DE3311242C2

DE3311242C2 - Magnetoresistive Anordnung

Info

Publication number: DE3311242C2
Application number: DE3311242A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Tokio/Tokyo Hayama
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1982-03-29
Filing date: 1983-03-28
Publication date: 1987-04-23
Also published as: JPH0375925B2; JPS58166527A; DE3311242A1

Abstract

Der magnetoresistive Kopf weist ein magnetoresistives (MR)-Element auf, das sich auf einem Substrat aus isolierendem Material befindet und mindestens eine, sich linear erstreckende, parallele Undulation aufweist. Eine Vorspannungseinrichtung dient zum Auslenken der Stromrichtung durch das MR-Element, um einen Winkel von mindestens 30 ° bis maximal 60 ° gegenüber der zwischen einem Vorsprung und einer Vertiefung befindlichen Begrenzung, die die Undulation bildet. Aufgrund der Formanisotropie des MR-Elements wird der Winkel zwischen der Magnetisierung und dem Strom im MR-Element durch das Undulationsmuster bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetoresistive Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere einen magnetoresistiven Lesekopf (Magnetowiderstandskopf; MR-Kopf), mit einem Magnetowiderstandselement aus einem ferromagnetischen Material. Der MR-Kopf nutzt den Magnetowiderstandseffekt aus, um beispielsweise auf einem magnetischen Medium magnetisch aufgezeichnete Informationen auszulesen.
Der MR-Kopf gewinnt zunehmendes Interesse, insbesondere im Zusammenhang mit der Aufzeichnung bzw. Wiedergabe von Daten mit hoher Aufzeichnungsdichte. Üblicherweise müssen MR-Elemente mit einer Vormagnetisierungseinrichtung versehen werden, wenn sie in einem Wiedergabekopf mit hohem Wirkungsgrad eingesetzt werden sollen. Die Vormagnetisierungseinrichtung hat dabei die Funktion, daß bei Umwandlung eines von einem magnetischen Medium herrührenden, kleinen Magnetfeldsignals in eine Widerstandsänderung des MR-Elements der Winkel R zwischen dem Lesestrom und der Magnetisierung auf etwa 45° eingestellt wird, um die Wiedergabeempfindlichkeit und das Ausgangssignal zu erhöhen.
Ein Beispiel für die Vormagnetisierung zum Einstellen des Winkels R auf 45° zwischen dem Lesestrom und der Magnetisierung ist in der US-PS 38 13 692 beschrieben. Andere bekannte Verfahren können als Leitervormagnetisierungsverfahren, Hartschicht-Vormagnetisierungsverfahren und das heute bevorzugte Verfahren mit einem sogenannten Barber Pol-MR-Element typifiziert werden. Für Einzelheiten des Barber Pol-MR-Elements wird verwiesen auf K.E. Ku&ijlig;k, W.J. van Gestel und F.W. Gorter "THE BARBER POLE, A LINEAR MAGNETORESISTIVE HEAD", IEEE Transactions on Magnetics, Bd. Mag-11, Nr. 5, September 1975, S. 1215.
Eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der älteren DE-OS 32 29 774 beschrieben.
Bei einem bekannten Vormagnetisierungsverfahren wird ein Vormagnetisierungsleiter verwendet, der in der Nähe des MR-Elements angeordnet ist und mit diesem entweder in Kontakt steht oder mit diesem keinen Kontakt aufweist. Dem Vormagnetisierungsleiter wird ein Strom derart zugeführt, daß sich ein Vormagnetfeld senkrecht zur leichten Achse ausbildet, um die Magnetisierung um einen Winkel R von 45° relativ zum Lesestrom zu verdrehen, der in Längsrichtung des MR-Elements fließt. Ein wesentlicher Nachteil dieses Vormagnetisierungsverfahrens besteht darin, daß der durch den Vormagnetisierungsleiter fließende Strom relativ groß sein muß, was zu einer thermischen Widerstandsdrift des MR-Elements führt und eine thermische Rauschquelle bildet. Ferner ist eine schwierige Einstellung des Stroms durch den Vormagnetisierungsleiter zum genauen Einstellen des Winkels R auf 45° erforderlich.
Bei einem anderen bekannten Verfahren, nämlich dem Hartschicht- Vormagnetisierungsverfahren, wird das Vormagnetisierungsfeld dadurch aufgebaut, daß man ein magnetisch hartes Magnetelement im Abstand zum MR-Element oder mit diesem in Eingriff anordnet. Auch hier ergeben sich Schwierigkeiten beim genauen Orientieren des Stroms relativ zur Magnetisierung um einen Winkel R von 45°.
