DE2455485A1

DE2455485A1 - Schreib/lese-magnetkopf

Info

Publication number: DE2455485A1
Application number: DE19742455485
Authority: DE
Inventors: Daniel Andrew Nepela; Robert Ivan Potter
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-12-12
Filing date: 1974-11-23
Publication date: 1975-06-19
Also published as: FR2254849A1; JPS5337206B2; GB1449989A; IT1022795B; FR2254849B1; US3887945A; JPS5093127A

Description

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: SA 973 022

Schreib/Lese-Magnetkopf

Die Erfindung, die a.uf dem Gebiet der Datenspeicherung auf magnetischen Aufzeichnungsträgern liegt, betrifft die Ausbildung eines Magnetkopfes, der sowohl zum Lesen als auch zum Schreiben
von Daten geeignet ist. Bezüglich der Leseeinrichtungen hat sich
in letzter Zeit ein sehr starkes Interesse an magnetoresistiven Abtastwandlern gezeigt. Solche magnetoresistiven Köpfe weisen i eine Reihe von Vorteilen auf, von denen an dieser Stelle die klei-5 nen Abmessungen, die Eignung zur Serienherstellung und die rela- ! tive Preiswürdigkeit genannt seien. Hinzu kommt noch, daß das Aus-! gangssignal eines magnetoresistiven Kopfes im allgemeinen größer j ist als das eines induktiven Wandlers. Während letztere jedoch '-zum Lesen und Schreiben Verwendung finden können, ist die An- ; wendung des magnetoresistiven Kopfes allein auf das Lesen aufge- j

zeichneter Informationen beschränkt. ;

:Die Überwindung dieser letztgenannten Einschränkung hat sich be- j

reits ein Magnetkopf zum Ziel gesetzt, der im 1MB Technical ' ;

Disclosure Bulletin, Band 15, Nr, 4 vom September 1972, Seite \

1206 beschrieben ist. Der dort veröffentlichte Schreib/Lese-Kopf j

weist ein magnetoresistives Element als Abtastwandler und eine j

Leiterschleife als Schreibwandler auf. Dieser Magnetkopf zeigt '

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jedoch verschiedene Nachteile. Durch die relativ große Entfernung der Leiterschleife von dem Aufzeichnungsträger muß mit einem sehr großen Schreibstrom gearbeitet werden, um ein zur Aufzeichnung ausreichendes Magnetfeld im Nutzspalt zu erzeugen. Dieser große Schreibstrom schafft einerseits Probleme bei der Erhöhung der Aufzeichnungsdichte, da die Schaltung großer Ströme mit hohen Frequenzen technische Schwierigkeiten in sich birgt. Der zweite Problemkreis berührt die durch die unvermeidliche Verlustleistung auftretende Wärmebelastung des Magnetkopfes, die zum einen einen nachteiligen Einfluß auf die Punktion des magnetoresistiven Elementes ausübt, zum anderen eine Beschränkung für die erreichbare Packungsdichte mehrerer Magnetköpfe bedeutet.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung _r einen Magnetkopf anzugeben, der ebenfalls zum Lesen und Schreiben geeignet ist, dabei jedoch neben einem hohen Ausgangssignal beim Lesen nur ein geringes Eingangssignal beim Schreiben benötigt. Diese Aufgabe wird durch einen Schreib/Lese-Magnetkopf gelöst, der die im Patentbegehren angegebenen Merkmale aufweist.

!Der erfindungsgemäße Magnetkopf weist demnach ein magnetoresistives Element auf, das beidseitig einen leitfähigen Film trägt. In einem gewissen Abstand vom magnetoresistiven Element und jeder der leitfähigen Schichten benachbart befinden sich hochpermeable Schenkel oder Platten, die eine induktive Aufzeichnung ermöglichen. Daß eine geeignete Stromsteuerschaltung zur Erzeugung des gewünschten Vorspannstroms beim Lesen und ausreichender Magnetfeider beim Schreiben vorgesehen sein muß, versteht sich am Rande,

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Auf den Zeichnungen zeigt;

Fig. 1 einen Magnetkopf in Schnittdarstellung gemäß

der vorliegenden Erfindung,

Fig, 2 eine perspektivische Teilansicht des in Fig, 1

dargestellten Magnetkopfs, wobei zur besseren übersichtigkeit ein Teil der Schichten weggelassen wurde,

Der in den Figuren dargestellte Magnetkopf weist ein magnetoresistives Element 10 auf, das beidseitig Isolierschichten 12 und 14 trägt. Diese erstrecken sich soweit, daß sie zwei hochpermeable und elektrisch leitfähige magnetische Schenkel 16 und 18, die'die gesamte Einrichtung einhüllen, voneinander isolieren. Trotz dieser Isolation ist der magnetische Widerstand zwischen den Schenkeln oder Schichten 16 und 18 insbesondere an der dem Nutzspalt gegenüberliegenden Kopfrückseite durch entsprechende Wahl der Dimensionen recht klein. In einer anderen Ausführungsform kann auch die Rückseite magnetisch kurzgeschlossen werden, wenn eine der hochpermeablen Schichten 16 oder 18 beispielsweise aus einem isolierenden Ferritmaterial besteht, So kann man beispielsweise die Schicht 16 oder 18 und das Substrat 28, auf dem der Kopf aufgebracht ist, aus dem gleichen Material herstellen. Zwischen den Isolierschichten 12 und 14 und den Magnetschichten 16 und 18 sind die beiden leitfähigen Filme 20 und 22, die beispielsweise aus Kupfer bestehen können, angeordnet. An den gegenüberliegenden Enden der Leitschichten 20 und 22 sind Leitungen 24 angebracht, die mit einer Stromsteuerschaltung 26 verbunden sind. Das magnetoresistive Element weist an seinen Enden leitfähige Teilbereiche auf, beispielsweise aus Kupfer, an die ebenfalls elektrische Leitungen 22 und 34 zur Abfühlung des Widerstands des Elements angeschlossen sind.

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Die gesamte Anordnung des Kopfes kann durch Aufdampftechnik oder andere bekannte Maßnahmen auf dem Substrat 28 niedergeschlagen werden. In der dargestellten Ausführungsform ist das magnetoresistive Element 10 zwischen den hochpermeablen Gliedern 16 und 18 zentrisch angeordnet, wodurch sich beim Lesevorgang ein symmetrischer Impuls ergibt.

Während des Lesens werden die beiden leitfähigen Schichten 20 und 22 mit einem Strom gleicher Größe jedoch entgegengesetzter Richtung gespeist. Dabei tastet das magnetoresistive Element den mit dem auf dem magnetischen Medium 30 aufgezeichneten Signal verbundenen magnetischen Fluß linear ab. Die magnetischen Schichten 16 und 18 erhöhen die Auflösung der gesamten Anordnung dadurch, daß sie das magnetoresistive Element nur auf die vom nächsten Bereich des magnetischen Mediums 30 ausgehenden Flußlinien ansprechen lassen. Die effektive Spaltlänge während des Lesens beträgt (g1 + g2)/2. Da die Vorspannströme, die den leitfähigen Schichten 20 und 22 während des Lesens zugeführt werden, sich vektoriell zu Null addieren, existiert kein externes magnetisches Feld, das die aufgezeichneten Daten beeinflußt. Die Vorspanngleichströme werden in ihrer Größe so gewählt, daß die Kopfeinheit am gewünschten Arbeitspunkt entlang der Funktion Δρ » f (H), Δρ ist die Widerstandsänderung des magnetoresistiven EIejments,
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!Während des Schreibvorgangs werden die von der Stromsteuerschal- :tung 26 abgegebenen Ströme so geändert, daß sie die beiden leitifähigen Schichten 20 und 22 in gleicher Richtung durchfließen. Dazu ist es notwendig, einen der beiden Ströme in seiner Richtung !gegenüber dem Lesevorgang umzukehren. Zur eigentlichen Datenaufzeichnung werden die Ströme in der Weise gepulst, daß sie ihre Richtung simultan ändern, so daß die gleiche Stromrichtung in jbeiden leitfähigen Schichten 20 und 22 zu jedem Zeitpunkt beibehalten wird. Die Pulsation und die Änderung der Stromrichtung

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bewirken eine Umkehrung der magnetischen Fluglinien und resultieren in einer Aufzeichnung magnetischer übergänge auf dem Aufzeichnungsträger, Während der Schreiboperation übt das magnetoresistive Element auf das Schreibfeld nur einen minimalen und vernachlässigbaren Einfluß aus.

Wie gezeigt wurde, existiert bei der Leseoperation kein magnetisches Feld zwischen den magnetisierbaren Schichten 16 und 18, so daß ein überschreiben oder eine Löschung von Daten nicht eintreten kann. Demgegenüber wird während des Schreibvorganges ein Randfeld zwischen den hochpermeablen Schichten 16 und 18 erzeugt _r so daß eine induktive Aufzeichnung stattfinden kann.

Mit dem beschriebenen Magnetkopf wird das Schreibsignal infolge der Tatsache, d^ß die wirksame Spaltlänge g1 + g2 beträgt, tief in den Aufzeichnungsträger "eindringen. Demgegenüber zeigt die Analyse, daß der Lesevorgang mit einer effektiven Spaltlänge der halben Größe stattfindet. Der Schreibvorgang kann auf Aufzeichnungsträgern mit niedriger Koerzivität in der Größenordnung von 200 bis 250 Oersted liegen. Eine entsprechende Reduzierung des remanenten Moments des Mediums ist zur Erzielung einer hohen Speicherkapazität wünschenswert. Obwohl nun das Nutzsignal eines solchen Mediums von geringerer Größe sein wird, da vorzugsweise eine ähnliche Reduktion im Moment stattfinden wird, kann durch die Leseanordnung mittels eines magnetoresistiven Wandlers ein ausreichend großes Ausgangssignal, das diese Verluste kompensiert, j erzielt werden. Alternativ kann mit einer größeren Windungszahl ' des Schreibwandlers die höhere Koerzitivkraft eines Aufzeichnungs-j trägermediums kompensiert werden.

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß die hochpermeablen Schichten 16 und 18 einerseits als Joche für den Schreibwandler, andererseits als Mittel zur Verbesserung der Auflösung beim Lesen dienen. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, daß Diodenschutzkreise im Vorverstärker der Leseschaltung ent-

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fallen können, da die inhärente Sättigungscharakteristik des magnetoresistiven Effekts das Ausgangssignal während des Schreibvorganges auf einen ungefährlichen Wert begrenzt. Außerdem führt die vorgeschlagene Anordnung quasi automatisch zur Verwendung von Schreibwandlern mit mehreren Windungen oder mehreren Spulen, wodurch sowohl die Anwendung niedrigerer Schreibströme als auch die Benutzung von Aufzeichnungsträgern mit höherer Koerzitivkraft ermöglicht wird. All diese Vorteile werden mit dem kompakten und vergleichsweise preiswerten Magnetkopf gemäß der Erfindung erzielt, Darüberhinaus kann der beschriebene Magnetkopf auch so abgewandelt werden, daß er zum "breit Schreiben und schmal Lesen" (write wide, read narrow) benutzt werden kann. Für die Dimensionierung soll noch angegeben werden, daß das magnetoresistive Element zwischen 200 und 500 R, dick sein kann, während die hochpermeab ten Schichten 16 und 18 ungefähr 10 bis 100 mal so dick sind.

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Claims

- 7 PATENTANSPRÜCHE

(Iy Schreib/Lese-Magnetkopf mit einem induktiven Schreibund einem magnetoresistiven Lesewandler, dadurch gekennzeichnet , daß beidseitig.eines magnetoresistiven Elementes (10) zwei Leiter (20, 22) und zwei magnetisch gekoppelte, hochpermeable Schichten (16, 3 8) angeordnet sind,

2, Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochpermeablen Schichten (16, 18) elektrisch voneinander isoliert sind.

3, Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _f daß sich zwischen magnetoresistivem Element (1.0) und Leitern (20, 22) Isolierschichten (12, 14) befinden,

4, Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der hochpermeablen Schichten (16, 18) ein mehrfaches des raagnetoresistiven Elementes (10) beträgt, .

5, Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetoresistive Element (10) mittig zwischen den hochpermeablen Schichten (16, 18) angeordnet ist, und die Leiter (20, 22) und gegebenenfalls Isolierschichten (12, 14) jeweils untereinander gleiche Dicke aufweisen,

6, Magnetkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetoresistive Element (10) eine Dicke zwischen 200 und 500 Ä aufweist.

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7. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der hochpermeablen Schichten (16, 18) aus elektrisch isolierendem Material besteht.

8. Magnetkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der hochpermeablen Schichten (16, 18) aus Ferrit besteht.

9. Magnetkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der hochpermeablen Schichten (16) durch das den Magnetkopf tragende Substrat (28) gebildet wird.

10. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge des magnetoresistiven Elementes (10) kleiner als die des Schreibwandlers ist.

11. Magnetkopf nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10_f dadurch gekennzeichnet, daß er in Filmtechnik auf einem Substrat (28)_f insbesondere durch Aufdampfen hergestellt wird,

12. Verfahren zum Betrieb eines Magnetkopfes nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter (20, 22) beim Schreiben von gleichsinnigen Strömen und beim Lesen von gegensinnigen Strömen jeweils gleicher Größe durchflossen werden.

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