JPH10501092A - 磁気ヘッドと測定装置と電流装置を具えた磁気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 磁気ヘッド(1)と磁気抵抗素子に接続された測定装置を具えた磁気装置である。磁気ヘッドは変換ギャップ(15)を有するヘッド面(5)を有するとともに、磁気抵抗素子(13)と、磁気抵抗素子を交差する磁界を発生する導電性素子(11a)が設けられた導磁性ヨークとを具える。この磁気装置は導電性素子に接続された電流装置も具える。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気ヘッドと測定装置と電流装置を具えた磁気装置 本発明は、ヘッドに対し移動しうる媒体、特に磁気記録媒体から発する情報磁 界を検出する磁気ヘッドであって、変換ギャップが設けられたヘッド面を有する とともに、導磁性ヨーク、磁気抵抗（ＭＲ）素子、該磁気抵抗素子と交差する磁 界を発生する導電性素子を具える磁気ヘッドと、前記磁気抵抗素子に接続された 測定装置と、前記導電性素子に接続された電流装置とを具えた磁気装置に関する ものである。 本発明は変換ギャップが設けられたヘッド面を有するとともに、導磁性ヨーク 、磁気抵抗素子及び該磁気抵抗素子と交差する磁界を発生する導電性素子を具え る磁気ヘッドにも関するものである。 このような磁気装置及び磁気ヘッドはＵＳ−Ａ３，９２１，２１７から既知で ある。既知の磁気ヘッドは、基板から出発して縦方向に組み立てられた薄膜磁気 ヘッドとすることができる。既知の磁気ヘッドは透磁性材料の２つの整列した磁 束案内層部分を具え、これらの部分間にギャップが存在し、磁気抵抗素子がこの ギャップを橋絡している。前記層部分は導磁性基板と相まって記録媒体からの磁 束を磁気抵抗素子に供給するとともに磁気抵抗素子から磁束を記録媒体に戻す磁 気ヨークを構成する。磁気抵抗素子の再生特性を線形化するために、磁気抵抗素 子に並列に延在する導電層を設けている。 この導電層に電流を流して磁気抵抗素子に永久磁界を印加し、磁気抵抗素子を 磁気的にバイアスして動作点を磁気抵抗素子の抵抗−磁界曲線の線形領域に設定 する。 この既知の磁気ヘッドでは、磁気抵抗素子が前記磁束案内層部分と導磁性基板 との間に位置するとともに、読取ギャップが一方の磁束案内層部分と基板との間 を延在する。技術的理由のために、読取ギャップは少なくとも２つの絶縁層で構 成し、各絶縁層の厚さを磁気抵抗素子と磁束案内部分との間又は基板との間の短 絡を阻止するに十分な厚さにする。このような構成は極めて小さいギャップ長を 実現するのが技術的に極めて困難である欠点を有する。 時代の趨勢は記録媒体上に大きな情報密度を達成することにある。その一つの 手段として情報を極めて短い波長で記録する必要がある。これは、情報の書き込 みのみならず読み取りにも極めて小さいギャップ長が必要とされることを意味す る。 既知の磁気ヘッドでは、永久磁界を供給する導電層は磁気ヨークの外部に設け られている。既知の磁気ヘッドは導電層に接続された電流源及び磁気抵抗素子に 接続された測定装置も具えた磁気装置の一部分を構成している。 本発明の目的は頭書に記載した磁気装置及び磁気ヘッドを、極めて小さいギャ ップ長を有する変換ギャップを技術的に簡単に実現しうるように改善することに ある。 本発明の磁気装置は、磁気ヘッドの前記導電性素子を導磁性とし、該導電性素 子が導磁性ヨークの一部を構成することを特徴とする。 本発明の磁気装置においては、前記導電性素子を磁気ヨークと一体にする。こ れは、磁気装置の製造中に、変換ギャップをただ一つの絶縁層により技術的に簡 単に形成することができることを意味する。これによりギャップ長に関し大きな 選択の自由度が与えられ、本発明の手段によれば特にマイクロギャップを少数の 製造工程で実現することができる。