情
    報と位置情報との双方または一方の読み出しに供される
    と共に、一部もしくは全てが請求項１ないし請求項３の
    何れか１項に記載された単一または複数のスピンバルブ
    磁気抵抗効果型ヘッドと、 前記単一または複数のスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッ
    ドの何れかを介して前記磁気記憶媒体から前記位置情報
    を読み取り、その位置情報を基準としてこれらのスピン
    バルブ磁気抵抗効果型ヘッドの全てまたは一部の位置決
    めを行うサーボ制御手段と、 前記単一または複数のスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッ
    ドの内、前記サーボ制御手段によって前記位置決めが行
    われたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドを介して、前
    記磁気記憶媒体から前記情報を読み出す読み出し手段と
    を備えたことを特徴とする磁気記憶装置。
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