JPH11250419A

JPH11250419A - 磁気抵抗効果型ヘッド

Info

Publication number: JPH11250419A
Application number: JP4986698A
Authority: JP
Inventors: Norio Onozato; 紀夫小野里
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳＡＬ膜とＭＲ膜からの永久磁石膜の位置を
決めることによってＳＡＬ膜からＭＲ膜への磁気的な横
バイアスのずれが少なく、かつバイアスの流れの乱れを
抑えた、また、再生出力信号の劣化を防止したＭＲ型ヘ
ッドを提供する。【解決手段】軟磁性膜１１の側面方向への延長線の範
囲内には前記永久磁石膜１５が配置されず、前記永久磁
石膜１５の側面方向への延長線の範囲内にのみ前記磁気
抵抗効果を有するＭＲ膜１５が配置された磁気抵抗効果
型ヘッドである、さらに、前記セラッミクス基板９と前
記永久磁石膜１５の間に、非磁性であって、前記ＭＲ膜
１５より電気抵抗を低くした金属製下地膜１４を設け、
かつ前記下地膜１４が中央能動領域３１と端部受動領
域３２の間にも形成されている磁気抵抗効果型ヘッドで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク等
の磁気記録媒体の記録情報の読み取りに使用される磁気
ヘッド、更に詳細には磁化の方向が変わることによって
電気抵抗が変わる磁気抵抗効果を利用した磁気ヘッド
（磁気抵抗効果型ヘッド）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスク等の磁気記録媒体の高密
度化のため磁気記録の狭トラック化、読み取り速度の高
速化のため磁気記録媒体と磁気ヘッドの狭ギャップ化が
進み、このような条件下でもＳ／Ｎ比の高い信号を検出
が可能な磁気ヘッドとして、従来の誘導型磁気ヘッドの
代わりに磁気抵抗効果型ヘッド（以下、「ＭＲ型ヘッ
ド」と記す。）が提案されている。

【０００３】図２に、永久磁石を利用したいわゆるハー
ドバイアス方式のＭＲ型ヘッドの従来例、例えば特開平
３−１２５３１１号公報等に記載されている例を挙げる
ことができる、を示してその構成を説明する。従来のＭ
Ｒ型ヘッドは、大きく分けると中央能動領域３１、端部
受動領域３２と端部接合領域３３とがある。さらに、そ
れぞれの領域は以下の構成を有している。中央能動領域
３１は、基板９と基板９全面を被覆する下地絶縁膜１０
の上にあり、下から、軟磁性膜（以下、「ＳＡＬ膜」と
記す。）１１、中間膜１２、そしてその上に検出部分に
当たる磁気抵抗効果膜（以下、「ＭＲ膜」と記す。）１
３が形成されている。また、中央能動領域３１の両側面
側には端部受動領域３２がある。端部受動領域３２は、
基板９と下地絶縁膜１０の上にあり、下から、下地膜１
４、永久磁石膜１５、電極１６が形成されている。さら
に、中央能動領域３１と端部受動領域３２が傾きを有し
て接合するための遷移領域である接合領域３３がある。
なお、ここでは、電極からの配線、上シールド膜、シー
ルド膜、シールドキャップ、記録用のヘッド部等は省略
した。

【０００４】ＭＲ型ヘッドは、ＭＲ膜内の磁化の方向が
変わることによって電気抵抗が変わること（磁気抵抗効
果）を利用して磁界の変化をとらえ磁気記録媒体の情報
を検出するものである。このために、ＭＲ膜内の磁化の
方向が１つにすることにより電気抵抗の変化を大きくし
て検出感度を高めることができる。そのために、永久磁
石膜が磁気的な縦バイアスを印加してＭＲ膜全体が単磁
区構造に制御する。これによって、さらに、地壁の移動
によって生ずる再生信号中のバルクハウゼンノイズを防
止している。また、ＭＲ膜内の磁化の方向を、ＭＲ膜内
を流れる信号検出のための電流（センス電流）の方向と
磁気的記録媒体の移動する方向の双方に対して４５゜の
角度を持たせることは好ましいため、ＳＡＬ膜からＭＲ
膜に磁気的な横バイアスを印加して、ＭＲ膜内の磁化の
方向を制御している。これらの磁気的バイアスを制御す
ることによってＭＲ型ヘッドの検出感度を高めることが
できる。