他の利点は、磁気抵抗素子に隣接する磁気ヨ ークが１以上の磁束案内素子を具え、これらの素子は遷移部、特に階段状遷移部 がないために磁気的に安定であり且つ好適な形状異方性を有する点にある。 ＵＳ−Ａ４，７８９，９１０から、磁気抵抗素子をバイアスガイド上に配置し 、磁気抵抗素子とバイアスガイドを一つの同一の磁気ヨーク内に位置させた薄膜 磁気ヘッドが既知である。ＪＰ−Ａ２−５２１８から、電気導体を磁気ヨーク内 に位置させるとともに、磁気抵抗素子を前記ヨーク外に位置させ、この磁気抵抗 素子で２つの磁束ガイド間の空隙を橋絡した薄膜磁気ヘッドが既知である。これ らの２つの既知の磁気ヘッドでは、幾つかの層により磁気ヨーク内に空間が形成 され、これが小ギャップ長の変換ギャップの実現に関し製造中に大きな技術的問 題になる。これらの２つの既知の磁気ヘッドは、更に、製造中に、磁気抵抗素子 を形成するための支持平面を得るために追加の平面化処理を実行する必要がある という欠点も有する。磁気ヘッドの磁気抵抗素子がでこぼこな又は不規則な表面 上に存在する場合、磁区パターンの乱れを生じ、従って不安定になる。 その構造上既知の磁気ヘッドは平坦な磁束案内層を持たない。実際上、磁束案 内層は磁気抵抗素子に隣接して傾斜部分を有する。これは、傾斜部分と他の部分 との間に互い違い配置の磁壁が存在し、バルクハウゼン雑音が発生しうるという 欠点を有する。 前記導磁性ヨークがヘッド面に隣接する第１磁束案内素子とヘッド面から離れ て位置する第２磁束案内素子とを具え、両磁束案内素子間に磁気抵抗素子により 橋絡された空隙を有する本発明磁気装置の一実施例においては、前記導電性素子 が前記第２磁束案内素子を構成していることを特徴とする。この実施例では、ヘ ッド面を横切る方向に見た変換ギャップのギャップ高を小さくすることができる 。その利点は、磁束が変換ギャップ内を横切ることによる小さな磁束損失が存在 するのみである点にある。 本発明の磁気ヘッドは、前記導電性素子が導磁性であり、該導電性素子が前記 導磁性ヨークの一部分を構成するとともに、該導電性素子を電流装置に接続する 接続端子が設けられていることを特徴とする。 本発明の磁気ヘッドでは、導電性素子が磁気ヨーク内に一体化され、簡単な構 造の磁気ヘッドが得られる。変換ギャップは一つの層で構成することができ、エ ッチングのような追加の製造工程を必要としない。この層はスパッタリング又は 気相成長のような既知の技術により形成することができる。好適な材料は、例え ばＳｉ０₂，Ａｌ₂Ｏ₃又はＺｒＯ₂である。導電性素子に好適な導電性で導磁性の 材料は、例えばＮｉＦｅ合金又はＣｏＺｒＮｂ合金である。 磁気抵抗素子はこの素子の長さ方向と一致する方向に磁化容易軸を有するもの とするのが好ましい。磁気抵抗素子は、更に、磁化容易軸に対し例えば約４５° の角度で延在する等電位ストリップのパターンを具えることができる。磁気抵抗 素子は巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ）型にすることもでき、この場合には等電位ス トリップは必要ない。磁気抵抗素子と磁気記録媒体との相対移動時に、記録媒体 の磁界が磁気抵抗素子の磁化に変化を生ぜしめ、磁気抵抗効果によりその抵抗値 を変調する。これは、磁気記録媒体の通過時に媒体に存在する情報磁界が磁気抵 抗素子内の磁化を回転させ、その抵抗値が変化することを意味する。磁気ヘッド に接続された測定装置が記録媒体に記録された情報を表す電流又は電圧の変化の 形で出力信号を出力しうる。磁気ヨークの導電性素子としても機能する磁束案内 部分は、電流源への接続後に、磁気抵抗素子を磁気的にバイアスするのに使用す ることができる。この導電性素子は試験巻線、書込巻線、ＡＣ及び／又はＤＣバ イアス巻線、又はリセット巻線として使用することもできる。 本発明の磁気ヘッドは本発明の磁気装置用に好適であり、個別の読取ヘッドと して、又は復号読取／書込ヘッドの一部分として実現することができる。