JPS5857810B2 - ジキヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気抵抗効果電子用いた磁気ヘッドの改良に関
する。

従来、第１図に示すように磁気抵抗効果を有する強磁性
薄板１（以下ＭＲ素子と称す。

）を基板２に生威し、保持板３で保持する磁気ヘッドに
おいては記録媒体Ａと摺接する際、記録媒体４上のゴミ
および突起物等が磁気ヘッドの摺接面と接するため摩擦
熱を発生し、該摩擦熱がＭＲ素子１に伝達され、ＭＲ素
子１の温度を上昇させる。

ＭＲ素子１の比抵抗は温度依存性を有するので、この温
度上昇によりＭＲ素子の比抵抗は変化し、熱ノイズを発
生させる。

この熱ノイズは記録媒体４からの信号磁束によってＭＲ
素子の比抵抗変化をおこすことによって検出される信号
電圧に混入し、著しいＳ／Ｎ比の低下をもたらし、実用
上大きな問題点とされてきた。

また、ＭＲ素子１には比抵抗変化を検出するため、定電
流を流しているが、出力電圧は該電流に比例するため、
出来るだけ大きな電流を流すことが必要になる。

このためＭＲ素子１で発生するジュール熱も熱ノイズ発
生の原因となる。

即ち磁気ヘッドが記録媒体４と摺動する際、前述のよう
なゴミや突起物等によって不規則的な接触がおきると、
前述のＭＲ素子１で発生したジュール熱の熱的な伝播状
態に不規則的な乱れを生じ、これかＭＲ素子１自体の温
度変化に影響をおよぼし、前述したと同様熱ノイズを発
生させる。

このような熱ノイズを減少させるため、基板２や保持板
３の材料を検討することは重要で記録媒体４と磁気ヘッ
ドとの相対速度が小さい場合、熱伝導率の大きな物質を
選択することにより、熱ノイズの振幅をある程度下げる
ことが出来る。

しかし、相対適度が比較的大きい場合、熱ノイズの振幅
は熱伝導率に対して独立になり、物質によってあまり差
がない熱容量に依存するため、基板２あるいは保持板３
の材料を変えることによって熱ノイズを減少させること
はむずかしい。

一方、電磁変換特性の動点からは、基板２、保持板３に
ガラス、サファイア、シリコン等の非磁性体を用いた場
合記録媒体４からの信号磁界が、ＭＲ素子１の幅方向に
わたって指数関数的に減少し、いわゆるストライブ幅損
失を生じ、短波長領域での特性が悪い。

そのため基板２、保持板３としてフェライト等の磁性体
を用いる、いわゆる”シールド型ＭＲヘッド′″が考え
られてきた。

これによると、短波長特性が著しく改善されるが、使用
されるフェライトの代表的な熱伝導率は０．０６ｗａｔ
ｔｓ／ｃＩｒＬ０にであり、パイレックスガラスの熱伝
導率０．０１１ｗａ ｔ ｔ ｓ ７ｃｍ ０ｋに比べ
ると太きいが、サファイア、シリコンに比較すると極め
て小さく熱ノイズの発生は顕著で実用化に対し克服すべ
き大きな問題点となっている。

このような問題点を解決する一つの方法として第２図に
示すように、ＭＲ素子を２個、基板２上に配置する構成
が報告されている。

即ち第１のＭＲ素子５第２のＭＲ素子６を間隔゛ｄ″′
へだてて基板２上に配置し、電圧ｖ１．ｖ２を差動増幅
器の入力へ接続し、熱ノイズを相殺しようとする方法で
あるが、この方法には多くの問題点がある。

即ち第２のＭＲ素子６は記録媒体４から遠ざかる位置に
配置されているため、第１のＭＲ素子５の熱上昇の程度
とは振幅的にも時間的にも異なり、第１、第２のＭＲ素
子５，６で検知した熱ノイズ効果的に相殺させることが
難しい。

この点を改善させるためには間隔ｄを小さくすることだ
が、小さくすると今度は第２のＭＲ素子６でも記録媒体
４からの信号磁束を検知する割合が増加し、信号成分ま
で相殺されることになり、Ｓ／Ｎ比としての評価では、
著しい改善が実現出来ない。

更にこのような構造では、熱ノイズの相殺効果を増加せ
しめる条件として、基板、保持板が高い熱伝導率を有す
ること、記録媒体の走行速度が小さいこと、および熱ノ
イズの周波数が低いことなどがあり、汎用性に欠けてお
り、効果的な熱ノイズ対策方法ではない。

