JP2614203B2 - 磁気抵抗効果ヘツド - Google Patents

磁気抵抗効果ヘツド

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JP2614203B2 JP60096215A JP9621585A JP2614203B2 JP 2614203 B2 JP2614203 B2 JP 2614203B2 JP 60096215 A JP60096215 A JP 60096215A JP 9621585 A JP9621585 A JP 9621585A JP 2614203 B2 JP2614203 B2 JP 2614203B2
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/399Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures with intrinsic biasing, e.g. provided by equipotential strips

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、磁気ディスク装置あるいは磁気テープ装置
用の波形歪が小さく、発熱が少ない磁気抵抗効果ヘッド
(以下MRヘッドと略す。)に関するものである。
(従来技術とその問題点) MRヘッドは、磁気抵抗効果素子を用いた再生専用ヘッ
ドであり、再生出力電圧がディスク・ヘッド間の相対速
度に依存せず、また、高い再生感度を有しているため、
磁気ディスク装置や磁気テープ装置を高密度化、小型化
するうえで、極めて有利なデバイスである。しかしなが
ら、MRヘッドを最大感度で、かつ線形に動作させるため
には、信号検出電流と磁気抵抗効果膜(以下、MR膜と略
す。)の磁化の向きが45゜になる様、MR膜の磁化レベル
にバイアスを与える必要がある。従来のバイアス印加方
法は、甚だ不十分であり、MRヘッドの実用化を大きく制
限してきた。第5図(a)、(b)は、代表的なバイア
ス法であるシャントバイアス法の膜構成(b)と、MR膜
の磁化レベル(a)を示しており、1はNiFe、NiCoなど
のMR膜、2はTi、Crなどのシャント膜、4はシャント膜
2を流れる電流が発生する磁界によるMR膜1の磁化レベ
ルである。グラフの縦軸は飽和磁化に対する磁化レベル
の比の2乗、横軸は、MR膜1内の位置を示している。第
5図においてMR膜1の磁化レベル4は場所によって不均
一であり、MR膜1の中央付近で最適磁化レベル(0.5)
が得られても、MR膜1の両端では、磁化レベルは不十分
となる。さらに、MR膜1の幅が10ミクロン程度と細い場
合には、MR膜1の膜厚が500オングストロームの場合、M
R膜1に最適磁化レベルを与えるためのバイアス磁界と
しては数十エルステッド必要であるが、第5図の構成に
おいては発熱を許容値内に収めた場合、得られるバイア
ス磁界は10エルステッド以下であり、MR膜1に十分な磁
化レベルを与えることができない。第6図(a)、
(b)は、別の代表的なバイアス法である永久磁石バイ
アス法の膜構成(b)とMRの磁化レベル(a)を示して
おり、7はCoPt、Co−γFe2O3などの永久磁石膜、8は
永久磁石膜7が発生する磁界によるMR膜1の磁化レベル
である。グラフの縦軸は飽和磁化に対する磁化レベルの
比の2乗、横軸は、MR膜1内の位置を示している。第6
図においてもMRレベル8は場所によって不均一であり、
永久磁石膜7の両端に生ずる磁化により、MR膜1の両端
には高い磁化レベルが与えられるが、中央部では磁化レ
ベルが不十分となる。第5図および第6図に示したよう
な不均一なMR膜1の磁化レベル4および8の状態では、
信号磁界に対し、歪の小さい応答が期待できず、再生時
のマージンを減少させる結果をもたらす。
(発明の目的) 本発明の目的は、MR膜1の磁化レベルが均一で再生時
に歪みの小さい、大きな再生出力が得られる磁気抵抗効
果ヘッドを提供することにある。
(発明の構成) 本発明によれば、磁気抵抗効果を有する磁性薄膜、非
磁性金属薄膜、および軟磁性薄膜を順次積層した積層膜
を備えた構成、さらにこの積層膜の各薄膜間の少なくと
も一方に絶縁膜を配置した構成のトランスジューサ部を
有する磁気抵抗効果ヘッドを得ることができる。
(構成に関する説明) 磁気抵抗効果を有する薄膜としては、NiFe、NiCoなど
を用いることができ、非磁性金属薄膜としてはCr、Mo、
Ta、Ti、W、Cu、Au、Alなどを用いることができる。ま
た、軟磁性薄膜としては、NiFe、NiCo、FeAlSi、FeSiな
どの結晶質磁性材料や、CoZrNb、FeCoSiBなどの非晶質
磁性材料を用いることができる。また、前記積層膜の製
法としては、スパッタリング、蒸着、めっき、イオンプ
レーティング、イオンビームスパッタリングなどを用い
ることができる。
(作用・原理) 第1図(a)、(b)は、本発明によるMRヘッドの膜
構成(b)とMR膜の磁化レベル(a)を示しており、3
は軟磁性薄膜、5は飽和した軟磁性薄膜3から発生する
磁界によるMR膜1の磁化レベル、6はシャント膜2を流
れる電流が発生する磁界および、飽和した軟磁性薄膜3
から発生する磁界の和によるMR膜1の磁化レベルであ
る。グラフの縦軸は飽和磁化に対する磁化レベルの比の
2乗、横軸はMR膜1内の位置を示している。第1図にお
いて、軟磁性薄膜3は、シャント膜2を紙面を貫く方向
に流れる電流が発生する磁界および磁化したMR膜1より
発する磁界により、磁気的に飽和している。従って、飽
和した軟磁性膜3の両端に発生する磁化により発生する
磁界で、MR膜1の磁化レベルは5のように両端で高く、
中央で低くなる。さらに、シャント膜2を流れる電流が
発生する磁界で、MR膜1の磁化レベルは中央で高く、両
端で低くなる。両者の和として得られるMR膜1の磁化レ
ベル6は、MR膜1全体にわたって、均一に最適レベルと
なる。よって、このような磁気抵抗効果ヘッドを再生に
用いれば、歪みの小さい再生出力を得ることができる。
第1図の構成において、軟磁性膜3のみ飽和させるため
には、軟磁性膜3の膜厚と飽和磁化の積は、MR膜1の膜
厚と飽和磁化の積より小さくする必要がある。
(実施例) 第2図は本発明によるMRヘッドの第1の実施例の断面
図であり、9はアルミナ・チタン・カーバイド基板、10
はAl2O3絶縁層、11はNiFeシールドである。本実施例に
おけるMRヘッドは、アルミナ・チタン・カーバイド基板
9上に、まず、Al2O3絶縁層10をスパッタリングにより
成膜し、次に、NiFe下シールド膜11をスパッタリングに
より厚さ1ミクロン形成し、フォトリソグラフィー技術
とイオンミリングを用いたドライエッチングにより、長
方形に形成した。次に、シールド間ギャップとなるAl2O
3絶縁層10をスパッタリングにより厚さ0.5ミクロン成膜
した後、NiFeによるMR膜1(0.05ミクロン)、Tiによる
シャント膜2(0.1ミクロン)、NiFeによる軟磁性膜3
(0.03ミクロン)を連続蒸着した。MR膜1、シャント膜
2、軟磁性膜3は、同一のマスクを用いたフォトリソグ
ラフィー技術とイオンミリングを用いたドライエッチン
グにより、媒体対向面において、所定トラック幅となる
ようパターン化した。その後、上側のシールド間ギャッ
プとなるAl2O3絶縁層10をスパッタリングにより厚さ0.3
5ミクロン成膜し、さらに、NiFe上シールド膜11をスパ
ッタリングにより厚さ1ミクロン形成した後、フォトリ
ソグラフィー技術とイオンミリングを用いたドライエッ
チングにより、下シールド膜11と同一の形状に形成し
た。最後に、保護層としてAl2O3膜10を厚さ20ミクロン
スパッタし、基板を機械加工により浮上スライダに加工
した。
第3図は本発明によるMRヘッドの第2の実施例の断面
図である。第3図において、NiFeによるMR膜1(0.05ミ
クロン)とTiによるシャント膜2(0.1ミクロン)の層
間に、Al2O3絶縁層10をスパッタリングにより、厚さ0.2
ミクロン成膜した。NiFe上・下シールド膜11、NiFeによ
る軟磁性膜3およびシールド間ギャップとなるAl2O3
縁層10の構成は、第4図に示した実施例と同一である。
第4図は、本発明によるMRヘッドの第3の実施例の断
面図である。第4図において、NiFeによるMR膜1(0.05
ミクロン)とTiによるシャント膜2(0.1ミクロン)の
層間およびシャント膜2とNiFeによる軟磁性膜3の層間
に、Al2O3絶縁層10をスパッタリングにより、厚さ0.2ミ
クロン成膜した。NiFe上・下シールド膜11の構成は、第
4図に示した実施例と同一である。
第7図(a)、(b)は、実施例のMRヘッドの再生出
力波形(b)と従来の代表的なバイアス法であるシャン
トバイアスを用いた磁気抵抗効果ヘッドの再生出力波形
(a)である。シャントバイアス法では、シャント膜を
流れる電流により発生する磁界によってしかバイアスを
与えられないため、バイアスレベルが浅く、対称性の悪
い波形しか得られなかった。それに対して本発明による
MRヘッドでは、シャント膜2を流れる電流により発生す
る磁界と、飽和した軟磁性膜3から発生する磁界の両方
でバイアスを与えることができるため、十分なバイアス
レベルを得ることができ、対称性の良い波形を得ること
ができた。
第8図は、前記第1の実施例に類似した構成のMRヘッ
ドで、軟磁性膜3が飽和していない場合の再生出力波形
を示す。軟磁性膜3が飽和していないと、その磁化状態
によって、MR膜1のバイアスレベルが変動する。特に、
信号磁界に対して逆相でバイアスレベルが変化するた
め、再生出力は著しく低下した。
また、第2の実施例に示した本発明によるMRヘッドで
は、MR膜1とシャント膜2が分離されているため、MR膜
1の抵抗変化分を直接信号出力として取り出すことがで
き、MR膜1とシャント膜2が積層されている第2の実施
例に比較して、同一センス電流で、2倍の再生出力を得
ることができた。この時、シャント膜2には、第1の実
施例で与えたセンス電流の半分のバイアス電流が必要で
あった。
さらに、第3の実施例に示した本発明によるMRヘッド
では、シャント膜2と軟磁性膜3が分離されているた
め、バイアス電流がシャント膜のみに集中して流れ、第
2の実施例で与えたバイアス電流の半分の電流で、MR膜
1に十分なバイアスレベルを与えることができた。
(発明の効果) このように、本発明によるMRヘッドを用いることによ
り、歪の小さい、大きな再生出力を取り出すことがで
き、磁気記録装置を、小型化、高記録密度化する上で、
きわめて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は、本発明のMRヘッドのバイアス
レベルを示すグラフとその構成例を示す図、第2図〜第
4図は本発明のMRヘッドの実施例を示す断面図、第5図
(a)、(b)は、従来例のシャントバイアスのバイア
スレベルを示すグラフとその構成を示す図、第6図
(a)、(b)は、従来例の永久磁石バイアスのバイア
スレベルを示すグラフとその構成を示す図、第7図
(a)、(b)は、本発明のMRヘッドと従来のMRヘッド
の再生出力波形図、第8図は、バイアスが不適切な場合
の再生出力波形図であり、1……MR膜、2……シャント
膜、3……軟磁性膜、4〜6……バイアスレベル、7…
…永久磁石層、8……バイアスレベル、9……基板、10
……絶縁層、11……シールドである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気抵抗効果を有する磁性薄膜に、該磁性
    薄膜磁気的なバイアスを与えるための非磁性金属薄膜お
    よび軟磁性薄膜が順次積層されたトランスジューサ部を
    備え、前記軟磁性薄膜が磁気的に飽和していることを特
    徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  2. 【請求項2】磁気抵抗効果を有する磁性薄膜と、該磁性
    薄膜に磁気的なバイアスを与えるための非磁性金属薄膜
    および軟磁性薄膜が順次積層された構成で各薄膜間の少
    なくとも一方に絶縁膜を有しているトランスジューサ部
    を備え、前記軟磁性薄膜が磁気的に飽和していることを
    特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
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JPH0760498B2 (ja) * 1987-09-17 1995-06-28 日本電気株式会社 磁気抵抗効果型ヘッド
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