JPS60182509A - 磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気読取書込ヘッドに係り、特に磁気抵抗効
果薄膜ヘッド及びツイン・トラック記録技術に関する。

［従来技術］ 従来、種々の磁気読取書込ヘッドが存在する。

これらのうち、読取と書込の双方に適合するヘッドは、
誘導性センサ、磁気抵抗効果センサ、又は他のソリッド
・ステート（ホール又は磁気トランジスタ）センサ等を
使用する。

従来、ツイン・トラック読取及び書込ヘッド構造又は技
術は知られていない。最も似ている技術でも本明細書で
提案しようとするツイン・トラック読取及び書込技術と
は基本的に異なるものであるが、本発明の理解の一助と
するために以下に紹介しておく。

［発明が解決しようとする問題点］ 米国特許第４４１３２９６号は、薄膜磁気抵抗効果感知
要素を使用する単一トラック読取ヘッドを開示している
。このヘッドは、単一磁区の磁性簿膜を使用しない限り
多数の磁壁の移動によりバルクハウゼン雑音が生じる。

バルクハウゼン雑音は特に重要な問題である。

また、単一磁区の磁性薄膜を作り出すことは現在のとこ
ろ非常に困難である。さらに、上述の特許のヘッドにお
いては、外部磁界がＸ軸又はＹ軸のどちらかに沿って印
加されると常に両薄膜に自動的に減磁磁界が生じる。減
磁磁界は薄膜の端部又は縁部に顕著に生じ、多数の磁壁
を生じさせ、バルクハウゼン雑音を増大させる。より小
さな記録トラック即ちより高い密度のトラックに適合さ
せるためにセンサの相対寸法を小さくすると、バルクハ
ウゼン雑音の効果は非常に重大な問題となる。

米国特許第３８６０９６５号には、差動信号出力を供給
する利点を有するセンサが開示されている。このセンサ
も、多数の磁壁の移動及びバルクハウゼン雑音発生の問
題を生じさせる。また、外部磁界をＸ又はＹ軸に沿って
印加すると、減磁磁界のために利用可能な信号出方が低
減し、多数の磁壁が形成されバルクハウゼン雑音が増大
する。

従来技術による磁気抵抗効果、誘導性又はソリッド・ス
テート磁気読取書込ヘッドのさらに別の問題点は、使用
可能出方を得るために十分な磁束を受けるようセンサ要
素を磁気記録媒体に非常に近接して配置しなければなら
ないことである。この結果、ヘッドが磁気記録媒体に接
触し、摩耗の問題が生じる。センサ要素をその感度を低
減することなく磁気記録媒体から離すことが好ましい。

本発明の第１の目的は、十分な信号出方を得ることがで
きる磁気ヘッドを提供することにある。

本発明の第２の目的は、外部磁界によって内部に減磁磁
界が発生せずバルクハウゼン雑音の／ｈさな磁気ヘッド
を提供することにある。

本発明の第３の目的は、磁気記録媒体からの距離が大き
く゛ても十分な信号出方を得ることができる磁気ヘッド
を提供することにある。

本発明の第４の目的は、磁気抵抗効果薄膜を有する透磁
部材を通して磁気データを書込むことのできる方法を提
供することにある。

［問題点を酪袂するための手段］ 上記第１及び第２の目的を達成するために、第１の発明
は、信号感知用の磁気抵抗効果薄膜対の磁化容易軸を電
流路に対して垂直にするものである。

上記第１及び第３の目的を達成するために、第２の発明
は、２つの脚を有する透磁部材を使用し、各脚を別個の
トラックに対応させることにより、２つのトラックの信
号を利用できるようにするものである。

上記第４の目的を達成するために、第３の発明は、書込
の間磁気抵抗効果薄膜を飽和状態にするものである。

［作用コ 第１の発明は、一対の磁気抵抗効果薄膜対の磁化容易軸
が電流路に対して垂直なので、外部磁界を電流路に平行
に与えられた場合各薄膜内の磁気ベクトルの変化成分が
等しく減磁磁界は生ぜす、従ってバルクハウゼン雑音が
増大することもなく利用可能信号出力が増大する。

第２の発明は、２つの脚をそれぞれ別個のトラックに対
応させるものであるから、例えば２つのトラックを反対
の極性で記録しておくことにより、脚を通る磁束が増大
し、利用可能な信号出力が増大する。

第３の発明は、書込の間磁気抵抗効果薄膜を飽和させ、
該薄膜に磁束が通れないようにし、書込磁束を磁気記録
媒体へ向わせる。

［実施例］ 第１Ａ図には、本発明による好ましい実施例の概要が示
されている。基板１は、非磁性体から成り、半導体処理
技術を使用して読取書込ヘッドの他の要素を作り出すの
を簡単にするためにシリコン等であることが好ましい。

