DE1774321B2 - Verfahren zur Herstellung des Rückspaltes eines Magnetkopfes - Google Patents

Description

Verbindungsprozeß zunächst eingebrachten Glasschicht innerhalb eines kritischen Bereiches, der einerseits dadurch begrenzt ist, daß das Glas als Flußmittel für die Molekularwanderung zwischen den beiden Ferritteilen dienen soll, andererseits aber auch den Transport der Ferritmoleküle zwischen diesen Teilen nicht behindern soll. Im Gegensatz zum Stande der Technik gemäß USA.-Patentschrift 3 188 400 sollen sich bei der Erfindung nicht zwei Molekularverbindungen zwischen Glas einerseits und Ferrit andererseits ausbilden, sondern es soll nur eine einzige Molekularschicht unmittelbar zwischen den beiden Ferritteilchen gebildet werden, wobei das zunächst eingebrachte Glas lediglich als Fluß- und Transportmittel dient und im Laufe der Behandlung zur Verbindung der beiden Ferritteile praktisch vollständig in diese hineindiffundiert, so daß anschließend kein Glasmaterial mehr als Abstandstück zwischen den beiden Ferritteilen verbleibt, sondern diese unmittelbar durch die erwähnte Molekularverbindung miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wirkt die Verbindung so, als wenn die beiden miteinander verbundenen Ferritteile ein einziges Stück wären, so daß der magnetische Widerstand der Verbindungsstelle ebenso niedrig ist und ihre mechanische Festigkeit ebenso hoch wie diejenige der Ferritteile selbst ist.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darstellungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines einkristallinen Ferritteile,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das in Fig. 1 gezeigte Teil vor dem Verbinden,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines aus zwei Ferritteilen zusammengefügten barrenförmigen Körpers vor dem Zerschneiden in einzelne Köpfe,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines nach der Erfindung hergestellten magnetischen Wandlers und

F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht der Molekulartransport-Ferritbindung bei dem Wandler nach Fig. 4.

F i g. 1 zeigt einen Ferritteil 10, der vorzugsweise aus einem einkristallinen Ferritmaterial, beispielsweise Manganferrit, besteht und eine hohe Sättigungsmagnetisierung und eine niedrige Koerzitivkraft haben soll. Ferrite mit diesen Eigenschaften für die Anwendung als Magnetköpfe sind Mangan-Zink-Ferrite, Mangan-Ferrite, Nickel-Zink-Ferrite usw. Ein Einkristall eines derartigen geeigneten Materials wird in mehrere Ferritteile 10 zerschnitten, die je typischerweise 12 bis 25 mm lang sind. In eine Oberfläche des Ferritteiles 10 wird eine halbkreisförmige Nut 11 eingeschnitten. An der Frontfläche 12 des Ferritteiles 10 befindet sich später der Spalt des fertigen Wandlers. Die Frontfläche 12 und Rückschlußfläche 13 des Ferritteiles 10 werden glatt und eben poliert. Dann wird die polierte Frontfläche 12 oberhalb der Nut 11 bis zu einer Tiefe geätzt, die etwa der halben Dicke der gewünschten Spaltbreite entspricht. Dann wird auf die geätzte Frontfläche 12 mit Hilfe eines Hochfrequenz-Zerstäubungsverfahrens ein Glasfilm 15 bis zu einer Dicke von etwa 300 bis 1200 Ä, vorzugsweise 500 Ä, aufgebracht. Dieses Verfahren erlaubt die Ablagerung praktisch jeder Glasart ohne Rücksicht auf den Ausdehnungskoeffizienten im Hinblick auf die Ferritteile 10 innerhalb sehr enger Toleranzen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die auf diese Weise hergestellten dünnen Glasfilme auf Grund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung nur Kräfte entwickeln, die zu klein sind, um einen Bruch der Verbindung zu bewirken. Auf den Glasfilm 15 wird ein dünner Film 16 von Al₂O₃ oder aus Aluminium aufgestäubt, auf die eine weitere Verbindungsglasschicht 17 aufgestäubt wird. Ferner wird eine Glasschicht 18 bis zu einer Dicke von etwa 500 Ä auf die polierte Rückschlußfläche 13 des Ferritteiles 10 aufgestäubt.

Dann werden gemäß Fig. 2 behandelte Ferritteile 10 zusammengebracht, so daß die behandelten Oberflächen sich gemäß Fig. 3 gegenüberliegen, und im Vakuum bei einer Temperatur von mindestens 900° C mit einem Druck von mindestens 141 kg/cm² zusammengedrückt, so daß die dünnen Glasfilme 15 und 18 auf den Flächen 12 und 13 in den Ferrit hineindiffundieren. Das Glas wirkt dabei gleichzeitig als Flußmittel, welches die Ferritmoleküle in Lösung nimmt und zwischen den Ferritoberflächen transportiert. Am Rückspalt folgt eine Wanderung von Ferritmolekülen von einem Ferritteil 10 zum anderen Ferritteil. Während dieser Transport der Ferritmöleküle stattfindet, diffundieren sämtliche Glasmoleküle in die festen Ferritteile 10. Auf diese Weise werden die beiden Ferritteile bei weiterhin anlegendem Druck nicht nur in äußerst engen Kontakt gebracht, sondern sie wachsen dort auch zu einem einzigen Ferritkörper zusammen.

Nachdem der in Fig. 3 gezeigte Aufbau abgekühlt ist, nehmen die transportierten Ferritmoleküle die Kofiguration einer Molekulartransportverbindung ein, die in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie20 angedeutet ist. Eine solche Verbindung hat die Eigenschaft, daß ihr magnetischer Widerstand genauso ist, als wenn der gesamte Aufbau nach Fig. 3 keinen Rückschlußspalt hätte, sondern als wenn es sich um einen durchgehenden Ferrit handelt. Der magnetische Widerstand des Aufbaues nach Fig. 3 wird praktisch nur durch den Frontspalt 21 bestimmt, der nichtmagnetisches Aluminium enthält. Der in F i g. 3 dargestellte Aufbau wird dann in geeigneten Abständen in einzelne Köpfe25 zerschnitten, wie Fig. 4 einen darstellt.

F i g. 5 zeigt die Ausbildung der Molekulartransportbindung innerhalb des Ausschnittes 22 der F i g. 4, wie man sie mit Hilfe eines Mikroskops bei 100- bis lOOOfacher Vergrößerung sieht. Zwischen dem Ferritmaterial 25 des linken Ferritteiles und dem Ferritmaterial 26, das zur klareren Darstellung punktiert ist, des rechten Ferritteiles erkennt man zwei gestrichelte Linien 27 und 28, welche die Grenzflächen der beiden Ferritteile vor dem Verbinden darstellen. Während der Behandlung erweicht das zwischen den beiden Ferritteilen befindliche Glas und löst etwas von dem Ferritmaterial. Das Glas, das als Transportmittel wirkt, wird mit Ferritmolekülen gesättigt, wonach die Ferritmoleküle durch die Grenze transportiert werden und sich selbst an die nicht gelösten Ferritmoleküle ansetzen. Wegen Unterschieden in der Temperatur oder der kristallographischen Orientierung oder ähnlicher Einflüsse beginnt eine Rückschlußfläche 13 nach F i g. 1 auf Kosten der anderen zu wachsen. Gleichzeitig diffundiert das Glas in das feste nicht gelöste Material der beiden Ferritteile hinein. Infolge der gewählten Dicke der Glasschicht 18 tritt die Diffusion schnell ein und danach verschwinden die durch die Linien 27 und 28 angedeuteten

Grenzen und die Ferritmoleküle 26 beispielsweise des rechten Teiles sind mit Hilfe eines Molekulartransportes in das linke Ferritteil 10 hineingewandert, so daß eine Korngrenze entsteht und sich eine Molekularverbindung ausbildet. Die unregelmäßige Linie 29 stellt die Korngrenze in dem nun einzigen kontinu-

ierlichen Kristallaufbau dar, in dem die Verbindungsstelle am Rückspalt denselben magnetischen Widerstand hat wie das übrige Ferritmaterial der Ferritteile 10. Unter dem Mikroskop enthält die in F i g. 5 gezeigte Verbindungsstelle wegen der Diffusion des Glases in die Ferntteile keine Glasschicht mehr.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 . "^{: ;;} ■■'■'■---^: ■'■'[■■■;- 2

die Ferritteile gebunden, und deshalb haben diese

Patentanspruch: Köpf e nur eine sehr kurze Lebensdauer, wenn sie in

mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Geräten be-Verfahren zur Herstellung des Rückspaltes trieben werden.

eines Magnetkopfes, bei dem zwei C-förmige Fer- 5 Zur Zeit werden sehr viele Aufzeichnungsköpfe ritteile unter Verwendung von Glas im Rückspalt aus Metall hergestellt, das ziemlich weich ist und sich unter Wärme und Druck zusammengefügt werden, leicht abnutzt, oder aus einer Aluminium-Siliziumdadurch gekennzeichnet, daß auf den Eisen-Legierung, die sehr hart und brüchig ist. Kürzzusammenzufügenden Oberflächen der Ferritteile lieh hat man auch Ferritköpfe für Wandler vermittels Hochfrequenzzerstäubung eine dünne Glas- ίο wendet, die eine längere Lebensdauer und ein besseschicht in einer Dicke zwischen 300 und 1200 A res Frequenzverhalten als die vorerwähnten Typen erzeugt wird, die einerseits so dick ist, daß sie : zeigen. Bei diesen Köpfen treten jedoch Erosionsfließfähig ist, andererseits aber so dünn, daß sie erscheinungen und Materialverluste auf, da kleine den Transport von Ferritmolekülen durch die Körner des Ferrits durch die schnelle Bewegung des Schicht hindurch erlaubt, und daß die Ferritteile 15 Bandes oder des Kopf trägers, wie sie bei modernen mit einem Druck von mindestens 141 kp/cm² in Geräten auftreten, losgerissen werden. Bisher hat man einem Vakuum von mindestens 10 ~³ Torr wäh- die beiden Ferritteile dadurch miteinander verbunrend mindestens 10 Minuten auf einer Tempera- den, daß man ein bei niedriger Temperatur schmeltur von mindestens 900⁰C gehalten werden, so zendes Glas in die Spaltflächen hat einfließen lassen, daß das fließende Glas in die Ferritteile hinein- 20 Auf diese Weise wirkte das Glas gleichzeitig als wandert und diese durch Bildung einer mole- Bindemittel und als Füllmaterial für den Spalt. Trotz kularen Übergangsschicht miteinander verbindet. dieses technischen Fortschrittes zeigen diese Köpfe

jedoch immer noch eine recht niedrige Lebensdauer, da sich das Glas schneller abnutzt als das Ferritmate-

25 rial. Ein weiteres Problem besteht darin, daß das

Glas ebenfalls in dem Bereich des Rückschlußspaltes verwendet wird. Glas oder ein anderes nichtmagnetisches Material im Rückspalt führt zu einer höheren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- notwendigen Treiberleistung für diese Köpfe und erlung des Rückspaltes eines Magnetkopfes, bei dem 30 schwert daher den Betrieb bei hohen Frequenzen,
zwei C-förmige Ferritteile unter Verwendung von Aus der deutschen Patentschrift 1 094 995 ist die

Glas im Rückspalt unter Wärme und Druck zusam- Ausbildung der Polspitzen als Einkristallstücke mengefügt werden. gegenüber dem in polykristalliner Form ausgebildeten

Ein Aufzeichnungskopf hat grundsätzlich die Form Rest des Magnetkopfes bekannt. Ferner ist aus der eines kleinen hufeisenförmigen Elektromagneten, 35 deutschen Auslegeschrift 1 171 955 die Ausbildung dessen Polrückstand von seinem Betriebsfrequenz- des Kopfspaltes unter Einfügung von Aluminium-, bereich abhängt. Aufzeichnungs- und Wiedergabe- Gold- und Indiumschichten, jedoch ohne die Vergeräte, die für hohe Frequenzen geeignet sind, er- wendung von Glasmaterial, bekannt. Die Verwenfordern einen Wandler mit einem sehr kleinen Pol- dung von Glasmaterial im Hauptspalt und Rückspalt rückabstand oder sehr kleiner Spaltbreite, in der 40 ist ferner in der Veröffentlichung »Philips Res. Größenordnung von 1 bis 3 μ. Bei den bei der Video- Repts.« vom 10. August 1960, Nr. 4, S. 342 bis 367 aufzeichnung verwendeten Verfahren berührt der und in der USA.-Patentschrift 3 188 400 beschrieben. Wandler das Aufzeichnungsmedium, so daß ferner Mit Hilfe dieses Glasabstandsstückes wird die Spalteine erhöhte Abnutzung des Wandlers auftritt und breite bei der Herstellung festgelegt und auch später nur eine relativ geringe Lebensdauer zu erwarten ist. 45 aufrechterhalten. Nach der USA.-Patentschrift wird Bei vielen Hochfrequenzköpfen verwendet man nor- die Verbindung zwischen dem Glasabstandselement malerweise bestimmte Ferritarten, da diese Ferrite und den beiden Ferritteilen des Kernes derart ausgünstige Eigenschaften, wie niedrigen magnetischen gebildet, daß sich zwischen Glas einerseits und Ferrit Widerstand, gute magnetische Eigenschaften und ein andererseits jeweils eine molekulare Übergangsschicht ausgezeichnetes Hochfrequenzverhalten haben. Trotz 5c durch gegenseitige Diffusion der Glas- bzw. Ferritdieser guten Eigenschaften sind diese Köpfe aber moleküle ausbildet. Auch hierbei ist jedoch darauf noch anfällig gegen Brüche und Abblättern, insbeson- zu achten, daß sich die Dicke der Glasschicht mögdere in der Nähe des Polspaltes. Daher füllt man bis- liehst nicht ändert, damit die erwünschte Spaltbreite her normalerweise den Spalt mit einem Material im fertigen Magnetkopf gewährleistet wird,
gleicher Härte wie der Ferrit, beispielsweise Glas 55 Demgegenüber befaßt sich die Erfindung nur mit oder einer geeigneten Metallsubstanz. Wegen des ge- dem Problem der Ausbildung der dem Kopfspalt ringen Polabstandes bei Hochfrequenzköpfen wird gegenüberliegenden Verbindungsstelle der beiden die Konstruktion solcher Köpfe jedoch schwierig, da Ferritteile. Diese Verbindungsstelle soll in gegenüber die erforderlichen Toleranzen nicht einzuhalten sind. dem Stande der Technik verbesserter Weise so aus-Derartige Wandler oder Köpfe hat man aus zwei Fer- 60 gebildet werden, daß ihr magnetischer Widerstand rithälften hergestellt, welche zusammengehalten wer- praktisch nicht größer als derjenige der Ferritteile den, indem die Teile entweder mechanisch oder durch selbst ist und daß auch ihre mechanische Festigkeit Aufbringen eines härtenden Kunstharzes oder eines derjenigen des Ferritmaterials vergleichbar ist. Auf anderen geeigneten Klebstoffes zusammengedrückt diese Weise sollen die unerwünschten Auswirkungen werden. Das Spaltmaterial ist nichtmagnetisch und 65 dieses sogenannten Rückspaltes ausgeschaltet werden, wird gleichfalls durch Zusammendrücken oder ein Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch anKlebemittel an Ort und Stelle gehalten. Bei diesen gegebenen Merkmale gelöst,
besonderen Wandlern ist das Spaltmaterial nicht an Hierbei liegt die Dicke der vor dem eigentlichen