(57)【要約】【課題】ＭＩヘッドの磁性コアに加えるバイアス磁界を、直流電流を流すことなく加えることができるＭＩヘッドを提供すること。【解決手段】帯状の軟磁性の磁気コアの近傍に反強磁性体を設けその交換結合磁界により、磁気コアを、その長手方向に直角でない所定角度傾いた方向に磁化する。この磁化により磁気コアに磁気バイアスが加えられ、外部磁界の大きさが検出できるとともに、外部磁界の方向によって導体層のインピーダンス変化が異なることから外部磁界の方向が検出できる。【選択図】図１
2005108383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性体のコア、
前記軟磁性体のコアに隣接して設けられ、交換結合磁界によって前記軟磁性体のコアを、前記軟磁性コアに加えられる外部磁界によって通る磁束の方向に対して９０度以外の所定の角度だけ異なる方向に磁化する反強磁性膜、及び
前記軟磁性体のコアを貫通する交流電流を流すための導体
を有する磁気検出素子。
【請求項２】
磁性薄膜のコアの内部を膜面に平行な方向に貫通する導体線と、前記導体線に交流電流を供給し、外部磁界によって変化する前記導体線のインピーダンス変化を電圧変化として外部に導出するための、前記導体線の両端に接続された電極端子とを有する磁気検出素子であって、
前記磁性薄膜コアは反強磁性膜と軟磁性膜が積層されており、前記反強磁性膜によって前記軟磁性膜に誘起される交換結合磁界によって、前記軟磁性膜が前記外部磁界の方向に対して９０度以外の所定の角度だけ異なる方向に磁化されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項３】
前記磁性薄膜のコアの、前記導体線が貫通する部分の近傍にのみ反強磁性膜が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記磁性薄膜のコアの、前記導体線が貫通する部分の近傍の軟磁性膜が他の部分よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記導体線が前記磁性薄膜のコアを複数の位置で貫通していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記磁性薄膜のコアと前記導体線が電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
少なくとも端部に磁気ギャップを有する磁性薄膜コア内部を膜面に平行な方向に貫通する導体線と、前記導体線に交流電流を供給し、外部磁界によって変化する前記導体線のインピーダンス変化を電圧変化として外部に導出するための、前記導体線の両端に接続された電極端子を有する磁気検出素子であって、
前記磁性薄膜コアが反強磁性膜と軟磁性膜が積層されてなり、前記反強磁性膜によって前記軟磁性膜に誘起される交換結合磁界によって、前記軟磁性膜の磁化方向が前記外部磁界方向に対して９０度以外の所定の角度だけ異なっていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項８】
前記磁性薄膜コアの、前記導体線が貫通する部分の近傍にのみ反強磁性膜が設けられていることを特徴とする請求項７記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記磁性薄膜コアの、前記導体線が貫通する部分の近傍の軟磁性膜が他の部分よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項７又は８記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記導体線が前記磁性薄膜コアを複数の位置で貫通していることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記磁性薄膜コアと前記導体線が電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
非磁性基板の上に反強磁性膜を形成する工程、
前記第１の反強磁性膜の上に帯状の第１の軟磁性膜を形成する工程、
前記第１の軟磁性膜の一部分に導体層を形成する工程、
前記導体層及び前記第１の軟磁性膜の上に帯状の第２の軟磁性膜を形成する工程、前記第２の軟磁性膜の上に第２の反強磁性膜を形成する工程、及び
前記５つの工程を経て作られた磁気検出素子を、前記磁気検出素子の使用時に前記磁気検出素子を通る磁束の方向に対して９０度以外の所定の方向の磁界中において、前記第１及び第２の反強磁性膜のネール温度を超える所定温度に加熱した後、常温にまで徐冷する工程
を有する磁気検出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記所定温度が２５０℃である請求項１２記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１４】
前記所定温度に加熱後、少なくとも１時間前記所定温度を保持することを特徴とする請求項１２記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１５】
