DE2536931C2 - Magnetoresistiver Abtastkopf - Google Patents
Magnetoresistiver AbtastkopfInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen magnetoresistiven Abtastkopf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 «5
angegebenen Gattung.
Aus IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 15, No. 9.
Febr. 1973, S. 2680, ist ein magnetoresistiver Abtastkopf mit zwei magnetoresistiven Elementen bekannt, bei
dem die magnetoresistiven Elemente durch eine so
benachbarte, stromdurchflossene, leitende Schicht vormagnetisiert werden können.
Weiterhin geht aus dem IBM Technical Disclosure bulletin. Vol. 16, No. 10. März 1974, S. 3278 ein
Abtastkopf mit einem magnetoresistiven Element hervor, das senkrecht zum Aufzeichnungsträger und
parate! zu dem magnetischen Joch angeordnet ist Ein
ihnlicher Abtastkopf geht aus der DE-OS 22 62 659 hervor. Weil jedoch das magnetoresistive Element
Senkrecht /ur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungs- w
trägers verläuft nimmt die Größe des von dem magnetischen Aulzeichnungsträger erzeugten Magnetfeldes exponentiell in Richtung dieses magnetoresistiven Elementes ab, so daß sich in dieser Richtung eine
relativ hohe Dämpfung ergibt. Dies führt wiederum zu *5
einem geringen Wirkungsgrad dieses Abtastkopfes.
Weiterhin ist aus der deutschen Patentanmeldung S 38 926 Vllld/42 g ein Wiedergabekopf für magnetisch
dargestellte Signale bekannt, bei dem im FluQweg eines
magnetisierbaren Kerns ein magnetfeldabhängiger Halbleiterkörper angeordnet ist Ein an diesem Halbleiterkörper auftretender Effekt wird zur Abnahme der
in elektrische Signale verwandelten magnetischen Signale ausgenutzt Dazu kann beispielsweise die durch
die Rußänderung bedingte Widerstandsänderung des Halbleiterkörpers verwendet werden.
Ein mapietoresistiver Abtastkopf der abgegebenen
Gattung geht schließlich noch aus der GB-PS U 72 044 hervor und weist ein nicht-magnetisches, ebenflächiges
Substrat auf, auf dem in Dünnschicht-Technik ein plattenförmiges, magnetoresistives Element aufgebracht ist; die beiden Anschlußelektroden sind an den
Endteilen des magnetoresistiven Elementes befestigt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetoresistiven Abtastkopf der angegebenen Gattung zu schaffen, der trotz geringen Herstellungsaufwandes mit großer Empfindlichkeit auf Änderungen des
Magnetfeldes anspricht
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmaie gelöst
Zweckmäßige Ausfühningsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß der gesamte magnetische Kreis aus einem
einzigen, magnetore-istiven Element gebildet wird, das
auf einfache Weise hergestellt werden kann. Dazu trägt auch bei, daß dieses plattenförmige, magnetoresistive
Element in Dünnschicht-Technik aufgebracht wird. Dennoch lassen sich Jochformen bilden, die gute
Abtasteigenschaften gewährleisten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigen
Fig. l(A) und l(B) perspektivische Ansichten von herkömmlichen, magnetoresistiven Abtastköpfen,
F i g. 2 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung der
Funktionsweise dieser Abtastköpfe, .-ad
Fig.3, 4 und 5 perspektivische Ansichten von verschiedenen Ausführungsformen magnetoresistiver
Abtastköpfe nach der Erfindung.
F i g. 1(A) zeigt einen herkömmlichen, magnetoresistiven Abtastkopf mit einem plattenförmigen, magnetoresistiven Element 2, das in Kontakt mit einem
bandförmigen, magnetischen Aufzeichnungsmaterial 1 steht; sowohl bei dem Abtastkopf nach Fig. 1(A) als
auch bei dem Abtastkopf nach der noch zu erläuternden Fig. 1 (B) verläuft das magnetoresistive Element 2
senkrecht zu dem Aufzeichnungsmaterial in der Richtung Y; an den beiden Enden des magnetoresistiven
Elementes 2 sind Anschlußelektroden 3 und 4 angebracht die in der Längsrichtung Z des magnetoresistiven Elementes einen bestimmten Abstand voneinander haben.
