JPS5940316A - 磁気感知装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に磁気記録体に記録された情報を読取るた
めの磁気トラ八ジューサに関し、さらに具体的には垂直
記録法によって磁気記録体中に記録されたデータを読取
るための差動磁気抵抗（ＭＲ）型磁気感知装置に関する
。

〔従来の技法の説明〕

従来磁気抵抗（ＭＲ）効果を使用する事によって磁気表
面からデータを読取るための種々の磁気感知装置が存在
する。ＭＲ型トランスジューサの動作は成る材料の電気
抵抗が、磁場にさらされた時に変化するという原理に基
づいている。この様なトランジューサの出力信号は磁気
抵抗感知素子に定電流欠供給する事によって発生される
。感知用Ｍ　Ｒ素子によって感知される磁気記録体の磁
束は、この磁束ＶＣよって生ずる材料の抵抗の変化に比
例する電圧の変化によって反映される。

Ｉ　ＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ
　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ。

Ｖｏｌ、　１５．Ｎｏ−９第２６８０頁に簡単に説明さ
れている如く、ＭＲ累子は比較的小４．１モ囲にわたる
所与の磁束の漏洩に対して抵抗の線形変化を示す。

従ってこの技法は動作範囲を線形領域中の成る点に中心
付ける磁気バイアスを与える事を提案している。この中
で説明されている如く、タンタルの如き材料の如き材料
から形成された中心のバイアス条片の反対側上には別個
のＭＲ素子の対が配向されている。中心のバイアス条片
をθＩＬれる′屯流は磁束の方向が反対になる様に各Ｍ
Ｒ素子をバイアスしている。１対の抵抗器及び差動的に
バイアスされるＭＲ素子を含むブリッジ回路が与えられ
る。

ブリッジからの（ｉｎ号は共通モード除去原理が働いて
いるので、温度のゆらぎによって影響されない出力信号
を発生ずる差動増幅器に供給される。従って差動増幅器
の出力が感知した磁束の１１６を反映する。

米国特許第３８６０９６５号は同様に熱的雑音の共通モ
ード除去を得るために１対のＭＲ条片乞使用している磁
気感知装置を開示している。しかしながらこの配列体に
おいては、別個のバイアス導体は除去されていて、１対
のＭ　Ｒ素子が互に他を相互にバイアスする様に働いて
いる。

米国特許第３８７９７６０号は同様に磁束値を差動的に
感知する様に配列されている１対の相互にバイアスする
ＭＲ素子を開示している。この特許の原理によれば、Ｍ
ＲＲ条片、その長手方向軸に関して夫々±４５′　　に
容易軸が誘導される様に目己向されている。

上述の技法を含む従来の技法に開示された差動型Ｍ　Ｒ
装置は各条片の各々の端が別個の端子に接続されている
点ですべて暴挙的に４端子装置である。薄膜技法でＭ、
Ｒ条片を形成する際に別個の接続部を必要とするという
事は製法を太いに複雑化する。なんとなれば２つのＭＲ
素子に必要とされる電気的接続を形成するために８費と
されるいくつかのリングラフィ裂造法が必要とされるか
らである。同様に別個の製造段階が谷Ｍ　Ｒ素子に必要
とされるので、熱０追Ｖ音の共通モード除去に必要とさ
れる如き同一の材料特性を有する様にｒＡ、　Ｒ素子を
形成する事が困難である。さらに２つの条片間では整列
の問題が生ずる。最後に、この様な任意の４端子装置に
とって絶対に必要とされる如く、２つの条片間に信頼性
をもって′ｔに気的絶縁性を保持しつつ、互に接近して
２つの条片を製造する事は困難である。

〔本発明の概要〕

本発明は信号の加算が装置の内部で行われる様に２端子
間に並列に接続された１対の相互にバイアスされるＭＲ
Ｒ条片有するＭＲ感知装置を与える事によって従来の技
法の問題を解決する。

