JP2006303097A - Magnetoresistance effect element, thin-film magnetic head with it, head-gimbals assembly with thin-film magnetic head, magnetic disk drive with head-gimbals assembly and method for reproducing magnetic recording using thin-film magnetic head - Google Patents
Magnetoresistance effect element, thin-film magnetic head with it, head-gimbals assembly with thin-film magnetic head, magnetic disk drive with head-gimbals assembly and method for reproducing magnetic recording using thin-film magnetic head Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、磁気抵抗(MR)効果素子、該MR効果素子を読み出し磁気ヘッド素子として備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ(HGA)及びこのHGAを備えた磁気ディスク装置(HDD)に関する。さらに本発明は、このような薄膜磁気ヘッドを用いた磁気記録再生方法に関する。 The present invention relates to a magnetoresistive (MR) effect element, a thin film magnetic head having the MR effect element as a read magnetic head element, a head gimbal assembly (HGA) having the thin film magnetic head, and a magnetic disk apparatus having the HGA. (HDD). Furthermore, the present invention relates to a magnetic recording / reproducing method using such a thin film magnetic head.
近年、HDDの大容量小型化に対応すべく、薄膜磁気ヘッドにおける読み出し磁気ヘッド素子として、巨大磁気抵抗(GMR)効果素子又はトンネル磁気抵抗(TMR)効果素子等の磁気抵抗(MR)効果素子が広く採用されている。これらの素子を用いることによって、非常に高い感度で信号磁界を読み出し、大きな再生出力を得ることができる。 In recent years, magnetoresistive (MR) effect elements such as giant magnetoresistive (GMR) effect elements or tunneling magnetoresistive (TMR) effect elements have been used as read magnetic head elements in thin film magnetic heads in order to cope with the large capacity and miniaturization of HDDs. Widely adopted. By using these elements, it is possible to read a signal magnetic field with very high sensitivity and obtain a large reproduction output.
ここで、HDDのさらなる大容量小型化を図るためには、記録密度をより高める必要がある。この際、磁気ヘッド素子のトラック幅方向の幅及びギャップ長をより縮小する必要があるが、このようなサイズのさらなる縮小は、感受できる信号磁束の減少によって、MR効果素子の再生出力の劣化をもたらす。 Here, in order to further reduce the capacity of the HDD, it is necessary to increase the recording density. At this time, it is necessary to further reduce the width in the track width direction and the gap length of the magnetic head element. However, such a further reduction in size reduces the reproduction output of the MR effect element by reducing the perceivable signal magnetic flux. Bring.
この再生出力の劣化への対処として、例えば特許文献1には、MR効果素子のフリー層の近傍にシールド層から突出したフラックスガイドを設けて、再生出力波形のベースラインシフトを起こすことなく再生感度の向上を図るための技術が開示されている。
As a countermeasure against the deterioration of the reproduction output, for example, in
しかしながら、上述したような対処を施した従来のMR素子においても、種々の温度環境を経験した際に、再生出力が劣化したり再生出力中のノイズが増加したりするという問題が生じていた。 However, even in the conventional MR element to which the above-mentioned measures are taken, there are problems that the reproduction output deteriorates or the noise during the reproduction output increases when experiencing various temperature environments.
現在、HDDは、ノート型パソコン、携帯電話、その他のモバイル用途の各種機器にも広く搭載されており、楽曲、映像等の大容量情報用のストレージとして盛んに利用されている。これらの機器においては、その携帯性から室外での使用機会も多く、直射日光下や氷点下での使用など使用温度範囲が相当広くなっている。 Currently, HDDs are widely installed in notebook personal computers, mobile phones, and other mobile devices, and are actively used as storage for large-capacity information such as music and video. These devices have many outdoor use opportunities due to their portability, and the use temperature range is considerably wide, such as use in direct sunlight and below freezing.
ところが、上述したような従来のMR効果素子が経験する環境温度の履歴によっては、MR効果素子の再生出力が劣化したり、再生出力中のノイズが増加したりする場合が生じていた。このような現象を抑制するために、例えば、MR効果素子のMR積層体に通常印加されているトラック幅方向のバイアス磁界において、その強度を高めることが効果的であることは分かっていた。しかしながら、バイアス磁界強度を高く設定すると、信号磁界を感受する再生感度が低下し、結果として再生出力が劣化してしまう。すなわち、環境温度履歴に対する再生出力の安定性と再生感度とを両立させるバイアス磁界を設定することが非常に困難となっていた。 However, depending on the environmental temperature history experienced by the conventional MR effect element as described above, the reproduction output of the MR effect element may be deteriorated or the noise during the reproduction output may increase. In order to suppress such a phenomenon, for example, it has been found that it is effective to increase the strength of the bias magnetic field in the track width direction that is normally applied to the MR multilayer of the MR effect element. However, if the bias magnetic field strength is set high, the reproduction sensitivity for sensing the signal magnetic field is lowered, and as a result, the reproduction output is deteriorated. That is, it has been very difficult to set a bias magnetic field that achieves both reproduction output stability and reproduction sensitivity with respect to environmental temperature history.
従って、本発明の目的は、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができるMR効果素子、このMR効果素子を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたHGA及びこのHGAを備えたHDDを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an MR effect element capable of realizing both a stable low-noise reproduction output and high reproduction sensitivity that are not affected by the environmental temperature history, a thin film magnetic head including the MR effect element, An object of the present invention is to provide an HGA equipped with the thin film magnetic head and an HDD equipped with the HGA.
さらに本発明の他の目的は、適切なバイアス磁界をMR積層体に印加することによって、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができる磁気記録再生方法を提供することにある。 Still another object of the present invention is to realize both a stable low-noise reproduction output and high reproduction sensitivity that are not affected by the environmental temperature history by applying an appropriate bias magnetic field to the MR stack. It is to provide a magnetic recording / reproducing method.
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。基板の素子形成面に形成された磁気ヘッド素子の積層構造において、基準となる層よりも素子形成面側にある構成要素を「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層から見て素子形成面とは反対側にある構成要素を「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上にシールド層がある」とは、絶縁層の素子形成面とは反対側にシールド層があることを意味する。また、1つの積層構造内において、2つの構成要素の位置を比較する際、素子形成面により近い方を「下部」とし、より遠い方を「上部」とする。例えば、電磁コイル素子内に設けられた2つの磁極層のうち、「下部磁極層」とは、素子形成面により近い方を意味することとする。 Before describing the present invention, terms used in the specification will be defined. In the laminated structure of the magnetic head elements formed on the element formation surface of the substrate, it is assumed that the component on the element formation surface side of the reference layer is “down” or “downward” and viewed from the reference layer. It is assumed that the component on the side opposite to the element formation surface is “upper” or “upper”. For example, “there is a shield layer on the insulating layer” means that there is a shield layer on the side opposite to the element formation surface of the insulating layer. Further, when comparing the positions of two components in one laminated structure, the closer to the element formation surface is defined as “lower”, and the farther is defined as “upper”. For example, of the two magnetic pole layers provided in the electromagnetic coil element, the “lower magnetic pole layer” means the one closer to the element formation surface.
本発明によれば、磁界を感受して自身の抵抗値を変化させるMR積層体を備えたMR効果素子であって、このMR積層体にバイアス磁界を印加可能な導磁路手段と、この導磁路手段に少なくとも2つの大きさの磁束を誘導することができる磁束可変手段とを備えたMR効果素子が提供される。この際、バイアス磁界がトラック幅方向であることが好ましい。さらに、MR積層体に隣接して、このMR積層体に静バイアス磁界を印加可能である静バイアス磁界印加手段が設けられていることが好ましい。 According to the present invention, there is provided an MR effect element including an MR laminate that senses a magnetic field and changes its own resistance value, and a magnetic path means that can apply a bias magnetic field to the MR laminate, There is provided an MR effect element comprising magnetic flux varying means capable of inducing magnetic flux of at least two magnitudes in a magnetic path means. At this time, the bias magnetic field is preferably in the track width direction. Furthermore, it is preferable that a static bias magnetic field applying means capable of applying a static bias magnetic field to the MR multilayer is provided adjacent to the MR multilayer.
磁束可変手段を用いて、導磁路手段に誘導される磁束を適宜選択することによって、MR積層体に印加されるバイアス磁界を変化させることができる。これにより、十分な大きさのバイアス磁界を印加して、環境温度履歴の悪影響を排除することができると共に、MR積層体内の磁化が信号磁界に十分に追随可能となるような大きさに変化させたバイアス磁界を印加して、高い再生感度を得ることができる。その結果、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができる。 The bias magnetic field applied to the MR laminate can be changed by appropriately selecting the magnetic flux induced in the magnetic path means using the magnetic flux varying means. As a result, a sufficiently large bias magnetic field can be applied to eliminate the adverse effects of environmental temperature history, and the magnetization in the MR stack can be changed to a magnitude that can sufficiently follow the signal magnetic field. High read sensitivity can be obtained by applying a bias magnetic field. As a result, it is possible to achieve both a stable low noise reproduction output and high reproduction sensitivity that are not affected by the environmental temperature history.
ここで、この導磁路手段が、MR積層体の近傍にあって互いに対向しており互いの間にバイアス磁界を発生させることができる2つの磁極を有する1つの導磁路層であり、磁束可変手段が、1つの導磁路層を磁芯として形成されたバイアスコイル部であることが好ましい。 Here, the magnetic path means is one magnetic path layer having two magnetic poles that are near the MR laminate and are opposed to each other and can generate a bias magnetic field between them. It is preferable that the variable means is a bias coil portion formed by using one magnetic path layer as a magnetic core.
このような構成によれば、バイアスコイル部が誘導コイルとなって、バイアスコイル部に印加される電流量に応じた磁束が、導磁路層に誘導可能となる。従って、2つの磁極間に発生してMR積層体に印加されるコイル磁界を、連続的な範囲内で所望の値に設定することができる。この結果、種々の効果、例えば、バイアスポイントの最適化やMR積層体の磁化状態の初期化を実現することも可能となる。 According to such a configuration, the bias coil unit becomes an induction coil, and a magnetic flux according to the amount of current applied to the bias coil unit can be induced to the magnetic path layer. Therefore, the coil magnetic field generated between the two magnetic poles and applied to the MR laminate can be set to a desired value within a continuous range. As a result, various effects such as optimization of the bias point and initialization of the magnetization state of the MR stack can be realized.
また、導磁路手段が、MR積層体の近傍に位置している磁極をそれぞれ有する2つのヨーク層であり、これらの磁極の両方が、互いに対向していて互いの間にバイアス磁界を発生させることが可能であり、磁束可変手段が、硬磁性部を含んでおり可動である磁束発生部と、この磁束発生部の2つの端部を、2つのヨーク層の磁極とは反対側の2つの端にそれぞれ接続したり、2つの端から離隔させたりするための磁束発生部駆動手段とを備えていることも好ましい。この際、この磁束発生部駆動手段が、磁束発生部を移動させる微小電気機械システム(MEMS)部を備えていることが好ましい。 Further, the magnetic path means is two yoke layers each having a magnetic pole located in the vicinity of the MR laminate, and both of these magnetic poles are opposed to each other to generate a bias magnetic field between them. The magnetic flux changing means includes a hard magnetic portion and is movable, and two end portions of the magnetic flux generating portion are connected to two opposite poles of the two yoke layers. It is also preferable to include a magnetic flux generation unit driving means for connecting to each end or separating from the two ends. At this time, it is preferable that the magnetic flux generation unit driving means includes a micro electro mechanical system (MEMS) unit that moves the magnetic flux generation unit.
さらに、このMEMS部が、磁束発生部を2つのヨーク層の層面内の方向に移動させる平行平板電極の組を少なくとも1つ備えていることも好ましい。さらにまた、このMEMS部が、磁束発生部を2つのヨーク層の層面内の方向に、又は層面に垂直な方向に移動させる櫛歯電極の組を少なくとも1つ備えていることも好ましい。さらにまた、磁束発生部を自転させる回転型アクチュエータを備えていることも好ましい。 Furthermore, it is also preferable that this MEMS part is provided with at least one set of parallel plate electrodes for moving the magnetic flux generating part in the direction within the layer surfaces of the two yoke layers. Furthermore, it is also preferable that the MEMS unit includes at least one comb electrode set that moves the magnetic flux generation unit in a direction within the layer surfaces of the two yoke layers or in a direction perpendicular to the layer surfaces. Furthermore, it is also preferable to include a rotary actuator that rotates the magnetic flux generator.
このような構成によれば、MEMS部を駆動させることによって、磁束発生部をヨーク層に接続したり、ヨーク層から所定の距離だけ引き離したりすることができる。これにより、磁束発生部とヨーク層との距離に応じた磁束が、ヨーク層に誘導可能となる。従って、磁極間に発生してMR積層体に印加されるヨーク磁界を、連続的な範囲内で所望の値に設定することができる。この結果、種々の効果、例えば、バイアスポイントの最適化やMR積層体の磁化状態の初期化を実現することも可能となる。 According to such a configuration, by driving the MEMS portion, the magnetic flux generating portion can be connected to the yoke layer or separated from the yoke layer by a predetermined distance. Thereby, the magnetic flux according to the distance of a magnetic flux generation part and a yoke layer can be induced | guided | derived to a yoke layer. Therefore, the yoke magnetic field generated between the magnetic poles and applied to the MR stack can be set to a desired value within a continuous range. As a result, various effects such as optimization of the bias point and initialization of the magnetization state of the MR stack can be realized.
また、本発明によれば、上述したMR効果素子を読み出し用として少なくとも1つ備えており、さらに電磁コイル素子を書き込み用として少なくとも1つ備えた薄膜磁気ヘッドが提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a thin film magnetic head including at least one MR effect element as described above for reading and further including at least one electromagnetic coil element for writing.
さらに、本発明によれば、この薄膜磁気ヘッドを少なくとも1つ備えており、磁束可変手段に電力を供給するためのリード線及び上述したMR効果素子及び電磁コイル素子のための信号線と、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とをさらに備えたHGAが提供される。 Further, according to the present invention, at least one thin-film magnetic head is provided, a lead wire for supplying power to the magnetic flux varying means, a signal wire for the MR effect element and the electromagnetic coil element described above, and this An HGA further provided with a support mechanism for supporting the thin film magnetic head is provided.
本発明によれば、さらにまた、このHGAを少なくとも1つ備えており、磁束可変手段に供給する電力を制御するための磁束制御回路と、読み出し及び書き込み動作を制御するための記録再生回路とをさらに備えたHDDが提供される。この際、磁束制御回路と記録再生回路とを制御しており、読み出し及び/又は書き込み動作とタイミングを合わせて磁束制御回路を駆動させるためのCPUを備えていることが好ましい。 According to the present invention, furthermore, at least one HGA is provided, and a magnetic flux control circuit for controlling power supplied to the magnetic flux varying means, and a recording / reproducing circuit for controlling read and write operations. Further provided HDDs are provided. At this time, it is preferable to include a CPU that controls the magnetic flux control circuit and the recording / reproducing circuit, and drives the magnetic flux control circuit in synchronization with the read and / or write operation.
このようなCPUを用いることによって、例えば、読み出し動作に合わせて磁束可変手段を駆動させて、MR積層体に印加されるバイアス磁界を読み出しに最適な大きさに調整することが可能となる。さらに、読み出し及び書き込み動作との連動を伴う他の種々の磁界印加動作も実現可能となる。 By using such a CPU, for example, it is possible to drive the magnetic flux varying means in accordance with the read operation and adjust the bias magnetic field applied to the MR stack to an optimum size for reading. Furthermore, various other magnetic field application operations that are linked with the read and write operations can be realized.
本発明によれば、さらにまた、書き込み時を含む非読み出し時には、読み出し用のMR効果素子内のMR積層体に第1のバイアス磁界を印加し、次いで、MR効果素子による読み出し動作時には、MR積層体に第1のバイアス磁界よりも小さい第2のバイアス磁界を印加する磁気記録再生方法が提供される。この際、第1及び第2のバイアス磁界がトラック幅方向であることが好ましい。 Further, according to the present invention, the first bias magnetic field is applied to the MR multilayer body in the MR effect element for reading at the time of non-reading including the time of writing, and then the MR multilayer at the time of reading operation by the MR effect element. There is provided a magnetic recording / reproducing method for applying a second bias magnetic field smaller than the first bias magnetic field to a body. At this time, the first and second bias magnetic fields are preferably in the track width direction.
