(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの磁気抵抗エレメントであって、他のエレメントの活性領域に対してオフセットされていない活性領域をそれぞれ有する磁気抵抗エレメントと、
各磁気抵抗エレメントと関連し、前記磁気抵抗エレメントへまたは前記磁気抵抗エレメントから電流を運ぶとともに、前記各磁気抵抗エレメントの近傍において互いに一致するように配置され、差動的に結合された導体の対と
を備えて成る双ストライプ磁気抵抗トランスデューサ。
【請求項２】
前記導体の対と、前記磁気抵抗エレメントとからなる単一巻きコイルの占める面積が同一であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気抵抗トランスデューサ。
【請求項３】
前記導体の対から得られるそれぞれの出力の差が差動増幅器に接続され、該増幅器の出力がデータ信号として用いられるものである請求項１に記載の磁気抵抗トランスデューサ。
【請求項４】
いずれかの前記導体の対の導体の少なくとも一方は、他方の導体の対の導体とは電気的に接していないものである、請求項１に記載の磁気抵抗トランスデューサ。
【請求項５】
少なくとも２つの磁気抵抗エレメントであって、他のエレメントの活性領域に対してオフセットされていない活性領域をそれぞれ有する磁気抵抗エレメントと、
各磁気抵抗エレメントと関連し、前記磁気抵抗エレメントへまたは前記磁気抵抗エレメントから電流を運ぶ導体の対であって、いずれかの前記導体の対の導体の少なくともいずれかが他の導体の対の導体とは電気的に接していないものであり、前記導体の対が、前記各磁気抵抗エレメントの近傍において互いに一致するように配置されているものである、導体の対と
を備えて成る双ストライプ磁気抵抗トランスデューサ。
【請求項６】
少なくとも２つの磁気抵抗エレメントであって、他のエレメントの活性領域に対してオフセットされていない活性領域をそれぞれ有する磁気抵抗エレメントと、
各磁気抵抗エレメントと関連し、前記磁気抵抗エレメントへまたは前記磁気抵抗エレメントから電流を運ぶ導体の対であって、前記導体の対が、前記各磁気抵抗エレメントの近傍において互いに一致するように配置されているものであり、前記導体の対から得られるそれぞれの出力の差が差動増幅器に接続するようになされており、該増幅器の出力がデータ信号として用いられるものである、導体の対と
を備えて成る双ストライプ磁気抵抗トランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は磁気抵抗トランスデューサに関する。更に詳細には、本発明は、磁気抵抗トランスデューサ用導体構成の改良に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
磁気媒体技術の絶えざる進歩につれて、データ記憶密度の増大が可能になる。活発な開発分野の１つとして、高出力の読取りトランスデューサの分野が挙げられる。この種のトランスデューサが小型化するにつれて、データ密度が増大する。磁気抵抗（ＭＲ）薄膜技術は、特に更に小さい読取りトランスデューサの製造についての前途有望な研究領域を提供してきた。この種の技術における導電性薄膜は、半導体技術における技法に類似した技法を用いてサブストレート上に形成される。
【０００３】
単一ストライプＭＲトランスデューサ（或いは、Voegeliに許可された米国特許第3,860,965号に開示されているような、双ストライプＭＲトランスデューサの２つのＭＲストライプまたはエレメント）におけるＭＲストライプまたはエレメントは、磁気媒体のトラック幅に比較して長くなければならない。このようにして、トランスデューサは安定領域状態を与える。ＭＲストライプに接触を取ってストライプに電源を提供しまたＭＲストライプを使って磁束（即ち、データ）を検知するために、様々な構成が提案されてきた。
【０００４】
図１（ａ）及び（ｂ）に示す従来技術によるこの種の導体構成の１つでは、各ＭＲストライプ１６と接触するための２つの導体１２、１４を備える。図において、電流方向を「ｉ」で示し、磁界方向を「Ｈ」で示し、磁化方向を「Ｍ」で示す。これらの表示方法は、本出願全体に渡って適用されるものとする。
【０００５】
ここに示す構成では、導体がＭＲストライプの上に配置されているので、導体上位構成（conductors-over arrangement）と称し、理髪店の渦巻状の看板のような形のバイアスＭＲヘッドに用いられる。導体上位構成は、トランスデューサシールド（図示せず）または他方のＭＲストライプ（双ストライプＭＲトランスデューサの場合）と短絡を起こし易い。この種の短絡は、トランスデューサの空気ベアリング表面（磁気媒体対向面）を形成するために用いられるラップ仕上げ工程における導体の汚れに起因するか、動作しているディスクドライブ内においてディスク表面の粗部に遭遇することに起因する。
【０００６】
トランスジューサの空気ベアリング表面に沿った導体の長さは非常に重要な意味を持つ。図１（ａ）での導体の長さは、長くて約４００μｍ程度、短くて４０μｍ程度である。この寸法が長ければ長い程、トランスデューサ空気ベアリング表面をラップ仕上げ（lapping）する結果として、或いは既に述べたようにディスクの粗部に接触した結果として、トランスデューサシールド（図示せず）とＭＲ導体の間、或いは双ストライプトランスデューサの場合には２つのＭＲ導体の間に短絡が起こり易くなる。
【０００７】
図２（ａ）及び（ｂ）に示す、先行技術で検討された配置は、適切にも先端配置（tip arrangement）と呼ばれる。チップトランスデューサは、ＭＲエレメント２６に対して電流を流すように配置された導体２２、２４を有する。これは、アメリカ合衆国ニューヨーク州 Armonk の International Business Machines によって開発された構成であることは良く知られている。先端配置されたトランスデューサを使用した者の経験によると、この種の構成においてはトラックの縁におけるレスポンスが不均一になる傾向がある。それは、１つには、導体（トラックの縁）の縁では、電流「ｉ」により磁界「Ｈ」が色々な方向にかかるからである。
【０００８】
図２（ａ）において、電流「ｉ」によって誘導される磁界「Ｈ」の方向は、トラックの縁でこの電流が磁界を曲げないとしても、同じにはならない。従って、磁化「Ｍ」は、トラックの縁において不均一に回転する。従って、トラックの縁で生じるレスポンスは同じでなく、その結果、トラックのプロファイルは非対称となる。
【０００９】
同様に、１つの単一領域ＭＲトランスデューサを用いて高いトラック密度を再生するためには、ＭＲエレメント（或いは、双ストライプトランスデューサ構成の場合には複数のエレメント）の長さもまたトラックの幅よりも非常に大きくなければならない。１つのやり方は、トラックに沿って高い分解能を得るために、ＭＲトランスデューサのＭＲセンサ部分を、２つの磁気シールドの間に配置することである。ＭＲ読取りエレメントにおいて、活性部分はＭＲエレメント内の検知電流が流れる部分として定義され、一般に、ＭＲエレメントとの間で電流を流入・流出させる導体リードを配置した結果決まる。リードとＭＲエレメントは組になって、記録された情報に対して好ましくない誘導性のレスポンスを引き起こす単巻コイルを構成する。このレスポンスの大きさは、この種のコイルが覆うトラックの本数によって決定される。
【００１０】
従って、ＭＲトランスデューサの現状の技術は、導体配置と関連した様々な問題を孕んでいる。これらの問題には、短絡に起因する低い歩留り、トラックの縁に一様な磁界がないために起こるトラックプロファイルの対称性が乏しいこと、及びトラック間干渉を起こす誘導による信号の拾い上げ（inductive pickup）の問題が含まれる。
【００１１】
【目的】
本発明は、短絡、トラックの縁における対称性の欠如、及び、誘導によって信号を拾い上げるという問題を、完全に排除できないとしても、最小限に抑制するように改良された磁気抵抗トランスデューサにおける電流導体の配置を提供することを目的とする。
【００１２】
【概要】
本発明の好ましい実施例においては、単一ストライプまたは双ストライプのトランスデューサについての導体構成が提供される。この導体構成では、導体中の磁界を同じ方向に向けて、対称的なトラックプロファイルを与え、これによりトラックの縁のレスポンスを改善する。空気ベアリング表面における導体部分も最小限に抑えて短絡の可能性を少なくし、それによって装置の歩留り及び信頼性を改善する。
【００１３】
本発明の一実施例においては、導体構成によって磁気抵抗感知エレメントの活性部分の幅を制限することにより、誘導による拾い上げを最小限に抑制する。双ストライプ磁気抵抗トランスデューサに関する用途に有用な本発明の別の実施例においては、各磁気抵抗ストライプに対して互いに一致するように導体を配置し、これらの導体をコモンモードリジェクションによって誘導による拾い上げを打ち消すために差動的に結合することによって、誘導による拾い上げを最小限に抑制する。
【００１４】
【実施例】
本発明は、図面を参照しながら実施例の説明を検討する最も良く理解される。本発明は、磁気抵抗（ＭＲ）トランスデューサ用のユニークな導体構成を提供する。本発明の開示事項を応用することにより、様々なタイプのＭＲトランスデューサを製造することが可能であり、こうして製造されたＭＲトランスデューサは全て、性質としてトラックの断面形状が対称的であり、誘導による拾い上げに影響されず、ラップ仕上げ工程での汚染による短絡を起こすおそれが少ない。
【００１５】
図３に示すＭＲトランスデューサの構成において、ＭＲエレメントとの間で電流を流すためにＭＲエレメント３６に接触するように導体３２、３４が配置される。これらの導体は全体としてはＬ字形に構成され、「Ｌ」字の広い方の部分がＭＲエレメントに接触する。図に示す導体は、ＭＲエレメントに接続される導体部分の導体幅が５μｍから２５μｍまでであり、ＭＲエレメントに重なる導体部分の導体幅が２μｍから５μｍまでであることが好ましい。
【００１６】
図において、導体内を流れる電流「ｉ」を矢印によって示す。このように、電流は、導体３２によってＭＲエレメントに流入し、導体３４によってＭＲエレメントから流出し、ＭＲエレメントには一様な電流注入が行われる。図に示すように、本発明の重要な性質は、各トラックの縁における導体内の電流のために、導体内の磁界「Ｈ」の方向が同じであるということである。このように、本発明は、トラックの縁において一様な磁界を提供する。この事実は、トラックの縁におけるレスポンスに好ましくない影響を及ぼすことなく対称的なトラックのプロファイルを維持するために重要である。磁化「Ｍ」は、トランスデューサの活性部分を横断する対角線として示される。
【００１７】
図３（ｂ）は、本発明におけるトランスデューサ空気ベアリング表面を示す。ここで導体３２、３４の断面形状はテーパ状の狭い台形である。この狭い断面形がトランスデューサの空気ベアリング表面に対して非常に小さい導体表面しか与えないことに注意されたい。従って、空気ベアリング表面を作るためにトランスデューサをラップ仕上げる際に、導体が汚染されて他のトランスデューサ構成部分と短絡を起こす可能性は比較的小さい。更に、本発明に従って製造された導体によって占められる面積は小さいので、後で詳細に検討するように、誘導による拾い上げが極めて少なくなる。上述の検討は、磁化の方向がバイアスがかけられた状態であるように示された、導体上位構成のトランスデューサについてなされていることに注意されたい。本発明は、既に検討した例示の実施例に限定されるものでなく、本発明を実施するに当たっては、ＭＲエレメントの、またその他のタイプのエレメントの下側にある導体も使用することができる。更に、本発明は、ＭＲエレメントにバイアスをかけるために使われる方法に依存しない。この構成は双ストライプＭＲトランスデューサにも同様に使用できる。
【００１８】
本発明の他の側面は、検出エレメント（ＭＲエレメント）の１回巻きコイル及びその電気リードの性質に起因する誘導による拾い上げを最小限に抑制する電気的な接触をＭＲトランスデューサ（或いは、例えばホール効果装置のような他のソリッドステートセンサ）に与えることである。例えば双エレメントＭＲセンサのような差動センサを使用する場合、本発明は、誘導による拾い上げを除去し、トラック間干渉を著しく減少させる手段を提供する。
【００１９】
図４の（ａ）から（ｄ）までは、本発明に基づいた導体配列を様々なＭＲトランスデューサ構成に適用する場合の事例に関する平面図である。図４（ａ）は、導体４２、４３がＭＲエレメント４４に接触する、理髪店の渦巻状の看板のような形のＭＲセンサ構造のための導体構成を示す。同図で、磁気媒体上のトラックは破線４５で示すように配置される。ここで、破線４５の内の線の存在する部分がトラックを示し、破線４５のとぎれている部分がトラック間の分離部分を示す。図４（ａ）に示すトランスデューサの活性部分に対するトラックの相対位置は、図４（ｂ）及び（ｃ）においても同じであるが、説明を簡単にするために図４（ａ）にのみ示す。
【００２０】
図４（ａ）に示す構成においては、導体を相互に小さな間隔を保って近接配置してセンサの活性部分の幅を最小限にすることによって、誘導による拾い上げを最小限に抑制する。こうすれば、センサが１つのトラックの上に位置する場合、ＭＲレスポンスと誘導によるレスポンスのいずれに関しても隣接トラックに対して事実上検出しない。
【００２１】
図４（ｂ）は、ＭＲエレメント４４ａと接触するように配置された導体４２ａ、４３ａを示す。ここに示す配置は、柔軟近接層（soft adjacent layer）（ＳＡＬバイアスされた）ＭＲトランスデューサに応用されている。図４（ｂ）の実施例の動作は、図４（ａ）の場合と同じである。従って、活性領域を選定されたトラックに制限して、誘導による拾い上げを最小限に抑制するように、これらの導体の間に間隔が置かれる。
【００２２】
図４（ｃ）は、双ストライプＭＲトランスデューサに使用できる導体配列を示す。導体４６、４７による第１の対は、一対のＭＲエレメント５０のうちの第１のエレメントと接触し、導体４８、４９による第２の対は一対のＭＲエレメントの第２のエレメントにと接触するように配置される。この構成において、ＭＲエレメントは、同じ位置に置かれる、つまり一方のエレメントが他方のエレメントの上に重ねて置かれる。図４（ｃ）の構成においては、検出エレメントの活性領域を制限するために導体の対同士を近接して配置する。更に、差動出力は各検出エレメントを使って検出することによって生成され、差動信号が組合わされると、コモンモード・リジェクションによって誘導による拾い上げを打ち消す。この種の差動検出動作は、双ストライプＭＲトランスデューサ（例えば、Voegeliに許可された米国特許第3,860,965号参照）の場合に有効である。重要であることは、各ＭＲストライプの性質が同じである場合、すなわち範囲と位置の両方について同じ領域（同じ形状）である場合に限って、差動信号が打ち消しあうという点である。
【００２３】
本発明の他の実施例の構成を図４（ｄ）に示す。この構成では、双ストライプＭＲトランスデューサは、一対のＭＲ検出エレメント５０ａに接続された２つの導体対４６ａ／４７ａ、４８ａ／４９ａを有する。本発明のこの実施例において、ＭＲエレメントは、図４（ｃ）の実施例と同様に相互に重ねて配置されるが、多数のトラックからの磁界を検出するので、各ＭＲエレメントからの誘導による拾い上げは比較的大きい。ただし、これらの磁界は、組み合わさった状態でＭＲエレメントによって検出され、２つのエレメント信号は差動的に結合されたとき互いに差を取られる。従って、導体パターンはトラックに対して範囲と位置の面で事実上同じ部分を覆うので、正味の誘導による拾い上げは殆どゼロである。従って、導体リードの導電率が、当該導体が接続されるＭＲエレメントの導電率の少なくとも１０倍である限り、ＭＲエレメントのレスポンスは、センサがその上に中心位置を合わせられているトラックにほぼ制限される。
【００２４】
図５（ａ）から（ｃ）までは、ＭＲエレメントの出力が差動的に接続され、活性領域が第１のトラック「Ｂ」の中心に置かれ、隣のトラック「Ａ」がトランスデューサの１つの導体に沿って配置された双ストライプＭＲトランスデューサの例を示す。図５（ａ）の例は、動作中の本発明の１つの実施例を示す。これら３つの例全てのにおいて、ＭＲの活性領域は同じであり、ＭＲエレメントのオフセットはない。
【００２５】
図５（ａ）は、２つのＭＲエレメント（図示せず）と差動増幅器５７の間に接続された第１の導体対５１、５３及び第２の導体対５２、５４を有する本発明の好ましい実施例を示す。トランスデューサの活性領域５９はトラック「Ｂ」上に中心を合わせて図示してある。図において、導体とＭＲエレメントの組み合わせで構成されたこれらの単一巻きコイルは、同一の面積を持っており、一致している。動作に関して説明すれば、この構成においては、トラック「Ｂ」に対するデータ読み取りのＭＲレスポンスは高く、他方では、誘導によるレスポンスは打ち消される。更に、この構成においては、トラック「Ａ」に対してはＭＲレスポンスも誘導性レスポンスも与えない。
【００２６】
図５（ｂ）は、２つのＭＲエレメント６８と差動増幅器６７の間に接続された第１の導体対６１、６３及び第２の導体対６２、６４を示す。トランスデューサの活性領域６９の中心は、トラック「Ｂ」上に位置する。図において、導体とＭＲエレメントの組み合わせで構成された単一巻きコイルは同じ面積を有するが一致してはいない。その動作に当たっては、この構成においては、トラック「Ｂ」に対するデータ読み取りのＭＲレスポンスは高いが、トラック「Ｂ」からの誘導性のレスポンスは打ち消される。更に、この構成においては、トラック「Ａ」に対してはＭＲレスポンスはない。この構成においては、第１のＭＲエレメント及びそれに関連付けられた導体リードによって形成されたコイルを磁束が貫通するので、トラック「Ａ」に対してはある程度の誘導性のレスポンスを生じるが、一方、磁束は、第２のＭＲ導体及びそれに関連付けられた導体リードによって形成されたコイルを殆どまたは全く貫通しない。この構成は、反復的でない誘導による拾い上げを引き起こす。
【００２７】
図５（ｃ）は、２つのＭＲエレメント７８と差動増幅器７７の間に接続された第１の導体対７１、７３及び第２の導体対７２、７４を示す。トランスデューサの活性領域７９はその中心がトラック「Ｂ」上に置かれているように図示されている。図において、導体とＭＲエレメントの組み合わせで構成されたこれらの単一巻きコイルは異なった面積を有しており、またオフセットはかかっていない。その動作に当たっては、この構成においては、トラック「Ｂ」上のデータの読出しのＭＲレスポンスは高いが、トラック「Ｂ」からの誘導性のレスポンスは打ち消される。この構成においては、第１のＭＲエレメントとそれに関連付けられた導体リードによって形成されたコイルを磁束が貫通するので、トラック「Ａ」に対してはある程度の誘導性レスポンスを生じるが、一方、磁束は第２のＭＲ導体とそれに関連付けられた導体リードによって形成されたコイルを殆どまたは全く貫通しない。この構成も、反復的でない誘導による拾い上げを引き起こす。
【００２８】
図５（ｂ）及び（ｃ）に関して検討した上記の例は、誘導による拾い上げが抑制されないという点で許容されない２つの導体構成を示す。従って、これらの構成は、本発明の判定基準、すなわち誘導による拾い上げの減少または排除には適合しない。全体的に、本発明の好ましい１つの実施例は、既に検討したように、図５（ａ）に示す構成である。特に、双ストライプＭＲトランスデューサに対しては、本発明の好ましい実施例は、図４（ｄ）に示す構成において図３（ａ）に示す導体を使用する。
【００２９】
好ましい実施例を参照して本発明について説明したが、当業者にとっては、本発明の精神及び射程から逸脱することなしに上述したもの以外の別の構成や応用で置き換えれることを容易に理解できるはずである。従って、本発明は本願特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば対称なトラックプロファイルが得られ、またトラックの縁のレスポンスが改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による導体構成の一例を説明する図。
【図２】従来技術による導体構成の別の例を説明する図。
【図３】本発明の一実施例の導体構成を説明する図。
【図４】本発明の一実施例の導体構成を説明する図。
【図５】本発明の一実施例の導体構成を説明する図。
【符号の説明】
１２、１４：導体
１６：ＭＲストライプ
２２、２４：導体
２６、４４：ＭＲエレメント
３２、３４、４２、４３：導体
３６、４４ａ、５０ａ、６８、７８：ＭＲエレメント
４２ａ、４３ａ、４６、４７、５１、５２、５３、５４、６１、６２、６３、６４、７１、７２、７３、７４：導体
５７、６７、７７：差動増幅器
【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５】
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