基体１の表面上には、全体としてＵ型の透磁部材２が形
成される。部材２には、コイル３と、このコイル３を電
気的に付勢する接点４とが設けられている。部材２は、
磁気記録媒体又は第１　Ａ図に示すように第２の透磁率
の高い部材とインターフェースする２つの脚５を有する
。２つの脚５は互いに平行であり、端面５Ａの長い方の
辺は第１Ａ図の紙面中に含まれる。

第２透磁部材６の上又は磁気記録媒体の上の端面５Ａの
足跡は、ツイン・トラック垂直成極読取書込装置の一般
的配向を示す（第２Ａ図参照）。第２Ａ図に斜線で示さ
れている足跡ＦＴかられかるように、各脚の端面５Ａは
それぞれ別個のトラックＴＡ及びＴＢに対応し寸法の長
い辺を有する。

記録媒体の面に対する脚５の投影形状は記録媒体の面に
垂直な同じ共通面中に最大寸法を有する。

この点、読取書込ヘッドの端面が互いに平行な足跡を形
成しても記録媒体の面に対して垂直な同じ而に存在する
ことができない上述の米国特許第４４１３２９６号に開
示されているような通常の二押構造と異なる。

第１Ａ図に示されているように、第２透磁部材６は２つ
の透磁結合脚７を有する。ブリッジ部材は薄膜磁気抵抗
効果（Ｍ　Ｒ）センサ要素を構成する結合磁性薄膜対８
を含む。接点９は、出力信号を得るために脚７間のブリ
ッジを横切って延びる薄膜対８を付勢する。第２透磁部
材６の端面ば第１Ａ図において参照番号６Ａで示されて
おり、第２Ａ図に示されている足跡を有する磁気記録媒
体と対向する。結合脚７は通常記録媒体に対して垂直に
配置されるので、基体１は第１Ｂ図の断面図に示されて
いるように垂直に配向される。基板１は、読取書込ヘッ
ドのパッケージングの際端面６Ａを露出するように加工
される。しかし基本構造及び製造態様を理解しやすくす
るために、これは第１Ａ図及び第１Ｂ図には示されてい
ない。基板１は、真性状態すなわちドーピングしておら
ず本質的に非導電性すなわち絶縁性の例えばシリコンの
ような半導体材料とすることができる。こうすると、半
導体ＬＳＩ技術で通常使用されるプレーナ・デポジショ
ン処理を利用して透磁部材及びＭＲ要素を容易に製造す
ることができる。第１透磁部材２の端面５Ａと第２透磁
部材６の頂面との間にはギャップが形成される。このギ
ャップは、後に詳細に説明する第１及び第２の透磁部材
間の磁気抵抗（ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）を形成する〇第
１Ａ図において第２透磁部材６の脚７の間のブリッジ要
素として示されている磁気抵抗効果要素を構成する結合
薄膜対８は、第１Ｂ図において２つの隣接した層として
示されている。実際の構造は後に詳述するが、ここでは
、二酸化シリコン等から成る絶縁層１０が第２透磁部材
６の結合脚７から磁気感知用磁気抵抗効果薄膜対８を電
気的に分離するのに使用されることだけを指摘しておく
。

第１及び第２透磁部材２及び６は、この分野で周知の鉄
ニツケル合金であるパーマロイから成ることが好ましい
。磁気抵抗効果（ＭＲ）要素を構成する薄膜対８を含む
ブリッジ部材と脚７との間には磁気抵抗（ｒ　ｅ　］、
ｕ　ｃ　ｔ　ａ　ｎ　ｃ　ｅ　）路が存在する。この磁
気抵抗は、透磁部材６の頂面と端面５Ａとの間のギＡ’
ツブの磁気抵抗に比例し、後述のように重要なものであ
る。また、後述のように考慮しなれけばならないブリッ
ジ部材８の可変磁気抵抗（ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）が存
在する。

第１Ｃ図には、第１Ａ図の線ＡＡに沿う断面が拡大して
示されている。この図には、ツイン結合薄膜８の詳細が
示されている。磁気抵抗効果要素を構成する２つの磁性
薄膜８は、基板１から電気的に分離するために絶縁層１
０上に堆積されるとともに、例えばチタン層１１のよう
な薄い非透磁導電体によって互いに分離される。このよ
うなチタン層は所要により電気的接点とすることができ
る。種々の層の相対的厚さは、磁気抵抗効果要素を構成
する薄膜対８中に結合された反平行磁性対を確立するの
にいくらか重要である。このことは、１９６９年４月の
シラキュース大学の電気工学修士論文である″異方性磁
性薄膜の磁気結合について（Ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　
Ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｏｆ　Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｔ
ｈｉｎＭａｇｎｅｔｉｃ　Ｆｉｌｍｓ）”という論文中
に説明されている。この論文には、結合された薄膜の相
互減磁効果が説明されており、薄膜は相互減磁効果を克
服でき且つ平行な薄膜中の磁気ベクトルが反平行結合（
向きが反対で平行に結合すること）を形成するように配
列できるよう臨界距離をおいて分離しなければならない
ことが示されている。臨界距離は約２００オングストロ
ームである。第１Ｃ図にし示されたチタン層１１は約３
００オングストロームの厚さを有し、磁気抵抗効果要素
を構成する２つの薄膜８を分離している。

ここでは、磁性薄膜が約２００オングストロームの厚さ
のニッケル鉄で、透磁部材が約３０００オングストロー
ムの厚さのパーマロイで、層１０が約１０００オングス
トロームの厚さの二酸化シリコンであるものとする。

第１Ｄ図に示されているように、磁気抵抗効果要素を構
成する磁性薄膜対８には図面のこちら側から向う側に電
流が流れる。反平行磁気結合は。

電流を図示の方向に流して左側及び右側の薄膜にそれぞ
れ磁気ベクトルＨ１２及びＨ２□を発生することにより
作り出される。これらのベクトルの方向は第１Ｄ図に矢
印で示されているように互いに反対である。このような
構成をとると、相補的磁極が２つの薄膜の各端部間の空
隙を通して閉じる閉磁路が形成される。この閉磁路は、
第１ｃ図の構成では３００オングストロームの厚さのチ
タン層１１を介して形成される。第１Ｄ図に示されてい
るように薄膜中に電流が流れている限り、２つの薄膜中
に安定した反平行磁気結合が存在し、バランスのとれた
相補的磁極紙が持続する。これにより、第１Ａ図に示さ
れるように薄膜の短軸に沿って位置するように選択され
た磁化容易軸ＥＡに沿う好ましい反平行磁気結合を確立
できる。この方向は、信号電流が流れる方向に対して垂
直であり、第２透磁部材６中の結合脚からの磁束が磁気
抵抗効果要素を構成するツイン薄膜８を通る方向に対し
て垂直である。

第２透磁部材６の端面６Ａは第２Ａ図及び第２Ｂ図に示
されているような磁気記録媒体とインターフェースする
。なお、第２Ｂ図中、ＲＭは記録媒体、ＫＬは保磁層、
Ｓは基体をそれぞれ示す。

第２Ａ図に示されているように相補的極性の磁気転換か
ら生じる磁束は、第２透磁部材６中の脚７の端面６Δを
３１ｎシて結合され、第１Ｂ図に示されている絶縁層１
０を通るとともに磁気感知用磁気抵抗効果要素を構成す
る薄膜板８を長手方向に沿って通る。この方向は、選択
された磁化容易軸ＥＡに垂直であるとともに磁気抵抗効
果要素を構成する薄膜対８を通る信号電流の軸に平行で
ある。

このことは従来技術との大きな相異である。薄膜対８は
第１Ｃ図に示されているようにチタン層１１によって分
離される。しかし、結合脚７上に感磁要素が堆積される
ところでは、チタン層１１が除去され、第１Ａ図中に接
点領域９として示されている領域で薄膜対８が互いに電
気的に接触している。従って、電流は薄膜対８中を第１
Ａ図中で電流ベクトルＩｓによって示された方向に流れ
ることができる。電流ベクトルＩｓは第１Ｄ図にも示さ
れている。これは、磁気抵抗効果要素を構成至第１Ｄ図
に示された磁気ヘッドの動作を説明する前に、従来技術
の種々の読取ヘッドに使用されているいくつかの結合さ
れた磁気薄膜対から成るセンサについて説明しておく。

これらのうちの最初のものが第３Ａ図及び第３Ｂ図に示
されている。第３Ａ図には、反平行結合薄膜対１２及び
反平行磁気ベクトルＭ１及びＭ２が示されている。磁気
ベクトルＭ１及びＭ２は方向が反対である。第３Ａ図に
示されているように、上部層の磁気ベクトル間工は実線
で示され、下部層の磁気ベクトルＭ２は破線で示されて
いる。ＭＲ薄膜対１２の長辺に平行に示されている磁化
容易軸ＥＡに沿ってＭＡ薄膜対１２中にバイアス電流を
流すために接点１３が設けられている。第３Ｂ図に示さ
れているように、接点１３間のＭＲ薄膜対１２にバイア
ス電流■が流れると、反平行磁気結合ベクトルＭ□及び
Ｍ２が磁化容易軸ＥＡに対して角度θ１及びθ２をなす
ようになる。これらの角度は当業者に明らかなように等
しい値を有する。

なお、第３Ｂ図には、方向を明確にするためにＸ及びＹ
軸が示されている。

第３Ａ図及び第３Ｂ図に示された構成においては、磁気
ベクトルＭ工及びＭ２をそれぞれ角度θ、及びθ２傾け
るバイアス電流の存在下においてもＸ軸又はＹ軸に沿う
磁界に対して抵抗率は実質的に変化しない。これは、例
えば磁化容易軸ＥＡすなわちＸ軸に沿う磁界は角度θ、
を増加させるが角度０２を同じ量だけ減少させるからで
ある。従って、接点１３の間で測定した抵抗率には実質
的に変化が生じない。

