(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記憶装置における変換器において、
活性領域を有する細長磁気抵抗素子と、
情報を読み出すために前記活性領域の両側で該細長磁気抵抗素子に接続された第１と第２の電気接点と、
本体領域と前記活性領域に近接した前記本体領域から突出した磁極チップ領域とを有する、細長磁気抵抗素子に隣接する底部誘導書込み磁極共用シールドであって、前記本体領域は前記磁極チップ領域より大きく、該本体領域と磁極チップ領域とが該共用シールドに形成された切り欠きによって隔置されている、その底部誘導書込み磁極共用シールドと、
前記底部誘導書込み磁極共用シールドから隔置され、前記磁極チップ領域との間に磁気ギャップを形成する頂部誘導書込みヘッド磁極とからなる磁気記憶装置における変換器。
【請求項２】
前記磁極チップ領域がクロージャドメインに連結された複数個の磁気ドメインを有し該クロージャドメインがほぼ同一の寸法、形状になっている、請求の範囲第１項に記載した変換器。
【請求項３】
前記磁極チップ領域がクロージャドメインを有する複数の磁気ドメインを有し、該ドメインの側部磁区壁が細長磁気抵抗素子の活性領域から隔置されている、請求の範囲第１項に記載した変換器。
【請求項４】
前記底部誘導書込み磁極共用シールドが前記本体領域と磁極チップ領域とを分離する反対方向両側の切り欠きを有している請求の範囲第１項に記載した変換器。
【請求項５】
前記本体領域が、前記頂部誘導書込みヘッド磁極と底部誘導書込み磁極共用シールドとを用いる情報書き込みのための導電コイルを支持している、請求の範囲第１項に記載した変換器。
【請求項６】
前記本体領域に連結された磁極チップ領域を有し、各々が縦方向において隔置された、複数個の底部誘導書込み磁極共用シールドを有している、請求の範囲第１項に記載した変換器。
【請求項７】
前記複数個の磁極チップ領域の各々が切り欠きによって画定されている、請求の範囲第６項に記載した変換器。
【請求項８】
前記磁気記憶装置が磁気テープ記憶装置からなり、前記変換器が多チャンネルテープヘッドを形成している、請求の範囲第６項に記載した変換器。
【請求項９】
前記磁気記憶装置が磁気ディスクドライブ装置を有している、請求の範囲第１項に記載した変換器。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は磁気抵抗（MR）センサーに関するものである。さらに詳細には、本発明は動作中の安定性を改良した磁気抵抗センサーに関するものである。
磁気記憶装置は、連続的な読出しのために、磁気フォーマットの形で情報を記憶するために用いられる。この記憶された情報を読み出すために各種の技術が用いれる。１つの有望な技術はそのような読み出しのために磁気抵抗センサーを用いることである。
前記磁気抵抗センサーは磁界の存在によって生じる抵抗の変化に応答し、これは磁気ディスクドライブのヘッドにおける読み出し素子として段々多く使用されてきている。それらは特に、前記抵抗の変化がディスクの速度とは無関係であり、磁束にのみ依存するので有利である。さらに、前記センサーの出力は感知電流を調節することによって容易に測定される。
前記磁気抵抗センサーは、典型的には、保磁力の容易軸に沿って磁化されたNiFeような強磁性体材料の薄片からなっている。該薄片は前記easy軸線がディスクの回転方向を横断し、かつディスクの平面に対して平行になるように、ヘッドの中に取り付けられる。ディスク面からの磁束が前記薄片の磁化ベクトルを回転させ、これがさらに電気抵抗を変化させる。該薄片の中を感知電流が通過し、抵抗が変化した結果としての素子にかかる電圧の変化を測定することにより、磁束を検出することができる。
磁気抵抗センサーにおける１つの問題はバルクハウゼンノイズであり、これは適用された磁界の存在により、磁気ドメインが逆転動できないことによるものであり、即ち、磁化ベクトルの同期回転が一定ではなく、抑制され、領域壁の挙動に左右されることによるものである。磁気抵抗素子に発生したバルクハウゼンノイズは磁気抵抗細片の電流感知領域における単一磁気ドメインを作り出すことによって消去できることがある。磁気抵抗素子に発生するそのようなバルクハウゼンノイズの減少に関しては、1989年２月に発効された、「読み出し用ギャップ内の磁気抵抗センサー細片を完全に遮蔽する細長中央書き込み／シールド磁極を有する、二重ギャップの磁気抵抗ヘッド」と題するモーリーによる米国特許第４、803、480に記載されている。
発明の概要
本発明の１つの観点においては、磁気記憶装置の変換器には活性領域を有する細長磁気抵抗素子が設けられている。該活性領域の両側で該細長磁気抵抗素子に第１と第２の電気接点が接続されている。情報は該電気接点を介して磁気記憶媒体から読み出される。細長磁気抵抗素子に隣接して底部誘導書込み磁極共用シールドが位置し、これは本体領域と前記活性領域に近接する磁極チップ領域とからなっている。該底部誘導書込み磁極共用シールドは磁極チップ領域と本体領域を画定する切り欠きを内部に形成して有している。該切り欠きは共用シールドの中に磁気ドメイン構造を提供し、安定性を改良する。頂部誘導書込みヘッド磁極は底部誘導書込み磁極共用シールドから隔置され、それらの間に磁気書き込み情報のためのギャップを形成している。
【図面の簡単な説明】
図１はディスクドライブ装置の単純化されたダイアグラムの図である。
図２は本発明による底部誘導書込み磁極共用シールドを有する磁気抵抗変換器の側部断面図である。
図３は図２の磁気抵抗変換器の前部平面図である。
図４は従来技術による共用シールドの頂部平面図である。
図５は本発明による底部誘導書込み磁極共用シールドの頂部平面図である。
図６は本発明の他の観点による複数個の底部誘導書込み磁極共用シールドの頂部平面図である。
好的実施例の詳細な説明
本発明は安定性を改良した磁気抵抗センサーを提供する。本発明の１つの観点においては、バルクハウゼンノイズの原因が、誘導書込み素子を有する磁気抵抗変換器の下部磁極を形成している共用シールドであることが認められる。
図１は本発明による磁気抵抗センサーを有したディスクドライブ10の頂面図である。該ディスクドライブ10は、ハウジング16内のスピンドル14によって画定された軸の周りで回転運動するように取り付けられた磁気ディスク12を有している。前記ディスクドライブ10はまたハウジング16の基礎プレート20に対して取り付けられたアクチュエータ18を有し、該アクチュエータは軸22の周りで前記ディスク14に関して枢軸運動することができる。該アクチュエータ18の一部分をカバー24が覆っている。該アクチュエータ18には駆動制御装置26が連結されている。好的実施例においては、該駆動制御装置26はディスクドライブ10の中へ組み込むことができるか、あるいは、ディスクドライブ10の外部に配置され、アクチュエータ18に適当に接続されているかである。該アクチュエータ18はアクチュエータアーム組立体28と、剛的な支持部材30と、ヘッドジンバル組立体32とからなっている。該ヘッドジンバル組立体32は前記剛的部材30に連結されたロードビームあるいは屈曲アーム34と、ジンバル（図示せず）によって前記ロードビーム34に連結された流体力学的な空気ベアリング（スライダー）36とからなっている。該スライダー36は前記ディスク12から情報を読み出し、ディスク12上に情報を符号化するための磁気抵抗変換器を支持している。
作動中は、前記駆動制御装置26は接近するディスク12の部分を示す位置の情報をアクセスする。該駆動制御装置26は該位置情報をオペレータから、ホストコンピュータから、あるいはその他の適当なコントローラから受ける。この位置情報に基づいて、該駆動制御装置26はアクチュエータ18に対して位置信号を供給する。該位置信号によってアクチュエータ18は軸22の周りで枢軸運動させられる。この運動によって、さらに、アクチュエータ18が軸22の周りで枢軸運動させられる。この運動によって、さらに、前記スライダー26（従って、該スライダー36に取り付けられた変換器）がディスク12の表面上を、矢印38によって示された全体的に円弧状の軌跡を描いて半径方向に動かされる。前記駆動制御装置26とアクチュエータ28は良く知られた閉ループ内に負帰還的に作動し、従って、前記スライダー36に取り付けられた変換器はディスク12上の望みの位置に位置付けされる。変換器が適当に位置付けされると、前記駆動制御装置26は望みの読み出しあるいは書き込みオペレーションを実行する。
図２は前記スライダー36に取り付けられた磁気抵抗変換器56の素子の断面図である。酸化物、好ましくは酸化アルミニウムの層62が軟磁性基板60、好ましくは、NiZnの上に沈積される。次に、磁気抵抗センサー材料64が磁場の中で沈積され、パターン化される。（もし望みならば、代替バイアス材料を沈積、パターン化してもよい）次に、金属接点66が該細長磁気抵抗素子64上に沈積される。次に、第２の酸化物の層68が沈積される。これら２つの酸化物の層62、68が読み出しギャップを包含する。次に、ポリアミドあるいは光抵抗体70が沈積され、ヘッドのギャップ端部に近接した層を除去するようにして、図示した如くパターン化される。次に、強磁性体材料、好ましいはNiFe（パーマロイ）の層70が沈積される。該層70はトレーリング磁極／シールドからなっている。次に、書き込みギャップの酸化物75（酸化アルミニウムあるいは二酸化シリコン）が沈積され、次いでポリアミドあるいは光抵抗体74の第２の層が蓄積される。金属コイル78が沈積され、パターン化される。ポリアミドあるいは光抵抗体76の２つの層が沈積され、前記コイル78に近接していない部分を除去するようにパターン化される。最後に、強磁性体材料の最終層が沈積されて頂部誘導書込みヘッド磁極79を形成し、前記コイルを包み込み、他の強磁性体層の底部誘導書込み磁極共用シールド72と接触して、誘導書込みヘッド58を形成する。好ましくは、該シールド72はパーマロイで形成されている。
図３は、図２の変換器56の素子の端部図である。明確さを期してスペース層は省略してある。図には、フェライト基板60と、細長磁気抵抗素子64と、長さ（Ｌ）の中央部のセンサー活性領域65を画定する横方向における金属接点66と、強磁性体のトレーリング磁極／シールド72と、リード磁極79とが示されている。該リード磁極79の長さは、図示したように、トレーリング磁極／シールドとの磁気鏡作用を介して書き込まれるトラック巾を画定している。この長さは細長磁気抵抗素子64の中央領域65の長さ（Ｌ）（これに処理上のガード帯を加えた長さであり、ここでは該長さ（Ｌ）は磁気プリンティングの可能性を防止するために、書き込まれるトラック巾より意識的に小さくなっている）に対応しており、典型的には、該細長磁気抵抗素子は安定的な中央領域の単一ドメインを提供する支援として、該トラック巾より長くなっている。本質的に前記トレーリング磁極／シールド72は細長磁気抵抗素子64と同じ長さになっており、該素子を書き込み処理中に生じる側部フリンジ磁界から完全に遮蔽する。このことによって、リード磁極79とトレーリング磁極72とは長さが異なることになる。しかしながら、このことが、リード磁極79の長さと上述した磁気鏡効果とによって画定される書き込みトラック巾には影響を与えないことが発見されている。
本発明の１つの観点においては、磁気抵抗（MR）センサーのシールドに形成される磁区壁が該MRセンサー自身と相互作用することができるという認識がある。これらのシールド磁区壁は中間磁界及び漂遊磁界の影響によって移動することがあり、これがセンサー内で移動する磁気的な人為結果の原因となる。これがMRセンサーの不安定性の原因となり、特にシールド内にバルクハウゼンノイズが存在する場合には大きな問題となる。該シールドの形状が消磁力によってセンサー領域から離れたところで磁区壁を維持している場合に、厳密に設計されたシールドドメインの形状を作り出すことによって、この影響を克服することができる。しかしながら、MR共用磁極は頂部読みだしシールドとしても、また底部書き込み磁極としても、両方の機能を果たす必要性を有している。安定化のために適当な共用磁極におけるドメイン形状を達成することと、書き込み素子をその背後における頂部磁極に接続する必要性を満たすことには妥協が必要である。カー解析によると多数のポテンシャル共用磁極材料に関しては、必要なドメイン状態を提供するには、従来型の切り欠き対策では不充分であることがわかっている。従来型の切り欠きの場合では、最前部の磁区壁が切り欠きの前部の方へ引きつけられ（図４参照）、センサーに影響を与えることがある。その結果、切り欠きの前部及び後部における領域壁における消磁力に不平衡が生じる。
この敏感なセンサー領域から最前部の領域壁を引き出すために、切り欠き突出部の後部においてぎざぎざ部分を作り出すことによって、リード端の消磁力を補償し、該切り欠きの前部から後部に至るまでより均等化された消磁力を与えることができる（図５参照）。
図４は従来技術による底部誘導書込み磁極と共用シールド100を示している。該シールド100は磁極チップ領域102と本体領域104からなっている。該磁極チップ領域102は磁気抵抗センサー活性領域65の上に位置している。前記本体領域104は、典型的には、後部における頂部磁極に取り付けるため、また前記コイル導体78を支持するために、該磁極チップ領域102に比べて大きい。しかしながら、該磁極チップ領域102は磁気的に符号化された情報をより高密度的に書き込むために、そこから放出される磁界を収れんさせるために、比較的小さくなければならない。本発明の１つの観点は、シールド100の従来技術による設計においては、磁界構造が不安定であり、従って、読み出し／書き込み動作の後に、方向を切り換えたり、ノイズを持ち込んだりすることがあることを認識することにある。図４を参照すると、クロージャドメイン106と108が異なった寸法を有しており、従って中間ドメイン110がその寸法の異なったクロージャドメインにおいて２つの側壁を有していることがわかる。この従来技術の設計においては、前部の磁区壁は前部の切り欠きに向かって引きつけられ、これがセンサー素子に影響を与えることになる。このことは、切り欠きの前部及び後部における磁区壁上の消磁力の不平衡によって生じるものである。
図５は本発明の１実施例におけるシールド72の頂部平面図である。該シールド72は切り欠き124によって隔置された磁極チップ領域120と本体領域122とを有している。切り欠きを適当に位置決めすることによって、領域壁126がセンサー活性領域65から離れる方向へ移動され、クロージャドメイン128と130がほぼ等しい側壁を有することになり、従って中間ドメイン領域132が対称的なクロージャドメイン側壁を有することとなる。前記切り欠き124は該切り欠きの前部から後部に至るまでより均等化された消磁力を提供する。これによって、センサー領域64上におけるバルクハウゼンノイズのようなノイズの影響が減少され、従って改良されたリードバック特性と、より高密度の記録が可能な変換素子とを提供する。さらに、これは頂部磁極片に連結して、前記コイル構造物を支持し、かつそれに連結するための本体領域122を提供する。
図６は本発明の他の観点による多段シールド140の頂部平面図である。該多段シールド140は72A、72B、72Cの符号をつけた複数個の個々のシールドからなっている。各々のシールドは本体領域122に連結されたそれぞれの磁極チップ領域120A、120B、120Cによって形成されている。単純化するために、図６においては類似の要素には類似の番号をつけてある。図６の実施例は、特に、多チャンネルテープに同時に近接できる多チャンネルテープヘッドに対して適している。さらに、前記構造物は共通的な共用シールドを利用でき、個々のセンサーの安定性を確保する。製造時においては、磁気抵抗センサーから離隔されていることを単に１つの構造物についてのみ検査すればよい。このことは、個々のヘッドについて検査する必要のある従来技術とは対照的である。
本発明について好的実施例を参照しながら説明してきたが、当業者は本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、形態および詳細部において変更を加えることが可能であることを認識するであろう。例えば、本発明の１つの観点においては、望みのドメイン構造を得るために、他の形状あるいは技術を採用してもよい。
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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