DE3542278A1

DE3542278A1 - Magnetkopf und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3542278A1
Application number: DE19853542278
Authority: DE
Inventors: Masataka Yokohama Koyama
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1984-12-01
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1986-06-05
Also published as: JPH0378681B2; US4785526A; DE3542278C2; KR900000628B1; US4878141A; KR860005334A; JPS61133007A

Description

Victor Company of Japan, Limited
Yokohama, Japan

Magnetkopf und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Magnetkopf zum magnetischen Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Signalen auf bzw. von einem Magnetaufzeichnungsträger wie einem Magnetband sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Magnetkopfs, bei dem insbesondere als Material für einen Abstandhalter zur Kopfspaltfestlegung nichtmagnetisches Zinkferrit verwendet wird.

Es wurden bisher verschiedenerlei Arten von Magnetköpfen entwickelt. Von diesen ist ein Magnetkopf bekannt, bei dem zum Festlegen eines Magnetspalts des Kopfs Glaskörper verwendet werden und der ferner eine erste und eine zweite Magnetkernhälfte enthält, die beispielsweise aus Einkristall-Mn-Zn-Ferrit hergestellt sind. Die erste und die zweite Magnetkernhälfte werden derart aneinander angelegt, daß der Magnetspalt gebildet ist. Der Magnetspalt wird von einem Material wie S1O2 als Abstandhalter zur Kopfspaltfestlegung in der Weise gefüllt, daß der Abstandhalter zwischen der ersten und der zweiten Magnetkernhälfte eingeschichtet ist, wonach der Abstandhalter mit den Magnet-

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kernhälften nach einem Glas-Schweißverfahren verschweißt wird.

Bei dem Glas-Schweißverfahren erfolgt jedoch das Schweißen unter Verwendung von Glas, das durch Erwärmen auf eine Temperatur von ungefähr 700⁰C geschmolzen wird, was zur Folge hat, daß bei dem Schweißvorgang das Glas und das SiC>2 in die Ferritkerne eindiffundieren und eindringen. Das Eindiffundieren und das Eindringen ergibt eine wesentliehe Vergrößerung der Spaltbreite, wodurch die Leistungsfähigkeit des Magnetkopfs verschlechtert wird, wobei ferner die Differenzen zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Glas und SiC^ manchmal ein Brechen des Magnetkopfs und eine Verschlechterung der magnetischen Permeabilität hervorrufen.

Andererseits wird in der japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung Nr. 58-185437 ein Magnetkopf angegeben, bei dem als Material für den Abstandhalter zur Kopfspaltfestlegung nichtmagnetisches Zinkferrit verwendet wird. Mit diesem Magnetkopf werden nicht nur die vorangehend angeführten Probleme gelöst, sondern auch verschiedenerlei Vorteile erzielt, zu denen eine Verbesserung hinsichtlich der Bearbeitbarkeit zählt. Dieser Magnetkopf nach dem

Stand der Technik ist jedoch derart gestaltet, daß der 2b

Abstandhalter zur Kopfspaltfestlegung zwischen die Magnetkernhälften eingesetzt und mit einem Klebemittel an diese angeklebt wird. Ein Problem bei einem derartigen Kopfaufbau besteht darin, daß zwischen dem Klebemittel und den

Magnetkernhälften oder dem Abstandhalter Unterschiede 30

hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften bestehen, was zu Spannungen zwischen dem Abstandhalter und den Magnetkernhälften sowie zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften führt. Ferner treten an den Anschlußstellen zwischen dem Abstandhalter und den Magnet-35

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kernhälften Abweichungen hinsichtlich der Abriebfestigkeit der Bandanlegefläche des Kopfs auf, wodurch infolge einer teilweisen Abnutzung die nutzbare Lebensdauer des Magnetkopfs verkürzt wird. Es ist daher eine weitere Verbesserung hinsichtlich einer Steigerung der Haltbarkeit des Magnetkopfs, des Verhinderns einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften und einer Steigerung der Betriebsleistungsfähigkeit des Magnetkopfs erforderlich.

In Anbetracht dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zum Ausschalten der vorstehend beschriebenen Mängel der Magnetköpfe nach dem Stand der Technik einen Magnetkopf zu schaffen, der sich durch hervorragende Haltbarkeit und gute Betriebsleistungseigenschaften auszeichnet und bei dem eine Verschlechterung der magnetischen

Eigenschaften verhindert ist.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Magnetkopfs zu schaffen.

Ein Merkmal der Erfindung liegt darin, daß ein zwischen

eine erste und eine zweite Magnetkernhälfte eingefügter Abstandhalter zur Kopfspaltfestlegung die gleiche Kristallstruktur wie die erste und die zweite Magnetkernhälf_orte hat und aus einem nichtmagnetischen Material besteht,

das die gleiche Hauptkomponente wie die Magnetkernhälften enthält.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die

Verbindung zwischen dem Abstandhalter und den Magnetkern-30

halften nicht mit einem Klebemittel, sondern gemäß einem Rekristallisationsschweißverfahren hergestellt wird, bei dem das Schweißen mit einer Festphasenreaktion durch Druck oder durch Wärme und Druck ohne Schmelzen vorgenommen

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■^ Diese Merkmale der Erfindung ergeben Vorteile insofern, als die Schweißflächen des Abstandhalters zur Kopfspaltfest legung mit denjenigen der Magnetkernhälften einstückig bzw. zu einem Ganzen verschweißt werden, so daß keine Anschlußstelle zwischen dem Abstandhalter und den Kernhälften in Erscheinung tritt und die mechanischen Eigenschaften des Magnetkopfs im wesentlichen ausgeglichen werden, wodurch die Streuungen bzw. Abweichungen der Abriebsfestigkeit an der Bandanlegefläche des Kopfs besei-_1G tigt werden, was eine verbesserte Haltbarkeit und verbesserte Betriebsleistungseigenschaften des Kopfs ergibt, wobei eine durch Spannungen zwischen dem Abstandhalter und den Magnetkernhälften verursachte Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften verhindert ist.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Magnetkopfs besteht darin, daß aus einem Magnetmaterial ein erster und ein zweiter Block mit jeweils einer hochglanz- f polierten Fläche gebildet werden, daß in der hochglanz- _ polierten Fläche des ersten Blocks in dessen Längsrichtung * eine Nut ausgebildet wird, daß an einer oberen Seite in der Fläche des ersten Blocks in einer Querrichtung Ausnehmungen von der Nut bis zu einem Rand des Blocks ausgebildet werden und daß in der hochglanzpolierten Fläche des

zweiten Blocks Ausnehmungen ausgebildet werden, die hin-25

sichtlich der Form und der Lage gleich denjenigen des ersten Blocks sind. Danach wird an der oberen Seite auf die Fläche des ersten Blocks eine Schicht zur Kopfspaltfestlegung aufgebracht, während an der unteren Seite auf die Fläche des ersten Blocks eine magnetische Schicht mit

einer Dicke aufgebracht wird, die gleich der Dicke der Schicht für die KopfSpaltfestlegung ist. Der erste und der zweite Block werden unter Ausfluchtung der Schichten an dem ersten Block mit der hochglanzpolierten Fläche des

zweiten Blocks derart miteinander verbunden, daß die Aus-35

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j^ nehmungen einander gegenüberstehen, wonach dann an den ausgefluchteten Flächen eine Rekristallisationsschweißung vorgenommen wird, so daß der erste und der zweite Block zu einer Einheit zusammengeschweißt werden, um einen verschweißten Block zu bilden. Der verschweißte Block wird entlang von Linien zerschnitten, die so gelegt werden, daß sie die Ausnehmungen und die Nut durchqueren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs- -^q beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines fertigen Magnetkopfs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erjc findung.

Fig. 2a bis 2d sind Darstellungen von Verfahrensschritten bei der Herstellung eines Magnetkopfs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Magnetkopf. Der Magnetkopf hat eine erste Magnetkernhälfte lla und eine zweite Magnetkernhälfte lib, die unter Zwischensetzung eines Abstandhalters 12 zur Kopfspaltfestlegung aneinander

_oc. angelegt sind, sowie eine dadurch gebildete langgestreckte Ab

Bandanlegefläche 14. Die erste Magnetkernhälfte lla ist U-förmig ausgebildet, wodurch eine Spulenwickelnut 13 gebildet ist. Eine jede Magnetkernhälfte lla und 11b hat jeweils Ausnehmungen 15 an der Seite der Bandanlegefläche 14, wobei die Ausnehmungen 15 an den beiden Enden des an der Bandanlegefläche 14 freiliegenden Abstandhalters 12 für die Kopfspaltfestlegung liegen, so daß damit die Länge des Kopfspalts bestimmt ist.

Die erste und die zweite Magnetkernhälfte lla und 11b 35

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bestehen aus einem magnetischen Oxidmaterial mit Spinellstruktur, dessen Hauptkomponente Eisenoxid ist. Beispielsweise werden die Magnetkernhälften 11a und lib aus Einkristall-Mn-Zn-Ferrit hergestellt, das im wesentlichen aus MnO (25 bis 34 Mol-%), ZnO (14 bis 19 Mol-%) und Fe₂O₃ (52 bis 56 Mol-%) besteht. Der Abstandhalter 12 wird aus nichtmagnetischem Zn-(oder Cd-) Einkristall-Ferritmaterial mit Spinellstruktur hergestellt, das die gleiche Hauptkomponente wie das magnetische Oxidmaterial hat. Das nicht-,Q magnetische Zn-(oder Cd-) Einkristall-Ferritmaterial besteht aus Fe₂O₃ und ZnO (oder CdO) in einem Molverhältnis von 52 bis 56 zu 48 bis 44 (99 Gew.-%), CaO (0,5 Gew.-%) und Al₂O₃ (0,5 Gew.-%).

Das heißt, der Abstandhalter 12 besteht aus einem nichtmagnetischen Oxidmaterial mit der gleichen Kristallstruktur wie das Material der Magnetkernhälften 11a und 11b und enthält die gleiche Hauptkomponente wie die Magnetkernhälften. Beispielsweise wird als Hauptkomponente ZnFe₂O₁^ verwendet, der CaO zu nicht mehr als 0,5 Gew.-% sowie Al₂O₃ mit 0,5 bis 2 Gew.-% hinzugefügt wird. In diesem Fall ist es auch zweckdienlich, anstelle von CaO MgO oder eine Kombination aus CaO und MgO mit nicht mehr als 0,5 Gew.-% zu verwenden.

Der vorstehend beschriebene Abstandhalter 12 zur Kopfspaltfestlegung wird zwischen die Magnetkernhälften lla und 11b eingelegt und mit den beiden nach dem Rekristallisationsschweißverfahren durch die Festphasenreaktion zu einer Einheit verschmolzen. Das Volumensverhältnis des Abstandhalters 12 zu der Magnetkernhälfte lla oder 11b ist nahezu 1 : "unendlich", so daß daher die beiden Teile vollständig zu einer Einheit zusammengeschmolzen werden, weil die Kristallstruktur des Abstandhalters 12 in einer Richtung der Kristallstruktur der Kernhälfte ausgeglichen

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^ bzw. ausgerichtet wird, deren Volumen größer ist. Gemäß dem Bericht von Seiya Ogawa in "JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN", Band 23, Nr. 2, August 1967, tritt bei der Festphasenreaktion eine Diffusion nur spärlich auf. Daher ist aus diesem Bericht zu entnehmen, daß bei dem Rekristallisationsschweißvorgang kaum eine Diffusion aus dem Abstandhalter 12 in die Kernhälften 11a und 11b auftritt. Selbst wenn die Diffusion auftritt, wird durch das Rekristallisationsschweißen die Spaltbreite kaum verän- ^q dert, da der Abstandhalter 12 die gleiche Kristallstruktur wie die Magnetkernhälften lla und 11b hat. Ferner dient das in dem Abstandhaltermaterial enthaltene CaO, MgO oder AI2O3 zum Verhindern einer Diffusion und eines Eindringens .

Die Fig. 2a bis 2d zeigen eine Folge von Verfahrensschritten bei der Herstellung eines Magnetkopfs gemäß der Erfindung. Nach Fig. 2a wird ein erster ,langgestreckter Block 20a aus magnetischem Mn-Zn-Ferritmaterial hergestellt, der eine hochglanzpolierte Fläche erhält. Der

Block 20a wird derart bearbeitet, daß in der hochglanzpolierten Fläche in einer Längsrichtung eine Wickelnut 21 sowie Ausnehmungen 22a für das Einstellen einer Spurbreite in Querrichtung zu der Wickelnut 21 an einem Rand ausgebildet werden. Ferner wird gemäß Fig. 2b ein zweiter Block 20b aus dem gleichen Material wie der Block 20a und in der gleichen Form wie der Block 20a hergestellt. Der Block 20b wird derart bearbeitet, daß Ausnehmungen 22b gebildet werden, die hinsichtlich der Form und der Lage den Ausnehmungen 22a gleich sind. Gemäß Fig. 2c wird auf ebene Bereiche 22c an der oberen Seite des Blocks 20a durch ein Aufsprühverfahren eine Abstandhalter-Schicht 23 zur Kopfspaltfestlegung aus einem nichtmagnetischen Oxidmaterial aufgebracht, das aus ZnFe204, MgO und AI2O3 in einem

Gewichtsverhältnis von 99 : 0,5 : 0,5 besteht. Hierbei 35

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sind die ebenen Bereiche 22c die Flächen außerhalb der Ausnehmungen 22a an der oberen Seite der Fläche des Blocks 20a. Die Dicke der aufgebrachten Abstandhalter-Schicht 23 bestimmt die Spaltbreite des Magnetkopfs. Andererseits wird an der den ebenen Bereichen über die Wickelnut 21 hinweg gegenüberstehenden unteren Seite der Fläche des Blocks 20a nach einem Aufsprühverfahren eine dünne Schicht 24 aufgebracht, die aus dem gleichen Magnetmaterial wie der erste und der zweite Block besteht.

Danach wird eine auf 30 bis 40% konzentrierte Phosphorsäureflüssigkeit auf die Schichten 23 und 24 auf dem ersten Block 20a sowie auf die hochglanzpolierte Fläche des zweiten Blocks 20b aufgebracht, wonach dann die Blöcke 20a und

₁₍- 20b zusammengesetzt werden, wobei die Schichten des ersten Blocks 20a mit der Fläche des zweiten Blocks 20b derart ausgerichtet werden, daß die Ausnehmungen 22a und 22b der Blöcke 20a bzw. 20b einander gegenüberstehen. Die aneinander angelegten Blöcke 20a und 20b werden durch Rekristal_n lisationsschweißen mit der Festphasenreaktion zusammengeschweißt, wodurch ein Block 25 gemäß Fig. 2d gebildet wird. Das Rekristallisationsschweißen wird dadurch erzielt, daß die ausgerichteten Blöcke 20a und 20b bei einer Temperatur zwischen ungefähr 125O°C und 1350⁰C über ungefähr eine Stunde in einer Stickstoffatmosphäre mit einem Sauerstoff-Partialdruck (5 Mol-%) im Gleichgewicht zum Sauerstoffgehalt in dem Mn-Zn-Ferrit gehalten werden.

Danach wird der Block 25 längs der in Fig. 2d durch

strichpunktierte Linien dargestellten Linien quer zu den 30

Ausnehmungen 22a und 22b sowie zu der Anschlußstelle zwischen den Blöcken 20a und 20b zerschnitten, wodurch Magnetkopf -Rohlinge erzeugt werden. Jeder der Magnetkopf-Rohlinge wird auf die in Fig. 1 gezeigte Form des Magnet-

__ kopfs zurechtgeschliffen.

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γ Vorstehend ist nur ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetkopfs bzw. des Verfahrens zur Herstellung desselben beschrieben. Beispielsweise wird gemäß der Beschreibung als Material für die Herstellung der Blöcke 20a

g und 20b das magnetische Einkristall-Mn-Zn-Ferritmaterial benutzt, jedoch ist es auch möglich, für den Block 20a und/oder den Block 20b ein polykristallines Ferrit-Magnetmaterial zu verwenden.

Es wird ein Magnetkopf mit einer ersten und einer zweiten Magnetkernhälfte angegeben, die unter Zwischensetzung eines Abstandhalters zur Kopfspaltfestlegung aneinander angelegt sind, wobei quer zu dem Abstandshalter eine langgestreckte Bandanlegefläche gebildet ist. Der Abstandhalter hat die gleiche Kristallstruktur wie die erste und die zweite Magnetkernhälfte und besteht aus einem nichtmagnetischen Material, das die gleiche Hauptkomponente wie die erste und die zweite Magnetkernhälfte enthält. Der Abstandhalter wird mit der ersten und der zweiten Magnet- _n kernhälfte nach einem Rekristallisationsschweißverfahren durch eine Festphasenreaktion verschweißt.

Claims

Patentansprüche

1. Magnetkopf mit einer ersten und einer zweiten Magnetkernhälfte, die unter Zwischensetzung eines Abstandhalters zur Kopfspaltfestlegung aneinander anliegen, und mit einer sich quer zum Abstandhalter erstreckenden langgestreckten Bandanlegefläche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (12) die gleiche Kristallstruktur wie die erste und die zweite Magnetkernhälfte (Ha, lib) hat und aus einem nichtmagnetischen Material besteht, das die gleiche Hauptkomponente wie die erste und die zweite Magnetkernhälfte enthält, wobei der Abstandhalter mit der ersten und der zweiten Magnetkernhälfte nach einem Rekristallisationsschweißverfahren durch eine Festphasenreaktion verschweißt ist.

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkomponente Zinkferrit ist.

3. Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (12) mindestens AI2O3, CaO oder ein Gemisch hiervon enthält.

4. Verfahren zum Herstellen eines Magnetkopfs, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Magnetmaterial ein

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erster und ein zweiter Block mit jeweils einer hochglanzpolierten Fläche gebildet werden, daß auf die obere Seite der Fl-äche des ersten Blocks eine Schicht zur Kopfspaltfestlegung aufgebracht wird, daß die Flächen des ersten und zweiten Blocks ausgefluchtet werden und daß an den ausgefluchteten Flächen eine Rekristallisationsschweißung in der Weise vorgenommen wird, daß der erste und der zweite Block zu einer Einheit zusammengeschweißt werden.

,Q

5. Verfahren zum Herstellen eines Magnetkopfs, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Magnetmaterial ein erster und ein zweiter Block mit jeweils einer hochglanzpolierten Fläche gebildet werden, daß in der hochglanzpolierten Fläche des ersten Blocks in dessen Längsrichtung eine Nut ausgebildet wird, daß an einer oberen Seite in der hochglanzpolierten Fläche des ersten Blocks in einer Querrichtung von der Nut bis zu einem Rand des Blocks Ausnehmungen ausgebildet werden, daß in der hochglanzpolierten Fläche des zweiten Blocks Ausnehmungen ausgebildet ^ ₂₀ werden, die hinsichtlich der Form und der Lage gleich denjenigen in dem ersten Block sind, daß an der oberen Seite auf die hochglanzpolierte Fläche des ersten Blocks eine Schicht zur Kopfspaltfestlegung aufgebracht wird, daß an der unteren Seite auf die hochglanzpolierte Fläche des

_o(- ersten Blocks eine magnetische Schicht mit einer Dicke

Zo

aufgebracht wird, die gleich der Dicke der Schicht zur Kopfspaltfestlegung ist, daß die hochglanzpolierten Flächen des ersten und des zweiten Blocks derart ausgefluchtet werden, daß deren Ausnehmungen einander gegenüberstehen, daß an den ausgefluchteten Flächen eine Rekri-

oU

stallisationsschweißung in der Weise vorgenommen wird, daß der erste und der zweite Block zu einer Einheit zusammengeschweißt werden, um einen verschweißten Block zu bilden, und daß der verschweißte Block längs Linien zerschnitten

wird, die so gelegt werden, daß sie die Ausnehmungen und 35

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die Nut überqueren.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schichten auf dem ersten Block und auf die hochglanzpolierte Fläche des zweiten Blocks flüssige konzentrierte Phosporsäure aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rekristallisations-

q schweißen dadurch vorgenommen wird, daß der erste und der zweite Block für eine Stunde bei einer Temperatur zwischen 1250 und 1350⁰C in einer Stickstoffatmosphäre gehalten werden.