DE3511361C2 - Magnetischer Wandlerkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Wandlerkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Um eine hohe Signalaufzeichnungsdichte bei Videomagnet­ bandgeräten zu erhalten, werden sogenannte Metallmagnetbänder verwendet, die auf ihrer Oberfläche einen ferromagnetischen metallischen Puder, beispielsweise einen Fe-Puder, einen Co-Puder oder einen Ni-Puder als Auf­ zeichnungsmedium tragen. Weiterhin lassen sich zu diesem Zweck metallisierte Bänder verwenden, bei denen ein ferromagnetisches Metall durch Niederschlag im Vakuum auf ein Trägerband aufgebracht ist. Das magnetische Material von Magnetwandlerköpfen zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Information muß eine hohe Sättigungsmagnetflußdichte Bs besitzen, da das oben genannte Aufzeichnungsmedium eine hohe Koerzitivfeldstärke Hc aufweist. Übliche magnetische Wandlerköpfe bestehen aus Ferriten und besitzen nur eine sehr kleine Sättigungsmagnetflußdichte Bs. Andererseits weist Permalloy eine nur geringe Verschleißfestigkeit auf.

Bei hoher Signalaufzeichnungsdichte wird die Information auf dem Magnetband darüber hinaus entlang von Spuren auf­ gezeichnet, die eine sehr schmale Spurbreite besitzen. Hierzu müssen die magnetischen Wandlerköpfe so ausgebildet sein, daß sie Aufzeichnungsspuren mit einer entsprechend schmalen Spurbreite erzeugen können.

Ein diesen Anforderungen genügender magnetischer Wandlerkopf gehört bereits zum Stand der Technik und besitzt einen ferromagnetischen dünnen Metallfilm mit hoher Sätti­ gungsmagnetflußdichte Bs, der auf einem nichtmagnetischen Substrat, z. B. einem Keramiksubstrat, angeordnet ist. Dieser ferromagnetische dünne Metallfilm ist so auf dem nichtmagnetischen Substrat angeordnet, daß er Aufzeichnungsspuren auf dem Magnetband erzeugen kann. Der genannte magnetische Wandlerkopf besitzt jedoch einen hohen magnetischen Widerstand, da der Weg des magnetischen Flusses nur durch den ferromagnetischen dünnen Metallfilm gebildet ist, der, wie bereits erwähnt, nur eine sehr kleine Filmdicke besitzt. Der Wirkungsgrad des magnetischen Wandlerkopfes ist daher entsprechend klein. Darüber hinaus benötigt der Herstellungsprozeß eines der­ artigen Wandlerkopfes relativ viel Zeit, da der durch Niederschlag im Vakuum auf das Substrat aufgebrachte ferromagnetische dünne Metallfilm nur mit sehr geringer Filmbildungsrate bzw. Aufdampfrate hergestellt werden darf.

Ein aus mehreren Teilen bestehender bzw. zusammengesetzter magnetischer Wandlerkopf gehört ebenfalls zum Stand der Technik und weist magnetische Kernelemente auf, die aus ferromagnetischem Oxid, beispielsweise einem Ferrit, bestehen. Die genannten Kernelemente besitzen Oberflächen zur Bildung eines magnetischen Spalts, auf denen ferro­ magnetische dünne Metallfilme liegen. Bei diesem Magnet­ wandlerkopf verläuft der magnetische Fluß allerdings unter rechtem Winkel zum ferromagnetischen dünnen Metallfilm, so daß die Wiedergabequalität aufgrund entstehender Wirbelstromverluste nur gering ist. Zwischen den magnetischen Kernelementen (Ferritkernen) und den ferromagnetischen dünnen Metallfilmen liegt darüber hinaus eine Art Spalt, durch den die Betriebszuverlässigkeit des magnetischen Wandlerkopfes herabgesetzt wird.

Bekannt ist auch ein magnetischer Wandlerkopf (JP 58-1 82 118A), bei dem im Spaltbereich metallische Magnetfilme mit hoher Sättigungs­ magnetisierung auf Kopfkernen aus Ferrit aufgebracht sind.

Die Magnetfilme weisen zwar einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der ähnlich ist wie der thermische Ausdehnungskoeffizient der Kopfkerne, das schützt aber nicht davor, daß mechanische Veränderungen innerhalb der Kopfkerne auf die dünnen Metallfilme übertragen werden, wodurch sich ihre magnetischen Eigenschaften zwangsläufig ver­ schlechtern. Darüber hinaus wird bei der Herstellung zur Ausfüllung von Lücken geschmolzenes Glas eingebracht, das bei Kontakt mit dem dünnen Metallfilm diesen erodieren kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zusammengesetzten bzw. aus mehreren Teilen bestehenden magnetischen Wandlerkopf zu schaffen, der gegenüber dem zuletzt genannten magnetischen Wandlerkopf verbesserte elektrische und mechanische Eigenschaften aufweist.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der magnetische Wandlerkopf nach der Erfindung besitzt magnetische Kernelemente aus ferromagnetischem Oxid, die durch scheibenförmiges Unterteilen zweier aufeinanderliegender Grundelemente gebildet worden sind. Die Scheibenebene verläuft dabei z. B. senkrecht zur Übergangsfläche zwischen den beiden Grundelementen. Die einander gegenüberliegenden Kernelemente, zwischen denen ein ge­ wünschter magnetischer Spalt zu liegen kommt, besitzen einander gegenüberliegende geneigte Flächen, auf denen jeweils ein ferromagnetischer dünner Metallfilm durch Nie­ derschlag im Vakuum aufgebracht ist. Die geneigten Flächen bzw. Kernelemente liegen sich dabei einander so gegenüber, daß bei Draufsicht auf die mit einem Magnetband in Kontakt stehende Oberfläche des magnetischen Wandler­ kopfes beide ferromagnetischen dünnen Metallfilme in einer Ebene liegen, die unter einem vorbestimmten Winkel zur Übergangsfläche zwischen den Grundelementen liegt, die die Spaltebene darstellt (vgl. zum Beispiel 14). Zwischen jeweils einem Kernelement aus ferromagnetischem Oxid und dem darauf angeordneten ferromagnetischen dünnen Metallfilm kann ein nichtmagnetischer Film mit großer Härte liegen. ein derartiger nichtmagnetischer Film liegt auch zwischen jeweils einem ferromagnetischen dünnen Metallfilm und einem oxidischen glasartigen Filmmaterial an der mit dem Magnetband in Kontakt stehenden Oberfläche des magnetischen Wandlerkopfes.

Durch den jeweiligen nichtmagnetischen Film mit großer Härte zwischen den Kernelementen aus ferromagnetischem Oxid und den ferromagnetischen dünnen Metallfilmen wird erreicht, daß sich mechanische Veränderungen innerhalb der Kernelemente nicht auf die ferromagnetischen dünnen Metallfilme übertragen, durch die sich ihre magnetischen Eigenschaften zwangsläufig verschlechtern würden. Darüber hinaus wird durch den nichtmagnetischen Film mit großer Härte eine durch das geschmolzene Glas verursachte Erosion der ferro­ magnetischen dünnen Metallfilme verhindert, während gleich­ zeitig die Fließfähigkeit des geschmolzenen Glases erhöht wird, wenn dieses bei Ausfüllung von Lücken in Kontakt mit dem nichtmagnetischen dünnen Film kommt. Durch die ver­ besserte Fließfähigkeit des Glases aufgrund des nichtmagne­ tischen Films wird beispielsweise eine Blasenbildung innerhalb des Glasmaterials verhindert.

Der ferromagnetische dünne Metallfilm des Wandlerkopfes nach der Erfindung wird somit durch die nichtmagnetischen dünnen Filme, die eine große Härte aufweisen, gegen äußere mechanische und chemische Einflüsse geschützt.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels eines magnetischen Wandlerkopfes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die mit einem Magnetband in Kontakt stehende Oberfläche des Wandlerkopfes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der beiden zum magnetischen Wandlerkopf nach Fig. 1 gehörenden Kernelemente, wobei die sich sonst gegenüberliegenden Flächen zur Bildung des magnetischen Spaltes freiliegen,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die mit dem Magnetband in Kontakt stehende Oberfläche des Wandlerkopfes zur Erläuterung des speziellen Aufbaues der nichtmagnetischen Schicht mit großer Härte,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines magnetischen Wandlerkopfes, bei dem eine nichtmagnetische Schicht mit großer Härte nur auf jeweils einer Seite des ferromagnetischen dünnen Metallfilms angeordnet ist, und zwar in jeweils einer Ebene, die zwischen diesem und jeweils einem Kernelement liegt,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines magnetischen Wand­ lerkopfes, bei dem die nichtmagnetische Schicht mit großer Härte jeweils nur zwischen dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm und dem glasartigen Filmmaterial liegt,

Fig. 7 bis 14 verschiedene Fertigungsstufen des in Fig. 1 dargestellten magnetischen Wandlerkopfes, wobei Fig. 7 das Einbringen einer ersten Reihe von Furchen in ein Grundelement, Fig. 8 das Aufbringen des nicht­ magnetischen Films mit großer Härte, Fig. 9 das Aufbringen des ferromagnetischen dünnen Metallfilms, Fig. 10 das nochmalige Aufbringen eines nichtmagnetischen Films mit großer Härte, Fig. 11 das Ausfüllen der verbleibenden Furchen mit geschmolzenem Glas und das Schleifen der Oberfläche des Grundelements, Fig. 12 die Ausbildung weiterer Furchen im Grund­ element, Fig. 13 das Einbringen eines Schlitzes für die Spulenwicklung in das Grundelement und Fig. 14 den Zusammenbau der so hergestellten Grund­ elemente erläutert, wobei beide Grundelemente durch Schmelzen von Glas miteinander verbunden werden,

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines magnetischen Wandlerkopfes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,

