本発明は、給電可能な磁気シールド装置、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置に関するものである。

磁気記録分野においては、磁気記録媒体に記録された情報の読み取り素子として、磁気抵抗効果膜を用いたものがある。 すなわち、所定の電極構造を介して磁気抵抗効果膜にセンス電流を給電し、磁気抵抗効果膜の磁化方向変化とそれに伴う抵抗値変化からセンス電流の変化を監視し、磁気情報の検出を行う。

磁気抵抗効果膜にセンス電流を給電する電極構造の一つとして、ＣＰＰ（current perpendicular to plane）型がある。 この構成では、膜面方向と直交する上下方向から磁気抵抗効果膜を挟むように磁気シールド装置を配置し、且つ、かかる磁気シールド装置にセンス電流を流して、磁気抵抗効果膜に給電していた。

具体例として、特許文献１には、ＣＰＰ型ＧＭＲ素子において、低抵抗の電極構造を得るべく、導電性材料膜とリード／磁気シールド膜とを含む積層構造が開示されている。 また、特許文献２には、一端部が傾斜した積層電極が開示されており、Ｃｄからなる導電膜とＩｎからなる絶縁膜の積層構造を有する。

米国特許第６，６５４，２０９号明細書

特開２００３−１７７８１号公報

上述したように、ＣＰＰ型の磁気抵抗効果膜においては、磁気シールド装置がセンス電流路となるため、電流が磁気シールド膜の磁壁を横断する際にバルクハウゼンノイズを引き起こす問題が懸念される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、磁気シールド装置にセンス電流路を有しておりながら、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる、給電可能な磁気シールド装置、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る給電可能な磁気シールド装置は、膜面方向と直交方向に亘って連続する磁壁不存在部を備えた磁気シールド膜と、前記磁気シールド膜よりも比抵抗が小さい導電膜とを含む。

その場合、前記磁気シールド膜の磁壁は、膜面方向とほぼ直交する向きに延びている構成であってもよい。

好適には、前記磁気シールド膜は、パーマロイからなり、３００ｎｍ以下の膜厚である。

前記磁気シールド膜及び／又は前記導電膜は複数設けられていてもよい。

また、本発明は、同課題を解決するための磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置も提供する。

本発明に係る磁気抵抗効果素子は、上述した給電可能な磁気シールド装置と、磁気抵抗効果膜とを備えている。

その場合、前記磁気シールド膜及び前記導電膜のうち、該磁気シールド膜が前記磁気抵抗効果膜に最も近い位置に設けられていると好適である。

本発明に係る磁気ヘッドは、上述した磁気抵抗効果素子を読み取り素子として含む。

本発明に係る磁気記録再生装置は、上述した磁気ヘッドと、磁気記録媒体とを含む。

以上のような、本発明に係る給電可能な磁気シールド装置、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置によれば、導電路と磁路とが区分けされ、電流が磁壁を横断しないように流れるため、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。

また、磁気シールド膜の磁壁が、膜面方向とほぼ直交する向きに延びている場合には、磁壁自体は存在していても、電流が磁壁を横断しないように流れることを許容することができる。

また、磁気シールド膜が、パーマロイからなり、３００ｎｍ以下の膜厚である場合には、従来より磁気シールド装置に用いられているパーマロイを用いて実施することができる。

磁気シールド膜及び／又は導電膜が複数設けられている場合には、磁気シールド機能及び／又は給電機能をより効率よく発揮させることができる。

また、磁気シールド膜及び導電膜のうち、磁気シールド膜が磁気抵抗効果膜に最も近い位置に設けられている場合には、シールドによって磁気抵抗効果膜の反応領域をより絞ることができ、例えば磁気ヘッドにおいては狭トラック化に貢献できる。

なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。

以下、この発明を、薄膜磁気ヘッドの読み取り素子における磁気シールド装置として実施した場合の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。 なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

図１は、磁気記録再生装置の平面図である。 図示された磁気記録再生装置１は、磁気ヘッド装置３と、磁気ディスク５とを含む。 磁気ヘッド装置３は少なくとも、ヘッド支持装置７と、位置決め装置９と、磁気ヘッド１１とを有する。 ヘッド支持装置７の一端は、位置決め装置９に接続されている。 磁気ヘッド１１は、ヘッド支持装置７の他端に支持されて、磁気ディスク５の磁気記録面と対向するように配置される。

このように構成された磁気記録再生装置１においては、磁気ディスク５が図示しない駆動装置により矢印Ａ１の方向に回転駆動されると、磁気ヘッド１１が、微小浮上量で、磁気ディスク５の面から浮上する。 磁気ヘッド１１は、位置決め装置９の駆動によってヘッド支持装置７を介して磁気ディスク５の径方向ｂ１またはｂ２に移動される。 そして、磁気ディスク５上の所定のトラック位置において磁気情報の書き込み、読み取りを行う。

図２に、磁気ヘッド１１における媒体対向面側の端部を示す。 磁気ヘッド１１は、書き込み素子２１と、読み取り素子２３とを備えている。 書き込み素子２１には、ギャップ膜２５が設けられている。 ギャップ膜２５の上下には、上部磁極膜２７及び下部磁極膜２９が延在している。 上部磁極膜２７と下部磁極膜２９は、媒体対向面と逆側において、結合部３１によって磁路が形成されるように結合されている。 上部磁極膜２７と下部磁極膜２９との間には、コイル３３が形成されている。 コイル３３は、結合部３１を軸に周回するように配置されている。

読み取り素子２３は、非磁性膜３５を挟んで書き込み素子２１の下方に配置されている。 読み取り素子２３は、ＣＰＰ型の給電態様を具備しており、磁気抵抗効果膜３７と、上下一対の給電可能な磁気シールド装置である磁気シールド層３９，４１とを含んでいる。

図３は、磁気抵抗効果素子である読み取り素子２３の構成を模式的に示した図である。 本実施の形態では、磁気抵抗効果膜３７は、ＴＭＲ（Tunnel Magneto-Resistive）型として構成されている。 なお、ＴＭＲの構成自体は、本発明では特に問題ではなく周知の構成でよいため、その詳細な説明は省略する。

図３に示されるように、磁気抵抗効果膜３７は、上部磁気シールド層３９と下部磁気シールド層４１によって挟まれている。

上部磁気シールド層３９は、複数の膜から形成されており、本実施の形態では一例として五つの膜から形成されている。 より詳細には、上部磁気シールド層３９は、三つの磁気シールド膜５１、５２、５３と、二つの導電膜６１、６２とを含んでいる。

磁気シールド膜５１、５２、５３と、導電膜６１、６２とは、交互に積層されている。 これら磁気シールド膜５１、５２、５３及び導電膜６１、６２のうち、第１の磁気シールド膜５１が磁気抵抗効果膜３７に最も近い位置に設けられる。 そして、第１の磁気シールド膜５１の上方に、第１の導電膜６１が積層され、その上に第２の磁気シールド膜５２、その上に第２の導電膜６２、その上に第３の磁気シールド膜５３という順で積層されている。

磁気シールド膜５１、５２、５３においては、それぞれの膜面方向とほぼ直交する向きに磁壁７０が延びている。 このため、磁壁７０によって区切られる磁区すなわち磁壁不存在部７１も膜面方向と直交する方向に亘って連続して延在する。 なお、図の明瞭性を担保するため、符号７０及び７１は磁気シールド膜５３に対してのみ付している（下部磁気シールド層のほうも同様）。

また、下部磁気シールド層４１は、磁気抵抗効果膜３７を中心に、上部磁気シールド層３９と上下対称的な構成を有する。 すなわち、交互に積層されている磁気シールド膜５４、５５、５６及び導電膜６３、６４のうち、第４の磁気シールド膜５４が磁気抵抗効果膜３７に最も近い位置に設けられる。 そして、第４の磁気シールド膜５４の下方に、第３の導電膜６３が積層され、その下に第５の磁気シールド膜５５、その下に第４の導電膜６４、その下に第６の磁気シールド膜５６という順で積層されている。

さらに、磁気シールド膜５４、５５、５６においても、膜面方向とほぼ直交する向きに磁壁７０が延びており、磁壁不存在部７１が膜面方向と直交する方向に亘って連続して延在する。

本実施の形態では、上記のような態様の磁壁７０及び磁壁不存在部７１を実現するため、磁気シールド膜５１〜５６をパーマロイで構成しており、膜厚は３００ｎｍ以下にしている。 すなわち、磁気シールド膜において磁壁が膜面方向とほぼ直交する方向以外に延長することがないようにするためには、磁気シールド膜の膜厚を、その磁性材料における磁壁の厚さ以下とする必要がある（近總信氏の著作「磁性体の物理」の７−２７図及びその説明を参照）。 よって、パーマロイにおいては、その厚さは３００ｎｍ以下にする必要がある。

また、導電膜６１〜６４は、磁気シールド膜５１〜５６よりも比抵抗の小さい材料から構成されている。 本実施の形態では、磁気シールド膜５１〜５６が比抵抗２１μΩｍであるパーマロイで構成されていたので、導電膜６１〜６４は比抵抗が４μΩｍであるＣｕで構成している。

次に、以上のような構成を有する、給電可能な磁気シールド装置の作用について説明する。 まず、磁気抵抗効果膜３７には、磁気シールド層３９，４１を介してセンス電流が供給されている。 また、磁気抵抗効果膜３７においては、外部磁界に応じて決まるフリー層の磁化方向と、一方向に固定されたピンド層の磁化方向との相対関係で決定される抵抗値が存在する。 この抵抗値は、すなわち、磁気ディスク５上のトラック領域からの外部磁界に応じて定まる。

このため、かかる抵抗値に応じたセンス電流の変化を検出することによって、外部磁界の態様も検出することができ、磁気ディスク５上の所定トラック領域に記録されている磁気情報を読み取ることができる。

