DE3807894C1

DE3807894C1 - Process for producing MIG magnetic heads

Info

Publication number: DE3807894C1
Application number: DE19883807894
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Ing. Fleischer; Hans-Joachim 1000 Berlin De Kaiser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-02-23
Also published as: JPH01271904A

Abstract

A process for producing MIG magnetic heads with a cathode sputtering installation is proposed, in which metallic, magnetically soft material is applied to half a target and ferrite material is applied to the other half. Between the target and a substrate holder, which bears the core halves of the magnetic heads, there is provided a displaceable mask for covering over the metallic, magnetically soft material and ferrite material of the target. Depending on the position of the mask, the mixing ratio between the metallic, magnetically soft material and the ferrite material is altered.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von MIG-Magnetköpfen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on a method for producing MIG magnetic heads according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der EP-A2 02 22 985 bzw. DE-A1 35 37 110 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren zur Herstellung von MIG-(Metal-In-Gap)-Magnetköpfen wird die Zusammensetzung der einzelnen Komponenten einer Sendust-Legierung schrittweise verändert. Damit erhält man jedoch einen stufigen Permeabilitäts-Verlauf und nicht einen anzustrebenden kontinuierlichen Permeabilitäts-Verlauf. Außerdem sind zwischen den einzelnen Schichten der Sendust-Legierung dünne Trennschichten parallel zum Kopfspalt einzufügen, um mechanische Spannungen während des Aufstäubvorgangs zu verhindern.Such a method is known from EP-A2 02 22 985 or DE-A1 35 37 110 known. In this known method for MIG (Metal-In-Gap) magnetic heads are manufactured Composition of the individual components of a Sendust alloy gradually changed. So you get however, a gradual permeability curve and not one desired continuous permeability curve. Furthermore are between the individual layers of the Sendust alloy to insert thin separating layers parallel to the head gap mechanical stresses during the dusting process prevent.

Weiterhin sind aus dem Artikel "Radio-Frequency Sputter Deposition of Alloy Films", Siemens Forschungs- u. Entwicklungs-Berichte, Bd. 11 (1982), Nr. 3, S. 145 bis 148, Zerstäubungsanlagen bekannt, bei denen ein Aluminiumfilm auf ein Substrat aufgebracht wird. Eine Art dieser Zerstäubungsanlagen weist ein Mosaik-Target mit zwei verschiedenen Materialien auf. Die beiden Materialien werden gleichzeitig auf das Substrat gesputtert. Bei einer anderen Art dieser Zerstäubungsanlagen sind zwei räumlich getrennte Targets vorgesehen, die aus verschiedenen Materialien bestehen. Zur schichtweisen Bestäubung des Substrats mit den beiden Targetmaterialien wird der Substratträger in Drehung versetzt. Das Mischungsverhältnis zwischen den beiden Materialien kann jedoch nur sehr aufwendig durch Änderung der Targetoberfläche kontinuierlich geändert werden. Mit der jeweiligen Änderung der Targetoberfläche müssen jedoch auch die Sputterparameter, z. B. der Argondruck oder die Vorspannung, entsprechend geändert werden.Furthermore, from the article "Radio-Frequency Sputter Deposition of Alloy Films ", Siemens Forschungs- u. Development Reports, Vol. 11 (1982), No. 3, pp. 145 to 148, Atomizing systems are known in which an aluminum film on a Substrate is applied. A kind of these atomizing systems has a mosaic target with two different materials. The two materials are simultaneously on the substrate sputtered. In another type of these atomizing systems two spatially separate targets are provided, which consist of different materials. For layered pollination of the substrate with the two target materials is the Substrate carrier rotated. The mixing ratio However, between the two materials can only be very complex continuously changed by changing the target surface will. With the respective change of the target surface must but also the sputtering parameters, e.g. B. the argon pressure or Preload, to be changed accordingly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren gemäß der eingangs genannten Art anzugeben, bei dessen Anwendung sich der Permeabilitätsverlauf innerhalb eines metallischen, weichmagnetischen Materials kontinuierlich ändert. Außerdem soll ein Fertigungsablauf zum Aufbringen des metallischen, weichmagnetischen Materials unproblematischer und einfacher sein, als bei dem o. g. Stand der Technik.The object of the present invention is a method according to of the type mentioned at the beginning, in the application of which the permeability curve within a metallic, soft magnetic material changes continuously. In addition, should a manufacturing process for applying the metallic, soft magnetic material less problematic and easier be than the above State of the art.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This task is carried out in the characterizing part of the Measures specified claim 1 solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß nunmehr auf einfache Weise in einem Arbeitsgang der gewünschte kontinuierliche Permeabilitäts-Verlauf innerhalb des metallischen, weichmagnetischen Materials erzeugt werden kann. Auf dünne Trennschichten, die nur sehr arbeitsintensiv aufzutragen sind, kann verzichtet werden.The process according to the invention has the advantage that now in a simple way in one operation desired continuous permeability curve within the metallic, soft magnetic material can be generated. On thin interface layers that are only very labor intensive can be dispensed with.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements in Main claim specified procedure possible.

Weitere Vorteile und Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung mit Figuren näher dargestellt und beschrieben. Von den Figuren zeigtFurther advantages and details of an embodiment of the invention will be below based on a drawing shown and described in more detail with figures. From the figures shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kathoden-Zerstäubungsanlage zur Herstellung von MIG-Magnetköpfen gemäß der Erfindung und Fig. 1 is a schematic representation of a cathode sputtering system for the production of MIG magnetic heads according to the invention and

Fig. 2 verschiedene Blenden-Positionen während eines Zerstäubungsvorgangs. Fig. 2 different aperture positions during an atomization process.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Kathoden-Zerstäubungsanlage zur erfindungsgemäßen Herstellung von MIG-Magnetköpfen dargestellt. Im wesentlichen besteht die Kathoden-Zerstäubungsanlage aus einem Target 1, eine Blende 2 und einem Substrathalter 3 in einem Rezipienten 4, welcher bei 5 an eine Vakuum-Pumpe (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Der kühl- und heizbare Substrathalter 3 hält bei 6 Kernhälften von herzustellenden MIG-Magnetköpfen. Das Target 1 dient zur getrennten Aufnahme von Ferrit- und metallischen, weichmagnetischen Materialien, die in einer Hochfrequenzentladung - erzeugt durch einen Hochfrequenzgenerator 7 - auf die auf dem Substrathalter 3 befindlichen Kernhälften der Magnetköpfe gestäubt werden.In FIG. 1, a cathode-sputtering apparatus is shown for the inventive production of MIG magnetic heads schematically. The cathode sputtering system essentially consists of a target 1 , an aperture 2 and a substrate holder 3 in a recipient 4 , which is connected at 5 to a vacuum pump (not shown). The coolable and heatable substrate holder 3 holds 6 core halves of MIG magnetic heads to be produced. The target 1 serves for the separate reception of ferrite and metallic, soft magnetic materials which are dusted in a high-frequency discharge - generated by a high-frequency generator 7 - onto the core halves of the magnetic heads located on the substrate holder 3 .

Das metallische, weichmagnetische Material auf dem Target 1 besteht vorzugsweise aus Sendust (85% Fe, 5,4% Al, 9,6% Si) oder einem amorphen Metall. Das Ferrit-Material kann aus einer Mn-Zn-Mischung bestehen. Zwischen dem Target 1 und dem Substrathalter 3 befindet sich im Zerstäubungsstrahl die Blende 2, die senkrecht zum Zerstäubungsstrahl verschiebbar in dem Rezipienten 4 angeordnet ist.The metallic, soft magnetic material on the target 1 preferably consists of Sendust (85% Fe, 5.4% Al, 9.6% Si) or an amorphous metal. The ferrite material can consist of a Mn-Zn mixture. Located between the target 1 and the substrate holder 3 in the atomizing jet is the diaphragm 2 , which is arranged in the recipient 4 so as to be displaceable perpendicular to the atomizing jet.

Die Wirkungsweise der Kathoden-Zerstäubungsanlage wird nun nachfolgend anhand der in der Fig. 2 gezeigten Darstellungen näher erläutert. Merkmale gleicher Wirkung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Fig. 2 zeigt drei Bewegungsphasen der Blende 2 in dem Zerstäubungsstrahl zwischen dem Target 1 und dem Substrathalter 3. The mode of operation of the cathode sputtering system is now explained in more detail below with reference to the representations shown in FIG. 2. Features with the same effect are provided with the same reference symbols. FIG. 2 shows three phases of movement of the diaphragm 2 in the atomized jet between the target 1 and the substrate holder 3.

Auf einer Hälfte des runden Targets 1 befindet sich das metallische, weichmagnetische Material 8, z. B. Sendust, und auf einer anderen Hälfte das Ferritmaterial 9. Zu Beginn des Zerstäubungsvorgangs (Fig. 2a) deckt die Blende 2 das metallische, weichmagnetische Material 8 ab. Im Verlauf des Zerstäubungsvorgangs wird die Blende 2 in Richtung des Ferritmaterials 9 geschoben. Die Fig. 2b zeigt die Blendenstellung in Zeitmitte des Zerstäubungsvorgangs. Dabei wird das metallische, weichmagnetische Material 8 und das Ferritmaterial 9 je zur Hälfte abgedeckt. Die Kernhälften des Magnetkopfes auf dem Substrathalter 3 werden somit je zur Hälfte mit Materialien des metallischen, weichmagnetischen Materials 8 und des Ferritmaterials 9 bestäubt.On one half of the round target 1 is the metallic, soft magnetic material 8 , for. B. Sendust, and on another half the ferrite material 9 . At the beginning of the atomization process ( FIG. 2a), the screen 2 covers the metallic, soft magnetic material 8 . In the course of the atomization process, the screen 2 is pushed in the direction of the ferrite material 9 . FIG. 2b shows the diaphragm position in time center the nebulizing. The metallic, soft magnetic material 8 and the ferrite material 9 are each covered in half. Half of the core halves of the magnetic head on the substrate holder 3 are thus dusted with materials of the metallic, soft magnetic material 8 and the ferrite material 9 .

