JPH0765323A

JPH0765323A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH0765323A
Application number: JP20734793A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ono; 洋明小野; Yutaka Hayata; 裕早田; Norio Saito; 憲男斎藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-08-23
Filing date: 1993-08-23
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ＭＲ素子に印加するバイアス磁界の分布を良
好なものとすることにより、バイアス導体に通電する電
流をより少なくして発熱を低減せしめ、ヘッドの内部温
度上昇による性能，信頼性の低下を抑える。【構成】先端電極４と後端電極が積層されたＭＲ素子
６を一対の下部シールド磁性体２と上部シールド磁性体
３とで挟み込んでなるＭＲヘッドにおいて、上部シール
ド磁性体３の傾斜部１３に段差を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気ディスクや
磁気テープ等の如き磁気記録媒体に記録された情報を読
み出すのに好適な磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気抵抗効果を有するパーマロイ
等の薄膜素子を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以
下、ＭＲヘッドと称する。）の開発が盛んに進められて
いる。

【０００３】かかるＭＲヘッドは、例えば磁気ディスク
や磁気テープ等の如き磁気記録媒体から洩れ出る信号磁
界によりパーマロイよりなる薄膜素子の抵抗が変化し、
その抵抗変化を検出することによって上記磁気記録媒体
に記録された情報を読み取ることができるように構成さ
れている。

【０００４】このようなＭＲヘッドは、通常の電磁誘導
型磁気ヘッドに比べて、短波長感度に優れることから、
狭トラック再生、短波長再生、超低速再生において高い
感度が得られるとされている。

【０００５】ここで、簡単にＭＲヘッドの動作原理につ
いて説明する。ＭＲヘッドは、一軸異方性を付与したパ
ーマロイ等の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と称す
る。）の両端に非磁性且つ導電性を有する材料からなる
一対の電極が設けられ、このＭＲ素子にセンス電流が通
電されるようになされている。このＭＲ素子内を磁気記
録媒体からの磁界が通過することによりその抵抗値が変
化することを考えると、その抵抗値は前記電極間で検知
でき、その変化も検知できる。

【０００６】通常の読み出しヘッドの目的は、磁気→電
圧変換であるから、一般にはこの変化を前記電極間に定
電流（センス電流）を流すことにより、電圧の変化とし
て取り出している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＭＲ素子に
磁界を印加したときの印加磁界Ｈと比抵抗変化率Δρ／
ρとの関係は、例えば図８に示すような変化を呈するた
め、印加磁界と比抵抗変化率との関係の直線性を良くす
るためにバイアス磁界ＨＢを印加して動作点をＰ点に設
定する必要がある。

【０００８】ＭＲ素子にバイアス磁界を印加する方法と
しては、例えば導電体層（バイアス導体）に電流を通電
する電流磁界方式、高坑磁力磁性材料（磁石等）をＭＲ
素子に近接又は波接触させるハード膜バイアス方式等が
挙げられる。

【０００９】しかし、高坑磁力磁性材料を用いるハード
膜バイアス方式では、バイアス磁界を精密に制御し難い
欠点がある。一方、電流磁界方式は、導電体層への電流
の大きさを変えることによりバイアス磁界の強度を制御
することはできるものの、ＭＲ素子に印加されるバイア
ス磁界の分布が悪いためにバイアスの効率が低く、導電
体層に大きな電流を流すことが必要となり、これによる
発熱のためのヘッド特性並びに信頼性の低下が起こる。

【００１０】そこで本発明は、かかる従来の技術的な課
題に鑑みて提案されたものであって、ＭＲ素子に印加す
るバイアス磁界の分布を良好なものとして、バイアス導
体に通電する電流をより少なくして発熱を低減せしめ、
ヘッドの内部温度上昇による性能，信頼性の低下を抑え
ることのできるＭＲヘッドを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、磁気記録媒体との対接面に対してその
長手方向が垂直となるように配される磁気抵抗効果素子
と、上記磁気抵抗効果素子の前後にそれぞれ積層される
電極と、上記磁気抵抗効果素子上に絶縁層を介してこの
磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加するバイアス導
体と、上記前後の電極が積層された磁気抵抗効果素子及
びバイアス導体を挟み込む上部シールド磁性体と下部シ
ールド磁性体とを備えてなり、上部シールド磁性体の対
接面側に設けられる傾斜部に段差が形成されていること
を特徴とする。

【００１２】請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
において、対接面と垂直な方向の段差の幅が０．５μｍ
〜２μｍであり、対接面と平行な方向の高さが０．２μ
ｍ〜１μｍであることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明に係るＭＲヘッドにおいては、上部シー
ルド磁性体の対接面側に設けられる傾斜部に段差が形成
されているので、この段差部分ではＭＲ素子と上部シー
ルド磁性体との間隔が狭くなり、その結果、かかる段差
部分からもＭＲ素子にバイアス磁界が印加されることに
なる。したがって、磁気ギャップ部よりバイアス導体直
下に至るまでＭＲ素子に略均一なバイアス磁界が印加さ
れる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例のＭ
Ｒヘッドにおいては、図１に示すように、例えばセラミ
ックスやガラス等の非磁性材料からなる基板１上に所定
間隔を持って積層されてなる一対のシールド磁性体２，
３を有し、このシールド磁性体２，３間に先端電極４と
後端電極５が積層されてなるＭＲ素子６と、このＭＲ素
子６にバイアス磁界を印加するバイアス導体７が設けら
れて構成されている。

【００１５】なお以下、下層に形成されるシールド磁性
体２を下部シールド磁性体２と、上層に形成されるシー
ルド磁性体３を上部シールド磁性体３と称する。

【００１６】ＭＲ素子６は、例えば平面形状が略長方形
パターンとして形成され、その長手方向が磁気記録媒体
８との対接面９（以下、ＡＢＳ面９と称する。）に対し
て垂直となるように設けられている。また、このＭＲ素
子６の先端側の一側縁は、上記ＡＢＳ面９に臨むように
なされている。

【００１７】かかるＭＲ素子６は、例えばパーマロイ等
の強磁性体薄膜からなり、下部シールド磁性体２上に設
けられた第１の絶縁層１０上に蒸着やスパッタ等の真空
薄膜形成手段によって形成されている。このＭＲ素子６
と下部シールド磁性体２間に挟まされた第１の絶縁層１
０は、ＡＢＳ面９側において再生ギャップとして機能す
る第１の磁気ギャップｇ₁のギャップ膜として機能する
ようになっている。したがって、この第１の絶縁層１０
としては、例えばＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃等の非磁性且つ
非導電性を有する絶縁材料から形成されている。

【００１８】また、上記ＭＲ素子６は、パーマロイより
なるＭＲ薄膜の単層膜であってもよいが、例えばＳｉＯ
₂等よりなる非磁性の絶縁層を介して静磁的に結合する
一対のＭＲ薄膜を積層するようにしてもよい。積層膜構
造とすることによって、バルクハウゼンノイズの発生が
回避できる。

【００１９】先端電極４は、一側縁がＡＢＳ面９に臨む
ようにしてＭＲ素子６の先端部に直接積層され、このＭ
Ｒ素子６と電気的に接続されるようになっている。かか
る先端電極４は、ＭＲ素子６にセンス電流を通電させ、
また再生ギャップとしての第２の磁気ギャップｇ₂のギ
ャップ膜としても機能することから、例えばＴｉやＣｒ
等の非磁性且つ導電性を有する材料から形成されてい
る。

【００２０】一方、後端電極５は、ＭＲ素子６の後端側
にこのＭＲ素子６に対して直接積層されると共に、該Ｍ
Ｒ素子６上に設けられる第２の絶縁層１１上にその一部
が積層されるようになっている。かかる後端電極５は、
非磁性且つ導電性を有する材料によって形成されてい
る。

【００２１】上記バイアス導体７は、非磁性且つ導電性
を有する材料からなり、先端電極４と後端電極５の間で
あって、上記ＭＲ素子６上に設けられた第２の絶縁層１
１上に形成されている。このバイアス導体７は、上記Ｍ
Ｒ素子６の長手方向に対し略直交する方向（紙面と垂直
な方向）に設けられ、その両端子部に直流電源からのバ
イアス電流が通電されるようになされている。このた
め、直流電流は配線パターンの長手方向であるトラック
幅方向に流れることになり、上記ＡＢＳ面９と垂直な方
向であるＭＲ素子６の長手方向に亘ってバイアス磁界が
印加されるようになっている。

【００２２】上記下部シールド磁性体２は、上部シール
ド磁性体３とによってＭＲ素子６から離れた位置の磁気
記録媒体８からの磁界の影響を受けないようにするため
のものである。かかる下部シールド磁性体２は、例えば
パーマロイ等の強磁性材料からなり、上記基板１上に蒸
着やスパッタリング或いはメッキ等の手法によって形成
されている。そして、この下部シールド磁性体２は、上
記ＡＢＳ面９にその一側縁を臨ませるようにして、この
ＡＢＳ面９に対して垂直方向に延在して設けられてい
る。

【００２３】一方、上部シールド磁性体３は、下部シー
ルド磁性体２と同様にＡＢＳ面９にその一端縁を臨ませ
るようにしてこのＡＢＳ面９に対して垂直方向に延在し
て設けられている。また、この上部シールド磁性体３
は、ＡＢＳ面９側で先端電極４に対して直接積層される
と共に、中央部でバイアス導体７を覆って設けられる第
３の絶縁層１２を介して積層され、且つバック側で下部
シールド磁性体２と直接接触するようになっている。

【００２４】また、この上部シールド磁性体３は、ＡＢ
Ｓ面９側においてバイアス導体７との接触を防止する等
の目的で傾斜部１３を有している。かかる傾斜部１３
は、第１及び第２の磁気ギャップｇ₁，ｇ₂のデプスＤ
ｐにおけるデプス零位置Ｘ₁からバイアス導体７を覆っ
て設けられる第３の絶縁層１２の先端位置Ｘ₂に亘る領
域Ｌに設けられいている。

【００２５】そして特に、本実施例のＭＲヘッドにおい
ては、磁気ギャップ部とバイアス導体７間のＭＲ素子６
部分にバイアス磁界を均一に印加するために、上記傾斜
部１３に段差を形成している。かかる段差は、図２に示
すように、デプス零位置Ｘ₁より後方の斜め上方に向か
って傾斜する傾斜面１４と、この傾斜面１４の後端縁に
連続して設けられＭＲ素子６と平行な平坦面１５とを有
している。

【００２６】これら傾斜面１４と平坦面１５とからなる
段差は、通常バイアス磁界が劣化する磁気ギャップ部と
バイアス導体７間の傾斜部１３に積極的にバイアス磁界
を印加させることにより、これら磁気ギャップ部からバ
イアス導体直下に亘り均一なバイアス磁界を印加するた
めに、そのＡＢＳ面９と垂直な方向における幅Ｗが０．
５μｍ〜２μｍとされ、またＡＢＳ面９と平行な方向の
高さＨが０．２μｍ〜１μｍとされている。

【００２７】なお、上部シールド磁性体３の上には、Ｍ
Ｒヘッドを保護するための保護層１６が形成されてい
る。かかる保護層１６は、例えばＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃
等の非磁性且つ非導電性を有する材料から形成されてい
る。

【００２８】上記のように上部シールド磁性体３の傾斜
部１３に段差を設ければ、磁気ギャップ部からバイアス
導体直下までバイアス磁界を均一なものとなすことがで
き、その結果としてバイアス導体７に通電する電流を少
なくすることができることにより、ヘッドの内部温度上
昇による性能、信頼性の低下を抑えることができる。ま
た、バイアス磁界が適度に印加された部分の範囲が広が
ることにより、再生時の出力が向上する。

【００２９】傾斜部１３に段差を設けることによって、
上記した効果が得られる理由については、以下の通りで
ある。磁気記録媒体８からの信号磁界は、ＭＲ素子６の
先端から素子内に入るが、その全てが素子の後端部まで
達するわけではなく、徐々にシールド磁性体２，３へと
漏洩して行く。このため、ＭＲ素子６のうち再生出力に
関与する割合は先端部（ＡＢＳ面９の近傍部分）に近い
程大きく、後端部付近ではその影響はそれ程大きくな
い。したがって、ＭＲ素子６にバイアス磁界を印加する
場合、再生出力への影響が大きい素子先端部に適度なバ
イアス磁界を印加することが重要である。

【００３０】ここで例えば、図５に示すような上部シー
ルド磁性体３の傾斜部１３に段差を設けなかった従来ヘ
ッドを考えると、このヘッドではバイアス磁界がバイア
ス導体直下のＭＲ素子６に直接印加される他、上部シー
ルド磁性体３を通ってその先端部からもＭＲ素子６に印
加される。これは、先端部分ではＭＲ素子６と上部シー
ルド磁性体３の間隔がかなり狭くなっているためであ
る。したがって、ＭＲ素子内におけるバイアス磁界は、
図６に示すような分布を示す。

【００３１】ところで、前述したようにＭＲ素子６に望
まれる動作点はＰ点付近であるが、バイアス磁界が図６
のような分布をしているため、バイアス磁界が強い部分
をＰ点に合わせるとバイアス磁界が弱い部分がバイアス
不足になってしまい、反対にバイアス磁界が弱い部分に
Ｐ点を合わせると強い部分が飽和してしまい、どちらに
しても感度の低い部分が生じてしまう。

【００３２】これに対して、図２に示すように傾斜部１
３に段差を設けた本実施例の磁気ヘッドにおいては、上
部シールド磁性体３を通って印加されるバイアス磁界
は、磁気ギャップ部のみならず上記段差部分でＭＲ素子
６とシールド磁性体３の間隔が比較的狭くなっているこ
とから、この段差部分からもＭＲ素子６に印加される。
このため、ＭＲ素子内のバイアス磁界の分布は、図３に
示すように、先端からバイアス導体直下まで略均一なも
のとなる。したがって、磁気ギャップ部からバイアス導
体直下までの均一なバイアス強度を、ＭＲ素子６の動作
点Ｐに合わせれば、容易に感度が高く効率の良いＭＲヘ
ッドを実現できる。

【００３３】次に、上記のような効果が得られる段差形
状については、以下のことに基づく。図４に、段差の幅
Ｗを変化させた場合のヘッドの効率及び出力の変化を示
す。ここでは、ヘッドの効率は、１／必要なバイアス電
流値で示す。この図からわかるように、段差の幅Ｗが
０．５μｍ〜２μｍの間でヘッドの効率及び出力の向上
がみられる。

【００３４】このような結果が得られるのは、段差の幅
Ｗが０．５μｍ以下では、ＭＲ素子６に印加されるバイ
アス磁界のうち、段差部から印加される磁界の範囲が狭
いため、バイアス磁界の分布は段差がない場合とほとん
どかわらないためである。一方、段差の幅Ｗが２μｍ以
上では、段差部から印加されるバイアス磁界の割合が多
くなり過ぎてしまい、ＭＲ素子６の先端部にバイアス磁
界が印加されなくなってしまうためであると考えられ
る。

【００３５】図７に、段差の高さＨを変化させた場合の
ヘッドの効率及び出力の変化を示す。この図からわかる
ように、段差の高さＨが０．２μｍ〜１μｍの範囲でヘ
ッドの効率及び出力の向上がみられる。このような結果
が得られるのは、段差の高さＨが０．２μｍより低い場
合、段差部のみでバイアス磁界が漏洩してしまい、ＭＲ
素子先端でバイアス磁界が印加されなくなってしまうこ
とと、高さＨが１μｍ以上となると、段差部とＭＲ素子
６の間隔が広くなりすぎるために、段差部から印加され
るバイアス磁界が不足してしまうためであると考えられ
る。

【００３６】以上のことから、上部シールド磁性体３の
傾斜部１３に幅Ｗ０．５μｍ〜２μｍ、高さＨ０．２μ
ｍ〜１μｍの段差部を設けることにより、ＭＲ素子６に
印加されるバイアス磁界の分布を向上させることがで
き、その結果としてヘッドの効率及び出力の向上を達成
することができる。

【００３７】以上のように構成されたＭＲヘッドにおい
ては、ＭＲ素子６がトラック幅方向（図１において紙面
と垂直な方向）に磁化容易となる一軸異方性を示すよう
に設定されており、また、このＭＲ素子６にセンス電流
が通電されると共に、バイアス導体７への通電によって
生じるバイアス磁界をＭＲ素子６の長手方向に印加する
ように構成されている。

【００３８】したがって、磁気記録媒体８から磁界を受
けると、ＭＲ素子６と電気的に接続されている後端電極
５と上部シールド磁性体３間で信号を取り出すことがで
きる。このとき、磁気ギャップ部からバイアス導体直下
までの領域においては、均一なバイアス磁界がＭＲ素子
６に印加されており、しかもこの部分でのバイアス磁界
強度をＭＲ素子６の動作点Ｐに合わせているので、効率
良く磁気記録媒体８に記録されている情報信号を再生す
ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のＭＲヘッドにおいては、上部シールド磁性体の傾斜
部に段差を設けているので、ＭＲ素子に印加するバイア
ス磁界を均一なものとすることができ、その結果、より
少ないバイアス電流で十分なバイアス効果が得られ、消
費電力の大幅な低減を図ることができる。したがって、
バイアス導体への通電により発生する発熱を低減でき、
ヘッドの内部温度上昇による性能、信頼性の低下を抑え
ることができる。また、バイアス磁界が適度に印加され
た部分の範囲が広がることによって、再生時の出力が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したＭＲヘッドの一例を示す拡大
断面図である。

【図２】本発明を適用したＭＲヘッドの先端部分を拡大
して示す要部拡大断面図である。

【図３】本発明を適用したＭＲヘッドにおけるＭＲ素子
内のバイアス磁界強度を示す特性図である。

【図４】上部シールド磁性体の傾斜部に形成した段差部
の幅を変化させたときのヘッド出力及び効率を示す特性
図である。

【図５】従来のＭＲヘッドの先端部分を拡大して示す要
部拡大断面図である。

【図６】従来のＭＲヘッドにおけるＭＲ素子内のバイア
ス磁界強度を示す特性図である。

【図７】上部シールド磁性体の傾斜部に形成した段差部
の高さを変化させたときのヘッド出力及び効率を示す特
性図である。

【図８】バイアス磁界と比抵抗変化率の関係を示す特性
図である。

【符号の説明】

１・・・基板２・・・下部シールド磁性体３・・・上部シールド磁性体４・・・先端電極５・・・後端電極６・・・ＭＲ素子７・・・バイアス導体８・・・磁気記録媒体９・・・ＡＢＳ面１０・・・第１の絶縁層１１・・・第２の絶縁層１２・・・第３の絶縁層１３・・・傾斜部１４・・・傾斜面１５・・・平坦面１６・・・保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体との対接面に対してその長
手方向が垂直となるように配される磁気抵抗効果素子
と、上記磁気抵抗効果素子の前後にそれぞれ積層される電極
と、上記磁気抵抗効果素子上に絶縁層を介してこの磁気抵抗
効果素子にバイアス磁界を印加するバイアス導体と、上記前後の電極が積層された磁気抵抗効果素子及びバイ
アス導体を挟み込む上部シールド磁性体と下部シールド
磁性体とを備えてなり、上部シールド磁性体の対接面側に設けられる傾斜部に段
差が形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。
【請求項２】対接面と垂直な方向の段差の幅が０．５
μｍ〜２μｍであり、対接面と平行な方向の高さが０．
２μｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１記載の
磁気抵抗効果型磁気ヘッド。