【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高データレート応用に対する磁気抵抗ヘッドに関し、特にスライダーの後縁近くでサイドレール上に配置されたジャイアント磁気抵抗素子（ｇｉａｎｔ ＭＲ ｅｌｅｍｅｎｔ）を有し印加磁界によって生じるジャイアント磁気抵抗素子の長さに沿ったさまざまな位置における抵抗変化による情報を磁気記憶媒体から読み取る磁気抵抗ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗（ＭＲ）センサーは磁気記憶システムにおいて磁気記憶媒体すなわちディスクから磁気的に符号化された情報を検出するのに使用される。 磁気記憶媒体すなわちディスクからの時間依存磁界はＭＲセンサーの抵抗率を直接変調する。 ＭＲセンサーの抵抗値の変化はＭＲセンサーにセンス電流を通してＭＲセンサーの両端間電圧を測定することにより検出することができる。 こうして得られる信号を使用して磁気記憶媒体すなわちディスクからの符号化された情報を回復することができる。

【０００３】実用的なＭＲセンサーは透磁率が高いために代表的には強磁性合金を使用して形成される。 強磁性合金は絶縁基板すなわちウエーハ上に薄膜として堆積される。 磁気記憶媒体からの変化する磁界によりＭＲセンサーの磁化方向が変化してセンサーの抵抗値が変化する。 この現象はＭＲ効果と呼ばれる。

【０００４】ＭＲセンサーはセンサーの活性領域に可動磁区境界や磁区境界が無い場合に信号対ノイズ比が最大となる。 すなわち、ＭＲセンサーの活性センス領域は１
磁区でなければならない。 磁界印加時に移動する磁区境界がセンサーの活性領域内に存在するとバルクハウゼンノイズが生じ、それは印加磁界が存在する場合に磁区の非可逆的移動により生じる現象である。 磁区境界が存在しなければバルクハウゼンノイズは発生しない。 代表的には、ジオメトリを（形状を特定して）使用するか、もしくは境界制御安定化や固有の縦方向磁界あるいはそれらの組み合わせにより単磁区ＭＲセンサーが達成される。

【０００５】ＭＲセンサーの信号出力を予測するために、ＭＲセンサーの電流密度ベクトルＪ（バー）と磁化ベクトルＭ（バー）間の空間角度依存、θ（ｘ，ｙ）、
を知る必要がある。 一般的に、

【数１】

【０００６】従来のＭＲセンサー構成では、

【数２】

【外１】

のデバイスの抵抗率ρへの依存度は無視できる。 多くの実用的なＭＲデバイスでは、

【外２】

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＧＭＲ材料から形成されるジャイアントＭＲ（ＧＭＲ）センサー（ｇｉａｎｔ
ＭＲ ｓｅｎｓｏｒ）はＭＲセンサーファミリーの新しい領域である。 ＧＭＲセンサーは多層構造であるＧＭＲ
素子から形成される。 これらのデバイスは強磁性および非強磁性膜もしくは同様な一組の膜を含んでいる。 層パターンの一部がパーマロイであってもなくてもよい。 Ｇ
ＭＲセンサーでは、

【外３】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施例はセンサーの下を移動する磁気記憶媒体の縦方向トラックから情報を読み取る磁気抵抗センサーである。 センサーはトラックに隣接するサイドレールの底面上に配置されたジャイアント磁気抵抗素子を含んでいる。 ジャイアント磁気抵抗素子へ磁界を印加することにより電流密度ベクトルＪ（バー）を動的に調整することができる。 第１、第２及び第３の電気的接点がトラックに沿ってジャイアント磁気抵抗素子上に空間かつ好ましくは対照的に配置されている。 第１の可変抵抗値を有する第１の電流経路が第１及び第２の電気的接点間に形成され、第２の可変抵抗値を有する第２の電流経路が第１及び第３の電気的接点間に形成されている。 第１及び第２の電流経路は好ましくは第１の電気的接点に対して対照的に配置されている。 磁気記憶媒体のトラックからの情報を表す磁界がジャイアント磁気抵抗素子の下を通過し磁界が第１の電流経路の下を通過する時に第１の電流経路の第１の可変抵抗値が変化する。 同様に、磁界が第２の電流経路の下を通過する時に第２の電流経路の第２の可変抵抗値が変化する。 外部電気回路がこれらの抵抗変化により生じるさまざまな信号変化を処理して、磁気記憶媒体から所望の情報を回復することができる。 したがって、磁界の存在により大きな抵抗変化が見込めるジャイアント磁気抵抗センサーの性質を利用して外部回路が検出可能な電流を不平衡とすることができる。

