DE2259102A1

DE2259102A1 - Elektromagnetischer wandler und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2259102A1
Application number: DE2259102A
Authority: DE
Inventors: Georg William Brock; Cormick Wayne Mc; Sidney Henry Smith
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-12-20
Filing date: 1972-12-02
Publication date: 1973-06-28
Also published as: JPS555167B2; US3813766A; FR2164771A1; GB1395059A; FR2164771B1; JPS4871214A

Description

Böblingen, 24. November 1972 heb-oh

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen:. Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: BO 970 053

Elektromagnetischer Wandler und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen elektromagnetischer Wandler, insbesondere zum Herstellen von Schichtmagnetköpfen zum Aufzeichnen und Lesen von magnetisch aufgezeichneter Information und gemäß diesem Verfahren hergestellte Wandler.

Seit dem Beginn der magnetischen Aufzeichnung hat man elektromagnetische Wandler, d.h. Magnetköpfe der verschiedensten Art benutzt. Grundsätzlich weist jeder elektromagnetischer Wandler einen magnetisch permeablen Kern mit mindestens einer einen Spalt bildenden nichtpermeablen Unterbrechung endlicher Ausdehnung und mindestens einer dem Kern zugeordneten elektrisch leitenden Erregerwicklung auf. Ein in unmittelbarer Nachbarschaft des Spaltes sich änderndes magnetisches Feld, wie es beispielsweise durch das Vorbeibewegen eines zuvor mit Aufzeichnungen versehenen magnetischen Aufzeichnungsträgers hervorgerufen wird, bewirkt die Erzeugung eines elektrischen Signals in dem zugeordneten Leiter, welches durch weitere Schaltungen als Information weiterverarbeitet wird. Umgekehrt wird ein durch die leitende Wicklung fließender Strom in dem Kern ein Magnetfeld erzeugen, das außerhalb des Spaltes als Magnetfeld auftritt» Ein in unmittelbarer Nähe vorbeilaufender magnetisierbarer Aufzeichnungsträger wird die als magnetisches Signal erzeugte Information als

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magnetisch gespeicherte Information festhalten.

Bisher hat man elektromagnetische Wandler oder Magnetköpfe meist aus metallischen oder metallkeramischen Teilen aus magnetisierbarem Material von Hand zusammengesetzt und elektrisch leitende Wicklungen aufgebracht. In neuerer Zeit hat man die Herstellung besonders kleiner Magnetköpfe in ähnlicher Weise wie integrierte Schaltungen, nämlich durch Verdampfung, Kathodenzerstäubung, Elektroplattieren und Photoätzen vorgeschlagen.

In den meisten Fällen hat man die Serienherstellung von Dünnfilmmagnetköpfen vollständig durch eine Reihe von Verfahrensschritten mit Niederschlagen und Abtragen von Material ausgeführt. Für ein solches Verfahren ist immer ein Substrat erforderlich. Ein hartes, keramisches Material, das starr und nichtleitend ist, wird oft als Substrat benutzt, obgleich auch leitende Substrate verwendet werden können. Benutzt man ein leitendes Substrat, dann muß als zusätzlicher Verfahrensschritt auf das Substrat ein Isolierüberzug aufgebracht werden. Dann wird beispielsweise ein dünner Film aus magnetisierbarem Material auf dem Substrat abgelagert. Das magnetische Material kann beispielsweise durch eine Maske in vorgegebener Form oder aber als Film abgelagert werden, wobei dann die endgültige Formgebung durch mehrere Verfahrensschritte im Photoätzverfahren erfolgt. Anschließend an den magnetisierbarer Film wird ein Leiter niedergeschlagen und ebenfalls durch mehrere Schritte eines Photoätzverfahrens so geformt, daß eine Wicklung aus einer oder mehreren Windungen entsteht. Der Leiter hat dabei die Form eines Streifens, der unmittelbar über einem Teil des magnetisierbaren Filmes liegt, wobei die Enden des Streifens zum Anschluß an die äußeren elektrischen Schaltungen dienen. Ist der Magnetfilm elektrisch leitend, dann muß zwischen dem Film und dem Leiter eine Isolierschicht abgelagert werden, um einen Kurzschluß des durch den Leiter fließenden Stromes zu verhindern. Zur Bildung eines Spaltes im Magnetkopf ist am Polschuhrand des magnetischen Films ein Material erforderlich und kann vom Leiter oder in Isoliermaterial gebildet sein, oder aber aus speziell für die

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Bildung des Spaltes abgelagertem Material. Manchmal wird auch in dem Magnetkern zur Herstellung eines Spaltes Magnetmaterial abgetragen und durch nicht magnetisierbares Material ersetzt. Dann wird schließlich eine weitere Schicht eines magnetisierbaren Films durch mehrstufiges Ablagern und Photoätzen in Verbindung mit dem ersten magnetischen Film zur Vervollständigung des Kerns benutzt.

Wie also dargelegt, wird jeder Teil der bisher bekannten Magnetköpfe dieser Art durch Materialablagerung und Photoätzen des abgelagerten Films erzeugt. Mit Ausnahme des Substrats kann keines der bei der Herstellung verwendeten Materialien von Hand oder maschinell verarbeitet werden. Beim Photoätzen kann man immer nur auf einer Seite arbeiten. Außerdem sind die magnetischen Eigenschaften durch Abscheidung oder Ablagerung erzeugter dünner Filme manchmal schwierig einzuhalten, sind oft schlecht reproduzierbar und sind außerdem qualitativ mit der Magnetisierbarkeit und Sättigungseigenschaften von beispielsweise magnetisierbarem Folienmäterial nicht vergleichbar. Weiterhin haben niedergeschlagene Filme oft den Nachteil, daß sie sich ablösen, wenn ihr Miederschlag nicht unter genau kontrollierten Bedingungen und ständiger überwachung erfolgt.

Man hat bisher auch schon Magnetköpfe als sogenannte Schichtmagnetköpfe aus Laminaten aufgebaut. Schichtmagnetköpfe bestehen dabei aus mehreren Lagen dünner, magnetisierbarer Folien, die voneinander durch nichtmagnetisches, nichtleitendes Material getrennt sind, um dadurch die Wirbelstromverluste klein zu halten. Diese bekannten Konstruktionen sind jedoch relativ groß und dick im Vergleich mit in Serienfertigung in Dünnfilmtechnik hergestellten Magnetköpfen. Diese bestehen normalerweise aus einem Dutzend oder mehr Schichten, die jeweils mindestens etwa 0,025 mm stark sind. Schichtmagnetköpfe werden normalerweise aus einem einzigen Laminat gefertigt, bei dem die Formgebung entweder durch Ätzen oder aber mechanisch erfolgt und dann durch nichtleitende Klebstoffe zur Bildung eines beschichteten Teils des Magnetkopfs

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zusammengefügt. Dieser geschichtete Teil bildet zusammen mit einem anderen Schichtteil, auf den die Wicklung aufgebracht ist, den Kopf. Gelegentlich hat man auch vielfach geschichtete Folien miteinander verklebt und ein ganzes Laminat in einem einzigen mechanischen oder Ätzverfahren hergestellt. Selbst bei Anwendung dieser Technik ist die sich ergebende Struktur nur ein Teil des Magnetkopfes und weist außerdem noch keine Erregerwicklung auf. Man·hat außerdem laminierte Strukturen aus elektrisch leitenden und magnetisierbaren Laminaten für eine elektromagnetische Abschirmung zwischen Magnetköpfen aufgebaut. Wo elektrisch leitende und magnetisierbare Laminate miteinander zur Bildung einer Abschirmung verbunden wurden, wies diese Abschirmung jedoch keinen Spalt auf und wurde auch nicht zum Lesen oder Aufzeichnen magnetischer Information benutzt, selbst wenn man durch die leitenden Teile einer solchen Abschirmung einen* Strom hindurchgeschickt hat, um die Abschirmwirkung zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders einfaches Verfahren zum Herstellen von elektromagnetischen Wandlern, insbesondere von Schichtmagnetköpferi anzugeben, die nicht nur kleiner, sondern auch mit weniger Aufwand herstellbar sind, sehr kleine Arbeitsspalte aufweisen und zusammen mit der Erregerwicklung herstellbar sind.

Gemäß der Erfindung wird ein elektromagnetischer Wandler, insbesondere ein Schichtmagnetkopf geschaffen, der aus magnetisierbaren metallischen Folien im Laminat mit elektrisch leitendem Material gebildet ist, wobei die Formgebung und Fertigstellung in Dünnfilmtechnik erfolgt. Vorzugsweise wird das Laminat dabei in der Weise hergestellt, daß zwei Schichten eines magnetisierbaren Materials eine elektrisch leitende Folie umschließen und mit Hilfe von Photoätzverfahren ihre Form erhalten. Vorzugsweise wird eine aus zwei Schichten bestehende vorlaminierte magnetisierbare Folie und leitende Folie durch Photoätzverfahren in ihre Form gebracht, worauf eine weitere Schicht aus magnetisierbarem Material durch Dünnfilmniederschlagstechnik oder durch Ver-

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Wendung einer anderen dünnen magnetisierbaren Folie zur Vervollständigung des Magnetkernes aufgebracht wird. Auf diese Weise kann man sowohl einzelne Magnetköpfe als auch Mehrspurmagnetköpfe herstellen.

Der hier benutzte Ausdruck Folie soll ein dünnes Blatt aus Metall mit diskreter Formgebung bedeuten. Laminierte Folie oder monolithische Schichtbauweise beziehen sich dabei auf die Verwendung' von vorgefertigten Laminaten, die aus mindestens zwei Folien bestehen, die zu einer monolithischen Struktur zusammengefaßt sind, wobei mindestens eine der.beiden Folien magnetisierbar und mindestens eine Folie nicht magnetisch und elektrisch leitend ist.

Naturgemäß lassen sich Folien und Folienlaminate bei der Serienfertigung von Miniatursehiehtköpfen und vorzugsweise bei der Serienfertigung von Mehrschicht-Miniatursehiehtköpfen besonders günstig verwenden. Da das magnetische Folienmateria'l unabhängig von der Magnetkopffertigung hergestellt wird, lassen sich seine magnetischen Eigenschaften und seine Dicke oder Stärke während der Glüh-, Anlaß- und Walzverfahren in üblicher Weise sorgfältig überwachen. Die magnetisierbare Folie wird dabei jederzeit gute und vorhersehbare magnetische und physikalische Eigenschaften aufweisen. In gleicher Weise kann das elektrisch !erbende, nichtmagnetische Folienmaterial in bezug auf seine Dicke und Zusammensetzung sorgfältig ausgewählt werden, um beispielsweise eine bestimmte Spaltbreite, Leitfähigkeit oder Abriebeigenschaften zu erzielen.

Die Verwendung von vorgefertigten Folienlaminaten verringert die Anzahl der Verfahrensschritte bei der Herstellung von Miniaturmagnetköpfen. Insbesondere werden nahezu alle zusätzlichen Verfahrensschritte, wie z.B. das Niederschlagen von magnetisierbaren Filmen und elektrisch leitenden Filmen und die anschließende in mehreren Verfahrensschritten erfolgende Photoätzung nach jedem Niederschlag oder Abscheidungsverfahrensschritte vermieden, um den magnetisierbaren und elektrisch leitenden Materialien die

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gewünschte Form zu geben. Falls erwünscht, kann das vorgefertigte Folienlaminat entweder mechanisch oder durch Photoätzverfahren in seine endgültige Form gebracht werden. Bei Verwendung von Folien oder Folienlaminaten bei der Herstellung kann im wesentlichen mit oder ohne Benutzung eines gesonderten Substrats erfolgen. Bei der Herstellung von Schichtmagnetköpfen in Dünnfilmtechnik sind normalerweise immer gesonderte Substrate erforderlich. Dadurch, daß kein Substrat verwendet wird, kann man das Folienlaminat auf zwei Oberflächen gleichzeitig ätzen und dadurch das Ätzverfahren beschleunigen.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet daher eine sehr wirtschaftliche Fertigung von Schichtmagnetköpfen im Vergleich mit den additiven Dünnfilmverfahren. Alle hier benutzten Verfahrensschritte bestehen im wesentlichen im Abtragen von Material, wobei sich durch Verwendung von vorgefertigten Materialien konstante Funktionsqualität erzielen läßt.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische vergrößerte Teilschnittansicht eines Mehrspur-Schichtmagnetkopfes gemäß der Erfindung;

Fig. 2-4 die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte

bei der Herstellung eines Magnetkopfes gemäß Fig. 1 unter Verwendung eines Folienlaminats;

Fig. 5 eine perspektivische vergrößerte Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei dem die magnetisierbare Folie nur im Kernbereich verwendet ist und der rückwärtige Teil des Spaltes des Kerns nicht durch magnetisierbares Material geschlossen ist und

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Fig. 6 eine perspektivische vergrößerte Schnittansicht

einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der ein magnetoresistives Wiedergabeelement verwendet ist.

Die tatsächlich zur Bildung des Magnetkopfes verwendeten Materialien, wie auch die Form und Anzahl der einzelnen Köpfe, richtet sich natürlich nach den damit zu lösenden Aufgaben.

Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Folien sind vorzugsweise biegsam, dehnbar und magnetisierbar. Dazu geeignete Materialien sind-4Ji ekel-E is en-Legierungen "mit zwischen 1 und etwa. 15 % zusätzlicher Elemente, boder bei zwei oder mehr zusätzlichen Elementen die Verwendung von z.B. Molybdän, Chrom, Mangan, Kupfer,.Vanadium, Titan, Silicium, Aluminium und Wolfram. Ferner gehören dazu Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen, insbesondere Zusammensetzungen mit etwa 1 bis ungefähr 15 % zusätzlicher Elemente. Andere geeignete Materialien ,sind die Eisen-Kobalt-Legierungen, die hier alle einen Eisengehalt von 25 % oder höher und Rest im wesentlichen Kobalt aufweisen sollen mit oder ohne kleine Mengen zusätzlicher Elemente. Diese Materialien sind im allgemeinen weichmagnetisch und magnetisierbar, biegsam, dehnbar und elektrisch leitend. Andere geeignete Materialien findet man bei den meisten übrigen magnetisierbaren Metallen und Legierungen, die sich in Form von dünnen Folien oder Blättern herstellen lassen, schließt jedoch Materialien nicht aus, die, obgleich sie metallisch sind, spröde sind.

Eine besonders gut brauchbare Gruppe von Materialien für magnetische Folien bestehen aus 77 bis 83 % Nickel, 3 bis 6 % Molybdän und dem Rest Eisen. Brauchbare Folien sind auch unter den verschiedensten Handelsbezeichnungen im Handel erhältlich und man findet dabei Legierungen mit beispielsweise 47 % Nickel, 3 % Molybdän und Rest Eisen; oder 77 %■ Nickel, 5 % Kupfer, 2 % Chrom, Rest Eisen; oder 78 % Nickel, 6 % Kupfer, 4 % Molybdän, ■Rest Eisen, oder 30 % Nickel als Minimum, Rest Eisen; oder 45 %

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Nickel, 6 % Chrom, Rest Eisen; oder 45 % Nickel, 5 % Kupfer und Rest Eisen. Die Erfindung ist zwar nicht auf die Verwendung solcher Materialien beschränkt, jedoch sind diese gut geeignet.

Elektrisch leitende, nichtmagnetische Polienraaterialien, die bei der Erfindung benutzt werden können, sind Kupfer, Silber, Gold und deren Legierungen. Legierungen aus Kupfer mit kleinen Zugaben von entweder Silber oder Gold haben wesentlich verbesserte Abriebeigenschaften für den Leiter, während Gold sich besonders beim Vergüten gut verarbeiten läßt. Als leitendes Material läßt sich auch Aluminiumfolie verwenden und ist da besonders günstig, da Aluminium, wenn es der atmosphärischen Luft ausgesetzt ist, eine abriebfeste und sich selbst erneuernde Oxydschicht bildet. Andere geeignete Materialien für den Leiter sind harte, abriebfeste Metalle wie z.B. Rodium und Platin und deren Legierungen. Im allgemeinen läßt sich jedes Metallfolienmaterial verwenden, das wesentlich besser leitet als das damit laminierte magnetisierbare Folienmaterial, um gemäß der Erfindung eingesetzt zu werden.

Der elektromagnetische Wandler 10 gemäß Fig. 1, der erfindungsgemäß aufgebaut ist, kann aus einer Anzahl von Schreibköpfen 12 und Leseköpfen 14 bestehen, die zum Lesen und Schreiben von Information in Verbindung mit den Spuren eines magnetischen Aufzeichnungsträgers dienen.

Gemäß Fig. 2 wird zur Herstellung eines Lese- oder Schreibkopfes für den elektromagnetischen Wandler gemäß Fig. 1 ein Folienlaminat 20 benutzt, das in diesem Fall aus einer ersten magnetisierbaren Folie 22, einer in der Mitte liegenden elektrisch leitenden Folie 2k und einer zweiten magnetisierbaren Folie 26 besteht, die zu einem einstückigen, dünnen Folienlaminat miteinander verbunden sind. Gemäß der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann außerdem ein nichtleitendes Substrat 28 vorgesehen werden, worauf das Folienlaminat 20 mit dem Substrat verbunden, beispielsweise verklebt, wird. Das Substratmaterial kann

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Keramik, Glas, Quarz, ein nichtmagnetisierbarer Ferrit oder anderes nichtleitendes Material sein. Wird als Substrat ein elektrisch leitendes Material benutzt, dann muß dieses gegen das Folienlaminat isoliert werden, beispielsweise durch Verwendung eines isolierenden Klebstoffes,

Gemäß Fig, 3 werden aus dem Folienlaminat 20 eine Reihe U-förmiger Folienlaminate 20 A gebildet, beispielsweise durch Photoätzver- ' fahren. Dabei wird die Oberfläche des Folienlaminats mit einem handelsüblichen Photolack beschichtet, gemäß der gewünschten Struktur belichtet, so daß der Photolack von den Teilen des Foliensubstrats, die abgeätzt werden sollen, entfernt werden kann, worauf das Folienlaminat einem geeigneten Ätzmittel, wie Eisenchlorid, einer mineralischen Säure oder einem anderen bekannten Ätzmaterial ausgesetzt wird. Nach dem Ätzvorgang wird der verbleibende Photolack entfernt. Die rechteckige Form der Folienlaminate 20 A sind hier wie auch die relativen Abmessungen übertrieben dargestellt. '

Aus Fig. k erkennt man, daß die U-förmigen Folienlaminate 20 A der.Fig. 3 mit magnetisierbarer!! Spaltmaterial 32 an der Rückseite ausgekleidet werden. Dies kann beispielsweise durch Aufdampfen, Kathodenzerstäubung, Plattieren oder andere bekannte Verfahren erfolgen. Die Form und der Ort dieses Spaltmaterials kann entweder durch Photoätzverfahren oder durch Anbringen einer Metallmaske der gewünschten Form und Größe zwischen der Quelle für das magnetisierbar Material und dem rückwärtigen Spaltbereich gesteuert werden. Die so fertiggestellte Serie von Magnetkernen kann dann in einem Gehäuse untergebracht und anschließend, beispielsweise durch Schleifen an der Oberfläche auf die gewünschte Dimension gebracht werden, wie sie aus Fig. 1 zu erkennen ist.

Eine abgewandelte Ausführungsform des elektromagnetischen Wandlers 110, der erfindungsgemäß aufgebaut ist, ist in einer etwas vergrößert dargestellten Schnittansicht in Fig. 5 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die magnetisierbare Folie 126 nur in

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dem Teil des Magnetkopfes vorhanden, wo sie zur Vervollständigung des Magnetkerns gebraucht wird. Diese Ausführungsform kann man entweder dadurch erzielen, daß man ein Folienlaminat benutzt, bei dem eine magnetisierbare Folie anfänglich nur als schmaler Streifen vorhanden ist, oder aber dadurch, daß an denjenigen! Teil der magnetisierbaren Folie, der zur Bildung des Magnetkerns nicht erforderlich ist, beispielsweise durch Photoätzverfahren entfernt oder abträgt. In dieser Ausführungsform wird außerdem kein Substrat benutzt und im rückwärtigen Spaltbereich ist kein magnetisches Material vorgesehen. Man kann den hier gezeigten elektromagnetischen Wandler auch beispielsweise so herstellen, daß man zunächst ein 2-Schichtenlaminat aus einer magnetisierbaren Folie und einer nichtmagnetischen Folie als Ausgangsmaterial benutzt. Eine zusätzliche Schicht magnetisierbaren Materials zur Vervollständigung des Kerns kann dann entweder durch Dünnfilmtechnik oder aber durch Verwendung einer magnetisierbaren Folie vor oder nach der Formgebung für das Laminat aufgebracht werden.

Eine weitere Ausführungsform eines elektromagnetischen Wandlers 210 gemäß der Erfindung ist in Fig. 6 im Schnitt und stark vergrößert perspektivisch dargestellt. In dieser Ausführungsform ist auf der Rückseite kein Magnetspalt vorgesehen, stattdessen ist im rückwärtigen Spaltbereich eine nichtleitende Schicht 23*1 vorgesehen, die den Magnetkern von einer dünnen Schicht eines magnetoresistiven Filmes 236 mit hohem magnetischen Widerstand isoliert. Ein Bauelement 238 ist in der Nachbarschaft des magnetoresistiven Films angebracht und liefert ein magnetisches Vorspannungsfeld. Der magnetoresistive Film 236 weist außerdem elektrische Kontakte auf (nicht gezeigt), wodurch dieses magnetoresistive Element an eine Stromquelle angeschlossen werden kann. Dieser elektromagnetische Wandler kann durch Erregen der Erregerwicklung 224 in üblicher Weise zum Einschreiben von Information und mit Hilfe des magnetoresistiven Elements zum Lesen benutzt werden. Bei dieser Lesetechnik bewirken Änderungen des Magnetfelds am Spalt des Magnetkopfes Änderungen im Widerstand des magnetoresistiven Elements, was wiederum eine Änderung in der

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Spannung am Element 234 zur Folge hat. Diese Änderungen können als Informationssignal interpretiert werden. Die magnetisierbaren Schenkel 222 und 226 dieses. Magnetkopfes bewirken sowohl eine Plußfokussierung als auch eine Abschirmung für_ das magnetoresistive Element.

In der praktischen Ausfuhrungsform der Erfindung liegt die Materialstärke für die magnetisierbare Folie im Bereich zwischen etwa 1,25 μ und 0,05 mm, wobei eine Materialstärke von nicht mehr als 0,0125 mm = 12,5 μ zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten bevorzugt wird. In einem 3-Schichtlaminat kann eine der außenliegenden Folien selektiv dicker gewählt werden als die andere, um eine erhöhte Steifigkeit zu erzielen und die Handhabung zu erleichtern. In gleicher Weise wählt man für die Materialstärke der leitenden Folie den Bereich zwischen etwa 0,5 U und 2,5 μ aus, wobei die bevorzugte Materialstärke hei etwa 1 μ liegt und die Obergrenze der Materialstärke im wesentlichen eine Funktion der Materialstärke der magnetisierbaren Folie und der Form des Magnetkopfes ist. Für eine Aufzeichnung mit hoher Aufzeichnungsdichte ist es ferner erwünscht, daß diese extrem kleinen Spaltbreiten durch umgebendes magnetisierbares und Gehäusemarerial ausreichend geschützt sind. Die Abriebeigenschaften des Spaltes werden weiterhin durch die Verwendung von abriebfesten Legierungen verbessert. Der Spalt kann außerdem gegen ungleichmäßige Abnutzung durch Verwendung einer abriebfesten .Überzugsschicht oder aber durch selektives Entfernen" von leitfähigem Material aus dem Spalt und dessen Ersatz durch abriebfestes Material geschützt werden. In jedem Fall liegt die gesamte Dicke des Magnetkopfes einschließlich der beiden magnetisierbaren Folien und der einzigen leitfähigen Schicht zwischen"etwa 3 μ oder 0,003 nun und etwa 0,1 mm, wobei die bevorzugte Stärke zwischen 0,0125 oder 12,5^1 und 0,0375 mm oder 37,5 μ liegt. Die Länge des Kopfes, d.h. des Magnetkerns, kann dabei zwischen 0,025 mm und 0,254 mm betragen, wobei eine Gesamtlänge von 0,05 mm bevorzugt wird.

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Die vorgefertigten Folienlaminate, die gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden, können nach einer Reihe von an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Am günstigsten ist es, die Folien von leitfähigem und rnagnetisierbarem Material gemeinsam auszuwalzen und richtungsabhüngig zu vergüten, d.h. anzulassen, um gleichzeitig eine monolithische Bindung, die gewünschte endgültige Materialstärke und die gewünschten durch Recken und Anlassen erzielbaren Eigenschaften zu erhalten. Durch Auswalzen kann man die Materialstärke ohne erneutes Anlassen der Folie um nicht mehr als 95 % reduzieren. Andererseits, kann man die einzelnen Folien angenähert bis auf ihre endgültige i-'aterialstärke bringen und sie dann durch Diffusion oder andere Schweißverfahren oder gemeinsames Auswalzen miteinander zu verbinden. Dieses Laminat läßt sich auch durch niederschlag, Plattieren oder Abscheiden herstellen solange es auf jeden Fall vor dem Einsatz im Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gefertigt wird. Jedes andere Verfahren zum Herstellen des Laminats kann ebenfalls angewandt werden, solange als Ergebnis sich ein einstückiges Folienlaminat ergibt. Das Anlassen oder Tempern der magnetischen Teile zur Verbesserung der Eigenschaften kann mit aer Folie während oder nach ihrer Herstellung oder sorar nach der Formgebung durchgeführt werden, obgleich die Zeit und Art der Anlaßverfahren den Bedürfnissen angepaßt sein sollte. Wenn ein Anlassen durchgeführt wird, kann es bei Temperaturen zwischen ^55 C und 1093 C, vorzugsweise unter nicht oxydierenden Bedingungen, wie z.E. im Vakuum oder in einer VJasserstoffatmosphäre durchgeführt werden. Anlaßtemperaturen im Bereich zwischen 565 C und 76Ο C werden bevorzugt.

Eisher v:aren zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben woraen. doch lassen sich auch durchaus andere Ausführungsformen der Erfindung denken, die ebenfalls vor. .Schutzbereich umfaßt werden seilen. Es wurden zwar Schichtmarnetkcpfe r.it einem abgeschiedenen ocer niedergeschlagenen magnetischen caer nichtmagnetischen Material im rückvrärtipen Spaltbereich beschrieben, docr. kann aer Zerr, auch ir;: rückv/ärtipen Epaltte-

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reich, beispielsweise aurch Abquetschen, Umfalzen oder Umbördeln. oder Zusammenwalzen der magnetisierbar en Folien vervollständigt werden. Man kann den rückwärtigen Spaltbereich auch durch Einfügen einer rnagnetisierbaren Zwischenlage schließen. Man kann ferner als ersten Schritt in das Folienlaminat ein Loch ätzen und zur überbrückung der beiden magnetischen Folien magnetisierbares Material in der Bohrung ablagern und dann die Kopfspuren einätzen, wobei das überbrückende magnetisierbare Material im rückwärtigen Spaltbereich des Magnetkopfes liegt.

Ferner wurden zwar Wicklungen mit nur einer Windung beschrieben, es ist selbstverständlich auch möglich, wicklungen mit mehreren Windungen zu benutzen. Dies läßt sich am besten in einer' Art Scnichtbauweise verwirklichen, bei der die leitende Folie im Laminat anfänglich freiliegt. Diese freiliegende Folie wird in Form einer Spirale geätzt und der Stromkreis wird mit zusätzlichem niedergeschlagenen leitenden Material vervollständigt. Der Magnetkern kann dann durch übliche Abscheidungsverfahren oder aber durch Aufbringen eines gesonderten Stücks magnetisierbarer Folie geschlossen werden.

Bei der Beschreibung der Erfindung war davon ausgegangen worden, daß metallische Folien miteinander in Berührung zusammengebracht werden und daß eine Isolation zwischen magnetisierbaren und nicht magnetisierbaren metallischen Materialien nicht verwendet wird und auch nicht notwendig ist, und zwar deshalb, weil das elektrisch leitende, nicht magnetische Material im allgemeinen so viel besser leitet als die leitende magnetisierbar Folie, daß ein zugeführter elektrischer Strom, der ja bekanntlich dem Weg geringsten Widerstandes folgt, ohne besondere Isolation zwischen elektrisch leitender Folie und magnetisierbarer Folie der elektrisch leitenden Folie folgt. Selbstverständlich wird es durch die Erfindung mit umfaßt, wenn zwischen elektrisch leitender und magnetisierbarer Folie ein Isoliermaterial eingebracht ist. Sollte dies erwünscht sein, können bekannte Verfahren zum Aufbringen eines Isolationsüberzugs benutzt werden. Die Verwendung von Iso-

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lierschichten v/äre besonders attraktiv bei der FertiFunr von Gcnichtmagnetköpfen nit Erregerwicklungen mit mehr als einer "windung.

Ferner wurden bis jetzt Laminate mit drei Schichten beschrieben, doch können ohne weiteres auch kompliziertere Laminate bei der Durchführung der Erfindung Verwendung finden. Es kann in manchen Fällen besonders günstig sein, auf jeder Seite der elektrisch leitenden Folie zwei oder drei magnetische Folien vorzusehen, wobei die einzelnen Folien zur Vermeidung von V/irbelstromverlusten gegeneinander isoliert sind. In gleicher V/eise kann ein Magnetkopf mit einer Mehrwindungswicklung in der V/eise aufgebaut werden, daß zwei oder mehr voneinander isolierte, elektrisch leitende Folien im Kernbereich vorgesehen sind und außerhalb der magnetisierbaren Schichtenanordnung in Reihe geschaltet sind. Ferner kann man eine Struktur aus sechs oder mehr Schichten aufbauen, die einen Kopf sowohl für Lesen als auch für Schreiben ergibt einschließlich der dazwischenliegenden Abschirmung. Ferner ist es auf keinen Fall durch die Beschreibung der Erfindung zwingend vorgeschrieben, daß die Geometrie der Magnetköpfe U-förmig sein oder eine andere spezifische Form haben muß, solange der Magnetkopf die wesentlichen Elemente eines Magnetkerns nit einem Spalt und eine Erregerwicklung aufweist und aus einem einstückigen Folienlaminat aufgebaut ist.

Vieiterhin war als bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung des Schichtmagnetkopfs aus Folienlaminat das Photoätzverfahren angegeben, aber andere Verfahren zum Materialabtragen können ebenfalls zur Durchführung der Erfindung benutzt werden. Beispielsweise könnte man mit einem Laserstrahl oder einem Elektronenstrahl oder sogar mechanisch die Formgebung vornehmen, obgleich ein mechanisches Verfahren nicht so gut geeignet ist, da es Spannungen in der magnetisierbaren Folie hervorruft, die deren Permeabilität stark beeinträchtigen kann. Benutzt man Photoätzverfahren, dann kann die elektrisch leitende Folie aus Gold oder einer Goldlegierung bestehen, bei der es v/ährend des Ätzens der

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magnetisierbaren Folie kein Unterätzen gibt. Andererseits kann man die Ätzlösung zur Vermeidung von Unterätzen auswählen, überdies kann man das einstückige Folienlaminat unter Verwendung von Photolacken schichtenweise abätzen. Ferner können beide Oberflächen des Laminats zu gleicher Zeit geätzt werden. Wird ein Substrat benutzt, dann kann das Laminat vor oder nach dem A'tzen mit dem Substrat verbunden werden.

Schichtmagnetköpfe, die gemäß der Erfindung aufgebaut sind, lassen sich im folgenden Bereich der Aufzeichnungsdichte (Flußumkehr pro cm)j relativer Aufzeichnungsgeschwindigkeit (cm/sec) und Spurbreite in lOOOstel mm verwenden, närr.lich bis zu Flußumkehrungen/cm, 2000 .cm/sec und etwa 0,025 mm.

Es war also gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt worden_? wie auf wirtschaftli-che Weise durch die Erfindung Hochleistungsmagnetköpfe aufgebaut werden können, die aus diskreten metallischen Folienlaminaten aufgebaut sind, die sowohl magnetisierbare als auch elektrisch leitende Schichten enthalten. Ferner war die Verwendung von Zv/ei- und Drei-Schichtenlair.inaten sowie von leitenden Wicklungen mit einer oder mehreren Windungen angegeben. Außerdem gestattet das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die Vermeidung der Verwendung von nicht funktionellen Substraten bei der serienmäßigen Herstellung von Schichtrr.agnetkcpfen und vermeidet ferner viele Verfahrensschritte zur Materialablagerung und Fhotoätzen, die normalerweise früher bei Serienfertigung von Schichtmagnetköpfen in Dünnfilmtechnik aus magnetisch dünnen Filmen statt mit laminierten Folien erforderlich waren. Wird dieses Verfahren für Mehrspurköpfe verwendet, wird, da alle Köpfe der einzelnen Spuren aus dem gleichen Folienmaterial herausgearbeitet sind, keine Akkumulation-von Spurtoleranzen auftreten. Das macht es besonders einfach, einen hohen Grad von Genauigkeit für aie Einstellung auf jede Spur zu erzielen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen 'Wandlers mit einer, magnetisierbarer! Kern, einer Erregerwicklung und einem Arbeitsspaltbereich aus einstückiger. Folienmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler durch Abtragen von Material aus einem einstückigen Folienlaminat hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Fclienlaminat aus mindestens zwei zu einer monolithischen Struktur miteinander verbundener Folien besteht, daß dabei mindestens eine Folie aus magnetisierbarem Material und mindestens eine Folie aus elektrisch leitendem, nicht magnetisierbarer! Material besteht, wobei die magnetisierbar Folie mindestens einen Teil des Kerns des V/andlers bildet und die elektrisch leitende Folie zur Eildung der Erregerwicklung dient.
3- Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fclienlaminat aus nur zv/ei Metallfolien besteht, auf die das v/eitere Kernmaterial als Niederschlag aufgebracht wird,
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das zu entfernende Material durch PhotoMtzverfahren abgetragen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienlaminat aus nur zwei Metallfclien besteht und daf der Magnetkern durch eine zweite magnetisierbar Folie gebildet wird.

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6, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienlaminat aus drei Metallfolien in der V/eise aufgebaut ist, daß zwischen ,zwei Folien aus magnetisierbarem Material eine nichtmagnetisierbare elektrisch leitende Folie angeordnet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden magnetisierbaren Folien im rückwärtigen Spaltbereich durch magnetisierbares Material miteinander verbunden werden.
δ. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbaren Folien eine Dicke von etwa 0,00125 mm = 1,25 μ bis 0,05 mm aufweisen und daß die elektrisch leitende Folie eine Stärke zwischen 0,0005 mm oder 0,5 μ und 0,0025 mm oder 2,5 ^i aufweist.
9. Elektromagnetischer Wandler, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Ansprüchen 1 - 8* mit einem magnetisierbaren Kern, einer Erregerwicklung^ einem Arbeitsspalt und einem rückwärtigen Spaltbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbar Kern und die Erregerwicklung aus einem vorgefertigten einstückigen Folienlaminat gefertigt sind.
10. Wandler nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Folienlaminat aus mindestens zwei miteinander verbundener Metallfolien besteht, wovon mindestens eine magnetisierbar und mindestens eine nicht magnetisierbar und elektrisch leitend ist.
11. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienlaminat aus nur zwei Metallfeinen besteht und daß die für den Magnetkern erf orderlieii^ ^eitere magnet islerbare Schicht aus einem Niederschlag mit diesen Eigenschaften betten^. S

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12. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienlaminat aus nur zwei Metallfolien besteht und daß die für den Magnetkern erforderliche weitere magnetisierbare Schicht aus einer aufgebrachten magnetisierbaren Folie besteht.
13· Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienlaminat aus mindestens drei Folien in der '//eise besteht, daß zwischen zwe*i magnetisierbaren Folien eine nicht magnetisierbare elektrisch leitende Folie eingebettet liegt
I^. . Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im rückwärtigen Spaltbereich die beiden magnetisierbaren Folien durch magnetisierbares Material miteinander verbunden sind.
15. Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbaren Folien eine Dicke von etwa 0,00125 mm = 1,25 )x bis 0,05 mm aufweisen und daß die elektrisch leitende Folie eine Stärke zwischen 0,0005 mm oder 0,5 W und 0,0025 mm oder 2,5 μ aufweist.

BAD ORIGfNAL

BO 970 053

309826/0762

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