JPH01150216A - 磁気抵抗効果型ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気抵抗効果型ヘッドに係わり、特に電磁変
換特性のばらつきを低減するのに好適なバイアス手段を
備えた磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

磁気記録装置、例えば磁気テープ装置等の再生ヘッドと
して磁気抵抗効果型ヘッドが用いられている。磁気抵抗
効果型ヘッドは、磁気テープ等の磁気媒体から洩れる信
号磁界の大きさに比例して再生出力が変化するため、磁
気媒体が低速度で用いられる磁気記録装置において再生
感度が良いので有利である。又、磁気抵抗効果型ヘッド
は、その磁界に対する電気抵抗変化が非線型であるため
、適当なバイアス磁界を印加し、電気抵抗変化が極力線
型となる領域で動作させる必要がある。このバイアス磁
界の印加方法には種々の方法が提案されており、その一
つとして特公昭５３−２５６４５号公報に開示されてい
る方法がある。第２図は、上記公報に記載された磁気抵
抗効果型ヘッドを示す。

フェライトブロック１に、絶縁膜２、導体膜３、磁気抵
抗効果素子の膜（以下ｒＭＲ膜」という）４を順次形成
し、さらに、外部回路と接続するためのセンタータップ
５及び電極パッド６Ａ、６Ｂを設ける。これを、もう一
方のフェライトブロック１′に絶縁膜２′を形成したも
のと接合して第２図の構造のものが得られる。ＭＲ膜４
は、磁気テープ（図示せず）のトラック中心から該トラ
ックの幅方向に対称的に延びる第１の領域（第１のＭＲ
素子）４Ａと第２の領域（第２のＭＲ素子）４Ｂを有し
、磁気テープはこれらの領域４Ａ。

４Ｂの上端面に接触して、図の左上から右下方向ラドは
、センタータップ５から導体膜３の前記第１及び第２の
領域をそれぞれ通って両脚部の電極パッド６Ａ、６Ｂに
互いに逆向きに電流を流すことによって、この電流の作
る磁界（図の上下方向に逆向きに生じる）でＭＲ膜４に
バイアス磁界を印加するものであって、いわゆる差動型
のシャントバイアス方式の磁気ヘッドである。なお、磁
気テープから発生する信号磁界は、その上下方向成分が
、前記バイアス磁界と同じ向き又は逆向きに加わって、
ＭＲ素子の電気抵抗値を変える。この抵抗値変化は外部
回路で差動的に検出される。この方式のヘッドの特徴の
１つは、バイアス磁界が最適となる様に導体膜３に流す
電流を外部から調整できることである。又、このヘッド
の別の特徴　゛は、差動型としている為、低ノイズ化が
可能であると共に、バイアス磁界が最適でなく、センタ
ータップ５と電極パッド６間で取り出した再生出力波形
が多少歪んでいても、差動出力として取り出せば、非線
型が相殺されて歪のない再生波形が得られることである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の差動型ＭＲヘッド（磁気抵抗効果型ヘッド）
では、第２図で示す、ＭＲ膜３の第１のＭＲ素子４Ａと
第２のＭＲ素子４Ｂの特性がそるでいる事が必要であり
、もしも、ＭＲ素子４ＡとＭＲ素子４Ｂの再生出力波型
に差異が有る場合、差動の再生出力波形は歪んだものと
なってしまう。

本発明者は種々研究の結果、このＭＲ素子４ＡとＭＲ素
子４Ｂの再生出力波形が異ってしまう要因の≦贅、磁化
容易軸方向Ｍが製造プロセスのばらつきによってＭＲ素
子４Ａ及びＭＲ素子４Ｂの長手方向に対し傾き角θを持
ってしまうためであることがわかった。

すなわち、ＭＲ素子４の本来の磁化容易軸Ｍは、磁気テ
ープのトラック幅方向（ＭＲ素子４の長手方向）に一致
していなければならないが、製造プロセスのばらつきに
より、実際には、磁化容易軸がＭ′のように角度ｅだけ
傾いたものになる。

今、導体膜３に電流が流れる事によって生じる本来のバ
イアス磁界で磁化の回転する角度をθ。

とし、ＭＲ素子４Ａには＋θｌ、ＭＲ素子４ＢにはＯθ
Ｂとなる様に電流が流れるとすれば、見かけ上、ＭＲ素
子４Ａにはθ＋θ８の角度に相当するバイアス磁界がか
かり、ＭＲ素子４Ｂにはθ−θ３の角度に相当するバイ
アス磁界がかかった事になり、実質的なバイアス磁界は
、画素子間で差違が生じることになる。このため、ＭＲ
素子４ＡとＭＲ素子４Ｂの電気抵抗変化量が異なる結果
となり、磁気抵抗効果型ヘラ４ドの電磁変換特性にばら
つきを生じるものである。

このように、上記従来技術は、差動型の磁気抵抗効果型
ヘッドにおいて、製造プロセス等のばらつきにより、差
動型を構成する第１及び第２のＭＲ素子間のバイアス磁
界に対する電気抵抗変化曲線に差異が生じ、再生出力波
形が異なった場合についての配慮がされておらず、差動
の再生出力波形のばらつきにより、磁気抵抗効果型ヘッ
ドの電磁変換特性がばらついてしまう問題があった。

従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服
し、ＭＲ素子の磁化容易軸の傾き誤差に基づく第１及び
第２のＭＲ素子間の再生出力波形の差を補正して非線形
歪を除去し、電磁変換特性のばらつきを低減するように
した差動型の磁気抵抗効果型ヘッドを提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の差動型の磁気抵抗効
果型ヘッドは、差動型を構成する磁気抵抗効果素子（Ｍ
Ｒ素子）の第１及び第２の領域（第１及び第２のＭＲ素
子）に対向して、又は、磁気バイアス発生用の電気的良
導体（第１の電気的良導体）の前記第１及び第２の領域
に重なる部分に対向して、前記磁気抵抗効果素子の第１
及び第２の領域に同じ向きの補正磁界を発生する電流を
流して、前記磁気抵抗効果素子の磁化容易軸の傾斜に基
づくバイアス磁界の不均衡を補正するための第２の電気
的良導体を、絶縁層を介して配設するように構成する。

〔作用〕

上記の構成に基づく作用を説明する。

上記第２の電気的良導体（補助用のバイアス磁界印加用
の導体）には、ＭＲ素子の第１及び第２の領域に同じ向
きの補正バイアス磁界が発生するように、同じ向きの電
流を流す。この場合の電流の向きと大きさは、ＭＲ素子
の製造プロセスのばらつきによって生じた容易磁化方向
（磁化容易軸）の傾き角ｅを、等測的にＯにするように
定められる。すなわち、差動型磁気抵抗効果ヘッドを構
成する第１のＭＲ素子（第１の領域）のバイアス磁界が
第２のＭＲ素子（第２の領域）のバイアス磁界よりも大
きい場合には、第１のＭＲ素子のバイアス磁界を減少し
第２のＭＲ素子のバイアス磁界を増加する方向の補正磁
界を発生するように、第２の電気良導体に流す電流の方
向を定める。又、流す電流の大きさは、補正されたバイ
アス磁界がバランスするように調整手段で調整される。

これによって、画素子間（第１及び第２の領域）間で、
バイアス磁界は差がなくなり、電磁変換特性のばらつき
を低減することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を説明するための磁気抵抗
効果型ヘッドの斜視図である。素子形成された第１のフ
ェライトブロック１と別の第２のフェライトブロック１
′が接着剤等で接合された構造であるが、説明を容易に
する為に分解して示しである。磁気テープ等の磁気媒体
がらの信号磁界を感知し電圧に変換する部分は、導体膜
３とＭＲ膜４とにより電気的に導通となる様に形成され
た差動型のシャントバイアス素子で構成される部分であ
り、ここでは、この素子が複数（図では４個）形成され
、多チヤンネル型磁気抵抗効果型ヘッドを構成している
。第３図に、第１図のｃ−ｃ断面図を示す。フェライト
ブロックエにＡＮｚ０３゜Ｓ、０□等の無機質からなる
絶縁膜２をスパッタリング等により形成した後、アルミ
、金、銅等の電気良導体の金属からなる補助バイアス導
体膜（第２の電気的良導体に相当）９をスパッタリング
あるいは真空蒸着等により形成する。次に、Ａｌｌ　０
３．Ｓｉ　Ｏ□等の無機質からなる絶縁膜２′を同様な
方法で形成した後、ＭＲ膜４とは電気抵抗値がほぼ１対
２となるような金属、例えば、チタン、モリブデン、等
からなるシャントバイアス膜としての導体膜（第１の電
気的良導体に相当）３、パーマロイ等からなるＭＲ膜４
、及び、絶縁膜２″を上記したのと同様な方法で形成す
る。素子の下部には外部回路と接続するためのセンター
タップ５及び電極パッド６．６′をｃｕ材等で形成する
。最後に、他のフェライトブロック１′を接着剤１１等
で接合し磁気ヘッドとして完成する。

補助バイアス導体膜９は、ＭＲ膜４の第１の領域（第１
のＭＲ素子）４Ａ及び第２の領域（第２のＭＲ素子）４
Ｂに対向し、又、該ＭＲ素子４Ａ。

４Ｂに重なる導体ＩＩ！　３に対向した位置に、第１図
で示した様に全素子列に共通に配置され、その下端部に
は外部回路と接続する電極パッド１ｏが形成されている
。

ここで差動型シャントバイアス素子素子の動作を第４図
、第５図により説明する。第４図は、第１図のＤの部分
の拡大図である。第５図（ａ）はＭＲ素子４Ａの印加磁
界Ｈ対電気抵抗ΔＲの応答曲線、第５図（ｂ）はＭＲ素
子４Ｂの同様な応答曲線であり、いずれも、実線は磁化
容易方向がＭＲ素子４の長手方向に一致する場合（θ−
０）であり、鎖線は一致しない場合（Ｏ≠０）である。

第１図で示したＭＲ素子４ＡとＭＲ素子４Ｂの外部印加
磁界Ｈに対する電気ｔａ抗変化ΔＲの応答曲線は第５図
（ａ）。

（ｂ）に示す様になる。又、差動型素子では、第１図で
示したセンタータップ５から電極パッド６Ａ及び６Ｂに
互いに逆方向に電流を流しＭＲ成膜にバイアス磁界ＨＩ
ｌを形成するからＭＲ素子４ＡとＭＲ素子４Ｂのバイア
ス磁界Ｈ６の方向は逆方向となる。令弟４図矢印に示す
方向に電流を流したとすると、外部磁界Ｈに対するＭＲ
成膜の電気抵抗変化ΔＲの応答曲線は、ＭＲ素子４Ａで
は、第５図（ａｌの実線で示される様に、外部磁界Ｈ＝
ＯでΔＲ＝０となる点Ｐ点がバイアス磁界Ｈ３分だけ正
側に移動した応答曲線となり、ＭＲ素子４Ｂでは、電流
の流れる向きが逆なため、Ｐ点は、第５図（ｂ）に示す
ように、負側に移動した応答曲線となる。

ところで、差動型のＭＲ素子では、前述した様に、差動
型を構成する各々の素子の磁気特性、電気特性及び膜厚
、形状等が等しいことが必要である。言い換えれば、第
５図で示した、ＭＲ素子４ＡとＭＲ素子４Ｂの外部磁界
Ｈに対する電気抵抗変化ΔＲの応答曲線が等しいことが
必要である。そのＭＲ素子４ＡとＭＲ素子４Ｂの外部磁
界Ｈに対する磁気抵抗変化ΔＲの応答曲線に差異を生じ
る大きな要因として磁化容易軸方向ＭのＭＲ素子の長平
方向に対する傾きθがある。これは、前記したように、
ＭＲ成膜を蒸着あるいはスパッタで成膜する際、磁界を
容易磁化方向に印加しながら成膜し、その角度に合わせ
てパターンを切るいわゆるパターニングを行なう結果、
成膜時及びパターニング時の角度ずれなどによって傾き
θが生じるからである。他の膜厚等の要因については、
素子が隣り合せで有るため、製造プロセスによるばらつ
きは極めて小さく上記の磁界対電気抵抗変化ΔＲの応答
曲線に画素子間で差違が生じることへの影響は充分小さ
い。このＭＲ素子の長平方向に対し、磁化容易軸Ｍの傾
きθが生じた場合の磁化容易軸Ｍ′は第４図に示す様に
なる。即ち、ＭＲ素子４Ａ及びＭＲ素子４Ｂは、ＭＲ素
子の長平方向に対して直角の方向に磁界Ｈｘを受けてい
るのと等価な状態となっていると考える事が出来る。