前記所定の方向の磁界の強さが少なくとも５ｋＯｅである請求項１２記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１６】
前記磁界の所定の方向が、前記帯状の第１及び第２の軟磁性膜の長手方向に対して１５度から７５度の範囲から選択した角度の方向である請求項１２記載の磁気検出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気により検出導体のインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を利用する磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの外部記憶装置等に用いられるハードディスクや、デジタルビデオテープレコーダなどの磁気記録装置においては、磁気記録媒体に高密度に記録された情報を再生するために小型で高感度の磁気ヘッドが求められている。また、地磁気センサーなどの磁界センサーにおいても小型で高感度の磁界検出素子が求められている。
このような要求に対応する磁気インピーダンス効果（ＭＩ効果）を利用する従来の磁気ヘッドが、特開平９−９１６１７号公報に示されている。
この従来の磁気ヘッドの構成及び使用状態を図８に示す。磁気ギャップ４６をはさんで上部コア４８と下部コア４９のそれぞれの下端部が対向している。磁気ギャップ４６を含む端面は磁気記録媒体４０に対向し、磁気記録媒体４０、上部コア４８及び下部コア４９で閉磁路が形成されている。前記下部コア４９の中を絶縁を保ちつつ貫通して設けられた導体４１の両端に、それぞれ高周波信号印加用の電極端子４２、４３が設けられている。上部コア４８と下部コア４９との間には両者との絶縁を保ちつつバイアス磁界印加用のコイル４４が設けられている。コイル４４は下部コア４９と上部コア４８との接合部５０を取り囲むようにして巻回されている。
【０００３】
電極端子４２、４３を高周波信号源（図示省略）に接続して導体４１に高周波電流を流し、コイル４４にバイアス磁界用の直流電流を流して、磁気ギャップ４６を磁気記録媒体４０に記録された記録磁化４５に対向させる。記録磁化４５からの漏洩磁束によって上部コア４８と下部コア４９が磁化され、それぞれの透磁率が変化する。下部コア４９の透磁率が変化すると、ＭＩ効果により導体４１のインピーダンス値が変化する。導体４１のインピーダンス値の変化に応じて導体４１の両電極端子４２、４３間の電圧が変化するので、この電圧変化により記録磁化４６を検出する。
バイアス磁界印加用のコイル４４に通電しない場合には、磁気記録媒体４０に記録された記録磁化４５からの漏洩磁束による下部コア４９の透磁率の変化は、記録磁化４５の極性に依存しない。すなわち下部コア４９から接合部５０を通って上部コア４８へ向かって磁束が通る極性の場合でも、逆に上部コア４８から接合部５０を通って下部コア４９へ向かって磁束が通る極性の場合でも、各コア４８、４９を通過する磁束量が同じであれば電極端子４２、４３間の電圧は同じになり極性の判別が出来ない。そこで、記録磁化４５の極性によってインピーダンス値が変化するように、下部コア４９を一方向に磁化する直流バイアス磁界が必要となる。そのため前記のように、バイアス磁界印加用のコイル４４に直流電流を流して直流バイアス磁界を形成している。
【特許文献１】特開平９−９１６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＩ効果を利用する磁気ヘッドでは、高密度で記録された情報を再生するために磁気ヘッドの小型化が望まれている。図８に示す従来の磁気ヘッドのように、バイアス磁界印加用のコイル４４に直流電流を流してバイアス磁界を印加する構成では、次のような問題点がある。
第１の問題点は、バイアス磁界印加用のコイル４４は複雑な構造をしているため、磁気ヘッド全体が複雑な構造となり、磁気ヘッドの小型化が困難である。また磁気ヘッドの製造工程が複雑であるので製造コストが高い。
第２の問題点は、バイアス磁界印加用のコイル４４に電流を流すため消費電力が増大する。
【０００５】
本発明は、上記の各問題点を解決するため、ＭＩヘッド等の磁気インピーダンス効果を利用した磁気検出素子において、バイアス磁界を印加するために、コイルを設けて電流を流す必要のない磁気検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の磁気検出素子は、軟磁性体のコア、前記軟磁性体のコアに隣接して設けられ、交換結合磁界によって前記軟磁性体のコアを、前記軟磁性コアに加えられる外部磁界によって通る磁束の方向に対して９０度以外の所定の角度だけ異なる方向に磁化する反強磁性膜、及び前記磁性コアを貫通する交流電流を流すための導体を有する。
本発明によれば、反強磁性膜によって生じる、当技術分野ではよく知られている交換結合磁界によって、反強磁性膜の近傍に設けられた軟磁性体のコアを磁化する。軟磁性体のコアの磁化方向を、コアの長手方向に対して９０度以外の所定方向にすることで、コアにバイアス磁界を与えることができる。このバイアス磁界により、コアの長手方向に平行な両方向の外部磁界をそれぞれ判別して検出できる。
