JPS6286520A - ツイン・トラツク用磁気ヘツド - Google Patents

ツイン・トラツク用磁気ヘツド

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JPS6286520A
JPS6286520A JP61185391A JP18539186A JPS6286520A JP S6286520 A JPS6286520 A JP S6286520A JP 61185391 A JP61185391 A JP 61185391A JP 18539186 A JP18539186 A JP 18539186A JP S6286520 A JPS6286520 A JP S6286520A
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JP
Japan
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magnetic
sensor
twin
sensors
magnetic flux
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Application number
JP61185391A
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English (en)
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アルバート・ワトソン・バイナル
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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    • 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
    • G—PHYSICS
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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
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    • G—PHYSICS
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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
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    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はツイン・トラック磁気記録のための読取り／書
込みヘッドに関する。
Ｂ、従来技術 ツイン・トラック磁気記録、即ち対になっている２つの
トラックを用いて情報を記録する技術は米国特許第４４
８４２３８号に開示されている。
又、特願昭５９−２６６５７７号には、このツイン・ト
ラック記録技術に従った磁気ヘッドが開示されている。
この磁気ヘッドは、一対のトラックに対応する２つの脚
を有する透磁性部材と、この２つの脚を連結すると共に
磁気抵抗効果薄膜を支持する連結部材とを具備しており
、各脚は電磁駆動部と磁気センス部との間にギャップを
有する。
Ｃ０発明が解決しようとする問題点 前記磁気ヘッドについては、出力信号中にノイズが出現
しうろことと、記録媒体に対してバイアス磁束が結合さ
れることについて更に改善の余地がある。
Ｄ１問題点を解決するための手段 本発明はツイン・トラックに対応する第１及び第２の透
磁性部材を有するツイン・トラック読取り／書込み用ヘ
ッドにおいて、差動構成を採用することによって前記問
題点を解決している。即ち、第１及び第２の透磁性部材
にまたがって配置されていて、それらと磁気的に結合さ
れており且つ互いに直列接続された一対のセンサと、こ
の一対のセンサの中央接続部に電気的且つ磁気的に結合
された第３の透磁性部材とを設けることによって差動構
成を実現している。
Ｅ、実施例 第１図は一対の結合薄膜型磁気抵抗効果センサＩＡ及び
ＩＢを有する磁気ヘッドを示している。
このセンサは集積回路製造技術によって製造するのが好
ましい。従って、図示のセンサの構成要素は半導体若し
くはセラミック基板の表面上に形成される。この様な基
板は図面を簡素にするために省略しである。センサＩＡ
及びＩＢは共通の中央脚部２において跡続されている。
中央脚部２はセンサＩＡ及びＩＢに電気的且つ磁気的に
結合されている。センサＩＡ及びＩＢの両側の端部には
、結合薄膜対内に逆平行磁化を生じるための低い駆動電
流が接点３Ａ及び３Ｂを介して供給される。
第１図には、上位の磁気薄膜しか示されていないが、各
センサは一対の磁気薄膜及びその間に介在して両者の交
換結合を磁気的に遮断するためのチタン層から成ってい
る。一対の磁気薄膜は第１図において上下の縁に沿って
結合されている。
センサＩＡ及びＩＢは記号Ａ及びＢで示された領域にお
いて磁気結合脚部４Ａ及び４Ｂに磁気的に接触している
が、電気的にはそれらから絶縁されている０脚部４Ａ及
び４Ｂはそれらの上下の二酸化ケイ素等の層によって基
板及びセンサＩＡ及びＩＢから電気的に絶縁されている
。脚部４Ａ及び４Ｂはパーマロイ又はセンダストとして
知られている焼結された高透磁率材料で造られる。空気
の透磁率を１として基準にすると、各脚部は約２０００
の相対透磁率を有する。各脚部は図面に垂直な方向にお
いて約４０００オングストロームの厚さを有し且つ水平
方向において約３ミクロンの幅を有する。脚部４Ａ及び
４Ｂは記録層５及び保磁層６から成る磁気記録媒体と相
互作用を行う。
脚部の領域り及びＥを通る垂直結合磁束は、保磁層６を
介する結合によってイメージ極対を相殺しつつ垂直分極
モードで記録層５への磁気的書込みを行う。脚部の他方
の端部も基板から電気的に絶縁されており、且つ導電性
及び磁性を有する中央脚部２の両側に空隙７Ａ及び７Ｂ
を形成する様に配置されている。中央脚部２は脚部４Ａ
及び４Ｂと同じ材料で造られており、且つセンサＩＡ及
びＩＢに対して良好な電気的接触をもたらすための金の
層を上面に有する。金の層を点Ｃにおいて接地されてい
る。中央脚部２には、バイアス用のコイル８を設けても
よい。その場合、コイル８は点Ｆにおいて金の層に取り
付けられるだけで、他の領域においては絶縁される。
脚部４Ａ及び４Ｂには、°書込み及び読取りバイアスの
ためのコイル９Ａ及び９Ｂが設けられている。コイル９
Ａ及び９Ｂは互いに逆向きに巻回されており、共に端子
１０に連結されている。これらのコイルに対する書込み
電流及び読取り時のバイアス電流は端子１１Ａ及び１１
Ｂに供給される。
バイアス電流は端子１１Ａから端子１１Ｂへ又はその逆
向きに流され、領域Ａ及びＢにおけるインターフェース
を介する磁束結合によりセンサＩＡ及びＩＢを適正な動
作範囲に設定する。
センサＩＡ及びＩＢはそれぞれ一対の磁気抵抗効果薄膜
を有する。縦方向に延びる脚部４Ａ及び４Ｂは領域Ａ及
びＢにおいてセンサＩＡ及びＩＢと密接な磁束結合関係
を有する。脚部４Ａ及び４Ｂの機能は記録層５に記録さ
れているツイン・トラックに関連して磁束を伝えること
である。データの読取り中、磁束はセンサＩＡ及びＩＢ
に結合され、書込み中には、コイル９Ａ及び９Ｂの電流
に基く磁束が記録層５に結合される。中央脚部２はセン
サＩＡ及びＩＢの中央において、これらと電気的且つ磁
気的に接触している。中央脚部２は他方の端部近くにお
いて空間を２分して２つの空隙７Ａ及び７Ｂを形成して
いる。各空隙は２つの脚部４Ａ及び４Ｂから成る二重脚
部構造のバック・ギャップにおける単一の磁気抵抗をも
たらす。空隙７Ａ及び７Ｂは記録層５からセンサＩＡ及
びＩＢに結合される磁束の量を調整し且つデータの書込
み中に使用される磁束路の磁気抵抗を調整する。
典型的な空隙７Ａ及び７Ｂの幅は１ミクロンであり、読
取り中のセンサの磁気抵抗より高い磁気抵抗を示す様に
選定されている。又、書込み中、ヘッドと記録層５との
間の間隔とはほとんど無関係に、書込みのための所定の
起磁力によってほぼ一定レベルの磁束が得られる様に、
空隙７Ａ及び７Ｂの磁気抵抗は脚部４Ａ及び４Ｂと記録
層５との間の空隙の磁気抵抗より十分高く選定されてい
る。
第２Ａ図及び第２Ｂ図は第１図の構造の異なった部分に
おける断面図である。先ず、第２Ａ図は第１図に示され
ている様に一方の脚部４Ｂ、コイル９Ｂ及びセンサＩＢ
を通る線２Ａ−２Ａに沿う部分の断面図である。半導体
基板１２の上には最初の製造工程において付着させられ
た二酸化ケイ素の絶縁層１４がある。その上にはコイル
９Ｂが形成されており、コイル９Ｂは二酸化ケイ素の絶
縁層１５によって覆われている。絶縁層１５の上にはパ
ーマロイ又はセンダストから成る透磁性の脚部４Ｂが形
成され、この脚部４Ｂは二酸化ケイ素の絶縁［１６によ
って覆われている。絶縁層１６の上にはコイル９Ｂの上
位部分と、センサＩＢが設けられている。センサＩＢは
磁気抵抗効果センサの技術分野において周知の如くニッ
ケルー鉄又はニッケルー鉄−コバルトから成る下位層Ｉ
Ｂ１を有し、この層の上には、チタンから成る交換結合
遮断層ＩＢ３が設けられている。遮断ＭＩＢ３の上には
、その両側で下位層ＩＢＩと磁気的且つ電気的に連結さ
れた同じ材料の上位層ＩＢ２が設けられている。２つの
層ＩＢＩ及びＩＢ２はセンサとして用いられる結合薄膜
対を形成しており。
センサを脚部に結合する軸に直角の方向に容易軸を有す
る。センサＩＢの３つの層は、それぞれ約３００オング
ストロームの厚さを有する。
センサＩＡ及びＩＢの動作に必要な電流は第１図におい
て端子３Ａから３Ｂへ又はその逆の方向に流れる。これ
によって容易軸に関する逆平行磁化が得られる。センサ
を動作範囲に設定するためには、図示の如きバイアス磁
束φ１及びφ２をセンサに与えて容易軸に関する逆平行
磁化を角度θだけ回転させておくことが必要である。バ
イアス磁束はコイル８又はコイル９Ａ及び９Ｂにわずか
な直流を供給することによって生成される１図示の構造
においては、領域Ａ及びＢにおける起磁力が等しいので
、バイアス磁束が記録層５に与えられることはない。
再び第２Ａ図の説明に戻ると、コイル９Ｂの上位部分の
形成の際には、エツチング技術によって絶縁層１５及び
１６に孔をあけてコイル９Ｂの上位部分と下位部分とを
連結する作業も行われる。
コイル９Ｂ及びセンサＩＢは絶縁層１７によって覆われ
る。
第２Ｂ図は第１図に示されている様に中央脚部２を通る
線２Ｂ　−２Ｂに沿う部分の断面図である。
この部分も第２Ａ図の部分と同様に形成されるが、脚部
４Ｂの代りに中央脚部２が形成され且つコイル９Ｂの代
りにコイル８が形成されている。この中央脚部２も透磁
性材料から成り、この上には、センサＩＡ及びＩＢの下
位中央領域に対する電気的接続をもたらす金の層１３が
設けられている。
第２Ｂ図では、金の層１３はセンサＩＢの下位層に接触
するものとして示されている。センサＩＢ及び金の層１
３は絶縁層１８によって覆われている。中央脚部２は元
の逆平行磁束結合をもたらすのに必要な初期電流を導く
。更に、中央脚部２は、直流バイアス電流がコイル８又
はコイル９Ａ及び９Ｂに供給されるとき、逆平行磁化ベ
クトルＭ１及びＭ２を０１及びθ２だけ回転させる磁気
バイアスを生成する様に磁束を導く。
センサＩＡ及びＩＢの抵抗値は角度θ（θｌ及び０２）
に非直線的に依存している。角度θは薄膜の困難軸、即
ち、電流が流れる方向（第１図では水平方向）を示す軸
に対して磁化ベクトルＭ１及びＭ２が成す角度である。
次の式（１）はセンサの抵抗Ｒと角度θとの関係を表わ
している。なおＱは各センサの長さ、Ａは各センサの断
面積（導電部のみ）ρ。はセンサの固有抵抗Δρは磁束
による固有抵抗の変化分である。
Ω Ｒ＝　　　　Ｃｐａ＋Δｐ　ｃｏｓ”θ）（１）この式
（１）をθに関して微分することにより。
微分抵抗Ｒ′に関する次の式（２）が得られる。
Ｒ’　＝−２Δｐ　−ｃ　ｏ　ｓθｓｉｎθ　　　（２
）微分抵抗は０が４５度のとき最大値になる。センサー
Ａ及びＩＢがツイン・トラックからの両極性の磁束に応
答するためには、各センサにおける磁化ベクトルを４５
度の方向にバイアスする必要がある。このために、中央
脚部２に設けられた３回巻きのコイル８又はコイル９Ａ
及び９Ｂに約５０ミリアンペアの電流が供給される。こ
れによって同等のバイアス磁束φ１及びφ２が生成され
て、ヘッドの左右の部分を通る。バイアス磁束の作用に
より、各センサの一対の薄膜における磁化ベクトルは容
易軸から４５度の方向へバイアスされる。
その結果、約０．７テスラ（Ｔｅｓｌａ）の磁束密度の
磁束が各センサを通過する。各センサの上位置における
磁化ベクトルの方向は実線の矢印で示され、下位層にお
ける磁化ベクトルの方向は破線の矢印で示されている。
この結合薄膜型センサにおける逆平行磁化の場合、容易
軸に沿う減磁界は実質的に存在しない。これは、薄膜内
で１８０度の境界壁が生成されるのを阻止することによ
り、バルクハウゼン雑音を完全に除去するので、重要で
ある。
センサの一対の層の縁部に沿う磁束結合はその縁部に沿
ってイメージ極の生成を阻止する。
読取り動作においては、前述の様にコイル８又はコイル
９Ａ及び９Ｂに適当な電流を供給することによってバイ
アス磁束を生成する必要がある。
領域Ａ及びＢにおいて生じる起磁力は中央脚部２におけ
るセンタの中央を基準として同じ極性及び大きさを有す
る。従って、センサが読取りのためにバイアスされると
き、バイアス磁界成分は実質的に全く記録層５に結合さ
れない。これは望ましい事である。即ち、読取り中にバ
イアス磁界成分が記録層に結合されると、読取るべきデ
ータに対する干渉が起こるのである。
データ読取り中、一定電流が接点３Ａ及び３Ｂを介して
センサに供給され、金の層１３から中央脚部２を通って
接地点へ流れる。この電流により前述の逆平行磁化がも
たらされる。コイル８又はコイル９Ａ及び９Ｂによって
生成されるバイアス磁束がセンサを動作領域にバイアス
するために４５度回転させるのは、この逆平行磁化であ
る。読取り及び書込みのいずれの場合も、静止状態にあ
るセンサの各端部における電位は同等であり、同等の電
流、同等のバイアス角及び同等の抵抗値に起因して、端
子３Ａ及び３Ｂにおける出方電圧のオフセットはほとん
どない。
記録層５のツイン・トラックからの磁束が第１図におい
てＤ−Ａ−Ｂ−Ｅ又はその逆の順序でヘッド中を通ると
、センサＩＡ中の磁化ベクトルの角度とセンサＩＢ中の
磁化ベクトルの角度は異なる。例えば、記録層５からの
磁束がＥ−Ｂ−Ａ−Ｄの順序でヘッドを通ると、センサ
ＩＢ中の磁化ベクトルの角度０１は増加し、抵抗値は減
少する。
一方、センサＩＡ中の磁化ベクトルの角度θ２は減少し
、抵抗値は増加する。従って、センサＩＡ及びＩＢに流
れる一定電流は端子３Ａ−３Ｂ間に差動電圧をもたらす
。同等の磁束がヘッドを逆回りに通過する場合には、同
等の大きさで極性の異なる差動電圧が端子３Ａ−３Ｂ間
に生じる。各センサの幅が約１０．１６Ｘ１０−’ａｍ
、長さが約２０．３２Ｘ１０−’ａａ、各薄膜層の厚さ
が約３００オングストロームの場合、各センサの抵抗値
は約１．５オームである。記録層からの磁束に起因する
抵抗値の最大変化は約２％であり、３０ミリオームの変
化がある。センサ電流が約１５ミリアンペアであると仮
定すると、最大差動出力電圧は約９００マイクロボルト
である。
書込み動作においては、コイル９Ａ及び９Ｂが　　　−
使用される。２つのコイルは直列接続されており、中央
端子１０を有する。コイル９Ａ及び９Ｂの機能は、供給
される電流の方向に依存してＤ−Ａ−Ｃ−Ｂ−Ｅ又はそ
の逆回りにヘッドを通って記録層５に結合されるべき約
０．１２テルサの磁束密度の磁束をもたらす。書込み動
作中、コイル８には電流が供給されない。コイル９Ａ及
び９Ｂは読取り動作中にセンサのバイアス用の電流を流
すためにも使用可能であるから、コイル８は無くてもよ
い。コイル９Ａ及び９Ｂに書込みのための電流を供給す
る前に、各センサの結合薄膜層の磁化は容易軸に沿って
逆平行状態にある。書込み電流が増加するにつれて各セ
ンサの磁化は困難軸方向へ回転し、飽和する。そのとき
、センサＩＡ及びＩＢを通る磁束は増加を停止し、セン
サ全体の相対透磁率は１になる。書込み電流がそれ以上
増加することに応じて、脚部４Ａ及び４Ｂの端部り及び
Ｅを通り記録層５に結合される磁束が増加する。
結局、脚部４Ａ及び４Ｂを連結するセンサの分路作用に
より、記録層５に有効に結合される磁束を生じるために
必要な電流の閾値が定められる。書込み電流の方向が変
わると、各センサにおける磁化はそれと同時に回転して
逆方向に飽和し、逆方向の電流の閾値を定める。コイル
９Ａ及び９Ｂの全体の巻き数が６回であり且つ約２００
ミリアンペアの書込電流が供給される場合、約０．１テ
スラの磁束密度の磁束が記録層５に与えられる。
詳しく説明した実施例は磁気抵抗効果型センサを用いる
ものであったが、本発明はこれらに限らず他の型のセン
サを用いて実施することも可能である。例えば、ホール
効果素子や磁気感知性トランジスタ若しくはダイオード
などを磁気抵抗効果型センサの代りに磁束路に配置する
ことが考えられる。
Ｆ０発明の効果 本発明のヘッドにおいては、読取り動作中にセンサに与
えられるバイアス磁束が記録層に結合されることはない
、即ち、中央脚部付きの差動構成を採用しているので、
記録層に対面する２つの磁気結合脚部に接触している一
対のセンサの両側の端部において同等の起磁力が相殺し
てゼロになるため、記録層に対して磁束が与えられるこ
とはないのである。又、差動構成により、種々のノイズ
や温度変化に起因するセンサの抵抗変化も相殺されてし
まう。更に、書込み中、差動出力信号は０であるから、
出力端子に接続される感知増幅器を飽和状態から回復さ
せるための時間は不必要であり、従って自己平衡型の感
知増幅器の構成を単純にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はツイン・トラックを有する磁気記録媒体のそば
に′置かれた本発明のヘッドの概略図、第２Ａ図及び第
２Ｂ図は第１図のヘッドの異なった部分における断面図
である。 ＩＡ、ＩＢ・・・・センサ、２・・・・中央脚部、４Ａ
、４Ｂ・・・・磁気結合脚部、５・・・・記録層、８，
９Ａ、９Ｂ・・・φコイル。 ８．９Ａ、９Ｂ−ツイン　　　　　　　　　膚阪に株媒
体ＢＩ−−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）磁気記録媒体との間で授受する磁束を導く磁気回
    路を構成するように配置され且つ互いに電気的に分離し
    ている第１及び第２の透磁性部材を有するツイン・トラ
    ック用磁気ヘッドにおいて、上記第１及び第２の透磁性
    部材にまたがつて配置されていて、それらと磁気的に結
    合されており且つ互いに直列に接続されている一対のセ
    ンサと、該一対のセンサの中央接続部に電気的且つ磁気
    的に結合された第３の透磁性部材とを有し、差動的に磁
    束を感知するツイン・トラック用磁気ヘッド。
  2. （２）上記一対のセンサの両側の端部に差動出力用の端
    子が設けられている特許請求の範囲第（１）項記載のツ
    イン・トラック用磁気ヘッド。
  3. （３）上記第１及び第２の透磁性部材のそれぞれの一方
    の端部が上記磁気記録媒体のツイン・トラックに対面す
    る様になつており且つそれぞれの他方の端部が上記第３
    の透磁性部材との間に空隙を形成している特許請求の範
    囲第（１）項記載のツイン・トラック用磁気ヘッド。
JP61185391A 1985-10-02 1986-08-08 ツイン・トラツク用磁気ヘツド Pending JPS6286520A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/782,660 US4782415A (en) 1985-10-02 1985-10-02 Differential twin track vertical read/write magnetic head structure
US782660 2001-02-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6286520A true JPS6286520A (ja) 1987-04-21

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ID=25126772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61185391A Pending JPS6286520A (ja) 1985-10-02 1986-08-08 ツイン・トラツク用磁気ヘツド

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US (1) US4782415A (ja)
EP (1) EP0218814B1 (ja)
JP (1) JPS6286520A (ja)
DE (1) DE3674706D1 (ja)

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