【０００９】本発明の第２の実施例は磁界の変化を感知する装置である。 この装置には磁界に隣接して配置されたジャイアント磁気抵抗素子が含まれている。 第１、第２及び第３の電気的接点がジャイアント磁気抵抗素子上に空間的に配置されていて第１の可変抵抗値を有する第１の電流経路を第１及び第２の電気的接点間に形成し第２の可変抵抗値を有する第２の電流経路を第１及び第３
の電気的接点間に形成する。 好ましくは、第１及び第２
の電流経路は第２の接点に対して対照的に配置される。
磁界が第１の電流経路の下側を通過する時に第１の電流経路の第１の抵抗値が変化し、磁界が第２の電流経路の下側を通過する時に第２の電流経路の第２の抵抗値が変化する。

【００１０】

【実施例】図１はスライダー１０の線図である。 スライダー１０は先縁１２、後縁１４、第１のサイドレール１
６、第２のサイドレール１８、及びジャイアントジャイアント磁気抵抗素子（ＧＭＲ）２０を含んでいる。 第１
のサイドレール１６は外面２２及び底面２４を含み、第２のサイドレール１８は外面２６及び底面２８を含んでいる。

【００１１】動作上、第１のサイドレール１６上に配置されたＧＭＲ素子２０を有するスライダー１０はディスクドライブシステムのアームに取り付けられ磁気記憶媒体すなわちディスクに対して情報を記録したり読み取るのに使用される。 別の実施例では、ＧＭＲ素子２０と同様な第２のＧＭＲ素子が第２のサイドレール１８上に配置されている。

【００１２】図２は本発明の第１の実施例を組み込んだスライダー１０の後縁１４の拡大線図である。 図２に示すスライダー１０は後縁１４、外面２２及び底面２４を有する第１のサイドレール１６、外面２６及び底面２８
を有する第２のサイドレール１８、及びＧＭＲ素子２０
を含んでいる。

【００１３】図２に示すように、ＧＭＲ素子２０は電気的接点３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを含み長さはＬで高さＨ
である。 ＧＭＲ素子２０の抵抗性により、電気的接点３
０Ａ及び３０Ｂ間に第１の電流経路が形成され、接点３
０Ａ及び３０Ｃ間に第２の電流経路が形成される。 （図２には図示されていない）電気的リードを使用して電気的接点３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃが外部回路に接続される。

【００１４】動作上、スライダー１０は移動する磁気記憶媒体すなわちディスクの上に配置される。 磁気記憶媒体すなわちディスクは一連のデータトラックを含み、その中の一つをトラック３２として示す。 トラック３２は一連の縦方向遷移３４を含んでいる。 トラック３２上の各遷移はトラック３２上に記憶される一つの特定データを表しそれには磁界が関連している。 （図２に示す）磁界３６には縦方向遷移３４が関連しており遷移３４からの距離の関数としての垂直磁界プロファイルを示している。 図２に矢符で示すように、トラック３２はスライダー１０の先縁１２から後縁１４の方向へ移動する。

【００１５】遷移３４に関連する磁界３６が電気的接点３０Ａ及び３０Ｂ間に形成された第１の電流経路の下を通過すると、ＧＭＲ素子２０の性質により第１の電流経路の抵抗値が減少する。 同様に、遷移３４を表す磁界３
６が電気的接点３０Ａ及び３０Ｃ間に形成された第２の電流経路の下を通過すると、第２の電流経路の抵抗値が減少し第１の経路の抵抗値はその基本抵抗値まで増大する。 これらの抵抗値の変化は電気的接点３０Ａ，３０
Ｂ，３０Ｃに接続された外部回路により操作することができる。

【００１６】図３は本発明の第２の実施例を組み込んだスライダー１０の後縁１４の拡大線図である。 図３に示す実施例は（図示なし）従来の記録装置の構造を付加することができる合成構造のもう一つの例である。 図３に示すように、ＧＭＲ素子２０が第１のサイドレール１６
の外面２２上には配置されない点を除けば図３のスライダー１０は図２のスライダーと同じである。 第１のＧＭ
Ｒ素子２０が第１のサイドレール１６の後縁１４上に配置されたコア３８内に配置され、第２のＧＭＲ素子４０
が第２のサイドレール１８の後縁１４上に配置されたコア４２内に配置されている。 ＧＭＲ素子４０はＧＭＲ素子２０の接点３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと同様な（図示せぬ）接点を含んでいる。 ＧＭＲ素子２０及び４０は同じであり、したがって判りやすくするためにＧＭＲ素子２
０のみについて検討する。

【００１７】図２及び図３に示すように、ＧＭＲ素子２
０はその長さ方向が第１のサイドレール１６の下を移動するトラック３２に実質的に平行となるように配置される。 このような配置、及び接点３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ
の位置により磁界３６が下を通過する時に第１及び第２
の電流経路内で抵抗値が大きく変化することができ、外部回路が検出可能な電流が不平衡とされる。

【００１８】図４はＧＭＲ素子２０の線図である。 ＧＭ
Ｒ素子２０は強磁性及び非強磁性膜もしくは同様な膜パターンの層を含む点において通常のＭＲ素子とは異なっている。 標準パーマロイをパターンの一部とすることができる。 ＧＭＲ素子２０の新しい組成では磁界を移動させることによりＧＭＲ素子２０の抵抗率の変化を著しく調整することができる。 電気的接点３０Ａ，３０Ｂ，３
０Ｃを適切に配置することにより、電気的接点３０Ａ，
３０Ｂ，３０Ｃにより形成される第１及び第２の電流経路の抵抗値を変化させることができる。 この抵抗値の変化は外部回路で操作して磁界３６に関連するトラック３
２上の遷移３４を復号することができる。

【００１９】電気的接点３０Ａ，３０Ｂ，３０ＣはＧＭ
Ｒ素子２０の厚さＴに沿って任意の位置に配置することができる。 一実施例では、接点３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ
は図４に示すようにＧＭＲ素子２０の外面上に配置される。 逆に、ＧＭＲ素子２０の調整された抵抗率を変換するには接点３０Ａ，３０Ｂ，３０ＣをＧＭＲ素子２０の長さＬに沿って空間的に配置しなければならない。 一実施例では、接点３０Ｂ，３０ＣはＭＲ素子２０の長さＬ
に沿って接点３０ＡＩ対して対照的に配置されて二等辺三角形が形成される。 この種の設計では、さまざまな長さの電流経路による抵抗値の違いが解消される。 したがって、任意の抵抗値変化及び関連する電流分割はＭＲ素子の下に位置する移動する遷移により生じる筈である。

【００２０】接点３０Ａが接点３０Ｂもしくは３０Ｃの直上もしくは直下に位置する場合には、遷移がセンサーを通過する時に接点が一致するため（図２及び図３に示す）移動磁界３６により適切な電流経路の抵抗値は実質的に変化しない。 したがって、接点３０Ａ，３０Ｂ，３
０ＣはＧＭＲ素子２０の長さＬに沿って空間的に配置し接点３０Ａを接点３０Ｂ及び３０Ｃとは異なる高さに配置するのが最善である。 一実施例では、第１及び第２の電流経路が第１の接点３０Ａに対して対照的に配置されている。

【００２１】図５はＧＭＲ素子２０及びその下を移動する磁気記憶媒体のトラック３２の側面図である。 トラック３２は図５に矢符で示す方向に移動する。 動作上、トラック３２が移動する間に遷移３４及び関連する磁界３
６がＧＭＲ素子２０の下を移動する。

【００２２】遷移３４及び関連する磁界３６が第１の接点３０Ａ及び第２の接点３０Ｂ間に位置する場合には、
磁界３６により接点３０Ａ及び３０Ｂ間の第１の電流経路の抵抗値が低減される。 この抵抗値の減少は接点３０
Ａ及び３０Ｂ間に形成される第１の接点経路へ電流を通すことにより外部回路で検出することができる。 同様に、遷移３４及び関連する磁界３６が第１の接点３０Ａ
及び第３の接点３０Ｃ間の位置へ位置すると、接点３０
Ａ及び３０Ｃにより形成される第２の電流経路の抵抗値が減少し接点３０Ａ及び３０Ｂ間には磁界が無いため接点３０Ａ及び３０Ｂにより形成される第１の電流経路の抵抗値が減少する。 この抵抗値の減少は接点３０Ａ及び３０Ｃにより形成される第２の接点経路へ電流を通すことにより外部回路で検出することができ、遷移３４が復号される。

【００２３】図６は本発明の第１の実施例を組み込んだスライダー１０の後縁１４の拡大線図である。 図６にはそれぞれ接点３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに接続された電気リード４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃが示されている。 電気リード４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃにより（図６には図示せぬ）外部回路から接点３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃへの電流経路が提供される。 接点３０Ａ，３０Ｂ，３０ＣはＧＭ
Ｒ素子２０の外面上に示されているが、これらの接点はＧＭＲ素子２０の全幅にわたって配置することができる。

【００２４】図７は接点３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ及びその間の抵抗経路を示す線図である。 任意の磁界が接点３
０Ａ及び３０Ｂ間に位置する場合、抵抗Ｒ ₁が減少する。 Ｒ ₁の抵抗値のこの減少は複数の強磁性及び非強磁性層を有するＧＭＲ素子の性質によるものであり電気リード４４Ａ，４４Ｂに接続された外部回路により検出及び操作することができる。 同様に、磁界が接点３０Ａ及び３０Ｃ間に位置する場合には、抵抗Ｒ ₂が減少する。
この抵抗値の減少は接点４４Ａ及び４４Ｃに接続された外部回路により検出及び操作することができる。 後記するように、外部回路はＲ ₁及びＲ ₂のこれらの抵抗値の変化をさまざまな目的に利用することができる。

【００２５】図８Ａは第１の電気回路内に組み込まれた本発明を示す。 図８ＡにはＧＭＲ素子２０、接点３０
Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ、電気リード４４Ａ，４４Ｂ，４４
Ｃ、抵抗値が等しい抵抗Ｒ ₃ ，Ｒ ₄ 、及び差動増幅器４
６が含まれている。 ＧＭＲ素子２０は通常スライダー１
０上に配置され、図２に示すように、第１のサイドレール１６の外面２２もしくは図３のコア３８内に配置される。 図８Ｂは遷移３４の位置及び関連する磁界３６の関数としての差動増幅器４６の出力電圧を示す。

【００２６】動作上、磁気記憶媒体すなわちディスクのトラック３２は後縁１４付近に配置されたＧＭＲ素子２
０を有するスライダー１０の下側を移動する。 遷移３４
及び関連する磁界３６は移動して最後に接点３０Ａ及び３０Ｂ間に位置するようになる。 この点において、接点３０Ａ及び３０Ｂ間の第１の電流経路の抵抗値はＧＭＲ
素子２０の性質により減少する。 電流が供給されると、
抵抗値の減少により第１の電流経路を接点３０Ａから３
０Ｂへ流れる電流は第２の電流経路を接点３０Ａから３
０Ｃへ流れる電流よりも増大する。 第１の電流経路を流れる電流が増大することにより抵抗Ｒ ₃の両端間の電圧降下は抵抗Ｒ ₄の両端間の電圧降下よりも大きくなる。
抵抗Ｒ ₃及びＲ ₄の両端間の電圧降下の差が差動増幅器４６により増幅されて正の出力電圧Ｖ ₀が生じる。 この出力電圧を図８Ｂの左側に示す。

【００２７】最後に、遷移３４及び関連する磁界３６は接点３０Ａの直下に位置するようになる。 この点において、第１の電流経路の接点３０Ａ及び３０Ｂ間の抵抗値の変化は第２の電流経路の接点３０Ａ及び３０Ｃ間の抵抗値の変化に等しい。 したがって、抵抗Ｒ ₃及びＲ ₄の両端間の電圧降下には差が無い。 したがって、差動増幅器４６から出力電圧Ｖ ₀は生じない。 このデータ位置は図８Ｂのｘ＝０に示され、差動増幅器４６の出力電圧は０に等しい。

【００２８】遷移３４及び関連する磁界３６はＧＭＲ素子２０の下を移動し続け、最後に接点３０Ａ及び３０Ｃ
間で実質的に第２の電流経路の下に位置するようになる。 第２の電流経路の抵抗値は減少し第１の電流経路の抵抗値は増大して、第１の電流経路よりも第２の電流経路をより多くの電流が流れるようになる。 次に第２の電流経路を流れる電流が増加することにより抵抗Ｒ ₄の両端間の電圧が増加する。 抵抗Ｒ ₃及びＲ ₄の両端間の電圧降下の差が差動増幅器４６により増幅され、負の出力電圧Ｖ ₀が生じる。 この出力電圧を図８Ｂの右側に負の出力電圧として示す。

【００２９】最後に、遷移３４及び関連する磁界３６が移動して接点３６Ａ及び３６Ｂ間の第１の接点経路もしくは接点３０Ａ及び３０Ｃ間の第２の接点経路の下に磁界３６が位置しないようにされる。 この点において、抵抗Ｒ ₃の両端間の電圧降下は抵抗Ｒ ₄の両端間の電圧降下に等しく差動増幅器４６の利得はゼロすなわち公称値となる。 別の磁界を有する新しいデータがＧＭＲ素子２
０の下を通過するまで出力はゼロすなわち公称値を持続する。

【００３０】図９Ａは第２の電気回路に組み込んだ本発明を示す線図である。 図９ＡにはＧＭＲ素子２０、接点３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ、電気リード４４Ａ，４４Ｂ，
４４Ｃ、 実質的に抵抗値の等しい抵抗Ｒ ₃ 、Ｒ ₄ 、及び比較器４８が含まれている。 一実施例では、比較器４
８はシュミットトリガー（すなわちヒステリシスを有する比較器）である。 図９Ｂは図９Ａの比較器４８の出力電圧を磁気スイッチ５０の関数として示すグラフである。

【００３１】動作上、磁気スイッチ５０は“ａ”位置から“ａ'”位置へ移動することができる。 磁石５２を有する磁気スイッチ５０が“ａ”位置にある場合には、Ｇ
ＭＲ素子２０の性質により第１の電流経路の接点３０Ａ
及び３０Ｂ間の抵抗値は低い。 電流が供給されると、抵抗値が低いために第１の電流経路を接点３０Ａから３０
Ｂへ流れる電流は第２の電流経路を接点３０Ａから３０
Ｃへ流れる電流よりも増大する。 第１の電流経路を流れる電流の増大により抵抗Ｒ ₃の両端間の電圧降下は抵抗Ｒ ₄の両端間の電圧降下よりも増大する。 図９Ｂに示すように、比較器４８はこの差電圧を解釈してロー（低）
電圧出力を発生する。

【００３２】磁気スイッチ５０が“ａ'”の位置になると、第２の電流経路の抵抗値が減少して第１の電流経路の抵抗値が増大し、したがって第１の電流経路よりも第２の電流経路をより多くの電流が流れる。 第２の電流経路を流れる電流が増大することにより抵抗Ｒ ₄の両端間の電圧が増大する。 図９Ｂに示すように、抵抗Ｒ ₃及びＲ ₄の両端間電圧の差が比較器４８により検出されてハイ電圧出力が生じる。 したがって、本発明のこの実施例は共通スイッチとして使用することができる。 しかしながら、スイッチとして使用する場合、図９Ａに示す本発明を組み込んだ実施例には摩耗したり破損したりする可動接点部や火花を発生して危険な応用において爆発を生じる可能性のある電気的接点は含んでいない。

【００３３】実施例について本発明を説明してきたが、
当業者には本発明の精神及び範囲内で形状や詳細を変更できることが理解できよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】ジャイアント磁気抵抗素子を含むスライダーの線図。

【図２】本発明の第１の実施例を組み込んだスライダーの後縁の拡大線図。

【図３】本発明の第２の実施例を組み込んだスライダーの後縁の拡大線図。

【図４】ジャイアント磁気抵抗素子の線図。

【図５】ジャイアント磁気抵抗素子及びその下を移動する磁気記憶媒体のトラックの側面図。

【図６】本発明を組み込んだスライダーの後縁の拡大線図。

【図７】ジャイアント磁気抵抗素子の接点及び接点間の抵抗経路を示す線図。

【図８】Ａは第１の電気回路に組み込んだ本発明を示す線図。 Ｂは図８Ａの電気回路の出力電圧を磁気記憶媒体からの遷移位置の関数として示すグラフ。

【図９】Ａは第２の電気回路に組み込んだ本発明を示す線図。 Ｂは図９Ａの電気回路の出力電圧を磁気記憶媒体の位置の関数として示すグラフ。

【符号の説明】

１０ スライダー １６、１８ サイドレール ２０ ジャイアント磁気抵抗（ＧＭＲ）素子 ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 電気的接点 ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ 電気リード ４６ 差動増幅器 ４８ 比較器 ５０ 磁気スイッチ ５２ 磁石