第２に、第３Ａ図及び第３Ｂ図に示された構成は、磁化
容易′軸ＥＡに沿う好ましい方向に安定した反平行磁気
結合を確立する手段を有していない１反平行（方向が反
対で平行）に結合された磁気ベクトルＭ１及びＭ２は自
然には発生せず、一旦作り出されたとしてもＸ軸若しく
はＹ軸に沿って又は両方向に付勢磁界が印加されたとき
に発生する不平衡結合磁極によって生じる減磁効果のた
めに自己消滅する。例えば、第３Ｂ図において、Ｙ軸に
沿って図の上向きの磁界が印加されると角度ｏ１が増加
し、角度０２が減少する。この結果、ベクトルＭ１の回
転によって薄膜対１２のうちの上方の薄膜の上縁に沿う
正磁極が増加するが、ベクトルＭ２の回転によって薄膜
対１２のうちの下方の薄膜の下縁に沿う正磁極が減少す
る。もちろん、薄膜の各縁部に沿う各Ｓ極も同様の影響
を受ける。

その結果、２つの薄膜の上縁及び下縁の位置における２
つの薄膜間のＮ極がらＳ極への結合は不平衡となる。こ
の結合、結合された薄膜対の感度を低下させる減磁磁界
が生じ、さらに悪いことには、薄膜１２中に多数のラン
ダムな制御されない磁壁を生じさせる。従って、磁壁が
ランダムに移動し再配向することにより出方信号中にが
なりの量のバルクハウゼン雑音が発生する。第３Ａ図及
び第３Ｂ図に示された構成は磁化容易軸ＥＡに沿う反平
行磁気結合を確立し維持する手段を有していないので、
読取ヘッド中の磁気センサとして使用するには不向きで
ある。

第４図は、米国特許第４４１３２９６号に開示されてい
るように接点１３及び補助導体１４を介して電気的に接
続された一対の磁気抵抗効果薄膜１２を示す。この場合
、磁化容易軸は薄膜対１２の長軸に平行に選択される。

電流工は、接点１３及び導体１４によって薄膜対１２中
に形成される電流路を流れる。この結果、反平行結合磁
気ベクトルＭ、及びＭ２は第３Ｂ図について説明したの
と同ｆ（ｆに角度０□及びθ２を変更するように反対方
向に同量ずつ回転する。これは、磁化方向が磁化容易軸
に沿う反平行磁気結合を確立する手段を有しないからで
ある。この特許には、単一磁区薄膜を薄膜対１２として
使用すべきことが記載されている。これが実現すれば問
題ないが、非常に困難なことである。この特許の構成は
、オリジナル反平行磁気結合を磁化容易軸（Ｘ軸）に沿
って確立する手段を有しないので、Ｘ又はＹ軸に沿って
外部磁界を印加すると、第３Ｂ図に関連して述べたのと
同様に、両薄膜中の結合された磁気ベクトルの回転によ
って減磁磁界が生じる。また、多くの磁区を含む薄膜は
バルクハウゼン雑音を生じさせる。

第４図の薄膜１２の不平衡即ち不完全な結合は磁気ベク
トルＭ１及びＭ２の回転が等しくないことによって生じ
る。この特許の場合、磁化容易軸はＸ軸に沿って配置さ
れておらず、わずかな角度θだけ傾斜している。このた
め、薄膜を双方向感知可能にすることができない。薄膜
が双方向感知可能な状態においては、各薄膜から流れる
感知電流は同方向に流れこれら２つの薄膜を相互にバイ
アス（相互結合）する。

第４図のＸ軸又はＹ軸に沿って外部から印加される磁界
の不平衡効果は第３Ｂ図の場合と同じである。これによ
って作り出される減磁磁界は感度を抑制し、多数の磁壁
を作り出しこれに付随してバルクハウゼン雑音が増大す
る。単一磁区薄膜を作って使用できれば、この問題は軽
減されるが、単一磁区薄膜を作り出すことは複雑且つコ
スト高となるので、これが大きな欠点となる。さらに、
第４図の構成では、２つの薄膜１２の間に反平行磁気結
合を作り出し維持する手段が設けられていない。薄膜を
反対方向に永久磁化することによって反平行磁気結合が
形成されるであろうが、外部磁界がかけられたときに生
じる減磁磁界が反平行磁気結合を乱し崩壊させるので、
感度が低減し、雑音が増大する。

第５図は、第４図に示されたものとは異なった電気接続
パターン中に配列された別の従来技術による薄膜対１２
を示す。すなわち、第５図は米国特許第３８６０９６５
号に開示された構成を示す。

接点１３は平行な薄膜対１２に流れる電流を同じ方向に
向ける。磁化容易軸がＸ軸に沿うものとすると、電流■
によって磁気ベクトルＭ１及びＭ２はそれぞれ角度０１
及び０□回転する。この構成の利点は、出力が差動的で
あり、接地されていない２つの出力端子１３間で測定を
行えることである。

しかし、この構成には、磁化容易軸に沿って反平行磁気
ベクトル結合を確立し且つ維持する手段が設けられてい
ない。外部から印加された磁界がＸ軸又はＹ軸に沿うも
のであるとき、第３図に関連して述べたように角度０□
及びθ２の効果が異なるために薄膜対１２に減磁磁界が
生じる。さらに、薄膜１２中に多数の磁区が存在する場
合には、バルクハウゼン雑音が生じる。薄膜によって感
知される八き外部磁界の印加によって作り出される減磁
磁界は薄膜内の磁壁を動かす傾向にあり、記録パターン
の密度が高ければ高いほど薄膜の寸法を小さくしなげね
ばならない。

第３Ｂ図、第４図及び第５図に示された各場合において
は、バイアス電流工が存在する限り、ベクトルＭ１及び
Ｍ２との間に静的磁気平衡がある。

しかし、この平衡は外部磁界の印加によって乱される。

これは、２つの角度θ□及びθ２に対する影響が等しく
なく、一方の角度が増大するときには他方の角度が減少
するからである。

第６図は、本発明に使用される磁気抵抗効果センサ技術
を第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図及び第５図と同様な態様
で示したものである。第６図において、電気接点９は、
結合された薄膜８の磁化困難軸（Ｘ軸）に沿ってバイア
ス電流工を供給するのに使用される。磁化容易軸ＥＡは
、バイアス電流■が供給される方向に垂直なＹ方向に沿
って位置している。Ｘ軸方向に沿って長手方向に流れる
電流の存在下における薄膜対８間の相互磁界結合は、第
１Ｄ図を参照して前述したように指定方向１こ磁化容易
軸Ｅに沿った反平行結合を確立し維持する。反平行（向
きが反対で平行な）磁気ベクトルＭｉ及びＭ２は、電流
■が薄膜対８のそれぞれを流れる限り安定で平衡がとれ
ている。

第６図に示されているようにバイアス磁界Ｈを与えると
、磁気ベクトルＭ１及びＭ２は等しい角度０、及びθ２
だけ回転する。この結果、ベクトル量工及びＭ、Ｌのそ
れぞれのＸ及びＹ双方向のベクトル成分の変化は等しく
、減磁磁界を在り出すことなく平衡状態を維持できる。

第６図に示された素子は、Ｘ軸に沿う方向の磁界ならば
どちらの向きの磁界でも感知でき、角度θ１及びθ２の
双方を増加又は減少させることができる。信号応答は端
子９の間で観県でき、減磁磁界は生じない。これは、２
つのＷｊ膜８が反対の作用を受けることによる不平衡が
生じないからである。Ｙ軸に沿って与えら九た磁界には
応答しない。従って、第６図に示さ扛た薄膜対８は１つ
の軸についてのみ感度を有する。減磁磁界が生ぜず且つ
バイアス電流がこの電流の方向に垂直な磁化容易軸ＥＡ
に沿って平衡状態の反平行磁気結合を確立し維持するの
で、バルクハウゼン雑音の問題を生じさせる複数の独立
した磁区を発生させる傾向がない。この構成及び作用は
第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図及び第５図に示された従来
技術の構成及び作用と全く異なる。実際に、磁気抵抗効
果薄膜の磁化困難軸に平行な面に電流を供給するという
一般的解決方法は、第４図及び第５図に示されたような
従来技術の構成の問題を解決するのに拡張できる。

これは、第５図に示された従来構成に対しては第７図に
示されるように薄膜対１２の間に全体として平らな形状
の導電シートを設けてここに電流を流す方法によって具
体化される。このような第７図の構成は、磁気ベクトル
Ｍ１及びＭ２の反平行結合を確立し維持する手段を有す
る。

第８図は、第４図に示された従来構成において薄膜対１
２の間に導電面を形成したものを示す。

この構成も、端子間１３に電流Ｉが流れていないときに
は反平行結合を発生し維持する効果を有する。

第６図を第７図及び第８図と比較すると、磁気抵抗効果
薄膜の困難軸に平行な面に電流を流す原理は第６図、第
７図及び第８図とも共通であるが、第６図においては導
電面を形成するのは薄膜それ自体である。薄膜の一方に
のみ電流を流れば十分である。何故なら、一方の薄膜に
磁気ベクトルが作り出されれば、閉結合を完成させるた
めに他方の薄膜に反対の磁極像が作り出されるからであ
る。

第７図及び第８図に示された素子も、やはり、外部磁界
が印加されると減磁磁界を生じさせるので、本発明の実
施例はど好ましいものではない。

本発明の実施例においては、読取ヘッドは、バイアス及
び信号電流がともに供給される軸すなわち磁化困難軸に
垂直な方向に延びる磁化容易軸中に磁気異方性を有する
結合された磁性薄膜対を使用する。このようなヘッドは
、磁化離軸に沿って印加される磁界に敏感であり、減磁
磁界並びに多数の磁壁及びこれに付随したバルクハウゼ
ン雑音を発生させることなく平衡がとれ且つ安定した態
様で反応する。

