JP2867416B2 - 磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果ヘッドInfo
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- JP2867416B2 JP2867416B2 JP9292089A JP9292089A JP2867416B2 JP 2867416 B2 JP2867416 B2 JP 2867416B2 JP 9292089 A JP9292089 A JP 9292089A JP 9292089 A JP9292089 A JP 9292089A JP 2867416 B2 JP2867416 B2 JP 2867416B2
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- soft magnetic
- head
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気記憶媒体に書き込まれた磁気的情報を、
強磁性磁気抵抗効果を利用して読み出す強磁性磁気抵抗
効果素子（以下、MR素子と略す）を具備した磁気抵抗効
果ヘッド（以下、MRヘッドと略す）に関するものであ
る。
強磁性磁気抵抗効果を利用して読み出す強磁性磁気抵抗
効果素子（以下、MR素子と略す）を具備した磁気抵抗効
果ヘッド（以下、MRヘッドと略す）に関するものであ
る。
［従来の技術］ 周知のごとく、MR素子を磁気記憶媒体に書き込まれた
磁気的情報に対して線形応答性を呈する高効率の再生用
ヘッドとして使用する場合には、MR素子に流すセンス電
流ＩとMR素子の磁化Ｍのなす角度θ（以下、バイアス角
度と称す）を所定の値（望ましくは45度）に設定するバ
イアス手段を具備しなければならない。
磁気的情報に対して線形応答性を呈する高効率の再生用
ヘッドとして使用する場合には、MR素子に流すセンス電
流ＩとMR素子の磁化Ｍのなす角度θ（以下、バイアス角
度と称す）を所定の値（望ましくは45度）に設定するバ
イアス手段を具備しなければならない。
上述のバイアス手段としては種々の方法が開示されて
いる。例えば、米国特許第3864751号には、軟磁性バイ
アス補助層とMR素子が絶縁層を挟んで積層された構造が
開示されている。引例においては、MR素子にセンス電流
を供給して軟磁性バイアス補助層を磁化するとともに、
軟磁性バイアス補助層が発生する磁界でMR素子にバイア
ス磁界を印加する方法が示されている。
いる。例えば、米国特許第3864751号には、軟磁性バイ
アス補助層とMR素子が絶縁層を挟んで積層された構造が
開示されている。引例においては、MR素子にセンス電流
を供給して軟磁性バイアス補助層を磁化するとともに、
軟磁性バイアス補助層が発生する磁界でMR素子にバイア
ス磁界を印加する方法が示されている。
また、他のバイアス手段として、実開昭60−159518号
公報には、非晶質軟磁性バイアス補助層とMR素子が非磁
性導体層を挟んで積層された構造が開示されている。こ
の構成では、非晶質軟磁性バイアス補助層の比抵抗がMR
素子の比抵抗に比較して著しく高いので、センス電流の
大部分がMR素子を流れ、実効的に非晶質軟磁性バイアス
補助層とMR素子が絶縁されている構成と同等のバイアス
効果が得られる。更に、このバイアス方法では、非晶質
軟磁性バイアス補助層とMR素子の絶縁を保つ必要がない
ため、非磁性導体層の膜厚を薄くした、コンパクトな磁
気抵抗効果ヘッドが形成される。
公報には、非晶質軟磁性バイアス補助層とMR素子が非磁
性導体層を挟んで積層された構造が開示されている。こ
の構成では、非晶質軟磁性バイアス補助層の比抵抗がMR
素子の比抵抗に比較して著しく高いので、センス電流の
大部分がMR素子を流れ、実効的に非晶質軟磁性バイアス
補助層とMR素子が絶縁されている構成と同等のバイアス
効果が得られる。更に、このバイアス方法では、非晶質
軟磁性バイアス補助層とMR素子の絶縁を保つ必要がない
ため、非磁性導体層の膜厚を薄くした、コンパクトな磁
気抵抗効果ヘッドが形成される。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述の構造、即ちNR素子、非磁性導体層お
よびバイアス補助層を積層した構造を有するMRヘッドに
おいては、バイアス補助層の特性として、MR素子に比べ
て磁気抵抗変化率が小さく、比抵抗が大きく、さらに軟
磁気特性に優れていることが要求される（ザ・ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジックス（The Journal of
Applied Physics）,1988年，第63巻,4023ページ）。こ
のため、従来バイアス補助層としては、CoZr,CoZrNb,Co
ZrMo,CoZrTa,CoTa等の非晶質軟磁性材料が用いられてい
た。
よびバイアス補助層を積層した構造を有するMRヘッドに
おいては、バイアス補助層の特性として、MR素子に比べ
て磁気抵抗変化率が小さく、比抵抗が大きく、さらに軟
磁気特性に優れていることが要求される（ザ・ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジックス（The Journal of
Applied Physics）,1988年，第63巻,4023ページ）。こ
のため、従来バイアス補助層としては、CoZr,CoZrNb,Co
ZrMo,CoZrTa,CoTa等の非晶質軟磁性材料が用いられてい
た。
しかし、この場合には非晶質材料の熱的不安定性に起
因する磁気特性の劣化が生じた。即ち、磁気ヘッドとし
ての動作時にはMRヘッドには常時センス電流が流れてい
るため、電気抵抗によってMRヘッド部の温度が上昇す
る。このような状態で長期間使用していると、非晶質軟
磁性材料の磁気特性が次第に劣化して異方性磁界が増加
し、非晶質軟磁性体層の磁化が充分に回転せず、良好な
バイアスレベルを実現できなかった。このため、MRヘッ
ドの線形応答性が損なわれ、再生効率が低下するという
問題点があった。
因する磁気特性の劣化が生じた。即ち、磁気ヘッドとし
ての動作時にはMRヘッドには常時センス電流が流れてい
るため、電気抵抗によってMRヘッド部の温度が上昇す
る。このような状態で長期間使用していると、非晶質軟
磁性材料の磁気特性が次第に劣化して異方性磁界が増加
し、非晶質軟磁性体層の磁化が充分に回転せず、良好な
バイアスレベルを実現できなかった。このため、MRヘッ
ドの線形応答性が損なわれ、再生効率が低下するという
問題点があった。
本発明の目的は上記従来技術の欠点をなくし、長期信
頼性に優れ、再生効率の高い磁気抵抗効果ヘッドを提供
することにある。
頼性に優れ、再生効率の高い磁気抵抗効果ヘッドを提供
することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、強磁性磁気抵抗効果素子と軟磁性バイアス
補助層とが非磁性導体層を介して積層され、かつ前記軟
磁性バイアス補助層がFeSiを主成分とする合金からなる
ことを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドである。
補助層とが非磁性導体層を介して積層され、かつ前記軟
磁性バイアス補助層がFeSiを主成分とする合金からなる
ことを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドである。
本発明において、FeSi中のSi含有量は、５〜15重量％
とすると、特に優れた特性が得られる。
とすると、特に優れた特性が得られる。
［作用］ 軟磁性バイアス補助層として、非晶質材料の代わりに
結晶性の合金材料を用いれば熱的不安定性は改善される
が、通常の合金材料は比抵抗がMR素子部に用いられてい
るNiFe合金、NiCo合金等と同程度であるため、センス電
流がバイアス補助層にも分流してしまい、ヘッドの再生
効率を低下させてしまう。また、Co,Ni等の元素を含む
材料は比較的大きな磁気抵抗変化を示すため、ノイズの
原因となる。
結晶性の合金材料を用いれば熱的不安定性は改善される
が、通常の合金材料は比抵抗がMR素子部に用いられてい
るNiFe合金、NiCo合金等と同程度であるため、センス電
流がバイアス補助層にも分流してしまい、ヘッドの再生
効率を低下させてしまう。また、Co,Ni等の元素を含む
材料は比較的大きな磁気抵抗変化を示すため、ノイズの
原因となる。
本発明では、軟磁性バイアス補助層として比抵抗が大
きく、かつ磁気抵抗変化率の小さなFeSiを主成分とする
合金を用いる。
きく、かつ磁気抵抗変化率の小さなFeSiを主成分とする
合金を用いる。
FeにSiを添加すると軟磁気特性が改善され、比抵抗が
増加することはよく知られているが（近角聰信著、強磁
性体の物理、裳華房、昭和59年発行、下巻369ペー
ジ）、Siの増加とともに機械的強度が低下するので、通
常の軟磁性材料としては、Si含有量が１〜５重量％の組
成のものしか使われていない。しかし、本発明の磁気抵
抗効果ヘッドのバイアス補助層として用いる場合には、
薄膜として形成され、他の薄膜と積層した構造になって
いるため、機械的強度の低下は問題とならず、広い組成
範囲が使用可能である。
増加することはよく知られているが（近角聰信著、強磁
性体の物理、裳華房、昭和59年発行、下巻369ペー
ジ）、Siの増加とともに機械的強度が低下するので、通
常の軟磁性材料としては、Si含有量が１〜５重量％の組
成のものしか使われていない。しかし、本発明の磁気抵
抗効果ヘッドのバイアス補助層として用いる場合には、
薄膜として形成され、他の薄膜と積層した構造になって
いるため、機械的強度の低下は問題とならず、広い組成
範囲が使用可能である。
［実施例］ 以下に、本発明の実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は本発明の磁気抵抗効果ヘッドの一例の斜視図
である。第１図に示したように、ガラス、フェライト等
からなる表面の滑らかな絶縁性の非磁性基板１上にスパ
ッタ法あるいは蒸着法により、NiFe、NiCo等の強磁性体
からなるMR素子２を形成する。次いで、MR素子２上にT
i、Mo、Cr、Ta等の非磁性導体層３を上記と同様の方法
で形成し、更に非磁性導体層３上にFeSiを主成分とする
合金からなる軟磁性バイアス補助層４を上記と同様の方
法で形成する。なお、図中５はMR素子２、非磁性導体層
３および軟磁性バイアス補助層４に通電するための端子
である。
である。第１図に示したように、ガラス、フェライト等
からなる表面の滑らかな絶縁性の非磁性基板１上にスパ
ッタ法あるいは蒸着法により、NiFe、NiCo等の強磁性体
からなるMR素子２を形成する。次いで、MR素子２上にT
i、Mo、Cr、Ta等の非磁性導体層３を上記と同様の方法
で形成し、更に非磁性導体層３上にFeSiを主成分とする
合金からなる軟磁性バイアス補助層４を上記と同様の方
法で形成する。なお、図中５はMR素子２、非磁性導体層
３および軟磁性バイアス補助層４に通電するための端子
である。
第２図は、種々の組成のFeSi薄膜をバイアス補助層と
したMRヘッドを試作し、その磁気抵抗変化率を非晶質軟
磁性薄膜であるCoZrTaをバイアス補助層として用いた場
合と比較した結果である。図中、ａはFeSiをバイアス補
助層として用いた場合、ｂはCoZrTaをバイアス補助層と
して用いた場合を示す。この実験に用いたMRヘッドは以
下のようにして作製した。
したMRヘッドを試作し、その磁気抵抗変化率を非晶質軟
磁性薄膜であるCoZrTaをバイアス補助層として用いた場
合と比較した結果である。図中、ａはFeSiをバイアス補
助層として用いた場合、ｂはCoZrTaをバイアス補助層と
して用いた場合を示す。この実験に用いたMRヘッドは以
下のようにして作製した。
ガラス基板上に蒸着法を用いて、MR素子となる膜厚40
0Åのパーマロイ（Ni82重量％−Fe18重量％）膜を成膜
した。なお、蒸着中には100 Oeの磁界を永久磁石で印加
し、パーマロイ膜上に一軸異方性を付与した。次いで、
同じく蒸着法を用いて、非磁性導体となる膜厚200ÅのT
i膜を前記パーマロイ膜上に成膜した。さらに膜厚300Å
のバイアス補助層を、前述のTi層上にスパッタ法を用い
て成膜した。この時、FeSiはFeターゲット上にSi小片を
置き、Si小片の数でSi組成を変化させた。その後、この
積層体上に所定のフォトレジストパターンを形成し、Ar
ガス雰囲気でイオンエッチングを行い、長さ50μｍ、幅
５μｍの矩形状のパターンに加工した。次いで、前述の
積層体にセンス電流を供給する端子をTiとAuの積層膜を
用いて形成した。以上のようなMRヘッドにセンス電流10
mAを流して外部磁界を印加し、磁気抵抗変化率を測定し
た。
0Åのパーマロイ（Ni82重量％−Fe18重量％）膜を成膜
した。なお、蒸着中には100 Oeの磁界を永久磁石で印加
し、パーマロイ膜上に一軸異方性を付与した。次いで、
同じく蒸着法を用いて、非磁性導体となる膜厚200ÅのT
i膜を前記パーマロイ膜上に成膜した。さらに膜厚300Å
のバイアス補助層を、前述のTi層上にスパッタ法を用い
て成膜した。この時、FeSiはFeターゲット上にSi小片を
置き、Si小片の数でSi組成を変化させた。その後、この
積層体上に所定のフォトレジストパターンを形成し、Ar
ガス雰囲気でイオンエッチングを行い、長さ50μｍ、幅
５μｍの矩形状のパターンに加工した。次いで、前述の
積層体にセンス電流を供給する端子をTiとAuの積層膜を
用いて形成した。以上のようなMRヘッドにセンス電流10
mAを流して外部磁界を印加し、磁気抵抗変化率を測定し
た。
第２図から明らかなように、Si組成５〜15重量％の範
囲ではFeSi膜を用いたMRヘッドは、非晶質膜を用いたも
のと同等もしくはそれ以上の磁気抵抗変化率を示してい
る。これは、FeSiの比抵抗がCoZnMoよりも大きいことに
基づくものである。一方、Si含有量が15重量％を越える
ヘッドで磁気抵抗変化率が低下しているのはFeSi膜の軟
磁気特性が低下することに起因している。
囲ではFeSi膜を用いたMRヘッドは、非晶質膜を用いたも
のと同等もしくはそれ以上の磁気抵抗変化率を示してい
る。これは、FeSiの比抵抗がCoZnMoよりも大きいことに
基づくものである。一方、Si含有量が15重量％を越える
