DE2260317C2

DE2260317C2 - Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes

Info

Publication number: DE2260317C2
Application number: DE2260317A
Authority: DE
Inventors: Robert Edward San Jose Calif. Jones jun.; Paul Palo Alto Calif. Simon
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-12-23
Filing date: 1972-12-09
Publication date: 1982-08-26
Also published as: JPS4874211A; GB1395017A; FR2164622A1; US3787964A; IT967900B; FR2164622B1; CA991828A; DE2260317A1; JPS5228653B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilm-Magnetkopfes, der mit Mitteln versehen ist, die eine Prüfung seiner magnetischen Eigenschaften ermöglichen.

Zum Schreiben und Lesen von magnetisch speicherbaren, digitalen Informationen sind seit einiger Zeit sogenannte Dünnschicht-Magnetköpfe bekannt. Solche Magnetköpfe sind beispielsweise in der US-Patentschrift 33 44 237 beschrieben. Die Köpfe werden durch Aufbringen geeigneter magnetischer, elektrisch leitender und isolierender Schichten auf eine nichtmagnetische Unterlage hergestellt. Sie werden weiterhin in ein nichtmagnetisches Material eingebettet, das die Form eines Gleiters aufweist und bewirkt, daß der Magnetkopf bei einer Relativbewegung zwischen dem Kopf und dem magnetischen Aufzeichnungsträger von einem Luftkissen getragen wird. Hierdurch werden die Abnutzungserscheinungen infolge einer Reibung zwisehen Kopf und Aufzeichnungsträger sehr gering gehalten.

Es ist bisher noch nicht möglich gewesen, Magnetköpfe herzustellen, bei denen mit Sicherheit vorausgesagt werden kann, daß sie fehlerfrei sind oder daß sie die

ίο gewünschten magnetischen Eigenschaften besitzen. Es ist möglich, daß die zur Herstellung der Köpfe verwendeten Materialien sich in ihrer Zusammensetzung ändern oder den gestellten Anforderungen nicht entsprechen. Unbrauchbare Magnetköpfe können auch entstehen, wenn während ihrer Herstellung wichtige Prozeßparameter, wie z. B. Temperatur oder Druck, selbst geringfügig von den vorgegebenen Werten abweichen.

Dünnschicht-Magnetköpfe werden meist gleichzeitig in großer Anzahl auf flachen Unterlagen aus Glas, Ferriten oder Silicium gebildet (siehe z. B. DE-OS 22 26 366). Dabei ist erforderlich, daß die magnetischen Eigenschaften jedes einzelnen Kopfes geprüft werden müssen. Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, jeden einzelnen vollständig fertiggestellten Kopf in einem Gleiter oder einer ähnlichen Tragevorrichtung anzuordnen und anschließend mit diesem Kopf Aufzeichnungs-und Lesevorgänge mit Hilfe eines bewegten magnetischen Aufzeichnungsträgers durchzuführen.

Dieses Prüfverfahren ist jedoch sehr aufwendig und langwierig.

Es wurde weiterhin vorgeschlagen (DE-OS 22 26 364, Fig.7A oder DE-OS 22 26 366), bei der Herstellung eines Magnetkopfes einen zusätzlichen elektrischen

Leiter in der Nähe des Übertragungsspaltes auf der Unterlage vorzusehen. Dies führt in der praktischen Ausführung jedoch zu erheblichen Schwierigkeiten, da durch den Luftzwischenraum zwischen dem Leiter und dem Übertragungsspalt nur eine geringe Kopplung zwischen diesen besteht. Weiterhin muß der Grad dieser Kopplung bekannt sein, um aus den erhaltenen Meßwerten auf die magnetischen Eigenschaften des Kopfes schließen zu können.

Aus einer Veröffentlichung im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.10, No. 4, September 1967, Seiten 361/362 ist eine Anordnung zur gleichzeitigen Herstellung einer Vielzahl von Magnetköpfen bekannt, bei denen gleichzeitig ein Prüfringkern hergestellt wird. Die Herstellung gemäß dieser bekannten Anordnung erfolgt aus einer Vielzahl von Schichten, die übereinander angeordnet, miteinander verklebt und schließlich in eine Vielzahl von Magnetköpfen und den einen Prüfringkern zersägt werden. Anschließend an diese Zersägung erfolgt die Prüfung des Prüfringkerns, um festzustellen, welche magnetischen Eigenschaften dieser aufweist. Daraus sind dann Schlüsse auf die gesamte Charge der Vielzahl von Magnetköpfen und deren Eigenschaften möglich. Die Überprüfung eines einzelnen Magnetkopfes ist damit nicht möglich.

Eine Prüfung bei einem artverwandt aufgebauten Magnetkopf, d. h. schichtförmig aus einer Vielzahl von Lamellen aufgebauten Magnetkopf, ist aus der US-Patentschrift 34 17 465 bekannt. Gemäß einer in dieser Patentschrift gezeigten Ausführungsform werden bestimmt geformte, in sich geschlossene Lamellen übereinander aufgeschichtet und miteinander verpreßt und verklebt. Sie bilden dadurch nach Art eines Transformators einen in sich geschlossenen Magnet-

kreis. Mit Hilfe von zwei jeweils aus zwei Teilen bestehenden Spulen, die an zwei Enden durch den in sich geschlossenen Pfad hindurchgeführt werden, werden die magnetischen Eigenschaften des so gebildeten Transformators überprüft. Nach erfolgter Prüfung werden die Spulen aufgetrennt und entfernt. Danach wird das Paket in zwei zueinander senkrechten Ebenen aufgetrennt, so daß sich vier im wesentlichen gleichförmige Teile ergeben, die anschließend zu je zwei zu einem Magnetkopf-Kernkreis zusammengefügt werden. Die Messung der magnetischen Eigenschaften erfolgt gemäß dieser bekannten Anordnung nicht am fertigen Magnetkopf, sondern an Kernteilen, die anschließend erst zu dem Magnetkopf zusammengefügt werden müssen. Eine sichere Aussage über die Eigenschaften des Magnetkopfes selbst ist demnach nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Magnetkopfes anzugeben, bei dem eine Prüfung der magnetischen Eigenschaften des Kopfes bereits vor der endgültigen Fertigstellung erfolgen kann, wobei die bei der Prüfung erhaltenen Meßwerte eine zuverlässige Aussage über die Eigenschaften des Magnetkopfes darstellen, und zwar jedes einzelnen Magnetkopfes.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß dem Oberbegriff dadurch gelöst, daß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 niedergelegten Merkmale angewendet werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß eine Aussage über die magnetischen Eigenschaften jedes einzelnen Magnetkopfes und darüber hinaus jedes einzelnen Magnetkopfes in seiner endgültigen Gestaltung möglich ist. Bei entsprechender Gestaltung der Magnetköpfe bzw. deren Teile, kann nach erfolgter Trennung in die beiden Teile jedes Teil als Magnetkopf verwendet werden. Es ist aber auch möglich, ein Teil zu reinen Prüfzwecken zu verwenden und anschließend zu entfernen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Die sich dabei ergebenden Vorteile liegen auf der Hand oder sind an entsprechender Stelle in der nachfolgenden speziellen Beschreibung näher erläutert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigt die Schnittansicht eines Magnetkopfes in perspektivischer Darstellung.

Die mit 10 bezeichnete Magnetkopfanordnung weist eine nichtmagnetische Unterlage 11 auf. Die Unterlage

11 kann aus einem geeigneten isolierenden Material wie oxydiertem Silicium, Aluminiumoxyd oder Bariumtitanat bestehen und besitzt eine ebene Oberfläche. Auf dieser Oberfläche wird eine erste magnetische Schicht

12 in Form eines dünnen rechteckigen Parallelepipeds aufgebracht. Das Material dieser Schicht besteht beispielsweise aus Permalloy oder einem Ferrit. Die Dicke dieser Schicht beträgt vorzugsweise 1 bis 2 μπι. Die magnetische Schicht 12 kann z. B. in der Weise gebildet werden, daß zuerst eine durchgehende magnetische Schicht auf der Unterlage 11 niedergeschlagen wird und daß anschließend die nicht benötigten Bereiche dieser Schicht durch das bekannte photolithographische Verfahren, d. h. durch Maskieren und Ätzen, entfernt werden.

Eine Isolierschicht 16 wird nun selektiv über der magnetischen Schicht 12 gebildet. Die Isolierschicht 16 dient dazu, die einzelnen Windungen der verwendeten Wicklungen voneinander zu isolieren. Es wird dann eine Wicklung 13, die die Form einer Spirale besitzt, auf der nichtmagnetischen Unterlage 11 aufgebracht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Wicklung 13 mit nur zwei Windungen dargestellt; die Magnetkopfwicklungen weisen jedoch gewöhnlich wesentlich mehr Windungen auf. Die Wicklung 13 endet in den Anschlußpunkten 17 und 18. Eine zweite Wicklung 14, die coplanar zur Wicklung 13 angeordnet ist, wird auf

ίο die Unterlage 11 aufgebracht. Die nur aus einer Windung bestehende Wicklung endet in den Anschlußpunkten 20 und 21. Die Wicklungen 13 und 14 sind so zueinander ausgerichtet, daß die die magnetische Schicht 12 kreuzenden Windungsteile parallel zueinander liegen. Die Herstellung der Wicklung 14 erfolgt in gleicher Weise wie die der Wicklung 13. Die Wicklungen werden dann oberhalb der magnetischen Schicht 12 mit einer weiteren Isolierschicht bedeckt.

Es wird nun eine zweite magnetische Schicht 15 auf die Isolierschicht aufgebracht. Die magnetischen Schichten 12 und 15 überdecken sich und sind an ihren jeweils beiden Enden miteinander verbunden. Die magnetischen Schichten 12 und 15 sowie die Windungen der Wicklungen 13 und 14 verlaufen in Ebenen, die parallel zueinander und zur Oberfläche der Unterlage 11 liegen. Die beiden Schichten 12 und 15 bilden einen geschlossenen magnetischen Pfad. Die beiden Wicklungen 13 und 14 sind mit diesem Pfad gekoppelt, so daß die dargestellte Anordnung einem Übertrager entspricht.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die magnetischen Schichten 12 und 15 aus einer Nickel-Eisen-Legierung (Permalloy), die elektrisch leitend ist. Die Isolierschicht 16 ist daher erforderlich, um die Wicklungen 13 und 14 elektrisch von den Schichten 12 und 15 zu isolieren. Als Isoliermaterial wird vorzugsweise Glas verwendet, es kann jedoch jedes andere beliebige organische oder anorganische isolierende Material gewählt werden.

Eine Stromquelle 19 ist zwischen die Anschlußpunkte 17 und 18 der Wicklung 13 geschaltet. Mit den Anschlußpunkten 20 und 21 der Wicklung 14 wird ein Voltmeter 22 verbunden. An das Voltmeter 22 ist eine Vergleichsschaltung 23 angeschlossen, die die Spannung zwischen den Anschlußpunkten 20 und 21 mit einem Bezugswert vergleicht und so eine Anzeige darüber abgibt, ob der Magnetkopf die gewünschten magnetischen Eigenschaften aufweist. Die Prüfung des Magnetkopfes kann auch in der Weise erfolgen, daß die Stromquelle 19 mit den Anschlußpunkten 20 und 21 und

so das Voltmeter 22 mit der Vergleichsschaltung 23 mit den Anschlußpunkten 17 und 18 verbunden werden.

Während des Prüfvorganges fließt ein von der Stromquelle 19 gelieferter Strom durch die Wicklung 13. Die hierdurch in der Wicklung 14 induzierte Spannung wird durch das Voltmeter 22 gemessen. Diese Spannung wird der Vergleichsschaltung 23 zugeführt und dort mit vorgegebenen Spannungswerten verglichen. Aufgrund des Vergleichs erfolgt eine Anzeige darüber, ob die Anordnung die gewünschten magnetischen Eigenschaften aufweist oder nicht. Erreicht die in der Wicklung 14 induzierte Spannung nicht den erforderlichen Mindestwert, dann wird die Anordnung als ungeeignet befunden und aussortiert. Die Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften ergeben sich in erster Linie aus dem fehlerhaften Aufbringen der leitenden, isolierenden oder magnetischen Schichten. Da die auch später für den Magnetkopf verwendete Wicklung 13 sehr viel komplizierter aufgebaut ist als die normalerweise nur

mit einer Windung versehene Wicklung 14, treten fast alle Defekte im Bereich der Wicklung 13 auf. Da die Leitungen der Wicklung 13 sehr dünn und schmal sind, können infolge der thermischen Beanspruchung nur sehr geringe Ströme durch diese Wicklung fließen. Die in der Wicklung 14 induzierte Spannung ist demgemäß relativ klein. Durch die Verwendung des geschlossenen magnetischen Pfades ist jedoch eine einwandfreie Ermittlung dieser Spannung möglich, was ohne den magnetischen Kreis infolge des Auftretens von Störsignalen nur schwer möglich oder sogar unmöglich wäre.

Aus der Geometrie des geschlossenen magnetischen Pfades kann der Kopplungskoeffizient zwischen den beiden Wicklungen 13 und 14 bestimmt werden. Aus den gemessenen Werten des erregenden Stromes sowie der induzierten Spannung kann somit die Gegeninduktivität ermittelt werden, mit deren Hilfe wiederum die Permeabilität des magnetischen Materials bestimmt werden kann. Der so gefundene Wert für die Permeabilität wird dann mit einem vorgegebenen Wert verglichen.

Genügt die beschriebene Anordnung den gegebenen Anforderungen, dann wird der magnetische Pfad durch Trennen der magnetischen Schichten 12 und 15 entlang der Linie 25 unterbrochen. Das Durchtrennen erfolgt in einer Ebene, die senkrecht zu den Schichten 12,13 und 15 verläuft. Es wurde gefunden, daß das Durchtrennen mit Ultraschall sehr gute Ergebnisse liefert, obwohl auch die Verwendung einer Carborund- oder Diamantsäge möglich ist. Die abgetrennte Wicklung 14 mit dem dazugehörigen Teil des magnetischen Kreises wird nun entfernt, während die Wicklung 13 mit dem zugehörigen magnetischen Kreis den Magnetkopf darstellt. Der Übertragungsspalt 26 befindet sich im verengten Bereich 27 zwischen den Schichten 12 und 15. Der Abstand der beiden Schichten 12 und 15 wird am Übertragungsspalt kleiner gewählt als im Bereich der

ι ο Windungen der Wicklung 13.

Der Übertragungsspalt wird anschließend durch Polieren mit feinem Diamantstaub auf vorbestimmte Maße gebracht. Über der Magnetkopfanordnung kann nun eine nichtmagnetische Abdeckung angeordnet werden, die mit einer Aussparung zur Aufnahme des Magnetkopfes versehen ist. Diese Abdeckung besitzt vorzugsweise die Form eines Gleiters. Die tragende Oberfläche dieses Gleiters wird ebenfalls poliert.

Dünnschicht-Magnetköpfe werden normalerweise gleichzeitig in großer Anzahl auf einer Unterlage hergestellt. Das Aufbringen der einzelnen Schichten auf die Unterlage erfolgt automatisch. Ebenso kann die Prüfung der einzelnen Magnetköpfe hinsichtlich ihrer magnetischen Eigenschaften automatisiert werden.

Dabei wird die Prüfung durchgeführt, bevor die Unterlage zur Herstellung der einzelnen Köpfe zerschnitten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Magnetkopfes, der mit Mitteln versehen ist, die eine Prüfung seiner magnetischen Eigenschaften ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Teil einer ersten magnetischen Schicht eine erste elektrisch leitende Wicklung aufgebracht wird, auf einem zweiten Teil der ersten magnetischen Schicht eine von der ersten beabstandete zweite elektrisch leitende Wicklung aufgebracht wird, eine zweite magnetische Schicht auf den nebeneinanderliegenden, benachbarten Teilen der ersten und zweiten Wicklung sowie auf der ersten magnetischen Schicht aufgebracht wird derart, daß die erste und die zweite magnetische Schicht einen geschlossenen magnetischen Pfad bilden, welcher die beiden von den magnetischen Schichten isolierten Wicklungen umschließt, und die beiden magnetischen Schichten im Bereich zwischen den beiden Wicklungen durchtrennt werden, nachdem mit Hilfe der beiden induktiv gekoppelten Wicklungen die Prüfung der magnetischen Eigenschaften erfolgt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Schichten und die Wicklungen als parallele Schichten ausgebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrennung der magnetischen Schichten senkrecht zu der Ebene, in der die Schichten verlaufen, erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Schichten im Bereich zwischen den beiden Wicklungen mit einem geringeren Abstand voneinander versehen werden als in den die Wicklungen umgebenden Bereichen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen mindestens im Bereich der magnetischen Schichten zwischen zwei elektrisch isolierenden Schichten eingebettet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Durchtrennen die Trennstellen zur Erzielung eines genauen Übertragungsspaltes mechanisch nachbehandelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Wicklungen nur mit einer Windung hergestellt wird.