DE3542278C2

DE3542278C2 -

Info

Publication number: DE3542278C2
Application number: DE3542278A
Authority: DE
Inventors: Masataka Yokohama Jp 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: 1991-08-29
Also published as: US4785526A; JPS61133007A; JPH0378681B2; DE3542278A1; KR900000628B1; US4878141A; KR860005334A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.

Ein Magnetkopf dieser Art ist aus der DE-OS 21 25 816 bekannt. In dieser Druckschrift ist ein Magnetkopf beschrieben, dessen Magnetkernhälften durch magnetische Ferrite gebildet sind, zwischen denen nichtmagnetisches kristallines keramisches Material als Abstandhalter angeordnet ist. Dieser Abstandshalter ist beispielsweise durch Kathodenzerstäubung auf eine der Magnetkernhälften aufgebracht. Die Verbindung der beiden Magnetkernhälften mit dem keramischen Abstandshalter erfolgt durch Festkörperdiffusion. Diese Art der Verbindung weist jedoch Schwächen hinsichtlich der Betriebseigenschaften und der Haltbarkeit auf.

In der DE 28 40 604 A1 ist ein Magnetkopf beschrieben, dessen Abstandshalter durch einen Glasfilm gebildet ist, der nach einem Hochfrequenz-Aufdampfverfahren aufgebracht wird und durch Erhitzen mit den beiden Magnetkernhälften eine Verbindung eingeht.

In der DE 25 39 237 C2 ist ein Magnetkopf beschrieben, bei dem der Abstandshalter als pastenförmige Masse auf die Magnetkernhälften aufgebracht und nach dessen Trocknung durch Sinterung zur Verbindung mit den Magnetkernhälften gebracht wird.

In der DE 33 18 196 A1 ist ein Magnetkopf beschrieben, bei dem die zwei Magnetkernhälften durch eine Bindemasse verklebt werden.

In "O.-A. Neumüller; Basis-Römpp, Taschenbuch der Chemie, ihrer Randgebiete und Hilfswissenschaften; 1. Auflage, Bd. 2 M-Z; Stuttgart 1977, Franckh′sche Verlagshandlung; S. 581" sowie in "Fachlexikon ABC Physik Harri Deutsch, Frankfurt, 1974, Seiten 420, 421 und 1031" sind allgemein die Grundlagen der Rekristallisation beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Magnetkopf-Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 derart weiterzubilden, daß sich ein Magnetkopf mit guter Haltbarkeit und dauerhaft guten Betriebseigenschaften ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 5 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Magnetkopf besitzen somit die Magnetkernhälften und der dazwischenliegende Abstandhalter jeweils dieselbe Einkristallstruktur, so daß ein homogener Einkristallkopf geschaffen wird, der sich durch sehr gute magnetische Eigenschaften und dauerhaft gute Betriebseigenschaften bei sehr hoher Haltbarkeit auszeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu tert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Magnetkopfs gemäß einem Ausführungsbeispiel, und

Fig. 2a bis 2d sind Darstellungen von Verfahrens schritten bei der Herstellung des Magnetkopfs.

Die Fig. 1 zeigt einen Magnetkopf. Der Magnetkopf hat eine erste Magnetkernhälfte 11a und eine zweite Magnetkernhälfte 11b, die unter Zwischensetzung eines Abstandhalters 12 zur Kopfspaltfestlegung aneinander angelegt sind, sowie eine dadurch gebildete langgestreckte Bandanlegefläche 14. Die erste Magnetkernhälfte 11a ist U-förmig ausgebildet, wodurch eine Spulenwickelnut 13 gebil det ist. Eine jede Magnetkernhälfte 11a und 11b hat je weils 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 11a und 11b bestehen aus einem magnetischen Oxidmaterial mit Spinell struktur, dessen Hauptkomponente Eisenoxid ist. Beispiels weise werden die Magnetkernhälften 11a und 11b aus Ein kristall-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 Hauptkom ponente wie das magnetische Oxidmaterial hat. Das nicht magnetische Zn-(oder Cd-) Einkristall-Ferritmaterial be steht 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 nicht magnetischen Oxidmaterial mit der gleichen Kristall struktur wie das Material der Magnetkernhälften 11a und 11b und enthält die gleiche Hauptkomponente wie die Ma gnetkernhälften. Beispielsweise wird als Hauptkomponente ZnFe₂O₄ 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 Kopf spaltfestlegung wird zwischen die Magnetkernhälften 11a und 11b eingelegt und mit den beiden nach dem Rekristalli sationsschweißverfahren durch die Festphasenreaktion zu einer Einheit verschmolzen. Das Volumensverhältnis des Abstandhalters 12 zu der Magnetkernhälfte 11a 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 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.

Bei dem Rekristallisationsschweißvorgang tritt also eine Diffusion aus dem Abstandhalter 12 in die Kernhälften 11a und 11b auf. Selbst wenn die Diffusion auftritt, wird durch das Rekristallisationsschweißen die Spaltbreite kaum verän dert, da der Abstandhalter 12 die gleiche Kristallstruktur wie die Magnetkernhälften 11a und 11b hat. Ferner dient das in dem Abstandhaltermaterial enthaltene CaO, MgO oder Al₂O₃ zum Verhindern einer Diffusion und eines Eindrin gens.

Die Fig. 2a bis 2d zeigen eine Folge von Verfahrensschrit ten bei der Herstellung des Magnetkopfs. Nach Fig. 2a wird ein erster langgestreckter Block 20a aus magnetischem Mn-Zn-Ferritmaterial herge stellt, der eine hochglanzpolierte Fläche erhält. Der Block 20a wird derart bearbeitet, daß in der hochglanzpo lierten Fläche in einer Längsrichtung eine Wickelnut 21 sowie Ausnehmungen 22a für das Einstellen einer Spurbreite in Querrichtung zu der Wickelnut 21 an einem Rand ausge bildet 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 Ausneh mungen 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 Kopf spaltfestlegung aus einem nichtmagnetischen Oxidmaterial aufgebracht, das aus ZnFe₂O₄, MgO und Al₂O₃ in einem Gewichtsverhältnis von 99 : 0,5 : 0,5 besteht. Hierbei 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 Phosphorsäu reflüssigkeit auf die Schichten 23 und 24 auf dem ersten Block 20a sowie auf die hochglanzpolierte Fläche des zwei ten Blocks 20b aufgebracht, wonach dann die Blöcke 20a und 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 aneinan der angelegten Blöcke 20a und 20b werden durch Rekristal lisationsschweißen mit der Festphasenreaktion zusammenge schweißt, wodurch ein Block 25 gemäß Fig. 2d gebildet wird. Das Rekristallisationsschweißen wird dadurch er zielt, daß die ausgerichteten Blöcke 20a und 20b bei einer Temperatur zwischen ungefähr 1250°C und 1350°C über unge fähr 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 Ausnehmungen 22a und 22b sowie zu der Anschlußstelle zwi schen den Blöcken 20a und 20b zerschnitten, wodurch Ma gnetkopf-Rohlinge erzeugt werden. Jeder der Magnetkopf- Rohlinge wird auf die in Fig. 1 gezeigte Form des Magnet kopfs zurechtgeschliffen.

Vorstehend ist nur ein Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Magnetkopfs bzw. des Verfahrens zur Herstellung desselben beschrieben. Beispielsweise wird gemäß der Be schreibung als Material für die Herstellung der Blöcke 20a 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-Magnet material zu verwenden.

Es wurde also ein Magnetkopf mit einer ersten und einer zweiten Magnetkernhälfte geschaffen, die unter Zwischensetzung eines Abstandhalters zur Kopfspaltfestlegung aneinander angelegt sind, wodurch quer zu dem Abstandshalter eine lang gestreckte Bandanlegefläche gebildet ist. Der Abstandhal ter hat die gleiche Kristallstruktur wie die erste und die zweite Magnetkernhälfte und besteht aus einem nichtmagne tischen Material, das die gleiche Hauptkomponente wie die erste und die zweite Magnetkernhälfte enthält. Der Ab standhalter wird mit der ersten und der zweiten Magnet kernhälfte nach einem Rekristallisationsschweißverfahren durch eine Festphasenreaktion verschweißt.

Claims

1. Magnetkopf mit einer ersten und einer zweiten Magnetkernhälfte, die unter Zwischensetzung eines Abstandshalters zur Kopfspaltfestlegung aneinander anliegen, und mit einer sich entlang des Abstandshalters erstreckenden langgestreckten Bandanlegefläche, wobei der Abstandshalter die gleiche Kristallstruktur wie die erste und die zweite Magnetkernhälfte hat und aus einem nichtmagnetischen Ferrit besteht, das die gleiche Hauptkomponente wie die erste und die zweite Magnetkernhälfte enthält, und wobei der Abstandshalter durch eine nach einem Aufsprühverfahren aufgebrachte dünne Schicht gebildet ist und mit der ersten und zweiten Magnetkernhälfte nach einem Rekristallisationsschweißverfahren durch eine Festphasenreaktion verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (12; 23) dieselbe Einkristallstruktur wie die beiden Magnetkernhälften (11a, 11b; 20a, 20b) aufweist und zwischen diesen und dem Abstandshalter keine in Erscheinung tretende Übergangsstellen vorhanden sind, und daß das Rekristallisationsschweißverfahren bei einer Temperatur zwischen 1250°C und 1350°C in einer Atmosphäre mit einem Sauerstoff-Partialdruck in Gleichgewicht mit dem Sauerstoffgehalt des Einkristallferrits durchgeführt ist.

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

3. Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (12; 23) mindestens Al₂O₃, CaO oder ein Gemisch hiervon enthält.

4. Magnetkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetkernhälften (11a, 11b; 20a, 20b) aus Einkristall-Ferrit bestehen und der Abstandshalter (12; 23) in einer Richtung der Kristallstruktur der beiden Kernhälften ausgerichtet ist.

5. Verfahren zum Herstellen eines Magnetkopfs, bestehend aus den Schritten:
Vorsehen eines ersten und eines zweiten Blocks aus magnetischem Material, wobei jeder Block eine hochglanzpolierte Oberfläche aufweist,
Vorsehen einer Abstandshalter-Schicht auf der hochglanzpolierten Oberfläche des ersten Blocks, wobei der Abstandshalter durch eine dünne Schicht gebildet ist, die durch ein Aufsprühverfahren aufgebracht wird,
Aneinanderlegen der Oberflächen des ersten und des zweiten Blocks, und
Durchführen eines Rekristallisationsschweißverfahrens an den aneinanderliegenden Oberflächen des ersten und zweiten Blocks,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rekristallisationsschweißverfahren derart durchgeführt wird, daß der erste und der zweite Block (11a, 11b; 20a, 20b) zu einer Einheit verschweißt werden und einen durchgehenden Einkristall bilden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schicht (12; 23) auf dem ersten Block (11a; 20a) und auf die hochglanzpolierte Fläche des zweiten Blocks (11b; 20b) flüssige konzentrierte Schwefelsäure aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rekristallisationsschweißen dadurch vorgenommen wird, daß der erste und der zweite Block (11a, 11b; 20a, 20b) für eine Stunde bei einer Temperatur zwischen 1250°C und 1350°C in einer Stickstoffatmosphäre gehalten werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Blöcke (11a, 11b; 20a, 20b) aus Einkristall-Ferrit bestehen und der Abstandshalter (12; 23) in einer Richtung der Kristallstruktur der beiden Blöcke ausgerichtet ist.