JPS6017054Y2 - 磁気ヘツド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、磁気ヘッド、特に磁界に応じて電気抵抗が変
化する磁気抵抗効果素子を利用した再生用磁気ヘッドに
係わる。

この種、磁気抵抗効果型再生用磁気ヘッドは、通常一般
の電磁誘導型再生用磁気ヘッドに比し、狭トラツク再生
、短波長再生、超低速再生において高い感度が得られる
という利点がある。

この磁気抵抗効果型再生磁気ヘッドは、その磁気抵抗効
果素子の配置態様、バイアス態様等によって種々の型の
ものが考えられている。

第１図は磁気媒体、例えば磁気テープ１の記録磁化によ
る磁性層の面方向と垂直をなす方向の磁界成分によって
その記録を読み出すようにしたいわゆる垂直型の磁気抵
抗効果型再生用磁気ヘッドの基本的構成を示すものであ
る。

この場合、薄膜状の磁気抵抗効果素子（ｍａｇｎｅｔｏ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ素子）２（以下Ｍ
ＲＥ素子と略称する）が、磁気テープ１の幅方向に沿い
、且つその膜面が磁気テープ１の面と垂直をなすように
配置されている。

そして、ＭＲＥＲＥ２Ｏ３端より端子３ａ及び３ｂが導
出され、両端子３ａ及び３ｂ間に、例えば直流電源Ｓと
、抵抗Ｒとが接続され、ＭＲＥＲＥ２Ｏ３流ｉを通ずる
ようになされ、抵抗Ｒの両端より出力端子ｔが導出され
るようになされている。

磁気テープ１は、ＭＲＥＲＥ２Ｏ３して相対的に矢印ａ
に示すように、その長手方向に移行腰磁気テープ１上に
記録された記録（信号）磁界の、特に垂直成分磁界に応
じて生ずるＭＲＥＲＥ２Ｏ３抗変化を抵抗Ｒの両端電圧
の変化として検出する、即ち再生する。

更にＭＲＥＲＥ２Ｏ３イアス磁界を与える構成とするこ
ともでき、例えば第２図に示すようにＭＲＥＲＥ２Ｏ３
って導電体６を配置してこれに電流ｉ、を通じバイアス
磁界を発生させる電流バイアス型構成とすることもでき
るし、第３図に示すようにＭＲＥＲＥ２Ｏ３向して着磁
された永久磁石７を配置してバイアス磁界を与える構成
とすることもできる。

本考案は、この種磁気ヘッドにおいて、感度の向上と、
構造の簡潔化、製造の簡易化をはかることのできる磁気
ヘッドを提供するものである。

第４図及び第５図を参照して本考案による磁気ヘッドの
一例を説明する。

第４図はその拡大上面図で、第５図は第４図のＡ−Ａ線
上の断面図を示す。

１０は本考案による磁気ヘッドを全体として示す。

本考案においては、基体１１上に、複数の薄膜ＭＲＥ素
子１２を設ける。

図示の例では、２つのＭＲＥ素子１２Ａ及び１２Ｂを形
威した場合で、これらＭＲＥ素子１２Ａ及び１２Ｂは、
互いに同条件下で、同形状同寸法とし、画素子１２Ａ及
び１２Ｂの無磁界下における抵抗が等しくなるように形
成することが望ましい。

これら２つのＭＲＥ素子１２Ａ及び１２Ｂは、１本の帯
状ＭＲＥ薄膜としてトラック幅方向に沿って一体に延長
して形威され、この帯状ＭＲＥ薄膜の両端と、画素子１
２Ａ及び１２Ｂの接続中点から、夫々第１、第２及び第
３の端子部１３ａ、１３ｂ及び１３ｃを導出する。

そして、これらＭＲＥ素子１２Ａ及び１２Ｂに対して共
通の第１の磁界を与える第１の磁界発生手段１４と、同
様にこれらＭＲＥ素子１２Ａ、１２Ｂに対して共通の第
２の磁界発生手段１５を設ける。

これら、第１及び第２の磁界発生手段１４及び１５は永
久磁石、電磁石、またはこれらの組合せにより構威する
。

永久磁石の場合は着磁量により、電磁石の場合は電流値
の制御によりバイアス磁界を選定する。

基体１１としては、例えばサファイア基体を用い、これ
の上に磁気抵抗効果を有する磁性合金、例えばＮｉ−Ｃ
ｏ合金、ハーマロイ（Ｎｉ −Ｆｅ系合金）薄膜を、蒸
着、スパッタ等によって被着してＭＲＥ素子１２，１２
Ａ、１２Ｂを構成する。

