JPH0684145A - 磁気抵抗読取りトランスデューサ - Google Patents
磁気抵抗読取りトランスデューサInfo
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- JPH0684145A JPH0684145A JP5001673A JP167393A JPH0684145A JP H0684145 A JPH0684145 A JP H0684145A JP 5001673 A JP5001673 A JP 5001673A JP 167393 A JP167393 A JP 167393A JP H0684145 A JPH0684145 A JP H0684145A
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- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure 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
- G11B5/3903—Structure 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気抵抗（ＭＲ）読取りトランスデューサの
安定性およびそのバイアス・プロファイルを改善するこ
と。 【構成】 中央能動領域（３４）で分離された端部受動
領域（３８）を持つＭＲ読取りトランスデューサは、低
い一軸磁気異方性を持つ材料でできたＭＲ層（３１）を
備えている。軟磁性バイアス層（３３）は、ＭＲ層の中
央領域だけと隣接しているが隔置されており（３２）、
高い一軸磁気異方性を持つ材料でできている。縦方向バ
イアスは、各端部領域中だけで直接発生され、縦方向バ
イアスを発生させる手段は、高い一軸磁気異方性を持つ
材料でできた層（３５）を備えている。適切な磁気ひず
みまたは固有一軸異方性を持つ材料を選択すると、一軸
異方性が制御できる。
安定性およびそのバイアス・プロファイルを改善するこ
と。 【構成】 中央能動領域（３４）で分離された端部受動
領域（３８）を持つＭＲ読取りトランスデューサは、低
い一軸磁気異方性を持つ材料でできたＭＲ層（３１）を
備えている。軟磁性バイアス層（３３）は、ＭＲ層の中
央領域だけと隣接しているが隔置されており（３２）、
高い一軸磁気異方性を持つ材料でできている。縦方向バ
イアスは、各端部領域中だけで直接発生され、縦方向バ
イアスを発生させる手段は、高い一軸磁気異方性を持つ
材料でできた層（３５）を備えている。適切な磁気ひず
みまたは固有一軸異方性を持つ材料を選択すると、一軸
異方性が制御できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全般的に磁気媒体から
情報信号を読み取るための磁気トランスデューサに関
し、より詳細には改良された磁気抵抗読取りトランスデ
ューサに関する。
情報信号を読み取るための磁気トランスデューサに関
し、より詳細には改良された磁気抵抗読取りトランスデ
ューサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術では、磁気抵抗（ＭＲ）セン
サまたは磁気抵抗ヘッドと呼ばれる磁気トランスデュー
サが開示されており、このトランスデューサは、大きな
線密度で磁気面からデータを読取り可能であることが示
されている。ＭＲセンサは、磁気抵抗材料でできた読取
り素子の抵抗変化により、この素子が感知する磁束の量
および方向の関数として磁界信号を検出する。
サまたは磁気抵抗ヘッドと呼ばれる磁気トランスデュー
サが開示されており、このトランスデューサは、大きな
線密度で磁気面からデータを読取り可能であることが示
されている。ＭＲセンサは、磁気抵抗材料でできた読取
り素子の抵抗変化により、この素子が感知する磁束の量
および方向の関数として磁界信号を検出する。
【０００３】従来の技術はまた、ＭＲ素子を最適な状態
で動作させるには、２つのバイアス磁界をかける必要が
あることを開示している。材料にバイアスをかけて、そ
の磁束界に対する応答を線形にするため、一般に、横方
向バイアス磁界をかけている。このバイアス磁界は、磁
気媒体の面に対して垂直であり、平面形ＭＲ素子の表面
に対して平行である。
で動作させるには、２つのバイアス磁界をかける必要が
あることを開示している。材料にバイアスをかけて、そ
の磁束界に対する応答を線形にするため、一般に、横方
向バイアス磁界をかけている。このバイアス磁界は、磁
気媒体の面に対して垂直であり、平面形ＭＲ素子の表面
に対して平行である。
【０００４】通常ＭＲ素子に使用するもう１つのバイア
ス磁界は、従来の技術では縦方向バイアス磁界と呼ばれ
ており、磁気媒体の表面と平行、かつＭＲ素子の縦方向
と平行に延びるものである。縦方向バイアス磁界の機能
は、ＭＲ素子における複数の磁区の活動によって発生す
るバルクハウゼン雑音を抑制することである。
ス磁界は、従来の技術では縦方向バイアス磁界と呼ばれ
ており、磁気媒体の表面と平行、かつＭＲ素子の縦方向
と平行に延びるものである。縦方向バイアス磁界の機能
は、ＭＲ素子における複数の磁区の活動によって発生す
るバルクハウゼン雑音を抑制することである。
【０００５】磁気ひずみは、薄膜誘導ヘッドの読戻し信
号を安定化するのに使用されている。米国特許第４２４
２７１０号は、磁極端およびヨーク材料の組成を調整し
て適切な磁気ひずみ係数を得る方法と、薄膜誘導ヘッド
の磁極片には負の磁気ひずみが最適であることを開示し
ている。