Fig. 16 bis 24 verschiedene Fertigungsstufen des magne­ tischen Wandlerkopfes nach Fig. 15, wobei Fig. 16 das Einbringen einer Anzahl von Furchen mit jeweils einer Vielzahl von Flächen, Fig. 17 das Ausfüllen dieser Furchen mit einem oxidischen Glasfüllmaterial, Fig. 18 das Einbringen einer zweiten Anzahl von Furchen mit einer Vielzahl von Flächen, Fig. 19 das Aufbringen eines nichtmagnetischen Films mit großer Härte, Fig. 20 das Aufbringen eines ferro­ magnetischen dünnen Metallfilms, Fig. 21 das Aufbringen eines weiteren nichtmagnetischen dünnen Films mit großer Härte, Fig. 22 das Ausfüllen der verbleibenden Furchen mit geschmolzenem Glas und das Schleifen der Oberfläche des Grundelementes, Fig. 23 das Einbringen einer Nut in ein entsprechend ausgebildetes Grundelement zur Aufnahme einer Spulenwicklung und Fig. 24 den Zusammenbau der ge­ nannten Grundelemente erläutert, wobei diese Grundelemente durch Schmelzen von Glas od. dgl. miteinander verbunden sind,

Fig. 25 bis 33 perspektivische Ansichten eines magnetischen Wandlerkopfes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Fertigungsstufen, wobei Fig. 25 das Einbringen einer ersten Anzahl von Furchen in ein Grundelement, Fig. 26 das Einbringen von Glas mit hoher Schmelztemperatur in die Furchen, Fig. 27 das Einbringen einer zweiten Anzahl von Furchen in das Grundelement, Fig. 28 das Aufbringen eines nichtmagnetischen Films mit großer Härte, Fig. 29 das Aufbringen eines ferromagnetischen dünnen Metallfilms, Fig. 30 das Aufbringen eines weiteren nichtmagnetischen Films mit großer Härte, Fig. 31 das Auffüllen der verbleibenden Furchen mit geschmolzenem oxidischen Glas und das Abschleifen der Oberfläche des Grundelementes, Fig. 32 das Einbringen eines Schlitzes in ein weiteres derart ausgebildetes Grundelement zur Aufnahme einer Spulenwicklung und Fig. 33 die Verbindung beider so her­ gestellten Grundelemente erläutert, die durch Schmelzen von Glas miteinander verbunden sind,

Fig. 34 eine perspektivische Ansicht eines gemäß den Schritten 25 bis 33 hergestellten magnetischen Wandlerkopfes,

Fig. 35 bis 37 perspektivische Ansichten dreier weiterer magnetischer Wandlerköpfe nach der Erfindung und

Fig. 38 eine perspektivische Ansicht eines konventionellen magnetischen Wandlerkopfes.

wie bereits erwähnt, gehört ein magnetischer Wandlerkopf zur Aufzeichnung von Informationen mit hoher Dichte auf einem Magnetband mit großer Koerzitivfeldstärke zum Stand der Technik (US-Patentanmeldung, Serial Nr. 686540), der zwei magnetische Kernelemente 101, 102 besitzt, die aus ferromagnetischem Oxid, beispielsweise jeweils aus einem Mn-Zn-Ferrit bestehen, wie in Fig. 38 dargestellt ist.

Die aneinandergrenzenden Seiten der beiden Kernelemente sind angeschrägt, um geneigte Oberflächen 103 und 104 zu erhalten. Auf diesen geneigten Oberflächen ist jeweils ein ferromagnetischer dünner Metallfilm 105, 106, bei­ spielsweise aus einer Fe-Al-Si-Legierung (sogenannte Sendust-Legierung) angeordnet. Die ferromagnetischen dünnen Metallfilme 105, 106 sind beispielsweise durch Nie­ derschlag im Vakuum erzeugt worden. Der magnetische Spalt 107 wird dabei durch die aneinander angrenzenden ferro­ magnetischen dünnen Metallfilme 105, 106 gebildet. Glas­ füllmaterial 108, 109 mit niedrigem Schmelzpunkt oder Glasfüllmaterial 110, 111 mit hohem Schmelzpunkt wird in geschmolzenem Zustand in die verbleibenden Lücken gefüllt, um auf diese Weise eine Oberfläche zu erhalten, die später mit einem Magnetband in Berührung steht. Ande­ rerseits dient das Glasfüllmaterial dazu, eine mechanische Abnutzung der ferromagnetischen dünnen Filme 105, 106 wei­ testgehend zu verhindern. Der magnetische Wandlerkopf besitzt eine hohe Betriebszuverlässigkeit, sehr gute magnetische Eigenschaften und eine hohe Verschleißfestigkeit.

Er weist jedoch Nachteile auf, die sich insbesondere dadurch ergeben, daß unterschiedliche Materialien, im vorliegenden Falle also ferromagnetische Oxide, ferromagnetische dünne Metallfilme und oxidische Glasschichten auf­ einanderliegen.

Wird beispielsweise der ferromagnetische dünne Metallfilm durch Sputtern auf dem ferromagnetischen Oxid (Ferrit) nieder­ geschlagen, so wird die mit dem Metall in Kontakt kommende Ferritoberfläche eine Temperatur annehmen, die im Bereich von 300°C bis 700°C liegt. Hierdurch treten in der Grenzfläche zwischen ferromagnetischem dünnem Metallfilm und ferromagnetischem Oxid Reaktionen auf, derart, daß Sauerstoffatome aus der Ferritoberfläche herausdiffundieren und sich ein Diffusionsgleichgewicht im Temperaturbereich von 300°C bis 500°C einstellt. Die Sauerstoffatome verbinden sich dabei mit Al, Si und Fe. Der Anteil an Sauerstoffatomen innerhalb der Ferritoberfläche vermindert sich also, so daß eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften innerhalb der Grenzfläche zwischen dem Ferrit und dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm auftritt. Wird eine Grenzfläche in dieser Art hergestellt, so werden gerade die weichmagnetischen Eigenschaften des Ferrits dadurch vermindert, daß der magnetische Widerstand in der Grenzfläche ansteigt. Das Aufzeichnungs- und Wiedergabeverhalten des magnetischen Wandlerkopfes verschlechtert sich daher ebenfalls. Darüber hinaus besitzt der magnetische Wandlerkopf infolge des ferromagnetischen dünnen Metallfilms und der ferromagnetischen Oxidkerne unterschiedliche thermische Ausbildungskoeffizienten. Der thermische Ausdehnungskoeffizient für eine Fe-Al-Si-Legierung liegt beispielsweise im Bereich von 130 bis 160×10^-7/°C, wohingegen derjenige von Ferrit zwischen 90 und 110× 10^-7/°C liegt. Infolgedessen treten Spannungen im Ma­ terial auf, wenn nach dem Sputtern die Kernhälften durch einen Schmelzprozeß bei hoher Temperatur miteinander verbunden werden. Diese Spannungen können zu Brüchen oder anderen mechanischen Veränderungen innerhalb des ferromagnetischen dünnen Metallfilms führen, was eine Verschlechterung seiner magnetischen Eigenschaften nach sich zieht.

Wird andererseits geschmolzenes Glas direkt mit der Fe-Al- Si-Legierung in Kontakt gebracht, nachdem diese nieder­ geschlagen wurde, so wird das ferromagnetische Metallmaterial je nach Art des geschmolzenen Glases mehr oder weniger stark erodieren bzw. angegriffen. Durch den gegen­ seitigen Einfluß von Metall und Glas können die Kante oder Oberfläche des ferromagnetischen dünnen Metallfilms so deformiert werden, daß darunter seine Materialeigen­ schaften oder geometrischen Abmessungen leiden. Andererseits besteht die Gefahr, daß bei einem direkten Kontakt von geschmolzenem Glas mit der ferromagnetischen dünnen Metallschicht die Fließfähigkeit des Glases herabgesetzt wird und/oder Blasen im geschmolzenen Glas entstehen.

Im folgenden wird ein magnetischer Wandlerkopf nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, bei dem sich ein ferromagnetischer dünner Metallfilm von der Vorderseite oder der mit einem Magnetband in Kontakt stehenden Fläche des Wandlerkopfes bis zur Rückseite des Wandlerkopfes erstreckt, an der der magnetische Spalt endet. Einen solchen Wandlerkopf zeigt die Fig. 1 in perspektivischer Darstellung. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die mit dem Magnetband in Kontakt stehende Fläche des Wandlerkopfes, während Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der beiden Teile des magnetischen Wandlerkopfes darstellt, wobei die Flächen zur Bildung des magnetischen Spaltes freiliegen.

Dieser magnetische Wandlerkopf besitzt Kernelemente 10, 11, die aus ferromagnetischen Oxiden, beispielsweise Mn-Zn- Ferriten, bestehen. Auf den Verbindungsflächen der Kernelemente 10, 11 liegen ferromagnetische dünne Metallfilme 13, die beispielsweise aus ferromagnetischem Metall oder einer hochpermeablen Metallegierung, wie z. B. einer Fe-Al- Si-Legierung, bestehen. Die genannten dünnen ferromagnetischen Metallfilme sind durch Niederschlag im Vakuum erzeugt worden, beispielsweise durch Sputtern. Sie liegen jeweils auf einem nichtmagnetischen Film 12, der eine große Härte besitzt, auf. Die ferromagnetischen dünnen Metallfilme 13 erstrecken sich kontinuierlich von der vorderen Spaltbildungsfläche des magnetischen Wandlerkopfes zu seiner rückwärtigen Spaltbildungsfläche. Die Kernelemente 10, 11 sind mit Hilfe von Abstandselementen, die beispielsweise aus SiO₂ bestehen, relativ zueinander beabstandet, so daß die einander gegenüberliegenden Flächen der ferromagnetischen dünnen Metallfilme 13 einen magnetischen Spalt g mit der Spurbreite Tw bilden. Wie eine Draufsicht auf die mit dem Magnetband in Kontakt stehende Oberfläche des Wandlerkopfes zeigt, sind die ferromagnetischen dünnen Metallfilme 13 so auf den Kern­ elementen 10, 11 angeordnet, daß sie sich entlang einer geraden Linie erstrecken, die gegenüber der magnetischen Spaltfläche 14 bzw. der Verbindungsfläche der magnetischen Kernelemente 10, 11 um einen Winkel R geneigt ist.

Auf den jeweiligen ferromagnetischen dünnen Metallfilmen 13 sind weiterhin nichtmagnetische Filme 15 angeordnet, die eine große Härte besitzen. Um die Spurbreite Tw fest­ zulegen, ist in der Nähe der magnetischen Spaltfläche bzw. an beiden Seiten des magnetischen Spalts g an der zum Magnetband weisenden Seite des Wandlerkopfes ein nichtmagnetisches, oxidisches Glas 16, 17 als Füllmaterial vorgesehen.

