JP3993175B2 - 電流狭窄型垂直通電ｇｍｒヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置、電流狭窄型垂直通電ｇｍｒヘッドの適正センス電流方向の特定方法 - Google Patents

Description

本発明は、電流狭窄（confined current path：ＣＣＰ）型の垂直通電（current perpendicular to plane：ＣＰＰ）ＧＭＲ（giant magnetoresistive）ヘッドを組み込んだ部品である電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリ、このようなヘッドを有する磁気記録再生装置、および電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向の特定方法に係り、特に、寿命延命を考慮した電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリ、このようなヘッドを有する磁気記録再生装置、および電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向の特定方法に関する。

磁気抵抗効果（ＭＲ効果）を利用した読み出し（リード、再生）ヘッドを有する複合ヘッドが多くの磁気ディスク装置などの磁気記録再生装置に用いられている。このような読み出しヘッドの一般的構成は、一定のセンス電流（直流）をヘッドに流しておき、メディアからヘッドへの磁界（すなわち書き込まれている磁界）の変化を、センス電流による電圧の変化として捉えるものである。電圧が変化するのは、磁気抵抗効果によって磁界により抵抗が変化するからである。

磁気記録装置におけるＭＲヘッドへのセンス電流の与え方のひとつの例として、特開平５−３３４６０７号公報（特許文献１）記載のものがある。同文献では、センス電流の極性を切り換えるためセンサ電流スイッチ回路を設けることが開示されている。このような構成で極性切り換えを任意の時間ごとに行うことで、ヘッド内部に微視的に生じるエレクトロマイグレーションを抑制し、ヘッド寿命をより延命することが述べられている。なお、当該記述に関連するヘッドは、電流狭窄型垂直通電ＭＲヘッドないしは電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドではない。
特開平５−３３４６０７号公報（図１、段落０００７、段落００１１、請求項１２）

電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの微細な構造、特にその根幹部位とも言える電流制御層の構造は、層に平行な面に関して対称の構造には形成されていないことがサンプル解析で明らかになった。さらに、面対称でない向きが製造方法に依存して異なることも発明者らの検討により判明した。これらの構造の電流制御層を有する電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドについてその特性を調べたところ、電流制御層の面対称でない向きとの関係においてセンス電流の極性がいずれの極性であるかにより寿命が大幅に異なることが見出された。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドを組み込んだ部品である電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリ、このようなヘッドを有する磁気記録再生装置、および電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向の特定方法において、十分な寿命の確保が可能な電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリ、このようなヘッドを有する磁気記録再生装置、および電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向の特定方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリは、電流方向にほぼ一致する軸を有する複数の円錐台状導電体と前記複数の円錐台状導電体の間を満たす絶縁体とを微細構造として有する電流制御層を少なくとも備え、前記複数の円錐台状導電体の面積の広い方の底面がより多い側の面を前記電流制御層の第１面とし、前記第１面とは反対側の面を前記電流制御層の第２面とする電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドと、前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドに、前記電流制御層の前記第２面から前記第１面に電流が流れるようにセンス電流を供給するセンス電流源とを具備することを特徴とする。

すなわち、この電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリの電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドは、微細構造として、電流方向にほぼ一致する軸を有する複数の円錐台状導電体とこの複数の円錐台状導電体の間を満たす絶縁体とを有する電流制御層を備えている。そして、複数の円錐台状導電体の面積の広い方の底面がより多い側の面を電流制御層の第１面とし、この第１面とは反対側の面を電流制御層の第２面としたとき、センス電流源が、電流制御層の第２面から第１面にセンス電流を流すように設けられる。

このようなセンス電流極性を確保するセンス電流供給によれば、逆方向の場合に比べ寿命が顕著に延命することが実験的に確認された。延命する仕組みの物理的解析は未完であるが、逆方向のセンス電流の場合には磁気抵抗効果を劣化させる変化が電流制御層にもたらされるところ、上記のような電流極性で使用すると磁気抵抗効果を劣化させる電流制御層の変化がほとんど生じないものと考えられる。なお、「複数の円錐台状導電体の面積の広い方の底面がより多い側の面」は、製造ばらつきにもよるが、多くの場合、その面においては面積の広い方の底面が顕著に多数派である。

また、本発明に係る磁気記録再生装置は、上記記載の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドを少なくとも含み、さらに記録再生処理回路、サーボ機構を有する装置である。したがって、磁気記録再生装置として十分な寿命の確保が可能である。

また、本発明に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向の特定方法は、電流方向にほぼ一致する軸を有する複数の円錐台状導電体と前記複数の円錐台状導電体の間を満たす絶縁体とを微細構造として有する電流制御層を少なくとも備え、前記複数の円錐台状導電体の面積の広い方の底面がより多い側の面を前記電流制御層の第１面とし、前記第１面とは反対側の面を前記電流制御層の第２面とする電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドに第１の極性でセンス電流を供給してノイズレベルを測定するステップと、前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドに前記第１の極性と反対極性の第２の極性でセンス電流を供給してノイズレベルを測定するステップと、前記第１の極性でのノイズレベルと前記第２の極性でのノイズレベルとを比較し、両ノイズレベルのうち小さい方のノイズレベルを与える前記第１または第２の極性のセンス電流方向を、適正センス電流方向と特定するステップとを具備することを特徴とする。

すなわち、さらに、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの電流制御層における微細構造とこのヘッドのノイズレベルとの間には一定の対応関係があることが判明した。具体的には、ノイズレベルがより小さく観測される極性のセンス電流を与えたときには、電流制御層の微細構造との関係では、複数の円錐台状導電体の面積の広い方の底面がより多い側の面を電流制御層の第１面とし、この第１面とは反対側の面を電流制御層の第２面としたとき、センス電流が、電流制御層の第２面から第１面に流されている、という関係になっている。

これも実験的に求められたことであり、ノイズレベルに関する詳細な仕組みの解明は未完である。この特定方法によれば、十分な寿命を確保するための、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向が求められる。しかも、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドについて非破壊で（すなわち寿命試験の実行や解析片の調製による微細構造の解析・特定をするまでもなく）適正センス電流方向を容易に特定できる。

本発明によれば、十分な寿命の確保が可能な電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリ、このようなヘッドを有する磁気記録再生装置、および電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向の特定方法を提供することができる。

本発明の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリとしての実施態様として、前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドは、前記電流制御層の前記円錐台状導電体がＣｕ（銅）であり、前記電流制御層の前記絶縁体がアルミナである、とすることができる。電流制御層の構成として採り得るひとつの態様である。このような電流制御層の形成は、例えばＣｕ／Ａｌの積層膜を例えばスパッタリングで積層形成し、続いてこの積層膜を酸化処理することによりＡｌを選択酸化するとともにＣｕ層の形状を膜状から円錐台状に変化させる、という工程によることができる。

また、実施態様として、前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの前記電流制御層と垂直の方向に離間して設けられたインダクティブライトヘッドをさらに具備するようにしてもよい。ヘッドアセンブリとして、リードヘッドとしてのＭＲヘッドとライトヘッドとしてのインダクティブライトヘッドとを有する（いわゆる複合ヘッドとする）のは一般的な形態である。

また、本発明の磁気記録再生装置として、前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリが、前記メディアの両面に対応して２組設けられるようにしてもよい。メディアの両面に対応してヘッドアセンブリが２組設けられるのは、磁気ディスク装置などでは一般的である。

また、本発明の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向の特定方法としての実施態様として、前記第１の極性でノイズレベルを測定すること、および前記第２の極性でノイズレベルを測定することが、実際にセンス電流として使用される電流値を含む範囲にわたり可変してなされる、とすることができる。これによれば、より確実にノイズレベルの比較を行うことができる。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリのヘッド部分要部を拡大して模式的に示す正面図である。ここで、正面図とはメディア（ここでは磁気ディスク）に対向するヘッドアセンブリの面を正面から捉えた図示である。

図１に示すように、ヘッド部分要部として、リードヘッドとしての電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０と、ライトヘッドとしてのインダクティブライトヘッド２１が設けられる。インダクティブライトヘッド２１は、図で下方の主磁極と上方の補助磁極とを有する。これらのヘッド間は絶縁体２２で満たされている。電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０とインダクティブライトヘッド２１とが離間する方向は、一応、磁気記録再生装置としてこのヘッドアセンブリが組み上げられたときのメディアが相対的に移動する方向に一致し、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０、インダクティブライトヘッド２１、絶縁体２２などは図示しないスライダの上に固定されている。

電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０は、下部電極兼シールド層１１、上部電極兼シールド層１２、磁気抵抗効果膜１３、絶縁層１４、１５、バイアス層１６、１７を有する。下部電極兼シールド層１１および上部電極兼シールド層１２には、これらの間にセンス電流源２３から所定の極性、大きさのセンス電流が供給されるように結線がされている。「所定の極性」については後述する。

磁気抵抗効果膜１３は、絶縁層１４、１５とともに下部電極兼シールド層１１と上部電極兼シールド層１２との間に層方向に挟まれて位置しており、さらにこの絶縁層１４と同１５の間にも層方向と垂直方向に挟まれて位置している。磁気抵抗効果膜１３は、磁気抵抗効果を発揮する膜本体である。絶縁層１４、１５の、下部電極兼シールド層１１、上部電極兼シールド層１２、および磁気抵抗効果膜１３と隔離した内部にはバイアス層１６、１７がそれぞれ位置している。バイアス層１６、１７は硬質磁性体からなり、磁気抵抗効果膜１３に対してバイアス磁界を与える役割を有している。

磁気抵抗効果膜１３は、図示で下から下地層１３ａ、反強磁性層１３ｂ、磁化固着層１３ｃ、電流制御層１３ｄ、磁化自由層１３ｅ、保護層１３ｆを有する。これらの層は、製造方法として、図示しない基板上に例えばスパッタにより図示下側から膜成長させて得られたものである。ちなみに、磁気抵抗効果膜１３としての大きさは、図示左右方向（幅）が例えば０．１μｍ、反強磁性層１３ｂから磁化自由層１３ｅまで（磁気抵抗効果膜１３として主要な部分）の厚さで例えば２０ｎｍから３０ｎｍ程度である。

下地層１３ａ、反強磁性層１３ｂ、磁化固着層１３ｃ、電流制御層１３ｄ、磁化自由層１３ｅ、保護層１３ｆ、ならびに下部電極兼シールド層１１および上部電極兼シールド層１２の材質は、例えば、以下のようである。下地層１３ａ：ＮｉＦｅＣｒまたはＴａ、反強磁性層１３ｂ：ＰｔＭｎまたはＩｒＭｎ、磁化固着層１３ｃおよび磁化自由層１３ｅ：Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏを主成分とする磁性体、電流制御層１３ｄ：ＣｕおよびＡｌを有する酸化膜、保護層１３ｆ：ＴａまたはＲｕ、下部電極兼シールド層１１および上部電極兼シールド層１２：ＮｉＦｅ、である。

これらの膜のうち、電流制御層１３ｄは、層内部の微細な構造として単純ではない。製造工程としては、例えばＣｕ／Ａｌの積層構造を各層のスパッタリングで成長・形成し、その後酸化処理を行うことにより得られる。酸化処理では、結果的にＡｌのみが酸化されてアルミナ（絶縁体）になり、かつ下のＣｕ層の層構造が崩れて多数の上下方向の柱状体に変化する。この柱状体は導電体である。

図２は、このような電流制御層１３ｄの微細な構造の例を示す模式図である。図２において、図１と同一相当の部位には同一符号を付してある。図２（ａ）と（ｂ）との２例が示されているが、これらは製造条件の違いによる結果である。図２（ａ）に示す電流制御層１３ｄ１の場合は、柱状に形成された各導電体（銅）が、円錐台状導電体１３１のように図で上側が面積の広い底面となっている。図２（ｂ）に示す電流制御層１３ｄ２の場合は、逆に、柱状に形成された各導電体（銅）が、円錐台状導電体１３１のように図で下側が面積の広い底面となっている。なお、これらの円錐台状導電体１３１の水平方向周りはアルミナからなる絶縁体１３２で満たされている。

図２（ａ）と（ｂ）のような違いは、上記のようにプロセス条件の違いによっており、その条件によっては、面積の広い底面側の向きが一定せず混在して形成される場合もあり得る。便宜状、円錐台状導電体１３１の面積の広い方の底面がより多い側の面を電流制御層１３ｄ１（１３ｄ２）の第１面と呼び、その反対側の面を電流制御層１３ｄ１（１３ｄ２）の第２面と呼ぶ。図２（ａ）の場合は、電流制御層１３ｄ１の上側がその第１面、図２（ｂ）の場合は、電流制御層１３ｄ２の下側がその第１面である。

なお、このような微細な構造は、製造された磁気抵抗効果膜１３の試料片を調製し例えばＴＥＭ（transmission electron microscope）を用いて観察することで確認することができる。ここにおける例では、円錐台状導電体１３１の幅（広い方の底面の直径）は例えば２ｎｍ程度である。

図１に戻り、センス電流源２３の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０に対する結線極性について説明する。この結線極性は、図２（ａ）に示したような電流制御層１３ｄ１を有する電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０の場合には、下側電極兼シールド層１１にセンス電流源２３の＋を、上側電極兼シールド層１２にセンス電流源の−を結線する。これにより電流制御層１３ｄ１においては、第２面から第１面にセンス電流を流すようにされる。

また、図２（ｂ）に示したような電流制御層１３ｄ２を有する電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０の場合には、下側電極兼シールド層１１にセンス電流源２３の−を、上側電極兼シールド層１２にセンス電流源の＋を結線する。これにより電流制御層１３ｄ２においては、やはり第２面から第１面にセンス電流を流すようにされる。これらによるセンス電流は極性として固定され使用上逆極性にされることはない。

以上、本発明の一実施形態に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリについてその構成を中心に説明を行ったが、以下では、センス電流の極性を上記のように固定した理由について説明する。

まず、図３は、本発明の一実施形態に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリの電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０出力を評価するための構成を示すブロック図である。図３（ａ）、（ｂ）の違いは、センス電流源２３ａ、２３ｂについてそれぞれ極性切り換え回路４５、４６が設けられているか否かの違いになっている。これらは、それぞれ既存の磁気ディスク装置を利用し、一方には極性切り換え回路４５、４６を付加し、他方にはこれらを設けず、さらにそれぞれメディア３１の両面に対応して２組のヘッドアセンブリ３３、３４を上記説明の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリとして搭載し構成したものである。極性切り換え回路４５、４６を設けたことにより、図３（ｂ）に示す構成では、センス電流源２３ａ、２３ｂとヘッドアセンブリ３３、３４の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０とが結線された状態においてその極性およびその大きさを容易に可変できる。

なお、図３（ｂ）に示す構成は、実験系としての位置付けであり、一方、図３（ａ）に示す構成は、既存の磁気ディスク装置そのままに本発明の一実施形態に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリをヘッドアセンブリ３３、３４として搭載したものなので、その意味でセンス電流の極性の適正化についてのみ未完という位置付けである。センス電流の極性適正化されていないことを除けば、本発明の一実施形態に係る磁気記録再生装置としてのブロック図として通用する図になっている。

図３に示すブロック図としての構成自体はよく知られたものであるが、以下、一応、構成を説明する。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、これらの構成は、２組のヘッドアセンブリ３３、３４、センス電流源２３ａ、２３ｂ、極性切り換え回路４５、４６のほかに、メディア（磁気ディスク）３１、スピンドルモータ３２、スライダ３５、３６、ボイスコイルモータ３７、３８、再生処理回路４１、記録処理回路４２、サーボ回路４３、コントローラ４４を有する。

メディア３１は、データが書き込まれ読み出される円盤状の記録媒体である。その両面に対向してそれぞれヘッドアセンブリ３３、３４が設けられ、かつスピンドルモータ３２により回転される。スピンドルモータ３２は、サーボ回路４３からの信号によりデータ書き込み・読み出しの必要に応じて所望に回転されるものである。ヘッドアセンブリ３３、３４は、それぞれ図１に示した実施形態に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリとヘッド部分について同等のものであり、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０とインダクティブライトヘッド２１を含む。それぞれ、スライダ３５、３６上に設けられる。

スライダ３５、３６は、それぞれ、ボイスコイルモータ３７、３８の作用によりメディア３１の半径方向に移動できるように設けられている。ボイスコイルモータ３７、３８は、サーボ回路４３からの信号により、データ書き込み・読み出しの必要に応じてスライダ３５、３６上のヘッドアセンブリ３３、３４が所望のメディア３１位置に対向するようにスライダ３５、３６に作用する。

再生処理回路４１は、センス電流源２３ａ、２３ｂからの電流によるヘッドアセンブリ３３、３４の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０からの再生出力を再生処理するものである。等化回路、復調回路などを含む。再生処理された信号は、コントローラ４４を介して外部に出力される。記録処理回路４２は、外部からコントローラ４４を介して入力される記録すべきデータを記録処理するものである。変調回路、記録増幅回路などを含む。記録処理された信号は、ヘッドアセンブリ３３、３４のインダクティブライトヘッド２１に導かれる。

サーボ回路４３は、スピンドルモータ３２の回転制御、およびボイスコイルモータ３７、３８の変位制御のための信号を生成・出力するものである。このため、コントローラ４４を介する外部からの信号や再生出力中に含まれる一部信号が供給される。また必要に応じてサーボ回路４３としての動作状態を示す信号をコントローラ４４に供給する。これにより、再生処理および記録処理において、ヘッドアセンブリ３３、３４の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドまたはインダクティブライトヘッドは、メディア３１の所定位置に位置することになる。スピンドルモータ３２、ボイスコイルモータ３７、３８、サーボ回路４３はそれぞれサーボ機構の一部である。

コントローラ４４は、この装置全体を制御するものであり少なくともＣＰＵ（central processing unit）を含んでいる。記録すべき信号、再生処理された信号の入出力の制御、サーボ機構の動作統括などを担当している。

以上の構成を有する磁気ディスク装置を用いる電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０出力の評価は次のように行う。すなわち、ヘッドアセンブリ３３、３４のインダクティブライトヘッド２１によりメディア３１上に基準となるデータを書き込み、これをヘッドアセンブリ３３、３４の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０で読み出し、この出力を信号レベルやノイズレベルの点で評価する。

電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０として、製造時のプロセス条件の異なる２種のもの（ヘッドＡ、ヘッドＢ）を用意した。これらの抵抗値（名目値）は４０Ωに揃えてある。これらのヘッドＡ、Ｂの電流制御層１３ｄの微細な構造は、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）に示すものにそれぞれ対応することがＴＥＭによる観察で確かめられた。これらをそれぞれ含めてヘッドアセンブリ３３、３４として組み上げ、図３（ｂ）に示す構成の実験系に適用し、センス電流の値および極性を可変して読み出した出力信号のノイズレベルを評価した。結果を図４に示す。図４は、本発明の一実施形態に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０を含むヘッドアセンブリ３３、３４の出力ノイズレベルの測定結果例を示すグラフである。

図４に示すように、ヘッドＡとヘッドＢとでは、センス電流の極性に関して逆の特性を有していることがわかる。すなわち、ヘッドＡでは、センス電流が＋のとき−の場合より全般的にノイズレベルが小さく、ヘッドＢでは、センス電流が−のとき＋の場合より全般的にノイズレベルが小さい。なお、ここで、センス電流の＋は、図１における下部電極兼シールド層１１側から上部電極兼シールド層１２側へ電流を流した場合の極性である。

このことから、ノイズレベルがより小さく観測される極性のセンス電流を与えたときには、電流制御層１３ｄ１あるいは１３ｄ２の微細構造との関係では、センス電流が、電流制御層１３ｄ１あるいは１３ｄ２の第２面から第１面に流されている、という関係になっていることがわかる。なお、図４におけるセンス電流の値は、実際に使用され得る範囲を含むように可変している。

次に、適当なセンス電流の値としてこれを＋３．５ｍＡ（または−３．５ｎｍ）に設定し、この設定値を適用して図３（ａ）または図３（ｂ）に示す構成系にヘッドＡまたはヘッドＢを搭載したときについてその評価結果を説明する。評価対象は、メディア３１に記録されたデータを読み出したときの出力信号レベルである。

図５は、その結果のひとつを示すものである。図５において、「機器番号」はヘッドＡ、Ｂが搭載された磁気ディスク装置としての番号である。「極性切り換え回路」の「あり」、「なし」は、それぞれ図３（ｂ）、（ａ）に対応している。また、ヘッド３３およびヘッド３４としてヘッドＡ、Ｂのいずれを搭載したかを、次の欄に示しておりさらにその電流極性も示されている。極性切り換え回路による変更がない限り、この磁気ディスク装置ではセンス電流極性が＋に設定されるようになっている。「２４ｈ加速試験後出力」は、磁気ディスク装置として１３０℃の恒温槽に２４時間保持した後（すなわち加速試験後）の、恒温槽に入れる前の出力信号レベルとの比較である。