【０００５】従って、ＭＲ膜１３内の磁化の方向を安定
させるために永久磁石膜１５の保磁力Ｈｃが大きく、か
つ磁化の方向が一方向にそろっていることが望ましく、
このために永久磁石膜１５は結晶方向をそろえることが
重要である。さらに、ＳＡＬ膜１１は、永久磁石膜１５
の外部へ発する磁場によって磁化が誘起される。しか
し、永久磁石膜１５はＳＡＬ膜１１の磁化を誘起しつ
つ、ＳＡＬ膜１１からＭＲ膜１５への磁気的な横バイア
スにずれを生じさせないことが重要である。そこで、従
来はスパッタリング法等による永久磁石膜１５の製造時
の密着性を向上させ、永久磁石膜１５の結晶方向をそろ
えるために下地膜１４を設けていた。しかし、下地膜を
設けた永久磁石膜では、ＳＡＬ膜から一定の距離をおく
ために、ＳＡＬ膜からＭＲ膜への有効な横バイアスが減
少するともに、横バイアスの流れの途中にあるために流
れを乱して、バイアスのずれを生じさせる。このため
に、例えば特開平８−２８７４１９号公報には、永久磁
石膜内に酸化物を含むことにより保磁力Ｈｃを大きくし
て、かつ基板と永久磁石膜の間に下地膜を設けた永久磁
石膜を使用した磁気抵抗効果型ヘッドが提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＭＲ型ヘッドでは以下に示すような問題点がある。下地
膜は、製造の安定化を図るためであり非常に薄く作製さ
れるので、一軸異方性が付与されたＳＡＬ膜の側面の延
長線の範囲内に永久磁石膜が配置されることとなるた
め、この永久磁石膜の横からの漏れた磁束によってＳＡ
Ｌ膜からの磁気的な横バイアスの流れに影響を与え、横
バイアスががずれやすいという問題がある。さらに、下
地膜が薄いために永久磁石膜からＭＲ膜への影響が大き
く、永久磁石膜の経時的な劣化がＭＲ膜への磁気的な縦
バイアスを変化させて、ＭＲ型ヘッドの長期的にも再生
出力信号の劣化を招来するという問題があった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その課題は、ＳＡＬ膜とＭＲ膜との関係で永久
磁石膜の位置を決めることによってＳＡＬ膜からＭＲ膜
への磁気的な横バイアスのずれの少なく、かつバイアス
の流れの乱れを抑えたＭＲ型ヘッドを提供することであ
る。また、その課題は、永久磁石膜を適切な位置に設け
ることにより永久磁石膜からの磁気的バイアスの変化が
ＳＡＬ膜とＭＲ膜へ与える影響を最小にすることにより
再生出力信号の劣化を防止したＭＲ型ヘッドを提供する
ことである。更に、各構成要素の組成等を単純にして、
かつ成膜の容易な金属の単一組成の部分を大きくするこ
とにより生産工程を簡易にして効率を高めて、かつ安価
に生産することができるＭＲ型ヘッドを提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、上記問題点を解
決するために、本願請求項１に記載の発明は、非磁性の
セラッミクス基板上に磁気抵抗効果を有する磁性膜と、
永久磁石膜によって一軸異方性を付与された軟磁性膜と
が中間膜によって分離され、その側面方向に配置された
永久磁石膜によって縦バイアスを与える磁気抵抗効果型
ヘッドにおいて、前記一軸異方性を付与された軟磁性膜
の側面方向への延長線より上方に前記永久磁石膜が配置
し、前記永久磁石膜の側面方向への延長線の範囲内にの
み前記磁気抵抗効果を有する磁性膜が配置する磁気抵抗
効果型ヘッドである。請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、前記セラッ
ミクス基板と前記永久磁石の間に非磁性であって、前記
磁性膜より電気抵抗を低くした金属製下地膜を配置し、
かつ前記下地膜が中央能動領域と端部受動領域の間に
も配置する磁気抵抗効果型ヘッドである。さらに、請求
項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の磁
気抵抗効果型ヘッドにおいて、前記下地膜が、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ｔｉから成る群より少なくとも１つ選択される金属
によって構成され、かつ前記セラッミクス基板と前記
永久磁石の間の厚さが１０ないし４０ｎｍの磁気抵抗効
果型ヘッドである。ここで、下地膜は、真空蒸着法、ス
パッタリング法のいずれの成膜法でも製造することがで
きる。しかし、溶融メッキ、溶射法、無電解メッキ等の
含まない。不純物の混入を防ぐためである。下地膜を構
成する金属はＣｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ等の非磁性で
融点が高く、かつ製造時に永久磁石膜等との密着性の高
い金属が好ましい、特に、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉが好まし
い。

