KR900006636B1 - 자기 저항 효과형 자기 독취 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자기 저항 효과형 자기 독취 장치

제1도는 종래의 자기 저항 효과형 자기 독취 장치를 도시한 단면도.

제2도는 본 발명의 1실시예에 있어서 자기 저항 효과형 자기 독취 장치를 도시한 단면도.

제3도 a는 종래의 자기 저항 효과형 자기 독취 장치에 있어서의 재생 파형도.

제3도 b는 본 발명의 1실시예에 있어서 자기 저항 효과형 자기 독취 장치에 있어서의 재생 파형도

제4도는 본 발명의 1실시예에 있어서 자기 저항 효과형 자기 독취 장치의 출력 및 재생 파형의 1/2값 폭에 미치는 페라이트에 밀착한 강자성 금속막의 두께의 영향을 도시한 그래프

본 발명은 자기 독취 장치(magnetic sensor)에 관하여, 특히 자기 디스크, 자기 테이프 장치등의 자기기억장치에 가장 적합한 자기 저항 소자를 사용한 재생용 자기 헤드등의 자기 저항 효과형 자기 독취 장치에 관한 것이다.

종래의 자기 저항 효과형 자기 독취 장치는 미국 특허 제3,940,797호 명세서에 기재된 바와같이, 자기 저항 효과막(magnetoresistive film)을 SiO₂또는 Al₂O₃등의 절연막을 거쳐서 고투자율 페라이트(Ni-Zn 또는 Mn-Zn 페라이트) 위에 형성하고 있었다. 자기 저항 효과막에는 10⁵∼10⁶A/㎠ 이상의 높은 전류가 통전되므로, 발열량이 매우 많다. 고투자율 페라이트는 연전도율이 매우 낮고, 발열에 의해 소자 온도는 상승하여 특성열화를 초래하지만, 그 발열에 의한 열을 신속하게 없에서 소자 온도를 저온으로 유지하는 점에대해서는 배려되지 않았다.

또, 상기의 페라이트는 자기 실드에 사용되고 있지만, 벌크(bullky) 상의 페라이트를 사용하고 있으며, 포화자속밀도가 최고 0.5T이며, 10MHz에있어서 투자율도 최고 200∼300정도로써, 자기기록매체로부터의 자속이 페라이트 전체에 낮은 밀도로 분산한다. 그러므로, 자기 갭(gap) 근방에서의 자속밀도가 적으며, 재생된 자기 저항 효과막으로부터의 파형은 폭이 넓지만, 파형을 급격(sharp)하게 하는 것에 대해서는 배려되지 않았다.

본 발명의 목적은, 자기 저항 효과형 소자부의 온도 상승을 저감시킨 고출력이며, 또한 수명이 긴 자기저항 효과형 재생 헤드등의 자기 독취 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 재생파형이 급격한 페라이트 실드형 자기 저항 효과형 헤드등의 자기 독취 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 자기 저항 효과형 자기 독취 장치는, 자기 저항 효과막을 가진 자기 저항 효과 소자가 고투자율 페라이트로 되는 2개의 자기 실드에 절연층을 거쳐서 사이에 끼워지고, 또한 이 페라이트로 되는 자기 실드의 적어도 1개와 상기 절연층 사이에 상기 페라이트에 밀착하여 강자성 금속막을 형성하여서 되는 것이다.

상기 본 발명의 자기 저항 효과형 자기 독취 장치는, 고투자율 페라이트위에, 적어도 이 페라이트 정도의 투자율 및 포화자속밀도를 가진 강자성 금속막을 형성하는 것에 의해, 자기 실드 특성을 저하시키지 않고, 자기 저항 효과막에서 발생하는 열을 신속히 방열시켜서 자기 저항 효과막의 온도 상승에 의한 출력의 저하, 소자의 수명 저하를 방지하고 있다. 이것은 강자성 금속막이 전부 고투자율 페라이트보다도 매우 높은열전도율을 갖는 것에 의한다. 이 경우, 강자성 금속막의 두께를 0.1∼3μm로 하는 것에 의해, 특히 양호한 열방산 작용이 얻어져 마모나 박리에 의한 저하도 적다. 또, 상기 강자성 금속막의 투자율 및 포화자속밀도가 상기 페라이트보다 높은 경우에는, 자기 저항 효과막에 자속이 침입할 때 실드쪽의 자속밀도가 높아져서 출력파형을 급격하게 하여 출력을 향상시킬 수가 있다. 이 효과를 이용하는 경우, 강자성 금속막의 두께는 0.2∼3μm로 하는 것이 좋으며, 특히 0.8∼3μm에 있어서 보다 양호한 결과가 얻어진다.

상기 강자성 금속막은, 예를들면 Ni-19wt% Fe 합금(소위 퍼멀로이(permalloy))과 같은 Ni-Fe 합금, Fe-Si계 합금, Co-Ni계 합금, Fe-Si-Al계 합금(소위, 센다스트(sendust)), 예를들면 Co-Mo-Zr계비정질 합금과 같은 Co, Fe, Ni을 주성분으로 하고, 이것에 Si, Ge, B, Ti, Zr, Mo, Nb, W, Ta와 같은 비정질화 원소를 가한 고투자율 비정질 합금등, 고투자율 페라이트보다 높은 투자율 및 포화자속밀도를 가진, 금속재료라면 어떤 것이라도 좋다.

이하, 본 발명의 구성에 대하여 실시예와 함께 설명한다.

우선, 종래의 페라이트 실드형 자기 저항 효과형 헤드의 단면구조를 제1도에 도시한다. 제1도에 있어서, (1), (2)는 니켈-아연(Ni-Zn) 페라이트등의 고투자율 페라이트, (3)은 Al₂O₃, SiO₂등의 절연층, (4)는 유리 또는 유기물의 절연층, (5)는 자기 저항 효과막, (6)은 자기 바이어스용 도전막으로 전류 단자용 도전막을 겸하고 있다.

본 발명의 자기 저항 효과형 자기 독취 장치는, 예를들면 상기 제1도에 도시한 자기 저항 효과형 헤드에있어서, 페라이트(1)과 절연층(3)의 사이에 또는 페라이트(2)와 절연층(4)의 사이에 각 페라이트에 밀착하여 강자성 금속막을 형성한 것이다.

[실시예 1]

제2도는, 본 실시예에 있어서의 자기 저항 효과형 자기 독취 장치의 단면도이고, 페라이트/금속 복합 실드형 자기 저항 효과형 헤드를 나타내고 있다. 제2도에 있어서, (7)과 (8)은 Ni-Zn 페라이트와 같은 고투자율 페라이트, (9)는 결정질 또는 비정질의 강자성 금속막, (10)은 Al₂O₃등의 절연층, (11)은 자기 저항 효과막, (12)는 Mo, Ti, Au 등의 도체로 되는 전류 단자를 겸한 자기 바이어스용 도전막, (13)은 유리 또는 유기 절연물로 되는 절연층, (14)는 상기(9)와 같은 강자성 금속막이다. 상기 고투자율 페라이트(7), (8)은 실드 효과를 가지며, 본 실시예에서는 두께 2mm의 Ni-Zn 페라이트를 사용하였다. 강자성 금속막(9), (14)에는 두께 0.1∼3μm의 Ni-19wt% Fe 합금(퍼멀로이)을 사용하였다. 자기 저항 효과막(11)에는Ni-19wt% Fe 합금을 사용하였다.

본 실시예에 있어서의 상기 자기 저항 효과형 헤드는 고투자율 페라이트(7) 위에 스퍼터, 진공증착과 같은 공지의 박막 형성 기술로 상기 각층, 막을 형성하고, 또한 접착제에 의해 고투자율 페라이트(8)을 그 적층구조의 위에 피착하였다.