本発明の他の観点の磁気検出素子は、磁性薄膜コア内部を膜面に平行な方向に貫通する導体線と、前記導体線に交流電流を供給し、外部磁界によって変化する前記導体線のインピーダンス変化を電圧変化として外部に導出するための、前記導体線の両端に接続された電極端子とを有する磁気検出素子であって、前記磁性薄膜コアが反強磁性膜と軟磁性膜が積層されてなり、前記反強磁性膜によって前記軟磁性膜に誘起される交換結合磁界によって、前記軟磁性膜の磁化方向が前記外部磁界方向に対して９０度以外の所定の角度だけ傾いていることを特徴とする。
本発明によれば、反強磁性膜と軟磁性膜とを積層して磁性薄膜コアを形成している。コアが軟磁性の膜で形成されているので、反強磁性膜による交換結合磁界によってコアに生じる磁化が大きくなる。その結果前記の効果に加えて、バイアス磁界の強さが大きくなる。
【０００７】
本発明の他の観点の磁気検出素子は、一部分に磁気ギャップを有する磁性薄膜コア内部を膜面に平行な方向に貫通する導体線と、前記導体線に交流電流を供給し、外部磁界によって変化する前記導体線のインピーダンス変化を電圧変化として外部に導出するための、前記導体線の両端に接続された電極端子を有する磁気検出素子であって、前記磁性薄膜コアが反強磁性膜と軟磁性膜が積層されてなり、前記反強磁性膜によって前記軟磁性膜に誘起される交換結合磁界によって、前記軟磁性膜の磁化方向が前記外部磁界方向に対して９０度以外の所定の角度だけ傾いていることを特徴とする。
本発明によれば、前記の効果に加えて、磁性薄膜コアが磁気ギャップを有するので、面内磁化を検出することができる。
【０００８】
本発明の磁気検出素子の製造方法は、非磁性基板の上に反強磁性膜を形成する工程、前記第１の反強磁性膜の上に帯状の第１の軟磁性膜を形成する工程、前記第１の軟磁性膜の一部分に導体層を形成する工程、前記導体層及び前記第１の軟磁性膜の上に帯状の第２の軟磁性膜を形成する工程、前記第１の軟磁性膜の一部分に導体層を形成する工程、前記導体層及び前記第１の軟磁性膜の上に帯状の第２の軟磁性膜を形成する工程、前記第２の軟磁性膜の上に第２の反強磁性膜を形成する工程、及び前記５つの工程を経て作られた磁気検出素子を、前記磁気検出素子の使用時に前記磁気検出素子を通る磁束の方向に対して９０度以外の所定の方向の磁界中において、前記第１及び第２の反強磁性膜のネール温度を超える所定温度に加熱した後、常温にまで徐冷する工程を有する。
本発明によれば、反強磁性膜に所定の方向に磁界を加えつつ所定の温度に加熱しその後徐冷することにより反強磁性膜による交換結合磁界を所望の方向に向けることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の磁気ヘッドでは、ＭＩヘッドの磁性コアに反強磁性膜により交換結合磁界を加えることによって、磁気バイアスを与えることができるので、導体層に高周波電流を流したときのインピーダンス変化に基づいて、外部からの漏洩磁界の強さ及び方向を検出することができる。
従来のＭＩヘッドのように、直流を出力する直流電源がないので磁気ヘッドの構成が簡単になり小型化が可能となる。磁気バイアスを与えるために導体に直流電流を流す必要がないので、直流電流による電力消費がなく、この電力消費によるＭＩヘッドの発熱もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施例の磁気検出素子（ＭＩヘッド）を図１から図７を参照して説明する。断面を示す各図において、図を見易くするために、導体層の断面のみにハッチングを施し他の要素の断面にはハッチングを施していない。
＜＜第１実施例＞＞
本発明の第１実施例のＭＩヘッドを図１から図３を参照して説明する。図１の（ａ）は第１実施例のＭＩヘッド１６の上面図であり、同（ｂ）は図１の（ａ）のＩｂ−Ｉｂ断面図である。図１の（ａ）及び（ｂ）において、厚さが０．１ｍｍ程度のガラス等の非磁性材の基板１０の上に帯状の第１の反強磁性膜１４ａを形成し、反強磁性膜１４ａの全面に、軟磁性体の第１の磁性薄膜コア１１ａを積層している。
【００１１】
磁性薄膜コア１１ａの中央部に、絶縁層１３ａを介して帯状の導体層１２を、前記帯状の磁性薄膜コア１１ａと直交するように形成している。導体層１２の上面及び側面には絶縁層１３ｂが形成されている。絶縁層１３ｂを含む磁性薄膜コア１１ａの全面に軟磁性体の第２の磁性薄膜コア１１ｂを形成している。磁性薄膜コア１１ｂの全面に第２の反強磁性膜１４ｂを形成している。絶縁層１３ａ、１３ｂによって、導体層１２と磁性薄膜コア１１ａ及び１１ｂとは電気的に絶縁されている。各要素の寸法例は以下の通りである。反強磁性膜１４ａ、１４ｂはそれぞれ、長さＬが１００μｍ、幅Ｗが２０μｍ、厚さが２００オングストロームである。磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂのそれぞれの長さＬ及び幅Ｗは反強磁性膜１４ａ、１４ｂとほぼ同じであり、厚さはそれぞれ１μｍである。導体層１２は幅ＣＷが５μｍ、厚さが１μｍであり、銅（Ｃｕ）で形成されている。反強磁性膜１４ａ、１４ｂはＦｅ−Ｍｎなどの反強磁性体で形成され、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂはＮｉ−Ｆｅ合金などの軟磁性体で形成されている。
【００１２】
上記のように構成された本実施例のＭＩヘッド１６に、以下に説明するように磁界中で「熱処理」を施す。ＭＩヘッド１６を真空加熱炉に入れ、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの長手方向に対して例えば４５度傾いた矢印１８で示す方向に強さ５ｋＯｅの磁界を印加しつつ、この実施例の場合は、Ｆｅ−Ｍｎのネール温度（約１５０℃）より高い２５０℃に加熱し１時間その温度を保つ。１時間経過後所定の冷却速度で室温まで徐冷する。この熱処理により、反強磁性膜１４ａ、１４ｂは交換磁気異方性を生じ、その磁化容易軸は矢印１８の方向を向く。反強磁性膜１４ａ、１４ｂで挟まれた磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂには、反強磁性膜１４ａ、１４ｂによって交換結合磁界が誘起される。この交換結合磁界によって磁性薄膜１１ａ、１１ｂは矢印１８で示す方向に磁化される。
ＭＩヘッド１６の導体層１２の両端部１２ａ、１２ｂは、定電流の高周波電源６０の出力端と検出回路６１の入力端に接続されている。
【００１３】
本実施例のＭＩヘッドの動作を図２及び図３を参照して、従来のＭＩヘッドと対比しながら詳細に説明する。図２の（ａ）は本発明のＭＩヘッド１６と同じ外形を有する従来のＭＩヘッド２０の要部の平面図である。図において、従来のＭＩヘッド２０は、帯状の軟磁性体の磁気コア２１と、磁気コア２１を、矢印２０ａで示す長手方向に垂直な方向で貫通する導体層２３を有している。磁気コア２１の矢印２２で示す磁化容易軸は、その長手方向２０ａにほぼ垂直な方向（磁化容易軸と磁気コアの長手方向とが９０度で交わる関係）になされている。磁気記録媒体の記録磁化など、外部から与えられる矢印Ｈｅｘで示す漏洩磁界（以下、漏洩磁界Ｈｅｘ）によって磁気コア２１を通る磁束は、矢印２８で示すように、磁気コア２１の長手方向２０ａに沿っている。図２の（ｂ）は、ＭＩヘッド２０の導体層２３に高周波電流を流したときのインピーダンスＺと漏洩磁界Ｈｅｘとの関係を示すグラフであり、縦軸はインピーダンスＺを示している。インピーダンスＺは導体層２３に、図１に示す高周波電源６０と検出回路６１と同じものを接続することによって検出される。横軸は漏洩磁界Ｈｅｘを示している。漏洩磁界Ｈｅｘは原点０に対して右側と左側で方向（極性）が逆であり、原点０で強さが零、原点０から離れるほど強さの絶対値が大きくなる。
【００１４】
漏洩磁界Ｈｅｘが０のときは、導体層２３を流れる高周波電流によって磁気コア２１に生じる磁界は磁化容易軸２２と直交する。従って磁気コア２１は最も高い透磁率をもって励磁される。この状態で、漏洩磁界Ｈｅｘが加わると、磁気コア２１の磁化の方向が磁化容易軸２２の方向からずれる。そのため透磁率は低下する。図２の（ｂ）のグラフに示すように、漏洩磁界Ｈｅｘに応じて、透磁率が変わることからインピーダンスが変わる。インピーダンスＺは最大のインピーダンスＺ１と最小のインピーダンスＺ２の間で変化し、インピーダンスＺの値から漏洩磁界Ｈｅｘの強さを検出できる。漏洩磁界Ｈｅｘの方向（極性）が逆方向の場合でも、絶対値が同じであれば上記のずれ量は同じであり、透磁率の低下量も同じである。すなわち、図２の（ｂ）において、インピーダンスＺの変化は原点０を通る縦軸に対して対称になり、漏洩磁界Ｈｅｘの強さが同じであれば方向が逆であってもインピーダンスＺは同じ値をとる。従って漏洩磁界Ｈｅｘの方向を検知することができない。
【００１５】
図３の（ａ）は、図１の（ａ）に示す本実施例のＭＩヘッドの要部を示す平面図であり、これをＭＩヘッド３０と呼ぶことにする。ＭＩヘッド３０は、磁性薄膜コア１１ａ及び１１ｂを有し、この磁性薄膜コア１１ａと磁性薄膜コア１１ｂとの間を磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの長手方向３０ａに垂直な方向で貫通する導体層１２を有する。磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂは、図１の（ａ）に示すように、反強磁性膜１４ａ、１４ｂによって挟まれているが、図３の（ａ）では図示を省略している。ＭＩヘッド３０は前記の熱処理が施されている。
【００１６】
図３の（ａ）において、ＭＩヘッド３０に外部から漏洩磁界Ｈｅｘが加わっていない状態では、反強磁性膜１４ａ、１４ｂにより磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂに誘起される交換結合磁界によって、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂは矢印１８で示す方向、すなわちＭＩヘッド３０の矢印３０ａで示す方向（以下、長手方向３０ａ）から９０度以外の角度である、例えば反時計方向に４５度回転した矢印１８の方向に磁化されている（以下、バイアス磁界１８という）。すなわち反強磁性膜１４ａ、１４ｂによる交換結合磁界によって、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂには長手方向３０ａから９０度以外の角度の方向にバイアス磁界１８が加えられている。