JPS599987A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
- Publication number
- JPS599987A JPS599987A JP57119461A JP11946182A JPS599987A JP S599987 A JPS599987 A JP S599987A JP 57119461 A JP57119461 A JP 57119461A JP 11946182 A JP11946182 A JP 11946182A JP S599987 A JPS599987 A JP S599987A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁気センサや磁気ヘッドなどに応用される磁気
抵抗効果(MR)素子に関し、静磁気的に誘導した磁気
異方性によシ、磁区構造を制御し、新しいバイアス方法
を実現するとともに、新しいバイアス方法を応用したM
R素子を提供するとと゛を目的としている。
抵抗効果(MR)素子に関し、静磁気的に誘導した磁気
異方性によシ、磁区構造を制御し、新しいバイアス方法
を実現するとともに、新しいバイアス方法を応用したM
R素子を提供するとと゛を目的としている。
従来、磁気抵抗効果を利用した磁気ヘッドの原理的構成
としては、第1図に示されるような構成の短冊状素子の
磁気抵抗効果形ヘッドが考えられていた。第1図の例で
は磁気記録媒体1と垂直(y方向)に強磁性薄板よりな
る磁気抵抗効果素子2を当接または近接させ、磁気抵抗
効果素子2の長手方向(2方向)の両端に電極3,4を
配置し、電極3,4間に定電流iを流し、磁気記録媒体
1の一壕方向の信号磁界−よりx方向の抵抗値変化を電
極3,4間の電圧変化より検出する方式である。この方
式では、磁気記録媒体1からの信号磁界強度は指数関数
的に減少する。特に磁気記録媒体1上の記録波長がUい
領域では信号磁界の成長が非常に大きなものとなる。こ
のため、磁気抵抗効果素子20幅Wは加工精度、耐摩耗
特性などを考慮してできるだけ狭くすることが望捷しい
。
としては、第1図に示されるような構成の短冊状素子の
磁気抵抗効果形ヘッドが考えられていた。第1図の例で
は磁気記録媒体1と垂直(y方向)に強磁性薄板よりな
る磁気抵抗効果素子2を当接または近接させ、磁気抵抗
効果素子2の長手方向(2方向)の両端に電極3,4を
配置し、電極3,4間に定電流iを流し、磁気記録媒体
1の一壕方向の信号磁界−よりx方向の抵抗値変化を電
極3,4間の電圧変化より検出する方式である。この方
式では、磁気記録媒体1からの信号磁界強度は指数関数
的に減少する。特に磁気記録媒体1上の記録波長がUい
領域では信号磁界の成長が非常に大きなものとなる。こ
のため、磁気抵抗効果素子20幅Wは加工精度、耐摩耗
特性などを考慮してできるだけ狭くすることが望捷しい
。
磁気抵抗効果素子の比抵抗変化Δρは強磁性薄板を一軸
異方性とし、磁化M8の方向と電流lのなす角度をθ、
a、bを定数とすると Δρ= a 十b cos θ という関係が成立っている。印力旧1箋界Hと比抵抗変
化Δρをその最大値Δρmaxで除した比抵抗変化率(
Δρ/Δρmax)との関係はH= Hsで飽和するい
ちじるしい非直線性を有しており、この非直線性を改善
するためにはバイアス磁界HBで飽和するいちじるしい
非直線性を有しており、この非直線性を改善するために
はバイアス磁界HBを印加してha適動作点に設定する
必要がある。この最適動作点ではHB−Hs/I2 、
θ−45° となっている。
異方性とし、磁化M8の方向と電流lのなす角度をθ、
a、bを定数とすると Δρ= a 十b cos θ という関係が成立っている。印力旧1箋界Hと比抵抗変
化Δρをその最大値Δρmaxで除した比抵抗変化率(
Δρ/Δρmax)との関係はH= Hsで飽和するい
ちじるしい非直線性を有しており、この非直線性を改善
するためにはバイアス磁界HBで飽和するいちじるしい
非直線性を有しており、この非直線性を改善するために
はバイアス磁界HBを印加してha適動作点に設定する
必要がある。この最適動作点ではHB−Hs/I2 、
θ−45° となっている。
磁気抵抗効果素子は、抵抗変化率を大きくとるためおよ
びヒステリシス特性を避けるため、−軸に配向した強磁
性薄板が使用されるのか普通である。−例として第2図
に示す短冊形状の素子を考えると素子長手方向に配向(
実線)した場合、その配向性は安定であるか、最適動作
点θ−45゜に設定するためにバイアス磁界としては素
子の長手方向と直角な方向の反磁界程度すなわち、HB
=4πM6・t/w 程度必要である。ここてtは素
子2の厚さを示す。これはかなり大きな磁界となり、た
とえば短手方向に磁化成分を有する魚礁方向に磁化配向
する。すなわち、素子長手方向からθたけ幀けて配向し
た場合を考えると、素子栴 幅方向に生ずる磁荷により実で不す反磁界を生じ磁化M
6の方向は長手方向に曲げられるため、θを初期値に保
持するのが困難になるという問題があった。
びヒステリシス特性を避けるため、−軸に配向した強磁
性薄板が使用されるのか普通である。−例として第2図
に示す短冊形状の素子を考えると素子長手方向に配向(
実線)した場合、その配向性は安定であるか、最適動作
点θ−45゜に設定するためにバイアス磁界としては素
子の長手方向と直角な方向の反磁界程度すなわち、HB
=4πM6・t/w 程度必要である。ここてtは素
子2の厚さを示す。これはかなり大きな磁界となり、た
とえば短手方向に磁化成分を有する魚礁方向に磁化配向
する。すなわち、素子長手方向からθたけ幀けて配向し
た場合を考えると、素子栴 幅方向に生ずる磁荷により実で不す反磁界を生じ磁化M
6の方向は長手方向に曲げられるため、θを初期値に保
持するのが困難になるという問題があった。
本発明においては、強磁性体よりなるMR膜を蒸着すべ
き基板の表面に凹凸を形成しておくことによって、MR
素子の磁気異方性の方向および異方性磁界の大きさを制
御し、かつMR素子に流した電流とfi(U気層方性の
向きを実質的に45磨として、外部磁界信号に対して直
線性の良好な素子や、外部磁界の方向を検知する新り見
な素子を提供することを目的としている。
き基板の表面に凹凸を形成しておくことによって、MR
素子の磁気異方性の方向および異方性磁界の大きさを制
御し、かつMR素子に流した電流とfi(U気層方性の
向きを実質的に45磨として、外部磁界信号に対して直
線性の良好な素子や、外部磁界の方向を検知する新り見
な素子を提供することを目的としている。
第3図(−)は、本発明によるMR素子の一実施例力
の東面図、同図(b)はそのx−X線に治った断面図、
同図(C) 、 (d)はそのMR特性を示す。
同図(C) 、 (d)はそのMR特性を示す。
N< 3 Ill (a) 、 (b)に示すように、
四辺形をなすMR11侍11の破着する基板14の表向
に凹凸段差12を、M RIIK 11に流ずべき電流
iと46度の角度をなすように形成しておく。MR素子
膜の両端には電極13が設けられており、MR素子中を
電流が均一に流れるように配慮している。
四辺形をなすMR11侍11の破着する基板14の表向
に凹凸段差12を、M RIIK 11に流ずべき電流
iと46度の角度をなすように形成しておく。MR素子
膜の両端には電極13が設けられており、MR素子中を
電流が均一に流れるように配慮している。
子連のように、基板14の表面に線状をなす凹凸段差1
2形成し、MR膜11を蒸笛すると、基IJy、14の
表面凹凸に沿った方向にMR膜11の磁k 化容勿軸か向く。さらに異方性磁界壮者の太きさも、[
)1工紀基板14の表面凹凸の繰返しピンチと深さによ
って制御できる。
2形成し、MR膜11を蒸笛すると、基IJy、14の
表面凹凸に沿った方向にMR膜11の磁k 化容勿軸か向く。さらに異方性磁界壮者の太きさも、[
)1工紀基板14の表面凹凸の繰返しピンチと深さによ
って制御できる。
第4図に、基板表面が平担である場合のMR膜の異方性
磁界Hkoに対する表面凹凸のある場合の異方性磁界H
kの比と、表面凹凸の繰返しピッチPおよび凹凸深さD
の関係を示しだ。浅い凹凸深さで十分大きなHkを得る
には、凹凸の繰返しピッチは、0.5μm程度必要とな
る。ピッチ2μm以上で、十分なHkを得ようとすると
、400Å以上の深い凹凸深さが必要となり、MR膜の
厚さと同和の段差になるだめに、MR膜の信頼性が悪く
なるため、段差は小さい方が好ましい。
磁界Hkoに対する表面凹凸のある場合の異方性磁界H
kの比と、表面凹凸の繰返しピッチPおよび凹凸深さD
の関係を示しだ。浅い凹凸深さで十分大きなHkを得る
には、凹凸の繰返しピッチは、0.5μm程度必要とな
る。ピッチ2μm以上で、十分なHkを得ようとすると
、400Å以上の深い凹凸深さが必要となり、MR膜の
厚さと同和の段差になるだめに、MR膜の信頼性が悪く
なるため、段差は小さい方が好ましい。
このようにして得た異方性を持つMR膜は、第3図(c
) 、 (d)に示したような特性を示す。第3図(c
)では、凹凸方向に対して直角な方向の磁場H(正弦波
状)が印加された場合の特性であり、第3図(d)は、
凹凸方向に対して平行な方向に磁場Hが加えられた場合
である。表面の凹凸方向に対してHが直角に加えられる
と、比抵抗ρに対する比抵抗変化Δρの比Δρ/ρ。は
、磁場が小さい領域で直線的に変化し、Δρ/ρ。の変
化は最大を示す。
) 、 (d)に示したような特性を示す。第3図(c
)では、凹凸方向に対して直角な方向の磁場H(正弦波
状)が印加された場合の特性であり、第3図(d)は、
凹凸方向に対して平行な方向に磁場Hが加えられた場合
である。表面の凹凸方向に対してHが直角に加えられる
と、比抵抗ρに対する比抵抗変化Δρの比Δρ/ρ。は
、磁場が小さい領域で直線的に変化し、Δρ/ρ。の変
化は最大を示す。
また、直線性が良好であり、磁場の方向によってΔρ/
ρ。が逆向きに変化するため磁場の極性を見分けること
ができる。また、凹凸に対してHが・1行である場合に
は、Δρ/ρ。の変化は小さく、Δρ/′ρ。の値はこ
の方向で極小値を示す。第3図(C) 、 (d)の比
較によって、磁場の方向に対して3600 が−周期と
なるようにΔρ/ρが変化することがわかる。すなわち
、第3図(a) 、 (b)に示した素子によって磁界
と素子との間の相対的な角度を読み取ることができる。
ρ。が逆向きに変化するため磁場の極性を見分けること
ができる。また、凹凸に対してHが・1行である場合に
は、Δρ/ρ。の変化は小さく、Δρ/′ρ。の値はこ
の方向で極小値を示す。第3図(C) 、 (d)の比
較によって、磁場の方向に対して3600 が−周期と
なるようにΔρ/ρが変化することがわかる。すなわち
、第3図(a) 、 (b)に示した素子によって磁界
と素子との間の相対的な角度を読み取ることができる。
第5図に本発明による他の実施例を示す。第3図(a)
、 (b)に示した実施例と異なる点け、MR素子を
細線状に分割して、抵抗を増加させ、900の角度全な
す素子を二つ設け、その中間に中点端子を設けたことで
ある。これにより、より明確に磁場方向を検知できるよ
うになっている。
、 (b)に示した実施例と異なる点け、MR素子を
細線状に分割して、抵抗を増加させ、900の角度全な
す素子を二つ設け、その中間に中点端子を設けたことで
ある。これにより、より明確に磁場方向を検知できるよ
うになっている。
第5図(b)に磁場に対する左右の素子の抵抗値変化を
示した。電流を第5図(a)に示したように左の素子か
ら右の素子へ流すと、基板に設けた表面凹凸と電流のな
す角度が90度異るため、左の素子で中点に対する出力
が増加すると右の素子の中点に対する出力が減少し、第
5図ら)に示したように角度に対する選択性がより明確
になる。
示した。電流を第5図(a)に示したように左の素子か
ら右の素子へ流すと、基板に設けた表面凹凸と電流のな
す角度が90度異るため、左の素子で中点に対する出力
が増加すると右の素子の中点に対する出力が減少し、第
5図ら)に示したように角度に対する選択性がより明確
になる。
第6図に本発明による他の実施例を示す。本実施例では
、90度の角度をなすMR素子が二つ設けられているが
、この各々に設けた基板表面凹凸が右の素子と左の素子
で90度の角度をなし、かつ、MR素子と基板表面凹凸
とのなす角度が45゜である。この素子の間に中点端子
を設け、左右の素子に定電流を流し、画素子で発生する
電圧を読み取る。第6図(−)のような構成では、二つ
のMR素子が90度の角度を持っており、かつ、二つの
素子の磁化容易軸である基板表面凹凸が9Q度の角度を
なしているため、第5図に示した例よりも、より細分化
された磁界の方位を読み取ることができる。第6図(b
)にその様子を示した。右の素子と左の素子の磁化容易
軸方向が90度異るため、出力の極小を示す方位が右の
素子と左の素子で異な9、電流の方向が90度異在って
いるため、第6図に示しだように、右の素子と左の素子
で検出する出力が90度毎に零を示し、90度の位相を
もって極大点十十が検出され、また、180度の位相の
ところで極小点−一を示す。丑だ、各素子の零点を示す
位相差90度の中間点45°のところで出力の絶対値が
等しくなり、第5図に示した例と比較すると、より細分
化された精度の高い磁界方位を検出することができる。
、90度の角度をなすMR素子が二つ設けられているが
、この各々に設けた基板表面凹凸が右の素子と左の素子
で90度の角度をなし、かつ、MR素子と基板表面凹凸
とのなす角度が45゜である。この素子の間に中点端子
を設け、左右の素子に定電流を流し、画素子で発生する
電圧を読み取る。第6図(−)のような構成では、二つ
のMR素子が90度の角度を持っており、かつ、二つの
素子の磁化容易軸である基板表面凹凸が9Q度の角度を
なしているため、第5図に示した例よりも、より細分化
された磁界の方位を読み取ることができる。第6図(b
)にその様子を示した。右の素子と左の素子の磁化容易
軸方向が90度異るため、出力の極小を示す方位が右の
素子と左の素子で異な9、電流の方向が90度異在って
いるため、第6図に示しだように、右の素子と左の素子
で検出する出力が90度毎に零を示し、90度の位相を
もって極大点十十が検出され、また、180度の位相の
ところで極小点−一を示す。丑だ、各素子の零点を示す
位相差90度の中間点45°のところで出力の絶対値が
等しくなり、第5図に示した例と比較すると、より細分
化された精度の高い磁界方位を検出することができる。
以上、本発明では、MR素子の基板表面に凹凸を設けて
、MR素子の異方性をその凹凸方向fそろえ、寸だ、異
方性磁界Hkの大きさを表面凹凸によって十分大きくし
、線型領域を大きくしダイナミックレンジを大きくする
ことによって、新しい泣 磁界力価検出可能なMR素子を提供することができる。
、MR素子の異方性をその凹凸方向fそろえ、寸だ、異
方性磁界Hkの大きさを表面凹凸によって十分大きくし
、線型領域を大きくしダイナミックレンジを大きくする
ことによって、新しい泣 磁界力価検出可能なMR素子を提供することができる。
第1図は従来の磁気抵抗効果素子の一例を示す余[視図
、第2図はその磁化の方向の説明図である。 第3図(、)は本発明の一実施例の磁気抵抗効果素子5
舌 の平面図 同図(b)はそのX−X線に4つだ断面図。 (d) 同図(C)、→はその特性図、第4図はその異方性磁界
と表面凹凸の関係を示す図、第6図(−)は本発明の他
の実施例の平面図、同図(b)はその磁界方位と出力と
の関係を示す図、第6図(a)は本発明のさらに他の実
施例の平面図、同図(b)はその磁界方位と出力との関
係を示す図である。 11・・・・・・磁気抵抗効果を有する膜、12・・・
・・凹凸段差、13・・・・・電極、14・・・・・基
板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第4図 第5図 tα2
、第2図はその磁化の方向の説明図である。 第3図(、)は本発明の一実施例の磁気抵抗効果素子5
舌 の平面図 同図(b)はそのX−X線に4つだ断面図。 (d) 同図(C)、→はその特性図、第4図はその異方性磁界
と表面凹凸の関係を示す図、第6図(−)は本発明の他
の実施例の平面図、同図(b)はその磁界方位と出力と
の関係を示す図、第6図(a)は本発明のさらに他の実
施例の平面図、同図(b)はその磁界方位と出力との関
係を示す図である。 11・・・・・・磁気抵抗効果を有する膜、12・・・
・・凹凸段差、13・・・・・電極、14・・・・・基
板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第4図 第5図 tα2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)基板上に被着形成された強磁性体よりなり、かつ
少なくとも一面に凹凸が形成されており、前記凹凸が前
記−面に一定方向にかつ線状に設けられており、前記凹
凸に対してほぼ45度の角度でとも一対の磁気抵抗効果
を有する素子を持ち、前記対をなす素子間に中間端子を
有し、かつ前記対をなす素子は互いに90度の角度をな
すよう配置されており、かつ前記対をなす素子の少なく
とも一面に凹凸が形成されており、前記凹凸が前記−面
に一定方向にかつ異方的な線状に設けられており、前記
対をなす素子の一辺と前記凹凸のなす角度がほぼ46度
である、ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。 (3)少なくとも一対の素子の各々の表面に形成しだ凹
凸が、各々の素子で90度の角度をなすことを特徴とす
る特許請求の範囲第2項に記載の磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57119461A JPS599987A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57119461A JPS599987A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS599987A true JPS599987A (ja) | 1984-01-19 |
Family
ID=14761924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57119461A Pending JPS599987A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS599987A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6170478A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-11 | Fujitsu Ltd | 磁気検出器 |
EP0662667A2 (en) * | 1994-01-11 | 1995-07-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Magnetic sensor with member having magnetic contour anisotropy |
WO1996016339A1 (en) * | 1994-11-21 | 1996-05-30 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor |
JPWO2011007767A1 (ja) * | 2009-07-13 | 2012-12-27 | 日立金属株式会社 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気センサ、回転角度検出装置 |
-
1982
- 1982-07-08 JP JP57119461A patent/JPS599987A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6170478A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-11 | Fujitsu Ltd | 磁気検出器 |
EP0662667A2 (en) * | 1994-01-11 | 1995-07-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Magnetic sensor with member having magnetic contour anisotropy |
EP0662667A3 (en) * | 1994-01-11 | 1995-11-15 | Murata Manufacturing Co | Magnetic sensor with a component with an anisotropic contour. |
US5512822A (en) * | 1994-01-11 | 1996-04-30 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Magnetic sensor with member having magnetic contour antisotropy |
WO1996016339A1 (en) * | 1994-11-21 | 1996-05-30 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor |
JPWO2011007767A1 (ja) * | 2009-07-13 | 2012-12-27 | 日立金属株式会社 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気センサ、回転角度検出装置 |
JP5516584B2 (ja) * | 2009-07-13 | 2014-06-11 | 日立金属株式会社 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気センサ、回転角度検出装置 |
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