DE3206058A1 - Duennschicht-magnetkopf und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Duennschicht-magnetkopf und verfahren zu seiner herstellung

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DE3206058A1 DE19823206058 DE3206058A DE3206058A1 DE 3206058 A1 DE3206058 A1 DE 3206058A1 DE 19823206058 DE19823206058 DE 19823206058 DE 3206058 A DE3206058 A DE 3206058A DE 3206058 A1 DE3206058 A1 DE 3206058A1
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Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
Dünnschicht-Magnetkopf und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Magnetkopf zur Verwendung in Videobandaufzeichnungsgeräten (VTR) u. dgl. und betrifft insbesondere den durch eine Magnetdünnschxchttechnik hergestellten Magnetkopf und ein· Verfahren zu seiner Herstellung.
In den letzten Jahren gab es einen ständigen Bedarf für Magnetköpfe zur Verwendung in VTR od. dgl. Anwendungen, die die Anforderungen an eine kurze Spaltlänge, eine enge Spurbreite, eine Verträglichkeit mit einem hochkoerzitiven Band und andere zum Erzielen einer hohen Dichte bei der Aufzeichnung von Daten oder
Information erfüllen, und verschiedene Magnetköpfe wurden vorgeschlagen, die unter Verwendung von magnetischen Dünnschichten aus weichen magnetischen Metallen, wie z. B. "Sendust", "Permalloy" u. dgl. als den Materialien für den Kopfkern hergestellt werden, um die erwähnten Anforderungen zu erfüllen.
Eines der Verfahren zur Bildung des Magnetspaltes eines solchen Magnetkopfes wird unter Anwendung einer Dünnschichttechnologie zum Erzielen einer hohen Genauigkeit bei der Schaffung des Magnetspalts durchgeführt, die von bisher bekannten Verfahren zur Herstellung herkömmlicher Ferritköpfe verschieden ist. Die Dünnschichttechnologie ermöglicht die Einsparung eines dem Anpassen und Verbinden von Kernhälften dienenden Schrittes, der einen vorrangigen Einflußfaktor für die Ausbeute der auf Massenproduktionsbasis hergestellten Magnetköpfe bedeutet, wodurch der Magnetkopf mit einem engen Spalt und einer engen Spurbreite prinzipiell, wirksam hergestellt werden kann.
Wenn der Dünnschichtmagnetkopf für VTR mit einer Spurbreite von einigen 10 ,um nach der Dünnschichttechnik herzustellen ist, sind die magnetischen Dünnschichten aus den oben beschriebenen Materialien zur Herstellung des Magnetkopfes hoher Leistungen wegen aes niedrigen elektrischen Widerstandes dieser Materialien nicht geeignet, da ein erheblich hoher Wirbelstromverlust beim Verarbeiten von Signalen eines
hohen Frequenzbandes auftritt. Wenn beispielsweise ein Magnetkopf für VTR zur Verarbeitung von Signalen im MHz-Frequenzbereich bestimmt ist und sein Magnetkern aus einer Dünnschicht aus "Sendust" bestehen soll, muß die Schichtdicke geringer als 10 .um und vorzugsweise geringer als 5 ,um sein, wenn man den Wirbelstromverlust berücksichtigt, der sonst in dem obigen Frequenzbereich auftreten würde. Infolgedessen ist es unmöglich, den Hochleistungsmagnetkopf mit der Spurbreite von einigen 10 ,um mit dem Aufbau aus einer einzelnen Dünnschichtlage herzustellen.
Unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Umstände wurde ein Kopfaufbau eingeführt, bei dem eine Anzahl von Dünnschichten übereinanderliegen. Jedoch erstreckt sich bei dem bisher bekannten viellagigen Dünnschichtmagnetkopf eine Zwischenlageisolierschicht, die zwischen den Magnetschichtlagen eingefügt ist, parallel zum Magnetspalt, und ein Teil der Isolierschicht bleibt unentfernt auch, nachdem unbrauchbare Teile des Kerns wegpoliert sind, und wirkt sehr nachteilig als ein zusätzlicher Magnetspalt (als "Pseudomagnetspalt" bezeichnet), wie noch im einzelnen erläutert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dünnschichtmagnetkopf mit Vielschichtaufbau für VTU zu entwickeln, der eine kurze Spaltlänge hat, kaum
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einen Hochfrequenzsignalen zuzuschreibenden wesentlichen Wirbelstromverlust aufweist und in einer vereinfachten Weise herstellbar ist. Dabei wird ein Magnetkopfaufbau mit einer Magnetflußeinschnürungsausbildung angestrebt, in der die Kernbreite in einem in der Nähe des Magnetspalts liegenden Bereich verringert oder eingeschnürt wird. Außerdem soll die Erfindung einen neuen Dünnschichtmagnetkopf auf bau zur Verfügung stellen, der sich für die Herstellung auf Hassenproduktionsbasxs mit hoher Ausbeute eignet, und es soll ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben werden.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Dünnschicht-Magnetkopf mit einem Substrat aus einem nichtmagnetischen Material, einer ersten magnetischen Dünnschicht auf dem Substrat, einer nichtmagnetischen Dünnschicht an einem Teil der ersten magnetischen Dünnschicht und einer zweiten magnetischen Dünnschicht in Berührung mit der nichtmagnetischen Dünnschicht, mit dem Kennzeichen, daß in der ersten magnetischen Dünnschicht in einem vorbestimmten Bereich eine Nut mit einer bis zum nichtmagnetischen Substrat reichenden Tiefe ausgebildet ist, daß die nichtmagnetische Dünnschicht auf wenigstens einer Wand der Nut vorgesehen ist und daß die zweite magnetische Dünnschicht in der Nut eingebettet ist, wobei die beiden magnetischen Dünnschichten einen Kern des Magnetkopfes bilden und
einer von durch die nichtmagnetische Dünnschicht gebildeten Spalten als Magnetspalt des Magnetkopfes dient.
Einige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet.
Nach einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Teil der ersten magnetischen Dünnschicht auf einer Seite der Nut einen Hauptmagnetpfad für eine Hälfte eines Magnetkopfkernes bildet, während der andere Teil der ersten magnetischen Dünnschicht auf der anderen Seite der Nut einen liilfsmagnetpfad für die andere Hälfte des Magnetkopfkernes bildet, daß in der auf der ersten, mit der nichtmagnetischen Dünnschicht versehenen magnetischen Dünnschicht gebildeten, zweiten magnetischen Dünnschicht eine weitere Nut ausgebildet ist, deren Tiefe an der Stelle des Magnetkopfspaltes wenigstens bis zur Oberfläche des Teils der ersten magnetischen Dünnschicht reicht, der den Hauptmagnetpfad bildet, daß die zweite magnetische Dünnschicht einen Teil, der einen Hilfsmagnetpfad für die Hälfte des Magnetkopfkernes bildet, und den anderen Teil aufweist, der einen Hauptmagnetpfad für die andere Hälfte des Magnetkopfkernes bildet, daß die weitere Nut zwischen dem einen Teil und dem anderen Teil der zweiten magnetischen Dünnschicht angeordnet ist und daß der Magnetkopfspalt zwischen den gegenüberliegenden
Endflächen der Hauptmagnetpfadteile der beiden magnetischen Dünnschichten gebildet ist, wobei die nichtmagnetische Dünnschicht zwischen den gegenüberliegenden Endflächen eingefügt ist.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist wenigstens eine der beiden magnetischen Dünnschichten viellagig mit zwei oder mehr blattförmigen Einzelschichten hergestellt, wodurch ein Dünnschichtmagnetkopf mit einer Spurbreite von einigen 1O ,um erhalten werden kann.
Nach einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die erste Nut einen V-artigen Querschnitt, wobeijdessen Bodenscheitelpunkt die Oberfläche des Substrats erreicht. Jedoch kann die V-artige Nut ihren Bodenscheitelkantenteil auch so ausgebildet haben, daß er in das Innere des Substrats reicht. Allgemein sollte eine Wand der V-artigen Nut vorzugsweise flach sein, da sie allgemein als der aktive Teil des MagnetkopfSpaltes verwendet wird*jDer Dünnschichtmagnetkopf gemäß der Erfindung hat einen solchen Aufbau, daß das Volumen des Kernmaterials im Vergleich mit der Oberflächengröße des Kerns bedeutend verringert ist, wodurch der oben beschriebene Wirbelstromverlust auf ein Minimum unterdrückt werden kann. Auch wenn ein Spalt fpseudospalt") im Magnetkern zusätzlich zum eigentlichen Magnetspalt gebildet wird, kann der ungünstige
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Einfluß eines solchen zusätzlichen Spaltes oder "Pseudospaltes" auf den Signalablesevorgang aufgrund des Azimutverlusteffekts ausgeschlossen werden, da sich beide Spalte nicht parallel zueinander erstrecken. Andererseits kann im Fall des Aufzeichnungsbetriebs die Anordnung derart gemacht werden, daß die Signalaufzeichnung auf einem Band durch den in der Förderrichtung des Bandes stromab liegenden Spalt bewirkt werden, kann, so daß das möglicherweise durch den vorhergehenden Spalt aufgezeichnete Signal zwangsläufig gelöscht wird,
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Dünnschicht-Magnetkopfes, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: (a) Abscheidung einer ersten magnetischen Dünnschicht auf einer Oberfläche eines nichtmagnetischen Substrats, (b) Bildung einer ersten Nut von V-artigem Querschnitt in der ersten magnetischen Dünnschicht an einer Stelle, wo der aktive Magnetspalt im Endzustand herzustellen ist, wobei die Nut eine bis zur Oberfläche des nichtmagnetischen Substrats reichende Tiefe hat, (c) Abscheidung einer nichtmagnetischen Schicht auf einer geneigten Wand der V-artigen Nut zur Bestimmung der Magnetkopfspaltlänge, (d) Abscheidung einer zweiten magnetischen Dünnschicht auf der durch die Schritte (a) bis (c) erhaltenen Einheit, (e) anschließende Bildung einer zweiten Nut mit einer bis
spalt
