JPS6318506A - 磁気抵抗効果型磁気ヘツド - 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、磁気抵抗（以下ＭＲという）効果型磁気ヘッ
ドに係わる。

〔発明の概要〕

本発明は、少くとも一方がＭＲ効果を有する対の軟磁性
Ｆ！１膜が非磁性薄膜を介して積層して成るＭＲ効果感
磁部を有して成り、このＭＲ効果感磁邪にセンス電流を
通ずるためにこのＭＲ感磁部に設けられた各電極を、セ
ンス電流と直交する方向に延長させて各電極に通ずる電
流によって発止する磁界がＭＲ効果感磁部に与えるバイ
アス磁界の向きと一致させるようにして、バルクハウゼ
ンノイズの発生を、より確実に回避させる。

〔従来の技術〕

従来一般のＭＲ型磁気ヘッドは、その感磁部が単層のＭ
Ｒ効果を有する軟磁性膜によって構成され、このＭＲ磁
性膜に、これに与えられる信号磁界に基く抵抗変化を例
えば電圧変化として検出するためのセンス電流を通ずる
ようにしている。ところがこのような単層構造によるＭ
Ｒ型磁気ヘッドはバルクハウゼンノイズが問題となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はＭＲ型磁気ヘッドにおいて、バルクハウゼンノ
イズの問題を確実に解決しようとするものである。

本出願人は、このようなバルクハウゼンノイズの問題の
改善をはかった磁気抵抗効果型磁気ヘッド、ないしは軟
磁性薄膜の構造を、特願昭６０〜１７９１３５号出願、
特願昭６０−２３４９７１３＋出願、特願昭６０−２４
７７５２号出願等で提案したところであるが、本発明は
これらで提案した磁気ヘッドないしは磁性薄膜において
、更にバルクハウゼンノイズの確実な改善をはかる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第１図にその平面図を示し、第２図にその断
面図を示すように、基＆（１）−ヒにＭＲ効果を有する
感磁部（２）を設けてＭＲ型磁気ヘッドを構成する。（
３）は磁気媒体との対接ないしは対向面を示し、磁気媒
体は図示しないが、この面（３）に対接ないしは対向し
て第１図において紙面と直交する方向に移動するように
なされている。

感磁部（２）は、第３図に示すように、対の第１及び第
２の軟磁性薄膜（４）及び（５）が非磁性薄膜（６）を
介して積層されて成る。第１及び第２の軟磁性Ｖ＃膜（
４）及び（５）の少くとも一方はＭＲ効果を有する軟磁
性薄膜、例えば、Ｆｅ＋　Ｃｏ、　Ｎｓ或いはこれらの
うちの２種以上の合金より成る。また、これら軟磁性薄
膜（４）及び（５）の一方は、センダス）、Ｃｏ系アモ
ルファス合金、Ｍｏパーマロイ等の畠透磁率軟磁性薄膜
によって構成することができる。軟磁性８膜（４）及び
（５）間に介在させる非磁性薄膜（６）は、５ｉ０２゜
＾１ｑ０３．　Ｔｉ、　Ｍｏ、６ｇ等の無機物薄按、非
磁性金属′？＃膜等によって構成する。そして、この非
磁性薄膜（６）は、内軟磁性Ｓ膜（４）及び（５）間に
、交換相互作用に比し静磁的相互作用が支配的に作用す
るような５人〜１００００人未満、例えば５人〜５００
人の厚さに選定する。

また、この感磁部（２）の内軟磁性９１ｉｌｆ７Ｌｌ及
び（５）は、その飽和磁束密度、厚さ等の選定によって
両薄膜（４）及び（５）の磁束量が一致するようにして
磁束が両薄欣（４）及び（５）に関して全体的に閉じる
ように選定される。そして、内軟磁性Ｗｉ膜（４）及び
（５）をＭＲ効果を有する磁性薄膜とするときは、内軟
磁性Ｗｌｉ膜（４）及び（５）は同一材料１寸法、形状
とすることが望ましいが、一方をＭＲ効果がないか殆ん
どない材料によって構成するときは、この軟磁性薄膜は
、ＭＲ効果のある他方の軟磁性薄膜に比し、電気抵抗が
充分大となるように、その構成材料の比抵抗。

厚さ等の選定を行う。

そして、感磁部（２）には、その抵抗変化を検出するた
めのセンス電流ｉｇを通ずるものであり、これがため感
磁部（２）の両端には、これら両端部に重ね合せられる
ように電極（刀及び（８）が被着されるものであるが、
特に本発明においては、これら電極（７）及び（８）を
、例えば第４図に示すように、少くともこれらの感磁部
（２）に対する被着部において、その通電方向が感磁部
（２）の本来のセンス電流ｉ３の通電方向とほぼ直交す
るように配置する。

また、感磁部（２）には、信号磁界が与えられない状態
でセンス電流ｉｓの方向に対し所要の角度、例えばほぼ
４５°に磁化が向くように外部から所要のバイアス磁界
を与えるバイアス磁界印加手段が設けられる。

〔作用〕

上述の本発明構成によれば、バルクハウゼンノイズが効
果的に除去される。これについて説明する。

まず、バルクハウゼンノイズの発生原因について説明す
ると、従来一般のＭＲ型磁気ヘッドのように、七〇感磁
部が単層のＭＲ磁性＊Ｉｉｉによって構成されている場
合、このＭＲ磁性１１１Ｉは、磁気異方性エネルギー、
形状異方性等に起因する静磁エネルギー等の和が層全体
として最小となるような状態を保持すべく第７図に示す
ような磁区構造をとる。すなわち、この単層磁性′Ｍ膜
が、長方形の磁性＊膜（５１）であり短辺方向に磁気異
方性を有する場合、その面内において、短辺方向に沿っ
て磁化方向が交互に逆向きの磁区（５２）が生じると共
に、これら隣り合う磁区（５２）に関して閉ループを形
成するようにその両端間に、磁性層の長辺方向に沿って
順次逆向きの磁区（５３）が生じている。したがって、
このような磁性層に外部磁界が与えられると＆ｉ壁（５
４）　、　　（５５）が移動し、これによりバルクハウ
ゼンノイズが発生する。

これに比し、本発明構成においては、その感磁部（２）
が、非磁性層膜（６）を介して軟磁性薄膜（４）及び（
５）が積層された構造とされていることによって、外部
磁界が与えられていない状態では、第３図に示すように
、磁性Ｗ、ｎＰＪ（４）及び（５）は、矢印Ｍ１及びＭ
２で不ずように夫々磁化容易軸方向に互いに反平行の磁
化状態にあり、磁壁が生じていない。尚、このように磁
壁が存在しないことについては磁性流体を用いたビッタ
−（Ｂｉｔｔｅｒ）法による磁区観察によって確認した
ところである。そして、このような感磁部（２）に対し
、その磁化困難軸方向に外部磁界Ｈを強めてい（と、第
８図Ａ−Ｃにその磁化状態を、磁性薄膜（５）に関して
は実線矢印で、磁性薄膜（４）に関しては破線矢印で模
式的に示すように、第８図Ａで示す第３図に示した反平
行の磁化状態から外部磁界Ｈにより第８図Ｂに示すよう
に回転磁化過程により磁化が回転し、更に強い外部磁界
により、第８図Ｃに示すように、内磁性薄膜（４）及び
（５）が同方向に磁化される。この場合内磁性薄膜（４
）及び（５）においてその面内で磁化が回転するので、
磁壁は生ずることがなく′、バルクハウゼンノイズの発
生が回避される。つまり、内磁性薄膜（４）及び（５）
の磁化困難軸方向を磁束の伝１般方向とすることによっ
て磁壁移動に起因するバルクハウゼンノイズが回避され
る。

更にこのような感磁部（２）を有する磁気ヘッドの動作
を第９図〜第１１図を参照して説明する。第９図〜第１
１図は、感磁部（２）の内磁性薄膜（４）及び（５）の
みを模式的に示したもので、これら磁性薄狭（４）及び
（５）は第９図中にｅ、ａで示す方向に初期状態で磁化
容易軸を有する。そしてこれら磁性薄膜（４）及び（５
）にセンス電流ｉｓを通ずる。この通電によって非磁性
薄膜（図示せず）を挟んで対向する両磁性Ｍ膜（４）及
び（５）には電流ｉＢと直交する互いに逆向きの磁界が
発生し、これによって磁性Ｎ　１１１　（４）及び（５
）は同図に実線及び破線矢印Ｍ１及びＭ２で示すように
磁化される。一方、この感磁部（２）には電流１ｓに沿
う方向に外部からバイアス磁界ＨＢが与えられると、こ
のバイアス磁界Ｈａによって、磁性ｉ　ＩＮ　（４１及
び（５）の磁化の向きは、第１０図に矢印ＭＢ１及びＭ
Ｂ２で示ずように所要の角度だけ回転される。このバイ
アス磁界ＨＢによって与えられる磁化の方向は、電流ｉ
ｓの方向に対してほぼ４５゜となるように、そのバイア
ス磁界ＨＢの大きさが選ばれるものである。尚、このよ
うにバイアス磁界ＨＢによってセンス電流ｉｓに対して
ほぼ４５゜の磁化を与えることによって高い感度と直線
性を得ることができることについては、通常のＭＲ型磁
気ヘッドにおいて行われていると同様である。

そして、この状態で第１１図に示すように、信号磁界Ｈ
３がセンス電流ｉｚに沿う方向、すなわち磁化及び淡時
計方向に角度θ１及び−０１回転する。

これによって各磁性層１ｆｉ　［４１及び（５）が例え
ば共にＭＲ磁性薄膜である場合は、それぞれ抵抗変化が
生じることになるが、このＭＲ磁性薄膜の抵抗の変化は
角度の変化をθとするときｃｏｓ２θに比例するので、
今、第１０図における内磁性薄膜（４）及び（５）の磁
化ＭＢ１及びＭＢ２が互いに９０°ずれているとすると
、θ１及び−θ１の変化で、内磁性薄膜（４）及び（５
）に関して抵抗の変化の増減が一致する。つまり、一方
の磁性’ｄ、　ＩＱ　＋４１の抵抗が増加すれば、他方
の磁性薄膜（５）もその抵抗は増加する方向に変化する
。

そして、これら磁性薄膜（４）及び（５）の抵抗変化、
すなわち感磁部（２）の両端の端子ｔ１及びｔ２間に抵
抗変化を生じ、この抵抗変化を端子Ｌ１及びｔ２間の電
圧変化として検出することができることになる。

上述したように、ＭＲ惑感磁（２）を、第１及び第２の
軟磁性層＋１Ｑ　＋４１及び（５）が非磁性層１１５！
＋６１を介して積層された構造とすることによってバル
クハウゼンノイズの改善がはかられるが、更に本発明に
おいては、感磁部（２）のセンス電流ｉｓを通ずるため
の両端の電極（６）及び（７）を、センス電流ｉｓの方
向と直交する方向に延長させたごとにより、より確実に
バルクハウゼンノイズの改善がはかられる。

すなわち、今、仮りに、第１２図にその路線的拡大平面
図を示すように通常のＭＲ効果型磁気ヘッドにおけると
同様に感磁部（２）に対する両端電極（７）及び（８）
の配置を、磁気媒体との対向面側の前端部においては、
感磁部（２）と直交するように配し、これとは反対側の
後端部に対してはＭＲ感磁部（２）におけるセンス電流
ｉｓの通電方向、したがってバイアス磁界Ｈｓ方向に沿
う方向に配するように設定したとする。この場合、磁界
ＨＢの方向に沿うように配された後端側の電極（８）の
感磁部（２）との被着部には磁界ＨＢに沿う方向に電流
が通ずるので、′これによって発生する磁界は、磁界Ｈ
ａと交る方向になる。これがため、前述したように内磁
性薄膜（４）及び（５）が反平行状態に磁化されること
が阻害されこれによってバルクハウゼンノイズの改善が
阻害される。これに比し、本発明構成では、感磁部（２
）に対する両電極（７）及び（８）を、少くとも感磁部
（２）への被着部とその近傍において、すなわちこれに
通ずる電流ｉｓによって発生する磁界が感磁部（２）に
影響する部分において感磁部（２）におけるセンス電流
ｉｇの方向と同方向に選定したので上述したバルクハウ
ゼンノイズの発生原因を回避することができる。

〔実施例〕

本発明は、種々の構造によるＭＲ型磁気ヘッドに通用す
ることができる０例えば、ノンシールド型磁気ヘッド、
若しくはシールド型磁気ヘッド、更に磁気媒体との対接
ないしは対向面から磁束を拾い、その信号磁束を磁気ヨ
ークで導き、その磁気ヨークの一部に設けられた切除部
に、ＭＲ感磁部を配置するヨーク型磁気ヘッドに通用す
ることができる。

第１図及び第２図を参照して、本発明の一例を詳細に説
明する。これはヨーク型ＭＲヘッドの構成例である。

この場合、基板（１）は、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライ
ト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト等の磁性基板より成る。

基板（１１上には、この基板（１）が導電性を有する場
合は、５ｉ０２等の絶縁性層（１１）を形成し、これの
上に通電によってバイアス磁界Ｈ８を発生させるに供す
るバイアス導体（１０）を形成し、これの上に更に絶縁
層（１１）を形成してその上にＭＲ感磁部（２）を形成
する。このＭＲ感磁部（２）は、磁気媒体との対接ない
しは対向面（３）と直交する方向に延在して形成され、
バイアス導体（１０）はＭＲ感磁部（２）下を横切るよ
うに形成する。

そして、このＭＲ感磁部（２）を挟んで、その前方及び
後方、すなわち面（３）側とこれとは反対側との両端部
には前方磁性層（１２Ｆ）と後方磁性ｊａｌ（１２Ｂ）
とが配置される。これら磁性層（１２Ｆ）及び（１２Ｂ
）においてもバルクハウゼン雑音の発生を防ぐため対の
磁性薄膜が磁性薄膜を介して積層された多層構造とする
ことができる。

そして、後方磁性層（１２Ｂ）の一部は、非磁性の絶縁
性層（１１）に穿設した窓（ｌｌａ　）を通じて磁性基
板（１）に磁気的に密に結合させて、基板（１）−前方
磁性Ｍ　（１２Ｆ　）　−ＭＲ感磁部（２）−後方磁性
層（１２Ｂ）−磁性基板＜１１の閉磁路を形成するよう
にし、前方磁性層（１２Ｆ）の前端部と基板（ｌｌとの
間には、例えば絶縁層（１１）による非磁性層の厚さに
よってギャップ長が規定された磁気ギャップｇが磁気媒
体との対接ないしは対向面（３）に臨んで形成される。

感磁部（２）は、第１の軟磁性薄膜（４）、非磁性Ｓ膜
（６）、第２の軟磁性Ｉ！膜（５）を順次スパッタリン
グ或いは蒸着等によって連続的に一作業工程で、すなわ
ち、各材料のスパッタ源、或いは蒸着源を有するスパッ
タリング装置、或いは蒸着装置によって形成し得る。

非磁性１１１！　（６）は、絶縁性或いは導電性の非磁
性材例えば５ｔｙ２＋　Ｔｔ等によって構成し、その厚
さは、内磁性薄膜（４）及び（５１間に、実質的に交換
相互作用が殆ど働くことがなく、クーロンの法則に従う
相互作用による結合、つまり静磁的結合が生じる厚さの
例えば２０人に選定する。

内磁性薄膜層（引及び（５）の少くとも一方は、前述し
たようにＦｅ、　Ｎｉ＋　Ｃｏの単体、若しくはこれら
２種以上の合金によって構成し得る。

そして、ＭＲ感磁部（２）の前方端及び後方端には、Ｍ
Ｒ感磁部（２）に、磁気媒体から得て陶磁性層（１２Ｆ
）及び（１２Ｂ）間に沿って与えられる信号磁界に沿っ
てセンス電流ｉｓを通ずるための電極（７）及び（８）
を電気的に被着する。これら電極（７）及び（８）は、
感磁部（２）のＭＲ効果を有する第１及び（または）第
２の軟磁性薄膜（４）及び（５）の各端に電気的に連結
する。これら電極（７）及び（８）は、例えば第４図で
説明したようにその少くとも感磁部（２）の両端に対す
る被着部において、その通電方向が感磁部（２）の本来
のセンス電流ｉｓの通電方向とほぼ直交するように、云
い換えればバイアス導体（１０）の通電方向と同方向に
延長し、端子ｔ１及びｔ２を導出する。

また、バイアス導体（１０）は、感磁部（２）へのセン
ス電流ｉｓと直交する方向に延在し、この方向に通電が
なされて、センス電流ｔ５に沿う方向のバイアス磁界Ｈ
ａを感磁部（２）に与えるようにする。

ｔＢｌ及びｔＢ２は、このバイアス導体（１ｏ）の通電
端子を示す。

そして、基板（１）上に、感磁部（２）等の磁気ヘッド
構成部を覆うようにガラス等の融着１（１３）を介して
ｖｉ械的保護ないしは磁気シールド用の非磁性または磁
性の上基板を接合する。

上述の構成において、各層、例えば絶縁！（１１）、バ
イアス導体（１０）、感磁部（２）の各磁性薄膜（４）
及び（５）、非磁性ｉ膜（６）、磁性ｊ讐（１２Ｆ　）
及び（１２Ｂ）、電極（７）及び（８）等は、夫々スパ
ッタリング、蒸着によって各層を形成し、フォトリソグ
ラフィー技術によって所要のパターンに形成し得る。

上述の構成において、感磁部（２）には、その電極導電
層（７）及び（８）間に直流のセンス電流ｉｓが与えら
れた状態にあると共に、バイアス導体（１０）に所要の
電流が通電されていて、所要のバイアス磁界ＨＢが与え
られるようになされる。この状態でその磁界記録媒体と
の対接ないしは対向面（３）に、磁気記録媒体が対接な
いしは対向しつつ第１図において紙面と直交する方向に
移行することによって、この媒体上の記録磁化に応じた
信号磁束が磁気ギャップｇから拾われて、前述した磁性
層（１２Ｆ）−ＭＲ感磁部（２）−磁性層（１２Ｂ）一
基板（１）より成る閉磁路に与えられ、これにより、Ｍ
Ｒ感磁部（２）にはそのセンス電流ｉｓと同方向に、磁
気記録媒体から得た信号磁界Ｈ３が与えられ、この磁界
Ｈ５の変化に応じた抵抗変化が感磁部（２）に生じて、
これによって磁気記録媒体上の記録の読み出しが行われ
ることになる。

尚、ＭＲ感磁部（２）の陶磁性層Ｊｌ！！　（４）及び
（５）のいずれか一方の磁性薄膜（４）又は（５）をＭ
Ｒ効果が殆どない磁性薄膜によって構成する場合におい
ても前述したように両値性Ｍ（４）及び（５）の磁束量
が一致するように厚さ等の選定が行われると共にＭＲ効
果の殆どない方の磁性薄膜に関しては、ＭＲ効果を有す
る磁性薄膜にセンス電流の主たる部分が流れるようにこ
の非ＭＲ磁性薄膜についての両端の電極（７）及び（８
）間の抵抗は、ＭＲ磁性薄膜のそれより充分大となるよ
うに、比抵抗の大きいＦｅＣｏ５１Ｂ系、ＣｏＺｒＮｂ
糸の各アモルファス合金あるいはＦｅ−Ａｌ−５ｔ系い
わゆるセンダスト合金のような高比抵抗、高透磁率磁性
層によって構成し得る。このＭＲ効果の小さい高透磁率
磁性層に用い得る材料としては　゛Ｍｏパーマロイ等も
考えられる。勿論、これらの材料は電極層（７）、（８
１の材料としても考えられる。

尚、上述した例では、感磁部（２）下にバイアス導体（
１０）を設けて感磁部（２）に外部磁界Ｈａを与えるよ
うにした場合であるが、バイアス導体（ｌＯ）の配置位
置及びそのパターンは種々の構成を採り得るものであり
、例えば多層構造とするとか、渦巻状とすることもでき
るものである。また、このような通電による誘導磁界を
利用するに限らず、永久磁石薄膜を設けることもできる
。

尚、第１図及び第４図では非磁性薄Ｍｆｉ！（６）を介
して第１及び第２の軟磁性薄膜（４）及び（５）の１本
の積層体より成る感磁部（２）を配設した場合であるが
、第５図に示すように互いに平行に配列された２本の同
様の積層体より成る感磁部（２）が直列に接続され、例
えば各前方端が共通の電極（７）によって接続され、各
後端に夫々、電極（８Ａ）及び（８Ｂ）を配置した構成
を採る場合、或いは第６図に示すように２チヤンネル型
の構成を採る場合に通用することもできるものであり、
いずれの場合においても、各電極Ｔ７）（８１（８Ａ）
　　（８Ｂ）は、感磁部（２）の被着部とこれの近傍、
すなわちこれら電極＋７１（８１（８Ａ）　　（８Ｂ）
に対する通電によって発生する磁界が感磁部（２）に影
響を与える部分においては、これらの通電方向が、感磁
部（２）におけるセンス電流ｉｓと直交する方向になる
ようにその延長方向を選定する。

〔発明の効果〕

上述したように本発明においてはＭＲ感磁部（２）の構
造をバルクハウゼンノイズの生じにくい対の磁性ＷＩ＃
膜の非磁性薄膜の介在による積層構造とすると共に、こ
れに対する通電電極によるバルクハウゼンノイズの発生
原因を排除するようにしたのでノイズの小さい優れた特
性を有するＭＲ型磁気ヘッドを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一例
の路線的拡大平面図、第２図はそのＡ−Ａ線上の断面図
、第３図はその感磁部の説明図、第４図、第５図及び第
６図は夫々感磁部に対する電極配置の各別を示す平面図
、第７図はｆｌＪ磁性薄膜の磁区構造を示す図、第８図
Ａ−Ｃは感磁部の外部磁界による磁化状態の説明図、第
９図〜第１１図は磁気ヘッドの動作説明図、第１２図は
感磁部の電極配置の比較例を示す。 ｆｌｌは基板、（２）は感磁部、（４）及び（５）はそ
の第１及び第２の軟磁性薄膜、（６）は非磁性￥Ｓ膜、
（７）（８）　（８Ａ）（８Ｂ）は電極、（１０）はバ
イアス導体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少くとも一方が磁気抵抗効果を有する１対の軟磁性薄膜
   が、非磁性薄膜を介して積層された磁気抵抗効果感磁部
   と、 該磁気抵抗効果感磁部の両端にそれぞれ接続され、該磁
   気抵抗効果感磁部にセンス電流を流す少くとも１対の電
   極とを有し、 上記各電極は上記感磁部の両端部においてそれぞれ上記
   センス電流の方向に対してほぼ直交して配置されたこと
   を特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。