JPH11316916A - 近接触動作用頑強記録ヘッド - Google Patents

近接触動作用頑強記録ヘッド

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JPH11316916A
JPH11316916A JP10341064A JP34106498A JPH11316916A JP H11316916 A JPH11316916 A JP H11316916A JP 10341064 A JP10341064 A JP 10341064A JP 34106498 A JP34106498 A JP 34106498A JP H11316916 A JPH11316916 A JP H11316916A
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magnetic flux
head according
flux guide
magnetic
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James A Brug
ジェームス・エイ・ブラグ
Manoj K Bhattacharyya
マノジ・ケー・バタチャルヤ
Lung T Tran
ラング・ティ・トラン
Thomas C Anthony
トーマス・シー・アンソニー
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Abstract

(57)【要約】 記録ヘッドと記録媒体との間の境界から分離されて記録
ヘッドと記録媒体との間の境界で衝突および他の悪影響
により影響されないようにしたスピン・トンネル検知素
子を備えた頑強な記録ヘッドである。スピン・トンネル
検知素子は、一対の磁気素子を備え、磁気素子の一方
は、記録媒体から発せられる磁束を境界からスピン・ト
ンネル検知素子の活動区域まで導く磁束案内として働
く。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録ヘッドの分野
に関する。更に詳細に記せば、本発明は、記録媒体に近
接触して動作するのに適した頑強な記録ヘッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】磁気テープおよび磁気ディスクのような
記録媒体は広く多様な情報記憶の用途に普通に使用され
ている。このような記録媒体は、通常、記録媒体に格納
されている情報の内容に従ってその表面に沿って変わる
磁界または磁束を発生することができる磁気的に変化し
得る材料から構成されている。このような記録媒体は通
常、記憶域または遷移に細分されている。通常、記録媒
体の記憶密度は、記録媒体上の記憶域の表面寸法が減少
するにつれて増大する。
【０００３】情報は普通、このような記録媒体から、記
録媒体が記録ヘドに対して移動するにつれて、記録媒体
の近くに設置されている記録ヘッドにより読み出され
る。記録ヘッドは通常、記録媒体から発せられる磁束を
検知する検知素子を備えている。通常、検知素子の電気
固有抵抗は、記録媒体から発せられる磁束に応答して変
化する。磁界に応答して電気固有抵抗を変化する検知素
子は普通、磁気抵抗性検知素子と言われる。
【０００４】従来の磁気抵抗性検知素子は通常、その電
気固有抵抗が磁束に応答して変化する一つ以上の強磁性
素子を備えている。従来の磁気抵抗性検知素子は、検知
電流が強磁性素子の平面に沿って流れる異方性検知素子
を備えている。従来の磁気抵抗性検知素子はまた、検知
電流が誘電体障壁を貫通して強磁性素子の平面に垂直に
流れるスピン・トンネル検知素子を備えている。
【０００５】従来の記録ヘッドの検知素子は、異方性で
あろうとスピン・トンネル型であろうと、普通、検知さ
れる磁束の強さが最大である、記録ヘッドと記録媒体と
の間の境界近くに設置される。通常、弱い磁界を検知す
るために、および高密度記録媒体の別々の記憶域を区別
するために、記録ヘッドおよびその検知素子を記録媒体
と接触に近い状態で設置しなければならない。
【０００６】このような近接触動作中に、特に着脱可能
媒体の場合、記録ヘッドと記録媒体との間に衝突が生ず
る可能性がある。このような衝突は、通常記録媒体との
境界近くに設置されている検知素子の変形を生ずる可能
性がある。残念ながら、このような変形は、検知素子の
精密に整合させた磁気特性を変化させ、記録媒体から発
する磁束に対する検知素子の感度を減らす可能性があ
る。検知素子のこのような磨耗は、記録ヘッドがもはや
記録媒体を確実に読取ることができない点に到達する可
能性がある。記録媒体と検知素子との間の衝突は、検知
素子に熱スパイクを導入する可能性もある。残念なが
ら、このような熱スパイクは通常、検知素子の電気固有
抵抗を変化させ、それにより読取り動作に雑音を導入す
る可能性がある。
【０００７】加えて、記録媒体との境界に近く設置され
る検知素子を有する従来の記録ヘッドは、多様な他の悪
影響を受ける。たとえば、このような検知素子は、記録
媒体との境界近くに発生する腐食からしばしば損傷を受
ける。その上、記録媒体近くに検知素子を有する記録ヘ
ッドは、通常、記録媒体との境界に近く設置される導体
を備えている。これは腐食および汚れの効果を生ずる可
能性があり、導体と記録ヘッドのシールドとの間に短絡
を生ずる可能性がある。
【０００８】更に、通常の従来の検知素子での電気固有
抵抗の変化は普通、検知素子に電圧電位を生ずる。この
ような検知素子にかかる電位は、検知素子と従来の記録
ヘッドのシールドとの間に短絡を生ずることがある。検
知素子とシールドとの間の電位差は、検知素子と記録媒
体との間の電位差を生ずる可能性があり、これは、検知
素子に読出雑音を生ずる可能性がある。
【０００９】
【発明の概要】近接触動作中記録ヘッドと記録媒体との
間の境界で生ずる衝突および他の悪影響に関連する問題
を減らす頑強な記録ヘッドを開示する。記録ヘッドは、
記録ヘッドと記録媒体との間の境界での衝突および他の
悪効果に影響されないように、記録ヘッドと記録媒体と
の間の境界から分離されているスピン・トンネル検知素
子を採用している。スピン・トンネル検知素子は、磁束
案内として働き、記録媒体から発せられる磁束を境界か
ら遠くにスピン・トンネル検知素子の活動域に導く磁気
素子を備えている。頑強な記録ヘッドの構造は検知素子
用導体を記録媒体に露出させず、磁束案内と記録ヘッド
のシールドとの間に短絡が形成されないようにしてい
る。
【００１０】本発明の他の特徴および長所は、以下の詳
細説明から明らかになるであろう。
【００１１】本発明をその特定の例示実施形態に関して
説明する。
【００１２】
【好適な実施例の詳細な説明】図１は、記録媒体22との
近接触動作に適する記録ヘッド10の読取り部分の断面図
を示す。記録ヘッド10は、記録媒体22の表面20に向いて
いる状態を示している。この断面は、記録媒体22の一組
の遷移80−81を横切る方向に取ってある。記録ヘッド10
は、記録媒体22の表面20から発せられる磁束を上方に表
面20から遠ざかる方向に導く磁束案内30を備えている。
磁束案内30は、ピン留め磁性膜32および介在誘電体障壁
34と組み合わされて記録ヘッド10の中にスピン・トンネ
ル磁気抵抗性検知素子（今後トンネル・センサという）
を形成している。トンネル・センサは、記録ヘッド10の
シールド12および14に囲まれている。
【００１３】磁束案内30に重なるピン留め磁性膜32の区
域は、トンネル・センサの活動領域を形成している。誘
電体障壁34はトンネル・センサの活動領域において薄い
トンネル障壁を与える。一実施形態での誘電体障壁34の
厚さは、0.5と５ナノメートルとの間にある。
【００１４】ピン留め磁性膜32は、反強磁性材料の交換
層（図示せず）によりピン留めされている。交換層は、
ピン留め磁性膜32の磁化の向きを固定する。ピン留め磁
性膜32の磁化の向きは、好適には、検知信号を線形にす
るためにトンネル・センサの活動領域において磁束案内
30の磁化に直交する。
【００１５】磁束案内30は、記録ヘッド10のトンネル・
センサの一方の電極として働き、ピン留め磁性膜32は、
