JPH0660330A - 高密度信号増幅を示すシールドされた２素子磁気抵抗再生ヘッド - Google Patents
高密度信号増幅を示すシールドされた２素子磁気抵抗再生ヘッドInfo
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- JPH0660330A JPH0660330A JP5147651A JP14765193A JPH0660330A JP H0660330 A JPH0660330 A JP H0660330A JP 5147651 A JP5147651 A JP 5147651A JP 14765193 A JP14765193 A JP 14765193A JP H0660330 A JPH0660330 A JP H0660330A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3945—Heads comprising more than one sensitive element
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- G11B5/3951—Heads comprising more than one sensitive element the sensitive elements being active read-out elements the active elements being arranged on several parallel planes
- G11B5/3954—Heads comprising more than one sensitive element the sensitive elements being active read-out elements the active elements being arranged on several parallel planes the active elements transducing on a single track
-
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- G11B5/3912—Arrangements in which the active read-out elements are transducing in association with active magnetic shields, e.g. magnetically coupled shields
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 短絡された２素子ＭＲヘッドであって、外部
磁場および２素子ＭＲヘッドの非線形歪みを引き起こす
長波長の記録された信号から、２素子ＭＲヘッドを絶縁
する目的で磁気的にシールドされ、線形分解能を改善す
る目的ではシールドされていない、磁気的にシールドさ
れ短絡された２素子ＭＲヘッドを提供する。 【構成】 磁気シールドは、２素子ＭＲヘッドの線形分
解能に重大な影響を及ぼすことはなく、また、分解され
る磁気信号の特定ビット長以外の要因によって制限され
る広範囲に及ぶ分離距離に亘って、２素子ＭＲヘッドと
間隔をあけることができる。一実施例では、２素子ＭＲ
ヘッドのための少なくとも一つのシールド素子は、誘導
記録ヘッドの極、あるいは、他の構成部品の一つとなる
ことが可能であり、同時に、二つのヘッドは、集積薄膜
誘導記録／ＭＲ再生ヘッド組立体を構成することが可能
である。
磁場および２素子ＭＲヘッドの非線形歪みを引き起こす
長波長の記録された信号から、２素子ＭＲヘッドを絶縁
する目的で磁気的にシールドされ、線形分解能を改善す
る目的ではシールドされていない、磁気的にシールドさ
れ短絡された２素子ＭＲヘッドを提供する。 【構成】 磁気シールドは、２素子ＭＲヘッドの線形分
解能に重大な影響を及ぼすことはなく、また、分解され
る磁気信号の特定ビット長以外の要因によって制限され
る広範囲に及ぶ分離距離に亘って、２素子ＭＲヘッドと
間隔をあけることができる。一実施例では、２素子ＭＲ
ヘッドのための少なくとも一つのシールド素子は、誘導
記録ヘッドの極、あるいは、他の構成部品の一つとなる
ことが可能であり、同時に、二つのヘッドは、集積薄膜
誘導記録／ＭＲ再生ヘッド組立体を構成することが可能
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗再生ヘッドに
係り、特に、２素子磁気抵抗再生ヘッドに関する。
係り、特に、２素子磁気抵抗再生ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】短絡された２素子磁気抵抗（ＤＭＲ）ヘ
ッドは、1992年 1月28日に本出願と同一発明者に発行さ
れた米国特許第5,084,794 号（'794）、発明の名称「高
密度信号増幅を示す短絡された２素子磁気抵抗再生ヘッ
ド（Shorted Dual Element Magnetoresistive Reproduc
e Head Exhibiting High Density Signal Amplificatio
n ）」に開示されている。磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドの磁
気シールドは、「ディジタル磁気記録理論（Digital Ma
gnetic Recording Theory)」、 IEEE Trans. MAGN., Po
tter, Vol. Mag-10, pp.502-508 (Sept. 1974)と「高密
度磁気記録における磁気抵抗変換器（Magnetoresistive
Transducers in High-Density MagneticRecording
）」、AIP Conf. Proc. (Magnetism and Magnetic Mat
erials) 20, Thompson, pp.528-533 (1974 ）に記載さ
れている。これらの参考文献に開示されている磁気シー
ルドは、ＭＲヘッドのセンサ素子（ＭＲ素子）の表面に
平行なシールド面に設けられ、シールド素子とＭＲ素子
との間にギャップを作る絶縁層により一定距離離間され
たパーマロイあるいは他の透磁性材料のヨークとして説
明されている。
ッドは、1992年 1月28日に本出願と同一発明者に発行さ
れた米国特許第5,084,794 号（'794）、発明の名称「高
密度信号増幅を示す短絡された２素子磁気抵抗再生ヘッ
ド（Shorted Dual Element Magnetoresistive Reproduc
e Head Exhibiting High Density Signal Amplificatio
n ）」に開示されている。磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドの磁
気シールドは、「ディジタル磁気記録理論（Digital Ma
gnetic Recording Theory)」、 IEEE Trans. MAGN., Po
tter, Vol. Mag-10, pp.502-508 (Sept. 1974)と「高密
度磁気記録における磁気抵抗変換器（Magnetoresistive
Transducers in High-Density MagneticRecording
）」、AIP Conf. Proc. (Magnetism and Magnetic Mat
erials) 20, Thompson, pp.528-533 (1974 ）に記載さ
れている。これらの参考文献に開示されている磁気シー
ルドは、ＭＲヘッドのセンサ素子（ＭＲ素子）の表面に
平行なシールド面に設けられ、シールド素子とＭＲ素子
との間にギャップを作る絶縁層により一定距離離間され
たパーマロイあるいは他の透磁性材料のヨークとして説
明されている。
【０００３】前記の様に配置された磁気シールドを有す
るＭＲヘッドは、その様な磁気シールドを持たないＭＲ
ヘッドに対して幾つかの利点があることは、以前より従
来技術で知られていた。これらの利点の中には、ＭＲセ
ンサの外部の漂遊源が発生する磁界からの絶縁；媒体に
記録された信号の長波長成分による潜在的に大きな磁界
による磁気飽和に対する保護；および、比較的熱に弱い
ＭＲセンシング構造を高い熱伝導性のある多少大きなシ
ールド構造で被包することにより改善される熱保護があ
る。従来のＭＲヘッドにおいてさらに重要なことは、前
記方法により配置した磁気シールドはＭＲヘッドの線形
分解能を、即ち、ＭＲヘッドが磁気テープあるいはその
他の媒体上の磁気的遷移を分解する能力を向上させるこ
とである。磁気媒体に記録された遷移の最小長は、通
常”最小ビット長”と呼ばれ、ＭＲヘッドの線形分解能
は、隣合うビットとビットを識別して確実に検出されう
る最小ビット長により決まる。
るＭＲヘッドは、その様な磁気シールドを持たないＭＲ
ヘッドに対して幾つかの利点があることは、以前より従
来技術で知られていた。これらの利点の中には、ＭＲセ
ンサの外部の漂遊源が発生する磁界からの絶縁；媒体に
記録された信号の長波長成分による潜在的に大きな磁界
による磁気飽和に対する保護；および、比較的熱に弱い
ＭＲセンシング構造を高い熱伝導性のある多少大きなシ
ールド構造で被包することにより改善される熱保護があ
る。従来のＭＲヘッドにおいてさらに重要なことは、前
記方法により配置した磁気シールドはＭＲヘッドの線形
分解能を、即ち、ＭＲヘッドが磁気テープあるいはその
他の媒体上の磁気的遷移を分解する能力を向上させるこ
とである。磁気媒体に記録された遷移の最小長は、通
常”最小ビット長”と呼ばれ、ＭＲヘッドの線形分解能
は、隣合うビットとビットを識別して確実に検出されう
る最小ビット長により決まる。
【０００４】従来のＭＲヘッドは、各遷移がＭＲ素子の
真下で、ＭＲ素子を取り囲むシールド材料の内面の内側
に位置するまでの間、ＭＲ素子に近づき、および／また
は、遠ざかる遷移に関わる磁界からＭＲ素子を絶縁する
ための磁気シールド構造を利用して線形分解能を向上す
る。Potterの文献の153 ページに述べられているよう
に、「シールドの目的は外部源からの電磁干渉を低減す
ることではなく、むしろ、最後までずっと、接近する遷
移からＭＲ縞をシールドし、それによりヘッドの線形分
解能を向上させることである。」1973年にO.Voegeli に
対して発行された、米国特許第3,860,965 号、発明の名
称「共通モード阻止機能用整合素子を有する磁気抵抗読
み取りヘッド組立体（Magnetoresistive Read Head Ass
embly Having Matched Elements for Common Mode Reje
ction ）」、第3 欄47から52行においてさらに開示され
ているように、「シールド間の隙間により、許容最小ビ
ット間隔が定まる。ビット間隔を、シールドの内側の寸
法よりも大きくあける限り、ＭＲ素子の下にあるビット
だけが素子によって検知される。」この結果、線形分解
能を最大とするために、従来のＭＲヘッドは、ＭＲ素子
とシールド構造とのギャップを最小にするよう設計さ
れ、製造され、シールドとセンサとのギャップはＭＲ素
子により分解されることを期待される「最小ビット長」
以下のままである。
真下で、ＭＲ素子を取り囲むシールド材料の内面の内側
に位置するまでの間、ＭＲ素子に近づき、および／また
は、遠ざかる遷移に関わる磁界からＭＲ素子を絶縁する
ための磁気シールド構造を利用して線形分解能を向上す
る。Potterの文献の153 ページに述べられているよう
に、「シールドの目的は外部源からの電磁干渉を低減す
ることではなく、むしろ、最後までずっと、接近する遷
移からＭＲ縞をシールドし、それによりヘッドの線形分
解能を向上させることである。」1973年にO.Voegeli に
対して発行された、米国特許第3,860,965 号、発明の名
称「共通モード阻止機能用整合素子を有する磁気抵抗読
み取りヘッド組立体（Magnetoresistive Read Head Ass
embly Having Matched Elements for Common Mode Reje
ction ）」、第3 欄47から52行においてさらに開示され
ているように、「シールド間の隙間により、許容最小ビ
ット間隔が定まる。ビット間隔を、シールドの内側の寸
法よりも大きくあける限り、ＭＲ素子の下にあるビット
だけが素子によって検知される。」この結果、線形分解
能を最大とするために、従来のＭＲヘッドは、ＭＲ素子
とシールド構造とのギャップを最小にするよう設計さ
れ、製造され、シールドとセンサとのギャップはＭＲ素
子により分解されることを期待される「最小ビット長」
以下のままである。
【０００５】
【発明が開発しようとする課題】残念ながら、磁気記録
技術が高線形密度化に向かうので、シールド構造とＭＲ
素子とのギャップを一層狭く製造するように努めると、
製造の複雑化と精密化が要求され、生産コストの増加な
らびに完成品の歩留りの低下が伴う。その上、磁気シー
ルド材料とＭＲ素子との絶縁ギャップが狭くなるにつれ
て、ピンホールと、絶縁ギャップに亘るＭＲ素子あるい
はシールド材料の汚れと、ヘッドと媒体との界面におけ
る他の反摩擦学的条件とにより、絶縁ギャップに欠陥が
より生じる。
技術が高線形密度化に向かうので、シールド構造とＭＲ
素子とのギャップを一層狭く製造するように努めると、
製造の複雑化と精密化が要求され、生産コストの増加な
らびに完成品の歩留りの低下が伴う。その上、磁気シー
ルド材料とＭＲ素子との絶縁ギャップが狭くなるにつれ
て、ピンホールと、絶縁ギャップに亘るＭＲ素子あるい
はシールド材料の汚れと、ヘッドと媒体との界面におけ
る他の反摩擦学的条件とにより、絶縁ギャップに欠陥が
より生じる。
【０００６】上記の制約により、線形分解能に優れたＭ
Ｒヘッドで、従来のシールドされたＭＲヘッドに比べ
て、製造することが容易であり、シールド素子とＭＲ素
子との絶縁ギャップの信頼性が高く頑丈なＭＲヘッドの
必要性が感じられる。本発明は、改良型のＤＭＲヘッド
を提供することを目的とする。
Ｒヘッドで、従来のシールドされたＭＲヘッドに比べ
て、製造することが容易であり、シールド素子とＭＲ素
子との絶縁ギャップの信頼性が高く頑丈なＭＲヘッドの
必要性が感じられる。本発明は、改良型のＤＭＲヘッド
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、狭ギャップの
シールドされたＭＲヘッドの製造、歩留り、および、信
頼性に関し、上記で明らかにした問題点を解決する改良
型のＤＭＲヘッドを提供することを特徴とする。本発明
における前記特徴およびその他の特徴は、ＤＭＲヘッド
に、各シールド素子とＭＲ素子の間にギャップが作られ
た磁気シールド構造を結合することによって得られ、こ
のギャップの大きさは、ＭＲヘッドが必要とする線形分
解能とは無関係に作られる。
シールドされたＭＲヘッドの製造、歩留り、および、信
頼性に関し、上記で明らかにした問題点を解決する改良
型のＤＭＲヘッドを提供することを特徴とする。本発明
における前記特徴およびその他の特徴は、ＤＭＲヘッド
に、各シールド素子とＭＲ素子の間にギャップが作られ
た磁気シールド構造を結合することによって得られ、こ
のギャップの大きさは、ＭＲヘッドが必要とする線形分
解能とは無関係に作られる。
【０００８】
【作用】本設計を利用すると、２素子ＭＲヘッドの効果
により高い線形分解能を独立に獲得できることが明らか
となった。さらに、外部磁界の検出に対する効果的なシ
ールドと、非常に長波長の信号による非線形歪みに対す
る改善した不感域が、磁気シールド構造により得られ
る。このように、ＭＲヘッドであって、高い線形分解能
と、外部磁界に対する改善した不感域と、集積誘導記録
／ＭＲ再生ヘッド構造との互換性とを有するＭＲヘッド
を、同様の線形分解能を有する従来のシールドされたＭ
Ｒヘッドと比較して、より簡単な製造、より高い歩留
り、さらにより高い利用時信頼性をもって、生産するこ
とが本発明によって可能となる。
により高い線形分解能を独立に獲得できることが明らか
となった。さらに、外部磁界の検出に対する効果的なシ
ールドと、非常に長波長の信号による非線形歪みに対す
る改善した不感域が、磁気シールド構造により得られ
る。このように、ＭＲヘッドであって、高い線形分解能
と、外部磁界に対する改善した不感域と、集積誘導記録
／ＭＲ再生ヘッド構造との互換性とを有するＭＲヘッド
を、同様の線形分解能を有する従来のシールドされたＭ
Ｒヘッドと比較して、より簡単な製造、より高い歩留
り、さらにより高い利用時信頼性をもって、生産するこ
とが本発明によって可能となる。
【０００９】望ましい実施例において、ＤＭＲ素子は、
シールド素子により覆われて（各面１つずつ）おり、シ
ールドとシールドとのギャップは、最小ビット長の２倍
よりも十分に大きく、ＭＲ素子の高さより小さい。
シールド素子により覆われて（各面１つずつ）おり、シ
ールドとシールドとのギャップは、最小ビット長の２倍
よりも十分に大きく、ＭＲ素子の高さより小さい。
【００１０】
【実施例】本発明に従い、図１、図２、図３を参照する
に、２素子磁気抵抗（ＤＭＲ）ヘッド７０は、磁気的、
電気的、および、幾何的に整合した２つの磁気抵抗素子
７２、７４（パーマロイのような導電性、透磁性、およ
び、磁気抵抗性の材料から成る）で構成され、中央領域
にある非磁性のスペーサ７６（ＳｉＯ2 のような材料か
ら成る）と、両端の導電性材料（例えば、Ａｕ）からな
る整合「短絡」スタブ７８、８０との組み合わせで、磁
気抵抗素子の全長にわたって分離される。（本質的に同
質のスペーサ７６、７８、８０（例えば、Ｔｉ）を形成
する短絡スタブ７８、８０と組成が一致する導電性のス
ペーサ７６の周辺は、図１、図２に示した、より一般的
な構造のなかで特に容易に製造できる一例にすぎな
い）。導線８４、８６を経由してヘッド７０に流れる検
出、および、バイアス電流は、２つのＭＲ素子７２、７
４の間で分岐する。ＭＲ素子７２、７４が名目上同一で
あり、短絡スタブ７８、８０がＭＲ素子７２と７４を並
列に電気的に結合している（図３を参照）ので、これら
の電流８８、９０は、本質的に等しい。断面図である図
２の（ａ）と平面図である図２の（ｂ）を参照するに、
適当な高透磁率材料（例えは、パーマロイ）から構成さ
れる２つのシールド素子１０、１２は、２つのＭＲ素子
７２、７４に並んで配置され、厚さがＧ1 とＧ2 で、電
気的、磁気的に適当な絶縁材料（例えば、ＳｉＯ2 ある
いは、Ａｌ2 Ｏ3 ）から構成されるスペーサ（図示せ
ず）によって、ＭＲ素子から分離される。
に、２素子磁気抵抗（ＤＭＲ）ヘッド７０は、磁気的、
電気的、および、幾何的に整合した２つの磁気抵抗素子
７２、７４（パーマロイのような導電性、透磁性、およ
び、磁気抵抗性の材料から成る）で構成され、中央領域
にある非磁性のスペーサ７６（ＳｉＯ2 のような材料か
ら成る）と、両端の導電性材料（例えば、Ａｕ）からな
る整合「短絡」スタブ７８、８０との組み合わせで、磁
気抵抗素子の全長にわたって分離される。（本質的に同
質のスペーサ７６、７８、８０（例えば、Ｔｉ）を形成
する短絡スタブ７８、８０と組成が一致する導電性のス
ペーサ７６の周辺は、図１、図２に示した、より一般的
な構造のなかで特に容易に製造できる一例にすぎな
い）。導線８４、８６を経由してヘッド７０に流れる検
出、および、バイアス電流は、２つのＭＲ素子７２、７
４の間で分岐する。ＭＲ素子７２、７４が名目上同一で
あり、短絡スタブ７８、８０がＭＲ素子７２と７４を並
列に電気的に結合している（図３を参照）ので、これら
の電流８８、９０は、本質的に等しい。断面図である図
２の（ａ）と平面図である図２の（ｂ）を参照するに、
適当な高透磁率材料（例えは、パーマロイ）から構成さ
れる２つのシールド素子１０、１２は、２つのＭＲ素子
７２、７４に並んで配置され、厚さがＧ1 とＧ2 で、電
気的、磁気的に適当な絶縁材料（例えば、ＳｉＯ2 ある
いは、Ａｌ2 Ｏ3 ）から構成されるスペーサ（図示せ
ず）によって、ＭＲ素子から分離される。
【００１１】図３を参照するに、ＤＭＲヘッド７０の等
価回路は、ＭＲ素子７２、７４および、スペーサー層７
６各々の抵抗である並列抵抗Ｒ72、Ｒ74、および、Ｒ76
に流れる全電流８２から成る。電気的ポテンシャル（す
なわち、これら薄膜素子の電圧）は、オームの法則によ
り、電流の流れる方向に沿って線形に変化する。短絡ス
タブ７８、８０間に電気的な短絡状態を作ることによ
り、ＭＲ素子７２と７４との間に僅かな不整合が存在す
るか否か（実際上、回避できそうにない）に関わらず、
さらに、電気的な絶縁層であるように選択されるギャッ
プスペーサ７６の抵抗Ｒ76に関わらず、３層全てにおい
て、電圧は本質的に同一であろう。３層全てに亘る電圧
が等しいので、ＤＭＲヘッドの電流は、（シールドされ
たＭＲヘッドに関して前述したのと同様の原因による）
磁気抵抗素子７２、７４との間及び任意の大きさの抵抗
ギャップスペーサ７６に亘る何らかの不意による電気的
短絡のために変ることがない。その結果、検出電流８
８、９０の関数である、ＤＭＲヘッド７０の磁気バイア
ス及び再生性能は、これらの種類の短絡に動作的に不感
である。
価回路は、ＭＲ素子７２、７４および、スペーサー層７
６各々の抵抗である並列抵抗Ｒ72、Ｒ74、および、Ｒ76
に流れる全電流８２から成る。電気的ポテンシャル（す
なわち、これら薄膜素子の電圧）は、オームの法則によ
り、電流の流れる方向に沿って線形に変化する。短絡ス
タブ７８、８０間に電気的な短絡状態を作ることによ
り、ＭＲ素子７２と７４との間に僅かな不整合が存在す
るか否か（実際上、回避できそうにない）に関わらず、
さらに、電気的な絶縁層であるように選択されるギャッ
プスペーサ７６の抵抗Ｒ76に関わらず、３層全てにおい
て、電圧は本質的に同一であろう。３層全てに亘る電圧
が等しいので、ＤＭＲヘッドの電流は、（シールドされ
たＭＲヘッドに関して前述したのと同様の原因による）
磁気抵抗素子７２、７４との間及び任意の大きさの抵抗
ギャップスペーサ７６に亘る何らかの不意による電気的
短絡のために変ることがない。その結果、検出電流８
８、９０の関数である、ＤＭＲヘッド７０の磁気バイア
ス及び再生性能は、これらの種類の短絡に動作的に不感
である。
【００１２】再度図１を参照するに、ＤＭＲヘッドは、
記録された磁気媒体３０からの磁気信号場のｙ成分を優
先的に検知するように設計されている。ＤＭＲヘッド７
０のバイアスがない静止した磁気状態は、±ｚ軸に沿っ
て長手方向に向くＭＲ素子磁化ベクトルと一致すると仮
定する。ＭＲ再生ヘッドを線形動作させるためには、Ｍ
Ｒ素子の磁化ベクトルがバイアス手段に反応し、ＹＺ平
面内で回転（そのため、ｙ成分を有する）している角度
を表す、非零バイアス角度θb ( およそ４５°が望まし
い）を何らかの手段によって、確立することが必要であ
ることは従来から良く知られている。磁化が回転してい
ることは、長手方向、すなわち、ＭＲヘッドのｚ軸に沿
って流れる検出電流に対するＭＲヘッドの電気抵抗に影
響を与える。記録された媒体からの磁気信号のｙ成分
は、ＭＲ素子の磁化と相互作用するので、かかる記録さ
れた磁気信号は、磁化ベクトルの角度θをθb 辺りに変
調する。記録された信号場によって引き起こされたかか
る変調δθは、ＭＲヘッドの電気抵抗を変調し、ＭＲヘ
ッドの電気抵抗は、検出電流の電圧を初期バイアス電圧
Ｖｂ辺りに変調する。検出電流電圧δＶにおける変調
は、検出可能な信号を形作り、それにより記録された媒
体からの磁気信号場は検出可能な電気信号に変換され
る。
記録された磁気媒体３０からの磁気信号場のｙ成分を優
先的に検知するように設計されている。ＤＭＲヘッド７
０のバイアスがない静止した磁気状態は、±ｚ軸に沿っ
て長手方向に向くＭＲ素子磁化ベクトルと一致すると仮
定する。ＭＲ再生ヘッドを線形動作させるためには、Ｍ
Ｒ素子の磁化ベクトルがバイアス手段に反応し、ＹＺ平
面内で回転（そのため、ｙ成分を有する）している角度
を表す、非零バイアス角度θb ( およそ４５°が望まし
い）を何らかの手段によって、確立することが必要であ
ることは従来から良く知られている。磁化が回転してい
ることは、長手方向、すなわち、ＭＲヘッドのｚ軸に沿
って流れる検出電流に対するＭＲヘッドの電気抵抗に影
響を与える。記録された媒体からの磁気信号のｙ成分
は、ＭＲ素子の磁化と相互作用するので、かかる記録さ
れた磁気信号は、磁化ベクトルの角度θをθb 辺りに変
調する。記録された信号場によって引き起こされたかか
る変調δθは、ＭＲヘッドの電気抵抗を変調し、ＭＲヘ
ッドの電気抵抗は、検出電流の電圧を初期バイアス電圧
Ｖｂ辺りに変調する。検出電流電圧δＶにおける変調
は、検出可能な信号を形作り、それにより記録された媒
体からの磁気信号場は検出可能な電気信号に変換され
る。
【００１３】図４を参照するに、技術的に知られている
が（Voegeli の米国特許第3,860,965 号およびSmith の
米国特許第5,084,794 号) 、素子７２と７４を流れるＤ
ＭＲ検出電流８８および９０は、それぞれ、反対称( す
なわち、大きさが同じで逆向き）なｙ軸磁界Ｈ72＝−Ｈ
74を隣合うＭＲ素子７２と７４の位置に発生し、ほぼ反
対称なｙ成分磁化Ｍ72＝−Ｍ74をＭＲ素子に誘起する。
さらに、技術的に良く知られていることであるが、この
ような反対称磁化の分布は、それ自身が、Ｈ72またはＨ
74に平行な場を隣のＭＲ素子に作り、所定の大きさの検
出電流に対して得られる、正味のバイアス磁化（Ｍｂ72
＝−Ｍｂ74）あるいは、正味バイアス角度（θｂ72＝−
θｂ74）の増幅に実際上大きな助けとなる。この増幅即
ち「ブートストラッピング」（Smith の特許第5,084,79
4 号で呼ばれている) は、反対称静磁気結合薄膜の比較
的小さな静磁気エネルギーの直接的で物理的な結果であ
り、非常に近接したＤＭＲ膜７２と７４に相当する場合
である。ＤＭＲヘッド７０の検出電流８８と９０は、信
号電圧δＶと実際の検出電流密度における本来のバイア
ス角度θｂ72とθｂ74を同時に作りだすので、ＤＭＲヘ
ッドは「自己バイアス」されている。
が（Voegeli の米国特許第3,860,965 号およびSmith の
米国特許第5,084,794 号) 、素子７２と７４を流れるＤ
ＭＲ検出電流８８および９０は、それぞれ、反対称( す
なわち、大きさが同じで逆向き）なｙ軸磁界Ｈ72＝−Ｈ
74を隣合うＭＲ素子７２と７４の位置に発生し、ほぼ反
対称なｙ成分磁化Ｍ72＝−Ｍ74をＭＲ素子に誘起する。
さらに、技術的に良く知られていることであるが、この
ような反対称磁化の分布は、それ自身が、Ｈ72またはＨ
74に平行な場を隣のＭＲ素子に作り、所定の大きさの検
出電流に対して得られる、正味のバイアス磁化（Ｍｂ72
＝−Ｍｂ74）あるいは、正味バイアス角度（θｂ72＝−
θｂ74）の増幅に実際上大きな助けとなる。この増幅即
ち「ブートストラッピング」（Smith の特許第5,084,79
4 号で呼ばれている) は、反対称静磁気結合薄膜の比較
的小さな静磁気エネルギーの直接的で物理的な結果であ
り、非常に近接したＤＭＲ膜７２と７４に相当する場合
である。ＤＭＲヘッド７０の検出電流８８と９０は、信
号電圧δＶと実際の検出電流密度における本来のバイア
ス角度θｂ72とθｂ74を同時に作りだすので、ＤＭＲヘ
ッドは「自己バイアス」されている。
【００１４】Smith が米国特許第5,084,794 号で述べて
いる如く、ＤＭＲヘッドの再生信号δＶは、ヘッドと媒
体が素子７２および７４と各々接触する場所に、記録さ
れた媒体からの信号場δＨ72とδＨ74が作る磁気変調に
おける差（δＭ72−δＭ74）に（１次で）比例する。す
べての信号場分布（δＨ72、δＨ74）は、対称分布（δ
Ｈs 、δＨs ）と反対称分布（δＨa 、−δＨa ）の重
ね合わせで常に表現できる（ここで、δＨs ＝（δＨ72
＋δＨ74）／２、δＨa ＝（δＨ72−δＨ74）／２であ
る）。これらの量は、対称（δＭ72＝δＭ74）あるい
は、反対称（δＭ 72＝−δＭ74）磁気変調を作りだす。
δＶは、δＭ72−δＭ74に比例するので，信号場分布の
反対称成分だけがＤＭＲヘッドから非零の信号を（１次
で）発生する。ピーク−ピーク間振幅一定信号場に対
し、反対称信号場成分振幅δＨa は、ビット長がＭＲ素
子７２、７４間のスペーサ７６の厚さｇにほぼ一致する
とき最大となる。かくて、分解さるべき記録された最小
ビット長が選択されると、ＤＭＲのスペーサ厚ｇは、最
大の再生感度を生み出すためにある程度調節することが
出来る。
いる如く、ＤＭＲヘッドの再生信号δＶは、ヘッドと媒
体が素子７２および７４と各々接触する場所に、記録さ
れた媒体からの信号場δＨ72とδＨ74が作る磁気変調に
おける差（δＭ72−δＭ74）に（１次で）比例する。す
べての信号場分布（δＨ72、δＨ74）は、対称分布（δ
Ｈs 、δＨs ）と反対称分布（δＨa 、−δＨa ）の重
ね合わせで常に表現できる（ここで、δＨs ＝（δＨ72
＋δＨ74）／２、δＨa ＝（δＨ72−δＨ74）／２であ
る）。これらの量は、対称（δＭ72＝δＭ74）あるい
は、反対称（δＭ 72＝−δＭ74）磁気変調を作りだす。
δＶは、δＭ72−δＭ74に比例するので，信号場分布の
反対称成分だけがＤＭＲヘッドから非零の信号を（１次
で）発生する。ピーク−ピーク間振幅一定信号場に対
し、反対称信号場成分振幅δＨa は、ビット長がＭＲ素
子７２、７４間のスペーサ７６の厚さｇにほぼ一致する
とき最大となる。かくて、分解さるべき記録された最小
ビット長が選択されると、ＤＭＲのスペーサ厚ｇは、最
大の再生感度を生み出すためにある程度調節することが
出来る。
【００１５】さらに、前記理由により反対称に誘起され
た如何なる変調（δＭ72＝−δＭ74）の増幅（あるい
は、「ブートストラッピング」）によっても、高密度
（最小ビット長がギャップ厚さｇとほぼ同等）に記録さ
れた信号に対するＤＭＲヘッドの再生感度は、幾何学的
には同等で単一層のシールドされないＭＲ（ＵＭＲ）ヘ
ッドの再生感度に比べて実質的に大きい。反対に、低密
度記録信号（最小ビット長＞＞ｇ）では、信号場は際立
って対称（すなわち、δＨ72≒δＨ72）であり、その様
な低密度に記録された信号に対するＤＭＲの再生感度
は、シールドされないＭＲヘッドに比べかなり劣る。こ
のように、高線形密度における再生感度増大と、低密度
における感度低下が同時に起きる本質的な原因は、ＤＭ
Ｒの線形分解能が向上したことによる。
た如何なる変調（δＭ72＝−δＭ74）の増幅（あるい
は、「ブートストラッピング」）によっても、高密度
（最小ビット長がギャップ厚さｇとほぼ同等）に記録さ
れた信号に対するＤＭＲヘッドの再生感度は、幾何学的
には同等で単一層のシールドされないＭＲ（ＵＭＲ）ヘ
ッドの再生感度に比べて実質的に大きい。反対に、低密
度記録信号（最小ビット長＞＞ｇ）では、信号場は際立
って対称（すなわち、δＨ72≒δＨ72）であり、その様
な低密度に記録された信号に対するＤＭＲの再生感度
は、シールドされないＭＲヘッドに比べかなり劣る。こ
のように、高線形密度における再生感度増大と、低密度
における感度低下が同時に起きる本質的な原因は、ＤＭ
Ｒの線形分解能が向上したことによる。
【００１６】前記の応答作用は、従来のシールドされた
ＭＲヘッドの機能と酷似しており、磁気シールドがＭＲ
素子を低密度に記録された信号（最小ビット長＞＞ＭＲ
素子とシールドのギャップＧ）から隔離するが、高密度
に記録された信号（最小ビット長がＭＲ素子とシールド
のギャップＧとほぼ同等の大きさ）とは相互作用し、シ
ールドと高密度に記録された信号が相互作用することに
より、シールドとシールドの間のＭＲ素子の位置におけ
る正味の磁界δＨを実質増加させる。かくて、従来のシ
ールドされたＭＲヘッドにおいては、線形分解能はＭＲ
素子とシールドとのギャップの距離Ｇに最も影響を受け
ていたが、一方ＤＭＲヘッドでは、線形分解能は、スペ
ーサ７６の厚さｇにもっとも影響を受ける。しかしなが
ら、ヘッドの動作がＭＲ素子のシールドからの電気的な
絶縁に依存する従来のシールドされたＭＲヘッドとは異
なり、ＤＭＲの電気的短絡に対する不感応は、関連した
技術上の制約をスペーサ７６の厚さｇに対して与えな
い。その結果、従来のシールドされたＭＲヘッドでは、
線形分解能の限界は、ＭＲ素子とシールドのギャップＧ
の製造と歩留りの限界により、実質的に制約されたのに
対し、ＤＭＲヘッドでは、類似しているスペーサの厚さ
ｇは、うまく分解される記録された最小ビット長に実際
的制約をもたらさない。
ＭＲヘッドの機能と酷似しており、磁気シールドがＭＲ
素子を低密度に記録された信号（最小ビット長＞＞ＭＲ
素子とシールドのギャップＧ）から隔離するが、高密度
に記録された信号（最小ビット長がＭＲ素子とシールド
のギャップＧとほぼ同等の大きさ）とは相互作用し、シ
ールドと高密度に記録された信号が相互作用することに
より、シールドとシールドの間のＭＲ素子の位置におけ
る正味の磁界δＨを実質増加させる。かくて、従来のシ
ールドされたＭＲヘッドにおいては、線形分解能はＭＲ
素子とシールドとのギャップの距離Ｇに最も影響を受け
ていたが、一方ＤＭＲヘッドでは、線形分解能は、スペ
ーサ７６の厚さｇにもっとも影響を受ける。しかしなが
ら、ヘッドの動作がＭＲ素子のシールドからの電気的な
絶縁に依存する従来のシールドされたＭＲヘッドとは異
なり、ＤＭＲの電気的短絡に対する不感応は、関連した
技術上の制約をスペーサ７６の厚さｇに対して与えな
い。その結果、従来のシールドされたＭＲヘッドでは、
線形分解能の限界は、ＭＲ素子とシールドのギャップＧ
の製造と歩留りの限界により、実質的に制約されたのに
対し、ＤＭＲヘッドでは、類似しているスペーサの厚さ
ｇは、うまく分解される記録された最小ビット長に実際
的制約をもたらさない。
【００１７】上述の如く、ＤＭＲヘッドの、高密度に記
録された信号に対する再生感度の増大と線形分解能の増
加は、ＤＭＲヘッド設計の本来的な特性であって、磁気
シールドの存在により直接影響されているのではない。
従って、シールド構造を追加することが線形分解能の増
大と無関係に、その他の利益をもたらすことを本発明は
教える。第１の利点は、外部の主として一定磁界から
（例えば、従来のディスクドライブの作動モータから）
ＤＭＲをシールドすることである。とりわけ、ＤＭＲヘ
ッドのシールドは±ｚ方向に沿った外部磁界に対して効
果的であり、ＤＭＲは、一定ｙ軸場に関して前述したよ
うな対称（共通）モード阻止機能を、必ずしも供給しな
い。また、シールドされたＤＭＲは、集積薄膜誘導記録
／ＭＲ再生ヘッド（ディスクドライブに応用され得る）
に組み込まれる可能性があり、一つのシールド構造が薄
膜記録ヘッドの一つの極として役に立つ可能性がある。
ＤＭＲとシールドのギャップＧ1 とＧ2 がＤＭＲのスペ
ーサ厚ｇに比べて大きいとすると、シールドの存在は、
ＤＭＲ再生感度（記録された線形密度の関数として）に
は殆ど或いは全く重要ではない。
録された信号に対する再生感度の増大と線形分解能の増
加は、ＤＭＲヘッド設計の本来的な特性であって、磁気
シールドの存在により直接影響されているのではない。
従って、シールド構造を追加することが線形分解能の増
大と無関係に、その他の利益をもたらすことを本発明は
教える。第１の利点は、外部の主として一定磁界から
（例えば、従来のディスクドライブの作動モータから）
ＤＭＲをシールドすることである。とりわけ、ＤＭＲヘ
ッドのシールドは±ｚ方向に沿った外部磁界に対して効
果的であり、ＤＭＲは、一定ｙ軸場に関して前述したよ
うな対称（共通）モード阻止機能を、必ずしも供給しな
い。また、シールドされたＤＭＲは、集積薄膜誘導記録
／ＭＲ再生ヘッド（ディスクドライブに応用され得る）
に組み込まれる可能性があり、一つのシールド構造が薄
膜記録ヘッドの一つの極として役に立つ可能性がある。
ＤＭＲとシールドのギャップＧ1 とＧ2 がＤＭＲのスペ
ーサ厚ｇに比べて大きいとすると、シールドの存在は、
ＤＭＲ再生感度（記録された線形密度の関数として）に
は殆ど或いは全く重要ではない。
【００１８】図５及び図６は、記録された線形密度１／
λ（λは記録された波長を表し、これは２ビット長に等
しい）に対する比較的本質的な再生感度Ｓ（λ）の理論
結果を幾つかの典型的なＭＲヘッドについて示してお
り、Smith 他がIEEE Trans. Magn., MAG-23, 2494(198
7). に記載した計算による。Ｓ（λ）は、正弦波的に
磁化された媒体を再生する信号電圧δＶ（λ）に比例す
る。（スペース損失など、すべてのヘッドに共通するよ
く知られているλに依存する要因は、除かれている）。
上記計算が有効な条件は、磁気媒体上の記録された信号
のトラック幅がＭＲ素子７２、７４のｚ軸方向の動作ト
ラック幅Ｗ1-Ｗ2 よりも大きいこと（図２の（ｂ））、
ＭＲ素子の長さＷ1 がＭＲ素子７２、７４のＹ軸高さＬ
よりも確実に大きいこと（図２の（ａ）、図２の
（ｂ））である。図５は、シールドなし、１面がシール
ド、及び、２面がシールドされたＤＭＲヘッドに対する
Ｓ（λ）を示しており、ＭＲ素子の高さＬ＝２μｍ、Ｍ
Ｒ素子の厚さｔ＝０．０２μｍ、スペーサ厚さｇ＝０．
１μｍ、および、ＭＲ素子とシールドとのギャップＧ1
＝Ｇ2＝０．５μｍ（図２の（ａ）、図２の（ｂ））で
ある。シールド構造は、ＭＲ素子７２、７４に比べて大
きい（例えば、ＴS ≧１μｍ、ＬS ≧Ｌの２倍、およ
び、ＷS ＞Ｗ1 ）と仮定する（図２の（ａ）、図２の
（ｂ））。上記の大きさを仮定すると、精密な寸法は図
５および図６の結果に影響を及ぼさない。ここで考え
た、特別のＤＭＲ設計は、記録された最小ビット長が１
インチ当たり１００から２００キロ磁束の変化（ＫＦＣ
Ｉ）の線形記録密度に相当する応用に適する。図５は、
このＤＭＲに対する感度関数Ｓ（λ）には、ＭＲ素子と
シールド間のギャップＧ1 とＧ2 が０．５μｍであるシ
ールド構造の有無は深刻に影響しないことを示す。その
上、ギャップＧ1 、Ｇ2 が０．５μｍ以上のシールドで
は、その影響がさらに小さい。全てのケースにおいて、
感度関数Ｓ（λ）の最大値は、先の説明に応じ、ビット
長λ／２がスペーサ厚さｇに近いときに起こる。
λ（λは記録された波長を表し、これは２ビット長に等
しい）に対する比較的本質的な再生感度Ｓ（λ）の理論
結果を幾つかの典型的なＭＲヘッドについて示してお
り、Smith 他がIEEE Trans. Magn., MAG-23, 2494(198
7). に記載した計算による。Ｓ（λ）は、正弦波的に
磁化された媒体を再生する信号電圧δＶ（λ）に比例す
る。（スペース損失など、すべてのヘッドに共通するよ
く知られているλに依存する要因は、除かれている）。
上記計算が有効な条件は、磁気媒体上の記録された信号
のトラック幅がＭＲ素子７２、７４のｚ軸方向の動作ト
ラック幅Ｗ1-Ｗ2 よりも大きいこと（図２の（ｂ））、
ＭＲ素子の長さＷ1 がＭＲ素子７２、７４のＹ軸高さＬ
よりも確実に大きいこと（図２の（ａ）、図２の
（ｂ））である。図５は、シールドなし、１面がシール
ド、及び、２面がシールドされたＤＭＲヘッドに対する
Ｓ（λ）を示しており、ＭＲ素子の高さＬ＝２μｍ、Ｍ
Ｒ素子の厚さｔ＝０．０２μｍ、スペーサ厚さｇ＝０．
１μｍ、および、ＭＲ素子とシールドとのギャップＧ1
＝Ｇ2＝０．５μｍ（図２の（ａ）、図２の（ｂ））で
ある。シールド構造は、ＭＲ素子７２、７４に比べて大
きい（例えば、ＴS ≧１μｍ、ＬS ≧Ｌの２倍、およ
び、ＷS ＞Ｗ1 ）と仮定する（図２の（ａ）、図２の
（ｂ））。上記の大きさを仮定すると、精密な寸法は図
５および図６の結果に影響を及ぼさない。ここで考え
た、特別のＤＭＲ設計は、記録された最小ビット長が１
インチ当たり１００から２００キロ磁束の変化（ＫＦＣ
Ｉ）の線形記録密度に相当する応用に適する。図５は、
このＤＭＲに対する感度関数Ｓ（λ）には、ＭＲ素子と
シールド間のギャップＧ1 とＧ2 が０．５μｍであるシ
ールド構造の有無は深刻に影響しないことを示す。その
上、ギャップＧ1 、Ｇ2 が０．５μｍ以上のシールドで
は、その影響がさらに小さい。全てのケースにおいて、
感度関数Ｓ（λ）の最大値は、先の説明に応じ、ビット
長λ／２がスペーサ厚さｇに近いときに起こる。
【００１９】図６では、シールドされていないＤＭＲ、
従来のシールドされていないＭＲヘッド（ＵＭＲ）、お
よび、２つの従来のシールドされたＭＲヘッド（ＳＭ
Ｒ）についてＳ（λ）を比較する。全ての場合におい
て、ＭＲ素子の高さＬ＝２μｍ、ＭＲ素子の厚さｔ＝
０．０２μｍである。ＤＭＲの場合は、スペーサの厚さ
ｇ＝０．１μｍである。ＳＭＲの一例では、ＭＲ素子と
シールドのギャップＧは、０．１μｍであり、ＳＭＲの
別の例では、かかるギャップＧは、０．５μｍである。
図６に示す通り、ＭＲ素子とシールドとのギャップＧが
０．１μｍであるＳＭＲヘッドは、スペーサ厚さｇが
０．１μｍのＤＭＲヘッドと同等の性能をはたす。これ
らＳＭＲヘッドとＤＭＲヘッドは、同等の線形分解能
と、高密度信号レベルと、低線形密度に対する同様な感
度低下とを有する。しかしながら、実際には、ＭＲ素子
とシールドのギャップＧが０．１μｍのＳＭＲは、シー
ルドされたＭＲヘッドとしては、現在の技術の限界か限
界以下であるが（Tsang 他、IEEE Trans. Magn., 26, 1
689(1990), Takano 他、IEEE Trans. Magn. 27, 4678(1
991)）、スペーサの厚さｇが０．１μｍのＤＭＲヘッド
は、簡単に製造できる。実例として、もっと実際的なＳ
ＭＲヘッドは、ＭＲ素子とシールドギャップＧが０．５
μｍのものである。図６に示す通り、その性能は、Ｇが
０．１μｍであるＳＭＲヘッド、シールドされていない
ＤＭＲヘッド、あるいは、Ｇ＝０．５μｍに相当するシ
ールドされたＤＭＲヘッドの性能と著しい差がある。特
に、Ｇ≧０．５μｍである実用的なＳＭＲヘッドの性能
は、７５から１００ＫＦＣＩを越えた高い線形密度にお
いて、大きな性能劣化を示している。このように、高密
度線形分解能に対して、ＤＭＲヘッドは、さらに実際的
で強力な解決を提供するものである。図５に示したよう
に、ＳＭＲヘッドとは異なり、磁気シールドの有無は、
ＤＭＲヘッドの線形分解能に対して、重要な影響を及ぼ
すものではない。
従来のシールドされていないＭＲヘッド（ＵＭＲ）、お
よび、２つの従来のシールドされたＭＲヘッド（ＳＭ
Ｒ）についてＳ（λ）を比較する。全ての場合におい
て、ＭＲ素子の高さＬ＝２μｍ、ＭＲ素子の厚さｔ＝
０．０２μｍである。ＤＭＲの場合は、スペーサの厚さ
ｇ＝０．１μｍである。ＳＭＲの一例では、ＭＲ素子と
シールドのギャップＧは、０．１μｍであり、ＳＭＲの
別の例では、かかるギャップＧは、０．５μｍである。
図６に示す通り、ＭＲ素子とシールドとのギャップＧが
０．１μｍであるＳＭＲヘッドは、スペーサ厚さｇが
０．１μｍのＤＭＲヘッドと同等の性能をはたす。これ
らＳＭＲヘッドとＤＭＲヘッドは、同等の線形分解能
と、高密度信号レベルと、低線形密度に対する同様な感
度低下とを有する。しかしながら、実際には、ＭＲ素子
とシールドのギャップＧが０．１μｍのＳＭＲは、シー
ルドされたＭＲヘッドとしては、現在の技術の限界か限
界以下であるが（Tsang 他、IEEE Trans. Magn., 26, 1
689(1990), Takano 他、IEEE Trans. Magn. 27, 4678(1
991)）、スペーサの厚さｇが０．１μｍのＤＭＲヘッド
は、簡単に製造できる。実例として、もっと実際的なＳ
ＭＲヘッドは、ＭＲ素子とシールドギャップＧが０．５
μｍのものである。図６に示す通り、その性能は、Ｇが
０．１μｍであるＳＭＲヘッド、シールドされていない
ＤＭＲヘッド、あるいは、Ｇ＝０．５μｍに相当するシ
ールドされたＤＭＲヘッドの性能と著しい差がある。特
に、Ｇ≧０．５μｍである実用的なＳＭＲヘッドの性能
は、７５から１００ＫＦＣＩを越えた高い線形密度にお
いて、大きな性能劣化を示している。このように、高密
度線形分解能に対して、ＤＭＲヘッドは、さらに実際的
で強力な解決を提供するものである。図５に示したよう
に、ＳＭＲヘッドとは異なり、磁気シールドの有無は、
ＤＭＲヘッドの線形分解能に対して、重要な影響を及ぼ
すものではない。
【００２０】ＤＭＲを外部の均一な磁界からシールドす
ることを考えて、図２の（ｂ）を再度参照するに、ｚ軸
磁界からシールドする最善法は、一般に、少なくとも一
つのシールド構造が十分条件Ｇ1 、Ｇ2 ＜（ＷS −
Ｗ1 ）を満足することである。少なくとも一つのシール
ド構造に対するシールド幅、ＷS を選ぶのに一般的に自
由度があるとすると、既に説明した通り、ＤＭＲヘッド
の性能は、Ｇ1 とＧ2 がスペーサの厚さｇよりも十分大
きい限りシールドに影響されることはないので、いかに
最小ビット長が小さいかとは無関係に、比較的大きなＤ
ＭＲ素子とシールドとのギャップを広い範囲からうまく
使用することができる。このように、ＭＲ素子とシール
ドとのギャップＧをＤＭＲの再生感度を減少させること
なく大きく変えることができる点が本発明の重要な特徴
の一つである。ＭＲ素子とシールドとのギャップＧが最
小ビット長以下であることが要求される従来のシールド
されたＭＲヘッドと比較すると、最小ビット長よりも大
きなギャップを作ることができるために、デバイス不良
の可能性を激減させ、さらに、前述した従来のＳＭＲヘ
ッドにおける製造と歩留りの問題点は大きく改善する。
ＤＭＲヘッドがｙ軸方向の一定磁界に対しては元来感度
が低いことを既に提示しているが、外部ｙ軸磁界からの
シールドが最良となるのは、Ｇ1 とＧ2 がＭＲ素子の高
さＬよりも小さいときである。このことは、かかるギャ
ップＧがもっと小さい、記録された信号の最小ビット長
によって決まる従来のＳＭＲヘッドとは、対照的であ
る。また、ＭＲ素子７２、７４の位置における外部磁界
の消滅は、一般に２面のシールド構造に対して最大とな
るが、上記の幾何学的な基準に合致する１面のシールド
構造を用いてもなお適切なシールドを得ることができ
る。
ることを考えて、図２の（ｂ）を再度参照するに、ｚ軸
磁界からシールドする最善法は、一般に、少なくとも一
つのシールド構造が十分条件Ｇ1 、Ｇ2 ＜（ＷS −
Ｗ1 ）を満足することである。少なくとも一つのシール
ド構造に対するシールド幅、ＷS を選ぶのに一般的に自
由度があるとすると、既に説明した通り、ＤＭＲヘッド
の性能は、Ｇ1 とＧ2 がスペーサの厚さｇよりも十分大
きい限りシールドに影響されることはないので、いかに
最小ビット長が小さいかとは無関係に、比較的大きなＤ
ＭＲ素子とシールドとのギャップを広い範囲からうまく
使用することができる。このように、ＭＲ素子とシール
ドとのギャップＧをＤＭＲの再生感度を減少させること
なく大きく変えることができる点が本発明の重要な特徴
の一つである。ＭＲ素子とシールドとのギャップＧが最
小ビット長以下であることが要求される従来のシールド
されたＭＲヘッドと比較すると、最小ビット長よりも大
きなギャップを作ることができるために、デバイス不良
の可能性を激減させ、さらに、前述した従来のＳＭＲヘ
ッドにおける製造と歩留りの問題点は大きく改善する。
ＤＭＲヘッドがｙ軸方向の一定磁界に対しては元来感度
が低いことを既に提示しているが、外部ｙ軸磁界からの
シールドが最良となるのは、Ｇ1 とＧ2 がＭＲ素子の高
さＬよりも小さいときである。このことは、かかるギャ
ップＧがもっと小さい、記録された信号の最小ビット長
によって決まる従来のＳＭＲヘッドとは、対照的であ
る。また、ＭＲ素子７２、７４の位置における外部磁界
の消滅は、一般に２面のシールド構造に対して最大とな
るが、上記の幾何学的な基準に合致する１面のシールド
構造を用いてもなお適切なシールドを得ることができ
る。
【００２１】シールドされたＤＭＲのその他の革新的な
特徴は、ＭＲ素子に対して、磁気バイアスを与える方法
に関する。従来技術においてもよく知られていることで
あるが、従来のシールドされていないＭＲヘッドにおい
ては、ＭＲ素子を近傍の（隣合わせではない）永久磁石
の磁界のなかに置くか、あるいは、バイアス層（柔らか
い磁気層か或いは電流を分流する伝導層）をＭＲ素子に
平行に並べて隣に付け加えることで、磁気バイアス場を
与えている。従来のシールドされたＭＲヘッドにおいて
は、シールドがＭＲ素子を永久磁石の磁界から絶縁する
ので、隣接しない永久磁石法は使用できない。そこで、
従来のシールドされたＭＲヘッドは、隣接するバイアス
層の追加だけによりバイアスすることができる。しかし
ながら、このように余分な層を追加すると製造の複雑さ
が増すとともに、検出電流が作動しているＭＲ素子から
分流するので、感度が５０％も低下する。これに対し
て、ＤＭＲヘッドは、自己バイアスであり、スペーサ７
６から成る十分大きな抵抗材料を有するので、はっきり
とした分流損失をうけることはない。このようにシール
ドされたＤＭＲは、内部にバイアスを行う複雑なものを
付け加えることなく外部の一定磁界に対する保護を付け
加える。その結果、シールドされたＤＭＲは、感知でき
る分流損失を受けることなく優れた再生感度を提供す
る。
特徴は、ＭＲ素子に対して、磁気バイアスを与える方法
に関する。従来技術においてもよく知られていることで
あるが、従来のシールドされていないＭＲヘッドにおい
ては、ＭＲ素子を近傍の（隣合わせではない）永久磁石
の磁界のなかに置くか、あるいは、バイアス層（柔らか
い磁気層か或いは電流を分流する伝導層）をＭＲ素子に
平行に並べて隣に付け加えることで、磁気バイアス場を
与えている。従来のシールドされたＭＲヘッドにおいて
は、シールドがＭＲ素子を永久磁石の磁界から絶縁する
ので、隣接しない永久磁石法は使用できない。そこで、
従来のシールドされたＭＲヘッドは、隣接するバイアス
層の追加だけによりバイアスすることができる。しかし
ながら、このように余分な層を追加すると製造の複雑さ
が増すとともに、検出電流が作動しているＭＲ素子から
分流するので、感度が５０％も低下する。これに対し
て、ＤＭＲヘッドは、自己バイアスであり、スペーサ７
６から成る十分大きな抵抗材料を有するので、はっきり
とした分流損失をうけることはない。このようにシール
ドされたＤＭＲは、内部にバイアスを行う複雑なものを
付け加えることなく外部の一定磁界に対する保護を付け
加える。その結果、シールドされたＤＭＲは、感知でき
る分流損失を受けることなく優れた再生感度を提供す
る。
【００２２】最後に言及することは、図５に示した曲線
のなかの非常に低い密度部分において示唆されることで
あるが、ＤＭＲヘッドのシールド構造は、ＭＲ素子とシ
ールドとのギャップＧの６倍（すなわち、λ＞Ｇ1 の６
倍）よりも長い記録された波長に対する信号場をシール
ドする傾向があり、この波長域では、信号場は、ギャッ
プＧに亘って空間的に一定である。従来技術でよく知ら
れているが、（おおよそλ＞Ｌである）長波長の記録信
号場の振幅（ＭＲ素子の高さＬ全体で平均を取った）
は、シールドされていないＭＲヘッドにおいて、実質的
な線形歪み（図５、図６では影響を無視している）を引
き起こすに十分な大きさを持ち得る。従って、さらなる
利点として、ＤＭＲヘッドにシールドを含めると、記録
波長λがＧ 1 、Ｇ2 の６倍より大きく、特に、Ｇ1 、Ｇ
2 ＜Ｌの場合にかなり起こる非線形歪み、および／また
は、飽和を減少させることがある。上記の結果として、
ＭＲ素子とシールドとのギャップＧに関する望ましい最
大値は、ＤＭＲヘッドにおいて非線形歪み、および／ま
たは、飽和を起こしうる記録信号の波長の６倍よりは小
さくすべきである。
のなかの非常に低い密度部分において示唆されることで
あるが、ＤＭＲヘッドのシールド構造は、ＭＲ素子とシ
ールドとのギャップＧの６倍（すなわち、λ＞Ｇ1 の６
倍）よりも長い記録された波長に対する信号場をシール
ドする傾向があり、この波長域では、信号場は、ギャッ
プＧに亘って空間的に一定である。従来技術でよく知ら
れているが、（おおよそλ＞Ｌである）長波長の記録信
号場の振幅（ＭＲ素子の高さＬ全体で平均を取った）
は、シールドされていないＭＲヘッドにおいて、実質的
な線形歪み（図５、図６では影響を無視している）を引
き起こすに十分な大きさを持ち得る。従って、さらなる
利点として、ＤＭＲヘッドにシールドを含めると、記録
波長λがＧ 1 、Ｇ2 の６倍より大きく、特に、Ｇ1 、Ｇ
2 ＜Ｌの場合にかなり起こる非線形歪み、および／また
は、飽和を減少させることがある。上記の結果として、
ＭＲ素子とシールドとのギャップＧに関する望ましい最
大値は、ＤＭＲヘッドにおいて非線形歪み、および／ま
たは、飽和を起こしうる記録信号の波長の６倍よりは小
さくすべきである。
【００２３】
【発明の効果】本発明が含む特徴と利点は、次の通りで
ある：本発明の利点の一つは、ＭＲヘッドの生産におけ
る要求精度が低いことであり、その理由として、シール
ドとＭＲセンサ素子とのギャップは、従来求められた磁
気シールド素子とＭＲセンサ素子との狭いギャップに比
べて実質的に大きいからである。このように設計と製造
の精度が低下すると、生産費が低下し歩留りが増加す
る。
ある：本発明の利点の一つは、ＭＲヘッドの生産におけ
る要求精度が低いことであり、その理由として、シール
ドとＭＲセンサ素子とのギャップは、従来求められた磁
気シールド素子とＭＲセンサ素子との狭いギャップに比
べて実質的に大きいからである。このように設計と製造
の精度が低下すると、生産費が低下し歩留りが増加す
る。
【００２４】本発明の次の利点は、従来のシールドされ
たＭＲヘッドと比べた場合、分流損失を避けることがで
きる点である。高密度応用のために、従来技術として開
示されている従来のシールドされたＭＲヘッドは、シー
ルドの内側に、ＭＲ素子の隣に位置し、さらに、ＭＲ素
子に電気的に短絡させて、（柔らかく隣接するか、また
は、電流分流をバイアスする）バイアス層を付け加え
る。これらのバイアス層が存在するとバイアス層から分
流する電流の分散により信号出力が減少し、信号損失
は、５０％の大きさになり得る。本発明の望ましい実施
例において、ＭＲ層の検出電流は、はっきりした分流損
失なしに信号と全ての必要なバイアスを共に提供する。
たＭＲヘッドと比べた場合、分流損失を避けることがで
きる点である。高密度応用のために、従来技術として開
示されている従来のシールドされたＭＲヘッドは、シー
ルドの内側に、ＭＲ素子の隣に位置し、さらに、ＭＲ素
子に電気的に短絡させて、（柔らかく隣接するか、また
は、電流分流をバイアスする）バイアス層を付け加え
る。これらのバイアス層が存在するとバイアス層から分
流する電流の分散により信号出力が減少し、信号損失
は、５０％の大きさになり得る。本発明の望ましい実施
例において、ＭＲ層の検出電流は、はっきりした分流損
失なしに信号と全ての必要なバイアスを共に提供する。
【００２５】本発明の更なる利点は、通常のギャップよ
りも広いために、シールド素子とＭＲセンサ素子との間
に、従来より厚い絶縁材料の層を利用できることにあ
る。絶縁層をより厚くすると、絶縁層におけるピンホー
ル、ひび、および、他の欠陥が製造中や使用中に起こり
にくくなる。この結果、製造の歩留りが増加し使用中の
信頼性が向上する。
りも広いために、シールド素子とＭＲセンサ素子との間
に、従来より厚い絶縁材料の層を利用できることにあ
る。絶縁層をより厚くすると、絶縁層におけるピンホー
ル、ひび、および、他の欠陥が製造中や使用中に起こり
にくくなる。この結果、製造の歩留りが増加し使用中の
信頼性が向上する。
【００２６】本発明の更なる利点は、通常の絶縁層より
も厚くすることで、汚れから生じる電気的短絡が発生す
る可能性を低減することであり、この汚れは、磁気テー
プあるいはその他の媒体と、より柔らかいＭＲセンサあ
るいはシールド素子材料との間の摩擦に起因する。この
ようなシールド素子とＭＲセンサ素子との短絡により、
結果として、検出された信号を変換するＭＲヘッドの能
力が低下あるいは破壊することになる。
も厚くすることで、汚れから生じる電気的短絡が発生す
る可能性を低減することであり、この汚れは、磁気テー
プあるいはその他の媒体と、より柔らかいＭＲセンサあ
るいはシールド素子材料との間の摩擦に起因する。この
ようなシールド素子とＭＲセンサ素子との短絡により、
結果として、検出された信号を変換するＭＲヘッドの能
力が低下あるいは破壊することになる。
【００２７】本発明の更なる利点は、予想可能な特定ビ
ット長に使用する予定のＤＭＲヘッドは、ＭＲ素子とシ
ールドとのギャップＧを修正することなく、特定の波長
に対するそのＤＭＲヘッドの感度を最大にするように製
造することができることである。これは、ＭＲセンサ素
子の間のスペーサの厚さｇを調整することで行われる。
ット長に使用する予定のＤＭＲヘッドは、ＭＲ素子とシ
ールドとのギャップＧを修正することなく、特定の波長
に対するそのＤＭＲヘッドの感度を最大にするように製
造することができることである。これは、ＭＲセンサ素
子の間のスペーサの厚さｇを調整することで行われる。
【００２８】シールドされていないＤＭＲに対する本発
明の更なる利点は、ハードディスクに使用され得るよう
な、集積薄膜誘導記録／ＭＲ再生ヘッドにＤＭＲヘッド
を容易に組み込めるということである。その上、誘導記
録ヘッドの磁極のひとつがＤＭＲヘッドのシールドとし
て機能する。本発明を望ましい実施例に対する特定の例
とともに、詳細に説明したが、本発明の精神と範囲内に
おいて種々の変形、変更がなされうる。
明の更なる利点は、ハードディスクに使用され得るよう
な、集積薄膜誘導記録／ＭＲ再生ヘッドにＤＭＲヘッド
を容易に組み込めるということである。その上、誘導記
録ヘッドの磁極のひとつがＤＭＲヘッドのシールドとし
て機能する。本発明を望ましい実施例に対する特定の例
とともに、詳細に説明したが、本発明の精神と範囲内に
おいて種々の変形、変更がなされうる。
【図１】本発明によるシールドされ短絡された２素子磁
気抵抗ヘッドの一部分を切断した概略斜視図である。
気抵抗ヘッドの一部分を切断した概略斜視図である。
【図２】（ａ）は、シールドされ短絡された２素子磁気
抵抗ヘッドの概略断面図である。（ｂ）は、シールドさ
れ短絡された２素子磁気抵抗ヘッドの概略平面図であ
る。
抵抗ヘッドの概略断面図である。（ｂ）は、シールドさ
れ短絡された２素子磁気抵抗ヘッドの概略平面図であ
る。
【図３】短絡された２素子磁気抵抗ヘッドの等価回路図
である。
である。
【図４】２素子磁気抵抗素子と、磁気シールドと、磁気
媒体と、かかる磁気抵抗素子間に作用する磁界の図であ
る。
媒体と、かかる磁気抵抗素子間に作用する磁界の図であ
る。
【図５】２つのシールドされたＤＭＲヘッドと、シール
ドされないＤＭＲヘッドとの相対的応答レベルを１イン
チ当たり変化量がほぼ０から３００キロ磁束までの範囲
の記録された信号密度でプロットした図である。
ドされないＤＭＲヘッドとの相対的応答レベルを１イン
チ当たり変化量がほぼ０から３００キロ磁束までの範囲
の記録された信号密度でプロットした図である。
【図６】２つのシールドされた従来のＭＲヘッドと、シ
ールドされない従来のＭＲヘッドと、シールドされない
ＤＭＲヘッドとの相対的応答レベルを１インチ当たり変
化量がほぼ０から３００キロ磁束までの範囲の記録され
た信号密度でプロットした図である。
ールドされない従来のＭＲヘッドと、シールドされない
ＤＭＲヘッドとの相対的応答レベルを１インチ当たり変
化量がほぼ０から３００キロ磁束までの範囲の記録され
た信号密度でプロットした図である。
１０，１２ 磁気シールド ３０ 記録される磁気媒体 ７２，７４ 磁気抵抗素子 ７６ スペーサ ７８，８０ 短絡スタブ ８２ 電流 ８４，８６ 導線 ８８，９０ 検出電流 ｇ スペーサの厚さ Ｇ1 ，Ｇ2 ＤＭＲ素子とシールドとのギャップ Ｌ ＭＲ素子の高さ ｔ ＭＲ素子の厚さ Ｗ1 ＭＲ素子の長さ ＬS シールドの高さ ＴS シールドの厚さ ＷS シールドの幅 Ｒ７２，Ｒ７４，Ｒ７６，Ｒ７８，Ｒ８０ 抵抗 Ｈ７２，Ｈ７４ 磁界
Claims (1)
- 【請求項１】 磁気的に記録された信号を検出する磁気
ヘッド組立体であって、 ａ）間隔をもって配置され、短絡された２つの磁気抵抗
センサ素子と、 ｂ）該磁気抵抗素子において、長手方向に同時に電流を
流し、それによって、該素子が互いに相互に磁気的にバ
イアスする手段と、 ｃ）該磁気的に記録された信号からの磁気信号場に応じ
て、該磁気抵抗素子における抵抗変化を検出する手段
と、 ｄ）該磁気抵抗素子を不所望磁気信号からシールドする
磁気シールド手段とよりなる磁気ヘッド組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/902,619 US5323285A (en) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | Shielded dual element magnetoresistive reproduce head exhibiting high density signal amplification |
| US902619 | 1992-06-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0660330A true JPH0660330A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=25416121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5147651A Pending JPH0660330A (ja) | 1992-06-23 | 1993-06-18 | 高密度信号増幅を示すシールドされた２素子磁気抵抗再生ヘッド |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5323285A (ja) |
| EP (1) | EP0576369A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0660330A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7489481B2 (en) | 2004-03-08 | 2009-02-10 | Tdk Corporation | CCP Head having leads of substantially the same size and shape and not intervening between a shield layer and a MR element |
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| US5406433A (en) * | 1993-12-01 | 1995-04-11 | Eastman Kodak Company | Dual magnetoresistive head for reproducing very narrow track width short wavelength data |
| JPH07192227A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-07-28 | Sony Corp | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
| JPH087229A (ja) * | 1994-06-13 | 1996-01-12 | Sony Corp | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
| US5761009A (en) | 1995-06-07 | 1998-06-02 | International Business Machines Corporation | Having parastic shield for electrostatic discharge protection |
| US5790341A (en) * | 1995-09-20 | 1998-08-04 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for reducing servo interference in a magneto-resistive head using skew between head and servo pattern |
| US5923502A (en) * | 1995-12-21 | 1999-07-13 | International Business Machines Corporation | Magneto-resistive head including a selectively placed low-reluctance path between shields |
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| US5766780A (en) * | 1996-10-15 | 1998-06-16 | Seagate Technology, Inc. | Reversed order NIMN exchange biasing for dual magnetoresistive heads |
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| US6724583B2 (en) | 2000-12-19 | 2004-04-20 | Seagate Technology Llc | Adjustable permanent magnet bias |
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| US9190082B2 (en) | 2013-08-28 | 2015-11-17 | Seagate Technology, Llc | Dual reader structure |
| US9190078B2 (en) | 2013-08-30 | 2015-11-17 | Seagate Technology Llc | Dual reader structure |
| US9299370B1 (en) | 2015-03-11 | 2016-03-29 | HGST Netherlands B.V. | MIMO read head with soft bias and split shield |
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- 1992-06-23 US US07/902,619 patent/US5323285A/en not_active Expired - Fee Related
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1993
- 1993-06-17 EP EP93420251A patent/EP0576369A3/en not_active Withdrawn
- 1993-06-18 JP JP5147651A patent/JPH0660330A/ja active Pending
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Also Published As
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|---|---|
| EP0576369A2 (en) | 1993-12-29 |
| EP0576369A3 (en) | 1996-02-14 |
| US5323285A (en) | 1994-06-21 |
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