DE2614165C2

DE2614165C2 - Magnetowiderstandsmagnetkopf

Info

Publication number: DE2614165C2
Application number: DE2614165A
Authority: DE
Inventors: Frederik Willem Eindhoven Gorter
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-04-15
Filing date: 1976-04-02
Publication date: 1985-10-17
Also published as: FR2308159B1; US4040113A; FR2308159A1; DE2614165A1; NL168981C; JPS51124411A; CA1062369A; GB1532093A; JPS5713049B2; NL168981B; NL7504438A

Description

40 den äußeren Kontakten und dem Niktelkontakt werden

einem Differenzverstärker zugeführt Das magnetoresistive Element ist ferner mit einer elektrisch leitenden

Ein solcher sogenannter magnetoresistor Magnet- parallelen Schicht versehen. Dieses Element, dessen makopf wirkt zusammen mit einem auf einem nichtmagne- gnetische Vorzugsrichtung mit seiner Längsachse zutischen Substrat angebrachten dünnen, streifenförmi- 45 sammenfällt, ist zwischen zwei ferromagnetischen Polgen magnetisch anisotropen Film aus ferromagneti- stücken angeordnet, die ein solches transversales maschem metallischem Material, wie Ni-Fe, das in die un- gnetisches Vorspannungsfeld erzeugen, daß bei Strommittelbare Nähe eines oder in Berührung mit einem durchgang die Magnetisierungsrichtung um einen bemagnetischen Aufzeichnungsmedium gebracht wird. stimmten Winkel gegenüber der Stromrichtung des EIe-Das Feld des Aufzeichnungsmediums ruft Änderungen 50 mentes gedreht wird. Um den gewünschten Winkel von in der Magnetisierungsrichtung des Films hervor und etwa 45° zwischen Strom- und Magnetisierungsrichmoduliert dessen Widerstand über den Magnetowider- tung einzustellen, muß der Totalstrom (ein Teil des Standseffekt. Auf diese Weise nimmt das Ausgangssi- Stroms fließt als Abtaststrom durch die Magnetowidergnal einer elektrischen Schaltung, die mit dem Element Standsschicht) einen genau festgelegten Wert aufweisen, verbunden ist, die Form von Strom- oder Spannungs- 55 der jedoch nur schwer einstellbar ist. Außerdem können Schwankungen an, die die in dem Aufzeichnungsmedium durch das transversale magnetische Vorspannungsfeld gespeicherten Daten darstellen. die Daten auf dem Aufzeichnungsmedium verändert

Da die Änderung des Widerstandes eines Magneto- werden.

Widerstandselementes unter dem Einfluß eines Magnet- Die Erfindung wird nachstenend anhand eines Ausfeldes mehr oder weniger quadratisch ist, wurde bereits 60 führungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt vorgeschlagen, bei analoger Aufzeichnung die Wirkung F i g. 1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht ei-

durch Linearisierung des Kopfes zu optimieren. Dazu ist nes Magnetkopfes mit Magnetowiderstandselement es notwendig, daß die Magnetisierungsrichtung in der nach der Erfindung,

Ruhelage einen Winkel von etwa 45° mit der Richtung F i g. 2 eine graphische Darstellung der Widerstands-

des Stromdurchgangs durch das Element einschließt. 65 änderung Δ R/R der linken Hälfte des Magnetowider-In der älteren, nicht veröffentlichten DE-AS 25 12 525 Standselementes des Kopfes nach F i g. 1 als Funktion wurde ausgeführt, daß der Strom dazu gezwungen wer- eines äußeren Magnetfeldes H_xZHa, den kann, unter dem gewünschten Winkel zu der Längs- F i g. 3 eine graphische Darstellung der Widerstands-

3

änderung Δ R/R der rechten Hälfte des Magnetowider- zwischen den Kontakten 21 und 5 nun in dem Differenzstands des Kopfes nach F i g. 1 als Funktion eines äuße- verstärker 9 subtrahiert wird, gleichen sich die Verzerren Magnetfeldes H_xZH₀, und Hingen der beiden Hälften aus, so daß die Widerstands-

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Widerstands- kennlinie nach F i g. 4 erhalten wird. Diese stellt also das änderung Δ R/R des Gesamtmagnetowiderstandsele- 5 Verhalten des Elements 1 als ganzes dar. Die Beziehung ments des Kopfes nach F i g. 1 als Funktion eines äuße- zwischen der Widerstandsänderung Δ R/R und dem geren Magnetfeldes H_xZH₀. normten äußeren Feld H_xZH₀ weist eine deutlich gröCe-

F i g. 1 zeigt einen Magnevowiderstandskopf zur An- re Linearität als das in F i g. 2 und 3 gezeigte Verhalten Wendung beim Auslesen des Dateninhalts eines magne- der beiden Hälften je für sich auf. Auch der Arbeitstischen Aufzeichnungsmediums 10. Der Dateninhalt io punkt liegt günstiger. Ein zusätzlicher nicht unwesentlidesselben wird durch das Magnetfeld H_x dargestellt eher Vorteil ist noch der, daß das sogenannte theraii-Der Kopf umfaßt ein Magnetowiderstandselement 1, sehe Rauschen in der beschriebenen Vorrichtung erhebdas mit einem leitenden Mitteikontakt 21 und leitenden lieh herabgesetzt wird. Es hat sich nämlich herausge-Endkontakten 5,6 versehen ist Das Element 1 ist in der stellt, daß die durch Temperaturschwankungen herbei-Praxis auf einem Substrat angebracht aber der Deut- 15 geführte Widerstandsänderung eines Magnetowiderlichkeit halber ist in der Figur ein derartiges Substrat, Standselements in derselben Größenordnung liegt wie gleich wie ein etwaiges weiteres Gehäuse, fortgelassen. die durch sich ändernde Magnetfelder auf einem von Der Mitteikontakt ist geerdet (4) und durch die beiden dem Magnetowiderstandskopf abgetasteten Aufzeich-H al ft en 2,3 des Elements 1 werden Ströme /i und h aus nungsmedium herbeigeführten Widerstandsändemnden Stromquellen 7 bzw. 8 geschickt Die Spannungen 20 gen. Tempei aturschwankungen können durch Ändezwischen den Kontakten 21 und 5 bzw. 21 und 6 werden rungen in der Rauhigkeit des Aufzeioinungsinediums, einem Differenzverstärker 9 zugeführt Bei einem Pro- mit dem der Magnetowiderstandskopf in Kontakt ist, totyp des Magnetkopfes nach der Erfindung bestand sowie durch Änderungen in der Wärmeleitung des Madas Element 1 aus einer Ni-Fe-Legierung mit einer Dik- gnetowiderstandskopfes zu dem Aufzeichnungsmedium ke von etwa 1200 A, einer Länge von etwa 200 μπι und 25 auftreten. Wenn die durch Temperaturschwankungen einer Höhe von etwa 10 μπι. Dünne Goldstreifen 11,12, herbeigeführte Widerstandsänderung in den beiden 13,14 und 15 mit einer Dicke von 1 μπι und einer Breite Hälften des Elements gleich ist wird dieses thermische von 5 μπι waren auf der linken Hälfte 2 unter einem Rauschen ausgeglichen.

Winkel von etwa 45° zu der Vorzugsmagnetisations-

richtung M angebracht während ähnliche Streifen 16, 30 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

17, 18, 19 und 20 unter einem Winkel von 135° zu der

Vorzugsmagnetisationsrichtung M auf der rechten Hälfte 3 angebracht waren. Da Gold einen fünfmal niedrigeren spezifischen Widerstand als das verwendete Ni-Fe aufweist und die Dicke der Goldstreifen etwa zehnmal größer als die Dicke des Ni-Fe ist leiten die Goldstreifen fünfzigmal besser und wirken als »Äquipotentialstreifen«, die den Strom in die Ni-Fe-Bahnen zwischen ihnen zwingen, damit er in der linken Hälfte 2 unter einem Winke! von 135" zu der Vorzugsmagnetisationsrichtung und in der rechten Hälfte 3 unter einem Winkel von 45° zu der Vorzugsmagnetisationsrichtung fließt Unter dem Einfluß des Feldes H_x wird die Magnetisationsrichtung des Elements 1 über einen bestimmten Winkel zu der Vorzugsachse gedreht, wodurch der Widerstand der Hälfte 2 z. B. niedriger vird, während der Widerstand der Hälfte 3 zunimmt Diese Situation wird an Hand der Fig.2 und 3 erläutert. In Fig.2 ist als Ordinate die Widerstandsänderung Δ R/R der Hälfte 2 als Funktion eines geno:*nten äußeren Feldes H_xIH₀ aufgetragen. H_x stellt das Feld des Aufzeichnungsmediums 10 drr. H₀ ist das Feld, bei dem Sättigung des Elements 1 auftritt mit der Annahme, daß der quadratische Charakter der Widerstandskennlinie bis zu einem Winke! von 90° zwischen der Stromdurchgangsrichtung und der Magnetisationsrichtung erhalten bleibt H₀ hängt von der Höhe und der Dicke des betreffenden Magnetowiderstandselements ab.

Infolge der Tatsache, daß der Strom an den Rändern des Elements 1 nicht genau unter dem gewünschten Winkel zu der Längsrichtung fließt, weist die Kurve, die den Verlauf von Δ R/R als Funktion von H_xIH₀ darstellt, eine gewisse Verzerrung auf. Außerdem liegt der Arbeitspunkt (der Schnittpunkt der Kurve mit der senkrechten Achse) nicht günstig. Mutatis mutandis trifft ähnliches für die rechte Hälfte des Elements 1 zu. Diese Situation ist in F i g. 3 durgestellt Wenn die Spannung zwischen den Kontakten 21 und 6 von der Spannung

Claims

richtung eines magnetoresistiven Elementes zu fließen,

Patentanspruch- indem ein Muster eines oder mehrerer paralleler gut

^F · leitender Äquipotentialstreifen auf dem magnetoresisti-

Magaetkopf zum Detektieren von Daten darstel- ven Element angebracht wird, welche Streifen sich unlenden Magnetfeldern auf einem magnetischen Auf- 5 ter einem Winkel von mindestens 15 und höchstens 75 ze"chnunimSmm, der ein langgestrecktes magne- zu der Längsrichtung dieses Elementes zwischen den toresistives Element aus magnetisch anisotropem Kontakten erstrecken.

Material enthält, dessen magnetische Vorzugsrich- Obgleich sich zeigt, daß die Widerstandskennlin.e ei-

tung mit seiner Längsachse fusammenfällt, welches nes auf derartige Weise vorangestellten magpetoresi-Element an beiden Enden Kontakte (Endkontakte) io stiven Elementes eLne befriedigende Lmeantat aufweist^ zur Verbindung mit einer Stromquelle aufweist, wo- ist diese doch noch mehl optimal, weil an den Rändern bei zur zwangsweisen Festlegung des Richtungsver- des Elementes der Strom nicht genug unter dem gelaufes des Stromes unter einem Winkel zur magne- wünschten Winkel fließt, was eine gewisse Verzerrung tischen Vorzugsrichtung des Elementes gut leitende des Ausgangssignals nut sich bringt Die Grobe dieser Äquipotentialstreifen vorgesehen sind,die quer über ts Verzerrung hängt von der Hohe des Elementes ab Je mindestens einer Seitenfläche des magnetoresistiven kleiner diese Höhe ist, desto größer ist der Einfluß der Elementes angeordnet sind, dadurch gekenn- Ränder. ,..,.,,. a · m„

ζ e i c h η e t, daß das magnetoresistive Element (1) Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, einen Main seiner Mitte zusätzlich mit einem elektrischen gnetowiderstandskopf zu schaffen, dessen Widerstands-Kontakt (,Vüttelkontakt) (21) versehen ist während 20 kennlinie eine optimale Linearität besitzt und der einen -..f «,;-.,, tgw» dieses Kontaktes ein erstes Muster einfachen Aufbau hat

eines oder mehrerer zueinander paralleler gut lei- Diese Aufgabe wird bei einem Magnetkopf gemau

tender Äquipotentialstreifen (11-15) unter einem dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im Winkel zwischen 30 und 60° zur magnetischen Vor- Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen zuesrichtung des magetoresistiven Elementes (1) 25 Merkmale gelöst

und auf der anderen Seite dieses Kontaktes (21) ein Der Magnetowiderstandskopf ist derart vore.nge-

zweites Muster eines oder mehrerer zueinander par- stellt, daß die Widerstandsänderung cer einen Hälfte aileler gut leitender Äquipotentialstreifen (16-20) unter dem Einfluß eines äußeren Magnetfeldes der Wiunter einem Winkel zwischen 150 und 120° zur ma- abstandsänderung der anderen Hälfte entgegengesetzt gnetischen Vorzugsrichtung des magetoresistiven 30 ist Indem die Signale voneinander subtrahiert werden, Elementes >ngeordnet sind derart, daß die beiden wird dafür gesorgt, daß doch ein Ausgangssignal ernal-Hälften (2, 3) des magnetoresistiven Elementes (1) ten wird. Die Verzerrungen infolge des Einflusses der eine Voreinstellung ir, symmetrischen Arbeitspunk- Ränder gleichen sich aber aus, so daß das Ausgangssiten der Kennlinie aufweimi, wobei im Betrieb die gnal sehr wenig verzerrt ist

zwischen den Endkontakten (L., 6) und dem Mittel- 35 Eine vergleichbare Wirkung hat an sich der aus der kontakt i21) erzeugten Signale einer elektrischen US-PS 38 14 863 bekannte Magnetowiderstandskopf, Schaltung (9) zugeführt werden, die sie voneinander dessen magnetoresistives Element eine E-Foi m mit urei subtrahiert Schenkeln besitzt die jeweils auf ganzer Länge mit

Stromkontakten versehen sind. Die Signale zwischen