JPH06267027A - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上下シールド磁性体間からＭＲ素子に直接入
るクロストーク成分、並びにバイアス導体や電極の電磁
誘導によるクロストーク成分を低減して、再生信号のＳ
／Ｎの向上及びサーボ信号等の信頼性を向上させる。 【構成】 非磁性基板１１上に、絶縁層１２を介して下
部シールド磁性体２が形成され、この下部シールド磁性
体２上に第１の再生ギャップを形成する絶縁層１３が積
層され、この絶縁層１３上にＭＲ素子１が形成され、更
にこのＭＲ素子１上に第２の再生ギャップを形成する絶
縁層１４が形成され、この絶縁層１４上に上部シールド
磁性体３が積層されて構成されたＭＲ薄膜ヘッドにおい
て、ＭＲ素子１が無い部分の上下シールド磁性体３及び
２間の距離ｇ1 を、ＭＲ素子１が有る部分の距離ｇ2 の
１／２以下にして構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録媒体からの記
録磁界によって、抵抗率が変化する磁気抵抗効果薄膜を
用い、その磁気抵抗効果薄膜の抵抗変化を再生出力電圧
として検出する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ハードディスク装置における小型
大容量化が進行する中で、特にノート型パソコンに代表
されるような可搬型コンピュータへの適用が考慮される
用途では、例えば２．５インチハードディスク装置に対
する要求が高まっている。

【０００３】このような小型ハードディスクではディス
ク径に依存して媒体速度が遅くなるため、再生出力が媒
体速度に依存する従来の誘導型磁気ヘッドでは、再生出
力が低下し、大容量化の妨げとなっている。

【０００４】しかし、磁界によって抵抗率が変化する磁
気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ素子と記す）の抵抗変
化を再生出力電圧として検出する磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドは、その再生出力が媒体速度に依存せず、低媒体速
度でも高再生出力が得られるという特長を有するため、
小型ハードディスクにおいて大容量化を実現する磁気ヘ
ッドとして注目されている。

【０００５】従来では、上記ＭＲヘッドをハードディス
ク装置の磁気ヘッドとして実現させるために、スライダ
材に、薄膜の磁気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ素子と
記す）を、再生時の磁路となる下部シールドコアと上部
シールドコアとでサンドイッチした構造の磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッド（以下、ＭＲ薄膜ヘッドと記す）を形
成するようにしている。

【０００６】具体的に、例えば縦型のＭＲ薄膜ヘッドを
例にとると、図５及び図６に示すように、非磁性の基板
１０１上に絶縁層１０２を介して下部シールド磁性体１
０３となる軟磁性膜及び絶縁層１０４を順次積層し、こ
の絶縁層１０４上に、ＭＲ素子１０５を、その長手方向
が磁気記録媒体との対向面（ヘッド面ａ）と垂直になる
ように配置し、かつその一方の端面がヘッド面ａに露出
するかたちに形成し、更に、このＭＲ膜１０５の両端に
センス電流を供給するための前端電極１０６ａ及び後端
電極１０６ｂを形成する。

【０００７】その後、上記ＭＲ素子１０５及び前端電極
１０６ａ，後端電極１０６ｂを含む全面に絶縁層１０７
を積層した後、下層のＭＲ素子１０５を長手方向に横切
るようにバイアス導体１０８を形成し、その後、全面に
絶縁層１０９及び上部シールド磁性体１１０となる軟磁
性膜を順次積層することにより、従来におけるＭＲ薄膜
ヘッドが構成される。なお、図示の例では、後端電極１
０６ｂとバイアス導体１０９とが直列接続されたかたち
となっている。

【０００８】一方、横型のＭＲ薄膜ヘッドにおいては、
図７及び図８に示すように、ＭＲ素子１０５を、その長
手方向がヘッド面ａと平行となるように配置され、その
長手方向端部の一方をヘッド面ａに露出させたかたちに
形成されている。そして、上記ＭＲ素子１０５上に絶縁
層１０７を介してバイアス導体１０８が形成され、ま
た、ＭＲ素子１０５の長手方向両端にそれぞれ第１の電
極１１１ａ及び１１１ｂが形成されて、ＭＲ素子１０５
の長手方向に沿って（即ち、ヘッド面ａに沿って）セン
ス電流が流れるように構成されている。