本発明の装置６は従来の装置の開店によってわずられさ
れる事はないので、全く異なる動作目的を頁し、これに
伴って異なる寸法上の特性を有する。

従来の装置の場合には、熱的雑音の如き、不所望の雑音
入力の共通モード除去を得る事が目的であった。この様
な除去をＭｉＭ切な程度に達成するためには、２つの累
子間に電気的絶縁を保持しつつ、互に出来るだけ接近し
て２つの素子が存在する事が絶対必要である。従って画
素子は磁気記録体から実質上同一の磁場を感知するが、
バイアス状態が反対のために、抵抗値の反対方向の変化
、即ち１つのＭＲ素子の抵抗が増太し、他の素子の抵抗
が減少するという状態を感知する。この様な条片から有
用な電気的信号を誘導するためには電気的ブリッジ回路
、もしくは差動増幅器及びＭＲ感知装置の構造に４端子
配列体が８碩とされる。

本発明の感知装置の場合には、熱的雑音の共通モード除
去を与える事が目的でな（、垂直に記録された磁性体か
ら単一モード（ｕｎｉｍｏｄａｌ　）の出力信号を発生
する磁気抵抗感知装置を与える事が目的である。この目
的のために、本発明の２つのＭＲ感知装置は２つの感知
装置の位置における垂直磁場成分の差に比例した電気信
号を発生する。

垂直磁場に犬、な差が存在するのは垂直方向の磁気的遷
移の上だけであるから、本発明の差動感知装置は垂直に
記録されたデータと共に使用されるのに主なる利点があ
る。この垂直磁場の差は２つのＭＲ素子間の間隔がＯに
接近する時に消えるので、本発明の２つの磁気抵抗条片
は従来装置の構造よりもかなり大きな量だけ分離される
必要がある。

差動信号の加算は本発明の２端子装置の内部で生じるか
ら、従って２つの感知条片の間に垂直遷移が存在する時
に、端子間の抵抗の変化が最大になる様になっている。

対応する出力電圧は単一モード（ｕｎｉｍｏｄａｌ　）
である。即ち相次ぐ垂直方向の遷移に対しては出力電圧
は交互に正負となる。２つの感知装置に与えられる均一
磁場は２つの端子間に正味の抵抗の変化を生ぜす、従っ
て、適切な空間的解像力を達成するのに従来のＭＲ感知
装置で必要とされた如く、差動感知装置に瞬接して磁気
シールドを与える必要はない。この結果、差動感知装置
の製造はさらに簡単になる。

改良された差動ＭＲ感知装置ｄは概念的には感知すべき
垂直に記録されたビットの間隔と比較して相対的に小さ
な距離だけ分離した１対の平行なＭＲ条片より成る。感
知装置は２つの端子間に２つのＭＲ条片が平行に接続さ
れている２端子装置である。入力端子から出力端子への
′電流は夫・７各素子中の′電流１１及びＩ２が夫々等
しくなる様に流れる。これ等の電流は横方向磁場を生じ
、この横方向磁場は条片中の長手方向容易軸から、磁化
を反対方向に回転させる如く相互バイアス効果を与える
。この結果、同一磁束値に応答して各素子に異なる抵抗
の応答が生じるが製造の２端子間には正味の抵抗変化を
生ぜず、従って出力信号の変化もない。他方、垂直遷移
からの２極性磁束構造を感知する時は、ＭＲ素子は同−
向きにその抵抗を変化させ、装置の２端子間の正味の抵
抗に最大の変化を生ずる。１つの利点はＭＲ素子を分離
する平面に垂直な方向の相対運動をＭＲ感知装置と遷移
との間に与える事によって、通常のｄφ／ｄｔ型トラン
ストランスジ水平方間記録データの遷移を感知する際に
普通生じる単一モードパルスが得られることである。

本発明の目的は垂直に記録されたデータのための改良Ｍ
　Ｒ感知装置を与える事にある。

本発明に従えば、垂直記録によって磁性体の表面上に記
録された２値データを感知するための改良ＭＲ感知装置
が与えられる。

本発明に従えば、単一モード出力信号を発生する垂直記
録データのだめのＭＲ感知装置が与えられる。

本発明に従えば、製造条件が簡単で、磁気シールドを使
用する事な（空間的解像力を与えるＭＲ感知装置が与え
られる。

〔好ましい実施例の説明〕

本発明のＭＲ感知装置の等価電気回路が第１図に示され
ている。第１図でＲ１は１つの磁気抵抗性条片、Ｒ２は
他の磁気抵抗条片、■は電流源である。第１図に示され
た如く、条片Ｒ１及びＲ２は夫々の端子で端子Ｔ１及び
Ｉ２に接続されて℃・る。端子蛍１は′屯流源Ｉに接続
され、他方端子Ｔ２は接地されている。磁気抵抗鉛片Ｒ
１及びＲ２は′電流源■からの′区匠が各条片間刃等し
く分割される様にその動作状態で等しい抵抗値を有する
様に意図さ・れでいる。

第２図に示された如く、電流Ｉは電流Ｉ　１１及びＩ７
に分割され、１１１は条片Ｒ１を流れ、■？は条片Ｒ２
を流れる。第２図に示された如く条片Ｒ１及びＲ２は垂
直に記録されたデータ・ビット間の間隔よりも小さな距
離だけ２つの条片を分離するスペーサ層９によって分離
されている。条片は２つの条片中の磁化が反対方向に回
転する様に電流り及び工♀からの磁場によってバイアス
され、互に反対方向に向く磁化成分［１及びＭ？を発生
する。磁性条件が相互に互に他をバイアスする方法はこ
の分野で知られており、従来技法の任意のものでよい。

この自己バイアス効果は、２つの感知装置の条片のまわ
りに感知電流Ｉｉ１及びＩＺによって発生される磁場構
造を示した第６図から容易に明らかであろう。第３図か
ら明らかな如（、条片Ｒ１及びＲ２は夫々平均有効磁場
Ｈ１１及びＨ，、？、によって反対の横断方向にバイア
スされている。

感知動作は第４Ａ図及び第４ｉ図と関連してより良（理
解されよう。第４Ａ図及び第４Ｂ図は外部磁場の′垂直
成分ケ感知する事による垂直スケール上の抵抗の変化△
Ｒを示した応答曲線である。

磁場の強度は水平軸上に示され、この磁場の士の方向は
水平軸に沿って示されている。

第４Ａ図は両条片が均一な垂直侵Ｊ）Ａ′￥受けた時、
即ち反対方向にあり、同一の大きさを有する磁束入力Ｓ
１及びＳ２を感知した時の抵抗Ｒ１及びＲ２の変化の効
果を示している。図示されている如く、△Ｒ１の値は点
１かも増太し、△Ｒ２の値は点２かも減少している。曲
腺の両側に線型！１′ｆ・四があるものと仮定すると、
　Ｒ１は−△Ｒ２に等しく、従って感知装置の抵抗の正
味の変化は０であり、第１図にオ６ける出力信号１ｒ、
ｔｉ化しない。

第４Ｂ図においては、条片Ｒ１及びＲ２は犬きあが等し
く方向が反対の垂直イ１ｆＡ場成分Ｓ１’及び８２′を
受けている。この様な状況は２つの感り１」条片の下の
中心に垂直方間の遷移か来た場合に生する。この結果、
全抵抗の変化は△Ｒ／　２となり、第１図の出力ＶはＪ
′役大となる。

Ｍ＜５Ａ図は磁気的遷移ＭＴ及び上述の如（動作するＭ
Ｒ条片Ｒ１及びＲ２を拡大して示した概略図である。第
５Ｂ図は図示された垂直方向遷移ＭＴのまわりに存在す
る垂直磁場成分Ｓｙの形を示している。第５Ｃ図は遷移
部が感知位置を通過してＸ方向に移動する時の出力ｔ　
ＢＥ　Ｖの波形を示している。この波形Ｖは水平方向に
記録された磁気遷移の感知中に電磁誘導型のｄφ／ｄｔ
型の磁気トランスジューサによって与えられる波形と類
似の単モード型をなしている。この事は銹導型の磁気ト
ランスジューサからの信号を処理する記録チャンネル技
法が十分開発されており、十分理解されているので利点
と考えられる。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は本発明の２端子設計構造によっ
て得られる本発明の装置の内部差動信号処理能力を示し
ていることが理解されよう。

ＩＶｉ　Ｒ感知装置を形成するだめの周知の薄膜製造方
法のうち任意のものが、本発明の装置の製造に使用され
る。第６八図及び第６Ｂ図は夫々４端子装置と呼ばれる
従来のＭＲ感知装置（端子Ｔ１乃至Ｔ７１４を有する）
及び２端子装置（端子Ｔ１及びＴ、？を有する）と呼ば
れる本発明のＭＲ感知装置の透視図を示す。基板上に多
車層の薄膜装置を作る分野の専門×にとっては第６Ｂ図
の２端子式設計が第６Ａ図の設計よりも仮雑でなく、安
価な製造方法によって製造されることは明らかであろう
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２端子差動ＭＲ感知装置の電気的回路
の概略図である。第２図は本発明のＭ　Ｒ感知装置の物
理的配列体の概略図である。紀ろ図は第２図に示された
ＭＲ条片配列体の相互ノ（イアス条件を示した、２つの
感知装置の条片中の感知電流によって発生される磁場の
構造を示した図である。第４Ａ図は２つの相互にバイア
スされた感知条片の夫々の動作点及びその均−ＩＩ入力
磁場に対する応答を示した図である。第４Ｂ図は２つの
感知装置にの条片の下に垂直遷移が中心付けられた時の
如（，２つの感知装置が反対の極性の人力磁場を受けた
時の応答を示した図である。第５Ａ図は感知装置及び磁
性記録体の垂直記録遷移部を示した概略図である。第５
Ｂ図は遷移部が感知装置の１つの素子に相対的に移動さ
れる時の第５Ａ図に示された漂遊磁束パターンの垂直成
分Ｓｙを示した図である。第５Ｃ図は遷移部が感知装置
の位置を通過して第５Ｂ図のＸ方向に移動する時の出力
電圧Ｖの波形を示した図である。第６Ａ図及び第６Ｂ図
は夫々従来の４端子感知装置及び本発明の２端子感知装
置のための範膜層及び端子を示した透視図である。 Ｒ１、Ｒ２・・・・磁気抵抗条片、■・・・・電流源、
ＴＩ、Ｔ２・・・・端子、■・・・・出力電圧。 出ＭＫ人　　インター）−７３ナル・４林ス・マシーン
ズ・コーポレーション代理人　弁理士　　山　　　本　
　　、仁　　　−朗（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 相互にバイアスされる１対の薄膜磁気抵抗条片より成り
   、 夫々の条片の対応する端が第１及び第２の端子に接続さ
   れてお）、一方の端子が定電流源に接続される様に適合
   されており、上記条片は平行な関係に分離されていて、
   上記定電流源から供給される電流１が上記条片間に実質
   的に等しく分割される様な実質上同一の抵抗値を有し、
   上記条片が夫々の磁気抵抗曲線の直線領域中の同一対応
   する点で反対方向にバイアスされる様にされ、上記条片
   が上記夫々のバイアス磁場に実質的に平行な磁束成分を
   感知したとき、（１）上記磁束成分が同一方向にあり同
   一の値を有するときに上記端子間に有効抵抗の正味の変
   化がなくて、（２）上記磁束成分の夫々の値に差がある
   ときその代数的差に比例して変化する単一モード型の抵
   抗変化を発生する事を特徴とする磁束の遷移の型で磁性
   光面上に記録された２進データ′？：読取るための磁気
   感知装置。