JPS6325820A - 磁気抵抗効果型磁気ヘツド - Google Patents

磁気抵抗効果型磁気ヘツド

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JPS6325820A
JPS6325820A JP16921586A JP16921586A JPS6325820A JP S6325820 A JPS6325820 A JP S6325820A JP 16921586 A JP16921586 A JP 16921586A JP 16921586 A JP16921586 A JP 16921586A JP S6325820 A JPS6325820 A JP S6325820A
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signal
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JP16921586A
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Inventor
Shigemi Imakoshi
今越 茂美
Hiroyuki Suzukawa
鈴川 博之
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。
A 産業上の利用分野 B 発明の概要 C従来の技術 D 発明が解決しようとする問題点 E 問題点を解決するための手段(第1図)F 作用 G 実施例 G1一実施例(第1図〜第3図) G2他の実施例(第4図) H発明の効果 A 産業上の利用分野 本発明は、交流バイアス磁界を用いる、磁気抵抗効果型
磁気ヘッド(以下MR型磁気ヘッドという)に係わる。
B 発明の概要 本発明は、交流バイアス磁界を用いるMR型磁気ヘッド
において、感磁素子の両端に接続゛された1対の信号導
出線を、バイアス導線により形成されるバイアスループ
を横切ってその主面に垂直な方向に重ねて形成すること
により、バイアス導線と信号導出線との間の電磁結合を
回避して、不要交流成分が信号導出線に誘起されること
を防止するようにしたものである。
C従来の技術 従来、一般のMR型磁気ヘッドは、その感磁素子が単層
の磁気抵抗効果を有する磁性層(以下MR磁性層という
)によって構成され、このMR磁性層に与えられる信号
磁界に基づく抵抗変化を検出するために、センス電流が
、MR磁性層に対し、その面方向に沿い、且つ磁気記録
媒体との対接(ないしは対向)面のトランク幅方向に沿
う方向に、つまり、磁気記録媒体から与えられる信号磁
界と直交する方向に流されていた。
D 発明が解決しようとする問題点 この単層のMR磁性層は、磁気異方性エネルギー、形状
異方性等に起因する静磁エネルギー等の和が層全体とし
て最小となるような磁区構造をとる。すなわち、第5図
に示すように、この単層磁性層が、長方形の薄膜磁性層
(51)であり短辺方向に磁気異方性を有する場合、そ
の面内において、短辺方向に沿って磁化方向が交互に逆
向きの磁区(52)  ((52a) 、  (52c
)  ・・弓が生じると共に、これら隣り合う磁区(5
2)に関して閉ループを形成するように、その両端間に
、磁性層(5I)の長辺方向に沿って順次逆向きの磁区
(53)((53b ) 、  (53d )  ・・
・)が生じている。したがって、このような磁性層に外
部磁界が与えられると各磁区間の磁壁(54) 、  
(55)が不連続に移動し、これによりバルクハウゼン
ノイズが発生するという問題があった。
このようなバルクハウゼンノイズを回避するために、本
出願人は、既に特訓昭60−247752号において積
層MR型磁気ヘッドを提案している。
まず、第6図〜第8図を参照しながら、既提案のMR型
磁気ヘッドに用いる積FiMR感磁素子゛について説明
する。
既提案においては、第6図に示すように、感磁素子(2
)は、非磁性中間層(3)を介して、その上下に少くと
も一方がMR磁性層より成り、夫々軟磁性体より成る磁
性層(4)及び(5)の積層構造とする。非磁性中間層
(3)の厚さは、陶磁性層(4)及び(5)間に、クー
ロンの法則に従う静磁的相互作用が支配的に作用するよ
うな厚さ、例えば5〜5000人に選定する。また、両
値性N(4)及び(5)は、その飽和磁束密度、厚さ等
の選定によって陶磁性層(4)及び(5)の磁束量が一
致するように選定される。
感磁素子(2)の陶磁性層(4)及び(5)をMR磁性
層とするときは、陶磁性層(4)及び(5)は同一の材
料、寸法形状とすることが望ましいが、一方をMR効果
がないか殆んどない材料によって構成するときは、この
磁性層は、MR効果のある磁性層に比し充分大なる電気
抵抗を有するようにその材料及び厚さ等の選定を行う。
既提案においては、その感磁素子(2)は、非磁性中間
層(3)を介して、磁性層(4)及び(5)が積層され
た構造とされていることによって、外部磁界が与えられ
ていない状態では、第6図に示すように、磁性層(4)
及び(5)は、矢印M4及びM5で示すように夫々磁化
容易軸Asの方向に互いに反平行の磁化状態にあり、陶
磁性層(4)及び(5)に関して、磁束が全体的に閉じ
た状態にあり、磁壁が生じていない。
このような感磁素子(2)に対し、その磁化困難軸Ah
の方向に外部磁界Hを強めていくと、第7図Aに示す外
部磁界が加えられない反平行の磁化状態から、外部磁界
Hにより同図Bに示すように磁化が回転し、更に強い外
部磁界により、同図Cに示すように、陶磁性層(4)及
び(5)が同方向に磁化される。第7図においてはその
磁化状態を、磁性層(5)に関しては実線矢印で、磁性
層(4)に関しては破線矢印で模式的に示す。この場合
側磁性層(4)及び(5)においてその面内で磁化が回
転するので、磁壁が生ずることがない、つまり、陶磁性
層(4)及び(5)の磁化困難軸方向を磁束の伝搬方向
とすることによって磁壁移動に起因するバルクハウゼン
ノイズが回避される。
次に既提案によるMR磁気ヘッドの動作を第8図を参照
して説明する。第8図は、感磁素子(2)の陶磁性層(
4)及び(5)のみを模式的に示したもので、これら磁
性層(4)及び(5)は初期状態で、同図A中に示すよ
うに、幅方向に磁化容易軸Aeを有する。
そして内磁地層(4)および(5)にセンス電流Iを通
ずると、非磁性中間層(図示せず)を挟んで対向する内
磁地層(4)及び(5)にはセンス電流■と直交する互
いに逆向きの磁界が発生し、これによって磁性層(4)
及び(5)は同図に実線及び破線矢印M4及びM5で示
すように磁化される。
一方、この感磁部(2)に電流Iに沿う方向に外部から
バイアス磁界H8が与えられると、このバイアス磁界H
Bによって、磁性層(4)及び(5)の磁化の向きは、
同図Bに矢印Mob及びMsbで示すように、所要の角
度だけ回転される。このバイアス磁界HBによって与え
られる磁化の方向は、電流■の方向に対してほぼ45°
となるように、そのバイアス磁界HEの大きさが選ばれ
る。
尚、このようにバイアス磁界HBによってセンス電流■
に対してほぼ45°の磁化を与えることによって高い感
度と直線性を得ることができることについては、通常の
MR型磁気ヘッドにおいて行われていると同様である。
そして、この状態で第8図Cに示すように、信号磁界H
Sがセンス電流■に沿う方向、すなわち磁化困難軸Ah
の方向に与えられると磁化が回転し、矢印M4S及びM
55に示すように、その磁化の方向が時計方向及び反時
計方向にそれぞれ角度θ1及び−01回転する。これに
よって各磁性層(4)及び(5)がMR磁性層である場
合は、夫々抵抗変化が生じることになるが、このMR磁
性層の抵抗の変化は角度の変化をθとするときcos2
 θに比例するので、今、第8図Bにおける内磁地層(
4)及び(5)の磁化Mob及びMsbが互いに90°
ずれているとすると、θ、及び−θ1の変化で、内磁地
層(4)及び(5)に関して抵抗の変化の増減が一致す
る。つまり、一方の磁性TI(41の抵抗が増加すれば
、他方の磁性層(5)もその抵抗は増加する方向に変化
する。そして、これら磁性層(4)及び(5)の抵抗変
化、すなわち感磁素子(2)の両端の端子t1及びt2
間に抵抗変化を生じ、この抵抗変化を端子t1及びt2
間の電圧変化として検出することができる。
第8図の例では信号磁界Hsに対して略々直交する方向
に磁化容易軸Aeを有する磁性層について述べたが、磁
性層の主面内に磁気異方性を有しない等方的磁性層を用
いても同様である。この場合には、比較的小さなセンス
電流を流せば、磁化方向がセンス電流と直交し、つまり
信号磁界の方向と直交するため、バルクハウゼン雑音は
発生しない。
上述したように、既提案のMR型磁気ヘッドにオイテハ
、MR感1素子(21を、磁性j’i (41及び(5
)が非磁性中間層(3)の介在によって、静磁的結合状
態にあるように、つまり、クーロンの法則に従う相互作
用による結合が充分強い状態にある積層構造とされ、し
かも信号磁界H5とセンス電流Iの方向を同方向とした
ことによってバルクハウゼンノイズが確実に排除される
ところで、前述のように、MR感磁素子(2)の抵抗値
の変化はcos2 θに比例するため、これに基く信号
出力には2次高調波歪が付随する。また、抵抗値の変化
分が高々5%程度と小さいものであるのに対して、抵抗
値の温度係数が1度当り約0.3%程度と大きいため、
温度ドリフトが大きい。
更に、動作時に磁気記録媒体と摺接する場合は、ヘッド
の温度が不規則に変化し、所謂、摺動ノイズが発生する
直流バイアス磁界を用いるMRヘッドの、上述のような
問題点を解消するために、本出願人は、特開昭61−5
4005号(特願昭59−176476号)において、
交流バイアス磁界を用いる「磁気抵抗効果型磁気ヘッド
装置」を既に提案している。
本出願人による上述の交流型MRヘッド装置は、比較的
大振幅の両極性矩形波バイアス磁界と、この矩形波に同
期させた極性反転出力とを用いることにより、単一のM
R感磁素子を有しながら、等測的に差動型MRヘッドを
構成するものである。
これにより、特性曲線の非直線性が改善されて、歪のな
い再生信号が得られる。
また、前述の温度ドリフトや摺動ノイズはこの等測的差
動MRヘッドに対して同相となるため、その影響は充分
に抑圧される。
更に矩形波による変調増幅となるため、直流を含む超低
周波磁界の検出が可能であると共に、矩形波の周波数が
高く選定されるため、増幅器の入力インピーダンスが低
い場合でも、結合コンデンサの容量を小さく選定するこ
とができる。
ところで、既提案のMRヘッドでは、通常、第9図に示
すように、1対の端子(2C)及び(2d)に、それぞ
れ信号導出線(リード)(2cc)及び(2dd )を
介して、積層MR感磁素子(2)が「コ」字状に接続さ
れ、他の1対の端子(10a)及び(IQb)にMR感
磁素子(2)及びリード(2dd)を跨いでバイアス導
線(10)が同じく「コ」字状に接続される。MR感磁
素子(2)からのリード(2cc)。
(2dd )の抵抗を小さくするために、通常、端子(
2c)及び(2d)はバイアス導線(10)のための端
子(10a)及び(10b )の内側に配される。
そして、第10図に示すように、バイアス電流源(22
)及び増幅器(24)がMRヘッドの各端子と、例えば
フレキシブル印刷配線板のような多条平行リード(図示
せず)を介して接続される。なお、第10図では、MR
感磁素子(2)にセンス電流IMRを流すための定電流
源や結合コンデンサの図示は省略されている。
ところが、MRヘッドの各端子が第9図のように配設さ
れている場合、MR感磁素子(2)から、端子(2c)
及び(2d)を経て、増幅器(24)に至る出力信号経
路と、バイアス電流源(22)から、端子(10a)及
び(10b)を経て、バイアス導線(10)に至る電流
供給経路とは、かなりの長さとなる多条平行リードの区
間で電磁的に結合している。
また、MRヘッド内では、端子(10a)から、バイア
ス導線(10)を経て、端子(10b)に流れるバイア
ス電流1Bによって発生する磁束が、積NMR感磁素子
(2)と両リード(2cc )及び(2dd )によっ
て形成される信号導出ループに鎖交する。
加えて、MR感磁素子(2)及びバイアス導線(10)
等は、後述のように、磁性基板(1)(第2図参照)に
きわめて近接しており、バイアス導線(lO)を含むバ
イアスループはMR感磁素子(2)を含む信号導出ルー
プと電磁的にかなり密に結合している。
等測的には、MRヘッドのこの結合状態は、第10図に
示すように変成器T1として表わされる。
即ち、変成器T1の1次巻線(IOl)及び2次巻線(
21)は、バイアス導線(10)を含むバイアスループ
及びMR感磁素子(2)を含む信号導出ループをそれぞ
れ示す、なお、抵抗器(10r)及び(2r)はそれぞ
れバイアス導線(10)及びMR感磁素子(2)の抵抗
器である。
このような電磁結合により、信号出力経路にバイアス電
流の周波数の不要交流成分が誘起される。
バイアス電流iBの周波数は、記録信号の最高周波数の
例えば3倍以上のように、かなり高く選定されるため、
信号出力経路に誘起される不要交流成分のレベルはかな
り太き(なり、増幅器(24)−を飽和させる虞があっ
た。
また、この不要交流成分は、前述の同期化出力信号に著
しいオフセット電圧を発生させてダイナミックレンジを
縮小させるという問題があった。
か\る点に鑑み、本発明の目的は、信号出力経路とバイ
アス電流供給経路との間の不要な電磁結合を回避した磁
気抵抗効果型磁気ヘッドを提供するところにある。
E 問題点を解決するための手段 本発明は、磁気抵抗効果型の感磁素子の一端に第1の信
号導出線が接続されると共に、感磁素子の他端に第2の
信号導出線が接続され、感磁素子にバイアス磁界を与え
るための交流バイアス電流が流れるバイアス導線により
バイアスループが形成され、第1及び第2の信号導出線
がバイアスループを横切ると共に、バイアスループの主
面に垂。
直な方向に重なって形成された磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドである。
F 作用 か\る構成によれば、信号出力経路とバイアスループと
の電磁結合が回避されて、信号導出線からの不要交流成
分の導出が防止される。
G 実施例 G1一実施例 以下、第1図〜第3図を参照しながら、本発明による磁
気抵抗効果型磁気ヘッドをシールド型磁気ヘッドに適用
した一実施例について説明する。
本発明の一実施例の機械的構成を第1図及び第2図に示
す。この両図において、第9図に対応する部分には同一
の符号を付して一部説明を省略する。
第1図において、MR感磁素子(2)の一端(2a)に
幅狭のリード(2aa)が接続されると共に、他端(2
b)に幅広のリード(2cc)が接続される。
後述のように、幅広のリード(2cc )は下層に形成
され、このリード(2cc)及びMR感磁素子(2)の
上に、適宜の絶縁層を介して、幅狭のリード(2aa)
が重なって形成される。これらのリード(2aa)及び
(2cc)並びにMR感磁素子(2)は、それぞれの中
心線が同一垂直面上にあるように、対称に配設されるこ
とが望ましい。下層のリード(2cc)が端子(2c)
に接続されると共に、上層のり−ド(2aa)が端子(
2d)に接続される。バイアス導線(10)の1対の端
子(10a )及び(10b )が互いに隣接して配設
され、一方のリード部(10bb)が、バイアス導線(
10)と略rUJ字状をなすように折曲げられて、端子
(10b )に接続される。
バイアス導線(10)がMR感磁素子(2)及び上層の
リード(2aa)を跨ぐと共に、バイアス導線(10)
のリード部(10bb)が上層及び下層のリード(2a
a)及び(2cc )を跨いで配設される。なお、信号
導出用の端子(2c)及び(2d)はバイアス導線(1
0)のための端子(10a)及び(10b )の外側に
配設される。
第1図の実施例の■−■碌における断面を第2図に示す
第2図において、Ni−Zn系フェライト、I’In−
Zn系フェライト等の磁性基板(11の上に、この基板
(1)が導電性を有する場合は、5i02等の非磁性絶
縁層を形成し、これの上にMR感磁素子(2)を、磁気
記録媒体との対接ないしは対向面(6)に一端が臨むよ
うに形成する。MR感磁素子(2)の他端に非磁性の導
電層(2cc)を接続し、この導電層(2cc)の上に
、絶縁層を介して、導電層(2aa )を形成するにの
導電層(2aa )は、絶縁層に適宜設けられた窓を通
して、MR感磁素子(2)の一端に接続される。
また、導電層(2aa )を横切ってこれらの上には、
絶縁層を介してバイアス導電層(10)及び(10bb
)を設け、更に絶縁層を介して、磁性板(12)を設け
る。
MR素子(2)は、その磁性ii (4)及び(5)の
うちの少くとも一方のMR効果のある磁性層を、例えば
Fe、Co、Niのいずれか或いはその2種以上の合金
層によって構成し得る。また、磁性層(4)または(5
)のいずれか一方をMR効果のない磁性層によって構成
する場合は、高透磁率の例えばセンダスト、Moパーマ
ロイ、Go系アモルファス合金膜等によって構成し得る
。また非磁性中間層(3)としては、5t(h + A
l3N3 + Ti 、 Mo等の非磁性膜によって構
成し得るものであり、各層(3) 、 (41及び(5
)は、夫々スパッタリング等によって形成し得る。この
ようにして、例えば300人厚のNiFe合金磁性層を
40人のSiO2を介してMi層した4μ×4μのMR
感磁素子が得られる。
上述の構成により、第1図の実施例においては、MR感
磁素子(2)からの出力信号経路のうち、ヘッドと増幅
器(24)とを接続する多条平行リード(図示せず)の
区間ではバイアス電流i ccによる磁束が鎖交せず、
この区間の電磁結合は実質的に零となる。
また、第1図の実施例においては、上層のリード(2a
a)がMR感磁素子(2)及び下層のリード(2cc 
)と形成する信号導出ループは、磁性基板(1)及び磁
性板(12)の間にあって、バイアス導線(10)及び
そのリード部(10bb)が形成するバイアスループと
きわめて接近している。しかしながら、信号導出ループ
とバイアスループとは、双方の主面及び通電方向がそれ
ぞれ互に垂直となる°ように配設されており、このため
、バイアス電流tBによる磁束は信号導出ループと鎖交
しない。
なお、微視的には、上層のリード(2aa)並びに下層
のリード(2cc)及びMR感磁素子(2)の幅が異な
るため、幅の差に相当する幅狭のループが信号導出ルー
プの左右の側縁に形成され、この側縁ループにバイアス
電流による磁束が鎖交すると考えられる。しかしながら
、第1図の実施例においては、信号導出ループのMR1
3磁素子(2)、り一ド(2aa)及び(2cc)は、
各中心線を揃えて、対称に配置されているため、信号導
出ループの両側縁ループとバイアスループとの電磁結合
は互に逆極性となっている。また、MR感磁素子(2)
、リード(2aa)及び(2cc)が対称に配設されて
いるため、両III縁ループがそれぞれバイアスループ
と重なる面積は互に等しくなり、両側縁ループとバイア
スループとの結合度もまた互に等しくなる。
この信号導出ループの両側縁ループとバイアス1   
    ループとの結合状態は、第3図に示すように、
等測的に2個の変成器T1及びT2として表わされる。
そして、上述のように、左及び右の側縁ループの電磁結
合が互に逆極性であるため、例えば、第1及び第2の変
成器T1及びT2の各1次巻線(IOl)及び(10m
 )が同極性で直列に接続されるに対して、各2次巻線
(21)及び(2m)が互に逆極性で並列に接続される
。これにより、第3図の両変成器T工及びT2の各2次
巻線(2り)及び(2m)に誘起されるバイアス交流成
分が相殺される。
第1図の実施例では、下層のリード(2cc)を幅広に
すると共に、上層のリード(2aa)を幅狭としたが、
これとは逆に、下層のリードを幅狭に形成し、上層のリ
ードを幅広く被せるようにしてもよい。この場合も、上
述の理由から、左右対称であることが望ましい。
本実施例によれば、1対の信号導出線を、バイアスルー
プを横切ってその主面と垂直な方向に重ねて形成したた
め、信号導出ループにバイアス交流成分が導出されるこ
とがな(、増幅器の飽和。
オフセントによるダイナミックレンジの縮小等の問題が
解消される。
G2他の実施例 次に、第4図を参照しながら、本発明をヨーク型磁気へ
7ドに通用した他の実施例について説明する。
本発明の他の実施例の構成を第4図に示す。この第4図
において、第1図及び第9図に対応する部分には同一の
符号を付して重複説明を省略する。
第4図において、図示を省略した磁性基板(第2図参照
)の上に、絶縁層を介して、バイアス導線(10)が略
rUJ字状に形成され、バイアス導線(10)の上に、
更に絶縁層を介して、積層MR感磁素子(2)が形成さ
れる。
そして、このMR感磁素子〔2)を挟んで、その前方及
び後方、すなわち記録媒体との対向ないしは対接面側と
これとは反対側との両端部に前方磁性層(8)と後方磁
性層(9)とが配置される。これら磁性層(8)及び(
9)は例えば電気伝導性を有し、かつMR効果が殆どな
く、磁気異方性をセンス電流と直角方向に有する金属磁
性層によって構成される。前方磁性層(8)は、その一
端が磁気記録媒体との対接ないしは対向面に臨み、この
面から後退して配設されたMR感磁素子(2)に信号磁
束を導(、所謂、ヨークである。また、後方磁性層(9
)は、絶縁層に適宜穿設された窓を通して、磁性基板(
図示を省略)に密に結合される。
本実施例においては、上層のリード(2aa)が前方磁
性層(8)に接続されると共に、下層のリード(2cc
)が後方磁性層(9)に接続される。
か\る構成により、本実施例においても、前述の一実施
例と同様に、バイアスループと両信号導出ループとの電
磁結合が回避されて、信号出力経路への不要交流成分の
導出が防止される。
H発明の効果 以上詳述のように、本発明によれば、バイアス導線と磁
気抵抗効果型の感磁素子の信号導出線との間の電磁結合
に対して、感磁素子の両端に接続された信号導出線がバ
イアス導線により形成されるバイアスループを横切って
その主面に垂直な方向に正なって形成されるようにした
ので、バイアス系と信号系との間の電磁結合が回避され
て、不要交流成分の導出が防止された磁気抵抗効果型磁
気ヘッドが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの一実施例の機械的構成を示す路線平面図及び断面
図、第3図は本発明の一実施例の微視的等価回路を示す
結線図、第4図は本発明の他の実施例を示す斜視図、第
5図〜第7図は本発明を説明するための斜視図及び平面
図、第8図は既提案の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの動作
状態を説明するための概念図、第9図は既提案の磁気抵
抗効果型磁気ヘッドの機械的構成例を示す路線平面図、
第10図は既提案の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの等価回
路を示す結線図である。 (2)は磁気抵抗効果型感磁素子、(2aa) 、  
(2cc )は信号導出線、(10)はバイアス導線で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 磁気抵抗効果型の感磁素子の一端に第1の信号導出線が
    接続されると共に、上記感磁素子の他端に第2の信号導
    出線が接続され、 上記感磁素子にバイアス磁界を与えるための交流バイア
    ス電流が流れるバイアス導線によりバイアスループが形
    成され、 上記第1及び第2の信号導出線が上記バイアスループを
    横切ると共に、 上記バイアスループの主面に垂直な方向に重なって形成
    されたことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
JP16921586A 1986-07-18 1986-07-18 磁気抵抗効果型磁気ヘツド Pending JPS6325820A (ja)

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JP16921586A JPS6325820A (ja) 1986-07-18 1986-07-18 磁気抵抗効果型磁気ヘツド

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01251412A (ja) * 1988-03-31 1989-10-06 Sony Corp 磁気抵抗効果型磁気ヘッド
EP0650156A1 (en) * 1993-10-21 1995-04-26 Seagate Technology International Contact scheme for minimizing inductive pickup in magnetoresistive read heads

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