DE3834221C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkopfs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Magnetkopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 36 34 305 bekannt. Der durch dieses Verfahren hergestellte Magnetkopf besitzt durchgehend aus Einkristall-Ferrit gebildete Halbkerne. Die Verwendung von Einkristall-Ferrit hat einerseits den Vorteil, daß eine hohe Abriebbeständigkeit gegeben ist. Nachteilig hingegen bei diesem Material ist das relativ hohe Gleitrauschen.

Aus der US-PS 44 09 633 ist ein Magnetkopf bekannt, bei dem zur Erhöhung der Abriebfestigkeit und zur Herabsetzung des Gleitrausches lediglich die Bereiche in der Nähe des Spalts aus Einkristall-Ferritmaterial bestehen, während die übrigen Bereiche aus polykristallinem Ferrit hergestellt sind. Der Magnekopf besitzt zwei aufeinanderzulaufende Jochteile, deren den Spalt bildende Spitzen vollständig aus Einkristall-Ferrit bestehen. Allerdings hat sich gezeigt, daß bei einem derart relativ dicken Einkristall-Ferrit-Bereich noch ein beträchtliches Gleitrauschen vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem auf einfache Weise ein Magnetkopf hergestellt werden kann, bei dem die für das Einkristall-Ferrit typische hohe Abriebbeständigkeit erhalten bleibt, andererseits aber das für dieses Material nachteilige Gleitrauschen beträchtlich herabgesetzt ist.

Außerdem soll ein entsprechender Magnetkopf angegeben werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 2 angegebene Erfindung.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann eine sehr dünne Ferritschicht mit einer Dicke von etwa 60 µm und weniger erhalten werden. Diese sehr dünne Schicht zeichnet sich durch sehr hohe Abriebbeständigkeit aus, gleichzeitig ist jedoch das Gleitrauschen extrem stark herabgesetzt, da die Kerne größtenteils aus polykristallinem Ferrit gebildet sind.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Magnetkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Magnetkopfs nach dessen abschließender Bearbeitung;

Fig. 3 und 4 Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer Ferritverbindungseinheit aus Einkristall-Material und polykristallinem Material gemäß der Erfindung;

Fig. 5(a) bis 5(h) Ansichten zur Erläuterung der aufeinanderfolgenden Schritte des Verfahrens zur Herstellung des Magnetkopfs gemäß der Erfindung, wobei es sich bei den Fig. 5(a) bis 5(g) um Perspektivansichten und bei Fig. 5(h) um eine Frontansicht handelt;

Fig. 6 und 7 graphische Darstellungen zur Veranschaulichung der Vorteile der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht unter Darstellung eines Magnetkopfs, bevor dessen zur Berührung mit einem magnetischen Medium dienende Kontaktfläche gebildet wird, und Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht unter Darstellung eines Magnetkopfs, nachdem dessen zur Berührung mit dem magnetischen Medium dienende Kontaktfläche gebildet ist.

Ähnlich wie bei einem bekannten Magnetkopf umfaßt der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Magnetkopf Halbkerne 11 mit einem dazwischenliegenden magnetischen Spalt 12, dazu geneigt angeordneten Dünnschicht-Haftnuten 13, Metall-Magnetschichten 14 aus Sendust (Handelsbezeichnung), die zum Beispiel durch Aufdampfen auf die Dünnschicht-Haftnuten 13 aufgebracht sind, Spurbreitensteuernuten 15 in Punktsymmetrie bezüglich der Mitte des magnetischen Spalts 12, und nichtmagnetisches Oxidverbindungsmaterial 16 (Glas), das in Lücken von im wesentlichen V-förmig ausgebildeten und aus Metall bestehenden Magnetschichten 14 sowie der Spurbreitensteuernuten 15 gefüllt ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Erosion verhindernde Schicht 20, bei der es sich um eine einlagige Schicht aus aktiviertem Metall oder Metalloxid oder um eine laminierte Schicht aus dem aktivierten Metall und dem Metalloxid handelt, zwischen einer Spurbreitensteuernut 15, die an der Stoßfläche 11a (Fig. 5(a)) eines aus Einkristall-Ferritschichten 11b und 11c gebildeten Halbkerns 11 gebildet ist, und dem in die Spurbreitensteuernut 15 eingefüllten Glasmaterial 16 angeordnet. Diese Erosion verhindernde Schicht 20 verhindert eine Erosion der Metall-Magnetschicht 14 aufgrund des Glasmaterials 16. Die Schicht 20 ist aus einem zusammengesetzten Material aus dem aktivierten Metall und dem Metalloxid gebildet. In diesem Fall enthält das aktivierte Metall vorzugsweise Cr, Ti, Zr oder Hf, und das Metalloxid enthält vorzugsweise SiO₂ oder Ta₂O₅. Das Glasmaterial 16 ist ebenfalls in die V-förmige Lücke der Metall-Magnetschicht 14 ge­ füllt, die durch Verbinden der Schicht 14 mit der Dünn­ schicht-Haftnut 13 gebildet ist, und die Erosion verhin­ dernde Schicht 20 ist zwischen der Metall-Magnetschicht 14 und dem Glasmaterial 16 angeordnet.

