JPH0259522B2 - - Google Patents
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- JPH0259522B2 JPH0259522B2 JP59266577A JP26657784A JPH0259522B2 JP H0259522 B2 JPH0259522 B2 JP H0259522B2 JP 59266577 A JP59266577 A JP 59266577A JP 26657784 A JP26657784 A JP 26657784A JP H0259522 B2 JPH0259522 B2 JP H0259522B2
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- thin film
- magnetically permeable
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- permeable member
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- 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
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- G11B5/3951—Heads comprising more than one sensitive element the sensitive elements being active read-out elements the active elements being arranged on several parallel planes
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- G11B19/02—Control of operating function, e.g. switching from recording to reproducing
- G11B19/04—Arrangements for preventing, inhibiting, or warning against double recording on the same blank or against other recording or reproducing malfunctions
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- G11B5/3967—Composite structural arrangements of transducers, e.g. inductive write and magnetoresistive read
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
- Indexing, Searching, Synchronizing, And The Amount Of Synchronization Travel Of Record Carriers (AREA)
- Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、磁気読取書込ヘツドに係り、特に磁
気抵抗効果薄膜ヘツド及びツイン・トラツク記録
技術に関する。
気抵抗効果薄膜ヘツド及びツイン・トラツク記録
技術に関する。
従来、種々の磁気読取書込ヘツドが存在する。
これらのうち、読取と書込の双方に適合するヘツ
ドは、誘導性センサ、磁気抵抗効果センサ、又は
他のソリツド・ステート（ホール又は磁気トラン
ジスタ）センサ等を使用する。
これらのうち、読取と書込の双方に適合するヘツ
ドは、誘導性センサ、磁気抵抗効果センサ、又は
他のソリツド・ステート（ホール又は磁気トラン
ジスタ）センサ等を使用する。
従来、ツイン・トラツク読取及び書込ヘツド構
造又は技術は知られていない。最も似ている技術
でも本明細書で提案しようとするツイン・トラツ
ク読取及び書込技術とは基本的に異なるものであ
るが、本発明の理解の一助とするために以下に紹
介しておく。
造又は技術は知られていない。最も似ている技術
でも本明細書で提案しようとするツイン・トラツ
ク読取及び書込技術とは基本的に異なるものであ
るが、本発明の理解の一助とするために以下に紹
介しておく。
米国特許第4413296号は、薄膜磁気抵抗効果感
知要素を使用する単一トラツク読取ヘツドを開示
している。このヘツドは、単一磁区の磁性薄膜を
使用しない限り多数の磁壁の移動によりバルクハ
ウゼン雑音が生じる。
知要素を使用する単一トラツク読取ヘツドを開示
している。このヘツドは、単一磁区の磁性薄膜を
使用しない限り多数の磁壁の移動によりバルクハ
ウゼン雑音が生じる。
バルクハウゼン雑音は特に重要な問題である。
また、単一磁区の磁性薄膜を作り出すことは現在
のところ非常に困難である。さらに、上述の特許
のヘツドにおいては、外部磁界がＸ軸又はＹ軸の
どちらかに沿つて印加されると常に両薄膜に自動
的に減磁磁界が生じる。減磁磁界は薄膜の端部又
は縁部に顕著に生じ、多数の磁壁を生じさせ、バ
ルクハウゼン雑音を増大させる。より小さな記録
トラツク即ちより高い密度のトラツクに適合させ
るためにセンサの相対寸法を小さくすると、バル
クハウゼン雑音の効果は非常に重大な問題とな
る。
また、単一磁区の磁性薄膜を作り出すことは現在
のところ非常に困難である。さらに、上述の特許
のヘツドにおいては、外部磁界がＸ軸又はＹ軸の
どちらかに沿つて印加されると常に両薄膜に自動
的に減磁磁界が生じる。減磁磁界は薄膜の端部又
は縁部に顕著に生じ、多数の磁壁を生じさせ、バ
ルクハウゼン雑音を増大させる。より小さな記録
トラツク即ちより高い密度のトラツクに適合させ
るためにセンサの相対寸法を小さくすると、バル
クハウゼン雑音の効果は非常に重大な問題とな
る。
米国特許第3860965号には、差動信号出力を供
給する利点を有するセンサが開示されている。こ
のセンサも、多数の磁壁の移動及びバルクハウゼ
ン雑音発生の問題を生じさせる。また、外部磁界
をＸ又はＹ軸に沿つて印加すると、減磁磁界のた
めに利用可能な信号出力が低減し、多数の磁壁が
形成されバルクハウゼン雑音が増大する。
給する利点を有するセンサが開示されている。こ
のセンサも、多数の磁壁の移動及びバルクハウゼ
ン雑音発生の問題を生じさせる。また、外部磁界
をＸ又はＹ軸に沿つて印加すると、減磁磁界のた
めに利用可能な信号出力が低減し、多数の磁壁が
形成されバルクハウゼン雑音が増大する。
従来技術による磁気抵抗効果、誘導性又はソリ
ツド・ステート磁気読取書込ヘツドのさらに別の
問題点は、使用可能出力を得るために十分な磁束
を受けるようセンサ要素を磁気記録媒体に非常に
近接して配置しなければならないことである。こ
の結果、ヘツドが磁気記録媒体に接触し、摩耗の
問題が生じる。センサ要素をその感度を低減する
ことなく磁気記録媒体から離すことが好ましい。
ツド・ステート磁気読取書込ヘツドのさらに別の
問題点は、使用可能出力を得るために十分な磁束
を受けるようセンサ要素を磁気記録媒体に非常に
近接して配置しなければならないことである。こ
の結果、ヘツドが磁気記録媒体に接触し、摩耗の
問題が生じる。センサ要素をその感度を低減する
ことなく磁気記録媒体から離すことが好ましい。
本発明の第１の目的は、十分な信号出力を得る
ことができる磁気ヘツドを提供することにある。
ことができる磁気ヘツドを提供することにある。
本発明の第２の目的は、外部磁界によつて内部
に減磁磁界が発生せずバルクハウゼン雑音の小さ
な磁気ヘツドを提供することにある。
に減磁磁界が発生せずバルクハウゼン雑音の小さ
な磁気ヘツドを提供することにある。
本発明の第３の目的は、磁気記録媒体からの距
離が大きくても十分な信号出力を得ることができ
る磁気ヘツドを提供することにある。
離が大きくても十分な信号出力を得ることができ
る磁気ヘツドを提供することにある。
本発明の第４の目的は、磁気抵抗効果薄膜を有
する透磁部材を通して磁気データを書込むことの
できる方法を提供することにある。
する透磁部材を通して磁気データを書込むことの
できる方法を提供することにある。
上記各目的を達成するために、本発明は、各々
２つの脚をギヤツプを介して配置された第１、第
２の透磁部材を使用し、第１の透磁部材にはコイ
ルを巻装し、記録媒体に対面する第２の透磁部材
には一対の磁気抵抗効果薄膜を設けたものであ
る。
２つの脚をギヤツプを介して配置された第１、第