第１１図に示された磁気抵抗効果センサの薄膜対中の磁
気的に結合されたベクトルにバイアスをかける方法は、
バイアス電流ＩＢを担持する別個の平行な導電面を使用
する。容易軸に沿った安定な磁気結合を作り出す持続電
流工ｓは接点９に供給され、第６図の場合と同様に結合
された薄膜８の磁化困難軸に沿って流れる。導電面１４
は、結合された薄膜対８の上に位置し、信号電流軸すな
わち磁気抵抗効果薄膜の長袖である磁化困難軸に垂直な
方向に電流Ｉ８を通す。これにより困難軸に沿ってバイ
アス磁界が設定され、バイアス電流工。が流れていると
きに磁気結合が角度θ回転する。導電面１４は磁気抵抗
効果薄膜８から電気的に絶縁されるべきである。適正な
動作を確保しつつ構成を簡単にするために、導電面１４
は両薄膜８上に設けられ、両薄膜８の間に挟まれた構造
とはされない。

第６図に示された構成は、第１Ａ図乃至第１Ｄ図に示さ
れた読取書込ヘッドに取り入れられる。

第１Ａ図において、磁気的に結合された磁気抵抗効果薄
膜対８の位置Ａ及びＢに設けられた接点９によって電気
的接続がなされる。磁気結合対を形成する簿膜対８の双
方に密度Ｊの電流が流れる。

この電流は、前述のように薄膜対８のそれぞれに相互磁
化用磁界を発生する。これにより、安定且つ平衡状態の
反平行磁気結合が作り出される。この反平行磁気結合は
、信号又はバイアス電流Ｉ８が困難軸に沿って流れる方
向に垂直であるとともに薄膜対８の長辺に垂直な磁化容
易軸に沿った向きを有する。一方の薄膜に流れる電流に
よって他方の薄膜が受ける磁界は、他方の薄膜に両れる
電流によって一方の薄膜が受ける磁界と向きが反対であ
る。第１Ｄ図は前述のように原理を説明したものである
。薄膜対８のそれぞれの薄膜中の磁化用磁界の大きさは
０．５Ｊσである。ここで、σは薄膜対８の各薄膜の厚
さであり、Ｊは電流密度である。

第１Ａ図において、第１透磁部材２は、端面５Ａの空隙
を介して結合脚７に結合される書込電流磁界のための閉
磁路すなわち保磁路を形成する。

接点４を介して付勢される磁化コイル３は、第１透磁部
材２の中央部に巻かれる。コイル３は２つの機能を有す
る。読取動作の間、コイル３には単一方向の一定バイア
ス磁界電流が流れる。これは、各薄膜８内の磁化ベクト
ルＭ□及びＭ２を角度０回転させる第６図に示された磁
気ベクトルＨを作り出す目的を有する。磁化ベクトル量
工及びＭ２が磁気容易軸から離れるように約π／４ラジ
アン回転すると薄膜対８は磁化困難軸に沿ってどちらか
の向きに印加される磁界に対して応答可能となる。

第２透磁部材６の端部の極面６Ａに印加される磁界は、
結合脚７を通るとともに２つの結合脚７間を橋絡する薄
膜対８を通って第２透磁部材６に到達する。磁気記録媒
体から出る磁束は、第２Ａ図に示されたようなトラック
に記録された極性に応じてＣ，Ａ、Ｂ、Ｄ又はり、Ｂ、
Ａ、Ｃの順に循環する。

コイル３の第２の機能は、垂直記録可能磁気媒体中に新
たなデータを書込むことである。書込モードの間、読取
のときに使用されたバイアス電流よりもかなり大きな電
流が接点４からコイル３に供給される。この電流は、結
合脚５の端部における極面５Ａが磁気記録媒体に近接し
ているときに記録媒体に２つの反対極性の領域が書込ま
れるように第１透磁部材２を磁化する。このことから、
コイル３を有する第１透磁部材２はいわゆる誘導性読取
書込ヘッドとして使用できることは明らかであろう。し
かし第１Ａ図に示された実施例では、極面５Ａで発生さ
れた磁束は第２透磁部材６に印加され、結合脚７を通っ
て、記録媒体（第１Ａ図には示されていない）の面６Ａ
に隣接した領域を磁化する。もちろん、いくらかの磁束
は、磁気抵抗効果薄膜対８を含むブリッジ要素を通って
第２透磁部材６中で完結する。しかし、磁気抵抗効果薄
膜の独自の特性により、飽和が生じ、一旦臨界値に到達
すると、それ以上の磁束は薄膜対８を通ることはない。

従って、書込動作の間、薄膜対８を含むＭＲセンサ脚は
飽和する。すなわち、磁気抵抗効果薄膜８中の磁化は、
基本的に磁化困難軸に沿って行われ、一旦このレベルに
到達すると、それ以上磁束は通らない。このことが第９
図に示されている。

一旦、第１Ａ図のコイル３中の電流が臨界値に到達する
と、磁気抵抗効果薄膜のスイッチング動作によって臨界
書込磁界を磁気媒体に結合させることが可能になる。飽
和に達すると、磁化困難軸に沿う磁気抵抗効果薄膜対８
の透磁率は空隙と同様な値となる。第２透磁部材６の面
６Ａとのインターフェース点において磁気記録媒体から
見た磁界は、コイル３の電流が臨界値に達するまで非常
に小さなものである。第９図に示されているように、コ
イル電流が約４０ｍＡになると、磁気抵抗効果薄膜対８
中の磁化困難軸に沿う磁束が飽和し、これ以上の磁束は
通らない。これより多くのバイアス電流又は書込電流を
コイル３に供給すると、結合脚７を介して磁気記録媒体
に磁束が与えられ、磁気抵抗効果薄膜対８が短絡される
ことはない。

コイル３への書込電流の供給が終了したとき接点９を介
して磁気抵抗効果薄膜対８に供給される読取バイアス電
流によって磁界が発生し、この磁界は薄膜対８の各薄膜
中の磁化ベクトルを磁化容易軸に向けて戻るように回転
させ、磁化容易軸に沿った安定な反平行磁気結合が形成
される。従って、書込の後の磁壁の不明−瞭さが最小に
なるとともに薄膜対８内のバルクハウゼン効果が最小に
なる。安定な反平行磁気結合は、読取及び書込双方のモ
ードの同静止中の両薄膜中の磁化容易軸に沿う減磁磁界
を事実上除去する。

垂直結合膜７と第一透磁部材２として説明した上部保磁
すなわち駆動部材との間のギャップは、磁気記録媒体か
らの磁界が脚７を通って短絡される可能性を最小にし、
この磁界が磁気抵抗効果薄膜対８を通って第２透磁部材
６に到達するのを可能にする。このギャップは、また磁
気記録媒体にデータを書込むのに必要な電流量を調整す
る。これは、ギャップが書込モードの間に生じる飛行高
さの変動に帰因する記録媒体と第２透磁部材６の垂直脚
７との間の磁気抵抗の変化を最小にするからである。第
１及び第２透磁部材２及び６の間にギャップが存在しな
ければ、センサ要素である薄膜対８は記録媒体から垂直
脚７を介して供給されるわずかな信号磁界を受けるだけ
である。

さらに、薄膜対８はそこを通る磁束のレベルに依存する
磁気抵抗を提供する。磁束が飽和しているか又はそれ以
上のときには、磁気抵抗は空隙のそれにほぼ等しい。磁
束が飽和値より小さければ、磁気抵抗は読取の間利用で
きるほぼ直線的な態様で変化する。第２透磁部材６の端
面６Ａと磁気記録媒体の表面との間には第３の磁気抵抗
が存在する。

読取の間の第１透磁部材２と第２透磁部材６との間の第
１磁気抵抗が磁気抵抗効果薄膜対８の端部間の第２磁気
抵抗より大きく、この第２磁気抵抗は結合脚７の端面６
Ａと記録媒体の表面との間の磁気抵抗より小さくなるよ
うに磁気抵抗は相互に関連付けて選ばなければならない
。これにより、読取モードの間記録媒体から出た磁束は
優先的に薄膜対８を通り、第１透磁部材２の第１保磁部
材を通って短絡されることがなくなる。書込の間、＃７
間の磁気結合の磁気抵抗は１ｓ膜対８が飽和したときに
空隙のそれにほぼ等しくなるように増大する。薄膜対８
が飽和すると、その磁気抵抗は端面６Ａと記録媒体との
間の磁気抵抗より大きくなるので、書込モードの間磁束
は磁気抵抗効果薄膜対８を通して短絡されることなく記
録媒体に与えられる。

第１Ａ図に示された構成は、従来技術の他のいくつかの
問題を解決する。すなわち、透磁結合部７に生じる摩耗
は薄膜対８のセンサ領域に影響を与えないので、磁極結
合部材の端面が記録媒体に近接しているときに該結合部
材の端面に関連した摩耗の問題が解決される。コイル３
が巻かれた第１透磁部材２及び結合部５の端面５Ａは垂
直記録可能媒体に対してそれ自身の能力だけで磁気ツイ
ン・トラックの読取及び書込を行うことができる。

しかし、第１Ａ図に示された構成、すなわち第２透磁部
材６が結合部７及びこの脚７を橋絡する薄膜対８を有す
るという構成を採用することにより、読取感度を高める
ことができる。感知用脚は、上述のように磁気抵抗効果
要素を含んで構成できるがこのほか、例えば磁気トラン
ジスタ、ホール・セルのような磁気ソリッド・ステー１
〜・センサを有するギャップを含んで構成することがで
きる。

磁気抵抗及びギャップの寸法は、前述のように磁気抵抗
値を相互に関連付けて設定し書込及び読取に適合するよ
うに調整しなければならない。

第１０図は、最終的な読取書込ヘッドの実施例を示す。

この図において、結合部７は磁気記録媒体とのインター
フェース面で２つの端面６Ａがより近接するように角度
がつけられている。これにより、第２Ａ図に示されてい
るように記録トラック分離距離が設定される。コイル３
は、多数のターンを収容できるように第１透磁部材２の
長い部分に担持されている。薄膜対８は信号出力を大き
くするために端面６Ａ間の距離より長く延長されている
。なお、第１０図中、ＩＧは絶縁ギャップである。

第１０図に示された設計値をとると、１■当り１１４１
本（１インチ当り３０００本）のツイン・トラックの場
合、控え目に見積っても約２００マイクロボルトの磁気
抵抗効果信号振幅を得ることができる。コイル３が巻か
れた第１透磁部材２のみを含む誘導性読取ヘッドは、数
マイクロポル１への信号しか発生できない。前置増幅器
の等値入力内部雑音は約１マイクロボルトである。従っ
て、第１−０図に示された構成は例えば第１０図の上半
部に示された構成要素のみを読取及び書込みに使用する
ものに比較してきわめて好ましいということができる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、第１の発明は、磁気抵
抗効果簿膜の磁化容易軸を電流路に対して垂直に設定す
るものであるから、外部磁界が電流路に平行に与えられ
たときの各薄膜内の磁気バク１−ルの変化成分を等しく
できるので、減磁磁界は生ぜず、利用可能信号出力を増
大させることができる。

第２の発明は、透磁部材の２つの脚を別個のトラックに
対応させておくものであるから、２つの１−ラックから
磁束を得ることができ、利用可能な信号出力を増大させ
ることができるとともに、ヘッドを記録媒体から離隔す
ることができるので、ヘッドの摩耗の問題も解決するこ
とができる。

第３の発明は、書込の間磁気抵抗効果薄膜を飽和させ該
薄膜を磁束が通れないようにして磁束を記録媒体の方へ
向かわせるものであるから、上記薄膜が設けられていて
も匍単に磁束の書込みを行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１Ａ図は、本発明による読取書込ヘッドの好ましい実
施例を示す平面図、 第１Ｂ図は、第１Ａ図の線Ｂ−Ｂに沿う断面図、第１Ｃ
図は、第１Ａ図の線Ａ−Ａに沿う断面図、第１Ｄ図は、
相補的反平行容易軸結合ツイン薄膜バイアス磁界の原理
を示す説明図、 第２Ａ図は、垂直ツイン・トラック記録の原理に従って
トラックＡ及びＢに相補的極性のツイン磁気信号路を有
する磁気記録媒体を示す平面図、第２Ｂ図は、垂直書込
可能磁気媒体とともに使用される保磁層及び基体を示す
断面図、第３Ａ図は、パイアイ電流が磁化容易軸に沿っ
て流れていないときの従来技術による磁気抵抗効果（Ｍ
Ｒ）センサを示す説明図、 第３Ｂ図は、第３Ａ図に示された従来技術によるＭＲセ
ンサに対し磁化容易軸に沿ってバイアス電流工を流した
状態を示す説明図、 第４図は、米国特許第４４１３２９６号に開示された結
合薄膜構成を示す説明図、 第５図は、米国特許第３８６９６５号に開示された構成
を示す説明図、 第６図は、第４図及び第５図の構成とは対照的な本発明
による構成を示す説明図、 第７図は、第５図の従来技術の問題点を解決する構成を
示す説明図、 第８図は、第４図の従来技術の問題点を解決する構成を
示す説明図、 第９図は、磁気媒体の書込みの間ＭＲセンサを飽和させ
る原理を示すグラフ、 第１０図は、本発明の原理に従って改良された読取書込
ヘッドの好ましい実施例を示す平面図、第１１図は１本
発明によるＭＲセンサの別のバイアス方法を示す説明図
である。 ２．６・・・・透磁部材、５．７・・・・脚、８・・・
・磁気抵抗効果薄膜。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　山　本　仁　朗 （外１名） 才ＩＡ口 １′　２八　図 Ｉ昌１ 才　３Ａ　日 才３日図 矛　４　図 才　５　図 才　６　図 オ９図 才　１０　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの脚を有する透磁部材と、 前記２つの脚を連結する連結部材と、 を具備し、 前記連結部材が一対の磁気抵抗効果簿膜を有し、各薄膜
   の磁化容易軸が該薄膜を通る電流路に対して垂直である
   ことを特徴とする磁気ヘッド。
2. （２）２つの脚を有する透磁部材を具備し、前記２つの
   脚が磁気記録媒体の別個のトラックにそれぞれ対応し、
   前記記録媒体に対する前記２つの脚の投影形状が前記記
   録媒体に垂直な同一面中にそれぞれ最大寸法部分を有す
   ることを特徴とする磁気ヘッド。
3. （３）磁気抵抗効果薄膜を有する透磁部材を含む磁気ヘ
   ッドを使用して磁気データを書込む方法において、 前記磁気抵抗効果薄膜を飽和させる過程と。 磁気記録媒体に書込まれるべき磁束を前記磁気抵抗効果
   薄膜及び前記記録媒体に平行に印加する過程と を含む磁気データ書込方法。