JPH11273030A

JPH11273030A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH11273030A
Application number: JP7399798A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Fukamachi; 啓介深町; Chiharu Mitsumata; 千春三俣; Osamu Shimoe; 治下江
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、再生ト
ラック幅が狭くなると、縦バイアスが増加し再生感度が
低下する。線記録密度が高くなると縦バイアスが減少し
再生出力のばらつきが大きくなる。そこで、再生トラッ
ク幅、再生ギャップが狭くなっても再生出力および再生
出力の変動が少ない良好な再生特性を得ることができる
磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供する。【解決手段】再生トラック幅、再生ギャップ膜厚、感
磁層の飽和磁化膜厚積の値に応じた永久磁石膜の残留磁
化膜厚積を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク装
置、ＶＴＲ等の磁気記録装置に用いられる磁気ヘッドに
関するもので、特に磁気ヘッドの再生素子を構成する永
久磁石膜、再生ギャップ、および再生トラック幅の構成
に係わる。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスク装置あるいはＶＴＲ等の
磁気記録装置の小形大容量化は急激な勢いで進展してい
る。このような動向に呼応して磁気ヘッドの高性能化が
進められ、電磁誘導方式である薄膜磁気ヘッドから、薄
膜の磁気抵抗効果現象を利用した異方性磁気抵抗効果ヘ
ッド（以下ＡＭＲヘッド）へ、更にはスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッド（以下ＳＶヘッド）と進化してきた。
従来のＡＭＲヘッドは、例えば公知文献ＩＥＥＥＴｒ
ａｎｓ．Ｍａｇｎ．Ｖｏｌ２６（１９９０）ｐｐ１６８
９に述べられている。即ち、磁気記録媒体上の磁気信号
の再生を行う磁気抵抗効果型素子（以下ＭＲ素子）は、
非磁性材料からなる再生ギャップ膜を介して、ＭＲ素子
を磁気的に遮蔽するシールド磁性膜に挟み込まれた構造
となる。一方、磁気記録媒体に磁気信号を記録する磁極
には、誘導型磁気ヘッドを用いており、シールド磁性膜
上に積層された構造を持つ。

【０００３】磁気記録装置で面記録密度を増加させるた
めには、線記録密度とトラック密度の向上が不可欠であ
る。トラック密度を向上させるには、再生トラック幅を
減少させる必要がある。また、線記録密度を向上させる
には、記録ビットを狭小化するために記録ヘッドのギャ
ップ長を狭くしたり、記録ヘッドと記録媒体との浮上量
を低くくする等してより微細なビットを磁気記録媒体上
に書き込む事が必要になるが、再生出力の波形の干渉効
果によって高周波になるほど再生出力が減少する傾向を
示す。これを防ぐために再生素子をシールドで挟み込む
構造の磁気ヘッドが使われるようになった。ここで再生
素子とは、ＭＲ素子を含み、磁気ヘッドの再生動作に関
与する構造のことをいう。

【０００４】ところで、再生素子に用いられるＭＲ素子
は、ＭＲ素子内に発生する磁壁や磁区構造の影響を受け
やすく、バルクハウゼンノイズの制御が必要である。制
御手段の一つとして例えばＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍａ
ｇｎ．Ｖｏｌ．３２（１９９６）ｐｐ１９に開示された
ように、ＭＲ素子に隣接させた永久磁石膜を用い、ＭＲ
素子にバイアス磁界を印加する方法がある。印加された
バイアス磁界はＭＲ素子のトラック幅方向の端部に発生
する反磁界の影響を緩和し、ＭＲ素子内に磁区が発生す
ることを抑制することが出来る。

【０００５】例えば上記に開示された技術に関して具体
的な永久磁石の材料を規定した技術が、米国特許５４３
４８２６に開示されている。この技術では永久磁石膜を
構成する材料としてＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、Ｃｏ
ＣｒＴａＰｔおよびＣｏＣｒＰｔＢ等の材料で構成さ
れ、このような材料の特徴として５００〜６００Ａの膜
厚の時の残留磁化と膜厚の積が２．３８〜３．７８（ｍ
ｅｍｕ／ｃｍ²）になることが明らかにされている。

【０００６】また、永久磁石膜の磁気特性が磁気抵抗効
果型磁気ヘッドの特性に対して与える影響については、
特開平７−９３７１４に開示された技術のように永久磁
石膜の保磁力の特性を向上させることでバルクハウゼン
ノイズや磁気ヘッドの再生出力のばらつきを低減できる
ことが分かっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、永久磁石膜が
発生するバイアス磁界は、再生素子の磁化回転を抑制し
て安定化させる技術であるため、トラック密度を向上さ
せるためにトラック幅を減少させると隣接した永久磁石
膜の間隔が小さくなり、バイアス磁界による磁化回転抑
制の効果が増加する傾向を示す。このため再生素子の感
度はいっそう低下し再生出力の低下が懸念される。ま
た、線記録密度を向上させるために、シールド間隔を小
さくすると、図４のように永久磁石膜からの磁束が上部
シールドおよび下部シールドに吸収され、実効的にＭＲ
素子に縦バイアス磁界が印加されず再生出力の不安定性
が制御できない。従って、バルクハウゼンノイズのよう
な再生出力の不安定性を制御し、且つ再生出力が高い磁
気ヘッドを得るためには記録密度による再生トラック幅
および再生ギャップ長に対応した特性の永久磁石膜を用
いることが必要である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果型
磁気ヘッドは、磁気抵抗効果を有する再生素子と前記再
生素子に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜を備える
磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、再生トラック幅を
Ｔｗ（μｍ）、再生ギャップ膜厚をＧｌ（μｍ）、永久
磁石膜の残留磁化膜厚積をＭｒｔ（ｍｅｍｕ／ｃ
ｍ²）、感磁層の飽和磁化膜厚積をＭｓｔ（ｍｅｍｕ／
ｃｍ²）とした時の再生トラック幅、再生ギャップ膜
厚、永久磁石膜の残留磁化膜厚積、感磁層の飽和磁化膜
厚積との関係が、Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＜＝０．０６４９Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．９２（１）Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＞＝０．０３１７Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．０７（２）によって規定される領域にあり、且つ再生トラック幅が
１．５μｍ以下、再生ギャップ長が０．２μｍ以下であ
ることを特徴とする。

【０００９】ここで、再生トラック幅は、トラック幅方
向における再生素子の寸法を表わす。また、再生ギャッ
プ長とは、再生素子の近傍における上部シールドと下部
シールドとの間隔の事を指す。ここで、上部シールドと
下部シールドは、再生ギャップ膜を介して再生素子を挟
むように配置される。また、再生ギャップ膜厚とは、ト
ラック幅方向に垂直な向きにおける再生ギャップ膜の厚
さの和の値、もしくは再生素子近傍における再生ギャッ
プ長から永久磁石膜の厚さを引いた値を表す。感磁層と
は磁気信号を検出する層の事であり、ＡＭＲヘッドの場
合はＭＲ層を示し、ＳＶヘッドの場合はフリー層のこと
を表す。

【００１０】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、
前記永久磁石膜の残留磁化Ｍｒと飽和磁化Ｍｓの比によ
って与えられる角形比Ｓ＝Ｍｒ／Ｍｓが、０．６以上
１．０以下であることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
では、前記永久磁石膜がＣｏを主成分とする合金であ
り、前記合金に対する添加元素としてＣｒ、Ｔａ、Ｐ
ｔ、Ｎｉの少なくとも何れか１種類以上を含む永久磁石
膜であることを特徴とする。

【００１２】また、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
では、磁気抵抗効果を有する再生素子が非磁性金属のス
ペーサを介して積層された２つの軟磁性膜によって構成
されいることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１において、再生トラック幅Ｔ
ｗ（μｍ）と再生ギャップ膜厚Ｇｌ（μｍ）により規定
するＴｗ^3/2／Ｇｌに対して、再生出力の不安定性を制
御するのに望ましい磁化比Ｍｒｔ／Ｍｓｔの範囲を示
す。ここで永久磁石膜の残留磁化膜厚積をＭｒｔ（ｍｅ
ｍｕ／ｃｍ²）、感磁層の飽和磁化膜厚積をＭｓｔ（ｍ
ｅｍｕ／ｃｍ²）とする。本発明の磁気抵抗効果型磁気
ヘッドは、磁気抵抗効果を有する再生素子と前記再生素
子に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜を備え、永久
磁石膜と感磁層が図１中に示した（１）式および（２）
式、Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＜＝０．０６４９Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．９２（１）Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＞＝０．０３１７Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．０７（２）を満たす構成であり、且つ再生トラック幅を１．５μｍ
以下、再生ギャップ長を０．２μｍ以下とする。上記の
範囲を満たす構成を用いることにより、再生トラック幅
および再生ギャップ長を狭くしても、永久磁石膜から十
分な磁束量を感磁層に印加できる。

【００１４】以下各図を用いて本発明の構成について順
を追って説明する。図２はＡＭＲヘッドの再生素子部分
の断面図である。永久磁石膜はＭＲ素子の両端に配置さ
れ、ＭＲ素子にバイアス磁界を印加してＭＲ素子内に磁
区が発生することを抑制する。図２のようにＭＲ素子の
両端にテーパーを付けその上に永久磁石膜を積層した構
造を一般的にアバッテド接合と呼ぶ。ＭＲ膜１／スペ
ーサ２／ＳＡＬ３と永久磁石層７のアバッテッド接合の
形成工程は、例えば図３に示す様なリフトオフ法で行わ
れる。ここで、ＳＡＬとは近接軟磁性膜を表す。図３
（ａ）において、まずＳＡＬ３／スペーサ２／ＭＲ膜
１の上に感光性レジスト９をコートした後、Ｓｉ０₂１
０をスパッタなどにより成膜する。次にＳｉＯ₂１０の
余分な部分をエッチングで除去したあと、ＲＩＥ（Ｒｅ
ａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｃｈｉｎｇ）などによりレジ
ストを選択的にエッチングし、図３（ｂ）の様な形状を
形成する。その後イオンミリングでテーパー部を形成し
た後、下地膜６および永久磁石膜７、電極膜８を順次ス
パッタなどで成膜し（図３（ｃ））、最後にレジスト９
とＳｉＯ₂１０を有機溶剤などで除去し、アバッテド接
合が形成される（図３（ｄ））。

【００１５】このようにして形成した永久磁石膜膜の形
状は感光性レジスト９、Ｓｉ０₂１０の高さの影響を受
けるため、その膜厚はＭＲ素子に近づくにつれて次第に
薄くなる。図４に先端が絞られた形状のときの永久磁石
膜の磁極および磁界の分布を模式的に示した。永久磁石
膜の着磁は図面向かって右側へＴｗ方向（再生トラック
幅の向き）に行っている。先端が絞られると磁極が表面
に発生するためこの様な分布になる。磁区制御に寄与す
るバイアス磁界はＭＲ素子近傍の磁極から発生する磁束
量で決まり、遠方の磁極からの磁束は上シールド及び下
シールドに吸収されるため磁区制御にはほとんど寄与し
ない。図５は、図４にてＭＲ素子に与えられる磁束量φ
が磁極の表れる位置Ｘによって、どのように変化するか
を数値計算により求めた結果である。原点は感磁層のテ
ーパーの開始点をゼロとした。数値計算は２次元の有限
要素法により各メッシュに透磁率と磁極を与え、感磁層
を通過する磁束量を計算した。表１に数値計算で用いた
パラメータを示す。ここで、再生トラック幅は感磁層の
アバッテド接合面のｘ方向の中心位置で図４に示すよう
に定義した。また、ＭＲ膜、ＳＡＬ、シールド膜の実効
透磁率は反磁界の影響も考慮して見積もった値である。

【００１６】

【表１】再生トラック幅は１．０μｍとした。

【００１７】図５に示すように、永久磁石から感磁層に
印加される磁束量は磁極の位置がアバッテッド接合面か
ら遠ざかるに従い減少する。特にＸが５０ｎｍより大き
くなると感磁層に印加される磁束量が急激に減少してい
る。これは、シールド側に磁束が吸収されたためと考え
られる。参考としてシールドが無いと仮定した場合の磁
束量の変化も図５に併記した。このように、シールドが
ある場合実効的に縦バイアスを感磁層に印加できるのは
ＭＲ素子近傍の永久磁石のみであるため、以下の説明で
は図４の示すように、永久磁石の膜厚をテーパー部分か
ら５０ｎｍの位置（Ｘ＝５０ｎｍ）での膜厚と定義す
る。また、再生ギャップ膜厚Ｇｌは図に示すようにテー
パーの開始点（Ｘ＝０ｎｍ）を横切る垂線に対しての上
下シールドの間隔ＧｓからＸ＝５０ｎｍの位置での永久
磁石の膜厚Ｔ_PMを差し引いた値で以下のように定義す
る。Ｇｌ＝Ｇｓ−Ｔ_PM

【００１８】トラック幅が減少すると隣接した永久磁石
の間隔が小さくなり、縦バイアスの効果が増加し再生出
力が低下する。線記録密度を向上させるために、シール
ド間隔Ｇｓを小さくすると、上部および下部シールドに
永久磁石からの磁束が吸収され、実効的に感磁層に縦バ
イアス磁界が印加されず再生出力の不安定性が制御でき
ない。このことから永久磁石膜のＭｒｔには再生不安定
性を制御するために必要な下限の値と、再生出力を確保
できる上限の値が存在する事がわかる。また、永久磁石
のＭｒｔが一定でも感磁層の膜厚が増えると感磁層の単
位断面積当たりの磁束量は減少するため、縦バイアスを
制御するには感磁層のＭｓｔに対する永久磁石のＭｒｔ
の比率（Ｍｒｔ／Ｍｓｔ）が適切な指標となる。以降の
説明ではＭｒｔ／Ｍｓｔを磁化比と呼ぶことにする。

【００１９】ハードディスクドライブ装置では０、１の
符号を記録再生するために、媒体に記録される磁化の反
転を用いている。媒体内の磁化の反転にともなう磁界変
化は磁気抵抗型磁気ヘッドによる再生で０、１の符号に
変換されるが、例えば符号配列が｛００００｝のように
０が連続する場合は磁化の反転周期が長く、反対に｛１
１１１｝のように１が連続する場合は磁化の反転周期が
短くなる。現在ハードディスク装置に用いられている符
号再生では最低周波数と最高周波数の比が１：５ないし
１：６の関係になるが、再生波形の干渉効果によって高
周波になるほど再生出力が減少する傾向を示す。この
時、最高周波数に対する再生出力と最低周波数に対する
再生出力の強度比は２５〜３５％程度になる。一方ハー
ドディスク装置で誤り無く符号再生するにはヘッドから
の再生出力が０．１ｍＶ程度必要であることから、低周
波域での再生出力は最低０．３〜０．４ｍＶあることが
望ましい。よって本発明では低周波域の再生出力を０．
４ｍＶ以上確保出来るよう磁化比を設定することにし
た。

【００２０】表２に示す材質、形状で、永久磁石の磁化
比を０．５〜３．２の間でＭＲヘッドを作製し、再生波
形のヒステリシスと再生出力の関係を調べた。再生出力
はデプス加工後のＭＲヘッドをサスペンションに組み立
てた後に記録媒体上に浮上させ、低周波で測定した。ま
たヒステリシスは±１５０Ｏｅの外部磁界を与えた時の
抵抗変化曲線を測定し、図６のような磁界の増加時と減
少時の経路に囲まれる面積で定義した。図６の様なヒス
テリシスが生ずるヘッドでは、記録再生動作の度に再生
出力が変動するためドライブのエラレートが劣化する。
図７は磁化比と再生出力の関係である。磁化比が増加す
るに従い再生出力は減少することがわかった。再生出力
は前述の様に低周波で０．４ｍＶ以上必要であるので、
この結果から０．４ｍＶ以上の再生出力を得るには、磁
化比２．３以下でなければならない事がわかる。図８は
磁化比とヒステリシスの関係である。一般に再生素子に
現れるヒステリシスは再生出力のばらつきの原因とな
り、ディスクドライブ装置のノイズ源となることが分か
っている。従ってヒステリシスはできるだけ小さい方が
望ましい。図８より磁化比が１．５以下では急激にヒス
テリシスが増加するため、ヒステリシスを抑制するには
磁化比１．５以上が必要となる。図７、図８より再生出
力とヒステリシスの両方を満たす磁化比の値は１．５≦
磁化比≦２．３で表される。

