JPH05135331A - 磁気デイスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ノイズレス，高出力で再生できる磁気ディスク
装置を提供する。 【構成】磁気抵抗効果膜の感磁部に、縦バイアス磁界を
印加する反強磁性膜の他、磁気抵抗効果膜と反強磁性膜
との中間に自発磁化を磁気抵抗効果膜より小とした磁性
膜を介在させた磁区制御構造を含む磁気ヘッドを磁気デ
ィスク装置に搭載する。 【効果】動作温度範囲内で安定に使用できる高記録密度
の磁気ディスク装置が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果型ヘッド
を搭載した磁気ディスク装置に関し、特に、ノイズレ
ス，高感度で再生できる磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術として、米国特許第4103315
号には、磁気抵抗効果膜全面に反強磁性膜を形成するこ
とが記載されている。

【０００３】また、米国特許第4663685 号には、磁気抵
抗効果膜端部に反強磁性膜を形成することが記載されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、いず
れも、磁気抵抗効果膜に直接接して反強磁性膜が形成さ
れているため、バルクハウゼンノイズは抑制できるもの
の、結合磁界が大きすぎ、磁気ヘッドの磁気応答特性、
いわゆる再生感度が劣化するという問題点があった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、バルクハウゼン
ノイズを抑制し、磁気応答特性を高めた高出力の磁気抵
抗効果型磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気デイスク装
置は、内周側から外周側に向かって周速度が大きくなる
ように回転する磁気ディスクと、該磁気ディスクに記録
された磁気的信号を磁気抵抗効果を用いて電気的信号に
変換する磁気ヘッドとを有するものであって、再生時
に、前記磁気ディスクから得られる前記電気的信号のベ
ースライン変動を抑制する手段を有することを特徴とす
る。

【０００７】ここで前記電気的信号のベースライン変動
量が前記電気的信号のピーク値に対して３％以下、特
に、２〜０.０１％ であることが好ましい。

【０００８】ベースライン変動とは、前記磁気ディスク
からの磁気的信号がない場合の再生電圧をゼロとし、前
記磁気的信号がない場合にも再生電圧がゼロでないとき
のそのゼロ点からのシフト量をいう。さらに、ベースラ
イン変動量は、そのゼロ点からのシフト量を前記電気的
信号のピーク値で割り、１００倍したパーセンテージで
定義する。

【０００９】本発明者らは、ベースライン変動は前記磁
気ヘッドが前記磁気ディスクからの磁気的信号を読み取
る際に生じるバルクハウゼンノイズに起因するものであ
ることを見い出した。本発明は、高出力，ノイズレスで
再生できる磁気ディスク装置を実現するには、磁気ヘッ
ドか信号処理回路の少なくとも一方に該ノイズを抑制す
る手段を設けなければならないという知見に基づくもの
である。

【００１０】そして、この知見に基づき本発明は、特
に、磁気ディスク装置に電気的信号のベースライン変動
を抑制する手段を設けることを特徴とする。さらには、
前記ノイズを抑制するだけでなく、これと同時に高出力
で再生できる手段を設けることが好ましい。

【００１１】また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気
抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する前
記磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に信号検出電流を
流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した
ものであって、一対の電極に挾まれた領域に、磁気抵抗
効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、磁区制御
層が、磁気抵抗効果膜との界面で発生する交換結合と称
する磁気的な結合を利用して磁気抵抗効果膜に長手方向
の縦バイアス磁界を印加するための第一の磁性膜と、第
一の磁性膜と磁気抵抗効果膜との間に形成され、磁気抵
抗効果膜と第一の磁性膜との磁気的な結合の大きさ、す
なわち縦バイアス磁界の大きさを、所望の大きさに調節
する第二の磁性膜とを有する磁気ヘッドを搭載したもの
である。本発明の磁気ディスク装置は、搭載された磁気
ヘッドの磁区制御層が二つの交換結合、一つは第一の磁
性膜と第二の磁性膜で、他の一つは第二の磁性膜と磁気
抵抗効果膜で交換結合を形成することに特徴がある。こ
れによりノイズレス，高出力で再生できる磁気ディスク
装置を提供することができる。

【００１２】詳述すれば、二つの交換結合により磁気抵
抗効果膜に付与される縦バイアス磁界は、前記磁気ディ
スクから得られる電気的信号をノイズレスとし、高出力
の電気的信号とする。つまり、これは第二の磁性膜の飽
和磁束密度を小とし、第一の磁性膜から二つの交換結合
により磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界の大
きさを、磁気抵抗効果膜の磁気モーメントの回転が容易
となるまで縦バイアス磁界を小とすることにより達成さ
れる。

【００１３】ここで、本発明の磁気ディスク装置は、所
望の面記録密度に応じ、前記ノイズが発生しない範囲
で、磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界値を小
として磁気抵抗効果膜内の磁気モーメントの回転を容易
としていることに最も特徴がある。

【００１４】磁気抵抗効果膜に前記ノイズを抑制すべく
縦バイアス磁界を付与するための第一の磁性膜は、反強
磁性膜，フェリ磁性膜，永久磁石膜が好ましく、反強磁
性膜，永久磁石膜が最も望ましい。また、磁気抵抗効果
膜と第一の磁性膜との間の縦バイアス磁界を高感度にす
べく調節するための第二の磁性膜は、強磁性膜，フェリ
磁性膜が好ましく、強磁性膜が最も望ましい。

【００１５】第二の磁性膜は、強磁性成分を含む磁性膜
で構成することが好ましい。すなわち、自発磁化を所持
していることが必要である。第二の磁性膜が、常磁性な
どの非磁性で構成される場合には、磁気抵抗効果膜と第
一の磁性膜との磁気交換結合が消滅し、磁気抵抗効果膜
に縦バイアス磁界が付与できなくなるからである。

【００１６】さらに、高出力とするために、前記第二の
磁性膜の膜厚より前記磁気抵抗効果膜の膜厚が厚いこと
が好ましい。

【００１７】高出力，ノイズレスで再生でき、高い面記
録密度を有する磁気ディスク装置が実現できる。

【００１８】また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気
抵抗効果膜に通電する電流（以下、「センス電流」と称
する）、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の距離（以
下、「浮上量」と称する）を考慮して前記磁気ディスク
に記録された情報を再生した場合、周囲温度が変化して
も、同じ情報に対しては、ほぼ同じ電気的信号の形状及
び／又はピーク値が得られる手段を有することを特徴と
する。

【００１９】ここで、動作温度範囲内で電気的信号の温
度による前記ピーク値変動量が、５％以下、特に、４〜
０.０１％ であることが好ましい。

【００２０】本発明者らは、周囲温度が変化しても、磁
気ディスクからの同じ情報に対しては、常にほぼ同じ電
気的信号の形状及び／又はピーク値を所持して再生でき
るようにするには、前記磁気抵抗効果膜の磁気モーメン
トの回転の容易性を動作温度範囲内で一定に保つ手段を
有すればよいという知見を見い出し、本発明は、このよ
うな知見に基づくものである。

【００２１】また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気
抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁
気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を
流すための一対の電極を有する磁気ヘッドを搭載したも
のであって、一対の電極に挾まれた領域に、磁気抵抗効
果膜に接して配置された磁区制御層を有し、磁気抵抗効
果膜の磁気モーメントの回転の容易性を動作温度範囲内
で一定とするため、前記磁区制御層から磁気抵抗効果膜
に付与される縦バイアス磁界の大きさを動作温度範囲内
で一定とする手段を有することを特徴とする。

【００２２】具体的には、磁気ディスク装置に搭載され
た磁気ヘッドの磁区制御層と磁気抵抗効果膜との縦バイ
アス磁界の大きさの温度依存性を動作温度範囲内で小と
することにより達成される。さらには、室温での縦バイ
アス磁界を小とし、かつ、磁区制御層と磁気抵抗効果膜
との間の交換結合が消失する温度、いわゆる、ブロッキ
ング温度を動作温度範囲に比べて大としたことにより達
成される。

【００２３】また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気
抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁
気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を
流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した
ものであって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記
磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、
前記磁区制御層が、反強磁性膜と、前記反強磁性膜と前
記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、
前記磁性膜の自発磁化より前記反強磁性膜の自発磁化が
小さいことを特徴とする。

【００２４】また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気
抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁
気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を
流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した
ものであって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記
磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、
前記磁区制御層が、永久磁石膜と、前記永久磁石膜と前
記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、
前記磁性膜の自発磁化より前記永久磁石膜の自発磁化が
大きいことを特徴とする。

【００２５】また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気
抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換するＮ
ｉＦｅ膜と、前記ＮｉＦｅ膜に信号検出電流を流すため
の一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載したものであ
って、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記ＮｉＦｅ
膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御
層が、ＣｏＰｔ又はＮｉＯからなる第一膜と、前記第一
膜と前記ＮｉＦｅ膜との間に形成されたＮｉＦｅＮｂか
らなる第二膜とを有することを特徴とする。

【００２６】

【作用】本発明の磁気ディスク装置に搭載する磁気ヘッ
ドは、読み取り専用の再生ヘッドと該再生ヘッドの上方
に電磁誘導型の書き込み専用の記録ヘッドとを形成して
なる記録再生分離型磁気ヘッドである。

【００２７】再生ヘッドを用いて磁気ディスクに記録さ
れた情報を読み込む場合、電磁誘導型の磁気ヘッドで読
み込む場合と比較すると、浮上量，磁気ディスク媒体等
を同じ条件としたときには、同じトラック幅当りで、５
〜１０倍の再生出力がノイズレスで得られる。

【００２８】記録ヘッドと再生ヘッドとを分離すること
により、記録ヘッドの磁気コア材に高飽和磁束密度の材
料を使用することが可能となり、強い書き込み磁界で磁
気ディスクに情報を書き込むことを可能とする。

【００２９】また、これにより、高い保磁力を有する磁
気ディスク媒体の使用が可能となり、トラック密度及び
線記録密度（「ビット密度」ともいう）を大として書き
込むことができる。

【００３０】再生ヘッドを用いることにより、その再生
出力を大とすることができるため、磁気ヘッドのトラッ
ク幅を小としても充分な再生出力を持つ電気的信号が得
られる。しかも、その電気的信号はノイズレスである。
また、線記録密度を大としても、充分に再生出力を得る
ことができる。

【００３１】これにより、磁気ディスクの線記録密度と
トラック密度との両方を高めることができ、高記録密度
であって大容量の磁気ディスク装置が実現できる。

【００３２】また、再生ヘッドを用いて得られる電気的
信号をノイズレスとできるため、得られた電気的信号を
即信号処理でき、ノイズ処理回路などの特別な信号処理
回路を使用しない磁気ディスク装置を達成できる。そし
て、このような信号処理回路で処理する時間を省くこと
ができるため、再生時のデータの転送速度を大にでき
る。

【００３３】また、線記録密度を大とすることも、再生
時のデータの転送速度を大にできる要因である。

【００３４】さらに、電気的信号がノイズレスであるこ
とにより、アクセス時間を小にできる。

【００３５】さらに、再生ヘッドの再生出力はディスク
周速度に依存しないため、磁気ディスク径を小さくして
も再生出力を大に維持できる。これにより、磁気ディス
ク径を小としても高出力の電気的信号を得ることができ
る。このため、磁気ディスク径を小として、小型磁気デ
ィスク装置に要求される装置容量を満足するまで記録密
度を大にしても、充分に読み込み動作ができるので、磁
気ディスク径を極力小とした磁気ディスク装置が実現で
きる。

【００３６】これにより、直径が１.５〜６.５インチの
磁気ディスクと、該磁気ディスクを３５００〜５０００
ｒｐｍで回転させる回転手段と、該磁気ディスクに記録
された磁気的信号を磁気抵抗効果膜によって電気的信号
に変換する磁気ヘッドと、を有し、前記磁気ディスクに
トラック密度２.６〜２０.０ktpi及びビット密度６０〜
２００kbpiで記録された情報を、転送速度６〜９ＭＢ／
ｓ及びアクセス時間５〜１０ｍｓで再生することを特徴
とする磁気ディスク装置が実現できる。

【００３７】さらには、直径が１.５〜３.０インチの磁
気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果を用
いて電気的信号に変換する磁気ヘッドを搭載した小型の
磁気ディスク装置が実現できる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００３９】図２は、本発明の一実施例による磁気ディ
スク装置４０００の構成を示す概略図である。同図に示
すように、磁気ディスク装置４０００は、等間隔で一軸
（スピンドル）上に積層された複数の磁気ディスク１２
と、スピンドルを駆動するモータ１１と、移動可能なキ
ャリッジ１４に保持された磁気ヘッド群１３と、このキ
ャリッジ１４を駆動するボイスコイルモータ１５と、こ
れらを支持するベースとを備えて構成される。また、磁
気ディスク制御装置などの上位装置から送出される信号
に従って、ボイスコイルモータ１５を制御するボイスコ
イルモータ制御回路を備えている。また、上位装置から
送られてきたデータを書き込み方式に対応し、磁気ヘッ
ドに流すべき電流に変換する機能と、磁気ディスク１３
から送られてきたデータを増幅し、ディジタル信号に変
換する機能とを持つリード／ライト回路を備え、このリ
ード／ライト回路は、インターフェイスを介して、上位
装置と接続されている。

【００４０】次に、この磁気ディスク装置４０００の動
作を、読み出しの場合を例として説明する。上位装置か
ら、インターフェイスを介して、ボイスコイルモータ制
御回路１５に、読み出すべきデータの指示を与える。ボ
イスコイルモータ制御回路からの制御電流によって、ボ
イスコイルモータ１５がキャリッジ１４を駆動させ、指
示されたデータが記憶されているトラックの位置に、磁
気ヘッド群１３を高速で移動させ、正確に位置付けす
る。この位置付けは、ボイスコイルモータ制御回路と接
続されている位置決め用磁気ヘッド１３ａが、磁気ディ
スク１２上の位置を検出して提供し、データ用磁気ヘッ
ド１３の位置制御を行うことによって行われる。また、
ベースに指示されたモータ１１は、スピンドルに取り付
けた複数の磁気ディスク１２を回転させる。次に、ライ
ト／リード回路からの信号に従って、指示された所定の
磁気ヘッドを選択し、指示された領域の先頭位置を検出
後、磁気ディスク上のデータ信号を読み出す。この読み
出しは、ライト／リード回路に接続されているデータ用
磁気ヘッド１３が、磁気ディスク１２との間で信号の授
受を行うことにより行われる。読み出されたデータは、
所定の信号に変換され、上位装置に送られる。

【００４１】本発明に係る磁気ディスクのトラック密度
は１インチ当り２６００〜20000 トラックである。線記
録密度は１インチ当り６５〜２００キロビットである。
そして、これらの積で定まる面記録密度を１平方インチ
当り１７０〜４０００メガビットとすることができる。

【００４２】本発明の磁気ディスク装置に搭載された磁
気ヘッドは、たとえば図６に記載した記録再生分離ヘッ
ド３０００である。記録再生分離型磁気ヘッド３０００
は、記録を電磁誘導型薄膜磁気ヘッド２０００で行い、
再生を磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドと
称す。）１０００で行う。

【００４３】本発明によれば、ＭＲヘッド１０００の単
位トラック幅当りの再生出力は、浮上量，磁気ディスク
媒体の種類などを同じとして再生動作を行った場合、従
来の記録再生兼用の電磁誘導型薄膜磁気ヘッドの５〜１
０倍とできる。しかも、その再生出力は磁気ディスクの
周速に依存しない優れた利点を持つ。

【００４４】さらに、これにより、ＭＲヘッドのトラッ
ク幅を小としても、すなわち、磁気ディスク媒体のトラ
ック密度を大としても、高い再生出力が維持できる。ま
た、磁気ディスク媒体の線記録密度を大としても、高い
再生出力が維持できる。

【００４５】また、本発明によると、再生時、磁気ディ
スクからの電気的信号に発生しやすいバルクハウゼンノ
イズを抑止し、何れのディスク回転数とセンス電流と浮
上量においても該ノイズに起因して発生する再生波形の
ベースライン変動量を３％以下に抑えているため、ノイ
ズレスの電気的信号とでき、高Ｓ／Ｎ比を確保でき高感
度で情報を再生できる。

【００４６】さらに、本発明によると、動作温度範囲内
で安定性よく、高出力，ノイズレスの電気的信号を得る
ことができる。

【００４７】さらに、本発明によれば、記録ヘッドと再
生ヘッドを分離することにより、記録ヘッド２０００の
磁気コア材１３０を高飽和磁束密度Ｂｓを所持した材料
とでき、書き込み磁界が大とでき、かつ、シャープとで
き、高い線記録密度で記録することができる。また、ト
ラック幅を小としても高い書き込み磁界が維持でき、高
いトラック密度で記録できる。また、これに伴い磁気デ
ィスク媒体の保磁力を大とできる。

【００４８】上記より、本発明に係るＭＲヘッド１００
０を含んで磁気ディスク装置を構成することにより、デ
ィスク径の大小にかかわらず、高出力、かつ、ノイズレ
スで再生できる磁気ディスク装置が実現できる。

【００４９】上記より、磁気ディスク径の大小を問わず
高密度記録が可能となり、本発明の磁気ディスク装置で
はディスク径を１.５インチ〜６.５インチと小型化して
も、磁気ディスク回転数３５００〜５０００ｒｐｍで、
トラック密度２.６〜２０.０ktpi、及び線記録密度６０
〜２００ktpiで記録、及び再生が可能となり、１平方イ
ンチあたり１７０〜４０００メガビットの面記録密度を
達成した磁気ディスク装置が実現できる。

【００５０】さらに、小型磁気ディスク装置に要求され
る装置容量を満足するために高ビット密度，高トラック
密度とし、ディスク径を１.５〜３.０インチまで小型化
しても、充分に読み込み、および書き込み動作ができる
ので、該サイズのディスク径まで小型化でき、大容量の
小型磁気ディスク装置が実現できる。

【００５１】記録密度が増大し、情報の記憶容量が大に
なってもデータの転送速度がその分遅くなったのでは利
用価値が少ない。データの転送速度は、線記録密度が高
いほど大である。本発明では線記録密度を１インチ当り
６０〜２００キロビットにでき、転送速度を大にでき
る。

【００５２】また、本発明によれば、記録ヘッド２００
０の磁気コア材１３０に高Ｂｓ材を用いており、これに
より、導体コイル１１０のターン数を少なくしても十分
強い書き込み磁界を維持できるためターン数を少なくで
き（図６）、これにより、記録ヘッド２０００のインダ
クタンスが小にでき、高周波でも情報の書き込み動作が
充分にできる。

【００５３】また、ＭＲヘッドの再生出力は周速に依存
せず、高周波で情報の読み込み動作ができる。

【００５４】さらに、本発明に係るＭＲヘッド１０００
を用いて得られる前記電気的信号はノイズレスである。
このため、得られた電気的信号を前記バルクハウゼンノ
イズを処理する特別な回路を通過させることなく、即、
ディジタル信号に変換することができる。

【００５５】上記より、本発明によると、データ転送速
度を６〜９メガバイト／秒とすることができる。

【００５６】データへのアクセス時間（位置決め時間）
は、データ転送速度の増大に伴って短縮する必要があ
り、本発明では、５〜１０ミリ秒とすることが望まし
い。

【００５７】ディスク回転数、及び磁気ヘッドの回転待
ち時間は、データ転送速度との関連から回転数３５００
ｒｐｍ以上、回転待ち時間は平均６ｍ秒以下とするのが
望ましい。ここで、回転待ち時間とは、所定のトラック
位置まで移動した磁気ヘッドが、そのトラックの所定の
位置に情報を書き込む或いは所定の位置から情報を読み
出すために静止して磁気ディスクが回転されるのを待っ
ているのを意味する。本発明によれば、磁気ディスク径
を小型化できるため高速シークができ、さらに、ＭＲヘ
ッド１０００のバルクハウゼンノイズ抑止ができるた
め、アクセス時間を短くできる。

【００５８】ＭＲヘッドが磁気ディスク上からの信号を
読み出す際、バルクハウゼンノイズ（ベースライン変
動）が生じると、磁気ディスク上からのデータ信号を再
度読み出さなければならない。この際、上述したサイク
ルで読み出しの動作が再度行われる。たとえば、バルク
ハウゼンノイズが１／２の確率で発生するＭＲヘッドを
備えて磁気ディスク装置を構成した場合、１／３０秒ア
クセス時間が遅れる。本発明の磁気ディスク装置では、
ＭＲヘッドのバルクハウゼンノイズを抑止できたため、
アクセス時間を５〜１０ミリ秒とすることができる。

【００５９】図３は、本発明の磁気ディスク装置を所定
のスペースに収納した状態を斜視図で示す。

【００６０】ヘッド・ディスクアッセンブリ（ＨＤＡ）
７１及び電子回路部７２でヘッド・ディスクアッセンブ
リ・ユニット（ＨＤＵ）７３を形成し、容器７００の内
部に収納されている。容器７００は、底の一辺の長さが
０.３〜１.５ｍ、高さは装置容量に応じ０.２〜２ｍ と
している。図３において、ＡおよびＢはＨＤＡ及びＨＤ
Ｕ内の回路板に清浄な空気を供給するための空気の流れ
である。

【００６１】図４は、本発明の記録再生分離型磁気ヘッ
ドを所定のスライダに形成した状態を斜視図で示す。符
号８１はスライダであり、例えば非磁性セラミクスなど
である。符号３０００は記録再生分離型磁気ヘッドであ
り、詳細は図６に示した形状を有する。また、記録ヘッ
ドと再生ヘッドを分離したため、記録再生分離型磁気ヘ
ッドの電流端子は４つである。符号８３は媒体対向面を
示し、磁気ディスクと対向する面である。

【００６２】図５は、図４に示すスライダを荷重アーム
上に形成した記録再生分離型磁気ヘッドを斜視図で示
す。

【００６３】符号９１は、スライダ８１をささえる荷重
アームを示す。符号９３はジンバルバネであり、磁気デ
ィスクとの距離を一定に保つ作用をするものである。こ
の磁気ディスクをスライダ８１の先端に形成された記録
再生分離型磁気ヘッド3000との、磁気ディスク装置の起
動状態における距離は、一般に浮上量といわれ磁気ディ
スク装置の性能の重要な要素の一つである。本発明の磁
気ディスク装置ではこの浮上量を０.２μｍ 以下とする
ことができる。

【００６４】図６は、本発明の磁気ディスク装置に装備
された記録再生分離ヘッド３０００である。非磁性セラ
ミクス基板１０１上に再生専用のＭＲヘッド１０００を
形成し、その上方に記録専用の電磁誘導型の記録ヘッド
２０００を形成している。尚、図６では記録ヘッド２０
００の右側半分と、ＭＲヘッド１０００の右側半分の信
号検出電極６０上方に形成される各層を省略してある。

【００６５】図６の符号１１０は導体コイルであり、符
号１３０は上下磁気コア材である。また、これらの間に
電気的絶縁をとるため符号１２０で示す絶縁膜が形成さ
れる。

【００６６】本発明に係る記録再生分離型磁気ヘッド３
０００では、記録ヘッド２０００で読み込み動作を行わ
ないため、磁気コア材１３０には読み込み時に要求され
る高透磁率，低磁歪特性を必要とせず、書き込み時に要
求される高Ｂｓ特性のみが必要とされる。これにより、
上記したように上下磁気コア材１３０を高Ｂｓ材で構成
することができる。さらに、書き込み特性は磁気コア材
１３０の磁歪定数にほとんど依存しないため、材料の選
定、および、材料組成のマージンが広がり、記録ヘッド
２０００の製造を容易にできる。これはスループット向
上，歩留まり向上ができる。さらに、材料の選定、およ
び材料組成のマージンを広げることができ、耐食性を向
上するための元素添加、たとえばＣｒ等添加ができ、耐
食性に優れる記録ヘッド２０００の製造ができる。

【００６７】図１は、本発明の磁気ディスク装置に搭載
されたＭＲヘッドの一実施例を示すものであり、媒体対
向面側からみた拡大斜視図である。尚、図１ではＭＲヘ
ッドの右側半分で上部ギャップ膜７０と上部シールド膜
８０を省略した。

【００６８】図１のＭＲヘッド１０００は、非磁性セラ
ミクス基板１０１の上に下部シールド膜１０と、この下
部シールド膜１０の上側に形成される下部ギャップ膜２
０と、この下部ギャップ膜２０の上側に、少なくとも一
対の信号検出用電極６０に挾まれる領域に形成され、第
一の磁性膜４５とする反強磁性膜と、この反強磁性膜の
上側に形成され、自発磁化を所有する第二の磁性膜７７
と、第二の磁性膜７７の上に形成される磁気抵抗効果膜
４０と、この磁気抵抗効果膜４０の上に、磁気抵抗効果
膜４０の磁気応答特性を高めるために配置されるシャン
ト膜５０とソフト膜５５と、このソフト膜５５の上に形
成される上部ギャップ膜７０と、この上部ギャップ膜７
０の上に形成される上部磁気シールド膜８０を備えて形
成される。

【００６９】次に、各膜，各層の作用，材料などを説明
する。

【００７０】ＭＲヘッド１０００のトラック幅は、上記
一対の信号検出電極６０間の距離であり、１〜１０μｍ
の範囲にある。また、磁気抵抗効果膜４０のこの領域を
感磁部といい、この部分で磁気ディスクからの磁気的信
号の読み取りを行う。

【００７１】上部シールド膜，下部シールド膜８０，１
０は、磁気抵抗効果膜４０に信号磁界以外の磁界が影響
するのを防止し、ＭＲヘッド１０００の信号分解能を高
める作用を行う。その材料は、ＮｉＦｅ合金，ＮｉＣｏ
合金，Ｃｏ系の非晶質合金などの軟磁性であり、その膜
厚はおよそ０.５〜３μｍ である。

【００７２】上記磁気シールド膜８０，１０に隣接して
配置される上部ギャップ膜、および下部ギャップ膜７
０，２０は磁気抵抗効果素子と、上部および下部シール
ド膜８０，１０を電気的，磁気的に隔離する作用をし、
ガラス，アルミナなどの非磁性，絶縁物よりなる。上
部，下部ギャップ膜７０，２０の膜厚は、ＭＲヘッド１
０００の再生分解能に影響するため、磁気ディスク装置
に望まれる記録密度に依存し、通常０.４〜０.１μｍの
範囲にある。

【００７３】この上部，下部ギャップ膜７０，２０の間
に形成される磁気抵抗効果素子は、磁界に対してその電
気抵抗が変化する磁気抵抗効果膜４０と、磁気ディスク
からの磁気的信号を高出力の電気的信号とするため、磁
気抵抗効果膜４０に横バイアス磁界を印加すべく形成さ
れるシャント膜５０，ソフト膜５５と、磁気抵抗効果膜
４０に信号検出電流を流すための信号検出電極６０と、
少なくとも磁気抵抗効果膜４０感磁部を単磁区化するに
充分な縦バイアス磁界を印加するための第一の磁性膜４
５と、第一の磁性膜４５と磁気抵抗効果膜４０の中間に
配置され、第一の磁性膜４５から付与される強すぎる縦
バイアス磁界の大きさを、高出力の電気的信号となるよ
う調整するために設けられる第二の磁性膜７７とからな
る。これら、再生出力調整層を兼ねた磁区制御層１００
とする第二の磁性膜７７と第一の磁性膜４５の詳細は後
述する。

【００７４】磁気抵抗効果膜４０は、ＮｉＦｅ合金，Ｎ
ｉＣｏ合金，ＮｉＦｅＣｏ合金のような、磁化の方向に
よって電気抵抗が変化する強磁性薄膜で形成される。そ
の膜厚は、約０.０１〜０.０４５μｍである。

【００７５】信号検出電極６０は、磁気抵抗効果膜４０
に十分な電流、たとえば１×１０⁶〜２×１０⁷Ａ／cm²
を流すため、通常、電気抵抗が小さいＣｕ，Ａｕ，Ｎ
ｂ，Ｔａなどの薄膜が用いられる。

【００７６】シャント膜５０は、磁気抵抗効果膜４０を
高感度とするに十分なレベルに、横バイアス磁界を印加
する作用を行う。このバイアス印加方向は、上記した磁
区制御層によって付与される方向と垂直である。横バイ
アス磁界を印加するために、シャント膜を用いる方法を
シャントバイアス法という。シャントバイアス法におい
ては、シャント膜として、磁気抵抗効果膜４０上に、Ｔ
ｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗなどの薄い金属膜を形成す
る。通常、その膜厚は、０.０１〜０.０４μｍである。
また、シャント膜に流れる電流によって横バイアス磁界
が変化するので、シャント膜５０の膜厚とともに、比抵
抗も調整することが必要である。この比抵抗の値は、通
常、磁気抵抗効果膜４０の比抵抗の値の１〜４倍程度で
ある。

【００７７】このシャントバイアス法以外に、高密度磁
気記録用のＭＲヘッドに適した、磁気抵抗効果膜４０を
高感度にするに十分なレベルに、横バイアス磁界を印加
する方法として、たとえば、セルフバイアス法とソフト
膜バイアス法とがある。いずれの方法も、横バイアス磁
界を印加する層を、磁気抵抗効果素子に隣接して形成す
る方法である。

【００７８】セルフバイアス法は、磁気抵抗効果素子に
流れる電流によって発生する磁界を利用する方法であ
り、隣接して形成された磁気シールド膜によって、横バ
イアス磁界が増強されるので、磁気抵抗効果膜を磁気シ
ールド膜に近接して形成するのが重要である。

【００７９】ソフト膜バイアス法は、非磁性層を介し
て、磁気抵抗効果膜に隣接して、軟磁気特性を有する強
磁性膜を形成し、磁気抵抗効果膜に流れる電流によって
発生する磁界を、効率よく、磁気抵抗効果膜に印加する
方法である。ソフト膜５５としては、ＮｉＦｅＲｕ，Ｎ
ｉＦｅＴａ，ＮｉＦｅＲｈ，ＣｏＺｒＣｒ，ＭｎＺｎフ
ェライトなどの材料が用いられる。

【００８０】これらの方法は単独で用いてもよいが、図
１のようにシャント膜５０（非磁性膜）の上にソフト膜
５５を形成した複合バイアス法が効果的であり、本発明
に係るＭＲヘッド１０００では、複合バイアス法を採用
した。

【００８１】次に、ＭＲヘッド１０００の製造方法につ
いて説明する。尚、下記の薄膜形成法およびパターニン
グ方法は、スパッタリング法やエッチング，フォトリソ
グラフィー法を用いた。

【００８２】最初に、下部シールド膜１０とするＮｉＦ
ｅ合金を２μｍの厚さに形成し、その後、その上部に、
下部ギャップ膜２０とするアルミナを０.３μｍ の厚さ
に形成する。そして、この下部シールド膜１０と下部ギ
ャップ膜２０とを所定の形状に加工する。ここで、下部
シールド膜１０の端部は、図１に示すように、基板面に
対して傾斜するように加工する。これは、下部磁気シー
ルド膜１０を覆う形に形成される信号検出電極６０が、
下部シールド膜１０の端部で断線するのを防止するため
である。次に、下部ギャップ膜２０上に０.１μｍ の第
一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜を形成する。ＮｉＯター
ゲットを用い、スパッタリング室を0.3〜３×１０^-6tor
rに排気した後、Ａｒガス圧０.４〜２ｍtorr の低ガス
圧で形成する。基板温度は室温である。次に、別のスパ
ッタ室で第一の磁性膜４５上の所定の位置に、第二の磁
性膜７７とするＮｉＦｅＮｂ膜を２００Åの厚さに形成
する。ＮｉＦｅＮｂ膜はＮｉＦｅＮｂ合金ターゲットを
用いて形成し、基板温度は室温である。次に、磁気抵抗
効果膜４０とするＮｉＦｅ合金膜を４００Åの厚さに形
成し、続いて、シャント膜４０とするＮｂ膜を４００Å
の厚さに形成し、ソフト膜５５とするＣｏＺｒＮｂ膜を
４００Åの厚さに形成する。その後、信号検出電極６０
とする金とチタンの２層膜を０.１μｍ の厚さに形成し
た後、加工し、さらに、その上部に、上部ギャップ膜７
０とするアルミナを０.３μｍ の厚さに形成する。次
に、上部磁気シールド膜８０とするＮｉＦｅ合金膜を２
μｍの厚さに形成し、保護膜としてアルミナを形成し、
ＭＲヘッド１０００の作成を完了する。

【００８３】本発明に係るＭＲヘッド１０００は、磁気
抵抗効果膜４０感磁部に磁区制御層１００を所有し、第
一の磁性膜４５と磁気抵抗効果膜４０の中間に自発磁化
を所持する第二の磁性膜７７を介在させてあるところに
最も特徴がある。第一の磁性膜４５が反強磁性膜である
場合、自発磁化の大きさは、磁気抵抗効果膜４０が最も
大きく、第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５の順でな
ければならない。第一の磁性膜４５は、第二の磁性膜７
７を介して磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与
して磁気抵抗効果膜を単磁区化し、第二の磁性膜７７
は、第一の磁性膜４５と磁気抵抗効果膜４０が直接接し
た場合に大きくなりすぎる結合磁界（縦バイアス磁界）
を弱め、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントの磁化
回転を容易としてＭＲヘッドを高出力とする作用をす
る。したがって、本発明に係る磁区制御層１００は、再
生出力調整層も兼ねることができ、これを含む磁気ヘッ
ドとすることにより、バルクハウゼンノイズ抑止と再生
出力向上を同時に行うことができる。さらには、磁気デ
ィスクからの磁気的信号を高出力，ノイズレスの電気的
信号にできる磁気ディスク装置が実現できる。