Zum Ende des Zerstäubungsvorgangs nimmt die Blende 2 die in der Fig. 2c gezeigte Position ein, bei welcher das Ferrit-Material 9 nun vollständig abgedeckt wird und nur noch das reine metallische, weichmagnetische Material 8 in Richtung des Substrathalters 3 zerstäubt wird. At the end of the sputtering process, the aperture 2 assumes the position shown in FIG. 2c, in which the ferrite material 9 is now completely covered and only the pure metallic, soft-magnetic material 8 is sputtered in the direction of the substrate holder 3 .

Durch das kontinuierliche Abdecken des Targets 1 während des Zerstäubungsvorgangs durch die Blende 2 wird der angestrebte kontinuierliche Übergang zwischen dem Ferritkopf-Material (Mn-Zn-Ferrit) und dem metallischen, weichmagnetischen Material im Spaltbereich der MIG-Magnetköpfe erzielt.By continuously covering the target 1 during the atomization process through the aperture 2 , the desired continuous transition between the ferrite head material (Mn-Zn ferrite) and the metallic, soft magnetic material in the gap area of the MIG magnetic heads is achieved.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zunächst auf die Kernhälften der Magnetköpfe eine 0,1 µm dicke Schicht aus Ferritmaterial aufgestäubt. Anschließend wird durch Verschieben der Blende 2 eine 1,5 µm dicke Mischschicht aufgebracht, in welcher der Anteil des metallischen, weichmagnetischen Materials von 0% auf 100% gesteigert wird. Auf diese Mischschicht wird schließlich solange reines metallisches, weichmagnetisches Material aufgestäubt, bis eine Gesamtschichtdicke von etwa 2 µm auf den Kernhälften erreicht ist.In a preferred exemplary embodiment, a 0.1 μm thick layer of ferrite material is first dusted onto the core halves of the magnetic heads. Then, by shifting the diaphragm 2, a 1.5 μm thick mixed layer is applied, in which the proportion of the metallic, soft magnetic material is increased from 0% to 100%. Pure metallic, soft magnetic material is finally dusted onto this mixed layer until a total layer thickness of approximately 2 μm is reached on the core halves.

Claims

1. A process for the production of MIG magnetic heads with core halves made of ferrite, with a metallic, soft magnetic material sputtered onto the ferrite and with a useful gap, whereby in the area of the interfaces between the ferrite and the useful gap by dusting a metallic, soft magnetic magnet that can be changed in composition Material on which ferrite changes the permeability within the soft magnetic range, characterized by a cathode sputtering system with a target ( 1 ) for receiving ferrite material ( 9 ) and metallic, soft magnetic material ( 8 ), with a substrate holder ( 3 ) for holding Core halves of the magnetic heads and with a diaphragm ( 2 ) which can be displaced perpendicular to the direction of an atomizing jet and which at the beginning ( FIG. 2a) of the atomizing process covers the metallic, soft magnetic material ( 8 ) on the target ( 1 ), which during the atomizing process ( FIG. 2b) the target ( 1 ) can be moved partially covers from the metallic, soft magnetic material ( 8 ) to the ferrite material ( 9 ) and which at the end ( Fig. 2c) of the atomization process covers the ferrite material ( 9 ) on the target ( 1 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the metallic, soft magnetic material ( 8 ) on the target ( 1 ) made of a soft magnetic alloy with 85% Fe, 5.4% Al and 9.6% Si (Sendust) or one amorphous metal.

3. The method according to claim 1, characterized in that the Core halves and the ferrite material made of monocrystalline Mn-Zn ferrite exist.

4. The method according to claim 1, characterized in that on the core halves in the gap area are initially 0.1 µm thick Layer of ferrite material is dusted on that subsequently by moving the cover (2) a 1.5 µm thick mixed layer is applied in which the proportion of the metallic, soft magnetic material is increased from 0 to 100%.

5. The method according to claim 4, characterized in that on the 1.5 µm thick mixed layer as long as further metallic, soft magnetic material is applied until a Total layer thickness of approx. 2 µm applied to the core halves is.