JPS62159319A - 磁気抵抗効果型磁気ヘツド - 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〕 本発明は磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以＋：ＭＲ型磁気
ヘッドという）に係わる。

〔発明の概要〕

本発明は、夫々非磁性１旧１旧−を介して少くとも一方
が磁気抵抗効果（以上ＭＲ効果という）を有する磁性層
（以−ドＭ　Ｒ磁性ｊ→という）が積ｊ−された対の感
磁部を設け、これに対するセンス電流と信号磁界との関
係を特定し、更にこれらから差動的に出力をとり出すこ
とによってバルクハウゼンノイズの解消をはかると共に
、再生出力の対称性の向上と更に磁気記録媒体との摺動
による熱雑音の減少化をはかる。

〔従来の技術〕

従来一般のＭＲ型磁気ヘッドは、その感磁部が単層のＭ
Ｒ磁性層によって構成され、このＭＲ磁磁性に与えられ
る信号磁界に基づく抵抗変化を例えば電圧変化として検
出するためのセンス電流を、ＭＲ磁性層の面方向に沿い
且つ磁気媒体との対接ないしは対向面のトラック幅方向
に沿う方向に通ずるようにしている。つまり、Ｍ　ＲＭ
Ｅ磁性層対し、センス電流が、磁気媒体からあたえられ
る信号磁界と直交する方向に流される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はＭＲ型磁気ヘッドにおいて、バルクハウゼンノ
イズ、すなわち磁壁の移動に基づくノイズの発生を確実
に回避すると共に、出力の対称性、磁気記録媒体との摺
動による熱雑音の減少化をはかる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第１図にその平面図的構成図を示すように基
板Ｓ上に少くとも第１及び第２０）　Ｍ　Ｒ感磁部（１
）及び（２）を設ける。

第１図においζ（６）は磁気記録媒体（７）との対接な
いしはえ１凹面をボし、媒体（７）は、第１図において
紙面と直交する方向に移行するように、すなわち、その
トラック幅Ｗｔ方向が第り図において紙面に沿う上手方
向とされζいる。

肉感磁部（１）及び（２）は、磁気記録媒体との対接な
いしは対向面（６）から後方にこの面（６）と直交する
ように所要のトラック幅Ｗ丁内において平行に配列形成
される。

感磁部（１）及び（２）は、非磁性中間層（３）を介し
てその上トに少くとも一方が、ＭＲＲ性層より成り、夫
々軟磁性体より成る磁性層（４）及び（５）の積層構造
とする。非磁性中間Ｊｉｆｆ　（３１の厚さは、内磁性
層（４）及び（５）間に、交換相１１作用に比し静磁同
相１１４作用が支配的に作用するような厚さの５人を超
え　１００００人未満の例えば５〜５０００人に選定す
る。また、内磁性層（４）及び（５）は、その飽和磁束
密度、厚さ等の選定によって内磁性層（４）及び（５）
の磁束量が一致するようにして磁束が内磁性層（４）及
び（５）に関して全体的に閉じるように選定される。

感磁部（１）及び（２）の内磁性層（４）及び（５）を
ＭＲＲ性層とするときは、内磁性＋＝　＋４１及び（５
）は同一の材料、寸法形状とすることが望ましいが、一
方をＭＲ効果がないか殆んどない材料によって構成する
ときは、この磁性層は、ＭＲ効果のある磁性層に比し充
分大なる抵抗となるようにその材料及び厚さ等の選定を
行う。しかしながらこの場合において上述した内磁性層
の磁束量が一致するような条件を満たず必要がある。

そして、本発明においては、感磁部（１１及び（２）に
磁気媒体に対するトラック幅Ｗ、方向と直交する方向に
センス電流ｌＩ及びｉｌを通ずる。すなわち、磁気記録
媒体（７）から感磁部ｔ１）及び（２）に与えられる信
号磁界と同方向に感磁部（１）及び（２）に通ずるセン
ス電流ｉ！及びｉＨの方向を選定する。

そして、これら感磁部（１１及び（２）を構成する磁性
層は信号磁界ＨＳとほぼ直交する方向に磁化容易軸ｃ、
ａを有するか、あるいは磁性層の主面内に異方性を有し
ない等方向な磁性層により構成する。

また、感磁部（１）及び（２）には、信号磁界が与えら
れない状態でセンス電流ｉ！及びｉｌの方向に対し所要
の角度、例えばほぼ４５゛に磁化が向くように所要のバ
イアス磁界Ｈｓｔ及びＨＢｘ’ｃ”ｊ、えるか、特に本
発明においては、このバイアス磁界ＨＢＩ及びＨＢ、を
ＪＬいに逆向きとする。

そして、両感磁部（１）及び（２）における磁気記録媒
体からの信号磁界■４ｓによる各抵抗変化に基く出力を
差動的にとり出す。同図におい°ζ、（２０）はその差
動出力をとり出ず差動アンプを示す。

〔作用〕

−Ｅ述の本発明構成によれば、先ずバルクハウゼンノイ
ズが効果的に除去される。これについて説明する。

その説明に先立ってバルクハウゼンノイズの発生原因に
ついて説明すると、従来一般のＭＲＲ磁気ヘッドのよう
に、その感磁部がｌｉＭのＭＲＲ性層によって構成され
ている場合、このＭＲ磁磁性画−、磁気異方性エネルギ
ー、形状異方性等に起因する静磁エネルギー等の和が層
全体として最小となるような状態を保持すべく第１４図
に不ずような磁区構造をとる。すなわち、この単層磁性
）＠が、長方形の薄ＩＩ！４磁性層（５１）であり短辺
方向に磁気異方性を有−４°る場合、その面内において
、短辺方向に沿って磁化方向が交ｌＬに逆向きの磁区（
５２）が生じると共に、これら隣り合う磁区（５２）に
関して閉ループを形成するようにその両端間に、磁性層
の長辺方向に沿って順次逆向きの磁区（５３）が生じて
いる。し赳がって、このような磁性Ｊｆ！Ｊに外部磁界
が与えられると磁壁（５４）　、　　（５５）が移動し
、これによりバルクハウゼンノイズが発生ずる。

これに比し、本発明構成においては、その感磁部（１１
及び（２）が、夫々非磁性中間ｊｆ＃　（３）を介して
磁性層（４）及び（５）が積１繭された構造とされてい
ることによって、外部磁界が与えられていない状態では
、第２図に示すように、磁性層（４）及び（５）は、矢
印Ｍ１及びＭ２で示ずように夫々磁化容易軸方向に互い
に反平行の磁化状態にあり、磁壁が生じていない。

尚、このように磁壁が存在しないごとについては磁性流
体を用いたビック−（８ｊｔｔｅｒ）法による磁区観察
によって確認したところである。そして、このような感
磁部（１１及び（２）に対し、その磁化困難軸方向に外
部磁界Ｈを強めζいくと、第３図Ａ〜Ｃにその磁化状態
を、磁性層（５）に関し°ζは実線矢印で、磁性）＠　
１４）に関しては破線矢印で模式的にボずように、第３
図Ａに不ず第２図で説明した反平行の磁化状態から外部
磁界Ｈにより第３図Ｂに示すように回転磁化過程により
磁化が回転し、更に強い外部磁界により、第３図Ｃにボ
ずように、陶磁性ｊｌ　（４１及び（５）が同方向に磁
化される。この場合両磁性＋＝　（／１１及び（５）に
おい°ζその面内で磁化が回転するので、磁壁は生ずる
ことがなく、バルクハウゼンノイズの発生が回避される
。つまり、内磁性態（４）及び（５）の磁化困難軸方向
を磁束の伝搬方向とすることによって磁壁移動に起因す
るバルクハウゼンノイズが回避される。

更に本発明による磁気ヘッドの動作を第４図〜第６図を
参照し゛ζ説明する。第４図〜第６図は、感磁部（１）
及び（２）の陶磁性ｔｉｌｔ（４１及び（５）のみを模
式的に示したもので、これら磁性ｊ＃　１４）及び（５
）は第４図中にｃ、ａで示す方向に初期状態で磁化容易
軸を有する。そしてこれら磁性層（４）および（５）に
センス電流ｉずなわちｉｌまたはｉｙを通ずる。この通
電によって非値性中間層（図承せず）を挟んで対向する
陶磁性ｍ（４１及び（５）には電流ｉと直交する互いに
逆向きの磁界が発生し、これによって磁性層（４）及び
（５）は同図に実線及び破線矢印Ｍ１及びＭ２で示ずよ
うに磁化される。一方、この感磁部（２）には電流１に
沿う方向に外部からバイアス磁界Ｈ［１ずなわちＨＢＩ
または）’１ｓｔかり、えられると、このバイアス磁界
Ｈ日によって、磁性１ｍ　（４）及び（５）の磁化の向
きは、第５図に矢印ＭＢＩ及びＭＢ２でボずように所要
の角度だけ回転される。このバイアス磁界Ｈｅによって
与えられる磁化の方向は、電流ｉの方向に対してほば４
５°となるように、そのバイアス磁界Ｈａの大きさが選
ばれるものである。尚、このようにバイアス磁界Ｈ１１
１２によってセンス電流ｉに対してはば４５°の磁化を
与えることによって高い感度と直線性を得ることができ
ることについζは、通常のＭＲ型磁気ヘッドにおいて行
われζいると同様である。そして、この状態で第６図に
ボずように、信号磁界Ｈ３がセンス電流ｉに沿う方向、
すなわち磁化困難軸方向に与えられると磁化が回転し夫
々その磁化の方向が矢印ＭＳ□及びＭＢ２に示すように
時計及び反時計方向に角度０１及び−０１回転する。こ
れによって各磁性）Ｆ４　（４）及び（５）がＭＲ磁性
層である場合は、夫々抵抗変化が生じることになるが、
このＭＲ磁性層の抵抗の変化は角度の変化をθとすると
きｃｏｓ’θに比例するので、今、第５図における内磁
性態（４）及び（５）の磁化ＭＢｊ及びＭＢ２が互いに
９０°ずれているとすると、θ１及び−０１の変化で、
陶磁性ｍ（４１及び（５）に関して抵抗の変化の増減が
一致する。つまり、一方の磁性層（４）の抵抗が増加す
れば、他方の磁性ｊ＠　（５）もその抵抗は増加する方
向に変化する。そしζ、これら磁性層（４）及び（５）
の抵抗変化、すなわち感磁部（２）の両端の端子ｔ１及
び１２間に抵抗変化を生じ、この抵抗変化を端子ｔ１及
び１２間の電圧変化として検出することができることに
なる。

このように、所定の磁気異方性を有する磁性膜に対して
センス電流ｉの方向を信号磁界Ｈ，の５えられる方向と
同方向に選定するものであるが、このような構成とする
ことによる作用上の特徴は上述したような本発明におけ
ると同様に感磁部（１）、（２）を、非磁性中間１ｓｆ
　（３１を介して磁性＋＝　（４１及び（５）を積層し
た構造とするものの、センス塩ＩＮ、１の方向を４ｇ号
磁界Ｈ５の方向と直交する方向に選定する場合と比較す
ることによって、より明確となる。

すなわち、今、第１５図にボすように、第４図で説明し
たと同様に内磁性態（４）及び（５）に磁性層の異方性
磁界１（Ｋを考慮した上での大ｔｉ流ｉを通じた状態で
は、これによって発生する磁界によって、内磁性ｒ＝　
（４１及び（５）は電流ｉと直交する方向に夫々実線及
び破線矢印で示す様に磁化される。この状態で、電流ｉ
と直交する方向に信号磁界Ｈｓが与えられると、これは
磁性層（４）及び（５）の電流ｉによる磁化に沿う方向
となり、この磁界ＨＳが磁化容易軸方向に与えられたと
同様の挙動をボす。つまり、磁壁の発生と、移動が生じ
バルクハウゼンノイズが発生ずる。ここで磁性層の磁化
容易軸方向にセンス電流１が流され、センス電流と同方
向に信号磁界ＨＳがＬ−５，えられる構成を考えた場合
、センス電流ｉが比較的小さい場合には、磁性層の磁化
は、センス電流ｉの方向に対して直角に向かず、信号磁
界ＨＳは第１５図にボずと同様に概略磁化容易軸方向に
与えられる結果となりバルクハウゼンノイズが発生し好
ましくない。第４図から第６図の例では信号磁界Ｈｓに
対して略々直交する方向に磁化容易軸を有する磁性層に
ついて述べたが、磁性層の主曲内に磁気異方性を有しな
い等方向磁性層を用いても同様である。この場合には、
比較的小さなセンス電流を流せば、磁化方向がセンス電
流と直交し、つまり（４号磁界の方向と直交するため、
バルクハウゼン雑音は発生しない。

に述したように、本発明構成においては、ＭＲ感磁部（
１１ｆ２１を、磁性層（４）及び（５）が非磁性中間層
（３）の介在によって、静磁的結合状態にあるように、
つまり、交換相互作用は無視することができ、クーロン
の法則に従う相互作用による結合が充分強い状態にある
積ｊＨ構造とされ、しかも信号磁界ＨＳとセンス電流ｉ
の方向を同方向としたことによってバルクハウゼンノイ
ズが確実に排除される。

