KR20080011039A - 자기 센서 및 자기 디스크 장치 - Google Patents

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KR20080011039A
KR20080011039A KR1020070036917A KR20070036917A KR20080011039A KR 20080011039 A KR20080011039 A KR 20080011039A KR 1020070036917 A KR1020070036917 A KR 1020070036917A KR 20070036917 A KR20070036917 A KR 20070036917A KR 20080011039 A KR20080011039 A KR 20080011039A
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electrode layer
magnetoresistive element
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KR1020070036917A
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마사미츠 기타지마
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 컴퓨터 등의 기록 장치로서 사용되는 자기 기록 장치의 자기 저항 효과 헤드에 관한 것으로서, 특히 자기 기록 매체와의 접촉에 의한 터널 효과형 자기 저항 효과 소자의 열화를 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 부상면(air bearing surface)에서 본 실드(shield) 겸 전극층(electrode layer)의 노출 면적을 작게 하고, 또한 상기 실드 겸 전극층의 외측에도 실드층(shield layer)을 설치함으로써, 실드 효과를 저하시키지 않고 자기 기록 매체와의 접촉에 의한 터널 효과형 자기 저항 효과 소자의 열화를 방지할 수 있는 터널 효과형 자기 저항 헤드를 제공한다.

Description

자기 센서 및 자기 디스크 장치{MAGNETIC SENSOR AND MAGNETIC DISK APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자기 디스크 장치를 도시한 도면.
도 2는 서스펜션, 슬라이더 및 자기 헤드의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자기 헤드를 도시하는 제1 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자기 헤드를 매체측에서 본 제1 도면.
도 5는 자기 저항 효과 소자의 구성도.
도 6은 핀층(pinned layer)의 구성도.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자기 헤드를 도시하는 제2 단면도.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자기 헤드를 매체측에서 본 제2 도면.
도 9는 자기 헤드를 도시하는 단면도.
도 10은 자기 헤드를 매체측에서 본 도면.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자기 헤드를 도시하는 제3 단면도.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자기 헤드를 매체측에서 본 제3 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 상부 자극
2 : 하부 자극
3 : 절연층
4 : 상부 실드 겸 전극층
5 : 자기 저항 효과 소자
6 : 하부 실드 겸 전극층
7 : 기판
8 : 코일
9 : 자기 디스크
10 : 상부 전극
11 : 하부 전극
14 : 상부 실드층
15 : 하부 실드층
18 : 슬라이더
19 : 서스펜션
20 : 판독부
21 : 기록부
22 : 핀층
23 : 핀층
24 : 프리층
25 : 세로 바이어스층
26 : 배리어층
50 : 자기 디스크 장치
51 : 자기 헤드
120 : 자기 헤드
231 : CoFe층
232 : Ru층
본 발명은 자기 디스크로부터 자기 정보를 재생하는 자기 센서에 관한 발명이다.
자기 디스크 장치는 기억 용량의 증가가 요구되어지고 있으며, 자기 디스크의 기록 밀도는 높아지고 있다. 기록 밀도를 높이기 위해서는 자기 디스크의 비트 사이를 좁게 하며, 기록할 수 있는 신호를 많게 할 필요가 있다. 그러나, 비트 사이가 좁게 되면 비트 사이를 구성하는 자석이 작아지기 때문에, 상기 자석이 발생하는 자속도 작아지게 된다. 그 때문에, 자기 헤드의 부상량을 줄이지 않으면 자속을 자기 센서에 유입시킬 수 없다.
자기 헤드의 부상량이 줄어들면, 자기 헤드의 부상면이 자기 디스크에 접촉 할 위험성이 생긴다. 부상면이 자기 디스크에 접촉하면 열이 발생한다. 발생한 열이 자기 센서에 유입하면, 자기 센서가 파괴되거나 자기 센서가 판독하는 신호에 노이즈가 섞이거나, 판독 신호가 열화하게 된다.
자기 센서에 관한 선행 기술 문헌으로서는 하기의 것이 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-215415호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2002-026423호 공보
열의 발생을 억제하기 위해서는, 예컨대 자기 센서를 구성하는 실드 겸 전극층의 폭을 좁게 하여, 자기 디스크와의 접촉 면적을 작게 하는 것이 하나의 방법으로서 생각되어진다. 그러나, 실드 겸 전극층의 폭을 좁게 하면, 자기 디스크가 발생하는 자속으로부터 자기 저항 효과 소자를 실드하는 실드 효과가 약해지게 된다.
본 발명의 과제는 자기 디스크와의 접촉에 의한 열의 발생을 억제하며, 또한 실드 효과도 높이는 것이다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해서 이하의 수단을 채용한다.
제1 수단으로서:
자기 센서는, 기록 매체로부터 자기 정보를 판독하는 자기 저항 효과 소자를 가지며, 또한 상기 자기 저항 효과 소자를 사이에 끼우도록 배치하고 또한 상기 자기 저항 효과 소자에 전류를 인가하는 자성체로 이루어지는 한 쌍의 전극층과, 적어도 한쪽의 전극층의 상기 자기 저항 효과 소자와 마주 보는 면과 반대측에 배치 하고 상기 기록 매체가 발생하는 자속으로부터 상기 자기 저항 효과 소자를 실드하는 실드층과, 상기 적어도 한쪽의 전극층과 상기 실드층 사이에 배치하고 상기 전극층과 상기 실드층을 전기적으로 절연하는 절연층을 갖는다.
제2 수단으로서:
상기 실드층은 각 전극층의 상기 자기 저항 효과 소자와 마주 보는 면과 반대측에 각각 배치하고, 상기 절연층은 상기 전극층과 상기 실드층 사이에 배치하고 있다.
제3 수단으로서:
상기 실드층과 상기 자기 저항 효과 소자 사이에 배치하는 상기 전극층의 폭은 상기 실드층의 폭보다도 좁다.
제4 수단으로서:
상기 실드층과 상기 자기 저항 효과 소자 사이에 배치하는 상기 전극층의 두께는 상기 실드층의 두께보다도 작다.
제5 수단으로서:
자기 디스크 장치는, 자기 정보를 기록하는 기록 매체와, 상기 기록 매체에 대하여 자기 정보의 기록 및 판독을 행하는 자기 헤드를 포함하고, 또한, 상기 자기 헤드는, 상기 자기 저항 효과 소자를 사이에 끼우도록 배치하고 상기 자기 저항 효과 소자에 전류를 인가하는 자성체로 이루어지는 한 쌍의 전극층과, 적어도 한쪽의 전극층의 상기 자기 저항 효과 소자와 마주 보는 면과 반대측에 배치하고 상기 기록 매체가 발생하는 자속으로부터 상기 자기 저항 효과 소자를 실드하는 실드층 과, 상기 적어도 한쪽의 전극층과 상기 실드층 사이에 배치하고 상기 전극층과 상기 실드층을 전기적으로 절연하는 절연층으로 구성되는 자기 센서를 갖는다.
제6 수단으로서:
상기 한 쌍의 전극층 사이의 폭은 상기 자기 디스크에 있어서 자기 정보가 기록되는 단위의 폭보다도 좁다.
제7 수단으로서:
상기 실드층과 상기 자기 저항 효과 소자 사이에 배치하는 상기 전극층의 폭은 상기 실드층의 폭보다도 좁다.
제8 수단으로서:
상기 실드층과 상기 자기 저항 효과 소자 사이에 배치하는 상기 전극층의 두께는 상기 실드층의 두께보다도 작다.