자기 저항 효과형 소자에는 통상 5×10⁵∼5×10⁶A/㎠의 통전을 행하지만, 이때 발생한 열의 대부분 외주위의 고체 부분으로의 열전도에 의해 방산된다. 만약, 제2도의 (9), (14)에 표시한 금속 자성체가 존재하지 않는 경우에는 열전도율이 낮은 산화물 부분만을 전도 방산하므로, 자기 저항 효과막 및 자기 바이어스용 금속막 부분에서의 온도 상승이 매우 커서 자기 저항소자의 열적인 저하가 일어난다. 예를들면, 소자의온도는 5×10⁵A/㎠의 통전에서는 약 75℃, 5×10⁵A/㎠의 통전에서는 약 150℃로 된다. 물론, 이 온도상승의 정도는 소자의 형상, 장소에 따라서 국부적으로 변동이 있지만, 평균적으로는 상기의 값과 큰 차가없다. 이것에 대해서, 본 발명과 같이 페라이트 부분의 내면상에 강자성 금속막을 형성하면, 이 부분에서의 열의 확산이 매우 양호하게 되어, 소자의 온도 상승이 효과적으로 억제된다. 예를들면, 강자성 금슥막으로두께 0.5μm의 Ni-19wt% Fe 막을 사용하였을 경우, 소자의 온도는 5×10⁵A/㎠에서 약 25℃, 5×10⁶A/㎠에서도 약 80℃이다. 자기 저향 효과막의 출력은 온도 상승과 함께 직선적으로 저하하기 때문에, 온도상승을 억제하는 것에 의한 출력의 증대는 높은 전류밀도 동작의 경우 2∼3배에 달한다. 또, 소자의 통전에 기인하는 전자동에 의한 소자의 파괴, 즉 소자의 수명도 열 활성화에 의해 온도에 대해서 지수함수적으로 촉진이 되므로 온도 상승을 억제하는 것에 의해 소자 수명은 5∼10배로 된다.

강자성 금속막(9), (14)는 본 실시예에서 사용한 Ni-Fe 합금과 같은 결정질 합금 이외에 강자성 비정질합금도 사용된다. 비정질 금속은 결정질 금속보다도 일반적으로 경도가 높으므로 자기기록매체 대향면에 있어서의 헤드의 마모량이 적다고 하는 이점을 갖는다.

열연의 방산을 위하여 사용하는 제2도에 도시한 (9), (14)의 강자성 금속막은 사용 전류 밀도가 비교적 작은 경우에는, (9), (14)의 어느 한쪽만이라도 좋다. 또, 강자성 금속막(9), (14)는 0.1μm 정도보다 두꺼운 경우에 현저하게 열방산의 효과가 나온다. 또, 강자성 금속막을 열방산의 면에서 보면 두꺼울수록 좋지만 헤드의 자기 매체와의 슬라이드나, 마모, 박막의 내부응력에 의한, 박리등의 점, 나아가서는 다음에 기술하는 출력의 저하등을 고려하면 2∼3μm까지가 적당하다.

그리고, 본 발명에서는 자기 저항 효과막에 자기 바이어스를 인가하는 방식이 어떠한 방식의 것이라도 적용할 수가 있는 특징이 있다.

이상, 소자의 온도 상승의 억제를 목적으로 하는 경우에 대해서 기술하였지만 소자 온도 상승의 억게와 함께 출력파형을 급격하게 하여 출력향상을 도모하는 경우에는, 강자성 금슥막(9), (14)에는 포화자속밀도 Bs 및 투자율 μ가 고투자율 페라이트보다 높은 재료를 사용하는 것이 필요하다. 예를들면 퍼멀로이 Bs는 1T, 비정질 자성체는 0.7∼0.9T, 센다스트는 1∼1.3T이며, 모두가 페라이트의 값 0.5T의 1.5∼2 5배이다 또, 주파수 10MHz에 있어서의 투자율은 페라이트가 200∼300인 것에 대하여, 예를들면 퍼멀로이는 2000 이다.

제3도 a는 종래의 자기 저항 효과형 헤드에 의한 재생파형(15)를 도시한 것이고, 제3도 b는 본 실시예에 있어서의 강자성 금속막(9), (14)에 두께 0.5μm의 Ni-19wt% Fe 합금(퍼멀로이)을 사용한 자기 저항효과형 헤드의 재생파형(16)을 도시한 것이다. 제3도 a와 제3도 b에서 명확한 바와같이, 본 발명의 구성이 자기 저항 효과형 헤드의 재생 파형에 미치는 효과는 매우 현저하다.

제4도는, 본 발명에 있어서의 출력 파형의 급격화에 의한 출력 향상의 효과를 양적으로 표시하기 위해, 본 실시예의 자기 저항 효과형 헤드의 출력 V₁과 종래의 자기 저항 효과형 헤드의 출력 V₀의 비 V₁/V₀, 제3도 b에서 도시한 본 실시예의 헤드의 재생 파g형의 1/2값 폭 W₁과 제3도 a에 도시한 종래의 헤드의재생 파형의 1/2값 폭 W₀의 비, W₁/W₀, 강자성 금속막(9), (14)의 두께의 관계를 각각 곡선(17), (18)로 도시한 것이다. 출력 파형폭의 어느 것에도 강자성 금속막(9), (14)의 두께가 0.2∼0. 3μm에 달하면, 현저한 효과가 보이며, 그 두께가 0.8μm 이상으로 되면, 그 효과는 대략 일정하게 된다. 그러나, 이 두께가 2∼3μm를 초과하면 역으로 그 효과가 약간 감소하는 경향을 나타낸다. 따라서, 소자의 온도 상승 억제뿐만 아니라, 재생 파형의 급격화도 연구하는 경우는 강자성 금속막의 두께를 0.2∼3μm로 하여야 할 것이다.

이상 기술한 바와같이, 본 발명에 의하면, 자기 저항 효과형 자기 독취 장치의 자기 저항 효과막의 발열을 신속하게 방산할 수 있으므로, 소자의 특성 저하 방지에 매우 효과가 있으며, 실질적으로 소자 특성을 향상시키는 효과가 있을 뿐만 아니라, 재생 신호 파형이 급격하게 되며, 또한 출력을 향상할 수 있으므로, 고밀도 자기 기록용 헤드로써 종래보다 고주파에서의 재생이 가능하게 되며, 또한 신호의 전기적 처리도 용이하게 되는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 자기 저항 효과막(l1)을 가진 자기 저항 효과 소자가 고투자율 페라이트로 되는 2개의 자기 실드(7, 8)의 절연층(10, 13)을 거쳐서 사이에 끼워져 있는 자기 저항 효과형 자기 독취 장치에 있어서, 상기 고투자율 페라이트로 되는 자기 실드의 적어도 1개와 상기 절연층의 사이에 상기 페라이트에 밀착하여 강자성 금속막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과형 자기 독취 장치.
2. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 강자성 금속막의 투자율과 포화자속밀도는 상기 고투자율 페라이트와 같은 정도이던가, 또는 그것보다 높은 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과형 자기 독취 장치.
3. 특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 강자성 금속막의 투자율과 포화자속밀도는 상기 고투자율 페라이트보다 높은 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과형 자기 독취 장치.
4. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 강자성 금속막의 두께는 0.1∼3μm인 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과형 자기 독취 장치.
5. 특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 강자성 금속막의 두께는 0.1∼3μm인 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과헝 자기 독취 장치.
6. 특허청구의 범위 제3항에 있어서, 상기 강자성 금속막의 두게는 0.2∼03μm인 것을 특징으로 하는자기 저항 효과형 자기 독취 장치.
7. 특허청구의 범위 제3항에 있어서, 상기 강자성 금속막의 두께는 0.8∼3μm인 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과형 자기 독취 장치.
8. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 강자성 금속막은 결정성 자성체인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 자기 독취 장치.
9. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 강자성 금속막은 비정질 자성체인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 자기 독취 장치.

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