そして、本発明においては、両感磁部（１）及び（２）
に対するバイアス磁界Ｈｓ＋及びＨＲ［をｈｌいに逆向
きにとしたことにより、第５図及び第６図にボした各磁
化ＭＯＬ及びＭＢ２、Ｍ　Ｓｔ及びＭＳ２、は、第７図
に丞ずように、第１の感磁部（１１と第２の感磁部（２
）とでは、各感磁部（１）及び（２）が同一形状、寸法
、組成であるとすれば、互いに９０°異る向きとなり、
同一信号磁界Ｈｓに関して一方の感磁部（１）において
抵抗が増加すれば、他方の感磁部ではその抵抗が減少す
ることになる。そして、これら感磁部（１）及び（２）
において信号磁界ＨＳによって生じた抵抗変化による各
出力を差動的にとり出したことにより、大きな出力とし
て、更に各感磁部（１）及び（２）における各抵抗−磁
界特性におけるバイアス磁界を中心とする正負磁界の非
直線や、温度特性を相殺する作用が生じる。

〔実施例〕

本発明は、種々の構造によるＭＲ型磁気ヘッドに通用す
ることができる。例えば、ノンシールド型磁気ヘッド、
若しくはシールド型磁気ヘッド、更に磁気媒体との対接
ないしは対向面から磁束を拾い、その信号磁束を磁気ヨ
ークで書き、その磁気ヨークの一部に設けられた切除部
にＭＲ感磁部を配置するヨーク型磁気ヘッドに通用する
ことができる。

第１図の例は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−７，ｎ
糸フェライト等の磁性基板より成る基板Ｓ上に、この基
板Ｓが導電性を有する場合は、絶縁性をも有する５ｉ０
２等の非磁性層を形成し、これの上に帯状の第１及び第
２の感磁部（１１及び（２）を、磁気記録媒体（７）と
の対接ないしは対向面（６）に一端が臨むように平行配
列し、これら前方端間を非磁性の導電層（１１）によっ
て電気的に接続し、その接続中点から例えば一体に形成
した端子導電層（１２ａ）を導出した場合である。一方
、各感磁部（１）及び（２）の各他端からも夫々端子導
電層（１２ｂ１）及び（１２ｂ２）を導出し１．各感磁
部（１）及び（２）に、端子導′ｄｉ層（１２ａ）を共
通端子としで、これと各端子導電１＠（１２ｂｔ）及び
（１２ｂ２）に夫々定電流源Ｓｃｚ及びＳＣ２を接続す
ると共に差動アンプ（２ｏ）の入力端子に接続する。

また、省筆１及び第２の感磁■１〜＜１１及び（２）を
横切ってこれらの上には、絶縁層を介して共通のバイア
ス導電Ｊ＠（１３）を設け、その中点から導出した端子
導電層（１３ａ）と両端から導出した端子導電層（１３
ｂ１）及び（１３ｂ２）との間にバイアス磁界を発生さ
せるための通電をなし、各感磁部（１）及び（２）に、
互いに逆向きのバイアス磁界Ｔ（ＲＩ及びＨＲＩを与え
る。

第１及び第２の感磁部（１１及び（２）は、その磁性１
−（４）及び（５）のうちの少くとも一方のＭＲ効果の
ある磁性ｊ→とじては、例えばＦ　ｅ　％　Ｃｏ　、Ｎ
　ｓのいずれか或いはその２種以上の合金層によって構
成し得る。また、磁性Ｊｏｌ＋　（４１または（５）の
いずれか一方をＭＲ効果のない磁性層によって構成する
場合は、ＡｉＪ磁率の例えばセンダスト、Ｍｏパーマロ
イ、Ｃｏ系アモルファス合金膜等によって構成し得る。

また非磁性中間１ｔｉ　（３１としては、５ｉ０２、旧
２０３、Ｔ　Ｉ　％Ｍｏ等の非磁性膜によって構成し得
るものであり、各ｒｉ　＋３１、（４）及び（５）は、
夫々スパッタリング等によって形成し得る。

尚、第１図に示した例では、１組の第１及び第２の感磁
部（１）及び（２）によって磁気ヘッドを構成した場合
であるが、第８図に不すように第１及び第２の感磁部（
１）及び（２）に夫々並んでバイアス磁界が逆向きに与
えられる同様構造の感磁部（ビ）及び（２′）を設けて
、中心から各片側が２・　（２ｎ）　ＩＦＭ（但しｎ−
１，２，３・・・）の感磁部を設けた構造とすることも
できるし、第９図に不ずように、感磁部（１１、（２）
、（１′）、（２′）、（１”）、（２”）を設けて中
心から各片側から２・　（２ｎ＋１）個（但しｎ＝１．
２．３・・・）の感磁部を設けた構造とするごともでき
る。尚、第８図及び第９図１において、第１図の各部と
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
。

また、第１０図にボすように、磁気記録媒体との対接な
いしは対向面（６）より後退した位置に感磁部（１）（
２ト・・を設け、これら感磁部（１）　（２）・・・の
前号端を横切って全トラック幅ＷＴに亘って共通の前方
磁性層（３１）を設け、更に各感磁部（１１（２１・・
・の各後方端を横切って共通の後方磁性層を設けたヨー
ク型のＭＲ型磁気ヘッドとすることもできる。第１０図
において第１図の各部と対応するｉｌｓ分には同一符号
を付して重複説明を省略するが、図において（３３）は
絶縁層を示す。

また、図承した各側においては、単一トラックの磁ネヘ
ッド構成とした場合であるが、共通の基ｉＳ上に共通の
磁気記録媒体との対接ないしは対向面に臨んで複数のト
ラック、すなわち複数のＭＲ感磁部を配列した多トラツ
クないしは多チヤンネル磁気ヘツド構成とすることもで
きるなど種々の変形変更をなし得る。

〔発明の効果〕

本発明による磁気ヘッドにおい”ζは、そのＭＲ感磁部
（２）を、非磁性中間層（３）を介在させた２層の磁性
＋＝　（４１及び（５）としたごとと相俟つ”ζ、Ｍ　
Ｒ感磁部（２）への（ｉ＜号磁界ＩＩ　Ｓの方向とセン
ス電流ｉの方向とを開方向に選定し、」二記磁性１ｉ１
　（４１および（５）の異方性を特定の方向に向けるか
等方向に形成することによって、バルクハウゼンノイズ
の発生を効果的に解消したので、Ｓ／Ｎの篩い再生磁気
ヘッドを実現できる。また差動型構成をとったことによ
って直線性、すなわち対称性にすぐれた出力をとり出す
ことができるものであるが、これは、本発明において同
一トラック幅ＷＴ内に複数の感磁部を配列した構成をと
ることによって大きな出力がとり出せるが故に差動型構
成とずべく複数の感磁部の配列中心部から端子導線（１
２ａ）及び（１３ａ）のとり出しを行っても充分大きな
出力が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＭＲ型磁気ヘッドの一例の拡大平
面図的構成図、第２図はその感磁部の磁化状態を示ずν
１、第３図Ａ−Ｂは同様の感磁部に外部磁界をり、えた
場合の磁化状態の説明図、第４図〜第６図は本発明によ
る磁気ヘッドの動作説明に供する図、第７図は本発明に
よる磁気ヘッドの動作説明図、第８図及び第９図は夫々
本発明による他の例のＭＲ感磁部の構成図、第１０図は
本発明による磁気ヘッドの更に他の例の拡大断面図、第
１１図は従来のＭ　Ｒ感磁部の磁区の説明図、第１２図
はＭＲ感磁部の動作の説明図である。 Ｓは基数、１１１（２）　（１’）　（２’）は感磁部
、（４）及び（５）はその磁性層、（３）は非磁性中間
１ｍ、（６１は磁気記録媒体との対接ないしは対向面、
（７）は磁気記録媒体である。 ５５ａｌｔで創１１４本明刈り参与いしは大り箱面Ａ［
ｌＧ 第４図 第１７コ 第１２図 手続補正書彷式） ％式％ １、事件の表示 昭和６１年特許願第　１６４０号 ２°’ｆａ　ｌｌ　（７）名４′１′　　　　磁気抵抗
効果型磁気へ・・ド３、補ＬＥをする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２
１８）ソニー株式会社 代表取締役　大　賀　典　雄 ４、代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも一方が磁気抵抗効果を有する磁性薄膜を非磁
   性中間層を介して積層した第１及び第２の感磁部を有し
   、これら第１及び第２の感磁部には磁気記録媒体とのト
   ラック幅方向に直交する方向にセンス電流を通ずると共
   に、互いに逆向きのバイアス磁場を印加し、上記第１及
   び第２の感磁部の出力を差動的にとり出すようにした磁
   気抵抗効果型磁気ヘッド。