JPH0339324B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、磁気抵抗素子から成る磁気ヘツドに
関するものである。

背景技術 磁気抵抗素子より成るヘツドの例は、米国特許
第4040113号、第4141051号、第4052748号、第
3848217号、第4142218号、第3979775号、第
4103315号、第4315291号、第3493694号、3405355
号、第4321640号、および第3860965号に示されて
いる。

磁気抵抗素子のヘツドには、例えばパーマロイ
として一般に知られているNiFeのような強磁性、
金属質の、磁気的に異方性の物質から成る細片形
の素子がある。該素子は、基板上に薄膜状に設け
られ、その両縁部のいずれか一つが磁気記録媒体
のすぐ近くに位置するように配設されるか、また
はその前記素子を磁気記録媒体から隔離して、そ
の間に該媒体の磁界を該素子へ導くような導磁性
部材を設ける。記録媒体の磁界によつて、前記素
子の磁化が変化し、磁気抵抗効果によつて該素子
の抵抗が変化する。磁気抵抗素子の抵抗変化を測
定するために、該素子に電気的バイアスがかけら
れる。これは、最も多くの場合、素子に直接電流
を流すことによつて行なわれる。前記素子に検出
回路が接続され、素子の抵抗変化を測定すること
によつて、前記媒体に記憶されている情報を表わ
す出力が得られる。

従来より、磁気抵抗素子のヘツドに関しては、
前記媒体の磁界に応答して磁気抵抗素子の磁壁が
変則的に移動することによつて、ヘツドの出力中
にバルクハウゼン雑音が生ずるという問題がある
ことが知られている。

他の問題は、磁気抵抗素子内のバイアス電流に
よつて発生する磁界が前記媒体に磁気的に記録さ
れたデータを変化させる程大きくならないように
することである。

発明の要約 したがつて、本発明の目的は、改良された磁気
抵抗素子より成る読出しヘツドを提供することに
ある。

本発明の他の目的は、前記媒体から読出すため
に用いられる素子の中央有効部よりも実質的に長
い磁路をもつた磁気抵抗素子の読出しヘツドを提
供することにある。

本発明の他の目的は、データ読出しのために用
いられる素子の中央有効部において単一磁区を得
るに要する電流が最小であるような細長い磁気抵
抗素子の読出しヘツドを提供することにある。

本発明の他の目的は、素子の中央有効部の抵抗
変化が、該有効部の両端に配設された等電位細片
の間で測定されるような読出し用の磁気抵抗素子
を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記素子の両端によつて
発生させられる減磁力の影響を最小にするため
に、読出し用の非常に長い磁気抵抗素子を効果的
に提供するとこにある。

本発明の他の目的は、素子を無端形にすること
によつて、読出し用の非常に長い磁気抵抗素子を
事実上提供することにある。

本発明の磁気抵抗素子のヘツドは、したがつ
て、該素子の読出し部分、すなわち、有効部分に
おいて単一磁区を形成させることによつて、バル
クハウゼン雑音を除去するように設計されてい
る。さらに、前記素子は、該素子の有効部におい
て単一磁区を形成させるためには、最小のバイア
ス電流のみが必要であるように設計されている。

本発明においては、この目的を達成させるため
に、データを読出すためには、素子の中央部のみ
が用いられるような細長い磁気抵抗素子が採用さ
れている。そして、読出し用の中央部の外側に等
電位細片を配設することで、磁気抵抗素子の両端
が該素子の中央有効部から遠ざけられることとな
り、該素子の両端における磁界によつて生じる減
磁作用の中央部への影響は最小にされ、したがつ
て、該中央有効部において単一磁区を形成させる
ために要する電流は最小となる。前記有効部に単
一磁区を形成させることによつて磁壁の移動を伴
なうバルクハウゼン雑音は除去される。何故な
ら、該有効部においては、磁壁自身消失している
からである。“ハンマーの頭形”と呼ばれる第一
の実施例においては、前記素子の抵抗変化は、素
子全体ではなくその有効部のみについて検知され
る。該有効部の両端には電気的接続体が配設さ
れ、そして該接続体は検出回路に直接接続され、
これによつて前記素子の有効部における磁気抵抗
変化の選択的な読出しが遂行される。

第二の実施例においては、細長い磁気抵抗素子
を、鉛直方向に立てられた継目のない枠型になる
ように折り曲げて、その両端が実質的に、接合さ
れるようにしている。この“額縁形”とよばれる
実施例においては、磁気抵抗素子の枠は、二つの
水平な脚と、二つの鉛直な脚を有し、この水平な
脚の一つのみがデータの読出しに用いられる。前
記素子の両端によつて発生する減磁力は、該両端
自身がないため消失し、したがつて、前記抵抗素
子の枠の４つの脚の中において単一磁区を形成さ
せるための僅かなバイアス電流が必要となるのみ
である。

上記およびそれ以外の、本発明の利点、および
新規な特徴は、下記の詳細な説明を、図面ととも
に参照すれば、明らかになるであろう。

発明の最良の実施態様 本発明の基本的原理は、第１Ａ図から第１Ｄ図
までが参考にされれば、最も容易に説明される。

第１Ａ図は、磁気記録媒体１０の選択されたト
ラツク５を読出すために、図示されていない基板
上に配置置れ、かつ図示されていない磁気ヘツド
に組み込まれるような細長い磁気抵抗素子１を示
す。素子１は、中央部１９ならびにその両側にあ
る長さをもつた第一および第二の端部１５，１７
を有する。素子１の下側縁部４１に対して鋭角を
なすように、等電位の細片２３，２５，２７，２
９，３１，３３，３５，３７，３９が配設されて
いる。これらのうち細片２３及び３９は特許請求
の範囲第１項における素子両端の電気的接続体対
に相当し、細片２９及び３５は素子中央の電気的
接続体対に相当する。例えば、細片２５は、図示
されいるように、素子１の下側縁部４１に対して
鋭角２６をなすように配設されている。細片２
３，２５，２７，２９，３１，３３，３５，３
７，３９は素子１に対して普通45°の角度をなす
ように配設されるが、他の鋭角をなすように配設
されてもよい。電流源４５によつて素子１には電
流が入力部４７から出力部４９へ流れる。第１Ａ
図において電流が左側から右側へ流れると、電流
が、等電位の各細片２３，２５，２７，２９，３
１，３３，３５，３７，３９の縁部に対して垂直
方向に、該細片に流出入することは周知である。
このように、電流は、例えば第１Ａ図におけるベ
クトル５３の方向に細片２９から流出し、細片３
１へ流入する。ベクトル５３は、素子１の長手方
向の軸に平行なベクトル成分５５およびそれに垂
直な横方向のベクトル成分５７を有する。これら
のベクトルは第１Ｂ図によく示されている。細長
い磁気抵抗素子において容易に磁化される方向
は、該素子の長手方向の軸に沿つていることが知
られている。前記横方向のベクトル成分５７に対
して右手の法則を適用すると、ベクトル５３の電
流によつて発生する磁束の方向はベクトル６１の
方向になることがまた知られている。この磁気バ
イアスの効果を理解するためには、先ず、第１Ｃ
図および第１Ｄ図が参照されなければならない。
第１Ｃ図は、磁化されていない磁気抵抗素子の細
片を示したものである。磁化されていない状態に
おいては、上記細片は、多数の磁区を有してお
り、そして、この例においては該細片はベクトル
６５，６７，６９，７１方向にそれぞれ沿つた四
つの磁区に分割される。しかし、もし、第１Ｄ図
におけるベクトル７５方向に外部磁界をかける
と、外部磁界の方向７５に平行な磁区が発生し、
そして外部磁界のあるバイアスレベルにおいて、
前記細片の中央部はベクトル６５の方向に磁化さ
れた単一の磁区になることが判る。細片の両端部
は複数の磁区になつたままである。中央部が単一
の磁区になるように磁化させるに必要な磁気バイ
アスの量は、前記素子の両端によつて中央部が影
響を受ける減磁力の関数である。したがつて、素
子が長い程中央部が単一の磁区になるように磁化
させるのに必要なバイアス電流は小さくなる。中
央部が単一の磁区になると、その領域の磁壁は消
失し、したがつて、バルクハウゼン雑音は消失す
る。

したがつて、第１Ａ図および第１Ｂ図におい
て、もし、素子１における電流のベクトルの横方
向成分がすべて考慮されるとすると、外部バイア
ス電流のあるレベルにおいて、素子１の中央部１
９はベクトル６１の方向に磁化された単一磁区に
なる。両端１５，１７は中央部１９から離れてい
るので、中央部１９を単一磁区にするために、両
端１５，１７によつて中央部１９に生ずる減磁効
果に打勝つのに必要なバイアス電流は比較的小さ
くなる。中央部１９は、等電位の細片２９，３５
によつて仕切られている。第１Ａ図に示されてい
るように、電圧降下検知回路７９は、電気接点８
１によつて等電位細片２９に接続されており、電
気接点８５によつて等電位細片３５に接続されて
いる。中央部１９の抵抗は、媒体１０のトラツク
５に記録された磁界に従つて変動する。単一磁区
である磁気抵抗素子の中央部１９が、トラツク５
における磁界の変動に対してなす応答性は、前述
のようにバルクハウゼン雑音が消失しているの
で、複数の磁区である領域に対してなす応答性よ
りも勝れている。記録されたデータに応答する中
央部１９の抵抗変化は、回路７９によつて検知さ
れ、その結果、前記データを表わしている出力電
圧が発生させられる。

本発明の第一の実施例は以上の通りであるが、
第２図に本発明の第二の実施例を示す。

第２図は、折り畳まれた、すなわち、継目なし
の磁気抵抗素子９０を示したものである。素子９
０は、正方形または長方形の“額縁”の形をして
おり、そして、第一の鉛直方向の脚９２（特許請
求の範囲第４項の第２の脚部に相当する。）、第一
の水平方向の脚９４（同じく第１の脚部に相当す
る。）、第二の鉛直方向の脚９６（同じく第４の脚
部に相当する。）、および第二の水平方向の脚９８
（同じく第３の脚部に相当する。）から成る。該素
子９０は、図示されているように、角１００，１
０２，１０４，１０６を有する。第一の等電位細
片１１０は、角１００を横切るように配設され、
脚９２に対してある角度をなすように第二の縁部
１１２、および脚９４に対してある角度をなすよ
うな第一の縁部１１４を有する。第二の等電位細
片１１６は、角１０２を横切るように配置され、
脚９４に対してある角度をなすような第三の縁部
１１８、および脚９６に対してある角度をなすよ
うな第四の縁部１２０を有する。縁部１２４，１
２６を有する第三の等電位細片１２２は、脚９６
に対してある角度をなしている。第四の等電位細
片１２８は、角１０４を横切るように配置され、
脚９６に対してある角度をなす第一の縁部１３０
および脚９８に対してある角度をなす第二の縁部
１３２を有する。縁部１３６，１３８を有する第
五の等電位細片１３４は脚９８に対してある角度
をなしている。第六の等電位細片１４０は、角１
０６を横切るように配置され、脚９８とある角度
をなす第一の縁部１４２および脚９２とある角度
をなす第二の縁部１４４を有する。これら等電位
細片１１０，１１６，１２２，１２８，１３４，
１４０の各縁部は、第２図において示されている
ように、足９２，９４，９６，９８に対して約
45°の角度をなしている。しかし、これら細片が
上記脚となす角度は、所望の結果によつて変えら
れるので、本発明は、等電位細片が上記脚となす
角度が45°に限定されるものではない。電流源１
５０は、第一の等電位細片１１０に電気的に接続
されている入力部１５２、および第二の等電位細
片１１６に電気的に接続されている出力部１５４
を有する。電圧降下検出回路１５８は、第一の等
電位細片１１０への電気的接続部１６０、およ
び、第二の等電位細片１１６への電気的接続部１
６２を有する。電流源入力部１５２と電流源出力
部１５４との間に前記素子９０を流れる電流通路
は二つある。第一の電流通路は、脚９４を通して
細片１１０から細片１１６へ通じている。第二の
電流通路は、脚９２を通して細片１１０から細片
１４０へ通じ、脚９８を通して細片１４０から細
片１３４へ通じ、脚９８を通して細片１３４から
細片１２８へ通じ、脚９６を通して細片１２８か
ら細片１２２へ通じ、そして脚９６を通して細片
１２２から細片１１６へ通じている。

上記第一の電流通路は、前述のように、電流が
等電位面に対して垂直な方向に、該等電位面に流
出入するために、脚９４を通して細片１１０から
細片１１６へ、ベクトル１６６の方向に通じてい
る。ベクトル１６６は、脚９４の縦軸方向成分１
６８およびそれに垂直な横方向成分１７０を有す
る。該横方向成分１７０に対して右手の法則を適
用すると、磁界は第一の水平な脚９４の中を、ベ
クトル１７２の方向に発生させられることが分か
る。

前記第二の電流通路の場合、電流は細片１１０
からベクトル１７４の方向へ流出する。ベクトル
１７４は、脚９２の縦軸方向成分１７６およびそ
れに垂直な横方向成分１７８を有する。該横方向
成分１７８に右手の法則を適用すると、磁束は脚
９２の中をベクトル１８０の方向へ発生させられ
る。電流は等電位細片１４０からベクトル１８２
の方向へ流出する。横方向ベクトル成分１８６に
対して右手の法則を適用すると、脚９８は、ベク
トル１８８の方向に磁化される。細片１３４から
ベクトル１９０方向に流出する電流に対し、同様
の分析を行なえば、ベクトル１９２の方向に、脚
９８が磁化されることは明らかである。電流は等
電位細片１２８からベクトル１９４の方向に流出
する。横方向ベクトル成分１９６に対して右手の
法則を適用すると、脚９６はベクトル１９８の方
向に磁化される。細片１２２から電流が流出する
方向を表わすベクトル２００に対して、同様の分
析を行なえば、磁束はベクトル２０２の方向に発
生する。

したがつて、額縁形の素子９０の脚９２，９
４，９６，９８は、第２図においてベクトル１７
２，２０２，１９８，１９２，１８８，１８０で
表わされているように、反時計方向に磁化され
る。そこで、脚９２，９４，９６，９８の磁界
は、等電位細片１１０，１１６，１２２，１２
８，１３４，１４０を配設することによつて、か
つ、バイアス用電流源１５０を素子１１０，１１
６へ接続することによつて、互いに助長するよう
に設計されている。

素子９０は、実際は、第二の水平な脚９８の中
間で接合されている両端を有する細長い素子であ
る。額縁形の磁気抵抗素子９０が、その両端が実
際は接合されてはいても、継目なしの枠になるよ
うに折畳まれている点において、複数の磁区にお
ける減磁力を発生させる端部は前記素子には存在
しない。したがつて、脚９２，９６，９８，９
４、特に脚９４は、比較的小さなバイアス電流に
よつて単一磁区になるように磁化される。脚９４
は、脚９２，９６，９８を通じる電流通路の抵抗
のたつた1/10であるように設計されているので、
脚９２，９６，９８を通る電流よりも少なくとも
10倍の電流を通す。第２図に示されているよう
に、前記素子９０は、記録媒体１０に対して垂直
に設けられているので、該素子９０の下側縁部９
４のみが選択されたデータトラツク５の近傍に配
置される。細片１１０の第一の縁部１１４と細片
１１６の第三の縁部１１８との間の脚９４の部分
は、素子９０が検知される領域２１０である。す
なわち、電圧降下検知回路１５８が、等電位細片
１１０から等電位細片１１６までの前記領域２１
０の電圧降下を検知する。データトラツク５は、
素子９０を通り越して移動するので（すなわち通
常第２図の頁の外側へ）、磁気抵抗素子９０の被
検知領域２１０の抵抗は、媒体１０に記録された
磁界に応答して変化する。領域２１０の抵抗の変
化は、回路１５８によつて検知され、そして媒体
に記録されているデータを表わしている適当な出
力に変換される。

細長い素子１が用いられている第一の実施例と
同様に、素子９０を単一磁区になるように磁化さ
せるに要する比較的小さなバイアス電流が、媒体
に記録されているデータを変更しない程度に、素
子９０の脚９４内に、比較的小さい磁界を発生さ
せる。さらに、被検知領域２１０は単一磁区の領
域であるので、出力の中には、バルクハウゼン雑
音が消失している。

既述のように、素子９０の中には、二つの電流
通路がある。そして前述のように、素子９０は、
脚９４を通る電流通路の抵抗が脚９２，９６，９
８を通る電流通路の抵抗のたつた1/10であるよう
に設計されている。その結果、読出し用の脚９４
を通る電流は、脚９２，９６，９８を通る電流よ
りも少なくとも10倍大きく、このことが素子９０
の感度および読出し能力を高めている。

本発明に係る二つの実施例が示されているが、
本発明の思想に基づいて、多くの改変、修正がな
され得ることは当業者にとつて明白であり、した
がつて、本発明の外延は実施態様項によつてのみ
決定されよう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、本発明に係るハンマーの頭の形を
した第一の実施例を示したものである。第１Ｂ図
は、上記実施例における第１Ａ図の部分拡大図で
ある。第１Ｃ図は、磁化されていない磁気抵抗細
片を示したものである。第１Ｄ図は、外部磁気バ
イアスの影響下における磁気抵抗細片を示したも
のである。第２図は、本発明に係る額縁の形をし
た第二の実施例を示した図である。 １，９０……磁気抵抗素子、５……トラツク、
１０……磁気記録媒体、１５，１７……端部、１
９……中央部、２６……鋭角、２９，３５，１１
０，１１６……等電位細片、４５，１５０……電
流供給手段、６１，１７２，１８０，１８８，１
９２，１９８，２０２……磁化の方向、７９，１
５８……検出回路、８１，８５……電気接点、９
２，９４，９６，９８……脚、１００，１０２，
１０４，１０６……角、１１２，１１４，１１
８，１２０……縁部、１５２……入力部、１５４
……出力部、１６０，１６２……電気接点、２１
０……被検知部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気記録媒体の選択されたトラツクに関する
   磁界を表している情報を検出するための磁気ヘツ
   ドであつて、 細長い磁気抵抗素子と、 ４つの電気的接続体であつて、そのうちの２つ
   は前記素子の中央近傍に接続されてそれらの間に
   中央検知領域を形成し、他の２つは前記素子の両
   端部に接続されるものと、 前記中央の２つの接続体へ並列に接続されて、
   前記記録媒体の磁界が前記検知領域に当てられる
   とき、前記素子の抵抗変化を検出する手段と、 前記両端の接続体間に電流を流す手段と、 前記素子において前記中央の接続体と両端の接
   続体の間の部分に対し鋭角をなすように配置され
   て該部分へ接続される複数の等電位細片と、を備
   えてなり、 前記両端の接続体間に流れる電流は前記磁気抵
   抗素子において中央検知領域の外の領域に、前記
   中央検知領域を初期化してこれを単一磁区に保つ
   磁界を誘導するように構成されている磁気ヘツ
   ド。 ２ 前記中央の接続体間、すなわち前記中央検知
   領域にも前記素子に対して鋭角をなす等電位細片
   が備えられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の磁気ヘツド。 ３ 磁気記録媒体の選択されたトラツクに関する
   磁界を表している情報を検出するための磁気ヘツ
   ドであつて、 無端形の磁気抵抗素子と、 前記磁気抵抗素子のうちの第１の部分へ、検知
   領域に対応する間隔をあけて配置される一対の第
   １の電気的接続体と、 前記素子において、前記第１の接続体対の外
   側、すなわち前記検知領域以外の第２の部分へ配
   置される一対の第２の電気的接続体と、 前記第１の接続体対へ並列に接続されて、前記
   記録媒体の磁界が前記検知領域に当てられると
   き、前記素子の抵抗変化を検出する手段と、 前記第２の接続体対間に電流を流す手段と、 前記第２の部分へ鋭角をなすように配置されて
   該部分へ接続される少なくとも１つの等電位細片
   と、 を備えてなり、 前記第２の接続体対間に流れる電流は、前記第
   ２の接続体対の内側、すなわち前記検知領域を含
   む部分に形成される第１の電流通路と、前記第２
   の接続体の外側に形成される第２の電流通路とに
   分流し、前記第１の電流通路を流れる電流成分は
   前記検知領域を初期化してこれを単一磁区にする
   方向の磁界を発生させ、前記第２の電流通路を流
   れる電流成分は前記検知領域の初期化及び単一磁
   区が保たれる方向の磁界を発生させるように構成
   されている磁気ヘツド。 ４ 前記無端形の磁気抵抗素子は、４つの脚部を
   額縁形に配置して構成され、 前記第１の電気的接続体対は、前記４つの脚部
   のうちの第１の脚部に、前記検知領域に対応する
   間隔をあけて配置され、 前記第２の電気的接続体対は、前記第１の接続
   体対の外側に、これらを挟むようにして、配置さ
   れ、 前記少なくとも１つの等電位細片は、前記４つ
   の脚部のうちの第２、第３及び第４の脚部に配設
   され、 前記第１の電流通路は前記素子において前記第
   ２の接続体対の内側の部分であり、 前記第２の電流通路は前記素子において、前記
   第２の接続体対の外側の部分である、 ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   磁気ヘツド。 ５ 前記第１の接続体対の一方と前記第２の接続
   体対の一方とは実質的に一体の部材であり、前記
   第１の脚部に対してある角部をなすように配設さ
   れている第１の縁部及び前記第２の脚部に対して
   ある角度をなすように配設されている第２の縁部
   を備えて、前記第１の脚部と前記第２の脚部とが
   交差する角部に配設され、 前記第１の接続体対の他方と前記第２の接続体
   対の他方とは実質的に一体の部材であり、前記第
   １の脚部に対してある角度をなすように配設され
   ている第３の縁部及び前記第４の脚部に対してあ
   る角度をなすように配設されている第４の縁部を
   備えて、前記第１の脚部と前記第４の脚部とが交
   差する角部に配設されている、 ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の
   磁気ヘツド。