JPS6355714A - 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】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ　産業上の利用分野 Ｂ　発明の概要 Ｃ従来の技術 Ｄ　発明が解決しようとする問題点 Ｅ　問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ　作用 Ｇ　実施例 Ｇ１一実施例（第１図、第２図） Ｇ２他の実施例（第３図） Ｈ発明の効果 Ａ　産業上の利用分野 本発明は、積層感磁素子を用いる、磁気抵抗効果型磁気
ヘッド（以下ＭＲ型磁気ヘッドという）に係わる。

Ｂ　発明の概要 本発明は、積層感磁素子を用いるＭＲ型磁気ヘッドにお
いて、感磁素子にセンス電流を供給する１対の導線の一
方を、記録媒体との対向面側でセンス電流の方向と直交
して感磁素子の一面の一端に接続すると共に、他方の導
線を感磁素子の他面の他端に接続することにより、導線
内の電流による磁界と感磁素子のバイアス磁界との向き
を一致させて、バルクハウゼンノイズの発生を確実に防
止するようにしたものである。

Ｃ従来の技術 従来、一般のＭＲ型磁気ヘッドは、その感磁素子が単層
の磁気抵抗効果を有する磁性層（以下ＭＲ磁性層という
）によって構成され、このＭＲ磁性層に与えられる信号
磁界に基づく抵抗変化を検出するために、センス電流が
、ＭＲ磁性層に対し、その面方向に沿い、且つ磁気記録
媒体との対接（ないしは対向）面のトランク幅方向に沿
う方向に、つまり、磁気記録媒体から与えられる信号磁
界と直交する方向に流されていた。

Ｄ　発明が解決しようとする問題点 この単層のＭＲ磁性層は、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磁区構造をとる。すなわち、第４図
に示すように、この単層磁性層が、長方形の薄膜磁性層
（５１）であり短辺方向に磁気異方性を有する場合、そ
の面内において、短辺方向に沿って磁化方向が交互に逆
向きの磁区（５２）　　（（５２ａ　）　、　　（５２
ｃ　）　　・・・）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（５１）の長辺方向に沿って順次逆向き
の磁区（５３）（（５３ｂ　）　　、　　（５３ｄ　）
　　・・・）が生じている。したがって、このような磁
性層に外部磁界が与えられると各磁区間の磁壁（５４）
　、　　（５５）が不連続に移動し、これによりバルク
ハウゼンノイズが発生するという問題があった。

このようなバルクハウゼンノイズを回避するために、本
出願人は、既に特願昭６０−２４７７５２号において積
層ＭＲ型磁気ヘッドを提案している。

まず、第５図〜第７図を参照しながら、既提案のＭＲ型
磁気ヘッドに用いる積層ＭＲ感磁素子について説明する
。

既提案においては、第５図に示すように、感磁素子（２
）は、非磁性中間層（３）を介して、その上下に少くと
も一方がＭＲ磁性層より成り、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。非磁性中間層
（３）の厚さは、陶磁性層（４）及び（５）間に、クー
ロンの法則に従う静磁的相互作用が支配的に作用するよ
うな厚さ、例えば５〜５０００人に選定する。また、陶
磁性層（４）及び（５）は、その飽和磁束密度、厚さ等
の選定によって陶磁性層（４）及び（５）の磁束量が一
致するように選定される。

感磁素子（２）の陶磁性層（４）及び（５）をＭＲ磁性
層とするときは、陶磁性層（４）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電気
抵抗を有するようにその材料及び厚さ等の選定を行う。

既提案においては、その感磁素子（２）は、非磁性中間
層（３）を介して、磁性層（４）及び（５）が積層され
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５図に示すように、磁性層（４）
及び（５）は、矢印Ｍ４及びＭ５で示すように夫々磁化
容易軸Ａｅの方向に互いに反平行の磁化状態にあり、陶
磁性層（４）及び（５）に関して、磁束が全体的に閉じ
た状態にあり、磁壁が生じていない。

このような感磁素子（２）に対し、その磁化困難軸Ａｈ
の方向に外部磁界Ｈを強めていくと、第６図Ａに示す外
部磁界が加えられない反平行の磁化状態から、外部磁界
Ｈにより同図Ｂに示すように磁化が回転し、更に強い外
部磁界により、同図Ｃに示すように、陶磁性層（４）及
び（５）が同方向に磁化される。第６図においてはその
磁化状態を、磁性層（５）に関しては実線矢印で、磁性
層（４）に関しては破線矢印で模式的に示す。この場合
両磁性Ｎ（４）及び（５）においてその面内で磁化が回
転するので、磁壁が生ずることがない。つまり、陶磁性
Ｎ（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。

次に既提案によるＭＲ磁気ヘッドの動作を第７図を参照
して説明する。第７図は、感磁素子（２）の陶磁性層（
４）及び（５）のみを模式的に示したもので、これら磁
性層（４）及び（５）は初期状態で、同図Ａ中に示すよ
うに、幅方向に硼化容易軸Ａｅを有する。

そして両値性層（４）および（５）にセンス電流Ｉを通
ずると、非磁性中間層（図示せず）を挟んで対向する両
値性層（４）及び（５）にはセンス電流■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Ｍ４及びＭ５で示
すように磁化される。

一方、この感磁素子（２）に電流■に沿う方向に外部か
らバイアス磁界ＨＢが与えられると、このバイアス磁界
Ｈａによって、磁性層（４）及び（５）の磁化の向きは
、同図Ｂに矢印Ｍ４ｂ及びＭｓｂで示すように、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の方向に対してほぼ４５
°となるように、そのバイアス磁界Ｈ，の大きさが選ば
れる。

尚、このようにバイアス磁界Ｈｅによってセンス電流■
に対してほぼ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ては、通常の
ＭＲ型磁気ヘッドにおいて行われていると同様である。

そして、この状態で第７図Ｃに示すように、信号磁界Ｈ
ｓがセンス電流Ｉに沿う方向、すなわち磁化困難軸Ａｈ
の方向に与えられると磁化が回転し、矢印Ｍ６及びＭ５
Ｓに示すように、その磁化の方向が時計方向及び反時計
方向にそれぞれ角度θ１及び−θ１回転する。これによ
って各磁性層（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７図已における両値性層（４
）及び（５）の磁化Ｍｏｂ及びＭｓｂが互いに９０”ず
れているとすると、θ１及び−θ１の変化で、両値性層
（４）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
方の磁性層（５）もその抵抗は増加する方向に変化する
。そして、これら磁性層（４）及び（５）の抵抗変化、
すなわち感磁素子（２）の両端の端子１．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。

第７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Ａｅを有する磁性層について述べたが、磁
性層の主面内に磁気異方性を有しない等方的磁性層を用
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
信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。

上述したように、既提案のＭＲ型磁気ヘッドにおいては
、ＭＲ感磁素子（２）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、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層構造とされ、しかも信
号磁界Ｈ５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。

ところで、既提案のＭＲヘッドでは、通常のＭＲヘッド
におけると同じく、第８図に示すように、１対の端子（
２ｃ）及び（２ｄ）に、それぞれ導線（リード）（２ｃ
ｃ）及び（２ｄｄ）を介して、積層ＭＲ感磁素子（２）
が「コ」字状に接続され、他の１対の端子（１０ａ）及
び（１０ｂ　）にＭＲ感硼素子（２）及びリード（２ｄ
ｄ）を跨いでバイアス導線（１０）が同じく「コ」字状
に接続される。ＭＲ感磁素子（２）からのリード（２ｃ
ｃ　）　、　　（２ｄｄ　）の抵抗を小さくするために
、通常、端子（２ｃ）及び（２ｄ）はバイアス導線（１
０）のための端子（１０ａ）及び（１０ｂ　”）の内側
に配される。

なお、第８図では、ＭＲ感磁素子（２）にセンス電流Ｉ
ＭＲを流すための定電流源やバイアス電流源の図示は省
略されている。

ところが、ＭＲヘッドが第８図のように構成されている
場合、図示を省略した磁気記録媒体との対向面側で、リ
ード（２ｄｄ　）が感磁素子（２）内のセンス電流ＩＭ
Ｒのｉｉ！ｌ電方向と直交するように配置されて、感磁
素子（２）の前端（２ｆ）に接続される。また、対向面
とは反対側で、リード（２ｃｃ　）がセンス電流■風の
通電方向に沿って配置されて、感磁素子（２）の後端（
２ｂ）に接続される。

このため、この後端（２ｂ）とリード（２ｃｃ）との接
続部とその近傍では、センス電流ＩＭＲに基く磁界がバ
イアス磁界ＨＢと直交する方向、即ち、感磁素子（２）
の磁化容易軸Ａｅ　（第５図参照）の方向に発生する。

これにより、前述のような、感磁素子（２）の両値性層
（４）及び（５）の反平行状態の磁化が阻害されて、バ
ルクハウゼンノイズの防止が阻害されるという問題があ
った。

この問題を解消するために、本出願人が、特願昭６１−
１６２．７７５号において提案した「磁気抵抗効果型磁
気ヘッド」では、第９図に示すように、リード（２ｄｄ
　）及び（２ｃｃ）が、感磁素子（２）内のセンス電流
ＩＭＨの通電方向と直交するように、感磁素子（２）の
上面の前端（２ｆ）及び後端（２ｂ）に“Ｓ”字状に接
続されている。

かかる構成により、感磁素子（２）と両リード（２ｃｃ
）及び（２ｄｄ　）との各接続部及びその近傍において
は、センス電流■胤に基く磁界とバイアス磁界ＨＢとが
同一方向となって、バルクハウゼンノイズの防止が阻害
されることはない。

ところが、第９図の既提案例では、リード（２ｃｃ）及
び（２ｄｄ　）が互いに反対方向に引き出されているた
め、占有面積が太き（なり、例えばトラックサーボセン
サ等のように、２個のＭ　Ｒヘッドを近接配置するよう
な場合には使用できないという不都合が生ずる。

か＼る点に鑑み、本発明の目的は、バルクハウゼンノイ
ズを確実に回避し得ると共に、占有面積を小さくした磁
気抵抗効果型磁気ヘッドを提供するところにある。

Ｅ　問題点を解決するための手段 本発明は、少くとも一方が磁気抵抗効果を有する１対の
軟磁性薄膜が、非磁性薄膜を介して積層された磁気抵抗
効果型の感磁素子と、この感磁素子にセンス電流を供給
する少くとも１対の導線とを有し、この導線の一方が磁
気記録媒体との対向面側においてセンス電流の方向に対
してほぼ直交して配されて感磁素子の一方の面の一端に
接続されると共に、導線の他方が感磁素子の他方の面の
他端に接続されるようにした磁気抵抗効果型磁気ヘッド
である。

Ｆ　作用 か＼る構成によれば、占有面積が小さくなると共に、バ
ルクハウゼンノイズの発生が確実に防止される。

Ｇ　実施例 Ｇ１一実施例　　　′ 以下、第１図及び第２図を参照しながら、本発明による
磁気抵抗効果型磁気ヘッドをシールド型磁気ヘッドに通
用した一実施例について説明する。

本発明の一実施例の機械的構成を第１図及び第２図に示
す。この両図において、第８図及び第９図に対応する部
分には同一の符号を付して一部説明を省略する。

第１図において、ＭＲ感磁素子（２）の下側磁性層（４
）の後端（４ｂ）にリード（２ｃｃ　）が接続されると
共に、上側磁性Ｎ（５）の前端（５ｆ）にリード（２ｄ
ｄ）が接続される。１対のリード（２ｃｃ）及び（，２
ｄｄ　）は、ＭＲ感磁素子（２）に対して同一側に、こ
れと直交するように配設される。バイアス導線（１０）
がＭＲ感磁素子（２）を跨いで配設される。

第１図の実施例の感磁素子（２）を含む断面を第２図に
示す。

第２図において、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、ＭｎＪｎ系
フェライト等の磁性基板（１）の上に、この基板（１）
が導電性を有する場合は、５ｔ０２等の非磁性絶縁層を
形成し、これの上に非磁性の導電層（２ｃｃ　）を形成
し、この導電層（２ｃｃ）の上に、絶縁層を介して、Ｍ
Ｒ感磁素子（２）を、磁気記録媒体との対接ないしは対
向面（６）に一端が臨むように形成する。

ＭＲ感磁素子（２）の上に、更に絶縁層を介して、導電
層（２ｄｄ）を形成する。これらの導電層（２ｃｃ　）
及び（２ｄｄ）は、絶縁層に適宜設けられた窓を通して
、ＭＲ感磁素子（２）の下側磁性層（４）の後端（４ｂ
）及び上側磁性層（５）の前端（５ｆ）にそれぞれ接続
される。

また、これらの上には、絶縁層を介してバイアス導電層
（１０）が設けられ、更に絶縁層を介して、磁性板ＰＭ
が設けられる。

ＭＲ素子（２）は、その磁性層（４）及び（５）のうち
の少くとも一方のＭＲ効果のある磁性層を、例えばＦｅ
＋Ｃｏ、Ｎｉ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ＮＩ（４）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、高透磁率の例えばセンダス）、Ｍｏバーマロ
４．Ｃｏ系アモルファス合金膜等によって構成し得る。

また非磁性中間層（３）としては、５ｉ０２＋　Ａｌ２
Ｏ３＋　Ｔ　ｉ　＋　Ｍｏ等の非磁性膜によって構成し
得るものであり、各層（３）　、　（４１及び（５）は
、夫々スパッタリング等によって形成し得るンこのよう
にして、例えば３００人厚のＮｌｃｅ合金磁性層を４０
人の５ｉ０２を介して積層した４μ×４μのＭＲ感磁素
子が得られる。

本実施例の動作は次のとおりである。

第１図に示すように、センス電流ＴＭＲが前側のリード
（２ｄｄ　）から感磁素子（２）に流入すると共に、バ
イアス電流Ｉｇが、このリード（２ｄｄ　）内のセンス
電流ＩＭＲと同じ向きに、バイアス導線（１０）に通電
される。

これにより、第２図に示すように、バイアス導線（１０
）を繞って、反時計方向のバイアス磁界Ｈｓが発生する
。また、センス電流ＩＭＨにより、前側リード（２ｄｄ
　）を繞って反時計方向の磁界Ｈｓ、が発生すると共に
、後側リード（２ｃｃ）を繞って時計方向の磁界Ｈｓｂ
が発生する。

図示のように、後側リード（２ｃｃ　）が感磁素子（２
）の下側に接続され、前側リード（２ｄｄ）が感磁素子
（２）の上側に接続されているため、感磁素子（２）の
内部においては、上述の各磁界１”１Ｂ、Ｈ８＃及びＨ
ｓｂＯ向きが磁化困難軸Ａｈ　　（第５図参照）の方向
に揃えられる。これにより、本実施例においては、感磁
素子（２）とリード（２ｃｃ　）　、　　（２ｄｄ　）
との各接続部及びその近傍でのバルクハウゼンノイズの
発生が確実に防止される。また、両リード（２ｃｃ）、
（２ｄｄ）が同一方向に引き出されているため、第９図
の既提案例に比べて、占有面積が小さくなる。

上述の実施例では、後側のリード（２ｃｃ　）が感磁素
子（２）の下側磁性層（４）に接続されると共に、前側
のリード（２ｄｄ　”）が上側磁性層（５）に接続され
ているが、これとは逆に、後側のり−）”（２ｃｃ）を
上側磁性層（５）に接続すると共に、前側のリード（２
ｄｄ）を下側磁性層（４）に接続してもよい。但し、こ
の場合、センス電流ＩＭＲによる磁界）１ｓｂ及びＦ（
ｓｆＯ向きをバイアス磁界ＨＢの向きと揃えるために、
センス電流ＩＭＲまたはバイアス電流ＩＢのいずれか一
方の通電方向が反転される。

なお、一方のリード、例えば後側のり−ド（２ｃｃ）の
みが、第２図とは逆に、感磁素子（２）の上側磁性層（
５）の後端に接続されたと仮定すると、この場合、感磁
素子（２）の後部においては、センス電流ＩＭＨによる
磁界ＨＢｂの向きがバイアス磁界Ｈ，の向きと反対にな
る。このため、センス電流ＩＭＲＯ値の如何によっては
、感磁素子（２）の後部で磁界の向きが反転することが
あり得る。この磁界反転により前述のような磁壁が発生
し、結果として、バルクハウゼンノイズが発生すること
になる。

Ｇ２他の実施例 次に、第３図を参照しながら、本発明の他の実施例につ
いて説明する。

本発明の他の実施例の構成を第３図に示す。この第３図
において、第１図及び第９図に対応する部分には同一の
符号を付して重複説明を省略する。

第３図において、図示を省略した磁性基板（第２図参照
）の上に、前述と同様にして、１対の積層ＭＲ感磁素子
（２）及び（１２）が形成される。

そして、このＭＲ感磁素子（１２）の下側磁・性層（１
４）の後端（１４ｂ　）及び上側磁性層（１５）の前端
（１５ｆ　）にそれぞれリード（１２ｃｃ）及び（１２
ｄｄ）が接続される。これらのリード（１２ｃｃ）及び
（１２ｄｄ）は、感磁素子（２）に接続されたリード（
２ｃｃ）及び（２ｄｄ　）と整列すると共に、これとは
反対の方向に引き出される。また、感磁素子（１２）へ
は、感磁素子（２）とは逆に、後側リード（１２ｃｃ）
からセンス電流ＩＭＲが流入する。これにより、リード
（１２ｃｃ）及び（１２ｄｄ）の各通電方向がリード（
２ｃｃ）及び（２ｄｄ　）の各通電方向とそれぞれ同一
となり、前述と同様に、感磁素子（１２）の内部におい
て、バイアス磁界）１Ｂと、センス電流ＩＭＲによる磁
界Ｈ８ｊ及び）１ｇ＃とが磁化困難軸Ａｈ　　（第５図
参照）の方向に揃えられて、リード（１２ｃｃ）　、　
　（１２ｄｄ）との各接続部及びその近傍でのバルクハ
ウゼンノイズの発生が確実に防止される。更に、本実施
例においては、リード（２ｃｃ　）　、　　（２ｄｄ　
）及び（１２ｃｃ）　。

（１２ｄｄ）が互いに反対の方向に引き出されているた
め、１対の感磁素子（２）及び（１２）を近接して配置
することができる。

Ｈ発明の効果 以上詳述のように、本発明によれば、積層ＭＲ感磁素子
にセンス電流を供給する導線の一方を、記録媒体との対
向面側で、センス電流の方向と直交して、感磁素子の一
方の面の一端に接続すると共に、他方のリードを感磁素
子の他方の面の他端に接続するようにしたので、導線内
の電流による磁界とバイアス磁界との向きが一致して、
バルクハウゼンノイズの発生が確実に防止されると共に
、占有面積の小さい磁気抵抗効果型磁気ヘッドが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの一実施例の機械的構成を示す路線斜視図及び断面
図、第３図は本発明の他の実施例の構成を示す斜視図、
第４図〜第６図は本発明を説明するための斜視図及び平
面図、第７図は既提案の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの動
作状態を説明するための概念図、第８図は既提案の磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの機械的構成例を示す路線平面図
、第９図は池の既提案の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの要
部の構成を示す路線平面図である。 （２）、　　（１２）は磁気抵抗効果型感磁素子、（２
ｃｃ）、　　（２ｄｄ）　、　　（１２ｃｃ）　　、　
　（１２ｄｄ）は導線、（１０）はバイアス導線、ＩＭ
Ｒはセンス電流である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少くとも一方が磁気抵抗効果を有する１対の軟磁性薄膜
   が、非磁性薄膜を介して積層された磁気抵抗効果型の感
   磁素子と、 該感磁素子にセンス電流を供給する少くとも１対の導線
   とを有し、 該導線の一方が磁気記録媒体との対向面側において上記
   センス電流の方向に対してほぼ直交して配されて上記感
   磁素子の一方の面の一端に接続されると共に、 上記導線の他方が上記感磁素子の他方の面の他端に接続
   されるようにしたことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気
   ヘッド。