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JPH048848B2 - - Google Patents
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JPH048848B2 - - Google Patents

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JPH048848B2
JPH048848B2 JP16731283A JP16731283A JPH048848B2 JP H048848 B2 JPH048848 B2 JP H048848B2 JP 16731283 A JP16731283 A JP 16731283A JP 16731283 A JP16731283 A JP 16731283A JP H048848 B2 JPH048848 B2 JP H048848B2
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <技術分野> 本発明は、一軸磁気異方性を有する金属強磁性
薄膜の磁化困難軸方向に印加された信号磁界の変
化を磁化容易軸方向の電気抵抗変化として検出す
る磁気抵抗効果素子(以下MP素子と略す。)を
具備して磁気記録媒体に記録された信号磁界の検
出を行う薄膜磁気ヘツド(以下薄膜MRヘツドと
略す。)の構造の改良に関する。
<従来技術> 従来、薄膜MRヘツドは巻線型のバルク磁気ヘ
ツドと比較して多くの利点があることが知られて
いる。即ち薄膜MRヘツドは磁気テープ等の磁気
記録媒体に書き込まれた信号磁界を受けることに
よつて磁気抵抗効果素子内部の磁化方向が変化
し、内部抵抗がそれに応じて変わり、この内部抵
抗の変化を外部出力として取り出すものであるか
ら、磁束応答型のヘツドであり、従つて磁気記録
媒体の移動速度に依存せずに信号磁界を再生でき
るものである。この薄膜MRヘツドは半導体の微
細加工技術により高集積化、多素子化が容易であ
るので高密度記録が行なわれる固定ヘツド式
PCM録音機の再生用磁気ヘツドとして有望視さ
れている。
さて、元来MR素子は、外部磁界に対し二乗曲
線をもつ感応特性を示すことから、MR素子を再
生ヘツドとして構成する場合には磁化の配向を安
定化する為に素子形状をストライプ状にすると共
に、線型応答特性を得る為に所定のバイアス磁界
をMR素子に印加することが必要である。更に
MR素子に高分解機能を持たせる為に上記ストラ
イプ状のMR素子の上側及び下側に絶縁層を介し
て軟磁性材料(パーマロイ、センダスト等)から
なる薄膜を磁気シールド層として形成することが
必要である。
第1図は従来のMRヘツドの斜視図である。同
図で、1は磁気シールド用高透磁率磁性体、2は
バイアス用永久磁石、3はMR素子、4はMR素
子3のリードとなる導体部、5は磁気シールド用
高透磁率磁性体である。同図のヘツドにおいてギ
ヤツプ先端から進入した磁界(矢印A)はMR素
子3に印加されその為、該MR素子3が磁化され
る。
このMR素子3内の磁化の方向とMR素子3の
ストライプ長手方向(X軸)のなす角をθ(y)
とするとMR素子3の比抵抗ρ(y)は、 ρ(y)=ρ0+Δρmaxcos2〓 (ρ0:無磁界の比抵抗、Δρmax:最大磁気抵抗
変化率) となり、MR素子3の抵抗Rはトラツク巾をl、
MR素子膜厚をtとして、R=l/t〔∫w pdy 1/ρ(y)〕-1となる。上記MR素子3上の磁化は、 上記磁気シールド1,5内の磁化とも相互作用を
行うものであるが、いずれにしてもMRヘツドの
再生出力にはMR素子3の磁化の挙動が反映され
るものである。ところでMR素子3は入力磁界の
方向が磁化困難軸方向になる様に配置されている
為、MR素子3の磁化が回転モードで動く理想的
な場合には、My(y方向の磁化)はHy(y方向の
磁界)の1次関数となり、MR素子3の出力は入
力磁界に対して、2次関数的に変化する。この様
子を第2図に示す。MR素子3の出力は、高磁界
ではMyの飽和に伴い飽和する。
理想的なMR素子の出力は以上述べたとおりで
あるが、現実の素子においては、Myの変化が回
転モードのみで起ることはなく、MR素子内で磁
区分裂を起し、磁区の移動を伴うことが多い。特
に、第1図のMR素子のトラツク巾が小さくなる
と、静磁エネルギーの関係から、磁区の移動によ
るMyの変化が顕著になつてくる。磁区の移動は
バルク・ハウゼン・ジヤンプ(以下B−jumpと
略す。)と称する。Myの不連続的な変化を伴う。
上記回転モードと磁区の移動が混在する場合の、
MR素子の出力と入力磁界の関係を第3図に示
す。このバルク・ハウゼン・ジヤンプは、再生出
力のノイズとなり、MRヘツドのS/N比を大巾
に劣化させる。従つて良好なMRヘツドを得るた
めには素子のB−jumpを抑制することが不可欠
である。
従来からこのB−jumpを抑制するためには、
MR素子の容易軸方向(ストライプ長手方向)に
数〔Oe〕の弱い磁界を加えることによつて、
MR素子を単磁区状態にすればよいことが知られ
ている。そして、この容易軸方向への磁界の印加
方法についてはヘツド外部のコイルによる印加
方法、ヘツド外部の永久磁石による印加方法、
MR素子と反強磁性薄膜との反強磁性結合によ
る印加方法等が従来提案されている。第4図は上
記の方法を用いたヘツド構造を示すものであ
る。同図で6はMR素子、7は反強磁性体薄膜、
8は導体部である。
しかし、上記、の方法では、ヘツド外部に
磁界印加手段を持つため、ヘツドのケーシング等
に於いて制約をうける上に、マルチトラツク・ヘ
ツドの場合、ヘツドケース内のヘツドの位置によ
り、印加磁界の大きさが変わること、及び第1図
のシールド型のMRヘツドの場合、印加磁界がシ
ールドの内部まで充分に侵入しないため使用不可
能なことなどの欠点を有する。の方法について
は、の欠点は解消されるものの、以下のよう
な欠点を有している。すなわち、反強磁性膜7が
MR素子6と結合することにより、MR素子の容
易軸方向に磁界は印加されるが、その反面MR素
子の磁気特性の劣化を招く。すなわち、反強磁性
膜7によつてMR素子膜の保磁力HCと異方性磁
界HRが増加する。これは、ヘツドの特性に好ま
しくない影響を与える。又、反強磁性膜7として
はFeMnの薄膜が用いられるが、このFeMn薄膜
は、導電体であり、その為リード8から流入する
電流はMR素子6のみならず反強磁性体7にも分
流し、その結果ヘツドとしての感度が低下してし
まう。
<目的> 本発明は以上の従来技術の欠点を解消する為に
なされたものでありMR素子のリードの下の部分
に保磁力の大きな強磁性体を形成し、上記強磁性
体とMR素子を強磁性結合することにより、MR
素子のストライプ長手方向に弱磁界を印加せしめ
ることによつてMR素子のバルクハウゼンジヤン
プを抑制し、良好なS/N比を有するMRヘツド
を実現することを目的とする。
<実施例> 以下、本発明に係るMRヘツドの一実施例につ
いて詳細に説明を行う。
第5図は本発明に係る薄膜MRヘツドの一実施
例の構造を示すものであり、同図aは平面図、同
図bは図面aのA−A′切断面での正面断面図、
同図cは側面断面図である。同図で9,17は磁
気シールドの役目をする高透磁率磁性薄膜(通
常、Ni−Znフエライト、Mn−Znフエライト、
センダスト、パーマロイが使用される。)、10,
12,16は層間絶縁材(SiO2,SiN,Al2O3
等)、11はバイアス用薄膜、13はMR素子
(Ni−Fe,Ni−Co等)、15はMR素子13のリ
ードの役目をする導体薄膜(Al,Cu,Au等)、
14は保磁力の大きな強磁性薄膜(Ni−Co,Ni
−Co−P,Co−P,Fe2O5等)で、MR素子13
と強磁性交換結合している。MR素子のような保
持力の小さな(1〜10〔Oe〕程度)膜と、例えば
Co−Pのような保持力の大きな(300〜3K〔Oe〕
程度)膜を積層すると2層境界の強磁性交換結合
により、複合膜の磁気特性は2層の膜の相互作用
により単に2層の膜特性の和にならず、異なつた
ものになる。この様子を第6図に示す。同図aは
MR素子用Ni−Fe単膜(膜厚約500Å)の磁化容
易軸方向のB−H特性であり、同図bは、メツキ
Co−P単膜(膜厚約800Å)のB−H特性であ
る。また、同図cは同図aのNi−Fe膜上に同図
bのメツキCo−P単膜を積層した複合膜の特性
である。同図cよりわかるとおり、強磁性交換結
合した適当な膜厚の二層複合膜においては二層の
膜の境界の交換相互作用により、二層の膜の磁化
方向は一致し、角形比及び保磁力は2つの膜の中
間的な値をとる。1例として500〔Å〕のNi−Fe
(80−20)の蒸着膜の上にCo−Pのメツキ膜の厚
みを変えて積層した場合の複合膜の保磁力を第7
図に示す。Co−Pの膜厚400Å以上で二層複合膜
は、保磁力の大きな複合膜のようにふるまつてい
ることがわかる。見方を変えれば、保磁力の小さ
な磁性膜(Ni−Fe膜)の磁化方向は、保磁力の
大きな磁性膜の(Co−P膜)の磁化方向に固定
されると考えることも可能である。
さて、第5図においてはリードの下のNR素子
が、上記強磁性交換結合した複合膜構造を有す
る。そのためリードの下のMR素子の磁化方向
を、第5図の強磁性体14の磁化方向に固定する
ことができる。第5図の強磁性体14の磁化方向
は、10KOe程度の外部磁界を印加して着磁する
ことにより制御することができる。従つて、第5
図においてMR素子のストライプ長手方向に、
10KOe程度の磁界を印加することにより、リー
ドの下のMR素子の磁化、及び強磁性膜14の磁
化の向きを、長手方向にそろえることができる。
この様子を、第8図に示す。但し同図では磁気シ
ールド及びバイアス用薄膜を省略している。同図
で18はMR素子、19は保磁力の大きな強磁性
膜、20はリードである。同図中の矢印Mは、磁
性膜各部の磁化の向きを示す。同図のMR素子1
8の実際に磁界を感ずる部分、すなわちリード2
0とリード20の間の部分は、MR素子18の両
端(すなわちリードの下のMR素子18及び強磁
性膜19)と直接結合し、その為MR素子18の
長手方向に磁界HXが印加される。このMR素子
18の長手方向の磁界HXによりMR素子は単磁
区状態におかれ、B−jumpを抑制することが可
能になる。又、この磁界HXの値は第7図に示す
様に強磁性膜の膜厚を制御することで、又残留磁
化の値を制御することで調節可能である。又、
MR素子18の信号磁界を感じる部分は通常の
MR素子と何等異ることがないため、MR特性の
劣化及びヘツドとしての感度の低下を招く恐れが
全くなく、この点において従来の反強磁性結合を
もちいた方法に比べ優れている。又、直接磁界
HXを印加する強磁性膜とMR素子が結合してい
るため、シールド中においても印加磁界が減衰す
る割合が少く、この点で外部のコイル、もしくは
外部の永久磁石により磁界を印加する方法に比べ
優れている。
次に以上説明した薄膜MRヘツド素子の作製方
法の1例について説明する。尚、シールド層9,
17、バイアス用薄膜11等の作製方法は、従来
技術と変らないため省略し、MR素子部のみ詳述
する。まず、基板下地に、Ni−Fe膜(MR)を
均一磁界中でスパンタ法又は蒸着法により200〜
1000〔Å〕の厚さに形成した後、フオトレジスト
を塗布し、マスク合わせをし、露光現像を行いス
トライプ状に加工する。その後、このレジスト層
をマスクとしてNi−Fe膜の露出した部分をエツ
チング除去する。この工程によりMR素子13が
形成される。次にNi−Fe膜13の上のレジスト
を除去した後、更に新たなレジストを塗布し、
MR素子13と導体部15と重なる部分のレジス
トを除去し、窓をあける。その後、基板をCo−
PもしくはNi−Co−Pの無電解メツキ液の中に
つけ、Co−P(又は、Ni−Co−P)の選択メツ
キを行い、約500Åから3000ÅのCo−P(又は、
Ni−Co−P)の薄膜14をMR素子13上に形
成する。この後、レジストを除去する。続いて、
Alを全面に蒸着し、Ni−Fe,Co−P等と選択性
を有するエツチング手段により、フオトエツチン
グを行い導体部15を形成することにより、MR
素子部が完成する。
最後に、Co−P部14及びCo−Pの下のNi−
Fe膜の磁化をNi−Fe膜13の長手方向に固定す
るため、その方向に、10KOe程度の磁界を印加
して着磁する。
以上の工程により作成したMRヘツドの出力特
性の1例を第9図に示す。同図aは従来の構造の
MRヘツドの出力の実測値であり、同図bは本発
明に係る上記構造のものである。同図bによれば
B−jumpが完全に抑制されている。尚同図に示
した特性のMRヘツドのストライプ巾は、10
〔μ〕、トラツク巾は50〔μ〕、リードの巾は20〔μ〕
である。従来のMRヘツドの場合トラツクが狭
く、ストライプ巾が広い程、すなわちストライプ
の縦横比(アスペクト比と称す)が、小さい程磁
区分裂が激しくB−jumpが多発するが、本発明
の構造の場合、アスペクト比が小さい程、B−
jump抑制のためのストライプ長手方向の磁界
(HX)が強く印加されB−jumpを強力に押える
ことができる。従つて上記のMRヘツドのストラ
イプの寸法以外の広い形状範囲で、B−jumpの
抑制効果を確認することができた。
以上の説明においては、リードとMR素子の間
に保磁力の大きな強磁性体を配置した場合につい
て、述べたが、第10図のようにMR素子21と
保磁力の大きな磁性体22をリード23に対して
逆転したような構造で同様の効果を生ぜしめるこ
とが可能である。又、シールド型MRヘツドにつ
いて詳細を説明してきたが、バーバーポール型
MRヘツドヨーク・タイプ型MRヘツド、ノンシ
ールド型MRヘツド、更に単なる強磁性膜の磁気
抵抗効果を利用した磁気センサーにも、本発明は
適用可能である。
<効果> 本発明のヘツド構造によれば、バルクハウゼ
ン・ジヤンプを抑制したS/N比の良好なMRヘ
ツドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の薄膜MRヘツドの斜視図、第2
図は理想的なMRヘツドの応答特性グラフ図、第
3図は現実のヘツドにおけるB−jumpの発生し
たMRヘツドの応答特性グラフ図、第4図は従来
の反強磁性結合を利用してB−jumpを抑制した
ヘツド構造の斜視図、第5図は本発明に係るヘツ
ド構造の一実施例の構造説明図、第6図は強磁性
交換結合をした複合膜のB−H特性図、第7図は
強磁性交換結合した複合膜の保磁力のグラフ図、
第8図は本発明に係るB−jump抑制機構説明の
ための概念図、第9図はMRヘツドの特性グラフ
図、第10図は本発明の他の実施例の斜視図であ
る。 図中、1:磁気シールド用高透磁率磁性体、
2:バイアス用薄膜、3:MR素子、4:導体
部、5:磁気シールド用高透磁率磁性体、6:
MR素子、7:反強磁性体薄膜、8:導体部、
9:磁気シールド用高透磁率磁性体、10:絶縁
膜、11:バイアス用薄膜、12:絶縁膜、1
3:MR素子、14:保磁力の大きな強磁性薄
膜、15:導体部、16:絶縁膜、17:磁気シ
ールド用高透磁率磁性体、18:MR素子、1
9:保磁力の大きな強磁性薄膜、20:導体部、
21:MR素子、22:保磁力の大きな強磁性薄
膜、23:導体部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一軸異方性を有する金属強磁性薄膜の磁化困
    難軸方向に印加される信号磁界の変化を電気抵抗
    変化として検出する薄膜磁気ヘツドにおいて、 リード導体部と前記金属強磁性薄膜との重なり
    部分に前記金属強磁性薄膜に比して充分保磁力の
    大なる強磁性膜を設け、 前記金属強磁性薄膜と前記保磁力の大なる強磁
    性膜とを強磁性交換結合せしめたことを特徴とす
    る薄膜磁気ヘツド。
JP16731283A 1983-09-09 1983-09-09 薄膜磁気ヘッド Granted JPS6059518A (ja)

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DE3404273A DE3404273C2 (de) 1983-09-09 1984-02-08 Dünnfilm-Magnetkopf
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