JPH0664719B2 - 磁気抵抗性の読み出しトランスジユーサ・アセンブリ - Google Patents

磁気抵抗性の読み出しトランスジユーサ・アセンブリ

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JPH0664719B2
JPH0664719B2 JP30282490A JP30282490A JPH0664719B2 JP H0664719 B2 JPH0664719 B2 JP H0664719B2 JP 30282490 A JP30282490 A JP 30282490A JP 30282490 A JP30282490 A JP 30282490A JP H0664719 B2 JPH0664719 B2 JP H0664719B2
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オトー・ボーゲリー
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インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39Structure 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
    • G11B5/3903Structure 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

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 この発明は薄膜式の磁気ヘッドに関するものであり、よ
り詳細には磁気抵抗性の読み出しトランスジューサ・ア
センブリを備えた磁気ヘッドに関するものである。
B. 従来の技術 磁気的に記録されたデータをセンスするために磁気抵抗
性(MR)のセンサを用いることは従来から知られてい
た。バルクハウゼン・ノイズを除去するために、およ
び、センサをその最も線形的な動作レンジに維持するた
めに、長手方向バイアスおよび横手方向バイアスの双方
を用いることも知られていた。
例えば、米国特許第3,887,944号には、並列にされたMR
読み出しヘッドの集積化されたアレイが開示されてい
る。隣接したMR読み出しヘッド間でのクロストークを除
去するために、高抗磁力材料による領域が隣接したMRセ
ンサの間に形成されている。高抗磁力材料による領域を
生成させるために検討された一つのやり方としては、反
強磁性の材料とMRセンサとの間での交換結合(exchange
coupling)によることがある。
米国特許第3,848,217号に開示されているものは、セン
サの長手方向軸に関して約45度の角度でセットされた容
易軸を有するMRデバイスである。そのMR要素は2個のシ
ールドで囲まれており、該シールドの一方には、MR要素
におけるそれから180度にセットされた磁化の誘導がな
される。
米国特許第4,535,375号に示されているMRセンサには、
バーバー・ポール(barber pole)構成のものが該セン
サをバイアスするために設けられている。この発明のポ
イントは、その端部領域からの寄与なしに中央部領域を
介して出力信号が読み出されるように、該バーバー・ポ
ール構成の一部を形成する2個の間隔をおかれた導体を
介して出力信号が読み出されることにある。
米国特許第4,649,447号に示されているMRセンサにおい
ては、MR要素に隣接して形成されている伸長した取付体
(attachment)が、その長手方向に沿って一方向に磁化
されて、該センサの長手方向軸に関してある角度をもつ
バイアスを生成するようにされている。
C. 発明が解決しようとする課題 先行の技術においては、次のようなMRセンサは開示され
ていない。即ち、MR要素および軟磁性のバイアス層の容
易軸が、センサの長手軸に関してある鋭角をもって傾斜
しており、該角度は実質的に等しいけれども反対の方向
にされているようなMRセンサは開示されていない。
D. 課題を解決するための手段 この発明によるMR読み出しトランスジューサを構成する
ものは、長手方向軸を有するとともに、中央部領域によ
って隔てられた長手方向に磁化される複数の端部領域を
有する、磁気抵抗性の磁性材料の薄膜、および、MR層か
ら隔てられ且つこれと平行に配設されている軟磁性材料
の薄膜である。そしてMR層が有する容易軸はセンサの長
手方向軸に関してある所定の角度をもって傾斜し、軟磁
性材料の薄膜が有する容易軸はその長手方向軸に関して
実質的に等しい所定の角度だけ傾斜しており、また、該
MR層のそれとは反対の方向になるようにされ、トランス
ジューサの中央部領域内に横手方向バイアスが生成され
て、安定した動作特性を確実にするレベルになるように
される。
E. 実施例 磁気抵抗性(MR)のトランスジューサではMRセンサ10
(第1図ないし第3図)が用いられている。そして、こ
のMRセンサ10は2個の部分に分割されることができる。
即ち、中央部のアクティブ領域12(データの実際のセン
スがなされる領域)および端部領域14の2個の部分に分
割されることができる。この発明で認識されることは、
これら2個の領域が異なる態様でバイアスされるという
ことである。その安定な動作のために、中央部のアクテ
ィブ領域12においては、長手方向でのバイアスに加えて
横手方向でのバイアスが必要とされる。ここで、長手方
向でのバイアスは、長手方向に磁化された端部領域14に
よって付与される。この長手方向に磁化された端部領域
14を生成させるための一つの方法は、交換バイアス層16
によるものである。長手方向に磁化された端部領域14を
生成させるための他の方法は、硬磁性層によるものであ
る。横手方向でのバイアスの生成は軟磁性層18によって
なされるが、この軟磁性層18は非磁性のスペーサ層20に
よってMR層11から切り離されている。この非磁性のスペ
ーサ層20の目的は、中央部のアクティブ領域12におい
て、MR層11と軟磁性膜層18との間での磁気的な交換バイ
アスを防止することにある。導体リード22および24が電
気的な経路として果たす役割は、電流源26からMRセンサ
に向けてバイアス電流を伝えること、および、出力信号
を外部センス手段28に向けて伝えることである。導体リ
ード22および24の内端部間の距離は、該出力信号がセン
スされるアクティブ領域12の一部を構成している。
このような長手方向での制約があるMRセンサの動作マー
ジンは、以下の説明において示されるように、反対方向
のMR膜11および軟磁性層18において誘導される異方性に
傾斜を与えることによって、着実に改善することができ
る。
第4図には、種々の磁界の偏倚運動(excursion)に対
する、MR膜11のような強磁性膜の応答が示されている。
ここに、HxおよびHyは印加磁界の成分であり、また、Hk
は誘導異方性(その「容易軸」はX−軸に整列されてい
る)の大きさである。この図面で示されている応答のモ
ードは、次の文献で検討されているような、膜の異方性
に関する印加磁界の偏倚運動に依存している。即ち、
「Ni−Fe薄膜における静的な反転のプロセス(Static R
eversal Processes in Thin Ni−Fe Films)」IBM Jour
nal of Research and Development,第6巻、第4号(19
62年10月号)において、エス・ミドルホーク(S.Middel
hoek)によって検討されている。例えば、第4a図に示さ
れている「臨界曲線(critical curve)」は、「コヒー
レントな回転(coherent rotation)」から(インコヒ
ーレントなスイッチング(incoherent switching)」の
(陰が付された)領域に入る境界を表している。MRセン
サにおいては、この“臨界曲線”を横切る偏倚運動は回
避されねばならない。また、異方性の局部的な分散が存
在することから、第4b図に示されているように、この利
用可能なレンジが更に制限される。その他の制限は磁壁
移動(wallmotion)に基づくものであり、そのスレッシ
ョルドは第4c図に示されるように抗磁力Hwによって静的
に決定されるが、磁壁クリープ(wall−creeping)と呼
ばれるメカニズムによって更に動的に制限を受ける。
利用可能な動作レンジは全ての陰が付されない領域によ
る切り取り部分(intercept)であり、多少の安全マー
ジンを有するこのようなレンジは、僅かな簡略化をもっ
て第4d図に示されている。MRセンサの設計は、その励起
がこれらのレンジ内に局限されるべくなされねばならな
いが、このことは、励起のマージンまたはレンジのいず
れかを調節することによって可能にされる。なお、前者
は異方性の変化を通して達成され、また、後者はバイア
ス磁界を用いて励起のレンジをシフトすることで達成さ
れる。
第5a図には、MRセンサ層11および軟磁性層18に作用する
全ての静的磁界および動的磁界の重畳したものが示され
ている。この第5a図において、Heは記録媒体からの励
起、Htは軟磁性層18上の電流生成による横手方向のバイ
アスであり、また、HtはMRセンサ層11上における関連の
バイアスである。静磁的な安定化磁界は、該励起を右向
きにシフトさせる役割を果たす。この磁界は、値Hmをも
って端部領域14から生じるが、アクティブ領域12の中間
においてはHに減少する。異方性が約5度から30度のレ
ンジにおいて小さい角度をもって回転されるとき、MRセ
ンサ層11には、第5b図に示されている励起のレンジに関
して最大のマージンを付与することができる。第5c図に
は、このようにして修正されたマージンが示されてい
る。
第5c図を参照して認められることは、傾斜させる(cant
ing)ことでMRセンサ層11に対するマージンが広がった
けれども、軟磁性層18についてはこれと反対のことが生
じたということである。このことで第6a図に示されてい
るような問題が生じる可能性がある。この第6a図で示さ
れていることは、静止磁化のプロフィールMy、および、
正および負の値の励起に応答するその変調である。第6b
図には、軟磁性層18の状態がより詳細に示されている。
実際には、傾斜した異方性により長手方向の磁界Haが生
じるが、反対の横手方向のバイアスであることから、MR
センサ層11および軟磁性層18においては反対の極性を有
している。MRセンサ層11において静的磁界Hmに対してHa
を加算するように、その傾斜の方向の選択がなされる。
その結果として、軟磁性層18においては2個の磁界の減
算がなされる。しかしながら、不都合なことに、組み合
わされた安定化磁界Hsのような2個の磁界によるプロフ
ィールは、アクティブ領域12内ではその極性が反転す
る。第6c図に示されているように、この結果として、
「バックル状(buckled)」の磁化構成が得られる。連
続的な膜においては、バックル操作は、次のシンポジウ
ムで検討されているような、困難軸の開放ループの原因
として認識される。即ち、1961年にベルギー国のルーベ
ン(Leuven)でなされた、薄い金属層の電気的および磁
気的な特性に関するシンポジウム(Symposium of the E
lectric and Magnetic Properties of Thin Metallic L
ayers)の、「Ni−Fe膜のドメインの態様に対する異方
性の変動の影響(The lnfluence of the Anisotropy Va
riations on the Domain Behaviour of Ni−Fe Film
e)」において、エス・ミドルホーク(S.Middelhoek)
によって検討されている。スイッチング・プロセスによ
って開放されるまで、ある大きさの磁界スレッショルド
において、磁化をロックされた状態に留めることによっ
て前記のようになされる。励起がスイッチングのスレッ
ショルドを越えたときには、バックル操作は、同様にし
て、軟磁性層18における反転不能な応答の原因になる。
しかし、それが短いものであったとしても、MR読み出し
トランスジューサの応答がバックル操作の構成とともに
変動することになる。
コヒーレント回転の応答を保証するためには、磁化を困
難軸から傾斜させるための一方向の安定化磁界が必要と
される。磁化の角度的な分散を越えるように、該傾斜は
十分に大きくなければならない。ここで、原理的にいえ
ば、軟磁性層上の安定化磁界は、MRセンサ層上で作用す
るものと同一または反対の極性をもつようにすることが
できる。その選択に依存して、2枚の膜の磁化は、同一
または反対の回転方向の励起に応答することになる。異
方性および静的磁化バイアスの双方を生成させるための
設計においては、軟磁性層の容易軸が、MRセンサ層の一
方に対して(角度−θだけ)逆方向に傾斜するようにさ
れる。当該設計においては、異方性および静的磁化の寄
与により、MRセンサ層だけではなく軟磁性層にも安定化
磁界を付加するようにされる。第7図には、この設計の
結果が示されているが、ここに示されているものは、結
果としてのコヒーレント回転のマージンである。
この設計の実施は、層の沈積の間に磁界を所望の方向に
加えて、容易軸のセットをすることによってなされる。
第8図に示されているように、MRセンサ層11の容易軸
は、層11の長手方向軸13に対して角度θをもって指向さ
れており、また、、軟磁性層18の容易軸は、層18の長手
方向軸19に対して角度−θをもって指向されている。
F. 発明の効果 以上説明されたように、この発明で提供される磁気抵抗
性(MR)センサによれば、MR要素および軟磁性バイアス
層の容易軸が、実質的に等しくその方向が反対であるよ
うに、該センサの長手方向軸に対して鋭角をもって傾斜
されており、動作特性の安定した読み出しという作用効
果が可能にされる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明による磁気抵抗性(MR)トランスジ
ューサの特定の実施例の平面図である。 第2図は、前記第1図の線2−2に沿ってとられた断面
図である。 第3図は、前記第1図および第2図におけるMRトランス
ジューサの端面図である。 第4a図ないし第4d図は、MRトランスジューサに適用可能
な磁界を示すスケッチ図である。 第5a図ないし第5c図は、前記第1図ないし第3図におけ
るMRトランスジューサに作用する全ての磁界の重畳を示
すスケッチ図である。 第6a図ないし第6c図は、前記第1図ないし第3図のMRト
ランスジューサの磁化プロフィールにおける変化の効果
を示すスケッチ図である。 第7a図及び第7b図は、この発明によってそれらの容易軸
が反対の方向に傾斜しているときに、MR層および軟磁性
層に対してそれぞれに適用可能な磁界を示すスケッチ図
である。 第8図は、この発明によるMRセンサ層および軟磁性層の
磁化構成を示すスケッチ図である。 10……MRセンサ、12……アクティブ領域 14……端部領域、16……交換バイアス層 18……軟磁性層、20……非磁性のスペーサ層 22,24……導体リード、26……電流源 28……外部センス手段。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気抵抗性の読み出しトランスジューサ・
    アセンブリに於て、 長手方向軸を有するとともに、中央領域により隔てられ
    且つ長手方向に磁化される複数の端部領域を有する、磁
    性材料から形成された磁気抵抗性の導電層の薄膜と、 前記磁気抵抗層から隔てられ且つこれと平行に配設され
    ている軟磁性材料の薄膜とからなり、 前記磁気抵抗性の導電層の薄膜は前記長手方向軸に関し
    てある所定の角度をもって傾斜した容易軸を有し、前記
    軟磁性材料の薄膜は、前記長手方向軸に関して前記所定
    の角度と実質的に等しい角度だけ傾斜した容易軸を有し
    ており、前記磁気抵抗性の導電層の薄膜の容易軸に対し
    て反対の方向になるようにされ、これにより、前記トラ
    ンスジューサの前記中央部領域内に横手方向バイアスが
    生成されて、安定した動作特性を確実にするレベルにさ
    れることを特徴とする、磁気抵抗性の読み出しトランス
    ジューサ・アセンブリ。
  2. 【請求項2】前記所定の角度は鋭角である、請求項1に
    記載の磁気抵抗性の読み出しトランスジューサ・アセン
    ブリ。
  3. 【請求項3】前記所定の角度は約5度及至30度の間であ
    る、請求項2に記載の磁気抵抗性の読み出しトランスジ
    ューサ・アセンブリ。
JP30282490A 1989-11-29 1990-11-09 磁気抵抗性の読み出しトランスジユーサ・アセンブリ Expired - Lifetime JPH0664719B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US44330289A 1989-11-29 1989-11-29
US443302 2003-05-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03178018A JPH03178018A (ja) 1991-08-02
JPH0664719B2 true JPH0664719B2 (ja) 1994-08-22

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ID=23760264

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30282490A Expired - Lifetime JPH0664719B2 (ja) 1989-11-29 1990-11-09 磁気抵抗性の読み出しトランスジユーサ・アセンブリ

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Publication number Publication date
EP0430672A3 (en) 1993-10-13
EP0430672A2 (en) 1991-06-05
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