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JPH09274712A - Magnetic head - Google Patents

Magnetic head

Info

Publication number
JPH09274712A
JPH09274712A JP8278396A JP8278396A JPH09274712A JP H09274712 A JPH09274712 A JP H09274712A JP 8278396 A JP8278396 A JP 8278396A JP 8278396 A JP8278396 A JP 8278396A JP H09274712 A JPH09274712 A JP H09274712A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
film
recording
shield
ferromagnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8278396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chiharu Mitsumata
千春 三俣
Osamu Shimoe
治 下江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP8278396A priority Critical patent/JPH09274712A/en
Publication of JPH09274712A publication Critical patent/JPH09274712A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic recorder which subjects a shielding magnetic film for magnetic shielding a magneto-resistance effect element to magnetic domain control and generates less noise in order to avoid the fluctuation of reproducing output when the recording/reproduction is repeated in a magnetic reluctance type magnetic head. SOLUTION: Magnetic domain control is performed so that a static magnetic field generated on the end face of the shielding magnetic film does not change the bias characteristic of the magneto-resistance effect element and also the magnetic characteristic of a ferromagnetic film in contact with non magnetic gaps 31, 32 is not deteriorated by constituting the shielding magnetic film 34 for magnetic shielding the magneto-resistance effect element 30 of a laminating structure consisting of the ferromagnetic film 35/antiferromagnetic film 36/ferromagnetic film 37.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、特に磁気ヘッドの磁気回路を構成する磁
極あるいはシールド磁性膜の構成に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic head used in a magnetic recording device such as a hard disk device or a VTR, and more particularly to the structure of a magnetic pole or a shield magnetic film forming a magnetic circuit of the magnetic head.

【0002】[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磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド(以下MRヘッド)へと進化してきた。従来のMR
ヘッドは、例えば公知文献IEEE Trans.Ma
gn.MAG26(1990)pp1689に述べられ
ているように、図9に示す構造である。磁気記録媒体上
の磁気信号再生を行う磁気抵抗効果型素子(以下MR素
子)91は、非磁性材料からなる再生ギャップ92を介
して、MR素子を磁気的に遮蔽するシールド磁性膜93
と対向している。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93上に積層された構造を持つ。大容量を要求
される磁気記録装置では、記録信号トラックの幅あるい
は位置検出などに高い精度を要求される。特に、大部分
のハードディスク装置に用いられるロータリーアクチエ
ータは、円弧上で磁気ヘッドの位置制御を行うため、磁
気ディスクの内周と外周位置で記録ヘッドと再生ヘッド
のトラックに対する位置関係が変わってしまう。この位
置の差は、ロータリーアクチエータの中心から見た記録
ヘッドと再生ヘッドの半径の差の関数となり、半径差が
大きいほど内外周での位置ずれが増大する。従って、図
9に示された検出部を構成するMR素子と、記録部を構
成する誘導型磁気ヘッドの間隔は十分に小さいことが必
要である。
2. Description of the Related Art The miniaturization and large capacity of magnetic recording devices such as hard disk drives and VTRs are rapidly progressing. In response to such trends, the performance of magnetic heads has been improved, and from thin film magnetic heads of the electromagnetic induction type to magnetoresistive effect type magnetic heads (hereinafter referred to as MR heads) utilizing the magnetoresistive effect phenomenon of thin films. It has evolved. Conventional MR
The head is, for example, a known document IEEE Trans. Ma
gn. It has the structure shown in FIG. 9 as described in MAG26 (1990) pp1689. A magnetoresistive effect element (hereinafter referred to as an MR element) 91 for reproducing a magnetic signal on a magnetic recording medium has a shield magnetic film 93 which magnetically shields the MR element via a reproducing gap 92 made of a non-magnetic material.
Is facing. On the other hand, an inductive magnetic head is used as a magnetic pole for recording a magnetic signal on the magnetic recording medium, and has a structure laminated on the shield magnetic film 93. A magnetic recording device that requires a large capacity requires high accuracy in detecting the width or position of a recording signal track. In particular, since the rotary actuator used in most hard disk devices controls the position of the magnetic head on an arc, the positional relationship of the recording head and the reproducing head with respect to the track changes at the inner and outer peripheral positions of the magnetic disk. . This difference in position is a function of the difference in radius between the recording head and the reproducing head viewed from the center of the rotary actuator, and the larger the difference in radius, the greater the positional deviation between the inner and outer circumferences. Therefore, it is necessary that the gap between the MR element forming the detecting section shown in FIG. 9 and the induction type magnetic head forming the recording section be sufficiently small.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような構成のMR
ヘッドでは、情報信号の記録時に誘導型磁気ヘッドが発
生する記録磁場が、MR素子を磁気遮蔽するためのシー
ルド磁性膜の一部を磁化してしまい、再生信号に悪影響
を与える。特に、高密度用のMRヘッドは誘導型磁気ヘ
ッドとMR素子が近接するため、深刻な問題であった。
一方、MR素子を用いて信号再生を行う磁気ヘッドで
は、再生信号の線形性を向上させるためMR素子を磁気
的にバイアスする方法が採られている。バイアス磁場の
発生手段は様々な構成が考案されているが、いずれの場
合も磁気抵抗効果を有する軟磁性膜に対して外部から磁
場を印加するものである。設定されたバイアス発生手段
以外の磁場が付加されると、MR素子の伝達曲線の線形
性またはバイアス量等のバイアス特性が変化し、その結
果再生信号の歪みあるいはノイズなどの発生を伴うた
め、大きな影響を持つことになる。前述したように、M
R素子と対向するシールド磁性膜が記録磁場によって磁
化される現象は、バイアス特性を変化させる大きな原因
の一つである。この現象を制御するために、特開平5−
2720号公報に述べられるような技術が考案されてい
る。この従来技術は、MR素子に非磁性ギャップをはさ
んで対向させたシールド磁性膜の表面に反強磁性膜を付
着させることにより、シールド磁性膜の磁化を固定して
磁区制御を行う方法である。この構成の概略を図10に
示す。この従来技術による構成では、もっとも大きな静
磁場を発生する媒体対向面近傍部分のシールド磁性膜の
磁区制御を行っていない。従って、シールド磁性膜先端
の磁化は拘束されずに自由に動くことが可能であるた
め、バイアス特性に影響を与える静磁場の大きさも変化
してしまう。この結果、期待されるバイアス特性の安定
化は不十分となる。また、再生ギャップ深部で磁区制御
されたシールド磁性膜は透磁率が低下することにより、
MR素子の再生波形に影響を及ぼし、且つ制御されたシ
ールド磁性膜内の磁化の向きによっては、再生波形の対
称性が劣化するという弊害をもたらす。
An MR having such a configuration.
In the head, the recording magnetic field generated by the inductive magnetic head during recording of the information signal magnetizes a part of the shield magnetic film for magnetically shielding the MR element, which adversely affects the reproduction signal. In particular, the high density MR head is a serious problem because the induction type magnetic head and the MR element are close to each other.
On the other hand, in a magnetic head which reproduces a signal using an MR element, a method of magnetically biasing the MR element is adopted in order to improve the linearity of a reproduced signal. Although various configurations of the bias magnetic field generating means have been devised, in any case, a magnetic field is applied from the outside to the soft magnetic film having the magnetoresistive effect. When a magnetic field other than the set bias generating means is added, the linearity of the transfer curve of the MR element or the bias characteristics such as the bias amount changes, and as a result, the reproduced signal is distorted or noise is generated. Will have an impact. As mentioned above, M
The phenomenon that the shield magnetic film facing the R element is magnetized by the recording magnetic field is one of the major causes for changing the bias characteristics. In order to control this phenomenon, Japanese Patent Laid-Open No.
A technique as described in Japanese Patent No. 2720 is devised. This prior art is a method of fixing the magnetization of the shield magnetic film and controlling the magnetic domain by attaching an antiferromagnetic film to the surface of the shield magnetic film facing the MR element with a non-magnetic gap interposed therebetween. . The outline of this configuration is shown in FIG. In the structure according to this conventional technique, the magnetic domain control of the shield magnetic film in the vicinity of the medium facing surface that generates the largest static magnetic field is not performed. Therefore, the magnetization of the tip of the shield magnetic film can move freely without being restricted, and the magnitude of the static magnetic field that affects the bias characteristics also changes. As a result, the expected stabilization of the bias characteristics becomes insufficient. In addition, since the magnetic permeability of the shield magnetic film whose magnetic domains are controlled in the deep part of the reproduction gap decreases,
The reproduction waveform of the MR element is affected, and the symmetry of the reproduction waveform deteriorates depending on the controlled magnetization direction in the shield magnetic film.