【０００９】上記縦型及び横型ＭＲ薄膜ヘッドはいずれ
も、ＭＲ膜１０５を上部シールド磁性体１１０及び下部
シールド磁性体１０３で挟む構造としているため、シー
ルド磁性体１１０及び１０３のないものと比して、再生
出力の記録密度依存性を向上させることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の例え
ば縦型ＭＲ薄膜ヘッドにおいては、図９に示すように、
ＭＲ素子１０５を磁気的にシールドする上部及び下部シ
ールド磁性体１１０及び１０３は、ほぼ平行に対向して
形成され、ＭＲ素子１０５が位置する箇所での上部及び
下部シールド磁性体１１０及び１０３間の距離と、ＭＲ
素子１０５が位置しない箇所での上部及び下部シールド
磁性体１１０及び１０３間の距離とがほとんど同じにな
っている。

【００１１】この場合、上部及び下部シールド磁性体１
１０及び１０３間の距離を再生ギャップとして入力され
たある程度低い周波数成分を有する磁束がＭＲ素子１０
５そのものを通過して、目的の信号成分以外のクロスト
ーク成分として出力されたり、ＭＲ素子１０５の感知部
の両端に接続された前端電極１０６ａ及び後端電極１０
６ｂにおいて電磁誘導で発生したクロストーク成分が、
本来のＭＲ素子１０５から出力される信号成分に重畳し
て出力されるという問題があった。

【００１２】これらクロストーク成分は、本来の信号成
分のＳ／Ｎを劣化させるという問題があり、特に、ハー
ドディスク装置の場合、再生ヘッド（ＭＲ薄膜ヘッド）
でサーボ信号やトラッキング信号を記録媒体面から取り
出した際、そのサーボ信号等の質を上記クロストーク成
分が重畳することにより劣化させることになる。

【００１３】図１０に従来のＭＲ薄膜ヘッドのオフトラ
ック特性を示す。このオフトラック特性から、上部及び
下部シールド磁性体１１０及び１０３の幅方向におい
て、ＭＲ素子１０５が位置する箇所（区間Ｂ−Ｃで示
す）の出力レベルを０ｄＢとしたとき、ＭＲ素子１０５
が位置しない箇所（区間Ａ−Ｂ及び区間Ｃ−Ｄで示す）
に、出力レベルが−２０数ｄＢのクロストーク成分が入
っていることがわかる。

【００１４】これは、横型ＭＲ薄膜ヘッドでも同じで、
第１の電極１１１ａ、ＭＲ素子１０５及び第２の電極１
１１ｂで形成されるループで発生する電磁誘導で上部及
び下部シールド磁性体１１０及び１０３からのクロスト
ーク成分がＭＲ素子１０５に入り、図１０と同じ出力レ
ベルのクロストーク成分が出力されることになる。

【００１５】このように、従来のＭＲ薄膜ヘッドにおい
ては、上下シールド磁性体１１０及び１０３間からＭＲ
素子１０５に直接入るクロストーク成分、並びにバイア
ス導体１０８や電極（縦型においては前端電極１０６ａ
及び後端電極１０６ｂ、横型においては第１及び第２の
電極１１１ａ及び１１１ｂ）の電磁誘導によるクロスト
ーク成分が本来の信号成分に重畳されて出力されること
になり、再生信号のＳ／Ｎが劣化すると共に、サーボ信
号等の信頼性も低下するという問題があった。

【００１６】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、本来の信号成分に重畳
される上下シールド磁性体間からＭＲ素子に直接入るク
ロストーク成分、並びにバイアス導体や電極の電磁誘導
によるクロストーク成分を低減することができ、再生信
号のＳ／Ｎの向上及びサーボ信号等の信頼性を向上させ
ることができる磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気抵抗効果
を有する磁気抵抗効果素子１を記録媒体摺動面ａに露出
させ、この磁気抵抗効果素子１を膜厚方向に挟む非磁性
層１３及び１４を介してそれぞれ軟磁性体層からなる上
部及び下部シールド磁性体３及び２で磁気的にシールド
された構成の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、
記録媒体摺動面に露出した部分における磁気抵抗効果素
子１の形成置での上部シールド磁性体３と下部シールド
磁性体２間の距離ｇ2 に比べて、磁気抵抗効果素子１の
非形成位置での上部シールド磁性体３と下部シールド磁
性体２間の距離ｇ1 を１／２以下にして構成する。

