DE3803303C2

DE3803303C2 - Magnetkopf

Info

Publication number: DE3803303C2
Application number: DE3803303A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Kumura; Heikichi Sato; Yoshiyuki Kunito; Yoshito Ikeda; Etsuo Izu; Masatoshi Hayakawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 2000-08-17
Anticipated expiration: 2008-02-05
Also published as: US4953050A; FR2610443B1; GB8802394D0; FR2610443A1; JPS63191310A; GB2202078B; JP2513205B2; GB2202078A; KR960016492B1; DE3803303A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Magnet kopf zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Information auf ein magnetisches bzw. von einem magnetischen Aufzeichnungs material mit hoher Koerzitivkraft, das z. B. ein sogenann tes Metallband sein kann. Beim Magnetkopf nach der Erfin dung bestehen die Hauptbereiche der magnetischen Kernhälfte oder der magnetischen Kernhälften aus einem oxidmagneti schen Material, während die Umgebung des magnetischen Spalts aus einem oder mehreren Filmen aus einer weichmagne tischen Legierung gebildet ist.

Es wurden Versuche unternommen, bei magnetischen Aufzeich nungs- und Wiedergabegeräten, z. B. bei Videobandrecordern oder VTRs, die Aufzeichnungsdichte von Informationssignalen zu erhöhen. In diesem Zusammenhang wurden die genannten Me tallbänder entwickelt, bei denen ein Pulver aus einem ma gnetischen Metall, beispielsweise aus Fe, Co und Ni als Ma gnetpulver verwendet wird. Darüber hinaus kommen bedampfte Bänder zum Einsatz, bei denen das metallische Material di rekt auf einem Träger niedergeschlagen wird.

Magnetische Aufzeichnungsmaterialien dieser Art weisen eine höhere Koerzitivkraft und eine höhere Restmagnetflußdichte auf, so daß das Kernmaterial des Magnetkopfs eine hinrei chend große Sättigungsmagnetflußdichte im Hinblick auf die Koerzitivkraft des Auf zeichnungsmediums aufweisen muß, um eine elektromagnetische Umwandlung der In formationssignale vornehmen zu können. Soll mit ein und demselben Magnetkopf so wohl eine Aufzeichnung als auch eine Wiedergabe erfolgen, so muß das Kernmaterial des Magnetkopfs nicht nur die zuvor erwähnte Sättigungsmagnetflußdichte, sondern auch eine hinreichend hohe magnetische Permeabilität für den entsprechenden Fre quenzbereich besitzen.

Mit einem konventionellen Ferritkopf lassen sich aber die erforderlichen Aufzeich nungseigenschaften im Zusammenhang mit dem zuvor erwähnten magnetischen Auf zeichnungsmedium nicht erzielen, da der Ferritkopf eine hohe magnetische Permeabili tät und eine niedrige Sättigungsmagnetflußdichte aufweist. Auf der anderen Seite zeigt zwar ein Magnetkopf aus einer weichmagnetischen Legierung, beispielsweise aus einer Fe-Al-Si-Legierung, eine höhere Sättigungsmagnetflußdichte, so daß gute Aufzeich nungseigenschaften bei einem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit hoher Koerzi tivkraft erhalten werden. Im Hinblick auf die bei üblicher Kopfform vorhandene Kern dicke besitzt dieser Magnetkopf im Arbeitsfrequenzbereich jedoch nur eine niedrige effektive magnetische Permeabilität, so daß seine Wiedergabeeigenschaften relativ schlecht sind.

Aufgrund der oben beschriebenen Nachteile wurde ein Magnetkopf der eingangs ge nannten Art entwickelt, dessen Magnetkernhälften aus einem zusammengesetzten Ma gnetmaterial bestehen, und zwar aus einem Ferrit und einer Fe-Al-Si-Legierung. Die aneinandergrenzenden Oberflächen der Dünnfilme aus der Fe-Al-Si-Legierung bilden den Magnetspalt (vgl. DE 34 47 700 A1).

Dieser Magnetkopf, bei dem die zuvor erwähnten Dünnfilme aus der Fe-Al-Si-Legie rung nur in der Nachbarschaft der aneinandergrenzenden Oberflächen der Ferritteile vorhanden sind und bei dem die Grenzflächen zwischen dem Ferrit und der Fe-Al-Si-Legierung im wesentlichen parallel zur Magnet spaltoberfläche verlaufen, weist den Vorteil auf, daß die Spurbreite unabhängig von der Dicke der Fe-Al-Si-Legierung eingestellt werden kann und daß er im wesentlichen in glei cher Weise wie der konventionelle Ferritkopf hergestellt werden kann, wodurch eine hohe Produktionsrate bei niedri gem Ausschuß möglich ist.

Allerdings bildet sich bei diesem Magnetkopftyp aufgrund der Reaktion zwischen dem Ferrit und der Fe-Al-Si-Legierung eine Schicht auf den Ferritflächen, also auf denjenigen Flächen, auf denen der Dünnfilm aus der Fe-Al-Si-Legierung zu liegen kommt, und zwar während der Zeit, in der ein sol cher Dünnfilm durch einen Sputtervorgang gebildet wird.

Bei diesem Magnetkopf liegt die Grenzfläche zwischen dem Ferrit und dem aus der Fe-Al-Si-Legierung bestehenden Dünn film im wesentlichen parallel zur Magnetspaltoberfläche in der Nähe des Magnetspalts, so daß die zuvor erwähnte Schicht bzw. Störschicht als Pseudo- oder Scheinspalt wirkt, was wiederum die Wiedergabeeigenschaften des Magnet kopfs störend beeinflußt. Durch den Pseudospalt werden die Frequenzeigenschaften des Wiedergabeausgangs wellenförmig gestört, wodurch sich die Qualität eines reproduzierten Bildes verschlechtert.

Bei einem Magnetkopf, bei dem die zuvor erwähnten Kernhälf ten aus einem zusammengesetzten Magnetmaterial gebildet sind, z. B. aus einem Mn-Zn-Ferrit mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 115 bis 130 × 10^-7/°C und dem aus der Fe-Al-Si-Legierung bestehenden Dünnfilm mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 150 bis 160 × 10^-7/°C, neigen die Ferritteile aufgrund der unterschiedli chen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den ver schiedenen Materialien zum Verbiegen, was zu einem Abblät tern des Films und damit zu einer Verstärkung des schädlichen Einflusses des Pseudos palts führt. Ferner leidet aufgrund dieser Tatsache die mechanische Festigkeit des Ma gnetkopfs.

Um dem Störeffekt aufgrund des Pseudospalts zu begegnen, wurde bereits ein Magnet kopf vorgeschlagen, bei dem die Grenzfläche in der Nachbarschaft des Magnetspalts um einen vorbestimmten Winkel bezüglich des Magnetspalts geneigt ist, um die Pseudo signale unter Ausnutzung des sogenannten Azimutverlusts zu unterdrücken. Bei der Produktion eines solchen Magnetkopfs treten jedoch mehrere Nachteile auf. So ist die Herstellung an sich relativ kompliziert. Darüber hinaus wird zur Bildung des Fe-Al-Si- Dünnfilms viel Zeit benötigt, da die Spurbreite von der Dicke des Dünnfilms abhängt. Die Fehlerrate bei der Herstellung ist relativ hoch.