他方の電極として働く。一実施形態では、一対の導体層
36および38がトンネル・センサを流れる検知電流の電気
的経路を与えている。導体層36は、磁束案内30から記録
ヘッド10のシールド12までの磁束の漏れを減らす。同様
に、導体層38は、シールド14までの磁束の漏れを減らす
働きをする。他の実施形態では、導体層36および38は存
在せず、検知電流は、磁束案内30および磁性膜32を経て
直接流れる。
【００１６】検知電流は、記録ヘッド10が媒体22を読ん
でいる間トンネル・センサを流れる。検知電流は、ピン
留め磁性膜32と磁束案内30の活動領域との間を誘電体障
壁34を横断して流れる。その間に、磁束案内30表面20か
ら出る磁束を上方にトンネル・センサの活動領域まで導
く。この磁束は、磁束案内30の活動領域における磁化の
向きを変え、それによ活動領域におけるトンネル・セン
サの電気固有抵抗を変える。変化する電気固有抵抗は、
外部検知回路（図示せず）により検出され、記録ヘッド
10からの読出信号を与える。
【００１７】シールド12および14は、下方記録ヘッド10
の表面50まで広がる誘電体領域16により間を隔てられて
いる。誘電体領域16は、遷移80−81を横断する媒体22の
トラックに沿う方向に間隙幅40を規定している。記録ヘ
ッド10の表面50および媒体22の表面20は、ヘッド/媒体
境界を形成している。
【００１８】記録ヘッド10のトンネル・センサの構造
は、シールド12および14および磁束案内30を同じ電位に
維持することができる。これは、磁束案内30とシールド
12および14との間のヘッド/媒体境界に短絡が形成され
ないようにする。一実施形態では、シールド12および 1
4および磁束案内30はすべて地電位に維持されている
が、導体層36は接地され、導体層38は地電位とは別の電
位にある。大地と導体層38との間の電位差が大きい程良
い。一般に、この電位差は、誘電体層16の厚さおよびそ
の破壊電圧により制限される。
【００１９】記録ヘッド10の構造は、非常に薄い誘電体
領域16および非常に薄い磁束案内30を可能とし、これに
より非常に薄い間隙幅40が生ずる。誘電体領域16は、磁
束案内30を、シールド12および14から、その等電位のた
め電気的に分離しなくてよいから、非常に薄くできる。
磁束案内30も、検知電流またはバイアス電流をその平面
に沿って導かなくてよいから、非常に薄くすることがで
きる。これらの電流は代わりにトンネル・センサを横断
して流れる。間隙幅40の狭さは、記録ヘッド10に高密度
の媒体を読み取ることを可能とする。したがって媒体22
の遷移80−81の長さを非常に小さくできる。
【００２０】記録ヘッド10の構造は、ヘッド/媒体境界
での衝突および悪影響がトンネル・センサの効率に影響
しないようにする。記録ヘッド10のトンネル・センサの
活動領域は、ヘッド/媒体境界から十分遠くに離れてい
るので、媒体22と記録ヘッド10との間に衝突の生ずる可
能性はない。ヘッド/媒体境界の近くで磁束案内30の部
分を損傷することのある衝突は、活動領域に影響せず、
したがって媒体22の表面20から発する磁束へのトンネル
・センサの応答には実質上影響しない。加えて、記録ヘ
ッド10と媒体22との間の衝突によって生ずる熱効果は、
トンネル・センサの活動領域からはるかに十分除去さ
れ、熱スパイクが実質的雑音をトンネル・センサを流れ
る検知電流に導入しないようにしている。
【００２１】他に、記録ヘッド10のトンネル・センサの
活動領域は、ヘッド/媒体境界で生ずることのある腐食
から絶縁する。その上、記録ヘッド10は導体層36および
38をヘッド/媒体境界に露出させない。これにより、従
来の記録ヘッドに普通に生ずる導体の汚れまたは短絡に
より生ずる効果が回避される。
【００２２】図２は、磁束案内30およびピン留め磁性膜
32の図を示す。この断面は、媒体22のトラックを遷移80
−81の一方に沿って横断する方向に切ったものである。
領域42および44は、磁束案内30の安定化領域を表してい
る。トンネル・センサの読取り幅は、安定化領域42およ