この状態で、導体膜３に電流を流しバイアス磁界ＨＢを
印加すると、ＭＲ素子４Ａではバイアス磁界が実効的に
ＨＸ分増加した様になり、ＭＲ素子４ＢではＨｘ分減少
した様になる。これをＭＲ成膜の電気抵抗変化ΔＲの応
答曲線で示すと第５図（ａｌ　（ｂ）の−点鎖線で示す
状態になる。Ｍ　Ｒ素子４Ａでは、前述した電気抵抗変
化ΔＲがＯとなる点Ｐ点の位置が、外部磁界Ｈ＝０の点
からＨｌｌ　＋Ｈ。

となり、ＭＲ素子４Ｂでは、Ｈｓ−ＨＸとなる。

従って、磁化容易軸がＭＲ素子の長平方向と同一である
場合即ちＨｘ＝Ｏの場合は信号磁界Φに対する動作点中
心はＭＲ素子４Ａ、ＭＲ素子４Ｂ共に同一となる為、そ
の再生出力波形もＳＡ、ＳＲに示すように同一となるが
、磁化容易軸に傾きθが生じている場合は、ＭＲ素子４
ＡとＭＲ素子４Ｂの信号磁界Φに対する動作点中心が異
ってしまう為、その再生出力波形がＳ　’　Ａ＋　Ｓ　
’　Ｈに示すように異なり差動出力として取出した時の
再生出力波形は歪んでしまう。

そこで、第１回に示した様に、ＭＲ成膜に対向して近接
した位置に補助バイアス４体９を設け、電極パッド１０
から電流を流し、第４図に示す様にＭＲ成膜に磁化容易
軸の傾きに相当する磁界Ｈｘを打ち消す様な磁界Ｈ，を
印加する。磁化容易軸の傾きに相当する磁界Ｈ，の向き
は、補助バイアス導体９から見た場合、ＭＲ素子４Ａと
ＭＲ素子４Ｂで同一方向であるから補助バイアス導体９
に流す電流の向きは一方向のみで良く、又、多素子化さ
れた場合でも共通の補助バイアス導体とする事が可能で
ある。これによって、ＭＲ素子４ＡとＭＲ素子４Ｂの信
号磁界Φに対する動作点中心を同一とし歪の無い再生波
形を取出す事が出来る。

第６図は、第１図で示した構造のヘッドにおいて、セン
タータップ５と電極パット６Ａ、６Ｂ間に流れる電流を
増減させてＭＲ素子４ＡとＭＲ素子４Ｂの磁気媒体上の
信号を再生した再生出力を測定した結果である。図中、
１２Ａと１２Ａ′はＭＲ素子４Ａで、補正（補助）バイ
アス磁界Ｈ７を加えない場合と加えた場合、１２Ｂと１
２Ｂ′はＭＲ素子４Ｂで、補正バイアス磁界Ｈｆを加え
ない場合と加えた場合である。ＭＲ素子４ＡとＭＲ素子
４ＢのＭＲ膜の磁気特性や膜厚等には差がなく、流れる
電流値θ同一である。補助バイアス導体膜９に流さない
状態では、実線１２Ａ、１２Ｂで示されるように、電流
を増加していくとＭＲ素子４Ｂの再生出力が最大となる
点の電流値は、ＭＲ素子４Ａのそれよりも大きくなって
いる。即ち、画素子に対し同一電流値としたとき、ＭＲ
素子４Ｂの導体膜３に分流することによって生じる実質
的なシャントバイアス磁界は、ＭＲ素子４Ａに生じる実
質的なシャントバイアス磁界よりも小さいことを意味し
ている。そこで補助バイアス導体膜９に、ＭＲ素子４Ａ
にはバイアス磁界を減じる様に、ＭＲ素子４Ｂにはバイ
アス磁界が増加する様に、即ち、ＭＲ素子４Ａに対応す
る方向からＭＲ素子４Ｂに対応する方向に最適な電流値
で電流を流す様にすると、−点鎖線１２Ａ’、１２Ｂ’
で示される様な画素子間で差違が生じない特性とするこ
とが出来る様になった。一般に、ＭＲ素子の磁化容易軸
は、ＭＲ素子の長さ／高さの比（アスペクト比）が小さ
くなる程、形状異方性が小さくなるため、ＭＲ素子のス
トライプ方向に揃いづらくなる。従って、本実施例によ
れば、特に、長さの短いＭＲ素子を用いた狭幅トラック
用のヘッドでも、波形歪の少ない磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを得ることができる。

