JPS63108520A - 磁気抵抗効果型薄膜ヘツド - 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、強磁性薄膜の磁気抵抗効果を応用した磁気抵
抗効果素子（以下ＭＲ素子と称す）を用いて、磁気記録
媒体に記録された信号の検出を行う磁気抵抗効果型３膜
ヘツドに関するものである。

〔従来の技術〕

強磁性薄膜の磁気抵抗効果を応用した磁気抵抗効果型薄
膜ヘッド（以下ＭＲヘッドと称す）は、従来から多用さ
れている巻線型磁気ヘッドと比較して、多くの利点を有
することが知られている。

例えば、ＭＲヘッドは、磁気記録媒体に記録された磁化
パターンから発生する信号磁界を受け、これをＭＲ素子
の抵抗変化に基づく電圧変化として取り出すものであっ
て、このため、磁気記録媒体の移送速度に依存すること
なく信号を再生することができる。従って、ＭＲヘッド
は、磁気記録媒体の移送速度の低い場合に、巻線型の磁
気へノドよりも高出力の再生信号が得られるという利点
を有している。

従来のＭＲヘッドには、ＭＲ素子部をテープ摺動面から
離して設け、磁気記録媒体にて発生した磁束をＭＲ素子
部まで導（ための磁束導入路となるヨークを配置した所
謂ヨークタイプＭＲヘッド（以下ＹＭＲヘッドと称す）
があり、このＹＭＲヘッドの方が、単体のＭＲ素子にて
薄膜磁気へ。

ドを構成するよりも、信号の分解能の向上やＭＲ素子の
耐久性を向上するうえで有効である。近年では、このＹ
ＭＲヘッドが固定ヘッド、ディジタル・オーディオ用再
生ヘッドとして注目されている（第８回日本応用磁気学
会学術講演概要集、１９８４年、１４ＰＢ−１１ｒヨ一
クタイプＭＲヘッドの再生特性」参照）。

従来のＹＭＲヘッドは、第５図及び第６図に示すように
、磁気ヘッド用の基板１１上に、絶縁層１２と、両端部
にリード導体１８・１８を接続したＭＲ素子１３とがこ
の順に形成されており、これら基板１１、絶縁層１２、
及びＭＲ素子１３上にギャップ用絶縁膜１４が形成され
ている。さらに、上記ギャップ用絶縁膜１４上には、上
記基板１１の端面と同一平面内に端面°を有する上側ヨ
ーク１６、及びこの上側ヨーク１６と間隙部を介して対
向する上側ヨーク１７が設けられている。これら上側ヨ
ーク１６・１７は、磁気テープ等の磁気記録媒体１５か
ら検出した磁気記録信号の磁路を成している。そして、
上記の上側ヨーク１６、ＭＲ素子１３、及び上側ヨーク
１７は、この順に磁気的に結合されている。

−〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、上記従来の構造では、ＭＲ素子１３から得ら
れる出力信号の中には、ＭＲ素子１３内部の磁化が不連
続に変化することに起因するバルク・ハウゼン・ノイズ
が含まれおり、このノイズは、上記ＹＭＲヘッドにおけ
る出力信号処理に対して極めて悪い影響を与えるという
問題を有している（前記第８回日本応用磁気学会学術講
演概要集（１９８４）１４ＰＢ−１１ｒヨークタイプＭ
Ｒヘッドの再生特性」参照）。

上記のバルク・ハウゼン・ノイズは、ＭＲ素子１３内部
の磁化の不連続な変化に起因するものであるが、ＭＲ素
子１３内部にて磁化が不連続に変化する根本的な原因に
は、ＭＲ素子１３内部の磁気異方性の乱れ（以下、異方
性分散と称す）が挙げられる。この異方性分散の原因は
、第６図に示すように、成膜時には、ＭＲ素子１３はに
−Ｋ　’に示したトラック幅方向のみに磁化容易軸を有
する一軸異方性を示すように形成されるが、ＹＭＲヘッ
ドの完成時には、種々の外的要因により、上記の一軸異
方性が乱れた状態になっていることによるものである。

上記の外的要因には、ＹＭＲヘッドの製造工程における
熱履歴等により、ＭＲ素子１３の膜自体が劣化して異方
性分散が増大すること、また、ＭＲ素子１３の膜に外部
から応力が加わり、ＭＲ素子１３の膜中に、ＭＲ素子１
３膜の逆磁歪効果によって応力誘起される磁気異方性が
発生すること、などが挙げられる。

ＭＲ素子１３の膜に加わる外部からの応力には、ギャッ
プ用絶縁膜１４及び上側ヨーク１６・エフに発生する内
部応力の反作用としてＭＲ素子１３に加えられる力が考
えられる。そして、上記のいずれの膜も内部応力は等方
向と考えられるので、ギャップ用絶縁膜１４のようにＭ
Ｒ素子１３の上に一様に被着されている膜では、ＭＲ素
子１３に加わる応力は等方向と考えられる。従って、上
記ギャップ用絶縁膜１４の内部応力に基づく応力誘起の
磁気異方性は、ＭＲ素子１３には発生しないと考えられ
る。しかしながら、上側ヨーク１６・１７膜のようにＭ
Ｒ素子１３近傍にパターン化して被着されている膜から
は、これらの膜がＭＲ素子１３に対し均一な配置状態で
ないため、ＭＲ素子１３に異方的な応力が加わる。この
ため、ＭＲ素子１３では、第７図に示すように、上記の
異方的な応力により応力誘起された磁気異方性が発生す
る。同図の如く、上側ヨーク１６・１７の内部応力を圧
縮応力δ、とすると、ＭＲ素子１３には、トランク幅方
向の引っ張り応力δ□と、幅方向の圧縮応力δ′□　と
が発生する。以下の説明では引っ張り応力を応力〉０と
して示し、圧縮応力を応力〈０として示す。

ここで、ＭＲ素子１３の磁歪定数λ、が負である場合、
応力誘起の磁気異方性は、第８図に示すように、トラン
ク幅方向、即ち成膜時のＭＲ素子１３の異方性の方向と
垂直なＬ−Ｌ’力方向発生する。従って、上記ＭＲ素子
１３では、異方性の向きが２軸になって、成膜時のＭＲ
素子１３の磁気異方性の方向が乱されることにより、異
方性分敗が増大し、バルク・ハウゼン・ノイズが発生す
るようになる。なお、第８図では、ＭＲ素子１３上の異
方性の方向を示しており、Ｋ−Ｋ　’はＭＲ素子１３の
膜蒸着時に付与された誘導磁気異方性の方向を示し、Ｌ
−Ｌ　’は上側ヨーク１６・１７の内部応力がＭＲ素子
１３内に誘起する応力誘起の磁気異方性の方向を示し、
Ｍ−Ｍ　’は上記の２つの磁気異方性が合成された結果
のＭＲ素子１３内の磁気異方性の方向を示している。Ｍ
−Ｍ　’の方向は、ＭＲ素子１３の長手方向より傾いて
いるため、磁化の不連続的な変化を引き起こし易くなっ
ている。

一方、応力誘起の異方性を発生させないような、内部応
力が零となる上側ヨーク１６・１７を成膜することは、
現実的には困難である。即ち、ヨーク材には、Ｆｅ−Ａ
ｌ！−５ｉ合金、Ｎ　ｉ　−Ｆ　ｅ合金等が用いられる
が、スパッタ、蒸着、メッキ等の成膜方法の何れを用い
て上側ヨーク１６・１７１１１を成膜しても、上側ヨー
ク１６・１７膜には固有の内部応力が発生する。このた
め、ヨーク材として要求される磁気特性を十分に保ちつ
つ内部応力を小さくすることは不可能である。従って、
従来の構造では、ヘッド特性に有害な影響を与えるバル
ク・ハウゼン・ノイズが解消されないという問題があっ
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る磁気抵抗効果型薄膜ヘッドは、上記の問題
点を解決するために、基板上に、各々強磁性薄膜からな
る第１のヨークと、磁気抵抗効果素子と、第２のヨーク
とをこの順に磁気的に結合させて配設した磁気抵抗効果
型薄膜ヘッドにおいて、上記第１及び第２のヨークの内
部応力が、内部応力〉Ｏとなるときには、磁気抵抗効果
素子の磁歪定数を磁歪定数〈０に設定する一方、上記内
部応力が、内部応力〈０となるときには、上記磁歪定数
を磁歪定数〉０に設定したことを特徴とするものである
。

〔作　用〕

上記のように構成することによって、第１及び第２のヨ
ークに発生する内部応力により応力誘起される磁気抵抗
効果素子の磁気異方性の方向を、磁気抵抗効果素子の本
来の誘導磁気異方性の方向と一致させて、異方性分散の
発生を防止するものであり、これによりバルク・ハウゼ
ン・ノイズの発生を抑制することができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

磁気抵抗効果型薄膜ヘッドは、第１図に示すように、磁
気ヘッド用の基Ｆｉ１の一方の端面１ａに磁気記録媒体
２との摺動面が形成されている。上記基板１は、下側ヨ
ークを成し、多結晶Ｎｉ−Ｚｎフェライト基板、或いは
単結晶もしくは多結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライト基板等のフ
ェライト基板、または非磁性基板上にｐＪ　ｉ−１”　
ｅ、　Ｆｅ−Ａｌ　−３ｉ、もしくはＣｏ−Ｚｒ等の高
透磁率薄膜を積層した高透磁率基板からなる。また、上
記磁気記録媒体２のトラック幅は、通常、ＹＭＲヘッド
が多トラツク構成となるため、５０μｍ程度に設定され
る場合が多い。基板１上には上記端面１ａ付近に絶縁層
３が形成され、この絶縁層３の上面には、磁気抵抗効果
素子（以下、ＭＲ素子と称す）４が配設されている。絶
縁層３はＳｉＯ□等から成る。ＭＲ素子４は、Ｎｉ−Ｆ
ｅ或いはＮｉ　−ＣＯ等の強磁性薄膜のパーマロイ蒸着
膜から成り、膜厚が２００人乃至１０００人に、長さが
略磁気記録媒体２のトラック幅と同じ長さに設定されて
いる。また、ＭＲ素子４は、後述する上側ヨーク６・７
に発生する内部応力の向きの正負に対応するように磁歪
定数が設定され、上側ヨーク６・７の内部応力δ７が、
δ７〉０となるときには、磁気抵抗効果素子の磁歪定数
λ、はλ、く０に設定される一方、上記内部応力δ、が
、δ７〈０となるときには、上記磁歪定数λ、はλ、〉
０に設定される。さらに、ＭＲ素子１３の作製の際には
、ＭＲ素子１３の磁化容易軸は、トラック幅方向に選定
される。ＭＲ素子１３は、Ｍ　Ｒ素子１３のトランク幅
方向にセンス電流Ｉ３が流れることにより、磁気記録媒
体１５から発生する信号磁場をＭＲ素子１３の両端の電
圧変化に変換するものである。また、上記の基板１、絶
縁層３及びＭＲ素１４上には、これらを被覆するように
ギャップ用′４り縁膜５が形成されている。このギャッ
プ用絶縁膜５は、５ｉＯＺ等から成っている。さらに、
ギャップ用絶縁膜５の上には、各々強磁性薄膜からなり
、磁気記録媒体２から検出された磁気記録信号の磁路を
なす第１のヨークである上側ヨーク６と、第２のヨーク
である上側ヨーク７とが、ギャップを挟んで対向配置に
設けられている。上側ヨーク１６・１７は、通常、０．
５〜４．０μｍ程度の膜厚のパーマロイ膜にて作製され
ている。そして、上側ヨーク６、上記ＭＲ素子４、及び
上側ヨーク７は、この順に磁気的に結合されている。

また、ＹＭＲヘッドでは、バイアス磁場発生用の電流■
３を図示しないバイアス導体に流すことにより、ＭＲ素
子１３に所要のバイアス磁場を与え、ＭＲ素子１３の動
作点を線型性の良い点に移動させるように構成されてい
る。

上記の構成において、ＭＲ素子４には、前述の如く所定
の磁歪定数λ、が設定されている。上記ＭＲ素子４の磁
歪定数λ３は、ＭＲ素子４膜の作製条件により設定し得
るものである。しかしながら、たとえば、ＮｉＦｅ膜か
ら成るＭＲ素子４では、Ｎｉの組成率が７９〜８２（ｗ
ｔ％〕の状態を境にして、磁歪定数λ、の正負が反転す
るが、Ｎｉ−Ｆｅ膜の結晶配向の影響をうけて磁歪定数
λ、が変化するため、磁歪定数λ１を零とするようにＮ
ｉ−Ｆｅ膜を作製することは困難である（Ｊ、Ａｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、　　５２　（３）　、Ｍａｒｃｈ　１９８
１　ｐ２４１４〜ｐ２４７６　“Ｔｈｅ　５ａｔｕｒａ
ｔｉｏｎ　ｍａｇｎｅｔｏ−ｓｔｒｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ
ｐｅｒｍａｌｌｏｙ　ｆｉｌｏ＋　”参照）。ところが
、Ｎｉ−Ｆｅ膜の磁歪定数がλ、の正或いは負となるよ
うに制御してＭＲ素子４を作製することは容易である。

従って、上側ヨーク６・７の膜の内部応力δ７の向きの
正負に対応して、ＭＲ素子４の膜の磁歪定数λ、の正負
を選択し、上側ヨーク６・７の膜の内部応力によりＰｖ
Ｉ　Ｒ素子４の膜に逆磁歪効果を与え、その影響を少な
くすることが可能になる。

ここでは、δｖ＞０の場合に引っ張り応力が、一方、δ
、〈０の場合には圧縮応力が、上側ヨーク６・７の膜に
生じているとする。即ち、上側ヨーク６・７の膜の内部
応力δ、の向きが負の場合、δ７の反作用として、ＭＲ
素子４に加わる外部応力δ□、δ′０　は、第２図に示
すように、長手方向に引っ張り応力、幅方向に圧縮応力
が働く。

ここで、ζ□はＭＲ素子４の長手方向の応力を示し、δ
′□　は、ＭＲ素子４の幅方向の応力を示している。上
側ヨーク６・７膜の内部応力δ、の向きが正の場合、δ
、の反作用として、ＭＲ素子４に加わる外部応力δ０、
δ′□　は、第３図に示すように、長手方向に圧縮応力
、幅方向に引っ張り応力が働く。従って、上側ヨーク６
・７膜の内部応力δ７とＭＲ素子４の磁歪定数λ、との
関係を、 δｖ＜０のときは、λ、＞Ｑ δ、〉０のときは、λ、〈０ となるように設定することにより、第４図に示すように
、応力誘起の磁気異方性Ｌ−Ｌ　’はＭＲ素子４の長手
方向になる。この磁気異方性Ｌ−Ｌ’は本来の誘４磁気
異方性に−に’の方向と一敗するため、合成された磁気
異方性Ｍ−Ｍ　’の方向も、ＭＲ素子４の長手方向に一
致する。このため、ＭＲ素子４内における磁化の不連続
的な変化が生じ難くなり、上側ヨーク６・７膜の内部応
力は、ＭＲ素子４の特性にバルク・ハウゼン・ノイズ等
の悪影響を与えない。

具体的な例を示すと、上側ヨーク６・７にＮｉ−Ｆｅス
パッタ膜、或いはＣｏ−Ｃｒスパッタ膜を使用する場合
、上側ヨーク６・７膜の応力は一般的に圧縮応力になる
ため、ＭＲ素子４の磁歪定数λ８を正に設定する。また
、前記の上側ヨーク６・７に、Ｎｉ−Ｆｅ蒸着膜、或い
はＮｉ−Ｆｅメッキ膜を使用する場合、上側ヨーク６・
７膜の応力が引っ張り応力となるため、ＭＲ素子４の磁
歪常数λ、を負に設定する。その他のヨーク材を使用す
る場合も同様に、ヨーク材に発生する応力に対応してＭ
Ｒ素子４の磁歪定数λ、の正負を選定する。

〔発明の効果〕 本発明の磁気抵抗効果型薄膜ヘッドは、以上のように、
基（反上に、各々強磁性薄膜からなる第１のヨークと、
磁気抵抗効果素子と、第２のヨークとをこの順に磁気的
に結合させて配設乙た磁気抵抗効果型薄膜ヘッドにおい
て、上記第１及び第２のヨークの内部応力が、内部応力
〉Ｏとなるときには、磁気抵抗効果素子の磁歪定数を磁
歪定数〈０に設定する一方、上記内部応力が、内部応力
く０となるときには、上記磁歪定数を磁歪定数〉０に設
定した構成である。これにより、第１及び第２のヨーク
に発生する内部応力により応力誘起される磁気抵抗効果
素子の磁気異方性の方向を、磁気抵抗効果素子の本来の
誘導磁気異方性の方向と一致させることができる。この
結果、磁気抵抗効果素子における異方性分散の発生が防
止され、バルク・ハウゼン・ノイズが少なくなる。よっ
て、磁気記録媒体からの信号を忠実に再生することので
きる磁気抵抗効果型薄膜ヘッドを実現することができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第１図は磁気抵抗効果型３膜ヘツドを示す縦断面図
、第２図及び第３図はそれぞれ上側ヨークの内部応力と
、その応力に対して磁気抵抗効果素子に生ずる応力と、
磁気抵抗効果素子の磁歪定数との関係を示す説明図、第
４図は磁気抵抗効果素子の磁気異方性の方向を示す説明
図、第５図乃至第８図は従来例を示すものであって、第
５図は磁気抵抗効果型薄膜ヘッドを示す縦断面図、第６
図は磁気抵抗効果型薄膜ヘッドを示す平面図、第７図は
上側ヨークの内部応力と、その応力に対して磁気抵抗効
果素子に生ずる応力と、磁気抵抗効果素子の磁歪定数と
の関係を示す説明図、第８図は磁気抵抗効果素子の磁気
異方性の方向を示す説明図である。 １は基板、４は磁気抵抗効果素子、６は上側ヨーク（第
１のヨーク）、７は上側ヨーク（第２のヨーク）である
。 特許出願人　　　　　シャープ　株式会社第１図 第２図 ム λ５〉０ 第３図 ′＄４図 ム 第５図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上に、各々強磁性薄膜からなる第１のヨークと
   、磁気抵抗効果素子と、第２のヨークとをこの順に磁気
   的に結合させて配設した磁気抵抗効果型薄膜ヘッドにお
   いて、上記第１及び第２のヨークの内部応力が、内部応
   力＞０となるときには磁気抵抗効果素子の磁歪定数を磁
   歪定数＜０に設定する一方、内部応力＜０となるときに
   は上記磁歪定数を磁歪定数＞０に設定したことを特徴と
   する磁気抵抗効果型薄膜ヘッド。