Der Winkel zwischen denjenigen Flächen 10a, 11a, auf denen jeweils ein ferromagnetischer dünner Metallfilm liegt, und der magnetischen Spaltfläche 14 liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 80°. Ein Winkel R kleiner als 20° führt zu einem vergrößertem Übersprechen benachbarter Spuren. Winkel R, die größer als 30° sind, werden daher bevorzugt. Winkel R, die kleiner oder gleich 80° sind, werden ebenfalls bevorzugt, da bei größeren Winkeln die Verschleißfestigkeit abnimmt. Ein Winkel R von 90° wird darüber hinaus nicht gewählt, da dann die Dicke des ferromagnetischen dünnen Metallfilms 13 gleich der Spurbreite Tw sein müßte. Je größer jedoch die Dicke des ferromagnetischen dünnen Films 13 ist, desto größer ist die Gefahr, daß dieser mit ungleichförmiger Filmstruktur auf­ wächst. Darüber hinaus nimmt mit zunehmender Filmdicke die Zeit zur Herstellung eines derartigen Films zu.

Die Filmdicke t des im Vakuum niedergeschlagenen ferro­ magnetischen dünnen Metallfilms 13 bestimmt sich zu

t = Tw · sin R ,

worin Tw die Spurbreite und R der Winkel zwischen den Oberflächen 10a, 11a und der magnetischen Spaltbildungs­ fläche 14 ist. Der ferromagnetische dünne Metallfilm 13 braucht also keine Dicke zu besitzen, die gleich der Spurbreite Tw ist. Die Herstellungszeit für magnetische Wandlerköpfe mit derartigen ferromagnetischen dünnen Metallfilmen kann daher erheblich reduziert werden.

Die dünnen Metallfilme 13 können aus ferromagnetischen Metallen bestehen, wie z. B. Fe-Al-Si-Legierungen, Fe-Al- Legierungen, Fe-Si-Legierungen, Fe-Si-Co-Legierungen, Ni-Fe-Legierungen (sogenannten Permalloys), ferromagne­ tischen amorphen Metallegierungen (sogenannten amorphen Legierungen), wie z. B. Legierungen aus Metall und metallischen oder amorphen Legierungen, z. B. eine Legierung aus einem oder mehreren Elementen der Gruppe Fe, Ni und Co mit einem oder mehreren Elementen, die aus der Gruppe P, C, B bzw. Si ausgewählt sind, oder einer Legierung, die im wesentlichen eine der zuerst genannten Legierungen und darüber hinaus Al, Ge, Be, Sn, In, Mo, W, Ti, Mn, Cr, Zr, Hf oder Nb enthält, oder aus einer Legierung aus Metall und amorphem Metall, die im wesentlichen Übergangsmetall­ elemente und glasbildende Metallelemente, wie z. B. Hf oder Zr enthält.

Zur Bildung der Filme 13 können die bekannten Vakuum- Niederschlagsverfahren angewandt werden, beispielsweise Schnellaufdampf-, Ionenplattierungs-, Sputter- oder Komplexionenstrahlverfahren.

Bei einer Fe-Al-Si-Legierung ist die Zusammensetzung vorzugsweise so gewählt, daß der Al-Gehalt im Bereich von 2 bis 10 Gew.-+ und der Si-Gehalt im Bereich von 4 bis 15 Gew.-% liegt, wobei der Rest jeweils durch Fe aus­ geglichen wird. Allgemein kann bei Verwendung einer Fe- Al-Si-Legierung die Zuammensetzung durch den Ausdruck

Fe a Al b Si c

dargestellt werden. Hierbei sind a, b und c die jeweiligen Gewichtsverhältnisse der zugeordneten Komponenten, wobei die Werte für a, b und c (jeweils in Gewichtsprozent) in folgenden Bereichen liegen:

70 ≦ a ≦ 95
 2 ≦ b ≦ 10
 4 ≦ c ≦ 15

Sind der Al- oder Si-Gehalt zu gering oder zu hoch, so vermindern sich die magnetischen Eigenschaften der Fe-Al- Si-Legierung. Bei der oben genannten Zusammensetzung kann das Fe wenigstens durch eines der Elemente Co und Ni ersetzt werden.

Die Sättigungsmagnetflußdichte läßt sich dadurch verbessern, daß ein Teil des Fe durch Co eretzt wird. Eine maximale Sättigungsmagnetflußdichte Bs wird dann erreicht, wenn 40 Gew.-% Fe durch Co ersetzt sind. Der Anteil an Co beträgt vorzugsweise 0 bis 60 Gew.-%, relativ zu Fe.

Wird andererseits ein Teil Fe durch Ni ersetzt, so kann die magnetische Permeabilität auf einem höheren Wert auf­ rechterhalten werden, ohne daß dabei die Sättigungsmagnet­ flußdichte Bs vermindert wird. In diesem Fall beträgt der Anteil Ni relativ zu Fe vorzugsweise 0 bis 40 Gew.-%.

Selbstverständlich können zu einer Fe-Al-Si-Legierung auch andere Elemente hinzugefügt werden, um Korrosion und Ver­ schleißfestigkeit zu verbessern. Diese zusätzlichen Elemente können Elemente der Gruppe IIIa umfassen, einschließlich Lanthanide, wie z. B. Sc, y, La, Ce, Nd und Gd, Elemente der Gruppe IVa, wie z. B. Ti, zr oder Hf, Elemente der Gruppe Va, wie z. B. V, Nb oder Ta, Elemente der Gruppe VIa, wie z. B. Cr, Mo oder W, Elemente der Gruppe VIIa, wie z. B. Mn, Te oder Re, Elemente der Gruppe Ib, wie z. B. Cu, Ag oder Au, und Elemente der Platingruppe, wie z. B. Ru, Rh oder Pd sowie Ga, In, Ge, Sn, Sb oder Bi.

Bei Verwendung einer Fe-Al-Si-Legierung wird der ferro­ magnetische dünne Metallfilm 13 vorzugsweise so aufgebracht, daß die Richtung des Kristallwachstums unter einem vorbestimmten Winkel λ von 5° bis 45° bezüglich der Flächennormalen der Flächen 10a, 10b der magnetischen Kernelemente 10, 11 liegt. In Fig. 2 ist die Senkrechte bzw. Normale auf der Fläche 10a eingezeichnet.

Wachsen die dünnen Metallfilme 13 unter einem vorbestimmten Winkel λ relativ zur Normalen auf den geneigten Oberflächen 10a, 11a auf, wie beschrieben, sind die Eigenschaften der entstehenden ferromagnetischen dünnen Metallfilme 13 stabil, so daß sich dadurch verbesserte magnetische Eigenschaften des magnetischen Wandlerkopfes ergeben.

Wie bereits erwähnt, werden die dünnen Metallfilme 13 als Einzelschichten durch Niederschlag im Vakuum gebildet. Auf diese Weise können aber auch dünne Metallfilme mit mehreren übereinanderliegenden dünnen Metallschichten erstellt werden, wobei zwischen jeweils 2 Metallschichten eine oder mehrere elektrisch isolierende Filme aus SiO₂, Ta₂O₅, Al₂O₃, ZrO₂ oder Si₃N₄ angeordnet sind. Zur Bildung eines dünnen Metallfilms kann irgendeine gewünschte Anzahl ferromagnetischer Metallschichten übereinanderliegend angeordnet werden.

Die nichtmagnetischen Filme 12 mit großer Härte, die zwischen den Kernelementen 10, 11 und den ferromagnetischen dünnen Metallfilmen 13 liegen können, bestehen entweder (A) aus einem oder mehreren Oxiden, wie z. B. SiO₂, TiO₂, Ta₂O₅, Al₂O₃, Cr₂O₃ oder aus Glas mit hohem Schmelzpunkt, und weisen eine Dicke zwischen 5 und 200 Nanometern auf. Sie können aber auch (B) aus nichtmagnetischen Metallen, wie z. B. Cr, Ti oder Si allein oder in Form von Legierungen bestehen, und ebenfalls eine Dicke von 5 bis 200 Nanometern besitzen. Die Materialien der Gruppe (A) und (B) können allein oder gemeinsam verwendet werden. Die Dicke dieser nichtmagnetischen Filme 12 mit großer Härte ist allerdings begrenzt. Bei zu großer Dicke würden scheinbare magnetische Spalte entstehen, deren magnetischer Widerstand nicht mehr vernachlässigt werden könnte.

Durch Bildung der nichtmagnetischen Filme 15 mit großer Härte auf den ferromagnetischen dünnen Metallfilmen 13 wird erreicht, daß eine durch das Glas hervorgerufene Erosion und das Auftreten von Brüchen im ferromagnetischen dünnen Metallfilm 13 verhindert werden. Infolgedessen können die geometrischen Abmessungen der ferromagnetischen dünnen Metallfilme 13 genauer eingehalten werden. Das geschmolzene Glas kann sich besser verteilen und vorhandene sowie in Folge der Glasverbindung aufgetretene Spannungen werden besser abgebaut. Der nichtmagnetischen Film 15 mit großer Härte kann beispielsweise aus einem schwer schmelzenden Metall, wie z. b. W, Mo, Ta oder deren Oxiden bestehen, und zusätzlich Materialien der Gruppen (A) und (B) enthalten, die für den nichtmagnetischen Film 12 mit großer Härte verwendet worden sind. Die genannten Materialien können allein oder so verwendet werden, daß folgende Strukturen entstehen: Cr, Cr+Ta₂O₅+Cr, Cr+ SiO₂+Cr, Ti+TiO₂+Ti usw. Die Schichten besitzen Dicken, die im Mikrometerbereich liegen.

Wie in Fig. 4 dargestellt, besitzt ein nichtmagnetischen Film 12 mit großer Härte eine Zweischichtstruktur, die eine SiO₂-Schicht 12a und eine Cr-Schicht 12b aufweist. Diese Zweischichtstruktur liegt jeweils zwischen den Kern­ elementen 10, 11 und den ferromagnetischen dünnen Metall­ filmen 13. Ein nichtmagnetischen Film 15 mit großer Härte weist dagegen gemäß Fig. 4 eine Dreischichtstruktur auf, die eine Cr-Schicht 15a, eine Ta₂O₅-Schicht 15b und eine zweite Cr-Schicht 15c umfaßt. Diese Dreischichtstruktur liegt zwischen dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm 13 und dem oxidischen Glas 16.

Bei dem magnetischen Wandlerkopf nach Fig. 1 sind die ferro­ magnetischen dünnen Metallfilme 13 auf den Flächen 10a, 11a der Ferrit-Kernelemente 10, 11 angeordnet, wobei der nichtmagnetische Film 12 mit großer Härte zwischen dem Film 13 und den Flächen 10a, 11a liegt. Hierdurch wird ver­ hindert, daß Sauerstoffatome aus den Ferriten, wenn diese sich während des Sputterns auf einer relativ hohen Temperatur befinden, austreten und in die ferromagnetischen dünnen Metallfilme 13 diffundieren können. Die Grenzflächen der Ferrite werden dadurch vor einer Verschlechterung ihrer magnetischen Eigenschaften geschützt. Die weichmagnetischen Eigenschaften dieser Bereiche in der Nähe der Flächen 10a, 11a, die über einen magnetischen Kreis mit dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm 13 verbunden sind, verschlechtern sich also nicht, so daß keine Verminderung der Aufzeichnungs- bzw. Widergabeeigenschaften des magnetischen Wandlerkopfes auftritt. Da die Flächen 10a, 11a, die die ferromagnetischen dünnen Metallfilme 13 tragen, weiterhin unter einem bestimmten Winkel relativ zur magnetischen Spaltfläche 14 geneigt sind, werden Pseudo- bzw. scheinbare Spalte auch dann nicht erzeugt, wenn die nichtmagnetischen Filme 12 mit großer Härte relativ hohe Filmdicken erreichen. Die Dicke der nichtmagnetischen Filme 12 sollte allerdings nicht zu groß sein, da das negative Auswirkungen auf die Wirkungsweise des magnetischen Kreises hätte.

Vergleichstest zwischen dem magnetischen Wandlerkopf nach der Erfindung und dem konventionellen magnetischen Wandlerkopf haben ergeben, daß am Wiedergabeausgang ein Signalpegel in der Größenordnung von 1 bis 3 dB erhalten wird, wenn die Signalfrequenz um Bereich von 1 bis 7 MHz liegt.

Da die oben genannte schädliche Grenzfläche innerhalb der Ferrite nicht entsteht, brauchen während des Sputterverfahrens keine Begrenzungen hinsichtlich der Sputtergeschwindigkeit oder Temperatur vorgenommen zu werden, so daß die Herstellung des magnetischen Wandlerkopfes relativ leicht ist.

Ferner werden durch die nichtmagnetischen Filme 12 mit hoher Härte mechanische Spannungen abgebaut bzw. kompensiert, die aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungs­ koeffizienten der Ferritkernelemente 10, 11 einerseits und der ferromagnetischen dünnen Metallfilme 13 andererseits entstehen. Die nichtmagnetischen dünnen Filme 12 mit hoher Härte verhindern, daß keine Rißbildungen bzw. Brüche in den dünnen ferromangetischen Metallfilmen 13 erzeugt werden, wenn eine Abkühlung der Kernelemente nach dem Sputtervorgang erfolgt. Dies trifft auch für den Schmelzvorgang des Glases zur Verbindung der Kernelemente bei hoher Temperatur und der anschließenden Abkühlung zu.

Da ferner ein nichtmagnetischer Film 15 mit großer Härte zwischen jeweils einem ferromagnetischen dünnen Metallfilm 13 und dem Oxidglas 16 liegt, wird eine Ausdehnung bzw. Verlängerung des ferromagnetischen dünnen Metallfilms 13 verhindert. Spannungen zwischen den Kernelementen 10, 11 treten ebenflls nicht mehr auf, da auch diese durch die nichtmagnetischen Filme mit großer Härte abgebaut bzw. kompensiert werden. Die Folge davon ist, daß Brüche bzw. Risse oder Falten in den ferromagnetischen dünnen Metallfilmen 13 nicht mehr entstehen können, so daß der so aufgebaute magnetische Wandlerkopf eine größere Betriebszuverlässigkeit aufweist und mit geringerem Ausschuß hergestellt werden kann.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß die nichtmagnetischen Filme mit großer Härte zwischen den Kernelementen 10, 11 und den ferromagnetischen dünnen Metallfilmen 13, wie in Fig. 5 dargestellt, oder zwischen den ferromagnetischen dünnen Metallfilmen 13 und dem Oxidglas 16 liegen können, wie in Fig. 6 gezeigt. Selbstverständlich ist es auch möglich, an beiden Seiten einer ferromagnetischen dünnen Metallschicht 13 jeweils einen nichtmagnetischen Film anzuordnen, wie die Fig. 1 zeigt. In den Fig. 5 und 6 sind gleiche Elemente wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Zur Verdeutlichung des Aufbaues des magnetischen Wandlerkopfes nach der Erfindung wird nachfolgend sein Herstellungsprozeß anhand der Fig. 7 bis 14 näher erläutert. Durch diesen Herstellungsprozeß wird ein magnetischer Wandlerkopf gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel erhalten.

Zur Herstellung dieses magnetischen Wandlerkopfes werden mehrere parallele V-förmige Furchen 21 quer in die obere Fläche 20a eines Substrats 20 aus ferromagnetischen Oxiden eingebracht, und zwar mit Hilfe eines sich drehenden Schleifsteins. Das Substrat 20 kann beispielsweise aus einem Mn-Zn-Ferrit bestehen. Die V-förmigen Furchen 21 dienen zur Herstellung einer Fläche 21a, die später den ferromagnetischen dünnen Metallfilm 13 trägt (Fig. 7). Die obere Fläche 20a stellt eine Verbindungsfläche dar, die einer entsprechenden Fläche eines weiteren Substrats (weiteren Grundelements) gegenüberliegt. Die Fläche 21a ist geneigt, und besitzt im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Neigungswinkel R von etwa 45° relativ zur Spaltbildungsfläche des Substrats 20, die parallel zur Fläche 20a liegt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 8 dargestellt, ein nicht­ magnetischer Film 22 mit großer Härte durch Sputterung auf der oberen Fläche 20a des ferromagnetischen Oxid­ substrats 20 erzeugt. Zur Bildung des nichtmagnetischen Films 22 wird zunächst ein erster nichtmagnetischer Film mit großer Härte auf das Substrat 20 durch Sputtern aufgebracht, der z. B. aus SiO₂ besteht und eine Dicke von etwa 30 Nanometern besitzt. Auf diesen ersten nicht­ magnetischen Film wird anschließend ein zweiter nicht­ magnetischer Film mit großer Härte aufgebracht, der im vorliegenden Fall aus Cr besteht und ebenfalls eine Dicke von ca. 30 nm besitzt. Der nichtmagnetische Film 22 weist somit eine Zweischichtstruktur auf.

Gemäß Fig. 9 wird auf den nichtmagnetischen Film 22 ein ferromagnetischer dünner Metallfilm 23 durch Niederschlag im Vakuum aufgebracht, beispielsweise durch Sputtern, Ionenplattierung oder Vakuumverdampfung, der aus einer Fe-Al-Si-Legierung oder einer amorphen Legierung besteht.

Auf diesen ferromagnetischen dünnen Metallfilm 23 wird gemäß Fig. 10 anschließend ein weiterer nichtmagnetischer Film 24, der ebenfalls eine große Härte besitzt, aufgebracht. Dieser nichtmagnetische Film 24 mit großer Härte besitzt einen ersten Cr-Film mit einer Dicke von etwa 0,1 µm, der direkt auf dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm 23 liegt. Darauf befindet sich ein Ta₂O₅- Film mit einer Dicke von etwa 1 µm, auf dem seinerseits ein zweiter Cr-Film mit wiederum einer Dicke von etwa 0,1 µm angeordnet ist. Der nichtmagnetische Film 24 mit großer Härte weist somit eine Dreischichtstruktur auf. Er besteht vorzugsweise aus hochschmelzenden Metallen, wie z. B. W, Mo, Si, Ta, deren Oxiden oder entsprechenden Legierungen. Die Gesamtdicke des nichtmagnetischen Films 24 liegt vorzugsweise im Mikrometerbereich. Durch den ersten Cr-Film des nichtmagnetischen Films 24 wird die Haftung zwischen diesem und dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm 23 verbessert.

In die verbleibenden ersten Furchen 21 wird, nachdem die Filme 22, 23 und 24 erzeugt worden sind, ein oxidisches Glasfüllmaterial 25 eingebracht, beispielsweise Glas mit niedrigem Schmelzpunkt. Die Oberfläche 20a des Substrats 20 wird dann glattgeschliffen, und zwar so, daß der ferromagnetische dünne Metallfilm 23, der auf der Fläche 21a liegt, an der oberen Fläche 20a erscheint.

Danach wird gemäß Fig. 12 in der Nähe einer jeweiligen fläche 21a, die den ferromagnetischen dünnen Metallfilm 23 trägt, eine zweite Furche 26 erzeugt, die parallel zur ersten Furche 21 verläuft und so angeordnet ist, daß sie die Seite 21a der ersten Furche 21 leicht über­ lappt. Die obere Fläche 20a des Substrats 20 wird dann zur Erzeugung einer spiegelglatten Fläche weiterhin ein wenig abgeschliffen. Hierdurch wird die Spurbreite so eingestellt, daß der magnetische Spalt allein durch den ferromagnetischen dünnen Metallfilm 23 begrenzt wird.

Die zweite Furche 26 kann statt eines V-förmig ausgebil­ deten Querschnitts beispielsweise einen polygonalen Querschnitt besitzen, wie in Fig. 12 bis 14 dargestellt ist. Die innere Wandfläche der Furche 26 kann zwei oder mehrmals abgeknickt sein, wie bei einer Draufsicht auf die mit dem Magnetband in Kontakt stehende Oberfläche des magnetischen Wandlerkopfes gemäß Fig. 14 zu erkennen ist. Hierdurch werden Nebensprechkomponenten, die sich bei der Reproduktion langer Wellenlängenkomponenten ergeben, wirksam unterdrückt. Andererseits ist sichergestellt, daß zwischen dem ferromagnetischen Oxid und dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm ein großer Übergangsbereich besteht. Aufgrund der genannten Furchenausbildung sind die Endflächen der ferromagnetischen Oxidelemente gegenüber der Azimuthwinkelrichtung des magnetischen Spalts unterschiedlich geneigt, so daß eine Signalaufnahme von nächsten oder übernächsten Spuren unterdrückt bzw. das Nebensprechen noch weiter aufgrund von Azimuthverlusten reduziert wird.

Da zunächst der ferromagnetische dünne Metallfilm 23 auf der Fläche 21a erzeugt wird und erst anschließend die zweite Furche 26 zur Regulierung der Spurbreite in das Substrat 20 eingebracht wird, lassen sich die magnetischen Wandlerköpfe mit hoher Ausbeute und großer Genauigkeit bezüglich der Spurbreite herstellen, da die Position der Schleifeinrichtung zur Erzeugung der zweiten Furchen 26 genau eingestellt werden kann. Bei dem beschriebenen magnetischen Wandlerkopf verläuft der magnetische Fluß durch das ferromagnetische Oxidmaterial in nur einem minimalen Abstand vom magnetischen Spalt, der nur durch die ferromagnetischen dünnen Metallfilme gebildet ist. Der Wandlerkopf besitzt daher relativ kleine Abmessungen und läßt sich somit mit hoher Produktionsrate, geringen Kosten und hoher Betriebszuverlässigkeit herstellen.

Gemäß den oben beschriebenen Herstellungsschritten werden zwei gleiche ferromagnetische Oxidsubstrate 20, 30 erzeugt. Das Substrat 30 besitzt einen weiteren Schlitz 27, wie in Fig. 13 dargestellt ist, der unter rechtem Winkel zu den ersten Furchen 21 bzw. den zweiten Furchen 26 entlang der Oberfläche 30a des Substrats 30 verläuft. Die Furche 27 dient zur Aufnahme einer Spulenwicklung.

Auf der oberen Fläche 20a des Substrats 20 und/oder auf der oberen Fläche 30a des Substrats 30 werden anschließend Abstandselemente aufgebracht. Beide Substrate 20, 30 werden dann, wie in Fig. 14 dargestellt, so übereinanderliegend angeordnet, daß sich die jeweiligen ferromagnetischen dünnen Metallfilme 23 der Substrate 20, 30 gegenüberliegen. Die Substrate 20, 30 werden dann mit Hilfe von geschmolzenem Glas miteinander verbunden, während gleichzeitig die zweiten Furchen 26 mit geschmolzenem Glas 28 ausgefüllt werden. Die Abstandselemente zwischen den Substraten 20, 30 können beispielsweise aus SiO₂, ZrO₂, Ta₂O₅ oder Cr bestehen. Das Ausfüllen der zweiten Furchen 26 mit Glas 28 braucht darüber hinaus nicht gleichzeitig mit dem Verbindungsvorgang der Substrate 20, 30 zu erfolgen. Dieses Glas 28 kann auch schon in dem in Fig. 13 gezeigten Schritt in die Furchen 26 eingebracht werden, so daß im Schritt nach Fig. 14 nur noch die Verbindung beider Substrate 20, 30 durch Schmelzen von Glas erfolgt.

Die aufeinanderfolgenden Substrate 20, 30 können anschließend beispielsweise entlang der Linien A-A und A′-A′, wie in Fig. 14 gezeigt, zur Erzeugung einer Vielzahl von magnetischen Wandlerköpfen zerschnitten werden. Die später mit einem Magnetband in Kontakt stehende Fläche eines jeden Wandlerkopfes wird dann zu einer zylindrischen Fläche geschliffen, wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist. Selbstverständlich können die Linien A-A und A′-A′ auch relativ zur Verbindungsfläche beider Substrate 20, 30 geneigt sein, um auf diese Weise einen magnetischen Wandlerkopf für die Azimuthaufzeichnung zu erhalten.

Gemäß Fig. 1 besteht das Kernelement 10 im wesentlichen aus dem ferromagnetischen Oxidsubstrat 20, während das andere Kernelement 11 im wesentlichen aus dem ferromagnetischen Oxidsubstrat 30 besteht. Der ferromagnetische dünne Metallfilm 13 in Fig. 1 entspricht dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm 23 in Fig. 14, während die nichtmagnetischen Filme 12, 15 mit großer Härte jeweils den nichtmagnetischen Filmen 22 bis 24 entsprechen. Der ferromagnetische dünne Metallfilm 23 auf der ebenen Fläche besitze eine hohe und gleichförmige magnetische Permeabilität entlang des Weges des magnetischen Flusses.

Ein zweites Ausführungsbeispiel eines magnetischen Wandlerkopfes nach der Erfindung wird anhand der Fig. 15 bis 24 näher erläutert. Bei diesem magnetischen Wandlerkopf wird der ferromagnetische dünne Metallfilm nur in der Nähe des magnetischen Spalts gebildet.

Der magnetische Wandlerkopf besitzt zwei Kernelemente 40, 41, die jeweils aus einem ferromagnetischen Oxid, beispielsweise einem Mn-Zn-Ferrit bestehen. Der ferromagnetische dünne Metallfilm 42 liegt nur in geringer Tiefe im Frontbereich des magnetischen Wandlerkopfes sowie wie in der Nähe des magnetischen Spalts g und besteht aus einer hochpermeablen Legierung, wie z. B. eine Fe- Al-Si-Legierung. Er wird vorzugsweise durch Niederschlag im Vakuum, beispielsweise durch Sputtern, erzeugt. Glasfüllmaterial 43, 44 wird in geschmolzenem Zustand im Bereich der Spaltbildungsfläche angeordnet. Nichtmagnetische Filme 45 mit großer Härte bestehen beispielsweise aus SiO₂, TiO₂ oder Ta₂O₅ oder aus nichtmagnetischen Metallen, wie z. B. Cr, Ti oder Si. Diese nichtmagnetischen Filme 45 liegen zwischen den magnetischen Kernelementen 40, 41 und den ferromagnetischen dünnen Metallfilmen 42. Weitere nichtmagnetische Filme 46 mit hoher Härte, die beispielsweise aus schwerschmelzenden Metallen oder entsprechenden Oxiden wie z. B. Ta₂O₅, Cr, TiO₂ bestehen, sind zwischen den ferromagnetischen dünnen Metallfilmen 42 und den jeweiligen oxidischen Glasfüllmaterialien 43 angeordnet. Der ferromagnetische dünne Metallfilm 42 ist gegenüber der Spaltbildungsfläche um einen vorgegebenen Winkel R geneigt, wie bei einer Draufsicht auf die mit dem Magnetband in Berührung stehende Oberfläche des magnetischen Wandlerkopfes zu erkennen ist.

Die einzelnen Fertigungsstufen dieses magnetischen Wandlerkopfes werden anhand der Fig. 16 bis 24 erläutert. Gemäß Fig. 16 werden zunächst mehrere Furchen 51 mit polygonalem Querschnitt an einer Längskante des ferromagnetischen Oxidsubstrats 50, das beispielsweise aus einem Mn-Zn-Ferrit besteht, mit Hilfe eines rotierenden Schleifsteins oder durch ein elektrolytisches Ätzverfahren erzeugt. Die obere Fläche 50a des Substrats 50 entspricht einer Spaltbildungsfläche des Magnetspalts g. Die Furchen 51 mit einer Vielzahl von einzelnen Flächen liegen in der Nähe derjenigen Position, an der später der Spalt g im Substrat 50 zu liegen kommt.

Gemäß Fig. 17 werden die Furchen 51 zunächst mit oxidischem Glasmaterial 52 in geschmolzenem Zustand ausgefüllt, während anschließend die obere Fläche 50a und die Frontseite 50b des Substrats 50 glattgeschliffen werden.

Wie in Fig. 18 dargestellt, werden anschließend mehrere V-förmige Furchen 53 an derselben Substratkante erzeugt, die in der Nähe der Furchen 51 verlaufen und diese teilweise überlappen. Die Furchen 51 sind dabei schon mit dem Glasfüllmaterial 52 ausgefüllt. Das Glasfüllmaterial 52 in den Furchen 51 wird daher zum Teil freigelegt, und zwar an der jeweiligen Furchenfläche 53a der Furchen 53. Die Schnittlinie 54 zwischen der inneren Wand bzw. Furchenfläche 53a und der Oberfläche 50a verläuft dabei senkrecht zur Frontseite 50b des Substrats 50. Der Winkel zwischen der inneren Wandfläche 53a und der Oberfläche 50a beträgt beispielsweise 45°. Gemäß Fig. 19 wird auf das nach Fig. 18 ausgebildete Substrat eine SiO₂-Schicht aufgebracht, die eine Dicke von etwa 30 nm aufweist, um die Furchen 53 abzudecken. Darauf wird eine Cr-Schicht gebildet, die ebenfalls eine Dicke von 30 nm besitzt, so daß auf diese Weise ein nichtmagnetischer Film 55 mit großer Härte erhalten wird, der aus den zuletzt genannten Schichten besteht (Zweischichtstruktur).

Im Schritt nach Fig. 20 wird auf den nichtmagnetischen Film 55 ein ferromagnetischer dünner Metallfilm 56 aufgebracht, der aus einer hochpermeablen Legierung, beispielsweise einer Fe-Al-Legierung besteht und vorzugsweise die Furchen 53 abdeckt. Dieser Film 56 kann beispielsweise durch einen Sputterprozeß erzeugt werden. Während des Sputterns kann das Substrat 50 so gekippt sein, daß das ferromagnetische Metall zur Bildung des Films 56 vorzugsweise auf der inneren Wandfläche 53a der Furchen 53 niedergeschlagen wird.

Auf den so erzeugten dünnen Metallfilm 56 wird ein weiterer nichtmagnetischer Film 57, der ebenfalls eine große Härte besitzt, aufgebracht. Dieser Schritt ist in Fig. 21 gezeigt. Der weitere nichtmagnetische Film 57 kann beispielsweise aus Ta₂O₅, TiO₂ oder SiO₂ bestehen und ebenfalls durch einen Sputterprozeß erzeugt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der weitere nichtmagnetische Film 57 eine Zweischichtstruktur, wobei zuerst ein Cr-Film auf den ferromagnetischen dünnen Metallfilm 56 mit einer Dicke von 0,1 µm durch Sputtern aufgebracht wird. Anschließend wird auf diesem Cr-Film ein Ta₂O₅-Film mit einer Dicke von etwa 1 µm, ebenfalls durch einen Sputterprozeß, erzeugt. Durch den Cr-Film auf dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm 56 wird erreicht, daß der zweite bzw. Ta₂O₅-Film fest relativ zum ferromagnetischen dünnen Metallfilm 56 positioniert ist.

Der weitere nichtmagnetische Film 57 mit großer Härte muß nicht unbedingt die zuvor genannte Struktur besitzen. Er kann beispielsweise auch aus einem Dreischichtsystem bestehen, das eine erste Cr-Schicht, eine zweite SiO₂- Schicht und eine dritte Ta₂O₅-Schicht in dieser Reihenfolge umfaßt. Der nichtmagnetische Film 57 kann andererseits auch aus einer ersten Ti-Schicht mit einer Dicke von 1 µm und einer zweiten TiO₂-Schicht, ebenfalls mit einer Dicke von 1 µm, bestehen.

Nach Bildung des nichtmagnetischen Films 55, des ferromagnetischen dünnen Metallfilms 56 und des nichtmagnetischen Films 57 in den Furchen 53 werden die verbleibenden Bereiche der Furchen 53 mit geschmolzenem Glas 58 ausgefüllt, dessen Schmelzpunkt geringer ist als derjenige des Glases 52. Dieser Schritt ist in Fig. 22 dargestellt. Sowohl die obere Fläche 50a als auch die Frontfläche 50b des Substrats 50 werden dann spiegelglatt geschliffen. Auf der Frontfläche 50b des Substrats 50 erscheint dann der ferromagnetische dünne Metallfilm 56, der auf der inneren Wandfläche 53a der Furche 53 liegt und von den zuvor genannten nichtmagnetischen Filmen 55, 57 von beiden Seiten eingeschlossen ist.

Nach Fig. 23 wird in ein weiteres Substrat 60, das dem Substrat 50 in Schritt 22 entspricht, eine Furche 59 eingebracht, die entlang der Oberfläche 60a und parallel zur Frontseite 60b des Substrats 60 verläuft, und zwar im Bereich der Furchen 53. Diese Furche 59 dient zur Aufnahme einer Spulenwicklung.

Beide Substrate 50, 60 werden gemäß Fig. 24 so aufeinanderliegend angeordnet, daß sich die Flächen 50a des Substrats 50 und 60a des Substrats 60 direkt gegenüberliegen. Beide Flächen 50a, 60a stellen sogenannte Spaltbildungsflächen dar. Zwischen beiden Flächen 50a und 60a sind sog. Abstandselemente vorhanden, die mit einer der genannten Flächen oder beiden verbunden sind. Um einen gemeinsamen Block zu erhalten, werden die Substrate 50, 60 miteinander durch ein Glas verschmolzen. Der Block wird dann entsprechend der Fig. 24 entlang der Linien B-B und B′-B′ in Scheiben zerschnitten, um eine Vielzahl von magnetischen Wandlerköpfen zu erzeugen. Die Schnittebenen innerhalb des genannten Blockes können zur Erzeugung bestimmter Azimuthwinkel des magnetischen Spalts entsprechend geneigt sein.

Die mit dem Magnetband später in Kontakt stehende Oberfläche jedes magnetischen Wandlerkopfes wird anschließend zylindrisch geschliffen, wie in Fig. 15 gezeigt ist. Das magnetische Kernelement des Wandlerkopfes nach Fig. 15 besteht dabei im wesentlichen aus dem ferromagnetischen Oxidsubstrat 50 nach Fig. 24, während das andere Kernelement 40 im wesentlichen aus dem ferromagnetischen Oxidsubstrat 60 besteht. Die nichtmagnetischen Filme 45, 46 nach Fig. 15 entsprechen jeweils den nichtmagnetischen Filmen 55, 57 nach Fig. 24. Dagegen entspricht der ferromagnetische dünne Metallfilm 42 dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm 56. Das Glasfüllmaterial 43 stimmt mit dem Glasfüllmaterial 58 überein.

Bei dem magnetischen Wandlerkopf gemäß den Fig. 15 bis 24 besitzt der ferromagnetische dünne Metallfilm 42 eine hohe und gleichmäßige Permeabilität in Richtung des Weges des magnetischen Flusses, so daß der Wandlerkopf ein hohes und stabiles Ausgangsverhalten aufweist. Der ferromagnetische dünne Metallfilm 42 bzw. 56 ist darüber hinaus durch den nichtmagnetischen Film 45 bzw. 55 vor Brüchen oder Deformationen geschützt.

Die ferromagnetischen Oxide 50, 60 bzw. 41, 40 im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind mit Hilfe von Glas direkt miteinander verbunden, und zwar in einem Bereich, der am hinteren Ende des Wandlerkopfes liegt. Dort ist kein ferromagnetischer dünner Metallfilm mehr vorhanden. Auf diese Weise werden eine hohe Festigkeit des magnetischen Wandlerkopfes und eine sichere Positionierung des ferromagnetischen dünnen Metallfilms in seinem vorderen Bereich erhalten. Wie bereits erwähnt, ist dieser ferromagnetische dünne Metallfilm nur in der Nähe des magnetischen Spalts g vorhanden. Der Metallfilm 42 nimmt daher nur eine sehr kleine Fläche ein. Das bedeutet, daß pro Arbeitsgang bzw. pro Substrat eine sehr große Anzahl von magnetischen Wandlerköpfen erzeugt werden kann.

Die Fig. 25 bis 34 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines magnetischen Wandlerkopfes nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 25 sind eine Vielzahl von Furchen 71 mit quadratischem Querschnitt in eine Oberfläche 70a eines ferromagnetischen Oxidsubstrats 70 eingebracht. Diese Furchen 71 verlaufen nicht unter rechtem Winkel zur Frontseite 70b des Substrats 70. Das Substrat 70 kann ebenfalls aus einem Mn-Zn-Ferrit bestehen. Abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist hier die Oberfläche 70a diejenige Fläche, die später mit dem Magnetband in Berührung steht. Bei den beiden anderen Ausführungsbeispielen waren dies dagegen die Frontflächen. Die Furchen 71 besitzen eine solche Tiefe, daß sie später einen in das Substrat eingebrachten Schlitz zur Aufnahme einer Wicklung erreichen (vgl. Fig. 32).

Wie in Fig. 26 dargestellt, wird als nächstes ein Glasfüllmaterial 72 mit hohem Schmelzpunkt in geschmolzenem Zustand in die Furchen 71 eingefüllt. Die obere Fläche 70a und die Frontfläche 70b des Substrats 70 werden dann glattgeschliffen.

Im Anschluß daran werden, wie in Fig. 27 dargestellt ist, zweite Furchen 73 mit quadratischem Querschnitt in die obere Fläche 70a des Substrats 70 eingebracht. Diese zweiten Furchen verlaufen ebenfalls wie die ersten Furchen 71 quer entlang der Oberfläche und so, daß sie jeweils benachbarte erste Furchen im Bereich der Vorder- bzw. Rückseite des Substrats 70 wenigstens teilweise überlappen. Wie bereits erwähnt, wurden die ersten Furchen 71 vorher mit dem Glasfüllmaterial 72 ausgefüllt. Die inneren Seiten 73a der zweiten Furchen 73 verlaufen senkrecht zur oberen Fläche 70a des Substrats 70 und bilden darüber hinaus einen Winkel von z. B. 45° mit der Vorderfläche 70b. Diese inneren Seiten 73a der zweiten Furchen 73 schneiden die benachbarten ersten Furchen 71 in der Nähe der Vorderseite 70b des Substrats 70, so daß das Glasfüllmaterial 72 an der Seite 73a teilweise freigelegt wird.

Nach der Einbringung der Furchen 71, 73 in die obere Fläche 70a des ferromagnetischen Oxidsubstrats 70 wird ein nichtmagnetischer Film 74, der eine große Härte aufweist und z. B. aus SiO₂ oder Cr besteht, im Bereich der Furchen 73 auf das Substrat 70 niedergeschlagen. Dieser Schritt ist in Fig. 28 dargestellt. Der nichtmagnetische Film 74 kann beispielsweise durch Aufdampfung im Vakuum, durch Sputtern oder durch ein anderes geeignetes Verfahren erzeugt werden. Er kann dieselbe Zusammensetzung besitzen, wie diejenigen nichtmagnetischen Filme, die bereits im Zusammenhang mit den beiden zuvor genannten Ausführungsbesispielen beschrieben worden sind.

Wie anhand der Fig. 29 zu erkennen ist, wird im Anschluß daran ein ferromagnetischer dünner Metallfilm 75, beispielsweise aus einer Fe-Al-Si-Legierung, auf den nichtmagnetischen Film 74 aufgebracht. Dies kann ebenfalls durch Niederschlag im Vakuum, beispielsweise durch Sputtern, erfolgen. Das Substrat 70 kann hierbei in der Sputtervorrichtung so gekippt sein, daß der Niederschlag des ferromagnetischen dünnen Metallfilms 75 bevorzugt auf einer gewünschten Fläche erfolgt.

Gemäß Fig. 30 wird im nächsten Schritt auf den ferromagnetischen Film 75 ein weiterer nichtmagnetischer Film 76 mit großer Härte aufgebracht, der zum Beispiel harte Metalle oder entsprechende Oxide bzw. Legierungen enthält. Dieser nichtmagnetische Film 76 kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen und in derselben Weise zusammengesetzt sein, wie die bereits im Zusammenhang mit den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen beschriebenen nichtmagnetischen Filme dieser Art.

Im Schritt nach Fig. 31 wird der verbleibende Bereich der Furchen 73, in denen jetzt die nichtmagnetischen Filme 74, 76 und der ferromagnetische dünne Metallfilm 75, wie beschrieben, der Reihe nach übereinander angeordnet sind, mit einem oxidischen Glasfüllmaterial 77 ausgefüllt. Das Glasfüllmaterial 77 befindet sich zu diesem Zweck in geschmolzenem Zustand und besitzt einen geringeren Schmelzpunkt aus das Glasfüllmaterial 72, das zuvor in geschmolzenem Zustand in die Furchen 71 eingebracht worden ist. Die obere Fläche 70a und die Frontfläche 70b des Substrats 70 werden anschließend spiegelglatt geschliffen. Der ferromagnetische dünne Metallfilm 75 liegt dabei an der inneren Seite 73a der Furchen 73 und wird beidseitig durch die genannten nichtmagnetischen Filme 74, 76, die eine große Härte besitzen, eingeschlossen bzw. geschützt. Zwar sind auch an der der inneren Furchenseite 73a gegenüberliegenden Furchenseite und am Boden einer Furche 73 die Filme 74, 75 und 76 vorhanden. Sie besitzen jedoch aufgrund der besonderen Stellung des Substrats beim Aufbringen der jeweiligen Filme in diesen Bereichen nur eine vernachlässigbare Filmdicke und sind daher in den nachfolgenden Figuren in diesen Bereichen nicht miteingezeichnet.

Ein Substrat 80 der oben genannten Art wird im nachfolgenden und in Fig. 32 dargestellten Schritt mit einer weiteren Furche 78 versehen, die zur Aufnahme einer Spulenwicklung dient, wie bereits beschrieben. Diese Furche 78 verläuft auf der Vorderseite 80b des Substrats 80 und parallel zu dessen Oberfläche 80a. Die der Oberfläche 80a zugewandte Furchenseite schneidet dabei die Furchen 71 bzw. 73.

Wie in Fig. 33 dargestellt, werden anschließend das Substrat 80 mit der Furche 78 und das Substrat 70 ohne eine derartige Furche so miteinander verbunden, daß sich ihre Vorderflächen 70b, 80b gegenüberliegen. Zwischen beiden Substraten 70, 80 sind Abstandselemente vorhanden, die mit wenigstens einer Frontseite 70b, 80b verbunden sind. Durch diese Abstandselemente wird die Spaltbreite festgelegt.

Die genannten Vorderflächen 70b, 80b stellen die bereits erwähnten Spaltbildungsflächen dar. Beide Substrate 70, 80 sind miteinander verschmolzen, beispielsweise unter Zuhilfenahme von Glas und so zueinander positioniert, daß sich die ferromagnetische dünnen Metallfilme beider Substrate jeweils gegenüberliegen. Die ferromagnetischen dünnen Metallfilme 75 liegen also jeweils paarweise in einer Ebene.

Der aus den Substraten 70, 80 gebildete Block wird entlang der Linien C-C und C′-C′ in Fig. 33 zur Erzeugung einer Vielzahl bausteinförmiger magnetischer Wandlerköpfe in Scheiben unterteilt. Die später in Kontakt mit einem Magnetband stehende Oberfläche dieser Wandlerköpfe wird dann zylindrisch geschliffen, um einen Wandlerkopf zu erhalten, wie er in der Fig. 34 dargestellt ist.

Der magnetische Wandlerkopf nach Fig. 34 besitzt ein Kernelement 81, das mit dem Substrat 70 aus ferromagnetischem Oxid gemäß Fig. 33 übereinstimmt. Das Kernelement 82 besteht dagegen im wesentlichen aus dem Substrat 80. Der dünne ferromagnetische Metallfilm 84 des Wandlerkopfes nach Fig. 34 stimmt mit dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm 75 überein, wohingegen die nichtmagnetischen Filme 83, 85 den nichtmagnetischen Filmen 74, 76 entsprechen. Das Glasfüllmaterial 86 nach Fig. 34 entspricht dem Glasfüllmaterial 77 in Fig. 33.

Bei dem magnetischen Wandlerkopf nach Fig. 34 ist der ferromagnetische dünne Metallfilm 84 an beiden Seiten des Schiebers mit einem nichtmagnetischen Film 83, 85 mit großer Härte bedeckt und durch diesen gegen Brüche, Deformationen und gegen Veränderungen im Grenzbereich der ferromagnetischen Oxide geschützt, ähnlich wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen, so daß der magnetische Wandlerkopf nach Fig. 34 gleich gute Eigenschaften wie diejenigen magnetischen Wandlerköpfe besitzt, die anhand der Fig. 1 und 15 beschrieben worden sind. Der ferromagnetische dünne Metallfilm 84 ist gegenüber der Spaltbildungsfläche zur Erzeugung des magnetischen Spaltes g um einen vorbestimmten Winkel geneigt und verläuft linear und gleichmäßig entlang ein und derselben Oberfläche, so daß eine hohe und gleichförmige magnetische Permeabilität entlang des Weges des magnetischen Flusses und dadurch ein gleich gutes Ausgangsverhalten des magnetischen Wandlerkopfes erhalten wird, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf magnetische Wandlerköpfe, bei denen der mit dem Magnetband in Berührung stehende Bereich durch nichtmagnetische Elemente mit großer Härte beispielsweise durch keramische Elemente, geschützt ist. Derartige magnetische Wandlerköpfe sind in den Fig. 35 bis 37 dargestellt.

Der magnetische Wandlerkopf nach Fig. 35 entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 1, so daß gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Wandlerkopf nach Fig. 35 besitzt zusätzliche Schutzelemente 91, 92, die aus nichtmagnetischem, verschleißfestem Material bestehen, z. B. aus Kalziumtitanat (Ti-Ca-Keramik), aus oxidischen Glaselementen, aus TiO₂ oder aus Al₂O₃. Die Schutzelemente 91, 92 sind dabei im gesamten Bereich des magnetischen Wandlerkopfes angeordnet, der mit dem Magnetband in Kontakt kommt. Sie sind mit dem jeweils darunter liegenden Substrat 10, 11 aus ferromagnetischem Oxid, beispielsweise ein Mn-Zn-Ferrit, mit Hilfe einer unter hohem Druck geschmolzenen Glasplatte zwischen den jeweiligen Elementen verbunden. Die geschmolzene Glasplatte besitzt etwa eine Dicke von einigen Zehnteln µm.

Die Substrate, aus denen die Kernelemente 10, 11 erhalten werden, sind entsprechend den Fig. 7 bis 14 hergestellt. Da die Ferrite allerdings nicht bis zu derjenigen Fläche reichen, die später mit dem Magnetband in Kontakt steht, ist der Schritt gemäß Fig. 12 zur Bildung zweiter Furchen 26 ausgelassen worden.

Der magnetische Wandlerkopf nach Fig. 36 entspricht demjenigen, der bereits anhand der Fig. 15 erläutert worden ist. Auch hier sind einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der magnetische Wandlerkopf nach Fig. 36 besitzt Schutzelemente 93, 94 mit hoher Verschleißfestigkeit, die aus nichtmagnetischem Material bestehen. Sie sind in der Umgebung derjenigen Oberfläche des Wandlerkopfes angeordnet, die später mit einem Magnetband in Kontakt steht. Die Herstellung dieses Wandlerkopfes erfolgt im wesentlichen entsprechend der Fig. 16 bis 24. Allerdings ist im vorliegenden Fall der Schritt gemäß Fig. 16 zur Erzeugung der Furchen 51 und das Ausfüllen der Furchen mit geschmolzenem Glas 52, wie in Fig. 17 gezeigt, ausgelassen worden.

Der in Fig. 37 dargestellte magnetische Wandlerkopf entspricht demjenigen nach Fig. 34, so daß gleiche Elemente wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen worden sind. Der genannte Wandlerkopf nach Fig. 37 weist Schutzelemente 95, 96 mit hoher Verschleißfestigkeit auf, die ebenfalls aus nichtmagnetischem Material bestehen und in der Nähe der Kontaktoberfläche des Wandlerkopfes angeordnet sind, die später mit dem Magnetband in Berührung steht. Dieser Wandlerkopf wird im wesentlichen entsprechend der in den Fig. 25 bis 33 dargestellten Schritte hergestellt. Allerdings sind der Schritt zur Ausbildung der Furchen 71 gemäß Fig. 25 und das Ausfüllen dieser Furchen mit geschmolzenem Glas 72 gemäß Fig. Fig. 26 ausgelassen.

Bei den magnetischen Wandlerköpfen nach den Fig. 35 bis 37 werden die verschleißfesten und nichtmagnetischen Elemente mit dem Block aus ferromagnetischem Oxid zumindest verbunden und anschließend zur Ausbildung derjenigen Fläche, die später mit dem Magnetband in Berührung steht, abgeschnitten. In diesem Fall wird eine mit dem Magnetband in Berührung stehende Kontaktfläche erhalten, die mit Ausnahme des ferromagnetischen dünnen Metallfilms vollständig aus nichtmagnetischem Material mit hoher Verschleißfestigkeit besteht. Wie bereits erwähnt, trifft dies auch für nichtmagnetische Filme zu, die eine große Härte besitzen. An der mit dem Magnetband in Kontakt stehenden Oberfläche erscheinen also keine Teile des ferromagnetischen Oxidmaterials der Kernelemente mehr. Die Spurbreite wird darüber hinaus nur noch durch die Größe der geneigten Bereiche der ferromagnetischen dünnen Metallfilme bestimmt. Diese ferromagnetischen dünnen Metallfilme sind ferner durch die nichtmagnetischen Filme, die eine große Härte aufweisen, insbesondere vor mechanischen Einflüssen geschützt, die im Verlauf von Abkühlvorgängen auftreten. Mechanische Spannungen oder Deformationen in den Substraten können daher nicht mehr zu Rißbildungen bzw. Verformungen innerhalb der ferromagnetischen dünnen Metallfilme führen. Der Wandlerkopf kann daher mit relativ großer Ausbeute hergestellt werden und besitzt ein hohes und stabiles Ausgangsverhalten.

In Video-Magnetbandgeräten werden üblicherweise Einkristallferrite zur Ausbildung der mit dem Magnetband in Kontakt stehenden Oberfläche verwendet, da die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Magnetkopf und dem Magnetband sehr hoch ist. Hierdurch erhöhen sich die Materialkosten für einen derartigen Wandlerkopf erheblich. Bei den zuletzt genannten Ausführungsbeispielen stehen die Ferrit- bzw. Kernelemente nicht mit dem Magnetband in Kontakt, so daß sie aus einem hochpermeablen polykristallinen Ferrit (z. B. einem gesinterten polykristallinen Ferrit) bestehen können, wodurch sich die Materialkosten für die genannten Wandlerköpfe erheblich verringern.

Wie bereits eingangs erläutert, wird durch den nichtmagnetischen Film mit großer Härte zwischen dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm und dem ferromagnetischen Oxid verhindert, daß Sauerstoffatome aus dem ferromagnetischen Oxid bei erhöhter Temperatur, beispielsweise während des Aufbringens des ferromagnetischen dünnen Metallfilms, herausdiffundieren können. Eine Verminderung der magnetischen Eigenschaften in der genannten Ferritgrenzfläche aufgrund eines verminderten Sauerstoffgehaltes braucht daher nicht befürchtet zu werden. Die weichmagnetischen Eigenschaften des ferromagnetischen Oxids verschlechtern sich also nicht, so daß keine Verminderung der Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabequalität des magnetischen Wandlerkopfes eintritt.

Durch den genannten nichtmagnetischen Film auf dem ferromagnetischen Oxid wird außerdem erreicht, daß beim Aufbringen des ferromagnetischen dünnen Metallfilms keine Beschränkungen hinsichtlich der Sputtergeschwindigkeit oder Temperatur eingehalten zu werden brauchen, was den Herstellungsprozeß derartiger Wandlerköpfe erleichtert. Der nichtmagnetische Film mit großer Härte zwischen dem Glasfüllmaterial und dem ferromagnetischen dünnen Metallfilm verbessert darüber hinaus die Fließfähigkeit des Glases, schützt das oxidische Glas und verhindert eine Erosion oder Deformation des ferromagnetischen dünnen Metallfilmes durch das Glas.

Die genannten nichtmagnetischen Filme mit großer Härte dienen weiterhin dazu, eine sichere Verbindung des ferromagnetischen dünnen Metallfilms mit der darunterliegenden Schicht herzustellen und darüber hinaus lokale Spannungen abzubauen, die beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten der einzelnen Materialien entstehen, wenn diese nach Beendigung z. B. des Sputterprozesses wieder abgekühlt werden. Rißbildungen oder Brüche innerhalb des ferromagnetischen dünnen Metallfilms werden dadurch wirkungsfoll verhindert.

Der ferromagnetische dünne Metallfilm wird somit durch die nichtmagnetischen Filme gesichert bzw. stabilisiert, besitzt demzufolge verbesserte bzw. gleichmäßig gute magnetische Eigenschaften und eignet sich zur Festlegung einer genauen Spurbreite, so daß ein mit ihm aufgebauter magnetischer Wandlerkopf eine hohe Betriebszuverlässigkeit besitzt und zur Abtastung eines Aufzeichnungsmediums mit hoher magnetischer Koerzitivkraft geeignet ist.

Claims (26)

1. Magnetischer Wandlerkopf, mit einem ersten (10) und einem zweiten (11) magnetischen Kernelement, das jeweils einen magnetischen Ferritblock und einen mit dem Ferritblock integral verbundenen magnetischen Metalldünnfilm (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - jedes der genannten Kernelemente (10, 11) eine erste ebene Fläche (20a, 30a) und eine zweite ebene Fläche (10a, 11a) aufweist,
• - beide Kernelemente (10, 11) eine gemeinsame und mit einem sich bewegenden Aufzeichnungsmedium in Kontakt bringbare Kontaktfläche (11c) bilden,
• - jedes der Kernelemente (10, 11) eine dritte Fläche (11b) besitzt, die benachbart zur ersten Fläche (20a, 30a) und zur Kontaktfläche (11c) liegt,
• - der magnetische Metalldünnfilm (13) auf der zweiten ebenen Fläche (10a, 11a) angeordnet ist und mit einer Kante an der ersten ebenen Fläche (20a, 30a) liegt, relativ zu der die zweite ebene Fläche (10a, 11a) geneigt ist,
• - an mindestens einer Seite des magnetischen Metalldünnfilms (13) eine nichtmagnetische Schicht anliegt, und daß
• - die ersten und zweiten Kernelemente (10, 11) so miteinander verbunden sind, daß ein magnetischer Arbeitsspalt (g) zwischen der Kante des magnetischen Metalldünnfilms (13) auf dem ersten Kernelement (10) und der Kante des magnetischen Metalldünnfilms (13) auf dem zweiten Kernelement (11) gebildet ist und beide magnetischen Metalldünnfilme (13) in einer gemeinsamen Ebene liegen.

2. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Schicht ein nichtmagnetischer Film (12) mit großer Härte ist, der zwischen dem Ferritblock und dem magnetischen Metalldünnfilm (13) angeordnet ist.

3. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Arbeitsspalt (g) im wesentlichen senkrecht zur Kontaktfläche in Tiefenrichtung ins Innere des Wandlerkopfes verläuft,
• - der magnetische Metalldünnfilm (13) so ausgebildet ist, daß eine seiner Kanten an der ersten Fläche (20a, 30a) des magnetischen Kernelements (10, 11) liegt und sich parallel zur Tiefenrichtung erstreckt, während eine andere Kante des magnetischen Metalldünnfilms (13) an der Kontaktoberfläche (11c) erscheint und sich entlang einer Linie erstreckt, die nicht unter rechtem Winkel zur Längsrichtung des magnetischen Arbeitsspaltes (g) bei Draufsicht auf die Kontaktfläche (11c) verläuft, und daß
• - die Kernelemente (10, 11) so miteinander verbunden sind, daß der magnetische Arbeitsspalt (g) zwischen den genannten Kanten der magnetischen Metalldünnfilme (13) liegt, die jeweils an der ersten Fläche (20a, 30a) des Kernelementes (10, 11) erscheinen, während die anderen genannten Kanten auf einer gemeinsamen geraden Linie liegen.

4. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die zweite ebene Fläche (10a, 11a) sich von der ersten ebenen Fläche (20a, 30a) zu einer Seite der dritten Fläche (11b) erstreckt,
• - der magnetische Metalldünnfilm (13) auf der zweiten ebenen Fläche (10a, 11a) angeordnet ist und sich von der ersten ebenen Fläche (20a, 30a) zu der Seite der dritten ebenen Fläche (11b) entlang einer Linie erstreckt, die nicht senkrecht zur Spaltlängsrichtung bei Draufsicht auf die Kontaktfläche (11c) verläuft, und daß
• - die Kernelemente (10, 11) so miteinander verbunden sind, daß der magnetische Arbeitsspalt (g) zwischen denjenigen Kanten des magnetischen Metalldünnfilms (13) liegt, die jeweils an der ersten Fläche (20a, 30a) des Kernelementes (10, 11) erscheinen, während die Kanten des magnetischen Metalldünnfilms (13) in der Kontaktfläche (11c) bei Draufsicht auf die Kontaktfläche (11c) entlang einer gemeinsamen geraden Linie verlaufen.

5. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der nichtmagnetischen Schichten ein nichtmagnetischer Film (12) ist, der sich zwischen der ersten ebenen Fläche (20a, 30a), der Kontaktfläche (11c) und der dritten Fläche (11b) erstreckt, eine große Härte aufweist und jeweils zwischen dem magnetischen Ferritblock und dem magnetischen Metalldünnfilm (13) angeordnet ist.

6. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein nichtmagnetischer Materialteil (16) zwischen der ersten ebenen Fläche (20a, 30a), der Kontaktfläche (11c) und der genannten dritten Fläche (11b) liegt, und daß
• - eine der nichtmagnetischen Schichten ein nichtmagnetischer Film (15) mit großer Härte ist, der zwischen dem magnetischen Metalldünnfilm (13) und dem nichtmagnetischen Materialteil (16) angeordnet ist.

7. Magnetischer Wandlerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Arbeitsspalt (g) im Zentralbereich der Kontaktfläche liegt.

8. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der ersten ebenen Fläche (20a, 30a) und der zweiten Fläche (10a, 11a bzw. 21a) bei Draufsicht auf die Kontaktfläche zwischen 20° und 80° liegt.

9. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem der Kernelemente (10, 11) eine Öffnung zur Aufnahme einer Spule vorhanden ist, die Öffnung sich bis an die Seite der ersten ebenen Fläche (20a, 30a) erstreckt und den magnetischen Arbeitsspalt (g) in einen vorderen und einen hinteren Spaltbereich unterteilt, und daß eine Spule durch die Öffnung hindurchgewickelt ist.

10. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der magnetische Metalldünnfilm (13) bis in den hinteren Spaltbereich hinein erstreckt.

11. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Spaltbereich zwischen den Ferritblöcken der genannten Kernelemente (10, 11) liegt.

12. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Metalldünnfilm (13) im wesentlichen eine gleichmäßige säulenförmige Struktur über seinen gesamten Flächenbereich besitzt.

13. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Metalldünnfilm (13) aus einer kristallinen Legierung besteht.

14. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Metalldünnfilm (13) aus einer Fe-Al-Si-Legierung besteht.

15. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Metalldünnfilm (13) im wesentlichen eine gleichförmige magnetische Anisotropie über seinen gesamten Flächenbereich aufweist.

16. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Metalldünnfilm (13) aus einer amorphen Legierung besteht.

17. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Metalldünnfilm (13) aus einer amorphen Metall-Metalloid-Legierung besteht.

18. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Metalldünnfilm (13) aus einer amorphen Metall-Metall-Legierung besteht.

19. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 und 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtmagnetische bzw. erste nichtmagnetische Film (12) mit großer Härte eine Dicke zwischen 5 und 200 Nanometern besitzt.

20. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetischen Filme (12, 15) mit großer Härte aus nichtmagnetischem Oxidmaterial, aus nichtmagnetischem Metall oder aus entsprechenden nichtmagnetischen Legierungen bestehen.

21. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 6 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtmagnetische dünne Film (15) auch aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt oder einem entsprechenden Oxid dieses Metalls bestehen kann.

22. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmagnetische Oxidmaterial Glas mit hohem Schmelzpunkt oder SiO₂, TiO₂, Ta₂O₅, Al₂O₃ bzw. Cr₂O₃ ist.

23. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmagnetische Metall Cr, Ti oder Si ist und eine entsprechende Legierung aus einem oder mehreren dieser Elemente besteht.

24. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall mit hohem Schmelzpunkt W, Mo oder Ta ist und ein entsprechendes Oxid wenigstens eines dieser Elemente enthält.

25. Magnetischer Wandlerkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite nichtmagnetische Film (15) zwischen dem magnetischen Metalldünnfilm (13) und dem nichtmagnetischen Materialteil (16) nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 24 ausgebildet ist.

26. Magnetischer Wandlerkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kernelement (10, 11) Ausnehmungen enthält, die zwischen der ersten ebenen Fläche (20a, 30a), der Kontaktfläche und derjenigen Fläche liegen, die der dritten Fläche gegenüberliegt.