[發明專利]磁盤記錄系統和雙磁電阻讀傳感器

無效

• 申請號: 00129074.6
• 申請日: 1996-08-20
• 公開（公告）號: CN1310440A
• 公開（公告）日: 2001-08-29
• 發明（設計）人: 哈德亞爾·S·基爾;布魯斯·A·格內
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G11B5/39
• 分類號: G11B5/39
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 酆迅

本申請是1996年8月20日遞交的名稱為“具有鎖定層逆平行磁化的旋轉閥傳感器”的第96111157.7號專利申請的分案申請。

本發明一般地涉及用于讀出存儲在磁介質上的信息信號的磁傳感器，尤其涉及一種采用雙自旋閥(spin?valve)結構的改進型磁電阻讀傳感器。

現有技術公開稱為磁電阻(MR)傳感器或磁頭的磁讀出傳感器表現出從磁表面上以大線密度讀出數據的能力。通過磁性材料制成的讀出元件的磁電阻變化MR傳感器檢測磁場信號，該磁電阻變化是讀出元件感測的磁通強度和方向的函數。新近，一種不同的、更顯著的磁電阻效應已見諸描述，在這種效應中層狀磁傳感器的磁電阻變化歸因于磁性層之間經過非磁性層的與旋轉有關的傳導電子的發射以及伴隨的與旋轉有關的散射。這種磁電阻效應有時稱為“巨磁電阻”效應，或者簡稱為“巨磁電阻”。

共同轉讓的美國專利5,206,590號公開一種MR傳感器，其中由一層非磁性層隔開的二層不耦合鐵磁體層之間的磁電阻觀察為按這兩層磁化的夾角的余弦變化并且在其中一層鐵磁體層的磁化方向是固定的。這種MR傳感器稱為“自旋閥”并且基于巨磁電阻效應。

共同轉讓的美國專利5,287,238號說明一種具有多層雙自旋閥結構的MR傳感器。這種結構包括兩層其磁性具有固定方向的外鐵磁體材料層和一層其磁性響應外部施加的磁場自由轉動的中間鐵磁體材料層。

本發明的主要目的是提供一種雙元件磁電阻(MR)傳感器，它在共模激勵下產生相反極性的信號，從而排除共模噪音。

按照本發明，一種雙MR傳感器包括第一和第二分層結構。每個分層結構由被一層非磁性材料薄膜層隔開的第一和第二鐵磁體材料薄膜層構成。第一層中的磁化方向響應外加磁場自由轉動。第二層中的磁化方向保持固定的位置并且在向該MR傳感器施加外磁場時其方向不轉動。各個分層結構進而包括在各分層結構中固定第二鐵磁體材料層(“釘扎層”)的磁化方向的裝置。第一分層結構中鐵磁體材料釘扎層的磁化方向固定為在方向上和第二分層結構中鐵磁體材料釘扎層的磁化方向逆平行。通過提供通過MR傳感器的感測電流，由于各分層結構中第一鐵磁體材料層(“自由層”)磁化的轉動可以感測出MR傳感器響應外磁場時電阻率的變化。

第一和第二分層結構各包括自旋閥結構，并且，在第一實施方式中，各自旋閥中的鐵磁體材料的自由層是MR結構的外層。在備擇的實施方式中，鐵磁體材料的自由層是MR傳感器的中央部分。兩個自旋閥結構由一層相對厚的非磁性隔離層隔開，該隔離層還用作為雙MR傳感器的讀出間隙。

圖1是包含本發明的磁盤存儲系統的簡化方塊圖；

圖2是按照本發明的原理的雙磁電阻傳感器的透視分解圖；

圖3a、3b和3c是從圖2中所示的雙磁電阻傳感器的最佳實施方式的傳感器空氣軸承表面看過去的端面圖；

圖4是一個方塊圖，表示采用圖3a、3b和3c中所示的雙磁電阻傳感器的差分檢測電路；

圖5是按照本發明的原理的另一種雙磁電阻傳感器的實施方式的透視分解圖；

圖6是從圖5中所示的雙磁電阻傳感器的實施方式的傳感器空氣軸承表面看過去的端面圖；

圖7是一組三個相關的曲線圖，表示圖5和圖6中所示的雙磁電阻傳感器中的計算出的傳感器電流密度與傳感器上位置之間的函數關系；

圖8是圖7中所示的曲線圖的一部分的放大圖；

圖9是按照本發明的原理的雙磁電阻傳感器的另一種實施方式的透視分解圖；

圖10是從圖9中所示的雙磁電阻傳感器的實施方式的傳感器空氣軸承看過去的端面圖；以及

圖11是一組三條相關的曲線圖，表示圖9和圖10所示的雙磁電阻傳感器中計算出的傳感器電流密度和傳感器的位置之間的函數關系。

現參見圖1，盡管本發明被描述成實施于如圖1所示的磁盤存儲系統中，很清楚本發明還可應用于其它的例如象磁帶記錄系統的磁記錄系統，或者可用于其它采用傳感器檢測磁場的應用中。一個磁盤存儲系統包括至少一個可旋轉的磁盤12，磁盤12由主軸14支承并由盤驅動馬達18旋轉。各盤上磁記錄介質的形式為盤12上同心數據磁道(未示出)構成的環狀模式。