Im folgenden wird nun ein Verfahren zur Herstellung des Magnetkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer Ferritverbindungseinheit aus einem einkristalligen Material und einem polykristallinem Material, wie sie in der vor­ liegenden Erfindung verwendet wird. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Mn-Zn-Einkristallferritplatte, die als Kristallkeim verwendet wird, das Bezugszeichen 2 be­ zeichnet einen zu einem Einkristall zu kristallisierenden bzw. einkristallig auszubildenden polykristallinen Ferrit­ block mit derselben Zusammensetzung, und das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Verbindungsgrenzfläche zwischen der ein­ kristalligen Ferritplatte 1 und dem polykristallinen Ferrit­ block 2. Die Verbindungsflächen sowohl des Ferrits 1 als auch des Ferrits 2 werden mit SiC-Schleifpartikeln (2000 Maschen pro Inch², 4000 Maschen pro Inch², (entspricht ca. 310 bzw. 620 Maschen pro cm²)), geläppt und sodann mit einem Diamantschleifkörper mit einem Teilchendurchmesser von 3 µm hochglanz-geläppt. Nachdem die beiden gereinigten Verbindungsflächen der Ferritplatte 1 und des Ferritblocks 2 mit verdünnter Salpetersäure beschichtet worden sind und zur Bildung einer Verbindungseinheit miteinander haftend verbunden worden sind, wird die Verbindungseinheit in eine Form verbracht und sodann in einer zu den Verbindungsflächen rechtwinkligen Richtung mit Druck beaufschlagt, und zwar in einer Atmosphäre, in der Stickstoffgas strömt, wobei die Verbindungseinheit einem Heißpreß-Vorgang unterzogen wird (bei 1250°C, einem Druck von 30 kg/cm² und einer Bearbeitungszeit von 30 Minuten). Nach dem Heißpressen der Verbindungseinheit wird die Verbindungseinheit mit einem Druck von 1000 kg/cm² bei 1320°C für einen Zeitraum von 3 Stunden einem hydrostatischen Heißpreßverfahren unterzogen, indem sie unter Druck wärmebehandelt wird. Als Ergebnis hiervon verursacht die Verbindungsgrenzfläche 3 eine gegen­ seitige Festphasenreaktion, und Einkristallmaterial wächst auf der Seite des polykristallinen Ferrits 2 und bildet einen zu einem Einkristall kristallisierten bzw. einkristal­ lig ausgebildeten Bereich 4. Dieser Bereich wird zu einem vorbestimmten Block geschnitten, um dadurch einen Halbkern- Block zu bilden.

Bei den vorstehend beschriebenen Herstellungsschritten wird die Dicke der durch die Festphasenreaktion gebildeten Ein­ kristall-Schicht durch Regeln der Temperatur sowie der Be­ arbeitungszeit während des hydrostatischen Heißpreßverfahrens gesteuert.

Im folgenden werden nun die Herstellungsschritte zur Her­ stellung des Magnetkopfes unter Verwendung des Halbkern-Blocks unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben.

Zur Bildung des Halbkern-Blocks 11 wird das einkristallige Ferrit 11b zuvor an der Kontaktfläche mit dem magnetischen Medium ausgebildet.

In dem ersten Schritt werden keilförmige Dünnschicht-Haft­ nuten 13 an den Stoßflächen 11a der Halbkern-Blöcke 11 aus­ gebildet (Fig. 5(a)).

In dem zweiten Schritt werden aus Sendust (Handelsbezeich­ nung) gebildete Metall-Magnetschichten 14 durch Aufdampfen (sputtering) mit den Dünnschicht-Haftnuten 13 verbunden (Fig. 5(b)).

In dem dritten Schritt wird die filmartige Metall-Magnet­ schicht 14 durch Läppen poliert, so daß die Metall-Magnet­ schicht 14 nur in den Dünnschicht-Haftnuten 13 verbleibt (Fig. 5(c)).

In dem vierten Schritt werden die Spurbreitensteuernuten 15 derart angrenzend an die Dünnschicht-Haftnuten 13 mit der daran anhaftenden Metall-Magnetschicht 14 ausgebildet, daß ein Teil der Dünnschicht-Haftnut 13 ausgeschnitten bzw. entfernt wird (Fig. 5(d)).

In dem nächsten, fünften Schritt wird die Erosion verhin­ dernde Schicht 20 durch Dünnschicht-Anhaftverfahren, wie Aufdampfen (sputtering), auf den Metall-Magnetschichten 14 und den Spur­ breitensteuernuten 15 ausgebildet (Fig. 5(e)). Diese Erosion verhindernde Schicht 20 kann in Form einer einzelnen Schicht aus aktiviertem Metall, wie z.B. Cr, Ti, Zn oder Hf oder Metalloxid, wie z.B. SiO₂, Ta₂O₅ in einer Dicke von 0,4 bis 2 µm ausgebildet sein, oder aber sie kann durch Zusammen­ laminieren des aktivierten Metalls und des Metalloxids ge­ bildet sein. Im Fall einer Laminierung wird z.B. Cr in einer Schichtdicke von 0,4 bis 2 µm aufgedampft, und SiO₂ wird durch Aufdampfen von oben in einer Dicke von 0,4 bis 1 µm ausgebildet. Die Erosion verhindernde Schicht 20 kann auch aus einer zusammengesetzten Einheit des aktivierten Metalls und des Metalloxids gebildet sein. In diesem Fall wird das zusammengesetzte gesinterte Ziel (target) aus Cr und SiO₂ z.B. durch Aufdampfen (sputtering) gebildet. Eine solche Erosion verhindernde Schicht 20 verhindert, daß das Ferrit des Materials des Halbkern- Blocks 11 oder das Sendust (Handelsbezeichnung) des Mate­ rials der Metall-Magnetschicht 14 während des in dem nächsten Schritt erfolgenden Schmelzens und Einfüllen des Glasmaterials 16 aufgrund dieses Glasmaterials 16 einer Erosion ausgesetzt wird.

Nachdem die Bildung der Erosion verhindernden Schicht 20 in dem fünften Schritt abgeschlossen ist, wird in dem nun erfolgenden sechsten Schritt das Glasmaterial 16 geschmolzen und auf die Erosion verhindernde Schicht 20 gefüllt. Dabei füllt das Glasmaterial 16 die Erosion verhindernde Schicht 20 in den Lücken zwischen der Metall-Magnetschicht 14 und der Erosion verhindernden Schicht 20 auf (Fig. 5(f)).

In dem siebten Schritt wird das Glasmaterial mittels eines Schleifkörpers einer Läpp-Polierung unterzogen, bis die Ver­ bindungsflächen 14a der Metall-Magnetschichten 14 zur Fest­ legung der Spaltbreite des magnetischen Spalts 12 in einem vorbestimmten Ausmaß freiliegen (Fig. 5(g)).

In dem achten Schritt wird ein Paar von Halbkern-Blöcken 11, die bis zum Polieren der Verbindungsflächen 14a fertig bear­ beitet sind, derart positioniert, daß die beiden Blöcke an den Verbindungsflächen 14a aneinander stoßen und dabei den magnetischen Spalt 12 bilden, und die beiden Halbkern-Blöcke 11 werden miteinander verbunden und schaffen dadurch einen Verbundkernblock (Fig. 5(h)). Der Verbundkernblock wird in einer vorbestimmten Breite entlang der Schnittlinien A-B zur Bildung eines Magnetkopfrohlings zerschnitten, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, wobei die zur Berührung mit einem magnetischen Medium dienende Kontaktfläche des Rohlings eine kreisbogenförmige Oberfläche erhält, wodurch sich ein Magnetkopf ergibt, wie er in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Vorteile der Erfindung werden im folgenden noch aus­ führlicher beschrieben. Fig. 6 zeigt den Meßwert eines Gleitrauschens, wenn die Dicke (bezeichnet mit d in Fig. 2) der einkristalligen Ferritschicht 11b des erfindungsgemäßen Magnetkopfes verändert wird. Aus Fig. 6 ist zu erkennen, daß der Wert d und die Stärke des Gleitrauschens im wesentlichen proportional zueinander sind. Je geringer der Wert d dabei ist, desto geringer wird das Gleitrauschen. Zur Verwendung dieses Magnetkopfes für einen Videoband- Recorder hoher Qualität, wie er eingangs beschrieben wurde, beträgt das Gleitrauschen vorzugsweise 7 dB oder weniger. Zu diesem Zweck muß die Dicke der einkristalligen Ferrit­ schicht 60 µm oder weniger betragen.

Fig. 7 zeigt das Meßergebnis der Wiedergabe-Leistung, wenn ein Signal in ein Magnetband unter vorbestimmten Bedingungen unter Verwendung des Magnetkopfes bei sich ähnlich wie dem vorstehend erläuterten Fall ändernden Wert d eingegeben wird. Wenn der Wert d zunimmt, kann man bei der Leistung ebenfalls eine Tendenz zur Zunahme feststellen. Der Grund dafür besteht darin, daß der Einfluß der Verteilung der Kristallachsen in dem polykristallinen Material in der Nähe des Spalts durch das Vorhandensein der einkristalligen Ferritschicht, wie sie vorstehend beschrieben wurde, gemindert wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Ausmaß der Verschlechterung aufgrund der Reduzierung des Werts d relativ geringer ist als die Abnahme des vorstehend erläuterten Gleitrauschens und daß der Effekt der Verbesserung größer ist.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Magnetkopf, wie er vorstehend beschrieben wurde, ist der mit dem magnetischen Medium in Berührung tretende Oberflächenbereich des Halbkerns aus dem einkristalligen Ferrit ausgebildet und der andere Be­ reich aus dem polykristallinen Ferrit ausgebildet, und die Dicke der einkristalligen Ferritschicht beträgt 60 µm oder weniger. Demgemäß sind die mechanischen Charakteristika der mit dem magnetischen Medium in Berührung tretenden Kontakt­ oberfläche des Halbkerns verbessert, und es lassen sich bevorzugte magnetische Eigenschaften erzielen. Dies heißt mit anderen Worten, daß aufgrund der dünnen Ausbildung der einkristalligen Schicht die Entstehung des nachteiligen Gleitrauschens unterdrückt wird. Selbst wenn dieser Magnet­ kopf für einen Videoband-Recorder hoher Qualität verwendet wird, kann man einen Störabstand ausreichenden Ausmaßes zur Erzielung eines klaren Bildes erhalten. Die Lebensdauer des Magnetkopfes läßt sich aufgrund des hohen Verschleißwider­ stands der vorteilhaften einkristalligen Schicht verlängern, die Genauigkeit der Spurbildung läßt sich verbessern, wodurch sich ein Magnetkopf ohne fehlerhafte Abmessungen schaffen läßt, und im Vergleich zu dem nur aus dem polykristallinen Material bestehenden Magnetkopf lassen sich höhere Leistungs­ charakteristika erzielen.

Da außerdem der einkristallige Bereich und der polykristalline Bereich des Halbkerns durch ein Einkristall-Wachstumsver­ fahren mit Festphasenreaktion hergestellt werden, ist dieser Magnetkopf zur Bildung der Kerne der beiden Bereiche wie bei der vorliegenden Erfindung optimal ausgelegt, und außer­ dem ist der erfindungsgemäße Magnetkopf einfach herzustellen sowie auch einfach hinsichtlich der Steuerung der Bereiche. Außerdem läßt sich eine Zunahme des magnetischen Widerstands in der Grenzfläche bzw. Übergangsfläche der beiden Bereiche eliminieren.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfs, umfassend folgende Schritte:

• a) Bildung eines Paares von Halbkern-Blöcken aus Einkristallferrit,
• b) haftendes Anbringen von Metall-Magnetschichten auf den Stoßflächen des Paares von Halbkern-Blöcken,
• c) sodann erfolgende Bildung einer Spurbreitensteuernut
• d) danach erfolgendes Schmelzen und Einfüllen von Glasmaterial in die Spurbreitensteuernut,
• e) anschließend erfolgendes Polieren der Stoßflächen zum Freilegen der Stirnflächen der Metall-Magnetschichten zur Bildung eines magnetischen Spalts,
• f) danach erfolgendes aneinanderstoßendes Zusammenfügen der Stirnflächen der Metall-Magnetschichten zum Verbinden der Halbkern-Blöcke miteinander,
• g) sowie dann erfolgendes Zerschneiden des Verbundkernblocks auf eine bestimmte Breite,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Halbkern-Blöcke mit einem Einkristall-Bereich auf polykristallinen Ferritblöcken zunächst ein Einkristall-Ferrit und ein polykristallines Ferrit kontaktiert werden, das Einkristall-Ferrit auf der Seite des polykristallinen Ferrits durch Festphasenreaktion unter Erwärmung wachsengelassen wird, das Paar von Halbkern-Blöcken mit einem Einkristall-Bereich und einem polykristallinen Bereich gebildet wird, und die Spurenbreitensteuernut derart gebildet wird, daß der Einkristall-Bereich zu der mit dem magnetischen Medium in Berührung tretenden Kontaktoberfläche wird.

2. Magnetkopf mit einem Paar von aus Ferrit gebildeten Halbkernen und mit Metall-Magnetschichten, die auf den Stoßflächen der Halbkerne (11) zur Bildung eines magnetischen Spalts durch aneinanderstoßendes Zusammenfügen der Metall-Magnetschichten (14) ausgebildet sind, gekennzeichnet durch eine einkristalline Ferritschicht (11b) mit einer Dicke von 60 µm oder weniger zur Bildung der mit einem magnetischen Medium in Berührung tretenden Oberflächenbereiche der Halbkerne,
und durch eine polykristalline Ferritschicht (11c) zur Bildung der anderen Bereiche der Halbkerne.