び44によりピン留めされていない磁束案内30のの領域に
より形成される。読取り幅は、遷移80−81の幅に直交す
る方向の媒体22の上のトラックの幅に対応する。
【００２３】一実施形態では、安定化領域42および44
は、反強磁性材料の層により実現されている。反強磁性
材料は、マンガン鉄（ＦeＭn）、ニッケル・マンガン
（ＮiＭn）、またはイリジウム・マンガンのようなマン
ガン系材料でよい。代わりに、反強磁性材料を酸化ニッ
ケルまたはテルビウム鉄（ＴbＦe）としてよい。
【００２４】他の実施形態では、安定化領域42および44
は、永久磁石により実現されている。
【００２５】Ｍ１と記した矢印は、磁束案内30の活動領
域における磁化の方向を示す。Ｍ１で示した方向は、媒
体22のトラックを横断する磁束案内30の最長の方向であ
る。いる。Ｍ１で示した方向は、安定化領域42および44
により設定され、媒体22から発せられる磁束に応答して
図示した方向のまわりで変化する。
【００２６】Ｍ２と記した矢印は、ピン留め磁性膜32に
おける磁化の方向を示す。磁化Ｍ２の向きは、反強磁性
層によりピン留めされ、磁束案内30の活動領域における
Ｍ１に実質的に直交している。
【００２７】図３は、記録ヘッド10のシールド12および
14に囲まれた層の一実施形態の詳細図である。この図
は、トンネル・センサの活動領域を描いている。構造の
基礎は、誘電体領域16の一部を成す誘電体層である。次
は、金のような導電材料から作られた導電層36である。
タンタル64の薄い層は、導電層36と磁束案内30との間の
拡散を防止する。
【００２８】磁束案内30は、軟磁性膜の層である。一実
施形態では、磁束案内30は、ニッケル鉄のようなパーマ
ロイ層である。一対の薄い鉄の層66および68は、一実施
形態では各々20Åの厚さであるが、誘電体障壁34と層30
および32との間の境界で使用されている。
【００２９】誘電体障壁34は、誘電体材料の層である。
一実施形態では、誘電体障壁は酸化アルミニウム（Ａｌ
2Ｏ3）の層である。
【００３０】ピン留め磁性膜32は、軟磁性膜の層であ
る。一実施形態では、ピン留め磁性膜32は、ニッケル鉄
のようなパーマロイ層である。
【００３１】ピン留め磁性膜32の磁化の向きは、反強磁
性層60によりピン留めされている。一実施形態では、反
強磁性層60は、マンガン鉄（ＦeＭn）、ニッケル・マン
ガン（ＮiＭn）、またはイリジウム・マンガンのような
マンガン系材料の層である。代わりに、反強磁性材料60
を酸化ニッケルまたはテルビウム鉄（ＴbＦe）の層とし
てよい。
【００３２】反強磁性層60の上に、タンタルまたはタン
タル/金としてよい導体層38がある。
【００３３】ヘッド/媒体境界における磁束案内30の磁
化の方向Ｍ１は、磁束を直接磁束案内30の中に導入さ
せ、バイアス構造および横断トラックの非対称を減らす
方法の必要性を省略している。他に、記録ヘッド10の総
消費電力は、トンネル・センサが比較的高いインピーダ
ンス構造物であるから比較的低い。消費電力の低い記録
へッドは、多数の平行溝が存在するテープ・ヘッドにと
って役に立つ。
【００３４】本発明の前述の詳細説明は、例示の目的で
示したものであり、網羅的にしたり、本発明を開示した
精密な実施形態に限定したりするつもりはない。したが
って、本発明の範囲を付記した特許請求の範囲により規
定してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】記録媒体との近接触用途に対して頑健な動作を
与える記録ヘッドの読取り部分の断面図を示す。
【図２】記録媒体のトラックを横断する方向に取った磁
束案内およびピン留め磁性膜を示す図である。
【図３】スピン・トンネル検知素子の層を備えた記録ヘ
ッドのシールドに囲まれた層の詳細図である。
【符号の説明】
１０ 記録ヘッド ２２ 記録媒体 ３０ 磁束案内 ３２ 磁性膜 ３６ 導体層 ３８ 導体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラング・ティ・トラン アメリカ合衆国カリフォルニア州サラトガ ウッドブリー・コート 5085 (72)発明者 トーマス・シー・アンソニー アメリカ合衆国カリフォルニア州サニーベ イル ピメント・アベニュー 1161

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】記録ヘッドと記録媒体との間の境界から分
    離されているスピン・トンネル検知素子を有する記録ヘ
    ッドであって、スピン・トンネル検知素子が記録媒体か
    ら発せられる磁束を境界から離れスピン・トンネル検知
    素子の活動領域まで導く磁束案内として働く磁性素子を
    備えていることを特徴とする記録ヘッド。
  2. 【請求項２】磁束案内は、磁束案内の磁化の向きを設定
    する一対の安定化領域に結合されていることを特徴とす
    る請求項１に記載の記録ヘッド。
  3. 【請求項３】安定化領域に結合されていない磁束案内の
    区域は、活動領域を形成していることを特徴とする請求
    項２に記載の記録ヘッド。
  4. 【請求項４】安定化領域は反強磁性材料から構成されて
    いることを特徴とする請求項２に記載の記録ヘッド。
  5. 【請求項５】安定化領域は一対の永久磁石を備えている
    ことを特徴とする請求項２に記載の記録ヘッド。
  6. 【請求項６】スピン・トンネル検知素子は更に、ピン留
    め磁性膜および介在誘電体障壁を備えていることを特徴
    とする請求項２に記載の記録ヘッド。
  7. 【請求項７】ピン留め磁性膜は、磁束案内の向きに実質
    的に垂直な磁化の向きを備えていることを特徴とする請
    求項６に記載の記録ヘッド。
  8. 【請求項８】ピン留め磁性膜は、反強磁性材料の層に結
    合されている軟磁性膜を備えていることを特徴とする請
    求項６に記載の記録ヘッド。
  9. 【請求項９】軟磁性膜はパーマロイ層から構成されてい
    ることを特徴とする請求項８に記載の記録ヘッド。
  10. 【請求項１０】軟磁性膜はニッケル鉄の層から構成され
    ていることを特徴とする請求項８に記載の記録ヘッド。
  11. 【請求項１１】反強磁性材料はマンガン系材料であるこ
    とを特徴とする請求項８に記載の記録ヘッド。
  12. 【請求項１２】反強磁性材料は酸化ニッケルであること
    を特徴とする請求項８に記載の記録ヘッド。
  13. 【請求項１３】反強磁性材料はテルビウム鉄であること
    を特徴とする請求項８に記載の記録ヘッド。
  14. 【請求項１４】スピン・トンネル検知素子が所定電位に
    維持されているシールドに囲まれ、磁束案内が所定電位
    に維持されて磁束案内とシールドとの間の短絡を防止し
    ていることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
  15. 【請求項１５】磁束案内は軟磁性膜から構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
  16. 【請求項１６】磁束案内はパーマロイ層から構成されて
    いることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
  17. 【請求項１７】磁束案内はニッケル鉄の層から構成され
    ていることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
  18. 【請求項１８】更に、導体層が境界から分離されて記録
    媒体と記録ヘッドとの間の短絡を防止するように、スピ
    ン・トンネル検知素子との電気的接続を行なう一対の導
    体層を備えていることを特徴とする請求項１に記載の記
    録ヘッド。
JP10341064A 1997-11-20 1998-11-13 近接触動作用頑強記録ヘッド Pending JPH11316916A (ja)

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