JP2590178B2 - 非線形磁気抵抗センサー - Google Patents

非線形磁気抵抗センサー

Info

Publication number
JP2590178B2
JP2590178B2 JP63031997A JP3199788A JP2590178B2 JP 2590178 B2 JP2590178 B2 JP 2590178B2 JP 63031997 A JP63031997 A JP 63031997A JP 3199788 A JP3199788 A JP 3199788A JP 2590178 B2 JP2590178 B2 JP 2590178B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
magnetic
vector
magnetoresistive
recording medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63031997A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63204506A (ja
Inventor
スチーブン モウリイ グレッグ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seagate Technology LLC
Original Assignee
Seagate Technology LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seagate Technology LLC filed Critical Seagate Technology LLC
Publication of JPS63204506A publication Critical patent/JPS63204506A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2590178B2 publication Critical patent/JP2590178B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/398—Specially shaped layers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/096—Magnetoresistive devices anisotropic magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/02—Recording, reproducing, or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B5/09—Digital recording
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は磁気抵抗センサーの技術分野に関し、特に磁
気デイスク・ドライブの磁気抵抗ヘツドに関する。
［従来の技術］ 磁界の存在による比抵抗の変化に応答する磁気抵抗セ
ンサーは、第１に比抵抗の変化が磁気デイスクの速度か
ら独立して磁束のみに依存しており、第２に磁気抵抗セ
ンサーの出力レベルが検知電流により定められるので、
磁気デイスク・ドライブのヘツドにおける読み出しトラ
ンスジユーサとして利用が拡大している。
これらの磁気抵抗センサーは、典型的なものとして低
い磁気保持力の容易軸に沿つて磁化されたNiFe合金（パ
ーマロイ）の薄いストリツプを備えている。他の多くの
強磁性体合金も候補に上げられる。通常、このストリツ
プは容易軸が磁気デイスクの回転方向と交差し、かつ磁
気デイスクの面に平行である。磁気デイスクからの磁束
はストリツプの磁化ベクトルを回転させ、またこれが横
方向のコンタクト間を流れる検出電流の比抵抗を変化さ
せる。この比抵抗はほぼ磁化ベクトルと電流ベクトルと
の上の角度cos2（即ち、Δρ＝ρmax ＊cos2θ。ただ
し、θは磁化ベクトルと電流ベクトルとの間の角度、ρ
は比抵抗である。）により変化する。このcos2関係のた
めに、磁化ベクトル及び電流ベクトルが最初に揃えられ
たときは、磁気デイスクの磁束による比抵抗の初期変化
は小さく、一方向である。従つて、典型的なものでは、
容易軸磁化ベクトル又は電流ベクトルを約45゜にバイア
スして磁化ベクトルの角度変化に対する応答性を増加さ
せると共に、センサー出力を線形化させる。
磁気抵抗センサーで発生する一つの問題には、印加さ
れる場が存在するときに磁区の非可逆的な運動を要因と
するバルクハウゼン雑音がある。即ち、磁化ベクトルの
コヒーレントな回転が不均一であり、かつ抑制されると
共に、磁壁の振舞に依存している。この雑音のメカニズ
ムはストリツプの検出電流領域に単一磁区を生成するこ
とにより除去される。
センサー出力を線形化し、かつ検出領域の単一磁区に
異なつた多数の手段が用いられていた。検出領域に単一
磁区を得るために、例えば、その高さに対するストリツ
プの長さを増加させることが知られている。多重閉鎖の
磁区は長いストリツプの終端で発生することが知られて
いる。これらは外部磁界の影響により中心に向かつて移
動する。しかし、長いストリツプはストリツプの横方向
の部分でクロストークを生じ、また隣接するトラツクか
らストリツプの検出領域に磁束を誘導することがある。
これに対して、短いストリツプは殆どの場合に多重磁区
に自発的に「分裂」する。
端部の減磁界を減少させるようにストリツプを成形す
ることにより、検出領域で単一磁区を得ると共に、検出
領域の大きさを物理的に相対的に短くする努力がなされ
ていた。例えば、容易軸に対立して上下の水平部分を終
端で垂直部分に接続してエンドレスループを形成するカ
ワカミらの米国特許第4,503,394号の第4a図を参照され
たい。更に、ストリツプが上方に伸延する二本の中間脚
を有する米国特許第4,555,740号を参照されたい。しか
し、磁気抵抗センサーを従来方法で搭載している誘導書
き込む磁極からもたらされる強い横方向磁界が存在する
ときは、成形されたストリツプであつても、多重磁区に
「分裂」する（磁極は、センサーに直接隣接していない
磁界からセンサーを融離するように、内磁性体シールド
として作用する）。
更に、読み出しの前に、「長い」即ち成形されたスト
リツプにおいて長さ方向の磁界を得ることにより、単一
磁区を成形する努力も払われていた。このような磁界は
中央センサー領域で比較的に安定な単一磁区を形成させ
るのに充分な強さを有するものとなる。一般的に、この
初期磁界はバーバ柱（barber pole）により得られ、バ
ーバ柱は容易軸磁化ベクトルに対する検出電流の方向を
傾斜させるためにも用いられている。
短いストリツプの場合は、隣接する永久磁石から、又
は交換バイアスをもたらす自動的に結合された反強磁性
体からの永久的な横方向のバイアスにより、単一磁区を
保持する努力が払われていた。このようなバイアス手段
は、前述のように、センサー出力を線形化するために磁
化ベクトルを容易軸から離して交差方向にバイアスする
いくつかの応用面でも備えられている。
これらのバイアス機構（初期及び永久）はいずれも、
バイアス磁界が磁気デイスクに予め記録されている情報
に逆効果をもたらすという欠点があり、更に永久バイア
ス磁界（縦方向及び長さ方向の両方）はセンサーの実効
異方性を増加させ、これによつて磁気デイスクの磁束に
対する感度を減少させる。バーバ柱（傾斜電流）の設計
には、センサー領域の実効長がセンサー・コンタクト間
の長さ方向距離より短いという他の欠点もある。また、
バーバ柱も傾斜コンタクト及び短いストリツプを適用す
るために正確なリソグラフイー処理が必要である。
交換バイアス法は、露出したインタフエースに２つの
異質の材料（磁気抵抗体及び反強磁性体）が存在するた
めに、実際面では通常用いられていない。これは、ヘツ
ドを破壊する腐食原因となる。更に、交換バイアス法は
量子力学的な相互干渉の影響もあるので、信頼性のある
原子的な干渉が不可欠であるが、このような処理は困難
であり、効率も悪い。さらに、この効果は強い温度依存
性があり、ほぼ通常の磁気デイスク・ドライブの典型的
な動作環境でかなり減少している。
［発明の要約］ 本発明は、従来の磁気抵抗ヘツドのいくつかの問題を
処理し、単独、又は組合わせによりヘツドを改良する一
連の改良を加えたものである。この開示は、いくつかの
係属出願に共通しており、それぞれ組合せにより改良さ
れた磁気抵抗センサー及びヘツドを形成する個々の改良
を含む。
これらの改良には、疑似楕円形式のストリツプを成形
することが含まれる。この形状はストリツプの中央検出
領域で非常に安定な単一磁区を有する。次に、交換バイ
アスの反強磁性体は、単一磁区状態の中央領域を保持す
るために、任意ストリツプの終端に自動的に結合されて
もよい。交換バイアスの反強磁性体は、その量子力学効
果により、ストリツプの全終端を覆う必要はなく、露出
したインタフエース領域から引つ込めて、腐食に対する
感受性を減少させてもよい。疑似楕円形及び／又は境界
制御の交換安定化により、安定性が確立した場合に、磁
気抵抗（MR）センサーを線形化するために電流方向の変
更に必要とするのは、傾斜した２つのコンタクトだけで
ある。これは、磁区状態を完全に安定化するために用い
るバーバ柱の必要性を完全になくすものであり、バーバ
柱をもはや必要としないので、多数の電気コンタクトを
２つの検知コンタクトのみに減少させている。
更に、傾斜電流の設計は、磁気デイスクの水平面に対
してストリツプの容易磁区を傾斜させるように、ストリ
ツプをパターン化し、これに対応してコンタクトの角度
傾斜を緩やかにすることにより改善される。これは、長
さ方向の実効検出領域を拡大するものとなる。
更に、磁気抵抗センサーをその非線形モードで作動さ
せることにより、その磁力又は方向よりもデータの位置
が重要な符号化デイジタル応用において縦方向バイアス
が完全に不必要となる。ダイナミツク・レンジを小さな
範囲に減少させると共に、検出した読み出し信号の抽出
によるゼロ交差決定が非線形応答の傾斜の増加により改
善される。最後に、好ましいものとして、書き込み動作
中に存在する強力な磁界を原因とする有害な多重磁区の
形成効果をなくすために、磁気抵抗センサーは誘導性書
き込みギヤツプを外側に配置される。長い磁気抵抗セン
サーをシールドすると共に、良好な書き込み／読み出し
特性が得られるように、幅広の中心シールド／磁極を有
する付加的なギヤツプ構造が付加される。
［実施例］ 第１図は容易軸Ｍに沿つて磁化された磁気抵抗センサ
ー10の疑似楕円構造を示す。Ｌにより示す中央部分は、
真の楕円として曲げられたのではなく、比較的に平らな
側面を有する。高さに対する総合長のアスペクト比ARは
３以下であるが、効果の損失なしに更に大きくすること
ができる。その側面は中央領域Ｌから磁区12及び14が自
発的に形成する頂点に収束する。好ましくは、ＷＬ及
びＥ、終端の長さは最小のときにＬ程度であり、既知の
最大値をもたない。この構造は右方向の大矢印により示
す非常に安定な中央領域の単一磁区を形成する。
この構造による実験は、Ni80:Fe:18合金からなる200
〜500オングストロームの薄膜が、25ミクロンの総長、
９ミクロンのＬ部分、及び８ミクロンの幅Ｗであり、困
難軸に対する中央領域の磁化ベクトルを切り換えるため
には35エルステツドを必要とするが、非パターン化のバ
ルク・フイルムでは0.75エツステツドを必要とするだけ
であることを示している。これは46倍の改良に相当す
る。
強い縦磁界が予想されるとき、例えばシールドされて
いないセンサーが誘導性書き込みヘツドの柱の間に、又
はこれらの近傍に配置されたときは、依然として単一磁
区状態の初期化、又は保持に長さ方向のバイアスが必要
である。以下で説明するように、これを達成するのに多
くの異なる手段がある。例えば、バーバ柱バイアスは長
さ方向の磁界を発生する。更に、永久磁石バイアス又は
交換バイアスも長さ方向の磁界を発生することができ
る。新しい安定化手段を第２図に示す。
従来の交換安定化／バイアス技術は、典型的なものと
して基板上に先ず強磁生体層を堆積し、次いでパターン
化後に２つの層が一致するように、強磁生体層上に反強
磁性体層を堆積することにより準備するものであつた。
交換バイアスはシヤント効果により信号損失をもたら
す。長さ方向の交換磁界は負の温度依存特性を有する。
最後に、バイメタル・フイルム構造により腐食の可能性
がある。
いずれにしろ磁化が薄膜ストリツプの境界に拘束され
たときは、境界間の中央領域で制御できることを確認す
ることにより磁区安定化処理を理解することができる。
第２図に示すクロスハツチ領域にFeMnを堆積することに
より、先に指摘した標準的な交換バイアス技術の欠点を
なくすことができる。第１に、中央活性領域に交換材料
が存在しないので、電流の側路による信号損失が有り得
ない。第２に、この安定化技術は、長さ方向の交換磁界
の大きさでなく、磁化の方向のみが固定される必要があ
るので、極端に温度に不感となる。最後に、適当なパタ
ーン化により、バイメタル・インタフエースを露出端で
省略することができる。
好ましい実施例では、FeMnが導電性なので、交換バイ
アス材料はFeMnである。
交換バイアスの終端を用いる安定な単一磁区の中央領
域を有する実施例を第２図に示す。ここで、ストリツプ
は、比較的に狭い中央領域と、上方に伸延し、中央領域
から更に離れている脱磁界を導く脚26及び28を有する横
方向の端部とによりＣ形をなす。これが中央領域の単一
磁区の安定性を改善する。交換バイアス材料32,34及び
コンタクト金属化（図示なし）は、図示のパターンによ
り次に説明する処理を用いて、これらの終端に印加され
る。このパターンは全体として後で印加される傾斜電流
端コンタクト（図示なし）のパターンに調和している。
この交換バイアス材料のパターンは縁及び終端領域をな
くし、安定な中央単一磁区検出領域が得られる。露出イ
ンタフエースで前記の腐食問題をなくすために、抵抗パ
ターンは交換材料と磁気抵抗センサー10の下端との間に
引つ込みＳを得るように成形され、大抵の設計で縁が磁
気デイスクに対して露出している。
第２図に示す構造を形成する処理を第３図に示す。
ステツプ1:容易軸を向き、パターン化された均一の磁界
内の基板（明確にするために図示せず）上に磁気抵抗材
料（MOR）のストリツプを蒸着、スパツタリング等によ
り形成する。
ステツプ2:通常の処理によりフオト・レジスト層を設
け、側面を内側に傾斜させた島抵抗層20を形成する。
ステツプ3:この組合わせに交換材料22を蒸着、スパツタ
リング等を行なう。
ステツプ4:コンタクト金属23を堆積させる。
ステツプ5:除去処理を用いて、付着している交換材料24
及びコンタクト金属23を除去する。
第４図は疑似楕円磁気抵抗ストリツプを示し、その終
端の交換材料が平坦な中央領域Ｌに伸延している。同様
の引つ込み（Ｓ）36を備えなければならない。
第５図は、第２図又は第４図の磁気抵抗センサー10の
断面を示し、磁気抵抗センサー10は磁気デイスク50の上
の典型的なヘツドのシールド42とシールド44との間に搭
載されている。図において、交換バイアス材料32はヘツ
ド表面から短い距離の引つ込み（Ｓ）36により引つ込め
られ、コンタクト金属38の脚40は磁気抵抗センサー10側
に伸延して、交換バイアス材料32を露出させないように
覆つている。少なくともシールド42及び44も誘導性書き
込み装置のボールのうちの１つを有する。シールド42
は、典型的なものとしてAl2O3のような非磁性体からな
るスペーサ52を介して分離されている。コンタクト金属
38の脚40は、交換バイアス材料32を設けることにより、
磁気抵抗センサー10に直接接触している。これは交換バ
イアス材料32を露出させないように遮断している。磁気
デイスク50が停止したときは、大部分のヘツドが磁気デ
イスク50上に着地し、ヘツド材料を少し摩耗させる。引
つ込み量に対する摩耗の程度は、交換バイアス材料32が
露出して強い腐食を生じるまでのヘツド寿命を決定す
る。
強力な縦方向の磁界が存在すると、比較的に安定な単
一磁区領域をバルクハウゼン雑音源となる多数の磁区に
「分裂」させる。強力な磁界は誘導性書き込みヘツド装
置のポール・チツプ間、即ち多くの磁気抵抗ヘツドの通
常位置間に存在する。誘導性書き込みヘツドの誘導性書
き込みポール・チツプの影響を低減するために、誘導性
書き込みポール・チツプに沿つて誘導性書き込みヘツド
を配置することが知られている（例えば、リー（Lee）
の米国特許第4,321,641号を参照されたい）。この形式
の構造は軟磁性シールドと、シールド／後縁ポール・チ
ツプと、前縁ポール・チツプとを必要とする。この特許
の設計は、主として後縁ポール・チツプ90のシールドを
超えてMR材料76,78（米国特許第4,321,641号の第４図又
は第７図を参照されたい）が伸延するために、完全に満
足できるものではない。第６図及び第７図の設計は磁気
抵抗センサーで磁気的に非常に静かな領域が得られる。
誘導性書き込みトランスジユーサの磁極からの残留磁束
は非常に低いので、長さ方向のバイアスなしに、非常に
安定した形状の単一磁区センサー（例えば、第１図の磁
気抵抗センサー10）が得られる。
第６図は改良した設計の基本的な要素の断面図であ
る。軟磁性体基板60（好ましいものとしてNiZn）上に
は、酸化物62（好ましいものとして酸化アルミニウム）
が堆積される。次に、磁界中で磁気抵抗ストリツプ64を
堆積し、パターン化する（所望により、交換バイアス材
料を堆積し、パターン化してもよい）。次いで、磁気抵
抗ストリツプ64上に金属コンタクト66を堆積する。更
に、第２層の酸化物68を堆積する。これら２つの酸化物
62及び68の層は読み出しギヤツプを形成する。次に、ポ
リイミド層即ちフオト・レジスト70を堆積し、図示のよ
うにパターン化してヘツドのギヤツプ端に隣接する層を
除去する。次に、強磁性体72、好ましいものとしてNiFe
（パーマロイ）を置く。この強磁性体層72を後縁の磁極
／シールドとなる。次に、書き込みギヤツプの酸化物75
（アルミニウム又は酸化ケイ素）に続いて第２層のポリ
イミド即ちフオト・レジスト74を堆積する。金属コイル
78を堆積してパターン化する。２層のポリイミド即ちフ
オト・レジスト76を堆積して金属コイル78に隣接しない
部分を除去するようにパターン化する。最後に、最終層
の前縁磁極79を堆積して金属コイル78を取り囲み、かつ
他の強磁性体層72に接触して連続する磁路を形成する。
パツケージを形成した後に、典型的なものとしてパツケ
ージを適当な非磁性体にシールし、処理された（通常は
包まれた）ギヤツプ終端を信頼性のあるギヤツプ高を得
るようにギヤツプ（又は複数のギヤツプ）を露出させ
る。
第７図は好ましい実施例の二重ギヤツプ・ヘツドの基
本的な要素の端面図である。明確にするために、スペー
ス層を省略している。第７図では、軟磁性体基板60、磁
気抵抗ストリツプ64、長さＬの中央センサー領域65を定
める横方向の金属コンタクト66、強磁性体の後縁磁極／
シールド72、及び前縁磁極79を示している。前縁磁極79
の長さは、第７図に示すように後縁磁極／シールド72に
よる磁気ミラーを介して書き込み幅を定める。この長さ
は、長さＬ（＋処理ガード・バンド、ただし、長さＬは
クロス・トークの可能性をなくすために書き込み幅より
意識的に狭くされている。）に対応する。典型的なもの
として、磁気抵抗ストリツプは、安定な中央領域で単一
磁区が容易に得られるように、トラツク幅よりも長い。
磁気抵抗ストリツプ64である限り、後縁磁極／シールド
72が書き込み処理中に発生する側縁磁界から後縁磁極／
シールド72を完全に遮断することは、基本的なことであ
る。これは、異なる長さのリード及び前縁磁極79,72に
なる。しかし、これは、前縁磁極79及び前記磁気ミラー
効果に長さにより定められる書き込みトラツク幅に影響
を与えることはないということが分かつた。
多くの応用において、例えばオーデイオにおいて、磁
気抵抗センサーは線形動作するのが好ましい。先に述べ
たように、線形化には容易軸の磁化ベクトルの傾斜か、
又は電流ベクトルの傾斜が必要である。典型的なものと
して、磁化ベクトルの傾斜は異方性を増加させ、比抵抗
の変化範囲、従つて磁気抵抗センサーの感度範囲を減少
させる。同様に、電流を傾斜させることにより、第８図
によく示されているように感度をかなり低下させる。
第８図は典型的な傾斜電流バイアスの技術を示してい
る。ここで、導体80,82は、長さＬの磁気抵抗ストリツ
プ92を直接接触させており、電源88によりコンタクト間
で全体として方向Leffの傾斜電流を流す。一般的に、電
流方向はコンタクトのコンタクト面84,86に垂直であ
る。これらのコンタクト面84,86は、最大の線形性及び
感度の角度θＢが40゜と45゜との間で傾斜している。比
抵抗の変化は後縁ポール・チツプ90（電源88が定電流源
のときは電圧センサー、電源88が定電圧のときはトラン
スインピーダンス電流センサー、又は電源88が「ソフ
ト」電源のときは電源センサー）により検出される。一
般に、比抵抗の変化は比抵抗は全般的にLeffに比例して
おり、Leffは検査によると、長さ方向においてコンタク
ト間の長さＬより短い。更に、長さＬはほぼ狭いトラツ
ク幅であり、検出領域の長さを定める。従つて、装置の
感度は比Leff/Lによる減少する。Leffをトラツク幅に匹
敵するものにすると、隣接トラツクとクロス・トークを
生ずるのに充分な長さとなつてしまう。
第９図は改良した傾斜電流センサーを示す。この傾斜
電流センサーはコンタクト面84,86の傾斜を角度θＢが
約50゜に緩和する。これは本質的にLeff,従つて感度を
増加させると共に、容易軸を有する約40〜45゜を保持す
る。この理由は、その容易軸を約10゜の角度θEAだけ傾
斜させるように、磁気抵抗ストリツプをパターン化した
ことによる。
図では、コンタクト面84,86が、好ましいものとして5
0゜の角度θＢでそれぞれ傾斜されている。磁気抵抗ス
トリツプの下端96は、従来技術のように磁気デイスクの
表面に平行しているが、上端98が角度θＰでパターン化
されて下端と約10゜の角度θEAで合成容易軸磁気ベクト
ルＭを与える。
ストリツプ94は下端96に対して平行にされた均一の磁
界中で適当な基板上に堆積されたバルク・フイルムから
形成されている。その後、バルク・フイルムは通常のリ
ソグラフイツク技術を用いて上端により示すパターンを
形成し、下端により上方に伸延する角度を形成する。こ
の形状は、上端の角度よりも小さな角度により上方に、
容易軸磁気ベクトルを固有に傾斜させている。正味10゜
の容易軸回転を達成するために、設計者は大きさ、長
さ、厚さ、磁気抵抗材料と上端の角度との合成により、
非偏向容易軸磁気ベクトルの強さをバランスさせる必要
がある。
好ましい実施例では、ストリツプ94は、厚さが約500
オングストローム、長さがＬ約９ミクロン、高さｈが約
８ミクロン（点104でのセンサーの高さ）の80:20NiFe合
金からなり、角度θＰは10゜である。ただし、角度θＢ
は50゜であり、角度θEAは10゜である。第10図は傾斜し
た容易軸の疑似楕円100と、コンタクト面84,86による相
対配向の例を示す（コンタクトの平衡は図示していな
い）。
遷移（パルスのピーク）の位置のみがその方向及び大
きさよりも重要な多くのデイジタル応用では、磁気デイ
スクにデータ（例えば、可変長2,7）をコードで書き込
む。パルス振幅は信号と雑音との間に識別するためにト
リガ基準の機能に役立つ。従つて、磁化ベクトル回転に
対して改良し初期感度を除き、センサーを線形に動作さ
せる良い理由はない。従つて、磁気抵抗センサー・スト
リツプの最終改良は、いま説明したパターン化バイアス
を除いても、縦方向バイアスが全く得られず、非線形モ
ードでセンサーを動作させ、磁気デイスクの磁束に応答
して磁化ベクトル回転が40〜50゜程度となるように磁気
抵抗センサー及び磁気ディスクの磁束を設計する。
重要なのは遷移（パルスのピーク）の位置であるか
ら、通常、磁気デイスクの信号は微分され、ゼロ交差が
検出される。雑音はゼロ交差の位置を不明確にさせ、こ
のために最終的に雑音がデータの密度を制限する。しか
し、磁気抵抗センサーをバイアスしないことにより、磁
気抵抗センサーはその非線形モードで動作することにな
り（従来技術で説明した等式を参照されたい。）、微分
したものは線形にバイアスしたセンサーものよりもゼロ
交差が鋭い角度になる。ゼロ交差の傾斜の増加は雑音に
対する応答を低くし、ゼロ交差位置の検出を更に正確に
する。その他は全て同一である。
磁気抵抗センサーから適正な線形信号を得るために
は、磁化ベクトルをバイアスした場合よりも大きな度合
で回転させる必要がある（原理の説明については第11図
を参照されたい）。第11図の上半分は正規化磁気比抵抗
応答の半分をグラフにしたものである（前述のcos
2式）。第11図の下半分は２つの磁気デイスクの磁束入
力信号をグラフにしたものであり、左の104は非線形磁
気抵抗センサーの入力信号を表わし、右の106は線形磁
気抵抗センサーの入力を表わす。これらの２信号は大き
さ差をもつて示されているが、実際において磁気抵抗セ
ンザーの相対応答が図示の差に比例しているときは、大
きさが同一となる。実際には、磁気デイスク及び磁気抵
抗センサーの相対応答を共に調整することが好ましい。
線形モードの動作では、入力信号106は段階1,2,3及び
４を通過し、磁気抵抗センサーは比抵抗状態１′,2′,
3′、及び４′を通過することにより応答する（逆方極
性のパルスのときは、状態が１′の反対側のものとな
る）。全ての状態で、入力及び出力は線形応答である。
非線形モードにおいて、入力信号104は状態Ａ→Ｆを
通過し、磁気抵抗センサーは状態Ａ′→Ｆ′により応答
する（逆極性の信号パルスは同一の出力だが、非抵抗曲
線の他半分のものとなる）。出力は、再び入力に線形に
応答する領域Ｄ′→Ｆ′まで非線形である。
非線形磁気抵抗センサーの総合的な応答（Ａ′〜
Ｆ′）が線形磁気抵抗センサーの総合的な応答（１′〜
４′）よりも大きいことは、図から明らかである。従つ
て、総合感度が大きくなり、遷移の中心（パルス・ピー
ク）が更に正確に決定される。実際の磁気抵抗センサー
出力は25％〜30％も増加する。
第11図に示す応答を得る材料について多くの選択が可
能であるが、好ましい選択はパーマロイと、通常のフラ
イヤーに搭載されたヘツドにより検出される磁化ベクト
ルの回転を発生させるように、充分な磁束を有する磁気
デイスク材料とからなるセンサーである。
第12図は、傾斜のない疑似楕円10aと、コンタクト面8
4、86と、定電流源88aと、電圧センサー90aとからなる
磁気抵抗センサーの実施例を示す。この磁気センサーは
好ましいものとして、第６図及び第７図の二重ギヤツプ
・ヘツドに搭載されている。磁気センサーは、いずれに
しろバイアスなしにより、非線形モードで動作する。二
重ギヤツプ・ヘツドのシールドした第２のギヤツプの形
状及び位置は、センサーを単一磁区状態に保持してい
る。この実施例が与えられた応用で充分に強固でないと
きは、前述のように領域110及び112の交換材料を備える
ことにより安定性を更に強めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は疑似楕円の磁気抵抗センサー・ストリツプの拡
大図、 第２図は終端で交換バイアス材料を有する第１図の磁気
抵抗センサー・ストリツプを示す図、 第３図は磁気抵抗センサー・ストリツプの終端上でのみ
交換バイアスを配置する基本的なステツプを示す図、 第４図は終端で交換バイアス材料による上方に突出する
長い長磁気抵抗ストリツプを示す図、 第５図は引つ込み交換バイアス材料による磁気抵抗セン
サー・ストリツプを有する磁気抵抗ヘツドの断面図、 第６図は二重ギヤツプ磁気抵抗ヘツドの層構造を示す
図、 第７図は二重ギヤツプ磁気抵抗ヘツドの基本素子の拡大
図、 第８図は従来技術の傾斜電流コンタクト及びこれに接続
されている電気回路図、 第９図は本発明の容易軸パターン・バイアスされたスト
リツプを示す図、 第10図は容易軸パターン・バイアスの疑似楕円磁気抵抗
ストリツプ、及び傾斜を緩和した電流コンタクトを示す
図、 第11図は線形及び非線形モードにおける磁気抵抗センサ
ーの相対応答を示す図、 第12図は非線形応答用に傾斜コンタクトを有する疑似楕
円磁気抵抗センサーを示す図である。 10……磁気抵抗センサー、 10a……疑似楕円、 22,24……交換材料、 36……引つ込み（Ｓ）、 42,44……シールド。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁気記録媒体に隣接する記録ヘッド内に搭
    載された磁気抵抗センサーを備えた装置であって、 前記記録媒体からの外部磁界が存在しないときに、容易
    軸に平行に整列された磁化ベクトルＭを有する検出領域
    と、 前記検出領域内において、前記容易軸磁化ベクトルＭに
    実質的に平行なベクトルＪを有する検出電流を与える装
    置と を前記磁気抵抗センサーが含み、 前記磁気記録媒体と前記ヘッドとの間の相対的な移動が
    生じ得るように、前記磁気記録媒体は前記ヘッドに隣接
    して配設され、複数の磁化遷移が記録された前記記録媒
    体は、遷移が前記センサーを通過するとき、前記検出領
    域に磁束パルスを与え、該パルスのピーク磁束振幅は、
    前記磁化ベクトルＭと前記検出電流ベクトルＪとの角度
    が40゜と50゜との間の範囲にあるように、前記検出領域
    の磁化ベクトルＭを前記検出電流ベクトルＪから離れる
    ように回転させるのに充分な大きさであり、 それにより、前記磁気記録媒体からの磁束が存在しない
    ときは、前記検出電流ベクトルと前記磁化ベクトルとの
    初期の整列により、前記センサーは非線形モードで動作
    し、前記磁気記録媒体からの磁束によるパルスピークの
    領域における前記センサーの応答は、遷移の磁束のほぼ
    線形関数であることを特徴とする装置。
JP63031997A 1987-02-17 1988-02-16 非線形磁気抵抗センサー Expired - Fee Related JP2590178B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US015200 1987-02-17
US07/015,200 US4841398A (en) 1987-02-17 1987-02-17 Non linear magnetoresistive sensor
US15200 1993-02-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63204506A JPS63204506A (ja) 1988-08-24
JP2590178B2 true JP2590178B2 (ja) 1997-03-12

Family

ID=21770067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63031997A Expired - Fee Related JP2590178B2 (ja) 1987-02-17 1988-02-16 非線形磁気抵抗センサー

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4841398A (ja)
EP (1) EP0279535B1 (ja)
JP (1) JP2590178B2 (ja)
AU (1) AU1136288A (ja)
CA (1) CA1322597C (ja)
DE (1) DE3882243T2 (ja)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2761223B2 (ja) * 1988-09-30 1998-06-04 株式会社日立製作所 記録再生複合ヘッド及びその製造方法
US4956736A (en) * 1988-12-16 1990-09-11 Eastman Kodak Company Thin film magnetic element having a rhombic shape
US5065094A (en) * 1990-08-07 1991-11-12 Seagate Technology, Inc. Two terminal magnetoresistive sensor having DC blocking capacitor
JPH0512628A (ja) * 1991-07-02 1993-01-22 Sony Corp 複合型薄膜ヘツド
US5378885A (en) * 1991-10-29 1995-01-03 Mars Incorporated Unshielded magnetoresistive head with multiple pairs of sensing elements
US5475550A (en) * 1992-08-25 1995-12-12 Seagate Technology, Inc. Enhanced cross-talk suppression in magnetoresistive sensors
MY108956A (en) * 1992-11-12 1996-11-30 Quantum Peripherals Colorado Inc Magnetoresistive device and method having improved barkhausen noise suppression
WO1994027288A1 (en) * 1993-05-11 1994-11-24 Philips Electronics N.V. Magnetoresistive element having composite structure and thin film magnetic head incorporating same
JP2982931B2 (ja) * 1993-05-17 1999-11-29 富士通株式会社 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法
EP0940803B1 (en) * 1993-05-31 2002-11-27 TDK Corporation Magnetic recording/reproducing method
US5452166A (en) * 1993-10-01 1995-09-19 Applied Magnetics Corporation Thin film magnetic recording head for minimizing undershoots and a method for manufacturing the same
JP2854513B2 (ja) * 1993-10-21 1999-02-03 アルプス電気株式会社 複合型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
DE4403932C2 (de) * 1994-02-08 1998-11-19 Siemens Ag Magnetoresistive Sensoreinrichtung mit einem magnetisch anisotropen Sensorteil
US5604651A (en) * 1994-02-23 1997-02-18 Applied Magentics Corporation Read head with 4-point magnetoresistive sensing
CN1095153C (zh) * 1994-03-10 2002-11-27 国际商业机器公司 磁电阻传感元件及磁电阻传感器
US5483402A (en) * 1994-06-15 1996-01-09 Quantum Corporation Magneto resistive head having symmetric off-track performance profile
US5573809A (en) * 1995-06-05 1996-11-12 Quantum Peripherals Colorado, Inc. Process for forming a magnetoresistive device
US5532892A (en) * 1995-06-05 1996-07-02 Quantum Peripherals Colorado, Inc. Soft adjacent layer biased magnetoresistive device incorporating a natural flux closure design utilizing coplanar permanent magnet thin film stabilization
JP3388944B2 (ja) * 1995-06-06 2003-03-24 富士通株式会社 磁気ディスク装置及びその再生方法
US5654854A (en) * 1995-11-30 1997-08-05 Quantum Corporation Longitudinally biased magnetoresistive sensor having a concave shaped active region to reduce Barkhausen noise by achieving a substantially single magnetic domain state
DE19608730C2 (de) * 1996-03-06 1998-05-28 Siemens Ag Magnetfeldempfindlicher Sensor mit einem Dünnschichtaufbau und Verwendung des Sensors
US5930084A (en) 1996-06-17 1999-07-27 International Business Machines Corporation Stabilized MR sensor and flux guide joined by contiguous junction
US5696656A (en) * 1996-09-06 1997-12-09 International Business Machines Corporation Highly sensitive orthogonal spin valve read head
DE10014779B4 (de) * 2000-03-27 2011-11-10 Nxp B.V. MR-Winkelsensor
US7599152B2 (en) * 2005-04-28 2009-10-06 Headway Technologies, Inc. Magnetic read-write head shield that prevents flux concentration at edges close to the ABS
US20060245113A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Headway Technologies, Inc. Method to reduce sensitivity of a perpendicular recording head to external fields
US8599520B1 (en) * 2011-12-20 2013-12-03 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having an adaptive read sensor track width
CN110440910B (zh) * 2019-08-22 2022-02-01 西门子工厂自动化工程有限公司 振动监测方法、装置、驱动系统、工控设备及存储介质
CN216434337U (zh) * 2021-11-19 2022-05-03 上海矽睿科技股份有限公司 抗干扰磁场传感器
CN117706438A (zh) * 2023-08-01 2024-03-15 珅斯电子(上海)有限公司 可变磁电感器、磁场强度测量方法和电流检测方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3887944A (en) * 1973-06-29 1975-06-03 Ibm Method for eliminating part of magnetic crosstalk in magnetoresistive sensors
FR2244225B1 (ja) * 1973-09-19 1979-04-13 Cii Honeywell Bull
US4103315A (en) * 1977-06-24 1978-07-25 International Business Machines Corporation Antiferromagnetic-ferromagnetic exchange bias films
JPH0132183Y2 (ja) * 1979-07-19 1989-10-03
JPS5758222A (en) * 1980-09-25 1982-04-07 Fujitsu Ltd Magnetic head
JPS584992A (ja) * 1981-07-01 1983-01-12 Hitachi Ltd 磁気電気変換素子
JPS58100217A (ja) * 1981-12-11 1983-06-14 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果ヘツド
US4504880A (en) * 1982-08-09 1985-03-12 International Business Machines Corporation Integrated magnetic recording head assembly including an inductive write subassembly and a magnetoresistive read subassembly
US4639806A (en) * 1983-09-09 1987-01-27 Sharp Kabushiki Kaisha Thin film magnetic head having a magnetized ferromagnetic film on the MR element
JPS6059518A (ja) * 1983-09-09 1985-04-05 Sharp Corp 薄膜磁気ヘッド
JPS61194620A (ja) * 1985-02-22 1986-08-29 Hitachi Ltd 薄膜磁気ヘツド

Also Published As

Publication number Publication date
EP0279535B1 (en) 1993-07-14
EP0279535A2 (en) 1988-08-24
US4841398A (en) 1989-06-20
CA1322597C (en) 1993-09-28
DE3882243T2 (de) 1993-10-28
JPS63204506A (ja) 1988-08-24
EP0279535A3 (en) 1990-01-10
DE3882243D1 (de) 1993-08-19
AU1136288A (en) 1988-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2590178B2 (ja) 非線形磁気抵抗センサー
US4803580A (en) Double-gap magnetoresistive head having an elongated central write/shield pole completely shielding the magnetoresistive sensor strip in the read gap
US4967298A (en) Magnetic head with magnetoresistive sensor, inductive write head, and shield
US4891725A (en) Magnetoresistive sensor having antiferromagnetic exchange-biased ends
KR100259429B1 (ko) 강화된 자기저항을 갖는 스핀 밸브 센서
KR100336733B1 (ko) 자기 터널 접합 센서용 저 모멘트/고 보자력 고정층
JP3233396B2 (ja) 磁気トンネル接合センサおよびディスク・ドライブ・システム
US6801411B1 (en) Dual stripe spin valve sensor without antiferromagnetic pinning layer
US6185077B1 (en) Spin valve sensor with antiferromagnetic and magnetostatically coupled pinning structure
KR100291274B1 (ko) 대칭인 판독 신호를 갖는 반대로 평행하게 고정된 스핀 밸브
KR100245907B1 (ko) 자기-바이어스된 스핀 밸브 센서
US6222702B1 (en) Magnetic read element shield having dimensions that minimize domain wall movement
JP3377710B2 (ja) 磁気抵抗装置および磁気センサ
JPH0773416A (ja) Ｍｒ形読出しトランスジューサおよびその読出し方法
US5491606A (en) Planar magnetoresistive head with an improved gap structure
KR0145034B1 (ko) 자기 트랜스듀서와, 자기 트랜스듀서를 포함하는 매체 드라이브
EP0279537B1 (en) Magnetoresistive sensor and process for its manufacture
US6597545B2 (en) Shield design for magnetoresistive sensor
JPH08203032A (ja) 磁気抵抗効果再生ヘッド
JPS63205585A (ja) 磁気低抗センサ細片
JPH0845002A (ja) 信号再生方法
JPH0810486B2 (ja) 磁気抵抗型磁気ヘッド
JPH10198929A (ja) 磁気抵抗効果型再生ヘッド
JP2000331317A (ja) 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
JP2001148104A (ja) 磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees