JPS63138515A

JPS63138515A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPS63138515A
Application number: JP28478486A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yamada; 一彦山田; Takao Maruyama; 丸山　隆男
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-10
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPH0618057B2

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）本発明は磁気ディスク装置、磁気テープ装置等に使用さ
れる、集積化薄膜技術を用いて作製される薄膜磁気ヘッ
ドに関するものである。

（従来の技術）近年磁気記録の分野においては、高記録密度化が増々進
み記録媒体と共に磁気記録を支える薄膜磁気ヘッドにお
いても前述の高記録密度化に対応することが強く求めら
れており、従来のフェライトヘッドにかわり、集積化薄
膜技術を用いて製造される薄膜磁気ヘッドが実用化され
てきた。

この様な薄膜磁気ヘッドの概略構造を第２図に示す。

第２図においてＡｌ２Ｏ３ＴｉＣ等のセラミックスより
なる基板（図示せず）上に軟磁性薄膜、例えばＮｉＦｅ
合金あるいはＣｏ−メタル系非晶質膜よりなる下部磁性
体層１が形成され、ついで所定のギャップ長（ＧＬ）に
相当する膜厚の酸化硅素等からなる非磁性層（図示せず
）がスパッタ法等で成膜される。その後、Ｃｕ。

Ａｕ等の導電性材料よりなるコイル１３、及び絶縁層と
段差解消層の機能を合わせ持つ有機物層１１が形成され
る。更に、前記コイル１３と有機物層１１を挟み込むよ
うに、下部磁性体層１と同様の軟磁性材料を用いて、上
部磁性体層１２が形成され、又コイル１３と回路系を接
続する端子６が形成されて薄膜磁気ヘッド構成されてい
る。

以上述べてきた様な薄膜磁気ヘッドにおいては、従来の
フェライトヘッドに較ベコイルのインダクタンスが小さ
く、従って共振周波数が高くなり高記録密度化に適して
いる。又、集積化薄膜技術を用いて製造されるため、下
部磁性体層１を始めとする薄膜磁気ヘッドの各部が高精
度に加工され、しかも量産性に優れている為低価格化に
有利であるなど、多くの利点を有している。更に、上部
磁性体層１２あるいは下部磁性体層１をなす軟磁性薄膜
は、ＮｉＦｅ合金、センダスト、Ｃｏ−金属系非晶質膜
等から形成されるのが通常でこれらの材料は、フェライ
トに比較して、飽和磁化が大きく、且つ又高周波での透
磁率が高い為、材料的にみても高記録密度に適した磁気
ヘッドと言える。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら第２図に示した如き薄膜磁気ヘッドにおい
ては、以下に述べるように高記録密度化、特に高トラツ
ク密度化を達成する際に大きな問題点があった。

すなわち、第２図に示した従来の薄膜磁気ヘッドにおい
ては、トラック幅は下部磁性体層１及び上部磁性体層１
２を成す軟磁性体パターンのパターン幅ＴＷで規定され
る。この為、高トラツク密度化は、前記下部磁性体層１
及び上部磁性体層１２のパターン幅ＴＷを、例えばＡｒ
ガス雰囲気中のイオンエツチング加工により狭めること
によって実現される。しかし、パターン幅ＴＷを例えば
１０ｐｍ以下に加工すると、上部磁性体層１２及び下部
磁性体層１をなす軟磁性薄膜パターンの磁区構造が乱れ
、ヘッドの電磁変換効率の低下あるいは再生波形の変動
・歪みが生じるという大きな欠点があった。すなわち、
パターン幅ＴＷが大きな場合には、上部磁性体層１２あ
るいは下部磁性体層１となる軟磁性薄膜パターン１０の
磁区構造は、第３図（ａ）に示したような構造を示し、
磁化方向８は軟磁性薄膜に成膜時に付与された磁気異方
性の方向（第３図（ａ）では左右方向）とほぼ一致して
おり、磁化反転は主として磁化回転モードで行われ良好
な電磁変換特性を示す。しかし一方、高トラツク密度化
を実現するため、トラック幅を狭めた場合（第３図（ｂ
））には、軟磁性薄膜パターン１０の磁区構造は乱れ、
特にパターンの先端部では磁化方向８はパターンの形状
効果の為、パターン方向と略平行（第３図（ｂ）では上
下方向）となる。この為、磁化の反転は、磁壁移動モー
ドが主となり、透磁率、特に高周波領域での透磁率が激
減し電磁変換効率が低下するという問題点があった。更
に、磁化反転に伴う磁壁９の不規則な動きの為、再生波
形の変動・歪みが生じこの点についても大きな問題とな
っていた。又、第２図に示した従来ヘッドは電磁誘導型
であるため、トラック幅が小さくなるにつれて、再生出
力が著しく減少するという問題点もあった。更に、上部
磁性体層１２を形成するための７オトレジストパターン
は、有機物層１１による高さにして約１０ｐｍの段差を
経験して形成されるため、露光時にＰＲパターン、特に
幅１０￥１ｍ以下のパターンの形成が困難であるという
プロセス上の問題点もあった。

本発明は以上述べてきた従来の薄膜磁気ヘッドの諸欠点
を除去せしめて、高い電磁変換効率と高トラツク密度と
を有する新たな薄膜磁気ヘッドを提供することを目的と
するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば、所定のトラック幅と等しい膜厚を有す
る同一平面上に形成された軟磁性薄膜パターンよりなる
一対のヨークと、該ヨークの各端部に磁気的連続性を損
なうことなく配置された各々１個の強磁性磁気抵抗効果
（ＭＲ）素子と、該強磁性磁気抵抗効果（ＭＲ）素子を
互いに磁気的に結合する軟磁性薄膜パターンよりなるリ
ターン・パスとを具備し、しかも前記ヨークの媒体対向
面側の端部が所定のギャップ長と等しい間隙を有し、且
つ前記ＭＲ素子を互いに電気的に接続する導電性薄膜パ
ターンに中間端子が接続されて前記ＭＲ素子が互いに差
動構成をとることを特徴とする薄膜磁気ヘッドが得られ
る。ここで、該ＭＲ素子中を流れるセンス電流の方向は
同一方向であり、該ＭＲ素子の磁化は、このセンス電流
に対して同一方向の所定角度（望ましくは４５°）を有
するようにバイアスされている。

（作用）本発明による薄膜磁気ヘッドは、上述の構成をとること
により従来の問題点を解決した薄膜磁気ヘッドの提供を
可能とした。すなわち、本発明による薄膜磁気ヘッドに
おいては、同一平面上に形成された一対のヨークとなる
軟磁性薄膜の膜厚でトラック幅が規定される。つまり、
高トラツク密度化は前記軟磁性薄膜の膜厚を小さくする
ことで実現され、上部あるいは下部磁性体層をなす薄膜
パターンをエツチングにより狭めることが原理的に不用
である。従って、前述した上部あるいは下部磁性体層を
なす薄膜パターンの磁区構造に乱れに基ずく電磁変換効
率の低下や再生波形の変動・歪みの発生が回避される。

更に構造上、上部磁性体層を形成する必然がないため前
述したプロセス上の問題点も解決される。

又、ＭＲ素子を各ヨークの媒体対向面とは反対側の端部
にそれぞれ１個配置し、このＭＲ素子を互いに磁束誘導
路としての機能を持つリターンパスで磁気的に結合する
ことにより、高い電磁変換効率が実現される。しかも、
ＭＲ素子を電気的に接続する導電性薄膜パターンに中間
端子を設け、前記ＭＲ素子を差動構成としているためよ
り一層高い再生出力を実現できる薄膜磁気ヘッドが得ら
れる。

以下この点について、第４図を用いて更に説明する。

第４図において、ヨークの端部に配置されたＭＲ素子４
１．４２（各々第１図の右及び左のＭＲ素子４に対応す
る。）の磁化１４は、公短のバイアス手段、例えばハー
ド膜バイアス法を用いて、センス電流工に対して同一方
向に略４５°傾いた方向にバイアスされている。尚、図
中Ａ、Ｂ、Ｃは端子であり、Ａ、Ｂは第１図の端子６に
対応し、Ｃは中間端子５に対応する。また、端子Ｃは接
地（グランドレベル）されており、端子Ａ。

Ｂは端子Ｃに対して各々ハイレベル、ローレベルに設定
され、センス電流は２つのＭＲ素子４１．４２中を同一
方向に流れる。

ここで磁気媒体からの漏洩磁界がヨークを通じて一方の
ＭＲ素子４１に、信号磁界Ｈｅとして印加された場合（
第４図中上向き）、その磁化１４は前記外部磁界Ｈｅに
よりΔθだけその方向を変え、破線矢印で示した方向と
なり、ＭＲ素子４１の抵抗値がΔＲだけ減少する。前記
信号磁界Ｈｅは、リターン・パス（図示父ず）を通過し
て、他のＭＲ素子４２に印加される。この際、ＭＲ素子
４２に印加される信号磁界Ｈｅの方向は、前記ＭＲ素子
４１に印加される場合と逆方向であり図中下向きとなる
。従って、ＭＲ素子４２の磁化１４の方向は破線矢印の
ように変化し、ＭＲ素子４２の抵抗値はΔＲだけ増加す
る。

以上のようなＭＲ素子４１．４２の抵抗値の変化にとも
ない生じる端子Ａ−Ｃ間、Ｂ−０間の電圧ｖａ−Ｏｓｖ
ｂ、−ｅは互いに逆相であり、両者の差動をとることに
より２・ΔＲ・工（ΔＲ：各ＭＲ素子の抵抗値の変化量
、Ｉ：センス電流）なる再生出力が得られ、これは単独
のＭＲ素子の場合（差動構成をとらない場合）の２倍の
出力値である。更に、雑音の原因となる外部浮遊磁界は
、ＭＲ素子４１．４２に対して同一方向に加わるため、
前記端子Ａ−Ｃ間及びＢ−０間に発生する雑音電圧は互
いに同相で、差動増幅により相殺される。

又、周囲の温度変化によりＭＲ素子４１．４２に抵抗値
の変化が生じた場合においても、前記抵抗値の変化によ
る雑音電圧は同相なり、同様にして相殺される。従って
、ＭＲ素子を単独で用いる場合（差動構成をとらない場
合）に比較して大幅に雑音が低減される。

尚、第４図ではＭＲ素子４１．４２を流れるセンス電流
■の方向が互いに同一方向である場合を示したが、本再
生方式はこの様な場合に限らず、例えば第５図に示した
ように、端子ＡあるいはＢから端子Ｃヘセンス電流が互
いに逆方向に流れる場合にも適用される。尚この場合、
ＭＲ素子の抵抗値変化は、端子Ａと端子Ｂの間で差動増
幅される。

（実施例）以下図面を用いて本発明を説明する。

第１図（Ａ）に本発明による薄膜磁気ヘッドの第一の実
施例を示す。

第１図（Ａ）ニニオイテ、先ずＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ基板
（図示せず）上にスパッタ法で酸化硅素を約１０ｐｍ成
膜し、ついで膜厚２ｐｍのＣ０ｇ２２ｒ１ｚ（重量比）
膜をスパッタ法で前記酸化硅素膜上に成膜した。従って
、本実施例の薄膜磁気ヘッドのトラック幅は２ｐｍであ
る。

ついで、ＣｏＺｒ膜をイオンミリングによりエツチング
し、一対のヨーク２及びリターンパス３を形成した。こ
こで、前記一対のヨーク２は媒体対向面側に所定のギャ
ップ長に等しい間隙を有するように形成されている。本
実施例では、この間隙は０．５ｐｍとした。

その後、基板全面にスパッタ法により酸化硅素膜を成膜
し前記間隙及びヨーク２とリターンパス３の間の空間を
埋め込んだ。ついで、Ｍガス雰囲気中でのエツチングバ
ックにより前記酸化硅素膜を平坦化した。

この平坦化工程の後、ＮｉＢ□Ｆｅ１ｇ合金よりなるＭ
Ｒ素子４をヨーク２の媒体対向面とは反対側の各端部に
形成した。ＭＲ素子の膜厚は３００オングストロームと
し、成膜には蒸着装置を使用した。又、該ＭＲ素子４に
バイアスを印加する硬質磁性膜としてＣ０ｒｃｌ、Ｐｔ
ａｅ（原子比）膜を同様にして成膜した。膜厚は４５０
オングストロームである。尚、このＣｏＰｔ膜はＭＲ素
子上に積層して形成されているが、図の煩雑さを避ける
ため図示していない。このＣｏＰｔ膜によりＭＲ素子４
はその磁化の方向がＭＲ素子４中を流れるセンス電流と
同一方向の所定角度（本実施例では４５°）を有するよ
うにバイアスされた。

その後、ＭＲ素子と回路系とを接続する導電性薄膜パタ
ーンよりなる端子６を形成した。使用した導体はＡｕで
あり、その膜厚は３０００オングストロームである。こ
こで、ＭＲ素子を互いに電気的に接続する導電性薄膜パ
ターンには、Ａｕ薄膜からなる中間端子５が接続された
。

以上のようにして薄膜磁気ヘッドのトランスデユーサ−
を試作した。

この様な本実施例による薄膜磁気ヘッドでは、ヨークの
膜厚を小さくすることでプロセス的に簡便に高トラツク
密度化が実現された。又、従来の薄膜磁気ヘッドにおい
て高トラツク密度化を実施した際に生じる諸問題点、す
なわち磁区構造の乱れに基ずく電磁変換効率の低下や再
生波形の変動。

歪み等が全くみちれなかった。又、作用の項で説明した
再生方式を適用することにより、トラック幅２１１ｍと
いう超狭トラック幅にもかかわらず、高い再生出力を持
つ薄膜磁気ヘッドが得られ、狭高トラック密度が実現さ
れた。

第１図（Ｂ）に本発明による薄膜磁気ヘッドの第二の実
施例を示す。第１図（Ｂ）において先ずＡｌ２Ｏ３Ｔｉ
Ｃ基板（図示せず）上にスパッタ法で酸化硅素を約１０
ｐｍ成膜し、ついでメッキ法を用いて膜厚１１１ｍのＣ
ｕメッキ膜からなる下コイル（図示せず）を形成した。

ついで、絶縁層を成膜後、実施例１と同様にしてヨーク
２、リターンパス３、ＭＲ素子４、中間端子５、端子６
を形成した。又、バイアス用ＣｏＰｔ膜も実施例１と同
様に形成した。

その後絶縁層を介して、下コイルと電気的連続性を損な
わないようにして膜厚１ｐｍの上コイル７を形成し、併
せてコイル用の端子６を接続した。ここで、上コイル７
の形成は下コイルと全く同一の方法を用いた。

以上のようにして薄膜磁気ヘッドのトランスデユーサ−
を試作した。又、他の実施例として、コイルをリターン
パスではなく、一方のヨークに形成した薄膜磁気ヘッド
及び両方のヨークに形成した薄膜磁気ヘッドも試作した
。尚、後者においては、各ヨークに形成されたコイルに
よって生じる磁束が打ち消し合うことのないように、コ
イルの巻線方向に注意すべきであることは言うまでもな
いことである。

本実施例による薄膜磁気ヘッドにおいては、実施例１で
のべた薄膜磁気ヘッドの持つ長所に加え、リターンパス
あるいはヨーク形成されたコイルにより磁気記録媒体に
情報を記録出来るという機能を合わせ持っている。

（発明の効果）以上述べてきた様に、本発明による薄膜磁気ヘッドにお
いては、同一平面上に形成された一対のヨークの膜厚で
トラック幅が規定されるため、高トラツク密度化が本質
的に容易である。又、従来の薄膜磁気ヘッドにおいて高
トラツク密度化を実施した際に生じる、磁区構造の乱れ
に基ずく電磁変換効率の低下や再生波形の変動・歪み等
の問題点が回避される。更に、再生効率の高いＭＲ素子
を用い、作用の項で述べた差動構成による再生方式を採
用することにより、極めて高い再生出力が得られる。し
かも、このＭＲ素子はヨークを介して記録媒体と接する
ため、媒体との接触・摺動によるＭＲ素子の雑音発生が
抑制されるという利点もある。

尚、本発明の再生方式は、第１図に示した如き構造の薄
膜磁気ヘッドだけではなく、第２図に示した従来のヘッ
ドにおいて、上部磁性体層の一部、及び下部磁性体層の
一部を磁気的に切断し、ＭＲ素子を各々配置してなる薄
膜磁気ヘッドにおいても適用可能であることは当然であ
る。

以上述べてきたように、本発明によれば、高い再生出力
を持つ、高トラツク密度の薄膜磁気ヘッドが容易に実現
され、本発明の持つ工業的価値は高いと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄膜磁気ヘッドの概略構造を示す
図、第２図は従来例を示す図、第３図は従来例の問題点
を説明するための図である。第４図および第５図は電流
の向きとＭＲ素子との関係を示す図。図において、１・・・上部磁性体層、　　　　　２０６．ヨーク、３
・・・リターン・パス、　　　　　４，４１．４２・・
・ＭＲ素子、５・・・中間端子、　　６・・・端子、　
７・・・上コイル、８００．磁化方向、　　　　　　　
９・・・磁壁、１０−０．軟磁性薄膜パターン、　　１
１・・・有機物層、第１図第３図第４図４２ＭＲ素子　　　　　　　　　　　　　Ｈｅ：信号磁
界第５図手続補正書（自発）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定のトラック幅と等しい膜厚を有し同一平面上
に形成された軟磁性薄膜パターンよりなる一対のヨーク
と、該ヨークの各端部に磁気的連続性を損なうことなく
配置された各々１個の強磁性磁気抵抗効果素子と、該強
磁性磁気抵抗効果素子を互いに磁気的に結合する軟磁性
薄膜パターンよりなるリターン・パスとを具備し、しか
も前記ヨークの媒体対向面側の端部が所定のギャップ長
と等しい間隙を有し、且つ前記強磁性磁気抵抗効果素子
を互いに電気的に接続する導電性薄膜パターンに中間端
子が接続されて前記強磁性磁気抵抗効果素子が互いに差
動構成をとることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
（２）リターン・パス、あるいは一対のヨークの一方又
は両方に導体薄膜パターンよりなるコイルが形成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜
磁気ヘッド。
（３）一対の強磁性磁気抵抗効果素子に対して印加され
る外部磁界の方向が、各強磁性磁気抵抗効果素子に対し
て、互いに逆方向である薄膜磁気ヘッドの再生方式にお
いて、前記強磁性磁気抵抗効果素子に電気的に連続して
接続された２つの端子と中間端子のうち、該中間端子を
接地し、該２端子の電位を前記中間端子に対して、各々
ハイレベルとローレベルに設定し、且つ前記一対の強磁性磁気抵抗効果素子の磁化方向
がセンス電流に対して同一方向の所定角度を有するよう
にバイアスし、しかも前記中間端子と一方の端子との間
の電位差、及び他方の端子と中間端子との電位差の両者
の差動出力を再生出力とすることを特徴とする薄膜磁気
ヘッドの再生方式。
（４）強磁性磁気抵抗効果素子中を流れるセンス電流の
方向が、互いに同一方向であることを特徴とする特許請
求の範囲第３項記載の薄膜磁気ヘッドの再生方式。