DE2104445A1 - Dunnfilmmagnetkopf - Google Patents

Description

Anmelderin: "

Nippon Electric Company Ltd, 7-15» Shiba Gochome, i'.iinato-ku, Tokio, Japan

Vertreter;

Patentanwalt Dipl.-Ιηκ.Max Bunke

7 ötuttgärt 1 Lessingstraße

Stuttgart, den 29.Jan.1971 P 2318 88

Dunnfilmmagnetkopf.

Die Erfindung betrifft einen Dunnfilmmagnetkopf, wie er im Zusammenhang mit der Benutzung von Datenspeichern wie magnetischen ocheibenspeichern und Magnettrommeln eingesetzt wird.

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Bisher für Datenspeicher der oben erwähnten Art benutzte Magnetkopf e weisen als Magnetkerne dünne, von einem Ferritblock abge schnittene Perritplättchen oder Plättchen aus geätzter Permallo^ folie auf. Zur Herstellung solcher Kerne sind zahlreiche Ver fahrensschritte erforderlich, unter denen sich zudem viele befinden, die mit maschineller Präzision ausgeführt v/erden müssen. Die Kerne selbst sind außerordentlich dünn und Klein, so daß der Wirkungsgrad bei der Kernherstellung sehr schlecht ist. Die heutige Industrie benötigt dringend eine Vergrößerung der Speicherkapazität und so die Schaffung von Magnetköpfen für schmale Spuren. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist jedoch festzustellen, daß die Herstellung von Schmalspur-Magnetköpfen, die maschinelle Arbeitsgänge mit erhöhter Präzision verlangt, selbst bei einer Verbesserung der herkömmlichen Verfahrenstechnik sehr schwierig bleibt. Zur Überwindung der Schwierigkeiten ist ein Dünnfilmmagnetkopf vorgeschlagen worden undbekannt geworden (z.L·.: "The Institute of Electric and Communication Engineers in Japan", "Materials of the Magnetic Recording Research Association, 1965, Nr.1). Nach dieser Veröffentlichung ist der Kern durch Elektroniedersehlag von Permalloy hergestellt, und die Spurbreite wird durch die Dicke eines Permalloyfilmes bestimmt. Diese Konstruktion zeitigt jedoch in der Praxis Schwierigkeiten. Die heutigen Spurbreiten liegen in der Gegend von 150 bis 200 A/t, . In Anbetracht der Genauigkeit der Justie rung des Magnetkopfes in der Richtung der Spurbreite, einer Able seausgangsspannung und dergleichen wird die Spurbreite der Zukunft daher bestenfalls in der Gegend von einigen zehn Λ4 liegen. Folglich kann die Dicke des Kernes im Falle der Verwendung des in der oben genannten Veröffentlichung vorgeschlagenen Kopfes selbst in der Zukunft nicht kleiner als einige zehn Λή gehalten werden. Wird jedoch ein metallischer Magnetkern dieser Dicke verwendet, so heißt dies, daß die Dicke in einem Bereich liegt, wo sich der Einfluß des Skineffekte3 voll auswirkt, weil die A'iederholungsfrequenz beim Schreiben und Lesen auf und von einer mag netischen Scheibe oder dergleichen einige Mz beträgt, Aus diesem Grunde steht es um die Anwendbarkeit von Dünnfilmmagnetköpfori derbe kannten Art schlecht* Im Gegensatz hierzu glaubte man, daß ein -Ferrltdiiimfilm großen Widerstandes sehr brauchbar B-ein müsse.

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Auch diese Lösung ist indessen mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, weil dies die Ätzung eines Dickfilms erfordert, bei der kaum hohe Genauigkeit erreichbar ist, eine !Wärmebehandlung mit mehr als 1OOO°C zur Nachbehandlung und dergleichen mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dünnfilmmagnetkopf zu schaffen, der billig ist, keinerlei maschineller Schritte oder jedenfalls keiner maschinellen Iräzisionsschritte bei der Herstellung bedarf, ja, der selbst im tfege des Faitie-Verfahrens herstellbar ist.

ferner soll die Spurbreite des zu schaffenden Magnetkopfes in einem weiten Bereich wählbar sein, und er soll bei hohen Fre quenzen arbeiten.