【０００９】ここで、本願の第１の発明の構成にするこ
とによって以下のように作用する。中央能動領域のＳＡ
Ｌ膜は透磁率の高い軟磁性体により構成されるため、端
部受動領域の永久磁石膜による磁場によって磁化が誘起
され、磁束を発生させる。この発生した磁束がＭＲ膜に
磁気的な横バイアスを与える。一方、ＭＲ膜は永久磁石
膜の磁場に磁気的な縦バイアスを受け独自に磁化が誘起
される。両者のかね合いによって、ＭＲ膜内の磁化の方
向が決定され、この磁化によって再生出力信号を検知す
る。このとき、ＳＡＬ膜は透磁率が高いためにある程度
離れていても磁化が誘起される。逆に、近すぎると永久
磁石膜からの磁場によって、ＳＡＬ膜からの磁気的な横
バイアスが影響を受けてずれてしまい、そのためにＭＲ
膜の磁化の方向もずれてしまい、最終的には磁気抵抗効
果型ヘッドの信号検出感度が低下することになる。さら
に、永久磁石膜の発生する磁場にはある程度の方向性が
あり、磁場は両端の永久磁石膜によって形成される中央
能動領域の範囲内が大きくなる。従って、ＳＡＬ膜を両
端の永久磁石膜によって形成される高さより低くするこ
とによって、ＳＡＬ膜から発生する横バイアスのずれを
防止して、ＭＲ型ヘッド内の磁化の方向を一定にするこ
とによって信号検出感度を高く維持することが可能にな
る。しかも、永久磁石膜は、例えばＣｏ−Ｐｔ系永久磁
石を使用する場合、１０〜３０ｎｍの厚さで、保磁力が
最大になることが知られている。一方、経時変化を抑
え、長期に安定な磁場を発生するためには永久磁石膜の
保磁力の大きいことが望ましい。そこで、下地膜の厚さ
を調整することによって、保磁力の大きい永久磁石膜を
得る厚さのままで、かつＳＡＬ膜との関係で所定の高さ
に調整を行うことが可能になる。さらに、永久磁石膜を
適当な厚さにして保磁力を高くすることによって、酸化
物等を分散させる必要がないし、製造上の効率を向上さ
せることが可能になる。

【００１０】本願の第２の発明は、下地膜の電気抵抗を
下げて電極からの電流が中央能動領域全体に一様に流れ
るようにするものである。磁気抵抗効果型ヘッドでは、
ＭＲ膜に流れる電流（センス電流）のみが信号検出に寄
与する。従って、信号検出に寄与しない他の部分に流れ
た電流が多くなると、電極間に流れる全体の電流に比較
するとセンス電流が小さくなり、相対的に感度が低下す
ることになる。しかし、基板、下地絶縁膜を除く各構成
要素とも金属であるために、センス電流以外の電流を除
くことができない。一方、電子の流れである電流により
磁場が発止するため、この磁場が各膜により大きさが異
なることもＭＲ膜内の磁化方向に影響する。そこで、感
度低下防止のためにセンス電流以外の電流を除くのでは
なく、中央能動領域に一様に流すことによって磁場の乱
れを防止して、ＳＡＬ膜から一様で乱れのない磁気的な
横バイアスをＭＲ膜にかけることができる。従って、Ｍ
Ｒ膜内の磁化方向のずれをなくし、信号検出感度を上げ
ることを可能にする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
１に基づいて説明する。図１は、本願に係る発明の一実
施例であるＭＲ型ヘッドの概略を示す構成図である。こ
の磁気抵抗効果型ヘッドのセラミック基板９は、非磁性
材料製で、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＯ₂、ＴｉＣ等の炭化物、
ＴｉＮ、ＡｌＮ₃等の窒化物から適宜材料を選択するこ
とができる。前記セラミック基板９上には下地絶縁膜１
０が被覆されている。下地絶縁膜１０は非磁性の無機絶
縁性の材料、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等の酸化
物等の材料から選択することができる。前記下地絶縁膜
１０は、真空蒸着法、スパッタリング法等によって、１
〜１０μｍの厚さに作製する。

【００１２】中央能動領域３１の最下層となるＳＡＬ膜
１１は前記下地絶縁膜１０の上に、厚さが１２〜２０ｎ
ｍになるように真空蒸着法、スパッタリング法等の成膜
方法によって作製することができる。また、ＳＡＬ膜１
１は、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＭｏ等の
Ｃｏ系、ＦｅＴａＮ等のＦｅ系の軟質磁性材料から適宜
選択することができる。ＳＡＬ膜１１の上には、非磁性
の中間膜１２が設けられていて、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ
等の非磁性材料の中から適宜材料を選択して、上述した
成膜方法等によって、約２０ｎｍ程度の厚さに作製す
る。この中間膜１２の上には、ＭＲ膜１３が設けられて
いて、パーマロイ等のＮｉＦｅ系、ＮｉＣｏ系等の軟質
磁性材料から適宜選択して、上述した成膜方法等によっ
て、約２０ｎｍ程度の厚さに作製する。

【００１３】一方、端部受動領域３２は以下の順序で作
製する。中央能動領域３１を作製後、所定の形状、大き
さのパターンになるようにフォトレジストを塗布する。
次に、イオンミリング等のエッチング法によって上記中
央能動領域３１を残すようにして作製する。ここで、イ
オンを図２の上部から下部方向に飛翔させた場合中央能
動領域３１は基板に対して１５〜３０゜の傾きを有す
る。その後、フォトレジストを除去せずに真空蒸着法等
によって端部受動領域３２を作製する。端部受動領域３
２の最下層となる下地膜１４は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ等の
非磁性材料から適宜選択して、上述した成膜方法等によ
り、１０〜４０ｎｍの厚さに作製する。このとき、真空
蒸着法等によって図２の上部から下部方向に下地膜１４
用非磁性材料が飛翔すると、中央能動領域３１の傾いた
部分にも析出して、中央能動領域３１と端部受動領域３
２の間に接合領域３３を形成する。この下地膜１４の上
には、永久磁石膜１５が設けられており、ＣｏＣｒ、Ｃ
ｏＣｒＰｔ系等の保磁力が１０００〜２０００エルステ
ッドの硬質磁性材料から適宜選択する。硬質磁性材料と
しては、Ｃｏ系が好ましい。耐酸化性があり、経時変化
が少なく長期に安定してバイアスを提供できるからであ
る。永久磁石膜は１５は上述した成膜方法により、３０
〜６０ｎｍの厚さに作製することができる。さらに、こ
の上に電極１６が設けられており、Ｔａ、Ｃｕ、Ｗ等の
非磁性の金属材料の中から適宜選択され、上述した成膜
方法等により、３０〜１００ｎｍの厚さに作製する。さ
らに、電極１６の間に定電流電源等を含む回路を接続し
て実際に機能させる（図２中図示せず。）。

【００１４】以上の実施の形態に基づいて、各膜厚を変
えて表１に示すＭＲ型ヘッドを作製した。

【表１】作製したＭＲ型ヘッドで、ＳＡＬ膜から発生する磁束と
ＭＲ膜に入る磁束を磁束計で測定した。その結果、実施
例の磁気抵抗効果型ヘッドのＭＲ膜にはいる磁束は、比
較例の場合と比べて２０〜３０％高い値を示した。

【００１５】また、上述したＭＲ型ヘッドの主要な膜の
電気抵抗率を測定した。

【表２】作製した磁気抵抗効果型ヘッドをハードディスクに装着
して検出感度を比較したところ、実施例の磁気抵抗効果
型ヘッドは、比較例の場合と比べて１．５〜２．０倍の
高い値を示した。さらに、上述した磁気抵抗効果型ヘッ
ドをハードディスクに装着して長時間使用しても、実施
例の磁気抵抗効果型ヘッドは感度の低下を生じなかっ
た。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる磁
気抵抗効果型ヘッドでは、磁束のずれを少なくすること
ができ、実際に記録媒体に装着したところ検出感度を高
くすることができた。さらに、磁束のずれがなく安定し
たため、長時間の使用による感度低下も生じることな
く、高い製品寿命を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る磁気抵抗効果型ヘッド
の部分的概略構成図である。

【図２】従来の磁気抵抗効果型ヘッドの部分的概略構成
図である。

【符号の説明】

９セラミック基板１０下地絶縁膜１１軟磁性膜（ＳＡＬ膜）１２中間膜１３ＭＲ膜１４下地膜１５永久磁石膜１６電極膜３１中央能動領域３２端部受動領域３３接合領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性のセラッミクス基板上に磁気抵抗
効果を有する磁性膜と、永久磁石膜によって一軸異方性
を付与された軟磁性膜とが中間膜によって分離され、そ
の側面方向に配置された前記永久磁石膜によって縦バイ
アスを与える磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、一軸異方性を付与された前記軟磁性膜の側面方向への延
長線より上方に前記永久磁石膜を配置し、前記永久磁石膜の側面方向への延長線の範囲内に前記磁
気抵抗効果を有する磁性膜を配置することを特徴とする
磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２】請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、前記セラッミクス基板と前記永久磁石膜の間に、非磁性
であって、前記磁性膜より電気抵抗を低くした金属製下
地膜を配置し、かつ前記下地膜が中央能動領域と端部受
動領域の間にも配置することを特徴とする磁気抵抗効果
型ヘッド。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の磁気抵抗
効果型ヘッドにおいて、前記下地膜を、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉから成る群より少なく
とも１つ選択される金属により構成し、かつ前記セラッ
ミクス基板と前記永久磁石の間の厚さが１０ないし４０
ｎｍであることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。