Schließlich ist es aus JP 61-234509 A (In: Patent Abstracts of Japan, E-488, Bd. 11, Nr. 81, 12.3.1987) bekannt, daß eine Fe-Ga-Si-Legierung mit der dort angegebenen Zu sammensetzung die gleichen weichmagnetischen, für eine magnetische Aufzeichnung hoher Dichte vorteilhaften Eigenschaften wie eine Sendust-Legierung aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetkopf zu schaffen, dessen Auf zeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften nicht durch einen Pseudospalt verschlechtert werden. Dieser Magnetkopf soll darüber hinaus als Massenartikel mit geringer Aus schußrate und niedrigen Produktionskosten herstellbar sein.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein weichmagnetischer Dünnfilm aus einem Fe-Ga-Si-System stark den oxidmagnetischen Materialien, wie z. B. Ferrit, wider steht und eine hohe Sättigungsmagnetflußdichte aufweist, so daß er vorteilhaft als Hauptkernmaterial für den Magnetkopf verwendet werden kann.

Entsprechend der Erfindung wird ein Magnetkopf erhalten, bei dem die magnetischen Kernhälften aus einem oxidmagneti schen Material und aus Dünnfilmen aus einer weichmagneti schen Legierung bestehen, wobei die Grenzflächen zwischen den Dünnfilmen aus der weichmagnetischen Legierung und dem oxidmagnetischen Material parallel zueinander verlaufen, und wobei die weichmagnetischen Dünnfilme aus dem Fe-Ga-Si- System als die zuvor erwähnten weichmagnetischen Legie rungsdünnfilme verwendet werden, um hierdurch dem Störef fekt der Pseudospaltbildung entgegenzuwirken und sowohl die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften als auch das Herstellungsverfahren im Hinblick auf die Massenfertigung und die Ausschußrate zu verbessern.

Der aus dem Fe-Ga-Si-System bestehende weichmagnetische Dünnfilm reagiert mit den oxidmagnetischen Materialien nur in sehr geringem Umfang, so daß sich die zuvor erwähnte Störschicht an den Grenzflächen zwischen dem oxidmagneti schen Material und den weichmagnetischen Dünnfilmen aus dem Fe-Ga-Si-System nicht bildet. Der aus dem Fe-Ga-Si-System bestehende weichmagnetische Dünnfilm weist ebenfalls einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung von 120 × 10^-7/°C auf, der im Bereich des thermischen Aus dehnungskoeffizienten von 115 bis 120 × 10^-7/°C für den Mn- Zn-Ferrit liegt, so daß ein Filmabblättern aufgrund einer Verbiegung des oxidmagnetischen Materials nicht mehr auf tritt. Im Ergebnis werden dadurch die Bahnen der magneti schen Flüsse an den Grenzflächen geglättet, so daß der Störeffekt aufgrund eines Pseudospalts vollständig elimi niert ist.

Zusätzlich weist der Magnetkopf nach der Erfindung Grenz flächen zwischen dem weichmagnetischen Dünnfilm aus dem Fe- Ga-Si-System und dem oxidmagnetischen Material in der Nach barschaft des Magnetspalts auf, die sich im wesentlichen parallel zum Magnetspalt erstrecken, so daß er, bezogen auf den konventionellen Ferritkopf, mit gleicher Herstellungs schrittzahl als Massenartikel mit geringen Kosten produ ziert werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfin dung, wobei in Fig. 1A der Magnetkopf in perspekti vischer Ansicht schematisch dargestellt ist, wäh rend in Fig. 1B eine Draufsicht derjenigen Fläche des Magnetkopfs abgebildet ist, die in gleitendem Kontakt mit einem magnetischen Aufzeichnungsmedium steht,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen einem Zusatzanteil an Ru und der Abriebtiefe in ei nem Magnetkopf, der einen weichmagnetischen Dünn film aus einem Fe-Ga-Si-System aufweist, dem Ru beigemischt ist,

Fig. 3A und 3B ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin dung, wobei in Fig. 3A eine vergrößerte Draufsicht einer Fläche des Magnetkopfs abgebildet ist, die mit einem magnetischen Aufzeichnungsmedium in glei tendem Kontakt steht, während in Fig. 3B der Aufbau im Bereich des Magnetspalts vergrößert dargestellt ist,

Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht einer mit einem magne tischen Aufzeichnungsmedium in gleitendem Kontakt stehenden Fläche eines Magnetkopfs nach einem drit ten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5A und 5B einen Magnetkopf nach einem vierten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung, wobei in Fig. 5A eine vergrößerte Draufsicht auf diejenige Fläche des Ma gnetkopfs dargestellt ist, die mit einem magneti schen Aufzeichnungsmedium in gleitendem Kontakt steht, während in Fig. 5B der Querschnittsbereich des Magnetkopfs nach Fig. 5A in der Nähe des Ma gnetspalts abgebildet ist,

Fig. 6 Wiedergabeeigenschaften der Magnetköpfe nach den Fig. 1A und 1B bzw. 5A und 5B, wobei jeweils die Abhängigkeit zwischen der Frequenz und dem Wieder gabeausgang dargestellt ist,

Fig. 7 Aufzeichnungseigenschaften der Magnetköpfe nach den Fig. 1A und 1B bzw. 5A und 5B, wobei jeweils der Zusammenhang zwischen dem Aufzeichnungsstrom und dem Wiedergabeausgang dargestellt ist,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht durch einen Magnetkopf nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfin dung, und

Fig. 9A und 9B perspektivische Ansichten eines Magnetkopfs nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfin dung.

Im folgenden werden anhand der Figuren mehrere Ausführungs beispiele der Erfindung näher beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Entsprechend dem in den Fig. 1A und 1B gezeigten Magnetkopf nach dem ersten Ausführungsbeispiel bestehen die Magnetker ne 1, 11 aus einem oxidmagnetischen Material, z. B. aus ei nem Mn-Zn-Ferrit. In der Nähe der aneinandergrenzenden Oberflächen dieser Magnetkerne 1, 11 befinden sich an bei den Seiten der Magnetkerne 1, 11 Auskehlungen 2, 12, die die Form von im wesentlichen bogenförmigen Ausschnitten ha ben, und zwar zur Begrenzung bzw. Steuerung der Spurbreite. Auf diesen aneinandergrenzenden Oberflächen der Magnetkerne 1, 11 liegen weichmagnetische Dünnfilme 3, 13, die aus ei ner Legierung mit hohem Sättigungsmagnetfluß gebildet sind, im vorliegenden Fall aus einer Fe-Ga-Si-Legierung, wobei die Dünnfilme entsprechend niedergeschlagen sind. Sie lie gen ebenfalls in den zuvor erwähnten Spurbreiten-Steueraus kehlungen 2, 12 und erstrecken sich von der vorderen Spalt bildungsfläche zur hinteren Spaltbildungsfläche, so daß ein Paar magnetischer Kernhälften erhalten wird.

Ein magnetischer Spalt g mit einer Spurbreite Tw wird ent sprechend der Fig. 1B durch aneinandergrenzende, parallele Teile 3a, 13a eingegrenzt, die auf den sich gegenüberlie genden Oberflächen der zuvor erwähnten weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13 des Fe-Ga-Si-Systems gebildet sind.

Es sei darauf hingewiesen, daß die genannten Spurbeiten- Steuerauskehlungen 2, 12 mit nichtmagnetischen Materialien 22, 22 gefüllt sind, die in geschmolzenem Zustand in die Spurbreiten-Steuerauskehlungen 2, 12 eingefüllt werden, so daß sich auf diese Weise die Spurbreite einstellen und ver hindern läßt, daß die weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13 des Systems Fe-Ga-Si abgenutzt werden. In eine der magnetischen Kernhälften 1 ist eine Windungsöffnung 21 zur Aufnahme ei ner nicht dargestellten Windung oder Spule hineingebohrt.

Beim oben beschriebenen Magnetkopf hängt die Spurbreite Tw nicht von der Filmdicke l der weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13 des Fe-Ga-Si-Systems ab, so daß die Filmdicke l die ser Filme 3, 13 auf einen extrem kleinen Wert eingestellt werden kann. Dies ist im Hinblick auf die Herstellung und Massenfertigung von Vorteil, da sich dadurch die weichma gnetischen Dünnfilme 3, 13 des Systems Fe-Ga-Si in kürzerer Zeit bilden lassen.

Dieser Magnetkopf weist ebenfalls im Hinblick auf die Bear beitbarkeit, die Herstellungskosten und insbesondere im Hinblick auf die Ausschußrate Vorteile auf, da er sich ge genüber dem konventionellen Ferritkopf mit einer gleichen Anzahl von Herstellungsschritten produzieren läßt. Bei dem Magnetkopf nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13 auf die Magnetkerne 1, 11 niedergeschlagen, in die bereits in üblicher Weise die Spurbreiten-Steuerauskehlungen 2, 22 eingebracht worden sind. Beide Kernhälften 1, 11 werden z. B. durch geschmol zenes Glas miteinander verbunden.

Soweit die Grundbestandteile des Fe-Ga-Si-Systems der weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13 betroffen sind, nämlich Fe, Ga und Si, weisen die Filme 3, 13 einen Anteil von 1 bis 23 Atom-% Ga, einen Anteil von 9 bis 31 Atom-% Si und den verbleibenden Anteil an Fe auf, unter der Bedingung, daß der Fe-Anteil im Bereich von 68 bis 84 Atom-% liegt. Weichen die Mengen dieser Grundbestandteile von den oben angegebenen Bereichen ab, so lassen sich die gewünschten magnetischen Eigenschaften nicht mehr aufrechterhalten, al so die Sättigungsmagnetflußdichte, die magnetische Permea bilität oder die Koerzitivkraft.

Die Zusammensetzung der weichmagnetischen Dünnfilme kann durch den folgenden Ausdruck Fe_a Ga_b Si_c angegeben werden, wobei die Buchstaben a, b und c die relative Zusammenset zung oder Zusammensetzungsverhältnisse in Atomprozent ange ben. Folgende Bedingungen sollten erfüllt sein:

68 ≦ a + b ≦ 84,
1 ≦ b ≦ 23,
9 ≦ c ≦ 31 und
a + b + c = 100.

Im zuvor erwähnten Fe-Ga-Si-System der weichmagnetischen Dünnfilme kann ein Teil des Fe durch Co substituiert wer den. In diesem Fall wird neben einer Erhöhung der Sätti gungsmagnetflußdichte auch eine Verbesserung der Korro sions- und Verschleißfestigkeit erzielt. Allerdings wird bei einem zu großen Anteil an substituiertem Co nicht nur die Sättigungsmagnetflußdichte verschlechtert, sondern es vermindern sich dann auch die weichmagnetischen Eigenschaf ten. Daher sollte vorzugsweise der Anteil an Fe, der durch Co substituiert wird, im Bereich von 0 bis 15 Atom-% lie gen.

Wird also die Zusammensetzung des Fe-Ga-Si-Systems des weichmagnetischen Dünnfilms durch den Ausdruck Fe_d Co_e Ga_f Si_g angegeben, wobei d, e, f und g relative Zusammensetzun gen oder Zusammensetzungsverhältnisse in Atomprozent sind, so sollte folgende Beziehung der relativen Zusammensetzun gen gelten:

68 ≦ d + e ≦ 84,
0 ≦ e ≦ 15,
1 ≦ f ≦ 35,
1 ≦ g ≦ 35 und
d + e + f + g = 100.

Zur weiteren Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Fe- Ga-Si-Systems des weichmagnetischen Dünnfilms ohne gleich zeitige Verminderung seiner Sättigungsmagnetflußdichte kann wenigstens eines der Elemente Ti, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Ta, W, Ru, Os, Rh, Ir, Re, Ni, Pd, Pt, Hf und V zu einer Legie rung hinzugegeben werden, die als Grundzusammensetzung Fe, Ga und Si enthält, wobei ein Teil des Fe durch Co substitu iert sein kann.

Die Elemente Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt und Ni der oben be schriebenen Zusätze können in der Größenordnung von 0,1 bis 15 Atom-% hinzugefügt werden, da der Zusatz dieser Elemente nur zu einer begrenzten Verminderung der Sättigungsmagnet flußdichte führt.

Es läßt sich daher ein weiterer weichmagnetischer Dünnfilm mit einem Fe-Ga-Si-System angeben, bei dem die Zusammenset zung des Fe-Ga-Si-Systems des weichmagnetischen Dünnfilms durch den Ausdruck Fe_h Co_i Ga_j Si_k M'_m angegeben werden kann. Hierbei bezeichnen h, i, j, k und m die relative Zu sammensetzung oder Zusammensetzungsverhältnisse in Atompro zent, während M wenigstens eines der Elemente Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt und Ni bezeichnet. In diesem Fall sollte die folgende Beziehung der relativen Zusammensetzung erfüllt sein:

68 ≦ h + i ≦ 84,
0 ≦ i ≦ 15,
1 ≦ j ≦ 23,
6 ≦ k ≦ 31,
0,1 ≦ m ≦ 15 und
h + i + j + k + m = 100.

Bei einem Zusatzanteil m des Zusatzelements M' von weniger als 0,1 Atom-% kann keine hinreichende Verbesserung der Verschleißfestigkeit erwartet werden. Vorzugsweise wird da her dieser Zusatzanteil so gewählt, daß er nicht weniger als 4 Atom-% beträgt. Ferner wird bei einem Zusatzanteil m des Zusatzelements M' von mehr als 15 Atom-% die Sätti gungsmagnetflußdichte stark verschlechtert, so daß vorzugs weise dieser Anteil so gewählt wird, daß er nicht höher als 10 Atom-% ist.

Die Elemente Ti, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Ta, W, Re, Hf und V der oben genannten Zusätze sollten vorzugsweise mit ge ringerem Anteil als der Zusatzanteil m des Zusatzelements M' hinzugefügt werden, da durch das Hinzufügen dieser Ele mente die Sättigungsmagnetflußdichte stärker verschlechtert wird als durch die Zusatzelemente M'. Der zugesetzte Anteil der Elemente Ti, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Ta, W, Re, Hf oder V sollte daher im Bereich von 0,05 bis 6 Atom-% liegen.

Ein weiteres Fe-Ga-Si-System eines weichmagnetischen Dünn films läßt sich durch den Ausdruck Fe_h Co_i Ga_j Si_k M"_n an geben, wobei h, i, j, k und n die relative Zusammensetzung oder Zusammensetzungsverhältnisse in Atomprozent angeben und M" wenigstens eines der Elemente Ti, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Ta, W, Re, Hf und V bezeichnet. In diesem Fall sollte folgende Beziehung der relativen Zusammensetzung erfüllt sein:

68 ≦ h + i ≦ 84,
0 ≦ i ≦ 15,
1 ≦ j ≦ 23,
6 ≦ k ≦ 31,
0,05 ≦ n ≦ 6 und
h + i + j + k + n = 100.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein Zusatzanteil n des Zu satzelements M" von weniger als 0,05 Atom-% nicht gewünscht ist, da dann nur eine unzureichende Verbesserung der Ver schleißfestigkeit erhalten wird. Der Zusatzanteil n sollte 6 Atom-% aber auch nicht übersteigen, da dann eine zu star ke Verschlechterung der Sättigungsmagnetflußdichte erhalten wird.