Das beiden vorstehenden, bekannten Verfahren gemeinsame Problem besteht darin, daß eine erhebliche Intensität für das Vormagnetisierungsfeld erforderlich ist, so daß die auf dem magnetischen Medium befindliche Information beeinträchtigt werden kann.
Bei einem anderen bekannten Vormagnetisierungsverfahren wird die leichte Achse des MR-Elements von Anfang an auf 45° relativ zum Lesestrom eingestellt, der in Längsrichtung des MR-Elements fließt. Aufgrund der anisotropen Konfiguration des MR-Elements kann jedoch mit diesem Verfahren die Richtung der Magnetisierung nicht leicht und genau in Koinzidenz mit der leichten Achse gebracht werden, was die Reproduzierbarkeit erschwert oder auch sogar ausschließt.
Ferner ist ein Vormagnetisierungsverfahren bekannt, bei dem im Gegensatz zu den Verfahren, bei denen die Magnetisierung um im wesentlichen 45° relativ zum Lesestrom abgelenkt wird, der Lesestrom um im wesentlichen 45° relativ zur Magnetisierung des MR-Elements abgelenkt wird.
Ein bekanntes MR-Element weist mehrere Schlitze auf, deren Neigung im wesentlichen 45° relativ zur leichten Achse beträgt, so daß der Strom durch eine gewundene Strecke fließt. In diesem Fall ergeben sich ebenfalls Schwierigkeiten aufgrund der anisotropen Konfiguration des MR-Elements. Die Magnetisierung ist nicht parallel zur leichten Achse, sondern im wesentlichen parallel zum Lesestrom, so daß es schwierig ist, einen Winkel von etwa 45° zwischen der Magnetisierung und dem Strom einzustellen.
Mit einem bekannten sogenannten Barber-Pol-MR-Element sollen die Nachteile der früheren Vormagnetisierungsverfahren vermieden werden, indem mehrere Streifen eines guten Leiters in Kontakt mit dem MR-Element gehalten werden, die jeweils einen Winkel von im wesentlichen 45° gegenüber der leichten Achse des MR-Elements haben. Der Lesestrom fließt daher durch das MR-Element unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber der Magnetisierung. Bei dieser Struktur tragen jedoch die zahlreichen Streifen aus einem guten Leiter zu einer Widerstandsabnahme des gesamten MR-Elements, zu einer Abnahme des effektiven Nachweisbereiches für das Feldsignal und daher zu einer Abnahme des Ausgangssignals bei.
Die vorstehenden bekannten Vormagnetisierungsverfahren zeigen somit Schwierigkeiten beim genauen Einstellen des Winkels zwischen dem Lesestrom und der Magnetisierung.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine magnetoresistive Anordnung mit einem MR-Element zu schaffen, die eine genaue Einstellung des Winkels zwischen dem Lesestrom und der Magnetisierung ermöglicht und den Signalfeldnachweisbereich erweitert.
Diese Aufgabe wird durch eine magnetoresistive Anordnung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1a ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Lesestrom I und der Magnetisierung M in einem MR-Element,
Fig. 1b eine graphische Darstellung der Widerstandsänderung des MR-Elements,
Fig. 2a teilweise geschnittene perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen MR-Kopfs,
Fig. 2b eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Magnetisierung M und dem Strom I im MR-Element gemäß Fig. 2a,
Fig. 3a und 3b graphische Darstellungen zur Erläuterung der Betriebsweise des MR-Elements gemäß Fig. 2a,
Fig. 4a bis 4d Ansichten von Modifikationen gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 2a mit modifizierter Nut- oder Rillenkonfiguration,
Fig. 5 eine graphische Darstellung von Meßergebnissen mit Nuten gemäß den Fig. 4a bis d,
Fig. 6 eine Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 7 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der zweiten Ausführungsform und
Fig. 8 und 9 Ansichten einer dritten bzw. vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird zunächst ein Beispiel eines bekannten MR-Elementes mit Vormagnetisierungsverfahren erläutert.
Gemäß Fig. 1a besteht zwischen dem durch das MR-Element 10 fließenden Strom (Lesestrom) I und der Magnetisierung M ein Winkel R. Der elektrische Widerstand R des MR-Elements 10 zeigt dann folgende Abhängigkeit:
R = R _o - Δ R _o sin ² R
wobei R _o = Widerstand des MR-Elements 10 bei einem Winkel R = 0°
(R _o - Δ R _o) = Widerstand bei einem Winkel R = 90°.
Wenn die sogenannte "leichte oder weiche Achse" EA (englisch: "easy axis") des MR-Elements 10 gemäß der Darstellung parallel zum Lesestrom I ist, so führt eine Intensitätsänderung des äußeren Magnetfeldes He senkrecht zur leichten Achse EA zu einer Widerstandsänderung des MR-Elements 10 gemäß der Kurve A in Fig. 1b entsprechend der vorstehenden Gleichung.
Ein Kleinsignalmagnetfeld Hs von einem magnetischen Medium wird in eine Widerstandsänderung des MR-Elements 10 auf der Kurve A gemäß Fig. 1b umgewandelt. In diesem Fall ist der Winkel R zwischen dem Lesestrom I und der Magnetisierung M auf 45° voreingestellt, um die Wiedergabeempfindlichkeit und das Ausgangssignal zu verstärken.
Die Fig. 2a und b zeigen einen erfindungsgemäßen MR-Kopf und insbesondere einen MR-Elementabschnitt dieses Kopfes. Ein Substrat 50 aus isolierendem Material weist mehrere lineare und im wesentlichen parallele Nuten oder Aussparungen 53 derart auf, daß sie mehrere Bettflächen 52, geneigte Flächen 54 und ebene Flächen 56 festlegen. Ein aus einem ferromagnetischen Material (z. B. Fe-Ni-Legierung oder Ni-Co-Legierung) bestehendes MR-Element 58 ist auf den Betten 52, den Schrägen 54 und den Flachstücken 56 in Form einer dünnen Schicht oder eines dünnen Films niedergeschlagen, die sich über eine Länge L und eine Breite W erstreckt. Das MR-Element 58 ist an in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden mit zwei elektrischen Anschlüssen aus einem guten Leiter (z. B. Au, Cu oder Ag) verbunden. Mit dieser Struktur hat das MR-Element 58 einen effektiven Detektorabschnitt für das Magentfeldsignal mit einer Länge L&min;. Die Längsrichtung des MR-Elements 58 und die der Betten 52 sind zueinander um den Winkel R geneigt, der von mindestens 30° bis maximal 60° und vorzugsweise 45° betragen kann. Daher wird der über das MR-Element 58 über die Anschlüsse 60 fließende Strom I relativ zur Längsrichtung der Betten 52 um den Winkel R geneigt, der im Bereich von 30 bis 60° liegt.
Durch die zahlreichen Betten 52, Schrägen 54 und Flachstücke 56 wird das MR-Element 58 magnetisch in Subelemente 58 aauf den Betten 52, in Subelemente 58 b auf den Schrägen 54 und in Subelemente 58 c auf den Flachstücken 56 unterteilt. In diesem Fall hat jedes MR-Subelement 58 a, 58 b oder 58 c eine Längenabmessung von W/sinR, die gegenüber seiner Breitenabmessung ausreichend groß ist. Dadurch erstreckt sich die leichte Achse EA der MR-Elemente 58 a, 58 b und 58 c, d. h. die Magnetisierung M im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der MR- Elemente 58 a bis 58 c, d. h. der Betten 52, aufgrund der anisotropen Konfiguration des MR-Elements. Die Betten 52 tragen dabei überhaupt nicht zur elektrischen Unterteilung des MR- Elements 58 bei und ermöglichen ein kontinuierliches Fließen des Lesestroms I durch die Subelemente 58 a bis 58 c. Anders ausgedrückt, ist der Lesestrom I in jedem Subelement zur Magnetisierung M um den Winkel R geneigt, der von mindestens 30° bis maximal 60° beträgt, und wird durch die Aussparungen 53 bestimmt.
Nachstehend wird das MR-Element der erfindungsgemäßen magnetoresistiven Anordnung als "Jog MR-Element" bezeichnet, wobei in einem Substrat gebildete Nuten den Winkel zwischen dem Lesestrom I und der Magnetisierung M des MR-Elements bestimmen.
Wenn ein Kleinsignalmagnetfeld Hs an das Jog-MR-Element von einem magnetischen Medium 62, beispielsweise einem Magnetband oder einer Magnetscheibe, senkrecht zum Lesestrom I angelegt wird, so erhöht sich oder erniedrigt sich der Winkel zwischen der Magnetisierung M des MR-Elements und dem Lesestrom I gegenüber dem voreingestellten Winkel R.
Die Arbeitsweise des MR-Kopfes gemäß den Fig. 2a und b wird nachstehend näher erläutert. In Fig. 3a ist an der Abszisse (x-Achse) der Lesestrom I, der durch das Jog-MR-Element fließt, aufgetragen. Wenn ein externes Magnetfeld He an dem Jog-MR-Element in positiver Richtung der y-Achse bei der Magnetisierung M im ersten Quadranten anliegt, so wird der Winkel zwischen der Magnetisierung M und dem Lesestrom Igrößer als der Winkel R und beträgt bis zu maximal 90°. Die erhaltene Beziehung zwischen dem Widerstand R des Jog-MR- Elements und dem externen Feld He ist durch die Kurve A-C in Fig. 3b wiedergegeben. Wenn das externe Feld He dagegen in Richtung der negativen y-Achse gerichtet ist, so wird der Winkel zwischen der Magnetisierung M und dem Lesestrom I kleiner als R, so daß der Widerstand R des Jog-MR-Elements ansteigt, bis die Magnetisierung M und der Lesestrom I parallel werden. Diese Beziehung ist durch die Kurve A-B in Fig. 3b angegeben. Aufgrund der Beziehung zwischen dem externen Feld He und dem Widerstand R reagiert das Jog-MR-Element auf ein Kleinsignalfeld Hs vom magnetischen Medium 62 durch eine Änderung D des Widerstandes, die proportional zum Feld Hs ist mit einem Arbeitspunkt A in Fig. 3b.
Wenn die Magnetisierung M des Jog-MR-Elements im dritten Quadranten des Koordinatensystems gemäß Fig. 3a liegt, (in diesem Fall ist die Magnetisierung mit M&min; gekennzeichnet), so ändert sich der Widerstand R des Jog-MR-Elements entlang den Kurven A-B&min; und A-C&min; gemäß Fig. 3b in Abhängigkeit vom externen Magnetfeld He in ähnlicher Weise wie im Zusammenhang mit der Magnetisierung M in ersten Quadranten diskutiert. Eine Widerstandsänderung D&min; ergibt sich bei einem Kleinsignalmagnetfeld Hs und mit einer Phasenverschiebung von 180° relativ zur Widerstandsänderung D. In jedem Fall ist die Widerstandsänderung linear zum Kleinsignalfeld Hs, so daß sich gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte Wiedergabeempfindlichkeit und ein verbessertes Ausgangssignal ergeben.
Modifizierte Konfigurationen des trapezförmigen Jog-MR-Elements gemäß Fig. 2a wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 4a bis d erläutert. Jedes Jog-MR-Element 58 in den Fig. 4a bis d ist wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2a derart ausgebildet, daß der Winkel R zwischen den Nuten 53 und dem durch das Element fließenden Strom von mindestens 30° bis maximal 60° beträgt. In Fig. 4a ist das Substrat 50 mit Schrägen 54 und Flachstücken 56, jedoch nicht mit Bettflächen 52 versehen. In Fig. 4b weist das Substrat 50 lediglich Schrägen 54 auf. In Fig. 4c ist das Substrat 50 mit Bettflächen 52 und Schrägen 54 versehen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4d weist das Substrat 50 Bettflächen 52 und Flachstücke 56 auf. Die in Fig. 4d dargestellten Nuten 53 haben vorzugsweise eine Tiefe, die kleiner ist als die Schichtdicke T des Jog-MR-Elements 58.
Die Länge L, die Schichtdicke T sowie die Breite W des Jog-MR- Elements sind variabel durch geeignete Variation der Anzahl der magnetischen Unterteilung des Elements. Dies erreicht man in einfacher Weise dadurch, daß man die Konfiguration und die Tiefe jeder Nut 53 sowie den Abstand zwischen benachbarten Nuten und die Anzahl der Nuten verändert. In jedem Fall kann die Magnetisierung M im wesentlichen parallel zu den Nuten orientiert werden. Während der Herstellung des MR-Elements, beispielsweise durch Auftrag im Vakuum, durch Vakuumbedampfung oder durch Plattieren kann ein externes Feld parallel zu den Nuten des Substrats angelegt werden, um die leichte Achse oder die Magnetisierung M genauer in Koinzidenz mit den Nuten zu bringen.
In Fig. 5 ist die Abhängigkeit des Strom-Magnetisierung-Winkels R des Jog-MR-Elements gemäß Fig. 2a vom Abstand zwischen benachbarten Nuten und für verschiedene Breiten W des Elements mit beispielsweise 110 bzw. 50 µm aufgetragen. Diese Darstellung ergibt sich unter der Bedingung, daß jede Nut des Jog-MR-Elements eine Tiefe von 240 Å und 480 Å, eine Schichtdicke T = 400 Å und eine Länge L = 2 mm aufweist. Der Winkel R zwischen dem Lesestrom und der Längsrichtung der Nuten 53 beträgt etwa 45°. Gemäß Fig. 5 ist der Abstand zwischen den Nuten 53 um so kleiner, je weiter sich der Winkel zwischen dem Lesestrom I und der Magnetisierung M an R annähert. Wenn die Breite W = 50 µm und die Nuttiefe 480 Å betragen, so erreicht der Winkel den Wert R in einem Abstand von etwa 2 µm zwischen den Betten, so daß die Magnetisierung M im wesentlichen parallel zur Länge der Nuten 53 wird. Der Winkel zwischen dem Lesestrom I und der Magnetisierung M kann durch Einstellen der Nuttiefe sowie des Bettenabstandes variiert werden.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung von parallelen Positionen der Nuten 53 und der Magnetisierung M ausgegangen worden ist, so kann ersichtlich bei einem bestimmten endlichen Wert für den Winkel zwischen der Magnetisierung M und dem Lesestrom dieser Winkel auf einen vorgegebenen Wert ( vorzugsweise 45°) dadurch eingestellt werden, daß man den Winkel zwischen den Nuten 53 und dem Lesestrom I verändert.
Aus Stabilitätsgründen kann es vorteilhaft sein, daß die Magnetisierung M in den benachbarten MR-Streifen nicht zueinander parallel sind, und zwar je nach der Konfiguration der Nuten sowie dem Abstand zwischen den Nuten und deren Anzahl. Da in diesem Fall keine parallelen Magnetisierungen M und M&min; in jedem speziellen Bereich des Jog-MR-Elements gemäß Fig. 3a nebeneinander existieren, ergeben sich aufgrund eines äußeren Magnetfeldes gleichzeitig ein Bereich mit zunehmendem Widerstand und ein Bereich mit abnehmendem Widerstand. Dann ändert sich der Widerstand des gesamten Jog-MR-Elements überhaupt nicht oder nur geringfügig. Dieses Phänomen ergibt sich insbesondere dann, wenn das Signalmagnetfeld Hs während des Betriebs auf der Kurve B-C in Fig. 3b mit dem Arbeitspunkt A über den Punkt B hinausgeht oder wenn das Signalfeld während des Betriebs auf der Kurve B&min;-C&min; mit dem Arbeitspunkt A über den Punkt B&min; hinausgeht. Um ein derartiges Phänomen zu vermeiden, wird vorzugsweise die Amplitude des Signalfeldes Hs kleiner als der Punkt B oder B&min; gemäß Fig. 3b gemacht, oder man verwendet in Kombination eine Vormagnetisierungseinrichtung gemäß nachstehender Beschreibung.
Gemäß Fig. 6 ist ein guter Leiter (Vormagnetisierungsleiter) 64 nahe einem Jog-MR-Element 58 angeordnet und ist mit diesem in Kontakt oder auch von diesem getrennt. Ein Vorstrom I _B fließt in den Vormagnetisierungsleiter 64 parallel zum Lesestrom durch das Jog-MR-Element 58. Das resultierende Magnetfeld H _B wird benutzt zum Ausrichten der Magnetisierung M des MR-Elements in die gleiche Richtung. Alternativ kann der gute Leiter 64 durch ein magnetisch hartes Magnetelement ersetzt werden, das dem Jog-MR-Element 58 benachbart ist und die Magnetisierung M durch das aus dem Magnetelement austretende Magnetfeld in die gleiche Richtung orientiert.
Gemäß Fig. 7 ergibt sich aufgrund des Feldes H _B vom guten Leiter 64 oder vom magnetisch harten Element ein dazu proportionales Gleichfeld zum Signalfeld Hs; dadurch wird der Arbeitspunkt von A nach A&min; auf der Linie B&min;-C&min; verschoben. Dies vergrößert den Bereich, der eine lineare Widerstandsänderung zeigt, und damit den Bereich der stabilen Magnetisierung M gegen ein großes Signalfeld Hs. Die gleiche Wirkung ergibt sich auf der Linie B&min;-C&min; mit dem Arbeitspunkt A, wenn dieser durch das Feld H _B nach A&min;&min; verschoben wird.
Diese Techniken entsprechen denen bei dem vorbekannten Leitervormagnetisierungsverfahren und Hartfilmvormagnetisierungsverfahren, sind jedoch gegenüber letzteren vorteilhaft, da die auf dem Substrat gebildeten Nuten die Magnetisierung M gegen den Lesestrom I vormagnetisieren und damit nicht mehr wie beim Stand der Technik ein großes Vormagnetisierungsfeld Hb erfordern. Dadurch können thermisches Rauschen durch Wärmeentwicklung aufgrund des Magnetisierungsstroms I _B sowie Informationsänderungen im abzutastenden Magnetspeicher durch große Magnetfeldstärken H _B vermieden werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Magnetowiderstandselement wesentlich für die erfindungsgemäße magnetoresistive Anordnung; eine getrennte Verwendung eines derartigen MR-Elements ist ungewöhnlich, und eine magnetische Abschirmung ist im allgemeinen mit diesem Element erforderlich, um die Auflösung und die Hochfrequenzeigenschaften zu verbessern. Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt, wo das Jog-MR-Element bei einem MR-Kopf mit einer magnetischen Abschirmung eingesetzt wird.
Gemäß Fig. 8 weist der MR-Kopf ein als Gleitteil dienendes Substrat 66 aus isolierendem Material auf. Eine erste magnetische Abschirmung 68 ist auf dem Substrat 66 ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material mit hoher Permeabilität, wie Permalloy. Auf der ersten magnetischen Abschirmung 68 befindet sich das Jog-MR-Element mit dem MR-Element 58 auf dem undulierten Substrat 50. Mit den einander gegenüberliegenden Enden des Jog-MR-Elements sind jeweils elektrische Anschlüsse 60 verbunden. Das Jog-MR-Element wird zwischen der ersten magnetischen Abschirmung 68 und einer zweiten magnetischen Abschirmung 70 gehalten; zwischen der Abschirmung 70 und dem MR-Element befindet sich eine Isolierschicht 72. Bei dieser Konstruktion erreicht ein Kleinsignalfeld Hs von einem magnetischen Medium lediglich den Zwischenraum G zwischen der ersten und der zweiten magnetischen Abschirmung 68 bzw. 70. Im anderen Teil, d. h. in den Bereichen der magnetischen Abschirmungen 68 und 70, wird das Kleinsignalfeld Hs durch die magnetischen Abschirmungen absorbiert. Daher reagiert das Jog-MR-Element im Zwischenraum G lediglich auf das Kleinsignalfeld Hs, das in den Zwischenraum G eindringt; dadurch ergeben sich ausgezeichnete Hochfrequenzeigenschaften des MR-Kopfes.
Die Fig. 9 zeigt eine vierte Ausführungsform als Modifikation der Konstruktion gemäß Fig. 8. Der MR-Kopf weist auf den elektrischen Anschlüssen 60 eine Isolierschicht 74 zwischen einem Leiter (Vormagnetisierungsleiter) 76 und dem MR-Element 58 auf. Die übrige Konstruktion entspricht der des MR-Kopfes gemäß Fig. 8. Mit Hilfe einer Vormagnetisierungseinrichtung wird an den MR-Kopf eine Vormagnetisierung gelegt.
Der MR-Kopf gemäß der dritten Ausführungsform arbeitet in der gleichen Weise wie der MR-Kopf gemäß der ersten Ausführungsform, während der MR-Kopf der vierten Ausführungsform in der gleichen Weise wie der MR-Kopf der zweiten Ausführungsform arbeitet.
Bei relativ großer Signalfeldstärke Hs wird das Magnetfeld durch die beiden magnetischen Abschirmungen 68 und 70 teilweise abgeschirmt, so daß eine erheblich abgeschwächte Signalfeldstärke das MR-Element 58 innerhalb des Raums G erreicht. Gemäß Fig. 3b ändert sich der Widerstand des Jog- MR-Elements durch die abgeschwächte Signalfeldstärke lediglich innerhalb des linearen Bereichs (z. B. entlang der Kurve B-C in Fig. 3b).
Da der Vormagnetisierungsstrom I _B am Leiter 76 des MR- Kopfes anliegt, liegen die Signalfeldstärke Hs und die Feldstärke der Vormagnetisierung an dem MR-Element 59 an. Der lineare Bereich für den Widerstand des Jog-MR-Elements vergrößert sich somit gemäß den Fig. 6 und 7 mit einer entsprechenden Vergrößerung des stabilen Magnetisierungsbereichs des MR-Elements 58 für große Signalfeldstärken Hs. Da ferner keine große Feldstärke der Vormagnetisierung erforderlich ist, genügt ein kleiner Vormagnetisierungsstrom I _B, so daß die Entwicklung von Joule'scher Wärme mit sich daraus ergebender thermischer Drift des elektrischen Widerstandes des MR-Elements 58 sowie thermisches Rauschen vermindert werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß der erfindungsgemäße MR-Kopf mit einem Jog-MR-Element die Nachteile des bekannten Barber-Pol-MR-Elements vermeidet. Während letzteres hinsichtlich des verfügbaren Signalfeldmeßbereiches und hinsichtlich des elektrischen Widerstandes aufgrund der Leiterstreifen beschränkt ist, engt der erfindungsgemäße MR-Kopf den effektiven Signalfeldnachweisbereich nicht ein, sondern vergrößert ihn im Vergleich zum Stand der Technik. Das erfindungsgemäße MR-Element zeigt eine wesentliche Zunahme des Gesamtwiderstandes, d. h. der Widerstandsänderung, die zum Ausgangssignal des MR-Kopfes beiträgt. Ferner zeigt der erfindungsgemäße MR-Kopf eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit, da die Richtung der leichten Achse oder der Magnetisierung des Jog-MR-Elements lediglich durch die Nutrichtung definiert wird.

Claims

1. Magnetoresistive Anordnung mit

a) einem Substrat (50) aus isolierendem Material mit mindestens einer sich linear erstreckenden Undulation,

b) einem auf dem Substrat angeordneten magnetoresistiven (MR-) Element (58) aus ferromagnetischem Material,

c) wobei der Winkel R zwischen der Undulation und dem durch das MR-Element (58) fließenden Strom von 30° bis 60° beträgt,

dadurch gekennzeichnet,

d) daß das MR-Element (58) zwischen zwei magnetischen Abschirmungen ( 68, 70) mittels nicht magnetischer Schichtten (50 bzw. 72) gehalten wird und daß die magnetischen Abschirmungen (68, 70) aus einem magnetischen Material mit hoher Permeabilität bestehen.

2. Magnetoresistive Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vormagnetisierungsanordnung (58 a, 58 b, 58 c, 76), die die Magnetisierungsrichtung des MR-Elements (58) parallel zur Richtung der Undulation auf dem Substrat (50) ausrichtet.

3. Magnetoresistive Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leichte Achse (EA) des MR-Elements (58) zwangsweise parallel zur Undulation orientiert wird.

4. Magnetoresistive Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein externes Magnetfeld im wesentlichen parallel zur Richtung der Undulation auf dem Substrat (50) während der Herstellung des MR-Elements (58) angelegt wird.

5. Magnetoresistive Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungsanordnung nach dem Leitervormagnetisierungsverfahren betrieben wird, wobei ein Leiter (64, 76) parallel zum MR-Element (58) angeordnet und ein Magnetfeld durch einen durch den Leiter (64, 76) fließenden Strom erzeugt wird.

6. Magnetoresistive Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungsanordnung nach dem Hartschicht-Vormagnetisierungsverfahren unter Ausnutzung eines Magnetfeldes betrieben wird, das aus einer magnetischen Schicht (64) austritt, die parallel zum MR-Element (58) angeordnet ist.

7. Magnetoresistive Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungsanordnung ein durch einen Permanentmagneten erzeugtes Magnetfeld aufweist, der außerhalb des MR-Elements (58) angeordnet ist.