各端子部１３ａ、１３ｂ及び１３ｃは、ＭＲＥ素子自体
からのこれと同一薄膜による延長部として形成すること
もできるし、他の導電層を、上述のＭＲＥ素子の所定部
に連結して形成することもできる。

第１の磁界発生手段１４は、例えば基体１１上の、ＭＲ
Ｅ素子１２Ａ及び１２Ｂの後方に画素子１２Ａ及び１２
Ｂに差し渡って対向するように、例えばマグネタイト、
ＣｏＣｒ合金、ＰｔＦｅ合金、ＰｔＣｏ合金等の強磁性
層をスパッタリング、蒸着等によって被着し、この強磁
性層に、その面方向に沿い、ＭＲＥ素子１２Ａ及び１２
Ｂの配列方向とほぼ直交する方向にＮＳ着磁をして構威
した永久磁石によって構威し得る。

この場合、手段１４は各端子部１３ａ、１３ｂ及び１３
ｃ上に跨って形威し得、これら端子部１３ａ、１３ｂ及
び１３Ｃ上には、絶縁層例えばＳｉＯ２層を介在させる
。

また、この手段１４は、永久磁石によって構成する場合
に限られるものではなく、電磁石構成とすることもでき
る。

この場合、第６図にその拡大上面図を示し、第７図に第
６図のＢ−Ｂ線上の断面を示すように、ＭＲＥ素子１２
Ａ及び１２Ｂ上にＳｉＯ２等の絶縁層１６を介して導電
層１７を形威し、これに電流１ｂ１を通ずることによっ
て第１の磁界を発生させる。

また、第２の磁界発生手段１５は、その対の磁極がＭＲ
Ｅ素子１２Ａ及び１２Ｂの配列方向の両端に対向するよ
うに、基体１１例えばコ字状の永久磁石を配置するか、
或いは図示のように同様のコ字状コア１８に線輪１９を
巻装した電磁石構成とする。

尚、図において、２０は研摩仕上げされた磁気媒体との
対接面で、この対接面は、両ＭＲＥ素子１２Ａ及び１２
Ｂの配列方向に沿い、且つこれらＭＲＥ素子の膜面と直
交する面として形成され、この対接面２０に臨む両ＭＲ
Ｅ素子１２Ａ及び１２Ｂは磁気媒体上の共通のトラック
に対接するようになされる。

上述の構成において、例えは第８図に示すように、端子
１３ａ及び１３ｃ間に、電源Ｓを抵抗Ｒ２を介して接続
して各素子１２Ａ及び１２Ｂに電流ｉを流すと共に、電
圧バランス用抵抗Ｒ１及びＲ２を接続する。

そして、これら抵抗Ｒ１及びＲ２の接続中点と、素子１
２Ａ及び１２Ｂの中央の端子１３ｂとから出力端子ｔを
導出する。

或いは、第９図に示すように、電源Ｓを中央の端子１３
ｂと、抵抗Ｒ１及びＲ３を介して両側の端子１３ａ及び
１３ｃに接続して、各素子１２Ａ及び１２Ｂに逆方向の
電流ｉ及び−１を流し、出力端子を両側端子１３ａ及び
１３ｃから導出し、出力をこの端子ｔから差動的にとり
出す。

ここに抵抗Ｒ１とＲ２及びＲ４とＲ５は、互にその抵抗
値及び温度特性が等しいものを用いることが望まれる。

そして、第１及び第２の磁界発生手段１４及び１５によ
る第１及び第２の磁界を素子１２Ａ及び１２Ｂに与える
が、この場合、第１及び第２の両磁界によって画素子１
２Ａ及び１２Ｂにバイアス磁界を与え、これらを所要の
向きに磁化させて、磁気記録媒体上の記録による信号磁
界に対し、すぐれた対称性及び直線性を有し、大きな抵
抗変化を生じさせることができるようにする。

すなわち、ＭＲＥ素子１２，１２Ａ、１２Ｂにおける飽
和磁化■と、素子１２に通ずる電流ｉとのなす角θと、
素子１２の抵抗ρ（θ）との関係はＶｉｏｇｔ−Ｔｈｏ
ｍｓｏｎの式としてよく知られているように、下記（１
）式及び第１０図で表わされる。

０本 ρ（θ）＝ρｏ＃（１千Ｔ１１ＣＯ３２θ（ｙｔΔ２ ２））川 ・・・・・・（１）但し、
ここに、ρ０＃はＭＲＥ素子の消磁状態での固有抵抗、
α＊はＭＲＥ素子の感度指数（ミΔρ／ρｏ）ｔはＭＲ
Ｅ素子の膜厚、２はそのトラック幅方向の位置、Δ２は
トラック幅方向の微小長、ΔｙはＭＲＥ素子の面方向に
沿い、Δ２と直交する方向の微小長である。

この関係より飽和磁化の方向、即ち素子１２に与えられ
る磁界が電流ｉに対し↑士了（但しｎはＯ又は正の整数
以下同様）を中心として７の範囲で変動するとき、最も
大きな抵抗変化Δρが得られることがわかる。

したがって、バイアス磁界（前述の第１及び第２の磁界
）によって飽和磁化■の方向を電流ｉに対シ、−＋−π
〔ラジアン〕、例えば±７〔う−２ ジアン〕となるように選定すれば、これに磁気記録媒体
上の記録による信号磁界が与えられるとき、θは士−を
中心として第１０図に矢印＋ａ及び−ａで示す方向に抵
抗ρが変化することになって対称性及び直線性にすぐれ
た大きな抵抗変化を生じさせることができることになる
。

尚、この場合、異方性磁界泳の考慮も必要とするが、こ
の異方性磁界の存在によってもほぼ±７〔ランアン〕に
バイアス磁界の向きを設定するこ、とにさほどの支障は
来たさない。

上述したように本考案によれば、第１及び第２の磁界に
よるバイアス磁界を与えるものであり、またこれら第１
及び第２の磁界は何れか一方を電磁誘導によって得るも
のであって、その磁界の強さを適当に選定できるので、
ＭＲＥ素子１２の磁化の向きを容易に最適状態に選定す
ることができて、対称性及び直線性にすぐれた磁気ヘッ
ドを構威することができるものである。

そして、更に上述の構成によれば、２のＭＲＥ素子１２
Ａ及び１２Ｂによって構威し、各素子１２Ａ及び１２Ｂ
１すなわち、端子１３ａ及び１３ｂ間、１３ｂ及び１３
ｃ間の抵抗の差動的変化を検出するので、大きな出力を
とり出すことができると共に、温度変化等による同相の
抵抗変化は相殺されて検出されず、しかも正負信号の対
称性が保たれるという利点等を有する。

上述したように本考案によれば、複数のＭＲＥ素子１２
が設けられた構成を有しこれにバイアス磁界を与えるの
に、少くとも第１及び第２の磁界発生手段１４及び１５
を設けるものであるが、これらは、複数のＭＲＥ素子に
対し共通に設けるので、全体として、小型に且つ簡潔な
構造となし得るものであり、このような構成による本考
案は、特に２つ以上の磁気トラック、すなわち多チヤン
ネル用のこの種磁気ヘッドに適用して有益である。

この場合、各チャンネル（トラック）に関して、夫々複
数のＭＲＥ素子１２Ａ及び１２Ｂを設けた構造とするこ
ともできるし、各チャンネルに関して夫々１個のＭＲＥ
素子より成る構成とすることもできる。

尚、このような多チャンネル磁気ヘッドを構成する場合
、各チャンネルに関して各ＭＲＥ素子１２から端子部を
導出する必要が生ずるので、面積的な制約によって各端
子部の幅を充分大にすることができず、これら端子導出
部における電気抵抗等の問題が生ずる場合がある。

この場合においては、例えば第１１図にその１チヤンネ
ルのみを代表的に示すように、各チャンネルのＭＲＥ素
子１２の両端から夫々端子部１３ａ及び１３ｂを導出す
るに、これら端子部１３ａ及び１３ｂの、素子１２の両
端に連らなる前端部１３ａ１及び１３ｂ１に関してはこ
れらが並置配列されるように平面的に、すなわち比較的
幅狭まに形成するも、その一方の端子部１３ｂの後方部
１３ｂ２の幅を、はぼトラック幅に対応する幅広として
形成する。

そして、他方の端子部１３ａは、その後方端１３ａ２を
、その前方端１３ａ１と分離して、基体１１の後方の充
分面積をとり得る部分に幅広に形成し、両端１３ａ１及
び１３Ａ２間を、鎖線で示すように、同様に、例えばほ
ぼトラック幅に対応する幅をもって、端子部１３ｂ上に
絶縁層を介して積層して被着した導電層２１によって連
結する。

２２１及び２２゜は夫々導電層２１と、端子部１３の両
端１３ａ□及び１３ａ２との電気的連結部、すなわち、
端子部１３ｂを覆って形成される絶縁層に穿設したコン
タクト用窓を示す。

このような第１１図に示すような構成とするときは、両
端子部１３ａ及び１３ｂの大部分は幅広に形成できるの
で、これら端子部における抵抗の縮減化をはかることが
できると共に、この端子部を通じての高い放熱効果を得
ることができるので、熱雑音の発生を効果的に回避でき
、よりトラックの高密度化をはかることができる。

第１２図及び第１３図は、本考案による磁気ヘッド１０
の他の例を示し、第１２図はその拡大上面図、第１３図
は第１２図のＣ−Ｃ線上の断面を示す図である。

この例においては、第４図及び第５図で説明した例とほ
ぼ同様の構成を採るも、ＭＲＥ素子１２を挾んで基体１
１に、磁気媒体との対接面２０の一部を形成するように
この面２０に臨んで、他の基体３１を接着剤３２によっ
て接着合体させるもので、第４図及び第５図と対応する
部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

基体３１は、基体１１と同様の材料より選ばれることが
望ましく、耐摩耗性にすぐれた例えばサファイヤ基体よ
り構成される。

基体１１及び３１の接着はガラス等の無機接着剤、或い
はエポキシ系接着剤等の接着剤３２によって行うことが
できる。

また基体３１の基体１１と対向する側の面には、磁界発
生手段１４を埋込む凹部３３を設けおくこともできる。

このように両基板１１及び３１によってＭＲＥ素子１２
を挾み込む構造とするときは、ＭＲＥ素子１２を始めと
して基体１１の各部が保護されるので、機械的強度と安
定性の向上を図ることができると共に、特に磁気媒体と
の対接面２０に臨むＭＲＥ素子１２が両基体１１間に挾
み込まれた構造を採るので、磁気媒体との対接のいわゆ
る当りが安定化され、特に対接面２０における基体１１
及び１２間の間隔を小とするときは、特に両者間のＭＲ
Ｅ素子１２を含む部分の摩耗の低減化をはかることがで
き、長期に亘って安定して磁気媒体と対接させることが
できる。

尚、基体１１または３１を、例えばサファイヤ単結晶体
によって構成するときは、磁気ヘッドに付随する各種回
路、例えＣ１１増幅、波形整形、一時記憶、直並列変換
、時間軸変換、Ａ−Ｄ変換、Ｄ−Ａ変換等の各種回路を
、例えばサファイア基体１１上にエピタキシャル成長し
たシリコン半導体層に周知の集積回路技術によって形成
する。

この場合多チャンネル磁気ヘッドからの並列出力を同一
基体においてその一部または全部に関して原信号に復元
後出力することにより多チヤンネルヘッドの難点である
磁気ヘッドよりのリード線に引き出しの煩雑さの解消、
外部雑音及びトラック間クロストークの低減化、信号の
信頼性の向上、装置の小型化、低廉化を図ることができ
、長寿命、高信頼性で、周波数特性にすぐれ、高感度、
高Ｓ／Ｎの再生磁気ヘッドを得ることができる。

また、上述したように基体１１をサファイアによって構
成する場合は、これが高硬度、耐摩耗性を有し、更に高
い熱伝導度を有するので磁気媒体との対接面２０に臨ん
でその一部を構成する場合、その耐摩耗性によって長期
に亘って磁気媒体とのいわゆる゛当り“を良好に保持で
き、また、その良熱伝導性によって、すぐれた放熱効果
を得ることができ熱雑音の低減化をはかることができる
利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図なシ？シ第３図は夫々従来の磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの各部を示す図、第４図は本考案による磁気ヘッ
ドの一例を示す拡大上面図、第５図はそのＡ−Ａ線上の
拡大断面図、第６図は本考案による磁気ヘッドの他の例
を示す拡大上面図、第７図はそのＢ−Ｂ線上の拡大断面
図、第８図及び第９図はＭＲＥ素子よりの出力とり出し
態様を示す図、第１０図はＭＲＥ素子の特性の説明図、
第１１図は本考案による磁気ヘッドの他の例の要部の路
線的拡大上面図、第１２図は本案磁気ヘッドの更に他の
例の拡大上面図、第１３図はそのＣ−Ｃ線上の断面図で
ある。 １１及び３１は基体、１２，１２Ａ、１２ＢはＭＲＥ素
子、１４及び１５は第１及び第２の磁界発生手段である
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 基体上に複数の薄膜磁気抵抗効果素子が設けられ、これ
   ら薄膜磁気抵抗効果素子の配列方向の両端に磁極を配す
   ることにより、これら薄膜磁気抵抗素子に対して共通に
   、第１の磁界を与える第１の磁界発生手段と、上記第１
   の磁界に直交する第２の磁界を上記複数の磁気抵抗効果
   素子に共通に一括して与える永久磁石より成る第２の磁
   界発生手段とが設けられ、上記第１及び第２の磁界によ
   って上記磁気抵抗効果素子を所定の方向に磁化し得るよ
   うにしたことを特徴とする磁気ヘッド。