Der Einfluß der Zusatzelemente wurde anhand des Ru (Ruthe nium) erforscht. Mehrere Magnetköpfe nach der Erfindung wurden hergestellt, und zwar mit unterschiedlichen Zusam mensetzungen des Fe-Ga-Si-Systems der weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13, wobei das magnetische Aufzeichnungsmedium unter schleifendem Kontakt mit diesen Köpfen stand. Es sollte das Auftreten von Stufenbildungen an den Grenzflä chen zwischen den Magnetkernen 1, 11 und den weichmagneti schen Dünnfilmen 3, 13 des Fe-Ga-Si-Systems an der Oberflä che des Magnetkopfs erforscht werden, auf der das magneti sche Aufzeichnungsmedium entlangläuft.

Dem Fe-Ga-Si-System des weichmagnetischen Dünnfilms wurde Ru zugegeben, und zwar in verschiedenen Mengen, um jeweils einen Magnetkopf zu erhalten, während als magnetisches Aufzeichnungsmedium ein Metallband verwendet wurde. Der Tiefen- oder Höhenabstand der oben genannten Stufe, hervor gerufen durch unterschiedlichen Abrieb zwischen dem Dünn film und dem Ferritteil, wurde gemessen, nachdem das Band eine Stunde lang bei einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Metallband und dem Magnetkopf von 3,8 m/s an diesem vorbeibewegt worden war. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 ge zeigt.

Anhand dieser Fig. 2 läßt sich erkennen, daß die oben ge nannte Stufe kleiner wird, und zwar bei steigendem Ru-Zu satz bis herauf zu einem Ru-Zusatz von 8%, und daß danach die Stufe allmählich wieder ansteigt mit weiterhin zuneh mendem Ru-Zusatz, wobei die kritische Grenze zwischen der Abnahme und dem Anstieg bei einem Zusatzanteil an Ru von etwa 8% liegt. Auf diese Weise wurde herausgefunden, daß der Magnetkopf eine sehr gute Verschleißfestigkeit bei ei nem Zusatzanteil an Ru in der Nähe von etwa 8% zeigt, und daß sich seine Verschleißfestigkeit allmählich wieder ver schlechtert, wenn der Zusatzanteil an Ru von 8% über schritten wird.

Wird Ru verwendet, um beispielsweise Fe zu substituieren, so vermindert sich jedoch ein wenig die Sättigungsmagnet flußdichte, beispielsweise mit einer Rate von etwa 0,0138 T (0,138 kG) (Kilo-Gauss) pro Atomprozent durch Ru substituierten Ei sens. Die Sättigungsmagnetflußdichte für den das Fe-Ga-Si- System aufweisenden weichmagnetischen Dünnfilm, der optimale weichmagnetische Eigenschaften aufweist, liegt bei etwa 13 kG. Die Sättigungsmagnetflußdichte ist geringer als 1,1 T (11 kG), wenn der Anteil des durch Ru substituierten Eisens 15 Atom- % überschreitet, so daß gegenüber dem Fe-Al-Si-Legierungs system der Vorteil der verbesserten Sättigungsmagnetfluß dichte nicht erhalten wird.

Nach alledem wurde herausgefunden, daß bei dem das Fe-Ga- Si-System aufweisenden weichmagnetischen Dünnfilm eine Ver minderung der Stufe nach ununterbrochenem Transport des ma gnetischen Aufzeichnungsmediums sowie eine Erhöhung der Sättigungsmagnetflußdichte gleichzeitig erhalten werden, wenn der Zusatzanteil an Ru in einem Bereich zwischen 0,1 bis 15 Atom-% liegt.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem das Fe-Ga-Si-System aufweisenden weichmagnetischen Dünnfilm ein Teil des Ga in der Zusammensetzung durch Al substituiert werden kann, wäh rend ein Teil des Si durch Ge substituiert werden kann.

Zur Bildung der weichmagnetischen Dünnfilme, die das Fe-Ga- Si-System enthalten, können verschiedene konventionelle Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise läßt sich ein derartiger Dünnfilm im Vakuum herstellen.

Die Vakuumdünnfilmherstellung kann durch Sputtern, Ionen plattierung, Niederschlag im Vakuum und durch das sogenann te "Cluster-Ionen-Strahlverfahren" erfolgen. Der Sputter vorgang sollte vorzugsweise in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden, beispielsweise in einer Ar-Gasatmo sphäre, die Sauerstoff oder Stickstoff enthält, um die Eigenschaften des weichmagnetischen Dünnfilms noch weiter zu verbessern, beispielsweise seine Korrosionsbeständig keit.

Bei der Zusammenstellung der jeweiligen Zusatzelemente sollte wie folgt vorgegangen werden:

a) Die jeweiligen Zusatzelemente werden ausgewogen, um vorgeschriebene relative Verhältnisse sicherzustellen. Die ausgewogenen Zusatzelemente werden zuvor geschmolzen, z. B. in einem Hochfrequenz-Schmelzofen, um einen Legierungsblock zu erhalten, der dann als Quelle bei der Aufdampfung ver wendet werden kann.
b) Die genannte Verdampfungsquelle wird für jedes Zusatz element hergestellt, so daß sich die Zusammensetzung durch die Zahl der Verdampfungsquellen steuern läßt.
c) Für jedes Zusatzelement ist eine Verdampfungsquelle vorhanden, wobei die Zusammensetzung dadurch gesteuert wird, daß an diese Verdampfungsquellen entsprechende Aus gangssignale geliefert werden, die beispielsweise mit Span nungen beaufschlagt werden, durch die sich die Verdamp fungsgeschwindigkeit einstellen läßt.
d) Während der Verdampfung der zu einem Block geschmolze nen Zusatzelemente werden andere Elemente implantiert.

Der im Vakuum hergestellte weichmagnetische Dünnfilm zeigt etwas höhere Werte bezüglich der Koerzitivkraft, wenn Film spannungen, falls dies gewünscht wird, durch eine geeignete Wärmebehandlung beseitigt werden, um seine weichmagneti schen Eigenschaften zu verbessern.

Die Magnetkerne 1, 11, die den Hauptteil der jeweiligen Ma gnetkernhälften I und II bilden, können aus oxidmagneti schen Materialien bestehen, z. B. aus einem Mn-Zn-Ferrit oder aus einem Ni-Zn-Ferrit. Das oxidmagnetische Material kann monokristallines oder polykristallines oxidmagneti sches Material sein oder ein Material, das aus miteinander verbundenen monokristallinen und polykristallinen oxidma gnetischen Materialien besteht, wobei die Verbindung durch Wärmebehandlung erfolgt.

Der Magnetkopf nach der Erfindung, der den weichmagneti schen Dünnfilm aufweist, welcher im wesentlichen Fe, Ga und Si als Hauptbestandteile enthält, weist den Vorteil auf, daß keine störende Schicht auf der Oberfläche der Magnet kerne 1, 11 während der Bildung des weichmagnetischen Dünn films 3, 13 erzeugt wird. Unabhängig von der Tatsache also, daß bestimmte Teile der Grenzflächen 1a, 11a zwischen den Magnetkernen 1, 11 und den weichmagnetischen Dünnfilmen des Fe-Ga-Si-Systems 3, 13 im wesentlichen parallel zum Magnet spalt g verlaufen, wie beim vorliegenden Ausführungsbei spiel, wirken diese Grenzflächen 1a, 11a nicht als virtuel ler oder Pseudospalt, so daß eine gute Wiedergabecharakte ristik erzielt wird.

Beim Ausführungsbeispiel des Magnetkopfs nach der Erfindung lassen sich somit die genannte Störschicht und die Stufe eliminieren, die hauptsächlich für die Bildung des Pseudo spalts verantwortlich sind. Aufgrund der nicht mehr vorhan denen Stufe wird ferner der Kontakt zwischen dem magneti schen Aufzeichnungsmedium und dem Magnetkopf verbessert, wodurch ebenfalls Abstandsverluste verringert werden. Auch die Gefahr einer Beschädigung des magnetischen Aufzeich nungsmediums wird wesentlich herabgesetzt.

Um die Bildung der Störschicht an den Übergangsgrenzflächen zwischen den zuvor erwähnten weichmagnetischen Filmen 3, 13 des Fe-Ga-Si-Systems und den Magnetkernen 1, 11 des oxidma gnetischen Materials wirkungsvoll zu unterdrücken, kann Sauerstoff in diese Filme eingeführt werden, und zwar in der Nähe dieser Übergangsgrenzflächen an den Magnetkernen 1, 11.

Selbstverständlich kann Sauerstoff auch in den gesamten Be reich der weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13 eingebracht werden und nicht nur in der Nähe der Grenzflächen an den Magnetkernen 1, 11. Um die Reaktion des Sauerstoffs mit dem nichtmagnetischen Material 22 zu unterdrücken, welches sich innerhalb der Spurbreiten-Steuerauskehlungen 2, 12 befin det, kann Sauerstoff alternativ auch nur während der letz ten Stufe der Filmherstellung zugeführt werden, so daß die ser Sauerstoff nur in der Nähe des Oberflächen der weichma gnetischen Dünnfilme 3, 13 eingeführt ist, die in Kontakt mit dem nichtmagnetischen Material 22 stehen.

Um Sauerstoff in die nichtmagnetischen Dünnfilme 3, 13 des Fe-Ga-Si-Systems einbringen zu können, kann dieses der Sputteratmosphäre zugesetzt werden, wenn die genannten Dünnfilme 3, 13 durch einen Sputtervorgang hergestellt wer den.

Sauerstoff wird also in das Fe-Ga-Si-System der weichmagne tischen Dünnfilme 3, 13 übernommen, die durch einen Sput tervorgang in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre gebildet werden. Der Sauerstoffgehalt in den Dünnfilmen liegt vor zugsweise im Bereich von 0,05 bis 10 Atom-%. Bei einem Sau erstoffgehalt von weniger als 0,05 Atom-% ergibt sich keine wirksame Unterdrückung der Reaktion. Umgekehrt verschlech tern sich bei einem Sauerstoffgehalt von mehr als 10 Atom-% die magnetischen Eigenschaften der weichmagnetischen Dünn filme 3, 13. Der Sauerstoffgehalt im obengenannten Bereich wird einerseits gewünscht, um die Reaktion unterdrücken zu können, andererseits aber auch im Hinblick auf die magneti schen Eigenschaften, so daß eine niedrige Koerzitivkraft und eine hohe magnetische Permeabilität erreicht werden.

Gemäß einer weiteren Alternative kann Sauerstoff in der oben beschriebenen Weise gleichzeitig mit wenigstens einem der Elemente Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo und W zugesetzt werden.

Es sei allerdings darauf hingewiesen, daß es optimale Werte bezüglich des Zusatzes und der Einführung der oben be schriebenen Elemente und des Sauerstoffs gibt. Diese Werte hängen von der Art der verwendeten Elemente ab. Werden z. B. Elemente aus der Platingruppe zugefügt, also z. B. Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt, so liegt der zugefügte Anteil die ser Gruppen vorzugsweise im Bereich von 1 bis 20 Gew.-%. Der Anteil b an Sauerstoff in Gew.-% beträgt in diesem Fall vorzugsweise 12/a ≦ b ≦ 1,5a, wobei a den Anteil des Zusat zes der Platingruppenelemente in Gew.-% angibt.

Werden Seltene Erdelemente, wie z. B. Sc, Y oder La, Ti, Elemente wie z. B. Ti, Zr oder Hf, Elemente aus der Gruppe V wie z. B. V, Nb oder Ta oder andere Elemente, wie z. B. Cr, Mo oder W zugesetzt, so liegen die bevorzugten Anteile jeweils im Bereich von 0,05 bis 4 Gew.-%. Der zugesetzte Anteil an Sauerstoff beträgt in diesem Fall vorzugsweise 0,1 bis 2,5 Gew.-%.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Platingruppenelemente als Zusatzelemente gleichzeitig mit anderen Elementen ver wendet werden können. Der zugesetzte Anteil dieser Elemen te, ausgedrückt durch (e + f), wobei e den zugesetzten An teil der Platingruppenelemente in Gew.-% und f den der an deren Elemente in Gew.-% angibt, liegt vorzugsweise im Be reich von 0,05 bis 22 Gew.-%. Der Anteil an zugeführtem Sauerstoff liegt in diesem Fall im Bereich von 0,1 bis 2,5 Gew.-%.

Es wurde erkannt, daß die oben beschriebene, angegriffene bzw. Störschicht nicht nur durch die Oxidationsdiffusion während der Bildung des weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünn films, sondern auch während des Läppens der Oberflächen der Grenzflächen 1a, 11 der Magnetkerne 1, 11 durch Schleifräder erzeugt wird. Daher ließ sich bestätigen, daß die angegriffenen bzw. Störschichten durch die oben be schriebenen Flächen während der Schleifoperation entstehen, wobei der Reihe nach eine Oxidschicht, eine faserartige Struktur, eine amorphe Schicht und eine durch Spannungen beeinflußte Schicht auftreten, wobei die Spannungen bei der Bearbeitung erzeugt werden.

Um die aufgrund der Bearbeitung beeinflußten Schichten zu elimieren, ist es daher sinnvoll, die oben genannten Grenz flächen 1a, 11a zuvor einem mechanisch-chemischen Polier vorgang oder einem sogenannten Abschwimm-Poliervorgang zu unterwerfen, um die erwähnte Oxidschicht, die faserartige Struktur und die amorphe Schicht zu entfernen und um erst im Anschluß daran die weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13 des Fe-Ga-Si-Systems aufzubringen. Zusätzlich können im An schluß an den zuvor erwähnten Poliervorgang die genannten Oberflächen getempert werden, und zwar bei geeignetem Sau erstoffpartialdruck, also bei einem Gleichgewichts-Sauer stoffpartialdruck, um aufgrund der Bearbeitung erzeugte Spannungen zu beseitigen und um die effektive magnetische Permeabilität des Magnetkopfs wieder herzustellen.

Bei den oben beschriebenen Herstellungsprozessen kann die aufgrund der Bearbeitung erzeugte beeinflußte bzw. Stör schicht auf weniger als mehrere 10 nm abgetragen werden, so daß die Wiedergabeeigenschaften sich aufgrund des nachtei lig auswirkenden Pseudospalts nicht mehr verschlechtern. Die beeinflußten bzw. Störschichten und die genannte Stufe sind nicht mehr vorhanden.

Zusätzlich liegt der thermische Ausdehnungskoeffizient des weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilms etwa bei 130 × 10^-7/ °C, so daß er wenigstens annähernd dem thermischen Expan sionskoeffizienten des z. B. aus einem Mn-Zn-Ferrit beste henden Magnetkerns entspricht, welcher bei 120 × 10^-7/°C liegt, so daß das zuvor erwähnte Filmabblättern praktisch vermieden wird.

Um das Phänomen der Diffusionsoxidation insbesondere bei der Bildung der weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme 3, 13 zu beseitigen, können zwischen diesen Dünnfilmen 3, 13 und den Magnetkernen 1, 11 Reaktionsverhinderungsfilme gebildet werden.

Die Reaktionsverhinderungsfilme können z. B. nichtmagneti sche Nitride enthalten, z. B. Siliciumnitrid (Si₃N₄), Mo lybdännitrid, Aluminiumnitrid oder Bornitrid. Die Dicke des Reaktionsverhinderungsfilms ist vorzugsweise so gewählt, daß sie nicht kleiner als 0,5 nm (5 Å) und nicht größer als ein Zehntel der optischen Spaltlänge ist. Liegt die Film dicke unterhalb des oben genannten Bereichs, so kann die Reaktion nicht mehr zuverlässig verhindert werden. Liegt dagegen die Filmdicke oberhalb des oben genannten Bereichs, so können Störeinflüsse aufgrund des Pseudospalts auftre ten.

Die Reaktionsverhinderungsfilme können auch dünne Oxidfilme aus Si, Ti, Cr, Al, Ta, Zr, Mg, Mn oder Zn sein. Die Dicke des Reaktionsverhinderungsfilms liegt in diesem Fall vor zugsweise zwischen 2 nm und 20 nm (20 bis 200 Å).

Durch die genannten Materialien wird die Reaktion wirkungs voll unterdrückt, auch wenn die aus ihnen bestehenden Filme mit nur sehr geringer Dicke hergestellt werden, so daß kein Risiko besteht, daß die Reaktionsverhinderungsfilme selbst als Pseudospalt wirken.

Entsprechend dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Stufenbildung auf der Oberfläche des Magnet kopfs, die mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium in gleitendem Kontakt steht, das Phänomen der Oxidationsdiffu sion während der Bildung der weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13, die Bildung der angegriffenen bzw. Störschichten, die während der Bearbeitung der Magnetkerne 1, 11 erzeugt wer den und die im wesentlichen für die Entstehung des Pseudo spalts verantwortlich sind, sowie das Filmabblättern ver mieden, so daß der Pseudospalteffekt vollständig eliminiert ist, unabhängig von der Tatsache, daß die Grenzflächen 1a, 11a im wesentlichen parallel zum Magnetspalt g verlaufen.

Um dem Pseudospalteffekt vorzubeugen, wurde bereits ent sprechend der konventionellen Praxis ein Reaktionsverhinde rungsfilm auf den Grenzflächen 1a, 11a vorgesehen. Ferner wurden diese Grenzflächen 1a, 11a unter einem vorbestimmten Winkel relativ zum Magnetspalt g geneigt angeordnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach der Erfindung läßt sich der Wiedergabeausgang der Pseudosignale wirkungs voll vermindern, ohne daß es erforderlich ist, derart kom plizierte Maßnahmen zu treffen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Die Fig. 3A und 3B zeigen eine abgewandelte Ausführungs form, bei der die weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme 3, 13 jeweils aus wenigstens zwei unterschiedlichen weichma gnetischen Dünnfilmen 3A, 3B, 13A, 13B bestehen, die sich hinsichtlich der Zusatzelemente oder Zusatzmengen unter scheiden. In diesem Fall ist es mit Blick auf die Stufen bildung erforderlich, daß ein hoch verschleißfester weich magnetischer Dünnfilm jeweils für die weichmagnetischen Fe- Ga-Si-Dünnfilme 3A, 13A verwendet wird, die den Grenzflä chen 1a, 11a der Magnetkerne 1, 11 zugewandt sind.

Beispielsweise wird den weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfil men 3A, 13A, die den Grenzflächen 1a, 11a der Magnetkerne 1, 11 zugewandt sind, 8% Ru beigemischt, während den weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilmen 3B, 13B, die an der Magnetspaltbildungsfläche liegen, 4% Ru beigemischt wer den. Der Aufbau unterscheidet sich ansonsten nicht von dem des ersten Ausführungsbeispiels.

Bestehen die weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme 3, 13 aus jeweils wenigstens zwei Schichten, und liegen die Dünnfilme 3A, 13A mit höherer Verschleißfestigkeit in Richtung der Magnetkerne 1, 11, so kann die Stufenbildung in Überein stimmung mit den Eigenschaften der hoch widerstandsfesten weichmagnetischen Dünnfilme 3A, 13A kontrolliert werden, während die Form der mit dem magnetischen Aufzeichnungsme dium in gleitendem Kontakt stehenden Oberfläche weiterhin durch die Dünnfilme 3B, 13B definiert wird.

Vorteilhaft ist ferner, daß sich die angegriffene bzw. Störschicht in der Nähe der Grenzflächen 1a, 11a praktisch nicht herausbildet.

Der Magnetspalt g wird durch Dünnfilme gebildet, die eine hohe Sättigungsmagnetflußdichte aufweisen, also durch die weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme 3B, 13B, denen eine geringere Menge an Ru beigemischt ist, so daß eine höhere Aufzeichnungsdichte erhalten wird. Stufenbildung und Stör schichtbildung werden unterdrückt.

Der Magnetkopf nach den vorliegenden Ausführungsbeispielen weist daher einen geringeren Wiedergabeausgang der Pseudo signale auf und somit ausgezeichnete Wiedergabe- und Auf zeichnungseigenschaften.

Drittes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 4 zeigt einen Magnetkopf nach einem dritten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem der als Hauptkern verwendete weichmagnetische Legierungsdünnfilm eine Mehr fachstruktur aufweist, zu der die zuvor erwähnten weichma gnetischen Dünnfilme 3, 13 des Fe-Ga-Si-Systems und andere weichmagnetische Legierungsdünnfilme gehören, beispielswei se ein Fe-Al-Si-Legierungsdünnfilm 20. Im vorliegenden Fall weisen die weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme 3, 13 eine hohe Verschleißfestigkeit auf und liegen auf den Grenzflä chen 1a, 11a der Magnetkerne 1, 11.

Durch Bildung der weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme 3, 13 ist es möglich, die Erzeugung der oben genannten Stufe oder der Störschicht zu steuern, die hauptsächlich für die Entstehung des Pseudospalts verantwortlich sind. Die ge nannten weichmagnetischen Dünnfilme 3, 13 wirken einer Re lativdiffusion mit dem oxidmagnetischen Material bzw. einer Oxidation entgegen. Vorteilhaft ist ferner, daß die an der den Magnetspalt g bildenden Fläche liegenden weichmagneti schen Legierungsdünnfilme 20 frei gewählt werden können. Diese weichmagnetischen Legierungsdünnfilme 20 können z. B. eine Fe-Al-Si-Legierung, eine Ni-Fe-Legierung, eine Fe-Al- Ge-Legierung oder eine magnetische amorphe Legierung ent halten. Die Dünnfilme 20 können jeweils aus einer einzelnen Schicht oder aus mehreren übereinandergeschichteten Filmen bestehen, zu denen auch ein hoch verschleißfester Isola tionsfilm gehören kann. Beispielsweise können die Dünnfilme 20 Filme aus SiO₂ oder Si₃N₄ aufweisen.

Viertes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 5A und 5B zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel des Magnetkopfs nach der Erfindung, bei dem ein weichmagne tischer Fe-Ga-Si-Dünnfilm 13 nur an der Magnetkernhälfte II gebildet ist, während die andere Magnetkernhälfte I nur aus oxidmagnetischem Material besteht. Die Magnetkernhälfte II liegt in diesem Fall vorne, und zwar gesehen in Transport richtung X des magnetischen Aufzeichnungsmediums.

Üblicherweise wird der als Hauptkern verwendete weichmagne tische Legierungsdünnfilm durch einen Sputtervorgang in senkrechter Richtung bezüglich der Magnetkernoberfläche ge bildet, also bezüglich der Grenzflächen 1a, 11a. Die magne tische Permeabilität in Richtung der Dicke oder in Richtung senkrecht zum weichmagnetischen Legierungsdünnfilm kann da her nicht so einfach vergrößert werden, auch wenn sich die magnetische Permeabilität in einer in der Ebene des Dünn films liegenden Richtung vergrößern läßt, so daß noch viele Verbesserungen hinsichtlich der Wiedergabequalität möglich sind.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt der weichmagneti sche Fe-Ga-Si-Dünnfilm 13 nur an der magnetischen Kernhälf te II, die ihrerseits vorne liegt, und zwar in Vorwärts transportrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums ge sehen, während mit der anderen Magnetkernhälfte I kein weichmagnetischer Dünnfilm verbunden ist, der die magneti sche Permeabilität herabsetzt. Es wird daher eine verbes serte Wiedergabequalität erzielt, und zwar auch in einem Frequenzbereich von mehreren bis mehreren 10 MHz. Gleich zeitig wird während des Aufzeichnungsbetriebs an der nach vorne gerichteten Seite des magnetischen Aufzeichnungsme diums der Leckfluß gleichmäßiger verteilt, wie durch die gestrichelt dargestellte Linie P in Fig. 5B zu erkennen ist, so daß eine gute Aufzeichnungscharakteristik bei nur kleiner Aufzeichnungsdemagnetisierung erhalten wird, und zwar ähnlich wie beim Magnetkopf nach dem ersten Ausfüh rungsbeispiel.

Wiedergabe- und Aufzeichnungseigenschaften des Magnetkopfs nach den Fig. 5A und 5B (Probe 1) und des Magnetkopfs nach den Fig. 1A und 1B (Probe 2) wurden im einzelnen näher un tersucht. Die Ergebnisse sind in den Fig. 6 und 7 darge stellt.

Die Magnetköpfe nach den Proben 1 und 2 enthalten weichma gnetische Fe-Ga-Si-Dünnfilme mit einem Zusatz von Ru, einer Sättigungsmagnetflußdichte von 13 kG und einer Filmdicke von 5 µm. Als magnetisches Aufzeichnungsmedium wurde ein Metallband verwendet mit einer Koerzitivkraft von 119426 A/m (1500 Oer sted). Die Relativgeschwindigkeit zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und dem Magnetkopf wurde zu 3,8 m/s ge wählt. Bei Durchführung der Messungen wurde ein die weich magnetischen Legierungsdünnfilme tragender Magnetkopf quer zur Transportrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums angeordnet, wobei dieser Magnetkopf als Wiedergabekopf zur Messung der Aufzeichnungscharakteristik verwendet wurde. Ein ähnlicher Kopf wurde als Aufzeichnungskopf zur Messung der Wiedergabecharakteristik verwendet.

Wie anhand der Fig. 6 zu erkennen ist, weist der Magnet kopf, bei dem der weichmagnetische Fe-Ga-Si-Dünnfilm 13 nur an der Magnetkernhälfte II angeordnet ist, die in Vorwärts richtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums gesehen vorne liegt (Probe 1), eine hohe effektive magnetische Per meabilität auf, verglichen mit dem Magnetkopf, bei dem weichmagnetische Fe-Ga-Si-Dünnfilme an beiden magnetischen Kernhälften I und II vorhanden sind, so daß eine gute Wie dergabecharakteristik auch im hohen Frequenzbereich von mehreren bis mehreren 10 MHz erhalten wird.

Die Fig. 7 zeigt die erhaltenen Meßergebnisse bezüglich der Aufzeichnungseigenschaften. Auch hier liefert die Probe 1 bessere Ergebnisse als die Probe 2.

Der Magnetkopf nach dem vierten Ausführungsbeispiel eignet sich ferner noch besser zur Massenherstellung, da die eine Magnetkernhälfte I nur aus oxidmagnetischem Material zu be stehen braucht. Bezüglich dieser Magnetkernhälfte I besteht nicht die Gefahr der Bildung eines Pseudospalts aufgrund der Bildung der erwähnten Stufe und der angegriffenen bzw. Störschicht.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist so konstruiert, daß mit ihm zusätzlich zu den Pseudosignalen, die durch die oben beschriebene Stufe und die Störschichten erzeugt werden, auch die Wiedergabeausgänge der Pseudosignale reduziert werden, die aufgrund des sogenannten Formeffekts verursacht werden. Die Fig. 8 zeigt den Aufbau des Magnetkopfs nach dem fünften Ausführungsbeispiel im einzelnen. Eine ver schleißfeste Schicht 23 liegt auf der mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium in gleitendem Kontakt stehenden Ober fläche des Magnetkopfs, der aus zwei integral miteinander verbundenen Magnetkernhälften I und II besteht und bei dem die weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme 3, 13 an den an einandergrenzenden Teilen der Magnetkernhälften I und II vorhanden sind. Das magnetische Aufzeichnungsmedium steht in gleitendem Kontakt mit der Oberfläche 23a der ver schleißfesten Schicht 23. Der Krümmungsradius R der Ober fläche 23a der verschleißfesten Schicht 23 ist so gewählt, daß er größer als der Krümmungsradius R' der Kopfoberfläche 24 ist, wobei der Krümmungsradius R der Oberfläche 23a so gewählt ist, daß die Oberfläche 23a und das magnetische Aufzeichnungsmedium optimal aneinanderliegen. Die Filmdicke der verschleißfesten Schicht 23 in der Nähe des Magnetspalts g weist einen Wert auf, der nicht größer als 30 nm (300 Å) ist, um Abstandsverluste zu vermeiden, die sonst durch den Film 23 erzeugt werden. Als verschleißfeste Schicht 23 kön nen Filme mit großer Härte verwendet werden, vorzugsweise Diamant-, Nitrid- oder Carbidfilme.

Bei dem Magnetkopf nach dem fünften Ausführungsbeispiel steigt die Filmdicke der verschleißfesten Schicht 23 zu den Kanten 1b, 11b der Magnetkerne 1, 11 hin an. Die Kanten 1b, 11b, die als Quellen zur Erzeugung von Pseudosignalen wir ken, werden auf diese Weise durch die verschleißfeste Schicht 23 vom magnetischen Aufzeichnungsmedium getrennt, so daß die durch den Formeffekt erzeugten Pseudosignale aufgrund des Abstandsverlusts reduziert werden. Vorteilhaft ist ferner, daß die Verschleißfestigkeit des Magnetkopfs stark verbessert wird, so daß die Tiefe D₁ zur Verbesserung des Wiedergabewirkungsgrads reduziert werden kann.

Im allgemeinen werden Pseudosignale aufgrund des oben be schriebenen Formeffekts bei einer Frequenz entsprechend dem Wert 1/n der Kernbreite L entlang der Laufrichtung X des magnetischen Aufzeichnungsmediums erzeugt, wobei n eine ganze Zahl ist. Die Reduzierung der Pseudosignale läßt sich durch die Gleichung Ls(d/λ) = 54,6 d/λ ausdrücken. In der obigen Formel bedeuten Ls den Abstandsverlust in dB, d den Abstand in µm zwischen den Kanten 1b, 11b und dem Aufzeich nungsmedium und λ die Wiedergabewellenlänge in MHz. Wird beispielsweise bei dem in Fig. 8 gezeigten Magnetkopf der Abstand d auf den Wert 0,1 µm eingestellt, so können die Pseudosignale bei 1 MHz um 1,4 dB und bei 5 MHz um 7,2 dB reduziert werden.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Bei diesem sechsten Ausführungsbeispiel sind die den Haupt kern bildenden weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme nur in einem Teilbereich der aneinandergrenzenden Oberflächen der Magnetkernhälften I und II vorhanden, und zwar nur in dem Teil, der zur Bildung des magnetischen Kreises erforderlich ist, so daß die mechanische Stärke des Magnetkopfs erhöht wird.

In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen waren je weils weichmagnetische Fe-Ga-Si-Dünnfilme an den gesamten aneinandergrenzenden Flächen und an den gesamten inneren Wänden der Spurbreiten-Steuerauskehlungen 2, 12 der Magnet kerne 1, 11 vorhanden. Die mechanische Stärke der Magnet köpfe nach diesen Ausführungsbeispielen bestimmt sich daher nach der Stärke der Verbindung zwischen den Magnetkernen 1, 11 und den weichmagnetischen Dünnfilmen 3, 13 sowie nach der Stärke der Klebeverbindung zwischen den weichmagneti schen Dünnfilmen 3, 13 und dem nichtmagnetischen Material 22. Es ist außerordentlich schwer, nur aufgrund dieser ge nannten Verbindungen eine hinreichende mechanische Festig keit des Magnetkopfs sicherzustellen. Dies gilt um so mehr, wenn die in den letzten Jahren erzielten Verbesserungen hinsichtlich der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Magnetkopf und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium in Be tracht gezogen werden.

Entsprechend den Fig. 9A und 9B sind daher alle diejenigen Teile der weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme, die nicht unbedingt zum Aufbau des magnetischen Kreises erforderlich sind, fortgelassen. Hierbei handelt es sich um Teile an der inneren Wand der Spurbreiten-Steuerauskehlungen 2, 12, Tei le in der Windungsöffnung 21 oder Teile im hinteren bzw. tiefen Spaltbereich. Masken-Sputterverfahren, Ätzverfahren oder geeignete mechanische Verfahren können zum Einsatz kommen, um diese Teile gar nicht erst zu erzeugen oder im nachhinein wieder zu beseitigen. Insgesamt wird dadurch ein Magnetkopf mit verbesserter mechanischer Stärke erhalten. Dies liegt hauptsächlich an den festen Übergängen, in denen die Magnetkerne 1 und 11 und das nichtmagnetische Material 22 direkt miteinander verbunden sind, und zwar in einem Teilbereich der aneinandergrenzenden Oberflächen der Ma gnetkernhälften I und II. Aufgrund der verbesserten Festig keit des Magnetkopfs läßt sich dieser auch bei größeren Re lativgeschwindigkeiten zwischen ihm und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium verwenden, ohne daß auf die durch die weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme erzielten Vorteile verzichtet zu werden braucht. Mit einem derartigen Magnet kopf läßt sich die Aufzeichnungsdichte erheblich steigern.

Bei dem Magnetkopf nach Fig. 9B weist die Länge M des weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilms im hinteren Tiefenbe reich einen Wert auf, der etwa 20-mal so groß wie die Tiefe D_P des vorderen Tiefenbereichs ist, um den magnetischen Wirkungsgrad zu verbessern.

Wie zuvor beschrieben, bestehen die Hauptteile der magneti schen Kernhälften des Magnetkopfs nach der Erfindung aus oxidmagnetischem Material, während weichmagnetische Fe-Ga- Si-Dünnfilme als Hauptkernmaterial verwendet werden. Hier durch läßt sich einerseits die Stufenhöhe auf der mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium in gleitendem Kontakt ste henden Oberfläche des Magnetkopfs verringern, während ande rerseits die Entstehung einer angegriffenen bzw. Stör schicht durch Reaktion mit dem oxidmagnetischen Material vermieden werden kann, was zur Beseitigung von Abstandsver lusten oder zur Beseitigung der durch einen Pseudospalt verursachten schädlichen Effekte führt. Der Magnetkopf nach der Erfindung weist daher außerordentlich gute Wiedergabe eigenschaften auf.

Die weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme besitzen eine grö ßere Sättigungsmagnetflußdichte als die konventionellen weichmagnetischen Dünnfilme, so daß der Magnetkopf nach der Erfindung, bei dem die weichmagnetischen Fe-Ga-Si-Dünnfilme als Hauptkern verwendet werden, außerordentlich gute Auf zeichnungseigenschaften insbesondere dann zeigt, wenn ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Koerzitivkraft verwendet wird, um die Aufzeichnungsdichte zu steigern.

Die Grenzflächen zwischen dem oxidmagnetischen Material und den weichmagnetischen Dünnfilmen laufen beim Magnetkopf nach der Erfindung im wesentlichen parallel zur Spaltober fläche in der Nachbarschaft des Magnetspalts, so daß der Magnetkopf durch ein einfaches Herstellungsverfahren pro duziert werden kann, mit dem auch konventionelle Ferritköp fe erzeugt werden. Die Erfindung wirkt sich daher auch vor teilhaft auf die Herstellung, die Massenproduktion und die Ausschußrate des Magnetkopfs aus.

Claims

1. Magnetkopf mit zwei aneinander grenzenden Magnetkernhälften, wobei wenigstens eine der Magnetkernhälften (I, II) aus einem oxidmagne tischen Kernbereich (1, 11) und einem auf dem oxidmagnetischen Kernbe reich (1, 11) vorgesehenen weichmagnetischen Legierungsdünnfilm (3, 13) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der weichmagnetische Legie rungsdünnfilm (3, 13) aus einem ersten, an den oxidmagnetischen Kern bereich angrenzenden Film (3A, 13A, 3, 13), der aus einer Legierung eines Fe-Ga-Si-Systems, die eine gewisse Menge Ru enthält, gebildet ist, und ei nem zweiten, der anderen Magnetkernhälfte gegenüberliegenden Film (3B, 13B, 20) aus einer weichmagnetischen Legierung mit einer zum ersten Film verschiedenen Zusammensetzung gebildet ist, so daß dazwischen ein Magnetspalt (g) gebildet wird, und daß die Grenzfläche (1a, 11a) zwischen dem weichmagnetischen Legierungsdünnfilm (3, 13) des Fe-Ga-Si-Sy stems und dem oxidmagnetischen Kernbereich (1, 11) im wesentlichen pa rallel zu einer Spaltfläche in der Nähe des Magnetspalts (g) liegt.

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Film (3B, 13B) aus einer Legierung eines Fe-Ga-Si-Systems, die eine geringere Menge Ru als die gewisse Menge enthält, gebildet ist.

3. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weichmagneti sche Legierungsdünnfilm (3, 13) die Zusammensetzung Fe_a Ga_b Si_c aufweist, a, b und c die jeweiligen Zusammensetzungsverhältnisse in Atomprozent angeben und die relative Zusammensetzung so gewählt ist, daß 68 ≦ a + b ≦ 84,1 ≦ b ≦ 23 und 9 ≦ c ≦ 31 ist.

4. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weichmagneti sche Legierungsdünnfilm (3, 13) 0,1 bis 15 Atomprozent Ru enthält.