最初に、非読み出し時には、十分に大きい第1のバイアス磁界をMR積層体に印加してMR積層体の磁化状態を安定的に保持することによって、環境温度履歴の悪影響を排除する。次いで、読み出し時に、この第1のバイアス磁界よりも小さく、MR積層体内の磁化が信号磁界に十分に追随可能であるような第2のバイアス磁界を印加する。これにより、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができる。 First, at the time of non-reading, an adverse effect of the environmental temperature history is eliminated by applying a sufficiently large first bias magnetic field to the MR stack to stably maintain the magnetization state of the MR stack. Next, at the time of reading, a second bias magnetic field that is smaller than the first bias magnetic field and that can sufficiently follow the signal magnetic field in the MR stack is applied. As a result, it is possible to achieve both a stable low noise reproduction output and high reproduction sensitivity that are not affected by the environmental temperature history.
ここで、MR積層体に隣接して設置された静バイアス磁界印加手段による静磁界を第1のバイアス磁界とし、次いで、この第1のバイアス磁界と誘導コイルに通電することによって発生したコイル磁界とを合成することによって第2のバイアス磁界とすることも好ましい。この場合、静バイアス磁界印加手段による静磁界と誘導コイルに通電することによって発生したコイル磁界とは、それらの向きが互いに正反対に、又は合成によって大きさが静磁界よりも小さくなる向きに設定されていることになる。 Here, the static magnetic field generated by the static bias magnetic field applying means installed adjacent to the MR laminate is used as the first bias magnetic field, and then the coil magnetic field generated by energizing the first bias magnetic field and the induction coil It is also preferable that the second bias magnetic field is obtained by synthesizing. In this case, the static magnetic field generated by the static bias magnetic field applying unit and the coil magnetic field generated by energizing the induction coil are set so that their directions are opposite to each other, or in a direction in which the magnitude is smaller than the static magnetic field by synthesis. Will be.
さらに、MR積層体に隣接して設置された静バイアス磁界印加手段による静磁界と、硬磁性部を含む磁束発生部からの磁束をこの磁束発生部と磁気的に接続されたヨーク層を介して伝搬させることによって発生させたヨーク磁界とを合成して第1のバイアス磁界とし、次いで、磁束発生部をヨーク層から離隔させてヨーク磁界を減少させ、バイアス磁界と減少させられたヨーク磁界とを合成することによって第2のバイアス磁界とすることも好ましい。 Furthermore, the static magnetic field generated by the static bias magnetic field applying means installed adjacent to the MR laminate and the magnetic flux from the magnetic flux generating part including the hard magnetic part are passed through a yoke layer magnetically connected to the magnetic flux generating part. The yoke magnetic field generated by the propagation is combined to form a first bias magnetic field, and then the magnetic flux generator is separated from the yoke layer to reduce the yoke magnetic field, and the bias magnetic field and the reduced yoke magnetic field are It is also preferable that the second bias magnetic field is synthesized.
本発明によれば、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができる。 According to the present invention, it is possible to achieve both a stable low noise reproduction output and high reproduction sensitivity that are not affected by the environmental temperature history.
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated in detail, referring an accompanying drawing. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals. In addition, the dimensional ratios in the components in the drawings and between the components are arbitrary for easy viewing of the drawings.
図1は、本発明によるHDDの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本発明によるHGAの一実施形態を示す斜視図である。また、図3は、図2の実施形態におけるHGAの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド(スライダ)を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a main part in an embodiment of an HDD according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of an HGA according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing a thin film magnetic head (slider) attached to the tip of the HGA in the embodiment of FIG.
図1において、10は、スピンドルモータ11の回転軸の回りを回転する複数の磁気ディスク、12は、薄膜磁気ヘッド(スライダ)21をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、13は、この薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに後述するバイアス用の磁束を制御するための記録再生及び磁束制御回路をそれぞれ示している。
In FIG. 1, 10 is a plurality of magnetic disks rotating around the rotation axis of the
アセンブリキャリッジ装置12には、複数の駆動アーム14が設けられている。これらの駆動アーム14は、ボイスコイルモータ(VCM)15によってピボットベアリング軸16を中心にして角揺動可能であり、この軸16に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム14の先端部には、HGA17が取り付けられている。各HGA17には、薄膜磁気ヘッド(スライダ)21が、各磁気ディスク10の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク10、駆動アーム14、HGA17及びスライダ21は、単数であってもよい。
The
図2に示すように、HGA17は、サスペンション20の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ21を固着し、さらにそのスライダ21の端子電極に配線部材25の一端を電気的に接続して構成される。
As shown in FIG. 2, the
サスペンション20は、ロードビーム22と、このロードビーム22上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ23と、ロードビーム22の基部に設けられたベースプレート24と、フレクシャ23上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材25とから主として構成されている。なお、図示されていないが、サスペンション20の途中にヘッド駆動用ICチップを装着してもよい。
The
図3に示すように、本実施形態における薄膜磁気ヘッド(スライダ)21は、適切な浮上量を得るように加工されたABS30と、素子形成面31上に形成された磁気ヘッド素子32と、素子形成面31上に形成された被覆層38の層面から露出した4つの信号端子電極36及び2つの駆動端子電極37とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子32は、読み出し用のMR効果素子33と、書き込み用の電磁コイル素子34とを含む。ここで、4つの信号端子電極36は、MR効果素子33及び電磁コイル素子34に接続されており、2つの駆動端子電極37は、MR効果素子内に設置されている後述の磁束可変手段に接続されている。
As shown in FIG. 3, the thin film magnetic head (slider) 21 in this embodiment includes an
2つの駆動端子電極37は、4つの信号端子電極36の群の両側にそれぞれ配置されている。これは、特開2004−234792号公報に記載されているように、MR効果素子33の配線と電磁コイル素子34の配線との間におけるクロストークを防止することができる配置である。ただし、クロストークが許容される場合には、2つの駆動端子電極37が、例えば4つの信号端子電極36の何れかの間の位置等に配置されていてもよい。なお、これらの端子電極の数も、図3の形態に限定されるものではない。図3において端子電極は6つであるが、例えば、電極を5つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でもよい。
The two
図4は、図3の実施形態におけるMR効果素子33を素子形成面31側から透視的に見た平面図である。
4 is a plan view of the
図4によれば、素子形成面上に、ABSと同じ側のヘッド端面300に端辺を接する形で、MR積層体332が配置されている。MR積層体332は、信号磁界を感受して、その磁界強度に応じて自身の抵抗値を変化させて出力変化をもたらすMR効果素子33の主要部である。このMR積層体332のトラック幅方向の両端の各々に隣接して、バイアス硬磁性層335が配置されている。バイアス硬磁性層335は、静バイアス磁界印加手段であり、強磁性材料からの静磁界によってMR積層体332にトラック幅方向のハードバイアス磁界42を印加し、感受した信号磁界に対して十分な大きさを有する線形出力の形成に寄与する。
According to FIG. 4, the
導磁路層40は、MR積層体332及びバイアス硬磁性層335よりも若干上方に位置しているが、その2つの端40aがそれぞれ、MR積層体332のトラック幅方向の両端の各々の近傍に位置している。また、バイアスコイル部41は、導磁路層40を磁芯として形成されたバイアスコイル層を備えており、通電されることによって導磁路層40に磁束を誘導可能である。この磁束の誘導によって、導磁路層40の2つの端40a間に磁界が発生し、その結果、MR積層体332にコイル磁界43を印加することができる。ここで、導磁路層40は、MR効果素子332への導磁路手段となっている。
The
このような構成により、バイアスコイル部41への通電を調整することによって、MR積層体332に印加されるバイアス磁界を変化させることができる。例えば、通電しない時には、上述したように、MR積層体332には、第1のバイアス磁界としてのハードバイアス磁界42が印加されている。次いで、バイアスコイル部41に通電すると、MR積層体332には、第2のバイアス磁界として、ハードバイアス磁界42とコイル磁界43との合成磁界44が印加されることになる。ここで、同図においては、バイアスコイル部への電流印加方向を選択して、コイル磁界43とハードバイアス磁界42との向きを正反対にすることによって、第2のバイアス磁界が第1のバイアス磁界よりも小さくなるように設定されている。なお、バイアスコイル部41は、バイアス磁界を変化させるために導磁路層40に誘導される磁束を変化させるための磁束可変手段となっている。
With such a configuration, the bias magnetic field applied to the
以上述べたように、本実施形態によれば、MR積層体に印加されるバイアス磁界を変化させて必要に応じて調整することができる。従って、例えば、後述するように、非書き込み時には、十分に大きい第1のバイアス磁界を印加してMR積層体の磁化状態を安定的に保持した上で、読み出し時には、第1のバイアス磁界よりも小さく、MR積層体内の磁化自由層の磁化が信号磁界に十分に追随することができるような第2のバイアス磁界を印加することが可能となる。その結果、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができる。 As described above, according to this embodiment, the bias magnetic field applied to the MR stack can be changed and adjusted as necessary. Therefore, for example, as will be described later, a sufficiently large first bias magnetic field is applied during non-writing to stably maintain the magnetization state of the MR multilayer, and during reading, the first bias magnetic field is higher than the first bias magnetic field. It is possible to apply a second bias magnetic field that is small and allows the magnetization of the magnetization free layer in the MR stack to sufficiently follow the signal magnetic field. As a result, it is possible to achieve both a stable low noise reproduction output and high reproduction sensitivity that are not affected by the environmental temperature history.
さらに、バイアスコイル部に流す電流値を選択することによって、第1及び第2のバイアス磁界に限らず、種々の大きさの磁界をMR積層体に印加することが可能である。従って、例えば、この電流値を微調整して、又は再生出力からのフィードバック調整によって、MR効果素子として最適のバイアスポイントを実現することも可能となる。また、印加する磁界を十分に大きくすることによって、磁化自由層の磁区状態が乱れてノイズ等が増加した場合に、磁化固定層の磁化に悪影響を及ぼさないようにしつつ、磁化自由層の磁化状態を初期化することも可能となる。 Furthermore, by selecting the value of the current flowing through the bias coil section, it is possible to apply various magnitudes of magnetic fields to the MR stack, not limited to the first and second bias magnetic fields. Therefore, for example, it is possible to realize an optimum bias point as the MR effect element by finely adjusting the current value or by adjusting the feedback from the reproduction output. In addition, by increasing the applied magnetic field sufficiently, when the magnetic domain state of the magnetization free layer is disturbed and noise increases, the magnetization state of the magnetization free layer is prevented from adversely affecting the magnetization of the magnetization fixed layer. Can also be initialized.
また、本実施形態において導磁路層は、磁極となる2つの端を有しているが、MR積層体に確実にバイアス磁界を印加することが可能であるならば、磁極は1つでもよい。さらに、MR積層体への静バイアス磁界印加手段として、バイアス硬磁性層に代わって、インスタックバイアス積層体が用いられてもよい。インスタックバイアス積層体は、磁化自由層上に、非磁性層、強磁性層及び反強磁性層が順次積層された構造を有しており、反強磁性層によって(トラック幅方向に)磁化が固定された強磁性層から発生する静磁界によって、磁化自由層をバイアスするものである。 In this embodiment, the magnetic path layer has two ends serving as magnetic poles. However, if the bias magnetic field can be reliably applied to the MR multilayer, one magnetic pole may be used. . Further, as a means for applying a static bias magnetic field to the MR laminate, an in-stack bias laminate may be used instead of the bias hard magnetic layer. The in-stack bias stack has a structure in which a nonmagnetic layer, a ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked on a magnetization free layer, and magnetization (in the track width direction) is caused by the antiferromagnetic layer. The magnetization free layer is biased by a static magnetic field generated from the fixed ferromagnetic layer.
図5(A)は、図4の実施形態のMR効果素子33における、図4のC−C線断面図であり、図5(B)は、図4の実施形態のMR効果素子33における、図4のD−D線断面図であり、図5(C)は、図3の実施形態における端子電極部を説明するための、図3におけるA−A線断面図である。
5A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 4 in the
図5(A)によれば、図示していないスライダ基板及び絶縁層上に、下部シールド層330が形成されている。この下部シールド層330上に、磁化固定層3323と非磁性中間層3324と磁化自由層3325とが順次形成されており、MR積層体332を構成している。このMR積層体332上に、さらに上部シールド層334が形成されている。MR積層体332は、面内通電型(CIP(Current In Plain))巨大磁気抵抗(GMR(Giant Magneto Resistive))タイプ、垂直通電型(CPP(Current Perpendicular to Plain))GMRタイプ、又はトンネル磁気抵抗(TMR(Tunnel Magneto Resistive))タイプのいずれでもよい。ここで、MR効果素子33は、MR積層体332がそれぞれの場合に対応して、CIP−GMR効果素子、CPP−GMR効果素子又はTMR効果素子となる。なお、本実施形態では、MR積層体332は、CPP−GMRタイプ又はTMRタイプの場合を示している。この場合、上下部シールド層334及び330は、MR積層体332が雑音となる外部磁界を受けることを防止する役割を果たすとともに、センス電流をMR積層体332に流すための上下部電極としても機能する。
According to FIG. 5A, a
ここで、読み出し時において、信号磁界を感受するのは、磁化自由層3325であり、磁化自由層3325の磁化の方向は、信号磁界に応じて変化する。この際、MR積層体332は、磁化自由層3325の磁化と磁化固定層3323の磁化とがなす角度に対応した抵抗値を示すので、その結果として、信号磁界に応じた再生出力電圧が得られることになる。
Here, at the time of reading, it is the magnetization
さらに、MR積層体332のトラック幅方向の両端のそれぞれに隣接して、バイアス硬磁性層335が形成されている。さらに、バイアス硬磁性層335上に、後述する第2のMR絶縁層51を介して、導磁路層40が形成されている。このような構成により、導磁路層40の2つの端40a間に発生するトラック幅方向のコイル磁界を、磁化自由層3325に印加することができる。
Further, a bias hard
なお、導磁路層40は、例えば厚さ約0.1μm〜約5.0μm程度のNi、Fe及びCoのうちいずれか2つ若しくは3つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から形成されることができる。
In addition, the
図5(B)によれば、後述する第1のMR絶縁層50上に、複数の第1のバイアスコイル層410と、第1のバイアスコイル絶縁層412と、第2のMR絶縁層51と、導磁路層40と、第3のMR絶縁層52と、複数の第2のバイアスコイル層411と、第2のバイアスコイル絶縁層413と、第4のMR絶縁層53とが、順次積層されている。ここで、図示されていないが、各第1のバイアスコイル層410と各第2のバイアスコイル層411とは、それぞれ交互に端部が重なり合っていて電気的に直列に接続されている。すなわち、複数の第1及び第2のバイアスコイル層410及び411は、第1及び第2のバイアスコイル絶縁層412及び413とともに、導磁路層40の周りに巻かれたバイアスコイル部41を構成している。なお、バイアスコイル部41のコイル層の巻き数は、同図の巻き数に限らず、いくつにも設計可能である。
According to FIG. 5B, a plurality of first bias coil layers 410, a first bias
なお、第1及び第2のバイアスコイル層410及び411は、例えば厚さ約0.5μm〜約3μm程度のCu等から形成されることができる。第1及び第2のバイアスコイル絶縁層412及び413は、例えば厚さ約0.1μm〜約5μm程度の熱硬化されたレジスト層等から形成されることができる。
The first and second bias coil layers 410 and 411 can be formed of, for example, Cu having a thickness of about 0.5 μm to about 3 μm. The first and second bias
図5(C)において、同図に示された断面には、バイアスコイル部41から引き出された引き出し電極410a及び411aが現れている。ここで、引き出し電極410a及び411aは、それぞれ第1及び第2のバイアスコイル層410及び411から形成されるコイル巻きの端部のそれぞれと電気的に接続されている。引き出し電極410a及び411a上には、導電性を有する電極膜部材54及び57がそれぞれ形成されている。この電極膜部材54及び57上には、この電極膜部材54及び57を電極として電界めっきによって形成された、上方に伸びるバンプ55及び58がそれぞれ設けられている。電極膜部材54及び57並びにバンプ55及び58は、Cu等の導電材料等から形成することができる。電極膜部材54及び57の厚みは、約10nm〜約200nm程度であり、バンプ55及び58の厚みは、約5μm〜約30μm程度である。
In FIG. 5C,
バンプ55及び58の上端は、被覆層38から露出しており、これらの上端には、パッド56及び59がそれぞれ設けられている。このパッド56及び59を介して、バイアスコイル部41に電流が供給されることになる。なお、同様にして、MR効果素子33及び電磁コイル素子34は信号端子電極36(図3)と接続されているが、これらの接続構造は、図面の見易さのために表示されていない。
The upper ends of the
図6は、図3の磁気ヘッド素子の一実施形態としての長手磁気記録用の磁気ヘッド素子32の構成を示す、図3のB−B線断面図である。なお、図6における書き込み用の書き込みコイル層の巻き数は図を簡略化するため、図3における巻き数より少なく表されている。書き込みコイル層は1層、2層以上又はヘリカルコイルでもよい。
6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3 showing the configuration of the
図6において、210はスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するABS30を有し、書き込み及び読み出し動作時には回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上している。このスライダ基板210のABS30を底面とした際の一つの側面である素子形成面31に、読み出し用のMR効果素子33と、書き込み用の電磁コイル素子34と、導磁路手段としての例えば導磁路層40と、磁束可変手段としての例えばバイアスコイル層41とが主に形成されている。
In FIG. 6,
MR効果素子33は、上述したように、MR積層体332と、この積層体を挟む位置に配置されている上下部シールド層334及び330と、ハードバイアス磁界を印加するためのバイアス硬磁性層335とを備えている。なお、本実施形態では、MR積層体332がCPP−GMRタイプ又はTMRタイプであるが、MR積層体332がCIP-GMRタイプである場合、上下部シールド層334及び330の各々とMR積層体332との間に絶縁用の上下部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、MR積層体332にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのMRリード導体層が形成される。
As described above, the
電磁コイル素子34は、本実施形態において長手磁気記録用であり、下部磁極層340と、ギャップ層341と、書き込みコイル層343と、上部磁極層345とを備えている。下部磁極層340及び上部磁極層345は、書き込みコイル層343によって誘導された磁束の磁束路となっており、端部340a及び345aによって、ギャップ層341のヘッド端面300側の端部を挟持している。このギャップ層341の端部からの漏洩磁界によって長手磁気記録用の磁気ディスクに書き込みが行なわれる。なお、下部磁極層340及び上部磁極層345の磁気ディスク側の端は、ヘッド端面300に達しているが、ヘッド端面300には、極薄の保護膜としてダイヤモンドライクカーボン(DLC)等のコーディングが施されている。
The
次いで、図6を用いて、磁気ヘッド素子32の構成をより詳細に説明する。
Next, the configuration of the
例えばアルティック(Al2O3−TiC)等から形成されたスライダ基板210上に、例えばAl2O3等からなる厚さ0.05〜10μm程度の絶縁層60が形成されている。この絶縁層60上に、例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ0.3〜3μm程度の下部シールド層330が形成され、さらにMR積層体332及びCoPt、CoPtCr等からなるバイアス硬磁性層335が形成されている。
For example, an insulating
さらに、MR積層体332を取り囲みバイアス硬磁性層335を覆うように、例えばAl2O3等からなる第1及び第2のMR絶縁層50及び51が形成されており、この第1及び第2のMR絶縁層50及び51上に、バイアスコイル部41及び導磁路層40が形成されている。さらに、導磁路層40上に、例えばAl2O3等からなる第3のMR絶縁層52が形成されており、さらに、バイアスコイル部41及び第3のMR絶縁層52上に、例えばAl2O3等からなる第4のMR絶縁層53が形成されている。
Further, first and second
この第4のMR絶縁層53上に、例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ0.3〜4μm程度の上部シールド層334が形成されている。次いで、上部シールド層334上に、例えばAl2O3等からなる厚さ0.1〜2.0μm程度の素子間絶縁層61が形成されている。
On the fourth
この素子間絶縁層61上に、例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ0.3〜3μm程度の下部磁極層340が形成されており、さらに、下部磁極層340上に、例えばAl2O3又はDLC等からなる厚さ0.01〜0.5μm程度のギャップ層341が形成されており、さらにギャップ層341上に、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ0.1〜5μm程度の第1のコイル絶縁層3440が形成されている。この第1のコイル絶縁層3440上に、例えばCu等からなる厚さ0.5〜3μm程度の書き込みコイル層343が形成されており、さらに、この書き込みコイル層343を覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ0.1〜5μm程度の第2のコイル絶縁層3441が形成されている。
A lower
さらに、第2のコイル絶縁層3441を覆うように、例えばNiFe、NiFeCo、CoFe、FeN又はFeZrN等からなる厚さ0.5〜5μm程度の上部磁極層345が形成されている。さらに、MR効果素子33及び電磁コイル素子34等を覆うように、例えばAl2O3等からなる被覆層38が形成されている。
Further, an upper
図7は、図3の磁気ヘッド素子の他の実施形態としての垂直磁気記録用の磁気ヘッド素子32´の構成を示す、図3のB−B線断面図である。同図において、図6の長手磁気記録用の磁気ヘッド素子32と共通の又は対応する構成要素は、図4と同一の参照番号を用いて示されており、さらに同様の作用を示すものについては説明を省略している。
7 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3 showing the configuration of a
図7において、電磁コイル素子34´は、本実施形態において垂直磁気記録用であり、主磁極層340´と、補助磁極層345´と、書き込みコイル層343´とを備えている。主磁極層340´は、書き込みコイル層343´によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの垂直磁気記録層まで収束させながら導くための磁路であり、主磁極主要層3400´及び主磁極補助層3401´から構成されている。ここで、主磁極層340´のヘッド端面300側の端部340a´における層厚方向の長さ(厚さ)は、この主磁極主要層3400´のみの層厚に相当しており小さくなっている。この結果、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。
In FIG. 7, the
補助磁極層345´のヘッド端面300側の端部は、補助磁極層345´の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部3450´となっている。このトレーリングシールド部3450´を設けることによって、トレーリングシールド部3450´の端部3450a´と主磁極層340´の端部340a´との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
The end of the auxiliary
ここで、図7を用いて、磁気ヘッド素子32´の構成をより詳細に説明する。なお、図4に示した磁気ヘッド素子32と共通又は対応する構成要素については、同様の構成内容であるので、説明を省略する。
Here, the configuration of the magnetic head element 32 'will be described in more detail with reference to FIG. Components that are the same as or correspond to those of the
形成された素子間絶縁層61上に、例えばNi、Fe及びCoのうちいずれか2つ若しくは3つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ0.01〜0.5μm程度の主磁極主要層3400´と、例えばNi、Fe及びCoのうちいずれか2つ若しくは3つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ0.5〜3μm程度の主磁極補助層3401´とが形成されている。
On the formed inter-element insulating
この主磁極補助層3401´上に、例えばAl2O3又はDLC等からなる厚さ0.01〜0.5μm程度のギャップ層341´が形成されており、さらにギャップ層341´上に、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ0.1〜5μm程度の第1のコイル絶縁層3440´が形成されている。この第1のコイル絶縁層3440´上に、例えばCu等からなる厚さ0.5〜3μm程度の書き込みコイル層343´が形成されており、さらに、この書き込みコイル層343´を覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ0.1〜5μm程度の第2のコイル絶縁層3441´が形成されている。
On the main magnetic pole
さらに、第2のコイル絶縁層3441´を覆うように、例えばNi、Fe及びCoのうちいずれか2つ若しくは3つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ約0.5〜5μm程度の補助磁極層345´が形成されている。さらに、MR効果素子33及び電磁コイル素子34´等を覆うように、例えばAl2O3等からなる被覆層43が形成されている。
Further, for example, an alloy composed of any two or three of Ni, Fe and Co, or an alloy to which a predetermined element is added as a main component so as to cover the second
図8は、本発明の導磁路手段及び磁束可変手段における他の実施形態の構成を説明するための概略図である。 FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the configuration of another embodiment of the magnetic guide path means and the magnetic flux varying means of the present invention.
図8(A)によれば、本実施形態においては、導磁路手段が2つのヨーク層80から構成されており、磁束可変手段が、磁束発生部81と、磁束発生部駆動手段であるMEMS部82とから構成されている。ここで、2つのヨーク層80は、MR積層体332及びバイアス硬磁性層335よりも若干上方に位置しているが、それぞれの端80aが、MR積層体332のトラック幅方向の両端の各々の近傍に位置している。また、磁束発生部81は、硬磁性部810と、この硬磁性部810のトラック幅方向の両端にそれぞれ連結された2つのコンタクト部811とから構成されている。この磁束発生部81は、2つのコンタクト部811において、2つのヨーク層80のそれぞれの端と接触していて磁気的に接続されているが、MEMS部82によって移動させられることが可能となっている。
According to FIG. 8 (A), in this embodiment, the magnetic path means is composed of two
MEMS部82は、磁束発生部81を移動させる磁束発生部駆動手段となっており、磁束発生部81に固着されていて可動である2つの第1の櫛歯電極820及び822と、第1の櫛歯電極の櫛歯と噛み合う位置に設けられた櫛歯を有しており固定された2つの第2の櫛歯電極821及び823と、配線部824とから構成されている。配線部824は、第1及び第2の櫛歯電極820及び821と、第1及び第2の櫛歯電極822及び823とを電気的に並列に接続しており、両者に同時に駆動用の電圧を印加することを可能にしている。なお、配線部の端子824a及び824bは、それぞれ駆動端子電極37(図3)に接続されている。
The
図8(A)の状態では、2つのヨーク層80及び磁束発生部81は磁気的に接続しているので、硬磁性部810からの磁束によって、ヨーク層80の端80aの間にヨーク磁界83が発生する。ここで、このヨーク磁界83の向きは、硬磁性部810の磁化の向きを選択することによって、バイアス硬磁性層335によるハードバイアス磁界84の向きと揃えられている。従って、MR積層体332には、このヨーク磁界83とバイアス硬磁性層335によるハードバイアス磁界84とのより大きな合成磁界が、第1のバイアス磁界85として印加されることになる。
In the state of FIG. 8A, the two
次いで、図8(B)に示したように、第1及び第2の櫛歯電極820及び821の間と、第1及び第2の櫛歯電極822及び823の間とに適当な電圧をそれぞれ印加すると、第1の櫛歯電極部820及び822が、固定された第1及び第2の櫛歯電極部822及び823に、クーロン力によってそれぞれ引き寄せられる。その結果、磁束発生部81が、ヨーク層80の層面内の方向であって矢印86の向きに移動することによって、ヨーク層80から十分な間隔DYだけ離隔してヨーク層80と磁気的にほとんど断絶する。これにより、MR積層体332には、ほぼハードバイアス磁界84の大きさであって、第1のバイアス磁界よりも小さい第2のバイアス磁界87が印加されることになる。従って、例えば、後述するように、非書き込み時には、十分に大きい第1のバイアス磁界を印加してMR積層体の磁化状態を安定的に保持した上で、読み出し時には、第1のバイアス磁界よりも小さく、磁化自由層の磁化が信号磁界に十分に追随することができるような第2のバイアス磁界を印加することが可能となる。その結果、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができる。
Next, as shown in FIG. 8B, appropriate voltages are applied between the first and
さらに、MEMS部82に印加する電圧値を選択することによって、ヨーク層80と磁束発生部81との間隔DYを調整して、第1及び第2のバイアス磁界に限らず、種々の大きさの磁界をMR積層体に印加することができる。従って、例えば、MR効果素子として最適のバイアスポイントを実現することも可能となり、又は磁化自由層の磁化状態を初期化することもできる。
Further, by selecting the voltage applied to the
また、本実施形態においてヨーク層は2つ設けられているが、MR積層体に確実にバイアス磁界を印加することが可能であるならば、1つでもよい。さらに、本実施形態において第1及び第2の櫛歯電極の組は2つ設けられているが、磁束発生部を必要なだけ安定して移動させることができれば、1つだけ設けられていてもよいし、3つ以上設けられていてもよい。さらにまた、MR積層体への静バイアス磁界印加手段として、バイアス硬磁性層に代わって、インスタックバイアス積層体が用いられてもよい。 In this embodiment, two yoke layers are provided. However, one yoke layer may be used as long as a bias magnetic field can be reliably applied to the MR multilayer. Furthermore, in the present embodiment, two sets of the first and second comb electrodes are provided, but if only one magnetic flux generator can be stably moved as necessary, only one may be provided. Three or more may be provided. Furthermore, as a means for applying a static bias magnetic field to the MR laminate, an in-stack bias laminate may be used instead of the bias hard magnetic layer.
図9は、MEMS部82の変更態様を説明するための概略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a change mode of the
図9(A)によれば、MEMS部82´は、磁束発生部81´に固着されておりヨーク層80´の層面内の方向であって両矢印90の方向に可動である第1の平板電極820´と、第1の平板電極820´に対向しており固定されている第2の平板電極821´とを備えている。ここで、両電極に電圧を印加することによって、磁束発生部81´を、クーロン力によって、ヨーク層80´の層面内の方向であって矢印90の向きに移動させることができる。その結果、磁束発生部81´をヨーク層80´から間隔DY´だけ離隔させて、MR積層体に印加されるバイアス磁界を調整することができる。
According to FIG. 9A, the
図9(B)によれば、MEMS部82´´は、磁束発生部81´´に固着されておりヨーク層80´´の層面に垂直であって両矢印92の方向に可動である第1の櫛歯電極820´´と、第1の櫛歯電極820´´の櫛歯と噛み合う位置に設けられた櫛歯を有しており固定された第2の櫛歯電極821´´とを備えている。ここで、両電極に電圧を印加することによって、磁束発生部81´´を、クーロン力によって、ヨーク層80´´の層面に垂直であって矢印93の向きに移動させることができる。その結果、磁束発生部81´´をヨーク層80´´から間隔DY´´だけ離隔させて、MR積層体に印加されるバイアス磁界を調整することができる。
According to FIG. 9B, the
以上の2つの変更態様においても、第1及び第2の電極の組は、1つでもよいし、2つ以上でもよい。なお、複数の場合、これらの電極部の組は、互いに並列に接続されていることが好ましい。 Also in the above two modifications, the number of the first and second electrode sets may be one, or two or more. In the case of a plurality, it is preferable that these sets of electrode portions are connected in parallel to each other.
図10は、本発明の導磁路手段及び磁束可変手段における、さらに他の実施形態の構成を説明するための概略図である。 FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the configuration of still another embodiment of the magnetic guide path means and the magnetic flux varying means of the present invention.
図10(A)は、本実施形態に用いられる回転型アクチュエータ94の原理図である。同図によれば、回転型アクチュエータ94は、自身の中心を軸として自転可能である2つ以上の極を有するロータ940と、このロータの各極と対向し得る位置にあってロータ940を取り囲むように配置された2つ以上の極を有するステータ941とから構成されている。このロータ940とステータ941との間に電圧を印加すると、クーロン力によってトルクが発生し、ロータ940が回転する。ここで、ロータ940及びステータ941のそれぞれの極は、2つ以上でもよく、例えばロータ940が4極であってステータ941が3極であってもよい。いずれにしても、所定の電圧パターンを印加してやることによって、ロータの回転角を選択することができる。
FIG. 10A is a principle diagram of the
図10(B)によれば、本実施形態において磁束発生部に相当する硬磁性部96は、ロータ940に固着されている。この硬磁性部96の両端は、回転型アクチュエータ94に電圧が印加されていない状態において、ヨーク層95のそれぞれの端と接触又は非常に微小な間隔をもって隣接しており、磁気的に接続されている。この場合、硬磁性部96からの磁束による磁界と、MR積層体に隣接した静バイアス磁界印加手段からのバイアス磁界との合成磁界が、第1のバイアス磁界としてMR積層体に印加される。
According to FIG. 10B, the hard
次いで、本実施形態において磁束発生部駆動手段であるMEMS部に相当する回転型アクチュエータ94に、所定の電圧パターンを印加してやることによって、図8(C)に示すように、硬磁性部96を90度回転させる。この回転によって、硬磁性部96の両端とヨーク層のそれぞれの端とは離隔してしまうので、硬磁性部からの磁束はヨーク層にはほとんど届かない。その結果、MR積層体に隣接した静バイアス磁界印加手段からのバイアス磁界が、第1のバイアス磁界よりも小さい第2のバイアス磁界として、MR積層体に印加されることになる。これにより、例えば、後述するように、非書き込み時には、十分に大きい第1のバイアス磁界を印加してMR積層体の磁化状態を安定的に保持した上で、読み出し時には、第1のバイアス磁界よりも小さく、磁化自由層の磁化が信号磁界に十分に追随することができるような第2のバイアス磁界を印加することが可能となる。その結果、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができる。
Next, by applying a predetermined voltage pattern to the
さらに、回転型アクチュエータ94に印加する電圧パターンを選択することによって、ロータ940の回転角を調整して、第1及び第2のバイアス磁界に限らず、種々の大きさの磁界をMR積層体に印加することができる。従って、例えば、MR効果素子として最適のバイアスポイントを実現することも可能となり、又は磁化自由層の磁化状態を初期化することもできる。
Further, by selecting a voltage pattern to be applied to the
また、本実施形態においてヨーク層は2つ設けられているが、MR積層体に確実にバイアス磁界を印加することが可能であるならば1つでもよい。さらには、回転する硬磁性部96を取り囲む位置に配置されており枝分かれした2つ以上の端を有するヨーク層が設けられていてもよい。
In the present embodiment, two yoke layers are provided, but one yoke layer may be used as long as a bias magnetic field can be reliably applied to the MR multilayer. Furthermore, a yoke layer having two or more branches that are arranged at a position surrounding the rotating hard
以上、図8から図10において説明したようなMEMS部を磁束発生部駆動手段とした実施形態又は変更態様は、図4に示したような磁束可変手段としてバイアスコイル部を備えた実施形態に比べて、磁束可変手段の消費電力が相当小さくて済む利点を有する。特に、読み出し時において磁束可変手段を動作させる場合、読み出し用の電力を供給しているプリアンプ部に大きな負担をかけずに済む。 As described above, the embodiment in which the MEMS unit as described in FIGS. 8 to 10 is used as the magnetic flux generation unit driving means or the modified embodiment is compared with the embodiment in which the bias coil unit is provided as the magnetic flux varying unit as shown in FIG. Thus, there is an advantage that the power consumption of the magnetic flux varying means can be considerably reduced. In particular, when operating the magnetic flux varying means at the time of reading, it is not necessary to place a heavy burden on the preamplifier unit that supplies the power for reading.
なお、これらのMEMS部の電極等は、例えばSi等を材料として、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法等を用いて加工、形成されることができる。また、配線部等の導電部分は、例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等によって成膜されたAl等を用いて形成されることができる。さらに、絶縁部分は、例えば、熱酸化法によるシリコン酸化(SiO2)膜を用いて形成されることができる。 Note that the electrodes and the like of these MEMS parts can be processed and formed using, for example, Si or the like as a material, using a photolithography method, a dry etching method, or the like. In addition, the conductive portion such as the wiring portion can be formed using, for example, Al formed by an electron beam evaporation method, a sputtering method, or the like. Furthermore, the insulating portion can be formed using, for example, a silicon oxide (SiO 2 ) film formed by a thermal oxidation method.
図11は、図1の実施形態におけるHDDの記録再生及び磁束制御回路13の回路構成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing the circuit configuration of the HDD recording / reproducing and magnetic
同図において、記録再生及び磁束制御回路13は、CPU1100と、記録再生チャネル1101と、プリアンプ部1102とを備えている。記録再生チャネル1101から出力される記録データは、プリアンプ部1102に供給される。プリアンプ部1102は、CPU1100から出力された記録制御信号をライトゲート1103で受け取り、この記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データを電磁コイル素子34へ供給する。この際、プリアンプ部1102は、この記録データに従ってコイル層343に書き込み電流を流し、磁気ディスク上に記録が行なわれる。
In FIG. 1, the recording / reproducing and magnetic
また、CPU1100から出力されてリードゲート1104で受け取られた再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、プリアンプ部1102からMR積層体332に定電流が流れる。この際、MR効果素子33から、プリアンプ部1102に受け取られた再生信号は、増幅復調されて再生データとして記録再生チャネル1101に出力される。
Also, a constant current flows from the
プリアンプ部1102は、CPU1100から出力される磁束制御信号を受け取る。この磁束制御信号がオン動作指示である場合、電流又は電圧が磁束可変手段41に印加されて、導磁路手段40の両端からバイアス用の磁界がMR積層体332に印加される。この際の電流値又は電圧値は、磁束制御信号に応じた値に制御される。
The
なお、図11において、プリアンプ部1102は、記録再生回路及び磁束制御回路を共に備えていることになる。ここで、CPU1100は、これらの両回路を共に制御しており、読み出し及び/又は書き込み動作とタイミングを合わせて磁束制御回路を駆動させることができる。
In FIG. 11, the
さらに、記録再生及び磁束制御回路13の回路構成も、図11に示したものに限定されるものでないことは明らかである。例えば、記録再生回路及び磁束制御回路をそれぞれ独立して設けてもよいし、磁束可変手段への電力供給を独立した電源を用いて行ってもよい。
Further, it is clear that the circuit configuration of the recording / reproducing and magnetic
図12は、本発明による磁気記録再生方法の2つの実施形態を説明するタイムチャートである。 FIG. 12 is a time chart for explaining two embodiments of the magnetic recording / reproducing method according to the present invention.
図12(A)によれば、最初に、ライトゲートがON状態である書き込み時を含む非読み出し時において、磁束可変手段への電力投入は行われない。次いで、リードゲートがON状態となりMR効果素子による読み出し動作が開始すると同時に又はその直前に、磁束可変手段に電力が投入される。さらに、リードゲートがOFF状態となりMR効果素子による読み出し動作が終了すると同時に又はその直後に、磁束可変手段への電力投入が終了する。 According to FIG. 12A, first, power is not applied to the magnetic flux varying means during non-reading including writing when the write gate is in the ON state. Next, at the same time as or immediately before the read operation by the MR effect element is started when the read gate is turned on, power is supplied to the magnetic flux varying means. Further, at the same time as or immediately after the read operation by the MR effect element is completed when the read gate is turned off, the application of power to the magnetic flux changing means is completed.
ここで、磁束可変手段に電力が投入されると、導磁路手段を介して、MR積層体に磁界が印加される。この際、この磁界の向きが、図4及び図8から図10までに示したように、MR積層体に隣接して設置された静バイアス磁界印加手段による静磁界の向きと正反対になるように設定される。これによって、まず、非読み出し時には、静バイアス磁界印加手段による十分に大きい第1のバイアス磁界をMR積層体に印加して、MR積層体の磁化状態を安定的に保持することができる。次いで、読み出し時には、第1のバイアス磁界よりも電力投入による磁界分だけ小さく、磁化自由層の磁化が信号磁界に十分に追随することができるような第2のバイアス磁界を印加することが可能となる。その結果、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができる。 Here, when electric power is applied to the magnetic flux varying means, a magnetic field is applied to the MR multilayer via the magnetic path means. At this time, as shown in FIGS. 4 and 8 to 10, the direction of the magnetic field is opposite to the direction of the static magnetic field by the static bias magnetic field applying means installed adjacent to the MR laminate. Is set. As a result, first, at the time of non-reading, a sufficiently large first bias magnetic field by the static bias magnetic field applying means can be applied to the MR multilayer to stably maintain the magnetization state of the MR multilayer. Next, at the time of reading, it is possible to apply a second bias magnetic field that is smaller than the first bias magnetic field by a magnetic field generated by applying power and that the magnetization of the magnetization free layer can sufficiently follow the signal magnetic field. Become. As a result, it is possible to achieve both a stable low noise reproduction output and high reproduction sensitivity that are not affected by the environmental temperature history.
この場合、磁束可変手段が電力を消費するのは、読み出し時においてのみであり、電源としてのプリアンプ部に大きな負担をかけることはない。 In this case, the magnetic flux varying means consumes electric power only during reading, and does not place a heavy burden on the preamplifier section as a power source.
次いで、図12(B)において、他の実施形態を説明する。この実施形態においては、磁束可変手段に電力が投入された際にMR積層体に発生する磁界の向きを、図12(A)において説明したのとは逆に、静バイアス磁界印加手段による静磁界の向きと揃うように設定しておく。 Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the direction of the magnetic field generated in the MR multilayer when power is supplied to the magnetic flux varying means is opposite to that described with reference to FIG. Set to align with the direction of.
このような設定下において、ライトゲートがON状態である書き込み動作中の所定の時点から又は書き込み動作終了後に、磁束可変手段に電力が投入される。さらに、リードゲートがON状態となりMR効果素子による読み出し動作が開始すると同時に又はその直前に、磁束可変手段への電力投入が終了する。 Under such a setting, power is supplied to the magnetic flux varying means from a predetermined time point during the writing operation in which the write gate is in the ON state or after the end of the writing operation. Further, at the same time as or immediately before the read operation by the MR effect element is started when the read gate is turned on, the application of power to the magnetic flux varying means is completed.
書き込み動作中には、特に、MR積層体に書き込みコイル層からのジュール熱が伝搬して、MR積層体の温度が上昇する。この間、不要な電力消費を回避するために、磁束可変手段には電力が投入されていない。この結果、MR積層体には、静バイアス磁界印加手段による第1のバイアス磁界が印加されている。次いで、このような温度履歴を経た状況において、書き込み動作が終了する前から又は終了した直後に、第1のバイアス磁界よりも電力投入による磁界分だけ大きい第2のバイアス磁界をMR積層体に印加して、MR積層体の磁化状態を安定化させる。その後、読み出し開始と同時に又は開始直前に、磁束可変手段への電力投入を終了させる。この結果、MR積層体には、磁化自由層の磁化が信号磁界に十分に追随することができる最初の第1のバイアス磁界が印加されることになる。これにより、環境温度履歴の影響を受けない安定した低ノイズの再生出力と高い再生感度とを共に実現することができる。 During the write operation, in particular, Joule heat from the write coil layer propagates to the MR multilayer, and the temperature of the MR multilayer rises. During this time, in order to avoid unnecessary power consumption, no power is supplied to the magnetic flux varying means. As a result, the first bias magnetic field by the static bias magnetic field applying means is applied to the MR multilayer. Next, in a situation where such a temperature history has passed, a second bias magnetic field that is larger than the first bias magnetic field by the amount of magnetic field generated by applying power is applied to the MR stack before or after the end of the write operation. Thus, the magnetization state of the MR stack is stabilized. Thereafter, at the same time as the start of reading or immediately before the start of the reading, the power supply to the magnetic flux varying means is terminated. As a result, the first first bias magnetic field that allows the magnetization of the magnetization free layer to sufficiently follow the signal magnetic field is applied to the MR stack. As a result, it is possible to achieve both a stable low noise reproduction output and high reproduction sensitivity that are not affected by the environmental temperature history.
この場合、磁束可変手段が電力を消費するのは、読み出し動作前の所定時間のみであって、この所定時間を出来るだけ少なく設定することによって、電源としてのプリアンプ部に大きな負担をかけることが回避される。 In this case, the magnetic flux changing means consumes power only for a predetermined time before the reading operation, and setting the predetermined time as small as possible avoids placing a heavy burden on the preamplifier unit as a power source. Is done.
また、図12(B)の実施形態においては、書き込み動作中の所定の時点から又は書き込み動作終了の直後に、磁束可変手段に電力が投入されているが、この電力投入の指示を発生させるイベントとして、HDD内の環境温度又は薄膜磁気ヘッド若しくはMR効果素子の温度の検出結果を用いることも可能である。すなわち、所定の温度又は温度履歴を認識した場合に電力投入の指示を発生させる。この場合、それぞれの対象物付近に温度センサを設置して温度検出を行うことができる。さらに、MR効果素子がGMR効果素子である場合、温度センサの代わりに、このGMR素子の抵抗値をモニタすることによって温度検出が可能となる。 In the embodiment of FIG. 12B, the magnetic flux changing means is powered on at a predetermined time during the writing operation or immediately after the end of the writing operation. As a result, it is also possible to use the detection result of the environmental temperature in the HDD or the temperature of the thin film magnetic head or MR effect element. That is, when a predetermined temperature or temperature history is recognized, an instruction to turn on the power is generated. In this case, temperature detection can be performed by installing a temperature sensor near each object. Further, when the MR effect element is a GMR effect element, the temperature can be detected by monitoring the resistance value of the GMR element instead of the temperature sensor.
以上に説明した磁気記録再生方法は、MR積層体に、読み出し又は書き込み動作等に応じて、少なくとも2つのバイアス磁界を適切なタイミングで印加可能であって初めて可能となる。ここで、本発明の薄膜磁気ヘッドのいずれの実施形態又は変更態様を用いても、磁束可変手段への電力投入によって、導磁路手段から発生するバイアス磁界を自由に変化させることができる。これにより、上述した磁気記録再生方法を実現することが可能となる。 The magnetic recording / reproducing method described above is not possible until at least two bias magnetic fields can be applied to the MR multilayer body at an appropriate timing in accordance with a read or write operation. Here, even if any embodiment or modification of the thin film magnetic head of the present invention is used, the bias magnetic field generated from the magnetic path means can be freely changed by applying power to the magnetic flux varying means. As a result, the magnetic recording / reproducing method described above can be realized.
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。 All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
10 磁気ディスク
11 スピンドルモータ
12 アセンブリキャリッジ装置
13 記録再生及び磁束制御回路
14 駆動アーム
15 VCM
16 ピボットベアリング軸
17 HGA
20 サスペンション
21 スライダ
210 スライダ基板
22 ロードビーム
23 フレクシャ
24 ベースプレート
25 配線部材
30 ABS
300 ヘッド端面
31 素子形成面
32 磁気ヘッド素子
33 MR効果素子
330 下部シールド層
332 MR積層体
3323 磁化固定層
3324 非磁性中間層
3325 磁化自由層
334 上部シールド層
335 バイアス硬磁性層
34 電磁コイル素子
340 下部磁極層
340´ 主磁極層
340a、340a´、345a、3450a´ 端部
3400´ 主磁極主要層
3401´ 主磁極補助層
341、341´ ギャップ層
343、343´ 書き込みコイル層
3440、3440´ 第1のコイル絶縁層
3441、3441´ 第2のコイル絶縁層
345 上部磁極層
345´ 補助磁極層
3450´ トレーリングシールド部
36 信号端子電極
37 駆動端子電極
38 被覆層
40 導磁路層
40a、80a 端
41 バイアスコイル部
410 第1のバイアスコイル層
410a、411a 引き出し電極
411 第2のバイアスコイル層
412 第1のバイアスコイル絶縁層
413 第2のバイアスコイル絶縁層
42、84 ハードバイアス磁界
43 コイル磁界
44 合成磁界
50 第1のMR絶縁層
51 第2のMR絶縁層
52 第3のMR絶縁層
53 第4のMR絶縁層
54、57 電極膜部材
55、58 バンプ
56、59 パッド
60 絶縁層
61 素子間絶縁層
80、80´、80´´、95 ヨーク層
81、81´、81´´ 磁束発生部
810、96 硬磁性部
811 コンタクト部
82、82´、82´´ MEMS部
820、820´、820´´、822 第1の櫛歯電極
821、821´、821´´、823 第2の櫛歯電極
824 配線部
824a、824b 端子
83 ヨーク磁界
85 第1のバイアス磁界
86、91、93 矢印
87 第2のバイアス磁界
90、92 両矢印
94 回転型アクチュエータ
940 ロータ
941 ステータ
1100 CPU
1101 記録再生チャネル
1102 プリアンプ部
1103 ライトゲート
1104 リードゲート
DESCRIPTION OF
16
20
DESCRIPTION OF SYMBOLS 300 Head end surface 31 Element formation surface 32 Magnetic head element 33 MR effect element 330 Lower shield layer 332 MR laminated body 3323 Magnetization fixed layer 3324 Nonmagnetic intermediate layer 3325 Magnetization free layer 334 Upper shield layer 335 Bias hard magnetic layer 34 Electromagnetic coil element 340 Lower magnetic pole layer 340 'Main magnetic pole layer 340a, 340a', 345a, 3450a 'End 3400' Main magnetic pole main layer 3401 'Main magnetic pole auxiliary layer 341, 341' Gap layer 343, 343 'Writing coil layer 3440, 3440' First Coil insulation layer 3441, 3441 'Second coil insulation layer 345 Upper magnetic pole layer 345' Auxiliary magnetic pole layer 3450 'Trailing shield part 36 Signal terminal electrode 37 Drive terminal electrode 38 Cover layer 40 Conductive path layer 40a, 80a End 41 Bias coil section 41 0 first bias coil layer 410a, 411a lead electrode 411 second bias coil layer 412 first bias coil insulating layer 413 second bias coil insulating layer 42, 84 hard bias magnetic field 43 coil magnetic field 44 composite magnetic field 50 first MR insulating layer 51 Second MR insulating layer 52 Third MR insulating layer 53 Fourth MR insulating layer 54, 57 Electrode film member 55, 58 Bump 56, 59 Pad 60 Insulating layer 61 Inter-element insulating layer 80, 80 ′, 80 ″, 95 Yoke layer 81, 81 ′, 81 ″ Magnetic flux generation unit 810, 96 Hard magnetic unit 811 Contact unit 82, 82 ′, 82 ″ MEMS unit 820, 820 ′, 820 ″, 822 1 comb-tooth electrode 821, 821 ′, 821 ″, 823 2nd comb-tooth electrode 824 wiring portion 824a, 824b terminal 83 yoke Field 85 first bias magnetic field 86,91,93 arrow 87 the second bias magnetic field 90, 92 both arrows 94 rotary actuator 940 rotor 941 stator 1100 CPU
1101 Recording /
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |