DE69227758T2

DE69227758T2 - Magnetoresistiver Kopf

Info

Publication number: DE69227758T2
Application number: DE69227758T
Authority: DE
Inventors: Satoru Hirakata-Shi Osaka-Fu Mitani; Yuji Yao-Shi Osaka-Fu Nagata; Kazuo Toyonaka-Shi Osaka-Fu Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2012-12-02
Also published as: US5412524A; EP0551603B1; JPH05274627A; US5585985A; JP3052625B2; EP0551603A1; DE69227758D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Magnetkopf, welcher auf einem magnetischen Aufzeichnungs-, Wiedergabegerät zum Aufzeichnen/Wiedergeben der auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeicherten Information angebracht ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Magnetowiderstandskopf mit einem Magnetowiderstandseffekt als Grundlage.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Der Aufsatz IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, vol. 20, no. 2, July 1977, ARMONK, N.Y., USA, Seiten 791-793, L.T. ROMANKIW, "Magnetically coupled barberpole MR head with built-in longitudinal bias structure and process" stellt den nächstliegenden Stand der Technik dar, von welchem die Erfindung ausgeht und offenbart einen Dünnschicht-Magnetkopf vom Magneto-Widerstandstyp mit: einem vorderen Magnetjoch und einem hinteren Magnetjoch zum Führen eines magnetischen Signalfeldes von einem Aufzeichnungsmedium zu einem im wesentlichen rechteckig ausgebildeten, Magneto-Widerstandselement; wobei das Magneto- Widerstandselement auf einer magnetischen Basisplatte ausgebildet ist, und eine anfängliche Magnetisierung in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der Magneto-Widerstandsschicht aufweist; wobei das vordere Magnetjoch, die Magneto-Widerstandsschicht, das hintere Magnetjoch, die magnetische Basisplatte und das Aufzeichnungsmedium somit einen geschlossenen magnetischen Kreis für das magnetische Signalfeld bilden; zwei Stromzuführungselektroden, die mit den entsprechenden Enden des Magneto-Widerstandselements verbunden sind; einer Vielzahl von Elektroden, die auf der Magneto-Widerstandsschicht ausgebildet sind und sich longitudinal in einer Richtung erstrecken, die schräg zu der Längsrichtung des Magneto-Widerstandselements verläuft; und magnetische Feldanlegemittel zum Anlegen eines magnetischen Feldes an die Magneto-Widerstandsschicht in der Richtung der anfänglichen Magnetisierung der Magneto-Widerstandsschicht, wobei das magnetische Feldanlegemittel eine Vielzahl von diskreten hartmagnetischen Schichtabschnitten aufweist.
Auch lehrt "Magnetic Heads for Digital Recording", P. Ciureanu und H. Gavrila, ELSEVIER, 1990, Seiten 655-656, ein MR-Element zwischen einem vorderen Magnetjoch und einem hinteren Magnetjoch derart anzuordnen, so daß das vordere Magnetjoch, das MR-Element, das hintere Magnetjoch, eine magnetische Basisplatte und das Aufzeichnungsmedium einen geschlossenen magnetischen Kreis bilden.
Die US-A-4 052 748 offenbart einen Magnetkopf zum Erfassen von Informationen, die magnetische Felder auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium darstellt, und ein verlängertes Magneto-Widerstandselement aus magnetisch anisotropem Material aufweist, welches an seinen Enden Kontakte zur Verbindung mit einer Strom- oder einer Spannungsquelle aufweist. Um die Wiedergabeeigenschaften des Elementes zu linearisieren, stimmt die leichte Achse der Magnetisierung mit der longitudinalen Richtung des Elementes überein und es sind Mittel vorhanden, welche den Strom dazu zwingen, mit einem Winkel von mindestens 15º und maximal 75º zu der longitudinalen Richtung zu fließen. Diese Mittel bestehen insbesondere aus auf dem Element vorgesehenen Equipotentialstreifen.
Ein ähnlicher, in der Fig. 2 dargestellter Magnetowiderstandskopf ist als weiterer herkömmlicher Magnetowiderstandkopf bekannt, und ist in der JP-A-50 134 624 offenbart. Eine Unterbrechungsisolierschicht 52, ein rechteckig geformtes Magnetowiderstandselement 53, bestehend aus einer Ni-Fe-Dünnschichtlegierung o. dgl., ein Paar von Elektroden 54a, 54b, angewinkelte Elektroden 57a, 57b, 57c, 57d, 57e, ein vorderes Magnetjoch 56 und ein hinteres Magnetjoch 58 usw. zum Führen des magnetischen Signalflusses, welcher auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet ist, von der magnetischen Bandgleitoberfläche 55 zu dem Magnetowiderstandselement, sind sequentiell auf der magnetischen Basisplatte 51 in der Fig. 2 durch eine (nicht dargestellte) Isolierschicht auflamininiert. Der Magnetowiderstandskopf ist mit einem externen Schaltkreis durch Anschlüsse 59a, 59b verbunden. Ein Magnetowiderstandselement muß aus einer einzelnen magnetischen Domäne gefertigt werden, und um die Richtung der Magnetisierung so einzustellen, um den herkömmlichen Magnetowiderstandskopf normal zu betreiben. Die Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnittes des Magnetowiderstandselementes und seiner Umgebung gemäß Fig. 2. Wenn die Richtung des Antriebsstromes durch das Bezugszeichen 62 gezeigt ist, dann muß die ursprüngliche Magnetisierung des Magnetowiderstandselementes derart angeordnet werden, daß sie eine Richtung gemäß den Bezugszeichen 61 annimmt.
Die Gründe dafür werden im folgenden beschrieben. Wenn die Magnetisierungsrichtung des Magnetowiderstandselementes mit den gegeneinander entgegengesetzten Richtungen gemäß 61, 66 in der Fig. 3 vermischt wird, dann ist die Widerstandsveränderung in jedem Abschnitt im positiven umgekehrt, negativ, wenn das magnetische Signalfeld 64 in das Magnetowiderstandselement fließt. Diese werden überlagert, um so den Ausgang extrem zu reduzieren. Als umgekehrte Richtung der Magnetisierung, die innerhalb des Magnetowiderstandselements existiert, können Barkhausen-Rauschzustände, die in der unregelmäßigen Bewegung in der magnetischen Wand verursacht werden, erzeugt werden.
Bei dem herkömmlichen Magnetowiderstandskopf ist es notwendig, daß die Magnetisierungsrichtung innerhalb des Magnetowiderstandselementes in einer Richtung angelegt wird, die durch das Bezugszeichen 61 speziell dargestellt ist.
In dem herkömmlichen Dünnschicht-Magnetkopf vom Magnetowiderstandstyp verändert sich die Magnetisierungsrichtung, wenn das magnetische Wirbelfeld von etwa 1600 A/m von außen nach innen fließt, da ein Mechanismus zum Zurückhalten der magnetischen Richtung des Magnetowiderstandselementes, wenn sie einmal bestimmt ist, nicht existiert. Der Wiedergabeausgang wird unstabil und verursacht Rauschen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demnach wurde die Erfindung mit Blick auf eine wesentliche Einschränkung der oben diskutierten Nachteile, die dem Stand der Technik inherent sind, entwickelt, und weist als ihr wesentliches Ziel auf, einen verbesserten Magnetowiderstandskopf zur Verfügung zu stellen.
Ein anderes wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Magnetowiderstandskopf zur Verfügung zu stellen, der leicht herzustellen ist und einen niedrigeren Preis aufweist, welcher erheblich die Stabilität bezüglich des magnetischen Wirbelfeldes verbessern kann, und welcher ebenfalls hervorragende Wiedergabeausgänge erzielen kann, wobei verhindert wird, daß das Barkhausen- Rauschen entsteht.
In Erfüllung dieser und anderer Ziele gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Verfügung gestellt ein Dünnschicht-Magnetkopf vom Magneto-Widerstandstyp mit: einem vorderen Magnetjoch und einem hinteren Magnetjoch zum Führen eines magnetischen Signalfeldes von einem Aufzeichnungsmedium zu einem im wesentlichen rechteckig ausgebildeten, Magneto-Widerstandselement; wobei das Magneto- Widerstandselement auf einer magnetischen Basisplatte ausgebildet ist, und eine anfängliche Magnetisierung in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der Magneto-Widerstandsschicht aufweist; wobei das vordere Magnetjoch, die Magneto-Widerstandsschicht, das hintere Magnetjoch, die magnetische Basisplatte und das Aufzeichnungsmedium somit einen geschlossenen magnetischen Kreis für das magnetische Signalfeld bilden; zwei Stromzuführungselektroden, die mit den entsprechenden Enden des Magneto-Widerstandselements verbunden sind; einer Vielzahl von Elektroden, die auf der Magneto-Widerstandsschicht ausgebildet sind und sich longitudinal in einer Richtung erstrecken, die schräg zu der Längsrichtung des Magneto-Widerstandselements verläuft; und magnetische Feldanlegemittel zum Anlegen eines magnetischen Feldes an die Magneto-Widerstandsschicht in der Richtung der anfänglichen Magnetisierung der Magneto-Widerstandsschicht, wobei das magnetische Feldanlegemittel eine Vielzahl von diskreten hartmagnetischen Schichtabschnitten aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß einer der hartmagnetischen Schichtabschnitte zwischen dem Magneto-Widerstandselement und einem der Vielzahl von Elektroden angeordnet ist und das Magneto-Widerstandselement kontaktiert; Benachbarte von allen hartmagnetischen Schichtabschnitten sind voneinander in einer Längsrichtung des Magneto- Widerstandselements um mindestens 10 um beabstandet; und mindestens zwei der Vielzahl von Elektroden sind direkt auf dem Magneto-Widerstandselement angeordnet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung sind die diskreten Abschnitte der harten magnetischen Schicht voneinander durch entsprechende Abstände nicht kleiner als 10 um beabstandet. Von einem derartigen Merkmal wurde entdeckt, daß es zu dem vorteilhaften Effekt führt, daß das von der dünnen Schicht erzeugte magnetische Feld nicht so stark ist, daß es unbefriedigende Wiedergabeempfind lichkeit erzeugt. Darüber hinaus verursacht der Magnetowiderstandskopf der vorliegenden Erfindung kaum Barkhausen-Rauschen. Auch kann erreicht werden, daß der magnetische Ausgang extrem stabil ist bezüglich des magnetischen Wirbelfeldes.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klar, die im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform derselben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vorgenommen wird.
Fig. 1 ist eine Ansicht eines Magnetowiderstandselementsabschnittes eines Magnetowiderstandskopfes in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Ansicht des äußeren Erscheinungsbildes eines herkömmlichen Magnetowiderstandskopfes; und
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnittes eines Magnetowiderstandselementabschnittes des herkömmlichen Magnetowiderstandskopfes;
Fig. 4 zeigt eine Wiedergabewellenform mit Barkhausen-Rauschen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bevor die Beschreibung der vorliegenden Erfindung voranschreitet, sollte festgestellt werden, daß gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen durch die begleitenden Zeichnungen hindurch bezeichnet sind.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Magnetowiderstandselementabschnittes. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein rechtwinkliges Magnetowiderstandselement 1 l auf einer magnetischen Basisplatte (nicht dargestellt) aus Ni-Zn-Ferrit o. dgl. gebildet. Hartmagnetschichten 12a, 12b, 12c aus einer Dünnschicht Co-P-Legierung oder aus einer Dünnschicht Co-Pt-Legierung o. dgl. sind auf dem Magnetowiderstandselement gebildet. Die Elektroden 13a, 13b und eine geneigte Elektrode 14c sind mit nahezu ähnlicher Form auf deren oberen Abschnitten gebildet. Die anderen geneigten Elektroden 14a, 14b, 14d, 14e sind direkt auf dem Magnetowiderstandsele ment gebildet. Nach der Vervollständigung wird der Magnetwiderstandskopf in der Ausführungsform in longitudinaler Richtung 15, wie bei einem der dargestellten Magnetowiderstandselemente magnetisiert. Der Antriebsstrom fließt in der Richtung der Pfeilmarkierung 16.
Es sei ebenfalls festgestellt, daß der Magnetowiderstandskopf der vorliegenden Ausführungsform keinen so großen Betrag des Barkhausen-Rauschens aufweist. Im allgemeinen wird das Barkhausen-Rauschen beispielhaft mit einer Kurve der Fig. 4 dargestellt. Die Fig. 4 zeigt nämlich eine Wiedergabewellenform 71 der vorliegenden Ausführungsform, in der die Erzeugung eines unvorteilhaften Sprungabschnittes 72 in der Wiedergabewellenform geschehen ist. Die Stärke des Barkhausen- Rauschens kann durch das Verhältnis zwischen der Höhe H der Wiedergabewellenform und der Sprunghöhe B des Barkhausen-Rauschens, d. h. B/H, ausgedrückt werden. Das Verhältnis B/H des Magnetowiderstandskopfes der vorliegenden Ausführungsform ist kleiner als 1%. Im Gegensatz dazu, weist der herkömmliche Magnetowiderstandskopf, welcher keine hartmagnetische Schicht aufweist, einen um 1/2 bis 1/5 verminderten Wiedergabeausgang in dem Störmagnetfeld mit weniger als 800 A/m auf, und ist in der Stärke des Wiedergabeausgangs bei zeitlichen Wechseln unstabil, so daß das Barkhausen-Rauschen groß ist, d. h. mehr als 5%.
Die Anordnung der Hartmagnetschicht ist in Übereinstimmung mit der Wiedergabeempfindlichkeit des Magnetowiderstandselements und der Stabilität bezüglich des Störmagnetfeldes bestimmt. Wenn die Anzahl der Bilder des Hartmagnetfilms ansteigt, wird nämlich das große magnetische Feld an dem Magnetowiderstandselement angelegt, wodurch die Stabilität des Störmagnetfeldes ansteigt. Wenn die Anzahl der Hartmagnetschichten ansteigt, senkt die Magnetisierung des Magnetowiderstandselementes die Empfindlichkeit ab, da die Rotation der Magnetisierung schwierig in Übereinstimmung mit dem Signalmagnetfeld wird. In dem tatsächlichen Magnetowiderstandskopf wird die Anzahl der Hartmagnetschichten unter Berücksichtigung dieser Punkte bestimmt. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Spurbreite etwa 70 um. Die dünnen, magnetischen Co-Pt-Schichten mit 0.15 um Dicke als Hartmagnetschichten werden jeweils zu dritt sowohl in den Endabschnitten als auch in der Mitte der Magnetowiderstandselemente mit einem Intervall von etwa 40 um angeordnet. Der Magnetowiderstandskopf ist zu diesem Zeitpunkt stabil bezüglich des Störmagnetfeldes von etwa 16000 A/m. Wenn die Abstände, die zwischen der dünnen Schicht aus Co-Pt vorgesehen sind, jedoch niedriger als 10 um werden, wird das von der dünnen Schicht aus Co-Pt erzeugte magnetische Feld stärker als notwendig, um den Wiedergabeausgang im Vergleich zu der Erfindung um 1/3 abzusenken, so daß keine ausreichende Wiedergabeempfindlichkeit erreicht werden kann.
Wenn die Hartmagnetschicht in der gleichen Position angeordnet wird, wie der Elektrodenabschnitt in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird eine große Wiedergabeempfindlichkeit zur Verfügung gestellt, ohne Beschränkung auf den wirksamen Empfindlichkeitsabschnitt des Magnetowiderstandselementes.
In dem Magnetowiderstandskopf der vorliegenden Erfindung ist die dünne Hartmagnetschicht zum Anlegen des magnetischen Feldes in longitudinaler Richtung des oben beschriebenen Magnetowiderstandselementes in dem MR-Element angeordnet, und ihre Umgebung weist bezüglich der longitudinalen Richtung geneigte Elektroden auf, um somit die Stabilität bezüglich des Störmagnetfeldes erheblich zu verbessern. Durch die Stabilität in dem Zustand des Magnetowiderstandselementes als einzelne magnetische Domäne kann durch das Einschränken des Barkhausen- Rauschens ein überlegender Wiedergabeausgang erreicht werden, mit überragenden Effekten.
Obwohl eine magnetische Basisplatte, wie etwa Ni-Zn-Ferrit o. dgl. als eine Basisplatte in der Ausführungsform benutzt wird, kann der gleiche Effekt durch Verwendung einer dünnen magnetischen Schicht erreicht werden, die als Basisplatte auf der nichtmagnetischen keramischen Basisplatte gebildet ist.

Claims

1. Dünnschicht-Magnetkopf vom Magneto-Widerstandstyp mit:

einem vorderen Magnetjoch (56) und einem hinteren Magnetjoch (58) zum Führen eines magnetischen Signalfeldes von einem Aufzeichnungsmedium zu einem im wesentlichen rechteckig ausgebildeten, Magneto-Widerstandselement (11);

wobei das Magneto-Widerstandselement (11) auf einer magnetischen Basisplatte (51) ausgebildet ist, und eine anfängliche Magnetisierung in einer Richtung (15) im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der Magneto-Widerstandsschicht aufweist;

wobei das vordere Magnetjoch (56), die Magneto-Widerstandsschicht, das hintere Magnetjoch (58), die magnetische Basisplatte (51) und das Aufzeichnungsmedium somit einen geschlossenen magnetischen Kreis für das magnetische Signalfeld bilden;

zwei Stromzuführungselektroden (13a, 13b), die mit den entsprechenden Enden des Magneto-Widerstandselements (11) verbunden sind;

einer Vielzahl von Elektroden (14a, 14b, 14c, 14d, 14e), die auf der Magneto- Widerstandsschicht ausgebildet sind und sich longitudinal in einer Richtung erstrecken, die schräg zu der Längsrichtung des Magneto-Widerstandselements (11) verläuft; und

magnetische Feldanlegemittel (12a, 12b, 12c) zum Anlegen eines magnetischen Feldes an die Magneto-Widerstandsschicht in der Richtung (15) der anfänglichen Magnetisierung der Magneto-Widerstandsschicht, wobei das magnetische Feldanlegemittel eine Vielzahl von diskreten hartmagnetischen Schichtabschnitten (12a, 12b, 12c) aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß

einer (12b) der hartmagnetischen Schichtabschnitte zwischen dem Magneto- Widerstandselement (11) und einem (14c) der Vielzahl von Elektroden angeordnet ist und das Magneto-Widerstandselement (11) kontaktiert;

Benachbarte von allen hartmagnetischen Schichtabschnitten (12a, 12b, 12c) sind voneinander in einer Längsrichtung des Magneto-Widerstandselements (11) um mindestens 10 um beabstandet; und

mindestens zwei (14a, 14b, 14d, 14e) der Vielzahl von Elektroden sind direkt auf dem Magneto-Widerstandselement angeordnet.

2. Dünnschicht-Magnetkopf nach Anspruch 1, wobei der eine (12b) der hartmagnetischen Schichtabschnitte eine Form aufweist, die ähnlich zu der einen (14c) der Vielzahl von Elektroden ist.

3. Dünnschicht-Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von diskreten hartmagnetischen Schichtabschnitten (12a, 12b, 12c) drei hartmagnetische Schichtabschnitte enthält, wobei zwei (12a, 12c) der hartmagnetischen Schichtabschnitte an gegenüberliegenden Seiten des Magneto-Widerstandselements (11) angeordnet sind, in Längsrichtung desselben, und der eine (12b) der hartmagnetischen Schichtabschnitte zwischen den beiden (12a, 12c) der hartmagnetischen Schichtabschnitte angeordnet ist.

4. Dünnschicht-Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die beiden (12a, 12c) der Vielzahl von hartmagnetischen Schichtabschnitten zwischen dem Magneto-Widerstandselement (11) beziehungsweise den beiden Stromzuführelektroden (13a, 13b) angeordnet sind.

5. Dünnschicht-Magnetkopf nach Anspruch 4, wobei die eine (14c) der Vielzahl von Elektroden und mindestens zwei (14a, 14b, 14d, 14e) der Vielzahl von Elektroden zwischen den beiden Stromzuführelektroden (13a, 13b) entlang der Längsrichtung des Magneto-Widerstandselements (11) angeordnet sind.

6. Dünnschicht-Magnetkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eine (14c) der Vielzahl von Elektroden zwischen den mindestens zwei (14a, 14b, 14d, 14e) der Vielzahl von Elektroden entlang der Längsrichtung des Magneto-Widerstandselements (11) angeordnet ist.