Bei dem Dünnfilmmagnetkopf mit mehreren Magnetkernteilen, einer > auf einen Teil der letzteren gewickelten Spule und einem Spalt- ^ geberstück ist gemäß der Erfindung ein einen Spalt begrenzender Magnetkernteil ein Dünnfilmmagnetkernteil, der auf gewünschter L-änge in Sichtung der Normalen zu einem magnetischen Medium eine der Schreibspurbreite entsprechende Breite besitzt, und der andere den Spalt begrenzende Magnetkernteil ein weiterer Dünn filmmagnetkernteil, der unter Zwischenlage des Spaltgeberstückes in Gestalt eines Dünnfilms auf dem in der Breite der Spurbreite entsprechenden Teil des erstgenannten Dünnfilmmagnetkernteiles aufliegt.

Die verschiedenen Dünnfilme v/erden auf eine Unterlage aufgebracht, die vorteilhafterweise eine ebene Oberfläche besitzt.

Bei einem derartigen Dünnfilmmagnetkopf entspricht die Spurrichtung also der Dickenausdehnungsrichtung der Unterlage und des Dünnfilmmagnetkernes, und die Spurbreite ist von der Dicke des Magnetkernes unabhängig, so daß es selbst dann möglich ist, die Kerndicke ohne Schwierigkeiten durch den Skineffekt bei hohen Schreib- und Lesewiederholungsfrequenzen frei zu wählen, wenn für den Magnetkern metallisches, magnetisches Material verwendet wird. Ferner sind bei dem Kopf gemää der Erfindung die die Spurbreite bestimmenden MagnetkernteiIe in Photo-Ätztechnik auf einer ebenen Unterlage ausgebildet, so daß in Anbetracht des Umstandes, daß die heutige Photo-Ätztechnik keinerlei Schwierigkeiten bietet, Muster von ΛΟΜBreite herzustellen, leicht Dünnfilmmagnetköpfe mit einer gewünschten Spurbreite gefertigt werden können, die

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mehr als 10 fa beträgt. Da schließlich, die Umgebung des Spaltes, deren Gestaltung bisher präziser,maschineller Bearbeitung be durfte, nunmehr durch einen Photo-Ätzprozeß geformt wird, vermindert sich der Ausschuß, und da weiter nach dem Partie verfahren gearbeitet werden kann, ergeben sich für den Magnet kopf sehr niedrige Herstellungskosten.

Die Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig.1 ist eine Draufsicht auf einen halbfertigen Dünnfilm magnetkopf gemäß einer Bauform nach der Erfindung,

Fig.2 ist eine Draufsicht auf einen fertigen Magnetkopf,

Fig.3 ist eine perspektivische Ansicht eines Dünnfilmmagnetkopfes gemäß einer zweiten Bauform nach der Erfindung,

Fig.4aist eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Dünnfilmmagnetkopfes nach Fig. 3,

Fig.4bist eine perspektivische Ansicht eines anderen Teiles des Kopfes nach Fig.3, der mit dem Teil nach Fig.4a zusammengefügt ist, und

Fig.5 ist eine Seitenansicht eines durch Zusammenfügen der in Fig. 4-a und 4-b gezeigten Teile aufgebauten Dünn filmmagnetkopfes.

Nach Fig.1 ist, nachdem auf eine gesamte Oberflache einer bei spielshalber aus Glas bestehenden, ebenen Unterlage Permalloy im Vakuum aufgedampft ist, das Permalloy so photogeäzt, daß es einen Teil 3 eines Dünnfilmmagnetkernes bildet. Die Unterlage 1 weist ein zentrales Loch 2 auf. Der einen Spalt begrenzende Teil 3' des Dünnfilmmagnetkernteiles 3 besitzt eine der Spur breite entsprechende Breite #, während der Rest des Teiles 3 breit genug ist -breiter als die Spur- , um einen niedrigen magnetischen Widerstand und geringen Streufluß zu gewährleisten. Danach wird die Oberfläche der Unterlage 1 mit Ausnahme des Teiles 3'und benachbarten Teile des Magnetkernteiles 3 mit Hilfe einer Maske abgedeckt und nur auf den Teil 3'und seine Umgebung wird nach einem Spritzverfahren ein beispielshalber aus Glas bestehendes Spaltgeberstück 4 aufgebracht. Als Material für das Spaltgeber -

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stück 4 kann Glas, z.B. geschmolzener Quarz und Hartglas, dienen oder nichtmagnetisches Material wie Aluminium, Kupfer und nichtmagnetische Ferrite. Die"Dicke des Spaltgeberstückes hängt von der magnetischen Speicherdichte ab. So ist diesem Stück z.B. eine Dicke von etwa ~5 M zu geben, wenn die Speicherdichte 2000 bpL (binary digit per inch; etwa 800 Schritte pro cm) beträgt, und eine solche von 1,5/tf im Falle von 4000 bpi (etwa 1600 Schritte pro cm). Dann tfird auf die gesamte Oberfläche der Unterlage 1, auf die der Dünnfilmraagnetkernteil 3 und das Spaltgeberstück 4-aufgebracht sind, im Vakuum Permalloy aufgedampft, das anschließend photogeazt wird, so daß es die aus Fig.2 hervorgehende Gestalt annimmt, von der ein finde auf dem restlichen Teil 3¹· des Dunnfilmmagnetkemteiles 3 aufliegt. ίΓοη hier aus erstreckt' g sich der Permalloystreifen in einem Bogen längs des Randes des Loches 2 der Unterlage 1. Das andere Ende liegt auf dem Teil 3¹ des Dünnfilmmagnetkernteiles 3> der den Spalt begrenzt. Damit ist der andere Teil 5 des Dünnfilmmagnetkernes gebildet. Dann wird unter Benutzung des Loches 2 eine Schreib-Lesespule 6 aufgewickelt.

Nach der beschriebenen Herstellungsweise haben die Dünnfilmmagnetkernteile 3 und 5 i^ Gebiet 12 unmittelbaren Eontakt miteinander, während sich der Spalt im Gebiet 11 befindet. In diesem Falle stimmt die Spurrichtung mit der Richtung der Dickenausdehnung der Unterlage 1 und der Dünnfilmmagnetkernteile 3 und 5 überein. Das ist die Richtung der Normalen zur Zeichnungsebene. Die in Fig.1 eingetragene Breite W entspricht der Spurbreite. Da die Spurbrei- * te also nicht durch die Filmdicke bestimmt ist, nämlich die Filmdicke des Magnetkernes, kann sie frei gewählt werden. Selbst wenn der Dünnfilmmagnetkern aus dem metallischen, magnetischen Material Permalloy besteht wie bei der beschriebenen Bauform gemäß der Erfindung, und ihm eine Dicke von mehr als 3// gegeben ist, kommt es, solange die Wiederholungsfrequenz 10 MHz nicht übersteigt, zu keinen Schwierigkeiten wegen des Skineffektes. Da die Herstellung einer Breite iff von 10/* bei dem heutigen . Stand der Photo-Stztechnik ohne weiteres möglich ist, kann ein Dünnfilmmagnetkopf mit einer Spurbreite, die den angegebenen »Vert N übersteigt, in der beschriebenen Bauform gemäß der Erfindung leicht gefertigt werden. Dies erfordert, wie schon festge-

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stellt, zudem keinerlei maschinelle Verfahrensschritte, so daß die Wirtschaftlichkeit der Fertigung erheblich gesteigert wird. Eine Vielzahl von Dünnfilmmagnetkernen kann durch Planung und Aufzeichnung von Mustern der beschriebenen Bauform auf einer großflächigen Unterlage gleichzeitig hergestellt werden. Auch dies trägt zur Senkung der Herstellungskosten der Dünnfilifiagrnetköpfe bei. Bei der beschriebenen Bauform kann das Gebiet 12, in dem sich die Magnetkernteile 3 und 5 berühren, auch irgendwo anders liegen, als gezeichnet, nicht jedoch dort, wo der Spalt gebildet ist. Es ist auch möglich, die Reihenfolge der Herstel lung der Dünnfilmmagnetkernteile 3 und 5 miteinander zu vertauschen.

Fig. 3 zeigt eine andere Bauform für einen Magnetkopf nach der Erfindung.

Danach sind Teile 22 und 23 des Dünnfilmmagnetkernes und ein Spaltgeberstück 24 auf einer ebenen Oberfläche einer beispielsweise aus Glas bestehenden Unterlage 21 in der gleichen '.'/eise ausgebildet, wie sie im Zusammenhang mit der ersten ßauform beschrieben wurde, Diese zweite Bauform unterscheidet sich von der ersten jedoch dadurch, daß die Dünnfilmmagnetkernteile 22 und 23 an ihren entfernt vom Spalt gelegenen Enden keinen unmittelbaren Kontakt miteinander haben. Sie sind vielmehr durch einen Ferritmagnetkern 25 balkenartiger Form magnetisch miteinander gekoppelt, auf den eine Spule 26 gewickelt ist und der so angeordnet ist, da3 er von der Unterlage 21 wegweist und in den Gebieten 27 und 28 mit den Dünnfilmmagnetkernteilen 22 bzw, 23 Kontakt hat. Daher kann der Dünnfilmmagnetkopf gemäß dieser Bauform die gleiche Frequenzkennlinie und die gleiche Spurbreiteneinsteilbarkeit wie derjenige gemäß der zuerst geschilderten Bauform haben. Bei der zweiten Bauform ist eine maschinelle Bearbeitung des Ferritmagnetkernes 25 erforderlich; es handelt sich jedoch nicht um eine Präzisionsbearbeitung, so daß es nicht zu einer nennenswerten Beeinträchtigung der Verbesserung der Fertigungsmöglichkeir ten kommt, die ja ein Ziel der Erfindung ist. Einer der wichtigen Vorzüge dieser Bauform besteht darin, daß keine genau geformte Unterlage benötigt wird, so daß sie sich besonders zur Herstel lung nach dem Partie-Verfahren eignet.

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Bei der Beuform nach Fig.3 tcann man den Ferritmagnetkern 25, ststt ihn so anzuordnen, daß er sich in einer zur Unterlage parallelen Sichtung erstreckt, in Abweichung von Fig.3 auch so anbringen, daß er sich in Richtung der Normalen zur Oberfläche der Unterlage erstreckt und seine xiomponenten somit in dieser Richtung liegen. Der Ferritmagnetkern muß nicht die in Fig.3 dargestellte U-Form haben; er kann beispielshalber auch halbkreis förmig sein, so daß eine vorab gewickelte Spule auf ihn aufgeschowerden kann.

In den Fig. 4a, 4b und 5 ist eine dritte Bauform gemäß der Erfindung dargestellt. Auf die gesamte Oberfläche einer Seite von zwei Unterlagren $1 und 37» die beispielshalber aus Glas bestehen, ist Fermalloy im Vakuum aufgedampft, das Fermalloy-Kernteile 35 bzw. f 37 bildet. Die durch anschließende Fhotoatzung gebildeten Kernteile i»6 bzw. CfO weisen eine der Spurbreite '.¥ entsprechende Breite auf« U^?B mindestens die Oberfläche des Teiles 50 des Magnet kernteiles 39 zu bedecken, wird mit Hilfe einer Maske ein Spaltgeberstück 41 z.B. aus Glas aufgespritzt. Um die Unterlage 37 wird eine Spule 42 gewickelt. Schliei31ich werden die beschrie*- benen Teile so zusammengefügt, wie es aus Fig.5 ersichtlich ist und mittels eines Klebers aneinander gesichert. Damit ist der Dünnfilramagnetkopf fertig. Aus den Fig. 4a und 5 entnimmt man, daß die Oberfläche der Unterlage 31, auf die der Dünnfilmmagnetkernteil 35 aufgebracht ist, so gestaltet ist, daß ihr Mittelteil gegenüber den Endflächen 32 und 33 abgesenkt ist, so da-3 sich, wenn diese an die Fläche 38 der Unterlage 37 angelegt werden, ein ™ Raum 43 ergibt, durch den die Windungen der Spule 42 laufen. Die Teile 36 und 30 der Magnetkernteile 35 bzw. 39 begrenzen den durch das Spaltgeberstück 41 ausgefüllten Spalt, dessen Breite W der Spurbreite entspricht. Die Längsausdehnung der Teile 36 und 30, auf der sie die Breite ti haben, sollte der Tiefe h der erhabenen Endfläche 32 der Unterlage 31 entsprechen. Das Spaltgeberstück 41 darf nicht auf dem Ende des Dünnfilmmagnetkemteiles 39 aufgebracht sein, das mit einem Teil der Endfläche 33 des Dünnfilmmagnetkemteiles 35 Kontakt hat.

Bei dieser Bauform liegt die Spurrichtung in der Richtung des in Fig.5 eingezeichneten Ffeiles 44. Die Spurbreite ist nicht durch

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die Dicke des Dünnfilmmagnetkernes bestimmt, so da3 diese Filmdicke nach Belieben gewählt werden kann. Obwohl der Dünnfilmmagnetkern aus Permalloy als der metallischen, magnetischen Substanz besteht, wie bei der Eyuform jemaß der Erfindung, und selbst wenn die iilmdicke weniger als ~5/U betragt, tritt bei hohen ,/iederho lungsfrequenzen von 10 IaHz ieine Schwierigkeit wegen des Skin effektes auf. Da mit der heutigen Ihoto-ntztechnik, wie schon erwähnt, die Herst ellung von 1(Li*- Mustern eine leichte Sache ist, ist es einfach, im Rahmen dieser Bauform geraa.3 der Erfindung Schmalspurmagnetköpfe für beliebige Spurbreiten bis zu der oben angegebenen Größe herab herzustellen. Das sind wesentlich engere Spurbreiten, als sie dem Stand der Technik entsprechen. Die Bauform erfordert für die herstellung des Dünnfilmmae-netkernes nur f einen Schritt für die Aufbringung der Dünnfilme und einen weiteren Schritt für die Photo-iltzung, dagegen keinerlei maschinelle Bearbeitung. Dadurch wird die Fertircungsökonomie erhöht und die Herstellungskosten werden gesenkt.

Bei der Bauform, für die die Pis·.4a, 4b und 5 ein Beispiel <=reben, mu* die Unterlage nicht notv'vendiger//eise die dargestellte Gestalt haben. Sie kann z.B. auch aus einer Kombination von z.vei Teil ringen mit rechteckigem Querschnitt bestehen. Allgemein gesagt, ist es nur erforderlich, daß die Unterlage derart gestaltet ist, daß sie aus mehreren Teilen besteht, die -so zusammengefügt, daß End- oder Seitenflächen einander gegenüberstehen- einen Raum zwischen sich lassen, der Platz für die "/indungen einer Spule Ir bietet, und einen geschlossenen Aufbau gewahrleisten. Als Material für die Unterlage kann nichtmagnetisches Metall oder Isoliermaterial dienen. Die tfahl hängt von der Art und .'/eise der Aus bildung des Dünnfilmmagnetkernes ab.

Der Dünnfilmmagnetkern stört auch nicht, wenn er abgesehen von der Innenseite auch auf Außenflächen aufgebracht ist. Um einer !•änderung der guten Eigenschaften des Magnetkopfes vorzubeugen, darf in der Umgebung des Spaltes jedoch kein Filmkern sein, riei einem solchen Aufbau werden zusätzliche Verfahrensschritte nötig, um den Dünnfilmmagnetkern zu bilden, oder der Schritt, Dünnfilmmagnetkerne zu ätzen, die nicht in der gleichen Ebene liegen.

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BAD ORiGiNAL

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Sei der Erläuterung von ßauformei/für Magneinköpfe gemäß der Erfindung wurde im Vakuum-aufgedampftes Permalloy für den Dünn fimmagnetfcern angegeben. Die Srfindunp- ist jedoch, nicht auf die Verwendung dieses Materials und der genannten Technik beschränkt Auch der Einsatz anderer Dünnfilmtechniken wie die Spritztechnik oder das Plattieren mit Metall im elektrischen Feld oder nicht elektrolytisch kommt in Betracht. Auch kann als Kernmaterial nichtmetallisches, magnetisches Material wie ein Ferritdünnfilm verwendet werden. Schließlich muß das Spaltgeberstück nicht aus Glas sein, sondern kann auch aus einem anderen nichtmagnetischen .,material bestehen.

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Claims (4)

1. -ίο- 21 0 A Λ 4

   Patentansprüche.

   Dünnfilmmagnetkopf mit mehreren Magnetkernteilen, einer auf einen Teil der letzteren gewickelten Spule und einem Spaltgeberstück, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Spalt begrenzender Magnetkernteil ein Dünnfilmmagnetkernteil (3) ist, der auf gewünschter Länge in Richtung der Normalen zu einem magnetischen Medium eine der Schreibspur entsprechende Breite (»V) besitzt, und daß der andere den Spalt begrenzende Magnetkernteil ein weiterer Dünnfilmmagnetkernteil (5) ist, der unter Zwischenlage eines Spaltgeberstückes (4) in Gestalt eines Dünnfilms auf dem in der Breite der Spurbreite ent sprechenden Teil (3*) des erstgenannten Dünnfilramasjnetkern teiles aufliegt.
2. 2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnfilmmagnetkernteile, das Spaltgeberstück und damit der Spalt auf einer ebenen Unterlage (1) ausgebildet sind.
3. 3. Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkernteile ein Dünnfilmmap-net kernt eil (22) mit einem Teil einer der Spur entsprechenden Breite (W) sind, der auf die Unterlage (21) aufgebracht ist, und auf dessen Teil mit Spurbreite das Spalt geberstück (24-) aufliegt, ein weiterer Dünnfilmmagnetkernteil (23), der auf den vorgenannten Bauteilen aufliegt, und ein dritter LIagnetkernteil (25), der mit den zwei Dünnfilmmagnetkernteilen fest magnetisch gekoppelt ist (bei 27 und 28), und daß die Spule (26) den dritten Magnetkernteil umschließt.
4. 4. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii die Dünnfilmmagnetkernteile (35» 39) mindestens auf einander gegenüberstehenden Innenflächen einer Anzahl Unterlagen (31» 37) aufgebracht sind, die sich an ihren End (32, 33) - oder Seitenflächen berühren und einen geschlossenen Aufbau (Fig.5) mit einem Innenraum (43) bilden, durch den die Windungen der Spule (42) verlaufen können, daß das Spaltgeberstück (41) im Gebiet der Berührung eines Paares der End' (32, 33) - oder Seitenflächen der Unterlagen zwischen den Dünnfilmmagnet -

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   Kernteilen lie^t und daß die Dünnfilmmasrnetkernteile in diesen Gebiet auf gewünschter Lange in Richtung der Normalen zum rüS'netischen "Medium eine der Srmrbreite entsprechende breite (,/) besitzen (Teile $b und JC).

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