【００８４】上記磁区制御層１００の構造，機能につい
て説明する。

【００８５】図７に、本発明に係る磁区制御層１００の
機能を説明するため、媒体対向面から見た磁気抵抗効果
膜４０と、磁区制御層１００の構成要素である第一の磁
性膜４５と自発磁化を所持する第二の磁性膜７７の拡大
断面図を示す。ここで、第一の磁性膜４５は反強磁性膜
とした。上記ノイズを抑止すべく、磁気抵抗効果膜４０
への縦バイアス磁界の付与過程を詳述するため、各膜の
磁気モーメントの方向を示した。符号４０１と７７１と
４５１はそれぞれ、磁気抵抗効果膜４０と第二の磁性膜
７７と第一の磁性膜４５の磁気モーメントの方向を模式
的に示したものである。

【００８６】上記第一の磁性膜４５内の磁気モーメント
４５１は、第二の磁性膜７７の磁気モーメント７７１と
反強磁性−強磁性の交換結合を形成し、第二の磁性膜７
７の磁気モーメントは符号７７１に向くことができる。
その結果、第二の磁性膜７７に縦バイアス磁界を付与す
ることができる。次に、第二の磁性膜７７上に磁気抵抗
効果膜４０を形成すると第二の磁性膜７７と磁気抵抗効
果膜４０で強磁性−強磁性の交換結合を形成し、磁気抵
抗効果膜４０内の磁気モーメントは符号４０１の方向に
向くことができる。その結果、磁気抵抗効果膜４０に縦
バイアス磁界を付与でき、バルクハウゼンノイズの抑止
ができる。

【００８７】バルクハウゼンノイズが抑止できても、磁
気ヘッドの再生出力が小さい場合は、高密度磁気ディス
ク装置を実現できない。高密度となるにつれ、磁気ディ
スクからの磁気的信号が小となり、磁気ヘッドを高出力
にしなければならないからである。そこで、本発明のバ
ルクハウゼンノイズを抑止しつつ、再生出力を大とする
方法を説明する。

【００８８】バルクハウゼンノイズ防止のためには、磁
気抵抗効果膜４０に付与する縦バイアス磁界を大きくし
なければならない。一方、縦バイアス磁界を大きくしす
ぎると再生出力が小さくなってしまう。縦バイアス磁界
が大きいと磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントが磁
気ディスクからの信号磁界に応じて急峻に回転できなく
なるためである。このため、高出力でノイズレスの電気
的信号が得られる磁気ディスク装置を実現するには、バ
ルクハウゼンノイズを抑止できる範囲で磁気抵抗効果膜
４０に付与される縦バイアス磁界を小さくした磁気ヘッ
ドを搭載し、磁気ディスク装置に望まれる面記録密度に
応じて、所望の縦バイアス磁界値に調節した磁気ヘッド
を搭載しなければならない。

【００８９】本発明によると、磁気抵抗効果膜４０と第
一の磁性膜４５が直接接したときに生じる大きすぎる縦
バイアス磁界を、これらの中間に磁気抵抗効果膜４０よ
り自発磁化が小さい第二の磁性膜７７を介在させ、その
飽和磁束密度Ｂｓ値を調整することにより、容易に最適
縦バイアス磁界値を得ることができた。

【００９０】ここで、本発明に係る自発磁化を所有する
第二の磁性膜７７は、上記シャント膜５０と同様にシャ
ントバイアスの効果がある。しかし、図１のように磁気
抵抗効果膜４０を介してシャント膜５０の反対側に第二
の磁性膜７７を形成する場合、磁気抵抗効果膜４０に
は、シャント膜５０によって付与されるバイアス方向と
は逆方向の横バイアス磁界が印加される。この場合、磁
気抵抗効果膜４０を高感度にできない。これに対処すべ
く、本発明では、第二の磁性膜７７の比抵抗を１００μ
Ωcm以上とし、磁気抵抗効果膜４０に比べて薄い膜とし
て、第二の磁性膜７７の導電性を小さくし、逆方向横バ
イアス磁界の発生を防止してある。

【００９１】以下、実際の材料を用いてノイズレス，高
出力とした上記一実施例を説明する。磁気抵抗効果膜４
０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５に、それぞ
れ、ＮｉＦｅ合金膜，(Ｎｉ₈₁Ｆｅ₁₉)_100-XＮｂ_X膜，Ｎ
ｉＯ膜を用いた場合を示した。

【００９２】図８は、第二の磁性膜７７とする(Ｎｉ₈₁
Ｆｅ₁₉)_100-XＮｂ_X膜の飽和磁束密度ＢｓのＮｂ量依存
性である。Ｎｂ量増加とともに、飽和磁束密度Ｂｓを小
さくできることを明らかにした。

【００９３】図９は、第二の磁性膜７７とする(Ｎｉ₈₁
Ｆｅ₁₉)_100-XＮｂ_Xの比抵抗のＮｂ量依存性である。Ｎ
ｂ量増加とともに比抵抗を大きくでき、約８原子％以上
で100μΩcm以上の比抵抗とできた。

【００９４】次に、自発磁化を磁気抵抗効果膜４０より
も小とした(Ｎi₈₁Ｆe₁₉)_100-XＮb_X膜をＮｉＦｅ合金膜
とＮｉＯ膜の中間に介在させた。図１０に、交換結合し
たこれら３層膜の結合磁界Ｈｅと異方性磁界Ｈｋの関係
を示した。ここで、結合磁界Ｈｅは、図中（ａ）の容易
軸励磁の磁化曲線において、原点からのシフト量として
観察される。異方性磁界Ｈｋは、図中（ｂ）の困難軸励
磁において、磁化が飽和するのに必要な大きさである。
結合磁界Ｈｅと異方性磁界Ｈｋは比例的な関係がある。
結合磁界Ｈｅが大きくなると、磁気抵抗効果膜４０の磁
気モーメントが磁化回転しにくくなるため、異方性磁界
Ｈｋも大きくなるからである。そして、この異方性磁界
Ｈｋの大きさは、磁気ヘッドの再生出力と反比例の関係
にある。このため、該再生出力を大とするには異方性磁
界Ｈｋを小さくするのが必須である。本発明によると、
１平方インチあたりの面記録密度を１７０メガビット以
上とした磁気ディスク装置を実現するには、結合磁界Ｈ
ｅを調整し、異方性Ｈｋの値を少なくとも２０Ｏｅ以下
にする必要があった。さらなる高面記録密度とするに
は、１０Ｏｅ以下にするのが望ましかった。

【００９５】本発明によれば、図１０に示すように、第
二の磁性膜７７とする（Ｎｉ₈₁Ｆｅ₁₉)_100-XＮｂ_X 膜の
Ｎｂ量増加とともに異方性磁界Ｈｋ，結合磁界Ｈｅを小
さくすることができた。Ｎｂ量を約６原子％以上とする
ことによりＨｋを、２０Ｏｅ以下にでき、約１０原子％
以上とすることにより、１０Ｏｅ以下にできた。これに
より、磁気ヘッドの再生出力を高くでき、磁気ディスク
装置の面記録密度を１平方インチあたり１７０メガビッ
ト以上にできた。

【００９６】図１１は、異方性磁界Ｈｋおよび結合磁界
Ｈｅと第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓの関係を示
したものである。本発明では、第二の磁性膜７７の飽和
磁束密度Ｂｓを０.６Ｔ 以下とすることにより、異方性
磁界Ｈｋを２０Ｏｅ以下にでき、約０.４Ｔ 以下とする
ことにより、異方性磁界Ｈｋを１０Ｏｅ以下にできた。
これにより、磁気ヘッドの再生出力を高くでき、磁気デ
ィスク装置の面記録密度を１平方インチあたり１７０メ
ガビット以上にできた。

【００９７】図１２に、異方性磁界Ｈｋを１０Ｏｅとし
た上記磁区制御層１００を含む磁気抵抗効果素子の磁気
抵抗変化曲線を示す。縦軸は抵抗変化ΔＶであり、横軸
は印加磁界Ｈである。図１２では、該磁区制御層を含む
ことにより、バルクハウゼンノイズ抑止ができることを
明らかにした。これにより、バルクハウゼンノイズ抑止
と再生出力の向上が同時に達成できた。さらに、Ｈｋを
６Ｏｅとしても依然バルクハウゼンノイズは発生してお
らず、さらに、ＭＲヘッドを高感度にでき、磁気ディス
ク装置の面記録密度を１平方インチあたり約４０００メ
ガビットにできた。

【００９８】図１３は、異方性磁界Ｈｋを１０Ｏｅとし
た、本発明に係る上記磁区制御層１００を含むＭＲヘッ
ド１０００を磁気ディスク装置に搭載して得られた磁気
ディスクからの電気的信号である。横軸は時間ｔ、縦軸
は出力電圧Ｖである。波形歪，波形のジャンプなどが観
測されておらず、また、いずれのディスク回転数（周波
数）とセンス電流と浮上量において、ベースライン変動
を２％以下に抑えることができ、バルクハウゼンノイズ
抑止が達成できた。

【００９９】また、発明者らは上記磁区制御層１００に
隣接して形成された磁気抵抗効果膜の磁区観察を行っ
た。図１２と図１３でバルクハウゼンノイズが発生しな
かったほとんどの試料では、磁気抵抗効果膜４０は単一
磁区状態であった。また、完全に単一磁区状態になって
いなくても、少なくとも磁気抵抗効果膜４０感磁部が単
一磁区状態にあればバルクハウゼンノイズは出現しなか
った。したがって、本発明は、少なくとも感磁部を単一
磁区状態とすれば、バルクハウゼンノイズが抑止できる
ことを含まなければならない。

【０１００】図１４は、本発明の磁気ディスク装置に搭
載された上記交換結合３層膜（NiFe合金膜とＮｉＦｅＮ
ｂ合金膜とＮｉＯ膜）のブロッキング温度を測定した実
施結果である。ブロッキング温度は、中間の第二の磁性
膜７７の介在の有無に係らず約２００℃と一定であり、
中間に介在させた(Ｎｉ₈₁Ｆｅ₁₉)_100-XＮｂ_X膜の飽和磁
束密度およびＮｂ量を変化させても一定で、約２００℃
と高温にすることができた。さらに、自発磁化を所持す
る第二の磁性膜７７の種類を変えても約２００℃と高温
にすることができた。

【０１０１】上記のように、ブロッキング温度を約２０
０℃と高い値に保持しながら、第二の磁性膜７７の種
類，組成，飽和磁束密度を変えることにより、結合磁界
Ｈｅおよび異方性磁界Ｈｋの値を自由に調節することが
できたため、容易に、磁気ディスク装置の面記録密度に
応じたこれらの所望の値を得ることができた。そして、
高い再生出力を得ることができたと同時に、バルクハウ
ゼンノイズ抑止、すなわち、ベースライン変動の抑止が
できたため、高Ｓ／Ｎ比の電気的信号を得ることがで
き、かつ、ブロッキング温度を高くできたため、高密度
で信頼性のある磁気ディスク装置が実現できた。

【０１０２】ここで、バルクハウゼンノイズを抑止し、
すなわち、ベースライン変動を抑止し、かつ、再生出力
を高めるための異方性磁界Ｈｋおよび結合磁界Ｈｅの最
適値は、媒体の種類，磁気ヘッドの浮上量により、磁気
抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５
の種類と膜厚により、また、磁気抵抗効果素子の形状，
大きさにより、また、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性
膜７７，第一の磁性膜４５の各層間の接触面積により、
などに依存して変動する。この場合、本発明の上記手法
で自発磁化を所持する第二の磁性膜７７の飽和磁束密度
Ｂｓを調節し、磁気ディスク装置に望まれる面記録密度
に応じて所望の最適値に調節すればよい。

【０１０３】本発明は、磁区制御層１００の着磁工程を
含まなければならない。磁気抵抗効果膜４０に均一な縦
バイアス磁界を印加するため、ひとたび、第一の磁性膜
４５とする反強磁性膜のブロッキング温度Ｔ_B 以上に加
熱し、一方向の磁界を印加しながらブロッキング温度以
下に冷却する工程を含めなければならない。この着磁工
程は成膜終了時に行われてもよく、ＭＲヘッド、あるい
は、記録ヘッド製造工程上のどの製造工程で行ってもよ
い。ただ、製造工程中、ブロッキング温度以上の熱履歴
を与えた場合には、必ず、一方向の磁界中で冷却し、ブ
ロッキング温度を通過させる工程を含めなければならな
い。

【０１０４】第一の磁性膜４５とする反強磁性膜，第二
の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０の形成時あるいは形
成後、ブロッキング温度以上に加熱されると、第一の磁
性膜４５が常磁性状態となり、第一の磁性膜４５と第二
の磁性膜７７の交換結合は消失する。このまま冷却する
と第一の磁性膜４５内の磁気モーメントがランダムに配
列するため、第二の磁性膜７７に隣接した磁気抵抗効果
膜４０に縦バイアス磁界を付与することはできない。一
方、一方向の外部磁界を印加しながらこれらの層が冷却
され、ブロッキング温度Ｔ_B まで冷却されると、第一の
磁性膜４５はふたたび常磁性状態から反強磁性状態とな
り、このとき、第二の磁性膜７７の内部磁界によって、
第一の磁性膜４５内の磁気モーメントが第二の磁性膜７
７内部の磁気モーメントを一方向に向けるように配列す
ることができる。ひとたび、第一の磁性膜４５内の磁気
モーメントが整列すると反強磁性膜の磁気異方性は極め
て大きいため、その方向にしっかりと固定され、第二の
磁性膜７７に一方向異方性、すなわち、縦バイアス磁界
を付与することができる。そして、第二の磁性膜７７と
交換結合する磁気抵抗効果膜４０にも縦バイアス磁界が
付与でき、単一磁区状態が実現できる。

【０１０５】また、本発明は、磁区制御層１００を構成
する各磁性層の磁気特性において、第二の磁性膜７７の
キュリー温度Ｔｃが第一の磁性膜４５とする反強磁性膜
のブロッキング温度Ｔ_B よりも高いことを含めなければ
ならない。ここで、キュリー温度Ｔｃとは、強磁性体の
強磁性状態が常磁性状態に転移する温度である。図１５
に磁区制御層１００を用いて上記理由を模式的に説明す
る。

【０１０６】まず、第一の磁性膜４５とする反強磁性
膜，第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０の３層膜を
反強磁性膜のブロッキング温度Ｔ_B 以上に加熱する。こ
の加熱を、一方向の外部磁界を印加しながら行う。ブロ
ッキング温度Ｔ_B 以上に加熱された図１５（ａ）では、
反強磁性膜は、常磁性状態にあるので、磁気モーメント
は符号４５１のようにランダムである。また、常磁性状
態にあるため、第二の磁性膜７７との交換結合は消失し
ている。図１５（ａ）の状態から一方向の磁界を印加し
ながら反強磁性膜のブロッキング温度Ｔ_B 以下に冷却す
ると反強磁性膜は、その上方に配置されている第二の磁
性膜７７と交換結合を形成しようとする。第二の磁性膜
７７のキュリー温度Ｔｃがブロッキング温度Ｔ_B よりも
小さい図１５（ｂ）場合、周囲温度がブロッキング温度
通過時、第二の磁性膜７７は常磁性状態にあるため、一
方向の交換結合を形成できずバイアス磁界の方向はラン
ダムとなり、磁気抵抗効果膜４０に付与されるバイアス
磁界の方向はランダムとなる。このため、磁気抵抗効果
膜４０に縦バイアス磁界を付与することができなくな
り、バルクハウゼンノイズを抑止できなくなってしま
う。一方、第二の磁性膜７７のキュリー温度Ｔｃがブロ
ッキング温度Ｔ_B よりも大きい図１５（ｃ）の場合、周
囲温度がブロッキング温度のとき、第二の磁性膜７７は
強磁性状態である。この場合、一方向の外部磁界が印加
されていると、まず、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性
膜７７の磁気モーメント４０１，７７１が外部磁場の方
向に向き、ついで、第二の磁性膜７７の内部磁界に誘導
されて反強磁性膜が符号４５１のように配列する。ひと
たび、符号４５１のように配列すると、反強磁性膜の磁
気異方性は極めて大きいため、その配列はしっかりと固
定される。このため、第二の磁性膜７７の磁気モーメン
トを符号７７１に向けた状態で交換結合を形成すること
ができる。そして、第二の磁性膜７７に隣接し、交換結
合している磁気抵抗効果膜４０にも縦バイアス磁界が付
与でき、バルクハウゼンノイズ抑止ができる。したがっ
て、キュリー温度Ｔｃがブロッキング温度Ｔ_B より高い
場合に限り、磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付
与でき、バルクハウゼンノイズ抑止ができる。

【０１０７】次に、ＭＲヘッド１０００に搭載する、第
一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜の最適膜厚を決定するた
め、ＮｉＯ膜上にＮｉＦｅ膜を形成し、交換結合特性を
調べた実施結果を図１６に示す。Ｈｅは結合磁界、すな
わち、縦バイアス磁界である。結合磁界は、ＮｉＯ膜厚
とともに増加し、４００Å以上で一定となる。図１７
は、ブロッキング温度Ｔ_B のＮｉＯ膜厚依存性を調べた
実施結果である。ブロッキング温度Ｔ_B も４００Å以上
で一定となって約２００℃を示し、１５００Å以上で若
干増加する。このため、ＮｉＯ膜厚は良好な交換結合特
性を示し、かつ、それらの特性の安定する４００Å以上
とするのが望ましい。一方、ＭＲヘッド１０００では、
ＮｉＯ膜は、図１のように下部シールド膜２０と磁気抵
抗効果膜４０の中間に配置されるため、これらの間隔を
大きくした場合、ＭＲヘッドの分解能を落としてしま
う。このため、ＮｉＯ膜厚は２０００Å以下とするのが
望ましい。したがって、本発明は、ＮｉＯの最適膜厚が
４００〜２０００Åの範囲にあることを含めなければな
らない。

【０１０８】次に、本発明に係る再生出力調整層を兼ね
た磁区制御層１００の構成要素である第一の磁性膜４
５，自発磁化を持つ第二の磁性膜７７の各材料について
説明する。

【０１０９】本発明に係る第二の磁性膜７７は、磁気抵
抗効果膜４０と第一の磁性膜４５の両方に磁気交換結合
しなければならない。このため、第二の磁性膜７７は自
発磁化を持っていなければならない。さらに、大きな磁
気抵抗変化率を示さない方が望ましい。磁気ディスクか
らの信号磁界に応じて第二の磁性膜７７と磁気抵抗効果
膜４０の磁気モーメントが同時に等しい角度で回転する
とは限らず、再生波形にノイズが生じる場合があるから
である。さらに、上述したように磁気抵抗効果膜４０へ
の逆方向横バイアス磁界の発生を抑止するため、比抵抗
値１００μΩcm以上を必要とする。さらに、高キュリー
温度を必要とする。さらに、耐食性，耐熱性が要求され
る。

【０１１０】これらの目的を同時に満足する材料として
は、上記ＮｉＦｅＮｂ合金膜の他、下記に示す材料でも
代用可能である。

【０１１１】すなわち、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉを主成分とし
た強磁性膜がよく、所望の縦バイアス磁界の大きさに調
整すべく、Ｂｓ値を適度とするためこれに非磁性元素を
０〜２０％添加した強磁性膜がよい。非磁性元素を添加
することにより、第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓ
および磁気抵抗効果を小さくでき、合金化することによ
り比抵抗を１００μΩcm以上とできる。さらに、Ｆｅ，
Ｃｏ，Ｎｉの２種以上を主成分とし、これに非磁性元素
を０〜２０％添加した強磁性膜で構成してもよい。さら
に、自発磁化を持っていれば結晶質であっても非晶質で
あってもよい。非磁性元素としては、たとえば、Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｒｕのうちい
ずれの元素を添加してもよい。さらに、上記元素のう
ち、２種以上の元素を添加してもよい。この場合、比抵
抗をさらに大きくできる効果があり、磁気抵抗効果膜４
０への逆方向横バイアス磁界の発生をさらに小とでき
る。

【０１１２】ここで、非磁性元素の最適添加料は、磁気
抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５
の種類，組成，膜厚などに依存するので、その都度、所
望の結合磁界になるように本発明の上記手法で調整しな
ければならない。

【０１１３】本発明に係る第二の磁性膜７７の膜厚は５
０〜５００Åである。ＭＲヘッドの再生出力を大とする
ためには、逆方向横バイアス磁界の発生を防ぐべく、磁
性膜７７の導電性を小とすべく、薄くする方が望ましい
が、膜が薄すぎる場合には均一な連続膜とすることがで
きない。一方、厚くすると逆方向の横バイアス磁界の発
生が大となって、再生出力が小さくなってしまう。従っ
て、第二の磁性膜７７の膜厚は５０〜５００Åの範囲で
構成するのが望ましい。

【０１１４】さらに、ＭＲヘッド１０００の膜構成とす
る場合、高出力の電気的信号とすべく第二の磁性膜７７
は磁気抵抗効果膜４０より薄くなければならない。

【０１１５】次に、第一の磁性膜４５の材料としては、
上記ＮｉＯの他、磁気抵抗効果膜４０と優れた磁気交換
結合特性を示す下記の材料で構成しても上記目的は達成
可能である。

【０１１６】すなわち、ＦｅＭｎ合金，ＦｅＭｎＰｄ合
金，ＦｅＭｎＰｔ合金，ＦｅＭnＲh合金，ＦｅＭｎＩｒ
合金，ＦｅＭｎＲｕ合金，ＦｅＭｎＯｓ合金，ＦｅＭｎ
Ｒｅ合金，ＦｅＭｎＣｒ合金，ＦｅＭｎＣｒ合金，Ｔｂ
Ｆｅ合金，ＧｄＦｅ合金，ＧｄＦｅ合金，ＧｄＣｏ合
金，α−Ｆｅ₂Ｏ₃でも代用可能である。

【０１１７】さらに、ＮｉＯに少量のＦｅ，Ｃｏや、α
−Ｆｅ₂Ｏ₃に少量のＣｏ，Ｎｉを添加しても上記目的は
達成可能である。さらに、ＮｉＯやα−Ｆｅ₂Ｏ₃に少量
の希土類元素Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂを添加しても
上記目的は達成可能である。

【０１１８】本発明によると、磁気抵抗効果膜４０感磁
部で磁区制御を行うことにより下記の効果がある。

【０１１９】本発明によると、磁気ディスク装置の面記
録密度に応じ、所望の縦バイアス磁界値の大きさに自
由、かつ、容易に調節可能である。感磁部を磁区制御し
ているために、ＭＲヘッドに所望の交換結合特性を容易
に所持させることができる。しかも、再現性よくでき
る。

【０１２０】さらに、本発明に係る記録再生分離型磁気
ヘッドは、たとえば、図１と図６に示すように磁気抵抗
効果膜４０上方に信号検出電極６０が形成され、その上
方に、上部ギャップ膜７０，上部シールド膜８０、さら
には、記録ヘッド２０００が積層される。発明者らは、
これにより磁気抵抗効果膜４０が複雑で大きな応力を受
けていることを確認した。一般に、強磁性体に応力が加
わると磁気異方性が発生する。この物理現象を応力誘起
磁気異方性、あるいは逆磁歪効果という。この大きさ
は、強磁性体に印加されている応力の大きさと、強磁性
体の磁歪定数と、強磁性体の飽和磁束密度に比例する。
また、異方性の方向は応力の印加されている方向と磁歪
定数の正負によって定まる。本発明によると、磁気抵抗
効果膜４０の磁歪定数を小としている（１０^-7程度）。
しかし、磁気抵抗効果膜４０の信号検出電極６０付近で
は、かなり大きな応力が印加されていたため、たとえ、
磁気抵抗効果膜４０の磁歪定数を小さくしても、磁区制
御が不十分な場合には一方向異方性を乱す応力誘起磁気
異方性が発生した。

【０１２１】しかし、本発明によると、磁気抵抗効果膜
４０感磁部を上記磁区制御層１００により直接磁区制御
しているため、一方向異方性の方が応力誘起異方性より
も優勢であり、安定性よく単一磁区状態が維持できた。
さらに、感磁部を直接磁区制御しているため、より小さ
な縦バイアス磁界で単一磁区状態とできた。すなわち、
小さな縦バイアス磁界でもバルクハウゼンノイズを安定
性よく抑止できる効果があった。さらに、これにより、
ＭＲヘッドの高出力化を有利とする効果があった。さら
に、これにより、磁気ディスク装置の高記録密度化を有
利とする効果もあった。

【０１２２】さらに、本発明によると、第二の磁性膜７
７の磁歪定数も小としている。これは、一方向異方性を
安定性よく維持する効果があり、バルクハウゼンノイズ
を安定性よく抑止できる効果がある。

【０１２３】さらに、本発明によると、ＭＲヘッド１０
００に搭載する上記第二の磁性膜７７を、Ｎｉを主成分
とした強磁性膜とすると下記の効果がある。上記磁区制
御層１００は、第一の磁性膜４５の上方に第二の磁性膜
７７を形成し、その上方に磁気抵抗効果膜４０を形成し
て構成される。磁気抵抗効果膜４０はＦ.Ｃ.Ｃ．の結晶
構造を所有している。一方、Ｎｉ主成分の強磁性膜も
Ｆ.Ｃ.Ｃ．の結晶構造を所有している。磁気抵抗効果膜
４０の下側がＦ.Ｃ.Ｃ．の結晶構造を有する場合、磁気
抵抗効果膜４０はエピタキシャル成長できる。この場
合、磁気抵抗効果膜４０の結晶性が上昇し、磁気抵抗効
果膜４０の磁気特性を向上できる効果があった。この場
合、ＭＲヘッド１０００の磁気的応答性を向上できる効
果があった。

【０１２４】さらに、上記第一の磁性膜４５とする反強
磁性膜のうち、本発明に係るブロッキング温度を大とし
たＮｉＯ膜（約２００℃）を用いることにより下記の効
果がある。

【０１２５】ＭＲヘッドにセンス電流通電時、磁気ヘッ
ドは自己発熱する。該自己発熱により、磁気ヘッドがブ
ロッキング温度以上に上昇した場合、上記ノイズを抑止
するための縦バイアス磁界は消失してしまう。本発明
は、ブロッキング温度が該自己発熱による温度上昇より
も大きいことを含めなければならない。該発熱量は、磁
気抵抗効果素子に通電する電流密度に依存し、高電流密
度で通電するほど大である。一方、高電流密度で通電す
るほどＭＲヘッドの再生出力を大にできるため、再生出
力を大とするには高電流密度で通電した方が望ましい。
しかし、極端に高電流密度で通電すると、エレクトロマ
イグレーション現象が発生する。エレクトロマイグレー
ション現象とは、磁気抵抗効果素子を構成する各原子が
多量の電子にはじき出され、原子が陽極に移動し、しま
いには磁気抵抗効果素子が断線してしまう現象である。
本発明は、ＭＲヘッドがエレクトロマイグレーション現
象が発生しない許容電流密度下で使用することを含まな
ければならない。そして、その最大発熱量は約８０℃以
下に抑えてある。本発明に係るＮｉＯ膜のブロッキング
温度は、約２００℃と最大発熱温度８０℃に比べ大であ
り、該自己発熱により磁気ヘッド温度が上昇しても、縦
バイアス磁界が消失することはなく、信頼性のある磁気
ディスク装置を提供できる効果がある。

【０１２６】さらに、図１４で、異方性磁界Ｈｋを約１
０Ｏeに低減したNi_72.7Fe_17.4Nb_9.9を第二の磁性膜７７
とした結合磁界の温度依存性を見ると、室温から８０℃
で結合磁界Ｈｅの温度変化が小さいことを確認できる。
見方を変えると、異方性磁界Ｈｋをほぼ同じに保つこと
ができる。そして、磁気ディスク装置の動作温度範囲で
ある室温から８０℃で異方性磁界Ｈｋをほぼ一定に保て
るので、周囲温度が該温度範囲で変動しても、磁気ディ
スクに記録された同一情報からは、つねに同一の電気的
信号およびピーク値が得られ、信頼性のある再生動作と
できる効果がある。さらに、温度による前記電気的信号
のピーク値変動幅を５％以内に抑えることができる。

【０１２７】上記より、動作温度範囲内で信頼性のあ
る、ノイズレス，高出力とした磁気ディスク装置が実現
できる。

【０１２８】さらに、磁気ヘッドの耐食性を向上できる
効果がある。

【０１２９】磁気ヘッド製造工程中、たとえば媒体対向
面の研磨工程で第一の磁性膜４５は腐食環境にさらされ
る。実際の研磨加工は、ｐＨ４〜８の領域で行われる。
第一の磁性膜４５は、このｐＨ範囲で耐食性のよい材料
で構成するのが望ましい。

【０１３０】図１８は、ＮｉＯ膜、ＦｅＭｎ膜の腐食試
験結果である。比較のため、磁気抵抗効果膜４０の１例
であるＮｉＦｅ膜の浸漬試験結果を示した。酸性側は純
水に塩酸を滴下してｐＨ値を調整し、アルカリ側は水酸
化ナトリウムを滴下して調節した。その後、各水溶液を
８０℃に加熱し、上記試験片を３時間浸漬し、腐食前後
の膜厚の段差を測定し、浸漬時間で割ることにより腐食
速度とした。図１８では、ＮｉＯ膜はｐＨ４〜８の範囲
で全く腐食されないことを確認した。この実施結果よ
り、本発明に係るＮｉＯ膜を用いることにより、磁気ヘ
ッドの耐食性を向上できる効果があることを明らかにし
た。

【０１３１】上記のように、本発明に係るＮｉＯ膜は耐
食性がよいため、磁気ディスク装置の製造コストを安く
できる効果もある。

【０１３２】第一の磁性膜４５にＦｅＭｎ系合金膜を用
いる場合、ＦｅＭｎ系の反強磁性膜は酸化しやすいた
め、磁気ディスク装置内部の環境を低湿下に保持する必
要がある。また、製造工程でも腐食及び酸化を防止する
ための特別の対策，注意を払わなければならない。一
方、本発明はＮｉＯ膜が３０〜８０％の湿度に耐えられ
ることを含むが、これにより、磁気ディスク装置内部を
低湿下に保持する装置を設けなくてもすむ。これによ
り、磁気ディスク装置の製造コストおよび、動作時の消
費電力が削減でき、低コストで信頼性のある磁気ディス
ク装置が実現できる。さらに、小型磁気ディスク装置の
大きさを小とするのに有利にできる。

【０１３３】さらに、本発明に係るＮｉＯ膜を第一の磁
性膜４５とすることにより、製造工程上下記の利点があ
る。

【０１３４】本発明に係るＮｉＯ膜は酸化物である。本
発明は、ＮｉＯ膜をひとたび大気中に取り出しても第二
の磁性膜７７との磁気交換結合を維持できることを含む
が、これにより、製造プロセス上連続積層しなければな
らないという制約が解除できる。これにより、設備導入
など必要とせず、従来の膜形成装置で対応できる利点が
ある。

【０１３５】さらに、上記のように磁気抵抗効果膜４０
と第二の磁性膜７７と磁気交換結合を形成する前に、Ｎ
ｉＯ膜を大気中に取り出すことができるので、ＮｉＯ膜
を第二の磁性膜７７或は磁気抵抗効果膜４０と異なる形
状に加工できる利点がある。これにより、種々のプロセ
スを可能とし、さらに、ＮｉＯ膜を用いて、磁気ヘッド
に付加機能を持たせることができる。これらは、代案と
して後述する。

【０１３６】さらに、上記のように、ＮｉＯ膜と他の膜
は別々のスパッタリング室，真空装置で形成できるた
め、次の利点がある。酸化物膜と金属膜を同一のスパッ
タリング室，真空装置で形成する場合、酸化物により排
気速度が極度に落ちる。また、到達真空度が悪くなる。
これは、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０の磁気
特性を劣化させてしまう。また、スループットも悪くし
てしまう。特に、磁気抵抗効果膜４０のＭＲ特性が劣化
し、ＭＲヘッドの再生出力を著しく劣化させる原因とな
る。本発明は、ＮｉＯ膜と他の磁性膜は別のスパッタリ
ング室、または、真空装置で形成することを含む。これ
により、磁気抵抗効果膜４０形成時、不純物混入を防ぐ
ことができ、高出力とした磁気抵抗効果膜４０が製造で
きる。

【０１３７】第一の磁性膜４５が酸化物反強磁性膜で構
成される場合、本発明に係る第二の磁性膜７７は酸化物
反強磁性膜から磁気抵抗効果膜４０への酸素拡散を防止
する効果もある。

【０１３８】たとえば、酸化物反強磁性膜であるＮｉＯ
は不定比化合物である。ＮｉＯは、通常Ｎｉが不足し、
酸素過剰になっている。しかも、ＮｉＯはアルミナのよ
うに酸素との親和力はそれほど大きくない。このため、
ＮｉＯを熱処理すると酸素が出入りする可能性がある。
実際、磁気交換結合した磁気抵抗効果膜４０とＮｉＯ膜
の２層膜を熱処理したところ、熱処理後、磁気抵抗効果
膜４０の磁気特性が劣化した。著者らは、この劣化の原
因を調べるために、オージェ電子分光を試みたところ、
ＮｉＯ膜の酸素が磁気抵抗効果膜４０に拡散しているこ
とを明らかにした。磁気抵抗効果膜４０に酸素などの不
純物が存在する場合、磁気抵抗効果膜４０の磁気抵抗変
化率が減少した。一方、磁気ヘッドの製造にあたって
は、多数の熱処理工程が含まれる。最高で２５０℃程度
の熱処理が含まれる。これにより、磁気抵抗効果膜４０
とＮｉＯ膜が直接接した構造とした場合には、ＮｉＯ膜
中の酸素が磁気抵抗効果膜４０に侵入する。したがっ
て、磁気抵抗効果膜中への酸素混入を防止しなければな
らない。

【０１３９】本発明では、第二の磁性膜７７により、上
記酸素混入を防止していることを含む。

【０１４０】図１９に、磁気抵抗効果膜４０とＮｉＯ膜
の中間に本発明に係る第二の磁性膜７７を介在させ、交
換結合したこれら３層膜を耐熱試験した実施結果を示
す。熱処理は真空中で各温度３時間行った。図１９で
は、熱処理前の各磁気物性値を１として熱処理後の値を
規格化した。図１９では、２５０℃，３時間の熱処理で
は結合磁界Ｈｅと容易軸保磁力Ｈｃｅと困難軸保磁力Ｈ
ｃｈと異方性磁界Ｈｋの値は熱処理前に比べて全く変化
しないことを明らかにした。さらに、２７５℃でもほと
んど変化がなかった。これより、本発明に係る第二の磁
性膜７７は、ＮｉＯ膜から磁気抵抗効果膜４０への酸素
侵入を効果的にブロックするのに有効であることを明ら
かにした。したがって、第一の磁性膜４５が酸化物反強
磁性膜で構成される場合、本発明に係る第二の磁性膜７
７は酸化物反強磁性膜から磁気抵抗効果膜４０への酸素
拡散を防止するのに有効であり、ＭＲヘッドの再生出力
劣化を抑えることができる効果があった。

【０１４１】さらに、第二の磁性膜７７はＮｉＯ膜から
侵入した酸素を含んでおり、これにより、第二の磁性膜
７７だけで測定した比抵抗値よりも実質的には大きな値
を持つことができた。このため、磁気抵抗効果膜４０へ
の逆方向の横バイアス磁界の発生をさらに小さくでき、
磁気抵抗効果膜４０を高出力とできる効果があり、これ
と同時に、磁気抵抗効果膜４０への電流の分流比を大と
できるため、ＭＲヘッドの再生出力を大きくできる効果
もあった。

【０１４２】本発明によると、上記ＭＲヘッド１０００
は、第一の磁性膜４５の上側に自発磁化を持つ第二の磁
性膜７７を形成し、その上に磁気抵抗効果膜４０を形成
したが、これらの層構成を反転し、磁気抵抗効果膜４０
上に第二の磁性膜７７を形成し、この上に第一の磁性膜
４５を形成して磁区制御層とし、これを含むＭＲヘッド
構造として磁気ディスク装置に搭載しても上記目的は達
成できる。

【０１４３】さらに、第一の磁性膜を上記反強磁性膜の
代わりにＣｏＰｔ合金，ＣoＰtＣr合金などの永久磁石
膜で構成しても目的は達成できる。この場合、自発磁化
の大きさは磁気抵抗効果膜４０が最も大きく、ついで、
第一の磁性膜４５，第二の磁性膜７７が最も小さくなけ
ればならない。

【０１４４】さらに、第一の磁性膜４５が複数の層から
成り、これらの層に反強磁性体が析出した層で構成して
も代用可能である。

【０１４５】さらに、本発明によると、上記磁区制御層
１００において、磁気抵抗効果膜４０に印加すべき縦バ
イアス磁界の大きさは、第二の磁性膜７７の厚さを変え
ることによっても調節可能である。磁気抵抗効果膜４
０，第二の磁性膜７７の膜厚を厚くしても、磁気抵抗効
果膜４０への縦バイアス磁界を所望値まで小さくでき、
バルクハウゼンノイズを抑止できる範囲で再生出力を高
めることができる。さらに、磁気抵抗効果膜４０，第二
の磁性膜７７の飽和磁束密度と膜厚を同時に変えても目
的は達成可能である。

【０１４６】さらに、本発明によれば、結合磁界Ｈｅは
図１６に示すようなＮｉＯ膜厚依存性があるので、Ｎｉ
Ｏ膜厚を変えることにより、所望の縦バイアス磁界値に
調整することが可能である。

【０１４７】さらに、第二の磁性膜７７を２層以上の自
発磁化を所持する磁性膜としてもよい。

【０１４８】さらに、本発明に係るＭＲヘッド１０００
は、磁気抵抗効果膜４０の上方に信号検出電極６０を配
置しているが、磁気抵抗効果膜４０の下方に配置しても
よい。

【０１４９】さらに、本発明では、少なくとも磁気抵抗
効果膜４０感磁部でこれに隣接して第二の磁性膜７７を
形成し、これに隣接して第一の磁性膜４５を形成した
が、これら第二の磁性膜７７と第一の磁性膜４５を、磁
気抵抗効果膜４０が複雑な応力を受けている電極部に配
置して電極を兼ねた構造とし、これを含むＭＲヘッド構
造としても目的は達成できると推定される。この場合、
磁気抵抗効果膜４０に隣接する信号検出電極として、は
じめに第二の磁性膜７７、次に第一の磁性膜４５が隣接
した層を含む信号検出電極構造にしなければならない。

【０１５０】さらに、上記ＭＲヘッド１０００の製造工
程において、第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜を少なく
とも磁気抵抗効果膜４０の感磁部にパターニングしてか
ら、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０，シャント
膜５０，ソフト膜５５を所定の位置に形成してもよい。

【０１５１】さらに、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果
膜４０，シャント膜５０，ソフト膜５５を順次積層した
後、一括してこれらの膜をイオンミリング法により所定
の位置にパターニングして、第一の磁性膜４５とするＮ
ｉＯ膜だけをベタ膜状態として残存させてもよい。

【０１５２】さらに、下部シールド膜２０の上に第一の
磁性膜４５とするＮｉＯ膜を形成後、これらの膜を図１
に示す下部シールド膜２０と同じ形状に一括加工してか
ら、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０，シャント
膜５０，ソフト膜５５を形成し、これらを一括してパタ
ーニングしてもよい。

【０１５３】さらに、第一の磁性膜４５が酸化物反強磁
性体である場合、酸化物反強磁性ターゲット（ＮｉＯ，
酸化鉄）上に、少量のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉチップ、あるい
は希土類元素であるＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓ
ｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂやこれ
らの酸化物チップを配置してスパッタリングを行って
も、目的を満たす第一の磁性膜４５の製造が可能であ
る。

【０１５４】さらに、酸化物反強磁性ターゲット（Ｎｉ
Ｏ，酸化鉄）中にこれらの元素を含んだものを用い、こ
れをスパッタリングしても目的を満たす第一の磁性膜４
５の製造が可能である。

【０１５５】さらに、本発明に係る第一の磁性膜４５と
するＮｉＯは室温で形成したが、ＮｉＯおよび上記第３
元素を含んだＮｉＯを室温から２５０℃の温度範囲で形
成してもよい。また、放電ガス種としてはＡｒのほかに
Ａｒ＋Ｏ₂ であってもよかった。

【０１５６】さらに、ＮｉあるいはＮｉより構成される
ターゲット上に、少量のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉチップ，上記
希土類元素より構成されるチップ、または、これらの酸
化物チップを配置し、放電用ガス種としてＡｒ＋Ｏ₂ を
用いてリアクティブスパッタを行っても目的を満たす第
一の磁性膜４５の形成が可能であった。

【０１５７】さらに、上記放電用ガス種に少量の水素ガ
スあるいはヘリウムガスを混入することにより、酸化物
反強磁性膜を緻密にすることが可能となり、良質の酸化
物反強磁性膜の製造ができると推定される。

【０１５８】さらに、基板側にバイアス電圧を印加しな
がら酸化物反強磁性膜を成膜すると緻密な膜が成膜で
き、良質な酸化物反強磁性膜の製造が可能になると推定
できる。

【０１５９】さらに、本発明に係る第二の磁性膜７７は
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｏ合金，Ｃｏ−Ｎｉ合金，
Ｎｉ−Ｆｅ合金などのターゲットを用い上記の非磁性金
属のチップを適量配置してスパッタリングを行ってもよ
く、上記非磁性金属を適量含んだ合金ターゲットを用い
てもよい。

【０１６０】さらに、第二の磁性膜７７は、Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉの一種以上を主成分とし、Ｓｃ，Ｍｎ，Ｚｎ，
Ｙ，Ｚｒ，Ｔｃ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉ
ｒ，Ｐｔ，Ａｕ，ランタノイド元素から一種以上選ばれ
た合金膜で構成しても目的を満たす第二の磁性膜７７の
形成が可能であると推定できる。

【０１６１】さらに、本発明に係る第二の磁性膜７７の
形成時、放電用ガス種にＡｒを用いたが、Ａｒ＋Ｎ₂ を
用いてスパッタリングを行っても目的を満たす第二の磁
性膜７７の形成が可能であった。

【０１６２】さらに、基板温度を室温〜２５０℃の温度
範囲のいずれの温度でスパッタリングを行っても目的を
満たす第二の磁性膜７７の形成が可能であった。

【０１６３】さらに、本発明に係る第一の磁性膜４５，
第二の磁性膜７７はイオンビームスパッタ法，真空蒸着
法，メッキ法などの他の成膜手段を用いても形成が可能
である。

【０１６４】さらに、本発明に係るＭＲヘッド１０００
において、第一の磁性膜４５とする反強磁性膜、あるい
は第二の磁性膜７７、あるいは磁気抵抗効果膜４０のい
ずれか一部接してＣｏＰｔ合金，ＣｏＰｔＣｒ合金のよ
うな永久磁石膜を配置することにより、下記の利点があ
る。

【０１６５】ＭＲヘッドが、反強磁性膜のブロッキング
温度以上の熱履歴を万が一受けた場合、磁気抵抗効果膜
４０に付与されている縦バイアス磁界が消失してしま
う。しかし、ブロッキング温度以下に冷却されるとき、
永久磁石膜と接している反強磁性膜或は第二の磁性膜７
７或は磁気抵抗効果膜４０の何れかの膜が永久磁石膜と
交換結合できる。このことにより、ブロッキング温度以
上の熱履歴を受けても磁気抵抗効果膜４０に付与されて
いる縦バイアス磁界を維持できる。さらに、CoPt合金膜
等は一方向に強い磁束を発生するので、磁気抵抗効果膜
４０の単磁区化に有利とできる。さらに、ソフト膜バイ
アス法，複合バイアス法を用いる場合、ソフト膜の磁区
制御ができるため、磁気抵抗効果膜４０を安定性よく磁
区制御することが可能になる。

【０１６６】さらに、本発明に係る酸化物反強磁性膜、
たとえば、ＮｉＯ膜は絶縁性を示すため、ＭＲヘッド１
０００において、下部ギャップ膜２０をＮｉＯ膜で構成
してもよい。この場合、下部ギャップ膜２０の製造工程
がなくなるので製造コストを下げることができる。さら
に、ＭＲヘッド１０００は製造終了時、磁気抵抗効果膜
４０内の磁気モーメントを一方向に揃えるため、磁界中
で熱処理する工程が含まれる。ＭＲヘッド１０００で
は、上部，下部シールド膜８０，１０が備えてあり、こ
れらの膜厚および膜面積は、磁気抵抗効果膜４０に比べ
て極めて大きい。このため、印加磁界が小さいと、この
磁界はすべてこれらの磁気シールド膜に吸収されてしま
う。したがって、磁界中熱処理時、磁気抵抗効果膜４０
内部の磁気モーメントを整列させるためにはかなりの強
磁界が必要となる。しかし、ＮｉＯ膜が下部ギャップ膜
２０をかねている場合、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モ
ーメントの方向を整列させるために必要な磁界は、結合
磁界に相当する磁界、すなわち、数〜数１０Ｏｅ程度で
よい。ＮｉＯ膜が磁気抵抗効果膜４０と下部シールド膜
１０の両方に磁気交換結合しているからである。このた
め、結合磁界の大きさ程度の外部磁界で熱処理すれば磁
気抵抗効果膜４０内部の磁気モーメントの方向を揃えら
れることになる。これは、磁界中熱処理時に必要な消費
電力を大幅に下げることとなり、ＭＲヘッドの製造コス
トを大幅に下げることができる。

【０１６７】さらに、ソフト膜５５を備えた、たとえ
ば、ＭＲヘッド１０００において、上部ギャップ膜７０
の下側に、ソフト膜５５と信号検出電極６０の上側に、
本発明に係る酸化物反強磁性膜を介在させると次の利点
がある。この場合、酸化物反強磁性膜とソフト膜５５が
磁気交換結合するので、ソフト膜５５の磁区制御を行う
ことができる。ソフト膜が多磁区状態になっている場
合、ソフト膜５５に近接して配置されている磁気抵抗効
果膜４０にノイズを誘導しやすくなる。ソフト膜５５を
酸化物反強磁性膜で磁区制御し、ソフト膜５５を単一磁
区状態に維持することにより、磁気抵抗効果膜４０に発
生するノイズを安定性よく抑止することが可能となる。
さらに、この場合、上部ギャップ膜７０を本発明に係る
酸化物反強磁性膜が兼ねてもよい。さらに、第二の磁性
膜７７を介して酸化物反強磁性膜を設けてもよい。

【０１６８】さらに、本発明に係る磁区制御層は、シー
ルド膜を備えてＭＲヘッドを構成しているが、ノンシー
ルド型ＭＲヘッド，ヨークタイプＭＲヘッド，バーバー
ポール型ＭＲヘッド、さらに、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。

【０１６９】さらに、本発明は縦バイアス磁界の印加の
ほか、横バイアス磁界の印加にも適用は可能である。

【０１７０】さらに、本発明は、磁気抵抗効果膜４０の
磁区制御ばかりでなく、従来の電磁誘導タイプの磁気ヘ
ッドにも適用は可能である。電磁誘導タイプの磁気ヘッ
ドにおいて、上部磁気コア、及び下部磁気コアに本発明
の磁区制御法を適用することにより、これらの磁性膜の
磁区制御が可能になると推定できる。

【０１７１】さらに、本発明は、巨大磁気抵抗効果素子
において、強磁性膜に一方向異方性を付与するのにも適
用は可能であると推定できる。

【０１７２】

【発明の効果】本発明によると、ノイズレス，高出力で
再生できる磁気ディスク装置を提供できる。

【０１７３】さらに、本発明によると、動作温度範囲内
で安定に、ノイズレス，高出力で再生できる磁気ディス
ク装置を提供できる。

【０１７４】上記より、直径が１.５〜６.５インチの磁
気ディスクと、該磁気ディスクを３５００〜５０００ｒ
ｐｍで回転させる手段と、該磁気ディスクに記録させた
磁気的信号を磁気抵抗効果膜によって電気的信号に変換
する磁気ヘッドと、を有する磁気ディスク装置であっ
て、前記磁気ディスクのトラック密度を２.６〜20.0tpi
及びビット密度６０〜２００ktpiとし、転送速度６〜
９ＭＢ／ｓ及びアクセス時間５〜１０ｍｓで再生するこ
とを特徴とする磁気ディスク装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＭＲヘッドを示す斜視図。

【図２】本発明の磁気ディスク装置および情報処理シス
テムの構成を示す概略図。

【図３】本発明の一実施例の磁気ディスク装置の斜視
図。

【図４】本発明の記録再生分離型磁気ヘッドをスライダ
に形成した斜視図。

【図５】荷重アーム上にスライダを形成した斜視図。

【図６】本発明の一実施例の記録再生分離型磁気ヘッド
を示す斜視図。

【図７】本発明の磁区制御層の機能を示す拡大断面図。

【図８】ＮｉＦｅＮｂ合金膜の飽和磁束密度のＮｂ量依
存性を示す図。

【図９】ＮｉＦｅＮｂ合金膜の比抵抗のＮｂ量依存性を
示す図。

【図１０】異方性磁界，結合磁界とＮｉＦｅＮｂ合金膜
のＮｂ添加量の関係を示す図。

【図１１】異方性磁界，結合磁界とＮｉＦｅＮｂ合金膜
の飽和磁束密度の関係を示す図。

【図１２】本発明の磁区制御層を含む磁気抵抗効果素子
の磁気抵抗変化曲線を示す図。

【図１３】本発明の磁区制御層を含むＭＲヘッドの再生
波形を示す図。

【図１４】本発明の磁区制御層のブロッキング温度を示
す図。

【図１５】本発明の自発磁化を所持する磁性膜のキュリ
ー温度がブロッキング温度よりも高い必要があることを
説明する図。

【図１６】本発明のＮｉＯ膜の結合磁界，異方性磁界の
ＮｉＯ膜厚依存性を示す図。

【図１７】本発明のＮｉＯ膜のブロッキング温度のＮｉ
Ｏ膜厚依存性を示す図。

【図１８】各磁性膜の腐食試験結果を示す図。

【図１９】本発明の磁区制御層の耐熱試験結果を示す
図。

【符号の説明】

１０…下部シールド膜、１１…モータ、１２…磁気ディ
スク、１３…磁気ヘッド、１４…キャリッジ、１５…ボ
イスコイルモータ、２０…下部ギャップ膜、４０…磁気
抵抗効果膜、４５…第一の磁性膜、５０…シャント膜、
５５…ソフト膜、６０…信号検出電極、７０…上部ギャ
ップ膜、７１…ヘッド・ディスクアッセンブリ、７２…
電子回路部、７３…ヘッド・ディスクアッセンブリ・ユ
ニット、７７…第二の磁性膜、８０…上部シールド膜、
８１…スライダ、８３…媒体対抗面、９１…荷重アー
ム、９３…ジンバルバネ、１００…磁区制御層、１０１
…非磁性基板、１１０…導体コイル、１２０…絶縁膜、
１３０…磁気コア、７００…磁気ディスク装置の容器、
１０００…ＭＲヘッド、２０００…記録ヘッド、３００
０…記録再生分離型磁気ヘッド、４０００…磁気ディス
ク装置。

フロントページの続き (72)発明者 熊谷 昭 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 府山 盛明 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 成重 真治 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
   信号に変換する磁気抵抗効果膜と、 前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の
   電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置
   であって、 前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜
   に接して配置された磁区制御層を有し、 前記磁区制御層が、前記磁気抵抗効果膜に長手方向のバ
   イアス磁界を印加する第一の磁性膜と、前記第一の磁性
   膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成され、前記磁気抵
   抗効果膜と前記第一の磁性膜との磁気的な結合の大きさ
   を調節する第二の磁性膜と有する磁気ヘッドを搭載した
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の磁気ディスク装置におい
   て、前記第二の磁性膜の膜厚より前記磁気抵抗効果膜の
   膜厚が厚いことを特徴とする磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】内周側から外周側に向かって周速度が大き
   くなるように回転する磁気ディスクと、該磁気ディスク
   に記録された磁気的信号を磁気抵抗効果を用いて電気的
   信号に変換する磁気ヘッドとを有する磁気ディスク装置
   であって、前記電気的信号のベースライン変動を抑制す
   る手段を有する磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の磁気ディスク装置におい
   て、前記電気的信号のベースラインの変動量が前記電気
   的信号のピーク値に対して３％以下であることを特徴と
   する磁気ディスク装置。
5. 【請求項５】内周側から外周側に向かって周速度が大き
   くなるように回転する磁気ディスクと、該磁気ディスク
   に記録された磁気的信号を磁気抵抗効果を用いて電気的
   信号に変換する磁気ヘッドとを有する磁気ディスク装置
   であって、該磁気ディスク装置の動作温度範囲内で、前
   記磁気ディスクに記録された同一の情報に対して、ほぼ
   同一の電気的信号の形状及び／又はピーク値となる手段
   を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の磁気ディスク装置におい
   て、前記電気的信号のピーク値の変動量が５％以下であ
   ることを特徴とする磁気ディスク装置。
7. 【請求項７】直径が１.５〜６.５インチの磁気ディスク
   と、 該磁気ディスクを３５００〜５０００ｒｐｍで回転させ
   る回転手段と、 該磁気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果
   膜によって電気的信号に変換する磁気ヘッドと、を有す
   る磁気ディスク装置であって、 前記磁気ディスクにトラック密度２.６〜２０.０ktpi及
   びビット密度６０〜２００kbpiで記録された情報を、転
   送速度６〜９ＭＢ／ｓ及びアクセス時間５〜１０ｍｓで
   再生することを特徴とする磁気ディスク装置。
8. 【請求項８】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
   信号に変換する磁気抵抗効果膜と、 前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の
   電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置
   であって、 前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜
   に接して配置された磁区制御層を有し、 前記磁区制御層が、反強磁性膜と、前記反強磁性膜と前
   記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、
   前記磁性膜の自発磁化より前記反強磁性膜の自発磁化が
   小さいことを特徴とする磁気ヘッドを搭載した磁気ディ
   スク装置。
9. 【請求項９】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
   信号に変換する磁気抵抗効果膜と、 前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の
   電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置
   であって、 前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜
   に接して配置された磁区制御層を有し、 前記磁区制御層が、永久磁石膜と、前記永久磁石膜と前
   記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、
   前記磁性膜の自発磁化より前記永久磁石膜の自発磁化が
   大きいことを特徴とする磁気ヘッドを搭載した磁気ディ
   スク装置。
10. 【請求項１０】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気
    的信号に変換するＮｉＦｅ膜と、 前記ＮｉＦｅ膜に信号検出電流を流すための一対の電極
    とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であ
    って、 前記一対の電極に挾まれた領域に、前記ＮｉＦｅ膜に接
    して配置された磁区制御層を有し、 前記磁区制御層が、ＮｉＯ又はＣｏＰｔからなる第一膜
    と、前記第一膜と前記ＮｉＦｅ膜との間に形成されたＮ
    ｉＦｅＮｂからなる第二膜とを有することを特徴とする
    磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置。
11. 【請求項１１】磁気ディスクに記録された磁気的信号を
    磁気抵抗効果によって電気的信号に変換する磁気ヘッド
    を用いて、前記磁気ディスクから読み取った信号を即信
    号処理することを特徴とする磁気ディスク装置。
12. 【請求項１２】直径が１.５〜３ インチの磁気ディスク
    に記録された磁気的信号を磁気抵抗効果を用いて電気的
    信号に変換する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装
    置。