Ein konstanter Strom / fließt von der Anschlußelektrode 3 zu der Anschlußelektrode 4, so daß eine
Änderung des Widerstandes des magnetoresistiven Elementes in der Richtung Z, die bei einer Änderung des
Magnetfeldes in der Richtung Y auftritt als Spannungsänderung oder Stromänderung festgestellt und gemessen werden kann. Bei diesem Abtastkopf nimmt die
Größe des von dem magnetischen Aufzeichnungsmaterial 1 erzeugten Magnetfeldes exponentiell in Richtung
des magnetoresistiven Elementes 2 ab, dessen Breite in der Richtung Y mit W bezeichnet ist. Insbesondere
dann, wenn das auf dem Aufzeichnungsträger I
gespeicherte Signal eine kurze Wellenlänge hat, tritt in
Richtung Keine relativ große Dämpfung auf.
Zur Überwindung dieses Problems ist ein magnetoresistiver
Abtastkopf vorgeschlagen worden, wie er in Fig. l(B) dargestellt ist Dabei ist das magnetoresistive
Element 2 parallel zu der Oberfläche des magnetischeil Aufzeichnungsträgers 1 angeordnet, so daß die Dämpfung
des Magnetfeldes in der Richtung Y minimal gemacht werden kann. Da jedoch das magnetoresistive
Element 2 im -tligemeinen aus einer dünnen, ferromagnetische!!
Platte besteht und sich im Kontakt mit dem magnetiscnen Aufzeichnungsmaterial 1 befindet, treten
starke Reibungskräfte zwischen dem Aufzeichnungsmaterial 1 und dem Element 2 auf, so daß das Element 2
rasch verschleißt
Die Beziehung zwischen der Änderung des Magnetowiderstandes ΔΡ des magnetorusistiven Elementes 2
und dem Winkel θ zwischen der Magnelisierungsrichtung und der Richtung des Stromflusses kann durch die
folgende Gleichung ausgedrückt werden:
ΔΡ - a + Z»cos29:
dabei sind a und b Konstanten.
Diese Beziehung zwischen dem angelegten Magnetfeld und der Widerstandsänderung 4P ist in Fig.2
gezeigt Aus dieser Figur kann man ableiten, daß die Kennlinie des herkömmlichen, magnetoresistiven Abtastkopfes
einen im wesentlichen nicht linearen Verlauf hat Um den dynamischen Bereich so breit wie möglich
zu machen, muß deshalb der Arbeitspunkt P(s. F i g. 2) durch Anlegung eines Vormagnetisierungsfeldes Hb
festgelegt werden. Dies erfordert jedoch eine zusätzliche Anordnung zur Erzeugung dieses Vormagnetisierungsfeldes:
dadurch wird jedoch der Gesamtaufbau des magnetoresistiven Abtastkopfes sehr komplex und
aufwendig.
Fig.3 zeigt eine erste Ausführungsform eines
magnetoresistiven Abtastkopfes nach der vorliegenden Erfindung. Ein plattenförmiges, magnetoresistives Element
6, das aus einem ferromagnetische!! Material, wie beispielsweise Permalloy, hergestellt ist, bildet einen
geschlossenen, magnetischen Kreis mit einem Luftspalt 7, dessen Breite £ beträgt (s. F i g. 5).
Dieses plattenförmige, magnetoresistive Element 6 ist
in Dünnschicht-Technik auf ein nicht-magnetisches, ebenflächiges Substrat 10 aufgebracht. Die Spurbreite /
des Abtastkupfes ist gleich der Dicke des plattenförmigen,
magnetoresistiven Elementes 6.
An dem plattenförmigen, magnetoresistiven Element 6 sind Anschlußelektroden 8 und 9 angebracht, die einen
vorgegebenen Abstand von dem Luftspalt 7 haben. Zwischen den Anschlußelektroden 8 und 9 fließt ein
konstanter Strom, so daß eine Änderung des Widerstandes des magnetoresistiven Elementes 6 aufgrund einer
Änderung des Magnetfeldes in dem Luftspalt 7 als Spannungsdifferenz zwischen den Anschlußelektroden
und 9 festgestellt und gemessen werden kann, wenn ein nicht dargestelltes, magnetisches Aufzeichnungsmaterial
in Kontakt mit dem Luftspalt 7 in einer bestimmten Richtung an dem Abtastkopf vorbei bewegt
wird.
Die zweite, in Fig.4 dargestellte Ausführungsform
hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die erste, in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform; der wesentliche
Unterschied liegt darin, daß an dem plattenförmigen, magnetoresistiven Element 6 Kernpolstücke 11 und 12
mit der Dicke h angebracht sind und einen Abstand voneinander haben, der gleich der Breite des Luftspaltes
7 ist; die Kernpolstücke 11 und 12 führen zu einer Konvergenz des magnetischen Flusses. Deshalb hat
Ό dieser Abtastkopf eine Spurbreite, die gleich t + fe, also
gleich der Summe aus der Dicke l des plattenförmigen, magnetoresistiven Elementes 6 und der Dicke ti der
Kernpolstücke 11 und 12 ist
Die dritte, in Fig.5 dargestellte Ausführungsform
's ähnelt der zweiten, in F i g. 4 dargestellten AusfOhrungsform.
Dabei sind Kernpolstücke 13 und 14, die den Kernpolstücken 11 und 12 der zweiten Ausführungsform
entsprechen, an einer Basis oder einer Verstärkung 16 angebracht und haben einen Absfand g voneinander,
d?r gleich der Breite des Luftspaltes 7 des plattenförmigen, magnetoresistiven Elementes 6 aus
dem ferromagnetischen material i»t, das an den
Kernpolstücken 13 und 14 und der Basis 16 angebracht ist. Der Luftspalt 7 des magnetoresistiven Elementes 6
ist mit dem Spalt 15 zwischen den Kernpolstücken 13 und 14 ausgerichtet
Das magnetoresistive Element 6 wird durch Aufdampfen im Vakuum auf das nicht-magnetische
ebenflächige Substrat aufgebracht, wobei das Aufdampfen bei einer Temperatur, die höher als die Curie-Temperatur
ist. und unter Anlegen eines Magnetfeldes erfolgt.
Weiterhin ist wesentlich, daß der zwischen den beiden Anschlußelektroden 8,9 liegende Bereich des magnetoresistiven
Elementes 6 geradlinig ausgebildet ist, wie man in den Figuren erkennen kann. Dabei ist in dem
geradlinigen Bereich die Magnetisierungsrichtung zur Achse der einachsigen Anisotropie ausgerichtet.
Damit die an dem Magnetkopf auftretend? Spannung
so hoch wie möglich ist, sollte der Widerstat d des magnetoresistiven Elementes möglichst hoch sein: zu
diesen Zweck muß das magnetoresistive Element 6 wiederum sehr dünn gemacht werden, was durch das
Aufdampfen im Vakuum möglich wird. Die erwähnte Ausrichtung der Magnetisierungsrichtung
zur Achse der einachsigen Anisotropie bietet den Vorteil, daß sich eine stärkere Widerstandsänderung bei
einer Änderung des Magnetfeldes ergibt und die nachteilige Hysterese vermieden wird. Zu diesem
Zweck erfolgt das Aufdampfen im Vakuum bei einer Temperatur, die höher als die Curie-Temperatur ist. und
unter Anlegen eines Magnetfeldes, so daß die Magnetisierungsrichtung des magnetoresistiven Elemente·
ctakt ausgerichtet werden kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil bei der Herstellung
dieses magnetoresis'iven Abtastkopfes lieg» c'arin, daß
das plattenförmige. magnetoresistive Clement beim letzten Schritt des Herstellungsverfahrens ausgebildet
wird: dadurch wird dieses magnetoresistive Element nur relativ wenigen Er« Jrmungszyklen unterworfen, so daß
es seine Kennlinie mit hoher Stabilität beibehält.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Magnetoresistiver Abtastkopf mit eine™ nichtmagnetischen, ebenflächigen Substrat, auf dem in
Dünnschicht-Technik ein plattenförmiges, magnetoresistives Element aufgebracht ist, wobei die beiden
Anschlußelektroden an den Endteilen des magnetoresistiven Elementes befestigt sind, dadurch
gekennzeichnet, daß das magnetoresistive Element (6) als geschlossener, magnetischer Kreis
mit einem Luftspalt (7) in Berührung zum magnetischen Aufzeichnungsträger ausgebildet ist, und daß
das plattenförmige magnetoresistive Element (6) in Spurrichtung des Aufzeichnungsträgers (1) angeordnet ist is
2. Magnetoresistiver Abtastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetoresistive
Element (6) durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht ist
3. Magnetoresistiver Abtastkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen im
Vakuum bei einer Temperatur, die höher als die Curie-Temperatur ist, und unter Anlegen eines
Magnetfeldes erfolgt
4. Magnetoresistiver Abtastkopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß an dem plattenförmigen magnetoresistiven
Flement (6) zwei Kernpolstücke (11, 12; 13, 14) angebracht sind, die einen Abstand voneinander
haben, der gleich der Spaltbreite ist.
5. Magnetoresistiver Abtastkopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der zwischen den beiden Anschlußelektroden (8, 9) Kegende Bereich oes magnetoresistiven
Elementes (6) geradlinig autgebildet ist
6. Magnetoresistiver Abtastkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß in dem geradlinigen
Bereich die Magnetisierungsrichtung zur Achse der einachsigen Anisotropie ausgerichtet ist
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