なお、磁化容易軸の傾きによる磁界Ｈ，を打ち消す方法
としては、永久磁石によるバイアス方法等が考えられる
が、磁化容易軸が傾く方向及び傾きθの大きさは製造プ
ロセスのばらつきで一定とならないため、導体膜に電流
を流し磁界を印加する方法が極めて有効である。その理
由は、磁界容易軸Ｍの傾きの方向によっては補助バイア
ス導体９に流す電流の向きを変え、磁化容易軸Ｍの傾き
の大きさについては、補助バイアス導体９に流す電流の
大きさを変えるだけで、所要の補正ができるからである
。

尚、本実施例では、多チヤンネル型磁気抵抗効果型ヘッ
ドの例で示したが、単一チャネルの磁気抵抗効果型ヘッ
ドでも本発明の効果を損うことは無い。又、上記実施例
では、補正磁界用導体膜９を、ＭＲ成膜に対し導体膜３
と同一側に配置したが、導体膜９と３をＭＲ成膜の互い
に反対側の面に重ねるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳しく述べたように、本発明の差動型の磁気抵抗効
果型磁気ヘッドによれば、ＭＲ素子の磁化容易軸の傾き
によるバイアス磁界不均衡を補正する磁界を発生する電
流を流すための磁界補正用導体膜（第２の電気的良導体
）を設けたので、ＭＲ素子の第１及び第２領域の磁化容
易軸がＭＲ素子のストライプ方向と同一とならなくても
、磁界補正用導体膜の補正バイアス電流の向きと大きさ
を調整することにより、容易に再生波形歪の少ない特性
の磁気抵抗効果形磁気ヘッドが得られる等、優れた効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
の斜視図、第２図は従来の磁気抵抗効果型ヘッドの斜視
図、第３図は第１図のＣ−Ｃ線による拡大断面図、第４
図は第１図のＤに示す部分の拡大図、第５図は第１図の
磁気ヘッドの磁界対抵抗値変化特性を示す特性図、第６
図は本発明の詳細な説明するための特性図である。 １．１′・・・・・・フェライトブロック、２．２’。 ２“・・・・・・絶縁膜、３・・・・・・導体膜（第１
の電気的良導体）、４・・・・・・ＭＲ膜、４Ａ・旧・
・ＭＲ膜の第１の領域、４Ｂ・・・・・・ＭＲ膜の第２
の領域、５・・・・・・センタータップ、６Ａ、６Ｂ、
１０・・・・・・電極パッド、９・・・・・・補助バイ
アス導体（第２の電気的良導体）、１１・・・・・・接
着剤。 第２図 第３図 第４図 ΔＲ 第５図　　（ｂ） Ｒ 第６図 ０　　　５　　　　ＩＱ　　　１５　　２０　　２５電
ｉ孔（ｍＡ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、相互に対称の第１及び第２の領域を持ち、該第１及
   び第２の領域の端面が磁気記録媒体に対向して整列され
   る磁気抵抗効果素子と、前記第１及び第２の領域に重ね
   て形成された部分を持つ第１の電気的良導体と、前記第
   １の電気的良導体の前記第１及び第２の領域に重なる部
   分に相互に逆向きの電流を流すことにより前記磁気抵抗
   効果素子の前記第１及び第２の領域に相互に逆向きのバ
   イアス磁界を発生するバイアス磁界発生手段とを備えた
   磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果素子
   又は前記第１の電気的良導体に対向して、前記磁気抵抗
   素子の第１及び第２の領域に同じ向きの補正磁界を発生
   する電流を流して、前記磁気抵抗効果素子の磁化容易軸
   の傾斜に基づくバイアス磁界の不均衡を補正するための
   第２の電気的良導体を、絶縁層を介して配設してなる磁
   気抵抗効果型ヘッド。