DE69119356T2

DE69119356T2 - Hochdichte signalverstärkung zeigender magnetoresistiver wiedergabekopf mit kurzgeschlossenem doppelelement

Info

Publication number: DE69119356T2
Application number: DE69119356T
Authority: DE
Inventors: Neil Smith
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1996-12-19
Anticipated expiration: 2011-03-19
Also published as: EP0484474A1; EP0484474B1; US5193038A; US5084794A; JP3021042B2; US5357388A; WO1991015012A2; WO1991015012A3; DE69119356D1; JPH04507163A

Description

Diese Erfindung betrifft einen magnetoresistiven Wiedergabekopf und insbesondere einen magnetoresistiven Kopf mit Doppelelement.
Der magnetoresistive (MR) Wiedergabekopf hat auf dem Gebiet der magnetischen Aufzeichnung eine breite Zustimmung erlangt, seitdem er in der Druckschrift US-A-3 493 694 offenbart wurde. Der magnetoresistive Kopf ist durch eine hohe Leistung und geringes Rauschen gekennzeichnet, was ihn für die Wiedergabe von Signalen mit kurzer Wellenlänge besonders reizvoll macht. Er kann durch Dünnschicht-Aufdampfverfahren hergestellt werden, die eine verhältnismäßig billige Produktion von Mehrspurköpfen mit engen Magnetspurbreiten für Aufzeichnungsanwendungen mit hoher Dichte zulassen. An sich ist eine Vielfalt von abgeschirmten und ungeschirmten Anordnungen bekannt, die einzelne und doppelte magnetoresistive Elemente verwenden und eine Anzahl von Vormagnetisierungsverfahren enthalten.
Magnetoresistive Magnetköpfe mit Doppelelement sind in den Druckschriften US-A-3 860 965 und US-A-4 878 140 offenbart. Die in diesen Patenten offenbarten Magnetköpfe weisen parallele, magnetoresistive Elemente auf, die durch dünne, elektrisch nichtleitende Schichten getrennt sind. Es ist an sich seit langem bekannt gewesen, daß magnetoresistive Strukturen, wie beispielsweise die obigen, deren Elemente durch dünne, elektrisch nichtleitende Distanzhalter getrennt sind, Kurzschlußproblemen ausgesetzt sind. Ein solches Kurzschließen kann infolge eines feinen Loches in dem nichtleitenden Distanzhalter entstehen oder beim Läppen des Magnetkopfes oder während des Betriebs des Magnetkopfes auftreten, wenn das scheuernde Magnetband bei einer Wiedergabe das weiche, magnetoresistive Element über dem Distanzhalter verschmutzen kann, indem es mit dem benachbarten, leitfähigen Material eine leitende Verbindung herbeiführt. Das ist zum Beispiel in Magnetköpfen vorgekommen, die eine weiche, benachbarte Schicht verwenden, die magnetisch vorgespannt ist, wobei ein magnetoresistives Element durch einen dünnen, elektrisch nichtleitenden Distanzhalter von einem leitfähigen, magnetischen Material getrennt ist, dessen Magnetfeld die Vorspannung im magnetoresistiven Element induziert. Die Druckschrift US-A-4 024 489 lehrt die Überwindung des Problems durch ein absichtlich leitendes Verbinden der magnetoresistiven Abtastschicht und der Vormagnetisierungsschicht durch Verwendung einer sehr dünnen (220 * 10&supmin;¹&sup0; m), benachbarten leitfähigen Trennschicht. Es wird jedoch festgestellt, daß die in der Druckschrift US-A-4 024 489 offenbarte Struktur bei einer vorgegebenen Verlustleistung im Magnetkopf zu einer Dämpfung des Signals aus dem einzelnen magnetoresistiven Wandler von 30% führt, weil der durch die leitfähige Nebenschlußschicht fließende Strom keinen Beitrag zum Signalausgang liefert.
Die Druckschrift EP-A-0-063 397 beschreibt einen magnetischen Wandler mit zwei magnetostatisch gekoppelten, parallelen Schichten aus einem magnetoresistiven Werkstoff. Die Schichten sind um einen kleinen Betrag voneinander beabstandet, und es werden Mittel angewandt, um bei Betrieb einen Antriebsstrom zu den Schichten gleichzeitig zu liefern. Der Strom erzeugt eine magnetische Vorspannung jeder Schicht, so daß die Magnetisierungen dieser Schichten in entgegengesetzte Richtungen magnetisch vorgespannt sind. Die Signalausgangseinrichtung enthält Mittel zum Abtasten der Spannung über dem parallelen Widerstand der Schichten.
Die Druckschrift EP-A-0 101 825 offenbart einen magnetoresistiven Wandler zum Lesen von Daten, die bei einer magnetischen Aufzeichnung durch vertikales Aufzeichnen gespeichert worden sind. Der magnetoresistive Wandler besitzt zwei magnetoresistive Wandler, die ein elektrisches Ausgangssignal erzeugen, das der Differenz der vertikalen Komponente des Feldes an den beiden Wandlerstellen proportional ist. Die differentielle Signaladdition ist in den beiden Endeinrichtungen dieses Wandlers eingebaut, so daß die Veränderung des Widerstands zwischen den Anschlüssen mit einem zwischen den beiden Wandlerstreifen angeordneten vertikalen Übergang bei einem Maximum liegt. Die entsprechende Ausgangsspannung ist eingipflig, das heißt, daß die sie für örtlich folgende vertikale übergänge wechselnd positiv und negativ ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel löst der magnetoresistive Magnetkopf mit Doppelelement der vorliegenden Erfindung das Kurzschlußproblem zwischen den zwei magnetoresistiven Elementen, (die beide als Abtastelemente und gegenseitig magnetisch vorspannende Elemente dienen), ohne den Nachteil einer Signalreduzierung infolge des Nebenschlusses des Abtaststromes zuzulassen.
Die beiden identischen magnetoresistiven Elemente sind weder völlig voneinander isoliert noch durch einen benachbarten leitfähigen Distanzhalter entlang ihrer ganzen Längen leitend verbunden, sondern sind durch eine Isolierschicht getrennt, die an ihren Enden kurzschließende Stummel aufweist, um die magnetoresistiven Elemente elektrisch leitend zu verbinden. Ein an die leitend verbundenen Elemente angelegter Strom teilt sich in zwei gleiche Ströme auf, die durch die im wesentlichen identischen, magnetoresistiven Elemente in gleicher Richtung fließen, um die Vormagnetisierung zu erzeugen, und die als Abtastströme zum Erfassen der Widerstandsänderung eines Elements dienen. Durch den Distanzhalter wird kein Abtaststrom in den Nebenschluß gelegt. Wenn in der Isolierung des Distanzhalters ein Kurzschluß auftritt, dann fließt durch den Kurzschluß zwischen den angepaßten, magnetoresistiven Elementen kein Strom, weil er in jedem Element in die gleiche Richtung fließt und jedes Element so angepaßt ist, daß es denselben Widerstand aufweist. Über dem Kurzschluß gibt es keinen Spannungsunterschied, und deshalb stören die Kurzschlüsse zwischen den magnetoresistiven Elementen eine Erfassung der aufgezeichneten Signale nicht.
Außerdem werden bei der Ausübung der Erfindung die magnetoresistiven Elemente magnetisch vorgespannt, um in einer magnetisch ungesattigten Betriebsart betrieben zu werden. Das läuft auf eine "Ureingabe" von Signalen mit kurzer Wellenlänge hinaus, die das wiedergegebene Signal über einen breiten Bereich des Signalspektrums wirksam verstärkt. Das Entwurfskriterium für die Bestimmung des verstärkten Teils des Spektrums erfordert einen linearen Abstand zwischen den magnetoresistiven Elementen im Bereich des halben bis ganzen linearen Abstandes zwischen den auf dem Signalmedium aufgezeichneten Änderungen des Magnetflusses. Über diesen Bereich der Dicke des Distanzhalters ist die verstärkte Empfindlichkeit gegen die Trennung verhältnismäßig unempfindlich. Für eine magnetische Flußdichte mit kurzer Wellenlänge von 80*10³ Änderungen des Magnetflusses pro Zoll ist der Distanzhalter typischerweise mit einer Dicke von etwa 1 500 * 10&supmin;¹&sup0; m ausgewählt.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. beschrieben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 die Zeichnung eines in Kontakt mit einem bespielten Magnetband befindlichen magnetoresistiven Doppelmagnetkopfes nach der Erfindung;
Fig. 2 die schematische Zeichnung der Widerstände der magnetoresistiven Elemente des Magnetkopfes der Fig. 1;
Fig. 3a das gegenseitige magnetische Vorspannen der magnetoresistiven Elemente des Magnetkopfes der Erfindung;
Fig. 3b eine Kurve der teilweisen Veränderung des Widerstands der entgegengesetzt magnetisch vorgespannten, magnetoresistiven Elemente als Funktion des angelegten magnetischen Feldes;
Fig. 4 eine Kurve der teilweisen Veränderung des Widerstands der magnetoresistiven Elemente des Magnetkopfes der Erfindung für ein angelegtes Signal;
Fig. 5a, 5b, 5c die durch den Magnetkopf der Erfindung gezeigte Signalverstärkungswirkung;
Fig. 6 eine Kurve des Ausgangssignalpegels als Funktion der aufgezeichneten magnetischen Flußdichte für den Magnetkopf der Erfindung im Vergleich zu der eines ungeschirmten, magnetoresistiven Magnetkopfes, und
Fig. 7 die Zeichnung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Magnetkopfes der Erfindung.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die magnetoresistiven Elemente an ihren Enden in Längsrichtung miteinander elektrisch leitend verbunden, aber von dem Rest ihrer Längen durch einen elektrisch nichtleitenden Distanzhalter getrennt. Mit Bezug auf die Fig. 1 besteht der magnetoresistive Doppelmagnetkopf 70 aus zwei magnetisch, elektrisch und geometrisch angepaßten magnetoresistiven Elementen 72, 74. Die magnetoresistiven Elemente 72, 74 werden durch einen nicht leitfähigen Distanzhalter 76 über im wesentlichen ihre ganzen Längen getrennt. An den Enden des Distanzhalters 76 in Längsrichtung befinden sich zwei elektrisch kurzschließende Stummel 78, 80 von gleicher Breite wie der Distanzhalter 76, welche die beiden magnetoresistiven Elemente miteinander leitend verbinden. Ein zu dem Magnetkopf 70 über die Anschlußzuleitungen 84, 86 fließender Abtast- und Vormagnetisierungsstrom 82 teilt sich zwischen den beiden magnetoresistiven Elementen 72, 74 in die gleichen Ströme 88, 90 auf, weil die magnetoresistiven Elemente 72, 74 identisch sind und wegen der elektrisch kurzschließenden Stummel 78, 80. Mit Bezug auf die Fig. 2 ist die äquivalente elektrische Schaltung der Anordnung des magnetoresistiven Kopfes 70 mit dem Strom 82 zu sehen, der in den parallel liegenden Widerstand R&sub7;&sub2;, welcher der Widerstand des magnetoresistiven Elements 72 ist, und in den Widerstand R&sub7;&sub4; fließt, welcher derjenige des magnetoresistiven Elements 74 ist.
Es wird vorausgesetzt, daß beispielsweise infolge eines feinen Lochs in dem nichtleitenden Distanzhalter 76 zwischen den magnetoresistiven Elementen 72, 74 ein versehentlicher elektrischer Kurzschluß 92 auftritt. Wegen der im wesentlichen identischen charakteristischen Merkmale der magnetoresistiven Elemente 72, 74 und der Gleichheit der Ströme 88, 90 sind die Spannungen e&sub1;, e&sub2; entlang der Länge von jedem der magnetoresistiven Elemente 72, 74 gleichgroß. Das heißt, daß in der elektrisch leitenden Verbindung 92 kein Strom fließt und die Verteilung der Ströme in den magnetoresistiven Elementen durch die elektrisch leitende Verbindung 92 unverändert ist. Deshalb sind die Vormagnetisierung und der Nutzeffekt des Signals, die Funktionen der Abtastströme 88, 90 darstellen, bei Betrieb gegen das Vorhandensein von Kurzschlüssen fest.
Die magnetoresistiven Dünnschichtelemente 72, 74 weisen eine rechtwinklige Form auf. Diese Gestaltung läuft auf eine anisotrope Form der magnetoresistiven Schicht hinaus, die sich entlang der Längsachse der Schicht befindet und die außerdem in Richtung der nicht vorgespannten Magnetisierung der Schicht liegt. Wie es weiter unten erläutert wird, dreht die Vorspannung die Magnetisierung aus dieser axialen Richtung um, und die Signale aus dem Medium modulieren Weiterhin die Position der Magnetisierung, indem sich der Schichtwiderstand verändert. Es ist anzumerken, daß die Signalfelder vom Band 30 entlang der kurzen Abmessungen der magnetoresistiven Elemente 72, 74 gerichtet sind. Die Breite der Sandwich-Anordnung in Längsrichtung ist normalerweise gleichgroß oder etwas kleiner als eine Spurbreite der auf dem Band 30 aufgezeichneten Daten. Die Werte der Parameter des Magnetkopfes werden durch die Anwendung festgelegt. Zum Beispiel sind die geeigneten Parameter in einem mit einer Spurbreite von 50 Mikrometern und mit 80*10³ Änderungen des magnetischen Flusses pro Zoll arbeitenden Magnetkopf:
Die Breiten der magnetoresistiven Elemente 72, 74 und des Distanzhalters 76 gleich 50 Mikrometer, die Dicken der magnetoresistiven Elemente 72, 74 ungefähr gleich 250 * 10&supmin;¹&sup0; m, die Dicke des Distanzhalters 76 gleich 1 500 * 10&supmin;¹&sup0; m und die Höhen der magnetoresistiven Elemente 72, 74 und des Distanzhalters 76 gleich 5 Mikrometer.
Der magnetoresistive Kopf 70 ist dann in Kontakt mit einem Magnetband 30 zu sehen, der über seine gesamte Länge abwechselnd magnetisierte Abschnitte 32, 34, 36, 38, 40 aufweist, die die auf dem Band 30 aufgezeichnete Information enthalten. Eine Wellenlänge des auf dem Magnetband 30 aufgezeichneten Signals umfaßt zwei benachbarte, entgegengesetzt gerichtete magnetisierte Bereiche, zum Beispiel die durch die Pfeile 32 und 34 bedeckten Bereiche. Die Zahl der wechselnd magnetisierten Abschnitte 32, 34, 36, 38, 40 pro Zoll ist die Anzahl der Änderungen des auf dem Band 30 aufgezeichneten magnetischen Flusses pro Zoll.
Mit Bezug auf die Fig. 3a erzeugen die in den magnetoresistiven Elementen 72, 74 in dieselbe Richtung fließenden Ströme 88, 90 diejenigen magnetischen Felder, welche die gegenseitige Vormagnetisierung der Elemente 72, 74 ergeben&sub1; weil jedes der magnetoresistiven Elemente, die ebenso Feldabtastelemente sind, wie eine weiche, benachbarte, magnetisch vorspannende Schicht auf die andere wirkt. Wenn die Elemente 72, 74 magnetisch und geometrisch gleich sind und weil die Amplituden der Ströme 88, 90 die gleichen sind, ist das Vormagnetisierungsfeld HB am Element 72 infolge der Wirkung der weichen, benachbarten, magnetisch vorspannenden Schicht des magnetoresistiven Elements 74 in der Größe gleich und im Vorzeichen entgegengesetzt zum Vormagnetisierungsfeld -HB am Element 74 infolge der weichen, benachbarten Vormagnetisierungswirkung des magnetoresistiven Elements 72. Wie es an sich bekannt ist, dreht beim magnetischen Vorspannen der magnetoresistiven Elemente 72, 74 das magnetische Feld HB die Magnetisierung des magnetoresistiven Elements 72 in die eine Richtung um, und das Feld -HB dreht die Magnetisierung des magnetoresistiven Elements 74 mit einem gleichen Betrag in die entgegengesetzte Richtung um.
Mit Bezug auf die Fig. 3b stellen die Kurven 42, 42 eine symmetrische Veränderung des Widerstands gegenüber Kurven des magnetischen Feldes für die magnetisch vorgespannten, magnetoresistiven Elemente 72, 74 dar. Wie es oben beschrieben ist, weisen die Vormagnetisierungsfelder in den Elementen 72, 74 gleiche Amplituden aber entgegengesetzte Vorzeichen auf, und die Elemente 72, 74 selbst sind magnetisch angepaßt. Deshalb sind die Kurven 42, 42 (die den magnetoresistiven Elementen 72 bzw. 74 willkürlich zugewiesen sind) im wesentlichen identisch und gegenüber dem Original um die angelegten Vormagnetisierungsfelder symmetrisch verschoben. Die horizontale Achse der Fig. 3b ist das angelegte Signalfeld HS, wobei es ersichtlich sein wird, daß bei fehlendem angelegten Signalfeld der unbewegte Vormagnetisierungspunkt 44 auf den entgegengesetzt abfallenden Seiten der Kurven 42, 42 symmetrisch angeordnet ist.
Die Druckschrift US-A-4 833 560, die demselben Bevollmächtigten wie dem der vorliegenden Anmeldung zugeordnet ist, lehrt das Ausrichten der induzierten, anisotropen Felder eines magnetoresistiven Elements und einer benachbarten magnetisch vorspannenden Schicht, so daß ihre induzierten, anisotropen Felder in den gleichen Richtungen entlang der kurzen Abmessung der rechtwinkligen, magnetoresistiven Elemente liegen. In der vorliegenden Erfindung wird daran erinnert, daß jedes der magnetoresistiven Elemente 72, 74 zusätzlich zu seiner Rolle als Signaldetektor wie eine weiche, benachbarte Schicht zum magnetischen Vorspannen des anderen Elements wirkt. Die induzierten anisotropen Felder der magnetoresistiven Elemente der vorliegenden Erfindung können so hergestellt werden, daß sie in Richtung der Vormagnetisierungsfelder auf den magnetoresistiven Elementen liegen, d.h. entlang der kurzen Abmessungen der magnetoresistiven Elemente 72, 74, wie es durch die Druckschrift US-A-4 833 560 gelehrt wird.
Mit Bezug wieder auf die Fig. 1 wird ersichtlich, daß die dargestellte, auf dem Band 30 aufgenommene, Wellenlänge eine solche ist, daß die halbe Wellenlänge einer Trennung zwischen den magnetoresistiven Elementen 72, 74 gleichgroß ist. Unter dieser Bedingung sind die magnetischen Felder vom Band 30 auf den Elementen 72, 74 um 180º phasenverschoben. In der Fig. 4 ist wiederum die Veränderung des Widerstands gegenüber den Kurven 42, 42 des magnetischen Felds zusammen mit einem an das magnetoresistive Element 72 angelegten Signalfeld 48 dargestellt (darauf bezieht sich die Kurve 42), während an das magnetoresistive Element 74 das Signalfeld 50 angelegt ist (darauf bezieht sich die Kurve 42 ). Die Wellenlänge der Signale 48, 50 ist gleich dem Zweifachen der Trennung der magnetoresistiven Elemente 72, 74, und deshalb sind die Signale 48, 50 um 180º phasenverschoben. Die Signale 48, 50 bewegen den Widerstand der magnetoresistiven Elemente 72, 74 um die Vormagnetisierungspunkte 44, wobei die Veränderung des Widerstands für das magnetoresistive Element 72 in der Wellenform 52 dargestellt ist, während die für das magnetoresistive Element 74 in der Wellenform 54 dargestellt ist. Es wird richtig einzuschätzen sein, daß die von den obigen Veränderungen des Widerstands abgeleiteten Ausgangssignale in den beiden elektrisch parallel geschalteten, magnetoresistiven Elementen phasengleich sind und deshalb die sich daraus ergebenden Spannungen des Ausgangssignals infolge der Abtastströme 88, 90 ebenfalls phasengleich sind.
Die Funktion der Erfindung, die Verstärkung eines mit kurzer Wellenlänge reproduzierten Signals zu bewirken, kann durch Bezug auf die Fig. 5a, 5b und 5c verständlich werden, wobei die durch das magnetische Feld des aufgezeichneten Mediums bespielten Teile, die induzierte Magnetisierung in den magnetoresistiven Elementen und die induzierten Felder in den magnetoresistiven Elementen gezeigt werden. (Die in diesen Fig. dargestellten Ergebnisse treten tatsächlich gleichzeitig auf, und alle Felder sind zur gleichen Zeit vorhanden. Wegen der Klarheit sind sie in den Fig. als aufeinanderfolgend vorkommend dargestellt). In der Fig. 5a wird ein Teil des magnetisierten Mediums 30 veranschaulicht, das unter dem magnetoresistiven Element 72 und dem magnetoresistiven Element 74 hindurchläuft. Die im Medium 30 aufgezeichnete positive Magnetisierung 36 (wobei willkürlich festgelegt ist, daß sie in der Fig. 5a nach links zeigt) und negative Magnetisierung 34 (in entgegengesetzte Richtung) verursachen einen Anstieg am Signalfeld HS. Die Fig. 5a veranschaulicht die Bedingung, wo der Abstand zwischen den Übergängen von der positiven Magnetisierung zur negativen Magnetisierung in dem Medium 30 ungefähr gleich dem Trennungsabstand zwischen dem magnetoresistiven Element 72 und dem magnetoresistiven Element 74 ist. Dieses ist die Bedingung für eine Signalverstärkung; wie es jedoch zuvor angemerkt wird, ist die Reaktion auf die Dicke des Distanzhalters verhältnismäßig unempfindlich, wenn sie sich im Bereich des halben bis ganzen Abstands zwischen den Übergängen befindet. Wie es in der Fig. 5a gezeigt wird, schneidet ein Teil des Signalfeldes HS die untere Bahn des magnetischen Widerstands durch die magnetoresistiven Elemente 72 und 74. In der Fig. 5a nicht dargestellt aber doch vorhanden und für den Betrieb der Vorrichtung notwendig sind die in Beziehung zu der Vormagnetisierung stehenden und zuvor erörterten statischen Felder. Das in der Fig. 5a dargestellte Feld HS ist infolge der Magnetisierung im Medium ein dynamisch zunehmendes Feld. Beim Queren des die magnetoresistiven Elemente enthaltenden, magnetisch weichen Materials induziert das HS-Feld im magnetoresistiven Element 72 eine Magnetisierung M&sub7;&sub2; und im magnetoresistiven Element 74 eine Magnetisierung M&sub7;&sub4;. Die induzierten Magnetisierungen M&sub7;&sub2; und M&sub7;&sub4; sind ebenfalls zunehmend, da sie sich aus dem Signalfeld HS ergeben. Weil sowohl das magnetoresistive Element 72 als auch das magnetoresistive Element 74 auf den linearen Abschnitten ihrer Magnetisierungskurven arbeiten, wird es richtig eingeschätzt, daß die Größenordnung der induzierten Magnetisierungen M&sub7;&sub2; und M&sub7;&sub4; der Stärke des Feldes H&sub5; direkt proportional ist.
Mit Bezug jetzt auf die Fig. 5b ist die im magnetoresistiven Element 74 durch das Signalfeld H&sub5; der Fig. 5a induzierte Magnetisierung M&sub7;&sub4; dargestellt, aber die Feldlinien des erzeugenden Feldes HS sind wegen der Klarheit weggelassen. Die induzierte Magnetisierung M&sub7;&sub4; des magnetoresistiven Elements 74 in der Fig. 5b verursacht einen Anstieg im Feld H&sub7;&sub4;. Die magnetischen Kraftlinien aus dem Feld H&sub7;&sub4; erstrecken sich zu dem magnetoresistiven Element 72 und werden durch dieses aufgefangen. Die aufgefangenen magnetischen Kraftlinien aus dem Feld H&sub7;&sub4; induzie ren in dem magnetoresistiven Element 72 eine zusätzliche Magnetisierung M&sub7;&sub2;. Es wird richtig eingeschätzt, daß die Richtung des Felds H&sub7;&sub4; auf dem magnetoresistiven Element 72 nach unten verläuft, und wieder mit Bezug auf die Fig. 5a wird es ersichtlich, daß das Feld H&sub7;&sub4; mit der Richtung zum Verstärken des Feldes HS verbunden ist, das ursprünglich am Feld H&sub7;&sub4; einen Anstieg verursacht hat. Somit moduliert das Feld H&sub7;&sub4; ferner die Winkelposition des Magnetisierungsvektors des magnetoresistiven Elements 72 und verändert außerdem die magnetische Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements 72. Mit Bezug auf die Fig. 5c läuft die induzierte Magnetisierung M&sub7;&sub2; des magnetoresistiven Elements 72 auch auf ein Feld H&sub7;&sub2;, hinaus, dessen magnetische Kraftlinien ihrerseits durch das magnetoresistive Element 74 aufgefangen werden. Das Feld H&sub7;&sub2;, verläuft auf dem magnetoresistiven Element 74 nach oben, und wieder mit Bezug auf die Fig. 5b ist anzumerken, daß das Feld H&sub7;&sub2;, die Magnetisierung M&sub7;&sub4; verstärkt, die das Feld H&sub7;&sub4; weiter vergrößert. Diese Wirkung der "Ureingabe" zwischen den beiden magnetoresistiven Elementen und dem Signal aus dem Medium erzeugt ein vergrößertes Ausgangssignal von den magnetoresistiven Elementen in einer vorgegebenen Intensität der Magnetisierung des Mediums.
Wenn sich das Medium um die halbe Wellenlänge bewegt, d.h. um den Abstand einer Änderung des magnetischen Signalflusses relativ zum Magnetkopf, weist die Magnetisierung in dem Medium unter dem magnetoresistiven Element 72 und unter dem magnetoresistiven Element 74 Vorzeichen auf, die zu den oben beschriebenen entgegengesetzt sind. Es wird richtig eingeschätzt, daß sich daraus ergebend die Richtungen von allen induzierten Feldern und die Magnetisierungen ebenfalls die Vorzeichen ändern, und die Gesamtwirkung eine fortgesetzte Verstärkung des Signalfelds ist, wie es oben beschrieben wird. Die "Ureingabe" verbessert wiederum die Wirkung des Signalfelds HS auf dem magnetoresistiven Element 72 und somit findet eine Verstärkung für beide Vorzeichen des wechselnden Signalmagnetfelds des Mediums statt.
Mit Bezug auf die Fig. 6 stellt die Kurve 100 eine Skizze der Empfindlichkeit eines elektrisch leitend verbundenen, magnetoresistiven Doppelmagnetkopfes entsprechend der Erfindung dar, und im Vergleich dazu zeigt die Kurve 102 die entsprechende Empfindlichkeit eines ungeschirmten&sub1; einzelnen Magnetkopfes mit magnetoresistivem Element. Es ist an sich bekannt, daß der Magnetkopf der Kurve 102 aus einem magnetoresistiven Element besteht, das aus einer äußeren, festen Vormagnetisierungsquelle, wie beispielsweise einem Dauermagnet, magnetisch vorgespannt wird. Ein Vergleich der Kurven 100, 102 zeigt die bei kurzen Wellenlängen erzielte Verbesserung mit einem magnetoresistiven, elektrisch leitend verbundenen Doppelmagnetkopf.
Wie es zuvor beschrieben wurde, steigt die Verstärkung bei kürzeren Wellenlängen an, wenn die Trennung der Änderungen des magnetischen Flusses auf dem Medium von derselben Größenordnung oder Größe ist wie der Abstand zwischen den magnetoresistiven Elementen. Wenn der Abstand zwischen den Übergängen des magnetischen Flusses in der Länge zunimmt, nimmt die Empfindlichkeit des Magnetkopfes der Erfindung leicht ab, wobei ein Abfall der Amplituden auftritt, wenn die Länge des magnetischen Flusses so lang wird, daß beide der magnetoresistiven Elemente aus dem Medium ein Signal gleicher Polarität gleichzeitig "erkennen".
Ein zweites Ausführungsbeispiel wird in der Fig. 7 veranschaulicht, wobei ein Wiedergabekopf 10 mit magnetoresistivem Doppelelement abtastende und gegenseitig magnetisch vorspannende, magnetoresistive Elemente 12, 14 aufweist, die nach magnetoresistiven Merkmalen, dem elektrischem Leistungswiderstand und der geometrischen Form und den Abmessungen angepaßt sind. Die Elemente 12, 14 sind mit einem elektrisch leitfähigen, nichtmagnetischen Distanzhalter 16 zwischen den Elementen 12, 14 in einer Sandwich-Anordnung verbunden. Ein Strom 22, welcher der Abtaststrom und auch der Erregerstrom zur Vormagnetisierung der Elemente 12, 14 ist, fließt in die beiden mit der Sandwich-Anordnung verbundenen Zuleitungen 18, 20.
Die Teile der Sandwich-Anordnung befinden sich mit ihren ganzen Längen in elektrischem Kontakt und werden deshalb jeden Stromfluß in der Sandwich-Anordnung in Abhängigkeit von ihren relativen Widerständen verteilen. Weil die magnetoresistiven Elemente 12, 14 in den elektrischen Merkmalen (ebenso wie in den magnetischen Merkmalen) angepaßt sind, und wegen der Symmetrie der Sandwich-Anordnung wird sich der Strom 22 in die Teilströme 24, 26, 28 aufteilen, wobei die in die gleiche Richtung durch die magnetoresistiven Elemente 12, 14 fließenden Ströme 24, 26 in der Größenordnung gleich sind und der Rest des Stroms 22, d.h. der Strom 28, in den Distanzhalter 16 fließt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird durch das Vorhandensein des leitfähigen Distanzhalters 28 dem Kurzschlußproblem vorgebeugt. Im Vergleich zu dem Magnetkopf 70 der Fig. 1 liefert der durch den Distanzhalter 16 in den Nebenschluß gelegte Strom 28 keinen Beitrag zur Signalerfassung, und wegen einer gleichmäßigen Verlustleistung ist der Magnetkopf 10 nicht so leistungsfähig wie der Magnetkopf 70. Der Magnetkopf 10 zeigt Verstärkungsmerkmale, die denen ähnlich sind, die in der Fig. 6 für den Magnetkopf 70 gezeigt werden. Wie es in der Fig. 7 ersichtlich ist, wird das Signal vom Band ebenfalls in die Richtung der kurzen Abmessung der magnetoresistiven Elemente 12, 14 angelegt, und es ist deshalb vorteilhaft, die induzierte bequeme Achse entlang dieser Abmessung auszurichten, wie es zuvor für den Magnetkopf 70 beschrieben wurde.
Die Erfindung ist mit besonderem Bezug auf deren bevorzugter Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben worden, es wird aber verständlich sein, daß Veränderungen und Modifizierungen innerhalb des Umfangs der Erfindung bewirkt werden können.

Claims

1. Magnetkopfanordnung (70) zum Erfassen magnetisch aufgezeichneter Signale mit

a) einem ersten rechtwinkligen magnetoresistiven Dünnschichtelement (72),

b) einem zweiten rechtwinkligen magnetoresistiven Dünnschichtelement (74),

c) einem nichtmagnetischen Dünnschicht-Distanzhalter (76), der plan an den magnetoresistiven Elementen (72, 74) anliegt, um das erste (72) magnetoresistive Element vom zweiten (74) Element zu trennen, wobei der Distanzhalter (76) einen elektrisch isolierenden, planen Mittelteil und elektrisch leitfähige Bereiche (78, 80) an seinen Endabschnitten aufweist, und wobei die elektrisch leitfähigen Bereiche (78, 80) des Distanzhalters (76) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten (72) und zweiten (74) magnetoresistiven Element herstellen,

d) Mitteln für einen gleichzeitigen Stromfluß (84, 86) im ersten (72) und zweiten (74) Element, wobei sich die Elemente gegenseitig und in gleichem Umfang in entgegengesetzte Richtungen magnetisch vorspannen,

e) wobei die ersten (72) und zweiten (74) magnetoresistiven Elemente so angeordnet sind, daß über ein magnetisch aufgezeichnetes Signal entlang der kurzen Abmessungen der magnetoresistiven Elemente (72, 74) ein magnetisches Signalfeld gekoppelt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der magnetoresistiven Elemente (72, 74) eine Veränderung des Widerstands für ein magnetoresistives Element bewirkt und mit einer Veränderung des Widerstands des anderen magnetoresistiven Elements phasengleich wird, wodurch die Ausgangssignalspannung erhöht wird, die von dem zum Abtasten im ersten (72) und zweiten (74) magnetoresistiven Element in Längsrichtung resultierenden Stromfluß abhängig ist.

2. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite magnetoresistive Element ungesättigt vormagnetisiert sind.

3. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite magnetoresistive Element nach magnetischen, elektrischen und geometrischen Merkmalen im wesentlichen angepaßt sind.

4. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite magnetoresistive Element jeweils eine erste und zweite induzierte anisotrope Achse entlang der kurzen Abmessungen aufweisen.

5. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strommittel Mittel sind, die bewirken, daß im ersten und zweiten magnetoresistiven Element Ströme mit gleicher Amplitude fließen.

6. Magnetkopf anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Koppeln eines Signalfeldes Mittel aufweisen, die gleichzeitig an das erste bzw. zweite magnetoresistive Element ein Signalfeld wechselnder Richtung koppeln, wobei ein derartiges Wechselfeld mit dem ersten und zweiten magnetoresistiven Element kooperiert, um Mittel für die Verstärkung eines magnetisch aufgezeichneten Signals bereitzustellen, das von der magnetoresistiven Magnetkopfanordnung reproduziert wird.

7. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verstärkung Mittel zur räumlichen Trennung des ersten und zweiten magnetoresistiven Elements durch einen Betrag im Bereich des halben bis ganzen räumlichen Abstands zwischen den Signalwechselfeldern sind.

8. Magnetkopf anordnung (10) zum Erfassen magnetisch aufgezeichneter Signale mit

a) einem ersten rechtwinkligen magnetoresistiven Dünnschichtelement (12),

b) einem nichtmagnetischen, elektrisch leitfähigen, rechtwinkligen Dünnschicht-Distanzhalter (16), der plan an dem ersten magnetoresistiven Element (12) anliegt,

c) einem zweiten rechtwinkligen magnetoresistiven Dünnschichtelement (14), das an dem leitfähigen Distanzhalter (16) anliegt, wobei der Distanzhalter das erste (12) und zweite (14) magnetoresistive Element trennt,

d) Mitteln für einen gleichzeitigen Stromfluß (18, 20) im ersten (12) und zweiten (14) magnetoresistiven Element, wobei sich die magnetoresistiven Elemente (12, 14) gegenseitig und in gleichem Umfang in entgegengesetzte Richtungen magnetisch vorspannen,

e) wobei die ersten und zweiten magnetoresistiven Elemente (12, 14) so angeordnet sind, daß sie ein magnetisches Signalfeld koppeln, das über ein magnetisch aufgezeichnetes Signal entlang der kurzen Abmessungen der magnetoresistiven Elemente (12, 14) geführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der magnetoresistiven Elemente (12, 14) eine Veränderung des Widerstands für ein magnetoresistives Element bewirkt und mit einer Veränderung des Widerstands des anderen magnetoresistiven Elements phasengleich wird, wodurch die Ausgangssignalspannung erhöht wird, die von dem zum Abtasten im ersten (12) und zweiten (14) magnetoresistiven Element in Längsrichtung resultierenden Stromfluß abhängig ist.