本発明は以上従来例で述べたような欠点を改善する熱ノ
イズ相殺方法を提供する磁気ヘッドに係わるものである
。

以下図面とともに本発明の詳細について述べる。

第３図に本発明の基本構成を示す。

基板７と保持板８の間に、磁気抵抗効果を有する第１の
強磁性薄板９（以下、第１のＭＲ素子と称する。

）を配置し、第１のＭＲ素子９の少くとも１方の側に第
２の強磁性薄板１０（以下第２のＭＲ素子１０と称する
）を並置する。

第１．第２のＭＲ素子９゜１０のそれぞれの一端は記録
媒体４と摺接する面上にある。

第１、第２のＭＲ素子９，１０の間には第１、第２のＭ
Ｒ素子９，１０のバイアス磁界を印加するための永久磁
石材もしくはＡＩ、Ｃｕ等の導電体等のバイアス磁界印
加部１１が配置される。

以下はＡＩ、Ｃｕ等の導電体１１を使用した場合につい
て説明していく。

第４図は第３図のような構成の一例の平面図を示す。

第４図では第１、第２のＭＲ素子９，１０の同一形状と
したが、特に外部回路と接続すべき端子部９Ａ、１０Ａ
の形状等は必らずしも同一形状である必要はない。

基板７や保持板８にフェライト、Ｆ ｅ−Ｎ ｉ合金や
Ａ Ｉ −Ｆ ｅ −−８ｉ合金等の磁性材を用いた、
いわゆるシールド型ヘッドを構成する場合、第１のＭＲ
素子９は基板７．保持板８によって形成される空隙部の
略中夫に配置される。

第５図において本発明の構成による動作原理を説明する
。

第１のＭＲ素子９はその長手方向（矢印１２の方向）に
容易軸を有し、第２のＭＲ素子１０は長手方向と直角な
方向（矢印１３の方向）に容易軸を有するように配向さ
れる。

導電体１１に直流電流ＩＢを流すことにより導電体１１
の周囲に磁界を生せしめる。

即ち第１のＭＲ素子９には容易軸方向１２と直角な方向
に磁界ＨＢ、が印加される一方、第２のＭＲ素子１０に
は容易軸方向１３と平行な方向に磁界ＨＢ２が印加され
る。

磁気抵抗効果の原理は磁性体の磁化の方向と磁性体に流
れる電流方向との角をθとした時、磁性体の比抵抗は、
ρ−ρｏ十ＪρｍａＸｏｏ８′θのような関係になり、
角度θが変化する回転磁化領域で比抵抗が変化すること
を利用している。

したがって第１のＭＲ素子９の比抵抗は、記録媒体４か
らのｙ方向の信号磁界Ｈ８によって変化する。

この関係を第６図に示す。

しかし、第６図に示すように比抵抗ρと磁界Ｈ８の関係
は著しい非直線性を有するため、バイアス磁界ＨＢｔに
よって直線部ｐ点に動作点を設定する必要がある。

一方、第２のＭＲ素子１０の容易軸は矢印１３の方向に
配向されているので記録媒体４からのｙ方向の信号磁界
Ｈｓと平行なので、磁化の動きは回転磁化ではなく主と
して磁壁移動によるものとなる。

このため電流１２と磁化の方向をなす角は変化せず一定
で、従って第２のＭＲ素子１０の比抵抗は信号磁界Ｈｓ
により変化しない。

尚、第２のＭＲ素子１０は矢印１３の方向に配向される
が、矢印１３の方向は幅方向であり一般に略４πＭｓ−
ユ２ （Ｍｓ：飽和磁化： Ｗ２ ｔ ｔ２は第２ＭＲ素子１
０の巾、および厚み）で示される反磁界が生じ、そのた
め第２のＭＲ素子１０の特に端部近傍における磁化の方
向は容易軸方向１３からずれることが起りつる。

このような磁化の方向の不揃いは導電体１１を流れる電
流ＩＢが発生する磁界ＨＢ２によって、矯正され、磁化
方向は容易軸方向１３に保持される。

これによって基板７、保持板８中に第１、第２のＭＲ素
子９，１０を有するも、実質的に記録媒体４からの信号
磁界Ｈ８に応答し、その比抵抗を変化させるのは第１の
ＭＲ素子９だけであり、第２のＭＲ素子１０の両端の電
圧■２にはほとんど信号成分は含まれない。

なお、記録媒体４からの信号磁界としてｘ、ｙ方向の成
分を通常考慮すればよいが、Ｘ方向の成分は第４、第２
のＭＲ素子９，１０の膜面に垂直なことおよびＭＲ素子
９，１０は通常１０００Ａ以下と極めて薄いため磁化は
ほとんど膜面に平行になるため、Ｘ方向の成分は考慮す
る必要はなく、前述のようにｙ成分の信号磁界Ｈｓのみ
を考慮すればよい。

一方、第１、第２のＭＲ素子９，１０はヘッドが記録媒
体４に摺接する際、記録媒体４上のゴミや突起物等によ
って発生する摩擦熱のため、熱的影響をうける。

即ちヘッドの記録媒体との摺接部のある部分で発生した
摩擦熱は基板７あるいは保持板８を伝播しＭＲ素子９，
１０の温度上昇を引きおこし、ＭＲ素子９，１０の比抵
抗を変化させる。

この比抵抗変化は電流１１ ｙ １２によって検出され
、第１のＭＲ素子９の両端の電圧■１および第２のＭＲ
素子１０の両端の電圧■２に熱ノイズ成分となって混入
する。

第２のＭＲ素子１０がない構成においては、第１のＭＲ
素子９の両端の電圧ｖ１中に、この熱ノイズ成分を含む
ため、著しいＳ／Ｎ比の低下があるが、本構成のように
第２のＭＲ素子１０を第１のＭＲ素子９の厚み方向に並
置することによって、第２のＭＲ素子１０でもはゾ両程
度の大きさの熱ノイズを検出し、しかも従来例で述べた
ように第２のＭＲ素子１０は第１のＭＲ素子９と近接し
て配すことが出来るため、第２のＭＲ素子１０で検出す
る熱ノイズの位相と第１のＭＲ素子９で検出する熱ノイ
ズの位相との間の位相ずれはｔｓは非常に小さく、第１
のＭＲ素子９の電圧■１、第２のＭＲ素子１０の電圧■
２を差動増幅器の入力として入れ、差の電圧を取り出す
ようにすれば、第７図に示すように、熱ノイズ成分はは
ゾ完全に相殺することが出来る。

第１のＭＲ素子９、第２のＭＲ素子１０の主要寸法は熱
的影響を出来るだけ等しく受けるように選択される力＼
同じ性質の熱的影響を受けるため長さ、即ちトラック巾
Ｔｗは等しく選ばれる。

また幅Ｗ１．Ｗ２、厚み１．．１２もそれぞれ概略等し
いように決められる。

第１のＭＲ素子９、第２のＭＲ素子１０の記録媒体４近
傍に位置し、前述したような熱的影響を受ける可能性の
ある部分の抵抗体Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ路次式で表わせ
る。

こ５でρは第１、第２のＭＲ素子９，１０を構成する強
磁性体の比抵抗である。

ある摩擦熱の影響により第１、第２のＭＲ素子９，１０
の温度がそれぞれ、ＪｔｌＣＯ，Ｊｔ２ＣＣ）変化する
ことにより、前記比抵抗の変化はそれぞれρａＪｊ１＋
ρａ Ｊ ｔ ２となる。

（ａは比抵抗の温度係数で第１、第２のＭＲ素子９，１
０として８０ ％Ｎｉ−２０％Ｆｅ合金を用いた場合、
略２８０ Ｘ １０−５（１／’Ｃ）である。

）これにより第１、第２のＭＲ素子９，１０で検出する
熱ノイズ成分ｖＮ１．ｖＮ２は■Ｎ１ ＝なり、第１、
第２のＭＲ素子９，１０の巾ｗ１ ｙ Ｗ２厚み１１．
１２が製造時若干具っても、電流１１゜ｉ２を調整する
ことにより、ｖＮ１＝ｖＮ２とすることが可能であり、
最大限の相殺効果を実現出来るのである。

なお、第３図に示すように、基板７や保持板８に磁性体
を使用した場合、第１のＭＲ素子９は基板７、保持板８
間の略中央、即ちｑ２ ＝ ９３という関係になるよう
に配置されるが基板７に導電性の磁性体を使用した場合
、第２のＭＲ素子１０と電気的に絶縁するため基板７上
に厚みｑｌに相当する５ｉＯ１，ＳｉＯ２，ｋ１２０３
等の絶縁体を設ける必要がある。

一方、基板７にＮｉ−Ｚｎ系のフェライトを使用した場
合、その比抵抗はかなり大きいので、直接、第２のＭＲ
素子１０を形成することも出来る。

しかしこの場合でも、基板７との付着性を良くするため
、Ｓ ｒ Ｏ−Ｓ ｔ ０２やＡｌ２Ｏ３等の絶縁体を
第２のＭＲ素子１０との間に介在させることもあり得る
。

次に第３図および第４図に示すような構成の磁気ヘッド
の製造工程の概略について述べる。

たとえばＮ ｉ −Ｚ ｕ系フェライト基板γ上に直接
、もしくはＳ ｉＯ、Ｓ ｉｏ ２やＡｌ２Ｏ３等の絶
縁膜（この絶縁膜は真空蒸着あるいはスパッタリング等
の手段と必要に応じてホトエツチング、スパッタエツチ
ング等の手段とを用いて形威される。

）を介して第２のＭＲ素子１０が真空蒸着、電着、スパ
ッタリング等の手段で形成され；ホトエツチング、スパ
ックエツチング等の手段により所望のパターンにエツチ
ングされる。

この場合端子部１０ＡにはＣｕ、ＡＩ、、Ａｕ、Ｃｒ等
の導電体を用いてもよい。

次いで順次Ｓ ｉＯ、Ｓ ｔ ０２やＡＩ□０３等の絶
縁膜、Ｃｕ 、ＡＩ 、Ａｕ 、 Ｃｒ等の導電体１１
、Ｓｉｎ。

ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３等の絶膜、第１のＭＲ素子９が真
空蒸着、電着、スパッタリング等の手段とホトエツチン
グ、スパッタエツチング等の手段とを用いて形成される
。

第１のＭＲ素子９の端子部９ＡはＣｕ、ＡＬＡｕやＣｒ
等の導電体を用いてもよい。

第１のＭＲ素子９が形威された後、その上部に５ｉＯ２
ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３等の絶縁膜を保護膜として形威し
、磁性体の保持板８を所定の位置に樹脂等を用いて接着
する。

本構成の応用として第８図に示すように熱ノイズの相殺
用の新たな強磁性薄板１４を第１のＭＲ素子９のもう一
方の側に配置することも考えられる。

該強磁性薄板１４は第２のＭＲ素子１０と同様その幅方
向に磁気容易軸を有するように配向され、新たなバイア
ス印加用導電体１５に前記導電体１１と並列にバイアス
電流を流すことにより、その配向性が保持される。

したがってヘッド動作中、信号磁界には応答せず熱ノイ
ズ成分のみを検出するので、前記第２のＭＲ素子１０と
並列に接続することにより、合成された熱ノイズの位相
と第１のＭＲ素子９で検知される熱ノイズの位相との位
相ずれはより小さくなり、相殺効果が改善され得る。

また、本発明の構成は比較的長波長の信号を再生するヘ
ッドとして基板７、保持板８のいずれかもしくは両方と
もにガラス、シリコン、サファイア等の非磁性体を用い
たものにも適用できる。

以上のように本発明によれば、長手方向に容易軸を有す
るように配向された信号検出用ＭＲ素子の厚み方向の少
くとも一方の側にその長手方向と直角方向に容易軸を有
するように配向された熱ノイズ相殺用ＭＲ素子を並置す
ることによって、信号成分は相殺せずに、熱ノイズ成分
のみを相殺出来るものである。

即ち、熱ノイズ相殺用のＭＲ素子か、信号検出用ＭＲ素
子の極めて近傍に且つ記録媒体に面する側に配置される
ため、これらのＭＲ素子で検出される熱ノイズの振幅、
位相はほぼ同程度にすることが可能であり、さらに、熱
ノイズの振幅が異ったとしても、ＭＲ素子に流す電流を
調整することにより、熱ノイズ成分をはゾ完全に相殺出
来るものである。

これにより、従来問題となっていた熱ノイズによるＳ／
Ｎ比の低下を着るしく改善向上させうるもので産業上多
大の貢献をなしうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一実施例の磁気ヘッドの構成図、第２図
は従来の異なる実施例の磁気ヘッドの構成図、第３図か
ら第７図は本発明の実施例に関するものであり、第３図
は本発明の一実施例の磁気ヘッドの構成図、第４図は構
成要素配置図、第５図は動作説明図、第６図は磁気抵抗
効果特性図、第７図は熱ノイズ相殺を示す特性図、第８
図は本発明の一応用例磁気ヘッドの構成図である。 ４・・・・・・記録媒体、７・・・・・・基板、８・・
・・・・保持板、９・・・・・・第１のＭＲ素子、１０
・・・・・・第２のＭＲ素子、１１・・・・・・導電体
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 長手方向に磁気容易軸を有するように配向された、
   磁気抵抗効果を有する第１の強磁性薄板の厚み方向の少
   くとも一方の側に、長手方向と直角方向に磁気容易軸を
   有するように配向された第２の強磁性薄板を記録媒体と
   対向するよう並置し、前記第１．第２の強磁性薄板の長
   手方向に電流を供給する手段を設けるとともに、前記第
   １の強磁性薄板の両端の電圧と前記第２の強磁性薄板の
   両端の電圧との差の電圧を検出するようにした事を特徴
   とする磁気ヘッド。