号を安定化するのに使用されている。米国特許第４２４
２７１０号は、磁極端およびヨーク材料の組成を調整し
て適切な磁気ひずみ係数を得る方法と、薄膜誘導ヘッド
の磁極片には負の磁気ひずみが最適であることを開示し
ている。
【０００６】米国特許第４６２６９４７号は、薄膜磁気
ヘッドの特性が、磁気ひずみの正負ではなくその大きさ
によって決まり、したがって磁気ひずみ係数を６×１０
-7以下に制限する必要があることを開示している。米国
特許第４７５００７２号は、磁気コアの中心部を正の磁
気ひずみを持つ材料で形成し、磁気コアの側部の一部に
負の磁気ひずみを持たせることにより、縁（ｅｄｇｅ）
磁区の形成を防止した、薄膜磁気ヘッドを開示してい
る。
ヘッドの特性が、磁気ひずみの正負ではなくその大きさ
によって決まり、したがって磁気ひずみ係数を６×１０
-7以下に制限する必要があることを開示している。米国
特許第４７５００７２号は、磁気コアの中心部を正の磁
気ひずみを持つ材料で形成し、磁気コアの側部の一部に
負の磁気ひずみを持たせることにより、縁（ｅｄｇｅ）
磁区の形成を防止した、薄膜磁気ヘッドを開示してい
る。
【０００７】米国特許第４６６３６０７号では、ＭＲ素
子の磁気ひずみ要件について論じており、ＭＲ素子の組
成の変動によって磁気特性が変化しないように、ＭＲ素
子の磁気ひずみをゼロにする必要があると述べている。
製造公差のため単一の層で磁気ひずみをゼロにすること
は困難なので、特定の大きさの正の磁気ひずみと同一の
大きさの負の磁気ひずみが交互に現れる複数の層を持つ
構造が利用されている。こうすると、複数の層における
製造公差が解消される傾向があるため、きわめてゼロに
近い磁気ひずみを持つ合成膜が得られる。
子の磁気ひずみ要件について論じており、ＭＲ素子の組
成の変動によって磁気特性が変化しないように、ＭＲ素
子の磁気ひずみをゼロにする必要があると述べている。
製造公差のため単一の層で磁気ひずみをゼロにすること
は困難なので、特定の大きさの正の磁気ひずみと同一の
大きさの負の磁気ひずみが交互に現れる複数の層を持つ
構造が利用されている。こうすると、複数の層における
製造公差が解消される傾向があるため、きわめてゼロに
近い磁気ひずみを持つ合成膜が得られる。
【０００８】従来の技術で共通して行われているのは、
磁気ひずみがゼロに近い、軟磁性バイアス層を作ること
である。しかし、従来の技術では、高い磁気ひずみを持
つ材料を使用する場合のＭＲセンサのバイアス・プロフ
ァイルに対する効果については論じられていない。
磁気ひずみがゼロに近い、軟磁性バイアス層を作ること
である。しかし、従来の技術では、高い磁気ひずみを持
つ材料を使用する場合のＭＲセンサのバイアス・プロフ
ァイルに対する効果については論じられていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
ＭＲ層およびバイアス層のさまざまな部分の一軸磁気異
方性Ｈｋ（磁気結晶の異方性磁界）を個別に調整して、
好ましい磁気バイアス構成を強化することにより、トラ
ンスデューサの安定性およびそのバイアス・プロファイ
ルを改善した、磁気抵抗（ＭＲ）読取りトランスデュー
サを提供することである。
ＭＲ層およびバイアス層のさまざまな部分の一軸磁気異
方性Ｈｋ（磁気結晶の異方性磁界）を個別に調整して、
好ましい磁気バイアス構成を強化することにより、トラ
ンスデューサの安定性およびそのバイアス・プロファイ
ルを改善した、磁気抵抗（ＭＲ）読取りトランスデュー
サを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、端部の
受動領域が中央の能動領域で分離されたＭＲ読取りトラ
ンスデューサは、高い透磁率に相当する低い磁気異方性
を持つ材料からできたＭＲ層を備えている。軟磁性バイ
アス層は、中央領域でだけＭＲ層と隣接するがそれと隔
置されており、横信号方向に沿って高い磁気異方性を持
つ材料でできている。縦方向バイアスは、各端部領域で
だけ直接発生され、縦方向バイアスを発生させる手段
は、縦方向に沿って高い磁気異方性を持つ材料からでき
た層を含んでいる。
受動領域が中央の能動領域で分離されたＭＲ読取りトラ
ンスデューサは、高い透磁率に相当する低い磁気異方性
を持つ材料からできたＭＲ層を備えている。軟磁性バイ
アス層は、中央領域でだけＭＲ層と隣接するがそれと隔
置されており、横信号方向に沿って高い磁気異方性を持
つ材料でできている。縦方向バイアスは、各端部領域で
だけ直接発生され、縦方向バイアスを発生させる手段
は、縦方向に沿って高い磁気異方性を持つ材料からでき
た層を含んでいる。
【００１１】ＭＲ読取りトランスデューサのさまざまな
部分において一軸磁気異方性の方向および大きさを個別
に選択することにより、トランスデューサの磁気バイア
ス構成が強化され、トランスデューサの安定性およびバ
イアス・プロファイルが改善される。
部分において一軸磁気異方性の方向および大きさを個別
に選択することにより、トランスデューサの磁気バイア
ス構成が強化され、トランスデューサの安定性およびバ
イアス・プロファイルが改善される。
【００１２】本発明の１つの実施例によれば、端部受動
領域が中央能動領域によって分離されたＭＲ読取りトラ
ンスデューサは、小さな磁気ひずみ係数を持つ材料から
できたＭＲ層を備えている。軟磁性バイアス層は、中央
領域だけでＭＲ層と隣接するがそれと隔置されており、
引張り応力を想定して、大きな正の磁気ひずみ係数を持
つ材料からできている。縦方向バイアスは、各端部領域
だけに直接発生し、縦方向バイアスを発生させる手段
は、大きな負の磁気ひずみ係数を持つ材料からできた層