バイアス磁界１８の強さをＨｂで表す。このバイアス磁界１８が加えられた状態で、薄膜磁性コア１１ａ、１１ｂの間を貫通する導体層１２に高周波電流を流すと、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂに高周波磁界が生じる。磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂにはバイアス磁界１８が与えられているので、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの透磁率はバイアス磁界１８が与えられていないときよりも低くなる。すなわち図２の（ａ）に示す従来のＭＩヘッド２０の場合よりも透磁率が低下する。そのため導体層１２のインピーダンスＺは、図２の（ａ）及び（ｂ）に示す前記従来のＭＩヘッド２０のインピーダンスＺ２より低いインピーダンスＺｂとなる。インピーダンスＺｂを図３の（ｃ）に示す。
この状態で、ＭＩヘッド３０に外部から漏洩磁界Ｈｅｘが加わったときの作用を図３の（ｂ）及び（ｃ）を参照して説明する。
【００１７】
図３の（ｂ）において、ＭＩヘッド３０に右向きの漏洩磁界ＲＨｅｘが加わると、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの磁化の方向が矢印１８で示す方向から時計回りに角度θＲだけ回転し、点線の矢印１９Ｒのようになる。これにより、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの透磁率は、漏洩磁界ＲＨｅｘがない場合よりも小さくなる。その結果導体層１２のインピーダンスＺは、図３の（ｃ）に示すようにインピーダンスＺｂより更に小さくなる。
図３の（ｂ）において、ＭＩヘッド３０に左向きの漏洩磁界ＬＨｅｘが加わると、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの矢印１８で示す磁化の方向は点線の矢印１９Ｌに示すように反時計方向にθＬだけ回転する。これにより磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの透磁率は漏洩磁界ＬＨｅｘがない場合よりも大きくなる。その結果、導体層１２のインピーダンスＺはインピーダンスＺｂより大きくなる。外部磁界ＬＨｅｘの強さがバイアス磁界１８の強さＨｂに等しくなると、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの磁化は点線の矢印１９Ｂに示す方向になる。この状態では、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの透磁率は最大になる。従って図３の（ｃ）に示すように、導体層１２のインピーダンスＺは最大のインピーダンスＺ２となる。
図２の（ｂ）と図３の（ｃ）を比較すると、図３の（ｃ）ではインピーダンスの変化を表す曲線が漏洩磁界を表す横軸上で左方にずれており、そのずれ量はバイアス磁界１８の強さＨｂに等しいことがわかる。
【００１８】
本実施例によれば、図３の（ｃ）に示すように、外部からの漏洩磁界Ｈｅｘの方向によって導体層１２のインピーダンスＺが異なるので、漏洩磁界Ｈｅｘの方向を判別することができる。
磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂが等方性で磁気異方性を有しない場合においては、前記の交換結合磁界により加えられるバイアス磁界１８は特に問題はないが、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂが磁気異方性を有する場合の影響について以下に説明する。磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの磁気異方性による磁界の強さが、反強磁性膜１４ａ、１４ｂによって磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂに誘起される交換結合磁界より充分小さいときは、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの磁化の方向を、その磁化容易軸の方向にかかわらず、交換結合磁界による矢印１８の方向に向けることができる。
磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの磁気異方性による磁界が交換結合磁界に対して無視できないほど大きい場合には、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの磁化容易軸の方向を交換結合磁界の方向にほぼ一致させることによって磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの磁化の方向を交換結合磁界の方向に向けることができる。
【００１９】