２の透磁部材を使用し、第１の透磁部材にはコイ
ルを巻装し、記録媒体に対面する第２の透磁部材
には一対の磁気抵抗効果薄膜を設けたものであ
る。
書込時には、コイルに大きな書込電流を供給す
ることにより磁気抵抗効果薄膜が飽和し、第１、
第２透磁部材の磁束を有効に記録媒体に作用さ
せ、書込を行うことができる。読取時には、磁気
抵抗効果薄膜を飽和させず磁気抵抗の小さい状態
で使用することによつて、（第１透磁部材との間
にはギヤツプがあるため）、記録媒体から出た磁
束は、第１透磁部材に向うことなく優先的に磁気
抵抗効果薄膜に向う。
ることにより磁気抵抗効果薄膜が飽和し、第１、
第２透磁部材の磁束を有効に記録媒体に作用さ
せ、書込を行うことができる。読取時には、磁気
抵抗効果薄膜を飽和させず磁気抵抗の小さい状態
で使用することによつて、（第１透磁部材との間
にはギヤツプがあるため）、記録媒体から出た磁
束は、第１透磁部材に向うことなく優先的に磁気
抵抗効果薄膜に向う。
第１Ａ図には、本発明による好ましい実施例の
概要が示されている。基板１は、非磁性体から成
り、半導体処理技術を使用して読取書込ヘツドの
他の要素を作り出すのを簡単にするためにシリコ
ン等であることが好ましい。基体１の表面上に
は、全体としてＵ型の透磁部材２が形成される。
部材２には、コイル３と、このコイル３を電気的
に付勢する接点４とが設けられている。部材２
は、磁気記録媒体又は第１Ａ図に示すように第２
の透磁率の高い部材とインターフエースする２つ
の脚５を有する。２つの脚５は互いに平行であ
り、端面５Ａの長い方の辺は第１Ａ図の紙面中に
含まれる。第２透磁部材６の上又は磁気記録媒体
の上の端面５Ａの足跡は、ツイン・トラツク垂直
成極読取書込装置の一般的配向を示す（第２Ａ図
参照）。第２Ａ図に斜線で示されている足跡FTか
らわかるように、各脚の端面５Ａはそれぞれ別個
のトラツクTA及びTBに対応し寸法の長い辺を
有する。記録媒体の面に対する脚５の投影形状は
記録媒体の面に垂直な同じ共通面中に最大寸法を
有する。この点、読取書込ヘツドの端面が互いに
平行な足跡を形成しても記録媒体の面に対して垂
直な同じ面に存在することができない上述の米国
特許第4413296号に開示されているような通常の
二脚構造と異なる。
概要が示されている。基板１は、非磁性体から成
り、半導体処理技術を使用して読取書込ヘツドの
他の要素を作り出すのを簡単にするためにシリコ
ン等であることが好ましい。基体１の表面上に
は、全体としてＵ型の透磁部材２が形成される。
部材２には、コイル３と、このコイル３を電気的
に付勢する接点４とが設けられている。部材２
は、磁気記録媒体又は第１Ａ図に示すように第２
の透磁率の高い部材とインターフエースする２つ
の脚５を有する。２つの脚５は互いに平行であ
り、端面５Ａの長い方の辺は第１Ａ図の紙面中に
含まれる。第２透磁部材６の上又は磁気記録媒体
の上の端面５Ａの足跡は、ツイン・トラツク垂直
成極読取書込装置の一般的配向を示す（第２Ａ図
参照）。第２Ａ図に斜線で示されている足跡FTか
らわかるように、各脚の端面５Ａはそれぞれ別個
のトラツクTA及びTBに対応し寸法の長い辺を
有する。記録媒体の面に対する脚５の投影形状は
記録媒体の面に垂直な同じ共通面中に最大寸法を
有する。この点、読取書込ヘツドの端面が互いに
平行な足跡を形成しても記録媒体の面に対して垂
直な同じ面に存在することができない上述の米国
特許第4413296号に開示されているような通常の
二脚構造と異なる。
第１Ａ図に示されているように、第２透磁部材
６は２つの透磁結合脚７を有する。ブリツジ部材
は薄膜磁気抵抗効果（MR）センサ要素を構成す
る結合磁性薄膜対８を含む。接点９は、出力信号
を得るために脚７間のブリツジを横切つて延びる
薄膜対８を付勢する。第２透磁部材６の端面は第
１Ａ図において参照番号６Ａで示されており、第
２Ａ図に示されている足跡を有する磁気記録媒体
と対向する。結合脚７は通常記録媒体に対して垂
直に配置されるので、基体１は第１Ｂ図の断面図
に示されているように垂直に配向される。基板１
は、読取書込ヘツドのパツケージングの際端面６
Ａを露出するように加工される。しかし基本構造
及び製造態様を理解しやすくするために、これは
第１Ａ図及び第１Ｂ図には示されていない。基板
１は、真性状態すなわちドーピングしておらず本
質的に非導電性すなわち絶縁性の例えばシリコン
のような半導体材料とすることができる。こうす
ると、半導体LSI技術で通常使用されるプレー
ナ・デポジシヨン処理を利用して透磁部材及MR
要素を容易に製造することができる。第１透磁部
材２の端面５Ａと第２透磁部材６の頂面との間に
はギヤツプが形成される。このギヤツプは、後に
詳細に説明する第１及び第２の透磁部材間の磁気
抵抗（reluctance）を形成する。
６は２つの透磁結合脚７を有する。ブリツジ部材
は薄膜磁気抵抗効果（MR）センサ要素を構成す
る結合磁性薄膜対８を含む。接点９は、出力信号
を得るために脚７間のブリツジを横切つて延びる
薄膜対８を付勢する。第２透磁部材６の端面は第
１Ａ図において参照番号６Ａで示されており、第
２Ａ図に示されている足跡を有する磁気記録媒体
と対向する。結合脚７は通常記録媒体に対して垂
直に配置されるので、基体１は第１Ｂ図の断面図
に示されているように垂直に配向される。基板１
は、読取書込ヘツドのパツケージングの際端面６
Ａを露出するように加工される。しかし基本構造
及び製造態様を理解しやすくするために、これは
第１Ａ図及び第１Ｂ図には示されていない。基板
１は、真性状態すなわちドーピングしておらず本
質的に非導電性すなわち絶縁性の例えばシリコン
のような半導体材料とすることができる。こうす
ると、半導体LSI技術で通常使用されるプレー
ナ・デポジシヨン処理を利用して透磁部材及MR
要素を容易に製造することができる。第１透磁部
材２の端面５Ａと第２透磁部材６の頂面との間に
はギヤツプが形成される。このギヤツプは、後に
詳細に説明する第１及び第２の透磁部材間の磁気
抵抗（reluctance）を形成する。
第１Ａ図において第２透磁部材６の脚７の間の
ブリツジ要素として示されている磁気抵抗効果要
素を構成する結合薄膜対８は、第１Ｂ図において
２つの隣接した層として示されている。実際の構
造は後に詳述するが、ここでは、二酸化シリコン
等から成る絶縁層１０が第２透磁部材６の結合脚
７から磁気感知用磁気抵抗効果薄膜対８を電気的
に分離するのに使用されることだけを指摘してお
く。
ブリツジ要素として示されている磁気抵抗効果要
素を構成する結合薄膜対８は、第１Ｂ図において
２つの隣接した層として示されている。実際の構
造は後に詳述するが、ここでは、二酸化シリコン
等から成る絶縁層１０が第２透磁部材６の結合脚
７から磁気感知用磁気抵抗効果薄膜対８を電気的
に分離するのに使用されることだけを指摘してお
く。
第１及び第２透磁部材２及び６は、この分野で
周知の鉄ニツケル合金であるパーマロイから成る
ことが好ましい。磁気抵抗効果（MR）要素を構
成する薄膜対８を含むブリツジ部材と脚７との間
には磁気抵抗（reluctance）路が存在する。この
磁気抵抗は、透磁部材６の頂面と端面５Ａとの間
のギヤツプの磁気抵抗に比例し、後述のように重
要なものである。また、後述のように考慮しなけ
ればならないブリツジ部材８の可変磁気抵抗
（reluctance）が存在する。
周知の鉄ニツケル合金であるパーマロイから成る
ことが好ましい。磁気抵抗効果（MR）要素を構
成する薄膜対８を含むブリツジ部材と脚７との間
には磁気抵抗（reluctance）路が存在する。この
磁気抵抗は、透磁部材６の頂面と端面５Ａとの間
のギヤツプの磁気抵抗に比例し、後述のように重
要なものである。また、後述のように考慮しなけ
ればならないブリツジ部材８の可変磁気抵抗
（reluctance）が存在する。
第１Ｃ図には、第１Ａ図の線AAに沿う断面が
拡大して示されている。この図には、ツイン結合
薄膜８の詳細が示されている。磁気抵抗効果要素
を構成する２つの磁性薄膜８は、基板１から電気
的に分離するために絶縁層１０上に堆積されると
ともに、例えばチタン層１１のような薄い非透磁
導電体によつて互いに分離される。このようなチ
タン層は所要により電気的接点とすることができ
る。種々の層の相対的厚さは、磁気抵抗効果要素
を構成する薄膜対８中に結合された反平行磁性対
を確立するのにいくらか重要である。このこと
は、1969年４月のシラキユース大学の電気工学修
士論文である“異方性磁性薄膜の磁気結合につい
て（On Magnetic Coupling of Anisotropic
Thin Magnetic Films）”という論文中に説明さ
れている。この論文には、結合された薄膜の相互
減磁効果が説明されており、薄膜は相互減磁効果
を克服でき且つ平行な薄膜中の磁気ベクトルが反
平行結合（向きが反対で平行に結合すること）を
形成するように配列できるよう臨界距離をおいて
分離しなければならないことが示されている。臨
界距離は約200オングストロームである。第１Ｃ
図にし示されたチタン層１１は約300オングスト
ロームの厚さを有し、磁気抵抗効果要素を構成す
る２つの薄膜８を分離している。
拡大して示されている。この図には、ツイン結合
薄膜８の詳細が示されている。磁気抵抗効果要素
を構成する２つの磁性薄膜８は、基板１から電気
的に分離するために絶縁層１０上に堆積されると
ともに、例えばチタン層１１のような薄い非透磁
導電体によつて互いに分離される。このようなチ
タン層は所要により電気的接点とすることができ
る。種々の層の相対的厚さは、磁気抵抗効果要素
を構成する薄膜対８中に結合された反平行磁性対
を確立するのにいくらか重要である。このこと
は、1969年４月のシラキユース大学の電気工学修
士論文である“異方性磁性薄膜の磁気結合につい
て（On Magnetic Coupling of Anisotropic
Thin Magnetic Films）”という論文中に説明さ
れている。この論文には、結合された薄膜の相互
減磁効果が説明されており、薄膜は相互減磁効果
を克服でき且つ平行な薄膜中の磁気ベクトルが反
平行結合（向きが反対で平行に結合すること）を
形成するように配列できるよう臨界距離をおいて
分離しなければならないことが示されている。臨
界距離は約200オングストロームである。第１Ｃ
図にし示されたチタン層１１は約300オングスト
ロームの厚さを有し、磁気抵抗効果要素を構成す
る２つの薄膜８を分離している。
ここでは、磁性薄膜が約200オングストローム
の厚さのニツケル鉄で、透磁部材が約3000オング
ストロームの厚さのパーマロイで、層１０が約
1000オングストロームの厚さの二酸化シリコンで
あるものとする。
の厚さのニツケル鉄で、透磁部材が約3000オング
ストロームの厚さのパーマロイで、層１０が約
1000オングストロームの厚さの二酸化シリコンで
あるものとする。
第１Ｄ図に示されているように、磁気抵抗効果
要素を構成する磁性薄膜対８には図面のこちら側
から向う側に電流が流れる。反平行磁気結合は、
電流を図示の方向に流して左側及び右側の薄膜に
それぞれ磁気ベクトルH12及びH21を発生するこ
とにより作り出される。これらのベクトルの方向
は第１Ｄ図に矢印で示されているように互いに反
対である。このような構成をとると、相補的磁極
が２つの薄膜の各端部間の空隙を通して閉じる閉
磁路が形成される。この閉磁路は、第１Ｃ図の構
成では300オングストロームの厚さのチタン層１
１を介して形成される。第１Ｄ図に示されている
ように薄膜中に電流が流れている限り、２つの薄
膜中に安定した反平行磁気結合が存在し、バラン
スのとれた相補的磁極組が持続する。これによ
り、第１Ａ図に示されるように薄膜の短軸に沿つ
て位置するように選択された磁化容易軸EAに沿
う好ましい反平行磁気結合を確立できる。この方
向は、信号電流が流れる方向に対して垂直であ
り、第２透磁部材６中の結合脚から磁束が磁気抵
抗効果要素を構成するツイン薄膜８を通る方向に
対して垂直である。
要素を構成する磁性薄膜対８には図面のこちら側
から向う側に電流が流れる。反平行磁気結合は、
電流を図示の方向に流して左側及び右側の薄膜に
それぞれ磁気ベクトルH12及びH21を発生するこ
とにより作り出される。これらのベクトルの方向
は第１Ｄ図に矢印で示されているように互いに反
対である。このような構成をとると、相補的磁極
が２つの薄膜の各端部間の空隙を通して閉じる閉
磁路が形成される。この閉磁路は、第１Ｃ図の構
成では300オングストロームの厚さのチタン層１
１を介して形成される。第１Ｄ図に示されている
ように薄膜中に電流が流れている限り、２つの薄
膜中に安定した反平行磁気結合が存在し、バラン
スのとれた相補的磁極組が持続する。これによ
り、第１Ａ図に示されるように薄膜の短軸に沿つ
て位置するように選択された磁化容易軸EAに沿
う好ましい反平行磁気結合を確立できる。この方
向は、信号電流が流れる方向に対して垂直であ
り、第２透磁部材６中の結合脚から磁束が磁気抵
抗効果要素を構成するツイン薄膜８を通る方向に
対して垂直である。
第２透磁部材６の端面６Ａは第２Ａ図及び第２
Ｂ図に示されているような磁気記録媒体とインタ
ーフエースする。なお、第２Ｂ図中、RMは記録
媒体、KLは保磁層、Ｓは基体をそれぞれ示す。
第２Ａ図に示されているように相補的極性の磁気
転換から生じる磁束は、第２透磁部材６中の脚７
の端面６Ａを通して結合され、第１Ｂ図に示され
ている絶縁層１０を通るとともに磁気感知用磁気
抵抗効果要素を構成する薄膜板８を長手方向に沿
つて通る。この方向は、選択された磁化容易軸
EAに垂直であるとともに磁気抵抗効果要素を構
成する薄膜対８を通る信号電流の軸に平行であ
る。このことは従来技術との大きな相異である。
薄膜対８は第１Ｃ図に示されているようにチタン
層１１によつて分離される。しかし、結合脚７上
に感磁要素が堆積されるところでは、チタン層１
１が除去され、第１Ａ図中に接点領域９として示
されている領域で薄膜対８が互いに電気的に接触
している。従つて、電流は薄膜対８中を第１Ａ図
中で電流ベクトルISによつて示された方向に流れ
ることができる。電流ベクトルISは第１Ｄ図にも
示されている。これは、磁気抵抗効果要素を構成
する薄膜対８に反平行磁気結合を作り出す持続電
流である。第１Ａ図乃至第１Ｄ図に示された磁気
ヘツドの動作を説明する前に、従来技術の種々の
読取ヘツドに使用されているいくつかの結合され
た磁気薄膜対から成るセンサについて説明してお
く。
Ｂ図に示されているような磁気記録媒体とインタ
ーフエースする。なお、第２Ｂ図中、RMは記録
媒体、KLは保磁層、Ｓは基体をそれぞれ示す。
第２Ａ図に示されているように相補的極性の磁気
転換から生じる磁束は、第２透磁部材６中の脚７
の端面６Ａを通して結合され、第１Ｂ図に示され
ている絶縁層１０を通るとともに磁気感知用磁気
抵抗効果要素を構成する薄膜板８を長手方向に沿
つて通る。この方向は、選択された磁化容易軸
EAに垂直であるとともに磁気抵抗効果要素を構
成する薄膜対８を通る信号電流の軸に平行であ
る。このことは従来技術との大きな相異である。
薄膜対８は第１Ｃ図に示されているようにチタン
層１１によつて分離される。しかし、結合脚７上
に感磁要素が堆積されるところでは、チタン層１
１が除去され、第１Ａ図中に接点領域９として示
されている領域で薄膜対８が互いに電気的に接触
している。従つて、電流は薄膜対８中を第１Ａ図
中で電流ベクトルISによつて示された方向に流れ
ることができる。電流ベクトルISは第１Ｄ図にも
示されている。これは、磁気抵抗効果要素を構成
する薄膜対８に反平行磁気結合を作り出す持続電
流である。第１Ａ図乃至第１Ｄ図に示された磁気
ヘツドの動作を説明する前に、従来技術の種々の
読取ヘツドに使用されているいくつかの結合され
た磁気薄膜対から成るセンサについて説明してお
く。
これらのうちの最初のものが第３Ａ図及び第３
Ｂ図に示されている。第３Ａ図には、反平行結合
薄膜対１２及び反平行磁気ベクトルM1及びM2が
示されている。磁気ベクトルM1及びM2は方向が
反対である。第３Ａ図に示されているように、上
部層の磁気ベクトルM1は実線で示され、下部層
の磁気ベクトルM2は破線で示されている。MR
薄膜対１２の長辺に平行に示されている磁化容易
軸EAに沿つてMA薄膜対１２中にバイアス電流
を流すために接点１３が設けられている。第３Ｂ
図に示されているように、接点１３間のMR薄膜
対１２にバイアス電流Ｉが流れると、反平行磁気
結合ベクトルM1及びM2が磁化容易軸EAに対し
て角度θ1及びθ2をなすようになる。これらの角度
は当業者に明らかなように等しい値を有する。な
お、第３Ｂ図には、方向を明確にするためにＸ及
びＹ軸が示されている。
Ｂ図に示されている。第３Ａ図には、反平行結合
薄膜対１２及び反平行磁気ベクトルM1及びM2が
示されている。磁気ベクトルM1及びM2は方向が
反対である。第３Ａ図に示されているように、上
部層の磁気ベクトルM1は実線で示され、下部層
の磁気ベクトルM2は破線で示されている。MR
薄膜対１２の長辺に平行に示されている磁化容易
軸EAに沿つてMA薄膜対１２中にバイアス電流
を流すために接点１３が設けられている。第３Ｂ
図に示されているように、接点１３間のMR薄膜
対１２にバイアス電流Ｉが流れると、反平行磁気
結合ベクトルM1及びM2が磁化容易軸EAに対し
て角度θ1及びθ2をなすようになる。これらの角度
は当業者に明らかなように等しい値を有する。な
お、第３Ｂ図には、方向を明確にするためにＸ及
びＹ軸が示されている。
第３Ａ図及び第３Ｂ図に示された構成において
は、磁気ベクトルM1及びM2をそれぞれ角度θ1及
びθ2傾けるバイアス電流の存在下においてもＸ軸
又はＹ軸に沿う磁界に対して抵抗率は実質的に変
化しない。これは、例えば磁化容易軸EAすなわ
ちＸ軸に沿う磁界は角度θ1を増加させるが角度θ2
を同じ量だけ減少させるからである。従つて、接
点１３の間で測定した抵抗率には実質的に変化が
生じない。
は、磁気ベクトルM1及びM2をそれぞれ角度θ1及
びθ2傾けるバイアス電流の存在下においてもＸ軸
又はＹ軸に沿う磁界に対して抵抗率は実質的に変
化しない。これは、例えば磁化容易軸EAすなわ
ちＸ軸に沿う磁界は角度θ1を増加させるが角度θ2
を同じ量だけ減少させるからである。従つて、接
点１３の間で測定した抵抗率には実質的に変化が
生じない。
第２に、第３Ａ図及び第３Ｂ図に示された構成
は、磁化容易軸EAに沿う好ましい方向に安定し
た反平行磁気結合を確立する手段を有していな
い。反平行（方向が反対で平行）に結合された磁
気ベクトルM1及びM2は自然には発生せず、一旦
作り出されたとしてもＸ軸若しくはＹ軸に沿つて
又は両方向に付勢磁界が印加されたときに発生す
る不平衡結合磁極によつて生じる減磁効果のため
に自己消減する。例えば、第３Ｂ図において、Ｙ
軸に沿つて図の上向きの磁界が印加されると角度
θ1が増加し、角度θ2が減少する。この結果、ベク
トルM1の回転によつて薄膜対１２のうちの上方
の薄膜の上縁に沿う正磁極が増加するが、ベクト
ルM2の回転によつて薄膜対１２のうちの下方の
薄膜の下縁に沿う正磁極が減少する。もちろん、
薄膜の各縁部に沿う各Ｓ極も同様の影響を受け
る。その結果、２つの薄膜の上縁及び下縁の位置
における２つの薄膜間のＮ極からＳ極への結合は
不平衡となる。この結合、結合された薄膜対の感
度を低下させる減磁磁界が生じ、さらに悪いこと
には、薄膜１２中に多数のランダムな制御されな
い磁壁を生じさせる。従つて、磁壁がランダムに
移動し再配向することにより出力信号中にかなり
の量のバルクハウゼン雑音が発生する。第３Ａ図
及び第３Ｂ図に示された構成は磁化容易軸EAに
沿う反平行磁気結合を確立し維持する手段を有し
ていないので、読取ヘツド中の磁気センサとして
使用するには不向きである。
は、磁化容易軸EAに沿う好ましい方向に安定し
た反平行磁気結合を確立する手段を有していな
い。反平行（方向が反対で平行）に結合された磁
気ベクトルM1及びM2は自然には発生せず、一旦
作り出されたとしてもＸ軸若しくはＹ軸に沿つて
又は両方向に付勢磁界が印加されたときに発生す
る不平衡結合磁極によつて生じる減磁効果のため
に自己消減する。例えば、第３Ｂ図において、Ｙ
軸に沿つて図の上向きの磁界が印加されると角度
θ1が増加し、角度θ2が減少する。この結果、ベク
トルM1の回転によつて薄膜対１２のうちの上方
の薄膜の上縁に沿う正磁極が増加するが、ベクト
ルM2の回転によつて薄膜対１２のうちの下方の
薄膜の下縁に沿う正磁極が減少する。もちろん、
薄膜の各縁部に沿う各Ｓ極も同様の影響を受け
る。その結果、２つの薄膜の上縁及び下縁の位置
における２つの薄膜間のＮ極からＳ極への結合は
不平衡となる。この結合、結合された薄膜対の感
度を低下させる減磁磁界が生じ、さらに悪いこと
には、薄膜１２中に多数のランダムな制御されな
い磁壁を生じさせる。従つて、磁壁がランダムに
移動し再配向することにより出力信号中にかなり
の量のバルクハウゼン雑音が発生する。第３Ａ図
及び第３Ｂ図に示された構成は磁化容易軸EAに
沿う反平行磁気結合を確立し維持する手段を有し
ていないので、読取ヘツド中の磁気センサとして
使用するには不向きである。
第４図は、米国特許第4413296号に開示されて
いるように接点１３及び補助導体１４を介して電
気的に接続された一対の磁気抵抗効果薄膜１２を
示す。この場合、磁化容易軸は薄膜対１２の長軸
に平行に選択される。電流Ｉは、接点１３及び導
体１４によつて薄膜対１２中に形成される電流路
を流れる。この結果、反平行結合磁気ベクトル
M1及びM2は第３Ｂ図について説明したのと同様
に角度θ1及びθ2を変更するように反対方向に同量
ずつ回転する。これは、磁化方向が磁化容易軸に
沿う反平行磁気結合を確立する手段を有しないか
らである。この特許には、単一磁区薄膜を薄膜対
１２として使用すべきことが記載されている。こ
れが実現すれば問題ないが、非常に困難なことで
ある。この特許の構成は、オリジナル反平行磁気
結合を磁化容易軸（Ｘ軸）に沿つて確立する手段
を有しないので、Ｘ又はＹ軸に沿つて外部磁界を
印加すると、第３Ｂ図に関連して述べたのと同様
に、両薄膜中の結合された磁気ベクトルの回転に
よつて減磁磁界が生じる。また、多くの磁区を含
む薄膜はバルクハウゼン雑音を生じさせる。第４
図の薄膜１２の不平衡即ち下完全な結合は磁気ベ
クトルM1及びM2の回転が等しくないことによつ
て生じる。この特許の場合、磁化容易軸はＸ軸に
沿つて配置されておらず、わずかな角度θだけ傾
斜している。このため、薄膜を双方向感知可能に
することができない。薄膜が双方向感知可能な状
態においては、各薄膜から流れる感知電流は同方
向に流れこれら２つの薄膜を相互にバイアス（相
互結合）する。
いるように接点１３及び補助導体１４を介して電
気的に接続された一対の磁気抵抗効果薄膜１２を
示す。この場合、磁化容易軸は薄膜対１２の長軸
に平行に選択される。電流Ｉは、接点１３及び導
体１４によつて薄膜対１２中に形成される電流路
を流れる。この結果、反平行結合磁気ベクトル
M1及びM2は第３Ｂ図について説明したのと同様
に角度θ1及びθ2を変更するように反対方向に同量
ずつ回転する。これは、磁化方向が磁化容易軸に
沿う反平行磁気結合を確立する手段を有しないか
らである。この特許には、単一磁区薄膜を薄膜対
１２として使用すべきことが記載されている。こ
れが実現すれば問題ないが、非常に困難なことで
ある。この特許の構成は、オリジナル反平行磁気
結合を磁化容易軸（Ｘ軸）に沿つて確立する手段
を有しないので、Ｘ又はＹ軸に沿つて外部磁界を
印加すると、第３Ｂ図に関連して述べたのと同様
に、両薄膜中の結合された磁気ベクトルの回転に
よつて減磁磁界が生じる。また、多くの磁区を含
む薄膜はバルクハウゼン雑音を生じさせる。第４
図の薄膜１２の不平衡即ち下完全な結合は磁気ベ
クトルM1及びM2の回転が等しくないことによつ
て生じる。この特許の場合、磁化容易軸はＸ軸に
沿つて配置されておらず、わずかな角度θだけ傾
斜している。このため、薄膜を双方向感知可能に
することができない。薄膜が双方向感知可能な状
態においては、各薄膜から流れる感知電流は同方
向に流れこれら２つの薄膜を相互にバイアス（相
互結合）する。
第４図のＸ軸又はＹ軸に沿つて外部から印加さ
れる磁界の不平衡効果は第３Ｂ図の場合と同じで
ある。これによつて作り出される減磁磁界は感度
を抑制し、多数の磁壁を作り出しこれに付随して
バルクハウゼン雑音が増大する。単一磁区薄膜を
作つて使用できれば、この問題は軽減されるが、
単一磁区薄膜を作り出すことは複雑且つコスト高
となるので、これが大きな欠点となる。さらに、
第４図の構成では、２つの薄膜１２の間に反平行
磁気結合を作り出し維持する手段が設けられてい
ない。薄膜を反対方向に永久磁化することによつ
て反平行磁気結合が形成されるであろうが、外部
磁界がかけられたときに生じる減磁磁界が反平行
磁気結合を乱し崩壊させるので、感度が低減し、
雑音が増大する。
れる磁界の不平衡効果は第３Ｂ図の場合と同じで
ある。これによつて作り出される減磁磁界は感度
を抑制し、多数の磁壁を作り出しこれに付随して
バルクハウゼン雑音が増大する。単一磁区薄膜を
作つて使用できれば、この問題は軽減されるが、
単一磁区薄膜を作り出すことは複雑且つコスト高
となるので、これが大きな欠点となる。さらに、
第４図の構成では、２つの薄膜１２の間に反平行
磁気結合を作り出し維持する手段が設けられてい
ない。薄膜を反対方向に永久磁化することによつ
て反平行磁気結合が形成されるであろうが、外部
磁界がかけられたときに生じる減磁磁界が反平行
磁気結合を乱し崩壊させるので、感度が低減し、
雑音が増大する。
第５図は、第４図に示されたものとは異なつた
電気接続パターン中に配列された別の従来技術に
よる薄膜対１２を示す。すなわち、第５図は米国
特許第3860965号に開示された構成を示す。接点
１３は平行な薄膜対１２に流れる電流を同じ方向
に向ける。磁化容易軸がＸ軸に沿うものとする
と、電流Ｉによつて磁気ベクトルM1及びM2はそ
れぞれ角度θ1及びθ2回転する。この構成の利点
は、出力が差動的であり、接地されていない２つ
の出力端子１３間で測定を行えることである。し
かし、この構成には、磁化容易軸に沿つて反平行
磁気ベクトル結合を確立し且つ維持する手段が設
けられていない。外部から印加された磁界がＸ軸
又はＹ軸に沿うものであるとき、第３図に関連し
て述べたように角度θ1及びθ2の効果が異なるため
に薄膜対１２に減磁磁界が生じる。さらに、薄膜
１２中に多数の磁区が存在する場合には、バルク
ハウゼン雑音が生じる。薄膜によつて感知される
べき外部磁界の印加によつて作り出される減磁磁
界は薄膜内の磁壁を動かす傾向にあり、記録パタ
ーンの密度が高ければ高いほど薄膜の寸法を小さ
くしなければならない。
電気接続パターン中に配列された別の従来技術に
よる薄膜対１２を示す。すなわち、第５図は米国
特許第3860965号に開示された構成を示す。接点
１３は平行な薄膜対１２に流れる電流を同じ方向
に向ける。磁化容易軸がＸ軸に沿うものとする
と、電流Ｉによつて磁気ベクトルM1及びM2はそ
れぞれ角度θ1及びθ2回転する。この構成の利点
は、出力が差動的であり、接地されていない２つ
の出力端子１３間で測定を行えることである。し
かし、この構成には、磁化容易軸に沿つて反平行
磁気ベクトル結合を確立し且つ維持する手段が設
けられていない。外部から印加された磁界がＸ軸
又はＹ軸に沿うものであるとき、第３図に関連し
て述べたように角度θ1及びθ2の効果が異なるため
に薄膜対１２に減磁磁界が生じる。さらに、薄膜
１２中に多数の磁区が存在する場合には、バルク
ハウゼン雑音が生じる。薄膜によつて感知される
べき外部磁界の印加によつて作り出される減磁磁
界は薄膜内の磁壁を動かす傾向にあり、記録パタ
ーンの密度が高ければ高いほど薄膜の寸法を小さ
くしなければならない。
第３Ｂ図、第４図及び第５図に示された各場合
においては、バイアス電流Ｉが存在する限り、ベ
クトルM1及びM2との間に静的磁気平衡がある。
しかし、この平衡は外部磁界の印加によつて乱さ
れる。これは、２つの角度θ1及びθ2に対する影響
が等しくなく、一方の角度が増大するときには他
方の角度が減少するからである。
においては、バイアス電流Ｉが存在する限り、ベ
クトルM1及びM2との間に静的磁気平衡がある。
しかし、この平衡は外部磁界の印加によつて乱さ
れる。これは、２つの角度θ1及びθ2に対する影響
が等しくなく、一方の角度が増大するときには他
方の角度が減少するからである。
第６図は、本発明に使用される磁気抵抗効果セ
ンサ技術を第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図及び第５
図と同様な態様で示したものである。第６図にお
いて、電気接点９は、結合された薄膜８の磁化困
難軸（Ｘ軸）に沿つてバイアス電流Ｉを供給する
のに使用される。磁化容易軸EAは、バイアス電
流Ｉが供給される方向に垂直なＹ方向に沿つて位
置している。Ｘ軸方向に沿つて長手方向に流れる
電流の存在下における薄膜対８間の相互磁界結合
は、第１Ｄ図を参照して前述したように指定方向
に磁化容易軸Ｅに沿つた反平行結合を確立し維持
する。反平行（向きが反対で平行な）磁気ベクト
ルM1及びM2は、電流Ｉが薄膜対８のそれぞれを
流れる限り安定で平衡がとれている。
ンサ技術を第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図及び第５
図と同様な態様で示したものである。第６図にお
いて、電気接点９は、結合された薄膜８の磁化困
難軸（Ｘ軸）に沿つてバイアス電流Ｉを供給する
のに使用される。磁化容易軸EAは、バイアス電
流Ｉが供給される方向に垂直なＹ方向に沿つて位
置している。Ｘ軸方向に沿つて長手方向に流れる
電流の存在下における薄膜対８間の相互磁界結合
は、第１Ｄ図を参照して前述したように指定方向
に磁化容易軸Ｅに沿つた反平行結合を確立し維持
する。反平行（向きが反対で平行な）磁気ベクト
ルM1及びM2は、電流Ｉが薄膜対８のそれぞれを
流れる限り安定で平衡がとれている。
第６図に示されているようにバイアス磁界Ｈを
与えると、磁気ベクトルM1及びM2は等しい角度
θ1及びθ2だけ回転する。この結果、ベクトルM1
及びM2のそれぞれのＸ及びＹ双方向のベクトル
成分の変化は等しく、減磁磁界を作り出すことな
く平衡状態を維持できる。第６図に示された素子
は、Ｘ軸に沿う方向の磁界ならばどちらの向きの
磁界でも感知でき、角度θ1及びθ2の双方を増加又
は減少させることができる。信号応答は端子９の
間で観察でき、減磁磁界は生じない。これは、２
つの薄膜８が反対の作用を受けることによる不平
衡が生じないからである。Ｙ軸に沿つて与えられ
た磁界には応答しない。従つて、第６図に示され
た薄膜対８は１つの軸についてのみ感度を有す
る。減磁磁界が生ぜず且つバイアス電流がこの電
流の方向に垂直な磁化容易軸EAに沿つて平衡状
態の反平行磁気結合を確立し維持するので、バル
クハウゼン雑音の問題を生じさせる複数の独立し
た磁区を発生させる傾向がない。この構成及び作
用は第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図及び第５図に示
された従来技術の構成及び作用と全く異なる。実
際に、磁気抵抗効果薄膜の磁化困難軸に平行な面
に電流を供給するという一般的解決方法は、第４
図及び第５図に示されたような従来技術の構成の
問題を解決するのに拡張できる。
与えると、磁気ベクトルM1及びM2は等しい角度
θ1及びθ2だけ回転する。この結果、ベクトルM1
及びM2のそれぞれのＸ及びＹ双方向のベクトル
成分の変化は等しく、減磁磁界を作り出すことな
く平衡状態を維持できる。第６図に示された素子
は、Ｘ軸に沿う方向の磁界ならばどちらの向きの
磁界でも感知でき、角度θ1及びθ2の双方を増加又
は減少させることができる。信号応答は端子９の
間で観察でき、減磁磁界は生じない。これは、２
つの薄膜８が反対の作用を受けることによる不平
衡が生じないからである。Ｙ軸に沿つて与えられ
た磁界には応答しない。従つて、第６図に示され
た薄膜対８は１つの軸についてのみ感度を有す
る。減磁磁界が生ぜず且つバイアス電流がこの電
流の方向に垂直な磁化容易軸EAに沿つて平衡状
態の反平行磁気結合を確立し維持するので、バル
クハウゼン雑音の問題を生じさせる複数の独立し
た磁区を発生させる傾向がない。この構成及び作
用は第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図及び第５図に示
された従来技術の構成及び作用と全く異なる。実
際に、磁気抵抗効果薄膜の磁化困難軸に平行な面
に電流を供給するという一般的解決方法は、第４
図及び第５図に示されたような従来技術の構成の
問題を解決するのに拡張できる。
これは、第５図に示された従来構成に対しては
第７図に示されるように薄膜対１２の間に全体と
して平らな形状の導電シートを設けてここに電流
を流す方法によつて具体化される。このような第
７図の構成は、磁気ベクトルM1及びM2の反平行
結合を確立し維持する手段を有する。
第７図に示されるように薄膜対１２の間に全体と
して平らな形状の導電シートを設けてここに電流
を流す方法によつて具体化される。このような第
７図の構成は、磁気ベクトルM1及びM2の反平行
結合を確立し維持する手段を有する。
第８図は、第４図に示された従来構成において
薄膜対１２の間に導電面を形成したものを示す。
この構成も、端子間１３に電流Ｉが流れていない
ときには反平行結合を発生し維持する効果を有す
る。
薄膜対１２の間に導電面を形成したものを示す。
この構成も、端子間１３に電流Ｉが流れていない
ときには反平行結合を発生し維持する効果を有す
る。
第６図を第７図及び第８図と比較すると、磁気
抵抗効果薄膜の困難軸に平行な面に電流を流す原
理を第６図、第７図及び第８図とも共通である
が、第６図においては導電面を形成するのは薄膜
それ自体である。薄膜の一方にのみ電流を流れば
十分である。何故なら、一方の薄膜に磁気ベクト
ルが作り出されれば、閉結合を完成させるために
他方の薄膜に反対の磁極像が作り出されるからで
ある。第７図及び第８図に示された素子も、やは
り、外部磁界が印加されると減磁磁界を生じさせ
るので、本発明の実施例ほど好ましいものではな
い。
抵抗効果薄膜の困難軸に平行な面に電流を流す原
理を第６図、第７図及び第８図とも共通である
が、第６図においては導電面を形成するのは薄膜
それ自体である。薄膜の一方にのみ電流を流れば
十分である。何故なら、一方の薄膜に磁気ベクト
ルが作り出されれば、閉結合を完成させるために
他方の薄膜に反対の磁極像が作り出されるからで
ある。第７図及び第８図に示された素子も、やは
り、外部磁界が印加されると減磁磁界を生じさせ
るので、本発明の実施例ほど好ましいものではな
い。
本発明の実施例においては、読取ヘツドは、バ
イアス及び信号電流がともに供給される軸すなわ
ち磁化困難軸に垂直な方向に延びる磁化容易軸中
に磁気異方性を有する結合された磁性薄膜対を使
用する。このようなヘツドは、磁化困難軸に沿つ
て印加される磁界に敏感であり、減磁磁界並びに
多数の磁壁及びこれに付随したバルクハウゼン雑
音を発生させることなく平衡がとれ且つ安定した
態様で反応する。
イアス及び信号電流がともに供給される軸すなわ
ち磁化困難軸に垂直な方向に延びる磁化容易軸中
に磁気異方性を有する結合された磁性薄膜対を使
用する。このようなヘツドは、磁化困難軸に沿つ
て印加される磁界に敏感であり、減磁磁界並びに
多数の磁壁及びこれに付随したバルクハウゼン雑
音を発生させることなく平衡がとれ且つ安定した
態様で反応する。
第１１図に示された磁気抵抗効果センサの薄膜
対中の磁気的に結合されたベクトルにバイアスを
かける方法は、バイアス電流IBを担持する別個の
平行な導電面を使用する。容易軸に沿つた安定な
磁気結合を作り出す持続電流ISは接点９に供給さ
れ、第６図の場合と同様に結合された薄膜８の磁
化困難軸に沿つて流れる。導電面１４は、結合さ
れた薄膜対８の上に位置し、信号電流軸すなわち
磁気抵抗効果薄膜の長軸である磁化困難軸に垂直
な方向に電流IBを通す。これにより困難軸に沿つ
てバイアス磁界が設定され、バイアス電流IBが流
れているときに磁気結合が角度θ回転する。導電
面１４は磁気抵抗効果薄膜８から電気的に絶縁さ
れるべきである。適正な動作を確保しつつ構成を
簡単にするために、導電面１４は両薄膜８上に設
けられ、両薄膜８の間に挾まれた構造とはされな
い。
対中の磁気的に結合されたベクトルにバイアスを
かける方法は、バイアス電流IBを担持する別個の
平行な導電面を使用する。容易軸に沿つた安定な
磁気結合を作り出す持続電流ISは接点９に供給さ
れ、第６図の場合と同様に結合された薄膜８の磁
化困難軸に沿つて流れる。導電面１４は、結合さ
れた薄膜対８の上に位置し、信号電流軸すなわち
磁気抵抗効果薄膜の長軸である磁化困難軸に垂直
な方向に電流IBを通す。これにより困難軸に沿つ
てバイアス磁界が設定され、バイアス電流IBが流
れているときに磁気結合が角度θ回転する。導電
面１４は磁気抵抗効果薄膜８から電気的に絶縁さ
れるべきである。適正な動作を確保しつつ構成を
簡単にするために、導電面１４は両薄膜８上に設
けられ、両薄膜８の間に挾まれた構造とはされな
い。
第６図に示された構成は、第１Ａ図乃至第１Ｄ
図に示された読取書込ヘツドに取り入れられる。
第１Ａ図において、磁気的に結合された磁気抵抗
効果薄膜対８の位置Ａ及びＢに設けられた接点９
によつて電気的接続がなされる。磁気結合対を形
成する薄膜対８の双方に密度Ｊの電流が流れる。
この電流は、前述のように薄膜対８のそれぞれに
相互磁化用磁界を発生する。これにより、安定且
つ平衡状態の反平行磁気結合が作り出される。こ
の反平行磁気結合は、信号又はバイアス電流IBが
困難軸に沿つて流れる方向に垂直であるとともに
薄膜対８の長辺に垂直に磁化容易軸に沿つた向き
を有する。一方の薄膜に流れる電流によつて他方
の薄膜が受ける磁界は、他方の薄膜に両れる電流
によつて一方の薄膜が受ける磁界と向きが反対で
ある。第１Ｄ図は前述のように原理を説明したも
のである。薄膜対８のそれぞれの薄膜中の磁化用
磁界の大きさは0.5Jσである。ここで、σは薄膜
対８の各薄膜の厚さであり、Ｊは電流密度であ
る。
図に示された読取書込ヘツドに取り入れられる。
第１Ａ図において、磁気的に結合された磁気抵抗
効果薄膜対８の位置Ａ及びＢに設けられた接点９
によつて電気的接続がなされる。磁気結合対を形
成する薄膜対８の双方に密度Ｊの電流が流れる。
この電流は、前述のように薄膜対８のそれぞれに
相互磁化用磁界を発生する。これにより、安定且
つ平衡状態の反平行磁気結合が作り出される。こ
の反平行磁気結合は、信号又はバイアス電流IBが
困難軸に沿つて流れる方向に垂直であるとともに
薄膜対８の長辺に垂直に磁化容易軸に沿つた向き
を有する。一方の薄膜に流れる電流によつて他方
の薄膜が受ける磁界は、他方の薄膜に両れる電流
によつて一方の薄膜が受ける磁界と向きが反対で
ある。第１Ｄ図は前述のように原理を説明したも
のである。薄膜対８のそれぞれの薄膜中の磁化用
磁界の大きさは0.5Jσである。ここで、σは薄膜
対８の各薄膜の厚さであり、Ｊは電流密度であ
る。
第１Ａ図において、第１透磁部材２は、端面５
Ａの空隙を介して結合脚７に結合される書込電流
磁界のための閉磁路すなわち保磁路を形成する。
接点４を介して付勢される磁化コイル３は、第１
透磁部材２の中央部に巻かれる。コイル３は２つ
の機能を有する。読取動作の間、コイル３には単
一方向の一定バイアス磁界電流が流れる。これ
は、各薄膜８内の磁気ベクトルM1及びM2を角度
θ回転させる第６図に示された磁気ベクトルＨを
作り出す目的を有する。磁気ベクトルM1及びM2
が磁気容易軸から離れるように約π／４ラジアン
回転すると薄膜対８は磁化困難軸に沿つてどちら
かの向きに印加される磁界に対して応答可能とな
る。第２透磁部材６の端部の極面６Ａに印加され
る磁界は、結合脚７を通るとともに２つの結合脚
７間を橋絡する薄膜対８を通つて第２透磁部材６
に到達する。磁気記録媒体から出る磁束は、第２
Ａ図に示されるようなトラツクに記録された極性
に応じてＣ，Ａ，Ｂ，Ｄ又はＤ，Ｂ，Ａ，Ｃの順
に循環する。
Ａの空隙を介して結合脚７に結合される書込電流
磁界のための閉磁路すなわち保磁路を形成する。
接点４を介して付勢される磁化コイル３は、第１
透磁部材２の中央部に巻かれる。コイル３は２つ
の機能を有する。読取動作の間、コイル３には単
一方向の一定バイアス磁界電流が流れる。これ
は、各薄膜８内の磁気ベクトルM1及びM2を角度
θ回転させる第６図に示された磁気ベクトルＨを
作り出す目的を有する。磁気ベクトルM1及びM2
が磁気容易軸から離れるように約π／４ラジアン
回転すると薄膜対８は磁化困難軸に沿つてどちら
かの向きに印加される磁界に対して応答可能とな
る。第２透磁部材６の端部の極面６Ａに印加され
る磁界は、結合脚７を通るとともに２つの結合脚
７間を橋絡する薄膜対８を通つて第２透磁部材６
に到達する。磁気記録媒体から出る磁束は、第２
Ａ図に示されるようなトラツクに記録された極性
に応じてＣ，Ａ，Ｂ，Ｄ又はＤ，Ｂ，Ａ，Ｃの順
に循環する。
コイル３の第２の機能は、垂直記録可能磁気媒
体中に新たなデータを書込むことである。書込モ
ードの間、読取のときに使用されたバイアス電流
よりもかなり大きな電流が接点４からコイル３に
供給される。この電流は、結合脚５の端部におけ
る極面５Ａが磁気記録媒体に近接しているときに
記録媒体に２つの反対極性の領域が書込まれるよ
うに第１透磁部材２を磁化する。このことから、
コイル３を有する第１透磁部材２はいわゆる誘導
性読取書込ヘツドとして使用できることは明らか
であろう。しかし第１Ａ図に示された実施例で
は、極面５Ａで発生された磁束は第２透磁部材６
に印加され、結合脚７を通つて、記録媒体（第１
Ａ図には示されていない）の面６Ａに隣接した領
域を磁化する。もちろん、いくらかの磁束は、磁
気抵抗効果薄膜対８を含むブリツジ要素を通つて
第２透磁部材６中で完結する。しかし、磁気抵抗
効果薄膜の独立の特性により、飽和が生じ、一旦
臨界値に到達すると、それ以上の磁束は薄膜対８
を通ることはない。従つて、書込動作の間、薄膜
対８を含むMRセンサ脚は飽和する。すなわち、
磁気抵抗効果薄膜８中の磁化は、基本的に磁化困
難軸に沿つて行われ、一旦このレベルに到達する
と、それ以上磁束は通らない。このことが第９図
に示されている。
体中に新たなデータを書込むことである。書込モ
ードの間、読取のときに使用されたバイアス電流
よりもかなり大きな電流が接点４からコイル３に
供給される。この電流は、結合脚５の端部におけ
る極面５Ａが磁気記録媒体に近接しているときに
記録媒体に２つの反対極性の領域が書込まれるよ
うに第１透磁部材２を磁化する。このことから、
コイル３を有する第１透磁部材２はいわゆる誘導
性読取書込ヘツドとして使用できることは明らか
であろう。しかし第１Ａ図に示された実施例で
は、極面５Ａで発生された磁束は第２透磁部材６
に印加され、結合脚７を通つて、記録媒体（第１
Ａ図には示されていない）の面６Ａに隣接した領
域を磁化する。もちろん、いくらかの磁束は、磁
気抵抗効果薄膜対８を含むブリツジ要素を通つて
第２透磁部材６中で完結する。しかし、磁気抵抗
効果薄膜の独立の特性により、飽和が生じ、一旦
臨界値に到達すると、それ以上の磁束は薄膜対８
を通ることはない。従つて、書込動作の間、薄膜
対８を含むMRセンサ脚は飽和する。すなわち、
磁気抵抗効果薄膜８中の磁化は、基本的に磁化困
難軸に沿つて行われ、一旦このレベルに到達する
と、それ以上磁束は通らない。このことが第９図
に示されている。
一旦、第１Ａ図のコイル３中の電流が臨界値に
到達すると、磁気抵抗効果薄膜のスイツチング動
作によつて臨界書込磁界を磁気媒体に結合させる
ことが可能になる。飽和に達すると、磁化困難軸
に沿う磁気抵抗効果薄膜対８の透磁率は空隙と同
様な値となる。第２透磁部材６の面６Ａとのイン
ターフエース点において磁気記録媒体から見た磁
界は、コイル３の電流が臨界値に達するまで非常
に小さなものである。第９図に示されているよう
に、コイル電流が約40mAになると、磁気抵抗効
果薄膜対８中の磁化困難軸に沿う磁束が飽和し、
これ以上の磁束は通らない。これより多くのバイ
アス電流又は書込電流をコイル３に供給すると、
結合脚７を介して磁気記録媒体に磁束が与えら
れ、磁気抵抗効果薄膜対８が短絡されることはな
い。
到達すると、磁気抵抗効果薄膜のスイツチング動
作によつて臨界書込磁界を磁気媒体に結合させる
ことが可能になる。飽和に達すると、磁化困難軸
に沿う磁気抵抗効果薄膜対８の透磁率は空隙と同
様な値となる。第２透磁部材６の面６Ａとのイン
ターフエース点において磁気記録媒体から見た磁
界は、コイル３の電流が臨界値に達するまで非常
に小さなものである。第９図に示されているよう
に、コイル電流が約40mAになると、磁気抵抗効
果薄膜対８中の磁化困難軸に沿う磁束が飽和し、
これ以上の磁束は通らない。これより多くのバイ
アス電流又は書込電流をコイル３に供給すると、
結合脚７を介して磁気記録媒体に磁束が与えら
れ、磁気抵抗効果薄膜対８が短絡されることはな
い。
コイル３への書込電流の供給が終了したとき接
点９を介して磁気抵抗効果薄膜対８に供給される
読取バイアス電流によつて磁界が発生し、この磁
界は薄膜対８の各薄膜中の磁化ベクトルを磁化容
易軸に向けて戻るように回転させ、磁化容易軸に
沿つた安定な反平行磁気結合が形成される。従つ
て、書込の後の磁壁の不明瞭さが最小になるとと
もに薄膜対８内のバルクハウゼン効果が最小にな
る。安定な反平行磁気結合は、読取及び書込双方
のモードの間静止中の両薄膜中の磁化容易軸に沿
う減磁磁界を事実上除去する。
点９を介して磁気抵抗効果薄膜対８に供給される
読取バイアス電流によつて磁界が発生し、この磁
界は薄膜対８の各薄膜中の磁化ベクトルを磁化容
易軸に向けて戻るように回転させ、磁化容易軸に
沿つた安定な反平行磁気結合が形成される。従つ
て、書込の後の磁壁の不明瞭さが最小になるとと
もに薄膜対８内のバルクハウゼン効果が最小にな
る。安定な反平行磁気結合は、読取及び書込双方
のモードの間静止中の両薄膜中の磁化容易軸に沿
う減磁磁界を事実上除去する。
垂直結合脚７と第一透磁部材２として説明した
上部保磁すなわち駆動部材との間のギヤツプは、
磁気記録媒体からの磁界が脚７を通つて短絡され
る可能性を最小にし、この磁界が磁気抵抗効果薄
膜対８を通つて第２透磁部材６に到達するのを可
能にする。このギヤツプは、また磁気記録媒体に
データを書込むのに必要な電流量を調整する。こ
れは、ギヤツプが書込モードの間に生じる飛行高
さの変動に帰因する記録媒体と第２透磁部材６の
垂直脚７との間の磁気抵抗の変化を最小にするか
らである。第１及び第２透磁部材２及び６の間に
ギヤツプが存在しなければ、記録媒体から脚７を
介して供給される磁束の大半が第１透磁部材２に
流れ、センサ要素である薄膜対８は記録媒体から
垂直脚７を介して供給されるわずかな信号磁界を
受けるだけである。
上部保磁すなわち駆動部材との間のギヤツプは、
磁気記録媒体からの磁界が脚７を通つて短絡され
る可能性を最小にし、この磁界が磁気抵抗効果薄
膜対８を通つて第２透磁部材６に到達するのを可
能にする。このギヤツプは、また磁気記録媒体に
データを書込むのに必要な電流量を調整する。こ
れは、ギヤツプが書込モードの間に生じる飛行高
さの変動に帰因する記録媒体と第２透磁部材６の
垂直脚７との間の磁気抵抗の変化を最小にするか
らである。第１及び第２透磁部材２及び６の間に
ギヤツプが存在しなければ、記録媒体から脚７を
介して供給される磁束の大半が第１透磁部材２に
流れ、センサ要素である薄膜対８は記録媒体から
垂直脚７を介して供給されるわずかな信号磁界を
受けるだけである。
さらに、薄膜対８はそこを通る磁束のレベルに
依存する磁気抵抗を提供する。磁束が飽和してい
るか又はそれ以上のときには、磁気抵抗は空隙の
それにほぼ等しい。磁束が飽和値より小さけれ
ば、磁気抵抗は読取の間利用できるほぼ直線的な
態様で変化する。第２透磁部材６の端面６Ａと磁
気記録媒体の表面との間には第３の磁気抵抗が存
在する。
依存する磁気抵抗を提供する。磁束が飽和してい
るか又はそれ以上のときには、磁気抵抗は空隙の
それにほぼ等しい。磁束が飽和値より小さけれ
ば、磁気抵抗は読取の間利用できるほぼ直線的な
態様で変化する。第２透磁部材６の端面６Ａと磁
気記録媒体の表面との間には第３の磁気抵抗が存
在する。
読取の間の第１透磁部材２と第２透磁部材６と
の間の第１磁気抵抗が磁気抵抗効果薄膜対８の端
部間の第２磁気抵抗より大きく、この第２磁気抵
抗は結合脚７の端面６Ａと記録媒体の表面との間
の磁気抵抗より小さくなるように磁気抵抗は相互
に関連付けて選ばなければならない。これによ
り、読取モードの間記録媒体から出た磁束は優先
的に薄膜対８を通り、第１透磁部材２の第１保磁
部材を通つて短絡されることがなくなる。書込の
間、脚７の磁気結合の磁気抵抗は薄膜対８が飽和
したときに空隙のそれにほぼ等しくなるように増
大する。薄膜対８が飽和すると、その磁気抵抗は
端面６Ａと記録媒体との間の磁気抵抗より大きく
なるので、書込モードの間磁束は磁気抵抗効果薄
膜対８を通して短絡されることなく記録媒体に与
えられる。
の間の第１磁気抵抗が磁気抵抗効果薄膜対８の端
部間の第２磁気抵抗より大きく、この第２磁気抵
抗は結合脚７の端面６Ａと記録媒体の表面との間
の磁気抵抗より小さくなるように磁気抵抗は相互
に関連付けて選ばなければならない。これによ
り、読取モードの間記録媒体から出た磁束は優先
的に薄膜対８を通り、第１透磁部材２の第１保磁
部材を通つて短絡されることがなくなる。書込の
間、脚７の磁気結合の磁気抵抗は薄膜対８が飽和
したときに空隙のそれにほぼ等しくなるように増
大する。薄膜対８が飽和すると、その磁気抵抗は
端面６Ａと記録媒体との間の磁気抵抗より大きく
なるので、書込モードの間磁束は磁気抵抗効果薄
膜対８を通して短絡されることなく記録媒体に与
えられる。
第１Ａ図に示された構成は、従来技術の他のい
くつかの問題を解決する。すなわち、透磁結合脚
７に生じる摩耗は薄膜対８のセンサ領域に影響を
与えないので、磁極結合部材の端面が記録媒体に
近接しているときに該結合部材の端面に関連した
摩耗の問題が解決される。コイル３が巻かれた第
１透磁部材２及び結合脚５の端面５Ａは垂直記録
可能媒体に対してそれ自身の能力だけで磁気ツイ
ン・トラツクの読取及び書込を行うことができ
る。しかし、第１Ａ図に示された構成、すなわち
第２透磁部材６が結合脚７及びこの脚７を橋絡す
る薄膜対８を有するという構成を採用することに
より、読取感度を高めることができる。感知用脚
は、上述のように磁気抵抗効果要素を含んで構成
できるがこのほか、例えば磁気トランジスタ、ホ
ール・セルのような磁気ソリツド・ステート・セ
ンサを有するギヤツプを含んで構成することがで
きる。磁気抵抗及びギヤツプの寸法は、前述のよ
うに磁気抵抗値を相互に関連付けて設定し書込及
び読取に適合するように調整しなければならな
い。
くつかの問題を解決する。すなわち、透磁結合脚
７に生じる摩耗は薄膜対８のセンサ領域に影響を
与えないので、磁極結合部材の端面が記録媒体に
近接しているときに該結合部材の端面に関連した
摩耗の問題が解決される。コイル３が巻かれた第
１透磁部材２及び結合脚５の端面５Ａは垂直記録
可能媒体に対してそれ自身の能力だけで磁気ツイ
ン・トラツクの読取及び書込を行うことができ
る。しかし、第１Ａ図に示された構成、すなわち
第２透磁部材６が結合脚７及びこの脚７を橋絡す
る薄膜対８を有するという構成を採用することに
より、読取感度を高めることができる。感知用脚
は、上述のように磁気抵抗効果要素を含んで構成
できるがこのほか、例えば磁気トランジスタ、ホ
ール・セルのような磁気ソリツド・ステート・セ
ンサを有するギヤツプを含んで構成することがで
きる。磁気抵抗及びギヤツプの寸法は、前述のよ
うに磁気抵抗値を相互に関連付けて設定し書込及
び読取に適合するように調整しなければならな
い。
第１０図は、最終的な読取書込ヘツドの実施例
を示す。この図において、結合脚７は磁気記録媒
体とのインターフエース面で２つの端面６Ａがよ
り近接するように角度がつけられている。これに
より、第２Ａ図に示されているように記録トラツ
ク分離距離が設定される。コイル３は、多数のタ
ーンを収容できるように第１透磁部材２の長い部
分に担持されている。薄膜対８は信号出力を大き
くするために端面６Ａ間の距離より長く延長され
ている。なお、第１０図中、IGは絶縁ギヤツプ
である。
を示す。この図において、結合脚７は磁気記録媒
体とのインターフエース面で２つの端面６Ａがよ
り近接するように角度がつけられている。これに
より、第２Ａ図に示されているように記録トラツ
ク分離距離が設定される。コイル３は、多数のタ
ーンを収容できるように第１透磁部材２の長い部
分に担持されている。薄膜対８は信号出力を大き
くするために端面６Ａ間の距離より長く延長され
ている。なお、第１０図中、IGは絶縁ギヤツプ
である。
第１０図に示された設計値をとると、１cm当り
1141本（１インチ当り3000本）のツイン・トラツ
クの場合、控え目に見積つても約200マイクロボ
ルトの磁気抵抗効果信号振幅を得ることができ
る。コイル３が巻かれた第１透磁部材２のみを含
む誘導性読取ヘツドは、数マイクロボルトの信号
しか発生できない。前置増幅器の等価入力内部雑
音は約１マイクロボルトである。従つて、第１０
図に示された構成は例えば第１０図の上半部に示
された構成要素のみを読取及び書込みに使用する
ものに比較してきわめて好ましいということがで
きる。
1141本（１インチ当り3000本）のツイン・トラツ
クの場合、控え目に見積つても約200マイクロボ
ルトの磁気抵抗効果信号振幅を得ることができ
る。コイル３が巻かれた第１透磁部材２のみを含
む誘導性読取ヘツドは、数マイクロボルトの信号
しか発生できない。前置増幅器の等価入力内部雑
音は約１マイクロボルトである。従つて、第１０
図に示された構成は例えば第１０図の上半部に示
された構成要素のみを読取及び書込みに使用する
ものに比較してきわめて好ましいということがで
きる。
本発明は、透磁部材の２つの脚を別個のトラツ
クに対応させておくものであるから、２つのトラ
ツクから磁束を得ることができ、利用可能な信号
出力を増大させることができるとともに、ヘツド
を記録媒体から離隔することができるので、ヘツ
ドの摩耗の問題も解決することができる。
クに対応させておくものであるから、２つのトラ
ツクから磁束を得ることができ、利用可能な信号
出力を増大させることができるとともに、ヘツド
を記録媒体から離隔することができるので、ヘツ
ドの摩耗の問題も解決することができる。
読取時は記録媒体から出た磁束が優先的に、薄
膜対を通るので読取感度を高めることができる。
一方、書込時には書込の間磁気抵抗効果薄膜を飽
和させ該薄膜を磁束が通れないようにして磁束を
記録媒体の方へ向かわせるものであるから、上記
薄膜が設けられていても簡単に磁束の書込みを行
うことができる。さらに、飛行高さの変動に起因
する記録媒体と第２透磁部材の脚７との間の磁気
抵抗の変化も、第１、第２透磁部材間のエアギヤ
ツプの存在により、最小に押えられるので、正確
な書込が実行される。
膜対を通るので読取感度を高めることができる。
一方、書込時には書込の間磁気抵抗効果薄膜を飽
和させ該薄膜を磁束が通れないようにして磁束を
記録媒体の方へ向かわせるものであるから、上記
薄膜が設けられていても簡単に磁束の書込みを行
うことができる。さらに、飛行高さの変動に起因
する記録媒体と第２透磁部材の脚７との間の磁気
抵抗の変化も、第１、第２透磁部材間のエアギヤ
ツプの存在により、最小に押えられるので、正確
な書込が実行される。
第１Ａ図は、本発明による読取書込ヘツドの好
ましい実施例を示す平面図、第１Ｂ図は、第１Ａ
図の線Ｂ−Ｂに沿う断面図、第１Ｃ図は、第１Ａ
図の線Ａ−Ａに沿う断面図、第１Ｄ図は、相補的
反平行容易軸結合ツイン薄膜バイアス磁界の原理
を示す説明図、第２Ａ図は、垂直ツイン・トラツ
ク記録の原理に従つてトラツクＡ及びＢに相補的
極性のツイン磁気信号路を有する磁気記録媒体を
示す平面図、第２Ｂ図は、垂直書込可能磁気媒体
とともに使用される保磁層及び基体を示す断面
図、第３Ａ図は、バイアイ電流が磁化容易軸に沿
つて流れていないときの従来技術による磁気抵抗
効果（MR）センサを示す説明図、第３Ｂ図は、
第３Ａ図に示された従来技術によるMRセンサに
対し磁化容易軸に沿つてバイアス電流Ｉを流した
状態を示す説明図、第４図は、米国特許第
4413296号に開示された結合薄膜構成を示す説明
図、第５図は、米国特許第386965号に開示された
構成を示す説明図、第６図は、第４図及び第５図
の構成とは対照的な本発明による構成を示す説明
図、第７図は、第５図の従来技術の問題点を解決
する構成を示す説明図、第８図は、第４図の従来
技術の問題点を解決する構成を示す説明図、第９
図は、磁気媒体の書込みの間MRセンサを飽和さ
せる原理を示すグラフ、第１０図は、本発明の原
理に従つて改良された読取書込ヘツドの好ましい
実施例を示す平面図、第１１図は、本発明による
MRセンサの別のバイアス方法を示す説明図であ
る。 ２，６…透磁部材、５，７…脚、８…磁気抵抗
効果薄膜。
ましい実施例を示す平面図、第１Ｂ図は、第１Ａ
図の線Ｂ−Ｂに沿う断面図、第１Ｃ図は、第１Ａ
図の線Ａ−Ａに沿う断面図、第１Ｄ図は、相補的
反平行容易軸結合ツイン薄膜バイアス磁界の原理
を示す説明図、第２Ａ図は、垂直ツイン・トラツ
ク記録の原理に従つてトラツクＡ及びＢに相補的
極性のツイン磁気信号路を有する磁気記録媒体を
示す平面図、第２Ｂ図は、垂直書込可能磁気媒体
とともに使用される保磁層及び基体を示す断面
図、第３Ａ図は、バイアイ電流が磁化容易軸に沿
つて流れていないときの従来技術による磁気抵抗
効果（MR）センサを示す説明図、第３Ｂ図は、
第３Ａ図に示された従来技術によるMRセンサに
対し磁化容易軸に沿つてバイアス電流Ｉを流した
状態を示す説明図、第４図は、米国特許第
4413296号に開示された結合薄膜構成を示す説明
図、第５図は、米国特許第386965号に開示された
構成を示す説明図、第６図は、第４図及び第５図
の構成とは対照的な本発明による構成を示す説明
図、第７図は、第５図の従来技術の問題点を解決
する構成を示す説明図、第８図は、第４図の従来
技術の問題点を解決する構成を示す説明図、第９
図は、磁気媒体の書込みの間MRセンサを飽和さ
せる原理を示すグラフ、第１０図は、本発明の原
理に従つて改良された読取書込ヘツドの好ましい
実施例を示す平面図、第１１図は、本発明による
MRセンサの別のバイアス方法を示す説明図であ
る。 ２，６…透磁部材、５，７…脚、８…磁気抵抗
効果薄膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁気記録媒体の別個のトラツクに各々対応す
る２つの脚と、該２つの脚を連結する接続部分を
有し、上記磁気記録媒体に対する上記２つの脚の
投影形状が上記磁気記録媒体に垂直な同一平面中
にそれぞれ最大寸法部分を有する第１の透磁部材
と、 上記第１の透磁部材の１部に巻装されたコイル
と、 上記第１の透磁部材の２つの脚の端面との間に
ギヤツプを有し、かつ、上記別個のトラツクに
各々対応するように端面が離間されて形成された
２つの脚を有し、上記磁気記録媒体に対する上記
２つの脚の投影形状が上記同一平面中にそれぞれ
最大寸法部分を有する第２の透磁部材と、 一対の磁気抵抗効果薄膜を有し、上記第２の透
磁部材の２つの脚を連結する連結手段、 とを備えてなる磁気ヘツド。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US584364 | 1984-02-28 | ||
| US06/584,364 US4626946A (en) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | Twin track vertical read-write head structure |
Publications (2)
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|---|---|
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Family
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