ヘッドで磁気抵抗変化率が低下しているのはFeSi膜の軟
磁気特性が低下することに起因している。
次に上記の方法により作製したFeSi膜の組成がSi8重
量％のMRヘッドと、CoZrMo膜を用いたMRヘッドとを用い
て、時間による感度の低下を下記の如くして測定した。
量％のMRヘッドと、CoZrMo膜を用いたMRヘッドとを用い
て、時間による感度の低下を下記の如くして測定した。
上記２つのMRヘッドに10mAのセンス電流を流して外部
磁場に対する規格化感度を測定した。測定開始直後の感
度は、２つのヘッドとも0.03/Oeとほぼ同じ値であった
が、そのままセンス電流を流し続け、時間による感度の
低下を測定した。その結果を第３図に示す。図中、Ａは
バイアス補助層としてFeSi膜を用いた場合、ＢはCoZrMo
膜を用いた場合をそれぞれ示す。
磁場に対する規格化感度を測定した。測定開始直後の感
度は、２つのヘッドとも0.03/Oeとほぼ同じ値であった
が、そのままセンス電流を流し続け、時間による感度の
低下を測定した。その結果を第３図に示す。図中、Ａは
バイアス補助層としてFeSi膜を用いた場合、ＢはCoZrMo
膜を用いた場合をそれぞれ示す。
第３図から明らかなように、本発明のMRヘッドは長期
間使用しても感度の低下から見られず、安定した性能を
有している。
間使用しても感度の低下から見られず、安定した性能を
有している。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、長期信頼性に
優れ、再生効率の高い磁気抵抗効果ヘッドが提供される
という効果を有する。
優れ、再生効率の高い磁気抵抗効果ヘッドが提供される
という効果を有する。
第１図は本発明の磁気抵抗効果ヘッドの一例の斜視図、
第２図はFeSi薄膜をバイアス補助層として用いたMRヘッ
ドの磁気抵抗変化率のSi組成依存性を示す図、第３図は
MRヘッドの再生感度の時間変化を示す図である。 １……非磁性基板 ２……磁気抵抗効果素子 ３……非磁性導体層 ４……軟磁性バイアス補助層 ５……端子
第２図はFeSi薄膜をバイアス補助層として用いたMRヘッ
ドの磁気抵抗変化率のSi組成依存性を示す図、第３図は
MRヘッドの再生感度の時間変化を示す図である。 １……非磁性基板 ２……磁気抵抗効果素子 ３……非磁性導体層 ４……軟磁性バイアス補助層 ５……端子
Claims (1)
- 【請求項１】強磁性磁気抵抗効果素子と軟磁性バイアス
補助層とが非磁性導体層を介して積層され、かつ前記軟
磁性バイアス補助層がFeSiからなり、FeSi中のSi含有量
を５〜15重量％とすることを特徴とする磁気抵抗効果ヘ
ッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9292089A JP2867416B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 磁気抵抗効果ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9292089A JP2867416B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 磁気抵抗効果ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02273310A JPH02273310A (ja) | 1990-11-07 |
| JP2867416B2 true JP2867416B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=14067923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9292089A Expired - Fee Related JP2867416B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 磁気抵抗効果ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2867416B2 (ja) |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP9292089A patent/JP2867416B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02273310A (ja) | 1990-11-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081225 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |