CN1081012A

CN1081012A - 一种叠层高频磁性换能器及其制造方法

Info

Publication number: CN1081012A
Application number: CN93104039A
Authority: CN
Inventors: B·R·古奇; G·R·瓦利安
Original assignee: Ampex Systems Corp
Current assignee: Ampex Systems Corp
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-01-19
Also published as: US5402294A; EP0559432A3; US5267392A; MX9301194A; JPH0644524A; EP0559432A2

Abstract

一种利用磁带介质的用于重放和/或录制高频信号的磁换能器，包括两半个换能器头，每个至少包括一个叠层铁磁芯部件，其每个作为Y形截面的一半，该Y形截面的形状包括柱部分和成角度配置的臂部分，臂的远端用成片状的铁磁磁极尖覆盖，在横穿该间隙平面的共同平面上配置有两个磁极尖。其内导体成具有两个内导体弯曲部分的倒U形，该弯曲部分通过并充满在极靴下方的绝缘间隙层相反两侧上的Y形开口。还包括该换能器的制造方法。

Description

本发明的主题与名称为“小磁芯金属头换能器及其制造方法”（由Reverley R.Gooch提交）的专利申请的主题相同，该申请已转让给本发明的受让人。

本发明一般涉及磁头换能器、特别是一种叠层高频磁性换能器及其制造方法，这种换能器用作同磁带介质配合使用的磁头。

磁带记录器的性能主要取决于用于制作记录磁头和磁带的磁性材料的性能，还取决于影响磁性性能的这些材料的结构形状。具有高剩磁、高矫顽力和低导磁率特性的硬磁材料主要用来制造记录磁带及其它相关的记录介质。另一方面具有低矫顽力、低剩磁和相当高导磁率的软磁材料通常用于制造磁头的磁芯，这种磁头是把电信号记录在磁带上和从磁带上复放出来的器件。

对于录相机，典型的环形视频磁头包括两个高导磁率的带有非磁性间隙隔层的磁芯和一个同信号信息有联系的线圈。视频记录头是一个把信号系统的电能转变成磁场的换能器，这个磁场是由视频记录头的实际空隙发出的，视频记录头把一个正比于电信号的磁图形记录在磁带上。反之，视频放象磁头是一个收集穿过实际空隙的来自磁带的磁通量并将其转换成正比于记录到的磁通量的电信号的换能器。

铁氧体材料已经被用作传统的视频录象磁头的磁性材料。随着高矫顽力记录介质例如金属粉末介质、金属蒸发沉积介质等作为应用产品的出现，加速了使高清晰度磁带录象机、数字式磁带录象机等朝向高密度结构发展，以便均匀记录大量信息。根据这种发展，需要增加记录在介质上的信号的频率，而传统的铁氧体磁芯根本不能提供所期望的、适应这些应用所需要的特性。由于铁氧体磁芯固有的脆性，不可能将其加工成磁路宽度很窄的或薄的磁芯叠层结构，因为铁氧体材料的碎裂和断裂在制造过程中是不可避免的。

除加工铁氧体磁头存在困难外，尤其在将这类磁头同高矫顽力录象带配合使用时以及在复录过程中还存在性能方面的问题。在复录过程中，比较大的信号需要用比传统录象带矫顽力高的录象带。虽然在放象操作中用铁氧体磁头时这个问题并不严重，因为这时从录象带来的信号电平幅度要低得多，但在放象过程中，或“重放”过程中，如果用较强的录象信号和较小的磁头，信号将使铁氧体磁头饱和。业已发现由于同高矫顽力的录像带相接触引起了明显的噪声电平，反之为了获得可接受的信噪比又需要更强的信号。块状金属磁头的性能也有缺点，其中比较明显的一个缺点是它们的高频响应差，这主要是由涡流损耗引起的。

出于上述的考虑人们已采用了所有其它的可以买到的磁性材料的录像磁头，这些材料具有较高的磁通密度，这些材料包括钴-锆-铌（CZN）合金系，包括Alfesil、Sendust、Spinalloy或Vacodur等合金的铁-铝-硅合金系及一些非晶态材料。每种铁-铝-硅合金都有85%的铁、6%的铝和9%的硅的标称组分。

除所用的磁头材料的磁性能外，决定录象磁头性能的重要设计依据是磁路宽度、间隙长度、间隙深度、磁芯的横截面积及其它几何学上的参数（例如磁路长度）。上述每一个参数必须根据磁带录象机的设计要求选取，同时还要使磁头具有尽可能高的效率。

因此，目前迫切需要改进高频磁换能器，该换能器应具有短的磁路，以便减少磁芯的磁阻，并使磁芯磁阻的减少与用作磁芯的磁性材料的导磁率的关系不大。此外，应将涡流损耗和其它频率的影响限制到最小，磁极尖的磨损也应限制到最低限度，且减少漏磁阻。理想的情况是这类磁头应具有良好的高频响应，而且在正常记录电平条件下铁芯材料不会出现磁饱和。对这类换能器应能批量生产，且生产的精度高、成本低、一致性很高。本发明的换能器能满足这些要求，并具有其它优点。

本发明的改进了的用于放象和/或记录高频信号并同磁带介质配合使用的磁换能器包括两个各半相对的由一个绝缘间隙隔开的且粘接在一起的换能器头。每半个换能器头包括一个叠层的至少部分为铁磁的磁芯部件，该铁磁磁芯粘接到导电层的两个相对的表面上，其中每一个导电层构成一个信号线圈。将每个磁芯部件加工成半个具有一个柱部分和一个倾斜的定位臂的Y型截面形状，使该两半个换能器头处于适当位置，并用形成绝缘间隙的粘接材料粘接到相邻的柱上。每个臂的远端装有片状的铁磁极靴，该磁极靴在同叠层磁芯部件有连系的磁路内，并且延伸到V型部分的中间，其两个远端同绝缘间隙保持端接关系，这两个极靴位于横过间隙平面的公共表面上。

每个叠层磁芯部件包括一个第一绝缘层，其外面是若干交替叠置的磁性材料薄层和绝缘材料薄层，在叠层芯截面的外表面和内表面的导电层构成了内外导电体，当例如借助跨接线把这些导电体互连时，这些导体的形状构成了换能器的一圈或二圈线圈。内导体的形状基本上成倒U形，两个内导体的弯曲部分通过并基本上塞满位于极靴下面的绝缘间隙层的相对两侧上的Y形开口。内导体的柱部分叉开在叠层磁芯部件上，内层导体和外层导体两者的宽度是相同的，并且比叠层芯宽，从而在为了形成单独的换能器而切去基底块以后，内导体和外导体可以从外部接近，以便固定形成线圈的跨接线。

前置放大器可以直接装在换能器上，并与线圈端部电连接，这样可以使连接换能器线圈和前置放大器的连线很短，从而减少了在高频（即100-150MHZ）下与长的引线有关的电容和电感损耗。

制造这种磁换能器的方法，主要包括形成至少两半个基本上相同的换能器头，每一个换能器头的形状为半个Y形;从提供一个具有能限定芯形状的表面和能限定磁极形状为条形的衬底开始，在该表面上涂敷一层导电层，以便提供一个外线圈导体;接着再交替地涂敷绝缘材料和磁性材料叠层，以便形成叠层磁芯结构;可选择地除去部分叠层磁芯结构而形成独立的叠层磁芯部件;在该叠层磁芯部件的表面和侧边缘周围涂上一层绝缘层;在该绝缘层上涂敷一层第二导体即内导体层，以便形成一个基本上成U形线圈导体;形成一个位于磁芯部件的臂的远端的磁性材料的条形极靴，把两半个这样的换能器头面对面地粘接起来，从而形成一个成Y形的换能器，粘接材料是绝缘的，并且构成了两极靴之间的间隙。

借助于如材料沉积和光刻工艺之类的可批量生产的、精度极高且成本低的技术可制造出全部换能器。由于采用批量生产，大量换能器的所有磁芯材料是在同样的工艺步骤中沉积的，而且所有的换能器间隙在同一时间形成，所以这样生产出来的所有换能器产品具有非常高的一致性。

下面结合作为实施例的附图详细描述本发明的方案，从而使本发明的其它优点更加清楚。

图1是本发明的高频磁换能器透视图的简图;

图2是图1换能器的分解图，为了看清主要元件，将各部分分解开;

图3A至图3M用图示的方法示出了用于制造图1中的叠层状、高频磁换能器的顺序方法步骤;

图4是本发明的单独的叠层高频磁换能器的放大透视图;

图5是本发明的叠层高频磁换能器的底部透视图，它示出了在该磁换能器的底部上成两圈形状的带状导电体的连接跨接线;

图6是图5的叠层高频磁换能器的顶部透视图，示出了一个在该换能器的顶部与导电带相连接的集成前置放大器;

图7是图4-6中的叠层高频磁换能器的俯视图;

图8是图4-6中的叠层高频磁换能器的前视图;

图9是沿图7中的线9-9整个剖开的剖视图;

图10是沿图8中的线10-10整个剖开的剖视图;

图11是沿图8中的线11-11整个剖开的剖视图，它示出了与图5和6中所示的电气连接相应的跨接线和引线。

现在参看附图，特别是参看附图1和2。在图中，薄膜磁换能器用标号20来代表，它同一个类似的第二换能器同时加工在衬底22，22′上。在本例的情况下，该换能器被加工成两个基本上相同的工件，然后用一个居中的绝缘间隙层25粘结在一起。为便于图示和描述，图1和图2只示意地表示出有关部件，而没有按比例绘制。该工件的制作方法将在下面描述。所提供的换能器20包括由第一和第二叠层的磁芯部件（标号分别为24、24′）组成的第一和第二磁头部分（总代号分别为21和21′），一对基本上为倒U形的内导体26，26′;一对外导体28，28′;和一对磁极尖30，30′，当按照下述工艺制作时，换能器20采用基本上成Y形的横截面，使磁极尖30，30′固定在Y形磁芯部件24，24′的臂部分的远端并沿垂直绝缘间隙层25的平面的方向延伸，使内导体26，26′和外导体28，28′从换能器的外部可以接近，以便根据需要一圈或两圈线圈来连接跨接线。从图1中可以看到，每一个叠层磁芯件24夹在内层即导体26和外层即导体28之间。术语“内”和“外”是相对于换能器20的轴向中心线上的绝缘间隙25的平面而言的。虽然绝缘间隙25是作为一个单个元件示出的（将在后面说明），但是绝缘间隙25位于两个相同的磁头部件中的每一个之上，当贴近和粘接时是由两层形成单一的间隙。外导体28、28′基本上为弯板形状的无隙导体层，而内导体层通常带有弯曲部分26a、26a′的倒U形形状，该弯曲部分穿过由叠层芯部件24的半个Y形所形成的弯曲间隙或窗口。导体26、26′的柱26b、26c和26b′，26c′的引线跨接在磁芯部件24，24′侧边缘上。如下所述，每个磁芯部件24，24′带有覆盖住磁芯件的内表面及其侧边缘的绝缘层27，27′。

现在参看图3A到3M，结合制造过程中所用材料描述制造本发明的叠层高频磁换能器20的方法步骤。特别参看图3A，制造方法是从提供一个大体上为细长的薄片衬底22开始，该衬底是由适合的非磁性的、非导电的材料[例如氧化铝Al₂O₃]、陶瓷[例如碳化钛（TiC）和氧化铝的混合物]或者其它类似材料构成。衬底22一开始至少具有第一和第二互相垂直的表面34和36，衬底22的厚度约为0.030时，并用普通机械加工的方法或用离子束反应刻蚀技术（RIBE）加工而成，用标号38表示的结合槽被加工在衬底22的下面（从图上看）的纵向侧边缘上，槽38基本上是直角形的，并具有一个基本上平行于第一表面34的表面38a和一个与其垂直的表面38b。

对位于上面的纵向边缘即在两个表面34和36的相交处附近的衬底22进行机械加工，以便形成一个斜槽，斜槽包括一个基本上与表面34平行的第一表面40及与表面34和40成一角度的第二斜面42。正如在下面清楚地看到的那样，相邻的表面34和42作为共形的相邻表面，以提供一个限定构成半个Y形磁芯部分的表面的磁芯横截面。

表面40起条形磁极尖的作用，在其上面加工有等间距的基本上相同的磁极尖槽44，槽44的上边缘同由斜表面42和表面40相交所形成的交线同方向延伸。大体上与表面40的宽度相当的槽44的深度、槽44的长方形形状及其尺寸限定了所形成的磁极尖30（30′）的宽度和厚度，这将在后面描述。

因为这种制造工艺是在一个衬底片22上制造出若干个叠层的高频磁换能器，所以磁极尖槽44的数目正比于在衬底片22上加工的换能器20的数目。从一个列举的实施例可以明显看出这个数目可以是几十甚至于几百或更多。为了简化下面的制作步骤，衬底片22、特别是限定各表面（包括表面34和斜面42）的磁芯形状以及同磁极尖条表面40一起应该抛光成光学表面，（例如通过机械抛光），然后彻底清洗。为了改善衬底片期望的电绝缘性能，可以在衬底22光学平面34和斜面42上整个沉积一层1500

左右的绝缘层（未示出），此外，对于用作导电的非磁性材料的衬底片22，可以采用一层稍微厚一些的绝缘材料层。

衬底片22的制备如图3A所示，在磁极尖条形表面40中的大量磁极尖槽44的每一个槽中同时注入通常在光刻蚀工艺中使用的感光胶46，感光胶46的数量和布置图形同槽44的外尺寸相对应。就是说，用与周围的平整表面36和40同方向延伸的感光胶表面将槽44填满。在限定磁芯形状的相邻表面34，42上沉积一层高导电的非磁性材料（例如铜）的导体层28。在结合槽38的上面或里面不能沉积导体层，而在磁极尖表面40上只沉积很少一部分。可以采用任何通用的工艺（包括溅射，真空沉积、离子镀敷等）沉积厚度约为1密尔的导体层28。图3B示出了一个带有填有感光胶46的磁极尖槽44及在共形的相邻的表面34，42上沉积有导体层28的衬底片22。

参看图3C，接着，是在导体层28上沉积第一绝缘层49，其厚度约为100-200微时，接下来，交替沉积高导磁率磁性材料薄层和绝缘材料薄层50、51。如图3C所示，该叠层遍布倾斜的上表面42，以便覆盖住磁极尖条形表面40。每一层薄的磁性材料层50的厚度约为40微时，该材料可以是市售的、为数颇多的磁性材料，例如钴-锆-铌（CZN）合金系，铁-铝-硅合金系（包括Alfesil，Sendust，Spinallay或Vacodur，其中每一合金都具有标称的组分：85%的铁、6%的铝和9%的硅）以及非晶态的金属。氧化铝（Al₂O₃）或二氧化硅（SiO₂）是合适的用于薄绝缘层51的材料，其厚度约为1或2微时。可以用任何通用的工艺例如溅射、真空沉积、离子镀敷等沉积薄的绝缘材料和磁性材料50，51。只是为了说明用和受到图中的空间限制，磁性材料层和绝缘层51的层数在图3（以及后面的各图）中每种只画出两层，显然，磁性材料层50的数目有多少，其外部的绝缘层就应有多少。在某些应用中，磁性材料层的层数可以为10层或者12层。

现在开始通过除去在那些隔开的叠层磁芯部件24之间的叠层材料而加工出很多相互隔开的叠层磁芯部件24，如图3D所示。这些数目很多的磁芯部件24互相平行，其中每一个磁芯部件同一个磁极尖槽44对中，并从该磁极尖槽向下延伸。如图3D所示，通过有选择地除掉薄叠层50，51和底部绝缘层49而露出导体层28可以加工出一排磁芯部件24。为了有选择地除掉这种材料，可以采用离子束反应蚀刻（RIBE）或者利用一种显影感光胶进行化学蚀刻。从图中可以看出，已经在位于相邻的相同的磁芯部件24之间区域内将该材料除掉了，同样，可将沿着磁极尖的条形表面40的材料除掉，直到各磁芯部件24的上部或远端在同一平面并位于一个基本垂直于表面40的平面上为止。从图中可见，每一个叠层磁芯部件24平行于相邻的同样的磁芯部件24。

在叠层磁芯部件24形成后，参看图3E和3F在刚暴露出的表面上沉积一层上绝缘层27（见图2），上述暴露出的表面除了包括叠层磁芯部件24的暴露的前表面、侧表面和顶部边缘外，还包括导体层28。上绝缘层27是一层厚度基本均匀的薄层，它与暴露的表面和边缘的轮廓一样，在上绝缘层27沉积之后，在工件的整个暴露出的表面上沉积一层导体层26，这层沉积层的厚度要足以能够形成基本上平行于衬底片22的初始表面34。参看图3F，从3F中可以看出，导体层26的表面同在先前步骤中沉积的绝缘层27是共面的。如图3E和3F所示，这个导体材料层足以覆盖住诸叠层磁芯部件24、位于叠层磁芯24之间和下面的区域以及磁极尖的条形表面40和磁极尖槽44。上述上导体层26在相邻的磁芯部件24之间的间隔中的厚度约为0.5密尔。

现在参看图3G，下一步必须从在叠层磁芯部件24上方的磁极尖的条形表面40中除掉在磁极尖槽44中的感光胶46，这就构成了通过叠层磁芯部件24顶部弯臂的暴露的远端的共同平面，这个平面垂直于磁极的条形表面40的平面和保留下来的导体层26的平面。把上部导体层26的上顶边缘和底部边缘都除掉，以便使导体层26的保留下来的边缘的平面同磁极尖槽44的底表面相连接，以及使导体层26的底边缘同叠层磁芯部件24的底边缘相连接。

如图3H所示，在沿着磁极尖条形表面40的磁极尖槽44的中部区域上用适合的感光胶56进行掩膜（这段区域基本上是窄条形的），并且具有一个分别同衬底片22的上表面36和导体层26留下来的表面共面的相交平面。然后用溅射工艺加工磁极尖30，使其位于剩余的匣形开口中，该开口包括在磁极尖条形表面40中的磁极尖槽44和在叠层磁芯部件24上方相邻的窄条形感光胶部分56之间的间隔。用于磁极尖30的磁性合金材料同在叠层磁芯部件24的薄磁性材料层50的材料相同，并且是以直接同叠层磁芯24的上部远端相连接方式溅射形成的。按这种方式磁极尖30形成一个同叠层磁芯部件24的类似叠层材料相连的连续的磁路。

然后从溅射的磁极尖30之间除去感光胶（见图3I），对其前面或面对间隙的表面或平面31，包括叠层磁芯部件24的前表面、上部导电层26的前表面和磁极尖30的前表面进行抛光，以便在其上提供一个光滑的光学表面。为此，可以采用机械抛光或采用离子束反应蚀刻工艺的平面化工艺。在这类抛光工艺操作过程中，几乎全部除掉了覆盖在磁芯部件24上的绝缘层（见图3F），以便暴露出磁芯部件24的金属叠层，经过以上抛光操作形成了一个非常平坦非常均匀的称为间隙平面58的平面。将具有设计的间隙的一半厚度的间隙绝缘层25a沉积在间隙平面58上（在图2中是作为单一间隙层25示出的）到此为止基本上完成了整个磁换能器20的半个部分，如图3J所示。

将换能器20的两个独立的一半或换能器头部件21、21′面对面地固定，也就是说，面向间隙的表面对着面向间隙的表面地使叠层磁头芯部件24同磁极尖30彼此沿X和Y方向横过面对间隙的表面对准。该面对间隙的表面基本上是用虚线示出的部分，并用件号24表示，此部分是在间隙层25a下面的磁芯部件。为便于说明，在部件21′上的相同的一些元件是用同磁头部件21相同的代号表示的，但要加一个（′）。然后用传统的玻璃熔接方法把两个磁头部件21，21′粘接在一起（如图3K所示），以便形成如图3L中示出的换能器装置20。。把两个磁头部件21，21′夹在一起，下槽38，38′共同构成第一粘接槽，与此类似，在毗连的邻近磁极尖对30，30和30′，30′间的间隙内形成第二即上粘接槽。玻璃59填充在如此形成的上和下粘接槽的内部间隙中。

在沿着图3L所示的切割线61切割毗连的衬底片22，22′后便可获得如图3M所示的单个换能器20。这些凹槽线61通常同衬底片22，22′的一侧或一个角度，以便形成一个所期望的记录方位角，虽然可以一次切下一个单个换能器20，但在实际操作中，通常在单道工序中同时把所有单个换能器20切下。

导体层26和28达到靠近或夹紧衬底22，22′的整个长度。如图4中单个换能器的放大透视图所示的那样，切割之后，两个导体层26，28的边缘暴露在换能器20的表面上，该表面位于填充玻璃之下磁极尖30的四周。为了便于后面描述，把换能器20的底部或第一沉积导体层称为外导体28，把上部或最后沉积的导体层称为内导体26，并用带（′）的标号表示右侧第二半个换能器20，而用不带（′）的标号表示左侧或第一半个换能器。

对于如此暴露的外导体28，28′和内导体26，26′，可以通过一根合适的跨接连线将这些导体连成一圈或两圈线圈。图5和图6示出了换能器的正反两个表面，图5示出了借助于第一跨接线64同相邻内导体26相连的外导体28以及借助于第二跨接线66同相邻的内导体26′相连的另一外导体28′。如图6所示，在相对的表面，跨接线76把外导体28同内导体26′相连，再分别例如通过引线74和72与导体26和28′相连，从而形成了一个两圈信号线圈。

此外，可以把一个小型集成电路前置放大器70直接放在换能器20的上述相对侧上（如图6所示）。前置放大器引线72同外导体28′相连接，而前置放大器的另一引线74同内导体26相连。前置放大器70直接与换能器20接触，这种安排可以使磁头信号线圈到前置放大器70的引线很短，从而降低了在高频下由长线引起的电容和电感损耗，上述高频频率是换能器的工作频率。

在平面图图7和8及剖视图9-11中示出了整个换能器20的其它细节。每个换能器包括被间隙绝缘层25隔开的一对相对放置的叠层磁芯部件24，24′，该间隙绝缘层还把相应的一对相对放置的磁极尖30，30′隔开。从图9中可以清楚地看到，每个包括交替叠置的磁性材料薄层和绝缘材料薄层50，51和50′，51′的相对叠层磁芯部件24，24′的上部通常是朝外倾斜的，因而使叠层磁芯部件24，24′一起大体构成Y形。将图中用27，27′表示的外绝缘层的底部绝缘层27沉积在叠层磁芯24，24′的两侧，紧接着是外导体28，28′，它们中每一个的形状均与相对的基本成Y形的叠层磁芯部件24，24′相一致。在绝缘层间隙层25两侧的Y形顶部宽大部分的内部是内导体26，26′的横梁部分或弯曲部分26a，26a′（同时参见图2和图10）。借助于上述工艺，组合的弯曲部分26a，26a′同绝缘间隙层25的穿插部分一道基本上塞入开成V型弯曲窗口的喉部，该窗口位于磁芯部件24，24′的两臂部分交界处。磁极尖30，30′沉积在衬在衬底22上并被玻璃填料59固定在一起的Y形叠层磁芯部件24，24′上部的上方。磁极尖30，30′向外少量伸出（相对于绝缘间隙25的平面）外绝缘层27，27′和Y形叠层磁芯部件24，24′的外导体28，28′的外面。

换能器20的实际尺寸非常小，作为例子，单个换能器20的长和宽约为0.100时，而其厚度约为0.017时，特别重要的是磁芯尺寸很小，叠层磁芯部件24，24′长度约为0.005时，磁极尖30，30′的高度约为0.0005时。在叠层磁芯部件24，24′的Y形中心处的内导体26，26′的高度约为同样的尺寸，即约0.005时。在Y形的宽的顶端的组合叠层磁芯部件24，24′的宽度为0.002时左右，其磁极尖30，30′的组合宽度近似0.0035时。磁极尖30，30′和叠层磁芯部件24，24′的深度二者都约为0.001时。

图9和图10形象地说明了可获得的磁通路，图10示出了一个沿着绝缘间隙平面的截面，其中的绝缘层已经去掉。利用上述尺寸，参考附图10，磁极尖30的宽度为0.001时，其厚度（图中所示的垂直尺寸）为0.0005时（与间隙深度相应），这个尺寸同作为导体26的弯曲部分26a的厚度基本上相同。从磁极尖30的上表面到叠层磁芯部件24的下边缘的总垂直尺寸为0.0055时左右，在V形开口的喉部下面的磁芯部件24的柱部分的长度尺寸为0.0045时左右。该喉部的轴向长度约为磁芯部件24的总长度的10%。由于一些因素的影响[即间隙深度很小、线圈紧靠磁极尖（也就是说内导体26的弯曲部分26a应与读/写间隙和用于磁带的磁介质靠得很近），此外，弯曲部分26a基本上塞入磁芯部件24的臂部分和绝缘层25之间的间隔内，里面间隙的长度（由磁芯部件24的邻近的柱部分形成）基本上比两个磁极尖的读/写区域大的影响]可获得最大强度的耦合效果。

磁芯实际尺寸小使磁路长度缩短，此磁路长度主要是内导体26，26′周围的距离。由于具有非常短的磁路，使磁芯的导磁率对磁芯磁阻的影响很小，最终使得在100-150MHz频率范围内的磁通利用率明显增高。在这个频率范围，导磁率的减少主要由涡流损耗引起，而对其它频率的影响则通过制造薄的叠层的磁芯部件的工艺限制到最小程度。用于这些换能器20中的一个单一的40微时的磁性合金的导磁率能达500左右，这已经是很令人满意的结果了。一个多层磁芯的导磁率可以降到比这个值低得多，这是由于在磁性层之间的电绝缘的质量和伴随着大量的磁性层而产生的感应应力而引起的。因此，降低导磁率对磁芯磁阻的影响对于保证在100至150MHz频率范围内相当高的磁通效率是非常重要的。

由于换能器尺寸小，使整个磁芯同沿间隙25平面的法线方向经过磁极尖30，30′的磁带接触。磁极尖30，30′的厚度同它们之间的间隙25限定了可以用任何普通方式固定在录象头扫描器上的换能器20的记录导道宽度。

因为磁极尖30，30′是由整体的磁性材料而不是叠层材料制成，所以使磁极尖30，30′的耐磨性能得到改善。叠层磁芯部件24，24′没有暴露到录象带下，这是因为单个在叠层中的薄绝缘层51，51′可以起间隙的作用，它们将引起通常称为第二间隙波纹的波动信号。内导体和外导体26，26′，28，28′紧密地同叠层磁芯部件24，24′形成一个整体，这样可以减少漏电感。而在薄膜换能器中的传统的平面螺线形的导体具有引起磁头性能降低的可观的漏电感。通过在磁芯部件24的臂部分的汇合处形成弯曲的窗口及用沉积的导体26，26′的弯曲部分26a，26a′大体上填满弯曲的窗口，实际上硬挤入抗干扰金属带区域的在间隙25中及其周围的全部磁通量将同在窗口内的弯曲线圈相耦合，因此减少或避免了漏磁通路的泄漏。

在此所示的换能器20是为用于高频调谐系统而设计的。由于磁芯尺寸小，可能存在可测量出的“磁头颠簸”，它的产生是由于被磁头的末端感应的磁通同被间隙25感应的磁通不同相而引起的。第二磁通的感应交替地相消和相长对在间隙25中的主信号磁通产生干扰，接着又产生被称为磁头“颠簸”的衰减的波动。第一个“颠簸”发生在相应于同磁带接触的磁芯长度的波长上，因此，通过将磁极尖30，30′的长度延长到叠层磁芯部件24，24′的外面，使发生第一颠簸的波长增加了，所以其对应的频率就降低了。此外，磁极边缘读的高频性能将降低，从而降低了边缘读脉冲的峰值幅度。

由于磁芯尺寸特别小而使主要沿内导体周围的磁路长度缩短。由于磁路特别短，磁芯的磁阻受导磁率的影响较少，这将显著增加在100至150MHz频率范围内的磁通利用率。在这个频率范围内，导磁率的减少主要是由涡流损失引起的，而对其它频率的影响则可以通过制造薄叠层的磁芯工艺限制到最低限度。

另外，由于换能器的尺寸小，可以使整个磁芯同经过磁极尖的磁带接触。因为磁极尖是由整体磁性材料而不是叠层材料制成，所以磁极尖的抗磨性能得到提高。叠层磁头部件不是暴露到录象磁带下。此外，因为内导体和外导体紧密地同叠层磁头磁芯部件形成一个整体，所以使漏感减少。

整个换能器20可以批量生产，可用特别高的精度和低成本的工艺（例如用材料沉积和光刻工艺）制造。由于是批量生产，所以用于大量的换能器20的所有磁芯材料是在同一工艺步骤中沉积的，而且所有的变换间隙是在同一时间形成的，其结果是使所有的换能器20具有非常高的一致性。

对本技术领域的普通技术人员来说，可以对本说明书中所描述的叠层高频磁性换能器及其制造方法做出各种改型和改进，这是显而易见的。说明书中所作的描述不是对本发明的限制，其保护范围包含在权利要求书中。

Claims

1、一种利用磁介质重放和/或录制高频信号的磁换能器，包括

一对被一个绝缘间隙隔开并固定在一起的相对的磁芯部件，每个磁芯部件包括若干层薄的交替叠放的磁性材料层和绝缘材料层，其外形安排成将上述两磁芯对置在一起时，此对磁芯部件基本上成Y形；

配置在对置的基本上为Y形的磁芯对的外表面上的两层外绝缘层；

一对配置在上述两层外绝缘层上的外导体；

一对配置在对置的磁芯部件的大体为Y形的开口端内的内导体，在上述绝缘间隙两侧上各有一个内导体；

一对可操作地配置在上述对置的磁芯对部件的V形顶部上并由绝缘间隙隔开的整体磁性材料磁极尖，使上述一个磁极尖位于该对磁芯部件之一上，而另一磁极尖位于另一磁芯部件上。

2、如权利要求1所述的磁换能器，还包括磁芯部件的内导体和外导体之间的电连接件，以便构成信号线圈。

3、如权利要求2所述的磁换能器，还包括直接连到上述换能器上并与上述信号线圈电连接的前置放大器。

4、一种利用磁带介质的用于重放和/或录制高频信号的磁换能器，包括：

两个面对面放置在一起时基本上成Y形的第一磁芯件和第二磁芯件，每个磁芯件包括：

a）若干层薄的交替叠置的磁性材料层和绝缘材料层;

b）一层配置在上述磁芯件外部表面上的外绝缘层;

c）一个沉积在该外绝缘层上的外导体;

d）一个沉积在该磁芯部件内表面上的内导体;该内导体包括一段半个Y形的向外伸出的臂部分;

e）一个可操作地配置在该磁芯部件的上述段的臂部分远端上的整体磁性材料磁极尖;

f）一个衬有包括该外导体和一部分磁极尖的磁芯部件的衬底;

一层配置在该第一和第二磁芯部件中间的绝缘间隙层;

保持在第一和第二磁芯部件在该绝缘间隙层周围成Y形的连接件;

使该第一和第二磁芯部件的内导体和外导体在电气上相连接的部件，从而构成一个信号线圈。

5、如权利要求4所述的磁换能器，包括一个同该磁芯部件直接连接的和在电气上同该信号线圈相连接的前置放大器器件。

6、一种利用磁带介质的用于重放和/或录制高频信号的磁换能器，包括：

a）.一个具有限定磁芯表面形状的衬底，该表面包括一个基本上平坦的第一表面和一个基本上平坦和第二表面，该第二表面同第一表面毗连并相交成一个角度，该衬底又包括一个同该第二表面相邻的磁极尖表面，并限定一个基本上平行于第一表面的平面;

b）一个限定该磁芯形状的表面的第一导体层;

c）在该第一导体层上的第一绝缘层;

d）一个沉积在第一绝缘层上的叠层磁芯部件，该叠层磁芯件具有若干层磁性材料和绝缘材料交替叠置的薄层，该磁芯部件、第一绝缘层和第一导体层的横截面同限定该磁芯表面的形状相一致;

e）一个有一段在该叠层磁芯部件上同该第二表面相应部分上的第二导体层;以及

f）一个整体的至少是部分形成在该磁极尖表面上的磁性材料磁极尖，该磁极尖条形表面在磁路上同磁芯部件顶部有联系，而在叠置关系上同该第一绝缘层、第一导体层和第二导体层的该段有联系;

一个位于第一和第二磁芯部件之间的绝缘间隙层;

使第一和第二磁芯件在绝缘间隙层周围维持Y形结构的连接件;

使第一和第二磁芯件的第一导体层、第二导体层实现电连接的连接件。

7、如权利要求6所述的换能器，还包括同该换能器直接相连的并同上述信号线圈可操作地连接的前置放大器。

8、如权利要求6所述的换能器，其中磁极尖的磁性材料同上述叠层磁芯件的磁性材料相同，上述磁性材料从由钴-锆-铌合金系，铁-铝-硅合金系和非晶态金属组成的组中选取。

9、如权利要求6所述的换能器，其中上述绝缘材料从由氧化铝、二氧化硅和陶瓷组成的组中选取。

10、如权利要求6所述的换能器，其中上述导体层是铜。

11、如权利要求6所述的换能器，其中磁性材料薄层的厚度约为40微时，而绝缘材料薄层的厚度约为1至2微时。

12、如权利要求11所述的磁换能器，其中叠层磁芯部件长约为0.005时。

13、如权利要求12所述的磁换能器，其中磁极尖的高度约为0.0005时。

14、如权利要求13所述的磁换能器，其中该磁芯部件和磁极尖深度均约为0.001时。

15、如权利要求6所述的磁换能器，其中Y形的第一和第二磁芯部件的顶部V形部分大约为该Y形第一和第二磁芯部件总长的10%。

16、一种利用磁性介质的重放和/或录制高频信号的磁换能器，包括：

被一个绝缘间隙层隔开并连接在一起的相对放置的两个半个磁换能器头，每个磁换能器头包括：

一个基本上为平面的第一导体层;

一个具有紧密附着有第一导体层的表面的叠层磁芯部件，该部件有一个预定宽度，在第一导体层上形成一层薄的绝缘层后，接着交替形成若干层磁性材料和绝缘材料薄层;

该第一导体层和叠层磁芯部分应按下述条件组合：

将这两半个部件相互对置在一起时，它们的横截面基本上成Y形;

一层覆盖在附着表面并同一部分邻近磁芯部件边缘的第一导体层一起的叠层磁芯部件的边缘上的绝缘层;

一层在绝缘层上形成的作为带有弯曲部分的普通倒U形件的第二导体层，同时把另外半个换能器的相同的弯曲部分靠近于在Y形横截面的V形部分内的绝缘间隙层的相对的两侧;以及

一片成形的磁极尖，它在磁路上同叠层磁芯部分的远端相连系并贴近上述弯曲部分，且基本上沿绝缘间隙层所在平面的法线方向延伸到V形部分中。

17、如权利要求16所述的磁换能器，其中内导体的宽度和外导体的宽度都大于叠层磁芯部件的宽度，从而使在两半个换能器固定到一起后，该第一和第二导体层的边缘是可接近的;该换能器还包括使两半个换能器的第一和第二导体层的边缘电气上互相连接的器件，从而形成信号线圈。

18、如权利要求16所述的磁换能器，其中第二导体层的两个邻近的弯曲部分和绝缘间隙层的穿插部分基本上填满V形部分。

19、一种制造利用磁介质的用于重放和/或录制高频信号的磁换能器的方法，包括：

至少制成两个磁芯部件，每个部件大体上为半个Y形，每个磁芯部件包括若干用金属材料和绝缘材料交替叠置的薄层，一个位于磁芯部件外表面上的外绝缘层，一层位于外绝缘层上的外导体层，一层位于磁芯部件内表面的在半个Y形部分的向外延伸的上部的内导体层，一层整体的可操作地配置在半个Y形部件的磁芯件的上部的磁性材料磁极尖以及一个衬有包括外导体和磁极尖外表面的磁芯部件的衬底;

在每个半Y形磁芯部件的内侧表面上形成一层绝缘间隙;把两个磁芯部件在绝缘间隙层处连接在一起，从而形成基本上成Y形的磁换能器;以及将上述连接在一起的磁芯件的每个磁芯元件的外导体和内导体进行电连接，从而形成一个信号线圈。

20、如权利要求19所述的制造磁换能器的方法还包括把一个前置放大器连接到一个磁芯部件的外导体和另一个磁芯部件的内导体上，并且使前一磁芯部件的内导体同另一个磁芯部件的外导体电气上相连接。

21、如权利要求19所述的制造磁换能器的方法，其中磁性材料是从钴-锆-铌合金系，铁-铝-硅合金系和非晶态物质组成的组中选取。

22、如权利要求20所述制造磁换能器的方法，其中绝缘材料是从由氧化铝、二氧化硅和陶瓷组成的组中选取。

23、如权利要求20所述的制造磁换能器的方法，其中上述导体是铜。

24、如权利要求20所述的制造磁换能器的方法，其中上述磁性材料薄层的厚度为约40微时，上述绝缘材料薄层的厚度约为1至2微时。

25、如权利要求24所述的制造磁换能器的方法，其中该叠层磁芯部件的长度为约0.005时。

26、如权利要求25所述的制造磁换能器的方法，其中磁极尖的高度约为0.0005时。

27、如权利要求26所述的制造磁换能器的方法，其中磁极尖的深度和叠层磁芯件的深度都约为0.001时左右。

28、如权利要求25所述的制造磁换能器的方法，其中Y形磁芯部件的顶部V形部分的长度约为Y形磁芯部件总长的10%。

29、一种制造利用磁带介质的用于重放和/或录制高频信号的磁换能器的方法，包括：

对一个非导磁和非导电和衬底平面进行整形，以便形成一个邻接一个斜平面的比较平坦的表面，该平坦表面同上述斜面相交，同时在邻近斜面的比较平坦的带上形成若干条隔开的磁极尖凹槽;

用感光胶填入上述的相隔开的若干磁极尖槽中，并同该带的平面取平;

在比较平的表面上和倾斜的上表面上沉积一层高导电的非磁性金属层;

在整个高导电的非磁性金属沉积层上沉积一层绝缘材料层;

在沉积的绝缘材料层上交替地沉积若干层磁性材料和绝缘材料层，从而形成叠层结构;

选择性地除掉位于该相隔的磁极尖凹槽之间区域的高导电磁性金属上面的叠层结构部分，以便形成若干条基本上平行、等间隔的叠层磁芯部件，这些磁芯部件同其中的每个磁极尖凹槽对准，并在这些凹槽的下方;

在该高导电的非磁性金属的暴露部分和叠层磁芯部件的暴露表面和边缘上沉积一层厚度基本均匀的绝缘层;

在这样沉积的绝缘层上沉积一层高导电的非磁性金属层，并使该层达到基本平行于该衬底平坦表面并基本上同该叠层磁芯部件的绝缘表面的平面共同延伸的程度;

选择性地在该带状区域中除掉这样沉积的材料，以便形成一个由两层高导电的非磁性金属层所限定的平面并形成穿插的绝缘层和具有同该带状区域基本垂直的平面的叠层磁芯部件;

从上述边缘的斜的上表面上方的那些磁极尖凹槽中除去感光胶;

选择性地在磁极尖凹槽和在磁芯部件上沉积一层磁性材料层，以便形成条状的整体的磁极尖，其中每个磁极尖在磁路上同上述叠层磁芯部件之一相连系;

在磁芯部件前面的一个平面上、磁极尖前表面上和沉积的高导电的非磁性金属层上沉积一层绝缘间隙层。

把两个相对放置的叠层磁芯部件在绝缘间隙层处连接在一起，从而形成若干个基本成丫形的磁换能器，以及

从上述的连接结构中切下单个的丫形磁换能器。

30、如权利要求29所述制造磁换能器的方法，其中，成形步骤采用的是反应离子束蚀刻。

31、如权利要求29所述制造磁换能器的方法，其中，上述沉积步骤采用的是溅射工艺。

32、如权利要求29所述制造磁换能器的方法，其中，上述沉积步骤采用的是真空沉积工艺。

33、如权利要求29所述制造磁换能器的方法，其中沉积步骤采用的是离子镀敷工艺。

34、一种制造利用磁带介质的重放和/或录制高频信号的磁换能器的方法，包括：

对一个具有互相垂直的第一和第二表面的非磁性的、非导电的衬底进行整形，以便在第一前表面上形成一个同第二斜面毗连并相交的第一比较平坦的表面，一个基本上同该第一表面平行和同第二斜面邻近的第三比较平坦的带形表面;

在第一和第二表面上沉积一层高导电的非磁性金属层;

在整个这样沉积的高导电的非磁性金属层上沉积一层绝缘层;;

通过在所述的沉积过的绝缘材料层上交替沉积若干磁性材料和绝缘材料薄层而形成一个叠层结构;

选择性地除掉在所述的高导电的非磁性金属层上面的所述层状结构的各个部分，以便形成若干个基本平行的，等间隔的形状基本相同的磁芯部件，这些磁芯部件沿着在所述的第三带形表面下面区域的所述的第二表面法线方向取向;

在所述的高导电的非磁性金属层的所有暴露部分和所述的叠层磁芯部件的暴露的表面和边缘上沉积一层厚度基本上均匀的绝缘层;

在这样沉积的绝缘层上沉积一层高导电的非磁性金属层，使该材料层同所述的第二前表面基本上齐平，并大体上平行于所述衬底的第一表面，及大体上与叠层磁芯部件的绝缘表面的平面共面;

选择性地除去在所述条形表面区域中已沉积的材料，以便形成一个由上述两个高导电的非磁性金属层的上部暴露边缘限定的平面，以及形成穿插的绝缘层和具有基本上垂直于所述条形平面的平面的叠层磁芯部件;

选择性地在每个所述的磁芯部件上面沉积一层磁性材料，以便形成若干整体磁性磁极尖，所述条的正中与叠层磁芯部件的远端在磁路上相联系;

在所述磁芯部件的前表面的平面上、在磁极尖的前表面上和已沉积了高导电的非磁性金属层上沉积一层绝缘间隙层;

把这样处理过的两个衬底在绝缘间隙层处连接在一起，该绝缘间隙层表面同相对的两个叠层磁芯部件对齐，从面形成若干成丫形的磁换能器;

从上述连接结构上切下单个的丫形磁换能器。

35、如权利要求34所述制造磁换能器的方法，其中磁性材料是从由钴-锆-铌合金系，铁-铝-硅合金系和非晶态金属组成的组中选取。

36、如权利要求34所述制造磁换能器的方法，其中，所述的绝缘材料是从由氧化铝、二氧化硅和陶瓷组成的组中选取。

37、如权利要求34所述制造磁换能器的方法，其中，所述的高导电的非磁性金属层是铜。

38、如权利要求34所述的制造磁换能器的方法，其中，在所述的叠层结构中，薄磁性材料层的厚度约为40微时，薄绝缘材料层的厚度约为1至2微时。

39、如权利要求38所述制造磁换能器的方法，其中，叠层磁芯部件的长度约为0.005时。

40、如权利要求39所述制造磁换能器的方法，其中，所述的磁极尖的高度约为0.0005时。

41、如权利要求40所述制造磁换能器的方法，其中，磁极尖和叠层磁芯部件的深度均约为0.001时。

42、如权利要求41所述制造磁换能器的方法，其中丫形磁芯部件V形顶部的长度是丫形磁芯部件总长度的10%左右。