この結果からわかるように、ヘッド３３、３４として両者ともヘッドＢを搭載しそのセンス電流極性が＋である磁気ディスク装置（比較例２）のみ、加速試験後の出力レベルが両ヘッド３３、３４とも有意に劣化している。これは、この磁気ディスク装置のみ、ヘッド３３、３４ともセンス電流が電流制御層１３ｄ（１３ｄ２）の第１面から第２面に流されていることと対応している。他の磁気ディスク装置（例１、例２、比較例１）のヘッド３３、３４はすべてセンス電流が電流制御層１３ｄ１または１３ｄ２の第２面から第１面に流されている。

したがって、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドについては、電流制御層の上記定義の第２面から第１面にセンス電流が流れるようにすれば寿命の点で問題なく使用できることがわかる。さらに、どちらが第１面に対応しているかは、ＴＥＭによる観察による以外に、図４に示したような出力信号のノイズレベルの評価によっても可能である。

すなわち、まず、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドにある極性でセンス電流を供給してノイズレベルを測定する。次に、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドに反対極性でセンス電流を供給してノイズレベルを測定する。最後に、第１の極性でのノイズレベルと第２の極性でのノイズレベルとを比較し、両ノイズレベルのうち小さい方のノイズレベルを与える極性のセンス電流の方向を適正センス電流方向と特定する、という手順である。このようなノイズレベルの評価によれば、電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドについて容易に非破壊で（すなわち寿命試験の実行や解析片の調製による微細構造の解析・特定をするまでもなく）適正なセンス電流方向を特定できる利点がある。

図６は、図５に示した結果と異なる他の結果を示す表である。表の見方は図５と同じである。この場合には、ひとつの磁気ディスク装置のヘッド３３、３４としてヘッドＡとヘッドＢとを混載した場合が示される。なお、センス電流の値は、上記と同じく＋３．５ｍＡまたは−３．５ｍＡである。この場合も、図５の結果と矛盾することころはなく、ヘッドＢに＋極性のセンス電流を与えている比較例３のヘッド３４の場合だけ、２４ｈ加速試験後出力のレベルが有意に劣化している。図６から、ヘッドＡとヘッドＢとはセンス電流の極性が適正ならば混載されても磁気ディスク装置として問題ないことが示される。

ヘッドＡとヘッドＢとは、ここでは意図的にプロセス条件を異ならせて形成したものであるが、意図的ではない条件の変移により、製造される電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０の電流制御層１３ｄの微細構造が変化することも考えられる。そのような場合にも、ＴＥＭによる観察やノイズレベルの評価などを行えば、適正なセンス電流の極性を特定することができる。また、原始的な方法ではあるが、ロットで製造された複数の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドからサンプルとして２つ抜き取り、それぞれ異なる極性でセンス電流を与えて加速試験を行い、出力レベル劣化の少ない極性を選んでそのロットについて適正なセンス電流極性を特定するという方法も採り得る。

図７は、図５、図６で説明した加速試験の条件において、より詳しく時系列的に出力信号レベルの推移を測定した例を示す図である。実験系としては図３（ｂ）に示した構成を使用している。この結果は、すでに説明した結果と矛盾がなく、ヘッドＡではセンス電流が＋の極性で、ヘッドＢではセンス電流が−の極性でそれぞれ出力レベルの劣化（変化）は認められない。この変化の程度はすべて１％以内に収まっており、良好な寿命特性であることを示している。逆の極性では、有意にそれぞれ出力信号レベルが劣化する。

本発明の一実施形態に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリのヘッド部分要部を拡大して模式的に示す正面図。 図１中に示した電流制御層１３ｄの微細な構造の例を示す模式図。 本発明の一実施形態に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリの電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０出力を評価するための構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド１０を含むヘッドアセンブリ３３、３４の出力ノイズレベルの測定結果例を示すグラフ。 ヘッドの違い、およびヘッドへのセンス電流の極性の違いによる加速試験後出力信号レベルの推移を示すデータ表。 図５に示す場合と異なる、ヘッドの違い、およびヘッドへのセンス電流の極性の違いによる加速試験後出力信号レベルの推移を示すデータ表。 ヘッドの違い、およびヘッドへのセンス電流の極性の違いによる加速試験中の出力信号レベルの推移を示すグラフ。

符号の説明

１０…電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッド、１１…下部電極兼シールド層、１２…上部電極兼シールド層、１３…磁気抵抗効果膜、１３ａ…下地層、１３ｂ…反強磁性層、１３ｃ…磁化固着層、１３ｄ，１３ｄ１，１３ｄ２…電流制御層、１３ｅ…磁化自由層、１３ｆ…保護層、１４，１５…絶縁膜、１６，１７…バイアス層、２１…インダクティブライトヘッド、２２…絶縁体、２３，２３ａ，２３ｂ…センス電流源、３１…メディア、３２…スピンドルモータ、３３，３４…ヘッドアセンブリ、３５，３６…スライダ、３７，３８…ボイスコイルモータ、４１…再生処理回路、４２…記録処理回路、４３…サーボ回路、４４…コントローラ、４５，４６…極性切り換え回路、１３１…円錐台状導電体、１３２…絶縁体。

Claims (6)

1. 電流方向にほぼ一致する軸を有する複数の円錐台状導電体と前記複数の円錐台状導電体の間を満たす絶縁体とを微細構造として有する電流制御層を少なくとも備え、前記複数の円錐台状導電体の面積の広い方の底面がより多い側の面を前記電流制御層の第１面とし、前記第１面とは反対側の面を前記電流制御層の第２面とする電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドと、
   前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドに、前記電流制御層の前記第２面から前記第１面に電流が流れるようにセンス電流を供給するセンス電流源と
   を具備することを特徴とする電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリ。
2. 前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドが、前記電流制御層の前記円錐台状導電体がＣｕ（銅）であり、前記電流制御層の前記絶縁体がアルミナであることを特徴とする請求項１記載の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリ。
3. 前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの前記電流制御層と垂直の方向に離間して設けられたインダクティブライトヘッドをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドアセンブリ。
4. 電流方向にほぼ一致する軸を有する複数の円錐台状導電体と前記複数の円錐台状導電体の間を満たす絶縁体とを微細構造として有する電流制御層を少なくとも備え、前記複数の円錐台状導電体の面積の広い方の底面がより多い側の面を前記電流制御層の第１面とし、前記第１面とは反対側の面を前記電流制御層の第２面とする電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドと、
   前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドに、前記電流制御層の前記第２面から前記第１面に電流が流れるようにセンス電流を供給するセンス電流源と、
   前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの前記電流制御層と垂直の方向に離間して設けられたインダクティブライトヘッドと、
   前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドによりメディアから読み取られたデータを再生処理する再生処理回路と、
   前記インダクティブライトヘッドにより前記メディアに書き込むべきデータを記録処理する記録処理回路と、
   前記再生処理および記録処理において、前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドまたは前記インダクティブライトヘッドを前記メディアの所定の位置に位置させるサーボ機構と
   を具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
5. 電流方向にほぼ一致する軸を有する複数の円錐台状導電体と前記複数の円錐台状導電体の間を満たす絶縁体とを微細構造として有する電流制御層を少なくとも備え、前記複数の円錐台状導電体の面積の広い方の底面がより多い側の面を前記電流制御層の第１面とし、前記第１面とは反対側の面を前記電流制御層の第２面とする電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドに第１の極性でセンス電流を供給してノイズレベルを測定するステップと、
   前記電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドに前記第１の極性と反対極性の第２の極性でセンス電流を供給してノイズレベルを測定するステップと、
   前記第１の極性でのノイズレベルと前記第２の極性でのノイズレベルとを比較し、両ノイズレベルのうち小さい方のノイズレベルを与える前記第１または第２の極性のセンス電流方向を、適正センス電流方向と特定するステップと
   を具備することを特徴とする電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向の特定方法。
6. 前記第１の極性でノイズレベルを測定すること、および前記第２の極性でノイズレベルを測定することが、実際にセンス電流として使用される電流値を含む範囲にわたり可変してなされることを特徴とする請求項５記載の電流狭窄型垂直通電ＧＭＲヘッドの適正センス電流方向の特定方法。

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