この磁 気ヘッドはマルチチャネルヘッドとして特に好適であり、オーディオ、ビデオ又 はデータ用に使用することができる。 導磁性ヨークがヘッド面に隣接する磁束案内素子を具える本発明の磁気ヘッド においては、ヘッド面に隣接する前記磁束案内素子と、ヘッド面から離れて位置 する前記導電性素子との間に、前記磁気抵抗素子により橋絡された空隙が延在し ていることを特徴とする。ヘッド面に隣接する磁束案内素子は変換ギャップから の磁束損失が小さくなるように相当短くすることができる。この磁束案内素子は 磁束を磁気抵抗素子に供給する作用をなす。他方の磁束案内素子は２つの機能を 有する。この磁束案内素子は、第１に、磁気抵抗素子から磁束を戻す作用をなし 、第２に、磁気抵抗素子の位置に磁界を発生する作用をなす。 ヘッド面に隣接する磁束案内素子及び導電性素子は追加の製造工程を必要とす ることなく平坦形状に実現することができ、このことは形状異方性及び磁気安定 性に好影響を与え、従って特に磁気ヘッドの雑音特性に好影響を与える。 本発明磁気ヘッドの一実施例においては、当該磁気ヘッドは複数の変換ギャッ プを有するマルチチャネルヘッドであり、導電性素子がこれらのギャップに共通 の磁束案内素子であることを特徴とする。共通の磁束案内素子は顕著な形状異方 性を有する細長い連続層部分とする。バイアス巻線のような別個の電気導体がな いため、磁束案内素子が電気接続トラックにより妨害されることはない。 本発明磁気ヘッドの一実施例においては、導電性素子及びヘッド面に隣接する 磁束案内素子が薄膜構造の平坦層部分であることを特徴とする。これらの平坦層 部分は磁気ヘッドの安定性に好影響を及ぼす。 本発明は本発明磁気ヘッドの製造方法にも関するものである。 本発明の製造方法は、透磁性材料の基板上に電気絶縁材料を堆積して絶縁層を 形成する工程と、前記絶縁層上に導電性で透磁性の材料を堆積して層状の磁束案 内素子を形成する工程と、前記磁束案内素子と電気的に接触する接続端子を形成 する工程と、前記磁束案内素子の形成後に層状の磁気抵抗素子を形成する工程と を具えることを特徴とする このように比較的少数の製造工程により得られる薄膜磁気ヘッドは変換ギャッ プが絶縁層により形成されるため、変換ギャップの長さは絶縁層のの厚さにより 決まる。この方法は限定数の既知の薄膜技術により実行することができる。接続 端子は磁束案内素子に直接設けることができ、又は他の場所に設けることができ 、この場合には電気接続トラックが必要とされる。 本発明製造方法の一実施例においては、磁気抵抗素子の形成前に、電気絶縁材 料を堆積し、その後に、例えば機械化学研磨処理により平面化処理を実行するこ とを特徴とする。 本発明のこれらの特徴及び他の特徴は以下に記載する実施例の説明から明らか になる。 図面において、 図１は本発明磁気ヘッドの第１実施例の縦断面図であり、 図２は第１実施例の横断面図であり、 図３は本発明磁気装置の一実施例を線図的に示し、 図４は本発明磁気ヘッドの第２実施例を示す。 図１及び図２に示す磁気ヘッド１は、特に、磁気テープ、例えばオーディオテ ープのような磁気記録媒体を磁気的に走査するためのものである。磁気ヘッド１ はヘッド面５を有し、このヘッド面に沿って磁気テープがｘ方向に移動しうる。 この磁気ヘッドは、薄膜構造が設けられた導磁性基板７を有する薄膜磁気ヘッド である。薄膜構造は、基板７上に位置する絶縁層９、絶縁層９上に位置し第１磁 束案内素子１１ａ及び第２磁束案内素子１１ｂを構成する導磁性材料の２つの平 坦層部分、及び磁束案内素子１１ａ及び１１ｂの上方に位置し磁気抵抗素子１３ を構成する磁気抵抗材料の層部分のような複数の層からなる。導磁性材料、本例 ではＮｉＺｎフェライトからなる基板７は、磁束案内素子１１ａ及び１１ｂと相 まって、磁気抵抗素子１３に対する磁気ヨークを構成する。基板７と磁束案内素 子１１ｂとの間を延在する、非磁性材料、本例ではＳｉＯ₂からなる絶縁層９が ヘッド面５で終端する変換ギャップ、特に読取ギャップ１５を構成する。非磁性 材料、本例ではＳｉＯ₂で満たされ、且つ磁気抵抗素子１３により橋絡された空 間又は空隙１７が磁束案内素子１１ａ及び１１ｂ間に存在する。磁束案内素子１ １ａ及び１１ｂは導磁性であるとともに導電性である材料、本例ではＮｉＦｅ合 金からなり、第１磁束案内素子１１ａ（明細書の他の部分では導電性素子とも称 している）には接続端子１１ａ２で終端する導電性接続トラック１１ａ１が設け られている。ヘッド面５に隣接する第２磁束案内素子１１ｂは導電性にする必要 はなく、必要に応じ、導磁性で電気的に絶縁性の材料からなるものとすることが できる。磁気抵抗素子１３（本例では等電位ストリップが設けられる）は導電性 接続トラック１３ａにより接続端子１３ｂに接続されている。 図３に示す図は接続された状態の磁気ヘッドを示す。磁気ヘッド１は、測定装 置２１及び電流装置３１も具える磁気装置の一部を構成する。測定装置２１は接 続パッド１３ｂを経て磁気抵抗素子１３の両端に電気的に接続される。ＤＣ電源 のような電流装置３１は接続パッド１１ａ２を経て導電性素子１１ａに電気的に 接続される。電流を供給すると、素子１１ａが磁気抵抗素子１３と交差する磁界 を発生する。 本発明磁気ヘッドは既知の薄膜技術により製造することができる。この場合に は、出発材料が導磁性の基板であるか、パターン化された又はパターン化されて ない導磁性層が設けられた非導磁性の基板であるかは重要でない。 本発明の製造方法を図１及び図２を参照して以下に説明する。本発明の方法は 基板７のような透磁性材料の基板上にＳｉ０₂，Ａｌ₂Ｏ₃又はＺｒＯ₂のような電 気絶縁材料を堆積して絶縁層９を形成する工程を具える。この絶縁材料はスパッ タリング、ＰＥＣＶＤ又は他の適当な堆積方法により設けることができる。導磁 性で導電性の層を、できれば研磨仕上げ又はラップ仕上げ後に得られる絶縁層９ の平坦表面上にＮｉＦｅ合金又はＣｏＺｒＮｂ合金のような動磁性であるととも に導電性の材料を、例えばスパッタリングにより堆積して形成する。このよ うに形成した層を、例えばフォトレジストマスク及びエッチングによりパターン 化して導磁性で導電性の素子１１ａ及び１１ｂを形成し、単一の絶縁層９の厚さ で読取ギャップ又は変換ギャップ１５のギャップ長を規定する。接続トラック１ １ａ１及び接続トラック１１ａ２を導電性素子１１ａの形成と同時に形成する。 接続端子を薄膜構造内の異なるレベルに位置させる場合には、それらの形成は異 なる工程で行うことができる。素子１１ａ及び１１ｂの形成後に、Ｓｉ０₂，Ａ ｌ₂Ｏ₃又はＺｒＯ₂のような電気絶縁材料を堆積して平坦な導電性素子１１ａ及 び１１ｂ間の空間又は空隙１７を埋める。次に、研磨仕上げを好ましくは機械化 学的に行って平坦で滑らかな表面を形成し、その上にＳｉ０₂，Ａｌ₂Ｏ₃又はＺ ｒＯ₂のような非磁性電気絶縁材料をの薄いスペーサ層１８を形成し、その上に 磁気抵抗材料、例えばＮｉＦｅの合金をスパッタリングにより堆積し、次いでパ ターン化することにより磁気抵抗素子１３を形成する。次に、Ａｕのような導電 材料の層を磁気抵抗素子１３の上に設け、この層を例えばフォトレジストマスク 及びエッチングによりパターン化してバーバーポール構造を有する等電位ストリ ップ１３ｃ、導電接続トラック１３ａ及び接続端子１３ｂを形成する。次に、例 えばＢａＴｉＯ₃又はＣａＴｉＯ₃の保護カウンタブロック１９を絶縁層の形成後 に接着により固着する。得られたアセンブリに、例えば研磨及び／又はラップ仕 上げのような処理を施してヘッド面５を与える。 図４に示す本発明の磁気ヘッドはマルチチャネルヘッド１０１であり、このヘ ッドは複数の磁気トラックが設けられた記録媒体、例えば磁気テープ又は磁気デ ィスクと協働するヘッド面１０５を有する。この磁気ヘッド１０１はヘッド面１ ０５で終端する複数の変換ギャップ１１５を有し、各ギャップは導磁性ヨークの 一部を構成する、ヘッド面１０５に隣接する磁束案内素子１１１ｂと、この素子 １１１ｂに並列に延在する導磁性ヨークのヘッド面に隣接する部分との間を延在 するとともにヘッド面１０５で終端する。すべての磁束案内素子１１１ｂは共面 をなす。磁気ヘッド１０１は複数の変換ギャップ１１５に対応する複数の磁気抵 抗素子１１３も具え、各磁気抵抗素子には導電接続トラック１１３ａ及び接続パ ッド１１３ｂが設けられる。この磁気ヘッドは、更に、導電性素子１１１ａを有 し、この素子は導磁性でもあって、磁気ヨークの一部分を構成する。導電性素子 １１１ａは磁束案内素子１１１ｂから一定の間隔を置いて配置され、その間隔が 磁気抵抗素子１１３により橋絡される。素子１１１ａは導磁性ヨーク部分として のみならず、電気巻線、例えばバイアス巻線又は試験巻線としても使用すること ができる。この理由のために、磁気ヘッド１０１は接続端子１１１ａ２で終端す る導電接続トラック１１１ａ１を有する。 本発明は図示の実施例にのみ限定されない。本発明の磁気ヘッドは特に複合読 取／書込ヘッドの一部分を構成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロイフロク ヤコブス ヨセフス マリア オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．相対的に移動しうる媒体、特に磁気記録媒体から発する情報磁界を検出する 磁気ヘッドであって、変換ギャップが設けられたヘッド面を有するとともに導磁 性ヨーク、磁気抵抗素子、及び該磁気抵抗素子と交差する磁界を発生する導電性 素子を具える磁気ヘッドと、 前記磁気抵抗素子に接続された測定装置と、 前記導電性素子に接続された電流装置と、 を具えた磁気装置において、 前記磁気ヘッドの導電性素子が導磁性であって、前記導磁性ヨークの一部分 を構成していることを特徴とする磁気装置。 ２．前記導磁性ヨークがヘッド面に隣接する第１磁束案内素子とヘッド面から離 れて位置する第２磁束案内素子とを具え、両磁束案内素子間に磁気抵抗素子によ り橋絡された空隙を有する請求の範囲１記載の磁気装置において、前記導電性素 子が前記第２磁束案内素子を構成していることを特徴とする磁気装置。 ３．変換ギャップが設けられたヘッド面を有するとともに、導磁性ヨーク、磁気 抵抗素子、及び該磁気抵抗素子と交差する磁界を発生する導電性素子を有する請 求の範囲１又は２に記載の磁気装置用の磁気ヘッドにおいて、前記導電性素子が 導磁性であって、前記導磁性ヨークの一部分を構成するとともに、前記導電性素 子を電流装置に接続する接続端子が設けられていることを特徴とする磁気ヘッド 。 ４．前記導磁性ヨークがヘッド面に隣接する磁束案内素子を具える請求の範囲３ 記載の磁気ヘッドにおいて、ヘッド面に隣接する前記磁束案内素子と、ヘッド面 から離れて位置する前記導電性素子との間に、前記磁気抵抗素子により橋絡され た空隙が延在していることを特徴とする磁気ヘッド。 ５．前記磁気ヘッドは複数の変換ギャップを有するマルチチャネルヘッドであり 、前記導電性素子が共通の磁束案内素子であることを特徴とする請求の範囲３又 は４記載の磁気ヘッド。 ６．前記導電性素子及びヘッド面に隣接する磁束案内素子が薄膜構造の平坦層部 分であることを特徴とする請求の範囲４又は５記載の磁気ヘッド。 ７．透磁性材料の基板上に電気絶縁材料を堆積して絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上に導電性で透磁性の材料を堆積して層状の磁束案内素子を形成 する工程と、 前記磁束案内素子と電気的に接触する接続端子を形成する工程と、 前記磁束案内素子の形成後に層状の磁気抵抗素子を形成する工程と、 を具えることを特徴とする請求の範囲３、４、５又は６記載の磁気ヘッドの製 造方法。 ８．磁気抵抗素子の形成前に、電気絶縁材料を堆積し、その後で機械化学研磨処 理により平面化を行うことを特徴とする請求の範囲７記載の方法。