本実施例では、反強磁性膜１４ａ、１４ｂによって磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂに誘起する交換結合磁界の方向と、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの長手方向との角（以下、バイアス磁界角という）を９０度以外の角度である４５度にしている。発明者の実験によると、バイアス磁界角が４５度の場合に、漏洩磁界Ｈｅｘに対するインピーダンスＺの変化の特性が最も急峻であり、ＭＩヘッド検出感度が最も高くなる。しかしこのバイアス磁界角は４５度に限定されるものではない。発明者の実験によるとバイアス磁界角は１５度から７５度の範囲であれば本発明のＭＩヘッドの機能を十分満たすものであった。本実施例では、図３の（ａ）に示すように、バイアス磁界角が長手方向３０ａに対して反時計方向に１５度から７５度の範囲にある場合にＭＩヘッドの機能を十分満たすとして説明したが、バイアス磁界角は上記の範囲に限定されるものではなく、長手方向３０ａに対して９０度でない（９０度以外）角度であれば、どのような角度であっても本発明のＭＩヘッドは機能する。例えば長手方向３０ａに対して反時計方向に１０５度から１６５度の範囲でも本発明のＭＩヘッドはその機能を十分果たすことができる。
本実施例によれば、反強磁性膜１４ａ、１４ｂにより磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂに誘起される交換結合磁界によって、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂを、その長手方向に直角を除く所定角度で磁化させることによりバイアス磁界１８を加える。従って従来のＭＩヘッドのようにバイアス磁界を生成するために導体層を設け、その導体層に直流電流を流す必要はない。直流を流す必要がないので直流電源が不要であり、また直流を流すことによる電力消費もない。そのため構成が簡単になり小型かつ省エネルギーのＭＩヘッドを得ることができる。
【００２０】
本実施例において、反強磁性膜１４ａ、１４ｂによって磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂに誘起される交換結合磁界の強さは、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの膜厚に反比例する。すなわち、膜厚が厚くなれば交換結合磁界の強さは低下する。磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂが厚い場合に交換結合磁界の低下を避けるためには、反強磁性膜１４ａ、１４ｂの両方又はいずれか一方を、磁性薄膜コア１１ａと磁性薄膜コア１１ｂの間に挿入してもよい。このようにすれば所望の強さの交換結合磁界を磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂに加えることができる。
＜＜第２実施例＞＞
【００２１】
本発明の第２実施例のＭＩヘッドを図４の（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図４の（ａ）は第２実施例のＭＩヘッドの上面図であり、図４の（ｂ）は図４の（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図である。第２実施例のＭＩヘッドは、図４の（ｂ）に示すように第１及び第２の反強磁性層２４ａ、２４ｂが導体層１２の近傍にのみ形成されている。その他の構成は前記第１実施例のＭＩヘッドと同じである。本実施例によれば、反強磁性膜２４ａ、２４ｂを、磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂを貫通する導体層１２の近傍にのみ設けることにより、導体層１２から離れた磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの両端部領域１１ｅ、１１ｆの透磁率の低下を防ぐことができる。そのため外部からの漏洩磁界Ｈｅｘにより磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂに流入する磁束の密度が高くなる。その結果、ＭＩヘッドの再生感度が向上する。
＜＜第３実施例＞＞
【００２２】
本発明の第３実施例のＭＩヘッド４０を図５の（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図５の（ａ）は第３実施例のＭＩヘッド４０の上面図であり、同（ｂ）は図５の（ａ）のＶｂ−Ｖｂ断面図である。
図５の（ａ）及び（ｂ）において、ガラス等の非磁性材の基板１０の上に帯状の第１の反強磁性膜１４ａを形成し、反強磁性膜１４ａの上に第１の磁性薄膜コア４１ａを形成している。磁性薄膜コア４１ａの中央部には、絶縁層１３ａを介して帯状の導体層１２を、前記帯状の磁性薄膜コア４１ａと直交するように形成している。導体層１２の上面及び側面を覆うように絶縁層１３ｂを設けている。磁性薄膜コア１１ａの上の、前記絶縁層１３ｂを除く領域に、前記絶縁層１３ｂの上面に達する厚さの第２の磁性薄膜コア４１ｂが形成されている。前記第２の磁性薄膜コア４１ｂ及び絶縁層１２ｂの上に第３の磁性薄膜コア４１ｃが形成されている。第３の磁性薄膜コア４１ｃの上に第２の反強磁性膜１４ｂが形成されている。
【００２３】
反強磁性膜１４ａ、１４ｂはそれぞれ、幅Ｗが２０μｍ、長さＬが１００μｍ、厚さが１００オングストロームである。磁性薄膜コア４１ａ、４１ｃはそれぞれ、幅Ｗが２０μｍ、長さが１００μｍ、厚さが０．２μｍである。導体層１４の幅は５μｍ、厚さは１μｍである。磁性薄膜コア４１ｂの幅は２０μｍ、厚さは１μｍである。反強磁性膜１４ａ、１４ｂ、磁性薄膜コア４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、導体層１２のそれぞれの各材料は、前記第１実施例のものと同じである。
上記のように構成した本実施例のＭＩヘッド４０を、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、磁性薄膜コア４１ａ、４１ｂ、４１ｃの長手方向に対して反時計方向に４５度回転した矢印１８で示す方向に強さ５ｋＯｅの磁界を印加しつつ、真空中でＦｅ−Ｍｎのネール温度（約１５０℃）より高い２５０℃に加熱し、１時間その温度を保つ。１時間経過後所定の冷却速度で室温まで徐冷する。この処理により、反強磁性層１４ａ、１４ｂは交換磁気異方性を生じ、その磁化容易軸は矢印１８の方向を向く。反強磁性層１４ａ、１４ｂで挟まれた磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂは、反強磁性層１４ａ、１４ｂによる交換結合磁界によって矢印１８の方向に磁化される。
【００２４】
本実施例のＭＩヘッド４０では、導体層１２の上下に存在する磁性薄膜コア４１ａ、４１ｃの厚さが０．２μｍであり、前記第１実施例のＭＩヘッド１６の磁性薄膜コア１１ａ、１１ｂの厚さ１μｍよりも薄い。反強磁性膜１４ａ、１４ｂにより磁性薄膜コア４１ａ、４１ｃに誘起する交換結合磁界の強さは磁性薄膜コア４１ａ、４１ｃの厚さに反比例するので、磁性薄膜コア４１ａ、４１ｃの厚さが厚くなると交換結合磁界の強さは小さくなり、薄くなると交換結合磁界の強さは大きくなる。本実施例では、導体層１２近傍の磁性薄膜コア４１ａ、４１ｃの厚さを０．２μｍと薄くしているので、前記第１実施例のＭＩヘッド１６に比べると交換結合磁界の強さが大きくなる。交換結合磁界の強さが大きいので磁性薄膜コア４１ａ、４１ｃの磁化が大きくなり、透磁率の低下量が大きく、導体線１２に高周波電流を流したときのインピーダンスの低下量も大きい。導体層１２の近傍から離れた領域では、磁性薄膜コア４１ｂの厚さが厚いので反強磁性膜１４ａ、１４ｂによる交換結合磁界の強さが小さくなる。従って磁性薄膜コア４１ｂの透磁率は磁性薄膜コア４１ａ、４１ｃより大きい。そのため外部からの漏洩磁界Ｈｅｘにより生じる磁束が通りやすくなるので、第１実施例のＭＩヘッド１６に比べると漏洩磁界の検出効率が高くなる。
＜＜第４実施例＞＞
【００２５】
本発明の第４実施例のＭＩヘッド５０を図６を参照して説明する。図６の（ａ）は本実施例のＭＩヘッド５０の上面図、図６の（ｂ）は図６の（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ断面図である。図６の（ａ）及び（ｂ）において、ガラス等の非磁性材の基板４８の上に帯状の第１の反強磁性膜５４ａを形成し、その全面に第１の磁性薄膜コア５１ａを形成している。磁性薄膜コア５１ａの上に所定の間隔で５つの絶縁層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ及び５３ｅを形成している。絶縁層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅの上にそれぞれ導体層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅを形成している。各導体層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅの上にそれぞれ絶縁層５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ、５６ｅを形成し導体層５３ａ〜５３ｅを被覆している。磁性薄膜コア５１ａ及び絶縁層５６ａ〜５６ｅの上に第２の磁性薄膜コア５１ｂを形成している。磁性薄膜コア５１ｂの上に反強磁性膜５４ｂを形成している。導体層５２ａ〜５２ｅは、図６の（ａ）に示すように基板４８上で直列に接続されてジグザグ形状（つづら折り形状ともいう）になされている。上記のように積層された反強磁性膜５４ａ、５４ｂ及び磁性薄膜コア５１ａ、５１ｂの幅Ｗは２０μｍ、長さＬは２００μｍである。反強磁性膜５４ａ、５４ｂの厚さはそれぞれ２００オングストローム、磁性薄膜コア５１ａ、５１ｂの厚さはそれぞれ１μｍである。導体層５２ａ〜５２ｅの幅ＣＷは５μｍ、厚さは１μｍである。反強磁性膜５４ａ、５４ｂの材料はＦｅ−Ｍｎであり、磁性薄膜コア５１ａ、５１ｂの材料はＮｉ−Ｆｅ合金である。導体層５２ａ〜５２ｅの材料は銅である。
【００２６】
本実施例のＭＩヘッド５０に前記第１実施例で説明した熱処理を施す。ＭＩヘッド５０において、反強磁性膜５４ａ、５４ｂによる交換結合磁界によって磁性薄膜コア５１ａ、５１ｂに誘起される磁化の作用は前記第１実施例と同じである。
本実施例のＭＩヘッド５０では、導体層５２ａの端部５７と導体層５２ｅの端部５８に高周波電源６０と検出回路６１を接続する。磁性薄膜コア５１ａと５１ｂとの間を５つの導体層５２ａ〜５２ｅが通り、かつ導体層５２ａ〜５２ｅが直列に接続されているので、漏洩磁界Ｈｅｘによる導体層５２ａ〜５２ｅのインピーダンスの変化は前記第１実施例の導体層１２の約５倍になる。従って漏洩磁界Ｈｅｘの検出感度は約５倍になり、高感度のＭＩヘッドを実現できる。導体層５２ａ〜５２ｅの数は５つに限定されるものではなく、所望する検出感度に応じて増減すればよい。
＜＜第５実施例＞＞
本発明の第５実施例のＭＩヘッドを図７を参照して説明する。
前記の第１から第４の実施例のＭＩヘッド１６、３５、４０及び５０では、それぞれの帯状の磁性薄膜コアによって、垂直磁気記録媒体の垂直磁化による漏洩磁界及び地磁気などの、帯状の磁性薄膜コアの長手方向に沿う方向の磁界を検出することができる。面内磁気記録媒体の記録磁化の漏洩磁界は、磁界の方向が記録媒体の面に平行である。このような磁界を検出するには磁気ギャップを有するループ状の磁気回路を設ける必要がある。
【００２７】
図７の（ａ）は、本発明の第５実施例のＭＩヘッド７０の上面図であり、同（ｂ）は図７の（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ断面図である。ＭＩヘッド７０は、前記第１実施例のＭＩヘッドにリターンパスを形成する磁性コア７２を設け、ＭＩヘッドの少なくとも一端に、非磁性層７を介して磁気ギャップ７３を設けたものである。ＭＩヘッド７０のギャップ７３を面内磁気記録媒体７５の矢印７５ａで示す記録磁化に対向させることにより、前記の各実施例における検出動作と同様にして面内磁気記録の磁化による漏洩磁界を検出することができる。
前記の各実施例のＭＩヘッドにおいて、特に高い検出感度を必要としない場合には、磁性薄膜コアと導体層の間に絶縁層を設けなくてもよい。絶縁層を設けない場合製造工程が簡略化されるのでＭＩヘッドの製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施例のＭＩヘッドの上面図である。  （ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１実施例のＭＩヘッドとの比較説明に用いる従来のＭＩヘッドの平面図である。  （ｂ）は前記従来のＭＩヘッドにおいて、バイアス磁界が印加されていない場合の、外部磁界とインピーダンスとの関係を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１実施例のＭＩヘッドを簡略化して示す上面図である。  （ｂ）は第１実施例の簡略化して示すＭＩヘッドに外部からの漏洩磁界が加えられたときの状態を説明するための上面図である。  （ｃ）は本発明の第１実施例のＭＩヘッドにおいて、バイアス磁界が印加されている場合の、外部磁界とインピーダンスとの関係を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施例のＭＩヘッドの上面図である。  （ｂ）は（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第３実施例のＭＩヘッドの上面図である。  （ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第４実施例のＭＩセンサの上面図である。  （ｂ）は（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の第５実施例のＭＩセンサの上面図である。  （ｂ）は（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ断面図である。
【図８】磁気インピーダンス効果を用いた従来の磁気検出装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  基板
１１ａ、１１ｂ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、５１ａ、５１ｂ  磁性薄膜コア
１２、５２ａ〜５２ｅ  導体層
１３、１３ａ、１３ｂ、５３ａ〜５３ｅ、５６ａ〜５６ｅ  絶縁層
１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂ、５４ａ、５４ｂ  反強磁性膜
１６、３０、３５、４０、５０、７０  ＭＩヘッド
７５  磁気記録媒体
６０  高周波電源
６１  検出回路
７２  磁性コア
【図１】
2005108383.tif 000003
【図２】
2005108383.tif 000004
【図３】
2005108383.tif 000005
【図４】
2005108383.tif 000006
【図５】
2005108383.tif 000007
【図６】
2005108383.tif 000008
【図７】
2005108383.tif 000009
【図８】
2005108383.tif 000010