【００１８】

【作用】本発明に係る磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドに
おいては、上下シールド磁性体３及び２のヘッド面ａに
露出した部分において、磁気抵抗効果素子（以下、単に
ＭＲ素子と記す）１の無いところの上下シールド磁性体
３及び２間の距離ｇ1 がＭＲ素子１の有るところの距離
ｇ2 よりも小さくなる、あるいはＭＲ素子１が無いとこ
ろの上下シールド磁性体３及び２が磁気的に短絡するこ
とになる。

【００１９】このＭＲ素子１が無いところの上下シール
ド磁性体３及び２間の距離ｇ1 が小さくなることによっ
て、その部分の磁気抵抗が小さくなり、低い周波数成分
の磁束の入力が低下する。また、ＭＲ素子１の有るとこ
ろ（磁気抵抗が大きい）と比較して、ヘッド面ａから入
った本来の信号成分以外のクロストーク成分の磁束をよ
り多く流す（落とす）。

【００２０】その結果、バイアス導体及びセンス電流を
流すための電極で発生する電磁誘導によるクロストーク
成分や上下シールド磁性体３及び２からＭＲ素子１に直
接入るクロストーク成分が大幅に低減されることにな
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明に係る磁気抵抗効果型薄膜磁気
ヘッドの実施例（以下、単に実施例に係るＭＲ薄膜ヘッ
ドと記す）を図１〜図４を参照しながら説明する。

【００２２】この実施例に係るＭＲ薄膜ヘッドは、図１
に示すように、磁気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ素子
と記す）１が、再生時の磁路となる下部シールド磁性体
２と上部シールド磁性体３とでサンドイッチされた構造
となっている。

【００２３】具体的には、非磁性基板１１上に、絶縁層
１２を介してＮｉ−Ｆｅ等の磁性膜による下部シールド
磁性体２が形成され、この下部シールド磁性体２上に第
１の再生ギャップを形成するアルミナ等の絶縁層１３が
積層されている。そして、この絶縁層１３上に例えばＦ
ｅ−Ｎｉ膜によるＭＲ素子１が形成され、更にこのＭＲ
素子１上に第２の再生ギャップを形成する絶縁層１４が
形成され、この絶縁層１４上にＦｅ−Ｎｉ等の磁性膜に
よる上部シールド磁性体３が積層されて本実施例に係る
ＭＲ薄膜ヘッドが構成されている。

【００２４】そして、縦型のＭＲ薄膜ヘッドにおいて
は、図３に示すように、ＭＲ素子１を、その長手方向が
磁気記録媒体との対向面、即ち記録媒体摺動面ａと垂直
となるように配置し、その一方の端面を記録媒体摺動面
ａに露出させたかたちとなっている。このＭＲ素子１の
記録媒体摺動面側端（以下、前端と記す）部分と、その
前端部分から所定距離隔てた箇所に、それぞれ軟磁性膜
による電極（前端電極２１ａ及び後端電極２１ｂ）が形
成されている。

【００２５】この前端電極２１ａ及び後端電極２１ｂ
は、ＭＲ素子１の長手方向に沿って（即ち、記録媒体摺
動面ａと直交する方向に）センス電流を流す目的で形成
される。本実施例においては、前端電極２１ａを独立分
離した形に形成しているため、絶縁層１４を形成した
後、平坦化処理して前端電極２１ａの上面を露出させ、
その後に上部シールド磁性体３を形成するようにして、
前端電極２１ａと上部シールド磁性体３とを電気的に接
続するようにしている。従って、この場合、前端電極２
１ａにて第２の再生ギャップが形成される。

【００２６】そして、この縦型のＭＲ薄膜ヘッドにおい
ては、ＭＲ素子１中、前端電極２１ａの後端と後端電極
２１ｂの前端の間の領域が磁気抵抗効果を示すことにな
り、この領域がＭＲ素子１の感知部１ａを構成すること
になる。また、ＭＲ膜１の感知部１ａ上には、このＭＲ
膜１にバイアス磁界を印加するためのバイアス導体２２
がＭＲ膜１の上方を横切るように形成されている。

【００２７】一方、横型のＭＲ薄膜ヘッドにおいては、
図４に示すように、ＭＲ素子１を、その長手方向が記録
媒体摺動面ａと平行となるように配置され、その長手方
向端部の一方を記録媒体摺動面ａに露出させたかたちに
形成されている。そして、上記ＭＲ素子１上に絶縁層１
４を介してバイアス導体（図示せず）が形成され、ま
た、ＭＲ素子１の長手方向両端にそれぞれ電極２３ａ及
び２３ｂが形成されて、ＭＲ素子１の長手方向に沿って
（即ち、記録媒体摺動面ａに沿って）センス電流が流れ
るように構成されている。