また、本実施の形態では、磁気シールド膜５１〜５６及び導電膜６１〜６４のうち、一対の磁気シールド膜５１、５４が磁気抵抗効果膜３７に最も近い位置に配置されているので、磁気抵抗効果膜３７は一対の磁気シールド膜に挟まれたより狭い間隔の領域からの磁気情報だけを検出することができる。

また、比較例として、既存の磁気シールド装置の磁壁構成を模式的に示すと、図４のようになっている。 図４から分かるように、磁気シールド装置３９'、４１'にセンス電流路が存在するため、二点鎖線で模式的に示されるセンス電流８０が磁気シールド装置の磁壁７０'を横断する際にバルクハウゼンノイズ９０を引き起こす問題がある。 しかしながら、本発明では、概して次の態様でセンス電流が流れるため、かかる問題を解消することができる。

図３に二点鎖線で模式的に示されるように、上部磁気シールド層３９に供給されたセンス電流８０は、第３の磁気シールド膜５３より第２の導電膜６２の比抵抗が小さいため、第３の磁気シールド膜５３を膜面方向に沿って広範囲に流れることはなく、第３の磁気シールド膜５３を膜面方向とほぼ直交するように流れ、第２の導電膜６２に流入する。

このとき、第３の磁気シールド膜５３においては、磁壁７０が膜面方向とほぼ直交する向きに延び、それらの間に、膜面方向とほぼ直交する方向に亘って連続して磁壁不存在部７１が延在するため、センス電流８０は、第３の磁気シールド膜５３内において磁壁７０を横断することなく流れることができる。 よって、バルクハウゼンノイズが生じることを抑制することができる。

次に、一旦、第２の導電膜６２に流入したセンス電流８０は、第２の導電膜６２がそれよりも比抵抗の大きな第３の磁気シールド膜５３及び第２の磁気シールド膜５２に挟まれているため、第２の導電膜６２の膜面方向に沿って流れていく。

そして、上述した第３の磁気シールド膜５３と第２の導電膜６２との関係は、磁気シールド膜５１〜５６及び導電膜６１〜６４の全体について成立しているため、上部磁気シールド層３９に供給されたセンス電流８０は、図３に二点鎖線で示されるように、磁気シールド膜５１〜５６に対しては広範囲に流れることはなく膜面方向とほぼ直交するように流れ、導電膜６１〜６４に対しては膜面方向に沿って流れる。

このように、本発明においては、センス電流８０が磁気シールド層３９，４１において磁壁７０を横断することがないように流れる。 よって、磁気シールド装置にセンス電流路を有しておりながら、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

まず、磁気シールド膜及び導電膜の数は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の給電可能な磁気シールド装置は、少なくとも一層の磁気シールド膜と少なくとも一層の導電膜とを備えていればよい。 さらに、磁気シールド膜及び導電膜の配列順序などの積層態様も、上記実施の形態に限定されるものではない。

また、磁気シールド膜及び導電膜は、両者の比抵抗の高低関係を満たす限りにおいて適宜改変することができ、例えば磁気シールド膜は、パーマロイに代えてＣＺＴ（アモルファスＣｏＺｒＴａ：比抵抗１６０μΩｍ）を用いて構成することができる。

また、磁気抵抗効果膜３７としては、ＴＭＲ型に限定されるものではない。 したがって、例えばＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）型でもよい。

また、上記実施の形態では、給電可能な磁気シールド装置を磁気抵抗効果膜に対する磁気のシールド及び給電に用い、薄膜磁気ヘッドの読み取り素子として実施した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。 すなわち、磁路と導電路とを区分けし、電流が磁壁を横断しないようにすることで、利点が得られる実施対象物に対して広く適用することができる。 よって、例えば、コイル、センサ、メモリ、アクチュエータ、半導体デバイスなどに広く適用することが可能である。

また、上記実施の形態では、磁気シールド膜内において磁壁が膜面方向とほぼ直交する向きに延長していたが、本発明では必ずしもそのような縦方向の磁壁が存在している必要はなく、磁気シールド膜内において少なくとも膜面方向と直交方向に亘って磁壁不存在部が連続して存在していればよい。 したがって、磁気シールド膜内に磁壁がなく、単一の磁壁不存在部が存在するだけの磁区構造であってもよい。

本発明の磁気シールド装置を適用する磁気記録再生装置の平面図である。

図１の磁気記録再生装置の磁気ヘッドにおける媒体対向面側の端部を示す図である。

図１の磁気記録再生装置に適用された、本発明の実施の形態に係る磁気シールド装置の構成を模式的に示す図である。

比較例としての既存の磁気シールド装置の構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 磁気記録再生装置 ５ 磁気ディスク（磁気記録媒体）
１１ 磁気ヘッド ２３ 読み取り素子（磁気抵抗効果素子）
３７ 磁気抵抗効果膜 ３９，４１ 磁気シールド層（磁気シールド装置）
５１、５２、５３ 磁気シールド膜 ５４、５５、５６ 磁気シールド膜 ６１、６２ 導電膜 ６３、６４ 導電膜 ７０ 磁壁 ７１ 磁壁不存在部