이하에 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 자기 디스크 장치의 사시도이다. 자기 디스크(9)는 자기 정보를 포함하고, 스핀들 모터(112)에 의해 고속으로 회전한다. 액츄에이터 아암(114)에는 스테인레스로 만들어진 서스펜션(115)이 부착되어 있다. 또한, 액츄에이터 아암(114)은 지지축(116)에 의해 자유롭게 회전 가능하게 케이스(118)에 고정되며, 자기 디스크(9)의 반경 방향으로 이동한다. 이에 따라, 서스펜션(115)에 부착된 슬라이더(119)가 자기 디스크(9) 상을 이동하여, 트랙 상에서 정보의 기록 및 재생을 행한다. 케이스(118)의 내에는 재생 신호를 검출하는 검출 회로 장치가 고정되어 있 다. 검출 회로 장치는 센스 전류를 자기 헤드의 판독부 중의 자기 저항 효과 소자에 인가하여 상기 자기 저항 효과 소자에서의 전압 변화를 측정함으로써, 자기 디스크로부터 정보를 복원한다.
도 2는 도 1에 나타낸 자기 디스크(9), 서스펜션(115), 슬라이더(119) 및 자기 헤드(120)의 위치 관계를 나타낸 개략도이다. 슬라이더(119)는 서스펜션(115)에 부착되어 헤드 서스펜션 어셈블리를 구성한다. 고속으로 자기 디스크(9)가 회전함으로써, 공기를 슬라이더(119)와 자기 디스크(9) 사이에 인입하고, 슬라이더(119)는 부상한다. 슬라이더(119)의 선단에 형성된 자기 헤드(120)는 서스펜션(115) 및 액츄에이터 아암(114) 상의 절연되어 있는 도전선을 통해 검출 회로 장치에 전기적으로 접속된다. 자기 디스크(9)에 기록된 정보의 판독에는 자기 헤드(120)가 갖는 자기 저항 효과 소자를 이용한다. 즉, 자기 디스크(9)의 기록 트랙으로부터 새어나온 자장은 슬라이더(119)로 받아들여져 자기 저항 효과 소자에 유입한다.
도 3은 자기 헤드(120)를 부상면에 대해서 수직으로 절단한 단면도이다. 이 자기 헤드(120)는 알루미나탄화티탄(Al2O3-TiC)으로 이루어지는 기판(7) 상에, 자기 저항 효과 소자(5)를 적층 방향으로 사이에 끼우는 배치에 하부 실드 겸 전극층(6)과 상부 실드 겸 전극층(4)을 형성한다. 또한, 하부 실드 겸 전극층(6)의 외측에 하부 실드층(15)을, 상부 실드 겸 전극층(4)의 외측에 상부 실드층(14)을 형성한다. 상부 실드층(14) 위에는 기록 헤드의 하부 자극(2)을 형성하고, 기록용 코일(8)과 상부 자극(1)을 형성하여 구성되고 있다.
하부 실드층(15), 하부 실드 겸 전극층(6), 자기 저항 효과 소자(5), 상부 실드 겸 전극층(4) 및 상부 실드층(14)이 판독부를 구성한다. 또한, 하부 자극(2), 코일(8), 상부 자극(1)이 기록부를 구성한다. 이들 하부 실드층(15), 하부 실드 겸 전극층(6), 상부 실드 겸 전극층(4), 상부 실드층(14), 하부 자극(2)은 층 사이에 알루미나(Al2O3) 등의 절연층을 개재시켜, 순차적으로 패턴화하면서 적층하여 형성된다. 또한, 도 3에 있어서는, 특별히 명시가 필요한 절연층에 대해서는 도시하고 있다.
우선, 판독부에 대해서 도 4 내지 도 6을 이용하여 상세하게 설명한다. 도 4는 자기 헤드(120)를 부상면측에서 본 도이다. 판독부(20)는 자기 디스크로부터 새어나온 자장을 받아, 재생 신호를 생성하는 자기 저항 효과 소자(5)와 상기 소자의 막 두께 방향의 양측에서 사이에 끼우도록 배치된 상부 실드 겸 전극층(4) 및 하부 실드 겸 전극층(6)을 갖는다. 또한, 상부 실드 겸 전극층(4) 및 하부 실드 겸 전극층(6)을 절연층(3)을 통해 양측에서 사이에 끼우도록 배치된 상부 실드층(14) 및 하부 실드층(15)을 갖는다. 상부 실드 겸 전극층(4), 하부 실드 겸 전극층(6), 상부 실드층(14) 및 하부 실드층(15)은 NiFe로 이루어진다. 절연층(3)은 Al203으로 이루어진다. 절연층(3)은 실드 겸 전극층과 실드층이 전기적으로 단락하게 되는 것을 방지한다. 실드 겸 전극층과 실드층이 단락하게 되면, 자기 저항 효과 소자(5)에 적절하게 센스 전류를 공급할 수 없게 되기 때문이다. 또한, 절연층을 구성하는 Al203는 실드 겸 전극층 및 실드층을 구성하는 NiFe와 비교하여 접촉에 의한 열이 발생하기 어렵다.
하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)은 재생 분해능을 향상시키기위한 갭을 형성하고 있다. 즉, 자기 디스크로부터 자기 저항 효과 소자(5)에 유입시켜야 하는 자속 이외의 자속을 하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)이 흡수함으로써, 자기 저항 효과 소자(5)에 불필요한 자속이 유입되는 것을 방지하고 있다. 또한, 하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)은 자기 저항 효과 소자(5)를 통과한 자속을 흡수한다. 또한, 특별히 도시하지 않았지만, 하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)에는 전류원이 접속되어 있고, 센스 전류가 공급되어 있다. 자기 저항 효과 소자(5)의 저항 변화에 따라 한 쌍의 단자 사이의 전압이 변화되고, 자기 디스크(9)에 기록된 자기 정보를 전압 신호로서 재생할 수 있다. 또한, 자기 저항 효과 소자(5)에 대해서는 도 5를 이용하여 후술한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 있어서의 자기 저항 효과 소자(5)는 하부 실드 겸 전극층(6)의 측에서 순서대로 반강자성체의 핀층(22), 강자성체의 핀층(23), 절연체의 배리어층(26) 및 강자성체의 프리층(24)이 적층되어 이루어지는 터널 효과형 자기 저항 효과 소자이다. 핀층(22)은 반강자성 재료인 Pt, Pd, Mg 등의 재료로 형성된다. 프리층(24)은 자기적으로 연자성을 나타내는 강자성체이며, 예컨대, Fc, Co, Ni, CoFe, NiFe, CoZrNb 등의 재료로 형성된다. 핀층(23)은 도에서는 1 층 구조로서 나타내고 있지만, 도 6에 나타낸 바와 같이 실제로는 CoFe, Ru, CoFe의 3 층 구조로 되어 있다. 배리어층(26)은 Al2O3로 형성된다. 또한 자기 저항 효과 소자(5)의 양측에는 세로 바이어스층(25)이 형성된다. 세로 바이어스층(25)은 도면 중에 나타낸 방향으로 자화를 갖는다. 그 때문에, 세로 바이어스층(25)에 사이에 끼워지고 있는 프리층(24)도 도면 중에 나타낸 방향으로 자화 방향이 반고정 되어 있다. 핀층(23)의 자화 방향은 핀층(22)에 의해 도면 중에 나타낸 방향으로 자화를 갖는다. 터널 효과형 자기 저항 효과 소자에서는 통상은 배리어층(26)이 존재한다. 자기 디스크(9)로부터 새어나온 자장에 의해 프리층(24)의 자화 방향이 변화함으로써, 터널 효과에 의한 전류가 변화된다. 또한, 핀층(23)과 프리층(24)의 자화 방향은 신호의 입력이 없는 상태에서는 직교하고 있다.
이와 같이, 자기 저항 효과 소자(5)는 새어나온 자장의 크기의 변화에 따라 그 저항치가 변화된다. 그 때문에, 전술한 바와 같이 자기 저항 효과 소자(5)의 저항 변화에 따라 한 쌍의 단자 사이의 전압이 변화되며, 자기 디스크(9)에 기록된 자기 정보를 전압 신호로서 재생할 수 있게 된다. 또한, 도 3에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 상부 실드 겸 전극층(4) 및 하부 실드 겸 전극층(6)에 끼워진 간격은 판독 갭이라고 불린다. 자기 디스크는 기록 밀도의 향상에 따라 1 비트를 기록하는 폭이 작아지고 있다. 그 때문에, 판독 갭도 좁게 하여, 자기 저항 효과 소자(5)에 유입시켜야 되는 자속 이외의 자속을 실드 겸 전극층이 흡수하고 있다.
판독부는 또한 하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)의 외측에 절연층(3)을 통해 각각 하부 실드층(15) 및 상부 실드층(14)이 형성된다. 자기 디 스크로부터 자기 저항 효과 소자(5)에 유입시켜야 되는 자속 이외의 자속을 하부 실드층(15) 및 상부 실드층(14)이 흡수함으로써, 자기 저항 효과 소자(5)에 불필요한 자속이 유입되는 것을 방지하고 있다. 또한, 하부 실드층(15) 및 상부 실드층(14)은 자기 저항 효과 소자(5)를 통과한 자속을 흡수한다. 이와 같이, 본 발명에서는 하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)의 외측에도 하부 실드층(15) 및 상부 실드층(14)을 형성함으로써 실드 효과를 높이고 있다.
기록부에 대해서 도 3 내지 도 4를 이용하여 상세하게 설명한다. 기록부는 상부 자극(1), 코일(8), 하부 자극(2)을 갖는다. 코일(8)의 주위에는 절연층이 형성되며, 절연층 상에는 연자성 재료로 이루어지는 상부 자극(1)이 형성된다. 코일(8)은 상부 자극(1)과 하부 자극(2) 사이에 끼워지고 있다. 상부 자극(1)과 하부 자극(2)은 코일(8)의 주위를 1주 하는 자기 회로를 형성하고 있다. 코일(8)에 전류가 인가되면 자속류가 발생한다. 그리고, 자속류는 하부 자극(2)과 상부 자극(1) 사이를 왕래하며 외부에 돌출한다. 이 외부에 돌출한 자속류에 의해, 자기 디스크(9)의 자화 방향이 바뀌고 정보가 기록된다. 즉, 코일(8)에 기록되어야 할 정보로 변조된 전류를 흐르게 함으로써, 전류값에 따른 자계가 유도되어, 자기 디스크(9)에 정보를 자기적으로 기록할 수 있다.
이어서, 도 4를 이용하여 각 부재의 형상에 대해서 설명한다. 부상면에서 보아, 하부 실드층(15)의 형상은 폭 40∼100 ㎛, 깊이 20∼40 ㎛, 두께 1.0∼2.0 ㎛로 되어 있고, 상부 실드층(14)의 형상은 폭 40∼100 ㎛, 깊이 20∼40 ㎛, 두께 1.0∼2.0 ㎛로 되어 있다. 상부 실드 겸 전극층(4), 하부 실드 겸 전극층(6)의 폭 은 상부 실드층(14), 하부 실드층(15)의 폭보다도 좁고, 각각 10∼20 ㎛로 되어 있다. 두께도 실드층의 두께보다도 작고, 2.0 ㎛ 이하로 되어 있다. 또한, 절연층(3)의 두께는 0.25∼0.5 ㎛로 되어 있다. 또한, 도 4에 있어서, 폭은 Z 방향, 두께는 X 방향, 깊이는 Y 방향이다.
(실시예 2)
실시예 1에서는, 자기 저항 효과 소자(5)를 적층 방향으로 사이에 끼우는 배치에 하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)을 형성하는 예에 대해서 설명하였지만, 다른 구성으로 하는 것도 생각되어 진다.
도 7은 실시예 2에 있어서의 자기 헤드(120)를 부상면에 대해 수직으로 자른 단면도이다. 이 자기 헤드(120)는 알루미나탄화티탄(Al2O3-TiC)으로 이루어지는 기판(7) 상에, 자기 저항 효과 소자(5)를 적층 방향으로 사이에 끼우는 배치에 하부 실드 겸 전극층(6)과 상부 실드 겸 전극층(4)을 형성한다. 또한, 상부 실드 겸 전극층(4)의 외측에 상부 실드층(14)을 형성한다. 상부 실드층(14)의 위에는 기록 헤드의 하부 자극(2)을 형성하며, 기록용 코일(8)과 상부 자극(1)을 형성하여 구성되어 있다.
하부 실드 겸 전극층(6), 자기 저항 효과 소자(5), 상부 실드 겸 전극층(4) 및 상부 실드층(14)이 판독부를 구성한다. 또한, 하부 자극(2), 코일(8), 상부 자극(1)이 기록부를 구성한다. 이들 하부 실드 겸 전극층(6), 상부 실드 겸 전극층(4), 상부 실드층(14), 하부 자극(2)은 층 사이에 알루미나(Al2O3) 등의 절연층을 개재시켜 순차적으로 패턴화하면서 적층하여 형성된다. 또한, 도 7 및 도 8에 있어서는 특별히 명시가 필요한 절연층에 대해서는 도시하고 있다.
우선, 판독부에 대해서 도 7을 이용하여 상세하게 설명한다. 도 7은 자기 헤드(120)를 부상면측에서 본 도면이다. 판독부(20)는 자기 디스크로부터의 자계를 받아, 자계에 따른 재생 신호를 생성하는 자기 저항 효과 소자(5)와 상기 소자의 막 두께 방향의 양측에서 사이에 끼우도록 배치된 상부 실드 겸 전극층(4) 및 하부 실드 겸 전극층(6)을 갖는다. 또한, 상부 실드 겸 전극층(4)의 외측에 절연층(3)을 통해 배치된 상부 실드층(14)을 갖는다. 이와 같이, 본 발명에서는 상부 실드 겸 전극층(4)의 외측에도 상부 실드층(14)을 형성함으로써, 실드 효과를 높이고 있다.
하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)은 재생 분해능을 향상시키기 위한 갭을 형성하고 있다. 즉, 자기 디스크로부터 자기 저항 효과 소자(5)에 유입되어야 하는 자속 이외의 자속을 하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)이 흡수함으로써, 자기 저항 효과 소자(5)에 불필요한 자속이 유입되는 것을 방지하고 있다. 또한, 하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)은 자기 저항 효과 소자(5)를 통과한 자속을 흡수한다. 또한, 특별히 도시하지 않았지만, 하부 실드 겸 전극층(6) 및 상부 실드 겸 전극층(4)에는 전류원이 접속되어 있고, 센스 전류가 공급되어 있다. 자기 저항 효과 소자(5)의 저항의 변화에 따라서 한 쌍의 단자 사이의 전압이 변화되어, 자기 디스크(9)에 기록된 자기 정보를 전압 신호로서 재생할 수 있다. 자기 저항 효과 소자(5)에 대해서는 도 5를 이용하여 설명한 바와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
기록부에 대해서는 실시예 1에 있어서 설명한 바와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
계속해서, 도 8을 이용하여 각 부재의 형상에 대해서 설명한다. 부상면에서 보아, 하부 실드 겸 전극층(6)의 형상은 폭 40∼100 ㎛, 깊이 20∼40 ㎛, 두께 1.0∼2.0 ㎛로 되며, 상부 실드층(14)의 형상은 폭 40∼100 ㎛, 깊이 20∼40 ㎛, 두께 1.0∼2.0 ㎛로 되어 있다. 상부 실드 겸 전극층(4)의 폭은 상부 실드층(14)의 폭보다도 좁고, 10∼20 ㎛로 되어 있다. 두께도 실드층의 두께보다도 작고, 2.0 ㎛ 이하로 되어 있다. 또한, 절연층(3)의 두께는 0.25∼0.5 ㎛로 되어 있다. 또한, 도 8에 있어서, 폭은 Z 방향, 두께는 X 방향, 깊이는 Y 방향이다.
(본 발명의 유효성)
마지막으로, 본 발명의 유효성에 대해서 설명한다. 예컨대, 도 9 및 도 10에 나타낸 자기 헤드와 비교하여 설명한다. 도 9는 자기 헤드를 부상면에 대해서 수직으로 자른 단면도이다. 도 10은 자기 헤드를 부상면측에서 본 도면이다. 도 9 및 도 10에 있어서, 폭은 Z 방향, 두께는 X 방향, 깊이는 Y 방향이다.
이 자기 헤드(120)는 알루미나탄화티탄(Al2O3-TiC)으로 이루어지는 기판(7) 상에, 자기 저항 효과 소자(5)를 적층 방향으로 사이에 끼우는 배치에 하부 실드 겸 전극층(6)과 상부 실드 겸 전극층(4)을 형성한다. 상부 실드 겸 전극층(4)의 위에는 기록 헤드의 하부 자극(2)을 형성하며, 기록용 코일(8)과 상부 자극(1)을 형성하여 구성되어 있다. 이들 하부 실드 겸 전극층(6), 상부 실드 겸 전극층(4), 하 부 자극(2)은 층 사이에 알루미나(Al2O2) 등의 절연층을 개재시켜, 순차적으로 패턴화하면서 적층하여 형성된다.
도 3 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 자기 헤드의 부상면은 자기 디스크(9)와 접촉하게 되는 경우가 있다. 접촉에 의해 발생하는 열은 자기 저항 효과 소자(5)의 파괴의 원인이 된다. 여기서, 소자의 파괴란 열에 의해 핀층(22), 핀층(23), 배리어층(26, 24)이 녹아 혼합하게 되거나, 열에 의해 핀층(22)과 핀층(23)의 결합이 풀리게 되거나 하여 자화 방향이 정해지지 않게 되는 것을 말한다.
도 9에 나타낸 자기 헤드에서는 자기 저항 효과 소자(5)를 사이에 끼우는 상부 실드 겸 전극층(4) 및 하부 실드 겸 전극층(6)의 폭이 도 3에 나타낸 상부 실드 겸 전극층(4) 및 하부 실드 겸 전극층(6)의 폭보다도 넓고, 또한 두께도 크다. 그 때문에, 자기 디스크(9)와 접촉하는 부상면의 면적이 커지게 되고, 발생하는 열도 커지게 된다. 그 결과, 자기 저항 효과 소자(5)에 부여하는 열이 커지게 된다. 이에 대해서, 본 발명에 있어서 자기 헤드에서는, 자기 저항 효과 소자(5)를 끼우는 실드 겸 전극층의 폭이 좁고, 또한 두께도 작다. 그 때문에, 자기 디스크(9)와 접촉하는 부상면의 면적이 작아지며, 발생하는 열도 작아진다. 그 결과, 자기 저항 효과 소자(5)에 부여하는 열도 작아진다. 또한, 실드 겸 전극층의 외측에는 절연층(3)을 통해 실드층을 형성하고 있으므로, 실드층이 자기 디스크(9)와 접촉하더라도 열은 절연층(3)을 통하므로, 자기 저항 효과 소자(5)에 전달되기 어렵게 된다. 또한, 절연층은 Al2O3에 의해 형성되어 있으므로, NiFe에 의해 형성되어 있는 실드 겸 전극층 및 실드층에 비해 자기 디스크(9)와의 접촉에 의한 열이 발생하기 어렵다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 상부 실드 겸 전극층(4) 및 하부 실드 겸 전극층(6) 중 적어도 한 쪽의 외측에 절연층을 통해 실드층을 형성하고, 실드 효과를 높인 구조로 되어 있다. 또한, 절연층을 형성하는 Al2O3은 실드층 및 실드 겸 전극층을 형성하는 NiFe와 비교해서 자기 디스크와의 접촉에 의한 열이 발생하기 어렵고, 또한 열을 전달하기 어렵다. 그 때문에, 자기 헤드의 부상면이 자기 디스크와 접촉하더라도 절연층으로부터는 열이 발생하기 어렵고, 외측의 상부 실드층(14) 및 하부 실드층(15)이 자기 디스크와 접촉하여 열을 발생하더라도 그 열을 절연층이 상부 실드 겸 전극층(4) 및 하부 실드 겸 전극층(6)에 전달하기 어렵게 한다. 그 때문에, 자기 저항 효과 소자에 유입하는 열은 적어지고, 소자가 파괴되기 어렵게 된다.
이상의 실시 형태는 본 발명을 보다 좋게 이해시키기 위해 구체적으로 설명한 것으로서, 다른 형태를 제한하지 않는다. 따라서, 발명의 취지를 변경하지 않는 범위에서 변경 가능하다. 예컨대, 실시예 2에 있어서는, 상부 실드 겸 전극층(4)의 외측에만 실드층을 배치하는 구성으로 하였지만, 하부 실드 겸 전극층(6)의 외측에만 실드층을 배치하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 예컨대, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 절연층을 통해 배치한 실드층의 외측에 절연층을 통해 실드층을 배치하는 구성으로 하여도 좋다.
본 발명에 따르면, 실드 겸 전극층의 폭을 좁게 하고, 또한 상기 실드 겸 전극층의 자기 저항 효과 소자와 마주 보는 면과 반대측에 절연층을 통해 실드층을 배치한다. 그 때문에, 부상면이 자기 디스크와 접촉하더라도 실드 겸 전극층으로부터 발생하는 열은 작아지고, 또한 실드층으로부터 발생하는 열을 절연층이 자기 저항 효과 소자에 전달하기 어렵게 한다. 또한 실드 겸 전극층의 외에 실드층을 배치하기 위해서 실드 효과를 높일 수 있다.

Claims (8)

  1. 기록 매체로부터 자기 정보를 판독하는 자기 저항 효과 소자를 갖는 자기 센서에 있어서,
    상기 자기 저항 효과 소자를 사이에 끼우도록 배치하고, 상기 자기 저항 효과 소자에 전류를 인가하는 자성체로 이루어지는 한 쌍의 전극층(electrode layer)과;
    적어도 한쪽의 전극층의 상기 자기 저항 효과 소자와 마주보는 면과 반대측에 배치하고, 상기 기록 매체가 발생하는 자속으로부터 상기 자기 저항 효과 소자를 실드하는 실드층(shield layer)과;
    상기 적어도 한쪽의 전극층과 상기 실드층 사이에 배치하고, 상기 전극층과 상기 실드층을 전기적으로 절연하는 절연층(insulating layer)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실드층은 각 전극층의 상기 자기 저항 효과 소자와 마주보는 면과 반대측에 각각 배치하고,
    상기 절연층은 상기 전극층과 상기 실드층 사이에 배치하는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실드층과 상기 자기 저항 효과 소자 사이 에 배치하는 상기 전극층의 폭은 상기 실드층의 폭보다도 좁은 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실드층과 상기 자기 저항 효과 소자 사이에 배치하는 상기 전극층의 두께는 상기 실드층의 두께보다도 작은 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  5. 자기 정보를 기록하는 기록 매체와, 상기 기록 매체에 대하여 자기 정보의 기록 및 판독을 행하는 자기 헤드를 갖는 자기 디스크 장치에 있어서,
    상기 자기 헤드는 상기 자기 저항 효과 소자를 사이에 끼우도록 배치하고 상기 자기 저항 효과 소자에 전류를 인가하는 자성체로 이루어지는 한 쌍의 전극층과, 적어도 한쪽의 전극층의 상기 자기 저항 효과 소자와 마주보는 면과 반대측에 배치하고 상기 기록 매체가 발생하는 자속으로부터 상기 자기 저항 효과 소자를 실드하는 실드층과, 상기 적어도 한쪽의 전극층과 상기 실드층 사이에 배치하고 상기 전극층과 상기 실드층을 전기적으로 절연하는 절연층으로 구성되는 자기 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극층 사이의 폭은 상기 자기 디스크에 있어서 자기 정보가 기록되는 단위의 폭보다도 좁은 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 실드층과 상기 자기 저항 효과 소자 사이에 배치하는 상기 전극층의 폭은 상기 실드층의 폭보다도 좁은 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 실드층과 상기 자기 저항 효과 소자 사이에 배치하는 상기 전극층의 두께는 상기 실드층의 두께보다도 작은 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
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