【0004】また、シールド磁性膜を磁区制御するため
公知技術には、特開平4−98608号公報に記載され
たものがある。この技術は再生を行うMR素子上に積層
された記録磁極の磁気コアあるいはシールド磁性膜に反
強磁性膜を積層させるものである。この公知例の構成を
図11に示す。図示するように、シールド磁性膜あるい
は磁極を構成する磁性膜の上側に反強磁性膜を設ける構
造となっている。この公知技術では、記録ギャップ中に
反強磁性膜を配置した部分において、記録ギャップに対
向した磁性膜の透磁率が劣化するため、記録特性の劣化
が問題となる。特に、透磁率の低下は記録磁場の立ち上
がりを鈍くすることから、記録ビットのノイズあるいは
ビット遷移の移動等の問題が発生する。同様に再生ギャ
ップ中に反強磁性膜を配置した部分では、シールド磁性
膜の透磁率の劣化によって再生ギャップが広がったと同
一の効果をもたらし、再生波形の歪みを増大させる原因
となる。例えば、再生信号波形の半値幅(PW50)は
重要な問題であり、シールド磁性膜の特性劣化はPW5
0を大きくする結果となる。高密度の磁気記録では再生
波形が鋭いこと、即ちPW50が小さいほど高密度を達
成できることから、PW50の増大はハードディスク装
置の性能向上を著しく困難にさせる。
A known technique for controlling the magnetic domain of the shield magnetic film is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-98608. In this technique, an antiferromagnetic film is laminated on the magnetic core or the shield magnetic film of the recording magnetic pole laminated on the MR element for reproduction. The configuration of this known example is shown in FIG. As shown, an antiferromagnetic film is provided on the upper side of the shield magnetic film or the magnetic film forming the magnetic pole. In this known technique, in the portion where the antiferromagnetic film is arranged in the recording gap, the magnetic permeability of the magnetic film facing the recording gap deteriorates, so that the deterioration of the recording characteristics becomes a problem. In particular, since the decrease in magnetic permeability slows the rise of the recording magnetic field, problems such as recording bit noise or bit transitions occur. Similarly, in the portion where the antiferromagnetic film is arranged in the reproduction gap, the same effect as that of the reproduction gap widened due to the deterioration of the magnetic permeability of the shield magnetic film is brought about, which causes the distortion of the reproduction waveform to increase. For example, the full width at half maximum (PW50) of the reproduced signal waveform is an important problem, and the characteristic deterioration of the shield magnetic film is caused by PW5.
The result is that 0 is increased. In high-density magnetic recording, the reproduction waveform is sharper, that is, the smaller the PW50, the higher the density that can be achieved. Therefore, increasing the PW50 makes it difficult to improve the performance of the hard disk drive.

【0005】更に、シールド磁性膜を磁区制御するため
の公知技術として、特開昭62−270016号公報に
開示されるように、バイアス磁場発生用導体に交流電流
を流すことにより交流磁場によって交流消磁を行うとい
う技術である。しかし、交流消磁を行うには2次的な電
流発生手段を必要とし、且つ消磁に要する時間が長くな
っていしまい、小形でデータ転送速度の速い高記録密度
の装置では使用できない。
Further, as a known technique for controlling the magnetic domain of the shield magnetic film, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-270016, an AC magnetic field is demagnetized by an AC magnetic field by causing an AC current to flow through a bias magnetic field generating conductor. Is the technology of doing. However, AC degaussing requires a secondary current generating means, and degaussing takes a long time, so that it cannot be used in a compact and high recording density device having a high data transfer rate.

【0006】他の従来技術では、特開平4−35361
1号公報に記載されたものがある。この技術は、MR素
子内部の磁化変化の不連続性に起因するノイズを抑制す
るため、MR素子に隣接して再生ギャップ内部に永久磁
石膜を配置するというものである。永久磁石膜の発生す
る磁場は、MR素子を構成する軟磁性膜にバイアス磁場
を印加し、MR素子の磁区制御を行うものである。バイ
アス磁場を発生する永久磁石膜は、更にギャップを介し
て対向するシールド磁性膜にも磁場を及ぼし、シールド
磁性膜の一部を磁区制御することが可能である。しか
し、MR素子に対向したシールド磁性膜に磁場が進入し
て磁化を安定化させる構成は、再生ギャップ部を構成す
るシールド磁性膜の透磁率を低下させる欠点を持つた
め、再生ギャップ長を広げる効果が大きく働き、再生波
形の半値幅が広がってしまうという結果をもたらす。ま
た、永久磁石膜から発生する磁場は、シールド磁性膜よ
りもMR素子に強く作用するため、シールド磁性膜を十
分に磁区制御しようと磁場の大きさを増加させると、M
R素子に印加されるバイアス磁場が適正値より過剰にな
りすぎ、MR素子の再生感度を低下させる原因にもな
る。
In another conventional technique, Japanese Patent Laid-Open No. 4-35361 is used.
There is one described in Japanese Patent Publication No. This technique is to dispose a permanent magnet film inside the reproducing gap adjacent to the MR element in order to suppress noise due to discontinuity of magnetization change inside the MR element. The magnetic field generated by the permanent magnet film applies a bias magnetic field to the soft magnetic film forming the MR element to control the magnetic domain of the MR element. The permanent magnet film that generates the bias magnetic field also exerts a magnetic field on the opposing shield magnetic film via the gap, so that a part of the shield magnetic film can be magnetic domain controlled. However, the structure in which the magnetic field enters the shield magnetic film facing the MR element to stabilize the magnetization has the drawback of lowering the magnetic permeability of the shield magnetic film forming the read gap portion, and therefore has the effect of increasing the read gap length. Results in a wide half-value width of the reproduced waveform. Further, since the magnetic field generated from the permanent magnet film acts more strongly on the MR element than the shield magnetic film, if the magnitude of the magnetic field is increased to sufficiently control the magnetic domain of the shield magnetic film, M
The bias magnetic field applied to the R element becomes excessively higher than an appropriate value, which also causes a reduction in reproduction sensitivity of the MR element.

【0007】上述したように、信号検出即ち再生を行う
磁気抵抗効果を有するMR素子と、情報信号の記録を行
う誘導型磁気ヘッドを複合させたMRヘッドでは、記録
磁場の作用で、MR素子を制御するバイアス特性が、変
動してしまうという問題点を有する。バイアス特性の変
動は、再生素子であるMR素子の抵抗値を変化させ、印
加磁場に対する素子の伝達曲線を歪ませ、ヘッドの再生
特性の低減を招く。特に、記録再生の過程を繰り返す
と、記録する信号のパターンによって記録後のシールド
磁性膜の磁化状態が変化して、その度再生出力が変動し
たり再生波形が歪むことになる。この現象は、信号再生
時にはノイズと同様の効果をもたらし、装置の性能を著
しく劣化させる。従って、MR素子のバイアス特性を安
定化させるためには、記録磁場によりシールド磁性膜の
磁化状態が変化しないように制御する必要がある。しか
し、前述の従来技術のように、シールド磁性膜の磁区制
御が、透磁率の劣化等によって再生特性に影響を与えな
いようにしなければならない。
As described above, in the MR head in which the MR element having the magnetoresistive effect for detecting or reproducing the signal and the inductive magnetic head for recording the information signal are combined, the MR element is operated by the action of the recording magnetic field. There is a problem that the bias characteristic to be controlled fluctuates. The change in the bias characteristic changes the resistance value of the MR element which is the reproducing element, distorts the transfer curve of the element with respect to the applied magnetic field, and causes the reproducing characteristic of the head to be reduced. Particularly, when the recording / reproducing process is repeated, the magnetization state of the shield magnetic film after recording changes depending on the pattern of the signal to be recorded, and the reproduction output fluctuates or the reproduction waveform is distorted each time. This phenomenon has the same effect as noise at the time of signal reproduction and significantly deteriorates the performance of the device. Therefore, in order to stabilize the bias characteristics of the MR element, it is necessary to control so that the magnetization state of the shield magnetic film is not changed by the recording magnetic field. However, it is necessary to prevent the magnetic domain control of the shield magnetic film from affecting the reproducing characteristic due to deterioration of magnetic permeability as in the above-mentioned conventional technique.

【0008】本発明は、MRヘッドの再生出力の変動を
押さえるため、記録磁場がMR素子のシールド磁性膜に
及ぼす影響を軽減し、且つシールド磁性膜の磁区制御に
より再生特性が劣化することのないようにしたMRヘッ
ドを提供することを目的とする。
According to the present invention, since the fluctuation of the reproducing output of the MR head is suppressed, the influence of the recording magnetic field on the shield magnetic film of the MR element is reduced, and the reproducing characteristics are not deteriorated by the magnetic domain control of the shield magnetic film. It is an object of the present invention to provide an MR head having such a structure.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、主として磁気
抵抗効果を有する検出素子即ちMR素子と、このMR素
子を磁気的に遮蔽する一対のシールド磁性膜と、シール
ド磁性膜上にに積層された信号記録磁極を有する磁気ヘ
ッドにおいて、この一対のシールド磁性膜の少なくとも
一方が、強磁性膜/反強磁性膜/強磁性膜の積層構造で
あることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供
するものである。以下図を用いて本発明の構成とその原
理を説明する。強磁性膜/反強磁性膜/強磁性膜の積層
膜は図1に示すように、反強磁性膜を強磁性膜でサンド
イッチした構造である。反強磁性膜としては、FeM
n、NiMn、 FeNiMn、NiO、CoO、Ni
CoO、TbCo等を用いることが可能である。本願発
明の積層膜では、前述した公知例に示されているような
層構造でなく3層構造であるため、反強磁性膜は表面に
は露出せずに積層膜断面だけに現れることが特徴であ
る。図2は録再分離型磁気ヘッドの磁気記録媒体対向面
側から見た斜視図であり、中央部を2分割した断面を示
す。基板(図示せず)側に再生専用のヘッドが、更に記
録専用ヘッドとして誘導型磁気ヘッド29が搭載された
構成である。再生専用ヘッドの検出素子としてのMR素
子21は、非磁性ギャップ22、23を介してシールド
磁性膜24、25と対向して配置される。このシールド
磁性膜24および25の少なくとも一方は強磁性膜/反
強磁性膜/強磁性膜の積層構造を有する。更に、シール
ド磁性膜25は記録用誘導型磁気ヘッド29の磁極とは
共用していないため、磁気回路は独立した構成である。
According to the present invention, a detection element or MR element mainly having a magnetoresistive effect, a pair of shield magnetic films for magnetically shielding the MR element, and a laminated layer on the shield magnetic film are provided. In a magnetic head having a signal recording magnetic pole, at least one of the pair of shield magnetic films has a laminated structure of a ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film. It is provided. The configuration and principle of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the laminated film of ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film has a structure in which an antiferromagnetic film is sandwiched by ferromagnetic films. As an antiferromagnetic film, FeM
n, NiMn, FeNiMn, NiO, CoO, Ni
It is possible to use CoO, TbCo, or the like. Since the laminated film of the present invention has a three-layer structure instead of the layer structure shown in the above-mentioned known example, the antiferromagnetic film is not exposed on the surface but appears only in the cross section of the laminated film. Is. FIG. 2 is a perspective view of the recording / reproducing separated magnetic head as viewed from the side facing the magnetic recording medium, and shows a cross section obtained by dividing the central portion into two. A read-only head is mounted on the substrate (not shown) side, and an inductive magnetic head 29 is mounted as a write-only head. The MR element 21 as a detection element of the read-only head is arranged to face the shield magnetic films 24 and 25 via the nonmagnetic gaps 22 and 23. At least one of the shield magnetic films 24 and 25 has a laminated structure of ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film. Further, since the shield magnetic film 25 is not shared with the magnetic pole of the recording induction type magnetic head 29, the magnetic circuit has an independent structure.

【0010】図1および2に示す構成を採る結果、シー
ルド磁性膜内で反強磁性膜と接した強磁性膜の界面で
は、反強磁性膜内と強磁性膜内の磁性原子間に働く交換
相互作用によって強磁性膜内の磁化の向きが一様に配列
する。この状態は磁区制御が行われた状態で、強磁性膜
内の磁区構造が固定されたことになる。この場合、反強
磁性膜の厚さ方向から離れた部分の強磁性膜内の磁化
は、膜内の強磁性結合によって磁化配列する。従って、
外部磁場が十分小さい状態では磁化は一様な向きに再配
列し、シールド磁性膜全体の磁区制御が行われる。一
方、反強磁性膜から最も離れたギャップ部に接するシー
ルド磁性膜表面では、反強磁性膜によって発生した交換
結合の効果が弱まるため、磁化の向きは外部磁場によっ
て変化することができ、透磁率の劣化は少ない。このた
め、本発明による構成のシールド磁性膜を用いることに
よる記録磁場の影響の少なく、且つ再生ギャップ近傍の
シールド磁性膜の特性劣化の少ない磁気抵抗効果型磁気
ヘッドを得ることができる。
As a result of adopting the configuration shown in FIGS. 1 and 2, at the interface of the ferromagnetic film in contact with the antiferromagnetic film in the shield magnetic film, the exchange that acts between the magnetic atoms in the antiferromagnetic film and in the ferromagnetic film. The directions of magnetization in the ferromagnetic film are uniformly arranged by the interaction. In this state, the magnetic domain structure is fixed, and the magnetic domain structure in the ferromagnetic film is fixed. In this case, the magnetization in the ferromagnetic film at the portion apart from the thickness direction of the antiferromagnetic film is magnetized by the ferromagnetic coupling in the film. Therefore,
When the external magnetic field is sufficiently small, the magnetization is rearranged in a uniform direction, and the magnetic domain control of the entire shield magnetic film is performed. On the other hand, at the surface of the shield magnetic film that is in contact with the gap farthest from the antiferromagnetic film, the effect of the exchange coupling generated by the antiferromagnetic film is weakened, so the direction of magnetization can be changed by the external magnetic field, and the magnetic permeability Is less deteriorated. Therefore, it is possible to obtain a magnetoresistive effect magnetic head which is less affected by the recording magnetic field by using the shield magnetic film having the structure according to the present invention and less deteriorated in characteristics of the shield magnetic film near the reproducing gap.

【0011】また本発明は、磁気抵抗効果を有する検出
素子と、この検出素子を磁気的に遮蔽する一対のシール
ド磁性膜と、シールド磁性膜の一方を磁気回路の一部と
して共用する信号記録磁極を有する磁気ヘッドにおい
て、記録磁極と共用されるシールド磁性膜が、強磁性膜
/反強磁性膜/強磁性膜の積層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。以下図を用いて本
発明の構成を説明する。図3において、MR素子30
は、非磁性ギャップ31、32を介してシールド磁性膜
33、34と対向している。シールド磁性膜の一方34
は、記録用誘導型磁気ヘッドの磁極を共用しており、非
磁性記録ギャップ38を介してもう一つの記録磁極39
と対向している。この時シールド磁性膜34は、強磁性
膜35、反強磁性膜36、強磁性膜37の積層構造であ
る。
The present invention is also directed to a signal recording magnetic pole having a detection element having a magnetoresistive effect, a pair of shield magnetic films for magnetically shielding the detection element, and one of the shield magnetic films shared as a part of a magnetic circuit. In the magnetic head having the above, the shield magnetic film shared with the recording magnetic pole is a laminated film of a ferromagnetic film / an antiferromagnetic film / a ferromagnetic film. The configuration of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 3, the MR element 30
Faces the shield magnetic films 33 and 34 via the non-magnetic gaps 31 and 32. One of the shield magnetic films 34
Share the magnetic pole of the recording induction type magnetic head, and another recording magnetic pole 39 through the non-magnetic recording gap 38.
Is facing. At this time, the shield magnetic film 34 has a laminated structure of a ferromagnetic film 35, an antiferromagnetic film 36, and a ferromagnetic film 37.

【0012】記録再生分離型磁気ヘッドでは、トラック
制御の信頼性を高めるため、記録磁極と再生素子の距離
を可能な限り小さくすることが望ましい。この理由は、
小型の磁気記録装置において磁気ヘッドは磁気記録媒体
上で円弧状の動きをするため、磁気記録媒体即ち磁気デ
ィスクの内周側と外周側の記録トラックの位置と再生素
子の位置ずれを生じることである。記録ギャップ位置と
再生ギャップ位置の円弧の半径の差が小さいほど、即ち
記録ヘッドと再生素子が近いほど信頼性が高い。このこ
とから、磁気抵抗効果型磁気ヘッドのシールド磁性膜の
一部を、記録用誘導型磁気ヘッドの磁極として共用する
形式の複合磁気抵抗効果型ヘッドが考案された。しか
し、シールド磁性膜を記録磁極の一部として共用する
と、記録磁場は直接シールド磁性膜内の磁化に影響を及
ぼすため、MR素子のバイアス特性は不安定になる。依
って、シールド磁性膜の磁区制御は必然となる。本発明
の構成によるシールド磁性膜を用いることによって、シ
ールド磁性膜内で反強磁性膜と接した強磁性膜の界面で
は、反強磁性膜内と強磁性膜内の磁性原子間に働く交換
相互作用が生じるため、強磁性膜内の磁化の向きが一様
に配列することになる。この状態は磁区制御が行われた
状態であり、強磁性膜内の磁区構造が固定された状態に
なる。この時、反強磁性膜から離れた部分の強磁性膜内
の磁化は、膜内の強磁性結合によって磁化配列する。依
って、外部磁場が十分小さい状態では磁化は一様な向き
に再配列し、シールド磁性膜全体の磁区制御が行われ
る。一方、反強磁性膜から最も離れたギャップ部に接す
るシールド磁性膜表面では、反強磁性膜によって発生し
た交換結合の効果が弱まるため、磁化の向きは外部磁場
によって変化することができ、透磁率の劣化は少ない。
しかも、一般に反強磁性膜の透磁率は十分に小さいた
め、反強磁性膜によって分割されたシールド磁性膜内で
は記録磁場の影響が直接再生ギャップ部に伝搬すること
も防ぐことができる。加えて、この挿入された膜の特性
が劣化しても、従来の非磁性膜を磁性膜中に挿入したと
同様の効果で記録磁場の影響を軽減することが可能であ
る。従って、本発明による構成のシールド磁性膜を用い
ることによって、記録磁場の影響の少ない、且つ再生ギ
ャップ近傍のシールド磁性膜の特性劣化の少ない磁気抵
抗効果磁気ヘッドを得ることが可能である。
In the recording / reproducing separated type magnetic head, it is desirable to make the distance between the recording magnetic pole and the reproducing element as small as possible in order to improve the reliability of track control. The reason for this is
In a small-sized magnetic recording device, the magnetic head moves in an arc shape on the magnetic recording medium. is there. The smaller the difference in radius of the circular arc between the recording gap position and the reproducing gap position, that is, the closer the recording head is to the reproducing element, the higher the reliability. From this, a composite magnetoresistive head of the type in which a part of the shield magnetic film of the magnetoresistive magnetic head is used also as a magnetic pole of the recording induction magnetic head has been devised. However, if the shield magnetic film is shared as a part of the recording magnetic pole, the recording magnetic field directly affects the magnetization in the shield magnetic film, and the bias characteristic of the MR element becomes unstable. Therefore, the magnetic domain control of the shield magnetic film is inevitable. By using the shield magnetic film according to the configuration of the present invention, at the interface of the ferromagnetic film in contact with the antiferromagnetic film in the shield magnetic film, the exchange mutual action that acts between the magnetic atoms in the antiferromagnetic film and the ferromagnetic film. Since the action occurs, the magnetization directions in the ferromagnetic film are uniformly arranged. In this state, magnetic domain control is performed, and the magnetic domain structure in the ferromagnetic film is fixed. At this time, the magnetization in the portion of the ferromagnetic film remote from the antiferromagnetic film is magnetized by the ferromagnetic coupling in the film. Therefore, when the external magnetic field is sufficiently small, the magnetization is rearranged in a uniform direction, and the magnetic domain control of the entire shield magnetic film is performed. On the other hand, at the surface of the shield magnetic film that is in contact with the gap farthest from the antiferromagnetic film, the effect of the exchange coupling generated by the antiferromagnetic film is weakened, so the direction of magnetization can be changed by the external magnetic field, and the magnetic permeability Is less deteriorated.
Moreover, since the magnetic permeability of the antiferromagnetic film is generally sufficiently small, it is possible to prevent the influence of the recording magnetic field from directly propagating to the reproducing gap portion in the shield magnetic film divided by the antiferromagnetic film. In addition, even if the characteristics of the inserted film deteriorate, it is possible to reduce the influence of the recording magnetic field with the same effect as when the conventional non-magnetic film is inserted into the magnetic film. Therefore, by using the shield magnetic film having the structure according to the present invention, it is possible to obtain a magnetoresistive effect magnetic head that is less affected by the recording magnetic field and less deteriorated in characteristics of the shield magnetic film near the reproducing gap.

【0013】また本発明は、磁気抵抗効果を有する検出
素子と、この検出素子を磁気的に遮蔽する一対のシール
ド磁性膜と、このシールド磁性膜の少なくとも一方を磁
気回路の一部として共用する信号記録磁極を有する磁気
ヘッドにおいて、記録磁極と共用されるシールド磁性膜
が強磁性膜/反強磁性膜/強磁性膜の積層構造であるこ
とを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、シ
ールド磁性膜を構成する反強磁性膜の材料が絶縁性の材
料かまたは導電率が強磁性膜のそれより小であることを
特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドである。
According to the present invention, a detection element having a magnetoresistive effect, a pair of shield magnetic films for magnetically shielding the detection element, and a signal sharing at least one of the shield magnetic films as a part of a magnetic circuit. A magnetic head having a recording magnetic pole, wherein the shield magnetic film shared with the recording magnetic pole has a laminated structure of a ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film. The magnetoresistive head is characterized in that the material of the antiferromagnetic film forming the shield magnetic film is an insulating material or the conductivity thereof is smaller than that of the ferromagnetic film.

【0014】再生用磁気抵抗効果型素子のシールド磁性
膜と、記録用誘導型磁気ヘッドの磁極を共用する形式の
複合磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、シールド磁性膜の
磁気特性がヘッドの記録特性に大きな影響がある。高記
録密度の場合、高周波の記録磁場が必要となるが、周波
数の増加に伴う磁極中の渦電流損失が問題となる。本発
明による構成のシールド磁性膜を用いることにより、シ
ールド磁性膜内では絶縁性の材料によって分割されるた
め、高周波磁場の進入が可能な浸透深さが十分になり、
磁束の表皮効果を低減できる。依って、渦電流損失が軽
減され、且つ良好な磁区制御を行われた磁気抵抗効果型
磁気ヘッドを得ることができる。この場合、反強磁性膜
としては、NiO、CoO、NiCoO等を用いること
が可能である。
In a composite magnetoresistive effect magnetic head of the type in which the shield magnetic film of the reproducing magnetoresistive effect element and the magnetic pole of the recording inductive magnetic head are shared, the magnetic characteristic of the shield magnetic film becomes the recording characteristic of the head. It has a big impact. In the case of high recording density, a high frequency recording magnetic field is required, but there is a problem of eddy current loss in the magnetic pole as the frequency increases. By using the shield magnetic film of the configuration according to the present invention, since the shield magnetic film is divided by the insulating material, the penetration depth capable of entering the high frequency magnetic field is sufficient,
The skin effect of magnetic flux can be reduced. Therefore, it is possible to obtain the magnetoresistive effect magnetic head in which the eddy current loss is reduced and the magnetic domain is well controlled. In this case, NiO, CoO, NiCoO or the like can be used as the antiferromagnetic film.

【0015】また本発明は、磁気抵抗効果を有する検出
素子と、前記検出素子を磁気的に遮蔽する一対のシール
ド磁性膜と、一方の前記シールド磁性膜を磁気回路の一
部として兼用する信号記録磁極を有する磁気ヘッドにお
いて、記録磁極と兼用される前記シールド磁性膜が、強
磁性膜/反強磁性膜/強磁性膜の積層構造であることを
特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、シール
ド磁性膜として積層された前記強磁性膜/反強磁性膜/
強磁性膜の内、記録磁極側に配置された前記強磁性膜の
膜厚が、前記強磁性膜に対向して記録磁極を構成する磁
性膜厚に対して、30%以上の膜厚であることを特徴と
する磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供するものである。
以下図を用いて、本発明の構成を説明する。図4は媒体
対向面からみた磁気抵抗効果型磁気ヘッドの端面を示し
ている。MR素子40は、非磁性再生ギャップ41、4
2を介してシールド磁性膜43、44に挟まれて形成さ
れている。シールド磁性膜44は非磁性ギャップ48、
記録磁極49と対をなして記録用誘導型磁気ヘッドの磁
気回路の一部を構成している。この時、シールド磁性膜
43を構成する強磁性膜45、反強磁性膜46および強
磁性膜47の内、記録磁極49側に配置された強磁性膜
47は、その膜厚が記録磁極49の膜厚の30%以上で
ある。
Further, the present invention is a signal recording device which has a detection element having a magnetoresistive effect, a pair of shield magnetic films for magnetically shielding the detection element, and one of the shield magnetic films which is also used as a part of a magnetic circuit. In a magnetic head having a magnetic pole, the shield magnetic film which is also used as a recording magnetic pole has a laminated structure of a ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film. The ferromagnetic film / antiferromagnetic film / laminated as a magnetic film /
Among the ferromagnetic films, the film thickness of the ferromagnetic film arranged on the recording magnetic pole side is 30% or more of the magnetic film thickness which constitutes the recording magnetic pole facing the ferromagnetic film. The present invention provides a magnetoresistive effect magnetic head.
The configuration of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows the end surface of the magnetoresistive effect magnetic head as seen from the medium facing surface. The MR element 40 has a non-magnetic reproducing gap 41, 4
It is formed so as to be sandwiched between the shield magnetic films 43 and 44 with the film 2 interposed therebetween. The shield magnetic film 44 has a non-magnetic gap 48,
It forms a part of a magnetic circuit of the recording induction type magnetic head by forming a pair with the recording magnetic pole 49. At this time, of the ferromagnetic film 45, the antiferromagnetic film 46, and the ferromagnetic film 47 forming the shield magnetic film 43, the ferromagnetic film 47 arranged on the recording magnetic pole 49 side has the same film thickness as the recording magnetic pole 49. It is 30% or more of the film thickness.

【0016】記録磁極49で発生した磁場は、伝搬して
MR素子のシールド磁性膜44に流入する。この時シー
ルド磁性膜44を構成する強磁性膜47の膜厚が薄すぎ
ると、強磁性膜47が飽和してしまう。強磁性膜47が
飽和すると、記録磁場の勾配が小さくなり記録特性が劣
化する。更に、積層されたシールド磁性膜44内の記録
磁極49側の強磁性膜47が飽和してしまえば、記録磁
極49からの磁場は更に反対側の強磁性膜45にも流入
することになり、磁区制御の効果が劣化する。本特許の
構成のシールド磁性膜を用いることにより、記録磁場の
発生時にシールド磁性膜内に積層された強磁性膜の飽和
をさけることができると共に、記録特性および再生特性
を同時に良好な磁気抵抗効果型磁気ヘッドとすることが
可能である。
The magnetic field generated by the recording magnetic pole 49 propagates and flows into the shield magnetic film 44 of the MR element. At this time, if the ferromagnetic film 47 forming the shield magnetic film 44 is too thin, the ferromagnetic film 47 is saturated. When the ferromagnetic film 47 is saturated, the gradient of the recording magnetic field becomes small and the recording characteristics deteriorate. Further, if the ferromagnetic film 47 on the recording magnetic pole 49 side in the laminated shield magnetic film 44 is saturated, the magnetic field from the recording magnetic pole 49 will flow into the ferromagnetic film 45 on the opposite side. The effect of magnetic domain control deteriorates. By using the shield magnetic film having the configuration of the present patent, it is possible to prevent the ferromagnetic film stacked in the shield magnetic film from being saturated when a recording magnetic field is generated, and at the same time, a good magnetoresistive effect can be obtained for recording and reproducing characteristics. Type magnetic head.

【0017】反強磁性材料は、材料内の磁性原子間に働
く交換相互作用が強く、外部磁場に対して磁化の向きが
変化し難く安定である。この反強磁性材料と強磁性材料
を積層すると、積層界面において強磁性材料内の磁化と
反強磁性材料内の磁化が交換相互作用によって平行もし
くは反平行の配列をとる。依って、この積層体に外部磁
場を印加すると、強磁性材料の磁化が反転しても、反強
磁性材料内の磁化は安定に保たれることになる。外部磁
場が無くなると、強磁性材料内の磁化は界面に発生した
交換相互作用によって、反強磁性材料内の磁化に習って
再配列する。この効果が反強磁性材料と強磁性材料を積
層した磁区制御技術の原理である。図5に本作用の原理
を示す。強磁性材料50は反強磁性材料51と接合され
ている。強磁性材料内の磁化52は強磁性材料50と反
強磁性材料51の界面を通して、反強磁性材料内の磁化
53と交換相互作用する。この結果、強磁性材料内の磁
化52は、反強磁性材料内の磁化53に習って整列す
る。
The antiferromagnetic material has a strong exchange interaction acting between magnetic atoms in the material, and its magnetization direction is unlikely to change with respect to an external magnetic field and is stable. When the antiferromagnetic material and the ferromagnetic material are stacked, the magnetization in the ferromagnetic material and the magnetization in the antiferromagnetic material are arranged in parallel or antiparallel by exchange interaction at the stacking interface. Therefore, when an external magnetic field is applied to this laminated body, the magnetization in the antiferromagnetic material is kept stable even if the magnetization of the ferromagnetic material is reversed. When the external magnetic field disappears, the magnetization in the ferromagnetic material rearranges following the magnetization in the antiferromagnetic material due to the exchange interaction generated at the interface. This effect is the principle of the magnetic domain control technology in which the antiferromagnetic material and the ferromagnetic material are laminated. FIG. 5 shows the principle of this operation. The ferromagnetic material 50 is joined to the antiferromagnetic material 51. The magnetization 52 in the ferromagnetic material exchange-exchanges with the magnetization 53 in the antiferromagnetic material through the interface between the ferromagnetic material 50 and the antiferromagnetic material 51. As a result, the magnetization 52 in the ferromagnetic material follows and aligns with the magnetization 53 in the antiferromagnetic material.

【0018】シールド磁性膜の磁区構造の不安定性は、
シールド磁性膜から発生する静磁場の強度あるいは分布
を変化させる。非磁性ギャップを介してシールド磁性膜
と近接するMR素子は、再生特性の制御を目的として磁
気的にバイアスされている。シールド磁性膜から発生し
た静磁場もMR素子のバイアス状態に影響を与えるため
に、シールド磁性膜構造の磁区構造の乱れ、特に記録再
生を繰り返した後の静磁場のばらつきは、再生特性の安
定性を劣化させる。例えば、バイアス状態が変化する
と、MR素子の抵抗を変化させ、さらには再生出力を変
動させる。再生出力の変動は、ノイズと同様再生信号の
誤り率を増加させることになる。以上の考察より、再生
特性を安定化させるためには、シールド磁性膜の磁化状
態を磁区制御することによって一定とし、シールド磁性
膜から発生する静磁場を変化しないようにすることが必
要である。本発明では前述の磁区制御技術を磁気効果型
磁気ヘッドのシールド磁性膜に適用して、再生出力変動
の少ない磁気抵抗効果型磁気ヘッドを得ることが可能で
ある。
The instability of the magnetic domain structure of the shield magnetic film is
The intensity or distribution of the static magnetic field generated from the shield magnetic film is changed. The MR element adjacent to the shield magnetic film via the non-magnetic gap is magnetically biased for the purpose of controlling the reproduction characteristics. Since the static magnetic field generated from the shield magnetic film also affects the bias state of the MR element, the disturbance of the magnetic domain structure of the shield magnetic film structure, especially the fluctuation of the static magnetic field after repeated recording / reproduction is caused by the stability of the reproduction characteristics. Deteriorate. For example, when the bias state changes, the resistance of the MR element is changed and the reproduction output is changed. The fluctuation of the reproduction output increases the error rate of the reproduction signal as well as the noise. From the above consideration, in order to stabilize the reproducing characteristic, it is necessary to make the magnetization state of the shield magnetic film constant by controlling the magnetic domain so that the static magnetic field generated from the shield magnetic film does not change. In the present invention, the above-mentioned magnetic domain control technique can be applied to the shield magnetic film of the magnetic effect type magnetic head to obtain a magnetoresistive effect type magnetic head with little reproduction output fluctuation.

【0019】強磁性材料の磁区制御では、磁化を安定な
配列に保とうとする力が働くわけであるが、磁化の向き
が安定であるということは材料の透磁率が低くなること
を意味する。よって、磁区制御技術をギャップを構成す
るシールド磁性膜面に直接作用させると、ギャップ長が
変化して再生波形が変化するという弊害を生む。特に再
生ギャップ長が大きくなると、再生波形の半値幅が大き
くなり、高密度記録には不向きとなる。本発明ではシー
ルド磁性膜の内部で磁区制御を行うため、膜表面で直接
磁区制御を行う方法と比較すると、シールド磁性膜表面
近傍での透磁率を高く保つことができる。これは、再生
ギャップが高透磁率のシールド磁性膜による正常な磁気
遮蔽によって規定されることになり、高密度記録に適し
た狭ギャップ化を可能にしている。
In magnetic domain control of a ferromagnetic material, a force acts to keep the magnetization in a stable arrangement, but the stable magnetization direction means that the magnetic permeability of the material becomes low. Therefore, if the magnetic domain control technique is directly applied to the shield magnetic film surface forming the gap, the gap length is changed and the reproduction waveform is changed. In particular, when the reproduction gap length becomes large, the half width of the reproduction waveform becomes large, which is not suitable for high density recording. In the present invention, since the magnetic domain control is performed inside the shield magnetic film, the magnetic permeability near the surface of the shield magnetic film can be kept high as compared with the method of directly controlling the magnetic domain on the film surface. This means that the reproduction gap is defined by the normal magnetic shielding by the shield magnetic film having a high magnetic permeability, which enables a narrow gap suitable for high density recording.

【0020】[0020]

【実施例】図を用いて本発明の実施例を示す。図6はシ
ールド磁性膜表面が磁化された状態のシールド磁性膜内
の磁化分布を計算によって求めたものである。図中に示
された曲線は、反強磁性膜による磁区制御の有無につい
て示している。シールド磁性膜の厚さは3μm、磁区制
御用の反強磁性膜の位置は膜表面から2μmとした。磁
場はシールド磁性膜表面にのみ存在し、シールド磁性膜
の反対側では、磁化は自由に変化することとした。また
印加磁場の影響で膜表面で発生した静磁場は、膜全体に
影響を与える条件としている。磁場を印加し始めて、膜
表面でシールド磁性膜が飽和した状態の磁化分布を観察
する。反強磁性膜が無い場合、磁化は表面から漸近的に
減少する。しかし、シールド磁性膜の反対側(3μm)
では、磁化の値は0ではなく、再生ギャップ側に影響が
現れることがわかる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows the calculation of the magnetization distribution in the shield magnetic film when the surface of the shield magnetic film is magnetized. The curve shown in the figure shows the presence or absence of magnetic domain control by the antiferromagnetic film. The thickness of the shield magnetic film was 3 μm, and the position of the antiferromagnetic film for controlling magnetic domains was 2 μm from the film surface. The magnetic field exists only on the surface of the shield magnetic film, and the magnetization is freely changed on the opposite side of the shield magnetic film. The static magnetic field generated on the surface of the film due to the effect of the applied magnetic field is a condition that affects the entire film. After applying a magnetic field, the magnetization distribution in a state where the shield magnetic film is saturated on the film surface is observed. In the absence of the antiferromagnetic film, the magnetization decreases asymptotically from the surface. However, the opposite side (3 μm) of the shield magnetic film
Then, it can be seen that the value of the magnetization is not 0, and the influence appears on the reproducing gap side.

【0021】一方、反強磁性膜を用いて磁区制御を行っ
た場合、膜断面内の磁化分布は反強磁性膜の位置に向か
って急激に減少する。磁区制御されている位置(2μ
m)では、磁化はいったん0となり、磁区制御膜から離
れるに従って微増する。シールド磁性膜表面に現れた磁
化は磁区制御を行っていない場合と比較して10%程度
まで減少している。磁区制御膜の界面で固定された磁化
は強磁性交換結合によって磁区制御膜近傍の磁化を制御
している。磁区制御膜の反対側で磁化の値が微増してい
るのはシールド表面に現れた静磁場の影響である。この
結果では、シールド磁性膜中にサンドイッチされた反強
磁性膜からなる磁区制御を行うことで、シールド磁性膜
表面に現れた磁化の影響は再生ギャップ側にはほとんど
到達しないことを示している。
On the other hand, when the magnetic domain control is performed using the antiferromagnetic film, the magnetization distribution in the film cross section sharply decreases toward the position of the antiferromagnetic film. Magnetic domain controlled position (2μ
In m), the magnetization once becomes 0, and slightly increases as the distance from the magnetic domain control film increases. The magnetization appearing on the surface of the shield magnetic film is reduced to about 10% as compared with the case where the magnetic domain control is not performed. The magnetization fixed at the interface of the magnetic domain control film controls the magnetization in the vicinity of the magnetic domain control film by ferromagnetic exchange coupling. The slight increase in the magnetization value on the side opposite to the magnetic domain control film is due to the static magnetic field appearing on the shield surface. This result shows that by controlling the magnetic domain composed of the antiferromagnetic film sandwiched in the shield magnetic film, the influence of the magnetization appearing on the surface of the shield magnetic film hardly reaches the reproducing gap side.

【0022】図7に磁区制御の有無について、再生出力
の変動を素子に流す検出電流の関数として表した結果を
示す。これは、記録磁極を励磁するコイルに記録電流を
流してシールド磁性膜に記録磁場を印加し、記録電流を
切った後に磁気抵抗効果素子に信号磁場を印加して、素
子の再生出力変動を調べたものである。再生出力変動
は、記録媒体上に一周分記録されたトラックを再生して
出力の平均値を求め、これを100回繰り返したときの
平均出力の標準偏差を求めたものである。磁区制御を行
ったものは、磁区制御を行っていないものと比較して、
検出電流を変化させても常に出力変動が小さくなってい
る。一方、磁区制御を行わないものでは出力変動が3倍
程度大きくなっている。検出電流の変化に対しても、磁
区制御を行わないものは、出力変動の値の変化が大き
い。検出電流の大きさによって出力変動の値に変化が生
ずるのは、磁気抵抗変化素子のバイアス特性の変化に起
因している。小電流では素子のバイアスが不十分で素子
内の磁化配列が不安定となりやすい。磁区制御を行う
と、検出電流依存性も小さくなり、再生出力変動を最小
にすることができる。
FIG. 7 shows the result of expressing the fluctuation of the reproduction output as a function of the detected current flowing through the element with and without the magnetic domain control. This is because the recording current is applied to the coil that excites the recording magnetic pole, the recording magnetic field is applied to the shield magnetic film, the signal magnetic field is applied to the magnetoresistive effect element after the recording current is cut off, and the fluctuation of the reproducing output of the element is investigated. It is a thing. The reproduction output fluctuation is obtained by reproducing the track recorded on the recording medium for one round and obtaining the average value of the outputs, and obtaining the standard deviation of the average outputs when this is repeated 100 times. Those with magnetic domain control are compared with those without magnetic domain control,
The output fluctuation is always small even if the detected current is changed. On the other hand, in the case where the magnetic domain control is not performed, the output fluctuation is about three times larger. Even if the detected current is changed, the value of the output fluctuation is large in the case where the magnetic domain control is not performed. The change in the output fluctuation value depending on the magnitude of the detected current is due to the change in the bias characteristic of the magnetoresistive variable element. With a small current, the bias of the element is insufficient and the magnetization arrangement in the element tends to become unstable. When the magnetic domain control is performed, the detection current dependency is also reduced, and the reproduction output fluctuation can be minimized.

【0023】図8に、媒体対向面より見た複合磁気抵抗
型磁気ヘッドの磁化状態を示す。本実施例では記録磁極
励磁用コイルに記録電流を流し、その時の磁極周辺の磁
化分布を観察した。観察には走査型カー効果顕微鏡を用
いた。図中80は上部記録磁極、記録ギャップ81を介
して下部磁極を兼用したシールド磁性膜82が積層され
ている。83はもう一方のシールド磁性膜である。励磁
コイルは15ターンで、記録周波数20MHz、記録電
流60mAを印加している。図中の等高線はカー効果顕
微鏡の出力信号を示しており、出力が大きいほど強く磁
化されたことを示している。Aで示した部分は強く磁化
された部分、Bで示した部分は弱く磁化された部分を示
している。記録電流の印加中に強く磁化された部分A
は、信号の記録を司っている。本実施例の記録磁極シー
ルド磁性膜兼用部82の磁化分布を見ると、強く磁化さ
れたA部の幅は約1.5μmになっている。一方、上部
記録磁極80の膜厚は約5.5μmであり、その比は3
0%になる。磁極内を伝搬する磁束は磁路の断面積に依
存するが、シールド磁性膜82の膜厚を薄くし過ぎると
膜が飽和して十分な記録ができなくなる。例えば膜厚が
薄くなるとシールド磁性膜82中にあるA部分の信号出
力は急速に減少する。本実施例において、強く磁化され
た部分Aは、記録時の磁束集中領域であることを考える
と、シールド磁性膜82中で記録時場の影響を受ける領
域は、少なくとも30%程度の膜厚であることがわか
る。このヘッドににおける飽和記録特性からは60mA
の記録電流ではすでに飽和していることを考えあわせる
と、記録時に寄与するシールド磁性膜内の磁化分布は、
シールド磁性膜厚の30%程度の領域であるといえる。
依って、磁極の一部を構成する磁性膜厚は上部磁極に対
して30%以上の膜厚があることが望ましい。故に、シ
ールド磁性膜82を反強磁性膜によって磁区制御した場
合、上部磁極に対向する強磁性膜の膜厚は、上部磁極の
30%以上であることが望ましい。
FIG. 8 shows the magnetization state of the composite magnetoresistive magnetic head as seen from the medium facing surface. In this example, a recording current was passed through the recording magnetic pole excitation coil, and the magnetization distribution around the magnetic pole at that time was observed. A scanning Kerr effect microscope was used for the observation. In the figure, reference numeral 80 denotes an upper recording magnetic pole, and a shield magnetic film 82 which also serves as a lower magnetic pole is laminated via a recording gap 81. 83 is the other shield magnetic film. The exciting coil has 15 turns, and a recording frequency of 20 MHz and a recording current of 60 mA are applied. The contour lines in the figure show the output signal of the Kerr effect microscope, and the larger the output, the stronger the magnetization. The portion indicated by A indicates a strongly magnetized portion, and the portion indicated by B indicates a weakly magnetized portion. Area A strongly magnetized during application of recording current
Controls the recording of signals. Looking at the magnetization distribution of the recording magnetic pole shield magnetic film double-use portion 82 of the present embodiment, the width of the strongly magnetized A portion is about 1.5 μm. On the other hand, the film thickness of the upper recording magnetic pole 80 is about 5.5 μm, and the ratio is 3
0%. The magnetic flux propagating in the magnetic pole depends on the cross-sectional area of the magnetic path, but if the shield magnetic film 82 is too thin, the film saturates and sufficient recording cannot be performed. For example, when the film thickness becomes thin, the signal output of the portion A in the shield magnetic film 82 rapidly decreases. In the present embodiment, considering that the strongly magnetized portion A is a magnetic flux concentration region at the time of recording, the region of the shield magnetic film 82 affected by the recording time field has a film thickness of at least about 30%. I know there is. 60 mA from the saturated recording characteristics of this head
Considering that the recording current is already saturated, the magnetization distribution in the shield magnetic film that contributes during recording is
It can be said that the area is about 30% of the shield magnetic film thickness.
Therefore, it is desirable that the magnetic film thickness forming a part of the magnetic pole is 30% or more of that of the upper magnetic pole. Therefore, when the magnetic domain of the shield magnetic film 82 is controlled by the antiferromagnetic film, the thickness of the ferromagnetic film facing the upper magnetic pole is preferably 30% or more of the upper magnetic pole.

【0024】シールド磁性体を構成する強磁性膜/反強
磁性膜/強磁性膜の積層膜の製造方法について述べる。
強磁性膜の製膜には、スパッタ法やメッキ法を用いるこ
とが可能である。スパッタ法を用いた場合、強磁性膜/
反強磁性膜/強磁性膜を連続してスパッタすることが望
ましい。これは、強磁性膜と反強磁性膜の界面が清浄で
あることが必要なためである。界面で働く交換結合は不
純物原子の存在によって、著しく劣化する。スパッタ
後、ミリング等のフォトリソグラフィー技術を用いて必
要な形状に加工して磁気ヘッドのシールドとする。ま
た、メッキ法を用いた場合、強磁性材料からなる下地膜
の上にメッキによって強磁性層を製膜し、この上に強磁
性材料からなる新たな下地膜を設ける。更に、反強磁性
膜を製膜し、加えて強磁性材料からなる保護膜を形成す
る。強磁性下地膜、反強磁性膜および強磁性保護膜の製
膜は、スパッタによる連続性膜が望ましい。これは、強
磁性膜と反強磁性膜の界面を正常に保つ必要があるから
である。これら積層膜の上に、更にメッキ法によって強
磁性膜を積層し、パターニングを行ってヘッドのシール
ド層とする。スパッタによって作られる強磁性保護層は
メッキの下地膜になると同時に、メッキ浴中で反強磁性
膜が腐食することを防ぐ役目を果たす。これは、反強磁
性材料としてFeMnやNiMn等のMn系合金では特
に重要となる。
A method of manufacturing a laminated film of ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film which constitutes the shield magnetic body will be described.
A sputtering method or a plating method can be used for forming the ferromagnetic film. Ferromagnetic film /
It is desirable to continuously sputter the antiferromagnetic film / ferromagnetic film. This is because the interface between the ferromagnetic film and the antiferromagnetic film needs to be clean. The exchange coupling acting at the interface is significantly deteriorated by the presence of impurity atoms. After sputtering, it is processed into a required shape by using a photolithography technique such as milling to form a magnetic head shield. When the plating method is used, a ferromagnetic layer is formed by plating on a base film made of a ferromagnetic material, and a new base film made of a ferromagnetic material is provided thereon. Further, an antiferromagnetic film is formed, and in addition, a protective film made of a ferromagnetic material is formed. The ferromagnetic underlayer film, antiferromagnetic film and ferromagnetic protective film are preferably formed by a continuous film by sputtering. This is because it is necessary to keep the interface between the ferromagnetic film and the antiferromagnetic film normal. A ferromagnetic film is further stacked on these stacked films by a plating method and patterned to form a head shield layer. The ferromagnetic protective layer formed by sputtering serves as a base film for plating, and at the same time, serves to prevent corrosion of the antiferromagnetic film in the plating bath. This is particularly important for Mn-based alloys such as FeMn and NiMn as antiferromagnetic materials.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上、明らかなように、磁気抵抗効果素
子を磁気遮蔽するシールド磁性膜を強磁性膜/反強磁性
膜/強磁性膜の積層構造としてシールド磁性膜の磁区制
御を行うと、再生ギャップ近傍でシールド磁性膜より発
生する静磁場の強度及び分布の変化を低減することがで
きる。その結果、磁気抵抗効果素子に加わるバイアスが
安定し、再生出力変動の少ない良好な再生特性を持つ磁
気ヘッドを得ることができる。本発明の実施例を磁気抵
抗効果型磁気ヘッドにて詳細な説明してきたが、本発明
の技術思想から考えれば、磁性体を使用した磁極あるい
はシールド磁性膜を持つ磁気ヘッドに適用可能であるこ
とは、当業者にとって当然の実施範囲内である。
As is apparent from the above, when the shield magnetic film that magnetically shields the magnetoresistive effect element has a laminated structure of ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film, the magnetic domain control of the shield magnetic film is performed. It is possible to reduce changes in the intensity and distribution of the static magnetic field generated by the shield magnetic film near the reproduction gap. As a result, the bias applied to the magnetoresistive effect element is stable, and a magnetic head having good reproduction characteristics with little fluctuation in reproduction output can be obtained. Although the embodiment of the present invention has been described in detail with the magnetoresistive effect magnetic head, it can be applied to a magnetic head having a magnetic pole or a shield magnetic film using a magnetic material in view of the technical idea of the present invention. Are within the scope of implementation for those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるシールド磁性膜の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a shield magnetic film according to the present invention.

【図2】本発明による実施例である磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの斜視図。
FIG. 2 is a perspective view of a magnetoresistive magnetic head according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明による他の実施例である磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの斜視図。
FIG. 3 is a perspective view of a magnetoresistive head according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明による磁他の実施例である磁気抵抗効果
型磁気ヘッドの端面図。
FIG. 4 is an end view of a magnetoresistive head according to another embodiment of the magnet of the present invention.

【図5】本発明の原理を説明する磁気相互作用の概念
図。
FIG. 5 is a conceptual diagram of magnetic interaction for explaining the principle of the present invention.

【図6】シールド磁性膜厚さと磁化特性。FIG. 6 shows a shield magnetic film thickness and magnetization characteristics.

【図7】検出電流対出力変動特性。FIG. 7 shows detected current vs. output fluctuation characteristics.

【図8】磁気記録媒体対向面側の磁化分布。FIG. 8 is a magnetization distribution on the surface facing the magnetic recording medium.

【図9】従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの斜視図。FIG. 9 is a perspective view of a conventional magnetoresistive effect magnetic head.

【図10】従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの中央断面
図。
FIG. 10 is a central cross-sectional view of a conventional magnetoresistive effect magnetic head.

【図11】従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの斜視図。FIG. 11 is a perspective view of a conventional magnetoresistive effect magnetic head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 強磁性膜、12 反強磁性膜、13 強磁性膜、
21 MR素子、23非磁性ギャップ、24 シールド
磁性膜、25 シールド磁性膜、29 誘導型磁気ヘッ
ド、30 MR素子、33 シールド磁性膜、34 シ
ールド磁性膜、35 強磁性膜、 36 反強磁性膜、
37 強磁性膜、40 MR素子、41 非磁性ギャッ
プ、 44シールド磁性膜、48 非磁性ギャップ、4
9 記録磁極、50 強磁性材料、51 反強磁性材
料、52 磁化、90 誘導型磁気ヘッド。
11 ferromagnetic film, 12 antiferromagnetic film, 13 ferromagnetic film,
21 MR element, 23 non-magnetic gap, 24 shield magnetic film, 25 shield magnetic film, 29 inductive magnetic head, 30 MR element, 33 shield magnetic film, 34 shield magnetic film, 35 ferromagnetic film, 36 antiferromagnetic film,
37 ferromagnetic film, 40 MR element, 41 non-magnetic gap, 44 shield magnetic film, 48 non-magnetic gap, 4
9 recording magnetic pole, 50 ferromagnetic material, 51 antiferromagnetic material, 52 magnetization, 90 induction type magnetic head.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気記録媒体に情報を記録、再生を行う
磁気ヘッドであって、磁気ヘッドの磁気回路の一部ある
いは全てが強磁性膜/反強磁性膜/強磁性膜の積層膜で
あることを特徴とする磁気ヘッド。
1. A magnetic head for recording and reproducing information on a magnetic recording medium, wherein part or all of a magnetic circuit of the magnetic head is a laminated film of a ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film. A magnetic head characterized in that
【請求項2】 磁気記録媒体に情報を記録、再生する磁
気ヘッドであって、磁気抵抗効果素子を非磁性絶縁層を
介して対向して配置された一対のシールド磁性膜は、少
なくとも一方が強磁性膜/反強磁性膜/強磁性膜の積層
膜で一部あるいは全てが構成されることを特徴とする磁
気ヘッド。
2. A magnetic head for recording / reproducing information on / from a magnetic recording medium, wherein at least one of a pair of shield magnetic films, in which magnetoresistive effect elements are opposed to each other with a nonmagnetic insulating layer interposed therebetween, is strong. A magnetic head characterized in that a part or the whole is composed of a laminated film of a magnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film.
【請求項3】 磁気記録媒体に情報を記録および再生を
行う磁気ヘッドであって、磁極、記録ギャップとを有す
る磁気回路によって記録し、また一対のシールド磁性膜
と非磁性絶縁層に囲尭された磁気抵抗効果素子で再生
し、前記磁極または一対のシールド磁性膜の一部若しく
は全てが強磁性膜/反強磁性膜/強磁性膜の積層膜であ
ることを特徴とする磁気ヘッド。
3. A magnetic head for recording and reproducing information on a magnetic recording medium, recording by a magnetic circuit having a magnetic pole and a recording gap, and being surrounded by a pair of shield magnetic films and a non-magnetic insulating layer. A magnetic head which is reproduced by a magnetoresistive effect element, wherein a part or all of the magnetic pole or the pair of shield magnetic films is a laminated film of a ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1に記載の磁気
ヘッドであって、前記強磁性膜/反強磁性膜/強磁性膜
の積層膜は、再生動作直前の磁化方向が一定しているこ
とを特徴とする磁気ヘッド。
4. The magnetic head according to claim 1, wherein the laminated film of the ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film has a constant magnetization direction immediately before a reproducing operation. A magnetic head characterized in that
【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1に記載の磁気
ヘッドであって、前記反強磁性膜の導電率は前記強磁性
膜のそれよりも低い材料であることを特徴とする磁気ヘ
ッド。
5. The magnetic head according to claim 1, wherein the antiferromagnetic film is made of a material whose conductivity is lower than that of the ferromagnetic film. head.
【請求項6】 請求項3に記載の磁気ヘッドにおいて、
前記磁極およびシールド磁性膜が一部共用されているこ
とを特徴とする磁気ヘッド
6. The magnetic head according to claim 3,
A magnetic head characterized in that the magnetic pole and the shield magnetic film are partially shared.
【請求項7】 請求項6に記載の磁気ヘッドであって、
前記共用される強磁性膜/反強磁性膜/強磁性膜の積層
膜は、電気的不導体であることを特徴とする磁気ヘッ
ド。
7. The magnetic head according to claim 6, wherein:
A magnetic head characterized in that the shared laminated film of ferromagnetic film / antiferromagnetic film / ferromagnetic film is an electrical nonconductor.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6731474B2 (en) 2000-11-27 2004-05-04 Tdk Corporation Thin film magnetic head and method of manufacturing the same
US8049997B2 (en) 2008-09-29 2011-11-01 Tdk Corporation Magnetoresistive element including a pair of free layers coupled to a pair of shield layers
US8189303B2 (en) 2008-08-12 2012-05-29 Tdk Corporation Thin film magnetic head having a pair of magnetic layers whose magnetization is controlled by shield layers
CN102661706A (en) * 2012-04-28 2012-09-12 江南大学 Machine vision-based automatic detection method for position of hard disk magnet
US8310791B2 (en) 2009-03-13 2012-11-13 Tdk Corporation Magnetoresistive effect element and magnetic disk device
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