JPS5927008B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気記録媒体上に記録された記録情報を再生す
る薄膜磁気ヘッドに関するもので、記録媒体を停止して
いる場合においても、情報を読み 。

取ることができ、かつ、安定で長寿命な磁気ヘッドを実
現することを目的とする。従来、第１図に示すように磁
気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ素子とよぷ）１を基板
２上に形成し、外部への取出し電極３を設けて、磁気記
録媒体４上に記録されたトラック５からの信号情報を再
生する使い方をしていた。

この場合、一つの情報の流れを蓄積している一つのトラ
ックに対して、ＭＲ素子は１個を配するというのが通常
であつた。また、ＭＲ素子１は磁気記録媒体４側に露呈
するように構成され、トラック上に書き込まれた最短記
録波長成分に対しても、スペース損失が極力少なくなる
ようにして使用されてきた。ＭＲ素子の動作原理につい
ては、すでに各種文献、特許情報に明らかになつている
ので、説明は省略するが、磁気記録媒体からの記録情報
によつてそのＭＲ素子の電気的抵抗が変化するので、Ｍ
Ｒ素子の両端に導体層を形成し、たとえば直流電流をＭ
Ｒ素子に流すことにより、ＭＲ素子両端の電圧が、記録
情報に対応することになる。ＭＲ素子の場合には、この
ように磁束量に応答するため、ＭＲ素子と磁気記録媒体
との相対速度がきわめて遅くなつても、信号検出は可能
であり、その電圧レベルは前記相対速度に無関係である
点が、相対速度に依存する巻線型磁気ヘツドと大きく異
なる点である。しかし、完全に磁気記録媒体が停止した
場合においては、通常の信号処理では、Ｓ／Ｎ比がとれ
ず、扱えない。第１図に示すような、ＭＲ素子が１個し
かない場合について説明する。すなわち、磁気記録媒体
からの記録情報により、ＭＲ素子の磁化が回転し、ＭＲ
素子の比抵抗がΔρ変化したとする。ＭＲ素子厚み５０
０λ、素子巾１０μｍ素子長さ１００μｍ、非磁場中で
の比抵抗ρが２５μΩ・？とする素子の抵抗値Ｒぱ５０
Ω素子に流す直流電流ｊを５ｍＡとすると、電圧変化Δ
ｅ−（Δρ／ρ）Ｒｊで表わせる。ΔρＭａｘ／ρは８
３％Ｎｉ−１７％Ｆｅパーマロイの場合、約１．５％程
度とするとΔＥｍａｘ＝３．７５ｍＶの交流出力が得ら
れ、信号レベルとしては十分である。しかし、記録媒体
が停止した場合、直流電圧レベル２５０ｍＶに対して直
流電圧レベル変化３．７５ｍＶを感知する必要があり、
ドリフトがあつて正確な検知にはなり得ない。このよう
な直流レベル再生には通常ブリツジを組んで、そのブリ
ツジ回路の一辺にＭＲ素子を配置し、他辺に補償用素子
を配置する構成で処理できる。このような補償用素子を
同一基板上に設けて磁気記録媒体停止時の記録情報を得
る場合の構成法については、これまで考えられない。

本発明はこのような目的を具体化する薄膜磁気ヘッドを
提供するものである。

一般に、磁気記録媒体停止時の記録情報が必要とされる
使い方としては、同期信号の再生があり、この同期信号
は通常きわめて繰返周波数の低い矩形波信号である。

たとえば磁気録画再生装置（ＶＴＲ）の場合、１フイー
ルドの垂直同期区間に対応して３０Ｈｚの矩形波が記録
される。磁気テープ速度が３．３ｃｒｎ／秒の場合、繰
返周波数に対応した磁気テープ上の波長は１．ｉｍとき
わめて長 こ波長である。このような同期信号の読取り
が磁気テープ停止時においても可能であれば、停止時で
の磁気テープ位置が正確に検知でき、原理的には、スチ
ル動作および可変速度におけるスローモーシヨン、早送
り機能が可能となる。すなわち、磁気 ４テープ位置が
正確にわかることにより、ビデオヘツドの姿勢を制御す
れば、再生開始直後から正しいビデオ信号トラツク位置
上を追従できるため、ゆらぎがない良質な再生画面を得
ることができる。これに関する回路処理および原理につ
いては本発明と直接係わりあいがないので省略する。第
２図は本発明の第１の実施例の平面図、第３図はそのＡ
−Ａ断面図である。

ガラスまたＡｌ２Ｏ３等の非磁性基板６上に磁気抵抗効
果を有する材料、たとえばＦｅ−Ｎｉ合金、またはＮｉ
−ＣＯ合金等を蒸着等の技術により付着させ、ホトリソ
グラフイ技術により基板６上に第１、第２のＭＲ素子７
，８を形成する。

ＭＲ素子７，８の厚み、素子巾ｗ、長さｌは、用途に応
じて最適値が選択される設計事項であるが、おおむね、
厚みとしては２００〜４０００λ、ｗとしては１０〜３
０ｔｔｍである。第１、第２のＭＲ素子の形状はほぼ同
一とする。長さｌは実質的なＭＲ素子の長さを示したも
ので、外部回路への接続のための導体層９とはその両端
部で接続される必要があるため、実際にエツチングで形
成されるのはｌより長い。その端部での接続をより安定
にするため、端部での巾はＷより広いこともあり得るし
、端部での形状も各種考えられる。ただし、実質的なＭ
Ｒ素子の長さ１の範囲においては、ＭＲ素子は巾ｗを有
し、細長い矩形状である。通常、ＭＲ素子はその長手方
向に磁化容易軸を有するように、生成される。

次いで前述したと同様な方法で導体層９が同様に形成さ
れる。導体層９の材質としては、Ａｌ．Ａｌ／Ａｕ．Ｃ
ｒ／Ａｕ等が用いられる。導体層９は第１、第２のＭＲ
素子７，８の両端と接続し、外部回路と接続可能とする
。この具体例においては、第１、第２のＭＲ素子７，８
の端部のうち、一方がパターンにおいて共通に導体層９
′で接続される構成をとつている。

これは外部回路との接続をパターン内で行なうもので、
外部接続端子の数を減らすのに効果的である。ついで外
部接続部を除き、薄膜部を蔽うために、保護層として、
ＳｉＯＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の非磁性絶縁層１０を形
成し、ガラス、Ａｌ２Ｏ３等の非磁性保持板１１を接着
する。１２は接着層を示す。

ただし、基板６、保持板１１は用途により、フエライト
等の磁性体が使用される場合もある。最終的には磁気記
録媒体摺接面側１３は所定のところまで、かつ所定の形
状に研削、研磨される。第４図には、第２の具体例の平
面図を示している。ここで異なるのは第２のＭＲ素子８
の形状が第１のＭＲ素子７と異なる点である。すなわち
、第１のＭＲ素子７が細長い矩形状であるに対して、第
２のＭＲ素子８は屈曲した形状を有する。製造上で簡便
さから、第１、第２のＭＲ素子７，８とも同一組成、同
一厚みを有し、かつ電気的には第１、第２のＭＲ素子７
，８とも同一抵抗を示すような形状が選択される。この
例によれば、第２のＭＲ素子８を配置する領域をきわめ
て小さくでき、ヘツドをより小型化できる可能性があり
、基板当りのヘツド数を多くとることができる。さらに
マルチチヤンネルヘツドの場合には、より高密度な実装
が可能となる。さらに具体的に説明すると、第２図に示
すように、第１のＭＲ素子７が磁気記録媒体と近い側に
配置され第２のＭＲ素子８が磁気記録媒体に遠い側に配
置される。

この場合、第２のＭＲ素子８が磁気記録媒体からの情報
をできるだけ検出しないことが望ましく、第１のＭＲ素
子７との間隔Ｓをとる。Ｓを無制限に大きくすることは
意味がなく、かえつて製造上の量産率を低下させる。た
とえばＶＴＲのコントロール信号は３０Ｈｚの矩形波飽
和記録されており、前述したようにテープ速度が３．３
ＣＴｒＬ／秒の時その繰返記録波長λは１．１ｍｍであ
る。その場合の磁気記録媒体からの距離に対する再生出
力の関係は実験的に第５図の実線のようになる。再生波
形はパルス状であり、高周波成分を含むため、正弦波再
生波形とした場合のスペース損失の計算値−５４．６ｄ
ＢＸ（記録媒体からの距離／記録波長）すなわち第５図
の破線の特性と比べて減衰の仕方が早い。したがつて、
第２のＭＲ素子８は、磁気記録媒体より最大記録波長の
ほぼ０．３倍以上離れていれば、４信号減衰が４０ｄＢ
以上とれることがわかる。一方、第１のＭＲ素子７の位
置は、素子の安定性、磁気記録媒体との摺接によるスパ
イク状の熱ノイズの影響を避けるため、磁気記録媒体と
接しない構成をとるようにする。これはまた、摩耗によ
るヘツド寿命に対していちじるしく効果的である。磁気
記録媒体から２０μｍ離れた場合、信号減衰はほぼ９ｄ
Ｂ程度であり、十分な信号レベルであり、パルス半値巾
も、磁気記録媒体に接した場合が２５０マイクロ秒に比
較して、６００マイクロ秒と若干拡がる程度である。こ
のように第１のＭＲ素子７を磁気記録媒体から２０ｐｍ
離れた位置におき、第２のＭＲ素子８かつ第１のＭＲ素
子７よりさらに最大記録波長の約０．３倍の距離だけ奥
に離れた場合は、第１のＭＲ素子７と第２のＭＲ素子８
の信号比は約３０ｄＢ以上とれることがわかる。この比
は第１のＭＲ素子７からの出力電圧と第２のＭＲ素子８
からの出力電圧が差動増幅器により処理される回路を考
慮すると、同相のため信号レベルが等価的に３％小さい
ことに相当するわけで、十分かつ妥当な値と言える。Ｖ
ＴＲのコントロール信号再生の場合では、通常クロスト
ークの点については、問題ない。

すなわち、コントロールトラツクに隣接するトラツクと
しては、ビデオ信号トラツクであり、周波数帯域がかな
り異るため、適当なフイルタ回路を通すことにより、そ
の弁別を容易に行なえる。別の用途として、隣接トラツ
クに類似の信号成分があるような場合には、クロストー
クについての考慮が必要であるが、実験的には、１００
ｔｔｍオフトラツクになつた時、オントラツク時に比べ
て、信号は４０ｄＢ減衰する（矩形波飽和記録）。した
がつて、第２のＭＲ素子８と第１のＭＲ素子７との間隔
Ｓを決定する場合、隣接トラツクとの間隔を考慮するの
ではなく、磁気記録媒体上の最大記録波長に対して、ど
の程度とするかが重要なのである。さらに、本発明では
、第１のＭＲ素子７と第２のＭＲ素子８のそれぞれの端
部のうち一方が共通の導体層９″で接続されており、か
つ、導体層９′が第１のＭＲ素子７、第２のＭＲ素子８
の対向する間隔に配置され、その導体層９″の巾が第１
、第２のＭＲ素子７，８の長さｌより大きくとつている
。

すなわち、第１、第２のＭＲ素子７，８の温度的環境条
件はできるだけ等しいことが熱的ドリフト等の点で有利
であるためで、熱伝導率のよい導体層９１で熱伝導率を
良好にした構成をとつている。このことをさらに助長す
るため、第１、第２のＭＲ素子７，８はその上部に同じ
非磁性絶縁層１０、非磁性保持板１１を有し、周囲の状
態を類似にするような構成に注意が払われている。この
ような具体的な構成については従来例にはないが、基本
的に、熱的ドリフト等を補償することは、特開昭５２−
３３５０８の明細書内でも指摘があるように既知である
。しかし、前述した熱的スパイクノイズの補償について
は本発明の主たる目的ではなく、本発明の王たる用途の
場合においては、きわめて長波長を扱うため、信号成分
をどれだけ第１、第２のＭＲ素子で弁別するかがポイン
トとなる。すなわち、磁気記録媒体が約３．３（１／秒
以下ときわめて遅い速度で走行するため、磁気記録媒体
との摺接による熱的ノイズはほとんど問題にならないし
、第１のＭＲ素子自体も磁気記録媒体と直接摺接しない
ので、熱的スパイクノイズはいちじるしく低減する。実
験的にはこの熱的スパイクノイズは記録媒体の材質、表
面状態、環境にもかかわるが、走行速度１０ｃＴｒＬ／
秒以下では、きわめて小さいことが確かめられた。ＭＲ
素子の感度を高めるため、バイアス磁界をＭＲ素子に印
加するが、この方法については、本発明と直接関係ない
ので説明を省略する。

以上のような本発明の構成によれば、第１、第２のＭＲ
素子を、記録波長を考慮した位置関係に配置することに
より、磁気記録媒体停止時においても、良好な情報再生
が可能となる。

さらに、第１のＭＲ素子が磁気記録媒体と直接摺接しな
いので、ヘツドの安定性、寿命特性をいちじるしく改善
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例における薄膜磁気ヘツドを用いた装置の
斜視図、第２図は本発明の一実施例における薄膜磁気ヘ
ツドの平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面図、第４図
は本発明の他の実施例における薄膜磁気ヘツドの平面図
、第５図は本発明の薄膜磁気ヘツドを説明するための特
性図である。 ７，８・・・・・・ＭＲ素子、６・・・・・・基板、９
，９″・・・・・・導体層、１０・・・・・・非磁性絶
縁層、１１・・・・・・保持板、１２・・・・・・接着
層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一基板上に、磁気抵抗効果を有する素子を複数個
   配置し、この素子のうち２素子を組合わせることにより
   、所定の再生機能を生ぜしめる磁気ヘッドとし、この２
   素子のうち、第１の素子を記録媒体により近い位置に配
   置し、第２の素子は第１の素子から記録媒体上に記録さ
   れた最大記録波長の０．３以上記録媒体より遠ざかる位
   置に配置し、かつ停止または１０ｃｍ／秒以下の速度で
   走行する上記記録媒体に矩形波記録された情報を、前記
   第１の素子による出力と前記第２の素子による出力の差
   として再生することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。