zur den Magnetkopf darstellenden nichtmagnetischen Schicht reichenden Tiefe parallel zur V-artigen Nut, Abscheidung einer Schutzschicht, Bildung eines WicklungsIoehes an einer gewünschten Stelle und Anbringung einer Wicklung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsart zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens macht man von einem Ionenätzverfahren zur Bildung der zweiten Nut Gebrauch. Zur Durchführung des Ionenätzens in der vorteilhaftesten Weise ist die Wandfläche der V-artigen Nut, die der zur Bildung eines Teils des aktiven KopfSpaltes bestimmten Wand gegenüber angeordnet ist, unter einem Winkel von höchstens 20 zum nichtmagnetischen Substrat geneigt, und ein Ionenstrahl wird parallel zur geneigten Wandfläche gerichtet.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines bekannten Dünnschichtmagnetkopfes zur Veranschaulichung einer Anordnung dessen Gleitfläche;
Fig. 2 eine Perspektivansicht eines Dünnschichtmagnetkopfes nach einem Ausfüh^ngsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Frequenzchrakteristik eines Dünnschichtmagnetkopfes mit einem in Fig. 2 dargestellten Aufbau im Vergleich zu der eines herkömmlichen Ferritkernkopfes;
Fig. 4 und 5 in Seitenschnittansichten Anordnungen der Gleitflächen von Dünnschichtmagnetkopfen nach anderen bei spielsweisen Ausführungsarten der Erfindung;
Fig. 6a bis Fig. 6g Perspektivdarstellungen zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung des in Fig. 4 dargestellten Dünnschichtmagnetkopfes;
Fig. 7 eine Perspektivansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur gleichzeitigen Herstellung einer Mehrzahl von Dünnschichtmagnetkopfen gemäß der Erfindung;
Fig. 8a und 8b Seitenschnittansichten zur Veranschaulichung eines Ionenätzverfahrens, das zur Durchführung des in Fig. 6e veranschaulichten Verfahrensschritts angewandt werden kann;
Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Ionenätzgeschwindigkeit vom Einfallwinkel des Ionenstrahls beim Ionenätzverfahren;
Fig. 10 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen einem definierten Einschnürungs-
Verhältnis und dem Ausgangssignalniveau des in Fig. 8b dargestellten Dünnschichtmagnetkopfes;
Fig. 11 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Einschnürungsverhältnis und der Ätzgeschwindigkeit bei· dem in Fig. 8b veranschaulichten Ätzverfahren; und
Fig. 12 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Ätzgeschwindigkeit und dem Neigungswinkel einer Wand der V-artigen Nut, die keinen Teil des aktiven Magnotspaltes des in Fig. 8b dargestellten Dünnschichtmagnetkopfes bildet.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zunächst Probleme, an denen die bekannten Dünnschichtmagnetköpfe leiden, anhand von Fig. 1 beschrieben. In dieser Figur erkennt man ein nichtmagnetisches Substrat 1, auf dem zunäcs]ht eine magnetische Dünnschicht 2 zur Bildung einer uer Kernhälften abgeschieden ist. Man erkennt weiter einen aus einer nichtmagnetischen Dünnschicht 4 gebildeten Spalt und eine magnetische Dünnschicht b, die als zweite auf dem "nichtmagnetischen" Substrat 1 abgeschieden ist und die andere Kernhälfte bildet. Zur Bildung der magnetischen Dünnschicht 5 wird ein unbrauchbarer Teil der zuerst auf dem Substrat abgeschiedenen magnetischen Dünnschicht 2 durch zitzen, Polieren od. dgl. Verfahren entfernt, worauf
die Abscheidung einer nichtmagnetischen Dünnschicht gewünschter Dicke folgt. Anschließend wird die magnetische Dünnschicht 5 in der Bildung der magnetischen Dünnschicht 2 gleichartiger Weise gebildet, und ein Teil 5d der magnetischen Dünnschicht 5, der über der ersten magnetischen Dünnschicht 2 liegt, wird durch Polieren bis zu einem solchen Grad beseitigt, daß die Oberfläche der magnetischen Dünnschicht 2 freiliegt.
Im Fall des in Fig. 1 dargestellten Magnetkopfaufbaus bestehen die magnetischen Dünnschichten 2 und 5 jeweils aus zwei gestapelten Lagen 2a; 2b bzw. 5a; 5b, -um den Wirbelstromverlust zu verringern. Hierzu ist es erforderlich, Zwischenisolierschichten 2c bzw. 5c zwischen den einzelnen Lagen 2a und 2b bzw. 5a und 5b einzufügen. Dann bleibt ein Teil 5c1 der Zwischenisolierschicht 5c, der sich im wesentlichen parallel zum Magnetspalt 4 erstreckt und als ein "Pseudomagnetspalt" wirkt, so daß er ein großes Hindernis zum Erzielen einer gewünschten Charakteristik des Dünnschichtmagnetkopfes darstellt.
Die Erfindung wird nun anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben.
Gemäß Fig. 2, die in Perspektivdarstellung einen Dünnschichtmagnetkopf gemäß der Erfindung zeigt und in der gleiche Teile wie die in Fig. 1 gezeigten
mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist eine Nut 3 von V-artigem Querschnitt in der ersten magnetischen Dünnschicht 2 ausgebildet und hat einander gegenüberstehende Seitenwände 3a und 3b, wobei die Wand 3a zur Bildung eines Magnetspaltes
bestimmt ist. Eine Ausnehmung ist vorgesehen, um eine Wicklung aufzunehmen. Die einen Kernteil bildende magnetische Dünnschicht 2 ist aus zwei geschichteten Lagen zusammengesetzt, deren jede eine Dicke von 1O ,um hat und aus "Sendust" (einer Legierung mit hoher Permeabilität) durch Aufstäuben gebildet ist. Zwischen den beiden Lagen der magnetischen Dünnschicht 2 ist eine iiolierdünnschicht mit einer Dicke von 0,3 .um eingefügt, die aus SiO2 durch Aufstäuben gebildet ist. Die V-artige Nut 3 ist in die magnetische Dünnschicht 2 mittels einer Diamantschneide so eingeschnitten, daß zwischen den Nutenwänden 3a und 3b ein Winkel von 60° gebildet ist. Natürlich ist der Winkel auf diesen Wert nicht beschränkt,
sondern kann unter Berücksichtigung der Wellenlänge eines auf einem Magnetband aufgezeichneten Signals, des Azimutverlustes, des gewünschten Stör-Nutz-Verhältnisses des Signals, des Wirbelstromverlustes in der magnetischen Dünnschicht 5, die in die V-artige Nut 3 eingebettet ist/ und anderer Faktoren bestimmt werden. Zur Bildung der magnetischen Dünnschicht 5 wird die V-artige
Nut 3 zunächst durch Aufstäuben von SiO„ in einer Dicke von 0,5 ,um entsprechend der benötigten Spaltbreite beschichtet. Anschließend wird die Nut 3 durch Aufstäuben mit "Sendusf'in einer Dicke von 20 ,um gefüllt. Schließlich wird der überschüssige Teil, der auf der als Kern bestimmten magnetischen Dünnschicht 2 abgeschiedenen Schicht durch Polieren entfernt, um die endgültige magnetische Dünnschicht 5 herzustellen.
Die vorstehend erwähnte SiO.-Abscheidung wird unter Steuerung der Aufstäubungsrichtung derart vorgenommen, däi die SiO„-Schicht hauptsächlich auf der Wand 3a abgeschieden wird, die zum Dienen als eigentlicher Magnetspalt bestimmt ist, während die Abscheidung von SiO~ auf der Wand 3b bis zu einem möglichen Minimum unterdrückt wird. Im Fall des dargestellten Aufbaus des Dünnschichtmagnetkopfes war die Dicke der auf der Magnetspaltwand 3a gebildeten SiO -Schicht 0,5 ,um, während die Dicke der auf der Nutwand 3b gebildeten SiO„- Schicht in der Größenordnung von 0,2 ,um oder weniger war. Selbstverständlich sollte die Dicke der auf der Nutwand 3b abgeschiedenen SiO„-Schicht vorzugsweise Null sein, was für den Durchgang der Nutzfelder durch den Kern günstig ist. Praktisch kann die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeignung des Nutwandteils 3b vernachlässigt werden, wenn man sie mit der des eigentlichen, auf der Nutwand 3a gebildeten Magnetspaltes vergleicht.
Die Dicke der magnetischen Dünnschicht 5, die am Spaltteil 3a 20 ,um erreicht, kann selbst leicht den Wirbelstromverlust bedingen. Jedoch ergibt sich dank des dreieckigen Querschnittes der magnetischen Dünnschicht 5 und deren verringerten Abmessung im absoluten Sinn, die unter die sog. "Hauttiefe" fällt, kein wesentliches Problem des Wirbelstromverlustes. Natürlich kann die magnetische Dünnschicht 5 aus zwei Lagen gebildet werden. Weiter kann ein Anstieg des magnetischen Widerstandes des Kernes aufgrund der Anwesenheit des Nutwandteils 3b dank einer solchen Anordnung völlig unbedeutend gemacht werden, daß die Dicke der auf der Wand 3b abgeschiedenen SiO2-Schicht auf ein Minimum begrenzbar ist, indem die erwähnte Aufstäubungsrichtung gesteuert wird, der eigentliche Spaltteil 3a im Vergleich mit dem Nutwandteil 3b mit äußerst hoher Steilheit geneigt ist und die Fläche des Wandteils'3b beträchtlich größer als die des eigentlichen Spaltwandteils 3a gemacht ist, indem man das Loch oder die Ausnehmung 8 im letzteren zur Aufnahme der Wicklung bildet.
In einem Versuch wurde ein Dünnschichtmagnetkopf des in Fig. 2 dargestellten Aufbaus in Kombination mit einem Metallband einer Koerzitivkraft Hc von 1200 Oe bei einer Banddurchlaufgeschwindigkeit von 5,8 m/s betrieben, wobei das Ausgangsniveau mit dem eines herkömmlichen Ferritkopfes verglichen wurde.
Die Ergebnisse sind graphisch in Fig. 3 dargestellt. Wie man daraus ersehen kann, wurde eine Verbesserung um etwa 5 dB bei einer Frequenz von 1 MHz, von 3 dB bei 4 MHz und von 2 dB bei 6 MHz erhalten. Außerdem wurde kein ungünstiger Einfluß des Nutteils 3b auf die Aufzeichnungs- und Wiedergabeleistung des Dünnschichtmagnetkopfes festgestellt.
Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung in Schnittdarstellungen« In diesen Figuren sind gleiche oder äquivalente Teile wie die in Fig. 2 dargestellten mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die nichtmagnetische Dünnschicht zur Bildung eines Magnetspaltes ist mit 4 bezeichnet. Man erkennt außerdem eine U-artige Nut 6 und eine als Schutzschicht dienende, nichtmagnetische Dünnschicht 7. In Fig.4 bezeichnet 2-1 einen Hauptmagnetpfad einer der Magnetkopfkernhälften in der ersten magnetischen Dünnschicht 2, und 2-2 bezeichnet einen Hilfsmagnetpfad der anderen Kernhälfte. 5-1 bezeichnet einen Hauptmagnetpfad einer der Magnetkopfkernhälften der zweiten magnetischen Dünnschicht 5, und 5-2 bezeichnet einen Hilfsmagnetpfad der anderen Kernhälfte. In Fig.5 erkennt man nichtmagnetische Dünnschichten 4', die in Bereichen außerhalb des Magnetspaltes 4 gebildet sind. In diesen Ausführungsbeispielen bilden die beiden magnetischen Dünnschichten 2 und 5 den Magnetkern, während die zwischen diesen Dünnschichten 2 und 5 eingefügte
nichtmagnetische Dünnschicht 4 als der Arbeits- oder aktive Magnetspalt ausgenutzt wird. Die U-artige Nut 6 dient zur Einschnürung des Magnetflusses im Magnetkreis.
Anhand der Fig.6a bis 6g wird ein Verfahren zur Herstellung des in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten Aufbaus beschrieben.
Zunächst wird auf einem Substrat 1 aus einem nichtmagnetischen Material die erste magnetische Dünnschicht 2 in einer im wesentlichen einer Spurbreite entsprechenden Dicke abgeschieden, wie in Fig. 6a ; gezeigt ist. In einem nächsten/ in Fig. 6b gezeigten Schritt wird eine V-artige Nut 3 in der ersten magnetischen Dünnschicht 2 an einer Stelle gebildet, wo der Arbeitsspalt im Endzustand zu bilden ist, wobei die Nut 3 eine die Oberfläche des Substrats erreichende Tiefe hat. In einem folgenden Schritt (Fig. 6c) wird eine'der geneigten Wände oderOberflachen (d. h. die Spaltwand 3a im Fall des dargestellten Ausführungsbeispiels) der V-artigen Nut mit der Dünnschicht 4 aus einem nichtmagnetischen Material wie SiO„ od. dgl. zur Bestimmung der Länge des Magnetspalts beschichtet. Die Abscheidung der nichtmagnetischen Schicht 4 kann bis zur anderen geneigten Wandoberfläche 3b der V-artigen Nut 3 und anderen Bereichen reichen (siehe den in Fig. aargestellten Aufbau). In einem in Fig. 6d veran-
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schaulichten Schritt wird die zweite magnetische Dünnschicht 5 in einer Dicke abgeschieden, die gleich der oder größer als die Tiefe der V-artigen Nut 3 ist. Anschließend wird ein Teil der zweiten magnetischen Dünnschicht 5, der über und in der Nähe des oberen Teils der geneigten Spaltwand 3a liegt, zur Bildung eier ü-artigen Nut 6 entfent, die die zweite magnetische Dünnschicht 5 in einen linken und einen rechten Teil aufteilt, wie in Fig. 6e gezeigt ist. Anschließend wird auf der gesamten Oberseite ein nichtmognetisches Material 7 aufgebracht, wie Fig. 6f zeigt. Schließlich wird ein Loch oder Ausnehmung 8 zur Aufnahme einer Wicklung durch ein Ultraschallwellenverfahren gebildet, und man bringt die Wicklung 9 an, wie Fig. 6g zeigt. Damit ist ein Dünnschichtmagnetköpf K) fertig. Vorstehend wurde ein Verfahren zur Herstellung eines einzelnen Dünnschichtmagnetkopfes beschrieben. Es ist jedoch klar, daß das Verfahren gleichfalls zur gleichzeitigen Herstellung einer Anzahl solcher Dünnschichtmagnetköpfe auf einem größer bemessenen Substrat aus nichtmagnetischem Material auf Serienbasis anwendbar ist. Insbesondere kann eine Anzahl der Dünnschichtmagnetköpfe auf einem einzelnen Substrat durch ein und dasselbe Verfahren gefertigt werden, und danach werden einzelne Magnetkopfplättchen erhalten, indem man sie längs der gestrichelten Linien auseinanderschneidet, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Unter den in den Fig. 6a bis 6g veranschaulichten Verfahrensschritten ist der Schritt der Bildung der
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U-förmigen Nut 6 zur Schaffung der Magnetflußeinschnürung und endgültigen Bestimmung der Spurbreite (Fig.6e) sehr wichtig. Als Verfahren zur Durchführung dieses Schrittes sind ein mechanisches Schleifverfahren unter Verwendung eines Diamantwerkzeugs oder eines Schleifsteins und ein chemisches Ätzverfahren möglich. Jedoch können diese Verfahren keine ausreichende Abmessungsgenauigkeit sichern, so daß die Ausbeute schlecht ist. Insbesondere führt die Abscheidung der magnetischen Dünnschi.chten 2 und 5 auf dem nichtmagnetischen Substrat möglicherweise zu einer nicht geringen Verwerfung oder Krümmung, des Substrats 1. Unter diesen Umständen wird, wenn die Nut 6 linear durch das mechanische Schleifverfahren gebildet wird, die Tiefe der Nut je nach dem Grad der Verwerfung ungleichmäßig, was ggf. zu einer Ungleichmäßigkeit der Spurbreite führt. Außerdem treten, wenn die Haftung sowie die mechanische Festigkeit der magnetischen Dünnschichten- 2 und 5 nicht ausreichend hoch sind, eine Ablösung und/oder ein Bruch dieser Schichten im Lauf des Schleifverfahrens häufig auf. Andererseits muß, falls das chemische Ätzverfahren angewandt wird, eine der Form der U-förmigen Nut 6 entsprechende Maske vor dem selektiven Ätzen geb ildet werden, was eine erhöhte Zahl der Verfahrensschritte und damit eine Komplizierung des Gesamtverfahrens erfordert. Außerdem ist eine Unterätzung unvermeidlich, wodurch es schwierig wird, die erwünschte Form der
Nut 6 mit brauchbarer Reproduzierbarkeit zu erhalten.
Es soll nun ein Beispiel des Verfahrens beschrieben werden,das die Bildung der U-förmigen Nut 6 mit einer verbesserten Genauigkeit ermöglicht. Gemäß Fig. 8a, die eine Gleitoberfläche eines Dünnschichtmagnetkopfes in einer vergrößerten Teildarstellung zeigt und in der gleiche Teile wie die in Fig. 6a bis 6g gezeigten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, wurde die erste magnetische Dünnschicht mit der V-artigen Nut 3 in guter Linearität mittels eines Schneidverfahrens unter Verwendung eines Diamantwerkzeugs gebildet, wobei die eine geneigte Wand oder Oberfläche 3a der V-artigen Nut 3 mit einem bestimmten Azimutwinkel gebildet wurde, um als Arbeitsspaltwand zu dienen, während die andere Wand oder Überfläche 3b der V-artigen Nut 3 eine sanfte Neigung erhielt, wobei der Winkel Θ- der schrägen Wand 3b relativ zur Oberfläche des Substrats 1 mit höchstens 20° gewählt wird. Die zweite magnetische Dünnschicht wurde so abgeschieden, daß sie zur Form der V-artigen Nut 3 paßt. In Fig. 8b ist eine Gestaltung der Kopfgleitoberflache gezeigt, die sich ergab, nachdem ein Teil der zweiten magnetischen Dünnschicht 5, der in der Nähe des oberen Teils der geneigten Spaltwand 3a lag, durch ein lonenätzverfahren in U-artiger Form entfernt wurde. Das Ionenätzen wurde in der Atmosphäre von Argongas bei einem Druck von 10,67 χ 10 mbar bei
einer Beschleunigungsspannung von 600 V mit einer
Stromdichte von 0,5 mA/cm durchgeführt. Der Einfallswinkel θ~ des Ionenstrahls wird gleich dem Winkel Θ- gewählt, der zwischen der schwach geneigten Wand 3b der V-artigen Nut 3 und dem Substrat 1 gebildet ist. Das lonenätzen wurde durchgeführt, bis die zweite magnetische Dünnschicht 5/ln den linken Teil und den rechten Teil (in Fig. 8b gesehen) durch die U-artige Nut 6 unterteilt war. Danach wurde die nichtmagnetische Schicht 7 über der gesamten Oberfläche abgeschieden,das Wicklungsloch 8 wurde gebildet, und die Wicklung 9 wurde in der schon im Zusammenhang mit Fig.öf und 6g beschriebenen Weise eingebracht.
Es sollen nun die optimalen Bedingungen für die Geometrie der V-artigen Nut 3 und für den Einfall— winkel ©2 des Ionenstrahls beim im vorstehend beschriebenen Beispiel angewandten Ionenätzverfahren beschrieben werden. Die erste Optimalbedingung beruht darauf, daß die Dicke der ersten magnetischen Dünnschicht 2 und der zweiten magnetischen Dünnschicht 5 und die Tiefe der V-artigen Nut 3 untereinander gleich gewählt werden, so daß der Boden der U-artigen Nut 6, die in der zweiten magnetischen Dünnschicht 5 gebildet wird, auf der Höhe der ersten magnetischen Dünnschicht 2 liegt. Weiter wird der Einfallswinkel ©„ des Ionenstrahls gleich dem Winkel Θ.. der geneigten Wand 3b relativ zur Substratoberfläche gewählt. Unter
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diesen ersten Bedingungen kann das Ätzen durchgeführt werden, ohne zu einer merklichen Verschiebung des tiefsten Teils oder Bodens der U-artigen Nut 6 zu führen, wodurch die schließlich erhaltene Spurbreite lediglich durch die Dicke der ersten magnetischen dünnschicht 2 (d. h. A'=A) bestimmt werden kann, so daß eine Steuerung der Spurbreite in äußerst vereinfachter Weise ermöglicht wird.
Die zweite Bedingung beruht darauf, daß der von der geneigten Wandoberfläche 3b der V-artigen Nut relativ zum Substrat 1 gebildete WinkelΘ.. mit einem Wert von höchstens 20 gewählt wird, um die Leistung des Magnetkopfes durch Ausnutzung des Vorteils des Magnetflußeinschnürungseffekts zu verbessern. Dies wird anhand von Fig. 9 erläutert, die graphisch die Abhängigkeit der Ionenätzgeschwindigkeit vom Einfallwinkel des Ionenstrahls auf der Basis des für die aus "Sendust" gebildete Dünnschicht gemessenen Ergebnisses veranschaulicht. Wie man erkennen kann, werden die abgetragenen Mengen Δ χ und <Λ y der in Fig. 8b angedeuteten Dünnschicht 5 und damit die Endform des Kopfes entscheidend durch den Einfallwinkel Θ« des Ionenstrahls bestimmt. Man bemerkt, daß, obwohl die Spurbreite A1 gleich dem Anfangswert A ist, die Kerndicke B1 vom Ausgangswert B um den Betrag Λ y sinkt. Wenn das Verhältnis zwischen der Spurbreite und der Kerndicke, d. h. B1/A' üinschnürungsverhältnis bezeichnet wird, wachst
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das vom Dünnschichtmagnetkopf abgeleitete Ausgangssignal als Funktion des Einschnürungsverhältnisses B'/A1, wie graphisch in Fig. 10 dargestellt ist. Man sieht, daß das Einschnürungsverhältnis B'/A/ vorzugsweise groß gewählt werden soll. Andererseits wird das Einschnürungsverhältnis B'/A' in Abhängigkeit von den entfernten oder geätzten Mengen Λ x und d y bestimmt, und es gibt zwischen dem Einschnürungsverhältnis B'/A1 und dem Abtragungsverhältnis Δ x/dy eine solche Beziehung, wie sie graphisch in Fig. 11 für den Azimutwinkel von 6 dargestellt ist. Das Verhältnis Δ χ/ äy von über 1 ist ausreichend. Der Wert des Verhältnisses B'/A* wird in einem Bereich des Verhältnisses B'/A1 von 1,8 bis 2 gesättigt. Zusätzlich hängt das Verhältnis Δ χ/Δγ von der anfänglichen Form oder Gestalt aes Kopfaufbaus und insbesondere vom Neigungswinkel S1 der V-artigen Nutwand 3b ab. Auf der Basis der Beziehung zwischen der Ätzgeschwindigkeit und dem Einfallwinkel des Ionenstrahls gemäß Fig. 9 kann man eine solche Beziehung zwischen dem Verhältnis Δχ/ ,dy and dem Einfallwinkel Θ.. ableiten, wie. sie in Fig. 12 dargestellt ist. Man kann sehen, daß θ-gleich oder größer als 20° zu sein hat, damit das Verhältnis άχ/ ΛΥ kleiner als 1 ist.
Es wurde bestätigt, daß eine vorzugsweise Gestaltung des Dünnschichtmagnetkopfes durch das aufgrund der beiüen oben erwähnten Beingungen durchgeführte Jitzver-
fahren erhalten werden kann. Natürlich kann das Ätzverfahren durch ein herkömmliches mechanisches Schneidverfahren ergänzt werden. Hierbei läßt sich durch Beschränkung des mechanischen Verfahrens auf solche Grenzen, daß etwaige Beschädigungen vernachlässigt werden können, die zum gesamten Verfahren erforderliche Zeit erheblich abkürzen.
Wie man der . vorstehenden Beschreibung entnehmen kann, stellt die Erfindung einen Dünnschichtmagnetkopf zur Verfügung, der eine hohe Aufzeichnungs/Wiedergabe-Leistung sowie einen hohen 'Wirkungsgrad aufweist, und bietet außerdem ein Verfahren, das sich zur Herstellung dieses Dünnschichtmagnetkopfes mit einer verbesserten Ausbeute eignet.
In der vorstehenden Beschreibung wurde angenommen, daß "Sendust" als das magnetistrhe Material für die üünnschichten verwendet wird. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung gleichfalls auf Dünnschichtmagnetköpfe anwenden, bei denen die magnetischen Dünnschichten aus anderen magnetischen Metallen, wie z. B. "Permalloy", oder aus amorphen magnetischen Materialien bestehen, die Eisen, Kobalt und Nickel als Hauptbestandteile enthalten.

Claims (10)

  1. Ansprüche
    1J Dünnschicht-Magnetkopf mit einem Substrat aus einem niahtiiuujnetischen Mutarial, einer ersten magnetischen Dünnschicht auf dem Substrat, einer nichtmagnetischen Dünnschicht an einem Teil der ersten magnetischen Dünnschicht und einer zweiten magnetischen Dünnschicht in Berührung mit der nichtmagnetischen Dünnschicht,
    dadurch
    gekennzeichnet,
    daß in eier ersten magnetischen Dünnschicht (2) in einem vorbestimmten Bereich eine Nut (3) mit einer1 bis zum nichtmagnetischen Substrat (1) reichenden Tiefe ausgebildet ist,
    daß die nichtmagnetische Dünnschicht (4) auf wenigstens einer Wand (3a) der Nut (3) vorgesehen ist und .;
    daß die zweite magnetische Dünnschicht (5) in der Nut (3) eingebettet ist, wobei die beiden magnetischen Dünnschichten (2, 5) einen Kern des Magnetkopfes bilden und einer von durch die nichtmagnetische Dünnschicht (4) gebildeten Spalten als Magnetspalt des Magnetkopfes dient.
    81-(6467-02)-TF
  2. 2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens eine der beiden magnetischen Dünnschichten (2, 5) aus wenigstens zwei Dünnschichtlagen zusammengesetzt ist.
  3. 3. Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Querschnitt der Nut (3) eine V-artige Form aufweist.
  4. 4. Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß die beiden magnetischen Dünnschichten (2, 5) aus einem magnetischen Material bestehen, das aus der aus "Sendust",''Permalloy" und amorphem, Eisen, Kobalt und Nickel als Hauptbestandteile enthaltendem Material bestehenden Gruppe gewählt ist.
  5. 5. Magnetkopf nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Teil (2-1) der ersten magnetischen Dünnschicht (2) auf einer Seite der Nut (3) einen riauptmagnetpfad für eine Hälfte eines Magnetkopfkernes bildet, während der andere Teil (2-2) der ersten magnetischen Dünnschicht (2) auf der anderen Seite der Nut (3) einen Hilfsmagnetpfad für die
    andere Hälfte des Magnetkopfkernes bildet,
    daß in der auf der ersten, mit der nichtmagnetischen Dünnschicht (4) versehenen magnetischen Dünnschicht (2) gebildeten, zweiten magnetischen Dünnschicht (5) eine weitere Nut (6) ausgebildet ist, deren Tiefe an der Stelle des Magnetkopfspaltes (3a, 4) wenigstens bis zur Oberfläche des Teils (2-1) der ersten magnetischen Dünnschicht (2) reicht, der den Hauptmagnetpfad bildet,
    daß die zweite magnetische Dünnschicht (5) einen Teil (5-2), der einen Hilfsmagnetpfad für die Hälfte des Magnetkopfkernes bildet, und den anderen Teil (5-1) aufweist, der einen Hauptmagnetpfad für die andere Hälfte des Magnetkopfkernes bildet,
    daß die weitere Nut (6) zwischen dem einen Teil (5-2) und dem anderen Teil (5-1) der zweiten magnetischen Dünnschicht (5) angeordnet ist und
    daß der Magnetkopfspalt (3a, 4) zwischen den gegenüberliegenden Endflächen der Häuptmagnetpfadteile der beiden magnetischen Dünnschichten (2, 5) gebildet ist, wobei die nichtmagnetische Dünnschicht (4) zwischen den gegenüberliegenden Endflächen eingefügt ist.
  6. 6. Magnetkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens eine der beiden magnetischen Dünn-
    schichten (2, 5) aus zwei oder mehr Dünnschichtlagen zusammengesetzt ist.
  7. 7. Magnetkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch yekennzeichnet,
    daß die Nut (3) in der ersten magnetischen Dünnschicht (2) von V-artigem Querschnitt ist.
  8. 8. Magnetkopf nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die V-Querschnittnut (3) eine Wandfläche (3b) aufweist, die der einen Teil des Magnetkopfspspaltes bildenden Wandfläche (3a) gegenüber angeordnet ist und einen Neigungswinkel von höchstens 20 mit dem Substrat (1) bildet.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Magnetkopfes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    (a) Abscheidung einer ersten magnetischen Dünnschicht (2) auf einer Oberfläche eines nichtmagnetischen Substrats (1),
    (b) Bildung einer ersten Nut (3) von V-artigem Querschnitt in der ersten magnetischen Dünnschicht (2) an einer gewünschten Stelle, welche Nut (3) eine bis zur Oberfläche des nichtmagnetischen Substrats (1) reichende Tiefe hat,
    (c) Abscheidung einer nichtmagnetischen Schicht (4) auf einer (3a) der Wandflächen(3a, 3b) der ersten Nut (3) des V-artigen Querschnitts zur Bestimmung der Länge eines MagnetkopfSpaltes,
    (α) Abscheidung einer zweiten magnetischen Dünnschicht (5) auf der durch die Schritte (a) bis (c) erhaltenen Einheit und
    (e) Bildung einer zweiten Nut (6) mit einer bis zur Oberseite der einen Wandfläche (3a) der ersten Nut (3) reichenden Tiefe.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß man die andere Wandfläche (3b) der ersten Nut (3) V-artigen Querschnitts der einen Wand (3a) derart gegenüber anordnet, daß die andere Wandfläche (3b) zur Oberfläche des Substrats (T) unter einem Winkel (Θ..) von höchstens 20° geneigt ist, und die zweite Nut (6) durch ein Ionenätzverfahren bildet, bei dem ein Ätzionenstrahl im wesentlichen parallel zur anderen Wandfläche (3b) gerichtet wird.
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