【００２８】そして、本実施例に係るＭＲ薄膜ヘッドに
おいては、図１、図３及び図４に示すように、ＭＲ素子
１、バイアス導体２２及び電極（縦型においては前端電
極２１ａ及び後端電極２１ｂ、横型においては第１及び
第２の電極２３ａ及び２３ｂ）を除いて、記録媒体摺動
面ａからその奥行き近傍にかけて意図的に上下シールド
磁性体３及び２間の距離を小さくする凹部領域２４が形
成されて構成されている。

【００２９】この凹部領域２４の形成方法としては、縦
型のＭＲ薄膜ヘッドを例にとると、例えばＭＲ素子１を
形成する前に、予め下層の下部シールド磁性体２上の絶
縁層１３（例えばＡｌ₂Ｏ₃）をリフトオフ法やエッチン
グ法にて一部除去することにより、上記凹部領域２４を
形成することができる。その結果、ＭＲ素子１が無い部
分の上下シールド磁性体３及び２間の距離ｇ1 （図１参
照）が、上記絶縁層１３の厚み分だけ減り、具体的に
は、ＭＲ素子１が有る部分の距離ｇ2 に比べて１／２程
度になる。

【００３０】その他、上下シールド磁性体３及び２間の
距離ｇ1 を小さくする方法としては、例えばＭＲ素子１
上に形成する絶縁層１４、例えばＳｉＯ₂ やＳｉ₃Ｎ₄の
一部（図３における縦型のＭＲ薄膜ヘッドにおいて、前
端電極２１ａの長手方向の長さを大きくした場合は、前
端電極２１ａの一部も含める）をエッチング法にて除去
して、上記凹部領域２４を形成するようにしてもよい。

【００３１】ここで、ＭＲ素子１が無い部分の上下シー
ルド磁性体３及び２間の距離ｇ1 が、ＭＲ素子１が有る
部分の距離ｇ2 に比べて１／２程度である場合のオフト
ラック特性は、図２に示すように、上部及び下部シール
ド磁性体３及び２の幅方向において、ＭＲ素子１が位置
する箇所（区間Ｂ−Ｃで示す）の出力レベルを０ｄＢと
したとき、ＭＲ素子１が位置しない箇所（区間Ａ−Ｂ及
び区間Ｃ−Ｄで示す）におけるクロストーク成分ｉの出
力レベルは、従来の場合（二点鎖線で示す）ｊと比べて
３ｄＢ以上低下していることがわかる。

【００３２】また、上記２つの方法を組み合わせること
により、より深い凹部領域２４が形成され、その部分に
おける上部及び下部シールド磁性体３及び２は、ほとん
ど磁気的に結合した状態になる。実際には、上部シール
ド磁性体３の密着強度確保のために、上下シールド磁性
体３及び２間に、Ｔｉ（チタン）やＣｒ（クロム）など
の非磁性金属層を厚さ約０．０３μｍ程度介在させる
が、この程度の小さい間隔になると、磁気的にほとんど
短絡した状態となる。

【００３３】この場合のオフトラック特性は、図２に示
すように、上部及び下部シールド磁性体３及び２の幅方
向において、ＭＲ素子１が位置する箇所（区間Ｂ−Ｃで
示す）の出力レベルを０ｄＢとしたとき、ＭＲ素子１が
位置しない箇所（区間Ａ−Ｂ及び区間Ｃ−Ｄで示す）に
おけるクロストーク成分ｋ（破線で示す）の出力レベル
が、−３０数ｄＢとなり、従来の場合と比べて大幅に低
下することになる。

【００３４】このように、上記実施例に係るＭＲ薄膜ヘ
ッドにおいては、上下シールド磁性体３及び２の記録媒
体摺動面ａに露出した部分において、ＭＲ素子１が無い
ところの上下シールド磁性体３及び２間の距離ｇ1 が、
ＭＲ素子１の有るところの距離ｇ2 よりも小さくなる、
あるいはＭＲ素子１が無いところの上下シールド磁性体
３及び２が磁気的に短絡することになることとなるた
め、ＭＲ素子１が無いところの上下シールド磁性体３及
び２間の磁気抵抗が小さくなり、低い周波数成分の磁束
の入力が低下することになる。また、ＭＲ素子１の有る
ところ（磁気抵抗が大きい）と比較して、記録媒体摺動
面ａから入った本来の信号成分以外のクロストーク成分
の磁束をより多く流す（落とす）。

【００３５】その結果、バイアス導体２２及びセンス電
流を流すための電極（縦型においては前端電極２１ａ及
び後端電極２１ｂ、横型においては第１及び第２の電極
２３ａ及び２３ｂ）で発生する電磁誘導によるクロスト
ーク成分や上下シールド磁性体３及び２からＭＲ素子１
に直接入るクロストーク成分が大幅に低減されることに
なる。

【００３６】このように、本実施例に係るＭＲ薄膜ヘッ
ドにおいては、本来の信号成分に重畳される上下シール
ド磁性体３及び２間からＭＲ素子１に直接入るクロスト
ーク成分、並びに上記導体の電磁誘導によるクロストー
ク成分を低減することができることから、再生信号のＳ
／Ｎの向上及びサーボ信号等の信頼性を向上させること
ができ、エラーレートの少ない再生信号及び誤差の少な
いサーボ信号を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る磁気抵抗効
果型薄膜磁気ヘッドによれば、磁気抵抗効果を有する磁
気抵抗効果素子を記録媒体摺動面に露出させ、この磁気
抵抗効果素子を膜厚方向に挟む非磁性層を介してそれぞ
れ軟磁性体層からなる上部及び下部シールド磁性体で磁
気的にシールドされた構成の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
ッドにおいて、上記記録媒体摺動面に露出した部分にお
ける上記磁気抵抗効果素子の形成位置での上部シールド
磁性体と下部シールド磁性体間の距離に比べて、磁気抵
抗効果素子の非形成位置での上部シールド磁性体と下部
シールド磁性体間の距離を１／２以下にしたので、本来
の信号成分に重畳される上下シールド磁性体間からＭＲ
素子に直接入るクロストーク成分、並びにバイアス導体
や電極の電磁誘導によるクロストーク成分を低減するこ
とができ、再生信号のＳ／Ｎの向上及びサーボ信号等の
信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの
実施例（以下、単に実施例に係るＭＲ薄膜ヘッドと記
す）を記録媒体摺動面から見て示す要部の斜視図であ
る。

【図２】本実施例に係るＭＲ薄膜ヘッドの上部及び下部
シールド磁性体の幅方向におけるオフトラック特性を示
す特性図である。

【図３】本実施例に係る縦型ＭＲ薄膜ヘッドの構成を上
部シールド磁性体を取り除いて示す平面図である。

【図４】本実施例に係る横型ＭＲ薄膜ヘッドの構成を上
部シールド磁性体を取り除いて示す平面図である。

【図５】従来例に係る縦型ＭＲ薄膜ヘッドの構成を示す
断面図である。

【図６】従来例に係る縦型ＭＲ薄膜ヘッドの構成を上部
シールド磁性体を取り除いて示す平面図である。

【図７】従来例に係る横型ＭＲ薄膜ヘッドの構成を示す
断面図である。

【図８】従来例に係る横型ＭＲ薄膜ヘッドの構成を上部
シールド磁性体を取り除いて示す平面図である。

【図９】従来例に係るＭＲ薄膜ヘッドを記録媒体摺動面
から見て示す要部の斜視図である。

【図１０】従来例に係るＭＲ薄膜ヘッドの上部及び下部
シールド磁性体の幅方向におけるオフトラック特性を示
す特性図である。

【符号の説明】

１ ＭＲ素子 ２ 下部シールド磁性体 ３ 上部シールド磁性体 １１ 基板 １２，１３，１４ 絶縁層 ２１ａ及び２１ｂ 前端及び後端電極 ２２ バイアス導体 ２３ａ及び２３ｂ 第１及び第２の電極 ２４ 凹部領域 ｇ1 ＭＲ素子が無い部分の上下シールド磁性体間の距
離 ｇ2 ＭＲ素子が有る部分の上下シールド磁性体間の距
離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 拓二 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果素子
   を記録媒体摺動面に露出させ、この磁気抵抗効果素子を
   膜厚方向に挟む非磁性層を介してそれぞれ軟磁性体層か
   らなる上部及び下部シールド磁性体で磁気的にシールド
   された構成の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、 上記記録媒体摺動面に露出した部分における上記磁気抵
   抗効果素子の形成位置での上部シールド磁性体と下部シ
   ールド磁性体間の距離に比べて、上記磁気抵抗効果素子
   の非形成位置での上部シールド磁性体と下部シールド磁
   性体間の距離が１／２以下であることを特徴とする磁気
   抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。