を備えている。
領域が中央能動領域によって分離されたＭＲ読取りトラ
ンスデューサは、小さな磁気ひずみ係数を持つ材料から
できたＭＲ層を備えている。軟磁性バイアス層は、中央
領域だけでＭＲ層と隣接するがそれと隔置されており、
引張り応力を想定して、大きな正の磁気ひずみ係数を持
つ材料からできている。縦方向バイアスは、各端部領域
だけに直接発生し、縦方向バイアスを発生させる手段
は、大きな負の磁気ひずみ係数を持つ材料からできた層
を備えている。
【００１３】本発明の別の実施例では、軟磁性バイアス
層は、ＭＲセンサの検出縁とほぼ垂直な方向で高い磁気
異方性を有する材料からできている。
層は、ＭＲセンサの検出縁とほぼ垂直な方向で高い磁気
異方性を有する材料からできている。
【００１４】
【実施例】本発明の１つの実施例によれば、磁気抵抗
（ＭＲ）センサのさまざまな部分に正負および大きさが
異なる磁気ひずみ材料を使用して、好ましい磁気バイア
ス構成を強化することにより、センサの安定性およびバ
イアス・プロファイルを改善することができる。空気軸
受表面に垂直な引張り応力を受ける、ＭＲセンサの特定
の実施例では、ＭＲ層に低い磁気ひずみを持つ材料を使
用し、能動領域における軟膜バイアス層には高い正の磁
気ひずみを持つ材料を使用することにより、ＭＲバイア
ス・プロファイルを改善すると共に、軟膜の横方向安定
性を強化している。また、ＭＲ受動領域に高い負の磁気
ひずみを持つ材料を使用して、縦方向バイアス安定性を
強化している。
（ＭＲ）センサのさまざまな部分に正負および大きさが
異なる磁気ひずみ材料を使用して、好ましい磁気バイア
ス構成を強化することにより、センサの安定性およびバ
イアス・プロファイルを改善することができる。空気軸
受表面に垂直な引張り応力を受ける、ＭＲセンサの特定
の実施例では、ＭＲ層に低い磁気ひずみを持つ材料を使
用し、能動領域における軟膜バイアス層には高い正の磁
気ひずみを持つ材料を使用することにより、ＭＲバイア
ス・プロファイルを改善すると共に、軟膜の横方向安定
性を強化している。また、ＭＲ受動領域に高い負の磁気
ひずみを持つ材料を使用して、縦方向バイアス安定性を
強化している。
【００１５】また、上述のＭＲセンサのバイアス・プロ
ファイルを改善するため、ＭＲセンサの検出縁にほぼ垂
直な方向に高い固有磁気異方性を持つ材料で軟膜磁気層
を作ることも可能である。
ファイルを改善するため、ＭＲセンサの検出縁にほぼ垂
直な方向に高い固有磁気異方性を持つ材料で軟膜磁気層
を作ることも可能である。
【００１６】本発明について詳細に説明する前に、図１
に関して従来の技術のＭＲセンサについて簡単に説明し
ておくことにする。磁気読取りヘッド１０はＭＲ層１１
を使用しており、ＭＲ層１１は、データが実際に検出さ
れる中央能動領域１２と、端部領域１４という２つの領
域に分けることができる。この設計では、２つの領域に
異なる方法でバイアスをかける必要があることが認識さ
れている。すなわち、端部領域１４だけに直接、縦方向
バイアスをかけ、中央能動領域１２だけに横方向バイア
スをかけている。横方向バイアスは、中央能動領域中
で、ＭＲ層１１と軟磁性バイアス層１５との間の磁気交
換バイアスを防ぐのに十分な距離だけＭＲ層１１から離
した、軟磁性バイアス層１５で発生させる。矢印１６で
示す、軟磁性バイアス層における磁化は、検出縁１７で
形成される空気ベアリング表面（ＡＢＳ）に対してほぼ
垂直であり、この磁化により、矢印１８で示す、ＭＲ層
の中央領域に対して特定の角度をなす磁化が発生する。
縦方向のバイアスによって、ＭＲ層の端部領域１４に矢
印１９で示す磁化が発生するが、この磁化は、端部領域
を単一磁区状態に維持するのに十分である。
に関して従来の技術のＭＲセンサについて簡単に説明し
ておくことにする。磁気読取りヘッド１０はＭＲ層１１
を使用しており、ＭＲ層１１は、データが実際に検出さ
れる中央能動領域１２と、端部領域１４という２つの領
域に分けることができる。この設計では、２つの領域に
異なる方法でバイアスをかける必要があることが認識さ
れている。すなわち、端部領域１４だけに直接、縦方向
バイアスをかけ、中央能動領域１２だけに横方向バイア
スをかけている。横方向バイアスは、中央能動領域中
で、ＭＲ層１１と軟磁性バイアス層１５との間の磁気交
換バイアスを防ぐのに十分な距離だけＭＲ層１１から離
した、軟磁性バイアス層１５で発生させる。矢印１６で
示す、軟磁性バイアス層における磁化は、検出縁１７で
形成される空気ベアリング表面（ＡＢＳ）に対してほぼ
垂直であり、この磁化により、矢印１８で示す、ＭＲ層
の中央領域に対して特定の角度をなす磁化が発生する。
縦方向のバイアスによって、ＭＲ層の端部領域１４に矢
印１９で示す磁化が発生するが、この磁化は、端部領域
を単一磁区状態に維持するのに十分である。
【００１７】このセンサの動作は、端部領域１４が単一
磁区状態であれば、縦方向のバイアスをかけられない中
央領域がセンサの高さと比べて長すぎないかぎり、中央
能動領域１２は強制的に単一磁区状態になるという前提
に基づいている。このセンサ設計では、能動センサ・セ
グメントおよび受動センサ・セグメントの全体にわたっ
て連続した交換バイアスを有する、従来の技術による設
計よりも、動作特性の安定性、センサ感度、およびバル
クハウゼン雑音の抑制がはるかに優れていることが実証
されている。
磁区状態であれば、縦方向のバイアスをかけられない中
央領域がセンサの高さと比べて長すぎないかぎり、中央
能動領域１２は強制的に単一磁区状態になるという前提
に基づいている。このセンサ設計では、能動センサ・セ
グメントおよび受動センサ・セグメントの全体にわたっ
て連続した交換バイアスを有する、従来の技術による設
計よりも、動作特性の安定性、センサ感度、およびバル
クハウゼン雑音の抑制がはるかに優れていることが実証
されている。
【００１８】本発明の１つの実施例では、ＭＲセンサの
さまざまな部分に、正負および大きさの異なる磁気ひず
み材料を使用して、応力によって誘導される異方性によ
って所望の状態が強化されるようになっている。通常、
基板、基板アンダーコート層、磁気層、およびオーバー
コート層を備えた多層構造上に空気軸受が形成される結
果、引張り応力が発生する。空気ベアリング表面（ＡＢ
Ｓ）に対して垂直な引張り応力を受ける、ＭＲセンサの
特定の実施例では、能動領域における軟膜バイアス層
に、高い正の磁気ひずみを持つ材料を使用して、ＭＲバ
イアス・プロファイルを向上すると共に、軟膜の横方向
安定性を強化している。また、ＭＲ受動領域に高い負の
磁気ひずみを持つ材料を使用して、縦方向バイアス安定
性を強化している。
さまざまな部分に、正負および大きさの異なる磁気ひず
み材料を使用して、応力によって誘導される異方性によ
って所望の状態が強化されるようになっている。通常、
基板、基板アンダーコート層、磁気層、およびオーバー
コート層を備えた多層構造上に空気軸受が形成される結
果、引張り応力が発生する。空気ベアリング表面（ＡＢ
Ｓ）に対して垂直な引張り応力を受ける、ＭＲセンサの
特定の実施例では、能動領域における軟膜バイアス層
に、高い正の磁気ひずみを持つ材料を使用して、ＭＲバ
イアス・プロファイルを向上すると共に、軟膜の横方向
安定性を強化している。また、ＭＲ受動領域に高い負の
磁気ひずみを持つ材料を使用して、縦方向バイアス安定
性を強化している。
【００１９】また、軟膜バイアス層には、ＡＢＳにほぼ
垂直な方向で高い固有磁気異方性を持つ材料を使用でき
る。
垂直な方向で高い固有磁気異方性を持つ材料を使用でき
る。
【００２０】本発明によるＭＲセンサの概念図を図２に
示す。ＭＲセンサ２０は、ＭＲ層２２および軟磁性バイ
アス層２４を備えており、これらの各層が中央領域２５
の上だけに延びている。縦方向バイアス層２６は、端部
領域２８の上だけに延びている。この設計では、軟磁性
バイアス層２４は、たとえば５×１０-6以上の磁気ひず
み係数などの高い正の磁気ひずみを有する材料からでき
ており、ＭＲ層２２は、１×１０-6以下の磁気ひずみ係
数などの低い磁気ひずみを持つ材料からできている。縦
方向バイアス層２６は、高い負の磁気ひずみを持つ材料
からできている。
示す。ＭＲセンサ２０は、ＭＲ層２２および軟磁性バイ
アス層２４を備えており、これらの各層が中央領域２５
の上だけに延びている。縦方向バイアス層２６は、端部
領域２８の上だけに延びている。この設計では、軟磁性
バイアス層２４は、たとえば５×１０-6以上の磁気ひず
み係数などの高い正の磁気ひずみを有する材料からでき
ており、ＭＲ層２２は、１×１０-6以下の磁気ひずみ係
数などの低い磁気ひずみを持つ材料からできている。縦
方向バイアス層２６は、高い負の磁気ひずみを持つ材料
からできている。
【００２１】高い正の磁気ひずみを持つ、軟磁性バイア
ス層２４が引張り応力とあいまって、軟磁性バイアス層
２４中に、ＡＢＳおよび検出電流に対して垂直な方向の
応力誘導異方性を発生させる。通常、基板、基板アンダ
ーコート層、ＭＲ層２２、軟磁性バイアス層２４、縦方
向バイアス層２６、およびオーバーコート層を備えた多
層構造上に空気ベアリングが形成される結果、引張り応
力が発生する。軟磁性バイアス層２４の磁化の方向が正
しい極性に向くように適切に初期化すれば、応力誘導異
方性により、軟磁性バイアス層の磁化の飽和が促進され
るため、センサのバイアス・プロファイルの一様性が増
し、読戻し信号のレベルが上がる。軟磁性バイアス層２
４の磁化をこのように選択すると、外部磁界の妨害に対
する、軟磁性バイアス層の安定性も強化される。
ス層２４が引張り応力とあいまって、軟磁性バイアス層
２４中に、ＡＢＳおよび検出電流に対して垂直な方向の
応力誘導異方性を発生させる。通常、基板、基板アンダ
ーコート層、ＭＲ層２２、軟磁性バイアス層２４、縦方
向バイアス層２６、およびオーバーコート層を備えた多
層構造上に空気ベアリングが形成される結果、引張り応
力が発生する。軟磁性バイアス層２４の磁化の方向が正
しい極性に向くように適切に初期化すれば、応力誘導異
方性により、軟磁性バイアス層の磁化の飽和が促進され
るため、センサのバイアス・プロファイルの一様性が増
し、読戻し信号のレベルが上がる。軟磁性バイアス層２
４の磁化をこのように選択すると、外部磁界の妨害に対
する、軟磁性バイアス層の安定性も強化される。
【００２２】能動領域におけるこの設計のＭＲ層２２の
磁気ひずみ値を、軟磁性バイアス層２４の磁気ひずみの
大きさよりも常に小さくしておいて、ヒステリシスの横
方向の応答が起こらないようにしなければならない。ま
た、ＭＲ層２２の磁気ひずみを低くすると、実効透磁率
が高くなる。これは、読戻し信号のレベルを常に高くし
ておくために必要である。
磁気ひずみ値を、軟磁性バイアス層２４の磁気ひずみの
大きさよりも常に小さくしておいて、ヒステリシスの横
方向の応答が起こらないようにしなければならない。ま
た、ＭＲ層２２の磁気ひずみを低くすると、実効透磁率
が高くなる。これは、読戻し信号のレベルを常に高くし
ておくために必要である。
【００２３】端部領域２８では、負の磁気ひずみが引張
り応力とあいまって、センサに平行な方向で誘導磁気異
方性を発生させる。この誘導異方性のおかげで、交換磁
界および形状異方性により、ＭＲ磁化が、所望の縦方向
に初期化された状態に維持される。また、応力誘導異方
性によって磁壁エネルギーが増すが、そのために、磁壁
の形成がエネルギー的に不利になる。十分に狭いＭＲ
層、形状異方性と応力誘導異方性があいまって、交換磁
界なしでセンサを初期化状態に十分維持できる。
り応力とあいまって、センサに平行な方向で誘導磁気異
方性を発生させる。この誘導異方性のおかげで、交換磁
界および形状異方性により、ＭＲ磁化が、所望の縦方向
に初期化された状態に維持される。また、応力誘導異方
性によって磁壁エネルギーが増すが、そのために、磁壁
の形成がエネルギー的に不利になる。十分に狭いＭＲ
層、形状異方性と応力誘導異方性があいまって、交換磁
界なしでセンサを初期化状態に十分維持できる。
【００２４】本発明によるＭＲセンサの特定の実施例を
図３に示す。ＭＲセンサ３０は、ＭＲ層３１、非磁性ス
ペーサ層３２、および軟磁性バイアス層３３を備えてい
る。これらはそれぞれ、中央領域３４の上だけに延びて
いる。ＭＲセンサ３０はまた、縦方向バイアスを発生さ
せる手段と導電性リード構造３７をも備えている。これ
らはそれぞれ、端部領域３８の上だけに延びている。縦
方向バイアスを発生させる手段は、強磁性層３５と、強
磁性層３５と接触する反強磁性体の層３６とを備えてお
り、端部領域３８を単一磁区状態に維持するのに十分な
レベルの交換バイアスを発生する。
図３に示す。ＭＲセンサ３０は、ＭＲ層３１、非磁性ス
ペーサ層３２、および軟磁性バイアス層３３を備えてい
る。これらはそれぞれ、中央領域３４の上だけに延びて
いる。ＭＲセンサ３０はまた、縦方向バイアスを発生さ
せる手段と導電性リード構造３７をも備えている。これ
らはそれぞれ、端部領域３８の上だけに延びている。縦
方向バイアスを発生させる手段は、強磁性層３５と、強
磁性層３５と接触する反強磁性体の層３６とを備えてお
り、端部領域３８を単一磁区状態に維持するのに十分な
レベルの交換バイアスを発生する。
【００２５】この実施例では、Ｆｅ含有量の多いＮｉＦ
ｅ層を使用すれば、軟磁性バイアス層３３で高い正の磁
気ひずみを発生させることができる。しかし、軟磁性バ
イアス層３３の好ましい材料は、ＮｉＦｅＸのような三
元合金である。Ｘは、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｉｒ、または
Ｎｂとすることができる。ＭＲ効果を消し、軟磁性バイ
アス層の飽和モーメントを小さくし、この層の面積抵抗
を増すため、第３の素子を追加する。飽和モーメントを
小さくすると厚さ処理公差が改善され、面積抵抗が増え
ると信号の分路が減り、信号の振幅が大きくなる。軟膜
材料が（Ｎｉ75Ｆｅ25）0.9Ｒｈ0.1である特定の例で
は、磁気ひずみ係数は＋１２×１０-6であり、面積抵抗
は単位長さの平方当たり３８Ωである。
ｅ層を使用すれば、軟磁性バイアス層３３で高い正の磁
気ひずみを発生させることができる。しかし、軟磁性バ
イアス層３３の好ましい材料は、ＮｉＦｅＸのような三
元合金である。Ｘは、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｉｒ、または
Ｎｂとすることができる。ＭＲ効果を消し、軟磁性バイ
アス層の飽和モーメントを小さくし、この層の面積抵抗
を増すため、第３の素子を追加する。飽和モーメントを
小さくすると厚さ処理公差が改善され、面積抵抗が増え
ると信号の分路が減り、信号の振幅が大きくなる。軟膜
材料が（Ｎｉ75Ｆｅ25）0.9Ｒｈ0.1である特定の例で
は、磁気ひずみ係数は＋１２×１０-6であり、面積抵抗
は単位長さの平方当たり３８Ωである。
【００２６】また、軟磁性バイアス層３３は、ＭＲセン
サ３０のＡＢＳにほぼ垂直な方向で高い磁気異方性を持
つ材料で作ることもできている。異方性はできるかぎり
高くすることが好ましく、所望のバイアス・プロファイ
ルを得るには１０エールステッド（Ｏｅ）を上回る値に
する必要がある。
サ３０のＡＢＳにほぼ垂直な方向で高い磁気異方性を持
つ材料で作ることもできている。異方性はできるかぎり
高くすることが好ましく、所望のバイアス・プロファイ
ルを得るには１０エールステッド（Ｏｅ）を上回る値に
する必要がある。
【００２７】縦方向バイアス層３５などに用いる、負の
高い磁気ひずみ膜を作るには、Ｎｉ含有量の高いパーマ
ロイ膜が使用できる。たとえば、Ｎｉ90Ｆｅ10の膜は、
磁気ひずみ係数が約−１５×１０-6である。
高い磁気ひずみ膜を作るには、Ｎｉ含有量の高いパーマ
ロイ膜が使用できる。たとえば、Ｎｉ90Ｆｅ10の膜は、
磁気ひずみ係数が約−１５×１０-6である。
【００２８】図３には、中央領域３４の層と端部領域３
８の層の間に正方形の突合せ接合部を概念的に示してあ
るが、好ましい実施例では、表面形状が調整可能である
ために容易かつ確実に製造できる接合部を備えている。
適切な技術としては、関連米国特許第５０１８０３７号
に記載されている連続接合部を使用するものがある。こ
の技術では、ＭＲ層、非磁性スペーサ層、および軟磁性
バイアス層をセンサの全長にわたって付着させ、センサ
の中央領域を画定するフォトレジスト・ステンシルを形
成する。次に、サブトラクティブ・プロセスにより、３
つの層から成る端部領域を除去してから、同じフォトレ
ジスト・ステンシルを使って、慎重に画定された中央領
域の層との接合部をその縁部に有する、端部領域の層を
付着する。
８の層の間に正方形の突合せ接合部を概念的に示してあ
るが、好ましい実施例では、表面形状が調整可能である
ために容易かつ確実に製造できる接合部を備えている。
適切な技術としては、関連米国特許第５０１８０３７号
に記載されている連続接合部を使用するものがある。こ
の技術では、ＭＲ層、非磁性スペーサ層、および軟磁性
バイアス層をセンサの全長にわたって付着させ、センサ
の中央領域を画定するフォトレジスト・ステンシルを形
成する。次に、サブトラクティブ・プロセスにより、３
つの層から成る端部領域を除去してから、同じフォトレ
ジスト・ステンシルを使って、慎重に画定された中央領
域の層との接合部をその縁部に有する、端部領域の層を
付着する。
【００２９】本発明による、ＭＲセンサの別の実施例を
図４に示す。ＭＲセンサ４０は、ＭＲ層４１、非磁性ス
ペーサ層４２、および軟磁性バイアス層４３を備えてい
る。これらの層はそれぞれ、中央領域４４の上だけに延
びている。ＭＲセンサ４０はまた、縦方向バイアスを発
生させる手段４５と導電性リード構造４７を備えてい
る。これらはそれぞれ、端部領域４８の上だけに延びて
いる。この実施例では、縦方向バイアスを発生させる手
段４５は、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒ、そ
の他の高保磁力材料などの硬磁性バイアス材料を含んで
いる。
図４に示す。ＭＲセンサ４０は、ＭＲ層４１、非磁性ス
ペーサ層４２、および軟磁性バイアス層４３を備えてい
る。これらの層はそれぞれ、中央領域４４の上だけに延
びている。ＭＲセンサ４０はまた、縦方向バイアスを発
生させる手段４５と導電性リード構造４７を備えてい
る。これらはそれぞれ、端部領域４８の上だけに延びて
いる。この実施例では、縦方向バイアスを発生させる手
段４５は、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒ、そ
の他の高保磁力材料などの硬磁性バイアス材料を含んで
いる。
【００３０】ＭＲセンサのさらに別の実施例を図５に示
す。このＭＲセンサでは、ＭＲ層５１、非磁性スペーサ
層５２、および軟磁性バイアス層５３が、中央領域５４
の上だけに延びている。縦方向バイアスを発生させる手
段５５と導電性リード構造５６は、端部領域５７の上だ
けに延びている。この実施例では、縦方向バイアスを発
生させる手段５５には、負の高い磁気ひずみを持つＮｉ
Ｆｅ層、負の高い磁気ひずみを持つＮｉＦｅ三元合金
層、または熱酸化処理を施して負の磁気ひずみを持つ材
料としたＮｉＦｅ層を使用することができる。
す。このＭＲセンサでは、ＭＲ層５１、非磁性スペーサ
層５２、および軟磁性バイアス層５３が、中央領域５４
の上だけに延びている。縦方向バイアスを発生させる手
段５５と導電性リード構造５６は、端部領域５７の上だ
けに延びている。この実施例では、縦方向バイアスを発
生させる手段５５には、負の高い磁気ひずみを持つＮｉ
Ｆｅ層、負の高い磁気ひずみを持つＮｉＦｅ三元合金
層、または熱酸化処理を施して負の磁気ひずみを持つ材
料としたＮｉＦｅ層を使用することができる。
【００３１】図６に示す本発明の実施例では、ＭＲセン
サ６０は、ＭＲ層６３、非磁性スペーサ層６２、および
軟磁性バイアス層６１を備えている。これらの層はそれ
ぞれ、中央能動領域６４と端部領域６５の両方の上に延
びている。ＭＲセンサ６０はまた、縦方向バイアスを発
生させる手段６６および導電性リード構造６７を備えて
おり、これらはそれぞれ端部領域の上だけに延びてい
る。この実施例では、軟磁性バイアス層６１は、正の大
きな磁気ひずみ係数を持つ材料、または検出縁６８に対
してほぼ垂直な方向に高い固有異方性を持つ材料を含む
ことができる。
サ６０は、ＭＲ層６３、非磁性スペーサ層６２、および
軟磁性バイアス層６１を備えている。これらの層はそれ
ぞれ、中央能動領域６４と端部領域６５の両方の上に延
びている。ＭＲセンサ６０はまた、縦方向バイアスを発
生させる手段６６および導電性リード構造６７を備えて
おり、これらはそれぞれ端部領域の上だけに延びてい
る。この実施例では、軟磁性バイアス層６１は、正の大
きな磁気ひずみ係数を持つ材料、または検出縁６８に対
してほぼ垂直な方向に高い固有異方性を持つ材料を含む
ことができる。
【００３２】図７に示す本発明の実施例では、ＭＲセン
サ７０は、ＭＲ層７３、非磁性スペーサ層７２、および
軟磁性バイアス層７１を備えている。これらの層はそれ
ぞれ、中央能動領域７４と端部領域７５の両方の上に延
びている。ＭＲセンサ７０はまた、縦方向バイアスを発
生させる手段７６および導電性リード構造７７を備えて
おり、これらはそれぞれ端部領域７５の上だけに延びて
いる。ＭＲ層７３の中央能動領域７４は低い磁気ひずみ
を有するが、ＭＲ層の端部領域は負の高い磁気ひずみを
有し、端部領域は、それ自体を単一磁区状態に維持する
のに十分な大きさの縦方向バイアスを発生するような方
向に配向してある。端部領域で負の高い磁気ひずみを発
生させるには、ＭＲ層７３の端部領域７５だけに熱酸化
処理を施せばよい。また、端部領域を、Ｎｉ含有量の多
いＮｉＦｅなどの別の材料で作ることもできる。この実
施例では、軟磁性バイアス層７１は、正の大きな磁気ひ
ずみ係数を持つ材料、または検出縁７８に対してほぼ垂
直な方向に高い固有異方性を持つ材料を含むことができ
る。
サ７０は、ＭＲ層７３、非磁性スペーサ層７２、および
軟磁性バイアス層７１を備えている。これらの層はそれ
ぞれ、中央能動領域７４と端部領域７５の両方の上に延
びている。ＭＲセンサ７０はまた、縦方向バイアスを発
生させる手段７６および導電性リード構造７７を備えて
おり、これらはそれぞれ端部領域７５の上だけに延びて
いる。ＭＲ層７３の中央能動領域７４は低い磁気ひずみ
を有するが、ＭＲ層の端部領域は負の高い磁気ひずみを
有し、端部領域は、それ自体を単一磁区状態に維持する
のに十分な大きさの縦方向バイアスを発生するような方
向に配向してある。端部領域で負の高い磁気ひずみを発
生させるには、ＭＲ層７３の端部領域７５だけに熱酸化
処理を施せばよい。また、端部領域を、Ｎｉ含有量の多
いＮｉＦｅなどの別の材料で作ることもできる。この実
施例では、軟磁性バイアス層７１は、正の大きな磁気ひ
ずみ係数を持つ材料、または検出縁７８に対してほぼ垂
直な方向に高い固有異方性を持つ材料を含むことができ
る。
【００３３】ＭＲ層、軟磁性バイアス層、および縦方向
バイアス層を含む、ＭＲセンサのさまざまな部分の磁気
ひずみ係数を個別に選択すると、トランスデューサの安
定性が向上し、バイアス・プロファイルが強化されるこ
とが分かっている。
バイアス層を含む、ＭＲセンサのさまざまな部分の磁気
ひずみ係数を個別に選択すると、トランスデューサの安
定性が向上し、バイアス・プロファイルが強化されるこ
とが分かっている。
【００３４】特定の縦方向バイアス源なしで、動作可能
なＭＲセンサを実現できる場合もある。そのような例の
１つは、ワイド・トラック磁気テープ記録システムに使
用されるＭＲセンサである。この場合、横方向バイアス
を発生させるには、正の高い磁気ひずみ、または検出縁
にほぼ垂直な方向における高い固有異方性を持つ材料で
できた、軟磁性バイアス層を用いる。そうすると、ＭＲ
センサのバイアス・プロファイルが改善される。
なＭＲセンサを実現できる場合もある。そのような例の
１つは、ワイド・トラック磁気テープ記録システムに使
用されるＭＲセンサである。この場合、横方向バイアス
を発生させるには、正の高い磁気ひずみ、または検出縁
にほぼ垂直な方向における高い固有異方性を持つ材料で
できた、軟磁性バイアス層を用いる。そうすると、ＭＲ
センサのバイアス・プロファイルが改善される。
【図１】従来の技術の磁気抵抗読取りトランスデューサ
のセンサ構成を示す線図である。
のセンサ構成を示す線図である。
【図２】本発明による磁気抵抗読取りトランスデューサ
のセンサ構成を示す線図である。
のセンサ構成を示す線図である。
【図３】本発明による磁気抵抗読取りトランスデューサ
の特定の実施例の端面図である。
の特定の実施例の端面図である。
【図４】本発明による磁気抵抗読取りトランスデューサ
の別の実施例の端面図である。
の別の実施例の端面図である。
【図５】本発明による磁気抵抗読取りトランスデューサ
の別の実施例の端面図である。
の別の実施例の端面図である。
【図６】本発明による磁気抵抗読取りトランスデューサ
の別の実施例の端面図である。
の別の実施例の端面図である。
【図７】本発明による磁気抵抗読取りトランスデューサ
の別の実施例の端面図である。
の別の実施例の端面図である。
２０ ＭＲセンサ ２２ ＭＲ層 ２４ 軟磁性バイアス層 ２５ 中央領域 ２６ 縦方向バイアス層 ２８ 端部領域
フロントページの続き (72)発明者 コチャン・ジュ アメリカ合衆国95120、カリフォルニア州 サンノゼ、マックアビー・ロード 6506 (72)発明者 モハマド・ティー・クルンビー アメリカ合衆国95120、カリフォルニア州 サンノゼ、パソ・ロス・セリトス 6238 (72)発明者 チン・ホワ・ツァン アメリカ合衆国94087、カリフォルニア州 サニーヴェール、ヘレナ・ドライブ 882 (72)発明者 ポー＝カン・ワン アメリカ合衆国95120、カリフォルニア州 サンノゼ、シャドウ・ブルック・ドライブ 1007
Claims (17)
- 【請求項１】中央能動領域で分離された受動端部領域を
持つ磁気抵抗読取りトランスデューサであって、 低い一軸磁気異方性を持つ材料からできた磁気抵抗層
と、 前記磁気抵抗層と隣接するがそれと隔置された、横信号
方向に沿って高い一軸磁気異方性を持つ材料からでき
た、前記中央能動領域中の軟磁性バイアス層と、 縦方向に沿って高い一軸磁気異方性を持つ材料からでき
た層を含む、前記各端部領域だけに直接縦方向バイアス
を発生させる手段とを備えることを特徴とする磁気抵抗
読取りトランスデューサ。 - 【請求項２】前記磁気抵抗層が前記中央能動領域の上だ
けに延びることを特徴とする、請求項１に記載の磁気抵
抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項３】中央能動領域で分離された受動端部領域を
持つ磁気抵抗読取りトランスデューサであって、 小さい磁気ひずみ係数を持つ材料からできた磁気抵抗層
と、 前記磁気抵抗層と隣接するがそれと隔置された、正の大
きな磁気ひずみ係数を持つ材料からできた、前記中央能
動領域中の軟磁性バイアス層と、 負の大きな磁気ひずみ係数を持つ材料でできた層を含
む、前記各端部領域だけに直接縦方向バイアスを発生さ
せる手段とを備えることを特徴とする磁気抵抗読取りト
ランスデューサ。 - 【請求項４】前記磁気抵抗層が前記中央能動領域の上だ
けに延びることを特徴とする、請求項３に記載の磁気抵
抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項５】前記軟磁性バイアス層が、三元合金ＮｉＦ
ｅＸを含み、ＸがＲｈ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｉｒ、およびＮｂ
からなるグループから選択されることを特徴とする、請
求項３に記載の磁気抵抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項６】前記磁気抵抗層の磁気ひずみ係数が１×１
０-6以下であり、前記軟磁性バイアス層の磁気ひずみ係
数が５×１０-6以上であることを特徴とする、請求項３
に記載の磁気抵抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項７】前記縦方向バイアス発生手段の磁気ひずみ
係数が−１５×１０-6以上であることを特徴とする、請
求項３に記載の磁気抵抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項８】前記縦方向バイアス発生手段が、強磁性体
とそれに接触する反強磁性体とを含み、前記トランスデ
ューサの前記受動端部領域を単一磁区状態に維持するの
に十分なレベルの交換バイアス磁界を発生させることを
特徴とする、請求項３に記載の磁気抵抗読取りトランス
デューサ。 - 【請求項９】前記縦方向バイアス発生手段が、硬磁性バ
イアス層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の磁
気抵抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項１０】前記縦方向バイアス発生手段が、強磁性
体の層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の磁気
抵抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項１１】中央能動領域で分離された受動端部領域
を持つ磁気抵抗読取りトランスデューサであって、 小さい磁気ひずみ係数を持つ材料からできており、前記
中央能動領域上に延びる検出縁を持つ磁気抵抗層と、 前記磁気抵抗層と隣接するがそれと隔置された、前記検
出縁に対して垂直な方向に高い磁気異方性を持つ材料か
らできた、前記中央能動領域中の軟磁性バイアス層と、 前記各受動端部領域中だけに、当該各領域を単一磁区状
態に維持するのに十分なレベルの縦方向バイアスを直接
発生させる手段とを備えることを特徴とする磁気抵抗読
取りトランスデューサ。 - 【請求項１２】前記軟磁性バイアス層が、三元合金Ｎｉ
ＦｅＸを含み、Ｘが、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｉｒ、および
Ｎｂからなるグループから選択されることを特徴とす
る、請求項１２に記載の磁気抵抗読取りトランスデュー
サ。 - 【請求項１３】前記軟磁性バイアス層がコバルトをベー
スとする材料を含むことを特徴とする、請求項１１に記
載の磁気抵抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項１４】前記縦方向バイアス発生手段が、強磁性
体とそれに接触する反強磁性体とを含み、前記トランス
デューサの前記受動端部領域を単一磁区状態に維持する
のに十分なレベルの交換バイアス磁界を発生させること
を特徴とする、請求項１１に記載の磁気抵抗読取りトラ
ンスデューサ。 - 【請求項１５】前記縦方向バイアス発生手段が、硬磁性
バイアス層を含むことを特徴とする、請求項１１に記載
の磁気抵抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項１６】前記縦方向バイアス発生手段が、強磁性
体の層を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の磁
気抵抗読取りトランスデューサ。 - 【請求項１７】中央能動領域で分離された受動端部領域
を持つ磁気抵抗読取りトランスデューサであって、 小さい磁気ひずみ係数を持つ材料からできており、前記
中央能動領域および前記端部領域の上に延びる検出縁を
持つ磁気抵抗層と、 前記磁気抵抗層と隣接するが隔置された、前記検出縁に
対して垂直な方向に高い磁気異方性を持つ材料からでき
た、軟磁性バイアス層とを備えることを特徴とする磁気
抵抗読取りトランスデューサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US843702 | 1992-02-28 | ||
| US07/843,702 US5285339A (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Magnetoresistive read transducer having improved bias profile |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684145A true JPH0684145A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=25290777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5001673A Pending JPH0684145A (ja) | 1992-02-28 | 1993-01-08 | 磁気抵抗読取りトランスデューサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5285339A (ja) |
| EP (1) | EP0558237A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0684145A (ja) |
| SG (1) | SG44404A1 (ja) |
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