DE69112939T2 - Magnetoresistiver Effekt verwendender Lesemagnetkopf. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Lese-Magnetköpfe, in denen mit Hilfe von magnetoresistiven Mehrschichtelementen ein magnetoresistiver Effekt ausgenutzt wird.
• Wenn als Beispiel der Fall von rotierenden Magnetköpfen betrachtet wird, etwa diejenigen, die derzeit noch insbesondere in den Videorekordern verwendet werden, um Aufzeichnungs- und Leseköpfe zu bilden, so ist die Rotationsgeschwindigkeit der Lese-Magnetköpfe hoch und mit der Vorbeibewegung des Magnetbandes kombiniert, wobei es in diesem Fall möglich ist, das Signal mit einem rein induktiven Lesekopf ausreichend zu entnehmen. In einem solchen Lesekopf wird das von einer Spur des Magnetbandes ausgegebene Magnetfeld durch einen Magnetkreis geleitet und erzeugt in einem zum Magnetkreis gehörenden Solenoid einen Strom.
• Die drehenden Magnetköpfe weisen jedoch Nachteile auf, insbesondere hinsichtlich des Gewichts und des Platzbedarfs der mechanischen Teile, die sich mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit drehen müssen, und außerdem hinsichtlich der Zuverlässigkeit.
• Eine Alternative zur Aufzeichnung mit drehenden Köpfen besteht darin, die Spuren des Magnetbandes mit Hilfe von in bezug auf das Magnetband festen Vorrichtungen aufzuzeichnen und wieder zu lesen: beispielsweise mit Hilfe einer einzigen Vorrichtung, die einen oder mehrere Magnetköpfe enthält, die entweder einen Schreibbetrieb, d. h. eine Aufzeichnung, oder einen Lesebetrieb ausführen, oder aber mit Hilfe zweier Vorrichtungen, wovon eine zum Schreiben und die andere zum Lesen vorgesehen ist. Die Vorbeibewegung des Magnetbandes ist jedoch langsam, so daß dann, wenn die Magnetköpfe in bezug auf das Band fest sind, die Veränderungen des Magnetfeldes mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit entstehen (typischerweise einige Zentimeter pro Sekunde), so daß es unter diesen Bedingungen unmöglich ist, das Signal eines rein induktiven Kopfes ausreichend zu entnehmen.
• Die Lese-Magnetköpfe, die den magnetoresistiven Effekt ausnutzen, können vor dem Magnetband fest sein und dennoch ein ausreichendes Nutzsignal liefern.
• Derzeit werden in verschiedenartigen Vorrichtungen zum Lesen von Magnetspuren Aufnehmer mit magnetoresisitvem Effekt verwendet. Diese Aufnehmer sind in einer Einflußzone einer beweglichen Magnetspur angeordnet, wobei ihre durch Änderungen des auf die Magnetspur des Bandes aufgezeichneten Magnetfeldes bedingten Änderungen des elektrischen Widerstandes erfaßt werden.
• Unter den derzeit verwendeten Legierungen für die Bildung eines magnetoresistiven Elements oder Aufnehmers können insbesondere die ferromagnetischen Legierungen wie etwa Permalloy (Fe&sub8;&sub0;Ni&sub2;&sub0;) erwähnt werden.
• Es ist anzumerken, daß die magnetoresistiven Elemente in zwei Typen unterschieden werden können:
• - den Einzelschichttyp, in dem der spezifische Widerstand nur von der relativen Orientierung der Magnetisierung und des Stroms im Material abhängt,
• - den Mehrschichttyp, in dem der magnetoresistive Effekt mit einer Diffusion von Trägern in Beziehung steht, die von deren Spinzustand abhängt. Die Mehrschichtstruktur ist durch einen Stapel von wenigstens zwei Magnetschichten gebildet, die ihrerseits durch eine nichtmagnetische Schicht getrennt sind, wobei die zwei Magnetschichten eine Kopplung des antiferromagnetischen Typs aufweisen. Eine der Magnetschichten, die in der folgenden Beschreibung "sensitive Magnetschicht" genannt wird, besitzt ein viel schwächeres Koerzitivfeld als die andere Magnetschicht; diese andere Magnetschicht mit stärkerem Koerzitivfeld wird in der folgenden Beschreibung "stabile Magnetschicht" genannt. Wenn die sensitive Magnetschicht dem Einfluß des von der Magnetspur ausgegebenen Magnetfeldes ausgesetzt wird, wird ihre magnetische Orientierung umgeschaltet, so daß die Magnetisierungen für zwei Magnetschichten von einem Zustand mit antiparalleler Anordnung in einen Zustand mit paralleler Anordnung übergehen; beim Übergang zwischen diesen zwei Zuständen entsteht eine Veränderung des spezifischen Widerstandes der zwei Magnetschichten.
• Genaue Erläuterungen des magnetoresistiven Effekts und der Struktur der magnetoresisitiven Mehrschichtelemente finden sich in "Theory of geant magnetoresistance effects in magnetic layered structures with antiferromagnetic coupling", R.E. CAMLEY u. a., Phys. Rev. Lett., Bd. 63 (6), Seite 664, 1989.
• Es ist anzumerken, daß die magnetoresistiven Mehrschichtelemente bei ihrer Herstellung komplexer als die Einzelschichtelemente sind, sie bieten jedoch den Vorteil, ein größeres Nutzsignal zu liefern. Das Nutzsignal, d. h. die Veränderung des in den Magnetschichten fließenden Stroms steht mit dem Verhältnis der Widerstandsänderung AR zum Widerstand R zwischen diesen zwei Schichten in Beziehung: dieses Verhältnis liegt im Fall der magnetoresistiven Elemente in der Größenordnung von 10 %, während es im Fall des Einzelschichttyps nur in der Größenordnung von 3 % liegt.
• Die vorliegende Erfindung findet Anwendung auf Lese-Magnetköpfe, die magnetoresistive Mehrschichtelemente enthalten. Sie hat insbesondere zum Ziel, die Herstellung solcher Köpfe zu vereinfachen, um ihre Massenherstellung sowohl für eine Einzelnutzung als auch für die Verbindung einer großen Anzahl von Leseköpfen in derselben Magnetvorrichtung, um beispielsweise parallel eine große Anzahl von Magnetspuren zu lesen, zu erleichtern.
• Eine magnetische Lesevorrichtung gemäß der Erfindung ist im Anspruch 1 definiert.
• Die Erfindung wird besser verständlich beim Lesen der folgenden Beschreibung, die anhand eines nicht beschränkenden Beispiels und mit Bezug auf die drei beigefügten Figuren gegeben wird, von denen:
• - Fig. 1 schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine magnetische Lesevorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
• - Fig. 2 ein Schaltbild ist, das eine Weise der Verwirklichung der Adressierung der ausgewählten Leseköpfe erläutert;
• - Fig. 3 schematisch eine andere Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten magnetischen Leseköpfe zeigt.
• Fig. 1 zeigt eine magnetische Lesevorrichtung 1, die mehrere Lese-Magnetköpfe TL1, TL2, TL3, TL4 gemäß der Erfindung enthält, die auf demselben Substrat 2 verwirklicht sind. In dem beschriebenen nicht beschränkenden Beispiel sind vier Leseköpfe TL1 bis TL4 gezeigt, um die Tatsache zu erläutern, daß die Struktur dieser Leseköpfe vor allem gut für die Massenherstellung dieser Köpfe auf demselben Substrat geeignet ist, entweder um sie anschließend durch Ausstanzen zu trennen, um daraus einzelne Köpfe herzustellen, oder um eine magnetische Vorrichtung mit mehreren Leseköpfen herzustellen. Die Vorrichtung 1 kann jedoch eine kleinere Anzahl dieser Leseköpfe oder aber eine viel größere Anzahl enthalten.
• Jeder Lesekopf enthält ein magnetoresisitives Mehrschichtelement MR. In dem beschriebenen nicht beschränkenden Beispiel enthält jedes magnetoresistive Element MR auf an sich bekannte Weise zwei übereinander angeordnete Magnetschichten 6, 7, wovon eine eine stabile Magnetschicht und die andere eine sensitive Magnetschicht ist; diese zwei Magnetschichten 6, 7 sind durch eine nichtmagnetische Schicht 3 getrennt. Die erste Magnetschicht 6, die sich am nächsten am Substrat 2 befindet, bildet die stabile Magnetschicht; sie hat eine stabile Magnetisierungsrichtung, d. h., daß ihr Koerzitivfeld viel größer als dasjenige der zweiten Magnetschicht 7 ist. Die zweite Magnetschicht 7 bildet eine sensitive Magnetschicht 7, deren Magnetisierungsrichtung unter dem Einfluß eines äußeren Magnetfeldes umgeschaltet werden kann. Die zwei Magnetschichten 6, 7, und die nichtmagnetische Schicht 3 sind auf herkömmliche Weise so hergestellt, daß die zwei Magnetschichten 6, 7 eine antiferromagnetische Kopplung aufweisen.
• Die stabile Magnetschicht 6 und die sensitive Magnetschicht 7 können aus einer ferromagnetischen Legierung wie z. B. Nickel- Cobalt NixCoy für die stabile Magnetschicht 6 und aus Permalloy Fe&sub8;&sub0;Ni&sub2;&sub0; für die sensitive Magnetschicht 7 gebildet sein; die nichtmagnetische Schicht 3 kann aus Silber oder aus Kupfer bestehen. Die zwei ferromagnetischen Schichten 6, 7 können jedoch auch aus demselben Material bestehen, z. B. Eisen, jedoch mit unterschiedlichen Dicken E1, E2, wobei die Dicke E1 der stabilen Magnetschicht 6 um ein Mehrfaches größer als die Dicke E2 der sensitiven Schicht 7 ist; beispielsweise liegt E1 in der Größenordnung von 1 um, während E2 in der Größenordnung von 0,01 um liegt; die Dicke der nichtmagnetischen Schicht beträgt beispielsweise 0,001 um.
• Die sensitive Schicht 7 muß dem Einfluß eines auf eine Magnetspur 8 (um der besseren Deutlichkeit der Figur willen ist eine einzige Magnetspur 8 in Strichlinien dargestellt) geschriebenen Magnetfeldes ausgesetzt werden. Hierzu wird dieses Magnetfeld gemäß der Erfindung mit Hilfe eines Magnetkreises des Ringtyps, der einen Luftspalt 10 enthält, bis zum magnetoresisitven Element MR geführt; der Luftspalt 10 ist in unmittelbarer Nähe der Ebene der Vorbeibewegung der Magnetspur 8 verwirklicht. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die Schichten 6, 7, 3 des magnetoresistiven Elements MR in zur Ebene des Substrat und zur Ebene der Vorbeibewegung der Spur 8 parallelen Ebenen angeordnet werden können, woraus sich gleichzeitig einerseits die Möglichkeit der Verwendung einer großen Anzahl von sehr nahe beieinander liegenden Leseköpfen zum gleichzeitigen Lesen einer großen Anzahl von Spuren und andererseits eine allgemeine Anordnung ergibt, die die Fertigung dieser Leseköpfe in einer Massenherstellung der Köpfe begünstigt, insbesondere durch die Dünnschicht-Technologie; sogar dann, wenn diese Köpfe unter Umständen nach der Massenherstellung voneinander getrennt werden müssen, um einzelne Köpfe zu bilden.
• Der Magnetkreis enthält zwei Magnetpole 11, 12, die beiderseits des Luftspalts 10 angeordnet sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Diese zwei Magnetpole 11, 12 sind jeweils durch ein magnetisches Teil 13, 14 verlängert, das mit der sensitiven Magnetschicht 7 in Kontakt ist.
• Der Magnetkreis ist nämlich durch die zwei Magnetpole 11, 12, die zwei magnetischen Teile 13, 14 sowie die sensitive Magnetschicht 7 gebildet, die zwischen diese zwei magnetischen Teile 13, 14 eingefügt ist.
• Die zwei Magnetpole 11, 12 liegen in einer Ebene, die sich sehr nahe bei der Ebene der Vorbeibewegung der Spur 8 befindet; die zwei magnetischen Teile 13, 14 liegen in einer Ebene, die von der Spur 8 weiter als die Magnetpole 11, 12 entfernt sind; schließlich liegt die sensitive Magnetschicht 7 in einer von der Spur 8 noch weiter entfernten Ebene. Dadurch wird die Ringstruktur des Magnetkreises gebildet, wobei die Ebene des Rings zur Ebene des Substats 2 und der Schichten 6, 3, 7 senkrecht ist; außerdem befindet sich die stabile Magnetschicht 6 außerhalb des Rings zwischen diesem letzteren und dem Substrat 2.
• Eine solche Ringstruktur ist vor allem gut für die Herstellung der elektrischen Versorgungsanschlüssen der stabilen magnetischen Schichten und der sensitiven magnetischen Schichten 7 durch in unterschiedlichen Ebenen befindliche Leiter geeignet.
• Hierzu wird gemäß einem Merkmal der Erfindung für jeden Magnetkopf TL1 bis TL4 einerseits ein erster elektrischer Leiter zwischen dem Substrat 2 und der stabilen magnetischen Schicht 6, mit der dieser erste Leiter in Kontakt ist, verwirklicht; andererseits wird ein zweiter elektrischer Leiter 21 zwischen den Magnetköpfen 11, 12 und der sensitiven magnetischen Schicht 7, mit der dieser zweite elektrische Leiter in Kontakt ist, verwirklicht. Der zweite Leiter 21 ist im wesentlichen in derselben Ebene wie diejenige der magnetischen Teile 13, 14 verwirklicht, derart, daß er im Ring des Magnetkreises verlaufen kann und sich in einer zu derjenigen des ersten Leiters 20 im wesentlichen senkrechten Richtung erstrecken kann.
• Somit kann die magnetische Lesevorrichtung einerseits mehrere erste Leiter 20, die eine Gruppe von Spaltenleitern X1, X2 bilden, und andererseits mehrere zweite Leiter 21 enthalten, die eine Gruppe von Zeilenleitern Y1, Y2 bilden, die mit den Spaltenleitern überkreuzt sind. Jeder Lesekopf TL1 bis TL4 ist im wesentlichen in einem Überschneidungspunkt eines Spaltenleiters X1, X2 mit einem Zeilenleiter Y1, Y2 angeordnet, wobei seine elektrische Versorgung mit Hilfe eines Spaltenleiters X1, X2 und eines Zeilenleiters Y1, Y2 verwirklicht wird, die den entsprechenden Überschneidungspunkt bilden. Es ist anzumerken, daß die Bezeichnung "Zeile" oder "Spalte", die den Leitern gegeben wird, beliebig ist und ihre Orientierung nicht vorwegnimmt und daß die Spalten zu den Zeilen nicht notwendigerweise senkrecht sein müssen.
• Somit sind die Magnetköpfe TL1 bis TL4 in Zeilen und Spalten angeordnet, denen ein Zeilenleiter Y1, Y2 und ein Spaltenleiter X1, X2 entspricht; jeder Zeilenleiter Y1, Y2 ist mit sämtlichen sensitiven Magnetschichten 7 derselben Zeile in Kontakt, ferner ist jeder Spaltenleiter X1, X2 mit jeder der stabilen Schichten 6 derselben Spalte in Kontakt.
• Die in Fig. 1 gezeigte Struktur kann auf verschiedene Weisen verwirklicht werden, die den Fachleuten sämtlich bekannt sind, insbesondere durch die Dünnschicht-Technik. Diese Technik ist inzwischen wohlbekannt und muß nicht erläutert werden.
• Das Substrat 2 besteht aus einem nichtmagnetischen Material, z. B. aus Glas oder aus isolierendem Silicium.
• Auf dem Substrat 2 wird eine Schicht aus einem leitenden Material, z. B. Kupfer, aufgebracht, in der durch Ritzen Spaltenleiter X1, X2 verwirklicht werden. Diese Leiter können auch, wie in dem Beispiel von Fig. 1, im Substrat 2 integriert werden, indem auf an sich bekannte Weise Nuten hergestellt werden, die anschließend mit dem Leitermaterial gefüllt werden.
• Anschließend wird z. B. eine vollständige Magnetschicht, die dazu vorgesehen ist, die stabilen Magnetschichten 6 zu bilden, gedeckt; dann wird eine nichtmagnetische Schicht aufgebracht, die dazu vorgesehen ist, die nichtmagnetischen Schichten 3 zu bilden. Anschließend wird auf der Gesamtheit eine Magnetschicht aufgebracht, die dazu vorgesehen ist, die sensitiven Magnetschichten 6 zu bilden. Dann werden die drei Schichten 7, 6, 3 in Form kleiner Inseln geritzt, die jeweils ein magnetoresistives Element MR bilden. Anschließend wird eine Isolierschicht 27 aufgebracht, um die Inseln zu trennen, dann eine Schicht aus einem Leitermaterial, das geritzt wird, um die Zeilenleiter Y1, Y2, d. h. die zweiten Leiter 21 zu bilden.
• Anschließend werden die durch den Luftspalt getrennten Magnetpole 11, 12 hergestellt, indem beispielsweise nacheinander mehrere Schichten aus "Sendust" gemäß einer bekannten Technik aufgebracht werden, wie beispielsweise in einer französischen Patentanineldung 86 14974 im Namen von THOMSON-CSF beschrieben ist.
• Auf an sich bekannte Weise besteht das Meßsignal, das dem auf die Spur 8 geschriebenen Magnetfeld entspricht, aus einer Veränderung eines Meßstroms, der zwischen der stabilen Magnetschicht 6 und der sensitiven Magnetschicht 7 fließt, wenn zwischen diese zwei Schichten 6, 7 eine Steuerspannung angelegt wird. Tn der Konfiguration von Fig. 1 wird die Steuerspannung mit Hilfe eines Spaltenleiters X1, X2, und eines Zeilenleiters Y1, Y2 angelegt, wobei der Strom senkrecht zur Ebene der Magnetschichten 6, 7 in und zwischen diesen zwei Leitern fließt.
• Die in Fig. 1 gezeigte Struktur des Lesekopfes ist mit Bezug auf einen Kopf beschrieben worden, in dem ein magnetoresistiver Effekt mit Hilfe einer magnetischen Mehrschichtstruktur MR ausgenutzt wird, wobei diese magnetische Mehrschichtstruktur van einer Bauart ist, die eine stabile Magnetschicht 6 und eine sensitive Magnetschicht 7 enthält, die durch eine nichtmagnetische Schicht 3 getrennt sind. Die Wirkung des in eine zu lesende Magnetspur geschriebenen Magnetfeldes ruft ein Umschalten der magnetischen Orientierung der sensitiven Schicht hervor, wobei das Umschalten Anlaß für eine Veränderung des elektrischen Stroms gibt, der in den zwei magnetischen Schichten fließt.
• Die nichtmagnetische Schicht ist elektrisch leitend und läßt den Durchgang des Stroms zwischen den zwei magnetischen Schichten zu. Das verwendete Phänomen ist in diesem Fall rein magnetoresistiv.
• Es ist bekannt, (siehe z. B. den Artikel von S. MAEKAWA und U. GAFVERT, erschienen in IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, Bd. MAG-18, Nr. 2, März 1982), daß eine solche Änderung eines Stroms gleichermaßen dadurch erhalten werden kann, daß ein "Tunnel"-Effekt in einer Struktur und unter Bedingungen ausgenutzt wird, die denen mit rein magnetoresisitivem Effekt ähnlich sind und die, insbesondere was die antiferromagnetische Kopplung der stabilen Magnetschicht 6 und der sensitiven Magnetschicht 7 betrifft, den gleichen Regeln gehorchen.
• Im Fall des "Tunnel"-Effekts ist die nichtmagnetische Schicht 3 eine Isolations- oder Halbleiterschicht, beispielsweise aus Silicium mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,01 um; die Magnetschichten 6, 7 sind von der gleichen Art wie im vorangehenden Fall; wenn zwischen die zwei Magnetschichten 6, 7 eine Spannung angelegt wird, kann ein Strom beobachtet werden, der aufgrund des "Tunnel"-Effekts zwischen den Magnetschichten 6, 7 fließt. Die Umschaltung der magnetischen Orientierung der sensitiven Schicht 7 ruft eine Modifikation der Amplitude dieses "Tunnel"-Stroms auf eine Weise hervor, die der Änderung der Amplitude des Stroms im rein magnetoresistiven Fall ähnlich ist.
• Wegen dieser Ähnlichkeiten der Struktur und der Wirkungen soll die Definition "magnetoresistives Mehrschichtelement" sowohl eine Struktur definieren, die die rein magnetoresistive Wirkung ausnutzt, als auch eine Struktur, die den "Tunnel"-Effekt ausnutzt.
• Fig. 2 zeigt schematisch anhand eines nicht beschränkenden Beispiels eine Lesevorrichtung gemäß der Erfindung, in der mehrere Leseköpfe, die zu den in Fig. 1 gezeigten Leseköpfen TL1 bis TL4 ähnlich sind, für eine matrixartige Adressierung gewählt werden.
• Zur Vereinfachung der Beschreibung enthält die in Fig. 2 gezeigte Lesevorrichtung 1 nur drei Zeilenleiter Y1, Y2, Y3, die mit drei Spaltenleitern X1, X2, X3 überkreuzt sind und neun Überschneidungspunkte ergeben, wovon jeder einen Lesekopf TL1 bis TL 9 enthält; selbstverständlich kann in der Praxis die Anzahl der Zeilen- und Spaltenleiter viel größer sein.
• Da die Leseköpfe TL1 bis TL9 vom magnetoresistiven Mehrschichttyp sind, sind sie in Form von Widerständen gezeigt. Für jeden Lesekopf ist ein Ende des Widerstandes, das beispielsweise durch die sensitive Magnetschicht 7 gebildet ist, mit dem Zeilenleiter Y1 bis Y3 seines Überschneidungspunkts verbunden; das andere Ende des Widerstandes, d. h. die stabile Magnetschicht 6 ist mit der Spaltenelektrode X1 bis X3 desselben Überschneidungspunkts verbunden. So enthält beispielsweise eine erste Zeile L1 von Leseköpfen die Köpfe TL1, TL2, TL3, deren stabile Magnetschichten 6 mit dem ersten, dem zweiten bzw. dem dritten Spaltenleiter X1, X2 bzw. X3 verbunden sind; während die stabilen Magnetschichten 7 mit dem ersten Zeilenleiter Y1 verbunden sind.
• Die Leseköpfe der Zeilen L2 und L3 sind auf ähnliche Weise mit den Zeilen- und Spaltenleitern ihres Überschneidungspunkts verbunden.
• Die Lesevorrichtung 1 enthält einen Spannungsgenerator 30, der eine Steuerspannung VC (bezüglich eines Referenzpotentials, das z. B. Masse ist) erzeugt; die Steuerspannung VC ist dazu bestimmt, an die Leseköpfe TL1 bis TL9 und genauer an die magnetoresistiven Elemente angelegt zu werden.
• Die Lesevorrichtung 1 enthält außerdem eine Gattervorrichtung, die so viele (z. B. analoge) Gatter P1 bis P3 enthält, wie Zeilenleiter Y1 bis Y3 vorhanden sind.
• Ein Ausgang jedes Gatters P1 bis P3 ist mit einem der Zeilenleiter (Y1 bis Y3) verbunden, während die Gattereingänge sämtlich mit einem Ausgang des Spannungsgenerators 30 verbunden sind, der die Steuerspannung VC liefert.
• Jedes Gatter P1 bis P3 wird durch eine Synchronisationsschaltung 31 gesteuert, die den "sperrenden" Zustand oder den "durchlassenden" Zustand des betrachteten Gatters bestimmt. Im "durchlassenden" Zustand wird die Steuerspannung VC an den Zeilenleiter Y1 bis Y3 bei niedriger Impedanz angelegt; hingegen ist im "sperrenden" Zustand der Zeilenleiter bis auf einen Pfad mit sehr hoher Impedanz nicht mit dem Spannungsgenerator 30 verbunden; mit anderen Worten, im "sperrenden" Zustand eines gegebenen Gatters P1 bis P3 hängt der entsprechende Zeilenleiter "in der Luft", d. h. ist nirgendwo angeschlossen.
• Die Spaltenleiter X1 bis X3 werden über einen Stromdetektor A1 bis A3, der die Erfassung der den magnetoresistiven Effekt repräsentierenden Veränderungen ermöglicht, auf Massepotential gehalten.
• In dem beschriebenen, nicht beschränkenden Beispiel sind diese Detektoren Verstärker A1 bis A3 mit geringer Eingangsimpedanz, die an sich bekannt sind und einen ersten Eingang -, der mit einem Spaltenleiter X1 bis X3 verbunden ist, sowie einen zweiten Eingang + besitzen, der mit Massepotential verbunden ist, um dieses Potential (mit niedriger Impedanz) auf dem Spaltenleiter herzustellen; jeder Verstärker A1 bis A3 besitzt einen Ausgang S1 bis S3, der über einen Gegenkopplungswiderstand Cr mit seinem ersten Eingang - verbunden ist.
• Jeder Ausgang S1 bis S3 des Verstärkers A1 bis A3 ist mit einem Eingang I1 bis I3 eines Erfassungsregisters 44 vom Typ eines Schieberegisters verbunden, wovor jedes Feld einen analogen Wert, z. B. eine Spannung speichern kann.
• Das Erfassungsregister 44 ist mit der Synchronisationsschaltung 31 verbunden, die insbesondere die Übertragung der im Register 44 erfaßten Daten bestimmt.
• Das Lesen der ausgewählten Magnetspuren erfolgt dadurch, daß die entsprechenden Magnetköpfe TL1 bis TL9 zeilenweise adressiert werden.
• Die Adressierung der ersten Zeile L1 von Leseköpfen erfolgt dadurch, daß das erste Gatter P1 durch die Synchronisationsschaltung 31 in der Weise gesteuert wird, daß es in den "durchlassenden" Zustand versetzt wird, während die Gatter P2 und P3, die den Zeilenleitern Y2 bzw. Y3 entsprechen (d. h. den Zeilen L2 und L3 von Leseköpfen), im "sperrenden" Zustand gehalten werden. Unter diesen Bedingungen wird die Steuerspannung VC (z. B. in der Größenordnung von einigen Volt) ausschließlich an die drei ersten Leseköpfe TL1, TL2, TL3 (über eine niedrige Impedanz) angelegt, die mit dem ersten Zeilenleiter Y1 verbunden sind. Dann fließt in diesen Spalten X1 bis X3 ein Strom i1, i2, i3.
• Für jeden Spaltenleiter X1 bis X3 wird dieser Strom von den Verstärkern A1 bis A3 in eine Spannung überführt, die an die entsprechenden Eingänge I1 bis I3 des Erfassungsregisters 44 angelegt wird. Wenn der Wert des Nennstroms bekannt wird, repräsentiert jede Differenz zu diesem Wert ein durch den magnetoresistiven Effekt bedingtes Signal.
• Das erste Gatter P1 wird anschließend so gesteuert, daß es sich wieder in dem "sperrenden" Zustand befindet.
• Dann steuert die Synchronisationsschaltung 31 die Übertragung der im Erfassungsregister 44 angesammelten Daten zu einer Daten-Speichervorrichtung 45.
• Wenn das Erfassungsregister 44 geleert ist, steuert die Synchronisationsschaltung 31 die Versetzung des zweiten Gatters P2, das mit dem zweiten Zeilenleiter Y2 verbunden ist, in den "durchlassenden" Zustand. Dies bewirkt die Adressierung, des vierten, des fünften und des sechsten Lesekopfes TL4, TL5, TL6, die zur zweiten Zeile L2 gehören. Die Funktionsweise ist der für die Zeile L1 bereits beschriebenen ähnlich, d. h., daß die von den Verstärkern A1 bis A3 gelieferten Signale in dem Erfassungsregister 44 geladen werden und dann zur Daten-Speichervorrichtung 45 übertragen werden.
• Dieselbe Funktion wird für die dritte Zeile L3 wiederholt, die den siebten, den achten und den neunten Kopf TL7, TL8, TL9 zusammenfaßt.
• Diese Beschreibung eines matrixartigen Adressierungsmodus stellt ein nicht beschränkendes Beispiel dar. Es können andere Schemata verwendet werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, da die Steuerspannung VC mit niedriger Impedanz an einen ausgewählten Lesekopf angelegt wird und nicht über eine hohe Impedanz an die nicht gewählten Leseköpfe angelegt wird.
• In dem besonderen Fall einer matrixartigen Adressierung der Leseköpfe TL1 bis TL9, die den rein magnetoresistiven Effekt ausnutzen, kann der von jedem Lesekopf gelieferte Strom eingestellt und genauer auf den Pegel jedes dieser Köpfe verringert werden, indem der Leitungsquerschnitt im magnetoresistiven Mehrschichtelement verringert wird, was die Erhöhung seines Widerstandes zur Folge hat.
• Fig. 3 zeigt schematisch anhand eines nicht beschränkenden Beispiels eine Art der Verringerung des Leitungsguerschnitts der magnetoresistiven Mehrschichtelemente mit Hilfe einer Isolierschicht 50, die mit einem Zeilenleiter in Serie geschaltet ist.
• Es ist anzumerken, daß der Leitungsguerschnitt bereits auf eine Kreuzungsfläche eingeschränkt ist, die für jeden Lesekopf durch die einander gegenüberliegenden Flächen der mit der Zeilenelektrode überkreuzten Spaltenelektrode gebildet ist. Diese Fläche kann für den Leitungsquerschnitt noch zu groß sein, dennoch ist es nicht wünschenswert, die Abmessungen der Zeilen- und Spaltenleiter zu verringern, um den von ihnen gebildeten elektrischen Widerstand nicht zu erhöhen, vor allem dann, wenn an sie eine große Anzahl von Leseköpfen angeschlossen ist.
• Die in Fig. 3 gezeigte Lösung besteht darin, die Isolierschicht wie oben erwähnt einzufügen und in dieser Schicht 50 eine Öffnung oder ein Fenster 51 herzustellen, das im wesentlichen den Querschnitt besitzt, der dem Leitungsguerschnitt verliehen werden soll.
• Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht der Struktur von Fig. 1 längs einer in Fig. 1 gezeigten Achse X-X, eine Ansicht, die die Darstellung des Fensters 51 auf Höhe der Leseköpfe TL1, TL3 darzustellen ermöglicht.
• Auf gleiche Weise wie in dem Beispiel von Fig. 1 trägt das Substrat 2 für jeden Lesekopf den Leiter 20 oder Spaltenleiter X1, auf dem nacheinander gebildet sind:
• - die stabilen Magnetschichten 6;
• - die leitenden nichtmagnetischen Schichten 3;
• - die sensitiven Magnetschichten 7.
• Anschließend ist die Isolierschicht 50 gezeigt, die zwischen jeder sensitiven Magnetschicht 7 und dem entsprechenden Leiter 21 oder Zeilenleiter Y1, Y2 eine Maske bildet. Die Isolierschicht 50 besitzt eine Dicke in der Größenordnung von beispielsweise 0,1 um. Die Wirkung einer solchen Isolierschicht 50 in bezug auf das Magnetfeld im Magnetkreis ist vernachlässigbar, so daß die magnetischen Teile 13, 14 und die magnetischen Pole 11, 12 auf dieser Isolierschicht 50 verwirklicht werden können.
• Da das Fenster 51 vor dem Zeilenleiter Y1, Y2 verwirklicht worden ist, füllt das Leitermaterial, aus dem dieser gebildet ist, das Fenster 51 und gewährleistet den elektrischen Kontakt zwischen der sensitiven Magnetschicht 7 und dem Zeilenleiter

Claims (10)

1. Magnetische Lesevorrichtung mit einem Substrat (2), auf dem wenigstens ein Lese-Magnetkopf (TL1 bis TL9) gebildet ist, der dem Einfluß einer Magnetspur (8) ausgesetzt ist, wobei der Lesekopf ein magnetoresistives Mehrschichtelement (MR) mit einem Stapel aus wenigstens einer ersten und einer zweiten Magnetschnicht (6, 7) enthält, die eine Magnetschicht (6), deren Magnetisierungsrichtung stabil ist, bzw. eine Magnetschicht (7), deren Magnetisierungsrichtung einfacher als die der ersten Magnetschicht (6) unter dem Einfluß eines äußeren Magnetfeldes umgeschaltet werden kann, bilden, wobei die zwei Magnetschichten (6, 7) durch eine nichtmagnetische Schicht (3) voneinander getrennt sind und ein Strom zwischen den zwei Magnetschichten durch Anlegen einer Steuerspannung zwischen die zwei Magnetschichten erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lesekopf einen Magnetkreis enthält, in den die zweite Magnetschicht (7) eingefügt ist, wobei der Magnetkreis durch einen Luftspalt (10) geöffnet ist, der nahe einer Ebene der Vorbeibewegung der Magnetspur (8) liegt, und daß die erste Magnetschicht (6) außerhalb des Magnetkreises liegt.

2. Magnetvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Magnetschicht (6, 7) in zum Substrat (2) und zur Ebene der Vorbeibewegung der Spur (8) parallelen Ebenen liegen.

3. Magnetvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Magnetschicht (6, 7) mit Hilfe eines mit der zweiten Magnetschicht (7) verbundenen Zeilenleiters (Y1 bis Y3) und eines mit der ersten Magnetschicht (6) verbundenen Spaltenleiters (X1 bis X3) gespeist werden, wobei der Zeilenleiter zwischen dem Substrat (2) und der ersten Magnetschicht (6) liegt und der Spaltenleiter (Y1 bis Y3) durch den vom Magnetkreis umgebenen Bereich führt.

4. Magnetvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Magnetschicht (6) eine Dicke (E1) hat, die viel größer als die Dicke (E2) der empfindlichen Magnetschicht (7) ist.

5. Magnetvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Schicht (3) elektrisch leitend ist.

6. Magnetvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zweite Magnetschicht (7) und den Spaltenleiter (Y1 bis Y3) eine elektrisch isolierende Schicht (50) eingefügt ist, und daß die zweite Magnetschicht (7) und der Zeilenleiter über eine Öffnung (50) elektrisch in Kontakt stehen, die in der elektrisch isolierenden Schicht (50) gebildet ist.

7. Magnetvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Schicht (3) elektrisch isolierend ist.

8. Magnetvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf dem gleichen Substrat (2) mehrere gleichartige Leseköpfe (TL1 bis TL9) aufweist, die ein Matrixgitter, ein Gitter aus Zeilenleitern (Y1 bis Y3) und ein Gitter aus sich mit den Zeilenleitern überkreuzenden Spaltenleitern (X1 bis X3) bilden, wobei jeder Zeilenleiter (Y1 bis Y3) mit den zweiten Magnetschichten der Zeilenleiter (Y1 bis Y3) mit den zweiten Magnetschichten (7) einer entsprechenden Zeile (L1 bis L3) von Leseköpfen verbunden ist und jeder Spaltenleiter (X1 bis X3) mit den ersten Magnetschichten (6) einer entsprechenden Spalte von Leseköpfen verbunden ist.

9. Magnetvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spaltenleiter (X1 bis X3) an ein Nassepotential (masse) der Steuerspannung über einen Stromdetektor (A1 bis A3) angeschlossen ist und daß jeder Zeilenleiter (Y1 bis Y3) an das zweite Potential der Steuerspannung über ein Gatter (P1 bis P3) angeschlossen ist, das in den Zustand "durchlassend", in dem es eine niedrige Impedanz hat, versetzt werden kann oder in den Zustand "sperrend", in dem es eine hohe Impedanz hat, versetzt werden kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (31, 44) zum Steuern des Zustands "durchlassend" eines einer ausgewählten Zeile (L1 bis L3) von Leseköpfen entsprechenden Gatters (P1 bis P3) unter Beibehaltung der anderen Gatter im Zustand "sperrend" aufweist.