【００２１】

【表２】試作したＭＲヘッドの形状、材料特性再生トラック幅１．４μｍ再生ギャップ膜厚Ｇｌ０．１５μｍＭＲ高さ０．８μｍ

【００２２】本発明では数値計算で実際のヘッドの再生
ギャップ膜厚Ｇｌ、再生トラック幅Ｔｗと永久磁石膜の
Ｍｒｔ、感磁層のＭｓｔの関係を規定するため、数値計
算と実際のヘッドとの特性との対応を取る必要がある。
図９は表２のパラメータで数値計算を行ったときの永久
磁石から感磁層に付与される磁束量を計算した結果であ
る。磁化比の増加に比例して磁束量φも増加することが
わかる。図７、図８から１．５＜磁化比＜２．３の範囲
が望ましく、これに対応する磁束量φは７．７＜φ＜１１．８（３）の範囲に相当する。従って以降の計算では（３）式の磁
束量を基準にして、Ｔｗ、Ｇｌを変更した時の磁化比の
下限と上限を規定する。

【００２３】また、本発明は上に記載の何れかの磁気ヘ
ッドであって、前記磁気的バイアスを印加するための手
段である永久磁石膜の残留磁化Ｍｒと飽和磁化Ｍｓの比
によって与えられる角形比Ｓ＝Ｍｒ／Ｍｓが、０．７以
上１．０以下であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁
気ヘッドである。

【００２４】図１０に浮上面から見た磁気抵抗型磁気ヘ
ッドの形状を示す。７は永久磁石膜、１１は磁気抵抗効
果素子、８は再生素子に通電するための電極、１５は記
録磁極である。再生素子は１２の下部シールド膜および
１３の上部シールド膜によって磁気的にシールドされて
いる。例えば薄膜材料として磁気抵抗効果型ヘッドに用
いられる永久磁石材料の飽和磁化Ｍｓは４５０〜８００
（ｅｍｕ／ｃｍ³）程度になる。この時、角形比Ｓが１
であれば、１（ｍｅｍｕ／ｃｍ²）のＭｒｔを得るため
に必要な膜厚は１２０〜２２０（Ａ）である。これに対
して角形比Ｓが０．１の場合では１（ｍｅｍｕ／ｃ
ｍ²）のＭｒｔを得るために必要な膜厚は１２００〜２
２００（Ａ）にも達し、再生素子の再生トラック両側が
厚くなってしまう。この再生素子周辺の形状は記録磁極
の形状にも影響を及ぼすことになる。再生素子周辺の形
状効果を緩和するためには、記録磁極を形成する前に磁
極を配置する面の平坦化を行うかあるいは再生素子形状
を平坦に保つことが必要である。しかし、平坦化の作業
は磁気ヘッドの製造工数を増加させ、コストの増加につ
ながるという短所を有する。これに対して再生素子の形
状そのものを平坦に保つ技術は余分な工程を経ることな
く、且つ永久磁石膜を薄くすることで膜形成の時間も短
縮することが可能であり磁気抵抗効果型ヘッドの生産性
を向上させることが出来る。

【００２５】本発明で許容される永久磁石膜は（１）、
（２）式よりＭｓｔ、Ｇｌの値により決定されるが、Ｇ
ｌが減少するに伴いＭｒｔが非常に大きくなる。例えば
磁化比５でＭｓｔ＝１（ｅｍｕ／ｃｍ³）の場合、永久
磁石は５．０（ｅｍｕ／ｃｍ³）のＭｒｔが必要とな
り、４５０（ｅｍｕ／ｃｍ³）の飽和磁化を持つ永久磁
石材料を用いた場合、永久磁石膜の膜厚は以下の関係で
与えられる。（永久磁石膜厚）＝５．０（ｍｅｍｕ／ｃｍ²）／Ｍｓ（ｅｍｕ／ｃｍ³）＝５．０（ｍｅｍｕ／ｃｍ²）／（４５０（ｅｍｕ／ｃｍ³）×Ｓ）よって永久磁石膜の最小膜厚は角形比Ｓ＝１の時に得ら
れて、１１１１（Ａ）になる。角形比Ｓが小さくなるに
従って永久磁石膜の膜厚は大きくなり角形比０．７で１
５８７（Ａ）、角形比０．５で２２２２（Ａ）に達す
る。磁気抵抗型ヘッドの素子膜厚は５００〜６００
（Ａ）程度であり、これに信号検出用の電極を加えた素
子部の段差は角形比０．７の時に２０００（Ａ）程度に
なる。これは記録ギャップ長の５０％に達する歪みを記
録磁極に発生させるが、５０％以上の形状歪みはＯ／Ｗ
および再生波長の特性を著しく劣化させるため、永久磁
石膜の角形比は０．７以上であることが望ましい。

【００２６】また本発明は、上に記載された磁気ヘッド
であって、前記永久磁石膜がＣｏを主成分とする合金で
あり、前記合金に対する添加元素としてＣｒ、Ｔａ、Ｐ
ｔ、Ｎｉの少なくとも何れか１種類以上を含む永久磁石
膜であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドで
ある。

【００２７】磁気抵抗効果型ヘッドでバイアス磁界を発
生する永久磁石膜のＭｒｔを制御し、良好な再生特性を
得るためには薄膜の状態で優れた磁気特性を示す永久磁
石材料を得る必要がある。Ｃｏを主成分とする合金の永
久磁石膜では膜厚が１００〜１０００（Ａ）の範囲で保
磁力Ｈｃ＝１０００Ｏｅ以上、角形比Ｓ＝０．７以上を
確保することが可能である。

【００２８】また本発明は、上に記載された磁気ヘッド
であって、磁気抵抗効果を有する再生素子が非磁性金属
のスペーサを介して積層された２つの軟磁性膜によって
構成されていることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドである。

【００２９】本発明において、非磁性金属のスペーサと
してはＣｕ、Ｔａ等の材料を用いいることが可能であ
る。積層された軟磁性膜としては、ＮｉＦｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等を用いることが可能であり、ｆ
ｃｃの結晶構造を持つことによって良好な軟磁気特性を
得ることが出来る。

【００３０】

【実施例】表２のパラメータを用いて磁化比を１．０〜
５．０で変化させたときの、永久磁石膜からＭＲ膜に印
加される磁束量φの再生ギャップ膜厚Ｇｌの依存性を計
算した。結果を図１１に示す。図１１のようにＧｌが減
少するに従い感磁層に印加される磁束量φが急激に減少
することがわかる。例えば、Ｇｌが０．０９μｍのとき
の磁束量と設定磁化比の関係を図１２に示すと、磁化比
と磁束量はほぼ比例関係にある事がわかる。従って、
（３）式の磁束量の規定より磁化比の上限、下限を規定
すると１．９６＜磁化比＜２．６６となる。図１３
（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に再生トラック幅
Ｔｗがそれぞれ１．４μｍ、０．９５μｍ、０．５μｍ
の場合の、再生ギャップ長Ｇｌに対する磁化比の上限、
下限を示す。ここで縦軸は磁束量から逆算した磁化比の
値、横軸は１／Ｇｌの値とした。再生ギャップ長Ｇｌが
減少するに従い、シールドに吸収される磁束が増加する
ため磁化比は増加させなくてはならない事がわかる。逆
に再生トラック幅Ｔｗが狭い場合には、磁化比を低く設
定する事で、高出力でしかも出力ばらつきの少ないヘッ
ドが作製可能になる事がわかる。図１３（ａ）、図１３
（ｂ）、図１３（ｃ）について磁化比と１／Ｇｌの値を
一次近似した係数を求め、Ｔｗ、Ｇｌの関数として最小
磁化比、最大磁化比を算出する必要があるが、この場合
のＴｗ^3/2／Ｇｌでフィッティングするのが適切であっ
た。図１４は横軸をＴｗ^3/2／Ｇｌ、縦軸を磁化比とし
て図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）を再プロ
ットしたものである。図１４よりＴｗを１．４μｍ、
０．９５μｍ、０．５μｍと変えた場合もほとんど同一
の傾向になるため磁化比をＧｌ、Ｔｗの関数として以下
の式で規定する事ができる。Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＜＝０．０５９９Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．
８６Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＞＝０．０３６２Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．
１２この範囲で磁化比を設定すれば、再生出力が高くしかも
変動の少ない安定したＭＲヘッドが作製可能となる。

【００３１】実際のヘッドではそれぞれの膜厚、透磁率
が異なる場合があり、永久磁石からのＭＲ膜に印加され
る磁束量に差が生じる。そこで磁束量が小さく計算され
る（磁化比を大きくしないと同じ磁束量が得られない）
方の数値を表３に、逆に磁束量が大きく計算される（磁
化比が少なくても同じ磁束量が得られる）方の数値を表
４に示した。以下の計算では表３、表４の数値を用いて
二つの計算を行った。

【００３２】

【表３】計算パラメータ（磁化比を高く見積もる場合）

【００３３】

【表４】計算パラメータ（磁化比を低く見積もる場合）

【００３４】図１に計算結果を示す。縦軸は磁化比、横
軸はＴｗ^3/2／Ｇｌでプロットしている。磁化比を高く
見積もった場合（表３の数値を用いた場合）は、（３）
式で規定される磁化比の上限、下限は以下の式で表せ
る。Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＜＝０．０６４９Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．９２（１）Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＞＝０．０４１１Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．
１８同様に磁化比を低く見積もった場合（表４の数値を用い
た場合）は、（３）式で規定される磁化比の上限、下限
は以下の式で表せる。Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＜＝０．０５４０Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．８１Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＞＝０．０３１７Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．０７（２）図１より実際のヘッドで膜厚、透磁率などが異なった場
合でも、（１）、（２）式で限定される範囲の磁化比を
設定すれば、（３）式を満たす磁束量を感磁層に印加で
きるため再生出力が高くしかも変動の少ない安定したＭ
Ｒヘッドが作製可能となる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の磁気抵抗効果ヘッドを用いるこ
とにより、再生トラック幅、再生ギャップが狭くなって
も再生出力および再生出力の変動が少ない良好な再生特
性を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で規定する再生トラック幅、再生ギャッ
プ膜厚、磁化比の範囲を示す図。

【図２】再生素子の断面図。

【図３】アバッテド接合の形成工程の概略図。

【図４】再生素子部分における永久磁石膜の磁極分布の
模式図。

【図５】感磁層に印加される磁束量のシールドによる減
少を示す図。

【図６】ＭＲヘッドの再生出力に見られるヒステリシス
の定義を表す図。

【図７】磁化比と再生出力の関係を示す図。

【図８】磁化比とヒステリシスの関係を示す図。

【図９】磁化比と感磁層に印加される磁束量の関係を示
す図。

【図１０】ＭＲヘッドの概略図。

【図１１】感磁層に印加される磁束量の再生ギャップ膜
厚依存性を説明する図。

【図１２】Ｇｌ＝０．０９μｍにおける磁化比と磁束量
の関係を示す図。

【図１３】再生ギャップ膜厚と磁化比の規定範囲を示す
図。

【図１４】再生トラック幅、再生ギャップ膜厚と磁化比
の規定範囲を示す図。

【符号の説明】

１ＭＲ膜、２スペーサ、３ＳＡＬ、４上部ギャ
ップ膜、５下部ギャップ膜、６下地膜、７永久磁
石膜、８電極膜、９感光性レジスト、１０ＳｉＯ
₂、１１磁気抵抗効果素子、１２下部シールド、１
３上部シールド、１４シールド間隔、１５上部磁
極、１６記録コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気抵抗効果を有する再生素子と前記再
生素子に縦バイアス磁界を印加する永久磁石膜を備える
磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、再生トラック幅を
Ｔｗ（μｍ）、再生ギャップ膜厚をＧｌ（μｍ）、永久
磁石膜の残留磁化膜厚積をＭｒｔ（ｍｅｍｕ／ｃ
ｍ²）、感磁層の飽和磁化膜厚積をＭｓｔ（ｍｅｍｕ／
ｃｍ²）とした時の再生トラック幅、再生ギャップ膜
厚、永久磁石膜の残留磁化膜厚積、感磁層の飽和磁化膜
厚積との関係が、Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＜＝０．０６４９Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．９２（１）Ｍｒｔ／Ｍｓｔ＞＝０．０３１７Ｔｗ^3/2／Ｇｌ＋１．０７（２）によって規定される領域にあり、且つ再生トラック幅が
１．５μｍ以下、再生ギャップ長が０．２μｍ以下であ
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】請求項１に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドであって、前記永久磁石膜の残留磁化Ｍｒと飽和磁
化Ｍｓの比によって与えられる角形比Ｓ＝Ｍｒ／Ｍｓ
が、０．６以上１．０以下であることを特徴とする磁気
抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項３】請求項２に記載された磁気抵抗効果型磁
気ヘッドであって、前記永久磁石膜がＣｏを主成分とす
る合金であり、前記合金に対する添加元素としてＣｒ、
Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉの少なくとも何れか１種類以上を含む
永久磁石膜であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気
ヘッド。
【請求項４】請求項３に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドであって、磁気抵抗効果を有する再生素子が非磁性
金属のスペーサを介して積層された２つの軟磁性膜によ
って構成されることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド。